水处理方法、水处理系统以及水处理装置与流程

本发明的实施方式涉及水处理方法、水处理系统以及水处理装置。

背景技术：

如果用渗透膜隔离低浓度的溶液和高浓度的溶液，则低浓度的溶液的溶剂透过渗透膜而向高浓度的溶液侧移动。为人所知的有通过利用溶剂产生移动的现象，使涡轮旋转而进行发电的渗透压发电装置。

渗透压发电装置有在封闭系统中使作业介质循环而进行发电的循环型渗透压发电装置。例如，为人所知的有利用碳酸铵水溶液作为作业介质的发电装置。在该装置中，因浓度相互不同的2种碳酸铵水溶液之间的渗透压差而产生的水流使涡轮旋转。为了再利用使涡轮旋转后的碳酸铵水溶液而对其进行加热，便分离为二氧化碳气体以及氨气、和浓度非常低的碳酸铵水溶液。分离的二氧化碳气体以及氨气再次导入水中。由此，便得到浓度高的碳酸铵水溶液。得到的浓度不同的2种碳酸铵水溶液一起再循环而用于发电。

碳酸铵的溶解性较高，其100g在常温下可溶于100mL的水中。因此，可以获得能够从海水(3.5Wt％)中吸引淡水(fresh water)这种程度的渗透压。然后，仅在60℃进行分解，便成为二氧化碳气体和氨气。在使用碳酸铵水溶液的渗透压发电装置中，向涡轮输送以正渗透压进行加压的碳酸铵水溶液而发电。正渗透压下的加压也可能获得250个气压的压力。这可以认为是海水的利用渗透压的渗透压发电的大约10倍的压力。

另一方面，在使用碳酸铵的利用正渗透压的发电中，伴随着有毒且具有腐蚀性的氨气的发生，产生体系内的劣化，从而对运行成本产生较大的影响。另外，碳酸铵容易析出。例如，在以6M使用的情况下，在低于50℃下立即析出。因此，在发生渗透膜附近的温度的降低的情况下，析出的结晶有弄伤渗透膜的危险。这是在室温下进行维护等时尤其可能发生的危险。为了减少析出的危险，不得不进行在低浓度下的运转。其结果是，难以获得充分的渗透压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-509540号公报

专利文献2：国际公开第2005/017352号

专利文献3：美国专利申请公开第2010/0024423号说明书

非专利文献

非专利文献1：Jeffrey R.McCutcheona et al.“A novel ammonia-carbon dioxide forward(direct)osmosis desalination process”Desalination 174(2005)1-11

非专利文献2：R.L.McGinnis et al.“A novel ammonia-carbon dioxide osmotic heat engine for power generation”Science 305(2007)13-19

技术实现要素：

发明所要解决的课题

本发明提供一种能够以低成本进行运转的水处理技术。

用于解决课题的手段

按照实施方式的水处理方法是使用包括含水的对象液和驱动溶液(draw solution)的作业介质的水处理方法。驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液。该方法包括：(1)在用渗透膜分隔的渗透压发生器中，利用在对象液和驱动溶液之间产生的渗透压差，产生水和驱动溶液的混合液的流束，(2)将混合液的流束输送至气化分离部，(3)利用压力差分离水和驱动溶液，以及(4)对用气化分离部分离的驱动溶液进行再利用。

附图说明

图1是表示实施方式的渗透压发电系统的图。

图2是表示实施方式的渗透压发电方法的1个例子的方案。

图3是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图4是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图5是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图6是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图7是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图8是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图9是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图10是表示实施方式的渗透压发电系统的1个例子的略图。

图11是表示实施方式的淡水化系统的1个例子的略图。

图12是表示实施方式的渗透压发生器的1个例子的略图。

图13是表示实施方式的淡水化方法的1个例子的略图。

图14是表示实施方式的淡水化系统的1个例子的略图。

图15是表示实施方式的淡水化系统的1个例子的略图。

图16是表示实施方式的水处理系统的1个例子的略图。

图17是表示实施方式的水处理方法的1个例子的略图。

图18是表示实施方式的水处理系统的例子的略图。

图19是表示注射试验(syringe test)装置的图。

图20是表示注射试验装置的图。

图21是表示例1和例2的结果的图。

图22是表示例3和例4的结果的图。

图23是表示例5的结果的图。

图24是表示例6中使用的装置的概要的示意图。

图25是表示例6的结果的图。

图26是表示例6的结果的图。

图27是表示例6的结果的图。

图28是表示例6的结果的图。

图29是表示例6的结果的图。

图30是表示由渗透压计算水柱的高度的影像图(image diagram)。

图31是表示例7的结果的图。

具体实施方式

下面对水处理方法的一种方式即循环型渗透压发电方法进行说明。

在实施方式的循环型渗透压发电方法中，使用包含在与水之间产生渗透压差的高渗透压液和水的作业介质而进行发电。该方法包括：在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的水和收纳于第2室内的高渗透压液之间产生的渗透压差，产生包括水和高渗透压液的混合液的流束；利用该流束使涡轮旋转而进行发电；将使涡轮旋转后的混合液输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部的第3室内；使利用第4室内和第3室内的压力差而从第3室通过沸石膜的水向第4室移动，从而将高渗透压液和水分离；以及将得到的水输送至第1室内，而且将得到的高渗透压液输送至第2室内。

根据这样的实施方式，可以提供一种能够以低成本进行运转的循环型渗透压发电系统。

下面使用附图，就实施方式进行说明。首先，一面参照图1(a)以及图1(b)，一面就循环型渗透压发电系统的1个例子进行说明。

图1(a)是循环型渗透压发电系统的方框图。渗透压发电装置100a具有渗透压发生器1、涡轮2、罐3以及气化分离部4。渗透压发生器1、涡轮2、罐3以及气化分离部4依次连接而构成回路(loop)。作业介质在该回路中循环。换句话说，作业介质在渗透压发生器1、涡轮2、罐3以及气化分离部4的内部依次循环。

图1(b)是示意表示渗透压发生器1的例子的图。渗透压发生器1具有处理容器12、以及用渗透膜10分隔该处理容器12而例如在上下形成的第1室11a和第2室11b。第1室11a和第2室11b设置在处理容器12中。处理容器12优选为气密的。

作业介质包含高渗透压液和水。高渗透压液可以是显示出比水更高的渗透压的液体。另外，高渗透压液与水具有相溶性。高渗透压液的渗透压比水的渗透压高，利用该高渗透压液和水之间的渗透压差而进行发电。在渗透压发生器1中，第1室11a内收容着水，第2室11b内收容着高渗透压液。

在经由渗透膜10而配置的水和高渗透压液之间产生渗透压差。在渗透压差的作用下，发生水从第1室11a向第2室11b的移动。由于该水的移动而产生流束。产生的流束向涡轮2流动，使该涡轮2旋转而进行发电。构成流束的液体为混合液。混合液包括从第1室通过渗透膜10而向第2室11b移动的水、和收容于第2室11b的高渗透压液。使涡轮2旋转后的混合液被输送至气化分离部4。在气化分离部4中，将该液体分离为水和高渗透压液。由此，高渗透压液和水便得以再生。再生的水和高渗透压液再次被输送至渗透压发生器1各自的室，从而为发电而进行再利用。

气化分离部4如图1(c)的示意图所示，具有外壳24、和配置于外壳24内且例如由耐压性的气密容器构成的分离部25。分离部25的侧壁用沸石膜21形成。通过该沸石膜21，在分离部25侧划分出第3室22，在外壳24侧划分出第4室23。使涡轮2旋转后的混合液通过后述的管线101c而被输送至气化分离部4的第3室22内。在此，第3室22是供给应分离的混合液的一侧(沸石膜的第1侧)的室。第4室23是接收从混合液透过沸石膜21而来的水的一侧(沸石膜的第2侧或者透过侧)的室。在气化分离部4，基本上使第4室23的压力低于第3室22的压力。例如，对第4室23内进行减压。由此，存在于第3室22的混合液中的水透过沸石膜21而向第4室23移动，从而进行分离。换句话说，在第3室22内和第4室23内的压力差的作用下，水从第3室22向第4室23移动。在第4室23中，水虽然处于气体的状态，但在回收的工序中，则成为液体的状态。通过沸石膜21的水得以回收，通过后述的管线105a再次被输送至渗透压发生器1而用于发电。另一方面，对于进行过脱水的高渗透压液，也通过后述的管线101e再次被输送至渗透压发生器1而用于发电。

在此，关于气化分离部4中的第3室和第4室的位置关系，哪一个都既可以处于内侧，也可以处于外侧。图1(c)是第3室22配置于第4室23的内侧的1个例子，图1(d)是第3室22配置于第4室23的外侧的1个例子。另外，气化分离部4也可以具有多个沸石膜，由此便具有多个供给侧和通过侧。沸石膜也可以用中空圆筒状的陶瓷支持体作衬里。在此情况下，陶瓷支持体并不妨碍沸石膜的功能。

得到的水被输送至渗透压发生器1而收容于第1室11a内。另一方面，得到的高渗透压液被输送至渗透压发生器1而收容于第2室11b内。渗透压发生器1通过第1室11a内的水和第2室11b内的高渗透压液之间的渗透压差而产生流束。下面，与上述同样地进行发电、分离以及送液等。这样一来，作业介质在渗透压发电装置100a内部进行循环，由此渗透压发电系统连续地进行发电。

气化分离部4中的水和高渗透压液的分离可以进行到这样的程度：当之后输送至渗透压发生器1时，在这些水和高渗透压液之间可以得到渗透压差。在气化分离部4中得到的水为高纯度的水。然而，在气化分离部4，与水分离后的高渗透压液也能够以任意的浓度含有水。所谓以任意的浓度含有的水，可以是这种程度的浓度：当水和高渗透压液再次收容于渗透压发生器1时，在高渗透压液和水之间可以得到渗透压差。

