特許 6209013 飲料水製造装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209013

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】飲料水製造装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/46 20060101AFI20170925BHJP

   C02F 1/469 20060101ALI20170925BHJP

   B01D 61/02 20060101ALI20170925BHJP

   B01D 61/44 20060101ALI20170925BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20170925BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20170925BHJP

   B01D 9/02 20060101ALI20170925BHJP

   B01D 61/46 20060101ALI20170925BHJP

   C02F 1/04 20060101ALI20170925BHJP

   C02F 1/68 20060101ALI20170925BHJP

   C02F 1/50 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/46 Z

   C02F1/46 103

   C02F1/46 A

   B01D61/02 500

   B01D61/44 500

   B01D61/44 520

   B01D61/58

   C02F1/44 G

   B01D9/02 601B

   B01D9/02 602A

   B01D9/02 602E

   B01D9/02 615Z

   B01D9/02 619Z

   B01D61/46 500

   C02F1/04 Z

   C02F1/68 510B

   C02F1/68 520B

   C02F1/68 520D

   C02F1/68 530A

   C02F1/68 540D

   C02F1/68 540E

   C02F1/50 510A

   C02F1/50 520B

   C02F1/50 531M

   C02F1/50 540B

   C02F1/50 550D

   C02F1/50 560E

   C02F1/68 540G

   B01D9/02 601C

   B01D9/02 620

   B01D9/02 625E

   C02F1/04 A

   C02F1/50 560A

   C02F1/50 560F

   C02F1/50 560Z

   C02F1/68 540Z

   B01D9/02 608B

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-159915(P2013-159915)

(22)【出願日】2013年7月31日

(65)【公開番号】特開2015-29933(P2015-29933A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年7月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】堀添 浩司

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和久

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 嘉晃

(72)【発明者】

【氏名】田畑 雅之

(72)【発明者】

【氏名】岩橋 英夫

(72)【発明者】

【氏名】松井 克憲

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１４０８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９７６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７２３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５６４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００５５９５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２１３７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３３８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６７７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９０２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２６２１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６１４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４６− １／４８

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ １／０２− １／１８

Ｂ０１Ｄ ９／００− ９／０４

Ｃ０２Ｆ １／６６− １／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

淡水を供給する淡水ラインから分岐される分岐ラインと、
前記分岐ラインに塩化ナトリウムを供給する塩化ナトリウム供給部と、
前記塩化ナトリウムが供給された淡水を電気分解して、この電気分解で発生した塩素を含む塩素含有水とする電気分解部と、
前記塩素含有水を、淡水ラインの淡水に合流する合流ラインと、を備えると共に、
さらに、
前記淡水が淡水化部により原水中の塩分が除去された淡水であり、
前記淡水化部により原水中の塩分が濃縮された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残存イオンを有価物として回収し、塩分除去水とする反応晶析部と、
前記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部と、
前記固液分離された塩化ナトリウムを、前記塩化ナトリウム供給部に供給する塩化ナトリウム供給ラインと、
前記回収した有価物を、前記有価物供給部に供給する有価物供給ラインとを備えることを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記電気分解部の後流側で、有価物を供給する有価物供給部を備え、前記塩素含有水に有価物を供給した後、前記淡水と合流することを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記塩素含有水を合流した淡水中の残留塩素濃度を計測する塩素計を備えることを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記固液分離された前記塩化ナトリウムを用い、水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸を得る電気化学処理部と、
前記水酸化ナトリウム水溶液を前記反応晶析部に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備えることを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項5】

請求項１において、
前記塩酸を前記反応晶析部に供給する塩酸供給ラインを備えることを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項6】

請求項１において、
前記電気透析部が、イオン選択性を有する膜を備えることを特徴とする飲料水製造装置。

【請求項7】

淡水を供給する淡水ラインから分岐された淡水に、塩化ナトリウムを供給する塩化ナトリウム供給工程と、
前記塩化ナトリウムが供給された淡水を電気分解して、この電気分解で発生した塩素を含む塩素含有水とする電気分解工程と、を有し、
前記塩素含有水を、淡水ラインの淡水に合流して飲料水を製造すると共に、
さらに、前記淡水が淡水化部により原水中の塩分が除去された淡水であり、
前記淡水化部により原水中の塩分が濃縮された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残存イオンを有価物として回収し、塩分除去水とする反応晶析工程と、
前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、
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工程と、
前記固液分離された塩化ナトリウムを、前記塩化ナトリウム供給部に供給する塩化ナトリウム供給工程と、
前記回収した有価物を、前記有価物供給部に供給する有価物ナトリウム供給工程と、を有することを特徴とする飲料水製造方法。

