淡水化装置、及び油濁水再利用システム
【課題】冷却源として海水を使用しない淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムを提供することを課題とする。
【解決手段】予熱処理水Ｗ４を太陽熱Ｈで加熱して水蒸気Ｓｔを生成する太陽熱濃縮器８０を有する水処理部６と、太陽熱Ｈを熱源とする吸収式冷凍サイクル部１とを含んで構成される淡水化装置１００とした。そして、吸収式冷凍サイクル部１に備わる蒸発器４０に、水蒸気Ｓｔを導入して凝縮し、淡水Ｗ６を生成することを特徴とした。
【解決手段】予熱処理水Ｗ４を太陽熱Ｈで加熱して水蒸気Ｓｔを生成する太陽熱濃縮器８０を有する水処理部６と、太陽熱Ｈを熱源とする吸収式冷凍サイクル部１とを含んで構成される淡水化装置１００とした。そして、吸収式冷凍サイクル部１に備わる蒸発器４０に、水蒸気Ｓｔを導入して凝縮し、淡水Ｗ６を生成することを特徴とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、塩水（海水）から淡水を生成する手段としてＲＯ膜（逆浸透膜）が広く用いられているが、膜の耐久性や淡水の生成量の面で問題がある。このため、海水を加熱して水分を蒸発させ、再度凝縮させることによって淡水を得る蒸留式の淡水化装置がある。このような淡水化装置における熱源として、自然のエネルギである太陽熱が有力な候補である。さらに、効率よく蒸発させるためには、蒸発容器の内部を真空状態に維持することが有効である。
【０００３】
そこで、太陽熱パネルと筐体とで真空容器を形成して蒸発容器とし、この内部に海水を循環させて水分を蒸発させ、水蒸気を生成するシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、上部が凸レンズで形成された容器を減圧し、太陽熱を凸レンズで集熱して、海水の水分を蒸発させる淡水化装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、集熱ソーラパネルを用いるとともにパネル内を減圧し、パネル内を流通する作動流体である水を太陽熱で蒸発させ、凝縮器で液体に戻すことで、パネル内に水を循環させる高効率低温集熱パネルが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１６０３０１号公報（請求項１、３、図１参照）
【特許文献２】特開２００４−１５６８１８号公報（請求項２、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１、２に記載された技術は、自然のエネルギである太陽熱を熱源として海水などの原水を加熱し、生成した水蒸気を凝縮させて淡水を得ることができる。
しかしながら、海水から生成される淡水の需要が大きな地域は、例えば中東地域などのように外気温度が高い地域であることが多く、外気を水蒸気の冷却源に使用する場合には冷却装置が大型化するという問題がある。さらに、外気温度の変動によって淡水の生産量が影響を受けやすく、淡水の生産量が不安定になるという問題がある。
【０００５】
また、例えば特許文献１には、海水の淡水化装置における水蒸気の冷却源として、処理前の海水を利用する技術が開示されているが、例えば中東地域などの石油生産地域において、石油生産の際に発生する油濁水を淡水化する淡水化装置は、海岸から離れた内陸部に建設される場合があり、水蒸気の冷却源として海水を利用できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、冷却源として海水を使用しない淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、原水から生成される水蒸気を、吸収式冷凍サイクルの蒸発器の被冷却面で凝縮させて淡水を生成する淡水化装置、及びこの淡水化装置を備えた油濁水再利用システムとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、冷却源として海水を使用しない淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る油濁水再利用システムの構成図である。
本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、例えば水攻法など、水圧を用いて石油を生産する石油生産プラントに設置され、石油生産の過程で発生する油濁水に含まれる油濁成分などの固形汚濁物や水溶性有機物などの被除去物を分離、除去して淡水を生成する。そして、生成される淡水を、例えば植物栽培プラントに利用するシステムである。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、石油生産現場における石油生産の過程で発生した油濁水Ｗ１に含まれる油濁成分などの固形浮遊物、藻類、菌類、微生物などの固形汚濁物を凝集分離する凝集磁気分離機（処理水生成手段）５１０と、凝集磁気分離機５１０によって固形汚濁物が除去された１次浄化水（１次処理水）Ｗ２に溶解している水溶性有機物を除去して、化学的酸素要求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）の値を下げるＣＯＤ除去装置（ＣＯＤ除去手段）５３０と、ＣＯＤ除去装置５３０によって水溶性有機物が除去されたＣＯＤ処理水（２次処理水）Ｗ３を、太陽熱を熱源として蒸留し、溶解している塩分を除去して淡水Ｗ６を生成する淡水化装置（塩分除去手段）１００と、を含んで構成される。
【００１２】
そして、生成される淡水Ｗ６をバイオ燃料農場などの植物栽培プラントＰ１に導水し、植物を栽培するための水として利用する。
【００１３】
このような油濁水再利用システム５００において、石油生産の過程で発生した油濁水Ｗ１は、凝集磁気分離機５１０に注入され、油濁成分などの固形浮遊物、藻類、菌類、微生物などの固形汚濁物が除去される。
凝集磁気分離機５１０は、磁気を利用した凝集分離によって、油濁水Ｗ１から固形汚濁物を除去して１次浄化水Ｗ２を生成する。凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２は、固形汚濁物は除去されているが、水溶性有機物や塩分は溶解した状態で含まれている。
【００１４】
なお、凝集磁気分離機５１０で油濁水Ｗ１から除去された固形汚濁物は汚泥として分離され、油濁水再利用システム５００に備わる汚泥処理設備５６０で処理される。
汚泥は、油濁水Ｗ１に含まれる重金属や、凝集磁気分離機５１０で加えられる処理剤（凝集材やマグネタイトなど）を含有していることから、汚泥処理設備５６０では、これらの重金属や処理剤を分離回収し、再利用可能な成分は再利用するとともに、廃棄する成分は、無毒化などの必要な処理を施して廃棄する。
【００１５】
凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２は、ＣＯＤ除去装置５３０に注入され、水溶性有機物が除去される。
なお、１次浄化水Ｗ２は、周囲環境に与える負荷の大きな固形汚濁物が除去されていることから、その一部を河川等に放流してもよい。
ＣＯＤ除去装置５３０は、凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２に溶解している水溶性有機物を、オゾンによる酸化作用を利用して除去して１次浄化水Ｗ２のＣＯＤ値を下げ、ＣＯＤ処理水Ｗ３を生成する。
【００１６】
ＣＯＤ除去装置５３０は、１次浄化水Ｗ２の水溶性有機物を除去する装置であるが、１次浄化水Ｗ２に塩分が溶解している場合、この塩分を除去することができない。
【００１７】
１次浄化水Ｗ２に塩分が溶解している場合、その塩分は海水に由来するものであり、油濁水Ｗ１に予め含まれているものである。
石油生産現場が海岸沿いにある場合はもちろん、海岸線から数十キロメートルの内陸部にある場合であっても、油濁水Ｗ１には１％程度の塩分が含まれていることがある。しかしながら、無機物である塩分はＣＯＤ除去装置５３０で除去されない。したがって、ＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３には塩分が溶解している場合がある。
【００１８】
図１に示すように、油濁水Ｗ１を浄化して植物栽培プラントＰ１における植物栽培用の水として利用する場合、溶解している塩分は植物の栽培に大きな影響を与える。
栽培する植物の種類にもよるが、１％程度の塩分濃度を有すると、植物に致命的な影響を与えることが知られている。このことから、本実施形態に係るＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３は、植物の栽培には利用できない。
【００１９】
しかしながら、ＣＯＤ処理水Ｗ３は、水溶性有機物が除去されているので、蒸留手段で蒸留して塩分を除去することができる。したがって、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００においては、淡水化装置１００で、ＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３に溶解する塩分を除去し、淡水Ｗ６を生成する。
【００２０】
淡水化装置１００に注入されたＣＯＤ処理水Ｗ３は、太陽熱を熱源として蒸留され、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９に分離される。
なお、淡水化装置１００で分離される濃縮水Ｗ９は、例えば塩田等で塩分を析出させ、処理場で処理すればよい。または、周囲環境に影響を与える固形汚濁物が除去されていることから、河川等に放流してもよい。
【００２１】
淡水化装置１００で生成される淡水Ｗ６は、固形汚濁物、水溶性有機物、及び塩分が除去されていることから、様々な用途に利用できる。
本実施形態に係る油濁水再利用システム５００においては、淡水化装置１００で生成される淡水Ｗ６を、例えばバイオ燃料農場等の植物栽培プラントＰ１に導水し、植物栽培用の水として利用する。
そして、バイオ燃料農場等の植物栽培プラントＰ１で栽培される、ジャトロファなどのバイオ燃料用植物からは、バイオ燃料を生産できる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００によって、油濁水Ｗ１を浄化して得られる淡水Ｗ６をバイオ燃料の生産に再利用できる。
【００２３】
ジャトロファは、その種子から抽出される油分でバイオ燃料を生成できるうえ、食用の植物ではない。したがって、トウモロコシやサトウキビなどとは異なり、食糧の供給に影響を与えることなく、バイオ燃料の生産のためだけに栽培できることから、その栽培量の増加が見込まれる植物である。さらに、栽培に必要な水分の量も比較的少なくてよいことから、例えば石油生産地域である中東地域のような、降水量の少ない乾燥した地域でも比較的栽培しやすい植物である。
また、ジャトロファは、トウモロコシやサトウキビなど食用となる植物を栽培できない地域でも栽培可能な作物であり、トウモロコシやサトウキビなどの作付面積を減少させることなく栽培することができる。したがって、ジャトロファを栽培することで、トウモロコシやサトウキビの供給に影響を与えることなく、バイオ燃料を生産できる。
【００２４】
図２は、淡水化装置の構造を示す図である。図２に示すように、淡水化装置１００は、太陽熱Ｈを熱源として冷熱を発生する吸収式冷凍サイクル部１と、太陽熱Ｈを熱源として原水を加熱し、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９を生成する水処理部６と、を含んで構成される。
なお、図２の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００２５】
吸収式冷凍サイクル部１には、冷媒が液体と気体の間で相変化しながら循環している。
液体の冷媒は、真空環境下で気化し、そのときの気化熱で被冷却物を冷却する。気化した冷媒は、吸収液に吸収されて流通し、太陽熱Ｈで加熱されると吸収液から蒸発する。吸収液から蒸発した、気体の冷媒は、空気などによって冷却され、液体の冷媒に凝縮される。そして液体の冷媒は、真空環境下で気化して被冷却物を冷却する。
一方、太陽熱Ｈで加熱され、冷媒が蒸発した後の吸収液は、濃縮されて冷媒を吸収しやすい状態になり、真空環境下で気化した冷媒を吸収する。
このように、吸収式冷凍サイクル部１には冷媒が循環し、被冷却物を冷却する。
【００２６】
なお、吸収液は、冷媒を吸収する能力の高い溶液で、例えば冷媒として水を使用し、吸収液として臭化リチウム溶液を使用する構成が知られている。
【００２７】
水処理部６は、原水を太陽熱Ｈで加熱して水蒸気を発生し、発生した水蒸気を、被冷却物として吸収式冷凍サイクル部１に導入する。
吸収式冷凍サイクル部１では、導入された水蒸気を、液体の冷媒が気化するときの気化熱で冷却して凝縮させ、淡水Ｗ６を生成する。
一方、太陽熱Ｈで加熱したときに蒸発しなかった原水は濃縮され、濃縮水Ｗ９が生成される。
このように、水処理部６では、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９が生成される。
【００２８】
