(57)【要約】【課題】  効率的に所望のろ過液を得ることができる脱塩処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】  脱塩処理装置は、熱交換器１で加熱された海水が加熱器３によりさらに加熱されて第１の膜ろ過装置５で膜ろ過される。ろ過液はさらに第２の膜ろ過装置７で膜ろ過される。第２の膜ろ過装置７で膜ろ過されて得られるろ過液の塩濃度を電導度計２０により測定する。測定された塩濃度が予め設定された限界値より高いと制御部２１は弁４の開度を上げ、海水は水路４２を介して第１の膜ろ過装置５へ導入される。【選択図】図７
2005144301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入される被処理液を膜ろ過する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置へ導入する被処理液の温度を調整する温度調整部と、
前記膜ろ過装置での膜ろ過により得られるろ過液の濃度を測定する測定部と、
前記測定部により測定された濃度に基づき、前記温度調整部で調整する被処理液の温度を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項２】
前記温度調整部は、
加熱された被処理液を前記膜ろ過装置へ導入する第１の導入路と、
前記第１の導入路の被処理液の温度より低い温度の被処理液を前記膜ろ過装置へ導入する第２の導入路と、
前記第１の導入路、前記第２の導入路のそれぞれから前記膜ろ過装置へ送出する被処理液の流量を調節する弁と、を備え、
前記制御部は前記弁の開閉を制御することを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。
【請求項３】
前記第１の導入路において前記被処理液を加熱する加熱器をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の脱塩処理装置。
【請求項４】
前記膜ろ過装置は複数が並列に接続され、前記第１の導入路と前記第２の導入路は互いに異なる前記膜ろ過装置へ接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の脱塩処理装置。
【請求項５】
前記膜ろ過装置は複数が並列に接続され、前記膜ろ過装置のそれぞれに前記第１の導入路と前記第２の導入路とが接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の脱塩処理装置。
【請求項６】
前記膜ろ過装置へ導入する被処理液を、当該膜ろ過装置から排出された未ろ過液の熱により加熱する熱交換器をさらに備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の脱塩処理装置。
【請求項７】
前記膜ろ過装置から排出された未ろ過液のエネルギーを回収するエネルギー回収装置と、
前記エネルギー回収装置により回収されたエネルギーにより駆動され、前記膜ろ過装置へ被処理液を送り込むポンプと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の脱塩処理装置。
【請求項８】
加熱された被処理液を膜ろ過する第１の膜ろ過装置と、
前記第１の膜ろ過装置のろ過液をさらに膜ろ過する第２の膜ろ過装置と、
前記第１の膜ろ過装置のろ過液を前記第２の膜ろ過装置へ導入するろ過液導入路と、
前記第２の膜ろ過装置のろ過液を送出する送出路と、
前記第１の膜ろ過装置のろ過液を、前記第２の膜ろ過装置を迂回するようにして前記送出路へ送出する迂回路と、
前記ろ過液導入路と前記迂回路のそれぞれにおける前記第１の膜ろ過装置のろ過液の通過量を調整する切替弁と、
前記ろ過液導入路におけるろ過液および／または前記送出路におけるろ過液の濃度を測定する測定部と、
前記測定部により測定された濃度に基づき前記切替弁の開閉を制御する制御部とを備えたことを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項９】
加熱された被処理液を前記第１の膜ろ過装置へ導入する第１の導入路と、
前記第１の導入路の被処理液の温度より低い温度の被処理液を前記第１の膜ろ過装置へ導入する第２の導入路と、
前記第１の導入路と前記第２の導入路上のそれぞれから前記第１の膜ろ過装置へ送出する被処理液の流量を調節する弁とをさらに備え、
前記制御部は、前記弁の開閉も制御することを特徴とする請求項８に記載の脱塩処理装置。
【請求項１０】
加熱された被処理液を膜ろ過する第１の膜ろ過装置と、
前記第１の膜ろ過装置のろ過液をさらに膜ろ過する第２の膜ろ過装置と、
前記第１の膜ろ過装置のろ過液および／または前記第２の膜ろ過装置のろ過液の濃度を測定する測定部と、
前記測定部により測定された濃度に基づき前記第２の膜ろ過装置へ導入されるろ過液の温度を調節する温度調節部とを備えたことを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項１１】
前記温度調節部は、前記第１の膜ろ過装置のろ過液の熱エネルギーを、前記第１の膜ろ過装置へ新たに導入される被処理液に与える熱交換器であることを特徴とする請求項１０に記載の脱塩処理装置。
【請求項１２】
前記温度調節部は、前記第１の膜ろ過装置のろ過液を加熱する加熱器であることを特徴とする請求項１０に記載の脱塩処理装置。
【請求項１３】
被処理液を加熱する加熱部と、
加熱された被処理液を膜ろ過する膜ろ過装置と、
前記膜ろ過装置から排出された排出液の熱により当該膜ろ過装置へ新たに導入される被処理液を加熱する熱交換器と、
排出液のエネルギーを回収するエネルギー回収装置と、
前記エネルギー回収装置により回収されたエネルギーにより駆動され、前記膜ろ過装置へ被処理液を送り込むことができるポンプと、
を備えたことを特徴とする脱塩処理装置。
【請求項１４】
被処理液を膜ろ過する脱塩処理方法であって、
被処理液を加熱する加熱ステップと、
加熱された被処理液を膜ろ過する膜ろ過ステップと、
膜ろ過により得られるろ過液の濃度を測定する測定ステップと、
測定された濃度が予め設定された限界値より高いときに、前記加熱ステップをスキップした被処理液を膜ろ過装置へ送出する送出ステップと、
を有することを特徴とする脱塩処理方法。
【請求項１５】
被処理液を膜ろ過する複数段の膜ろ過装置を備えた脱塩処理装置における脱塩処理方法であって、
被処理液を第１の膜ろ過装置により膜ろ過して送出する膜ろ過ステップと、
前記第１の膜ろ過装置から送出されたろ過液を第２の膜ろ過装置において膜ろ過して生産水を得る第１の生産水取得ステップと、
前記第１の膜ろ過装置から送出されたろ過液をそのまま生産水として得る第２の生産水取得ステップと、を有し、
前記第１の生産水取得ステップと前記第２の生産水取得ステップを、膜ろ過により得られるろ過液の濃度に基づいて切り替えて実行することを特徴とする脱塩処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液を脱塩することができる脱塩処理装置および脱塩処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海水等の溶液から淡水を得るには、溶液中に含まれるイオン類、微粒子、微小な有機物等を除去する処理（以下、省略して脱塩処理という）を行う。脱塩処理の具体例としては、逆浸透膜（Reverse Osmosis、以下、ＲＯ膜という）を用いた方法を挙げることができる。この方法においては、海水の供給側に圧力をかけ、水分子が強制的に浸透膜を通過するようにして脱塩処理を行う。ＲＯ膜を用いると、ＲＯ膜を透過したろ過液の塩濃度を飲料水レベルや工業用水レベルとなるまで下げることができる。
【０００３】
ところで、このＲＯ膜を用いた脱塩処理では、供給される海水の一部がろ過されてろ過液として淡水が得られる一方、水分子が奪われることにより塩濃度が高くなった排液が排出される。供給する海水に対して得られるろ過液の割合は回収率として表される。例えば海水の供給側に４〜８ＭＰａの圧力をかけて脱塩処理すると、３０〜６０％の回収率で淡水を得ることができる。すなわち、７０〜４０％が排液として排出される。
【０００４】