【請求項8】

請求項７において、
前記電気分解部の後流側で、有価物を供給する有価物供給工程を備え、前記塩素含有水に有価物を供給した後、前記淡水と合流することを特徴とする飲料水製造方法。

【請求項9】

請求項７において、
前記塩素含有水を合流した淡水中の残留塩素濃度を計測することを特徴とする飲料水製造方法。

【請求項10】

請求項７において、
前記固液分離された前記塩化ナトリウムを用い、水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸を得る電気化学処理工程と、
前記水酸化ナトリウム水溶液を前記反応晶析工程に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給工程とを有することを特徴とする飲料水製造方法。

【請求項11】

請求項７において、
前記塩酸を前記反応晶析工程に供給する塩酸供給工程とを有することを特徴とする飲料水製造方法。

【請求項12】

請求項７において、
前記電気透析工程において、イオン選択性を有する膜を用いることを特徴とする飲料水製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飲料水製造装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、淡水化処理として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。

【0003】

逆浸透膜装置で得られた淡水を飲料水として供給する際、次亜塩素酸含有の要求がある場合には、次亜塩素酸カルシウム（Ｃａ(ＣｌＯ)₂：さらし粉）やＣａ(ＯＨ)₂、ＣａＣＯ₃等を添加することで、ミネラル分及び次亜塩素酸を含有させている。

【0004】

また、次塩素酸の生成には、塩素ガスと海水とを効率よく接触させる必要があり、複雑な装置構成となる（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

また、海水中の塩分を電気透析により脱塩しつつ、酸、アルカリ、塩素を製造し、脱塩液を逆浸透膜装置に供給することで、薬剤調達や貯蔵を簡略化でき、逆浸透膜装置の低動力化を図る淡水化の提案がある（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第２８８７１０５号公報

【特許文献2】特開平６-２６２１７２号公報

【特許文献3】特開２０１２−６１４０２号（特許第５２３８７７８号）公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、従来のような薬剤を別途購入する場合には、飲料水の製造において、飲料水製造のランニングコストが増加する、という問題がある。また、上述した特許文献２及び３では、以下のような問題がある。

【0008】

特許文献２の提案では、前処理前の海水に次亜塩素酸を注入するため、海水中に含有する有機物と次亜塩素酸とが反応して、有害なトリハロメタン類が生成しやすい、という問題がある。また、前処理において、次塩素酸を導入するので、淡水化処理の際の逆浸透膜装置の膜劣化が、促進される、という問題がある。

【0009】

特許文献３の提案では、逆浸透膜装置の低動力化を実現するためには、電気透析での脱塩率が大きいほど効果が生じるが、その分、電気透析装置で多大な電力消費が必要となり、かつ大量の塩酸、水酸化ナトリウムが生成してしまう、という問題がある。この余剰の塩酸、水酸化ナトリウムは、互いに混合して中和処理して塩水にして廃棄することになる、という問題がある。

【0010】

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、淡水（純水）に塩素を含有する際、簡易な方法で飲料水を製造することができる飲料水製造装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決する第１の発明は、淡水を供給する淡水ラインから分岐される分岐ラインと、前記分岐ラインに塩化ナトリウムを供給する塩化ナトリウム供給部と、前記塩化ナトリウムが供給された淡水を電気分解して、この電気分解で発生した塩素を含む塩素含有水とする電気分解部と、前記塩素含有水を、淡水ラインの淡水に合流する合流ラインと、を備えると共に、さらに、前記淡水が淡水化部により原水中の塩分が除去された淡水であり、前記淡水化部により原水中の塩分が濃縮された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残存イオンを有価物として回収し、塩分除去水とする反応晶析部と、前記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部と、前記固液分離された塩化ナトリウムを、前記塩化ナトリウム供給部に供給する塩化ナトリウム供給ラインと、前記回収した有価物を、前記有価物供給部に供給する有価物供給ラインとを備えることを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0012】

本発明によれば、塩化ナトリウムを用いた電気分解により所定濃度の遊離塩素含有水とすることができ、安定して飲料水を製造できる。

【0013】

また、本発明によれば、淡水化処理した淡水に所定量の塩素を含有する際、塩分濃縮水から得られた塩化ナトリウムを供給することができ、従来のように別途外部から塩素ガスを用いることなく、淡水化設備内で塩素原料を賄うことができる。

【0014】

第２の発明は、第１の発明において、前記電気分解部の後流側で、有価物を供給する有価物供給部を備え、前記塩素含有水に有価物を供給した後、前記淡水と合流することを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0015】

