JP2012030187A - Saline water desalination system and saline water desalination method - Google Patents

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由介 守屋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently desalinate saline water and improving recovery ratio of desalinated water.SOLUTION: A saline water desalination system 1 comprises a plurality of desalination apparatuses 10 connected in multiple stages. Each desalination apparatus 10 includes: a clathrate generation chamber 20 generating clathrate by bringing saline water or desalinated water generated in the pre-stage desalination apparatus 10 into contact with guest gas at a clathrate generation temperature and a clathrate generation pressure of the guest gas; and a clathrate separation/cleaning chamber 30 performing solid-liquid separation of the clathrate and concentrated saline water by discharging the concentrated saline water generated with the generation of the clathrate and then decomposing the clathrate to generate desalinated water. The clathrate separation/cleaning chamber 30 uses the concentrated saline water discharged from the post-stage desalination apparatus 10, and heats and decomposes the clathrate subjected to the solid-liquid separation while performing the cleaning.

Description

本発明は、塩水を脱塩処理して淡水を得る塩水の脱塩処理システム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 salt water desalination system and a salt water desalination method for obtaining fresh water by desalinating salt water.

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塩水の脱塩処理システム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 salt water desalination treatment system and a salt water desalination treatment method that can efficiently desalinate salt water and improve the recovery rate of fresh water. For the purpose.

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる塩水の脱塩処理システムは、複数の脱塩処理装置が多段に接続されて構成され、塩水に対する脱塩処理を前段の脱塩処理装置から順番に繰り返し行うことで前記塩水の塩分濃度を段階的に低下させて淡水を得る塩水の脱塩処理システムであって、前記脱塩処理装置は、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前記塩水または前段の脱塩処理装置で生成した脱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するクラスレート生成部と、前記クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を排出して前記クラスレートと前記濃縮塩水とを固液分離し、その後前記クラスレートを分解して脱塩水を生成する脱塩水生成部と、を備え、前記脱塩水生成部は、後段の脱塩処理装置から排出された濃縮塩水を用いて、前記固液分離した前記クラスレートを洗浄しつつ分解することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a salt water desalination treatment system according to the present invention is configured by connecting a plurality of desalination treatment devices in multiple stages, and the salt water is subjected to desalination treatment in the previous stage. A salt water demineralization system that obtains fresh water by stepwise decreasing the salt concentration of the salt water in order from the salt treatment apparatus, wherein the desalination treatment apparatus generates a clathrate of a predetermined guest gas. A clathrate generating section for generating a clathrate by bringing the guest gas into contact with the salt water or the desalted water generated in the preceding desalination treatment device under a temperature and a clathrate generating pressure; And a demineralized water generating unit that discharges the generated concentrated salt water to separate the clathrate and the concentrated salt water into a solid and liquid, and then decomposes the clathrate to generate demineralized water. Saltwater generating unit uses a concentrated salt water discharged from the later stage of desalination apparatus, characterized by decomposing while cleaning the solid-liquid separation the clathrate.

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、該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を排出して前記クラスレートと前記濃縮塩水とを固液分離した後、前記クラスレートを分解して脱塩水を生成する脱塩処理を繰り返し行うことで前記塩水の塩分濃度を段階的に低下させて淡水を得る脱塩処理方法であって、前記クラスレートを分解する際、後段の前記脱塩処理の過程で排出された前記濃縮塩水を用いて、前記クラスレートを洗浄しつつ分解することを特徴とする。   Further, the salt water desalination treatment method according to the present invention generates a 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. The concentrated salt water generated with the generation of the product is discharged and the clathrate and the concentrated salt water are solid-liquid separated, and then the salt water is repeatedly subjected to a desalting treatment that decomposes the clathrate to generate desalted water. A desalinization method for obtaining fresh water by stepwise decreasing the salinity, wherein when the clathrate is decomposed, the concentrated salt water discharged in the subsequent desalting process is used, and the clathrate is used. It is characterized by decomposing while washing.

本発明によれば、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ゲストガスとを接触させて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排出して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際に、繰り返し行う脱塩処理の過程で排出された濃縮塩水であってクラスレートと固液分離された濃縮塩水よりも塩分濃度の低い濃縮塩水を用い、クラスレートを洗浄しつつ加温して分解することができる。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, a clathrate is produced by bringing salt water into contact with a guest gas under a clathrate production temperature and a clathrate production pressure of a predetermined guest gas, and the concentrated salt water produced along with the production of this clathrate is produced. Concentrated salt water that was discharged in the course of repeated desalting treatment when the clathrate was decomposed after solid-liquid separation of the clathrate and concentrated salt water, and the clathrate and solid-liquid separated Using concentrated salt water having a lower salinity, the clathrate can be heated and decomposed while being washed. Therefore, salt water can be efficiently desalted and the recovery rate of fresh water can be improved.

図1は、本実施の形態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. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a salt water desalination treatment system according to the present embodiment. 図2は、脱塩処理装置の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the desalting apparatus. 図3は、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. 図4は、クラスレート分離工程を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the clathrate separation step. 図5は、クラスレート分離工程を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the clathrate separation step. 図6は、クラスレート洗浄工程を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the clathrate cleaning step.

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.

