JPH10156357A

JPH10156357A - 淡水化システム及び淡水化方法

Info

Publication number: JPH10156357A
Application number: JP8320153A
Authority: JP
Inventors: Masao Hayashi; 正夫林; Keiichi Ota; 敬一太田; Kiyomitsu Osanai; 清潤小山内; Atsushi Motoyama; 厚本山; Tamehisa Yamaguchi; 為久山口
Original assignee: ZOUSUI SOKUSHIN CENTER; Ebara Corp; Mitsui Construction Co Ltd; Tokai University; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: ZOUSUI SOKUSHIN CENTER; Ebara Corp; Mitsui Construction Co Ltd; Tokai University; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】圧気貯蔵タンクと併存させることにより、効
率良く海水や汚水等の淡水化を図ることのできる淡水化
システム及び淡水化方法を提供する。【解決手段】タンク内に送られる被圧水により貯蔵用
の圧力を補償しつつ圧気を貯蔵する水圧補償方式の貯蔵
タンク１１と、この貯蔵タンク１１に併設して設けられ
る淡水化装置１２とからなる淡水化システム１０であっ
て、上記淡水化装置１２が、圧気貯蔵用の圧力に相当す
る圧力が静水圧によって得られる水深となるように形成
された原水供給槽１７と、この原水供給槽１７の内部に
おいて、逆浸透圧以上の水圧が負荷される水深に設置さ
れた逆浸透モジュール３１と、この逆浸透モジュール３
１の淡水集水管３５に浸透した淡水を大気中に汲み上げ
る揚水管３３及び揚水ポンプ３４とからなり、かつ原水
供給槽１７と貯蔵タンク１１とを連通する連通開口１８
を逆浸透モジュール３１の設置位置の下方に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、淡水化方法及び淡水
化装置に関し、特に、海水や汚水から淡水を造水するた
めの淡水化方法及び淡水化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、降雨の少ない地域での水不足を
解消するための対策として、あるいは都市部が大震災等
を被って水道施設が使用できなくなった場合の緊急の処
置として、海水等を淡水化し、飲料水などに供する技術
が種々提案されている。

【０００３】そして、水を浄化し淡水化するための水処
理の技術としては、一般に、膜分離によるものが知られ
ており、このうち水の圧力を駆動力とする方法として、
懸濁物質や細菌のようなフロックや微粒子を分離するた
めの精密濾過、多糖類やタンパク質などの高分子物質を
分離するための限外濾過、塩素イオン等の溶存イオンを
分離するための逆浸透を挙げることができる。

【０００４】そして、例えば逆浸透法によれば、溶質を
通さない性質を有する半透膜を境として、溶液側から浸
透圧以上の高い圧力を負荷することによって、半透膜に
対して淡水のみを通過させながら溶液の淡水化を行うも
ので、工業的な規模での実用化を図るべく、このような
逆浸透膜が組み込まれた逆浸透モジュールを用いて行わ
れることになる。

【０００５】すなわち、この逆浸透モジュールは、例え
ば当該逆浸透モジュールの外周に海水等の溶液を高い水
圧下で供給し、この圧力によって逆浸透膜を通過してき
た淡水を内部の集水管に集めてこれを抽出できるように
した装置である。

【０００６】そして、このような逆浸透膜は、その機能
を発揮するためには例えば３０kgf／cm²程度以上の高
い水圧が必要となり、したがって、このような高い圧力
を逆浸透モジュールに負荷するためには大掛かりな圧力
容器が必要となるとともに、このような高い圧力を負荷
し続けるための動力として、多大なエネルギーを消費す
ることになることから、水中における静水圧を利用し
て、このような逆浸透圧を簡易に得ることができるよう
にした淡水化装置及び淡水化方法が、本願発明の発明者
によって開発されている（本願出願人による本願と同日
付け出願の「淡水化方法及び淡水化装置」参照。）。

【０００７】一方、近年、深夜電力等の余剰電力を圧縮
空気等の圧気として貯蔵するための施設やその他の高圧
気体を貯蔵するための施設として、各種の地下タンクが
開発されている。すなわち、かかる圧気の貯蔵用の地下
タンクによれば、当該地下タンクを地中深部に設けるこ
とにより、送気管により給送されて内部に貯蔵される圧
気の内圧に抵抗するための耐圧力を、周囲の地盤から地
下タンクに負荷される土圧や地下水圧等によって補い、
これによって地下タンクに生じる引張応力を低減して地
下タンクの構造を簡易なものとすることができるととも
に、地下空間を有効に利用することが可能になる。

