(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る逆浸透膜装置と、
前記塩分濃縮水から濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析部と、
前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析部と、
前記蒸発晶析部からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離部と、
前記固液分離された塩化ナトリウムを淡水で溶解する溶解部と、
前記溶解部で溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理部と、
前記電気化学処理部で得られた水素と塩素とから塩酸を製造する塩酸製造部と、
前記塩酸を、前記逆浸透膜装置の入り口側に供給する塩酸供給ラインと、
前記逆浸透膜装置の入り口側で前記原水の温度を計測する温度計とを備え、
原水のｐＨを前記塩酸で調整すると共に、
前記温度計で原水の温度を計測し、この計測した温度に応じて、前記原水のｐＨの値を前記塩酸で調整することを特徴とする淡水化装置。
【請求項２】
請求項１において、
得られた前記塩酸を前記淡水化装置内に供給する塩酸供給ライン及び得られた前記水酸化ナトリウム水溶液を前記淡水化装置内に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインのいずれか一方又は両方を備えることを特徴とする淡水化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記電気透析により得られた水素を、塩酸製造部に供給する水素供給ラインを備えることを特徴とする淡水化装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
原水にスケール防止剤を供給して淡水化する際、前記逆浸透膜装置の入り口側に前記水酸化ナトリウムを供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備え、原水のｐＨを前記水酸化ナトリウム水溶液で調整することを特徴とする淡水化装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記逆浸透膜装置を２段直列とし、１段目の逆浸透膜装置と２段目の逆浸透膜装置との間に、前記水酸化ナトリウム水溶液を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備え、１段目で淡水化された淡水中のホウ素を除去することを特徴とする淡水化装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記希釈かん水から塩分を晶析分離する第１の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記固液分離部で塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を、前記逆浸透膜装置の出口側の淡水中に供給する塩酸供給ラインと水酸化ナトリウム水溶液供給ラインとを備え、淡水のｐＨを塩酸又は水酸化ナトリウムのいずれか一方又は両方により調整することを特徴とする淡水化装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、濃縮された塩分濃縮水から塩化ナトリウムを得ることを特徴とする淡水及び塩の併産方法。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、淡水化処理後の塩分濃縮水から塩化ナトリウム及び有価物を得ることを特徴とする淡水、塩及び有価物の併産方法。
【請求項１１】
原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化工程と、
前記塩分濃縮水から濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析工程と、
前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、
前記蒸発晶析工程からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離工程と、
前記固液分離された前記塩化ナトリウムを淡水で溶解する溶解工程と、
前記溶解工程で溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理工程と、
電気化学処理工程で得られた水素と塩素とから塩酸を製造する塩酸製造工程と、を有し、
前記塩酸を、前記淡水化工程の入り口側に供給し、原水のｐＨを前記塩酸で調整すると共に、
前記淡水化工程の入り口側で前記原水の温度を計測し、この計測した温度に応じて、前記原水のｐＨの値を前記塩酸で調整することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
得られた塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方を淡水化工程で用いることを特徴とする淡水化方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２において、
前記電気透析工程により得られた水素を、塩酸製造工程に供給することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一つにおいて、
原水にスケール防止剤を供給して淡水化する際、前記淡水化工程の入り口側に前記水酸化ナトリウム水溶液を供給し、原水のｐＨを前記水酸化ナトリウム水溶液で調整することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１５】
