WO2016043259A1 - 造水装置および造水方法 - Google Patents

造水装置および造水方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2016043259A1
WO2016043259A1 PCT/JP2015/076439 JP2015076439W WO2016043259A1 WO 2016043259 A1 WO2016043259 A1 WO 2016043259A1 JP 2015076439 W JP2015076439 W JP 2015076439W WO 2016043259 A1 WO2016043259 A1 WO 2016043259A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
draw solution
water
solution
evaporator
chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/076439
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昌平 合田
櫻井　秀彦
Original Assignee
東洋紡株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東洋紡株式会社 filed Critical 東洋紡株式会社
Publication of WO2016043259A1 publication Critical patent/WO2016043259A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents

Definitions

  • the present invention relates to a fresh water generator and a fresh water generation method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-272668
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-289976
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2013-509288.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-307447
  • a method for generating fresh water for beverages or the like without discharging the high-concentration concentrated salt water generated in the evaporator to the outside is used.
  • the concentrated salt water is supplied as a draw solution (high osmotic pressure solution) to a semipermeable membrane permeator (forward osmosis treatment device), and water in the feed solution (seawater) is recovered in the draw solution, and then forward osmosis treatment is performed.
  • a fresh water generator and a fresh water method characterized in that a diluted draw solution is refluxed as treated water to an evaporator.
  • a flow path of a draw solution (the concentrated salt water transfer line 26, the concentrated salt water supply line 61 shown in FIGS. 3 and 4),
  • the concentrated salt water chamber 31 and the reflux pipe line 71) are closed flow paths that are not directly supplied with seawater.
  • NaCl in the concentrated salt water (draw solution) supplied into the concentrated salt water chamber 31 of the forward osmosis treatment device (semi-permeable membrane permeator) 3 gradually moves to the feed solution side by reverse diffusion in the forward osmosis treatment device.
  • the concentration of NaCl in the draw solution gradually decreases due to movement and long-term operation, there is a problem that the water recovery efficiency in the forward osmosis treatment apparatus gradually decreases because NaCl is not particularly replenished.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can produce fresh water for beverages or the like without discharging high-concentration concentrated salt water generated in an evaporation device to the outside.
  • An object of the present invention is to provide a fresh water generating apparatus and a fresh water generating method combining an evaporation method and a forward osmosis treatment, which can prevent a reduction in water recovery efficiency due to water.
  • the present invention includes an evaporation device that evaporates and concentrates a draw solution containing sodium chloride and generates condensed water by condensing the generated water vapor, A draw solution chamber partitioned by a semipermeable membrane that allows water to pass therethrough, and a feed solution chamber into which the draw solution concentrated by the evaporator is guided, and a feed solution chamber into which a feed solution having a lower sodium chloride concentration than the draw solution is guided.
  • a forward osmosis treatment device A reflux mechanism for refluxing the draw solution diluted with water permeated from the feed solution chamber through the semipermeable membrane to the evaporator; A nanofiltration membrane device; And a draw solution replenishment mechanism that replenishes the flow path of the draw solution with descaled seawater from which scale components have been removed using the nanofiltration membrane device.
  • the draw solution replenishment mechanism preferably replenishes the flow path of the draw solution with the descaling seawater downstream of the forward osmosis treatment device and upstream of the evaporation device. Moreover, it is preferable to use the said descaling seawater as said feed solution.
  • the present invention provides a draw solution concentration step of supplying a draw solution containing sodium chloride to the evaporator and evaporating and concentrating;
  • a condensed water generating step for generating condensed water by condensing water vapor generated in the evaporator;
  • a forward osmosis treatment device having a dilution step of diluting the draw solution with water that has permeated from the feed solution chamber through the semipermeable membrane;
  • the present invention also relates to a fresh water generation method comprising a draw solution replenishment step of replenishing the flow path of the draw solution with descaled seawater from which scale components have been removed using a nanofiltration membrane device.
  • fresh water for beverages and the like can be generated without discharging the concentrated high-concentration salt water generated in the evaporation device to the outside, and the water recovery efficiency by the forward osmosis treatment device is reduced. It is possible to provide a fresh water generation apparatus and a fresh water generation method that can prevent the evaporation method and forward osmosis treatment.
  • FIG. 1 It is a schematic structure figure showing a fresh water generator concerning one embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram which shows the modification of the fresh water generator which concerns on one Embodiment of this invention. It is the elements on larger scale which show roughly a part of evaporator of the fresh water generator shown in FIG. It is a schematic block diagram which shows the conventional fresh water generator.
  • Drawing 1 is a schematic structure figure of fresh water generator 1 concerning one embodiment of the present invention.
  • the fresh water generator 1 includes a multi-effect evaporation device 2 and a forward osmosis treatment device 3.
  • the evaporation apparatus 2 includes a plurality of evaporators 2a to 2d and a condensing unit 29.
  • the plurality of evaporators 2a to 2d are connected in series.
  • each of the evaporators 2a to 2d includes a sealed evaporation chamber 21, an indirect heater 22, and a spray nozzle 23 for spraying a draw solution (treated water) containing sodium chloride.
  • the bottom of the evaporation chamber 21 is a concentrated salt solution (concentrated draw solution) after a part of the draw solution sprayed from the spray nozzle 23 to the heat transfer tube 221 evaporates as water vapor by the heat exchange action of the heat transfer tube 221. ) Is stored in the concentrated salt water storage unit 24.
  • generated concentrated salt water outside is provided in the bottom part of the evaporation chamber 21.
  • a steam discharge portion 25 a is provided for discharging water vapor generated on the outer surface of the heat transfer tube 221 by the heat exchange action of the heat transfer tube 221 to the outside.
  • the indirect heater 22 includes a plurality of heat transfer tubes 221 provided in the evaporation chamber 21, and a first header 222 and a second header 223 respectively connected to both ends of the plurality of heat transfer tubes 221.
  • the first header 222 includes a steam introduction part 25b for introducing steam into the heat transfer pipe 221 and a condensed water introduction part 27a for introducing condensed water generated in the heat transfer pipe 221 of another evaporator.
  • the 2nd header 223 is provided with the condensed water discharge part 27b which discharges the condensed water produced
  • the spray nozzle 23 is disposed above the indirect heater 22 and is a spray mechanism that sprays the draw solution toward the outer surface of the heat transfer tube 221.
  • the vaporization of the preceding stage is performed so that the steam generated in the preceding evaporator can be guided as a heat source into the heat transfer tube 221 of the evaporator on the next stage.
  • a steam discharge part 25 a in the can and a steam introduction part 25 b in the latter stage evaporator are connected via a steam line 25.