吸収式冷凍サイクル部１は、太陽熱再生器（再生器）１０と、空冷凝縮器（凝縮器）２０と、蒸発器４０と、空冷吸収器（吸収器）３０と、溶液熱交換器５０と、処理水予熱器（予熱器）７０と、を含んで構成される。
太陽熱再生器１０と空冷吸収器３０は配管を介して連結され、吸収液が循環するように構成される。そして、吸収液を循環させるための循環ポンプ３５が備わる。
【００２９】
また、太陽熱再生器１０、空冷凝縮器２０、蒸発器４０、及び処理水予熱器７０は、配管を介して連結され、冷媒が気体と液体の間を相変化しながら循環する。
さらに、空冷吸収器３０は、蒸発器４０に、互いの内部空間が連通するように接続され、連通した内部空間を冷媒が流通するように構成される。
以下、気体の冷媒を冷媒蒸気、液体の冷媒を冷媒液と称する。
【００３０】
そして、これらの各機器の内部、及び各機器を連結する配管内部は真空状態に構成されている。
さらに、空冷吸収器３０の内部、及び蒸発器４０の内部は、太陽熱再生器１０の内部、空冷凝縮器２０の内部、及び処理水予熱器７０の内部より高い真空度に構成されることが好適である。
この構成によって、蒸発器４０の内部では、より低温で冷媒液を蒸発させることができる。
【００３１】
太陽熱再生器１０は、空冷吸収器３０から溶液熱交換器５０を経由して導入される、冷媒を吸収して低濃度になった吸収液（希溶液Ｌ２）を太陽熱Ｈで加熱する。太陽熱再生器１０の内部は真空状態に構成されて冷媒の蒸発温度が低いことから、加熱された希溶液Ｌ２に含まれる冷媒が蒸発し、高温の冷媒蒸気Ｃ１として分離する。一方、希溶液Ｌ２は、冷媒蒸気Ｃ１が分離したことで濃縮され、高濃度の吸収液（濃溶液Ｌ１）が生成される。
吸収液が冷媒を吸収した状態の希溶液Ｌ２は、冷媒を吸収する能力が低下しているが、太陽熱再生器１０で生成される濃溶液Ｌ１は、冷媒を吸収する能力が高くなっている。
【００３２】
希溶液Ｌ２から分離した、高温の冷媒蒸気Ｃ１は２系統に分岐し、一方は空冷凝縮器２０に導入され、他方は処理水予熱器７０に導入される。
空冷凝縮器２０に導入された冷媒蒸気Ｃ１は、空気Ａｉｒによって冷却されて凝縮され、冷媒液Ｃ２が生成される。
なお、空冷凝縮器２０で冷媒蒸気Ｃ１を冷却した空気Ａｉｒは、空冷凝縮器２０に備わる冷却ファン２７で淡水化装置１００の外部に排気される。
【００３３】
空冷凝縮器２０で生成される冷媒液Ｃ２は、オリフィス等の絞り２６を経由して蒸発器４０に導入される。
前記したように、蒸発器４０の内部の真空度は空冷凝縮器２０の内部の真空度より高いことから、空冷凝縮器２０と蒸発器４０の間に絞り２６を配設し、空冷凝縮器２０と蒸発器４０の間の圧力差を維持する。
蒸発器４０には、導入された冷却液Ｃ２を、内部に配管される蒸発伝熱管４４の表面に滴下する冷媒滴下装置４３が備わり、蒸発器４０に導入された冷媒液Ｃ２は、冷媒滴下装置４３によって蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
【００３４】
空冷吸収器３０には、循環ポンプ３５によって、太陽熱再生器１０で生成される濃溶液Ｌ１が導入され、濃溶液Ｌ１は空冷吸収器３０の内部で空気Ａｉｒによって冷却される。
そして、温度が低くなった濃溶液Ｌ１は、空冷吸収器３０に導入された冷媒蒸気Ｃ３をよく吸収し、希溶液Ｌ２が生成される。
なお、空冷吸収器３０で濃溶液Ｌ１を冷却した空気Ａｉｒは、空冷吸収器３０に備わる冷却ファン３７によって淡水化装置１００の外部に排気される。
【００３５】
また、冷媒蒸気Ｃ３が、空冷吸収器３０で濃溶液Ｌ１に吸収されることから、空冷吸収器３０の内部と連通する蒸発器４０の内部の圧力が減圧されて高い真空度を維持することができ、蒸発器４０の内部の蒸発温度を低く維持できる。
【００３６】
空冷吸収器３０で生成される希溶液Ｌ２は、循環ポンプ３５によって、溶液熱交換器５０を経由して太陽熱再生器１０に導入される。
溶液熱交換器５０では、空冷吸収器３０で冷却された低温の希溶液Ｌ２と、太陽熱再生器１０で加熱された高温の濃溶液Ｌ１とで熱交換をして、希溶液Ｌ２の温度を上げる一方で濃溶液Ｌ１の温度を下げる。このことによって、太陽熱再生器１０の希溶液Ｌ２に対する加熱負荷、及び空冷吸収器３０の濃溶液Ｌ１に対する冷却負荷を共に軽減することができる。したがって、太陽熱再生器１０及び空冷吸収器３０を小型化することができ、淡水化装置１００を小型化できる。
【００３７】
次に、水処理部６の動作を説明する。
水処理部６は、太陽熱濃縮器（加熱濃縮器）８０と、濃縮水ポンプ８５と、処理水熱交換器８１と、淡水ポンプ４６と、吸収式冷凍サイクル部１に備わる蒸発器４０の内部に配管される蒸発伝熱管４４と、を含んで構成される。
【００３８】
ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）から淡水化装置１００に注入されたＣＯＤ処理水Ｗ３は、吸収式冷凍サイクル部１に備わる処理水予熱器７０に導入される。
【００３９】
処理水予熱器７０は、内部に配管される冷却管７０ａを流通するＣＯＤ処理水Ｗ３と、吸収式冷凍サイクル部１の太陽熱再生器１０で生成される冷媒蒸気Ｃ１とで熱交換し、ＣＯＤ処理水Ｗ３の温度を上げて、高温の予熱処理水Ｗ４を生成する。この予熱処理水Ｗ４が原水になる。
なお、処理水予熱器７０では、ＣＯＤ処理水Ｗ３と熱交換をして冷却された冷媒蒸気Ｃ１が凝縮されて冷媒液Ｃ４が生成される。そして、冷媒液Ｃ４は、絞り２６の上流で冷媒液Ｃ２と合流し、絞り２６を経由して蒸発器４０に導入される。
【００４０】
処理水予熱器７０で生成される予熱処理水Ｗ４は、処理水熱交換器８１において、太陽熱濃縮器８０から排出される高温の濃縮水Ｗ９と熱交換して温度がさらに上昇し、太陽熱濃縮器８０に導入される。このように、太陽熱濃縮器８０に導入される前に予熱処理水Ｗ４の温度を上げることで、太陽熱濃縮器８０の予熱処理水Ｗ４に対する加熱負荷を軽減できる。
【００４１】
太陽熱濃縮器８０に導入された予熱処理水Ｗ４は、太陽熱Ｈによってさらに加熱され、その一部が蒸発して気化し、水蒸気Ｓｔが生成される。また、気化しなかった残りの予熱処理水Ｗ４は、濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００の外部に排出される。
【００４２】
一方、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔは、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に備わる蒸気ヘッダ４１を経由して蒸発伝熱管４４に導入される。
図２に示す蒸発器４０には、１つの蒸発伝熱管４４が示されているが、蒸発器４０には複数の蒸発伝熱管４４が配管される構成であってもよい。
この構成のとき、蒸気ヘッダ４１は、水蒸気Ｓｔを複数の蒸発伝熱管４４に配分する機能を有する。
【００４３】
前記したように、蒸発器４０の内部には冷媒滴下装置４３が備わり、冷媒液Ｃ２（Ｃ４）が蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
蒸発器４０の内部は真空状態に構成され、水の蒸発温度が５℃〜１５℃程度になるように真空環境が形成されている。したがって、冷媒として水を使用する場合、蒸発伝熱管４４の内部を流通する水蒸気Ｓｔの凝縮温度より、蒸発器４０の内部における冷媒液Ｃ２の蒸発温度を低くできる。この構成によって、水蒸気Ｓｔが蒸発伝熱管４４に導入されたときに、蒸発伝熱管４４の表面温度が、水蒸気Ｓｔの温度に上昇していると、蒸発伝熱管４４の表面に滴下された冷媒液Ｃ２の一部は蒸発して気化し、冷媒蒸気Ｃ３が発生する。そして、蒸発伝熱管４４の表面は、冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却される。このことから、蒸発伝熱管４４の表面は、被冷却面となる。
【００４４】
蒸発伝熱管４４の表面が冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の気化熱で冷却されると、蒸発伝熱管４４に導入された水蒸気Ｓｔは、蒸発伝熱管４４によって冷却されて凝縮され、淡水Ｗ６が生成される。
このとき蒸発器４０で発生した冷媒蒸気Ｃ３は、蒸発器４０の内部と連通する空冷吸収器３０の内部に導かれる。
一方、蒸発器４０で気化しなかった残りの冷媒液Ｃ２は、蒸発器ポンプ４５によって冷媒滴下装置４３に再度導入され、蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
【００４５】
蒸発器４０で生成される淡水Ｗ６は、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由し、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧され、淡水化装置１００の外部に排出される。
蒸発器４０に複数の蒸発伝熱管４４が配管される構成の場合、淡水ヘッダ４２は、それぞれの蒸発伝熱管４４で生成される淡水Ｗ６を集める機能を有する。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置１００は、太陽熱Ｈを熱源としてＣＯＤ処理水Ｗ３を蒸留し、淡水Ｗ６を生成できる。
【００４７】
図３は、吸収式冷凍サイクル部における作動温度サイクルを示す図であり、吸収式冷凍サイクル部１を構成する太陽熱再生器１０（図２参照）、空冷凝縮器２０（図２参照）、空冷吸収器３０（図２参照）、及び蒸発器４０（図２参照）をデューリング線図上に示したもので、縦軸に凝縮温度、横軸に溶液温度を示したものある。
なお、処理水予熱器７０（図２参照）は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０と連結して備わり、冷媒蒸気Ｃ１がＣＯＤ処理水Ｗ３によって冷却されて凝縮されることから、作動温度サイクルから見た動作点は、空冷凝縮器２０に一致する。
【００４８】
以下、図３を参照して吸収式冷凍サイクル部１の作動温度サイクルを説明する（適宜、図１、２参照）。
図３に示す温度ＴＥは、蒸発器４０における冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の蒸発温度であり、冷媒として水を使用する場合、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔの凝縮温度とほぼ等しい。
温度ＴＡは、空冷凝縮器２０及び空冷吸収器３０の動作環境の温度（外気温度）であり、外気を直接冷却源とした場合の水蒸気Ｓｔの凝縮温度に相当する。そして、温度ＴＥと温度ＴＡの温度差をΔＴとする。
【００４９】
また、凝縮温度ＴＳ１は、蒸発器４０及び空冷吸収器３０における冷媒の凝縮温度であり、冷媒は、蒸発器４０及び空冷吸収器３０において凝縮温度ＴＳ１以上になると気化する。すなわち、蒸発器４０における冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の蒸発温度である温度ＴＥと等しい。
凝縮温度ＴＳ２は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０における冷媒の凝縮温度であり、冷媒は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０において凝縮温度ＴＳ２以上になると気化する。
【００５０】
前記したように、蒸発器４０の内部、及び空冷吸収器３０の内部の真空度は、太陽熱再生器１０の内部、及び空冷凝縮器２０の内部の真空度より高いことから、蒸発器４０、及び空冷吸収器３０の凝縮温度ＴＳ１は、太陽熱再生器１０、及び空冷凝縮器２０の凝縮温度ＴＳ２より低くなる。
【００５１】
本実施形態に係る淡水化装置１００において、凝縮温度ＴＳ２は、温度ＴＡ（外気温度）と略等しい。この構成により、空冷凝縮器２０で冷媒蒸気Ｃ１を空気Ａｉｒで冷却して凝縮させ、冷媒液Ｃ２を生成できる。
【００５２】
太陽熱再生器１０で加熱された希溶液Ｌ２から蒸発する冷媒蒸気Ｃ１は、太陽熱Ｈによって温度Ｔ１に加熱され、空冷凝縮器２０に導入される。
空冷凝縮器２０に導入された冷媒蒸気Ｃ１は、空気Ａｉｒによって外気温度ＴＡに冷却されて凝縮され、冷媒液Ｃ２が生成される。そして、冷媒液Ｃ２は蒸発器４０に導入される。
【００５３】
蒸発器４０は、空冷凝縮器２０より真空度が高く、凝縮温度が低いことから、蒸発器４０に導入された冷媒液Ｃ２は、周囲から気化熱を奪って気化し、冷媒蒸気Ｃ３が発生する。
このとき冷媒蒸気Ｃ３の温度は、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥになる。そして、冷媒蒸気Ｃ３は、蒸発器４０と連結する空冷吸収器３０に導かれて、空気Ａｉｒによって外気温度ＴＡに冷却されている濃溶液Ｌ１に吸収される。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置１００は、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔを、吸収式冷凍サイクル部１の被冷却面である蒸発伝熱管４４に直接導いて冷却する構成であり、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥで水蒸気Ｓｔを凝縮できる。
【００５５】
