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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024127600
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】金属回収システム及び金属回収方法
(51)【国際特許分類】
C25B 1/14 20060101AFI20240912BHJP
B01D 61/04 20060101ALI20240912BHJP
B01D 61/44 20060101ALI20240912BHJP
C02F 1/44 20230101ALI20240912BHJP
C02F 1/469 20230101ALI20240912BHJP
B01D 61/58 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
C25B1/14
B01D61/04
B01D61/44 510
C02F1/44 Z
C02F1/469
B01D61/58
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023036855
(22)【出願日】2023-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001081
【氏名又は名称】弁理士法人クシブチ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】土山 貴大
(72)【発明者】
【氏名】倉品 大輔
(72)【発明者】
【氏名】東谷 賢一
(72)【発明者】
【氏名】藤木 賢治
【テーマコード（参考）】
4D006
4D061
4K021
【Ｆターム（参考）】
4D006GA03
4D006GA17
4D006HA41
4D006JA42A
4D006JA56Z
4D006JA63Z
4D006JA67Z
4D006KA01
4D006KA31
4D006KA72
4D006KB11
4D006KB14
4D006KE02Q
4D006KE02R
4D006KE14P
4D006KE14R
4D006KE17R
4D006KE22Q
4D006KE23Q
4D006KE24Q
4D006MA03
4D006MA13
4D006PA04
4D006PB03
4D006PB27
4D006PC80
4D061DA04
4D061DB18
4D061DC19
4D061EA09
4D061EB02
4D061EB04
4D061EB13
4D061EB19
4D061EB37
4D061EB39
4D061FA09
4D061GA09
4D061GC02
4D061GC14
4K021AB01
4K021BA03
4K021BB01
4K021BB03
4K021BC01
4K021BC03
4K021DB31
(57)【要約】
【課題】海水等の処理対象液から効率的に特定金属を回収すると共に、処理対象液の淡水化も行うことのできる金属回収システムを実現する。
【解決手段】金属回収システムは、ポンプで加圧した処理対象液から逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、淡水化装置から排される第１排液から金属イオン交換膜を用いて金属イオンを回収する金属回収装置と、制御装置と、を備え、制御装置は、交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、淡水化装置へ流入する処理対象液の流入流量が予め定めた第１流量となるようにポンプの通電を制御するポンプ制御部と、交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、第１排液における金属イオンの濃度である第１イオン濃度に基づいて、金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電を制御する交換膜制御部と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】金属回収システムは、ポンプで加圧した処理対象液から逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、淡水化装置から排される第１排液から金属イオン交換膜を用いて金属イオンを回収する金属回収装置と、制御装置と、を備え、制御装置は、交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、淡水化装置へ流入する処理対象液の流入流量が予め定めた第１流量となるようにポンプの通電を制御するポンプ制御部と、交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、第１排液における金属イオンの濃度である第１イオン濃度に基づいて、金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電を制御する交換膜制御部と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理対象液を加圧して送り出すポンプと、
前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、
前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、
前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、
前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、
前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、
前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御するポンプ制御部と、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する交換膜制御部と、
を有する、
金属回収システム。
前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、
前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、
前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、
前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、
前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、
前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御するポンプ制御部と、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する交換膜制御部と、
を有する、
金属回収システム。
【請求項2】
前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、
前記第２排液を排水する排水路と、
前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、
前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、
を備え、
前記制御装置は、前記制御弁の動作を制御する弁制御部を更に備え、
前記弁制御部は、
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって、且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときは、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか、又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときは、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、
請求項１に記載の金属回収システム。
前記第２排液を排水する排水路と、
前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、
前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、
を備え、
前記制御装置は、前記制御弁の動作を制御する弁制御部を更に備え、
前記弁制御部は、
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって、且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときは、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか、又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときは、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、
請求項１に記載の金属回収システム。
【請求項3】
前記ポンプ制御部は、
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御し、
前記交換膜制御部は、
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する、
請求項１に記載の金属回収システム。
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御し、
前記交換膜制御部は、
