(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液が供給される第１配管と、
前記第１配管が分岐されて接続され、分岐後の一部の前記被処理液が流れる第２配管および分岐後の他部の前記被処理液が流れる第３配管と、
前記第２配管に接続されて前記一部の被処理液が供給され、逆浸透膜を用いる前段ＲＯユニットと、
前記第２配管に設けられ、前記前段ＲＯユニットへ供給される前記一部の被処理液に第１薬剤を注入する第１の薬注手段と、
前記前段ＲＯユニットから供給される第１濃縮液が流れる第４配管と、
前記第４配管に接続されて前記第１濃縮液が供給され、逆浸透膜を用いる後段ＲＯユニットと、
前記第３配管が接続されるとともに前記後段ＲＯユニットから供給される第２濃縮液が流れる第５配管が接続され、前記他部の被処理液の圧力を、前記第２濃縮液のエネルギを回収して高めるエネルギ回収装置と、
前記第３配管に設けられ、前記他部の被処理液に第２薬剤を注入する第２の薬注手段と、
前記エネルギ回収装置で圧力が高められた前記他部の被処理液が流れる第６配管とを備え、
前記第６配管は、前記第４配管に接続され、圧力が高められた前記他部の被処理液は前記第１濃縮液と合流する
ことを特徴とする逆浸透を用いた脱塩システム。
【請求項２】
請求項１に記載の脱塩システムにおいて、
前記第１の薬注手段によって、前記一部の被処理液に酸化剤を注入して、前記前段ＲＯユニットの膜表面に前記酸化剤を供給し、
前記第２の薬注手段によって、前記他部の被処理液に還元剤を注入して、前記酸化剤を中和して前記後段ＲＯユニットに酸化剤が供給されないようにする
ことを特徴とする逆浸透を用いた脱塩システム。
【請求項３】
前段ＲＯユニットと後段ＲＯユニットと第１の薬注手段と第２の薬注手段とエネルギ回収装置とを備える逆浸透を用いた脱塩システムの運転方法であって、
供給される被処理液は、一部の被処理液と他部の被処理液とに分岐され、
前記第１の薬注手段は、分岐後の前記一部の被処理液に第１薬剤を注入し、
前記第２の薬注手段は、分岐後の前記他部の被処理液に第２薬剤を注入し、
前記前段ＲＯユニットは、前記一部の被処理液をろ過して透過液と第１濃縮液とに分離し、
前記後段ＲＯユニットは、前記第１濃縮液をろ過して透過液と第２濃縮液とに分離し、
前記エネルギ回収装置は、前記被処理液から分岐された前記他部の被処理液の圧力を、前記後段ＲＯユニットから供給される前記第２濃縮液のエネルギを回収して高め、
圧力を高められた前記他部の被処理液は、前記前段ＲＯユニットの第１濃縮液が前記後段ＲＯユニットに流通する配管に供給される
ことを特徴とする逆浸透を用いた脱塩システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆浸透膜を用いた脱塩システムおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、逆浸透処理装置の一例として、図５に示すように、前段ＲＯユニット９０１と後段ＲＯユニット９０２とを備えるものがある。なお、図５は、従来の逆浸透処理装置の構成を示す模式図である。なお、図５中、破線のラインは高圧のラインを示し、実線のラインは低圧のラインを示す。
【０００３】
前段ＲＯユニット９０１の前には、前段ＲＯユニット９０１と後段ＲＯユニット９０２とに被処理水ｗ０を送る供給ポンプ９０３が設けられている。供給ポンプ９０３と前段ＲＯユニット９０１との間には、高圧ポンプ９０４が配置されている。
被処理水ｗ０は、被処理水ｗ１と被処理水ｗ２とに分流される。
被処理水ｗ１は、高圧ポンプ９０４により高圧とされた被処理水ｗ３とされ、前段ＲＯユニット９０１に供給される。
【０００４】
後段ＲＯユニット９０２の濃縮水側下流には、ＥＲＤ（Energy  Recovery  Dvice）が配置されている。ＥＲＤは後段ＲＯユニット９０２からの濃縮水９０２ｎの圧力を回収し、被処理水ｗ２に高圧を付与して被処理水ｗ４とする。
被処理水ｗ４が流れるラインには、ＥＲＤで失われた若干の圧力を補うブースターポンプ９０５が設けられている。被処理水ｗ４は、ブースターポンプ９０５により圧力を補われ、被処理水ｗ３に合流し、前段ＲＯユニット９０１に供給される。
【０００５】
前段ＲＯユニット９０１によって、供給される被処理水ｗ３が透過した透過水９０１ｔと濃縮水９０１ｎとが作製される。淡水となった透過水９０１ｔは回収される。
【０００６】
後段ＲＯユニット９０２によって、供給される濃縮水９０１ｎが透過した透過水９０２ｔと濃縮水９０２ｎとが作製される。淡水となった透過水９０２ｔは回収され、濃縮水９０２ｎはＥＲＤで圧力が回収されて、排出される。
前段ＲＯユニット９０１の上流では、前段ＲＯユニット９０１と後段ＲＯユニット９０２との運転／性能保持のための薬注（薬液の注入）が遂行されている。
【０００７】
なお、本願に係る文献公知発明として、下記の特許文献１、２がある。
特許文献１には、高回収ＲＯ、ベッセル分割、背圧等について記載されている。
