KR101072952B1 - 해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수(海水) 등의 비정화수로부터 담수(淡水) 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있는 담수 생성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은, 역침투막 여과에 의해 담수를 생성하는 담수 생성 방법으로서, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도수와 해수를 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 역침투막 여과시킴으로써 담수를 생성하는 담수 생성 방법을 제공한다.

Description

해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치{METHOD FOR DESALINATING SEA WATER INTO FRESH WATER, AND APPARATUS FOR DESALINATING SEA WATER INTO FRESH WATER}

본 발명은, 역침투막 여과에 의해 담수(淡水)를 생성하는 담수 생성 방법 및 담수 생성 장치에 관한 것으로서, 예를 들면, 역침투막 장치를 사용한 여과에 의해 해수(海水)를 담수화하는 해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치에 관한 것이다.

최근, 지구 온난화 등에 의해 비가 국소적으로 또는 단시간에 내려서 수자원이 지리적 또는 시간적으로 편재하는 것과, 임업 쇠퇴나 삼림 벌채 등에 의해 산간부의 보수력(保水力)이 저하되는 것으로 인하여, 수자원을 안정적으로 확보하기가 곤란한 문제가 있다.

수자원을 안정적으로 확보하기 위하여, 예를 들면, 임해(臨海) 지역에서는, 역침투막을 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하는 것이 제안되었다(예를 들면, 특허 문헌 1).

일본 특허 출원 공개 번호 2008-55317호 공보

그러나, 종래의 해수의 담수화 기술은, 해수를 역침투막으로 여과 처리하는데 해수를 가압하여 펌프 등으로 역침투막 유닛에 압송할 필요가 있어, 해수의 소금 농도(용해 염류 농도)가 높을수록 많은 에너지가 필요하다는 문제를 가지고 있다.

본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여, 해수 등의 비정화수로부터 담수 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있는 담수 생성 방법, 담수 생성 장치, 해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 역침투막 여과에 의해 담수를 생성하는 담수 생성 방법으로서,

해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도수와 해수를 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 역침투막 여과함으로써 담수를 생성하는 담수 생성 방법이다.

또한, 본 발명은, 역침투막 여과에 의해 담수가 생성되도록 구성되어 되는 담수 생성 장치로서,

해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도수와 해수가 혼합되고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수가 역침투막 여과됨으로써 담수가 생성되도록 구성되는 담수 생성 장치이다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하는 해수 담수화 방법으로서,

유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법이다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 해수보다 소금 농도가 낮은 생물 처리수를 희석수로서 해수에 혼합함으로써 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리함으로써, 상기 역침투막 장치에 혼합수를 압송하기 위한 압력을 해수를 압송하는 경우에 비하여 억제할 수 있으므로, 얻어지는 담수의 단위량당의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 역침투막 장치의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있어, 여과수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 막으로 가해지는 부하(해수 중의 소금에 의한 화학적 부하, 및 압력에 의한 물리적 부하)도 억제할 수 있어, 상기 막의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 생물 처리수를 유효하게 활용할 수 있다.

또한, 상기 생물 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 유기성 폐수를 생물 처리하여 생물 처리수를 얻고, 또한 정밀 여과막, 한외(限外) 여과막, 및 모래 여과 수단 중 적어도 어느 하나를 가지는 제탁(除濁) 장치를 사용하여 여과 처리하여 투과수를 얻고, 상기 투과수를 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 투과수인 정화수와 농축수를 얻는 폐수 처리 공정을 실시하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 농축수인 생물 처리수를 상기 희석수로서 사용한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 상기 폐수 처리 공정에서 정화수를 회수할 수 있어, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

상기 폐수 처리 공정을 포함하여 이루어지는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 폐수 처리 공정에서, 생물 처리를 하기 위한 생물 처리조 내의 액면(液面) 하에 제탁 장치를 침지막으로서 설치하여 여과 처리한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 생물 처리로 활성 오니(汚泥)를 사용하는 경우, 침지막을 통해 활성 오니를 포함하는 생물 처리수로부터 활성 오니를 거의 포함하지 않는 여과수만을 얻을 수 있으므로, 생물 처리조 내의 생물 농도를 용이하게 높일 수 있으며, 생물 처리조의 용적을 컴팩트화할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제탁 장치를 생물 처리조의 밖에 설치하는 경우에 비하여, 해수 담수화 방법으로 사용하는 장치를 더 한층 컴팩트화할 수 있고, 또한 제탁 장치에서 농축된 진흙을 생물 처리조에 반송하는 경로도 불필요해지는 이점이 있다.

또한, 상기 생물 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 혼합수 처리 공정에서 역침투막 장치를 사용하여 여과 처리하기 전에, 정밀 여과막, 한외 여과막, 및 모래 여과 수단 중 적어도 어느 하나를 가지는 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과 처리한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 혼합수 처리 공정에서 사용하는 역침투막 장치의 막면에 유기성 고형 물질이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 효율적으로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수를 얻을 수 있는 이점도 있다.

상기 혼합수 처리 공정에서 역침투막 장치를 사용하여 여과 처리하기 전에, 상기 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과 처리하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 혼합수 처리 공정에서 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과하기 전에 혼합수를 생물 처리한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 혼합수 중의 용해성 유기물 농도가 저감되므로, 제탁 장치와 역침투막 장치 사이에서 발생하는 미생물의 증식을 억제할 수 있어, 혼합수 처리 공정에서 사용하는 역침투막 장치의 막면에 미생물 등의 유기성 고형 물질이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 효율적으로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수를 얻을 수 있는 이점도 있다.

또한, 상기 생물 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 혼합 공정에서 해수와 희석수와의 혼합 체적비를 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 얻어지는 담수량당에 있어서의 해수를 담수화하기에 필요한 에너지량을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 혼합 공정이나 혼합수 처리 공정에 사용되는 기기의 부식을 억제할 수 있는 이점이 있다. 또한, 혼합수 처리 공정에 생물 처리를 실시하는 경우에는, 생물 처리가 양호하게 이루어지는 이점도 있다.

또한, 상기 생물 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 제탁 장치를 사용하여 해수를 여과 처리하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 여과 처리된 해수와 희석수를 혼합한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 더 한층 순도가 높은 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 희석수로서의 생물 처리수가 여과 처리된 경우에는 상기 희석수에 포함되는 고형 물질 농도가 낮아지고, 또한, 희석수에 혼합되는 해수에 포함되는 고형 물질 농도가 억제되므로, 더 한층 양호한 효율로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하도록 구성되어 이루어지는 해수 담수화 장치로서,

유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치이다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하는 해수 담수화 방법으로서,

무기성 폐수를 침전 분리하여 얻어지는 상징수(上澄水)인 침전 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법이다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 해수보다 소금 농도가 낮은 침전 처리수를 희석수로서 해수에 혼합함으로써 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리함으로써, 상기 역침투막 장치에 혼합수를 압송하기 위한 압력을 해수를 압송하는 경우에 비하여 억제할 수 있으므로, 얻어지는 담수의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 상기 역침투막 장치에 공급되는 혼합수인 공급수의 소금 농도가 낮아지므로, 처리수 회수율을 높일 수 있어 얻어지는 담수의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 역침투막 장치의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있어, 여과수의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 막으로 가해지는 부하(해수 중의 소금에 의한 화학적 부하, 및 압력에 의한 물리적 부하)도 억제할 수 있어, 상기 막의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 침전 처리수를 유효하게 활용할 수 있다.

또한, 상기 침전 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 무기성 폐수를 침전 분리하여 침전 처리수를 얻고, 또한 모래 여과 수단, 정밀 여과막 및 한외 여과막 중 적어도 어느 하나를 가지는 제탁 장치를 사용하여 여과 처리하고 투과수를 얻고, 상기 투과수를 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 투과수인 정화수와 농축수를 얻는 폐수 처리 공정을 실시하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 농축수인 침전 처리수를 상기 희석수로서 사용한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 상기 폐수 처리 공정에 있어서 정화수를 회수할 수 있어, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 침전 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 혼합수 처리 공정에서 역침투막 장치를 사용하여 여과 처리하기 전에 모래 여과 수단, 정밀 여과막 및 한외 여과막 중 적어도 어느 하나를 가지는 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과 처리한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 혼합수 처리 공정에서 사용하는 역침투막 장치의 막면에 무기성 고형 물질이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 효율적으로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수를 얻을 수 있는 이점도 있다.

또한, 상기 침전 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 상기 혼합 공정에서 해수와 희석수와의 혼합 체적비를 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 해수를 담수화하기 위해 필요한 에너지에 관하여, 얻어지는 담수량당의 에너지량을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 혼합 공정이나 혼합수 처리 공정에 사용되는 기기의 부식을 억제할 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 침전 처리수를 사용하는 해수 담수화 방법에 있어서는, 바람직하게는, 제탁 장치를 사용하여 해수를 여과 처리하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 여과 처리된 해수와 희석수를 혼합한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 더 한층 순도가 높은 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 희석수로서의 침전 처리수가 여과 처리된 경우에는 상기 희석수에 포함되는 고형 물질 농도가 낮아지고, 또한, 희석수에 혼합되는 해수에 포함되는 고형 물질 농도가 억제되어 있으므로, 더 한층 양호한 효율로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하도록 구성되어 이루어지는 해수 담수화 장치로서,

무기성 폐수를 침전 분리하여 얻어지는 상징수인 침전 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치이다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하는 해수 담수화 방법으로서,

무기성 폐수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 방법이다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 해수보다 소금 농도가 낮은 무기성 폐수를 희석수로서 해수에 혼합함으로써 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리함으로써, 상기 역침투막 장치에 혼합수를 압송하기 위한 압력을 해수를 압송하는 경우에 비하여 억제할 수 있으므로, 얻어지는 담수의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 상기 역침투막 장치에 공급되는 혼합수인 공급수의 소금 농도가 낮아지므로, 처리수의 회수율을 높일 수 있고, 얻어지는 담수의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 역침투막 장치의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있어, 여과수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 막으로 가해지는 부하(해수 중의 소금에 의한 화학적 부하, 및 압력에 의한 물리적 부하)도 억제할 수 있어, 상기 막의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 본 발명은, 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하도록 구성되어 이루어지는 해수 담수화 장치로서,

무기성 폐수를 희석수로서 해수에 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 상기 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해수 담수화 장치이다.

또한, 본 발명은, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제1 처리부와, 상기 제1 처리부에서 생성된 농축수를 해수에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제2 처리부를 구비하고, 각 처리부에 의해 분리된 투과수가 담수로서 얻어지는 담수 생성 장치로서,

상기 제1 처리부에는, 상기 저염 농도 폐수의 소금 농도를 측정하는 제1 소금 농도 측정 수단이 구비되고, 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 제1 처리부에서 얻어지는 투과수의 생성량과, 상기 제2 처리부에서 얻어지는 투과수의 생성량이 제어되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 담수 생성 장치를 제공한다.

이러한 담수 생성 장치에 있어서는, 제1 처리부에 의해 저염 농도 폐수를 담수 자원으로서 이용하므로, 그 만큼 해수만을 담수 자원으로 하는 것에 비해 저에너지로 담수를 생성할 수 있다.

또한, 제2 처리부에서는, 해수를 희석할 수 있으므로 소금의 농도를 저감시킬 수 있어, 이 점에 있어서도 저에너지로 담수를 생성할 수 있다.

또한, 담수 자원으로서 해수도 사용하므로, 안정적으로 담수 자원을 확보할 수 있고, 저염 농도 폐수의 소금 농도가 변동된 경우에는, 제1 처리부 및 제2 처리부에서의 생성량을 제어하여 전체 생성량을 안정화시킬 수도 있다.

상기 소금 농도 측정 수단이 구비되는 담수 생성 장치에 있어서는, 상기 측정값이 소정 기준 이하 또는 미만인 경우에는, 상기 제1 처리부에서의 생성량을 증가시키고, 상기 제2 처리부에서의 생성량을 저감시키도록 제어되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 있어서는, 소금 농도의 측정값이 소정 기준 이하 또는 미만인 경우에는, 기준 내에 있는 경우에 비하여, 회수율을 높여서 동일한 에너지로 보다 많은 담수를 얻을 수 있다.

따라서, 그 만큼 고에너지를 필요로 하는 제2 처리부에서의 생성량(담수량)을 적게 할 수 있으며, 동일한 에너지로 효율적으로 담수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제1 처리부와, 상기 제1 처리부에 의해 생성한 농축수를 희석용으로서 해수에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제2 처리부를 구비하고, 각 처리부에 의해 분리된 투과수가 담수로서 얻어지는 담수 생성 장치로서, 상기 제1 처리부에는, 유입된 저염 농도 폐수의 유입량을 측정하는 유량 측정 수단이 구비되고, 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 제1 처리부 및 상기 제2 처리부에서의 여과 처리량을 제어할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 담수 생성 장치를 제공한다.

이러한 담수 생성 장치에 있어서는, 제1 처리부에 의해 저염 농도 폐수를 담수 자원으로서 이용함으로써부터, 그 만큼 해수만을 담수 자원으로 하는 것에 비하여 저에너지로 담수를 생성할 수 있다.

또한, 제2 처리부에서는, 해수를 희석할 수 있으므로 소금 농도를 저감시킬 수 있어, 이 점에 있어서도 저에너지로 담수를 생성할 수 있다.

또한, 저염 농도 폐수의 취수량이 감소해도, 제1 처리부에서의 처리량을 감소시키고, 해수를 담수 자원으로서 사용하는 제2 처리부에서의 처리량을 증가시키도록 제어할 수도 있고, 반대로 취수량(取水量)이 증대하더라도, 제1 처리부에서의 처리량을 증대시키고, 제2 처리부에서의 처리량을 감소시킬 수 있어, 과대하게 큰 저류조를 위한 거대한 공간을 필요로 하지 않고, 또한 얻어지는 담수량을 안정화시킬 수 있다.

또한, 저염 농도 폐수를 폐기해야만 하는 것을 방지할 수 있고, 저비용으로 담수를 생성할 수 있는 저염 농도 폐수를 충분히 유효 이용할 수 있어, 효율적으로 담수를 얻을 수 있다.

상기 유량 측정 수단이 구비되어 이루어지는 담수 생성 장치에 있어서, 상기 제1 처리부 및 제2 처리부는, 각각 역침투막 여과를 행하는 복수개의 역침투막 유닛을 구비하여 이루어지고, 상기 측정값에 기초하여, 상기 제1 처리부 및 상기 제2 처리부에서 역침투막 여과를 행하는 역침투막 유닛의 수를 제어할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 담수 생성 장치에 있어서는, 각 처리부에서의 여과를 행하는 역침투막 유닛의 수를 제어함으로써, 각 처리부에서의 처리량을 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 이러한 양태에 있어서는, 상기 측정값이 상승하는 경우에는, 상기 제1 처리부에서의 역침투막 여과를 행하는 역침투막 유닛 수가 증가하고, 상기 제2 처리부에서의 역침투막 여과를 행하는 유닛 수가 감소하도록 제어되는 것이 바람직하다.

이러한 담수 생성 장치에 있어서는, 유입되는 저염 농도 폐수량이 증대하더라도, 제1 처리부에서의 역침투막 유닛 수가 증가함으로써, 증대한 저염 농도 폐수를 담수 자원으로서 충분히 이용할 수 있고, 한편, 제2 처리부에서의 역침투막 유닛 수가 감소함으로써, 비용이 드는 해수의 처리량을 줄일 수가 있고, 효율적으로 소정량의 담수를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제1 처리부와, 상기 제1 처리부에 의해 생성한 농축수를 희석용으로서 해수에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제2 처리부를 구비하고, 상기 제1 처리부에서의 저염 농도 폐수의 일부를 바이패스시켜 상기 제2 처리부에서의 해수에 희석용으로서 공급할 수 있도록 구성되며, 각 처리부에 의해 분리된 투과수가 담수로서 얻어지는 담수 생성 장치로서,

상기 제1 처리부에는, 유입된 저염 농도 폐수의 유입량을 측정하는 유량 측정 수단이 구비되어있으며, 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 저염 농도 폐수의 바이패스량을 제어할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 담수 생성 장치를 제공한다.