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する、
請求項１に記載の金属回収システム。
【請求項4】
前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、
前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、
請求項３に記載の金属回収システム。
前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、
請求項３に記載の金属回収システム。
【請求項5】
前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する、
請求項１に記載の金属回収システム。
請求項１に記載の金属回収システム。
【請求項6】
前記特定金属はリチウムである、
請求項１に記載の金属回収システム。
請求項１に記載の金属回収システム。
【請求項7】
前記処理対象液は海水である、
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の金属回収システム。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の金属回収システム。
【請求項8】
処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備える金属回収システムのコンピュータが実行する金属回収方法であって、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第１ポンプ制御ステップと、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する第１交換膜制御ステップと、
を有する、
金属回収方法。
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第１ポンプ制御ステップと、
前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する第１交換膜制御ステップと、
を有する、
金属回収方法。
【請求項9】
前記金属回収システムは、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときに、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、及び、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときに、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、還流制御ステップを有する、
請求項８に記載の金属回収方法。
前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときに、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、及び、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときに、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、還流制御ステップを有する、
請求項８に記載の金属回収方法。
【請求項10】
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第２ポンプ制御ステップと、
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する第２交換膜制御ステップと、
を有する、
請求項８に記載の金属回収方法。
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する第２交換膜制御ステップと、
を有する、
請求項８に記載の金属回収方法。
【請求項11】
前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、
前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、
請求項１０に記載の金属回収方法。
前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、
請求項１０に記載の金属回収方法。
【請求項12】
前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第３ポンプ制御ステップを含む、
請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の金属回収方法。
請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の金属回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属回収システム及び金属回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池に関する研究開発が行われている。
【0003】
また、近年、リチウムイオン電池や核融合炉の燃料製造に用いられる物質として、産業におけるリチウム（Ｌｉ）の重要性が高まっている。
【0004】
特許文献１には、チタン酸リチウムランタン等のリチウムイオン伝導体（イオン伝導体）で構成された選択透過膜を用いたリチウム回収装置が開示されている。このリチウム回収装置では、平板状の選択透過膜により、処理槽を２つの空間に仕切り、選択透過膜の両主面に設けられたメッシュ電極により主面間に電界を印加して、上記仕切られた処理槽の一方の区画に導入される海水から、他方の区画を満たす回収液へ、上記海水中のリチウムイオンが回収される。
【0005】
特許文献２には、ＲＯ膜（逆浸透膜、Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ膜）を用いて、海水から不純物を取り除いて淡水を得る海水淡水化システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１７－１３１８６３号公報
【特許文献2】特許第５９７４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
二次電池に関する技術においては、二次電池の材料となるリチウム（Ｌｉ）等の金属を安定且つ豊富に確保することが課題である。一方、上記２つの従来技術は、共に海水を処理するものではあるものの、それぞれ、リチウムイオン回収及び海水淡水化という単一の海水処理を行うものであり、海水からの効率的な資源抽出という意味では、改善の余地がある。
【0008】
本願は上記課題の解決のため、Ｌｉ等の回収対象となる特定金属のイオンを含む海水等の処理対象液から、効率的に上記特定金属を回収すると共に、処理対象液の淡水化も行うことのできる金属回収システムを実現することを目的としたものである。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一の態様は、処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御するポンプ制御部と、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する交換膜制御部と、を有する、金属回収システムである。
本発明の他の態様によると、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記制御装置は、前記制御弁の動作を制御する弁制御部を更に備え、前記弁制御部は、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって、且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときは、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか、又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときは、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する。
本発明の他の態様によると、前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御し、前記交換膜制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する。
本発明の他の態様によると、前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される。
本発明の他の態様によると、前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する。
本発明の他の態様によると、前記特定金属はリチウムである。
本発明の他の態様によると、前記処理対象液は海水である。
本発明の他の態様は、処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備える金属回収システムのコンピュータが実行する金属回収方法であって、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第１ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する第１交換膜制御ステップと、を有する、金属回収方法である。
本発明の他の態様によると、前記金属回収システムは、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときに、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、及び、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときに、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、還流制御ステップを有する。
