塩及び淡水の併産装置及び方法
【課題】塩と水を安定して併産する塩及び淡水の併産装置及び方法を提供する。
【解決手段】前処理水１３を電気透析する電気透析装置１４と、電気透析装置で透析された濃縮かん水１５を蒸発する蒸発器１６と、蒸発器から供給される凝縮水１７を乾燥して塩１８とする乾燥器１９と、酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水２４である淡水を得るＲＯ膜２５ａを有する逆浸透膜装置２５と、塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部を前処理装置１２の後流側に戻すリサイクルラインと、残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、供給海水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置３１とを具備してなり、酸２１の添加によりｐＨを７．３以下とし、乾燥器１９から塩１８を得ると共に、蒸発器１６からの蒸発水２８と逆浸透膜装置２５からの透過水２４とを併合して製造水（淡水）２９を得る。
【解決手段】前処理水１３を電気透析する電気透析装置１４と、電気透析装置で透析された濃縮かん水１５を蒸発する蒸発器１６と、蒸発器から供給される凝縮水１７を乾燥して塩１８とする乾燥器１９と、酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水２４である淡水を得るＲＯ膜２５ａを有する逆浸透膜装置２５と、塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部を前処理装置１２の後流側に戻すリサイクルラインと、残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、供給海水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置３１とを具備してなり、酸２１の添加によりｐＨを７．３以下とし、乾燥器１９から塩１８を得ると共に、蒸発器１６からの蒸発水２８と逆浸透膜装置２５からの透過水２４とを併合して製造水（淡水）２９を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩及び淡水を一つの設備で製造することができる塩及び淡水の併産装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を最初に逆浸透装置に供給後脱塩し、透過水（造水）を得る一方、濃縮水を電気透析装置に供給し、濃縮水を蒸発器にてさらに濃縮し塩を得る（製塩）方法が提案されている（特許文献１及び２）。
【０００３】
また、海水を最初に電気透析装置に供給後、濃縮かん水は蒸発装置でさらに濃縮後塩を得る一方、希薄かん水は、逆浸透装置に供給し透過水を得る方法が提案されている（特許文献３及び４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７６８６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３８４８号公報
【特許文献３】特開平８−３１８１３６号公報
【特許文献４】特開平８−８９９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の逆浸透法の場合、透過水（造水）が得られる一方、濃縮海水が生じるが、塩分が高いため、そのまま環境に排出すると生態系に影響を与えるのでその処理が近年課題になっている。
【０００６】
特に、特許文献２の提案では、電気透析装置から排出される希薄かん水を逆浸透装置に再供給する方法が提案されており、濃縮海水の排出問題は解決されているが、海水中のほぼ全量の塩分を回収せざるを得ず、造水量と製塩量比の調整ができない、という問題がある。さらに、水と塩の供給量と需要量に差がある場合には、対応しにくい、という問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３及び４の提案では、電気透析装置から排出される希薄かん水は逆浸透装置に供給され、透過水が得られる。また同時に濃縮海水が生じるが、透過水の回収率を調整することで、濃縮海水濃度が電気透析装置に供給される原海水濃度以下とできる。
その点においては、塩分の高い海水を環境中に排出する課題は解決されるが、以下の新たな課題が生じている。
１） 電気透析装置に使われているイオン交換膜はその一般的特性として、海水中の１価イオンに比較し２価イオンを通過させにくい性質をもつ。その結果海水の主成分である１価イオンのＮａ＋、Ｃｌ−は濃縮される一方、副成分のうち、２価のイオンとして溶解しているＣａ2+、Ｍｇ2+、ＣＯ32−、ＳＯ42−等は１価イオンに比較して濃縮されにくく、そのため希薄かん水中の上記イオン種の組成比は海水より高くなることとなる。
２） また、希薄かん水は後段の逆浸透膜に供給されて透過水を得るが、この際、濃縮側では上記２価イオンも濃縮され、これらは溶解度が小さいスケール成分として析出しやすく、逆浸透膜の表面に付着し、透過水量を減少させるいわゆるスケール付着が生じるという、問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、逆浸透工程におけるスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産する塩及び淡水の併産装置及び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】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、該蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、前記酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備してなり、前記酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１０】
