JP2016083640A - 淡水化システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、逆浸透膜の劣化を抑制して従来よりも逆浸透膜の耐用時間が長く、かつ逆浸透膜の殺菌を充分に行うことができる淡水化システムを提供する。【解決手段】本発明の淡水化システム１Ａは、逆浸透膜を有する逆浸透装置２２と、前記逆浸透装置２２に被処理水１１としての鹹水を供給する被処理水供給経路と、前記被処理水供給経路外でクロラミンを発生させ、このクロラミンを当該処理水供給経路内に供給するクロラミン発生装置２３と、を備えることを特徴とする。この淡水化システム１Ａは、被処理水供給経路外でクロラミンを発生させるため、被処理水中に含まれる臭化物イオンとクロラミン原料とが被処理水供給経路内で反応することが回避される。これにより淡水化システム１Ａでは、酸化力の強い次亜臭素酸やブロモアミンが被処理水供給経路内で発生することを防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、淡水化システムに関する。

近年、逆浸透膜を用いたろ過処理によって海水の淡水化を行う淡水化システムの利用が増加する傾向にある。この逆浸透膜は、一般にセルロース、ポリアミド等の高分子材料で形成されている。この淡水化システムによって、例えば海水の淡水化を行う場合には、逆浸透膜で隔てられた海水に浸透圧以上の圧力が加えられる。これにより海水に含まれる水が優先的に逆浸透膜を透過することによって海水が淡水化される（例えば、特許文献１〜３等参照）。

特開平１−１０４３８６号公報 特開平３−１１５号公報 特開平７−１２４５５９号公報

ところで、海水の淡水化システムで実施される淡水化プロセスにおいては、原水（被処理水）としての海水や逆浸透膜に殺菌を施すためにこの原水には酸化剤が加えられる。しかしながら、このような海水を逆浸透膜でろ過すると、この海水に含まれる酸化剤が逆浸透膜を劣化させる。
そこで、特許文献１〜３に記載の淡水化システムでは、被処理水中に遊離塩素とアンモニア性窒素とを共存させることによりクロラミンを生成し、これにより被処理水中の遊離塩素を消費させている。また、特許文献２及び３の淡水化システムでは、遊離塩素とアンモニア性窒素との反応により生成したクロラミンにて被処理水を殺菌することも記載されている。このクロラミンは、遊離塩素（例えば、次亜塩素酸等）よりも酸化力が小さく、逆浸透膜に対する影響は穏やかになる。

しかしながら、被処理水としての海水には臭化物イオンが含まれており、この臭化物イオンと、前記の遊離塩素及びアンモニア性窒素とが共存すると、次亜臭素酸やブロモアミンが生成する。そして、これらの次亜臭素酸及びブロモアミンは、殺菌力が次亜塩素酸と略同等であるものの、クロラミンと比較して酸化力が大きいため、逆浸透膜を劣化させる恐れがある。

そこで、本発明の課題は、逆浸透膜の劣化を抑制して従来よりも逆浸透膜の耐用時間が長く、かつ逆浸透膜の殺菌を充分に行うことができる淡水化システムを提供することにある。

前記課題を解決する本発明の淡水化システムは、逆浸透膜を有する逆浸透装置と、前記逆浸透装置に被処理水である鹹水を供給する被処理水供給経路と、前記被処理水供給経路外でクロラミンを発生させ、このクロラミンを当該処理水供給経路内に供給するクロラミン発生装置と、を備えることを特徴とする。

この淡水化システムでは、被処理水が逆浸透装置に向けて通流する被処理水供給経路には、クロラミン発生装置からクロラミンが供給される。このクロラミン発生装置は、被処理水供給経路外でクロラミンを発生させる。そのため、本発明の淡水化システムは、従来の淡水化システム（例えば、特許文献１〜３参照）のように被処理水中の臭化物イオンと、残留遊離塩素及びアンモニア性窒素とが被処理水供給経路内で反応することが回避される。これにより本発明の淡水化システムでは、酸化力の強い次亜臭素酸やブロモアミンが被処理水供給経路内で発生することを防止して逆浸透膜の劣化を抑制する。また、次亜臭素酸やブロモアミンよりも酸化力が穏やかであり殺菌力を有するクロラミンは、被処理水の流れに伴って逆浸透膜に供給される。

本発明によれば、逆浸透膜の劣化を抑制して従来よりも逆浸透膜の耐用時間が長く、かつ逆浸透膜の殺菌を充分に行うことができる淡水化システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る淡水化システムの構成説明図である。 本発明の第１実施形態に係る淡水化システムの第１貯留槽及び第２貯留槽にそれぞれ設けられるｐＨ調整機構の構成説明図である。 本発明の第１実施形態に係る淡水化システムのクロラミンの生成部に設けられるｐＨ調整機構の構成説明図である。 本発明の第２実施形態に係る淡水化システムの構成説明図である。 本発明の第３実施形態に係る淡水化システムの構成説明図である。