下面使用图2，就循环型渗透压发电系统的发电进行说明。首先，在渗透压发生器1中，利用水和高渗透压液之间的渗透压差而产生流束(S1)。

接着，利用在S1产生的流束，使涡轮旋转而进行发电(S2)。在此，流束因包含水和高渗透压液的混合液而产生。将使涡轮旋转后的构成流束的混合液暂时储藏于罐内(S3)。接着，将罐内的混合液输送至气化分离部4，使其分离为水和高渗透压液(S4)。在S4被分离的水和高渗透压液分别再次被输送至渗透压发生器1。然后，在渗透压发生器1中，再次与上述同样地利用渗透压差而产生流束(S1)。在循环型渗透压发电系统中，可以通过反复进行该工序而连续地进行发电。也就是说，进行循环型发电。

在以前的使用碳酸铵的利用正渗透压的发电中，因有毒且具有腐蚀性的氨气的发生引起的体系内的劣化对运行成本产生较大的影响。根据实施方式，可以提供不产生该氨气的作业介质(Draw Solution)、使用该作业介质的循环型渗透压发电方法以及循环型渗透压发电系统。另外，根据实施方式的循环型渗透压发电系统，可以使用通常的有机溶剂作为作业介质。

使用图3～图10，就根据实施方式的循环型渗透压发电系统的例子进行说明。此外，在图4～图10所示的循环型渗透压发电系统中，与图3同样的构件标注相同的符号而将其说明予以省略。

(1)第1实施方式

图3(a)是循环型渗透压发电系统的1个例子的略图。

循环型渗透压发电系统100具有渗透压发电装置100a、和在渗透压发电装置100a内循环的作业介质。渗透压发电装置100a具有渗透压发生器1、涡轮2、缓冲罐3、气化分离部4、水罐103a以及高渗透压液罐103b。渗透压发生器1和涡轮2用管线101a连接在一起。涡轮2和缓冲罐3用管线101b连接在一起。缓冲罐3和气化分离部4用管线101c连接在一起。开闭阀102a夹设在管线101c上。气化分离部4和水罐103a用管线101d连接在一起。开闭阀102b夹设在管线101d上。气化分离部4和高渗透压液罐103b用管线101e连接在一起。开闭阀102c夹设在管线101e上。水罐103a和渗透压发生器1用管线101f连接在一起。泵104a夹设在管线101f上。高渗透压液罐103b和渗透压发生器1用管线101g连接在一起。泵104b夹设在管线101g上。

在此，使用图3(b)的剖视图就渗透压发生器1的内部结构进行进一步的说明。渗透压发生器1具有处理容器12和渗透膜10。渗透膜10被配置为将其周围固定于处理容器12的内侧壁面上，将处理容器12内划分为第1室11a和第2室11b。在处理容器12中，第1室11a配置于第2室11b的上方。在第1室11a所处位置的处理容器12上，开有第1流入口13a。在气化分离部4分离的水流入第1流入口13a。在第2室11b所处位置的处理容器12上，开有第2流入口13b。在气化分离部4分离的高渗透压液流入第2流入口13b。在第2室11b所处位置的处理容器12上，开有流出口14，该流出口14配置于与开有第2流入口13b的壁面相对置的壁面上。通过渗透膜10的液体(水)的流动方向正如图中箭头所示的那样，为从上方向下方、即从第1室11a向第2室11b的方向。在此，流入口13b和流出口14开在相互对置的处理容器12的壁面上，但壁面上的位置可以任意选择。例如，如图3(b)所示，流入口13b和流出口14也可以开在相互对置的位置上。或者，如图3(c)所示，也可以是任一方开在更靠近渗透膜10的位置，另一方开在远离渗透膜10的位置。另外，流出口14也可以开在处理容器12的与渗透膜10相对置的面上。

流出口14与管线101a连接在一起。从第1室11a通过渗透膜10向第2室11b移动的水和收容于第2室11b的高渗透压液的混合液从流出口14流出。水从第1室11a通过渗透膜10向第2室11b移动，从而第2室11b内的水压升高，在流出口14产生液体的流动。也就是说产生流束。该流束使涡轮2旋转而发电。

气化分离部4具有外壳24、分离部25、聚水器(water trap)26、真空泵、连接外壳24和聚水器26的管线105a、以及从聚水器26伸向外部的管线105b。外壳24可以是具有耐压性和气密性的容器。外壳24在其内部具有分离部25。分离部25例如由耐压性的气密容器构成。分离部25的规定内部空间的壁面由沸石膜构成。分离部25的内侧和外侧被沸石膜所分隔。另外，沸石膜21在其内侧和外侧之间没有压力差时是液密性的。另一方面，沸石膜21具有在存在该压力差时，使水得以透过的性质。图3(a)所示的第3室22为用沸石膜21所规定的分离部25内部的空间。第4室23是用沸石膜21和外壳24所规定的空间。

关于从缓冲罐3导出的管线101c，其下端通过外壳24的上部开口部(未图示)和分离部25的上部开口部(未图示)而延伸直至分离部25的内部。如果打开夹设在管线101c上的开闭阀102a，则收容于缓冲罐3中的混合液通过管线101c内而被输送至分离部25内。关于管线101e，其一端(右端)通过外壳24的上部开口部(未图示)和分离部25的上部开口部(未图示)而延伸直至分离部25的内部，另一端(左端)与高渗透压液罐103b连接。夹设在管线101e上的开闭阀102c的打开在气化分离部4中的水和高渗透压液的分离结束后进行。通过打开开闭阀102c，残留于分离部25内部并分离的高渗透压液通过管线101e而被输送至高渗透压液罐103b。

聚水器26为具有耐压性和气密性的容器。从外壳24延伸出来的管线105a与聚水器26的上部开口部连接。在聚水器26的上部设置有其它开口部，管线105b从该开口部向外部延伸出来。真空泵104c夹设在管线105b上。如果驱动真空泵104c，则经由管线105b、聚水器26内部以及管线105a而吸引第4室23内部的气体，从而使第4室23内部成为阴压(负压)。由此，第3室22中含有的混合液的一部分发生气化，气化的水透过沸石膜21而向第4室23移动。

在气化分离部4进行分离的情况下，将开闭阀102a、102b以及102c关闭。然后，驱动真空泵104c而使聚水器26内以及第4室23内的压力下降。也就是说，对第4室23内进行减压。由此，水分从分离部25内部即第3室透过沸石膜21而向第4室移动。移动至第4室的水通过管线105a而导入至聚水器26内，在此作为液体储藏下来。这样，通过在第4室内部和第3室内部之间设置压力差，使水从第3室内向第4室内移动，从而可以从混合液中分离水和高渗透压液。

气化分离部4的分离采用渗透气化膜法(pervaporation法)来进行。该方法中使用的渗透气化膜优选的例子为沸石膜。用于进行渗透气化膜法的沸石膜也可以是市售的膜。沸石膜例如可以使用三菱化学工程株式会社生产的MSM-1。另外，气化分离部4也可以使用市售的利用了渗透气化膜法的水分离装置。在通常的使用了渗透气化膜法的市售水分离装置中，在成为脱水对象的混合液收容于具有沸石膜的陶瓷管内之前，对混合液进行加热。在渗透气化膜法中，当通过减压而使混合液气化时，混合液的温度降低。混合液随着温度的上升，促进混合液的气化，从而水分离得以促进。混合液的加热的例子容后叙述。混合液的加热更优选为利用排热。由此，可以获得较高的收益。另外，利用渗透气化膜法的方法以及装置可以利用其自身公知的技术。这样的技术记载于例如日本特开平7-31851、日本特开平7-80252、日本特开平7-194942以及日本特开平11-276801等中。

沸石膜的例子也可以是菱沸石型(chabazite)沸石。沸石膜的晶形一般认为在200种以上。其中，优选使用菱沸石型晶形。在沸石膜中，作为具有水可以通过而比水大的分子不能通过这一特性的晶形，为人所知的有沸石A型。然而，沸石A型在水溶液中的水份量较多时容易分解，耐酸也较弱。与此相对照，菱沸石型沸石膜即使在水份量较多的情况下也不会分解，而且显示出较高的耐酸性。

渗透压发生器1中使用的渗透膜10只要是不会因用作作业介质的液体例如有机溶剂而产生损害的膜，就可以使用商业上能够取得的膜。渗透膜10例如可以使用醋酸纤维素膜、聚酰胺膜等。另外，渗透膜10既可以是正渗透膜也可以是反渗透膜。优选的渗透膜10为正渗透膜。处理容器12可以由适于收容作业介质的材质构成。另外，处理容器12也可以是具有密闭性的容器即密闭处理容器。

为了获得膜面积，渗透膜10也可以使用由高分子构成的中空丝。

如上所述，作业介质含有高渗透压液和水。高渗透压液只要是与水之间产生渗透压的液体即可。一般地说，作业介质作为驱动溶液而为人所知。

在高渗透压液包含溶剂和溶解于溶剂中的溶质的情况下，溶质可以选择能够在高渗透压液和水之间获得渗透压差的物质。在此情况下，溶剂既可以是水，也可以是有机溶剂。

实施方式的作业介质一般是包含水和高渗透压液的2成分体系的混合溶液。在高渗透压液和水夹着渗透膜而相互邻接时，便产生高渗透压液和水之间的渗透压差。由此，水受到高渗透压液的诱导，通过渗透膜而向高渗透压液侧移动。在此，所谓高渗透压液和水夹着渗透膜而相互邻接，是指与渗透膜的一个面接触而存在高渗透压液、与另一个面接触而存在水的状态。作业介质利用该渗透压差，使涡轮2旋转而发电。

在将这样的作业介质使用于图1的循环型渗透压发电系统的情况下，在直至作业介质输送到渗透压发生器1的第1室以及第2室之前，处于分离为水和高渗透压液的状态。在渗透压发生器1的内部，于第2室的渗透膜附近，水常常向高渗透压液中移动。此时，向高渗透压液中移动的水和高渗透压液相溶。高渗透压液和水的混合液使涡轮2旋转，经缓冲罐3后被气化分离部4所分离。

例如，高渗透压液可以是多元醇或者多元醇的水溶液。优选的多元醇为用以下的式1表示的化合物。

其中，n为0以上的整数，优选为1以上的整数，更优选为3以上的整数。例如，n也可以是1～5的整数，也可以是1～4的整数，也可以是1～3的整数，也可以是1～6的整数。例如，n也优选为3～5的整数。

