CN105579119A - 淡水生成系统和淡水生成方法 - Google Patents

淡水生成系统和淡水生成方法 Download PDF

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Abstract

提供了在淡水生成系统中通过将具有不同水质的待处理的水混合来抑制增加的生物结垢的杀菌剂添加方法，以减少生成淡水所需的能量。淡水生成系统包括：第一杀菌剂添加单元，其将杀菌剂添加至待处理的水(A1)中由此获得待处理的水(A2)；第二杀菌剂添加单元，其将杀菌剂添加至稀释水(B1)中由此获得稀释水(B2)，所述稀释水(B1)的盐浓度低于所述待处理的水(A1)的盐浓度，并且所述稀释水(B1)的有机物质浓度和/或营养盐浓度高于所述待处理的水(A1)的有机物质浓度和/或营养盐浓度；混合单元，其将所述稀释水(B2)混合至所述待处理的水(A2)来获得经混合的水；第三杀菌剂添加单元，其将具有由表达式(XA？+？XB)<XM(其中XA是所述待处理的水(A2)中的杀菌剂浓度，XB是所述稀释水(B2)中的杀菌剂浓度，XM是在将杀菌剂添加至经混合的水中后经混合的水中的杀菌剂浓度)所示的量的杀菌剂添加至所述经混合的水中；以及第一半渗透膜处理单元，其将所述经混合的水分离成浓缩水和渗透水。

Description

淡水生成系统和淡水生成方法
技术领域
本发明涉及淡水生成系统和淡水生成方法，其用于使用脱盐技术由作为原水的具有彼此不同的渗透压的待处理的水A1和稀释水B1来获得淡水。
背景技术
近年来，当由具有高盐浓度的水生成可用的淡水时，在缺水地区使用反渗透膜来生成淡水。例如，在所公开的方法(例如，专利文献1)中，具有反渗透膜的两级处理系统包括用于浓缩液的返料途径上的吸附树脂塔，所述两级处理系统在第二级反渗透膜模块中将浓缩液(其中盐或杂质被浓缩在其中的水)进料回至处于第一级的进料水中，由此通过使用两级的反渗透膜改善了渗透液的水质，并且抑制了待被进料至第一级反渗透膜模块中的进料水的溶质浓度的增加。
为了实现水处理技术中的进一步节能，提出了其中通过将经由废水(例如污水和工业废水)的半渗透膜处理排放的浓缩液与具有高盐浓度的水混合生成淡水的方法(例如，专利文献2)。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2008-55317
专利文献2：WO 2011/021415。
发明概述
本发明要解决的问题
在专利文献1公开的使用反渗透膜的淡水生成中，盐浓度高，而且需要大量的能量以生成淡水，这是不经济的。
本发明人已经发现了新的事实，即与其中采用膜仅处理具有高盐浓度的水或仅处理稀释水的情况相比，在其中将具有高盐浓度的水与稀释水混合并使所混合的水经受反渗透膜处理的情况下可能会出现生物结垢。为了定量地测量生物膜形成速率，将具有高盐浓度的水、稀释水和经混合的水(具有高盐浓度的水：稀释水=1：1)各自暴露于生物膜形成基底，并且测量附着于所述基底的表面的ATP的量的增加速率。作为结果，针对所述具有高盐浓度的水、稀释水和经混合的水的增加速率分别为20pg/cm2/天，150pg/cm2/天，和400pg/cm2/天。所述经混合的水的增加速率预期为85pg/cm2/天，其为所述具有高盐浓度的水和稀释水的增加速率的平均值；然而，所述经混合的水的增加速率比此平均值高得多。对此的假设原因是在其中具有高盐浓度的水中的细菌由于缺乏营养盐而处于饥饿状态、并且具有低盐浓度的水含有过量的营养盐的情况下，所述具有高盐浓度的水与所述具有低盐浓度的水的混合引起了在所述具有高盐浓度的水中的饥饿细菌的繁殖。特别是，在所述具有低盐浓度的水是经生物处理的水的情况下，由于所述具有低盐浓度的水含有大量的营养盐，因此上述现象往往是显著的。
专利文献2公开了将杀菌剂注入待处理的水、稀释水和经混合的水中。然而，专利文献2涉及了专利文献2的图1中所例示的处理系统不能够充分地抑制生物结垢的问题，这是因为不存在定量给料合适的量的杀菌剂的措施。
鉴于上述问题和类似的问题，本发明的一个目的是提供淡水生成系统和淡水生成方法，其能够抑制使用经混合的水的半渗透膜处理装置的生物结垢。
解决问题的途径
为了实现上述目的，本发明的淡水生成系统和淡水生成方法具有以下构造中的任一种。
(1)淡水生成系统，其包括：
第一杀菌剂定量给料单元，其被配置为通过将杀菌剂定量给料至待处理的水A1中来获得待处理的水A2；
第二杀菌剂定量给料单元，其被配置为通过将杀菌剂定量给料至稀释水B1中来获得稀释水B2，所述稀释水B1具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一；
混合单元，其被配置为通过将待处理的水A2与稀释水B2混合来获得经混合的水；
第三杀菌剂定量给料单元，其被配置为将杀菌剂以由以下表达式（1）或（2）表示的量定量给料至经混合的水中：
(XA+XB)≤XM...(1)
其中XA、XB和XM各自表示如下的杀菌剂的量：
XA：定量给料至待处理的水A1中的杀菌剂的量；
XB：定量给料至稀释水B1中的杀菌剂的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM...(2)
其中CA、CB、CM、FA和FB各自表示如下：
CA：待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：稀释水B2中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后的经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量；和
第一半渗透膜处理单元，其被配置为将经混合的水分离成浓缩液和渗透液。
(2)根据(1)的淡水生成系统，其中通过第三杀菌剂定量给料单元定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(3)或(4)表示：
(XA+XB)≤XM≤10(XA+XB)...(3)
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM<10(CA×FA+CB×FB)...(4)。
(3)根据(1)或(2)的淡水生成系统，其中所述稀释水B1包含废水、通过生物处理废水获得的经生物处理的水、通过使废水经受半渗透膜处理来获得的浓缩液和通过使经生物处理的水经受半渗透膜处理来获得的浓缩液中至少之一。
(4)根据 (1)的淡水生成系统，其还包括：
第二半渗透膜处理单元，其被配置为将第二待处理的水E10分离成浓缩液E12和渗透液F，所述第二待处理的水E10包含废水或通过生物处理废水来获得的经生物处理的水，
其中所述稀释水B1包含浓缩液E12。
(5)根据(4)的淡水生成系统，其还包括：
第四杀菌剂定量给料单元，其被配置为将杀菌剂U定量给料至第二待处理的水E10中，
其中通过所述第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(5)或(6)表示：
(XA+XB+X2)≤XM...(5)
其中X2表示定量给料至所述第二待处理的水E10中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM...(6)，
其中C2表示在将杀菌剂定量给料至第二待处理的水E10中之后第二待处理的水E10中的杀菌剂浓度，且F2表示第二待处理的水E10的流量。
(6)根据(5)的淡水生成系统，其中通过第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(7)或(8)表示：
(XA+XB+X2)≤XM≤10(XA+XB+X2)...(7)
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM<10(CA×FA+CB×FB+C2×F2)...(8)。
(7)根据(1)-(6)中任一项的淡水生成系统，其还包括：
杀菌剂量调整单元，其被配置为调整通过所述第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量，以便与经混合的水的温度成比例。
(8)根据(4)-(6)中任一项的淡水生成系统，其还包括：
