JP2019025397A - 含油海水の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、設備費用を抑えつつ生成水の回収率に優れる含油海水の処理装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明の含油海水の処理装置は、含油海水を膜分離処理する第1膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部と、上記透過水貯留部に貯留された透過水で上記第1膜処理部が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理部で膜分離処理された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部と、上記濃縮水貯留部に貯留された濃縮水を上記第2膜処理部に供給する濃縮水供給機構とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、含油海水の処理装置及び処理方法に関する。
淡水として利用可能な水資源は限られているため、海水を分離膜等により処理して汚染物質を除去後、淡水化処理して利用する場合がある。海水を取水する方法としては、例えば海底に埋没した取水管から海水を取水する方法が行われている。この方法では、海底の砂によって汚染物質が濾過されるが、海底の砂の中に取水管を設置する等の大掛かりな設備が必要となり、多額の費用が掛かる。
一方、水深が浅い海域から海水を取水する場合、特に船舶の通航量が多い地域では、船舶から流出する燃料油等により海水が汚染されている。油を含む海水は、分離膜の目詰まりの原因となるため、汚染物質を除く分離膜処理等の前に油を除去する前処理が行われている。例えば、特定の孔径を有する多孔質膜を用いて濾過することで、海水に懸濁した油を除去する方法が検討されている(特開平09−234353号公報参照)。
しかしながら、上記公報に記載された方法では、付着した油を除去するために多孔質膜を洗浄する必要がある。特に水資源が限られる環境では、分離膜の洗浄に、膜分離処理により油が除去された生産水を用いる必要が生じる。このため、生産水の回収率が低くなるといった不都合がある。このような点から、設備費用を抑えつつ生産水の回収率を十分に高めることができる含油海水の処理装置が望まれている。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、設備費用を抑えつつ生成水の回収率に優れる含油海水の処理装置及び処理方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る含油海水の処理装置は、含油海水を膜分離処理する第1膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部と、上記透過水貯留部に貯留された透過水で上記第1膜処理部が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理部で膜分離処理された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部と、上記濃縮水貯留部に貯留された濃縮水を上記第2膜処理部に供給する濃縮水供給機構とを備える。
本発明の別の一態様に係る含油海水の処理方法は、含油海水を分離膜で膜分離処理する第1膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水及び上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を貯留する透過水貯留工程と、上記透過水貯留工程で得られた透過水で上記第1膜処理工程に用いた分離膜を逆洗浄する工程と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水及び上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を貯留する濃縮水貯留工程と、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を上記第2膜処理工程に供給する濃縮水供給工程とを備える。
本発明の一態様に係る含油海水の処理装置及び処理方法によれば、設備費用を抑えつつ生成水の回収率に優れる。
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一実施形態に係る含油海水の処理装置は、含油海水を膜分離処理する第1膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部と、上記第1膜処理部で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部と、上記透過水貯留部に貯留された透過水で上記第1膜処理部が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理部で膜分離処理された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部と、上記濃縮水貯留部に貯留された濃縮水を上記第2膜処理部に供給する濃縮水供給機構とを備える。
当該含油海水の処理装置は、含油海水を上記第1膜処理部によって油を含む第1濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第1透過水とに膜分離処理し、上記第2膜処理部によってこの第1濃縮水をさらに油を含む第2濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第2透過水とに膜分離処理し、上記逆洗浄機構によって上記第1膜処理部が有する分離膜を上記第1透過水及び上記第2透過水で逆洗浄することができる。そして、当該含油海水の処理装置は、上記第1膜処理部の逆洗浄排水を上記濃縮水貯留部に貯留した後、上記濃縮水供給機構によって上記逆洗浄排水を濃縮水として第2膜処理部に供給し、上記第2膜処理部によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理装置では、上記第1膜処理部の逆洗浄排水を、実質的に油を含まないに生産水として利用することができる。また、当該含油海水の処理装置では、上記第2濃縮水を上記濃縮水貯留部に貯留した後、濃縮水として上記濃縮水供給機構により上記第2膜処理部に供給するため、上述のように上記第2膜処理部によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理装置では、上記第2濃縮水を実質的に油を含まないに第2透過水に膜分離して利用することができる。よって、当該含油海水の処理装置は、この逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を防止することができる。従って、当該含油海水の処理装置は、逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することで、生産水の回収率に優れる。
当該含油海水の処理装置は、上記濃縮水貯留部に凝集剤を添加する凝集剤添加部をさらに備えるとよい。このように、濃縮水が貯留された上記濃縮水貯留部に凝集剤を添加する凝集剤添加部をさらに備えることで、上記凝集剤によって濃縮水に含まれる油を凝集させることができる。この凝集剤によって凝集された油は、全体として粒径が大きくなるため、第2膜処理部の膜孔が閉鎖され難い。また、油の濃度が高い濃縮水に凝集剤が添加されるため、凝集剤によってより確実に油を凝集することができる。このため、油分の付着による膜の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理部による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。
当該含油海水の処理装置は、上記濃縮水供給機構が供給する濃縮水のうち一部を排出する排出機構と、上記排出機構により排出された濃縮水に含まれる油を吸着する吸着部とをさらに備えるとよい。このように上記濃縮水供給機構が供給する濃縮水のうち一部を排出する排出機構をさらに備えることで、第2膜処理部で膜分離処理する前に濃縮水を排出して第2膜処理部に供給する濃縮水の量を調整することができるため、濃縮水に含まれる油による第2膜処理部が有する分離膜の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理部による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。また、このように上記排出された濃縮水に含まれる油を吸着する吸着部をさらに備えることで、この濃縮水に含まれる油や種々の濁質を効率よく分離することができる。そのため、上記吸着部によって油等を除去した海水は、環境を汚染することなく系外に排出することができる。
当該含油海水の処理装置は、上記透過水貯留部に貯留された透過水を分離処理する第3処理部をさらに備え、上記第3処理部が逆浸透膜で膜分離処理するとよい。このような第3処理部をさらに備えることで、逆浸透膜による膜分離処理の前処理水として、第1膜処理部及び第2膜処理部によって油や種々の濁質が除去された透過水を使用し、逆浸透膜によって塩分を実質的に含まない、例えば淡水を得ることできる。
