(57)【要約】【課題】  海水から溶存酸素量が高く、かつ、ミネラル成分量が多い淡水を得る水処理方法の提供。【解決手段】  オゾン発生装置、オゾン処理装置、濾過装置及び逆浸透膜を備えた水処理系において、オゾン処理装置として内部の所定位置にじゃま板を備えたものを用い、このオゾン処理装置内に海水を流して乱流化し、オゾンが海水全体に拡散するようにしてオゾン処理して、周囲にミネラル成分のイオンが濃縮した酸素ナノバブルを生成した後、濾過装置及び逆浸透装置を通過させ、淡水化して水処理系外に流出する。【選択図】  図３
2006263505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のオゾン発生装置、少なくとも１種のオゾン処理装置、少なくとも１種の濾過装置、及び逆浸透膜を備えた装置からなる水処理系に海水を供給して淡水化する水処理方法において、前記オゾン処理装置として、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であり、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を濾過装置へと流出させるように構成されている装置を用い、このオゾン処理装置内に海水を供給して乱流化すると共に、オゾン発生装置で生成したオゾンを海水中に注入し、このオゾンを乱流化した海水中に巻き込むようにしてオゾン処理装置全体に拡散させてオゾン処理を行い、注入されたオゾンから生成された酸素バブルをナノバブル化した後、濾過装置及び逆浸透膜を通過させて淡水化し、水処理系外に流出させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記オゾン処理装置として、さらにその内部の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えたものを用いて、このオゾン処理装置内に供給される海水をさらにじゃま板にも衝突させて乱流化し、オゾンを海水中に巻き込むようにして拡散させてオゾン処理を行うことを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【請求項３】
前記じゃま板が、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の水処理方法。
【請求項４】
前記じゃま板が、ベロ状の形状を有していることを特徴とする請求項２又は３記載の水処理方法。
【請求項５】
前記逆浸透膜を通過させて、海水中の主として塩化ナトリウム及び不純物を除去して淡水化することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項６】
前記オゾン処理装置内で処理された海水中に、生成した酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルを生成し、この処理された海水を逆浸透膜を通過させる際に、このナノバブルを水粒子と共に逆浸透膜を通過させ、処理された海水中の溶存酸素量を増加させ、かつ、この処理水中にミネラル成分を残存させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項７】
前記逆浸透膜で処理して、この逆浸透膜を通過しなかった主として塩化ナトリウム及び不純物を含み、かつ、溶存酸素量の増加した海水を水処理系外に濃縮海水として流出させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項８】
第一及び第二のオゾン発生装置、第一及び第二のオゾン処理装置、第一及び第二の濾過装置、並びに逆浸透膜を備えた装置からなる水処理系に海水を供給して淡水化する水処理方法において、前記第一オゾン処理装置として、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であり、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を無機物濾過装置からなる第一濾過装置へと流出させるように構成され、さらにそのオゾン処理装置内の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えた装置を用い、まず、この第一オゾン処理装置内に海水を供給して乱流化すると共に、第一オゾン発生装置で生成したオゾンを海水中に注入し、このオゾンを乱流化した海水中に巻き込むようにしてオゾン処理装置全体に拡散させてオゾン処理を行い、注入されたオゾンから生成された酸素バブルをナノバブル化した後、第一濾過装置を通過させ、次いで第一オゾン発生装置及び第一オゾン処理装置と同じ構成を有する第二オゾン発生装置及び第二オゾン処理装置を用いて、同様にオゾン処理した後、活性炭濾過装置からなる第二濾過装置を通過させ、その後、逆浸透膜を通過させて淡水化し、水処理系外に流出させることを特徴とする水処理方法。
【請求項９】