請求項１１乃至１３のいずれか一つにおいて、
前記淡水化工程を２段直列とし、１段目の淡水化工程と２段目の淡水化工程との間に、前記水酸化ナトリウム水溶液を供給し、１段目で淡水化された淡水中のホウ素を除去することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１６】
請求項１１において、
前記希釈かん水から塩分を晶析分離する第１の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１７】
請求項１１において、
前記固液分離工程で塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１７のいずれか一つにおいて、
前記淡水化工程の出口側の淡水のｐＨを塩酸又は水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方により調整することを特徴とする淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気透析部を用いて淡水及び塩を一つの設備で製造する淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水、塩及び有価物の併産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、逆浸透膜装置と電気透析部とを備えた飲料水及び塩の製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる製造装置においては、海水などの塩分を含む原水を逆浸透膜装置に供給して脱塩して飲料水を製造する一方、逆浸透膜装置で濃縮された塩分濃縮水を電気透析部に供給して更に濃縮して濃縮かん水とする。そして、得られた濃縮かん水を蒸発器で蒸発晶析することにより塩を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８８７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、飲料水及び塩の製造装置の提案において、淡水化処理の際のｐＨの調整等で用いる薬剤（例えば酸、アルカリ）は、別途外部から購入している。このため、外部から別途薬剤を購入する場合には、それらの保管場所を確保することが必要となる。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、外部から薬剤を購入することなく、淡水化装置内で、塩酸及び水酸化ナトリウムを製造し、これらを用いて淡水化処理することができる淡水化装置及び淡水化方法並びに淡水、塩及び有価物の併産方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する第１の発明は、原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る逆浸透膜装置と、前記塩分濃縮水から濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析部と、前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析部と、前記蒸発晶析部からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離部と、前記固液分離された塩化ナトリウムを淡水で溶解する溶解部と、前記溶解部で溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理部と、前記電気化学処理部で得られた水素と塩素とから塩酸を製造する塩酸製造部と、前記塩酸を、前記逆浸透膜装置の入り口側に供給する塩酸供給ラインと、前記逆浸透膜装置の入り口側で前記原水の温度を計測する温度計とを備え、原水のｐＨを前記塩酸で調整すると共に、前記温度計で原水の温度を計測し、この計測した温度に応じて、前記原水のｐＨの値を前記塩酸で調整することを特徴とする淡水化装置にある。
【０００７】
本発明によれば、電気透析部で濃縮された濃縮かん水から得られた塩化ナトリウムを用いて、水酸化ナトリウムと塩酸とを製造することができる。また、逆浸透膜装置の濾過に好適なｐＨを塩酸により行うことができる。従来は、別途酸（例えば硫酸、塩酸等）を購入し、淡水化システム内で保管していたが、これをオンサイトで塩酸を供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。また、原水の温度を温度計で計測し、その温度に応じて、適切なｐＨに塩酸で調整することで、常に最適な淡水処理が可能となる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、得られた前記塩酸を前記淡水化装置内に供給する塩酸供給ライン及び得られた前記水酸化ナトリウム水溶液を前記淡水化装置内に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインのいずれか一方又は両方を備えることを特徴とする淡水化装置にある。
【０００９】
本発明によれば、塩化ナトリウムから薬剤である塩酸や水酸化ナトリウムの有価物を回収し、これをオンサイトで利用することで、薬剤の購入が無くなると共に、保管設備等も不要となり、淡水化システムの生産効率の向上を図ることができる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記電気透析により得られた水素を、塩酸製造部に供給する水素供給ラインを備えることを特徴とする淡水化装置にある。
【００１１】