本発明の他の態様によると、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第２ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する第２交換膜制御ステップと、を有する。
本発明の他の態様によると、前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される。
本発明の他の態様によると、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第３ポンプ制御ステップを含む。
本発明の他の態様によると、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記制御装置は、前記制御弁の動作を制御する弁制御部を更に備え、前記弁制御部は、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって、且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときは、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか、又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときは、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する。
本発明の他の態様によると、前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御し、前記交換膜制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する。
本発明の他の態様によると、前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される。
本発明の他の態様によると、前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する。
本発明の他の態様によると、前記特定金属はリチウムである。
本発明の他の態様によると、前記処理対象液は海水である。
本発明の他の態様は、処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備える金属回収システムのコンピュータが実行する金属回収方法であって、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第１ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する第１交換膜制御ステップと、を有する、金属回収方法である。
本発明の他の態様によると、前記金属回収システムは、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときに、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、及び、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときに、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、還流制御ステップを有する。
本発明の他の態様によると、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第２ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する第２交換膜制御ステップと、を有する。
本発明の他の態様によると、前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される。
本発明の他の態様によると、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第３ポンプ制御ステップを含む。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、回収対象となる特定金属のイオンを含む海水等の処理対象液から、効率的に上記特定金属を回収すると共に、処理対象液の淡水化も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［１．金属回収システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る金属回収システム１の構成を示す図である。金属回収システム１は、処理対象液から淡水を得ると共に、回収対象である特定金属の金属イオンを処理対象液から回収する。本実施形態では、例えば、処理対象液は、海Ｓから取水された海水であり、回収対象である特定金属はリチウム（Ｌｉ）である。
［１．金属回収システムの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る金属回収システム１の構成を示す図である。金属回収システム１は、処理対象液から淡水を得ると共に、回収対象である特定金属の金属イオンを処理対象液から回収する。本実施形態では、例えば、処理対象液は、海Ｓから取水された海水であり、回収対象である特定金属はリチウム（Ｌｉ）である。
【0013】
金属回収システム１は、処理対象液を加圧して送り出すポンプ２と、ポンプ２で加圧した処理対象液から逆浸透膜３により淡水を得る淡水化装置４と、処理対象液のうち淡水化装置４から排される排水液である第１排液から、回収対象とする特定金属の金属イオンを金属イオン交換膜５を用いて回収する金属回収装置６と、を有する。
【0014】
淡水化装置４は、従来技術（例えば、上述の特許文献２に記載の技術）に従って、公知の逆浸透膜３を用いて処理対象液から淡水を得る。また、金属回収装置６は、従来技術（例えば、上述の特許文献１に記載の技術）に従い、公知の金属イオン交換膜５に設けられた電極５ａ、５ｂに通電することにより当該金属イオン交換膜５に電界を印加して、処理対象液から金属イオンを回収する。本実施形態では、金属イオン交換膜５は、リチウムイオンを回収するリチウムイオン交換膜である。
【0015】
例えば、淡水化装置４において処理対象液から得られた淡水は、淡水貯蔵槽１４に貯蔵され、金属回収装置６により回収された金属イオンを含む回収液は、回収液貯蔵槽１５に貯蔵される。回収液貯蔵槽１５に貯蔵された回収液に含まれる金属イオンは、従来技術に従い、後処理工程において金属化合物や単体金属として取り出される。
【0016】
金属回収システム１は、また、ポンプ２から淡水化装置４へ流入する処理対象液の流入流量を検知する流量センサ７と、金属イオン交換膜５の温度である交換膜温度を検出する温度センサ８と、第１排液における上記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサ９と、を備える。金属回収システム１は、また、淡水化装置４から排される第１排液のうち金属回収装置６を通って当該金属回収装置６から排される排水液である第２排液の、上記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサ１０を備える。
【0017】
金属回収システム１は、また、第２排液をポンプ２の吸込口に還流する還流路１１と、第２排液を海Ｓへ戻す排水路１２と、第２排液を還流路１１へ流入させるか又は排水路１２へ流入させるかを制御する制御弁１３と、を備える。制御弁１３は、例えば、アクチュエータを備えて流路切替を行う電磁弁である。
【0018】
図１において、海Ｓからの海水は、取水管１７に挿入されたメッシュフィルタ１６により異物が除去され、処理対象液としてポンプ２の吸込口に流入する。ポンプ２は、処理対象液を加圧して吐出口から出力し、加圧された処理対象液を流入管１８を介して淡水化装置４へ流入させる。淡水化装置４から排される第１排液は連絡管１９を介して金属回収装置６へ流入する。金属回収装置６から排される第２排液は、排液管２０を通って制御弁１３に流入し、還流路１１又は排水路１２を通って、ポンプ２の吸込口に還流されるか、又は海Ｓへ戻される。還流路１１及び排水路１２は、具体的には、取水管１７等と同様の、パイプまたはチューブで構成される管路である。
【0019】
ここで、淡水化装置４と金属回収装置６とは、上記のように連絡管１９により直列に接続されているので、１台のポンプ２の通電を制御することにより、淡水化装置４への処理対象液の流入流量を制御することができると共に、淡水化装置４から金属回収装置６へ流入する第１排液の流量も制御することができる。
【0020】
金属回収システム１は、更に、金属回収装置６の金属イオン交換膜５に電界を印加するための電極５ａ、５ｂへの通電制御、ポンプ２への通電制御、及び制御弁１３の流路切替制御を行う制御装置３０を備える。
【0021】
上記の構成を有する金属回収システム１では、淡水化装置４により処理対象液から淡水を抽出し、当該淡水が抽出されて単位体積当たりの金属イオンの含有量が豊富となった、淡水化装置４からの排液である第１排液を、金属回収装置６に流入させる。このため、金属回収装置６では、回収対象の金属を第１排液から効率的に回収することができる。その結果、金属回収システム１では、処理対象液の淡水化と、処理対象液からの効率的な金属回収とを同時に実現することができる。
【0022】
［２．制御装置］
次に、金属回収システム１を構成する制御装置３０について説明する。
図１を参照し、制御装置３０は、金属回収システム１のオペレータが操作するオペレータ端末４０と接続されている。オペレータ端末４０は、例えば、タッチパネルを備える。オペレータ端末４０は、オペレータから入力される金属回収システム１についての稼働開始指示や稼働停止指示等の動作指示を制御装置３０へ入力する。オペレータ端末４０は、制御装置３０からの指示により金属回収システム１の動作状態（例えば、流量センサ７等の各センサのセンサデータや、制御弁１３の状態など）を示す監視画面を表示してもよい。