【０００８】また、かかる圧気を貯蔵するための地下タ
ンクとして、いわゆる水圧補償方式の地下貯蔵タンクが
知られている。この水圧補償方式の地下貯蔵タンクは、
例えばＣＡＥＳ（Compressed Air Energy Storage ）タ
ンクとして知られているように、地下タンクの上方に設
けた貯水池、湖沼、河川、地下河川等からなる上池と地
下タンクの下部空間とを送水管によって連通するととも
に、地下タンク内の水位と上池の水位とのヘッド差に伴
なう被圧水を送水管内に充填することにより、このヘッ
ド差による圧力で地下タンク内の圧気貯蔵空間を水表面
を介して下方から押圧して、圧気貯蔵用の所望の圧力が
常時補償されるようにしたものである（特開平７−１８
９２７３号公報、特開平７−３３００７９号公報等参
照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そして、上述の淡水化
装置及び淡水化方法によれば、逆浸透モジュールを例え
ば海面上から海中の所定の水深に設置して淡水化を図る
ことができる他、例えば地中に専用の水槽を形成し、こ
の水槽の内部に逆浸透モジュールを設置して淡水化作業
を行うこともできるが、このような水槽による場合に
は、天候や波浪等による大きな影響を受けることなく静
穏な環境下で作業を行うことができ、また淡水化された
水を汲み上げて処理するための装置や空気を送るための
コンプレッサー等の付帯設備を地上に容易に設けること
ができるという利点を有する反面、原水を淡水化した後
の比重の大きい廃棄水を汲み上げて処理するのに多くの
エネルギーを必要とすることになるという課題があっ
た。

【００１０】また、上述の淡水化装置及び水圧補償方式
の圧気貯蔵タンクによれば、淡水化のための浸透圧を得
るために、あるいは圧気貯蔵のための圧力を付与するた
めに、いずれも高圧力の被圧水を使用するものであるこ
とから、これらを併存させて効率良く淡水化及び圧気貯
蔵を行うことができれば便宜である。

【００１１】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、圧気貯蔵タンクと併存さ
せることにより、効率良く海水や汚水等の淡水化を図る
ことのできる淡水化システム及び淡水化方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するためになされたもので、その要旨は、タ
ンク内に送られる被圧水により貯蔵用の圧力を補償しつ
つ圧気を貯蔵する水圧補償方式の貯蔵タンクと、該貯蔵
タンクに併設して設けられる淡水化装置とからなる淡水
化システムであって、前記淡水化装置が、前記圧気貯蔵
用の圧力に相当する圧力が静水圧によって得られる水深
となるように形成された原水供給槽と、該原水供給槽の
内部において、逆浸透圧以上の水圧が負荷される水深に
設置された逆浸透モジュールと、該逆浸透モジュールの
淡水集水管に浸透した淡水を大気中に汲み上げる揚水手
段とからなり、かつ前記原水供給槽と前記貯蔵タンクと
を連通する連通手段を前記逆浸透モジュールの設置位置
の下方に備えることを特徴とする淡水化システムにあ
る。

【００１３】ここで、上記記載において逆浸透モジュー
ルとは、逆浸透膜そのものだけでは実用に供することが
できないため、工業的な規模で実用化できるような形状
にしたもので、例えば、既に公知の装置である、平膜型
（プレート・フレーム）モジュールや、のり巻型（スパ
イラル型）モジュール、中空糸型（ホローファイバ型）
モジュール等を使用することができる。

【００１４】そして、これらの逆浸透モジュールのう
ち、のり巻型モジュールは、容積当りの膜充填量も高
く、最も実用に供されているもので、例えば、活性層を
外側にして２枚の平膜を封筒状に接着し、封筒の内側に
透過水流路材となるスペーサを入れ、封筒状の開封され
た一端を孔の多数あいた集水管に接着接続するととも
に、原水流路を保持しかつ乱流促進作用の役割をはたす
網目状スペーサを複数の封筒状の膜（リーフ）にはさみ
込み、集水管を中心にのり巻状に巻き込んでエレメント
化したものである。

【００１５】なお、逆浸透膜としては、酢酸セルロース
膜等の、分離機能を発揮する厚さ０．１〜１μｍの緻密
な活性層と厚さ数μｍからなる細孔が多数存在するスポ
ンジ状の支持層とからなる非対称膜や、ポリスルホン膜
による支持層と、界面重合、架橋処理、プラズマ重合な
どの手法により形成されるポリアミド系の素材による表
層の活性層とからなる複合膜等を使用することができ
る。

【００１６】また、この発明の淡水化システムは、前記
淡水化装置に、前記淡水集水管と大気とを連通して、前
記淡水集水管に大気を供給する大気圧管を設けるように
することが好ましい。