特許文献２には、ＲＯ膜の洗浄方法が記載されており、前段ＲＯ膜または後段ＲＯ膜が洗浄されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2012-130840号公報
【特許文献２】特開2013-126635号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、ベッセル９０１ｖ内に供給した供給水は、供給水側から濃縮水側に向って塩濃度が高くなるため、ベッセル９０１ｖの圧力は最終的には最終段のＲＯ膜エレメント９０１ａの塩濃度と透過水量、ＲＯ膜面の供給水流量によって加圧される圧力が決定される。したがって、ベッセル９０１ｖ内の供給水側は、必要以上に圧力がかかるため、透過水量が増加する。
【００１０】
例えば、ＲＯ膜エレメントを７本直列に配置した場合のＲＯ膜エレメントの位置と透過水流量の関係は、供給水側では透過水量が多く、濃縮水側にいくにつれ、透過水量が下がる。これは、被処理水は濃縮水側にいくにつれ塩濃度が高くなるため、濃縮水側では、高い圧力が必要になるが、供給水側でも同じ圧力がかかっているため、供給水側でより多くの透過水が生成されるからである。
このように、ベッセル９０１ｖ内における透過水量が塩濃度の変化に起因して不均一である。これにより、必要動力の増加や、塩濃度が低く透過水量が多い供給水側のＲＯ膜エレメント９０１ａの汚染が進行する。
【００１１】
一方、逆浸透処理装置およびその薬液注入に関して、膜モジュールが納められる前段ＲＯユニット９０１と後段ＲＯユニット９０２ではろ過環境（塩分濃度、Flux（流量）、浸透圧）が異なる。そのため、図５に示すような前段ＲＯユニット９０１の供給部１箇所での薬液注入では、前段ＲＯユニット９０１と後段ＲＯユニット９０２とにおいて両者ともに最適である条件での薬液注入は困難である。そのため、膜の性能が十分に発揮できない運転となるおそれがある。
【００１２】
つまり、従来は、前段・後段ＲＯユニット９０１、９０２の膜モジュールのＲＯ膜エレメント９０１ａ、９０２ａへ被処理水ｗ３を供給する供給ポンプ９０３と高圧ポンプ９０４の間で薬液注入を行い、注入された薬液は全ての膜モジュールのＲＯ膜エレメント９０１ａ、９０２ａに供給されていた。
【００１３】
これは、従来、膜モジュールが納められているベッセルが１段であるために薬液はその前で注入するしかなかったためである。しかし、被処理水ｗ３はベッセル９０１ｖ中の膜モジュールのＲＯ膜エレメント９０１でろ過がされていき徐々に濃縮されるため、前段ＲＯユニット９０１の膜と後段ＲＯユニット９０２の膜では要求される薬液は異なっている。そのため、1回の薬液注入では前段ＲＯユニット９０１、後段ＲＯユニット９０２どちらにも最適な薬注はない。
【００１４】
前段ＲＯユニット９０１ではバイオファウリングが発生し易く、これらを防止するような薬剤や薬注方法が必要である。例えばpHを間欠的に変化させて微生物の生育を阻害をしたり、殺菌剤を用いて殺菌したりすることが必要である。
【００１５】
一方、後段ＲＯユニット９０２では濃縮された被ろ過水（透過水９０２ｔ）によるカルシウム塩などのスケールが膜面上で析出するスケーリングが発生する。そのため、後段ＲＯユニット９０２には、スケール防止剤を注入したり、pHを酸側にしたりすることでスケーリングを防止する必要がある。
【００１６】
ベッセル９０１ｖ内における透過水量を均一化する手法として、特許文献１ではベッセルを直列に複数本接続させ、前段側ベッセルに接続される透過水配管内に流量調整弁を設け、これを以って透過水量を均一化させることを提案している。この方法によれば、ＲＯ膜エレメントが格納される膜ベッセルが前段部と後段部に分割されているため前段部と後段部の間で薬品を注入し、前段部で注入された薬品の中和や、後段部に必要となる薬品の添加が可能である。
【００１７】
しかし、後段部向けの薬注場所である前段部と後段部の間は通常5〜8MPaと高圧であり、前段部と後段部の間の薬注部から薬液注入を行うには、高圧の薬液注入ポンプが必要である。また、間欠注入などで、薬液注入ポンプを稼動させないことがある時には、高圧の前段部の濃縮水（後段部への供給水）が薬注部から薬液タンクへ逆流しないように高価な高圧バルブを設置して閉止するか、または、高圧対応の逆支弁を設置する必要がある。そのため，前段部と後段部の間の高圧の箇所から、薬注が実際に行われることはなかった。
【００１８】
加えて、前記したように、供給水側から濃縮水側に向って塩濃度が高くなる。そのため、前段の透過水量が多く、後段の透過水量が少なくなり、ＲＯ膜エレメント９０１ａ、９０２ａの膜の作用にばらつきが生じている。
【００１９】
