(57)【要約】【課題】より効率的に淡水を製造することを可能にする水処理方法を提供する。【解決手段】塩分を含む原水Ｗ４、Ｗ３を逆浸透膜装置２で処理して淡水Ｗ１と塩分が濃縮した濃縮水Ｗ２とを生成する水処理方法であって、濃縮水Ｗ２の一部を原水Ｗ４に混合してから逆浸透膜装置２で処理するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩分を含む原水を逆浸透膜装置で処理して淡水と前記塩分が濃縮した濃縮水とを生成する水処理方法であって、
前記濃縮水の一部を前記原水に混合し、該混合水を前記逆浸透膜装置で処理するようにしたことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の水処理方法において、
前記濃縮水の一部を前記原水に混合して所定の塩濃度の混合水を作成し、該所定の塩濃度の混合水を前記逆浸透膜装置で処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水処理方法において、
前記混合水の塩分濃度を３％以下にすることを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水を得るための水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産油国では大量に排出される石油随伴水の処理が問題となっている。また、これとともに水不足も問題となっている。
【０００３】
これらの問題を解決するため、石油随伴水の処理水を水資源として利用することが考えられており、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、石油随伴水処理水の利用のため、処理水を逆浸透膜で脱塩処理（淡水化）する処理システムが開示されている。
【０００４】
特許文献１、特許文献２においては、石油随伴水をしかるべき処理を実施した後、最終工程として逆浸透膜で脱塩し淡水を生産するようにしている。
【０００５】
特許文献３においては、逆浸透膜で排出される濃縮水に対して蒸発濃縮を採用し、最終的に乾固させるようにしている。また、この手法における蒸発濃縮を実施するためには熱源の確保が必要になるが、特許文献３では、併設したガスタービン発電装置からの排熱を利用し排熱回収ボイラによって蒸発濃縮工程に要するコスト削減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５２６６０号公報
【特許文献２】再公表ＷＯ２０１２／００８０１３号公報
【特許文献３】特開２０１４−２２３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、特許文献２に開示された方法のように逆浸透膜で脱塩し淡水を生産する場合、濃縮水の処理が問題の一つとして挙げられる。海水淡水化処理においては、逆浸透膜によって発生した濃縮水を海洋へ放流することも可能であるが（環境的に望ましくない）、海岸から遠距離に位置する油井においては、濃縮水を海洋へ放流することが困難になる。このため、淡水の生産量を確保するのと同時に、濃縮水の適切な処理が切望されている。
【０００８】
特許文献３に開示された方法においては、大量の随伴水を処理し大量の淡水を得ようとすると、それ相応の濃縮水が発生してしまい、蒸発処理のための大量の熱源が必要になる。コスト削減を図るためには、蒸発濃縮に要する必要排熱量の削減が求められる。すなわち、蒸発させる物自体の量を減らす必要があり、逆浸透膜から排出される濃縮水の減量化が必要になってしまう。
【０００９】
上記事情に鑑み、本発明は、より効率的に淡水を製造することを可能にする水処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の水処理方法は、塩分を含む原水を逆浸透膜装置で処理して淡水と前記塩分が濃縮した濃縮水とを生成する水処理方法であって、前記濃縮水の一部を前記原水に混合し、該混合水を前記逆浸透膜装置で処理するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の水処理方法においては、前記濃縮水の一部を前記原水に混合して所定の塩濃度の混合水を作成し、該所定の塩濃度の混合水を前記逆浸透膜装置で処理することが望ましい。
【００１３】
さらに、本発明の水処理方法においては、前記混合水の塩分濃度を３％以下にすることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水処理方法においては、逆浸透膜処理で生成される濃縮水を原水に混合するようにして処理システム内で循環させることによって、造水効率を高めることが可能になるとともに最終廃棄物量の減量化が可能になる。