第２の発明は、原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、酸が添加された希薄かん水から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置と、該ナノ濾過膜分離装置からの処理水中の塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水する排水ラインと、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備すると共に、酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加した後、その一部がナノ濾過膜分離装置を迂回して逆浸透膜装置へ供給するバイパスラインを有することを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１２】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記イオン濃度をイオン濃度計で計測することを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１３】
第５の発明は、原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すと共に、分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する際、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法にある。
【００１４】
第６の発明は、原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、逆浸透膜装置の前段側において、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、ナノ濾過膜分離装置を用いて希薄かん水中の２価イオンを除去し、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水し、且つ、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イオン濃度計により、リサイクルする膜分離濃縮水中のイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を制御装置で行うことにより、膜分離濃縮水の一部を海域に排出し、残部を前処理装置の後段側にリサイクルさせている。これによって、逆浸透膜装置におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係る他の塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図４】図４は、膜分離濃縮水の排出量／供給海水量と、石膏飽和度との関係を示す図である。
【図５】図５は、希薄かん水中のｐＨとStiff and. Davis Stability Indexとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
本発明による実施例１に係る塩及び淡水の併産装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
図１に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ａは、ラインＬ1により供給される原水である供給海水１１中の濁質分を濾過する前処理装置１２と、前記前処理装置１２からラインＬ2を介して供給される前処理水１３を電気透析する電気透析装置１４と、前記電気透析装置１４で透析され、ラインＬ3を介して供給される濃縮かん水（濃縮塩水）１５を蒸発する蒸発器１６と、該蒸発器１６からラインＬ4を介して供給される凝縮水１７を乾燥して塩１８とする乾燥器１９と、前記電気透析装置１４からラインＬ5を介して供給される希薄かん水（Ｃａ塩とＭｇ塩が多くて、Ｎａ塩が少ない）２０に酸（例えば硫酸又は塩酸等）２１を添加する酸添加部２２と、前記酸２１が添加された酸添加希薄かん水２３から塩分を除去して透過水２４である淡水を得る逆浸透膜（ＲＯ膜）２５ａを有する逆浸透膜装置２５と、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２の後流側のラインＬ2に戻すリサイクルラインＬ6と、分岐した残りの濃縮水２６−２を海域へ排水する排水ラインＬ7と、前記リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水２６−１中の２価のイオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+）及びＳＯ42-イオンのイオン濃度をイオン濃度計３０で検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水２６−２の排出量と、供給海水１１の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置３１とを具備してなり、前記酸添加部２２からの酸２１の添加により酸添加希薄かん水２３のｐＨを７．３以下として前記逆浸透膜装置２５でのスケールの発生を防止し、前記乾燥器１９から塩１８を得ると共に、前記蒸発器１６からラインＬ9を介して供給される蒸発水２８と逆浸透膜装置２５からの透過水２４とを併合して製造水（淡水）２９を得るものである。
【００１９】
本実施例に係る塩及び淡水の併産装置は、イオン濃度計３０により、リサイクルする膜分離濃縮水２６−１中のイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水２６−２の排出量と、供給海水１１の供給量との割合を調整する制御を制御装置３１で行うことにより、膜分離濃縮水２６の一部２６−２を海域に排出し、残部２６−１を前処理装置１２の後段側にリサイクルさせている。これによって、逆浸透膜装置２５におけるＲＯ膜２５ａのスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【００２０】
また、スケールトラブルを解消するには、排水膜分離濃縮水（海域へ排水）２６−２の海域への排出量）／膜分離濃縮水（リサイクル）比を０．３２以上1未満の範囲に調整するようにしている。
これは、図４に示すように、０．３２以上であると、石膏飽和度が１００％を超えることとなり、好ましくないからである。
【００２１】
また、逆浸透膜装置２５に供給する希薄かん水２０への酸の供給は、ｐＨは７．３以下となるよう酸添加部２２により調整するようにしている。
これは、希薄かん水２０中のｐＨとStiff and. Davis Stability Indexとの関係を示す図５に示すように、ｐＨが７．３を超えると０を超えることとなり、好ましくないからである。
