海水淡水化方法および海水淡水化装置
【課題】 有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる海水淡水化方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法を提供することにある。
【解決手段】 逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法を提供することにある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化方法および海水淡水化装置に関し、例えば、逆浸透膜装置を用いたろ過によって海水を淡水化する海水淡水化方法および海水淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等により雨が局所的に若しくは短時間に降ってしまい水資源が地理的若しくは時間的に偏在してしまうことや、林業衰退や森林伐採等により山間部の保水力が低下しまうこと等により、水資源を安定的に確保することが難しいという問題がある。
【０００３】
水資源を安定的に確保すべく、例えば、臨海地域では、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５３１７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、従来の海水淡水化方法では、海水を逆浸透膜装置でろ過処理するのに海水を加圧してポンプ等で逆浸透膜装置に圧送する必要があり、海水の塩濃度が高いほど多大なエネルギーが必要となってしまうという問題がある。
【０００６】
ところで、上記の海水とは別に、例えば下水に代表される有機物を含有する廃水（以下、「有機性廃水」ともいう。）は、通常、生物処理されている。しかるに、この有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水は、現状では、海洋や河川に放出されてしまい、ほとんど有効利用されていないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる海水淡水化方法および海水淡水化装置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】
【０００８】
本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法にある。
【０００９】
斯かる海水淡水化方法によれば、海水よりも塩濃度が低い生物処理水を希釈水として海水に混合することにより得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理することにより、該逆浸透膜装置に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。さらに、膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、生物処理水を有効に活用することができる。
【００１０】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、有機性廃水を生物処理して生物処理水を得、更に、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水たる生物処理水を前記希釈水として用いる。
【００１１】
斯かる海水淡水化方法によれば、前記廃水処理工程において浄化水を回収することができ、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００１２】
前記廃水処理工程を備えてなる海水淡水化方法においては、好ましくは、前記廃水処理工程で、生物処理するための生物処理槽内の液面下に除濁装置を浸漬膜として設置してろ過処理する。
【００１３】
斯かる海水淡水化方法によれば、生物処理で活性汚泥を用いる場合、浸漬膜を通して活性汚泥を含む生物処理水から活性汚泥をほとんど含まないろ過水のみを得ることができるため、容易に生物処理槽内の生物濃度を高めることができ、生物処理槽の容積をコンパクト化できるという利点がある。また、除濁装置を生物処理槽外に設置する場合に比して、海水淡水化方法で用いる装置をより一層コンパクト化でき、更に、除濁装置で濃縮された汚泥を生物処理槽に返送する経路も不要となるという利点がある。
【００１４】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合水処理工程で逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する。
【００１５】
斯かる海水淡水化方法によれば、混合水処理工程で用いる逆浸透膜装置の膜面に有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００１６】
前記混合水処理工程で逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に、前記除濁装置を用いて混合水をろ過処理する海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合水処理工程で除濁装置を用いて混合水をろ過する前に混合水を生物処理する。
【００１７】
斯かる海水淡水化方法によれば、混合水中の溶解性有機物濃度が低減されるので、除濁装置と逆浸透膜装置との間で発生する微生物の増殖を抑えることができ、混合水処理工程で用いる逆浸透膜装置の膜面に微生物等の有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得ることができるという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００１８】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合工程で海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする。
【００１９】
斯かる海水淡水化方法によれば、得られる淡水の量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。また、混合水処理工程に生物処理を実施する場合は、生物処理が良好に行われるという利点もある。
【００２０】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水とを混合する。
【００２１】
斯かる海水淡水化方法によれば、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。また、希釈水としての生物処理水がろ過処理された場合には該希釈水に含まれる固形物質濃度が小さくなり、また、希釈水に混合される海水に含まれる固形物質濃度が抑制されているので、より一層効率良く淡水を得ることができるという利点がある。
【００２２】
また、本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置にある。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図２】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図３】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図４】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図５】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図６】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図７】第２生物処理槽及び該槽内の概略図。
【図８】試験例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図９】試験例１の結果。
【図１０】実施例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図１１】比較例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
先ず、本実施形態に係る海水淡水化装置について説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の海水淡水化装置の概略ブロック図である。
本実施形態の海水淡水化装置１は、図１に示すように、有機性廃水Ｂを生物種により生物処理する生物処理部３と、該生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合し該混合により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得る混合水処理部２と、前記生物処理部３で生物処理により増殖した生物種を発酵させてメタンを得るメタン発酵部４とを備えてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、海水Ａを混合水処理部２に、有機性廃水Ｂを生物処理部３に、生物処理水を混合水処理部２に、増殖した生物種をメタン発酵部４に、前記濃縮水Ｄを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００２８】
生物処理は、細菌、原生動物、後生動物等の生物種によって水に含まれる有機物を分解する処理である。具体的には、活性汚泥を用いた曝気処理等を挙げることができる。
【００２９】
海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０〜８．０質量％程度の水であり、より具体的には、塩濃度が２．５〜６．０質量％である。
本明細書において、海水Ａは、海に存在する水に限定されず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
【００３０】
有機性廃水Ｂは、有機物を含む廃水であり、例えば、有機物濃度の指標としてのＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が２０００ｍｇ/Ｌ以下の廃水であり、より具体的には、２００ｍｇ/L程度の廃水である。また、有機性廃水Ｂは、海水よりも塩濃度が低い水である。有機性廃水Ｂは、例えば、海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．０１以下のものである。
有機性廃水Ｂとしては、下水（生活廃水や雨水が下水道に流れた水等）や、工業廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場から排出される廃水）等が挙げられる。
【００３１】
混合水処理部２は、生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合するように構成されてなる。
また、混合水処理部２は、該混合により得られた混合水を生物処理する第１生物処理槽２１と、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ第１生物処理槽２１で生物処理された混合水をろ過処理により除濁して第１透過水及び第１濃縮水を得る第１除濁装置２２と、第１透過水たる混合水をろ過処理して第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得る第１逆浸透膜装置２３とを備えてなる。
また、混合水処理部２は、生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水に混合し該混合により得られた混合水を第１生物処理槽２１に移送して第１生物処理槽２１により生物処理し、該生物処理された混合水を第１除濁装置２２に移送して第１除濁装置２２によりろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、第１濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３によりろ過処理し第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得るように構成されてなる。
尚、本明細書に於いて、除濁とは逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過、即ち、逆浸透膜装置でろ過処理する前に実施され、逆浸透膜で分離するよりも粗い不純物(例えば、固形物質等)を除去することを意味する。
【００３２】
本実施形態における海水淡水化装置１は、第２透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００３３】
第１逆浸透膜装置２３は、圧力容器に逆浸透膜（ＲＯ膜）が収容されたタイプのものである。
【００３４】
混合水処理部２は、第１透過水を加圧して第１逆浸透膜装置２３に圧送する第１ポンプ２４を備え、第１透過水を第１ポンプ２４を介して第１逆浸透膜装置２３に圧送することにより第１逆浸透膜装置２３から第２濃縮水を圧送するように構成されてなる。
【００３５】
混合水処理部２は、スケール防止剤（ＲＯ膜に生じ得るスケールを抑制し得る薬剤）が含有されるスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１スケール防止薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記スケール防止剤としては、例えば、カルボン酸重合物、カルボン酸重合物配合品、ホスホン酸塩等が挙げられる。
【００３６】
また、混合水処理部２は、膜洗浄剤（膜に付着され得る付着物の原因物質を溶解し得る薬剤）が含有される膜洗浄薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記膜洗浄剤は、特に限定されるものではないが、該膜洗浄剤としては、例えば、酸、アルカリ、酸化剤、キレート剤、界面活性剤等の薬品が挙げられる。酸としては、例えば、有機酸（クエン酸、シュウ酸等）、無機酸（塩酸、硫酸、硝酸等）が挙げられる。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム等が挙げられる。酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