이러한 담수 생성 장치에 있어서는, 유입된 저염 농도 폐수의 양이 많은 경우에는, 그 일부를 바이패스시켜 해수 희석용으로서 이용할 수 있고, 이에 따라 제2 처리부에서의 해수의 소금 농도를 저하시킬 수 있고, 결과적으로, 제2 처리부에서의 역침투막 여과에 필요한 동력 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제1 처리 공정과, 상기 제1 처리 공정에 의해 생성된 농축수를 희석용으로서 해수에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제2 처리 공정을 실시하고, 각 처리 공정에 의해 분리한 투과수를 담수로서 얻는 담수 생성 방법으로서,

처리되는 저염 농도 폐수의 양을 측정하고, 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 제1 처리 공정 및 상기 제2 처리 공정에서의 여과 처리량을 제어하는 것을 특징으로 하는 담수 생성 방법을 제공한다.

또한, 해수보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제1 처리 공정과, 상기 제1 처리 공정에 의해 생성한 농축수를 희석용으로서 해수에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 투과수와 농축수로 분리하는 제2 처리 공정을 실시하고, 각 처리 공정에 의해 분리한 투과수를 담수로서 얻는 담수 생성 방법으로서,

처리되는 저염 농도 폐수의 양을 측정하고, 얻어진 측정값에 기초하여, 그 일부를 상기 제2 처리 공정에서의 해수 희석용으로 하여 해수에 혼합하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 담수 생성 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 해수 등의 비정화수로부터 담수 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있다.

도 1은 일실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 2는 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 3은 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 4는 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 7은 제2 생물 처리조 및 상기 처리조 내의 개략도이다.
도 8은 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 10은 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 11는 다른 실시형태에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 12는 일실시형태에 따른 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.
도 13는 다른 실시형태에 따른 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.
도 14는 다른 실시형태에 따른 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.
도 15는 다른 실시형태에 따른 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.
도 16은 시험예 1에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 17은 시험예 1의 결과이다.
도 18은 실시예 1에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 19는 비교예 1에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 20은 시험예 3에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 21은 시험예 3의 결과이다.
도 22는 실시예 2에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.
도 23은 비교예 2에 따른 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1 실시형태

먼저, 제1 실시형태의 담수 생성 장치로서의 해수 담수화 장치, 및 담수 생성 방법으로서의 해수 담수화 방법에 대하여 설명한다.

그런데, 종래의 해수 담수화 방법에서는, 해수를 역침투막 장치에서 여과 처리하는데 해수를 가압하여 펌프 등으로 역침투막 장치에 압송할 필요가 있고, 해수의 소금 농도가 높을수록 많은 에너지가 필요하게 되는 문제점이 있다.

한편, 상기 해수와는 별도로, 예를 들면 하수로 대표되는 유기물을 함유하는 폐수(이하, 「유기성 폐수」라고도 함)는, 통상 생물 처리되어 있다. 그런데, 이 유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수는, 현재로서는, 해양이나 하천에 방출되어, 거의 유효하게 이용되지 않는 문제점이 있다.

제1 실시형태는, 상기 문제점을 감안하여, 유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 활용하면서, 담수 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있는 해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

먼저, 제1 실시형태에 따른 해수 담수화 장치에 대하여 설명한다.

도 1은, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유기성 폐수 B를 생물종(生物種)에 의해 생물 처리하는 생물 처리부(3)와, 생물 처리부(3)로부터 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수 A에 혼합하고 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제1 역침투막 장치(23)에 공급하여 여과 처리하고 투과수인 담수 C와 농축수 D를 얻는 혼합수 처리부(2)와, 상기 생물 처리부(3)에서 생물 처리에 의해 증식한 생물종을 발효시켜 메탄을 얻는 메탄 발효부(4)를 구비하여 이루어진다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 해수 A를 혼합수 처리부(2)에, 유기성 폐수 B를 생물 처리부(3)에, 생물 처리수를 혼합수 처리부(2)에, 증식 한 생물종을 메탄 발효부(4)에, 상기 농축수 D를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 각각 이송하도록 구성된다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 투과수인 담수 C를 회수하도록 구성된다.

생물 처리는, 세균, 원생 동물, 후생 동물 등의 생물종에 의해 물에 포함되는 유기물을 분해하는 처리이다. 구체적으로는, 활성 오니를 사용한 폭기(曝氣) 처리 등을 예로 들 수 있다.

해수 A는, 소금을 포함하는 물이며, 예를 들면, 소금 농도가 1.0∼8.0 질량%정도의 물이며, 보다 구체적으로는, 소금 농도가 2.5∼6.0 질량%이다.

본 명세서에 있어서, 해수 A는, 바다에 존재하는 물로 한정되지 않고, 소금 농도가 1.0 질량% 이상의 물이면, 호수[염호(salt lake), 기수호(brackish water lake)]의 물, 늪물, 연못물 등의 육지에 존재하는 물도 포함한다.

유기성 폐수 B는, 유기물을 포함하는 폐수이며, 예를 들면, 유기물 농도의 지표로서의 BOD(생물화학적 산소요구량)가 2000mg/L 이하인 폐수이며, 보다 구체적으로는, 200mg/L 정도의 폐수이다. 또한, 유기성 폐수 B는, 해수 A보다 소금 농도가 낮은 물이다. 유기성 폐수 B는, 예를 들면, 해수 A의 소금 농도에 대한 유기성 폐수 B의 소금 농도의 비가 0.1 이하이다, 보다 구체적으로는, 해수 A의 소금 농도에 대한 유기성 폐수 B의 소금 농도의 비가 0.01 이하이다.

유기성 폐수 B로서는, 하수(생활 폐수나 빗물이 하수도에 흐른 물 등)나, 공업 폐수(식품 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장, 밸브 공장 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

혼합수 처리부(2)는, 생물 처리부(3)로부터 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수 A에 혼합하도록 구성된다.

또한, 혼합수 처리부(2)는, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 생물 처리하는 제1 생물 처리조(21)와, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막)중 적어도 어느 하나를 가지고 있으면서, 또한 제1 생물 처리조(21)에서 생물 처리된 혼합수를 여과 처리에 의해 제탁하여 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻는 제1 제탁 장치(22)와, 제1 투과수인 혼합수를 여과 처리하여 제2 투과수인 담수 C 및 제2 농축수를 얻는 제1 역침투막 장치(23)를 구비하여 이루어진다.

또한, 혼합수 처리부(2)는, 생물 처리부(3)로부터 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수 A에 혼합하고 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제1 생물 처리조(21)에 이송하여 제1 생물 처리조(21)에 의해 생물 처리하고, 상기 생물 처리된 혼합수를 제1 제탁 장치(22)에 이송하여 제1 제탁 장치(22)에 의해 여과 처리하고 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻고, 제1 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하고, 제1 투과수인 혼합수를 제1 역침투막 장치(23)에 이송하여 제1 역침투막 장치(23)에 의해 여과 처리하고 제2 투과수인 담수 C 및 제2 농축수를 얻도록 구성된다.

그리고, 본 명세서에 있어서, 제탁이라는 것은 역침투막 여과보다 거친(rough) 여과, 즉 역침투막 장치에서 여과 처리하기 전에 실시되고, 역침투막으로 분리하는 것보다 큰 불순물(예를 들면, 고형 물질 등)을 제거하는 것을 의미한다.

제1 실시형태에서의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 투과수인 담수 C를 회수하도록 구성된다.

제1 역침투막 장치(23)는, 압력 용기에 역침투막(RO막)이 수용된 타입이다.

혼합수 처리부(2)는, 제1 투과수를 가압하여 제1 역침투막 장치(23)에 압송하는 제1 펌프(24)를 구비하고, 제1 투과수를 제1 펌프(24)를 통하여 제1 역침투막 장치(23)에 압송함으로써 제1 역침투막 장치(23)로부터 제2 농축수를 압송하도록 구성된다.

혼합수 처리부(2)는, 스케일 방지제(RO막에 생길 수 있는 스케일을 억제할 수 있는 약제)가 함유되는 스케일 방지 약액을 제1 역침투막 장치(23)의 RO막에 공급하는 제1 스케일 방지 약액 공급 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

상기 스케일 방지제로서는, 예를 들면, 카르본산 중합물, 카르본산 중합 배합품, 포스폰산염 등이 있다.

또한, 혼합수 처리부(2)는, 막 세정제(막에 부착될 수 있는 부착물의 원인 물질을 용해할 수 있는 약제)가 함유되는 막 세정 약액을 제1 역침투막 장치(23)의 RO막에 공급하는 제1 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

상기 막 세정제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기 막 세정제로서는, 예를 들면, 산, 알칼리, 산화제, 킬레이트제(Chelating agent), 계면활성제 등의 약품이 있다. 산으로서는, 예를 들면, 유기산(구연산, 옥살산 등), 무기산(염산, 황산, 질산 등)이 있다. 알칼리로서는, 예를 들면, 수산화 나트륨 등이 있다. 산화제로서는, 예를 들면, 과산화 수소, 차아염소산 나트륨 등이 있다.

또한, 상기 막 세정 약액으로서는, 2종 이상의 막 세정제가 혼합된 혼합액(예를 들면, 수산화 나트륨과 계면활성제가 혼합된 것)도 사용할 수 있다.

혼합수 처리부(2)는, 제1 역침투막 장치(23)로부터 압송된 제2 농축수의 압력으로 동력을 얻는 수력 터빈(25)을 구비하고, 제1 역침투막 장치(23)로부터 압송된 제2 농축수를 수력 터빈(25)에 이송하여 제2 농축수의 압력으로 수력 터빈(25)을 구동하여 동력을 얻도록 구성된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 수력 터빈(25)을 구동하는데 이용된 제2 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하도록 구성된다.

제1 제탁 장치(22)는, 제1 생물 처리조(21)의 밖에 설치되는 타입이다.

혼합수 처리부(2)는, 상기 막 세정 약액을 제1 제탁 장치(22)의 막에 공급하는 제2 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

생물 처리부(3)는, 유기성 폐수를 생물 처리하여 생물 처리수를 얻는 제2 생물 처리조(31)와, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 하나를 가지면서 또한 제2 생물 처리조(31)에서 얻어진 생물 처리수를 여과 처리하여 제3 투과수 및 제3 농축수를 얻는 제2 제탁 장치(32)와, 제3 투과수인 생물 처리수를 여과 처리하여 제4 투과수인 정화수 E 및 제4 농축수인 생물 처리수를 얻는 제2 역침투막 장치(33)를 구비하여 이루어진다.

제2 제탁 장치(32)는, 제2 생물 처리조(31)의 액면 하에 침지막으로서 설치된다.

생물 처리부(3)는, 상기 막 세정 약액을 제2 생물 처리조(31)의 막에 공급하는 제4 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 유기성 폐수 B를 제2 생물 처리조(31)에 이송하도록 구성된다.

생물 처리부(3)는, 이송된 상기 유기성 폐수 B를 제2 생물 처리조(31)에 의해 생물 처리하여 생물 처리수를 얻고, 또한 상기 생물 처리수를 제2 제탁 장치(32)를 사용한 여과 처리에 의해 제3 투과수와 제3 농축수를 얻고, 또한 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(33)에 이송하고, 또한 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(33)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수인 정화수 E와 제4 농축수인 생물 처리수를 얻도록 구성된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제3 농축수를 메탄 발효부(4)에, 제4 농축수인 생물 처리수를 희석수로서 혼합수 처리부(2)에 각각 이송하고, 제4 투과수를 정화수 E로서 회수하도록 구성된다.

제2 역침투막 장치(33)는, 압력 용기에 역침투막이 수용된 타입이다.

그리고, 제1 실시형태의 제2 역침투막 장치(33)의 RO막에는, 나노 여과막(NF막)도 포함된다.

생물 처리부(3)는, 제3 투과수를 제2 펌프(34)를 통하여 가압한 후 제2 역침투막 장치(33)에 공급하도록 구성된다.

생물 처리부(3)는, 상기 스케일 방지 약액을 제2 역침투막 장치(33)의 RO막에 공급하는 제2 스케일 방지 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비하여 이루어진다.

또한, 생물 처리부(3)는, 상기 막 세정 약액을 제2 역침투막 장치(33)의 RO막에 공급하는 제3 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 막 세정제가 산, 알칼리, 킬레이트제, 계면활성제 등인 경우에는, 제1 생물 처리조(21) 및 제2 생물 처리조(31) 중 적어도 어느 한쪽의 생물 처리조에, 막의 세정에 사용된 막 세정 약액(「이미 사용된 막 세정 약액」이라고도 함)이 이송되도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 필요에 따라 이미 사용된 막 세정 약액이 생물 처리조에 이송되기 전에 이미 사용된 막 세정 약액을 중화시키는 막 세정 약액 중화 수단(도시하지 않음)을 구비한다. 상기 막 세정 약액 중화 수단은, 이미 사용된 막 세정 약액에 산 또는 알칼리를 부가하여 혼합하여, 이미 사용된 막 세정 약액을 중화하도록 구성된다. 상기 막 세정 약액 중화 수단은, 중화된 막 세정 약액의 pH가, 바람직하게는 5∼9, 더욱 바람직하게는 6∼8이 되도록 구성된다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 막 세정제가 산화제인 경우에는, 필요에 따라 이미 사용된 막 세정 약액과 제3 농축수가 혼합되고, 또한 탈수되고, 탈수에 의해 생성된 고형 물질이 제3 농축수로서 메탄 발효부(4)에 이송되고, 탈수에 의해 생성된 수용액(탈리액)이 생물 처리수로서 제2 생물 처리조(31)에 이송되도록 구성된다.

메탄 발효부(4)는, 생물 처리부(3)에서 생물 처리에 의해 증식한 생물이 농축된 물인 제3 농축수에 포함되는 생물종을 산(酸) 생성균, 메탄 생성균 등의 혐기성 미생물에 의해 발효하여 메탄을 얻도록 구성된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 메탄 발효부(4)에서 얻어진 메탄을 연소시킴으로써 증기 발전을 행하는 증기 발전부(도시하지 않음)를 구비하여 이루어진다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 증기 발전부에서 생성되는 증기 등의 폐열에 의하여, 생물 처리조 내의 생물 처리수의 온도가 상승하도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 폐열에 의하여, 막 처리되기 위해 막 장치에 이송되는 피처리수의 온도가 상승하도록 구성된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이를 이용하여 발전하는 농도차 발전부(5)를 구비하여 이루어진다.

농도차 발전부(5)는, 조(槽)(51)와, 조(51) 내를 2개로 구획하는 반투막(54)을 구비하고 있다.

또한, 농도차 발전부(5)는, 제3 투과수를 수용하는 제3 투과수 수용부(52)와 제2 농축수를 수용하는 제2 농축수 수용부(53)를 구비하여 이루어진다.

제3 투과수 수용부(52)와 제2 농축수 수용부(53)는, 조(51) 내가 반투막(54)에 의해 2개로 구획됨으로써 형성된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제3 투과수의 일부를 제3 투과수 수용부(52)에, 제2 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하기 전에 제2 농축수 수용부(53)에 이송하도록 구성된다.

농도차 발전부(5)는, 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이에 의하여, 제2 농축수의 수분만이 반투막(54)을 통하여 제3 투과수 수용부(52)에 이송되어 제3 투과수 수용부(52)의 수면이 높아지는 것에 의한 수면의 고저차를 이용하여 발전하도록 구성된다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 농도차 발전부(5)에서 사용된 제2 농축수 및 반투막(54)을 통하여 이송된 제3 투과수의 수분을 농축수 D로서 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하고, 농도차 발전부(5)에서 사용되고 또한 제3 투과수 수용부(52)에 저류된 제3 투과수를 공업용수 F로서 회수하도록 구성된다.

그리고, 농도차 발전부(5)는, 제3 투과수 대신, 정화수 E 또는 담수 C를 사용하여 발전하도록 구성될 수 있다. 즉, 농도차 발전부(5)는, 제3 투과수 수용부(52)대신에, 정화수 E를 수용하는 정화수 수용부 또는 담수 C를 수용하는 담수 수용부를 구비할 수 있다. 이 경우, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 정화수 E 또는 담수 C를 농도차 발전부(5)에 이송하도록 구성된다.