【００２２】
よって、本発明によれば、供給海水塩濃度と同程度かそれ以下の膜分離濃縮水とすることで、高塩濃度のものを供給することがないので、海底に高塩濃度高密度の水塊が沿岸海底に滞留することによる生物環境への悪影響を防止することができる。
また、電気透析装置１４からの希薄かん水２０を逆浸透膜装置２５に供給することで、逆浸透膜装置２５の供給圧力を下げられることとなり、エネルギー効率の省力化を図ることができ、また装置のコンパクト化が図れる。
【００２３】
また、膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２と電気透析装置１４との間のラインＬ2にリサイクルすることで、原水である海水の供給量を減らせることとなるので、前処理装置１２のコンパクト化を図ることができる。
よって、膜分離濃縮水をリサイクルしない場合に比較して、前処理装置は最大５０％にまでコンパクト化が可能となる。
【００２４】
逆浸透膜装置２５からの膜分離濃縮水２６の一部２６−１をリサイクルして、残り２６−２を海域へ排出することで、電気透析装置１４からの希薄かん水２０及び膜分離縮水２６中のＣａ2+及びＳＯ42-濃度が飽和濃度以下とすることができるので、ＣａＳＯ4が電気透析装置１４のイオン交換膜及び逆浸透膜装置２５のＲＯ膜２５ａ上に析出付着することを防止し、安定運転が可能となる。
【００２５】
ここで、本実施例においては前記イオン濃度を計測するためにイオン濃度計３０を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば原水である供給海水１１中の電気伝導度を伝導度計で求め、２価イオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+）の濃度を求め、また添加する酸の添加量からＳＯ42-濃度を求めるようにしてもよい。
【００２６】
また、ｐＨを下げることで同様に発生が懸念されるＣａＣＯ3による逆浸透膜装置２５のＲＯ膜２５ａ上のスケール発生を防止することができる。
ここで、酸添加部２２から添加する酸２１としては、実用的には硫酸とするのが好ましく、スケール除去の点からは塩酸とするのが好ましい。
【００２７】
これに対し、先願のＲＯ濃縮水の海域への排出量をゼロとし、全量リサイクルする方法では、上記のスケール発生による不都合が起きる、実用化できないものとなる。
【００２８】
電気透析装置１４と逆浸透膜装置２５の運転条件、イオン交換膜、逆浸透膜の特性や経年変化によっては、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度の膜透過特性が異なる。
そこで、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度が最も高くなるＲＯ濃縮液中のそれぞれの濃度を運転中に検出し、石膏飽和濃度以下となるよう、「排出膜分離濃縮水（海域へ排水）２６−２の海域への排出量」／「供給海水１１の供給量」比を０．３２以上１未満の範囲で、できるだけ小さくなるよう制御装置３１でバルブＶ1、Ｖ2を微調整するようにしている。
【００２９】
これにより、石膏の膜への析出付着を防止し、安定運転を確保しながら、供給海水量を最小とできるので、前処理の負荷が減少し、前処理部の省エネ運転が可能となる。
【００３０】
前記イオン濃度計３０により、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度の検出には、例えばキレート法、重量法等の既存の方法が適用可能である。石膏の飽和濃度はあらかじめ計算あるいは実験的に求めている。
膜分離濃縮水と排出海域の電気伝導度を検出する装置も、既存の液密度計あるいは電気伝導度計が適用可能である。
【００３１】
また、逆浸透膜装置２５に供給する酸添加希薄かん水２３の圧力を変化させることで透過水回収率を調整するようにしてもよい。
【００３２】
このように、本発明の塩及び淡水の併産方法によれば、原水である供給海水１１中の濁質分を前処理装置１２で濾過し、その前処理水１３を電気透析装置１４で電気透析し、得られた濃縮かん水１５を蒸発して塩１８を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水２０に酸２１をし、酸添加希薄かん水２３から逆浸透膜装置２５で塩分を除去して透過水２４である製造水（淡水）２９を得る塩及び淡水の併産方法において、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２の後流側に戻すと共に、分岐した残りの濃縮水２６−２を海域へ排水する際、前記酸添加希薄かん水２３のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水２６−１中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整するようにするので、逆浸透膜装置におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【実施例２】
【００３３】
本発明による実施例２に係る塩及び淡水の併産装置について、図面を参照して説明する。図２は、本実施例に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
図２に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ｂは、図１に示す塩及び淡水の併産装置１０Ａにおいて、さらに、電気透析装置１４からの希薄かん水２０に酸２１が添加された酸添加希薄かん水２３から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置４１を設けたものである。そして、該ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の透過水２４Ａ中の塩分を除去して第２の透過水２４Ｂである淡水を得る逆浸透膜（ＲＯ膜）２５ａを有する逆浸透膜装置２５をその後段側に設けている。なお、図２中、Ｌ10はナノ濾過膜分離装置４１からの第１の透過水２４Ａを供給するラインである。
【００３４】
そして、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量をリサイクルラインＬ6により前処理装置１２の後流側のラインＬ2に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の膜分離濃縮水２６Ａの全量を排水ラインＬ7により海域へ排水するようにしている。
