JP2003507183A - イオン選択性膜を用いる水脱塩プロセス - Google Patents
イオン選択性膜を用いる水脱塩プロセスInfo
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、飲用水を製造する改良型脱塩プロセスに関する。このプロセスは、膜および脱塩技術のハイブリッドの改良型を表す。本発明の改良は、電気料の関数として様々な圧力でイオン選択性膜を操作して、未処理の塩水を用いて、様々な割合でブレンドされる軟質塩水を形成し、上記脱塩システムの最高操作温度を増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む。
Description
【０００１】
本出願は、１９９９年８月２０日に提出された出願番号第６０／１５０，１５
９号を有する米国仮特許出願に対し優先権を主張するものである。
９号を有する米国仮特許出願に対し優先権を主張するものである。
【０００２】
［発明の背景］
１． 技術分野
本発明は浄水法に関し、特に、脱塩装置に供給される種々の補給水（ｍａｋｅ
−ｕｐ）を形成して飲用性生産水（ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｐｏｒ
ｔａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を生成するために、イオン選択性膜の戦略的使用
により塩水を脱塩する改善プロセスに関する。
−ｕｐ）を形成して飲用性生産水（ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｐｏｒ
ｔａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を生成するために、イオン選択性膜の戦略的使用
により塩水を脱塩する改善プロセスに関する。
【０００３】
２． 関連技術の説明
飲用生産水を生成するために塩水を脱塩する基本的なプロセスには、たとえば
、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、逆浸透、および蒸気圧縮蒸留が挙げら
れる。これらのプロセスのそれぞれは、独自の特性および制限を有する十分に確
立された技術である。未処理の塩水に見られるスケール形成イオン、塩水、およ
び他の不純物の高い含有量は、上記の従来の脱塩プロセスのいずれを用いる大規
模プラントにも効率、エネルギー消費、およびメンテナンスにマイナス的な影響
を及ぼす。このような高濃度の不純物のために、スケール防止試薬を供給水また
は装置に加えて、スケール形成イオンによる不都合な結果を最低限にすることが
一般に知られている。
、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、逆浸透、および蒸気圧縮蒸留が挙げら
れる。これらのプロセスのそれぞれは、独自の特性および制限を有する十分に確
立された技術である。未処理の塩水に見られるスケール形成イオン、塩水、およ
び他の不純物の高い含有量は、上記の従来の脱塩プロセスのいずれを用いる大規
模プラントにも効率、エネルギー消費、およびメンテナンスにマイナス的な影響
を及ぼす。このような高濃度の不純物のために、スケール防止試薬を供給水また
は装置に加えて、スケール形成イオンによる不都合な結果を最低限にすることが
一般に知られている。
【０００４】
大規模な脱塩プロジェクトに世界規模で共通に使用されている多段フラッシュ
蒸留は、そのプロセスで使用され得る最高のブライン温度（最高ブライン温度、
すなわちＴＢＴ）によりその性能が制限されている。最高温度よりも高い温度で
は、スケール阻害剤は効力がなく、内面に著しい汚れが急速に生じるであろう。
これを除去するのには費用と時間がかかり得る。
蒸留は、そのプロセスで使用され得る最高のブライン温度（最高ブライン温度、
すなわちＴＢＴ）によりその性能が制限されている。最高温度よりも高い温度で
は、スケール阻害剤は効力がなく、内面に著しい汚れが急速に生じるであろう。
これを除去するのには費用と時間がかかり得る。
【０００５】
膜技術は、淡水と比較して塩水の高いイオン含有量を低減するために、塩水の
前処理に使用されている。たとえば、米国特許第４，７２３，６０３号は、不溶
性塩沈殿物をその場で形成した注入水からの先駆イオンを、地下炭化水素支持形
成で既に存在している常駐イオンと接触した際に除去するプロセスを開示してい
る。不溶性塩沈殿物の先駆イオンはＲＯ膜を用いて除去される。
前処理に使用されている。たとえば、米国特許第４，７２３，６０３号は、不溶
性塩沈殿物をその場で形成した注入水からの先駆イオンを、地下炭化水素支持形
成で既に存在している常駐イオンと接触した際に除去するプロセスを開示してい
る。不溶性塩沈殿物の先駆イオンはＲＯ膜を用いて除去される。
【０００６】
脱塩に関してのより重要なこととして、国際特許ＷＯ９９／１６７１４号は、
飲用できる生産水を形成するために、膜技術と基本的な脱塩プロセスとの組み合
わせを開示している。この文献によれば、高含有量の硬度スケール形成イオンを
含有する塩水が、ナノ濾過膜を通って脱塩システムへの補給水を形成する。ナノ
濾過軟化膜は、硬度スケール形成イオンおよび他の不純物を選択的に除去して海
水を軟化するのに用いられる。ナノ濾過処理により、補給水は、脱塩システムを
通過するときにイオン含有量を低減される。ナノ濾過と脱塩システムとの組み合
わせを用いると、スケーリングおよびファウリングの傾向が低減することが報告
されている。しかしながら、この文献は、最適なシステムおよび回収を達成する
ために、たとえば圧力、温度、補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）などの一定の条件の中で
の相互関係を利用するいかなる手段も示唆していない。
飲用できる生産水を形成するために、膜技術と基本的な脱塩プロセスとの組み合
わせを開示している。この文献によれば、高含有量の硬度スケール形成イオンを
含有する塩水が、ナノ濾過膜を通って脱塩システムへの補給水を形成する。ナノ
濾過軟化膜は、硬度スケール形成イオンおよび他の不純物を選択的に除去して海
水を軟化するのに用いられる。ナノ濾過処理により、補給水は、脱塩システムを
通過するときにイオン含有量を低減される。ナノ濾過と脱塩システムとの組み合
わせを用いると、スケーリングおよびファウリングの傾向が低減することが報告
されている。しかしながら、この文献は、最適なシステムおよび回収を達成する
ために、たとえば圧力、温度、補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）などの一定の条件の中で
の相互関係を利用するいかなる手段も示唆していない。
【０００７】
これらの開示にもかかわらず、この種のハイブリッド脱塩システムの操作条件
、効率、および収率を改善するために、上記２つの技術の組み合わせを最適化す
るプロセスが依然として大いに必要とされていると考えられよう。
、効率、および収率を改善するために、上記２つの技術の組み合わせを最適化す
るプロセスが依然として大いに必要とされていると考えられよう。
【０００８】
［発明の概要］
したがって、本発明は、最適な操作条件での塩水を脱塩するための改善プロセ
スに関する。本発明によれば、硬度イオンの含有量は、あらゆる脱塩システムの
所望の最高操作温度または飲用生産水の所望の回収を達成し得るように、脱塩シ
ステムへの補給水から十分に低減される。この直接的な結果として、脱塩プラン
トのより費用効果のある操作、かかるプラントのエネルギー消費の低減、および
飲用水の高い収率を含む多くの利点が実現される。さらに、スケール防止剤の使
用は有益に最小限になるか、あるいは完全になくなる。これらの利点および他の
利点は、膜と従来の脱塩技術との組み合わせに基づいて、ハイブリッド脱塩シス
テムの特定的な改良により達成される。
スに関する。本発明によれば、硬度イオンの含有量は、あらゆる脱塩システムの
所望の最高操作温度または飲用生産水の所望の回収を達成し得るように、脱塩シ
ステムへの補給水から十分に低減される。この直接的な結果として、脱塩プラン
トのより費用効果のある操作、かかるプラントのエネルギー消費の低減、および
飲用水の高い収率を含む多くの利点が実現される。さらに、スケール防止剤の使
用は有益に最小限になるか、あるいは完全になくなる。これらの利点および他の
利点は、膜と従来の脱塩技術との組み合わせに基づいて、ハイブリッド脱塩シス
テムの特定的な改良により達成される。
【０００９】
以下の説明を通して用いられているように、「塩水」という用語は、たとえば
硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸イオンな
どの硬度またはスケール形成イオンを有意な濃度で含有する水を含むものとする
。本発明により意図される塩水給源には、海水、湾水、溶液中の阻止ブライン、
ブローダウンブライン、および再循環ブライン、ならびに１，５００ｍｇ／リッ
トルを超える硬度イオンのイオン含有量を有する溶性塩を含有する欠陥水（ｉｍ
ｐａｉｒｅｄ ｗａｔｅｒ）が挙げられるがこれらに限定されない。
硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸イオンな
どの硬度またはスケール形成イオンを有意な濃度で含有する水を含むものとする
。本発明により意図される塩水給源には、海水、湾水、溶液中の阻止ブライン、
ブローダウンブライン、および再循環ブライン、ならびに１，５００ｍｇ／リッ
トルを超える硬度イオンのイオン含有量を有する溶性塩を含有する欠陥水（ｉｍ
ｐａｉｒｅｄ ｗａｔｅｒ）が挙げられるがこれらに限定されない。
【００１０】
本発明によれば、高濃度の硬度イオンを含有する塩水の第１の水流は、イオン
選択性膜を通過して、硬度イオン含有量の低減された軟質生産塩水を形成する。
軟質塩水は、高濃度の硬度イオンを含有する塩水の第２の水流とブレンドされて
、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、この供給水は脱塩システムに導入
されて、飲用品質の生産水を形成する。供給水の軟質塩水含有量は少なくとも５
％である。脱塩システムは、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸
気圧縮蒸留を含む１つまたは複数の脱塩プロセスである。
選択性膜を通過して、硬度イオン含有量の低減された軟質生産塩水を形成する。
軟質塩水は、高濃度の硬度イオンを含有する塩水の第２の水流とブレンドされて
、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、この供給水は脱塩システムに導入
されて、飲用品質の生産水を形成する。供給水の軟質塩水含有量は少なくとも５
％である。脱塩システムは、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸
気圧縮蒸留を含む１つまたは複数の脱塩プロセスである。
【００１１】
本発明の一実施形態では、ナノ濾過（ＮＦ）膜はイオン選択性膜として用いら
れる。１つまたは複数のかかるＮＦ膜を含むＮＦ膜軟化システムは、多段フラッ
シュ（ＭＳＦ）蒸留プラントと組み合わせられる。ＮＦシステムは、ＭＳＦ脱気
器の後に導入される。一実施形態では、未処理の塩水はまず、ＮＦシステムに入
る前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、軟質海水の流れは、ＮＦシステムを
出て、軟質水から非凝縮性ガスを除去するためにＭＳＦ脱気器に入る。未処理の
塩水の流れの一部は、ＮＦ膜システムを通過する前に脱塩プラントの阻止セクシ
ョンを出る阻止水流の熱によって予熱される。ＭＳＦ蒸留システムは、９５℃〜
１８０℃のＴＢＴで操作される。ＮＦ膜システムは、５〜６０Ｂａｒの様々な圧
力で操作される。より詳細に説明するために、ＮＦシステムの操作圧力を変える
能力は、軟質塩水のイオン含有量および量を抑制する手段を提供する。
れる。１つまたは複数のかかるＮＦ膜を含むＮＦ膜軟化システムは、多段フラッ
シュ（ＭＳＦ）蒸留プラントと組み合わせられる。ＮＦシステムは、ＭＳＦ脱気
器の後に導入される。一実施形態では、未処理の塩水はまず、ＮＦシステムに入
る前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、軟質海水の流れは、ＮＦシステムを
出て、軟質水から非凝縮性ガスを除去するためにＭＳＦ脱気器に入る。未処理の
塩水の流れの一部は、ＮＦ膜システムを通過する前に脱塩プラントの阻止セクシ
ョンを出る阻止水流の熱によって予熱される。ＭＳＦ蒸留システムは、９５℃〜
１８０℃のＴＢＴで操作される。ＮＦ膜システムは、５〜６０Ｂａｒの様々な圧
力で操作される。より詳細に説明するために、ＮＦシステムの操作圧力を変える
能力は、軟質塩水のイオン含有量および量を抑制する手段を提供する。
【００１２】
別の実施形態では、軟質塩水を緩衝系に貯蔵し、そこから未処理の塩水の流れ
とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。代替的に、緩衝系に貯蔵
された軟質塩水を、脱塩システムに注入する。さらに、軟質塩水のこの貯蔵供給
水を用いて、軟質塩水が緩衝系から２つ以上の脱塩システムに供給されて未処理
の塩水とブレンドするクラスター供給システムを形成する。
とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。代替的に、緩衝系に貯蔵
された軟質塩水を、脱塩システムに注入する。さらに、軟質塩水のこの貯蔵供給
水を用いて、軟質塩水が緩衝系から２つ以上の脱塩システムに供給されて未処理
の塩水とブレンドするクラスター供給システムを形成する。
【００１３】
さらなる別の実施形態では、脱塩プロセス中に生成された阻止ブライン、ブロ
ーダウンブライン、または再循環ブラインの部分流は、ナノ濾過工程を受けて、
脱塩システムを通って再循環される。
ーダウンブライン、または再循環ブラインの部分流は、ナノ濾過工程を受けて、
脱塩システムを通って再循環される。
【００１４】
［好適な実施の形態の説明］
イオン選択性膜および従来の真水化（ｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ
）システムの組み合わせに基づいた従来技術の脱塩プロセスが、本発明により著
しく改良される。目下の説明および図に示すように本発明の特徴および原理を読
んで理解することで、本発明の意図する種類の真水化システムを設計、製造、お
よび操作する熟練の技術者は、本発明を実施でき、本発明の利益を実現できよう
。
）システムの組み合わせに基づいた従来技術の脱塩プロセスが、本発明により著
しく改良される。目下の説明および図に示すように本発明の特徴および原理を読
んで理解することで、本発明の意図する種類の真水化システムを設計、製造、お
よび操作する熟練の技術者は、本発明を実施でき、本発明の利益を実現できよう
。
【００１５】
本発明の一態様によれば、改良は、脱塩プラントに対する補給水をいずれの操
作段階でも、最高操作温度および飲用水の収率の増加を達成するように意図して
構成することができるということが見出されたことによる。驚くべきことに、供
給水からのカルシウムイオンおよび硫酸塩イオンの部分除去でさえ、脱塩プラン
トの性能を有益に改善するであろうことが見出されている。この改善は、従来技
術により示唆されるものではない。特に、様々な割合の軟質および未処理の塩水
を含む供給水を使用することにより、硬度イオンの濃度が十分に低減され、それ
により、脱塩プロセスのＴＢＴを有益に増大することができる。高い操作温度は
、エネルギーおよび化学物質のより低い消費率で、産出性、回収および性能の増
加をもたらす。その結果、操作やメンテナンスを含む脱塩化水産出にかかる費用
が、従来技術のハイブリッドシステムに比べて劇的に低減される。
作段階でも、最高操作温度および飲用水の収率の増加を達成するように意図して
構成することができるということが見出されたことによる。驚くべきことに、供
給水からのカルシウムイオンおよび硫酸塩イオンの部分除去でさえ、脱塩プラン
トの性能を有益に改善するであろうことが見出されている。この改善は、従来技
術により示唆されるものではない。特に、様々な割合の軟質および未処理の塩水
