CN101437761B - 淡水制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够连续且有效地得到有效除去了硼的高水质淡水的实用淡水制造方法，所述淡水制造方法包含多个并列的脱盐工序，所述脱盐工序为将原水或者将原水进行前处理得到的前处理水作为第一半透膜单元的供给水在第一半透膜单元中进行处理，将得到的第一半透膜单元的透过水提高pH后作为第二半透膜单元的供给水在第二半透膜单元中进行处理，其中，暂时在部分脱盐工序A中，降低原水或者前处理水的pH后供给到第一半透膜单元A1中，使所得的该第一半透膜单元A1的透过水的pH低于其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH后供给到第二半透膜单元A2中，同时将由该第二半透膜单元A2得到的透过水与由上述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2得到的透过水混合。

Description

淡水制造方法
技术领域
本发明涉及一种使用反渗透膜或纳米过滤膜(以下将其统称为半透膜)从原水得到淡水的淡水制造方法，详细而言，本发明涉及一种防止反渗透膜性能降低、可有效地得到淡水的淡水制造方法。
背景技术
近年，随着水环境的恶化，水处理技术逐渐变得比以前更为重要。特别是，分离膜因其分离精度高而逐渐成为水处理技术的核心。其中，可以分离除去离子的反渗透膜或纳米过滤膜，逐渐被用于除去地下水中的硬度成分或有害成分、使其成为适于饮用的水、或者被有效用于由海水制造淡水的所谓“海水淡水化”。地下水本来被用作比地表流水澄清的水源，但通过渗入地下而取得的净化作用难以除去离子成分或有害化学物质，近年的环境污染使利用纳米过滤膜或反渗透膜的净化变得越发必要。
以前，在水资源极少、且利用石油的热资源非常丰富的中东地区，以蒸发法为核心实施海水淡水化，而在热源并不丰富的中东以外的地区，采用能量效率高的反渗透法，在加勒比海各岛或地中海地区等建立了许多工厂，实用运转。最近，反渗透法的技术进步使可靠性提高、成本降低，即使在中东也开始建设大量反渗透法海水淡水化工厂。
一般情况下，如果海水直接通过反渗透膜时会产生因海水中含有的悬浮物质和生物等的侵入而损伤膜表面、对膜表面的附着导致膜性能(透水性能、阻止性能)降低、通向膜的流路堵塞等问题。因此，通常采用各种前处理将海水澄清化后供给到反渗透膜。作为此前处理方法，有砂过滤、凝集沉淀、加压浮除(pressurized flotation)、精密过滤膜、超滤膜等，通过上述方法，能够大量地除去悬浮物和微生物。 但是，即使采用各种前处理，也不能彻底除去可成为微生物的饵料的有机高分子(AOC)，因此，经长时间运转，以供给水中所含的AOC为基础，微生物在反渗透膜的表面逐渐繁殖，产生上述问题(将其称为生物粘泥)。因此，必须定期除去微生物(洗涤)。
作为上述定期洗涤方法，可以举出利用亚硫酸氢钠、特殊的杀菌剂(非专利文献1)的间歇洗涤等。目前为止，利用亚硫酸氢钠的方法逐渐适用，但根据情况，有时促进微生物繁殖(非专利文献2、3)。另外，上述杀菌洗涤于供给水侧实施，虽然原则上不存在透过反渗透膜的情况，但是存在一旦反渗透膜损坏时杀菌剂等泄漏到透过水侧的危险性。因此，在用于饮料水的工厂中，使用即使在万一混入透过水侧的情况下也无问题的酸进行洗涤(专利文献1)。
使用酸的洗涤具有能够在连续运转中不改变运转条件地进行洗涤的优点。另外，酸洗涤中得到的浓缩水或透过水除了必须进行中和处理至可排放的程度或适于饮料水质的pH6左右以外，不含有害物质，可以通过连续地利用碱进行中和处理而连续地得到淡水，是非常有效率的。
然而，近年在海水淡水化中，为了满足严格的水质标准，正在普及将一次反渗透处理后的淡水再用低压反渗透膜进行处理的反渗透二级处理，进而，为了满足硼的水质标准，通常采用向第2级反渗透膜的供给水中添加碱的碱添加二级处理(专利文献2)。此时，必须向第1级反渗透膜的透过水中添加碱，例如将pH提高至9～10左右，但进行上述酸洗涤时，必须添加能够中和第1级透过水、并且提高第2级供给水的pH的量的碱。进而，由于第2级的透过水或浓缩水的pH也提高，所以也必须有用于中和该高pH的酸。因此，用于调整第1级及第2级各自的pH所需的酸或碱的量增加，效率不高而造水成本升高。
专利文献1：专利第3087750号公报(权利要求1)
专利文献2：专利第3319321号公报([0006]～[0013]段)
非专利文献1：Dow Chemical、AQUCAR RO-20目录(2005)
非专利文献2：A.B.Hamida、I.Morrow Jr.、Desalination&Water Reuse、6/3、40-45(1996)
非专利文献3：L.E.AppleGate、C.W.ERKENBRECHER、Desalination、65、331-359(1987)
发明内容
本发明的目的在于提供一种实用的淡水制造方法，所述淡水制造方法在使用半透膜单元除去水中的杂质、特别是硼时，能够高效且连续地得到高水质的淡水。
为了解决上述课题，本发明以下述(1)～(8)为特征。
(1)一种淡水制造方法，是包含多个并列的脱盐工序的淡水制造方法，所述脱盐工序是将原水或者将原水进行前处理得到的前处理水作为第一半透膜单元的供给水在第一半透膜单元中进行处理，将得到的第一半透膜单元的透过水作为第二半透膜单元的供给水提高pH后在第二半透膜单元中进行处理的脱盐工序，其特征在于，暂时在部分脱盐工序A中进行洗涤，通过该洗涤降低原水或者前处理水的pH后将其供给到第一半透膜单元A1中，使所得的该第一半透膜单元A1的透过水的pH低于其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH后将其供给到第二半透膜单元A2中，同时将由该第二半透膜单元A2得到的透过水与由所述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2得到的透过水混合。
(2)如上述(1)所述的淡水制造方法，其中，全部脱盐工序依次进行上述洗涤。
(3)如上述(1)或(2)所述的淡水制造方法，其中，设定全部脱盐工序中暂时不进行上述洗涤的时间，同时使在所述部分脱盐工序A进行洗涤的期间内上述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH高于在全部脱盐工序中不进行洗涤的期间内上述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH。
(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的淡水制造方法，其中在第二半透膜单元中未处理上述第一半透膜单元的透过水中的部分 透过水a，将剩余的透过水b作为第二半透膜单元的供给水提高pH在第二半透膜单元中进行处理，与所述部分透过水a混合得到淡水，设定在全部脱盐工序中暂时不进行所述洗涤的时间，同时使所述部分脱盐工序A进行洗涤的期间内的上述剩余透过水b的水量多于全部脱盐工序中不进行洗涤的期间内的水量。
(5)如上述(1)～(4)中任一项所述的淡水制造方法，其中，在所述其他脱盐工序B中，将第二半透膜单元B2的供给水的pH升高至8以上。