  • the concentrated salt water discharge part 26a in the preceding stage evaporator and the subsequent stage so that the concentrated salt water generated in the preceding stage evaporator and stored in the concentrated salt water storage part 24 is guided to the spray nozzle 23 in the latter stage side evaporator.
  • the evaporator spray nozzle 23 is connected via a concentrated salt water transfer pipe 26.
  • the condensed water generated in the heat transfer tube 221 in the previous stage evaporator and stored in the second header 223 is guided into the first header 222 of the indirect heater 22 in the second stage evaporator, A condensed water discharge part 27 b in the former evaporator and a condensed water introduction part 27 a in the latter evaporator are connected via a condensed water pipe 27.
  • a driving steam line 90 that guides driving steam generated in a boiler or the like is connected to the steam introducing portion 25b of the first header 222 of the indirect heater 22 in the first stage evaporator 2a. In the first stage evaporator 2a, it is not necessary to provide the condensed water introduction part 27a and the concentrated salt water transfer pipe 26.
  • a condensed water discharge pipe 91 for discharging condensed water to the outside is connected to the condensed water discharge portion 27b in the final stage evaporator 2d. Further, a steam discharge pipe 92 that guides the steam to the condensing part 29 is connected to the steam discharge part 25 a of the second header 223 of the indirect heater 22.
  • the condensing unit 29 is a device that generates condensed water by indirectly cooling the water vapor guided through the steam outlet pipe 92 with cooling water guided from a cooling water supply pipe (not shown).
  • a cooling water supply pipe not shown.
  • the cooling water industrial water cooled by a cooling tower (not shown), cold water (chiller water) cooled by a refrigeration apparatus, or the like can be used.
  • the forward osmosis treatment apparatus 3 has an internal space partitioned by a plate-type semipermeable membrane 3 a, one space constituting a draw solution chamber 31, and the other space being a feed solution chamber 32.
  • the draw solution chamber 31 is a space in which concentrated salt water (draw solution) generated in the evaporator 2 is supplied via a concentrated salt water supply mechanism 6 described later.
  • the feed solution chamber 32 is supplied with a feed solution such as seawater or fresh water having a lower salt concentration (sodium chloride concentration) than the concentrated salt water (draw solution) guided to the draw solution chamber 31 via a feed solution supply mechanism 4 described later. Space.
  • the semipermeable membrane 3a is a membrane having a property of allowing water to permeate, and examples thereof include a polymer membrane such as a cellulose acetate membrane, a polyamide membrane, and a sulfonated polysulfone membrane.
  • the fresh water generator 1 also includes a feed solution supply mechanism 4, a feed solution discharge mechanism 5, a concentrated salt water supply mechanism 6, a reflux mechanism 7, a nanofiltration membrane device 80, and a draw solution replenishment mechanism 8.
  • the feed solution supply mechanism 4 is a mechanism that guides a feed solution having a lower salt concentration than the draw solution guided to the draw solution chamber 31 of the forward osmosis treatment device 3 to the feed solution chamber 32 of the forward osmosis treatment device 3. Is provided with a feed solution supply pipe 41 and a pump 42. Note that a filter, a filter, or the like may be attached in the middle of the feed solution supply pipe 41 to remove impurities contained in the feed solution.
  • the feed solution discharge mechanism 5 is a mechanism for discharging the remaining feed solution in which a part of water is transmitted to the draw solution chamber 31 side through the semipermeable membrane 3a in the feed solution chamber 32 of the forward osmosis treatment device 3 to the outside.
  • a feed solution transfer pipe 51 having one end connected to the feed solution chamber 32, a storage tank 52 connected to the other end of the feed solution transfer pipe 51 to store the feed solution, and a feed stored in the storage tank 52.
  • a discharge pipe 53 for discharging the solution to the outside and a pump 54 are provided.
  • the concentrated salt water supply mechanism 6 is a mechanism for guiding the concentrated salt water generated in the evaporator 2 to the draw solution chamber 31 in the forward osmosis treatment device 3, and the concentrated salt water discharge unit 26a and the forward osmosis treatment device in the final stage evaporator 2d. 3 is provided with a concentrated salt water supply line 61 for connecting the draw solution chamber 31 in FIG.
  • the reflux mechanism 7 is a mechanism that recirculates the concentrated salt water whose salt concentration is diluted in the draw solution chamber 31 of the forward osmosis treatment device 3 to the evaporation device 2 as a draw solution (treated water).
  • a reflux line 71 for connecting the solution chamber 31 and the spray nozzle 23 in the first stage evaporator 2 a and a pump 72 are provided.
  • the nanofiltration membrane device 80 is a membrane processing device having an upstream chamber 81 and a downstream chamber 82 that are partitioned by a semipermeable membrane (nanofiltration membrane) 8a that transmits water and monovalent ions. Since the nanofiltration membrane 8a has micropores having a size that allows permeation of monovalent ions and water without permeating divalent ions, without removing Na + ions and Cl ⁇ ions, Mg 2+ ions, Scale components such as Ca 2+ ions can be removed. For this reason, seawater is supplied to the upstream chamber 81 of the nanofiltration membrane apparatus 80, and permeate
  • seawater is supplied to the upstream chamber 81 of the nanofiltration membrane apparatus 80, and permeate
  • the draw solution replenishment mechanism 8 is a mechanism that replenishes the flow path of the draw solution with a part of the descaled seawater from which the scale components have been removed using the nanofiltration membrane device 80 (part other than the part used as the feed solution). .
  • the draw solution replenishment mechanism 8 includes a draw solution replenishment conduit 84 that connects the downstream chamber 82 of the nanofiltration membrane device 80 and a reflux conduit 71 that is one of the flow channels of the draw solution, and a pump 83. Yes.
  • the scale-removed seawater from which the scale components have been removed by the nanofiltration membrane device 80 and the draw solution replenishment mechanism 8 is supplied into the reflux line 71, which is one of the draw solution flow paths, via the draw solution replenishment line 84. Is done.
  • the flow of the draw solution is replenished, thereby suppressing the decrease in the NaCl concentration in the draw solution without separately adjusting the NaCl aqueous solution.
  • scale generation in the flow path of the draw solution can be suppressed.
  • FIG. 1 shows an example in which the descaling seawater is replenished to the reflux pipe 71 on the downstream side of the forward osmosis treatment device 3 and the upstream side of the evaporation device 2 by the draw solution replenishment mechanism 8.
  • the replenishment of the descaling seawater is not limited to this, and the flow path of the draw solution (the concentrated salt water transfer line 26, the concentrated salt water supply line 61, the draw solution chamber 31 and the reflux line shown in FIGS. 1 and 3). 71).
  • the concentrated salt water supply pipe 61 may be supplemented with descaled seawater.
