TW201309598A - 水淡化系統以及淡水化方法 - Google Patents

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Akira Sasaki
Kotaro Kitamura
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Abstract

本發明係提供：可將家庭污水做最大範圍的有效利用，並且可降低系統整體的造水成本之水淡化系統以及淡水化方法。本發明的水淡化系統，係將家庭污水或海水予以淡水化的水淡化系統(S)，係具備：令家庭污水穿透過而予以淨化之淨化裝置(1)；令已經穿透過淨化裝置(1)之後的透過水(s5a)再透過，將其鹽分含在第1濃縮水(s6a)中予以除去，並且生成工業用水(s1)之第1RO膜(2)；讓第1濃縮水(s6a)進行濃縮過濾及NF膜過濾的至少其中任何一種前處理之第1前處理裝置(3)；令已經在第1前處理裝置(3)進行過前處理之後的第1被處理水(s7a)穿透過，將其鹽分含在第2濃縮水(s6b)中予以除去，並且生成工業用水(s2)之第2RO膜(4)。

Description

水淡化系統以及淡水化方法
本發明係關於將家庭污水或海水予以淡水化之水淡化系統以及淡水化方法。
近年來，隨著世界性人口的增多以及包含新興國家在內的大區域性產業的進展，在砂漠地帶等區域的飲用水和工業用水的造水需求顯著地增加中。
傳統之用來將海水、家庭污水予以淡水化(淡化)的系統，係有如第7圖所示的水淡化系統S100。
在水淡化系統S100中之使用家庭污水來製造生產水s101(工業用水)的方法，係採用以下所述的方法來進行的。此外，家庭污水的鹽分濃度係0.1%程度。
家庭污水係利用泵浦p101而被送往適用膜分離活性污泥法的MBR(膜生物反應器；Membrane Bioreactor)101，利用MBR101來將家庭污水中的固體成分的活性污泥等予以除去，穿透過MBR101之後的MBR透過水係利用泵浦p102送往低壓RO膜(逆浸透膜；Reverse Osmosis Membrane)102。
此外，穿透過MBR101之後的MBR透過水，鹽分濃度很低，只有0.1%的程度而已，所以低壓RO膜102係可採用：約1~2MPa(百萬帕斯卡)的低壓RO膜。
被泵浦p102壓送的MBR透過水，係藉由穿透過低壓 RO膜102而被淡水化，大約有一半是當成生產水s101(工業用水)而製造出來，剩餘的一半則被當成含有鹽分等的雜質的濃縮水s104而被分離除去。
另一方面，被低壓RO膜102所除去之含有鹽分等的雜質且鹽分濃度被濃縮到0.2%程度的家庭污水的大約1/2容量的濃縮水s104，是被從低壓RO膜102送到攪拌槽104。
在水淡化系統S100中之從海水來製造生產水s102(工業用水)的方法係採用以下所述的方法來進行的。此外，海水的鹽分濃度係3~4%的程度。
海水是利用泵浦p103而被送往UF膜(超濾膜；Ultrafiltration Membrane)103，被UF膜103將粒子除去之後，被送往攪拌槽104。在攪拌槽104中，係將已經穿透過這個UF膜103之後的UF膜透過海水、以及利用前述的低壓RO膜102而從家庭污水被濃縮之後的家庭污水的1/2程度容量的濃縮水s104，一起進行攪拌，因而生成混合水s103，該混合水s103係利用泵浦p104送往中壓RO膜105。
已經穿透過UF膜103之後的UF膜透過海水，雖然其鹽分濃度是3~4%的程度，但是因為受到鹽分濃度為0.2%程度的濃縮水s104所稀釋，因此，中壓RO膜105係可採用：中壓之大約3~5MPa的RO膜(逆浸透膜)。
從攪拌槽104利用泵浦p104送往中壓RO膜105的混合水s103係再藉由穿透過中壓RO膜105而被淡水化，大 約有1/2程度係被當成淡水化之後的生產水s102(工業用水)而生產出來，剩餘的1/2程度則被當成含有鹽分等的雜質的鹵水s105而被分離除去。亦即，所生產出來的生產水s102(工業用水)的量係：海水的1/2再加上家庭污水的1/4程度的容量。
被分離排出去的鹵水s105的量，則是海水的1/2再加上家庭污水的1/4程度的容量。
