JP6266257B2 - 淡水化装置、及び、淡水化方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気透析装置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、淡水化方法に関する。

従来、逆浸透膜装置と電気透析装置とを備えた飲料水及び塩の併産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装置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。

特許第２８８７１０５号公報

ところで、上述した製造装置を用いて処理する海水は、地域や季節によって温度が多様である。このため、海水温度が高い海域や、冷却処理水として用いた海水を処理する場合には、処理する海水の水温が４０℃を超えるような高温の場合もある。

一方で、逆浸透膜装置で用いられる逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）膜や、ＮＦ（Nanofiltration）膜は、一般的に水温が高いほど塩分の阻止率が低下する一方で、水温が高いほど逆浸透膜装置の消費動力が低減される傾向がある。また、電気透析装置で用いられる電気透析膜（ＥＤ：Elecrodialysis膜）は、水温が高いほど濃度差浸透の影響が大きくなり、濃縮かん水の水量が増えて濃縮かん水中の塩分濃度が低下する。このため、水温が高いほど蒸発器での濃縮かん水の蒸発晶析における蒸気消費量が増大する問題がある。さらに、電気透析膜は、使用温度の推奨範囲が狭く（例えば、４０℃以下）、高温での使用は耐久性に問題を生じさせる恐れもある。

このように、従来の飲料水及び塩の併産装置においては、逆浸透膜装置では、透過水の電気伝導度、もしくはＴＤＳ（Total Dissolved Solids）が許容値を満足できる範囲内、かつ、逆浸透膜の耐久性に問題がない範囲内で温度が高いほうが好適である一方、電気透析装置では、温度が低いほうが好適であるといった問題がある。このため、従来の飲料水及び塩の併産装置においては、逆浸透膜装置での消費電力を削減しつつ、電気透析装置での濃縮かん水の増量を防ぐことにより、得られた濃縮かん水の蒸発晶析時の蒸気消費量を最小限にすることが望まれていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置、及び、淡水化方法を提供することを目的とする。

本発明の淡水化装置は、逆浸透膜により水温が４０℃を超える海水である原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水を得る逆浸透膜装置と、熱交換により前記塩分濃縮水の温度を４０℃以下に冷却する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換された塩分濃縮水を電気透析して濃縮かん水を得る電気透析装置と、を具備することを特徴とする。

この淡水化装置によれば、熱交換器により電気透析装置で電気透析する塩分濃縮水の温度を電気透析膜の使用に適した温度範囲に調整できるので、濃度差浸透の影響を小さくでき、濃縮かん水中の塩分濃度を高くできる。これにより、原水の温度が高い場合であっても、濃縮かん水の水量の増大を防ぐことができるので、淡水化装置の後段に設けられた蒸発器で塩を得る場合であっても、蒸発晶析における蒸気使用量を削減することが可能となる。また、逆浸透膜によって淡水を得ることができるので、蒸発法などによって淡水を得る場合と比較して更に淡水化装置の消費エネルギーを低減することができる。したがって、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置を実現できる。

本発明の淡水化装置においては、前記熱交換器が、間接冷却方式の熱交換器であることが好ましい。この構成により、塩分濃度が高い塩分濃縮水を冷却する場合であっても、電気透析装置に供給する塩分濃縮水の冷却に伴う塩分濃度の変動を低減できるので、スケールの発生を抑制することができる。また、塩分濃縮水を直接冷却をする場合と比較して空気中の異物の混入、及び蓄積を防ぐこともできる。

本発明の淡水化装置においては、さらに、前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度に基づいて、前記熱交換器へ供給する冷媒の流量を制御する制御装置を具備することが好ましい。この構成により、電気透析装置に供給される塩分濃縮水の温度を確実に所定範囲内にすることができるので、淡水化装置の生産効率が更に向上し、消費エネルギーを低減することができる。

