WO2011155281A1 - 淡水生成装置および淡水生成方法 - Google Patents

淡水生成装置および淡水生成方法 Download PDF

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島田　光重
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Definitions

  • the present invention relates to a fresh water generating apparatus and a fresh water generating method, and more particularly to a fresh water generating apparatus and a fresh water generating method for generating fresh water by filtration using a reverse osmosis membrane.
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • Non-Patent Document 1 a method has been proposed in which concentrated water obtained by membrane treatment of sewage is mixed with seawater as dilution water to obtain mixed water, and this mixed water is subjected to membrane treatment by a reverse osmosis membrane device to obtain fresh water.
  • concentrated water having a lower salt concentration than seawater is mixed with seawater as dilution water to obtain mixed water, and this mixed water is subjected to membrane treatment to obtain fresh water, which is mixed with the reverse osmosis membrane device. Since the pressure for pumping water can be suppressed compared to when seawater is pumped, the advantage that the amount of energy required for pumping per unit amount of fresh water obtained can be reduced, and sewage can be effectively used. There is an advantage that it can be utilized. That is, according to such a method, there is an advantage that fresh water can be obtained efficiently and sewage can be effectively utilized.
  • the present invention has been made in view of the above demands, and it is an object of the present invention to provide a fresh water generation apparatus and a fresh water generation method capable of efficiently and stably obtaining fresh water.
  • the present invention is a fresh water generating device provided with a reverse osmosis membrane device for seawater that obtains fresh water from seawater by a reverse osmosis membrane, A waste water is mixed with seawater as dilution water to obtain mixed water, and the reverse osmosis membrane device for seawater includes a first reverse osmosis membrane device for seawater that performs filtration treatment of the mixed water. Further, the present invention provides a fresh water generating apparatus characterized in that spent water, which is waste water obtained by using fresh water as irrigation water, is mixed with seawater as dilution water in the mixing section.
  • fresh water can be obtained efficiently and stably by using the obtained fresh water as dilution water for diluting seawater even to the used water obtained by using as fresh water.
  • dilution water for diluting seawater even to the used water obtained by using as fresh water.
  • the mixing unit is configured such that a part of seawater to be membrane-treated is mixed with the dilution water to obtain mixed water, and the other part to be membrane-treated
  • the seawater reverse osmosis membrane device is provided as the seawater reverse osmosis membrane device for filtering the seawater in an unmixed state with respect to the dilution water.
  • fresh water obtained by filtering the seawater of other parts to be membrane-treated in an unmixed state with respect to the diluted water is used for daily life (especially for beverages), for agriculture (for example, , For vegetable factories), food factories, etc., there is an advantage that there is no risk of causing discomfort to the user or the like, or the risk of adversely affecting the human body. That is, there is an advantage that fresh water can be efficiently obtained for each application.
  • the fresh water generating apparatus provided with the second seawater reverse osmosis membrane device is preferably wastewater obtained by using fresh water obtained by the first seawater reverse osmosis membrane device as water.
  • the used water and the used water which is waste water obtained by using the fresh water obtained by the second reverse osmosis membrane device for seawater as the used water are mixed with the seawater as dilution water in the mixing unit. It is made up of.
  • the fresh water generating apparatus is preferably used to obtain permeated water and concentrated water as fresh water by a reverse osmosis membrane from used water as waste water obtained by using the obtained fresh water as irrigation water.
  • a water reverse osmosis membrane device is provided, and the concentrated water as used water is mixed with seawater as dilution water in the mixing section.
  • the fresh water generating apparatus preferably includes a biological treatment unit that biologically treats the used water to obtain biological treated water, and the biological treated water is
  • the mixing unit is configured to be mixed with seawater as dilution water.
  • the organic solid substance adheres to the membrane surface of the first seawater reverse osmosis membrane device.
  • the fresh water generating apparatus comprising the biological treatment unit and configured to be mixed with seawater as dilution water in the mixing unit is preferably a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and A turbidity removing device for filtering the biologically treated water by at least one of sand filtering means is provided, and the permeated water of the turbidity removing device is mixed with seawater as dilution water in the mixing unit.
  • the fresh water generating apparatus preferably includes a precipitation processing unit that precipitates and separates used water to obtain a supernatant water that is a precipitated treated water, and the supernatant water is diluted into seawater as dilution water in the mixing unit. It is configured to be mixed.
  • the fresh water generating apparatus provided with the precipitation processing unit and configured to mix the supernatant water with seawater as dilution water in the mixing unit is preferably a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and A turbidity removing device for filtering the supernatant water by at least one of sand filtering means is provided, and the permeated water of the turbidity removing device is mixed with seawater as dilution water in the mixing section.
  • the fresh water generating apparatus provided with the spent water reverse osmosis membrane device is preferably a living body that biologically treats the used water to obtain biological treated water when the used water is organic waste water.
  • a treatment unit and a turbidity device for filtering the biologically treated water by at least one of a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a sand filtration means are provided, and the permeated water of the turbidity device is used as used water. It is comprised so that it may filter-process with the said reverse osmosis membrane apparatus for used water.
  • the fresh water generating apparatus provided with the above-mentioned reverse osmosis membrane device for used water is preferably a precipitation treatment unit for precipitating and separating used water to obtain supernatant water as a precipitation treated water, a microfiltration membrane, A turbidity device for filtering the supernatant water by at least one of an outer filtration membrane and sand filtration means, and the permeated water of the turbidity device is used as reverse water osmosis membrane device as used water. It is configured to be filtered.