杀菌剂量调整单元，其被配置为调整通过所述第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量，以便与经混合的水的温度和第二半渗透膜处理单元的回收率中至少之一成比例。
(9)根据(1)-(8)中任一项的淡水生成系统，其中第一至第三杀菌剂定量给料单元定量给料选自有机溴化合物杀菌剂、氯胺和氯胺衍生物中的至少一种杀菌剂。
(10)淡水生成方法，其包括：
通过将杀菌剂定量给料至待处理的水A1中来获得待处理的水A2的第一杀菌剂定量给料步骤；
通过将杀菌剂定量给料至稀释水B1中来获得稀释水B2的第二杀菌剂定量给料步骤，所述稀释水B1具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一；
通过将待处理的水A2与稀释水B2混合来获得经混合的水的混合步骤；
以由以下表达式(1)或(2)表示的量将杀菌剂定量给料至经混合的水中的第三杀菌剂定量给料步骤：
(XA+XB)≤XM...(1)
其中XA、XB和XM各自表示如下的杀菌剂的量：
XA：定量给料至待处理的水A中的杀菌剂的量；
XB：定量给料至稀释水B中的杀菌剂的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM...(2)
其中CA、CB、CM、FA和FB各自表示如下：
CA：待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：稀释水B2中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量；和
将经混合的水分离成浓缩液和渗透液的第一半渗透膜处理步骤。
(11)淡水生成系统，其包括：
第二处理装置，所述第二处理装置包括第二半渗透膜处理单元和第四杀菌剂定量给料单元，所述第二半渗透膜处理单元被配置为由待处理的水E10生成浓缩液E12和渗透液F，所述第四杀菌剂定量给料单元被配置为将杀菌剂U定量给料至待处理的水E10中；和
第一处理装置，所述第一处理装置包括混合单元和第一半渗透膜处理单元，所述混合单元被配置为将浓缩液E12与待处理的水A1混合，且所述第一半渗透膜处理单元被配置为由所获得的经混合的水生成浓缩液D和渗透液C，
其中浓缩液E12具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一，和
定量给料杀菌剂使得经混合的水A3的杀菌力（殺菌剤負荷）高于待处理的水E10的杀菌力。
(12)根据(11)的淡水生成系统，其中杀菌力具有由通过DPD方法测量的总氯和结合氯中至少之一表示的氧化能力。
(13)根据(11)的淡水生成系统，其中杀菌力由D值（指数递减时间）表示。
(14)根据(11)的淡水生成系统，其中由第一半渗透膜处理单元和第二半渗透膜处理单元中的每个处理的经处理的水具有4或更小的pH，且杀菌力由氢离子浓度表示。
(15)根据(11)的淡水生成系统，其中由第一半渗透膜处理单元和第二半渗透膜处理单元中的每个处理的经处理的水具有10或更大的pH，且杀菌力由氢氧根离子浓度表示。
(16)根据(11)的淡水生成系统，其中杀菌力由通过测量次氯酸钠的消耗量来确认的还原能力表示。
(17)根据(11)-(16)中任一项的淡水生成系统，其中将杀菌剂定量给料至待处理的水E10、浓缩液E12、待处理的水A1和经混合的水A3中的一个或多个中。
本发明的优点
能够通过控制定量给料至半渗透膜处理设备中的杀菌剂的量来抑制生物结垢并有效地生成淡水。
附图的简要描述
图1是例示本发明的第一实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图2是例示本发明的第二实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图3是例示本发明的第三实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图4是例示本发明的第四实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图5是例示本发明的第五实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图6是例示本发明的第六实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图7是例示本发明的第七实施方案中的淡水生成系统的流程图。
图8是例示本发明的第八实施方案中的淡水生成系统的流程图。
实施本发明的模式
以下，将参考附图来描述本发明的优选实施方案。本发明的范围并不限于所述实施方案。
(第一实施方案)
图1是说明本发明的第一实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图1描述第一实施方案中的淡水生成系统。
如图1所示，第一实施方案中的淡水生成系统101是经由半渗透膜处理将通过将待处理的水A1和稀释水B1混合在一起得到的经混合的水分离成渗透液C和浓缩液D的淡水生成系统。淡水生成系统101包括流体进料泵21；第一半渗透膜处理单元20；第一化学试剂进料泵(第一杀菌剂定量给料单元)23；第二化学试剂进料泵(第二杀菌剂定量给料单元)22；第三化学试剂进料泵(第三杀菌剂定量给料单元)24；和混合单元5。淡水生成系统101包括管道诸如流动通道41和流动通道42。
第一半渗透膜处理单元20包括半渗透膜。所述半渗透膜是具有半渗透性的膜，其渗透溶液中的一部分组分(例如，渗透溶剂)，且不渗透其他组分。作为半渗透膜的实例，提及的有纳滤(NF)膜和反渗透(RO)膜。
所述NF膜和所述RO膜各自具有能够将水(处理对象)中所含的溶质的浓度降低至其中水可用作再生水的浓度水平的特性。具体而言，所述NF膜和所述RO膜各自具有阻挡盐、矿物组分、各种离子(例如，二价离子，如钙离子、镁离子和硫酸根离子，和一价离子，如钠离子、钾离子和氯离子)以及溶解的有机物质(如腐植酸(分子量Mw≥100,000)、富里酸(分子量Mw = 100 – 1,000)、醇、醚和糖类)的特性。
所述NF膜是具有1.5兆帕或更小的操作压力、200-1000的截留分子量和90%或更少的针对氯化钠的阻挡率的过滤膜。RO膜具有比NF膜更低的截留分子量以及比NF膜更高的阻挡性能。接近于NF膜的RO膜也被称为松散RO膜。
可以将任何形状的膜，例如中空纤维膜或平片膜应用于第一半渗透膜处理单元20。第一半渗透膜处理单元20可以包括壳体和被容纳在所述壳体中并且包含中空纤维膜或平片膜的流体分离元件。多个壳体可以在设置成串联和/或彼此平行的情况下运行。
由于所述半渗透膜被组装到所述流体分离元件，因此可以容易地操作所述半渗透膜。在所述流体分离元件包含半渗透平片膜的情况下，所述流体分离元件优选地包括具有大量穿孔的圆筒形中心管；围绕中心管缠绕的膜单元；和容纳所述中心管和所述膜单元的壳体。
所述膜单元是包括渗透通道构件(例如经编针织物)；半渗透膜；和进料水通道构件(例如塑料网)的层压体。多个流体分离元件可以串联或彼此平行连接以形成分离膜模块。
进料水穿过所述流体分离元件的一个端部被进料至所述膜单元中。直到所述进料水到达所述流体分离元件的另一端部为止，所述进料水被分离成渗透穿过所述半渗透膜的渗透液和不允许渗透穿过所述半渗透膜的浓缩液。所述渗透液流过所述中心管，并在所述流体分离元件的另一端部被从所述中心管取出。相比之下，所述浓缩液被从所述流体分离元件的另一端部取出。
聚合物材料，例如乙酸纤维素、基于纤维素的聚合物、聚酰胺和乙烯基聚合物可以用作所述半渗透膜的材料，特别是所述NF膜和所述RO膜的材料。所述NF膜和所述RO膜的代表性实例包括基于乙酸纤维素的或基于聚酰胺的非对称膜以及包含基于聚酰胺的或基于聚脲的活性层的复合膜。
第一化学试剂进料泵23是通过将杀菌剂W定量给料至待处理的水A1中获得待处理的水A2的第一杀菌剂定量给料单元的实例。第一化学试剂进料泵23被设置成将杀菌剂W定量给料至流过第一半渗透膜处理单元20的上游侧以及混合单元5的上游侧的流动通道41的待处理的水A1中。
第二化学试剂进料泵22是通过将杀菌剂V定量给料至稀释水B1中获得稀释水B2的第二杀菌剂定量给料单元的实例。第二化学试剂进料泵22被设置成将杀菌剂V定量给料至流过流动通道42的稀释水B1中。流动通道42被连接到流动通道41，使得稀释水B2与待处理的水A2汇合。