本発明の淡水化装置においては、前記制御装置は、前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度を、２０℃以上４０℃以下の温度範囲に制御することが好ましい。この構成により、塩分濃縮水の温度が電気透析に適した温度範囲となるので、電気透析装置の電気透析膜の耐久性の低下を防ぐことができると共に、濃縮かん水の水量の増大を防ぐことができ、蒸発晶析時の消費エネルギーを低減することができる。

本発明の淡水化方法は、逆浸透膜装置により水温が４０℃を超える海水である原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、及び原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水を得る淡水分離工程と、前記塩分濃縮水の温度を熱交換器で４０℃以下に冷却する熱交換工程と、前記熱交換器で熱交換された塩分濃縮水を、電気透析装置で電気透析して濃縮かん水を得る電気透析工程と、を含むことを特徴とする。

この淡水化方法によれば、熱交換器により電気透析装置で電気透析する塩分濃縮水の温度を電気透析膜の使用に適した温度範囲に調整できるので、濃度差浸透の影響を小さくでき、濃縮かん水中の塩分濃度を高くできる。これにより、原水の温度が高い場合であっても、濃縮かん水の水量の増大を防ぐことができるので、淡水化装置の後段に設けられた蒸発器で塩を得る場合であっても、蒸発晶析における蒸気使用量を削減することが可能となる。また、逆浸透膜によって淡水を得ることができるので、蒸発法などによって淡水を得る場合と比較して更に淡水化装置の消費エネルギーを低減することができる。したがって、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置を実現できる。

本発明の淡水化方法においては、前記熱交換器が、間接冷却方式の熱交換器であることが好ましい。この方法により、塩分濃度が高い塩分濃縮水を冷却する場合であっても、電気透析装置に供給する塩分濃縮水の冷却に伴う塩分濃度の変動を低減できるので、スケールの発生を抑制することができる。また、塩分濃縮水を直接冷却をする場合と比較して空気中の異物の混入、及び蓄積を防ぐこともできる。

本発明の淡水化方法においては、前記電気透析装置に供給される塩分濃縮水の温度を制御装置で検出して前記熱交換器へ供給する冷媒の流量を制御することが好ましい。この方法により、電気透析装置に供給される塩分濃縮水の温度を確実に所定範囲内にすることができるので、淡水化装置の生産効率が向上し、消費エネルギーを低減することができる。

本発明の淡水化方法においては、前記制御装置によって前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度を、２０℃以上４０℃以下の温度範囲に制御することが好ましい。この方法により、塩分濃縮水の温度が電気透析に適した温度範囲となるので、電気透析装置の電気透析膜の耐久性の低下を防ぐことができると共に、濃縮かん水の水量の増大を防ぐことができ、蒸発晶析時の消費エネルギーを低減することができる。

本発明によれば、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置、及び、淡水化方法を実現できる。

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１の実施の形態に係る淡水化装置の他の例を示す概略図である。 図３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４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。

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淡水化装置の概略図である。
図１に示すように、淡水化装置１は、海水ラインＬ_１から供給される供給海水Ｗ_１（原水）を蒸発させる第１の蒸発器１１（淡水化部）と、この第１の蒸発器１１の後段に設けられた熱交換器１２と、この熱交換器１２の後段に設けられ、電気透析膜１３ａを有する電気透析装置１３とを具備する。

第１の蒸発器１１は、供給海水Ｗ_１を蒸発させて、供給海水Ｗ_１中の塩分が除去された淡水Ｗ_２を得ると共に、供給海水Ｗ_１中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ_３を得る。また、第１の蒸発器１１は、供給ラインＬ_２に淡水Ｗ_２を供給して製造水Ｗ_４として排出し、供給ラインＬ_３を介して塩分濃縮水Ｗ_３を熱交換器１２に供給すると共に、塩分濃縮水Ｗ_３の一部を排水Ｗ_５として排出する。なお、本実施の形態では、原水としての供給海水Ｗ_１を第１の蒸発器１１で処理して淡水Ｗ_２と塩分濃縮水Ｗ_３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_１としては、例えば、冷媒として使用された後の比較的温度の高い海水を用いることもできる。

