(57)【要約】  【課題】淡水を製造するための効率を向上し、かつ被処理水の処理も可能な淡水の製造装置及び淡水の製造方法を提供する。  【解決手段】淡水の製造装置２０は、被処理水Ａを貯留可能な減圧槽１３ａ、１３ｂと、減圧槽１３ａ、１３ｂと接続され、かつ被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成する減圧蒸発器１４と、水蒸気を凝縮して淡水を製造する凝縮部と、減圧槽１３ａ、１３ｂと接続され、かつ被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水及び被処理水Ａが供給されるＦＯ膜装置１７とを備える。淡水の製造方法は、減圧槽１３ａ、１３ｂに被処理水Ａを貯留する工程と、被蒸発水を減圧蒸発器１４に供給して水蒸気を生成する工程と、凝縮部において水蒸気を凝縮して淡水Ｃを製造する工程と、減圧槽１３ａ、１３ｂからの被処理水Ａ及び被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水をＦＯ膜装置１７に供給する工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を貯留可能な減圧槽と、
前記減圧槽と接続され、かつ被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成するための減圧蒸発器と、
前記減圧蒸発器と接続され、かつ前記水蒸気を凝縮して淡水を製造する凝縮部と、
前記減圧槽と接続され、かつ正浸透膜を有し、かつ前記被処理水よりも塩濃度が高い高濃度塩水及び前記被処理水が互いに前記正浸透膜を介して接触されるように供給される正浸透膜装置とを備えた、淡水の製造装置。
【請求項２】
前記被処理水として、放射性汚染水または有価物を有する排水が用いられるように構成されている、請求項１に記載の淡水の製造装置。
【請求項３】
前記被蒸発水を前記高濃度塩水として用い、かつ
前記高濃度塩水として、海水が用いられるように構成されている、請求項１または２に記載の淡水の製造装置。
【請求項４】
前記減圧槽は、複数の減圧槽を含み、
前記正浸透膜装置は、前記複数の減圧槽から選択的に前記被処理水が供給されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の淡水の製造装置。
【請求項５】
前記凝縮部は、前記減圧蒸発器に供給する前記被蒸発水と、前記水蒸気とを熱交換するための熱交換器を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の淡水の製造装置。
【請求項６】
減圧槽に被処理水を貯留する工程と、
被蒸発水を減圧蒸発器に供給して、前記被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成する工程と、
凝縮部において前記水蒸気を凝縮して淡水を製造する工程と、
前記減圧槽からの前記被処理水及び前記被処理水よりも塩濃度が高い高濃度塩水を、互いに正浸透膜を介して接触させるように正浸透膜装置に供給する工程とを備えた、淡水の製造方法。
【請求項７】
前記被処理水を貯留する工程では、前記被処理水として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いる、請求項６に記載の淡水の製造方法。
【請求項８】
前記正浸透膜装置に供給する工程では、前記被蒸発水を前記高濃度塩水として用い、かつ前記高濃度塩水として海水を用いる、請求項６または７に記載の淡水の製造方法。
【請求項９】
前記被処理水を貯留する工程では、複数の減圧槽から選択的に前記被処理水を前記正浸透膜装置に供給する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の淡水の製造方法。
【請求項１０】
前記淡水を製造する工程では、前記減圧蒸発器に供給する被蒸発水と、前記水蒸気とを熱交換器により熱交換することで、前記水蒸気を凝縮する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の淡水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水の製造装置及び淡水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水中の水分を蒸発及び凝縮することにより、淡水を製造する技術が知られている。このような技術として、例えば特開平１１−２１６４５９号公報には、海水を減圧により蒸発させる減圧蒸発器と、海水の飽和蒸気圧以下にまで減圧する真空ポンプと、得られた水蒸気を冷却凝縮させて淡水を得る凝縮器とを備えた海水淡水化装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１６４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の海水淡水化装置は、真空ポンプにより減圧蒸発器の内部を減圧しているので、減圧するためには真空ポンプによる動力を要する。このため、淡水を製造するための効率が十分ではないという問題がある。