前記じゃま板が、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記じゃま板が、ベロ状の形状を有していることを特徴とする請求項８又は９記載の水処理方法。
【請求項１１】
前記逆浸透膜を通過させて、海水中の主として塩化ナトリウム及び不純物を除去して淡水化することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項１２】
前記第一及び第二オゾン処理装置内で処理された海水中に、生成した酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルを生成し、この処理された海水を逆浸透膜を通過させる際に、このナノバブルを水粒子と共に逆浸透膜を通過させ、処理された海水中の溶存酸素量を増加させ、かつ、この処理水中にミネラル成分を残存させることを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項１３】
前記逆浸透膜で処理して、この逆浸透膜を通過しなかった主として塩化ナトリウム及び不純物を含み、かつ、溶存酸素量の増加した海水を水処理系外に濃縮海水として流出させることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項１４】
オゾン発生装置、オゾン処理装置、濾過装置、及び逆浸透膜を備えた装置からなる海水を淡水化する水処理装置において、前記オゾン処理装置が、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であって、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を濾過装置へと流出させるように構成され、さらにそのオゾン処理装置内の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えた装置であって、前記オゾン処理装置内へ供給され、オゾン処理された海水中に、酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルが生成されるように構成されたものであることを特徴とする水処理装置。
【請求項１５】
前記じゃま板が、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されたものであることを特徴とする請求項１４記載の水処理装置。
【請求項１６】
前記じゃま板が、ベロ状の形状を有していることを特徴とする請求項１４又は１５記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水を淡水化する水処理方法及びその方法を実施するための水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、オゾンを利用して処理対象水を処理すれば、オゾンの持つ強力な酸化・殺菌作用により、処理対象水中に含まれた有機物等の汚染物を除去できることが知られている。この場合、高濃度のオゾンガスを多量に処理対象水中へ供給することが必要であるが、オゾンは直ぐに酸素に変換され易いという問題や、処理対象水を流す際には高い水圧をかけるために、多量のオゾンガスを処理対象水中へ供給して、拡散・混入させることは極めて困難であるという問題がある。処理対象水の用途にもよるが、通常、大量の処理対象水をできるだけ短時間で処理することが要求される。そのため、このような条件を満足させると共に、溶存酸素量を増加させ、処理対象水中の有用な成分を残存させるような水処理方法が求められている。
【０００３】
例えば、海水の淡水化処理として、図１に示すように、適宜殺菌・消毒等の前処理を行った海水を高圧ポンプ１を介して、濾過装置( 図示せず)や逆浸透膜２を設けた装置３内へ供給して行う方法が知られている。この場合、海水中のミネラル成分４ａや塩素等の有害物資４ｂ含む水の粒子４は逆浸透膜２をほとんど通過せず、水の粒子５及びミネラル成分の一部６が通過するに過ぎない。この水の粒子４は、大きい水粒子４ｃや小さい水粒子４ｄとミネラル成分４ａや塩素等の有害物質４ｂとが一緒になって構成されている。図１中、７は濃縮塩水用タンクであり、８は処理後の水を入れるタンクであり、９は逆浸透膜で処理した後の水を殺菌消毒するための塩素水用容器である。
【０００４】
また、大量の海水等の処理対象水を浄化するために、例えば、オゾンガスを処理対象水中へ混入するオゾン供給装置(例えば、特許文献１参照)、及びこの装置を利用した水処理方法(例えば、特許文献２参照)が提案されている。しかし、この従来技術では、磁気処理部を設けた特定のオゾン供給装置を用いて水処理し、処理水中の溶存酸素量を低減することを目的としている。
【０００５】
しかるに、溶存酸素量の多い水は、水中で生活する生物だけではでなく、ヒトの身体にも活力を与え、疲労を早く回復させるというメリットがある。また、このような溶存酸素量の多い水は、土壌にも活力を与え、植物の成長を助けるというメリットもある。しかしながら、海水から溶存酸素量の多い淡水を簡単に得る水処理方法はこれまでに知られていない。
