(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を逆浸透膜を用いて淡水化する海水淡水化システムであって、
前記海水に含まれる多糖類を低減する多糖類吸着処理装置と、
前記多糖類吸着処理装置の処理水を逆浸透膜で淡水化する逆浸透膜処理装置と、
前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材を洗浄流体で洗浄する洗浄流体供給装置と、
前記多糖類吸着処理装置前後の処理水の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測装置と、
前記多糖類吸着処理装置前後の処理水の多糖類濃度の計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて前記多糖類吸着処理装置の操作量を判定して当該多糖類吸着処理装置の洗浄情報を出力する洗浄条件演算手段とを
備えたことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記海水の混入物を除去する前処理を行う前処理装置を備え、
前記多糖類吸着処理装置は、前記前処理装置の処理水に含まれる多糖類を低減する
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記洗浄情報により、前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材の洗浄開始および洗浄停止を示す信号を前記洗浄流体供給装置に出力するとともに、
前記多糖類吸着処理装置前後の海水中の多糖類濃度計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて、前記多糖類吸着材を洗浄する洗浄流体量を含む洗浄条件を演算して当該洗浄条件を示す信号を前記洗浄流体供給装置に出力する洗浄制御手段を
備えたことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記多糖類吸着処理装置の洗浄時、当該多糖類吸着処理装置の使用を停止し、他の多糖類吸着処理装置を用いる
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項５】
請求項３に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記洗浄条件は、前記洗浄流体の流速と流量とを含む
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちの何れか一項に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記多糖類吸着処理装置は、多糖類の粒子の大きさが大きい方から小さい順に吸着処理を行う２段以上の異なる多糖類吸着処理装置によって構成される
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの何れか一項に記載の海水淡水化システムにおいて、
前記多糖類吸着処理装置は、活性炭、天然ゼオライト、合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、および多孔質粘土鉱物のうちの何れかを用いる
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【請求項８】
海水を逆浸透膜を用いて淡水化する海水淡水化方法であって、
前記海水に含まれる多糖類を多糖類吸着処理装置で低減する多糖類吸着処理過程と、
前記多糖類吸着処理過程前後の処理水の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測過程と、
前記多糖類吸着処理過程前後の処理水の多糖類濃度の計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて前記多糖類吸着処理過程の操作量を判定して当該多糖類吸着処理装置の洗浄情報を出力する洗浄条件演算過程と、
前記洗浄情報に基づき、洗浄流体供給装置により前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材を洗浄流体で洗浄する洗浄過程とを