本発明によれば、塩酸製造において、水素を別途投入することができ、水素過剰状態での反応により塩酸の製造を安定して行うことができる。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、原水にスケール防止剤を供給して淡水化する際、前記逆浸透膜装置の入り口側に前記水酸化ナトリウムを供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備え、原水のｐＨを前記水酸化ナトリウムで調整することを特徴とする淡水化装置にある。
【００１３】
本発明によれば、スケール防止剤を原水に供給して逆浸透膜装置の濾過を行う際、アルカリ側にｐＨを調整する薬剤として水酸化ナトリウム水溶液により行うことができる。従来は、別途アルカリ剤（水酸化ナトリウム）を購入し、淡水化システム内で保管していたが、これをオンサイトで水酸化ナトリウム水溶液を供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００１４】
第５の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記逆浸透膜装置を２段直列とし、１段目の逆浸透膜装置と２段目の逆浸透膜装置との間に、前記水酸化ナトリウム水溶液を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備え、１段目で淡水化された淡水中のホウ素を除去することを特徴とする淡水化装置にある。
【００１５】
本発明によれば、逆浸透膜装置で淡水化された淡水中のホウ素を除去することができる。
【００１６】
第６の発明は、第１の発明において、前記希釈かん水から塩分を晶析分離する第１の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置にある。
【００１７】
本発明によれば、第１の晶析部の晶析により、濃縮水中の多価イオンから有価物（Ｍｇ塩、Ｃａ塩等）を得ることができる。
【００１８】
第７の発明は、第１の発明において、前記固液分離部で塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置にある。
【００１９】
本発明によれば、第２の晶析部の晶析により脱塩化ナトリウムスラリーから有価物（Ｋ塩等）を得ることができる。
【００２０】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記塩酸と水酸化ナトリウムを、前記逆浸透膜装置の出口側の淡水中に供給する塩酸供給ラインと水酸化ナトリウム水溶液供給ラインとを備え、淡水のｐＨを塩酸又は水酸化ナトリウムのいずれか一方又は両方により調整することを特徴とする淡水化装置にある。
【００２１】
本発明によれば、得られた塩酸又は水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方を用いて淡水のｐＨを調整し、例えば飲料に適したｐＨに調整することができる。
【００２２】
第９の発明は、第１乃至８のいずれか一つの発明の淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、濃縮された塩分濃縮水から塩化ナトリウムを得ることを特徴とする淡水及び塩の併産方法にある。
【００２３】
本発明によれば、淡水化装置内で発生した塩化ナトリウムの一部を用いて、塩酸と水酸化ナトリウムとの有価物を回収し、この得られた塩酸と水酸化ナトリウムとを用いて、淡水化処理をするので、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水と塩化ナトリウムとの製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００２４】
第１０の発明は、第６乃至８のいずれか一つの発明の淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、淡水化処理後の塩分濃縮水（濃縮かん水、希釈かん水）から塩化ナトリウム及び有価物を得ることを特徴とする淡水、塩及び有価物の併産方法にある。
【００２５】
本発明によれば、淡水化装置内で発生した塩化ナトリウムの一部を用いて、塩酸と水酸化ナトリウムとの有価物を回収し、この得られた塩酸と水酸化ナトリウムとを用いて、淡水化処理をするので、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水と塩化ナトリウムと有価物との製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００２６】
第１１の発明は、原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化工程と、前記塩分濃縮水から濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析工程と、前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、前記蒸発晶析工程からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離工程と、前記固液分離された前記塩化ナトリウムを淡水で溶解する溶解工程と、前記溶解工程で溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理工程と、電気化学処理工程で得られた水素と塩素とから塩酸を製造する塩酸製造工程と、を有し、前記塩酸を、前記淡水化工程の入り口側に供給し、原水のｐＨを前記塩酸で調整すると共に、前記淡水化工程の入り口側で前記原水の温度を計測し、この計測した温度に応じて、前記原水のｐＨの値を前記塩酸で調整することを特徴とする淡水化方法にある。
【００２７】