したがって、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）を、例えば中東地域など外気温度の高い地域で使用する場合であっても、水蒸気Ｓｔを低い温度で凝縮させることができ、太陽熱濃縮器８０（図２参照）で生成される水蒸気Ｓｔを効率よく凝縮できる。
このことによって、淡水Ｗ６を効率よく安定して生成できるという優れた効果を奏する。
また、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、水蒸気Ｓｔの冷却に海水を使用しないことから、海岸線から離れた内陸部でも使用することができる。
【００５６】
さらに、図２に示すように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）の淡水化装置１００には、処理水予熱器７０を備え、ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３を予熱しているので、ＣＯＤ処理水Ｗ３を加熱濃縮する太陽熱濃縮器８０の加熱負荷を軽減できる。
したがって、太陽熱濃縮器８０を小型化することができる。
さらに、処理水予熱器７０の伝熱形態は、冷媒蒸気Ｓｔの側が凝縮熱伝導、ＣＯＤ処理水Ｗ３の側が強制対流熱伝導であり、太陽熱濃縮器８０に比べて熱伝達率が高い。したがって、例えば処理水予熱器７０の小型化を図ることができることから、油濁水再利用システム５００を小型化することができ、設置面積を小さくできる。
【００５７】
また、図２に示すように、処理水予熱器７０では、吸収式冷凍サイクル部１の太陽熱再生器１０で発生した冷媒蒸気Ｃ１を凝縮させて冷媒液Ｃ４を生成している。したがって、ＣＯＤ処理水Ｗ３の温度が大気温度ＴＡより低い場合には、冷媒蒸気Ｃ１の圧力を低減し、太陽熱再生器１０における冷媒蒸気Ｃ１の発生量を増大させて、吸収式冷凍サイクル部１の冷却能力と淡水Ｗ６の生成量を増大させることができる。
【００５８】
また、図２に示す淡水化装置１００においては、濃縮水ポンプ８５で圧縮された高温の濃縮水Ｗ９を処理水熱交換器８１に導入し、太陽熱濃縮器８０に導入される前の、処理水予熱器７０で予熱された予熱処理水Ｗ４の温度をさらに上げる構成とした。この構成によって、太陽熱濃縮器８０における加熱負荷をさらに軽減することができ、例えば太陽熱濃縮器８０を小型化することができる。
【００５９】
なお、本実施形態に係る淡水化装置１００は、図２に示すように、濃縮水ポンプ８５で圧縮された濃縮水Ｗ９を処理水熱交換器８１に導入する構成であるが、例えば複数の太陽熱濃縮器８０を直列に備える構成とし、最も下流に備わる太陽熱濃縮器８０で生成される、最も濃度の高い濃縮水Ｗ９と、最も上流に備わる太陽熱濃縮器８０に供給される予熱処理水Ｗ４とで熱交換する構成としてもよい。
【００６０】
石油生産の過程で発生する油濁水を浄化して淡水を生成する場合、油濁水に塩分が含まれているときには、最終段階で蒸留して塩分を除去する。
この場合、蒸留時に生成される水蒸気の凝縮手段として、外気や海水による冷却が広く用いられるが、例えば主な石油生産地域である中東地域では外気温度が高く、充分に冷却できない。また、内陸部では海水の使用が困難である。
【００６１】
本実施形態に係る油濁水再利用システムは、太陽熱を熱源とした吸収式冷凍サイクルを使用し、蒸発器の被冷却面に水蒸気を直接導いて、大気温度より低い温度で効率よく水蒸気を凝縮させることを特徴とした。
したがって、外気や海水による冷却を必要とせず、例えば大気温度が高く、且つ海水の入手が困難な中東地域の内陸部においても効率よく淡水を生成できるという優れた効果を奏する。
【００６２】
以上、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）に備わる、淡水化装置１００（図２参照）について説明したが、油濁水再利用システム５００に備わる淡水化装置は、例えば、二重効用に低圧濃縮器が配置される二重効用型であってもよい。
図４は、二重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
なお、図４に示す淡水化装置１００ａの吸収式冷凍サイクル部１の構成は、図２に示す淡水化装置１００の吸収式冷凍サイクル部１と同じ構成であり、詳細な図示及び説明は省略する。
また、図４に示す淡水化装置１００ａの水処理部６ａで、図１に示す淡水化装置１００の水処理部６と同じ構成については同じ符号を付し、説明は適宜省略する。
さらに、図４の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００６３】
図４に示すように、二重効用型の淡水化装置１００ａの水処理部６ａは、太陽熱濃縮器８０と蒸発伝熱管４４の間に、低圧濃縮器６０が備わって構成される。
低圧濃縮器６０の内部は真空状態に維持されるとともに、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気（以下、第１水蒸気Ｓ１と称する）が流通する伝熱管６４が配管され、低圧濃縮器６０に導入される予熱処理水Ｗ４を、低圧濃縮器６０の内部に滴下する滴下装置６０ａが備わる。
なお、図４の低圧濃縮器６０には、１つの伝熱管６４が示されているが、複数の伝熱管６４が備わり、蒸気ヘッダ６０ｃが第１水蒸気Ｓ１を複数の伝熱管６４に配分する構成であってもよい。
【００６４】
また、滴下装置６０ａから滴下された予熱処理水Ｗ４の一部が蒸発して気化した水蒸気（以下、第２水蒸気Ｓ２と称する）を蒸発伝熱管４４に導く配管と、低圧濃縮器６０の内部に溜った中間濃縮水Ｗ８を太陽熱濃縮器８０に導入するための中間濃縮水ポンプ６５を備える。
中間濃縮水Ｗ８は、滴下装置６０ａから滴下された予熱処理水Ｗ４の一部が蒸発しないで、濃縮されて生成される。
【００６５】
このように構成される淡水化装置１００ａにおいては、ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）から処理水予熱器７０に導入されたＣＯＤ処理水Ｗ３が、処理水予熱器７０で加熱されて予熱処理水Ｗ４が生成される。この予熱処理水Ｗ４が原水になる。
【００６６】
予熱処理水Ｗ４は、処理水熱交換器８１における濃縮水Ｗ９との熱交換でさらに加熱された後、低圧濃縮器６０の滴下装置６０ａに導入される。予熱処理水Ｗ４は滴下装置６０ａによって低圧濃縮器６０の内部に滴下され、伝熱管６４を流通する第１水蒸気Ｓ１との熱交換で加熱されて一部が蒸発して気化し、第２水蒸気Ｓ２が生成される。このとき、伝熱管６４を流通する第１水蒸気Ｓ１は、予熱処理水Ｗ４の気化熱で凝縮され、淡水Ｗ６ａが生成される。
そして、気化しなかった予熱処理水Ｗ４は濃縮されて、中間濃縮水Ｗ８が生成される。
【００６７】
低圧濃縮器６０で生成される第２水蒸気Ｓ２は、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に配管される蒸発伝熱管４４に導入され、蒸発器４０の内部を滴下する冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却されて凝縮されて淡水Ｗ６ｂが生成される。
淡水Ｗ６ｂは、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由して、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧される。
【００６８】
一方、低圧濃縮器６０で生成される中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって太陽熱濃縮器８０に導入される。
太陽熱濃縮器８０に導入された中間濃縮水Ｗ８は太陽熱Ｈによって加熱され、その一部が蒸発して気化し、第１水蒸気Ｓ１が生成される。また、気化しなかった残りの中間濃縮水Ｗ８は、さらに濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００ａの外部に排出される。
【００６９】
太陽熱濃縮器８０で生成される第１水蒸気Ｓ１は、蒸気ヘッダ６０ｃを経由して、低圧濃縮器６０の内部に配管される伝熱管６４に導入され、低圧濃縮器６０の内部に滴下される予熱処理水Ｗ４の一部が気化するときの気化熱で凝縮され、淡水Ｗ６ａが生成される。
【００７０】
前記したように、低圧濃縮器６０の内部は真空状態に維持され、蒸発温度が低くなっていることから、第１水蒸気Ｓ１が導入された伝熱管６４に予熱処理水Ｗ４が接触すると、予熱処理水Ｗ４の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管６４に導入された第１水蒸気Ｓ１から気化熱を奪って第１水蒸気Ｓ１を冷却し、凝縮させる。
【００７１】
低圧濃縮器６０で生成される淡水Ｗ６ａは、低圧濃縮器６０に備わる淡水ヘッダ６０ｂを経由して淡水ポンプ６６によって大気圧以上に加圧され、淡水ポンプ４６で加圧された淡水Ｗ６ｂと合流して淡水Ｗ６となり、淡水化装置１００ａの外部に排出される。
【００７２】
このように、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）は、原水（予熱処理水Ｗ４）の濃縮、及び水蒸気（第１水蒸気Ｓ１、第２水蒸気Ｓ２）と淡水（Ｗ６ａ、Ｗ６ｂ）の生成を二段階で実行する。
二重効用型の淡水化装置１００ａを採用することによって、淡水Ｗ６の生成量を増量することができ、効率よく淡水Ｗ６を得ることができる。
【００７３】
また、例えば図２に示す淡水化装置１００と同量の淡水Ｗ６を得る場合、二重効用型の淡水化装置１００ａにおいては、設置面積の多くを占有する太陽熱濃縮器８０（図４参照）の受熱面（太陽熱を受ける面）の面積を小さくすることができる。
例えば、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）は、図２に示す淡水化装置１００に備わる太陽熱濃縮器８０の受熱面の面積の半分で、同量の淡水Ｗ６を生成することができる。
したがって、二重効用型の淡水化装置１００ａが備わる油濁水再利用システム５００（図１参照）全体を小型化することができ、油濁水再利用システム５００の設置面積を小さくできるという優れた効果を奏する。
【００７４】
なお、蒸発及び濃縮操作を多重効用とする技術は、特に化学プラントの分野では常套手段であり広く公知の技術であるが、多重効用の効果を最大限に発揮するためには、最下段における凝縮温度及び圧力を充分に低くする必要がある。したがって、主な石油生産地域である、外気温度の高い中東地域において、外気による直接冷却方式にすると、冷却装置の大型化や、最も上段に位置する太陽熱濃縮器の高温化に伴ってシステム全体が大型化してしまい、多重効用方式を採用することによる弊害が発生する。
【００７５】
これに対し、本実施形態に係る淡水化装置１００ａ（図４参照）は、最下段の冷却に吸収冷凍サイクル方式を採用していることから、図３に示すように、第１水蒸気Ｓ１は、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥで凝縮され、外気温度の高い中東地域であっても多重効用の効果を最大限に発揮できる。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）の特徴は、吸収式冷凍サイクル方式を採用することで、予熱処理水Ｗ４（図４参照）の濃縮、すなわち、淡水Ｗ６（図４参照）の生成における多重効用（二重効用）の効果を最大限に発揮できる点にある。
【００７７】
なお、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）においては、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）のほか、三重効用に低圧濃縮器が配置される三重効用型、四重効用に低圧濃縮器が配置される四重効用型の淡水化装置備える構成も可能である。
図５は、四重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
図５に示す、四重効用型の淡水化装置１００ｂの吸収式冷凍サイクル部１の構成は、図２に示す淡水化装置１００の吸収式冷凍サイクル部１と同じ構成であり、詳細な図示及び説明は省略する。
また、四重効用型の淡水化装置１００ｂの水処理部６ｂで、図４に示す二重効用型の淡水化装置１００ａの水処理部６ａと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
さらに、図５の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００７８】
図５に示すように、四重効用型の淡水化装置１００ｂの水処理部６ｂは、太陽熱濃縮器８０と蒸発伝熱管４４の間に中間濃縮部９０が備わって構成され、中間濃縮部９０は、１台の上段低圧濃縮器９１と、１台の中段低圧濃縮器９２と、１台の下段低圧濃縮器９３を含んでなる。
なお、上段低圧濃縮器９１の内部、中段低圧濃縮器９２の内部、及び下段低圧濃縮器９３の内部は、それぞれ真空状態に維持され、上段低圧濃縮器９１、中段低圧濃縮器９２、及び下段低圧濃縮器９３は、低圧濃縮器である構成が好ましい。
【００７９】
上段低圧濃縮器９１の内部には、少なくとも１つの伝熱管９１ｃが配管され、伝熱管９１ｃには、太陽熱濃縮器８０で生成される第１水蒸気Ｓ１が、蒸気ヘッダ９１ｂを経由して導入される。