含んで成る海水淡水化方法。
【請求項９】
請求項８に記載の海水淡水化方法において、
前記海水の混入物を除去する前処理を行う前処理過程を含み、
前記多糖類吸着処理過程において、前記前処理過程後の処理水に含まれる多糖類を低減する
ことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の海水淡水化方法において、
前記洗浄条件演算過程で出力された洗浄情報により、
前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材の洗浄開始および洗浄停止を示す信号を前記洗浄流体供給装置に出力するとともに、
前記多糖類吸着処理過程前後の海水中の多糖類濃度計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて、前記多糖類吸着材を洗浄する洗浄流体量を含む洗浄条件を演算して当該洗浄条件を示す信号を前記洗浄流体供給装置に出力する洗浄制御過程を
含むことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のうちの何れか一項に記載の海水淡水化方法において、
前記多糖類吸着処理装置の洗浄時、当該多糖類吸着処理装置の使用を停止し、他の多糖類吸着処理装置を用いる
ことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の海水淡水化方法において、
前記洗浄条件は、前記洗浄流体の流速と流量とを含む
ことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のうちの何れか一項に記載の海水淡水化方法において、
前記多糖類吸着処理過程は、多糖類の粒子の大きさが大きい方から小さい順に吸着処理を行う２段以上の異なる多糖類吸着処理装置が用いられる
ことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３のうちの何れか一項に記載の海水淡水化方法において、
前記多糖類吸着処理装置は、活性炭、天然ゼオライト、合成ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、および多孔質粘土鉱物のうちの何れかを用いる
ことを特徴とする海水淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水から淡水を得るための逆浸透膜を用いた海水淡水化設備とその前処理・後処理装置を含めた海水淡水化システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水を通し塩類等の不純物を透過しない逆浸透膜によるろ過処理を用いた海水淡水化装置が増加する傾向にある。
逆浸透膜（Reverse Osmosis Membrane：ＲＯ膜とも称す）は、グルコースが長い鎖状に縮重合しているポリマのセルロース((Ｃ６Ｈ10Ｏ5)ｎ)やアミノ基(ＮＨ４)とカルボシル基(ＣＯＯＨ)とが縮重合しているポリマのポリアミド等の素材で造られている。海水を逆浸透膜に通し海水の浸透圧の二倍以上の圧力を加え、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム等の塩分の透過を抑制し、淡水を得ることができる。
【０００３】
ＲＯ膜(逆浸透膜)を用いた海水淡水化装置の透過性能を低下させる現象にバイオファウリング(生物汚染)がある。バイオファウリングは植物プランクトン由来の生体高分子物質、例えば、下記の非特許文献１には、有機物のうち特に粘着性を持つ多糖類を含むＴＥＰ（Transparent Exopolymer Particles）が、ファウリングの生成に大きく寄与していると述べられている。
【０００４】
そこで、海水淡水化装置の効率的な運転のためには、透過性能を低下させるバイオファウリング対策が必須である。バイオファウリング対策としては、膜の孔径で分子レベルのふるい分けを行うＵＦ膜(Ultrafiltration Membrane)(限外ろ過膜)を用いた前処理工程においてＲＯ膜の上流側で粘着性を持つ多糖類を含むＴＥＰを低減しＲＯ膜の性能低下を防止する方法がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】竹内，「ＲＯ海水淡水化の前処理とファウリング」，日本海水学会誌 63巻，p.p. 367-371（2009）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＵＦ膜を用いた前処理工程によっても多糖類、特にＴＥＰは完全に除去することができず、ＲＯ膜の性能低下を防止できないという問題がある。