【０００５】
また、本発明者は、淡水の製造装置及び淡水の製造方法に、除外する物質を含んでいる水、回収する物質を含んでいる水などの被処理水を処理する技術を組み合わせることは従来なされていないことに着目した。
【０００６】
本発明は、淡水を製造するための効率を向上し、かつ被処理水の処理も可能な淡水の製造装置及び淡水の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の淡水の製造装置は、被処理水を貯留可能な減圧槽と、該減圧槽と接続され、かつ被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成するための減圧蒸発器と、該減圧蒸発器と接続され、かつ該水蒸気を凝縮して淡水を製造する凝縮部と、該減圧槽と接続され、かつ正浸透（ＦＯ）膜を有し、かつ該被処理水よりも塩濃度が高い高濃度塩水及び該被処理水が互いに該ＦＯ膜を介して接触されるように供給される正浸透（ＦＯ）膜装置とを備えている。
【０００８】
本発明の淡水の製造方法は、減圧槽に被処理水を貯留する工程と、被蒸発水を減圧蒸発器に供給して、該被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成する工程と、凝縮部において該水蒸気を凝縮して淡水を製造する工程と、該減圧槽からの該被処理水及び該被処理水よりも塩濃度が高い高濃度塩水を、互いに正浸透（ＦＯ）膜を介して接触させるように正浸透（ＦＯ）膜装置に供給する工程とを備えている。
【０００９】
本発明の淡水の製造装置及び淡水の製造方法によれば、被処理水と高濃度塩水とをＦＯ膜装置に供給すると、圧力を加えなくても、被処理水の一部が高濃度塩水に移動するので、被処理水を貯留する減圧槽の内部が減圧される。減圧蒸発器は減圧槽に接続されているので、減圧ポンプのみを用いた減圧に比べて、減圧蒸発器の減圧に要する動力を低減することができる。したがって、淡水を製造するための効率を向上することができる。
また、被処理水をＦＯ膜装置に供給して、ろ過処理すると、ＦＯ膜を透過しなかった物質を得ることができる。このため、被処理水中の除外すべき物質、回収すべき物質などの処理が必要な物質を含む濃縮物が得られるので、被処理水を処理することができる。
【００１０】
ここで、本明細書において、「被処理水」とは、高濃度塩水よりも塩濃度が低い水であると共に、除外すべき物質を含んでいる水、回収すべき物質を含んでいる水など、濃縮処理が必要な物質を含んでいる水を意味する。
【００１１】
また、本明細書において、「減圧」とは、内部の気体を排出することで、通常の大気圧より低い圧力の気体で満たされた空間内の状態を意味する。つまり、減圧とは、周囲の圧力に対して圧力が低い状態を意味する。このため、減圧は、１００Ｐａ以上の低真空、１００〜０．１Ｐａの中真空、０．１〜１０-5Ｐａの高真空、及び１０-5Ｐａ以下の超高真空を含む。本実施の形態の淡水の製造装置及び淡水の製造方法は、低真空、中真空、高真空、及び超高真空のいずれの状態にも減圧蒸発器を減圧することができる。
【００１２】
また、本発明において、「被蒸発水」の一部または全部が「高濃度塩水」として用いられてもよく、「被蒸発水」が「高濃度塩水」として全く用いられなくてもよい。
【００１３】
上記淡水の製造装置において好ましくは、上記被処理水として、放射性汚染水または有価物を有する排水が用いられるように構成されている。
【００１４】
上記淡水の製造方法において好ましくは、上記被処理水を貯留する工程では、上記被処理水として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いる。
【００１５】
放射性汚染水は、除外する物質である放射性物質を含み、有価物を有する排水は回収する物質である有価物を含む。ここで、有価物とは、例えば、インジウム、リチウム等のレアメタル、鉱山排水中の銅、鉄などである。被処理水として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いると、放射性物質または有価物はＦＯ膜を透過しないので、非透過物として、放射性物質または有価物を含む濃縮物を得ることができる。このため、淡水を製造するための効率を向上できるとともに、放射性汚染水または有価物を有する排水の濃縮処理をすることができる。
【００１６】
上記淡水の製造装置において好ましくは、上記被蒸発水を高濃度塩水として用い、かつ上記高濃度塩水として、海水が用いられるように構成されている。
【００１７】
上記淡水の製造方法において好ましくは、上記ＦＯ膜装置に供給する工程では、上記被蒸発水を上記高濃度塩水として用い、かつ上記高濃度塩水として海水を用いる。
【００１８】
海水は大量に取得できるので、減圧蒸発器で淡水を製造するとともに、被処理水を海水で濃縮するため、工業化に有利である。即ち、被処理水が放射性汚染物を含んでいる場合は、その保管用のスペースが小さくなるという利点がある。被処理水が有価物を含んでいる場合は、その商品価値が上がるという利点がある。そして、無尽蔵の海水の浸透圧を利用できるので、コスト低減の利点もある。
【００１９】