脱塩処理においては、ろ過液の回収率を高くするため、従来より様々な検討が行われている。例えば、供給する海水を熱交換器により加熱し、浸透膜を透過する水分子の量を多くする、すなわち回収率を高くする技術が検討されている（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５２−２７０６７号公報（第１−２頁、図面）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、海水を加熱してＲＯ膜を透過させると、水分子以外のものが膜を透過しやすくなるため、得られるろ過液の塩濃度が増加してしまう。このように上昇した塩濃度を下げるためには、海水の供給量を増加させればよいが、供給量を増加させると回収率が低下してしまう。また、浸透膜の膜面積を小さくして単位面積あたりにかかる水の圧力を大きくすることにより塩濃度を下げることができるが、膜ろ過の処理量が低下し、さらに浸透膜に負荷がかかりすぎることにより膜の劣化が早まってしまう。その他、複数段の膜ろ過装置を設けて対処する方法もあるが、いたずらに設置数を多くすることは非効率的でコストがかかり、また設備面積が限られている場所では難しい。
加えて、得られるろ過液の塩濃度は、その用途に応じた塩濃度の限界値が設定されており、この限界値をクリアしていれば、過度に脱塩する必要がないのが通常である。
したがって、所望の塩濃度のろ過液を効率的に得るための方法が要求されている。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、効率的に所望の塩濃度のろ過液を得ることができる脱塩処理装置および脱塩処理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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の脱塩処理装置は、導入される被処理液を膜ろ過装置において膜ろ過し、膜ろ過より得られるろ過液を送出する。さらに、温度調整部にて、膜ろ過装置へ導入する被処理液の温度を調整する。これには、測定部によりろ過液の濃度を測定し、測定部により測定された濃度に基づき、温度調整部で調整する被処理液の温度を制御する。温度調整部は、加熱された被処理液を膜ろ過装置へ導入する第１の導入路と、第１の導入路の被処理液の温度より低い温度の被処理液を膜ろ過装置へ導入する第２の導入路とを備えることができ、測定部によりろ過液の濃度を測定し、測定部により測定された濃度に基づき制御部で弁の開閉を調節することで、第１の導入路と第２の導入路のそれぞれから膜ろ過装置へ送出する被処理液の流量を調節する。
一般的に、膜ろ過においては、被処理液の温度によって膜を透過する成分が変わり、例えば高温でろ過するとろ過液の塩濃度は高くなるが大量のろ過液を得ることができ、その反面、低温でろ過するとろ過液の量は減るが得られるろ過液の塩濃度は低くなる。そこで、本発明の脱塩処理装置では、制御部で弁の開度を制御し、互いに異なる温度の被処理液を導入させる第１の導入路と第２の導入路のそれぞれからの被処理液の流量を調節することで、第１の導入路からのろ過液と第２の導入路からのろ過液の混合比を調整し、膜ろ過装置に導入される被処理液の温度を調節することができるのである。この他、制御部では弁を「開」または「閉」に切り替えることで、第１の導入路または第２の導入路のいずれか一方から被処理液を膜ろ過装置へ導入することもできる。この場合も、第１の導入路、第２の導入路のそれぞれからの流量を調整することになる。
また、温度調整には、火力発電所の復水器から排出される、原水より例えば７℃程度高くなっている海水を、被処理液に直接混ぜることも可能である。
なお、このような構成の膜ろ過装置は、一段のみ備えてもよいし、複数段備えるようにしてもよい。
【０００９】
この脱塩処理装置では、第１の導入路において被処理液を加熱する加熱器をさらに備えることができる。上記のように、第１の導入路、第２の導入路から導入する、互いに異なる温度の被処理液の流量を調節することによって、膜ろ過装置に導入される被処理液の温度を調節することができるので、加熱器自体では、被処理液に対して付与する熱量を変化させることで被処理液の温度調節をする必要が無く、ほぼ一定の熱量を被処理液に付与する構成であればよい。
また、膜ろ過装置へ導入する被処理液を、膜ろ過装置から排出された未ろ過液の熱により加熱する熱交換器をさらに備えてもよい。
その他、複数の膜ろ過装置を並列に接続し、第１の導入路と第２の導入路は互いに異なる膜ろ過装置へ接続させることができる。また、複数の膜ろ過装置を並列に接続し、膜ろ過装置のそれぞれに第１の導入路と第２の導入路とが接続されていてもよい。
さらに、膜ろ過装置から排出された未ろ過液のエネルギーをエネルギー回収装置で回収し、そのエネルギーにより膜ろ過装置へ被処理液を送り込むポンプを駆動する構成とすることもできる。
【００１０】
また、本発明の脱塩処理装置は、加熱された被処理液を膜ろ過する第１の膜ろ過装置と、第１の膜ろ過装置のろ過液をさらに膜ろ過する第２の膜ろ過装置と、を備える。そして、第１の膜ろ過装置のろ過液を第２の膜ろ過装置へ導入するろ過液導入路と、第２の膜ろ過装置のろ過液を送出する送出路と、第１の膜ろ過装置のろ過液を、第２の膜ろ過装置を迂回するようにして送出路へ送出する迂回路と、を備え、ろ過液導入路と迂回路のそれぞれにおける第１の膜ろ過装置のろ過液の通過量を調整する切替弁をさらに備える。そして、測定部により、ろ過液導入路におけるろ過液および／または送出路におけるろ過液の濃度を測定し、測定された濃度に基づき切替弁の開閉を制御部で制御するものである。この脱塩処理装置では、制御部により制御された切替弁と、第２の膜ろ過装置を迂回する迂回路を設けているので、第１の膜ろ過装置のろ過液の塩濃度がそれ以上ろ過しなくてもよい濃度である場合等には、第２の膜ろ過装置を介さずに生産水を得ることができる。
【００１１】
この脱塩処理装置においては、加熱された被処理液を第１の膜ろ過装置へ導入する第１の導入路と、第１の導入路の被処理液の温度より低い温度の被処理液を第１の膜ろ過装置へ導入する第２の導入路と、第１の導入路、第２の導入路のそれぞれから第１の膜ろ過装置へ送出する被処理液の流量を調節する弁とをさらに備え、制御部は、弁の開閉も制御することができる。このときも、弁の開閉の制御は、単に「開」と「閉」のみを切り替えるのみでもよいし、「開度」を調整するようにしても良い。
【００１２】
さらに、本発明の脱塩処理装置は、第１の膜ろ過装置において加熱された被処理液を膜ろ過し、第２の膜ろ過装置において第１の膜ろ過装置のろ過液をさらに膜ろ過し、測定部において第１の膜ろ過装置のろ過液および／または第２の膜ろ過装置のろ過液の濃度を測定し、温度調節部において測定部により測定された濃度に基づき第２の膜ろ過装置へ導入されるろ過液の温度を調節することを特徴とするものである。この脱塩処理装置では、ろ過液の濃度に基づいて第２の膜ろ過装置へ導入されるろ過液の温度を調節することができる。
ここで、例えば温度調節部には、第１の膜ろ過装置のろ過液の熱エネルギーを、第１の膜ろ過装置へ新たに導入される被処理液へ与えることでろ過液を冷却する熱交換器や、逆に第１の膜ろ過装置のろ過液を加熱する加熱器を採用することができる。
【００１３】
その他、本発明の脱塩処理装置は、加熱部では被処理液を加熱し、膜ろ過装置では加熱された被処理液を膜ろ過し、熱交換器では膜ろ過装置から排出された排出液の熱により膜ろ過装置へ新たに導入される被処理液を加熱する。さらに、エネルギー回収装置では排出液のエネルギーを回収し、エネルギー回収装置により回収されたエネルギーにより駆動されるポンプにより、膜ろ過装置へ被処理液を送り込む。この脱塩処理装置では、加熱された被処理液を膜ろ過する脱塩処理装置を駆動するために必要なエネルギーを、膜ろ過装置内に設けられる熱交換器、エネルギー回収装置により得ることができる。
このとき、加熱部、熱交換器、エネルギー回収装置、ポンプ等の配置（順序）については何ら限定するものではなく、適宜設計した順序で配置することができる。
【００１４】
この脱塩処理装置では、加熱された被処理液を膜ろ過装置へ導入する第１の導入路と、第１の導入路の被処理液の温度より低い温度の被処理液を膜ろ過装置へ導入する第２の導入路と、第１の導入路および／または第２の導入路上に設けられ、膜ろ過装置へ送出する被処理液の流量を調節する弁と、膜ろ過装置において得られるろ過液を送出する送出路と、送出路に設けられ、ろ過液の濃度を測定する測定部と、測定部により測定された濃度に基づき、弁の開閉を調節する制御部とをさらに有することもできる。
