WO2020066762A1 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

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WO2020066762A1
WO2020066762A1 PCT/JP2019/036443 JP2019036443W WO2020066762A1 WO 2020066762 A1 WO2020066762 A1 WO 2020066762A1 JP 2019036443 W JP2019036443 W JP 2019036443W WO 2020066762 A1 WO2020066762 A1 WO 2020066762A1
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seawater
reverse osmosis
osmosis membrane
water treatment
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竹内 和久
嘉晃 伊藤
英夫 岩橋
英夫 鈴木
康浩 竹内
増田 具承
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • Y02A20/144Wave energy

Definitions

  • the present disclosure relates to a water treatment system and a water treatment method.
  • freshwater is produced by permeation of brine using a reverse osmosis membrane.
  • the brine referred to here includes, for example, seawater taken from the ocean, seawater after being used for cooling or the like in a power plant or the like, an aqueous solution obtained by diluting seawater with an aqueous solution other than seawater, and the like. .
  • Patent Document 1 As a technique for producing fresh water from brine, a technique described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes that desulfurization of a combustion exhaust gas (seawater desulfurization) is performed using seawater, and wastewater (desulfurization wastewater) generated by desulfurization itself is used as makeup water for a fresh water generator. Further, as a technique relating to pH adjustment of wastewater generated by desulfurization, a technique described in Patent Document 2 is known. Patent Literature 2 describes that when seawater is mixed with wastewater generated by seawater desulfurization, an amount of seawater in which the pH of a resulting mixed solution (brine) is higher than 5.5 is mixed.
  • JP-A-49-110570 (especially, see the right column on page 3) JP-A-2006-55779 (particularly, see paragraph 0003)
  • a chemical such as an acid aqueous solution (for example, sulfuric acid) or a scale inhibitor is added to seawater supplied to the reverse osmosis membrane. Is added.
  • an acid aqueous solution for example, sulfuric acid
  • a scale inhibitor is added to seawater supplied to the reverse osmosis membrane.
  • Patent Document 1 depending on the configuration of the fresh water generator, the pH of the wastewater may need to be controlled to an appropriate range. Therefore, a chemical cost for controlling the pH is required. Further, the technique described in Patent Document 2 does not describe that fresh water can be produced in the first place. That is, Patent Documents 1 and 2 disclose that a brine having a desired pH is obtained by mixing wastewater generated by seawater desulfurization with seawater, and the obtained brine is supplied to a reverse osmosis membrane to produce freshwater. Is not listed.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a water treatment system and a water treatment method capable of producing fresh water while suppressing chemical costs.
  • the water treatment system includes: A desulfurization facility including a desulfurization device for absorbing sulfur oxides contained in the combustion exhaust gas into the seawater by contact between the seawater and the combustion exhaust gas, A desalination facility comprising at least one reverse osmosis membrane for producing fresh water from brine that is a mixed water of wastewater and seawater from the desulfurization facility, At least one pH measuring device for measuring the pH of water flowing through a water supply system connecting the desulfurization facility and the desalination facility, Based on the pH measured by the at least one pH measurement device, a control device including a mixing ratio determination unit for determining a mixing ratio of the drainage and the seawater in the brine, Is provided.
  • the mixing ratio determination unit adjusts a large amount of brine (mixed water of desulfurization wastewater and seawater) supplied to the reverse osmosis membrane to a pH suitable for the reverse osmosis membrane.
  • the pH can be adjusted to a pH suitable for a reverse osmosis membrane without using a large amount of a drug. Thereby, fresh water can be produced while suppressing the cost of a chemical for suppressing the degradation of the reverse osmosis membrane.
  • the at least one pH measuring device includes a first pH measuring device for measuring a pH of the brine, which is a mixed water of the wastewater and seawater, and is supplied to the at least one reverse osmosis membrane.
  • the mixing ratio determination unit is configured to determine a mixing ratio between the drainage and the seawater in the brine based on the pH measured by the first pH measurement device.
  • the mixing ratio for setting the pH of the brine to the set range is determined while measuring the pH of the brine by the first pH measuring device. it can. Thereby, the pH of the brine can be adjusted to the pH for suppressing the deterioration of the reverse osmosis membrane.
  • the at least one pH measuring device includes a second pH measuring device for measuring the pH of the wastewater after the sulfur oxide absorption, which is wastewater from the desulfurization facility,
  • the mixing ratio determination unit is configured to determine a mixing ratio between the drainage and the seawater in the brine based on the pH measured by the second pH measurement device.
  • the pH of the brine is set from the pH of the wastewater measured by the second pH measuring device and the pH of the seawater that is a certain constant value.
  • the mixing ratio for achieving the range can be determined.
  • the pH of the brine can be adjusted to the pH for suppressing the deterioration of the reverse osmosis membrane.
  • the mixing ratio determination unit may control the drainage so that the pH of the brine is in a setting range of 4 or more. And the mixture ratio of the seawater and the seawater.
  • the amount of generated sulfite (H 2 SO 3 ) in the brine is reduced, and the bisulfite ion (HSO 3 ⁇ ) and the sulfite ion
  • the amount of (SO 3 2- ) generated can be increased.
  • sulfurous acid is easy to permeate, but bisulfite and sulfite ions are difficult to permeate.Thus, the amount of hydrogen sulfite and sulfite ions generated can be increased. Can be easily removed in the form of bisulfite ions and sulfite ions (SO 3 2 ⁇ ).
  • the mixing ratio determination unit is configured to determine a mixing ratio between the wastewater and the seawater such that the pH of the brine is in a set range of 7.8 or less.
  • the precipitation of the hardly soluble salt on the reverse osmosis membrane can be suppressed, and the scaling can be suppressed. Thereby, deterioration of the reverse osmosis membrane can be suppressed.
  • the mixing ratio determination unit is configured to determine a mixing ratio between the drainage and the seawater such that a pH of the brine is in a set range of 4 or more and 7.8 or less.
  • the sulfur content derived from the sulfur oxides in the combustion exhaust gas can be easily removed in the form of bisulfite ions and sulfite ions, and vice versa.
  • the deterioration of the permeable membrane can be sufficiently suppressed.
  • the water treatment system includes a mixing tank for obtaining the brine as the mixed water by mixing seawater and wastewater from the desulfurization device.
  • seawater and wastewater can be sufficiently mixed in the mixing tank. Thereby, local fluctuation of pH in the brine that is the mixed water is suppressed, and pH measurement can be performed stably.
  • the at least one reverse osmosis membrane is installed at a stage subsequent to the first reverse osmosis membrane for desalinating the brine and the first reverse osmosis membrane, and boron in the permeated water generated in the first reverse osmosis membrane.
  • a second reverse osmosis membrane for removing The desulfurization equipment includes an aeration tank for performing aeration of wastewater after the sulfur oxide absorption in the desulfurization device, The brine supplied to the first reverse osmosis membrane includes drainage after the aeration.
  • carbon dioxide can be released from the aeration tank, the pH of the wastewater can be made closer to neutral, and the buffering effect of carbon dioxide can be reduced.
  • the second reverse osmosis membrane alkaline and stably existing borate ions are removed as boron to be removed. Therefore, by using the wastewater after aeration, that is, wastewater having a pH close to neutrality and having a low carbon dioxide concentration, the amount of the pH adjuster used to make the pH of the brine alkaline is reduced. As a result, the use cost of the pH adjuster can be reduced.
  • the at least one reverse osmosis membrane is composed of cellulose triacetate;
  • the mixing ratio determination unit is configured to determine a mixing ratio between the drainage and the seawater such that a pH of the brine is in a set range of 4 or more and 6.5 or less.
  • the water treatment system includes an oxidizing index value measuring device for measuring an index value indicating a degree of oxidizing of the brine.
  • an oxidizing index value caused by an oxidizing agent such as sulfurous acid or dissolved oxygen can be measured.
  • brine exhibiting an oxidizing index value such that oxidation deterioration of the reverse osmosis membrane does not progress as much as possible can be supplied to the reverse osmosis membrane, and oxidation deterioration of the reverse osmosis membrane can be suppressed.
  • the oxidizing index value measuring device includes at least one of a redox potential meter and a residual chlorine concentration meter.
  • the oxidizing index value can be measured by a simple device.
  • the oxidizing index value measuring device is configured to measure an index value indicating a degree of oxidizing property of the concentrated water generated in the at least one reverse osmosis membrane.
  • the detection sensitivity can be increased.
  • the water treatment system includes a radical reaction inhibitor supply device for supplying a radical reaction inhibitor for suppressing a radical reaction to water flowing upstream of the at least one reverse osmosis membrane.
  • the radical reaction of the sulfurous acid in the brine is suppressed by the radical reaction inhibitor, and the mass production of sulfurous acid resulting from the radical reaction can be suppressed.
  • the oxidative deterioration of the reverse osmosis membrane due to the oxidizing power of sulfurous acid can be suppressed.
  • the water treatment system includes a pH adjuster supply device for supplying a pH adjuster for adjusting the pH of the brine to water flowing upstream of the at least one reverse osmosis membrane.
  • the desulfurization equipment includes an aeration tank for performing aeration of wastewater after the sulfur oxide absorption in the desulfurization device,
  • the water treatment system includes a concentrated water supply system for supplying concentrated water generated in the at least one reverse osmosis membrane to the aeration tank.
  • the concentrated water generated by the reverse osmosis membrane contains a large amount of sulfurous acid or the like, it cannot be discharged as it is, so the concentrated water is returned to the aeration tank, and the sulfurous acid contained in the concentrated water is oxidized. Then, the COD of the discharged water can be reduced by lowering the sulfurous acid concentration.
