JP6144574B2 - 海水淡水化システムおよび海水淡水化方法 - Google Patents

海水淡水化システムおよび海水淡水化方法 Download PDF

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Description

本発明は、海水淡水化システムおよび海水淡水化方法に関する。
従来より、逆浸透膜(RO(Reverse Osmosis)膜とも呼ばれる。)にて海水を濾過して淡水化することが行われている。また、海水淡水化において、海底の砂濾過層を自然浸透した海水を取水する海底浸透取水も知られている。海底浸透取水では、砂濾過層の表層にシルト等の目詰まり物質が捕捉されることにより取水量が低下することがある。そこで、特許文献1では、砂濾過層の表層に堆積または取り込まれた目詰まり物質を取り除く洗浄装置が提案されている。
特開2013−86058号公報
ところで、逆浸透膜を利用する海水の淡水化では、細菌等の微生物の増殖により膜の目詰まりが発生するバイオファウリングが問題となる。逆浸透膜におけるバイオファウリングを抑制するには、逆浸透膜に送られる海水に対して、前処理として精密な濾過を行うことが好ましい。そこで、分画分子量が小さい限外濾過膜(UF(Ultrafiltration)膜とも呼ばれる。)を利用して前処理を行うことが考えられる。しかしながら、限外濾過膜において一定の透過量を確保するには、限外濾過膜の分画分子量が小さいほど、海水に高い圧力を付与する必要があり、エネルギーの消費量が増大する。また、限外濾過膜にて求められる分離(濾過)の程度は、限外濾過膜へと送られる海水の状態によっても異なる。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、海水の限外濾過膜による濾過を効率よく行うことを目的としている。
請求項1に記載の発明は、海水淡水化システムであって、海底の砂層内に埋め込まれ、砂層を浸透した海水を取水する取水部と、前記取水部から送られる海水を限外濾過膜により濾過する前濾過部と、前記前濾過部から送られる海水を逆浸透膜により濾過する後濾過部と、前記取水部により取水された海水中の溶存酸素量を測定する測定部と、制御部とを備え、前記前濾過部が、一の分画分子量の第1限外濾過膜を有する第1前濾過ラインと、前記第1前濾過ラインと並列に設けられるとともに、前記一の分画分子量よりも小さい分画分子量の第2限外濾過膜を有する第2前濾過ラインと、前記取水部からの海水が流れる経路を、前記第1前濾過ラインと前記第2前濾過ラインとの間で切り替える切替部とを備え、前記制御部が、前記測定部における溶存酸素量の測定値に従って前記切替部を制御することにより、前記溶存酸素量の測定値が所定値よりも高い場合には前記第2前濾過ラインが利用され、前記溶存酸素量の測定値が所定値以下である場合には前記第1前濾過ラインが利用される。
請求項に記載の発明は、請求項1に記載の海水淡水化システムであって、前記第2限外濾過膜の分画分子量が、30000以下である。
請求項に記載の発明は、請求項1または2に記載の海水淡水化システムであって、前記取水部、前記前濾過部および前記後濾過部の設置直後の初期動作時を除く定常動作において、塩素を含む薬剤が、前記取水部から前記後濾過部に至る海水の経路中に注入されない。
請求項に記載の発明は、海水淡水化システムにおける海水淡水化方法であって、前記海水淡水化システムが、海底の砂層内に埋め込まれ、砂層を浸透した海水を取水する取水部と、前記取水部から送られる海水を限外濾過膜により濾過する前濾過部と、前記前濾過部から送られる海水を逆浸透膜により濾過する後濾過部とを備え、前記前濾過部が、一の分画分子量の第1限外濾過膜を有する第1前濾過ラインと、前記第1前濾過ラインと並列に設けられるとともに、前記一の分画分子量よりも小さい分画分子量の第2限外濾過膜を有する第2前濾過ラインとを備え、前記海水淡水化方法が、a)前記取水部により取水された海水中の溶存酸素量を測定する工程と、b)前記a)工程における溶存酸素量の測定値に従って前記取水部からの海水が流れる経路を、前記第1前濾過ラインと前記第2前濾過ラインとの間で切り替える工程とを備え、前記溶存酸素量の測定値が所定値よりも高い場合には前記第2前濾過ラインが利用され、前記溶存酸素量の測定値が所定値以下である場合には前記第1前濾過ラインが利用される。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の海水淡水化方法であって、前記取水部、前記前濾過部および前記後濾過部の設置直後の初期動作時を除く定常動作において、塩素を含む薬剤が、前記取水部から前記後濾過部に至る海水の経路中に注入されない。