を含む供給水を使用することにより、硬度イオンの濃度が十分に低減され、それ
により、脱塩プロセスのＴＢＴを有益に増大することができる。高い操作温度は
、エネルギーおよび化学物質のより低い消費率で、産出性、回収および性能の増
加をもたらす。その結果、操作やメンテナンスを含む脱塩化水産出にかかる費用
が、従来技術のハイブリッドシステムに比べて劇的に低減される。
【００１６】
本発明によれば、脱塩プラントに対する補給水のイオン含有量を維持する際に
柔軟性を提供するために、１つまたは複数のイオン選択性膜が脱塩システムに導
入される。既知であって当業界で認識されている脱塩システムのいずれも、本発
明に用いることができる。逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、およ
び蒸気圧縮蒸留などの脱塩プロセスが関連産業で広く知られており、文献に十分
に記載されている。いずれのこれらの従来システムの操作は、十分に当該熟練技
術者の認識範囲内であると考えられる。
柔軟性を提供するために、１つまたは複数のイオン選択性膜が脱塩システムに導
入される。既知であって当業界で認識されている脱塩システムのいずれも、本発
明に用いることができる。逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、およ
び蒸気圧縮蒸留などの脱塩プロセスが関連産業で広く知られており、文献に十分
に記載されている。いずれのこれらの従来システムの操作は、十分に当該熟練技
術者の認識範囲内であると考えられる。
【００１７】
同様に、イオン選択性膜も当分野で知られている。本発明により意図されるよ
うに、膜は、硬度イオンが膜を通ることを選択的に防止するが同時に水および無
害イオンは通させる膜であることが好ましい。本発明の明確な目的のために、膜
は硬度イオンを選択的に除去して塩水を軟化するために用いられる。膜の選択性
は膜の特性機能であり、たとえば膜の孔径または電荷が挙げられる。したがって
、これらの基準を満たす、既知の市販により入手可能なイオン選択性膜のいずれ
も本発明により用いることができる。たとえば、ポリアミド膜は、硫酸塩イオン
、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンが該膜を通る
ことを選択的に防止するのに特に有効である。商標名ＳＲ９０−４００（Ｆｉｌ
ｍ Ｔｅｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはＨｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴ
Ｃ−１を有するポリアミド膜が好ましい。Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０ ４００と
Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−１の膜エレメント（ｅｌｅｍｅｍｔ）の比
較を表１に示す。
うに、膜は、硬度イオンが膜を通ることを選択的に防止するが同時に水および無
害イオンは通させる膜であることが好ましい。本発明の明確な目的のために、膜
は硬度イオンを選択的に除去して塩水を軟化するために用いられる。膜の選択性
は膜の特性機能であり、たとえば膜の孔径または電荷が挙げられる。したがって
、これらの基準を満たす、既知の市販により入手可能なイオン選択性膜のいずれ
も本発明により用いることができる。たとえば、ポリアミド膜は、硫酸塩イオン
、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンが該膜を通る
ことを選択的に防止するのに特に有効である。商標名ＳＲ９０−４００（Ｆｉｌ
ｍ Ｔｅｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはＨｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴ
Ｃ−１を有するポリアミド膜が好ましい。Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０ ４００と
Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−１の膜エレメント（ｅｌｅｍｅｍｔ）の比
較を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
後続の表２ないし５は、イオン選択性膜の使用により、脱塩装置に供給される
べき海水補給水（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｍａｋｅ−ｕｐ）から、最も有意なスケ
ーリング化合物の大部分が除去されるであろうことを示している。ＭＳＦ再循環
水、およびペルシャ湾海水の平均的な海水供給水の典型的な化学組成が下の表２
に示されている。しかしながら、本発明によれば、高濃度の硬度イオンを有する
塩水の第１の塩水流は、イオン選択性膜を通って、軟質塩水を形成する。次に、
軟質海水は、通常の未処理の海水とブレンドされて、補給水のスケーリングポテ
ンシャル（ｓｃａｌｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を低下させる。表３のデータ
は、ＮＦ膜の性能を表している。さらに表３は、ナトリウム、カリウム、塩化物
の一価イオンよりもはるかに高い割合の、硫酸塩イオン、マグネシウムイオン、
カルシウムイオン、および重炭酸塩イオンの除去を示している。ＮＦ膜Ｆｉｌｍ
ｔｅｃ ＳＲ９０を使用する場合の硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシ
ウムイオン、および重炭酸塩イオンの典型的な低減を表４に示す。表４は、ＮＦ
技術を用いて、第１の段と、後続のナノ濾過（ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）
段とにおけるスケール形成イオンを阻止する高度なシステムを達成することがで
きることを示している。最後に、図５は、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製のナノ濾
過膜の性能を示す。
べき海水補給水（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｍａｋｅ−ｕｐ）から、最も有意なスケ
ーリング化合物の大部分が除去されるであろうことを示している。ＭＳＦ再循環
水、およびペルシャ湾海水の平均的な海水供給水の典型的な化学組成が下の表２
に示されている。しかしながら、本発明によれば、高濃度の硬度イオンを有する
塩水の第１の塩水流は、イオン選択性膜を通って、軟質塩水を形成する。次に、
軟質海水は、通常の未処理の海水とブレンドされて、補給水のスケーリングポテ
ンシャル（ｓｃａｌｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を低下させる。表３のデータ
は、ＮＦ膜の性能を表している。さらに表３は、ナトリウム、カリウム、塩化物
の一価イオンよりもはるかに高い割合の、硫酸塩イオン、マグネシウムイオン、
カルシウムイオン、および重炭酸塩イオンの除去を示している。ＮＦ膜Ｆｉｌｍ
ｔｅｃ ＳＲ９０を使用する場合の硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシ
ウムイオン、および重炭酸塩イオンの典型的な低減を表４に示す。表４は、ＮＦ
技術を用いて、第１の段と、後続のナノ濾過（ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）
段とにおけるスケール形成イオンを阻止する高度なシステムを達成することがで
きることを示している。最後に、図５は、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ製のナノ濾
過膜の性能を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
しかしながら、本発明の利点および改善には、国際特許ＷＯ９９／１６７１４
に開示されるような、飲用水の生産のためのイオン選択性膜と脱塩プロセスとの
単なる組み合わせによるものではない。むしろ、従来では認識されていない、本
発明の利点は、部分的には、システムの最高操作温度（ｔｏｐ ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を上昇させるための、かつ飲用水の収率を増加
させるための、脱塩システムへの、様々な割合の軟質および未処理の塩水を含有
する供給水の導入によるものである。これとは対照的に、国際特許ＷＯ９９／１
６７１４は、１００％の供給水が脱塩装置に供給される前にナノ濾過の前処理工
程を受けるハイブリッド法を教示している。さらにイオン選択性膜は、有利には
、本発明に従い、様々な圧力でエネルギー費の関数として作動されて、脱塩プラ
ントの費用効果の大幅な改善を達成し得る。国際特許ＷＯ９９／１６７１４には
、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の可変比率および／または操作圧力が脱塩プラント
の性能を有益に改善するであろうという説明または示唆なない。
に開示されるような、飲用水の生産のためのイオン選択性膜と脱塩プロセスとの
単なる組み合わせによるものではない。むしろ、従来では認識されていない、本
発明の利点は、部分的には、システムの最高操作温度（ｔｏｐ ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を上昇させるための、かつ飲用水の収率を増加
させるための、脱塩システムへの、様々な割合の軟質および未処理の塩水を含有
する供給水の導入によるものである。これとは対照的に、国際特許ＷＯ９９／１
６７１４は、１００％の供給水が脱塩装置に供給される前にナノ濾過の前処理工
程を受けるハイブリッド法を教示している。さらにイオン選択性膜は、有利には
、本発明に従い、様々な圧力でエネルギー費の関数として作動されて、脱塩プラ
ントの費用効果の大幅な改善を達成し得る。国際特許ＷＯ９９／１６７１４には
、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の可変比率および／または操作圧力が脱塩プラント
の性能を有益に改善するであろうという説明または示唆なない。
【００２５】
本発明の広範な態様によれば、高濃度の硬度イオンを含有する塩水である第１
の水流がイオン選択性膜を通って、濃度が低減した硬度イオンを有する軟質塩水
を形成する。この軟質塩水を、高濃度の硬度イオンを多く含有する未処理の塩水
である第２の水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、
この供給水が脱塩システムに導入されて、飲用品質の生産水を生成する。軟質塩
水の割合は、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の少なくとも５％である。軟質塩水の給
源はまた、イオン選択性膜および／または脱塩システムを既に通り、脱塩システ
ム中を再循環したいずれの塩水の流れによっても供給され得ることを理解された
い。本発明により意図されるような脱塩システムへの補給水を形成するために、
ブレンドするのに適した軟質塩水を決定的にするのは、濃度が低減された硬度イ
オンである。
の水流がイオン選択性膜を通って、濃度が低減した硬度イオンを有する軟質塩水
を形成する。この軟質塩水を、高濃度の硬度イオンを多く含有する未処理の塩水
である第２の水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、
この供給水が脱塩システムに導入されて、飲用品質の生産水を生成する。軟質塩
水の割合は、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の少なくとも５％である。軟質塩水の給
源はまた、イオン選択性膜および／または脱塩システムを既に通り、脱塩システ
ム中を再循環したいずれの塩水の流れによっても供給され得ることを理解された
い。本発明により意図されるような脱塩システムへの補給水を形成するために、
ブレンドするのに適した軟質塩水を決定的にするのは、濃度が低減された硬度イ
オンである。
【００２６】
スケール形成イオン、特に炭酸塩および水酸化マグネシウムのスケールからの
さらなる保護は、海水がイオン選択性膜を通る前に、化学量論的量の酸、たとえ
ば１０〜１００ｐｐｍの海水供給水を添加することである。この目的に適した酸
の例としては、塩酸および硫酸が挙げられる。酸の添加により、イオン選択性膜
が保護され、阻止および濾過が改善され、アルカリ度が低減される。さらに、酸
および膜の処理の組み合わせは、スケール防止剤（ａｎｔｉｓｃａｌａｎｔ）の
使用を低減あるいは任意になくすことにより、脱塩プラントに追加的な保護を提
供できる。
さらなる保護は、海水がイオン選択性膜を通る前に、化学量論的量の酸、たとえ
ば１０〜１００ｐｐｍの海水供給水を添加することである。この目的に適した酸
の例としては、塩酸および硫酸が挙げられる。酸の添加により、イオン選択性膜
が保護され、阻止および濾過が改善され、アルカリ度が低減される。さらに、酸
および膜の処理の組み合わせは、スケール防止剤（ａｎｔｉｓｃａｌａｎｔ）の
使用を低減あるいは任意になくすことにより、脱塩プラントに追加的な保護を提
供できる。
【００２７】
図１は、選択性イオン膜と、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸気圧縮
蒸留、および逆浸透蒸留を含む脱塩システムとのハイブリッドを用いた、一体化
されたハイブリッド脱塩プロセスの基本的な流れ図を示している。図１に示すよ
うに、取り込まれた塩水（ｉｎｔａｋｅ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ）の水流を脱塩
プラントの熱阻止セクションからの補給水流の一部分とブレンドする。熱阻止セ
クションからの補給水流は、含有量が低減された硬度イオンにより特徴づけられ
る。ＮＦ処理を受けるべき海水の流れは前処理を受けて、固定された媒質濾過（
ｆｉｘｅｄ ｍｅｄｉａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）もしくは微細濾過装置または
超濾過装置といった手段によって、懸濁した固体を除去する。５またはそれより
高いＳＤＩ（ｓｉｌｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）を有する海水の流れは、
溶液の浸透圧よりも低い５〜８０Ｂａｒで加圧され、ＮＦ膜装置に入る。ＮＦ膜
装置は通常２：１の比で複数のアレイからなっている。各ＮＦモジュールは４〜
８のＮＦ素子を含む。次に、処理済みの軟質海水の流れが未処理の塩水とブレン
ドされて、示される脱塩装置のいずれもへの補給水を形成する。
蒸留、および逆浸透蒸留を含む脱塩システムとのハイブリッドを用いた、一体化
されたハイブリッド脱塩プロセスの基本的な流れ図を示している。図１に示すよ
うに、取り込まれた塩水（ｉｎｔａｋｅ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ）の水流を脱塩
プラントの熱阻止セクションからの補給水流の一部分とブレンドする。熱阻止セ
クションからの補給水流は、含有量が低減された硬度イオンにより特徴づけられ
る。ＮＦ処理を受けるべき海水の流れは前処理を受けて、固定された媒質濾過（
ｆｉｘｅｄ ｍｅｄｉａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）もしくは微細濾過装置または
超濾過装置といった手段によって、懸濁した固体を除去する。５またはそれより
高いＳＤＩ（ｓｉｌｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）を有する海水の流れは、
溶液の浸透圧よりも低い５〜８０Ｂａｒで加圧され、ＮＦ膜装置に入る。ＮＦ膜
装置は通常２：１の比で複数のアレイからなっている。各ＮＦモジュールは４〜
８のＮＦ素子を含む。次に、処理済みの軟質海水の流れが未処理の塩水とブレン
ドされて、示される脱塩装置のいずれもへの補給水を形成する。
