[发明专利]造水系统及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用了复合水处理技术的造水系统及其运转方法，涉及由多种原水制造淡水的造水系统及其运转方法。更详细地说，涉及可适用于自来水管的净水处理领域、或工业用水、食品·医疗工艺用水、农业用水、半导体相关清洗用水这种产业用水制造领域的淡水制造系统。 

背景技术

近年来，进行了有关分离膜的技术开发，由于具有节省空间、省力和提高过滤水质等特长，所以分离膜在以水处理为首的各种用途中的使用得到了扩大。例如，对于微滤膜(MF膜)和超滤膜(UF膜)，可以举出在由河水、地下水或污水处理水制造工业用水、自来水的净水工艺中的应用；以及在海水淡水化反渗透膜处理工序中的前处理、膜分离活性污泥法中的应用。对于纳米过滤膜(NF膜)和反渗透膜(RO膜)，可以举出在离子类的除去、和海水淡水化、废水再利用工艺中的应用。 

现在，作为对污水和废水进行再利用的方法，例如，有以往将经活性污泥法处理后的污水或产业废水用直接浸在活性污泥槽中的MF膜/UF膜处理，进行被称作“膜分离活性污泥法(Membrane Bioreactor(膜生物反应器)；MBR)”的处理，用设置在其后阶段的NF膜/RO膜进行过滤，获得纯水作为生产水的方法。 

此外，作为由海水或坑水生产淡水的系统，例如可以举出通过现有净水技术即砂滤来实施前处理后，用NF膜/RO膜过滤的技术，以及如上所述使用MF膜/UF膜对海水或坑水进行前处理后用NF膜/RO膜过滤的方法。由于该系统通过前处理不能除去海水中的盐分， 所以盐分的除去全都依赖于后阶段的NF膜/RO膜的处理。 

在利用NF膜/RO膜的膜分离法中，由于需要高于渗透压的供给压力，所以在对NF膜/RO膜供给原水时必须用称为“升压泵”的泵进行加压。即，由于向NF膜/RO膜供给的原水的盐浓度越高渗透压越高，所以产生利用升压泵施加更高压力的必要性，需要大量能量用于使升压泵工作。 

为此，在造水厂一般仅进行污水和废水再利用工艺或者海水淡水化工艺中的任一方，但近年来，开发了一种综合了污水高度处理工艺和海水淡水化工艺的膜处理系统(专利文献1、非专利文献1、非专利文献2)。根据该技术，用MBR处理污水后，使用RO膜生产淡水，进而将该RO膜分离时副反应产生的浓缩水合并在海水中，因而供给的海水中的盐浓度降低，能够将用于海水淡水化的RO膜分离进行运转时的升压泵抑制在比以往低的规格，形成更节能的系统。 

可是，这样的使用多种原水的综合膜处理系统中，作为原水，例如使用供给源不同的污水废水和海水，因而有时它们的供给水量随时间发生大的变动。特别是污水和废水随人的活动时间、工厂工作时间等易于发生变动。由于原水各自的供给水量变动时，来自污水处理管路的副反应产生的RO膜浓缩水与海水的混合比例发生变动，所以向海水处理管路侧的RO膜供给的海水中的盐浓度(渗透压)发生变动。 

此外，在虽然必要的生产水量确定、但是因污水废水量的变动大而用海水取水量来确保生产水量的情况下，有时混合后的盐浓度发生大的变动，因而海水处理管路侧的升压泵必须设置可以适应高压至低压的升压泵。如果容量大的升压泵用变换器等进行控制来运转，则低压时效率差，节能效果变小。另外，如果海水的混合比例过多，则污水RO膜浓缩水对海水的稀释效果减小，盐浓度不够低，因而存在几乎失去综合膜处理系统的优点的问题。此外，在设定混合比例恒定的情况下，由于污水废水的供给水量变小时，污水RO膜浓缩水必然减小，所以混合的海水也减少，向海水处理管路侧的 RO膜供给的水减少，因而存在无法获得必要量的生产水的问题。 

此外，污水处理厂和工厂，每个设施的污水的流入量、废水的排出量大概固定，在以这些污水废水作为原水，统一规定RO膜工艺的回收率和混合比例的情况下，自然，系统的生产水量是确定的，有时其未必符合用户的需求。在污水废水的量少但必要生产水量多的情况下，专利文献1、非专利文献1、非专利文献2的系统中污水废水RO膜工艺的浓缩水量变小，如果在设计阶段增大海水取水量，则存在成为节能效果小的系统的问题。 

另一方面，作为在一个造水厂进行污水的高度处理和海水淡水化的例子，已知在盐浓度比海水或坑水低的污水和废水作为供给水存在时供给污水和废水、在因旱季或工厂停机等无法供给污水和废水时供给海水或坑水的方法(专利文献2、非专利文献3)。根据该技术，由于使用污水和废水作为供给水，所以比仅用海水或坑水的海水淡水化节能，并且可以确实地获得恒定流量的生产水。