  • the water treatment method includes: A desulfurization step performed in a desulfurization facility, wherein sulfur oxide contained in the flue gas is absorbed into the seawater by contact between the seawater and the flue gas, A desalination step, which is performed in a desalination facility, and is performed using at least one reverse osmosis membrane for producing desalinated water from brine that is a mixture of wastewater from the desulfurization facility and seawater; A pH measurement step of measuring the pH of water flowing through a water supply system connecting the desulfurization facility and the desalination facility, Based on the pH measured in the pH measuring step, a mixing ratio determining step of determining a mixing ratio of the drainage and the seawater in the brine, Is provided.
  • a large amount of brine (mixed water of desulfurization wastewater and seawater) supplied to the reverse osmosis membrane is adjusted to a pH suitable for the reverse osmosis membrane.
  • the pH can be adjusted to a pH suitable for a reverse osmosis membrane without using a large amount of a drug. Thereby, fresh water can be produced while suppressing the cost of a chemical for suppressing the degradation of the reverse osmosis membrane.
  • An existing state shall also be represented.
  • the expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a strictly geometrical sense, but also an uneven portion or a chamfer as long as the same effect can be obtained.
  • a shape including a part and the like is also represented.
  • the expression “comprising”, “comprising”, “including”, “including”, or “having” one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.
  • FIG. 1 is a system diagram of a water treatment system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 100 is for desulfurizing combustion exhaust gas using seawater and producing freshwater using wastewater (desulfurized wastewater) generated by the desulfurization.
  • the production of fresh water is carried out using brine obtained by mixing desulfurization effluent having a pH of usually 7 or less (ie, acidic) with seawater (for example, having a pH of about 7.5 to 9).
  • the water treatment system 100 includes a desulfurization facility 10, a mixing tank 2, a desalination facility 20, a first pH measurement device 41 as at least one pH measurement device, and a control device 30.
  • the desulfurization facility 10 includes a desulfurization device 11 for absorbing sulfur oxides (sulfur dioxide and the like) contained in the flue gas into the seawater by contact between the seawater and the flue gas.
  • the seawater supplied to the desulfurization device 11 is, for example, seawater taken from the sea in the water intake tank 1 and supplied through the first seawater supply system 51.
  • the desulfurization device 11 includes, for example, a casing (not shown) into which the combustion exhaust gas is introduced, a spray nozzle (not shown) installed in the casing, and a filler (grid; not shown). Then, inside the housing, seawater is sprayed from the spray nozzle toward the filling, and the seawater conducts through the filling.
  • combustion exhaust gas introduced into the casing is conducted to the inside of the filling. Seawater and flue gas come into gas-liquid contact inside the packing, and sulfur oxides in the flue gas are absorbed by the seawater.
  • the combustion exhaust gas from which the sulfur oxides have been removed is discharged as a purified gas.
  • the desulfurization equipment 10 includes an aeration tank 12 for aerating wastewater after absorption of sulfur oxides (that is, desulfurization wastewater containing sulfite groups) in the desulfurization device 11, and a discharge for discharging the wastewater after aeration to the ocean or the like.
  • a tank 13 is provided. Then, the wastewater that has absorbed the sulfur oxides in the desulfurization device 11 is supplied to the aeration tank 12.
  • the aeration tank 12 includes, for example, an air diffuser (not shown) for diffusing air. In the aeration tank 12, the carbon dioxide in the wastewater is released into the gas phase by the bubbling of air into the wastewater through the diffuser tube. Thereby, the pH of the wastewater can be increased.
  • the wastewater after aeration is discharged to the ocean and the like via the discharge tank 13.
  • the wastewater generated in the desulfurization device 11 is supplied to the aeration tank 12 as described above.
  • the water treatment system 100 includes a wastewater supply system 53 for supplying a part of the wastewater generated in the desulfurization device 11 to the mixing tank 2.
  • the drainage supply system 53 is connected between the desulfurization device 11 and the aeration tank 12 as shown in FIG. 1, and although not shown, is directly connected to the desulfurization device 11, the aeration tank 12 or the discharge tank 13. It may be connected between the aeration tank 12 and the discharge tank 13, or may be connected downstream of the discharge tank 13.
  • the drainage supply system 53 includes a flow rate control device 43 for controlling the flow rate of wastewater.
  • the flow control device 43 include a valve, a gate (sluice gate), an inverter-controlled pump, and the like.
  • the flow control device 43 is connected to the control device 30 by an electric signal line indicated by a broken arrow in FIG.
  • the mixing tank 2 is for obtaining brine as mixed water by mixing seawater and wastewater from the desulfurization device 11. Since the mixing tank 2 is provided, the seawater and the wastewater can be sufficiently mixed in the mixing tank 2. Thereby, local fluctuation of pH in the brine that is the mixed water is suppressed, and pH measurement can be performed stably.
  • Seawater is supplied to the mixing tank 2 through the second seawater supply system 52 connected to the water intake tank 1. Therefore, the seawater supplied to the desulfurization facility 10 and the seawater supplied to the mixing tank 2 are both supplied from the water intake tank 1. Thereby, the water intake tank 1 can be shared, and the equipment cost can be reduced. Further, the drainage supply system 53 is connected to the mixing tank 2 as described above. Then, in the mixing tank 2, the supplied seawater and wastewater are sufficiently stirred and mixed by a stirring blade (not shown) provided in the mixing tank 2.
  • the second seawater supply system 52 connected to the mixing tank 2 includes a flow control device 44 for controlling the flow of seawater.
  • the flow control device 44 include a valve, a gate (sluice gate), an inverter-controlled pump, and the like.
  • the flow control device 44 is connected to the control device 30 by an electric signal line indicated by a broken arrow in FIG. The function of the control device 30 will be described later with reference to FIG.
  • the brine supply system 54 (water supply system) is connected to the mixing tank 2.
  • the brine supply system 54 is connected to the desalination facility 20 for producing fresh water from brine. Accordingly, the brine produced in the mixing tank 2 is supplied to the desalination facility 20 through the brine supply system 54.
  • the at least one pH measurement device is provided in the brine supply system 54 (water supply system), and is a brine that is a mixed water of drainage and seawater, and is the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane). And a first pH measuring device 41 for measuring the pH of the brine supplied to the vessel.
  • the first pH measuring device 41 is connected to the control device 30 by an electric signal line indicated by a dashed arrow in FIG.
  • the mixing ratio determining unit 32 (see FIG. 2) of the control device 30 is configured to determine the mixing ratio between the drainage in the brine and the seawater based on the pH measured by the first pH measuring device 41. This will be described later with reference to FIG.
  • the mixing ratio for setting the pH of the brine to the set range while measuring the pH of the brine by the first pH measuring device 41. can be determined.
  • the control device 30 controls the flow rate control devices 43 and 44 so as to achieve the determined mixing ratio. Thereby, the pH of the brine can be adjusted to the pH for suppressing the deterioration of the reverse osmosis membrane.
  • the desalination facility 20 includes a pretreatment tank 21 and a first reverse osmosis membrane 22.
  • the pretreatment tank 21 is for removing suspended matter in the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22. That is, an aggregating agent is generated by adding a flocculant (for example, polyaluminum chloride) to the brine flowing through the brine supply system 54 to aggregate the turbid components in the brine. Then, in the pretreatment tank 21, the generated aggregates are settled, and the settled aggregates are removed.
  • a flocculant for example, polyaluminum chloride
  • the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane) is for producing fresh water from brine, which is a mixed water of wastewater from the desulfurization facility 10 and seawater.
  • brine which is a mixed water of wastewater from the desulfurization facility 10 and seawater.
  • the brine used here is after removing the turbid matter as described above. By using the brine after removing the turbid matter, the first reverse osmosis membrane 22 can be sufficiently blocked.
  • the permeated water obtained by permeating the brine through the first reverse osmosis membrane 22 can be used as fresh water. Therefore, fresh water is produced by the desalination facility 20.
  • the concentrated water that has not passed through the first reverse osmosis membrane 22 is discharged out of the system.
  • FIG. 2 is a block diagram of the control device 30.
  • the control device 30 includes an information acquisition unit 31, a mixing ratio determination unit 32, and a flow control unit 33.
  • the information acquiring unit 31 is for measuring and acquiring the pH of the brine (water) flowing through the brine supply system 54 (water supply system) by the first pH measurement device 41.
  • the mixing ratio determining unit 32 determines a mixing ratio between the wastewater in the brine obtained in the mixing tank 2 and the seawater based on the pH measured by the first pH measuring device 41 (at least one pH measuring device). Things. Specifically, the mixing ratio determination unit 32 is configured to determine the mixing ratio between the drainage in the brine and the seawater based on the pH measured by the first pH measurement device 41.
  • the pH of the wastewater measured by the first pH measurement device and the pH of seawater that is a certain constant value are set to the pH range of the brine. Mixing ratio can be determined. Thereby, the pH of the brine can be set to the pH for suppressing the deterioration of the first reverse osmosis membrane 22.
  • the mixing ratio determining unit 32 is configured to determine the mixing ratio of the wastewater and the seawater such that the pH of the brine is in a set range of 4 or more.
  • the pH of the brine By adjusting the pH of the brine to the above range, the amount of generated sulfite (H 2 SO 3 ) in the brine is reduced, and the amounts of generated hydrogen sulfite ion (HSO 3 ⁇ ) and sulfite ion (SO 3 2- ) are reduced.
  • H 2 SO 3 hydrogen sulfite ion
  • SO 3 2- sulfite ion
  • FIG. 3 is a graph showing the correlation between the pH of the brine and the component ratio of the sulfite group in the brine.
