(57)【要約】【課題】  逆浸透膜モジュールのバイオファウリングの発生を有効に防止し得る淡水化システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】  海水またはかん水である被処理水１に凝集剤を注入し凝集処理する凝集処理装置３と、凝集処理後の被処理水から塩分が除去された淡水２１と塩分が濃縮された濃縮水２２に分離する逆浸透膜モジュール６と、凝集処理装置３及び逆浸透膜モジュール６を制御する制御装置１０を有し、制御装置１０が、被処理水１に含まれる少なくとも２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度に基づいて凝集剤の注入率を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に凝集剤を注入し凝集処理する凝集処理装置と、
凝集処理後の被処理水から塩分が除去された淡水と塩分が濃縮された濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、
前記凝集処理装置及び逆浸透膜モジュールを制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記被処理水に含まれる少なくとも２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度に基づいて前記凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記被処理水に含まれるフミン質の濃度に基づいて前記凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項３】
請求項１に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記凝集剤注入率と前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度の相関を表す情報及び前記凝集剤注入率と前記有機態窒素成分の濃度の相関を表す情報を格納する記憶装置を備え、測定された前記被処理水に含まれる前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度及び有機態窒素成分濃度と前記記憶装置に格納された相関情報に基づき前記凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項４】
請求項３に記載の淡水化システムにおいて、
凝集試験装置を設け、異なる注入率の凝集剤を前記被処理水に添加したときの凝集処理後の被処理水に含まれる前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度を測定し、凝集剤注入率に対応する前記溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分濃度の変化を凝集パターンとして求め、求めた凝集パターンを前記記憶装置に格納することを特徴とする淡水化システム。
【請求項５】
請求項４に記載の淡水化システムにおいて、
前記被処理水にフミン酸試薬を添加し、異なる注入率の凝集剤を前記被処理水に添加したときの凝集処理後の被処理水に含まれるフミン質の濃度を測定し、凝集剤注入率に対応するフミン質の濃度変化を凝集パターンとして求め、求めた凝集パターンを前記記憶装置に格納することを特徴とする淡水化システム。
【請求項６】
ｐＨ調整剤が添加された被処理水に凝集剤を注入し凝集処理する凝集処理装置と、
凝集処理後の被処理水から塩分が除去された淡水と塩分が濃縮された濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、
前記凝集処理装置及び逆浸透膜モジュールを制御する制御装置を有し、
前記制御装置は、前記被処理水に含まれる少なくとも２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度に基づいて前記ｐＨ調整剤及び前記凝集剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項７】
請求項６に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記被処理水のｐＨが６から７の範囲となるようｐＨ調整剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項８】