【０００６】
さらに、ナノ気泡の生成方法として、水の一部を電気分解により分解ガス化すること、又は水中で超音波を印加することにより、ナノ気泡を生成することが提案されている(例えば、特許文献３参照)。しかし、大量の海水を短時間で効率よく処理するのは困難である。
【特許文献１】特開昭６３−２００８９１号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献１】特公平３−７２３５９号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献３】特開２００３−３３４５４８号公報(特許請求の範囲等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、大量の海水を短時間で淡水化処理して、溶存酸素量が多く、かつ、海水中のミネラル成分が多く残存する淡水を得るコンパクトな水処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、海水から溶存酸素量の多い淡水を得る水処理方法及びそのための水処理装置が開発されれば、得られた淡水を種々の産業分野で利用できるため、非常に有意義であるという考えから、種々検討を重ねてきた。その結果、海水をオゾン処理して、酸素ナノバブルを形成することにより、目的を達成できることに気がつき、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の第一の水処理方法は、少なくとも１種のオゾン発生装置、少なくとも１種のオゾン処理装置、少なくとも１種の濾過装置、及び逆浸透膜を備えた装置からなる水処理系に海水を供給して淡水化する水処理方法において、前記オゾン処理装置として、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であり、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を濾過装置へと流出させるように構成されている装置を用い、このオゾン処理装置内に海水を供給して乱流化すると共に、オゾン発生装置で生成したオゾンを海水中に注入し、例えば、オゾン処理装置内の上流側の位置から又はその処理装置外の上流側の位置から、オゾンを海水中に注入し、このオゾンを乱流化した海水中に巻き込むようにしてオゾン処理装置全体に拡散させてオゾン処理を行い、注入されたオゾンから生成された酸素バブルをナノバブル化した後、濾過装置及び逆浸透膜を通過させて淡水化し、水処理系外に流出させることを特徴とする。
【００１０】
前記オゾン処理装置として、さらにその内部の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えたものを用いて、このオゾン処理装置内に供給される海水をさらにじゃま板にも衝突させて乱流化し、オゾンを海水中により急激に巻き込むようにして拡散させてオゾン処理を行うことを特徴とする。
【００１１】
前記じゃま板は、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されていることを特徴とする。このじゃま板は、ベロ状の形状を有していることが好まし。
【００１２】
前記逆浸透膜を通過させて、海水中の主として塩化ナトリウム及び不純物を除去して淡水化することを特徴とする。
【００１３】
前記オゾン処理装置内で処理された海水中に、生成した酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルを生成し、この処理された海水を逆浸透膜を通過させる際に、このナノバブルを水粒子と共に逆浸透膜を通過させ、処理された海水中の溶存酸素量を増加させ、かつ、この処理水中にミネラル成分を残存させることを特徴とする。
【００１４】
前記逆浸透膜で処理して、この逆浸透膜を通過しなかった主として塩化ナトリウム及び不純物を含み、かつ、溶存酸素量の増加した海水を水処理系外に濃縮海水として流出させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第二の水処理方法は、第一及び第二のオゾン発生装置、第一及び第二のオゾン処理装置、第一及び第二の濾過装置、並びに逆浸透膜を備えた装置からなる水処理系に海水を供給して淡水化する水処理方法において、前記第一オゾン処理装置として、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であり、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を無機物濾過装置からなる第一濾過装置へと流出させるように構成され、さらにそのオゾン処理装置内の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えた装置を用い、まず、この第一オゾン処理装置内に海水を供給して乱流化すると共に、第一オゾン発生装置で生成したオゾンを海水中に注入し、例えば、第一オゾン処理装置内の上流側の位置から又はその処理装置外の上流側の位置から、オゾンを海水中に注入し、このオゾンを乱流化した海水中に巻き込むようにしてオゾン処理装置全体に拡散させてオゾン処理を行い、注入されたオゾンから生成された酸素バブルをナノバブル化した後、第一濾過装置を通過させ、次いで第一オゾン発生装置及び第一オゾン処理装置と同じ構成を有する第二オゾン発生装置及び第二オゾン処理装置を用いて、同様にオゾン処理した後、活性炭濾過装置からなる第二濾過装置を通過させ、その後、逆浸透膜を通過させて淡水化し、水処理系外に流出させることを特徴とする。