  • This graph is a graph showing what form the sulfite is present in the brine.
  • the horizontal axis indicates the pH of the brine, and the vertical axis indicates the component ratio of the sulfite.
  • the broken line graph indicates the component ratio of sulfurous acid (H 2 SO 3 )
  • the solid line graph indicates the component ratio of bisulfite ion (HSO 3 ⁇ )
  • the dashed line graph indicates the component ratio of sulfite ion (SO 3 2 ⁇ ). Show.
  • the component ratio of sulfurous acid (shown by a broken line) is a downward-sloping graph. As the pH of brine gradually increases, the component ratio of sulfurous acid decreases. Further, the component ratio of the bisulfite ion (shown by the solid line) is an upwardly convex graph. As the pH of the brine gradually increases, the component ratio of the bisulfite ion increases. However, when the pH of the brine reaches about 4, the bisulfite ion component ratio starts to decrease, and the bisulfite ion component ratio decreases.
  • the component ratio of sulfite ions (indicated by the dashed line) is a graph rising to the right, and when the pH gradually increases when the pH of brine is about 5 or more, the component ratio of sulfite ions increases.
  • the reverse osmosis membrane constituting the first reverse osmosis membrane 22 sulfurous acid is easily transmitted, but hydrogen sulfite ions and sulfite ions are hardly transmitted.
  • the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22 contains a large amount of bisulfite ions and sulfite ions as sulfite groups, so that the sulfur content in the combustion exhaust gas is reduced to sulfur sulfite ions and sulfite ions.
  • the mixing ratio determination unit 32 (see FIG. 2) is configured to determine the mixing ratio between the wastewater and the seawater such that the pH of the brine is 7.8 or lower, preferably 7.2 or lower. It can be done.
  • the pH of the brine is 7.8 or lower, preferably 7.2 or lower. It can be done.
  • the mixing ratio determination unit 32 may be configured to determine the mixing ratio between the wastewater and the seawater so that the pH of the brine is in a setting range of 4 or more and 7.8 or less. .
  • the pH of the brine By setting the pH of the brine to the above range, sulfur derived from sulfur oxides in the combustion exhaust gas can be easily removed in the form of bisulfite ions and sulfite ions, and the degradation of the first reverse osmosis membrane 22 can be sufficiently reduced. Can be suppressed.
  • the mixing ratio determination unit 32 adjusts the pH of the brine to a setting range of 4 or more and 6.5 or less. Preferably, it is configured to determine a mixing ratio of the wastewater and the seawater. By adjusting the pH of the brine to this range, it is possible to easily remove sulfur derived from sulfur oxides in the combustion exhaust gas in the form of bisulfite ions and sulfite ions, and to suppress hydrolysis of cellulose triacetate. 1 The deterioration of the reverse osmosis membrane 22 can be suppressed.
  • the flow control unit 33 is for controlling the flow control devices 43 and 44 so that the mixing ratio determined by the mixing ratio determining unit 32 is obtained.
  • the flow rate of the brine supplied to the desalination facility 20 is controlled to be constant.
  • control device 30 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an I / F (Interface), and the like.
  • the control device 30 is embodied by a CPU executing a predetermined control program stored in the ROM.
  • the pH suitable for the first reverse osmosis membrane 22 for the large amount of brine (mixed water of desulfurization wastewater and seawater) supplied to the first reverse osmosis membrane 22 by the mixing ratio determination unit 32, the pH suitable for the first reverse osmosis membrane 22.
  • the pH can be adjusted to a value suitable for the first reverse osmosis membrane 22 without using a large amount of a chemical for adjusting the pH. Thereby, fresh water can be produced while suppressing the cost of a chemical for suppressing the deterioration of the first reverse osmosis membrane 22.
  • the component of the combustion exhaust gas varies depending on the fuel component.
  • the flue gas is emitted from, for example, a thermal power plant, the component of the flue gas also fluctuates due to fluctuations in the power generation load.
  • the mixing ratio of the seawater and the wastewater is determined according to the pH of the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22. Thereby, the pH of the brine can be adjusted to a pH suitable for the first reverse osmosis membrane 22.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a water treatment method according to the first embodiment of the present invention. This flowchart is executed by the control device 30 described above. Therefore, the description of FIG. 4 will be made with reference to FIGS. 1 and 2 as appropriate.
  • the water treatment method includes a desulfurization step S1 performed in the desulfurization facility 10, a desalination step S2 performed in the desalination facility 20, a pH measurement step S3, and a mixing ratio determination step S4. And a flow control step S5.
  • a desulfurization step S1 of absorbing sulfur oxides contained in the flue gas into the seawater by contact between the seawater and the flue gas, and from a brine that is a mixed water of the wastewater from the desulfurization facility 10 and the seawater.
  • the desalination step S2 performed using the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane) for producing fresh water is performed in parallel.
  • the information acquisition unit 31 measures and acquires the pH of the water flowing through the water supply system that connects the desulfurization facility 10 and the desalination facility 20 (pH measurement step S3). Specifically, in the water treatment system 100, the information acquisition unit 31 uses the first pH measurement device 41 provided in the brine supply system 54 (water supply system) to supply brine that is a mixed water of wastewater and seawater. The pH of the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane) is measured and obtained.
  • the mixing ratio determining unit 32 determines the mixing ratio between the drainage in the brine and the seawater based on the pH measured in the pH measuring step S3 (mixing ratio determining step S4). Specifically, for example, the mixing ratio determining unit 32 determines a mixing ratio between the drainage and the seawater such that the pH of the brine is in a set range of 4 or more. For example, since the pH of seawater is higher than the pH of wastewater (desulfurization wastewater), when the pH of brine is lower than a set range, the mixing ratio is determined so that the flow rate of seawater increases. On the other hand, when the pH of the brine is larger than the set range, the mixing ratio is determined so that the flow rate of the seawater is reduced.
  • the flow rate control unit 33 opens the flow rate control devices 43 and 44 so that the determined mixing ratio is obtained and the flow rate of the brine supplied to the desalination facility 20 is constant. Control the degree. Thereby, the brine having the pH included in the set range is supplied to the desalination facility 20, and fresh water is produced.
  • a large amount of brine (mixed water of desulfurized effluent and seawater) supplied to the first reverse osmosis membrane 22 in the mixing ratio determination step S4 is the first
  • the pH can be adjusted to a value suitable for the first reverse osmosis membrane 22 without using a large amount of chemicals for adjusting the pH to a value suitable for the reverse osmosis membrane 22.
  • fresh water can be produced while suppressing the cost of a chemical for suppressing the deterioration of the first reverse osmosis membrane 22.
  • FIG. 5 is a system diagram of a water treatment system 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 200 also has at least one pH measurement device for measuring the pH of water flowing through a water supply system connecting the desulfurization facility 10 and the desalination facility 20, as in the above-described water treatment system 100. Have been.
  • a second pH measurement device 45 is provided in a drainage supply system 53 (water supply system) instead of the first pH measurement device 41 described above.
  • the second pH measuring device 45 included in the at least one pH measuring device is for measuring the pH of the waste water from the desulfurization facility 10 after absorbing the sulfur oxide.
  • the second pH measuring device 45 is connected to the control device 30 by an electric signal line indicated by a dashed arrow in FIG.
  • the water treatment system 200 includes a flow rate measuring device 42 for measuring the flow rate of the wastewater flowing through the wastewater supply system 53.
  • the flow measuring device 42 is connected to the control device 30 by an electric signal line indicated by a broken arrow in FIG.
  • the mixing ratio determination unit 32 performs the mixing with the wastewater in the brine based on the pH measured by the second pH measurement device 45 and the wastewater flow rate measured by the flow measurement device 42. It is configured to determine a mixing ratio with the seawater. In this way, since the fluctuation range of the pH of seawater is small, the pH of the wastewater measured by the second pH measuring device 45 and the pH of seawater that is a certain value are set to the pH of the brine within the set range. To determine the mixing ratio. Thereby, the pH of the brine can be set to the pH for suppressing the deterioration of the first reverse osmosis membrane 22.
  • FIG. 6 is a system diagram of a water treatment system 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the at least one reverse osmosis membrane is installed at a stage subsequent to the first reverse osmosis membrane 22 and the first reverse osmosis membrane 22 for desalinating brine
  • a second reverse osmosis membrane 23 for removing boron in the permeated water generated in the first reverse osmosis membrane 22 is included. Therefore, the desalination facility 20 includes the first reverse osmosis membrane 22 and the second reverse osmosis membrane 23.
  • the second reverse osmosis membrane 23 is made of a material (for example, polyamide or the like) that is stable in an alkaline solution.
  • the drainage supply system 53 is connected to the aeration tank 12 of the desulfurization facility 10. Therefore, in the mixing tank 2, the seawater and the wastewater from the aeration tank 12 are mixed, and the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22 includes the wastewater after aeration.
  • a pH adjuster is added to the permeated water generated through the first reverse osmosis membrane 22 so that the permeated water has a pH of, for example, 9 or more and 10 or less. Therefore, for example, water having a pH of 9 or more and 10 or less is supplied to the second reverse osmosis membrane 23.
  • the pH alkaline it is possible to remove boron in the second reverse osmosis membrane 23.
  • the removal of carbon dioxide in the aeration tank 12 makes the pH of water near neutral to alkaline, so that the use cost of the pH adjuster can be reduced.
  • carbon dioxide can be released from the aeration tank 12, the pH of the wastewater can be made close to neutral, and the buffering effect of carbon dioxide can be reduced.