本発明によれば、塩素含有水に有価物を供給することで、例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等を含む有価物含有飲料水を製造できる。

【0016】

第３の発明は、第１の発明において、前記塩素含有水を合流した淡水中の残留塩素濃度を計測する塩素計を備えることを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0017】

本発明によれば、塩素含有水を淡水に合流した後、飲料水として最適な残留塩素濃度とすることができる。

【0018】

第４の発明は、第１の発明において、前記固液分離された前記塩化ナトリウムを用い、水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸を得る電気化学処理部と、前記水酸化ナトリウム水溶液を前記反応晶析部に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインを備えることを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0019】

本発明によれば、反応晶析部でアルカリ条件での薬剤として、水酸化ナトリウム水溶液をオンサイトで供給することができ、アルカリ条件の晶析反応によりマグネシウム塩を回収することができる。

【0020】

第５の発明は、第１の発明において、前記塩酸を前記反応晶析部に供給する塩酸供給ラインとを備えることを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0021】

本発明によれば、反応晶析部で酸性条件での薬剤として、塩酸をオンサイトで供給することができ、酸性条件の晶析反応によりカルシウム塩を回収することができる。

【0022】

第６の発明は、第１の発明において、前記電気透析部が、イオン選択性を有する膜を備えることを特徴とする飲料水製造装置にある。

【0023】

本発明によれば、電気透析部において、任意のイオンを選択できる選択性膜を用いることで、１価イオンと、２価イオンとの選択が可能となる。

【0024】

第７の発明は、淡水を供給する淡水ラインから分岐された淡水に、塩化ナトリウムを供給する塩化ナトリウム供給工程と、前記塩化ナトリウムが供給された淡水を電気分解して、この電気分解で発生した塩素を含む塩素含有水とする電気分解工程と、を有し、前記塩素含有水を、淡水ラインの淡水に合流して飲料水を製造すると共に、さらに、前記淡水が淡水化部により原水中の塩分が除去された淡水であり、前記淡水化部により原水中の塩分が濃縮された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残存イオンを有価物として回収し、塩分除去水とする反応晶析工程と、前記濃縮かん水を蒸発晶析する蒸発晶析工程と、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工程と、前記固液分離された塩化ナトリウムを、前記塩化ナトリウム供給部に供給する塩化ナトリウム供給工程と、前記回収した有価物を、前記有価物供給部に供給する有価物ナトリウム供給工程と、を有することを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0025】

本発明によれば、塩化ナトリウムを用いて電気分解により所定濃度の遊離塩素含有水とすることができ、安定して飲料水を製造できる。また、電気分解部には主として淡水と塩化ナトリウムのみ供給されるため、該電気分解部の電極表面へのスケール付着を防止でき、メンテナンス頻度を大幅に低減できる。

【0026】

また、本発明によれば、淡水化処理した淡水に所定量の塩素を含有する際、塩分濃縮水から得られた塩化ナトリウムを供給することができ、従来のように別途外部から塩素ガスを用いることなく、淡水化設備内で塩素原料を賄うことができる。

【0027】

第８の発明は、第７の発明において、前記電気分解部の後流側で、有価物を供給する有価物供給工程を備え、前記塩素含有水に有価物を供給した後、前記淡水と合流することを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0028】

本発明によれば、塩素含有水に有価物を供給することで、例えばカルシウム塩、マグネシウム塩等を含む有価物含有飲料水を製造できる。

【0029】

第９の発明は、第７の発明において、前記塩素含有水を合流した淡水中の残留塩素濃度を計測することを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0030】

本発明によれば、塩素含有水を淡水に合流した後、飲料水として最適な残留塩素濃度とすることができる。

【0031】

第１０の発明は、第７の発明において、前記固液分離された前記塩化ナトリウムを用い、水酸化ナトリウム水溶液及び塩酸を得る電気化学処理工程と、前記水酸化ナトリウム水溶液を前記反応晶析工程に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給工程とを有することを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0032】

本発明によれば、反応晶析部でアルカリ条件での薬剤として、水酸化ナトリウム水溶液をオンサイトで供給することができ、アルカリ条件の晶析反応によりマグネシウム塩を回収することができる。

【0033】

第１１の発明は、第７の発明において、前記塩酸を前記反応晶析工程に供給する塩酸供給工程とを有することを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0034】

本発明によれば、反応晶析部で酸性条件での薬剤として、塩酸をオンサイトで供給することができ、酸性条件で炭酸成分を除去することで、炭酸カルシウムの析出を抑制し、水酸化マグネシウムを高純度で回収することができる。