また、該膜洗浄薬液としては、２種以上の膜洗浄剤が混合された混合液（例えば、水酸化ナトリウムと界面活性剤とが混合されたもの）も用いることができる。
【００３７】
混合水処理部２は、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力で動力を得る水力タービン２５を備え、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水を水力タービンに移送し第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなる。
【００３８】
本実施形態の海水淡水化装置１は、水力タービン２５を駆動するのに用いられた第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
【００３９】
第１除濁装置２２は、第１生物処理槽２１外に設置されるタイプのものである。
【００４０】
混合水処理部２は、前記膜洗浄薬液を第１除濁装置２２の膜に供給する第２膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４１】
生物処理部３は、有機性廃水を生物処理して生物処理水を得る第２生物処理槽３１と、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ第２生物処理槽３１で得られた生物処理水をろ過処理して第３透過水及び第３濃縮水を得る第２除濁装置３２と、第３透過水たる生物処理水をろ過処理して第４透過水たる浄化水Ｅ及び第４濃縮水たる生物処理水を得る第２逆浸透膜装置３３とを備えてなる。
【００４２】
第２除濁装置３２は、第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００４３】
生物処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２生物処理槽３１の膜に供給する第４膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４４】
本実施形態の海水淡水化装置１は、有機性廃水Ｂを第２生物処理槽３１に移送するように構成されてなる。
【００４５】
生物処理部３は、該移送された有機性廃水Ｂを第２生物処理槽３１により生物処理して生物処理水を得、且つ該生物処理水を第２除濁装置３２を用いたろ過処理により第３透過水と第３濃縮水とを得、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３に移送し、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水たる浄化水Ｅと第４濃縮水たる生物処理水とを得るように構成されてなる。
【００４６】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水をメタン発酵部４に、第４濃縮水たる生物処理水を希釈水として混合水処理部２に移送し、第４透過水を浄化水Ｅとして回収するように構成されてなる。
【００４７】
第２逆浸透膜装置３３は、圧力容器に逆浸透膜が収容されたタイプのものである。
尚、本実施形態の該第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜には、ナノろ過膜（ＮＦ膜）も含まれる。
【００４８】
生物処理部３は、第３透過水を第２ポンプ３４を介して加圧してから第２逆浸透膜装置３３に供給するように構成されてなる。
【００４９】
生物処理部３は、前記スケール防止薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第２スケール防止薬液供給手段（図示せず）を備えてなる。
【００５０】
また、生物処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第３膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００５１】
本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸、アルカリ、キレート剤、界面活性剤等の場合には、第１生物処理槽２１及び第２生物処理槽３１の少なくとも何れか一方の生物処理槽に、膜の洗浄に用いられた膜洗浄薬液（「使用済み膜洗浄薬液」ともいう。）が移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、必要に応じて、使用済み膜洗浄薬液が生物処理槽に移送される前に該使用済み膜洗浄薬液を中和させる膜洗浄薬液中和手段（図示せず）が備えられてなる。該膜洗浄薬液中和手段は、該使用済み膜洗浄薬液に酸若しくはアルカリを加え混合し、該使用済み膜洗浄薬液を中和するように構成されてなる。該膜洗浄薬液中和手段は、中和された膜洗浄薬液のｐＨが、好ましくは、５〜９、より好ましくは、６〜８となるように構成されてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸化剤の場合には、必要に応じて、使用済み膜洗浄薬液と第３濃縮水とが混合され且つ脱水され、脱水により生成された固形物質が第３濃縮水としてメタン発酵部４に移送され、脱水により生成された水溶液（脱離液）が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなる。
【００５２】
メタン発酵部４は、前記生物処理部３で生物処理により増殖した生物が濃縮された水たる第３濃縮水に含まれる生物種を酸生成菌、メタン菌等の嫌気性微生物によって発酵しメタンを得るように構成されてなる。
【００５３】
本実施形態の海水淡水化装置１は、メタン発酵部４で得られたメタンを燃焼することにより蒸気発電を行う蒸気発電部（図示せず）を備えてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、生物処理槽内の生物処理水が昇温されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、該廃熱により、膜処理されるために膜装置に移送される被処理水が昇温されるように構成されてなる。
【００５４】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなる。
【００５５】
濃度差発電部５は、槽５１と、槽５１内を２つに区画する半透膜５４とを備えてなる。
また、濃度差発電部５は、第３透過水を収容する第３透過水収容部５２と第２濃縮水を収容する第２濃縮水収容部５３とを備えてなる。
【００５６】
第３透過水収容部５２と第２濃縮水収容部５３とは、槽５１内が半透膜５４により２つに区画されることにより形成されてなる。
【００５７】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第３透過水の一部を第３透過水収容部５２に、第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）する前に第２濃縮水収容部５３に移送するように構成されてなる。
【００５８】
濃度差発電部５は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差により、第２濃縮水の水分のみが半透膜５４を介して第３透過水収容部５２に移送されて第３透過水収容部５２の水面が高まることによる水面の高低差を利用して発電するように構成されてなる。
【００５９】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、濃度差発電部５で用いられた第２濃縮水及び半透膜５４を介して移送された第３透過水の水分を濃縮水Ｄとして濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、濃度差発電部５で用いられ且つ第３透過水収容部５２に留まった第３透過水を工業用水Ｆとして回収するように構成されてなる。
尚、濃度差発電部５は、第３透過水に代えて、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを用いて発電するように構成されてもよい。即ち、濃度差発電部５は、第３透過水収容部５２の代わりに、浄化水Ｅを収容する浄化水収容部あるいは淡水Ｃを収容する淡水収容部を備えてもよい。この場合、本実施形態の海水淡水化装置１は、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを濃度差発電部５に移送するように構成されてなる。
【００６０】
次に、本実施形態の海水淡水化方法について説明する。
本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００６１】
詳しくは、本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を得、更に、該生物処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水及び第３濃縮水を得、そして、第３透過水たる生物処理水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水たる生物処理水とを得る廃水処理工程と、第４濃縮水たる生物処理水を前記希釈水として海水Ａに混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を第１生物処理槽２１内で生物処理して生物処理水を得、更に、第１除濁装置２２を用いてろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、そして、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３を用いたろ過処理により第２透過水と第２濃縮水とを得る混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００６２】
混合工程では、希釈効果を明確にさせるために、海水Ａと希釈水との混合体積比を、好ましくは、海水１に対して希釈水０．１以上とし、より好ましくは、海水１に対して希釈水１以上とする。
【００６３】
本実施形態の海水淡水化方法は、海水Ａと希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とすることにより、塩濃度を下げることができ、得られる淡水の単位量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。また、混合水処理工程における生物処理が良好に行われるという利点もある。
【００６４】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水の塩濃度を３．０質量％以下にすることが好ましく、１．８質量％以下にすることがより好ましい。また、本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／３以下にすることが好ましく、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／１０以下にすることがより好ましい。本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／３以下にすることにより、より一層純度の高い純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。
【００６５】
本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
【００６６】
即ち、本実施形態の海水淡水化方法は、海水よりも塩濃度が低い生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と該混合工程により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することにより、第１逆浸透膜装置２３に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。また、第１逆浸透膜装置２３の膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、生物処理水を有効に活用することができる。
【００６７】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水処理工程で第１逆浸透膜２３を用いてろ過処理する前に第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理することにより、第１逆浸透膜装置２３の膜面に有機性固形物質や塩が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００６８】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水処理工程で第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理する前に混合水を生物処理することにより、混合水中の溶解性有機物濃度が低減されるので、第１除濁装置２２と第１逆浸透膜装置２３との間で発生する微生物の増殖を抑えることができ、第１逆浸透膜装置２３の膜面に微生物等の有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率良く淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００６９】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を得、更に、該生物処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水と第３濃縮水とを得、そして、第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水とを得る廃水処理工程を実施することにより、前記廃水処理工程において浄化水Ｅを回収することができ、より一層効率よく良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７０】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなることにより、生物処理で活性汚泥を用いる場合、浸漬膜を通して活性汚泥を含む生物処理水から活性汚泥をほとんど含まないろ過水のみを得ることができるため、容易に第２生物処理槽３１内の生物濃度を高めることができ、第２生物処理槽３１の容積をコンパクト化できるという利点がある。また、第２除濁装置３２を生物処理槽外に設置する場合に比して、海水淡水化装置１をより一層コンパクト化でき、更に、第２除濁装置３２で濃縮された汚泥を第２生物処理槽３１に返送する経路も不要となるという利点がある。
