JP2012030186A - Desalination apparatus and saline water desalination method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently desalinate saline water and improving recovery ratio of desalinated water.SOLUTION: A desalination apparatus 1 includes: a desalination chamber 20 whose inner space is divided into an upper space E11 and a lower space E13 by a porous plate 211; a saline water line 71 introducing saline water into the upper space E11; a pressure pump 30 introducing a high-pressure guest gas into the upper space E11 and the lower space E13; a cooling coil 23 cooling the saline water in the upper space E11 to a clathrate generation temperature; and a control part 90 controlling the pressure pump 30, introducing the high-pressure guest gas into the lower space E13 to adjust the pressure of the upper space E11 to the clathrate generation pressure when generating the clathrate, and introducing the high-pressure guest gas into the upper space E11 when performing solid-liquid separation.

Description

本発明は、塩水を脱塩処理して淡水を得る脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法に関するものである。   The present invention relates to a desalinating apparatus for desalinating salt water to obtain fresh water and a salt water desalting method.

従来から、クラスレートハイドレート（以下、単に「クラスレート」と呼ぶ。）の生成を利用して海水を淡水化する技術が提案されている（例えば、非特許文献１，２を参照）。ここで、海水の淡水化（脱塩処理）では、先ず、ゲストガスがクラスレートを生成する温度および圧力の下で海水とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する。そして、生成したクラスレートと、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する。   Conventionally, techniques for desalinating seawater using generation of clathrate hydrate (hereinafter simply referred to as “clathrate”) have been proposed (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Here, in seawater desalination (desalting treatment), first, clathrate is generated by bringing seawater and guest gas into contact with each other under the temperature and pressure at which the guest gas generates clathrate. The clathrate is decomposed after solid-liquid separation of the produced clathrate and the concentrated salt water produced with the clathrate production.

また、特許文献１には、ハイドレート生成槽を多段に接続し、海水を繰り返し脱塩処理する構成が開示されている。ここで、特許文献１では、クラスレートと固液分離された濃縮塩水は、ドレンとして系外に排出している。   Patent Document 1 discloses a configuration in which hydrate production tanks are connected in multiple stages and seawater is repeatedly desalted. Here, in patent document 1, the concentrated salt water separated into clathrate and solid-liquid is discharged out of the system as drain.

特開平１１−３１９８０５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-319855

日本エネルギー学会大会講演要旨集，ハイドレート生成による塩水の淡水化に関する研究，吉岡裕之，P52-P53Abstracts of Annual Meeting of the Japan Institute of Energy, Research on desalination of salt water by hydrate formation, Hiroyuki Yoshioka, P52-P53 Solar Engineering，Conceptual design of otec plants producing desalinated water with the gas hydrate method.，SYED M A，P625〜P631Solar Engineering, Conceptual design of otec plants producing desalinated water with the gas hydrate method., SYED M A, P625 ~ P631

ところで、固液分離したクラスレートをそのまま分解してしまうと、クラスレートと分離しきれずに周囲に残存する濃縮塩水によって、得られる脱塩水の塩分濃度が高くなってしまい、効率良く脱塩処理が行えない場合がある。このため、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解する前には、クラスレートを洗浄する工程が必要である。このクラスレートの洗浄は、一般に、回収された淡水を用いて行われており、淡水の回収率を低下させるという問題があった。   By the way, if the clathrate that has been separated into solid and liquid is decomposed as it is, the concentrated salt water that cannot be separated from the clathrate will remain in the surrounding area, resulting in an increase in the salinity of the desalted water that is obtained. It may not be possible. For this reason, a step of washing the clathrate is required after the clathrate and the concentrated brine are separated from each other and before the clathrate is decomposed. This clathrate cleaning is generally performed using the collected fresh water, which has a problem of reducing the fresh water recovery rate.

本発明は、上記に鑑み為されたものであって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a desalination treatment apparatus and a salt water desalination treatment method that can efficiently desalinate salt water and improve the recovery rate of fresh water. Objective.

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる脱塩処理装置は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a desalination treatment apparatus according to the present invention brings salt water into contact with the guest gas under a clathrate generation temperature and a clathrate generation pressure of a predetermined guest gas. A desalting apparatus that produces clathrate and obtains fresh water by solid-liquid separation of the clathrate and the concentrated salt water produced with the clathrate production, wherein at least a part is formed of a porous plate. A desalting tank in which the internal space is divided into an upper space and a lower space by a partition member, salt water introducing means for introducing salt water into the upper space, and high-pressure guest gas in the upper space and the lower space. Guest gas introduction means to be introduced, cooling means for cooling the salt water in the upper space to the clathrate production temperature, and at the time of producing the clathrate, the guest gas introduction means. In the state where the high-pressure guest gas is introduced into the lower space so that the pressure in the lower space is higher than the pressure in the upper space, the pressure in the upper space is adjusted to the clathrate generation pressure, A pressure adjusting means for introducing the high-pressure guest gas into the upper space by the guest gas introducing means to make the pressure of the upper space higher than the pressure of the lower space at the time of liquid separation, To do.

また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、を備えることを特徴とする。   Further, the desalination apparatus according to the present invention, in the above invention, is provided in the vicinity of the upper surface of the porous plate, a collection tank that communicates with the upper space and collects the clathrate, and the clathrate And a conveying means for conveying to the collection tank.

また、本発明にかかる脱塩処理装置は、上記の発明において、前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする。   The desalination apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the apparatus includes fresh water introduction means for introducing the fresh water into the upper space.

また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、を含むことを特徴とする。   Further, the salt water desalination treatment method according to the present invention generates clathrate by bringing salt water into contact with the guest gas under a clathrate generation temperature and a clathrate generation pressure of a predetermined guest gas. And a salt water desalination process for obtaining fresh water by solid-liquid separation of the concentrated salt water generated with the clathrate generation, wherein the internal space is at the upper side by a partition member formed at least in part by a porous plate In a state where a high-pressure guest gas is introduced into the lower space of the desalination tank partitioned into a space and a lower space so that the pressure in the lower space is higher than the pressure in the upper space, The salt water is introduced, the guest gas is diffused into the salt water by the porous plate, and the salt water is adjusted to the clathrate generation pressure while adjusting the pressure of the upper space to the clathrate generation pressure. A clathrate generating step for generating the clathrate, and introducing the high-pressure guest gas into the upper space so that the pressure in the upper space is higher than the pressure in the lower space. And a solid-liquid separation step in which the clathrate and the concentrated brine in the upper space are filtered and solid-liquid separated by the porous plate.

また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする。   Further, the salt water desalinating method according to the present invention, in the above invention, further comprises a clathrate recovery step of transporting and recovering the clathrate in the upper space separated into the solid and liquid outside the desalination tank. It is characterized by including.

また、本発明にかかる塩水の脱塩処理方法は、上記の発明において、前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする。   Further, the salt water desalination treatment method according to the present invention is the above invention, wherein fresh water is introduced into the upper space, and the clathrate in the upper space separated by solid-liquid is decomposed while being washed with the fresh water. Including a clathrate decomposition step.

本発明によれば、クラスレートの生成時には、下側空間にゲストガスを導入することで下側空間の圧力を上側空間の圧力よりも高い状態を維持しつつ、上側空間の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間に塩水を導入し、上側空間内の塩水をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。また、固液分離時には、上側空間にゲストガスを導入することで上側空間の圧力を下側空間の圧力よりも高くし、クラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板が散気板となり、下側空間に導入されたゲストガスを上側空間の塩水内に散気させることができるので、塩水とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、多孔質板がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。したがって、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。   According to the present invention, when a clathrate is generated, a guest gas is introduced into the lower space, so that the pressure in the upper space is generated while maintaining the pressure in the lower space higher than the pressure in the upper space. Can be adjusted to pressure. Then, salt water is introduced into the upper space, and the salt water in the upper space is cooled to the clathrate generation temperature so that the clathrate is brought into contact with the salt water and the guest gas under the clathrate generation temperature and the clathrate generation pressure. Can be generated. During solid-liquid separation, the guest gas is introduced into the upper space so that the pressure in the upper space becomes higher than the pressure in the lower space, and the clathrate and the concentrated salt water generated by the generation of this clathrate are solid-liquid. Can be separated. According to this, when the clathrate is generated, the porous plate becomes a diffuser plate, and the guest gas introduced into the lower space can be diffused into the salt water in the upper space. The clathrate can be generated quickly with efficient contact. On the other hand, at the time of solid-liquid separation, the porous plate becomes a filter plate, and the clathrate and concentrated salt water can be pressure filtered using the clathrate generation pressure in the upper space adjusted at the time of clathrate generation. And concentrated salt water can be solid-liquid separated with high accuracy. Therefore, salt water can be efficiently desalted and the recovery rate of fresh water can be improved.

図１は、実施の形態１における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a desalting apparatus according to Embodiment 1. 図２は、実施の形態１における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the desalting process in the first embodiment. 図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the clathrate generation step in the first embodiment. 図４は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the solid-liquid separation process in the first embodiment. 図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the solid-liquid separation process in the first embodiment. 図６は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the clathrate recovery / decomposition process in the first embodiment. 図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the clathrate recovery / decomposition process in the first embodiment. 図８は、実施の形態２における脱塩処理装置の構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a desalting apparatus according to Embodiment 2. 図９は、実施の形態２における脱塩処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the desalting process in the second embodiment. 図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the clathrate generation step in the second embodiment. 図１１は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a solid-liquid separation process in the second embodiment. 図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining the solid-liquid separation step in the second embodiment. 図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the clathrate cleaning / disassembling process in the second embodiment. 図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システムの全体構成を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a salt water desalination treatment system according to Embodiment 3.