本発明によれば、電気透析工程で濃縮された濃縮かん水から得られた塩化ナトリウムを用いて、水酸化ナトリウムと塩酸とを製造することができる。また、逆浸透膜工程の濾過に好適なｐＨを塩酸により行うことができる。従来は、別途酸（硫酸、塩酸）を購入し、淡水化システム内で保管していたが、これをオンサイトで塩酸を供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。また、原水の温度を温度計で計測し、その温度に応じて、適切なｐＨに塩酸で調整することで、常に最適な淡水処理が可能となる。
【００２８】
第１２の発明は、第１１の発明において、得られた塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方を淡水化工程で用いることを特徴とする淡水化方法にある。
【００２９】
本発明によれば、塩化ナトリウムから薬剤である塩酸や水酸化ナトリウムの有価物を回収し、これをオンサイトで利用することで、薬剤の購入が無くなると共に、保管設備等も不要となり、淡水化システムの生産効率の向上を図ることができる。
【００３０】
第１３の発明は、第１１又は１２の発明において、前記電気透析により得られた水素を、塩酸製造工程に供給することを特徴とする淡水化方法にある。
【００３１】
本発明によれば、塩酸製造において、水素を別途投入することができ、水素過剰状態での反応により塩酸の製造を安定して行うことができる。
【００３２】
第１４の発明は、第１１乃至１３のいずれか一つの発明において、原水にスケール防止剤を供給して淡水化する際、前記逆浸透膜工程の入り口側に前記水酸化ナトリウム水溶液を供給し、原水のｐＨを前記水酸化ナトリウム水溶液で調整することを特徴とする淡水化方法にある。
【００３３】
本発明によれば、スケール防止剤を原水に供給して逆浸透膜装工程の濾過を行う際、アルカリ側にｐＨを調整する薬剤として水酸化ナトリウムにより行うことができる。従来は、別途アルカリ剤（水酸化ナトリウム）を購入し、淡水化システム内で保管していたが、これをオンサイトで水酸化ナトリウムを供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００３４】
第１５の発明は、第１１乃至１３のいずれか一つの発明において、前記淡水化工程を２段直列とし、１段目の淡水化工程と２段目の淡水化工程との間に、前記水酸化ナトリウム水溶液を供給し、１段目で淡水化された淡水中のホウ素を除去することを特徴とする淡水化方法にある。
【００３５】
本発明によれば、逆浸透膜工程で淡水化された淡水中のホウ素を除去することができる。
【００３６】
第１６の発明は、第１１の発明において、前記希釈かん水から塩分を晶析分離する第１の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法にある。
【００３７】
本発明によれば、第１の晶析工程の晶析により、濃縮水中の多価イオンから有価物（Ｍｇ塩、Ｃａ塩等）を得ることができる。
【００３８】
第１７の発明は、第１１の発明において、前記固液分離工程で塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法にある。
【００３９】
本発明によれば、第２の晶析部の晶析により脱塩化ナトリウムスラリーから有価物（Ｋ塩等）を得ることができる。
【００４０】
第１８の発明は、第１１乃至１７のいずれか一つの発明において、前記淡水化工程の出口側の淡水のｐＨを塩酸又は水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方により調整することを特徴とする淡水化方法にある。
【００４１】
本発明によれば、得られた塩酸又は水酸化ナトリウムのいずれか一方又は両方を用いて淡水のｐＨを調整し、例えば飲料に適したｐＨに調整することができる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、電気透析工程で濃縮された濃縮かん水から得られた塩化ナトリウムを用いて、水酸化ナトリウム水溶液と塩酸とを製造することができる。この得られた水酸化ナトリウムと塩酸とを、淡水化工程内で利用することができる。これにより、外部から別途塩酸や水酸化ナトリウムの薬剤を購入することが無くなる。この結果、塩化ナトリウムから薬剤である塩酸や水酸化ナトリウムの有価物を回収し、これをオンサイトで利用することで、薬剤の購入が無くなると共に、保管設備等も不要となり、淡水化装置の生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、各実施の形態に係る淡水化装置の構成は、適宜組み合わせて実施可能である。
【００４５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る海水の淡水化装置の概略図である。
図１に示すように、海水の淡水化装置１０Ａは、供給される供給海水（原水）Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ11と供給海水（原水）Ｗ中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ12とを得る逆浸透膜装置１２と、塩分濃縮水Ｗ12を電気透析し、濃縮かん水Ｗ13と希釈かん水Ｗ14とを得る電気透析部１３と、濃縮かん水Ｗ13を蒸発晶析する蒸発晶析部２１と、蒸発晶析部２１からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ1を固液分離する固液分離部２２と、固液分離された塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を淡水Ｗ11で溶解する溶解部２９と、溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を得る電気化学処理部３０と、電気化学処理部３０で得られた水素（Ｈ2）と塩素（Ｃｌ2）とから塩酸（ＨＣｌ）３２を製造する塩酸製造部３１と、得られた塩酸及び水酸化ナトリウム水溶液のいずれか一方又は両方を淡水化装置内で用いる塩酸供給ラインＬ25、水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26とを備えるものである。