本発明によれば、異なる分画分子量の限外濾過膜を選択的に利用することにより、海水の限外濾過膜による濾過を効率よく行うことができる。
海水淡水化システムの構成を示す図である。 取水部の構成を示す図である。 海水淡水化システムが海水を淡水化する動作の流れを示す図である。 原水および処理海水中の溶存酸素量の変化を示す図である。
図1は、本発明の一の実施の形態に係る海水淡水化システム1の構成を示す図である。海水淡水化システム1は、海水を取水して淡水を取り出す装置である。海水淡水化システム1は、海底の砂層内に埋め込まれ、砂層を浸透した海水を取水する取水部2と、取水部2から送られる海水(以下、「処理海水」という。)を限外濾過膜により濾過する前濾過部3と、前濾過部3から送られる処理海水を逆浸透膜により濾過する後濾過部4と、海水淡水化システム1における全体制御を担う制御部10と、を備える。
図2は、取水部2の構成を示す図である。取水部2は、取水管21と、逆洗浄管22と、を備える。逆洗浄管22は、海底の表層における砂層91内に設けられ、取水管21は、砂層91の下側に形成される砂利層92内に設けられる。砂層91には、例えば、平均粒径0.45ミリメートル(mm)程度の砂(アンスラサイトやガーネットが含まれてよい。)が敷き詰められ、砂利層92には、粒径2〜12mmの玉砂利が敷き詰められる。砂利層92の下側には、砂利層92よりも大きい砂利が敷き詰められた支持砂利層93が形成される。取水管21の周囲には、スクリーン211が設けられる。砂層91および砂利層92を浸透した海水はスクリーン211を介して取水管21に取り込まれ、図1の前濾過部3に処理海水として送られる。このように、取水部2では、砂層を浸透した海水を取水する海底浸透取水が行われる。
逆洗浄管22には、多数のノズルが形成される。取水部2における取水では、砂濾過層である砂層91にシルト等の目詰まり物質が捕捉され、取水部2における取水量が低下することがある。この場合、逆洗浄管22から水またはエアが上方または下方に向けて噴出されて砂層91中の砂が攪拌される。これにより、目詰まり物質が砂と共に巻き上げられ、海中に拡散して除去される。
図1の前濾過部3は、処理海水タンク39を備え、取水管21にて取り込まれた処理海水は図示省略のポンプにより処理海水タンク39に貯溜される。前濾過部3は、第1前濾過ライン31と、第1前濾過ライン31と並列に設けられる第2前濾過ライン32と、をさらに備える。処理海水タンク39には、吸入管38の一端が接続され、吸入管38の他端は分岐して、第1前濾過ライン31および第2前濾過ライン32にそれぞれ接続される。
第1前濾過ライン31には、上流側から下流側に向かって(すなわち、取水部2側から後濾過部4側に向かって)、切替バルブ311、ポンプ312、調整バルブ313、圧力計314、第1限外濾過膜315、流量計316が順に設けられる。切替バルブ311が開放された状態では、処理海水タンク39中の処理海水が第1前濾過ライン31へと送られ、ポンプ312により処理海水の圧力が増大される。第1限外濾過膜315は、例えば中空糸膜の形態で利用され、第1限外濾過膜315では、その分画分子量に応じた不要物が処理海水から分離される。流量計316では、第1限外濾過膜315を透過した処理海水の流量が測定され、測定値が制御部10に出力される。制御部10では、流量計316の測定値に応じて調整バルブ313の開度が調整される。圧力計314では、第1限外濾過膜315の上流側近傍における処理海水の圧力が測定され、測定値が制御部10に出力されてモニターされる。