上記淡水の製造装置において好ましくは、上記減圧槽は、複数の減圧槽を含み、上記ＦＯ膜装置は、該複数の減圧槽から選択的に上記被処理水が供給されるように構成されている。
【００２０】
上記淡水の製造方法において好ましくは、上記被処理水を貯留する工程では、複数の減圧槽から選択的に上記被処理水を上記ＦＯ膜装置に供給する。
【００２１】
これにより、複数の減圧槽のうち貯留量が減ったものに被処理水を補給している間も、他の減圧槽から被処理水をＦＯ膜装置に供給することで、該他の減圧槽を減圧することができる。減圧蒸発器を複数の減圧槽に接続することにより、減圧蒸発器を減圧に要する動力を低減して、連続して減圧することができる。したがって、効率を向上して連続して淡水を製造でき、かつ被処理水の処理を連続して行うことが可能である。
【００２２】
上記淡水の製造装置において好ましくは、上記凝縮部は、上記減圧蒸発器に供給する上記被蒸発水と、上記水蒸気とを熱交換するための熱交換器を含む。
【００２３】
上記淡水の製造方法において好ましくは、上記淡水を製造する工程では、上記減圧蒸発器に供給する被蒸発水と、上記水蒸気とを熱交換器により熱交換することで、上記水蒸気を凝縮する。
【００２４】
これにより、減圧蒸発器に供給する被蒸発水を加熱できると共に、水蒸気を凝縮させて淡水にすることができる。このため、淡水を製造するための効率をより向上することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、淡水を製造するための効率を向上し、かつ被処理水の処理も可能な淡水の製造装置及び淡水の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における淡水の製造装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態２における淡水の製造装置の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態３における淡水の製造装置の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態４における淡水の製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１を参照して、本発明の一実施の形態における淡水の製造装置１０について説明する。実施の形態１における淡水の製造装置１０は、被処理水供給部１１と、高濃度塩水供給部１２と、減圧槽１３と、減圧蒸発器１４と、熱交換器１５と、凝縮水槽１６と、正浸透（ＦＯ）膜装置１７と、弁Ｖ１〜Ｖ５とを備えている。
【００２９】
被処理水供給部１１は、処理される物質を含む被処理水Ａを減圧槽１３に供給する。被処理水Ａは、高濃度塩水よりも低い塩濃度の水であって、かつ汚染物、有価物などの処理される物質を含んでいれば特に限定されないが、放射性汚染水、有価物を有する排水などを用いることが好ましい。
【００３０】
高濃度塩水供給部１２は、被処理水Ａよりも塩濃度が高い水、すなわち高濃度塩水Ｂを減圧蒸発器１４に供給する。高濃度塩水Ｂは、水を含んでいれば特に限定されないが、海水を用いることが好ましい。海水は、海に存在する水に限定されず、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水、鹹（かん）水などを含む。
被処理水Ａの塩濃度は、高濃度塩水Ｂの塩濃度よりも低い。
【００３１】
減圧槽１３は、被処理水供給部１１と弁Ｖ１を介して配管等により接続され、塩濃度が相対的に低い被処理水Ａを貯留可能である。
【００３２】
減圧蒸発器１４は、減圧槽１３と接続されている。本実施の形態の減圧蒸発器１４は、熱交換器１５、凝縮水槽１６、弁Ｖ２を介して、減圧槽１３と、配管等により接続されている。減圧蒸発器１４は、被蒸発水が供給され、被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成する。減圧蒸発器１４は、被蒸発水を加熱する加熱手段を有していてもよい。被蒸発水は、減圧蒸発器１４において蒸発される水であり、水分を含んでいれば特に限定されないが、本実施の形態では、被蒸発水として被処理水よりも塩濃度が高い高濃度塩水を用いている。つまり、本実施の形態の減圧蒸発器１４は、被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水Ｂが供給され、かつ高濃度塩水Ｂを蒸発して水蒸気を生成する。減圧蒸発器１４は、減圧雰囲気下で、高濃度塩水Ｂを蒸発するように構成されている。
なお、本実施の形態では、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水を、ＦＯ膜装置１７に供給する高濃度塩水として用いるように構成されている。
【００３３】
熱交換器１５は、減圧蒸発器１４の水蒸気を排出する排出部と、高濃度塩水Ｂを導入する導入部とに、配管等により接続されている。熱交換器１５は、水蒸気を凝縮して淡水を製造する凝縮部であり、高濃度塩水Ｂと水蒸気とを熱交換する。
【００３４】
凝縮水槽１６は、熱交換器１５と配管等により接続され、熱交換器１５において凝縮された水蒸気、つまり淡水Ｃを貯留する。また、凝縮水槽１６は、弁Ｖ２を介して減圧槽１３と配管等により接続されている。