第三化学试剂进料泵24是将杀菌剂X定量给料至通过将待处理的水A2与稀释水B2混合获得的经混合的水中的第三杀菌剂定量给料单元的实例。具体而言，第三化学试剂进料泵24被设置成将杀菌剂X定量给料至流过混合单元5的下游侧的流动通道41的流体中。
通过第三化学试剂进料泵24被定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量被设定成满足以下表达式(1)或(2)。
(XA+XB)≤XM...(1)
在表达式(1)中，
XA：定量给料至待处理的水A1中的杀菌剂的量；
XB：定量给料至稀释水B1中的杀菌剂的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM...(2)
在表达式(1)中，XA、XB、XM、FA和FB各自表示如下：
CA：待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：稀释水B2中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量。
更优选地，1.5×(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM。
在其中杀菌剂被连续注入的情况下，所述杀菌剂浓度是每单位时间和单位体积被定量给料的杀菌剂的浓度。在其中杀菌剂被间歇注入的情况下，所述杀菌剂浓度为每平均单位时间和单位体积被定量给料的杀菌剂的浓度。例如，每单位时间和单位体积被定量给料的杀菌剂的浓度以mg/hr/m3表示。在其中将24mg杀菌剂定量给料至具有1m3/hr的流量的流动水中每天持续一小时的情况下，每单位时间和单位体积被定量给料的杀菌剂的浓度计算为1mg/hr/m3。
由于过度剂量的杀菌剂是不经济的，并且杀菌剂的氧化能力可能造成对膜的损伤，因此，更优选地，被定量给料的杀菌剂的量遵循以下表达式(3)或(4)。
(XA+XB)≤XM≤10(XA+XB)...(3)
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM<10(CA×FA+CB×FB)...(4)
被定量给料的杀菌剂不限于其具体类型。基于氯的杀菌剂和基于溴的杀菌剂是被定量给料的杀菌剂的实例。这些中，优选使用为有机溴化合物杀菌剂的DBNPA(2,2-二溴-3-次氮基丙酰胺)、氯胺和氯胺衍生物，例如氯胺-T(N-氯-对甲苯磺酰胺，钠盐)。
在其中待处理的水A1或稀释水B1是干净的、并且不需要将杀菌剂定量给料至其中的情况下，可以不将所述杀菌剂定量给料至其中。例如，在其中待处理的水A1是干净的海水、并且不包含营养盐或有机物质的情况下，即使细菌存在于其中，它们也不会在流动通道中繁殖，并因此，可能不需要将杀菌剂定量给料至待处理的水A1中。然而，如上所述，由于经混合的水A3可能引起的生物结垢的发生，因此需要将杀菌剂定量给料至经混合的水中。
被定量给料至经混合的水A3中的杀菌剂的量优选与细菌繁殖速率成比例。所述杀菌剂的定量给料量理想地随着为杀菌剂定量给料对象的水的温度增加而增加，并且可将所述杀菌剂的定量给料量确定为与水温成比例。也就是说，淡水生成系统101可以包括分别设置在流动通道41和流动通道42上以测量各个流动通道中的水温的温度计；定量给料量确定单元，其基于来自所述温度计的测量结果来确定每种杀菌剂W、V和X的定量给料量；以及定量给料量控制单元，其基于所述定量给料量确定单元的确定来控制所述第一化学试剂进料泵至第三化学试剂进料泵。这些构造元件的组合被称为杀菌剂量调整单元。具体地，通过第三化学试剂进料泵24定量给料的杀菌剂的量优选基于表达式(1)和(2)确定，并且另外被确定为与经混合的水A3的水温成比例。
混合单元5通过流动通道41与流动通道42之间的连接实现。流体进料泵21在杀菌剂已经被定量给料至经混合的水A3中之后起到将经混合的水A3进料至第一半渗透膜处理单元20中的作用。具体而言，流体进料泵21被设置在第三化学试剂进料泵24的下游侧以及第一半渗透膜处理单元20的上游侧的流动通道41上。
稀释水B1具有低于​​待处理的水A1的盐浓度的盐浓度。也就是说，稀释水B1具有低于待处理的水A1的渗透压的渗透压。可以通过将待处理A1与稀释水B1混合来降低待通过第一半渗透膜处理单元20处理的待处理的水A1的渗透压，由此能够降低为通过第一半渗透膜处理单元20的过滤所需的功率。就待处理的水A1和稀释水B1具有上述渗透压关系的情况而言，可以采用任何水作为待处理的水A1和稀释水B1。
具体而言，由于低盐浓度，因此任何地表水(湖泊、沼泽、池塘或河流的地表水)、地下水、废水、经生物处理的废水以及通过采用半渗透膜处理这些水获得的浓缩液或者它们的经混合的水被理想地用作稀释水B1。稀释水B1具有10,000mg/L或更小、优选5,000mg/L或更小、更优选3,000mg/L或更小的就TDS(总溶解固体)而言的盐浓度。待处理的水​​A1的盐浓度高于稀释水B1的盐浓度，并且待处理的水A1的实例包括海水、微咸水和废水。在海水的情况下，待处理的水A1具有25,000mg/L或更大、35,000mg/L-50,000mg/L的就TDS而言的盐浓度。稀释水B1具有高于待处理的水A1的有机物浓度的有机物浓度和高于待处理的水A1的营养盐浓度的营养盐浓度中至少之一。通过TOC(总有机碳)等测量所述有机物浓度。稀释水B1具有6mg/L或更大的有机物浓度，并且待处理的水A1具有5mg/L或更小的有机物浓度。通过TN(总氮)、TP(总磷)等测量所述营养盐浓度。稀释水B1具有5mg/L或更大的TN或1mg/L或更大的TP。待处理的水A1具有2mg/L或更小的TN或0.5mg/L或更小的TP。具体而言，海水在许多情况下含有少量的磷，并且在其中稀释水B1诸如经生物处理的水或通过采用半渗透膜处理所述经生物处理的水获得的浓缩液的TP高于待处理的水A1的TP的情况下，本发明的淡水生成系统是特别有效的。
在将杀菌剂定量给料至水中之后保持在所述盐、有机物质和营养盐中的浓度关系。也就是说，就在被混合在一起之前的待处理的水和稀释水之间的浓度关系(也就是待处理的水A2和稀释水B2之间的浓度关系)满足这种关系。
在下文中，将描述在上述构造中提到的淡水生成方法。
待处理的水A1穿过流动通道41流至第一半渗透膜处理单元20。通过由第一化学试剂进料泵23将杀菌剂W定量给料至流动通道41中的待处理的水A1中获得待处理的水A2。相比之下，通过第二化学试剂进料泵22将杀菌剂V定量给料至流过流动通道42的稀释水B1中。以这种方式，获得含有所述杀菌剂的稀释水B2。流过流动通道42的稀释水B2与流过流动通道41的待处理的水A2在流动通道41与流动通道42之间的连接点处汇合，从而将待处理的水A2和稀释水B2混合在一起。经由混合得到的经混合的水A3穿过流动通道41进一步流至第一半渗透膜处理单元20。通过第三化学试剂进料泵24将杀菌剂X定量给料至经混合的水A3中。此后，通过第一半渗透膜处理单元20将杀菌剂X被定量给料至其中的经混合的水A3分离成渗透液C和浓缩液D。
由于第一化学试剂进料泵23和第二化学试剂进料泵22将杀菌剂分别定量给料至流动通道中的待处理的水A1和稀释水B1中，因此可以抑制每个定量给料点的下游侧的流动通道的壁上的生物结垢的出现。由于是通过第三化学试剂进料泵24将杀菌剂定量给料至经混合的水A3中，因此，可以抑制在杀菌剂的定量给料点的下游侧的流动通道的壁上以及第一半渗透膜处理单元20中的生物结垢的出现。
本发明人已经发现了新的事实，即与其中采用膜仅处理具有高盐浓度的水或仅处理稀释水的情况相比，在其中将具有高盐浓度的水与稀释水混合并且所混合的水经受反渗透膜处理的情况下可能会出现生物结垢。为了定量地测量生物膜形成速率，将生物膜形成基底暴露于具有高盐浓度的水流、稀释水流和经混合的水流，这些水流各自被连续地进料预定量的时间，并且测量附着于所述基底的表面的ATP的量的增加速率。作为结果，针对所述具有高盐浓度的水、稀释水和经混合的水的增加速率分别为20pg/cm2/天，150pg/cm2/天，和400pg/cm2/天。预期所述经混合的水的增加速率为85pg/cm2/天，这是所述具有高盐浓度的水和稀释水的增加速率的平均值；然而，所述经混合的水的增加速率比此平均值高得多。对此的假设原因是在其中具有高盐浓度的水中的细菌由于缺乏营养盐而处于饥饿状态、并且具有低盐浓度的水含有过量的营养盐的情况下，所述具有高盐浓度的水与所述具有低盐浓度的水的混合引起了在所述具有高盐浓度的水中的饥饿细菌的繁殖。对此的其他假设原因是在其中用于生活在具有高盐浓度的水和具有低盐浓度的水中的细菌的食物彼此不同的情况下，当具有高盐浓度的水和具有低盐浓度的水被混合在一起时，用于所述细菌的食物的未消耗的剩余部分相互补充，由此细菌繁殖。照此，在其中将不同类型的水混合在一起、并且经混合的水经受半渗透膜处理的情况下，由于营养盐浓度或有机物浓度彼此不同，因此存在细菌繁殖的高风险。这样的水组合的实例包括海水和经生物处理的废水或通过采用半渗透膜处理经生物处理的废水得到的浓缩液的组合、通过采用半渗透膜处理经生物处理的废水得到的浓缩液和地下水的组合、海水和地表水或通过采用半渗透膜处理地表水得到的浓缩液的组合。