(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的淡水制造方法，其中，在所述部分脱盐工序A中，使第一半透膜单元A1的供给水的pH为4以下。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的淡水制造方法，其中，在所述部分脱盐工序A中，降低第一半透膜单元A1的供给水的pH的运转时间在0.5～2.5hr./日的范围内。
(8)如上述(1)～(7)中任一项所述的淡水制造方法，其中，所述脱盐工序的数量(a)和在所述部分脱盐工序中降低第一半透膜单元A1的供给水的pH的运转时间(b)满足下述关系式。
20≦a×b≦30、a≧12
此处，所谓“原水或者将原水进行前处理得到的前处理水”，是指在第一半透膜单元上游侧的水，所谓第一、第二半透膜单元的“供给水”，是指实际流入该半透膜单元时的水。此外，对是否含有防垢剂等添加物没有限制。另外，部分供给水回流到第一半透膜单元的上游侧时，也将回流水和原水的混合水称为原水。
根据本发明，在包含多个并列的、将原水或者将原水进行前处理得到的前处理水在第一半透膜单元中进行处理、将得到的第一半透膜单元的透过水的至少一部分的pH提高后作为第二半透膜单元的供给水在第二半透膜单元中进行处理的脱盐工序的情况下，暂时在部分脱盐工序A中降低原水或者前处理水的pH后供给到第一半透膜单元A1中，使所得该第一半透膜单元A1的透过水的pH低于其他脱盐工序B中 的第二半透膜单元B2的供给水后供给到第二半透膜单元A2中，同时将由该第二半透膜单元A2得到的透过水与由上述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2得到的透过水混合，所以，能够由原水高效且连续地得到高水质的透过水，特别是能够从海水高效且连续地得到使硼浓度降低的适于饮用的高水质淡水。
附图说明
[图1]表示可适用本发明的淡水制造装置的方案之一的流程简图。
[图2]表示可适用本发明的淡水制造装置的其他方案的流程简图。
[图3]表示可适用本发明的淡水制造装置的其他方案的流程简图。
[图4]表示可适用本发明的淡水制造装置的其他方案的流程简图。
[图5]表示可适用本发明的淡水制造装置的其他方案的流程简图。
[图6]为本发明中可适用的半透膜元件的一例。
[图7]为实施例、比较例中使用的半透膜单元评价装置的流程图。
[图8]为构成实施例、比较例中所用半透膜单元评价装置的第一半透膜单元的流程简图。
[图9]为构成实施例、比较例中所用半透膜单元评价装置的第二半透膜单元的流程简图。
符号说明
1：原水
2：前处理装置
3：第一防垢剂添加装置
4：第一碱添加装置
5：前处理水罐
6：酸添加装置
7：高压泵
8：第一半透膜单元
9：第二半透膜单元的供给水(第一半透膜单元的透过水，一次 透过水)
10：第一半透膜单元的浓缩水(一次浓缩水)
11：第一半透膜单元的浓缩水流量调节阀
12：第二防垢剂添加装置
13：第二碱添加装置
14：升压泵
15：第二半透膜单元
16：第二半透膜单元的透过水(二次透过水)
17：第二半透膜单元的浓缩水(二次浓缩水)
18：第二半透膜单元的浓缩水阀
19：pH调节装置
20：后处理装置
21：生产水罐
22：能量回收装置
23：脱盐工序
24：一次透过水旁通阀
25：供给水
26：浓缩水
27：透过水
28：密封材料
29：中心管
30：半透膜
31：供给水流路材料
32：透过水流路材料
33：第二半透膜单元的浓缩水的回流管路
34：第二半透膜单元的浓缩水的回流阀
35：第二半透膜单元的浓缩水的排出阀
36：背压阀
37：一次透过水旁通管
38：供给水罐
39：供给水压力计
40：浓缩水压力计
41：第一透过水压力计
42：第二供给水压力计
43：第二透过水压力计
44：第二浓缩水压力计
45：压力调整阀
46：旁通阀
47：透过水背压阀
48：O环
49：管接头
50：栓
51：膜元件
52：耐压容器
具体实施方式
首先，参照图1所示的流程图说明本发明涉及的淡水制造方法的基本流程。
图1所示的淡水制造装置基本上配备有对原水(海水)1进行前处理的过滤器等前处理装置2、根据需要储存前处理水的前处理水罐5、处理储存在前处理水罐5中的前处理水、至少具有第一半透膜单元8及第二半透膜单元15的脱盐工序23(例如23a～23n)、第二半透膜单元的透过水的pH调节装置19、后处理装置20、和生产水罐21等。如图中23a～23n所示，脱盐工序23存在多个，这些工序相互并列地设置。
在构成一个脱盐工序23的第一半透膜单元8及第二半透膜单元15各自的上游侧，设置用于提高各半透膜单元的供给水压力的高压泵7、升压泵14，并且分别在第一半透膜单元8的上游侧设置用于降低pH的酸添加装置6、在第二半透膜单元15的上游侧设置用于提高pH的碱添 加装置13。另外，在第一半透膜单元8的浓缩水(一次浓缩水)10侧，设置用于回收一次浓缩水10保有的能量的能量回收装置22。
在上述淡水制造装置中，根据海水1的浊度等将其直接或者通过前处理装置2进行前处理后，通过高压泵7，供给到第一半透膜单元8中。此时，根据情况，为了提高第一半透膜单元8的除硼率，利用第一防垢剂添加装置3和第一碱添加装置4添加防垢剂及碱。
在第一半透膜单元8中，能够除去海水中的大部分溶质，将除去了溶质的第一半透膜单元8的透过水(一次透过水)9输送到第二半透膜单元15中。另一方面，将第一半透膜单元8的浓缩水(一次浓缩水)10在利用能量回收装置22回收压力能量后排放回海水等中。此处，也可以在调节高压泵7的功率的同时通过浓缩水流量调节阀11进行对第一半透膜单元8的透过水流量的控制。关于压力能量回收，从性价比的方面考虑，一般仅适用第一半透膜单元，当然也可以相对于第二半透膜单元，在浓缩水17侧设置能量回收装置，进行能量回收。
接下来，根据情况利用第二防垢剂添加装置12在一次透过水9中添加防垢剂，利用第二碱添加装置13使pH高于进入第一半透膜单元8中的供给水的pH后，用升压泵14升压，供给到第二半透膜单元15中。在第二半透膜单元15中，进一步从供给水中除去溶质，能够得到高度地高水质的二次透过水16。
此处，作为使用第二防垢剂添加装置12向第二半透膜单元15的供给水中添加防垢剂的位置，为了防止水垢在第二碱添加装置13的碱添加口附近析出，优选在第二碱添加装置13的上游侧。
需要说明的是，根据需要，为了促进混合优选在添加防垢剂或碱的下游侧装备搅拌槽或管路混合器(inline mixer)。
另外，在一次透过水9的水质良好的情况下，也可以如图2所例示地设置一次透过水旁通管37，打开一次透过水旁通阀24，在第二半透膜单元15中仅对部分一次透过水9进行处理。需要说明的是，图2除设置一次透过水旁通管37及一次透过水旁通阀24之外与图1的方案相同。
二次透过水16单独地或者与一次透过水混合后利用pH调节装置19降低pH，通过用于成分调整的后处理装置20进行石灰添加等成分调整后，储存在生产水罐21中。
另一方面，将第二半透膜单元15的浓缩水(二次浓缩水)17排放到海水等中，在第二半透膜单元中将一次透过水9作为第二半透膜单元15的供给水(被处理水)，根据需要在该供给水中添加碱或防垢剂，故悬浮物等被充分除去，变得澄清，但是通常因碱添加使pH升高。因此，排放二次浓缩水17时，优选在根据情况调整pH后进行排放。对于上述情况，因为本发明中进行酸洗涤的一系列浓缩水变为酸性，故通过将从各脱盐工序排出的浓缩水混合排放，使调整pH所需要的酸的添加减少，比较理想。