  • the fresh water generation apparatus provided with the biological treatment unit and the turbidity removal device is preferably provided with a biological treatment tank for biological treatment, and the turbidity removal device comprises a microfiltration membrane and an ultrafiltration membrane. At least one of them is provided, and the turbidity removal device is installed as an immersion film below the liquid surface in the biological treatment tank.
  • a fresh water generating apparatus when activated sludge is used in biological treatment, only the permeated water containing almost no activated sludge can be obtained from the biologically treated water containing activated sludge through the immersion membrane.
  • the biological concentration in the inside can be increased and the volume of the biological treatment tank can be made compact.
  • the fresh water generator itself can be made more compact than when the turbidizer is installed outside the biological treatment tank, and there is no need for a route for returning the sludge concentrated by the turbidizer to the biological treatment tank.
  • the fresh water generating apparatus is preferably provided with an ion exchange apparatus for obtaining ion exchange treated water from fresh water obtained from the seawater reverse osmosis membrane apparatus by ion exchange.
  • Such a fresh water generator has the advantage that ion-exchanged water that is fresh water having a low salt concentration can be obtained.
  • the fresh water which is a source of water vapor for rotating a steam turbine used in a thermal power plant or the like, has a low salt concentration so that it becomes water vapor efficiently with less heat. Since such ion exchange treated water has a low salt concentration, a fresh water generating device including the ion exchange device can be suitably used to obtain fresh water for a steam turbine.
  • the present invention is a method for producing fresh water from seawater with a reverse osmosis membrane device for seawater having a reverse osmosis membrane, Waste water is mixed with seawater as dilution water to obtain mixed water, the mixed water is filtered by the first seawater reverse osmosis membrane device as the seawater reverse osmosis membrane device, and the obtained fresh water is used as water
  • the used water which is the waste water obtained by being mixed is mixed with seawater as dilution water.
  • fresh water can be obtained efficiently and stably.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a fresh water generator according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic block diagram of a fresh water generator according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic block diagram of a fresh water generator according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic block diagram of a fresh water generator according to an embodiment of the present invention.
  • generation apparatus which concerns on the comparative example 1.
  • generation apparatus which concerns on the comparative example 2.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a fresh water generator according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of a fresh water generating apparatus according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram of a fresh water generating apparatus according to Embodiment 4.
  • the fresh water generator 1 of this embodiment is configured to obtain fresh water B1 and B2 from seawater A by filtration using reverse osmosis membrane devices 3a and 3b.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is the 1st fresh water by filtering the said mixed water and the mixing part 2 which mixes wastewater with a part of seawater A which should be membrane-processed as dilution water, and obtains mixed water.
  • the first seawater reverse osmosis membrane device 3a for obtaining the first permeated water and the first concentrated water D1 as B1 and the other seawater A to be membrane-treated are filtered in an unmixed state with respect to the diluted water.
  • a part of seawater A which should be membrane-processed is transferred to the mixing part 2, waste water is transferred to the mixing part 2 as dilution water, and mixed water is reverse osmosis for 1st seawater.
  • the other seawater A to be membrane-treated is transferred to the membrane device 3a, transferred to the second seawater reverse osmosis membrane device 3b, and the first concentrated water D1 is transferred to the first concentrated water storage tank (not shown).
  • the second concentrated water D2 is configured to be transferred to a second concentrated water storage tank (not shown).
  • the fresh water generation apparatus 1 of the present embodiment has at least the microfiltration membrane, the ultrafiltration membrane, and the sand filtration means before the seawater A is transferred to the mixing unit 2 and the second seawater reverse osmosis membrane device 3b. It is comprised so that seawater A may be filtered using the turbidity apparatus (not shown) which has either.
  • Seawater A is water containing salt.
  • seawater A diluted with dilution water has a salt concentration of 1.0 to 8.0% by mass, and more specifically, the salt concentration is 2. 5 to 6.0% by mass.
  • the seawater A is not limited to the water which exists in the sea, If it is water whose salt concentration is 1.0 mass% or more, the water of a lake (salt lake, brackish lake), swamp water, pond water, etc. Including water existing on the land.
  • the obtained fresh water B1 and B2 is used as industrial water (water for food factories, pulp factories, steel factories, chemical factories, electronics industry factories, etc.), water for daily use (drinking water, etc.), water for agriculture, etc. can do.
  • fresh water B2 is fresh water obtained by filtering seawater A in an unmixed state with wastewater, water for domestic use (drinking water, etc.), agricultural water (for example, vegetable factory water), food factory water, etc. If used, there is an advantage that there is no possibility of causing discomfort to the user or the like, or a possibility of adversely affecting the human body or the like.
  • the first fresh water B1 is used as irrigation water, so that first used water C1 as waste water is obtained.
  • the first fresh water B2 is used as irrigation water, thereby obtaining second used water C2 as waste water.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present embodiment is configured such that the fresh water B1 and B2 are transferred to various places of use as irrigation water.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present embodiment includes a purification processing unit 4 that purifies the first used water C1, which is waste water. Moreover, the fresh water generator 1 of this embodiment is comprised so that the 1st used water C1 may be transferred to the purification process part 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the fresh water generating apparatus 1 of the present embodiment.
  • the first used water C1 is organic waste water.
  • the organic wastewater is wastewater containing organic matter, for example, wastewater having a BOD (biochemical oxygen demand) as an indicator of organic matter concentration of 2000 mg / L or less, more specifically about 200 mg / L.
  • Organic wastewater is water having a lower salt concentration than seawater A diluted with dilution water.
  • the organic waste water has, for example, a ratio of the salt concentration of the organic waste water to the salt concentration of the sea water A diluted with the dilution water of 0.1 or less, more specifically, the sea water A diluted with the dilution water.
  • the ratio of the salt concentration of organic wastewater to the salt concentration is 0.01 or less.