【００３５】
本実施例によれば、電気透析装置１４からの希薄かん水の全部をナノ濾過膜分離装置４１に通過させることで、２価イオンを除去処理し、第１の膜分離濃縮水２６Ａとして、２価イオン濃縮水を海域へ排水するようにしている。これと共に、第１の透過水２４Ａである処理水を該逆浸透装置２５に供給し、第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量を電気透析装置１４側にリサイクルすることで、供給海水量を減すことができる。
【００３６】
また、逆浸透膜装置２５からは海域に排水をしないので、製造水２９の回収率及び塩素（塩１８）の製造量を向上できる。
【００３７】
また、逆浸透膜装置２５からの第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全部をリサイクルすることで、系内にＣａ2+及びＳＯ42-イオン濃度が蓄積し、石膏スケール生成の懸念が生じるが、ナノ濾過膜分離装置４１により、２価イオンのＣａ2+及びＳＯ42-イオンを除去し、系外に排出するので飽和濃度以下とすることができ、その不都合が解消できる。
【００３８】
このように、本発明に係る塩及び淡水の併産方法によれば、原水である供給海水１１中の濁質分を前処理装置１２で濾過し、その前処理水１３を電気透析装置１４で電気透析し、得られた濃縮かん水１５を蒸発して塩１８を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水２０に酸２１をし、酸添加希薄かん水２３から逆浸透膜装置２５で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、逆浸透膜装置２５の前段側において、ナノ濾過膜分離装置４１を用いて希薄かん水２３中の２価イオンを除去し、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量を前処理装置１２の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の膜分離濃縮水２６Ａの全量を海域へ排水し、且つ、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整するので、逆浸透膜装置２５におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【００３９】
また、図３に本実施例の変形例を示す。
図３に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ｃは、図２に示す塩及び淡水の併産装置１０Ｂにおいて、さらに、電気透析装置１４からの希薄かん水２０を供給する供給するラインＬ5から分岐して、ナノ濾過膜分離装置４１をラインＬ10にバイパスするバイパスラインＬ11を設け、酸添加希薄かん水２３を直接逆浸透膜装置２５に供給するようにしている。
【００４０】
これは、海域へ排出するための第１の膜分離濃縮水２６Ａの処理量以上をナノ濾過膜分離装置４１に送ることなく、リサイクルするためである。
バイパスするバイパス量は、酸添加希薄かん水２３の２／３程度とすればよい。
よって、ナノ濾過膜分離装置４１へは酸添加希薄かん水２３を１／３程度供給するようにしている。
これにより、ナノ濾過膜分離装置４１の設備のコンパクト化を図ることができる。
【００４１】
［試験例］
塩と淡水を併産する実施例１の装置を用いた試験例１、実施例２の装置を用いた試験例２、リサイクルを全くしない比較例１、及び塩のみを製造する比較例２の淡水製造量比（対供給海水）、排水量比（対供給排水）及び塩素回収率（濃縮かん水／供給海水）について、試験した結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
このように、試験例１の装置は、比較例１及び比較例２に較べて、淡水の製造量の比率及び塩素回収率が共に向上した。また排水量比は低減した。
また、試験例２においては、ナノ膜分離装置４１を用いない試験例１に較べて、生産水量（対供給海水）は５５．１から６３．４％に向上した。また、塩素（塩の回収率に比例）は７２．９から８５．８％に向上した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る塩及び淡水の併産装置によれば、供給海水塩濃度と同程度かそれ以下の排水をすることで、海底に高塩濃度高密度の水塊が沿岸海底に滞留することによる生物環境への悪影響を防止することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０Ａ、１０Ｂ 塩及び淡水の併産装置
１１ 供給海水
１２ 前処理装置
１３ 前処理水
１４ 電気透析装置
１５ 濃縮かん水（濃縮塩水）
１６ 蒸発器
１７ 凝縮水
１８ 塩
１９ 乾燥器
２０ 希薄かん水
２１ 酸
２２ 酸添加部
２３ 酸添加希薄かん水
２４ 透過水
２５ａ 逆浸透膜（ＲＯ膜）
２５ 逆浸透膜装置
２６、２６−１、２６−２ 膜分離濃縮水
２６Ａ 第１の膜分離濃縮水
２６Ｂ 第２の膜分離濃縮水
２８ 蒸発水
２９ 製造水（淡水）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩及び淡水を一つの設備で製造することができる塩及び淡水の併産装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を最初に逆浸透装置に供給後脱塩し、透過水（造水）を得る一方、濃縮水を電気透析装置に供給し、濃縮水を蒸発器にてさらに濃縮し塩を得る（製塩）方法が提案されている（特許文献１及び２）。
【０００３】
また、海水を最初に電気透析装置に供給後、濃縮かん水は蒸発装置でさらに濃縮後塩を得る一方、希薄かん水は、逆浸透装置に供給し透過水を得る方法が提案されている（特許文献３及び４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７６８６４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３８４８号公報
【特許文献３】特開平８−３１８１３６号公報
【特許文献４】特開平８−８９９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の逆浸透法の場合、透過水（造水）が得られる一方、濃縮海水が生じるが、塩分が高いため、そのまま環境に排出すると生態系に影響を与えるのでその処理が近年課題になっている。
【０００６】