本発明は上記実状に鑑み、ＲＯ膜の性能低下を抑制するとともにシステム全体としてのランニングコストを低減できる海水淡水化システムおよびその方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、第１の本発明に関わる海水淡水化システムは、海水を逆浸透膜を用いて淡水化する海水淡水化システムであって、前記海水に含まれる多糖類を低減する多糖類吸着処理装置と、前記多糖類吸着処理装置の処理水を逆浸透膜で淡水化する逆浸透膜処理装置と、前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材を洗浄流体で洗浄する洗浄流体供給装置と、前記多糖類吸着処理装置前後の処理水の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測装置と、前記多糖類吸着処理装置前後の処理水の多糖類濃度の計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて前記多糖類吸着処理装置の操作量を判定して当該多糖類吸着処理装置の洗浄情報を出力する洗浄条件演算手段とを備えている。
【０００８】
第２の本発明に関わる海水淡水化方法は、海水を逆浸透膜を用いて淡水化する海水淡水化方法であって、前記海水に含まれる多糖類を多糖類吸着処理装置で低減する多糖類吸着処理過程と、前記多糖類吸着処理過程前後の処理水の多糖類濃度を計測する多糖類濃度計測過程と、前記多糖類吸着処理過程前後の処理水の多糖類濃度の計測値とあらかじめ与えた目標多糖類除去度に基づいて前記多糖類吸着処理過程の操作量を判定して当該多糖類吸着処理装置の洗浄情報を出力する洗浄条件演算過程と、前記洗浄情報に基づき、洗浄流体供給装置により前記多糖類吸着処理装置の多糖類吸着材を洗浄流体で洗浄する洗浄過程とを含んで成る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＲＯ膜の性能低下を抑制するとともにシステム全体としてのランニングコストを低減できる海水淡水化システムおよびその方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施形態１の海水淡水化処理システムの構成を示す図。
【図２】実施形態２の前処理装置の後段に第１の多糖類吸着処理装置のみを用いて吸着材に活性炭を使用して活性炭を洗浄再生した例を示す図。
【図３】実施形態３の第１の多糖類吸着処理装置に活性炭を用いた運転結果を示す図。
【図４】実施形態４の第１の多糖類吸着処理装置である活性炭吸着処理装置での活性炭単位重量当りの洗浄水量とＴＥＰ除去率低下比との関係を示す図。
【図５】実施形態５の天然ゼオライトによるＴＥＰ除去率（％）と吸着時の空塔速度の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、本発明の構成および(作用)効果は本実施形態に限定されるものではない。
＜＜実施形態１＞＞
図１に本発明に係る実施形態１の海水淡水化処理システムＳの構成を示す。
実施形態１の海水淡水化処理システムＳは、海水１２を逆浸透膜(ＲＯ膜)を用いて淡水化するシステムであり、逆浸透膜の汚染を低減する構成を備えたものである。
【００１２】
海水淡水化処理システムＳは、上流側から下流側へ順に、海水１２の前処理を担う前処理装置１２０、前処理水１２１中のグリコーゲン((Ｃ６Ｈ１０Ｏ５)ｎ)等の多糖類を吸着処理する第１の多糖類吸着処理装置１４、多糖類吸着処理水１５(以下、処理水１５と称す)中の多糖類を吸着処理する第２の多糖類吸着処理装置１６、および、多糖類吸着処理水１６２(以下、処理水１６２と称す)から逆浸透膜(ＲＯ膜)で淡水を得る逆浸透膜式海水淡水化装置１８を備えている。
【００１３】