다음으로, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법에 대하여 설명한다.

제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 방법이다.

상세하게는, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 유기성 폐수 B를 제2 생물 처리조(31) 내에서 생물 처리하여 생물 처리수를 얻고, 또한 상기 생물 처리수를 제2 제탁 장치(32)를 사용하여 여과 처리하여 제3 투과수 및 제3 농축수를 얻고, 그리고, 제3 투과수인 생물 처리수를 제2 역침투막 장치(33)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수와 제4 농축수인 생물 처리수를 얻는 폐수 처리 공정과, 제4 농축수인 생물 처리수를 상기 희석수로서 해수 A에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 제1 생물 처리조(21) 내에서 생물 처리하여 생물 처리수를 얻고, 또한 생물 처리수인 혼합수를 제1 제탁 장치(22)를 사용하여 여과 처리하고 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻고, 그리고, 제1 투과수인 혼합수를 제1 역침투막 장치(23)를 사용한 여과 처리에 의해 제2 투과수와 제2 농축수를 얻는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수 A를 담수화하는 방법이다.

혼합 공정에서는, 희석 효과를 명확하게 하기 위하여, 해수 A와 희석수와의 혼합 체적비를, 바람직하게는, 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는, 해수 1에 대하여 희석수 1 이상으로 한다.

제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 해수 A와 희석수와의 혼합 체적비를 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 함으로써, 소금 농도를 저감시킬 수 있고, 얻어지는 담수의 단위량당에 있어서의, 해수 A를 담수화시키는데 필요한 에너지량을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 혼합 공정이나 혼합수 처리 공정에 사용되는 기기의 부식을 억제 가능한 이점이 있다. 또한, 혼합수 처리 공정에서의 생물 처리가 양호하게 이루어지는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 혼합수의 소금 농도를 3.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.8질량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 희석수의 소금 농도를, 희석수로 희석되는 해수 A의 소금 농도의 1/3 이하로 하는 것이 바람직하고, 희석수로 희석되는 해수 A의 소금 농도의 1/10 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 희석수의 소금 농도를, 희석수로 희석되는 해수 A의 소금 농도의 1/3 이하로 함으로써, 더 한층 순도가 높은 담수 C를 얻을 수 있는 이점이 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치, 및 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 전술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하의 이점을 가진다.

즉, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 해수 A보다 소금 농도가 낮은 생물 처리수를 희석수로서 해수 A에 혼합하는 혼합 공정과 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 제1 역침투막 장치(23)에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수 A를 담수화함으로써, 제1 역침투막 장치(23)에 혼합수를 압송하기 위한 압력을 해수 A를 압송하는 경우에 비하여 억제할 수 있으므로, 얻어지는 담수 C의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 제1 역침투막 장치(23)의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있어, 여과수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 역침투막 장치(23)의 막으로 가해지는 부하(해수 A 중의 소금에 의한 화학적 부하, 및 압력에 의한 물리적 부하)도 억제할 수 있어, 상기 막의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 생물 처리수를 유효하게 활용할 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 혼합수 처리 공정에서 제1 역침투막(23)을 사용하여 여과 처리하기 전에 제1 제탁 장치(22)를 사용하여 혼합수를 여과 처리함으로써, 제1 역침투막 장치(23)의 막면에 유기성 고형 물질이나 소금이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 효율적으로 담수를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수 C를 얻을 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 혼합수 처리 공정에서 제1 제탁 장치(22)를 사용하여 혼합수를 여과 처리하기 전에 혼합수를 생물 처리함으로써, 혼합수 중의 용해성 유기물 농도가 저감하므로, 제1 제탁 장치(22)와 제1 역침투막 장치(23) 사이에서 발생하는 미생물의 증식을 억제할 수 있고, 제1 역침투막 장치(23)의 막면에 미생물 등의 유기성 고형 물질이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 양호한 효율로 담수 C를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수 C를 얻을 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 유기성 폐수를 제2 생물 처리조(31) 내에서 생물 처리하여 생물 처리수를 얻고, 또한 상기 생물 처리수를 제2 제탁 장치(32)를 사용하여 여과 처리하고 제3 투과수와 제3 농축수를 얻고, 그리고, 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(33)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수와 제4 농축수를 얻는 폐수 처리 공정을 실시함으로써, 상기 폐수 처리 공정에 있어서 정화수 E를 회수할 수 있어, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 제탁 장치(32)가 제2 생물 처리조(31)의 액면 하에 침지막으로서 설치됨으로써, 생물 처리에서 활성 오니를 사용하는 경우, 침지막을 통해 활성 오니를 포함하는 생물 처리수로부터 활성 오니를 거의 포함하지 않는 여과수만을 얻을 수 있으므로, 제2 생물 처리조(31) 내의 생물 농도를 용이하게 높일 수 있고, 제2 생물 처리조(31)의 용적을 컴팩트화 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제2 제탁 장치(32)를 생물 처리조의 밖에 설치하는 경우에 비해, 해수 담수화 장치(1)를 더 한층 컴팩트화할 수 있고, 또한 제2 제탁 장치(32)에서 농축된 오니를 제2 생물 처리조(31)에 반송하는 경로도 불필요하게 되는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제1 투과수를 제1 펌프(24)를 통하여 가압한 후 제1 역침투막 장치(23)에 공급하여 제2 농축수를 얻고, 제2 농축수의 압력으로 수력 터빈(25)을 구동하여 동력을 얻도록 구성됨으로써, 에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 이 얻어진 에너지를 해수나 하수로부터 정화수를 얻는 공정에서 이용하면, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 생물 처리부(3)에서 생물 처리에 의해 증식한 생물종을 발효하여 메탄을 얻는 메탄 발효부(4)를 구비하여 이루어짐으로써, 에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 이 얻어진 에너지를 해수나 하수로부터 정화수를 얻는 공정에서 이용하면, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다. 또한, 잉여의 생물종을 유효 이용하면서 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 증기 발전부를 구비하고, 상기 증기 발전부에서 생성되는 증기 등의 폐열에 의하여, 생물 처리조 내의 생물 처리수의 온도가 상승하도록 구성되어 있으므로, 특히 동기(겨울)와 같이 기온이 낮고 활성 오니에 있어서의 생물종의 활성이 저하되어 있는 경우에, 생물종의 활성이 높은 온도에 생물 처리조 내의 생물 처리수의 온도를 상승시킬 수 있으므로, 얻어진 에너지를 유효하게 이용하면서, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 증기 발전부를 구비하고, 상기 증기 발전부에서 생성되는 증기 등의 폐열에 의하여, 막 처리되기 위하여 막 장치에 이송되는 피처리수의 온도가 상승하도록 구성되어있으므로, 상기 피처리수의 점도가 저하되어 상기 피처리수의 투과 유속이 용이하게 상승하기 때문에, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 혼합수보다 소금 농도가 높은 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이를 이용하여 발전하는 농도차 발전부(5)를 구비하여 이루어짐으로써, 에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 이 얻어진 에너지를 해수나 하수로부터 정화수를 얻는 공정에서 이용하면, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단 및 제2 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하여 이루어지는 것에 의하여, 제1 역침투막 장치(23)의 역침투막 및 제2 역침투막 장치(33)의 역침투막에 생길 수 있는 스케일이 억제될 수 있으므로, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 막 세정제가 산, 알칼리, 킬레이트제, 계면활성제인 경우에는, 생물 처리조에 이미 사용된 막 세정 약액이 이송되도록 구성되어 있으므로, 이미 사용된 막 세정 약액 내에 포함되는 유기물을 생물 처리조 내에서 분해시킬 수 있어, 이미 사용된 막 세정 약액의 유기물을 별도 분해시킬 필요가 없어지는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 막 세정제가 산화제인 경우에는, 이미 사용된 막 세정 약액과 제3 농축수가 혼합되고 또한 탈수되며, 탈수에 의해 생성된 고형 물질이 제3 농축수로서 메탄 발효부(4)에 이송되고, 탈수에 의해 생성된 수용액(탈리액)이 생물 처리수로서 제2 생물 처리조(31)에 이송되도록 구성되므로, 산화제에 의해 생물종을 사멸시키는 것을 억제하면서, 이미 사용된 막 세정 약액 내에 포함되는 유기물을 생물 처리조 내에서 분해시킬 수 있어, 이미 사용된 막 세정 약액의 유기물을 별도로 분해시킬 필요가 없는 이점이 있다.

그리고, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치, 및 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 전술한 이점을 가지고 있으나, 본 발명의 해수 담수화 장치, 및 본 발명의 해수 담수화 방법은, 전술한 구성으로 한정되지 않고, 적절하게 설계 변경 가능하다.

예를 들면, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 제탁 장치(32)가 제2 생물 처리조(31)의 액면 하에 침지막으로서 설치되어 이루어지지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제2 제탁 장치(32)가 제2 생물 처리조(31)의 밖에 설치되는 타입일 수도 있다. 이 경우에는, 본 발명의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 생물 처리조(31)에서 생물 처리된 생물 처리수를 제2 제탁 장치(32)에 이송하도록 구성된다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제1 제탁 장치(22)가 제1 생물 처리조(21)의 밖에 설치되는 타입이지만, 제1 제탁 장치(22)가 제1 생물 처리조(21)의 액면 하에 침지막으로서 설치되는 타입이라도 된다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단 및 제2 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하고 있으나, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하지 않고 제2 스케일 방지 약액 공급 수단만을 구비하고, 상기 제2 스케일 방지 약액 공급 수단에 의해 제2 역침투막 장치(33)에 공급된 스케일 방지 약액이 제4 농축수로서 제2 역침투막 장치(33)로부터 배출되고, 상기 스케일 방지 약액이 제1 역침투막 장치(23)에 공급되도록 구성될 수 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 이와 같이 구성됨으로써, 상기 스케일 방지제가 역침투막을 투과하기 어렵기 때문에, 제2 역침투막 장치(33)에서 사용된 스케일 방지 약액을 제1 역침투막 장치(23)에서도 이용할 수 있고, 또한, 스케일 방지 약액을 공급하기 위한 동력도 억제할 수 있으므로, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 이 경우에는, 본 발명의 해수 담수화 장치(1)는, 제4 농축수로서 제2 역침투막 장치(33)로부터 배출된 스케일 방지 약액이, 제1 생물 처리조(21)나 제1 제탁 장치(22)를 통하여 제1 역침투막 장치(23)에 공급되도록 구성될 수도 있고, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 생물 처리조(21)나 제1 제탁 장치(22)를 통하지 않고 직접 제1 역침투막 장치(23)에 공급되도록 구성되어도 된다. 특히, 본 발명의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 생물 처리조(21)나 제1 제탁 장치(22)를 통하지 않고 직접 제1 역침투막 장치(23)에 공급되도록 구성되므로, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 생물 처리조(21)나 제1 제탁 장치(22)에서 희석되는 것이 억제되고, 제1 역침투막 장치(23)에 스케일 방지 약액이 양호한 효율로 공급되므로, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법에서는, 혼합수 처리 공정에 있어서, 제1 역침투막 장치(23)를 사용하여 여과 처리하기 전에, 제1 생물 처리조(21)를 사용하여 혼합수를 생물 처리하고, 제1 제탁 장치(22)를 사용하여 생물 처리된 혼합수를 여과 처리하였으나, 본 발명의 해수 담수화 방법에서는, 혼합수의 제1 생물 처리조(21)에 의한 생물 처리 및 제1 제탁 장치(22)에 의한 여과 처리를 하지 않는 양태라도 된다.

이와 같은 양태의 경우, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 바람직하게는, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 해수 A와 희석수로서의 제4 농축수인 생물 처리수를 혼합하기 전에, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 하나를 가지는 제3 제탁 장치(10)를 사용하여 해수 A를 여과 처리하여 제5 투과수와 제5 농축수를 얻고, 제5 투과수인 해수 A와 희석수를 혼합하여 혼합수를 생성한다.

이러한 해수 담수화 방법에 의하면, 더 한층 순도가 높은 담수 C를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 희석수로서의 생물 처리수가 여과 처리된 경우에는 상기 희석수에 포함되는 고형 물질 농도가 낮아지고, 또한, 희석수에 혼합되는 해수 A에 포함되는 고형 물질 농도가 억제되어 있으므로, 더 한층 양호한 효율로 담수 C를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 제1 농축수와 동일한 농축수로서 제5 농축수를 취급할 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법에서는, 폐수 처리 공정에 있어서, 제2 역침투막 장치(33)를 사용하여 제2 제탁 장치(32)로부터 얻은 제3 투과수를 여과 처리하였으나, 제2 역침투막 장치(33)에 의한 제3 투과수의 여과 처리를 행하지 않는 실시형태라도 된다.

이와 같은 양태의 경우, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 바람직하게는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 해수 A와 희석수로서의 제3 투과수인 생물 처리수를 혼합하기 전에, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 하나를 가지는 제3 제탁 장치(10)를 사용하여 해수 A를 여과 처리하고, 제3 제탁 장치(10)를 사용하여 여과 처리된 해수 A와 희석수로서의 제3 투과수인 생물 처리수를 혼합하여 혼합수를 생성한다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 방법은, 생물 처리부(3)에서 생물 처리에 의해 증식한 생물종을 메탄 발효부(4)에 의해 발효하여 메탄을 얻었지만, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 상기 생물종에 대하여 탈수 등의 다른 처리를 행하는 방법이라도 된다.

또한, 제1 실시형태에 있어서, 제1 제탁 장치(22)는, 제1 제탁 장치(22)에 이송되는 혼합수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되어있지만, 모래 여과기를 가지는 모래 여과 수단에 의해 상기 혼합수가 여과 처리되도록 구성될 수 있다. 제1 실시형태는, 이와 같이 구성되므로, 낮은 동력으로 다량의 물의 탁질을 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 제탁 장치(22)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성될 수도 있다.

그리고, 모래 여과의 단은, 모래 여과기가 직렬로 접속된 개수를 의미한다.

또한, 제1 제탁 장치(22)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 혼합수가, 또한, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

그리고, 제1 제탁 장치(22)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

또한, 제1 실시형태에 있어서, 제2 제탁 장치(32)는, 제2 제탁 장치(32)에 이송되는 생물 처리수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되지만, 상기 생물 처리수가 침전 연못에서 고액분리(separating solid and liquid)되고 상기 고액분리된 생물 처리수가 모래 여과 수단에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

또한, 제2 제탁 장치(32)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성되어도 된다.

또한, 제2 제탁 장치(32)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 생물 처리수가, 또한 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는, 제2 제탁 장치(32)는, 생물 처리수가 침전 연못에서 고액 분리되고 상기 고액 분리된 생물 처리수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

그리고, 제2 제탁 장치(32)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

또한, 제1 실시형태가 제3 제탁 장치(10)를 구비하는 양태인 경우, 제1 실시형태에 있어서, 제3 제탁 장치(10)는, 제3 제탁 장치(10)에 이송되는 해수 A가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되지만, 상기 해수 A가 모래 여과 수단에 의해 여과 처리되도록 구성될 수도 있다.

또한, 제3 제탁 장치(10)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성될 수도 있다.