【００１５】
ところで、上記において、弁を第１の導入路および／または第２の導入路上に設ける、と記述しているが、これは言うまでもなく、弁を第１の導入路と第２の導入路の双方に設ける構成、第１の導入路または第２の導入路のいずれか一方にのみ設ける構成、のいずれであっても良いことを示している。同様に、第１の膜ろ過装置のろ過液および／または第２の膜ろ過装置でのろ過液の濃度を測定する、との記述は、第１の膜ろ過装置のろ過液と第２の膜ろ過装置のろ過液の双方の濃度を測定する構成と、第１の膜ろ過装置のろ過液または第２の膜ろ過装置のろ過液のいずれか一方のみで濃度を測定する構成、のいずれであっても良いことを示している。
【００１６】
本発明は被処理液を膜ろ過する脱塩処理方法として捉えることもできる。本脱塩処理方法は、加熱ステップにおいて被処理液を加熱し、膜ろ過ステップにおいて加熱された被処理液を膜ろ過し、測定ステップにおいて膜ろ過により得られるろ過液の濃度を測定し、送出ステップでは、測定された濃度が予め設定された限界値より高いときに、加熱ステップをスキップした被処理液を膜ろ過装置へ送出することを特徴とする。この脱塩処理方法では、予め設定された限界値と実際の濃度とを比較し、その濃度が限界値より高いと、温度の低い被処理液を膜ろ過装置へ導入することができる。
【００１７】
また本発明は、被処理液を膜ろ過する複数段の膜ろ過装置を備えた脱塩処理装置における脱塩処理方法として捉えることもでき、膜ろ過ステップにて被処理液を第１の膜ろ過装置により膜ろ過して送出した後、第１の生産水取得ステップにて第１の膜ろ過装置から送出されたろ過液を第２の膜ろ過装置で膜ろ過して生産水を得る場合と、第２の生産水取得ステップにて第１の膜ろ過装置から送出されたろ過液をそのまま生産水として得る場合とがあり、これらは、膜ろ過により得られるろ過液の濃度に基づいて切り替えて実行される。つまりこの脱塩処理方法では、複数段の膜ろ過装置において、ろ過液の濃度が限界値より低い場合には、２回目の膜ろ過を経ずに生産水を得るように制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の脱塩処理によれば、熱エネルギーを有効に活用しながら、所定の塩濃度以下のろ過液を効率的に得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態１の脱塩処理装置を説明する図である。
図１に示す脱塩処理装置は、熱交換器１と、第１のポンプ（ポンプ）２と、加熱器３と、弁４と、ＲＯ膜を備えた第１の膜ろ過装置（膜ろ過装置）５と、第２のポンプ（ポンプ）６と、ＲＯ膜を備えた第２の膜ろ過装置（膜ろ過装置）７と、エネルギーを回収する第１のエネルギー回収タービン（エネルギー回収装置）８と、第２のエネルギー回収タービン（エネルギー回収装置）９とを備え、これらがパイプ管等の水路によって接続されて構成されている。
【００２０】
具体的には、脱塩処理装置では、海水（被処理液）を供給する水路４０が熱交換器１を介して第１のポンプ２に接続されている。第１のポンプ２から延びる水路は分岐し、一方の水路（第１の導入路）４１は加熱器３へ接続され、さらに第１の膜ろ過装置５へ接続されている。また、第１のポンプ２から延びて分岐した水路（第２の導入路）４２は弁４へ接続され、さらに加熱器３の後段側で水路４１に合流して第１の膜ろ過装置５へ延びている。第１の膜ろ過装置５から延びてろ過液を通す水路（ろ過液導入路）４４は第２のポンプ６へ接続されている。また、第１の膜ろ過装置５から延びて未ろ過液（排出液）を排出する水路４５は、熱交換器１と第１のエネルギー回収タービン８を介して延びており、最終的に排水用の水路へと繋がっている。
【００２１】
また、第２のポンプ６から延びる水路４４は第２の膜ろ過装置７へ接続されている。第２の膜ろ過装置７から、ろ過液を通す水路が延びており、最終的に生産水を得るための水路（送出路）４７へと繋がっている。また、第２の膜ろ過装置７から未ろ過液（排出液）を通す水路４６は、第２のエネルギー回収タービン９を介すように延びており、さらに熱交換器１と第１のポンプ２との間で水路４０に接続されている。
【００２２】
ここで、加熱器３は、例えば通常の電気を用いた加熱に限られず、例えば太陽熱による加熱や、エアコンの排熱や、ボイラの排熱を利用した加熱するものを使用することができる。第１および第２の膜ろ過装置５、７は、例えばＲＯ膜を備えるものの他、ＵＦ膜（限外ろ過膜，Ultrafiltration）、ＭＦ膜(精密ろ過膜，Microfiltration)等を備えるものであってもよく、いずれも溶液中の不純物や塩を除去できるものである。このなかでもＲＯ膜は分離できる不純物が精密であるため、海水を淡水化するのに適している。また、第１および第２のエネルギー回収タービン８、９は、高圧排水のエネルギーを利用して、脱塩処理装置内のポンプの動力を補助するものである。
【００２３】
次に、図１に示す脱塩処理装置における海水の膜ろ過処理の方法について具体的に説明する。なお、以下の図においては水の流れを矢印にて示している。
まず、供給される海水は熱交換器１を通ることにより加熱される。そして、加熱された海水は、第１のポンプ２により水路４１を通って加熱器３へと送られる。加熱器３では、海水はさらに加熱されて第１の膜ろ過装置５へと送られる。加熱器３における加熱は、求める生産水の塩濃度に応じて適宜設定すれば良い。
【００２４】
なお、第１のポンプ２から送出される海水は、熱交換器１によりある程度温められている場合には、適宜、弁４を開き、海水の一部分が水路４２により加熱器３を経ずに第１の膜ろ過装置５へ直接送出されるようにすることができる。ＲＯ膜を透過する海水の温度が高いほどＲＯ膜を透過し易いものとなるが、その反面、ＲＯ膜のろ過液の塩濃度が高くなる。ここでは、第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度は加熱器３と弁４によって調整されるが、この温度は第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜の特性や最終的に得る生産水の塩濃度によって適宜決定される。
【００２５】
続けて、第１のポンプ２により加圧されて第１の膜ろ過装置５へ導入された海水はＲＯ膜によりろ過される。このとき、ＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液は排水として廃棄されるが、その前に、図１に示すように熱交換器１へと送られる。第１の膜ろ過装置５へ導入される海水は、加熱器３や熱交換器１を経て加熱されている。この加熱された水温は、第１の膜ろ過装置５を通った後もさほど低下しない。したがって、この未ろ過液の熱を熱交換器１にて新たに導入される海水を温めるために使用している。このように熱交換器１を設けることで、廃棄される排水の熱を有効に使用することができ、その分、加熱器３における加熱で使用されるエネルギーも通常より少なくて済む。
【００２６】
また、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜においてろ過されて塩濃度が低くなったろ過液は、水路４４を通って第２のポンプ６へと導入される。ここで、第１の膜ろ過装置５のろ過液の回収率は、例えば６０％程度である。さらに、ろ過液は水路４４に設けられた第２のポンプ６により加圧されて第２の膜ろ過装置７へと送出される。第２の膜ろ過装置７では、ろ過液はＲＯ膜によりさらにろ過され、所定の塩濃度のろ過液を生産水として得ることができる。ここで、第２の膜ろ過装置７のろ過液（生産水）の回収率は例えば９５％程度である。
【００２７】
また、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液は、水路４６を通って第２のエネルギー回収タービン９へと排出される。第２のエネルギー回収タービン９では、未ろ過液の水圧を、第２のポンプ６を駆動させるために使用する。このように、加圧された状態で第２の膜ろ過装置７から排出された未ろ過液の水圧を利用することで第２のポンプ６を駆動することができるので、第２のポンプ６を駆動するために新たに供給するエネルギーが少なくて済む。
【００２８】