特に、特許文献２の提案では、電気透析装置から排出される希薄かん水を逆浸透装置に再供給する方法が提案されており、濃縮海水の排出問題は解決されているが、海水中のほぼ全量の塩分を回収せざるを得ず、造水量と製塩量比の調整ができない、という問題がある。さらに、水と塩の供給量と需要量に差がある場合には、対応しにくい、という問題がある。
【０００７】
一方、特許文献３及び４の提案では、電気透析装置から排出される希薄かん水は逆浸透装置に供給され、透過水が得られる。また同時に濃縮海水が生じるが、透過水の回収率を調整することで、濃縮海水濃度が電気透析装置に供給される原海水濃度以下とできる。
その点においては、塩分の高い海水を環境中に排出する課題は解決されるが、以下の新たな課題が生じている。
１） 電気透析装置に使われているイオン交換膜はその一般的特性として、海水中の１価イオンに比較し２価イオンを通過させにくい性質をもつ。その結果海水の主成分である１価イオンのＮａ＋、Ｃｌ−は濃縮される一方、副成分のうち、２価のイオンとして溶解しているＣａ2+、Ｍｇ2+、ＣＯ32−、ＳＯ42−等は１価イオンに比較して濃縮されにくく、そのため希薄かん水中の上記イオン種の組成比は海水より高くなることとなる。
２） また、希薄かん水は後段の逆浸透膜に供給されて透過水を得るが、この際、濃縮側では上記２価イオンも濃縮され、これらは溶解度が小さいスケール成分として析出しやすく、逆浸透膜の表面に付着し、透過水量を減少させるいわゆるスケール付着が生じるという、問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、逆浸透工程におけるスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産する塩及び淡水の併産装置及び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】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、該蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、前記酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備してなり、前記酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１０】
第２の発明は、原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、酸が添加された希薄かん水から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置と、該ナノ濾過膜分離装置からの処理水中の塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水する排水ラインと、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備すると共に、酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加した後、その一部がナノ濾過膜分離装置を迂回して逆浸透膜装置へ供給するバイパスラインを有することを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１２】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記イオン濃度をイオン濃度計で計測することを特徴とする塩及び淡水の併産装置にある。
【００１３】
第５の発明は、原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すと共に、分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する際、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法にある。
【００１４】
第６の発明は、原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、逆浸透膜装置の前段側において、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、ナノ濾過膜分離装置を用いて希薄かん水中の２価イオンを除去し、前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水し、且つ、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イオン濃度計により、リサイクルする膜分離濃縮水中のイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を制御装置で行うことにより、膜分離濃縮水の一部を海域に排出し、残部を前処理装置の後段側にリサイクルさせている。これによって、逆浸透膜装置におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施例１に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例２に係る他の塩及び淡水の併産装置の概略図である。
【図４】図４は、膜分離濃縮水の排出量／供給海水量と、石膏飽和度との関係を示す図である。
【図５】図５は、希薄かん水中のｐＨとStiff and. Davis Stability Indexとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１８】
本発明による実施例１に係る塩及び淡水の併産装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