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、前段と後段にそれぞれ適合した薬注を行うとともに、前段と後段での透過水量の平準化が可能な逆浸透膜を用いた脱塩システムおよびその運転方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するため、第１の本発明の脱塩システムは、被処理液が供給される第１配管と、前記第１配管が分岐されて接続され、分岐後の一部の前記被処理液が流れる第２配管および分岐後の他部の前記被処理液が流れる第３配管と、前記第２配管に接続されて前記一部の被処理液が供給され、逆浸透膜を用いる前段ＲＯユニットと、前記第２配管に設けられ、前記前段ＲＯユニットへ供給される前記一部の被処理液に第１薬剤を注入する第１の薬注手段と、前記前段ＲＯユニットから供給される第１濃縮液が流れる第４配管と、前記第４配管に接続されて前記第１濃縮液が供給され、逆浸透膜を用いる後段ＲＯユニットと、前記第３配管が接続されるとともに前記後段ＲＯユニットから供給される第２濃縮液が流れる第５配管が接続され、前記他部の被処理液の圧力を、前記第２濃縮液のエネルギを回収して高めるエネルギ回収装置と、前記第３配管に設けられ、前記他部の被処理液に第２薬剤を注入する第２の薬注手段と、前記エネルギ回収装置で圧力が高められた前記他部の被処理液が流れる第６配管とを備え、前記第６配管は、前記第４配管に接続され、圧力が高められた前記他部の被処理液は前記第１濃縮液と合流されている。
【００２１】
第２の本発明の脱塩システムの運転方法は、第１の本発明の脱塩システムを実現する運転方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、前段と後段にそれぞれ適合した薬注を行うとともに、前段と後段での透過水量の平準化が可能な逆浸透膜を用いた脱塩システムおよびその運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る脱塩システムの構成の模式図。
【図２】本発明の実施形態２に係る脱塩システムの構成の模式図。
【図３】本発明の実施形態３に係る脱塩システムの構成の模式図。
【図４】本発明の実施形態４に係る脱塩システムの構成の模式図。
【図５】従来の脱塩システムの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、前段と後段とで膜の性能が十分に発揮できる薬液注入を行えるとともに、前段と後段とで透過液量の平準化を行える脱塩システムを提供する。
本発明は、被処理液として、海水のみならず、下水、地下水等、海水以外の被処理液にも幅広く適用できる。例えば、海水、地下水、下水等から飲料水や工業用水を作ることに利用できる。また、純水から超純水を取り出すことにも適用できる。
上述の如く、本発明では様々な液体を被処理液に適用できるが、以下の実施形態では、本発明を海水に適用した例について説明する。
【００２５】
＜＜実施形態１＞＞
図１に、本発明の実施形態１に係る脱塩システムの構成の模式図を示す。なお、図１において、実線のラインは相対的に低圧の配管ｔを示し、破線のラインは相対的に高圧の配管ｋを示す。
実施形態１の脱塩システムＳは、被処理液の海水から淡水を作る脱塩システムである。
脱塩システムＳは、膜ユニットとして、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２とを具備している。
【００２６】
前段ＲＯユニット１０１には、例えば２つのＲＯ（Reverse Osmosis）膜エレメント１０１ａが直列に接続されるベッセル１０１ｖが並列に配設されている。前段ＲＯユニット１０１に用いられているＲＯ膜エレメント１０１ａは、三酢酸セルロース製の中空糸膜である。三酢酸セルロース製の中空糸膜は、塩素系の酸化剤に耐性がある。なお、例には挙げないが、前段ＲＯ膜エレメント１０１ａにポリアミド製スパイラルＲＯ膜を用いても良い。
前段ＲＯユニット１０１に供給される被処理液ｗ３は、ＲＯ膜エレメント１０１ａを透過し脱塩される透過液１０１ｔと塩分が濃縮される濃縮液１０１ｎとに分離される。
【００２７】
前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２とは、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２で接続されている。前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２には、前段ＲＯユニット１０１で分離された濃縮液１０１ｎが流れる。濃縮液１０１ｎは、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を通じて後段ＲＯユニット１０２に供給される。
【００２８】
後段ＲＯユニット１０２には、例えば４つのＲＯ（Reverse Osmosis）膜エレメント１０２ａが直列に接続されるベッセル１０２ｖが並列に配設されている。後段ＲＯユニット１０２に用いられているＲＯ膜エレメント１０２ａはポリアミド製のスパイラル膜であり、酸化剤によって劣化する性質をもつ。
後段ＲＯユニット１０２に供給される濃縮液１０１ｎは、ＲＯ膜エレメント１０２ａを透過し脱塩される透過液１０２ｔと塩分が濃縮される濃縮液１０２ｎとに分離される。
【００２９】