なお、第２のエネルギー回収タービン９を通過した未ろ過液は、既に第１の膜ろ過装置５を透過して塩濃度がある程度低くなっている。この塩濃度が低くなった未ろ過液を有効に利用するため、この未ろ過液を熱交換器１と第１のポンプ２との間に供給し、新たに供給される海水と一緒に、再度脱塩処理を行うことができる。
【００２９】
以上のように実施の形態１の脱塩処理装置では、加熱された海水、未ろ過液、ろ過液の熱を無駄なく徹底的に再利用およびエネルギー変換して利用することで、従来と比較して少ないエネルギーで効率的に脱塩処理を行うことができる。したがって、エネルギー供給が難しい地域であっても、安価に安定して大量のろ過液すなわち淡水を供給することができる。
【００３０】
さて、上記実施の形態では、第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度を加熱器３と弁４によって調整する構成としたが、これに代え、図２に示すように、加熱器３にて、加熱用流体を熱源として海水の温度を調整する構成とすることもできる。この場合、加熱器３の熱源となる加熱用流体の流量を弁４’の開閉により調整することができる。
なお、加熱用流体としては、プラント等で使用される蒸気、加熱水、作動流体（油）等が好適である。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態２の脱塩処理装置を説明する図である。
図３に示す脱塩処理装置は、電導度計（測定部）２０と制御部２１とを備えた点以外は図１に示す実施の形態１の脱塩処理装置と同じ構成を有する。電導度計２０は、第２の膜ろ過装置７から延びる水路４７上に設けられている。電導度計２０と制御部２１は接続されており、さらに制御部２１は弁４の開閉を制御するようになっている。
【００３２】
ここで、電導度計２０は、溶液の塩濃度（イオン濃度）を測定できるものであり、一般に使用されるものを用いることができる。また、制御部２１は、例えばＣＰＵ等の演算処理部、メモリやハードディスク等の記憶部、データの入出力部を備えており、予め導入されたプログラムにより所定の処理を行うことが可能とされている。なお、図３に示す脱塩処理装置において、図１に示す脱塩処理装置と同じ部材は同じ記号を付して説明を省略する。
【００３３】
次に、図３に示す脱塩処理装置における海水の膜ろ過処理の方法について具体的に説明する。
まず、供給される海水は水路４０の熱交換器１を通ることにより加熱される。そして、加熱された海水は、第１のポンプ２により水路４１に設けられた加熱器３へと送られる。加熱器３では、海水がさらに加熱されて第１の膜ろ過装置５へと送られる。なお、弁４が開いている場合には、第１のポンプ２により送られる海水の一部分は加熱器３を通らず、水路４２により第１の膜ろ過装置５へと直接導入される。
【００３４】
続けて、第１のポンプ２により加圧されて第１の膜ろ過装置５へ導入された海水はＲＯ膜によりろ過される。このとき、ＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液は実施の形態１と同様に水路４５の熱交換器１および第１のエネルギー回収タービン８を通って排出される。また、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜においてろ過されて塩濃度が低くなったろ過液は、実施の形態１と同様にして水路４４を通り第２のポンプ６へと送出される。そして、第２のポンプ６により加圧され、第２の膜ろ過装置７へと導入される。
【００３５】
第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液は、実施の形態１と同様にして水路４６の第２のエネルギー回収タービン９を通り、熱交換器１と第１のポンプ２との間に供給され、新たに供給される海水と一緒にされて再度脱塩処理が行われる。一方、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜によりろ過されたろ過液は、水路４７において電導度計２０により塩濃度が測定される。そして、電導度計２０により測定されたろ過液の塩濃度の測定値は制御部２１へと送出される。そして、制御部２１は得られた塩濃度の測定値に基づいて、弁４の開度を制御する。
ここで、実施の形態２における制御部２１による脱塩処理装置の制御について以下に説明する。
【００３６】
図４は、実施の形態２の制御部２１における処理を説明するフロー図である。
まず、制御部２１は、電導度計２０により測定されたろ過液の塩濃度（ＥＣ）の測定値を受け取ると、塩濃度（ＥＣ）が予め設定された限界値（ＥＣL）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、限界値（ＥＣL）は最終的に得られる生産水の塩濃度を調整するためのものであり、例えば目的とする生産水の塩濃度そのものや、目的とする生産水の塩濃度より少し低い濃度に設定する。なお、目的とする生産水の塩濃度は使用目的に応じて適宜設定され、例えば工業用水であればＣｌ-≦１００ｐｐｍ、飲料水であればＣｌ-≦２００〜２５０ｐｐｍである。
【００３７】
ステップＳ１０１において塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL）以下である、すなわち生産水の塩濃度は上限より低いと判断すると、ステップＳ１０１へ戻り新たに測定される塩濃度（ＥＣ）に基づいて再度処理を行う。一方、ステップＳ１０１において制御部２１が塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL）より大きいと判断すると、制御部２１は弁４の開度が１００％（即ち全開）未満か否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３８】
ステップＳ１０２において弁４の開度は１００％未満、すなわち全開ではないと判断すると、制御部２１は弁４を開く処理を行う（ステップＳ１０３）。弁４を開くと、第１のポンプ２により送出された海水の一部が弁４を通って、すなわち加熱器３を通らずに第１の膜ろ過装置５へと導入される。したがって、第１の膜ろ過装置５に導入される海水の温度は下がり、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜の脱塩率が向上する。その結果、第１の膜ろ過装置５でろ過されたろ過液の塩濃度（ＥＣ）は低いものとなる。なお、弁４の開き具合（以下、開度という）は、塩濃度（ＥＣ）に応じて適宜調整されるように予め設定することができる。そして制御部２１が弁４の開度を調整した後、ステップＳ１０１へ戻り、新たに測定される塩濃度（ＥＣ）に基づいて再度処理を行う。
【００３９】
また、ステップＳ１０２において弁４の開度が１００％すなわち全開であると判断すると、制御部２１が脱塩処理装置の処理を停止し（ステップＳ１０４）、本処理を終了する。
弁４が全開されている状態とは、すなわち第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度を弁４の開度を調節することにより下げることができない状態である。このような状態におけるろ過液の塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より高くなっている原因としては、第１の膜ろ過装置５や第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜が劣化していたり、付着物が堆積していること等が想定される。したがって、ろ過液の塩濃度（ＥＣ）を限界値（ＥＣL）以下に下げるためには、一旦処理を停止して、ＲＯ膜の交換等の処置を行うことが好ましい。
なお、上記処理と同様にして、制御部２１は塩濃度（ＥＣ）が予め設定される限界値（ＥＣL）を所定量下回る場合、弁４の開度を小さくするように調整することもできる。生産水として得るろ過液の濃度は、目的とする濃度以下であればよい。したがって、導入される海水の温度を高くすることで生産水の塩濃度を限界値までの範囲内で高くし、大量のろ過液を得ることができる。
【００４０】
