海水淡水化方法および海水淡水化装置
【課題】 生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る海水淡水化方法を提供する。
【解決手段】 有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法を提供する。
【解決手段】 有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法を提供する。
【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（ＲＯ膜）を有する逆浸透膜装置によるろ過処理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て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、逆浸透膜装置によるろ過処理によって海水から浄化水たる淡水を得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の海水淡水化方法及び海水淡水化装置では、海水を逆浸透膜装置でろ過処理するのに海水をポンプ等で加圧して該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海水を該逆浸透膜装置に圧送するために多大なエネルギー（動力）が必要となるという問題がある。
【０００５】
そこで、有機物を含有する廃水（以下、「有機性廃水」とも言う。）が生物処理槽内で生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水及び浄化水たる第１透過水を得、該第１濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、第２逆浸透膜装置で該混合水をろ過処理して浄化水たる第２透過水（淡水）を得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
前記第１逆浸透膜装置で得られる第１濃縮水は、海水より塩濃度が低いことから、該第１濃縮水を希釈水として海水と混合することで得られる混合水も、海水より塩濃度が低い。よって、所定の量の浄化水たる淡水を得るべく逆浸透膜装置に混合水を圧送するのに必要なエネルギーは、逆浸透膜装置に海水を圧送するのに必要なエネルギーに比して小さいため、斯かる海水淡水化方法及び海水淡水化装置によれば、得られる浄化水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギーを抑制することができるという利点がある。
また、斯かる海水淡水化方法及び海水淡水化装置によれば、生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理することにより、第１逆浸透膜装置から得られる第１透過水を浄化水として得ることができるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５５３１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４９１００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、前記生物処理水には、生物（細菌、原生動物、後生動物等）と、該生物による分解がされずに残った残留有機物と、該生物が分泌する分泌物とが含まれているため、上記特許文献２の海水淡水化方法及び海水淡水化装置では、前記生物、前記残留有機物、及び前記分泌物が第１逆浸透膜装置のＲＯ膜（以下、「第１ＲＯ膜」ともいう。）に付着し堆積して、該第１ＲＯ膜の詰まり（「ファウリング」ともいい、特に生物由来の「ファウリング」を「バイオファウリング」ともいう。）が生じる場合がある。また、生物処理水は、通常、生物処理槽から第１逆浸透膜装置に移送される途中で生物処理水貯留槽に一旦貯留されるが、該生物処理水貯留槽に生物処理水が貯留されている際に、空気等を介して生物処理水に微生物が混入し、その結果、この微生物によってもバイオファウリングが生じる場合もある。そして、該ＲＯ膜に付着した生物が分泌物を分泌し増殖して、バイオファウリングが形成される場合がある。そして、該第１ＲＯ膜に付着した生物が分泌物を分泌して増殖し続ける結果、バイオファウリングが進行する場合がある。
バイオファウリングは、前記第１ＲＯ膜の膜面を通過する際の水の抵抗（流路抵抗）を増加させる要因となる。従って、前記第１ＲＯ膜でバイオファウリングが進行した状態において、バイオファウリングが生じる前と同じ流束で浄化水を得るには、生物処理水を前記第１ＲＯ膜に送水するための圧力を増加させる必要があり、その結果、多大なエネルギー（動力）が必要となる。さらには、該第１逆浸透膜装置の第１ＲＯ膜エレメントに多大な流路抵抗が生じた状態で第１逆浸透膜装置に生物処理水を送ると、該第１ＲＯ膜エレメントに負荷がかかり、該第１ＲＯ膜エレメントの第１ＲＯ膜が損傷するおそれがある。また、前記第１ＲＯ膜でバイオファウリングが進行した状態において、バイオファウリングが生じる前と同じ圧力で生物処理水を第１逆浸透膜装置に供給すると、得られる浄化水たる透過水の流束が小さくなるという問題がある。
斯かる問題を解消するには、前記第１ＲＯ膜を洗浄したり、バイオファウリングを抑制することが考えられるが、洗浄のために使用する薬品（アルカリ、酸、酸化剤、還元剤等）やバイオファウリング抑制剤（塩素系化合物等）の分のコストがかかり、また、洗浄等のために第１逆浸透膜装置を停止することとなって所望の量の浄化水を得ることができなくなるという問題がある。また、前記第１逆浸透膜装置を停止することで、海水を希釈するための第１濃縮水を得ることができなくなるため、海水から第２逆浸透膜装置を用いてエネルギー効率良く浄化水たる第２透過水を得ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る海水淡水化方法及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】
【０００９】
本発明は、有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法にある。
【００１０】
斯かる海水淡水化方法によれば、前記第１工程では前記生物処理水に含まれていた生物等が前記第１逆浸透膜装置の第１ＲＯ膜に付着し得るが、前記第１工程後に前記第２工程を実施することにより、海水を含んでいる第２混合水が前記第１逆浸透膜装置でろ過処理されるので、前記第１ＲＯ膜に付着した生物が第２混合水中の塩等により生育し難くなり、前記第１ＲＯ膜のバイオファウリングを抑制することができるという利点がある。
また、斯かる海水淡水化方法によれば、前記第１ＲＯ膜のみならず、該第２逆浸透膜装置の逆浸透膜（以下、「第２ＲＯ膜」ともいう。）に対しても同様な利点がある。即ち、前記第２工程では前記生物等が前記第２逆浸透膜装置の第２ＲＯ膜に付着し得るが、前記第２工程後に前記第１工程を実施することにより、海水を含んでいる第１混合水が前記第２逆浸透膜装置でろ過処理されるので、前記第２ＲＯ膜に付着した生物が第１混合水中の塩等により生育し難くなり、前記第２ＲＯ膜のバイオファウリングを抑制することができるという利点がある。