【００７１】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１透過水を第１ポンプ２４を介して加圧してから第１逆浸透膜装置２３に供給して第２濃縮水を得、第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７２】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、生物処理部３で生物処理により増殖した生物種を発酵してメタンを得るメタン発酵部４を備えてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。また、余剰の生物種を有効利用しつつ処分することができるという利点がある。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記蒸気発電部を備え、該蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、生物処理槽内の生物処理水が昇温されるように構成されてなることにより、特に冬期のように気温が低く活性汚泥における生物種の活性が低下している場合に、生物種の活性が高い温度に生物処理槽内の生物処理水を昇温することができるため、得られたエネルギーを有効利用しつつ、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記蒸気発電部を備え、該蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、該廃熱により、膜処理されるために膜装置に移送される被処理水が昇温されるように構成されてなることにより、該被処理水の粘度が低下されて該被処理水の透過流束が上がりやすくなるため、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７３】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水よりも塩濃度が高い第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７４】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなることにより、第１逆浸透膜装置２３の逆浸透膜および第２逆浸透膜装置３３の逆浸透膜に生じ得るスケールが抑制され得るため、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７５】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸、アルカリ、キレート剤、界面活性剤の場合には、生物処理槽に使用済み膜洗浄薬液が移送されるように構成されてなることにより、使用済み膜洗浄薬液内に含まれる有機物を生物処理槽内で分解させることができ、該使用済み膜洗浄薬液の有機物を別途分解させる必要がなくなるという利点がある。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸化剤の場合には、使用済み膜洗浄薬液と第３濃縮水とが混合され且つ脱水され、脱水により生成された固形物質が第３濃縮水としてメタン発酵部４に移送され、脱水により生成された水溶液（脱離液）が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなることにより、酸化剤によって生物種を死滅させてしまうことを抑制しつつ、使用済み膜洗浄薬液内に含まれる有機物を生物処理槽内で分解させることができ、該使用済み膜洗浄薬液の有機物を別途分解させる必要がなくなるという利点がある。
【００７６】
尚、本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記の利点を有するものであるが、本発明の海水淡水化装置、及び本発明の海水淡水化方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００７７】
例えば、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなるが、図２に示すように、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１外に設置されるタイプのものであってもよい。この場合には、本発明の海水淡水化装置は、第２生物処理槽３１で生物処理された生物処理水を第２除濁装置３２に移送するように構成されてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置は、第１除濁装置２２が第１生物処理槽２１外に設置されるタイプのものであるが、第１除濁装置２２が第１生物処理槽２１の液面下に浸漬膜として設置されるタイプのものであってもよい。
【００７８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなるが、第１スケール防止薬液供給手段を備えずに第２スケール防止薬液供給手段のみを備え、該第２スケール防止薬液供給手段によって第２逆浸透膜装置３３に供給されたスケール防止薬液が第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出され、該スケール防止薬液が第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、前記スケール防止剤が逆浸透膜を透過し難いため、第２逆浸透膜装置３３で使用されたスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３でも利用でき、また、スケール防止薬液を供給するための動力も抑制することができるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
また、この場合には、本発明の海水淡水化装置１は、第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出されたスケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介して第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよく、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。特に、本発明の海水淡水化装置１は、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてなることにより、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２で希釈されてしまうことが抑制され、第１逆浸透膜装置２３にスケール防止薬液が効率良く供給されるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７９】
また、本実施形態の海水淡水化方法では、混合水処理工程において、第１逆浸透膜装置２３を用いてろ過処理する前に、第１生物処理槽２１を用いて混合水を生物処理し、第１除濁装置２２を用いて生物処理された混合水をろ過処理したが、本発明の海水淡水化方法では、混合水の第１生物処理槽２１による生物処理及び第１除濁装置２２によるろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図３、４に示すように、海水と希釈水としての第４濃縮水たる生物処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理して第５透過水と第５濃縮水を得、第５透過水たる海水と希釈水とを混合して混合水を生成する。
斯かる海水淡水化方法によれば、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。また、希釈水としての生物処理水がろ過処理された場合には該希釈水に含まれる固形物質濃度が小さくなり、また、希釈水に混合される海水に含まれる固形物質濃度が抑制されているので、より一層効率良く淡水を得ることができるという利点がある。
また、本発明の海水淡水化方法は、第１濃縮水と同様な濃縮水として第５濃縮水を扱うことができる。
【００８０】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法では、廃水処理工程において、第２逆浸透膜装置３３を用いて第２除濁装置３２から得た第３透過水をろ過処理したが、第２逆浸透膜装置３３による第３透過水のろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図５、６に示すように、海水と希釈水としての第３透過水たる生物処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理し、該第３除濁装置１０を用いてろ過処理された海水と希釈水としての第３透過水たる生物処理水を混合して混合水を生成する。
【００８１】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法は、生物処理部３で生物処理により増殖した生物種をメタン発酵部４により発酵してメタンを得たが、本発明の海水淡水化方法は、該生物種に対して脱水等の他の処理を行う方法であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態に於いて、第１除濁装置２２は、第１除濁装置２２に移送される混合水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、砂ろ過器を有する砂ろ過手段により該混合水がろ過処理されるように構成されてもよい。本実施形態は、このように構成されてなることにより、低動力で多量の水の濁質を除去できるという利点がある。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
尚、砂ろ過の段とは、砂ろ過器が直列に接続された台数を意味する。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された混合水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第１除濁装置２２が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８３】
また、本実施形態に於いて、第２除濁装置３２は、第２除濁装置３２に移送される生物処理水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該生物処理水が沈殿池で固液分離され該固液分離された生物処理水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された生物処理水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、本実施形態では、第２除濁装置３２は、生物処理水が沈殿池で固液分離され該固液分離された生物処理水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第２除濁装置３２が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８４】
また、本実施形態が第３除濁装置１０を備える態様の場合、本実施形態において、第３除濁装置１０は、第３除濁装置１０に移送される海水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該海水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された海水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第３除濁装置１０が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８５】
さらに、本実施形態では、自然エネルギー（波力、潮力、風力、太陽光、地熱等）を利用して発電し、本実施形態の海水淡水化装置のポンプ等の駆動電力として自然エネルギーから得られる電力を利用してもよい。本実施形態は、自然エネルギーから得られる動力を利用することにより、ＣＯ2等の環境に影響を与え得るガスを抑制したり、化石燃料の枯渇を抑制したり、原子力事故等のリスクを避けることができるという利点がある。