또한, 제3 제탁 장치(10)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 해수가, 또한 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

그리고, 제3 제탁 장치(10)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

또한, 제1 실시형태에서는, 자연 에너지(파력(波力), 조력(潮力), 풍력, 태양광, 지열 등)를 이용하여 발전하고, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)의 펌프 등의 구동 전력으로서 자연 에너지로부터 얻어지는 전력을 이용할 수도 있다. 제1 실시형태는, 자연 에너지로부터 얻어지는 동력을 이용함으로써, CO₂ 등의 환경에 영향을 줄 수 있는 가스를 억제하거나, 화석 연료의 고갈을 억제하거나, 원자력 사고 등의 리스크를 회피할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 혼합수 처리부(2)에 수력 터빈(25)을 구비하여 이루어지지만, 수력 터빈(25) 대신, 제1 역침투막 장치(23)로부터 압송된 제2 농축수의 압력을, 직접(전기를 통하지 않고) 혼합수가 제1 역침투막 장치(23)에 이송되기 위한 압력으로 변환하는 압력 변환 장치(압력 회수 장치)를 구비할 수 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 압력 변환 장치를 구비한 경우, 제1 역침투막 장치(23)로부터 압송된 제2 농축수가 상기 압력 변환 장치에 이송되고, 상기 압력 변환 장치에서 이용된 제2 농축수가 농축수 저류조에 이송되도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 혼합수가 제1 펌프(24)를 통하기 전에 상기 압력 변환 장치에 이송되고, 상기 압력 변환 장치에서 압력이 얻어진 혼합수가 제1 펌프(24)를 통하여 제1 역침투막 장치(23)에 이송되도록 구성되어 이루어진다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 이와 같이 구성되므로, 제1 펌프(24)의 동력을 억제할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제3 농축수가 메탄 발효부(4)에 이송되도록 구성되지만, 약제(알칼리, 산, 산화제 등), 초음파, 열, 오니 가용화능(加溶化能)을 가지는 미생물 등에 의하여, 제3 농축수에 포함되는 생물종(생물종이 활성 오니에 포함된 것인 경우에는, 활성 오니도 포함한 것을 의미함)을 분해하고 용해하여 가용화시키는 가용화 수단을 구비할 수도 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 가용화 수단을 구비하여 이루어지는 경우, 제3 농축수가 가용화 수단에 이송되고, 상기 가용화 수단에 의해 가용화된 가용화 처리액인 제3 농축수가 메탄 발효부(4)에 이송되도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 약제에 의해 가용화시키는 경우, 필요에 따라 가용화 처리액이 중성 부근으로 pH 조정되고(예를 들면, pH 6∼8), pH 조정된 상기 가용화 처리액인 제3 농축수가 메탄 발효부(4)에 이송되도록 구성된다.

제1 실시형태는, 이와 같이 구성되므로, 상기 가용화 수단에 의해 생물종이 분해되므로, 상기 생물종이 혐기성 미생물(메탄 생성균 등)에 의해 분해되기 쉬운 이점이 있다.

상기 가용화 수단에서 사용되는 약제로서는, 역침투막 등의 막의 세정에 사용된 약제(알칼리, 산, 산화제)가 바람직하다. 제1 실시형태에 있어서, 상기 가용화 수단에서 사용되는 약제가 상기 세정에 사용된 약제이므로, 상기 사용된 약제가 별도로 무해화처리될 필요성이 억제되는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제3 농축수의 생물종이 메탄 발효부(4)에서 메탄 발효되어 생성된 메탄 발효 소화액을 탈수 케이크(dehydration cake)와 탈리액으로 분리하는 탈수기와 상기 탈수 케이크를 소각하는 소각 시설을 구비할 수도 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 탈수기와 상기 소각 시설이 구비되어 이루어지는 경우, 상기 메탄 발효 소화액이 상기 탈수기에 이송되고, 상기 탈수 케이크가 상기 소각 시설에 이송되고, 상기 이탈액이 생물 처리수로서 제2 생물 처리조(31)에 이송되도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 가용화 수단을 구비하고, 상기 가용화 수단에 의해 가용화 처리액인 제3 농축수가 메탄 발효부(4)에 이송되도록 구성되는 것이 바람직하다. 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 이와 같이 구성되므로, 생물종이 상기 가용화 수단에 의해 분해되어 혐기성 미생물(메탄 생성균 등)에 의해 분해되기 쉽게 되므로, 혐기성 미생물에 의한 생물종의 분해 효율이 향상된다. 따라서, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 메탄 발효 소화액에 포함되는 고형분의 양이 억제되고, 그 결과, 소각 시설에서 소각해야할 탈수 케이크의 양이 억제되므로, 소각 시설에서의 소각 비용이 억제되는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 상기 가용화 수단을 구비하여 이루어지는 경우, 가용화 처리액이 생물 처리수로서 제2 생물 처리조(31)에 이송되도록 구성될 수 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 생물 처리조(31) 내에 있어서 활성 오니를 사용하여 생물 처리가 실시되도록 구성되어 이루어지는 경우, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제2 생물 처리조(31) 내에 활성 오니를 응집시키는 담체(擔體)(35)가 배치될 수 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 생물 처리조(31) 내에 담체(35)가 배치되어 이루어지는 경우, 담체(35)에 의해 응집되고 담체(35)로부터 분리된 활성 오니인 응집 오니체가 형성되고, 또한 상기 응집 오니체와 유기성 폐수가 혼합되어 생물 처리수가 생성되도록 구성된다. 또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 생물 처리조(31) 내를 폭기하는 폭기 수단(36)이 구비된다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 담체(35)를 구비하여 이루어짐으로써, 활성 오니가 응집되어 침강 속도가 증가한다. 따라서, 활성 오니의 침강 분리성이 높아지기 때문에, 생물 처리수의 막 분리성이 향상되는 이점이 있다.

담체(35)는, 상기 활성 오니가 부착 되는 부착체(35a)와 부착체(35a)를 지지하는 지지부(35b)를 구비하여 이루어진다. 또한, 담체(35)는, 폭기 수단(36)에 의해 생기는 물의 흐름으로 부착체(35a)가 요동하도록 구성된다.

지지부(35b)는, 실모양으로 형성된다. 또한, 지지부(35b)는, 상기 실의 축이 생물 처리조(31) 내에 있어서의 수면에 대하여 거의 수직이 되도록 설치되어 이루어진다. 또한, 지지부(35b)는 제2 생물 처리조(31) 내에 고정된다.

지지부(35b)를 구성하는 재료는, 부착체(35a)를 지지하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 재료로서는, 예를 들면, 폴리에스테르, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 탄소 섬유 등이 있다.

부착체(35a)는, 실모양으로 형성된다.

부착체(35a)를 구성하는 재료는, 상기 활성 오니가 부착하기 쉬운 것이면 되며, 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 재료로서는, 예를 들면, 아크릴 수지, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 탄소 섬유 등이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제2 역침투막 장치(33)를 사용한 여과 처리에 의해 얻어진 제4 농축수인 생물 처리수에 오존을 첨가하는 오존 첨가 장치(도시하지 않음)를 구비하고, 또한 희석수로서의 오존 처리된 상기 생물 처리수와 해수 A와 혼합하도록 구성될 수 있다.

제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 이와 같이 구성되므로, 상기 희석수에 포함되는 유기 물질 농도가 낮아지고, 그 결과, 상기 희석수와 해수 A가 혼합되어 얻어지는 혼합수에 포함되는 유기 물질 농도가 낮아진다. 따라서, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 제1 역침투막 장치(23)의 막면에 유기성 고형 물질이 부착되는 것을 억제할 수 있으므로, 양호한 효율로 제1 역침투막 장치(23)의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있고, 그 결과, 더 한층 양호한 효율로 담수 C를 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 실시형태의 해수 담수화 장치(1)는, 이와 같이 구성되므로, 오존에 의해 희석수에 포함되는 악취 성분이 저감되고, 또한 희석수에 포함되는 미생물도 살균되므로 더 한층 고품질의 담수 C를 얻을 수 있는 이점도 있다.

이상과 같이, 제1 실시형태에 의하면, 유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 활용하면서, 담수 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있다.

제2 실시형태

다음으로, 제2 실시형태의 담수 생성 장치로서의 해수 담수화 장치, 및 담수 생성 방법으로서의 해수 담수화 방법에 대하여 설명한다.

그런데, 종래의 해수 담수화 방법에서는, 해수를 역침투막 장치에서 여과 처리하는데 해수를 가압하여 펌프 등으로 역침투막 장치에 압송할 필요가 있고, 해수의 소금 농도가 높을수록 많은 에너지가 필요해지는 문제점이 있다.

한편, 상기 해수와는 별도로, 예를 들면 철강 등의 금속 제조 공장 등의 폐수로 대표되는 금속 등의 무기물을 함유하는 폐수(이하, 「무기성 폐수」라고도 함)는, 통상, pH 조정 등의 사전 처리를 행하여 고형화시킨 후, 침전 분리된다. 그런데, 이 무기성 폐수를 침전 분리하여 얻어지는 상징수인 침전 처리수는, 현재 상태에서는, 해양이나 하천에 방출되어, 유효하게 이용되지 않는 물이 다량으로 존재하는 문제점이 있다.

제2 실시형태는, 상기 문제점을 감안하여, 무기성 폐수를 활용하면서, 담수등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있는 해수 담수화 방법 및 해수 담수화 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

먼저, 제2 실시형태에 따른 해수 담수화 장치에 대하여 설명한다.

도 8은, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치의 개략 블록도이다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리(「침전 처리」라고도 함)하여 상징수인 침전 처리수와 고형 물질을 많이 포함하는 농축수(200D)를 얻는 침전 처리부(203)와, 침전 처리부(203)로부터 얻어지는 상징수인 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하고 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 역침투막 장치(223)에 공급하여 여과 처리하고 투과수인 담수(200C)와 농축수(200D)를 얻는 혼합수 처리부(202)를 구비하여 이루어진다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 해수(200A)를 혼합수 처리부(202)에, 무기성 폐수(200B)를 침전 처리부(203)에, 침전 처리수를 혼합수 처리부(202)에, 농축수(200D)를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 각각 이송하도록 구성된다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 상기 투과수인 담수(200C)를 회수하도록 구성된다.

해수(200A)는, 소금을 포함하는 물이며, 예를 들면, 소금 농도가 1.0∼8.0 질량% 정도의 물이며, 보다 구체적으로는, 소금 농도가 2.5∼6.0 질량%이다.

본 명세서에 있어서, 해수(200A)는, 바다에 존재하는 물로 한정되지 않고, 소금 농도가 1.0 질량% 이상의 물이면, 호수(염호, 기수호)의 물, 늪물, 연못물 등의 육지에 존재하는 물도 포함한다.

무기성 폐수(200B)는, 무기물이 포함되고, 또한 유기물 농도가 낮은 폐수이며, 예를 들면, BOD(생물화학적 산소요구량)가 50mg/L 이하인 폐수이며, 바람직하게는, 10mg/L 이하인 폐수이다.

또한, 무기성 폐수(200B)는, 해수(200A)보다 소금 농도가 낮은 물이다. 무기성 폐수(200B)는, 예를 들면, 해수(200A)의 소금 농도에 대한 무기성 폐수(200B)의 소금 농도의 비가 0.1 이하의 것, 보다 구체적으로는, 해수(200A)의 소금 농도에 대한 무기성 폐수(200B)의 소금 농도의 비가 0.01 이하의 것이다.

무기성 폐수(200B)로서는, 공업 폐수(철강 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

혼합수 처리부(202)는, 침전 처리부(203)로부터 얻어지는 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하여 혼합수를 얻도록 구성된다.

또한, 혼합수 처리부(202)는, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 하나를 가지고 또한 상기 혼합수를 여과 처리에 의해 제탁하여 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻는 제1 제탁 장치(222)와, 제1 투과수인 혼합수를 여과 처리하여 제2 투과수인 담수(200C) 및 제2 농축수를 얻는 제1 역침투막 장치(223)를 구비하여 이루어진다.

또한, 혼합수 처리부(202)는, 침전 처리부(203)로부터 얻어지는 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하고 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제1 제탁 장치(222)에 이송하여 제1 제탁 장치(222)에 의해 여과 처리하고 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻고, 제1 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하고, 제1 투과수인 혼합수를 제1 역침투막 장치(223)에 이송하여 제1 역침투막 장치(223)에 의해 여과 처리하고 제2 투과수인 담수(200C) 및 제2 농축수를 얻도록 구성된다.

그리고, 본 명세서에 있어서, 제탁과는 역침투막 여과보다 거친 여과, 즉 역침투막 장치에서 여과 처리하기 전에 실시되고, 역침투막으로 분리하는 것보다 큰 불순물(예를 들면, 고형 물질 등)을 제거하는 것을 의미한다.

제2 실시형태에서의 해수 담수화 장치(201)는, 제2 투과수인 담수(200C)를 회수하도록 구성된다.

제1 역침투막 장치(223)는, 압력 용기에 역침투막(RO막)이 수용된 타입이다.

혼합수 처리부(202)는, 제1 투과수를 가압하여 제1 역침투막 장치(223)에 압송하는 제1 펌프(224)를 구비하고, 제1 투과수를 제1 펌프(224)를 통하여 제1 역침투막 장치(223)에 압송함으로써 제1 역침투막 장치(223)로부터 제2 농축수를 압송하도록 구성된다.

혼합수 처리부(202)는, 스케일 방지제(RO막에 생길 수 있는 스케일을 억제할 수 있는 약제)가 함유되는 스케일 방지 약액을 제1 역침투막 장치(223)의 RO막에 공급하는 제1 스케일 방지 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

상기 스케일 방지제로서는, 예를 들면, 카르본산 중합물, 카르본산 중합물 배합품, 포스폰산염 등이 있다.

또한, 혼합수 처리부(202)는, 막 세정제(막에 부착될 수 있는 부착물의 원인 물질을 용해시킬 수 있는 약제)가 함유되는 막 세정 약액을 제1 역침투막 장치(223)의 RO막에 공급하는 제1 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

상기 막 세정제는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 막 세정제로서는, 예를 들면, 산, 알칼리, 산화제, 킬레이트제, 계면활성제 등이 있다. 산으로서는, 예를 들면, 유기산(구연산, 옥살산 등), 무기산(염산, 황산, 질산 등)이 있다. 알칼리로서는, 예를 들면, 수산화 나트륨 등이 있다. 산화제로서는, 예를 들면, 과산화 수소, 차아염소산 나트륨 등이 있다.

또한, 상기 막 세정 약액으로서는, 2종 이상의 막 세정제가 혼합된 혼합액(예를 들면, 수산화 나트륨과 계면활성제가 혼합된 것)도 사용할 수 있다.

혼합수 처리부(202)는, 제1 역침투막 장치(223)로부터 압송된 제2 농축수의 압력으로 동력을 얻을 수력 터빈(225)을 구비하고, 제1 역침투막 장치(223)로부터 압송된 제2 농축수를 수력 터빈(225)으로 이송해 제2 농축수의 압력으로 수력 터빈(225)을 구동하여 동력을 얻도록 구성된다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 수력 터빈(225)을 구동하는데 사용된 제2 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하도록 구성된다.

제1 제탁 장치(222)는, 조외(槽外)에 설치되는 타입이다.

혼합수 처리부(202)는, 상기 막 세정 약액을 제1 제탁 장치(222)의 막에 공급하는 제2 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

침전 처리부(203)는, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수와 농축수(200D)를 얻는 침전 분리조(231)와, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 하나를 가지면서 또한 침전 분리조(231)에서 얻어진 침전 처리수를 여과 처리하여 제3 투과수 및 제3 농축수를 얻는 제2 제탁 장치(232)와, 제3 투과수인 침전 처리수를 여과 처리하여 제4 투과수인 정화수(200E) 및 제4 농축수인 침전 처리수를 얻는 제2 역침투막 장치(233)를 구비하여 이루어진다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 필요에 따라, 침전 분리조(231)에 응집제를 첨가하는 응집제 첨가 수단을 구비하고, 상기 응집제에 의해 무기성 폐수(200B)가 응집 침전 분리되도록 구성된다.

제2 제탁 장치(232)는, 침전 분리조(231) 밖에 설치되는 타입이다.

침전 처리부(203)는, 상기 막 세정 약액을 제2 제탁 장치(232)의 막에 공급하는 제4 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231)에 이송하도록 구성된다.

침전 처리부(203)는, 이송된 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231)에 의해 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수와 농축수(200D)를 얻고, 또한 침전 처리수를 제2 제탁 장치(232)에 이송하고, 또한 농축수(200D)를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하고, 또한 상기 침전 처리수를 제2 제탁 장치(232)를 사용한 여과 처리에 의해 제3 투과수와 제3 농축수를 얻고, 또한 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(233)에 이송하고, 또한 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(233)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수인 정화수(200E)와 제4 농축수인 침전 처리수를 얻도록 구성된다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제4 농축수인 침전 처리수를 희석수로서 혼합수 처리부(202)에 이송하고, 제4 투과수를 정화수(200E)로서 회수하도록 구성된다.