【００２８】
本発明の重要で有益な別の態様は、イオン選択性膜を様々な圧力で電気料の関
数として操作して、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最大にし得ると
いう認識である。一般的にイオン選択性膜は、あらゆる場合に、処理されるべき
塩水の流れの浸透圧よりも低い、５〜８０Ｂａｒの圧力で操作される。操作圧力
高域（ｕｐｐｅｒ ｒａｎｇｅ）では、スケール形成イオンおよび全塩分の低減
の増大が見られる。しかしながら、このような高い圧力でのイオン選択性膜シス
テムの操作は、エネルギー利用率の高い需要を要する。したがって、電気費の関
数としての操作圧力の可変性が、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最
適化する。
数として操作して、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最大にし得ると
いう認識である。一般的にイオン選択性膜は、あらゆる場合に、処理されるべき
塩水の流れの浸透圧よりも低い、５〜８０Ｂａｒの圧力で操作される。操作圧力
高域（ｕｐｐｅｒ ｒａｎｇｅ）では、スケール形成イオンおよび全塩分の低減
の増大が見られる。しかしながら、このような高い圧力でのイオン選択性膜シス
テムの操作は、エネルギー利用率の高い需要を要する。したがって、電気費の関
数としての操作圧力の可変性が、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最
適化する。
【００２９】
この任意選択は、電力の使用に関して季節的におよび日によって広範に変動が
ある中東のような地域において、特に有益であり得る。たとえば、最大ピークの
エネルギー需要があり、高いコストがそれに付随している夏では、イオン選択性
膜システムは可能な限り最も低い圧力で操作され、それによって、スケール形成
イオン含有量の低減に悪影響を及ぼすことなくエネルギー消費を最低限にする。
これとは反対に、冬の間のオフピークの電力需要では、イオン選択性膜システム
は操作圧力の広域で操作されて、脱塩プラントの生産性および効率性を増大する
。かかるシステムを操作圧力を制御する能力は、経験のあるプラントオペレータ
の技術力の範囲内である。この利点により、プラントオペレータは操作時に最大
エネルギー効率的な状態でイオン含有量および軟化生産水の品質を決定すること
ができる。
ある中東のような地域において、特に有益であり得る。たとえば、最大ピークの
エネルギー需要があり、高いコストがそれに付随している夏では、イオン選択性
膜システムは可能な限り最も低い圧力で操作され、それによって、スケール形成
イオン含有量の低減に悪影響を及ぼすことなくエネルギー消費を最低限にする。
これとは反対に、冬の間のオフピークの電力需要では、イオン選択性膜システム
は操作圧力の広域で操作されて、脱塩プラントの生産性および効率性を増大する
。かかるシステムを操作圧力を制御する能力は、経験のあるプラントオペレータ
の技術力の範囲内である。この利点により、プラントオペレータは操作時に最大
エネルギー効率的な状態でイオン含有量および軟化生産水の品質を決定すること
ができる。
【００３０】
本発明はまた、イオン選択性膜システムを通るブライン（ｂｒｉｎｅ）水流の
一部分を再循環する任意選択を設けている。処理済みの水流は、スケール形成イ
オンを十分に低減された再循環水流と結流されて、脱塩システムの最高操作温度
を増大させる。同様に、別の実施形態では、イオン選択性膜システムは、スケー
ル形成イオンの濃度が最も高い、ブライン（ｂｒｉｎｅ）のブローダウン地点に
導入される。次に、ブローダウンの一部分がナノ濾過工程を受け、脱塩システム
へ再循環される。
一部分を再循環する任意選択を設けている。処理済みの水流は、スケール形成イ
オンを十分に低減された再循環水流と結流されて、脱塩システムの最高操作温度
を増大させる。同様に、別の実施形態では、イオン選択性膜システムは、スケー
ル形成イオンの濃度が最も高い、ブライン（ｂｒｉｎｅ）のブローダウン地点に
導入される。次に、ブローダウンの一部分がナノ濾過工程を受け、脱塩システム
へ再循環される。
【００３１】
本発明の有益な実施形態は、ＮＦ膜システムとＭＳＦ蒸留との組み合わせであ
る。ＭＳＦ蒸留の原理は単純である。海水供給水が加圧され、最大のプラント温
度まで加熱される。加熱された液体が、その液体の飽和蒸気圧よりもわずかに低
く維持されているチャンバに放出されると、その水の成分のフラクションが急に
蒸発する（ｆｌａｓｈ ｉｎｔｏ ｓｔｅａｍ）。この瞬間的蒸発（ｆｌａｓｈ
ｓｔｅａｍ）は次に、ミスト分離器を通って通過し、伝熱管の外面上に凝縮す
る際に懸濁されたブライン滴を取り除かれる。凝縮した液体は熱い生産水として
トレイに滴下する。
る。ＭＳＦ蒸留の原理は単純である。海水供給水が加圧され、最大のプラント温
度まで加熱される。加熱された液体が、その液体の飽和蒸気圧よりもわずかに低
く維持されているチャンバに放出されると、その水の成分のフラクションが急に
蒸発する（ｆｌａｓｈ ｉｎｔｏ ｓｔｅａｍ）。この瞬間的蒸発（ｆｌａｓｈ
ｓｔｅａｍ）は次に、ミスト分離器を通って通過し、伝熱管の外面上に凝縮す
る際に懸濁されたブライン滴を取り除かれる。凝縮した液体は熱い生産水として
トレイに滴下する。
【００３２】
気化しなかった（ｕｎｆｌａｓｈｅｄ）ブラインは第２のチャンバ、すなわち
段に入り、そこにおいて低温で急に蒸発し、それにより生産水の追加量を産出す
る。同時に、第１の段からの留出物は、第２の段において留出物トレイまで通っ
て、そのいくらかの熱を放棄する。急速冷却工程（ｆｌａｓｈ−ｃｏｏｌｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ）が、冷却ブラインおよび冷却留出物がそれぞれ、ブローダウ
ンブラインおよび生産水としてプラントから最終的に放出されるまで、段ごとに
（ｆｒｏｍ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｓｔａｇｅ）繰り返される。
段に入り、そこにおいて低温で急に蒸発し、それにより生産水の追加量を産出す
る。同時に、第１の段からの留出物は、第２の段において留出物トレイまで通っ
て、そのいくらかの熱を放棄する。急速冷却工程（ｆｌａｓｈ−ｃｏｏｌｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ）が、冷却ブラインおよび冷却留出物がそれぞれ、ブローダウ
ンブラインおよび生産水としてプラントから最終的に放出されるまで、段ごとに
（ｆｒｏｍ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｓｔａｇｅ）繰り返される。
【００３３】
各段で蒸気を凝結する管の内部を通って流れる再循環水流は、凝結物の潜熱を
除去する作用をする。潜熱を除去する際に、循環ブラインをその工程のほぼ最高
操作温度にまで予熱し、同時に凝結蒸気のエネルギーを回収（ｒｅｃｏｖｅｒｙ
）する。多段フラッシュ蒸留プラントのこの部分を、「熱回収」セクションと呼
ぶ。予熱されたブラインは最終的に、外部の給源からの蒸気を供給されたブライ
ンヒータで最高操作温度にまで引き上げられる。プラントの冷端（ｃｏｏｌ ｅ
ｎｄ）で、管の別個の組が「熱阻止（ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）」セクシ
ョンの段のいくつかで据え付けられて、廃熱を除去する。この冷却液の小画分（
ｓｍａｌｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、予熱された補給水となる。
除去する作用をする。潜熱を除去する際に、循環ブラインをその工程のほぼ最高
操作温度にまで予熱し、同時に凝結蒸気のエネルギーを回収（ｒｅｃｏｖｅｒｙ
）する。多段フラッシュ蒸留プラントのこの部分を、「熱回収」セクションと呼
ぶ。予熱されたブラインは最終的に、外部の給源からの蒸気を供給されたブライ
ンヒータで最高操作温度にまで引き上げられる。プラントの冷端（ｃｏｏｌ ｅ
ｎｄ）で、管の別個の組が「熱阻止（ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）」セクシ
ョンの段のいくつかで据え付けられて、廃熱を除去する。この冷却液の小画分（
ｓｍａｌｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、予熱された補給水となる。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、ＮＦ膜軟化装置（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｓｙｓ
ｔｅｍ）は、ＭＳＦ脱気装置の後にＭＳＦ蒸留システムに導入される。この構成
（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の結果、未処理塩水がＮＦ膜システムに入る前に、
酸素、残留塩素、および還元腐食（ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）が未
処理塩水の流れから除去される。特に、ＮＦ処理を受けるべき塩水の流れは、Ｎ
Ｆ膜システムを通過する前に、事前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、ＮＦ
システムを出る軟質塩水の流れを未処理の塩水の流れとブレンドする。このブレ
ンドは、ＭＳＦ脱気装置を通過してから蒸留装置に入る。未処理の塩水の流れの
一部分は、ＮＦ膜システムを通過する前に、脱塩システムの阻止水流（ｒｅｊｅ
ｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅａｍ）の熱によって予熱される。９５〜１１２℃の温度で
操作される従来のＭＳＦ脱塩プラントとは対照的に、本発明のＭＳＦ蒸留システ
ムは、９５〜１８０℃の温度で操作される。この最高温度は、既存のプロセスに
より、特に化学添加剤を使用することにより現在達成できる温度よりも高い。
ｔｅｍ）は、ＭＳＦ脱気装置の後にＭＳＦ蒸留システムに導入される。この構成
（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の結果、未処理塩水がＮＦ膜システムに入る前に、
酸素、残留塩素、および還元腐食（ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）が未
処理塩水の流れから除去される。特に、ＮＦ処理を受けるべき塩水の流れは、Ｎ
Ｆ膜システムを通過する前に、事前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、ＮＦ
システムを出る軟質塩水の流れを未処理の塩水の流れとブレンドする。このブレ
ンドは、ＭＳＦ脱気装置を通過してから蒸留装置に入る。未処理の塩水の流れの
一部分は、ＮＦ膜システムを通過する前に、脱塩システムの阻止水流（ｒｅｊｅ
ｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅａｍ）の熱によって予熱される。９５〜１１２℃の温度で
操作される従来のＭＳＦ脱塩プラントとは対照的に、本発明のＭＳＦ蒸留システ
ムは、９５〜１８０℃の温度で操作される。この最高温度は、既存のプロセスに
より、特に化学添加剤を使用することにより現在達成できる温度よりも高い。
【００３５】
図２は、ＭＳＦに適用される、本発明のプロセスの概略図である。図３には、
ＮＦおよびＭＳＦを使用する投影市場向け動作が示されている。図３に現れてい
る参照符号は、表８ないし表１１に記載されているように、システムの特定段で
の動作状態を示している。図３に示すように、ＮＦ装置は、ＭＳＦ脱気器に入る
前の海水冷却システムの一部である、温供給水を取り入れるシステム（ｓｙｓｔ
ｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｆｅｅｄ）として導入されている。水熱の回収
、およびナノ濾過システムに入る海水の流れの暖化により、ＮＦエレメントの流
束（ｆｌｕｘ）および生産性が著しく増大する。この構成により、供給水流から
酸素、残留塩素、および二酸化炭素を除去し、その水流がＭＳＦ装置に入る前に
その腐食性を低減することができる。ＮＦシステムで放出された二酸化炭素は、
たとえば回収された生産水（ｒｅｃｏｖｅｒｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）
の後処理といった有益な使用のために回収され得る。
ＮＦおよびＭＳＦを使用する投影市場向け動作が示されている。図３に現れてい
る参照符号は、表８ないし表１１に記載されているように、システムの特定段で
の動作状態を示している。図３に示すように、ＮＦ装置は、ＭＳＦ脱気器に入る
前の海水冷却システムの一部である、温供給水を取り入れるシステム（ｓｙｓｔ
ｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｆｅｅｄ）として導入されている。水熱の回収
、およびナノ濾過システムに入る海水の流れの暖化により、ＮＦエレメントの流
束（ｆｌｕｘ）および生産性が著しく増大する。この構成により、供給水流から
酸素、残留塩素、および二酸化炭素を除去し、その水流がＭＳＦ装置に入る前に
その腐食性を低減することができる。ＮＦシステムで放出された二酸化炭素は、
たとえば回収された生産水（ｒｅｃｏｖｅｒｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）
の後処理といった有益な使用のために回収され得る。
【００３６】
図４は、ＮＦシステムおよびプロセスによりたとえば１２５℃まで安全にＴＢ
Ｔを上昇できることを示している。同図は、本発明のＮＦシステムを用いた、Ｍ
ＳＦプラントからの蒸留生成物の増加パーセンテージを示している。図５に示す
ように、本発明のＮＦシステムによる、加圧の関数としての全塩分の減少により
、スケール形成化合物が減少するだけでなく、全塩分が部分的に減少することも
できる。本発明により達成される全塩分の減少は、沸点の上昇を低減するという
利益があり、ブラインの熱力学性を改善し、伝熱係数を改善し、補給水要件（ｍ
ａｋｅ−ｕｐ ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔ）を最適化する。本発明の使用により、表
６に示めすように汚れ係数も低減する。
Ｔを上昇できることを示している。同図は、本発明のＮＦシステムを用いた、Ｍ
ＳＦプラントからの蒸留生成物の増加パーセンテージを示している。図５に示す
ように、本発明のＮＦシステムによる、加圧の関数としての全塩分の減少により
、スケール形成化合物が減少するだけでなく、全塩分が部分的に減少することも
できる。本発明により達成される全塩分の減少は、沸点の上昇を低減するという
利益があり、ブラインの熱力学性を改善し、伝熱係数を改善し、補給水要件（ｍ
ａｋｅ−ｕｐ ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔ）を最適化する。本発明の使用により、表
６に示めすように汚れ係数も低減する。
【００３７】
【表６】
【００３８】
本発明の別の実施形態によれば、軟質塩水は緩衝系に蓄えられる。この蓄えら
れた供給用の軟質水は、未処理の塩水とブレンドして、脱塩システムに導入され
る補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）を形成するのに利用可能である。ブレンドをしない
場合、緩衝系に蓄えられた軟質塩水は脱塩システムに直接注入され得る。供給用
の蓄えられた軟質塩水を、未処理の塩水をブレンドするために２つまたはそれ以
上の脱塩システムに軟質塩水が供給されるクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）供給シ
ステムを形成するために使用することができる。この構成の潜在的な利点は、最
終的に脱塩システムに運ばれる供給水のイオン含有量を確定することができるこ
とである。その結果、プラントの動作状態を調節してエネルギー消費を制御する
ことができる。さらに、緩衝系により、脱塩装置の連続動作を行うことなくイオ