  • the draw solution is diluted immediately before the draw solution chamber 31, so that the downstream side of the forward osmosis treatment device 3 and the upstream side of the evaporation device 2 (reflux pipe)
  • the descaling seawater is replenished in the path 71
  • the osmotic pressure of the draw solution supplied to the draw solution chamber 31 can be increased, and the water recovery efficiency by the forward osmosis treatment device 3 can be increased.
  • seawater containing the scale component remaining in the upstream chamber 81 of the nanofiltration membrane device 80 is discharged from one end of the upstream chamber 81 and discharged into the sea, for example.
  • a method for producing condensed water (fresh water) for drinking from seawater using the fresh water generator 1 configured as described above will be described below.
  • the reflux mechanism 7 is driven, and the draw solution previously stored in the draw solution chamber 31 of the forward osmosis treatment device 3 is supplied to the evaporation device 2.
  • the scale solution seawater which is a feed solution is supplied to the feed solution chamber 32 of the forward osmosis treatment apparatus 3.
  • the driving steam generated by a boiler or the like is supplied to the evaporator 2 through the driving steam line 90.
  • a saline solution sodium chloride aqueous solution
  • the salt concentration of sodium chloride (sodium chloride concentration) is appropriately changed depending on the salt concentration of seawater supplied to the feed solution chamber 32 of the forward osmosis treatment device 3.
  • the salt concentration of the concentrated brine led to the draw solution chamber 31 of the apparatus 3 is set to 3 to 26% (30 g / L to 260 g / L).
  • the driving steam supplied to the evaporator 2 is guided to the inside of the heat transfer tube 221 of the evaporator 2a arranged in the foremost stage.
  • the draw solution (saline solution) guided by the reflux mechanism 7 is supplied to the spray nozzle 23 of the front-stage evaporator 2 a constituting the evaporator 2 and sprayed on the outer surface of the heat transfer tube 221.
  • the draw solution (treated water) sprayed on the outer surface of the heat transfer tube 221 of the evaporator 2a in the foremost stage exchanges heat with the driving steam passing through the inside of the heat transfer tube 221, and a part of it evaporates. It becomes water vapor.
  • the generated water vapor is led as a heat source to the heat transfer tube 221 in the evaporator 2b on the next stage side.
  • the draw solution that has not evaporated on the outer surface of the heat transfer tube 221 becomes concentrated salt water whose salt concentration is increased, flows down along the outer surface of the heat transfer tube 221, and is stored at the bottom of the evaporation chamber 21.
  • the concentrated salt water stored at the bottom is led from the concentrated salt water discharge portion 26a through the concentrated salt water transfer pipe 26 to the spray nozzle 23 of the first evaporator 2b.
  • the driving steam passing through the inside of the heat transfer tube 221 is converted into condensed water (fresh water) by heat exchange with the draw solution sprayed on the outer surface of the heat transfer tube 221, and the second header 223 of the indirect heater 22. And is led to the first header 222 of the indirect heater 22 in the evaporator 2b on the one subsequent stage side through the condensed water conduit 27.
  • the concentrated salt water sprayed from the spray nozzle 23 to the outer surface of the heat transfer tube 221 and the one generated and transmitted in the one-front evaporator 2a Heat exchange is performed with steam passing through the heat pipe 221 to generate water vapor and concentrated salt water, and condensed water (fresh water) is generated in the heat transfer pipe 221.
  • the other evaporators 2c and 2d constituting the evaporator 2 are also subjected to the same process in order to produce fresh water for beverages and the like and concentrate the draw solution.
  • Condensed water (fresh water) generated in the heat transfer tubes 221 of the respective evaporators 2a to 2d constituting the evaporator 2 is sequentially led to the subsequent evaporator through the condensed water pipe 27, and finally, The water is taken out from the condensed water discharge part 27b of the evaporator 2d arranged on the most rear side of the evaporator 2 through the condensed water discharge conduit 91. Further, after the water vapor generated on the surface of the heat transfer tube 221 of the evaporator 2d arranged on the most rear side of the evaporator 2 is led to the condensing unit 29 via the vapor extraction pipe 92 and converted into fresh water. , Taken out via the conduit 93. The extracted fresh water is then used as drinking water or cleaning water in various industries such as the electronics industry.
  • the concentrated salt water of high concentration stored in the evaporator 2d arranged on the most rear side of the evaporator 2 is guided to the draw solution chamber 31 of the forward osmosis treatment device 3 by the concentrated salt water supply mechanism 6.
  • the feed solution chamber 32 is supplied with seawater having a lower salinity than the concentrated salt water guided to the draw solution chamber 31 via the feed solution supply mechanism 4, and therefore, due to the difference in osmotic pressure between the concentrated salt water and the feed solution, Only the water in the feed solution (in the seawater) permeates the draw solution chamber 31 side through the semipermeable membrane 3a. As a result, the concentrated salt water supplied to the draw solution chamber 31 is diluted and increased, and its salt concentration is lowered.
  • the seawater supplied to the feed solution chamber 32 is stored via the feed solution transfer pipe 51 after a part of the water in the seawater is transmitted to the draw solution chamber 31 side through the semipermeable membrane 3a.
  • One end is stored in the tank 52, and then, for example, discharged to the sea through the discharge pipe 53.
  • the seawater discharged through the feed solution discharge mechanism 5 is in a state in which the salinity concentration is increased, but by appropriately adjusting the flow rate of the seawater that passes through the feed solution chamber 32 of the forward osmosis treatment device 3.
  • the salinity of the discharged seawater is set so that it does not adversely affect the ecosystem in the sea area where the seawater is discharged.
  • the flow rate of seawater (feed solution) passing through the feed solution chamber 32 may be set so that, for example, 10% to 30% of the water in the seawater is transmitted to the draw solution chamber 31 through the semipermeable membrane 3a. preferable.
  • Concentrated salt water that has been diluted and reduced in salinity is recirculated as a draw solution to the spray nozzle 23 in the foremost evaporator 2a by the reflux mechanism 7, and again evaporated and concentrated in the evaporator 2 to produce fresh water for beverages and the like.
  • the concentrated salt water concentrated in the evaporator 2 can be repeatedly reused as a draw solution in the evaporator 2 after being diluted and increased in the forward osmosis treatment device 3. Therefore, it is possible to produce fresh water for beverages without discharging the concentrated salt water generated in the evaporation apparatus 2 to the outside (for example, without discharging to the sea and discarding it). Become.
  • the forward osmosis treatment device 3 only the water in the seawater guided by the feed solution supply mechanism 4 is moved to the concentrated salt water refluxed to the evaporation device 2 through the semipermeable membrane 3a. Even if a scale component such as calcium sulfate contained in the seawater remains, it does not move into the draw solution refluxed to the evaporator 2. That is, it is possible to maintain that the liquid circulating through the evaporation device 2 and the forward osmosis treatment device 3 is a saline solution.