次に、金属回収システム１を構成する制御装置３０について説明する。
図１を参照し、制御装置３０は、金属回収システム１のオペレータが操作するオペレータ端末４０と接続されている。オペレータ端末４０は、例えば、タッチパネルを備える。オペレータ端末４０は、オペレータから入力される金属回収システム１についての稼働開始指示や稼働停止指示等の動作指示を制御装置３０へ入力する。オペレータ端末４０は、制御装置３０からの指示により金属回収システム１の動作状態（例えば、流量センサ７等の各センサのセンサデータや、制御弁１３の状態など）を示す監視画面を表示してもよい。
【0023】
制御装置３０は、プロセッサ３１と、メモリ３２と、を備える。メモリ３２は、例えば、揮発性及び又は不揮発性の半導体メモリ、及び又はハードディスク装置等により構成される。
【0024】
プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵ等を備えるコンピュータである。プロセッサ３１は、プログラムが書き込まれたＲＯＭ、データの一時記憶のためのＲＡＭ等を有する構成であってもよい。そして、プロセッサ３１は、機能要素又は機能ユニットとして、ポンプ制御部３３と、交換膜制御部３４と、弁制御部３５と、を備える。
【0025】
ポンプ制御部３３は、ポンプ２への通電を制御する。また、交換膜制御部３４は、金属イオン交換膜５に電界を印加する電極５ａ、５ｂへの通電を制御する。弁制御部３５は、制御弁１３を制御して、第２排液の流路を排水路１２又は還流路１１に切り替える。
【0026】
プロセッサ３１が備えるこれらの機能要素は、例えば、コンピュータであるプロセッサ３１が、メモリ３２に保存されたプログラムを実行することにより実現される。なお、プログラムは、コンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。これに代えて、プロセッサ３１が備える上記機能要素の全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。
【0027】
制御装置３０の動作は、暖機運転と、通常運転と、回復運転と、に分けられる。暖機運転は、金属回収システム１の稼働開始から、温度センサ８により取得される交換膜温度が予め定められた所定の動作温度範囲（以下、所定温度範囲ともいう）に達するまでの、暖機期間における動作である。通常運転は、交換膜温度が上記所定温度範囲まで上昇した状態である定格運転状態における動作である。また、回復運転とは、交換膜温度が所定温度範囲を超えて上昇した異常状態を、定格運転状態に回復させる動作である。ここで、所定温度範囲とは、所定温度範囲の上限温度Ｔ１及び下限温度Ｔ２により規定される、当該上限温度Ｔ１以下であって且つ下限温度Ｔ２以上である温度範囲をいうものとする。
【0028】
以下、通常運転、暖機運転、及び回復運転に分けて、制御装置３０が備えるポンプ制御部３３、交換膜制御部３４、及び弁制御部３５の動作を更に説明する。
【0029】
なお、通常運転、暖機運転、及び回復運転に共通する動作として、ポンプ制御部３３、交換膜制御部３４、及び弁制御部３５は、温度センサ８により交換膜温度を所定の時間間隔で繰り返し取得する。また、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量を、流量センサ７から所定の時間間隔で取得し、交換膜制御部３４は、淡水化装置４から排されて金属回収装置６へ流入する第１排液の金属イオン濃度（本実施形態では、リチウムイオン濃度。以下、同じ。）である第１イオン濃度を、第１濃度センサ９により所定の時間間隔で取得する。また、弁制御部３５は、金属回収装置６から排される第２排液の金属イオン濃度である第２イオン濃度を、第２濃度センサ１０により所定の時間間隔で取得する。
【0030】
［２．１ 通常運転での動作］
まず、通常運転での動作について説明する。
通常運転では、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が予め定めた第１流量Ｆ１となるように、ポンプ２の通電を制御する。第１流量Ｆ１は、例えば、淡水化装置４における淡水化処理の処理能力（例えば、時間当たりの処理水量）に基づいて定められる。これに加えて、第１流量Ｆ１は、金属回収装置６における処理能力にも基づいて定められるものとしてもよい。
まず、通常運転での動作について説明する。
通常運転では、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が予め定めた第１流量Ｆ１となるように、ポンプ２の通電を制御する。第１流量Ｆ１は、例えば、淡水化装置４における淡水化処理の処理能力（例えば、時間当たりの処理水量）に基づいて定められる。これに加えて、第１流量Ｆ１は、金属回収装置６における処理能力にも基づいて定められるものとしてもよい。
【0031】
また、通常運転では、交換膜制御部３４は、淡水化装置４から排されて金属回収装置６へ流入する第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度に基づいて、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂへの通電電圧（以下、膜電圧ともいう）を制御する。例えば、交換膜制御部３４は、第１イオン濃度が上昇するにつれて膜電圧を増加させ、金属イオン交換膜５を介した金属イオンの回収率（すなわち、時間当たりの回収量）を増加させる。この膜電圧の制御は、通常運転においては、その金属イオン交換膜５について予め定められた所定の動作電圧範囲（以下、所定電圧範囲ともいう）の範囲内で行われる。ここで、所定電圧範囲とは、所定電圧範囲の上限電圧Ｖ１及び下限電圧Ｖ２により規定される、上限電圧Ｖ１以下であって且つ下限電圧Ｖ２以上である電圧範囲をいうものとする。
【0032】
弁制御部３５は、交換膜温度が所定温度範囲の上限温度Ｔ１以下であるときは、金属回収装置６から排される第２排液の金属イオン濃度である第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値Ｃｔｈ以上であるときに、第２排液が還流路１１へ流れるように制御弁１３を設定する。また、弁制御部３５は、通常運転においては、第２イオン濃度が上記予め定めた濃度閾値Ｃｔｈ未満であるときに、第２排液が排水路１２へ流れるように制御弁１３を設定する。これにより、第２排液において未だ金属イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈより高いときには、第２排液を取水管１７に戻して還流させ、第２排液に含まれる金属イオンを、再度、金属回収装置６に流入させて回収することができるので、金属回収の効率を高めることができる。
【0033】
［２．２ 暖機運転での動作］
次に、暖機運転での動作について説明する。
一般に、金属イオン交換膜を用いる金属回収装置の暖機運転では、金属イオン交換膜の電極に印加する電圧を徐々に上げ、イオン浸透処理に伴って発生する熱により金属イオン交換膜の温度が均等に徐々に上がるように制御される。これは、電極への印加電圧を定格動作電圧範囲まで急激に上げると、イオン浸透処理に伴って発生する熱により金属イオン交換膜のうち処理対象液側の主面温度が上昇し、これに対向する回収液側の主面温度との温度差が大きくなって、金属イオンの回収率（時間当たりの回収量）が低下したり、温度勾配によりセル（金属イオン交換膜と電極とで構成されるアセンブリ部分）の破損などにも影響を与える可能性があるためである。
次に、暖機運転での動作について説明する。
一般に、金属イオン交換膜を用いる金属回収装置の暖機運転では、金属イオン交換膜の電極に印加する電圧を徐々に上げ、イオン浸透処理に伴って発生する熱により金属イオン交換膜の温度が均等に徐々に上がるように制御される。これは、電極への印加電圧を定格動作電圧範囲まで急激に上げると、イオン浸透処理に伴って発生する熱により金属イオン交換膜のうち処理対象液側の主面温度が上昇し、これに対向する回収液側の主面温度との温度差が大きくなって、金属イオンの回収率（時間当たりの回収量）が低下したり、温度勾配によりセル（金属イオン交換膜と電極とで構成されるアセンブリ部分）の破損などにも影響を与える可能性があるためである。
【0034】
本実施形態の金属回収システム１では、特に、金属回収装置６における金属イオン回収処理が、暖機期間においても安定に且つできるだけ高い回収率で行われるように、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御すると共に、ポンプ２の通電を制御して、処理対象液の流路に沿って淡水化装置４の下流に接続された金属回収装置６への第１排液の流入量を制御する。
【0035】
具体的には、まず、交換膜制御部３４は、暖機運転において、交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御する。例えば、交換膜制御部３４は、交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲になる値として予め定められた所定の電圧増加率で、時間と共に膜電圧を上昇させる。
【0036】
また、暖機運転においては、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が、上述した通常運転時において設定する第１流量Ｆ１より少ない第２流量Ｆ２となるように、ポンプ２の通電を制御する。したがって、淡水化装置４から金属回収装置６へ流入する第１排液の流量も、通常運転の際の流量に比べて暖機運転の際の流量が少なくなる。これにより、暖機運転の期間において金属回収装置６へ流入する冷たい第１排液の量を制限して、金属イオン交換膜５の温度を安定して増加させることができる。
【0037】
