JP2015029931A - 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気透析部からの脱塩水中に含まれる多価イオンを除去し、回収する有価物の純度を向上することができる淡水化装置及び淡水化方法並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法を提供する。
【解決手段】供給される供給海水（原水）Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ₁₁と供給海水Ｗ中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂とを得る逆浸透膜装置１２と、塩分濃縮水Ｗ₁₂を電気透析し、濃縮かん水Ｗ₁₃と希釈かん水Ｗ₁₄とを得る電気透析部１３と、希釈かん水Ｗ₁₄中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩手段(例えばＮＦ膜／ＲＯ膜を備えた濾過膜分離部)１５と、脱塩手段１５で透過した１価のイオンを含む透過水Ｗ₁₅を、前記逆浸透膜装置１２の入り口側の供給海水（原水）Ｗに循環する循環ラインＬ₂₁と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気透析部を用いて淡水及び塩を一つの設備で製造する淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法に関する。

従来、逆浸透膜装置と電気透析部とを備えた飲料水及び塩の製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる製造装置においては、海水などの塩分を含む原水を逆浸透膜装置に供給して脱塩して飲料水を製造する一方、逆浸透膜装置で濃縮された塩分濃縮水を電気透析部に供給して更に濃縮して濃縮かん水とする。そして、得られた濃縮かん水を蒸発器で蒸発晶析することにより塩を製造する。

また、この濃縮された塩分濃縮水を原水供給ライン側に返送して、生産水の製造量の増大を図るようにすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第２８８７１０５号公報 特開平９−２９０２６０号公報

ところで、上述した特許文献２の提案において、塩分濃縮水を原水側に戻すようにする場合、電気透析部で１価の塩（Ｎａ塩）を除去した後に、原水側にそのまま戻すようにしているので、逆浸透膜装置への１価の塩（Ｎａ）の塩分濃度が低減し、逆浸透膜装置での低動力化が可能になる。しかしながら、電気透析部からの脱塩液には、２価イオン等の多価イオンが蓄積するため、逆浸透膜装置での膜へ例えば硫酸カルシウム（ＣａＳＯ₄）等のスケール析出が発生する、という問題がある。

電気透析部での脱塩水を、逆浸透膜装置の入口側に戻すことで、その後、さらに蒸発晶析、冷却晶析、反応晶析等の各種晶析手段で回収される有価物（例えば塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）等の純度が、循環された２価イオン由来の析出物により低下する、という問題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、電気透析部からの脱塩水中に含まれる多価イオンを除去し、回収する有価物の純度を向上することができる淡水化装置及び淡水化方法並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決する第１の発明は、原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化部と、前記塩分濃縮水を電気透析し、濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析部と、前記希釈かん水中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩手段と、前記脱塩手段で透過した１価のイオンを含む透過水を、前記淡水化部の入り口側の原水に循環する循環ラインと、を備えることを特徴とする淡水化装置にある。

本発明によれば、脱塩手段で１価のイオンを透過し、多価のイオンを濃縮・分離するので、循環水として淡水化部に戻す透過水中の多価のイオンの塩分濃度を低下させ、淡水化部の動力の低減を図ることができる。
また、多価のイオンを脱塩手段で分離するので、再循環される透過水中には、多価のイオンの蓄積がなく、淡水化部の膜へのスケール析出を発生することが防止される。

第２の発明は、第１の発明において、前記多価イオンが濃縮された濃縮水から塩分を晶析分離する第１の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置にある。

本発明によれば、第１の晶析部の晶析により、濃縮水中の多価イオンから有価物を得ることができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記電気透析部で得られた濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析部と、前記蒸発晶析部からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする淡水化装置にある。

本発明によれば、蒸発晶析部により蒸発水を得ることで、製造水とすることができる。また、蒸発の結果、濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離装置で固液分離して、塩化ナトリウムを得ることができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置にある。

本発明によれば、第２の晶析部の晶析により脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を得ることができる。