  • scales such as calcium sulfate can be reliably prevented from depositing on the surfaces of the heat transfer tubes 221 of the respective evaporators 2a to 2d, so that the heat exchange efficiency of the heat transfer tubes 221 does not decrease, and the fresh water is converted from seawater. Can be manufactured efficiently. Further, since precipitation of scale can be prevented, the temperature of the driving steam supplied to the evaporator 2 can be further increased, and each of the evaporators 2a to 2d can be driven under a higher operating temperature condition. A large amount of fresh water can be produced efficiently.
  • a nanofiltration membrane device for removing scale components from seawater in advance As a result of reliably preventing the scale from being deposited on the surface of the heat transfer tubes 221 of the evaporators 2a to 2d, a nanofiltration membrane device for removing scale components from seawater in advance, and a chemical for suppressing scale deposition. It is not necessary to provide a device for preventing scale deposition such as an addition device and a decarboxylation tower facility, and the water freshening device 1 can be made compact and low in cost. Furthermore, since no acid addition is required, corrosion in the evaporator can be prevented.
  • the forward osmosis treatment device 3 is a so-called co-current forward osmosis treatment device that allows the draw solution and the feed solution to flow in the same direction.
  • a so-called countercurrent forward osmosis treatment apparatus may be used in which the draw solution and the feed solution are flowed in the reverse directions in the draw solution chamber 31 and the feed solution chamber 32.
  • the forward osmosis treatment device 3 is adopted, in which the interior is partitioned into the draw solution chamber 31 and the feed solution chamber 32 by the plate-type semipermeable membrane 3a.
  • various forward osmosis treatment devices 3 in which the interior is partitioned into a draw solution chamber 31 and a feed solution chamber 32 by various semipermeable membranes such as a hollow fiber type, a spiral type, and a tubular type can be employed.
  • salt solution is previously accommodated in the draw solution chamber 31 of the forward osmosis treatment apparatus 3, and it produces.
  • the seawater apparatus which supplied the seawater from which the scale component was removed previously so that a scale might not precipitate at predetermined heating operation temperature and predetermined salt concentration instead of salt solution was supplied. 1 may be started.
  • the evaporator 2 is a multi-effect evaporator including a plurality of evaporators 2a to 2d has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • a single evaporator is provided.
  • a single can type evaporator or a multistage flash evaporator may be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

　塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、水を透過する半透膜により仕切られた、蒸発装置で濃縮されたドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、濃縮塩水よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、半透膜を介してフィード溶液室から透過された水により希釈されたドロー溶液を蒸発装置に還流させる還流手段と、ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水をドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充手段と、を備える造水装置。

Description

造水装置および造水方法
　本発明は、造水装置および造水方法に関する。
　従来、海水から飲料用水を生成する造水方法として、海水を多重効用型等の蒸発装置に被処理水として供給して蒸発させることにより飲料用の淡水を生成する方法（蒸発法）が知られている。このような技術は、例えば特許文献１（特開２００８－２７２６６８号公報）、特許文献２（特開２００８－２８９９７６号公報）および特許文献３（特表２０１３－５０９２８８号公報）に開示されている。
　しかし、上述の蒸発法を用いた造水方法では、蒸発装置によって高濃度に濃縮された濃縮塩水（海水の塩分濃度の２倍～３倍程度）が海に放流されて廃棄されるため、放流される海域の塩分濃度が高まり、生態系に悪影響を与えるおそれがあった。
　そこで、特許文献４（特開２００８－３０７４４７号公報）では、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成する方法として、蒸発装置で生成された濃縮塩水をドロー溶液（高浸透圧溶液）として半透膜透過器（正浸透処理装置）に供給し、フィード溶液（海水）中の水分をドロー溶液中に回収してから、正浸透処理によって希釈されたドロー溶液を蒸発装置に被処理水として還流させることを特徴とする造水装置および造水方法が提案されている。
特開２００８－２７２６６８号公報 特開２００８－２８９９７６号公報 特表２０１３－５０９２８８号公報 特開２００８－３０７４４７号公報