在n为0、1或者3时，式1的化合物分别为乙二醇、丙三醇、木糖醇。在n为4时，式1的化合物为山梨糖醇以及甘露糖醇。再者，在n为5时，式1的化合物为鳄梨糖醇以及庚七醇。在n为6时，式1的化合物例如为D-赤-D-半乳-辛糖醇(D-erythro-D-galacto-octitol)。然而，按照实施方式的高渗透压液并不局限于此。

在气化分离部4分离的水和高渗透压液各自以分离的状态被输送至渗透压发生器1的第1室11a以及第2室11b。在渗透压发生器1的内部，利用分别输送过来的水和高渗透压液之间的渗透压差而进一步产生流束。将该流束输送至涡轮2，驱动涡轮2(或者使其旋转)而进一步进行发电。驱动涡轮2后的液体被输送至罐3，进而被输送至气化分离部4。根据上述的作用、机理，在气化分离部4分离为水和高渗透压液。由此，作业介质便得以再生。分离的水和高渗透压液进而被输送至渗透压发生器1。通过反复进行这样的循环，该系统便可以连续地进行发电。另外，在该循环中，为了迅速地进行在气化分离部4的分离，配置有缓冲罐3、水罐103a以及高渗透压液罐103b。驱动涡轮2后的混合液暂且收容于缓冲罐3中。由此，可以正常地进行涡轮2基于渗透压发生器1的驱动、与发电并行的在气化分离部4的分离工序。另外，分离后的水和高渗透压液以不会妨碍其后接着进行的分离工序的方式暂且分别收容于水罐103a和高渗透压液罐103b中。

基于循环型渗透压发电系统的循环型渗透压发电方法使用包含在与水之间产生渗透压差的高渗透压液和水的作业介质而进行发电。该方法包括：在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的水和收纳于第2室内的高渗透压液之间产生的渗透压差，产生包括所述水和所述高渗透压液的混合液的流束；利用该流束使涡轮旋转而进行发电；将使涡轮旋转后的所述混合液输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部的第3室内；使利用第4室内和第3室内的压力差而从第3室通过沸石膜的水向第4室移动，从而将高渗透压液和水分离；以及将得到的水输送至第1室内，而且将得到的高渗透压液输送至第2室内。

在使这样的循环型渗透压发电系统工作的情况下，可以如以下那样进行。首先，将水收容于渗透压发生器1的第1室11a中，将高渗透压液收容于第2室11b中。然后，在渗透压发生器1内部利用渗透压差而产生流束。流束从流出口14通过管线101a而被输送至涡轮2。由被输送的混合液产生的流束使涡轮2旋转而进行发电。

使涡轮2旋转而发电后的混合液采用管线101b被输送至缓冲罐3。缓冲罐3暂时收容混合液。缓冲罐3经由管线101c而与气化分离部4连接。开闭阀102a夹设在管线101c上。在进行气化分离部4的作业介质的相分离以及从气化分离部4的送液时，将开闭阀102a关闭。在向气化分离部4导入混合液时，打开开闭阀102a。

在气化分离部4上，设置有用于流入缓冲罐3内的混合液的流入口、和使分离的水和高渗透压液分别流出的2个流出口。在气化分离部4分离混合液的期间，通过将开闭阀102a、102b以及102c关闭而促进分离。

当在气化分离部4的混合液的分离结束后，水以及高渗透压液分别从气化分离部4输送至管线101d以及管线101e。然后，关闭开闭阀102b以及102c。

将开闭阀102b以及102c关闭后，打开开闭阀102a，使收容于缓冲罐3的混合液流入气化分离部4。在充分量的混合液流入气化分离部4后，关闭开闭阀102a。在气化分离部4的前述分离操为了循环发电而反复进行。

从气化分离部4流出的2种液体分别通过管线101d以及管线101e而暂时收容于水罐103a和高渗透压液罐103b中。水罐103a内以及高渗透压液罐103b内的2种液体根据需要，各自驱动泵104a以及104b而分别通过管线101f和管线101g被输送至渗透压发生器1。

也就是说，通过打开开闭阀102b，高渗透压液被输送至罐103a而暂时收容于罐103a中。通过打开开闭阀102c，水被输送至罐103b而暂时收容于罐103b中。在该时点，作业介质已经被再生为可以再次使用的状态。然后，收容于罐103a中的高渗透压液因泵104a的驱动而通过管线101d，被输送至渗透压发生器1的第1室11a。罐103b中的水因泵104b的驱动而通过管线101e，被输送至渗透压发生器1的第2室11b。

这样，通过使作业介质在渗透压发电装置100a中循环，循环型渗透压发电系统便继续进行发电。在这样的发电系统中，容易进行分离操作以及分离后的液体的回送。再者，可以通过分离而回收高纯度的水。其结果是，可以高效地产生渗透压发生器1中的流束。

另外，运行成本也可以抑制在较低的水平。由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部4的结构变得简单。由于不会产生氨气等损伤渗透压发电装置100a的成分，因而与以前相比，可以降低与装置的维护有关的劳力。与之相伴随，维护成本可以抑制在较低的水平，建设成本和设备的运行成本也可以抑制在较低的水平。如上所述，根据本实施方式，可以提供一种能够以低成本进行运转的循环型渗透压发电系统。

实施方式与使用河川的水和海水的渗透压发电不同，可以使用与外界隔绝的液体而进行渗透压发电。其结果是，渗透压发生器的渗透膜不会产生生物污染而可以谋求长寿命化，因而使低成本化成为可能。

由于逆洗(使水向相反方向流动而进行清洗的方法)等中间维护的劳力和时间以及成本也可以大幅度削减，因而运转时间得以延长，运转率也得以提高。由于不使用氨气作为作业介质，因而不需要多阶段的蒸馏系统，从而可以使系统设计变得简单。

另外，在将液相和液相分离后，可以由各自的液相通过管线直接回收液体而进行再利用。

再者，由于从同样性质的物质中将最适合的物质选作作业介质，因而系统设计的自由度加宽。氨具有腐蚀性且剧毒，但在实施方式中，通过相控制可以选择安全的液体，可以拓宽选择范围。另外，在系统中循环的作业介质由于在循环的某一个部位特别是分离工序中不会产生气体，因而是更安全的。

(2)第2实施方式

如上所述，基于沸石膜的水的分离可以通过提高混合液的温度而得到促进。例如，如图4(a)所示，也优选在用于将混合液输送至分离部25的管线101c上夹设有热源5。由此，可以更顺畅地或者高效地从混合液中进行水的分离。也就是说，可以减小气化分离部中的第4室内的减压的程度。即使第3室内和第4室内的压力差较小，也可以将水分离。

热源5优选为其自身公知的热交换。例如，更优选采用热交换机，用来自工厂、发电所、公共设施以及家庭的排热、地热以及太阳光能等天然能量等进行加热。热源5只要是对通过管线101c内部的混合液给热的结构，则无论怎样的热源都可以。图4(a)所示的循环型渗透压发电系统除了具有热源5以外，其余为与上述图3(a)所示的系统相同的构成。因此，可以与图3所示的实施例同样地进行发电。

另外，由于能够对管线101c更有效地给予来自热源5的热，因而也可以使与热源5的位置相对应的管线101c蜿蜒行走。使管线101c的一部分蜿蜒行走的1个例子如图4(b)所示。该蜿蜒行走的部分的弯曲次数可以任意变更。另外，为了增大从热源5受热的管线101c的表面积，也可以使用使管线101c蜿蜒行走以外的对策。在此情况下，也可以与图3(a)所示的实施例同样地进行发电。

(3)第3实施方式

图3以及图4所示的循环型渗透压发电系统100也可以进一步具有压力转换器或者扬水机。

循环型渗透压发电系统100进一步具有压力转换器6的例子如图5所示。压力转换器6为了在管线101a和管线101g之间对压力进行转换，经由作为分支的管线101h而架设在管线101g和管线101a之间。使涡轮2旋转的液体的流束不仅依赖于第1室11a内的水和第2室11b内的高渗透压液之间的渗透压差，而且也依赖于从管线101g通过第2流入口13b流入第2室11b内的高渗透压液的液压、和从管线101f通过第1流入口13a流入第1室11a的水的液压之差。因此，管线101g内的液压也优选通过压力转换器6在管线101g和通过作为分支的管线101h而连接的管线101a之间进行调整。也就是说，对在气化分离部4内再生而再流入渗透压发生器1的高渗透压液的液压和水的液压之差进行调整。由此，能够使发电而得到的电能极大化。用于调整从第1流入口13a流入第1室11a的水的液压和流入第2室11b内的高渗透压液的液压之差的压力转换器6为了获得所希望的液压差，也可以架设在任一管线间。

另外，虽然在附图中没有示出，但循环型渗透压发电系统100也可以进一步具有扬水机。在循环型渗透压发电系统100进一步具有扬水机的情况下，扬水机可以夹设在渗透压发生器1和涡轮2之间的管线101a上。通过将扬水机设置在渗透压发电装置100a中，便可以更容易地进行作业介质的循环。其结果是，可以更切实地进行涡轮2的发电。扬水机使来自渗透压发生器1的液体移动至比渗透压发生器1和涡轮2所配置的位置更高的位置并将其收容下来。然后，以所希望的流量从其较高的位置使液体朝向涡轮2落下，通过该落下的流束而使涡轮2旋转。

(4)第4实施方式

循环型渗透压发电系统100也可以进一步具有连接第1室11a和水罐103a的管线101i。这样的实施方式的1个例子如图6所示。图6所示的循环型渗透压发电系统100是图4所示的循环型渗透压发电系统100具有连接第1室11a和水罐103a的管线101i的例子。除此以外，也可以与图4所示的循环型渗透压发电系统100同样，或者其它的实施方式也可以具有管线101i。再者，循环型渗透压发电系统100也可以具有夹设在管线101i上的开闭阀(未图示)。

在这样的图6所示的循环型渗透压发电系统100中，在渗透压发生器1的位于第1室11a的处理容器12上设置其它流出口，而且水罐103a具有其它流入口。第1室11a的流出口和水罐103a的其它流入口通过管线101i连接在一起。由此，没有从第1室11a向第2室11b移动的液体的一部分从第1室11a的流出口通过管线101i返回到水罐103a。其结果是，可以使第1室11a内的水质保持恒定，或者可以经常使用新鲜的水。由此，可以防止污垢和锈等在第1室11a内积蓄。