【0035】

第１２の発明は、第７の発明において、前記電気透析工程が、イオン選択性を有する膜を備えることを特徴とする飲料水製造方法にある。

【0036】

本発明によれば、電気透析部において、任意のイオンを選択できる選択性膜用いることで、１価イオンと、２価イオンとの選択が可能となる。

【発明の効果】

【0037】

本発明によれば、塩化ナトリウムを淡水に供給し、電気分解により塩素を含む塩素含有水を簡易に製造でき、この塩素含有水を淡水と混合することで、所望の濃度の塩素を含む飲料水を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る他の飲料水製造装置の概略図である。

【図3】図３は、本発明の第２の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図4】図４は、本発明の第３の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図5】図５は、本発明の第４の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図6】図６は、本発明の第４の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。

【図8】図８は、本発明の第４の実施の形態に係る電気透析部のイオン交換膜のイオン透過性を示す膜配置図である。

【図9】図９は、本発明の第４の実施の形態に係る電気透析部のイオン交換膜のイオン透過性を示す膜配置図である。

【図10】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る電気透析部のイオン交換膜のイオン透過性を示す膜配置図である。

【図11】図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る電気透析部のイオン交換膜のイオン透過性を示す膜配置図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

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飲料水製造装置の構成は、適宜組み合わせて実施可能である。

【0040】

（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飲料水製造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他の飲料水製造装置の概略図である。
図１に示すように、飲料水製造装置１０Ａは、淡水（純水）５０を供給する淡水ラインＬ₁₁から分岐される分岐ラインＬ₂₁と、分岐ラインＬ₂₁に塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を供給する塩化ナトリウム供給部５１と、塩化ナトリウムが供給された淡水を電気分解して、この電気分解で発生した塩素を含む塩素含有水とする電気分解部５２と、塩素含有水を、淡水ラインＬ₁₁の淡水５０に合流する合流ラインＬ₂₂と、を備える。

【0041】

電気分解部５２は、透過水の一部を分岐した分岐水に、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を供給し、この塩化ナトリウム混合液を電気分解により、遊離塩素（次亜塩素酸）濃度が１０００ｐｐｍ程度を含む塩素含有水を製造するものである。

【0042】

有価物供給部５３は、塩素含有水に有価物５４としてミネラル分（カルシウム塩（Ｃａ塩）、マグネシウム塩（Ｍｇ塩）等の有価物を所定量供給する。
この供給量は、目的とする飲料水中に含まれる所望濃度となるように調整して添加される。

【0043】

このミネラル分を添加する場合には、電気分解の後流側としている。

【0044】

飲料水に適用する淡水としては、海水を淡水化した淡水、工業用水を水処理して純水としたもの等、特に限定されるものではない。

【0045】

合流ラインＬ₂₂の後流側には、塩素を計測する塩素計５６が設けられており、飲料水５５中の残留塩素を所定値となるように監視している。

【0046】

従来では、飲料水として所定の塩素含有水とする場合、塩素ガスを用いているが、本発明では、塩化ナトリウムを用いるため、安定して遊離塩素含有飲料水を製造することができる。

【0047】

図２の飲料水製造装置１０Ｂは、淡水化装置１２を用いて淡水Ｗ₁₁を得ている。
淡水化装置１２は、供給海水Ｗを蒸留し、供給海水Ｗ中の塩分が除去された淡水Ｗ₁₁を得ると共に、供給海水Ｗ中の塩分が濃縮された塩分濃縮水Ｗ₁₂を得る。また、淡水化装置１２は、ラインＬ₁₂を介して淡水Ｗ₁₁を飲料水として排出すると共に、ラインＬ₁₃を介して塩分濃縮水Ｗ₁₂を排水Ｗ₂₀として排出する。淡水化装置１２としては、特に限定されるものではないが、蒸発法以外に、逆浸透膜装置を用いた膜分離法等を適用することができる。

【0048】

ここで、逆浸透膜装置としては、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Ｗ_１１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。

【0049】

逆浸透膜装置の逆浸透膜としては、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。

【0050】

よって、供給海水Ｗを逆浸透膜装置で淡水化処理した淡水Ｗ₁₁を用いる場合、脱塩されているので、電気分解部５２において、前処理をせずに、電気分解でのスケール生成を抑制できる。また、逆浸透膜装置で淡水化した淡水を用いる場合には、有機物がほとんど含まれておらず、トリハロメタン類等の副生成がほとんどないものとなる。

【0051】

本発明によれば、塩化ナトリウムを用いて電気分解により所定濃度の遊離塩素含有水とすることができ、安定して飲料水を製造できる。また、電気分解部には主として淡水と塩化ナトリウムのみ供給されるため、該電気分解部の電極表面へのスケール付着を防止でき、メンテナンス頻度を大幅に低減できる。