図1は、本実施の形態における塩水の脱塩処理システム1の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、塩水の脱塩処理システム1は、塩水(海水)を脱塩処理(淡水化処理)するための複数(n個)の脱塩処理装置10(10−1-〜10−n)が多段に接続されて構成される。これらn個の脱塩処理装置10はそれぞれ同様の構成を有し、最前段の脱塩処理装置10−1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の脱塩処理方法を実施し、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。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a salt water desalination treatment system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a salt water desalination treatment system 1 includes a plurality (n) of desalination treatment apparatuses 10 (10-1-10 to 10) for desalinating salt water (seawater). -N) are connected in multiple stages. Each of these n desalting treatment apparatuses 10 has the same configuration, and the salt water is removed by repeatedly desalting the salt water (seawater) in the seawater tank 11 in order from the first desalting treatment apparatus 10-1. The salt treatment method is carried out, and the salt concentration of the 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10−1は、塩水ライン14−1を介して海水タンク11と接続され、脱塩処理装置10−2〜10−nは、それぞれ塩水ライン14−2〜14−nを介して前段の脱塩処理装置10と接続されている。また、脱塩処理装置10−1は、濃縮塩水ライン15を介して濃縮塩水タンク12と接続されている。また、脱塩処理装置10−1〜10−(n−1)は、洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)を介して後段の脱塩処理装置10と接続され、脱塩処理装置10−nは、洗浄水ライン16−nを介して淡水タンク13と接続されている。そして、脱塩処理装置10−nは、淡水ライン17を介して淡水タンク13と接続されている。   The foremost desalination treatment apparatus 10-1 is connected to the seawater tank 11 via a salt water line 14-1, and the desalination treatment apparatuses 10-2 to 10-n are respectively salt water lines 14-2 to 14-n. Is connected to the desalinating apparatus 10 in the previous stage. Further, the desalting apparatus 10-1 is connected to the concentrated salt water tank 12 via the concentrated salt water line 15. In addition, the desalination treatment apparatuses 10-1 to 10- (n-1) are connected to the subsequent desalination treatment apparatus 10 via the washing water lines 16-1 to 16- (n-1), and the desalination treatment is performed. The apparatus 10-n is connected to the fresh water tank 13 through the washing water line 16-n. The desalting apparatus 10-n is connected to the fresh water tank 13 via the fresh water line 17.

この塩水の脱塩処理システム1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14−1を介して最前段の脱塩処理装置10−1に供給される。ここで、海水タンク11には、前処理によって濁質分が除去された塩水(海水)が貯留される。脱塩処理装置10−1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10−1での脱塩処理によって生成した脱塩水PW−1は、塩水ライン14−2を介して不図示の脱塩水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置10−2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15を介して濃縮塩水タンク12に排出される。 In this salt water desalination treatment system 1, 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 14-1, and the first stage desalination treatment device 10-. 1 is supplied. Here, the seawater tank 11 stores salt water (seawater) from which turbid components have been removed by pretreatment. The desalinization processing apparatus 10-1 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 generated by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10-1 is stored in a desalted water tank (not shown) via the salt water line 14-2, and then the subsequent desalting treatment apparatus 10 is used. -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 12 through the concentrated salt water line 15.

続いて、脱塩処理装置10−2は、前段の脱塩処理装置10−1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10−2での脱塩処理によって生成した脱塩水PW−2は、塩水ライン14−3を介して不図示の脱塩水タンクに貯留された後、後段の脱塩処理装置10−3に供給される。一方、脱塩処理装置10−2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16−1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10−1に供給され、詳細を後述するように、脱塩処理装置10−1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、脱塩処理装置10−2での脱塩処理時には、後段の脱塩処理装置10−3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16−2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 10-2 further desalinates the desalted water supplied from the previous desalting apparatus 10-1 to generate desalted water (salt concentration C 2 %) PW-2. The desalted water PW-2 generated by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10-2 is stored in a demineralized water tank (not shown) via the salt water line 14-3, and then the subsequent desalting treatment apparatus 10 is used. -3. On the other hand, the concentrated salt water (salt concentration C ′ 2 %) DW-2 generated by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10-2 is discharged to a washing water tank (not shown) via the washing water line 16-1. -After being stored, it is supplied to the desalinating apparatus 10-1 in the previous stage and used as washing water during the desalting process in the desalinating apparatus 10-1, as will be described in detail later. At the time of the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10-2, concentrated salt water (salin concentration) generated along with the desalting treatment in the subsequent desalting treatment apparatus 10-3 and stored in a washing water tank (not shown). C ′ 3 %) DW-3 is supplied through the washing water line 16-2 and used as washing water.

その後、脱塩処理装置10−3以降の後段の脱塩処理装置10が、順次同様にして前段の脱塩処理装置10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10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 10 after the desalting apparatus 10-3 sequentially performs desalting treatment on the desalted water supplied from the preceding desalting apparatus 10. Further, at the time of the desalting treatment, the concentrated salt water supplied from the subsequent desalting treatment apparatus 10 is used as washing water.

そして、最後段の脱塩処理装置10−nには、前段の脱塩処理装置10−(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、不図示の脱塩水タンクから塩水ライン14−nを介して供給される。この最後段の脱塩処理装置10−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17を介して淡水タンク13に導入されて貯留される。また、脱塩処理装置10−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16−(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10−(n−1)に供給される。なお、脱塩処理装置10−nでの脱塩処理時には、洗浄水ライン16−nを介して淡水タンク13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1での淡水WWの収量のうちの一部(少量)が、脱塩処理装置10−nでの脱塩処理において洗浄水として利用される。 Further, the desalting apparatus 10-n at the last stage includes desalted water (salt concentration C n-1 %) PW− generated by the desalting process at the preceding desalting apparatus 10- (n−1). (N-1) is supplied from a desalted water tank (not shown) via a salt water line 14-n. This last-stage desalting apparatus 10-n desaltes the supplied desalted water to produce fresh water WW having a level of clean water (for example, a salinity concentration of 0.1%). The generated fresh water WW is introduced into the fresh water tank 13 through the fresh water line 17 and stored. Further, the concentrated salt water (salt concentration C ′ n %) DW-n generated along with the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10-n is washed through a washing water line 16- (n−1) (not shown). After being discharged and stored in the water tank, the water is supplied to the preceding desalination treatment apparatus 10- (n-1). In addition, during the desalting process in the desalting apparatus 10-n, a predetermined amount (small amount) of fresh water WW stored in the fresh water tank 13 is supplied through the washing water line 16-n. That is, a part (small amount) of the yield of the fresh water WW in the salt water desalination treatment system 1 is used as washing water in the desalination treatment in the desalination treatment apparatus 10-n.