【００１７】さらに、この発明の淡水化システムは、前
記貯蔵タンクの上方に、圧気を貯蔵する際に前記貯蔵タ
ンクから押し出される排出水を貯留する貯留槽を設け、
かつ該貯留槽には、前記排出水を排出することにより当
該貯留槽内の水位を前記原水供給槽に送られる原水の水
位より下方に維持して所定の水頭差（ヘッド差）を保持
するための排水手段を設けるようにすることもできる。

【００１８】さらにまた、この発明の淡水化システム
は、前記原水供給槽の上端を前処置水槽と連通して、該
前処置水槽において前処理膜により処理された後の原水
を、前記原水供給槽に供給するようにしても良い。

【００１９】一方、この発明の他の要旨は、タンク内に
送られる被圧水により貯蔵用の圧力を補償しつつ圧気を
貯蔵する水圧補償方式の貯蔵タンクに併設して設けた原
水供給槽の内部において、逆浸透圧以上の水圧が負荷さ
れる水深に逆浸透モジュールを設置し、該逆浸透モジュ
ールの淡水集水管に浸透した淡水を大気中に汲み上げ
て、前記淡水集水管の内圧と前記逆浸透モジュールの周
囲の水圧との間に圧力差を生じさせ、この圧力差を逆浸
透圧として、海水や汚水の淡水化を図るとともに、前記
逆浸透モジュールを通過した後の比重の大きな廃棄水
を、前記逆浸透モジュールの下方において前記原水供給
槽と前記貯蔵タンクとを連通する連通手段から、前記貯
蔵タンクに被圧水として流入させ、流入したこの廃棄水
を、前記貯蔵タンクに圧気を供給貯蔵する際の排出水と
して上方に排出することを特徴とする淡水化方法にあ
る。

【００２０】そして、この発明の淡水化システムによれ
ば、原水供給槽内の所定の水深に逆浸透モジュールを設
置して、これの淡水集水管に浸透してきた淡水を大気中
に汲み上げるようにすれば、周囲からの原水の静水圧に
よって、逆浸透膜を挟んだ淡水集水管の内圧との間に、
逆浸透圧以上の圧力差が、常時自然な状態で生じている
ことになり、この圧力差を逆浸透圧として原水から逆浸
透膜を通過して得られる淡水が、淡水集水管に集水され
て地上に汲み上げられてゆくことになる。

【００２１】一方、その一部を淡水集水管に浸透させつ
つ逆浸透モジュールを通過した濃縮された原水は、比重
の大きな廃棄水として原水供給槽の下方に沈降してゆく
とともに、連通開口や連通配管等の連通手段を介して被
圧水として貯蔵タンク内に流入し貯留されることにな
る。

【００２２】そして、このようにして貯蔵タンクに貯留
された廃棄水は、原水供給槽に取り入れられる原水の水
位との間のヘッド差によって、貯蔵タンク内において、
圧気貯蔵のための圧力を補償する被圧水として機能する
とともに、この貯蔵タンク内に圧気を給送して貯留する
際には、貯留される圧気の容量に応じて、押し込まれた
圧気の圧力によって、貯蔵タンクから上方に押し上げら
れて排出されてゆくことになる。

【００２３】また、淡水化装置に、逆浸透モジュールの
淡水集水管と大気とを連通して淡水集水管に大気を供給
する大気圧管を設けるようにすれば、淡水集水管の内圧
が大気圧に保持されることになり、これによって、逆浸
透に必要な圧力差を一定に保持しつつ安定した状態で海
水や汚水の淡水化を図ることが可能になる。

【００２４】さらに、貯蔵タンクの上方に排出水の貯留
槽を設け、排水手段によりこの排出水を適宜排水して当
該貯留槽内の水位を原水供給槽に送られる原水の水位よ
り下方に維持するようにすれば、これらの間のヘッド差
によって、逆浸透モジュールを通過した廃棄水を、連通
開口等を介して容易に貯蔵タンク内に流入させてゆくこ
とができる。

【００２５】さらにまた、原水供給槽の上端を前処置水
槽に連通し、前処理膜により処理された後の原水を原水
供給槽に供給するようにすれば、不純物が除去されて水
質の安定した原水を逆浸透モジュールに供給することが
でき、これによって、逆浸透モジュールの保守、管理が
容易になるとともに、逆浸透膜の寿命を延長することが
可能になる。