【００８６】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水処理部２に水力タービン２５を備えてなるが、水力タービン２５の代わりに、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力を、直接（電気を介さず）混合水が第１逆浸透膜装置２３に移送されるための圧力に変換する圧力変換装置（圧力回収装置）を備えてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置は、前記圧力変換装置を備える場合、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水が前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で用いられた第２濃縮水が濃縮水貯留槽に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水が第１ポンプを介する前に前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で圧力が得られた混合水が第１ポンプを介して第１逆浸透膜装置２３に移送されるように構成されてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、第１ポンプの動力を抑制することができるという利点がある。
【００８７】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなるが、薬剤（アルカリ、酸、酸化剤等）、超音波、熱、汚泥可溶化能を有する微生物等によって、第３濃縮水に含まれる生物種（生物種が活性汚泥に含まれたものである場合には、活性汚泥も含めたものを意味する。）を分解し溶解して可溶化させる可溶化手段が備えられてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備えてなる場合、第３濃縮水が可溶化手段に移送され、該可溶化手段により可溶化された可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、薬剤により可溶化する場合、必要に応じて、可溶化処理液が中性付近にｐＨ調整され（例えば、ｐＨ６〜８）、該ｐＨ調整された可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなる。
本実施形態は、このように構成されてなることにより、前記可溶化手段によって生物種が分解されるため、該生物種が嫌気性微生物（メタン菌等）にとって分解されやすいものとなるという利点がある。
前記可溶化手段で用いられる薬剤としては、逆浸透膜等の膜の洗浄に使用された薬剤（アルカリ、酸、酸化剤）が好ましい。本実施形態に於いて、前記可溶化手段で用いられる薬剤が該洗浄に使用された薬剤であることにより、該使用された薬剤が別途無害化処理される必要性が抑制されるという利点がある。
【００８８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水の生物種がメタン発酵部４でメタン発酵されて生成されたメタン発酵消化液を脱水ケーキと脱離液とに分離する脱水機と、該該脱水ケーキを焼却する焼却施設とが備えられてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、前記脱水機と前記焼却施設が備えられてなる場合、前記メタン発酵消化液が前記脱水機に移送され、前記脱水ケーキが前記焼却施設に移送され、前記脱離液が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備え、前記可溶化手段で可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなることが好ましい。本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、生物種が前記可溶化手段により分解されて嫌気性微生物（メタン菌等）により分解されやすいものとなるため、嫌気性微生物による生物種の分解効率が向上する。従って、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記メタン発酵消化液に含まれる固形分の量が抑制され、その結果、焼却施設で焼却すべき脱水ケーキの量が抑制されるため、焼却施設における焼却コストが抑制されるという利点がある。
【００８９】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備えてなる場合、可溶化処理液が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてもよい。
【００９０】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２生物処理槽３１内において活性汚泥を用いて生物処理が実施されるように構成されてなる場合、図７に示すように、前記第２生物処理槽３１内に活性汚泥を凝集させる担体３５が配されてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、第２生物処理槽３１内に前記担体３５が配されてなる場合、担体３５によって凝集され担体３５から分離された活性汚泥たる凝集汚泥体が形成され、更に、該凝集汚泥体と有機性廃水とが混合されて生物処理水が生成されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、該第２生物処理槽３１内を曝気する曝気手段３６が備えられてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、該担体３５を備えてなることにより、活性汚泥が凝集されて沈降速度が高まる。従って、活性汚泥の沈降分離性が高まるため、生物処理水の膜分離性が向上するという利点がある。
【００９１】
前記担体３５は、前記活性汚泥が付着される付着体３５ａと該付着体３５ａを支持する支持部３５ｂとを備えてなる。また、前記担体３５は、前記曝気手段３６による曝気によって生じる水流で前記付着体３５ａが揺動するように構成されてなる。
【００９２】
前記支持部３５ｂは、糸状に形成されてなる。また、前記支持部３５ｂは、該糸の軸が生物処理槽３１内における水面に対して略垂直となるように設けられてなる。さらに、支持部３５ｂは、第２生物処理槽３１内に固定されてなる。
前記支持部３５ｂを構成する材料は、該付着体３５ａを支持するものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
【００９３】
前記付着体３５ａは、糸状に形成されてなる。
前記付着体３５ａを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
【実施例】
【００９４】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００９５】
（試験例１）
図８に示すように、有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理した生物処理水たる希釈水Ｇと海水Ａとを表１の量で混合し、該混合により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３にポンプ２４を介して供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得た。ろ過処理時における第１ポンプ２４から第１逆浸透膜装置２３への混合水の供給圧力（ａｔａ）、第１ポンプ２４の消費電力（Ｗ）、透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄの量（Ｌ）を試算した。これらの試算結果を表１、図９に示す。
尚、表１における単位動力比とは、生物処理水で希釈していない海水Ａをろ過処理するのに消費した透過水量当たりの電力を１００とした時における各混合水の透過水量当たりの電力の比を示す。また、混合水の塩濃度の単位である％は、質量％を意味する。
【００９６】
【表１】
【００９７】
表１や図９に示すように、海水を生物処理水で希釈するほど、単位動力比を小さくすることができることが分かる。また、海水１に対して希釈水０．１以上にすることで、消費電力の低減の効果があることが分かる。
【００９８】
（試験例２）
実施例１
実施例１では、図１０に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして下水を生物処理した生物処理水を用いて海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理部３に移送し、該下水を生物処理部３の第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を生成し、該生物処理水を精密ろ過膜を有し且つ浸漬膜である第２除濁装置３２を用いてろ過処理して透過水を得、該透過水を第２ポンプ３４を介して第２逆浸透膜装置３３に移送して第２逆浸透膜装置３３を用いて透過水たる浄化水Ｅ及び濃縮水たる生物処理水を得た。浄化水Ｅは、７０，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水たる生物処理水は、３０，０００トン／ｄで得られた。
次ぎに、該浄化水Ｅを回収し、該濃縮水たる生物処理水を希釈水として混合水処理部２に移送した。
そして、３０，０００トン／ｄで海水Ａを混合水処理部２に移送し、前記濃縮水たる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合して混合水（塩濃度：１．８質量％）を得、該混合水を第１ポンプ２４を介してを第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３を用いて透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄを得た。該淡水Ｃたる浄化水は、３６，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水Ｄは、２４，０００トン／ｄで得られた。
従って、浄化水（淡水Ｃも含む）は、１０６，０００トン／ｄで得られた。
【００９９】
比較例１
比較例２では、図１１に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理槽７に移送し、該下水を生物処理槽７内で生物処理して生物処理水Ｈを生成した。この生物処理水Ｈは放流した。
そして、２５０，０００トン／ｄで海水Ａを第１ポンプ８を介してを逆浸透膜装置９に移送して逆浸透膜装置９を用いて透過水たる淡水Ｉ及び濃縮水Ｊを得た。該淡水Ｉたる浄化水は、１００，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水は、１５０，０００トン／ｄで得られた。
【０１００】
実施例１及び比較例１の海水淡水化方法で消費した電力（消費電力）、得られた浄化水の量等の結果を表２に示す。
尚、得られた浄化水の量は、淡水の量も含めた量である。合計消費電力は、第１ポンプ及び第２ポンプを駆動するのに消費された電力とした（比較例１では、第２ポンプを使用していないため第１ポンプを駆動するのに消費された電力のみとした）。年間消費電力量は、年間の稼働時間を３３０×２４時間として算出した。年間ＣＯ2排出量は、ＣＯ2排出原単位量を０．４１ｋｇ−ＣＯ2／ｋＷｈとして算出した。
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
本発明の範囲内である実施例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量と、海水を希釈せずに淡水化した比較例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量とは略同程度であるにも関わらず、実施例１の合計消費電力は、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。また、実施例１の年間のＣＯ2排出量も、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。
【符号の説明】
【０１０３】
１：海水淡水化装置、２：混合水処理部、３：生物処理部、４：メタン発酵部、５：濃度差発電部、７：生物処理槽、８：第１ポンプ、９：逆浸透膜装置、１０：第３除濁装置、２１：第１生物処理槽、２２：第１除濁装置、２３：第１逆浸透膜装置、２４、第１ポンプ、２５：水力タービン、３１：第２生物処理槽、３２：第２除濁装置、３３：第２逆浸透膜装置、３４：第２ポンプ、３５：担体、３５ａ：付着体、３５ｂ：支持部、３６：曝気手段、Ａ：海水、Ｂ：有機性廃水、Ｃ：淡水、Ｄ：濃縮水、Ｅ：浄化水、Ｆ：工業用水、Ｇ：希釈水、Ｈ：生物処理水、Ｉ：淡水、Ｊ：濃縮水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化方法および海水淡水化装置に関し、例えば、逆浸透膜装置を用いたろ過によって海水を淡水化する海水淡水化方法および海水淡水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化等により雨が局所的に若しくは短時間に降ってしまい水資源が地理的若しくは時間的に偏在してしまうことや、林業衰退や森林伐採等により山間部の保水力が低下しまうこと等により、水資源を安定的に確保することが難しいという問題がある。
【０００３】
水資源を安定的に確保すべく、例えば、臨海地域では、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５３１７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、従来の海水淡水化方法では、海水を逆浸透膜装置でろ過処理するのに海水を加圧してポンプ等で逆浸透膜装置に圧送する必要があり、海水の塩濃度が高いほど多大なエネルギーが必要となってしまうという問題がある。
【０００６】
ところで、上記の海水とは別に、例えば下水に代表される有機物を含有する廃水（以下、「有機性廃水」ともいう。）は、通常、生物処理されている。しかるに、この有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水は、現状では、海洋や河川に放出されてしまい、ほとんど有効利用されていないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる海水淡水化方法および海水淡水化装置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】
【０００８】
本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法にある。
