JP2016097327A

JP2016097327A - 造水装置および造水方法

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Publication number: JP2016097327A
Application number: JP2014234253A
Authority: JP
Inventors: 昌平合田; Shohei Aida; 櫻井　秀彦; Hidehiko Sakurai; 秀彦櫻井
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2014-11-19
Filing date: 2014-11-19
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-19
Also published as: JP6375891B2

Abstract

【課題】蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成することができ、正浸透処理装置による水の回収効率が低下することを防止できる、蒸発法と正浸透処理を組み合わせた造水装置および造水方法を提供すること。【解決手段】塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、半透膜により仕切られた、ドロー溶液室およびフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流機構と、ナノ濾過膜装置と、前記ナノ濾過膜装置を用いて前記フィード溶液室から排出された海水を処理してスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充機構と、を備える造水装置。【選択図】図１

Description

本発明は、造水装置および造水方法に関する。

従来、海水から飲料用水を生成する造水方法として、海水を多重効用型等の蒸発装置に被処理水として供給して蒸発させることにより飲料用の淡水を生成する方法（蒸発法）が知られている。このような技術は、例えば特許文献１（特開２００８−２７２６６８号公報）、特許文献２（特開２００８−２８９９７６号公報）および特許文献３（特表２０１３−５０９２８８号公報）に開示されている。

しかし、上述の蒸発法を用いた造水方法では、蒸発装置によって高濃度に濃縮された濃縮塩水（海水の塩分濃度の２倍〜３倍程度）が海に放流されて廃棄されるため、放流される海域の塩分濃度が高まり、生態系に悪影響を与えるおそれがあった。

そこで、特許文献４（特開２００８−３０７４４７号公報）では、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成する方法として、蒸発装置で生成された濃縮塩水をドロー溶液（高浸透圧溶液）として半透膜透過器（正浸透処理装置）に供給し、フィード溶液（海水）中の水分をドロー溶液中に回収してから、正浸透処理によって希釈されたドロー溶液を蒸発装置に被処理水として還流させることを特徴とする造水装置および造水方法が提案されている。

特開２００８−２７２６６８号公報特開２００８−２８９９７６号公報特表２０１３−５０９２８８号公報特開２００８−３０７４４７号公報

特許文献４に開示される蒸発装置と正浸透処理装置を組み合わせた造水装置においては、ドロー溶液の流路（図３および図４に示す濃縮塩水移送管路２６、濃縮塩水供給管路６１、濃縮塩水室３１および還流管路７１）は、直接海水が供給されない閉鎖系の流路である。このため、正浸透処理装置（半透膜透過器）３の濃縮塩水室３１内に供給される濃縮塩水（ドロー溶液）中のＮａＣｌは、正浸透処理装置における逆拡散によって徐々にフィード溶液側に移動し、長期間の運転により次第にドロー溶液中のＮａＣｌ濃度が低下するが、ＮａＣｌは特に補充されないため、正浸透処理装置における水の回収効率が次第に低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成することができ、正浸透処理装置による水の回収効率が低下することを防止できる、蒸発法と正浸透処理を組み合わせた造水装置および造水方法を提供することを目的とする。

本発明は、塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、
水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、
前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流機構と、
ナノ濾過膜装置と、
前記ナノ濾過膜装置を用いて前記フィード溶液室から排出された海水を処理してスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充機構と、を備える造水装置である。

前記ドロー溶液補充機構は、前記除スケール海水を、前記正浸透処理装置の下流側かつ前記蒸発装置の上流側において、前記ドロー溶液の流路に補充することが好ましい。

また、本発明は、蒸発装置に塩化ナトリウムを含むドロー溶液を供給し蒸発濃縮するドロー溶液濃縮ステップと、
前記蒸発装置で発生した水蒸気を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮水生成ステップと、
水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置において、前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により前記ドロー溶液を希釈する希釈ステップと、
希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流ステップと、
ナノ濾過膜装置を用いて前記フィード溶液室から排出された海水よりスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充ステップと、を備える造水方法にも関する。

本発明によれば、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成することができ、正浸透処理装置による水の回収効率が低下することを防止できる、蒸発法と正浸透処理を組み合わせた造水装置および造水方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る造水装置を示す概略構成図である。図１に示す造水装置の蒸発装置の一部を概略的に示す部分拡大図である。従来の造水装置を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る造水装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造水装置１の概略構成図である。