以下に、本発明の第１実施形態から第３実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の淡水化システムは、被処理水としての鹹水を通流させる後記の被処理水供給経路外でクロラミンを発生させるクロラミン発生装置を設けたことを主な特徴としている。なお、「鹹水」とは塩化ナトリウム等の塩分を含んだ水をいい、この「鹹水」としては、例えば、海水、汽水、過去に海水が閉じ込められてできた化石水、岩塩地帯の塩分を含んだ水、油田随伴水等が挙げられる。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る淡水化システム１Ａの構成説明図である。
図１に示すように、淡水化システム１Ａは、被処理水１１としての鹹水（以下、単に「被処理水１１」と称する）が供給される上流側から下流側に向かって前処理装置２１及び逆浸透装置２２がこの順番で配置されている。なお、原水としての被処理水１１を前処理装置２１に供給する配管１０ａ、及び前処理装置２１から逆浸透装置２２に被処理水１１を供給する配管１０ｂは、特許請求の範囲にいう「被処理水供給経路」に相当する。
また、淡水化システム１Ａは、クロラミン発生装置２３及び後記するｐＨ調整機構２４（図２及び図３参照）を備えている。

前処理装置２１は、この前処理装置２１の下流側（被処理水１１の流れの下流側）で配管１０ｂに設けられた第１ポンプ３１にて供給される被処理水１１中の懸濁物質等（微粒子）を除去するものである。なお、この第１ポンプ３１は、特許請求の範囲にいう「ポンプ」に相当する。本実施形態に係る淡水化システム１Ａにおいては、後に詳しく説明するように、この第１ポンプ３１と逆浸透装置２２との間に延在する配管１０ｂにクロラミンが供給されることとなる。

前処理装置２１としては、例えば、二層ろ過装置、限外膜ろ過装置、精密膜ろ過装置等が挙げられるが、前記の被処理水１１中の微粒子を除去することができればこれらに限定されるものではない。ちなみに、本実施形態での前処理装置２１は、限外膜ろ過装置を想定している。
この前処理装置２１は、このような前処理を行った後の被処理水１１を下流側の逆浸透装置２２に配管１０ｂを介して供給する。

逆浸透装置２２は、圧力容器（図示省略）内に逆浸透膜（図示省略）を内蔵している。被処理水１１は、第１ポンプ３１の下流側で配管１０ｂに設けられた第２ポンプ３２にてこの逆浸透膜に供給される。ちなみに、第２ポンプ３２は、第１ポンプ３１よりも高圧で被処理水１１を供給するようになっている。具体的には、第２ポンプ３２にて供給される被処理水１１は、その浸透圧以上の圧力、例えば５〜８ＭＰａ程度まで加圧されて前記の逆浸透膜に供給されるが本発明はこれに限定されるものではない。
なお、逆浸透膜としては、セルロース、ポリアミド等の高分子材料からなる公知の逆浸透膜を使用することができる。また、逆浸透膜は、例えばスパイラル型、チューブラ型、中空糸型等の公知のモジュール形態のものとして使用することができる。

そして、逆浸透膜を介して透過水１２が配管１０ｃを介して淡水として取り出される。また、逆浸透膜を透過しない濃縮水１３は、逆浸透装置２２から配管１０ｄを介して排出されて淡水化システム１Ａの系外に放流される。

クロラミン発生装置２３は、前処理装置２１に供給される被処理水１１にクロラミンを後記する所定位置に注入するように構成されている。ちなみに、クロラミンとしては、モノクロラミンと、ジクロラミン、トリクロラミンとが挙げられるが、本実施形態でのクロラミンは、図１に示すように、モノクロラミン（ＮＨ_２Ｃｌ）を想定している。

本実施形態でのクロラミン発生装置２３は、クロラミン原料としての塩素源を含む液体試薬を貯留する第１貯留槽２３ａと、クロラミン原料としてのアミン源を含む液体試薬を貯留する第２貯留槽２３ｂと、塩素源を含む液体試薬とアミン源を含む液体試薬とを反応させてクロラミンを発生させる反応槽２３ｃと、を備えている。なお、反応槽２３ｃは、特許請求の範囲にいう「生成部」に相当する。

このような第１貯留槽２３ａと反応槽２３ｃとは、配管１０ｅ及び合流配管１０ｆを介して互いに接続されている。また、第２貯留槽２３ｂと反応槽２３ｃとは、配管１０ｇ及び合流配管１０ｆを介して互いに接続されている。

そして、第１貯留槽２３ａ内の塩素源を含む液体試薬は、配管１０ｅに設けられる定量ポンプとしての第３ポンプ３３が駆動されることにより、配管１０ｅ及び合流配管１０ｆを介して反応槽２３ｃ内に供給される。
また、第２貯留槽２３ｂ内のアミン源を含む液体試薬は、配管１０ｇに設けられる定量ポンプとしての第４ポンプ３４が駆動されることにより、配管１０ｇ及び合流配管１０ｆを介して反応槽２３ｃ内に供給される。

第１貯留槽２３ａに貯留される塩素源を含む液体試薬としては、例えば、次亜塩素酸、次亜塩素酸のアルカリ金属塩、次亜塩素酸のアルカリ土類金属塩等を含む水溶液が挙げられる。中でも、次亜塩素酸ナトリウムが望ましい。
第２貯留槽２３ｂに貯留されるアミン源を含む液体試薬としては、例えば、アンモニウム塩、アンモニア等の水溶液が挙げられる。中でも硫酸アンモニウムの水溶液及び塩化アンモニウムの水溶液が望ましい。
また、本実施形態で使用できるクロラミン原料としては、これらのものに限定されずに公知のクロラミン原料を使用できることは言うまでもない。