以下、図面を参照し、本発明を実施するための形態について説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, in description of drawing, the same code | symbol is attached | subjected and shown to the same part.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における脱塩処理装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、脱塩処理装置１は、前処理によって濁質分が除去された塩水（海水）を貯留する海水タンク１１と、海水タンク１１の塩水（海水）を脱塩処理（淡水化処理）するための脱塩槽２０と、不図示のゲストガスタンクに貯蔵されたゲストガスＧを高圧化して圧送する圧力ポンプ３０と、脱塩槽２０から排出されたゲストガス（アウトガス）を回収するためのゲストガスホルダ４０と、脱塩槽２０で生成・固液分離されるクラスレートを回収する回収槽５０と、クラスレートを脱塩槽２０から回収槽５０に搬送する搬送手段としての搬送部６０と、回収槽５０で得られる淡水を貯留する淡水タンク１２と、脱塩槽２０での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水を貯留する濃縮塩水タンク１３と、海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを脱塩槽２０に供給する塩水導入手段としての塩水ライン７１、圧力ポンプ３０によって圧送されたゲストガスＧを脱塩槽２０に供給するゲストガスライン７２、淡水ＷＷを淡水タンク１２に導入する淡水ライン７３、濃縮塩水ＤＷを濃縮塩水タンク１３に導入する濃縮塩水ライン７４、およびアウトガスをゲストガスホルダ４０に導入するアウトガスライン７５の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８６と、脱塩処理装置１の各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a desalting apparatus 1 according to Embodiment 1. As shown in FIG. 1, the desalination treatment apparatus 1 includes a seawater tank 11 that stores salt water (seawater) from which turbid components have been removed by pretreatment, and salt water (seawater) in the seawater tank 11 is desalted (freshwater). A desalination tank 20 for carrying out the desalination treatment, a pressure pump 30 for increasing the pressure of the guest gas G stored in a guest gas tank (not shown), and a guest gas (outgas) discharged from the desalination tank 20 Guest gas holder 40, a recovery tank 50 that recovers the clathrate produced and solid-liquid separated in the desalting tank 20, and a transport unit as a transport means for transporting the clathrate from the desalting tank 20 to the recovery tank 50 60, a fresh water tank 12 for storing fresh water obtained in the recovery tank 50, a concentrated salt water tank 13 for storing concentrated salt water generated by the desalination treatment in the desalting tank 20, and salt water (sea water) in the sea water tank 11 SW A salt water line 71 serving as a salt water introduction means for supplying to the salt tank 20, a guest gas line 72 for supplying the guest gas G pumped by the pressure pump 30 to the desalting tank 20, and a fresh water line 73 for introducing the fresh water WW to the fresh water tank 12. , Control valves 81 to 86 provided in each of the concentrated salt water line 74 for introducing the concentrated salt water DW into the concentrated salt water tank 13 and the outgas line 75 for introducing the outgas to the guest gas holder 40; And a control unit 90 that controls each unit to control the overall operation of the apparatus.

脱塩槽２０は、その内部空間の下方に配設された仕切り部材としての疎水性の多孔質板２１１を備え、この多孔質板２１１によって内部空間が上下２つの空間Ｅ１１，Ｅ１３に仕切られて構成されている。以下、多孔質板２１１によって仕切られた脱塩槽２０内部の上側の空間Ｅ１１を「上側空間Ｅ１１」と呼び、下側の空間Ｅ１３を「下側空間Ｅ１３」と呼ぶ。   The desalination tank 20 includes a hydrophobic porous plate 211 as a partition member disposed below the internal space, and the internal space is partitioned into two upper and lower spaces E11 and E13 by the porous plate 211. It is configured. Hereinafter, the upper space E11 inside the desalination tank 20 partitioned by the porous plate 211 is referred to as “upper space E11”, and the lower space E13 is referred to as “lower space E13”.

また、脱塩槽２０は、上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を攪拌するための攪拌装置２２と、この上側空間Ｅ１１に導入された塩水（海水）を冷却するための冷却手段としての冷却コイル２３とを備える。この脱塩槽２０は、断熱性を有する。   Moreover, the desalination tank 20 is a stirring device 22 for stirring the salt water (seawater) introduced into the upper space E11 and a cooling means for cooling the salt water (seawater) introduced into the upper space E11. And a cooling coil 23. The desalting tank 20 has a heat insulating property.

搬送部６０は、一端が回収槽５０の上部と連通し、他端が脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１と連通して上側空間Ｅ１１と回収槽５０との間のクラスレートの通路を形成する搬送路６１と、多孔質板２１１の上面に沿って延設され、一端が搬送路６１に挿通された搬送スクリュー６２と、この搬送スクリュー６２の一端側に設けられ、搬送スクリュー６２を回転駆動するモータ６３と、搬送スクリュー６２の回転駆動によって搬送路６１を通過し、回収槽５０の上部に搬送されたクラスレートを２段階で落下させて回収槽５０に導入する二重ダンパ６４とを備える。   The conveyance unit 60 has one end communicating with the upper part of the recovery tank 50 and the other end communicating with the upper space E11 of the desalination tank 20 to form a clathrate passage between the upper space E11 and the recovery tank 50. A conveyance screw 62 that extends along the path 61 and the upper surface of the porous plate 211 and has one end inserted through the conveyance path 61, and a motor that is provided on one end side of the conveyance screw 62 and that rotates the conveyance screw 62. 63, and a double damper 64 that drops the clathrate that has passed through the conveyance path 61 by the rotational drive of the conveyance screw 62 and is conveyed to the upper part of the collection tank 50 in two stages and introduces the clathrate into the collection tank 50.

ここで、脱塩槽２０と海水タンク１１との間に配管される塩水ライン７１は、脱塩槽２０の上部に接続され、海水タンク１１と上側空間Ｅ１１との間を連通する。   Here, the salt water line 71 piped between the desalting tank 20 and the seawater tank 11 is connected to the upper part of the desalting tank 20 and communicates between the seawater tank 11 and the upper space E11.

また、脱塩槽２０と不図示のゲストガスタンクとの間に配管されるゲストガスライン７２は、一端側が２股に分岐しており、一方の分岐ライン７２１が脱塩槽２０の上面近傍に接続され、他方の分岐ライン７２２が脱塩槽２０の底部に接続されている。また、ゲストガスライン７２の他端が不図示のゲストガスタンクと接続されており、一方の分岐ライン７２１によってゲストガスタンクと上側空間Ｅ１１との間を連通し、他方の分岐ライン７２２によってゲストガスタンクと下側空間Ｅ１３との間を連通する。圧力ポンプ３０は、２つの分岐ライン７２１，７２２の分岐点よりもゲストガスタンク方向の他端側に設けられており、ゲストガスライン７２とともにゲストガス導入手段として機能する。ここで、ゲストガスは、適宜選ぶこととしてよいが、例えば、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）、キセノンガス（Ｘｅ）、ＨＦＣ等の代替フロン等が挙げられる。 Further, the guest gas line 72 piped between the desalting tank 20 and a guest gas tank (not shown) has one end branched into two branches, and one branch line 721 is connected to the vicinity of the upper surface of the desalting tank 20. The other branch line 722 is connected to the bottom of the desalting tank 20. The other end of the guest gas line 72 is connected to a guest gas tank (not shown). The guest gas tank 72 communicates between the guest gas tank and the upper space E11 by one branch line 721, and is connected to the guest gas tank by the other branch line 722. It communicates with the side space E13. The pressure pump 30 is provided on the other end side in the guest gas tank direction with respect to the branch point of the two branch lines 721 and 722, and functions as a guest gas introduction unit together with the guest gas line 72. Here, the guest gas may be appropriately selected, and examples thereof include alternative chlorofluorocarbons such as carbon dioxide gas (CO 2 ), xenon gas (Xe), and HFC.

また、脱塩槽２０と濃縮塩水タンク１３との間に配管される濃縮塩水ライン７４は、脱塩槽２０の底部に接続され、濃縮塩水タンク１３と下側空間Ｅ１３との間を連通する。また、脱塩槽２０とゲストガスホルダ４０との間に配管されるアウトガスライン７５は、脱塩槽２０の上部に接続され、ゲストガスホルダ４０と上側空間Ｅ１１との間を連通する。また、淡水ライン７３は、回収槽５０と淡水タンク１２との間に配管され、これらの間を連通する。   Further, a concentrated salt water line 74 piped between the desalting tank 20 and the concentrated salt water tank 13 is connected to the bottom of the desalting tank 20 and communicates between the concentrated salt water tank 13 and the lower space E13. Further, an outgas line 75 piped between the desalting tank 20 and the guest gas holder 40 is connected to the upper part of the desalting tank 20 and communicates between the guest gas holder 40 and the upper space E11. Moreover, the fresh water line 73 is piped between the collection tank 50 and the fresh water tank 12, and communicates between these.

以上のように構成される脱塩処理装置１は、クラスレートを生成し、生成したクラスレートとこのクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレートを分解することで脱塩処理を行う。ここで、クラスレートとは、水分子が作る籠型構造（ケージ）によってゲスト分子が包接された氷状の固体結晶であり、低温かつ高圧の条件下で生成される。具体的な温度および圧力の条件は、ゲストガスの種類によって異なる。例えば、二酸化炭素ガスを用いる場合、温度が０℃〜３℃程度、圧力が２ＭＰａ〜３ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。一方、キセノンガスを用いる場合、温度が０℃〜５℃程度、圧力が０．２ＭＰａ程度の条件下でクラスレートが生成する。このクラスレートの生成に必要な所定の温度（クラスレート生成温度）およびクラスレートの生成に必要な所定の圧力（クラスレート生成圧力）の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させると、水分子のケージにゲストガスが取り込まれてクラスレートが生成する。また、クラスレートの生成に伴い濃縮塩水が生成する。このクラスレートを濃縮塩水と固液分離し、クラスレートを分解すると、淡水が得られる。   The desalinization treatment apparatus 1 configured as described above generates a clathrate, solid-liquid-separates the generated clathrate and the concentrated salt water generated with the generation of this clathrate, and then decomposes the clathrate. Demineralize with Here, the clathrate is an ice-like solid crystal in which guest molecules are included by a cage structure (cage) formed by water molecules, and is generated under conditions of low temperature and high pressure. Specific temperature and pressure conditions vary depending on the type of guest gas. For example, when carbon dioxide gas is used, a clathrate is generated under conditions where the temperature is about 0 ° C. to 3 ° C. and the pressure is about 2 MPa to 3 MPa. On the other hand, when xenon gas is used, a clathrate is generated under conditions where the temperature is about 0 ° C. to 5 ° C. and the pressure is about 0.2 MPa. When the salt water (seawater) and the guest gas are brought into contact with each other under a predetermined temperature required for the generation of the clathrate (clathrate generation temperature) and a predetermined pressure required for the generation of the clathrate (clathrate generation pressure), A guest gas is taken into the cage of water molecules and a clathrate is generated. Concentrated salt water is produced with the production of clathrate. When this clathrate is solid-liquid separated from concentrated salt water and the clathrate is decomposed, fresh water is obtained.