第2前濾過ライン32においても、第1前濾過ライン31と同様に、上流側から下流側に向かって、切替バルブ321、ポンプ322、調整バルブ323、圧力計324、第2限外濾過膜325、流量計326が順に設けられる。切替バルブ321が開放された状態では、処理海水タンク39中の処理海水が第2前濾過ライン32へと送られ、ポンプ322により処理海水の圧力が増大される。第2限外濾過膜325の分画分子量は第1限外濾過膜315の分画分子量よりも小さい。したがって、第2前濾過ライン32において第1前濾過ライン31と同様の流量を確保する場合、第2前濾過ライン32では、第1前濾過ライン31よりも高い圧力まで処理海水が加圧される。第2限外濾過膜325では、その分画分子量に応じた不要物が処理海水から分離される。流量計326では、第2限外濾過膜325を透過した処理海水の流量が測定され、測定値が制御部10に出力される。制御部10では、流量計326の測定値に応じて調整バルブ323の開度が調整される。圧力計324では、第2限外濾過膜325の上流側近傍における処理海水の圧力が測定され、測定値が制御部10に出力されてモニターされる。
後述するように、前濾過部3では、第1前濾過ライン31または第2前濾過ライン32が選択的に利用される。第1前濾過ライン31を利用する際には、第1前濾過ライン31の切替バルブ311が開かれるとともに、第2前濾過ライン32の切替バルブ321が閉じられる。第2前濾過ライン32を利用する際には、第2前濾過ライン32の切替バルブ321が開かれるとともに、第1前濾過ライン31の切替バルブ311が閉じられる。以上のように、前濾過部3では、切替バルブ311,321が、取水部2からの処理海水が流れる経路を、第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32との間で切り替える切替部30となる。
第1前濾過ライン31および第2前濾過ライン32の後濾過部4側の端部は、1つの連絡管37の一端に接続される。連絡管37の他端は逆浸透膜ユニット41に接続される。逆浸透膜ユニット41は、例えばシート状のメッシュスペーサ、逆浸透膜、シート状の透過水流路材が透過水集水パイプに巻かれることにより形成され、これらの部材はフィルタハウジングに収容される。後濾過部4では、図示省略のポンプにより処理海水の圧力が増大され、逆浸透膜を透過した水(淡水)が透過水集水パイプに流れ込む。これにより、前濾過部3からの処理海水が、淡水と、濃縮水とに分離される。好ましい後濾過部4では、逆浸透膜ユニット41において上記部材を収容する複数のフィルタハウジングが多段階に設けられる。
海水淡水化システム1は、第1測定部51と、第2測定部52と、をさらに備える。第1測定部51は、吸入管38に設けられ、取水部2により取水された処理海水中の溶存酸素量を測定する。第2測定部52は、連絡管37に設けられ、前濾過部3により濾過された処理海水中の溶存酸素量を測定する。第1測定部51および第2測定部52による測定値は、制御部10へと出力される。第1測定部51および第2測定部52では、溶存酸素量に加えて、SDI(Silt Density Index)や、TOC(Total Organic Carbon)等の他の種類の値が測定されてもよい。好ましくは、第1測定部51および第2測定部52では、溶存酸素量の測定が常時行われる。海水淡水化システム1では、取水部2から後濾過部4に至るまで、処理海水と外気との接触を避けた構造(密閉構造)が実現されており、取水部2、前濾過部3および後濾過部4において、外気中の微生物等が処理海水中に侵入することが防止される。
図3は、海水淡水化システム1が海水を淡水化する動作の流れを示す図である。図3では、海水淡水化システム1における定常動作の流れを示しており、実際には、図3のステップS1〜S5の動作は、互いに並行して連続的に行われる。海水淡水化システム1における定常動作では、取水部2にて砂層91および砂利層92を浸透した海水が連続的に取り込まれ、処理海水タンク39にて貯溜される(ステップS1)。第1測定部51では、処理海水タンク39から送られる処理海水中の溶存酸素量が測定され、測定値が制御部10へと出力される(ステップS2)。