また、海水淡水化処理システムＳは、第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６を洗浄するための構成として、前処理水１２１、処理水１５、１６２の水質を分析する水質分析装置１７、洗浄条件等を演算する洗浄条件演算装置１７１、および、必要時に第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６に洗浄水(洗浄流体)を供給する洗浄水供給装置１９を有している。
【００１４】
なお、第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６は、多糖類の粒子の大きさの異なる順に吸着処理を行う構成である。例えば、第１の多糖類吸着処理装置１４は、第２の多糖類吸着処理装置１６より大きい多糖類の粒子(分子)の吸着処理を行う。
海水１２は、前処理装置１２０、第１の多糖類吸着処理装置１４、例えば合成ゼオライトを用いた第２の吸着処理装置１６の順に通過して、最後に逆浸透膜式海水淡水化装置１８を通過し、濃縮廃水２４と海水１２から抽出された淡水２０に分離される。
淡水２０は回収される一方、濃縮廃水２４は海に戻さ(還さ)れる。
【００１５】
＜海水淡水化処理システムＳの構成機器＞
前処理装置１２０は、原水である海水１２を、充填された砂によりろ過し濁質等の混入物を除去する砂ろ過処理相当の装置である。前処理装置１２０は、海水１２から例えば１μｍ〜１００μｍの大きさ(粒径)の夾雑物や濁度成分を除去する。
第１の多糖類吸着処理装置１４は、前処理装置１２０で除去しきれない成分、物質の大きさでいうと例えば粒径１μｍ以下の成分や物質の多糖類等を吸着により除去する。特に海水１２中に溶解している透明細胞外粒子（ＴＥＰ）等を吸着することに有効である。
【００１６】
第２の多糖類吸着処理装置１６は、海水１２が前処理装置１２０と第１の多糖類吸着処理装置１４とを連続して通過してもなお除去しきれなかった成分、物質、主に多糖類を除去する。特に０．１μｍ以下の大きさの粒径のＴＥＰを吸着することに有効である。第２の多糖類吸着処理装置１６の吸着材には、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)等を原成分とする多孔質構造で吸着機能をもつ合成ゼオライトなどが好適である。
【００１７】
水質分析装置１７では、前処理装置１２０を通過して処理された前処理水１２１の一部を採取して得られる水質分析用サンプル水１２２中の多糖類濃度を分析する。また、水質分析装置１７は、第１の多糖類吸着処理装置１４を通過して(吸着)処理された処理水１５の一部を採取して得られる水質分析用サンプル水１４０中の多糖類濃度を分析する。また、水質分析装置１７は、第２の多糖類吸着処理装置１６を通過して(吸着)処理された処理水１６２の一部を採取して得られる水質分析用サンプル水１６０中の多糖類濃度を分析する。
水質分析装置１７は、洗浄条件演算装置１７１に多糖類濃度の分析結果に基づいた演算結果１７２の情報を送信する。
【００１８】
洗浄条件演算装置１７１は、コントローラ等のコンピュータで構成される。洗浄条件演算装置１７１の機能は、コンピュータで制御プログラムが実行されることで具現化される。なお、洗浄条件演算装置１７１は、少なくとも一部をＩＣ(Circuit)、ＬＳＩ(Large Scale Integration)等のハードウェアで構成してもよく、限定されない。
【００１９】
洗浄条件演算装置１７１は、水質分析装置１７の演算結果１７２の情報に基づき、第１の多糖類吸着処理装置１４の処理後の水質分析用サンプル水１４０のＴＥＰ濃度が、予めテーブル等の記憶部に入力または設定されている所定のＴＥＰ濃度値(後記のＴＥＰ除去率相対値の許容値（Ｄ）から換算されるＴＥＰ濃度値)よりも高値であると判定された場合、洗浄水供給装置１９に洗浄信号１７０を送信する。なお、本判定方法については、後に詳述する。
【００２０】
洗浄信号１７０は、洗浄水供給装置１９から第１の多糖類吸着処理装置１４に向けて洗浄水１４１を送るためのものであるのに加え、稼動中の第１の多糖類吸着処理装置１４への送水を停止する信号を前処理装置１２０に送信する(図１中の二点鎖線参照)とともに、図示しない予備の第１の多糖類吸着処理装置(１４)に送水先を切り替える信号の役割も併せ持つ。