図１に示すように、造水装置１は、多重効用型の蒸発装置２と、正浸透処理装置３とを備えている。

蒸発装置２は、複数の蒸発缶２ａ〜２ｄと、凝縮部２９とを備えている。複数の蒸発缶２a〜２ｄは直列的に接続されている。各蒸発缶２ａ〜２ｄは、図２に示すように、密閉型の蒸発室２１、間接式加熱器２２および塩化ナトリウムを含むドロー溶液（被処理水）を散布する散布ノズル２３を備えている。蒸発室２１内の底部は、散布ノズル２３から伝熱管２２１に散布されたドロー溶液の一部が、伝熱管２２１の熱交換作用により水蒸気となって蒸発した後の濃縮塩水（濃縮されたドロー溶液）が貯留される濃縮塩水貯留部２４を構成している。また、蒸発室２１の底部には、生成された濃縮塩水を外部に排出するための濃縮塩水排出部２６ａが設けられている。蒸発室２１の上部には、伝熱管２２１の熱交換作用により伝熱管２２１の外表面において生成した水蒸気を外部に排出するための蒸気排出部２５ａが設けられている。

間接式加熱器２２は、蒸発室２１内に設けられる複数の伝熱管２２１と、これら複数の伝熱管２２１の両端にそれぞれ接続されている第１ヘッダ２２２、第２ヘッダ２２３とを備えている。第１ヘッダ２２２は、伝熱管２２１内に蒸気を導く蒸気導入部２５ｂと、他の蒸発缶の伝熱管２２１内で生成される凝縮水を導入するための凝縮水導入部２７ａとを備えている。第２ヘッダ２２３は、伝熱管２２１の熱交換作用により伝熱管２２１内で生成した凝縮水を外部に排出する凝縮水排出部２７ｂを備えている。なお、第１ヘッダ２２２に貯留される凝縮水は、その水量が所定量を超えた場合、伝熱管２２１の内部を通過して第２ヘッダ２２３に導かれる。

散布ノズル２３は、間接式加熱器２２の上方に配置されており、ドロー溶液を伝熱管２２１の外表面に向けて散布する散布機構である。

各蒸発缶２ａ〜２ｄの相互間は、図１に示すように、前段の蒸発缶で生成された蒸気を一つ後段側の蒸発缶の伝熱管２２１内部に熱源として導くように、前段の蒸発缶における蒸気排出部２５ａと、後段の蒸発缶における蒸気導入部２５ｂとが蒸気管路２５を介して接続されている。また、前段の蒸発缶で生成され濃縮塩水貯留部２４に貯留される濃縮塩水を一つ後段側の蒸発缶における散布ノズル２３に導くように、前段の蒸発缶における濃縮塩水排出部２６ａと、後段の蒸発缶の散布ノズル２３とが濃縮塩水移送管路２６を介して接続されている。また、前段の蒸発缶における伝熱管２２１内で生成され第２ヘッダ２２３内に貯留される凝縮水を一つ後段側の蒸発缶における間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２内に導くように、前段の蒸発缶における凝縮水排出部２７ｂと、後段の蒸発缶における凝縮水導入部２７ａとが凝縮水管路２７を介して接続されている。

また、最初段の蒸発缶２ａにおける間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２の蒸気導入部２５ｂには、ボイラー等において生成される駆動蒸気を導く駆動蒸気管路９０が接続している。なお、最初段の蒸発缶２ａにおいては、凝縮水導入部２７ａや濃縮塩水移送管路２６を設ける必要はない。

最終段の蒸発缶２ｄにおける凝縮水排出部２７ｂには、凝縮水を外部に排出する凝縮水取出管路９１が接続している。また、間接式加熱器２２の第２ヘッダ２２３の蒸気排出部２５ａには、凝縮部２９に蒸気を導く蒸気取出管路９２が接続している。凝縮部２９は、図示しない冷却水供給管路から導かれた冷却水によって、蒸気取出管路９２を介して導かれた水蒸気を間接的に冷却して凝縮水を生成する装置である。冷却水としては、図示しない冷却塔等で冷却された工業用水や冷凍装置で冷却された冷水（チラー水）等を使用できる。