【０００９】
斯かる海水淡水化方法によれば、海水よりも塩濃度が低い生物処理水を希釈水として海水に混合することにより得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理することにより、該逆浸透膜装置に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。さらに、膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、生物処理水を有効に活用することができる。
【００１０】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、有機性廃水を生物処理して生物処理水を得、更に、精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水たる生物処理水を前記希釈水として用いる。
【００１１】
斯かる海水淡水化方法によれば、前記廃水処理工程において浄化水を回収することができ、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００１２】
前記廃水処理工程を備えてなる海水淡水化方法においては、好ましくは、前記廃水処理工程で、生物処理するための生物処理槽内の液面下に除濁装置を浸漬膜として設置してろ過処理する。
【００１３】
斯かる海水淡水化方法によれば、生物処理で活性汚泥を用いる場合、浸漬膜を通して活性汚泥を含む生物処理水から活性汚泥をほとんど含まないろ過水のみを得ることができるため、容易に生物処理槽内の生物濃度を高めることができ、生物処理槽の容積をコンパクト化できるという利点がある。また、除濁装置を生物処理槽外に設置する場合に比して、海水淡水化方法で用いる装置をより一層コンパクト化でき、更に、除濁装置で濃縮された汚泥を生物処理槽に返送する経路も不要となるという利点がある。
【００１４】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合水処理工程で逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に精密ろ過膜及び限外ろ過膜の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する。
【００１５】
斯かる海水淡水化方法によれば、混合水処理工程で用いる逆浸透膜装置の膜面に有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００１６】
前記混合水処理工程で逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に、前記除濁装置を用いて混合水をろ過処理する海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合水処理工程で除濁装置を用いて混合水をろ過する前に混合水を生物処理する。
【００１７】
斯かる海水淡水化方法によれば、混合水中の溶解性有機物濃度が低減されるので、除濁装置と逆浸透膜装置との間で発生する微生物の増殖を抑えることができ、混合水処理工程で用いる逆浸透膜装置の膜面に微生物等の有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得ることができるという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００１８】
また、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、前記混合工程で海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする。
【００１９】
斯かる海水淡水化方法によれば、得られる淡水の量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。また、混合水処理工程に生物処理を実施する場合は、生物処理が良好に行われるという利点もある。
【００２０】
さらに、本発明に係る海水淡水化方法においては、好ましくは、除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水とを混合する。
【００２１】
斯かる海水淡水化方法によれば、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。また、希釈水としての生物処理水がろ過処理された場合には該希釈水に含まれる固形物質濃度が小さくなり、また、希釈水に混合される海水に含まれる固形物質濃度が抑制されているので、より一層効率良く淡水を得ることができるという利点がある。
【００２２】
また、本発明は、逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置にある。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を活用しつつ、淡水等の浄化水を効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図２】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図３】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図４】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図５】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図６】他実施形態に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図７】第２生物処理槽及び該槽内の概略図。
【図８】試験例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図９】試験例１の結果。
【図１０】実施例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【図１１】比較例１に係る海水淡水化装置の概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
先ず、本実施形態に係る海水淡水化装置について説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の海水淡水化装置の概略ブロック図である。
本実施形態の海水淡水化装置１は、図１に示すように、有機性廃水Ｂを生物種により生物処理する生物処理部３と、該生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合し該混合により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得る混合水処理部２と、前記生物処理部３で生物処理により増殖した生物種を発酵させてメタンを得るメタン発酵部４とを備えてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、海水Ａを混合水処理部２に、有機性廃水Ｂを生物処理部３に、生物処理水を混合水処理部２に、増殖した生物種をメタン発酵部４に、前記濃縮水Ｄを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００２８】
生物処理は、細菌、原生動物、後生動物等の生物種によって水に含まれる有機物を分解する処理である。具体的には、活性汚泥を用いた曝気処理等を挙げることができる。
【００２９】
海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０〜８．０質量％程度の水であり、より具体的には、塩濃度が２．５〜６．０質量％である。
本明細書において、海水Ａは、海に存在する水に限定されず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
【００３０】
有機性廃水Ｂは、有機物を含む廃水であり、例えば、有機物濃度の指標としてのＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が２０００ｍｇ/Ｌ以下の廃水であり、より具体的には、２００ｍｇ/L程度の廃水である。また、有機性廃水Ｂは、海水よりも塩濃度が低い水である。有機性廃水Ｂは、例えば、海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水Ｂの塩濃度の比が０．０１以下のものである。
有機性廃水Ｂとしては、下水（生活廃水や雨水が下水道に流れた水等）や、工業廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場から排出される廃水）等が挙げられる。
【００３１】
混合水処理部２は、生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合するように構成されてなる。
また、混合水処理部２は、該混合により得られた混合水を生物処理する第１生物処理槽２１と、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ第１生物処理槽２１で生物処理された混合水をろ過処理により除濁して第１透過水及び第１濃縮水を得る第１除濁装置２２と、第１透過水たる混合水をろ過処理して第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得る第１逆浸透膜装置２３とを備えてなる。
また、混合水処理部２は、生物処理部３より得られる生物処理水を希釈水として海水に混合し該混合により得られた混合水を第１生物処理槽２１に移送して第１生物処理槽２１により生物処理し、該生物処理された混合水を第１除濁装置２２に移送して第１除濁装置２２によりろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、第１濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３によりろ過処理し第２透過水たる淡水Ｃ及び第２濃縮水を得るように構成されてなる。
尚、本明細書に於いて、除濁とは逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過、即ち、逆浸透膜装置でろ過処理する前に実施され、逆浸透膜で分離するよりも粗い不純物(例えば、固形物質等)を除去することを意味する。
【００３２】
本実施形態における海水淡水化装置１は、第２透過水たる淡水Ｃを回収するように構成されてなる。
【００３３】
第１逆浸透膜装置２３は、圧力容器に逆浸透膜（ＲＯ膜）が収容されたタイプのものである。
【００３４】
混合水処理部２は、第１透過水を加圧して第１逆浸透膜装置２３に圧送する第１ポンプ２４を備え、第１透過水を第１ポンプ２４を介して第１逆浸透膜装置２３に圧送することにより第１逆浸透膜装置２３から第２濃縮水を圧送するように構成されてなる。
【００３５】
混合水処理部２は、スケール防止剤（ＲＯ膜に生じ得るスケールを抑制し得る薬剤）が含有されるスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１スケール防止薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記スケール防止剤としては、例えば、カルボン酸重合物、カルボン酸重合物配合品、ホスホン酸塩等が挙げられる。
【００３６】
また、混合水処理部２は、膜洗浄剤（膜に付着され得る付着物の原因物質を溶解し得る薬剤）が含有される膜洗浄薬液を第１逆浸透膜装置２３のＲＯ膜に供給する第１膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
前記膜洗浄剤は、特に限定されるものではないが、該膜洗浄剤としては、例えば、酸、アルカリ、酸化剤、キレート剤、界面活性剤等の薬品が挙げられる。酸としては、例えば、有機酸（クエン酸、シュウ酸等）、無機酸（塩酸、硫酸、硝酸等）が挙げられる。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム等が挙げられる。酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム等が挙げられる。
また、該膜洗浄薬液としては、２種以上の膜洗浄剤が混合された混合液（例えば、水酸化ナトリウムと界面活性剤とが混合されたもの）も用いることができる。
【００３７】
混合水処理部２は、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力で動力を得る水力タービン２５を備え、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水を水力タービンに移送し第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなる。
【００３８】
本実施形態の海水淡水化装置１は、水力タービン２５を駆動するのに用いられた第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）に移送するように構成されてなる。
【００３９】
第１除濁装置２２は、第１生物処理槽２１外に設置されるタイプのものである。
【００４０】
混合水処理部２は、前記膜洗浄薬液を第１除濁装置２２の膜に供給する第２膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４１】
生物処理部３は、有機性廃水を生物処理して生物処理水を得る第２生物処理槽３１と、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有し且つ第２生物処理槽３１で得られた生物処理水をろ過処理して第３透過水及び第３濃縮水を得る第２除濁装置３２と、第３透過水たる生物処理水をろ過処理して第４透過水たる浄化水Ｅ及び第４濃縮水たる生物処理水を得る第２逆浸透膜装置３３とを備えてなる。
【００４２】
