JP5330901B2 - 塩及び淡水の併産装置及び方法 - Google Patents
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Description
その点においては、塩分の高い海水を環境中に排出する課題は解決されるが、以下の新たな課題が生じている。
1) 電気透析装置に使われているイオン交換膜はその一般的特性として、海水中の1価イオンに比較し2価イオンを通過させにくい性質をもつ。その結果海水の主成分である1価イオンのNa+、Cl−は濃縮される一方、副成分のうち、2価のイオンとして溶解しているCa2+、Mg2+、CO3 2−、SO4 2−等は1価イオンに比較して濃縮されにくく、そのため希薄かん水中の上記イオン種の組成比は海水より高くなることとなる。
2) また、希薄かん水は後段の逆浸透膜に供給されて透過水を得るが、この際、濃縮側では上記2価イオンも濃縮され、これらは溶解度が小さいスケール成分として析出しやすく、逆浸透膜の表面に付着し、透過水量を減少させるいわゆるスケール付着が生じるという、問題がある。
図1に示すように、塩及び淡水の併産装置10Aは、ラインL1により供給される原水である供給海水11中の濁質分を濾過する前処理装置12と、前記前処理装置12からラインL2を介して供給される前処理水13を電気透析する電気透析装置14と、前記電気透析装置14で透析され、ラインL3を介して供給される濃縮かん水(濃縮塩水)15を蒸発する蒸発器16と、該蒸発器16からラインL4を介して供給される凝縮水17を乾燥して塩18とする乾燥器19と、前記電気透析装置14からラインL5を介して供給される希薄かん水(Ca塩とMg塩が多くて、Na塩が少ない)20に酸(例えば硫酸又は塩酸等)21を添加する酸添加部22と、前記酸21が添加された酸添加希薄かん水23から塩分を除去して透過水24である淡水を得る逆浸透膜(RO膜)25aを有する逆浸透膜装置25と、前記逆浸透膜装置25からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水26の一部26−1を前処理装置12の後流側のラインL2に戻すリサイクルラインL6と、分岐した残りの濃縮水26−2を海域へ排水する排水ラインL7と、前記リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水26−1中の2価のイオン(Ca2+、Mg2+)及びSO4 2-イオンのイオン濃度をイオン濃度計30で検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水26−2の排出量と、供給海水11の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置31とを具備してなり、前記酸添加部22からの酸21の添加により酸添加希薄かん水23のpHを7.3以下として前記逆浸透膜装置25でのスケールの発生を防止し、前記乾燥器19から塩18を得ると共に、前記蒸発器16からラインL9を介して供給される蒸発水28と逆浸透膜装置25からの透過水24とを併合して製造水(淡水)29を得るものである。
これは、図4に示すように、0.32以上であると、石膏飽和度が100%を超えることとなり、好ましくないからである。
これは、希薄かん水20中のpHとStiff and. Davis Stability Indexとの関係を示す図5に示すように、pHが7.3を超えると0を超えることとなり、好ましくないからである。
また、電気透析装置14からの希薄かん水20を逆浸透膜装置25に供給することで、逆浸透膜装置25の供給圧力を下げられることとなり、エネルギー効率の省力化を図ることができ、また装置のコンパクト化が図れる。
よって、膜分離濃縮水をリサイクルしない場合に比較して、前処理装置は最大50%にまでコンパクト化が可能となる。
ここで、酸添加部22から添加する酸21としては、実用的には硫酸とするのが好ましく、スケール除去の点からは塩酸とするのが好ましい。
そこで、Ca2+及びSO4 2-イオン濃度が最も高くなるRO濃縮液中のそれぞれの濃度を運転中に検出し、石膏飽和濃度以下となるよう、「排出膜分離濃縮水(海域へ排水)26−2の海域への排出量」/「供給海水11の供給量」比を0.32以上1未満の範囲で、できるだけ小さくなるよう制御装置31でバルブV1、V2を微調整するようにしている。
膜分離濃縮水と排出海域の電気伝導度を検出する装置も、既存の液密度計あるいは電気伝導度計が適用可能である。
図2に示すように、塩及び淡水の併産装置10Bは、図1に示す塩及び淡水の併産装置10Aにおいて、さらに、電気透析装置14からの希薄かん水20に酸21が添加された酸添加希薄かん水23から2価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置41を設けたものである。そして、該ナノ濾過膜分離装置41からの第1の透過水24A中の塩分を除去して第2の透過水24Bである淡水を得る逆浸透膜(RO膜)25aを有する逆浸透膜装置25をその後段側に設けている。なお、図2中、L10はナノ濾過膜分離装置41からの第1の透過水24Aを供給するラインである。
図3に示すように、塩及び淡水の併産装置10Cは、図2に示す塩及び淡水の併産装置10Bにおいて、さらに、電気透析装置14からの希薄かん水20を供給する供給するラインL5から分岐して、ナノ濾過膜分離装置41をラインL10にバイパスするバイパスラインL11を設け、酸添加希薄かん水23を直接逆浸透膜装置25に供給するようにしている。
バイパスするバイパス量は、酸添加希薄かん水23の2/3程度とすればよい。