  • the purification treatment unit 4 performs filtration treatment of the biologically treated water by at least one of a biological treatment unit 41 that biologically treats the first used water C1 to obtain biologically treated water, a microfiltration membrane, and an ultrafiltration membrane.
  • the turbidity device 42 is turbidized to obtain concentrated water and permeated water, and the permeated water as the first fresh water B1 from the permeated water obtained from the turbidity device 42 as the used water C1 by the reverse osmosis membrane (RO membrane).
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • a reverse osmosis membrane device 43 for used water for obtaining concentrated water.
  • turbidity is filtration that is rougher than reverse osmosis membrane filtration, that is, performed before filtration with a reverse osmosis membrane device, and coarser than separation with a reverse osmosis membrane (RO membrane). It means removing impurities (for example, solid substances).
  • the biological treatment unit 41 includes a biological treatment tank 41a for biological treatment.
  • the biological treatment is a treatment for decomposing organic substances contained in water by biological species such as bacteria, protozoa, and metazoans. Specifically, an aeration process using activated sludge can be exemplified.
  • the purification treatment unit 4 is configured such that the turbidity device 42 is installed as an immersion film below the liquid surface of the biological treatment tank 41a.
  • the purification treatment unit 4 is configured such that the first used water C1 is transferred to the biological treatment unit 41, and the permeated water of the turbidity removal device 42 is transferred to the reverse osmosis membrane device 43 for used water. Become.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is comprised so that the concentrated water of the reverse osmosis membrane apparatus 43 for used water may be mixed with the seawater A as dilution water by the mixing part 2.
  • generation apparatus 1 of this embodiment transfers the concentrated water of the reverse osmosis membrane apparatus 43 for used water to the mixing part 2 as dilution water, and the permeated water of the reverse osmosis membrane apparatus 43 for used water is It is configured to be transferred to various places of use as irrigation water.
  • the fresh water generating apparatus of the present embodiment is configured as described above. Next, the fresh water generating method of the present embodiment will be described.
  • a part of seawater A to be membrane-treated is mixed with waste water as dilution water to obtain mixed water, and the mixed water is filtered by the first seawater reverse osmosis membrane device 3a.
  • the first permeated water and the first concentrated water D1 as the first fresh water B1 are obtained and filtered by the second seawater reverse osmosis membrane device 3b in an unmixed state with respect to the diluted water from the seawater A of the other part to be membrane-treated.
  • the 2nd permeated water and 2nd concentrated water D2 which are processed and are 2nd fresh water B2 are obtained.
  • the seawater A is a turbidity apparatus (at least one of a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a sand filtration means) before being transferred to the mixing unit 2 and the second seawater reverse osmosis membrane device 3b. (Not shown).
  • generation method of this embodiment obtains biological treated water by biologically treating the 1st used water C1 obtained by using 1st fresh water B1 as water by the biological treatment part 41, and this biological treatment Water is processed by the turbidity removing device 42 to obtain permeated water and concentrated water as fresh water, and the concentrated water is used as dilution water for diluting a part of the seawater A.
  • the mixing volume ratio of the seawater A and the dilution water is preferably 0.1 or more, more preferably seawater with respect to the seawater 1.
  • 1 is diluted water 1 or more.
  • the salt concentration of the mixed water is preferably 3.0% by mass or less, and more preferably 1.8% by mass or less.
  • the salt concentration of dilution water makes the salt concentration of dilution water 1/3 or less of the salt concentration of seawater A diluted with dilution water, and the salt of seawater A diluted with dilution water is used for the freshwater production
  • the fresh water with higher purity can be obtained by setting the salt concentration of the dilution water to 1/3 or less of the salt concentration of the seawater A diluted with the dilution water. There is an advantage that you can.
  • generation method of this embodiment had the said structure, the fresh water production
  • the turbidity device 42 is installed as an immersion film below the liquid surface of the biological treatment tank 41a.
  • the thing of the type installed outside the processing tank 41a may be sufficient.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention is configured such that the biologically treated water obtained in the biological treatment tank 41a is transferred to the turbidity device 42.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is equipped with the reverse osmosis membrane apparatus 43 for used water
  • generation apparatus 1 of this invention is not provided with the reverse osmosis membrane apparatus 43 for used water. Also good.
  • the permeated water of the turbidizer 42 is mixed with seawater as dilution water in the mixing unit 2.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention may not further include the turbidity removing device 42.
  • the biological treatment water obtained by the biological treatment unit 41 is configured to be mixed with seawater as dilution water by the mixing unit 2.
  • the turbidity device 42 is of the type installed outside the biological treatment tank 41a, the turbidity device 42 of the present invention is replaced with a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane.
  • the biologically treated water may be filtered and turbidized by sand filtering means.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is provided with the biological treatment part 41
  • generation apparatus 1 of this invention settles and separates the 1st used water C1 instead of the biological treatment part 41.
  • FIG. You may provide the precipitation process part (not shown) which obtains the supernatant water which is precipitation process water.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention is of a type in which the turbidity device 42 is installed outside the biological treatment tank 41a, and the precipitated treated water obtained in the precipitation treatment unit (not shown) is used. It is configured to be transferred to the turbidity removal device 42.
  • an aspect without the spent water reverse osmosis membrane apparatus 43 may be provided, and further, an aspect without the turbidity removing apparatus 42. It may be.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is 1st used water C1, even if the 1st used water C1 is an inorganic waste water.
  • the inorganic wastewater contains an inorganic substance, and is, for example, wastewater having a BOD (biochemical oxygen demand) of 50 mg / L or less, preferably 10 mg / L or less.
  • the said inorganic waste water is water whose salt concentration is lower than the seawater A diluted with dilution water.