再者，通过在管线101i上夹设开闭阀，可以使水从第1室11a的流出口流出，或者使水的流出停止下来。

(5)第5实施方式

作为循环型渗透压发电系统100的进一步的实施方式，图7示出了具有压力转换器6和管线101i的例子。除了具有这些构件以外，也可以与上述的任一循环型渗透压发电系统100的构成同样，而且其运转也可以与上述任一项的组合同样地进行。

(6)第6实施方式

图8示出了上述的任一循环型渗透压发电系统100具有2个热源即热源5a和热源5b的例子。循环型渗透压发电系统100如图8所示，具有夹设在管线101c上的热源5a、和配置于外壳24的外侧且向外壳24给热的热源5b。通过具有2个热源，可以更顺畅地或者高效地进行分离。热源5b也可以是与上述的热源5同样的热源。

(7)第7实施方式

图9示出了具有从管线101c的中间附近直至气化分离部4的外壳24给热的热源5的例子。该循环型渗透压发电系统100除热源5的结构以外，也可以具有与上述任一项的实施方式同样的构成。根据这样的构成，可以更顺畅地或者高效地进行分离。

(8)第8实施方式

图10示出了在图8所示的循环型渗透压发电系统100中，为了向气化分离部4的外壳24中含有的混合液给热而具有热源5b的例子。该循环型渗透压发电系统100除热源5b以外，可以具有与上述实施方式同样的构成。根据这样的构成，可以更顺畅地或者高效地进行分离。

以上使用图3～图10，就几个循环型渗透压发电系统100的例子进行了说明，但它们只是为了例示出几个实施方式，本发明并不局限于此。

作为循环型渗透压发电系统100中的渗透压发生器1，也可以使用渗透压元件(osmotic pressure element)。所谓渗透压元件，是容量为大约1L～大约20L的渗透压发生器1。在供给实用的情况下，也可以将多个渗透压元件集合在一起而用作渗透压模块，该渗透压模块将这些多个渗透压元件产生的压力作为1个压力而输出。在渗透压模块中含有的一部分渗透压元件因使用而劣化的情况下，可以仅更换劣化的渗透压元件。因此，维修保养以及性价比优良。

另外，正如由上述说明可以清楚的那样，作为实施方式，也可以提供一种循环型渗透压发电方法。

根据实施方式的循环型渗透压发电系统以及方法可以通过基于气化分离部的分离而回收高纯度的水。因此，可以高效地产生渗透压发生器1中的流束。另外，由于使用来自工厂、发电所、公共设施以及家庭的排热、地热以及太阳光能等天然能量等进行加热，因而可以更加提高性价比。

分离操作以及分离后的液体的回送也是容易的，并且运行成本也可以抑制在较低的水平。另外，由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部的结构变得简单。另外，由于不会产生氨气等损伤渗透压发生器的成分，因而装置的维护成本也可以抑制在较低的水平，从而建设成本或者设备的运行成本也可以抑制在较低的水平。

如上所述，根据本实施方式，可以提供一种能够以低成本进行运转的循环型渗透压发电系统。

实施方式与使用河川的水和海水的渗透压发电不同，可以使用与外界隔绝的液体。其结果是，渗透压发生器的渗透膜不会产生生物污染而可以谋求长寿命化，因而使低成本化成为可能。

逆洗等中间维护也可以大幅度削减，因而运转时间得以延长，运转率也得到提高。由于不使用氨气作为作业介质，因而不需要多阶段的蒸馏系统，从而可以使系统设计变得简单。另外，可以从液-液相分离后的各自的液相通过管道直接回收液体。再者，由于从同样性质的物质中将最适合的物质选作作业介质，因而系统设计的自由度加宽。氨具有腐蚀性且剧毒，但在实施方式中，通过相控制可以选择安全的液体，可以拓宽选择范围。

(9)第9实施方式

如上所述，根据实施方式的循环型渗透压发电系统以及方法可以通过基于气化分离部的分离而回收高纯度的水。通过利用这样的回收高纯度水的作用，便可以进一步提供淡水化系统以及水质净化系统。也就是说，作为进一步的实施方式，可以提供淡水化系统以及水质净化系统。

淡水化系统和水质净化系统的不同之处在于：是处理的对象(即对象液)应该被淡水化的液体还是水质应该被净化的液体。根据实施方式的淡水化系统以及水质净化系统都是在该系统的渗透压发生器中，通过从对象中分离水而可以得到淡水化或者净化的水。取淡水化系统作为1个例子，下面就淡水化系统以及水质净化系统进行说明。

使用图11，就淡水化系统进行说明。图11是淡水化系统的1个例子的略图。

淡水化系统200具有淡水化装置200a、和在淡水化装置200a内循环的作用介质(acting medium)。淡水化装置200a具有渗透压发生器1和气化分离部4。渗透压发生器1正如以下所说明的那样，还与图6～图10所示的实施方式中使用的渗透压发生器同样，具有2个流入口和2个流出口。

图12示出了渗透压发生器1的1个例子的剖视图。渗透压发生器1具有处理容器12和渗透膜10。渗透膜10被配置为将其周围固定于处理容器12的内侧壁面上，将处理容器12内划分为第1室11a(图12的左侧)和第2室11b(图12的右侧)。

在第1室11a所处位置的处理容器12上，第1流入口13a和第1流出口14a例如分别开在上部壁面和下部壁面上。应该淡水化的对象液从第1流入口13a流入，它被收容于第1室11a中。在第2室11b所处位置的处理容器12上，第2流入口13b和第2流出口14b例如分别开在上部壁面和下部壁面上。高渗透压液从第2流入口13b流入，它被收容于第2室11b中。收容于第1室11a的对象液和收容于第2室11b的高渗透压液被配置为在它们之间隔着渗透膜10。由此，在收容于第1室11a内的对象液和收纳于第2室11b内的高渗透压液之间产生渗透压差。在该渗透压差的作用下，第1室11a内的对象液中含有的水通过渗透膜10而向第2室11b移动。通过渗透膜10的水沿着图12中的箭头所示的方向流动，即从第1室11a向第2室11b流动。

因通过渗透膜10的水的移动而使对象液得以浓缩(或者脱水)。浓缩的对象液(浓缩液)从第1室11a通过第1流出口14a而向处理容器12外排出。含有第2室11b内的高渗透压液和从第1室移动来的水的混合液从第2室11b通过第2流出口14b而向处理容器12外排出。

淡水化装置200a进一步具有连接渗透压发生器1和气化分离部4的管线。管线101a的一端与第2室11b的第2流出口14b连接，另一端与气化分离部4连接。该管线101a将包含高渗透压液以及因渗透压而移动的水的混合液输送至气化分离部4。管线101e的一端与气化分离部4连接，另一端与第2室11b的第2流入口13b连接。该管线101e将在气化分离部4使水得以分离后的高渗透压液输送至渗透压发生器1的第2室11b。将海水、废水等供给至第1室11a的管线101f的终端与第1室11a的第1流入口13a连接。用于将第1室11a内的浓缩液排出的管线101i的始端与第1流出口14a连接。

气化分离部4具有如上述那样的结构，根据与上述的实施方式同样的构成以及同样的机理，将水和高渗透压液(作业介质)分离。分离的作业介质通过水的分离而再生，通过管线101e而被输送至渗透压发生器1的第2室11b。

对象液的淡水化采用如下的方法来进行。对象液通过管线101f而被输送至渗透压发生器1的第1室11a。高渗透压液收容于第2室11b中。高渗透压液向第2室11b的流入可以从第2流入口13b进行。

在渗透压发生器1内，在隔着渗透膜10而相邻的对象液和高渗透压液之间的渗透压差的作用下，对象液的水向第2室11b移动。包含移动而来的水和高渗透压液的液体(混合液)从第2流出口14b通过管线101a被输送至气化分离部4。在气化分离部4中，将混合液分离为水和高渗透压液。分离并再生的高渗透压液通过管线101e被输送至渗透压发生器1的第2室11b而进行再利用。在气化分离部4分离的水通过管线106而得以回收。由此，从对象液回收水而实现淡水化。在第1室11a中，进行过脱水的浓缩液通过管线101i以及管线101f而再次输送至第1室11a，可以进行进一步的脱水，或者也可以作为浓缩液加以回收。浓缩液也可以进行采用任一方法的进一步的脱水。

这样的对象液的淡水化方法可以包括图13所示的工序。利用对象液和高渗透压液的渗透压差而产生流束(S11)。该流束通过包含来自对象液的水、和收容于第2室11b的高渗透压液的混合液而形成。流束被输送至气化分离部4，在此被分离为水和高渗透压液(S12)。分离的高渗透压液被输送至渗透压发生器1的第2室11b而加以再利用(S13)。

这样一来，高渗透压液通过反复进行渗透压的产生和它的再生，在该装置内循环而加以使用。

对象液可以是水性液体、有机性液体、由水性液体和有机性液体混合而成的液体、无机性溶液、有机性溶液、以及由无机性溶液和有机性溶液混合而成的液体、或者它们中的任2种以上混合而成的液体、或者在它们中的任1中液体中溶解其它物质所得到的液体、或者在它们中的任1中液体中混合其它物质所得到的液体。水性液体的例子包括水、甲醇或者乙醇、或者它们的混合液体。有机性液体的例子也可以包括甲苯和/或丙酮。

对象液也可以是在上述任一种液体中溶解例如无机盐类和/或有机盐类而成的液体。无机盐的例子包括氯化钠、氯化镁、氯化钙、硫酸钠、硫酸镁和/或硫酸钾。有机盐的例子包括醋酸钠、醋酸镁、柠檬酸钠以及柠檬酸镁。对象液既可以是在有机性液体中溶解或者混合有任1种溶质的液体，也可以在其中进一步混合水性液体。溶质的例子包括纤维和/或树脂等有机物。另外，对象液既可以是在水性液体中溶解或者混合有任1种溶质的液体，也可以在其中进一步混合有机性液体。再者，对象液也可以是海水、湖水、河川水、沼泽水、生活排水、产业排水或者它们的混合物等。然而，对象液并不局限于上述的液体，也可以根据实施者任意地进行选择。