进而，在本发明中，也可以如图3所例示地使第二半透膜单元15的浓缩水(二次浓缩水)17的至少一部分作为第一半透膜单元8的供给水进行回流。是否进行回流没有特殊的限制，可以根据第二半透膜单元15的浓缩水(二次浓缩水)17的水质等适当地确定。需要说明的是，图3除使第二半透膜单元15的浓缩水(二次浓缩水)17的至少一部分作为第一半透膜单元8的供给水进行回流之外与图1的方案相同。
另外，也可以如图4所示在第一半透膜单元8的透过水9侧设置背压阀36，用此背压阀36调节作用于第一半透膜单元8的压力。由此，无需改变高压泵7的功率即可完成压力调节，故浓缩水保有的能量升高，能够用能量回收装置22回收更多的能量。需要说明的是，虽图中未示出，但也可以在第二半透膜单元15的透过水侧设置背压阀，相同地进行调节。另外，图4除在第一半透膜单元8的透过水9侧设置背压阀36之外与图1的方案相同。
此处，本发明中，在具备多个并列的、提高第一半透膜单元8的透过水的pH在第二半透膜单元15中进行处理的脱盐工序23的淡水制造工序中，在部分脱盐工序(例如23a)中暂时降低原水或者前处理水的pH，将其供给到第一半透膜单元8中。由此，可以一边进行部分脱盐工序(例如23a)的酸洗涤一边连续地制造淡水。将此酸洗涤工 序在全部脱盐工序中适当地错开依次实施时，可以一边制造淡水一边进行全部脱盐工序的酸洗涤。
另外，本发明虽然提高第一半透膜单元8的透过水的pH，在第二半透膜单元15中进行处理，但是，在进行酸洗涤的部分工序(例如23a)中，使第一半透膜单元8的透过水的pH低于未进行酸洗涤的其他脱盐工序(例如23b～23n)中的第二半透膜单元15的供给水后将其供给到第二半透膜单元15中，同时将从该第二半透膜单元15中得到的透过水与从未进行酸洗涤的其他脱盐工序(例如23b～23n)中的第二半透膜单元15得到的透过水混合。即，将部分脱盐工序(例如23a)中为了洗涤而投入的酸用于中和在其他脱盐工序(例如23b～23n)中为了除去硼而投入的碱。所以，不需要分别独立地中和在部分脱盐工序(例如23a)中用于洗涤而投入的酸、或其他脱盐工序(例如23b～23n)中用于除去硼而投入的碱，能够显著降低用于调整pH的酸或碱的绝对量，是有效率的。
以下，以图1中进行脱盐工序23a的洗涤的情况为例对洗涤时的具体流程进行说明。首先，在脱盐工序23a(部分脱盐工序A)中使酸添加装置6运转，降低第一半透膜单元8(第一半透膜单元A1)的供给水的pH，由此防止第一半透膜单元8的微生物污染。其间，在余下的脱盐工序23b～23n(其他脱盐工序B)中进行正常运转，不运行酸添加装置6。在脱盐工序23a中，将第一半透膜单元8(第一半透膜单元A1)的供给水按预先设定的时间调节为低pH，进行微生物污染防止处理后，停止酸添加装置6，恢复到与在此之前一直进行正常运转的其他脱盐工序23b～23n(其他脱盐工序B)相同的运转条件。需要说明的是，进行全部脱盐工序的洗涤时，从在此之前停止酸添加装置6而进行运转的其他脱盐工序中选择下一个进行酸洗涤的脱盐工序(例如23b)，在其脱盐工序中实施酸添加，防止微生物污染。按顺序重复该操作，进行第一半透膜单元8的低pH运转，由此能够防止全部脱盐工序的微生物污染。
此处，向原水中添加酸的脱盐工序23a中的第一半透膜单元8(第 一半透膜单元A1)的透过水9的pH与正常情况相比较低，本发明中，在将此pH与正常情况相比较低的第一半透膜单元8(第一半透膜单元A1)的透过水9供给到第二半透膜单元15(第二半透膜单元A2)中时不添加碱。即，在实施酸洗涤的脱盐工序23a中，停止第二碱添加装置13的运转。然而，本发明中，将进行酸洗涤的脱盐工序23a的第二半透膜单元(第二半透膜单元A2)的透过水16、和供给到第二半透膜单元15之前添加碱的其他脱盐工序23b～23n(其他脱盐工序B)中第二半透膜单元(第二半透膜单元B2)的透过水16混合，然后，根据需要，利用pH调节装置19调至作为生产水适当的pH。由此，能够显著降低pH调节装置19所需的酸或碱的量。
需要说明的是，优选尽可能不利用pH调节装置19进行pH调节。即，考虑到后处理中的pH变化，优选设定进行酸洗涤的脱盐工序23a(部分脱盐工序A)中的第二半透膜单元(第二半透膜单元A2)的透过水16和未进行酸洗涤的脱盐工序23b～23n(其他脱盐工序B)中的第二半透膜单元(第二半透膜单元B2)的透过水16的混合水的pH的目标值。具体而言，在后处理中添加无机物提高pH的情况下，优选使混合水的pH降低至上述程度，例如可以通过调节并列配置的脱盐工序的总数、酸添加量(即第一半透膜单元8的供给水pH的调节、正常运转中的第二半透膜单元15的供给水pH的调节(碱添加的调节))等来实现。
另外，进行酸洗涤时的脱盐工序(部分脱盐工序A)中第二半透膜单元15(第二半透膜单元A2)的供给水未添加碱，故硼的除去率与添加碱的正常运转时相比降低。所以，为了尽可能地减小其影响，优选使脱盐工序数(a)、和降低第一半透膜单元的供给水的pH的运转时间(b)满足下述关系式。
20≦a×b≦30、a≧12
需要说明的是，由于实施酸洗涤的工序数相对于全部脱盐工序数通常较少，所以实施酸洗涤过程中的脱盐工序(部分脱盐工序A)、即第二半透膜单元的供给水中未添加碱的工序的除硼性能差对生产水水质的影响通常不构成问题。然而，在必须改进实施酸洗涤过程中 的生产水质降低的情况下，可以将添加碱的正常运转工序(其他脱盐工序B)中的碱添加量增加、提高除硼率，与实施酸振荡过程中的透过水混合，由此得到硼浓度与未进行酸洗涤时相同的生产水。
如上所述，根据需要在第一半透膜单元8的上游侧设置向第一半透膜单元8的原水中添加防垢剂的第一防垢剂添加装置3、和为了提高第一半透膜单元8的原水的pH而添加碱的第一碱添加装置4，同样根据需要在第二半透膜单元15的上游侧设置向第二半透膜单元15的供给水(一次透过水9)中添加防垢剂的第二防垢剂添加装置12。上述第一碱添加装置4在实施本发明时不是必需的，但例如为了除去硼而只向第二半透膜单元15中添加碱时，特别容易析出水垢，因此在向第一半透膜单元8的原水中添加碱、同时向第二半透膜单元15的原水中添加碱时，具有将第二半透膜单元15的pH抑制在较低水平的效果。然而，由于根据部位不同，流量增多，所以向第一半透膜单元8中添加碱的添加量也增加，不利于成本。并且，本发明中由于在酸添加装置6中向部分第一半透膜单元8的原水中添加酸，所以如果在之前添加碱，则所需的酸也增加相应的量。因此，本发明中优选采用下述方法，即，向第一半透膜单元8的供给水中完全不添加碱，或者如图5所示在各脱盐工序中分别设置碱添加装置4，向第一半透膜单元的供给水中添加酸的脱盐工序中，停止碱添加装置4，在其他进行正常运转的脱盐工序中运转碱添加装置4。需要说明的是，图5除在各脱盐工序中分别设置碱添加装置4之外与图1的方案相同。
本发明中，作为降低第一半透膜单元8的供给水pH的方法，一般为用加药泵添加到供给水管路中的方法。本发明的操作中，由于用高压泵混合，故认为混合基本没有问题，也可以在添加后设置管路混合器促进混合、或在添加处设置混合罐进行混合。作为降低pH的方法没有特殊的限制，但从酸的强度或处理容易性等方面考虑，最优选使用硫酸。以海水为原水的情况下，优选使第一半透膜单元8的供给水的pH为可以杀灭大部分菌类的4以下。第一半透膜单元8中的透过水9的pH在酸性区域中容易比供给水的pH高1左右、或如下所述在进行正常 运转而未实施酸洗涤的脱盐工序(其他脱盐工序B)中为了提高除硼性能而使第二半透膜单元15的供给水pH为8以上是理想情况，为了得到更理想的效果，考虑优选为9以上时，从由酸添加系列中和碱添加系列的本发明主旨考虑，优选使第一半透膜单元8的供给水的pH为4以下。