図２は、実施の形態１の脱塩処理装置１によって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１は、図２の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１の動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。   FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the desalting process realized by the desalting apparatus 1 of the first embodiment. The desalinization processing apparatus 1 implements the salt water desalination processing method by performing each process of FIG. In addition, operation | movement of the desalination processing apparatus 1 in each process is implement | achieved when the control part 90 controls each part of an apparatus.

図２に示すように、脱塩処理装置１は先ず、脱塩槽２０の上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ１１；クラスレート生成工程）。   As shown in FIG. 2, first, the desalination treatment apparatus 1 in the upper space E11 of the desalination tank 20 is under the clathrate generation conditions of the guest gas, specifically under the clathrate generation temperature and the clathrate generation pressure. The salt water (seawater) and the guest gas are brought into contact with each other to generate a clathrate (step S11; clathrate generation step).

図３は、実施の形態１におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。クラスレート生成工程では、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the clathrate generation process in the first embodiment, and shows a partial configuration of the desalting apparatus 1 including the desalting tank 20. In the clathrate generating step, the salt water (seawater) in the seawater tank 11 is introduced through the salt water line 71 while the guest gas G in the guest gas tank (not shown) is introduced into the lower space E13 through the branch line 722 of the guest gas line 72. By introducing a predetermined amount of SW into the upper space E11, the pressure in the upper space E11 is adjusted to the clathrate generation pressure.

具体的には、制御部９０は、圧力調整手段として、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図３では不図示の制御弁８５（図１を参照）は、閉止されている。   Specifically, the control unit 90 first opens the control valve 83 with the control valve 82 closed as the pressure adjusting means, and drives the pressure pump 30 to pump the guest gas G into the lower space E13. Thus, the introduction of the guest gas G into the lower space E13 is started. At this time, the control valves 81 and 86 and the control valve 85 (not shown in FIG. 3) (see FIG. 1) are closed.

そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との間に生じさせた圧力差（Ｐ１＜Ｐ２）によって多孔質板２１１の供給側（上面側）から透過側（下面側）への塩水（海水）の流れが抑止されるため、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる。一方で、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、多孔質板２１１の透過側から供給側へと気泡として放出され、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。   Then, the control unit 90 introduces a high-pressure guest gas G into the lower space E13, thereby causing a pressure difference between the upper space E11 and the lower space E13 (pressure P1 of the upper space E11 <pressure P2 of the lower space E13). Then, the control valve 81 is opened, and a predetermined amount of salt water (seawater) SW is introduced into the upper space E11 from the seawater tank 11 by a pump (not shown) provided in the saltwater line 71. At this time, salt water (seawater) from the supply side (upper surface side) to the permeation side (lower surface side) of the porous plate 211 due to the pressure difference (P1 <P2) generated between the upper space E11 and the lower space E13. Therefore, the predetermined amount of salt water (seawater) introduced into the upper space E11 does not flow into the lower space E13 but remains in the upper space E11. On the other hand, the guest gas introduced into the lower space E13 is released as bubbles from the permeation side of the porous plate 211 to the supply side, and is diffused into the salt water (seawater) in the upper space E11. Thus, when the clathrate is generated, the porous plate 211 serves as a diffuser plate that diffuses the guest gas into the salt water (seawater) in the upper space E11.

所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。制御弁８６を開放した際に上側空間Ｅ１１から排出されたゲストガス（アウトガス）は、アウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入されて回収される。   If a predetermined amount of salt water (seawater) is introduced into the upper space E11, the control unit 90 stops driving a pump (not shown) and closes the control valve 81. After that, the control unit 90 maintains the pressure P2 in the lower space E13 higher than the pressure P1 in the upper space E11, so that the pressure P1 in the upper space E11 becomes the clathrate generation pressure. The pressure pump 30 is controlled based on the measured value of the pressure gauge shown in the figure, and the control valve 86 is appropriately opened and closed to adjust the pressure in the upper space E11. The guest gas (outgas) discharged from the upper space E11 when the control valve 86 is opened is introduced into the guest gas holder 40 through the outgas line 75 and collected.

また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図３に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。   Further, the control unit 90 drives the cooling coil 23 to cool the salt water (seawater) in the upper space E11 and adjusts the clathrate generation temperature to drive the stirring device 22 to adjust the salt water (in the upper space E11). Sea water) and guest gas diffused by the porous plate 211 in the salt water (sea water) are mixed. As a result, in the upper space E11, as shown in FIG. 3, the salt water (seawater) and the guest gas come into contact with each other under the clathrate production temperature and the clathrate production pressure to produce a solid crystal clathrate 100. The clathrate 100 is suspended in the concentrated brine concentrated by the production of the clathrate 100.

以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ１３；固液分離工程）。図４および図５は、実施の形態１における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。   If the clathrate production process is carried out as described above, then, as shown in FIG. 2, the clathrate and the concentrated salt water are subjected to solid-liquid separation (step S13; solid-liquid separation process). 4 and 5 are explanatory diagrams for explaining the solid-liquid separation process in the first embodiment, and show a partial configuration of the desalting apparatus 1 including the desalting tank 20.

固液分離工程では、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。ここで、分岐ライン７２１は、そのゲストガスＧの導入位置が、上側空間Ｅ１１に導入される所定量の塩水（海水）の液面の高さよりも高くなるように接続されている。   In the solid-liquid separation step, the control unit 90 stops driving the pressure pump 30 and closes the control valve 83 to stop the introduction of the guest gas G into the lower space E13. Subsequently, the control unit 90 opens the control valve 82 and drives the pressure pump 30 again to pump the guest gas G to the upper space E11 via the branch line 721 of the guest gas line 72 and to the upper space E11. The introduction of the guest gas G is started. Further, the control unit 90 opens the control valve 85. Here, the branch line 721 is connected such that the introduction position of the guest gas G is higher than the level of a predetermined amount of salt water (seawater) introduced into the upper space E11.

そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。この結果、図４に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図５に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。   Then, by introducing a high-pressure guest gas G into the upper space E11, the pressure difference between the upper space E11 and the lower space E13 is reversed (pressure P1 in the upper space E11> pressure P2 in the lower space E13), and the upper space. The clathrate 100 and the concentrated concentrated brine in E11 are pressure filtered through the porous plate 211. As a result, as shown in FIG. 4, the clathrate 100 remains in the upper space E11, while the concentrated salt water passes through the porous plate 211 and flows to the lower space E13, and finally, as shown in FIG. In addition, the clathrate 100 is solid-liquid separated from the concentrated brine. Thus, at the time of solid-liquid separation, the porous plate 211 becomes a filtration plate. The concentrated salt water DW that has flowed into the lower space E13 is introduced into the concentrated salt water tank 13 via the concentrated salt water line 74. Thereafter, the control unit 90 stops driving the pressure pump 30 and closes the control valve 82 to stop the introduction of the guest gas into the upper space E11.

なお、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、クラスレート１００を洗浄する目的で淡水タンク１２（図１を参照）に貯留されている淡水の一部（少量）を上側空間Ｅ１１に導入するようにしてもよい。このようにすることで、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。すなわち、クラスレートの周囲の濃縮塩水を導入した淡水によって押し流すことで多孔質板２１１を透過させて下側空間Ｅ１３に流出させることができ、クラスレートの周囲の濃縮塩水を淡水に置き換えることができる。この場合に導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、固液分離工程では、加圧ろ過によってクラスレートと濃縮塩水とを固液分離しており、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、淡水を用いてクラスレートを洗浄することとしても、洗浄に使用する淡水の使用量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。   In addition, after solid-liquid separation of clathrate and concentrated salt water, a part (small amount) of fresh water stored in fresh water tank 12 (see FIG. 1) is introduced into upper space E11 for the purpose of washing clathrate 100. You may make it do. In this way, the concentrated salt water remaining around the clathrate can be washed away. That is, the concentrated salt water around the clathrate can be permeated by the fresh water introduced into the porous plate 211 to flow out into the lower space E13, and the concentrated salt water around the clathrate can be replaced with fresh water. . The amount of fresh water introduced in this case may be set in advance as the amount necessary for washing the clathrate, but in the solid-liquid separation step, the clathrate and concentrated salt water are separated into solid and liquid by pressure filtration. In addition, since the concentrated salt water remaining around the clathrate is very small, the amount may be small. Therefore, even when the clathrate is washed with fresh water, the amount of fresh water used for washing can be reduced, and therefore, a reduction in the recovery rate of fresh water can be suppressed.

以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図２に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを回収槽５０に搬送して回収し、回収したクラスレートを分解して淡水を得る（ステップＳ１５；クラスレート回収・分解工程）。図６および図７は、実施の形態１におけるクラスレート回収・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０を含む脱塩処理装置１の一部の構成を示している。   When the solid-liquid separation step is performed as described above, subsequently, as shown in FIG. 2, the concentrated salt water and the solid-liquid separated clathrate are transported to the collection tank 50 and collected, and the collected clathrate is recovered. Decompose to obtain fresh water (step S15; clathrate recovery / decomposition step). FIGS. 6 and 7 are explanatory views for explaining the clathrate recovery / decomposition process in the first embodiment, and show a partial configuration of the desalting apparatus 1 including the desalting tank 20.

クラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、搬送部６０のモータ６３を駆動して搬送スクリュー６２を回転駆動させる。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００は、図６に示すように搬送スクリュー６２によって漸次搬送され、搬送路６１を通過して回収槽５０の上部に移動案内される。また、制御部９０は、二重ダンパ６４を駆動して二段のダンパを交互に開閉させる。これにより、回収槽５０の上部に移動したクラスレート１００が二重ダンパ６４を経て段階的に落下し、回収槽５０に導入される。   In the clathrate collection / disassembly process, the control unit 90 drives the motor 63 of the transport unit 60 to rotate the transport screw 62. As a result, the clathrate 100 on the porous plate 211 is gradually transported by the transport screw 62 as shown in FIG. 6, passes through the transport path 61, and is moved and guided to the upper part of the collection tank 50. Further, the controller 90 drives the double damper 64 to alternately open and close the two-stage dampers. Thereby, the clathrate 100 moved to the upper part of the recovery tank 50 falls stepwise through the double damper 64 and is introduced into the recovery tank 50.

ここで、回収槽５０は、クラスレート生成条件下ではなく例えば常温・常圧下としており、導入されたクラスレート１００は、図７に示すように回収槽５０において自然に分解し、淡水が得られる。このクラスレート回収・分解工程では、制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを淡水ライン７３に設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。なお、回収槽５０の周囲に温水管を配置し、例えば常温以上の加温水（例えば海水）を送り込むことで回収槽５０の周囲を常温以上に加温して回収槽５０内のクラスレート１００を積極的に分解するようにしてもよい。   Here, the collection tank 50 is not under clathrate generation conditions, for example, at normal temperature and normal pressure, and the introduced clathrate 100 is naturally decomposed in the collection tank 50 as shown in FIG. 7 to obtain fresh water. . In this clathrate recovery / decomposition process, the control unit 90 opens the control valve 84 and the fresh water WW obtained by decomposing the clathrate 100 is supplied to the fresh water tank 12 by a pump (not shown) provided in the fresh water line 73. Introduce. In addition, a hot water pipe is arranged around the collection tank 50, and the clathrate 100 in the collection tank 50 is heated by warming the circumference of the collection tank 50 to normal temperature or more by feeding warm water (for example, seawater) at room temperature or higher. You may make it decompose | disassemble actively.

また、以上のようにしてクラスレート回収・分解工程において多孔質板２１１上のクラスレート１００の回収槽５０への搬送を終えたならば、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。なお、ゲストガスホルダ４０に回収されたゲストガスは、脱塩処理装置１での別の脱塩処理で再利用される。   In addition, when the transport of the clathrate 100 on the porous plate 211 to the recovery tank 50 is completed in the clathrate recovery / decomposition process as described above, the control unit 90 opens the control valve 86 to perform desalting. The guest gas (outgas) remaining in the tank 20 is introduced into the guest gas holder 40 through the outgas line 75 and collected. The guest gas recovered in the guest gas holder 40 is reused in another desalting process in the desalting apparatus 1.

以上説明したように、実施の形態１によれば、クラスレートの生成時には、下側空間Ｅ１３に高圧化したゲストガスを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差を生じさせるとともに、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整することができる。そして、上側空間Ｅ１１に塩水（海水）を導入し、上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）をクラスレート生成温度に冷却することで、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させてクラスレートを生成することができる。これによれば、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１が散気板となり、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスを上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気させることができるので、塩水（海水）とゲストガスとを効率良く接触させてクラスレートを迅速に生成することができる。一方、固液分離時には、上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができる。これによれば、固液分離時には、多孔質板２１１がろ過板となり、クラスレートの生成時に調整した上側空間Ｅ１１のクラスレート生成圧力を利用してクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過することができるので、クラスレートと濃縮塩水とを高精度に固液分離することができる。   As described above, according to the first embodiment, when a clathrate is generated, a pressure difference is generated between the upper space E11 and the lower space E13 by introducing a high-pressure guest gas into the lower space E13. At the same time, the pressure in the upper space E11 can be adjusted to the clathrate generation pressure. Then, salt water (seawater) is introduced into the upper space E11, and the salt water (seawater) in the upper space E11 is cooled to the clathrate generation temperature, so that the saltwater (seawater) is generated under the clathrate generation temperature and the clathrate generation pressure. And a guest gas can be contacted to generate a clathrate. According to this, when the clathrate is generated, the porous plate 211 becomes a diffuser plate, and the guest gas introduced into the lower space E13 can be diffused into the salt water (seawater) in the upper space E11. The clathrate can be rapidly generated by efficiently bringing salt water (seawater) into contact with the guest gas. On the other hand, at the time of solid-liquid separation, the pressure difference between the upper space E11 and the lower space E13 can be reversed to separate the clathrate and the concentrated salt water from each other. According to this, at the time of solid-liquid separation, the porous plate 211 serves as a filter plate, and the clathrate and concentrated salt water can be pressure filtered using the clathrate generation pressure of the upper space E11 adjusted at the time of clathrate generation. Therefore, the clathrate and the concentrated salt water can be solid-liquid separated with high accuracy.

また、上側空間Ｅ１１内でクラスレートを生成し、このクラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を下側空間Ｅ１３へと透過させることでクラスレートと濃縮塩水とを固液分離することができ、この間にクラスレートが存在する上側空間Ｅ１１の圧力を開放しないため、クラスレートを生成した後、固液分離する過程でクラスレートが自然に分解し、濃縮塩水とともに排出される事態を抑制できる。   Also, the clathrate and the concentrated salt water can be solid-liquid separated by generating a clathrate in the upper space E11 and allowing the concentrated salt water generated along with the generation of the clathrate to pass through the lower space E13. Since the pressure in the upper space E11 where the clathrate is present is not released during this time, it is possible to suppress the situation where the clathrate is naturally decomposed in the process of solid-liquid separation after the clathrate is generated and discharged together with the concentrated salt water.

以上のように、実施の形態１によれば、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させることができる。   As described above, according to Embodiment 1, salt water can be desalted efficiently, and the recovery rate of fresh water can be improved.

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２における脱塩処理装置１ｂの構成を示す模式図である。なお、図８において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付している。図８に示すように、脱塩処理装置１ｂは、海水タンク１１と、脱塩槽２０ｂと、圧力ポンプ３０と、ゲストガスホルダ４０と、淡水タンク１２と、濃縮塩水タンク１３と、塩水ライン７１、ゲストガスライン７２、淡水ライン７３ｂ、濃縮塩水ライン７４、アウトガスライン７５、および淡水タンク１２の淡水ＷＷの一部（少量）を洗浄水として脱塩槽２０ｂに供給する淡水導入手段としての洗浄水ライン７６の各ラインにそれぞれ設けられた制御弁８１〜８７と、脱塩処理装置１ｂの各部を制御して装置全体の動作を統括制御する制御部９０とを備える。 (Embodiment 2)
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a desalting apparatus 1b according to the second embodiment. In FIG. 8, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 8, the desalination treatment apparatus 1 b includes a seawater tank 11, a desalination tank 20 b, a pressure pump 30, a guest gas holder 40, a fresh water tank 12, a concentrated salt water tank 13, a salt water line 71, A wash water line as a fresh water introduction means for supplying a part (small amount) of fresh water WW in the fresh water tank 12 as wash water to the desalination tank 20b as a guest gas line 72, fresh water line 73b, concentrated salt water line 74, outgas line 75 76, control valves 81 to 87 provided in each line, and a control unit 90 that controls each part of the desalting apparatus 1b and controls the overall operation of the apparatus.

脱塩槽２０ｂは、その内部空間の下方に配設された仕切り部材２１を備え、この仕切り部材２１によって内部空間が上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに仕切られて構成されている。この仕切り部材２１は、中央部が平坦で、外周部が中央部に向かって下向きに傾斜した形状を有し、平坦な中央部が疎水性の多孔質板２１１で形成されている。   The desalination tank 20b includes a partition member 21 disposed below the internal space, and the partition member 21 is configured to partition the internal space into an upper space E11 and a lower space E13. The partition member 21 has a flat central portion, an outer peripheral portion inclined downward toward the central portion, and the flat central portion is formed of a hydrophobic porous plate 211.

ここで、実施の形態２では、淡水ライン７３ｂは、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。この淡水ライン７３ｂは、その上側空間Ｅ１１側の端部が、仕切り部材２１の中央部を形成する多孔質板２１１の上面近傍に配置されている。また、脱塩槽２０ｂと淡水タンク１２との間に配管される洗浄水ライン７６は、脱塩槽２０ｂの上部に接続され、淡水タンク１２と上側空間Ｅ１１との間を連通する。   Here, in Embodiment 2, the fresh water line 73b is piped between the desalting tank 20b and the fresh water tank 12, and communicates between the fresh water tank 12 and the upper space E11. The fresh water line 73b is disposed in the vicinity of the upper surface of the porous plate 211 that forms the central portion of the partition member 21 at the end portion on the upper space E11 side. Further, a washing water line 76 piped between the desalting tank 20b and the fresh water tank 12 is connected to an upper part of the desalting tank 20b and communicates between the fresh water tank 12 and the upper space E11.

図９は、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂによって実現される脱塩処理の手順を示すフローチャートである。脱塩処理装置１ｂは、図９の各工程を行うことで、塩水の脱塩処理方法を実施する。なお、各工程での脱塩処理装置１ｂの動作は、制御部９０が装置各部を制御することで実現される。   FIG. 9 is a flowchart illustrating a desalting process procedure realized by the desalting apparatus 1b according to the second embodiment. The desalinization processing apparatus 1b performs the salt water desalination processing method by performing each process of FIG. In addition, operation | movement of the desalination processing apparatus 1b in each process is implement | achieved when the control part 90 controls each part of an apparatus.

図９に示すように、脱塩処理装置１ｂは先ず、脱塩槽２０ｂの上側空間Ｅ１１において、ゲストガスのクラスレート生成条件下、具体的には、クラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水（海水）とゲストガスとを接触させて、クラスレートを生成する（ステップＳ２１；クラスレート生成工程）。   As shown in FIG. 9, first, the desalination treatment apparatus 1b is in the upper space E11 of the desalination tank 20b under the conditions for generating the clathrate of the guest gas, specifically under the clathrate generation temperature and the clathrate generation pressure. The salt water (seawater) and the guest gas are brought into contact with each other to generate a clathrate (step S21; clathrate generation step).