　特許文献４に開示される蒸発装置と正浸透処理装置を組み合わせた造水装置においては、ドロー溶液の流路（図３および図４に示す濃縮塩水移送管路２６、濃縮塩水供給管路６１、濃縮塩水室３１および還流管路７１）は、直接海水が供給されない閉鎖系の流路である。このため、正浸透処理装置（半透膜透過器）３の濃縮塩水室３１内に供給される濃縮塩水（ドロー溶液）中のＮａＣｌは、正浸透処理装置における逆拡散によって徐々にフィード溶液側に移動し、長期間の運転により次第にドロー溶液中のＮａＣｌ濃度が低下するが、ＮａＣｌは特に補充されないため、正浸透処理装置における水の回収効率が次第に低下してしまうという問題があった。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成することができ、正浸透処理装置による水の回収効率が低下することを防止できる、蒸発法と正浸透処理を組み合わせた造水装置および造水方法を提供することを目的とする。
　本発明は、塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、
　水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、
　前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流機構と、
　ナノ濾過膜装置と、
　前記ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充機構と、を備える造水装置である。
　前記ドロー溶液補充機構は、前記除スケール海水を、前記正浸透処理装置の下流側かつ前記蒸発装置の上流側において、前記ドロー溶液の流路に補充することが好ましい。また、前記除スケール海水を前記フィード溶液として用いることが好ましい。
　また、本発明は、蒸発装置に塩化ナトリウムを含むドロー溶液を供給し蒸発濃縮するドロー溶液濃縮ステップと、
　前記蒸発装置で発生した水蒸気を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮水生成ステップと、
　水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置において、前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により前記ドロー溶液を希釈する希釈ステップと、
　希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流ステップと、
　ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充ステップと、を備える造水方法にも関する。
　本発明によれば、蒸発装置において生成される高濃度の濃縮塩水を外部に排出することなく飲料用等の淡水を生成することができ、正浸透処理装置による水の回収効率が低下することを防止できる、蒸発法と正浸透処理を組み合わせた造水装置および造水方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る造水装置を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る造水装置の変形例を示す概略構成図である。 図１に示す造水装置の蒸発装置の一部を概略的に示す部分拡大図である。 従来の造水装置を示す概略構成図である。
　以下、本発明に係る造水装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造水装置１の概略構成図である。
　図１に示すように、造水装置１は、多重効用型の蒸発装置２と、正浸透処理装置３とを備えている。
　蒸発装置２は、複数の蒸発缶２ａ～２ｄと、凝縮部２９とを備えている。複数の蒸発缶２a～２ｄは直列的に接続されている。各蒸発缶２ａ～２ｄは、図３に示すように、密閉型の蒸発室２１、間接式加熱器２２および塩化ナトリウムを含むドロー溶液（被処理水）を散布する散布ノズル２３を備えている。蒸発室２１内の底部は、散布ノズル２３から伝熱管２２１に散布されたドロー溶液の一部が、伝熱管２２１の熱交換作用により水蒸気となって蒸発した後の濃縮塩水（濃縮されたドロー溶液）が貯留される濃縮塩水貯留部２４を構成している。また、蒸発室２１の底部には、生成された濃縮塩水を外部に排出するための濃縮塩水排出部２６ａが設けられている。蒸発室２１の上部には、伝熱管２２１の熱交換作用により伝熱管２２１の外表面において生成した水蒸気を外部に排出するための蒸気排出部２５ａが設けられている。
　間接式加熱器２２は、蒸発室２１内に設けられる複数の伝熱管２２１と、これら複数の伝熱管２２１の両端にそれぞれ接続されている第１ヘッダ２２２、第２ヘッダ２２３とを備えている。第１ヘッダ２２２は、伝熱管２２１内に蒸気を導く蒸気導入部２５ｂと、他の蒸発缶の伝熱管２２１内で生成される凝縮水を導入するための凝縮水導入部２７ａとを備えている。第２ヘッダ２２３は、伝熱管２２１の熱交換作用により伝熱管２２１内で生成した凝縮水を外部に排出する凝縮水排出部２７ｂを備えている。なお、第１ヘッダ２２２に貯留される凝縮水は、その水量が所定量を超えた場合、伝熱管２２１の内部を通過して第２ヘッダ２２３に導かれる。
　散布ノズル２３は、間接式加熱器２２の上方に配置されており、ドロー溶液を伝熱管２２１の外表面に向けて散布する散布機構である。
　各蒸発缶２ａ～２ｄの相互間は、図１に示すように、前段の蒸発缶で生成された蒸気を一つ後段側の蒸発缶の伝熱管２２１内部に熱源として導くように、前段の蒸発缶における蒸気排出部２５ａと、後段の蒸発缶における蒸気導入部２５ｂとが蒸気管路２５を介して接続されている。また、前段の蒸発缶で生成され濃縮塩水貯留部２４に貯留される濃縮塩水を一つ後段側の蒸発缶における散布ノズル２３に導くように、前段の蒸発缶における濃縮塩水排出部２６ａと、後段の蒸発缶の散布ノズル２３とが濃縮塩水移送管路２６を介して接続されている。また、前段の蒸発缶における伝熱管２２１内で生成され第２ヘッダ２２３内に貯留される凝縮水を一つ後段側の蒸発缶における間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２内に導くように、前段の蒸発缶における凝縮水排出部２７ｂと、後段の蒸発缶における凝縮水導入部２７ａとが凝縮水管路２７を介して接続されている。
　また、最初段の蒸発缶２ａにおける間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２の蒸気導入部２５ｂには、ボイラー等において生成される駆動蒸気を導く駆動蒸気管路９０が接続している。なお、最初段の蒸発缶２ａにおいては、凝縮水導入部２７ａや濃縮塩水移送管路２６を設ける必要はない。
　最終段の蒸発缶２ｄにおける凝縮水排出部２７ｂには、凝縮水を外部に排出する凝縮水取出管路９１が接続している。また、間接式加熱器２２の第２ヘッダ２２３の蒸気排出部２５ａには、凝縮部２９に蒸気を導く蒸気取出管路９２が接続している。凝縮部２９は、図示しない冷却水供給管路から導かれた冷却水によって、蒸気取出管路９２を介して導かれた水蒸気を間接的に冷却して凝縮水を生成する装置である。冷却水としては、図示しない冷却塔等で冷却された工業用水や冷凍装置で冷却された冷水（チラー水）等を使用できる。
　正浸透処理装置３は、図１に示すように、プレート型の半透膜３ａにより内部空間が仕切られており、一方の空間がドロー溶液室３１を構成し、他方の空間がフィード溶液室３２を構成している。ドロー溶液室３１は、蒸発装置２において生成される濃縮塩水（ドロー溶液）が後述の濃縮塩水供給機構６を介して供給される空間である。フィード溶液室３２は、ドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水（ドロー溶液）よりも塩分濃度（塩化ナトリウム濃度）が低い海水や淡水等のフィード溶液が後述のフィード溶液供給機構４を介して供給される空間である。半透膜３ａは、水を透過させる性質を有する膜であり、酢酸セルロース膜やポリアミド膜、スルホン化ポリスルホン系膜などの高分子膜を例示することができる。
　このような構成により、フィード溶液室３２に導かれたフィード溶液中の水分が、ドロー溶液室３１内のドロー溶液（濃縮塩水）が有する正浸透圧エネルギーによって吸引されて半透膜３ａを透過してドロー溶液室３１に流入し、ドロー溶液の水量を増加させてその塩分濃度を低下させることができる。このような正浸透処理を採用することにより、液の加圧が必要な逆浸透処理を用いる場合に比べて、造水に要するエネルギーコストを削減することができる。
　また、造水装置１は、フィード溶液供給機構４、フィード溶液排出機構５、濃縮塩水供給機構６、還流機構７、ナノ濾過膜装置８０およびドロー溶液補充機構８を備えている。