另外，降低pH的运转在每1脱盐工序、每1天进行0.5小时以上2.5小时以下时，能够有效率地抑制微生物的繁殖，故优选。通过为0.5小时以上能够充分地抑制菌繁殖，另一方面如果超过2.5小时，则繁殖抑制效果达到极限。所以，通过为2.5小时以下，能够在防止生产水质降低的同时防止菌繁殖，也能抑制酸添加的药品费用。
另一方面，为了提高除硼性能，作为在未进行酸洗涤的脱盐工序(其他脱盐工序B)中的第二半透膜单元15的供给水pH优选为8以上。进而为了充分地发挥效果，优选使pH为9以上。由此，能够使一般在海水中不解离的硼处于离子状态，使反渗透膜中的阻止率提高。
另外，降低pH的运转通过改变依次实施的脱盐工序而持续地进行，容易使生产水的水质经时地保持在一定水平，也可以进行下述正常运转，即，全部脱盐工序暂时都不降低原水或者前处理水的pH而将其直接供给到第一半透膜单元8中。
进行全部脱盐工序暂时都不降低原水或者前处理水的pH而将其直接供给到第一半透膜单元8中的正常运转的情况下，优选部分脱盐工序(脱盐工序A)进行酸洗涤的期间，未进行酸洗涤的脱盐工序(其他脱盐工序B)中的第二半透膜单元15的供给水的pH高于该第二半透膜单元15(第二半透膜单元B2)的该正常运转时的供给水pH。由此，能够降低在未进行酸洗涤的脱盐工序(其他脱盐工序B)中得到的透过水的硼浓度，通过使酸洗涤中的脱盐工序(脱盐工序A)中得到的硼浓度高的透过水与该硼浓度低的透过水混合，能够维持混合后的透过水的硼浓度不使其变差。需要说明的是，此时提高第二半透膜单元15的供给水pH的脱盐工序，可以是未进行酸洗涤的全部脱盐工序，也可以是其中的一部分。
另外，实施如图2所示仅将第一半透膜单元8的透过水9的一部分在第二半透膜单元15中进行处理的运转时，当然可以通过上述pH调节来维持水质，但通过调节旁通管37的流量也可以得到相同的效果。即，在进行全部脱盐工序暂时都不降低原水或前处理水的pH而将其直接供给于第一半透膜单元8的正常运转的情况下，在部分脱盐工序(脱盐工序A)进行酸洗涤的期间，即使任意脱盐工序中的第二半透膜单元的供给水(剩余透过水b)的水量多于该第二半透膜单元正常运转时的供给水的水量(即，使旁通流量减少、或者不开放旁通)，也能将硼浓度维持在一定水平，是优选的控制方法。此时，作为调节旁通流量的脱盐工序，可以为酸洗涤中的脱盐工序，也可以为正常运转中的脱盐工序，另外还可以是上述两种脱盐工序。进而，例如可以为正常运转中的脱盐工序中的部分脱盐工序，也可以为酸洗涤中的脱盐工序中的部分脱盐工序。需要说明的是，实施如图2所示仅将第一半透膜单元8的透过水9的一部分在第二半透膜单元15中进行处理的运转的情况下，当然也可以采用上述pH调节和上述流量调节两种方法来维持水质。
作为由第一碱添加装置4及第二碱添加装置13添加的碱，可以举出氢氧化钠，氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸氢钠、氢氧化铵等，没有特殊的限制。但是，为了防止海水中的水垢成分增加，优选不使用钙或镁。另外，此处所谓的碱添加的允许范围，可以根据半透膜的耐碱性、至出现由碱添加导致的水垢为止的允许范围，适当地设定。
需要说明的是，虽然图中未示出，但也优选在紧邻第一碱添加装置4、第二碱添加装置13的后方设置管路混合器、或使碱添加口与海水水流直接接触等，防止水垢在添加口处析出。当然也优选如上所述在添加碱前向海水中预先添加防垢剂。另外，向第一半透膜单元8、及第二半透膜单元15中添加的防垢剂的量(浓度)通常根据水垢最易析出的半透膜单元的供给水最浓缩的状态、即浓缩水中的盐分浓度、组成、温度、pH等决定。
另外，作为由第一防垢剂添加装置3及第二防垢剂添加装置12添 加的防垢剂，可以是与溶液中的金属、金属离子等形成配位化合物，使金属或者金属盐可溶化的物质即可，能够使用有机或无机的离子性聚合物或者单体。作为有机类离子性聚合物，可以使用聚丙烯酸、磺化聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚烯丙胺等合成聚合物或羧甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、藻酸等天然高分子，作为单体，可以使用乙二胺四乙酸(EDTA)等。另外，作为无机类防垢剂，可以使用多磷酸盐等。
上述防垢剂中，从获得的容易性、溶解性等操作的容易性、价格方面考虑，特别优选使用多磷酸盐、乙二胺四乙酸。所谓多磷酸盐是指以六偏磷酸钠为代表的分子内具有2个以上磷原子、通过磷酸原子等与碱金属、碱土类金属键合的聚合无机磷酸类物质。作为代表性的多磷酸盐，可以举出焦磷酸4钠、焦磷酸2钠、三多磷酸钠、四多磷酸钠、七多磷酸钠、十多磷酸钠、偏磷酸钠、六偏磷酸钠、及它们的钾盐等。
本发明中，供给到第一半透膜单元8中的供给水质优选为澄清且污渍在半透膜面的堆积少。因此，首先优选取水地的水质良好，但在表层水被污染的情况下，也优选将地下等的渗透水作为原水。另外，根据原水的水质，优选预先对原水进行除去悬浮物成分或杀菌等前处理。通过上述处理，能够防止第一半透膜单元8及第二半透膜单元15、进而后部分操作的性能降低，可以使处理装置长期稳定地运转。具体的处理可以根据海水等原水的性状适当选择。
在必须从原水中除去悬浮物的情况下，使用砂滤或精密过滤膜、超滤膜是有效的。此时，在细菌或藻类等微生物较多的情况下，也优选添加杀菌剂。杀菌优选使用氯，例如可以向原水中添加氯气或次氯酸钠使游离氯在1～5mg/l的范围内。此时，存在根据半透膜的不同对特定杀菌剂无化学耐久性的情况，故在此情况下优选尽可能在供给水流动方向的上游侧添加，并且在第一半透膜单元8的原水入口侧附近使杀菌剂无效。例如用游离氯进行杀菌时，由其氧化力呈现杀菌效果，但已知游离氯也可以氧化分解构成半透膜的高分子原料，故优选用还原剂使未起杀菌作用的残留游离氯失去效力(即，显著地减弱氧化 力)。具体而言，测定游离氯浓度，基于此测定值，控制氯气或次氯酸钠的添加量、或者添加亚硫酸氢钠等还原剂。
另外，除悬浮物以外还含有细菌或蛋白质、天然有机成分等的情况下，加入聚氯化铝、硫酸铝、氯化铁(III)等凝集剂也有效。之后，使凝集的供给水沉降在斜向板等上后，通过进行砂滤、或者利用集束多条中空丝膜形成的精密过滤膜或超滤膜进行过滤，可以形成适于通过下级半透膜的供给水。特别是，添加凝集剂时，优选调节pH使其易于凝集，一般pH为5以上低于8，优选pH为7以下。
需要说明的是，在添加凝集剂时降低pH的情况下，对于未进行酸洗涤的脱盐工序(其他脱盐工序B)，由于在第一半透膜单元8前未提高pH时除硼率降低，所以优选在上述第一半透膜单元8前添加碱，提高pH。如上所述，作为半透膜单元的除去性能根据pH变化而变化的溶质，可以举出碳酸、硝酸、二氧化硅之类解离度根据pH不同而改变的溶质。通过提高pH，上述溶质的除去率[％](＝100×(1-透过水浓度)/供给水浓度)提高。因此，为了将透过水浓度维持在水质基准等目标浓度以下，必要时优选添加碱。
另一方面，海水中含有大量溶解性有机物的情况下，也可以通过添加氯气或次氯酸钠来分解上述有机物，还可以通过进行加压浮除或活性炭过滤加以除去。另外，在含有大量溶解性无机物的情况下，可以添加有机类高分子电解质或六偏磷酸钠等螯合剂、或者使用离子交换树脂等与溶解性离子交换。另外，铁或锰以可溶状态存在时，优选使用曝气氧化过滤法或接触氧化过滤法等。