ン選択性膜システムを停止（シャットダウン）することができる。
れた供給用の軟質水は、未処理の塩水とブレンドして、脱塩システムに導入され
る補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）を形成するのに利用可能である。ブレンドをしない
場合、緩衝系に蓄えられた軟質塩水は脱塩システムに直接注入され得る。供給用
の蓄えられた軟質塩水を、未処理の塩水をブレンドするために２つまたはそれ以
上の脱塩システムに軟質塩水が供給されるクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）供給シ
ステムを形成するために使用することができる。この構成の潜在的な利点は、最
終的に脱塩システムに運ばれる供給水のイオン含有量を確定することができるこ
とである。その結果、プラントの動作状態を調節してエネルギー消費を制御する
ことができる。さらに、緩衝系により、脱塩装置の連続動作を行うことなくイオ
ン選択性膜システムを停止（シャットダウン）することができる。
【００３９】
本発明のプロセスにしたがって、シミュレーションを行って、典型的なＭＳＦ
蒸留器に対する補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）をＮＦ前処理する技術的
および経済的実行可能性を評価する。基準プラントは、中東にある既存の５ｍｉ
ｇｄ ＭＳＦ蒸留器である。この参照プラントは、比較的新しいもの（４年未満
のもの）であるように選択され、２つの同じ５ｍｇｉｄ装置を備えている。該プ
ラントはペルシャ湾に建てられ、電力および脱塩プラントの一部として動作する
。プラントは、１０６℃〜１１２℃のＴＢＴで動作する。１０６℃のＴＢＴおよ
び３８℃の海水（夏の状況）での装置の保証される熱比は、熱投入量２３２６ｋ
Ｊにつき留出物７．５ｋｇである。
蒸留器に対する補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）をＮＦ前処理する技術的
および経済的実行可能性を評価する。基準プラントは、中東にある既存の５ｍｉ
ｇｄ ＭＳＦ蒸留器である。この参照プラントは、比較的新しいもの（４年未満
のもの）であるように選択され、２つの同じ５ｍｇｉｄ装置を備えている。該プ
ラントはペルシャ湾に建てられ、電力および脱塩プラントの一部として動作する
。プラントは、１０６℃〜１１２℃のＴＢＴで動作する。１０６℃のＴＢＴおよ
び３８℃の海水（夏の状況）での装置の保証される熱比は、熱投入量２３２６ｋ
Ｊにつき留出物７．５ｋｇである。
【００４０】
当該研究のＮＦ設計は、Ｄｏｗ Ｆｉｌｔｅｃ膜で前処理するために凝固およ
び多元媒体濾過に基づき、７５％のシステム回収率の製造者推奨状態で動作させ
た。ブレンド算定（ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）は、様々な割合の加熱された海水
およびＮＦ生産水を用いて、改良されたブレンドＭＳＦ補給水を生成するように
行われた。その結果を下記の図７に示す。次に、シミュレーションのため、得ら
れたブレンドＭＳＦ補給水を投入水として用いた。
び多元媒体濾過に基づき、７５％のシステム回収率の製造者推奨状態で動作させ
た。ブレンド算定（ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）は、様々な割合の加熱された海水
およびＮＦ生産水を用いて、改良されたブレンドＭＳＦ補給水を生成するように
行われた。その結果を下記の図７に示す。次に、シミュレーションのため、得ら
れたブレンドＭＳＦ補給水を投入水として用いた。
【００４１】
【表７】
【００４２】
次に、ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数
（ＳＩ）が算定され、種々の濃縮係数（ＣＦ）でプロットされる。４つの可能な
動作温度（１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃）それぞれでの、許容可能
なスケーリング指数（ＳＩ）についての最大限度を図６ないし図９に示す。この
データから、濃縮係数（ＣＦ）は要されるＮＦブレンド比に有意に影響を及ぼす
ことが明らかである。たとえば、ＣＦが１．４から１．５に増加するとＮＦブレ
ンド比は約１０％増加する必要がある。
（ＳＩ）が算定され、種々の濃縮係数（ＣＦ）でプロットされる。４つの可能な
動作温度（１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃）それぞれでの、許容可能
なスケーリング指数（ＳＩ）についての最大限度を図６ないし図９に示す。この
データから、濃縮係数（ＣＦ）は要されるＮＦブレンド比に有意に影響を及ぼす
ことが明らかである。たとえば、ＣＦが１．４から１．５に増加するとＮＦブレ
ンド比は約１０％増加する必要がある。
【００４３】
図３は、ＮＦプラントと、シミュレーションで用いられる参照ＭＳＦプラント
のようなＭＳＦプラントとの提案された一体化を描いた工程フロー図を示す。本
発明のプロセスに従って一体化する結果、ＭＳＦプラント（すなわち１０６℃で
動作する典型的な５ｍｉｇｄ多段フラッシュ装置）のＴＢＴを２５％ナノ濾過膜
により１２５℃まで上昇させ、産出高を３３．８％増大させることができる。同
様に、同じＭＳＦプラントのＴＢＴを１０％ナノ濾過膜により１２１℃まで上昇
させ、産出高（収率）を２５％増大させることができる。
のようなＭＳＦプラントとの提案された一体化を描いた工程フロー図を示す。本
発明のプロセスに従って一体化する結果、ＭＳＦプラント（すなわち１０６℃で
動作する典型的な５ｍｉｇｄ多段フラッシュ装置）のＴＢＴを２５％ナノ濾過膜
により１２５℃まで上昇させ、産出高を３３．８％増大させることができる。同
様に、同じＭＳＦプラントのＴＢＴを１０％ナノ濾過膜により１２１℃まで上昇
させ、産出高（収率）を２５％増大させることができる。
【００４４】
表８ないし表１１は、本発明に従って動作した、異なる代替例（１２５℃のＴ
ＢＴおよび１２１℃のＴＢＴ）についての熱と質量の平衡フローシートである。
表８および表１０のフローシートは、海水温度が３８℃の範囲にある夏の状況に
関し、一方、表９および表１１は、海水温度が１５℃である冬の状況に関する。
図３の参照符号１３および表８ないし表１１の対応する列１３は、本発明による
ＮＦ−ＭＳＦシステムからの留出生成物に関する。
ＢＴおよび１２１℃のＴＢＴ）についての熱と質量の平衡フローシートである。
表８および表１０のフローシートは、海水温度が３８℃の範囲にある夏の状況に
関し、一方、表９および表１１は、海水温度が１５℃である冬の状況に関する。
図３の参照符号１３および表８ないし表１１の対応する列１３は、本発明による
ＮＦ−ＭＳＦシステムからの留出生成物に関する。
【００４５】
【表８】
【００４６】
【表９】
【００４７】
【表１０】
【００４８】
【表１１】
【００４９】
表８ないし表１１のデータは、ＭＳＦプラントのＴＢＴおよび産出高がＮＦ前
処理の使用ならびに補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）のブレンドにより有
意に増大することを示している。これらの改善は、軟質塩水の流れと未処理の塩
水とをブレンドして脱塩システムへの供給水を形成することにより達成される。
その結果、より高いＴＢＴでＭＳＦプラントを動作することが可能となる。有利
には、ＮＦおよびＭＳＦプラントについての動作コストがより低い状態で、増大
した産出高が達成され得る。
処理の使用ならびに補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）のブレンドにより有
意に増大することを示している。これらの改善は、軟質塩水の流れと未処理の塩
水とをブレンドして脱塩システムへの供給水を形成することにより達成される。
その結果、より高いＴＢＴでＭＳＦプラントを動作することが可能となる。有利
には、ＮＦおよびＭＳＦプラントについての動作コストがより低い状態で、増大
した産出高が達成され得る。
【００５０】
本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、特許請求されている本発
明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明を変更または改変し得ること
を理解されたい。
明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明を変更または改変し得ること
を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による、ナノ濾過および脱塩システムのハイブリッドを用いた、一体型
ハイブリッド脱塩プロセスの概略フロー図である。
ハイブリッド脱塩プロセスの概略フロー図である。
【図２】
本発明による、多段フラッシュ蒸留に適用した、本発明のプロセスを示す概略
フロー図である。
フロー図である。
【図３】
本発明のプロセスを利用した既存の多段フラッシュ蒸留器とナノ濾過プラント
との一体化を示す概略フロー図である。
との一体化を示す概略フロー図である。
【図４】
ナノ濾過と多段フラッシュ蒸留システムとのハイブリッドからの蒸留生成物の
増加のパーセンテージを示すグラフである。
増加のパーセンテージを示すグラフである。
【図５】
かけた圧力の関数としてのナノ濾過による塩分の減少を示すグラフである。
【図６】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図７】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図８】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図９】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年８月１５日（２００１．８．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】 イオン選択性膜を用いる水脱塩プロセス
【特許請求の範囲】
【請求項１６】 前記緩衝系に貯蔵される前記軟質水は、前記脱塩システム
中に注入される請求項１３に記載の脱塩プロセス。
中に注入される請求項１３に記載の脱塩プロセス。
【請求項１７】 前記軟質水は、２つまたはそれ以上の脱塩システムに、ク
ラスターシステムにより供給され、各システムの前記第２の水流とブレンドされ
る請求項１に記載の脱塩プロセス。
ラスターシステムにより供給され、各システムの前記第２の水流とブレンドされ
る請求項１に記載の脱塩プロセス。
【請求項１８】 前記脱塩システムは、阻止ブライン、ブローダウンブライ
ンおよび、ナノ濾過工程を部分的に施して、前記脱塩システムを通して再循環さ
れる再循環ブラインからなる群から選択される水を含有するブラインを製造する
請求項１に記載の脱塩プロセス。
ンおよび、ナノ濾過工程を部分的に施して、前記脱塩システムを通して再循環さ
れる再循環ブラインからなる群から選択される水を含有するブラインを製造する
請求項１に記載の脱塩プロセス。
【請求項１９】 前記第１の水流が前記イオン選択性膜を通過する前に、前
記水流に化学量論的量の酸を添加する請求項１に記載の脱塩プロセス。
記水流に化学量論的量の酸を添加する請求項１に記載の脱塩プロセス。
【請求項２０】 （ａ）実質的に低減された濃度の硬度イオンを含有する軟 質
水の第１の水流を、前記軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水の第２の 水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する工程であって、前記第 １および第２の水流の供給源は異なる工程と、
（ｂ）前記供給水を前記脱塩システムに通して、飲用性の生産水を形成する工 程とを
含む改良型脱塩プロセスであって、前記改良は、前記脱塩システムに様々な割合 の前記軟質および第２の水流の供給水を導入して、
前記システムの最高操作温度
を増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む脱塩プロセス。
を増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む脱塩プロセス。
【請求項２１】 前記軟質水の流れは、未処理の水をイオン選択性膜に通し
て、前記第１の水流の前記イオン含有量を低減させることにより得られる請求項 ２０ に記載の脱塩プロセス。
て、前記第１の水流の前記イオン含有量を低減させることにより得られる請求項 ２０ に記載の脱塩プロセス。
【請求項２２】 前記水の第１の水流は、前記脱塩システムにより製造され
、前記水は、阻止ブライン、ブローダウンブライン、留出液ブラインおよび再循
環ブラインからなる群から選択される請求項２０に記載の脱塩プロセス。
、前記水は、阻止ブライン、ブローダウンブライン、留出液ブラインおよび再循
環ブラインからなる群から選択される請求項２０に記載の脱塩プロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、１９９９年８月２０日に提出された出願番号第６０／１５０，１５
９号を有する米国仮特許出願に対し優先権を主張するものである。
９号を有する米国仮特許出願に対し優先権を主張するものである。
【０００２】
［発明の背景］
１． 技術分野
本発明は浄水法に関し、特に、脱塩装置に供給される種々の補給水（ｍａｋｅ
−ｕｐ）を形成して飲用性生産水（ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｐｏｒ
ｔａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を生成するために、イオン選択性膜の戦略的使用
により水を脱塩する改善プロセスに関する。
−ｕｐ）を形成して飲用性生産水（ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ｐｏｒ
ｔａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ）を生成するために、イオン選択性膜の戦略的使用
により水を脱塩する改善プロセスに関する。
【０００３】
２． 関連技術の説明
飲用生産水を生成するために塩水を脱塩する基本的なプロセスには、たとえば
、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、逆浸透、および蒸気圧縮蒸留が挙げら
れる。これらのプロセスのそれぞれは、独自の特性および制限を有する十分に確
立された技術である。未処理の塩水に見られるスケール形成イオン、塩水、およ
び他の不純物の高い含有量は、上記の従来の脱塩プロセスのいずれを用いる大規
模プラントにも効率、エネルギー消費、およびメンテナンスにマイナス的な影響
を及ぼす。このような高濃度の不純物のために、スケール防止試薬を供給水また
は装置に加えて、スケール形成イオンによる不都合な結果を最低限にすることが
一般に知られている。
、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、逆浸透、および蒸気圧縮蒸留が挙げら
れる。これらのプロセスのそれぞれは、独自の特性および制限を有する十分に確
立された技術である。未処理の塩水に見られるスケール形成イオン、塩水、およ
び他の不純物の高い含有量は、上記の従来の脱塩プロセスのいずれを用いる大規
模プラントにも効率、エネルギー消費、およびメンテナンスにマイナス的な影響
を及ぼす。このような高濃度の不純物のために、スケール防止試薬を供給水また
は装置に加えて、スケール形成イオンによる不都合な結果を最低限にすることが
一般に知られている。
【０００４】
大規模な脱塩プロジェクトに世界規模で共通に使用されている多段フラッシュ
蒸留は、そのプロセスで使用され得る最高のブライン温度（最高ブライン温度、
すなわちＴＢＴ）によりその性能が制限されている。最高温度よりも高い温度で
は、スケール阻害剤は効力がなく、内面に著しい汚れが急速に生じるであろう。
これを除去するのには費用と時間がかかり得る。
蒸留は、そのプロセスで使用され得る最高のブライン温度（最高ブライン温度、