また、本実施形態での第１貯留槽２３ａ及び第２貯留槽２３ｂのそれぞれは、内容物のｐＨを調整するｐＨ調整機構２４を備えている。
第１貯留槽２３ａ及び第２貯留槽２３ｂにそれぞれ設けられるｐＨ調整機構２４は、互いに同一構造を有しているので、ここでは第１貯留槽２３ａのｐＨ調整機構２４と第２貯留槽２３ｂのｐＨ調整機構２４とは、同じ図面（図２）を使用して説明する。
図２は、第１貯留槽２３ａ及び第２貯留槽２３ｂにそれぞれ設けられるｐＨ調整機構２４の構成説明図である。

図２に示すように、ｐＨ調整機構２４は、水素イオン濃度センサ２４ａと、試薬槽２４ｂ，２４ｃと、第１貯留槽２３ａ及び第２貯留槽２３ｂ内に配置される攪拌翼２４ｄと、第１貯留槽２３ａ内及び第２貯留槽２３ｂ内のｐＨを制御する制御部２４ｅと、を備えて構成されている。
試薬槽２４ｂと第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）とは、配管１０ｉで接続され、この配管１０ｉには定量ポンプである第６ポンプ３６が配置されている。また、試薬槽２４ｃと第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）とは、配管１０ｊで接続され、この配管１０ｊには定量ポンプである第７ポンプ３７が配置されている。

水素イオン濃度センサ２４ａは、第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物の水素イオン濃度を検出し、その検出信号を制御部２４ｅに出力するようになっている。

試薬槽２４ｂは、第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物に添加する酸性試薬を貯留するものである。この試薬槽２４ｂに貯留される酸性試薬としては、例えば硫酸、塩酸等が挙げられる。
試薬槽２４ｃは、第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物に添加する塩基性試薬を貯留するものである。この試薬槽２４ｃに貯留される塩基性試薬としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。

攪拌翼２４ｄは、第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物を混合するものであり、図示しないモータにより回転することで第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物のｐＨを均一にするようになっている。

制御部２４ｅは、ＣＰＵ（中央演算部）、記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等）、各種インタフェイス、電子回路等を含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、淡水化システム１Ａを総合的に制御する。
また、本実施形態での制御部２４ｅは、前記のように、水素イオン濃度センサ２４ａから出力信号に応じて、第６及び第７ポンプ３６，３７の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御部２４ｅは、水素イオン濃度センサ２４ａから出力信号に基づいて検出される第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物のｐＨが、目標とするｐＨの範囲内となるように、試薬槽２４ｂの酸性試薬及び試薬槽２４ｃの塩基性試薬の第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）への添加量を制御する。

ちなみに、本実施形態での制御部２４ｅは、水素イオン濃度センサ２４ａからの出力信号に基づいて、例えばＰＩＤ制御を行って第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）の内容物のｐＨが目標の塩基性の範囲内となるように制御する。つまり、制御部２４ｅは、目標の塩基性の範囲内となるように、第６及び第７ポンプ３６，３７の動作を制御し、これにより酸性試薬及び塩基性試薬の第１貯留槽２３ａ（第２貯留槽２３ｂ）への添加量を調節する。
なお、図２中、符号３３は、配管１０ｅに設けられた前記の第３ポンプであり、符号３４は、配管１０ｇに設けられた前記の第４ポンプである。

反応槽２３ｃは、第１貯留槽２３ａからの塩素源を含む液体試薬と、第２貯留槽２３ｂからのアミン源を含む液体試薬とを反応させて、クロラミンを発生する。つまり、反応槽２３ｃ内には、クロラミンを含む液体試薬が生成される。

反応槽２３ｃ内の圧力は、大気圧を超えるように設定され、望ましくはゲージ圧５０ｋＰａ以上に設定される。
また、反応槽２３ｃ内の温度は、クロラミン原料としての塩素源とアミン源との反応が発熱反応であることから、常温以下が望ましく、さらに望ましくは１５℃以下に設定される。

また、反応槽２３ｃは、配管１０ｈを介して被処理水供給経路である配管１０ｂと接続されている。この配管１０ｂと配管１０ｈとの接合部は、配管１０ｂにおけるクロラミンの注入部２６（以下、これをクロラミン注入部２６と称する）を構成している。

そして、配管１０ｈには、定量ポンプである第５ポンプ３５が配置されている。反応槽２３ｃ内のクロラミンを含む液体試薬は、定量ポンプである第５ポンプ３５が駆動することにより配管１０ｈを介して配管１０ｂ内に供給される。

ところで、クロラミンは、緩慢ではあるものの水中で経時的に残留遊離塩素を生じる。したがって、この残留遊離塩素と臭化物イオンとの反応により被処理水１１中に次亜臭素酸が生成する前に、クロラミンが逆浸透装置２２を通過するようにクロラミン注入部２６の位置を設定することが望ましい。
したがって、本実施形態に係る淡水化システム１Ａにおいては、クロラミン注入部２６は第１ポンプ３１と逆浸透装置２２との間で延在する配管１０ｂに設けられることが望ましい。また、クロラミン注入部２６は、第１ポンプ３１と第２ポンプ３２との間で延在する配管１０ｂに設けられることが、より望ましい。