このように、本実施の形態の塩水の脱塩処理システム1において、最前段の脱塩処理装置10−1には、塩水ライン14−1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10−2〜10−nには、塩水ライン14−2〜14−nによって前段の脱塩処理装置10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10−1〜10−(n−1)には、洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)によって後段の脱塩処理装置10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10−nには、洗浄水ライン16−nによって淡水タンク13の淡水WWが供給される。ここで、各脱塩処理装置10−1〜10−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10−2〜10−nでの脱塩処理時に生成されて前段の脱塩処理装置10−1〜10−(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10−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 system 1 of the present embodiment, the salt water (sea water) SW of the sea water tank 11 is supplied to the foremost desalination apparatus 10-1 by the salt water line 14-1. Desalination water PW-1 to PW- (n-1) from the previous desalination treatment apparatus 10 is supplied to the desalination treatment apparatuses 10-2 to 10-n through the salt water lines 14-2 to 14-n. . Further, the desalinating treatment apparatus 10-1 to 10- (n-1) includes concentrated salt water DW- discharged from the subsequent desalting treatment apparatus 10 through the washing water lines 16-1 to 16- (n-1). 2 to DW-n are supplied, and the fresh water WW of the fresh water tank 13 is supplied to the desalting apparatus 10-n through the washing water line 16-n. Here, the salt concentration of the desalted water PW-1 to PW- (n-1) and fresh water WW generated in each of the desalting treatment apparatuses 10-1 to 10-n is the salinity concentration (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 10-2 to 10-n, and is utilized as washing water at the time of the desalination process in the previous desalination processing apparatus 10-1 to 10- (n-1). 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 washing water during the desalination treatment in the desalination treatment apparatus 10-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.

図2は、脱塩処理装置10(10−1〜10−n)の構成を示す模式図である。図2に示すように、脱塩処理装置10は、クラスレート生成部としてのクラスレート生成槽20と、脱塩水生成部としてのクラスレート分離・洗浄槽30とが移送ライン40を介して接続されて構成される。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the desalting apparatus 10 (10-1 to 10-n). As shown in FIG. 2, in the desalination treatment apparatus 10, a clathrate generation tank 20 as a clathrate generation unit and a clathrate separation / washing tank 30 as a desalination water generation unit are connected via a transfer line 40. Configured.

クラスレート生成槽20には、図1に示した塩水ライン14−1〜14−nを介し、海水タンク11の塩水(海水)SW、または、前段の脱塩処理装置10で生成され、前段側の不図示の脱塩水タンクに貯留された脱塩水PW−1〜PW−(n−1)が導入される。また、クラスレート生成槽20は、ゲストガスを貯蔵する不図示のゲストガスタンクとゲストガスライン50を介して接続されており、このゲストガスタンクのゲストガスGがクラスレート生成槽20に導入される。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。 The clathrate generation tank 20 is generated by the salt water (seawater) SW of the seawater tank 11 or the desalination treatment apparatus 10 in the previous stage via the salt water lines 14-1 to 14-n shown in FIG. Desalted water PW-1 to PW- (n-1) stored in a desalted water tank (not shown) are introduced. The clathrate generation tank 20 is connected to a guest gas tank (not shown) that stores guest gas via the guest gas line 50, and the guest gas G in this guest gas tank is introduced into the clathrate generation tank 20. The guest gas may be selected as appropriate, and examples thereof include alternative chlorofluorocarbons such as carbon dioxide gas (CO 2 ), xenon gas (Xe), and HFC.

また、クラスレート生成槽20は、クラスレート生成槽20に導入された塩水(海水)または脱塩水を攪拌するための攪拌装置21と、このクラスレート生成槽20に導入された塩水(海水)または脱塩水を冷却するための冷却コイル22とを備える。このクラスレート生成槽20は、断熱性を有する。   The clathrate production tank 20 includes a stirrer 21 for stirring the salt water (seawater) or desalted water introduced into the clathrate production tank 20, and the salt water (seawater) introduced into the clathrate production tank 20 or And a cooling coil 22 for cooling the demineralized water. This clathrate production tank 20 has heat insulation.

一方、クラスレート分離・洗浄槽30には、移送ライン40を介してクラスレート生成槽20から後述するクラスレートを含む濃縮塩水が導入されるとともに、洗浄水ライン16−1〜16−nを介し、後段の脱塩処理装置10での脱塩処理に伴い生成され、後段側の不図示の洗浄水タンクに貯留された濃縮塩水DW−2〜DW−n、または、淡水タンク13の淡水WWが、洗浄水として導入される。そして、このクラスレート分離・洗浄槽30においてクラスレートを洗浄し、固液分離することで生成した脱塩水PW−1〜PW−(n−1)または淡水WWが、塩水ライン14−2〜14−nを介して後段側の不図示の脱塩水タンクに貯留され、または、淡水ライン17を介して淡水タンク13に貯留される。また、クラスレートと固液分離された濃縮塩水DW−1〜DW−nは、濃縮塩水ライン15を介して濃縮塩水タンク12に排出され、または、洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)を介して前段側の不図示の洗浄水タンクに排出されて貯留される。   On the other hand, the clathrate separation / washing tank 30 is supplied with concentrated salt water containing a clathrate, which will be described later, from the clathrate production tank 20 through the transfer line 40 and through the washing water lines 16-1 to 16-n. The concentrated salt water DW-2 to DW-n generated in the subsequent desalting treatment apparatus 10 and stored in a washing water tank (not shown) on the rear stage, or the fresh water WW in the fresh water tank 13 is generated. Introduced as washing water. And the demineralized water PW-1 to PW- (n-1) or the fresh water WW generated by washing the clathrate in this clathrate separation / washing tank 30 and solid-liquid separation is used as the salt water lines 14-2 to 14-14. It is stored in a desalted water tank (not shown) on the rear stage side via -n or stored in the fresh water tank 13 via a fresh water line 17. The concentrated salt waters DW-1 to DW-n separated from the clathrate into solid and liquid are discharged to the concentrated salt water tank 12 through the concentrated salt water line 15, or washed water lines 16-1 to 16- (n- It is discharged and stored in a washing water tank (not shown) on the front side through 1).