図１に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ａは、ラインＬ1により供給される原水である供給海水１１中の濁質分を濾過する前処理装置１２と、前記前処理装置１２からラインＬ2を介して供給される前処理水１３を電気透析する電気透析装置１４と、前記電気透析装置１４で透析され、ラインＬ3を介して供給される濃縮かん水（濃縮塩水）１５を蒸発する蒸発器１６と、該蒸発器１６からラインＬ4を介して供給される凝縮水１７を乾燥して塩１８とする乾燥器１９と、前記電気透析装置１４からラインＬ5を介して供給される希薄かん水（Ｃａ塩とＭｇ塩が多くて、Ｎａ塩が少ない）２０に酸（例えば硫酸又は塩酸等）２１を添加する酸添加部２２と、前記酸２１が添加された酸添加希薄かん水２３から塩分を除去して透過水２４である淡水を得る逆浸透膜（ＲＯ膜）２５ａを有する逆浸透膜装置２５と、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２の後流側のラインＬ2に戻すリサイクルラインＬ6と、分岐した残りの濃縮水２６−２を海域へ排水する排水ラインＬ7と、前記リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水２６−１中の２価のイオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+）及びＳＯ42-イオンのイオン濃度をイオン濃度計３０で検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水２６−２の排出量と、供給海水１１の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置３１とを具備してなり、前記酸添加部２２からの酸２１の添加により酸添加希薄かん水２３のｐＨを７．３以下として前記逆浸透膜装置２５でのスケールの発生を防止し、前記乾燥器１９から塩１８を得ると共に、前記蒸発器１６からラインＬ9を介して供給される蒸発水２８と逆浸透膜装置２５からの透過水２４とを併合して製造水（淡水）２９を得るものである。
【００１９】
本実施例に係る塩及び淡水の併産装置は、イオン濃度計３０により、リサイクルする膜分離濃縮水２６−１中のイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水２６−２の排出量と、供給海水１１の供給量との割合を調整する制御を制御装置３１で行うことにより、膜分離濃縮水２６の一部２６−２を海域に排出し、残部２６−１を前処理装置１２の後段側にリサイクルさせている。これによって、逆浸透膜装置２５におけるＲＯ膜２５ａのスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【００２０】
また、スケールトラブルを解消するには、排水膜分離濃縮水（海域へ排水）２６−２の海域への排出量）／膜分離濃縮水（リサイクル）比を０．３２以上1未満の範囲に調整するようにしている。
これは、図４に示すように、０．３２以上であると、石膏飽和度が１００％を超えることとなり、好ましくないからである。
【００２１】
また、逆浸透膜装置２５に供給する希薄かん水２０への酸の供給は、ｐＨは７．３以下となるよう酸添加部２２により調整するようにしている。
これは、希薄かん水２０中のｐＨとStiff and. Davis Stability Indexとの関係を示す図５に示すように、ｐＨが７．３を超えると０を超えることとなり、好ましくないからである。
【００２２】
よって、本発明によれば、供給海水塩濃度と同程度かそれ以下の膜分離濃縮水とすることで、高塩濃度のものを供給することがないので、海底に高塩濃度高密度の水塊が沿岸海底に滞留することによる生物環境への悪影響を防止することができる。
また、電気透析装置１４からの希薄かん水２０を逆浸透膜装置２５に供給することで、逆浸透膜装置２５の供給圧力を下げられることとなり、エネルギー効率の省力化を図ることができ、また装置のコンパクト化が図れる。
【００２３】
また、膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２と電気透析装置１４との間のラインＬ2にリサイクルすることで、原水である海水の供給量を減らせることとなるので、前処理装置１２のコンパクト化を図ることができる。
よって、膜分離濃縮水をリサイクルしない場合に比較して、前処理装置は最大５０％にまでコンパクト化が可能となる。
【００２４】
逆浸透膜装置２５からの膜分離濃縮水２６の一部２６−１をリサイクルして、残り２６−２を海域へ排出することで、電気透析装置１４からの希薄かん水２０及び膜分離縮水２６中のＣａ2+及びＳＯ42-濃度が飽和濃度以下とすることができるので、ＣａＳＯ4が電気透析装置１４のイオン交換膜及び逆浸透膜装置２５のＲＯ膜２５ａ上に析出付着することを防止し、安定運転が可能となる。
【００２５】
ここで、本実施例においては前記イオン濃度を計測するためにイオン濃度計３０を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば原水である供給海水１１中の電気伝導度を伝導度計で求め、２価イオン（Ｃａ2+、Ｍｇ2+）の濃度を求め、また添加する酸の添加量からＳＯ42-濃度を求めるようにしてもよい。
【００２６】
また、ｐＨを下げることで同様に発生が懸念されるＣａＣＯ3による逆浸透膜装置２５のＲＯ膜２５ａ上のスケール発生を防止することができる。
ここで、酸添加部２２から添加する酸２１としては、実用的には硫酸とするのが好ましく、スケール除去の点からは塩酸とするのが好ましい。
【００２７】
これに対し、先願のＲＯ濃縮水の海域への排出量をゼロとし、全量リサイクルする方法では、上記のスケール発生による不都合が起きる、実用化できないものとなる。
【００２８】
電気透析装置１４と逆浸透膜装置２５の運転条件、イオン交換膜、逆浸透膜の特性や経年変化によっては、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度の膜透過特性が異なる。
そこで、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度が最も高くなるＲＯ濃縮液中のそれぞれの濃度を運転中に検出し、石膏飽和濃度以下となるよう、「排出膜分離濃縮水（海域へ排水）２６−２の海域への排出量」／「供給海水１１の供給量」比を０．３２以上１未満の範囲で、できるだけ小さくなるよう制御装置３１でバルブＶ1、Ｖ2を微調整するようにしている。
【００２９】
これにより、石膏の膜への析出付着を防止し、安定運転を確保しながら、供給海水量を最小とできるので、前処理の負荷が減少し、前処理部の省エネ運転が可能となる。
【００３０】
前記イオン濃度計３０により、Ｃａ2+及びＳＯ42-イオン濃度の検出には、例えばキレート法、重量法等の既存の方法が適用可能である。石膏の飽和濃度はあらかじめ計算あるいは実験的に求めている。
膜分離濃縮水と排出海域の電気伝導度を検出する装置も、既存の液密度計あるいは電気伝導度計が適用可能である。
【００３１】
また、逆浸透膜装置２５に供給する酸添加希薄かん水２３の圧力を変化させることで透過水回収率を調整するようにしてもよい。
【００３２】