請求項７に記載の淡水化システムにおいて、
前記制御装置は、前記凝集剤及びｐＨ調整剤の注入率と前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度の相関を表す情報及び、前記凝集剤及びｐＨ調整剤の注入率と前記有機態窒素成分の濃度の相関を表す情報を格納する記憶装置を備え、測定された前記被処理水に含まれる前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度及び有機態窒素成分濃度と前記記憶装置に格納された相関情報に基づき前記凝集剤及びｐＨ調整剤の注入率を制御することを特徴とする淡水化システム。
【請求項９】
請求項１または請求項６に記載の淡水化システムにおいて、
前記凝集処理装置は、直列に配された急速撹拌槽、緩速撹拌槽及び沈殿槽を備え、
前記急速撹拌槽の撹拌強度は、前記緩速撹拌槽の撹拌強度よりも高く設定されることを特徴とする淡水化システム。  
【請求項１０】
被処理水に凝集剤を注入し凝集処理後の被処理水を、逆浸透膜モジュールにて塩分が除去された淡水と塩分が濃縮された濃縮水に分離する淡水化システムの制御方法であって、
取水される被処理水に含まれる２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度を測定し、
測定された前記溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度に応じて、前記被処理水へ注入する凝集剤の注入率を求め、求めた注入率の凝集剤を前記被処理水に添加することにより凝集処理を行うことを特徴とする淡水化システムの制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の淡水化システムの制御方法において、
異なる注入率の凝集剤を前記被処理水に添加し凝集処理を行い、凝集処理後の被処理水に含まれる前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態成分の濃度を測定し、
前記得られた凝集剤注入率と前記２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度との相関を表す凝集パターンを保持し、
前記取水された被処理水に含まれる２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の測定濃度と、前記凝集パターンに基づき凝集剤の注入率を求めることを特徴とする淡水化システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水またはかん水から逆浸透膜を用いて淡水を得る淡水化システムおよび淡水化処理制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模の人口増加や新興国の台頭にともなう増水需要の顕在化により、逆浸透膜（Reverse Osmosis Membrane;以下「ＲＯ膜」と称する。）を用いて、海水などから淡水を得る淡水化システムが増加する傾向が顕著となっている。ＲＯ膜は、セルロースやポリアミド等の素材で造られており、このＲＯ膜に海水の浸透圧の２倍以上の圧力を加えることで、水をＲＯ膜の微細孔に通過させ、塩分（主にＮａＣl）の透過を抑制し、淡水を得るものである。ＲＯ膜を用いた淡水化システムにおいて、ＲＯ膜の透過性能を低下させる現象としてバイオファウリングが知られている。
【０００３】
バイオファウリングの生成には、植物プランクトン由来の生体高分子物質、炭素を含有する有機物のうち特に粘着性を有する多糖類を包含するＴＥＰ（Transparent Expolymer Particles:透明細胞外粒子（透明粒子状有機物）が大きく寄与していることが知られている。
【０００４】
特許文献１では、このＴＥＰ、ろ過膜にどの程度ファウリングを起こさせるか示す指標であるＭＦＩ（Modified Fouling Index）、SDI(Silt Density  Index)等の複数の水質項目を測定し、予め記憶されたこれら各水質項目と凝集剤注入率との関係に基づいて凝集剤の注入率を決定している。
【０００５】