図4は、処理海水中の溶存酸素量の変化を示す図である。図4では、取水部2における浸透取水速度を1日当たり5メートル(m)とする場合の処理海水中の溶存酸素量の変化を符号A1を付す一点鎖線にて示し、浸透取水速度を1日当たり100mとする場合の処理海水中の溶存酸素量の変化を符号A2を付す破線にて示している。図4では、海から直接採取した海水(すなわち、原水)の溶存酸素量の変化も符号A3を付す実線にて示している。
図4に示すように、海底浸透取水により取水される処理海水では、いずれの浸透取水速度においても溶存酸素量が原水の溶存酸素量よりも低下することが判る。この原因としては、砂層91内に繁殖した微生物による生物処理(いわゆる生物濾過膜の形成)に起因することが考えられる。実際に取水される処理海水では、溶存酸素量のみならず、細菌等の微生物や、溶解有機物の含有量も低下する。また、原水中における溶存酸素量は常に一定であるわけではなく、気候等の条件に応じて経時的に変化する。したがって、取水部2にて取水される処理海水における溶存酸素量も変化する。なお、浸透取水速度が1日当たり100mの場合(図4中の破線A2参照)では、浸透取水速度が1日当たり5mの場合(図4中の一点鎖線A1参照)よりも溶存酸素量が高くなるが、浸透取水速度が1日当たり100mの場合でも、後述の限外濾過膜における分離性能を考慮すれば、溶存酸素量の低減は十分である。
続いて、制御部10の制御により、溶存酸素量の測定値に従って処理海水が流れる経路が、第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32との間で切り替えられる(ステップS3)。なお、現在の処理海水の経路が、溶存酸素量の測定値に従って選択されたラインとなっている場合は、現在の状態が維持される。
ここで、第1前濾過ライン31における第1限外濾過膜315の分画分子量が150000であり、第2前濾過ライン32における第2限外濾過膜325の分画分子量が10000であるものとする。分画分子量が150000の第1限外濾過膜315では、例えば赤血球、クリプトスポリジウム、カビ胞子、ブドウ球菌、緑膿菌、チフス菌、赤痢菌、大腸菌、コレラ菌、結核菌、デンプン、油エマルジョン、インフルエンザウイルス、ノロウイルス、小児マヒウイルス、A型肝炎ウイルス、日本脳炎ウイルス、フィブリノーゲン等の物質が分離可能である。また、分画分子量が10000の第2限外濾過膜325では、第1限外濾過膜315が分離可能な上記物質に加えて、コロイド状シリカ、ペクチン、ジフテリアトキシン、リゾチーム、リパーゼ、アスベスト、ダイオキシン、乳糖、染料等の物質が分離可能である。このように、分画分子量が第1限外濾過膜315よりも十分に低い第2限外濾過膜325では、微生物や溶存有機物等を処理海水から分離する性能が高くなる。
一方、第2限外濾過膜325の分画分子量が第1限外濾過膜315の分画分子量よりも低い第2前濾過ライン32では、前濾過部3における一定の流量を確保するため、第1前濾過ライン31よりも高い圧力まで処理海水が加圧される。よって、ポンプ322にて高い動力が要求され、第2前濾過ライン32では、第1前濾過ライン31のポンプ312よりも大型のポンプ322が用いられる。したがって、第2前濾過ライン32におけるポンプ322にて消費されるエネルギーが、第1前濾過ライン31におけるポンプ312にて消費されるエネルギーよりも大きくなる。
ステップS3の動作では、溶存酸素量が所定値よりも高い場合には、分画分子量が10000である第2限外濾過膜325が設けられた第2前濾過ライン32が利用される。第2限外濾過膜325では、多くの微生物や、高分子量の有機物、TEP(Transparent Exopolymer Particles)等が、処理海水中から分離(除去)される(ステップS4)。第2限外濾過膜325による濾過後の処理海水は後濾過部4へと送られ、逆浸透膜により濾過されて淡水が取得される(ステップS5)。このとき、処理海水において、微生物にて取り込まれやすい高分子量の有機物が除去されていることにより、逆浸透膜における微生物の増殖が抑制される。これにより、逆浸透膜におけるバイオファウリングの抑制が可能となる。