当該含油海水の処理装置は上記第1膜処理部及び上記第2膜処理部のうち少なくとも一方の分離膜がポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を主成分とするとよい。上記分離膜の主成分がPTFEであることで、油に対する吸着性、耐薬品性、耐熱性、耐候性等に優れる。また、PTFEは機械的強度に優れるため、上記分離膜を3次元網目構造として上記油を効果的に分離することができる。また、PTFEは機械的強度に優れるため、この分離膜が逆洗浄等により多少摩耗しても上記油の分離機能が低下し難い。
また、本発明の他の一態様に係る含油海水の処理方法は、含油海水を分離膜で膜分離処理する第1膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水及び上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を貯留する透過水貯留工程と、上記透過水貯留工程で得られた透過水で上記第1膜処理工程に用いた分離膜を逆洗浄する工程と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水及び上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を貯留する濃縮水貯留工程と、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を上記第2膜処理工程に供給する濃縮水供給工程とを備える。
当該含油海水の処理方法は、含油海水を上記第1膜処理工程によって油を含む第1濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第1透過水とに膜分離処理し、上記第2膜処理工程によってこの第1濃縮水をさらに油を含む第2濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第2透過水とに膜分離処理し、上記逆洗浄工程によって上記第1膜処理工程に用いた分離膜を上記第1透過水及び上記第2透過水で逆洗浄することができる。そして、当該含油海水の処理方法は、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を濃縮水として上記濃縮水貯留工程で貯留した後、この濃縮水として第2膜処理工程に供給し、上記第2膜処理工程で実質的に油を含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理方法では、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を、実質的に油を含まない生産水として利用することができる。また、当該含油海水の処理方法では、上記第2濃縮水を上記濃縮水貯留工程で貯留した後、濃縮水として上記濃縮水供給工程により上記第2膜処理工程に供給するため、上述のように上記第2膜処理工程によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理方法では、上記第2濃縮水を、実質的に油を含まないに第2透過水に膜分離して、生産水にとして利用することができる。よって、当該含油海水の処理方法は、この逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することができる。従って、当該含油海水の処理方法は、逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することで、生産水の回収率に優れる。
ここで、「主成分」とは、質量含有率が50%以上、好ましくは90%以上である成分を意味する。
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
以下、本発明に係る外圧式濾過モジュールの洗浄方法及び濾過装置の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
<含油海水の処理装置>
図1の含油海水の処理装置1は、含油海水Xを処理して、実質的に油や濁質等を含まない海水、塩分除去処理の前処理水等として利用可能に構成されている。当該含油海水の処理装置1は、含油海水を膜分離処理する第1膜処理部2と、第1膜処理部2で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部3と、第1膜処理部2で膜分離処理された第1透過水及び第2膜処理部3で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部4と、透過水貯留部4に貯留された透過水で第1膜処理部2が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構5と、上記第1濃縮水、第2膜処理部3で膜分離処理された第2濃縮水及び第1膜処理部2の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部6と、濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水を第2膜処理部3に供給する濃縮水供給機構7とを備える。また、当該含油海水の処理装置1は、濃縮水貯留部6に凝集剤を添加する凝集剤添加部8と、濃縮水供給機構7が供給する濃縮水のうち一部を排出する排出機構9と、排出機構9により排出された濃縮水に含まれる油を吸着する吸着部10と、透過水貯留部4に貯留された透過水を逆浸透膜で膜分離する第3処理部11とをさらに備える。
図1の含油海水の処理装置1は、含油海水Xを処理して、実質的に油や濁質等を含まない海水、塩分除去処理の前処理水等として利用可能に構成されている。当該含油海水の処理装置1は、含油海水を膜分離処理する第1膜処理部2と、第1膜処理部2で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部3と、第1膜処理部2で膜分離処理された第1透過水及び第2膜処理部3で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部4と、透過水貯留部4に貯留された透過水で第1膜処理部2が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構5と、上記第1濃縮水、第2膜処理部3で膜分離処理された第2濃縮水及び第1膜処理部2の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部6と、濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水を第2膜処理部3に供給する濃縮水供給機構7とを備える。また、当該含油海水の処理装置1は、濃縮水貯留部6に凝集剤を添加する凝集剤添加部8と、濃縮水供給機構7が供給する濃縮水のうち一部を排出する排出機構9と、排出機構9により排出された濃縮水に含まれる油を吸着する吸着部10と、透過水貯留部4に貯留された透過水を逆浸透膜で膜分離する第3処理部11とをさらに備える。
当該含油海水の処理装置1は、含油海水を第1膜処理部2によって油を含む第1濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第1透過水とに膜分離処理し、第2膜処理部3によってこの第1濃縮水をさらに油を含む第2濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第2透過水とに膜分離処理し、逆洗浄機構5によって第1膜処理部2が有する分離膜を上記第1透過水及び第2透過水で逆洗浄することができる。そして、当該含油海水の処理装置1は、第1膜処理部2の逆洗浄排水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留した後、濃縮水供給機構7によってこの濃縮水を第2膜処理部3に供給し、第2膜処理部3によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理装置1では、第1膜処理部2の逆洗浄排水を実質的に油を含まないに生産水として利用することができる。また、当該含油海水の処理装置1では、上記第2濃縮水を濃縮水供給機構7によって濃縮水貯留部6に供給して貯留した後、上述のように第2膜処理部3によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理装置1では、第2濃縮水を実質的に油を含まないに生産水に膜分離して利用することができる。よって、当該含油海水の処理装置1は、この逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することができる。従って、当該含油海水の処理装置1は、逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することで、生産水の回収率に優れる。当該含油海水の処理装置1は、例えば生活排水、工場排水、船舶等から流出する油によって海水が汚染されている水不足が懸念されている地域で、塩分除去処理の前処理水装置として用いられることで、この地域での水不足を効果的に緩和することができる。
第1膜処理部2の第1透過水排出側と透過水貯留部4とは配管によって接続されている。これにより、当該含油海水の処理装置1は、第1膜処理部2によって膜分離された第1透過水が透過水貯留部4に導入されるように構成されている。また、第1膜処理部2の第1濃縮水排出側は、濃縮水貯留部6と配管によって接続されている。これにより、当該含油海水の処理装置1は、第1膜処理部2によって膜分離処理された第1濃縮水及び第1膜処理部の逆洗浄により生じた排水が濃縮水貯留部6に導入されるように構成されている。