第２除濁装置３２は、第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００４３】
生物処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２生物処理槽３１の膜に供給する第４膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００４４】
本実施形態の海水淡水化装置１は、有機性廃水Ｂを第２生物処理槽３１に移送するように構成されてなる。
【００４５】
生物処理部３は、該移送された有機性廃水Ｂを第２生物処理槽３１により生物処理して生物処理水を得、且つ該生物処理水を第２除濁装置３２を用いたろ過処理により第３透過水と第３濃縮水とを得、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３に移送し、且つ第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水たる浄化水Ｅと第４濃縮水たる生物処理水とを得るように構成されてなる。
【００４６】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水をメタン発酵部４に、第４濃縮水たる生物処理水を希釈水として混合水処理部２に移送し、第４透過水を浄化水Ｅとして回収するように構成されてなる。
【００４７】
第２逆浸透膜装置３３は、圧力容器に逆浸透膜が収容されたタイプのものである。
尚、本実施形態の該第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜には、ナノろ過膜（ＮＦ膜）も含まれる。
【００４８】
生物処理部３は、第３透過水を第２ポンプ３４を介して加圧してから第２逆浸透膜装置３３に供給するように構成されてなる。
【００４９】
生物処理部３は、前記スケール防止薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第２スケール防止薬液供給手段（図示せず）を備えてなる。
【００５０】
また、生物処理部３は、前記膜洗浄薬液を第２逆浸透膜装置３３のＲＯ膜に供給する第３膜洗浄薬液供給手段（図示せず）が備えられてなる。
【００５１】
本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸、アルカリ、キレート剤、界面活性剤等の場合には、第１生物処理槽２１及び第２生物処理槽３１の少なくとも何れか一方の生物処理槽に、膜の洗浄に用いられた膜洗浄薬液（「使用済み膜洗浄薬液」ともいう。）が移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、必要に応じて、使用済み膜洗浄薬液が生物処理槽に移送される前に該使用済み膜洗浄薬液を中和させる膜洗浄薬液中和手段（図示せず）が備えられてなる。該膜洗浄薬液中和手段は、該使用済み膜洗浄薬液に酸若しくはアルカリを加え混合し、該使用済み膜洗浄薬液を中和するように構成されてなる。該膜洗浄薬液中和手段は、中和された膜洗浄薬液のｐＨが、好ましくは、５〜９、より好ましくは、６〜８となるように構成されてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸化剤の場合には、必要に応じて、使用済み膜洗浄薬液と第３濃縮水とが混合され且つ脱水され、脱水により生成された固形物質が第３濃縮水としてメタン発酵部４に移送され、脱水により生成された水溶液（脱離液）が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなる。
【００５２】
メタン発酵部４は、前記生物処理部３で生物処理により増殖した生物が濃縮された水たる第３濃縮水に含まれる生物種を酸生成菌、メタン菌等の嫌気性微生物によって発酵しメタンを得るように構成されてなる。
【００５３】
本実施形態の海水淡水化装置１は、メタン発酵部４で得られたメタンを燃焼することにより蒸気発電を行う蒸気発電部（図示せず）を備えてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、生物処理槽内の生物処理水が昇温されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、該廃熱により、膜処理されるために膜装置に移送される被処理水が昇温されるように構成されてなる。
【００５４】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなる。
【００５５】
濃度差発電部５は、槽５１と、槽５１内を２つに区画する半透膜５４とを備えてなる。
また、濃度差発電部５は、第３透過水を収容する第３透過水収容部５２と第２濃縮水を収容する第２濃縮水収容部５３とを備えてなる。
【００５６】
第３透過水収容部５２と第２濃縮水収容部５３とは、槽５１内が半透膜５４により２つに区画されることにより形成されてなる。
【００５７】
本実施形態の海水淡水化装置１は、第３透過水の一部を第３透過水収容部５２に、第２濃縮水を濃縮水貯留槽（図示せず）する前に第２濃縮水収容部５３に移送するように構成されてなる。
【００５８】
濃度差発電部５は、第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差により、第２濃縮水の水分のみが半透膜５４を介して第３透過水収容部５２に移送されて第３透過水収容部５２の水面が高まることによる水面の高低差を利用して発電するように構成されてなる。
【００５９】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、濃度差発電部５で用いられた第２濃縮水及び半透膜５４を介して移送された第３透過水の水分を濃縮水Ｄとして濃縮水貯留槽（図示せず）に移送し、濃度差発電部５で用いられ且つ第３透過水収容部５２に留まった第３透過水を工業用水Ｆとして回収するように構成されてなる。
尚、濃度差発電部５は、第３透過水に代えて、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを用いて発電するように構成されてもよい。即ち、濃度差発電部５は、第３透過水収容部５２の代わりに、浄化水Ｅを収容する浄化水収容部あるいは淡水Ｃを収容する淡水収容部を備えてもよい。この場合、本実施形態の海水淡水化装置１は、浄化水Ｅあるいは淡水Ｃを濃度差発電部５に移送するように構成されてなる。
【００６０】
次に、本実施形態の海水淡水化方法について説明する。
本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００６１】
詳しくは、本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を得、更に、該生物処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水及び第３濃縮水を得、そして、第３透過水たる生物処理水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水たる生物処理水とを得る廃水処理工程と、第４濃縮水たる生物処理水を前記希釈水として海水Ａに混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を第１生物処理槽２１内で生物処理して生物処理水を得、更に、第１除濁装置２２を用いてろ過処理し第１透過水及び第１濃縮水を得、そして、第１透過水たる混合水を第１逆浸透膜装置２３を用いたろ過処理により第２透過水と第２濃縮水とを得る混合水処理工程とを実施して海水を淡水化する方法である。
【００６２】
混合工程では、希釈効果を明確にさせるために、海水Ａと希釈水との混合体積比を、好ましくは、海水１に対して希釈水０．１以上とし、より好ましくは、海水１に対して希釈水１以上とする。
【００６３】
本実施形態の海水淡水化方法は、海水Ａと希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とすることにより、塩濃度を下げることができ、得られる淡水の単位量当たりにおける、海水を淡水化するのに必要なエネルギー量を確実に抑制できるとともに、混合工程や混合水処理工程に用いられる機器の腐食を抑制できるという利点がある。また、混合水処理工程における生物処理が良好に行われるという利点もある。
【００６４】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水の塩濃度を３．０質量％以下にすることが好ましく、１．８質量％以下にすることがより好ましい。また、本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／３以下にすることが好ましく、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／１０以下にすることがより好ましい。本実施形態の海水淡水化方法は、希釈水の塩濃度を、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度の１／３以下にすることにより、より一層純度の高い純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。
【００６５】
本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
【００６６】
即ち、本実施形態の海水淡水化方法は、海水よりも塩濃度が低い生物処理水を希釈水として海水に混合する混合工程と該混合工程により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することにより、第１逆浸透膜装置２３に混合水を圧送するための圧力を海水を圧送する場合に比して抑制することができるため、得られる淡水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギー量を抑制できる。また、逆浸透膜装置の膜の透過流束（フラックス）を大きくすることができ、ろ過水量を増加させることができる。また、第１逆浸透膜装置２３の膜への負荷（海水中の塩による化学的負荷、及び圧力による物理的負荷）も抑制することができ、該膜の寿命を延ばし得る。また、生物処理水を有効に活用することができる。
【００６７】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水処理工程で第１逆浸透膜２３を用いてろ過処理する前に第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理することにより、第１逆浸透膜装置２３の膜面に有機性固形物質や塩が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率よく淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００６８】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法は、混合水処理工程で第１除濁装置２２を用いて混合水をろ過処理する前に混合水を生物処理することにより、混合水中の溶解性有機物濃度が低減されるので、第１除濁装置２２と第１逆浸透膜装置２３との間で発生する微生物の増殖を抑えることができ、第１逆浸透膜装置２３の膜面に微生物等の有機性固形物質が付着してしまうのを抑制することができ、より一層効率良く淡水を得るという利点がある。また、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点もある。
【００６９】
また、本実施形態の海水淡水化方法は、有機性廃水を第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を得、更に、該生物処理水を第２除濁装置３２を用いてろ過処理し第３透過水と第３濃縮水とを得、そして、第３透過水を第２逆浸透膜装置３３を用いたろ過処理により第４透過水と第４濃縮水とを得る廃水処理工程を実施することにより、前記廃水処理工程において浄化水Ｅを回収することができ、より一層効率よく良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７０】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなることにより、生物処理で活性汚泥を用いる場合、浸漬膜を通して活性汚泥を含む生物処理水から活性汚泥をほとんど含まないろ過水のみを得ることができるため、容易に第２生物処理槽３１内の生物濃度を高めることができ、第２生物処理槽３１の容積をコンパクト化できるという利点がある。また、第２除濁装置３２を生物処理槽外に設置する場合に比して、海水淡水化装置１をより一層コンパクト化でき、更に、第２除濁装置３２で濃縮された汚泥を第２生物処理槽３１に返送する経路も不要となるという利点がある。
【００７１】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１透過水を第１ポンプ２４を介して加圧してから第１逆浸透膜装置２３に供給して第２濃縮水を得、第２濃縮水の圧力で水力タービン２５を駆動して動力を得るように構成されてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７２】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、生物処理部３で生物処理により増殖した生物種を発酵してメタンを得るメタン発酵部４を備えてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。また、余剰の生物種を有効利用しつつ処分することができるという利点がある。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記蒸気発電部を備え、該蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、生物処理槽内の生物処理水が昇温されるように構成されてなることにより、特に冬期のように気温が低く活性汚泥における生物種の活性が低下している場合に、生物種の活性が高い温度に生物処理槽内の生物処理水を昇温することができるため、得られたエネルギーを有効利用しつつ、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記蒸気発電部を備え、該蒸気発電部で生成される蒸気等の廃熱により、該廃熱により、膜処理されるために膜装置に移送される被処理水が昇温されるように構成されてなることにより、該被処理水の粘度が低下されて該被処理水の透過流束が上がりやすくなるため、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７３】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水よりも塩濃度が高い第２濃縮水の塩の濃度と第３透過水の塩の濃度との差を利用して発電する濃度差発電部５を備えてなることにより、エネルギーを得ることができるという利点がある。また、この得られたエネルギーを海水や下水から浄化水を得る工程で利用すれば、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点もある。