【００２６】一方、この発明の淡水化方法によれば、原
水供給槽内において、逆浸透圧以上の水圧が負荷される
水深に設置した逆浸透モジュールを通過した原水は、通
過前の原水より比重の大きな廃棄水として、さらに下方
に沈降してゆき、連通開口や連通配管等の連通手段から
貯蔵タンク内に流入してゆくことになる。そして、貯蔵
タンクに流入した廃棄水は、原水供給槽に供給される原
水の水位との間のヘッド差によって、そのまま圧気貯蔵
のための被圧水として機能するとともに、この貯蔵タン
クへ圧気を貯蔵する際には、押し込まれる圧気により上
方に押し出されて貯蔵タンクから排出されてゆくことに
なる。

【００２７】すなわち、この発明によれば、静水圧を利
用した所定の圧力をそれぞれ必要とする水圧補償方式の
貯蔵タンクと淡水化装置とを併存させ、これらの機能を
組み合わせて、効率の良い海水や汚水等の淡水化を容易
に図ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下この発明の好ましい実施の形
態、すなわち実施例について、添付図面を参照しつつ詳
細に説明する。この実施例にかかる淡水化システム１０
は、圧気貯蔵タンク１１と淡水化装置１２とを併存させ
た海水の淡水化を図るためのシステムであって、図１及
び図２に示すように、主として、タンク内に送られる被
圧水により貯蔵用の圧力を補償しつつ圧気を貯蔵する水
圧補償方式の貯蔵タンク１１と、この貯蔵タンク１１の
側壁部１３に設けられた淡水化装置１２とによって構成
されている。

【００２９】ここで、貯蔵タンク１１は、例えば地上か
ら地下３００ｍ程度の深さに至るまで構築された二重構
造の側壁部１３を有する円筒体１４の下半部分に形成さ
れるもので、深夜電力等の余剰電力を圧気として貯蔵す
るための、ＣＡＥＳタンクすなわち水圧補償方式の圧気
貯蔵用のタンクとして機能するものである。

【００３０】そして、この貯蔵タンク１１は、円筒体１
４の下端部を閉塞する床版１５と、側壁部１３の内壁１
９と、地中１５０ｍ程度の深さに形成された天井版１６
とによって囲まれた貯蔵空間であって、また、内壁１９
の下端部分には、当該側壁部１３を構成する内壁１９と
外壁２０との間に形成された原水供給槽１７から、廃棄
水を流入させるための連通開口１８が連通手段として開
口形成されているとともに、天井版１６を貫通するよう
にして、貯蔵タンク１１の上端部分に開口して地上まで
延長する圧縮空気の送気管２１と、貯蔵タンク１１の下
端部分に開口して貯蔵タンク１１とこれの上方の排出水
貯留槽２２とを連通する貯留水取出管２３とが設けられ
ている。

【００３１】したがって、例えば、この貯蔵タンク１１
内に廃棄水が充填貯留されている状態から、深夜電力等
を使用してコンプレッサ等を作動し、圧縮空気を生成し
て、これを圧気として送気管２１を介して貯蔵タンク１
１内に圧送すれば、その高い圧力により、貯蔵タンク１
１内には、圧気が、内部の廃棄水を排出水貯留槽２２に
押し上げながら徐々に貯留されてゆくとともに、この圧
気には、貯蔵タンク１１に残留する廃棄水の水位と、原
水供給槽１７に供給される原水の水位との間のヘッド差
に伴う静水圧が、下方から常時負荷されることになり、
このようにして圧気の圧力と静水圧とのバランスが保た
れた状態で、いわゆる水圧補償方式によって圧気が貯蔵
タンク１１内に貯留されてゆくことになる（第３図参
照）。

【００３２】なお、この貯蔵タンク１１が設けられる円
筒体１４は、例えば特開平７ー２５２８５４号に記載さ
れているような工法、すなわち地中に掘削形成された縦
穴内に壁面を保持するための充填液を充填し、この縦穴
内に二重構造の袋体からなる型膜を挿入するとともに、
この二重構造の型膜内にコンクリートを打設しつつこれ
を沈降させて縦穴底部に着底させることにより、コンク
リート製の地下タンクを構築する方法を、改良を加えな
がら採用することにより、地上から地下３００ｍ程度に
至る深さに、容易に構築設置することができる。

【００３３】また、この円筒体１４を設置した縦穴の内
壁面と円筒体１４との隙間には、例えば特開平７−１８
９２７３号に示されるように、重泥水３７を充填して、
この重泥水の圧力によって、円筒体１４や縦穴の内壁面
の安定化を図るようにすることもできる。

【００３４】一方、上記圧気貯蔵タンク１１とともに淡
水化システム１０を構成する淡水化装置１２は、円筒体
１４の二重構造の側壁部１３の内壁１９と外壁２０との
間に形成される、断面円環状で、かつ円筒体１４の下端
部に至る深さを有する原水供給槽１７と、この断面円環
状の原水供給槽１７の内部に、これの周方向に沿って連
設配置された２４基の淡水化ユニット２３とからなって
いる。