此外，鹵水s105的壓力能量係被動力回收裝置106將其當成旋轉能量加以回收，並且當成可將迂迴過泵浦p104之後的一部分混合水s103壓送往中壓RO膜105的動力源(能量源)來使用。
傳統的其他水淡化系統，係有第8圖所示的水淡化系統S200。
水淡化系統S200的構成方式為：並不將第7圖的水淡化系統S100中的家庭污水的濃縮水s104送到攪拌槽204，而是分開獨立地執行家庭污水的淡水化與海水的淡水化。
在水淡化系統S200中，海水雖然被UF膜203將粒子除去，但是並未在攪拌槽204接受從家庭污水所輸送過來(第7圖中的家庭污水的濃縮水s104)所稀釋，因此其鹽分濃度較高，約為3~4%。因此，必須採用高壓之大約為6~8MPa的RO膜(逆浸透膜)，也就是高壓RO膜205。
水淡化系統S200，係將家庭污水穿透過低壓RO膜 202來進行淡水化，可獲得家庭污水的大約一半量的生產水s201(工業用水)。另一方面，海水係被UF膜203將粒子除去，再穿透過高壓RO膜205來進行淡水化，可獲得海水的1/2量的生產水s202(飲用水)。
至於其他的結構，則都與第7圖的水淡化系統S100相同，因此，係針對於水淡化系統S100的構成要件，改為標示成200字頭編號中的元件符號，並省略其詳細說明。
此外，本發明相關的先前技術文獻，係有專利文獻1。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特許第4481345號公報
然而，傳統的水淡化系統S100、S200中，係具有下列的問題。
第1個問題是：很難以對應工業用水與飲用水的兩者的需求量都很大的情況。例如：根據第7圖的水淡化系統S100，雖然可增產出工業用水，但是因為在海水淡水化過程中，將濃縮水s104送入到攪拌槽104中，因此無法當作飲用水使用。
另一方面，根據第8圖的水淡化系統S200，雖然可 以製造出飲用水(生產水s202)，但是，若想要增加工業用水量的話，就必須要增加家庭污水的取水量。因此，在於家庭污水的量受限的地帶，就難以達成工業用水的增加水量。
第2個問題是：當家庭污水的流入量變動很大的情況下，水淡化系統S100、S200都不是能夠對應家庭污水的流入量變動的結構。因此，無法充分對應家庭污水的流入量的變動。
第3個問題是：雖然是將家庭污水予以淡水化的這種作法的造水成本較為低廉，但是，並不是設計成可有效地利用家庭污水的結構，因此系統整體的造水成本容易上揚。
例如：根據第8圖的水淡化系統S200，雖然收取到的家庭污水的一半係成為生產水s201(工業用水)，但是，卻有一半是成為鹵水而被排放到系統之外。另一方面，根據第7圖的水淡化系統S100，家庭污水之中有一半是變成生產水s101(工業用水)，家庭污水的一半量的濃縮水s104，該濃縮水s104的一半量雖然是變成生產水s102(工業用水)，但是，濃縮水s104的一半量卻是成為鹵水而被排放到系統之外。
結果，雖然家庭污水，有3/4量可作為工業用水來加以利用，但是，即使是在水淡化系統S100之中，還是並未將家庭污水做最大範圍(可及範圍)的有效利用。
另一方面，增加海水的取水量來代替家庭污水的作法 係會耗費成本，因此，增加海水的取水量的作法，是造成系統整體的造水成本上昇的原因。
本發明係有鑒於上述實際狀況，其目的是要提供：可將家庭污水做最大範圍的有效利用，並且可降低系統整體的造水成本之水淡化系統以及淡水化方法。
為了達成上述目的，本案的第1發明的水淡化系統，係將家庭污水或海水予以淡水化的水淡化系統，係具備：令前述家庭污水穿透過而予以淨化之淨化裝置、令已經穿透過前述淨化裝置之後的透過水再穿透過，將其鹽分含在第1濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之第1RO膜、讓前述第1濃縮水進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之第1前處理裝置、令已經在前述第1前處理裝置進行過前處理之後的第1被處理水穿透過，將其鹽分含在第2濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之第2RO膜。
本案的第3發明的淡水化方法，係用來實現第1發明的水淡化系統的方法。