この場合、第一濾過装置では、主として、海水中の有機物や無機物が除去され、第二濾過装置では、主として、残存している酸化性物質や有機物が吸着除去される。
【００１６】
前記第二の水処理方法において、じゃま板は、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されていること、例えばベロ状の形状を有すること、また、逆浸透膜を通過させて、海水中の主として塩化ナトリウム及び不純物を除去して淡水化すること、前記第一及び第二オゾン処理装置内で処理された海水中に、生成した酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルを生成し、この処理された海水を逆浸透膜を通過させる際に、このナノバブルを水粒子と共に逆浸透膜を通過させ、処理された海水中の溶存酸素量を増加させ、かつ、この処理水中にミネラル成分を残存させること、また、前記逆浸透膜で処理して、この逆浸透膜を通過しなかった主として塩化ナトリウム及び不純物を含み、かつ、溶存酸素量の増加した海水を水処理系外に濃縮海水として流出させることについては前記第一の水処理方法と同じである。
【００１７】
本発明の水処理装置は、オゾン発生装置、オゾン処理装置、濾過装置、及び逆浸透膜を備えた装置からなる海水を淡水化する水処理装置において、前記オゾン処理装置が、円筒形状の中央部分と切頭円錐形状の両端部分とからなる筒体であって、一方の切頭部分から海水を供給し、また、他方の切頭部分からオゾン処理された海水を濾過装置へと流出させるように構成され、さらにそのオゾン処理装置内の所定位置にじゃま板を少なくとも１つ備えた装置であって、前記オゾン処理装置内へ供給され、オゾン処理された海水中に、酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分が濃縮されているナノバブルが生成されるように構成されたものであることを特徴とする。このじゃま板は、前記した通りである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の水処理方法によれば、大量の海水を短時間で淡水化して、溶存酸素量が多く、かつ、海水中のミネラル成分が多く残存する淡水を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明において処理対象とする海水中には、各種の不純物、例えば、不溶解性物質として、ゴミその他の懸濁性粒子、バクテリア等の微生物、コロイド状物質、また、溶解性物質として、タンパク質等の有機物、炭酸ガス等の気体が含まれている。海水を淡水化すると共に、これらの不純物も適宜選択して除去できれば、地表の７０％を覆っている水、特に海水が、飲料水や、工業用水、農業用水等として有効に利用できる。
【００２０】
本発明の水処理方法によれば、海水を、まず、オゾン処理装置内を通過させてオゾン処理する。このオゾン処理装置は、上記したように、中央部分が円筒形状であり、その両端部分が切頭円錐形状であって、円錐形状の底面の径が円筒の径と同一になるように構成された筒体の装置である。この一方の切頭部分から海水が供給され得るように、また、他方の切頭部分から処理された海水を次の工程へと流出させ得るように構成されている。両端の切頭円錐形状部分の底面が円筒形状部分と連結されているので、処理される海水は、一方の切頭部分の狭い入口から供給され、入口より広い円筒形状の部分を経て処理され、他方の切頭部分の狭い出口から次の工程へと流出する。海水は、このようなオゾン処理装置内では、両端の切頭円錐部分の内壁近傍では渦を巻き、激しい乱流状態となっている。そのため、オゾン発生装置により発生させたオゾンを、このオゾン処理装置内に連続的に高濃度で臨界状態で注入するや、オゾンはこのオゾン処理装置全体に直ちに拡散され、オゾン処理が行われ得る。かくして、海水中に拡散されたオゾンが過飽和の酸素へと変換する過程で水分子が分解し、いわゆるスーパーオキサイド(ＨＯ２)やヒドロキシフリーラジカル(ＯＨフリーラジカル)等が発生する。この際、通常の酸素マイクロバブルがナノバブルに圧壊され、この酸素ナノバブルの周りに海水中のミネラル成分等のイオンが濃縮して集まるものと思われる。すなわち、本発明でいうナノバブルは、直径が０．３〜１．０ｎｍ程度の超微細な気泡であり、その周りに海水中のミネラル成分等のイオン類が濃縮されて集まり、このイオン類がバブルの外殻を形成している。このナノバブルは長期間安定である。これは、いわゆるソルティングアウト(salting-out)現象のためであると考えられる。この場合、処理された海水中の溶存酸素量は増大する。なお、このナノバブルの粒子サイズは、公知の粒子カウンター、例えば特開２００３−３３４５４８号公報記載の粒子カウンター等を用いて測定できる。