洗浄水供給装置１９は、第１の多糖類吸着処理装置１４および／または第２の多糖類吸着処理装置１６に、それぞれが有する多糖類吸着材の再生に必要な洗浄水１４１および／または洗浄水１６１を供給する。
【００２１】
＜第１の多糖類吸着処理装置１４＞
次に、第１の多糖類吸着処理装置１４の多糖類吸着材について詳述する。
第１の多糖類吸着処理装置１４における第１の多糖類吸着材は、多孔質で吸着機能をもつ活性炭、天然ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル(SiO2・nH2O)、多孔質粘土鉱物等の通常の水処理用のものを使用すればよい。第１の多糖類吸着材の吸着用の細孔は数ナノメートル(10-9ｍ)から数百ナノメートルの広範囲の幅の細孔を有していることが有効であり、主にミクロン(10-６ｍ)オーダの径のＴＥＰが吸着する。
【００２２】
第１の多糖類吸着処理装置１４は通水して使用中のものの他に、その洗浄操作中に多糖類の吸着処理操作を途絶させることのないように、少なくとも１セット以上の予備の多糖類吸着処理装置が必要である。第２の多糖類吸着処理装置１６についても同様である。
しかし、何れの多糖類吸着材でもそのＴＥＰの吸着量には限界があり、淡水化の連続運転によりＴＥＰ飽和吸着量に近づくに従って吸着能が低下する。従って、淡水化性能の劣化を抑制するには、多糖類吸着材のＴＥＰ吸着性能を回復させることが本実施形態(本発明)のシステム構成上重要である。
【００２３】
多糖類吸着材(以下、吸着材と称す)にＴＥＰ飽和吸着量まで吸着させた後では吸着性能を回復することは容易ではなく、所定の淡水化性能を維持するためには、吸着材に対する吸着時間および再生時間の最適な条件を設定することがシステム上重要となる。
多糖類の吸着材表面での多糖類、例えばＴＥＰの挙動は、一般的な活性炭における有機物吸着と同様に細孔で粒子(分子)を捕捉する現象に加え、粒状活性炭の表面に付着することにより除去される現象が起こりうると考えられる。これは活性炭の炭素とＴＥＰの間で発生する疎水性相互作用、また表面に炭素を有さない吸着材の場合は電気的な吸着、もしくは有機物の粘性による物理的な吸着が考えられる。
【００２４】
上記の付着現象により吸着材表面に捕捉された有機物は、吸着材表面との結合力が強くない為、大きなせん断力を与えることにより脱離させることが可能である。例えば通常の処理運転以上の洗浄水を供給することにより、吸着材間の流路に通常運転時以上のせん断力が発生し、その結果吸着材表面より剥離することで、吸着材の再生が可能となる。
ＴＥＰ脱離に使用された洗浄水１４１はＴＥＰ濃度が本システムに取り込んだ海水１２よりも高濃度のＴＥＰを含有するが、ＴＥＰは元々、海水中には必ず含まれ、環境に対して無害であるため、再度海に放流して構わない。
【００２５】
図１に示す海水淡水化処理システムＳでは、多糖類の吸着材に大流量の洗浄条件を与えるために洗浄水供給装置１９から注入される洗浄水１４１を用いる。
洗浄水１４１は、ＴＥＰを含まない常温流体であって吸着材を洗浄できるものであれば何でもよく、例えば淡水、海水でもよい。洗浄水１４１の温度は例えば常温以上であれば何度でもよく、ＴＥＰの吸着特性は物理吸着であるため、多糖類の吸着材の洗浄、再生のための流体は特に高温である必要はない。
【００２６】
＜制御方式＞
次に、本実施形態の海水淡水化処理システムＳの制御方式を説明する。
第１の多糖類吸着処理装置１４の多糖類（ＴＥＰ）除去率を演算する場合、図１に示すように、水質分析装置１７によって、水質分析用サンプル水１２２、１４０のＴＥＰ濃度がそれぞれ計測される。なお、第２の多糖類吸着処理装置１６の多糖類（ＴＥＰ）除去率を演算する場合には、水質分析用サンプル水１４０、１６０のＴＥＰ濃度がそれぞれ計測される。
【００２７】
第１の多糖類吸着処理装置１４の多糖類（ＴＥＰ）除去率（単位％）（Ｊ）は、次式（１）により求められる。
Ｊ＝（（水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度）−（水質分析用サンプル水１４０のＴＥＰ濃度））×１００／（水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度）      (１)
【００２８】