本案的第2發明的水淡化系統，係將家庭污水或海水予以淡水化的水淡化系統，係具備：令前述家庭污水穿透過而予以淨化之淨化裝置、令已經穿透過前述淨化裝置之後的透過水再穿透過，將其鹽分含在濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之複數個RO膜、讓被前述複數個RO 膜的任何一個RO膜所除去後的濃縮水，進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之單數個或複數個前處理裝置。
本案的第4發明的淡水化方法，係用來實現第2發明的水淡化系統的方法。
根據本發明的水淡化系統以及淡水化方法，係可達成：可將家庭污水做最大範圍的有效利用，並且可降低系統整體的造水成本之水淡化系統以及淡水化方法。
茲佐以圖式，說明本發明的實施方式如下。
〔實施方式1〕
第1圖係本發明的實施方式1的水淡化系統的概念性結構圖。
實施方式1的水淡化系統S，係具備：用以從家庭污水來製造出工業用水s1、s2的工業用水造水系統Sa、以及用以從海水來製造出飲用水s3的飲用水造水系統Sb。
水淡化系統S的工業用水造水系統Sa，為了生成工業用水s1，係具備：令家庭污水穿透過以除去固體成分和細菌等而予以淨化的MBR(膜生物反應器；Membrane Bioreactor)1、以及令家庭污水穿透過而將家庭污水中所 含的鹽分和離子等的雜質予以除去，而進行淡水化的第1低壓RO膜(逆浸透膜；Reverse Osmosis Membrane)2。
此外，工業用水造水系統Sa，為了生成工業用水s2，係具備：令被第1低壓RO膜2所分離的家庭污水濃縮水s6a穿透過，以進行凝集過濾或/及NF處理的前處理裝置3、令在前處理裝置3已經過前處理之後的被處理水s7a穿透過，而將被處理水s7a所含有的鹽分和離子等的雜質予以除去，進行淡水化的第2低壓RO膜(逆浸透膜；Reverse Osmosis Membrane)4。
MBR1係進行固液分離，從家庭污水中將固體成分和細菌等予以除去而加以淨化。
RO膜(逆浸透膜)係可讓水通過，但是鹽分之類的低分子物質和離子則不易通過的半透膜。第1低壓RO膜2是因為家庭污水的鹽分濃度很低只有0.1%的程度之故，所以可藉由令家庭污水穿透過(進行過濾)，而只要以較低的透過壓(滲透壓)大約1~2MPa(百萬帕斯卡)即可將鹽分等予以除去的低壓的RO膜。
前處理裝置3係具有：凝集過濾及/或NF處理的功能。
前處理裝置3的凝集過濾，係對於家庭污水濃縮水s6a進行凝集過濾，而減少浮渣量，以除去氰基(CN)化合物之類的有害物質和鉻之類的重金屬。
前處理裝置3的NF處理，係使用NF膜所進行的處理。NF膜(奈米級過濾膜；Nanofiltration Membrane)係 對於元素、離子具有選擇性，可藉由令家庭污水穿透過(進行過濾)，而將具有毒性的氰基(CN)化合物之類的低分子的雜質和微生物予以除掉。
第2低壓RO膜4係因為被處理水s7a的鹽分濃度很低，只有0.2%程度而已，藉由讓家庭污水穿透過(進行過濾)，只要以約1~2MPa(百萬帕斯卡)之較低的透過壓(滲透壓)就可將鹽分等予以除去的低壓的RO膜。
另一方面，在水淡化系統S中，用來製造飲用水的飲用水造水系統Sb，係具備下列的構成要素。
飲用水造水系統Sb係具備：令海水穿透過而將海水所含有的粒子予以除去的UF膜(超濾膜；Ultrafiltration Membrane)5、將已經穿透過UF膜5且粒子已經被除去之後的海水進行攪拌均勻的攪拌槽6、將含在粒子已經被除去且呈現均勻一致的海水中的鹽分和離子等的雜質予以除去，以進行淡水化的高壓RO膜7。
UF膜(超濾膜)5係藉由讓海水穿透過(進行過濾)，依據該膜的孔徑與海水中的除去對象物質之分子的大小，來進行分子大小程度的篩選，而將海水中的粒子予以除去。
高壓RO膜7係因為海水的鹽分濃度是3~4%程度，所以必須利用約6~8MPa(百萬帕斯卡)之較高的海水透過壓(滲透壓)來令海水穿透過(進行過濾)，而將海水的鹽分等予以除去的高壓的RO膜(逆浸透膜)。
接下來，說明在水淡化系統S的工業用水造水系統 Sa中，從家庭污水來製造工業用水s1、s2的造水過程。
家庭污水係被泵浦p1壓送到工業用水造水系統Sa內，被給送到MBR1。家庭污水係藉由穿透過MBR1而使得活性污泥浮渣和細菌等被除去。