本发明中，作为原水，为海水、盐水、河流水、地下水、排放水或其处理水等，没有特别的限制。然而，在高度地除去高浓度盐分的情况下或高度地除去硼的情况下，在第二级添加碱提高pH的二级法的必要性高。所以，本发明中也优选将海水或海水的处理水等含有高浓度盐分的水作为原水。需要说明的是，所谓海水，通常指总盐浓度在3重量％以上的水，但有时在河口附近易与淡水混合而变为低浓度，另外，在中东或滞留海水等中变为4重量％以上，因此对总盐浓度没有特殊的限制。
高压泵4没有特殊的限制，可以根据必要的功率适当地选择、使用，本发明中，由于必须给与供给水渗透压以上的压力，所以在为海水的情况下优选能够给与3MPa以上压力的高压泵，更优选能够给与5MPa以上压力的高压泵。但是，另一方面，给与显著高于供给的原水1的渗透压的压力时，在第一半透膜入口部分的透过流束变得过大，原水中微量存在的有机物等堆积、附着在膜面，使膜性能降低，故不优选。所以，优选给与压力使第一半透膜单元8入口部分的局部透过流束为1m3/m2·日以下、优选为0.5m3/m2·日以下。需要说明的是，所谓局部透过流束，可以根据下述计算式获得。
升压泵14没有特殊的限制，用于供给第一半透膜单元的透过水，基本上不必考虑渗透压，因此，可以为相对于高压泵7为低压且低流量的泵。作为具体的压力，优选可以施加最大2MPa的压力。
为了易于处理，第一半透膜单元8及第二半透膜单元15可以使用将中空丝膜或平膜收纳到壳体中形成的流体分离元件(元件)。此流体分离元件由平膜形成时，例如优选下述结构：如图6所示，在贯穿设置有多个孔的筒状的中心管29的周围，缠绕包含半透膜30、特里科经编织物等透过水流路材料32和塑料网等供给水流路材料31的膜单元，将其收纳在圆筒状的壳体中的结构。也优选将多个流体分离组件串联或者并联形成分离膜组件。此流体分离元件中，供给水25从一侧端部被供给到单元内，在到达另一侧端部之前的期间内透过半透膜30的透过水27流入中心管29中，在另一侧端部从中心管29中排出。另一方面，未透过半透膜30的供给水25在另一侧端部作为浓缩水26被排出。
半透膜30的原料可以使用乙酸纤维素类聚合物、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、乙烯聚合物等高分子原料。另外，其膜结构可以为在膜的至少一面具有致密层、从致密层向膜内部或者另一面具有缓缓增大的孔径的微细孔的非对称膜、或在非对称膜的致密层上具有由其他原料形成的非常薄的分离功能层的复合膜。
然而，其中优选兼具高耐压性和高透水性、高溶质除去性能、具有优异的电位、以聚酰胺为分离功能层的复合膜。特别是在以海水为原水的情况下，必须对第一半透膜单元施加渗透压以上的压力，通常实质上负荷至少5MPa的操作压力。为了在此压力下维持高透水性和阻止性能，适用以聚酰胺为分离功能层、将其保持在由多孔膜或无纺布形成的支撑体上的结构。另外，作为聚酰胺半透膜，适用在支撑体上具有由多官能胺和多官能酰卤化物的缩聚反应得到的交联聚酰胺的分离功能层而形成的复合半透膜。
分离功能层优选为由对酸或碱的化学稳定性高的交联聚酰胺形成的层、或者以交联聚酰胺为主成分的材料形成的层。交联聚酰胺通过多官能胺和多官能酰卤化物的界面缩聚形成，优选多官能胺或多官能酰卤化物成分的至少一个包含3官能以上的化合物。
此处，所谓多官能胺，是指一分子中至少具有2个伯及/或仲氨基的胺，例如，可以举出2个氨基以邻位、间位或对位中的任一种位置关系与苯键合的苯二胺、苯二甲胺、1，3，5-三氨基苯、1，2，4-三氨基苯、3，5-二氨基苯甲酸等芳香族多官能胺，乙二胺、丙二胺等脂肪族胺，1，2-二氨基环己烷、1，4-二氨基环己烷、哌嗪、1，3-二哌啶基丙烷、4-氨基甲基哌嗪等脂环式多官能胺等。其中，考虑到膜的选择分离性和透过性、耐热性，优选为芳香族多官能胺，作为上述多官能芳香族胺，优选使用间苯二胺、对苯二胺、1，3，5-三氨基苯。进而，从获得的容易性和处理的容易性方面考虑，较优选使用间苯二胺(以下，记作m-PDA)。上述多官能胺可以单独使用、也可以混合使用。
所谓多官能酰卤化物，是指一分子中至少具有2个卤代羰基的酰卤化物。例如，3官能酰卤化物可以举出1，3，5-苯三酰氯、1，3，5-环己烷三甲酰氯、1，2，4-环丁烷三甲酰氯等，2官能酰卤化物可以举出联苯二甲酰氯、亚联苯基甲酸二氯化物(biphenylenecarboxylic acid dichloride)、偶氮苯二甲酰氯、对苯二甲酰氯、间苯二甲酰氯、萘二酰氯等芳香族2官能酰卤化物、己二酰氯、癸二酰氯 等脂肪族2官能酰卤化物、环戊烷二甲酰氯、环己烷二甲酰氯、四氢呋喃二甲酰氯等脂环式2官能酰卤化物。考虑到与多官能胺的反应性，优选多官能酰卤化物为多官能酰氯化物，另外，考虑到膜的选择分离性、耐热性，优选为多官能芳香族酰氯化物。其中，从获得的容易性和处理的容易性的观点考虑，较优选使用1，3，5-苯三酰氯。上述多官能酰卤化物可以单独使用、也可以混合使用。
接下来，本发明中，用于第一半透膜单元8的半透膜，优选能够高度地除去海水中以离子等为代表的溶质。特别优选对于与其他成分相比阻止率低的硼具有高阻止性能。具体而言，作为第一半透膜单元8的半透膜，使用能够表现出在以5.5MPa的操作压力供给总盐浓度3.5重量％、pH7.0、温度25℃的模拟海水时的纯水透过系数Lp为3×10-12m3/m2·Pa·s以上、硼透过系数Pb为400×10-9m/s以下的性能的半透膜，由此能够从海水中获得更高水质的淡水。
此处，所谓总盐浓度3.5重量％的模拟海水，是指以NaCl＝23.926g/l，Na2SO4＝4.006g/l，KCl＝0.738g/l，NaHCO3＝0.196g/l，MgCl2＝5.072g/l，CaCl2＝1.147g/l，H3BO3＝0.0286g/l的组成调合得到的模拟海水。
另外，纯水透过系数Lp和硼透过系数Pb，可以采用考虑在膜面产生的浓度分极现象的以下方法求出。例如，用平膜测定时，利用M.Taniguchi等的文献(Journal of Membrane Science，第183卷，2000年，p259-267(以下，为参考文献1))等给出的平膜电解池测定模拟海水的透过流束Jv和TDS透过水浓度Cp，根据下式计算Lp、Pb。
Jv＝Lp(△P-△π)
Js＝P(Cm-Cp)
Jsb＝Pb(Cmb-Cpb)
△π＝π(Cm)-π(Cp)
(Cm-Cp)/(Cf-Cp)＝exp(Jv/k)
(Cmb-Cp)/(Cfb-Cpb)＝exp(Jv/kb)
Jv：纯水透过流束[m3/m2·s]
Js：TDS(Total Dissolved Solids＝总盐分)透过流束[kg/m2·s]
Jsb：硼透过流束[kg/m2·s]
Lp：纯水透过系数[m3/m2·Pa·s]
P：TDS透过系数[m/s]
Pb：硼透过系数[m/s]
π()：渗透压[Pa]
Δπ：渗透压差[Pa]
ΔP：操作压力差[Pa]
Cm：TDS原水膜面浓度[kg/m3]
Cf：TDS原水体积(流路内)浓度[kg/m3]
Cp：TDS透过水浓度「kg/m3」
Cmb：硼原水膜面浓度[kg/m3]
Cfb：硼原水体积浓度[kg/m3]
Cpb：硼透过水浓度「kg/m3]
k：TDS物质移动系数[m/s]
kb：硼物质移动系数[m/s]。