特に、本実施形態では、上記第２流量Ｆ２は、交換膜温度の増加又は時間経過に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定される。これにより、暖機運転の開始から交換膜温度が上昇するにつれて又は時間が経過するにつれて金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力が増加することに伴い、金属回収装置６に流入する第１排液の量を増加させて、暖機運転中における金属イオンの回収率を向上することができる。
【0038】
また、本実施形態では、特に、上記流量増加率は、交換膜温度が前記動作温度範囲より低温の予め定めた温度閾値Ｔ３以上であるときは、交換膜温度が温度閾値Ｔ３未満であるときに比べて大きな値に設定される。これにより、流量増加率は、交換膜温度の上昇に伴って大きな値に変更されるので、例えば、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力の増加率が交換膜温度の増加に対して非線形に上がっていく場合に、金属イオンの回収率を更に向上することができる。
【0039】
本実施形態では、流量増加率は、例えば、時間経過に対する増加率として設定され、交換膜温度が温度閾値Ｔ３未満であるときは所定値ｋ１に設定され、交換膜温度が温度閾値Ｔ３以上であるときはｋ１より大きな所定値ｋ２に設定される。
【0040】
弁制御部３５は、通常運転における動作と同様に、交換膜温度が所定温度範囲の下限温度Ｔ２未満となる暖機運転においては、第２排液の第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ以上であるときに、第２排液が還流路１１へ流れるように制御弁１３を設定し、第２イオン濃度が上記濃度閾値Ｃｔｈ未満であるときに、第２排液が排水路１２へ流れるように制御弁１３を設定する。
【0041】
暖機運転においては、金属イオン交換膜５は、交換膜温度が所定温度範囲に到達していないため、イオン浸透処理の所定能力が小さく、第２排液の第２イオン濃度は、通常運転時の濃度よりも大きくなる。このため、第２排液の第２イオン濃度は、暖機運転の期間においては、通常運転における値よりも大きくなり、従って、濃度閾値Ｃｔｈ以上のまま推移し得る。その結果、弁制御部３５は、制御弁１３の状態を、第２排液が還流路１１へ流れる状態のままに維持することとなり得る。
【0042】
第２排液は、金属回収装置６において、時間経過と共に温度上昇した金属イオン交換膜５により暖められて排出されるので、上記のように暖機運転の期間において第２排液を還流路１１へ流したままにすることで、金属回収装置６へ流入する第１排液の温度も徐々に上がることとなり、金属イオン交換膜５の交換膜温度をゆるやかに上昇させることが容易となる。
【0043】
［２．３ 回復運転での動作］
次に、回復運転での動作について説明する。
上述したとおり、金属イオン交換膜５の交換膜温度が所定温度範囲より高温であるときに、回復運転が開始される。
回復運転では、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４へ流入する処理対象液の流入流量が、通常運転における第１流量Ｆ１よりも多い第３流量Ｆ３となるように、ポンプ２の通電を制御する。これにより、金属回収装置６へ流入する第１排液の流量を増加させて、金属イオン交換膜５を速やかに冷却することができる。
次に、回復運転での動作について説明する。
上述したとおり、金属イオン交換膜５の交換膜温度が所定温度範囲より高温であるときに、回復運転が開始される。
回復運転では、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４へ流入する処理対象液の流入流量が、通常運転における第１流量Ｆ１よりも多い第３流量Ｆ３となるように、ポンプ２の通電を制御する。これにより、金属回収装置６へ流入する第１排液の流量を増加させて、金属イオン交換膜５を速やかに冷却することができる。
【0044】
また、弁制御部３５は、回復運転では（すなわち、金属イオン交換膜５の交換膜温度が所定温度範囲を超えたときは）、第２排液が排水路１２へ流れるように制御弁１３を設定する。これにより、金属回収装置６の内部で暖められた第２排液が還流して、温かい第１排液となって金属回収装置６へ再流入するのを防止し、金属イオン交換膜５を更に速やかに冷却することができる。
【0045】
ポンプ制御部３３および弁制御部３５における上記動作により、所定温度範囲を超えて高温となった金属イオン交換膜５は速やかに冷却されるので、交換膜制御部３４では、通常運転における動作を継続するものとすることができる。すなわち、交換膜制御部３４は、第１排液の第１イオン濃度に基づき、所定電圧範囲内において、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御する。
【0046】
［３．金属回収システムの動作例］
次に、金属回収システム１の動作例について説明する。図２は、金属回収システム１の動作の一例を示す図である。図２には、図示上下方向に並べて５つのグラフが示されている。図示上段より、図２の（ａ）は、金属イオン交換膜５の交換膜温度の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加される膜電圧の時間変化を示すグラフである。また、図２の（ｃ）は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量の時間変化を示すグラフであり、（ｄ）は、金属回収装置６から排される第２排液の第２イオン濃度の時間変化を示すグラフである。また、図２の（ｅ）は、制御弁１３の設定状態の時間変化を示すグラフである。
次に、金属回収システム１の動作例について説明する。図２は、金属回収システム１の動作の一例を示す図である。図２には、図示上下方向に並べて５つのグラフが示されている。図示上段より、図２の（ａ）は、金属イオン交換膜５の交換膜温度の時間変化を示すグラフであり、（ｂ）は、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加される膜電圧の時間変化を示すグラフである。また、図２の（ｃ）は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量の時間変化を示すグラフであり、（ｄ）は、金属回収装置６から排される第２排液の第２イオン濃度の時間変化を示すグラフである。また、図２の（ｅ）は、制御弁１３の設定状態の時間変化を示すグラフである。
【0047】
【0048】
図２（ａ）の交換膜温度グラフには、上限温度Ｔ１以下、下限温度Ｔ２以上の範囲として規定される所定温度範囲と、温度閾値Ｔ３と、が示されている。
また、図２（ｂ）の膜電圧グラフには、上限電圧Ｖ１以下、下限電圧Ｖ２以上の範囲として規定される所定電圧範囲が示されている。
また、図２（ｅ）の制御弁設定グラフでは、第２排液を還流路１１へ流す設定状態（以下、還流路接続ともいう）が高レベル状態として示されており、第２排液を排水路１２へ流す設定状態（以下、排水路接続ともいう）が低レベル状態として示されている。
また、図２（ｂ）の膜電圧グラフには、上限電圧Ｖ１以下、下限電圧Ｖ２以上の範囲として規定される所定電圧範囲が示されている。
また、図２（ｅ）の制御弁設定グラフでは、第２排液を還流路１１へ流す設定状態（以下、還流路接続ともいう）が高レベル状態として示されており、第２排液を排水路１２へ流す設定状態（以下、排水路接続ともいう）が低レベル状態として示されている。
【0049】
図２において、金属回収システム１は、初期状態として稼働が停止した状態であり、時刻ｔ０において稼働が開始する。時刻ｔ０において、交換膜温度は所定温度範囲より低いため、制御装置３０は、暖機運転を開始する。
【0050】
暖機運転を開始した制御装置３０では、まず、弁制御部３５は、時刻ｔ０において金属回収装置６の第２排液の第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈを超えていることから（図２（ｄ））、制御弁１３を還流路接続の状態に設定する（図２（ｅ））。ここで、時刻ｔ０までの期間の制御弁１３の状態は不定であってもよい。例えば、時刻ｔ０までの期間の制御弁１３の状態は、その前の金属回収システム１の稼働停止時において設定された状態であり得る。
【0051】
また、制御装置３０の交換膜制御部３４は、時刻ｔ０において金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂへの膜電圧の印加を開始し、交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように予め定められた所定の電圧増加率で、時間と共に膜電圧を上昇させる（図２（ｂ））。
【0052】
また、制御装置３０のポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が、通常運転時において設定する第１流量Ｆ１より少ない第２流量Ｆ２となるように、ポンプ２の通電を制御する（図２（ｃ））。ここで、第２流量Ｆ２は、本実施形態では、時間経過に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定される。具体的には、ポンプ制御部３３は、交換膜温度が温度閾値Ｔ３未満である時刻ｔ０からｔ１までの間は、流量増加率を所定値ｋ１に設定する。また、ポンプ制御部３３は、交換膜温度が温度閾値Ｔ３に達する時刻ｔ１において、流量増加率を、所定値ｋ１より大きな値である所定値ｋ２に設定する。ここで、図２（ｃ）において、時刻ｔ０から後述する時刻ｔ２までの期間の、図示太線で示すライン部分が第２流量Ｆ２を示している。
【0053】
上記動作により、金属回収装置６の第２排液の第２イオン濃度は、膜電圧の印加開始に伴って、時刻ｔ０から徐々に低下していく（図２（ｄ））。
また、上記の暖機運転により、交換膜温度は徐々に増加し、時刻ｔ２において交換膜温度が所定温度範囲の下限温度Ｔ２に到達すると、暖機運転が終了して通常運転が開始される（図２（ａ））。