第５の発明は、第３の発明において、固液分離された前記塩化ナトリウムの一部を用い、水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理部と、得られた水酸化ナトリウム水溶液を第１の晶析部に供給する水酸化ナトリウム供給ラインとを備えることを特徴とする淡水化装置にある。

本発明によれば、第１の晶析部の晶析をアルカリ条件で行い、濃縮水中の有価物の水酸化マグネシウムを反応晶析により得ることができる。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ることを特徴とする淡水の製造方法にある。

本発明によれば、原水から淡水を製造することができる。

第７の発明は、第３乃至５のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、濃縮された塩分濃縮水から塩化ナトリウム及び有価物を得ることを特徴とする淡水、塩及び有価物の併産方法にある。

本発明によれば、原水から淡水を製造すると共に、循環する透過水中には多価イオンが含まれることが無いので、原水中の有価物を回収する際、高濃度で回収することができる。

第８の発明は、原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化工程と、前記塩分濃縮水を電気透析し、濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析工程と、前記希釈かん水中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩工程と、前記脱塩工程で透過した１価のイオンを含む透過水を、前記淡水化工程の入り口側の原水に循環する循環工程と、を有することを特徴とする淡水化方法にある。

本発明によれば、脱塩手段で１価のイオンを透過し、多価のイオンを濃縮・分離するので、循環水として淡水化工程に戻す透過水中の塩分濃度を低下させ、淡水化工程の動力の低減を図ることができる。
また、多価のイオンを脱塩工程で分離するので、再循環される透過水中には、多価のイオンの蓄積がなく、淡水化工程での膜へのスケール析出を発生することが防止される。

第９の発明は、第８の発明において、前記多価イオンが濃縮された濃縮水から塩分を晶析分離する第１の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法にある。

本発明によれば、第１の晶析工程の晶析により、濃縮水中の多価イオンから有価物を得ることができる。

第１０の発明は、第８又は９の発明において、前記電気透析工程で得られた濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、蒸発晶析工程からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離工程とを有することを特徴とする淡水化方法にある。

本発明によれば、蒸発晶析工程により蒸発水を得ることで、製造水とすることができる。また、蒸発の結果、濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離工程で固液分離して、塩化ナトリウムを得ることができる。

第１１の発明は、第１０の発明において、前記塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法にある。

本発明によれば、第２の晶析方法の晶析により脱塩化ナトリウムスラリーから有価物（Ｋ塩等）を得ることができる。

第１２の発明は、第１０の発明において、固液分離された前記塩化ナトリウムの一部を用い、水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理工程と、得られた水酸化ナトリウムを第１の晶析工程に供給する水酸化ナトリウム供給工程とを有することを特徴とする淡水化方法にある。

本発明によれば、第１の晶析工程の晶析をアルカリ条件で行い、濃縮水中の有価物の水酸化マグネシウムを反応晶析により得ることができる。

本発明によれば、電気透析部からの脱塩水である希釈かん水中に含まれる多価イオンを除去するので、この希釈かん水を循環させる際、多価イオン由来のスケールの発生を防止できる。これにより、効率的な淡水の製造方法、並びに淡水、塩及び有価物の併産方法を実現できる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。 図３は、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。 図４は、回収された塩分の純度を示す図である。 図５は、反応晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図である。 図６は、蒸発晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図である。 図７は、冷却晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、各実施の形態に係る淡水化装置の構成は、適宜組み合わせて実施可能である。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る海水の淡水化装置の概略図である。
図１に示すように、海水の淡水化装置１０Ａは、供給される供給海水（原水）Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ₁₁と供給海水Ｗ中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂とを得る淡水化部である逆浸透膜装置１２と、塩分濃縮水Ｗ₁₂を電気透析し、濃縮かん水Ｗ₁₃と希釈かん水Ｗ₁₄とを得る電気透析部１３と、希釈かん水Ｗ₁₄中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩手段(例えばＮＦ膜／ＲＯ膜を備えた濾過膜分離部)１５と、脱塩手段１５で透過した１価のイオンを含む透過水Ｗ₁₅を、逆浸透膜装置１２の入り口側の供給海水（原水）Ｗに循環する循環ラインＬ₂₁と、を備えるものである。