このクラスレート分離・洗浄槽30は、多孔質板31を備え、この多孔質板31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る。以下、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 clathrate separation / cleaning tank 30 includes a porous plate 31, and the internal space is divided into two upper and lower spaces E11 and E13 by the porous plate 31. Hereinafter, the upper space E11 is referred to as “upper space E11”, and the lower space E13 is referred to as “lower space E13”.

ここで、クラスレート生成槽20との間に配管される移送ライン40は、クラスレート分離・洗浄槽30の上部に接続され、クラスレート生成槽20とクラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11との間を連通する。また、濃縮塩水タンク12との間に配管される濃縮塩水ライン15および前段の脱塩処理装置10との間に配管される洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)は、クラスレート分離・洗浄槽30の底部に接続され、クラスレート分離・洗浄槽30の下側空間E13と濃縮塩水タンク12との間、または、クラスレート分離・洗浄槽30の下側空間E13と前段の脱塩処理装置10(詳細には、前段の脱塩処理装置10のクラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11)との間を連通する。なお、クラスレート分離・洗浄槽30の下側空間E13と前段の脱塩処理装置10のクラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11との間の洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)には、不図示の洗浄水タンクが設けられる。そして、後段の脱塩処理装置10との間に配管される塩水ライン14−2〜14−nおよび淡水タンク13との間に配管される淡水ライン17は、クラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11と後段の脱塩処理装置10(詳細には、後段の脱塩処理装置10のクラスレート生成槽20)との間、または、クラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11と淡水タンク13との間を連通し、そのクラスレート分離・洗浄槽30側の端部が多孔質板31の上面近傍に配置されている。なお、クラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11と後段の脱塩処理装置10のクラスレート生成槽20との間の塩水ライン14−2〜14−nには、不図示の脱塩水タンクが設けられる。   Here, the transfer line 40 piped between the clathrate generation tank 20 is connected to the upper part of the clathrate separation / cleaning tank 30, and the upper space E11 of the clathrate generation tank 20 and the clathrate separation / cleaning tank 30. Communicating with In addition, the concentrated salt water line 15 piped between the concentrated salt water tank 12 and the wash water lines 16-1 to 16- (n-1) piped between the preceding stage desalination treatment apparatus 10 are clathrates. Connected to the bottom of the separation / washing tank 30 and between the lower space E13 of the clathrate separation / washing tank 30 and the concentrated salt water tank 12, or the lower space E13 of the clathrate separation / washing tank 30 and the previous stage It communicates with the salt treatment apparatus 10 (specifically, the upper space E11 of the clathrate separation / cleaning tank 30 of the desalination treatment apparatus 10 in the preceding stage). In addition, the wash water lines 16-1 to 16- (n−) between the lower space E13 of the clathrate separation / washing tank 30 and the upper space E11 of the clathrate separation / washing tank 30 of the preceding desalination treatment apparatus 10 In 1), a washing water tank (not shown) is provided. The fresh water line 17 piped between the salt water lines 14-2 to 14-n and the fresh water tank 13 piped to the subsequent desalting apparatus 10 is located above the clathrate separation / cleaning tank 30. Between the space E11 and the subsequent desalting apparatus 10 (specifically, the clathrate generation tank 20 of the subsequent desalting apparatus 10), or the upper space E11 of the clathrate separation / cleaning tank 30 and the fresh water tank 13 The end portion on the clathrate separation / cleaning tank 30 side is disposed near the upper surface of the porous plate 31. Note that a salt water line 14-2 to 14-n between the upper space E11 of the clathrate separation / washing tank 30 and the clathrate production tank 20 of the subsequent desalination treatment apparatus 10 has a desalted water tank (not shown). Provided.

また、脱塩処理装置10は、塩水ライン14に設けられ、海水タンク11の塩水(海水)SWまたは前段側の不図示の脱塩水タンクの脱塩水PW−1〜PW−(n−1)を高圧化してクラスレート生成槽20に圧送・導入する圧力ポンプ60と、アウトガスライン71を介してクラスレート生成槽20と接続されたゲストガスホルダ73と、海水タンク11または前段側の不図示の脱塩水タンクとクラスレート生成槽20との間の塩水ライン14−1〜14−n、後段側の不図示の洗浄水タンクまたは淡水タンク13とクラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11との間の洗浄水ライン16−1〜16−n、クラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11と後段側の不図示の脱塩水タンクまたは淡水タンク13との間の塩水ライン14−2〜14−nおよび淡水ライン17、クラスレート分離・洗浄槽30の下側空間E13と濃縮塩水タンク12または前段側の不図示の洗浄水タンクとの間の濃縮塩水ライン15および洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)、移送ライン40、ゲストガスライン50、およびアウトガスライン71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10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。   Moreover, the desalination processing apparatus 10 is provided in the salt water line 14, and salt water (sea water) SW of the sea water tank 11 or desalted water PW-1 to PW- (n-1) of a desalting water tank (not shown) on the front stage side. A pressure pump 60 for increasing the pressure and pumping / introducing into the clathrate generation tank 20, a guest gas holder 73 connected to the clathrate generation tank 20 via an outgas line 71, and a seawater tank 11 or demineralized water (not shown) on the front stage side The salt water lines 14-1 to 14-n between the tank and the clathrate generation tank 20, the washing water tank (not shown) on the rear side or the fresh water tank 13, and the upper space E 11 of the clathrate separation / washing tank 30. Wash water lines 16-1 to 16-n, a salt water line 14 between the upper space E11 of the clathrate separation / wash tank 30 and a desalted water tank or fresh water tank 13 (not shown) on the rear stage side. 2-14-n and the fresh water line 17, the concentrated salt water line 15 and the wash water line 16 between the lower space E13 of the clathrate separation / wash tank 30 and the concentrated salt water tank 12 or the wash water tank (not shown) on the front stage side. −1 to 16- (n−1), the control lines 81 to 87 provided in the transfer line 40, the guest gas line 50, and the outgas line 71, respectively, and each part of the desalting apparatus 10 are controlled. And a control unit 90 that controls the overall operation of the apparatus.