【００２１】
ところで、オゾン処理装置内へ注入されたオゾンは、次の化学式に従ってスーパーオキサイドアニオン(Ｏ２−や・Ｏ２−)からなるＨＯ２や、これに水素原子を取り込んだパラ−スーパーオキシドであるＨ２Ｏ２や、ＯＨフリーラジカル等を生成するものと考えられる。
【００２２】
【化１】
2006263505.tif 000003
【００２３】
本発明によれば、オゾン処理装置として、所定の位置に特定の形状を有するじゃま板を少なくとも一つ配置された装置を用いることが好ましい。このじゃま板は、例えば、供給される海水に対して、上流側から下流側へとスロープ状に構成された上面を少なくとも有し、好ましくはこのようなスロープ状に構成された上面及び下面を有し、かつ、上流側から下流側へと先細りになるような断面を有するように構成されている。例えば、ベロ(舌)状に構成されているじゃま板が好ましい。このように構成することにより、オゾン処理装置内に海水を流し、オゾン発生装置から供給されるオゾンを海水内へ注入すると、オゾンは海水中に巻き込まれるようにして激しく拡散され、オゾン処理が効率的に行われ得る。このオゾン注入口は、オゾン処理装置のできるだけ上流側に設ければ良く、好ましくはオゾン処理装置の海水供給口の近傍に設けるのが良い。あるいはまた、オゾン処理装置の外であって、海水供給口の上流側近傍に設けても良い。
【００２４】
じゃま板はまた、例えば、上記のようなベロ状のものを複数個環状に並べて、オゾン処理装置の海水供給口の近傍に設置することが好ましい。
【００２５】
上記の場合、両端の切頭円錐部分の内壁近傍の場合と同様に、じゃま板表面、特にじゃま板のスロープ状の部分の近傍についても、オゾン処理装置内を流れる海水は、じゃま板の所定の部分に衝突し、激しい乱流状態になって、渦を巻くようにしてじゃま板の下流側へと流れる。このような状態の海水中にオゾンを注入すると、オゾンは、直ちに海水の流れに応じてオゾン処理装置全体に乱流状態で拡散する。かくして、効率的なオゾン処理が行われ得る。そのため、海水中のオゾンが過飽和の酸素へと変換する課程で、上記したようなスーパーオキサイドイオンからなるＨＯ２やＯＨフリーラジカル等がじゃま板のない場合よりも多量に発生する。この際に、通常の酸素バブルがナノバブルに圧壊され、このナノバブルの周りに海水中のミネラル成分等のイオンが濃縮されて集まり、このような酸素ナノバブルが多量に発生する。処理された海水中の溶存酸素量は増大する。
【００２６】
上記のように海水に対してオゾン処理することにより、酸化殺菌、脱色、脱臭等が行われる。この場合、バクテリアその他の微生物の滅菌や、タンパク質その他の有機物の分解も行われる。水処理系では、このようなオゾン処理装置を複数配置し、海水を繰り返しオゾンで浄化することが好ましい。そして、複数のオゾン処理工程の間に各種濾過工程で海水の濾過を行う。この場合、無機物濾過装置や活性炭濾過装置を使用することが好ましい。このような濾過装置は、海水中に存在する無機物の除去、酸化性物質や有機物の吸着除去を行うと共に、水処理系の後段に配する逆浸透膜の保護の役目も果たす。海水は、この濾過工程を経た後、例えば紫外線照射装置を通過してバクテリアの滅菌、有機物の分解処理を行っても良い。この段階で処理海水は、既に高レベルで淡水化されている。本発明の場合、無機物濾過装置としては、特に制限はないが、例えば、砂濾過装置や破砕珊瑚による濾過装置やセラミックスによる濾過装置やこれら砂、珊瑚及びセラミックスの任意の混合物による濾過装置等からなる濾過装置を挙げることができる。
【００２７】
本発明によれば、オゾン処理及び濾過処理を経た処理海水を、逆浸透膜を設けた装置内を通過させる。通常の逆浸透膜の場合、ミネラル成分はほとんど通さない上、飲料水とする場合の塩素消毒により、通過した僅かなミネラル成分も飲料水中にはほとんど残らない。しかし、本発明のオゾン処理の後の逆浸透膜処理においては、通常の逆浸透膜の作用と異なり、逆浸透膜が上記したような径の小さい(０．３〜１．０ｎｍ程度)酸素ナノバブルを水粒子と共に通過させ得るので、得られた淡水は、ミネラル成分の多い水となる。本発明で用いる逆浸透膜は、膜の目が１〜２ｎｍ程度のものであるので、酸素ナノバブルを通過せしめることができる。また、高濃度のオゾンガスをオゾン処理装置内に注入し、オゾンを海水中に大量に拡散・分散させて海水処理を行うので、得られる淡水中の溶存酸素量も多くなる。さらに、海水中の塩化ナトリウム成分等も逆浸透膜処理され、溶存酸素量の高い(例えば、約３６．０ｍｇ／ｌ)濃縮海水として排出し得る。この濃縮塩水から、公知の塩水分離システムを用いて、食塩を分離することができる。
【００２８】
以下、図２〜７を参照して、本発明に係わる水処理方法の例について具体的に説明する。