本実施形態では、供給海水Ｗ中の不純物等を除去する前処理装置１１を備えている。この前処理装置１１は、海水中の微粒子やコロイドなどの懸濁物、藻類や貝類などの微生物を除去した前処理水Ｗ₁₀とし、逆浸透膜装置１２の膜１２ａの透水性能が低下する現象（ファウリング現象）を抑えるためのものである。そして、この前処理装置１１は、例えば、供給海水Ｗ中に無機系や有機系の凝集剤、殺菌剤等の薬剤を添加し、濾過材としての砂を容器に充填してなる砂濾過器に通水して海水中の懸濁物や微生物を除去する。また、砂濾過器を逆洗して濾過性能を回復させるための逆洗ポンプ等を備えている。濾過器内の砂などの担体の表面に生物膜を形成し、濾過性能と生物膜によるＢＯＤ成分の分解性能を併用して海水の前処理を行うように構成してもよい。なお、例えば一度前処理された処理海水をプラント用の冷却水として用いた海水に対して淡水化するような場合には、この前処理装置は省略されるようにしてもよい。

逆浸透膜装置１２は、逆浸透膜１２ａを用いて、前処理した前処理水Ｗ₁₀を透過し、前処理水Ｗ₁₀中の塩分を除去して淡水Ｗ₁₁を得ると共に、前処理水Ｗ₁₀中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂を得る。逆浸透膜装置１２は、得られた淡水Ｗ₁₁を供給ラインＬ₁₂に供給して製造水１４として排出すると共に、供給ラインＬ₁₃を介して塩分濃縮水Ｗ₁₂を電気透析部１３に供給する。このように、逆浸透膜装置１２を用いることにより、逆浸透膜１２ａの透過水として淡水Ｗ₁₁を得ることができるので、蒸発器などを用いて淡水を得る場合と比較して更に消費エネルギーを低減することができる。

ここで、逆浸透膜装置１２としては、例えば、複数の逆浸透膜エレメント（逆浸透膜モジュール）を容器内に備えて構成され、各逆浸透膜エレメントで処理して得られた淡水Ｗ₁₁と塩分濃縮水Ｗ₁₂とをそれぞれ容器から導出（排出）させるための濃縮水管（濃縮水排出経路）と透過水管（淡水排出経路）を接続して配設されている。

逆浸透膜装置１２の逆浸透膜１２ａとしては、一般的な逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）膜（以下「ＲＯ膜」ともいう）や、ＮＦ（Nanofiltration）膜（以下「ＮＦ膜」ともいう）などを用いることができる。

また、本実施の形態では、原水としての供給海水Ｗを逆浸透膜装置１２で処理して淡水Ｗ₁₁と塩分濃縮水Ｗ₁₂とを得ているが、塩分を含むものであれば海水以外の水を原水として用いてもよい。また供給海水Ｗとしては、例えば、くみ上げた海水や、一度冷媒としてプラント内で使用された後の海水等を用いることもできる。

電気透析部１３は、電気透析膜（ＥＤ：Elecrodialysis膜）１３ａを有する。電気透析部１３は、電気透析膜１３ａにより塩分濃縮水Ｗ₁₂を電気透析して塩分濃縮水Ｗ₁₂中の塩分が濃縮された濃縮かん水Ｗ₁₃と塩分濃縮水Ｗ₁₂中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ₁₄とを得る。
電気透析手法としては、例えば、陽イオンのみを透過する陽イオン交換膜と陰イオンのみを透過する陰イオン交換膜を交互に配列し、これら陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の両端から電圧を印加して直流電流を通電できるように構成されている。また、電気透析部１３においては、塩分濃縮水Ｗ₁₂を処理して得られる濃縮かん水Ｗ₁₃と希釈かん水Ｗ₁₄は、それぞれ、排出ラインＬ₁₄、Ｌ₁₅により排出されている。なお、排出ラインＬ₁₄は脱塩手段１５に接続されている。