图11所示的淡水化系统也可以进一步将罐夹设在渗透压发生器1和气化分离部4之间的管线101a上。将来自渗透压发生器1的液体收容于罐中，然后对液体向气化分离部4中的投入时机进行调整。由此，可以有效地进行高渗透压液(驱动溶液)在气化分离部4的再生。

另外，图11所示的淡水化系统如前述的图4～图7所示，也可以进一步将热源5夹设在管线101c上。由此，可以更顺畅地或者高效地从混合液中进行水的分离。

再者，图11所示的淡水化系统为了在管线101e和管线101a之间对压力进行转换，也可以进一步将前述图5、图7～图10所示的压力转换器6架设在管线101e和管线101a上。

在上述中，就淡水化系统的1个例子进行了说明，但该实施方式也可以利用作为水质净化系统。

在这样的淡水化或者水质净化系统中，容易进行分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。另外，由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部的结构变得简单。由于不会产生氨气等损伤渗透压发生器的成分，因而装置的维护成本可以抑制在较低的水平，从而建设成本或者设备的运行成本可以抑制在较低的水平。根据本实施方式，可以提供能够以低成本进行运转的淡水化或者水质净化系统。

对象液通过这样的淡水化系统而实现淡水化。根据按照实施方式的淡水化系统，能够以较低的能量从对象液中回收高纯度的水例如淡水。

这里所说的所谓“水处理系统”，是包括具有渗透压发生器1和气化分离部4的水处理装置200、以及驱动溶液(即高渗透压液)的系统。因此，所谓根据实施方式的水处理系统，也可以是上述任一项的发电系统、淡水化系统和/或水质净化系统。换句话说，上述所示的所有系统为水处理系统。选择这些任一项的系统，在其结构中组合作为其它系统的一部分包含在内的构成，这样组合而成的结构也可以编入该任一项的系统中。

例如，在上述的渗透压发电系统中，作为第1液体的水和作为第2液体的高渗透压液在渗透压发生器1内，水通过渗透膜而产生流束，由此发电后被输送至气化分离部4，然后在气化分离部4被分离为水和高渗透压液。水和高渗透压液通过分离而得以再生。再生的水和高渗透压液各自作为第1液体和第2液体而被输送至渗透压发生器1。渗透压发电系统中的作为第1液体的水换句话说为“对象液”。

与此相对照，在淡水化系统以及水质净化系统中，应该淡水化或者水质净化的对象液为第1液体，它与作为第2液体的高渗透压液一起，被配置为在渗透压发生器1内部夹持着渗透膜。在渗透压发生器1内，对象液中的水通过渗透膜，所产生的混合液被输送至气化分离部4。在气化分离部4中被分离为水和高渗透压液。通过分离而得到的高渗透压液作为再生的第2液体被输送至渗透压发生器1。分离的水作为淡水化或者水质净化过的水而进行回收。

与这些水处理系统共同的构成是例如具有渗透压发生器1和气化分离部4的组合，而且一边反复进行高渗透压液的再生，一边循环使用。

(10)第10实施方式

参照图14，就实施方式进行说明。该实施方式是淡水化或者水质净化系统的1个例子。

该系统是在图11所示的淡水化装置200a中，进一步具有夹设在管线上的缓冲罐3、高渗透压液罐103b以及对象液罐103c的例子。

该淡水化装置200a具有如下的结构。渗透压发生器1的第2流出口通过管线101a而与缓冲罐3连接。缓冲罐3通过管线101c而与气化分离部4连接。详细地说，管线101c与气化分离部4的分离部25的第3室22连接。第3室22通过管线101e而与高渗透压液罐103b连接。高渗透压液罐103b通过管线101g而与渗透压发生器1的第2室11b连接。

在气化分离部4的分离部25中，通过沸石膜21而从第3室22向第4室23移动来的气化水通过管线105a被输送至聚水器26，在聚水器26中作为液体储藏起来。储藏于缓冲罐3内的水在打开开闭阀102b时从管线106取出。

对象液罐103c通过管线101f而与渗透压发生器1的第1室11a的第1流入口连接。第1室11a的第1流出口通过管线101i而与对象液罐103c连接。管线101k的始端与对象液罐103c连接。开闭阀102e夹设在管线101k上，控制对象液向对象液罐103c中的流入和/或流出。对象液罐103c除了管线101k以外，也可以具有与其它管线连接的开口部。由此，可以将其它管线或者管线101k中的任一管线作为流入或者排出使用。

具有这样的淡水化装置200a的淡水化系统200具有高渗透压液作为作业介质。高渗透压液也称之为驱动溶液。在初期状态，驱动溶液收容于第2室11b中。对象液收容于对象液罐103c中，在夹设于管线101f上的泵104a的驱动下，通过管线101f而被输送至第1室11a。对象液和驱动溶液夹着渗透膜10而相邻，由此产生渗透压差。由此，第1室11a内的对象液的水从第1室11a向第2室11b移动。包含移动而来的水和高渗透压液的液体即混合液通过管线101a被输送至缓冲罐3。根据在气化分离部4的作业的状态，对夹设在管线101c上的开闭阀102a进行开闭。在开闭阀102a打开时，收容于缓冲罐3中的混合液通过管线101c被输送至分离部25的第3室22。

在分离部25中，水被分离后的驱动溶液通过管线101e被输送至高渗透压液罐103b。驱动溶液收容于高渗透压液罐103b中，通过驱动夹设在管线101g上的泵104b而被输送至渗透压发生器1的第2室11b。

在该系统中，能够使应该淡水化或者水质净化的对象液循环而在渗透压发生器1中进行脱水。

这样的淡水化系统也可以作为水质净化系统加以使用。

对象液通过淡水化系统而得以淡水化。根据按照实施方式的淡水化系统，能够以较低的能量从对象液中回收高纯度的水例如淡水。

图14所示的淡水化系统如前述的图4～图7所示，也可以进一步将热源5夹设在管线101c上。由此，可以更顺畅地或者高效地从混合液中进行水的分离。

再者，图14所示的淡水化系统为了在管线101g和管线101a之间对压力进行转换，也可以进一步将前述图5、图7～图10所示的压力转换器6架设在管线101g和管线101a上。

在这样的淡水化或者水质净化系统中，容易进行分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。

(11)第11实施方式

使用图15，对其它淡水化和/或水质净化系统的例子进行说明。在图15的系统中，淡水化装置200a除了进一步具有浓缩液罐103d以外，可以具有与图14所示的系统相同的结构。

在该实施方式中，应该导入渗透压发生器1的第1室11a中的对象液在泵104a的驱动下，从对象液罐103c通过管线101f被输送至第1室11a。在渗透压发生器1中脱水后的浓缩液通过第1流出口以及管线101i被输送至浓缩液罐103d而收容下来。收容于浓缩液罐103d中的浓缩液通过打开开闭阀102d而取出到外部。

另一方面，高渗透压液通过反复进行渗透压的产生和它的再生，在该装置内循环而加以使用。

这样的淡水化系统也可以作为水质净化系统加以使用。

对象液通过淡水化系统而得以淡水化。根据按照实施方式的淡水化系统，能够以较低的能量从对象液中回收高纯度的水例如淡水。

在这样的淡水化或者水质净化系统中，容易进行分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。

(12)第12以及第13实施方式

作为其它实施方式，提供一种同时进行发电、以及淡水化和/或水质净化的系统。其例子如图16(a)以及图16(b)所示。这些系统除了以夹设在第1渗透压发生器1和缓冲罐3之间的管线101a上的方式进一步具有用于发电的涡轮2以外，可以具有与图14以及图15所示的系统相同的结构。

关于渗透压发电，可以与上述的装置以及系统同样地进行。在这样的系统中，通过流束在渗透压发生器1内的发生、涡轮2利用得到的流束的旋转而进行发电，然后在气化分离部4再生流束中含有的高渗透压液。再生的高渗透压液被输送至渗透压发生器1的第2室11b而再次使用。也就是说，高渗透压液在这样的系统中进行循环。

例如，根据实施方式的水处理方法可以包括图17所示的工序。该水处理方法可以包括：利用对象液和高渗透压液之间的渗透压差而产生流束(即基于混合液的流束)(S21)，通过流束使涡轮旋转而进行发电(S22)，将涡轮旋转后的混合液暂时储藏于缓冲罐内(S23)，在气化分离部将混合液分离为水和高渗透压液(S24)，将得到的水回收(S25)，以及将得到的高渗透压液再利用于渗透压的发生(S25以及S21)。

此外，图16(a)以及图16(b)所示的淡水化系统如前述的图4～图7所示，也可以进一步将热源5夹设在管线101c上。由此，可以更顺畅地或者高效地从混合液中进行水的分离。

图16(a)以及图16(b)所示的淡水化系统为了在管线101g和管线101a之间对压力进行转换，也可以进一步将前述图5、图7～图10所示的压力转换器6架设在管线101g和管线101a上。

在这样的水处理系统中，容易进行用于再生高渗透压液的分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。另外，由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部的结构变得简单。由于不会产生氨气等损伤渗透压发生器的成分，因而装置的维护成本可以抑制在较低的水平，从而建设成本或者设备的运行成本可以抑制在较低的水平。根据本实施方式，可以提供能够以低成本进行运转的水处理系统。

对象液通过这样的水处理系统而实现淡水化。根据按照实施方式的水处理系统，能够以较低的能量从对象液中回收高纯度的水例如淡水。

(13)第14实施方式

使用图18(a)～图18(d)，就根据实施方式的水处理系统进行说明。

水处理系统100包含水处理装置100a和驱动溶液。驱动溶液可以是上述的高渗透压液。水处理装置100a如图18(a)所示，具有渗透压发生器1和气化分离部4。渗透压发生器1和气化分离部4例如采用管线进行连接。渗透压发生器1在驱动溶液和对象液之间的渗透压差的作用下，对象液中的水通过渗透膜10而向驱动溶液移动。得到的包含驱动溶液和水的混合液向气化分离部4输送并分离为驱动溶液和水。驱动溶液通过该分离而得以再生，被输送至渗透压发生器1而循环使用。

渗透压发生器1中的水处理采用如下的方法来进行：使对象液中含有的至少一部分水通过渗透膜10而拖曳至驱动溶液中。被拖曳至驱动溶液中的水也可以在气化分离部4与驱动溶液分离而加以回收，分离的水也可以再次被输送至渗透压发生器1而反复使用。