また、特許文献２では、凝集監視装置を設置し、採取試料の濁度または色度を測定し、その測定値に応じて凝集剤の注入量を制御する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１７０８４８号公報
【特許文献２】特開平５−１４６６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２では、バイオファウリングを抑制するため、ＴＥＰ、ＭＦＩ及びＳＤＩの水質項目、または濁度及び色度に基づいて、被処理水に添加する凝集剤の注入率を求め、ＲＯ膜の前段にて凝集処理を行うものである。
【０００８】
しかしながら、上記水質項目に基づき凝集剤注入率を決定する方式では、必ずしもＲＯ膜のファウリング発生を抑制することは困難であり、ファウリング原因因子との相関の高い成分に基づいて凝集剤注入率を求める必要がある。
【０００９】
そこで、本発明は、逆浸透膜モジュールのバイオファウリングの発生を有効に防止し得る淡水化システム及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の淡水化システムは、海水またはかん水である被処理水に凝集剤を注入し凝集処理する凝集処理装置と、凝集処理後の被処理水から塩分が除去された淡水と塩分が濃縮された濃縮水に分離する逆浸透膜モジュールと、前記凝集処理装置及び逆浸透膜モジュールを制御する制御装置を有し、前記制御装置は、前記被処理水に含まれる少なくとも２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類及び有機態窒素成分の濃度に基づいて前記凝集剤の注入率を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、逆浸透膜モジュールのバイオファウリングの発生を有効に防止し得る淡水化システム及びその制御方法を提供することができる。
【００１２】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係る淡水化システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す淡水化システムにおける凝集剤注入制御手順を示す概念図である。
【図３】凝集剤注入率と凝集処理後の２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度の関係を示す凝集パターン特性図である。
【図４】凝集剤注入率と凝集処理後の上澄み液のＥ２６０値の関係を示す凝集パターン特性図である。
【図５】凝集剤注入率、ｐＨとフミン酸除去率の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係る淡水化システムの全体構成図である。図１において水の流れを実線矢印で示し、信号線を点線矢印で示している。図１に示されるように、淡水化システム１００は、海水またはかん水である被処理水１を貯留する取水タンク２、取水タンク２より配管１２を介して送水される被処理水１に凝集剤を添加し凝集処理を行う凝集処理装置３、凝集処理後の被処理水１を膜分離するマルティメディアフィルタ４（以下、ＭＭＦ膜）、限外ろ過膜５(以下、ＵＦ膜)、逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）モジュール６から構成されている。凝集処理装置３は、被処理水１に無機系凝集剤または高分子凝集剤を添加し、被処理水１中に含まれる有機物等の不純物を凝集剤に捕捉しフロックを形成する。以下では、無機系凝集剤として塩化第二鉄を用いる場合を例に説明する。また、凝集処理装置３は、図示しない撹拌機を有し、撹拌機の撹拌翼を駆動するモータの回転数を制御することで撹拌強度を制御しフロックの形成及び成長を促進する。凝集処理後の被処理水１は、配管１３、１４を介して、ＭＭＦ膜４及びＵＦ膜５に送水され、そのフィルタ孔径に応じて固液分離される。固液分離後の被処理水１は配管１５を介して逆浸透膜モジュール６へ送水され、塩分が除去された淡水２１と高濃度の塩水である濃縮水２２とに膜分離される。逆浸透膜モジュール６は、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）のエレメントをその内部に多段に接続する構造を有している。
【００１６】