【００３５】
ＦＯ膜装置１７は、弁Ｖ３を介して、減圧槽１３と接続されると共に、減圧蒸発器１４と、配管等により接続されている。ＦＯ膜装置１７は、被処理水Ａと高濃度塩水Ｂとを仕切るように配置されるＦＯ膜と、このＦＯ膜を収容する圧力容器とを有している。ＦＯ膜は、例えば、水分子または水イオンのみを透過させる膜である。このようなＦＯ膜は、ナノろ過膜（ＮＦ膜）を含む概念である。
【００３６】
ＦＯ膜装置１７は、減圧槽１３からの被処理水Ａと、減圧蒸発器１４からの高濃度塩水Ｂとが、ＦＯ膜を介して互いに接触されるように供給される。ＦＯ膜装置１７において、ＦＯ膜を介して、被処理水Ａと、高濃度塩水Ｂとが接触されて、正浸透により、圧力を加えずに、被処理水に含まれる水の少なくとも一部を、高濃度塩水Ｂに移動させる。これにより、被処理水のうちＦＯ膜を透過しなかった非透過物Ｄ、及び、ＦＯ膜装置１７に供給された高濃度塩水と、ＦＯ膜を透過した被処理水の一部とが混合されて、高濃度塩水よりも塩濃度が低い混合水Ｅが得られる。
【００３７】
弁Ｖ１は、被処理水Ａを減圧槽１３に供給またはその停止をするために設けられている。弁Ｖ２は、減圧槽１３の内部と減圧蒸発器１４の内部とを連通または遮断するために設けられている。弁Ｖ３は、減圧槽１３に貯留された被処理水をＦＯ膜装置１７に供給またはその停止をするために設けられている。弁Ｖ４は、非透過物Ｄを製造装置１０の外部に排出するために設けられている。弁Ｖ５は、減圧槽１３の内部を排気するために設けられている。
【００３８】
なお、本実施の形態の製造装置１０は、減圧ポンプを備えていないが、減圧蒸発器１４に接続され、かつ減圧蒸発器１４の内部を減圧するための減圧ポンプをさらに備えていてもよい。
【００３９】
また、製造装置１０は、減圧槽１３に貯留している被処理水の水位が所定よりも下がった場合に被処理水を減圧槽１３に供給する制御部（図示せず）をさらに備えていてもよい。
【００４０】
また、製造装置１０は、被処理水供給部１１と減圧槽１３との間、減圧槽１３とＦＯ膜装置１７との間、高濃度塩水供給部１２と減圧蒸発器１４との間、減圧蒸発器１４とＦＯ膜装置１７との間の少なくともいずれかに配置された除濁装置等をさらに備えていてもよい。除濁装置は、ＦＯ膜よりも粗いろ過、即ち、ＦＯ膜で分離するよりも粗い不純物（例えば固形物質等）を除去するためのＦＯ膜装置１７の前処理装置である。
【００４１】
続いて、図１を参照して、本実施の形態の淡水の製造方法について説明する。本実施の形態の淡水の製造方法は、図１に示す製造装置１０を用いて行う。
【００４２】
まず、塩濃度が相対的に低い被処理水Ａを減圧槽１３に貯留する。本実施の形態では、弁Ｖ１を開けて、被処理水供給部１１から減圧槽１３へ被処理水Ａを供給する。減圧槽１３に被処理水Ａを所定の水位まで貯留すれば、弁Ｖ１を閉じて、減圧槽１３への供給を停止する。
【００４３】
減圧槽１３に貯留する被処理水は、高濃度塩水よりも塩濃度が低い水であって、かつ処理される物質を含んでいれば特に限定されないが、例えば、放射性汚染水、有価物を有する排水を用いることが好ましい。
【００４４】
また、高濃度塩水供給部１２から、被蒸発水としての高濃度塩水Ｂを減圧蒸発器１４に供給し、減圧下で高濃度塩水Ｂを蒸発して水蒸気を生成する。被蒸発水は水分を含んでいれば特に限定されない。本実施の形態で被蒸発水として用いる高濃度塩水Ｂは、被処理水Ａよりも塩濃度が高く、かつ水を含んでいれば特に限定されないが、海水を用いることが好ましい。なお、減圧蒸発器１４に貯留された高濃度塩水Ｂは、減圧蒸発器１４において蒸発を続けると、濃縮されて、塩濃度が高くなる。
熱交換器１５において、減圧蒸発器１４で生成された水蒸気と、減圧蒸発器１４に供給する高濃度塩水Ｂとを、熱交換させる。これにより、水蒸気は凝縮されると共に、減圧蒸発器１４に供給する高濃度塩水Ｂは加熱される。水蒸気が凝縮されることで、淡水Ｃを製造することができる。この淡水Ｃを凝縮水槽１６に貯留し、必要に応じて、淡水Ｃを取り出す。
【００４５】
次に、減圧槽１３及び減圧蒸発器１４の各々から、被処理水Ａ及び高濃度塩水Ｂを互いにＦＯ膜を介して接触するようにＦＯ膜装置１７に供給する。なお、本実施の形態では、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水を、ＦＯ膜装置１７に供給する高濃度塩水として用いている。
【００４６】
具体的には、弁Ｖ３を開けて減圧槽１３から排出される被処理水Ａと、減圧蒸発器１４から排出される高濃度塩水Ｂとを、ＦＯ膜を介して互いに接触するようにＦＯ膜装置１７に供給する。この工程において、ＦＯ膜を介して、被処理水Ａと高濃度塩水Ｂとを接触させることで、正浸透により、圧力を加えずに、被処理水Ａの少なくとも一部の水を、高濃度塩水Ｂに移動させることができる。このため、ＦＯ膜を透過しなかった被処理水の非透過物Ｄ、及び、ＦＯ膜を透過した塩分を実質的に含まない水と高濃度塩水とが混合されて、高濃度塩水よりも塩濃度が低い混合水Ｅを生成する。つまり、被処理水中の除外する物質、回収する物質などを含む濃縮物である非透過物Ｄが得られる。非透過物Ｄは、弁Ｖ４を開けて、処理設備に移送されてもよい。また、混合水Ｅは、他の用途に利用されてもよく、放流されてもよい。