ちなみに、配管１０ｂを通流する被処理水１１の流速が、例えば０．５〜２．０ｍ／ｓとなるように設定した場合に、供給したクロラミンが逆浸透装置２２を通過するまでの時間が、３０分を経過しない程度に、クロラミン注入部２６の位置が設定されることが望ましい。
本実施形態に係る淡水化システム１Ａでは、このようにクロラミン注入部２６の位置を設定することで、より確実に逆浸透膜の劣化を防止することができる。

しかしながら、本発明では、クロラミン注入部２６が前処理装置２１と第１ポンプ３１との間の配管１０ｂの延在途中に設けることを排除するものではない。また、高圧ポンプである第２ポンプ３２の下流側の配管１０ｂ内は、前記のように高圧となるが、本発明では第２ポンプ３２の下流側の配管１０ｂ内にクロラミンを供給することを排除するものではない。

前記の反応槽２３ｃの圧力は、被処理水供給経路である配管１０ｂ内の圧力（静圧）と同等以下になるように設定されていることが望ましい。そして、配管１０ｂ内の圧力（静圧）は、大気圧を超えるように設定されることが望ましい。

また、本実施形態でのクロラミン発生装置２３は、反応槽２３ｃの内容物のｐＨを調整するｐＨ調整機構２４を備えている。
図３は、反応槽２３ｃに設けられるｐＨ調整機構２４の構成説明図である。
このｐＨ調整機構２４の構成は、図２に示した第１貯留槽２３ａ（又は第２貯留槽２３ｂ）に設けられるｐＨ調整機構２４と同様に構成されている。したがって、図３に示す反応槽２３ｃに設けられるｐＨ調整機構２４において、図２の前記ｐＨ調整機構２４と同じ構成要素については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示すｐＨ調整機構２４における制御部２４ｅは、前記のように、水素イオン濃度センサ２４ａから出力信号に応じて、第６及び第７ポンプ３６，３７の動作を制御するように構成されている。具体的には、制御部２４ｅは、水素イオン濃度センサ２４ａから出力信号に基づいて検出される反応槽２３ｃの内容物のｐＨが、目標とするｐＨの範囲内となるように、試薬槽２４ｂの酸性試薬及び試薬槽２４ｃの塩基性試薬の反応槽２３ｃへの添加量を制御する。

ちなみに、制御部２４ｅは、前記のように、水素イオン濃度センサ２４ａからの出力信号に基づいて、例えばＰＩＤ制御を行って反応槽２３ｃの内容物のｐＨが目標の塩基性の範囲内となるように制御する。つまり、制御部２４ｅは、目標の塩基性の範囲内となるように、第６及び第７ポンプ３６，３７の動作を制御し、これにより酸性試薬及び塩基性試薬の反応槽２３ｃへの添加量を調節する。制御部２４ｅは、反応槽２３ｃの内容物のｐＨが、望ましくは７．５〜１３の範囲内となるように、さらに望ましくは８．５〜１２となるように制御する。
なお、図３中、符号３５は、配管１０ｈに設けられた第５ポンプである。また、図３中、合流配管１０ｆ等の他のクロラミン発生装置２３（図１参照）の構成要素の記載は省略している。

以上のような本実施形態でのｐＨ調整機構２４（図２及び図３参照）は、第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃに共通の一組みの試薬槽２４ｂ，２４ｃを備え、単一の制御部２４ｅが第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃのそれぞれに設けられた水素イオン濃度センサ２４ａからの出力信号に基づいて、第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃのそれぞれに設けられた第６及び第７ポンプ３６，３７の動作を制御するものを想定している。しかしながら、ｐＨ調整機構２４は、第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃごとに、試薬槽２４ｂ，２４ｃ及び制御部２４ｅを備える構成とすることもできる。

次に、本実施形態に係る淡水化システム１Ａの動作について主に図１を参照しつつ説明しながら、本実施形態の淡水化システム１Ａの奏する作用効果について説明する。

この淡水化システム１Ａでは、第１ポンプ３１が駆動することにより、被処理水１１としての鹹水が淡水化システム１Ａの上流側、つまり配管１０ａの一端側に流入する。
前処理装置２１は、配管１０ａ側から通流する被処理水１１に含まれる微粒子等の不純物を除去した後に、この被処理水１１を配管１０ｂに送り出す。

前処理装置２１で不純物が除去された被処理水１１は、配管１０ｂに設けられた第１ポンプ３１を通過した後、第２ポンプ３２にて第１ポンプ３１よりも高圧で、逆浸透装置２２に送り込まれる。

この際、本実施形態の淡水化システム１Ａでは、第１ポンプ３１と第２ポンプ３２との間で延在する配管１０ｂに設けられたクロラミン注入部２６にクロラミンが供給される。
ちなみに、クロラミンの供給量としては、被処理水１１のクロラミン質量濃度が塩素換算で、０．５〜５［ｇ／ｍ^３］程度とすることができる。