凝集処理装置３、ＭＭＦ膜４及びＵＦ膜５により前処理部が構成され、逆浸透膜モジュール６の前段にて被処理水１から有機物等の不純物を除去する。なお、前処理部の構成はこれらに限定されるものではなく、例えば、ＭＭＦ膜４、ＵＦ膜５に代えて、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、砂ろ過装置などを用いても良い。
【００１７】
分析装置７は、取水タンク２より凝集処理装置３へ送水される被処理水１を、配管１２から分岐する分岐配管１６を介して取り込むと共に、凝集処理後の被処理水を配管１３から分岐する分岐配管１７を介して取り込む。そして分析装置７は、取り込まれた被処理水に対し後述する分析項目に対応する分析処理を行う。本実施例においては、取水タンク２からの被処理水と凝集処理装置３にて凝集処理された後の被処理水を取り込む場合について説明するが、これに限られず、例えば、ＭＭＦ膜４により固液分離された後の被処理水またはＵＦ膜５により固液分離された後の被処理水も取り込むよう構成しても良い。
【００１８】
分析装置７による分析結果１８は制御装置１０に設けられた記憶装置１１に格納される。制御装置１０は、記憶装置１１に格納された分析結果に基づき、凝集処理装置３内の被処理水へ凝集剤貯留槽８より注入する凝集剤の注入率を求める。なお、ｐＨ調整剤貯留槽２３から取水タンク２へ注入するｐＨ調整剤の投入量を併せて求めるようにしても良い。この場合、取水タンク２内で被処理水１にｐＨ調整剤を注入することに代えて、取水タンク２と凝集処理装置３を接続する配管１２または凝集処理装置３へｐＨ調整剤を注入するよう構成しても良い。以下では、被処理水１として海水を取り込む場合を想定し説明する。
【００１９】
また、例えばジャーテスター等で実現さる凝集試験装置９は、上記分析装置７へ供給される被処理水またはこの被処理水に人工成分を添加したものを用いて、凝集剤の注入率を変え凝集処理を行い、凝集処理後の被処理水に対し、分析装置７と同様の分析項目について分析し試験結果として記憶装置１１へ格納する。この際、各分析項目と凝集剤注入率との相関を表す情報を記憶装置１１に格納することで、制御装置１０は、分析装置７より得られる原海水である被処理水および凝集処理装置３による凝集処理後の被処理水の分析結果に対応する凝集剤注入率を得ることが可能となる。一般的にジャーテスターは複数のビーカと撹拌機構を備えており、凝集処理装置３と同様の条件で凝集試験を行うことが可能に構成されている。
【００２０】
次に分析装置７にて分析する分析項目について説明する。原海水である被処理水及び凝集処理後の被処理水中に含まれる（１）分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類、（２）有機態窒素成分及び（３）フミン質の３成分を分析する。以下では、これら３成分を分析し被処理水に注入すべき凝集剤の注入率を求める場合を例に説明するが、これに限られず、少なくとも（１）分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類および（２）有機態窒素成分の２成分を分析すれば凝集剤注入率を求めることができる。
【００２１】
ここで、微小な溶存多糖類とは、海水中に溶存する糖成分の中でとくに０．４５μｍ以下に分画される糖分であり、海水中濃度は一般的にフェノール硫酸法などの分析方法により定量化される。一方、本発明で注目する、２０ｋＤａ以下の低分子量の溶存多糖類は、フェノール硫酸法では計測することが困難であるため、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によるリン酸―フェニルヒドラジン糖分析システムを採用して定量化する。なお、分子量２０ｋＤａの粒子径は約７０ｎｍとなる。
【００２２】
また、有機態窒素成分は、タンパク質を構成する成分に相当し、被処理水中の全窒素（Ｔ−Ｎ）、アンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）および硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）の各成分をそれぞれ分析し、次式により差分を求めることで得られる。
【００２３】
有機態窒素＝（Ｔ−Ｎ）―（ＮＨ４−Ｎ）―（ＮＯ３−Ｎ）
また、フミン質の分析は、Ｅ２６０値を用いる。Ｅ２６０値とは、紫外線吸光度を示し、波長２６０ｎｍの紫外線を被処理水に照射したときの吸光度の値であり、２重結合を有する有機物の存在量を示す指標である。具体的には、フミン酸あるいはフルボ酸の濃度が高ければＥ２６０値は大となる。