【００４７】
この工程において、被処理水Ａの一部がＦＯ膜を透過して高濃度塩水に移動すると、被処理水を収容している減圧槽１３の内部は減圧される。減圧されている減圧槽１３の内部と凝縮水槽１６の内部とを連通させることにより、凝縮水槽１６の内部を減圧することができる。凝縮水槽１６の内部と熱交換器１５の内部、及び熱交換器１５と減圧蒸発器１４の内部とは連通しているので、減圧蒸発器１４の内部を減圧することができる。したがって、減圧ポンプのみにより減圧蒸発器１４の内部を減圧する場合に比べて、本実施の形態では減圧蒸発器１４の内部を減圧するために要する動力を低減できる。
なお、減圧蒸発器１４の内部を海水の飽和蒸気圧以下にまで減圧することが好ましい。
【００４８】
また、減圧蒸発器１４に減圧ポンプを接続して、ＦＯ膜装置１７による減圧に加えて、真空ポンプなどの減圧ポンプによる減圧をしてもよい。この場合であっても、減圧ポンプのみによる減圧に比べて、減圧蒸発器１４の減圧に要する動力を低減することができる。さらに、当該減圧ポンプの容量を低減することもできる。
【００４９】
減圧蒸発器１４の減圧を実施しない場合等には、弁Ｖ２を閉じて、弁Ｖ５を開けて減圧槽１３の内部を排気してもよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態における淡水の製造装置１０は、被処理水を貯留可能な減圧槽１３と、この減圧槽１３と接続され、かつ被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水Ｂが供給され、かつ高濃度塩水Ｂを蒸発して水蒸気を生成するための減圧蒸発器１４と、減圧蒸発器１４と接続され、かつ水蒸気を凝縮して淡水Ｃを製造する凝縮部と、減圧槽１３及び減圧蒸発器１４と接続され、かつ被処理水Ａ及び高濃度塩水Ｂが互いにＦＯ膜を介して接触されるように供給されるＦＯ膜装置１７とを備えている。
なお、本実施の形態では、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水が高濃度塩水として用いられるように構成されている。つまり、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水の全部がＦＯ膜装置１７に供給する高濃度塩水として用いられるように構成されている。
【００５１】
本実施の形態の淡水の製造方法は、減圧槽１３に被処理水Ａを貯留する工程と、被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水Ｂを減圧蒸発器１４に供給して、高濃度塩水Ｂを蒸発して水蒸気を生成する工程と、凝縮部において水蒸気を凝縮して淡水Ｃを製造する工程と、減圧槽１３及び減圧蒸発器１４の各々から、被処理水Ａ及び高濃度塩水ＢをＦＯ膜装置１７に互いにＦＯ膜を介して接触するように供給する工程とを備えている。
なお、本実施の形態では、ＦＯ膜装置１７に供給する工程では、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水を高濃度塩水として用いている。つまり、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水の全部をＦＯ膜装置１７に供給する高濃度塩水として用いている。
【００５２】
本実施の形態の淡水の製造装置１０及び淡水の製造方法によれば、被処理水Ａと高濃度塩水ＢとをＦＯ膜装置１７に供給すると、圧力を加えなくても、被処理水Ａの一部が高濃度塩水Ｂに移動するので、被処理水Ａを貯留する減圧槽１３の内部が減圧される。減圧対象である減圧蒸発器１４を凝縮部を介して減圧槽１３に接続することにより、減圧ポンプのみを用いた減圧に比べて、減圧蒸発器１４の減圧に要する動力を低減することができる。したがって、効率を向上して淡水Ｃを製造することができる。
また、被処理水ＡをＦＯ膜装置１７に供給して、ろ過処理すると、ＦＯ膜を透過しなかった非透過物Ｄを得ることができる。このように、被処理水Ａ中の除外する物質、回収する物質などの濃縮処理が必要な物質を含む濃縮物としての非透過物Ｄが得られるので、被処理水を処理することができる。
よって、淡水を製造するための効率を向上し、かつ被処理水の処理も可能な淡水の製造装置及び淡水の製造方法を提供することができる。
【００５３】
本実施の形態の淡水の製造装置１０において好ましくは、被処理水Ａとして、放射性汚染水または有価物を有する排水が用いられるように構成されている。
【００５４】
本実施の形態の淡水の製造方法において好ましくは、被処理水Ａを貯留する工程では、被処理水として放射性汚染水または有価物を有する排水を用いる。
【００５５】
放射性汚染水は、除外する物質である放射性物質を含み、有価物を有する排水は、回収する物質である有価物を含む。被処理水Ａとして放射性汚染水または有価物を有する排水を用いると、除外する物質または有価物はＦＯ膜を透過しないため、非透過物Ｄとして、除外する物質または有価物を含む濃縮物を得ることができる。このため、淡水を製造するための効率を向上できるとともに、放射性汚染水または有価物の濃縮処理をすることができる。即ち、被処理水が放射性汚染物を含んでいる場合は、その保管用のスペースを小さくすることができ、被処理水が有価物を含んでいる場合は、その商品価値を上げることができる。