さらに、斯かる海水淡水化方法によれば、海水が含有されている混合水と、生物処理水とを逆浸透膜装置でろ過処理することにより、浄化水たる透過水を得ることができる。
即ち、斯かる海水淡水化方法によれば、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る。
【００１１】
また、本発明は、有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水をろ過処理して濃縮水を得る第１逆浸透膜装置が備えられてなり、該濃縮水が希釈水として海水に混合されて混合水が得られるように構成されてなり、更に、該混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置が備えられてなる海水淡水化装置であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施しうるように構成されていることを特徴とする海水淡水化装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における海水淡水化装置の概略図である。
【図２】同実施形態の一状態を示す概略図である。
【図３】同実施形態の一状態を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態における海水淡水化装置の利点を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施形態における海水淡水化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
まず、本実施形態に係る海水淡水化装置について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の海水淡水化装置の概略図である。
図１に示すように、本実施形態の海水淡水化装置１０は、有機性廃水Ｂを生物処理して生物処理水を得る生物処理槽１１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生物処理水をろ過処理により除濁して第１除濁処理水を得る第１除濁装置１２と、第１除濁処理水を加圧する第１加圧部１３と、加圧された第１除濁処理水を生物処理水としてろ過処理して浄化水Ｃたる第１透過水及び第１濃縮水を得る第１逆浸透膜装置１４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海水Ａをろ過処理により除濁して第２除濁処理水を得る第２除濁装置１５と、海水Ａとしての第２除濁処理水及び第１濃縮水を混合して第１混合水を得る混合部１６と、第１混合水を加圧する第２加圧部１７と、加圧された第１混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置１８とを備えている。
【００１７】
前記海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０質量％以上８．０質量％以下の水であり、より具体的には、塩濃度が例えば２．５質量％以上６．０質量％以下である。
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。
【００１８】
前記有機性廃水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、１００〜２０００ｍｇ／Ｌ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。
前記有機性廃水Ｂとしては、下水（生活廃水、雨水が下水道に流れた水等）、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。
【００１９】
前記生物処理は、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。前記生物処理としては、例えば、活性汚泥を用いた曝気処理等を挙げることができる。
【００２０】
本明細書において、除濁は、逆浸透膜装置でろ過処理する前に、逆浸透膜装置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し、例えば、逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過をすることや沈降分離をすることなどを意味する。
【００２１】
前記第１除濁装置１２は、ＭＦ膜及びＵＦ膜の少なくとも何れか１つを有するろ過膜を備えている。該ろ過膜は、前記生物処理槽１１の液面下に浸漬膜として設置されている。
【００２２】
前記加圧部１３、１７としては、例えばポンプ等が挙げられる。
【００２３】
前記逆浸透膜装置１４、１８は、ＲＯ膜と、該ＲＯ膜を収容する圧力容器とを備えている。本明細書におけるＲＯ膜は、ナノろ過膜（ＮＦ膜）を含む概念である。
【００２４】
前記第２除濁装置１５は、ＭＦ膜及びＵＦ膜の少なくとも何れか１つを有するろ過膜と、このろ過膜を収容する圧力容器とを備えている。
【００２５】
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、図２に示すように、有機性廃水Ｂを生物処理槽１１で生物処理して生物処理水を得、生物処理水を第１除濁装置１２で除濁して第１除濁処理水を得、第１除濁処理水を第１加圧部１３で加圧し、加圧された第１除濁処理水を第１逆浸透膜装置１４でろ過処理して浄化水Ｃたる第１透過水及び第１濃縮水を得、海水Ａを第２除濁装置１５で除濁して第２除濁処理水を得、第２除濁処理水及び第１濃縮水を混合部１６で混合して第１混合水を得、第１混合水を第２加圧部１７で加圧し、加圧された第１混合水を第２逆浸透膜装置１８でろ過処理して淡水たる第３透過水及び第３濃縮水Ｄを得る第１工程を実施しうるように構成されている。
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記第１工程の実施時に、有機性廃水Ｂが生物処理槽１１に移送され、第１除濁処理水が第１逆浸透膜装置１４に移送され、第１透過水が浄化水Ｃとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第１濃縮水が混合部１６に移送され、海水Ａが第２除濁装置１５に移送され、第２除濁処理水が混合部１６に移送され、第１混合水が第２逆浸透膜装置１８に移送され、淡水たる第３透過水が浄化水Ｅとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第３濃縮水Ｄが濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されている。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、複数の経路を備えており、例えば、第１除濁処理水を第１逆浸透膜装置１４に移送する第１移送径路２０ａと、第１濃縮水を混合部１６に移送する第２移送径路２０ｂと、第１混合水を第２逆浸透膜装置１８に移送する第３移送径路２０ｃと、第３濃縮水Ｄを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送する第４移送径路２０ｄとを備えている。