さらに、後段に配置される中段低圧濃縮器９２から導入される中間濃縮水Ｗ８が伝熱管９１ｃの表面に滴下され、中間濃縮水Ｗ８の一部は気化して第３水蒸気Ｓ３が生成される。
そして、伝熱管９１ｃを流通する第１水蒸気Ｓ１は、中間濃縮水Ｗ８の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｃが生成される。
【００８０】
これは、上段低圧濃縮器９１の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、上段低圧濃縮器９１の内部は蒸発温度が低くなっていることから、太陽熱Ｈで加熱された高温の第１水蒸気Ｓ１が流通する伝熱管９１ｃに中間濃縮水Ｗ８が接触すると、中間濃縮水Ｗ８の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９１ｃに導入された第１水蒸気Ｓ１から気化熱を奪って、第１水蒸気Ｓ１を冷却する。
【００８１】
上段低圧濃縮器９１で生成される淡水Ｗ６ｃは、淡水ヘッダ９１ａを経由して淡水ポンプ９１ｄによって、大気圧以上に加圧される。
【００８２】
中段低圧濃縮器９２の内部には、少なくとも１つの伝熱管９２ｃが配管され、伝熱管９２ｃには、前段に配置される上段低圧濃縮器９１で生成される第３水蒸気Ｓ３が、蒸気ヘッダ９２ｂを経由して導入される。
さらに、後段に配置される下段低圧濃縮器９３から導入される中間濃縮水Ｗ８が伝熱管９２ｃの表面に滴下され、中間濃縮水Ｗ８の一部は気化して第４水蒸気Ｓ４が生成される。
そして、伝熱管９２ｃを流通する第３水蒸気Ｓ３は、中間濃縮水Ｗ８の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｄが生成される。
【００８３】
これは、中段低圧濃縮器９２の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、中段低圧濃縮器９２の内部は蒸発温度が低くなっていることから、第３水蒸気Ｓ３が流通する伝熱管９２ｃに中間濃縮水Ｗ８が接触すると、第３水蒸気Ｓ３の熱で中間濃縮水Ｗ８の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９２ｃに導入された第３水蒸気Ｓ３から気化熱を奪って、第３水蒸気Ｓ３を冷却する。
【００８４】
中段低圧濃縮器９２で生成される淡水Ｗ６ｄは、淡水ヘッダ９２ａを経由して淡水ポンプ９２ｄによって、大気圧以上に加圧される。
一方、蒸発しないで中段低圧濃縮器９２の内部に溜まった中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって、前段に配置される上段低圧濃縮器９１に導入される。
【００８５】
下段低圧濃縮器９３の内部には、少なくとも１つの伝熱管９３ｃが配管され、伝熱管９３ｃには、中段低圧濃縮器９２で生成される第４水蒸気Ｓ４が、蒸気ヘッダ９３ｂを経由して導入される。
さらに、予熱処理水Ｗ４が伝熱管９３ｃの表面に滴下され、予熱処理水Ｗ４の一部は気化して第２水蒸気Ｓ２が生成される。
そして、伝熱管９３ｃを流通する第４水蒸気Ｓ４は、予熱処理水Ｗ４の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｅが生成される。
【００８６】
これは、下段低圧濃縮器９３の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、下段低圧濃縮器９３の内部は蒸発温度が低くなっていることから、第４水蒸気Ｓ４が流通する伝熱管９３ｃに予熱処理水Ｗ４が接触すると、第４水蒸気Ｓ４の熱で予熱処理水Ｗ４の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９３ｃに導入された第４水蒸気Ｓ４から気化熱を奪って、第４水蒸気Ｓ４を冷却する。
【００８７】
下段低圧濃縮器９３で生成される淡水Ｗ６ｅは、淡水ヘッダ９３ａを経由して淡水ポンプ９３ｄによって、大気圧以上に加圧される。
一方、蒸発しないで下段低圧濃縮器９３に溜まった予熱処理水Ｗ４は、濃縮された中間濃縮水Ｗ８になって、中間濃縮水ポンプ６５で、前段に配置される中段低圧濃縮器９２に導入される。
【００８８】
下段低圧濃縮器９３で生成される第２水蒸気Ｓ２は、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に配管される蒸発伝熱管４４に、蒸気ヘッダ４１を経由して導入される。そして、蒸発器４０の内部で、冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却されて凝縮され、淡水Ｗ６ｂが生成される。
淡水Ｗ６ｂは、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由して、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧される。
【００８９】
中間濃縮部９０で生成される淡水Ｗ６ｃ、Ｗ６ｄ、及びＷ６ｅは、蒸発器４０で生成される淡水Ｗ６ｂと合流して淡水Ｗ６となり、淡水化装置１００ｂの外部に排出される。
【００９０】
また、上段低圧濃縮器９１に溜まっている中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって太陽熱濃縮器８０に導入される。
太陽熱濃縮器８０に導入された中間濃縮水Ｗ８は太陽熱Ｈによって加熱され、その一部が蒸発して気化し、第１水蒸気Ｓ１が生成される。一方、気化しなかった残りの中間濃縮水Ｗ８は、さらに濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００ｂの外部に排出される。
【００９１】
図５に示すように、四重効用型の淡水化装置１００ｂは、淡水（Ｗ６ｂ、Ｗ６ｃ、Ｗ６ｄ、Ｗ６ｅ）を４段階で生成することができ、淡水Ｗ６の生成量を増量することができる。したがって、効率よく淡水Ｗ６を得ることができる。
【００９２】
また、例えば図２に示す淡水化装置１００と同量の淡水Ｗ６を得る場合、太陽熱濃縮器８０（図５参照）の受熱面の面積を、図４に示す二重効用型の淡水化装置１００ａの場合よりさらに小さくでき、油濁水再利用システム５００（図１参照）全体をさらに小型化することができる。したがって、油濁水再利用システム５００の設置面積をさらに小さくできるという優れた効果を奏する。
【００９３】
なお、図５に示す中間濃縮部９０において、中段低圧濃縮器９２を備えない場合（三重効用型）、下段低圧濃縮器９３では、予熱処理水Ｗ４の一部が気化する気化熱で、上段低圧濃縮器９１で生成される第３水蒸気Ｓ３が凝縮され、淡水Ｗ６ｅが生成される。
また、図示はしないが、下段低圧濃縮器９３と中段低圧濃縮器９２の間に、例えば１台の、後段の中段低圧濃縮器を備える場合（五重効用型）、下段低圧濃縮器９３と中段低圧濃縮器９２の間に備わる後段の中段低圧濃縮器では、下段低圧濃縮器９３で生成される中間濃縮水Ｗ８の一部が気化する気化熱で、中段低圧濃縮器９２（前段の中段低圧濃縮器）で生成される第４水蒸気Ｓ４が凝縮され、淡水が生成される。
【００９４】
このように、中間濃縮部９０に備わる中段低圧濃縮器９２の台数を変更することによって、多重効用型の淡水化装置を自由に構成できる。そして、多重効用型の淡水化装置を備えることで、淡水Ｗ６の生成量を増量することができ、油濁水再利用システム５００（図１参照）における淡水Ｗ６の生成効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係る油濁水再利用システムの構成図である。
【図２】淡水化装置の構造を示す図である。
【図３】吸収式冷凍サイクル部における作動温度サイクルを示す図である。
【図４】二重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
【図５】四重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 吸収式冷凍サイクル部
６、６ａ、６ｂ 水処理部
１０ 太陽熱再生器（再生器）
２０ 空冷凝縮器（凝縮器）
３０ 空冷吸収器（吸収器）
４０ 蒸発器
４４ 蒸発伝熱管（被冷却面）
６０ 低圧濃縮器
７０ 処理水予熱器（予熱器）
８０ 太陽熱濃縮器（加熱濃縮器）
９０ 中間濃縮部
９１ 上段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
９２ 中段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
９３ 下段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
１００ 淡水化装置（塩分除去手段）
５００ 油濁水再利用システム
５１０ 凝集磁気分離機（処理水生成手段）
５３０ ＣＯＤ除去装置（ＣＯＤ除去手段）
Ｓｔ 水蒸気
Ｓ１ 第１水蒸気
Ｓ２ 第２水蒸気
Ｓ３ 第３水蒸気
Ｓ４ 第４水蒸気
Ｗ２ １次浄化水（１次処理水）
Ｗ３ ＣＯＤ処理水（２次処理水）
Ｗ４ 予熱処理水（原水）
Ｗ６ 淡水
Ｗ８ 中間濃縮水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水の淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、塩水（海水）から淡水を生成する手段としてＲＯ膜（逆浸透膜）が広く用いられているが、膜の耐久性や淡水の生成量の面で問題がある。このため、海水を加熱して水分を蒸発させ、再度凝縮させることによって淡水を得る蒸留式の淡水化装置がある。このような淡水化装置における熱源として、自然のエネルギである太陽熱が有力な候補である。さらに、効率よく蒸発させるためには、蒸発容器の内部を真空状態に維持することが有効である。
【０００３】
そこで、太陽熱パネルと筐体とで真空容器を形成して蒸発容器とし、この内部に海水を循環させて水分を蒸発させ、水蒸気を生成するシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、上部が凸レンズで形成された容器を減圧し、太陽熱を凸レンズで集熱して、海水の水分を蒸発させる淡水化装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、集熱ソーラパネルを用いるとともにパネル内を減圧し、パネル内を流通する作動流体である水を太陽熱で蒸発させ、凝縮器で液体に戻すことで、パネル内に水を循環させる高効率低温集熱パネルが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１６０３０１号公報（請求項１、３、図１参照）
【特許文献２】特開２００４−１５６８１８号公報（請求項２、図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば特許文献１、２に記載された技術は、自然のエネルギである太陽熱を熱源として海水などの原水を加熱し、生成した水蒸気を凝縮させて淡水を得ることができる。
しかしながら、海水から生成される淡水の需要が大きな地域は、例えば中東地域などのように外気温度が高い地域であることが多く、外気を水蒸気の冷却源に使用する場合には冷却装置が大型化するという問題がある。さらに、外気温度の変動によって淡水の生産量が影響を受けやすく、淡水の生産量が不安定になるという問題がある。
【０００５】
また、例えば特許文献１には、海水の淡水化装置における水蒸気の冷却源として、処理前の海水を利用する技術が開示されているが、例えば中東地域などの石油生産地域において、石油生産の際に発生する油濁水を淡水化する淡水化装置は、海岸から離れた内陸部に建設される場合があり、水蒸気の冷却源として海水を利用できないという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、冷却源として海水を使用しない淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、原水から生成される水蒸気を、吸収式冷凍サイクルの蒸発器の被冷却面で凝縮させて淡水を生成する淡水化装置、及びこの淡水化装置を備えた油濁水再利用システムとした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、冷却源として海水を使用しない淡水化装置と、この淡水化装置を備える油濁水再利用システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る油濁水再利用システムの構成図である。