また、上記の暖機運転により、交換膜温度は徐々に増加し、時刻ｔ２において交換膜温度が所定温度範囲の下限温度Ｔ２に到達すると、暖機運転が終了して通常運転が開始される（図２（ａ））。
【0054】
時刻ｔ２から開始する通常運転では、交換膜制御部３４は、所定電圧範囲内において膜電圧を制御する。上述したように、交換膜制御部３４は、通常運転においては、淡水化装置４の第１排液における第１イオン濃度に基づいて膜電圧を制御する。このように、交換膜制御部３４における制御が時刻ｔ２において暖機運転から通常運転に切り換わることに応じて、膜電圧は、時刻ｔ２において上昇し得る（図２（ｂ））。
【0055】
また、時刻ｔ２において通常運転が開始すると、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が第１流量Ｆ１となるように、ポンプ２を制御する。これにより、上記流入流量は、時刻ｔ２において第２流量Ｆ２から第１流量Ｆ１へ増加し得る（図２（ｃ））。
【0056】
時刻ｔ２において、交換膜制御部３４が第１イオン濃度に基づき所定電圧範囲内において膜電圧の制御を開始すると、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理量は一気に増加し、第２排液における第２イオン濃度は急速に低下する（図２（ｄ））。そして、第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ未満となる時刻ｔ３に、弁制御部３５は、制御弁１３を排水路接続の状態に設定する。
【0057】
その後、例えば、海Ｓからの取水により供給される処理対象液の金属イオン含有量の揺らぎ等により、時刻ｔ４において第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ以上になると（図２（ｄ））、弁制御部３５は、制御弁１３を還流路接続の状態に設定する（図２（ｅ））。これにより、第２排液は、処理対象液と混ざりあい、第１排液として再び金属回収装置６に流入し、当該第２排液に含まれていた金属イオンが回収されることとなる。
【0058】
その後、時刻ｔ５において第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ未満になると（図２（ｄ））、弁制御部３５は、制御弁１３を排水路接続の状態に設定する（図２（ｅ））。以降は、交換膜温度が所定動作範囲内に維持されている間、上記の通常運転が繰り返される。
【0059】
さらに時間が経過し、例えば、第１排液における金属イオンの含有量の揺らぎにより金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂ間に流れる電流が増加すること等により、交換膜温度が上昇し、時刻ｔ６において交換膜温度が所定温度範囲の上限温度Ｔ１を超えると（図２（ａ））、制御装置３０は、回復運転を開始する。
【0060】
回復運転では、まず、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４への処理対象液の流入流量が第１流量Ｆ１より大きな第３流量Ｆ３となるように、ポンプ２を制御する（図２（ｃ））。また、弁制御部３５は、温まった第２排液が処理対象液と合流しないように、制御弁１３を排水路接続に設定する（図２（ｅ））。なお、時刻ｔ６の前に、第２イオン濃度がＣｔｈ未満であることにより制御弁１３が既に排水路接続に設定されているときは、弁制御部３５は、その排水路接続の設定を維持する。
【0061】
上記の動作により、その後の時刻ｔ７において、交換膜温度が所定温度範囲の上限温度Ｔ１以下に下がると、制御装置３０は、通常運転に復帰する。すなわち、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４への処理対象液の流入流量が第１流量Ｆ１となるようにポンプ２を制御し（図２（ｃ））、弁制御部３５は、第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ未満であるか否かに応じて、制御弁１３を排水路接続又は還流路接続に設定する（図２（ｅ））。図２の例では、弁制御部３５は、時刻ｔ７において、第２イオン濃度がＣｔｈを超えていることから、制御弁１３を還流路接続に設定している。
【0062】
時刻ｔ７において通常運転に復帰した後は、制御装置３０は、時刻ｔ１からｔ６までにおける動作を繰り返す。例えば、弁制御部３５は、時刻ｔ８において第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ未満となったことに応じて、制御弁１３を排水路接続に切り替える（図２（ｄ）（ｅ））。
【0063】
［４．金属回収システムにおける処理手順］
次に、金属回収システム１が行う金属回収方法の処理の手順について説明する。図３は、金属回収システム１のコンピュータである制御装置３０のプロセッサ３１が実行する金属回収方法の処理の手順を示すフロー図である。図３に示す処理は、金属回収システム１を構成するポンプ２及び制御装置３０を含む、各装置の電源がオンされたとき、又は、各装置の電源がオンされた状態において、オペレータ端末４０を介してオペレータから、金属回収システム１の稼働開始の指示が入力されたことに応じて開始する。
次に、金属回収システム１が行う金属回収方法の処理の手順について説明する。図３は、金属回収システム１のコンピュータである制御装置３０のプロセッサ３１が実行する金属回収方法の処理の手順を示すフロー図である。図３に示す処理は、金属回収システム１を構成するポンプ２及び制御装置３０を含む、各装置の電源がオンされたとき、又は、各装置の電源がオンされた状態において、オペレータ端末４０を介してオペレータから、金属回収システム１の稼働開始の指示が入力されたことに応じて開始する。
【0064】
なお、図３に示す処理と並行して、制御装置３０のポンプ制御部３３、交換膜制御部３４、及び弁制御部３５は、温度センサ８により交換膜温度を所定の時間間隔で繰り返し取得する。また、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量を、流量センサ７から所定の時間間隔で取得し、交換膜制御部３４は、第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度を第１濃度センサ９により所定の時間間隔で取得する。また、弁制御部３５は、第２排液の金属イオン濃度である第２イオン濃度を第２濃度センサ１０により所定の時間間隔で取得する。
【0065】
図３において処理を開始すると、まず、制御装置３０の弁制御部３５は、現在の第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ以上であるか否かを判断する（Ｓ１００）。そして、現在の第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ以上であるときは（Ｓ１００、ＹＥＳ）、弁制御部３５は、制御弁１３を還流路接続に設定する（Ｓ１０２）。一方、現在の第２イオン濃度が濃度閾値Ｃｔｈ未満であるときは（Ｓ１００、ＮＯ）、弁制御部３５は、制御弁１３を排水路接続に設定する（Ｓ１０４）。
【0066】
続いて、ポンプ制御部３３及び交換膜制御部３４は、交換膜温度が所定温度範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして、交換膜温度が所定温度範囲内であるときは（Ｓ１０６、ＹＥＳ）、制御装置３０は、通常運転を行う。すなわち、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が第１流量Ｆ１となるようにポンプ２の通電を制御する（Ｓ１０８）。また、交換膜制御部３４は、第１排液の第１イオン濃度に基づいて、金属回収装置６の金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を、所定電圧範囲内において制御する（Ｓ１１０）。
【0067】
その後、交換膜制御部３４は、稼働停止指示があったか否かを判断する（Ｓ１２８）。ここで、稼働停止指示は、オペレータ端末４０を介してオペレータから入力される稼働停止の指示、又は制御装置３０の電源がオフされることであり得る。
【0068】
そして、稼働停止指示がないときは（Ｓ１２８、ＮＯ）、交換膜制御部３４は、ステップＳ１００に処理を戻す。一方、稼働停止指示があったときは（Ｓ１２８、ＹＥＳ）、ポンプ制御部３３、交換膜制御部３４、及び弁制御部３５は、稼働停止処理を行ったのち（Ｓ１３０）、本処理を終了する。稼働停止処理では、例えば、ポンプ制御部３３はポンプ２の通電を停止し、交換膜制御部３４は膜電圧の出力を停止し、弁制御部３５は制御弁１３を排水路接続の状態に設定する。
【0069】
また、一方、ステップＳ１０６において、交換膜温度が所定温度範囲内でないときは（Ｓ１０６、ＮＯ）、ポンプ制御部３３及び交換膜制御部３４は、交換膜温度が所定温度範囲より低いか否かを判断する（Ｓ１１２）。そして、交換膜温度が所定温度範囲より低いとき（Ｓ１１２、ＹＥＳ）、すなわち、所定温度範囲の下限温度Ｔ２より低いときは、制御装置３０は、暖機運転を行う。すなわち、交換膜制御部３４は、交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御する（Ｓ１１４）。例えば、本実施形態では、交換膜制御部３４は、交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲になる値として予め定められた所定の電圧増加率で、時間と共に膜電圧が上昇するように、膜電圧を制御する。
【0070】
また、ポンプ制御部３３は、交換膜温度が、所定温度範囲より低温の（すなわち、下限温度Ｔ２より低い）温度閾値Ｔ３未満であるか否かを判断する（Ｓ１１６）。そして、交換膜温度が温度閾値Ｔ３未満であるときは（Ｓ１１６、ＹＥＳ）、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が、時間に対し所定値ｋ１の流量増加率で増加するように、ポンプ２を制御する（Ｓ１１８）。その後、ポンプ制御部３３は、ステップＳ１２８に処理を移す。
