淡水生成装置および淡水生成方法
【課題】 廃水を活用しつつ、用途別の淡水を効率良く得ることができる淡水生成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置を提供することにある。
【解決手段】 逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置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、淡水生成装置および淡水生成方法に関し、詳しくは、逆浸透膜を用いたろ過によって淡水を生成する淡水生成装置および淡水生成方法に関する。
【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（ＲＯ膜）を用いたろ過処理によって海水を淡水化することが提案されている（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、斯かる海水淡水化では、海水を逆浸透膜（ＲＯ膜）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ユニットに圧送する必要があることから、海水の塩濃度が高いほど多大なエネルギーが必要となるという問題を有している。
【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。）が生物処理された生物処理水や、鉄鋼等の金属製造工場等の廃水に代表される重金属等の無機物を含有する廃水（以下、「無機性廃水」ともいう。）が沈殿分離された沈殿処理水は、放流水として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かった。
【０００７】
斯かる観点から、廃水や放流水を希釈水として海水に混合して混合水を得、この混合水を逆浸透膜装置により膜処理して淡水を得る方法が考えられる。
【０００８】
斯かる方法によれば、海水よりも塩濃度が低い廃水や放流水を希釈水として海水に混合して混合水を得、この混合水を膜処理して淡水を得ることにより、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という利点や、廃水や放流水を有効に活用することができるという利点がある。
即ち、斯かる方法によれば、淡水を効率良く得ることができ、且つ下水を有効活用することができるという利点がある。
【０００９】
しかるに、斯かる方法で得られる淡水は、廃水や放流水を再利用したものであり、これを生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等に用いることは、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞がある。また、水分子よりも小さい分子は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を透過してしまうことから、廃水や放流水に水分子よりも小さい分子の物質であって人体等に影響を及ぼす虞がある物質が含まれていた場合、斯かる方法で得られる淡水は、そもそも生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等に用いることができない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、廃水を活用しつつ、用途別の淡水を効率良く得ることができる淡水生成装置及び淡水生成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置にある。
【００１２】
斯かる淡水生成装置に於いては、海水よりも塩濃度が低い廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、この混合水を膜処理して淡水を得ることにより、第１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、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態で第２海水用逆浸透膜装置によりろ過処理することに得られた淡水を、生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等として用いれば、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞や人体等へ悪影響を及ぼしてしまう虞等がないという利点がある。即ち、用途別に淡水を効率良く得ることができるという利点がある。
【００１３】
また、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、前記廃水から逆浸透膜によって淡水たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置が備えられ、廃水たる該濃縮水が、前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１４】
斯かる淡水生成装置によれば、前記廃水用逆浸透膜装置により淡水たる透過水を得ることができるため、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。
【００１５】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、廃水が有機性廃水である場合、好ましくは、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１６】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用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、より一層効率良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がある。
【００１７】
また、生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる淡水生成装置は、好ましくは、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により前記生物処理水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１８】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用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より一層抑制することができ、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、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。
【００１９】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００２０】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用逆浸透膜装置の膜面に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がある。
【００２１】
また、前記沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる淡水生成装置は、好ましくは、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００２２】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用逆浸透膜装置の膜面に固形物質が付着してしまうのをより一層抑制することができ、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、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。
【００２３】
さらに、前記廃水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置は、廃水が有機性廃水である場合、好ましくは、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部と、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により該生物処理水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる。
【００２４】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記廃水用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、より一層効率良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がある。
【００２５】