【００２６】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、図３に示すように、有機性廃水Ｂを生物処理槽１１で生物処理して生物処理水を得、生物処理水を第１除濁装置１２で除濁して第１除濁処理水を得、第１除濁処理水を第１加圧部１３で加圧し、加圧された第１除濁処理水を第２逆浸透膜装置１８でろ過処理して第２透過水及び第２濃縮水を得、海水Ａを前記第２除濁装置１５で除濁して第２除濁処理水を得、第２除濁処理水及び第２濃縮水を混合部１６で混合して第２混合水を得、第２混合水を第２加圧部１７で加圧し、加圧された第２混合水を前記第１逆浸透膜装置１４でろ過処理して第４透過水及び第４濃縮水Ｆを得る第２工程を実施しうるように構成されている。
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記第２工程の実施時に、有機性廃水Ｂが生物処理槽１１に移送され、第１除濁処理水が第２逆浸透膜装置１８に移送され、第２透過水が浄化水Ｅとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第２濃縮水が混合部１６に移送され、海水Ａが第２除濁装置１５に移送され、第２除濁処理水が混合部１６に移送され、第２混合水が第１逆浸透膜装置１４に移送され、淡水たる第４透過水が浄化水Ｃとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第４濃縮水Ｆが濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されている。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、上述の経路の他に、例えば、第１除濁処理水を第２逆浸透膜装置１８に移送する第５移送径路２０ｅと、第３濃縮水を混合部１６に移送する第６移送径路２０ｆと、第２混合水を第１逆浸透膜装置１４に移送する第７移送径路２０ｇと、第４濃縮水Ｆを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送する第８移送径路２０ｈとを備えている。
【００２７】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、各移送径路に介装されたバルブを備えている。具体的には、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブとして、前記第１移送経路２０ａ、前記第２移送経路２０ｂ、前記第３移送経路２０ｃ、前記第４移送経路２０ｄ、前記第５移送経路２０ｅ、前記第６移送経路２０ｆ、前記第７移送経路２０ｇ、及び前記第８移送経路２０ｈにそれぞれ介装された第１バルブ１９ａ、第２バルブ１９ｂ、第３バルブ１９ｃ、第４バルブ１９ｄ、第５バルブ１９ｅ、第６バルブ１９ｆ、第７バルブ１９ｇ、及び第８バルブ１９ｈを備えている。
【００２８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、各バルブの開閉操作によって流路を決定するバルブ機構を備えている。また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構により、前記第１〜４バルブが開状態とされ、前記第５〜８バルブが閉状態とされることで、前記第１工程が実施されるように構成されている。さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構により、前記第１〜４バルブが閉状態とされ、前記第５〜８バルブが開状態とされることで、前記第２工程が実施されるように構成されている。
このように、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構によって各バルブを開閉するように構成されていることから、前記第１工程と前記第２工程とを交互に実施することができる。
【００２９】
前記混合部１６で得られる混合水の塩濃度は、前記生物処理水に非好塩性生物が含まれている場合には、０．２Ｍ（０．２ｍｏｌ／Ｌ）を超えることが好ましい。また、該塩濃度は、前記生物処理水に非好塩性生物及び低度好塩性生物が含まれている場合には、０．５Ｍを超えることがより好ましい。非好塩性生物の生育を十分に抑制する塩濃度は０．２Ｍであり、非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育を十分に抑制する塩濃度は０．５Ｍであるからである。
また、前記混合水の塩濃度は、０．８Ｍ以下が好ましく、０．６Ｍ以下がより好ましい。
【００３０】
以下に、図４を参照して、前記混合水の塩濃度が上記範囲であることが好ましい理由について詳しく説明する。
【００３１】
図４に示すように、一の逆浸透膜装置に供給する水（以下、「供給水」ともいう。）における海水の体積比率（海水混合比）が低いほど、供給水の塩濃度（供給水塩濃度）が低くなる。このため、供給水を加圧するエネルギーが海水のみからなる場合に比べて小さいので、得られる浄化水た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抑制できる。このように、要するエネルギーを低減するためには、海水混合比が小さいことが好ましい。
【００３２】
しかし、図４において、海水混合比が３０％以下の場合、即ち、供給水の塩濃度が０．２Ｍ以下の場合には、非好塩性の雰囲気であるので、非好塩性生物が生育可能である。海水混合比が３０％を超えて８０％以下の場合、即ち、供給水の塩濃度が０．２Ｍを超えて０．５Ｍ以下の場合には、低度好塩性の雰囲気であるので、低度好塩性生物が生育可能である。
ここで、供給水中に存在する生物について説明する。生物を耐塩性で分類すると、高度好塩性生物と、中度好塩性生物と、低度好塩性生物と、非好塩性生物とに分かれる。高度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が２．５Ｍを超える生物である。中度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０．５Ｍを超えて２．５Ｍ以下であり、様々な含塩試料から分離される細菌が該当する。低度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０．２Ｍを超えて０．５Ｍ以下であり、例えば、海洋性の高等生物や細菌が該当する。非好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０Ｍを超えて０．２Ｍ以下であり、多くの高等生物や土壌細菌が該当する。
【００３３】
