(57)【要約】 【課題】大きな圧力を必要としない淡水化方法を提供しようとするもの。 【解決手段】有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程と、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程とを具備することを特徴とする。膜分離する前に予め被処理水中のイオン数を低減しておくことができ、大きな圧力を必要としないことによって、種々の淡水化方法用途に適用することができる。前記分離したイオンを被処理水の事前の電気分解に利用するようにしてもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程と、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程とを具備することを特徴とする淡水化方法。
【請求項２】
前記分離したイオンを被処理水の事前の電気分解に利用するようにした請求項１記載の淡水化方法。 
【請求項３】
前記被処理水の事前の電気分解により生成したイオンを、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程に送るようにした請求項２記載の淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海水や排水・廃水その他の淡水化方法に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来、海水淡水化装置に関する提案があった（特許文献１）。 
すなわち、世界的に水問題が深刻化する中、水ビジネスを巨大市場と捉え、世界規模で水ビジネス競争が加速している。河川などの表流水や地下水を水源として持たない中東諸国や、国内でも渇水リスクの高い地域では、水源確保のために海水淡水化技術を導入し、大型の海水淡水化プラントを設置している。
従来の海水淡水化技術では、海水を加熱蒸発後に凝縮・回収する蒸発法が主流であった。これに対し、近年は、経済性の観点からＲＯ（reverse osmosis）膜（以下、逆浸透膜という）を用いた方式が拡大しつつある。
逆浸透膜を用いた造水コスト（円/ｍ3）のうち、ランニングコストに関する項目では、電力費（動力費）が約５０％を占める。すなわち、動力費を削減することによってランニングコストを効果的に削減することができる。そこで、高圧ポンプの動力を高効率で回収する動力回収装置を適用し、動力用消費エネルギー（電力量）を大幅に改善できる動力回収装置の効率運転点を実現することが求められている。
対象とする原海水の水質の変化、必要な淡水の生産水量、回収率などの運転条件の違いに応じて、単位生産淡水量あたりの電力量が異なるため、適切に運転条件を変更する必要がある。
しかしながら、海水淡水化装置の運転条件が運転当初に決定された条件で不変である場合、電力量を限界まで削減することができなかった。その結果、海水淡水化装置を効率よく運転させることが困難であった。
この提案は、上記事情を鑑みて成されたものであって、適切な運転条件に設定し、電力量を削減する海水淡水化装置を提供することを目的とする。
この提案による海水淡水化装置は、海水を淡水と濃縮海水とに分離して排水する逆浸透膜と、前記逆浸透膜に海水を送出する高圧ポンプと、海水と前記逆浸透膜から排水された濃縮海水とが供給され、前記濃縮海水から回収した圧力エネルギーにより高圧で前記海水を送出するとともに低圧で濃縮海水を排水する動力回収装置と、前記動力回収装置から排水された海水を前記高圧ポンプから排水される海水と同じ圧力となるまで昇圧し、前記高圧ポンプから排水される海水と合流するように排水するブースターポンプと、前記動力回収装置から排水される濃縮海水の量を調整する排水弁と、前記逆浸透膜に供給される海水の圧力を測定する圧力センサと、前記逆浸透膜から排水される淡水の流量を測定する第１流量センサと、前記逆浸透膜から排水される濃縮海水の流量、あるいは、前記ブースターポンプから送出される海水の流量を測定する第２流量センサと、前記動力回収装置に供給される海水の流量を測定する第３流量センサと、前記圧力センサおよび前記第１流量センサで測定された値により前記高圧ポンプの回転数を制御し、前記第２流量センサで測定された値により前記ブースターポンプの回転数を制御し、前記第２流量センサおよび前記第３流量センサで測定された値により前記排水弁の弁開度を制御する制御部と、を備える、というものである。
しかし、このように逆浸透膜を使用すると大きな圧力が必要であるという問題があった。 
【特許文献１】特開２０１１−２４０２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこでこの発明は、大きな圧力を必要としない淡水化方法を提供しようとするものである。 
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。 
(１)この発明の淡水化方法は、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程と、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程とを具備することを特徴とする。
前記被処理水として、海水、排水・廃水、廃液などを例示することができ、海水の淡水化・飲料水化や、排水・廃水、廃液などの浄化・再利用化に利用することが出来る。前記イオンとして、ナトリウムイオン、塩素イオンなどを例示することが出来る。前記分離膜として、セラミック膜などを利用することが出来る。
【０００５】
この発明は、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程を有するので、膜分離する前に予め被処理水中のイオン数を低減しておくことが出来る。