一方、溶存酸素量が所定値以下である場合には、ステップS3の動作において、分画分子量が150000である第1限外濾過膜315が設けられた第1前濾過ライン31が利用され、第1限外濾過膜315により処理海水が濾過される(ステップS4)。そして、濾過後の処理海水が、逆浸透膜によりさらに濾過されて淡水が取得される(ステップS5)。このとき、処理海水における溶存酸素量が低いことにより、逆浸透膜における微生物の増殖が抑制される。これにより、前濾過部3にて消費されるエネルギーを削減しつつ、逆浸透膜におけるバイオファウリングの抑制が可能となる。
以上のように、海水淡水化システム1では、第1測定部51における溶存酸素量の測定値に従って切替部30が制御され、取水部2からの海水が流れる経路が第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32との間で切り替えられる。このように、異なる分画分子量の限外濾過膜を適切に選択して利用する(すなわち、選択的に利用する)ことにより、処理海水の限外濾過膜による濾過を効率よく行うことができる。また、分画分子量が大きい第1限外濾過膜315では、第2限外濾過膜325よりもメンテナンス(洗浄)の頻度が低くなる。したがって、第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32とを切り替える海水淡水化システム1では、第2限外濾過膜325のみを使用する場合に比べて、限外濾過膜のメンテナンスの頻度を低くすることができる。
ところで、海水淡水化システム1の設置、すなわち、取水部2、前濾過部3および後濾過部4の設置の直後における一定期間の動作を初期動作として、初期動作時では、図1中に示す第1薬剤注入部61および第2薬剤注入部62が利用される。具体的には、海水淡水化システム1では、設置工事からシステムの稼働開始までに長時間を要するため、空気や海水、あるいは、作業者の手等を介して微生物が海水淡水化システム1における各種配管内に入り込む(配管が汚染される)可能性がある。したがって、海水淡水化システム1の稼働開始直前や、稼働開始直後における初期動作時には、初期洗浄として、第1薬剤注入部61から例えば次亜塩素酸ソーダが吸入管38に注入されるとともに、切替バルブ311,321により、取水部2からの処理海水が流れる経路が、一定時間毎に第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32との間で切り替えられる(処理海水が双方に流されてもよい。)。これにより、前濾過部3における吸入管38、第1前濾過ライン31、第2前濾過ライン32および連絡管37の内部が滅菌される。また、逆浸透膜ユニット41における逆浸透膜は、塩素耐性が弱いため、還元剤として重亜硫酸ソーダが第2薬剤注入部62から連絡管37に注入されることが好ましい。
一方で、海水淡水化システム1では、海底浸透取水により、砂層91内の生物濾過膜を利用して処理海水中の溶存酸素量を低減することができる。したがって、好ましい海水淡水化システム1では、上記初期動作時を除く定常動作では、塩素を含む薬剤(化学薬品)が、取水部2から後濾過部4に至る処理海水の経路中に注入されない。また、第1前濾過ライン31または第2前濾過ライン32における限外濾過膜315,325を利用して処理海水中の微生物や、高分子量の有機物が低減されるため、より好ましい海水淡水化システム1では、塩素を含まない薬剤も、取水部2から後濾過部4に至る処理海水の経路中に注入されない。このように、定常動作において、いずれの薬剤も使用しない場合でも、海底浸透取水および限外濾過膜315,325を利用する海水淡水化システム1では、逆浸透膜におけるバイオファウリングの抑制を実現することができる。また、海水淡水化システム1のランニングコストを削減することもできる。
上記海水淡水化システム1では様々な変形が可能である。図1の海水淡水化システム1では、制御部10により切替部30が制御されることにより適切なラインが自動的に選択されるが、第1前濾過ライン31と第2前濾過ライン32との間の切り替えは、作業者が切替部30を操作することにより手動にて行われてもよい。また、処理海水中の溶存酸素量の測定が操作者により行われてもよい。