【００４６】
本実施形態では、供給海水Ｗ中の不純物等を除去する前処理装置１１を備えている。この前処理装置１１は、海水中の微粒子やコロイドなどの懸濁物、藻類や貝類などの微生物を除去した前処理水Ｗ10とし、逆浸透膜装置１２の逆浸透膜１２ａの透水性能が低下する現象（ファウリング現象）を抑えるためのものである。そして、この前処理装置１１は、例えば、供給海水Ｗ中に無機系や有機系の凝集剤、殺菌剤等の薬剤を添加し、濾過材としての砂を容器に充填してなる砂濾過器に通水して海水中の懸濁物や微生物を除去する。また、砂濾過器を逆洗して濾過性能を回復させるための逆洗ポンプ等を備えている。濾過器内の砂などの担体の表面に生物膜を形成し、濾過性能と生物膜によるＢＯＤ成分の分解性能を併用して海水の前処理を行うように構成してもよい。なお、例えば一度前処理された処理海水をプラント用の冷却水として用いた海水に対して淡水化するような場合には、この前処理装置は省略されるようにしてもよい。
【００４７】
逆浸透膜装置１２は、逆浸透膜１２ａを用いて、前処理した前処理水Ｗ10を透過し、前処理水Ｗ10中の塩分を除去して淡水Ｗ11を得ると共に、前処理水Ｗ10中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ12を得る。逆浸透膜装置１２は、得られた淡水Ｗ11を供給ラインＬ12に供給して製造水１４として排出すると共に、供給ラインＬ13を介して塩分濃縮水Ｗ12を電気透析部１３に供給する。このように、逆浸透膜装置１２を用いることにより、逆浸透膜１２ａの透過水として淡水Ｗ11を得ることができるので、蒸発器などを用いて淡水を得る場合と比較して更に消費エネルギーを低減することができる。本実施形態では、この電気透析部１３は、逆浸透膜装置１２の後流側に設置しているが、本発明はこれに限定されず、これらの配置を逆とするようにしてもよい。
【００４８】
ここで、逆浸透膜装置１２としては、例えば、複数の逆浸透膜エレメント（逆浸透膜モジュール）を容器内に備えて構成され、各逆浸透膜エレメントで処理して得られた淡水Ｗ11と塩分濃縮水Ｗ12とをそれぞれ容器から導出（排出）させるための濃縮水管（濃縮水排出経路）と透過水管（淡水排出経路）を接続して配設されている。
【００４９】
逆浸透膜装置１２の逆浸透膜１２ａとしては、一般的な逆浸透（ＲＯ：Reverse  Osmosis）膜（以下「ＲＯ膜」ともいう）や、ＮＦ（Nanofiltration）膜（以下「ＮＦ膜」ともいう）などを用いることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、原水としての供給海水Ｗを逆浸透膜装置１２で処理して淡水Ｗ11と塩分濃縮水Ｗ12とを得ているが、塩分を含むものであれば海水以外の水を原水として用いてもよい。また供給海水Ｗとしては、例えば、くみ上げた海水や、一度冷媒としてプラント内で使用された後の海水等を用いることもできる。
【００５１】
電気透析部１３は、電気透析膜（ＥＤ：Elecrodialysis膜）１３ａを有する。電気透析部１３は、電気透析膜１３ａにより塩分濃縮水Ｗ12を電気透析して塩分濃縮水Ｗ12中の塩分が濃縮された濃縮かん水Ｗ13と塩分濃縮水Ｗ12中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ14とを得る。
電気透析手法としては、例えば、陽イオンのみを透過する陽イオン交換膜と陰イオンのみを透過する陰イオン交換膜を交互に配列し、これら陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の両端から電圧を印加して直流電流を通電できるように構成されている。また、電気透析部１３においては、塩分濃縮水Ｗ12を処理して得られる濃縮かん水Ｗ13と希釈かん水Ｗ14は、それぞれ、排出ラインＬ14、Ｌ15により排出されている。
【００５２】
ここで、逆浸透膜装置１２からの塩分濃縮水Ｗ12を供給する供給ラインＬ13は、電気透析部１３側に一部が分岐され、分岐されない塩分濃縮水Ｗ12は、供給ラインＬ13を介して外部に排水Ｗ20として排出される。
【００５３】
蒸発晶析部２１は、電気透析部１３から供給される濃縮かん水Ｗ13を蒸発晶析させて塩（塩化ナトリウム（ＮａＣｌ））を得ると共に、蒸発水Ｗ15を得る。また、蒸発晶析部２１からの蒸発水Ｗ15は、供給ラインＬ16及び供給ラインＬ12を介して淡水Ｗ11と合流し、製造水１４として排出する。
【００５４】
ここで、蒸発晶析部２１は、例えば多重効用蒸発缶、薄膜蒸発乾燥器又はドラムドライヤー等を例示することができ、この蒸発処理によって得られた析出物の塩化ナトリウムスラリーＳ1を排出する排出ラインＬ17が、固液分離部２２に接続されている。
【００５５】
固液分離部２２は、蒸発晶析部２１からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ1を固液分離するものであり、有価物としての塩化ナトリウム（固体）３４を得る。
また、塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーＳ2は排出ラインＬ18を介して排出される。
また、分離された塩化ナトリウムは、排出ラインＬ21を介して排出され、その一部は溶解部２９に導入される。また、残りの塩化ナトリウム（固体）３４は、有価物として排出ラインＬ22を介して排出される。
【００５６】
溶解部２９は、分離された塩化ナトリウムの一部を用いて、淡水Ｗ11により溶解し、水酸化ナトリウム水溶液を得る。この溶解には淡水化処理により得られた淡水Ｗ11と、蒸発水Ｗ15とが供給ラインＬ31、Ｌ32によりいずれか一方又は両方から供給されている。溶解された塩化ナトリウム水溶液は、供給ラインＬ23を介して電気化学処理部３０へ供給される。