本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、例えば水攻法など、水圧を用いて石油を生産する石油生産プラントに設置され、石油生産の過程で発生する油濁水に含まれる油濁成分などの固形汚濁物や水溶性有機物などの被除去物を分離、除去して淡水を生成する。そして、生成される淡水を、例えば植物栽培プラントに利用するシステムである。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、石油生産現場における石油生産の過程で発生した油濁水Ｗ１に含まれる油濁成分などの固形浮遊物、藻類、菌類、微生物などの固形汚濁物を凝集分離する凝集磁気分離機（処理水生成手段）５１０と、凝集磁気分離機５１０によって固形汚濁物が除去された１次浄化水（１次処理水）Ｗ２に溶解している水溶性有機物を除去して、化学的酸素要求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）の値を下げるＣＯＤ除去装置（ＣＯＤ除去手段）５３０と、ＣＯＤ除去装置５３０によって水溶性有機物が除去されたＣＯＤ処理水（２次処理水）Ｗ３を、太陽熱を熱源として蒸留し、溶解している塩分を除去して淡水Ｗ６を生成する淡水化装置（塩分除去手段）１００と、を含んで構成される。
【００１２】
そして、生成される淡水Ｗ６をバイオ燃料農場などの植物栽培プラントＰ１に導水し、植物を栽培するための水として利用する。
【００１３】
このような油濁水再利用システム５００において、石油生産の過程で発生した油濁水Ｗ１は、凝集磁気分離機５１０に注入され、油濁成分などの固形浮遊物、藻類、菌類、微生物などの固形汚濁物が除去される。
凝集磁気分離機５１０は、磁気を利用した凝集分離によって、油濁水Ｗ１から固形汚濁物を除去して１次浄化水Ｗ２を生成する。凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２は、固形汚濁物は除去されているが、水溶性有機物や塩分は溶解した状態で含まれている。
【００１４】
なお、凝集磁気分離機５１０で油濁水Ｗ１から除去された固形汚濁物は汚泥として分離され、油濁水再利用システム５００に備わる汚泥処理設備５６０で処理される。
汚泥は、油濁水Ｗ１に含まれる重金属や、凝集磁気分離機５１０で加えられる処理剤（凝集材やマグネタイトなど）を含有していることから、汚泥処理設備５６０では、これらの重金属や処理剤を分離回収し、再利用可能な成分は再利用するとともに、廃棄する成分は、無毒化などの必要な処理を施して廃棄する。
【００１５】
凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２は、ＣＯＤ除去装置５３０に注入され、水溶性有機物が除去される。
なお、１次浄化水Ｗ２は、周囲環境に与える負荷の大きな固形汚濁物が除去されていることから、その一部を河川等に放流してもよい。
ＣＯＤ除去装置５３０は、凝集磁気分離機５１０で生成される１次浄化水Ｗ２に溶解している水溶性有機物を、オゾンによる酸化作用を利用して除去して１次浄化水Ｗ２のＣＯＤ値を下げ、ＣＯＤ処理水Ｗ３を生成する。
【００１６】
ＣＯＤ除去装置５３０は、１次浄化水Ｗ２の水溶性有機物を除去する装置であるが、１次浄化水Ｗ２に塩分が溶解している場合、この塩分を除去することができない。
【００１７】
１次浄化水Ｗ２に塩分が溶解している場合、その塩分は海水に由来するものであり、油濁水Ｗ１に予め含まれているものである。
石油生産現場が海岸沿いにある場合はもちろん、海岸線から数十キロメートルの内陸部にある場合であっても、油濁水Ｗ１には１％程度の塩分が含まれていることがある。しかしながら、無機物である塩分はＣＯＤ除去装置５３０で除去されない。したがって、ＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３には塩分が溶解している場合がある。
【００１８】
図１に示すように、油濁水Ｗ１を浄化して植物栽培プラントＰ１における植物栽培用の水として利用する場合、溶解している塩分は植物の栽培に大きな影響を与える。
栽培する植物の種類にもよるが、１％程度の塩分濃度を有すると、植物に致命的な影響を与えることが知られている。このことから、本実施形態に係るＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３は、植物の栽培には利用できない。
【００１９】
しかしながら、ＣＯＤ処理水Ｗ３は、水溶性有機物が除去されているので、蒸留手段で蒸留して塩分を除去することができる。したがって、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００においては、淡水化装置１００で、ＣＯＤ除去装置５３０で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３に溶解する塩分を除去し、淡水Ｗ６を生成する。
【００２０】
淡水化装置１００に注入されたＣＯＤ処理水Ｗ３は、太陽熱を熱源として蒸留され、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９に分離される。
なお、淡水化装置１００で分離される濃縮水Ｗ９は、例えば塩田等で塩分を析出させ、処理場で処理すればよい。または、周囲環境に影響を与える固形汚濁物が除去されていることから、河川等に放流してもよい。
【００２１】
淡水化装置１００で生成される淡水Ｗ６は、固形汚濁物、水溶性有機物、及び塩分が除去されていることから、様々な用途に利用できる。
本実施形態に係る油濁水再利用システム５００においては、淡水化装置１００で生成される淡水Ｗ６を、例えばバイオ燃料農場等の植物栽培プラントＰ１に導水し、植物栽培用の水として利用する。
そして、バイオ燃料農場等の植物栽培プラントＰ１で栽培される、ジャトロファなどのバイオ燃料用植物からは、バイオ燃料を生産できる。
【００２２】
このように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００によって、油濁水Ｗ１を浄化して得られる淡水Ｗ６をバイオ燃料の生産に再利用できる。
【００２３】
ジャトロファは、その種子から抽出される油分でバイオ燃料を生成できるうえ、食用の植物ではない。したがって、トウモロコシやサトウキビなどとは異なり、食糧の供給に影響を与えることなく、バイオ燃料の生産のためだけに栽培できることから、その栽培量の増加が見込まれる植物である。さらに、栽培に必要な水分の量も比較的少なくてよいことから、例えば石油生産地域である中東地域のような、降水量の少ない乾燥した地域でも比較的栽培しやすい植物である。
また、ジャトロファは、トウモロコシやサトウキビなど食用となる植物を栽培できない地域でも栽培可能な作物であり、トウモロコシやサトウキビなどの作付面積を減少させることなく栽培することができる。したがって、ジャトロファを栽培することで、トウモロコシやサトウキビの供給に影響を与えることなく、バイオ燃料を生産できる。
【００２４】
図２は、淡水化装置の構造を示す図である。図２に示すように、淡水化装置１００は、太陽熱Ｈを熱源として冷熱を発生する吸収式冷凍サイクル部１と、太陽熱Ｈを熱源として原水を加熱し、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９を生成する水処理部６と、を含んで構成される。
なお、図２の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００２５】
吸収式冷凍サイクル部１には、冷媒が液体と気体の間で相変化しながら循環している。
液体の冷媒は、真空環境下で気化し、そのときの気化熱で被冷却物を冷却する。気化した冷媒は、吸収液に吸収されて流通し、太陽熱Ｈで加熱されると吸収液から蒸発する。吸収液から蒸発した、気体の冷媒は、空気などによって冷却され、液体の冷媒に凝縮される。そして液体の冷媒は、真空環境下で気化して被冷却物を冷却する。
一方、太陽熱Ｈで加熱され、冷媒が蒸発した後の吸収液は、濃縮されて冷媒を吸収しやすい状態になり、真空環境下で気化した冷媒を吸収する。
このように、吸収式冷凍サイクル部１には冷媒が循環し、被冷却物を冷却する。
【００２６】
なお、吸収液は、冷媒を吸収する能力の高い溶液で、例えば冷媒として水を使用し、吸収液として臭化リチウム溶液を使用する構成が知られている。
【００２７】
水処理部６は、原水を太陽熱Ｈで加熱して水蒸気を発生し、発生した水蒸気を、被冷却物として吸収式冷凍サイクル部１に導入する。
吸収式冷凍サイクル部１では、導入された水蒸気を、液体の冷媒が気化するときの気化熱で冷却して凝縮させ、淡水Ｗ６を生成する。
一方、太陽熱Ｈで加熱したときに蒸発しなかった原水は濃縮され、濃縮水Ｗ９が生成される。
このように、水処理部６では、淡水Ｗ６と濃縮水Ｗ９が生成される。
【００２８】
吸収式冷凍サイクル部１は、太陽熱再生器（再生器）１０と、空冷凝縮器（凝縮器）２０と、蒸発器４０と、空冷吸収器（吸収器）３０と、溶液熱交換器５０と、処理水予熱器（予熱器）７０と、を含んで構成される。
太陽熱再生器１０と空冷吸収器３０は配管を介して連結され、吸収液が循環するように構成される。そして、吸収液を循環させるための循環ポンプ３５が備わる。
【００２９】
また、太陽熱再生器１０、空冷凝縮器２０、蒸発器４０、及び処理水予熱器７０は、配管を介して連結され、冷媒が気体と液体の間を相変化しながら循環する。
さらに、空冷吸収器３０は、蒸発器４０に、互いの内部空間が連通するように接続され、連通した内部空間を冷媒が流通するように構成される。
以下、気体の冷媒を冷媒蒸気、液体の冷媒を冷媒液と称する。
【００３０】
そして、これらの各機器の内部、及び各機器を連結する配管内部は真空状態に構成されている。
さらに、空冷吸収器３０の内部、及び蒸発器４０の内部は、太陽熱再生器１０の内部、空冷凝縮器２０の内部、及び処理水予熱器７０の内部より高い真空度に構成されることが好適である。
この構成によって、蒸発器４０の内部では、より低温で冷媒液を蒸発させることができる。
【００３１】
太陽熱再生器１０は、空冷吸収器３０から溶液熱交換器５０を経由して導入される、冷媒を吸収して低濃度になった吸収液（希溶液Ｌ２）を太陽熱Ｈで加熱する。太陽熱再生器１０の内部は真空状態に構成されて冷媒の蒸発温度が低いことから、加熱された希溶液Ｌ２に含まれる冷媒が蒸発し、高温の冷媒蒸気Ｃ１として分離する。一方、希溶液Ｌ２は、冷媒蒸気Ｃ１が分離したことで濃縮され、高濃度の吸収液（濃溶液Ｌ１）が生成される。
吸収液が冷媒を吸収した状態の希溶液Ｌ２は、冷媒を吸収する能力が低下しているが、太陽熱再生器１０で生成される濃溶液Ｌ１は、冷媒を吸収する能力が高くなっている。
【００３２】
希溶液Ｌ２から分離した、高温の冷媒蒸気Ｃ１は２系統に分岐し、一方は空冷凝縮器２０に導入され、他方は処理水予熱器７０に導入される。
空冷凝縮器２０に導入された冷媒蒸気Ｃ１は、空気Ａｉｒによって冷却されて凝縮され、冷媒液Ｃ２が生成される。
なお、空冷凝縮器２０で冷媒蒸気Ｃ１を冷却した空気Ａｉｒは、空冷凝縮器２０に備わる冷却ファン２７で淡水化装置１００の外部に排気される。
【００３３】
空冷凝縮器２０で生成される冷媒液Ｃ２は、オリフィス等の絞り２６を経由して蒸発器４０に導入される。
前記したように、蒸発器４０の内部の真空度は空冷凝縮器２０の内部の真空度より高いことから、空冷凝縮器２０と蒸発器４０の間に絞り２６を配設し、空冷凝縮器２０と蒸発器４０の間の圧力差を維持する。
蒸発器４０には、導入された冷却液Ｃ２を、内部に配管される蒸発伝熱管４４の表面に滴下する冷媒滴下装置４３が備わり、蒸発器４０に導入された冷媒液Ｃ２は、冷媒滴下装置４３によって蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
【００３４】
空冷吸収器３０には、循環ポンプ３５によって、太陽熱再生器１０で生成される濃溶液Ｌ１が導入され、濃溶液Ｌ１は空冷吸収器３０の内部で空気Ａｉｒによって冷却される。
そして、温度が低くなった濃溶液Ｌ１は、空冷吸収器３０に導入された冷媒蒸気Ｃ３をよく吸収し、希溶液Ｌ２が生成される。
なお、空冷吸収器３０で濃溶液Ｌ１を冷却した空気Ａｉｒは、空冷吸収器３０に備わる冷却ファン３７によって淡水化装置１００の外部に排気される。
【００３５】
また、冷媒蒸気Ｃ３が、空冷吸収器３０で濃溶液Ｌ１に吸収されることから、空冷吸収器３０の内部と連通する蒸発器４０の内部の圧力が減圧されて高い真空度を維持することができ、蒸発器４０の内部の蒸発温度を低く維持できる。
【００３６】
空冷吸収器３０で生成される希溶液Ｌ２は、循環ポンプ３５によって、溶液熱交換器５０を経由して太陽熱再生器１０に導入される。
溶液熱交換器５０では、空冷吸収器３０で冷却された低温の希溶液Ｌ２と、太陽熱再生器１０で加熱された高温の濃溶液Ｌ１とで熱交換をして、希溶液Ｌ２の温度を上げる一方で濃溶液Ｌ１の温度を下げる。このことによって、太陽熱再生器１０の希溶液Ｌ２に対する加熱負荷、及び空冷吸収器３０の濃溶液Ｌ１に対する冷却負荷を共に軽減することができる。したがって、太陽熱再生器１０及び空冷吸収器３０を小型化することができ、淡水化装置１００を小型化できる。
【００３７】
次に、水処理部６の動作を説明する。
水処理部６は、太陽熱濃縮器（加熱濃縮器）８０と、濃縮水ポンプ８５と、処理水熱交換器８１と、淡水ポンプ４６と、吸収式冷凍サイクル部１に備わる蒸発器４０の内部に配管される蒸発伝熱管４４と、を含んで構成される。
【００３８】
ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）から淡水化装置１００に注入されたＣＯＤ処理水Ｗ３は、吸収式冷凍サイクル部１に備わる処理水予熱器７０に導入される。
【００３９】