前段ＲＯユニット１０１の前（上流）には、処理対象である被処理液ｗ０を、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２とに供給する供給ポンプ１００が設けられている。供給ポンプ１００は、被処理液汲み上げ配管１１１を通じて、例えば海から被処理液ｗ０の海水を汲み上げる。供給ポンプ１００には、被処理液供給配管１１２が接続されている。被処理液供給配管１１２は、途中から被処理液ｗ０を分岐するための低圧配管１１３が分岐されている。
【００３０】
供給ポンプ１００で汲み上げられた被処理液ｗ０は、被処理液供給配管１１２を流れ、分岐した後の被処理液供給配管１１２を流れる被処理液ｗ１と、分岐される低圧配管１１３を流れる被処理液ｗ２とに分流される。つまり、被処理液ｗ０は、供給ポンプ１００の下流で、被処理液ｗ１と被処理液ｗ２とに分岐される。
供給ポンプ１００と前段ＲＯユニット１０１との間には、高圧ポンプ１０４が配置されている。
【００３１】
被処理液ｗ１は、高圧ポンプ１０４により高圧とされた被処理液ｗ３とされ、前段ＲＯユニット１０１に供給される。高圧ポンプ１０４により加えられる被処理液ｗ３の圧力は、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２とで逆浸透できる圧力である。
前段ＲＯユニット１０１に供給される被処理液ｗ３は、前段ＲＯユニット１０１の各ベッセル１０１ｖのＲＯ膜エレメント１０１ａを透過し脱塩された透過液１０１ｔと、塩分が濃縮された濃縮液１０１ｎとに分離される。
【００３２】
後段ＲＯユニット１０２で分離される濃縮液１０２ｎの下流には、ＥＲＤ（Energy  Recovery  Dvice）のエネルギ回収装置１０６が配置されている。ＥＲＤ１０６は後段ＲＯユニット１０２の濃縮液１０２ｎの圧力を回収し、被処理液ｗ２に回収した圧力を加えて被処理液ｗ４とする。つまり、前段ＲＯユニット１０１への被処理液供給配管１１２から分岐された低圧配管１１３と、後段ＲＯユニット１０２から排出される濃縮液１０２ｎが流れる濃縮液配管１２３とはエネルギ回収装置１０６に接続される。そして、エネルギ回収装置１０６で被処理液ｗ２と濃縮液１０２ｎとの圧力交換が行われる。
【００３３】
被処理液ｗ４が流れる分岐被処理液配管１２４には、エネルギ回収装置１０６で濃縮液１０２ｎから失われた若干の圧力を補うブースターポンプ１０５が設けられている。被処理液ｗ４は、ブースターポンプ１０５により圧力を補われ、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎと合流し、後段ＲＯユニット１０２に濃縮液１０１ｎ１として供給される。
【００３４】
後段ＲＯユニット１０２に供給される濃縮液１０１ｎ１は、後段ＲＯユニット１０２の各ベッセル１０２ｖのＲＯ膜エレメント１０２ａを透過し脱塩された透過液１０２ｔと、塩分が濃縮された濃縮液１０２ｎとに分離される。
供給ポンプ１００と高圧ポンプ１０４との間の分岐後の被処理液供給配管１１２には、第１薬注部１１０Ａが設けられる。第１薬注部１１０Ａからは、前段ＲＯユニット１０１の膜性能を保持するための薬注（薬液の注入）が行われる。
【００３５】
分岐された低圧配管１１３には、後段ＲＯユニット１０２のための第２薬注部１１０Ｂが設けられている。つまり、第２薬注部１１０Ｂから低圧配管１１３を流れる被処理液ｗ２に、後段ＲＯユニット１０２のための（向けの）薬注が行われる。第２薬注部１１０Ｂからの薬注は１箇所または１種類だけに限らず、目的に応じて、複数の薬剤を複数の第２薬注部１１０Ｂから注入してもよい。薬注部１１０Ｂからの薬注は、後段ＲＯユニット１０２の運転／性能保持に適した薬注が行われる。
【００３６】
上記構成によれば、以下の効果を奏する。
１．第１薬注部１１０Ａからは前段ＲＯユニット１０１の運転／性能を保持する薬注が行われ、第２薬注部１１０Ｂからは後段ＲＯユニット１０２の運転／性能を保持する薬注を行うことができる。そのため、前段・後段ＲＯユニット１０１、１０２のそれぞれの膜機能が充分に発揮される。従って、脱塩システムＳの性能および信頼性が高い。
【００３７】
２．前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２との運転／性能を保持するための薬注が適切に行えるので、メンテナンス回数が削減できる。
【００３８】
３．従って、前段ＲＯユニット１０１または／および後段ＲＯユニット１０２のメンテナンスを行うために、脱塩システムＳを停止する回数が減る。そのため、脱塩システムＳの長時間の連続運転が可能である。また、脱塩システムＳのランニングコストが安く済む。
【００３９】
４．後段ＲＯユニット１０２のＲＯ膜エレメント１０２ａに対する薬注も低圧で行うことができ、高価な高圧薬注ポンプや高圧弁などが不要となる。
つまり、低圧である低圧配管１１３で第２薬注部１１０Ｂから薬注が行われるので、低圧の薬液注入ポンプで済む。また、間欠注入などで、薬液注入ポンプを稼動させないことがある時には、低圧配管１１３の被処理水ｗ２が第２薬注部１１０Ｂから薬液タンクへ逆流しないように廉価な低圧バルブを設置して閉止するか、または、低圧対応の逆支弁を設置することで済む。そのため、コスト削減が図れる。