熱交換器１２は、供給ラインＬ_３を介して供給された塩分濃縮水Ｗ_３を冷媒との間で熱交換して所望の温度に調整する。また、熱交換器１２は、供給ラインＬ_４を介して温度調整した塩分濃縮水Ｗ_３を電気透析装置１３に供給する。なお、熱交換器１２の冷媒としては、塩分濃縮水Ｗ_３を所望の温度にできるものであれば特に制限はなく、一般的に用いられている冷媒や海水などを用いることができる。

熱交換器１２による熱交換後の塩分濃縮水Ｗ_３の温度としては、所望の淡水及び塩の供給量が得られる範囲であれば特に制限はない。本実施の形態においては、熱交換後の塩分濃縮水Ｗ_３の温度は、電気透析膜１３ａの劣化を防ぐ観点、及び後述する電気透析時の濃度差浸透の影響を低減して濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を防ぐ観点から、４０℃以下であることが好ましく、３５℃以下であることがより好ましい。また、熱交換後の塩分濃縮水Ｗ_３の温度は、塩分濃縮水Ｗ_３の過剰な冷却による第２の蒸発器１４での消費エネルギーの増大を防ぐ観点、及び塩分濃縮水Ｗ_３の冷却に要するエネルギーを低減する観点から、２０℃以上であることが好ましく、２５℃以上であることがより好ましい。以上を考慮すると、熱交換後の塩分濃縮水Ｗ_３の温度は、２０℃以上４０℃以下が好ましく、２５℃以上３５℃以下がより好ましい。

熱交換器１２としては、第１の蒸発器１１から供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を所望の温度範囲に調整できるものであれば、特に制限はない。熱交換器１２としては、間接冷却方式の熱交換器であることが好ましい。間接冷却方式の熱交換器１２を用いることにより、塩分濃度が高い塩分濃縮水を冷却する場合であっても、電気透析装置１３に供給する塩分濃縮水Ｗ_３の冷却に伴う塩分濃度の変動を低減できるので、スケールの発生を抑制することができる。また、塩分濃縮水Ｗ_３を直接冷却をする場合と比較して空気中の異物の混入、及び蓄積を防ぐこともできる。また、熱交換器１２としては、熱交換の効率の観点から、シェルアンドチューブ型又はプレート熱交換型の熱交換器であることが好ましく、熱交換の効率及び塩分濃縮水Ｗ_３の処理能力の観点から、冷却塔であることが好ましい。

電気透析装置１３は、電気透析膜（ＥＤ：Elecrodialysis膜）１３ａを有する。電気透析装置１３は、電気透析膜１３ａにより熱交換器１２で熱交換された塩分濃縮水Ｗ_３を電気透析して塩分濃縮水Ｗ_３中の塩分が濃縮された濃縮かん水Ｗ_６、及び塩分濃縮水Ｗ_３中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ_７を得る。また、電気透析装置１３は、供給ラインＬ_５を介して濃縮かん水Ｗ_６を第２の蒸発器１４に供給すると共に、供給ラインＬ_６を介して希釈かん水Ｗ_７を排水Ｗ_８として排出する。

電気透析装置１３の電気透析膜１３ａは、使用温度の推奨範囲（例えば、４０℃以下）が狭く、高温の塩分濃縮水Ｗ_３を電気透析装置１３に供給すると耐久性が低下する場合がある。本実施の形態では、熱交換器１２での熱交換によって塩分濃縮水Ｗ_３を冷却することにより、電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を電気透析膜１３ａの使用温度の推奨範囲にすることができるので、電気透析膜１３ａの耐久性の低下を防ぐことができる。