【００５７】
電気化学処理部３０は、供給された塩化ナトリウム水溶液を用いて、例えば電気分解又は電気透析等の電気化学処理により、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液３３、水素（Ｈ2）及び塩素（Ｃｌ2）を得る。
ここで、水酸化ナトリウム水溶液３３は、電気化学処理部３０から排出ラインＬ24により排出される。また、水素（Ｈ2）及び塩素（Ｃｌ2）は、電気化学処理部３０から排出ラインＬ27、Ｌ28により排出される。
【００５８】
塩酸製造部３１は、電気化学処理により得られた水素（Ｈ2）及び塩素（Ｃｌ2）を原料として塩酸（ＨＣｌ）３２を得る。
この得られた塩酸３２の濃度を調整するために、淡水供給ラインＬ33により供給される淡水Ｗ11が用いられる。なお、蒸発水Ｗ15を用いて濃度を調整するようにしてもよい。
【００５９】
本実施形態では、塩酸（ＨＣｌ）３２を供給する塩酸供給ラインＬ25は、逆浸透膜装置１２の入り口側に供給するように、海水ラインＬ11に接続されている。
【００６０】
また、淡水Ｗ11を排出する供給ラインＬ12には、塩酸３２を供給する塩酸供給ラインＬ25と、水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26とが接続されている。
【００６１】
また、前処理装置１１において、塩酸３２を供給する塩酸供給ラインＬ25を接続するようにしてもよい。
【００６２】
また、淡水化装置のプラント停止の際における逆浸透膜装置１２の洗浄用として、塩酸３２及び水酸化ナトリウム水溶液３３を供給するために、塩酸３２を供給する塩酸供給ラインＬ25及び水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26とを所定の洗浄ラインに接続されるようにしても良い。
【００６３】
次に、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ａの全体動作について説明する。
海水ラインＬ11に介装された前処理装置１１により、供給海水Ｗは前処理され、この処理された前処理水Ｗ10は、逆浸透膜装置１２に供給される。この逆浸透膜装置１２に供給された前処理水Ｗ10は、逆浸透膜１２ａを透過して前処理水Ｗ10中の塩分が除去された淡水Ｗ11と前処理水Ｗ10中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ12とになる。淡水Ｗ11は、供給ラインＬ12を介して排出され、製造水１４として利用される。塩分濃縮水Ｗ12は、供給ラインＬ13を介して一部が電気透析部１３に供給されると共に、一部が排水Ｗ20として排出される。
【００６４】
電気透析部１３に供給された塩分濃縮水Ｗ12は、電気透析膜１３ａによって塩分濃縮水Ｗ12中の塩分が更に濃縮され濃縮かん水Ｗ13と塩分濃縮水Ｗ12中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ14となる。ここで、濃縮かん水Ｗ13は、塩分濃縮水Ｗ12に含まれる１価の塩（Ｎａ（ナトリウム）塩、Ｋ（カリウム）塩等）が多く含まれる。希釈かん水Ｗ14は、塩分濃縮水Ｗ12に含まれる多価の塩（Ｍｇ（マグネシウム）塩、Ｃａ（カルシウム）塩等）が多く含まれる。
【００６５】
また、電気透析部１３からの１価のイオンが濃縮された濃縮かん水Ｗ13から蒸発晶析部２１により蒸発水Ｗ15を得ることで、さらに製造水１４の製造量の増大を図ることができる。また、蒸発の結果、濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ1を固液分離装置２２で固液分離して、有価物の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）３４を得る。
【００６６】
この分離された塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の一部を用いて、電気化学処理部３０で、電気化学処理をして、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液３３、水素（Ｈ2）及び塩素（Ｃｌ2）を得る。
【００６７】
この電気化学処理により得られた水素（Ｈ2）及び塩素（Ｃｌ2）を原料とし、塩酸製造部３１で塩酸（ＨＣｌ）３２を得る。
この得られた塩酸３２は、淡水供給ラインＬ33により供給される淡水Ｗ11により適宜濃度調整される。
【００６８】
本実施形態では、逆浸透膜装置１２の濾過に好適なｐＨの調整を塩酸３２によりオンサイトで行うことができる。従来においては、別途酸（硫酸、塩酸）を購入し、購入した薬剤を淡水化プラント内で保管していたが、これをオンサイトで塩酸３２を供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００６９】
また塩酸３２と水酸化ナトリウム水溶液３３を、逆浸透膜装置１２の出口側の淡水中に供給する塩酸供給ラインＬ25と水酸化ナトリウム供給ラインＬ26とを備えるので、得られた淡水Ｗ11のｐＨを塩酸３２又は水酸化ナトリウム水溶液３３のいずれか一方又は両方により任意のｐＨの値に調整することができる。
【００７０】
特に、淡水化処理の条件により、得られる淡水Ｗ11のｐＨが所望のｐＨではない場合に、この調整が容易にできる。
【００７１】
また、得られた塩酸３２又は水酸化ナトリウム水溶液３３のいずれか一方又は両方を用いて淡水Ｗ11のｐＨを調整し、例えば飲料に適したｐＨに調整することができる。
【００７２】
さらに本実施形態では、逆浸透膜装置１２の入り口側の海水供給ラインＬ11に前処理水Ｗ10の温度を計測する温度計４０を備えている。
特に、供給海水Ｗの温度が高い場合には、塩酸３２を用いてｐＨを下げる調整を行うことが好ましい。
【００７３】