仮に、海水の塩濃度が３．５質量％である場合、ＮａＣｌ（ＭＷ：モル質量＝５８．４４）換算で０．６Ｍになる。また、生物処理水の塩濃度が０．０２４質量％である場合、ＮａＣｌ換算で０．００４Ｍとなり、第１除濁装置１２及び一の逆浸透膜装置によるろ過処理をして得られる濃縮水の塩濃度は０．０２Ｍ程度である。
図４に示すように、海水混合比が０％の場合、即ち、供給水が生物処理水由来の濃縮水のみ（濃縮水１００％）の場合、供給水の塩濃度は０．０２Ｍである。海水混合比が２０％の場合、即ち、供給水が海水２０％で濃縮水８０％の場合、供給水の塩濃度は０．１２Ｍである。海水混合比が４０％の場合、即ち、供給水が海水４０％で濃縮水６０％の場合、供給水の塩濃度は０．２４Ｍである。海水混合比が６０％の場合、即ち、供給水が海水６０％で濃縮水４０％の場合、供給水の塩濃度は０．３６Ｍである。海水混合比が８０％の場合、即ち、供給水が海水８０％で濃縮水２０％の場合、供給水の塩濃度は０．５０Ｍである。海水混合比が１００％の場合、即ち、供給水が海水のみ（海水１００％）の場合、供給水の塩濃度は０．６０Ｍである。
【００３４】
生物の生育は、至適増殖ＮａＣｌ濃度の範囲外で十分に抑制され、特に至適増殖ＮａＣｌ濃度よりも高くなると効果的に抑制され、生物が死滅される場合もある。このため、図４に示すように、供給水の海水混合比が３０％以下である場合には、供給水の塩濃度は０．２Ｍ以下であるので、非好塩性生物は生育可能である。また、供給水の海水混合比３０％を超え８０％以下である場合には、供給水の塩濃度は０．２Ｍを超え０．５Ｍ以下であるので、低度好塩性生物は生育可能である。しかし、供給水の塩濃度が０．５Ｍを超えるように海水の比率を高めると、非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育が十分に抑制される。また、生物処理水には非好塩性生物及び低度好塩性生物が相対的に多く含まれている。よって、一の逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理することで該一の逆浸透膜装置のＲＯ膜に非好塩性生物及び低度好塩性生物が付着した後に、塩濃度が０．５Ｍを超える混合水を該一の逆浸透膜装置でろ過処理することにより、該一の逆浸透膜装置に付着した非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育を十分に抑制できる。
従って、前記混合水の塩濃度が上記好ましい範囲となることにより、海水淡水化に要するエネルギーを低減しつつ、バイオファウリングを十分に抑制することができる。
【００３５】
本実施形態の海水淡水化方法は、本実施形態の海水淡水化装置を用いて、前記第１工程と前記第２工程とを交互に実施する方法である。
【００３６】
尚、本実施形態の海水淡水化方法及び海水淡水化装置は、上記構成を有するものであるが、本発明の海水淡水化方法及び海水淡水化装置は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００３７】
例えば、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２のろ過膜が、前記生物処理槽１１の液面下に浸漬膜として設置されているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２のろ過膜が、図５に示すように、槽外に設置されるタイプのものであってもよい。このような態様では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を収容する収容容器を備えてもよい。
【００３８】
また、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を備えているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜の代わりに、砂ろ過器を有する砂ろ過手段、及び被処理水を沈殿分離する沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。また、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を備え、更に、前記砂ろ過手段及び沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。なお、砂ろ過器は固形物質等の不純物によって詰まりやすいことから、前記第１除濁装置１２は、前記砂ろ過手段を備える場合には、更に沈殿分離槽を備え且つ生物処理水を沈殿分離槽で沈殿分離して上澄水を得、該上澄水を前記砂ろ過手段でろ過処理するように構成されていることが好ましい。
【００３９】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜を備えているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜の代わりに、砂ろ過器を有する砂ろ過手段、及び被処理水を沈殿分離する沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。また、本発明の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜を備え、更に、前記砂ろ過手段及び沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。なお、砂ろ過器は固形物質等の不純物によって詰まりやすいことから、前記第２除濁装置１５は、前記砂ろ過手段を備える場合には、更に沈殿分離槽を備え且つ海水を沈殿分離槽で沈殿分離して上澄水を得、該上澄水を前記砂ろ過手段でろ過処理するように構成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１０：海水淡水化装置、１１：生物処理槽、１２：第１除濁装置、１３：第１加圧部、１４：第１逆浸透膜装置、１５：第２除濁装置、１６：混合部、１７：第２加圧部、１８：第２逆浸透膜装置、Ａ：海水、Ｂ：有機性廃水、Ｃ：浄化水、Ｄ：濃縮水、Ｅ：浄化水、Ｆ：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（ＲＯ膜）を有する逆浸透膜装置によるろ過処理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て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、逆浸透膜装置によるろ過処理によって海水から浄化水たる淡水を得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の海水淡水化方法及び海水淡水化装置では、海水を逆浸透膜装置でろ過処理するのに海水をポンプ等で加圧して該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海水を該逆浸透膜装置に圧送するために多大なエネルギー（動力）が必要となるという問題がある。
【０００５】