【００２４】
以下、凝集試験装置９により得られる上記分子量２０ｋＤａ以下の低分子量の溶存多糖類、Ｅ２６０値として得られるフミン質の濃度と凝集剤注入率との相関を表す情報について説明する。
【００２５】
図３は、凝集剤注入率と凝集処理後の２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度の関係を示す凝集パターン特性図である。図３において、縦軸に２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖の濃度を表し、横軸に無機系凝集剤である塩化第二鉄の注入量を示している。図３に示される凝集パターン特性は、凝集試験装置９により、予め２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度の異なる試験水(海水)を用意し、塩化第二鉄の添加量を変化させ２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類の濃度変化を得たものである。
【００２６】
図３において、横軸Fe（塩化第二鉄）添加量“０”は、原海水での２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度であり、濃度Ｃ１の海水を丸、濃度Ｃ２の海水を三角、濃度Ｃ３の海水を四角でプロットしている。ｐＨ調整剤を投入することなく分析した場合（ｐＨ＝８）の結果を黒塗りで、また、ｐＨ調整剤を投入しｐＨを“６”(酸性)に原海水を調整した場合を白抜き四角および三角で示している。ｐＨ調整することなく凝集剤の添加量を増加させると、いずれの濃度の海水においても２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖濃度は低下し、ある添加量を超えると溶存低分子多糖類の濃度は上昇している。また、ｐＨ調整剤を投入し予めｐＨを“６”に低減した場合、更に２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖濃度の低減効果は増大する。すなわち、凝集剤の添加量を、溶存低分子多糖類の濃度が低下から上昇に切り替わるときの値（最適値）に増加させることで溶存低分子多糖類の濃度を低減でき、更に、予めｐＨを低く調整することで溶存低分子多糖類の濃度低減効果を高くすることができる。
【００２７】
この現象は、海水中のｐＨに依存する塩化第二鉄凝集剤の状態変化によるものである。通常の原海水のｐＨは“８”程度であり、このときの海水に注入された塩化第二鉄は水酸化鉄状態になり、海水中の２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類を効率的に捕捉しフロックを形成する。水酸化鉄にはＦｅ(ＯＨ)２＋、Ｆｅ(ＯＨ)２＋、あるいはＦｅ(ＯＨ)４―などがある。海水（ｐＨ＝８）の場合には、Ｆｅ(ＯＨ)２＋とＦｅ(ＯＨ)４―が共存する状態と考えられる。凝集現象を促進するにはＦｅ(ＯＨ)２＋が安定して存在することが重要であり、そのためにはｐＨを“８”〜“６”程度に調整することが有効となる。逆にｐＨを“６”よりさらに酸性側に下げると、Ｆｅ(ＯＨ)２＋、Ｆｅ(ＯＨ)２＋、Ｆｅ(ＯＨ)２＋あるいはＦｅ３+が共存する状態に変化し、Ｆｅ(ＯＨ)２＋が生成しにくい状態となることで海水中の溶存低分子多糖類を捕捉する効率が低下する。
【００２８】
制御装置１０内の記憶装置１１に、凝集剤注入率と２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類濃度との相関を表す情報として、図３に示す凝集パターンあるいは図３に示す凝集パターンから得られる関数を格納する。なお、有機態窒素成分濃度と凝集剤注入率との相関を表す情報についても同様に、凝集試験装置９により得られる。
【００２９】
図４は、凝集剤注入率と凝集処理後の上澄み液のＥ２６０値の関係を示す凝集パターン特性図である。縦軸にＥ２６０値、横軸にFe（塩化第二鉄）添加量を示している。Ｅ２６０値は、は、測定装置のセル内の溶液の光路長（ｃｍ）に対する透過率（Ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）として表される。図３と同様に、海水中のフミン質濃度が異なる試験水（海水）を用意し、凝集試験装置９にて塩化第二鉄凝集剤の添加量を変化させ凝集処理後の上澄み液のＥ２６０値の変化を得たものである。