　フィード溶液供給機構４は、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれるドロー溶液よりも塩分濃度が低いフィード溶液を、正浸透処理装置３におけるフィード溶液室３２に導く機構であり、フィード溶液が通過するフィード溶液供給管路４１と、ポンプ４２とを備えている。なお、フィード溶液供給管路４１の途中には、フィルターや濾過器等が取り付けられ、フィード溶液中に含まれる不純物が除去されるように構成されていてもよい。
　このように、後述するナノ濾過膜装置８０を用いてスケール成分を除去した除スケール海水の一部が、フィード溶液として、フィード溶液供給機構４によって正浸透処理装置３のフィード溶液室３２に導入される。これにより、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２内（半透膜３ａを含む）におけるスケール生成を抑制することができる。
　フィード溶液排出機構５は、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２において水の一部が半透膜３ａを介してドロー溶液室３１側に透過された残りのフィード溶液を外部に排出する機構であり、フィード溶液室３２に一端が接続するフィード溶液移送管路５１と、当該フィード溶液移送管路５１の他端が接続しフィード溶液を貯留する貯留槽５２と、貯留槽５２に貯留されるフィード溶液を外部に排出する排出管路５３と、ポンプ５４とを備えている。
　濃縮塩水供給機構６は、蒸発装置２において生成された濃縮塩水を正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１に導く機構であり、最終段の蒸発缶２ｄにおける濃縮塩水排出部２６ａおよび正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１を接続する濃縮塩水供給管路６１と、ポンプ６２とを備えている。
　還流機構７は、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１において塩分濃度が薄められた濃縮塩水を蒸発装置２にドロー溶液（被処理水）として還流する機構であり、正浸透処理装置３におけるドロー溶液室３１および最前段の蒸発缶２ａにおける散布ノズル２３を接続する還流管路７１と、ポンプ７２とを備えている。
　ナノ濾過膜装置８０は、水および１価イオンを透過する半透膜（ナノ濾過膜）８ａにより仕切られた、上流室８１と下流室８２とを有する膜処理装置である。ナノ濾過膜８ａは、２価イオンを透過させず１価イオンや水を透過させる大きさの微小孔を有しているため、Ｎａ＋イオンおよびＣｌ－イオンを除去せずに、Ｍｇ２＋イオン、Ｃａ２＋イオンなどのスケール成分を除去することができる。このため、海水をナノ濾過膜装置８０の上流室８１に供給し、ナノ濾過膜８ａを透過して下流室８２へ移動させることで、スケール成分が除去された除スケール海水が得られる。
　ドロー溶液補充機構８は、ナノ濾過膜装置８０を用いてスケール成分を除去した除スケール海水の一部（フィード溶液として用いられた部分以外の部分）をドロー溶液の流路に補充する機構である。ドロー溶液補充機構８は、ナノ濾過膜装置８０の下流室８２と、ドロー溶液の流路の１つである還流管路７１とを接続するドロー溶液補充管路８４、および、ポンプ８３を備えている。
　ナノ濾過膜装置８０およびドロー溶液補充機構８によって、スケール成分を除去した除スケール海水が、ドロー溶液補充管路８４を介して、ドロー溶液の流路の１つである還流管路７１内に供給される。このように、ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水をドロー溶液の流路に補充することで、別途ＮａＣｌ水溶液を調整することなく、ドロー溶液中のＮａＣｌ濃度の低下を抑制でき、かつ、ドロー溶液の流路内におけるスケール生成を抑制できる。
　なお、図１では、ドロー溶液補充機構８によって、除スケール海水を、正浸透処理装置３の下流側かつ蒸発装置２の上流側にある還流管路７１に補充する例を示している。ただし、除スケール海水の補充は、これに限定されず、ドロー溶液の流路（図１および図３に示す濃縮塩水移送管路２６、濃縮塩水供給管路６１、ドロー溶液室３１および還流管路７１）のどこで行ってもよく、例えば、濃縮塩水供給管路６１に除スケール海水を補充してもよい。
　濃縮塩水供給管路６１に除スケール海水を補充すると、ドロー溶液室３１の直前でドロー溶液が希釈されることになるため、正浸透処理装置３の下流側かつ蒸発装置２の上流側（還流管路７１）で除スケール海水を補充した方が、ドロー溶液室３１に供給されるドロー溶液の浸透圧を高くすることができ、正浸透処理装置３による水の回収効率を高めることができる。
　なお、ナノ濾過膜装置８０の上流室８１に残ったスケール成分を含有する海水は、上流室８１の一端から排出され、例えば、海に放流される。
　このように構成された造水装置１により海水から飲料用等の凝縮水（淡水）を製造する方法について以下説明する。まず、還流機構７を駆動し、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め収容していたドロー溶液を蒸発装置２に供給する。また、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２には、フィード溶液である除スケール海水を供給する。そして、駆動蒸気管路９０を介してボイラー等により生成された駆動蒸気を蒸発装置２に供給する。ここで、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め収容するドロー溶液として食塩水（塩化ナトリウム水溶液）を採用する。この食塩水の塩分濃度（塩化ナトリウム濃度）は、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２に供給される海水の塩分濃度により適宜変更されるが、例えば、蒸発装置２において蒸発濃縮され正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水の塩分濃度が、３～２６％（３０ｇ／Ｌ～２６０ｇ／Ｌ）となるように設定する。
　蒸発装置２に供給された駆動蒸気は、最前段に配置される蒸発缶２ａの伝熱管２２１の内部に導かれる。還流機構７により導かれたドロー溶液（食塩水）は、蒸発装置２を構成する最前段の蒸発缶２ａの散布ノズル２３に供給され、伝熱管２２１の外表面に散布される。
　最前段の蒸発缶２ａの伝熱管２２１外表面に散布されたドロー溶液（被処理水）は、伝熱管２２１の内部を通過する駆動蒸気との間で熱交換を行い、その一部が蒸発して水蒸気となる。発生した水蒸気は、一つ後段側の蒸発缶２ｂにおける伝熱管２２１に熱源として導かれる。また、伝熱管２２１の外表面において蒸発しなかったドロー溶液は、その塩分濃度が高められた濃縮塩水となり、伝熱管２２１の外表面に沿って流下して蒸発室２１の底部に貯留される。底部に貯留された濃縮塩水は、濃縮塩水排出部２６ａから濃縮塩水移送管路２６を介して一つ後段側の蒸発缶２ｂの散布ノズル２３に導かれる。また、伝熱管２２１の内部を通過する駆動蒸気は、伝熱管２２１の外表面に散布されたドロー溶液との熱交換により凝縮水（淡水）に変換され、間接式加熱器２２の第２ヘッダ２２３に貯留され、凝縮水管路２７を介して、一つ後段側の蒸発缶２ｂにおける間接式加熱器２２の第１ヘッダ２２２に導かれる。
　最前段の蒸発缶２ａの一つ後段側に配置される蒸発缶２ｂにおいては、散布ノズル２３から伝熱管２２１の外表面に散布される濃縮塩水と、一つ前側の蒸発缶２ａにおいて生成され伝熱管２２１内を通過する蒸気との間で熱交換を行い、水蒸気と濃縮塩水とが生成されると共に、伝熱管２２１内において凝縮水（淡水）が生成される。蒸発装置２を構成する他の蒸発缶２ｃ，２ｄにおいても同様な処理を順次行うことにより、飲料用等の淡水の生成およびドロー溶液の濃縮が行われる。
　蒸発装置２を構成する各蒸発缶２ａ～２ｄの伝熱管２２１内で生成された凝縮水（淡水）は、順次、凝縮水管路２７を介して後段側の蒸発缶に導かれ、最終的に、蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄの凝縮水排出部２７ｂから凝縮水取出管路９１を介して取り出される。また、蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄの伝熱管２２１表面において生成された水蒸気は、蒸気取出管路９２を介して、凝縮部２９に導かれて淡水に変換された後、管路９３を介して取り出される。取り出された淡水は、その後、飲料用水や、電子工業等の各種工業における洗浄用水等として利用される。