穿透過MBR1之後的家庭污水的MBR透過水s5a，係被泵浦p2給送到第1低壓RO膜2，藉由穿透過第1低壓RO膜2，使得含有鹽分和離子等的雜質之家庭污水濃縮水s6a被除去，而被淡水化，因而製造生產出工業用水s1。
係可獲得家庭污水的1/2程度的量的工業用水s1，另一方面，家庭污水的剩餘的量，亦即，家庭污水的1/2程度的量，係被當成含有鹽分和離子等的雜質的家庭污水濃縮水s6a而被除去。
被第1低壓RO膜2所分離後的家庭污水濃縮水s6a，係被給送到前處理裝置3，在前處理裝置3中，進行凝集過濾及/或NF處理，使得浮渣成分和氰基化合物等被除去。家庭污水濃縮水s6a在前處理裝置3被進行前處理之後的被處理水s7a，係被泵浦p3給送到第2低壓RO膜4，藉由穿透過第2低壓RO膜4，使得含有鹽分和離子等的雜質之被處理濃縮水s6b被除去，因而被淡水化，而製造生產出工業用水s2。
係可獲得家庭污水濃縮水s6a的1/2程度的量的工業用水s2，另一方面，家庭污水的剩餘的量，亦即，家庭污水濃縮水s6a的1/2程度的量，係被當成含有鹽分和離子等的雜質的被處理濃縮水s6b而被除去。因為家庭污水濃 縮水s6a是家庭污水的1/2程度，所以可獲得的工業用水s2的量是家庭污水的1/4程度。
就結果而言，可獲得家庭污水的1/2程度量的工業用水s1，而且又可獲得家庭污水的1/4程度量的工業用水s2，所以可獲得大約3/4家庭污水的容量之工業用水。
接下來，說明在水淡化系統S的飲用水造水系統Sb中，從海水來製造飲用水s3的造水過程。
海水係被泵浦p4壓送到飲用水造水系統Sb內，被給送到UF膜5。海水係藉由穿透過UF膜5，使得海水中的粒子被除去。被UF膜5除去粒子之後的海水，亦即，UF膜透過海水s5b係在攪拌槽6進行攪拌而呈均勻一致。
然後，攪拌後的UF膜透過海水s5b係被泵浦p5給送到高壓RO膜7。UF膜透過海水s5b係藉由穿透過高壓RO膜7，而大約有一半的量係被當成含有鹽分和離子等的雜質的鹵水S8而被除去，剩餘的一半的量是被當成淡水化後的飲用水s3而生產出來。
因此，可從海水中製造出大約一半量的飲用水s3。
根據實施方式1的水淡化系統S，係利用工業用水造水系統Sa可獲得家庭污水的約3/4量的工業用水，並且利用飲用水造水系統Sb，可藉由增加無窮止盡的海水的取水量，而可增產出飲用水的量。
因此，可適合於工業用水與飲用水的需求都很大的情況。
又，當家庭污水的流入量的變動很大的情況下，亦可 製造出家庭污水的約3/4的量之工業用水，因此可藉由將所製造出來的工業用水儲存起來以進行對應。此外，當家庭污水的量很少的情況下，還是可製造出家庭污水的約3/4的量之工業用水，因此可有效地利用少量的家庭污水來製造出很多的工業用水。因此，可提高家庭污水的再利用率。
又，在穿透過第2低壓RO膜4之前，家庭污水濃縮水s6a係在前處理裝置3進行凝集過濾及/或NF處理，因此，可以事先預防在後段的第2低壓RO膜4發生網孔堵塞的現象。
此外，在實施方式1中，雖然是舉例說明了在水淡化系統S中具備了工業用水造水系統Sa與飲用水造水系統Sb的例子，但是，亦可如第2圖所示般地，將水淡化系統S’製作成只具備了工業用水造水系統Sa而已。
〔實施方式2〕
第3圖係本發明的實施方式2的水淡化系統的概念性結構圖。
實施方式2的水淡化系統2S，係針對於實施方式1的水淡化系統S的工業用水造水系統Sa，在第2前處理裝置3a、第3低壓RO膜4a之外，又多增加一段，將低壓RO膜以三段的方式來構成，將前處理裝置以兩段的方式來構成。
至於其他的結構，都是與實施方式1相同，因此針對 於相同的構成要素，都標示與實施方式1相同的元件符號，並且省略其詳細說明。
水淡化系統2S係具有：用以從家庭污水來製造出工業用水s1、s2、s2a的工業用水造水系統2Sa，該工業用水造水系統2Sa係具備：三段的低壓RO膜以及兩段的前處理裝置。又，水淡化系統2S係與實施方式1同樣地，具備：用以從海水來製造出飲用水s3的飲用水造水系統Sb。
水淡化系統2S的工業用水造水系統2Sa，係在實施方式1的工業用水造水系統Sa之中，又具備：對於被第2低壓RO膜4所除去的被處理濃縮水s6b進行前處理的第2前處理裝置3a、以及令在第2前處理裝置3a進行過前處理之後的第2被處理濃縮水s7b穿透過的第3低壓RO膜4a。