제2 역침투막 장치(233)는, 압력 용기에 역침투막이 수용된 타입이다.

그리고, 제2 실시형태의 제2 역침투막 장치(233)의 RO막에는, 나노 여과막(NF막)도 포함된다.

침전 처리부(203)는, 제3 투과수를 제2 펌프(234)를 통하여 가압한 후 제2 역침투막 장치(233)에 공급하도록 구성된다.

침전 처리부(203)는, 상기 스케일 방지 약액을 제2 역침투막 장치(233)의 RO막에 공급하는 제2 스케일 방지 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비하여 이루어진다.

또한, 침전 처리부(203)는, 상기 막 세정 약액을 제2 역침투막 장치(233)의 RO막에 공급하는 제3 막 세정 약액 공급 수단(도시하지 않음)을 구비한다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이를 이용하여 발전하는 농도차 발전부(205)를 구비하여 이루어진다.

농도차 발전부(205)는, 조(251)와, 조(251) 내를 2개로 구획하는 반투막(254)을 구비하여 이루어진다.

또한, 농도차 발전부(205)는, 제3 투과수를 수용하는 제3 투과수 수용부(252)와 제2 농축수를 수용하는 제2 농축수 수용부(253)를 구비하여 이루어진다.

제3 투과수 수용부(252)와 제2 농축수 수용부(253)는, 조(251)의 내부가 반투막(254)에 의해 2개로 구획됨으로써 형성된다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제3 투과수의 일부를 제3 투과수 수용부(252)에, 제2 농축수를 농축수 저류조(도시하지 않음)에 각각 이송하기 전에 제2 농축수 수용부(253)에 이송하도록 구성된다.

농도차 발전부(205)는, 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이에 의해, 제2 농축수의 수분만이 반투막(254)을 통하여 제3 투과수 수용부(252)에 이송되어 제3 투과수 수용부(252)의 수면이 높아지는 것에 의한 수면의 고저차를 이용하여 발전하도록 구성된다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 농도차 발전부(205)에서 사용된 제2 농축수 및 반투막(254)을 통하여 이송된 제3 투과수의 수분을 농축수(200D)로서 농축수 저류조(도시하지 않음)에 이송하고, 농도차 발전부(205)에서 사용되고, 또한 제3 투과수 수용부(252)에 저류된 제3 투과수를 공업용수(200F)로서 회수하도록 구성된다.

그리고, 농도차 발전부(205)는, 제3 투과수 대신, 정화수(200E) 또는 담수(200C)를 사용하여 발전하도록 구성될 수도 있다. 즉, 농도차 발전부(205)는, 제3 투과수 수용부(252) 대신, 정화수(200E)를 수용하는 정화수 수용부 또는 담수(200C)를 수용하는 담수 수용부를 구비할 수 있다. 이 경우, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 정화수(200E) 또는 담수(200C)를 농도차 발전부(205)에 이송하도록 구성된다.

다음으로, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법에 대하여 설명한다.

제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 무기성 폐수를 침전 분리하여 얻어지는 상징수인 침전 처리수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 방법이다.

상세하게는, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231) 내에서 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수를 얻고, 또한 상기 침전 처리수를 제2 제탁 장치(232)를 사용하여 여과 처리하고 제3 투과수 및 제3 농축수를 얻고, 그리고, 제3 투과수인 침전 처리수를 제2 역침투막 장치(233)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수와 제4 농축수인 침전 처리수를 얻는 폐수 처리 공정과, 제4 농축수인 침전 처리수를 상기 희석수로서 해수(200A)에 혼합하는 혼합 공정과, 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 제1 제탁 장치(222)를 사용하여 여과 처리하고 제1 투과수 및 제1 농축수를 얻고, 그리고, 제1 투과수인 혼합수를 제1 역침투막 장치(223)를 사용한 여과 처리에 의해 제2 투과수와 제2 농축수를 얻는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수를 담수화하는 방법이다.

혼합 공정에서는, 희석 효과를 명확하게 하기위하여, 해수(200A)와 희석수와의 혼합 체적비를, 바람직하게는, 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 하고, 더욱 바람직하게는, 해수 1에 대하여 희석수 1이상으로 한다.

제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 해수(200A)와 희석수와의 혼합 체적비를 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 함으로써, 소금 농도를 저감시킬 수 있고, 얻어지는 담수(200C)의 단위량당에 있어서의, 해수(200A)를 담수화하기 위해 필요한 에너지량을 확실하게 억제할 수 있고, 또한 혼합 공정이나 혼합수 처리 공정에 사용되는 기기의 부식을 억제할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 혼합수의 소금 농도를 3.0 질량% 이하로 하는 것이 바람직하고, 1.8 질량% 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 희석수의 소금 농도를, 희석수로 희석되는 해수(200A)의 소금 농도의 1/3 이하로 하는 것이 바람직하고, 희석수로 희석되는 해수(200A)의 소금 농도의 1/10 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 희석수의 소금 농도를, 희석수로 희석되는 해수(200A)의 농도의 1/3 이하로 함으로써, 더 한층 순도가 높은 담수(200C)를 얻을 수 있는 이점이 있다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치, 및 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 전술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하의 이점을 가진다.

즉, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 해수(200A)보다 소금 농도가 낮은 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하는 혼합 공정과 상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 제1 역침투막 장치(223)에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정을 실시하여 해수(200A)를 담수화함으로써, 제1 역침투막 장치(223)에 혼합수를 압송하기 위한 압력을 해수(200A)를 압송하는 경우에 비하여 억제할 수 있으므로, 얻어지는 담수(200C)의 단위량당에 있어서의 압송에 필요한 에너지량을 억제할 수 있다. 또한, 제1 역침투막 장치(223)의 막의 투과 유속(플럭스)을 크게 할 수 있어, 여과수량을 증가시킬 수 있다. 또한, 제1 역침투막 장치(223)의 막으로 가해지는 부하(해수 중의 소금에 의한 화학적 부하, 및 압력에 의한 물리적 부하)도 억제할 수 있어, 상기 막의 수명을 연장할 수 있다. 또한, 침전 처리수를 유효하게 활용할 수 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 혼합수 처리 공정에서 제1 역침투막 장치(223)를 사용하여 여과 처리하기 전에 제1 제탁 장치(222)를 사용하여 혼합수를 여과 처리함으로써, 제1 역침투막 장치(223)의 막면에 무기성 고형 물질이나 소금이 부착되는 것을 억제할 수 있어, 더 한층 효율적으로 담수(200C)를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 더 한층 순도가 높은 담수(200C)를 얻을 수 있는 이점도 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231) 내에서 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수를 얻고, 또한 상기 침전 처리수를 제2 제탁 장치(232)를 사용하여 여과 처리하고 제3 투과수와 제3 농축수를 얻고, 그리고, 제3 투과수를 제2 역침투막 장치(233)를 사용한 여과 처리에 의해 제4 투과수와 제4 농축수를 얻는 폐수 처리 공정을 행함으로써, 상기 폐수 처리 공정에 있어서 정화수(200E)를 회수할 수 있어, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제1 투과수를 제1 펌프(224)를 통하여 가압한 후 제1 역침투막 장치(223)에 공급하여 제2 농축수를 얻고, 제2 농축수의 압력으로 수력 터빈(225)을 구동하여 동력을 얻도록 구성되므로, 에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 얻어진 상기 에너지를 해수(200A)나 무기성 폐수(200B)로부터 정화수를 얻는 공정에서 이용하면, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 혼합수보다 소금 농도가 높은 제2 농축수의 소금의 농도와 제3 투과수의 소금의 농도와의 차이를 이용하여 발전하는 농도차 발전부(205)를 구비하여 이루어지는 것에 의하여, 에너지를 얻을 수 있는 이점이 있다. 또한, 얻어진 상기 에너지를 해수(200A)나 무기성 폐수(200B)로부터 정화수를 얻는 공정에서 이용하면, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있는 이점도 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단 및 제2 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하여 이루어지는 것에 의하여, 제1 역침투막 장치(223)의 역침투막 및 제2 역침투막 장치(233)의 역침투막에 생길 수 있는 스케일이 억제될 수 있어, 더 한층 효율적으로 정화수를 회수할 수 있다는 이점이 있다.

그리고, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치, 및 제2 실시형태의 해수 담수화 방법은, 전술한 바와 같은 이점이 있지만, 본 발명의 해수 담수화 장치, 및 본 발명의 해수 담수화 방법은, 전술한 구성으로 한정되지 않고, 적절하게 설계 변경할 수 있다.

예를 들면, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단 및 제2 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하여 이루어지지만, 제1 스케일 방지 약액 공급 수단을 구비하지 않고 제2 스케일 방지 약액 공급 수단만을 구비하고, 상기 제2 스케일 방지 약액 공급 수단에 의해 제2 역침투막 장치(233)에 공급된 스케일 방지 약액이 제4 농축수로서 제2 역침투막 장치(233)로부터 배출되고, 상기 스케일 방지 약액이 제1 역침투막 장치(223)에 공급되도록 구성될 수 있다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 이와 같이 구성되므로, 상기 스케일 방지제가 역침투막을 투과하기 어렵기 때문에, 제2 역침투막 장치(233)에서 사용된 스케일 방지 약액을 제1 역침투막 장치(223)에서도 이용할 수 있고, 또한, 스케일 방지 약액을 공급하기 위한 동력도 억제할 수 있으므로, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 이 경우에는, 본 발명의 해수 담수화 장치(201)는, 제4 농축수로서 제2 역침투막 장치(233)로부터 배출된 스케일 방지 약액이, 제1 제탁 장치(222)를 통하여 제1 역침투막 장치(223)에 공급되도록 구성될 수도 있고, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 제탁 장치(222)를 통하지 않고 직접 제1 역침투막 장치(223)에 공급되도록 구성될 수도 있다. 특히, 본 발명의 해수 담수화 장치(201)는, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 제탁 장치(222)를 통하지 않고 직접 제1 역침투막 장치(223)에 공급되도록 구성되므로, 상기 스케일 방지 약액이, 제1 제탁 장치(222)에서 희석되는 것이 억제되고, 제1 역침투막 장치(223)에 스케일 방지 약액이 양호한 효율로 공급되므로, 더 한층 양호한 효율로 정화수를 회수할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법에서는, 혼합수 처리 공정에 있어서, 제1 역침투막 장치(223)를 사용하여 여과 처리하기 전에, 제1 제탁 장치(222)를 사용하여 혼합수를 여과 처리하였지만, 본 발명의 해수 담수화 방법에서는, 제1 제탁 장치(222)에 의한 여과 처리를 행하지 않는 양태일 수도 있다.

이와 같은 양태의 경우, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 바람직하게는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 해수(200A)와 희석수로서의 제4 농축수인 침전 처리수를 혼합하기 전에, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 하나를 가지는 제3 제탁 장치(210)를 사용하여 해수(200A)를 여과 처리하여 제5 투과수와 제5 농축수를 얻고, 제5 투과수인 해수(200A)와 희석수를 혼합하여 혼합수를 생성한다.

또한, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 제1 농축수와 동일한 농축수로서 제5 농축수를 취급할 수 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 방법에서는, 폐수 처리 공정에 있어서, 제2 역침투막 장치(233)를 사용하여 제2 제탁 장치(232)로부터 얻은 제3 투과수를 여과 처리하였으나, 제2 역침투막 장치(233)에 의한 제3 투과수의 여과 처리를 행하지 않는 양태도 가능하다.

이와 같은 양태의 경우, 본 발명의 해수 담수화 방법은, 바람직하게는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 해수(200A)와 희석수로서의 제3 투과수인 침전 처리수를 혼합하기 전에, 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막)중 적어도 어느 하나를 가지는 제3 제탁 장치(210)를 사용하여 해수를 여과 처리하고, 제3 제탁 장치(210)를 사용하여 여과 처리된 해수(200A)와 희석수로서의 제3 투과수인 침전 처리수를 혼합하여 혼합수를 생성한다. 또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 침전 처리수를 제2 제탁 장치(232)에서 여과 처리하지 않고 희석수로 만들고, 해수(200A)와 희석수로서의 침전 처리수를 혼합하여 혼합수를 생성하고, 혼합수를 제3 제탁 장치(210)를 사용하여 여과 처리할 수도 있다.

또한, 제2 실시형태에 있어, 제1 제탁 장치(222)는, 제1 제탁 장치(222)에 이송되는 혼합수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되지만, 모래 여과기를 가지는 모래 여과 수단에 의해 상기 혼합수가 여과 처리되도록 구성될 수도 있다. 제2 실시형태는, 이와 같이 구성되므로, 낮은 동력으로 다량의 물의 탁질을 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제1 제탁 장치(222)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성될 수 있다.

그리고, 모래 여과의 단은, 모래 여과기가 직렬로 접속된 개수를 의미한다.

또한, 제1 제탁 장치(222)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 혼합수가, 또한 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수 있다.

그리고, 제1 제탁 장치(222)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비된다.

또한, 제2 실시형태에 있어, 제2 제탁 장치(232)는, 제2 제탁 장치(232)에 이송되는 침전 처리수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되지만, 상기 침전 처리수가 모래 여과 수단에 의해 여과 처리되도록 구성될 수도 있다.

또한, 제2 제탁 장치(232)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성될 수도 있다.

또한, 제2 제탁 장치(232)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 침전 처리수가, 또한 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수도 있다.

그리고, 제2 제탁 장치(232)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비되어 이루어진다.

또한, 제2 실시형태가 제3 제탁 장치(210)를 구비하는 양태의 경우, 제2 실시형태에 있어서, 제3 제탁 장치(210)는, 제3 제탁 장치(210)에 이송되는 해수가 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성되어 이루어지지만, 상기 해수가 모래 여과 수단에 의해 여과 처리되도록 구성될 수도 있다.

또한, 제3 제탁 장치(210)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과가 1단으로 행해지도록 구성될 수도 있고, 모래 여과가 2단 이상으로 행해지도록 구성될 수 있다.

또한, 제3 제탁 장치(210)는, 모래 여과가 행해지는 양태의 경우, 모래 여과 수단에 의해 여과 처리된 해수가, 또한 정밀 여과막(MF막) 및 한외 여과막(UF막) 중 적어도 어느 한쪽에 의해 여과 처리되도록 구성될 수도 있다.

그리고, 제3 제탁 장치(210)가 모래 여과인 경우에는, 모래 여과층을 세정하기 위한 세정 수단(도시하지 않음)이 구비되어 이루어진다.

또한, 제2 실시형태에서는, 자연 에너지(파력, 조력, 풍력, 태양광, 지열 등)를 이용하여 발전하고, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치의 펌프 등의 구동 전력으로서 자연 에너지로부터 얻어지는 전력을 이용할 수도 있다. 제2 실시형태는, 자연 에너지로부터 얻어지는 동력을 이용함으로써, CO₂ 등의 환경에 영향을 줄 수 있는 가스를 억제하거나, 화석 연료의 고갈을 억제하거나, 원자력 사고 등의 리스크를 회피할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 혼합수 처리부(202)에 수력 터빈(225)을 구비하여 이루어지지만, 수력 터빈(225) 대신, 제1 역침투막 장치(223)로부터 압송된 제2 농축수의 압력을, 직접(전기를 통하지 않고) 혼합수가 제1 역침투막 장치(223)에 이송되기 위한 압력으로 변환하는 압력 변환 장치(압력 회수 장치)를 구비할 수도 있다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 상기 압력 변환 장치를 구비한 경우, 제1 역침투막 장치(223)로부터 압송된 제2 농축수가 상기 압력 변환 장치에 이송되고, 상기 압력 변환 장치에서 사용된 제2 농축수가 농축수 저류조에 이송되도록 구성되어 이루어진다. 또한, 제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 혼합수가 제1 펌프(224)를 통하기 전에 상기 압력 변환 장치에 이송되고, 상기 압력 변환 장치에서 압력이 얻어진 혼합수가 제1 펌프(224)를 통하여 제1 역침투막 장치(223)에 이송되도록 구성되어 이루어진다.