　蒸発装置２の最も後段側に配置される蒸発缶２ｄに貯留される高濃度の濃縮塩水は、濃縮塩水供給機構６により正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に導かれる。フィード溶液室３２には、フィード溶液供給機構４を介して、ドロー溶液室３１に導かれる濃縮塩水よりも塩分濃度が低い海水が供給されているので、濃縮塩水とフィード溶液との浸透圧差により、半透膜３ａを介してフィード溶液中（海水中）の水のみがドロー溶液室３１側に浸透する。この結果、ドロー溶液室３１に供給された濃縮塩水は希釈増量されて、その塩分濃度が低下する。一方、フィード溶液室３２に供給された海水は、当該海水中の一部の水が半透膜３ａを介してドロー溶液室３１側に透過された後、フィード溶液移送管路５１を介して貯留槽５２に一端貯留され、その後、排出管路５３を介して、例えば、海に排出される。
　なお、フィード溶液排出機構５を介して排出される海水は塩分濃度が高められた状態になっているが、正浸透処理装置３のフィード溶液室３２を通過する海水の流量を適宜調整することにより、海水が放流される海域の生態系に悪影響を与えない範囲となるように、放流される海水の塩分濃度を設定する。フィード溶液室３２を通過する海水（フィード溶液）の流量は、例えば、海水の１０％～３０％の水分が、半透膜３ａを介してドロー溶液室３１に透過されるように設定することが好ましい。
　希釈増量され塩分濃度が低下した濃縮塩水は、還流機構７により最前段の蒸発缶２ａにおける散布ノズル２３にドロー溶液として還流され、再び蒸発装置２において蒸発濃縮されて飲料用等の淡水が製造される。
　上述のように、本実施形態に係る造水装置１によれば、蒸発装置２で濃縮された濃縮塩水を正浸透処理装置３において希釈増量した後、蒸発装置２におけるドロー溶液として繰り返し再利用できるように構成されているので、蒸発装置２において生成された濃縮塩水を外部に排出することなく（例えば、海に放流して廃棄することなく）、飲料用等の淡水を製造することが可能になる。
　また、正浸透処理装置３においては、フィード溶液供給機構４により導かれる海水中の水のみを半透膜３ａを介して蒸発装置２に還流される濃縮塩水に移動させており、もしフィード溶液中に海水に含まれる硫酸カルシウム等のスケール成分が残っていたとしても、蒸発装置２に還流されるドロー溶液中に移動することがない。つまり、蒸発装置２および正浸透処理装置３を循環する液体が、食塩水であることを維持することができる。
　その結果、各蒸発缶２ａ～２ｄの伝熱管２２１の表面等に硫酸カルシウム等のスケールが析出することを確実に防止できるので、伝熱管２２１の熱交換効率が低下することがなく、海水から淡水を効率よく製造することが可能になる。また、スケールの析出を防止できるので、蒸発装置２に供給される駆動蒸気の温度をより一層高めて、各蒸発缶２ａ～２ｄを更に高温の作動温度条件下で駆動することが可能になり、効率よく大量の淡水を製造することができる。
　また、蒸発缶２ａ～２ｄの伝熱管２２１の表面等にスケールが析出することを確実に防止できる結果、海水からスケール成分を予め除去するためのナノ濾過膜装置や、スケール析出抑制のための薬品添加装置、脱炭酸塔設備等のスケール析出防止対策装置を設ける必要がなく、造水装置１のコンパクト化・低コスト化を図ることができる。更に、酸添加も不要になるので、蒸発缶における腐食を防止することもできる。
　以上、本発明に係る造水装置１の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されない。
　例えば、上記の実施形態では、正浸透処理装置３が、ドロー溶液とフィード溶液を同方向に流すいわゆる並流型の正浸透処理装置である場合について説明したが、変形例として、図２に示すように、ドロー溶液室３１とフィード溶液室３２において、ドロー溶液とフィード溶液を逆方向に流すいわゆる向流型の正浸透処理装置であってもよい。
　また、上記実施形態においては、プレート型の半透膜３ａにより、内部がドロー溶液室３１およびフィード溶液室３２に仕切られる正浸透処理装置３を採用しているが、このような構成に特に限定されない。例えば、中空糸型、スパイラル型又は管状型等種々の半透膜により、内部がドロー溶液室３１およびフィード溶液室３２に仕切られる種々の正浸透処理装置３を採用することができる。
　また、本実施形態に係る造水装置１を用いて海水から飲料用等の淡水を製造する方法についての上記説明において、正浸透処理装置３のドロー溶液室３１に予め食塩水を収容して造水装置１の駆動を開始する構成について説明したが、食塩水の代わりに所定の加熱運転温度と所定の塩分濃度でスケールが析出しないように予めスケール成分を除去した海水を供給して造水装置１の駆動を開始してもよい。
　また、上記実施形態においては、蒸発装置２が複数の蒸発缶２ａ～２ｄを備える多重効用型の蒸発装置である場合について説明したが、これに限定されず、例えば、単一の蒸発缶を備える単缶型の蒸発装置や、多段フラッシュ蒸発型の蒸発装置であってもよい。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　造水装置、２　蒸発装置、２ａ～２ｄ　蒸発缶、２１　蒸発室、２２　間接式加熱器、２３　散布ノズル、２４　濃縮塩水貯留部、２５　蒸気管路、２５ａ　蒸気排出部、２５ｂ　蒸気導入部、２６　濃縮塩水移送管路、２６ａ　濃縮塩水排出部、２７　凝縮水管路、２７ａ　凝縮水導入部、２７ｂ　凝縮水排出部、２９　凝縮部、３　正浸透処理装置、３ａ　半透膜、３１　ドロー溶液室、３２　フィード溶液室、４　フィード溶液供給機構、４１　フィード溶液供給管路、４２，５４，６２，７２，８３　ポンプ、５　フィード溶液排出機構、５１　フィード溶液移送管路、５２　貯留槽、５３　排出管路、６　濃縮塩水供給機構、６１　濃縮塩水供給管路、７　還流機構、７１　還流管路、８　ドロー溶液補充機構、８ａ　ナノ濾過膜、８０　ナノ濾過膜装置、８１　上流室、８２　下流室、８４　ドロー溶液補充管路、９０　駆動蒸気管路、９１　凝縮水取出管路、９２　蒸気取出管路、９３　管路、２２１　伝熱管、２２２　第１ヘッダ、２２３　第２ヘッダ。

Claims (4)

  1. 　塩化ナトリウムを含むドロー溶液を蒸発濃縮させると共に、発生した水蒸気を凝縮させることにより凝縮水を生成する蒸発装置と、
    　水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置と、
    　前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流機構と、
    　ナノ濾過膜装置と、
    　前記ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充機構と、を備える造水装置。
  2. 　前記ドロー溶液補充機構は、前記除スケール海水を、前記正浸透処理装置の下流側かつ前記蒸発装置の上流側において、前記ドロー溶液の流路に補充する、請求項１に記載の造水装置。
  3. 　前記除スケール海水を前記フィード溶液として用いる、請求項１または２に記載の造水装置。
  4. 　蒸発装置に塩化ナトリウムを含むドロー溶液を供給し蒸発濃縮するドロー溶液濃縮ステップと、
    　前記蒸発装置で発生した水蒸気を凝縮することにより凝縮水を生成する凝縮水生成ステップと、
    　水を透過する半透膜により仕切られた、前記蒸発装置で濃縮された前記ドロー溶液が導かれるドロー溶液室、および、前記ドロー溶液よりも塩化ナトリウム濃度の低いフィード溶液が導かれるフィード溶液室を有する正浸透処理装置において、前記半透膜を介して前記フィード溶液室から透過した水により前記ドロー溶液を希釈する希釈ステップと、
    　希釈された前記ドロー溶液を前記蒸発装置に還流させる還流ステップと、
    　ナノ濾過膜装置を用いてスケール成分を除去した除スケール海水を前記ドロー溶液の流路に補充するドロー溶液補充ステップと、を備える造水方法。
PCT/JP2015/076439 2014-09-19 2015-09-17 造水装置および造水方法 WO2016043259A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014191267A JP2016059891A (ja) 2014-09-19 2014-09-19 造水装置および造水方法
JP2014-191267 2014-09-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016043259A1 true WO2016043259A1 (ja) 2016-03-24

Family

ID=55533295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/076439 WO2016043259A1 (ja) 2014-09-19 2015-09-17 造水装置および造水方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016059891A (ja)
WO (1) WO2016043259A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106115953A (zh) * 2016-06-16 2016-11-16 山东默锐科技有限公司 一种卤水综合利用联产高纯水盐的方法