また、電気透析膜１３ａ（例えば、イオン交換膜）は、供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度が高くなるにつれて濃度差浸透の影響が増大する傾向がある。このため、高温の塩分濃縮水Ｗ_３を電気透析装置１３に供給すると、電気透析によって得られる濃縮かん水Ｗ_６の塩分濃度が低下して濃縮かん水Ｗ_６の水量が増大する。本実施の形態では、熱交換器１２での熱交換によって塩分濃縮水Ｗ_３を冷却することにより、電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を濃度差浸透の影響を低減できる範囲に調整できるので、濃縮かん水Ｗ_６の塩分濃度の低下を防ぐことができ、濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を防ぐことができる。

本実施の形態によれば、例えば、図２に示すように、電気透析装置１３の後段に第２の蒸発器１４を設けて淡水Ｗ_２と共に塩を併産する場合であっても、熱交換器１２による塩分濃縮水Ｗ_３の冷却によって濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を防ぐことができるので、第２の蒸発器１４に供給される濃縮かん水Ｗ_６の塩分濃度を高くすることができ、蒸発晶析における蒸気などの熱媒の消費量を低減することができる。電気透析装置１３から供給される濃縮かん水Ｗ_３を蒸発晶析させて効率よく塩１５及び蒸発水Ｗ_９を得ることができる。また、第２の蒸発器１４によって得られた蒸発水Ｗ_９は、供給ラインＬ_７及び供給ラインＬ_２を介して淡水Ｗ_２と共に製造水Ｗ_４として排出される。なお、第２の蒸発器１４としては、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などを用いることができる。

次に、本実施の形態に係る淡水化装置１の全体動作について説明する。
海水ラインＬ_１を介して第１の蒸発器１１に供給された供給海水Ｗ_１は、第１の蒸発器１１によって供給海水Ｗ_１中の塩分が除去された淡水Ｗ_２、及び供給海水Ｗ_１中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ_３となる。淡水Ｗ_２は、供給ラインＬ_２を介して排出され製造水Ｗ_４として利用される。塩分濃縮水Ｗ_３は、供給ラインＬ_３を介して一部が熱交換器１２に供給されると共に、一部が排水Ｗ_５として排出される。塩分濃縮水Ｗ_３の分配は、必要に応じて適宜調整可能である。

熱交換器１２に供給された塩分濃縮水Ｗ_３は、冷媒との間で熱交換され、所望の温度（例えば、４０℃以下）に冷却されて電気透析装置１３に供給される。電気透析装置１３に供給された塩分濃縮水Ｗ_３は、電気透析膜１３ａによって塩分濃縮水Ｗ_３中の塩分が更に濃縮された濃縮かん水Ｗ_６、及び塩分濃縮水Ｗ_３中の塩分が除去された希釈かん水Ｗ_７となる。

ここで、本実施の形態に係る淡水化装置１においては、熱交換器１２により塩分濃縮水Ｗ_３が電気透析膜１３ａの使用温度の推奨範囲となる所望の温度（例えば、４０℃以下）に冷却されているので、電気透析膜１３ａの耐久性が低下することがない。また、塩分濃縮水Ｗ_３の温度が濃度差浸透の影響を低減できる範囲に冷却されているので、濃縮かん水Ｗ_６の塩分濃度の低下を防ぐことができ、濃縮かん水Ｗ_６の水量が必要以上に増大することを防ぐことができる。

濃縮かん水Ｗ_６は、供給ラインＬ_５を介して第２の蒸発器１４に供給される。希釈かん水Ｗ_７は、供給ラインＬ_６を介して排水Ｗ_８として排出される。第２の蒸発器１４に供給された濃縮かん水Ｗ_６は、第２の蒸発器１４で蒸発晶析されて蒸発水Ｗ_９及び塩１５（ＮａＣｌ（固体））となる。