如图18(b)所示，水处理装置100a除渗透压发生器1和气化分离部4以外，也可以具有夹设在它们之间的罐3。在渗透压发生器1中，将得到的包含水和驱动溶液的混合液暂且积存于罐3中。收容于罐中的混合液根据在气化分离部4的分离作业的状况而被输送至气化分离部4。

在使水处理系统具有进行发电的功能时，只要具有如下的功能即可：在渗透压发生器1中将水引入至驱动溶液，从而产生出混合液的流束，并采用该流束使涡轮旋转。驱动溶液的再生通过将使涡轮旋转后的混合液输送至气化分离部4、从而与水分离来进行。分离的水作为净化的水而加以回收。这样的水处理系统例如具有发电装置。发电装置100a、300a的1个例子如图18(c)以及图18(d)所示，具有渗透压发生器1、涡轮2、罐3以及气化分离部4。而且发电系统100具有发电装置100a和作业介质。作业介质包含作为水或者对象液的处理液和作为驱动溶液的高渗透压液。

为了使水处理系统具有进行淡水化和/或水质净化的功能，可以构成为应该进行淡水化或者水质净化的对象即作为对象液的处理液与驱动溶液一起收容在渗透压发生器1中。在渗透压发生器1中，通过将水引入至驱动溶液中而使至少一部分水脱水后的浓缩液既可以直接废弃，也可以使其循环而再次输送至渗透压发生器1，从而反复进行淡水化和/或水质净化。

淡水化和/或水质净化装置200a的1个例子如图18(a)以及图18(b)所示，具有渗透压发生器1、任意的罐3以及气化分离部4。发电系统100具有发电装置100a和作业介质。作业介质包含水或者处理液、和作为驱动溶液的高渗透压液。或者，水质净化装置200a的其它1个例子如图18(c)以及图18(d)所示，进一步具有涡轮2。

例如，在为如上述第12实施方式以及第13实施方式那样进行发电、以及淡水化和/或水质净化的水处理系统的情况下，也可以根据需要，能够切换为仅进行发电、以及淡水化和/或水质净化之中的任一种。因此，通过具有渗透压发生器1、涡轮2和/或罐3、气化分离部4、将它们分别连接的多个管线、以及夹设在这些管线上的开闭阀，而且进行这些开闭阀的开闭切换，便可以实现所希望的处理。另外，根据需要，为了进行发电，在气化分离部4分离的至少一部分水也可以再次被输送至渗透压发生器1而进行再利用。

在这样的水处理系统中，容易进行用于再生驱动溶液的分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。另外，由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部的结构变得简单。由于不会产生氨气等损伤渗透压发生器的成分，因而装置的维护成本可以抑制在较低的水平，从而建设成本和设备的运行成本可以抑制在较低的水平。根据本实施方式，可以提供能够以低成本进行运转的水处理系统。

(14)第15实施方式

根据实施方式的水处理方法例如为如下的水处理方法。也就是说，该方法是使用包括含水的对象液和驱动溶液的作业介质的水处理方法，所述驱动溶液是在与水之间产生渗透压差的高渗透压液。该方法可以包括以下(1)～(4)所示的任一步骤。

(1)一种方法，其包括：(a)在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的对象液和收容于第2室内的该驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含水和高渗透压液的混合液的流束；

(b)将混合液的流束输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部中的所述第3室；

(c)利用第4室内和第3室内的压力差，使从第3室通过沸石膜的水向第4室移动，从而将水和驱动溶液分离；以及

(d)将在气化分离部分离的驱动溶液收容于渗透压发生器的第2室。

通过包括这样的步骤，便提供一种将在与水之间产生渗透压差的高渗透压液用作驱动溶液的水处理方法。该处理方法例如能够用于淡水化、水质水净化和/或发电，因而是能够以低成本运转的水处理技术。

(2)一种方法，其包括：(a)在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的对象液和收容于第2室内的驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含水和驱动溶液的混合液的流束；

(b)将混合液的流束输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部中的第3室；

(c)利用第4室内和第3室内的压力差，使从第3室通过沸石膜的水向所述第4室移动，从而将水和驱动溶液分离；

(d)将在气化分离部分离的该驱动溶液收容于渗透压发生器的第2室；以及

(e)将在气化分离部分离的所述水加以回收。

通过包括这样的步骤，便提供一种将在与水之间产生渗透压差的高渗透压液用作驱动溶液而使含水的对象液淡水化或者水质净化的水处理方法。这样的方法是能够以低成本运转的水处理技术。

(3)一种方法，其包括：(a)在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的对象液和收容于第2室内的驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含水和驱动溶液的混合液的流束；

(b)利用混合液的流束使涡轮旋转而进行发电；

(c)将使涡轮旋转后的混合液输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部中的第3室；

(d)利用第4室内和第3室内的压力差，使从第3室通过沸石膜的水向第4室移动，从而将水和驱动溶液分离；以及

(e)使在气化分离部分离的所述水以及所述驱动溶液分别返回到并收容于渗透压发生器的第1室以及所述第2室。

通过包括这样的步骤，便提供一种将在与水之间产生渗透压差的高渗透压液用作驱动溶液而进行发电的水处理方法。这样的方法是能够以低成本运转的水处理技术。

(4)一种方法，其包括：(a)在具有用渗透膜分隔的第1室和第2室的渗透压发生器中，利用在收容于第1室内的对象液和收容于第2室内的驱动溶液之间产生的渗透压差，产生包含水和高渗透压液的混合液的流束；

(b)利用混合液的流束使涡轮旋转而进行发电；

(c)将使涡轮旋转后的混合液输送至具有用沸石膜分隔的第3室和第4室的气化分离部中的第3室；

(d)利用第4室内和第3室内的压力差，使从第3室通过沸石膜的水向所述第4室移动，从而将水和高渗透压液分离；

(e)将在气化分离部分离的该驱动溶液输送至并收容于渗透压发生器的第2室；以及

(f)将在气化分离部分离的所述水加以回收。

通过包括这样的步骤，便提供一种将在与水之间产生渗透压差的高渗透压液用作驱动溶液而进行发电、同时使含水的对象液淡水化或者水质净化的水处理方法。这样的方法是能够以低成本运转的水处理技术。

在这些水处理方法中，容易进行用于再生作为驱动溶液的高渗透压液的分离操作以及分离后的液体的回送，从而可以将运行成本抑制在较低的水平。另外，由于不会产生与作业介质相关联的气体，因而可以使气化分离部的结构变得简单。由于不会产生氨气等损伤渗透压发生器的成分，因而装置的维护成本可以抑制在较低的水平，从而建设成本和设备的运行成本可以抑制在较低的水平。根据本实施方式，可以提供能够以低成本进行运转的水处理方法。

[例]

(1)注射试验装置

一面参照图19(a)，一面就注射试验装置的制作进行说明。

首先，准备分别在一端具有握持部211a、212a的1mL的塑料制一次性针筒211以及212。分别切掉这些针筒211以及212的安装注射针一侧的顶端(S31)。使得到的2个切掉后的针筒211以及212的握持部211a、212a相互对置，并在其间夹入2个橡胶件213、215和1组渗透膜214，从而使空气不会进入(S32)。夹入以第1针筒211、第1橡胶件213、渗透膜214、第2橡胶件215、第2针筒212的顺序进行。然后，用夹子219加以固定(S33)。由此，便得到注射试验装置216。

作为渗透膜214，使用RO膜即日东电工制ES20。第1橡胶件213和第2橡胶件215使用板状的橡胶件。如图19(b)所示，在各橡胶件213(215)上分别开有直径为5mm的圆形孔213a(215a)。

(2)注射试验

例1

按照上述(1)的步骤，制作出注射试验装置216。将丙三醇收容于第1针筒211内，并将淡水收容于第2针筒212内(如图19(c)图示)。在图19(a)所示的S31的工序和S32工序之间，使试验所使用的各液体分别收容于针筒211以及212的内部。

接着，以使第1针筒211位于第2针筒212的上方的方式进行纵向配置，并在25℃、1大气压的条件下进行静置。其样子如图20所示。然后，在5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时以及5小时的各时点读取刻度，对水从第2针筒212侧向第1针筒211侧的移动进行测量。此外，收容于注射试验装置216的液体无论是在注射试验装置216的制作工序中还是在试验中，都不会向外部泄漏。此外，在图20中，L₀₁为第1针筒211的最初的液面，L₁₁为第1针筒211的试验后的液面。另外，在图20中，L₀₂为第2针筒212的最初的液面，L₁₂为第1针筒211的试验后的液面。

＜结果＞

结果如图21(a)所示。在图21(a)中，横轴为时间，纵轴为水的移动量(mL)。另外，用点表示的曲线为水的移动量的实测值。正如由图21(a)的用点表示的曲线所示的那样，初期的速度(图中的斜率)随着时间的经过而减小。可以认为其原因在于：水从第2针筒212通过渗透膜而在第1针筒211中向上方移动，由此因水存在于第1针筒211侧的渗透膜周边而产生浓差极化效应。另外，图21(a)中的直线示出了在用点表示的图中，将初期(5分钟)的速度和最后阶段(5小时)的速度进行平均所得到的平均速度。

例2

与所述例1同样，制作出注射试验装置216。也就是说，将丙三醇收容于第1针筒211内，并将任一种淡水收容于第2针筒212内。在所述例1中，有浓差极化的影响。为了排除该影响，在遍及整个试验的期间，采用声波发生器使超声波作用在配置于上部的第1针筒211的外侧。定期地读取针筒的刻度，对水从第2针筒212侧向第1针筒211侧的移动进行测量。除此以外，与例1同样地进行试验。

＜结果＞

其结果如图21(b)所示。在图21(b)中，横轴为时间，纵轴为水的移动量(mL)。另外，用点表示的曲线为水的移动量的实测值。另外，图21(b)中的直线是基于用点表示的实测值，使斜率(速度)平均化而得到的数据。由图21(b)表明：通过采用超声波进行搅拌，水的移动比例1的结果加快，且保持恒定。