【００３５】また、原水供給槽１７の上端部は、連絡管
２５を介して前処理槽２６と連通しており、海水取水ポ
ンプや海水取水口から取り込み流路２９を介して導入さ
れた原海水は、前処理槽２６に設置された、限外濾過膜
等からなる前処理膜２７を通過することによって前処理
された後に、原水供給槽１７に供給されるようになって
いる。

【００３６】そして、各淡水化ユニット２３は、その拡
大図である図４及び各々図４のＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断
面、Ｃ−Ｃ断面である、図５、図６、図７に示すよう
に、それぞれ、放射状に４列、各３段に配置された合計
１２基の逆浸透モジュールとしての逆浸透膜エレメント
３１と、これらの４列に配置した逆浸透膜エレメント３
１の中央に位置して、逆浸透膜エレメント３１が設置さ
れる水深から地上まで立設延長する揚水管３３とからな
り、また、最下段の逆浸透膜エレメント３１の下方に
は、当該逆浸透膜エレメント３１を浸透した淡水を集積
する生産水槽３２が設けられ、この生産水槽３２と連通
して上記揚水管３３が上方に立設延長しているととも
に、生産水槽３２には、上端が揚水管３３の下端部分に
挿入装着されるようにして揚水ポンプ３４が設けられ、
この揚水ポンプ３４と揚水管３３とによって、淡水を大
気中に汲み上げるための揚水手段が構成されている。

【００３７】ここで、各逆浸透膜エレメント３１は、例
えば公知ののり巻型のもので、多数の孔を有する淡水集
水管３５を中心として、これの周囲に逆浸透膜や透過水
流路材、原水流路材等を挟み込んだ複数の封筒状の膜
（リーフ）をのり巻状に巻き込んで形成したエレメント
部材であって、また、各列の３段の逆浸透膜エレメント
３１の淡水集水管３５は、上下方向に連通してその下端
部が生産水槽３２の天井壁に開口するとともに、その上
端部分は、揚水管３３に沿って配設延長されて大気中に
開口する大気圧管３６と連通し、大気中から淡水集水管
３５に大気すなわち空気を供給することができるように
なっている。

【００３８】なお、各逆浸透膜エレメント３１は、上下
方向の間隔に例えば硬質ゴムからなるくさび材を介装し
た状態で、金属製の受け台等を介して揚水管３３から支
持されている。また、各逆浸透膜エレメント３１は、３
００ｍ程度の水深を有する原水供給槽１７の下端部分に
配置されることにより、逆浸透に必要な静水圧を容易に
得ることができるようになっている。

【００３９】一方、揚水管３３は、生産水槽３２の天井
壁から上方に立設延長する、例えば鋼管あるいは二重構
造の薄肉鋼管の隙間にコンクリートを打設してなる管体
で、後者の場合、コンクリート中に適宜鉄筋やＰＣ鋼線
等の補強材を配設して、生産水槽３２から淡水を汲み上
げる際に外周から負荷される水圧に十分に耐え得るよう
な構造となっているとともに、上下の軸方向には複数の
ピアノ線が延長配設されて、軸方向にもプレストレスを
与えることができるようになっている。

【００４０】なお、これらのピアノ線や鋼管等を介して
地上から淡水化ユニット２３を原水供給槽１７の原水中
に吊り下げながら、溶接やコンクリートの打設作業によ
って揚水管３３を上方に順次打継ぎ形成して行くことに
より、淡水化ユニット２３を、原水供給槽１７の底部に
容易に沈設設置することができる。

【００４１】一方、逆浸透膜エレメント３１の下方に位
置して淡水を集積するための生産水槽３２は、例えば鋼
板で被覆したプレキャストコンクリート製のもので、淡
水化ユニット２３が所定の水深に設置された後に内部の
圧力を大気圧に保持しても、外周から負荷される静水圧
に十分の耐え得る強度を備え、また、これの内部には、
揚水ポンプ３４が設置されていて、この揚水ポンプ３４
を稼働することにより、これの上端が挿入装着されてい
る揚水管３３を介して大気中まで生産された淡水を汲み
上げることができるようになっている。

【００４２】さらに、この実施例の淡水化ユニット２３
によれば、例えばコンプレッサーを用いてエアリフト用
のエアを供給するための耐圧チューブからなる第１のエ
アリフト管４１及び第２のエアリフト管４２が設けられ
ている。