このように、本発明の塩及び淡水の併産方法によれば、原水である供給海水１１中の濁質分を前処理装置１２で濾過し、その前処理水１３を電気透析装置１４で電気透析し、得られた濃縮かん水１５を蒸発して塩１８を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水２０に酸２１をし、酸添加希薄かん水２３から逆浸透膜装置２５で塩分を除去して透過水２４である製造水（淡水）２９を得る塩及び淡水の併産方法において、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水２６の一部２６−１を前処理装置１２の後流側に戻すと共に、分岐した残りの濃縮水２６−２を海域へ排水する際、前記酸添加希薄かん水２３のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水２６−１中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整するようにするので、逆浸透膜装置におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【実施例２】
【００３３】
本発明による実施例２に係る塩及び淡水の併産装置について、図面を参照して説明する。図２は、本実施例に係る塩及び淡水の併産装置の概略図である。
図２に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ｂは、図１に示す塩及び淡水の併産装置１０Ａにおいて、さらに、電気透析装置１４からの希薄かん水２０に酸２１が添加された酸添加希薄かん水２３から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置４１を設けたものである。そして、該ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の透過水２４Ａ中の塩分を除去して第２の透過水２４Ｂである淡水を得る逆浸透膜（ＲＯ膜）２５ａを有する逆浸透膜装置２５をその後段側に設けている。なお、図２中、Ｌ10はナノ濾過膜分離装置４１からの第１の透過水２４Ａを供給するラインである。
【００３４】
そして、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量をリサイクルラインＬ6により前処理装置１２の後流側のラインＬ2に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の膜分離濃縮水２６Ａの全量を排水ラインＬ7により海域へ排水するようにしている。
【００３５】
本実施例によれば、電気透析装置１４からの希薄かん水の全部をナノ濾過膜分離装置４１に通過させることで、２価イオンを除去処理し、第１の膜分離濃縮水２６Ａとして、２価イオン濃縮水を海域へ排水するようにしている。これと共に、第１の透過水２４Ａである処理水を該逆浸透装置２５に供給し、第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量を電気透析装置１４側にリサイクルすることで、供給海水量を減すことができる。
【００３６】
また、逆浸透膜装置２５からは海域に排水をしないので、製造水２９の回収率及び塩素（塩１８）の製造量を向上できる。
【００３７】
また、逆浸透膜装置２５からの第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全部をリサイクルすることで、系内にＣａ2+及びＳＯ42-イオン濃度が蓄積し、石膏スケール生成の懸念が生じるが、ナノ濾過膜分離装置４１により、２価イオンのＣａ2+及びＳＯ42-イオンを除去し、系外に排出するので飽和濃度以下とすることができ、その不都合が解消できる。
【００３８】
このように、本発明に係る塩及び淡水の併産方法によれば、原水である供給海水１１中の濁質分を前処理装置１２で濾過し、その前処理水１３を電気透析装置１４で電気透析し、得られた濃縮かん水１５を蒸発して塩１８を製造すると共に、前記電気透析後の希薄かん水２０に酸２１をし、酸添加希薄かん水２３から逆浸透膜装置２５で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、逆浸透膜装置２５の前段側において、ナノ濾過膜分離装置４１を用いて希薄かん水２３中の２価イオンを除去し、前記逆浸透膜装置２５からの塩分が濃縮された第２の膜分離濃縮水２６Ｂの全量を前処理装置１２の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置４１からの第１の膜分離濃縮水２６Ａの全量を海域へ排水し、且つ、リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整するので、逆浸透膜装置２５におけるＲＯ膜のスケールトラブルを抑制しつつ、環境に影響を与えないよう海水より濃度の高い濃縮水を排出することなく、塩と水を安定して併産することができるものとなる。
【００３９】
また、図３に本実施例の変形例を示す。
図３に示すように、塩及び淡水の併産装置１０Ｃは、図２に示す塩及び淡水の併産装置１０Ｂにおいて、さらに、電気透析装置１４からの希薄かん水２０を供給する供給するラインＬ5から分岐して、ナノ濾過膜分離装置４１をラインＬ10にバイパスするバイパスラインＬ11を設け、酸添加希薄かん水２３を直接逆浸透膜装置２５に供給するようにしている。
【００４０】
これは、海域へ排出するための第１の膜分離濃縮水２６Ａの処理量以上をナノ濾過膜分離装置４１に送ることなく、リサイクルするためである。
バイパスするバイパス量は、酸添加希薄かん水２３の２／３程度とすればよい。
よって、ナノ濾過膜分離装置４１へは酸添加希薄かん水２３を１／３程度供給するようにしている。
これにより、ナノ濾過膜分離装置４１の設備のコンパクト化を図ることができる。
【００４１】
［試験例］
塩と淡水を併産する実施例１の装置を用いた試験例１、実施例２の装置を用いた試験例２、リサイクルを全くしない比較例１、及び塩のみを製造する比較例２の淡水製造量比（対供給海水）、排水量比（対供給排水）及び塩素回収率（濃縮かん水／供給海水）について、試験した結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
このように、試験例１の装置は、比較例１及び比較例２に較べて、淡水の製造量の比率及び塩素回収率が共に向上した。また排水量比は低減した。