【００５６】
上記淡水の製造装置１０において好ましくは、高濃度塩水Ｂとして、海水が用いられるように構成されている。
【００５７】
上記淡水の製造方法において好ましくは、水蒸気を生成する工程では、高濃度塩水Ｂとして海水を用いる。
【００５８】
海水は無尽蔵であり、大量に利用することができ、かつ容易に取得することができるので、本実施の形態の淡水の製造装置１０及び淡水の製造方法の工業化に有利である。また、ＦＯ膜装置１７に供給される海水は蒸発により濃縮されているので、被処理水中のＦＯ膜を透過した水により、海水の塩濃度を低減することができるので、環境の負荷を低減して海に放流することができる。
【００５９】
本実施の形態の淡水の製造装置１０において好ましくは、凝縮部は、減圧蒸発器１４に供給する高濃度塩水Ｂと、水蒸気とを熱交換するための熱交換器１５を含む。
【００６０】
本実施の形態の淡水の製造方法において好ましくは、淡水Ｃを製造する工程では、減圧蒸発器１４に供給する高濃度塩水Ｂと、水蒸気とを熱交換器１５により熱交換することで、水蒸気を凝縮する。
【００６１】
これにより、減圧蒸発器１４に供給する高濃度塩水Ｂを加熱できると共に、水蒸気を凝縮させて淡水Ｃを生成することができる。このため、淡水を製造するための効率をより向上して淡水を製造することができる。
【００６２】
なお、本発明の凝縮部は、水蒸気を冷却することにより凝縮できれば、熱交換器１５に限定されない。
また、凝縮部は、図１に示すように減圧槽１３と接続されていてもよく、減圧槽１３と接続されていなくてもよい。つまり、図１に示すように、減圧蒸発器１４は、凝縮部を介して減圧槽１３と接続されていてもよく、凝縮部を介さずに減圧槽１３と接続されていてもよい。凝縮部が減圧槽１３と接続されていない場合、凝縮部は、減圧槽１３と減圧蒸発器１４との経路に配置されず、かつ減圧蒸発器１４と接続されている。
【００６３】
（実施の形態２）
図２に示すように、実施の形態２の淡水の製造装置２０は、基本的には図１に示す実施の形態１の製造装置１０と同様の構成を備えているが、減圧槽は複数の減圧槽１３ａ、１３ｂを含み、ＦＯ膜装置１７は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に被処理水Ａが供給されるように構成されている点において主に異なる。
【００６４】
複数の減圧槽１３ａ、１３ｂは、弁Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを介して配管等により、被処理水供給部１１と接続されている。また、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの各々は、弁Ｖ３ａ、Ｖ３ｂを介して配管等により、ＦＯ膜装置１７と接続されている。
【００６５】
また、弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂは、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの内部の各々と減圧蒸発器１４の内部の各々とを連通または遮断するために設けられている。弁Ｖ５ａ、Ｖ５ｂは、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの内部の各々を排気するために設けられている。
【００６６】
また、製造装置２０は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂに貯留している被処理水Ａの水位を測定する測定部２１ａ、２１ｂをさらに備えている。測定部２１ａ、２１ｂで測定された複数の減圧槽１３ａ、１３ｂの一方の水位が所定よりも下がった場合には、その減圧槽に被処理水を供給するように制御する制御部（図示せず）をさらに備えている。
【００６７】
本実施の形態の淡水の製造方法は、基本的には実施の形態１の淡水の製造方法と同様の構成を備えているが、貯留する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に被処理水ＡをＦＯ膜装置１７に供給する点において主に異なる。
【００６８】
被処理水を貯留する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に被処理水ＡをＦＯ膜装置１７に供給する。複数の減圧槽１３ａ、１３ｂのうち、ＦＯ膜装置１７に被処理水を供給している減圧槽のみに、減圧蒸発器１４の内部が連通するように弁Ｖ２ａ、Ｖ２ｂの開閉を制御する。具体的には、例えば、以下のようにこの工程を実施する。
【００６９】
弁Ｖ３ａを開けて、減圧槽１３ａからＦＯ膜装置１７に被処理水Ａを供給する。このとき、弁Ｖ２ａを開け、弁Ｖ２ｂを閉じ、減圧槽１３ａの内部を減圧することで、減圧蒸発器１４を減圧する。
減圧槽１３ａに貯留した被処理水Ａの水位が所定位置よりも下がると、弁Ｖ３ａを閉じ、弁Ｖ３ｂを開けて、減圧槽１３ｂからＦＯ膜装置１７に被処理水を供給する。このとき、弁Ｖ２ａを閉じ、弁Ｖ２ｂを開け、減圧槽１３ｂの内部を減圧することで、減圧蒸発器１４を減圧する。また、弁Ｖ１ａを開けて、被処理水供給部１１から減圧槽１３ａに被処理水を供給し、減圧槽１３ａに被処理水Ａを貯留する。必要に応じて、弁Ｖ５ａを開けて、減圧槽１３ａの内部を排気してもよい。