図１０は、実施の形態２におけるクラスレート生成工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。このクラスレート生成工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、不図示のゲストガスタンクのゲストガスＧをゲストガスライン７２の分岐ライン７２２を介して下側空間Ｅ１３に導入しながら、塩水ライン７１を介して海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に所定量導入することで、上側空間Ｅ１１の圧力をクラスレート生成圧力に調整する。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the clathrate generation process in the second embodiment, and shows a partial configuration of the desalting apparatus 1b including the desalting tank 20b. This clathrate generation step is performed in the same manner as in the first embodiment, and the guest gas G in the guest gas tank (not shown) is introduced into the lower space E13 through the branch line 722 of the guest gas line 72, and the salt water line By introducing a predetermined amount of salt water (seawater) SW of the seawater tank 11 into the upper space E11 via 71, the pressure of the upper space E11 is adjusted to the clathrate generation pressure.

具体的には、制御部９０は、先ず、制御弁８２を閉止した状態で制御弁８３を開放し、圧力ポンプ３０を駆動して下側空間Ｅ１３へとゲストガスＧを圧送することで下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を開始する。なお、このとき、制御弁８１，８６や、図１０では不図示の制御弁８４，８５，８７（図８を参照）は、閉止されている。そして、制御部９０は、下側空間Ｅ１３に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３とに圧力差（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＜下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）を生じさせた後、制御弁８１を開放し、塩水ライン７１に設けられた不図示のポンプによって海水タンク１１から所定量の塩水（海水）ＳＷを上側空間Ｅ１１に導入する。このとき、上側空間Ｅ１１に導入された所定量の塩水（海水）は、実施の形態１で説明したのと同様に、下側空間Ｅ１３へと流れ出さずに上側空間Ｅ１１に留まる一方、下側空間Ｅ１３に導入されたゲストガスは、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内に散気される。このように、クラスレートの生成時には、多孔質板２１１は、上側空間Ｅ１１の塩水（海水）内にゲストガスを散気させる散気板となる。   Specifically, the control unit 90 first opens the control valve 83 with the control valve 82 closed, and drives the pressure pump 30 to pump the guest gas G into the lower space E13, thereby lowering the lower side. The introduction of the guest gas G into the space E13 is started. At this time, the control valves 81 and 86 and the control valves 84, 85 and 87 (see FIG. 8) not shown in FIG. 10 are closed. Then, the control unit 90 introduces a high-pressure guest gas G into the lower space E13, thereby causing a pressure difference between the upper space E11 and the lower space E13 (pressure P1 of the upper space E11 <pressure P2 of the lower space E13). Then, the control valve 81 is opened, and a predetermined amount of salt water (seawater) SW is introduced into the upper space E11 from the seawater tank 11 by a pump (not shown) provided in the saltwater line 71. At this time, the predetermined amount of salt water (seawater) introduced into the upper space E11 remains in the upper space E11 without flowing out to the lower space E13, as described in the first embodiment. The guest gas introduced into the space E13 is diffused into the salt water (seawater) in the upper space E11. Thus, when the clathrate is generated, the porous plate 211 serves as a diffuser plate that diffuses the guest gas into the salt water (seawater) in the upper space E11.

所定量の塩水（海水）を上側空間Ｅ１１に導入したならば、制御部９０は、不図示のポンプの駆動を停止し、制御弁８１を閉止する。その後は、制御部９０は、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１よりも下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２の方が高い状態を維持しつつ、上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１がクラスレート生成圧力となるように、不図示の圧力計の計測値をもとに圧力ポンプ３０を制御するとともに制御弁８６を適宜開閉し、上側空間Ｅ１１の圧力を調整する。   If a predetermined amount of salt water (seawater) is introduced into the upper space E11, the control unit 90 stops driving a pump (not shown) and closes the control valve 81. After that, the control unit 90 maintains the pressure P2 in the lower space E13 higher than the pressure P1 in the upper space E11, so that the pressure P1 in the upper space E11 becomes the clathrate generation pressure. The pressure pump 30 is controlled based on the measured value of the pressure gauge shown in the figure, and the control valve 86 is appropriately opened and closed to adjust the pressure in the upper space E11.

また、制御部９０は、冷却コイル２３を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置２２を駆動して上側空間Ｅ１１内の塩水（海水）とこの塩水（海水）内に多孔質板２１１によって散気されたゲストガスとを混合する。この結果、上側空間Ｅ１１では、図１０に示すように、塩水（海水）とゲストガスとがクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で接触して固体結晶のクラスレート１００が生成し、生成したクラスレート１００が、このクラスレート１００の生成によって濃縮された濃縮塩水中に浮遊する。   Further, the control unit 90 drives the cooling coil 23 to cool the salt water (seawater) in the upper space E11 and adjusts the clathrate generation temperature to drive the stirring device 22 to adjust the salt water (in the upper space E11). Sea water) and guest gas diffused by the porous plate 211 in the salt water (sea water) are mixed. As a result, in the upper space E11, as shown in FIG. 10, the salt water (seawater) and the guest gas come into contact with each other under the clathrate production temperature and the clathrate production pressure to produce a solid crystal clathrate 100. The clathrate 100 is suspended in the concentrated brine concentrated by the production of the clathrate 100.

以上のようにしてクラスレート生成工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離する（ステップＳ２３；固液分離工程）。図１１および図１２は、実施の形態２における固液分離工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。   If the clathrate production process is carried out as described above, then, as shown in FIG. 9, the clathrate and the concentrated salt water are subjected to solid-liquid separation (step S23; solid-liquid separation process). FIG. 11 and FIG. 12 are explanatory diagrams for explaining the solid-liquid separation process in the second embodiment, and show a partial configuration of the desalting apparatus 1b including the desalting tank 20b.

この固液分離工程は、実施の形態１と同様の要領で行い、制御部９０は、先ず、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８３を閉止し、下側空間Ｅ１３へのゲストガスＧの導入を停止する。続いて、制御部９０は、制御弁８２を開放するとともに圧力ポンプ３０を再度駆動し、ゲストガスライン７２の分岐ライン７２１を介して上側空間Ｅ１１へとゲストガスＧを圧送して上側空間Ｅ１１へのゲストガスＧの導入を開始する。また、制御部９０は、制御弁８５を開放する。   This solid-liquid separation step is performed in the same manner as in the first embodiment, and the control unit 90 first stops driving the pressure pump 30 and closes the control valve 83, and the guest gas G to the lower space E13. Stop the introduction of. Subsequently, the control unit 90 opens the control valve 82 and drives the pressure pump 30 again to pump the guest gas G to the upper space E11 via the branch line 721 of the guest gas line 72 and to the upper space E11. The introduction of the guest gas G is started. Further, the control unit 90 opens the control valve 85.

そして、上側空間Ｅ１１に高圧のゲストガスＧを導入することで上側空間Ｅ１１と下側空間Ｅ１３との圧力差を逆転させ（上側空間Ｅ１１の圧力Ｐ１＞下側空間Ｅ１３の圧力Ｐ２）、上側空間Ｅ１１内のクラスレート１００および濃縮された濃縮塩水を多孔質板２１１によって加圧ろ過する。このとき、仕切り部材２１の外周部に位置する濃縮塩水は、外周部の下向きの傾斜によって多孔質板２１１に向けてその流動が案内される。この結果、図１１に示すように、クラスレート１００が上側空間Ｅ１１に残る一方、濃縮塩水は、多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３へと流れ、最終的に、図１２に示すように、クラスレート１００が濃縮塩水と固液分離される。このように、固液分離時には、多孔質板２１１は、ろ過板となる。下側空間Ｅ１３へと流れた濃縮塩水ＤＷは、濃縮塩水ライン７４を介して濃縮塩水タンク１３に導入される。その後、制御部９０は、圧力ポンプ３０の駆動を停止するとともに制御弁８２を閉止し、上側空間Ｅ１１へのゲストガスの導入を停止する。   Then, by introducing a high-pressure guest gas G into the upper space E11, the pressure difference between the upper space E11 and the lower space E13 is reversed (pressure P1 in the upper space E11> pressure P2 in the lower space E13), and the upper space. The clathrate 100 and the concentrated concentrated brine in E11 are pressure filtered through the porous plate 211. At this time, the flow of the concentrated salt water positioned on the outer peripheral portion of the partition member 21 is guided toward the porous plate 211 by the downward inclination of the outer peripheral portion. As a result, as shown in FIG. 11, the clathrate 100 remains in the upper space E11, while the concentrated salt water passes through the porous plate 211 and flows to the lower space E13, and finally, as shown in FIG. In addition, the clathrate 100 is solid-liquid separated from the concentrated brine. Thus, at the time of solid-liquid separation, the porous plate 211 becomes a filtration plate. The concentrated salt water DW that has flowed into the lower space E13 is introduced into the concentrated salt water tank 13 via the concentrated salt water line 74. Thereafter, the control unit 90 stops driving the pressure pump 30 and closes the control valve 82 to stop the introduction of the guest gas into the upper space E11.

以上のようにして固液分離工程を実施したならば、続いて、図９に示すように、濃縮塩水と固液分離したクラスレートを分解し、淡水を得る（ステップＳ２５；クラスレート洗浄・分解工程）。図１３は、実施の形態２におけるクラスレート洗浄・分解工程を説明する説明図であり、脱塩槽２０ｂを含む脱塩処理装置１ｂの一部の構成を示している。   When the solid-liquid separation step is performed as described above, subsequently, as shown in FIG. 9, the concentrated salt water and the clathrate solid-liquid separated are decomposed to obtain fresh water (step S25; clathrate washing / decomposition). Process). FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the clathrate cleaning / decomposition process in the second embodiment, and shows a partial configuration of the desalting apparatus 1b including the desalting tank 20b.