【００４３】ここで、第１のエアリフト管４１は、揚水
管３３に沿って延長配設されるとともに、その先端のノ
ズルが逆浸透膜エレメント３１の上方途中において揚水
管３３の内方に向かって開口しており、この先端ノズル
からエアを吹き込むことにより、吹き込んだエアの浮上
力に伴って、揚水管３３の内部の淡水を大気中まで押し
上げることができ、これによって揚水ポンプ３４による
淡水の汲み上げ作業を補完することができるようになっ
ている。

【００４４】また、第２のエアリフト管４２は、揚水管
３３に沿って延長配設された後、枝分かれして、その先
端開口が、逆浸透膜エレメント３１の下方における逆浸
透膜エレメント３１の外周と、原水供給槽１７を構成す
る内壁１９及び外壁２０の壁面との間の間隔部分に配置
され、ここからエアを吹き出すことにより、吹き出され
たエアの浮上作用によって、逆浸透膜エレメント３１の
外周面の清掃を行うことができるようになっている。

【００４５】さらに、各逆浸透膜エレメント３１を通過
した原水は、各々廃棄水管４３を流下して逆浸透膜エレ
メント３１の下方において、原水供給槽１７に放出され
る。

【００４６】そして、上述のような構成を有するこの実
施例の淡水化システム１０によれば、以下のようにして
海水の淡水化が行われる。

【００４７】すなわち、取り込み流路２９を介して所定
の海域から導入された原海水は、当該取り込み流路２９
における原海水の水位と、前処理槽２６における原水の
水位との間の落差すなわちヘッド差によって、前処理槽
２６に設置された前処理膜２７を通過して前処理槽２６
に貯留されるとともに、この前処理された原水は、連絡
管２５を介して原水供給槽１７に供給されて、この原水
供給槽１７内に原水が常時充填されている状態を保持す
る（図１参照）。

【００４８】そして、かかる状態から、各淡水化ユニッ
ト２３の揚水ポンプ３７を駆動して、各生産水槽３２の
内部の水を大気中まで汲み上げれば、生産水槽３２の内
部の水が除去されてゆき、やがて大気圧管３６や淡水集
水管３５の内部が大気圧下におかれることになり、これ
によって、逆浸透膜エレメント３１の中央に位置する淡
水集水管３５と、原水が接触する逆浸透膜エレメント３
１の外周部分との間には、当該逆浸透膜エレメント３１
が設置された水深に相当する静水圧分の圧力差が常時自
然な状態で生じていることになる（図４参照）。

【００４９】したがって、この圧力差を逆浸透圧とし
て、周囲の原水から淡水集水管３５に淡水が浸透製造さ
れて行くとともに、この生産水が生産水槽３２に集積さ
れ、揚水ポンプ３４によって揚水管３３を介して地上に
汲み上げられてゆくことになる。

【００５０】そして、揚水ポンプ３４による汲み上げ量
を調整することによって、逆浸透膜エレメント３１から
の淡水の浸透量と、揚水ポンプ３４による汲み上げ量が
平衡状態を保つことになり、これによって、安定した海
水の淡水化作業が行われることになる。

【００５１】一方、その一部を淡水集水管３５に浸透さ
せつつ逆浸透膜エレメント３１を通過した原水は、濃縮
された比重の高い廃棄水として廃棄水管４３を介して廃
棄水管４３を介して原水供給槽１７の下方に沈降してゆ
くとともに、内壁１９の下端部分に形成した連通開口１
８から貯蔵タンク１１内に流入して貯留され、このよう
にして貯蔵タンク１１に貯留された廃棄水は、前処理槽
２６における原水の水位との間のヘッド差によって、貯
蔵タンク１１内において、圧気貯蔵のための圧力を補償
する被圧水として機能することになる。

【００５２】なお、かかる廃棄水の貯蔵タンク１１への
流入は、貯蔵タンク１１に貯蔵した圧気を取り出してガ
スタービン発電等のための動力エネルギーとして消費す
る際の減圧工程おいては、貯蔵タンク１１内における水
位の上昇に伴って特にスムースに流入してゆくことにな
るが、廃棄水を押し出しながら圧送した圧気を貯蔵タン
ク１１に貯蔵してゆく、圧気貯蔵工程においても（図３
参照）、排出水貯留槽２２における貯留水の水位と、前
処理槽２６における原水の水位との間には、後述するよ
うに、所定の大きさのヘッド差が保持されることから、
かかるヘッド差によって、廃棄水は貯蔵タンク１１へ容
易に流入してゆくことになる。