  • the inorganic wastewater is, for example, one having a ratio of the salt concentration of the inorganic wastewater to the salt concentration of the seawater A diluted with the dilution water of 0.1 or less, more specifically, the seawater A diluted with the dilution water.
  • the ratio of the salt concentration of inorganic wastewater to the salt concentration is 0.01 or less.
  • generation apparatus 1 of this embodiment is equipped with the 2nd reverse osmosis membrane apparatus 3b for seawater, as shown in FIG. 2, the freshwater production
  • the apparatus 3b may not be provided.
  • the total amount of seawater A is configured to be transferred to the mixing unit 2.
  • the fresh water generating apparatus 1 of this embodiment is comprised so that 1st used water C1 may be used as dilution water, as shown in FIG.
  • the second used water C2 may be used as dilution water.
  • the second used water C2 obtained by using the second fresh water B2 as irrigation water is configured to be transferred to the purification processing unit 4.
  • generation apparatus 1 of this invention may be comprised so that 2nd used water C2 may be used as dilution water with 1st used water C1. In this case, as shown in FIG.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention is a mixture obtained by purifying both the first used water C1 and the second used water C2 as dilution water in the mixing unit 2. It may be configured to be transported. Moreover, even if the fresh water production
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention is filled with a cation exchange resin and an anion exchange resin in a mixed state, and the first reverse osmosis membrane device 3a for seawater by ion exchange with these resins.
  • the mixed bed type ion exchange apparatus 91 which obtains ion exchange treated water from the fresh water obtained from is provided.
  • the fresh water which is a source of water vapor for rotating a steam turbine used in a thermal power plant or the like, has a low salt concentration so that it becomes water vapor efficiently with less heat. Since such ion exchange treated water has a low salt concentration, the fresh water generating apparatus 1 can be particularly suitably used to obtain ion exchange treated water as fresh water B1 for steam turbines.
  • generation apparatus 1 is comprised so that the used water C1 which is waste water can be obtained by using this ion exchange treated water which is the fresh water B1 as water.
  • the mixed-bed ion exchange device 91 was obtained by mixing fresh water obtained from the first reverse osmosis membrane device 3a for seawater and fresh water obtained from the reverse osmosis membrane device 43 for used water. It is configured to obtain ion exchange treated water from the mixed fresh water.
  • the fresh water generating apparatus 1 includes a mixed fresh water reverse osmosis membrane device 92 that obtains permeated water and concentrated water from the mixed fresh water by a reverse osmosis membrane.
  • the fresh water generating apparatus 1 obtains ion exchange treated water from the permeate obtained from the mixed fresh water reverse osmosis membrane device 92 which is fresh water by ion exchange using the mixed bed ion exchange device 91. It is comprised as follows. Usually, the ion exchange function of the ion exchange resin of the mixed bed ion exchange apparatus 91 is lowered by the salt.
  • the ion exchange function When the ion exchange function is lowered, it is necessary to regenerate the ion exchange resin by bringing the ion exchange resin into contact with a regenerative chemical (for example, an acid aqueous solution (hydrochloric acid aqueous solution, etc.) or an alkaline aqueous solution (sodium hydroxide aqueous solution, etc.). There is a problem that it occurs. Therefore, it is desirable that the water to be treated introduced into the mixed bed ion exchange device 91 has a predetermined concentration or less (for example, a ppb level or less).
  • a regenerative chemical for example, an acid aqueous solution (hydrochloric acid aqueous solution, etc.) or an alkaline aqueous solution (sodium hydroxide aqueous solution, etc.
  • the fresh water generating apparatus 1 since the fresh water generating apparatus 1 includes the reverse osmosis membrane device 92 for mixed fresh water, the salt concentration of fresh water introduced into the mixed bed ion exchange device 91 is reduced. There is an advantage that the load due to salt on the ion exchange device 91 can be suppressed and the frequency (regeneration frequency) of regenerating the ion exchange resin can be suppressed.
  • the fresh water generating apparatus 1 may be configured such that the concentrated water obtained from the mixed fresh water reverse osmosis membrane device 92 is transferred to the spent water reverse osmosis membrane device 43.
  • the fresh water generating apparatus 1 is configured such that the concentrated water is subjected to membrane separation by the spent water reverse osmosis membrane apparatus 43.
  • the fresh water generating apparatus 1 is provided with a degassing device 93 for extracting gas (carbon dioxide gas or the like) from the mixed fresh water to obtain degassed treated water.
  • the fresh water generating apparatus 1 is configured to obtain ion exchange treated water from the degass treated water that is fresh water by ion exchange using the mixed bed ion exchange apparatus 91.
  • a gas that is ionized in water and produces anions is dissolved in fresh water introduced into the mixed bed ion exchanger 91, such as carbon dioxide gas, the gas easily breaks through the anion exchange resin.
  • the fresh water generating apparatus 1 has the degassing apparatus 93, the concentration of fresh water introduced into the mixed bed ion exchange apparatus 91 is reduced.
  • the reproduction frequency can be reduced.
  • the reduction in the regeneration frequency has the advantage that the amount of the regenerative chemical used is reduced, the load due to the regenerative chemical is suppressed, and the life of the ion exchange resin itself can be extended.
  • the fresh water generating device 1 obtains permeated water from the mixed fresh water by the reverse osmosis membrane device 92 for mixed fresh water, obtains degassed treated water from the permeated water by the degassing device 93, and removes the degassed water.
  • the ion exchange treated water is obtained from the treated water by the mixed bed type ion exchange device 91.
  • the fresh water generating apparatus 1 of the present invention may include various deionization apparatuses (ion exchange apparatuses) such as an electric regeneration type ion exchange apparatus instead of the mixed bed type ion exchange apparatus 91.