제2 실시형태의 해수 담수화 장치(201)는, 이와 같이 구성되므로, 제1 펌프(224)의 동력을 억제할 수 있는 이점이 있다.

또한, 제2 실시형태에서는, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231)에 이송하기 전에, 알칼리(예를 들면, 수산화 나트륨 등) 또는 산(예를 들면, 질산, 황산, 염산 등)에 의해 무기성 폐수(200B)의 pH를 중성 부근(예를 들면, pH 4∼10)으로 조정해도 된다. 또한, 무기성 폐수(200B)를 침전 분리조(231)에 이송하기 전에, 산화제(예를 들면, 과산화 수소, 차아염소산 나트륨 등) 또는 환원제(예를 들면, 중아황산 나트륨, 티오 황산 나트륨 등)에 의해 무기성 폐수(200B)를 산화 처리 또는 환원 처리해도 된다.

또한, 제2 실시형태에서는, 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하지만, 침전 처리되어 있지 않은 무기성 폐수(200B)를 희석수로서 해수(200A)에 혼합해도 된다. 제2 실시형태에서는, 침전 처리되어 있지 않은 무기성 폐수를 희석수로 하는 경우, 상기 무기성 폐수를 해수(200A)에 혼합하기 전에, 무기성 폐수(200B)의 pH를 중성 부근(예를 들면, pH 4∼10)으로 조정해도 된다. 또한, 무기성 폐수(200B)를 해수(200A)에 혼합하기 전에, 무기성 폐수(200B)를 산화 처리, 또는 환원 처리해도 된다.

이상과 같이, 제2 실시형태에 의하면, 무기성 폐수(200B)를 활용하면서, 담수(200C) 등의 정화수를 양호한 효율로 얻을 수 있다.

제3 실시형태

다음으로, 제3 실시형태의 담수 생성 장치 및 담수 생성 방법에 대하여 설명한다.

그런데, 종래의 해수 담수화에서는, 해수를 역침투막으로 여과 처리하기 위하여 해수를 가압하여 펌프 등으로 역침투막 유닛에 압송할 필요가 있어서, 해수의 소금 농도가 높을수록 많은 에너지가 필요한 문제점을 가지고 있다.

한편, 상기 해수와는 별도로, 예를 들면 하수로 대표되는 유기물을 함유하는 폐수(이하, 「유기성 폐수」라고 함)나, 유기성 폐수가 생물 처리된 생물 처리 폐수, 또한 철강 등의 금속 제조 공장 등의 폐수로 대표되는 중금속 등의 무기물을 함유하는 폐수(이하, 「무기성 폐수」라고 함)나, 무기성 폐수가 침전 분리된 침전 처리 폐수는, 해양이나 하천에 방출되어, 현재 상태에서는 거의 유효 이용되지 않고 있다.

이들 폐수 또는 처리 폐수 등은, 통상, 소금 농도가 해수보다 낮은 저염 농도 폐수이며, 담수 자원으로서 유효 이용하면, 역침투막 여과를 비교적 저압의 펌프에서도는 효율적으로 담수로 할 수 있다고 여겨진다. 그러나, 이들 저염 농도 폐수는, 해수와 같이 무진장하게 존재하는 것이 아니므로 담수 자원으로서 안정된 양을 확보할 수 없는 케이스도 고려해야 하고, 또한, 상황에 따라 소금 농도가 크게 변동되므로 저압 펌프를 사용한 여과 처리에서는 안정된 생성량을 확보할 수 없는 케이스도 고려해야 하므로, 안정적으로 소정의 담수량을 얻을 수 없을 우려가 있다.

제3 실시형태는, 전술한 문제점 등을 감안하여, 담수를 양호한 효율로 안정적으로 얻을 수 있는 담수 생성 장치 및 담수 생성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

먼저, 제3 실시형태에 따른 담수 생성 장치에 대하여 설명한다.

도 12는, 제3 실시형태의 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 해수(300A)보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수(300B)를 역침투막 여과에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 제1 처리부(302)와, 상기 제1 처리부에서 생성된 제1 농축수를 희석수로서 해수(300A)에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 제2 처리부(303)를 구비하여 이루어진다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 처리부(302)에 저염 농도 폐수(300B)가 이송되고, 농축수 저류조(도시하지 않음)에 제2 농축수를 농축수(300E)로서 이송하도록 구성된다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 투과수가 담수(300C)로서 얻어지고, 제2 투과수가 담수(300D)로서 얻어지도록 구성되어 이루어진다.

해수(300A)는, 소금을 포함하는 물이며, 예를 들면, 소금 농도가 1.0∼8.0 질량% 정도의 물이며, 보다 구체적으로는, 소금 농도가 2.5∼6.0 질량%이다.

본 명세서에 있어서, 해수(300A)는, 바다에 존재하는 물로 한정되지 않고, 소금 농도가 1.0 질량% 이상의 물이면, 호수(염호, 기수호)의 물, 늪물, 연못물 등의 육지에 존재하는 물도 포함한다.

저염 농도 폐수(300B)는, 해수(300A)보다 소금 농도가 낮은 물이다. 저염 농도 폐수(300B)는, 예를 들면, 해수(300A)의 소금 농도에 대한 저염 농도 폐수(300B)의 소금 농도의 비가 0.1 이하의 것, 보다 일반적으로는, 해수(300A)의 소금 농도에 대한 저염 농도 폐수(300B)의 소금 농도의 비가 0.01 이하의 것이다.

저염 농도 폐수(300B)는, 유기물을 포함하는 폐수(이하, 「유기성 폐수」라고 함), 무기물을 포함하는 폐수(이하, 「무기성 폐수」라고 함), 또는 유기물 및 무기물을 포함하는 폐수이다.

상기 유기성 폐수는, 예를 들면, 유기물 농도의 지표로서의 BOD(생물화학적 산소 요구량)가 2000mg/L 이하인 폐수이며, 보다 구체적으로는, 200mg/L 정도의 폐수이다. 유기성 폐수로서는, 하수(생활 폐수나 빗물이 하수도에 흐른 물 등)나, 공업 폐수(식품 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장, 밸브 공장 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

상기 무기성 폐수는, 무기물이 포함되면서, 또한 유기물 농도가 낮은 폐수이며, 예를 들면, BOD(생물화학적 산소 요구량)가 50mg/L 이하인 폐수이며, 바람직하게는, 10mg/L 이하인 폐수이다. 무기성 폐수로서는, 공업 폐수(철강 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

또한, 저염 농도 폐수(300B)는, 폐수가 침전 분리조에서 침전 분리된 상징수, 정밀 여과막(MF막), 한외 여과막(UF막), 모래 여과 등으로 여과되고 제탁된 투과수일 수도 있다. 또한, 저염 농도 폐수(300B)는, 유기성 폐수의 경우, 생물종에 의해 정화 처리된 생물 처리수일 수도 있다.

그리고, 본 명세서에 있어서, 제탁이란 역침투막 여과보다 거친 여과, 즉 역침투막 장치에서 여과 처리하기 전에 실시되어 역침투막으로 분리하는 것보다 큰 불순물(예를 들면, 고형 물질 등)을 제거하는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 생물종에 의한 정화 처리란, 세균, 원생동물, 후생 동물 등의 생물종에 의해 물에 포함되는 유기물을 분해하는 것을 의미한다. 구체적으로는, 활성 오니를 사용한 폭기 처리 등을 예로 들 수 있다.

상기 역침투막으로서는, 아세트산 셀룰로오스, 방향족 폴리아미드, 폴리비닐 알코올 등의 소재에 의해 형성된 직경 수mm의 중공사(中空絲) 형상으로 형성된 이른바 중공사막 등으로 불리는 타입이나, 상기 중공사막보다 직경이 굵은 수 cm정도의 굵기를 가지는 이른바 튜뷸러(tubular)막으로 불리는 타입, 또한 사용 시에 내부에 메쉬 등의 지지재가 배치된 상태에서 롤 모양으로 권취되어 사용되는 봉투 모양의 이른바 스파이럴(spiral)막으로 불리우는 등 종래 공지의 것을 채용할 수 있다.

제1 처리부(302)는, 저염 농도 폐수(300B)를 역침투막 여과에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 제1 역침투막 유닛(321)을 구비하여 이루어지고, 또한, 제1 펌프(322)를 통하여 저염 농도 폐수(300B)가 제1 역침투막 유닛(321)에 압송되도록 구성되어 이루어진다.

또한, 제1 처리부(302)는, 제1 역침투막 유닛(321)에 이송되는 저염 농도 폐수(300B)의 소금 농도를 측정하는 제1 소금 농도 측정 수단(323)과, 제1 투과수의 유량을 조절하는 제1 수량 조정 기구(324)를 구비하여 이루어진다.

제1 소금 농도 측정 수단(323)으로서는, 소금 농도를 측정하기 위한 전기 전도계나 이온계 등을 구비한 것을 예로 들 수 있다.

그리고, 전기 전도도는, 소금 농도와의 상관 관계를 가지고 측정도 용이한 점에 있어서, 제1 소금 농도 측정 수단(323)으로서는, 전기 전도도를 측정하는 기구를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 전기 전도계는, 염가이며 유지 보수도 용이하므로, 전기 전도계를 구비한 제1 소금 농도 측정 수단(323)은, 담수 생성 장치 비용, 유지 보수 비용의 절감에 유효하다.

제2 처리부(303)는, 해수(300A)에 희석수로서의 제1 농축수를 혼합하여 혼합수를 얻는 혼합조(336)와, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 제2 역침투막 유닛(331)을 구비하여 이루어지고, 또한, 제2 펌프(332)를 통하여 상기 혼합수가 제2 역침투막 유닛(331)에 압송되도록 구성되어 이루어진다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 혼합조(336)에 해수(300A)가 이송되고, 혼합조(336)에 희석수로서의 제1 농축수가 이송되도록 구성되어 이루어진다.

제2 처리부(303)는, 해수(300A)의 유량을 조절하는 제2 수량 조정 기구(334)를 구비하여 이루어진다.

제1 수량 조정 기구(324) 및 제2 수량 조정 기구(334)에는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)으로부터 발신된 신호에 기초하여, 각각, 제1 투과수의 수량 및 해수(300A)의 수량을 변화시킬 수 있도록 버터플라이 밸브 등 개방도 조정이 가능한 개방도 조정 밸브가 사용되고 있다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)으로부터 발신된 신호를, 예를 들면, 상기 개방도 조정 밸브의 개방도를 변경하는 제어 신호로서 제1 수량 조정 기구(324) 및 제2 수량 조정 기구(334)에 전달하기 위한 신호 전달 기구(304)를 구비하여 이루어진다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값에 기초하여, 제1 처리부(302)에서 얻어지는 제1 투과수의 생성량과, 제2 처리부(303)에서 얻어지는 제2 투과수의 생성량이 제어되도록 구성된다. 구체적으로는, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값에 기초하여, 신호 전달 기구(304)에 의하여, 제1 수량 조정 기구(324)에 의해 제1 투과수의 유량을 조절하고 또한 제2 수량 조정 기구(334)에 의해 해수(300A)의 유량을 조절하여, 제1 처리부(302)에서 얻어지는 제1 투과수의 생성량과, 제2 처리부(303)에서 얻어지는 제2 투과수의 생성량이 제어되도록 구성되어 이루어진다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값이 소정 기준값 이하 또는 미만인 경우에는, 제1 처리부(302)에서의 제1 투과수의 생성량을 증가시키고, 제2 처리부(303)에서의 제2 투과수의 생성량을 저감시키는 제어를 행하도록 구성되어 이루어진다.

제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 전술한 바와 같이 구성되어 이루어지지만, 다음으로, 제3 실시형태의 담수 생성 방법에 대하여 설명한다.

제3 실시형태의 담수 생성 방법은, 저염 농도 폐수(300B)를 제1 역침투막 유닛(321)에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 제1 처리 공정과, 상기 제1 처리 공정에서 생성한 제1 농축수를 희석수로서 해수(300A)에 혼합조(336)에서 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 제2 역침투막 유닛(331)에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 제2 처리 공정을 실시하고, 각 공정의 투과수를 담수로서 얻는다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 방법은, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에서 저염 농도 폐수(300B)의 소금 농도를 측정하고, 이 측정으로 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 제1 처리 공정에서의 투과수의 생성량과, 상기 제2 처리 공정에서의 투과수의 생성량을 제어한다.

구체적으로는, 제3 실시형태의 담수 생성 방법은, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값에 기초하여, 신호 전달 기구(304)에 의해, 제1 수량 조정 기구(324)에 의해 제1 투과수의 유량을 조절하고 또한 제2 수량 조정 기구(334)에 의해 해수(300A)의 유량을 조절하여, 제1 처리부(302)에서 얻어지는 제1 투과수의 생성량과, 제2 처리부(303)에서 얻어지는 제2 투과수의 생성량을 제어한다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 방법은, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값이 소정 기준값 이하 또는 미만인 경우에는, 제1 처리부(302)에서의 제1 투과수의 생성량을 증가시키고 제2 처리부(303)에서의 제2 투과수의 생성량을 저감시키도록 제어한다.

그리고, 여기서는 상세하게 설명하지 않지만, 종래 공지의 담수 생성 장치에 사용되고 있는 각종 장치를 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에 있어서 본 발명의 담수 생성 장치에 채용할 수도 있다. 또한, 종래 공지의 담수 생성 방법에서의 각종 제어나 설비 운전 방법을 본 발명의 담수 생성 방법에 채용할 수도 있다.

예를 들면, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 수량 조정 기구(324)를 구비하여 이루어지지만, 본 발명의 담수 생성 장치는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 소금 농도 측정 수단(323)의 측정 결과에 기초하여 제1 펌프(322)의 회전수를 변화시키기 위한 제1 인버터(325)가 설치되고, 신호 전달 기구(304)가 제1 인버터(325)에 접속될 수도 있다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제2 수량 조정 기구(334)를 구비하여 이루어지지만, 본 발명의 담수 생성 장치는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1 소금 농도 측정 수단(323)의 측정 결과에 기초하여 제2 펌프(332)의 회전수를 변화시키기 위한 제2 인버터(335)가 설치되고, 신호 전달 기구(304)가 제2 인버터(335)에 접속될 수도 있다.

또한, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 혼합조(336)에 이송되는 해수(300A)의 소금 농도를 측정하는 제2 소금 농도 측정 수단(333)이 제2 처리부(303)에 구비될 수도 있다.

여기서, 해수(300A)의 소금 농도가 변동한 경우, 제2 역침투막 유닛(331)에서의 제2 투과수의 생성 효율이 변동한다. 구체적으로는, 해수(300A)의 소금 농도가 저하된 경우에는 제2 투과수의 생성 효율이 상승하고, 해수(300A)의 소금 농도가 상승한 경우에는 제2 투과수의 생성 효율은 저하된다.

이에, 제3 실시형태의 담수 생성 장치(301)는, 제1 소금 농도 측정 수단(323)에 의해 얻어진 측정값에 기초하여, 신호 전달 기구(304)에 의해, 제1 수량 조정 기구(324)에 의해 제1 투과수의 유량을 조절하고 또한 제2 수량 조정 기구(334)에 의해 해수(300A)의 유량의 조절하는 제어를 행하도록 구성되어 이루어지지만, 제2 소금 농도 측정 수단(333)에 의해 얻어진 해수(300A)의 소금 농도에 따라 결정되는 제2 투과수의 생성 효율에 기초하여 해수(300A)의 유량을 보정하도록 구성되어 이루어진다.

이상과 같이, 제3 실시형태에 의하면, 담수를 양호한 효율로 안정적으로 얻을 수 있다.

제4 실시형태

다음으로, 제4 실시형태의 담수 생성 장치 및 담수 생성 방법에 대하여 설명한다.

그런데, 종래의 해수 담수화 기술에서는, 해수를 역침투막으로 여과 처리하기 위하여 해수를 가압하여 펌프 등으로 역침투막 유닛에 압송할 필요가 있으므로, 해수의 소금 농도가 높을수록 많은 에너지가 필요한 문제점이 있다.