【００４０】
５．従来、図５に示すように、後段ＲＯユニット９０２に必要な水量の確保のため、前段ＲＯユニット９０１に後段ＲＯユニット９０２より多くのベッセル９０１ｖが配置されていた。例えば、図５では、後段ＲＯユニット９０２のベッセル９０２ｖが５つに対して、前段ＲＯユニット９０１のベッセル９０１ｖが８つであった。そのため、前段ＲＯユニット９０１への高圧配管が多く必要になっていた。
【００４１】
これに対して、脱塩システムＳでは、分岐されエネルギ回収装置１０６にて高圧の濃縮水１０２ｎで圧力変換された未濃縮の被処理液ｗ２が、濃縮された濃縮液１０１ｎと合流する。また、ブースターポンプ１０５により後段ＲＯユニット１０２に供給される濃縮液１０１ｎ１に適した圧力にすることができる。
【００４２】
これにより、濃縮液１０１ｎの濃縮が緩和され、透過水量の平準化が行える。また、後段ＲＯユニット１０２へ流入する前に水量が加算されるため、従来のように前段ＲＯのベッセル数を増やすことなく後段ＲＯの水量確保が可能なため、前段ＲＯユニット１０１、後段ＲＯユニット１０２のそれぞれのベッセル１０１ｖ、１０２ｖの数が同程度にできる。例えば、図１に示すように、前段ＲＯユニット１０１のベッセル１０１ｖが４つで、後段ＲＯユニット１０２のベッセル１０２ｖが４つにできる。
【００４３】
６．そのため、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２との透過液量の平準化が達成され、特許文献１の方法と比較してベッセル１０１ｖの本数が少なくなり、それに伴い高圧配管数が減少する。よって、配管コストの削減が図れる。
【００４４】
７．前段ＲＯユニット１０１、後段ＲＯユニット１０２の寿命が延び、脱塩システムＳの長寿命化が図れる。
【００４５】
８．以上のことから、前段ＲＯユニット１０１、後段ＲＯユニット１０２のそれぞれに適した薬注が行われ、膜性能が向上して信頼性が高い低コストの脱塩システムＳが得られる。
【００４６】
＜＜実施形態２＞＞
図２に、本発明の実施形態２に係る脱塩システムの構成の模式図を示す。なお、図２において、実線のラインは相対的に低圧の配管ｔを示し、破線のラインは相対的に高圧の配管ｋを示す。
実施形態２の脱塩システム２Ｓは、実施形態１の脱塩システムＳの前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎの水質を監視する水質監視装置１０８を設けたものである。
その他の構成は、実施形態１と同様であるから、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００４７】
脱塩システム２Ｓでは、前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎが流れる前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２の途中と、被処理液ｗ０が分岐され後段ＲＯユニット１０２で逆浸透する被処理液ｗ２が流れる低圧配管１１３との間に、水質監視装置１０８と圧力調整弁１０７とを設けている。なお、この水質監視装置１０８は、状況に応じて合流点１２４g前後に複数設置しても良い。
【００４８】
水質監視装置１０８は、前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎの水質を監視する。
圧力調整弁１０７は、水質監視装置１０８で監視する濃縮液１０１ｎの圧力を水質監視装置１０８に適合する圧力に減圧する。
【００４９】
前段ＲＯユニット１０１で分離され前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎの一部が圧力調整弁１０７で減圧される。そして、減圧された濃縮液１０１ｎの水質が水質監視装置１０８で監視される。
水質監視装置１０８としては、例えば水素イオン濃度を測るｐＨ計、酸化傾向および還元傾向を測るＯＲＰ（Oxidation-Reduction Potential）計、残留塩素、遊離塩素を測定する残留塩素計等が使用される。
【００５０】
水質監視装置１０８の信号を図示しない制御装置で取得し、第１薬注部１１０Ａおよび／または第２薬注部１１０Ｂからの薬注を行うシステムにフィードバック制御をかける。つまり、第１薬注部１１０Ａおよび／または第２薬注部１１０Ｂからの薬注の薬剤の種類、量、濃度等をフィードバック制御により調整する。これにより、第２薬注部１１０Ｂまたは／および第１薬注部１１０Ａからの薬注が適切にかつタイムリーに行われる。
【００５１】
例えば、ｐＨ計、ＯＲＰ計等のデータを用いて、前段ＲＯユニット１０１で分離され後段ＲＯユニット１０２で逆浸透される濃縮液１０１ｎの酸化、還元状態を監視する。そして、第２薬注部１１０Ｂから薬注される酸化を中和する還元剤を調整する。ポリアミド膜のスパイラル膜は酸化力（酸化剤、酸化反応）に弱くダメージとなる。一方で昨今、弱い酸化力をもつ薬が出現しており、バイオファウリング対策としてポリアミド膜への適用も検討されているが、バイオファウリングは前段ＲＯユニット１０１で発生する場合が多く、後段ＲＯユニット１０２への酸化剤の流入は不必要である。