第2膜処理部3の第2透過水排出側と透過水貯留部4とは配管によって接続されている。これにより、当該含油海水の処理装置1は、第2膜処理部3によって膜分離された第2透過水が透過水貯留部4に導入されるように構成されている。また、第2膜処理部3の第2濃縮水排出側は、濃縮水貯留部6と配管によって接続されている。これによって、当該含油海水の処理装置1は、第2膜処理部3によって膜分離された第2濃縮水が濃縮水貯留部6に導入されるように構成されている。
(含油海水)
含油海水は、例えば生活排水、工場排水、船舶から排出される生活油、重質油、シュールオイル、シュールガス等の油を含む海水である。上記含油海水における油の含有量としては、例えば1mg/L以上100mg/Lが好ましい。上記油の含有量の範囲であれば、含油海水の処理装置1を用いてより確実に油を除去することができる。
含油海水は、例えば生活排水、工場排水、船舶から排出される生活油、重質油、シュールオイル、シュールガス等の油を含む海水である。上記含油海水における油の含有量としては、例えば1mg/L以上100mg/Lが好ましい。上記油の含有量の範囲であれば、含油海水の処理装置1を用いてより確実に油を除去することができる。
(第1膜処理部)
第1膜処理部2は、含油海水を膜分離する分離膜(不図示)と、分離膜を収容する容器2aと、分離膜に含油海水を圧送するポンプ2bとを有する。また、容器2aは、含油海水を流入する流入口2a1と、第1透過水を排出する第1透過水排出口2a2と、第1濃縮水を排出する第1濃縮水排出口2a3とを有する。
第1膜処理部2は、含油海水を膜分離する分離膜(不図示)と、分離膜を収容する容器2aと、分離膜に含油海水を圧送するポンプ2bとを有する。また、容器2aは、含油海水を流入する流入口2a1と、第1透過水を排出する第1透過水排出口2a2と、第1濃縮水を排出する第1濃縮水排出口2a3とを有する。
第1膜処理部2では、ポンプ2bによって上記含油海水を流入口2a1に圧送することで分離膜に含油海水を供給し、上記含油海水に含まれる油、比較的小さい粒子からなる濁質や浮遊物質等を分離膜の表面で捕捉し、この分離膜を透過して油等が除去された第1透過水を第1透過水排出口2a2から排出し、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった濃縮水を第1濃縮水排出口2a3から排出する。
第1膜処理部2が有する分離膜の平均孔径の下限としては、0.01μmが好ましく、0.1μmがより好ましい。一方、上記分離膜の平均孔径の上限としては、0.45μmが好ましく、0.2μmがより好ましい。上記平均孔径が上記下限より小さいと、含油海水の透過流束が低くなり生産水Zの回収率が不十分となるおそれがある。逆に、上記平均孔径が上記上限を超えると、油や種々の濁質を十分に膜分離することが困難になるおそれがある。
第1膜処理部2が有する分離膜の材質としては、特に限定されるものではなく、例えば合成樹脂、セラミック等を用いることができる。また、上記合成樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、PTFE等の熱可塑性樹脂が挙げられる。中でも、上記分離膜の主成分としては、油に対する吸着性、耐薬品性、耐熱性、耐候性、機械的強度等に優れるPTFEが好ましい。PTFEは機械的強度に優れるため、上記分離膜を3次元網目構造として上記油を効果的に分離することができる。また、PTFEは機械的強度に優れるため、この分離膜が逆洗浄等により多少摩耗しても上記油の分離機能が低下し難い。
第1膜処理部2が有する分離膜としては、例えば限外濾過膜、精密濾過膜等が挙げられ、限外濾過膜としては、例えば平均孔径が2nm以上0.1μm以下程度の多数の孔を有する多孔質膜があげられ、精密濾過膜としては、例えば平均孔径が10nm以上10μm以下程度の多数の孔を有する多孔質膜が挙げられる。上記分離膜は、スパイラル型やチューブラー型に構成されてもよく、中空糸膜又は平膜として構成されてもよい。また、分離膜による濾過方式としては、特に限定されるものではなく、内圧式、外圧式、クロスフロー式等、公知の濾過方式を採用することが可能である。なお、分離膜が限外濾過膜である場合の作動圧としては、例えば300kPa以下とすることができる。また、第1膜処理部2が有する分離膜が精密濾過膜である場合の作動圧としては、例えば200kPa以下とすることができる。
(第2膜処理部)
第2膜処理部3は、濃縮水を膜分離する分離膜(不図示)と、分離膜を収容する容器3aとを有する。また、容器3aは、濃縮水を流入する濃縮水の流入口3a1と、第2透過水を排出する第2透過水排出口3a2と、第2濃縮水を排出する第2濃縮水排出口3a3とを有する。
第2膜処理部3は、濃縮水を膜分離する分離膜(不図示)と、分離膜を収容する容器3aとを有する。また、容器3aは、濃縮水を流入する濃縮水の流入口3a1と、第2透過水を排出する第2透過水排出口3a2と、第2濃縮水を排出する第2濃縮水排出口3a3とを有する。
第2膜処理部3は、濃縮水供給機構7によって供給される濃縮水に含まれる油、比較的小さい粒子からなる濁質や浮遊物質等を分離膜の表面で捕捉し、この分離膜を透過して油等が除去された第2透過水を第2透過水排出口3a2から排出し、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった濃縮水を第2濃縮水排出口3a3から排出する。第2膜処理部3が有する分離膜としては、上記第1膜処理部の分離膜として例示したものと同様の分離膜を用いることができる。
(透過水貯留部)
透過水貯留部4は、第1膜処理部2で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部3で膜分離処理された第2透過水を透過水として貯留可能に構成されている。
透過水貯留部4は、第1膜処理部2で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部3で膜分離処理された第2透過水を透過水として貯留可能に構成されている。
(逆洗浄機構)
逆洗浄機構5は、透過水貯留部4及び第1膜処理部2の容器2aに接続される逆洗浄水供給管5aと、逆洗浄水供給管5aに設けられる切替バルブ5bと、透過水貯留部4に貯留される透過水を第1膜処理部の第1透過水排出側に圧送するポンプ5cとを有する。逆洗浄水供給管5aは、一端が透過水貯留部4の下部に接続され、他端が第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2に接続されている。なお、当該含油海水の処理装置1は、逆洗浄水供給管5aと逆浸透膜11aが収容される容器(不図示)とに接続される透過水供給管11bをさらに有しており、切替バルブ5bは逆洗浄水供給管5aと透過水供給管11bとの接続部に配設されている。切替バルブ5bは、透過水貯留部4に貯留される透過水の流路を第1膜処理部2側又は第3膜処理部11側に切り替え可能に構成されている。
逆洗浄機構5は、透過水貯留部4及び第1膜処理部2の容器2aに接続される逆洗浄水供給管5aと、逆洗浄水供給管5aに設けられる切替バルブ5bと、透過水貯留部4に貯留される透過水を第1膜処理部の第1透過水排出側に圧送するポンプ5cとを有する。逆洗浄水供給管5aは、一端が透過水貯留部4の下部に接続され、他端が第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2に接続されている。なお、当該含油海水の処理装置1は、逆洗浄水供給管5aと逆浸透膜11aが収容される容器(不図示)とに接続される透過水供給管11bをさらに有しており、切替バルブ5bは逆洗浄水供給管5aと透過水供給管11bとの接続部に配設されている。切替バルブ5bは、透過水貯留部4に貯留される透過水の流路を第1膜処理部2側又は第3膜処理部11側に切り替え可能に構成されている。
逆洗浄機構5による逆洗浄は、第1膜処理部2の分離膜による濾過を停止した状態で行われる。逆洗浄機構5は、透過水貯留部4に貯留される透過水が切替バルブ5bによって第1膜処理部2側に流れる状態にしてポンプ5cを作動することで、透過水を第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2に圧送して、この分離膜の第1透過水流出側から含油海水流入側へと供給する。これにより、第1膜処理部2の分離膜に捕捉された油、濁質、浮遊物質等のフロックが分離膜から分離される。また、この分離されたフロックを含む逆洗浄排水は、第1濃縮水排出口2a3から排出された後、配管を通って濃縮水貯留部6に供給される。当該含油海水の処理装置1は、油、濁質及び浮遊物質が実施的に含まれない透過水を用いて第1膜処理部2の分離膜を逆洗浄し、この逆洗浄による排水を濃縮水として濃縮水貯留部6に供給することができる。なお、逆洗浄機構5は、上記逆洗浄と共に、第1透過水を上記分離膜に噴射して第1透過水排出側の表洗を行うよう構成されてもよい。さらに、当該含油海水の処理装置1は、第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2に空気を圧送する空気圧送機構をさらに有していてもよい。当該含油海水の処理装置1は、上記透過水と共に空気を圧送することで、分離膜に捕捉されたフロックをより効率的に分離することができる。
逆洗浄機構5による分離膜の洗浄は、例えば分離膜の連続濾過時間が一定の時間に達した場合に行ってもよく、濾過損失水頭が一定の値まで高くなった場合に行ってもよい。