한편, 상기 해수와는 별도로, 예를 들면 하수로 대표되는 유기물을 함유하는 유기성 폐수나, 유기성 폐수가 생물 처리된 생물 처리 폐수, 또한 철강 등의 금속 제조 공장 등의 폐수로 대표되는 금속 등의 무기물을 함유하는 무기성 폐수나, 무기성 폐수를 pH 조정 등의 사전 처리를 행하여 고형화시킨 후, 침전 처리한 후의 침전 처리 폐수는, 해양이나 하천에 방출되는 등, 현재 상태에서는 거의 유효하게 이용되지 않고 있다.

이들 폐수 또는 처리 폐수 등은, 통상, 소금 농도가 해수보다 낮은 저염 농도 폐수이며, 담수 자원으로서 유효하게 이용하면, 역침투막 여과를 비교적 저압의 펌프에서도 효율적으로 담수로 만들 수 있다.

그러나, 이들 저염 농도 폐수는, 상황에 따라 취수량이 크게 변동한다. 예를 들면, 하수이면 시간대나 계절에 따라 변동하고, 공장 폐수이면 생산량, 생산 공정 등에 따라 변동한다.

즉, 저염 농도 폐수는, 해수와 같이 무진장하게 존재하는 것이 아니므로 담수 자원으로서 필요량을 안정적으로 확보할 수 없는 케이스나, 저류조를 가지고 있어도 취수량이 많은 경우에는 적절하게 폐기해야만 하는 케이스도 발생한다.

따라서, 안정적으로 소정량의 담수를 얻을 수 없었다, 저비용으로 담수를 생성할 수 있는 담수 자원을 충분히 이용하지 못하여 효율이 악화되는 문제도 발생한다.

이와 같은 문제에 대하여, 과대하게 큰 저류조를 구비한 장치를 사용하는 대책도 고려할 수 있지만, 이를 위해서는, 거대한 공간이 필요하게 된다.

제4 실시형태는, 전술한 문제점 등을 감안하여, 과대하게 큰 저류조를 위한 거대한 스페이스를 필요로 하지 않고, 또한 안정적으로 소정량의 담수를 효율적으로 얻을 수 있는 담수 생성 장치 및 담수 생성 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

먼저, 제4 실시형태에 따른 담수 생성 장치에 대하여 설명한다.

도 15는, 제4 실시형태의 담수 생성 장치의 개략 블록도이다.

제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 해수(400A)보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수(400B)를 역침투막 여과에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 제1 처리부(402)와, 상기 제1 처리부에서 생성된 제1 농축수를 희석수로서 해수(400A)에 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 제2 처리부(403)를 구비하여 이루어진다.

제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 제1 처리부(402)에 저염 농도 폐수(400B)가 공급되고, 농축수 저류조(도시하지 않음)에 제2 농축수를 농축수(400E)로서 이송하도록 구성되어 이루어진다.

또한, 제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 제1 투과수가 담수(400C)로서 얻어지고, 제2 투과수가 담수(400D)로서 얻어지도록 구성된다.

해수(400A)는, 소금을 포함하는 물이며, 예를 들면, 소금 농도가 1.0∼8.0 질량% 정도의 물이며, 일반적으로는, 소금 농도가 2.5∼6.0 질량%이다.

본 명세서에 있어서, 해수(400A)는, 바다에 존재하는 물로 한정되지 않고, 소금 농도가 1.0질량% 이상의 물이면, 호수(염호, 기수호)의 물, 늪물, 연못물 등의 육지에 존재하는 물도 포함한다.

저염 농도 폐수(400B)는, 해수(400A)보다 소금 농도가 낮은 물이다. 저염 농도 폐수(400B)는, 예를 들면, 해수(400A)의 소금 농도에 대한 저염 농도 폐수(400B)의 소금 농도의 비가 0.1 이하의 것, 보다 일반적으로는, 해수(400A)의 소금 농도에 대한 저염 농도 폐수(400B)의 소금 농도의 비가 0.01 이하의 것이다.

저염 농도 폐수(400B)로서는, 유기물을 포함하는 유기성 폐수나 무기물을 포함하는 무기성 폐수를 예로 들 수 있다.

상기 유기성 폐수는, 예를 들면, 유기물 농도의 지표로서의 BOD(생물화학적 산소 요구량)가 2000mg/L 이하인 폐수이며, 보다 일반적으로는, 200mg/L 정도의 폐수이다. 유기성 폐수로서는, 하수(생활 폐수나 빗물이 하수도에 흐른 물 등)나, 공업 폐수(식품 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장, 밸브 공장 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

상기 무기성 폐수는, 예를 들면, 유기물 농도가 낮은 폐수이며, 유기물의 지표인 BOD가 50mg/L 이하, 보다 바람직하게는 10mg/L 이하인 폐수이다. 무기성 폐수로서는, 공업 폐수(철강 공장, 화학 공장, 전자 산업 공장, 등의 공장으로부터 배출되는 폐수) 등을 예로 들 수 있다.

또한, 저염 농도 폐수(400B)는, 폐수(유기성 폐수 또는 무기성 폐수)가 침전 분리조에서 침전 분리된 상징수, 정밀 여과막(MF막), 한외 여과막(UF막), 모래 여과 등으로 여과되어 제탁된 투과수일 수도 있다. 또한, 저염 농도 폐수(400B)는, 유기성 폐수의 경우, 생물종에 의해 정화 처리된 생물 처리수일 수도 있다.

그리고, 본 명세서에 있어서, 제탁이란 역침투막 여과보다 거친 여과, 즉 역침투막 장치에서 여과 처리하기 전에 실시되어 역침투막으로 분리하는 것보다 큰 불순물(예를 들면, 고형 물질 등)을 제거하는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 생물종에 의한 정화 처리는, 세균, 원생동물, 후생 동물 등의 생물종에 의해 물에 포함되는 유기물을 분해하는 것을 의미한다. 구체적으로는, 활성 오니를 사용한 폭기 처리 등을 예로 들 수 있다.

상기 역침투막으로서는, 중공사막 타입이나, 튜뷸러막 타입, 스파이럴막 등 종래 공지의 것을 채용할 수 있다.

제1 처리부(402)는, 저염 농도 폐수(400B)를 역침투막 여과에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 복수개의 제1 역침투막 유닛(421)과, 각각 제1 역침투막 유닛(421)에 저염 농도 폐수(400B)를 압송하는 복수개의 제1 펌프(422)와, 제1 처리부(402)에 공급되는 저염 농도 폐수(400B)의 유량을 측정하는 유량 측정 수단으로서의 제1 유량 측정 장치(423)를 구비하여 이루어진다.

제2 처리부(403)는, 해수(400A)에 희석수로서의 제1 농축수를 혼합하여 혼합수를 얻는 혼합조(436)와, 상기 혼합수를 역침투막 여과에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 복수개의 제2 역침투막 유닛(431)과, 각각 제2 역침투막 유닛(431)에 혼합수를 압송하는 복수개의 제2 펌프(432)를 구비하고, 제2 펌프(432)를 통하여 상기 혼합수가 제2 역침투막 유닛(431)에 압송되도록 구성되어 이루어진다.

제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 혼합조(436)에 해수(400A)가 펌프(도시하지 않음)에 의해 공급되고, 혼합조(436)에 희석수로서의 제1 농축수가 이송되도록 구성되어 이루어진다.

제2 처리부(403)는, 해수(400A)의 유량을 측정하는 제2 유량 측정 장치(435)와 해수(400A)의 혼합조(436)에 유량을 조절하는 유량 조정 기구(434)로서의 컨트롤 밸브를 구비하여 이루어진다.

제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 제1 유량 측정 장치(423)에 의해 측정된 유량의 측정값에 기초하여, 제1 처리부(402) 및 제2 처리부(403)에서의 여과 처리량이 제어되고 있다.

구체적으로는, 측정값의 상승에 기초하여, 제1 처리부(402)에서 가동하는 제1 역침투막 유닛(421)의 수가 증가하고, 제2 처리부(403)에서 가동하는 제2 역침투막 유닛(431)의 수가 감소하도록 제어되고 있다.

이 점에 대하여, 보다 상세하게 설명하면, 제1 유량 측정 장치(423)와 각 제1 펌프(422)와는 전기적으로 접속되어 있고, 제1 유량 측정 장치(423)에 의한 측정값에 기초하여, 필요수의 제1 펌프(422)가 가동하도록 제어되고 있고, 측정값이 상승하면 가동하는 제1 펌프(422)의 수가 증가하고, 이에 대응하여 역침투막 여과를 행하는 제1 역침투막 유닛(421)의 수도 증가하고, 제1 처리부(402)에서의 처리량이 증가하게 된다.

또한, 제1 유량 측정 장치(423)와 유량 조정 기구(434)가 전기적으로 접속되고, 또한 제2 유량 측정 장치(435)에서 각 제2 펌프(432)가 전기적으로 접속되어 있고, 제1 유량 측정 장치(423)에 의한 측정값에 기초하여, 제2 처리부(403)의 혼합조(436)에 유입되는 해수(400A)의 유량이 제어되고, 측정값이 상승하면 제2 처리부(403)에서는 반대로 해수(400A)의 유량이 감소하고, 이에 따라 제2 유량 측정 장치(435)에 의한 측정값이 저하되고, 상기 측정값에 기초하여(구체적으로는, 상기 측정값 및 제1 농축수의 유량을 고려하여), 가동하는 제2 펌프(432)의 수[즉 가동하는 제2 역침투막 유닛(431)의 수]가 감소하도록 되어 있다.

그리고, 당연히, 측정값이 하강한 경우에는, 제1 처리부(402)에서 가동하는 제1 역침투막 유닛(421)의 수가 감소하고, 제2 처리부(403)에서 가동하는 제2 역침투막 유닛(431)의 수가 증가하도록 제어되고 있다.

또한, 제4 실시형태에 있어서는, 제1 처리부(402)에서의 저염 농도 폐수(400B)의 일부를 바이패스시켜 혼합조(436)에 공급하는 바이패스 라인(440)을 구비하고 있고, 제1 유량 측정 장치(423)에 의한 측정값에 기초하여, 바이패스 공급량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

예를 들면, 제1 처리부(402)에서의 역침투막 여과 처리 능력을 초과하는 유량이 측정되었을 경우에, 초과하는 유량분이 바이패스 라인(440)을 통하여, 혼합조(436)에 공급되도록 제어되고 있다.

제4 실시형태에 있어서는, 이와 같은 바이패스라인(440)이 구비되어 있으므로, 예기치 못한 양의 저염 농도 폐수(400B)가 측정된 경우에도, 저염 농도 폐수(400B)를 폐기하지 않고 담수 자원으로서 이용할 수 있다.

그리고, 제4 실시형태에 있어서는, 제1 처리부(402)에서의 처리 능력을 초과하는 유량을 측정한 경우에 바이패스 라인(440)을 통하여, 혼합조(436)에 공급하도록 제어되고 있지만, 본 발명에 있어서는, 이에 한정되지 않고, 제1 유량 측정 장치(423)에 의한 측정값이 일정값 이상이 되었을 경우에 제1 처리부(402)에서의 저염 농도 폐수(400B)의 일부를 바이패스시켜 혼합조(436)에 공급하도록 제어할 수 있다.

제4 실시형태의 담수 생성 장치(401)는, 전술한 바와 같이 구성되지만, 다음으로, 제4 실시형태의 담수 생성 방법에 대하여 설명한다.

제4 실시형태의 담수 생성 방법은, 도 15의 장치를 사용하고, 해수(400A)보다 소금의 농도가 낮은 저염 농도 폐수(400B)를 제1 역침투막 유닛(421)에서의 여과에 의해 제1 투과수와 제1 농축수로 분리하는 제1 처리 공정과, 상기 제1 처리 공정에 의해 생성한 제1 농축수를 희석용으로서 혼합조(436)에 공급하고 상기 혼합조(436)에 의해 해수(400A)와 혼합하여 혼합수로 만들고, 상기 혼합수를 제2 역침투막 유닛(431)에서의 여과에 의해 제2 투과수와 제2 농축수로 분리하는 제2 처리 공정을 실시하고, 각 처리 공정에 의해 분리한 제1 투과수 및 제2 투과수를 담수로서 얻는 담수 생성 방법이다.

제4 실시형태에 있어서, 제1 유량 측정 장치(423)에 의해 저염 농도 폐수(400B)의 유량을 측정하고, 측정값에 기초하여, 제1 처리부(402) 및 제2 처리부(403)에서의 여과 처리량을 제어한다.

구체적으로는, 제1 처리부(402)에서의 가동하는 제1 펌프(422)의 수[제1 역침투막 유닛(421)의 수] 및 제2 처리부(403)에서의 유량 조정 기구(434)를 제어하고, 결과적으로 제2 펌프(432)의 수[제2 역침투막 유닛(431)의 수]를 제어하여 담수를 얻는다.

그리고, 제4 실시형태에 있어서의 담수 생성 방법에 있어서도, 제1 유량 측정 장치에 의해 저염 농도 폐수(400B)의 유량을 측정하고, 측정값에 기초하여, 바이패스 라인(440)을 통하여 혼합조(436)에 공급하는 저염 농도 폐수(400B)의 수량을 제어할 수 있다. 이 경우, 제1 처리부(402)에서의 역침투막 여과 처리 능력을 초과하는 유량이 측정되었을 경우에, 초과하는 유량분이 바이패스 라인(440)을 통하여 혼합조(436)에 공급되도록 제어하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고, 제1 유량 측정 장치(423)에 의해 소정 유량 이상이 측정되었을 경우에 바이패스 라인(440)을 통하여, 혼합조(436)에 공급되도록 제어할 수 있다.

그리고, 제4 실시형태의 담수 생성 장치(401) 및 담수 생성 방법은, 전술한 바와 같지만, 본 발명의 담수 생성 장치 및 담수 생성 방법은, 전술한 구성으로 한정되지 않고 본 발명이 의도하는 범위 내에서 적절하게 설계 변경될 수 있다.

예를 들면, 도시하지 않지만, 바이패스 라인(440)에 유량 조정 밸브가 설치되고, 상기 유량 조정 밸브에 의하여, 바이패스 라인(440)을 통하는 혼합조(436)로의 공급량이 제어되도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 제1 유량 측정 장치(423)의 측정값만에 기초하여 가동하는 제1 펌프(422)의 수나 제2 펌프(432)의 수 등을 제어하는 양태로 한정되지 않고, 다른 장소에 배치된 유량 측정 장치의 측정값도 가미하여 가동하는 제1 펌프(422)의 수나 제2 펌프(432)의 수 등을 제어할 수도 있다.

예를 들면, 제1 역침투막 유닛(421)의 후단에 제1 농축수의 유량을 측정하는 유량 측정 장치가 설치되고, 상기 유량 측정 장치의 측정값과, 제1 유량 측정 장치(423)의 측정값의 양 측정값에 기초하여, 가동하는 제2 펌프(432)의 수나 바이패스 라인(440)을 통해서 혼합조(436)에 공급하는 저염 농도 폐수(400B)의 양이 조정 제어될 수도 있다.

또한, 제4 실시형태에서는 제2 유량 측정 장치(435)의 측정값에 기초하여(구체적으로는, 상기 측정값 및 제1 농축수의 유량을 고려하여) 가동하는 제2 펌프(432)의 수가 제어되고 있지만, 바이패스 라인(440)을 통하여 저염 농도 폐수(400B)가 혼합조(436)에 바이패스 공급되는 경우를 고려하여, 제1 농축수의 유량, 바이패스 공급량을 측정하는 유량 측정 장치가 설치되고, 제2 유량 측정 장치(435)의 측정값, 제1 농축수 양의 측정값 및 바이패스 공급량의 측정값의 합계값에 기초하여 가동하는 제2 펌프(432)의 수가 제어될 수 있다. 그리고, 제1 농축수의 양을 측정하는 유량 측정 장치가 설치되어 있지 않고, 제1 역침투막 유닛(421)로의 공급량에 따라 계산에 의해 구해진 값을 이용하는 것일 수도 있다.

