JP2018001110A - ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム - Google Patents
ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018001110A JP2018001110A JP2016133279A JP2016133279A JP2018001110A JP 2018001110 A JP2018001110 A JP 2018001110A JP 2016133279 A JP2016133279 A JP 2016133279A JP 2016133279 A JP2016133279 A JP 2016133279A JP 2018001110 A JP2018001110 A JP 2018001110A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brine
- chamber
- salt
- membrane
- semipermeable membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
- 239000012267 brine Substances 0.000 title claims abstract description 184
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 184
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 98
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 152
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 41
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 40
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 21
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 10
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 9
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 8
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 5
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 4
- 238000009292 forward osmosis Methods 0.000 description 4
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 4
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
【課題】ブラインコンセントレーション法におけるブラインの処理に必要なエネルギーを低減し、処理コストを低減することのできる、ブラインの処理方法を提供すること。【解決手段】逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理方法であって、ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮工程と、濃縮工程によって得られた濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収工程と、を備え、濃縮工程は、半透膜と、半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を備える半透膜モジュールの第１室にブラインの一部を流し、第２室にブラインの他の一部を流して、第１室を加圧することで、第１室内のブラインに含まれる水を半透膜を介して第２室内のブラインに移行させる、膜分離工程を含む、ブラインの処理方法。【選択図】図１
Description
本発明は、ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システムに関する。
海水等の淡水化処理の主な技術としては、膜分離法（主に、逆浸透（ＲＯ）法）および蒸発法がある。どちらの方法においても、淡水が得られる一方で、ブラインと呼ばれる濃縮された塩水が排出される。
これまで、ブラインは主に海洋へ放流されていた。しかし、近年は、海水の塩濃度上昇などによる生態系への影響が懸念され始め、ブラインをそのまま放流できないようにする規制を設けることも検討されている。
そこで、海水等の淡水化処理で発生するブラインを処理して、高濃度の塩水を排出しないようにする方法が検討され始めている。その代表的な手法としては、ブラインコンセントレーション法と呼ばれる方法が知られている。
ブラインコンセントレーション法では、淡水化処理によって生じたブラインを蒸発法によってさらに濃縮し、最終的にブライン中に含まれる塩分を結晶化塩（固体）として回収することで、塩分濃度が低減されたブラインや淡水が排出される（例えば、特許文献１（米国特許第９０８５４７１号明細書）参照）。この手法は、「Zero Liquid Discharge（ＺＬＤ）」とも呼ばれており、ブラインから結晶化塩（固形塩）を回収することで、高濃度のブラインが排出されず、また、有価塩を生産できるという利点もある。
しかし、ブラインコンセントレーション法で用いられる蒸発法はエネルギーの消費量が大きいため、ブライン処理に必要なエネルギーが増加し、処理コストが増加するという問題があった。