【００３０】
図４において、フミン質濃度Ｃ１の海水を丸、フミン質濃度Ｃ２の海水を三角、フミン質濃度Ｃ３の海水を四角で示している。ｐＨ調整剤を投入することなく分析した場合（ｐＨ＝８）の結果を黒塗りで、また、ｐＨ調整剤を投入しｐＨを“６”に調整した場合を白抜き四角および丸で示している。いずれの場合においても塩化第二鉄凝集剤の添加量を増加させるとＥ２６０値は低下し、ある添加量を超えるとＥ２６０値は再び上昇する。よって、制御装置１０内の記憶装置１１に、凝集剤注入率とＥ２６０値との相関を表す情報として、図４に示す凝集パターンあるいは図４に示す凝集パターンから得られる関数を格納する。
【００３１】
更に、フミン質であるフミン酸の除去性能について説明する。図５は、凝集剤注入率、ｐＨとフミン酸除去率の関係を示す図である。図５において横軸にｐＨ、縦軸に塩化第二鉄凝集剤のFe（塩化第二鉄）量で換算した試験水（海水）への添加濃度をとり、ｐＨとFe（塩化第二鉄）添加濃度を変え、Ｅ２６０値として得られる凝集前と凝集処理後のフミン酸濃度からフミン酸除去率をプロットしたものである。すなわち、フミン酸を含有する海水に対し、凝集処理する前のＥ２６０値(Ｅ２６０−前)を測定し、その後、塩化第二鉄凝集剤を添加し凝集処理後のＥ２６０値（Ｅ２６０−後）を測定し次式にてフミン酸除去率を求める。
【００３２】
フミン酸除去率＝１００×[（Ｅ２６０−前）−（Ｅ２６０−後）]／（Ｅ２６０−前）
凝集試験装置９では、試験水である海水にフミン酸試薬を添加し、塩化第二鉄凝集剤及びｐＨ調整剤を添加し、上記フミン酸除去率を求める。図５に示されるように、塩化第二鉄凝集剤の添加濃度を高くすることでフミン酸除去率は向上する。また、ｐＨ調整剤を添加し海水のｐＨを“８”から“６”へ低下するようｐＨ調整することで、同量の塩化第二鉄凝集剤でフミン酸除去率を向上できる。すなわち、少ない塩化第二鉄凝集剤の添加量で同様のフミン酸除去率を得ることができる。従って、ｐＨ調整剤として例えば硫酸を用いる場合、硫酸添加による薬品コストは上昇するものの、塩化第二鉄凝集剤添加量を低減でき、その分薬品コストを低下できる。このようにｐＨ調整剤と塩化鉄凝集剤を併用することで、バイオファウリング抑制可能な淡水化システムを最適運転できる。
【００３３】
なお、凝集試験装置９で用いる試験水として、海水にフミン酸試薬を添加するものの他に、２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類の代替として単糖類（グルコース、フルクトース、マンノース等）を添加しても良く、また、有機態窒素成分の代替として海洋細菌用の培地を用いても良い。
【００３４】
次に、制御装置１０が、上記分装置７より得られる原海水である被処理水及び凝集処理後の被処理水中に含まれる（１）分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類及び（２）有機態窒素成分の濃度に基づき、凝集剤貯留槽８より凝集処理装置３へ投入する凝集剤注入率の算出について説明する。上述のとおり分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類の濃度と凝集剤注入率との相関を表す情報、及び有機態窒素成分の濃度と凝集剤注入率との相関を表す情報が、制御装置１０内の記憶装置１１に格納されている。
【００３５】
分岐配管１６を介して取り込まれる、取水タンク２から送水される被処理水１に対する分析装置７による分析結果１８を制御装置１０が受信する。ここで分析結果１８には、被処理水１に含まれる分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類（分析成分Ａ）の濃度、及び被処理水１に含まれる有機態窒素成分（分析成分Ｂ）の濃度が含まれる。分析成分Ａと分析成分Ｂの２つの濃度から最適な凝集剤注入率Ｙを求める場合、まずそれぞれの分析成分に対応する凝集剤注入率の最適値を決定する。すなわち、分析成分Ａにおいて、最適な凝集注入率を図３に示す凝集パターンより求める。図３に示した凝集パターンは、凝集剤を添加する前の海水に含まれる分析成分Ａの異なる濃度の試験水に対し凝集剤添加量を一定間隔ｎ倍ずつ上げていき、分析成分Ａの特性曲線ｆ(ＹＡ)として記憶装置１１に格納されているものである。その際のｆ(ＹＡ)において、ｄＸ/dＹＡ＝０となる凝集剤注入率を算出する。ｄＸ/dＹＡ＝０となる条件は、それ以上に凝集剤注入量を増加しても、分析成分Ａの凝集除去率が上がらないことを意味し、図３において説明した凝集剤添加量の最適値に相当するものである。なお、仮に凝集剤注入率を増やし続けても、分析成分Ａの濃度が低下し続ける場合には、あらかじめ設定しておいた分析成分Ａの濃度の閾値に到達した時点での凝集剤注入率をもって最適値とする。分析成分Ｂについても同様に凝集剤注入率の最適値をもとめる。