以上のように構成される各脱塩処理装置10(10−1〜10−n)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する。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、海水タンク11の塩水(海水)または前段の脱塩処理装置10で生成された脱塩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、処理前の塩水(海水)または脱塩水よりも塩分濃度の高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、処理前の塩水(海水)または脱塩水よりも塩分濃度の低い脱塩水が生成される。   Each desalting apparatus 10 (10-1 to 10-n) configured as described above generates a clathrate, and solid-liquids the generated clathrate and the concentrated salt water generated along with the generation of this clathrate. After separation, desalting is performed by decomposing the clathrate. 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. Under the predetermined temperature (clathrate generation temperature) necessary for the generation of the clathrate and the predetermined pressure required for the generation of the clathrate (clathrate generation pressure), the salt water (seawater) in the seawater tank 11 or the previous stage is removed. When the demineralized water generated in the salt treatment apparatus 10 is brought into contact with the guest gas, the guest gas is taken into the cage of water molecules and a clathrate is generated. Further, with the generation of clathrate, concentrated salt water having a higher salt concentration than salt water (seawater) or demineralized water before treatment is generated. When this clathrate is solid-liquid separated from the concentrated salt water and the clathrate is decomposed, salt water (seawater) before treatment or desalted water having a lower salinity than desalted water is generated.

この脱塩処理を実現するため、各脱塩処理装置10は、クラスレート生成工程、クラスレート分離工程、およびクラスレート洗浄工程の各工程を行う。以下、各工程について順次説明する。なお、以下説明する各工程での脱塩処理装置10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。   In order to realize this desalting treatment, each desalting treatment apparatus 10 performs each step of a clathrate generation step, a clathrate separation step, and a clathrate cleaning step. Hereinafter, each process will be described sequentially. In addition, operation | movement of the desalination processing apparatus 10 in each process demonstrated below is implement | achieved when the control part 90 controls each part of an apparatus.

(クラスレート生成工程)
クラスレート生成工程では、クラスレート生成槽20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)または脱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。
(Clath rate generation process)
In the clathrate production step, salt water (seawater) or demineralized water and guest gas are produced in the clathrate production tank 20 under the clathrate production conditions of the guest gas, specifically under the clathrate production temperature and clathrate production pressure. To create a clathrate.

図3は、クラスレート生成工程を説明する説明図であり、クラスレート生成槽20を含む脱塩処理装置10の一部の構成を示している。クラスレート生成工程では、先ず、塩水ライン14−1〜14−nを介して海水タンク11の塩水(海水)SWまたは前段の脱塩処理装置10からの脱塩水PW−1〜PW−(n−1)をクラスレート生成槽20に導入するとともに、ゲストガスライン50を介して不図示のゲストガスタンクのゲストガスGをクラスレート生成槽20に導入することで、クラスレート生成槽20内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, and shows a partial configuration of the desalting apparatus 10 including the clathrate generation tank 20. In the clathrate production step, first, the salt water (seawater) SW in the seawater tank 11 or the desalted water PW-1 to PW- (n−) from the desalination apparatus 10 in the previous stage is passed through the salt water lines 14-1 to 14-n. 1) is introduced into the clathrate generation tank 20, and the guest gas G of a guest gas tank (not shown) is introduced into the clathrate generation tank 20 through the guest gas line 50, whereby the pressure in the clathrate generation tank 20 is increased. Adjust to clathrate generation pressure.

具体的には、制御部90は、制御弁85,86,87を閉止した状態で制御弁81を開放する。そして、制御部90は、圧力ポンプ60を駆動して海水タンク11の塩水(海水)SWまたは前段の脱塩処理装置10で生成されて不図示の脱塩水タンクに貯留された脱塩水PW−1〜PW−(n−1)を圧送し、所定量の塩水(海水)または脱塩水をクラスレート生成槽20に導入する。その後、制御部90は、制御弁81を閉止する。また、制御部90は、制御弁86を開放してクラスレート生成槽20へのゲストガスGの導入を開始する。ここで、ゲストガスライン50は、クラスレート生成槽20へのゲストガスGの導入位置が、クラスレート生成槽20に導入される所定量の塩水(海水)または脱塩水の液面の高さより低くなるように接続されている。これにより、クラスレート生成槽20に導入されたゲストガスは、クラスレート生成槽20に導入された塩水(海水)または脱塩水内に気泡として放出される。   Specifically, the control unit 90 opens the control valve 81 with the control valves 85, 86, and 87 closed. And the control part 90 drives the pressure pump 60, the salt water (seawater) SW of the seawater tank 11 or the desalted water PW-1 which was produced | generated by the desalination processing apparatus 10 of the front | former stage, and was stored in the salt water tank not shown. -PW- (n-1) is pumped and a predetermined amount of salt water (seawater) or demineralized water is introduced into the clathrate tank 20. Thereafter, the control unit 90 closes the control valve 81. The control unit 90 opens the control valve 86 and starts introducing the guest gas G into the clathrate generation tank 20. Here, in the guest gas line 50, the introduction position of the guest gas G into the clathrate production tank 20 is lower than the level of a predetermined amount of salt water (seawater) or demineralized water introduced into the clathrate production tank 20. Connected to be. Thereby, the guest gas introduced into the clathrate production tank 20 is released as bubbles into the salt water (seawater) or demineralized water introduced into the clathrate production tank 20.