第2前處理裝置3a係進行與前處理裝置3同樣的凝集過濾及/或NF處理的裝置。
第2前處理裝置3a的凝集過濾，係如前述般地，係對於被處理濃縮水s6b進行凝集過濾而減少浮渣成分，以除去氰基(CN-)化合物之類的有害物質和鉻等的重金屬。
第2前處理裝置3a的NF處理，係如前述般地，係使用NF膜來進行處理，藉由令被處理濃縮水s6b穿透過NF膜，而將氰基(CN-)化合物之類的低分子的雜質和微生物予以除去。
第3低壓RO膜4a係因為家庭污水的鹽分濃度很低只有0.4%程度而已，可採用只要約1~2MPa(百萬帕斯卡)之較低的透過壓就可令家庭污水穿透過(進行過濾)，而將鹽分等予以除去的低壓的RO膜。
接下來，說明在第3圖所示的水淡化系統2S的工業用水造水系統2Sa中，由家庭污水來製造工業用水s1、s2、s2a的造水過程。
家庭污水係被泵浦p1壓送到工業用水造水系統2Sa內，被給送到MBR1。家庭污水係藉由穿透過MBR1(被過濾)而使得活性污泥浮渣和細菌等被除去。
已經穿透過MBR1之後的家庭污水之MBR透過水s5a，係被泵浦p2給送到第1低壓RO膜2，藉由穿透過第1低壓RO膜2，而將含有鹽分和離子等的雜質的家庭污水濃縮水s6a除去，因而被淡水化，而製造生產(生成)出工業用水s1。
係可獲得家庭污水的1/2程度的量的工業用水s1，另一方面，家庭污水的剩餘的量，亦即，家庭污水的1/2程度的量，係被當成含有鹽分和離子等的雜質的被處理濃縮水s6a而被除去。
被第1低壓RO膜2所分離後的家庭污水濃縮水s6a，係被送到前處理裝置3，在前處理裝置3中，進行凝集過濾及/或NF處理，將浮渣成分和氰基化合物等予以除去。家庭污水濃縮水s6a在前處理裝置3中被進行前處理之後的被處理水s7a，係被泵浦p3給送到第2低壓RO膜4 ，藉由穿透過第2低壓RO膜4，使得含有鹽分和離子等的雜質的被處理濃縮水s6b被除去，而被淡水化，因而製造生產(生成)工業用水s2。
係可獲得被處理水s7a的1/2程度的量的工業用水s2，另一方面，被處理水s7a的剩餘的量，亦即，被處理水s7a的1/2程度的量，是被當成含有鹽分和離子等的雜質的被處理濃縮水s6b而被除去。
因為被處理水s7a的量是家庭污水的1/2程度的量，因此，工業用水s2係可獲得家庭污水的1/4程度的量。
被第2低壓RO膜4所除去的被處理濃縮水s6b，係被送到第2前處理裝置3a，在第2前處理裝置3a中，被進行凝集過濾及/或NF處理，將浮渣成分和氰基化合物等予以除去。被處理濃縮水s6b在第2前處理裝置3a被進行了前處理之後的第2被處理水s7b，被泵浦p3a給送到第3低壓RO膜4a，藉由穿透過第3低壓RO膜4a，使得含有鹽分和離子等的雜質的第2被處理濃縮水s6c被除去，因而被淡水化，而製造生產(生成)工業用水s2a。
工業用水s2a的量，係可獲得第2被處理水s7b的1/2程度的量，另一方面，第2被處理水s7b的剩餘的量，亦即，第2被處理水s7b的1/2程度的量，係被當成含有鹽分和離子等的雜質的第2被處理濃縮水s6c而被除去。
因為第2被處理水s7b是家庭污水的1/4程度的量，所以可獲得的工業用水s2a的量是家庭污水的1/8程度的 量。
就結果而言，工業用水s1係可獲得家庭污水的1/2程度的量，而且工業用水s2係可獲得家庭污水的1/4程度的量，又，工業用水s2a係可獲得家庭污水的1/8程度的量，因此，可獲得相當於家庭污水的大約7/8容量的工業用水。
根據實施方式2，係將前處理裝置採用兩段式，並且將低壓RO膜採用三段式的構成方式，所以可獲得的工業用水的量，是能夠取得的家庭污水的大約7/8的容量，因此可由家庭污水生產出更多的工業用水。
至於其他方面，則是可獲得與實施方式1相同的作用效果。
此外，在實施方式2中，雖然是舉例說明了在水淡化系統2S中具備了工業用水造水系統2Sa與飲用水造水系統Sb的例子，但是亦可製作成如第4圖所示般地，在水淡化系統2S’中只具備了工業用水造水系統2Sa而已的結構。
又，在實施方式2中，雖然是舉例說明了將前處理裝置採用兩段式，將低壓RO膜採用三段式的構成方式的例子，但是亦可製作成：將前處理裝置採用三段以上，將低壓RO膜採用四段以上之與實施方式2同樣的構成方式。如此一來，即可由家庭污水生產(生成)更多的工業用水。
〔實施方式3〕
第5圖係本發明的實施方式3的水淡化系統的概念性結構圖。