(濃縮水貯留部)
濃縮水貯留部6は、第1膜処理部2で膜分離された第1濃縮水、第2膜処理部3で膜分離された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた逆洗浄排水を濃縮水として貯留可能に構成されている。当該含油海水の処理装置1は、濃縮水貯留部6を備えることで、これらの油の濃度が濃縮された濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留した後第2膜処理部3に供給するため、第2膜処理部3による膜分離処理を連続的に行うことができる。
濃縮水貯留部6は、第1膜処理部2で膜分離された第1濃縮水、第2膜処理部3で膜分離された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた逆洗浄排水を濃縮水として貯留可能に構成されている。当該含油海水の処理装置1は、濃縮水貯留部6を備えることで、これらの油の濃度が濃縮された濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留した後第2膜処理部3に供給するため、第2膜処理部3による膜分離処理を連続的に行うことができる。
(濃縮水供給機構)
濃縮水供給機構7は、濃縮水貯留部6及び第2膜処理部3の容器3aに接続される濃縮水供給管7aと、濃縮水供給管7aに設けられる切替バルブ7bと、濃縮水を分離膜側に圧送するポンプ7cとを有する。濃縮水供給管7aは、一端が濃縮水貯留部6の下部に接続され、他端が第2膜処理部3の流入口3a1に接続されている。なお、当該含油海水の処理装置1は、濃縮水供給管7aに接続される排出機構9をさらに有しており、切替バルブ7bは濃縮水供給管7a及び排出機構9の接続部に配設されている。切替バルブ7bは、濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水の流路を第2膜処理部3の分離膜側又は吸着部10側に切り替え可能に構成されている。
濃縮水供給機構7は、濃縮水貯留部6及び第2膜処理部3の容器3aに接続される濃縮水供給管7aと、濃縮水供給管7aに設けられる切替バルブ7bと、濃縮水を分離膜側に圧送するポンプ7cとを有する。濃縮水供給管7aは、一端が濃縮水貯留部6の下部に接続され、他端が第2膜処理部3の流入口3a1に接続されている。なお、当該含油海水の処理装置1は、濃縮水供給管7aに接続される排出機構9をさらに有しており、切替バルブ7bは濃縮水供給管7a及び排出機構9の接続部に配設されている。切替バルブ7bは、濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水の流路を第2膜処理部3の分離膜側又は吸着部10側に切り替え可能に構成されている。
濃縮水供給機構7による濃縮水の供給は、切替バルブ7bによって濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水が第2膜処理部3側に流れる状態にしてポンプ7cを作動することで、この濃縮水を第2膜処理部3の流入口3a1に圧送する。これにより、濃縮水貯留部6から濃縮水が第2膜処理部3に供給される。当該含油海水の処理装置1は、濃縮水供給機構7を備えることで、逆洗浄排水を含む濃縮水を第2膜処理部3に供給することができる。このため、当該含油海水の処理装置1では、第2膜処理部3によって濃縮水をさらに実質的に油を含まない第2透過水へと膜分離処理することができ、第1膜処理部1の逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することができる。
(凝集剤添加部)
凝集剤添加部8は、凝集剤Aを濃縮水貯留部6に供給するための供給管8aと、濃縮水貯留部6に供給された凝集剤Aを濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水と混合する攪拌機8bとを有する。凝集剤Aは、上記濃縮水に含まれる油をフロック化する。詳細には、凝集剤Aは、上記濃縮水に含まれる油を第2膜処理部3の分離膜が有する孔径よりも粒径が大きくなるようにフロック化する。
凝集剤添加部8は、凝集剤Aを濃縮水貯留部6に供給するための供給管8aと、濃縮水貯留部6に供給された凝集剤Aを濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水と混合する攪拌機8bとを有する。凝集剤Aは、上記濃縮水に含まれる油をフロック化する。詳細には、凝集剤Aは、上記濃縮水に含まれる油を第2膜処理部3の分離膜が有する孔径よりも粒径が大きくなるようにフロック化する。
凝集剤Aとしては、濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水に含まれる油を凝集させることができる限り特に限定されるものではなく、例えば無機凝集剤、有機高分子凝集剤等の公知の凝集剤が挙げられる。上記無機凝集剤としては、例えば硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等のアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫化第一鉄、ポリ硫酸第二鉄、鉄−シリカ無機高分子等の鉄塩などが挙げられる。また、上記有機高分子凝集剤としては、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー及びノニオン性ポリマーが挙げられる。上記カチオン性ポリマーとしては、例えばポリジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ポリジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ポリアリルジメチルアミン及びこれらの中和塩、4級塩等が挙げられる。上記アニオン性ポリマーとしては、例えばポリ(メタ)アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリイタコン酸及びそれらの塩等が挙げられる。上記ノニオン性ポリマーとしては、例えばポリ(メタ)アクリルアミド、ポリN−イソプロピルアクリルアミド、ポリN,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
当該含油海水の処理装置1は、凝集剤添加部8を備えるので、凝集剤Aによって油を凝集させることができ、油の付着による第2膜処理部3の分離膜の目詰まりをより確実に抑制することができる。また、凝集剤Aは、上記濃縮水に含まれる塩も凝集させるが、当該含油海水の処理装置1は、より油の濃度が高い濃縮水に凝集剤を添加することで、油をより確実に油をフロック化することができる。そのため、含油海水の処理装置1は、第2膜処理部3による膜分離をより容易かつ確実に行い、含油海水から油を除去することができる。
(排出機構)
排出機構9は、濃縮水供給管7a及び吸着部10に接続され、濃縮水供給管7aが第2膜処理部3に供給する濃縮水の一部を濃縮水供給管7aから排出して吸着部10に供給可能に構成されている。排出機構9による上記濃縮水の排出は、例えば常時行い第2膜処理部3の分離膜に供給される濃縮水の量が一定量を超えないようにしてもよく、この分離膜の連続濾過時間が一定の時間に達した場合に行っていてもよく、上記濃縮水中の油の濃度が一定の値まで高くなった場合に行ってもよい。当該含油海水の処理装置1は、排出機構9を備えることで、濃縮水供給機構7が第2膜処理部3へ供給する濃縮水のうち一部を排出して第2膜処理部3へ供給する濃縮水の量を制御することができるため、濃縮水に含まれる油の付着による第2膜処理部3の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理部3による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。
排出機構9は、濃縮水供給管7a及び吸着部10に接続され、濃縮水供給管7aが第2膜処理部3に供給する濃縮水の一部を濃縮水供給管7aから排出して吸着部10に供給可能に構成されている。排出機構9による上記濃縮水の排出は、例えば常時行い第2膜処理部3の分離膜に供給される濃縮水の量が一定量を超えないようにしてもよく、この分離膜の連続濾過時間が一定の時間に達した場合に行っていてもよく、上記濃縮水中の油の濃度が一定の値まで高くなった場合に行ってもよい。当該含油海水の処理装置1は、排出機構9を備えることで、濃縮水供給機構7が第2膜処理部3へ供給する濃縮水のうち一部を排出して第2膜処理部3へ供給する濃縮水の量を制御することができるため、濃縮水に含まれる油の付着による第2膜処理部3の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理部3による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。
(吸着部)
吸着部10は、排出機構9の一端に接続されて上記濃縮液が供給される吸着塔10aと、吸着塔10aに収容される吸着材(不図示)とを有する。
吸着部10は、排出機構9の一端に接続されて上記濃縮液が供給される吸着塔10aと、吸着塔10aに収容される吸着材(不図示)とを有する。
上記吸着材としては、公知の油用吸着材を用いることができ、例えば多孔セラミックス、不織布、織布、繊維、活性炭等を挙げることができる。これらの中でも、複数の有機繊維により形成された不織布が好ましい。この複数の有機繊維により形成される不織布は、油分を有機繊維で吸着することで油水を分離する。従って、この不織布は繊維間に形成される空孔を微細化する必要がなく孔径を大きくすることができるため、高粘度油によって空孔が閉塞されることを抑制することができる。