図１３に示すように、このクラスレート洗浄・分解工程では、制御部９０は、制御弁８７を開放し、淡水タンク１２の淡水ＷＷを洗浄水ライン７６に設けられた不図示のポンプによって上側空間Ｅ１１に導入する。これにより、多孔質板２１１上のクラスレート１００が洗浄されてクラスレート１００の周囲に残存する濃縮塩水が洗い流される。すなわち、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が導入された淡水によって押し流されることで多孔質板２１１を透過して下側空間Ｅ１３に流出し、その結果、クラスレート１００の周囲の濃縮塩水が淡水と置き換えられる。また、ここで導入される淡水は、脱塩処理装置１ｂで脱塩処理されて淡水タンク１２に貯留されていたものであり、常温程度の温度となっている。したがって、導入された淡水により、低温であるクラスレート生成温度で生成したクラスレート１００が加温されて分解し、淡水が得られる。制御部９０は、制御弁８４を開放し、クラスレート１００が分解して得られた淡水ＷＷを、淡水ライン７３ｂに設けられた不図示のポンプによって淡水タンク１２に導入する。   As shown in FIG. 13, in this clathrate cleaning / disassembling process, the control unit 90 opens the control valve 87, and the fresh water WW of the fresh water tank 12 is disposed in the upper space by a pump (not shown) provided in the cleaning water line 76. Introduced to E11. Thereby, the clathrate 100 on the porous plate 211 is washed, and the concentrated salt water remaining around the clathrate 100 is washed away. That is, the concentrated salt water around the clathrate 100 is swept away by the fresh water introduced, and passes through the porous plate 211 and flows into the lower space E13. As a result, the concentrated salt water around the clathrate 100 is separated from the fresh water. Replaced. Further, the fresh water introduced here is desalted by the desalting apparatus 1b and stored in the fresh water tank 12, and has a temperature of about room temperature. Therefore, the introduced fresh water warms and decomposes the clathrate 100 produced at the clathrate production temperature, which is a low temperature, and obtains fresh water. The control unit 90 opens the control valve 84 and introduces the fresh water WW obtained by decomposing the clathrate 100 into the fresh water tank 12 by a pump (not shown) provided in the fresh water line 73b.

なお、導入する淡水の量は、クラスレートを洗浄し、分解するのに必要な量として予め設定しておけばよいが、実施の形態１の変形例として説明したように、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水は微量であるため、その量は少量でよい。したがって、クラスレートを洗浄するための洗浄水として使用する淡水の量を削減できるので、淡水の回収率の低下を抑制できる。   The amount of fresh water to be introduced may be set in advance as an amount necessary for washing and decomposing the clathrate, but as described in the modification of the first embodiment, Since the remaining amount of concentrated brine is very small, the amount may be small. Therefore, since the amount of fresh water used as washing water for washing the clathrate can be reduced, it is possible to suppress a reduction in fresh water recovery rate.

その後、制御部９０は、制御弁８６を開放し、脱塩槽２０ｂ内に残存するゲストガス（アウトガス）をアウトガスライン７５を介してゲストガスホルダ４０に導入して回収する。   Thereafter, the control unit 90 opens the control valve 86 and introduces and recovers the guest gas (outgas) remaining in the desalting tank 20 b into the guest gas holder 40 via the outgas line 75.

以上説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、実施の形態２の脱塩処理装置１ｂは、実施の形態１の脱塩処理装置１の構成と比べて簡単な装置構成で実現できる。   As described above, according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the desalting apparatus 1b according to the second embodiment is the desalting apparatus according to the first embodiment. This can be realized with a simple device configuration compared to the first configuration.

（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３における塩水の脱塩処理システム２ｃの全体構成を示す模式図である。なお、図１４において、実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付して示している。図１４に示すように、実施の形態３の塩水の脱塩処理システム２ｃは、塩水（海水）を脱塩処理するための複数（ｎ個）の脱塩処理装置１ｃ（１ｃ−１，２，・・・，ｎ）が多段に接続されて構成される。この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、これらｎ個の脱塩処理装置１ｃが、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１から順番に海水タンク１１の塩水（海水）を繰り返し脱塩処理することで、塩水（海水）の塩分濃度を段階的に低下させて最終的に塩分濃度が十分に低い淡水を得る。 (Embodiment 3)
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a salt water desalination treatment system 2c according to the third embodiment. In FIG. 14, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 14, the saltwater desalination treatment system 2 c according to Embodiment 3 includes a plurality (n) of desalination treatment apparatuses 1 c (1 c-1, 2, 2) for desalinating saltwater (seawater). .., N) are connected in multiple stages. In the salt water desalination treatment system 2c, these n desalination treatment devices 1c repeatedly desalinate the salt water (seawater) in the seawater tank 11 in order from the first desalination treatment device 1c-1. The salt concentration of salt water (seawater) is gradually reduced to finally obtain fresh water having a sufficiently low salt concentration.

最前段の脱塩処理装置１ｃ−１は、塩水ライン７１ｃ−１を介して海水タンク１１と接続され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎは、それぞれ塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎを介して前段の脱塩処理装置１ｃと接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３と接続されている。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）は、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）を介して後段の脱塩処理装置１ｃと接続され、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２と接続されている。そして、脱塩処理装置１ｃ−ｎは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２と接続されている。   The foremost desalination treatment apparatus 1c-1 is connected to the seawater tank 11 via a salt water line 71c-1, and the desalination treatment apparatuses 1c-2 to 1c-n are respectively connected to the salt water lines 71c-2 to 71c-n. Is connected to the preceding-stage desalting apparatus 1c. In addition, the desalting apparatus 1c-1 is connected to the concentrated salt water tank 13 via the concentrated salt water line 74c. Further, the desalinating treatment devices 1c-1 to 1c- (n-1) are connected to the subsequent desalting treatment device 1c through the washing water lines 76c-1 to 76c- (n-1), and the desalting treatment is performed. The apparatus 1c-n is connected to the fresh water tank 12 through the washing water line 76c-n. And the desalination processing apparatus 1c-n is connected with the freshwater tank 12 through the freshwater line 73c.

この塩水の脱塩処理システム２ｃでは、先ず、海水タンク１１に貯留されている例えば塩分濃度４％の塩水（海水）ＳＷが、塩水ライン７１ｃ−１を介して最前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給される。脱塩処理装置１ｃ−１は、供給された塩水（海水）ＳＷを脱塩処理し、塩分濃度が４％よりも低い脱塩水（脱塩処理された塩水：塩分濃度Ｃ1％）ＰＷ−１を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−１は、塩水ライン７１ｃ−２を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−２に供給される。一方、脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水ＤＷ−１（塩分濃度Ｃ1´％）は、濃縮塩水ライン７４ｃを介して濃縮塩水タンク１３に排出される。 In this salt water desalination system 2c, first, for example, salt water (sea water) SW having a salinity concentration of 4% stored in the sea water tank 11 is passed through the salt water line 71c-1 to the foremost desalination apparatus 1c-. 1 is supplied. The desalinization processing apparatus 1c-1 desalinates the supplied salt water (seawater) SW and has a salt concentration lower than 4% (desalted salt water: salt concentration C 1 %) PW-1. Is generated. The desalted water PW-1 produced by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 1c-1 is stored in a not-shown treated water tank via the salt water line 71c-2, and then the subsequent desalting treatment apparatus 1c. -2. On the other hand, the concentrated salt water DW-1 (salt concentration C 1 ′%) generated with the desalting treatment is discharged to the concentrated salt water tank 13 via the concentrated salt water line 74c.

続いて、脱塩処理装置１ｃ−２は、前段の脱塩処理装置１ｃ−１から供給された脱塩水をさらに脱塩処理し、脱塩水（塩分濃度Ｃ2％）ＰＷ−２を生成する。この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理によって生成する脱塩水ＰＷ−２は、塩水ライン７１ｃ−３を介して不図示の処理水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置１ｃ−３に供給される。一方、脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理に伴い生成した濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´2％）ＤＷ−２は、洗浄水ライン７６ｃ−１を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後に前段の脱塩処理装置１ｃ−１に供給され、脱塩処理装置１ｃ−１での脱塩処理時に洗浄水として利用されるようになっている。なお、この脱塩処理装置１ｃ−２での脱塩処理時には、後段の脱塩処理装置１ｃ−３での脱塩処理に伴い生成され、不図示の洗浄水タンクに貯留された濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´3％）ＤＷ−３が洗浄水ライン７６ｃ−２を介して供給されるようになっており、洗浄水として利用される。 Subsequently, the desalting apparatus 1c-2 further desalinates the desalted water supplied from the previous desalting apparatus 1c-1 to generate desalted water (salt concentration C 2 %) PW-2. The desalted water PW-2 produced by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 1c-2 is stored in a not-shown treated water tank via the salt water line 71c-3, and then the subsequent desalting treatment apparatus 1c. -3. On the other hand, the concentrated salt water (salt concentration C ′ 2 %) DW-2 generated along with the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 1c-2 is discharged to a washing water tank (not shown) via the washing water line 76c-1. After being stored, it is supplied to the previous desalinating apparatus 1c-1, and is used as washing water during the desalting process in the desalinating apparatus 1c-1. At the time of the desalination treatment in the desalination treatment apparatus 1c-2, concentrated salt water (salt content) generated along with the desalination treatment in the subsequent desalination treatment apparatus 1c-3 and stored in a washing water tank (not shown). (Concentration C ′ 3 %) DW-3 is supplied through the washing water line 76c-2 and is used as washing water.

その後、脱塩処理装置１ｃ−３以降の後段の脱塩処理装置１ｃが、順次同様にして前段の脱塩処理装置１ｃから供給された脱塩水を脱塩処理する。また、この脱塩処理時において、後段の脱塩処理装置１ｃから供給された濃縮塩水が洗浄水として利用される。   Thereafter, the subsequent desalting apparatus 1c after the desalting apparatus 1c-3 sequentially desalinates the desalted water supplied from the preceding desalting apparatus 1c in the same manner. Further, at the time of the desalting treatment, the concentrated salt water supplied from the subsequent desalting treatment apparatus 1c is used as washing water.