【００３６】
続いてそれぞれの凝集剤注入率の最適値がＹＡ（分析成分Ａ）、ＹＢ（分析成分Ｂ）と規定されたうえで、例えば次の（１）式のような関係から新たにＹｃをもとめることになる。
【００３７】
Ｙｃ＝a・ＹＡ＋ｂ・ＹＢ    ・・・（１）
a:成分Ａの重み係数、ｂ：成分Ｂの重み係数、ただしａ+ｂ=１
上記重み係数ａ、ｂは、分析成分Ａ及び分析成分Ｂの重要度に基づいて設定されるものであり、本実施例では、分析成分Ａの重要度が分析成分Ｂの重要度より高い。
【００３８】
本実施例では、分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類（分析成分Ａ）、及び有機態窒素成分（分析成分Ｂ）の２成分の濃度に基づき凝集剤注入率の最適値Ｙｃを求める場合を説明した。上記２成分に加え、フミン質（分析成分Ｃ）の３成分の濃度に基づき凝集剤注入率の最適値を求める場合は、図４に示す凝集パターンから得られる凝集剤注入率の最適値を用いれば良い。よって、ｎ個の分析成分を用いる場合は次の（２）式により、凝集剤注入率の最適値を求めればよい。
【００３９】
Ｙ＝n1・Ｙ1＋n2・Ｙ2＋…＋nn・Ｙn  ・・・  (２)
成分Ｙi（i=1,2,…,nn）の重み係数は、式（１）と同様に分析成分の重要度に応じて設定すれば良く、凝集試験装置９により分析成分毎の凝集パターンを得ることにより設定される。
【００４０】
図２は、図１に示す淡水化システムにおける凝集剤注入制御手順を示す概念図である。図２において、図１に示す分析装置７、制御装置１０をそれぞれ２つ有する図としているが、これは説明を分かりやすくするためのものであり、分岐配管１６及び分岐配管１７を介して被処理水を取り込む分析装置７は同一のものである。
【００４１】
図２において、被処理水１は、開閉弁４０及び分岐配管１６を介して分析装置７に取り込まれ、上述の分析項目について分析される。分析装置７は被処理水１に対する分析結果を制御装置１０へ送信する。また、配管１２を介して凝集処理装置３へ送水された被処理水１は、凝集剤貯留槽８より調節弁４３を介して所定量の塩化第二鉄凝集剤が注入され、急速撹拌槽３１、緩速撹拌槽３２及び沈殿槽３３にて撹拌される。急速撹拌槽３１内で、図示しない撹拌機により被処理水１と塩化第二鉄凝集剤が撹拌され、凝集反応によりフロックが形成される。その後、急速撹拌槽３１にて凝集処理後の被処理水は緩速撹拌槽３２へ送水され撹拌された後、沈殿槽３３へ送水され、形成されたフロックが除去される。急速撹拌槽３１と緩速撹拌槽３２には、撹拌翼及び撹拌翼を駆動するモータからなる図示しない撹拌機が設けられており、急速撹拌槽３１内の撹拌翼を駆動するモータの回転数が、緩速撹拌槽３２内の撹拌翼を駆動するモータの回転数より高く設定されている。これは、急速撹拌により被処理水１中の有機物等の不純物を塩化第二鉄凝集剤に捕捉させフロックを形成し、その後、緩速撹拌することで、塩化第二鉄凝集剤に捕捉された不純物の剥離を防止しつつフロックを成長させるためである。
【００４２】
急速撹拌槽３１、緩速撹拌槽３２及び沈殿槽３３により凝集処理された被処理水は、それぞれ開閉弁４０及び分岐配管１７を介して分析装置７に取り込まれ、上述の分析項目について分析される。また、制御装置１０は、分析装置７より送信される被処理水分析結果と、凝集試験装置９により予め得られ記憶装置１１に格納された図３及び図４に示す凝集パターンに基づき凝集剤注入率の最適値５１を求める。求めた凝集剤注入率の最適値５１と、凝集処理装置３による凝集処理後の被処理水の分析結果に含まれる分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類の濃度及び有機態窒素成分の濃度５２に基づいて凝集剤注入率が決定される。
【００４３】