本発明は、上記の課題に鑑み、ブラインコンセントレーション法におけるブラインの処理に必要なエネルギーを低減し、処理コストを低減することのできる、ブラインの処理方法を提供することを目的とする。
［１］
逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理方法であって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮工程と、
前記濃縮工程によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収工程と、を備え、
前記濃縮工程は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールの前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離工程を含む、ブラインの処理方法。
逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理方法であって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮工程と、
前記濃縮工程によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収工程と、を備え、
前記濃縮工程は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールの前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離工程を含む、ブラインの処理方法。
［２］
上記［１］に記載のブラインの処理方法を用いる、塩水の淡水化処理方法。
上記［１］に記載のブラインの処理方法を用いる、塩水の淡水化処理方法。
［３］
逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理システムであって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮装置と、
前記濃縮装置によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収装置と、を備え、
前記濃縮装置は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを備え、前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離装置を含む、ブラインの処理システム。
逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理システムであって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮装置と、
前記濃縮装置によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収装置と、を備え、
前記濃縮装置は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを備え、前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離装置を含む、ブラインの処理システム。
［４］
上記［３］に記載のブラインの処理システムを備える、塩水の淡水化処理システム。
上記［３］に記載のブラインの処理システムを備える、塩水の淡水化処理システム。
本発明によれば、ブラインコンセントレーション法におけるブラインの処理に必要なエネルギーを低減し、処理コストを低減することのできる、ブラインの処理方法を提供することができる。
＜ブラインの処理方法、淡水化処理方法＞
本実施形態のブラインの処理方法は、逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、塩水が濃縮されることにより生じるブライン（濃縮塩水）に対する処理方法である。
本実施形態のブラインの処理方法は、逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、塩水が濃縮されることにより生じるブライン（濃縮塩水）に対する処理方法である。
本実施形態のブラインの処理方法によれば、ブラインコンセントレーション法によって最終的にはブライン中の塩分の少なくとも一部が除去（回収）され、海洋等に排出されるブラインの塩分含有量が低減することになる。
本実施形態のブラインの処理方法は、主に、濃縮工程と、塩分回収工程と、を備える。そして、本実施形態のブラインの処理方法は、濃縮工程が膜分離工程を含んでいることを特徴としている。
本実施形態の淡水化処理方法は、塩水から淡水を得る方法である。本実施形態の淡水化処理方法は、淡水化処理工程を含む。この淡水化処理工程により、淡水の生産に伴って生じたブライン（濃縮塩水）は、本実施形態のブラインの処理方法を用いて処理される。
以下、本実施形態のブラインの処理方法、および、淡水化処理方法の詳細について、図１を参照して説明する。
図１に示されるように、まず、淡水化処理工程３によって、塩水から淡水を得る。本明細書において、塩水とは、少なくとも塩分と水を含む液であり、例えば、海水、かん水などである。塩水の蒸発残留物濃度（ＴＤＳ）は、特に限定されないが、好ましくは３〜１０質量％程度である。
なお、塩水に対して、塩水中に含まれる微粒子、微生物等を除去するための前処理を行ってもよい。前処理としては、海水淡水化技術に用いられる種々公知の前処理を実施することができ、例えば、ＮＦ膜等を用いたろ過、次亜塩素酸ナトリウムの添加、凝集剤添加などが挙げられる。このような前処理は、淡水処理工程の前に実施されることが好ましい。
淡水化処理工程３は、逆浸透（ＲＯ）法および蒸発法の少なくともいずれかを用いて実施される。淡水化処理工程３では、塩水から淡水が製造されると共に、ブライン（濃縮塩水）が生じる。