次に、制御部90は、冷却コイル22を駆動してクラスレート生成槽20内の塩水(海水)または脱塩水を冷却し、クラスレート生成温度に調整しながら、攪拌装置21を駆動してクラスレート生成槽20内の塩水(海水)または脱塩水とゲストガスとを混合する。   Next, the controller 90 drives the cooling coil 22 to cool the salt water (seawater) or demineralized water in the clathrate generation tank 20 and adjusts the clathrate generation temperature to drive the stirrer 21 to adjust the class. Salt water (seawater) or demineralized water in the rate generation tank 20 and guest gas are mixed.

また、このクラスレート生成工程において、制御部90は、制御弁87を適宜開閉することで、クラスレート生成槽20の内部の圧力をクラスレート生成圧力に維持する。制御弁87を開放した際にクラスレート生成槽20から排出されたゲストガスは、アウトガスライン71を介してゲストガスホルダ73に導入されて回収される。   Moreover, in this clathrate production | generation process, the control part 90 maintains the clathrate production pressure at the clathrate production pressure by opening and closing the control valve 87 suitably. The guest gas discharged from the clathrate production tank 20 when the control valve 87 is opened is introduced into the guest gas holder 73 via the outgas line 71 and collected.

この結果、クラスレート生成槽20では、図3に示すように、塩水(海水)または脱塩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、固体結晶のクラスレート100が生成する。そして、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。   As a result, in the clathrate production tank 20, as shown in FIG. 3, salt water (seawater) or demineralized water and the guest gas come into contact with each other under the clathrate production temperature and clathrate production pressure, and the clathrate 100 of solid crystals is obtained. Produces. Then, the generated clathrate 100 floats in the concentrated salt water concentrated by the generation 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、制御部90は、制御弁86を閉止してクラスレート生成槽20へのゲストガスの導入を停止するとともに、制御弁85を開放し、クラスレート生成槽20内のクラスレート100とこのクラスレート100の生成によって濃縮された濃縮塩水との混合液MWを移送ライン40を介してクラスレート分離・洗浄槽30に移送する。その後、制御部90は、制御弁85を閉止する。また、制御部90は、制御弁87を開放してクラスレート生成槽20内に残存するゲストガスを排出し、アウトガスライン71を介してゲストガスホルダ73に導入して回収する。なお、ゲストガスホルダ73に回収されたゲストガスは、各脱塩処理装置10での別の脱塩処理で再利用される。   If the clathrate generation process is performed as described above, the control unit 90 closes the control valve 86 to stop the introduction of the guest gas into the clathrate generation tank 20, and opens the control valve 85. A mixed liquid MW of the clathrate 100 in the clathrate production tank 20 and the concentrated salt water concentrated by the production of the clathrate 100 is transferred to the clathrate separation / cleaning tank 30 via the transfer line 40. Thereafter, the control unit 90 closes the control valve 85. In addition, the control unit 90 opens the control valve 87 to discharge the guest gas remaining in the clathrate generation tank 20, and introduces and recovers the guest gas to the guest gas holder 73 via the outgas line 71. The guest gas recovered in the guest gas holder 73 is reused in another desalting process in each desalting apparatus 10.

(クラスレート分離工程)
図4および図5は、クラスレート分離工程を説明する説明図であり、クラスレート分離・洗浄槽30を含む脱塩処理装置10の一部の構成を示している。クラスレート分離工程では、移送ライン40を介してクラスレート生成槽20から移送された混合液MWをクラスレート分離・洗浄槽30の上側空間E11に導入し、この混合液のクラスレート100および濃縮塩水を多孔質板31によって重力により自然ろ過する。このクラスレート分離工程では、制御部90は、制御弁84を開放する。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31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。下側空間E13へと流れた濃縮塩水DW−1〜DW−nは、濃縮塩水ライン15または洗浄水ライン16−1〜16−(n−1)を介して濃縮塩水タンク12または前段側の不図示の洗浄水タンクに導入される。
(Clath rate separation process)
4 and 5 are explanatory diagrams for explaining the clathrate separation process, and show a partial configuration of the desalination treatment apparatus 10 including the clathrate separation / cleaning tank 30. FIG. In the clathrate separation step, the mixed liquid MW transferred from the clathrate production tank 20 via the transfer line 40 is introduced into the upper space E11 of the clathrate separation / washing tank 30, and the clathrate 100 and concentrated salt water of this mixed liquid are introduced. Is naturally filtered by the porous plate 31 by gravity. In this clathrate separation step, the control unit 90 opens the control valve 84. As a result, as shown in FIG. 4, the clathrate 100 remains in the upper space E11, while the concentrated brine passes through the porous plate 31 and flows into the lower space E13, and finally, as shown in FIG. In addition, the clathrate 100 is solid-liquid separated from the concentrated brine. Concentrated salt water DW-1 to DW-n flowing into the lower space E13 passes through the concentrated salt water line 15 or the wash water lines 16-1 to 16- (n-1), It is introduced into the illustrated wash water tank.

なお、ここでは、自然ろ過によってクラスレートと濃縮塩水とを固液分離することとしたが、下側空間E13を減圧することで上側空間E11内のクラスレートおよび濃縮塩水を減圧ろ過し、これらを固液分離するようにしてもよい。あるいは、上側空間E11を加圧することで上側空間E11内のクラスレートおよび濃縮塩水を加圧ろ過し、これらを固液分離するようにしてもよい。   Here, although the clathrate and the concentrated salt water are separated into solid and liquid by natural filtration, the clathrate and the concentrated salt water in the upper space E11 are decompressed and filtered by reducing the pressure in the lower space E13. You may make it carry out solid-liquid separation. Or you may make it carry out pressure filtration of the clathrate and concentrated salt water in upper space E11 by pressurizing upper space E11, and solid-liquid-separate these.