在第一实施方案中，如上所述，可以通过设定通过第三化学试剂进料泵24定量给料的杀菌剂的量来有效地抑制生物结垢。
(第二实施方案)
图2是例示本发明的第二实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图2描述在第二实施方案中的淡水生成系统。在第二实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
第二实施方案中的淡水生成系统102包括具有与第一实施方案中的淡水生成系统101相同构造的盐水处理装置2和低盐浓度废水处理装置3。
可经由低盐浓度废水处理装置3获得含有经生物处理的水的稀释水。所述经生物处理的水是通过生物氧化或还原被细菌污染的水中的污染物来稳定的水。所述经生物处理的水的实例包括通过使污水经受活性污泥处理获得的水以及通过经由膜生物反应器(MBR)处理污水获得的水。
低盐浓度废水处理装置3包括处理另一种待处理水的E1(在下文中，为了区别于待处理的水A1，其被称为“废水E1”)的废水处理单元30；流量调整单元31和流量调整单元32；以及流动通道33和流动通道34。例如，污水被用作废水E1。废水处理单元30的构造不限于特定的构造。活性污泥处理设备、使用活性污泥处理和微滤(MF)膜或超滤(UF)膜的两级处理设备、使用活性污泥处理和砂滤的两级处理设备、MBR设备等可以用作废水处理单元30。
可以将凝结剂、pH调整剂或氧化剂（诸如次氯酸钠）定量给料至废水处理单元30的上游侧的废水E1中，从而有效地操作废水处理单元30。
在其中将膜或过滤器用于污水处理单元30中的情况下，对所用的膜或过滤器没有特别限制。平片膜、中空纤维膜、管状膜、卷筒过滤器、布滤器、金属烧结过滤器或其他具有任意形状的膜或过滤器可适当地用于废水处理单元30中。对所述膜或过滤器的材料没有特别的限制，并且优选含有选自无机材料(例如聚丙烯腈、聚亚苯基砜、聚苯硫醚砜、聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚乙烯醇、乙酸纤维素和陶瓷)中的至少一种。
在第二实施方案中，废水处理单元30从废水中E1移除使半渗透膜结垢的诸如悬浮物和杂质的物质。因此，可以延长第一半渗透膜处理单元20的清洗间隔或寿命。以这种方式得到的水被称为经生物处理的水E2。
流量调整单元31被设置在废水处理单元30的下游侧的流动通道33上。流量调整单元31能够调整流至盐水处理装置2的经生物处理的水E2的量。流量调整单元32被设置在为旁路管线的流动通道34上，并调整流至盐水处理装置2而不通过废水处理单元30的废水E1的量。流量调整单元31和流量调整单元32各自可以通过闸阀、球形阀、球阀、蝶形阀等作为流量调整单元来实现。可通过控制流体进料泵的变频器(其未例示于图2中)来调整流量。
流动通道33将废水E1输送到废水处理单元30中，并进一步从废水处理单元30延伸至盐水处理装置2。流动通道34从废水处理单元30的上游侧的流动通道33分支，并且连接到流量调整单元31的下游侧的流动通道33。也就是说，流动通道34起到旁路管线的作用，废水E1的一部分穿过流动通道34绕过废水处理单元30并与经生物处理的水E2汇合。
废水E1和经生物处理的水E2经由流动通道33和流动通道34之间的连接被混合在一起。以这种方式得到的经混合的水作为稀释水B1穿过流动通道42流入流动通道41中。作为稀释水B1，仅废水E1、仅经生物处理的水E2、或废水E1和经生物处理的水E2的经混合的水可通过流量调整单元31和流量调整单元32被进料至盐水处理装置2中 。
在第二实施方案中，通过将废水E1与通过废水处理单元30处理的经生物处理的水E2混合获得稀释水B1。流量调整单元31和流量调整单元32能够调整被包含在稀释水中B1的经生物处理的水E2和废水E1的混合比率、盐浓度和经由混合获得的水的总量。
在其中稀释水B1（也就是具有低盐浓度的水）包含经生物处理的水的情况下，稀释水B1含有大量的营养盐。因此，在待处理的水A1(待处理的水A2)和稀释水B1(稀释水B2)被混合在一起之后，如上所述，可能出现结垢。相比之下，在第二实施方案中，可以通过由第三化学试剂进料泵24定量给料杀菌剂来有效地抑制生物结垢。
(第三实施方案)
图3是例示本发明的第三实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图3描述在第三实施方案中的淡水生成系统。在第三实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案或第二实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
在第三实施方案中，淡水生成系统103包括盐水处理装置200和在其中使第二待处理的水E10经受半渗透膜处理的低盐浓度废水处理装置300。低盐浓度废水处理装置300是由第二待处理的水E10获得稀释水B1的装置。具体而言，低盐浓度废水处理装置300包括第二半渗透膜处理单元301；流量调整单元302和流量调整单元303；泵304；第四化学试剂进料泵(第四杀菌剂定量给料单元)305；和流动通道306、流动通道307、流动通道308和流动通道309。
废水E1、经生物处理的水E2或废水E1和经生物处理的水的E2的经混合的水被用作第二待处理的水E10。例如，废水处理单元30可被设置在流动通道309从流动通道306分支处的分支点的上游侧的流动通道306上。
第二半渗透膜处理单元301将穿过流动通道306进料的第二待处理的水E10分离成浓缩液E12和渗透液F。第二半渗透膜处理单元301采用与第一半渗透膜处理单元20的构造相同的构造。浓缩液E12穿过流动通道308被进料至盐水处理装置200中。渗透液F被进料至另一过程中或穿过流动通道307被进料至系统的外部。
流量调整单元302和流量调整单元303被分别设置在流动通道306和流动通道309上，并且分别调整流过所述流动通道的第二待处理的水E10的流量。流量调整单元302和流量调整单元303调整稀释水B1中的浓缩液E12和第二待处理的水E10的混合比率。流量调整单元302和流量调整单元303可以采取与流量调整单元31和流量调整单元32相同的构造。
泵304被设置在流动通道306上，并且将第二待处理的水E10进料至第二半渗透水膜处理单元301中。具体而言，在本实施方案中，泵304被设置在杀菌剂U的定量给料点的下游侧以及第二半渗透膜处理单元301的上游侧。
第四化学试剂进料泵305将杀菌剂U定量给料至第二半渗透膜处理单元301的上游侧的流动通道306中的第二待处理的水E10中。将具有与第一实施方案中描述的那些相同类型的其他杀菌剂用作杀菌剂U。
第二待处理的水E10穿过流动通道306被进料至第二半渗透膜处理单元301中。通过第二半渗透膜处理单元301获得的渗透液F和浓缩液E12分别流过流动通道307和流动通道308。为旁路管线的流动通道309从流量调整单元302的上游侧的流动通道306分支，并连接到流动通道308。
在这种构造中，杀菌剂U被定量给料至第二待处理的水E10的一部分中，并且含有杀菌剂U的第二待处理的水E10被进料至第二半渗透膜处理单元301中。通过第二半渗透膜处理单元301获得的浓缩液E12穿过流动通道308被进料至盐水处理装置200中，并且被用作稀释水B1。
如上所述，流量调整单元302和流量调整单元303能够改变稀释水B1中的浓缩液E12和第二待处理的水E10的混合比率。例如，在其中通过第二半渗透膜处理单元301获得的浓缩液E12的盐浓度低于待处理的水A1的盐浓度​​的情况下，可仅将浓缩液E12作为稀释水B1进料至盐水处理装置200中。由于其他原因，例如，在其中浓缩液E12的盐浓度高于​​待处理的水A1的盐浓度的情况下或在其中第二待处理的水E10的量超出第二半渗透膜处理单元301的处理能力、并且第二待处理的水E10变得过剩的情况下，可以将浓缩液E12和第二待处理的水E10的经混合的水作为稀释水B1进料至盐水处理装置200中。可仅将第二待处理的水E10作为稀释水B1进料至盐水处理装置200中。