正浸透処理装置３は、図１に示すように、プレート型の半透膜３ａにより内部空間が仕切られており、一方の空間がドロー溶液室３１を構成し、他方の空間がフィード溶液室３２を構成している。ドロー溶液室３１は、蒸発装置２において生成される濃縮塩水（ドロー溶液）が後述の濃縮塩水供給機構６を介して供給される空間である。フィード溶液室３２は、ドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水（ドロー溶液）よりも塩分濃度（塩化ナトリウム濃度）が低い海水や淡水等のフィード溶液が後述のフィード溶液供給機構４を介して供給される空間である。半透膜３ａは、水を透過させる性質を有する膜であり、酢酸セルロース膜やポリアミド膜、スルホン化ポリスルホン系膜などの高分子膜を例示することができる。

このような構成により、フィード溶液室３２に導かれたフィード溶液中の水分が、ドロー溶液室３１内のドロー溶液（濃縮塩水）が有する正浸透圧エネルギーによって吸引されて半透膜３ａを透過してドロー溶液室３１に流入し、ドロー溶液の水量を増加させてその塩分濃度を低下させることができる。このような正浸透処理を採用することにより、液の加圧が必要な逆浸透処理を用いる場合に比べて、造水に要するエネルギーコストを削減することができる。

また、造水装置１は、フィード溶液供給機構４、ブライン排出機構５、濃縮塩水供給機構６、還流機構７、ナノ濾過膜装置８０およびドロー溶液補充機構８を備えている。

フィード溶液供給機構４は、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれるドロー溶液よりも塩分濃度が低いフィード溶液を、正浸透処理装置３におけるフィード溶液室３２に導く機構であり、フィード溶液が通過するフィード溶液供給管路４１と、ポンプ４２とを備えている。なお、フィード溶液供給管路４１の途中には、フィルターや濾過器等が取り付けられ、フィード溶液中に含まれる不純物が除去されるように構成されていてもよい。

ブライン排出機構５は、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２において水の一部が半透膜３ａを介してドロー溶液室３１側に透過された残りのフィード溶液を、さらにナノ濾過膜装置８０で処理されたブラインを外部に排出する機構であり、ナノ濾過膜装置の上流室８１に一端が接続するブライン移送管路５１と、当該ブライン移送管路５１の他端が接続しブラインを貯留する貯留槽５２と、貯留槽５２に貯留されるブラインを外部に排出する排出管路５３と、ポンプ５４とを備えている。

濃縮塩水供給機構６は、蒸発装置２において生成された濃縮塩水を正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１に導く機構であり、最終段の蒸発缶２ｄにおける濃縮塩水排出部２６ａおよび正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１を接続する濃縮塩水供給管路６１と、ポンプ６２とを備えている。なお、蒸発装置２において生成された濃縮塩水を正浸透処理装置３に導く場合、濃縮塩水が高温のため膜素材によっては所望の性能を発現できないことがある。したがって、濃縮塩水供給管路６１には、図示しない冷却装置を導入してもよい。

還流機構７は、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１において塩分濃度が薄められた濃縮塩水を蒸発装置２にドロー溶液（被処理水）として還流する機構であり、正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１および最前段の蒸発缶２ａにおける散布ノズル２３を接続する還流管路７１と、ポンプ７２とを備えている。

ナノ濾過膜装置８０は、水および１価イオンを透過する半透膜（ナノ濾過膜）８ａにより仕切られた、上流室８１と下流室８２とを有する膜処理装置である。ナノ濾過膜８ａは、２価イオンを透過させず１価イオンや水を透過させる大きさの微小孔を有しているため、Ｎａ^＋イオンおよびＣｌ⁻イオンを除去せずに、Ｍｇ^２＋イオン、Ｃａ^２＋イオンなどのスケール成分を除去することができる。このため、フィード溶液室３２から排出された海水をナノ濾過膜装置８０の上流室８１に供給し、ナノ濾過膜８ａを透過して下流室８２へ移動させることで、スケール成分が除去された除スケール海水が得られる。

ドロー溶液補充機構８は、ナノ濾過膜装置８０を用いてスケール成分を除去した除スケール海水の一部をドロー溶液の流路に補充する機構である。ドロー溶液補充機構８は、ナノ濾過膜装置８０の下流室８２と、ドロー溶液の流路の１つである還流管路７１とを接続するドロー溶液補充管路８４、および、ポンプ８３を備えている。