  • deionization apparatuses ion exchange apparatuses
  • an electric regeneration type ion exchange apparatus instead of the mixed bed type ion exchange apparatus 91.
  • generation apparatus 1 of this invention is separate from the mixed bed type ion exchange apparatus 91 which obtains ion-exchange water from the fresh water obtained from the said 1st reverse osmosis membrane apparatus 3a for seawater, or In addition to the mixed bed type ion exchange device 91, a mixed bed type ion exchange device for obtaining ion exchange water from fresh water obtained from the second reverse osmosis membrane device 3b for seawater may be provided. Further, although not shown in the drawings, the fresh water generating apparatus 1 of the present invention is a mixed bed ion exchange apparatus that obtains ion exchange water from fresh water obtained from a seawater reverse osmosis membrane apparatus in the embodiments of FIGS.
  • generation apparatus 1 of this invention is the fresh water obtained from the said 1st reverse osmosis membrane apparatus 3a for seawater, without obtaining the said mixed fresh water in the aspect which is not provided with the said reverse osmosis membrane apparatus 92 for mixed fresh water. May be degassed by the degassing device 93 to obtain degassed treated water.
  • Example 1 The power (power index value) necessary to obtain fresh water as industrial water at 1000 m 3 / d was calculated by the methods of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described later.
  • MLR membrane separation activated sludge method
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • Example 1 Diluted water and seawater A are mixed in the mixing unit 2 to obtain mixed water, and the permeated water and the first concentrated water D1 as the first fresh water B1 are obtained from the mixed water by the first seawater reverse osmosis membrane device 3a, Permeated water is obtained from the first used water C1 as waste water obtained by using the obtained first fresh water B1 as irrigation water by the membrane separation activated sludge treatment device 6, and the permeated water of the membrane separation activated sludge treatment device 6 is obtained.
  • the permeated water and the concentrated water are obtained from the reverse osmosis membrane device 43 for used water, and the waste water as the concentrated water is mixed with the seawater A in the mixing unit 2 as the dilution water, and obtained by the reverse osmosis membrane device 43 for used water.
  • a power index value necessary for obtaining fresh water 1000 m 3 / d was calculated.
  • the results are shown in Table 2.
  • the 1st used water C1 is organic waste water.
  • Example 1 As shown in Table 2, in Example 1, the used water obtained by using Comparative Example 1 that does not dilute seawater A with a reverse osmosis membrane (RO membrane) and the generated fresh water B is used. It was shown that fresh water can be obtained efficiently and stably as much as the amount of dilution water is obtained as compared with Comparative Example 2 in which reuse is not performed.
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • energy index energy required in order to obtain the fresh water (what was obtained from used water) as industrial water at 30 t / d.
  • Treatment 2-2 when the permeated water obtained by purification treatment by the membrane separation activated sludge method (MBR) is membrane treated with a reverse osmosis membrane (RO membrane), it is expressed as the operating pressure in (treatment 2-3).
  • Wastewater E as sewage is purified by the membrane separation activated sludge treatment device 6 to obtain permeated water.
  • the permeated water as industrial water G fresh water
  • the reverse osmosis membrane device 5a A mode of obtaining concentrated water, mixing the concentrated water and seawater A in the mixing unit 8 to obtain mixed water, and obtaining permeated water and concentrated water D as industrial water G from the mixed water by a reverse osmosis membrane device 5b (FIG. Regarding 10), the necessary power index value was calculated.
  • Example 2 Dilution water and a part of seawater A to be membrane-treated are mixed in the mixing unit 2 to obtain mixed water, and permeated water that is industrial water G (fresh water) from the mixed water by the first seawater reverse osmosis membrane device 3a;
  • the first concentrated water D1 is obtained, and the membrane separation activated sludge treatment device (the biological treatment unit 41 and the turbidity removal device 42) is obtained from the first used water C1 that is the waste water obtained by using the obtained industrial water G as the use water.
  • Example 3 Instead of the first used water C1, the membrane-separated activated sludge treatment device (the biological treatment unit 41 and the turbidity removal device 42) uses the second used water C2 as waste water obtained by using the domestic water F as the use water. Except for obtaining permeated water, the necessary power index value was calculated in the same manner as in Example 2 (FIG. 12).
  • Example 4 Not only the first used water C1 but also the second used water C2 which is waste water obtained by using the domestic water F as the water, the membrane separation activated sludge treatment device (the biological treatment unit 41 and the turbidity removal device 42).
  • the necessary power index value was calculated in the same manner as in Example 2 (FIG. 13) except that the permeated water was obtained by (1).
  • Table 4 shows the energy index and the amount of drainage necessary to obtain the domestic water F and the industrial water G
  • Table 5 shows the energy index and the amount of drainage necessary to obtain only the industrial water G.
  • the amount of drainage means the amount of water discharged without being reused.
  • the energy index per unit amount of recovered water in which the operation example 1 does not use seawater is smaller, but the operation example 2 uses seawater.
  • the total recovered water volume increases.
  • the energy index per unit amount of recovered water in which the operation example 2 suppresses the recovery rate in the first seawater reverse osmosis membrane device is small.
  • the amount of total recovered water increases as the recovery rate of the first seawater reverse osmosis membrane device increases.
  • the total amount of recovered water increases in the operation example 3 because the ratio of using diluted water with respect to seawater is larger.
  • the amount of seawater processed by the seawater reverse osmosis membrane device is large, and the energy index per unit recovered water amount is large.