ここで、本実施の形態に係る淡水化装置１においては、熱交換器１２による塩分濃縮水Ｗ_３の冷却により、濃縮かん水Ｗ_６の水量が適切な範囲となるので、第２の蒸発器１４での蒸発晶析における蒸気などの熱媒の使用量を削減することができる。蒸発水Ｗ_９は、供給ラインＬ_７及び供給ラインＬ_２を介して製造水Ｗ_４として排出される。塩１５（ＮａＣｌ（固体））は、必要に応じて乾燥などの処理がされた後、製造塩として取り出される。

このように、本実施の形態に係る淡水化装置１によれば、熱交換器１２により電気透析装置１３で電気透析する塩分濃縮水Ｗ_３の温度を電気透析膜１３ａの使用に適した温度範囲に調整できるので、電気透析膜１３ａの耐久性の低下を防ぐことができるだけでなく、電気透析時の濃度差浸透の影響を小さくできるので、濃縮かん水Ｗ_６中の塩分濃度を高くできる。これにより、供給海水Ｗ_１の温度が高い場合であっても、濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を防ぐことができるので、例えば、淡水化装置１の後段に設けられた第２の蒸発器１４などでの蒸発晶析における蒸気などの熱媒の使用量を削減することが可能となる。したがって、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置１及び淡水化方法を実現できる。

（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２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１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１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２の実施の形態に係る淡水化装置２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２は、海水ラインＬ_８によって供給海水Ｗ_１が供給される前処理装置２１と、前処理装置２１の後段に設けられ、逆浸透膜２２ａを有する逆浸透膜装置２２（淡水化部）とを備える。逆浸透膜装置２２の後段には電気透析装置１３が設けられる。その他の構成については、図１に示した淡水化装置２と同様であるため説明を省略する。

前処理装置２１は、ろ過膜を有しており、ろ過によって供給海水Ｗ_１中の濁質を吸着除去して前処理水Ｗ_１０を得る。また、前処理装置２１は、供給ラインＬ_９を介して前処理水Ｗ_１０を逆浸透膜装置２２に供給する。なお、前処理装置２１では、前処理水Ｗ_１０のｐＨが所定値（例えば、ｐＨ７．２以下）となるように、必要に応じてＨ_２ＳＯ_４、ＨＣｌなどの酸によって調整される。このような前処理水Ｗ_１０を供給することにより、供給海水Ｗ_１２１中の濁質による逆浸透膜装置２２の逆浸透膜２２ａへの悪影響を低減できる。

逆浸透膜装置２２は、逆浸透膜２２ａにより海水ラインＬ_８から供給される供給海水Ｗ_１を透過し、前処理された供給海水Ｗ_１中の塩分を除去して淡水Ｗ_２を得ると共に、前処理された供給海水Ｗ_１中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ_３を得る。逆浸透膜装置２２は、得られた淡水Ｗ_２を供給ラインＬ_２に供給して製造水Ｗ_４として排出すると共に、供給ラインＬ_３を介して塩分濃縮水Ｗ_３を熱交換器１２に供給する。このように、逆浸透膜装置２２を用いることにより、逆浸透膜２２ａの透過水として淡水Ｗ_２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。

なお、本実施の形態では、供給海水Ｗ_１を逆浸透膜装置２２で処理して淡水Ｗ_２と塩分濃縮水Ｗ_３とを得ているが、原水としては、塩分を含む水であれば海水に限定されるものではない。また、供給海水Ｗ_１としては、例えば、冷媒として使用された後の温度が比較的高い海水を用いることもできる。

逆浸透膜装置２２の逆浸透膜２２ａとしては、一般的な逆浸透（ＲＯ：Reverse Osmosis）膜や、ＮＦ（Nanofiltration）膜などを用いることができる。これらの逆浸透膜２２ａは、一般的に水温が高いほど塩分の阻止率が低下する一方で、逆浸透膜装置２２の消費動力が低減される傾向がある。本実施の形態によれば、逆浸透膜装置２２の消費動力が低減できる程度に適度に水温が高い供給海水Ｗ_１を用いた場合であっても、逆浸透膜装置２２の後段に設けられた熱交換器１２によって、電気透析装置１３に供給される逆浸透膜装置２２からの塩分濃縮水Ｗ_３の温度を適切な範囲にできる。これにより、逆浸透膜装置２２の消費動力を低減できるだけでなく、電気透析装置１３における電気透析時の濃度差浸透の影響を低減できるので、電気透析装置１３で得られる濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を抑制できる。したがって、淡水Ｗ_１及び塩１５の生産効率を向上でき、かつ、消費エネルギーを低減することができる。