切替部30の操作または制御は、処理海水中の溶存酸素量以外の指標(例えば、SDI)に基づいて行われてもよい。また、第1前濾過ライン31および第2前濾過ライン32における一方のラインのメンテナンス(例えば、限外濾過膜315,325の洗浄)の際に、他方のラインを用いることにより、海水淡水化システム1を連続的に稼働させることが可能となる。なお、限外濾過膜315,325の洗浄の要否は、調整バルブ313を最大の開度とした場合における流量計316,326の測定値等に基づいて決定することができる。また、ラインのメンテナンスの際には、所定の薬剤(例えば、クエン酸や水酸化ナトリウム)が用いられてよい。
第1限外濾過膜315の分画分子量は150000以外であってよく、第2限外濾過膜325の分画分子量は10000以外であってよい。好ましくは、第2限外濾過膜325の分画分子量は、第1限外濾過膜315の分画分子量の1/3以下(より好ましくは、1/5以下)である。これにより、第2限外濾過膜325における処理海水中の微生物や高分子量の有機物の分離性能を第1限外濾過膜315に比べて十分に高くすることができる。処理海水において微生物や高分子量の有機物を一定量以下にするという観点では、第2限外濾過膜325の分画分子量は30000以下であることが好ましい。実用上、第2限外濾過膜325の分画分子量は1000以上である。
海水淡水化システム1の設計によっては、互いに異なる分画分子量の限外濾過膜をそれぞれ有する3以上の前濾過ラインが設けられ、3以上の前濾過ラインの間で、取水部2からの処理海水が流れる経路が切り替えられてよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
1 海水淡水化システム
2 取水部
3 前濾過部
4 後濾過部
10 制御部
30 切替部
31 第1前濾過ライン
32 第2前濾過ライン
41 逆浸透膜ユニット
51 第1測定部
91 砂層
315 第1限外濾過膜
325 第2限外濾過膜
S1〜S5 ステップ

Claims (5)

  1. 海水淡水化システムであって、
    海底の砂層内に埋め込まれ、砂層を浸透した海水を取水する取水部と、
    前記取水部から送られる海水を限外濾過膜により濾過する前濾過部と、
    前記前濾過部から送られる海水を逆浸透膜により濾過する後濾過部と、
    前記取水部により取水された海水中の溶存酸素量を測定する測定部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記前濾過部が、
    一の分画分子量の第1限外濾過膜を有する第1前濾過ラインと、
    前記第1前濾過ラインと並列に設けられるとともに、前記一の分画分子量よりも小さい分画分子量の第2限外濾過膜を有する第2前濾過ラインと、
    前記取水部からの海水が流れる経路を、前記第1前濾過ラインと前記第2前濾過ラインとの間で切り替える切替部と、
    を備え
    前記制御部が、前記測定部における溶存酸素量の測定値に従って前記切替部を制御することにより、前記溶存酸素量の測定値が所定値よりも高い場合には前記第2前濾過ラインが利用され、前記溶存酸素量の測定値が所定値以下である場合には前記第1前濾過ラインが利用されることを特徴とする海水淡水化システム。
  2. 請求項1に記載の海水淡水化システムであって、
    前記第2限外濾過膜の分画分子量が、30000以下であることを特徴とする海水淡水化システム。
  3. 請求項1または2に記載の海水淡水化システムであって、
    前記取水部、前記前濾過部および前記後濾過部の設置直後の初期動作時を除く定常動作において、塩素を含む薬剤が、前記取水部から前記後濾過部に至る海水の経路中に注入されないことを特徴とする海水淡水化システム。
  4. 海水淡水化システムにおける海水淡水化方法であって、
    前記海水淡水化システムが、
    海底の砂層内に埋め込まれ、砂層を浸透した海水を取水する取水部と、