そこで、有機物を含有する廃水（以下、「有機性廃水」とも言う。）が生物処理槽内で生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水及び浄化水たる第１透過水を得、該第１濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、第２逆浸透膜装置で該混合水をろ過処理して浄化水たる第２透過水（淡水）を得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
前記第１逆浸透膜装置で得られる第１濃縮水は、海水より塩濃度が低いことから、該第１濃縮水を希釈水として海水と混合することで得られる混合水も、海水より塩濃度が低い。よって、所定の量の浄化水たる淡水を得るべく逆浸透膜装置に混合水を圧送するのに必要なエネルギーは、逆浸透膜装置に海水を圧送するのに必要なエネルギーに比して小さいため、斯かる海水淡水化方法及び海水淡水化装置によれば、得られる浄化水の単位量当たりにおける圧送に必要なエネルギーを抑制することができるという利点がある。
また、斯かる海水淡水化方法及び海水淡水化装置によれば、生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理することにより、第１逆浸透膜装置から得られる第１透過水を浄化水として得ることができるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５５３１７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４９１００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、前記生物処理水には、生物（細菌、原生動物、後生動物等）と、該生物による分解がされずに残った残留有機物と、該生物が分泌する分泌物とが含まれているため、上記特許文献２の海水淡水化方法及び海水淡水化装置では、前記生物、前記残留有機物、及び前記分泌物が第１逆浸透膜装置のＲＯ膜（以下、「第１ＲＯ膜」ともいう。）に付着し堆積して、該第１ＲＯ膜の詰まり（「ファウリング」ともいい、特に生物由来の「ファウリング」を「バイオファウリング」ともいう。）が生じる場合がある。また、生物処理水は、通常、生物処理槽から第１逆浸透膜装置に移送される途中で生物処理水貯留槽に一旦貯留されるが、該生物処理水貯留槽に生物処理水が貯留されている際に、空気等を介して生物処理水に微生物が混入し、その結果、この微生物によってもバイオファウリングが生じる場合もある。そして、該ＲＯ膜に付着した生物が分泌物を分泌し増殖して、バイオファウリングが形成される場合がある。そして、該第１ＲＯ膜に付着した生物が分泌物を分泌して増殖し続ける結果、バイオファウリングが進行する場合がある。
バイオファウリングは、前記第１ＲＯ膜の膜面を通過する際の水の抵抗（流路抵抗）を増加させる要因となる。従って、前記第１ＲＯ膜でバイオファウリングが進行した状態において、バイオファウリングが生じる前と同じ流束で浄化水を得るには、生物処理水を前記第１ＲＯ膜に送水するための圧力を増加させる必要があり、その結果、多大なエネルギー（動力）が必要となる。さらには、該第１逆浸透膜装置の第１ＲＯ膜エレメントに多大な流路抵抗が生じた状態で第１逆浸透膜装置に生物処理水を送ると、該第１ＲＯ膜エレメントに負荷がかかり、該第１ＲＯ膜エレメントの第１ＲＯ膜が損傷するおそれがある。また、前記第１ＲＯ膜でバイオファウリングが進行した状態において、バイオファウリングが生じる前と同じ圧力で生物処理水を第１逆浸透膜装置に供給すると、得られる浄化水たる透過水の流束が小さくなるという問題がある。
斯かる問題を解消するには、前記第１ＲＯ膜を洗浄したり、バイオファウリングを抑制することが考えられるが、洗浄のために使用する薬品（アルカリ、酸、酸化剤、還元剤等）やバイオファウリング抑制剤（塩素系化合物等）の分のコストがかかり、また、洗浄等のために第１逆浸透膜装置を停止することとなって所望の量の浄化水を得ることができなくなるという問題がある。また、前記第１逆浸透膜装置を停止することで、海水を希釈するための第１濃縮水を得ることができなくなるため、海水から第２逆浸透膜装置を用いてエネルギー効率良く浄化水たる第２透過水を得ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る海水淡水化方法及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】
【０００９】
本発明は、有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法にある。
【００１０】
斯かる海水淡水化方法によれば、前記第１工程では前記生物処理水に含まれていた生物等が前記第１逆浸透膜装置の第１ＲＯ膜に付着し得るが、前記第１工程後に前記第２工程を実施することにより、海水を含んでいる第２混合水が前記第１逆浸透膜装置でろ過処理されるので、前記第１ＲＯ膜に付着した生物が第２混合水中の塩等により生育し難くなり、前記第１ＲＯ膜のバイオファウリングを抑制することができるという利点がある。
また、斯かる海水淡水化方法によれば、前記第１ＲＯ膜のみならず、該第２逆浸透膜装置の逆浸透膜（以下、「第２ＲＯ膜」ともいう。）に対しても同様な利点がある。即ち、前記第２工程では前記生物等が前記第２逆浸透膜装置の第２ＲＯ膜に付着し得るが、前記第２工程後に前記第１工程を実施することにより、海水を含んでいる第１混合水が前記第２逆浸透膜装置でろ過処理されるので、前記第２ＲＯ膜に付着した生物が第１混合水中の塩等により生育し難くなり、前記第２ＲＯ膜のバイオファウリングを抑制することができるという利点がある。
さらに、斯かる海水淡水化方法によれば、海水が含有されている混合水と、生物処理水とを逆浸透膜装置でろ過処理することにより、浄化水たる透過水を得ることができる。
即ち、斯かる海水淡水化方法によれば、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る。
【００１１】
また、本発明は、有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水をろ過処理して濃縮水を得る第１逆浸透膜装置が備えられてなり、該濃縮水が希釈水として海水に混合されて混合水が得られるように構成されてなり、更に、該混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置が備えられてなる海水淡水化装置であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施しうるように構成されていることを特徴とする海水淡水化装置にある。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、生物処理水及び海水を用いて浄化水を得つつ、バイオファウリングを抑制し得る海水淡水化方法及び海水淡水化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における海水淡水化装置の概略図である。
【図２】同実施形態の一状態を示す概略図である。