そして、第１の多糖類吸着処理装置１４のＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）が、水質分析用サンプル水１４０からのＴＥＰ濃度計測値(処理後の多糖類濃度の計測値)（Ａ）と水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度計測値(処理前の多糖類濃度の計測値)（Ｂ）から得られる。
ＴＥＰ除去率相対値Ｃ＝(Ｂ−Ａ)×１００／Ｂ          (２)
【００２９】
相対値を用いるのは、原水である海水１２中のＴＥＰ濃度が時々刻々ないし日々刻々変化し、水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度計測値（Ｂ）が変動するためである。
本実施形態(本発明)のシステムでは、予めＴＥＰ除去率相対値の許容値(目標多糖類除去度)（Ｄ）を設定しておく。ＤはＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）が逆浸透膜式海水淡水化装置１８の逆浸透膜の汚染を進行、または、逆浸透膜の性能を低下させる程度ではなく、同一系の第１の多糖類吸着処理装置１４による第１の多糖類吸着処理を継続することが許容される範囲の意味をもつ。
【００３０】
海水淡水化処理システムＳの稼働中、水質分析装置１７は、前処理装置１２０で海水１２が前処理された前処理水１２１から採取した水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度を分析するとともに、第１の多糖類吸着処理装置１４を通過して吸着処理された処理水１５から採取した水質分析用サンプル水１４０のＴＥＰ濃度を分析する。
そして、水質分析用サンプル水１４０からのＴＥＰ濃度計測値（Ａ）と水質分析用サンプル水１２２のＴＥＰ濃度計測値（Ｂ）からＴＥＰ除去率相対値Ｃを、式(２)を用いて演算する。
【００３１】
続いて、水質分析装置１７は、洗浄条件演算装置１７１に演算結果１７２のＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）を送り、洗浄条件演算装置１７１は第１の多糖類吸着処理装置１４および／または第２の多糖類吸着処理装置１６を洗浄する必要がある場合、洗浄水供給装置１９に洗浄信号１７０を送る。具体的には、洗浄信号１７０は水質分析用サンプル水１４０のＴＥＰ濃度（Ａ）が予め入力または設定されているＴＥＰ濃度値(ＴＥＰ除去率相対値の許容値（Ｄ）より換算される値)よりも高値であると判定された場合に洗浄信号１７０を洗浄水供給装置１９に送信する。
【００３２】
すなわち、演算結果１７２が、  ＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）≧許容値（Ｄ）  の範囲である場合には、ＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）が許容値（Ｄ）を満足する範囲でＴＥＰ除去が行われているため、第１の多糖類吸着処理装置１４の洗浄時期に至っていないと判断される。
この場合、第１の多糖類吸着処理装置１４におけるＴＥＰ除去が予め定めた範囲で滞りなく行われているため、洗浄水供給装置１９に洗浄信号１７０は送信されない。そのため、第１の多糖類吸着処理装置１４に、洗浄信号が送信されないとともに、多糖類の吸着材を洗浄するための洗浄水１４１は供給されない。
【００３３】
一方、洗浄条件演算装置１７１での演算結果１７２のＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）が、  ＴＥＰ除去率相対値（Ｃ）＜許容値（Ｄ）  の場合には、第１の多糖類吸着処理装置１４におけるＴＥＰ除去が予め定めた許容範囲を下回り、ＴＥＰ除去が許容量行われていない。この場合、洗浄条件演算装置１７１で、第１の多糖類吸着処理装置１４は洗浄時期に至ったと判断され、洗浄水供給装置１９に洗浄信号１７０が送信される。
【００３４】
そこで、洗浄水供給装置１９は、洗浄信号１７０に従って、洗浄水１４１を第１の多糖類吸着除去装置１４に送り、一定時間吸着材の洗浄を行う。
詳細には、洗浄時間の情報(洗浄開始および洗浄停止を示す情報)と、洗浄水量を有する洗浄条件の情報とを含む洗浄信号１７０が洗浄水供給装置１９に入力され、第１の多糖類吸着処理装置１４に洗浄信号が送信される。なお、洗浄条件とは、少なくとも、洗浄水量の情報を含み、望ましくは、後記の洗浄水の流量、流速の情報を含む。