    前記取水部から送られる海水を限外濾過膜により濾過する前濾過部と、
    前記前濾過部から送られる海水を逆浸透膜により濾過する後濾過部と、
    を備え、
    前記前濾過部が、
    一の分画分子量の第1限外濾過膜を有する第1前濾過ラインと、
    前記第1前濾過ラインと並列に設けられるとともに、前記一の分画分子量よりも小さい分画分子量の第2限外濾過膜を有する第2前濾過ラインと、
    を備え、
    前記海水淡水化方法が、
    a)前記取水部により取水された海水中の溶存酸素量を測定する工程と、
    b)前記a)工程における溶存酸素量の測定値に従って前記取水部からの海水が流れる経路を、前記第1前濾過ラインと前記第2前濾過ラインとの間で切り替える工程と、
    を備え
    前記溶存酸素量の測定値が所定値よりも高い場合には前記第2前濾過ラインが利用され、前記溶存酸素量の測定値が所定値以下である場合には前記第1前濾過ラインが利用されることを特徴とする海水淡水化方法。
  5. 請求項に記載の海水淡水化方法であって、
    前記取水部、前記前濾過部および前記後濾過部の設置直後の初期動作時を除く定常動作において、塩素を含む薬剤が、前記取水部から前記後濾過部に至る海水の経路中に注入されないことを特徴とする海水淡水化方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6298357B2 (ja) * 2014-05-23 2018-03-20 アマノ株式会社 集塵装置
JP6670206B2 (ja) * 2016-08-24 2020-03-18 オルガノ株式会社 超純水製造装置
CN111072107A (zh) * 2019-11-27 2020-04-28 天津膜天膜科技股份有限公司 生活饮用水给水处理工艺
CN116161829B (zh) * 2023-04-14 2023-07-07 杭州浙江工业大学环境技术有限公司 一种海水养殖尾水排放净化器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0299191A (ja) * 1988-10-06 1990-04-11 Nkk Corp 溶存酸素濃度自動制御方法
JPH0729115B2 (ja) * 1990-03-23 1995-04-05 荏原インフイルコ株式会社 し尿系汚水の処理方法
JPH09234353A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Dainippon Ink & Chem Inc 油濁汚染水の浄化方法
JP2003245666A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Kobe Steel Ltd 海水の処理法
WO2005092799A1 (en) * 2004-03-26 2005-10-06 U.S. Filter Wastewater Group, Inc. Process and apparatus for purifying impure water using microfiltration or ultrafiltration in combination with reverse osmosis
JPWO2006057249A1 (ja) 2004-11-24 2008-06-05 日立造船株式会社 逆浸透膜法海水淡水化装置
JPWO2008096585A1 (ja) * 2007-02-05 2010-05-20 東レ株式会社 ろ過装置および水処理方法
JP2012246711A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Hitachi Zosen Corp 海水の浸透取水ろ過方法及び砂層表面の目詰まり防止装置
JP5822623B2 (ja) 2011-09-30 2015-11-24 日立造船株式会社 海水の浸透ろ過方法及び浸透取水ユニット
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