CN106914137A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 国家开发投资公司 一种膜浓缩系统及方法
CN107486018A (zh) * 2017-07-26 2017-12-19 同济大学 采用商用纳滤膜、正渗透膜的纳滤‑正渗透组合系统及其应用
CN111573948A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 山东建筑大学 一种零排放压裂返排液处理系统及其调节方法
EP3758833A4 (en) * 2018-02-26 2021-11-10 JFE Engineering Corporation WATER TREATMENT DEVICE, WATER TREATMENT METHOD, AND METHOD OF STARTING A WATER TREATMENT DEVICE

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6432300B2 (ja) * 2014-11-19 2018-12-05 東洋紡株式会社 造水装置および造水方法
JP6375891B2 (ja) * 2014-11-19 2018-08-22 東洋紡株式会社 造水装置および造水方法
CN106277537A (zh) * 2016-11-02 2017-01-04 中国石油大学(华东) 一种用于高盐溶液连续脱水处理的新型组合工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008289976A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Saline Water Conversion Corp 造水装置及び造水方法
JP2008307447A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Zousui Sokushin Center 造水装置及び造水方法
JP2010137192A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toray Ind Inc 複合ナノろ過膜
JP2011083663A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Fujifilm Corp 水浄化装置及び水浄化方法
JP2014124568A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Toray Ind Inc 分離膜エレメント
JP2015150553A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 株式会社ササクラ 造水装置及び造水方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008289976A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Saline Water Conversion Corp 造水装置及び造水方法
JP2008307447A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Zousui Sokushin Center 造水装置及び造水方法
JP2010137192A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Toray Ind Inc 複合ナノろ過膜
JP2011083663A (ja) * 2009-10-13 2011-04-28 Fujifilm Corp 水浄化装置及び水浄化方法
JP2014124568A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Toray Ind Inc 分離膜エレメント
JP2015150553A (ja) * 2014-02-19 2015-08-24 株式会社ササクラ 造水装置及び造水方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106914137A (zh) * 2015-12-24 2017-07-04 国家开发投资公司 一种膜浓缩系统及方法
CN106115953A (zh) * 2016-06-16 2016-11-16 山东默锐科技有限公司 一种卤水综合利用联产高纯水盐的方法
CN107486018A (zh) * 2017-07-26 2017-12-19 同济大学 采用商用纳滤膜、正渗透膜的纳滤‑正渗透组合系统及其应用
EP3758833A4 (en) * 2018-02-26 2021-11-10 JFE Engineering Corporation WATER TREATMENT DEVICE, WATER TREATMENT METHOD, AND METHOD OF STARTING A WATER TREATMENT DEVICE
CN111573948A (zh) * 2020-05-27 2020-08-25 山东建筑大学 一种零排放压裂返排液处理系统及其调节方法
CN111573948B (zh) * 2020-05-27 2022-02-01 山东建筑大学 一种零排放压裂返排液处理系统及其调节方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016059891A (ja) 2016-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5264108B2 (ja) 造水装置及び造水方法
WO2016043259A1 (ja) 造水装置および造水方法
JP5089236B2 (ja) 造水装置及び造水方法
US10696564B2 (en) Selective scaling in desalination water treatment systems and associated methods
JP6333573B2 (ja) 造水装置及び造水方法
US10427957B2 (en) Osmotic separation systems and methods
JP4917962B2 (ja) 造水装置及び造水方法
CN102958848B (zh) 利用膜蒸馏法的正向渗透脱盐装置
WO2016006666A1 (ja) 船舶用の真空膜蒸留式造水装置
JP6289413B2 (ja) 発電・海水淡水化方法およびシステム
WO2020049579A1 (en) Combinatorial membrane-based systems and methods for dewatering and concentrating applications
JP5988032B2 (ja) 淡水製造装置およびその運転方法
US20130277308A1 (en) Water Treatment System and Method for Continuous Forward Osmosis Process Using Osmotically Active Compound with Phase Transition
JP6375891B2 (ja) 造水装置および造水方法
JP6432300B2 (ja) 造水装置および造水方法
KR101298724B1 (ko) 유도용액의 일부가 정삼투 분리기로 직접 재공급되는 막증류 방식의 정삼투 담수화 장치
JP6649309B2 (ja) 水処理システム及び作業媒体
WO2018173329A1 (en) Drawing agent for forward osmosis or pressure retarded osmosis and corresponding system
JP2020175319A (ja) 濃縮システム及び濃縮方法
JP7500483B2 (ja) 水処理システム及び水処理方法
ES2779982B2 (es) Sistema y metodo para la concentracion de soluciones salinas acuosas con recuperacion de agua
JP2023038920A (ja) 水処理方法および水処理装置
JP2022186382A (ja) 水処理方法および水処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15842998

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15842998

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1