そして、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎには、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理によって生成される脱塩水（塩分濃度Ｃn-1％）ＰＷ−（ｎ−１）が、不図示の処理水タンクから塩水ライン７１ｃ−ｎを介して供給される。この最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎは、供給された脱塩水を脱塩処理し、上水のレベル（例えば塩分濃度０．１％）の淡水ＷＷを生成する。生成した淡水ＷＷは、淡水ライン７３ｃを介して淡水タンク１２に導入されて貯留される。また、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水（塩分濃度Ｃ´n％）ＤＷ−ｎは、洗浄水ライン７６ｃ−（ｎ−１）を介して不図示の洗浄水タンクに排出・貯留された後、前段の脱塩処理装置１ｃ−（ｎ−１）に供給される。なお、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時には、洗浄水ライン７６ｃ−ｎを介して淡水タンク１２に貯留されている所定量（少量）の淡水ＷＷが供給される。すなわち、塩水の脱塩処理システム２ｃでの淡水ＷＷの収量のうちの一部（少量）が、脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理において洗浄水として利用される。 In the final stage desalting apparatus 1c-n, the desalted water (salin concentration C n-1 %) PW− generated by the desalting process in the previous stage desalting apparatus 1c- (n−1) is included. (N-1) is supplied from a treated water tank (not shown) via a salt water line 71c-n. This last-stage desalting apparatus 1c-n desaltes the supplied desalted water to produce fresh water WW having a level of clean water (for example, a salinity of 0.1%). The generated fresh water WW is introduced and stored in the fresh water tank 12 via the fresh water line 73c. Concentrated salt water (salt concentration C ′ n %) DW-n generated in association with the desalting process in the desalting apparatus 1c-n is washed through a washing water line 76c- (n−1) (not shown). After being discharged and stored in the water tank, it is supplied to the preceding desalination treatment apparatus 1c- (n-1). In addition, during the desalting process in the desalting apparatus 1c-n, a predetermined amount (small amount) of fresh water WW stored in the fresh water tank 12 is supplied via the washing water line 76c-n. That is, a part (small amount) of the yield of the fresh water WW in the salt water desalination treatment system 2c is used as washing water in the desalination treatment in the desalination treatment apparatus 1c-n.

このように、本実施の形態の塩水の脱塩処理システム２ｃにおいて、最前段の脱塩処理装置１ｃ−１には、塩水ライン７１ｃ−１によって海水タンク１１の塩水（海水）ＳＷが供給され、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎには、塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎによって前段の脱塩処理装置１ｃからの脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）が供給される。また、脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって後段の脱塩処理装置１ｃから排出された濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎが供給され、脱塩処理装置１ｃ−ｎには、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって淡水タンク１２の淡水ＷＷが供給される。ここで、各脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−ｎで生成される脱塩水ＰＷ−１〜ＰＷ−（ｎ−１）および淡水ＷＷの塩分濃度は、脱塩水ＰＷ−１の塩分濃度（Ｃ1％）＞脱塩水ＰＷ−２の塩分濃度（Ｃ2％）＞脱塩水ＰＷ−３の塩分濃度（Ｃ3％）＞・・・＞脱塩水ＰＷ−（ｎ−１）の塩分濃度（Ｃn-1％）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。また、脱塩処理装置１ｃ−２〜１ｃ−ｎでの脱塩処理時に生成されて前段の脱塩処理装置１ｃ−１〜１ｃ−（ｎ−１）での脱塩処理時に洗浄水として利用される濃縮塩水ＤＷ−２〜ＤＷ−ｎの塩分濃度、および脱塩処理装置１ｃ−ｎでの脱塩処理時に洗浄水として利用される淡水ＷＷの塩分濃度は、濃縮塩水ＤＷ−２の塩分濃度（Ｃ´2）＞濃縮塩水ＤＷ−３の塩分濃度（Ｃ´3）＞濃縮塩水ＤＷ−４の塩分濃度（Ｃ´4）＞・・・＞濃縮塩水ＤＷ−ｎの塩分濃度（Ｃ´n）＞淡水ＷＷの塩分濃度（０．１％）である。 Thus, in the salt water desalination processing system 2c of this Embodiment, salt water (seawater) SW of the seawater tank 11 is supplied to the foremost desalination processing apparatus 1c-1 by the salt water line 71c-1. Desalinated water PW-1 to PW- (n-1) from the previous desalinator 1c is supplied to the desalinator 1c-2 to 1c-n through the salt water lines 71c-2 to 71c-n. . Moreover, the concentrated salt water DW- discharged | emitted from the desalination processing apparatus 1c of the back | latter stage by the washing water line 76c-1 to 76c- (n-1) to desalination processing apparatus 1c-1 to 1c- (n-1). 2 to DW-n are supplied, and fresh water WW in the fresh water tank 12 is supplied to the desalting apparatus 1c-n through the washing water line 76c-n. Here, the salinity concentration of the desalted water PW-1 to PW- (n-1) and fresh water WW generated in each of the desalting treatment apparatuses 1c-1 to 1c-n is the salinity concentration of the desalted water PW-1 (C 1 %)> salinity of demineralized water PW-2 (C 2 %)> salinity of demineralized water PW-3 (C 3 %)>...> salinity of demineralized water PW- (n-1) (C n-1 %)> salinity of fresh water WW (0.1%). Moreover, it produces | generates at the time of the desalination process in the desalination processing apparatus 1c-2 to 1c-n, and is utilized as washing water at the time of the desalination process in the desalination processing apparatuses 1c-1 to 1c- (n-1) in the previous stage The salt concentration of the concentrated salt water DW-2 to DW-n and the salt concentration of the fresh water WW used as the wash water during the desalination treatment in the desalination treatment apparatus 1c-n are the salinity concentration of the concentrated salt water DW-2 ( C ′ 2 )> salinity of concentrated brine DW-3 (C ′ 3 )> salt concentration of concentrated brine DW-4 (C ′ 4 )>...> Salt concentration of concentrated brine DW-n (C ′ n ) > The salt concentration (0.1%) of fresh water WW.

ここで、脱塩処理装置１ｃは、実施の形態１の構成を適用してもよいし、実施の形態２の構成を適用してもよい。例えば、実施の形態１の脱塩処理装置１を適用する場合には、図１の淡水ライン７３を図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細には後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間）と接続する。なお、実施の形態１の構成を適用する場合には、図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎによる脱塩処理装置１ｃ間（詳細には前段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の上側空間と後段の脱塩処理装置１ｃの脱塩槽の下側空間との間）の接続や、脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と淡水タンク１２との間の接続は不要である。ただし、実施の形態１で変形例として説明したように、クラスレートと濃縮塩水を固液分離した後にクラスレートを洗浄する場合には、洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）によって、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続すればよい。また、洗浄水ライン７６ｃ−ｎによって、その脱塩層の上側空間を淡水タンク１２と接続すればよい。   Here, the configuration of the first embodiment may be applied to the desalting apparatus 1c, or the configuration of the second embodiment may be applied. For example, when the desalination treatment apparatus 1 of Embodiment 1 is applied, the fresh water line 73 in FIG. 1 is replaced with the salt water lines 71c-2 to 71c-n in FIG. Then, the upper space of the desalting tank is connected to the subsequent desalting apparatus 1c (specifically, the upper space of the desalting tank of the subsequent desalting apparatus 1c). In addition, when applying the structure of Embodiment 1, between the desalination processing apparatuses 1c by the washing water line 76c-1 to 76c-n of FIG. 14 (specifically, the desalination tank of the desalination processing apparatus 1c in the previous stage) Between the upper space of the water and the lower space of the desalination tank of the subsequent desalination treatment apparatus 1c), the desalination treatment apparatus 1c (specifically, the upper space of the desalination tank) and the fresh water tank 12 No connection between them is necessary. However, as explained in the first embodiment as a modified example, when the clathrate is washed after the clathrate and the concentrated salt water are separated into solid and liquid, the washing water lines 76c-1 to 76c- (n-1) are used. In addition, a wash water tank (not shown) may be arranged between the lower space of the desalting tank and connected to the previous desalting apparatus 1c (specifically, the upper space of the desalting tank). Moreover, what is necessary is just to connect the upper space of the desalination layer with the fresh water tank 12 by the washing water line 76c-n.

一方、実施の形態２を適用する場合には、図８の淡水ライン７３ｂを図１４の塩水ライン７１ｃ−２〜７１ｃ−ｎとし、不図示の処理水タンクを間に配してその脱塩槽の上側空間を後段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。また、図８の洗浄水ライン７６を図１４の洗浄水ライン７６ｃ−１〜７６ｃ−（ｎ−１）とし、不図示の洗浄水タンクを間に配してその脱塩槽の下側空間を前段の脱塩処理装置１ｃ（詳細にはその脱塩槽の上側空間）と接続する。   On the other hand, when the second embodiment is applied, the fresh water line 73b of FIG. 8 is changed to the salt water lines 71c-2 to 71c-n of FIG. Is connected to a subsequent desalting apparatus 1c (specifically, an upper space of the desalting tank). Further, the washing water line 76 in FIG. 8 is changed to the washing water lines 76c-1 to 76c- (n-1) in FIG. It connects with the desalination processing apparatus 1c of a front | former stage (specifically upper space of the desalination tank).

以上説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することができるとともに、多段に接続された脱塩処理装置１ｃによって海水に対する脱塩処理を繰り返し行うことができるので、塩分濃度が十分に低い淡水を得ることができる。また、個々の脱塩処理装置１ｃにおいて脱塩処理を効率良く行うことができるので、脱塩処理装置１ｃを多段に接続して脱塩処理を繰り返し行う場合であっても、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the desalination treatment for seawater can be repeatedly performed by the desalination treatment apparatus 1c connected in multiple stages. Therefore, fresh water having a sufficiently low salinity can be obtained. In addition, since the desalting treatment can be performed efficiently in each desalting treatment apparatus 1c, even when the desalting treatment apparatus 1c is connected in multiple stages and the desalting treatment is repeated, the desalting treatment of salt water is performed. It is possible to reduce the number of stages of the system 2c (the number of desalting treatment apparatuses 1c).