ナノ濾過膜装置８０およびドロー溶液補充機構８によって、スケール成分を除去した除スケール海水が、ドロー溶液補充管路８４を介して、ドロー溶液の流路の１つである還流管路７１内に供給される。このように、ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水をドロー溶液の流路に補充することで、別途ＮａＣｌ水溶液を調製することなく、ドロー溶液中のＮａＣｌ濃度の低下を抑制でき、かつ、ドロー溶液の流路内におけるスケール生成を抑制できる。

濃縮フィード溶液供給機構１０は、ナノ濾過膜装置８０の上流室８１に正浸透処理装置３のフィード溶液室３２において塩分濃度が高められた濃縮フィード溶液を導く機構であり、濃縮フィード溶液が通過する濃縮フィード溶液供給管路１１とポンプ１２とを備えている。

なお、図１では、ドロー溶液補充機構８によって、除スケール海水を、正浸透処理装置３の下流側かつ蒸発装置２の上流側にある還流管路７１に補充する例を示している。ただし、除スケール海水の補充は、これに限定されず、ドロー溶液の流路（図１に示す濃縮塩水移送管路２６、濃縮塩水供給管路６１、ドロー溶液室３１および還流管路７１）のどこで行ってもよく、例えば、濃縮塩水供給管路６１に除スケール海水を補充してもよい。

濃縮塩水供給管路６１に除スケール海水を補充すると、ドロー溶液室３１の直前でドロー溶液が希釈されることになるため、正浸透処理装置３の下流側かつ蒸発装置２の上流側（還流管路７１）で除スケール海水を補充した方が、ドロー溶液室３１に供給されるドロー溶液の浸透圧を高くすることができ、正浸透処理装置３による水の回収効率を高めることができる。

なお、ナノ濾過膜装置８０の上流室８１に残ったスケール成分を含有する海水は、上流室８１の一端から排出され、例えば、海に放流される。

このように構成された造水装置１により海水から飲料用等の凝縮水（淡水）を製造する方法について以下説明する。まず、還流機構７を駆動し、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め収容していたドロー溶液を蒸発装置２に供給する。また、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２には、必要により前処理を行った海水を供給する。そして、駆動蒸気管路９０を介してボイラー等により生成された駆動蒸気を蒸発装置２に供給する。ここで、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め収容するドロー溶液として食塩水（塩化ナトリウム水溶液）を採用する。この食塩水の塩分濃度（塩化ナトリウム濃度）は、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２に供給される海水の塩分濃度により適宜変更されるが、例えば、蒸発装置２において蒸発濃縮され正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水の塩分濃度が、３〜２６％（３０ｇ／Ｌ〜２６０ｇ／Ｌ）となるように設定する。

蒸発装置２に供給された駆動蒸気は、最前段に配置される蒸発缶２ａの伝熱管２２１の内部に導かれる。還流機構７により導かれたドロー溶液（食塩水）は、蒸発装置２を構成する最前段の蒸発缶２ａの散布ノズル２３に供給され、伝熱管２２１の外表面に散布される。

最前段の蒸発缶２ａの伝熱管２２１外表面に散布されたドロー溶液（被処理水）は、伝熱管２２１の内部を通過する駆動蒸気との間で熱交換を行い、その一部が蒸発して水蒸気となる。発生した水蒸気は、一つ後段側の蒸発缶２ｂにおける伝熱管２２１に熱源として導かれる。また、伝熱管２２１の外表面において蒸発しなかったドロー溶液は、その塩分濃度が高められた濃縮塩水となり、伝熱管２２１の外表面に沿って流下して蒸発室２１の底部に貯留される。底部に貯留された濃縮塩水は、濃縮塩水排出部２６ａから濃縮塩水移送管路２６を介して一つ後段側の蒸発缶２ｂの散布ノズル２３に導かれる。また、伝熱管２２１の内部を通過する駆動蒸気は、伝熱管２２１の外表面に散布されたドロー溶液との熱交換により凝縮水（淡水）に変換され、間接式加熱器２２の第２ヘッダ２２３に貯留され、凝縮水管路２７を介して、一つ後段側の蒸発缶２ｂにおける間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２に導かれる。