例3

按照所述(1)的步骤，制作出注射试验装置216。将丙三醇以及2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇(PF1P)分别收容于第1针筒211内。将任一种淡水收容于第2针筒212内。另外，为比较起见，还制作出了将3.5Wt％的海水收容于第1针筒211内的注射试验装置216。在图19(a)所示的(S31)工序和(S32)工序之间，使试验所使用的各液体分别收容于针筒211以及212的内部。试验与例2同样地进行。定期地读取针筒的刻度，对水从第2针筒212侧向第1针筒211侧的移动进行测量。

＜结果＞

结果如图22(a)所示。在将PF1P或者3.5％盐水收容于第1针筒211内时，与收容丙三醇的情况相比，水的移动减少。也就是说，水的移动速度减慢。由该结果表明：丙三醇为优良的高渗透压液。

例4

按照所述(1)的步骤，制作出注射试验装置216。将丙三醇、乙二醇、2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇(PF1P)、100％2-丁氧基乙醇(2BE)收容于第1针筒211内。将淡水收容于第2针筒212内。对于丙三醇，进一步准备改变浓度的溶液。在图19(a)所示的(S31)工序和(S32)工序之间，使试验所使用的各液体分别收容于针筒211以及212的内部。试验与例2同样地进行。然后，在5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时以及5小时的各时点读取刻度，对水从第2针筒212侧向第1针筒211侧的移动进行测量。

＜结果＞

结果如图22(b)所示。在将丙三醇或者乙二醇收容于第1针筒211内时，与收容PF1P或者2BE时相比，水的移动较大，移动速度也加快。由该结果表明：丙三醇以及乙二醇为优良的高渗透压液。

例5

按照所述(1)的步骤，制作出注射试验装置216。将各自浓度相互不同的丙三醇收容于第1针筒211内。将淡水收容于第2针筒212内。使用的丙三醇的浓度为100wt％、80wt％、70wt％以及50wt％的浓度。分别使用这些浓度的丙三醇而制作出注射试验装置216。在图19(a)所示的(S31)工序和(S32)工序之间，使试验所使用的各液体分别收容于针筒211以及212的内部。试验与例2同样地进行。然后，在5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时以及5小时的各时点读取刻度，对水从第2针筒212侧向第1针筒211侧的移动进行测量。

＜结果＞

结果如图23所示。根据该结果，丙三醇的浓度对水的移动似乎没有产生太大的影响。

例6

采用使用了三菱化学工程株式会社生产的MSM-1的渗透气化膜法，进行将水和高渗透压液(后述的溶剂)分离的试验。试验使用了中型的装置。所使用的装置的概要如图24所示。

该装置500具有混合液罐501、送液泵502、热回收器503、循环泵504、加热器505、脱水器506、冷凝器507、冷却循环装置508、真空泵509、油雾捕获器510以及排液泵511。脱水器506通过脱水膜512而被划分为第1室513和第2室514。脱水膜512使用沸石膜(例如三菱化学工程株式会社生产的MSM-1)。

管线520a的一端与送液泵502连接，混合液通过管线520a而供给至送液泵502。从管线520a分支的管线520b的一端与混合液罐501连接在一起。混合液罐501的下部通过管线520c而与靠近送液泵502的管线520a连接。送液泵502通过经由热回收器503的管线520d以及后述的管线520f而与循环泵504连接。第1开闭阀515夹设在管线520d上。循环泵504通过经由加热器505的管线520e而与脱水器506的第1室513的下部连接。第1室513的上部通过管线520f而与循环泵504连接。通过这样的循环泵504、管线520e、脱水器506的第1室513以及管线520f而构成循环系统。

脱水器506的第2室514通过管线520g而与冷凝器507连接。在冷凝器507的内部收纳着多次卷绕的冷却管516。冷却循环装置508通过去路用管线520h而与所述冷却管516的一端连接。冷却管516的另一端通过回路用管线520i而与冷却循环装置508连接。也就是说，冷却循环装置508内的冷却介质在去路用管线520h、冷却管516以及回路用管线520i中循环。管线520j与冷凝器507的上部侧壁连接，真空泵509以及油雾捕获器510依次夹设在该管线520j上。向真空泵509中导入气镇用氮(Gas ballast N₂、图中记为“N₂”)。冷凝器507内的气体通过管线520j而排出。管线520k与冷凝器507的下部连接，泵511以及第2开闭阀517依次夹设在该管线520k上。在冷凝器507的底部积存的水通过管线520k而加以回收。

管线520l从作为所述循环系统之1的管线520f分支。未图示的第3开闭阀夹设在该管线520l的分支部附近上。该管线520l与所述热回收器503交叉。在脱水器506中对混合液进行多次处理，在管线520f中流通的处理液通过管线520l而加以回收。另外，管线520m从管线520l分支，该管线520m与混合液罐501连接。

接着，参照前述图24所示的装置，对由水和溶剂混合而成的混合液的脱水操作进行说明。

驱动送液泵502，使混合液经由管线520a、管线520d以及管线520f而输送至循环泵504。通过关闭未图示的第3开闭阀，使管线520l与循环系统隔绝。驱动送液泵502，一面将混合液输送至循环泵504，一面驱动该循环泵504而使混合液在管线520e、脱水器506的第1室513以及管线520f中进行多次循环。在该循环过程中，当循环系统达到规定量的混合液时，关闭第1开闭阀515而使混合液向所述循环系统的输送停止。另外，在循环过程中，用加热器505将混合液加热至所希望的温度。再者，驱动真空泵509，通过管线520g对脱水器506的第2室514内抽真空，从而对第2室514内减压。同时，从冷却循环装置508开始，使冷却介质在去路用管线520h、冷却管516以及回路用管线520i中循环，从而对冷凝器507进行冷却。通过冷凝器507的冷却，从第2室514导入至冷凝器507的水蒸气因冷凝而成为水，利用520k的管线加以回收。

在这样的操作中，当将加热的混合液供给至脱水器506的第1室513时，对用脱水膜512与第1室513隔开的第2室514进行减压。由此，在第1室513和第2室514间产生压力差，因而混合液中的水在第1室513内气化，它透过脱水膜512而向第2室514内移动。

使混合液在所述循环系统中多次循环而进行脱水后，打开未图示的第3开闭阀而使管线520l与循环系统连通。通过该操作，脱水的混合液即处理液通过管线520l而加以回收。流通于管线520l的处理液在热回收器503中与从送液泵502流向循环泵504的混合液进行热交换，从而该混合液得以预热。另外，在流过管线520l的处理液未充分脱水的情况下，通过从管线520l分支的管线520m而被输送至混合液罐501。混合液罐501内的处理液与通过管线520a以及从管线520a分支的管线520b而供给至混合液罐501内的混合液一起，在送液泵502的驱动下，被输送至前述的循环系统而进行脱水处理。

＜结果＞

对于各自的混合液，所得到的结果如图25～图29所示。在这些图中，横轴均表示与水混合的溶剂、即丙三醇、叔丁醇、乙二醇、异丙醇或者乙醇在水中的浓度。纵轴用每小时以及每单位面积的重量(g/m²hr)表示脱水膜(沸石膜即三菱化学工程株式会社生产的MSM-1)的透过流束即膜流量。水分离的条件如图25～图29所示，将各自的混合液的温度设定为90℃、80℃、70℃、60℃或者90℃，真空度设定为15torr或者50torr。由这些结果表明：只有丙三醇可以得到比食盐水更大的膜流量。因此，丙三醇显然对用作作业介质是优良的。

另外，在其它溶剂的情况下，膜流量为小于食盐水的值。可以认为其原因在于浓差极化的影响较大。因此，有可能通过利用错流方式(cross-flow mode)来加以改善。由此，有可能充分用作作业介质。

再者，在这些附图中，也一并示出了使用各自的溶剂进行注射试验的结果。

使用图25，就丙三醇的结果进行说明。在丙三醇(bp.＝290℃、mp.＝17.8℃、d＝1.26)的情况下，于20℃下的注射试验中，5小时的平均膜透过速度为0.0046m/h。在图25的图中，用平行于横轴的线(横线)示出了该流束。其结果表明：使用MSM-1的试验在50～70wt％的浓度范围、且在90℃、15Torr的条件下，能够以0.0046m/h以上的流束分离水和丙三醇的混合液。

可知虽然范围狭窄，但存在发电侧的水流和回收侧的水流保持相同的区域。另一方面，在使用5分钟的数据的情况下，丙三醇时为0.0276m/h，为远大于图25所示的图区域的值。因此，根据上述结果，可知有必要增加膜的量、回收系统的容量。

使用图26，就叔丁醇(t-BuOH)进行说明。在t-BuOH(bp.＝82.4℃、mp.＝25.69℃、d＝0.78)的情况下，于20℃下的注射试验中，得到了0.0026m/h的5小时的平均膜透过速度。在图26的图中，用平行于横轴的线(横线)示出了该流束。其结果是，可知使用MSM-1的试验在50～80wt％的范围、且在90℃以及15Torr的条件下，能够以0.0026m/h以上的流束从水和叔丁醇的混合液中进行水的分离。也就是说，显然存在发电侧的水流和回收侧的水流保持相同的区域。

另一方面，在使用5分钟的数据的情况下，t-BuOH时为0.0184m/h，为远大于图26所示的图区域的值。因此，根据上述结果，暗示有必要增加膜的量、回收系统的容量。

使用图27，就乙二醇进行说明。在乙二醇(bp.＝197.3℃、mp.＝-12.9℃、d＝1.11)的情况下，于20℃下的注射试验中，在进行5小时的平均时，膜透过速度为0.0013m/h。在图27的图中，用平行于横轴的线(横线)示出了该流束。其结果是，可知使用MSM-1的试验在50～63wt％的范围、且在90℃、15Torr的条件下，能够以0.0013m/h以上的流束从水和乙二醇的混合液中进行水的分离。可知虽然范围更加狭窄，但存在发电侧的水流和回收侧的水流保持相同的区域。

另一方面，在使用5分钟的数据的情况下，乙二醇时为0.0071m/h，为远大于与图27所示的图的最上部的图的横轴平行的线(横线)的值。因此，根据上述结果，可知有必要增加膜的量、回收系统的容量。