在其中第二待处理的水E10包含大量悬浮物质的情况下，可以进一步提供装置以使第二待处理的水E10经受UF处理或砂滤。所述UF处理装置或所述砂滤装置可以被设置在流动通道309的分支点的上游侧的流动通道306上。
除了盐水处理装置2的构造元件之外，盐水处理装置200还包括预处理单元25；待处理水槽26；稀释水槽27；以及混合槽28。预处理单元25、待处理水槽26、混合槽28、流体进料泵21和第一半渗透膜处理单元20按列出的次序经由流动通道41连接在一起。预处理单元25是在其中使待处理的水A1经受UF处理或砂滤的装置。第一化学试剂进料泵23将杀菌剂W定量给料至流动通道41上的预处理单元25的上游侧的待处理的水A1中。待处理水槽26储存待处理的水A2。
流动通道41和流动通道42连接至混合槽28。在混合槽28中将待处理的水A2和稀释水B2混合在一起。在其中混合槽28具有小容积的情况下，经混合的水A3在混合槽28中的保留时间被缩短，并且因此，诸如细菌的微生物的繁殖可以得到抑制。就待处理的水A2和稀释水B2可以被充分地混合在一起的情况而言，只有一个管道可以形成如第一实施方案和第二实施方案中的混合单元。相比之下，混合槽28能够进一步稳定流量。
稀释水槽27被设置在通过所述第二化学试剂进料泵22定量给料杀菌剂V的定量给料点的下游侧以及流动通道42上的混合槽28的上游侧。稀释水槽27储存稀释水B2，也就是通过低盐浓度废水处理装置300进料的第二待处理的水E10或浓缩液E12，或第二待处理的水E10和浓缩液E12的经混合的水。储存在稀释水槽27中的水含有通过第二化学试剂进料泵22定量给料的杀菌剂。
在稀释水B1含有浓缩液E12的情况下，通过第四化学试剂进料泵305定量给料的杀菌剂U被保留在浓缩液E12中。然而，营养盐、细菌等被浓缩在浓缩液E12中。因此，优选进一步将杀菌剂定量给料至待处理的水A2和稀释水B2的经混合的水中。
定量给料的杀菌剂的量理想地遵循以下表达式。
(XA+XB+X2)≤XM...(5)
在表达式(5)中，
XA：定量给料至待处理的水A1中的杀菌剂W的量；
XB：定量给料至稀释水B1中的杀菌剂Ⅴ的量；
X2：定量给料至第二半渗透膜处理设备的待处理的水中的杀菌剂U的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂X的量。
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM...(6)
在表达式(6)中，
CA：在待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：在稀释水B2中的杀菌剂浓度；
C2：在将杀菌剂定量给料至第二待处理的水E10中之后第二待处理的水E10中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量；和
F2：第二待处理的水E10的流量。
更优选地，1.5×(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM。
定量给料的杀菌剂的量进一步理想地遵循以下表达式(7)或(8)。
(XA+XB+X2)≤XM≤10(XA+XB+X2)...(7)
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM<10(CA×FA+CB×FB+C2×F2)...(8)
定量给料的杀菌剂的量进一步理想地遵循以下表达式(9)。
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<XM<7(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)...(9)
由于在通过第二半渗透膜处理单元301获得的浓缩液E12中包含的营养盐或细菌的浓度随着半渗透膜处理单元的回收率的增加而增加，因此定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量理想地随着回收率的增加而增加。
在第三实施方案中，淡水生成系统103可进一步包括杀菌剂量调整单元，所述杀菌剂量调整单元调整通过第三化学试剂进料泵24定量给料的杀菌剂X的量，以便与经混合的水A3的水温和/或第二半渗透膜处理单元301的回收率成比例。第二半渗透膜处理单元301的回收率通过(渗透液F的体积/待被进料至第二半渗透膜处理单元301中的第二待处理的水E10的量)表示。如上所述，细菌可随着为杀菌剂定量给料目标的水的温度增加而繁殖。由于有机物浓度或营养盐浓度随着第二半渗透膜处理单元301的回收率增加而增加，因此细菌可繁殖。
(第四实施方案)
图4是例示本发明的第四实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图4描述在第四实施方案中的淡水生成系统。在第四实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案、第二实施方案或第三实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
通过第四化学试剂进料泵305定量给料的杀菌剂U被第二半渗透膜处理单元301消耗。然而，在其中杀菌剂U不渗透过半渗透膜的情况下，依照半渗透膜处理的回收率浓缩杀菌剂U。
如上所述，由于具有高盐浓度的水和稀释水的混合可引起生物结垢的出现，为了防止第一半渗透膜处理单元和第二半渗透膜处理单元出现生物结垢，被进料至第一半渗透膜处理单元20中的经混合的水的杀菌力理想地被设定成高于被进料至第二半渗透膜处理单元301中的第二待处理的水E10的杀菌力。
由于较高浓度杀菌剂具有较高的杀菌力，因此可以采用适于杀菌剂的测量方法来测量杀菌力。例如，在其中所述杀菌剂是氧化杀菌剂诸如基于氯的杀菌剂或基于溴的杀菌剂的情况下，可以测量被表示成通过DPD方法测量的被转化的结合氯和被转化的总氯中的至少一种的氧化能力。在其中所述杀菌剂是酸或碱的情况下，可以使用pH计来测量杀菌力。在其中所述杀菌剂是还原剂的情况下，可以通过简单地测量ORP来间接测量杀菌力。然而，由于ORP取决于pH值，在更精确地测量的情况下，滴定次氯酸钠直到能够采用DPD方法检测出氧化能力，并且可以由所述次氯酸钠的滴定量获得还原剂的含量。
在其中连续定量给料所述杀菌剂的情况下，可以使用在任意时间的测量值。另一方面，在其中间歇定量给料所述杀菌剂的情况下，合意地使用开始定量给料和开始随后的定量给料之间的平均值。例如，在其中定量给料氧化杀菌剂、并且检测出1ppm结合氯（每18小时进行一次经5分钟间隔）的情况下，浓度变为1×5÷(18×60)=4.6×10-3ppm。
(第五实施方案)
图5是例示本发明的第五实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图5描述在第五实施方案中的所述淡水生成系统。在第五实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案、第二实施方案、第三实施方案或第四实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
在通过第四化学试剂进料泵305定量给料的杀菌剂U被第二半渗透膜处理单元消耗或渗透所述半渗透膜、由此没有足够量的杀菌剂到达第一半渗透膜处理单元的情况下，需要进一步定量给料杀菌剂。在第五实施方案中，杀菌剂V通过泵22定量给料。
在其中通过第四化学试剂进料泵305定量给料的杀菌剂U和通过泵22定量给料的杀菌剂V为相同类型的氧化杀菌剂的情况下，由于较高浓度杀菌剂具有较高的杀菌力，因此可以使用上述的测量方法确定杀菌力。另一方面，在其中所述杀菌剂彼此不同的情况下，例如，在其中杀菌剂U是氧化杀菌剂、杀菌剂V是酸杀菌剂的情况下，合意地将D值(指数递减时间)用于第一半渗透膜处理单元的杀菌力和第二半渗透膜处理单元的杀菌力之间的比较。D值是为通过灭菌将细菌数量减少到细菌的初始数量的十分之一所需的时间，并且当时间短时，杀菌力增加。
(第六实施方案)