【0052】

表１は、図２の飲料水製造ラインにおいて、各ラインのポイントで、ナトリウム（Ｎａ）分、塩素（Ｃｌ）分、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）分、総溶解固形物（ＴＤＳ）について、計測した一例を示す。ポイント１及び５は、淡水ラインＬ₁₁の淡水Ｗ₁₁であり、ポイント２は分岐ラインＬ₂₁に分岐した淡水Ｗ₁₁であり、ポイント３は塩化ナトリウムの供給ラインであり、ポイント４は塩素が含有された合流前の合流ラインＬ₂₂の塩素含有水であり、ポイント６は塩素が含有された合流後の淡水ラインＬ₁₁の塩素含有水と淡水Ｗ₁₁との混合水である。

【表1】

【0053】

ポイント４に示すように、遊離塩素濃度が１０００ｐｐｍであり、ポイント６に示すように、混合水は０．４９ｐｐｍである。なお、所望の塩素濃度をする場合、電気分解部５２への淡水Ｗ１１の分岐比の調整、塩化ナトリウムの供給量の調整及び電気分解部５２での電流条件の調整により適宜設定する。

【0054】

本実施形態によれば、逆浸透膜装置での淡水化処理された淡水Ｗ₁₁から、安全な塩化ナトリウム（ＮａＣｌ塩）を用い、電気分解部５２での電極表面のスケール析出を抑制しつつ、遊離塩素を含む飲料水を安定して製造することができる。

【0055】

ここで、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）供給部５２に供給する塩化ナトリウムは、淡水化処理の際の塩分濃縮水Ｗ₁₂から晶析処理された塩化ナトリウム（固体）を用いることができる。これにより外部から薬剤を購入することなく、飲料水を製造することができる。

【0056】

また、有価物供給部５３から供給するミネラル分の有価物も塩分濃縮水Ｗ₁₂から回収される有価物（Ｃａ塩、Ｍｇ塩等）を用いることができる。これにより外部から有価物の添加のための薬剤を購入することなく、飲料水を製造することができる。

【0057】

（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飲料水製造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飲料水製造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飲料水製造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。

【0058】

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る飲料水製造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飲料水製造装置１０Ｃは、図２に示す飲料水製造装置１０Ｂにおいて、淡水化部である逆浸透膜１２ａを有する逆浸透膜装置１２Ａにより供給海水Ｗの塩分が濃縮された塩分濃縮水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中の残存イオンを有価物５４として回収し、塩分除去水とする反応晶析部２３と、濃縮かん水Ｗ₁₃を蒸発晶析する蒸発晶析部２１と、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、固液分離された塩化ナトリウム(ＮａＣｌ)３４を、塩化ナトリウム供給部５１に供給する塩化ナトリウム供給ラインＬ₅₀と、反応晶析部２３で回収した有価物（Ｃａ塩、Ｍｇ塩）５４を、有価物供給部５３に供給する有価物供給ラインＬ₅₁とを備える。

【0059】

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。

【0060】

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１７として排出される。

【0061】

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））３４を得ると共に、蒸発水Ｗ₁₅を得る。また、蒸発晶析部２１からの蒸発水Ｗ₁₅は、供給ラインＬ₃₅及び供給ラインＬ₁₂を介して淡水Ｗ₁₁と合流し、飲料水５５となる。また、蒸発晶析部２１は、ラインＷ₁₉を介して蒸発水Ｗ_1５を冷却晶析部２４に供給する。

【0062】

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。

【0063】

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）３４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を介して排出される。
また、分離された塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム供給部５１に塩化ナトリウム供給ラインＬ₅₀を介して供給する。

【0064】

反応晶析部２３は、反応晶析法により多価のイオンを有価物５４として晶析させる。
例えばカルシウム塩(Ｃａ塩)を晶析させる場合には、アルカリ条件、酸性条件により有価物（硫酸カルシウム、炭酸カルシウム等）５４として回収する。

【0065】

ここで、アルカリ条件での晶析反応は、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）等を薬剤として用いる。酸性条件での晶析反応は、例えば硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸（ＨＣｌ）等を薬剤として用いる。
ここで、硫酸、塩酸を用いて、水酸化マグネシウム回収前に供給するのは、希釈かん水Ｗ₁₄のｐＨを下げ、下記反応式（１）、（２）により、同水中の炭酸成分を揮発・除去することで、炭酸カルシウムの析出を抑制するようにしている。これにより酸化マグネシウムを高純度で回収することができる。
Ｃａ(ＨＣＯ₃)₂＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＣＯ₂↑・・・（１）
Ｃａ(ＨＣＯ₃)₂＋Ｈ₂ＳＯ₄→ＣａＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＣＯ₂↑・・・（２）