また、前記廃水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置は、好ましくは、廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部と、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる。
【００２６】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記廃水用逆浸透膜装置の膜面に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がある。
【００２７】
さらに、前記生物処理部及び前記除濁装置が備えられてなる淡水生成装置は、好ましくは、生物処理するための生物処理槽が備えられ、前記除濁装置が精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備え、該除濁装置が前記生物処理槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００２８】
斯かる淡水生成装置に於いては、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透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、淡水生成装置自体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。
【００２９】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、イオン交換によって、前記海水用逆浸透膜装置から得られた淡水から、イオン交換処理水を得るイオン交換装置が備えられてなる。
【００３０】
斯かる淡水生成装置によれば、塩濃度が低い淡水たるイオン交換処理水を得ることができるという利点を有する。例えば、火力発電所等で用いる蒸気タービンを回転させる水蒸気のもととなる淡水は、少ない熱で効率良く水蒸気となるように、塩濃度が低いことが望ましい。斯かるイオン交換処理水は、塩濃度が低いことから、前記イオン交換装置を備える淡水生成装置は、蒸気タービン用の淡水を得るのに好適に用いることができる。
【００３１】
また、本発明は、逆浸透膜を有する海水用逆浸透膜装置によって海水から淡水を得る淡水生成方法であって、
廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置により前記混合水をろ過処理し、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置により膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理することを特徴とする淡水生成方法にある。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、廃水を活用しつつ、用途別の淡水を効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。
【図２】一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。
【図３】比較例１の淡水生成装置の概略ブロック図。
【図４】実施例１の淡水生成装置の概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
先ず、本実施形態に係る淡水生成装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態の淡水生成装置１は、逆浸透膜装置３ａ、３ｂを用いたろ過処理によって海水Ａから淡水Ｂ１、Ｂ２を得るように構成されてなる。
【００３６】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが希釈水として膜処理すべき海水Ａの一部に混合されて混合水を得る混合部２と、前記混合水をろ過処理して第１淡水Ｂ１たる第１透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得る第１海水用逆浸透膜装置３ａと、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理して第２淡水Ｂ２たる第２透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る第２海水用逆浸透膜装置３ｂとを備えてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、膜処理すべき海水Ａの一部が混合部２に移送され、廃水Ｃが希釈水として混合部２に移送され、混合水が第１海水用逆浸透膜装置３ａに移送され、膜処理すべき他部の海水Ａが第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送され、第１濃縮水Ｄ１が第１濃縮水貯留槽（図示せず）に移送され、第２濃縮水Ｄ２が第２濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、海水Ａが混合部２及び第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送される前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過槽等を有する除濁装置（図示せず）を用いて海水Ａがろ過処理されるように構成されてなる。
【００３７】
海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度が１．０〜８．０質量％の水であり、より具体的には、該塩濃度が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、該塩濃度が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。
【００３８】
前記得られた淡水Ｂ１、Ｂ２は、工業用水（食品工場、パルプ工場、鉄鋼工場、化学工場、電子産業工場等の工場の用水）、生活用水（飲み水等）、農業用水等の用水として使用することができる。
特に、淡水Ｂ２は、海水Ａが廃水Ｃと未混合状態でろ過処理して得られた淡水であることから、生活用水（飲み水等）、農業用水（例えば、野菜工場用水）、食品工場用水等に用いれば、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞や人体等へ悪影響を及ぼしてしまう虞等がないという利点がある。
【００３９】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、淡水Ｂ１、Ｂ２が用水として各種使用場所に移送されるように構成されてなる。
【００４０】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃを浄化処理する浄化処理部４を備えてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが浄化処理部４に移送されるように構成されてなる。
【００４１】
前記廃水Ｃは、有機性廃水である。
該有機性廃水は、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、有機性廃水は、希釈水で希釈される海水Ａよりも塩濃度が低い水である。有機性廃水は、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水の塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水の塩濃度の比が０．０１以下のものである。
【００４２】
前記浄化処理部４は、廃水Ｃを生物処理して生物処理水を得る生物処理部４１と、精密ろ過膜、及び限外ろ過膜の少なくとも何れかにより該生物処理水をろ過処理して除濁し濃縮水及び透過水を得る除濁装置４２と、廃水Ｃとして該除濁装置４２から得られた透過水から逆浸透膜（ＲＯ膜）によって第１淡水Ｂ１たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置４３とを備えてなる。
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（ＲＯ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。
【００４３】
前記生物処理部４１は、生物処理するための生物処理槽４１ａを備えてなる。
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。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。
【００４４】
また、前記浄化処理部４は、除濁装置４２が生物処理槽４１ａの液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００４５】
さらに、前記浄化処理部４は、廃水Ｃが生物処理部４１に移送され、除濁装置４２の透過水が廃水用逆浸透膜装置４３に移送されるように構成されてなる。