图6是例示本发明的第六实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图6描述在第六实施方案中的所述淡水生成系统。在第六实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案、第二实施方案、第三实施方案、第四实施方案或第五实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
在第六实施方案中，第三化学试剂进料泵24将杀菌剂X定量给料至经混合的水中。某些杀菌剂，例如次氯酸钠被有机物消耗。因此，在其中需要杀菌剂在更接近半渗透膜的位置处被定量给料的情况下，合意地使用本实施方案。
(第七实施方案)
图7是例示本发明的第七实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图7描述在第七实施方案中的所述淡水生成系统。在本实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案、第二实施方案、第三实施方案、第四实施方案、第五实施方案或第六实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
在第七实施方案中，通过泵22定量给料杀菌剂V，并且通过第三化学试剂进料泵24定量给料杀菌剂X。如在本实施方案中，可以通过提供多个杀菌剂的定量给料点来改变杀菌剂的类型或定量给料时机。例如，使用酸杀菌剂和氧化杀菌剂两者实现了对酸而言较弱的微生物和对氧化剂而言较弱的微生物两者的灭菌，并有效抑制生物结垢。在其中使用氧化杀菌剂和还原杀菌剂两者的情况下，当两种杀菌剂被混合在一起时，两者相互反应和抵消了彼此的效果，因此，需要在不同的时机定量给料两种杀菌剂。在这种情况下本实施方案是有效的。
(第八实施方案)
图8是例示本发明的第八实施方案中的淡水生成系统的流程图。将参照图8描述在第八实施方案中的所述淡水生成系统。在本实施方案中，相同的附图标记将会被分配给与第一实施方案、第二实施方案、第三实施方案、第四实施方案、第五实施方案或、第六实施方案或第七实施方案中相同的构造元件，并且将省略对其的描述。
在其中待处理的水A1不干净、并且生物结垢发生在流动通道41或待处理水槽26中的情况下，将杀菌剂定量给料到其中是合意的。在这种情况下可以使用第八实施方案。
已经基于这些实施方案对本发明的淡水生成系统进行了描述；然而，本发明并不局限于这些实施方案。本发明可以以各种形式实现，只要这些形式不脱离本发明的主旨。
实施例
将基于实施例更详细地描述本发明。
(1)DPD测量方法
在杀菌剂定量给料单元的下游侧或预处理单元或膜模块的上游侧的位置处、并且从流动通道42中取制样本，并使用由Suido Kiko Kaisha, Ltd.制造的Poseidon DPD残留盐检查仪(CRP-1000 )测量这些样本。
(2)TOC测量方法
使用由Toray Engineering Co., Ltd.制造的TNC-6000(燃烧氧化非色散红外吸收法)对所述样本进行分析。
(3) TN测量方法
使用由Horiba, Ltd.制造的PN-155(紫外氧化分解法)对所述样本进行分析。
(4)TP测量方法
使用由Horiba, Ltd.制造的PN-155(紫外氧化分解法) 对所述样本进行分析。
(5)TDS测量方法
将样品在105℃下干燥2小时，并测量残留物的重量。
(6)测试装置
使用具有图8所例示的流程的装置进行测试。通过使用第二半渗透膜处理单元301(由Toray Industries, Inc.制造的TML20-370；7个元件/膜壳(第1段(bank)6个膜壳(vessel)+第2段3个膜壳))以60%的回收率处理1400m3/d的经MBR处理的水而获得浓缩液。取海水或微咸水(总计550m3/d)，通过预处理单元25(由Toray Industries, Inc.制造的HFU-2020；4个模块/列(train)× 2列)处理所述海水或微咸水，以1：1的比率将所述海水或微咸水与所述浓缩液混合，并通过第一半渗透膜处理单元20(由Toray Industries, Inc.制造的TM840C-160，针对第1段：6个元件/膜壳×1个膜壳；TM820E-400，针对第2段：6个元件/膜壳×3个膜壳)以50%的回收率进行处理。在第二半渗透膜处理单元301和第一半渗透膜处理单元20之前即刻将DBNPA(由Katayama Nalco Inc.制造的Peama Clean PC-11)作为杀菌剂定量给料。在此处，FA为550m3/hr，FB为560m3/hr，以及F2为1400 m3/hr。
经MBR处理的水、浓缩液E12以及海水A1的水质在该表中示出(mg/L)。
表1
TOC TN TP TDS
经MBR处理的水E10 5.6 4.7 0.9 700
浓缩液E12 12.6 12 2.2 1,700
海水A1 1.5 0.3 0.04 35,000
微咸水A1 1.0 0.4 0.02 25,000
经混合的水A3(海水) 6.8 6.2 1.4 18,000
经混合的水A3(微咸水) 6.7 6.0 1.2 13,000
实施例1(使用海水)
将DBNPA(总计10mg/L)经由第四化学试剂进料泵305定量给料至第二半渗透膜处理单元301中每天一小时，而且作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得10mg/L(= C2)的结合氯。将DBNPA(总计1mg/L)经由第二化学试剂进料泵22定量给料至浓缩液E12中每天一小时，使得定量给料的DBNPA与通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂混合。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量浓缩液E12的结果，测得5mg/L(= CB)的结合氯。考虑到至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，将4mg/L的DBNPA经由第一化学试剂进料泵23定量给料至待处理的水A1中每天一小时，使得定量给料的DBNPA和通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂的混合发生在经混合的水A3中。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得4mg/L(= CA)的结合氯。考虑到从第二半渗透膜处理单元301至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，当浓缩液E12包含最大量的DBNPA时，将15mg/L的DBNPA经由第三化学试剂进料泵定量给料至第一半渗透膜处理单元20中每天一小时。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得18mg/L(= CM)的结合氯。作为结果，第二半渗透膜处理单元301和第一半渗透膜处理单元20可以在未用化学试剂清洗的情况下运行五个月(第一半渗透膜处理单元20的DP(在水经过期间的差压)从150kPa变化至170kPa)。预处理单元25也可以运行良好。
上述的实施例满足表达式(1)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(2)，即，(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM。
上述的实施例满足表达式(5)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr)+X2(=10ppm×1400m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(6)，即，(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM。
实施例2(使用海水)