【0066】

反応晶析部２３で、まずＣａ塩を反応晶析により有価物５４として回収した後、アルカリ条件でＭｇ塩を有価物５４として回収する。

【0067】

有価物５４を回収した脱塩水は、排水１７として処理される。また、一部は循環水として、逆浸透膜装置１２の入り口側に戻すようにして、再利用するようにしもよい。この際、循環水中のホウ素を、イオン交換法や吸着法によって捕集・除去するようにしてもよい。また、ホウ素を吸着及び／又はイオン交換によって捕集する以外としては、例えば電気透析法により除去するようにしてもよい。

【0068】

本実施形態によれば、逆浸透膜装置１２Ａからの塩分濃縮水Ｗ₁₂から、塩化ナトリウム３４を回収し、これを塩化ナトリウム供給部５１に供給することで、オンサイトで塩素含有水を製造することができる。また、希釈かん水Ｗ₁₄中に残存する多価のイオンを反応晶析部２３で有価物（Ｃａ塩、Ｍｇ塩）５４として回収することで、オンサイトで有価物５４を供給できミネラル分が含む塩素含有水を製造することができる。

【0069】

次に、本実施の形態に係る飲料水製造装置１０Ｃの全体動作について説明する。
逆浸透膜装置１２に供給された供給海水Ｗは、淡水化処理により供給海水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とになる。淡水Ｗ₁₁は、供給ラインＬ₁₂を介して排出され、一部が分岐されて塩化ナトリウム供給部５１で塩化ナトリウムを供給し、電気分解部５２で電気分解することで、遊離塩素を含有する塩素含有水を得る。また、有価物５４であるミネラル分も添加され、所望のミネラル分を含む飲料水５５を得る。この際、塩素計５６で残留塩素を計測している。
逆浸透膜装置１２からの塩分濃縮水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。

【0070】

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。
蒸発晶析部２１及び固液分離部２２で分離された塩化ナトリウム３４は、塩化ナトリウム供給部５１に塩化ナトリウム供給ラインＬ₅₀を介してオンサイトで供給し、電気分解部５２で塩素含有水を製造する。

【0071】

電気透析部１３からの希釈かん水Ｗ₁₄は、反応晶析部２３に送られ、反応晶析法により多価のイオンを晶析させる。
この反応晶析により、多価のイオンである例えばカルシウム塩(Ｃａ塩)と、マグネシウム塩が有価物５４として回収される。この回収された有価物（Ｃａ塩、Ｍｇ塩）５４は、有価物供給ラインＬ₅₁を介して、有価物供給部５３にオンサイトで供給される。

【0072】

したがって、本実施形態の飲料水製造装置１０Ｃ及び方法によれば、淡水Ｗ₁₁に塩素を含ませる際、淡水化した後の塩分濃縮水Ｗ₁₂を用いて、塩化ナトリウム３４を製造し、これを用いて、分岐した淡水Ｗ₁₁に供給した後電気分解部５２で電気分解により塩素含有水を製造すると共に、塩分濃縮水Ｗ₁₂からの有価物であるＣａ塩、Ｍｇ塩等の有価物５４をオンサイトで塩素含有水に供給することができ、所望の組成の飲料水を安定して安価に製造することができる。

【0073】

（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飲料水製造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飲料水製造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飲料水製造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。

【0074】

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。
図４に示すように、本実施の形態に係る飲料水製造装置１０Ｄは、第２の実施形態の飲料水製造装置１０Ｃにおいて、さらに供給海水Ｗ中に含まれる濁質を除去して前処理水Ｗ₁₀とする前処理装置１１と、固液分離された塩化ナトリウムを溶解する溶解部２９と、溶解された塩化ナトリウム水溶液を用い、塩酸３２及び水酸化ナトリウム水溶液３３を得る電気化学処理部３０と、得られた塩酸３２を、反応晶析部２３に供給する塩酸供給ラインＬ₂₅と、得られた水酸化ナトリウム水溶液３３を反応晶析部２３に供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ₂₂とを備える。
また、電気透析部１３から蒸発晶析部２１に濃縮かん水Ｗ₁₃を供給する供給ラインＬ₁₅から、濃縮かん水Ｗ₁₃を排出する排出ラインＬ₃₁が設けられると共に、電気透析部１３から反応晶析部２３に希釈かん水Ｗ₁₄を供給する供給ラインＬ₁₄から、希釈かん水Ｗ₁₄を排出する排出ラインＬ₃₂が設けられている。