このように実施の形態２では、実施の形態１においても実現可能な省エネルギー処理を可能とするだけではなく、ろ過液の塩濃度に応じて第１の膜ろ過装置５へ導入する海水の温度を調節することで、最終的に得られる生産水の塩濃度を簡単に且つ効率的に調整することができる。通常、膜ろ過を用いた脱塩処理においては、生産水の塩濃度は、膜ろ過装置へ導入される海水の温度や量、ＲＯ膜の種類、ＲＯ膜の劣化状態等、様々な要因により変化する。そこで実施の形態２においては、最終的に得られる生産水の塩濃度に応じて流入される海水の温度を上下させることにより、確実に且つ効率的に所定の塩濃度の生産水を大量に得ることができる。また、生産水は目的の塩濃度を満足していればよいので、塩濃度が所定の値を下回る場合には塩濃度を上げて、できるだけ多くの生産水を得ることもできる。
【００４１】
また、海水温度の調整においては、弁４の開度の調節のみで生産水の塩濃度の制御をすることができ、例えば第１の膜ろ過装置５へ導入する海水の温度を直接測定し加熱器３による加熱温度を変えたり、第１のポンプ２の出力を変える必要がなく、応答性のよい制御を行うことができる。
ただし、この脱塩処理装置に、加熱器３の温度を加熱温度を変えたり、第１のポンプ２の出力を変えることにより調節する機構を設ける構成とすることも可能であり、このような構成を採用することを積極的に排除する意図はない。
【００４２】
ところで、弁４の開度の調節は、塩濃度の測定値と弁４の開度との相関を示すデータ等を制御部２１で記憶しておき、得られた塩濃度に基づいて、その塩濃度に対応した弁４の開度に制御してもよいし、また、弁４の開度を複数段階に設定しておき、得られた塩濃度に基づいて、弁４の開度を変更する必要がある場合には、開度を１段階ずつ変更していくようにしてもよい。この他、弁４を単に「開」と「閉」とで切り替えるようにすることも可能である。
【００４３】
なお、上記実施の形態２では、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液を、実施の形態１と同様にして水路４６の第２のエネルギー回収タービン９を通して熱交換器１と第１のポンプ２との間に供給し、新たに供給される海水と一緒にして再度脱塩処理を行う構成としたが、これに限るものではない。このような構成とした場合、ホウ素の濃度が徐々に高まることもあるため、求める生産水の水質、供給する海水の性状等によっては、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜によりろ過されなかった未ろ過液は、水路４６の第２のエネルギー回収タービン９を通した後、そのまま排出する構成とすることも可能である。
【００４４】
なお、本実施の形態で示した構成においても、図２と同様の構成が適用できる。すなわち、図５に示すように、加熱器３にて、プラント等で使用される蒸気、加熱水、作動流体（油）等の加熱用流体を熱源とし、海水の温度を調整するのである。この場合、加熱器３の熱源となる加熱用流体の流量を調整する弁４’の開度を、制御部２１で制御する。
制御部２１で弁４’の開度を制御する処理の流れは、基本的には図４に示したのと同様であるが、以下に差異点のみを示す。
図６に示すように、ステップＳ１０１において制御部２１が、塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL）より大きいと判断すると、制御部２１は弁４’の開度が０％（即ち全閉）であるか否かを判断する（ステップＳ１０２’）。
そして、弁４’の開度は０％、すなわち全閉ではないと判断すると、制御部２１は弁４’を閉じる処理を行う（ステップＳ１０３’）。弁４’を閉じると、加熱用流体の流量が減り、したがって、第１の膜ろ過装置５に導入される海水の温度は下がり、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜への負担が軽くなるのでろ過の性能が高くなる。
【００４５】
このように弁４’の開度を制御部２１で制御し、加熱用流体の流量を調整することで第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度を調整する構成は、以下に示す各実施の形態にも同様に適用することが可能である。
【００４６】
図７は、本発明の実施の形態３の脱塩処理装置を説明する図である。
図７に示す脱塩処理装置は、図３に示す実施の形態２における脱塩処理装置の第１および第２のエネルギー回収タービン８、９が設けられていない点以外は、当該実施の形態２の脱塩処理装置とほぼ同じ構成を有し、また同じように機能する。このように、本発明の実施の形態３では、エネルギー回収タービンは設けられなくてもよい。図７に示す脱塩処理装置では、図４に示す脱塩処理装置よりシンプルで簡単な設備でありながら、電導度計２０と制御部２１が設けられているので、塩濃度が十分に調整された質のよい生産水を得ることができる。
【００４７】
図８は、本発明の実施の形態４の脱塩処理装置を説明する図である。
図８に示す脱塩処理装置は、切替弁１０と水路４８（迂回路）を備えた点以外は図７に示す実施の形態３の脱塩処理装置とほぼ同じ構成を有する。具体的には、図８に示す脱塩処理装置は、第１の膜ろ過装置５のろ過液を第２の膜ろ過装置７へ導入する水路４４において、第１の膜ろ過装置５と第２のポンプ６との間に切替弁１０を備えている。この切替弁１０から矢印Ａの方向(以下、これを経路Ａと称する)へ延びる水路４４は第２のポンプ６へ接続され、切替弁１０から矢印Ｂの方向（以下、これを経路Ｂと称する）へ延びる水路４８は、第２の膜ろ過装置７から延びる水路４７に対し第２の膜ろ過装置７と電導度計２０の接続個所との間にバイパス接続されている。また、切替弁１０は制御部２１により、その開閉が制御されるようになっており、ろ過液が流れる方向が経路Ａまたは経路Ｂへと決定される。
【００４８】
次に、図８に示す脱塩処理装置における海水の膜ろ過処理の方法について説明する。
まず、脱塩処理装置に導入される海水は、図７に示す実施の形態３と同様にして、熱交換器１、第１のポンプ２、加熱器３を経て第１の膜ろ過装置５へと導入される。第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過しなかった未ろ過液は熱交換器１を経て排出される。一方、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過したろ過液は、水路４４を通って切替弁１０へと導入される。切替弁１０は後述する制御部２１の制御によってろ過液の送出方向を経路Ａと経路Ｂを切り替える。
【００４９】
切替弁１０が、経路Ａへろ過液が流れるように開いている場合には、ろ過液は第２のポンプ６を経て第２の膜ろ過装置７へと導入される。そして、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜を透過しなかった未ろ過液は、水路４６を通って熱交換器１と第１のポンプ２との間で新たに導入された海水へ流入される。また切替弁１０が、経路Ｂへろ過液が流れるように開いている場合には、ろ過液は水路４８を通って第２の膜ろ過装置７をバイパスし、生産水を送出する水路４７へと直接導入される。
【００５０】
そして、経路Ａを通って第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜を透過したろ過液、または経路Ｂを通って第２の膜ろ過装置７を経ずに２回目の膜ろ過処理を受けなかったろ過液は、電導度計２０により塩濃度が測定された後、生産水として外部へ送出される。電導度計２０により測定された塩濃度は制御部２１へと送出され、制御部２１では得られた塩濃度に基づいて弁４と切替弁１０の開閉（開度）の制御を行う。
ここで、実施の形態４における制御部２１による切替弁１０の制御について以下に説明する。
【００５１】
図９は、実施の形態４の制御部２１における切替弁１０の処理を説明するフロー図である。
まず、制御部２１は、切替弁１０が経路Ｂへろ過液が流れるように開いているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。切替弁１０が経路Ｂへろ過液が流れるように開いていると判断すると、制御部２１は塩濃度（ＥＣ）が予め設定された限界値（ＥＣL1）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１において塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL1）以下であると判断すると、制御部２１はステップＳ１１０へ戻り新たに測定される塩濃度（ＥＣ）に基づいて再度処理を行う。一方、ステップＳ１１１において制御部２１が塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL1）より大きいと判断すると、制御部２１は切替弁１０をろ過液が経路Ａへ流れるように切り換え（ステップＳ１１２）、ステップＳ１１０へ戻り新たに測定される塩濃度（ＥＣ）について再度処理を行う。