【００４６】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４３の濃縮水が、混合部２で希釈水として海水Ａに混合されるように構成されてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４３の濃縮水が、希釈水として混合部２に移送され、廃水用逆浸透膜装置４３の透過水が、用水として各種使用場所に移送されるように構成されてなる。
【００４７】
本実施形態の淡水生成装置は、上記の如く構成されてなるが、次ぎに、本実施形態の淡水生成方法について説明する。
【００４８】
本実施形態の淡水生成方法は、膜処理すべき海水Ａの一部を希釈水としての廃水Ｃと混合して混合水を得、該混合水から第１海水用逆浸透膜装置３ａによりろ過処理して第１淡水Ｂ１たる第１透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得、膜処理すべき他部の海水Ａから前記希釈水に対して未混合状態で第２海水用逆浸透膜装置３ｂによりろ過処理して第２淡水Ｂ２たる第２透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る。尚、海水Ａは、混合部２及び第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送される前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過槽等の除濁装置（図示せず）を用いてろ過処理される。
【００４９】
さらに、本実施形態の淡水生成方法は、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、より好ましくは海水１に対して希釈水１以上とする。
【００５０】
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。
【００５１】
尚、本実施形態の淡水生成装置及び淡水生成方法は、上記構成を有するものであったが、本発明の淡水生成装置及び淡水生成方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００５２】
即ち、本実施形態の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１の液面下に浸漬膜として設置されてなるが、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１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、本発明の淡水生成装置１は、生物処理槽４１で得られた生物処理水が除濁装置４２に移送されるように構成されてなる。
【００５３】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてなくてもよい。この場合には、除濁装置４２の透過水が混合部２で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
また、本発明の淡水生成装置１は、さらに、除濁装置４２を備えてなくてもよい。この場合には、生物処理部４１で得られた生物処理水が混合部２で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００５４】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、除濁装置４２が浸漬膜であるが、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１ａ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、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が精密ろ過膜や限外ろ過膜の代わりに砂ろ過手段により生物処理水をろ過処理して除濁するように構成されてもよい。
【００５５】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、生物処理部４１を備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、生物処理部４１の代わりに、廃水Ｃを沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部（図示せず）を備えてもよい。この場合には、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が槽外に設置されるタイプのものであり、沈殿処理部（図示せず）で得られた沈殿処理水が除濁装置４２に移送されるように構成されてなる。また、この場合には、本実施形態の淡水生成装置１と同様に、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてない態様であってもよく、更には、除濁装置４２を備えない態様であってもよい。
【００５６】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが、有機性廃水であるが、本発明の淡水生成装置１は、廃水Ｃが無機性廃水であってもよい。
前記無機性廃水は、無機物が含まれ、例えば、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が５０ｍｇ／Ｌ以下の廃水であり、好ましくは、１０ｍｇ／Ｌ以下の廃水である。
また、前記無機性廃水は、希釈水で希釈される海水Ａよりも塩濃度が低い水である。無機性廃水は、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水の塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水の塩濃度の比が０．０１以下のものである。
【００５７】
また、図２に示すように、本発明の淡水生成装置１は、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂が混合状態で充填され、これらの樹脂によるイオン交換によって、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水から、イオン交換処理水を得る混床式イオン交換装置９１が備えられてなる。
本発明の淡水生成装置１は、斯かる構成を有することにより、塩濃度が低い淡水たるイオン交換処理水を得ることができるという利点を有する。例えば、火力発電所等で用いる蒸気タービンを回転させる水蒸気のもととなる淡水は、少ない熱で効率良く水蒸気となるように、塩濃度が低いことが望ましい。斯かるイオン交換処理水は、塩濃度が低いことから、斯かる淡水生成装置１は、蒸気タービン用の淡水Ｂ１たるイオン交換処理水を得るのに特に好適に用いることができる。
斯かる淡水生成装置１は、淡水Ｂ１たる該イオン交換処理水が用水として使用されることにより、廃水たる使用済水Ｃ１が得られるように構成されてなる。
前記混床式イオン交換装置９１は、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水と、前記使用済水用逆浸透膜装置４３から得られた淡水とが混合されて得られた混合淡水から、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
【００５８】
また、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、逆浸透膜によって、透過水及び濃縮水を得る混合淡水用逆浸透膜装置９２が備えられてなる。また、斯かる淡水生成装置１は、淡水たる該混合淡水用逆浸透膜装置９２から得られた透過水から、前記混床式イオン交換装置９１を用いたイオン交換によって、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
通常、前記混床式イオン交換装置９１のイオン交換樹脂は、塩によってイオン交換機能が低下する。そして、イオン交換機能が低下した場合、イオン交換樹脂を再生薬品（例えば、酸水溶液（塩酸水溶液等）、アルカリ水溶液（水酸化ナトリウム水溶液等）等）に接触させて、イオン交換樹脂を再生する必要が生じてしまうという問題がある。よって、該混床式イオン交換装置９１に導入される被処理水は、所定濃度以下（例えば、ｐｐｂレベル以下）であることが望ましい。従って、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２を有することにより、前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水の塩濃度が低減されるため、前記混床式イオン交換装置９１への塩による負荷を抑制し、イオン交換樹脂を再生させる頻度（再生頻度）を抑制しうるという利点がある。
【００５９】
さらに、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２から得られた濃縮水が、前記使用済水用逆浸透膜装置４３に移送されるように構成されてもよい。この場合、斯かる淡水生成装置１は、該濃縮水が、該使用済水用逆浸透膜装置４３によって膜分離されるように構成されてなる。
【００６０】