【0075】

溶解部２９は、分離された塩化ナトリウムの一部を用いて、淡水Ｗ₁₁により溶解し、塩化ナトリウム水溶液を得る。この溶解には淡水化処理により得られた淡水Ｗ₁₁と、蒸発水Ｗ₁₅とが供給ラインＬ₃₃によりいずれか一方又は両方から供給されている。溶解された塩化ナトリウム水溶液は、供給ラインＬ₂₃を介して電気化学処理部３０へ供給される。

【0076】

電気化学処理部３０は、供給された塩化ナトリウム水溶液を用いて、例えば電気分解又は電気透析等の電気化学処理により、塩酸３２及び水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液３３を得る。

【0077】

反応晶析部２３で有価物５４を製造する際、塩化ナトリウムを電気分解処理により得られた塩酸３２と水酸化ナトリウム水溶液３３とを用いて、晶析反応の薬剤として用いることで、外部から薬剤を購入することが不要となる。

【0078】

なお、図示しないが、は、淡水Ｗ₁₁を排出する供給ラインＬ₁₂に、塩酸３２を供給する塩酸供給ラインと、水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインとを接続して、飲料水のｐＨの調整を行うようにしてもよい。

【0079】

さらに、淡水化装置のプラント停止の際における逆浸透膜装置１２の洗浄用として、塩酸３２及び水酸化ナトリウム水溶液３３を供給するために、塩酸３２を供給する塩酸供給ライン及び水酸化ナトリウム水溶液３３を供給する水酸化ナトリウム水溶液供給ラインとを所定の洗浄ラインに接続されるようにしても良い。

【0080】

また、濃縮かん水Ｗ₁₃を排出する排出ラインＬ₃₁と、希釈かん水Ｗ₃₂を排出する排出ラインＬ₃₂とを設けるので、塩化ナトリウム塩および有価物（Ｃａ塩、Ｍｇ塩）５４の生産量を調整することができる。
これにより、逆浸透膜装置１２や電気透析部１３での消費動力を変えることなく、塩化ナトリウム３４及び有価物５４の生産量の調整を行うことができるようになり、晶析での蒸気消費量や薬剤コストを最適化できる。
また、濃縮かん水Ｗ₁₃と希釈かん水Ｗ₁₄との割合としては、特に限定されるものではないが、１．５〜２．０：８．５〜８．０程度とするのが好ましい。

【0081】

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る飲料水製造装置について説明する。以下においては、上記第１乃至３の実施の形態に係る飲料水製造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飲料水製造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。

【0082】

図５乃至７は、第４の実施の形態に係る飲料水製造装置の概略図である。
図５乃至７に示すように、本実施の形態に係る飲料水製造装置１０Ｅ、Ｆ、Ｇは、反応晶析部を第１の反応晶析部２３Ａと第２の反応晶析部２３Ｂとを具備し、第１の反応晶析部２３Ａでは、得られた塩酸３２を塩酸供給ラインＬ₂₅から供給し、Ｃａ塩の晶析を行うようにしている。また、第２の反応晶析部２３Ｂでは、得られた水酸化ナトリウム水溶液３３を水酸化ナトリウム水溶液供給ラインＬ₂₆から供給し、Ｍｇ塩の晶析を行うようにしている。

【0083】

先ず、図８〜１１を用いて電気透析膜のイオン透過性の性質の相違によるイオン透過の様子を模式的に説明する。

【0084】

図８は、１価イオン選択性陽イオン交換膜（ＣＳ）と１価イオン選択性陰イオン交換膜（ＡＳ）とを交互に配したものである。
この場合、１価のＮａイオンとＫイオンとが透過してＮａイオンとＫイオンとＣｌイオンとを含む濃縮かん水１となり、希釈かん水１には、２価のＣａイオンと、Ｍｇイオン及びＳＯ₄イオンがとどまる。

【0085】

図９は、陽イオン交換膜（Ｃ）と１価イオン選択性陰イオン交換膜（ＡＳ）とを交互に配したものである。
この場合、１価のＮａイオン及びＫイオン、２価のＣａイオン及びＭｇイオンが透過して、ＣａイオンとＭｇイオンＮａイオンとＫイオンとＣｌイオンとを含む濃縮かん水１となり、希釈かん水１には、２価のＳＯ₄イオンがとどまる。