上記不織布を形成する有機繊維の主成分としては、油を吸着可能な有機樹脂であれば特に限定されず、例えばセルロース樹脂、レーヨン樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリアミド(脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等)、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、フッ素樹脂又はポリオレフィンが好ましい。フッ素樹脂を主成分とする有機繊維を用いることで、不織布の耐熱性及び耐薬品性を高めることができる。さらにフッ素樹脂の中でも特に耐熱性等に優れるポリテトラフルオロエチレンが好ましい。また、ポリオレフィンを主成分とする有機繊維を用いることで、不織布の油分吸着能力を高めることができる。さらにポリオレフィンの中でも特に油分吸着能力に優れるポリプロピレンが好ましい。なお、有機繊維の形成材料には、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。
当該含油海水の処理装置1は、吸着部10を備えることで、排出機構9によって排出された濃縮水から油や種々の濁質を効率よく分離して、実質的に油等を含まない海水とすることができる。そのため、当該含油海水の処理装置1は、環境を汚染することなく吸着部10によって油等を除去した海水を系外に排出することができる。
(第3処理部)
第3処理部11は、透過水貯留部4から供給される分離処理する分離装置11aと、逆洗浄水供給管5aと分離装置11aとに接続される透過水供給管11bと、透過水供給管11bによって分離装置11aに上記透過水を圧送するポンプ11cを有する。
第3処理部11は、透過水貯留部4から供給される分離処理する分離装置11aと、逆洗浄水供給管5aと分離装置11aとに接続される透過水供給管11bと、透過水供給管11bによって分離装置11aに上記透過水を圧送するポンプ11cを有する。
第3処理部11は、上記透過水を分離装置11aによって塩分を実質的に含まない処理水と塩分が濃縮された濃縮水とに分離処理し、この処理水を生産水Zとして系外に排出すると共に、この濃縮水を放流水Yとして系外に排出する。当該含油海水の処理装置1は、第1膜処理部2及び第2膜処理部3によって油、比較的小さい粒子からなる濁質、浮遊物質等を捕捉して透過水とするため、この分離装置11aで分離処理された濃縮水には油、濁質、浮遊物質等は実質的に含まれていない。
分離装置11aとしては、塩分を除去することができれば特に限定されず、例えば、多段フラッシュ蒸留装置、多重効用式蒸留装置、蒸気圧縮蒸留等の蒸留装置、逆浸透膜装置、電気透析装置等の膜処理装置などを用いることができる。これらの中で、エネルギー効率に優れる観点から、膜処理装置が好ましく、逆浸透膜装置がより好ましい。
分離装置11aが逆浸透膜装置である場合、分離装置11aが有する逆浸透膜が有する平均孔径としては、例えば0.1nm以上2nm以下程度とすることができる。なお、上記逆浸透膜の作動圧としては、例えば0.1MPa以上15MPa以下とすることができる。
上記逆浸透膜の主成分としては、例えばポリアミド、酢酸セルロース等の合成樹脂が挙げられる。また、上記逆浸透膜は、スパイラル型に構成されてもよく、中空糸膜として構成されてもよい。
<含油海水の処理方法>
次に、当該含油海水の処理装置1を用いた含油海水の処理方法について説明する。含油海水を分離膜で膜分離処理する第1膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水及び上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を貯留する透過水貯留工程と、上記透過水貯留工程で得られた透過水で上記第1膜処理工程に用いた分離膜を逆洗浄する工程と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水及び上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を貯留する濃縮水貯留工程と、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を上記第2膜処理工程に供給する濃縮水供給工程とを備える。また、当該含油海水の処理方法は、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水に凝集剤を添加する工程(以下、単に「凝集剤添加工程」ともいう)と、上記濃縮水供給工程で供給する濃縮水のうち一部を排出する排出工程と、上記排出工程で得られた濃縮水に含まれる油を吸着する吸着工程と、上記透過水貯留部工程で得られた透過水を分離処理する第3処理工程とをさらに備える。
次に、当該含油海水の処理装置1を用いた含油海水の処理方法について説明する。含油海水を分離膜で膜分離処理する第1膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理工程と、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水及び上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を貯留する透過水貯留工程と、上記透過水貯留工程で得られた透過水で上記第1膜処理工程に用いた分離膜を逆洗浄する工程と、上記第1濃縮水、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水及び上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を貯留する濃縮水貯留工程と、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を上記第2膜処理工程に供給する濃縮水供給工程とを備える。また、当該含油海水の処理方法は、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水に凝集剤を添加する工程(以下、単に「凝集剤添加工程」ともいう)と、上記濃縮水供給工程で供給する濃縮水のうち一部を排出する排出工程と、上記排出工程で得られた濃縮水に含まれる油を吸着する吸着工程と、上記透過水貯留部工程で得られた透過水を分離処理する第3処理工程とをさらに備える。
当該含油海水の処理方法は、含油海水を上記第1膜処理工程によって油を含む第1濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第1透過水とに膜分離処理し、上記第2膜処理工程によってこの第1濃縮水をさらに油を含む第2濃縮水とこれらの油を実質的に含まない第2透過水とに膜分離処理し、上記逆洗浄工程によって上記第1膜処理工程に用いた分離膜を上記第1透過水及び上記第2透過水で逆洗浄することができる。そして、当該含油海水の処理方法は、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を濃縮水として上記濃縮水貯留工程で貯留した後、この濃縮水を第2膜処理工程に供給し、上記第2膜処理工程で実質的に油を含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理方法では、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を、実質的に油を含まない生産水として利用することができる。また、当該含油海水の処理方法では、上記第2濃縮水を濃縮水として上記濃縮水貯留工程で貯留した後、この濃縮水を上記濃縮水供給工程により上記第2膜処理工程に供給するため、上述のように上記第2膜処理工程によって油を実質的に含まない第2透過水に膜分離することができる。そのため、当該含油海水の処理方法では、上記第2濃縮水を膜分離して生産水として利用することができる。よって、当該含油海水の処理方法は、この逆洗浄に起因する透過水の生産量の低下を防止することができる。従って、当該含油海水の処理方法は、逆洗浄に起因する生産水の回収率の低下を抑制することで、生産水の回収率に優れる。
(第1膜処理工程)
上記第1膜処理工程は、第1膜処理部2によって行われる。上記第1膜処理工程では、含油海水を第1膜処理部2の流入口2a1から第1膜処理部2が有する分離膜に圧送し、含油海水をこの分離膜を透過して実質的に油等を含まない第1透過水と、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった第1濃縮水とに膜分離処理し、第1透過水を第1透過水排出口2a2から排出し、第1濃縮水を第1濃縮水排出口2a3から排出する。
上記第1膜処理工程は、第1膜処理部2によって行われる。上記第1膜処理工程では、含油海水を第1膜処理部2の流入口2a1から第1膜処理部2が有する分離膜に圧送し、含油海水をこの分離膜を透過して実質的に油等を含まない第1透過水と、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった第1濃縮水とに膜分離処理し、第1透過水を第1透過水排出口2a2から排出し、第1濃縮水を第1濃縮水排出口2a3から排出する。