  • boric acid ions that are alkaline and stably exist as boron to be removed are removed. Therefore, by using the wastewater after aeration, that is, wastewater having a pH close to neutrality and having a low carbon dioxide concentration, the amount of the pH adjuster used to make the pH of the brine alkaline is reduced. As a result, the use cost of the pH adjuster can be reduced. In addition, the risk of calcium carbonate scale precipitation can be reduced.
  • FIG. 7 is a system diagram of a water treatment system 400 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 400 includes an oxidizing index value measuring device 46 for measuring an index value indicating the oxidizing degree of the brine flowing through the brine supply system 54.
  • an oxidizing index value due to an oxidizing agent such as sulfurous acid or dissolved oxygen can be measured.
  • brine exhibiting an oxidizing index value that does not allow oxidative deterioration of the first reverse osmosis membrane 22 to proceed as much as possible can be supplied to the first reverse osmosis membrane 22, and oxidative deterioration of the first reverse osmosis membrane 22 can be suppressed.
  • the oxidizing index value measuring device 46 includes at least one of a redox potential measuring device (ORP measuring device) and a residual chlorine concentration measuring device. By doing so, the oxidizing index value can be measured by a simple device.
  • the oxidation-reduction potential (ORP) of the brine varies depending on the pH, but cannot be determined unconditionally.
  • ORP oxidation-reduction potential
  • a silver-silver chloride electrode is used as a reference electrode.
  • the voltage is 450 mV or less.
  • a radical reaction starting from sulfurous acid can be suppressed by supplying a radical reaction inhibitor (described later) to the brine.
  • the ORP of the brine may be controlled by, for example, adding an oxidation-reduction agent (or air) to the brine.
  • the residual chlorine concentration of the brine is preferably, for example, 0.01 mg / L or less. That is, when sulfurous acid is contained in brine, ionic chlorine (such as chloride ions) is oxidized to generate chlorine molecules (gaseous chlorine). Therefore, by grasping the chlorine molecule concentration in the brine by measuring the residual chlorine concentration, the presence of sulfurous acid can be indirectly evaluated. Specifically, for example, when the residual chlorine concentration is low, it can be estimated that the sulfurous acid concentration is low, and when the residual chlorine concentration is high, it can be estimated that the sulfurous acid concentration is also high. Then, when the residual chlorine concentration of the brine is out of the above range, a radical reaction starting from sulfurous acid can be suppressed by supplying a radical reaction inhibitor (described later) to the brine.
  • a radical reaction inhibitor described later
  • the water treatment system 400 supplies a radical reaction inhibitor for suppressing a radical reaction to water flowing upstream of the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane).
  • An apparatus 47 is provided.
  • the water treatment system 400 includes a radical reaction inhibitor supply device 47 for supplying a radical reaction inhibitor to the brine flowing through the brine supply system 54.
  • the radical reaction inhibitor supply device 47 By including the radical reaction inhibitor supply device 47, the radical reaction of the sulfurous acid in the brine is suppressed by the radical reaction inhibitor, and the large amount of sulfurous acid resulting from the radical reaction can be suppressed. Thereby, the oxidative deterioration of the first reverse osmosis membrane 22 due to the oxidizing power of the sulfurous acid can be suppressed.
  • radical reaction inhibitor examples include a chelating agent that captures a heavy metal that serves as a catalyst for accelerating the reaction rate of the radical reaction, and specifically, for example, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA).
  • examples of the radical reaction inhibitor include a radical polymerization inhibitor that inhibits polymerization of radicals, and specific examples thereof include organic substances such as hydroquinone.
  • examples of the radical reaction inhibitor include a radical scavenger that stops the progress of the radical reaction by scavenging a radical, and specifically, for example, an organic substance such as mequinol.
  • FIG. 8 is a system diagram of a water treatment system 500 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 500 is also provided with the oxidizing index value measuring device 46, similarly to the water treatment system 400 described above. However, in the water treatment system 500, the oxidizing index value measuring device 46 measures the index value indicating the degree of oxidizing property of the concentrated water generated in the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane). Be composed.
  • the oxidizing index value measuring device 46 measures the index value indicating the degree of oxidizing property of the concentrated water, so that the oxidizing agent (sulfite ion or the like) is concentrated in the concentrated water, so that the detection sensitivity can be increased. it can.
  • FIG. 9 is a system diagram of a water treatment system 600 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 600 adjusts the pH of the brine to adjust the pH of the brine by supplementarily supplying the water flowing upstream from the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane).
  • An agent supply device 48 is provided.
  • the pH adjusting agent supply device 48 even when the pH of the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22 cannot be controlled to a desired range only with seawater, the pH adjusting agent can adjust the pH of the brine to a desired value. The range can be easily controlled.