(クラスレート洗浄工程)
前段のクラスレート分離工程では、濃縮塩水の表面張力によってクラスレートと濃縮塩水とを完全に固液分離できない場合がある。特に、クラスレートおよび濃縮塩水を自然ろ過する場合、これらを完全に固液分離するのは困難である。クラスレート洗浄工程では、多孔質板31上のクラスレートを洗浄しつつ分解することで、脱塩水または淡水を生成する。図6は、クラスレート洗浄工程を説明する説明図であり、クラスレート分離・洗浄槽30を含む脱塩処理装置10の一部の構成を示している。
(Clath rate cleaning process)
In the previous clathrate separation step, the clathrate and concentrated salt water may not be completely solid-liquid separated due to the surface tension of the concentrated salt water. In particular, when the clathrate and concentrated brine are naturally filtered, it is difficult to completely separate them. In the clathrate washing step, the desalted water or fresh water is generated by decomposing the clathrate on the porous plate 31 while washing. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the clathrate cleaning process, and shows a partial configuration of the desalting apparatus 10 including the clathrate separation / cleaning tank 30.

図6に示すように、このクラスレート洗浄工程では、制御部90は、制御弁82を開放し、後段の脱塩処理装置10で生成されて不図示の洗浄水タンクに貯留された濃縮塩水DW−2〜DW−nまたは淡水タンク13の淡水WWを洗浄水ライン16−1〜16−n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31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濃縮塩水DW−2〜DW−nまたは淡水WWによって押し流されることで多孔質板31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、この濃縮塩水よりも塩分濃度の低い濃縮塩水DW−2〜DW−nまたは淡水WWと置き換えられる。また、ここで導入される濃縮塩水や淡水は、後段の脱塩処理装置10で脱塩処理されて不図示の洗浄水タンクや淡水タンク13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、導入された濃縮塩水または淡水により、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、脱塩水または淡水が生成する。制御部90は、制御弁83を開放し、生成した脱塩水PW−1〜PW−(n−1)または淡水WWを、塩水ライン14−2〜14−nまたは淡水ライン17に設けられた不図示のポンプによって不図示の脱塩水タンクまたは淡水タンク13に導入する。   As shown in FIG. 6, in this clathrate cleaning process, the control unit 90 opens the control valve 82, and the concentrated salt water DW generated by the subsequent desalination treatment apparatus 10 and stored in a cleaning water tank (not shown). -2 to DW-n or fresh water WW in the fresh water tank 13 is introduced into the upper space E11 by a pump (not shown) provided in the washing water lines 16-1 to 16-n. Thereby, the clathrate 100 on the porous plate 31 is washed, and the concentrated salt water remaining around the clathrate 100 is washed away. That is, the concentrated salt water DW-2 to DW-n or the fresh water WW into which the concentrated salt water around the clathrate 100 is introduced flows through the porous plate 31 and flows out into the lower space E13. Concentrated salt water around clathrate 100 is replaced with concentrated salt water DW-2 to DW-n or fresh water WW having a lower salinity than the concentrated salt water. Further, the concentrated salt water and fresh water introduced here are desalted by the desalting apparatus 10 at the subsequent stage and stored in a washing water tank or fresh water tank 13 (not shown). It has become. Accordingly, the clathrate 100 produced at the clathrate production temperature, which is a low temperature, is heated and decomposed by the introduced concentrated salt water or fresh water, and demineralized water or fresh water is produced. The control unit 90 opens the control valve 83 and supplies the generated desalted water PW-1 to PW- (n-1) or fresh water WW to the salt water lines 14-2 to 14-n or the fresh water line 17. It introduce | transduces into the demineralized water tank or the freshwater tank 13 not shown by the pump of illustration.

洗浄水として導入する濃縮塩水DW−2〜DW−nまたは淡水WW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く。なお、不図示の洗浄水タンクの濃縮塩水は、洗浄水として用いる量を残してクラスレート生成工程の前にクラスレート生成槽20に導入することで、海水タンク11の塩水(海水)または前段の脱塩処理装置10からの脱塩水とともに再度脱塩処理するようにしてもよい。これによれば、淡水の回収率をより一層向上させることが可能となる。   The amount of concentrated salt water DW-2 to DW-n or fresh water WW introduced as washing water is set in advance as an amount necessary to wash and decompose the clathrate. Concentrated salt water in a washing water tank (not shown) is introduced into the clathrate production tank 20 before the clathrate production process, leaving the amount used as washing water, so that the salt water (seawater) in the sea water tank 11 or the preceding stage is used. You may make it desalinate again with the desalted water from the desalination processing apparatus 10. FIG. According to this, it becomes possible to further improve the recovery rate of fresh water.

以上説明したように、実施の形態1によれば、塩水(海水)または前段の脱塩処理装置10からの脱塩水とゲストガスとを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させてクラスレートを生成し、クラスレートと濃縮塩水とを固液分離した後で、クラスレートを洗浄して周囲に残存する濃縮塩水を洗い流しつつ、クラスレートを加温して分解することができる。このとき、最後段の脱塩処理装置10−nでは淡水タンク13の淡水を洗浄水として用いるものの、この脱塩処理装置10−n以外の各脱塩処理装置10では、その脱塩処理装置10より後段の脱塩処理装置10で生成されて排出された濃縮塩水を洗浄水として用いることができる。ここで、後段の脱塩処理装置10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10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。これによれば、各脱塩処理装置10から排出される濃縮塩水を無駄なく利用してクラスレートを洗浄することができる。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。   As described above, according to the first embodiment, salt water (seawater) or desalted water from the previous desalination treatment apparatus 10 and the guest gas are brought into contact under a clathrate generation temperature and a clathrate generation pressure. After the clathrate is generated and the clathrate and the concentrated brine are separated into solid and liquid, the clathrate can be heated and decomposed while the clathrate is washed to wash away the concentrated brine remaining in the surrounding area. At this time, the fresh water in the fresh water tank 13 is used as washing water in the last-stage desalination treatment apparatus 10-n, but in each of the desalination treatment apparatuses 10 other than the desalination treatment apparatus 10-n, the desalination treatment apparatus 10 The concentrated salt water generated and discharged by the desalting apparatus 10 at a later stage can be used as washing water. Here, the concentrated salt water from the desalting apparatus 10 at the subsequent 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 10. Is low and has a cleaning effect. According to this, the clathrate can be washed using the concentrated salt water discharged from each desalting apparatus 10 without waste. Therefore, salt water can be efficiently desalted and the recovery rate of fresh water can be improved.