【0071】
一方、ステップＳ１１６において、交換膜温度が温度閾値Ｔ３以上であるときは（Ｓ１１６、ＮＯ）、ポンプ制御部３３は、上記流入流量が、時間に対し、上記所定値ｋ１より大きい所定値ｋ２の流量増加率で増加するように、ポンプ２を制御する（Ｓ１２０）。その後、ポンプ制御部３３は、ステップＳ１２８に処理を移す。
【0072】
また、一方、交換膜温度が所定温度範囲内でなく（Ｓ１０６、ＮＯ）、且つ、所定温度範囲より低くないとき（Ｓ１１２、ＮＯ）、すなわち、交換膜温度が所定温度範囲より高いときは、制御装置３０は、回復運転を行う。すなわち、ポンプ制御部３３は、淡水化装置４に流入する処理対象液の流入流量が第１流量Ｆ１より大きい第３流量Ｆ３となるようにポンプ２の通電を制御する（Ｓ１２２）。また、弁制御部３５は、制御弁１３を排水路接続に設定する（Ｓ１２４）。また、交換膜制御部３４は、第１排液の第１イオン濃度に基づいて、金属回収装置６の金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を、所定電圧範囲内において制御する（Ｓ１２６）。その後、交換膜制御部３４は、ステップＳ１２８に処理を移す。
【0073】
ここで、図３において、ステップＳ１０８及びＳ１１０は、それぞれ、本開示における第１ポンプ制御ステップ及び第１交換膜制御ステップに相当する。また、ステップＳ１００、Ｓ１０２、及びＳ１０４は、本開示における還流制御ステップに相当する。また、ステップＳ１１４は、本開示における第２交換膜制御ステップに相当する。また、ステップＳ１１８及びＳ１２０は、本開示における第２ポンプ制御ステップに相当する。また、ステップＳ１２２は、第３ポンプ制御ステップに相当する。
【0074】
［５．他の実施形態］
暖機運転時の第２流量Ｆ２の流量増加率は、上述した実施形態では時間経過に対する増加率であるものとしたが、交換膜温度の上昇に対する増加率であってもよい。
また、交換膜制御部３４は、上述した実施形態では金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御するものとしたが、電極５ａ、５ｂに通電する電流値を制御するものとしてもよい。
暖機運転時の第２流量Ｆ２の流量増加率は、上述した実施形態では時間経過に対する増加率であるものとしたが、交換膜温度の上昇に対する増加率であってもよい。
また、交換膜制御部３４は、上述した実施形態では金属イオン交換膜５の電極５ａ、５ｂに印加する膜電圧を制御するものとしたが、電極５ａ、５ｂに通電する電流値を制御するものとしてもよい。
【0075】
また、金属回収システム１の処理対象液は、上述した実施形態では海水であるものとしたが、金属イオンを含む任意の液であり得る。例えば、処理対象液は、古くなったバッテリ電解液の排液（バッテリ処理液）でもよい。例えば、金属回収システム１は、Ｌｉバッテリ処理液を処理対象液として、リチウムを回収することができる。
【0076】
また、金属回収システム１は、上述した実施形態では海水に含まれるリチウムを回収するものとしたが、金属回収システム１の構成は、イオン交換膜を用いて抽出するこのできる任意の金属の回収に用いることができる。例えば、金属回収システム１は、金属イオン交換膜５に代えて目的とする金属イオンに適した金属イオン交換膜を用いることにより、海水に含まれるナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）などの金属の回収が可能であり、また、Ｌｉバッテリー処理液に含まれるニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）などの金属を回収することができる。
【0077】
なお、本発明は上記の実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【0078】
［６．上記実施形態によりサポートされる構成］
上述した実施形態は、以下の構成をサポートする。
上述した実施形態は、以下の構成をサポートする。
【0079】
（構成１）処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御するポンプ制御部と、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する交換膜制御部と、を有する、金属回収システム。
構成１の金属回収システムによれば、淡水化装置により処理対象液から淡水を抽出すると共に、単位体積当たりの金属イオンの含有量が豊富となった淡水化装置の第１排液から、金属回収装置により金属イオンを回収するので、処理対象液の淡水化と、処理対象液からの金属回収とを同時に実現することができる。また、構成１の金属回収システムによれば、１台のポンプにより、淡水化装置への処理対象液の流入量と金属回収装置への第１排液の流入量とを制御し得ると共に、第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度に基づいて金属イオン交換膜の電極への通電が制御されるので、金属回収装置における金属イオンの回収を、単純なシステム構成で効率的に行うことができる。
構成１の金属回収システムによれば、淡水化装置により処理対象液から淡水を抽出すると共に、単位体積当たりの金属イオンの含有量が豊富となった淡水化装置の第１排液から、金属回収装置により金属イオンを回収するので、処理対象液の淡水化と、処理対象液からの金属回収とを同時に実現することができる。また、構成１の金属回収システムによれば、１台のポンプにより、淡水化装置への処理対象液の流入量と金属回収装置への第１排液の流入量とを制御し得ると共に、第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度に基づいて金属イオン交換膜の電極への通電が制御されるので、金属回収装置における金属イオンの回収を、単純なシステム構成で効率的に行うことができる。
【0080】
（構成２）前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記制御装置は、前記制御弁の動作を制御する弁制御部を更に備え、前記弁制御部は、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって、且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときは、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか、又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときは、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、構成１に記載の金属回収システム。
構成２の金属回収システムによれば、金属回収装置から排される第２排液において未だ金属イオン濃度が濃度閾値より高いときには、第２排液を還流させて、第２排液に含まれる金属イオンを金属回収装置において更に回収することができるので、金属イオンの回収効率を更に高めることができる。
構成２の金属回収システムによれば、金属回収装置から排される第２排液において未だ金属イオン濃度が濃度閾値より高いときには、第２排液を還流させて、第２排液に含まれる金属イオンを金属回収装置において更に回収することができるので、金属イオンの回収効率を更に高めることができる。
【0081】
（構成３）前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御し、前記交換膜制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する、構成１又は２に記載の金属回収システム。
構成３の金属回収システムによれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲に到達するまでの暖機運転期間において、金属回収装置へ流入する冷たい第１排液の量を制限して金属イオン交換膜の温度がゆるやかに安定して増加し得るようにしつつ、金属イオン交換膜のイオン浸透処理量を徐々に上げて金属イオンの回収も行うことができる。
構成３の金属回収システムによれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲に到達するまでの暖機運転期間において、金属回収装置へ流入する冷たい第１排液の量を制限して金属イオン交換膜の温度がゆるやかに安定して増加し得るようにしつつ、金属イオン交換膜のイオン浸透処理量を徐々に上げて金属イオンの回収も行うことができる。
【0082】
（構成４）前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、構成３に記載の金属回収システム。
構成４の金属回収システムによれば、流量増加率が、交換膜温度の上昇に伴って大きな値に変更されるので、例えば、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力の増加率が交換膜温度の増加に対して非線形に上がっていく場合に、金属イオンの回収率を更に向上することができる。
構成４の金属回収システムによれば、流量増加率が、交換膜温度の上昇に伴って大きな値に変更されるので、例えば、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力の増加率が交換膜温度の増加に対して非線形に上がっていく場合に、金属イオンの回収率を更に向上することができる。
【0083】
（構成５）前記ポンプ制御部は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する、構成１ないし４のいずれかに記載の金属回収システム。