【００１５】
また、所定の塩濃度の混合水を作成し、略一定の塩濃度の混合水を逆浸透膜装置で処理するようにすると、安定的に連続して逆浸透膜処理（水処理／淡水の製造）を行うことが可能になる。
【００１６】
さらに、混合水の塩分濃度を３％以下にすると、逆浸透膜処理時に非常に大きな圧力をかける必要がなく、より安定的で好適に逆浸透膜処理（水処理／淡水の製造）を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理方法を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水処理方法において、各処理工程での処理量と塩濃度の関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水処理方法の変更例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る水処理方法の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る水処理方法について説明する。
【００１９】
ここで、本実施形態の水処理方法は、淡水を得るための水処理方法に関するものである。また、本実施形態の水処理方法では、石油随伴水を処理して新たな水資源を得るとともに処理過程で発生する濃縮水を減量化することを可能にするものである。
【００２０】
また、本実施形態の水処理方法では、淡水（塩濃度約０％）は勿論、塩濃度が約６％までのものを水資源として考える。例えば、塩濃度が３％であっても生育できる藻類を培養しバイオマスとして利用するのであれば、塩濃度３％の処理水は水資源として十分に価値がある。ここで、本実施形態における塩濃度％はｗｔ％である。
【００２１】
具体的に、まず、本実施形態の水処理システムＡは、図１に示すように、油・ガスの生産にともない副次的に生産される地層水であって、例えば油ガス成分、塩分（ＴＤＳ：Total Dissolved Solids）、多種の有機物及び無機物、重金属類などを含む石油隋伴水（Produced Water）を一時的に貯留するとともに一次処理する隋伴水処理槽１と、隋伴水処理槽１から送られた隋伴水の処理水（塩分を含む原水）を逆浸透膜を用いて淡水Ｗ１と濃縮水Ｗ２に分離する逆浸透膜装置２と、逆浸透膜装置２で処理して生成された淡水Ｗ１、濃縮水Ｗ２をそれぞれ貯留する淡水貯留槽３、濃縮水貯留槽４とを備えて構成されている。
なお、隋伴水の一次処理では、浮遊物、沈殿物等を適宜除去処理したり、必要に応じて揮発性物質、溶存物質などの成分を適宜除去処理する。すなわち、この一次処理によって後工程の逆浸透膜処理で支障となる物、成分を取り除く。
【００２２】
さらに、本実施形態の水処理システムＡでは、隋伴水処理槽１と逆浸透膜装置２の間に隋伴水（処理水）Ｗ３と濃縮水Ｗ２を混合する混合槽５が設けられている。これにより、混合槽５で混合処理した隋伴水（処理水Ｗ３と濃縮水Ｗ２の混合水／塩分を含む原水）Ｗ４を逆浸透膜装置２に送るように構成されている。
【００２３】
そして、本実施形態の水処理方法では、隋伴水処理槽１から混合槽５に隋伴水の処理水Ｗ３を送るとともに、逆浸透膜装置２で生成した濃縮水Ｗ２を混合槽５に送り、混合槽５で混合処理した隋伴水（原水）Ｗ４を逆浸透膜装置２で処理して淡水Ｗ１と濃縮水Ｗ２を生成する。
【００２４】
ここで、図２は、本実施形態の水処理方法における各処理工程での処理量と塩濃度の関係の一例を示している。
【００２５】
まず、図２に示す水処理方法では、処理したい随伴水の処理量をＱｍ３／ｄａｙ、塩濃度をＡ％とする。そして、逆浸透膜処理を実施する量を２Ｒｍ３／ｄａｙ、所定の塩濃度を３％とする。
【００２６】
逆浸透膜処理では、必要な圧力を負荷し、淡水（塩濃度０％：約０％を含む）Ｗ１をＲｍ３／ｄａｙ、濃縮水Ｗ２をＲｍ３／ｄａｙの量で生成（製造）する。このとき、圧力は、濃縮水Ｗ２の塩濃度が６％になるようにする。
【００２７】
次に、濃縮水Ｗ２の一部Ｓｍ３／ｄａｙを最終廃棄物として取り除き、残りのＲ−Ｓｍ３／ｄａｙを随伴水処理が終了している処理水Ｗ３と混合槽５で混合する。このときのそれぞれ流量と塩濃度の関係は式（１）、式（２）で表せる。
【００２８】
【数１】
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【００２９】
【数２】
2017087147.tif 000004
【００３０】