次に、本実施の形態に係る淡水化装置２の全体動作について説明する。
海水ラインＬ_８を介して前処理装置２１に供給された供給海水Ｗ_１は、前処理装置２１で供給海水Ｗ_１中の濁質がろ過によって除去され、供給ラインＬ_９を介して前処理水Ｗ_１０として逆浸透膜装置２２に供給される。逆浸透膜装置２２に供給された前処理水Ｗ_１０は、逆浸透膜２１ａを透過して前処理された供給海水Ｗ_１中の塩分が除去された淡水Ｗ_２、及び前処理された供給海水Ｗ_１中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ_３となる。

ここで、本実施の形態に係る淡水化装置２においては、熱交換器１２によって塩分濃縮水Ｗ_３を冷却するので、逆浸透膜装置２２による淡水Ｗ_２の製造に適した適度に温度が高い供給海水Ｗ_１を用いることができる。これにより、逆浸透膜装置２２における動力の低減と電気透析装置１３における濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を低減できるので、淡水及び塩の生産効率を向上でき、かつ、第２の蒸発器１４における消費エネルギーを低減することができる。

淡水Ｗ_２は、供給ラインＬ_２を介して排出され製造水Ｗ_４として利用される。塩分濃縮水Ｗ_３は、供給ラインＬ_３を介して一部が熱交換器１２に供給されると共に、一部が排水Ｗ_５として排出される。なお、以下の淡水の製造については、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置１と同様であるため説明を省略する。

このように、本実施の形態に係る淡水化装置２によれば、逆浸透膜装置２２を用いることにより、蒸発器を用いる場合と比較して淡水Ｗ_２を得るための消費エネルギーを削減できるだけでなく、逆浸透膜装置２２の後段に設けられた熱交換器１２により塩分濃縮水Ｗ_３を冷却するので、逆浸透膜装置２２の動力の消費を削減できる程度の比較的温度が高い供給海水Ｗ_１を用いることが可能となる。そして、比較的温度が高い供給海水Ｗ_１を用いた場合であっても、電熱交換器１２により電気透析装置１３に供給する塩分濃縮水Ｗ_３の温度を電気透析膜１３ａの使用に適した温度範囲に調整するので、電気透析膜１３ａの耐久性の低下を防ぐことができると共に、電気透析時の濃度差浸透の影響による濃縮かん水Ｗ_６の水量の増大を防ぐことができる。したがって、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置２及び淡水化方法を実現できる。

（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３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１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１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４は、本発明の第３の実施の形態に係る淡水化装置３の概略図である。図４に示すように、本実施の形態に係る淡水化装置３は、電気透析装置１３に供給する塩分濃縮水Ｗ_３の温度、及び流量を検出し、検出された塩分濃縮水Ｗ_３の温度、及び流量に基づいて熱交換器１２へ供給する冷媒（例えば、冷水ＣＷ：Cooling water）の流量を制御する制御装置３１と、熱交換器１２に供給される冷媒を冷却する冷却用熱交換器３２と、熱交換器１２と冷却用熱交換器３２との間の循環ラインＬ_１０に設けられるポンプ３３と、を具備する。

制御装置３１は、熱交換器１２と電気透析装置１３との間の供給ラインＬ_４を流れる塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定する温度計３１１と、熱交換器１２に供給する冷媒の流量を制御する制御部３１２と、を有する。