【００７４】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなることにより、第１逆浸透膜装置２３の逆浸透膜および第２逆浸透膜装置３３の逆浸透膜に生じ得るスケールが抑制され得るため、より一層効率よく浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７５】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸、アルカリ、キレート剤、界面活性剤の場合には、生物処理槽に使用済み膜洗浄薬液が移送されるように構成されてなることにより、使用済み膜洗浄薬液内に含まれる有機物を生物処理槽内で分解させることができ、該使用済み膜洗浄薬液の有機物を別途分解させる必要がなくなるという利点がある。
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、膜洗浄剤が酸化剤の場合には、使用済み膜洗浄薬液と第３濃縮水とが混合され且つ脱水され、脱水により生成された固形物質が第３濃縮水としてメタン発酵部４に移送され、脱水により生成された水溶液（脱離液）が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなることにより、酸化剤によって生物種を死滅させてしまうことを抑制しつつ、使用済み膜洗浄薬液内に含まれる有機物を生物処理槽内で分解させることができ、該使用済み膜洗浄薬液の有機物を別途分解させる必要がなくなるという利点がある。
【００７６】
尚、本実施形態の海水淡水化装置、及び本実施形態の海水淡水化方法は、上記の利点を有するものであるが、本発明の海水淡水化装置、及び本発明の海水淡水化方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００７７】
例えば、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１の液面下に浸漬膜として設置されてなるが、図２に示すように、第２除濁装置３２が第２生物処理槽３１外に設置されるタイプのものであってもよい。この場合には、本発明の海水淡水化装置は、第２生物処理槽３１で生物処理された生物処理水を第２除濁装置３２に移送するように構成されてなる。
また、本実施形態の海水淡水化装置は、第１除濁装置２２が第１生物処理槽２１外に設置されるタイプのものであるが、第１除濁装置２２が第１生物処理槽２１の液面下に浸漬膜として設置されるタイプのものであってもよい。
【００７８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第１スケール防止薬液供給手段および第２スケール防止薬液供給手段を備えてなるが、第１スケール防止薬液供給手段を備えずに第２スケール防止薬液供給手段のみを備え、該第２スケール防止薬液供給手段によって第２逆浸透膜装置３３に供給されたスケール防止薬液が第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出され、該スケール防止薬液が第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、前記スケール防止剤が逆浸透膜を透過し難いため、第２逆浸透膜装置３３で使用されたスケール防止薬液を第１逆浸透膜装置２３でも利用でき、また、スケール防止薬液を供給するための動力も抑制することができるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
また、この場合には、本発明の海水淡水化装置１は、第４濃縮水として第２逆浸透膜装置３３から排出されたスケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介して第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよく、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてもよい。特に、本発明の海水淡水化装置１は、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２を介さずに直接第１逆浸透膜装置２３に供給されるように構成されてなることにより、該スケール防止薬液が、第１生物処理槽２１や第１除濁装置２２で希釈されてしまうことが抑制され、第１逆浸透膜装置２３にスケール防止薬液が効率良く供給されるため、より一層効率良く浄化水を回収し得るという利点がある。
【００７９】
また、本実施形態の海水淡水化方法では、混合水処理工程において、第１逆浸透膜装置２３を用いてろ過処理する前に、第１生物処理槽２１を用いて混合水を生物処理し、第１除濁装置２２を用いて生物処理された混合水をろ過処理したが、本発明の海水淡水化方法では、混合水の第１生物処理槽２１による生物処理及び第１除濁装置２２によるろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図３、４に示すように、海水と希釈水としての第４濃縮水たる生物処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理して第５透過水と第５濃縮水を得、第５透過水たる海水と希釈水とを混合して混合水を生成する。
斯かる海水淡水化方法によれば、より一層純度の高い淡水を得ることができるという利点がある。また、希釈水としての生物処理水がろ過処理された場合には該希釈水に含まれる固形物質濃度が小さくなり、また、希釈水に混合される海水に含まれる固形物質濃度が抑制されているので、より一層効率良く淡水を得ることができるという利点がある。
また、本発明の海水淡水化方法は、第１濃縮水と同様な濃縮水として第５濃縮水を扱うことができる。
【００８０】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法では、廃水処理工程において、第２逆浸透膜装置３３を用いて第２除濁装置３２から得た第３透過水をろ過処理したが、第２逆浸透膜装置３３による第３透過水のろ過処理を行わない態様であってもよい。
このような態様の場合、本発明の海水淡水化方法は、好ましくは、図５、６に示すように、海水と希釈水としての第３透過水たる生物処理水とを混合する前に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れかを有する第３除濁装置１０を用いて海水をろ過処理し、該第３除濁装置１０を用いてろ過処理された海水と希釈水としての第３透過水たる生物処理水を混合して混合水を生成する。
【００８１】
さらに、本実施形態の海水淡水化方法は、生物処理部３で生物処理により増殖した生物種をメタン発酵部４により発酵してメタンを得たが、本発明の海水淡水化方法は、該生物種に対して脱水等の他の処理を行う方法であってもよい。
【００８２】
また、本実施形態に於いて、第１除濁装置２２は、第１除濁装置２２に移送される混合水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、砂ろ過器を有する砂ろ過手段により該混合水がろ過処理されるように構成されてもよい。本実施形態は、このように構成されてなることにより、低動力で多量の水の濁質を除去できるという利点がある。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
尚、砂ろ過の段とは、砂ろ過器が直列に接続された台数を意味する。
また、第１除濁装置２２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された混合水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第１除濁装置２２が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８３】
また、本実施形態に於いて、第２除濁装置３２は、第２除濁装置３２に移送される生物処理水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該生物処理水が沈殿池で固液分離され該固液分離された生物処理水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第２除濁装置３２は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された生物処理水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、本実施形態では、第２除濁装置３２は、生物処理水が沈殿池で固液分離され該固液分離された生物処理水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第２除濁装置３２が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８４】
また、本実施形態が第３除濁装置１０を備える態様の場合、本実施形態において、第３除濁装置１０は、第３除濁装置１０に移送される海水が精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてなるが、該海水が砂ろ過手段によりろ過処理されるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過が１段で行われるように構成されてもよく、砂ろ過が２段以上で行われるように構成されてもよい。
また、第３除濁装置１０は、砂ろ過が行われる態様の場合、砂ろ過されたろ過処理された海水が、更に、精密ろ過膜（ＭＦ膜）及び限外ろ過膜（ＵＦ膜）の少なくとも何れか一方によりろ過処理されるように構成されてもよい。
尚、第３除濁装置１０が砂ろ過である場合は、砂ろ過層を洗浄するための洗浄手段（図示せず）が備えられてなる。
【００８５】
さらに、本実施形態では、自然エネルギー（波力、潮力、風力、太陽光、地熱等）を利用して発電し、本実施形態の海水淡水化装置のポンプ等の駆動電力として自然エネルギーから得られる電力を利用してもよい。本実施形態は、自然エネルギーから得られる動力を利用することにより、ＣＯ2等の環境に影響を与え得るガスを抑制したり、化石燃料の枯渇を抑制したり、原子力事故等のリスクを避けることができるという利点がある。
【００８６】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水処理部２に水力タービン２５を備えてなるが、水力タービン２５の代わりに、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水の圧力を、直接（電気を介さず）混合水が第１逆浸透膜装置２３に移送されるための圧力に変換する圧力変換装置（圧力回収装置）を備えてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置は、前記圧力変換装置を備える場合、第１逆浸透膜装置２３から圧送された第２濃縮水が前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で用いられた第２濃縮水が濃縮水貯留槽に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、混合水が第１ポンプを介する前に前記圧力変換装置に移送され、該圧力変換装置で圧力が得られた混合水が第１ポンプを介して第１逆浸透膜装置２３に移送されるように構成されてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、第１ポンプの動力を抑制することができるという利点がある。
【００８７】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなるが、薬剤（アルカリ、酸、酸化剤等）、超音波、熱、汚泥可溶化能を有する微生物等によって、第３濃縮水に含まれる生物種（生物種が活性汚泥に含まれたものである場合には、活性汚泥も含めたものを意味する。）を分解し溶解して可溶化させる可溶化手段が備えられてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備えてなる場合、第３濃縮水が可溶化手段に移送され、該可溶化手段により可溶化された可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、薬剤により可溶化する場合、必要に応じて、可溶化処理液が中性付近にｐＨ調整され（例えば、ｐＨ６〜８）、該ｐＨ調整された可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなる。
本実施形態は、このように構成されてなることにより、前記可溶化手段によって生物種が分解されるため、該生物種が嫌気性微生物（メタン菌等）にとって分解されやすいものとなるという利点がある。
前記可溶化手段で用いられる薬剤としては、逆浸透膜等の膜の洗浄に使用された薬剤（アルカリ、酸、酸化剤）が好ましい。本実施形態に於いて、前記可溶化手段で用いられる薬剤が該洗浄に使用された薬剤であることにより、該使用された薬剤が別途無害化処理される必要性が抑制されるという利点がある。