此处，渗透压π()可以通过如M.Taniguchi等的文献(AIChE杂志，第46卷，2000年，p1967-1973(以下，为参考文献2))所示的、所谓“三宅式”获得。TDS物质移动系数k是由评价电解池确定的值，可以利用参考文献2所示的渗透压法或者流速变化法，作为膜面流量Q[m3/s]或者膜面流速u[m/s]的函数而得到。
为参考文献1所示的平膜电解池时，
k＝1.63×10-3·Q0.4053。
接下来，为硼的物质移动系数k，该系数也可以如文献1所示，由
k/kb＝(D/Db)0.75
D：TDS扩散系数[m2/s]
Db：硼扩散系数[m2/s]
计算得到。
所以，根据上式可以计算出未知数Lp，P，Pb，Cm，Cmb。为膜元 件时，如参考文献2所示，能够一边沿膜元件的长度方向积分一边通过拟合算出Lp，P。
另外，对上述局部透过流束进行说明。首先，所谓局部是指此膜元件的长度方向的特定位置，能够由在上述积分计算中进行拟合、严格地最终求出的膜元件长度方向的曲线获得。需要说明的是，使用盐的阻止性能为99％以上的具有充分阻止率的半透膜时，由于TDS透过水浓度Cp与TDS原水体积浓度Cf相比非常小，透过水渗透压π(Cp)也可以忽略不计，故可以如下计算。
即，上述入口处的局部透过流束Jv,IN可以使用
Jv，IN＝LP(△PIN-△πIN)
Figure G2007800166185D00211
Figure G2007800166185D00212
Cm，IN/Cf，IN＝exp(Jv，IN/k)，
通过解Jv，IN和Cm，IN的联立方程式而求出。
为了得到适合用作第一半透膜单元8的、具有上述高硼阻止性能的复合半透膜，例如可以举出使内部或表面存在脂肪族酰基的方法。具体而言，例如在实质上无分离性能的微多孔性支撑膜上，设置实质上具有离子等分离性能的分离功能层，使此分离功能层的内部及/或表面存在脂肪族酰基。脂肪族酰基可以通过键合而存在于分离功能层中或者分离功能层表面。
使分离功能层存在脂肪族酰基的方法没有特殊限制。例如，可以使脂肪族酰卤化物溶液与通过多官能胺和多官能酰卤化物的界面缩聚形成的分离功能层的表面接触、或者在多官能胺和多官能芳香族酰卤化物发生界面缩聚时使脂肪族酰卤化物共存，由此通过共价键使脂肪族酰基存在于分离功能层中。即，可以在微多孔性支撑膜上形成聚酰胺分离功能层时，使多官能胺水溶液、多官能酰卤化物的有机溶剂溶液、和与其不同的碳原子数在1～4范围内的脂肪族酰卤化物的有机溶剂溶液在微多孔性支撑膜上接触，发生界面缩聚，或者使多官能胺水溶液、和含有多官能酰卤化物及与其不同的碳原子数在1～4范围内 的脂肪族酰卤化物的有机溶剂溶液在微多孔性支撑膜上接触，发生界面缩聚。
作为脂肪族酰卤化物，优选碳原子数为1～4的脂肪族酰卤化物，更优选碳原子数为2～4。随着碳原子数增多，空间位阻导致脂肪族酰卤化物的反应性降低，或难以接近多官能酰卤化物的反应点，妨碍膜的顺利形成，因此膜的性能降低。作为上述脂肪族酰卤化物，可以举出甲磺酰氯、乙酰氯、丙酰氯、丁酰氯、草酰氯、丙二酰氯、琥珀酰二氯、马来酰二氯、富马酰二氯、氯磺酰乙酰氯、N，N-二甲基氨基甲酰氯等。上述脂肪族酰卤化物可以单独使用，也可以同时使用2种以上，但为了使膜形成致密结构、并且获得不使透水性太低的平衡性，优选以草酰氯为主成分。
包含微多孔性支撑膜的支撑体是实质上不具有分离性能的层，是为了向实质上具有分离性能的交联聚酰胺的分离功能层赋予机械强度而设置的层，可以使用在布帛或无纺布等基材上形成有微多孔性支撑膜的层等。
微多孔性支撑膜本身也是实质上不具有分离性能的层，是为了给实质上具有分离性能的分离功能层赋予机械强度而使用的，优选下述结构的支撑膜，即，具有均匀且微细的孔或者从一面向另一面缓缓增大的微细的孔、其微细孔的大小在所述一面的表面为100nm以下。
上述支撑体也可以从Millipore社制“Millipore过滤器VSWP”(商品名)、或东洋滤纸社制“Ultra过滤器UK10”(商品名)之类各种市售材料中选择，但通常可以根据“Office of Saline Water research andDevelopment Progress report”No.359(1968)中记载的方法制造。其原料通常可以使用聚砜、聚酰胺、聚酯、乙酸纤维素、硝酸纤维素或聚氯乙烯等均聚物或者掺合物，优选使用化学·机械·热稳定性高的聚砜。
例如，将上述聚砜的二甲基甲酰胺(DMF)溶液以一定厚度注塑到致密编织的聚酯布或者无纺布上，使其在含有0.5重量％十二烷基硫酸钠及2重量％DMF的水溶液中湿式凝固，由此可以得到表面的大部分具有直径在数10nm以下的微细孔的微多孔性支撑膜。作为微多孔性支撑膜的原料，除聚砜以外，也优选使用聚酰胺或聚酯。
实施例
透过水及供给水的总盐分浓度(TDS浓度)是利用导电率计(横川电机制SC82)测定各液的导电率，通过预先用模拟海水测定的模拟海水浓度和导电率的关系式求出的。另外，pH测定使用横川电机制PH82。
构成图7所示的流程的评价装置(以下，称为装置X)。需要说明的是，图7中符号的含义也与上述相同。
装置X由供给水罐38、高压泵7、第一半透膜单元8、升压泵14、第二半透膜单元15等构成。高压泵7用变压器控制功率，不调节升压泵14的功率，施加到第二半透膜单元15的供给水的压力实质上用压力调整阀45控制。另外，第一半透膜单元8的透过水9的流量可以通过第一半透膜单元浓缩水阀11调节，第二半透膜单元的透过水流量可以通过压力调整阀45、阀18和背压阀47调节。作为第一半透膜单元8，形成如下结构：如图8所示，通过管接头49将4条直径10cm、全长1m的膜元件51串联，一侧端部用栓50密封后，装填到耐压容器52中，将其并列设置2个；作为第二半透膜单元15，形成如下结构：如图9所示，相同地将2条直径10cm、全长1m的膜元件51串联，装填到耐压容器52中，设置1列。
<参考例1>
作为正常运转，使用装置X，采用砂滤将东丽(株)爱媛工厂附近的海水进行前处理，以流量80m3/日对除去了悬浮物质的前处理海水(TDS浓度3.4重量％、水温22℃、pH＝7.5)进行处理。作为第一半透膜单元用的膜元件，使用东丽(株)制SU-810，作为第二半透膜单元用的膜元件，使用东丽(株)制SU-710，以第一半透膜单元的回收率30％、第二半透膜单元的回收率75％进行运转。需要说明的是，没有进行利用第一防垢剂添加装置3添加防垢剂、利用第一碱添 加装置4添加碱、利用酸添加装置6添加酸的操作，但为了提高第二半透膜单元的除硼性能，利用第二碱添加装置13添加NaOH，使第二半透膜单元15的供给水pH为9.0。另外，通过第二防垢剂添加装置12按3mg/1添加防垢剂(SHMP，六偏磷酸钠)，防止由碱添加导致水垢生成。以此条件运转，结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为1.1mg/l、硼浓度为0.19mg/l、透过水pH为9.2。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为0g/小时，第二碱添加装置13中的NaOH添加量为25g/小时。
<参考例2>
作为洗涤运转，通过第一半透膜单元8之前的酸添加装置6添加硫酸，使向第一半透膜单元8中的供给水pH为3.0，不进行利用第二半透膜单元15之前的第二防垢剂添加装置12添加防垢剂及利用第二碱添加装置13添加碱的步骤，除此之外，在与参考例1相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为1.5mg/l，硼浓度为0.25mg/l，透过水pH为4.5。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为530g/小时，第二碱添加装置中的NaOH添加量为0g/日。