  • Examples of the pH adjuster include acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and alkalis such as sodium hydroxide and potassium hydroxide.
  • FIG. 10 is a system diagram of a water treatment system 700 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the water treatment system 700 includes a concentrated water supply system 55 for supplying the concentrated water generated in the first reverse osmosis membrane 22 (at least one reverse osmosis membrane) to the aeration tank 12.
  • the concentrated water generated by the first reverse osmosis membrane 22 is supplied to the aeration tank 12 by the concentrated water supply system 55.
  • the concentration of sulfurous acid in the brine supplied to the first reverse osmosis membrane 22 is high, the concentration of sulfurous acid in the concentrated water also increases. As a result, the COD of the concentrated water also increases, and it may be difficult to discharge the concentrated water to the ocean or the like. Therefore, by providing the concentrated water supply system 55, when the concentrated water generated in the first reverse osmosis membrane 22 contains a large amount of sulfurous acid or the like, the concentrated water cannot be discharged as it is, so the concentrated water is returned to the aeration tank 12, and the concentrated water is returned. By reducing the sulfurous acid concentration by oxidizing the sulfurous acid contained in the water, the COD of the discharged water can be reduced.

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Abstract

海水と燃焼排ガスとの接触により燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させるための脱硫装置11を備える脱硫設備10と、脱硫設備10からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための第1逆浸透膜22を備える淡水化設備20と、脱硫設備10と淡水化設備20とを接続する鹹水供給系統54を流れる鹹水のpHを測定するための第1pH計測装置41と、第1pH計測装置41により測定されたpHに基づいて、鹹水中の排水と海水との混合割合を決定するための制御装置30と、を備える。

Description

水処理システム及び水処理方法
 本開示は、水処理システム及び水処理方法に関する。
 逆浸透膜を備える淡水化設備では、逆浸透膜を用いた鹹水の透過により、淡水が製造される。ここでいう鹹水には、例えば、海洋から取水した海水のほか、例えば発電プラント等において冷却用等として使用された後の海水、海水以外の水溶液で海水を希釈して得られる水溶液等が含まれる。
 鹹水から淡水を製造する技術として、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、海水を用いて燃焼排ガスの脱硫(海水脱硫)を行うとともに、脱硫により生じた排水(脱硫排水)そのものを造水装置への補給水として使用することが記載されている。また、脱硫により生じた排水のpH調整に関する技術として、特許文献2に記載の技術が知られている。特許文献2には、海水脱硫により生じた排水に海水を混合する際に、得られる混合液(鹹水)のpHが5.5より大きくなる量の海水を混合することが記載されている。
特開昭49-110570号公報(特に3頁右欄参照) 特開2006-55779号公報(特に段落0003参照)
 ところで、逆浸透膜を備える淡水化設備では、逆浸透膜の劣化(例えばスケーリング)を抑制するため、逆浸透膜に供給される海水に対し、酸水溶液(例えば硫酸)、スケールインヒビタ等の薬剤が添加される。しかし、薬剤の添加により、薬剤コストが多大になる。
 例えば、特許文献1に記載の技術では、造水装置の構成によっては、排水のpHを適切な範囲に制御しなければならないことがある。そのため、pH制御のための薬剤コストがかかる。また、特許文献2に記載の技術では、そもそも淡水を製造可能なことは記載されていない。即ち、上記特許文献1及び2には、海水脱硫により生じた排水と海水との混合により所望のpHとなる鹹水を得て、得られた鹹水を逆浸透膜に供給して淡水を製造することは記載されていない。
 本開示は、上記課題に鑑みて為されたものであり、薬剤コストを抑制しながら淡水を製造可能な水処理システム及び水処理方法を提供することを目的とする。
 (1)本発明の少なくとも一実施形態に係る水処理システムは、
 海水と燃焼排ガスとの接触により前記燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に吸収させるための脱硫装置を備える脱硫設備と、
 前記脱硫設備からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための少なくとも1つの逆浸透膜を備える淡水化設備と、
 前記脱硫設備と前記淡水化設備とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定するための少なくとも1つのpH計測装置と、
 前記少なくとも1つのpH計測装置により測定されたpHに基づいて、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するための混合割合決定部を備える制御装置と、
 を備える。
 上記(1)の構成によれば、混合割合決定部により、逆浸透膜に供給される大量の鹹水(脱硫排水と海水との混合水)について、逆浸透膜に適したpHに調整するための薬剤を大量に用いることなく、逆浸透膜に適したpHにすることができる。これにより、逆浸透膜の劣化抑制のための薬剤コストを抑制しながら、淡水を製造できる。
 (2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
 前記少なくとも1つのpH計測装置は、前記排水と海水との混合水である前記鹹水であって前記少なくとも1つの逆浸透膜に供給される前記鹹水のpHを測定するための第1pH計測装置を含み、
 前記混合割合決定部は、前記第1pH計測装置により測定されるpHに基づき、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(2)の構成によれば、第1pH計測装置によって鹹水のpHを測定できるため、第1pH計測装置により鹹水のpHを測定しながら、鹹水のpHを設定範囲にするための混合割合を決定できる。これにより、鹹水のpHを逆浸透膜の劣化抑制のためのpHにすることができる。
 (3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
 前記少なくとも1つのpH計測装置は、前記脱硫設備からの排水であって前記硫黄酸化物吸収後の排水のpHを測定するための第2pH計測装置を含み、
 前記混合割合決定部は、前記第2pH計測装置により測定されるpHに基づき、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(3)の構成によれば、海水のpHの変動幅は小さいため、第2pH計測装置により測定される排水のpHと、ある程度一定の値となる海水のpHとから、鹹水のpHを設定範囲にするための混合割合を決定できる。これにより、鹹水のpHを逆浸透膜の劣化抑制のためのpHにすることができる。
 (4)幾つかの実施形態では、上記(1)~(3)の何れか1の構成において、前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(4)の構成によれば、鹹水のpHを上記範囲にすることで、鹹水中での亜硫酸(HSO)の生成量を減少させるとともに亜硫酸水素イオン(HSO )及び亜硫酸イオン(SO 2-)の生成量を増加できる。逆浸透膜では、亜硫酸は透過し易い一方で亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンは透過しにくいため、亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの生成量を増加できることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオン(SO 2-)の形態で除去し易くできる。
 (5)幾つかの実施形態では、上記(1)~(4)の何れか1の構成において、
 前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが7.8以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(5)の構成によれば、鹹水のpHを上記範囲にすることで、逆浸透膜への難溶性塩の析出を抑制して、スケーリングを抑制できる。これにより、逆浸透膜の劣化を抑制できる。
 (6)幾つかの実施形態では、上記(1)~(5)の何れか1の構成において、
 前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上7.8以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(6)の構成によれば、鹹水のpHを上記範囲にすることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で除去し易くできるとともに、逆浸透膜の劣化を十分に抑制できる。
 (7)幾つかの実施形態では、上記(1)~(6)の何れか1の構成において、
 前記水処理システムは、海水と、前記脱硫装置からの排水との混合により前記混合水である前記鹹水を得るための混合槽を備える。
 上記(7)の構成によれば、混合槽において海水と排水とを十分に混合できる。これにより、混合水である鹹水においてpHが局所的に変動することが抑制され、pH測定を安定して行うことができる。
 (8)幾つかの実施形態では、上記(1)~(7)の何れか1の構成において、
 前記少なくとも1つの逆浸透膜は、前記鹹水の脱塩を行うための第1逆浸透膜と、前記第1逆浸透膜の後段に設置され、前記第1逆浸透膜において生成した透過水中のホウ素を除去するための第2逆浸透膜を含み、
 前記脱硫設備は、前記脱硫装置における前記硫黄酸化物吸収後の排水の曝気を行うための曝気槽を備え、
 前記第1逆浸透膜に供給される前記鹹水は、前記曝気後の排水を含む。
 上記(8)の構成によれば、曝気槽により二酸化炭素を放出でき、排水のpHを中性に近づけることができ、かつ、二酸化炭素による緩衝効果も低減できる。ここで、第2逆浸透膜では、除去対象であるホウ素として、アルカリ性で安定に存在するホウ酸イオンが除去される。このため、曝気後の排水、即ち中性に近いpHで、かつ、二酸化炭素濃度が低い排水を用いることで、鹹水のpHをアルカリ側にするために使用されるpH調整剤の使用量を削減でき、pH調整剤の使用コストを削減できる。
 (9)幾つかの実施形態では、上記(1)~(8)の何れか1の構成において、
 前記少なくとも1つの逆浸透膜は三酢酸セルロースにより構成され、