【００５３】そして、この実施例の淡水化システム１０
によれば、逆浸透膜エレメント３１を通過して上述のよ
うに貯蔵タンク１１内に貯留された廃棄水は、地上ない
しは周囲の海域に容易に排出されて行くことになる。

【００５４】すなわち、貯留されていた圧気が消費され
て貯蔵タンク１１内が減圧され、原水供給槽１７から流
入して貯留されている廃棄水の水位が最高位にある状態
から、深夜電力等の余剰電力を使用して生成した圧縮空
気を送気管２１を介して貯蔵タンク１１内に圧送すれ
ば、その高い圧力により、貯蔵タンク１１内には、内部
の廃棄水を排出水貯留槽２２に押し上げて排出しながら
圧気が徐々に貯留されてゆくことになる。

【００５５】したがって、この実施例によれば、ＣＡＥ
Ｓタンクに圧気を貯蔵してゆく際の通常の圧気貯蔵工程
に組み込まれて、特別の動力を必要とすることなく、廃
棄水が排出水貯留槽２２に容易に押し上げられて排出さ
れてゆくことになる。

【００５６】そして、排出水貯留槽２２に貯留された廃
棄水は、排水手段として当該排出水貯留槽２２に設置さ
れた排水ポンプ等を駆動することにより、排水配管４４
を介して容易に排出処理することができ、また、かかる
排水ポンプ等による排出量を調整することにより、排出
水貯留槽２２内の水位が、前処理槽２６における原水の
水位より低くなるように容易に維持管理することができ
る。

【００５７】なお、例えば周囲の海水面の水位が、前処
理槽２６における原水の水位よりも低い場合には、例え
ば排出水貯留槽２２と周囲の海域とを連通する排水流路
を設け、自然流下方式によって廃棄水を排出するように
しても良い。

【００５８】また、上述のようにして排出水貯留槽２２
に貯留されている廃棄水は、淡水化処理された後の濃縮
された海水であるため、例えばリチウム吸着球等を混合
して、淡水化の副産物としてウラニウムやリチウム等を
得ることが可能になる。

【００５９】そして、このようにして、静水圧を利用し
た所定の大きさの圧力をそれぞれ必要とする圧気貯蔵タ
ンク１１と淡水化装置１２とを併存させた、この実施例
の淡水化システム１０によれば、これらの機能を組み合
わせて、効率の良い海水の淡水化作業を容易に行うこと
ができることになる。

【００６０】すなわち、揚水ポンプ３７により生産水槽
３２から大気中に淡水を汲み上げるための動力エネルギ
ーは、大気中において当該水深における静水圧と同様の
圧力を負荷して逆浸透法により淡水を得る際に必要な動
力エネルギーより遥かに少ないもので済むものと考えら
れ（海水の量の１／３の量の淡水を生産するものと考え
た場合、海中から淡水を揚水する動力は、大気中におい
て海水を加圧するための動力の１／３で済むものと考え
られる。）、また、逆浸透膜エレメント３１を通過して
圧気貯蔵タンク１１内に貯留されている廃棄水を排出水
貯留槽２２に汲み上げるための動力は、通常の圧気貯蔵
工程に組み込まれたものであって専用のものは必要とさ
れないことから、排出水貯留槽２２から周囲の海域に廃
棄水を排出するための排水ポンプの動力を考慮した場合
でも、全体として、従来の４０％〜５０％の動力で済む
ものと考えられる。

【００６１】なお、この発明は上記実施例の実施の態様
のものに限定されるものではなく、各請求項に記載され
た構成の範囲内において種々変更して採用することがで
きる。

【００６２】例えば、淡水化装置は、圧気貯蔵用タンク
の側壁内に組み込んで一体として設ける必要は必ずしも
なく、圧気貯蔵タンクと淡水化装置とを別の構造体とす
ることもでき、またこの発明は、海水を淡水化処理する
場合の他、汚水を淡水化処理する場合にも用いることが
できる。

【００６３】さらに、生産された淡水を汲み上げるため
の揚水手段は、揚水ポンプに限定されることなく使用す
ることができ、特に本発明においては、貯蔵タンク内に
圧気が貯留されていることから、エアーリフトによって
揚水手段を構成することが特に有効であると考えられ
る。

【００６４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
淡水化システム及び淡水化方法によれば、所定の水深に
設置した淡水化装置から浸透した淡水を汲み上げるだけ
の作業により、静水圧を利用しつつ、容易に海水や汚水
の淡水化を行ってゆくことができるとともに、高圧力の
被圧水をいずれも使用する、当該淡水化装置と水圧補償
方式の圧気貯蔵タンクとを併存させることにより、これ
らの機能を組み合わせて効率良く海水や汚水等の淡水化
を図ることができる。