このクロラミンは、クロラミン発生装置２３で生成したものである。言い換えれば、このクロラミンは、前記のように配管１０ｂ外（被処理水供給経路外）で発生させたものである。

配管１０ｂ内に供給されたクロラミンは、配管１０ｂを通流する被処理水１１とともに、逆浸透装置２２に流れ込んでいく。そして、逆浸透装置２２の逆浸透膜（図示省略）を介して透過水１２が配管１０ｃを介して淡水として取り出される。また、逆浸透膜を透過しない濃縮水１３は、逆浸透装置２２から配管１０ｄを介して排出されて淡水化システム１Ａの系外に放流される。

以上のような淡水化システム１Ａによれば、被処理水供給経路外でクロラミンを発生させるため、被処理水１１中に臭化物イオンが含まれる場合に、この臭化物イオンと前記のクロラミン原料とが被処理水供給経路内で共存することが回避される。これにより淡水化システム１Ａでは、従来の淡水化システム（例えば、特許文献１〜３参照）と異なって、酸化力の強い次亜臭素酸やブロモアミンが被処理水供給経路内で発生することを防止する。
したがって、本実施形態に係る淡水化システム１Ａでは、このような酸化力の強い次亜臭素酸やブロモアミンによって逆浸透膜が劣化することを抑制することができる。
また、本実施形態に係る淡水化システム１Ａでは、被処理水１１にクロラミンが供給されるので、このクロラミンの殺菌力により被処理水１１、逆浸透装置２２（逆浸透膜）、配管１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ、第２ポンプ３２等の生物学的清浄化を達成することができる。よって、淡水化システム１Ａによれば、従来よりも逆浸透膜の耐用時間を長くすることができる。

また、淡水化システム１Ａでは、クロラミンを生成する反応槽２３ｃ（生成部）内の圧力が、大気圧よりも高くなるように設定されている。これにより、反応槽２３ｃでクロラミンが生成する際に、反応槽２３ｃの内容物中における気泡の発生が抑制される。つまり、配管１０ｂにクロラミンが供給される際に、気泡が被処理水１１とともに逆浸透装置２２に送り込まれることが防止される。
このような淡水化システム１Ａによれば、気泡による逆浸透膜の濾過効率の低下を防止することができる。
また、気泡が発生して反応槽２３ｃの内容物中に生成したクロラミンが散逸するのを防止することができるので、反応槽２３ｃにおけるクロラミンの生成率を向上させることができる。

また、淡水化システム１Ａでは、クロラミンを生成する反応槽２３ｃ（生成部）内の圧力が、クロラミンが供給される被処理水供給経路内（配管１０ｂ内）の圧力よりも低くなるように設定されている。この淡水化システム１Ａでは、クロラミン発生装置２３から被処理水供給経路内（配管１０ｂ内）にクロラミンが供給された際に、被処理水供給経路内（配管１０ｂ内）内での気泡の発生がより確実に防止される。つまり、この淡水化システム１Ａによれば、気泡による逆浸透膜の濾過効率の低下を防止することができる。

また、淡水化システム１Ａは、第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃ（生成部）内のｐＨを調整するｐＨ調整機構２４（図３参照）を備えている。
この淡水化システム１Ａは、このｐＨ調整機構２４にて第１貯留槽２３ａ、第２貯留槽２３ｂ、及び反応槽２３ｃの内容物のｐＨ（特に反応槽２３ｃの内容物のｐＨ）を、クロラミンの生成に好適なｐＨの範囲内となるように調節することができる。よって、この淡水化システム１Ａによれば、クロラミン発生装置２３におけるクロラミンの生成効率を向上させることができる。

また、淡水化システム１Ａは、クロラミンを生成する生成部が、クロラミン原料同士を混合して反応させる反応槽２３ｃで構成されている。
したがって、この淡水化システム１Ａによれば、クロラミン原料同士を効率よく反応させることができ、クロラミンの生成効率を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態に係る淡水化システム１Ｂの構成説明図である。なお、この第２実施形態において前記第１実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本実施形態の淡水化システム１Ｂは、第１実施形態のクロラミン発生装置２３（図１参照）におけるクロラミンの生成部である反応槽２３ｃ（図１参照）に代えて、ラインミキサ２７を備えて構成されている。つまり、淡水化システム１Ｂでのラインミキサ２７は、特許請求の範囲にいう「生成部」に相当する。

ラインミキサ２７としては、例えば、スタティックミキサ、スルーザミキサ等が挙げられる。
スタティックミキサとしては、長方形の板をねじって形成されたエレメントによって、管内を通過する物質を捻転させながら混合させる捻転混合型のものが挙げられる。また、スルーザミキサとしては、複数の細長い仕切板を交互に交差させて組み付けたエレメントによって、管内を通過する物質の流れを複数に分割させながら混合させる分割混合型のものが挙げられる。

淡水化システム１Ｂのクロラミン発生装置２３においては、第１貯留槽２３ａ内の塩素源を含む液体試薬は、配管１０ｅに設けられる定量ポンプとしての第３ポンプ３３が駆動されることにより、配管１０ｅ及び合流配管１０ｆを介してラインミキサ２７内に供給される。
また、第２貯留槽２３ｂ内のアミン源を含む液体試薬は、配管１０ｇに設けられる定量ポンプとしての第４ポンプ３４が駆動されることにより、配管１０ｇ及び合流配管１０ｆを介してラインミキサ２７内に供給される。