そして、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程を有するので、イオン数を低減した被処理水中のイオンを比較的に低い圧力（10ｋｇ／ｃｍ２以下。海水淡水化ではRO膜にポンプで70ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力を掛ける）で膜分離することが出来る。
また前記２つの工程を併せ持っているので、一連の工程でシステムとして連続的に被処理水を淡水化することが出来る。
【０００６】
(２) 前記分離したイオンを被処理水の事前の電気分解に利用するようにしてもよい。
このように構成すると、淡水化処理（電気的に分離する工程や膜分離する工程）で分離して得られたイオン（特に、塩素イオン）を、事前の被酸化物質の電気分解に利用することが出来る。
すなわち、塩素イオンの共存下で電気分解すると酸化能を有する次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）や活性度の高いヒドロキシル・ラジカル（・ＯＨ）が生成するところ、被処理水中の被酸化物質（有機物その他）を前記次亜塩素酸やヒドロキシル・ラジカルで分解して浄化することが出来る。
そして、被酸化物質（有機物その他）が電気分解により分解すると、二酸化炭素、窒素ガス、ナトリウムイオン、塩素イオンなどが生成することとなる。この事前の電気分解は、無隔膜で行っても有隔膜で行ってもよい。
【０００７】
(３) 前記被処理水の事前の電気分解により生成したイオンを、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程に送るようにしてもよい。
このように構成すると、事前の電気分解により被処理水中の汚れ成分（被酸化物質、有機物その他）が分解して生成したイオンを分離して好適に淡水化することが出来ると共に、この分離したイオンを前記事前の電気分解に使用することができ、イオンを循環して再利用することが出来る。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。 
イオン数を低減した被処理水中のイオンを比較的に低い圧力で膜分離することが出来るので、大きな圧力を必要としない淡水化方法を提供することが出来る。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を説明する。 
この実施形態の淡水化方法は、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程と、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程とを具備する。
前記被処理水として、海水、排水・廃水、廃液などを例示することができ、海水の淡水化・飲料水化や、排水・廃水、廃液などの浄化・再利用化に利用することが出来る。前記イオンとして、ナトリウムイオン、塩素イオンなどを例示することが出来る。前記分離膜として、セラミック膜などを利用することが出来る。
【００１０】
また、前記分離したイオンを、被処理水の事前の電気分解に利用するようにしている。すなわち、塩素イオンの共存下で電気分解すると酸化能を有する次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）や活性度の高いヒドロキシル・ラジカル（・ＯＨ）が生成するところ、被処理水中の被酸化物質（有機物その他）を前記次亜塩素酸やヒドロキシル・ラジカルで分解して浄化することが出来る。
そして、被酸化物質（有機物その他）が電気分解により分解すると、二酸化炭素、窒素ガス、ナトリウムイオン、塩素イオンなどが生成することとなる。この事前の電気分解は、無隔膜で行っても有隔膜で行ってもよい。
【００１１】
さらに、前記被処理水の事前の電気分解により生成したイオンを、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程に送るようにしている。
【００１２】
次に、この実施形態の淡水化方法の使用状態を説明する。 
この実施形態では、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程を有するので、膜分離する前に予め被処理水中のイオン数を低減しておくことができ、大きな圧力を必要としないという利点を有する。 
そして、残余のイオンを10ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で膜分離する工程を有するので、イオン数を低減した被処理水中のイオンを比較的に低い圧力（10ｋｇ／ｃｍ２以下。海水淡水化ではRO膜にポンプで70ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力を掛ける）で膜分離することが出来る。
また前記２つの工程を併せ持っているので、一連の工程でシステムとして連続的に被処理水を淡水化することが出来る。
【００１３】
前記分離したイオンを、被処理水の事前の電気分解に利用するようにしているので、淡水化処理（電気的に分離する工程や膜分離する工程）で分離して得られたイオン（特に、塩素イオン）を、事前の被酸化物質の電気分解に利用することが出来る。
【００１４】
前記被処理水の事前の電気分解により生成したイオンを、有隔膜の電圧印加機構で被処理水中のイオンを電気的に分離する工程に送るようにしているので、事前の電気分解により被処理水中の汚れ成分（被酸化物質、有機物その他）が分解して生成したイオンを分離して好適に淡水化することが出来ると共に、この分離したイオンを前記事前の電気分解に使用することができ、イオンを循環して再利用することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
膜分離する前に予め被処理水中のイオン数を低減しておくことができ、大きな圧力を必要としないことによって、種々の淡水化方法用途に適用することができる。