そこで、第２薬注部１１０Ｂからの薬注での還元剤を調整して濃縮液１０１ｎを中和して酸化剤が後段ＲＯユニット１０２に供給されないようにする。酸化剤が後段ＲＯユニット１０２に供給されないので、ポリアミド膜のスパイラルを使用した後段ＲＯユニット１０２が酸化剤で傷むことが抑制される。
【００５２】
前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２とには、微生物の繁茂によるバイオフィルムの目詰まりであるバイオファウリングが発生するおそれがある。
そこで、バイオファウリングを抑制する目的で酸化力を有したハロゲン系の薬剤が用いられる場合がある。例えば、ハロゲン系の薬剤として、クロラミン（NH2Cl）、次亜塩素酸（NaClO）がある。その他のハロゲン系の薬剤のうちの塩素系酸化剤としては、亜塩素酸ナトリウム（NaClO2）、塩素酸（HClO3）、過塩素酸（HClO4）、二酸化塩素（ClO2）、さらし粉（Ca(ClO)2）等がある。ハロゲン系の薬剤として、その他のものを用いてもよい。
【００５３】
前記したように、バイオファウリングは前段ＲＯユニット１０１で発生する場合が多く、後段ＲＯユニット１０２ではバイオファウリングを抑制する目的でハロゲン系薬剤を用いるメリットは少ない。後段ＲＯユニット１０２はポリアミド製のスパイラル膜が使用されており、ハロゲン系薬剤はその酸化力の大きさに比例したポリアミド製ＲＯ膜の酸化劣化リスクが、酸化力の微弱な薬剤においても存在する。
そこで、後段ＲＯユニット１０２においては、 SBS，SMBS（亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム）などの還元剤を注入することで、前段ＲＯユニット１０１に供給される酸化剤が中和されることが望ましい。
【００５４】
前段の薬注部１１０Ａで注入されたハロゲン系の薬剤を中和するために、後段ＲＯユニット１０２への第２薬注部１１０Ｂからの薬注でSBS（NaHSO3：亜硫酸水素ナトリウム）、SMBS（Na2S2O5：ピロ亜硫酸ナトリウム）などの還元剤を注入するようにしてもよい。
【００５５】
SBSは、下記の化学反応により次亜塩素酸ナトリウム（NaClO）を還元する。
NaHSO3+NaClO  →  NaCl  +  NaHSO４
SMBSは、下記の化学反応により次亜塩素酸ナトリウムを還元する。
Na2S2O5+NaClO  →  NaCl  +  Na2SO４+SO２
【００５６】
後段ＲＯユニット１０２に対してのみハロゲン系薬剤の中和を行う場合、従来では高圧配管内に薬注を行う必要があり実施困難であったが、実施形態１、２の脱塩システムＳ、２Ｓでは、低圧である低圧配管１１３で第２薬注部１１０Ｂからの薬注が行われるので、実施が容易となる。
【００５７】
＜第１薬注部１１０Ａ、第２薬注部１１０Ｂからの薬注に用いられる薬剤＞
表１は、前段ＲＯユニット１０１で使用される酢酸セルロース製のＲＯ膜等の耐塩素性のＲＯ膜と、後段ＲＯユニット１０１で使用されるポリアミド製のＲＯ膜等の耐塩素性がない（非耐塩素性の）ＲＯ膜とに用いられる薬剤をまとめた表である。
【００５８】
【表１】
0006505504.tif 000002
【００５９】
前段ＲＯユニット１０１で使用される耐塩素性の酢酸セルロース製のＲＯ膜等に対する第１薬注部１１０Ａからの薬注には、下記の薬剤が用いられる。
ファウリング抑制の酸化剤系の薬剤としては、例えば、前記したように、遊離塩素系酸化剤では、次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)が用いられる。また、結合塩素系酸化剤では、例えば、モノクロラミン(NH2Cｌ)が用いられる。
【００６０】
一方、後段ＲＯユニット１０２で使用される耐塩素性がない（非耐塩素性の）ポリアミド製のＲＯ膜等に対する第２薬注部１１０Ｂの薬注には、下記の薬剤が用いられる。
ファウリング抑制の酸化剤系の薬剤としては、例えば、前記したように、結合塩素系酸化剤では、モノクロラミン(NH2Cｌ)が用いられる。殺菌剤系としては、例えば、DBNPA(2,2-ジブロモ-3-ニトリロプロピオンアミド )含有殺菌剤、イソチゾリン含有殺菌剤等が用いられる。その他のファウリングの阻害剤としては、例えば硫酸(H2SO4)等が用いられる。
【００６１】
第１薬注部１１０Ａで用いられる酸化剤を中和するために第２薬注部１１０Ｂから薬注される還元剤として、例えば、前記したように、重亜硫酸ナトリウム(NaHSO3)、メタ重亜硫酸ナトリウム(Na2S2O5)、チオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)等が用いられる。
第２薬注部１１０Ｂから薬注される後段ＲＯユニット１０２でのスケーリング抑制の薬剤では、pH調整剤として、硫酸(H2SO4)、水酸化ナトリウム(NaOH)等が用いられる。また、その他の各種スケール防止剤が用いられる。