温度計３１１は、電気透析装置１３へ供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定できる場所であれば電気透析装置１３の入口付近の塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定するように設けてもよく、熱交換器１２の出口付近の塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定するように設けてもよい。電気透析装置１３へ供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を正確に測定する観点からは電気透析装置１３の入口付近の塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定することが好ましい。なお、本実施の形態では、温度計３１１によって熱交換器１２と電気透析装置１３との間の供給ラインＬ_４を流れる塩分濃縮水Ｗ_３の温度を測定する例について説明したが、この構成に限定されるものではない。温度計３１１は、制御装置３１によって電気透析装置１３へ供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を制御できる場所の温度を測定するものであればよく、例えば、供給ラインＬ_３の第１の蒸発器１１の出口付近の温度を測定するように設けてもよい。

ポンプ３３は、循環ラインＬ_１０を介して冷却用熱交換器３２で冷却された冷媒を熱交換器１２に供給する。熱交換器１２による塩分濃縮水Ｗ_３の冷却能力を向上する。ポンプ３３としては、特に制限はなく、連続的に冷媒を供給するものを用いてもよく、間欠的に冷媒を供給するものを用いてもよい。

制御部３１２は、温度計３１１によって測定された塩分濃縮水Ｗ_３の温度に基づいて、熱交換器１２に供給される冷媒が適切な量となるようにポンプ３３の流量を制御する。制御部３１２によるポンプ３３の流量の制御に特に制限はなく、フィードバック制御によってポンプ３３の流量を制御してもよく、フィードフォワード制御によってポンプ３３の流量を制御してもよい。

冷却用熱交換器３２としては、冷媒冷却用のものであれば特に制限はなく、熱交換器１２と同様のものを用いることができる。その他の構成については、上記実施の形態１に係る淡水化装置１と同様であるため説明を省略する。

次に、本実施の形態に係る淡水化装置３の全体動作について説明する。
海水ラインＬ_１を介して第１の蒸発器１１に供給された供給海水Ｗ_１は、第１の蒸発器１１によって供給海水Ｗ_１中の塩分が除去された淡水Ｗ_２、及び供給海水Ｗ_１中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ_３となる。淡水Ｗ_２は、供給ラインＬ_２を介して排出され製造水Ｗ_４として利用される。塩分濃縮水Ｗ_３は、供給ラインＬ_３を介して一部が熱交換器１２に供給されると共に、一部が排水Ｗ_５として排出される。

熱交換器１２に供給された塩分濃縮水Ｗ_３は、冷水などの冷媒との間で熱交換され、所望の温度（例えば、４０℃以下）に冷却されて供給ラインＬ_４を介して電気透析装置１３に供給される。ここで、本実施の形態に係る淡水化装置３においては、制御装置３１は、温度計３１１によって測定される電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度が所定の温度範囲を超えた場合には、制御部３１２を介してポンプ３３によって冷却用熱交換器３２で冷却された冷媒を熱交換器１２に供給するように制御する。また、制御装置３１は、塩分濃縮水Ｗ_３の温度が所定の温度範囲内となった場合には、制御部３１２を介してポンプ３３を停止するように制御する。これにより、温度が高い塩分濃縮水Ｗ_３を熱交換器１２で冷却する場合であっても、熱交換器１２の冷却能力が十分に得られるので、淡水及び塩の生産効率を向上することができる。なお、以下の淡水の製造については、上記第１の実施の形態に係る淡水化装置１と同様であるため説明を省略する。

このように、本実施の形態に係る淡水化装置３によれば、電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を確実に所定範囲内にすることができるので、淡水化装置の生産効率が向上し、生産効率に優れ、しかも、消費エネルギーを低減できる淡水化装置３及び淡水化方法を実現できる。特に、本実施の形態によれば、制御装置３１によって電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度を詳細に制御できるので、制御装置３１を設けない場合と比較して塩分濃縮水Ｗ_３の温度を、例えば、１０℃程度低減することも可能となる。これにより、電気透析における透過水分量が低減され、濃縮かん水Ｗ_６の塩分濃度をより一層高くできるので、第２の蒸発器１４における上記消費量を６％程度低減することも可能となる。なお、熱交換器１３の冷媒として海水などを用いる場合には、冬場など海水温度が低い場合には、冷却用熱交換器３２での循環ラインＬ_１０の冷媒の冷却は不要である。