処理水予熱器７０は、内部に配管される冷却管７０ａを流通するＣＯＤ処理水Ｗ３と、吸収式冷凍サイクル部１の太陽熱再生器１０で生成される冷媒蒸気Ｃ１とで熱交換し、ＣＯＤ処理水Ｗ３の温度を上げて、高温の予熱処理水Ｗ４を生成する。この予熱処理水Ｗ４が原水になる。
なお、処理水予熱器７０では、ＣＯＤ処理水Ｗ３と熱交換をして冷却された冷媒蒸気Ｃ１が凝縮されて冷媒液Ｃ４が生成される。そして、冷媒液Ｃ４は、絞り２６の上流で冷媒液Ｃ２と合流し、絞り２６を経由して蒸発器４０に導入される。
【００４０】
処理水予熱器７０で生成される予熱処理水Ｗ４は、処理水熱交換器８１において、太陽熱濃縮器８０から排出される高温の濃縮水Ｗ９と熱交換して温度がさらに上昇し、太陽熱濃縮器８０に導入される。このように、太陽熱濃縮器８０に導入される前に予熱処理水Ｗ４の温度を上げることで、太陽熱濃縮器８０の予熱処理水Ｗ４に対する加熱負荷を軽減できる。
【００４１】
太陽熱濃縮器８０に導入された予熱処理水Ｗ４は、太陽熱Ｈによってさらに加熱され、その一部が蒸発して気化し、水蒸気Ｓｔが生成される。また、気化しなかった残りの予熱処理水Ｗ４は、濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００の外部に排出される。
【００４２】
一方、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔは、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に備わる蒸気ヘッダ４１を経由して蒸発伝熱管４４に導入される。
図２に示す蒸発器４０には、１つの蒸発伝熱管４４が示されているが、蒸発器４０には複数の蒸発伝熱管４４が配管される構成であってもよい。
この構成のとき、蒸気ヘッダ４１は、水蒸気Ｓｔを複数の蒸発伝熱管４４に配分する機能を有する。
【００４３】
前記したように、蒸発器４０の内部には冷媒滴下装置４３が備わり、冷媒液Ｃ２（Ｃ４）が蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
蒸発器４０の内部は真空状態に構成され、水の蒸発温度が５℃〜１５℃程度になるように真空環境が形成されている。したがって、冷媒として水を使用する場合、蒸発伝熱管４４の内部を流通する水蒸気Ｓｔの凝縮温度より、蒸発器４０の内部における冷媒液Ｃ２の蒸発温度を低くできる。この構成によって、水蒸気Ｓｔが蒸発伝熱管４４に導入されたときに、蒸発伝熱管４４の表面温度が、水蒸気Ｓｔの温度に上昇していると、蒸発伝熱管４４の表面に滴下された冷媒液Ｃ２の一部は蒸発して気化し、冷媒蒸気Ｃ３が発生する。そして、蒸発伝熱管４４の表面は、冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却される。このことから、蒸発伝熱管４４の表面は、被冷却面となる。
【００４４】
蒸発伝熱管４４の表面が冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の気化熱で冷却されると、蒸発伝熱管４４に導入された水蒸気Ｓｔは、蒸発伝熱管４４によって冷却されて凝縮され、淡水Ｗ６が生成される。
このとき蒸発器４０で発生した冷媒蒸気Ｃ３は、蒸発器４０の内部と連通する空冷吸収器３０の内部に導かれる。
一方、蒸発器４０で気化しなかった残りの冷媒液Ｃ２は、蒸発器ポンプ４５によって冷媒滴下装置４３に再度導入され、蒸発伝熱管４４の表面に滴下される。
【００４５】
蒸発器４０で生成される淡水Ｗ６は、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由し、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧され、淡水化装置１００の外部に排出される。
蒸発器４０に複数の蒸発伝熱管４４が配管される構成の場合、淡水ヘッダ４２は、それぞれの蒸発伝熱管４４で生成される淡水Ｗ６を集める機能を有する。
【００４６】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置１００は、太陽熱Ｈを熱源としてＣＯＤ処理水Ｗ３を蒸留し、淡水Ｗ６を生成できる。
【００４７】
図３は、吸収式冷凍サイクル部における作動温度サイクルを示す図であり、吸収式冷凍サイクル部１を構成する太陽熱再生器１０（図２参照）、空冷凝縮器２０（図２参照）、空冷吸収器３０（図２参照）、及び蒸発器４０（図２参照）をデューリング線図上に示したもので、縦軸に凝縮温度、横軸に溶液温度を示したものある。
なお、処理水予熱器７０（図２参照）は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０と連結して備わり、冷媒蒸気Ｃ１がＣＯＤ処理水Ｗ３によって冷却されて凝縮されることから、作動温度サイクルから見た動作点は、空冷凝縮器２０に一致する。
【００４８】
以下、図３を参照して吸収式冷凍サイクル部１の作動温度サイクルを説明する（適宜、図１、２参照）。
図３に示す温度ＴＥは、蒸発器４０における冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の蒸発温度であり、冷媒として水を使用する場合、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔの凝縮温度とほぼ等しい。
温度ＴＡは、空冷凝縮器２０及び空冷吸収器３０の動作環境の温度（外気温度）であり、外気を直接冷却源とした場合の水蒸気Ｓｔの凝縮温度に相当する。そして、温度ＴＥと温度ＴＡの温度差をΔＴとする。
【００４９】
また、凝縮温度ＴＳ１は、蒸発器４０及び空冷吸収器３０における冷媒の凝縮温度であり、冷媒は、蒸発器４０及び空冷吸収器３０において凝縮温度ＴＳ１以上になると気化する。すなわち、蒸発器４０における冷媒液Ｃ２（Ｃ４）の蒸発温度である温度ＴＥと等しい。
凝縮温度ＴＳ２は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０における冷媒の凝縮温度であり、冷媒は、太陽熱再生器１０及び空冷凝縮器２０において凝縮温度ＴＳ２以上になると気化する。
【００５０】
前記したように、蒸発器４０の内部、及び空冷吸収器３０の内部の真空度は、太陽熱再生器１０の内部、及び空冷凝縮器２０の内部の真空度より高いことから、蒸発器４０、及び空冷吸収器３０の凝縮温度ＴＳ１は、太陽熱再生器１０、及び空冷凝縮器２０の凝縮温度ＴＳ２より低くなる。
【００５１】
本実施形態に係る淡水化装置１００において、凝縮温度ＴＳ２は、温度ＴＡ（外気温度）と略等しい。この構成により、空冷凝縮器２０で冷媒蒸気Ｃ１を空気Ａｉｒで冷却して凝縮させ、冷媒液Ｃ２を生成できる。
【００５２】
太陽熱再生器１０で加熱された希溶液Ｌ２から蒸発する冷媒蒸気Ｃ１は、太陽熱Ｈによって温度Ｔ１に加熱され、空冷凝縮器２０に導入される。
空冷凝縮器２０に導入された冷媒蒸気Ｃ１は、空気Ａｉｒによって外気温度ＴＡに冷却されて凝縮され、冷媒液Ｃ２が生成される。そして、冷媒液Ｃ２は蒸発器４０に導入される。
【００５３】
蒸発器４０は、空冷凝縮器２０より真空度が高く、凝縮温度が低いことから、蒸発器４０に導入された冷媒液Ｃ２は、周囲から気化熱を奪って気化し、冷媒蒸気Ｃ３が発生する。
このとき冷媒蒸気Ｃ３の温度は、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥになる。そして、冷媒蒸気Ｃ３は、蒸発器４０と連結する空冷吸収器３０に導かれて、空気Ａｉｒによって外気温度ＴＡに冷却されている濃溶液Ｌ１に吸収される。
【００５４】
以上のように、本実施形態に係る淡水化装置１００は、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気Ｓｔを、吸収式冷凍サイクル部１の被冷却面である蒸発伝熱管４４に直接導いて冷却する構成であり、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥで水蒸気Ｓｔを凝縮できる。
【００５５】
したがって、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）を、例えば中東地域など外気温度の高い地域で使用する場合であっても、水蒸気Ｓｔを低い温度で凝縮させることができ、太陽熱濃縮器８０（図２参照）で生成される水蒸気Ｓｔを効率よく凝縮できる。
このことによって、淡水Ｗ６を効率よく安定して生成できるという優れた効果を奏する。
また、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００は、水蒸気Ｓｔの冷却に海水を使用しないことから、海岸線から離れた内陸部でも使用することができる。
【００５６】
さらに、図２に示すように、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）の淡水化装置１００には、処理水予熱器７０を備え、ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）で生成されるＣＯＤ処理水Ｗ３を予熱しているので、ＣＯＤ処理水Ｗ３を加熱濃縮する太陽熱濃縮器８０の加熱負荷を軽減できる。
したがって、太陽熱濃縮器８０を小型化することができる。
さらに、処理水予熱器７０の伝熱形態は、冷媒蒸気Ｓｔの側が凝縮熱伝導、ＣＯＤ処理水Ｗ３の側が強制対流熱伝導であり、太陽熱濃縮器８０に比べて熱伝達率が高い。したがって、例えば処理水予熱器７０の小型化を図ることができることから、油濁水再利用システム５００を小型化することができ、設置面積を小さくできる。
【００５７】
また、図２に示すように、処理水予熱器７０では、吸収式冷凍サイクル部１の太陽熱再生器１０で発生した冷媒蒸気Ｃ１を凝縮させて冷媒液Ｃ４を生成している。したがって、ＣＯＤ処理水Ｗ３の温度が大気温度ＴＡより低い場合には、冷媒蒸気Ｃ１の圧力を低減し、太陽熱再生器１０における冷媒蒸気Ｃ１の発生量を増大させて、吸収式冷凍サイクル部１の冷却能力と淡水Ｗ６の生成量を増大させることができる。
【００５８】
また、図２に示す淡水化装置１００においては、濃縮水ポンプ８５で圧縮された高温の濃縮水Ｗ９を処理水熱交換器８１に導入し、太陽熱濃縮器８０に導入される前の、処理水予熱器７０で予熱された予熱処理水Ｗ４の温度をさらに上げる構成とした。この構成によって、太陽熱濃縮器８０における加熱負荷をさらに軽減することができ、例えば太陽熱濃縮器８０を小型化することができる。
【００５９】
なお、本実施形態に係る淡水化装置１００は、図２に示すように、濃縮水ポンプ８５で圧縮された濃縮水Ｗ９を処理水熱交換器８１に導入する構成であるが、例えば複数の太陽熱濃縮器８０を直列に備える構成とし、最も下流に備わる太陽熱濃縮器８０で生成される、最も濃度の高い濃縮水Ｗ９と、最も上流に備わる太陽熱濃縮器８０に供給される予熱処理水Ｗ４とで熱交換する構成としてもよい。
【００６０】
石油生産の過程で発生する油濁水を浄化して淡水を生成する場合、油濁水に塩分が含まれているときには、最終段階で蒸留して塩分を除去する。
この場合、蒸留時に生成される水蒸気の凝縮手段として、外気や海水による冷却が広く用いられるが、例えば主な石油生産地域である中東地域では外気温度が高く、充分に冷却できない。また、内陸部では海水の使用が困難である。
【００６１】
本実施形態に係る油濁水再利用システムは、太陽熱を熱源とした吸収式冷凍サイクルを使用し、蒸発器の被冷却面に水蒸気を直接導いて、大気温度より低い温度で効率よく水蒸気を凝縮させることを特徴とした。
したがって、外気や海水による冷却を必要とせず、例えば大気温度が高く、且つ海水の入手が困難な中東地域の内陸部においても効率よく淡水を生成できるという優れた効果を奏する。
【００６２】
以上、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）に備わる、淡水化装置１００（図２参照）について説明したが、油濁水再利用システム５００に備わる淡水化装置は、例えば、二重効用に低圧濃縮器が配置される二重効用型であってもよい。
図４は、二重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
なお、図４に示す淡水化装置１００ａの吸収式冷凍サイクル部１の構成は、図２に示す淡水化装置１００の吸収式冷凍サイクル部１と同じ構成であり、詳細な図示及び説明は省略する。
また、図４に示す淡水化装置１００ａの水処理部６ａで、図１に示す淡水化装置１００の水処理部６と同じ構成については同じ符号を付し、説明は適宜省略する。
さらに、図４の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００６３】
図４に示すように、二重効用型の淡水化装置１００ａの水処理部６ａは、太陽熱濃縮器８０と蒸発伝熱管４４の間に、低圧濃縮器６０が備わって構成される。
低圧濃縮器６０の内部は真空状態に維持されるとともに、太陽熱濃縮器８０で生成される水蒸気（以下、第１水蒸気Ｓ１と称する）が流通する伝熱管６４が配管され、低圧濃縮器６０に導入される予熱処理水Ｗ４を、低圧濃縮器６０の内部に滴下する滴下装置６０ａが備わる。
なお、図４の低圧濃縮器６０には、１つの伝熱管６４が示されているが、複数の伝熱管６４が備わり、蒸気ヘッダ６０ｃが第１水蒸気Ｓ１を複数の伝熱管６４に配分する構成であってもよい。