【図３】同実施形態の一状態を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態における海水淡水化装置の利点を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施形態における海水淡水化装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
まず、本実施形態に係る海水淡水化装置について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の海水淡水化装置の概略図である。
図１に示すように、本実施形態の海水淡水化装置１０は、有機性廃水Ｂを生物処理して生物処理水を得る生物処理槽１１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生物処理水をろ過処理により除濁して第１除濁処理水を得る第１除濁装置１２と、第１除濁処理水を加圧する第１加圧部１３と、加圧された第１除濁処理水を生物処理水としてろ過処理して浄化水Ｃたる第１透過水及び第１濃縮水を得る第１逆浸透膜装置１４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海水Ａをろ過処理により除濁して第２除濁処理水を得る第２除濁装置１５と、海水Ａとしての第２除濁処理水及び第１濃縮水を混合して第１混合水を得る混合部１６と、第１混合水を加圧する第２加圧部１７と、加圧された第１混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置１８とを備えている。
【００１７】
前記海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、塩濃度が１．０質量％以上８．０質量％以下の水であり、より具体的には、塩濃度が例えば２．５質量％以上６．０質量％以下である。
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。
【００１８】
前記有機性廃水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、１００〜２０００ｍｇ／Ｌ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。
前記有機性廃水Ｂとしては、下水（生活廃水、雨水が下水道に流れた水等）、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。
【００１９】
前記生物処理は、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。前記生物処理としては、例えば、活性汚泥を用いた曝気処理等を挙げることができる。
【００２０】
本明細書において、除濁は、逆浸透膜装置でろ過処理する前に、逆浸透膜装置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し、例えば、逆浸透膜ろ過よりも粗いろ過をすることや沈降分離をすることなどを意味する。
【００２１】
前記第１除濁装置１２は、ＭＦ膜及びＵＦ膜の少なくとも何れか１つを有するろ過膜を備えている。該ろ過膜は、前記生物処理槽１１の液面下に浸漬膜として設置されている。
【００２２】
前記加圧部１３、１７としては、例えばポンプ等が挙げられる。
【００２３】
前記逆浸透膜装置１４、１８は、ＲＯ膜と、該ＲＯ膜を収容する圧力容器とを備えている。本明細書におけるＲＯ膜は、ナノろ過膜（ＮＦ膜）を含む概念である。
【００２４】
前記第２除濁装置１５は、ＭＦ膜及びＵＦ膜の少なくとも何れか１つを有するろ過膜と、このろ過膜を収容する圧力容器とを備えている。
【００２５】
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、図２に示すように、有機性廃水Ｂを生物処理槽１１で生物処理して生物処理水を得、生物処理水を第１除濁装置１２で除濁して第１除濁処理水を得、第１除濁処理水を第１加圧部１３で加圧し、加圧された第１除濁処理水を第１逆浸透膜装置１４でろ過処理して浄化水Ｃたる第１透過水及び第１濃縮水を得、海水Ａを第２除濁装置１５で除濁して第２除濁処理水を得、第２除濁処理水及び第１濃縮水を混合部１６で混合して第１混合水を得、第１混合水を第２加圧部１７で加圧し、加圧された第１混合水を第２逆浸透膜装置１８でろ過処理して淡水たる第３透過水及び第３濃縮水Ｄを得る第１工程を実施しうるように構成されている。
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記第１工程の実施時に、有機性廃水Ｂが生物処理槽１１に移送され、第１除濁処理水が第１逆浸透膜装置１４に移送され、第１透過水が浄化水Ｃとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第１濃縮水が混合部１６に移送され、海水Ａが第２除濁装置１５に移送され、第２除濁処理水が混合部１６に移送され、第１混合水が第２逆浸透膜装置１８に移送され、淡水たる第３透過水が浄化水Ｅとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第３濃縮水Ｄが濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されている。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、複数の経路を備えており、例えば、第１除濁処理水を第１逆浸透膜装置１４に移送する第１移送径路２０ａと、第１濃縮水を混合部１６に移送する第２移送径路２０ｂと、第１混合水を第２逆浸透膜装置１８に移送する第３移送径路２０ｃと、第３濃縮水Ｄを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送する第４移送径路２０ｄとを備えている。
【００２６】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、図３に示すように、有機性廃水Ｂを生物処理槽１１で生物処理して生物処理水を得、生物処理水を第１除濁装置１２で除濁して第１除濁処理水を得、第１除濁処理水を第１加圧部１３で加圧し、加圧された第１除濁処理水を第２逆浸透膜装置１８でろ過処理して第２透過水及び第２濃縮水を得、海水Ａを前記第２除濁装置１５で除濁して第２除濁処理水を得、第２除濁処理水及び第２濃縮水を混合部１６で混合して第２混合水を得、第２混合水を第２加圧部１７で加圧し、加圧された第２混合水を前記第１逆浸透膜装置１４でろ過処理して第４透過水及び第４濃縮水Ｆを得る第２工程を実施しうるように構成されている。
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記第２工程の実施時に、有機性廃水Ｂが生物処理槽１１に移送され、第１除濁処理水が第２逆浸透膜装置１８に移送され、第２透過水が浄化水Ｅとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第２濃縮水が混合部１６に移送され、海水Ａが第２除濁装置１５に移送され、第２除濁処理水が混合部１６に移送され、第２混合水が第１逆浸透膜装置１４に移送され、淡水たる第４透過水が浄化水Ｃとして浄化水貯留槽（図示せず）に移送され、第４濃縮水Ｆが濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されている。