ＲＯ法は、高圧ポンプにより昇圧された塩水を逆浸透（ＲＯ）膜モジュールに供給し、圧力によってＲＯ膜を通過した淡水を製造する方法である。ＲＯ法では、淡水が製造されることに伴って、ＲＯ膜を介した水分の移行によって濃縮された塩水（ブライン）が生じる。
蒸発法は、塩水を加熱することで、塩水中の水を気化（蒸発）させ、気化した水を冷却することで淡水を得る方法である。蒸発法においても、水分の蒸発によって濃縮された塩水（ブライン）が生じる。
なお、ＲＯ法（ＲＯ膜モジュール）を用いた淡水化処理によって生じるブラインの塩分含有率は、通常、飽和濃度以下である。ブラインの塩分含有率が飽和濃度以上になると塩分（結晶化塩）が析出するため、半透膜（ＲＯ膜）の目詰まり等によってＲＯ膜モジュールを継続的に使用することができなくなるからである。
また、蒸発法を用いて淡水処理工程を実施する場合でも、淡水化処理工程によって生じるブラインの塩分含有率は、飽和濃度以下であることが好ましい。ブラインの塩分含有率が飽和濃度を超えると、結晶化塩が析出するため、結晶化塩を除去または回収する必要が生じる。淡水処理工程で、このような結晶化塩の除去または回収を行うと、回収効率の低下や設備の複雑化を招き、また、後の塩分回収工程での有価塩の回収率が低下するからである。
〔濃縮工程〕
濃縮工程４では、ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る。濃縮工程４は、膜分離工程４１を含んでいる。
濃縮工程４では、ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る。濃縮工程４は、膜分離工程４１を含んでいる。
ここで、濃縮工程によって最終的に得られる濃縮ブラインの塩分濃度は、飽和濃度以下であることが好ましい。濃縮ブラインの塩分含有率が飽和濃度を超えると、結晶化塩が析出するため、結晶化塩を除去または回収する必要が生じる。濃縮工程でこのような結晶化塩の除去または回収を行うと、回収効率の低下や設備の複雑化を招き、また、後の塩分回収工程での有価塩の回収率が低下するからである。
しかし、飽和濃度よりも低濃度のブラインから蒸発法によって結晶化塩の回収を行うよりも、飽和濃度にできる限り近い高濃度のブラインから蒸発法によって結晶化塩の回収を行う方が、気化させる水の量が少なくて済むため、結晶化塩の回収（塩分回収工程）に必要なエネルギーは少なくて済む。このため、塩分回収工程の前の濃縮工程において、低エネルギーの処理方法（膜分離工程）によって、ブラインをできる限り飽和濃度に近い高濃度まで濃縮することが望ましい。
（膜分離工程）
膜分離工程４１では、半透膜と、半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールの第１室にブラインの一部を流し、第２室にブラインの他の一部を流して、第１室を加圧することで、第１室内のブラインに含まれる水を半透膜を介して第２室内のブラインに移行させる。
膜分離工程４１では、半透膜と、半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールの第１室にブラインの一部を流し、第２室にブラインの他の一部を流して、第１室を加圧することで、第１室内のブラインに含まれる水を半透膜を介して第２室内のブラインに移行させる。
本実施形態においては、図１に示されるように、膜分離工程は多段の工程である。すなわち、複数の半透膜モジュールを用いて、段階的にブラインの膜分離による濃縮が実施される。
なお、膜分離工程は、１つの半透膜モジュールを用いた１段の工程であってもよい。ただし、１段の工程でのブラインの濃縮率には限界があるため、１段の工程では、ブラインの塩分濃度を十分に高めることができない場合がある。このため、膜分離工程は２段以上の工程であることが好ましい。
図１を参照して、まず、淡水化処理工程３によって生じたブラインは、半透膜１０と、半透膜１０で仕切られた第１室１１および第２室１２と、を備える第１の半透膜モジュール１の第１室１１にその一部が流入し、第２室１２に他の一部が流入する。そして、第１室１１を加圧することで、第１室１１内のブラインに含まれる水を半透膜１０を介して第２室１２内のブラインに移行させる。これにより、第１室１１から元のブラインより高濃度の濃縮ブラインが排出され、第２室１２から元のブラインより低濃度の希釈ブラインが排出される。
なお、図１において、第１の半透膜モジュール１から排出された希釈ブラインは、淡水化処理工程に戻されているが、希釈ブラインは、塩分濃度が海水等の濃度に近づいているため、例えば、海洋に排出してもよい。
次に、第１の半透膜モジュール１によって得られた濃縮ブラインは、半透膜２０と、半透膜２０で仕切られた第１室２１および第２室２２と、を備える第２の半透膜モジュール２の第１室２１にその一部が流入し、第２室に他の一部が流入する。そして、第１室２１を加圧することで、第１室２１内の濃縮ブラインに含まれる水を半透膜２０を介して第２室２２内のブラインに移行させる。これにより、第１室２１から元の濃縮ブラインよりさらに高濃度に濃縮された濃縮ブラインが排出され、第２室２２から元の濃縮ブラインより低濃度の希釈ブラインが排出される。
なお、図１において、第２の半透膜モジュール２から排出された希釈ブラインは、淡水化処理工程に戻されているが、例えば、第１の半透膜モジュール１から排出された希釈ブラインと混合すること等により、塩分濃度を海水に近づければ、海洋に排出してもよい。
ここで、半透膜モジュール（第１の半透膜モジュール１および第２の半透膜モジュール２）の流入口において、半透膜の一方側と他方側に流入するブラインは、共に海水淡水化処理によって生じたブラインであるため、基本的に浸透圧は等しい。しかし、半透膜の一方側に流されるブラインと他方側に流されるブラインとで原料の海水等の塩分濃度が異なるような場合など、半透膜の一方側と他方側に流されるブラインの浸透圧が異なる可能性がある。このような場合でも、その浸透圧差（絶対値）が第１室を加圧する圧力の１０％以下程度であれば、膜分離工程は実施可能である。このため、半透膜の一方側（加圧側）に流入するブラインの浸透圧と半透膜の他方側に流入するブラインの浸透圧との差は、第１室を加圧する圧力の１０％以下であることが好ましい。