上記第1膜処理工程における第1透過水の透過流束は、第2膜処理部3が有する分離膜によって含油海水Xに含まれる油等を十分に捕捉する点から、上限としては1.5m3/m2/dayが好ましく、1.0m3/m2/dayがより好ましく、下限としては0.1m3/m2/dayが好ましく、0.4m3/m2/dayがより好ましい。
(第2膜処理工程)
上記第2膜処理工程は、第2膜処理部3によって行われる。上記第2膜処理工程では、濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水を第2膜処理部3の流入口3a1から第2膜処理部3が有する分離膜に圧送し、この分離膜を透過して実質的に油等を含まない第2透過水と、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった第2濃縮水とに膜分離処理し、第2透過水を第2透過水排出口3a2から排出し、第2濃縮水を第2濃縮水排出口3a3から排出する。
上記第2膜処理工程は、第2膜処理部3によって行われる。上記第2膜処理工程では、濃縮水貯留部6に貯留された濃縮水を第2膜処理部3の流入口3a1から第2膜処理部3が有する分離膜に圧送し、この分離膜を透過して実質的に油等を含まない第2透過水と、この分離膜を透過せずに油等の濃度が高くなった第2濃縮水とに膜分離処理し、第2透過水を第2透過水排出口3a2から排出し、第2濃縮水を第2濃縮水排出口3a3から排出する。
上記第2膜処理工程における第2透過水の透過流束は、第2膜処理部3が有する分離膜によって含油海水Xに含まれる油等を十分に捕捉する点から、上限としては1.5m3/m2/dayが好ましく、1.0m3/m2/dayがより好ましく、下限としては0.1m3/m2/dayが好ましく、0.4m3/m2/dayがより好ましい。
(透過水貯留工程)
上記透過水貯留工程は、透過水貯留部4において行われ、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水を透過水貯留部4に貯留する工程(以下、単に「第1透過水貯留工程」ともいう)と、上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を透過水貯留部4に貯留する工程(以下、単に「第2透過水貯留工程」ともいう)とを備える。
上記透過水貯留工程は、透過水貯留部4において行われ、上記第1膜処理工程で得られた第1透過水を透過水貯留部4に貯留する工程(以下、単に「第1透過水貯留工程」ともいう)と、上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を透過水貯留部4に貯留する工程(以下、単に「第2透過水貯留工程」ともいう)とを備える。
(第1透過水貯留工程)
上記第1透過水貯留工程では、第1透過水排出口2a2と透過水貯留部4とを接続する配管によって上記第1膜処理工程で得られた第1透過水を透過水貯留部4に導入し、この第1透過水を透過水として透過水貯留部4に貯留する。
上記第1透過水貯留工程では、第1透過水排出口2a2と透過水貯留部4とを接続する配管によって上記第1膜処理工程で得られた第1透過水を透過水貯留部4に導入し、この第1透過水を透過水として透過水貯留部4に貯留する。
(第2透過水貯留工程)
上記第2透過水貯留工程では、第2透過水排出口3a2と透過水貯留部4とを接続する配管によって上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を透過水貯留部4に導入し、この第2透過水を透過水として透過水貯留部4に貯留する。
上記第2透過水貯留工程では、第2透過水排出口3a2と透過水貯留部4とを接続する配管によって上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を透過水貯留部4に導入し、この第2透過水を透過水として透過水貯留部4に貯留する。
(逆洗浄工程)
上記逆洗浄工程は、逆洗浄機構5によって行われる。上記逆洗浄工程では、上記第1膜処理工程を停止した状態で、上記透過水貯留工程で得られた透過水を逆洗浄水として第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2側から第1膜処理部2の分離膜に圧送して第1膜処理部2の分離膜を逆洗浄する。これにより、第1膜処理部2の分離膜に捕捉された油、濁質、浮遊物質等のフロックがこの分離膜から分離され、このフロックを含む透過水は、逆洗浄排水として第1濃縮水排出口2a3から排出される。なお、上記逆洗浄工程では、上記逆洗浄と共に、上記第1膜処理工程に用いた分離膜の第1透過水排出側から上記分離膜の表面等に上記透過水を噴射して表洗を行ってもよい。さらに、上記逆洗浄工程では、上記透過水と共に上記第1膜処理工程に用いた分離膜の第1透過水排出側に空気を圧送してもよい。
上記逆洗浄工程は、逆洗浄機構5によって行われる。上記逆洗浄工程では、上記第1膜処理工程を停止した状態で、上記透過水貯留工程で得られた透過水を逆洗浄水として第1膜処理部2の第1透過水排出口2a2側から第1膜処理部2の分離膜に圧送して第1膜処理部2の分離膜を逆洗浄する。これにより、第1膜処理部2の分離膜に捕捉された油、濁質、浮遊物質等のフロックがこの分離膜から分離され、このフロックを含む透過水は、逆洗浄排水として第1濃縮水排出口2a3から排出される。なお、上記逆洗浄工程では、上記逆洗浄と共に、上記第1膜処理工程に用いた分離膜の第1透過水排出側から上記分離膜の表面等に上記透過水を噴射して表洗を行ってもよい。さらに、上記逆洗浄工程では、上記透過水と共に上記第1膜処理工程に用いた分離膜の第1透過水排出側に空気を圧送してもよい。
上記逆洗浄工程における逆洗浄水の透過流束は、上記分離膜に捕捉されたフロックを十分に分離する観点から、上限としては3.0m3/m2/dayが好ましく、1.5m3/m2/dayがより好ましく、上記下限としては0.5m3/m2/dayが好ましく、1.0m3/m2/dayがより好ましい。
(濃縮水貯留工程)
上記濃縮水貯留工程は、濃縮水貯留部6において行われ、上記第1濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「第1濃縮水貯留工程」ともいう)と、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「第2濃縮水貯留工程」ともいう)と、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「逆洗浄排水貯留工程」ともいう)とを備える。
上記濃縮水貯留工程は、濃縮水貯留部6において行われ、上記第1濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「第1濃縮水貯留工程」ともいう)と、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「第2濃縮水貯留工程」ともいう)と、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を濃縮水貯留部6に貯留する工程(以下、単に「逆洗浄排水貯留工程」ともいう)とを備える。
(第1濃縮水貯留工程)
上記第1濃縮水貯留工程では、第1濃縮水排出口2a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を濃縮水貯留部6に導入し、この第1濃縮水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
上記第1濃縮水貯留工程では、第1濃縮水排出口2a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を濃縮水貯留部6に導入し、この第1濃縮水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
(第2濃縮水貯留工程)
上記第2濃縮水貯留工程では、第2濃縮水排出口3a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水を濃縮水貯留部6に導入し、この第2濃縮水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
上記第2濃縮水貯留工程では、第2濃縮水排出口3a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水を濃縮水貯留部6に導入し、この第2濃縮水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
(逆洗浄排水貯留工程)
上記逆洗浄排水貯留工程では、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を、第1濃縮水排出口2a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって濃縮水貯留部6に導入し、この逆洗浄排水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
上記逆洗浄排水貯留工程では、上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を、第1濃縮水排出口2a3と濃縮水貯留部6とを接続する配管によって濃縮水貯留部6に導入し、この逆洗浄排水を濃縮水として濃縮水貯留部6に貯留する。
(濃縮水供給工程)
上記濃縮水供給工程は、濃縮水供給機構7によって行われる。上記濃縮水供給工程では、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を第2膜処理部3の流入口3a1に圧送し、上記第2膜処理部に用いる分離膜にこの濃縮水を供給する。