ここで、逆浸透膜装置１２からの塩分濃縮水Ｗ₁₂を供給する供給ラインＬ₁₃は、電気透析部１３側に一部が分岐され、分岐されない塩分濃縮水Ｗ₁₂は、供給ラインＬ₁₃を介して外部に排水Ｗ₂₀として排出される。

脱塩手段１５は、希釈かん水Ｗ₁₄中に残存する２価以上の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過するものである。この脱塩手段と１５としては、例えばＮＦ膜又はＲＯ膜等の膜１５ａを備えた濾過膜分離装置を用いることができる。これらのＮＦ膜又はＲＯ膜を用いる場合も、１価のイオンを選択的に透過する性質を有する膜とすることが好ましい。
これにより、脱塩手段１５からの透過水Ｗ₁₅側への多価のイオンの割合を大幅に低下させることができる。なお、濃縮水Ｗ₁₆は、供給ラインＬ₁₆を介して外部に排出される。

循環ラインＬ₂₁は、脱塩手段１５で透過した１価のイオンを含む透過水Ｗ₁₅を、逆浸透膜装置１２の入り口側の供給海水（原水）Ｗ側に循環するものであり、本実施形態では、前処理装置１１と逆浸透膜装置１２との間に接続され、透過水Ｗ₁₅を循環再利用する。

この循環再利用により、供給海水Ｗの供給量を低減することができるので、前処理装置１１の装置規模の小型化を図ることができる。
また、循環水として逆浸透膜装置１２に戻す透過水Ｗ₁₅中は、電気透析部１３で１価のイオンを除去し、さらに脱塩手段１５で多価イオンの塩分濃度を低下させているので、総塩分濃度が低減され、逆浸透膜装置１２の動力の低減を図ることができる。

例えば、逆浸透膜装置１２に供給する原水を６５ｇ／ｃｍ²程度に圧力を上げて運転していた場合でも、５ｇ／ｃｍ²程度下げることができ、６０ｇ／ｃｍ²での運転圧力とすることができる。これにより高圧ポンプの動力の大幅な低減を図ることができる。

また、多価のイオンを脱塩手段１５で分離するので、再循環される透過水Ｗ₁₅中には、多価のイオン（例えばＣａ²⁺、ＳＯ₄ ^2-）の蓄積がなく、逆浸透膜装置１２の逆浸透膜１２ａでのスケール（例えばＣａＳＯ₄等）の析出が防止される。

また、濃縮かん水Ｗ₁₃や濃縮水Ｗ₁₆中の有価物を塩として回収する場合、多価イオンの塩分濃度が低減されているので、純度の高い塩を回収することができる。この結果、有価物の回収効率の向上を図ることができる。

次に、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ａの全体動作について説明する。
海水ラインＬ₁₁に介装された前処理装置１１により、供給海水Ｗは前処理され、この処理された前処理水Ｗ₁₀は、逆浸透膜装置１２に供給される。この逆浸透膜装置１２に供給された前処理水Ｗ₁₀は、逆浸透膜１２ａを透過して前処理水Ｗ₁₀中の塩分が除去された淡水Ｗ₁₁と前処理水Ｗ₁₀中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂とになる。淡水Ｗ₁₁は、供給ラインＬ₁₂を介して排出され、製造水１４として利用される。塩分濃縮水Ｗ₁₂は、供給ラインＬ₁₃を介して一部が電気透析部１３に供給されると共に、一部が排水Ｗ₂₀として排出される。