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Abstract

　本発明は、淡水を効率良く安定して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。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海水に混合されて混合水を得る混合部と、前記海水用逆浸透膜装置として、前記混合水をろ過処理する第１海水用逆浸透膜装置とが備えられ、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水が、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ことを特徴とする淡水生成装置を提供することにある。

Description

淡水生成装置および淡水生成方法
　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。
　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。
　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）。
　しかるに、斯かる海水淡水化技術では、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装置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。
　ところで、上記の海水とは別に、例えば、下水や、下水を膜処理した透過水及び濃縮水等は、透過水の一部が場内で再利用される他は海洋や河川に放出されてしまい、特に濃縮水はほとんど有効利用されていなかった。
　斯かる観点から、下水を膜処理して得られた濃縮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提案されている（例えば、非特許文献１）。
日本国特開２００８－５５３１７号公報
「臨海工業都市の水循環　膜処理で動力大幅減　神鋼環境などプロセス開発　経産省事業に採択」、化学工業日報、１０面、２００９年３月３日、日本語
　斯かる方法によれば、海水よりも塩濃度が低い濃縮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が圧送され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、下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。
　しかしながら、用水としての淡水の安定供給や、エネルギーの高効率化等の環境への配慮が強く求められている昨今に於いては、より一層効率良く安定して淡水を得る方法が望まれる。
　本発明は、上記要望点に鑑み、淡水を効率良く安定して得ることができる淡水生成装置および淡水生成方法を提供することを課題とする。
　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海水に混合されて混合水を得る混合部と、前記海水用逆浸透膜装置として、前記混合水をろ過処理する第１海水用逆浸透膜装置とが備えられ、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水が、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ことを特徴とする淡水生成装置を提供する。
　斯かる淡水生成装置に於いては、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる使用済水までも海水を希釈する希釈水として用いることにより、淡水を効率良く安定して得ることができるという利点がある。
　また、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、前記混合部が、膜処理すべき海水の一部が前記希釈水に混合されて混合水を得るように構成され、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が備えられてなる。
　斯かる淡水生成装置によれば、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。
　また、前記第２海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、前記第１海水用逆浸透膜装置により得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水と、前記第２海水用逆浸透膜装置により得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水とが、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。
　斯かる淡水生成装置によれば、海水がより一層希釈されるため、より低動力でろ過を行うことが可能となる。すなわち、より一層淡水を効率良く安定して得ることができるという利点がある。
　さらに、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済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使用済水用逆浸透膜装置が備えられ、使用済水たる該濃縮水が、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。
　斯かる淡水生成装置によれば、前記使用済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。
　また、本発明に係る淡水生成装置は、使用済水が有機性廃水である場合、好ましくは、該使用済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。
　斯かる淡水生成装置によれば、使用済水を直接前記第１海水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該第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。
　さらに、前記生物処理部を備え、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。
　斯かる淡水生成装置によれば、生物処理水を直接前記第１海水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該第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、本発明に係る淡水生成装置は、好ましくは、使用済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。
　斯かる淡水生成装置によれば、使用済水を直接前記第１海水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該第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。
　さらに、前記沈殿処理部が備えられ、前記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。
　斯かる淡水生成装置によれば、上澄水を直接前記第１海水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該第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、前記使用済水用逆浸透膜装置が備えられてなる淡水生成装置は、使用済水が有機性廃水である場合、好ましくは、該使用済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使用済水として前記使用済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。
　斯かる淡水生成装置によれば、使用済水を直接前記使用済水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該使用済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。
　さらに、前記使用済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、使用済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使用済水として前記使用済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。
　斯かる淡水生成装置によれば、使用済水を直接前記使用済水用逆浸透膜装置に流入させる場合に比べ、該使用済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、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限外ろ過膜の少なくとも何れかを備え、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。
　斯かる淡水生成装置によれば、生物処理で活性汚泥を用いる場合、浸漬膜を通して活性汚泥を含む生物処理水から活性汚泥をほとんど含まない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。
　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。
　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。
　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海水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、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水を希釈水として海水に混合することを特徴とする淡水生成方法にある。
　以上のように、本発明によれば、淡水を効率良く安定して得ることができる。
本発明の一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 本発明の一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 本発明の一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 本発明の一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 本発明の一実施形態に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 比較例１に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 比較例２に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 実施例１に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 比較例３に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 比較例４に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 実施例２に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 実施例３に係る淡水生成装置の概略ブロック図。 実施例４に係る淡水生成装置の概略ブロック図。