使用图28，就异丙醇(IPA)进行说明。在IPA(bp.＝82.4℃、mp.＝-89.5℃、d＝0.78)的情况下，于20℃下的注射试验中，在进行5小时的平均时，膜透过速度为0.0013m/h。在图28的图中，用平行于横轴的线(横线)示出了该流束。其结果是，可知使用MSM-1的试验在50～80wt％的范围、且在90℃以及15Torr的条件下，能够以0.0013m/h以上的流束进行水和异丙醇的混合液的分离。由此，显然存在发电侧的水流和回收侧的水流保持相同的区域。

另一方面，在使用5分钟的数据的情况下，IPA时为0.0041m/h。因此，由于图28所示的图在90℃的部分全部包括在内，因而发电侧的水流和回收侧的水流显然保持相同。

使用图29，就乙醇(EtOH)进行说明。在EtOH(bp.＝78.4℃、mp.＝-114.3℃、d＝0.79)的情况下，于20℃下的注射试验中，在进行5小时的平均时，膜透过速度为0.0026m/h。在图29的图中，用平行于横轴的线(横线)示出了该流束。其结果是，可知使用MSM-1的试验无论在哪个区域，都不可能以0.0026m/h以上的流束从水和乙醇的混合液中将水分离。因此，在乙醇的情况下，根据这样的结果，可知也有必要增加所使用的膜量、回收系统的容量。

＜结论＞

渗透压发电的发电量可以与水力发电同样地进行概算。也就是说，其前提是可以如式2那样由渗透压推定落差。

水力的功率[W]＝水的落差[m]×流量[m³/s]×9.8[m/s²](式2)

在浓度可与例如3.5wt％的食盐水匹敌的海水的情况下，由于渗透压接近30个气压，因而可以得到与大约300m的落差相当的渗透压。与此同样，在将例6中使用的溶剂在水中用作溶质的情况下，由渗透压的数据可以计算提升的水柱的高度(参照图30)。

量纲只要基于式

[W]＝[J/s]＝[Nm/s]、以及

[N]＝[kg]×[m/s²]

将流量的水的容积直接换算成重量就可以进行计算。但是，在溶剂的混合水时需要考虑比重而进行精密的计算。

另一方面，关于渗透压的大小，在这里处理的超过50wt％的较浓的区域，适当的理论公式并不存在。因此，直接采用在低浓度区域使用的van’t Hoff公式。该结果如表1所示。此外，将在此可以浓缩的最大浓度设定为能够与图25～图29中的同样的膜面积相对应的最大值。此时的透过水量采用注射试验的5小时平均的流速。

如上所述，由得到的渗透压的值算出落差，使用该落差和注射试验的流束而计算发电量。此时的膜面积设定为37m²。这是由東レ株式会社市售的与1个渗透膜元件相当的膜面积。

再者，还设定了系统运用中使用的循环泵、真空泵(型号DTC-22)。极限真空度如图25～29的实验所示，即使为50Torr就很充分。因此，如上述表1那样，不会使用达到7.6Torr所需要的功率。然而，在计算中减去该点而作为额定功率。另外，在循环泵将透过水量的10倍作为流量而以错流的方式进行循环的前提下，选择必要的泵(型号MD-10K-N)，将使用功率作为额定功率进行计算。结果如表2所示。

从如以上那样求出的发电量中减去送液和抽真空所需要的泵的功率，便求出获得电能。此时，在使用图24的装置的实施方式中，加热的部分被设定为可以无限制地利用90℃的排热，从而没有引入减去计算。结果如表3所示。

由这些结果弄清楚了以下情况：在注射试验数据中，当观察浓差极化较少的最初5分钟的值时，大多可以得到充分的输出。然而，当观察包含浓差极化效应的5小时的平均值时，获得功率成为盈余者只有丙三醇。

如果根据以上的结果进行综合评价，则在作业介质中，丙三醇以及t-BuOH显然特别优良。然而，即使其它的溶剂也暗示有作为作业介质的可能性。

在以上的计算所使用的van’t Hoff公式中，由渗透压计算落差而推定水力发电量。根据该结果，可以提供使用各种高渗透压液的作业介质。另外，还暗示使用该作业介质可以提供循环型渗透压发电方法以及循环型渗透压发电系统。由此，根据实施方式，表明可以提供能够以低成本进行运转的循环型渗透压发电系统。

例7

在根据实施方式的水处理系统中，对可以使用的高渗透压液进行了探索。因此，通过计算和公知的文献求出了几种溶剂的物理化学参数。具体地说，对于分子量、沸点、熔点、比重、粘度、表面张力、折射率、介电常数、标准蒸发焓、摩尔体积、摩尔浓度、溶解度参数，参照公知的文献值。对于溶剂的水合自由能变化、纵横尺寸比(容纳分子的最小圆筒的长度和直径之比)、分子量归一化纵横尺寸比(纵横尺寸比除以分子量所得到的值)、椭圆度(ovality)、分子表面积(以van der Waals半径为基础)、分子量归一化分子表面积(分子表面积除以分子量所得到的值)、分子体积(以van der Waals半径为基础)、分子量归一化分子体积(分子体积除以分子表面积所得到的值)，则采用SMD(water)/M05-2X/MIDI！6D水平的量子化学计算求出。另外，对于水的溶剂合自由能变化、溶剂的溶剂合自由能变化、摩尔体积，则采用B3LYP/TZVP水平的量子化学计算求出。量子化学计算使用Gaussian 09rev.C.01。

接着，选择一般认为可以用作高渗透压液的溶剂，采用以下的方法对它们进行了注射试验。由此已经确认得到的5分钟的吸引量和物理化学参数之间具有相关性。

(1)注射试验

与例1同样地组装出了注射试验装置。按照所述例1(1)的步骤，制作出注射试验装置216。在第1针筒211内，分别收容下述表4所示的溶剂，即二甲亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈、2-丁氧基乙醇(2BE)、乙二醇、丙三醇、2,2,2-三氟乙醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、异丙醇(IPA)、正丁醇(n-BuOH)以及叔丁醇(t-BuOH)。将淡水收容于第2针筒212内(如图19(c)所示)。试验所使用的液体在图19(a)的(S31)工序和(S32)工序之间分别被收容于针筒211以及212的内部。然后，以使第1针筒211位于第2针筒212的上方的方式进行纵向配置，并在25℃、1大气压的条件下进行静置。5分钟后读取第1针筒211的刻度，将其设定为5分钟的吸引量(mL)。

(2)结果

注射试验的结果如表4所示。

表4

对于乙二醇、丙三醇以及n-BuOH，仅进行了1次测定。2-丁氧基乙醇(2BE)反复进行了6次同样的试验。结果用其平均值表示。对于其它的溶剂，进行了3次同样的试验，示出了其平均值。在多次反复进行的情况下，各自使用新组装的注射试验装置而进行试验。

对得到的注射试验的结果和物理化学参数的相关性进行了研究。其结果是，注射试验中水向第1针筒211中的移动量即吸引量和每分子量归一化纵横尺寸比的水合自由能之间显然具有相关性。

图31在图中示出了表4所示的各溶剂的5分钟吸引量、以及吸引量和每分子量归一化纵横尺寸比的水合自由能之间的关系。也就是说，在图31中，对于表4所示的各溶剂，X轴画出了“水合自由能/分子量归一化纵横尺寸比[ΔG/(AR/MW)]”的值，Y轴画出了由注射试验得到的直至5分钟的吸引量的值。此外，考虑到由这次没有考虑的参数所产生的影响，将图31中的与其它点大幅偏离的用黑三角表示的2个点予以删除。由该图算出回归方程式，将其设定为注射试验的结果预测经验式。

使用该注射试验的结果预测经验式，就作为驱动溶液即高渗透压液优选的溶剂进行了研究。在表4所示的溶剂中，丙三醇也显示出比其它任一种的5分钟吸引量更大的值。以此为基础，算出了丙三醇所属的多元醇的其它物质的预测性能。其结果如表5所示。

表5所示的丙三醇的预测吸引量为0.045mL，该值等于表5所示的实测值0.045mL。由此，可以确认预测经验式的可靠性。关于多元醇的预测性能，在n＝0的乙二醇(预测吸引量0.014mL)和n＝1的丙三醇(预测吸引量0.045)之间有明显的差别。而且从n＝1至n＝6，预测吸引量取决于浓度而增大。由该结果可以得到暗示：作为高渗透压液，可以优选使用式1的化合物即多元醇。

其中，n为0以上的整数。在n为0、1或者3时，式1的化合物分别为乙二醇、丙三醇、木糖醇，n＝4的式1的化合物为山梨糖醇以及甘露糖醇。再者，n＝5的式1的化合物为鳄梨糖醇以及庚七醇。n＝6的式1的化合物例如为D-赤-D-半乳-辛糖醇。优选的是n为1以上(n≥1)的整数。

另外，根据所述表5，即使在式1的多元醇中，n的数值较大者，预测吸引量也具有增大的倾向。在n同样为5的鳄梨糖醇和庚七醇之间，预测吸引量也可以看到有差别，但均显示出比n＝4的甘露糖醇的预测吸引量更大的预测吸引量。在n＝6的D-赤-D-半乳-辛糖醇的情况下，显示出比庚七醇的预测吸引量更大、比鳄梨糖醇的预测吸引量更小的预测吸引量。综上所述，根据量子化学计算可以确定n从0至6具有增大的倾向，但特别地，增大倾向明显的是从1至5。因此，并不是说n可以单纯地增大。另外，还需要留意的是：根据依数性，如果是相同的质量百分数浓度，则对于分子量更小的分子，增加物质量是有利的。

根据以上的结果，暗示多元醇可以作为优良的驱动溶液使用。另外，还表明即使在具有式1的化学式的多元醇中，也优选n≥1的多元醇。

这样一来，很显然，通过将各种高渗透压液用作驱动溶液，便可以有效地产生渗透压差，从而可以将水吸引到驱动溶液中。另外，含有采用渗透压发生器将水吸引后的水和高渗透压液的混合液即稀释的驱动溶液在气化分离部进行脱水，由此可以容易且高纯度地将水回收。根据实施方式，暗示这样的水处理系统例如循环型渗透压发电系统、淡水化系统或者水质净化系统能够以低成本运转。

就本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子加以提示的，它并不谋求限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它各种方式加以实施，在不脱离发明要旨的范围内，能够进行各种的省略、置换和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和要旨内，而且包含在权利要求书中记载的发明及其等同置换的范围内。