このように、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過したろ過液が所定の塩濃度以下になっている場合には、そのろ過液を経路Ｂへ送出することで第２の膜ろ過装置７における膜ろ過処理を行わずに済む。したがって、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜の劣化を抑えることができ、また処理時間も短縮させることができる。
【００５２】
また、ステップＳ１１０において、切替弁１０が経路Ｂへろ過液が流れるように開いていない、すなわち第１の膜ろ過装置５のろ過液は経路Ａへ流れるように切替弁１０が開いていると判断すると、制御部２１は塩濃度（ＥＣ）が予め設定された限界値（ＥＣL2）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。限界値（ＥＣL2）は、限界値（ＥＣL1）と同様に予め適宜設定することができる。ステップＳ１１３において塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL2）以下である、すなわち生産水の塩濃度は上限より低いと判断すると、制御部２１はステップＳ１１０へ戻り、新たに測定される塩濃度（ＥＣ）に基づいて再度処理を行う。一方、ステップＳ１１３において制御部２１が塩濃度（ＥＣ）は限界値（ＥＣL2）より大きい、すなわち生産水の塩濃度は目的とする塩濃度の上限を超していると判断すると、制御部２１は、切替弁１０の開度が全開（１００％）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１１４）。
【００５３】
ステップＳ１１４において切替弁１０の開度が全開（１００％）未満であると判断すると、切替弁１０の開度をさらに上げる（ステップＳ１１５）。なお、開度は塩濃度（ＥＣ）に応じて適宜調節される。そして、制御部２１はステップＳ１１０へ戻り新たに測定される塩濃度（ＥＣ）に基づいて再度処理を行う。一方、ステップＳ１１４において切替弁１０の開度が全開（１００％）未満ではない、すなわち開度はこれ以上、上がらないと判断すると、制御部２１は脱塩処理装置の処理を停止し（ステップＳ１１６）、本処理を終了する。切替弁１０の開度は上げることができない、すなわち切替弁１０の切替や開度の調節のみでは生産水の塩濃度を下げることができない状態なので、一旦処理を停止して膜ろ過装置のＲＯ膜の交換等の処置を行うことが好ましい。
【００５４】
このように実施の形態４では、生産水の塩濃度に基づき必要に応じて第２の膜ろ過装置７を透過させずに生産水を得ることができるので、ＲＯ膜の劣化を抑えて長期間にわたって使用することができるため経済的である。また、生産水の塩濃度に応じて第２の膜ろ過装置７を透過させずに生産水を得ることにより、短時間で効率的に生産水を得ることができる。
【００５５】
なお、実施の形態４における弁４の制御は、切替弁１０の制御と共に実施の形態２および３と同様に図４に示す処理に従って行うことができる。このとき、弁４の制御における限界値（ＥＣL）と切替弁１０の制御における限界値（ＥＣL）とはそれぞれ個別に適宜決めることもできる。また、制御部２１は、弁４の開放により塩濃度（ＥＣ）の制御ができなくなった場合（図４に示すステップＳ１０４の場合）において、図８に示した切替弁１０の制御を開始するものであってもよい。その反対に、切替弁１０の経路Ａの開放により塩濃度（ＥＣ）の制御ができなくなった場合（図９に示すステップＳ１１６の場合）において、制御部２１は図４に示した弁４の制御を開始するものであってもよい。この切替弁１０も、制御部２１による開閉の制御は、その開度を調整するものであっても良いし、「開」と「閉」を単純に切り替えるものとすることも可能である。
【００５６】
なお上記実施の形態において、切替弁１０を、水路４４、４８の分岐部分に設けることで第２の膜ろ過装置７への透過水量を調整する構成としたが、これに代えて、以下に示すような構成を採用することもできる。
すなわち、図１０に示すように、第１の膜ろ過装置５のろ過液を第２の膜ろ過装置７へ導入する水路４４から分岐する水路４８に、調整弁１０’を設け、この調整弁１０’の開度を制御部２１により制御することで、第２の膜ろ過装置７への透過水量を調整するのである。
このような構成によっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態５の脱塩処理装置を説明する図である。
図１１に示す脱塩処理装置は、第２の熱交換器１１（温度調節部）及び第２の弁１２を備えた点以外は図７に示す実施の形態３の脱塩処理装置とほぼ同じ構成を有する。具体的には、図１１に示す脱塩処理装置は、第２の熱交換器１１を、第１の膜ろ過装置５からろ過液を送出する水路４４上に備えている。そして海水を供給する水路４０は、第２の熱交換器１１を経て熱交換器１へと接続されている。また、第２の熱交換器１１へ海水を導入する水路と、第２の熱交換器１１から熱交換器１へと延びる水路との間を接続し、第２の熱交換器１１をバイパスする水路４９が設けられ、その水路４９上に第２の弁１２が設けられている。第２の弁１２は制御部２１によりその開閉が制御されるようになっている。なお、第２の膜ろ過装置７から延びる未ろ過液を送出する水路４６は、第２の熱交換器１１から加熱された海水を送出する水路に対し、第２の熱交換器１１と熱交換器１との間で接続されている。
【００５８】
次に、図１１に示す脱塩処理装置における海水の膜ろ過処理の方法について具体的に説明する。
まず、供給される海水は第２の熱交換器１１を通ることにより加熱される。続けて、図７に示す実施の形態３と同様にして、熱交換器１、第１のポンプ２、加熱器３を経て第１の膜ろ過装置５へと導入される。第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過しなかった未ろ過液は熱交換器１を経て排出される。一方、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過したろ過液は、第２の熱交換器１１へと導入される。
【００５９】
ところで、第１の膜ろ過装置５へ導入されて膜ろ過される海水は、第２の熱交換器１１、熱交換器１および加熱器３により加熱されて水温が高くなっている。この海水は、第２の熱交換器１１を省略した構成とした場合を考えると、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過してろ過液となった後も、その温度をあまり下げることがない。このように水温が高くなっているろ過液を第２の膜ろ過装置７へとそのまま導入すると、ろ過液はＲＯ膜を透過しやすく、その結果、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜を透過して得られる生産水の塩濃度が高くなってしまう。そこで、図１１に示す脱塩処理装置では、第２の熱交換器１１を備え、新たに脱塩処理装置へ導入される海水にろ過液の熱を移動させ、導入される海水の温度を上昇させると共に、ろ過液の温度を下げている。したがって、実施の形態５では、実施の形態１〜４と比較して、ろ過液がより低い水温で第２の膜ろ過装置７へ導入されて膜ろ過の処理がなされる。その結果、塩濃度が高くない優れた水質の生産水を得ることができる。
【００６０】
その他、実施の形態５では第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度をろ過液の廃熱を利用して上げることができ、従来あるいは他の各実施の形態の脱塩処理装置と比較して、少ないエネルギーで効率的に運転することができる。
【００６１】
ところで、最終的に得られる生産水の塩濃度を電導度計２０によって測定し、この生産水の塩濃度に基づき、制御部２１にて弁４の開閉だけではなく、第２の弁１２の開閉も調節することができる。例えば、生産水の塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より低いときには、第２の膜ろ過装置７へ導入されるろ過液の温度を第２の熱交換器１１で下げることを特に行わず、第２の弁１２を開放して新たに供給される海水が第２の熱交換器１１を経ずに熱交換器１へと導入されるように制御することもできる。