ラインミキサ２７は、第１貯留槽２３ａからの塩素源を含む液体試薬と、第２貯留槽２３ｂからのアミン源を含む液体試薬とを反応させて、クロラミンを発生する。つまり、ラインミキサ２７内には、クロラミンを含む液体試薬が生成される。

ラインミキサ２７内の圧力は、大気圧を超えるように設定され、望ましくは５０ｋＰａ以上に設定される。
また、ラインミキサ２７内の温度は、クロラミン原料としての塩素源とアミン源との混合は常温以下が望ましく、さらに望ましくは１５℃以下に設定される。

また、ラインミキサ２７は、配管１０ｈを介して被処理水供給経路である配管１０ｂと接続されている。この配管１０ｂと配管１０ｈとの接合部は、クロラミン注入部２６を構成している。このクロラミン注入部２６は、特許請求の範囲にいう「クロラミンの注入部」に相当する。
図４中、符号１０ａは、前処理装置２１の上流側で被処理水１１を通流させる配管であり、符号１０ｃは、逆浸透装置２２から透過水１２を取り出す配管であり、符号１０ｄは、逆浸透装置２２から濃縮水１３を取り出す配管である。符号３１は、第１ポンプであり、符号３２は、第２ポンプである。

このような淡水化システム１Ｂでは、ラインミキサ２７により、配管ライン上で塩素源とアミン源とを反応させてクロラミンを発生させつつ、発生したクロラミンを含む液体試料を配管１０ｂ内に直接供給する。
この淡水化システム１Ｂによれば、前記第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、ラインミキサ２７を配置することにより、前記第１実施形態での反応槽２３ｃ（図１参照）と第５ポンプ３５（図１参照）とを省略することができる。

したがって、この淡水化システム１Ｂによれば、第１実施形態に係る淡水化システム１Ａと比較して設備規模の小型化を図ることができる。これによりこの淡水化システム１Ｂによれば、初期コスト（製造コスト）を低減することができるとともに、より狭いスペースに設置することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図５は、本発明の第３実施形態に係る淡水化システム１Ｃの構成説明図である。なお、この第３実施形態において前記第１実施形態及び前記第２実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態に係る淡水化システム１Ｃにおいては、逆浸透装置２２は液体置換機構２８を備えて構成されている。
液体置換機構２８は、逆浸透装置２２の圧力容器（図示省略）内の被処理水１１を、還元剤含有の液体に置換するように構成されている。具体的には、本実施形態での液体置換機構２８は、第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２が停止したときに、逆浸透装置２２の圧力容器（図示省略）内にクロラミンを含む被処理水１１が滞留しないように構成されている。

なお、本実施形態での「停止したとき」とは、停電等により不測に第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２の駆動が不能になったときを想定している。しかしながら、例えば淡水化システム１Ｃのメンテナンスを実施するときのように、予め定めたタイミングで第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２を停止する場合もこれに含まれる。

この液体置換機構２８は、被処理水１１に還元剤が添加された第１置換液２８ａを貯留する第３貯留槽２８ｂと、透過水１２に還元剤が添加された第２置換液２８ｃを貯留する第４貯留槽２８ｄと、第１三方弁２８ｅを介して配管１０ｂと第３貯留槽２８ｂとを接続する配管１０ｋと、第２三方弁２８ｆを介して配管１０ｃと第４貯留槽２８ｄとを接続する配管１０ｍと、を備えて構成されている。

第３貯留槽２８ｂに貯留される第１置換液２８ａに含まれる被処理水１１は、前処理装置２１とクロラミン注入部２６との間で延在する配管１０ｂ内を流れる被処理水１１を分取したものである。この被処理水１１は、配管１０ｂと第１貯留槽２３ａとを接続する図示しない配管を介して第３貯留槽２８ｂ内に貯留することができる。

第４貯留槽２８ｄに貯留される第２置換液２８ｃに含まれる透過水１２は、配管１０ｃ内を流れる透過水１２を分取したものである。この透過水１２は、配管１０ｃと第２貯留槽２３ｂとを接続する図示しない配管を介して第４貯留槽２８ｄ内に貯留することができる。

還元剤としては、逆浸透装置２２内で滞留する被処理水１１に含まれる酸化剤としてのクロラミンを消費させるものであり、還元性が高く逆浸透膜（図示省略）への影響がないものが望ましい。このような還元剤としては、例えば亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等が挙げられるがこれに限定されるものではない。

第３貯留槽２８ｂ及び第４貯留槽２８ｄは、鉛直方向に配管１０ｂ，１０ｃよりも高い位置に配置される。具体的には、第３貯留槽２８ｂ及び第４貯留槽２８ｄは、これらに貯留される第１置換水２８ａ及び第２置換水２８ｃがそれらの水頭で配管１０ｂ，１０ｃ内に流下可能な高さに配置される。