上記濃縮水供給工程は、濃縮水供給機構7によって行われる。上記濃縮水供給工程では、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を第2膜処理部3の流入口3a1に圧送し、上記第2膜処理部に用いる分離膜にこの濃縮水を供給する。
(凝集剤添加工程)
上記凝集剤添加工程は、凝集剤添加部8によって行われる。上記凝集剤添加工程では、供給管8aによって凝集剤Aが濃縮水貯留部6に供給され、攪拌機8bによって濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水と凝集剤Aが混合され、濃縮水に含まれる油が凝集剤Aによってフロック化される。当該含油海水の処理方法は、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水に凝集剤を添加するため、より油の濃度が高い濃縮水に凝集剤を添加し、より確実に油をフロック化することができる。そのため、含油海水の処理装置1は、第2膜処理部3による膜分離をより容易かつ確実に行い含油海水から油を除去することができる。
上記凝集剤添加工程は、凝集剤添加部8によって行われる。上記凝集剤添加工程では、供給管8aによって凝集剤Aが濃縮水貯留部6に供給され、攪拌機8bによって濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水と凝集剤Aが混合され、濃縮水に含まれる油が凝集剤Aによってフロック化される。当該含油海水の処理方法は、上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水に凝集剤を添加するため、より油の濃度が高い濃縮水に凝集剤を添加し、より確実に油をフロック化することができる。そのため、含油海水の処理装置1は、第2膜処理部3による膜分離をより容易かつ確実に行い含油海水から油を除去することができる。
上記凝集剤添加工程は、例えば上記逆洗浄工程で得られる逆洗浄排水に対して凝集剤Aの濃度が一定量となるように行ってもよい。上記逆洗浄排水に対する凝集剤Aの添加量の下限としては、例えば0.1mg/Lが好ましく、1mg/Lがより好ましく、上記添加量の上限としては、例えば50mg/Lが好ましく、10mg/Lがより好ましい。上記凝集剤添加工程を行うタイミングについては特に限定されるものではなく、例えば上記凝集剤添加工程は、上記逆洗浄工程が行われる都度行われてもよい。また、当該含油海水の処理方法は、第1膜処理工程、第2膜処理工程を連続的に又は断続的に行い、例えば上記濃縮水貯留工程で得られる濃縮水の量に対して凝集剤Aの濃度が一定量となるよう上記凝集剤添加工程を行ってもよく、上記濃縮水貯留工程で得られる濃縮水中の油の濃度等が予め定めた所定値以上になった場合に上記凝集剤添加工程を行ってもよい。
(排出工程)
上記排出工程は、排出機構9によって行われる。上記排出工程では、上記第2膜処理工程で膜分離処理するために濃縮水供給管7aによって第2膜処理部3に供給される濃縮水のうち一部を、切替バルブ7bによって排出機構9側へ流れる状態にして排出機構9から排出する。上記排出工程を行うタイミングについては特に限定されるものではなく、例えば上記排出工程は、上記第2膜処理工程が行われる都度行われてもよく、上記第2膜処理工程が連続的に行われる場合は、上記排出工程を連続的に行い、上記第2膜処理工程で処理される濃縮水の量が一定量となるようにしてもよい。また、上記排出工程は、濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水中の油の濃度等が予め定めた所定値以上になった場合に行ってもよい。当該含油海水の処理は、排出工程をさらに備えることで、第2膜処理工程で膜分離処理する前に濃縮水を排出して第2膜処理工程に供給する濃縮水の量を調整することができるため、濃縮水に含まれる油による第2膜処理工程に用いる分離膜の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理工程による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。
上記排出工程は、排出機構9によって行われる。上記排出工程では、上記第2膜処理工程で膜分離処理するために濃縮水供給管7aによって第2膜処理部3に供給される濃縮水のうち一部を、切替バルブ7bによって排出機構9側へ流れる状態にして排出機構9から排出する。上記排出工程を行うタイミングについては特に限定されるものではなく、例えば上記排出工程は、上記第2膜処理工程が行われる都度行われてもよく、上記第2膜処理工程が連続的に行われる場合は、上記排出工程を連続的に行い、上記第2膜処理工程で処理される濃縮水の量が一定量となるようにしてもよい。また、上記排出工程は、濃縮水貯留部6に貯留される濃縮水中の油の濃度等が予め定めた所定値以上になった場合に行ってもよい。当該含油海水の処理は、排出工程をさらに備えることで、第2膜処理工程で膜分離処理する前に濃縮水を排出して第2膜処理工程に供給する濃縮水の量を調整することができるため、濃縮水に含まれる油による第2膜処理工程に用いる分離膜の目詰まりをより確実に抑制し、第2膜処理工程による膜分離をより容易かつ確実に行うことができる。
(吸着工程)
上記吸着工程は、吸着部10によって行われる。上記吸着工程では、上記排出工程によって排出された濃縮液に含まれる油や種々の濁質を吸着材に吸着させ、この油等を効率よく分離して実質的に油等を含まない海水とすることができる。そのため、当該含油海水の処理装置1は、吸着工程によって油等を除去した海水を、環境を汚染することなく放流水Yとして系外に排出することができる。
上記吸着工程は、吸着部10によって行われる。上記吸着工程では、上記排出工程によって排出された濃縮液に含まれる油や種々の濁質を吸着材に吸着させ、この油等を効率よく分離して実質的に油等を含まない海水とすることができる。そのため、当該含油海水の処理装置1は、吸着工程によって油等を除去した海水を、環境を汚染することなく放流水Yとして系外に排出することができる。
(第3処理工程)
上記第3処理工程は、第3処理部11によって行われる。上記第3処理工程では、上記透過水貯留工程で得られた透過水を分離装置11aに圧送し、この分離装置11aによって実質的に塩分を含まない処理水と、塩分等の濃度が高くなった濃縮海水とに分離処理し、上記処理水を生産水Zとして排出し、第3処理部11による濃縮海水を放流水Yとして排出する。
上記第3処理工程は、第3処理部11によって行われる。上記第3処理工程では、上記透過水貯留工程で得られた透過水を分離装置11aに圧送し、この分離装置11aによって実質的に塩分を含まない処理水と、塩分等の濃度が高くなった濃縮海水とに分離処理し、上記処理水を生産水Zとして排出し、第3処理部11による濃縮海水を放流水Yとして排出する。
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全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、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態は全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、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、当該含油海水の処理装置及び処理方法は、必ずしも上記吸着部として吸着塔を用いる必要はない。上記吸着部としては、油を吸着して除去することができれば特に限定されず、例えば上記吸着塔に収容される吸着材等を用いることができる。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[処理例1]
図2の含油海水の処理装置20を用いた含油海水の処理方法によって含油海水Xを処理した。含油海水の処理装置20は、図1の含油海水の処理装置1において吸着部10及び第3処理部11を備えない以外は、含油海水の処理装置1と同様である。含油海水Xとしては、ホモジナイザーでC重油を海水に分散したエマルジョンを海水に添加し、油の濃度を10mg/Lに調整した含油海水を用いた。第1膜処理部の分離膜としては、膜面積6m2、平均孔径0.1μmの精密濾過膜(住友電気工業社製の「ポアフロン(登録商標)」)を用い、第2膜処理部の分離膜としては、膜面積6m2、平均孔径0.1μmの精密濾過膜(住友電気工業社製の「ポアフロン(登録商標)」)を用いた。含油海水を6L/minで第1膜処理部に供給し、透過流束1m3/m2/dayで28分間膜濾過し、第1透過水を6L/minで28分間透過水貯留部に供給し、この透過水を9L/minで1分間第1膜処理部の分離膜に供給し、透過流束1.5m3/m2/dayで1分間逆洗浄し、逆洗浄排水を9L/minで1分間排出して濃縮水貯留部に供給した。第1透過水中の油の濃度は0.03mg/Lであり、逆洗浄排水中の油の濃度は94mg/Lあった。濃縮水として濃縮水貯留槽に貯留されたこの逆洗浄排水に、凝集剤としてPAC(双葉化学薬品社製の「ポリ塩化アルミニウム」)を5mg/Lとなるように添加し、第2膜処理部で透過流束1.0m3/m2/dayで28分間膜濾過し、第2透過水を8.1L/minで1分間透過水貯留部に供給した。第2透過水中の油の濃度は0.01mg/Lであった。含油海水Xの供給量に対する生産水Zの回収率は99.5体積%であった。