なお、上記した実施の形態では、最後段の脱塩処理装置10−nを除く各脱塩処理装置10での脱塩処理において、1つ後ろの脱塩処理装置10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10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10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10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10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10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1の段数(脱塩処理装置10の数)を減らすことが可能となる。   In the above-described embodiment, in the desalination treatment in each desalination treatment apparatus 10 except the last-stage desalination treatment apparatus 10-n, the concentrated salt water generated in the next desalination treatment apparatus 10 is washed. It was decided to use it as water. On the other hand, the concentrated salt water used as the washing water only needs to have a lower salinity than the concentrated salt water generated by the desalting treatment in the desalting treatment apparatus 10, and the desalination treatment apparatus 10 that is one behind. It is not limited to the concentrated salt water generated in step 1, but may be generated in any one of the desalination treatment apparatuses 10 in the subsequent stage. At this time, the concentration of salt water generated by the remote desalting apparatus 10 is lower in salt concentration. For this reason, the washing | cleaning effect of a clathrate can be improved more, so that the concentrated salt water produced | generated with the desalination processing apparatus 10 farther away is used as washing water. According to this, since the desalting treatment can be performed more efficiently, the number of stages of salt water desalting treatment system 1 (the number of desalting treatment apparatuses 10) can be reduced.

以上のように、本発明の塩水の脱塩処理システム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 salt water desalination treatment system 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 塩水の脱塩処理システム
10(10−1〜10−n) 脱塩処理装置
11 海水タンク
12 濃縮塩水タンク
13 淡水タンク
14−1〜14−n 塩水ライン
15 濃縮塩水ライン
16−1〜16−n 洗浄水ライン
17 淡水ライン
20 クラスレート生成槽
21 攪拌装置
22 冷却コイル
30 クラスレート分離・洗浄槽
31 多孔質板
40 移送ライン
50 ゲストガスライン
60 圧力ポンプ
71 アウトガスライン
73 ゲストガスホルダ
81〜87 制御弁
90 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Salt water desalination system 10 (10-1 to 10-n) Desalination processing device 11 Seawater tank 12 Concentrated salt water tank 13 Fresh water tank 14-1 to 14-n Salt water line 15 Concentrated salt water line 16-1 to 16- n Wash water line 17 Fresh water line 20 Clathrate production tank 21 Stirrer 22 Cooling coil 30 Clathrate separation / wash tank 31 Porous plate 40 Transfer line 50 Guest gas line 60 Pressure pump 71 Out gas line 73 Guest gas holder 81-87 Control valve 90 Control unit

Claims (2)

複数の脱塩処理装置が多段に接続されて構成され、塩水に対する脱塩処理を前段の脱塩処理装置から順番に繰り返し行うことで前記塩水の塩分濃度を段階的に低下させて淡水を得る塩水の脱塩処理システムであって、
前記脱塩処理装置は、
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前記塩水または前段の脱塩処理装置で生成した脱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するクラスレート生成部と、
前記クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を排出して前記クラスレートと前記濃縮塩水とを固液分離し、その後前記クラスレートを分解して脱塩水を生成する脱塩水生成部と、
を備え、
前記脱塩水生成部は、後段の脱塩処理装置から排出された濃縮塩水を用いて、前記固液分離した前記クラスレートを洗浄しつつ分解することを特徴とする塩水の脱塩処理システム。
A salt water in which a plurality of desalting treatment devices are connected in multiple stages, and the salt concentration of the salt water is reduced stepwise by repeatedly performing the desalting treatment on the salt water in order from the previous desalting treatment device. A desalination treatment system of
The desalting apparatus is
A clathrate generator for generating a clathrate by bringing the guest gas into contact with the salt water or the demineralized water generated in the preceding desalination treatment apparatus under a clathrate generation temperature and a clathrate generation pressure of a predetermined guest gas; ,
A demineralized water generating unit that discharges the concentrated salt water generated with the generation of the clathrate and separates the clathrate and the concentrated salt water into a solid and liquid, and then decomposes the clathrate to generate demineralized water;
With
The salt water desalination system is characterized in that the desalted water generating unit decomposes the clathrate separated by solid-liquid separation while cleaning the clathrate using concentrated salt water discharged from a subsequent desalting apparatus.
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、該クラスレートの生成に伴い生成した濃縮塩水を排出して前記クラスレートと前記濃縮塩水とを固液分離した後、前記クラスレートを分解して脱塩水を生成する脱塩処理を繰り返し行うことで前記塩水の塩分濃度を段階的に低下させて淡水を得る脱塩処理方法であって、
前記クラスレートを分解する際、後段の前記脱塩処理の過程で排出された前記濃縮塩水を用いて、前記クラスレートを洗浄しつつ分解することを特徴とする塩水の脱塩処理方法。
A clathrate is produced by contacting salt water with the guest gas at a clathrate production temperature and a clathrate production pressure of a predetermined guest gas, and the concentrated salt water produced with the clathrate production is discharged to produce the class Desalting to obtain fresh water by stepwise reducing the salt concentration of the salt water by repeatedly performing a desalting treatment that decomposes the clathrate to produce desalted water after solid-liquid separation of the rate and the concentrated salt water A processing method,
A salt water demineralization treatment method, wherein, when the clathrate is decomposed, the clathrate is decomposed while being washed using the concentrated salt water discharged in the subsequent desalting process.
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