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、上述の経路の他に、例えば、第１除濁処理水を第２逆浸透膜装置１８に移送する第５移送径路２０ｅと、第３濃縮水を混合部１６に移送する第６移送径路２０ｆと、第２混合水を第１逆浸透膜装置１４に移送する第７移送径路２０ｇと、第４濃縮水Ｆを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送する第８移送径路２０ｈとを備えている。
【００２７】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、各移送径路に介装されたバルブを備えている。具体的には、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブとして、前記第１移送経路２０ａ、前記第２移送経路２０ｂ、前記第３移送経路２０ｃ、前記第４移送経路２０ｄ、前記第５移送経路２０ｅ、前記第６移送経路２０ｆ、前記第７移送経路２０ｇ、及び前記第８移送経路２０ｈにそれぞれ介装された第１バルブ１９ａ、第２バルブ１９ｂ、第３バルブ１９ｃ、第４バルブ１９ｄ、第５バルブ１９ｅ、第６バルブ１９ｆ、第７バルブ１９ｇ、及び第８バルブ１９ｈを備えている。
【００２８】
また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、各バルブの開閉操作によって流路を決定するバルブ機構を備えている。また、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構により、前記第１〜４バルブが開状態とされ、前記第５〜８バルブが閉状態とされることで、前記第１工程が実施されるように構成されている。さらに、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構により、前記第１〜４バルブが閉状態とされ、前記第５〜８バルブが開状態とされることで、前記第２工程が実施されるように構成されている。
このように、本実施形態の海水淡水化装置１０は、前記バルブ機構によって各バルブを開閉するように構成されていることから、前記第１工程と前記第２工程とを交互に実施することができる。
【００２９】
前記混合部１６で得られる混合水の塩濃度は、前記生物処理水に非好塩性生物が含まれている場合には、０．２Ｍ（０．２ｍｏｌ／Ｌ）を超えることが好ましい。また、該塩濃度は、前記生物処理水に非好塩性生物及び低度好塩性生物が含まれている場合には、０．５Ｍを超えることがより好ましい。非好塩性生物の生育を十分に抑制する塩濃度は０．２Ｍであり、非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育を十分に抑制する塩濃度は０．５Ｍであるからである。
また、前記混合水の塩濃度は、０．８Ｍ以下が好ましく、０．６Ｍ以下がより好ましい。
【００３０】
以下に、図４を参照して、前記混合水の塩濃度が上記範囲であることが好ましい理由について詳しく説明する。
【００３１】
図４に示すように、一の逆浸透膜装置に供給する水（以下、「供給水」ともいう。）における海水の体積比率（海水混合比）が低いほど、供給水の塩濃度（供給水塩濃度）が低くなる。このため、供給水を加圧するエネルギーが海水のみからなる場合に比べて小さいので、得られる浄化水た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抑制できる。このように、要するエネルギーを低減するためには、海水混合比が小さいことが好ましい。
【００３２】
しかし、図４において、海水混合比が３０％以下の場合、即ち、供給水の塩濃度が０．２Ｍ以下の場合には、非好塩性の雰囲気であるので、非好塩性生物が生育可能である。海水混合比が３０％を超えて８０％以下の場合、即ち、供給水の塩濃度が０．２Ｍを超えて０．５Ｍ以下の場合には、低度好塩性の雰囲気であるので、低度好塩性生物が生育可能である。
ここで、供給水中に存在する生物について説明する。生物を耐塩性で分類すると、高度好塩性生物と、中度好塩性生物と、低度好塩性生物と、非好塩性生物とに分かれる。高度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が２．５Ｍを超える生物である。中度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０．５Ｍを超えて２．５Ｍ以下であり、様々な含塩試料から分離される細菌が該当する。低度好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０．２Ｍを超えて０．５Ｍ以下であり、例えば、海洋性の高等生物や細菌が該当する。非好塩性生物は、至適増殖ＮａＣｌ濃度が０Ｍを超えて０．２Ｍ以下であり、多くの高等生物や土壌細菌が該当する。
【００３３】
仮に、海水の塩濃度が３．５質量％である場合、ＮａＣｌ（ＭＷ：モル質量＝５８．４４）換算で０．６Ｍになる。また、生物処理水の塩濃度が０．０２４質量％である場合、ＮａＣｌ換算で０．００４Ｍとなり、第１除濁装置１２及び一の逆浸透膜装置によるろ過処理をして得られる濃縮水の塩濃度は０．０２Ｍ程度である。
図４に示すように、海水混合比が０％の場合、即ち、供給水が生物処理水由来の濃縮水のみ（濃縮水１００％）の場合、供給水の塩濃度は０．０２Ｍである。海水混合比が２０％の場合、即ち、供給水が海水２０％で濃縮水８０％の場合、供給水の塩濃度は０．１２Ｍである。海水混合比が４０％の場合、即ち、供給水が海水４０％で濃縮水６０％の場合、供給水の塩濃度は０．２４Ｍである。海水混合比が６０％の場合、即ち、供給水が海水６０％で濃縮水４０％の場合、供給水の塩濃度は０．３６Ｍである。海水混合比が８０％の場合、即ち、供給水が海水８０％で濃縮水２０％の場合、供給水の塩濃度は０．５０Ｍである。海水混合比が１００％の場合、即ち、供給水が海水のみ（海水１００％）の場合、供給水の塩濃度は０．６０Ｍである。
【００３４】
生物の生育は、至適増殖ＮａＣｌ濃度の範囲外で十分に抑制され、特に至適増殖ＮａＣｌ濃度よりも高くなると効果的に抑制され、生物が死滅される場合もある。このため、図４に示すように、供給水の海水混合比が３０％以下である場合には、供給水の塩濃度は０．２Ｍ以下であるので、非好塩性生物は生育可能である。また、供給水の海水混合比３０％を超え８０％以下である場合には、供給水の塩濃度は０．２Ｍを超え０．５Ｍ以下であるので、低度好塩性生物は生育可能である。しかし、供給水の塩濃度が０．５Ｍを超えるように海水の比率を高めると、非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育が十分に抑制される。また、生物処理水には非好塩性生物及び低度好塩性生物が相対的に多く含まれている。よって、一の逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理することで該一の逆浸透膜装置のＲＯ膜に非好塩性生物及び低度好塩性生物が付着した後に、塩濃度が０．５Ｍを超える混合水を該一の逆浸透膜装置でろ過処理することにより、該一の逆浸透膜装置に付着した非好塩性生物及び低度好塩性生物の生育を十分に抑制できる。