【0086】

図１０は、１価イオン選択性陰イオン交換膜（ＡＳ）の間に、１価イオン選択性陽イオン交換膜（ＣＳ）と、陰イオン交換膜（Ａ）と、陽イオン交換膜（Ｃ）とを配したものである。
この場合、希釈かん水１では、１価のＮａイオンとＫイオンとが透過され、２価のＣａイオンと、Ｍｇイオン及びＳＯ₄イオンがとどまる。濃縮かん水１は、１価のＮａイオンとＫイオンとが流入され、ＮａイオンとＫイオンとＣｌイオンと硫酸イオンとを含む。希釈かん水２からは、１価のＮａイオンとＫイオンとが排出される。濃縮かん水２には、１価のＮａイオンとＫイオンと２価のＣａイオンとＭｇイオンとＣｌイオンとが流入される。

【0087】

図１１は、１価イオン選択性陰イオン交換膜（ＡＳ）の間に、１価イオン選択性陽イオン交換膜（ＣＳ）と、１価イオン選択性陰イオン交換膜（ＡＳ）と、陽イオン交換膜（Ｃ）とを配したものである。
この場合、希釈かん水１では、１価のＮａイオンとＫイオンとが透過され、２価のＣａイオンと、Ｍｇイオン及びＳＯ₄イオンがとどまる。濃縮かん水１は、１価のＮａイオンとＫイオンとが流入され、ＮａイオンとＫイオンとＣｌイオンとを含む。希釈かん水２では、１価のＮａイオンとＫイオンとが排出され、硫酸イオンがとどまる。濃縮かん水２は、１価のＮａイオンとＫイオンと２価のＣａイオンとＭｇイオンとが流入され、ＣａイオンとＭｇイオンＮａイオンとＫイオンとＣｌイオンとを含む。

【0088】

これらのイオン透過性によるイオン透過の相違を表２に示す。

【0089】

【表2】

【0090】

図８に示すイオン透過性の電気透析部１３とする場合には、図５に示す構成とすることが好ましい。
図５は、希釈かん水Ｗ₁₄の供給ラインＬ₁₄に第１の反応晶析部２３Ａと第２の反応晶析部２３Ｂとを配置している。
図８では、希釈かん水Ｗ₁₄を第１の反応晶析部２３Ａで晶析させて先ず、Ｃａ塩を得る。ついで、第２の反応晶析部２３Ｂで晶析させてＭｇ塩を得る。

【0091】

図９に示すイオン透過性の電気透析部１３とする場合には、図６に示す構成とすることが好ましい。
図６は、濃縮かん水Ｗ₁₃の供給ラインＬ₁₅に第１の反応晶析部２３Ａと第２の反応晶析部２３Ｂとを配置している。
図９では、希釈かん水Ｗ₁₄を第１の反応晶析部２３Ａで晶析させて先ず、Ｃａ塩を得る。ついで、第２の反応晶析部２３Ｂで晶析させてＭｇ塩を得る。
この場合には、濃縮かん水Ｗ₁₃中から硫酸イオンが除去されるのが好ましい。

【0092】

図１０及び図１１示すイオン透過性の電気透析部１３とする場合には、図７に示す構成とすることが好ましい。
図７は、濃縮かん水Ｗ₁₃の供給ラインＬ₁₅を２本として、濃縮かん水Ｗ_13Aの供給ラインＬ_15Aと、濃縮かん水Ｗ_13Bの供給ラインＬ_15Bとしており、濃縮かん水Ｗ_13Aの供給ラインＬ_15Aは蒸発晶析部２１に接続され、蒸発晶析する。
これに対し濃縮かん水Ｗ_13Bの供給ラインＬ_15Bは、第１の反応晶析部２３Ａに接続され、その後第２の反応晶析部２３Ｂに接続される配置している。
図７に示す構成では、濃縮かん水Ｗ₁₃を第１の反応晶析部２３Ａで晶析させて先ず、Ｃａ塩を得る。ついで、第２の反応晶析部２３Ｂで晶析させてＭｇ塩を得る。

【0093】

図１１に示すイオン透過性を有する膜を用いる電気透析とすることで、希釈かん水と濃縮かん水とに目的とするイオンが分離されるので、有価物５４の回収として用いるのが特に、好ましい。

【符号の説明】

【0094】

１０Ａ〜１０Ｇ 飲料水製造装置
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
２１ 蒸発晶析部
２２ 固液分離部
２３ 反応晶析部
３０ 電気化学処理部
３１ 塩酸製造部
３２ 塩酸
５５ 飲料水
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
Ｌ₁₀ 海水ライン
Ｌ₁₁ 淡水ライン
Ｌ₂₁ 分岐ライン
Ｌ₂₅ 塩酸供給ライン
Ｌ₂₆ 水酸化ナトリウム水溶液供給ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】