ＲＯ法を用いた淡水化処理工程では、ＲＯ膜モジュール内において、塩水の流入口から流出口にかけて、ＲＯ膜の両側の浸透圧差が大きくなり、浸透圧差が塩水への加圧の圧力と等しくなると、それ以上逆浸透が進まなくなる。このため、ＲＯ法においては、ＲＯ膜モジュールの耐圧性やポンプの性能によって決まる塩水への加圧の圧力上限に応じて、塩水の濃縮率には上限がある。
ＲＯ法を用いた淡水化処理工程によって生じるブラインは、淡水の回収効率を上げるために、ＲＯ法における濃縮率の上限程度に濃縮されることが多い。また、蒸発法を用いた淡水化処理工程によって生じるブラインでも、淡水の回収効率を上げるために、ＲＯ法における濃縮率の上限程度以上に濃縮されることが多い。このため、ＲＯ法を用いた淡水化処理によって生じたブラインから、さらに濃縮されたブラインと、淡水とを得ることはできない。
これに対して、本実施形態の膜分離工程では、半透膜モジュールの流入口において、半透膜の一方側と他方側に流入するブラインの浸透圧は基本的に等しい。このため、ＲＯ法のように、塩水またはブラインと淡水との間の高い浸透圧差に逆らって逆浸透を起こさせるための高い圧力が必要なく、比較的低圧の加圧によって、ブラインの一部の濃縮と他の一部の希釈を行うことができる。したがって、膜分離工程によれば、ＲＯ法で限界程度まで濃縮されたブラインを、低エネルギーの処理でさらに濃縮することが可能である。
ただし、膜分離工程においても、半透膜の両側の濃縮ブラインと希釈ブラインとの浸透圧差を、半透膜モジュールの第１室への加圧の圧力以上にすることはできないため、上述のとおり、１段の工程（１つの半透膜モジュール）によるブラインの濃縮率には限界がある。このため、例えば、ブラインを塩分濃度が飽和濃度付近に達するまで濃縮するためには、膜分離工程は２段以上の工程であることが好ましい。
なお、膜分離工程では、通常、濃縮ブラインの塩分含有率を飽和濃度より高くすることはできない。ブラインの塩分含有率が飽和濃度以上になると塩分（結晶化塩）が析出するため、半透膜の目詰まり等によって半透膜モジュールを継続的に使用することができなくなるからである。
図１では、濃縮工程４は、膜分離工程４１以外に蒸発法によってブラインを濃縮する工程を含んでるが、蒸発法は消費エネルギーが大きいため、エネルギー効率の面からは、本濃縮工程においては蒸発法を用いないことが望ましい。ただし、蒸発法によれば、濃縮工程で淡水を直接得ることができるため、淡水の回収率を上げる面では有利である。
〔塩分回収工程〕
塩分回収工程５では、濃縮工程によって得られた濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する。
塩分回収工程５では、濃縮工程によって得られた濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する。
塩分回収工程５では、濃縮ブライン中から水分を蒸発させて濃縮ブラインをさらに濃縮し、最終的に水分を全て蒸発させることで、結晶化塩を回収することができる。この際、蒸発した水分を冷却すれば、淡水を回収することができる。
＜ブラインの処理システム＞
本実施形態のブラインの処理システムは、逆浸透（ＲＯ）法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に、塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理システムである。本実施形態のブラインの処理システムは、上記のブラインの処理方法に好適に用いられる。
本実施形態のブラインの処理システムは、逆浸透（ＲＯ）法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に、塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理システムである。本実施形態のブラインの処理システムは、上記のブラインの処理方法に好適に用いられる。
本実施形態のブラインの処理システムは、ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮装置と、濃縮工程によって得られた濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収装置と、を備える。
濃縮装置は、少なくとも膜分離装置を備える。膜分離装置は、半透膜と、半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを備える。そして、膜分離装置は、半透膜モジュールの第１室にブラインの一部を流し、第２室にブラインの他の一部を流して、第１室を加圧することで、第１室内のブラインに含まれる水を半透膜を介して第２室内のブラインに移行させる装置である。
半透膜としては、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）、正浸透膜（ＦＯ膜：Ｆｏｒｗａｒｄ Ｏｓｍｏｓｉｓ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）、ナノろ過膜（ＮＦ膜：Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）、限外ろ過膜（ＵＦ膜：Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）と呼ばれる半透膜が挙げられる。半透膜は、好ましくは逆浸透膜、正浸透膜またはナノろ過膜である。なお、半透膜として逆浸透膜、正浸透膜またはナノろ過膜を用いる場合、第１室の加圧の圧力は好ましくは０．５〜６．５ＭＰａである。