同時に、洗浄信号１７０は、第１の多糖類吸着処理装置１４への前処理水１２１の送水を停止させる信号(図１の二点鎖線参照)でもあり、かつ、第１の多糖類吸着処理装置１４の図示しない予備の第１の多糖類吸着処理装置(１４)に前処理水１２１を通水する信号でもある。
【００３５】
本実施形態１の構成を採ることで、第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６の各吸着材が汚染された場合に所定の吸着が行われるように洗浄されるので、逆浸透膜式海水淡水化装置１８に送水される処理水１６２が浄化される。
海水に含まれる多糖類、特に透明細胞外粒子（ＴＥＰ）の濃度を低減させることができ、これによってバイオファウリングによる逆浸透膜式海水淡水化装置１８のＲＯ膜の汚染が低減され、透過性能の低下を防ぐことができる。
【００３６】
結果として、逆浸透膜式海水淡水化装置１８のＲＯ膜の洗浄頻度が低減され、ＲＯ膜の交換までの使用期間を延伸することができる。よって、海水淡水化装置である海水淡水化処理システムＳの延命に寄与できる。
また、海水淡水化処理システムＳの効率的な運転が可能となるため、運転コストが低減され、また、ＣＯ２排出量が低減され環境負荷を低減した運転が可能となる。
【００３７】
なお、実施形態１では、第１の多糖類吸着処理装置１４を洗浄する場合を例示して説明したが、第２の多糖類吸着処理装置１６を洗浄する場合も、説明した第１の多糖類吸着処理装置１４を洗浄する場合と同様に行われる。これにより、第１の多糖類吸着処理装置１４および／または第２の多糖類吸着処理装置１６の洗浄を行い、逆浸透膜式海水淡水化装置１８のＲＯ膜の汚染を抑制し、安定的な海水１２の淡水化作業を行うことが可能である。
【００３８】
＜＜実施形態２＞＞
次に、実施形態２について説明する。
実施形態２は、実施形態１の海水淡水化処理システムＳにおける第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６において、吸着過程と洗浄過程とを繰り返した結果を示したものである。
図２に、実施形態２の海水淡水化処理システムＳの制御方式で制御した結果を示す。図２は、実施形態２の前処理装置１２０(図１参照)の後段の第１の多糖類吸着処理装置１４の吸着材に活性炭を使用して活性炭を洗浄再生した例を示す図である。
【００３９】
本実施形態２は、洗浄条件が第１の多糖類吸着処理装置１４の活性炭の再生として好適であった例である。吸着操作を３回、洗浄操作を２回実施した。吸着期と洗浄期の時間配分は１０：１とした。
第１の多糖類吸着処理装置１４である活性炭吸着処理装置に流入する前処理水１２１は、海水１２が前処理装置１２０を通過してろ過され夾雑物や濁度成分が除去される前処理が行われた処理水である。前処理水１２１は、第１の多糖類吸着処理装置１４である活性炭吸着処理装置に流入し、その活性炭吸着層を通過することでＴＥＰ成分が活性炭に吸着し、図２の「◆」の１４０ＴＥＰ濃度に示されるようにＴＥＰ濃度が低下した。
【００４０】
さらに、第１の多糖類吸着処理装置１４から流出した処理水１５(図１参照)を、連続して第２の多糖類吸着処理装置１６を通過させた。
本実施形態２の第２の多糖類吸着処理装置１６の吸着材には、前記した合成ゼオライトを用いている。合成ゼオライトからなる第２の多糖類吸着処理装置１６を通過した後のサンプル水１６０のＴＥＰ濃度は、図２の「△」の１６０ＴＥＰ濃度に示すように、１４０ＴＥＰ濃度よりさらに低下して、第２の多糖類吸着処理装置１６の吸着効果が認められた。
【００４１】
このように、本実施形態２の構成を採ることでＲＯ膜(逆浸透膜)の汚染が低減される結果、ＲＯ膜の洗浄頻度を低減することができ、また、ＲＯ膜の交換までの使用期間を延伸できる。
そのため、海水淡水化処理システムＳの運転効率が向上し、運転コストが低減され、さらに、ＣＯ２排出が抑制され環境負荷を低減した運転が可能である。
【００４２】
＜＜実施形態３＞＞
実施形態３は、第１の多糖類吸着処理装置１４に活性炭を用い、実施形態２とは異なる再生条件で第１の多糖類吸着処理装置１４を運転した例を示したものである。