また、試験例２においては、ナノ膜分離装置４１を用いない試験例１に較べて、生産水量（対供給海水）は５５．１から６３．４％に向上した。また、塩素（塩の回収率に比例）は７２．９から８５．８％に向上した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る塩及び淡水の併産装置によれば、供給海水塩濃度と同程度かそれ以下の排水をすることで、海底に高塩濃度高密度の水塊が沿岸海底に滞留することによる生物環境への悪影響を防止することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０Ａ、１０Ｂ 塩及び淡水の併産装置
１１ 供給海水
１２ 前処理装置
１３ 前処理水
１４ 電気透析装置
１５ 濃縮かん水（濃縮塩水）
１６ 蒸発器
１７ 凝縮水
１８ 塩
１９ 乾燥器
２０ 希薄かん水
２１ 酸
２２ 酸添加部
２３ 酸添加希薄かん水
２４ 透過水
２５ａ 逆浸透膜（ＲＯ膜）
２５ 逆浸透膜装置
２６、２６−１、２６−２ 膜分離濃縮水
２６Ａ 第１の膜分離濃縮水
２６Ｂ 第２の膜分離濃縮水
２８ 蒸発水
２９ 製造水（淡水）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
該蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
前記酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備してなり、
前記酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項２】
原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
酸が添加された希薄かん水から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置と、該ナノ濾過膜分離装置からの処理水中の塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備すると共に、
酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加した後、その一部がナノ濾過膜分離装置を迂回して逆浸透膜装置へ供給するバイパスラインを有することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記イオン濃度をイオン濃度計で計測することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項５】
原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すと共に、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する際、
前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。
【請求項６】
原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、
逆浸透膜装置の前段側において、ナノ濾過膜分離装置を用いて希薄かん水中の２価イオンを除去し、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水し、且つ、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。
【請求項１】
原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
該蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
前記酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備してなり、
前記酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項２】
原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
酸が添加された希薄かん水から２価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置と、該ナノ濾過膜分離装置からの処理水中の塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備すると共に、
酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加した後、その一部がナノ濾過膜分離装置を迂回して逆浸透膜装置へ供給するバイパスラインを有することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記イオン濃度をイオン濃度計で計測することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。
【請求項５】
原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すと共に、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する際、
前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。
【請求項６】
原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記酸添加希薄かん水のｐＨを７．３以下としてスケールの発生を防止すると共に、
逆浸透膜装置の前段側において、ナノ濾過膜分離装置を用いて希薄かん水中の２価イオンを除去し、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水し、且つ、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の２価のイオン及びＳＯ42-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２７４２０２（Ｐ２０１０−２７４２０２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２９４６８（Ｐ２００９−１２９４６８）
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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