【００６２】
なお、実施の形態５では、第２の熱交換器１１において、ろ過液を冷却するために、ろ過のために新たに導入した海水との間で熱交換させる構成としたが、必ずしも第２の熱交換器１１による海水とろ過液との熱交換は行われなくてもよい。
また、第２の膜ろ過装置７に導入されるろ過液を冷却する場合でも、その冷却手段は、第２の熱交換器１１において、例えばろ過のために導入する海水とは別の経路で導入した海水を用いて冷却するものであってもよいし、また、夜間における放射熱やペルチエ効果を利用した冷却を行ってもよい。
【００６３】
なお、実施の形態１〜４において第２の膜ろ過装置７の未ろ過液は熱交換器１を経た海水に合流しているが、図１１に示す実施の形態５では、第２の膜ろ過装置７の未ろ過液が、第２の熱交換器１１と熱交換器１とを接続する水路に供給されている。実施の形態５では、第２の膜ろ過装置７の未ろ過液は第２の熱交換器１１を経ることで新たに供給された海水と熱を交換しているので、実施の形態１〜４の未ろ過液と比較して未ろ過液の温度が低下している。したがって、未ろ過液を脱塩処理装置へ新たに導入される海水と共に熱交換器１を経させることで、その温度を上昇させている。ただし、実施の形態１〜４と同様に、未ろ過液は熱交換器１を経た海水に合流させるものであってもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態５では、第２の熱交換器１１において、ろ過液と熱交換することで、ろ過のために新たに導入した海水を加熱し、この海水を、さらに熱交換器１にて第１の膜ろ過装置５の未ろ過液と熱交換することで、さらに加熱する構成としたが、これに代えて、以下に示すような構成とすることができる。
すなわち、図１２に示すように、新たに導入した海水を、水路４０と水路４０’に分岐し、一方の水路４０では、第２の熱交換器１１においてろ過液と熱交換することで、新たに導入した海水を加熱するようにし、他方の水路４０’では、第２の熱交換器１１’において、第１の膜ろ過装置５の未ろ過液と熱交換する。さらに、これら第２の熱交換器１１、１１’をバイパスする水路４９に第２の弁１２を設け、この第２の弁１２の開度を制御部２１により制御するのである。
これにより、新たに導入した海水は、第１の膜ろ過装置５のろ過液と熱交換する第２の熱交換器１１と、第１の膜ろ過装置５の未ろ過液と熱交換する第２の熱交換器１１’とで並列に加熱されることになり、より効率の良い加熱が行える。
【００６５】
図１３は、本発明の実施の形態６の脱塩処理装置を説明する図である。
図１３に示す脱塩処理装置は、第２の加熱器１３と水路５０と第３の弁１４とを備えた点以外は図７に示す実施の形態３とほぼ同じ構成を有する。具体的には、図１３に示す脱塩処理装置は、第２の加熱器１３を第１の膜ろ過装置５と第２のポンプ６との間に備えている。第２の加熱器１３は制御部２１により、その加熱が制御できるようになっている。また、第１の膜ろ過装置５のろ過液が、第２の加熱器１３を介さずに第２のポンプ６へ導入できるように、第１の膜ろ過装置５と第２の加熱器１３の間から、第２の加熱器１３と第２のポンプ６の間へと延びる水路５０と、その水路５０を開閉する第３の弁１４が設けられている。さらに第３の弁１４は、制御部２１により、その開閉が制御されるようになっている。
【００６６】
次に、図１３に示す脱塩処理装置における海水の膜ろ過処理の方法について具体的に説明する。
まず、図７に示す実施の形態３と同様にして、熱交換器１、第１のポンプ２、加熱器３を経て第１の膜ろ過装置５へと導入される。第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過しなかった未ろ過液は熱交換器１を経て排出される。一方、第１の膜ろ過装置５のＲＯ膜を透過したろ過液は、第２の加熱器１３へと導入されて加熱される。第２の加熱器１３による加熱は、制御部２１により調節される。具体的には、まず第２の膜ろ過装置７を透過した生産水の塩濃度（ＥＣ）を電導度計２０により測定する。測定された塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より低かった場合には、塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）に近づくように制御を行う。すなわち、第２の加熱器１３によりろ過液を加熱して温度を上げ、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜を透過しやすくする。制御部２１がこのように制御することで、最低限の水質を維持しながら、大量の生産水を得ることができる。
【００６７】
なお、実施の形態６における脱塩処理装置では、第２の加熱器１３により第２の膜ろ過装置７へ導入されるろ過液を急激に加熱すると、第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜が劣化してしまうため、徐々に加熱する注意が必要である。また、生産水の塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より高い場合には、制御部２１は第３の弁１４を開放し、ろ過液を、第２の加熱器１３を介さずに第２の膜ろ過装置７へ導入し、低い温度で膜ろ過するようにしてもよい。
【００６８】
なお、上記実施の形態６においても、図２に示したような、加熱用流体の流量を調整することで第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度を加熱器３で調整する構成を適用可能であるが、さらに、第２の加熱器１３についても、同様に、加熱用流体の流量を調整することで第１の膜ろ過装置５へ導入される海水の温度を調整する構成を備えることができる。
【００６９】
図１４は、本発明の実施の形態７の脱塩処理装置を説明する図である。
図１４に示す脱塩処理装置は、図７に示す実施の形態３における脱塩処理装置の第１の膜ろ過装置５の代わりに、第１の膜ろ過装置５と同じように第１の膜ろ過装置として機能する２つの膜ろ過装置（第１の膜ろ過装置）５ａ、５ｂを並列して備えており、それに伴い水路および電導度計２０の設置個所が実施の形態３とは異なっている。具体的には、図１４に示す脱塩処理装置では、海水を供給する水路４０が熱交換器１を介して第１のポンプ２に接続されている。第１のポンプ２から延びる水路は、加熱器３および膜ろ過装置５ａが設けられた水路４１と、弁４および膜ろ過装置５ｂが設けられた水路４２とに分岐している。水路４１、４２は、膜ろ過装置５ａと膜ろ過装置５ｂの後段側で合流し、第２のポンプ６へと接続されている。第２のポンプ６へ至る前の水路４４には電導度計２０が接続されており、合流した膜ろ過装置５ａのろ過液と膜ろ過装置５ｂのろ過液の塩濃度（ＥＣ）が測定可能とされている。
【００７０】
なお、膜ろ過装置５ａから延びて未ろ過液を排出する水路４５ａは、熱交換器１を介して延びており、最終的に排水するための水路へと繋がっている。一方、膜ろ過装置５ｂから延びて未ろ過液を排出する水路４５ｂは、熱交換器１を介さずに、最終的に排水するための水路へと繋がっている。また、図１４においては第２の膜ろ過装置７の未ろ過液の処理に関する構造を省略しているが、実施の形態１〜５と同様に熱交換器１と第１のポンプ２との間へ水路が延びている。
【００７１】
図１４に示す脱塩処理装置では、まず供給される海水は熱交換器１により加熱され、第１のポンプ２へと送出される。さらに、第１のポンプ２により送出された海水は、弁４が閉じている場合には加熱器３で加熱された後に膜ろ過装置５ａへ送出される。または、弁４が開放されている場合には、第１のポンプ２から弁４を経て、膜ろ過装置５ｂへと送出される。ここで、弁４の開閉は、制御部２１により調節される。具体的には、膜ろ過装置５ａまたは膜ろ過装置５ｂを透過したろ過液の塩濃度を電導度計２０により測定する。測定された塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より高くなった場合、制御部２１は塩濃度（ＥＣ）に応じて弁４を開放して海水が加熱されずに膜ろ過装置５ｂにおいて膜ろ過されることで、ろ過液の塩濃度を低くすることができる。一方、塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より低い場合、弁４を閉じて加熱器３を経て加熱された海水を膜ろ過装置５ａにおいて膜ろ過することで、大量のろ過液を得ることができる。