また、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、ガス（炭酸ガス等）を抜いて脱ガス処理水を得る脱ガス装置９３が備えられてなる。また、斯かる淡水生成装置１は、淡水たる該脱ガス処理水から、前記混床式イオン交換装置９１を用いたイオン交換によって、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水に炭酸ガスのように水中で電離してアニオンを生成するガスが溶解されていると、当該ガスにより、アニオン交換樹脂の破過が生じやすくなる虞があるが、斯かる淡水生成装置１は、前記脱ガス装置９３を有することにより、前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水のガス濃度が低減されるため、イオン交換樹脂の破過が生じ難くなり、再生頻度の低減が可能となるという利点がある。また、再生頻度の低減により、再生薬品の使用量が低減するとともに、再生薬品による負荷が抑制され、イオン交換樹脂自体の寿命の延長が可能となるという利点がある。
【００６１】
さらに、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２により透過水を得、該透過水から前記脱ガス装置９３により脱ガス処理水を得、該脱ガス処理水から混床式イオン交換装置９１によりイオン交換処理水を得るように構成されてなる。
【００６２】
また、本発明の淡水生成装置１は、混床式イオン交換装置９１に代えて、電気再生式イオン交換装置等の各種脱イオン装置（イオン交換装置）を備えてもよい。
【００６３】
また、図示していないが、本発明の淡水生成装置１は、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水からイオン交換水を得る混床式イオン交換装置９１とは別に、又は該混床式イオン交換装置９１に加えて、前記第２海水用逆浸透膜装置３ｂから得られた淡水からイオン交換水を得る混床式イオン交換装置が備えられてもよい。
また、本発明の淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２を備えない態様の場合、前記混合淡水を得ずに、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから、前記脱ガス装置９３によりガス抜きをして脱ガス処理水を得るように構成されていてもよい。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
後述する実施例１、比較例１の方法で、生活用水（飲料水を含む）としての淡水を１０ｔ／ｄで得、工業用水としての淡水を３０ｔ／ｄで得るのに必要なエネルギー（エネルギー指標）を算出した。
ここで、海水を希釈せずに逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理１）、海水と希釈水とを混合した混合水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理２）、廃水Ｃを膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）で浄化処理して得られた透過水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理３）における運転圧力として表１に示す値を用いてエネルギー指標を算出した。エネルギー指標は、下記式で求めた。尚、前記廃水Ｃは、有機性廃水である。
エネルギー指標 ＝ 単位時間あたりに膜に流入した水の量（水量） × 運転圧力
【００６６】
【表１】
【００６７】
（比較例１）
海水Ａを希釈せずに海水Ａから逆浸透膜装置５により淡水及び濃縮水Ｄを得る態様（図３）に関して、必要なエネルギー指標を算出した。尚、淡水は、生活用水Ｆ及び工業用水Ｇを意味する。
【００６８】
（実施例１）
希釈水と膜処理すべき海水Ａの一部とを混合部２で混合して混合水を得、該混合水から第１海水用逆浸透膜装置３ａにより工業用水Ｇ（淡水）たる透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得、廃水Ｃから膜分離活性汚泥処理装置（生物処理部４１及び除濁装置４２）により透過水を得、該透過水を廃水用逆浸透膜装置４３により透過水及び濃縮水を得、該濃縮水たる廃水Ｃを前記希釈水として混合部２で海水Ａと混合し、膜処理すべき他部の海水Ａから第２海水用逆浸透膜装置３ｂにより生活用水Ｆ（淡水）たる透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る態様（図４）において、必要な動力指標値を算出した。
【００６９】
結果を表２、３に示す。尚、表２は、生活用水Ｆ及び工業用水Ｇを得るのに必要なエネルギー指標及び排水量を示し、表３は、工業用水Ｇのみを得るのに必要なエネルギー指標及び排水量を示す。また、排水量は、淡水の量と、再利用されずに排出される水の量の合計を意味する。
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
表２、３に示すように、実施例１では、比較例１に比して、淡水を効率良く安定して得ることができることが示された。
【符号の説明】
【００７３】
１：淡水生成装置、２：混合部、３ａ：第１海水用逆浸透膜装置、３ｂ：第２海水用逆浸透膜装置、４：浄化処理部、５：逆浸透膜装置、４１：生物処理部、４１ａ：生物処理槽、４２：除濁装置、４３：廃水用逆浸透膜装置、９１：混床式イオン交換装置、９２：イオン交換前処理用逆浸透膜装置、９３：脱ガス装置、Ａ：海水、Ｂ：淡水、Ｂ１：第１淡水、Ｂ２：第２淡水、Ｃ：廃水、Ｄ：濃縮水、Ｄ１：第１濃縮水、Ｄ２：第２濃縮水、Ｆ：生活用水、Ｇ：工業用水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、淡水生成装置および淡水生成方法に関し、詳しくは、逆浸透膜を用いたろ過によって淡水を生成する淡水生成装置および淡水生成方法に関する。
【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（ＲＯ膜）を用いたろ過処理によって海水を淡水化することが提案されている（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、斯かる海水淡水化では、海水を逆浸透膜（ＲＯ膜）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ユニットに圧送する必要があることから、海水の塩濃度が高いほど多大なエネルギーが必要となるという問題を有している。
【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。）が生物処理された生物処理水や、鉄鋼等の金属製造工場等の廃水に代表される重金属等の無機物を含有する廃水（以下、「無機性廃水」ともいう。）が沈殿分離された沈殿処理水は、放流水として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かった。
【０００７】
斯かる観点から、廃水や放流水を希釈水として海水に混合して混合水を得、この混合水を逆浸透膜装置により膜処理して淡水を得る方法が考えられる。
【０００８】
斯かる方法によれば、海水よりも塩濃度が低い廃水や放流水を希釈水として海水に混合して混合水を得、この混合水を膜処理して淡水を得ることにより、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という利点や、廃水や放流水を有効に活用することができるという利点がある。
即ち、斯かる方法によれば、淡水を効率良く得ることができ、且つ下水を有効活用することができるという利点がある。
【０００９】
しかるに、斯かる方法で得られる淡水は、廃水や放流水を再利用したものであり、これを生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等に用いることは、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞がある。また、水分子よりも小さい分子は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を透過してしまうことから、廃水や放流水に水分子よりも小さい分子の物質であって人体等に影響を及ぼす虞がある物質が含まれていた場合、斯かる方法で得られる淡水は、そもそも生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等に用いることができない。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑み、廃水を活用しつつ、用途別の淡水を効率良く得ることができる淡水生成装置及び淡水生成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置にある。
【００１２】