すなわちＴＢＴ）によりその性能が制限されている。最高温度よりも高い温度で
は、スケール阻害剤は効力がなく、内面に著しい汚れが急速に生じるであろう。
これを除去するのには費用と時間がかかり得る。
【０００５】
膜技術は、淡水と比較して塩水の高いイオン含有量を低減するために、塩水の
前処理に使用されている。たとえば、米国特許第４，７２３，６０３号は、不溶
性塩沈殿物をその場で形成した注入水からの先駆イオンを、地下炭化水素支持形
成で既に存在している常駐イオンと接触した際に除去するプロセスを開示してい
る。不溶性塩沈殿物の先駆イオンはＲＯ膜を用いて除去される。
前処理に使用されている。たとえば、米国特許第４，７２３，６０３号は、不溶
性塩沈殿物をその場で形成した注入水からの先駆イオンを、地下炭化水素支持形
成で既に存在している常駐イオンと接触した際に除去するプロセスを開示してい
る。不溶性塩沈殿物の先駆イオンはＲＯ膜を用いて除去される。
【０００６】
脱塩に関してのより重要なこととして、国際特許ＷＯ９９／１６７１４号は、
飲用できる生産水を形成するために、膜技術と基本的な脱塩プロセスとの組み合
わせを開示している。この文献によれば、高含有量の硬度スケール形成イオンを
含有する塩水が、ナノ濾過膜を通って脱塩システムへの補給水を形成する。ナノ
濾過軟化膜は、硬度スケール形成イオンおよび他の不純物を選択的に除去して海
水を軟化するのに用いられる。ナノ濾過処理により、補給水は、脱塩システムを
通過するときにイオン含有量を低減される。ナノ濾過と脱塩システムとの組み合
わせを用いると、スケーリングおよびファウリングの傾向が低減することが報告
されている。しかしながら、この文献は、最適なシステムおよび回収を達成する
ために、たとえば圧力、温度、補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）などの一定の条件の中で
の相互関係を利用するいかなる手段も示唆していない。
飲用できる生産水を形成するために、膜技術と基本的な脱塩プロセスとの組み合
わせを開示している。この文献によれば、高含有量の硬度スケール形成イオンを
含有する塩水が、ナノ濾過膜を通って脱塩システムへの補給水を形成する。ナノ
濾過軟化膜は、硬度スケール形成イオンおよび他の不純物を選択的に除去して海
水を軟化するのに用いられる。ナノ濾過処理により、補給水は、脱塩システムを
通過するときにイオン含有量を低減される。ナノ濾過と脱塩システムとの組み合
わせを用いると、スケーリングおよびファウリングの傾向が低減することが報告
されている。しかしながら、この文献は、最適なシステムおよび回収を達成する
ために、たとえば圧力、温度、補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）などの一定の条件の中で
の相互関係を利用するいかなる手段も示唆していない。
【０００７】
これらの開示にもかかわらず、この種のハイブリッド脱塩システムの操作条件
、効率、および収率を改善するために、上記２つの技術の組み合わせを最適化す
るプロセスが依然として大いに必要とされていると考えられよう。
、効率、および収率を改善するために、上記２つの技術の組み合わせを最適化す
るプロセスが依然として大いに必要とされていると考えられよう。
【０００８】
［発明の概要］
したがって、本発明は、最適な操作条件での水を脱塩するための改善プロセス
に関する。本発明によれば、硬度イオンの含有量は、あらゆる脱塩システムの所
望の最高操作温度または飲用生産水の所望の回収を達成し得るように、脱塩シス
テムへの補給水から十分に低減される。この直接的な結果として、脱塩プラント
のより費用効果のある操作、かかるプラントのエネルギー消費の低減、および飲
用水の高い収率を含む多くの利点が実現される。さらに、スケール防止剤の使用
は有益に最小限になるか、あるいは完全になくなる。これらの利点および他の利
点は、膜と従来の脱塩技術との組み合わせに基づいて、ハイブリッド脱塩システ
ムの特定的な改良により達成される。
に関する。本発明によれば、硬度イオンの含有量は、あらゆる脱塩システムの所
望の最高操作温度または飲用生産水の所望の回収を達成し得るように、脱塩シス
テムへの補給水から十分に低減される。この直接的な結果として、脱塩プラント
のより費用効果のある操作、かかるプラントのエネルギー消費の低減、および飲
用水の高い収率を含む多くの利点が実現される。さらに、スケール防止剤の使用
は有益に最小限になるか、あるいは完全になくなる。これらの利点および他の利
点は、膜と従来の脱塩技術との組み合わせに基づいて、ハイブリッド脱塩システ
ムの特定的な改良により達成される。
【０００９】
以下の説明を通して用いられているように、「塩水」という用語は、たとえば
硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸イオンな
どの硬度またはスケール形成イオンを有意な濃度で含有する水を含むものとする
。本発明により意図される塩水給源には、海水、湾水、溶液中の阻止ブライン、
ブローダウンブライン、および再循環ブライン、ならびに１，５００ｍｇ／リッ
トルを超える硬度イオンのイオン含有量を有する溶性塩を含有する欠陥水（ｉｍ
ｐａｉｒｅｄ ｗａｔｅｒ）が挙げられるがこれらに限定されない。
硫酸塩イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸イオンな
どの硬度またはスケール形成イオンを有意な濃度で含有する水を含むものとする
。本発明により意図される塩水給源には、海水、湾水、溶液中の阻止ブライン、
ブローダウンブライン、および再循環ブライン、ならびに１，５００ｍｇ／リッ
トルを超える硬度イオンのイオン含有量を有する溶性塩を含有する欠陥水（ｉｍ
ｐａｉｒｅｄ ｗａｔｅｒ）が挙げられるがこれらに限定されない。
【００１０】
本発明によれば、高濃度の硬度イオンを含有する水の第１の水流は、イオン選
択性膜を通過して、硬度イオン含有量の低減された軟質生産水を形成する。軟質 水 は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水の第２の水流とブレンドされ
て、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、この供給水は脱塩システムに導
入されて、飲用品質の生産水を形成する。供給水の軟質水含有量は少なくとも５
％である。脱塩システムは、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸
気圧縮蒸留を含む１つまたは複数の脱塩プロセスである。
択性膜を通過して、硬度イオン含有量の低減された軟質生産水を形成する。軟質 水 は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水の第２の水流とブレンドされ
て、脱塩システムへの供給水を形成する。次に、この供給水は脱塩システムに導
入されて、飲用品質の生産水を形成する。供給水の軟質水含有量は少なくとも５
％である。脱塩システムは、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸
気圧縮蒸留を含む１つまたは複数の脱塩プロセスである。
【００１１】
本発明の一実施形態では、ナノ濾過（ＮＦ）膜はイオン選択性膜として用いら
れる。１つまたは複数のかかるＮＦ膜を含むＮＦ膜軟化システムは、多段フラッ
シュ（ＭＳＦ）蒸留プラントと組み合わせられる。ＮＦシステムは、ＭＳＦ脱気
器の後に導入される。一実施形態では、未処理の塩水はまず、ＮＦシステムに入
る前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、軟質海水の流れは、ＮＦシステムを
出て、軟質水から非凝縮性ガスを除去するためにＭＳＦ脱気器に入る。未処理の
塩水の流れの一部は、ＮＦ膜システムを通過する前に脱塩プラントの阻止セクシ
ョンを出る阻止水流の熱によって予熱される。ＭＳＦ蒸留システムは、９５℃〜
１８０℃のＴＢＴで操作される。ＮＦ膜システムは、５〜６０Ｂａｒの様々な圧
力で操作される。より詳細に説明するために、ＮＦシステムの操作圧力を変える
能力は、軟質水のイオン含有量および量を抑制する手段を提供する。
れる。１つまたは複数のかかるＮＦ膜を含むＮＦ膜軟化システムは、多段フラッ
シュ（ＭＳＦ）蒸留プラントと組み合わせられる。ＮＦシステムは、ＭＳＦ脱気
器の後に導入される。一実施形態では、未処理の塩水はまず、ＮＦシステムに入
る前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、軟質海水の流れは、ＮＦシステムを
出て、軟質水から非凝縮性ガスを除去するためにＭＳＦ脱気器に入る。未処理の
塩水の流れの一部は、ＮＦ膜システムを通過する前に脱塩プラントの阻止セクシ
ョンを出る阻止水流の熱によって予熱される。ＭＳＦ蒸留システムは、９５℃〜
１８０℃のＴＢＴで操作される。ＮＦ膜システムは、５〜６０Ｂａｒの様々な圧
力で操作される。より詳細に説明するために、ＮＦシステムの操作圧力を変える
能力は、軟質水のイオン含有量および量を抑制する手段を提供する。
【００１２】
別の実施形態では、軟質水を緩衝系に貯蔵し、そこから軟質水より高濃度の硬 度イオンを含有する水
の流れとブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成す
る。代替的に、緩衝系に貯蔵された軟質水を、脱塩システムに注入する。さらに
、軟質水のこの貯蔵供給水を用いて、軟質水が緩衝系から２つ以上の脱塩システ
ムに供給されて軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドするクラ
スター供給システムを形成する。
る。代替的に、緩衝系に貯蔵された軟質水を、脱塩システムに注入する。さらに
、軟質水のこの貯蔵供給水を用いて、軟質水が緩衝系から２つ以上の脱塩システ
ムに供給されて軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドするクラ
スター供給システムを形成する。
【００１３】
さらなる別の実施形態では、脱塩プロセス中に生成された阻止ブライン、ブロ
ーダウンブライン、または再循環ブラインの部分流は、ナノ濾過工程を受けて、
脱塩システムを通って再循環される。
ーダウンブライン、または再循環ブラインの部分流は、ナノ濾過工程を受けて、
脱塩システムを通って再循環される。
【００１４】
［好適な実施の形態の説明］
イオン選択性膜および従来の真水化（ｗａｔｅｒ ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ
）システムの組み合わせに基づいた従来技術の脱塩プロセスが、本発明により著
しく改良される。目下の説明および図に示すように本発明の特徴および原理を読
んで理解することで、本発明の意図する種類の真水化システムを設計、製造、お
よび操作する熟練の技術者は、本発明を実施でき、本発明の利益を実現できよう
。
）システムの組み合わせに基づいた従来技術の脱塩プロセスが、本発明により著
しく改良される。目下の説明および図に示すように本発明の特徴および原理を読
んで理解することで、本発明の意図する種類の真水化システムを設計、製造、お
よび操作する熟練の技術者は、本発明を実施でき、本発明の利益を実現できよう
。
【００１５】
本発明の一態様によれば、改良は、脱塩プラントに対する補給水をいずれの操
作段階でも、最高操作温度および飲用水の収率の増加を達成するように意図して
構成することができるということが見出されたことによる。驚くべきことに、供
給水からのカルシウムイオンおよび硫酸塩イオンの部分除去でさえ、脱塩プラン
トの性能を有益に改善するであろうことが見出されている。この改善は、従来技
術により示唆されるものではない。特に、様々な割合の軟質水と軟質水流より高 濃度の硬度イオンを含有する水 を含む供給水とを使用することにより、硬度イオ
ンの濃度が十分に低減され、それにより、脱塩プロセスのＴＢＴを有益に増大す
ることができる。高い操作温度は、エネルギーおよび化学物質のより低い消費率
で、産出性、回収および性能の増加をもたらす。その結果、操作やメンテナンス
を含む脱塩化水産出にかかる費用が、従来技術のハイブリッドシステムに比べて
劇的に低減される。
作段階でも、最高操作温度および飲用水の収率の増加を達成するように意図して
構成することができるということが見出されたことによる。驚くべきことに、供
給水からのカルシウムイオンおよび硫酸塩イオンの部分除去でさえ、脱塩プラン
トの性能を有益に改善するであろうことが見出されている。この改善は、従来技
術により示唆されるものではない。特に、様々な割合の軟質水と軟質水流より高 濃度の硬度イオンを含有する水 を含む供給水とを使用することにより、硬度イオ
ンの濃度が十分に低減され、それにより、脱塩プロセスのＴＢＴを有益に増大す
ることができる。高い操作温度は、エネルギーおよび化学物質のより低い消費率
で、産出性、回収および性能の増加をもたらす。その結果、操作やメンテナンス
を含む脱塩化水産出にかかる費用が、従来技術のハイブリッドシステムに比べて
劇的に低減される。
【００１６】
本発明によれば、脱塩プラントに対する補給水のイオン含有量を維持する際に
柔軟性を提供するために、１つまたは複数のイオン選択性膜が脱塩システムに導
入される。既知であって当業界で認識されている脱塩システムのいずれも、本発
明に用いることができる。逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、およ
び蒸気圧縮蒸留などの脱塩プロセスが関連産業で広く知られており、文献に十分
に記載されている。いずれのこれらの従来システムの操作は、十分に当該熟練技
術者の認識範囲内であると考えられる。
柔軟性を提供するために、１つまたは複数のイオン選択性膜が脱塩システムに導
入される。既知であって当業界で認識されている脱塩システムのいずれも、本発
明に用いることができる。逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、およ
び蒸気圧縮蒸留などの脱塩プロセスが関連産業で広く知られており、文献に十分
に記載されている。いずれのこれらの従来システムの操作は、十分に当該熟練技
術者の認識範囲内であると考えられる。
【００１７】
同様に、イオン選択性膜も当分野で知られている。本発明により意図されるよ
うに、膜は、硬度イオンが膜を通ることを選択的に防止するが同時に水および無
害イオンは通させる膜であることが好ましい。本発明の明確な目的のために、膜
は硬度イオンを選択的に除去して軟水化するために用いられる。膜の選択性は膜
の特性機能であり、たとえば膜の孔径または電荷が挙げられる。したがって、こ
れらの基準を満たす、既知の市販により入手可能なイオン選択性膜のいずれも本
発明により用いることができる。たとえば、ポリアミド膜は、硫酸塩イオン、カ
ルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンが該膜を通ること
を選択的に防止するのに特に有効である。商標名ＳＲ９０−４００（Ｆｉｌｍ
Ｔｅｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはＨｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−
１を有するポリアミド膜が好ましい。Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０ ４００とＨｙ
ｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−１の膜エレメント（ｅｌｅｍｅｍｔ）の比較を
表１に示す。
うに、膜は、硬度イオンが膜を通ることを選択的に防止するが同時に水および無
害イオンは通させる膜であることが好ましい。本発明の明確な目的のために、膜
は硬度イオンを選択的に除去して軟水化するために用いられる。膜の選択性は膜
の特性機能であり、たとえば膜の孔径または電荷が挙げられる。したがって、こ
れらの基準を満たす、既知の市販により入手可能なイオン選択性膜のいずれも本
発明により用いることができる。たとえば、ポリアミド膜は、硫酸塩イオン、カ
ルシウムイオン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンが該膜を通ること