減圧槽１３ｂに貯留した被処理水Ａの水位が所定位置よりも下がると、弁Ｖ３ｂを閉じ、弁Ｖ３ａを開けて、減圧槽１３ａからＦＯ膜装置１７に被処理水Ａを供給する。このとき、弁Ｖ２ａを開け、弁Ｖ２ｂを閉じ、減圧槽１３ａの内部を減圧することで、減圧蒸発器１４を減圧する。また、弁Ｖ１ｂを開けて、被処理水供給部１１から減圧槽１３ｂに被処理水Ａを供給し、減圧槽１３ｂに被処理水Ａを貯留する。必要に応じて、弁Ｖ５ｂを開けて、減圧槽１３ｂの内部を排気してもよい。
上記工程を繰り返すことで、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂを水位制御して切り替えることができるので、減圧蒸発器１４の減圧を連続して行うことができると共に、ＦＯ膜装置１７に連続して被処理水Ａを供給できるので、被処理水の処理を連続して行うことができる。
【００７０】
なお、本実施の形態では、複数の減圧槽として、２つの減圧槽１３ａ、１３ｂを例に挙げて説明したが、３つ以上の減圧槽を用いてもよい。３つ以上の減圧槽を用いる場合には、減圧蒸発器１４を複数にしてもよい。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態における淡水の製造装置２０は、減圧槽は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂを含み、ＦＯ膜装置１７は、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に被処理水Ａが供給されるように構成されている。
【００７２】
また、本実施の形態における淡水の製造方法は、被処理水Ａを貯留する工程では、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂから選択的に被処理水ＡをＦＯ膜装置１７に供給する。
【００７３】
これにより、複数の減圧槽１３ａ、１３ｂのうち貯留量が減ったものに被処理水Ａを補給している間も、他の減圧槽からＦＯ膜装置１７に被処理水Ａを供給することで、該他の減圧槽を減圧することができる。減圧蒸発器を複数の減圧槽１３ａ、１３ｂに接続することにより、減圧蒸発器１４を減圧に要する動力を低減して、連続して減圧することができる。したがって、減圧に要する動力を低減して連続して淡水Ｃを製造でき、かつ被処理水Ａを連続して処理することが可能である。
【００７４】
（実施の形態３）
図３に示すように、実施の形態３の淡水の製造装置３０は、基本的には図２に示す実施の形態２の製造装置２０と同様の構成を備えているが、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水としての高濃度塩水Ｂの一部をＦＯ膜装置１７に供給するように構成されている点において主に異なる。
【００７５】
本実施の形態では、減圧蒸発器１４に貯留される被蒸発水の一部がＦＯ膜装置１７に供給されるとともに、被蒸発水の残部が製造装置３０の外部に排出される。つまり、減圧蒸発器１４に貯留される被蒸発水（本実施の形態では高濃度塩水Ｂ）は、蒸発により水分が蒸発されて濃縮水となり、この濃縮水の一部がＦＯ膜装置１７に供給され、濃縮水の残部が濃縮水Ｆとして排出されるように構成されている。排出された濃縮水は、例えば、製塩やにがりの製造に用いることができる。
【００７６】
本実施の形態における淡水の製造方法は、基本的には実施の形態２の製造方法と同様の構成を備えているが、ＦＯ膜装置１７に供給する工程では、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水としての高濃度塩水Ｂの一部をＦＯ膜装置１７に供給する点において主に異なる。
【００７７】
本実施の形態では、減圧蒸発器１４に貯留される被蒸発水の一部をＦＯ膜装置１７に供給するとともに、被蒸発水の残部を外部に排出する。つまり、減圧蒸発器１４に貯留する被蒸発水（本実施の形態では高濃度塩水Ｂ）の一部をＦＯ膜装置１７に供給し、残部を濃縮水Ｆとして外部に排出する。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態における淡水の製造装置３０は、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水の一部を高濃度塩水としてＦＯ膜装置１７に供給するように構成されている。
【００７９】
また、本実施の形態における淡水の製造方法は、ＦＯ膜装置１７に供給する工程では、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水の一部をＦＯ膜装置１７に供給する。
【００８０】
本実施の形態における淡水の製造装置３０及び製造方法によれば、濃縮した被蒸発水としての高濃度塩水Ｂのうち、必要な分をＦＯ膜装置１７に供給することができる。このため、被処理水Ａの量に応じて高濃度塩水Ｂを調整できるので、工業的に有利である。
【００８１】
（実施の形態４）