通常、ＲＯ膜およびＦＯ膜の孔径は約２ｎｍ以下であり、ＵＦ膜の孔径は約２〜１００ｎｍである。ＮＦ膜は、ＲＯ膜のうちイオンや塩類の阻止率が比較的低いものであり、通常、ＮＦ膜の孔径は約１〜２ｎｍである。半透膜としてＲＯ膜、ＦＯ膜またはＮＦ膜を用いる場合、ＲＯ膜、ＦＯ膜またはＮＦ膜の塩除去率は好ましくは９０％以上である。
半透膜を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、セルロース系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアミド系樹脂などが挙げられる。半透膜は、セルロース系樹脂およびポリスルホン系樹脂の少なくともいずれかを含む材料から構成されることが好ましい。
セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロース系樹脂である。酢酸セルロース系樹脂は、殺菌剤である塩素に対する耐性があり、微生物の増殖を抑制できる特徴を有している。酢酸セルロース系樹脂は、好ましくは酢酸セルロースであり、耐久性の点から、より好ましくは三酢酸セルロースである。
ポリスルホン系樹脂は、好ましくはポリエーテルスルホン系樹脂である。ポリエーテルスルホン系樹脂は、好ましくはスルホン化ポリエーテルスルホンである。
半透膜の形状としては、特に限定されないが、例えば、平膜、スパイラル膜または中空糸膜が挙げられる。なお、図１では、半透膜として平膜を簡略化して描いているが、特にこのような形状に限定されるものではない。なお、中空糸膜（中空糸型半透膜）は、スパイラル型半透膜などに比べて、モジュール当たりの膜面積を大きくすることができ、浸透効率を高めることができる点で有利である。
具体的な中空糸型半透膜の一例としては、全体がセルロース系樹脂から構成されている単層構造の膜が挙げられる。ただし、ここでいう単層構造とは、層全体が均一な膜である必要はなく、例えば、特許文献１に開示されるように、外周表面近傍に緻密層を有し、この緻密層が実質的に中空糸型半透膜の孔径を規定する分離活性層となっていることが好ましい。
具体的な中空糸型半透膜の別の例としては、支持層（例えば、ポリフェニレンオキサイドからなる層）の外周表面にポリフェニレン系樹脂（例えば、スルホン化ポリエーテルスルホン）からなる緻密層を有する２層構造の膜が挙げられる。また、他の例として、支持層（例えば、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンからなる層）の外周表面にポリアミド系樹脂からなる緻密層を有する２層構造の膜が挙げられる。
なお、通常は、上記中空糸型半透膜の緻密層側に流されるブラインが加圧される。緻密層側、すなわち中空糸型半透膜の外側を流れる流体を加圧する方が、圧力損失の影響を受け難いためである。また、緻密層側を加圧する方が、シャープな分画性が得られる。
＜淡水化処理システム＞
本実施形態の淡水化処理システムは、塩水から淡水を得るためのシステムである。本実施形態の淡水化処理システムは、上記の淡水化処理工程を実施するための装置と、上記のブラインの処理システムとを備える。
本実施形態の淡水化処理システムは、塩水から淡水を得るためのシステムである。本実施形態の淡水化処理システムは、上記の淡水化処理工程を実施するための装置と、上記のブラインの処理システムとを備える。
淡水化処理工程を実施するための装置としては、例えば、ＲＯ膜モジュール等を含むＲＯ法を実施するための装置、加熱装置および冷却装置を含む蒸発法を実施するための装置などが挙げられ、種々公知の装置を用いることができる。
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特許請求の範囲によって示され、特許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 第１の半透膜モジュール、１０ 半透膜、１１ 第１室、１２ 第２室、２ 第２の半透膜モジュール、２０ 半透膜、２１ 第１室、２２ 第２室、３ 淡水化処理工程、４ 濃縮工程、４１ 膜分離工程、５ 塩分回収工程。
Claims (4)
- 逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理方法であって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮工程と、
前記濃縮工程によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収工程と、を備え、
前記濃縮工程は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールの前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離工程を含む、ブラインの処理方法。 - 請求項１に記載のブラインの処理方法を用いる、塩水の淡水化処理方法。
- 逆浸透法および蒸発法の少なくともいずれかを用いた塩水の淡水化処理に伴って、前記塩水が濃縮されることにより生じるブラインの処理システムであって、
前記ブラインの一部を濃縮して濃縮ブラインを得ると共に、前記ブラインの他の一部を希釈して希釈ブラインを得る、濃縮装置と、
前記濃縮装置によって得られた前記濃縮ブライン中に含まれる塩分を、蒸発法を用いて結晶化塩として回収する、塩分回収装置と、を備え、
前記濃縮装置は、