電気透析部１３に供給された塩分濃縮水Ｗ₁₂は、電気透析膜１３ａによって塩分濃縮水Ｗ₁₂中の塩分が更に濃縮され濃縮かん水Ｗ₁₃と塩分濃縮水Ｗ₁₂中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ₁₄となる。ここで、濃縮かん水Ｗ₁₃は、塩分濃縮水Ｗ₁₂に含まれる１価の塩（Ｎａ（ナトリウム）塩、Ｋ（カリウム）塩等）が多く含まれる。希釈かん水Ｗ₁₄は、塩分濃縮水Ｗ₁₂に含まれる多価の塩（Ｍｇ（マグネシウム）塩、Ｃａ（カルシウム）塩等）が多く含まれる。

１価の塩分が除去された希釈かん水Ｗ₁₄は、排出ラインＬ₁₄を介して脱塩手段１５に導入され、ここで希釈かん水Ｗ₁₄中に残留する１価のイオンと多価のイオンとを分離する。具体的には、例えばＮＦ膜を用いて、１価のイオン（Ｎａイオン、Ｋイオン）を透過させた透過水Ｗ₁₅を得る。この透過水Ｗ₁₅は、循環ラインＬ₂₁を介して、海水ラインＬ₁₁に循環され、前処理水Ｗ₁₀と合流され、再び逆浸透膜装置１２により淡水化処理される。

多価のイオンが濃縮された濃縮水Ｗ₁₆は、別途塩分（例えばＭｇ塩、Ｃａ塩等）を除去し、有価物として回収される。

ここで、本実施形態に係る淡水化装置１０Ａにおいては、従来技術のように、電気透析部１３からの希釈かん水Ｗ₁₄をそのまま循環ラインで、供給海水側へ循環せず、一度脱塩手段１５で多価のイオンを濃縮し、１価のイオンを透過した透過水Ｗ₁₅を用いて再循環するようにしている。この結果、循環水として逆浸透膜装置１２に戻す透過水Ｗ₁₅中の多価のイオンの塩分濃度が低下し、逆浸透膜装置１２での動力の低減を図ることができる。
また、多価のイオンを脱塩手段１５で分離するので、再循環される透過水Ｗ₁₅中には、多価のイオンの蓄積がなく、逆浸透膜装置１２の逆浸透膜膜１２ａへのスケール析出が発生することが防止される。
また、有価物として塩を回収する場合、純度の高い塩を回収することができる。この結果、有価物の回収効率の向上を図ることができる。

また、本実施形態の淡水化方法においては、原水（供給海水）Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ₁₁と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂とを得る淡水化工程と、前記塩分濃縮水Ｗ₁₂を電気透析し、濃縮かん水Ｗ₁₃と希釈かん水Ｗ₁₄とを得る電気透析工程と、希釈かん水Ｗ₁₄中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩工程(例えばＮＦ膜又はＲＯ膜を備えた濾過膜分離工程)と、脱塩工程で透過した１価のイオンを含む透過水Ｗ₁₅を、前記逆浸透膜装置１２の入り口側の原水に循環する循環工程と、を有するので、脱塩手段１５で１価のイオンを透過し、多価のイオンを濃縮・分離するので、循環水として淡水化工程に戻す透過水Ｗ₁₅中の塩分濃度を低下させ、逆浸透膜装置１２の動力の低減を図ることができる。また、多価のイオンを脱塩工程で分離するので、再循環される透過水Ｗ₁₅中には、多価のイオンの蓄積がなく、淡水化工程での膜へのスケール析出を発生することが防止される。

したがって、本実施形態の淡水化装置及び方法によれば、電気透析部からの脱塩水である希釈かん水中に含まれる多価イオンを除去するので、この希釈かん水を循環させる際、多価イオン由来のスケールの発生を防止すると共に、回収する有価物の純度を向上する。これにより、効率的な淡水、塩及び有価物の併産方法を実現できる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図２に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｂは、第１の実施形態の淡水化装置１０Ａにおいて、さらに多価のイオンが濃縮された濃縮水Ｗ₁₆から有価物である塩分を晶析分離する第１の晶析部１８と、電気透析部１３で得られた濃縮かん水Ｗ₁₃を蒸発晶析する蒸発晶析部２１と、この蒸発晶析部２１からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ₁を固液分離する固液分離部２２と、塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーＳ₂から有価物を晶析分離する第２の晶析部２３と、を備えるものである。