逆浸透膜装置１２の入り口に供給される前処理水Ｗ10の水温が、例えば３０℃の場合において、ｐＨ７．２で運転する設定としている場合において、水温が３５〜４０℃に上昇した場合には、ｐＨの値を例えばｐＨ７．０〜６．８程度に下げる操作をするのが好ましい。よって、図示しない制御装置又は作業員により、温度計４０を用いて計測し、塩酸３２を所望ｐＨとなるように制御する。これにより、適切な淡水化処理を引き続き実施することができる。
【００７４】
また、本実施形態の淡水化方法においては、供給海水（原水）Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ11と供給海水（原水）Ｗ中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ12とを得る逆浸透膜装置１２による淡水化工程と、塩分濃縮水Ｗ12を電気透析し、濃縮かん水Ｗ13と希釈かん水Ｗ14とを得る電気透析工程と、濃縮かん水Ｗ13を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、蒸発晶析工程からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ1を固液分離する固液分離工程と、固液分離された塩化ナトリウムを淡水Ｗ11で溶解する溶解工程と、溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩素、水素及び水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理工程と、電気化学処理工程で得られた水素と塩素とから塩酸３２を製造する塩酸製造工程と、を有し、得られた塩酸３２及び水酸化ナトリウム水溶液３３のいずれか一方又は両方を淡水化工程で用いる。
【００７５】
したがって、本実施形態の淡水化装置及び方法によれば、電気透析工程で濃縮された濃縮かん水Ｗ13から得られた塩化ナトリウム３４を用いて、水酸化ナトリウム水溶液３３と塩酸３２とを製造し、この得られた水酸化ナトリウム水溶液３３と塩酸３４とを、淡水化工程内で利用することで、外部から別途塩酸や水酸化ナトリウムの薬剤を購入することが無くなる。この結果、塩化ナトリウムから薬剤である塩酸や水酸化ナトリウム水溶液の有価物を回収し、これをオンサイトで利用することで、薬剤の外部からの購入が無くなると共に、保管設備等も不要となり、淡水化システムの生産効率の向上を図ることができる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００７７】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図２に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｂは、第１の実施形態の淡水化装置１０Ａにおいて、さらに電気透析部１３により発生する水素（Ｈ2）を、塩酸製造部３１に供給する水素供給ラインＬ29を備える。
【００７８】
塩酸製造部３１では、水素（Ｈ2）と塩素（Ｃｌ2）から塩酸（ＨＣｌ）を製造するが、電気化学処理部３０での分解では、モル換算の生産比率は概ね１：１である。よって、水素過剰の反応として安定的に塩酸を製造するために、水素を別途供給し、水素過剰状態で反応させるようにしている。
【００７９】
この際、電気透析部１３で発生する水素（Ｈ2）を用いることで、淡水化装置１０Ｂ内で賄うことができるので、別途水素を購入することが不要となる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００８１】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図３に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｃは、第１の実施形態の淡水化装置１０Ａにおいて、さらに前処理水Ｗ10にスケール防止剤４１を供給して淡水化処理する際、逆浸透膜装置１２の入り口側に水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26を備え、前処理水Ｗ10のｐＨを水酸化ナトリウム水溶液３３でアルカリ側（例えばｐＨ９前後）に調整する。このｐＨを大きくすることにより、ホウ素除去効率を向上させるともに、有機物ファウリングの抑制効果の向上も図ることができる。
【００８２】
本発明によれば、スケール防止剤４１を前処理水Ｗ10に供給して逆浸透膜装置１２の濾過を行う際、アルカリ側にｐＨを調整する薬剤として、得られた水酸化ナトリウム水溶液３３により行うことができる。
【００８３】
この結果、従来のように、別途アルカリ剤（水酸化ナトリウム）を購入し、淡水化システム内で保管することが解消される。この結果、オンサイトで水酸化ナトリウムを供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００８４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００８５】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図４に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｄは、第１の実施形態の淡水化装置１０Ａにおいて、逆浸透膜装置１２を２段直列した配置とした、第１逆浸透膜装置１２Ａ及び第２逆浸透膜装置１２Ｂとし、この１段目の第１逆浸透膜装置１２Ａと２段目の第２逆浸透膜装置１２Ｂとの間に、水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26を備えている。そして、第１の逆浸透膜装置１２Ａで淡水化処理した淡水Ｗ11中のホウ素を除去するようにしている。その後、第２の逆浸透膜装置１２Ｂで塩分濃縮水Ｗ12としてＮａ塩を除去し、ホウ素が除去された淡水Ｗ11を得る。