半透膜と、前記半透膜で仕切られた第１室および第２室と、を有する半透膜モジュールを備え、前記第１室に前記ブラインの一部を流し、前記第２室に前記ブラインの他の一部を流して、前記第１室を加圧することで、前記第１室内の前記ブラインに含まれる水を前記半透膜を介して前記第２室内の前記ブラインに移行させる、膜分離装置を含む、ブラインの処理システム。 - 請求項３に記載のブラインの処理システムを備える、塩水の淡水化処理システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016133279A JP2018001110A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016133279A JP2018001110A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018001110A true JP2018001110A (ja) | 2018-01-11 |
Family
ID=60946943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016133279A Pending JP2018001110A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018001110A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108529651A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-09-14 | 合肥丰洁生物科技有限公司 | 一种海盐膜浓缩装置 |
| WO2020027056A1 (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置、造水システム、膜分離方法および造水方法 |
| WO2020085426A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置および膜分離方法 |
| WO2020158456A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システムおよび濃縮方法 |
| WO2020158457A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 東洋紡株式会社 | 析出システムおよび析出方法 |
| JPWO2020179594A1 (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | ||
| JP2020175319A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 株式会社ササクラ | 濃縮システム及び濃縮方法 |
| JP2020175344A (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-29 | 学校法人早稲田大学 | 二酸化炭素の固定化方法 |
| JP2021094519A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| WO2021157245A1 (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-12 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| JP2021186722A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 東洋紡株式会社 | 中空糸膜の交換方法 |
| WO2022044363A1 (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | オルガノ株式会社 | 濃縮方法、濃縮装置、水処理方法、および水処理装置 |
| JP2022090763A (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-20 | オルガノ株式会社 | 無機塩回収装置および無機塩回収方法 |
| JP7683869B1 (ja) * | 2024-06-14 | 2025-05-27 | 高知県公立大学法人 | Ｒｏ膜を用いた製塩方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4962380A (ja) * | 1972-10-18 | 1974-06-17 | ||
| JPH09290260A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Sachiko Hayashi | 飲料水および塩の製造方法および製造装置 |
| JP2002001068A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-08 | Kurita Water Ind Ltd | 膜分離方法および装置 |
| JP2008223115A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 塩水の処理方法 |
| JP4919183B1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-04-18 | 東洋紡績株式会社 | 中空糸型逆浸透膜及びその製造方法 |
-
2016
- 2016-07-05 JP JP2016133279A patent/JP2018001110A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4962380A (ja) * | 1972-10-18 | 1974-06-17 | ||
| JPH09290260A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-11 | Sachiko Hayashi | 飲料水および塩の製造方法および製造装置 |
| JP2002001068A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-08 | Kurita Water Ind Ltd | 膜分離方法および装置 |