斯かる淡水生成装置に於いては、海水よりも塩濃度が低い廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、この混合水を膜処理して淡水を得ることにより、第１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、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態で第２海水用逆浸透膜装置によりろ過処理することに得られた淡水を、生活用（特に飲料用）、農業用（例えば、野菜工場用）、食品工場用等として用いれば、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞や人体等へ悪影響を及ぼしてしまう虞等がないという利点がある。即ち、用途別に淡水を効率良く得ることができるという利点がある。
【００１３】
また、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、前記廃水から逆浸透膜によって淡水たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置が備えられ、廃水たる該濃縮水が、前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１４】
斯かる淡水生成装置によれば、前記廃水用逆浸透膜装置により淡水たる透過水を得ることができるため、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。
【００１５】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、廃水が有機性廃水である場合、好ましくは、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１６】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用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、より一層効率良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がある。
【００１７】
また、生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる淡水生成装置は、好ましくは、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により前記生物処理水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００１８】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用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より一層抑制することができ、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、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。
【００１９】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００２０】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用逆浸透膜装置の膜面に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がある。
【００２１】
また、前記沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる淡水生成装置は、好ましくは、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００２２】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記第１海水用逆浸透膜装置の膜面に固形物質が付着してしまうのをより一層抑制することができ、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、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。
【００２３】
さらに、前記廃水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置は、廃水が有機性廃水である場合、好ましくは、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部と、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により該生物処理水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる。
【００２４】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記廃水用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、より一層効率良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がある。
【００２５】
また、前記廃水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置は、好ましくは、廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部と、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる。
【００２６】
斯かる淡水生成装置に於いては、前記廃水用逆浸透膜装置の膜面に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がある。
【００２７】
さらに、前記生物処理部及び前記除濁装置が備えられてなる淡水生成装置は、好ましくは、生物処理するための生物処理槽が備えられ、前記除濁装置が精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備え、該除濁装置が前記生物処理槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００２８】
斯かる淡水生成装置に於いては、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透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、淡水生成装置自体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。
【００２９】
さらに、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、イオン交換によって、前記海水用逆浸透膜装置から得られた淡水から、イオン交換処理水を得るイオン交換装置が備えられてなる。
【００３０】
斯かる淡水生成装置によれば、塩濃度が低い淡水たるイオン交換処理水を得ることができるという利点を有する。例えば、火力発電所等で用いる蒸気タービンを回転させる水蒸気のもととなる淡水は、少ない熱で効率良く水蒸気となるように、塩濃度が低いことが望ましい。斯かるイオン交換処理水は、塩濃度が低いことから、前記イオン交換装置を備える淡水生成装置は、蒸気タービン用の淡水を得るのに好適に用いることができる。
【００３１】
また、本発明は、逆浸透膜を有する海水用逆浸透膜装置によって海水から淡水を得る淡水生成方法であって、
廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置により前記混合水をろ過処理し、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置により膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理することを特徴とする淡水生成方法にある。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明によれば、廃水を活用しつつ、用途別の淡水を効率良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。
【図２】一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。
【図３】比較例１の淡水生成装置の概略ブロック図。
【図４】実施例１の淡水生成装置の概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
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。
【００３５】
先ず、本実施形態に係る淡水生成装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態の淡水生成装置１は、逆浸透膜装置３ａ、３ｂを用いたろ過処理によって海水Ａから淡水Ｂ１、Ｂ２を得るように構成されてなる。