 前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上6.5以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。
 上記(9)の構成によれば、鹹水のpHを上記範囲にすることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で除去し易くできるとともに、三酢酸セルロースの加水分解を抑制でき、逆浸透膜の劣化を抑制できる。
 (10)幾つかの実施形態では、上記(1)~(9)の何れか1の構成において、
 前記水処理システムは、前記鹹水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するための酸化性指標値測定装置を備える。
 上記(10)の構成によれば、例えば亜硫酸、溶存酸素等の酸化剤に起因する酸化性指標値を測定できる。これにより、逆浸透膜の酸化劣化をできるだけ進行させないような酸化性指標値を示す鹹水を逆浸透膜に供給でき、逆浸透膜の酸化劣化を抑制できる。
 (11)幾つかの実施形態では、上記(10)の構成において、
 前記酸化性指標値測定装置は、酸化還元電位測定計、又は、残留塩素濃度測定計のうちの少なくとも一方を含む。
 上記(11)の構成によれば、酸化性指標値を簡便な装置により測定できる。
 (12)幾つかの実施形態では、上記(10)又は(11)の構成において、
 前記酸化性指標値測定装置は、前記少なくとも1つの逆浸透膜において生成した濃縮水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するように構成される。
 上記(12)の構成によれば、濃縮水では酸化剤(亜硫酸イオン等)が濃縮されるため、検出感度を高めることができる。
 (13)幾つかの実施形態では、上記(1)~(12)の何れか1の構成において、
 前記水処理システムは、ラジカル反応を抑制するためのラジカル反応抑制剤を、前記少なくとも1つの逆浸透膜よりも上流側を流れる水に供給するためのラジカル反応抑制剤供給装置を備える。
 上記(13)の構成によれば、ラジカル反応抑制剤によって鹹水中の亜硫酸のラジカル反応が抑制され、当該ラジカル反応に起因する亜硫酸の大量生成を抑制できる。これにより、亜硫酸の酸化力に起因する逆浸透膜の酸化劣化を抑制できる。
 (14)幾つかの実施形態では、上記(1)~(13)の何れか1の構成において、
 前記水処理システムは、前記鹹水のpHを調整するためのpH調整剤を、前記少なくとも1つの逆浸透膜よりも上流側を流れる水に供給するためのpH調整剤供給装置を備える。
 上記(14)の構成によれば、海水のみでは逆浸透膜に供給される鹹水のpHを所望の範囲に制御できない場合であっても、pH調整剤によって鹹水のpHを所望の範囲に制御し易くできる。
 (15)幾つかの実施形態では、上記(1)~(14)の何れか1の構成において、
 前記脱硫設備は、前記脱硫装置における前記硫黄酸化物吸収後の排水の曝気を行うための曝気槽を備え、
 前記水処理システムは、前記少なくとも1つの逆浸透膜において生成した濃縮水を前記曝気槽に供給するための濃縮水供給系統を備える。
 上記(15)の構成によれば、逆浸透膜で生成する濃縮水が、亜硫酸等を大量に含むとき、そのままでは放流できないため、濃縮水を曝気槽に戻し、濃縮水に含まれる亜硫酸を酸化して亜硫酸濃度を下げることで、放流される水のCODを低下できる。
 (16)本発明の少なくとも一実施形態に係る水処理方法は、
 脱硫設備において行われ、海水と燃焼排ガスとの接触により前記燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に吸収させる脱硫ステップと、
 淡水化設備において行われ、前記脱硫設備からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための少なくとも1つの逆浸透膜を用いて行われる淡水化ステップと、
 前記脱硫設備と前記淡水化設備とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定するpH測定ステップと、
 前記pH測定ステップにおいて測定されたpHに基づいて、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定する混合割合決定ステップと、
 を備える。
 上記(16)の方法によれば、混合割合決定ステップにより、逆浸透膜に供給される大量の鹹水(脱硫排水と海水との混合水)について、逆浸透膜に適したpHに調整するための薬剤を大量に用いることなく、逆浸透膜に適したpHにすることができる。これにより、逆浸透膜の劣化抑制のための薬剤コストを抑制しながら、淡水を製造できる。
 本開示によれば、薬剤コストを抑制しながら淡水を製造可能な水処理システム及び水処理方法を提供できる。
本発明の第1実施形態に係る水処理システムの系統図である。 制御装置のブロック図である。 鹹水のpHと鹹水中の亜硫酸根の成分割合との相関を示すグラフである。 本発明の第1実施形態に係る水処理方法を示すフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る水処理システムの系統図である。 本発明の第3実施形態に係る水処理システムの系統図である。 本発明の第4実施形態に係る水処理システムの系統図である。 本発明の第5実施形態に係る水処理システムの系統図である。 本発明の第6実施形態に係る水処理システムの系統図である。 本発明の第7実施形態に係る水処理システムの系統図である。
 以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、以下に実施形態として記載されている内容又は図面に記載されている内容は、あくまでも例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。また、各実施形態は、2つ以上を任意に組み合わせて実施することができる。さらに、各実施形態において、共通する部材については同じ符号を付すものとし、説明の簡略化のために重複する説明は省略する。また、第2実施形態以降では、説明の重複を避けるため、第1実施形態とは異なる点を中心に説明するものとする。
 また、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
 例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
 例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
 例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
 一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る水処理システム100の系統図である。水処理システム100は、海水を用いて燃焼排ガスの脱硫を行うとともに、当該脱硫により生じた排水(脱硫排水)を用いて淡水を製造するためのものである。淡水の製造は、pHが通常7以下(即ち酸性)の脱硫排水と、海水(pHが例えば7.5~9程度)との混合により得られた鹹水を用いて行われる。
 水処理システム100は、脱硫設備10と、混合槽2と、淡水化設備20と、少なくとも1つのpH計測装置としての第1pH計測装置41と、制御装置30とを備える。
 脱硫設備10は、海水と燃焼排ガスとの接触により燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物(二酸化硫黄等)を海水に吸収させるための脱硫装置11を備える。脱硫装置11に供給される海水は、取水槽1において例えば海洋から取水された海水であって、第1海水供給系統51を通じて供給されたものである。脱硫装置11は、例えば、燃焼排ガスが導入される筐体(図示しない)と、筐体内に設置されたスプレイノズル(図示しない)と、充填物(グリッド。図示しない)とを備える。そして、筐体の内部において、スプレイノズルから海水が充填物に向けて散布され、この海水は充填物内を導通する。また、筐体内に導入された燃焼排ガスは充填物の内部に導通される。海水と燃焼排ガスとは、充填物の内部で気液接触し、燃焼排ガス中の硫黄酸化物が海水に吸収される。硫黄酸化物が除去された後の燃焼排ガスは、浄化ガスとして排出される。
 なお、燃焼排ガスに含まれていた硫黄酸化物は、詳細は図3を参照しながら後記するが、排水中で亜硫酸(HSO)、亜硫酸イオン(SO 2-)、亜硫酸水素イオン(HSO )等として存在する。以下、これらを纏めて「亜硫酸根」と記載することがある。
 脱硫設備10は、脱硫装置11における硫黄酸化物吸収後の排水(即ち、亜硫酸根を含む脱硫排水)の曝気を行うための曝気槽12と、曝気後の排水を海洋等に放流するための放流槽13を備える。そして、上記の脱硫装置11において硫黄酸化物を吸収した排水は、曝気槽12に供給される。曝気槽12は、例えば空気を散気するための散気管(図示しない)を備える。曝気槽12では、散気管を通じた排水中への空気の散気(バブリング)により、排水中の二酸化炭素が気相に放出される。これにより、排水のpHを大きくできる。曝気後の排水は、放流槽13を経由して、海洋等に放流される。
 水処理システム100では、脱硫装置11で生じた排水は、上記のように曝気槽12に供給される。ただし、水処理システム100は、脱硫装置11で生じた排水の一部を混合槽2に供給するための排水供給系統53を備える。なお、排水供給系統53は、図1のように脱硫装置11と曝気槽12との間に接続されるほか、図示はしないが、脱硫装置11、曝気槽12又は放流槽13に直接接続されてもよいし、曝気槽12と放流槽13との間に接続されてもよいし、放流槽13の下流側に接続されてもよい。
 排水供給系統53は、排水の流量を制御するための流量制御装置43を備える。流量制御装置43としては、例えば、弁、ゲート(水門)、インバータ制御されるポンプ等を挙げることができる。流量制御装置43は、図1において破線矢印で示す電気信号線により、制御装置30に接続される。
 混合槽2は、海水と、脱硫装置11からの排水との混合により、混合水である鹹水を得るためのものである。混合槽2が備えられることで、混合槽2において海水と排水とを十分に混合できる。これにより、混合水である鹹水においてpHが局所的に変動することが抑制され、pH測定を安定して行うことができる。
 混合槽2には、上記の取水槽1に接続された第2海水供給系統52を通じて、海水が供給される。従って、上記の脱硫設備10に供給される海水と、混合槽2に供給される海水とは、いずれも取水槽1から供給されるものである。これにより、取水槽1を共通化でき、設備コストを低減できる。また、混合槽2には上記のように排水供給系統53が接続される。そして、混合槽2では、供給された海水と排水とが、混合槽2に備えられる攪拌翼(図示しない)によって十分に攪拌混合される。
 混合槽2に接続される第2海水供給系統52は、海水の流量を制御するための流量制御装置44を備える。流量制御装置44としては、例えば、弁、ゲート(水門)、インバータ制御されるポンプ等を挙げることができる。流量制御装置44は、図1において破線矢印で示す電気信号線により、制御装置30に接続される。制御装置30の機能については、図2等を参照しながら後記する。
 混合槽2には、鹹水供給系統54(水供給系統)が接続される。鹹水供給系統54は、鹹水から淡水を製造するための淡水化設備20に接続される。従って、混合槽2で製造された鹹水は、鹹水供給系統54を通じて、淡水化設備20に供給される。
 上記少なくとも1つのpH計測装置は、鹹水供給系統54(水供給系統)に設けられるとともに、排水と海水との混合水である鹹水であって第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)に供給される鹹水のpHを測定するための第1pH計測装置41を含む。第1pH計測装置41は、図1において破線矢印で示す電気信号線により、制御装置30に接続される。そして、制御装置30の混合割合決定部32(図2参照)は、第1pH計測装置41により測定されるpHに基づき、鹹水中の排水と海水との混合割合を決定するように構成される。この点は、図2を参照しながら後記する。
 第1pH計測装置41を含むことで、第1pH計測装置41によって鹹水のpHを測定できるため、第1pH計測装置41により鹹水のpHを測定しながら、鹹水のpHを設定範囲にするための混合割合を決定できる。制御装置30は、決定された混合割合となるように流量制御装置43,44を制御する。これにより、鹹水のpHを逆浸透膜の劣化抑制のためのpHにすることができる。
 淡水化設備20は、前処理槽21と、第1逆浸透膜22とを備える。これらのうち、前処理槽21は、第1逆浸透膜22に供給される鹹水中の濁質分を除去するためのものである。即ち、鹹水供給系統54を流れる鹹水に対して凝集剤(例えばポリ塩化アルミニウム)を添加し、鹹水中の濁質分を凝集させることで、凝集物が生成する。そして、前処理槽21では、生成した凝集物を沈殿させて、沈殿した凝集物が除去される。
 第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)は、脱硫設備10からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するためのものである。ただし、ここで使用される鹹水は、上記のように濁質分を除去した後のものである。濁質分を除去した後の鹹水を用いることで、第1逆浸透膜22の閉塞を十分に抑制できる。