を選択的に防止するのに特に有効である。商標名ＳＲ９０−４００（Ｆｉｌｍ
Ｔｅｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはＨｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−
１を有するポリアミド膜が好ましい。Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０ ４００とＨｙ
ｄｒａｎａｕｔｉｃｓ ＣＴＣ−１の膜エレメント（ｅｌｅｍｅｍｔ）の比較を
表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
後続の表２ないし５は、イオン選択性膜の使用により、脱塩装置に供給される
べき海水補給水（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｍａｋｅ−ｕｐ）から、最も有意なスケ
ーリング化合物の大部分が除去されるであろうことを示している。ＭＳＦ再循環
水、およびペルシャ湾海水の平均的な海水供給水の典型的な化学組成が下の表２
に示されている。しかしながら、本発明によれば、高濃度の硬度イオンを有する 水 の第１の水流は、イオン選択性膜を通って、軟質水を形成する。次に、軟質水 は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドされて、補給水のス
ケーリングポテンシャル（ｓｃａｌｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を低下させる
。表３のデータは、ＮＦ膜の性能を表している。さらに表３は、ナトリウム、カ
リウム、塩化物の一価イオンよりもはるかに高い割合の、硫酸塩イオン、マグネ
シウムイオン、カルシウムイオン、および重炭酸塩イオンの除去を示している。
ＮＦ膜Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０を使用する場合の硫酸塩イオン、カルシウムイ
オン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンの典型的な低減を表４に示す
。表４は、ＮＦ技術を用いて、第１の段と、後続のナノ濾過（ｎａｎｏｆｉｌｔ
ｒａｔｉｏｎ）段とにおけるスケール形成イオンを阻止する高度なシステムを達
成することができることを示している。最後に、図５は、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉ
ｃｓ製のナノ濾過膜の性能を示す。
べき海水補給水（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ｍａｋｅ−ｕｐ）から、最も有意なスケ
ーリング化合物の大部分が除去されるであろうことを示している。ＭＳＦ再循環
水、およびペルシャ湾海水の平均的な海水供給水の典型的な化学組成が下の表２
に示されている。しかしながら、本発明によれば、高濃度の硬度イオンを有する 水 の第１の水流は、イオン選択性膜を通って、軟質水を形成する。次に、軟質水 は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドされて、補給水のス
ケーリングポテンシャル（ｓｃａｌｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を低下させる
。表３のデータは、ＮＦ膜の性能を表している。さらに表３は、ナトリウム、カ
リウム、塩化物の一価イオンよりもはるかに高い割合の、硫酸塩イオン、マグネ
シウムイオン、カルシウムイオン、および重炭酸塩イオンの除去を示している。
ＮＦ膜Ｆｉｌｍｔｅｃ ＳＲ９０を使用する場合の硫酸塩イオン、カルシウムイ
オン、マグネシウムイオン、および重炭酸塩イオンの典型的な低減を表４に示す
。表４は、ＮＦ技術を用いて、第１の段と、後続のナノ濾過（ｎａｎｏｆｉｌｔ
ｒａｔｉｏｎ）段とにおけるスケール形成イオンを阻止する高度なシステムを達
成することができることを示している。最後に、図５は、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉ
ｃｓ製のナノ濾過膜の性能を示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
しかしながら、本発明の利点および改善には、国際特許ＷＯ９９／１６７１４
に開示されるような、飲用水の生産のためのイオン選択性膜と脱塩プロセスとの
単なる組み合わせによるものではない。むしろ、従来では認識されていない、本
発明の利点は、部分的には、システムの最高操作温度（ｔｏｐ ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を上昇させるための、かつ飲用水の収率を増加
させるための、脱塩システムへの、様々な割合の軟質および未処理の水を含有す
る供給水の導入によるものである。これとは対照的に、国際特許ＷＯ９９／１６
７１４は、１００％の供給水が脱塩装置に供給される前にナノ濾過の前処理工程
を受けるハイブリッド法を教示している。さらにイオン選択性膜は、有利には、
本発明に従い、様々な圧力でエネルギー費の関数として作動されて、脱塩プラン
トの費用効果の大幅な改善を達成し得る。国際特許ＷＯ９９／１６７１４には、
補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の可変比率および／または操作圧力が脱塩プラントの
性能を有益に改善するであろうという説明または示唆なない。
に開示されるような、飲用水の生産のためのイオン選択性膜と脱塩プロセスとの
単なる組み合わせによるものではない。むしろ、従来では認識されていない、本
発明の利点は、部分的には、システムの最高操作温度（ｔｏｐ ｏｐｅｒａｔｉ
ｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を上昇させるための、かつ飲用水の収率を増加
させるための、脱塩システムへの、様々な割合の軟質および未処理の水を含有す
る供給水の導入によるものである。これとは対照的に、国際特許ＷＯ９９／１６
７１４は、１００％の供給水が脱塩装置に供給される前にナノ濾過の前処理工程
を受けるハイブリッド法を教示している。さらにイオン選択性膜は、有利には、
本発明に従い、様々な圧力でエネルギー費の関数として作動されて、脱塩プラン
トの費用効果の大幅な改善を達成し得る。国際特許ＷＯ９９／１６７１４には、
補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の可変比率および／または操作圧力が脱塩プラントの
性能を有益に改善するであろうという説明または示唆なない。
【００２５】
本発明の広範な態様によれば、高濃度の硬度イオンを含有する水である第１の
水流がイオン選択性膜を通って、濃度が低減した硬度イオンを有する軟質水を形
成する。この軟質水を、軟質水より高濃度の硬度イオンを多く含有する未処理の 水 である第２の水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。次に
、この供給水が脱塩システムに導入されて、飲用品質の生産水を生成する。軟質 水 の割合は、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の少なくとも５％である。軟質水の給源
はまた、イオン選択性膜および／または脱塩システムを既に通り、脱塩システム
中を再循環したいずれの水の流れによっても供給され得ることを理解されたい。
本発明により意図されるような脱塩システムへの補給水を形成するために、ブレ
ンドするのに適した軟質水を決定的にするのは、濃度が低減された硬度イオンで
ある。
水流がイオン選択性膜を通って、濃度が低減した硬度イオンを有する軟質水を形
成する。この軟質水を、軟質水より高濃度の硬度イオンを多く含有する未処理の 水 である第２の水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する。次に
、この供給水が脱塩システムに導入されて、飲用品質の生産水を生成する。軟質 水 の割合は、補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）の少なくとも５％である。軟質水の給源
はまた、イオン選択性膜および／または脱塩システムを既に通り、脱塩システム
中を再循環したいずれの水の流れによっても供給され得ることを理解されたい。
本発明により意図されるような脱塩システムへの補給水を形成するために、ブレ
ンドするのに適した軟質水を決定的にするのは、濃度が低減された硬度イオンで
ある。
【００２６】
スケール形成イオン、特に炭酸塩および水酸化マグネシウムのスケールからの
さらなる保護は、海水がイオン選択性膜を通る前に、化学量論的量の酸、たとえ
ば１０〜１００ｐｐｍの海水供給水を添加することである。この目的に適した酸
の例としては、塩酸および硫酸が挙げられる。酸の添加により、イオン選択性膜
が保護され、阻止および濾過が改善され、アルカリ度が低減される。さらに、酸
および膜の処理の組み合わせは、スケール防止剤（ａｎｔｉｓｃａｌａｎｔ）の
使用を低減あるいは任意になくすことにより、脱塩プラントに追加的な保護を提
供できる。
さらなる保護は、海水がイオン選択性膜を通る前に、化学量論的量の酸、たとえ
ば１０〜１００ｐｐｍの海水供給水を添加することである。この目的に適した酸
の例としては、塩酸および硫酸が挙げられる。酸の添加により、イオン選択性膜
が保護され、阻止および濾過が改善され、アルカリ度が低減される。さらに、酸
および膜の処理の組み合わせは、スケール防止剤（ａｎｔｉｓｃａｌａｎｔ）の
使用を低減あるいは任意になくすことにより、脱塩プラントに追加的な保護を提
供できる。
【００２７】
図１は、選択性イオン膜と、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸留、蒸気圧縮
蒸留、および逆浸透蒸留を含む脱塩システムとのハイブリッドを用いた、一体化
されたハイブリッド脱塩プロセスの基本的な流れ図を示している。図１に示すよ
うに、取り込まれた塩水（ｉｎｔａｋｅ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ）の水流を脱塩
プラントの熱阻止セクションからの補給水流の一部分とブレンドする。熱阻止セ
クションからの補給水流は、含有量が低減された硬度イオンにより特徴づけられ
る。ＮＦ処理を受けるべき海水の流れは前処理を受けて、固定された媒質濾過（
ｆｉｘｅｄ ｍｅｄｉａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）もしくは微細濾過装置または
超濾過装置といった手段によって、懸濁した固体を除去する。５またはそれより
高いＳＤＩ（ｓｉｌｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）を有する海水の流れは、
溶液の浸透圧よりも低い５〜８０Ｂａｒで加圧され、ＮＦ膜装置に入る。ＮＦ膜
装置は通常２：１の比で複数のアレイからなっている。各ＮＦモジュールは４〜
８のＮＦ素子を含む。次に、処理済みの軟質海水の流れが未処理の塩水とブレン
ドされて、示される脱塩装置のいずれもへの補給水を形成する。
蒸留、および逆浸透蒸留を含む脱塩システムとのハイブリッドを用いた、一体化
されたハイブリッド脱塩プロセスの基本的な流れ図を示している。図１に示すよ
うに、取り込まれた塩水（ｉｎｔａｋｅ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ）の水流を脱塩
プラントの熱阻止セクションからの補給水流の一部分とブレンドする。熱阻止セ
クションからの補給水流は、含有量が低減された硬度イオンにより特徴づけられ
る。ＮＦ処理を受けるべき海水の流れは前処理を受けて、固定された媒質濾過（
ｆｉｘｅｄ ｍｅｄｉａ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）もしくは微細濾過装置または
超濾過装置といった手段によって、懸濁した固体を除去する。５またはそれより
高いＳＤＩ（ｓｉｌｔ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）を有する海水の流れは、
溶液の浸透圧よりも低い５〜８０Ｂａｒで加圧され、ＮＦ膜装置に入る。ＮＦ膜
装置は通常２：１の比で複数のアレイからなっている。各ＮＦモジュールは４〜
８のＮＦ素子を含む。次に、処理済みの軟質海水の流れが未処理の塩水とブレン
ドされて、示される脱塩装置のいずれもへの補給水を形成する。
【００２８】
本発明の重要で有益な別の態様は、イオン選択性膜を様々な圧力で電気料の関
数として操作して、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最大にし得ると
いう認識である。一般的にイオン選択性膜は、あらゆる場合に、処理されるべき
塩水の流れの浸透圧よりも低い、５〜８０Ｂａｒの圧力で操作される。操作圧力
高域（ｕｐｐｅｒ ｒａｎｇｅ）では、スケール形成イオンおよび全塩分の低減
の増大が見られる。しかしながら、このような高い圧力でのイオン選択性膜シス
テムの操作は、エネルギー利用率の高い需要を要する。したがって、電気費の関
数としての操作圧力の可変性が、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最
適化する。
数として操作して、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最大にし得ると
いう認識である。一般的にイオン選択性膜は、あらゆる場合に、処理されるべき
塩水の流れの浸透圧よりも低い、５〜８０Ｂａｒの圧力で操作される。操作圧力
高域（ｕｐｐｅｒ ｒａｎｇｅ）では、スケール形成イオンおよび全塩分の低減
の増大が見られる。しかしながら、このような高い圧力でのイオン選択性膜シス
テムの操作は、エネルギー利用率の高い需要を要する。したがって、電気費の関
数としての操作圧力の可変性が、エネルギー効果および脱塩プラントの収率を最
適化する。
【００２９】
この任意選択は、電力の使用に関して季節的におよび日によって広範に変動が
ある中東のような地域において、特に有益であり得る。たとえば、最大ピークの
エネルギー需要があり、高いコストがそれに付随している夏では、イオン選択性
膜システムは可能な限り最も低い圧力で操作され、それによって、スケール形成
イオン含有量の低減に悪影響を及ぼすことなくエネルギー消費を最低限にする。
これとは反対に、冬の間のオフピークの電力需要では、イオン選択性膜システム
は操作圧力の広域で操作されて、脱塩プラントの生産性および効率性を増大する
。かかるシステムを操作圧力を制御する能力は、経験のあるプラントオペレータ
の技術力の範囲内である。この利点により、プラントオペレータは操作時に最大
エネルギー効率的な状態でイオン含有量および軟化生産水の品質を決定すること
ができる。
ある中東のような地域において、特に有益であり得る。たとえば、最大ピークの
エネルギー需要があり、高いコストがそれに付随している夏では、イオン選択性
膜システムは可能な限り最も低い圧力で操作され、それによって、スケール形成
イオン含有量の低減に悪影響を及ぼすことなくエネルギー消費を最低限にする。
これとは反対に、冬の間のオフピークの電力需要では、イオン選択性膜システム
は操作圧力の広域で操作されて、脱塩プラントの生産性および効率性を増大する
。かかるシステムを操作圧力を制御する能力は、経験のあるプラントオペレータ
の技術力の範囲内である。この利点により、プラントオペレータは操作時に最大
エネルギー効率的な状態でイオン含有量および軟化生産水の品質を決定すること
ができる。
【００３０】
本発明はまた、イオン選択性膜システムを通るブライン（ｂｒｉｎｅ）水流の
一部分を再循環する任意選択を設けている。処理済みの水流は、スケール形成イ
オンを十分に低減された再循環水流と結流されて、脱塩システムの最高操作温度
を増大させる。同様に、別の実施形態では、イオン選択性膜システムは、スケー
ル形成イオンの濃度が最も高い、ブライン（ｂｒｉｎｅ）のブローダウン地点に
導入される。次に、ブローダウンの一部分がナノ濾過工程を受け、脱塩システム