<参考例3>
作为洗涤运转，通过第一半透膜单元8之前的酸添加装置6添加硫酸，使向第一半透膜单元8中的供给水pH为3.0，除此之外，在与参考例1相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为1.1mg/l，硼浓度为0.19mg/l，透过水pH为9.2。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为530g/小时，第二碱添加装置中的NaOH添加量为120g/小时。
<参考例4>
作为正常运转，除使第二半透膜单元15的供给水pH为9.06之外，在与参考例1相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为1.1mg/l，硼浓度为0.184mg/l，透过水pH为9.26。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为0g/小时， 第二碱添加装置13中的NaOH添加量为25.4g/小时。
<参考例5>
在参考例1的条件下连续运转3个月后，对于高温时的前处理海水(TDS浓度为3.4重量％、水温为27℃、pH＝7.5)，除使第二半透膜单元15的供给水pH为9.2之外，在与参考例1相同的条件下运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为2.6mg/l、硼浓度为0.47mg/l、透过水pH为9.3。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为0g/小时、第二碱添加装置13中的NaOH添加量为26g/小时。
<参考例6>
作为洗涤运转，通过第一半透膜单元8前的酸添加装置6添加硫酸，使向第一半透膜单元8中的供给水pH为3.0，不进行利用第二半透膜单元15之前的第二防垢剂添加装置12添加防垢剂及利用碱添加装置13添加碱的操作，除此之外，在与参考例5相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为2.9mg/l、硼浓度为0.67mg/l、透过水pH为4.6。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为520g/小时、第二碱添加装置中的NaOH添加量为0g/日。
<参考例7>
作为洗涤运转，除利用第一半透膜单元8之前的酸添加装置6添加硫酸，使向第一半透膜单元8中的供给水pH为3.0之外，在与参考例5相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为2.8mg/l、硼浓度为0.47mg/l、透过水pH为9.3。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为520g/小时、第二碱添加装置中的NaOH添加量为125g/小时。
<参考例8>
作为正常运转，除使第二半透膜单元15的供给水pH为9.26之外，在与参考例5相同的条件下实施运转。结果，在透过水流量为18m3/日的条件下，透过水TDS浓度为2.7mg/l、硼浓度为0.45mg/l、透过水 pH为9.41。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为0g/小时、第二碱添加装置13中的NaOH添加量为27g/小时。
<参考例9>
作为正常运转，在第一半透膜单元的透过水流量为24m3/日之中，将22m3/日作为第二半透膜单元15的供给水，另外，为使第二半透膜单元的透过水流量为16m3/日，将回收率设定为72.7％，除此之外，在与参考例8相同的条件下运转。结果，第二半透膜单元的透过水的TDS浓度为2.6mg/l、硼浓度为0.44mg/l、透过水pH为9.41。向其中以2m3/日混合第一半透膜单元的透过水(透过水TDS浓度196mg/l、硼浓度1.0mg/l、pH＝6.13)，结果，在混合水的总水量为18m3/日的条件下，TDS浓度为24.0mg/l、硼浓度为0.50mg/l、pH为8.7。另外，此时酸添加装置6中的硫酸的添加量为0g/小时、第二碱添加装置13中的NaOH添加量为24.8g/小时。
<实施例1>
假设并列设置12台图7所示的装置，即，设置12个脱盐工序，进行参考例1中说明的正常的运转状态时，如果在1日内每2小时使各脱盐工序的每一个工序依次为参考例2中说明的降低pH的洗涤运转状态，则计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，作为12个脱盐工序的平均透过水，将参考例1和参考例2的透过水以11：1混合，结果，透过水TDS浓度十分低，为1.13mg/l，平均硼浓度为0.195mg/l。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1060g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为550g/日。需要说明的是，WHO的饮料水质基准是硼浓度为0.5mg/l，另外，WHO中没有关于饮料水的TDS浓度的基准，但例如在日本饮料水的水质基准是TDS浓度为500mg/l。
<比较例1>
使各脱盐工序的每一个工序依次为参考例3中说明的降低pH的洗涤运转状态，除此之外，在与实施例1相同的条件下计算。结果，计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，作为12个脱盐工序的平均透过水，将参考例1和参考例3的透过水以11∶1混合，结果，TDS浓度为1.1mg/l、硼浓度为0.190mg/l，成为与实施例1几乎相同的水质。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1060g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为790g/日，消费量为实施例1的1.4倍。
<实施例2>
为了使混合后的透过水硼浓度与比较例1相同，作为正常的运转状态为参考例4，除此之外，在与实施例1相同的条件下进行计算。结果，计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，作为12个脱盐工序的平均透过水，将参考例4和参考例2的透过水以11∶1混合，结果，TDS浓度为1.13mg/l、硼浓度为0.190mg/l，为与实施例1相同的硼浓度。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1060g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为559g/日，消费量与实施例1同等。
<实施例3>