이상과 같이, 제4 실시형태에 의하면, 과대하게 큰 저류조를 위한 거대한 스페이스를 필요로 하지 않고, 또한 안정적으로 소정량의 담수를 효율적으로 얻을 수 있다.

실시예

다음으로, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 제1 실시형태에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

(시험예 1)

도 16에 나타낸 바와 같이, 유기성 폐수(B)로서의 하수를 생물 처리한 생물 처리수인 희석수(G)와 해수(A)를 표 1의 양으로 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제1 역침투막 장치(23)에 펌프(24)를 통하여 공급하여 여과 처리하고 투과수인 담수(C)와 농축수(D)를 얻었다. 여과 처리 시에 있어서의 제1 펌프(24)로부터 제1 역침투막 장치(23)로의 혼합수의 공급압력(ata), 제1 펌프(24)의 소비 전력(W), 투과수인 담수(C) 및 농축수(D)의 양(L)을 시산(試算)했다. 이들 시산 결과를 표 1 및 도 17에 나타낸다.

그리고, 표 1에서의 단위 동력비란, 생물 처리수로 희석하고 있지 않은 해수(A)를 여과 처리하는데 소비한 단위 투과수량 당 전력을 100으로 하였을 때의 각 혼합수의 단위 투과수량당 전력의 비를 나타낸다. 또한, 혼합수의 소금 농도의 단위인 %는, 질량%를 의미한다.

[표 1]

표 1이나 도 17에 나타낸 바와 같이, 해수를 생물 처리수로 희석할수록, 단위 동력비를 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 함으로써, 소비 전력의 저감 효과가 있는 것을 알 수 있다.

(시험예 2)

실시예 1

실시예 1에서는, 도 18에 나타내는 해수 담수화 장치를 사용하여 다음과 같이 하여 하수를 생물 처리한 생물 처리수를 사용하여 해수(A)(소금 농도: 3.5 질량%)를 담수화했다.

먼저, 100,000 톤/d로 유기성 폐수 B로서의 하수를 생물 처리부(3)에 이송하고, 상기 하수를 생물 처리부(3)의 제2 생물 처리조(31) 내에서 생물 처리하여 생물 처리수를 생성하고, 상기 생물 처리수를 정밀 여과막을 가지면서 또한 침지막인 제2 제탁 장치(32)를 사용하여 여과 처리하여 투과수를 얻고, 상기 투과수를 제2 펌프(34)를 통하여 제2 역침투막 장치(33)에 이송하고 제2 역침투막 장치(33)를 사용하여 투과수인 정화수(E) 및 농축수인 생물 처리수를 얻었다. 정화수(E)는, 70,000 톤/d로 얻어지고, 상기 농축수인 생물 처리수는, 30,000 톤/d로 얻어졌다.

다음으로, 정화수(E)를 회수하고, 상기 농축수인 생물 처리수를 희석수로서 혼합수 처리부(2)에 이송했다.

그리고, 30,000 톤/d로 해수(A)를 혼합수 처리부(2)에 이송하고, 상기 농축수인 생물 처리수를 희석수로서 해수(A)에 혼합하여 혼합수(소금 농도: 1.8 질량%)를 얻고, 상기 혼합수를 제1 펌프(24)를 통하여 제1 역침투막 장치(23)에 이송하고 제1 역침투막 장치(23)를 사용하여 투과수인 담수(C) 및 농축수(D)를 얻었다. 담수(C)인 정화수는, 36,000 톤/d로 얻어지고, 농축수(D)는, 24,000 톤/d로 얻어졌다.

따라서, 정화수[담수(C)도 포함]는, 106,000 톤/d로 얻어졌다.

비교예 1

비교예 1에서는, 도 19에 나타내는 해수 담수화 장치를 이용하여 다음과 같이 하여 해수(A)(소금 농도: 3.5 질량%)를 담수화했다.

먼저, 100,000 톤/d로 유기성 폐수(B)의 하수를 생물 처리조(7)에 이송하고, 상기 하수를 생물 처리조(7) 내에서 생물 처리하여 생물 처리수(H)를 생성하였다. 이 생물 처리수(H)는 방류했다.

그리고, 250,000 톤/d로 해수(A)를 제1 펌프(8)를 통하여 역침투막 장치(9)에 이송하고 역침투막 장치(9)를 사용하여 투과수인 담수(I) 및 농축수(J)를 얻었다. 담수(I)인 정화수는, 100,000 톤/d로 얻어지고, 상기 농축수는, 150,000 톤/d로 얻어졌다.

실시예 1 및 비교예 1의 해수 담수화 방법으로 소비한 전력(소비 전력), 얻어진 정화수의 양 등의 결과를 표 2에 나타낸다.

그리고, 얻어진 정화수의 양은, 담수의 양도 포함한 양이다. 합계 소비 전력은, 제1 펌프 및 제2 펌프를 구동하는데 소비된 전력으로 하였다(비교예 1에서는, 제2 펌프를 사용하고 있지 않으므로 제1 펌프를 구동하는데 소비된 전력만으로 하였다). 연간 소비 전력량은, 연간 가동 시간을 330×24시간으로 하여 산출하였다. 연간 CO₂ 배출량은, CO₂ 배출원 단위량을 0.41kg-CO₂/kWh로 하여 산출하였다.

[표 2]

본 발명의 범위 내의 실시예 1의 해수 담수화 방법에 의해 얻어진 정화수의 양과 해수를 희석하지 않고 담수화한 비교예 1의 해수 담수화 방법에 의해 얻어진 정화수의 양과는 거의 동일한 정도임에도 불구하고, 실시예 1의 합계 소비 전력은, 비교예 1에 비해 매우 낮은 값을 나타낸다. 또한, 실시예 1의 연간 CO₂ 배출량도, 비교예 1에 비해 매우 낮은 값을 나타낸다.

다음으로, 제2 실시형태에 대하여 구체적으로 설명한다.

(시험예 3)

도 20에 나타낸 바와 같이, 무기성 폐수로서의 철강 폐수인 희석수(200G)와 해수(200A)를 표 3의 양으로 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제1 역침투막 장치(223)에 펌프(24)를 통하여 공급하여 여과 처리하고 투과수인 담수(200C)와 농축수(200D)를 얻었다. 여과 처리 시에 있어서의 제1 펌프(224)로부터 제1 역침투막 장치(223)로의 혼합수의 공급 압력(MPa), 제1 펌프(224)의 소비 전력(W), 투과수인 담수(200C) 및 농축수(200D)의 양(L)을 시산했다. 이들 시산 결과를 표 3 및 도 21에 나타낸다.

그리고, 표 3에 있어서의 단위 동력비란, 무기성 폐수로 희석하고 있지 않은 해수(200A)를 여과 처리하는데 소비한 단위 투과수량당 전력을 100으로 했을 때의 각 혼합수의 단위 투과수량 당 전력의 비를 나타낸다. 또한, 혼합수의 소금 농도의 단위인 %는 질량%를 의미한다.

[표 3]

표 3 혹은 도 21에 나타낸 바와 같이, 해수를 희석수로 희석할수록, 단위 동력비를 작게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 해수 1에 대하여 희석수 0.1 이상으로 함으로써, 소비 전력의 저감 효과가 있는 것을 알 수 있다.

(시험예 4)

실시예 2

실시예 2에서는, 도 22에 나타내는 해수 담수화 장치를 이용하여 다음과 같이 하여 철강 폐수를 응집 침전되어 얻어진 상징수인 침전 처리수를 사용하여 해수(200A)(소금 농도: 3.5질량%)를 담수화했다.

먼저, 100,000 톤/d로 무기성 폐수(200B)로서의 철강 폐수를 침전 처리부(203)에 이송하고, 상기 철강 폐수를 침전 처리부(203)의 침전 분리조(231) 내에서 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수를 생성하고, 상기 침전 처리수를 정밀 여과막을 가지는 제2 제탁 장치(232)에 이송하고 여과 처리하여 투과수를 얻고, 상기 투과수를 제2 펌프(234)를 통하여 제2 역침투막 장치(233)에 이송하고 제2 역침투막 장치(233)를 사용하여 투과수인 정화수(200E) 및 농축수인 침전 처리수를 얻었다. 정화수(200E)는, 70,000 톤/d로 얻어지고, 상기 농축수인 침전 처리수는, 30,000 톤/d로 얻어졌다.

다음으로, 상기 정화수(200E)를 회수하고, 상기 농축수인 침전 처리수를 희석수로서 혼합수 처리부(202)에 이송했다.

그리고, 30,000 톤/d로 해수(200A)를 혼합수 처리부(202)에 이송하고, 상기 농축수인 침전 처리수를 희석수로서 해수(200A)에 혼합하여 혼합수(소금 농도: 1.93질량%)를 얻고, 상기 혼합수를 제1 펌프(224)를 통하여 제1 역침투막 장치(223)에 이송하고 제1 역침투막 장치(223)를 사용하여 투과수인 담수(200C) 및 농축수(200D)를 얻었다. 담수(200C)인 정화수는 34,800 톤/d로 얻어지고, 농축수(200D)는 25,200 톤/d로 얻어졌다.

따라서, 정화수[담수(200C)도 포함]는, 104,800 톤/d로 얻어졌다.

비교예 2

비교예 2에서는, 도 23에 나타내는 해수 담수화 장치를 이용하여 다음과 같이 하여 해수(200A)(소금 농도: 3.5질량%)를 담수화했다.

먼저, 100,000 톤/d로 무기성 폐수(200B)인 철강 폐수를 침전 분리조(207)에 이송하고, 상기 철강 폐수를 침전 분리조(207) 내에서 침전 분리하여 상징수인 침전 처리수(200H)를 생성하였다. 이 침전 처리수(200H)는 방류했다.

그리고, 250,000 톤/d로 해수(200A)를 제1 펌프(208)를 통하여 역침투막 장치(209)에 이송하여 역침투막 장치(209)를 사용하여 투과수인 담수(200I) 및 농축수(200J)를 얻었다. 담수(200I)인 정화수는 100,000 톤/d로 얻어지고, 상기 농축수는 150,000 톤/d로 얻어졌다.

실시예 2 및 비교예 2의 해수 담수화 방법으로 소비한 전력(소비 전력), 얻어진 정화수의 양 등의 결과를 표 4에 나타내었다.

그리고, 얻어진 정화수의 양은, 담수의 양도 포함한 양이다. 합계 소비 전력은, 제1 펌프 및 제2 펌프를 구동하는데 소비된 전력으로 하였다(비교예 2에서는, 제2 펌프를 사용하고 있지 않으므로 제1 펌프를 구동하는데 소비된 전력만으로 하였다). 연간 소비 전력량은, 연간 가동 시간을 330×24시간으로 하여 산출하고. 연간 CO₂ 배출량은, CO₂ 배출원 단위량을 0.41kg-CO₂/kWh로 하여 산출하였다.

[표 4]

본 발명의 범위 내에서 있는 실시예 2의 해수 담수화 방법에 의해 얻어진 정화수의 양과 해수를 희석하지 않고 담수화한 비교예 2의 해수 담수화 방법에 의해 얻어진 정화수의 양은 거의 동일한 정도임에도 불구하고, 실시예 2의 합계 소비 전력은, 비교예 2에 비해 매우 낮은 값을 나타낸다. 또한, 실시예 2의 연간 CO₂ 배출량도, 비교예 2에 비해 매우 낮은 값을 나타내었다.

1: 해수 담수화 장치 2: 혼합수 처리부
3: 생물 처리부 4: 메탄 발효부
5: 농도차 발전부 7: 생물 처리조
8: 제1 펌프 9: 역침투막 장치
10: 제3 제탁 장치 21: 제1 생물 처리조
22: 제1 제탁 장치 23: 제1 역침투막 장치
24: 제1 펌프 25: 수력 터빈
31: 제2 생물 처리조 32: 제2 제탁 장치
33: 제2 역침투막 장치 34: 제2 펌프
35: 담체 35a: 부착체
35b: 지지부 36: 폭기 수단
A: 해수 B: 유기성 폐수
C: 담수 D: 농축수
E: 정화수 F: 공업용수
G: 희석수 H: 생물 처리수
I: 담수 J: 농축수
201: 해수 담수화 장치 202: 혼합수 처리부
203: 침전 처리부 205: 농도차 발전부
207: 침전 분리조 208: 제1 펌프
209: 역침투막 장치 210: 제3 제탁 장치
222: 제1 제탁 장치 223: 제1 역침투막 장치
224: 제1 펌프 225: 수력 터빈
231: 침전 분리조 232: 제2 제탁 장치
233: 제2 역침투막 장치 234: 제2 펌프
200A: 해수 200B: 무기성 폐수
200C: 담수 200D: 농축수
200E: 정화수 200F: 공업용수
200G: 희석수 200H: 침전 처리수
200I: 담수 200J: 농축수
301: 담수 생성 장치 302: 제1 처리부
303: 제2 처리부 304: 신호 전달 기구
321: 제1 역침투막 유닛 322: 제1 펌프
323: 제1 소금 농도 측정 수단 324: 제1 수량 조정 기구
325: 제1 인버터 331: 제2 역침투막 유닛
332: 제2 펌프 333: 제2 소금 농도 측정 수단
334: 제2 수량 조정 기구 335: 제2 인버터
336: 혼합조 300A: 해수
300B: 저염 농도 폐수 300C: 담수
300D: 담수 300E: 농축수
401: 담수 생성 장치 402: 제1 처리부
403: 제2 처리부 421: 제1 역침투막 유닛
422: 제1 펌프 423: 제1 유량 측정 장치
431: 제2 역침투막 유닛 432: 제2 펌프
434: 유량 조정 기구 435: 제2 유량 측정 장치
436: 혼합조 440: 바이패스 라인
400A: 해수 400B: 저염 농도 폐수
400C: 담수 400D: 담수
400E: 농축수

Claims (27)

1. 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하는 해수 담수화 방법으로서,
   유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 제1 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 투과수인 정화수와 농축수를 얻는 폐수 처리 공정,
   상기 농축수를 희석수로서 해수에 혼합하는 혼합 공정, 및
   상기 혼합 공정에 의해 얻어진 혼합수를 제2 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리 공정
   을 실시하여 해수를 담수화하는 해수 담수화 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유기성 폐수를 생물 처리하여 상기 생물 처리수를 얻고, 또한 정밀 여과막, 한외(限外) 여과막, 및 모래 여과 수단 중 적어도 하나를 가지는 제탁(除濁) 장치를 사용하여 여과 처리하여 투과수를 얻고, 상기 투과수를 제1 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 투과수인 정화수와 농축수를 얻는 폐수 처리 공정을 실시하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 농축수를 상기 희석수로서 사용하는, 해수 담수화 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 폐수 처리 공정에서는, 생물 처리하기 위한 생물 처리조 내의 액면(液面) 하에 상기 제탁 장치를 침지막으로서 설치하여 여과 처리하는, 해수 담수화 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 혼합수 처리 공정에서는, 제2 역침투막 장치를 사용하여 여과 처리하기 전에, 정밀 여과막, 한외 여과막, 및 모래 여과 수단 중 적어도 하나를 가지는 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과 처리하는, 해수 담수화 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 혼합수 처리 공정에서는, 제탁 장치를 사용하여 혼합수를 여과 처리하기 전에, 상기 혼합수를 생물 처리하는, 해수 담수화 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   제탁 장치를 사용하여 해수를 여과 처리하고, 상기 혼합 공정에서는, 상기 여과 처리된 상기 해수와 상기 희석수를 혼합하는, 해수 담수화 방법.
7. 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 해수를 담수화하도록 구성되는 해수 담수화 장치로서,
   유기성 폐수를 생물 처리하여 얻어지는 생물 처리수를 제1 역침투막 장치를 사용한 여과 처리에 의해 투과수인 정화수와 농축수를 얻는 생물처리부, 및
   상기 농축수를 희석수로서 해수에 혼합하고, 상기 혼합에 의해 얻어진 혼합수를 제2 역침투막 장치에 공급하여 여과 처리하는 혼합수 처리부
   를 포함하여 이루어지는 해수 담수화 장치.
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