第１の晶析部１８は、多価のイオンが濃縮された濃縮水Ｗ₁₆から、有価物を晶析より回収するものであり、例えば反応晶析により濃縮水Ｗ₁₆中の多価イオンから有価物（Ｍｇ塩、Ｃａ塩等）を得ることができる。

蒸発晶析部２１は、電気透析部１３から供給される濃縮かん水Ｗ₁₃を蒸発晶析させて塩（塩化ナトリウム（ＮａＣｌ））を得ると共に、蒸発水Ｗ₁₇を得る。また、蒸発晶析部２１からの蒸発水Ｗ₁₇は、供給ラインＬ₁₆及び供給ラインＬ₁₂を介して淡水Ｗ₁₁と合流し、製造水１４として排出する。

ここで、蒸発晶析部２１は、例えば多重効用蒸発缶、薄膜蒸発乾燥器又はドラムドライヤー等を例示することができ、この蒸発処理によって得られた析出物の塩化ナトリウムスラリーＳ₁を排出する排出ラインＬ₁₇が、固液分離部２２に接続されている。なお、蒸発晶析部２１での上澄水Ｗ₁₈が排出ラインＬ₁₉を介して、第２の晶析部２３に導入される。

固液分離部２２は、蒸発晶析部２１からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ₁を固液分離するものであり、有価物としての塩化ナトリウム（固体）を得る。
また、塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーＳ₂は排出ラインＬ₁₈を介して第２の晶析部２３に導入される。

第２の晶析部２３は、例えば冷却晶析により、脱塩化ナトリウムスラリーＳ₂から有価物であるＫ塩を晶析分離する。

次に、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｂの全体動作について説明する。なお、第１の実施形態と重複する説明は省略する。
脱塩手段１５で多価のイオンが濃縮された濃縮水Ｗ₁₆中には多価の塩（例えばＭｇ塩、Ｃａ塩）等が含まれているので、第１の晶析部１８において、反応晶析により、Ｃａ塩、Ｍｇ塩を晶析し、有価物として回収する。

この際、電気透析部１３での１価のイオンが濃縮された希釈かん水Ｗ₁₄からさらに多価のイオン（Ｃａ²⁺、ＳＯ₄ ^2-）が濃縮されているので、逆浸透膜装置１２でのスケール（例えばＣａＳＯ₄等）の析出が無くなる。また、逆浸透膜装置１２の入口側に戻す脱塩液の量を増やすことができ，ＲＯ膜の所要動力を低減することができる

また、循環水である透過水Ｗ₁₅にはこの多価イオンが除去されているので、Ｍｇ塩、Ｃａ塩の濃縮割合の向上を図ることができる。

また、電気透析部１３からの１価のイオンが濃縮された濃縮かん水Ｗ₁₃から蒸発晶析部２１により蒸発水Ｗ₁₇を得ることで、さらに製造水１４の製造量の増大を図ることができる。また、蒸発の結果、濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ₁を固液分離装置２２で固液分離して、有価物の塩化ナトリウムを得ることができる。

この塩化ナトリウムが除去された脱塩化ナトリウムスラリーＳ₂から、第２の晶析部２３での晶析により有価物（Ｋ塩等）を得ることができる。

ここで、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｂにおいては、さらに第１及び第２の晶析部１８，２３、蒸発晶析部２１により有価物として、Ｍｇ塩、Ｎａ塩、Ｋ塩を純度良く回収することができるので、淡水の製造と共に、純度の高い有価物を得ることができる。なお、本実施形態では有価物の回収に晶析法を用いたが、本発明はこれに限定されず、吸着法により有価物を回収するようにしてもよい。