【００３６】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが希釈水として膜処理すべき海水Ａの一部に混合されて混合水を得る混合部２と、前記混合水をろ過処理して第１淡水Ｂ１たる第１透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得る第１海水用逆浸透膜装置３ａと、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理して第２淡水Ｂ２たる第２透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る第２海水用逆浸透膜装置３ｂとを備えてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、膜処理すべき海水Ａの一部が混合部２に移送され、廃水Ｃが希釈水として混合部２に移送され、混合水が第１海水用逆浸透膜装置３ａに移送され、膜処理すべき他部の海水Ａが第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送され、第１濃縮水Ｄ１が第１濃縮水貯留槽（図示せず）に移送され、第２濃縮水Ｄ２が第２濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、海水Ａが混合部２及び第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送される前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過槽等を有する除濁装置（図示せず）を用いて海水Ａがろ過処理されるように構成されてなる。
【００３７】
海水Ａは、塩を含む水であり、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度が１．０〜８．０質量％の水であり、より具体的には、該塩濃度が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、該塩濃度が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。
【００３８】
前記得られた淡水Ｂ１、Ｂ２は、工業用水（食品工場、パルプ工場、鉄鋼工場、化学工場、電子産業工場等の工場の用水）、生活用水（飲み水等）、農業用水等の用水として使用することができる。
特に、淡水Ｂ２は、海水Ａが廃水Ｃと未混合状態でろ過処理して得られた淡水であることから、生活用水（飲み水等）、農業用水（例えば、野菜工場用水）、食品工場用水等に用いれば、利用者等に対して不快感を与えてしまう虞や人体等へ悪影響を及ぼしてしまう虞等がないという利点がある。
【００３９】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、淡水Ｂ１、Ｂ２が用水として各種使用場所に移送されるように構成されてなる。
【００４０】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃを浄化処理する浄化処理部４を備えてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが浄化処理部４に移送されるように構成されてなる。
【００４１】
前記廃水Ｃは、有機性廃水である。
該有機性廃水は、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、有機性廃水は、希釈水で希釈される海水Ａよりも塩濃度が低い水である。有機性廃水は、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水の塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する有機性廃水の塩濃度の比が０．０１以下のものである。
【００４２】
前記浄化処理部４は、廃水Ｃを生物処理して生物処理水を得る生物処理部４１と、精密ろ過膜、及び限外ろ過膜の少なくとも何れかにより該生物処理水をろ過処理して除濁し濃縮水及び透過水を得る除濁装置４２と、廃水Ｃとして該除濁装置４２から得られた透過水から逆浸透膜（ＲＯ膜）によって第１淡水Ｂ１たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置４３とを備えてなる。
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（ＲＯ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。
【００４３】
前記生物処理部４１は、生物処理するための生物処理槽４１ａを備えてなる。
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。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。
【００４４】
また、前記浄化処理部４は、除濁装置４２が生物処理槽４１ａの液面下に浸漬膜として設置されてなる。
【００４５】
さらに、前記浄化処理部４は、廃水Ｃが生物処理部４１に移送され、除濁装置４２の透過水が廃水用逆浸透膜装置４３に移送されるように構成されてなる。
【００４６】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４３の濃縮水が、混合部２で希釈水として海水Ａに混合されるように構成されてなる。
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４３の濃縮水が、希釈水として混合部２に移送され、廃水用逆浸透膜装置４３の透過水が、用水として各種使用場所に移送されるように構成されてなる。
【００４７】
本実施形態の淡水生成装置は、上記の如く構成されてなるが、次ぎに、本実施形態の淡水生成方法について説明する。
【００４８】
本実施形態の淡水生成方法は、膜処理すべき海水Ａの一部を希釈水としての廃水Ｃと混合して混合水を得、該混合水から第１海水用逆浸透膜装置３ａによりろ過処理して第１淡水Ｂ１たる第１透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得、膜処理すべき他部の海水Ａから前記希釈水に対して未混合状態で第２海水用逆浸透膜装置３ｂによりろ過処理して第２淡水Ｂ２たる第２透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る。尚、海水Ａは、混合部２及び第２海水用逆浸透膜装置３ｂに移送される前に、精密ろ過膜、限外ろ過膜、及び砂ろ過槽等の除濁装置（図示せず）を用いてろ過処理される。
【００４９】
さらに、本実施形態の淡水生成方法は、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、より好ましくは海水１に対して希釈水１以上とする。
【００５０】
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。
【００５１】
尚、本実施形態の淡水生成装置及び淡水生成方法は、上記構成を有するものであったが、本発明の淡水生成装置及び淡水生成方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
【００５２】
即ち、本実施形態の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１の液面下に浸漬膜として設置されてなるが、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１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、本発明の淡水生成装置１は、生物処理槽４１で得られた生物処理水が除濁装置４２に移送されるように構成されてなる。
【００５３】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてなくてもよい。この場合には、除濁装置４２の透過水が混合部２で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
また、本発明の淡水生成装置１は、さらに、除濁装置４２を備えてなくてもよい。この場合には、生物処理部４１で得られた生物処理水が混合部２で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる。
【００５４】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、除濁装置４２が浸漬膜であるが、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が生物処理槽４１ａ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、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が精密ろ過膜や限外ろ過膜の代わりに砂ろ過手段により生物処理水をろ過処理して除濁するように構成されてもよい。
【００５５】