實施方式3的水淡化系統3S的構成方式，係設置了可將實施方式1、2所說明的複數段的前處理裝置、複數段的低壓RO膜，切換成任意的段數之工業用水量切換手段(切換手段)。
至於其他的結構，是與實施方式1、2的水淡化系統S、2S相同，因此針對於相同的構成要素，都標示與實施方式1相同的元件符號，並且省略其詳細說明。
水淡化系統3S係具備：用以由家庭污水來製造工業用水s1、s2、s2a、s2b、...的工業用水造水系統3Sa；以及用以從海水來製造飲用水s3的飲用水造水系統Sb。前述工業用水造水系統3Sa係具備：複數段的低壓RO膜、複數段的前處理裝置、工業用水量切換手段等。
第1低壓RO膜2、第2低壓RO膜4、第3低壓RO膜4a、第4低壓RO膜4b、...，因為是分別對應家庭污水的鹽分濃度很低只有0.1%、0.2%、0.4%、0.8%、...程度而已，因此只要大約1~2MPa(百萬帕斯卡)之較低的透過壓，即可令家庭污水穿透過(進行過濾)而將鹽分等予以除去之低壓的RO膜。
前處理裝置3、第2前處理裝置3a、第3前處理裝置3b、...分別是可進行凝集過濾及/或NF處理的裝置。凝集過濾係如前所述般地，係將鹵水(濃縮水)進行凝集過濾 而減少浮渣成分，或者將氰基(CN-)化合物等的有害物質和鉻等的重金屬予以除去。NF處理係如前所述般地，係藉由令鹵水(濃縮水)穿透過NF膜(進行過濾)，而將氰基(CN-)化合物等的低分子的雜質和微生物予以除去。
作為工業用水量切換手段，係具有：水閥v1、v2、...以及用以切換水閥v1、v2、v3、...的流路之切換控制裝置9。
水閥v1、v2、v3、...係三向閥，係分別可將來自第1低壓RO膜2、第2低壓RO膜4、第3低壓RO膜4a、第4低壓RO膜4b、...的鹵水(濃縮水)切換成：將其排水出去，或者將其流放到下一段的前處理裝置3、第2前處理裝置3a、第3前處理裝置3b...。此外，水閥v1、v2、...到底是要切換成：排水出去？或是流放到下游的前處理裝置？只要將兩種狀態之中，持續時間較長的一方，當成正常狀態來設定即可。
切換控制裝置9係用來控制：水閥v1、v2、v3、...的切換之控制裝置，可進行切換控制而將各水閥v1、v2、v3、...切換成：讓分別來自第1低壓RO膜2、第2低壓RO膜4、第3低壓RO膜4a、...的鹵水，被排水出去？或者是被流放到下一段的前處理裝置3、第2前處理裝置3a、第3前處理裝置3b、...。
切換控制裝置9係被收納設在用以控制整個水淡化系統3S的未圖示的控制器內。具體而言，切換控制裝置9 係由：微電腦(microcomputer)、A/C暨D/C轉換器之類的介面電路、用以切換水閥v1、v2、v3、...的動作之電流控制電路等所構成。水閥v1、v2、v3、...的切換動作係被寫在被記憶在微電腦的ROM(唯讀記憶體；Read Only Memory)內的控制程式中。
切換控制裝置9的控制係採用下列的模式。
第1模式係將水閥v1切換到排水側。至於其他的水閥v2、v3、...，則是因為上游的水閥v1，家庭污水濃縮水s6a被排水出來，所以無論是切換到任何一側都可以。
藉此，可以從家庭污水，獲得令MBR透過水s5a再穿透過第1低壓RO膜2之後的工業用水s1。
第2模式，是只將水閥v1切換成打開朝向第2低壓RO膜4的流路，另一方面，將水閥v2切換到排水側。至於其他的水閥v3、...，則是因為被處理濃縮水s6b在上游的水閥v2已經被排水出去了，所以無論是切換到哪一側都可以。
藉此，可以從家庭污水獲得：因MBR透過水s5a穿透過第1低壓RO膜2之後的工業用水s1、以及在前處理裝置3被進行前處理之後的被處理水s7a穿透過第2低壓RO膜4之後的工業用水s2。
第3模式，是將水閥v1、v2分別切換成打開朝向第2低壓RO膜4、第3低壓RO膜4a的流路，另一方面，將水閥v3切換到排水側。至於其他的水閥，則是因為被處理濃縮水s6c已經被上游的水閥v3所排水出去了，所以 無論是切換到哪一側都可以。
藉此，可以從家庭污水獲得：讓MBR透過水s5a穿透過第1低壓RO膜2之後的工業用水s1、讓在前處理裝置3已經做過前處理之後的被處理水s7a穿透過第2低壓RO膜4之後的工業用水s2、讓在第2前處理裝置3a已經過過前處理之後的第2被處理水s7b穿透過第2低壓RO膜4a之後的工業用水s2a。