【００７２】
以上のように膜ろ過装置５ａ、５ｂを経たろ過液は、第２のポンプ６を介して第２の膜ろ過装置７へと送出される。そして、最終的に第２の膜ろ過装置７のＲＯ膜を透過した、塩濃度の低い生産水を得ることができる。このように、本発明においては、複数の膜ろ過装置を並列に設けることにより、より効率的に脱塩処理することができる。
【００７３】
なお、上記実施の形態７では、膜ろ過装置５ａ、５ｂを経たろ過液は、第２のポンプ６を介して第２の膜ろ過装置７へと送出される構成としたが、この第２のポンプ６および第２の膜ろ過装置７は必須の構成ではなく、要求される生産水の水質等によっては省略することもできる。
【００７４】
図１５は、本発明の実施の形態８の脱塩処理装置を説明する図である。
図１５に示す脱塩処理装置は、膜ろ過装置５ａ、５ｂに海水を導入する水路が異なる点およびその水路を開閉する弁４ａ、４ｂ、４ｃを備えた点以外は図１４に示す実施の形態７とほぼ同じ構成を有する。具体的には、図１５に示す脱塩処理装置では、第１のポンプ２から延びる水路４１は加熱器３に接続されているが、加熱器３から延びる水路４１は２つに分岐し、水路４１ａと水路４１ｂとがそれぞれ膜ろ過装置５ａと膜ろ過装置５ｂへ接続されている。膜ろ過装置５ｂへ接続する水路４１ｂには、弁４ｃが設けられている。また、第１のポンプ２から延び、加熱器３へ至る前に分岐した水路４２は弁４ａへ接続されている。弁４ａから延びる水路４２は分岐して、一方の水路４２ｂは膜ろ過装置５ｂへ接続されており、他方の水路４２ａは弁４ｂを経た後に水路４１ａと合流して膜ろ過装置５ａへ接続されている。弁４ａ、４ｂ、４ｃはそれぞれ制御部２１に接続され、膜ろ過装置５ａ、５ｂのろ過液の塩濃度（ＥＣ）に基づいて弁４ａ、４ｂ、４ｃの開閉が調節される。
【００７５】
例えば、図１５に示す脱塩処理装置において、弁４ａ、４ｂ、４ｃの開閉を制御部２１で適宜制御することで、以下に示すようなろ過処理を行える。
膜ろ過装置５ａ、５ｂを経たろ過液の塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）より低い場合、膜ろ過装置５ａ、５ｂの双方に加熱器３により加熱された海水を水路４１ａ、４１ｂを介して導入して多量の海水を透過させることができる。また、膜ろ過装置５ａ、５ｂを経たろ過液の塩濃度（ＥＣ）が限界値（ＥＣL）以上の場合、膜ろ過装置５ａ、５ｂの双方に加熱器３を介さずに第１のポンプ２から水路４２ａ、４２ｂを介して直接海水を導入し、ろ過液の塩濃度を下げることができる。さらに、実施の形態７と同様に、水路４１ａを介して膜ろ過装置５ａのみに加熱器３により加熱された海水が導入され、水路４２ｂを介して膜ろ過装置５ｂには加熱されていない海水を導入させることもできる。その他、膜ろ過装置５ａ、５ｂのどちらか一方へ海水が導入されるようにしてもよい。
このように、実施の形態８では、制御部２１が弁４ａ、４ｂ、４ｃの開閉を調節することで、ろ過液の塩濃度（ＥＣ）を限界値（ＥＣL）以下に保ちつつ、効率よく脱塩処理を行うことができる。
【００７６】
なお、上記各実施の形態においては、第１の膜ろ過装置５と第２の膜ろ過装置７により２段ろ過を行っているが、本発明はこれに限定されない。例えば、３つ以上の膜ろ過装置を用いて３段以上のろ過を行うものであってもよい。また、実施の形態７および８においては、１段を複数の膜ろ過装置５ａ、５ｂにより構成しているが、本発明はその並列する膜ろ過装置の数を限定するものではない。また、２段目以降を複数の膜ろ過装置により構成することもできる。その他、本発明の脱塩処理装置は１段のみの膜ろ過装置で構成してもよい。
【００７７】
また、制御部２１では、第３の弁１４、弁４ａ、４ｂ、４ｃの開閉を制御するようにしたが、単なる「開」と「閉」ではなく、弁４と同様にその開度を制御する構成とすることも可能である。
【００７８】
また、上記実施の形態においてはろ過液の塩濃度を測定する測定部として電導度計２０を用いているが、本発明はこれに限定されず、測定部は塩濃度を測定できるものであればよい。
さらに、上記各実施の形態において、加熱器３を、第１のポンプ２の後段側に備える構成としたが、これを第１のポンプ２の前段側に設けること等は、設計的事項に過ぎない。これ以外にも、各構成の配列順序等は、適宜変更することが可能である。
【００７９】
加えて、上記実施の形態１〜８に示した脱塩処理装置の各部の構成を適宜組み合わせた構成とすることももちろん可能であり、水質重視、水量重視、ＲＯ膜の寿命（メンテナンス性）重視等、その目的に応じた構成を組み合わせて採用すればよい。例えば、実施の形態４〜８に示した構成に、実施の形態１に示したエネルギー回収タービン８、９を備える構成とすること等が可能である。
この他、図４や図９に示した処理の流れはあくまでも一例に過ぎず、本発明の主旨に反しないのであれば、適宜他の処理内容に変更することが可能である。
また、電導度計２０の位置等についても、例えば第１の膜ろ過装置５と第２の膜ろ過装置７の間としたり、適宜変更を加えた構成とすることができる。さらに、第１の膜ろ過装置５と第２の膜ろ過装置７の後段側にそれぞれ電導度計２０を備え、さらにきめ細かい制御を行うこと等も可能である。
なお、上記実施の形態においては、被処理液が海水であるが、本発明はこれに限定されず、海水以外の溶液についても脱塩処理することができる。
その他、本発明においては主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１の脱塩処理装置を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１の脱塩処理装置の他の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の脱塩処理装置を説明する図である。
【図４】実施の形態２の制御部２１における処理を説明するフロー図である。
【図５】本発明の実施の形態２の脱塩処理装置の他の例を示す図である。
【図６】図５に示した構成における制御部２１での処理を説明するフロー図である。
【図７】本発明の実施の形態３の脱塩処理装置を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態４の脱塩処理装置を説明する図である。
【図９】実施の形態４の制御部２１における切替弁１０の処理を説明するフロー図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の脱塩処理装置の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態５の脱塩処理装置を説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態５の脱塩処理装置の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態６の脱塩処理装置を説明する図である。
【図１４】本発明の実施の形態７の脱塩処理装置を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態８の脱塩処理装置を説明する図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…熱交換器、２…第１のポンプ（ポンプ）、３…加熱器、４、４ａ、４ｂ、４ｃ…弁、５…第１の膜ろ過装置（膜ろ過装置）、５ａ、５ｂ…膜ろ過装置（第１の膜ろ過装置）、６…第２のポンプ（ポンプ）、７…第２の膜ろ過装置（膜ろ過装置）、８、９…エネルギー回収タービン（エネルギー回収装置）、１０…切替弁、１１…第２の熱交換器（温度調節部）、１２…第２の弁、１３…第２の加熱器、１４…第３の弁、２０…電導度計（測定部）、２１…制御部、４１…水路（第１の導入路）、４２…水路（第２の導入路）、４４…水路（ろ過液導入路）、４７…水路（送出路）、４８…水路（迂回路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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