最前段の蒸発缶２ａの一つ後段側に配置される蒸発缶２ｂにおいては、散布ノズル２３から伝熱管２２１の外表面に散布される濃縮塩水と、一つ前側の蒸発缶２ａにおいて生成され伝熱管２２１内を通過する蒸気との間で熱交換を行い、水蒸気と濃縮塩水とが生成されると共に、伝熱管２２１内において凝縮水（淡水）が生成される。蒸発装置２を構成する他の蒸発缶２ｃ，２ｄにおいても同様な処理を順次行うことにより、飲料用等の淡水の生成およびドロー溶液の濃縮が行われる。

蒸発装置２を構成する各蒸発缶２ａ〜２ｄの伝熱管２２１内で生成された凝縮水（淡水）は、順次、凝縮水管路２７を介して後段側の蒸発缶に導かれ、最終的に、蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄの凝縮水排出部２７ｂから凝縮水取出管路９１を介して取り出される。また、蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄの伝熱管２２１表面において生成された水蒸気は、蒸気取出管路９２を介して、凝縮部２９に導かれて淡水に変換された後、管路９３を介して取り出される。取り出された淡水は、その後、飲料用水や、電子工業等の各種工業における洗浄用水等として利用される。

蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄに貯留される高濃度の濃縮塩水は、濃縮塩水供給機構６により正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれる。フィード溶液室３２には、フィード溶液供給機構４を介して、ドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水よりも塩分濃度が低い海水が供給されているので、濃縮塩水とフィード溶液との浸透圧差により、半透膜３ａを介してフィード溶液中（海水中）の水のみがドロー溶液室３１側に浸透する。この結果、ドロー溶液室３１に供給された濃縮塩水は希釈増量されて、その塩分濃度が低下する。一方、フィード溶液室３２に供給された海水は、当該海水中の一部の水が半透膜３ａを介してドロー溶液室３１側に透過された後、ナノ濾過膜装置８０で処理され、ブライン移送管路５１を介して貯留槽５２に一端貯留され、その後、排出管路５３を介して、例えば、海に排出される。

なお、ブライン排出機構５を介して排出される海水はスケール成分濃度が高められた状態になっているので、電解式スケール除去装置等でスケール成分を除去した後に放流するのが好ましい。また、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２を通過する海水の流量を適宜調整することにより、海水が放流される海域の生態系に悪影響を与えない範囲となるように、放流される海水の塩分濃度を設定する。フィード溶液室３２を通過する海水（フィード溶液）の流量は、例えば、海水の１０％〜３０％の水分が、半透膜３ａを介してドロー溶液室３１に透過されるように設定することが好ましい。

希釈増量され塩分濃度が低下した濃縮塩水は、還流機構７により最前段の蒸発缶２ａにおける散布ノズル２３にドロー溶液として還流され、再び蒸発装置２において蒸発濃縮されて飲料用等の淡水が製造される。

上述のように、本実施形態に係る造水装置１によれば、蒸発装置２で濃縮された濃縮塩水を正浸透処理装置３において希釈増量した後、蒸発装置２において濃縮してドロー溶液として繰り返し再利用できるように構成されているので、蒸発装置２において生成された濃縮塩水を外部に排出することなく（例えば、海に放流して廃棄することなく）、飲料用等の淡水を製造することが可能になる。

また、正浸透処理装置３においては、フィード溶液供給機構４により導かれる海水中の水のみを半透膜３ａを介して蒸発装置２に還流される濃縮塩水に移動させており、もしフィード溶液中に海水に含まれる硫酸カルシウム等のスケール成分が残っていたとしても、蒸発装置２に還流されるドロー溶液中に移動することがない。つまり、蒸発装置２および正浸透処理装置３を循環する液体が、食塩水であることを維持することができる。

その結果、各蒸発缶２ａ〜２ｄの伝熱管２２１の表面等に硫酸カルシウム等のスケールが析出することを確実に防止できるので、伝熱管２２１の熱交換効率が低下することがなく、海水から淡水を効率よく製造することが可能になる。また、スケールの析出を防止できるので、蒸発装置２に供給される駆動蒸気の温度をより一層高めて、各蒸発缶２ａ〜２ｄを更に高温の作動温度条件下で駆動することが可能になり、効率よく大量の淡水を製造することができる。