へ再循環される。
一部分を再循環する任意選択を設けている。処理済みの水流は、スケール形成イ
オンを十分に低減された再循環水流と結流されて、脱塩システムの最高操作温度
を増大させる。同様に、別の実施形態では、イオン選択性膜システムは、スケー
ル形成イオンの濃度が最も高い、ブライン（ｂｒｉｎｅ）のブローダウン地点に
導入される。次に、ブローダウンの一部分がナノ濾過工程を受け、脱塩システム
へ再循環される。
【００３１】
本発明の有益な実施形態は、ＮＦ膜システムとＭＳＦ蒸留との組み合わせであ
る。ＭＳＦ蒸留の原理は単純である。海水供給水が加圧され、最大のプラント温
度まで加熱される。加熱された液体が、その液体の飽和蒸気圧よりもわずかに低
く維持されているチャンバに放出されると、その水の成分のフラクションが急に
蒸発する（ｆｌａｓｈ ｉｎｔｏ ｓｔｅａｍ）。この瞬間的蒸発（ｆｌａｓｈ
ｓｔｅａｍ）は次に、ミスト分離器を通って通過し、伝熱管の外面上に凝縮す
る際に懸濁されたブライン滴を取り除かれる。凝縮した液体は熱い生産水として
トレイに滴下する。
る。ＭＳＦ蒸留の原理は単純である。海水供給水が加圧され、最大のプラント温
度まで加熱される。加熱された液体が、その液体の飽和蒸気圧よりもわずかに低
く維持されているチャンバに放出されると、その水の成分のフラクションが急に
蒸発する（ｆｌａｓｈ ｉｎｔｏ ｓｔｅａｍ）。この瞬間的蒸発（ｆｌａｓｈ
ｓｔｅａｍ）は次に、ミスト分離器を通って通過し、伝熱管の外面上に凝縮す
る際に懸濁されたブライン滴を取り除かれる。凝縮した液体は熱い生産水として
トレイに滴下する。
【００３２】
気化しなかった（ｕｎｆｌａｓｈｅｄ）ブラインは第２のチャンバ、すなわち
段に入り、そこにおいて低温で急に蒸発し、それにより生産水の追加量を産出す
る。同時に、第１の段からの留出物は、第２の段において留出物トレイまで通っ
て、そのいくらかの熱を放棄する。急速冷却工程（ｆｌａｓｈ−ｃｏｏｌｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ）が、冷却ブラインおよび冷却留出物がそれぞれ、ブローダウ
ンブラインおよび生産水としてプラントから最終的に放出されるまで、段ごとに
（ｆｒｏｍ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｓｔａｇｅ）繰り返される。
段に入り、そこにおいて低温で急に蒸発し、それにより生産水の追加量を産出す
る。同時に、第１の段からの留出物は、第２の段において留出物トレイまで通っ
て、そのいくらかの熱を放棄する。急速冷却工程（ｆｌａｓｈ−ｃｏｏｌｉｎｇ
ｐｒｏｃｅｓｓ）が、冷却ブラインおよび冷却留出物がそれぞれ、ブローダウ
ンブラインおよび生産水としてプラントから最終的に放出されるまで、段ごとに
（ｆｒｏｍ ｓｔａｇｅ ｔｏ ｓｔａｇｅ）繰り返される。
【００３３】
各段で蒸気を凝結する管の内部を通って流れる再循環水流は、凝結物の潜熱を
除去する作用をする。潜熱を除去する際に、循環ブラインをその工程のほぼ最高
操作温度にまで予熱し、同時に凝結蒸気のエネルギーを回収（ｒｅｃｏｖｅｒｙ
）する。多段フラッシュ蒸留プラントのこの部分を、「熱回収」セクションと呼
ぶ。予熱されたブラインは最終的に、外部の給源からの蒸気を供給されたブライ
ンヒータで最高操作温度にまで引き上げられる。プラントの冷端（ｃｏｏｌ ｅ
ｎｄ）で、管の別個の組が「熱阻止（ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）」セクシ
ョンの段のいくつかで据え付けられて、廃熱を除去する。この冷却液の小画分（
ｓｍａｌｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、予熱された補給水となる。
除去する作用をする。潜熱を除去する際に、循環ブラインをその工程のほぼ最高
操作温度にまで予熱し、同時に凝結蒸気のエネルギーを回収（ｒｅｃｏｖｅｒｙ
）する。多段フラッシュ蒸留プラントのこの部分を、「熱回収」セクションと呼
ぶ。予熱されたブラインは最終的に、外部の給源からの蒸気を供給されたブライ
ンヒータで最高操作温度にまで引き上げられる。プラントの冷端（ｃｏｏｌ ｅ
ｎｄ）で、管の別個の組が「熱阻止（ｈｅａｔ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）」セクシ
ョンの段のいくつかで据え付けられて、廃熱を除去する。この冷却液の小画分（
ｓｍａｌｌ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、予熱された補給水となる。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、ＮＦ膜軟化装置（ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｓｙｓ
ｔｅｍ）は、ＭＳＦ脱気装置の後にＭＳＦ蒸留システムに導入される。この構成
（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の結果、未処理水がＮＦ膜システムに入る前に、酸
素、残留塩素、および還元腐食（ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）が水の
流れから除去される。特に、ＮＦ処理を受けるべき水の流れは、ＮＦ膜システム
を通過する前に、事前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、ＮＦシステムを出
る軟質水の流れを、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する第２の水の流れと
ブレンドする。このブレンドは、ＭＳＦ脱気装置を通過してから蒸留装置に入る
。未処理の水の流れの一部分は、ＮＦ膜システムを通過する前に、脱塩システム
の阻止水流（ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅａｍ）の熱によって予熱される。９
５〜１１２℃の温度で操作される従来のＭＳＦ脱塩プラントとは対照的に、本発
明のＭＳＦ蒸留システムは、９５〜１８０℃の温度で操作される。この最高温度
は、既存のプロセスにより、特に化学添加剤を使用することにより現在達成でき
る温度よりも高い。
ｔｅｍ）は、ＭＳＦ脱気装置の後にＭＳＦ蒸留システムに導入される。この構成
（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の結果、未処理水がＮＦ膜システムに入る前に、酸
素、残留塩素、および還元腐食（ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）が水の
流れから除去される。特に、ＮＦ処理を受けるべき水の流れは、ＮＦ膜システム
を通過する前に、事前に脱気前処理工程を受ける。代替的に、ＮＦシステムを出
る軟質水の流れを、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する第２の水の流れと
ブレンドする。このブレンドは、ＭＳＦ脱気装置を通過してから蒸留装置に入る
。未処理の水の流れの一部分は、ＮＦ膜システムを通過する前に、脱塩システム
の阻止水流（ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒｅａｍ）の熱によって予熱される。９
５〜１１２℃の温度で操作される従来のＭＳＦ脱塩プラントとは対照的に、本発
明のＭＳＦ蒸留システムは、９５〜１８０℃の温度で操作される。この最高温度
は、既存のプロセスにより、特に化学添加剤を使用することにより現在達成でき
る温度よりも高い。
【００３５】
図２は、ＭＳＦに適用される、本発明のプロセスの概略図である。図３には、
ＮＦおよびＭＳＦを使用する投影市場向け動作が示されている。図３に現れてい
る参照符号は、表８ないし表１１に記載されているように、システムの特定段で
の動作状態を示している。図３に示すように、ＮＦ装置は、ＭＳＦ脱気器に入る
前の海水冷却システムの一部である、温供給水を取り入れるシステム（ｓｙｓｔ
ｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｆｅｅｄ）として導入されている。水熱の回収
、およびナノ濾過システムに入る海水の流れの暖化により、ＮＦエレメントの流
束（ｆｌｕｘ）および生産性が著しく増大する。この構成により、供給水流から
酸素、残留塩素、および二酸化炭素を除去し、その水流がＭＳＦ装置に入る前に
その腐食性を低減することができる。ＮＦシステムで放出された二酸化炭素は、
たとえば回収された生産水（ｒｅｃｏｖｅｒｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）
の後処理といった有益な使用のために回収され得る。
ＮＦおよびＭＳＦを使用する投影市場向け動作が示されている。図３に現れてい
る参照符号は、表８ないし表１１に記載されているように、システムの特定段で
の動作状態を示している。図３に示すように、ＮＦ装置は、ＭＳＦ脱気器に入る
前の海水冷却システムの一部である、温供給水を取り入れるシステム（ｓｙｓｔ
ｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｆｅｅｄ）として導入されている。水熱の回収
、およびナノ濾過システムに入る海水の流れの暖化により、ＮＦエレメントの流
束（ｆｌｕｘ）および生産性が著しく増大する。この構成により、供給水流から
酸素、残留塩素、および二酸化炭素を除去し、その水流がＭＳＦ装置に入る前に
その腐食性を低減することができる。ＮＦシステムで放出された二酸化炭素は、
たとえば回収された生産水（ｒｅｃｏｖｅｒｄ ｗａｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔ）
の後処理といった有益な使用のために回収され得る。
【００３６】
図４は、ＮＦシステムおよびプロセスによりたとえば１２５℃まで安全にＴＢ
Ｔを上昇できることを示している。同図は、本発明のＮＦシステムを用いた、Ｍ
ＳＦプラントからの蒸留生成物の増加パーセンテージを示している。図５に示す
ように、本発明のＮＦシステムによる、加圧の関数としての全塩分の減少により
、スケール形成化合物が減少するだけでなく、全塩分が部分的に減少することも
できる。本発明により達成される全塩分の減少は、沸点の上昇を低減するという
利益があり、ブラインの熱力学性を改善し、伝熱係数を改善し、補給水要件（ｍ
ａｋｅ−ｕｐ ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔ）を最適化する。本発明の使用により、表
６に示めすように汚れ係数も低減する。
Ｔを上昇できることを示している。同図は、本発明のＮＦシステムを用いた、Ｍ
ＳＦプラントからの蒸留生成物の増加パーセンテージを示している。図５に示す
ように、本発明のＮＦシステムによる、加圧の関数としての全塩分の減少により
、スケール形成化合物が減少するだけでなく、全塩分が部分的に減少することも
できる。本発明により達成される全塩分の減少は、沸点の上昇を低減するという
利益があり、ブラインの熱力学性を改善し、伝熱係数を改善し、補給水要件（ｍ
ａｋｅ−ｕｐ ｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔ）を最適化する。本発明の使用により、表
６に示めすように汚れ係数も低減する。
【００３７】
【表６】
【００３８】
本発明の別の実施形態によれば、軟質水は緩衝系に蓄えられる。この蓄えられ
た供給用の軟質水は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドし
て、脱塩システムに導入される補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）を形成するのに利用可
能である。ブレンドをしない場合、緩衝系に蓄えられた軟質水は脱塩システムに
直接注入され得る。供給用の蓄えられた軟質水を、軟質水より高濃度の硬度イオ ンを含有する 水をブレンドするために２つまたはそれ以上の脱塩システムに軟質 水 が供給されるクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）供給システムを形成するために使
用することができる。この構成の潜在的な利点は、最終的に脱塩システムに運ば
れる供給水のイオン含有量を確定することができることである。その結果、プラ
ントの動作状態を調節してエネルギー消費を制御することができる。さらに、緩
衝系により、脱塩装置の連続動作を行うことなくイオン選択性膜システムを停止
（シャットダウン）することができる。
た供給用の軟質水は、軟質水より高濃度の硬度イオンを含有する水とブレンドし
て、脱塩システムに導入される補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ）を形成するのに利用可
能である。ブレンドをしない場合、緩衝系に蓄えられた軟質水は脱塩システムに
直接注入され得る。供給用の蓄えられた軟質水を、軟質水より高濃度の硬度イオ ンを含有する 水をブレンドするために２つまたはそれ以上の脱塩システムに軟質 水 が供給されるクラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）供給システムを形成するために使
用することができる。この構成の潜在的な利点は、最終的に脱塩システムに運ば
れる供給水のイオン含有量を確定することができることである。その結果、プラ
ントの動作状態を調節してエネルギー消費を制御することができる。さらに、緩
衝系により、脱塩装置の連続動作を行うことなくイオン選択性膜システムを停止
（シャットダウン）することができる。
【００３９】
本発明のプロセスにしたがって、シミュレーションを行って、典型的なＭＳＦ
蒸留器に対する補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）をＮＦ前処理する技術的
および経済的実行可能性を評価する。基準プラントは、中東にある既存の５ｍｉ
ｇｄ ＭＳＦ蒸留器である。この参照プラントは、比較的新しいもの（４年未満
のもの）であるように選択され、２つの同じ５ｍｇｉｄ装置を備えている。該プ
ラントはペルシャ湾に建てられ、電力および脱塩プラントの一部として動作する
。プラントは、１０６℃〜１１２℃のＴＢＴで動作する。１０６℃のＴＢＴおよ
び３８℃の海水（夏の状況）での装置の保証される熱比は、熱投入量２３２６ｋ
Ｊにつき留出物７．５ｋｇである。
蒸留器に対する補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）をＮＦ前処理する技術的
および経済的実行可能性を評価する。基準プラントは、中東にある既存の５ｍｉ
ｇｄ ＭＳＦ蒸留器である。この参照プラントは、比較的新しいもの（４年未満
のもの）であるように選択され、２つの同じ５ｍｇｉｄ装置を備えている。該プ
ラントはペルシャ湾に建てられ、電力および脱塩プラントの一部として動作する
。プラントは、１０６℃〜１１２℃のＴＢＴで動作する。１０６℃のＴＢＴおよ
び３８℃の海水（夏の状況）での装置の保証される熱比は、熱投入量２３２６ｋ
Ｊにつき留出物７．５ｋｇである。
【００４０】
当該研究のＮＦ設計は、Ｄｏｗ Ｆｉｌｔｅｃ膜で前処理するために凝固およ
び多元媒体濾過に基づき、７５％のシステム回収率の製造者推奨状態で動作させ
た。ブレンド算定（ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）は、様々な割合の加熱された海水
およびＮＦ生産水を用いて、改良されたブレンドＭＳＦ補給水を生成するように
行われた。その結果を下記の図７に示す。次に、シミュレーションのため、得ら
れたブレンドＭＳＦ補給水を投入水として用いた。
び多元媒体濾過に基づき、７５％のシステム回収率の製造者推奨状態で動作させ
た。ブレンド算定（ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）は、様々な割合の加熱された海水
およびＮＦ生産水を用いて、改良されたブレンドＭＳＦ補給水を生成するように
行われた。その結果を下記の図７に示す。次に、シミュレーションのため、得ら