| JP2008223115A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 塩水の処理方法 |
| JP4919183B1 (ja) * | 2010-08-27 | 2012-04-18 | 東洋紡績株式会社 | 中空糸型逆浸透膜及びその製造方法 |
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108529651A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-09-14 | 合肥丰洁生物科技有限公司 | 一种海盐膜浓缩装置 |
| WO2020027056A1 (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置、造水システム、膜分離方法および造水方法 |
| JPWO2020027056A1 (ja) * | 2018-08-03 | 2021-08-02 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置、造水システム、膜分離方法および造水方法 |
| JP7428127B2 (ja) | 2018-08-03 | 2024-02-06 | 東洋紡エムシー株式会社 | 膜分離装置、造水システム、膜分離方法および造水方法 |
| WO2020085426A1 (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置および膜分離方法 |
| JP2020065993A (ja) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | 東洋紡株式会社 | 膜分離装置および膜分離方法 |
| JP7352125B2 (ja) | 2018-10-26 | 2023-09-28 | 東洋紡エムシー株式会社 | 膜分離装置および膜分離方法 |
| JP7439756B2 (ja) | 2019-01-30 | 2024-02-28 | 東洋紡エムシー株式会社 | 析出システムおよび析出方法 |
| CN113453776A (zh) * | 2019-01-30 | 2021-09-28 | 东洋纺株式会社 | 析出系统和析出方法 |
| WO2020158457A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 東洋紡株式会社 | 析出システムおよび析出方法 |
| WO2020158456A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2020-08-06 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システムおよび濃縮方法 |
| JPWO2020158456A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2021-12-02 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システムおよび濃縮方法 |
| JPWO2020158457A1 (ja) * | 2019-01-30 | 2021-12-02 | 東洋紡株式会社 | 析出システムおよび析出方法 |
| WO2020179594A1 (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | 東洋紡株式会社 | Ｚｅｒｏ Ｌｉｑｕｉｄ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅシステム |
| JPWO2020179594A1 (ja) * | 2019-03-01 | 2020-09-10 | ||
| JP2020175319A (ja) * | 2019-04-16 | 2020-10-29 | 株式会社ササクラ | 濃縮システム及び濃縮方法 |
| JP7106125B2 (ja) | 2019-04-16 | 2022-07-26 | 株式会社ササクラ | 濃縮システム及び濃縮方法 |
| JP2020175344A (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-29 | 学校法人早稲田大学 | 二酸化炭素の固定化方法 |
| JP7313002B2 (ja) | 2019-04-19 | 2023-07-24 | 学校法人早稲田大学 | 二酸化炭素の固定化方法 |
| WO2021125002A1 (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| JP7580912B2 (ja) | 2019-12-17 | 2024-11-12 | 東洋紡エムシー株式会社 | 濃縮システム |
| JP2021094519A (ja) * | 2019-12-17 | 2021-06-24 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| WO2021157245A1 (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-12 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| JP2021122769A (ja) * | 2020-02-04 | 2021-08-30 | 東洋紡株式会社 | 濃縮システム |
| JP2021186722A (ja) * | 2020-05-28 | 2021-12-13 | 東洋紡株式会社 | 中空糸膜の交換方法 |