【００６２】
上記構成によれば、前段ＲＯユニット１０１から分離される濃縮液１０１ｎの水質を水質監視装置１０８で監視するので、濃縮液１０１ｎの水質情報を用いて、後段ＲＯユニット１０２への第２薬注部１１０Ｂからの薬注および／または前段ＲＯユニット１０１への第１薬注部１１０Ａからの薬注（薬剤の種類、薬剤の量、薬剤の濃度等）をタイムリーに調整することができる。
【００６３】
そのため、後段ＲＯユニット１０２への第２薬注部１１０Ｂからの薬注および／または前段ＲＯユニット１０１への第１薬注部１１０Ａからの薬注の最適化を図れる。
従って、前段ＲＯユニット１０１の膜性能、後段ＲＯユニット１０２の膜性能が良好に維持できる。
【００６４】
前段ＲＯユニット１０１、後段ＲＯユニット１０２の各メンテナンス回数が削減され、長時間の連続運転が可能になる。そのため、脱塩システム２Ｓのランニングコストが削減される。また、前段ＲＯユニット１０１、後段ＲＯユニット１０２の長寿命化が図れる。
【００６５】
＜＜実施形態３＞＞
図３に、本発明の実施形態３に係る脱塩システムの構成の模式図を示す。なお、図３において、実線のラインは相対的に低圧の配管ｔを示し、破線のラインは相対的に高圧の配管ｋを示す。
実施形態３の脱塩システム３Ｓは、実施形態２の脱塩システム２Ｓにおいて、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２との透過液量の平準化を図る構成としたものである。
その他の構成は、実施形態１と同様であるから、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００６６】
前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２との透過液量の平準化を図るためには、それぞれで処理する被処理液の塩分濃度に応じて被処理液の圧力を変える必要がある。前段ＲＯユニット１０１の被処理液は、被処理液ｗ３であり、後段ＲＯユニット１０２の被処理液は、前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎと被処理液ｗ４である。
【００６７】
具体的には、前段ＲＯユニット１０１で処理する被処理液ｗ３は、海水の塩分濃度で例えば、約３％であり、後段ＲＯユニット１０２で処理する前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎは、前段ＲＯユニット１０１で海水が濃縮されたものであり、塩分濃度は被処理液ｗ３より高く、約５〜６％である。そのため、後段ＲＯユニット１０２で処理する濃縮液１０１ｎ１（濃縮液１０１ｎと被処理液ｗ４）の圧力は、前段ＲＯユニット１０１で処理する被処理液ｗ３の圧力よりも高くする必要がある。
【００６８】
そこで、脱塩システム３Ｓでは、昇圧を目的としたブースターポンプ１０５を、エネルギ回収装置１０６で圧力変換された被処理液ｗ４が流れる分岐被処理液配管１２４と前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２の合流点１２４ｇより後段（下流）に配置する。そして、分岐被処理液配管１２４には圧力調整弁１０９が設けられる。
【００６９】
圧力調整弁１０９は、前段ＲＯユニット１０１で分離され前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎの圧力が、エネルギ回収装置１０６で昇圧され分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４の圧力より低い場合、被処理液ｗ４の圧力を、合流する濃縮液１０１ｎの圧力に近付ける働きをする。濃縮液１０１ｎの圧力と、被処理水ｗ４の圧力とによっては、圧力調整弁１０９を設けない構成としてもよい。
【００７０】
本脱塩システム３Ｓの逆浸透処理の一例を説明する。
例えば、高圧ポンプ１０４で被処理液ｗ３の圧力を、前段ＲＯユニット１０１に適した６５に昇圧し、ブースターポンプ１０５で濃縮液１０１ｎ１の圧力を、後段ＲＯユニット１０２に適した７０にすると仮定する。なお、圧力の次元は省略する。
後段ＲＯユニット１０２で分離され濃縮液配管１２３を流れる濃縮液１０２ｎの圧力は６９となる。
【００７１】
低圧配管１１３を流れる被処理液ｗ２は、エネルギ回収装置１０６で濃縮液配管１２３を流れる濃縮液１０２ｎの圧力により、圧力が６８に高められ分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４となる。
一方、圧力６５の被処理液ｗ３は前段ＲＯユニット１０１で分離され、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる圧力６４の濃縮液１０１ｎとなる。
【００７２】