また、式（１）と式（２）を整理すると、最終廃棄物量Ｓと淡水量Ｒがそれぞれ式（３）、式（４）で表せる。
【００３１】
【数３】
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【００３２】
【数４】
2017087147.tif 000006
【００３３】
すなわち、処理を実施したい随伴水量Ｑｍ３／ｄａｙとその塩濃度Ａ％を決めると、自ずと製造される淡水量Ｒｍ３／ｄａｙと最終廃棄物量Ｓｍ３／ｄａｙが決まる。
【００３４】
ここで、逆浸透膜処理において被処理水の塩濃度が３％を超える高濃度になると、膜処理にかける圧が非常に大きくなる。このことから、随伴水の塩濃度は０＜Ａ≦３％を満たすことが好ましい。
【００３５】
一方、最終的な廃棄物の割合（Ｓ／Ｒ）はＡ／６となり、処理量に関わらず、随伴水の塩濃度に依存していることが分かる。また、随伴水の塩濃度が低いほど、最終廃棄物量の割合が減少することになる。
【００３６】
例えば、塩濃度０．５％の随伴水を１０００ｍ３／ｄａｙで処理することを考えると、従来の処理方法では、淡水として５００ｍ３／ｄａｙが生産され、同時に最終廃棄物である濃縮水が５００ｍ３／ｄａｙ生成される。
【００３７】
これに対し、本実施形態の水処理方法では、淡水Ｗ１として９１６．７ｍ３／ｄａｙが生産され、濃縮水Ｗ２が８３．３ｍ３／ｄａｙ生成されることになる。これにより、廃棄物の割合は８．３％であり、従来の５０％に対して格段に減量化される。
【００３８】
したがって、本実施形態の水処理方法によれば、従来の逆浸透膜処理で生成される濃縮水Ｗ２を処理システムＡ内で循環させることにより、造水効率を高めることが可能になるとともに、最終廃棄物量の減量化が可能になる。
【００３９】
また、例えば、図３に示すように、本実施形態の水処理方法、水処理システムＡを用い、水資源としての塩水を製造するようにしてもよい。すなわち、逆浸透膜装置２で処理して得られた淡水Ｗ１に濃縮水Ｗ２を添加することによって（塩濃度６％の濃縮水Ｗ２と淡水Ｗ１を利用することによって）、塩濃度０〜６％までの塩水Ｗ５を製造することができる。
また、このとき、最終廃棄物となる濃縮水Ｗ２を利用することにより、さらに最終廃棄物量の減量化を図ることが可能になる。
【００４０】
すなわち、対象随伴水が塩濃度で３％未満に限定すると、淡水Ｗ１だけでなく、６％未満の塩水Ｗ５も製造することができ、多様なニーズに答えることのできる処理システムＡとなる。言い換えれば、本実施形態の水処理方法では、水資源として淡水及び塩水を製造することができ、さらに、塩濃度が０％〜濃縮水Ｗ２の塩濃度までの範囲の淡水及び塩水を自在に製造することができる。
【００４１】
なお、一定の塩濃度の混合水Ｗ４を作成し、この一定の塩濃度の混合水Ｗ４を逆浸透膜装置２で処理するようにすると、安定的に逆浸透膜処理（水処理／淡水の製造）を行うことが可能になる。
【００４２】
さらに、混合水Ｗ４の塩分濃度を３％以下にすると、逆浸透膜処理時に非常に大きな圧力をかける必要がなく、より安定的で好適に逆浸透膜処理（水処理／淡水の製造）を行うことが可能になる。
【００４３】
以上、本発明に係る水処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４４】
例えば、図４に示すように、随伴水処理水との混合槽５ではなく（混合槽５だけでなく）、一部の濃縮水Ｗ２を随伴水の処理前に送るようにしてもよい。このように随伴水に塩を加えることでエマルジョンになった油分を油水分離し、水面に浮上させることができる。水面に浮上した油分の処理は容易に行えるため、後段の処理に対しても、例えば凝集剤の添加量が減少することや随伴水の粘度が減少して取り扱い性を向上させることが可能になる。
【００４５】
また、本実施形態では、石油隋伴水を逆浸透膜を用いて処理し、淡水を製造するように説明を行ったが、本発明は、塩分を含む原水を逆浸透膜で処理するあらゆるケースに対して適用可能であり、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１    隋伴水処理槽
２    逆浸透膜装置
３    淡水貯留槽
４    濃縮水貯留槽
５    混合槽
Ａ    水処理システム
Ｗ１  淡水
Ｗ２  濃縮水
Ｗ３  隋伴水の処理水（原水）
Ｗ４  処理水と濃縮水の混合水（原水）
Ｗ５  塩水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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