【００２９】
図２に模式的に概略を示す水処理システムを参照して説明すれば、本発明の水処理方法は、例えば、海水２１を海水タンク２２内に取水し、上記したようなオゾン処理装置２３内へ汲み上げると共に、公知のオゾン発生装置２４で発生させた多量のオゾンをこのオゾン処理装置内へ注入し、海水をオゾン処理し、次いで各種濾過装置２５及び逆浸透膜(図示せず)を用いて不純物等を濾過し、無菌水として排出させることにより実施される。
【００３０】
水処理系の前段のオゾン処理装置２３では、オゾン発生装置２４で発生した高濃度のオゾンガスが海水中に注入され、上記したように、海水に対し、オゾンによる酸化殺菌、脱色、脱臭処理を実施し、所望の効果を達成する。例えば、紫外線照射後、所望により、精密フィルターを用いて処理して、処理された水中の１μm 以下の不純物を除去することや紫外線照射装置で滅菌、分解した際に生成するバクテリアの死骸や有機物の残滓を残らず除去することもできる。
【００３１】
次に、本発明で用いるオゾン処理装置及びじゃま板について、その実施の形態として、図３、図４(ａ)及び(ｂ)、並びに図５(ａ)及び(ｂ)を参照して説明する。
【００３２】
図３では、じゃま板を備えたオゾン処理装置を示してある。オゾン処理装置３１は、円筒形部分３１ａと、切頭円錐部分３１ｂ及び３１ｃとから構成された筒体であり、一方の切頭円錐部分３１ｂは海水タンク(図示せず)に接続されており、他方の切頭円錐部分３１ｃは濾過装置(図示せず)に接続されている。じゃま板３２は、オゾン処理装置３１の内部の所定の位置に設けられており、このじゃま板の所定の部分に向かって、オゾン発生装置３３で発生させたオゾンを注入するように、オゾン発生装置とじゃま板とを配置してある。これにより、オゾンは、乱流化して流れている海水中に効率よく拡散していく。オゾンの注入用ノズルは、円筒形部分３１ａの所定の位置であって、上流側に設ければよい。オゾン注入用ノズルは、オゾンが海水中に効率的注入されれば良く、頭円錐部分３１ｂの切頭部分の近傍に設けても、離して設けてもよい。
【００３３】
次に、図３とは形状の異なる別のじゃま板を備えたオゾン処理装置の例を示す図４を参照して説明する。図４(ａ)は、円筒形部分４１ａと切頭円錐部分４１ｂ及び４１ｃとからなるオゾン処理装置４１の側断面図であり、図４(ｂ)はその平面図である。じゃま板４２は、ベロ状に構成されたものであり、その上面部分及び下面部分は先端部分４２ａにいく程細くなるようにスロープ状に構成されている。
【００３４】
じゃま板４２の後端部分４２ｂは、海水が衝突して乱流化するようにスロープ状に構成されていることが好ましい。このじゃま板４２は、オゾン処理装置４１の円筒形部分４１ａに固定されている。この固定方法には特に制限はないが、例えば、図４に示すように、オゾン発生装置４３のオゾン注入ノズル４３ａを利用してもよい。すなわち、じゃま板４２に止め穴４２ｃ及び４２ｄを開け、ここにオゾン注入ノズル４３ａが嵌合するようにして固定しても良い。
【００３５】
図４では、このオゾン注入ノズル４３ａは、円筒形部分４１ａの所定の位置であって、上流側に設けられているが、切頭円錐部分４１ｂの切頭部分の近傍に設けられていても良い。オゾン注入ノズル４３ａのオゾン処理装置４１内に突出している部分にはオゾン注入口４３ｂが少なくとも１つ設けられている。この注入口４３ｂは、適当な数の穴が開いたシャワーノズルのようなものでも良い。オゾンが、この注入口４３ｂから海水中に注入されるように構成される。
【００３６】
また、図４では、オゾン注入口４３ｂがじゃま板４２の上下に１つずつ設けた例を示してあるが、この注入口は、所定の位置に１個設けても、３個以上設けても良い。この場合注入口の数に応じてオゾン発生装置を設けても、一つのオゾン発生装置から分岐してそれぞれの注入口に接続しても良い。
【００３７】
さらに、図３とは形状の異なる別のじゃま板を複数枚環状に並べて備えたオゾン処理装置の例を示す図５を参照して説明する。図５(ａ)は、円筒形部分５１ａと切頭円錐部分５１ｂ及び５１ｃとからなるオゾン発生装置５１の側断面図であり、図５(ｂ)はその平面図である。じゃま板５２は、それぞれ、図４と同様なベロ状に構成されたものである。図中、５２ａはじゃま板５２の先端部分５２ａであり、５２ｂはじゃま板の後端部分であり、５３はオゾン発生装置であり、５４はじゃま板の固定手段である。図５では、６枚のじゃま板を配置しているが、じゃま板の枚数は適宜選定すれば良い。オゾンは、オゾン処理装置の入り口近傍に設けられたオゾン発生装置５３のオゾン注入ノズルを介して注入される。
【００３８】