 鹹水が第1逆浸透膜22を透過することで得られた透過水は、淡水として使用可能である。従って、淡水化設備20により、淡水が製造される。また、第1逆浸透膜22を透過しなかった濃縮水は系外に排出される。
 図2は、制御装置30のブロック図である。制御装置30は、情報取得部31と、混合割合決定部32と、流量制御部33とを備える。これらのうち、情報取得部31は、第1pH計測装置41により、鹹水供給系統54(水供給系統)を流れる鹹水(水)のpHを測定して取得するためのものである。
 混合割合決定部32は、第1pH計測装置41(少なくとも1つのpH計測装置)により測定されたpHに基づいて、混合槽2で得られる鹹水中の排水と海水との混合割合を決定するためのものである。具体的には、混合割合決定部32は、第1pH計測装置41により測定されるpHに基づき、鹹水中の排水と海水との混合割合を決定するように構成される。
 このようにすることで、海水のpHの変動幅は小さいため、第1pH計測装置により測定される排水のpHと、ある程度一定の値となる海水のpHとから、鹹水のpHを設定範囲にするための混合割合を決定できる。これにより、鹹水のpHを第1逆浸透膜22の劣化抑制のためのpHにすることができる。
 水処理システム100では、混合割合決定部32は、鹹水のpHが4以上の設定範囲になるように、排水と海水との混合割合を決定するように構成される。鹹水のpHを上記範囲にすることで、鹹水中での亜硫酸(HSO)の生成量を減少させるとともに亜硫酸水素イオン(HSO )及び亜硫酸イオン(SO 2-)の生成量を増加できる。第1逆浸透膜22では、亜硫酸は透過し易い一方で亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンは透過しにくいため、亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの生成量を増加できることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分(亜硫酸根)を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で除去し易くできる。この点について、図3を参照しながら説明する。
 図3は、鹹水のpHと、鹹水中の亜硫酸根の成分割合との相関を示すグラフである。このグラフは、亜硫酸根が鹹水中でどのような形態として存在しているのかを示すグラフである。横軸は鹹水のpHを示し、縦軸は亜硫酸根の成分割合を示す。また、破線のグラフは亜硫酸(HSO)の成分割合、実線のグラフは亜硫酸水素イオン(HSO )の成分割合、一点鎖線のグラフは亜硫酸イオン(SO 2-)の成分割合を示す。
 亜硫酸の成分割合(破線で示す)は右下がりのグラフであり、鹹水のpHが徐々に大きくなると、亜硫酸の成分割合が低下する。また、亜硫酸水素イオンの成分割合(実線で示す)は上に凸のグラフであり、鹹水のpHが徐々に大きくなると、亜硫酸水素イオンの成分割合は増加する。しかし、鹹水のpHが4程度になると亜硫酸水素イオンの成分割合は減少に転じ、亜硫酸水素イオンの成分割合は低下する。さらに、亜硫酸イオンの成分割合(一点鎖線で示す)は右上がりのグラフであり、鹹水のpHが5程度以上においてpHが徐々に大きくなると、亜硫酸イオンの成分割合は増加する。
 ここで、第1逆浸透膜22を構成する逆浸透膜では、亜硫酸は透過し易い一方で亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンは透過しにくい。即ち、第1逆浸透膜22に供給される鹹水において、亜硫酸根として亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンが多く含まれることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に起因する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で鹹水中から除去できる。そこで、水処理システム100では、鹹水のpHを4以上にすることで鹹水中での亜硫酸イオン及び亜硫酸イオンの成分割合を増加させて、鹹水からの亜硫酸根の除去が容易になっている。
 なお、混合割合決定部32(図2参照)は、鹹水のpHが7.8以下、好ましくは7.2以下の設定範囲になるように、排水と海水との混合割合を決定するように構成されることもできる。鹹水のpHを上記範囲にすることで、第1逆浸透膜22への難溶性塩の析出を抑制して、スケーリングを抑制できる。これにより、第1逆浸透膜22の劣化を抑制できる。
 また、混合割合決定部32(図2参照)は、鹹水のpHが4以上7.8以下の設定範囲になるように、排水と海水との混合割合を決定するように構成されることもできる。鹹水のpHを上記範囲にすることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で除去し易くできるとともに、第1逆浸透膜22の劣化を十分に抑制できる。
 ただし、上記の第1逆浸透膜22が三酢酸セルロース(CTA)により構成される場合には、混合割合決定部32は、鹹水のpHが4以上6.5以下の設定範囲になるように、排水と海水との混合割合を決定するように構成されることが好ましい。鹹水のpHをこの範囲にすることで、燃焼排ガス中の硫黄酸化物に由来する硫黄分を亜硫酸水素イオン及び亜硫酸イオンの形態で除去し易くできるとともに、三酢酸セルロースの加水分解を抑制でき、第1逆浸透膜22の劣化を抑制できる。
 流量制御部33は、上記の混合割合決定部32により決定された混合割合になるように、流量制御装置43,44を制御するためのものである。なお、水処理システム100では、淡水化設備20に供給される鹹水流量が一定になるように制御される。
 なお、制御装置30は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、I/F(InterFace)等を備える。そして、制御装置30は、ROMに格納されている所定の制御プログラムがCPUによって実行されることにより具現化される。
 水処理システム100によれば、混合割合決定部32により、第1逆浸透膜22に供給される大量の鹹水(脱硫排水と海水との混合水)について、第1逆浸透膜22に適したpHに調整するための薬剤を大量に用いることなく、第1逆浸透膜22に適したpHにすることができる。これにより、第1逆浸透膜22の劣化抑制のための薬剤コストを抑制しながら、淡水を製造できる。
 また、例えば燃料(例えば廃棄物でもよい)の燃焼により燃焼排ガスが生じる場合、燃料成分によって、燃焼排ガスの成分が変動する。さらには、燃焼排ガスが例えば火力発電プラント等から排出されたものである場合には、発電の負荷変動によっても、燃焼排ガスの成分が変動する。そして、燃焼排ガスの成分変動に起因して排水(脱硫排水)のpHが変動しても、第1逆浸透膜22に供給される鹹水のpHに応じて海水と排水との混合割合を決定することで、鹹水のpHを第1逆浸透膜22に適したpHに調整できる。
 図4は、本発明の第1実施形態に係る水処理方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、上記の制御装置30によって実行される。そこで、図4の説明は、上記の図1及び図2を適宜併せて参照しながら行うものとする。
 本発明の第1実施形態に係る水処理方法は、脱硫設備10において行われる脱硫ステップS1と、淡水化設備20において行われる淡水化ステップS2と、pH測定ステップS3と、混合割合決定ステップS4と、流量制御ステップS5とを備える。水処理システム100の運転中、海水と燃焼排ガスとの接触により燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を海水に吸収させる脱硫ステップS1と、脱硫設備10からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)を用いて行われる淡水化ステップS2とは、並行して行われる。
 情報取得部31は、脱硫設備10と淡水化設備20とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定して取得する(pH測定ステップS3)。具体的には、水処理システム100では、情報取得部31は、鹹水供給系統54(水供給系統)に設けられた第1pH計測装置41により、排水と海水との混合水である鹹水であって第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)に供給される鹹水のpHを測定して取得する。
 次いで、混合割合決定部32(図2参照)は、pH測定ステップS3において測定されたpHに基づいて、鹹水中の排水と海水との混合割合を決定する(混合割合決定ステップS4)。具体的には例えば、混合割合決定部32は、鹹水のpHが4以上の設定範囲になるように、排水と海水との混合割合を決定する。例えば、海水のpHは排水(脱硫排水)のpHよりも大きいため、鹹水のpHが設定範囲よりも小さい場合には、海水の流量割合が大きくなるように混合割合が決定される。一方で、鹹水のpHが設定範囲よりも大きい場合には、海水の流量割合が小さくなるように混合割合が決定される。そして、流量制御部33(図2参照)は、決定された混合割合になるように、且つ、淡水化設備20に供給される鹹水流量が一定になるように、流量制御装置43,44の開度を制御する。これにより、設定範囲に含まれるpHの鹹水が淡水化設備20に供給され、淡水が製造される。
 本発明の第1実施形態に係る水処理方法によれば、混合割合決定ステップS4により、第1逆浸透膜22に供給される大量の鹹水(脱硫排水と海水との混合水)について、第1逆浸透膜22に適したpHに調整するための薬剤を大量に用いることなく、第1逆浸透膜22に適したpHにすることができる。これにより、第1逆浸透膜22の劣化抑制のための薬剤コストを抑制しながら、淡水を製造できる。
 図5は、本発明の第2実施形態に係る水処理システム200の系統図である。水処理システム200においても、上記の水処理システム100と同様に、脱硫設備10と淡水化設備20とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定するための少なくとも1つのpH計測装置が備えられている。ただし、水処理システム200では、上記の第1pH計測装置41に代えて、排水供給系統53(水供給系統)に第2pH計測装置45が備えられる。
 上記少なくとも1つのpH計測装置に含まれる第2pH計測装置45は、脱硫設備10からの排水であって硫黄酸化物吸収後の排水のpHを測定するためのものである。第2pH計測装置45は、図5において破線矢印で示す電気信号線により、制御装置30に接続される。また、水処理システム200は、排水供給系統53を流れる排水の流量を測定するための流量計測装置42を含む。流量計測装置42は、図5において破線矢印で示す電気信号線により、制御装置30に接続される。
 水処理システム200では、混合割合決定部32(図2参照)は、第2pH計測装置45により測定されるpHと、流量計測装置42により測定される排水流量とに基づき、鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される。このようにすることで、海水のpHの変動幅は小さいため、第2pH計測装置45により測定される排水のpHと、ある程度一定の値となる海水のpHとから、鹹水のpHを設定範囲にするための混合割合を決定できる。これにより、鹹水のpHを第1逆浸透膜22の劣化抑制のためのpHにすることができる。
 図6は、本発明の第3実施形態に係る水処理システム300の系統図である。水処理システム300での淡水化設備20では、上記の少なくとも1つの逆浸透膜は、鹹水の脱塩を行うための第1逆浸透膜22と、第1逆浸透膜22の後段に設置され、第1逆浸透膜22において生成した透過水中のホウ素を除去するための第2逆浸透膜23を含む。従って、淡水化設備20は、第1逆浸透膜22及び第2逆浸透膜23を備える。第2逆浸透膜23は、第1逆浸透膜22とは異なり、アルカリ性の溶液中で安定な材料(例えばポリアミド等)により構成される。
 水処理システム300では、排水供給系統53は、脱硫設備10のうちの曝気槽12に接続される。従って、混合槽2では、海水と曝気槽12からの排水とが混合され、第1逆浸透膜22に供給される鹹水は、曝気後の排水を含む。
 第1逆浸透膜22を透過して生成した透過水には、透過水のpHが例えば9以上10以下になるように、pH調整剤が添加される。従って、第2逆浸透膜23には、例えばpHが9以上10以下の水が供給される。pHをアルカリ性にすることで、第2逆浸透膜23でのホウ素除去が可能となる。特に、曝気槽12での二酸化炭素の除去によりpHが中性に近い水のpHをアルカリ性にするため、pH調整剤の使用コストを削減できる。