また、蒸発缶２ａ〜２ｄの伝熱管２２１の表面等にスケールが析出することを確実に防止できる結果、海水からスケール成分を予め除去するためのナノ濾過膜装置や、スケール析出抑制のための薬品添加装置、脱炭酸塔設備等のスケール析出防止対策装置を設ける必要がなく、造水装置１のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。更に、酸添加も不要になるので、蒸発缶における腐食を防止することもできる。

以上、本発明に係る造水装置１の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されない。

例えば、上記の実施形態では、正浸透処理装置３が、ドロー溶液とフィード溶液を同方向に流すいわゆる並流型の正浸透処理装置である場合について説明したが、変形例として、ドロー溶液室３１とフィード溶液室３２において、ドロー溶液とフィード溶液を逆方向に流すいわゆる向流型の正浸透処理装置であってもよい。

また、上記実施形態においては、プレート型の半透膜３ａにより、内部がドロー溶液室３１およびフィード溶液室３２に仕切られる正浸透処理装置３を採用しているが、このような構成に特に限定されない。例えば、中空糸型、スパイラル型又は管状型等種々の半透膜により、内部がドロー溶液室３１およびフィード溶液室３２に仕切られる種々の正浸透処理装置３を採用することができる。

また、本実施形態に係る造水装置１を用いて海水から飲料用等の淡水を製造する方法についての上記説明において、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め食塩水を収容して造水装置１の駆動を開始する構成について説明したが、食塩水の代わりに所定の加熱運転温度と所定の塩分濃度でスケールが析出しないように予めスケール成分を除去した海水を供給して造水装置１の駆動を開始してもよい。

また、上記実施形態においては、蒸発装置２が複数の蒸発缶２ａ〜２ｄを備える多重効用型の蒸発装置である場合について説明したが、これに限定されず、例えば、単一の蒸発缶を備える単缶型の蒸発装置や、多段フラッシュ蒸発型の蒸発装置であってもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１造水装置、２蒸発装置、２ａ〜２ｄ蒸発缶、２１蒸発室、２２間接式加熱器、２３散布ノズル、２４濃縮塩水貯留部、２５蒸気管路、２５ａ蒸気排出部、２５ｂ蒸気導入部、２６濃縮塩水移送管路、２６ａ濃縮塩水排出部、２７凝縮水管路、２７ａ凝縮水導入部、２７ｂ凝縮水排出部、２９凝縮部、３正浸透処理装置、３ａ半透膜、３１ドロー溶液室、３２フィード溶液室、４フィード溶液供給機構、４１フィード溶液供給管路、１２，４２，５４，６２，７２，８３ポンプ、５ブライン排出機構、５１ブライン移送管路、５２貯留槽、５３排出管路、６濃縮塩水供給機構、６１濃縮塩水供給管路、７還流機構、７１還流管路、８ドロー溶液補充機構、８ａナノ濾過膜、８０ナノ濾過膜装置、８１上流室、８２下流室、８４ドロー溶液補充管路、９０駆動蒸気管路、９１凝縮水取出管路、９２蒸気取出管路、９３管路、１０濃縮フィード溶液供給機構、１１濃縮フィード溶液供給管路、２２１伝熱管、２２２第１ヘッダ、２２３第２ヘッダ

Claims

塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、
水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、
前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流機構と、
ナノ濾過膜装置と、
前記ナノ濾過膜装置を用いて前記フィード溶液室から排出された海水を処理してスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充機構と、を備える造水装置。
前記ドロー溶液補充機構は、前記除スケール海水を、前記正浸透処理装置の下流側かつ前記蒸発装置の上流側において、前記ドロー溶液の流路に補充する、請求項１に記載の造水装置。
蒸発装置に塩化ナトリウムを含むドロー溶液を供給し蒸発濃縮するドロー溶液濃縮ステップと、
前記蒸発装置で発生した水蒸気を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮水生成ステップと、
水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置において、前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により前記ドロー溶液を希釈する希釈ステップと、
希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流ステップと、
ナノ濾過膜装置を用いて前記フィード溶液室から排出された海水よりスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充ステップと、を備える造水方法。