なお、上述した例では、制御部３１２が、温度計３１１によって測定した温度が所定の範囲であるか否かに基づいて、ポンプ３３を制御する例について説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、予め温度が塩分濃縮水Ｗ_３の温度が上昇すると予想される場合には、制御装置３１は、制御部３１２を介してポンプ３３によって冷却用熱交換器３２で冷却された冷媒を熱交換器１２に供給するように制御し、温度計３１１によって測定した電気透析装置１３に供給される塩分濃縮水Ｗ_３の温度が所定の温度範囲を以下となった場合にポンプ３３を停止するように制御してもよい。

また、上述した実施の形態では、淡水化部として第１の蒸発器１１を用いる例について説明したが、上記第２の実施の形態のように、逆浸透膜装置２２を用いてもよい。

１、２、３ 淡水化装置
１１ 第１の蒸発器（淡水化部）
１２ 熱交換器
１３ 電気透析装置
１３ａ 電気透析膜
１４ 第２の蒸発器
１５ 塩
２１ 前処理装置
２２ 逆浸透膜装置
２２ａ 逆浸透膜
３１ 制御装置
３２ 熱交換器
３１１ 温度計
３１２ 制御部
３３ ポンプ
Ｗ_１ 供給海水
Ｗ_２ 淡水
Ｗ_３ 塩分濃縮水
Ｗ_４ 製造水
Ｗ_５ 排水
Ｗ_６ 濃縮かん水
Ｗ_７ 希釈かん水
Ｗ_８ 排水
Ｗ_９ 蒸発水
Ｗ_１０ 前処理水
Ｌ_１、Ｌ_８ 海水ライン
Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４、Ｌ_５、Ｌ_６、Ｌ_７、Ｌ_９ 供給ライン
Ｌ_１０ 循環ライン

Claims (8)

1. 逆浸透膜により水温が４０℃を超える海水である原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水を得る逆浸透膜装置と、
   熱交換により前記塩分濃縮水の温度を４０℃以下に冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器で熱交換された塩分濃縮水を電気透析して濃縮かん水を得る電気透析装置と、
   を具備することを特徴とする、淡水化装置。
2. 前記熱交換器が、間接冷却方式の熱交換器である、請求項１に記載の淡水化装置。
3. さらに、前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度に基づいて、前記熱交換器へ供給する冷媒の流量を制御する制御装置を具備する、請求項１又は請求項２に記載の淡水化装置。
4. 前記制御装置は、前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度を、２０℃以上４０℃以下の温度範囲に制御する、請求項３に記載の淡水化装置。
5. 逆浸透膜装置により水温が４０℃を超える海水である原水中の塩分を除去して淡水を得ると共に、及び原水中の塩分が濃縮された塩分濃縮水を得る淡水分離工程と、
   前記塩分濃縮水の温度を熱交換器で４０℃以下に冷却する熱交換工程と、
   前記熱交換器で熱交換された塩分濃縮水を、電気透析装置で電気透析して濃縮かん水を得る電気透析工程と、
   を含むことを特徴とする、淡水化方法。
6. 前記熱交換器が、間接冷却方式の熱交換器である、請求項５に記載の淡水化方法。
7. 前記電気透析装置に供給される塩分濃縮水の温度を制御装置で検出して前記熱交換器へ供給する冷媒の流量を制御する、請求項５又は請求項６に記載の淡水化方法。
8. 前記制御装置によって前記電気透析装置に供給する塩分濃縮水の温度を、２０℃以上４０℃以下の温度範囲に制御する、請求項７に記載の淡水化方法。

Images