【００８６】
よって、逆浸透膜装置１２を２段として、１段目の逆浸透膜装置１２Ａと２段目の逆浸透膜装置１２Ｂとの間に、水酸化ナトリウム水溶液３３を供給し、アルカリ条件（例えばｐＨ９〜１０．５前後）でホウ素が除去されるので、淡水Ｗ11中のホウ素を効率的に除去することができる。
【００８７】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００８８】
図５は、本発明の第５の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図５に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｅは、第１の実施形態の淡水化装置１０Ａにおいて、さらに、電気透析部１３からの希釈かん水Ｗ14から塩分を晶析分離する第１の晶析部２３と、固液分離部２２で塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーＳ2から有価物を晶析分離する第２の晶析部２４とを備える。
【００８９】
電気透析部１３からの希釈かん水Ｗ14中には多価のイオン（例えばＣａイオン、Ｍｇイオン）が含まれているので、第１の晶析部２３の晶析により、希釈かん水Ｗ14中の多価イオンから第１の有価物（Ｍｇ塩、Ｃａ塩等）５１を得ることができる。
【００９０】
この第１の晶析部２３では、アルカリ条件での反応晶析のためのアルカリ剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液３３を、水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ26を介して供給されている。
【００９１】
これにより、第１の晶析部２３での晶析の際、水酸化ナトリウムを添加してアルカリ側の反応晶析を行うことができ、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）を効率よく得ることができる。
【００９２】
この結果、従来のように、別途アルカリ剤（水酸化ナトリウム）を購入し、淡水化システム内で保管することが解消される。この結果、オンサイトで水酸化ナトリウムを供給することができ、外部からの薬剤の購入が不要となると共に、保管設備等も不要となり、淡水製造の生産効率の向上を図ることができる。
【００９３】
本実施形態によれば、第１の晶析部２３の反応晶析をアルカリ条件で行い、希釈かん水Ｗ14中の有価物である水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）を効率よく得ることができる。
【００９４】
このように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｅによれば、淡水の製造と共に、有価物を高純度で製造でき、その際、回収された塩化ナトリウムを用いて電気化学処理部３０により水酸化ナトリウムを製造し、この製造された水酸化ナトリウムを用いて第１の晶析部２３としてアルカリ状態で反応晶析させることで、純度の高い水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）2）を得ることができる。
【００９５】
また、塩化ナトリウムが除去された脱塩化ナトリウムスラリーＳ2から、第２の晶析部２４での晶析により第２の有価物（Ｋ塩等）５２を得ることができる。
なお、蒸発晶析部２１での有価物（Ｋ塩等）を含む上澄水Ｗ17が排出ラインＬ19を介して、第２の晶析部２３に導入され、ここで晶析されている。
【００９６】
したがって、本実施形態の淡水化装置及び方法によれば、淡水を製造すると共に、電気透析部１３からの希釈かん水Ｗ14中に含まれる多価イオンを第１の有価物（Ｍｇ塩、Ｃａ塩等）５１として第１の晶析部２３により回収することができる。また、塩化ナトリウムが除去された脱塩化ナトリウムスラリーＳ2に含まれる第２の有価物（Ｋ塩等）を第２の晶析部２４により回収することができる。なお、本実施形態では有価物の回収に晶析法を用いたが、本発明はこれに限定されず、吸着法により有価物を回収するようにしてもよい。
【００９７】
また、この有価物を回収した処理水を循環ラインＬ30により逆浸透膜装置１２の入り口側に循環水Ｗ16として、循環する場合、多価イオンが除去されているので、逆浸透膜装置１２に供給する高圧ポンプの動力の大幅な低減を図ることができる。また、多価のイオンを第１の晶析部２３で分離するので、再循環される循環水Ｗ16中には、多価のイオン（例えばＣａ2+、ＳＯ42-）の蓄積がなく、逆浸透膜装置１２の逆浸透膜１２ａでのスケール（例えばＣａＳＯ4等）の析出が防止される。また、回収する有価物の純度を向上することができる。これにより、効率的な淡水、塩及び有価物の併産方法を実現できる。
【符号の説明】
【００９８】
１０Ａ〜１０Ｅ  淡水化装置
１１  前処理装置
１２  逆浸透膜装置
１２ａ  逆浸透膜
１３  電気透析部
１３ａ  電気透析膜
１４  製造水
２１  蒸発晶析部
２２  固液分離部
２３  第１の晶析部
２４  第２の晶析部
３０  電気化学処理部
３１  塩酸製造部
３２  塩酸
３３  水酸化ナトリウム水溶液
Ｗ  供給海水
Ｗ10  前処理水
Ｗ11  淡水
Ｗ12  塩分濃縮水
Ｗ13  濃縮かん水
Ｗ14  希釈かん水
Ｗ20  排水
Ｌ11  海水ライン
Ｌ25  塩酸供給ライン
Ｌ26  水酸化ナトリウム水溶液供給ライン
Ｌ30  循環ライン
【図１】
0006053631.tif 000002
【図２】
0006053631.tif 000003
【図３】
0006053631.tif 000004
【図４】
0006053631.tif 000005
【図５】
0006053631.tif 000006