第4模式，是將水閥v1、v2、v3分別切換成打開朝向第2低壓RO膜4、第3低壓RO膜4a的流路，另一方面，其他的水閥則是切換到排水側。
藉此，可以從家庭污水獲得：MBR透過水s5a穿透過第1低壓RO膜2之後的工業用水s1、讓在前處理裝置3已經做過前處理後的被處理水s7a穿透過第2低壓RO膜4之後的工業用水s2、讓在第2前處理裝置3a已經做過前處理後的第2被處理水s7b穿透過第2低壓RO膜4a之後的工業用水s2a、以及讓在第3前處理裝置3b已經做過前處理後的第3被處理水s7c穿透過第4低壓RO膜4b之後的工業用水s2a。此外，在第4低壓RO膜4b時，第3被處理濃縮水s6d係被除去。
以下，以同樣的方式，將任意數目的水閥朝向低壓RO膜側打開，即可增加工業用水的水量。
根據實施方式3，係設有：複數段的低壓RO膜、複數段的前處理裝置、可將鹵水(濃縮水)切換成流到下一段的低壓RO膜或者予以排水出去的切換水閥v1、v2、v3 、...以及用來控制該等水閥的切換之切換控制裝置9，因此，可根據工業用水的需求量或者家庭污水量的多寡而自由地改變可以獲得的工業用水量。
至於其他方面，則是可獲得與實施方式1、2相同的作用效果。
此外，在實施方式3中，雖然是舉例說明了：在水淡化系統3S中，具備了工業用水造水系統3Sa與飲用水造水系統Sb的例子，但是，亦可如第6圖所示般地，製作成在水淡化系統3S’中只具備工業用水造水系統3Sa的結構。
又，在實施方式3所說明的例子，係在工業用水量切換手段中，前處理裝置係區分成兩段，將低壓RO膜區分成三段的構成方式的例子，但是，亦可製作成：將前處理裝置區分成三段以上，將低壓RO膜區分成四段以上之與實施方式2相同的構成方式。如此一來，可以從家庭污水生產出更多的工業用水。
此外，實施方式3所說明的工業用水量切換手段(切換手段)(水閥v1、v2、v3、...、切換控制裝置9)的構成方式，當然也可以適用在實施方式1、2。
又，在前述實施方式所舉出的例子中，用來淨化家庭污水的淨化裝置係採用MBR1，但是，亦可適用MBR以外的淨化裝置，例如：自然沉澱法、砂過濾法、消毒法等。
此外，在前述實施方式的說明中所使用的數值只是其中的一例而已，並不是限定為非這些數值不可。
1‧‧‧MBR(淨化裝置)
2‧‧‧第1低壓RO膜(第1RO膜、RO膜)
3‧‧‧前處理裝置(第1前處理裝置、前處理裝置)
3a‧‧‧第2前處理裝置(第2前處理裝置、前處理裝置)
3b‧‧‧第3前處理裝置(第1前處理裝置、前處理裝置)
4‧‧‧第2低壓RO膜(第2RO膜、RO膜)
4a‧‧‧第3低壓RO膜(第3RO膜、RO膜)
4b‧‧‧第4低壓RO膜(第4RO膜、RO膜)
5‧‧‧UF膜
7‧‧‧高壓RO膜(RO膜)
9‧‧‧切換控制裝置(切換手段)
S、2S、3S、S’、2S’、3S’‧‧‧水淡化系統
s1、s2、s2a、s2b‧‧‧工業用水
s3‧‧‧飲用水
s5a‧‧‧MBR透過水(透過水)
s5b‧‧‧UF膜透過海水(處理水)
s6a‧‧‧家庭污水濃縮水(第1濃縮水、濃縮水)
s6b‧‧‧被處理濃縮水(第2濃縮水、濃縮水)
s6c‧‧‧第2被處理濃縮水(第3濃縮水、濃縮水)
s6d‧‧‧第3被處理濃縮水(濃縮水)
s7a‧‧‧被處理水(第1被處理水)
s7b‧‧‧第2被處理水(第2被處理水)
v1、v2、v3‧‧‧水閥(切換手段)
第1圖係本發明的實施方式1的水淡化系統的概念性結構圖。
第2圖係本發明的實施方式1的變形方式的水淡化系統的概念性結構圖。
第3圖係本發明的實施方式2的水淡化系統的概念性結構圖。
第4圖係本發明的實施方式2的變形方式的水淡化系統的概念性結構圖。
第5圖係本發明的實施方式3的水淡化系統的概念性結構圖。
第6圖係本發明的實施方式3的變形方式的水淡化系統的概念性結構圖。
第7圖係傳統的水淡化系統的概念性結構圖。
第8圖係傳統的其他水淡化系統的概念性結構圖。
1‧‧‧MBR
2‧‧‧第1低壓RO膜
3‧‧‧前處理裝置
4‧‧‧第2低壓RO膜
5‧‧‧UF膜
6‧‧‧攪拌槽
7‧‧‧高壓RO膜
S‧‧‧水淡化系統
s1‧‧‧工業用水
s2‧‧‧工業用水
s3‧‧‧飲用水
s8‧‧‧鹵水
Sa‧‧‧家庭污水
Sb‧‧‧海水
s5a‧‧‧MBR透過水