【００６５】また、処置水槽を設けて、前処理した後の
原水から淡水化を行うようにすれば、不純物が除去され
て水質の安定した原水を逆浸透モジュールに供給するこ
とができ、これによって、逆浸透モジュールの保守、管
理が容易になるとともに、逆浸透膜の寿命を延長するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る淡水化システムの構
成を説明する断面図である。

【図２】この発明の一実施例に係る淡水化システムの構
成を説明する図１の上方から見た略示平面図である。

【図３】図１の淡水化システムにおいて、最も多くの圧
気が貯蔵されている状況の一例を示す断面図である。

【図４】この発明の一実施例に係る淡水化装置の構成を
説明する断面図である。

【図５】この発明の一実施例に係る淡水化装置の構成を
説明する、図４のＡ−Ａに沿った断面図である。

【図６】この発明の一実施例に係る淡水化装置の構成を
説明する、図４のＢ−Ｂに沿った断面図である。

【図７】この発明の一実施例に係る淡水化装置の構成を
説明する、図４のＣ−Ｃに沿った断面図である。

【符号の説明】

１０淡水化システム１１圧気貯蔵タンク１２淡水化装置１３側壁部１４円筒体１７原水供給槽１８連通開口（連通手段）２１送気管２２排出水貯留槽２３貯留水取出管２６前処理槽２７前処理膜３０淡水化ユニット３１逆浸透膜エレメント（逆浸透モジュール）３２生産水槽３３揚水管（揚水手段）３４揚水ポンプ（揚水手段）３５淡水集水管３６大気圧管４４排水配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005902 三井造船株式会社東京都中央区築地５丁目６番４号 (72)発明者林正夫千葉県我孫子市若松131−１ (72)発明者太田敬一東京都中野区中野１−15−８ (72)発明者小山内清潤東京都大田区羽田旭町11−１株式会社荏原製作所内 (72)発明者本山厚千葉県流山市駒木518−１三井建設株式会社技術研究所内 (72)発明者山口為久東京都中央区築地５−６−４三井造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンク内に送られる被圧水により貯蔵用
の圧力を補償しつつ圧気を貯蔵する水圧補償方式の貯蔵
タンクと、該貯蔵タンクに併設して設けられる淡水化装
置とからなる淡水化システムであって、前記淡水化装置
が、前記圧気貯蔵用の圧力に相当する圧力が静水圧によ
って得られる水深となるように形成された原水供給槽
と、該原水供給槽の内部において、逆浸透圧以上の水圧
が負荷される水深に設置された逆浸透モジュールと、該
逆浸透モジュールの淡水集水管に浸透した淡水を大気中
に汲み上げる揚水手段とからなり、かつ前記原水供給槽
と前記貯蔵タンクとを連通する連通手段を前記逆浸透モ
ジュールの設置位置の下方に備えることを特徴とする淡
水化システム。
【請求項２】前記淡水化装置が、前記淡水集水管と大
気とを連通して、前記淡水集水管に大気を供給する大気
圧管をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の
淡水化システム。
【請求項３】前記貯蔵タンクの上方には、圧気を貯蔵
する際に前記貯蔵タンクから押し出される排出水を貯留
する貯留槽を設け、かつ該貯留槽には、前記排出水を排
出して当該貯留槽内の水位を前記原水供給槽に送られる
原水の水位より下方に維持して所定の水頭差を保持する
ための排水手段を設けることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の淡水化システム。
【請求項４】前記原水供給槽の上端を前処置水槽と連
通し、該前処置水槽において前処理膜により処理された
後の原水を、前記原水供給槽に供給するようにしたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
淡水化システム。
【請求項５】タンク内に送られる被圧水により貯蔵用
の圧力を補償しつつ圧気を貯蔵する水圧補償方式の貯蔵
タンクに併設して設けた原水供給槽の内部において、逆
浸透圧以上の水圧が負荷される水深に逆浸透モジュール
を設置し、該逆浸透モジュールの淡水集水管に浸透した
淡水を大気中に汲み上げて、前記淡水集水管の内圧と前
記逆浸透モジュールの周囲の水圧との間に圧力差を生じ
させ、この圧力差を逆浸透圧として、海水や汚水の淡水
化を図るとともに、前記逆浸透モジュールを通過した後
の比重の大きな廃棄水を、前記逆浸透モジュールの下方
において前記原水供給槽と前記貯蔵タンクとを連通する
連通手段から、前記貯蔵タンクに被圧水として流入さ
せ、流入したこの廃棄水を、前記貯蔵タンクに圧気を供
給貯蔵する際の排出水として上方に排出することを特徴
とする淡水化方法。