また、本実施形態の淡水生成装置１は、生物処理部４１を備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、生物処理部４１の代わりに、廃水Ｃを沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部（図示せず）を備えてもよい。この場合には、本発明の淡水生成装置１は、除濁装置４２が槽外に設置されるタイプのものであり、沈殿処理部（図示せず）で得られた沈殿処理水が除濁装置４２に移送されるように構成されてなる。また、この場合には、本実施形態の淡水生成装置１と同様に、廃水用逆浸透膜装置４２を備えてない態様であってもよく、更には、除濁装置４２を備えない態様であってもよい。
【００５６】
さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水Ｃが、有機性廃水であるが、本発明の淡水生成装置１は、廃水Ｃが無機性廃水であってもよい。
前記無機性廃水は、無機物が含まれ、例えば、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が５０ｍｇ／Ｌ以下の廃水であり、好ましくは、１０ｍｇ／Ｌ以下の廃水である。
また、前記無機性廃水は、希釈水で希釈される海水Ａよりも塩濃度が低い水である。無機性廃水は、例えば、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水の塩濃度の比が０．１以下のもの、より具体的には、希釈水で希釈される海水Ａの塩濃度に対する無機性廃水の塩濃度の比が０．０１以下のものである。
【００５７】
また、図２に示すように、本発明の淡水生成装置１は、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂が混合状態で充填され、これらの樹脂によるイオン交換によって、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水から、イオン交換処理水を得る混床式イオン交換装置９１が備えられてなる。
本発明の淡水生成装置１は、斯かる構成を有することにより、塩濃度が低い淡水たるイオン交換処理水を得ることができるという利点を有する。例えば、火力発電所等で用いる蒸気タービンを回転させる水蒸気のもととなる淡水は、少ない熱で効率良く水蒸気となるように、塩濃度が低いことが望ましい。斯かるイオン交換処理水は、塩濃度が低いことから、斯かる淡水生成装置１は、蒸気タービン用の淡水Ｂ１たるイオン交換処理水を得るのに特に好適に用いることができる。
斯かる淡水生成装置１は、淡水Ｂ１たる該イオン交換処理水が用水として使用されることにより、廃水たる使用済水Ｃ１が得られるように構成されてなる。
前記混床式イオン交換装置９１は、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水と、前記使用済水用逆浸透膜装置４３から得られた淡水とが混合されて得られた混合淡水から、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
【００５８】
また、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、逆浸透膜によって、透過水及び濃縮水を得る混合淡水用逆浸透膜装置９２が備えられてなる。また、斯かる淡水生成装置１は、淡水たる該混合淡水用逆浸透膜装置９２から得られた透過水から、前記混床式イオン交換装置９１を用いたイオン交換によって、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
通常、前記混床式イオン交換装置９１のイオン交換樹脂は、塩によってイオン交換機能が低下する。そして、イオン交換機能が低下した場合、イオン交換樹脂を再生薬品（例えば、酸水溶液（塩酸水溶液等）、アルカリ水溶液（水酸化ナトリウム水溶液等）等）に接触させて、イオン交換樹脂を再生する必要が生じてしまうという問題がある。よって、該混床式イオン交換装置９１に導入される被処理水は、所定濃度以下（例えば、ｐｐｂレベル以下）であることが望ましい。従って、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２を有することにより、前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水の塩濃度が低減されるため、前記混床式イオン交換装置９１への塩による負荷を抑制し、イオン交換樹脂を再生させる頻度（再生頻度）を抑制しうるという利点がある。
【００５９】
さらに、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２から得られた濃縮水が、前記使用済水用逆浸透膜装置４３に移送されるように構成されてもよい。この場合、斯かる淡水生成装置１は、該濃縮水が、該使用済水用逆浸透膜装置４３によって膜分離されるように構成されてなる。
【００６０】
また、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、ガス（炭酸ガス等）を抜いて脱ガス処理水を得る脱ガス装置９３が備えられてなる。また、斯かる淡水生成装置１は、淡水たる該脱ガス処理水から、前記混床式イオン交換装置９１を用いたイオン交換によって、イオン交換処理水を得るように構成されてなる。
前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水に炭酸ガスのように水中で電離してアニオンを生成するガスが溶解されていると、当該ガスにより、アニオン交換樹脂の破過が生じやすくなる虞があるが、斯かる淡水生成装置１は、前記脱ガス装置９３を有することにより、前記混床式イオン交換装置９１に導入される淡水のガス濃度が低減されるため、イオン交換樹脂の破過が生じ難くなり、再生頻度の低減が可能となるという利点がある。また、再生頻度の低減により、再生薬品の使用量が低減するとともに、再生薬品による負荷が抑制され、イオン交換樹脂自体の寿命の延長が可能となるという利点がある。
【００６１】
さらに、斯かる淡水生成装置１は、前記混合淡水から、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２により透過水を得、該透過水から前記脱ガス装置９３により脱ガス処理水を得、該脱ガス処理水から混床式イオン交換装置９１によりイオン交換処理水を得るように構成されてなる。
【００６２】
また、本発明の淡水生成装置１は、混床式イオン交換装置９１に代えて、電気再生式イオン交換装置等の各種脱イオン装置（イオン交換装置）を備えてもよい。
【００６３】
また、図示していないが、本発明の淡水生成装置１は、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから得られた淡水からイオン交換水を得る混床式イオン交換装置９１とは別に、又は該混床式イオン交換装置９１に加えて、前記第２海水用逆浸透膜装置３ｂから得られた淡水からイオン交換水を得る混床式イオン交換装置が備えられてもよい。
また、本発明の淡水生成装置１は、前記混合淡水用逆浸透膜装置９２を備えない態様の場合、前記混合淡水を得ずに、前記第１海水用逆浸透膜装置３ａから、前記脱ガス装置９３によりガス抜きをして脱ガス処理水を得るように構成されていてもよい。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
後述する実施例１、比較例１の方法で、生活用水（飲料水を含む）としての淡水を１０ｔ／ｄで得、工業用水としての淡水を３０ｔ／ｄで得るのに必要なエネルギー（エネルギー指標）を算出した。
ここで、海水を希釈せずに逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理１）、海水と希釈水とを混合した混合水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理２）、廃水Ｃを膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）で浄化処理して得られた透過水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理３）における運転圧力として表１に示す値を用いてエネルギー指標を算出した。エネルギー指標は、下記式で求めた。尚、前記廃水Ｃは、有機性廃水である。
エネルギー指標 ＝ 単位時間あたりに膜に流入した水の量（水量） × 運転圧力
【００６６】
【表１】
【００６７】
（比較例１）
海水Ａを希釈せずに海水Ａから逆浸透膜装置５により淡水及び濃縮水Ｄを得る態様（図３）に関して、必要なエネルギー指標を算出した。尚、淡水は、生活用水Ｆ及び工業用水Ｇを意味する。
【００６８】
（実施例１）
希釈水と膜処理すべき海水Ａの一部とを混合部２で混合して混合水を得、該混合水から第１海水用逆浸透膜装置３ａにより工業用水Ｇ（淡水）たる透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得、廃水Ｃから膜分離活性汚泥処理装置（生物処理部４１及び除濁装置４２）により透過水を得、該透過水を廃水用逆浸透膜装置４３により透過水及び濃縮水を得、該濃縮水たる廃水Ｃを前記希釈水として混合部２で海水Ａと混合し、膜処理すべき他部の海水Ａから第２海水用逆浸透膜装置３ｂにより生活用水Ｆ（淡水）たる透過水及び第２濃縮水Ｄ２を得る態様（図４）において、必要な動力指標値を算出した。
【００６９】