構成５の金属回収システムによれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲を超えて上昇する異常状態が発生した場合に、淡水化装置への処理対象液の流入流量を増加することで、金属回収装置に流入する第１排液の流量を増加させ、交換膜温度を所定温度範囲内の温度まで迅速に冷却することができる。
構成５の金属回収システムによれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲を超えて上昇する異常状態が発生した場合に、淡水化装置への処理対象液の流入流量を増加することで、金属回収装置に流入する第１排液の流量を増加させ、交換膜温度を所定温度範囲内の温度まで迅速に冷却することができる。
【0084】
（構成６）前記特定金属はリチウムである、構成１ないし５のいずれかに記載の金属回収システム。
構成６の金属回収システムによれば、バッテリ材料等として産業上の重要性が高いリチウムを効率的に回収することができる。
構成６の金属回収システムによれば、バッテリ材料等として産業上の重要性が高いリチウムを効率的に回収することができる。
【0085】
（構成７）前記処理対象液は海水である、構成１ないし６のいずれかに記載の金属回収システム。
構成７の金属回収システムによれば、海水中に膨大に含まれる金属資源を効率的に回収することができる。
構成７の金属回収システムによれば、海水中に膨大に含まれる金属資源を効率的に回収することができる。
【0086】
（構成８）処理対象液を加圧して送り出すポンプと、前記ポンプで加圧した前記処理対象液から、逆浸透膜により淡水を得る淡水化装置と、前記処理対象液のうち前記淡水化装置から排される排水液である第１排液から、金属イオン交換膜を用いて、対象とする特定金属の金属イオンを回収する金属回収装置と、前記ポンプから前記淡水化装置へ流入する前記処理対象液の流入流量を検知する流量センサと、前記金属イオン交換膜の温度である交換膜温度を検出する温度センサと、前記第１排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第１イオン濃度を検出する第１濃度センサと、前記金属イオン交換膜に電界を印加する電極への通電および前記ポンプへの通電を制御する制御装置と、を備える金属回収システムのコンピュータが実行する金属回収方法であって、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記流入流量が予め定めた第１流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第１ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が予め定めた所定温度範囲内であるときに、前記第１イオン濃度に基づいて前記電極への通電を制御する第１交換膜制御ステップと、を有する、金属回収方法。
構成８の金属回収方法によれば、淡水化装置により処理対象液から淡水を抽出すると共に、単位体積当たりの金属イオンの含有量が豊富となった淡水化装置の第１排液から、金属回収装置により金属イオンを回収するので、処理対象液の淡水化と、処理対象液からの金属回収とを同時に実現することができる。また、構成８の金属回収方法によれば、１台のポンプにより、淡水化装置への処理対象液の流入量と金属回収装置への第１排液の流入量とを制御し得ると共に、第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度に基づいて金属イオン交換膜の電極への通電が制御されるので、金属回収装置における金属イオンの回収を、単純なシステム構成で効率的に行うことができる。
構成８の金属回収方法によれば、淡水化装置により処理対象液から淡水を抽出すると共に、単位体積当たりの金属イオンの含有量が豊富となった淡水化装置の第１排液から、金属回収装置により金属イオンを回収するので、処理対象液の淡水化と、処理対象液からの金属回収とを同時に実現することができる。また、構成８の金属回収方法によれば、１台のポンプにより、淡水化装置への処理対象液の流入量と金属回収装置への第１排液の流入量とを制御し得ると共に、第１排液の金属イオン濃度である第１イオン濃度に基づいて金属イオン交換膜の電極への通電が制御されるので、金属回収装置における金属イオンの回収を、単純なシステム構成で効率的に行うことができる。
【0087】
（構成９）前記金属回収システムは、前記第１排液のうち、前記金属回収装置から排される排水液である第２排液における前記特定金属の金属イオン濃度である第２イオン濃度を検出する第２濃度センサと、前記第２排液を排水する排水路と、前記第２排液を前記ポンプの吸込口に還流する還流路と、前記第２排液を前記還流路へ流入させるか又は前記排水路へ流入させるかを制御する制御弁と、を備え、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値以上であって且つ前記交換膜温度が前記所定温度範囲の上限温度以下であるときに、前記第２排液が前記還流路へ流れるよう前記制御弁を制御し、及び、前記第２イオン濃度が予め定めた濃度閾値未満であるか又は前記交換膜温度が前記所定温度範囲を超えたときに、前記第２排液が前記排水路へ流れるよう前記制御弁を制御する、還流制御ステップを有する、構成８に記載の金属回収方法。
構成９の金属回収方法によれば、金属回収装置から排される第２排液において未だ金属イオン濃度が濃度閾値より高いときには、第２排液を還流させて、第２排液に含まれる金属イオンを金属回収装置において更に回収することができるので、金属イオンの回収効率を更に高めることができる。
構成９の金属回収方法によれば、金属回収装置から排される第２排液において未だ金属イオン濃度が濃度閾値より高いときには、第２排液を還流させて、第２排液に含まれる金属イオンを金属回収装置において更に回収することができるので、金属イオンの回収効率を更に高めることができる。
【0088】
（構成１０）前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より少ない第２流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第２ポンプ制御ステップと、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温であるときは、前記交換膜温度の時間当たりの温度上昇率が予め定めた範囲となるように、前記電極への通電を制御する第２交換膜制御ステップと、を有する、構成８又は９に記載の金属回収方法。
構成１０の金属回収方法によれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲に到達するまでの暖機運転期間において、金属回収装置へ流入する冷たい第１排液の量を制限して金属イオン交換膜の温度がゆるやかに安定して増加し得るようにしつつ、金属イオン交換膜のイオン浸透処理量を徐々に上げて金属イオンの回収も行うことができる。
構成１０の金属回収方法によれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲に到達するまでの暖機運転期間において、金属回収装置へ流入する冷たい第１排液の量を制限して金属イオン交換膜の温度がゆるやかに安定して増加し得るようにしつつ、金属イオン交換膜のイオン浸透処理量を徐々に上げて金属イオンの回収も行うことができる。
【0089】
（構成１１）前記第２流量は、前記交換膜温度又は時間に対し所定の流量増加率で単調増加する値に設定され、前記流量増加率は、前記交換膜温度が前記所定温度範囲より低温の予め定めた温度閾値以上であるときは、前記交換膜温度が前記予め定めた温度閾値未満であるときに比べて大きな値に設定される、構成１０に記載の金属回収方法。
構成１１の金属回収方法によれば、流量増加率が、交換膜温度の上昇に伴って大きな値に変更されるので、例えば、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力の増加率が交換膜温度の増加に対して非線形に上がっていく場合に、金属イオンの回収率を更に向上することができる。
構成１１の金属回収方法によれば、流量増加率が、交換膜温度の上昇に伴って大きな値に変更されるので、例えば、金属イオン交換膜５におけるイオン浸透処理の処理能力の増加率が交換膜温度の増加に対して非線形に上がっていく場合に、金属イオンの回収率を更に向上することができる。
【0090】
（構成１２）前記交換膜温度が前記所定温度範囲より高温であるときは、前記流入流量が前記第１流量より多い第３流量となるように、前記ポンプの通電を制御する第３ポンプ制御ステップを含む、構成８ないし１１のいずれかに記載の金属回収方法。
構成１２の金属回収方法によれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲を超えて上昇する異常状態が発生した場合に、淡水化装置への処理対象液の流入流量を増加することで、金属回収装置に流入する第１排液の流量を増加させ、交換膜温度を所定温度範囲内の温度まで迅速に冷却することができる。
構成１２の金属回収方法によれば、交換膜温度がイオン浸透処理に適した所定温度範囲を超えて上昇する異常状態が発生した場合に、淡水化装置への処理対象液の流入流量を増加することで、金属回収装置に流入する第１排液の流量を増加させ、交換膜温度を所定温度範囲内の温度まで迅速に冷却することができる。
【符号の説明】
【0091】
１…金属回収システム、２…ポンプ、３…逆浸透膜、４…淡水化装置、５…金属イオン交換膜、５ａ、５ｂ…電極、６…金属回収装置、７…流量センサ、８…温度センサ、９…第１濃度センサ、１０…第２濃度センサ、１１…還流路、１２…排水路、１３…制御弁、１４…淡水貯蔵槽、１５…回収液貯蔵槽、１６…メッシュフィルタ、１７…取水管、１８…流入管、１９…連絡管、２０…排液管、３０…制御装置、３１…プロセッサ、３２…メモリ、３３…ポンプ制御部、３４…交換膜制御部、３５…弁制御部、４０…オペレータ端末。
【図1】
【図2】
【図3】