続いて、流量計４１により測定された取水タンク２より送水される被処理水１の流量と、上記決定された凝集剤注入率により凝集剤貯留槽８より凝集処理装置３へ注入すべき凝集剤の注入量が設定され、設定された注入量となるよう調節弁４３の開度が設定される。これにより、凝集剤貯留槽８より調節弁４３を介して凝集剤が凝集処理装置３へ注入される。ここで、凝集剤貯留槽８と調節弁４３との間には流量計４２が設けられている。仮に、凝集剤貯留槽８から凝集処理装置３へ凝集剤が注入されている状態で、上記凝集剤の注入量が変更された場合、流量計４２により測定された流量と上記設定された注入量の差分に応じて調節弁４３の開度が補正可能となっている。
【００４４】
また、凝集処理後の被処理水に含まれる、分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類及び有機態窒素成分の分析結果により、図３及び図４に示す凝集パターンの補正が必要となる場合には、凝集処理装置３に設けられた図示しない撹拌機の撹拌強度（撹拌翼の回転速度、撹拌翼の面積等の諸物性値）、被処理水の水質、淡水化システム１００を構成する各装置のデータに基づき凝集試験装置９にて上述の処理を実行し、新たに凝集パターンを作成し、制御装置１０へ送信可能に構成されている。
【００４５】
本実施例においては、凝集剤注入率と分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類の濃度の相関を表す情報、凝集剤注入率と有機態窒素成分との相関を表す情報、凝集剤注入率とフミン質濃度との相関を表す情報を、凝集試験装置９により予め求める構成としたがこれに限られるものではない。例えば、分析装置７により被処理水１に人工成分５３として、海水にフミン酸試薬、２０ｋＤａ以下の溶存低分子多糖類の代替として単糖類（グルコース、フルクトース、マンノース等）を添加し、また、有機態窒素成分の代替として海洋細菌用の培地を用いて、凝集試験装置９と同様に処理することにより、上述の図３及び図４に示す凝集パターンを得るよう構成しても良い。
【００４６】
また、凝集処理装置３を、急速撹拌槽３１、緩速撹拌槽３２及び沈殿槽３３を直列に配する構成としたが、これに限られず、１つの撹拌槽にて凝集処理装置３を構成しても良い。
【００４７】
なお、上記特定成分である、（１）分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類、（２）有機態窒素成分及び（３）フミン質の分析以外にも原海水の基本的性質を把握するために通常の運転時に分析される項目（濁度、ｐＨ、ＳＤＩ値など）を随時計測しても良い。
【００４８】
本実施例によれば、逆浸透膜モジュール６でのバイオファウリング発生の要因となる、被処理水中の分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類及び有機態窒素成分濃度に応じて凝集剤注入率を最適に設定でき、バイオファウリング抑制可能な淡水化システムを実現できる。
【００４９】
また、更に本実施例によれば、被処理水中の分子量２０ｋＤａ以下の微小な溶存多糖類及び有機態窒素成分濃度に加え、フミン質の濃度に基づいて凝集剤注入率を設定でき、より効果的にバイオファウリングを抑制できる。
【００５０】
また、本実施例によれば、ｐＨ調整剤と凝集剤を併用することにより、薬剤コストを考慮した淡水化システムの運転が可能となる。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  被処理水
２  取水タンク
３  凝集処理装置
４  マイルティメディアフィルタ
５  限外ろ過膜
６  逆浸透膜モジュール
７  分析装置
８  凝集剤貯留槽
９  凝集試験装置
１０  制御装置
１１  記憶装置
１２、１３、１４、１５  配管
１６、１７  分岐配管
１８  分析結果
１９  制御指令
２０  試験結果
２１  淡水
２２  濃縮水
２３  ｐＨ調整剤貯留槽
３１  急速撹拌槽
３２  緩速撹拌槽
３３  沈殿槽
４０  弁
４１、４２  流量計
４３  調節弁
５１、５２  信号線
５３  人工成分
１００  淡水化システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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