将DBNPA(总计10mg/L)经由第四化学试剂进料泵305定量给料至第二半渗透膜处理单元301中每天一小时，而且作为使用DPD测量残留盐检查仪的测量结果，测得10mg/L(= X2)的结合氯。将DBNPA(总计1mg/L)经由第二化学试剂进料泵22定量给料至浓缩液E12中每天一小时，使得定量给料的DBNPA与通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂混合。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量浓缩液E12的结果，测得5mg/L(= XB)的结合氯。
考虑到从第二半渗透膜处理单元301至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，当浓缩液E12包含最大量的DBNPA时，将15mg/L的DBNPA经由第三化学试剂进料泵定量给料至第一半渗透膜处理单元20中每天一小时。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得17.5mg/L(= XM)的结合氯。作为结果，第二半渗透膜处理单元301和第一半渗透膜处理单元20可以在未用化学试剂清洗的情况下运行五个月(第一半渗透膜处理单元20的DP(在水的经过期间的差压)从150kPa变化至180kPa)。然而，因为轻微量的生物结垢出现在预处理单元25中，因此预处理单元25需要用化学溶液清洗。
上述的实施例满足表达式(1)，即，(XA(=0ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(2)，即，(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM。
上述的实施例满足表达式(5)，即，(XA(=0ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr)+X2(=10ppm×1400m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(6)，即，(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM。
实施例3(使用微咸水)
将DBNPA(总计10mg/L)经由第四化学试剂进料泵305定量给料至第二半渗透膜处理单元301中每天一小时，而且作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得10mg/L(= X2)的结合氯。将DBNPA(总计1mg/L)经由第二化学试剂进料泵22定量给料至浓缩液E12中每天一小时，使得定量给料的DBNPA与通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂混合。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量浓缩液E12的结果，测得5mg/L(= XB)的结合氯。考虑到至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，将4mg/L的DBNPA经由第一化学试剂进料泵23定量给料至待处理的水A1中每天一小时，使得定量给料的DBNPA和通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂的混合发生在经混合的水A3中。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得4mg/L(= XA)的结合氯。考虑到从第二半渗透膜处理单元301至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，当浓缩液E12包含最大量的DBNPA时，将15mg/L的DBNPA经由第三化学试剂进料泵定量给料至第一半渗透膜处理单元20中每天一小时。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得18mg/L(= XM)的结合氯。作为结果，第二半渗透膜处理单元301和第一半渗透膜处理单元20可以在未用化学试剂清洗的情况下运行五个月(第一半渗透膜处理单元20的DP(在水经过期间的差压)从150kPa变化至170kPa)。预处理单元25也可以运行良好。
上述的实施例满足表达式(1)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(2)，即，(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM。
上述的实施例满足表达式(5)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr)+X2(=10ppm×1400m3/hr))≤XM(=15ppm×1110m3/hr)。
上述的实施例满足表达式(6)，即，(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM。
对比例1(使用海水)
将DBNPA(总计10mg/L)经由第四化学试剂进料泵305定量给料至第二半渗透膜处理单元301中每天一小时，而且作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得10mg/L(= X2)的结合氯。将DBNPA(总计1mg/L)经由第二化学试剂进料泵22定量给料至浓缩液E12中每天一小时，使得定量给料的DBNPA与通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂混合。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量浓缩液E12的结果，测得5mg/L(= XB)的结合氯。考虑到至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，将4mg/L的DBNPA经由第一化学试剂进料泵23定量给料至待处理的水A1中每天一小时，使得定量给料的DBNPA和通过第四化学试剂进料泵定量给料的化学试剂的混合发生在经混合的水A3中。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测量出4mg/L(= XA)的结合氯。考虑到从第二半渗透膜处理单元301至第一半渗透膜处理单元20的保留时间的同时，当浓缩液E12包含最大量的DBNPA时，将1mg/L的DBNPA经由第三化学试剂进料泵定量给料至第一半渗透膜处理单元20中每天一小时。作为使用DPD测量残留盐检查仪测量的结果，测得4mg/L(= XM)的结合氯。
作为结果，尽管第二半渗透膜处理单元301可以在未用化学试剂清洗的情况下运行五个月，但是第一半渗透膜处理单元20的DP(在水经过期间的差压)在两周内从150kPa变化至200kPa，并且因此，需要用化学溶液清洗第一半渗透膜处理单元20。作为第一半渗透膜处理单元20的膜的拆卸和检查结果，确定的是出现了生物结垢并且导致DP(在水经过期间的差压)的原因是细菌繁殖。
上述的对比例不满足表达式(1)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr))≤XM(=1ppm×1110m3/hr)。
上述的对比例不满足表达式(2)，即，(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM。
上述的对比例不满足表达式(5)，即，(XA(=4ppm×550m3/hr)+XB(=1ppm×560m3/hr)+X2(=10ppm×1400m3/hr))≤XM(=1ppm×1110m3/hr)。
上述的对比例不满足表达式(6)，即，(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM。
本申请基于2013年9月30日提交的日本专利申请第2013-203123号，其内容通过引用并入本文中。
工业实用性
根据本发明，可以在低能耗情况下有效地生产淡水，所述淡水可适用于自来水厂的水净化领域，或者工业用水例如工业用水、食品和药物处理的水以及半导体清洗水的生产领域。本发明可以用作通过脱盐技术获得淡水的机构。
附图标记和符号的描述
101：淡水生成系统
102：淡水生成系统
103：淡水生成系统
2：盐水处理装置
3：低盐浓度废水处理装置
20：第一半渗透膜处理单元
21：流体进料泵
22：第二化学试剂进料泵(第二杀菌剂定量给料单元)