よって、ナノ濾過膜分離装置41へは酸添加希薄かん水23を1/3程度供給するようにしている。
これにより、ナノ濾過膜分離装置41の設備のコンパクト化を図ることができる。
塩と淡水を併産する実施例1の装置を用いた試験例1、実施例2の装置を用いた試験例2、リサイクルを全くしない比較例1、及び塩のみを製造する比較例2の淡水製造量比(対供給海水)、排水量比(対供給排水)及び塩素回収率(濃縮かん水/供給海水)について、試験した結果を表1に示す。
また、試験例2においては、ナノ膜分離装置41を用いない試験例1に較べて、生産水量(対供給海水)は55.1から63.4%に向上した。また、塩素(塩の回収率に比例)は72.9から85.8%に向上した。
11 供給海水
12 前処理装置
13 前処理水
14 電気透析装置
15 濃縮かん水(濃縮塩水)
16 蒸発器
17 凝縮水
18 塩
19 乾燥器
20 希薄かん水
21 酸
22 酸添加部
23 酸添加希薄かん水
24 透過水
25a 逆浸透膜(RO膜)
25 逆浸透膜装置
26、26−1、26−2 膜分離濃縮水
26A 第1の膜分離濃縮水
26B 第2の膜分離濃縮水
28 蒸発水
29 製造水(淡水)
Claims (6)
- 原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
該蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
前記酸が添加された希薄かん水から塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の2価のイオン及びSO4 2-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備してなり、
前記酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のpHを7.3以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。 - 原水中の濁質分を濾過する前処理装置と、
前記前処理装置からの前処理水を電気透析する電気透析装置と、
前記電気透析装置で透析された濃縮かん水を蒸発する蒸発器と、
蒸発器からの凝縮水を乾燥して塩とする乾燥器と、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加する酸添加部と、
酸が添加された希薄かん水から2価のイオンを除去するナノ濾過膜分離装置と、該ナノ濾過膜分離装置からの処理水中の塩分を除去して透過水である淡水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すリサイクルラインと、
前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水する排水ラインと、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の2価のイオン及びSO4 2-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整する制御を行う制御装置とを具備すると共に、
酸添加部からの酸の添加により酸添加希薄かん水のpHを7.3以下としてスケールの発生を防止し、
前記乾燥器から塩を得ると共に、前記蒸発器からの蒸発水と逆浸透膜装置からの透過水とを併合して製造水を得る、ことを特徴とする塩及び淡水の併産装置。 - 請求項1又は2において、
前記電気透析装置からの希薄かん水に酸を添加した後、その一部がナノ濾過膜分離装置を迂回して逆浸透膜装置へ供給するバイパスラインを有することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。 - 請求項2において、
前記イオン濃度をイオン濃度計で計測することを特徴とする塩及び淡水の併産装置。 - 原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の一部を前処理装置の後流側に戻すと共に、
分岐した残りの濃縮水を海域へ排水する際、
前記酸添加希薄かん水のpHを7.3以下としてスケールの発生を防止すると共に、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の2価のイオン及びSO4 2-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。 - 原水中の濁質分を前処理装置で濾過し、その前処理水を電気透析し、得られた濃縮かん水を蒸発して塩を製造すると共に、
前記電気透析後の希薄かん水に酸をし、酸添加希薄かん水から逆浸透膜装置で塩分を除去して透過水である淡水を得る塩及び淡水の併産方法において、
前記酸添加希薄かん水のpHを7.3以下としてスケールの発生を防止すると共に、
逆浸透膜装置の前段側において、ナノ濾過膜分離装置を用いて希薄かん水中の2価イオンを除去し、
前記逆浸透膜装置からの塩分が濃縮された膜分離濃縮水の全量を前処理装置の後流側に戻すと共に、前記ナノ濾過膜分離装置からの膜分離濃縮水の全量を海域へ排水し、且つ、
リサイクルするリサイクル膜分離濃縮水中の2価のイオン及びSO4 2-イオンのイオン濃度を検出し、これらのイオン濃度が石膏の飽和濃度以下となるように、海域へ排出する排出膜分離濃縮水の排出量と、原水の供給量との割合を調整することを特徴とする塩及び淡水の併産方法。
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