本発明の水処理方法では、海水タンク内に取水した海水を上記したオゾン処理装置内で処理した後、各種濾過装置を通す。次いで、濾過された処理水を、図６に示すような逆浸透膜６１を設けた処理装置６２内へ供給してさらに処理する。この場合、オゾン処理装置により処理された海水中には、イオン化されたミネラル成分６３ａ等が酸素のナノバブル６３の周りに多量に濃縮された形状で多量に存在している。従って、この処理された海水を逆浸透膜６１を通過させる際に、ミネラル成分のイオン６３ａが周りに濃縮されて集まっているナノバブル６３は、水粒子と共に逆浸透膜を通過し、処理水中にミネラル成分が多量に存在するようになる。また、海水中のミネラル成分６４ａや塩素等の有害物質６４ｂやナトリウム６４ｃが水粒子６４ｄと共に集合している水粒子６４は、そのサイズが膜の目よりも大きいため、逆浸透膜を透過せず、溶存酸素量の高い(約３６．０ｍｇ／ｌ)濃縮塩水として排出される。図６中、６５は処理後の水を入れるタンクであり、６６は濃縮塩水用タンクである。この濃縮塩水から、上記したように、公知の塩水分離システムで食塩を分離できる。
【００３９】
上記のような現象が容易に起こるのは、本発明では膜の目を１〜２ｎｍ程度である逆浸透膜を使用しているからである。水道水の場合、水のクラスターは、通常、１１〜１３個が一つのユニットとなっており、これ自体は逆浸透膜を通過する。しかし、このようなクラスターに塩素原子やナトリウム原子や食塩粒子がくっついている状態(いわゆる塩水)は、クラスターの大きさが逆浸透膜の目よりも大きくなる(２ｎｍを超える)ため、通過できない。本発明では、ナノ化したバブル(オゾンの酸化により生じる酸素ナノバブル)が海水中のミネラルである金属イオンによっても壊れないで海水中を移動する。この場合、このミネラルイオンは酸素の周りに引きつけられており、かつ、酸素分子には水の分子もくっついているが、このクラスターの大きさは平均して１．０ｎｍ以下であり、本発明で使用する膜の目よりも小さいので、塩水の場合と異なりほとんどが逆浸透膜を通過する。
【００４０】
上記のようにして得られた酸素ナノバブルは、安定化して存在している。これは、上記したように、海水中のミネラル等のイオン類がバブル周囲に濃縮することで、静電気的な反発力が生じ、このナノバブルを消滅し難くしている。また、この濃縮したイオン類がナノバブルを包む外殻として機能している。
【００４１】
図７を参照して、本発明の水処理方法に係わる一実施の形態を簡単に説明する。海水は、海水タンクに取水され、このタンクに接続された上記構造を有するオゾン処理装置、濾過装置及び逆浸透膜からなる処理系により、順次処理された後、処理水タンクへと流出される。このオゾン処理装置にはオゾン発生装置が接続されている。これらの各構成要素は、管路で接続されており、所望により、各工程で処理した後の海水を処理系の途中の任意の構成要素に戻し、そこで再処理することができるように任意の構成要素同士を接続するように構成しても良い。また、任意の管路にポンプを接続し、処理系全体に適宜の水圧をかけて、処理水が均一に流れるように構成することが好ましい。本発明では、これらのオゾン処理装置を２つ以上使用すれば、よりオゾン処理が効果的となる。
【００４２】
図７に示す濾過装置は、好ましくは前記した無機物濾過装置及び活性炭濾過装置を組み合わせて用いる。活性炭濾過装置としては、例えば、やし殻系、石炭系、石油系の濾過手段を適宜組み合わせて使用する。無機物濾過装置で海水中の無機物、有機物の沈殿除去を行い、活性炭濾過装置で酸化性物質や有機物の吸着除去を行い、逆浸透膜処理を行い易くすると共に、大量の海水を供給して処理しても、処理系の構成要素が目詰まりを起こしたり、処理効率の低下が生じないように構成されている。また、紫外線照射装置(図示せず)を設けて海水中の有機物の分解、バクテリアの殺菌作用を行っても良い。
【００４３】
逆浸透膜を使用することにより、海水中の塩分(塩化ナトリウム)を除去し、淡水化処理を施すことができる。この逆浸透膜は複数の逆浸透膜をユニットとして適宜の本数使用することができ、海水の処理量に合わせそのユニット数を適宜増減すればよい
【００４４】
図８は、本発明の水処理方法に係わる別の実施の形態を示すものである。海水は、海水タンクに取水され、この海水タンクに接続された上記構造を有する第一オゾン処理装置、第一濾過装置、第二オゾン処理装置、第二濾過装置、及び逆浸透膜を備えた装置からなる処理系により、順次処理された後、処理水タンクへと流出される。第一オゾン処理装置には第一オゾン発生装置が、また、第二オゾン処理装置には第二オゾン発生装置が接続されている。これらの各構成要素は、管路で接続されており、上記したように、所望により、各工程で処理した後の海水を処理系の途中の任意の構成要素に戻し、再度処理することができるように任意の構成要素同士を接続するように構成しても良い。上記したようにしてポンプを設けて、処理系全体に適宜の水圧をかけて、処理水が均一に流れるように構成することが好ましい。ここでは、２つのオゾン処理装置について説明したが、３つ以上のオゾン処理装置を使用してもよい。
【００４５】
第一濾過装置は上記した砂濾過装置等の無機物濾過装置からなり、第二濾過装置は上記した活性炭濾過装置からなり、その役割は上記した通りである。逆浸透膜は上記した通りの機能を有する。溶存酸素量の高い(約３６．０ｍｇ／ｌ)濃縮海水が、逆浸透膜を備えた装置から排出される。この濃縮塩水からも、上記したように処理して食塩を得ることができる。
【００４６】