【００６４】
また、滴下装置６０ａから滴下された予熱処理水Ｗ４の一部が蒸発して気化した水蒸気（以下、第２水蒸気Ｓ２と称する）を蒸発伝熱管４４に導く配管と、低圧濃縮器６０の内部に溜った中間濃縮水Ｗ８を太陽熱濃縮器８０に導入するための中間濃縮水ポンプ６５を備える。
中間濃縮水Ｗ８は、滴下装置６０ａから滴下された予熱処理水Ｗ４の一部が蒸発しないで、濃縮されて生成される。
【００６５】
このように構成される淡水化装置１００ａにおいては、ＣＯＤ除去装置５３０（図１参照）から処理水予熱器７０に導入されたＣＯＤ処理水Ｗ３が、処理水予熱器７０で加熱されて予熱処理水Ｗ４が生成される。この予熱処理水Ｗ４が原水になる。
【００６６】
予熱処理水Ｗ４は、処理水熱交換器８１における濃縮水Ｗ９との熱交換でさらに加熱された後、低圧濃縮器６０の滴下装置６０ａに導入される。予熱処理水Ｗ４は滴下装置６０ａによって低圧濃縮器６０の内部に滴下され、伝熱管６４を流通する第１水蒸気Ｓ１との熱交換で加熱されて一部が蒸発して気化し、第２水蒸気Ｓ２が生成される。このとき、伝熱管６４を流通する第１水蒸気Ｓ１は、予熱処理水Ｗ４の気化熱で凝縮され、淡水Ｗ６ａが生成される。
そして、気化しなかった予熱処理水Ｗ４は濃縮されて、中間濃縮水Ｗ８が生成される。
【００６７】
低圧濃縮器６０で生成される第２水蒸気Ｓ２は、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に配管される蒸発伝熱管４４に導入され、蒸発器４０の内部を滴下する冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却されて凝縮されて淡水Ｗ６ｂが生成される。
淡水Ｗ６ｂは、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由して、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧される。
【００６８】
一方、低圧濃縮器６０で生成される中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって太陽熱濃縮器８０に導入される。
太陽熱濃縮器８０に導入された中間濃縮水Ｗ８は太陽熱Ｈによって加熱され、その一部が蒸発して気化し、第１水蒸気Ｓ１が生成される。また、気化しなかった残りの中間濃縮水Ｗ８は、さらに濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００ａの外部に排出される。
【００６９】
太陽熱濃縮器８０で生成される第１水蒸気Ｓ１は、蒸気ヘッダ６０ｃを経由して、低圧濃縮器６０の内部に配管される伝熱管６４に導入され、低圧濃縮器６０の内部に滴下される予熱処理水Ｗ４の一部が気化するときの気化熱で凝縮され、淡水Ｗ６ａが生成される。
【００７０】
前記したように、低圧濃縮器６０の内部は真空状態に維持され、蒸発温度が低くなっていることから、第１水蒸気Ｓ１が導入された伝熱管６４に予熱処理水Ｗ４が接触すると、予熱処理水Ｗ４の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管６４に導入された第１水蒸気Ｓ１から気化熱を奪って第１水蒸気Ｓ１を冷却し、凝縮させる。
【００７１】
低圧濃縮器６０で生成される淡水Ｗ６ａは、低圧濃縮器６０に備わる淡水ヘッダ６０ｂを経由して淡水ポンプ６６によって大気圧以上に加圧され、淡水ポンプ４６で加圧された淡水Ｗ６ｂと合流して淡水Ｗ６となり、淡水化装置１００ａの外部に排出される。
【００７２】
このように、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）は、原水（予熱処理水Ｗ４）の濃縮、及び水蒸気（第１水蒸気Ｓ１、第２水蒸気Ｓ２）と淡水（Ｗ６ａ、Ｗ６ｂ）の生成を二段階で実行する。
二重効用型の淡水化装置１００ａを採用することによって、淡水Ｗ６の生成量を増量することができ、効率よく淡水Ｗ６を得ることができる。
【００７３】
また、例えば図２に示す淡水化装置１００と同量の淡水Ｗ６を得る場合、二重効用型の淡水化装置１００ａにおいては、設置面積の多くを占有する太陽熱濃縮器８０（図４参照）の受熱面（太陽熱を受ける面）の面積を小さくすることができる。
例えば、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）は、図２に示す淡水化装置１００に備わる太陽熱濃縮器８０の受熱面の面積の半分で、同量の淡水Ｗ６を生成することができる。
したがって、二重効用型の淡水化装置１００ａが備わる油濁水再利用システム５００（図１参照）全体を小型化することができ、油濁水再利用システム５００の設置面積を小さくできるという優れた効果を奏する。
【００７４】
なお、蒸発及び濃縮操作を多重効用とする技術は、特に化学プラントの分野では常套手段であり広く公知の技術であるが、多重効用の効果を最大限に発揮するためには、最下段における凝縮温度及び圧力を充分に低くする必要がある。したがって、主な石油生産地域である、外気温度の高い中東地域において、外気による直接冷却方式にすると、冷却装置の大型化や、最も上段に位置する太陽熱濃縮器の高温化に伴ってシステム全体が大型化してしまい、多重効用方式を採用することによる弊害が発生する。
【００７５】
これに対し、本実施形態に係る淡水化装置１００ａ（図４参照）は、最下段の冷却に吸収冷凍サイクル方式を採用していることから、図３に示すように、第１水蒸気Ｓ１は、外気温度ＴＡより温度差ΔＴだけ低い温度ＴＥで凝縮され、外気温度の高い中東地域であっても多重効用の効果を最大限に発揮できる。
【００７６】
以上のように、本実施形態に係る、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）の特徴は、吸収式冷凍サイクル方式を採用することで、予熱処理水Ｗ４（図４参照）の濃縮、すなわち、淡水Ｗ６（図４参照）の生成における多重効用（二重効用）の効果を最大限に発揮できる点にある。
【００７７】
なお、本実施形態に係る油濁水再利用システム５００（図１参照）においては、二重効用型の淡水化装置１００ａ（図４参照）のほか、三重効用に低圧濃縮器が配置される三重効用型、四重効用に低圧濃縮器が配置される四重効用型の淡水化装置備える構成も可能である。
図５は、四重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
図５に示す、四重効用型の淡水化装置１００ｂの吸収式冷凍サイクル部１の構成は、図２に示す淡水化装置１００の吸収式冷凍サイクル部１と同じ構成であり、詳細な図示及び説明は省略する。
また、四重効用型の淡水化装置１００ｂの水処理部６ｂで、図４に示す二重効用型の淡水化装置１００ａの水処理部６ａと同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
さらに、図５の太線は液体の流通を示し、細線は気体の流通を示す。
【００７８】
図５に示すように、四重効用型の淡水化装置１００ｂの水処理部６ｂは、太陽熱濃縮器８０と蒸発伝熱管４４の間に中間濃縮部９０が備わって構成され、中間濃縮部９０は、１台の上段低圧濃縮器９１と、１台の中段低圧濃縮器９２と、１台の下段低圧濃縮器９３を含んでなる。
なお、上段低圧濃縮器９１の内部、中段低圧濃縮器９２の内部、及び下段低圧濃縮器９３の内部は、それぞれ真空状態に維持され、上段低圧濃縮器９１、中段低圧濃縮器９２、及び下段低圧濃縮器９３は、低圧濃縮器である構成が好ましい。
【００７９】
上段低圧濃縮器９１の内部には、少なくとも１つの伝熱管９１ｃが配管され、伝熱管９１ｃには、太陽熱濃縮器８０で生成される第１水蒸気Ｓ１が、蒸気ヘッダ９１ｂを経由して導入される。
さらに、後段に配置される中段低圧濃縮器９２から導入される中間濃縮水Ｗ８が伝熱管９１ｃの表面に滴下され、中間濃縮水Ｗ８の一部は気化して第３水蒸気Ｓ３が生成される。
そして、伝熱管９１ｃを流通する第１水蒸気Ｓ１は、中間濃縮水Ｗ８の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｃが生成される。
【００８０】
これは、上段低圧濃縮器９１の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、上段低圧濃縮器９１の内部は蒸発温度が低くなっていることから、太陽熱Ｈで加熱された高温の第１水蒸気Ｓ１が流通する伝熱管９１ｃに中間濃縮水Ｗ８が接触すると、中間濃縮水Ｗ８の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９１ｃに導入された第１水蒸気Ｓ１から気化熱を奪って、第１水蒸気Ｓ１を冷却する。
【００８１】
上段低圧濃縮器９１で生成される淡水Ｗ６ｃは、淡水ヘッダ９１ａを経由して淡水ポンプ９１ｄによって、大気圧以上に加圧される。
【００８２】
中段低圧濃縮器９２の内部には、少なくとも１つの伝熱管９２ｃが配管され、伝熱管９２ｃには、前段に配置される上段低圧濃縮器９１で生成される第３水蒸気Ｓ３が、蒸気ヘッダ９２ｂを経由して導入される。
さらに、後段に配置される下段低圧濃縮器９３から導入される中間濃縮水Ｗ８が伝熱管９２ｃの表面に滴下され、中間濃縮水Ｗ８の一部は気化して第４水蒸気Ｓ４が生成される。
そして、伝熱管９２ｃを流通する第３水蒸気Ｓ３は、中間濃縮水Ｗ８の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｄが生成される。
【００８３】
これは、中段低圧濃縮器９２の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、中段低圧濃縮器９２の内部は蒸発温度が低くなっていることから、第３水蒸気Ｓ３が流通する伝熱管９２ｃに中間濃縮水Ｗ８が接触すると、第３水蒸気Ｓ３の熱で中間濃縮水Ｗ８の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９２ｃに導入された第３水蒸気Ｓ３から気化熱を奪って、第３水蒸気Ｓ３を冷却する。
【００８４】
中段低圧濃縮器９２で生成される淡水Ｗ６ｄは、淡水ヘッダ９２ａを経由して淡水ポンプ９２ｄによって、大気圧以上に加圧される。
一方、蒸発しないで中段低圧濃縮器９２の内部に溜まった中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって、前段に配置される上段低圧濃縮器９１に導入される。
【００８５】
下段低圧濃縮器９３の内部には、少なくとも１つの伝熱管９３ｃが配管され、伝熱管９３ｃには、中段低圧濃縮器９２で生成される第４水蒸気Ｓ４が、蒸気ヘッダ９３ｂを経由して導入される。
さらに、予熱処理水Ｗ４が伝熱管９３ｃの表面に滴下され、予熱処理水Ｗ４の一部は気化して第２水蒸気Ｓ２が生成される。
そして、伝熱管９３ｃを流通する第４水蒸気Ｓ４は、予熱処理水Ｗ４の気化熱で凝縮されて、淡水Ｗ６ｅが生成される。
【００８６】
これは、下段低圧濃縮器９３の内部が真空状態に維持されていることによる。
すなわち、下段低圧濃縮器９３の内部は蒸発温度が低くなっていることから、第４水蒸気Ｓ４が流通する伝熱管９３ｃに予熱処理水Ｗ４が接触すると、第４水蒸気Ｓ４の熱で予熱処理水Ｗ４の一部は蒸発して気化する。そして、伝熱管９３ｃに導入された第４水蒸気Ｓ４から気化熱を奪って、第４水蒸気Ｓ４を冷却する。
【００８７】
下段低圧濃縮器９３で生成される淡水Ｗ６ｅは、淡水ヘッダ９３ａを経由して淡水ポンプ９３ｄによって、大気圧以上に加圧される。
一方、蒸発しないで下段低圧濃縮器９３に溜まった予熱処理水Ｗ４は、濃縮された中間濃縮水Ｗ８になって、中間濃縮水ポンプ６５で、前段に配置される中段低圧濃縮器９２に導入される。
【００８８】
下段低圧濃縮器９３で生成される第２水蒸気Ｓ２は、吸収式冷凍サイクル部１の蒸発器４０に配管される蒸発伝熱管４４に、蒸気ヘッダ４１を経由して導入される。そして、蒸発器４０の内部で、冷媒液Ｃ２の気化熱で冷却されて凝縮され、淡水Ｗ６ｂが生成される。
淡水Ｗ６ｂは、蒸発器４０に備わる淡水ヘッダ４２を経由して、淡水ポンプ４６によって大気圧以上に加圧される。
【００８９】
中間濃縮部９０で生成される淡水Ｗ６ｃ、Ｗ６ｄ、及びＷ６ｅは、蒸発器４０で生成される淡水Ｗ６ｂと合流して淡水Ｗ６となり、淡水化装置１００ｂの外部に排出される。
【００９０】
また、上段低圧濃縮器９１に溜まっている中間濃縮水Ｗ８は、中間濃縮水ポンプ６５によって太陽熱濃縮器８０に導入される。
太陽熱濃縮器８０に導入された中間濃縮水Ｗ８は太陽熱Ｈによって加熱され、その一部が蒸発して気化し、第１水蒸気Ｓ１が生成される。一方、気化しなかった残りの中間濃縮水Ｗ８は、さらに濃縮された濃縮水Ｗ９となって、濃縮ポンプ８５によって大気圧以上に加圧され、処理水熱交換器８１を経由して淡水化装置１００ｂの外部に排出される。
【００９１】
図５に示すように、四重効用型の淡水化装置１００ｂは、淡水（Ｗ６ｂ、Ｗ６ｃ、Ｗ６ｄ、Ｗ６ｅ）を４段階で生成することができ、淡水Ｗ６の生成量を増量することができる。したがって、効率よく淡水Ｗ６を得ることができる。
【００９２】