れたブレンドＭＳＦ補給水を投入水として用いた。
【００４１】
【表７】
【００４２】
次に、ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数
（ＳＩ）が算定され、種々の濃縮係数（ＣＦ）でプロットされる。４つの可能な
動作温度（１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃）それぞれでの、許容可能
なスケーリング指数（ＳＩ）についての最大限度を図６ないし図９に示す。この
データから、濃縮係数（ＣＦ）は要されるＮＦブレンド比に有意に影響を及ぼす
ことが明らかである。たとえば、ＣＦが１．４から１．５に増加するとＮＦブレ
ンド比は約１０％増加する必要がある。
（ＳＩ）が算定され、種々の濃縮係数（ＣＦ）でプロットされる。４つの可能な
動作温度（１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃）それぞれでの、許容可能
なスケーリング指数（ＳＩ）についての最大限度を図６ないし図９に示す。この
データから、濃縮係数（ＣＦ）は要されるＮＦブレンド比に有意に影響を及ぼす
ことが明らかである。たとえば、ＣＦが１．４から１．５に増加するとＮＦブレ
ンド比は約１０％増加する必要がある。
【００４３】
図３は、ＮＦプラントと、シミュレーションで用いられる参照ＭＳＦプラント
のようなＭＳＦプラントとの提案された一体化を描いた工程フロー図を示す。本
発明のプロセスに従って一体化する結果、ＭＳＦプラント（すなわち１０６℃で
動作する典型的な５ｍｉｇｄ多段フラッシュ装置）のＴＢＴを２５％ナノ濾過膜
により１２５℃まで上昇させ、産出高を３３．８％増大させることができる。同
様に、同じＭＳＦプラントのＴＢＴを１０％ナノ濾過膜により１２１℃まで上昇
させ、産出高（収率）を２５％増大させることができる。
のようなＭＳＦプラントとの提案された一体化を描いた工程フロー図を示す。本
発明のプロセスに従って一体化する結果、ＭＳＦプラント（すなわち１０６℃で
動作する典型的な５ｍｉｇｄ多段フラッシュ装置）のＴＢＴを２５％ナノ濾過膜
により１２５℃まで上昇させ、産出高を３３．８％増大させることができる。同
様に、同じＭＳＦプラントのＴＢＴを１０％ナノ濾過膜により１２１℃まで上昇
させ、産出高（収率）を２５％増大させることができる。
【００４４】
表８ないし表１１は、本発明に従って動作した、異なる代替例（１２５℃のＴ
ＢＴおよび１２１℃のＴＢＴ）についての熱と質量の平衡フローシートである。
表８および表１０のフローシートは、海水温度が３８℃の範囲にある夏の状況に
関し、一方、表９および表１１は、海水温度が１５℃である冬の状況に関する。
図３の参照符号１３および表８ないし表１１の対応する列１３は、本発明による
ＮＦ−ＭＳＦシステムからの留出生成物に関する。
ＢＴおよび１２１℃のＴＢＴ）についての熱と質量の平衡フローシートである。
表８および表１０のフローシートは、海水温度が３８℃の範囲にある夏の状況に
関し、一方、表９および表１１は、海水温度が１５℃である冬の状況に関する。
図３の参照符号１３および表８ないし表１１の対応する列１３は、本発明による
ＮＦ−ＭＳＦシステムからの留出生成物に関する。
【００４５】
【表８】
【００４６】
【表９】
【００４７】
【表１０】
【００４８】
【表１１】
【００４９】
表８ないし表１１のデータは、ＭＳＦプラントのＴＢＴおよび産出高がＮＦ前
処理の使用ならびに補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）のブレンドにより有
意に増大することを示している。これらの改善は、軟質塩水の流れと未処理の塩
水とをブレンドして脱塩システムへの供給水を形成することにより達成される。
その結果、より高いＴＢＴでＭＳＦプラントを動作することが可能となる。有利
には、ＮＦおよびＭＳＦプラントについての動作コストがより低い状態で、増大
した産出高が達成され得る。
処理の使用ならびに補給水（ｍａｋｅ−ｕｐ ｗａｔｅｒ）のブレンドにより有
意に増大することを示している。これらの改善は、軟質塩水の流れと未処理の塩
水とをブレンドして脱塩システムへの供給水を形成することにより達成される。
その結果、より高いＴＢＴでＭＳＦプラントを動作することが可能となる。有利
には、ＮＦおよびＭＳＦプラントについての動作コストがより低い状態で、増大
した産出高が達成され得る。
【００５０】
本発明を好ましい実施形態に関して記載してきたが、特許請求されている本発
明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明を変更または改変し得ること
を理解されたい。
明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明を変更または改変し得ること
を理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による、ナノ濾過および脱塩システムのハイブリッドを用いた、一体型
ハイブリッド脱塩プロセスの概略フロー図である。
ハイブリッド脱塩プロセスの概略フロー図である。
【図２】
本発明による、多段フラッシュ蒸留に適用した、本発明のプロセスを示す概略
フロー図である。
フロー図である。
【図３】
本発明のプロセスを利用した既存の多段フラッシュ蒸留器とナノ濾過プラント
との一体化を示す概略フロー図である。
との一体化を示す概略フロー図である。
【図４】
ナノ濾過と多段フラッシュ蒸留システムとのハイブリッドからの蒸留生成物の
増加のパーセンテージを示すグラフである。
増加のパーセンテージを示すグラフである。
【図５】
かけた圧力の関数としてのナノ濾過による塩分の減少を示すグラフである。
【図６】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図７】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図８】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【図９】
ＮＦ処理された補給水ブレンド比に対する硬セッコウスケーリング指数の、種
々の凝縮係数のプロットである。
々の凝縮係数のプロットである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０２Ｆ 1/04 Ｃ０２Ｆ 1/04 Ａ
1/06 1/06
1/20 1/20 Ａ
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ
，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，
ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，
ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ
Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ
，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，
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Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ
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ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ
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，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，
ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
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PB70 PC80
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EA12Z FA02 FA11 FA18
FA19 FA33 HA02
Claims (26)
- 【請求項１】 （ａ）高濃度の硬度イオンを含有する塩水の第１の水流をイ
オン選択性膜に通して、低減された含有量の硬度イオンを有する軟質塩水を形成
する工程と、 （ｂ）前記軟質塩水を、高濃度の硬度イオンを含有する未処理の塩水の第２の
水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する工程と、 （ｃ）前記脱塩システムに前記供給水を導入して、飲用性の生産水を形成する
工程とを 含む、飲用水を製造するための改良型脱塩プロセスであって、前記改良は、様々
な割合の軟質および未処理の塩水の供給水を前記脱塩システムに導入して、前記
システムの最高操作温度を増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む脱
塩プロセス。 - 【請求項２】 前記供給水の前記軟質塩水含有量は、少なくとも５％である
請求項１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項３】 前記供給水は、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式蒸
留および蒸気圧縮蒸留からなる群から選択される少なくとも１つの脱塩システム
に通される請求項１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項４】 前記脱塩システムは、熱駆動型であり、かつ多段フラッシュ
蒸留および多重効用式蒸留からなる群から選択される請求項３に記載の脱塩プロ
セス。 - 【請求項５】 前記脱塩システムは、電気駆動型であり、かつ逆浸透および
蒸気圧縮蒸留からなる群から選択される請求項３に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項６】 前記脱塩システムは、多段フラッシュ蒸留である請求項３に
記載の脱塩プロセス。 - 【請求項７】 前記多段フラッシュ蒸留システムは、９５〜１８０℃の温度
で操作される請求項６に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項８】 前記イオン選択性膜は、ナノ濾過膜である請求項１乃至７の
いずれか１項に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項９】 前記塩水の第１の水流は、１つまたはそれ以上のナノ濾過膜
からなる軟化システムを通過した後に、脱気前処理工程が施される請求項８に記
載の脱塩プロセス。 - 【請求項１０】 前記塩水の第１の水流は、脱気前に前記脱塩システムの阻
止水流の熱により予熱される請求項９に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１１】 前記イオン選択性膜は、５〜８０ｂａｒの様々な圧力で操
作される請求項１、または４ないし７のいずれか１項に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１２】 前記軟質塩水のイオン含有量および量は、前記イオン選択
性膜の操作圧力で変化する請求項１１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１３】 前記軟質塩水は、緩衝系に貯蔵される請求項１に記載の脱
塩プロセス。 - 【請求項１４】 前記緩衝系に貯蔵される前記軟質塩水は、前記未処理の塩
水の第２の水流とブレンドされて、前記脱塩システムへの前記供給水を形成する
請求項１３に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１５】 前記緩衝系に貯蔵される前記軟質塩水は、前記脱塩システ
ム中に注入される請求項１３に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１６】 前記軟質塩水は、２つまたはそれ以上の脱塩システムに、
クラスターシステムにより供給され、各システムの前記第２の海水流とブレンド
される請求項１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１７】 前記脱塩システムは、阻止ブライン、ブローダウンブライ
ンおよび、ナノ濾過工程を部分的に施して、前記脱塩システムを通して再循環さ
れる再循環ブラインからなる群から選択される水を含有するブラインを製造する
請求項１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１８】 前記第１の水流が前記イオン選択性膜を通過する前に、前
記水流に化学量論的量の酸を添加する請求項１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項１９】 （ａ）高濃度の硬度イオンを含有する塩水の第１の水流を
イオン選択性膜に通して、低減された含有量の硬度イオンを有する軟質生産塩水
を形成する工程であって、前記イオン選択性膜は、電気料の関数として様々な圧
力で操作される工程と、 （ｂ）前記軟質塩水を、緩衝系からの高濃度の硬度イオンを含有する未処理の
塩水の第２の水流とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する工程と、 （ｃ）前記緩衝系から前記脱塩システムに前記供給水を導入して、飲用性の生
産水を形成する工程とを 含む飲用水を製造するための改良型脱塩プロセスであって、前記改良は、前記電
気料の関数として様々な圧力で前記イオン選択性膜を操作して、前記未処理の塩
水を用いて、様々な割合でブレンドされる前記軟質塩水を形成し、前記脱塩シス
テムの最高操作温度を増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む脱塩プ
ロセス。 - 【請求項２０】 前記供給水は、逆浸透、多段フラッシュ蒸留、多重効用式
蒸留および蒸気圧縮蒸留からなる群から選択される少なくとも１つの蒸留システ
ムを通過する請求項１９に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項２１】 前記イオン選択性膜は、ナノ濾過膜軟化システムを含む請
求項１９に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項２２】 前記イオン選択性膜は、５〜８０ｂａｒの様々な圧力で操
作される請求項２１に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項２３】 前記軟質塩水のイオン含有量および量は、前記イオン選択
性膜の操作圧力で変化する請求項１９乃至２２のいずれか１項に記載の脱塩プロ
セス。 - 【請求項２４】 （ａ）実質的に低減された濃度の硬度イオンを含有する軟
質水の第１の水流を、高濃度の硬度イオンを含有する未処理の塩水の第２の水流
とブレンドして、脱塩システムへの供給水を形成する工程であって、前記第１お
よび第２の水流の供給源は異なる工程と、 （ｂ）前記供給水を前記脱塩システムに通して、飲用性の生産水を形成する工
程とを 含む改良型脱塩プロセスであって、前記改良は、前記脱塩システムに様々な割合
の軟質および未処理の塩水の供給水を導入して、前記システムの最高操作温度を
増加させ、飲用水の回収率を増加させることを含む脱塩プロセス。 - 【請求項２５】 前記軟質塩水の流れは、未処理の塩水をイオン選択性膜に
通して、前記第１の水流のイオン含有量を低減させることにより得られる請求項
２４に記載の脱塩プロセス。 - 【請求項２６】 前記軟質塩水の流れは、前記脱塩システムにより製造され
る水を含有するブラインであり、前記水を含有するブラインは、阻止ブライン、
ブローダウンブライン、留出液ブラインおよび再循環ブラインからなる群から選
択される請求項２４に記載の脱塩プロセス。
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