第１三方弁２８ｅは、クロラミン注入部２６と、第２ポンプ３２との間に延在する配管１０ｂに設けられている。
この第１三方弁２８ｅは、ポートａ及びポートｂが配管１０ｂに接続され、ポートｃが配管１０ｋに接続されている。
この第１三方弁２８ｅは、電磁弁であり、通電時には、ポートａ−ｂ方向に開弁し、ポートｃ−ａ方向及びポートｃ−ｂ方向に閉弁するようになっている。また、第１三方弁２８ｅは、非通電時には、ポートｃ−ｂ方向に開弁し、ポートａ−ｂ方向及びポートｃ−ａ方向に閉弁するようになっている。

第２三方弁２８ｆは、配管１０ｃに設けられている。この第２三方弁２８ｆは、ポートｄ及びポートｅが配管１０ｃに接続され、ポートｆが配管１０ｍに接続されている。
この第２三方弁２８ｆは、電磁弁であり、通電時には、ポートｄ−ｅ方向に開弁し、ポートｆ−ｄ方向及びポートｆ−ｅ方向に閉弁するようになっている。また、第２三方弁２８ｆは、非通電時には、ポートｆ−ｄ方向に開弁し、ポートｄ−ｅ方向及びポートｆ−ｅ方向に閉弁するようになっている。
図５中、符号２３ａは、第１貯留槽であり、符号２３ｂは、第２貯留槽であり、符号２３ｃは、反応槽である。符号１０ａは、前処理装置２１の上流側で被処理水１１を通流させる配管であり、符号１０ｅは、第３ポンプ３３が設けられる配管であり、符号１０ｇは、第４ポンプ３４が設けられる配管であり、符号１０ｆは、合流配管であり、符号１０ｈは、第５ポンプ３５が設けられる配管である。

次に、本実施形態に係る淡水化システム１Ｃの動作について主に図５を参照しつつ説明しながら、本実施形態の淡水化システム１Ｃの奏する作用効果について説明する。

この淡水化システム１Ｃでは、第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２が駆動することにより、前処理装置２１で不純物が除去された後の被処理水１１が逆浸透装置２２に送り込まれる。なお、第１三方弁２８ｅは、前記のようにポートａ−ｂ方向に開弁し、第２三方弁２８ｆは、前記のようにポートｄ−ｅ方向に開弁している。

第１ポンプ３１と第２ポンプ３２との間で延在する配管１０ｂには、クロラミン発生装置２３で発生させたクロラミンが供給される。このクロラミンは、配管１０ｂを通流する被処理水１１とともに、逆浸透装置２２に流れ込んでいく。そして、逆浸透装置２２の逆浸透膜（図示省略）を介して透過水１２が配管１０ｃを介して淡水として取り出される。また、逆浸透膜を透過しない濃縮水１３は、逆浸透装置２２から配管１０ｄを介して排出されて淡水化システム１Ｃの系外に放流される。

このような淡水化システム１Ｃは、例えば停電時において、第１ポンプ３１から第５ポンプ３５の全てのポンプが停止する。つまり、逆浸透装置２２に対するクロラミンを含む被処理水１１の供給が停止する。そして、逆浸透装置２２の図示しない圧力容器内にはクロラミンを含む被処理水１１が滞留する。そして、この圧力容器内での被処理水１１の滞留時間が長くなると、被処理水１１に含まれるクロラミンは、次亜臭素酸を発生させる。つまり、逆浸透装置２２の逆浸透膜（図示書略）は、発生した次亜臭素酸により劣化する恐れがある。

しかしながら、本実施形態に係る淡水化システム１Ｃにおいては、非通電時の第１三方弁２８ｅは、前記のようにポートｃ−ｂ方向に開弁し、ポートａ−ｂ方向及びポートｃ−ａ方向に閉弁するようになっている。
つまり、クロラミン注入部２６から逆浸透装置２２に向かう被処理水１１は、遮断され、第３貯留槽２８ｂの第１置換液２８ａがその水頭により逆浸透装置２２に流れ込むようになっている。そして、逆浸透膜（図示省略）を境に上流側のクロラミンを含有する被処理水１１及び濃縮水１３は、配管１０ｄを介して淡水化システム１Ｃの系外に排出される。また、逆浸透装置２２内における逆浸透膜（図示省略）の上流側は、還元剤を含む被処理水１１で置換される。また、この置換によっても逆浸透膜（図示省略）の上流側に残存する微量のクロラミンは、還元剤で消費されることとなる。

そして、非通電時の第２三方弁２８ｆは、前記のようにポートｆ−ｄ方向に開弁し、ポートｄ−ｅ方向及びポートｆ−ｅ方向に閉弁するようになっている。
つまり、第４貯留槽２８ｄの第２置換液２８ｃがその水頭により逆浸透装置２２に流れ込むようになっている。そして、逆浸透膜（図示省略）の下流側の透過水１２に含まれるクロラミンは、還元剤で消費されることとなる。

また、逆浸透膜（図示省略）の下流側での還元剤を含有する透過水１２（第２置換水２８ｃ）は、その正浸透作用によって、下流側のクロラミンを含有する透過水１２を、還元剤を含有する透過水で置換することもできる。