また、本実施形態の淡水化方法においては、第１の実施形態の淡水化方法に、さらに多価のイオンが濃縮された濃縮水Ｗ₁₆から有価物である塩分を晶析分離する第１の晶析工程と、電気透析部１３で得られた濃縮かん水Ｗ₁₃を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、この蒸発晶析部２１からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーＳ₁を固液分離する固液分離工程と、塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーＳ₂から有価物を晶析分離する第２の晶析工程とを有するので、濃縮かん水Ｗ₁₃及び濃縮水Ｗ₁₆から、有価物を回収することができる。この際、多価のイオンを濃縮・分離した透過水Ｗ₁₅を、循環水として淡水化工程に戻すので、多価イオンの蓄積がなくなり、有価物の純度が向上する。

したがって、本実施形態の淡水化装置及び方法によれば、電気透析部からの脱塩水である希釈かん水中に含まれる多価イオンを除去するので、この希釈かん水を循環させる際、多価イオン由来のスケールの発生を防止すると共に、回収する有価物の純度を向上する。これにより、効率的な淡水、塩及び有価物の併産方法を実現できる。

ここで、本発明の効果を示す一試験例の結果を説明する。
図４は、回収された塩分の純度を示す図であり、図５は、反応晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図である。図６は、蒸発晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図であり、図７は、冷却晶析により晶析された塩分の濃縮率を示す図である。
図４〜図７では、各々脱塩手段１５を設けた場合（脱塩手段（有））と、従来のように脱塩手段を設けない場合（脱塩手段（無））について、比較した。
なお、この試験例は最大の条件が合致した場合の効果を示すものであり、実機適用の場合には、そのシステム構成により変動するのはいうまでもない。

図４に示すように、従来のように、脱塩手段を設けないで電気透析部からの希釈かん水Ｗ₁₄をそのまま循環させた場合には、各塩（ＮａＣｌ塩、ＫＣｌ塩、Ｍｇ（ＯＨ）₂塩の純度の低下が著しいが、脱塩手段１５を設けてその透過水を循環した場合には、大幅な純度の向上がみられた。

図５に示すように、第１の晶析部１８では、従来のように、脱塩手段を設けないで電気透析部からの希釈かん水Ｗ₁₄をそのまま循環させた場合には、各塩（Ｍｇ（ＯＨ）₂、ＣａＣＯ₃、ＣａＳＯ₄）の割合中で、ＣａＳＯ₄の割合が多いが、脱塩手段１５を設けてその透過水を循環した場合には、ＣａＳＯ₄が無くなり、Ｍｇ（ＯＨ）₂の割合の向上がみられた。

図６に示すように、蒸発晶析部２１では、従来のように、脱塩手段を設けないで電気透析部からの希釈かん水Ｗ₁₄をそのまま循環させた場合には、各塩（ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）の割合中で、不純物のＣａＳＯ₄の割合が多いが、脱塩手段１５を設けてその透過水を循環した場合には、ＣａＳＯ₄が大幅に無くなり、ＮａＣｌの割合の向上がみられた。

図７に示すように、第２の晶析部２３では、従来のように、脱塩手段を設けないで電気透析部からの希釈かん水Ｗ₁₄をそのまま循環させた場合には、各塩（ＫＣｌ、ＳｒＳＯ₄、ＣａＣＯ₃）の割合中で、不純物のＳｒＳＯ₄の割合が多いが、脱塩手段１５を設けてその透過水を循環した場合には、ＳｒＳＯ₄が大幅に無くなり、ＫＣｌの割合の向上がみられた。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置について説明する。以下においては、上記第１及び２の実施の形態に係る淡水化装置との相違点を中心に説明する。なお、上記第１及び２の実施の形態に係る淡水化装置と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明の重複を避ける。

図３は、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置の概略図である。
図３に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｃは、第２の実施形態の淡水化装置１０Ｂにおいて、さらに固液分離された前記塩化ナトリウムの一部を用いて、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を得る電気化学処理部２４と、得られた水酸化ナトリウム水溶液を第１の晶析部１８に供給する水酸化ナトリウム供給ラインＬ₂₂とを備える。

これにより、第１の晶析部１８での晶析の際、水酸化ナトリウムを添加してアルカリ側の反応晶析を行うことができ、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）を効率よく得ることができる。