前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる圧力６４の濃縮液１０１ｎと、分岐被処理液配管１２４を流れる圧力６８の被処理液ｗ４とが、合流点１２４ｇで合流すると、圧力差により円滑な流れが阻害される。そこで、分岐被処理液配管１２４に設けられる圧力調整弁１０９により、分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４の圧力６８を、合流する前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎの圧力６４に近付ける。これにより、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎと、分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４とが円滑に合流することができる。
【００７３】
分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４が合流した濃縮液１０１ｎ１は、下流のブースターポンプ１０５で圧力が、後段ＲＯユニット１０２に適した７０に高められる。
なお、高圧ポンプ１０４で前段ＲＯユニット１０１に送る被処理液ｗ３の圧力と、ブースターポンプ１０５で後段ＲＯユニット１０２に送る濃縮液１０１ｎ１の圧力は、様々な環境、条件等に応じて適宜任意に定めることができる。
【００７４】
この構成により、前段ＲＯユニット１０１で処理する被処理液ｗ３の圧力を適切に調整できるとともに、後段ＲＯユニット１０２で処理する濃縮液１０１ｎ１の圧力を適切になるように調整できる。
従って、前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２との透過液量平準化の自由度を高くすることが可能となる。
【００７５】
＜＜実施形態４＞＞
図４に、本発明の実施形態４に係る脱塩システムの構成の模式図を示す。なお、図４において、実線のラインは相対的に低圧の配管ｔを示し、破線のラインは相対的に高圧の配管ｋを示す。
実施形態４の脱塩システム４Ｓは、ＲＯユニットを実施形態３の前段ＲＯユニット１０１と後段ＲＯユニット１０２に最終段ＲＯユニット１０３を加えて３段構成としたものである。
その他の構成は、実施形態３と同様であるから、実施形態３と同様な構成は同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。
【００７６】
脱塩システム４Ｓは、後段ＲＯユニット１０２の後段に最終段ＲＯユニット１０３を備えている。
最終段ＲＯユニット１０３は、２つのベッセル１０３ｖを備えている。ベッセル１０３ｖは、３つのＲＯ膜エレメント１０３ａを有している。
脱塩システム４Ｓでは、後段ＲＯユニット１０２で分離される濃縮液１０２ｎがエネルギ回収装置１０６に供給されることなく、最終段ＲＯユニット１０３に供給される。
【００７７】
最終段ＲＯユニット１０３には、後段ＲＯユニット１０２で分離される濃縮液１０２ｎが供給され、脱塩される透過水１０３ｔと塩が濃縮される濃縮液１０３ｎとに分離される。
透過水１０３ｔは、回収される。濃縮液１０３ｎは、エネルギ回収装置１０６に供給されてエネルギが回収され、低圧配管１１３を流れる被処理液ｗ２が昇圧され、分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４とされる。
【００７８】
分岐被処理液配管１２４を流れる被処理液ｗ４は、圧力調整弁１０９で前段ＲＯユニット１０１で分離される濃縮液１０１ｎの圧力近くに調整される。圧力調整された被処理液ｗ４は、前段ＲＯ分離濃縮液配管１２２を流れる濃縮液１０１ｎと合流され、濃縮液１０１ｎ１とされ、後段ＲＯユニット１０２に供給される。
【００７９】
脱塩システム４Ｓは、実施形態３と同様な効果を奏する。
【００８０】
なお、前記実施形態１〜４は、本発明の例を示したものであり、本発明は特許請求の範囲内で様々な具体的形態が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０１  前段ＲＯユニット
１０１ａ  ＲＯ膜エレメント（逆浸透膜）
１０１ｎ  濃縮液（第１濃縮液）
１０２  後段ＲＯユニット
１０２ａ  ＲＯ膜エレメント（逆浸透膜）
１０２ｎ  濃縮液（第２濃縮液）
１０３  最終段ＲＯユニット（後段ＲＯユニット）
１０６  エネルギ回収装置
１１０Ａ  第１の薬注手段
１１０Ｂ  第２の薬注手段
１１１ 被処理液汲み上げ配管（第１配管）
１１２ 被処理液供給配管（第２配管）
１１３  低圧配管（第３配管）
１２２  前段ＲＯ分離濃縮液配管（第４配管）
１２３ 濃縮液配管（第５配管）
１２４ 分岐被処理液配管（第６配管）
Ｓ、２Ｓ、３Ｓ、４Ｓ  脱塩システム
ｗ０    被処理液
ｗ１    被処理液（一部の被処理液）
ｗ２    被処理液（他部の被処理液）
ｗ３    被処理液（他部の被処理液）
【図１】
0006505504.tif 000003
【図２】
0006505504.tif 000004
【図３】
0006505504.tif 000005
【図４】
0006505504.tif 000006
【図５】
0006505504.tif 000007