結果を表２、３に示す。尚、表２は、生活用水Ｆ及び工業用水Ｇを得るのに必要なエネルギー指標及び排水量を示し、表３は、工業用水Ｇのみを得るのに必要なエネルギー指標及び排水量を示す。また、排水量は、淡水の量と、再利用されずに排出される水の量の合計を意味する。
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
表２、３に示すように、実施例１では、比較例１に比して、淡水を効率良く安定して得ることができることが示された。
【符号の説明】
【００７３】
１：淡水生成装置、２：混合部、３ａ：第１海水用逆浸透膜装置、３ｂ：第２海水用逆浸透膜装置、４：浄化処理部、５：逆浸透膜装置、４１：生物処理部、４１ａ：生物処理槽、４２：除濁装置、４３：廃水用逆浸透膜装置、９１：混床式イオン交換装置、９２：イオン交換前処理用逆浸透膜装置、９３：脱ガス装置、Ａ：海水、Ｂ：淡水、Ｂ１：第１淡水、Ｂ２：第２淡水、Ｃ：廃水、Ｄ：濃縮水、Ｄ１：第１濃縮水、Ｄ２：第２濃縮水、Ｆ：生活用水、Ｇ：工業用水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置。
【請求項２】
前記廃水から逆浸透膜によって淡水たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置が備えられ、廃水たる該濃縮水が、前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項３】
廃水が有機性廃水であり、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項４】
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により前記生物処理水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項３記載の淡水生成装置。
【請求項５】
廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項６】
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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項５記載の淡水生成装置。
【請求項７】
廃水が有機性廃水であり、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部と、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により該生物処理水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる請求項２記載の淡水生成装置。
【請求項８】
廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部と、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる請求項２記載の淡水生成装置。
【請求項９】
生物処理するための生物処理槽が備えられ、前記除濁装置が精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備え、該除濁装置が前記生物処理槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる請求項４又は７記載の淡水生成装置。
【請求項１０】
イオン交換によって、前記海水用逆浸透膜装置から得られた淡水から、イオン交換処理水を得るイオン交換装置が備えられてなる請求項１〜９の何れかに記載の淡水生成装置。
【請求項１１】
逆浸透膜を有する海水用逆浸透膜装置によって海水から淡水を得る淡水生成方法であって、
廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置により前記混合水をろ過処理し、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置により膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理することを特徴とする淡水生成方法。
【請求項１】
逆浸透膜によって海水から淡水を得る海水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置であって、
廃水が希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合されて混合水を得る混合部と、前記混合水をろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置と、膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理する、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置とが備えられてなることを特徴とする淡水生成装置。
【請求項２】
前記廃水から逆浸透膜によって淡水たる透過水及び濃縮水を得る廃水用逆浸透膜装置が備えられ、廃水たる該濃縮水が、前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項３】
廃水が有機性廃水であり、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部を備え、該生物処理水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項４】
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により前記生物処理水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項３記載の淡水生成装置。
【請求項５】
廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部が備えられ、該上澄水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項１記載の淡水生成装置。
【請求項６】
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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置が備えられ、該除濁装置の透過水が前記混合部で希釈水として海水に混合されるように構成されてなる請求項５記載の淡水生成装置。
【請求項７】
廃水が有機性廃水であり、該廃水を生物処理して生物処理水を得る生物処理部と、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により該生物処理水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる請求項２記載の淡水生成装置。
【請求項８】
廃水を沈殿分離して沈殿処理水たる上澄水を得る沈殿処理部と、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により前記上澄水をろ過処理する除濁装置とが備えられ、該除濁装置の透過水が廃水として前記廃水用逆浸透膜装置でろ過処理されるように構成されてなる請求項２記載の淡水生成装置。
【請求項９】
生物処理するための生物処理槽が備えられ、前記除濁装置が精密ろ過膜及び／又は限外ろ過膜を備え、該除濁装置が前記生物処理槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる請求項４又は７記載の淡水生成装置。
【請求項１０】
イオン交換によって、前記海水用逆浸透膜装置から得られた淡水から、イオン交換処理水を得るイオン交換装置が備えられてなる請求項１〜９の何れかに記載の淡水生成装置。
【請求項１１】
逆浸透膜を有する海水用逆浸透膜装置によって海水から淡水を得る淡水生成方法であって、
廃水を希釈水として膜処理すべき海水の一部に混合して混合水を得、前記海水用逆浸透膜装置としての第１海水用逆浸透膜装置により前記混合水をろ過処理し、前記海水用逆浸透膜装置としての第２海水用逆浸透膜装置により膜処理すべき他部の海水を前記希釈水に対して未混合状態でろ過処理することを特徴とする淡水生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１６６９６（Ｐ２０１２−１６６９６Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３９１（Ｐ２０１１−１４３９１）
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【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２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２６日（２０１１．１．２６）
【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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