図2の含油海水の処理装置20を用いた含油海水の処理方法によって含油海水Xを処理した。含油海水の処理装置20は、図1の含油海水の処理装置1において吸着部10及び第3処理部11を備えない以外は、含油海水の処理装置1と同様である。含油海水Xとしては、ホモジナイザーでC重油を海水に分散したエマルジョンを海水に添加し、油の濃度を10mg/Lに調整した含油海水を用いた。第1膜処理部の分離膜としては、膜面積6m2、平均孔径0.1μmの精密濾過膜(住友電気工業社製の「ポアフロン(登録商標)」)を用い、第2膜処理部の分離膜としては、膜面積6m2、平均孔径0.1μmの精密濾過膜(住友電気工業社製の「ポアフロン(登録商標)」)を用いた。含油海水を6L/minで第1膜処理部に供給し、透過流束1m3/m2/dayで28分間膜濾過し、第1透過水を6L/minで28分間透過水貯留部に供給し、この透過水を9L/minで1分間第1膜処理部の分離膜に供給し、透過流束1.5m3/m2/dayで1分間逆洗浄し、逆洗浄排水を9L/minで1分間排出して濃縮水貯留部に供給した。第1透過水中の油の濃度は0.03mg/Lであり、逆洗浄排水中の油の濃度は94mg/Lあった。濃縮水として濃縮水貯留槽に貯留されたこの逆洗浄排水に、凝集剤としてPAC(双葉化学薬品社製の「ポリ塩化アルミニウム」)を5mg/Lとなるように添加し、第2膜処理部で透過流束1.0m3/m2/dayで28分間膜濾過し、第2透過水を8.1L/minで1分間透過水貯留部に供給した。第2透過水中の油の濃度は0.01mg/Lであった。含油海水Xの供給量に対する生産水Zの回収率は99.5体積%であった。
[処理例2]
図3の含油海水の処理装置30を用いた含油海水の処理方法によって、上記処理例1において第2膜処理部による膜分離処理を行わなかった以外は、処理例1と同様にして含油海水の処理を行った。含油海水の処理装置30は、図2の含油海水の処理装置20において濃縮水貯留部6、濃縮水供給機構7、凝集剤添加部8及び排出機構9を備えない以外は、含油海水の処理装置20と同様である。第1透過水中の油の濃度は0.03mg/Lであり、逆洗浄排水中の油の濃度は94mg/Lあった。含油海水Xの供給量に対する生産水Zの回収率は94.6体積%であった。
図3の含油海水の処理装置30を用いた含油海水の処理方法によって、上記処理例1において第2膜処理部による膜分離処理を行わなかった以外は、処理例1と同様にして含油海水の処理を行った。含油海水の処理装置30は、図2の含油海水の処理装置20において濃縮水貯留部6、濃縮水供給機構7、凝集剤添加部8及び排出機構9を備えない以外は、含油海水の処理装置20と同様である。第1透過水中の油の濃度は0.03mg/Lであり、逆洗浄排水中の油の濃度は94mg/Lあった。含油海水Xの供給量に対する生産水Zの回収率は94.6体積%であった。
[評価結果]
上述のように、処理例1の含油海水の処理方法は、第1膜処理部の逆洗浄排水をさらに第2膜処理部で膜分離処理することで、生産水Zの含油海水Xに対する回収率は99.5%と高くすることができた。これに対し、上記逆洗浄排水の膜分離処理をしなかった処理例2の回収率は94.6体積%であり、逆洗浄排水をさらに膜分離処理した処理例1と比べて約5%低く、生産水Zを十分効率的に生産することができないことが分かった。
上述のように、処理例1の含油海水の処理方法は、第1膜処理部の逆洗浄排水をさらに第2膜処理部で膜分離処理することで、生産水Zの含油海水Xに対する回収率は99.5%と高くすることができた。これに対し、上記逆洗浄排水の膜分離処理をしなかった処理例2の回収率は94.6体積%であり、逆洗浄排水をさらに膜分離処理した処理例1と比べて約5%低く、生産水Zを十分効率的に生産することができないことが分かった。
以上のように、本発明の含油海水の処理装置及び処理方法は、設備費用を抑えつつ生成水の回収率に優れるので、水不足が懸念される地域での含油海水の利用に適している。
1,20,30, 含油海水の処理装置
2 第1膜処理部
2a 容器
2a1 流入口
2a2 第1透過水排出口
2a3 第1濃縮水排出口
2b ポンプ
3 第2膜処理部
3a 容器
3a1 流入口
3a2 第2透過水排出口
3a3 第2濃縮水排出口
4 透過水貯留部
5 逆洗浄機構
5a 逆洗浄水供給管
5b 切替バルブ
5c ポンプ
6 濃縮水貯留部
7 濃縮水供給機構
7a 濃縮水供給管
7b 切替バルブ
7c ポンプ
8 凝集剤添加部
8a 供給管
8b 攪拌機
9 排出機構
10 吸着部
10a 吸着塔
11 第3処理部
11a 分離装置
11b 透過水供給管
11c ポンプ
X 含油海水
Y 放流水
Z 生産水
A 凝集剤
2 第1膜処理部
2a 容器
2a1 流入口
2a2 第1透過水排出口
2a3 第1濃縮水排出口
2b ポンプ
3 第2膜処理部
3a 容器
3a1 流入口
3a2 第2透過水排出口
3a3 第2濃縮水排出口
4 透過水貯留部
5 逆洗浄機構
5a 逆洗浄水供給管
5b 切替バルブ
5c ポンプ
6 濃縮水貯留部
7 濃縮水供給機構
7a 濃縮水供給管
7b 切替バルブ
7c ポンプ
8 凝集剤添加部
8a 供給管
8b 攪拌機
9 排出機構
10 吸着部
10a 吸着塔
11 第3処理部
11a 分離装置
11b 透過水供給管
11c ポンプ
X 含油海水
Y 放流水
Z 生産水
A 凝集剤
Claims (6)
- 含油海水を膜分離処理する第1膜処理部と、
上記第1膜処理部で膜分離処理された第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理部と、
上記第1膜処理部で膜分離処理された第1透過水及び上記第2膜処理部で膜分離処理された第2透過水を貯留する透過水貯留部と、
上記透過水貯留部に貯留された透過水で上記第1膜処理部が有する分離膜を逆洗浄する逆洗浄機構と、
上記第1濃縮水、上記第2膜処理部で膜分離処理された第2濃縮水及び上記第1膜処理部の逆洗浄により生じた排水を貯留する濃縮水貯留部と、
上記濃縮水貯留部に貯留された濃縮水を上記第2膜処理部に供給する濃縮水供給機構と
を備える含油海水の処理装置。 - 上記濃縮水貯留部に凝集剤を添加する凝集剤添加部をさらに備える請求項1に記載の含油海水の処理装置。
- 上記濃縮水供給機構が供給する濃縮水のうち一部を排出する排出機構と、
上記排出機構により排出された濃縮水に含まれる油を吸着する吸着部とをさらに備える請求項1又は請求項2に記載の含油海水の処理装置。 - 上記透過水貯留部に貯留された透過水を分離処理する第3処理部をさらに備え、
上記第3処理部が逆浸透膜で膜分離処理する請求項1、請求項2又は請求項3に記載の含油海水の処理装置。 - 上記第1膜処理部及び上記第2膜処理部のうち少なくとも一方の分離膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の含油海水の処理装置。
- 含油海水を分離膜で膜分離処理する第1膜処理工程と、
上記第1膜処理工程で得られた第1濃縮水を膜分離処理する第2膜処理工程と、
上記第1膜処理工程で得られた第1透過水及び上記第2膜処理工程で得られた第2透過水を貯留する透過水貯留工程と、
上記透過水貯留工程で得られた透過水で上記第1膜処理工程に用いた分離膜を逆洗浄する工程と、
上記第1濃縮水、上記第2膜処理工程で得られた第2濃縮水及び上記逆洗浄工程で得られた逆洗浄排水を貯留する濃縮水貯留工程と、
上記濃縮水貯留工程で得られた濃縮水を上記第2膜処理工程に供給する濃縮水供給工程と
を備える含油海水の処理方法。
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---|---|---|---|
JP2017145683A JP2019025397A (ja) | 2017-07-27 | 2017-07-27 | 含油海水の処理装置及び処理方法 |
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JP (1) | JP2019025397A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3198612B2 (ja) * | 1992-05-21 | 2001-08-13 | 栗田工業株式会社 | 膜分離装置 |
JP2003181247A (ja) * | 2001-12-17 | 2003-07-02 | Nitto Denko Corp | スパイラル型膜エレメントを備えた処理システムおよびその運転方法 |
JP2007000788A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Sasakura Engineering Co Ltd | 逆浸透膜を使用した水処理装置 |
US7392848B1 (en) * | 2005-05-27 | 2008-07-01 | Bader Mansour S | Methods to produce sulfate-free saline water and gypsum |
JP2016190224A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 栗田工業株式会社 | 水処理方法及び装置 |
-
2017
- 2017-07-27 JP JP2017145683A patent/JP2019025397A/ja active Pending
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