23：第一化学试剂进料泵(第一杀菌剂定量给料单元)
24：第三化学试剂进料泵(第三杀菌剂定量给料单元)
25：预处理单元
26：待处理水槽
27：稀释水槽
28：混合槽
29：泵
200：盐水处理装置
30：废水处理单元
31：流量调整单元
32：流量调整单元
33：流动通道
34：流动通道
300：低盐浓度废水处理装置
301：第二半渗透膜处理单元
302：流量调整单元
303：流量调整单元
304：泵
305：第四化学试剂进料泵(第四杀菌剂定量给料单元)
306：流动通道
307：流动通道
308：流动通道
309：流动通道
41：流动通道
42：流动通道
A1：待处理的水(具有高盐浓度)
A2：待处理的水(具有高盐浓度且含有杀菌剂)
A3：经混合的水
B1：稀释水
B2：稀释水(含有杀菌剂)
C：渗透液
D：浓缩液
E1：待处理的水(具有低盐浓度)、废水
E2：经生物处理的水
E10：(第二)待处理的水(具有低盐浓度)
E12：浓缩液
F ：渗透液
U：杀菌剂
V：杀菌剂
W：杀菌剂
X：杀菌剂。

Claims (17)

1.淡水生成系统，其包括：
第一杀菌剂定量给料单元，其被配置为通过将杀菌剂定量给料至待处理的水A1中来获得待处理的水A2；
第二杀菌剂定量给料单元，其被配置为通过将杀菌剂定量给料至稀释水B1中来获得稀释水B2，所述稀释水B1具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一；
混合单元，其被配置为通过将待处理的水A2与稀释水B2混合来获得经混合的水；
第三杀菌剂定量给料单元，其被配置为将杀菌剂以由以下表达式（1）或（2）表示的量定量给料至经混合的水中：
(XA+XB)≤XM...(1)
其中XA，XB和XM各自表示如下的杀菌剂的量：
XA：定量给料至待处理的水A1中的杀菌剂的量；
XB；定量给料至稀释水B1中的杀菌剂的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM...(2)
其中CA，CB，CM，FA和FB各自表示如下：
CA：待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：稀释水B2中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量；和
第一半渗透膜处理单元，其被配置为将经混合的水分离成浓缩液和渗透液。
2.根据权利要求1的淡水生成系统，其中通过第三杀菌剂定量给料单元定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(3)或(4)表示：
(XA+XB)≤XM≤10(XA+XB)...(3)
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM<10(CA×FA+CB×FB)..(4)。
3.根据权利要求1或2的淡水生成系统，其中所述稀释水B1包含废水、通过生物处理废水来获得的经生物处理的水、通过使废水经受半渗透膜处理来获得的浓缩液和通过使经生物处理的水经受半渗透膜处理来获得的浓缩液中至少之一。
4.根据权利要求1的淡水生成系统，其还包括：
第二半渗透膜处理单元，其被配置为将第二待处理的水E10分离成浓缩液E12和渗透液F，所述第二待处理的水E10包含废水或通过生物处理废水来获得的经生物处理的水，
其中所述稀释水B1包含浓缩液E12。
5.根据权利要求4的淡水生成系统，其还包括：
第四杀菌剂定量给料单元，其被配置为将杀菌剂U定量给料至第二待处理的水E10中，
其中通过第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(5)或(6)表示：
(XA+XB+X2)≤XM...(5)
其中X2表示定量给料至第二待处理的水E10中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM...(6)
其中C2表示在将杀菌剂定量给料至第二待处理的水E10中之后第二待处理的水E10中的杀菌剂浓度，且F2表示第二待处理的水E10的流量。
6.根据权利要求5的淡水生成系统，其中通过第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量由以下表达式(7)或(8)表示：
(XA+XB+X2)≤XM≤10(XA+XB+X2)...(7)
(CA×FA+CB×FB+C2×F2)/(FA+FB+F2)<CM<10(CA×FA+CB×FB+C2×F2)...(8)。
7.根据权利要求1-6中任一项的淡水生成系统，其还包括：
杀菌剂量调整单元，其被配置为调整通过第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量，以便与经混合的水的温度成比例。
8.根据权利要求4-6中任一项的淡水生成系统，其还包括：
杀菌剂量调整单元，其被配置为调整通过第三杀菌剂定量给料单元来定量给料的杀菌剂的量，以便与经混合的水的温度和第二半渗透膜处理单元的回收率中至少之一成比例。
9.根据权利要求1-8中任一项的淡水生成系统，其中第一至第三杀菌剂定量给料单元定量给料选自有机溴化合物杀菌剂、氯胺和氯胺衍生物中的至少一种杀菌剂。
10.淡水生成方法，其包括：
通过将杀菌剂定量给料至待处理的水A1中来获得待处理的水A2的第一杀菌剂定量给料步骤；
通过将杀菌剂定量给料至稀释水B1中来获得稀释水B2的第二杀菌剂定量给料步骤，所述稀释水B1具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一；
通过将待处理的水A2与稀释水B2混合来获得经混合的水的混合步骤；
将由以下表达式(1)或(2)表示的量的杀菌剂定量给料至经混合的水中的第三杀菌剂定量给料步骤：
(XA+XB)≤XM...(1)
其中XA，XB和XM各自表示如下的杀菌剂的量：
XA：定量给料至待处理的水A中的杀菌剂的量；
XB；定量给料至稀释水B中的杀菌剂的量；和
XM：定量给料至经混合的水中的杀菌剂的量，
(CA×FA+CB×FB)/(FA+FB)<CM...(2)
其中CA，CB，CM，FA和FB各自表示如下：
CA：待处理的水A2中的杀菌剂浓度；
CB：稀释水B2中的杀菌剂浓度；
CM：在将杀菌剂定量给料至经混合的水中之后经混合的水中的杀菌剂浓度；
FA：待处理的水A1的流量；和
FB：稀释水B1的流量；和
将经混合的水分离成浓缩液和渗透液的第一半渗透膜处理步骤。
11.淡水生成系统，其包括：
第二处理装置，所述第二处理装置包括第二半渗透膜处理单元和第四杀菌剂定量给料单元，所述第二半渗透膜处理单元被配置为由待处理的水E10生成浓缩液E12和渗透液F，所述第四杀菌剂定量给料单元被配置为将杀菌剂U定量给料至待处理的水E10中；和
第一处理装置，所述第一处理装置包括混合单元和第一半渗透膜处理单元，所述混合单元被配置为将浓缩液E12与待处理的水A1混合，且所述第一半渗透膜处理单元被配置为由所获得的经混合的水生成浓缩液D和渗透液C，
其中浓缩液E12具有比待处理的水A1的盐浓度更低的盐浓度，且具有比待处理的水A1的有机物浓度更高的有机物浓度和比待处理的水A1的营养盐浓度更高的营养盐浓度中至少之一，和
定量给料杀菌剂使得经混合的水A3的杀菌力高于待处理的水E10的杀菌力。
12.根据权利要求11的淡水生成系统，其中杀菌力具有由通过DPD方法测量的总氯和结合氯中至少之一表示的氧化能力。
13.根据权利要求11的淡水生成系统，其中杀菌力由D值（指数递减时间）表示。
14.根据权利要求11的淡水生成系统，其中由第一半渗透膜处理单元和第二半渗透膜处理单元中的每个处理的经处理的水具有4或更小的pH，且杀菌力由氢离子浓度表示。
15.根据权利要求11的淡水生成系统，其中由第一半渗透膜处理单元和第二半渗透膜处理单元中的每个处理的经处理的水具有10或更大的pH，且杀菌力由氢氧根离子浓度表示。
16.根据权利要求11的淡水生成系统，其中杀菌力由通过测量次氯酸钠的消耗量来确认的还原能力表示。
17.根据权利要求11至16中任一项的淡水生成系统，其中将杀菌剂定量给料至待处理的水E10、浓缩液E12、待处理的水A1和经混合的水A3中的一个或多个中。
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