従って、前記混合水の塩濃度が上記好ましい範囲となることにより、海水淡水化に要するエネルギーを低減しつつ、バイオファウリングを十分に抑制することができる。
【００３５】
本実施形態の海水淡水化方法は、本実施形態の海水淡水化装置を用いて、前記第１工程と前記第２工程とを交互に実施する方法である。
【００３６】
尚、本実施形態の海水淡水化方法及び海水淡水化装置は、上記構成を有するものであるが、本発明の海水淡水化方法及び海水淡水化装置は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００３７】
例えば、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２のろ過膜が、前記生物処理槽１１の液面下に浸漬膜として設置されているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２のろ過膜が、図５に示すように、槽外に設置されるタイプのものであってもよい。このような態様では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を収容する収容容器を備えてもよい。
【００３８】
また、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を備えているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜の代わりに、砂ろ過器を有する砂ろ過手段、及び被処理水を沈殿分離する沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。また、本発明の海水淡水化装置では、前記第１除濁装置１２が、前記ろ過膜を備え、更に、前記砂ろ過手段及び沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。なお、砂ろ過器は固形物質等の不純物によって詰まりやすいことから、前記第１除濁装置１２は、前記砂ろ過手段を備える場合には、更に沈殿分離槽を備え且つ生物処理水を沈殿分離槽で沈殿分離して上澄水を得、該上澄水を前記砂ろ過手段でろ過処理するように構成されていることが好ましい。
【００３９】
さらに、本実施形態の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜を備えているが、本発明の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜の代わりに、砂ろ過器を有する砂ろ過手段、及び被処理水を沈殿分離する沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。また、本発明の海水淡水化装置では、前記第２除濁装置１５が、前記ろ過膜を備え、更に、前記砂ろ過手段及び沈殿分離槽の少なくとも何れかを備えてもよい。なお、砂ろ過器は固形物質等の不純物によって詰まりやすいことから、前記第２除濁装置１５は、前記砂ろ過手段を備える場合には、更に沈殿分離槽を備え且つ海水を沈殿分離槽で沈殿分離して上澄水を得、該上澄水を前記砂ろ過手段でろ過処理するように構成されていることが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１０：海水淡水化装置、１１：生物処理槽、１２：第１除濁装置、１３：第１加圧部、１４：第１逆浸透膜装置、１５：第２除濁装置、１６：混合部、１７：第２加圧部、１８：第２逆浸透膜装置、Ａ：海水、Ｂ：有機性廃水、Ｃ：浄化水、Ｄ：濃縮水、Ｅ：浄化水、Ｆ：濃縮水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水をろ過処理して濃縮水を得る第１逆浸透膜装置が備えられてなり、該濃縮水が希釈水として海水に混合されて混合水が得られるように構成されてなり、更に、該混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置が備えられてなる海水淡水化装置であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施しうるように構成されていることを特徴とする海水淡水化装置。
【請求項１】
有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水を第１逆浸透膜装置でろ過処理して濃縮水を得、該濃縮水を希釈水として海水に混合して混合水を得、該混合水を第２逆浸透膜装置でろ過処理する海水淡水化方法であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施することを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
有機性廃水が生物処理されて得られる生物処理水をろ過処理して濃縮水を得る第１逆浸透膜装置が備えられてなり、該濃縮水が希釈水として海水に混合されて混合水が得られるように構成されてなり、更に、該混合水をろ過処理する第２逆浸透膜装置が備えられてなる海水淡水化装置であって、
生物処理水を前記第１逆浸透膜装置でろ過処理して第１濃縮水を得、該第１濃縮水及び海水を混合して第１混合水を得、前記第２逆浸透膜装置で該第１混合水をろ過処理する第１工程と、前記第２逆浸透膜装置で生物処理水をろ過処理して第２濃縮水を得、該第２濃縮水及び海水を混合して第２混合水を得、前記第１逆浸透膜装置で該第２混合水をろ過処理する第２工程とを交互に実施しうるように構成されてい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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−８６０１９（Ｐ２０１３−８６０１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８７６５（Ｐ２０１１−２２８７６５）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第４９３３６７９号（Ｐ４９３３６７９）
【特許公報発行日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【特許番号】特許第４９３３６７９号（Ｐ４９３３６７９）
【特許公報発行日】平成２４年５月１６日（２０１２．５．１６）
【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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