除使用参考例5和参考例6代替参考例1和参考例2之外，假设为与实施例1相同的运转状态时，计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，12个脱盐工序的平均透过水TDS浓度十分低，为2.63mg/l，平均硼浓度为0.488mg/l。这一结果满足WHO饮料水质基准(硼浓度0.5mg/l)。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1040g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为572g/日。
<比较例2>
除使其为参考例7中说明的降低pH的洗涤运转状态代替参考例6的状态以外，在与实施例3相同的条件下进行计算。结果，计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，12个脱盐工序的平均透过水TDS浓度为2.62mg/l、硼浓度为0.470mg/l。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1040g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为822g/日，消费量为 实施例3的1.4倍。
<实施例4>
为了使混合后的透过水硼浓度与比较例2相同，作为正常的运转状态为参考例8，除此之外，在与实施例3相同的条件下进行计算。结果，计算得出12个脱盐工序的总原水流量为960m3/日、透过水流量为216m3/日，12个脱盐工序的平均透过水TDS浓度为2.72mg/l、硼浓度为0.470mg/l。另外，此时计算得出每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为1040g/日、第二碱添加装置中的NaOH添加量为594g/日。
<实施例5>
假设脱盐工序数为12，酸洗涤时间为1小时。此时，假设1天中有12小时全部脱盐工序都不进行洗涤，而进行正常运转，剩余12小时进行1个脱盐工序依次处于酸洗涤状态的运转，进行计算。此处，假设全部工序都进行正常运转时，在参考例5的条件(即，第二半透膜单元15的供给水pH为9.2)下运转，在任意一个脱盐工序进行洗涤时在与实施例4相同的条件(即，正常运转的第二半透膜单元15的供给水pH升至9.26)下运转。结果，经过1天，透过水流量为18m3/日、透过水TDS浓度为2.6～2.72mg/l、硼浓度恒定为0.470mg/l，任意一个脱盐工序进行洗涤时也能得到硼浓度恒定的透过水。另外，此时每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为520g/日、第二碱添加条件中的NaOH添加量为609g/小时。
<比较例3>
除设定任意一个脱盐工序进行洗涤时在与比较例2相同的条件下进行运转之外，假设在与实施例5相同的条件(即，第二半透膜单元15的供给水pH在正常运转时和酸洗涤时均为pH9.2)下运转，进行计算。结果，经过1天，透过水流量为18m3/日、透过水TDS浓度为2.6～2.8、硼浓度恒定为0.470mg/l，任意一个脱盐工序进行洗涤时也能够维持恒定的硼浓度，但此时每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为520g/日、第二碱添加条件中的NaOH添加量为723g/小时， 比实施例5多19％。
<实施例6>
假设脱盐工序数为12、酸洗涤时间为1小时。此时，假设1天中有12小时全部脱盐工序都不进行洗涤，而进行正常运转，剩余12小时实施1个脱盐工序依次处于酸洗涤状态的运转，进行计算。此处，假设全部工序进行正常运转时在参考例9的条件(即，第二半透膜单元15的供给水流量为22m3/日、旁通流量为2m3/日)下运转，任意一个脱盐工序进行洗涤时，进行正常运转的脱盐工序中的6个工序在参考例9的条件下运转，5个工序在参考例8的条件(无旁通)下运转，进行洗涤运转的工序在参考例6(无旁通)的条件下运转，进行计算。结果，经过1天，总透过水的流量为18m3/日、透过水TDS浓度为13.4～24mg/l、硼浓度几乎恒定为0.495～0.50mg/l，任意一个脱盐工序进行洗涤时都能够维持满足WHO的水质基准的恒定硼浓度。此时，每1个脱盐工序的酸添加装置6中的硫酸的添加量为520g/日、第二碱添加条件中的NaOH添加量为581g/小时。
需要说明的是，参考例1～9的条件、结果示于表1，实施例1～6及比较例1～3的条件、结果示于表2。
Figure G2007800166185D00301
Figure G2007800166185D00311

Claims (7)

1.一种淡水制造方法，是包含多个并列的脱盐工序的淡水处理方法，所述脱盐工序是将原水或者将原水前处理得到的前处理水作为第一半透膜单元的供给水在第一半透膜单元中进行处理，将得到的第一半透膜单元的透过水作为第二半透膜单元的供给水提高pH后在第二半透膜单元中进行处理的脱盐工序，其特征在于，暂时在部分脱盐工序A中进行洗涤，通过该洗涤降低原水或者前处理水的pH后将其供给到第一半透膜单元A1中，使所得的该第一半透膜单元A1的透过水的pH低于其他脱盐工序B中第二半透膜单元B2的供给水的pH后将其供给到第二半透膜单元A2中，同时将由该第二半透膜单元A2得到的透过水与由所述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2得到的透过水混合，设定全部脱盐工序中暂时不进行所述洗涤的时间，同时使在所述部分脱盐工序A进行洗涤的期间内的所述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH高于在全部脱盐工序中不进行洗涤的期间内所述其他脱盐工序B中的第二半透膜单元B2的供给水的pH。
2.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，全部脱盐工序依次进行所述洗涤。
3.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，在第二半透膜单元中未处理所述第一半透膜单元的透过水中的部分透过水a，将剩余的透过水b作为第二半透膜单元的供给水提高pH在第二半透膜单元中进行处理，与所述部分透过水a混合得到淡水，设定在全部脱盐工序中暂时不进行所述洗涤的时间，同时使所述部分脱盐工序A进行洗涤的期间内的所述剩余透过水b的水量多于全部脱盐工序中不进行洗涤的时间内的水量。
4.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，在所述其他脱盐工序B中，将第二半透膜单元B2的供给水的pH升高至8以上。
5.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，在所述部分脱盐工序A中，使第一半透膜单元A1的供给水的pH为4以下。
6.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，在所述部分脱盐工序A中，降低第一半透膜单元A1的供给水的pH的运转时间在0.5～2.5hr./日的范围内。
7.如权利要求1所述的淡水制造方法，其中，所述脱盐工序的数量(a)和在所述部分脱盐工序中降低第一半透膜单元A1的供给水的pH的运转时间(b)满足下述关系式，
20≤a×b≤30、a≥12。
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