　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。
　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。
　また、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水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Ａ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、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置（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。
　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、塩濃度が２．５～６．０質量％である。
　本明細書において、海水Ａは、海に存在する水に限定されず、塩濃度が１．０質量％以上の水であれば、湖（塩湖、汽水湖）の水、沼水、池水等の陸に存在する水も含む。
　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。
　また、前記第１淡水Ｂ１は、用水として使用されることにより、廃水たる第１使用済水Ｃ１が得られる。また、前記第１淡水Ｂ２は、用水として使用されることにより、廃水たる第２使用済水Ｃ２が得られる。
　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。
　さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、廃水たる第１使用済水Ｃ１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、第１使用済水Ｃ１が浄化処理部４に移送されるように構成されてなる。
　前記第１使用済水Ｃ１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。
　前記浄化処理部４は、第１使用済水Ｃ１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、使用済水Ｃ１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使用済水用逆浸透膜装置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。
　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。
　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。
　さらに、前記浄化処理部４は、第１使用済水Ｃ１が生物処理部４１に移送され、除濁装置４２の透過水が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なる。
　また、本実施形態の淡水生成装置１は、使用済水用逆浸透膜装置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、使用済水用逆浸透膜装置４３の濃縮水が、希釈水として混合部２に移送され、使用済水用逆浸透膜装置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。
　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、次に、本実施形態の淡水生成方法について説明する。
　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と混合して混合水を得、該混合水を第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、及び砂ろ過手段の少なくとも何れかを有する除濁装置（図示せず）を用いてろ過処理される。
　また、本実施形態の淡水生成方法は、第１淡水Ｂ１が用水として使用されることにより得られる第１使用済水Ｃ１を生物処理部４１により生物処理して生物処理水を得、該生物処理水を除濁装置４２により処理して淡水たる透過水及び濃縮水を得、前記海水Ａの一部を希釈する希釈水として該濃縮水を用いる。
　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。
　また、本実施形態の淡水生成方法は、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、本実施形態の淡水生成方法は、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。本実施形態の淡水生成方法は、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。
　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。
　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４１ａ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、生物処理槽４１ａ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。
　また、本実施形態の淡水生成装置１は、使用済水用逆浸透膜装置４３を備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、使用済水用逆浸透膜装置４３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。
　さらに、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る場合には、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。
　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、第１使用済水Ｃ１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が生物処理槽４１ａ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、使用済水用逆浸透膜装置４３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。
　さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、第１使用済水Ｃ１が、有機性廃水であるが、本発明の淡水生成装置１は、第１使用済水Ｃ１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。
　また、本実施形態の淡水生成装置１は、第２海水用逆浸透膜装置３ｂを備えてなるが、本発明の淡水生成装置１は、図２に示すように、第２海水用逆浸透膜装置３ｂを備えてなくてもよい。この場合には、海水Ａの全量が混合部２に移送されるように構成されてなる。
　さらに、本実施形態の淡水生成装置１は、第１使用済水Ｃ１が希釈水として用いられるように構成されてなるが、本発明の淡水生成装置１は、図３に示すように、第１使用済水Ｃ１の代わりに、第２使用済水Ｃ２を希釈水として用いられるように構成されてもよい。この場合には、第２淡水Ｂ２が用水として使用されることにより得られる第２使用済水Ｃ２が、浄化処理部４に移送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、図４に示すように、第１使用済水Ｃ１とともに第２使用済水Ｃ２が希釈水として用いられるように構成されてもよい。この場合には、本発明の淡水生成装置１は、図４に示すように、第１使用済水Ｃ１と第２使用済水Ｃ２とがともに浄化処理されたものが希釈水として混合部２に移送されるように構成されてもよい。また、本発明の淡水生成装置１は、第１使用済水Ｃ１と第２使用済水Ｃ２とが別々に浄化処理されたものが希釈水として混合部２に移送されるように構成されてもよい。
　また、図５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。
　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））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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　さらに、図示していないが、本発明の淡水生成装置１は、図２～４の態様においても、海水用逆浸透膜装置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から得られた淡水を、前記脱ガス装置９３によりガス抜きして脱ガス処理水を得るように構成されていてもよい。
　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。
＜計算例１＞
　後述する実施例１、比較例１、２の方法で、工業用水としての淡水を１０００ｍ３　／ｄで得るのに必要な動力（動力指標値）を算出した。ここで、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１－１）、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１－２）、海水を希釈せずに逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理したとき（処理１－３）における、運転圧力、及び回収率（膜に流入される水の量に対する透過水の量の比×１００％）として表１に示す値を用いて動力指標値を算出した。動力指標値は、下記式で求めた。
　　動力指標値　＝　単位時間あたりに逆浸透膜（ＲＯ）に流入した水の量　×　運転圧力
　尚、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）での処理、精密ろ過膜（ＭＦ膜）での処理において必要な動力は逆浸透膜（ＲＯ膜）において必要な動力に比してかなり小さいため、０と仮定した。他の計算例でも同様とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（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Ｂ及び濃縮水Ｄを得る態様（図６）に関して、淡水１０００ｍ３　／ｄを得る際に必要な動力指標値を算出した。結果を表２に示す。
（比較例２）
　廃水Ｅたる下水を膜分離活性汚泥処理装置６により浄化処理して透過水を得、該膜分離活性汚泥処理装置６の透過水から逆浸透膜装置５ａにより淡水Ｂたる透過水及び濃縮水を得、海水から精密ろ過装置７により透過水及び濃縮水Ｄを得、該透過水と逆浸透膜装置５ａからの濃縮水とを混合部８で混合して混合水を得、該混合水から逆浸透膜装置５ｂにより淡水Ｂたる透過水及び濃縮水Ｄを得る態様（図７）に関して、淡水１０００ｍ３　／ｄを得る際に必要な動力指標値を算出した。結果を表２に示す。尚、ＭＦ膜の回収率は１００％とした。
