JP6460723B2 - 淡水化システム - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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/m3]程度とすることができる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (8)
- 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、
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。 - 請求項1に記載の淡水化システムにおいて、
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。 - 請求項1に記載の淡水化システムにおいて、
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。 - 請求項1に記載の淡水化システムにおいて、
前記生成部は、前記クロラミンの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。 - 請求項1に記載の淡水化システムにおいて、
前記生成部は、前記クロラミンの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。 - 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。 - 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、
前記圧力容器内の前記クロラミン含有の前記被処理水及び前記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。 - 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、
前記圧力容器内の前記クロラミン含有の前記被処理水及び前記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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