また、例えば図２に示す淡水化装置１００と同量の淡水Ｗ６を得る場合、太陽熱濃縮器８０（図５参照）の受熱面の面積を、図４に示す二重効用型の淡水化装置１００ａの場合よりさらに小さくでき、油濁水再利用システム５００（図１参照）全体をさらに小型化することができる。したがって、油濁水再利用システム５００の設置面積をさらに小さくできるという優れた効果を奏する。
【００９３】
なお、図５に示す中間濃縮部９０において、中段低圧濃縮器９２を備えない場合（三重効用型）、下段低圧濃縮器９３では、予熱処理水Ｗ４の一部が気化する気化熱で、上段低圧濃縮器９１で生成される第３水蒸気Ｓ３が凝縮され、淡水Ｗ６ｅが生成される。
また、図示はしないが、下段低圧濃縮器９３と中段低圧濃縮器９２の間に、例えば１台の、後段の中段低圧濃縮器を備える場合（五重効用型）、下段低圧濃縮器９３と中段低圧濃縮器９２の間に備わる後段の中段低圧濃縮器では、下段低圧濃縮器９３で生成される中間濃縮水Ｗ８の一部が気化する気化熱で、中段低圧濃縮器９２（前段の中段低圧濃縮器）で生成される第４水蒸気Ｓ４が凝縮され、淡水が生成される。
【００９４】
このように、中間濃縮部９０に備わる中段低圧濃縮器９２の台数を変更することによって、多重効用型の淡水化装置を自由に構成できる。そして、多重効用型の淡水化装置を備えることで、淡水Ｗ６の生成量を増量することができ、油濁水再利用システム５００（図１参照）における淡水Ｗ６の生成効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係る油濁水再利用システムの構成図である。
【図２】淡水化装置の構造を示す図である。
【図３】吸収式冷凍サイクル部における作動温度サイクルを示す図である。
【図４】二重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
【図５】四重効用型の淡水化装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ 吸収式冷凍サイクル部
６、６ａ、６ｂ 水処理部
１０ 太陽熱再生器（再生器）
２０ 空冷凝縮器（凝縮器）
３０ 空冷吸収器（吸収器）
４０ 蒸発器
４４ 蒸発伝熱管（被冷却面）
６０ 低圧濃縮器
７０ 処理水予熱器（予熱器）
８０ 太陽熱濃縮器（加熱濃縮器）
９０ 中間濃縮部
９１ 上段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
９２ 中段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
９３ 下段低圧濃縮器（低圧濃縮器）
１００ 淡水化装置（塩分除去手段）
５００ 油濁水再利用システム
５１０ 凝集磁気分離機（処理水生成手段）
５３０ ＣＯＤ除去装置（ＣＯＤ除去手段）
Ｓｔ 水蒸気
Ｓ１ 第１水蒸気
Ｓ２ 第２水蒸気
Ｓ３ 第３水蒸気
Ｓ４ 第４水蒸気
Ｗ２ １次浄化水（１次処理水）
Ｗ３ ＣＯＤ処理水（２次処理水）
Ｗ４ 予熱処理水（原水）
Ｗ６ 淡水
Ｗ８ 中間濃縮水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を加熱して濃縮する加熱濃縮器で生成される水蒸気を前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させる水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成することを特徴とする淡水化装置。
【請求項２】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を濃縮して中間濃縮水を生成するときに生成される第２水蒸気を、前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させる水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記第２水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成する淡水化装置であって、
前記水処理部は、
前記中間濃縮水を加熱して第１水蒸気を生成し、前記中間濃縮水をさらに濃縮する加熱濃縮器と、
前記原水を濃縮して前記第２水蒸気と前記中間濃縮水を生成し、前記第２水蒸気が生成するときの気化熱で前記第１水蒸気を凝縮させて淡水を生成する低圧濃縮器と、を有することを特徴とする淡水化装置。
【請求項３】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を濃縮して中間濃縮水を生成するときに生成される第２水蒸気を前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させるとともに、前記中間濃縮水をｎ回（ｎは２以上の整数）濃縮する水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記第２水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成する淡水化装置において、
前記水処理部は、
ｎ−１回濃縮された前記中間濃縮水を加熱して第１水蒸気を生成し、前記中間濃縮水をさらに濃縮する加熱濃縮器と、
前記加熱濃縮器の後段に配置されるｎ台の低圧濃縮器を多重効用に配置し、前記中間濃縮水をｎ−１回濃縮する中間濃縮部と、を含んで構成され、
前記低圧濃縮器は、
最前段に配置される１台の上段低圧濃縮器と、最後段に配置される１台の下段低圧濃縮器と、前記上段低圧濃縮器と前記下段低圧濃縮器の間に配置されるｎ−２台の中段低圧濃縮器と、からなり、
前記上段低圧濃縮器は、後段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記中間濃縮水をさらに濃縮するとともに第３水蒸気を生成して、前記第３水蒸気が生成するときの気化熱で、前記加熱濃縮器から導入される前記第１水蒸気を凝縮させて淡水を生成し、
前記中段低圧濃縮器は、後段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記中間濃縮水をさらに濃縮するとともに第４水蒸気を生成して、前記第４水蒸気が生成するときの気化熱で、前段に配置される低圧濃縮器から導入される前記第３水蒸気又は前記第４水蒸気を凝縮させて淡水を生成し、
前記下段低圧濃縮器は、前記原水を濃縮して前記中間濃縮水を生成するとともに前記第２水蒸気を生成して、前記第２水蒸気が生成するときの気化熱で、前段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記第３水蒸気又は前記第４水蒸気を凝縮させて淡水を生成すること、を特徴とする淡水化装置。
【請求項４】
前記加熱濃縮器は、太陽熱を熱源とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項５】
前記再生器は、気化した前記冷媒を吸収している吸収液を加熱して、前記吸収液から前記冷媒を分離し、
前記水処理部は、濃縮される前の前記原水を、前記吸収液から分離された前記冷媒で加熱するための予熱器を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項６】
前記再生器は、太陽熱を熱源とすることを特徴とする請求項５に記載の淡水化装置。
【請求項７】
石油生産の際に発生する油濁水から被除去物である油濁成分を除去した１次処理水を生成する処理水生成手段と、
前記１次処理水から被除去物である水溶性有機物を除去して２次処理水を生成するＣＯＤ除去手段と、
前記２次処理水に含まれる塩分を除去して淡水を生成する塩分除去手段と、を含んで構成され、
前記塩分除去手段は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の淡水化装置であることを特徴とする油濁水再利用システム。
【請求項１】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を加熱して濃縮する加熱濃縮器で生成される水蒸気を前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させる水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成することを特徴とする淡水化装置。
【請求項２】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を濃縮して中間濃縮水を生成するときに生成される第２水蒸気を、前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させる水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記第２水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成する淡水化装置であって、
前記水処理部は、
前記中間濃縮水を加熱して第１水蒸気を生成し、前記中間濃縮水をさらに濃縮する加熱濃縮器と、
前記原水を濃縮して前記第２水蒸気と前記中間濃縮水を生成し、前記第２水蒸気が生成するときの気化熱で前記第１水蒸気を凝縮させて淡水を生成する低圧濃縮器と、を有することを特徴とする淡水化装置。
【請求項３】
再生器、凝縮器、吸収器、及び蒸発器を含んで構成され、冷媒が循環する吸収式冷凍サイクル部と、
原水を濃縮して中間濃縮水を生成するときに生成される第２水蒸気を前記蒸発器に導入して前記冷媒と熱交換させるとともに、前記中間濃縮水をｎ回（ｎは２以上の整数）濃縮する水処理部と、を備え、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮された前記冷媒が気化するときの気化熱で冷却される被冷却面で、前記第２水蒸気を冷却して凝縮させて淡水を生成する淡水化装置において、
前記水処理部は、
ｎ−１回濃縮された前記中間濃縮水を加熱して第１水蒸気を生成し、前記中間濃縮水をさらに濃縮する加熱濃縮器と、
前記加熱濃縮器の後段に配置されるｎ台の低圧濃縮器を多重効用に配置し、前記中間濃縮水をｎ−１回濃縮する中間濃縮部と、を含んで構成され、
前記低圧濃縮器は、
最前段に配置される１台の上段低圧濃縮器と、最後段に配置される１台の下段低圧濃縮器と、前記上段低圧濃縮器と前記下段低圧濃縮器の間に配置されるｎ−２台の中段低圧濃縮器と、からなり、
前記上段低圧濃縮器は、後段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記中間濃縮水をさらに濃縮するとともに第３水蒸気を生成して、前記第３水蒸気が生成するときの気化熱で、前記加熱濃縮器から導入される前記第１水蒸気を凝縮させて淡水を生成し、
前記中段低圧濃縮器は、後段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記中間濃縮水をさらに濃縮するとともに第４水蒸気を生成して、前記第４水蒸気が生成するときの気化熱で、前段に配置される低圧濃縮器から導入される前記第３水蒸気又は前記第４水蒸気を凝縮させて淡水を生成し、
前記下段低圧濃縮器は、前記原水を濃縮して前記中間濃縮水を生成するとともに前記第２水蒸気を生成して、前記第２水蒸気が生成するときの気化熱で、前段に配置される前記低圧濃縮器から導入される前記第３水蒸気又は前記第４水蒸気を凝縮させて淡水を生成すること、を特徴とする淡水化装置。
【請求項４】
前記加熱濃縮器は、太陽熱を熱源とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項５】
前記再生器は、気化した前記冷媒を吸収している吸収液を加熱して、前記吸収液から前記冷媒を分離し、
前記水処理部は、濃縮される前の前記原水を、前記吸収液から分離された前記冷媒で加熱するための予熱器を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の淡水化装置。
【請求項６】
前記再生器は、太陽熱を熱源とすることを特徴とする請求項５に記載の淡水化装置。
【請求項７】
石油生産の際に発生する油濁水から被除去物である油濁成分を除去した１次処理水を生成する処理水生成手段と、
前記１次処理水から被除去物である水溶性有機物を除去して２次処理水を生成するＣＯＤ除去手段と、
前記２次処理水に含まれる塩分を除去して淡水を生成する塩分除去手段と、を含んで構成され、
前記塩分除去手段は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の淡水化装置であることを特徴とする油濁水再利用システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−３６１７４（Ｐ２０１０−３６１７４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０５８４６（Ｐ２００８−２０５８４６）
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月８日（２００８．８．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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