図４に示すように、本実施の形態における淡水の製造装置４０は、基本的には図２に示す実施の形態２の製造装置２０と同様の構成を備えているが、減圧蒸発器１４に供給する被蒸発水としての高濃度塩水ＢをＦＯ膜装置１７に全く供給しないように構成されている点において主に異なる。
【００８２】
具体的には、製造装置４０は、減圧蒸発器１４に貯留されている被蒸発水としての高濃度塩水Ｂを濃縮水Ｆとして排出するための排出部４１と、ＦＯ膜装置１７に高濃度塩水Ｇを供給するための高濃度塩水供給部４２とを備えている。
【００８３】
高濃度塩水Ｇは、被処理水Ａよりも塩濃度が高ければ特に限定されず、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水と同じ種類の水であっても、異なる種類の水であってもよい。つまり、減圧蒸発器１４とＦＯ膜装置１７とは接続されておらず、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水（本実施の形態では高濃度塩水Ｂ）と、ＦＯ膜装置１７に供給される高濃度塩水Ｇとは、別ルートから供給され、互いに共通していない。なお、高濃度塩水Ｇは、工業化の観点から、海水であることが好ましい。
【００８４】
本実施の形態における淡水の製造方法は、基本的には実施の形態２の製造方法と同様の構成を備えているが、減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水（高濃度塩水Ｂ）がＦＯ膜装置１７に供給される高濃度塩水Ｇとして全く用いられていない点において主に異なる。
【００８５】
具体的には、本実施の形態の製造方法は、減圧蒸発器１４に貯留している濃縮された被蒸発水としての高濃度塩水を濃縮水Ｆとして外部に排出する工程と、ＦＯ膜装置１７に高濃度塩水Ｇを供給する工程とを備えている。
【００８６】
以上説明したように、本実施の形態における淡水の製造装置４０は、被処理水Ａを貯留可能な減圧槽１３ａ、１３ｂと、減圧槽１３ａ、１３ｂと接続され、かつ被蒸発水（本実施の形態では高濃度塩水Ｂ）を蒸発して水蒸気を生成するための減圧蒸発器１４と、減圧蒸発器１４と接続され、かつ水蒸気を凝縮して淡水を製造する凝縮部と、減圧槽１３ａ、１３ｂと接続され、かつＦＯ膜を有し、かつ減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水とは別ルートであって、かつ被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水Ｇ及び被処理水Ａが互いにＦＯ膜を介して接触されるように供給されるＦＯ膜装置１７とを備えている。
【００８７】
本実施の形態における淡水の製造方法は、減圧槽１３ａ、１３ｂに被処理水Ａを貯留する工程と、被蒸発水（本実施の形態では高濃度塩水Ｂ）を減圧蒸発器１４に供給して、被蒸発水を蒸発して水蒸気を生成する工程と、凝縮部において水蒸気を凝縮して淡水Ｃを製造する工程と、減圧槽１３ａ、１３ｂからの被処理水Ａ及び減圧蒸発器１４に供給される被蒸発水とは別ルートであって、かつ被処理水Ａよりも塩濃度が高い高濃度塩水Ｇを、互いにＦＯ膜を介して接触させるようにＦＯ膜装置１７に供給する工程とを備えている。
【００８８】
本実施の形態における淡水の製造装置４０及び製造方法のように、減圧蒸発器１４で濃縮された被蒸発水と別ルートからの高濃度塩水をＦＯ膜装置１７に供給することもできる。この場合であっても、淡水を製造するための効率を向上し、かつ被処理水の処理も可能である。また、高濃度塩水の濃縮水Ｆを製塩、にがり製造等の用途に有効活用することも可能である。
【００８９】
なお、実施の形態１〜４の特徴を適宜組み合わせてもよい。例えば、減圧蒸発器１４に貯留された被蒸発水の一部または全部と、被蒸発水と異なるルートの高濃度塩水Ｇとを混合した混合水を、ＦＯ膜装置１７に供給してもよい。この場合、ＦＯ膜装置１７に供給される高濃度塩水の流量や塩濃度を調整することができるので、より一層効率よく淡水を製造することができる。
【００９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９１】
１０，２０，３０，４０  製造装置、１１  被処理水供給部、１２，４２  高濃度塩水供給部、１３，１３ａ，１３ｂ  減圧槽、１４  減圧蒸発器、１５  熱交換器、１６  凝縮水槽、１７  ＦＯ膜装置、２１ａ，２１ｂ  測定部、４１  排出部、Ａ  被処理水、Ｂ，Ｇ  高濃度塩水、Ｃ  淡水、Ｄ  非透過物、Ｅ  混合水、Ｆ  濃縮水、Ｖ１，Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ，Ｖ２，Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，Ｖ３ａ，Ｖ３ｂ，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ５ａ，Ｖ５ｂ  弁。
【図１】
2013252472.tif 000003
【図２】
2013252472.tif 000004
【図３】
2013252472.tif 000005
【図４】
2013252472.tif 000006