また、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎ以外の各脱塩処理装置１ｃでは、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後、その脱塩処理装置１ｃより後段の脱塩処理装置１ｃで生成されて排出された濃縮塩水を洗浄水として用いてクラスレートを洗浄し、周囲に残存する濃縮塩水を洗い流すことができる。ここで、後段の脱塩処理装置１ｃからの濃縮塩水は、クラスレートの周囲に残存する濃縮塩水、すなわち、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成される濃縮塩水よりも塩分濃度が低く、洗浄効果がある。   In each desalting apparatus 1c other than the last-stage desalting apparatus 1c-n, the clathrate and the concentrated salt water are subjected to solid-liquid separation, and then the desalting apparatus 1c downstream from the desalting apparatus 1c. The clathrate can be washed using the concentrated brine generated and discharged as washing water, and the concentrated brine remaining around can be washed away. Here, the concentrated salt water from the desalting apparatus 1c at the latter stage is a salt concentration higher than the concentrated salt water remaining around the clathrate, that is, the concentrated salt water generated by the desalting process in the desalting apparatus 1c. Is low and has a cleaning effect.

なお、実施の形態３では、最後段の脱塩処理装置１ｃ−ｎを除く各脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理において、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水を洗浄水として利用することとした。これに対し、洗浄水として用いる濃縮塩水は、その脱塩処理装置１ｃでの脱塩処理に伴い生成する濃縮塩水よりも塩分濃度の低いものであればよく、１つ後ろの脱塩処理装置１ｃで生成した濃縮塩水に限らず、後段のいずれかの脱塩処理装置１ｃで生成したものであればよい。このとき、離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水ほど塩分濃度が低い。このため、より離れた脱塩処理装置１ｃで生成された濃縮塩水を洗浄水として用いるほど、クラスレートの洗浄効果をより向上させることができる。これによれば、脱塩処理をより効率良く行うことができるので、塩水の脱塩処理システム２ｃの段数（脱塩処理装置１ｃの数）を減らすことが可能となる。   In the third embodiment, in the desalting treatment in each desalting treatment device 1c except the desalting treatment device 1c-n at the last stage, the concentrated salt water generated in the next desalting treatment device 1c is washed water. It was decided to use as. On the other hand, the concentrated salt water used as the washing water only needs to have a lower salinity concentration than the concentrated salt water generated by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 1c, and the desalination treatment apparatus 1c one behind. It is not limited to the concentrated salt water generated in step 1, and any salt water generated in any one of the subsequent desalination treatment apparatuses 1c may be used. At this time, the concentrated salt water generated by the remote desalting apparatus 1c has a lower salinity concentration. For this reason, the washing | cleaning effect of a clathrate can be improved more, so that the concentrated salt water produced | generated by the desalination processing apparatus 1c farther away is used as washing water. According to this, since the desalting process can be performed more efficiently, it is possible to reduce the number of stages of the salt water desalting system 2c (the number of desalting apparatuses 1c).

以上のように、本発明の脱塩処理装置および塩水の脱塩処理方法は、塩水を効率良く脱塩処理し、淡水の回収率を向上させるのに適している。   As described above, the desalination treatment apparatus and the salt water desalination treatment method of the present invention are suitable for efficiently desalinating salt water and improving the recovery rate of fresh water.

１，１ｂ，１ｃ−１〜１ｃ−ｎ 脱塩処理装置
１１ 海水タンク
１２ 淡水タンク
１３ 濃縮塩水タンク
２０，２０ｂ 脱塩槽
２１１ 多孔質板
２１ 仕切り部材
２２ 攪拌装置
２３ 冷却コイル
３０ 圧力ポンプ
４０ ゲストガスホルダ
５０ 回収槽
６０ 搬送部
６１ 搬送路
６２ 搬送スクリュー
６３ モータ
６４ 二重ダンパ
７１，７１ｃ−１〜７１ｃ−ｎ 塩水ライン
７２ ゲストガスライン
７２１，７２２ 分岐ライン
７３，７３ｂ，７３ｃ 淡水ライン
７４，７４ｃ 濃縮塩水ライン
７５ アウトガスライン
７６，７６ｃ−１〜７６ｃ−ｎ 洗浄水ライン
８１〜８７ 制御弁
９０ 制御部
２ｃ 塩水の脱塩処理システム 1, 1b, 1c-1 to 1c-n Desalination treatment device 11 Seawater tank 12 Fresh water tank 13 Concentrated salt water tank 20, 20b Desalination tank 211 Porous plate 21 Partition member 22 Stirring device 23 Cooling coil 30 Pressure pump 40 Guest gas holder DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Recovery tank 60 Conveyance part 61 Conveyance path 62 Conveyance screw 63 Motor 64 Double damper 71,71c-1 to 71c-n Salt water line 72 Guest gas line 721,722 Branch line 73,73b, 73c Fresh water line 74,74c Concentrated salt water Line 75 Outgas line 76, 76c-1 to 76c-n Washing water line 81-87 Control valve 90 Control unit 2c Brine desalination system

Claims (6)

所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る脱塩処理装置であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽と、
前記上側空間に塩水を導入する塩水導入手段と、
前記上側空間および前記下側空間に高圧のゲストガスを導入するゲストガス導入手段と、
前記上側空間の前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却する冷却手段と、
前記クラスレートの生成時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記下側空間に導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整し、前記固液分離時には、前記ゲストガス導入手段によって前記高圧のゲストガスを前記上側空間に導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くする圧力調整手段と、
を備えることを特徴とする脱塩処理装置。 A clathrate is produced by bringing salt water into contact with the guest gas under a clathrate production temperature and a clathrate production pressure of a predetermined guest gas, and the clathrate and the concentrated salt water produced with the clathrate production are produced. A desalting apparatus that obtains fresh water by solid-liquid separation,
A desalination tank in which the internal space is partitioned into an upper space and a lower space by a partition member formed at least in part by a porous plate;
Salt water introducing means for introducing salt water into the upper space;
Guest gas introduction means for introducing high-pressure guest gas into the upper space and the lower space;
Cooling means for cooling the brine in the upper space to the clathrate generation temperature;
At the time of generating the clathrate, the guest gas introduction means introduces the high-pressure guest gas into the lower space so that the pressure in the lower space is higher than the pressure in the upper space. The pressure is adjusted to the clathrate generation pressure, and during the solid-liquid separation, the guest gas introduction means introduces the high-pressure guest gas into the upper space so that the pressure in the upper space is higher than the pressure in the lower space. A pressure adjusting means for increasing,
A desalinization treatment apparatus comprising: 前記上側空間と連通し、前記クラスレートを回収する回収槽と、
前記多孔質板の上面近傍に設けられ、前記クラスレートを前記回収槽に搬送する搬送手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。 A collection tank that communicates with the upper space and collects the clathrate;
A conveying means provided near the upper surface of the porous plate, and conveying the clathrate to the recovery tank;
The desalinization processing apparatus according to claim 1, comprising: 前記上側空間に前記淡水を導入する淡水導入手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理装置。   The desalination apparatus according to claim 1, further comprising fresh water introduction means for introducing the fresh water into the upper space. 所定のゲストガスのクラスレート生成温度およびクラスレート生成圧力の下で塩水と前記ゲストガスとを接触させてクラスレートを生成し、前記クラスレートと該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水とを固液分離して淡水を得る塩水の脱塩処理方法であって、
少なくとも一部が多孔質板で形成された仕切り部材によって内部空間が上側空間と下側空間とに仕切られた脱塩槽の前記下側空間に高圧のゲストガスを導入して前記下側空間の圧力を前記上側空間の圧力よりも高くした状態で、前記上側空間に前記塩水を導入し、前記多孔質板によって前記ゲストガスを前記塩水内に散気させるとともに、前記上側空間の圧力を前記クラスレート生成圧力に調整しながら前記塩水を前記クラスレート生成温度に冷却することで、前記クラスレートを生成するクラスレート生成工程と、
前記上側空間に前記高圧のゲストガスを導入して前記上側空間の圧力を前記下側空間の圧力よりも高くし、前記多孔質板によって前記上側空間の前記クラスレートおよび前記濃縮塩水をろ過して固液分離する固液分離工程と、
を含むことを特徴とする塩水の脱塩処理方法。 A clathrate is produced by bringing salt water into contact with the guest gas under a clathrate production temperature and a clathrate production pressure of a predetermined guest gas, and the clathrate and the concentrated salt water produced with the clathrate production are produced. A salt water desalting method for obtaining fresh water by solid-liquid separation,
A high-pressure guest gas is introduced into the lower space of the desalination tank in which the internal space is partitioned into an upper space and a lower space by a partition member formed at least in part by a porous plate, In a state where the pressure is higher than the pressure in the upper space, the salt water is introduced into the upper space, the guest gas is diffused into the salt water by the porous plate, and the pressure in the upper space is changed to the class. A clathrate generation step of generating the clathrate by cooling the salt water to the clathrate generation temperature while adjusting to the rate generation pressure;
The high-pressure guest gas is introduced into the upper space so that the pressure in the upper space is higher than the pressure in the lower space, and the clathrate and the concentrated salt water in the upper space are filtered by the porous plate. A solid-liquid separation step for solid-liquid separation;
A method for desalinating salt water, comprising: 前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記脱塩槽外に搬送して回収するクラスレート回収工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。   5. The salt water desalination method according to claim 4, further comprising a clathrate recovery step of transporting and recovering the clathrate in the upper space, which has been separated into solid and liquid, out of the desalination tank. 前記上側空間に淡水を導入し、前記固液分離された前記上側空間内の前記クラスレートを前記淡水によって洗浄しつつ分解するクラスレート分解工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の塩水の脱塩処理方法。   The salt water according to claim 4, further comprising a clathrate decomposition step of introducing fresh water into the upper space and decomposing the clathrate in the upper space, which has been subjected to solid-liquid separation, with washing with the fresh water. Desalination treatment method.
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