本実施形態によれば、第１の晶析部１８の反応晶析をアルカリ条件で行い、濃縮水Ｗ₁₆中の有価物の水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）を効率よく得ることができる。

このように、本実施の形態に係る淡水化装置１０Ｃによれば、淡水の製造と共に、有価物を高純度で製造でき、その際、回収された塩化ナトリウムを用いて電気化学処理部２４により水酸化ナトリウムを製造し、この製造された水酸化ナトリウムを用いて第１の晶析部１８としてアルカリ状態で反応晶析させることで、純度の高い水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）を得ることができる。

１０Ａ〜１０Ｃ 淡水化装置
１１ 前処理装置
１２ 逆浸透膜装置
１２ａ 逆浸透膜
１３ 電気透析部
１３ａ 電気透析膜
１４ 製造水
１５ 脱塩手段
１８ 第１の晶析部
２１ 蒸発晶析部
２２ 固液分離部
２３ 第２の晶析装部
Ｗ 供給海水
Ｗ₁₀ 前処理水
Ｗ₁₁ 淡水
Ｗ₁₂ 塩分濃縮水
Ｗ₁₃ 濃縮かん水
Ｗ₁₄ 希釈かん水
Ｗ₂₀ 排水
Ｌ₁₁ 海水ライン
Ｌ₂₁ 循環ライン

Claims (12)

1. 原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化部と、
   前記塩分濃縮水を電気透析し、濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析部と、
   前記希釈かん水中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩手段と、
   前記脱塩手段で透過した１価のイオンを含む透過水を、前記淡水化部の入り口側の原水に循環する循環ラインと、を備えることを特徴とする淡水化装置。
2. 請求項１において、
   前記多価イオンが濃縮された濃縮水から塩分を晶析分離する第１の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置。
3. 請求項１又は２において、
   前記電気透析部で得られた濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析部と、
   前記蒸発晶析部からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離装置とを備えることを特徴とする淡水化装置。
4. 請求項３において、
   前記塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析部を備えることを特徴とする淡水化装置。
5. 請求項３において、
   固液分離された前記塩化ナトリウムの一部を用い、水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理部と、
   得られた水酸化ナトリウム水溶液を第１の晶析部に供給する水酸化ナトリウム供給ラインとを備えることを特徴とする淡水化装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ることを特徴とする淡水の製造方法。
7. 請求項３乃至５のいずれか一つの淡水化装置を用い、原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、濃縮された塩分濃縮水から塩化ナトリウム及び有価物を得ることを特徴とする淡水、塩及び有価物の併産方法。
8. 原水中の塩分が除去された淡水と原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水とを得る淡水化工程と、
   前記塩分濃縮水を電気透析し、濃縮かん水と希釈かん水とを得る電気透析工程と、
   前記希釈かん水中の多価イオンを濃縮し、１価のイオンを透過する脱塩工程と、
   前記脱塩工程で透過した１価のイオンを含む透過水を、前記淡水化工程の入り口側の原水に循環する循環工程と、を有することを特徴とする淡水化方法。
9. 請求項８において、
   前記多価イオンが濃縮された濃縮水から塩分を晶析分離する第１の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法。
10. 請求項８又は９において、
    前記電気透析工程で得られた濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、
    蒸発晶析工程からの濃縮された塩化ナトリウムスラリーを固液分離する固液分離工程とを有することを特徴とする淡水化方法。
11. 請求項１０において、
    前記塩化ナトリウムを分離した脱塩化ナトリウムスラリーから有価物を晶析分離する第２の晶析工程を有することを特徴とする淡水化方法。
12. 請求項１０において、
    固液分離された前記塩化ナトリウムの一部を用い、水酸化ナトリウム水溶液を得る電気化学処理工程と、
    得られた水酸化ナトリウムを第１の晶析工程に供給する水酸化ナトリウム供給工程とを有することを特徴とする淡水化方法。

Images