| JP2022040928A (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-11 | オルガノ株式会社 | 濃縮方法、濃縮装置、水処理方法、および水処理装置 |
| CN115996786A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-04-21 | 奥加诺株式会社 | 浓缩方法、浓缩装置、水处理方法以及水处理装置 |
| JP7516167B2 (ja) | 2020-08-31 | 2024-07-16 | オルガノ株式会社 | 濃縮方法、濃縮装置、水処理方法、および水処理装置 |
| WO2022044363A1 (ja) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | オルガノ株式会社 | 濃縮方法、濃縮装置、水処理方法、および水処理装置 |
| TWI893160B (zh) * | 2020-08-31 | 2025-08-11 | 日商奧璐佳瑙股份有限公司 | 濃縮方法、濃縮裝置、水處理方法及水處理裝置 |
| JP2022090763A (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-20 | オルガノ株式会社 | 無機塩回収装置および無機塩回収方法 |
| JP7587973B2 (ja) | 2020-12-08 | 2024-11-21 | オルガノ株式会社 | 無機塩回収装置および無機塩回収方法 |
| JP7683869B1 (ja) * | 2024-06-14 | 2025-05-27 | 高知県公立大学法人 | Ｒｏ膜を用いた製塩方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2018001110A (ja) | ブラインの処理方法、塩水の淡水化処理方法、ブラインの処理システム、および、塩水の淡水化処理システム | |
| JP6834360B2 (ja) | 濃縮方法および濃縮装置 | |
| JP6977247B2 (ja) | 濃縮方法および濃縮装置 | |
| Singh et al. | A comprehensive review of standalone and hybrid forward osmosis for water treatment: Membranes and recovery strategies of draw solutions | |
| US11439953B2 (en) | Brine concentration | |
| EP2969145B1 (en) | Advancements in osmotically driven membrane systems including multi-stage purification | |
| CN102238996B (zh) | 改进的溶剂除去法 | |
| CN102958848B (zh) | 利用膜蒸馏法的正向渗透脱盐装置 | |
| JP2018001111A (ja) | 塩水の淡水化処理方法、および、塩水の淡水化処理システム | |
| JP6269241B2 (ja) | 正浸透処理システム | |
| CN103508602A (zh) | 一种膜与蒸发结晶集成的高盐度工业废水零排放的工艺 | |
| CN211311217U (zh) | 零液体排放系统 | |
| WO2016057764A1 (en) | Osmotic separation systems and methods | |
| JP2018507105A (ja) | 高濃度に塩分を含んだフィードの浄化 | |
| JP2008100220A (ja) | 造水方法 | |
| JP7133429B2 (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
| WO2008038740A1 (en) | Process and equipment for the recovery of phosphoric acid from phosphoric acid-containing water | |
| KR101305747B1 (ko) | 역삼투 농축수 무방류형 하이브리드 해수담수화 장치 및 방법 | |
| KR102119485B1 (ko) | 역삼투를 이용한 염수 농축 방법 | |
| JPH09276863A (ja) | 逆浸透分離装置および逆浸透分離方法 | |
| JP2017074532A (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| US20250367605A1 (en) | Saline water treatment pre-treatment or treatment system | |
| JP2006167533A (ja) | 海水濃縮方法 | |
| GB2623984A (en) | Minimal liquid discharge desalination systems using integrated membrane processes | |
| WO2024095041A1 (en) | Minimal liquid discharge desalination systems using integrated membrane processes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190520 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200331 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200526 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200929 |