 水処理システム300によれば、曝気槽12により二酸化炭素を放出でき、排水のpHを中性に近づけることができ、かつ、二酸化炭素による緩衝効果も低減できる。ここで、第2逆浸透膜23では、除去対象であるホウ素として、アルカリ性で安定に存在するホウ酸イオンが除去される。このため、曝気後の排水、即ち中性に近いpHで、かつ、二酸化炭素濃度が低い排水を用いることで、鹹水のpHをアルカリ側にするために使用されるpH調整剤の使用量を削減でき、pH調整剤の使用コストを削減できる。加えて炭酸カルシムのスケール析出リスクも低減できる。
 図7は、本発明の第4実施形態に係る水処理システム400の系統図である。水処理システム400は、鹹水供給系統54を流れる鹹水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するための酸化性指標値測定装置46を備える。酸化性指標値測定装置46を備えることで、例えば亜硫酸、溶存酸素等の酸化剤に起因する酸化性指標値を測定できる。これにより、第1逆浸透膜22の酸化劣化をできるだけ進行させないような酸化性指標値を示す鹹水を第1逆浸透膜22に供給でき、第1逆浸透膜22の酸化劣化を抑制できる。
 酸化性指標値測定装置46は、いずれも図示はしないが、酸化還元電位測定計(ORP測定計)、又は、残留塩素濃度測定計のうちの少なくとも一方を含む。このようにすることで、酸化性指標値を簡便な装置により測定できる。
 酸化性指標値測定装置46が酸化還元電位測定計を含む場合、鹹水の酸化還元電位(ORP)は、pHによっても異なるため一概にはいえないものの、銀-塩化銀電極を基準電極として、例えば450mV以下とすることが好ましい。ORPがこの範囲に含まれることで、ラジカル反応の起点物質であるとともに酸化剤である亜硫酸の濃度を低く抑制できる。これにより、亜硫酸を起点とするラジカル反応を抑制して、亜硫酸の爆発的な生成を抑制できる。そして、鹹水のORPが上記範囲を外れたときには、ラジカル反応抑制剤(後記する)を鹹水に供給することで、亜硫酸を起点とするラジカル反応を抑制できる。なお、例えば酸化還元剤(空気でもよい)の鹹水への添加により、鹹水のORPを制御してもよい。
 また、酸化性指標値測定装置46が残留塩素濃度測定計を含む場合、鹹水の残留塩素濃度は、例えば0.01mg/L以下にすることが好ましい。即ち、鹹水中に、亜硫酸が含まれると、イオン状態の塩素(塩化物イオン等)が酸化されて塩素分子(気体の塩素)が生成する。そこで、残留塩素濃度の測定により鹹水中の塩素分子濃度を把握することで、亜硫酸の存在を間接的に評価できる。具体的には例えば、残留塩素濃度が低い場合には亜硫酸濃度も低いと推測でき、残留塩素濃度が高い場合には亜硫酸濃度も高いと推測できる。そして、鹹水の残留塩素濃度が上記範囲を外れたときには、ラジカル反応抑制剤(後記する)を鹹水に供給することで、亜硫酸を起点とするラジカル反応を抑制できる。
 水処理システム400は、ラジカル反応を抑制するためのラジカル反応抑制剤を、第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)よりも上流側を流れる水に供給するためのラジカル反応抑制剤供給装置47を備える。具体的には、水処理システム400は、鹹水供給系統54を流れる鹹水に対してラジカル反応抑制剤を供給するためのラジカル反応抑制剤供給装置47を備える。ラジカル反応抑制剤供給装置47を備えることで、ラジカル反応抑制剤によって鹹水中の亜硫酸のラジカル反応が抑制され、当該ラジカル反応に起因する亜硫酸の大量生成を抑制できる。これにより、亜硫酸の酸化力に起因する第1逆浸透膜22の酸化劣化を抑制できる。
 ラジカル反応抑制剤としては、例えば、ラジカル反応の反応速度を加速させる触媒となる重金属を捕捉するキレート剤が挙げられ、具体的には例えばエチレンジアミン四酢酸(EDTA)である。また、ラジカル反応抑制剤として、ラジカル同士の重合を禁止するラジカル重合禁止剤が挙げられ、具体的には例えばヒドロキノン等の有機物である。さらには、ラジカル反応抑制剤として、ラジカルの捕捉によりラジカル反応の進行を停止させるラジカル捕捉剤が挙げられ、具体的には例えばメキノール等の有機物である。
 図8は、本発明の第5実施形態に係る水処理システム500の系統図である。水処理システム500においても、上記の水処理システム400と同様に、酸化性指標値測定装置46が備えられている。ただし、水処理システム500では、酸化性指標値測定装置46は、第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)において生成した濃縮水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するように構成される。
 酸化性指標値測定装置46が濃縮水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するようにすることで、濃縮水では酸化剤(亜硫酸イオン等)が濃縮されるため、検出感度を高めることができる。
 図9は、本発明の第6実施形態に係る水処理システム600の系統図である。水処理システム600は、鹹水のpHを調整するためのpH調整剤を、第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)よりも上流側を流れる水に補助的に供給するためのpH調整剤供給装置48を備える。pH調整剤供給装置48を備えることで、海水のみでは第1逆浸透膜22に供給される鹹水のpHを所望の範囲に制御できない場合であっても、pH調整剤によって鹹水のpHを所望の範囲に制御し易くできる。
 pH調整剤としては、硫酸、塩酸、硝酸等の酸のほか、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリが挙げられる。
 図10は、本発明の第7実施形態に係る水処理システム700の系統図である。水処理システム700は、第1逆浸透膜22(少なくとも1つの逆浸透膜)において生成した濃縮水を曝気槽12に供給するための濃縮水供給系統55を備える。濃縮水供給系統55により、第1逆浸透膜22で生成した濃縮水は、曝気槽12に供給される。
 第1逆浸透膜22に供給される鹹水における亜硫酸濃度が高い場合、濃縮水の亜硫酸濃度も高くなる。これにより、濃縮水のCODも高くなり、そのまま海洋等に放流することが難しい可能性がある。そこで、濃縮水供給系統55を備えることで、第1逆浸透膜22で生成する濃縮水が、亜硫酸等を大量に含むとき、そのままでは放流できないため、濃縮水を曝気槽12に戻し、濃縮水に含まれる亜硫酸を酸化して亜硫酸濃度を下げることで、放流される水のCODを低下できる。
1 取水槽
2 混合槽
10 脱硫設備
11 脱硫装置
12 曝気槽
13 放流槽
20 淡水化設備
21 前処理槽
22 第1逆浸透膜
23 第2逆浸透膜
30 制御装置
31 情報取得部
32 混合割合決定部
33 流量制御部
41 第1pH計測装置
45 第2pH計測装置
42 流量計測装置
43,44 流量制御装置
46 酸化性指標値測定装置
47 ラジカル反応抑制剤供給装置
48 調整剤供給装置
51 第1海水供給系統
52 第2海水供給系統
53 排水供給系統
54 鹹水供給系統
55 濃縮水供給系統
100,200,300,400,500,600,700 水処理システム
S1 脱硫ステップ
S2 淡水化ステップ
S3 pH測定ステップ
S4 混合割合決定ステップ
S5 流量制御ステップ

Claims (16)

  1.  海水と燃焼排ガスとの接触により前記燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に吸収させるための脱硫装置を備える脱硫設備と、
     前記脱硫設備からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための少なくとも1つの逆浸透膜を備える淡水化設備と、
     前記脱硫設備と前記淡水化設備とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定するための少なくとも1つのpH計測装置と、
     前記少なくとも1つのpH計測装置により測定されたpHに基づいて、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するための混合割合決定部を備える制御装置と、
     を備える、水処理システム。
  2.  前記少なくとも1つのpH計測装置は、前記排水と海水との混合水である前記鹹水であって前記少なくとも1つの逆浸透膜に供給される前記鹹水のpHを測定するための第1pH計測装置を含み、
     前記混合割合決定部は、前記第1pH計測装置により測定されるpHに基づき、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1に記載の水処理システム。
  3.  前記少なくとも1つのpH計測装置は、前記脱硫設備からの排水であって前記硫黄酸化物吸収後の排水のpHを測定するための第2pH計測装置を含み、
     前記混合割合決定部は、前記第2pH計測装置により測定されるpHに基づき、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1又は2に記載の水処理システム。
  4.  前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1~3の何れか1項に記載の水処理システム。
  5.  前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが7.8以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1~4の何れか1項に記載の水処理システム。
  6.  前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上7.8以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1~5の何れか1項に記載の水処理システム。
  7.  前記水処理システムは、海水と、前記脱硫装置からの排水との混合により前記混合水である前記鹹水を得るための混合槽を備える
     請求項1~6の何れか1項に記載の水処理システム。
  8.  前記少なくとも1つの逆浸透膜は、前記鹹水の脱塩を行うための第1逆浸透膜と、前記第1逆浸透膜の後段に設置され、前記第1逆浸透膜において生成した透過水中のホウ素を除去するための第2逆浸透膜を含み、
     前記脱硫設備は、前記脱硫装置における前記硫黄酸化物吸収後の排水の曝気を行うための曝気槽を備え、
     前記第1逆浸透膜に供給される前記鹹水は、前記曝気後の排水を含む
     請求項1~7の何れか1項に記載の水処理システム。
  9.  前記少なくとも1つの逆浸透膜は三酢酸セルロースにより構成され、
     前記混合割合決定部は、前記鹹水のpHが4以上6.5以下の設定範囲になるように、前記排水と前記海水との混合割合を決定するように構成される
     請求項1~8の何れか1項に記載の水処理システム。
  10.  前記水処理システムは、前記鹹水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するための酸化性指標値測定装置を備える
     請求項1~9の何れか1項に記載の水処理システム。
  11.  前記酸化性指標値測定装置は、酸化還元電位測定計、又は、残留塩素濃度測定計のうちの少なくとも一方を含む
     請求項10に記載の水処理システム。
  12.  前記酸化性指標値測定装置は、前記少なくとも1つの逆浸透膜において生成した濃縮水の酸化性の度合いを示す指標値を測定するように構成される
     請求項10又は11に記載の水処理システム。
  13.  前記水処理システムは、ラジカル反応を抑制するためのラジカル反応抑制剤を、前記少なくとも1つの逆浸透膜よりも上流側を流れる水に供給するためのラジカル反応抑制剤供給装置を備える
     請求項1~12の何れか1項に記載の水処理システム。
  14.  前記水処理システムは、前記鹹水のpHを調整するためのpH調整剤を、前記少なくとも1つの逆浸透膜よりも上流側を流れる水に供給するためのpH調整剤供給装置を備える
     請求項1~13の何れか1項に記載の水処理システム。
  15.  前記脱硫設備は、前記脱硫装置における前記硫黄酸化物吸収後の排水の曝気を行うための曝気槽を備え、
     前記水処理システムは、前記少なくとも1つの逆浸透膜において生成した濃縮水を前記曝気槽に供給するための濃縮水供給系統を備える
     請求項1~14の何れか1項に記載の水処理システム。
  16.  脱硫設備において行われ、海水と燃焼排ガスとの接触により前記燃焼排ガスに含まれる硫黄酸化物を前記海水に吸収させる脱硫ステップと、
     淡水化設備において行われ、前記脱硫設備からの排水と海水との混合水である鹹水から淡水を製造するための少なくとも1つの逆浸透膜を用いて行われる淡水化ステップと、
     前記脱硫設備と前記淡水化設備とを接続する水供給系統を流れる水のpHを測定するpH測定ステップと、
     前記pH測定ステップにおいて測定されたpHに基づいて、前記鹹水中の前記排水と前記海水との混合割合を決定する混合割合決定ステップと、
     を備える、水処理方法。
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