（実施例１）
　希釈水と海水Ａ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により第１淡水Ｂ１たる透過水及び第１濃縮水Ｄ１を得、該得られた第１淡水Ｂ１が用水として使用されることにより得られる廃水たる第１使用済水Ｃ１から膜分離活性汚泥処理装置６により透過水を得、該膜分離活性汚泥処理装置６の透過水から使用済水用逆浸透膜装置４３により透過水及び濃縮水を得、該濃縮水たる廃水を前記希釈水として混合部２で海水Ａと混合し、使用済水用逆浸透膜装置４３により得られた透過水を第１淡水Ｂ１（用水）として使用する態様（図８）において、淡水１０００ｍ３　／ｄを得る際に必要な動力指標値を算出した。結果を表２に示す。尚、第１使用済水Ｃ１は、有機性廃水である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例１では、海水Ａを希釈せずに逆浸透膜（ＲＯ膜）で膜処理する比較例１と、生成された淡水Ｂが使用されて得られる使用済水を再利用しない比較例２とに比して、希釈水が豊富に得られる分、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。
＜計算例２＞
　後述する実施例２～４、比較例３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。また、後述する比較例４は、工業用水としての淡水（使用済水から得られたもの）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２－１）、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２－２）、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２－３）における運転圧力として表３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。
　　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
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（比較例３）
　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９）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。
（比較例４）
　廃水Ｅたる下水を膜分離活性汚泥処理装置６により浄化処理して透過水を得、該膜分離活性汚泥処理装置６の透過水から逆浸透膜装置５ａにより工業用水Ｇ（淡水）たる透過水及び濃縮水を得、該濃縮水と海水Ａとを混合部８で混合して混合水を得、該混合水から逆浸透膜装置５ｂにより工業用水Ｇたる透過水及び濃縮水Ｄを得る態様（図１０）に関して、必要な動力指標値を算出した。
（実施例２）
　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、該得られた工業用水Ｇが用水として使用されることにより得られる廃水たる第１使用済水Ｃ１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、該膜分離活性汚泥処理装置の透過水から使用済水用逆浸透膜装置４３により透過水及び濃縮水を得、該濃縮水たる廃水を前記希釈水として混合部２で海水Ａと混合し、使用済水用逆浸透膜装置４３により得られた透過水を工業用水Ｇとして使用し、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１１）において、必要な動力指標値を算出した。
（実施例３）
　第１使用済水Ｃ１の代わりに、生活用水Ｆが用水として使用されることにより得られる廃水たる第２使用済水Ｃ２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）により透過水を得ること以外は、実施例２と同様な態様（図１２）において、必要な動力指標値を算出した。
（実施例４）
　第１使用済水Ｃ１だけでなく、生活用水Ｆが用水として使用されることにより得られる廃水たる第２使用済水Ｃ２からも、膜分離活性汚泥処理装置（生物処理部４１及び除濁装置４２）により透過水を得ること以外は、実施例２と同様な態様（図１３）において、必要な動力指標値を算出した。
　結果を表４、５に示す。尚、表４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５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。ここで、排水量は、再利用されずに排出される水の量を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表４、５に示すように、実施例２～４では、比較例３、４に比して、希釈水が豊富に得られる分、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。
＜計算例３＞
　上記実施例４の態様で用いた装置を用いて、回収率及び混合比（海水と混合水との混合体積比）を下記表６のようにした場合における、単位回収水量（回収水量とは透過水の量を意味する。）当たりのエネルギー指標を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６に示すように、操作例１と操作例２とを対比すると、操作例１のほうが海水を使用しない分単位回収水量当たりのエネルギー指標は小さくなるが、操作例２のほうが海水を使用する分全回収水量が多くなる。また、操作例２と操作例３とを対比すると、操作例２のほうが第１海水用逆浸透膜装置における回収率を抑制した分単位回収水量当たりのエネルギー指標は小さくなるが、操作例３のほうが第１海水用逆浸透膜装置における回収率を増加した分全回収水量が多くなる。操作例３と操作例４とを対比すると、操作例３のほうが海水に対する希釈水を用いる割合が多い分全回収水量が多くなる。操作例５は、他の操作例に比して海水用逆浸透膜装置（第２海水用逆浸透膜装置）で処理する海水の量が多い分単位回収水量当たりのエネルギー指標は大きくなる。
　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、５ａ：逆浸透膜装置、５ｂ：逆浸透膜装置、６：膜分離活性汚泥処理装置、７：精密ろ過装置、８：混合部、４１：生物処理部、４１ａ：生物処理槽、４２：除濁装置、４３：使用済水用逆浸透膜装置、９１：混床式イオン交換装置、９２：混合淡水用逆浸透膜装置、９３：脱ガス装置、Ａ：海水、Ｂ：淡水、Ｂ１：第１淡水、Ｂ２：第２淡水、Ｃ１：第１使用済水、Ｃ２：第２使用済水、Ｄ：濃縮水、Ｄ１：第１濃縮水、Ｄ２：第２濃縮水、Ｅ：廃水、Ｆ：生活用水、Ｇ：工業用水

Claims (14)

  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海水に混合されて混合水を得る混合部と、前記海水用逆浸透膜装置として、前記混合水をろ過処理する第１海水用逆浸透膜装置とが備えられ、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水が、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ことを特徴とする淡水生成装置。
  2. 　前記混合部が、膜処理すべき海水の一部が前記希釈水に混合されて混合水を得るように構成され、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が備えられてなる請求項１記載の淡水生成装置。
  3. 　前記第１海水用逆浸透膜装置により得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水と、前記第２海水用逆浸透膜装置により得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水とが、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２記載の淡水生成装置。
  4. 　前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済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使用済水用逆浸透膜装置が備えられ、使用済水たる該濃縮水が、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１～３の何れかに記載の淡水生成装置。
  5. 　使用済水が有機性廃水であり、該使用済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１～３の何れかに記載の淡水生成装置。
  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５記載の淡水生成装置。
  7. 　使用済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１～３の何れかに記載の淡水生成装置。
  8. 　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７記載の淡水生成装置。
  9. 　使用済水が有機性廃水であり、該使用済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使用済水として前記使用済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４記載の淡水生成装置。
  10. 　使用済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使用済水として前記使用済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４記載の淡水生成装置。
  11. 　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限外ろ過膜の少なくとも何れかを備え、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６記載の淡水生成装置。
  12. 　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限外ろ過膜の少なくとも何れかを備え、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９記載の淡水生成装置。
  13. 　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１～３の何れかに記載の淡水生成装置。
  14. 　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海水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、前記得られた淡水が用水として使用されることにより得られる廃水たる使用済水を希釈水として海水に混合することを特徴とする淡水生成方法。
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