なお、第１置換液２８ａによる置換と第２置換液２８ｃによる置換とは、略並行して行うことを想定しているが、第２置換液２８ｃによる前記の正浸透作用を考慮すると、第１置換液２８ａは、被処理水１１に透過水１２を所定の割合で混合し、これに還元剤を添加したものが望ましい。このような被処理水１１と透過水１２との混合液を第１置換液２８ａに使用することによって、第２置換液２８ｃによる逆浸透膜（図示省略）への正浸透作用を穏やかにすることができる。

以上のような淡水化システム１Ｃでは、前記第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、液体置換機構２８を備えることにより、逆浸透装置２２内でのクロラミンを含有する被処理水１１の滞留時間が長くなることを防止する。
したがって、この淡水化システム１Ｃによれば、例えば停電時であっても逆浸透装置２２の逆浸透膜（図示省略）の劣化をより確実に防止することができる。

以上、本発明の第１実施形態から第３実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の他の形態で実施することができる。

前記の第１実施形態から第３実施形態においては、前処理装置２１は、限外膜ろ過装置等の被処理水１１中の微粒子を除去するものを想定しているが、被処理水１１の温度調節機構や、被処理水１１のｐＨ調整機構を併設することもできる。

また、前記第１実施形態におけるｐＨ調整機構２４、前記第２実施形態におけるラインミキサ２７、及び前記液体置換機構２８のそれぞれは、本発明の淡水化システムに適宜組み合わせて使用することができる。

また、前記第３実施形態における液体置換機構２８において、第１置換液２８ａ及び第２置換液２８ｃは、それらの水頭により配管１０ｂ及び配管１０ｃに供給されるように構成されているが、通常時（非停電時）には、ポンプ等で配管１０ｂ及び配管１０ｃに供給されるように構成することもできる。

１Ａ 淡水化システム
１Ｂ 淡水化システム
１Ｃ 淡水化システム
１１ 被処理水
１２ 透過水
１３ 濃縮水
２１ 前処理装置
２２ 逆浸透装置
２３ クロラミン発生装置
２３ａ 第１貯留槽
２３ｂ 第２貯留槽
２３ｃ 反応槽（生成部）
２４ ｐＨ調整機構
２４ａ 水素イオン濃度センサ
２４ｂ 試薬槽
２４ｃ 試薬槽
２４ｄ 攪拌翼
２４ｅ 制御部
２６ クロラミン注入部（クロラミンの注入部）
２７ ラインミキサ（生成部）
２８ 液体置換機構
２８ａ 第１置換液
２８ｂ 第３貯留槽（貯留槽）
２８ｃ 第２置換液
２８ｄ 第４貯留槽（貯留槽）
３１ 第１ポンプ（ポンプ）
３２ 第２ポンプ
３３ 第３ポンプ
３４ 第４ポンプ
３５ 第５ポンプ
３６ 第６ポンプ
３７ 第７ポンプ

Claims (9)

1. 逆浸透膜を有する逆浸透装置と、
   前記逆浸透装置に被処理水としての鹹水を供給する被処理水供給経路と、
   前記被処理水供給経路外でクロラミンを発生させ、このクロラミンを当該被処理水供給経路内に供給するクロラミン発生装置と、
   を備えることを特徴とする淡水化システム。
2. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記クロラミン発生装置は、前記クロラミンを生成する生成部を有し、
   前記生成部内の圧力は、大気圧よりも高くなるように設定されていることを特徴とする淡水化システム。
3. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記クロラミン発生装置は、前記クロラミンを生成する生成部を有し、
   前記生成部内の圧力は、前記クロラミンが供給される前記被処理水供給経路内の圧力よりも低くなるように設定されていることを特徴とする淡水化システム。
4. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記クロラミン発生装置は、前記クロラミンを生成する生成部を有し、
   前記生成部内のｐＨを調整するｐＨ調整機構をさらに備えることを特徴とする淡水化システム。
5. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記クロラミン発生装置は、前記クロラミンを生成する生成部を有し、
   前記生成部は、クロラミン原料同士を反応させる反応槽で構成されていることを特徴とする淡水化システム。
6. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記クロラミン発生装置は、前記クロラミンを生成する生成部を有し、
   前記生成部は、クロラミン原料同士を混合輸送するラインミキサで構成されていることを特徴とする淡水化システム。
7. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記被処理水供給経路には、前記クロラミンを前記逆浸透装置に輸送するポンプを有し、前記ポンプと前記逆浸透装置との間の前記被処理水供給経路の延在途中に前記クロラミンの注入部を設けることを特徴とする淡水化システム。
8. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記逆浸透装置は、圧力容器内に前記逆浸透膜を収容して構成され、
   前記圧力容器内のクロラミン含有の前記被処理水及びクロラミン含有の前記逆浸透膜の透過水を還元剤含有の液体に置換する液体置換機構をさらに備えることを特徴とする淡水化システム。
9. 請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
   前記逆浸透装置は、圧力容器内に前記逆浸透膜を収容して構成されるとともに、
   前記圧力容器内のクロラミン含有の前記被処理水及びクロラミン含有の前記逆浸透膜の透過水を還元剤含有の液体に置換する液体置換機構をさらに備え、
   前記液体置換機構は、前記還元剤含有の液体を貯留する貯留槽を有し、
   前記貯留槽内の前記還元剤含有の液体は、水頭により前記圧力容器内に供給されるように構成されていることを特徴とする淡水化システム。

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