s5b‧‧‧UF膜透過海水
s6a‧‧‧家庭污水濃縮水
s6b‧‧‧被處理濃縮水
s7a‧‧‧被處理水
p1、p2、p4、p5‧‧‧泵浦

Claims (10)

  1. 一種水淡化系統，係將家庭污水或海水予以淡水化的水淡化系統，其特徵為，具備：令前述家庭污水穿透過而予以淨化之淨化裝置、令已經穿透過前述淨化裝置之後的透過水再穿透過，將其鹽分含在第1濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之第1RO膜、讓前述第1濃縮水進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之第1前處理裝置、令已經在前述第1前處理裝置進行過前處理之後的第1被處理水穿透過，將其鹽分含在第2濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之第2RO膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的水淡化系統，其中，具備：讓前述第2濃縮水進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之第2前處理裝置、令已經在前述第2前處理裝置進行過前處理之後的第2被處理水穿透過，將其鹽分含在第3濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之第3RO膜。
  3. 一種水淡化系統，係將家庭污水或海水予以淡水化的水淡化系統，其特徵為，具備：令前述家庭污水穿透過而予以淨化之淨化裝置、令已經穿透過前述淨化裝置之後的透過水再穿透過，將其鹽分含在濃縮水中予以除去，並且生成工業用水之複 數個RO膜、讓被前述複數個RO膜的任何一個RO膜所除去後的濃縮水，進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之單數個或複數個前處理裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所述的水淡化系統，其中，具備：設在被前述RO膜所除去的濃縮水側的下游之切換手段，該切換手段可進行切換而將該濃縮水予以排水，或者予以流放到下游的前述前處理裝置。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項的任一項所述的水淡化系統，其中，具備：令前述海水穿透過而將該海水中的粒子予以除去之UF膜、令已經穿透過前述UF膜之後的處理水再穿透過，而將該處理水的鹽分除去，並且生成飲用水之RO膜。
  6. 一種淡水化方法，係將家庭污水或海水予以淡水化的淡水化方法，其特徵為：令前述家庭污水穿透過淨化裝置與第1RO膜而生成工業用水，讓被前述第1RO膜所除去後的第1濃縮水進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之後，令其穿透過第2RO膜而生成工業用水。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的淡水化方法，其中，讓被前述第2RO膜所除去後的第2濃縮水，進行濃縮過 濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理之後，令其穿透過第3RO膜而生成工業用水。
  8. 一種淡水化方法，係將家庭污水或海水予以淡水化的淡水化方法，其特徵為：令前述家庭污水穿透過淨化裝置而予以淨化，並且反覆地執行：令已經穿透過前述淨化裝置之後的透過水再穿透過RO膜而生成工業用水的過程、以及讓被前述RO膜所除去後的濃縮水進行濃縮過濾以及NF膜過濾的至少其中一種前處理的過程。
  9. 如申請專利範圍第6項至第8項的任一項所述的水淡化方法，其中，係在被前述RO膜所除去的濃縮水側的下游進行切換，以將該濃縮水予以排水出去，或者予以流放到在下游所進行的前述前處理。
  10. 如申請專利範圍第6項至第8項的任一項所述的水淡化方法，其中，令前述海水穿透過UF膜與RO膜而生成飲用水。
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