次に、本発明の水処理方法を図８の水処理系に従って実施し、海水を３０〜１００トン／日処理して得られた処理水、この処理のために使用した海水、水道水、従来の水処理により得られた処理水、及び市販のミネラルウオーター(エビアン(登録商標))について、溶存酸素量及びミネラル成分等の分析を行った結果を説明する。
【００４７】
溶存酸素量に関しては、電気化学計測株式会社の溶存酸素計(ＤＯＬ−４０)を用いて、上記試料の水中の酸素濃度(ｐｐｍ(ｍｇ／Ｌ))を測定した。
【００４８】
また、ミネラル成分に関しては、公知の無機イオン分析方法に従って測定した。
【００４９】
上記溶存酸素量及びミネラル成分量等に関する測定結果を表１に示す。
（表１）
2006263505.tif 000004
【００５０】
表１から、本発明の水処理方法に従って得られた処理水中の溶存酸素量は、従来の水処理方法の場合と比べて、極めて高く、ミネラル成分も多いことが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、特定のオゾン処理装置を用いて海水をオゾン処理し、その後、濾過装置及び逆浸透膜を通過させることにより、海水の淡水化が工業的にコンパクトに行えると共に、溶存酸素量及びミネラル成分量の高い淡水を得ることができるので、本発明は、飲料水、産業用水、工業用水、魚類の養殖等の分野に適用可能である。
【００５２】
また、副産物として得られる濃縮塩水も、溶存酸素量及びミネラル成分量が高いので、干物の製造、魚類の鮮度維持や養殖等の分野で利用可能である。さらに、公知の塩水分離システムを使用してミネラル含量の多い食塩として分離することができるので、食塩産業にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来技術における逆浸透膜の作用を説明するための、逆浸透膜を設けた装置の模式的な側断面図。
【図２】本発明に係わる水処理方法を説明するための模式的な構成図。
【図３】本発明で用いるオゾン処理装置の一実施の形態の構造を示す模式的な側断面図。
【図４】本発明で用いるオゾン処理装置の別の実施の形態の構造を示す模式的な側断面図(ａ)及び平面図(ｂ)。
【図５】本発明で用いるオゾン処理装置のさらに別の実施の形態の構造を示す模式的な側断面図(ａ)及び平面図(ｂ)。
【図６】本発明における逆浸透膜の作用を説明するための、逆浸透膜を設けた装置の模式的な側断面図。
【図７】本発明に係わる水処理方法の一実施の形態のブロック図。
【図８】本発明に係わる水処理方法の別の実施の形態のブロック図。
【符号の説明】
【００５４】
１  高圧ポンプ                        ２  逆浸透膜
３  オゾン処理装置                    ４  水の粒子
４ａ  ミネラル成分                    ４ｂ  塩素等の有害物質
４ｃ  大きい水粒子                    ４ｄ  小さい水粒子
５  水の粒子                          ６  ミネラル成分の一部
７  濃縮塩水用タンク                  ８  処理後の水を入れるタンク
２１  海水                            ２２  海水タンク
２３  オゾン処理装置                  ２４  オゾン発生装置
２５  濾過装置                        ３１  オゾン処理装置
３１ａ  円筒形部分                    ３１ｂ、３１ｃ 切頭円錐部分  
３２  じゃま板                        ３３  オゾン発生装置
４１、５１  オゾン処理装置            ４１ａ、５１ａ  円筒形部分
４１ｂ、４１ｃ、５１ｂ、５１ｃ  切頭円錐部分
４２、５２  じゃま板                  ４２ａ、５２ａ  じゃま板の先端部分
４２ｂ、５２ｂ  じゃま板の後端部分    ４２ｃ、４２ｄ  止め穴
４３、５３  オゾン発生装置            ５４  固定手段
４３ａ  オゾン注入ノズル              ４３ｂ  オゾン注入口
６１  逆浸透膜                        ６２  オゾン処理装置
６３  ナノバブル                      ６３ａ  ミネラル成分
６３ｂ  水粒子                        ６４ａ ミネラル成分
６４ｂ  有害物質                      ６４ｃ  ナトリウム
６４ｄ  水粒子                        ６５  処理後の水を入れるタンク
６６  濃縮塩水用タンク
【図１】
2006263505.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006263505.tif 000009
【図６】
2006263505.tif 000010
【図７】
2006263505.tif 000011
【図８】
2006263505.tif 000012