【００８８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第３濃縮水の生物種がメタン発酵部４でメタン発酵されて生成されたメタン発酵消化液を脱水ケーキと脱離液とに分離する脱水機と、該該脱水ケーキを焼却する焼却施設とが備えられてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、前記脱水機と前記焼却施設が備えられてなる場合、前記メタン発酵消化液が前記脱水機に移送され、前記脱水ケーキが前記焼却施設に移送され、前記脱離液が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備え、前記可溶化手段で可溶化処理液たる第３濃縮水がメタン発酵部４に移送されるように構成されてなることが好ましい。本実施形態の海水淡水化装置１は、このように構成されてなることにより、生物種が前記可溶化手段により分解されて嫌気性微生物（メタン菌等）により分解されやすいものとなるため、嫌気性微生物による生物種の分解効率が向上する。従って、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記メタン発酵消化液に含まれる固形分の量が抑制され、その結果、焼却施設で焼却すべき脱水ケーキの量が抑制されるため、焼却施設における焼却コストが抑制されるという利点がある。
【００８９】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、前記可溶化手段を備えてなる場合、可溶化処理液が生物処理水として第２生物処理槽３１に移送されるように構成されてもよい。
【００９０】
また、本実施形態の海水淡水化装置１は、第２生物処理槽３１内において活性汚泥を用いて生物処理が実施されるように構成されてなる場合、図７に示すように、前記第２生物処理槽３１内に活性汚泥を凝集させる担体３５が配されてもよい。
本実施形態の海水淡水化装置１は、第２生物処理槽３１内に前記担体３５が配されてなる場合、担体３５によって凝集され担体３５から分離された活性汚泥たる凝集汚泥体が形成され、更に、該凝集汚泥体と有機性廃水とが混合されて生物処理水が生成されるように構成されてなる。また、本実施形態の海水淡水化装置１は、該第２生物処理槽３１内を曝気する曝気手段３６が備えられてなる。
本実施形態の海水淡水化装置１は、該担体３５を備えてなることにより、活性汚泥が凝集されて沈降速度が高まる。従って、活性汚泥の沈降分離性が高まるため、生物処理水の膜分離性が向上するという利点がある。
【００９１】
前記担体３５は、前記活性汚泥が付着される付着体３５ａと該付着体３５ａを支持する支持部３５ｂとを備えてなる。また、前記担体３５は、前記曝気手段３６による曝気によって生じる水流で前記付着体３５ａが揺動するように構成されてなる。
【００９２】
前記支持部３５ｂは、糸状に形成されてなる。また、前記支持部３５ｂは、該糸の軸が生物処理槽３１内における水面に対して略垂直となるように設けられてなる。さらに、支持部３５ｂは、第２生物処理槽３１内に固定されてなる。
前記支持部３５ｂを構成する材料は、該付着体３５ａを支持するものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
【００９３】
前記付着体３５ａは、糸状に形成されてなる。
前記付着体３５ａを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
【実施例】
【００９４】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【００９５】
（試験例１）
図８に示すように、有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理した生物処理水たる希釈水Ｇと海水Ａとを表１の量で混合し、該混合により得られた混合水を第１逆浸透膜装置２３にポンプ２４を介して供給してろ過処理し透過水たる淡水Ｃと濃縮水Ｄとを得た。ろ過処理時における第１ポンプ２４から第１逆浸透膜装置２３への混合水の供給圧力（ａｔａ）、第１ポンプ２４の消費電力（Ｗ）、透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄの量（Ｌ）を試算した。これらの試算結果を表１、図９に示す。
尚、表１における単位動力比とは、生物処理水で希釈していない海水Ａをろ過処理するのに消費した透過水量当たりの電力を１００とした時における各混合水の透過水量当たりの電力の比を示す。また、混合水の塩濃度の単位である％は、質量％を意味する。
【００９６】
【表１】
【００９７】
表１や図９に示すように、海水を生物処理水で希釈するほど、単位動力比を小さくすることができることが分かる。また、海水１に対して希釈水０．１以上にすることで、消費電力の低減の効果があることが分かる。
【００９８】
（試験例２）
実施例１
実施例１では、図１０に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして下水を生物処理した生物処理水を用いて海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理部３に移送し、該下水を生物処理部３の第２生物処理槽３１内で生物処理して生物処理水を生成し、該生物処理水を精密ろ過膜を有し且つ浸漬膜である第２除濁装置３２を用いてろ過処理して透過水を得、該透過水を第２ポンプ３４を介して第２逆浸透膜装置３３に移送して第２逆浸透膜装置３３を用いて透過水たる浄化水Ｅ及び濃縮水たる生物処理水を得た。浄化水Ｅは、７０，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水たる生物処理水は、３０，０００トン／ｄで得られた。
次ぎに、該浄化水Ｅを回収し、該濃縮水たる生物処理水を希釈水として混合水処理部２に移送した。
そして、３０，０００トン／ｄで海水Ａを混合水処理部２に移送し、前記濃縮水たる生物処理水を希釈水として海水Ａに混合して混合水（塩濃度：１．８質量％）を得、該混合水を第１ポンプ２４を介してを第１逆浸透膜装置２３に移送して第１逆浸透膜装置２３を用いて透過水たる淡水Ｃ及び濃縮水Ｄを得た。該淡水Ｃたる浄化水は、３６，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水Ｄは、２４，０００トン／ｄで得られた。
従って、浄化水（淡水Ｃも含む）は、１０６，０００トン／ｄで得られた。
【００９９】
比較例１
比較例２では、図１１に示す海水淡水化装置を用い以下のようにして海水Ａ（塩濃度：３．５質量％）を淡水化した。
まず、１００，０００トン／ｄで有機性廃水Ｂとしての下水を生物処理槽７に移送し、該下水を生物処理槽７内で生物処理して生物処理水Ｈを生成した。この生物処理水Ｈは放流した。
そして、２５０，０００トン／ｄで海水Ａを第１ポンプ８を介してを逆浸透膜装置９に移送して逆浸透膜装置９を用いて透過水たる淡水Ｉ及び濃縮水Ｊを得た。該淡水Ｉたる浄化水は、１００，０００トン／ｄで得られ、該濃縮水は、１５０，０００トン／ｄで得られた。
【０１００】
実施例１及び比較例１の海水淡水化方法で消費した電力（消費電力）、得られた浄化水の量等の結果を表２に示す。
尚、得られた浄化水の量は、淡水の量も含めた量である。合計消費電力は、第１ポンプ及び第２ポンプを駆動するのに消費された電力とした（比較例１では、第２ポンプを使用していないため第１ポンプを駆動するのに消費された電力のみとした）。年間消費電力量は、年間の稼働時間を３３０×２４時間として算出した。年間ＣＯ2排出量は、ＣＯ2排出原単位量を０．４１ｋｇ−ＣＯ2／ｋＷｈとして算出した。
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
本発明の範囲内である実施例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量と、海水を希釈せずに淡水化した比較例１の海水淡水化方法によって得られた浄化水の量とは略同程度であるにも関わらず、実施例１の合計消費電力は、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。また、実施例１の年間のＣＯ2排出量も、比較例１のものに比してかなり低い値を示した。
【符号の説明】
【０１０３】
１：海水淡水化装置、２：混合水処理部、３：生物処理部、４：メタン発酵部、５：濃度差発電部、７：生物処理槽、８：第１ポンプ、９：逆浸透膜装置、１０：第３除濁装置、２１：第１生物処理槽、２２：第１除濁装置、２３：第１逆浸透膜装置、２４、第１ポンプ、２５：水力タービン、３１：第２生物処理槽、３２：第２除濁装置、３３：第２逆浸透膜装置、３４：第２ポンプ、３５：担体、３５ａ：付着体、３５ｂ：支持部、３６：曝気手段、Ａ：海水、Ｂ：有機性廃水、Ｃ：淡水、Ｄ：濃縮水、Ｅ：浄化水、Ｆ：工業用水、Ｇ：希釈水、Ｈ：生物処理水、Ｉ：淡水、Ｊ：濃縮水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
有機性廃水を生物処理して生物処理水を得、更に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水を前記希釈水として用いる請求項１記載の海水淡水化方法。
【請求項３】
前記廃水処理工程では、生物処理するための生物処理槽内の液面下に前記除濁装置を浸漬膜として設置してろ過処理する請求項２記載の海水淡水化方法。
【請求項４】
前記混合水処理工程では、逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する請求項１〜３の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項５】
前記混合水処理工程では、除濁装置を用いて混合水をろ過処理する前に、混合水を生物処理する請求項４記載の海水淡水化方法。
【請求項６】
前記混合工程では、海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする請求項１〜５の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項７】
除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水と混合する請求項１〜３の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項８】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項１】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化する海水淡水化方法であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合する混合工程と、該混合工程により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理工程とを実施して海水を淡水化することを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
有機性廃水を生物処理して生物処理水を得、更に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いてろ過処理し透過水を得、該透過水を逆浸透膜装置を用いたろ過処理により透過水たる浄化水と濃縮水とを得る廃水処理工程を実施し、前記混合工程では、前記濃縮水を前記希釈水として用いる請求項１記載の海水淡水化方法。
【請求項３】
前記廃水処理工程では、生物処理するための生物処理槽内の液面下に前記除濁装置を浸漬膜として設置してろ過処理する請求項２記載の海水淡水化方法。
【請求項４】
前記混合水処理工程では、逆浸透膜装置を用いてろ過処理する前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置を用いて混合水をろ過処理する請求項１〜３の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項５】
前記混合水処理工程では、除濁装置を用いて混合水をろ過処理する前に、混合水を生物処理する請求項４記載の海水淡水化方法。
【請求項６】
前記混合工程では、海水と希釈水との混合体積比を海水１に対して希釈水０．１以上とする請求項１〜５の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項７】
除濁装置を用いて海水をろ過処理し、前記混合工程では、該ろ過処理された海水と希釈水と混合する請求項１〜３の何れかに記載の海水淡水化方法。
【請求項８】
逆浸透膜装置を用いたろ過処理によって海水を淡水化するように構成されてなる海水淡水化装置であって、
有機性廃水を生物処理して得られる生物処理水を希釈水として、塩濃度が１．０〜８．０質量％である海水に混合し、該混合により得られた混合水を前記逆浸透膜装置に供給してろ過処理する混合水処理部を備えてなることを特徴とする海水淡水化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−１４９１２３（Ｐ２０１０−１４９１２３Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５８８８１（Ｐ２０１０−５８８８１）
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【分割の表示】特願２００９−３１８１９（Ｐ２００９−３１８１９）の分割
【原出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１６日（２０１０．３．１６）
【分割の表示】特願２００９−３１８１９（Ｐ２００９−３１８１９）の分割
【原出願日】平成２１年２月１３日（２００９．２．１３）
【出願人】（０００１９２５９０）株式会社神鋼環境ソリューション (534)
【Ｆターム（参考）】
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