具体的には、実施形態３は実施形態２の対照例であり、活性炭単位重量当りの洗浄水量を、実施形態２で用いた洗浄水量の半分にしたものである。
【００４３】
図３に実施形態３の第１の多糖類吸着処理装置１４に活性炭を用いた運転結果を示す。図３において、横軸は活性炭からなる第１の多糖類吸着処理装置１４に原水の前処理水１２１を通水して活性炭の吸着処理を行った運転時間、縦軸は図１の水質分析用サンプル水１４０のＴＥＰ濃度(ＴＥＰ除去率相対値)を示している。
【００４４】
本実施形態(本発明)のシステムの制御には、水質分析用サンプル水１４０を用いたＴＥＰ分析値に基づいてＴＥＰ除去率相対値を用いるのが妥当である。何故なら、海水１２中のＴＥＰ濃度が日々刻々ないし時々刻々変化しており、絶対値を用いた制御ではＴＥＰ除去量とＴＥＰ除去率とで乖離が生じ、制御が困難なためである。例えば、ＴＥＰ除去を正常な範囲で行っていても、海水１２中のＴＥＰ濃度が変化するため、ＴＥＰ除去率が正常範囲を逸脱する場合がある。
【００４５】
図３から分るように、吸着１回目から２回目にかけては前の運転時間のＴＥＰ除去率相対値と同程度かそれ以上までＴＥＰ除去率相対値が上昇し、第１の多糖類吸着処理装置１４の活性炭の吸着性能が、ＴＥＰ除去率相対値の許容値に対し、１００％回復したことを示している。しかし、洗浄２回目以降では吸着２回目から３回目、あるいは吸着３回目から４回目と回を重ねるに従ってＴＥＰ除去率相対値が低下している。
よって、実施形態３で採用した実施形態２の洗浄水量の半分を用いる洗浄条件は、活性炭の再生条件として不十分であることを示している。
【００４６】
＜＜実施形態４＞＞
実施形態４は、実施形態１で説明した第１の多糖類吸着処理装置１４の吸着材に活性炭を用い、吸着材を繰り返し使用するための洗浄水の流量と流速の影響を示したものである。
図４は、実施形態４の結果を示したものであり、第１の多糖類吸着処理装置１４である活性炭吸着処理装置での活性炭単位重量当りの洗浄水量とＴＥＰ除去率低下比との関係を示す。ＴＥＰ除去率低下比とは、初期(基準)のＴＥＰ除去率に対する低下したＴＥＰ除去率の割合である。
【００４７】
条件Ａ、ＢおよびＣは、第１の多糖類吸着処理装置１４の活性炭の吸着層内の洗浄水流速を一定とした場合に条件Ａから条件Ｂ、さらに条件Ｃの順に洗浄時の総水量を多くした。その結果、条件Ｃの最大の総水量の条件でＴＥＰ除去率が洗浄前と洗浄後で一定となる、即ち完全に活性炭のＴＥＰ吸着性能が回復した(図４に示すＴＥＰ除去率低下比が０)。
同一の総水量において吸着層内での洗浄水流速（線速度ＬＶ）を上昇させた場合の効果を比較した結果が条件Ａと条件Ｄ、条件Ｂと条件Ｅの点、および条件Ｃと条件Ｆの点である。
【００４８】
条件Ａと条件Ｄの相違は吸着層中洗浄水の線速度が１：１．５の違いにある。
条件Ｂと条件Ｅの相違も同一であり、条件Ｃと条件Ｆの相違も同一である。
図４から分るように、条件Ａ、Ｂ、Ｃに対して、同一の総水量かつ線速度が１：１．５の条件Ｄ、Ｅ、Ｆは、それぞれ条件Ａ、Ｂ、Ｃに比較してＴＥＰ除去率低下比が改善している。すなわち、洗浄水の線速度を高めることによってＴＥＰ除去率低下比が改善することが分る。
【００４９】
換言すれば、洗浄水流量が低くても洗浄水流速（線速度ＬＶ）を高めることによって、活性炭に吸着したＴＥＰが脱離し易くなる。
そこで、洗浄水による洗浄条件は、洗浄水の流量と流速とを含めて決定するとよい。加えて、洗浄水による洗浄条件を第１の多糖類吸着処理装置１４の洗浄が行え、かつ、エネルギ消費が最小の条件で設定することが望ましい。第２の多糖類吸着処理装置１６も、同様である。
【００５０】
このように、本実施形態４の構成を採ることでＲＯ膜(逆浸透膜)の汚染を低減する結果、ＲＯ膜の洗浄頻度を低減し、ＲＯ膜の交換までの膜の使用期間を延伸できる。
また、運転効率が向上するため、運転コストを低減でき、さらに環境負荷を低減した運転が可能である。
【００５１】
＜＜実施形態５＞＞
実施形態５は、実施形態１で説明した第１の多糖類吸着処理装置１４の吸着材として天然ゼオライトを用いた場合である。
実施形態５で用いた天然ゼオライトはＳｉＯ２  ７０％、Ａｌ２Ｏ３  １２％、Ｆｅ２Ｏ３  １．５％、ＣａＯ  ３％などの組成比からなり、モルデナイト系結晶構造を有する。粒径は３〜５ｍｍの粒径である。
【００５２】
図５に、実施形態５の天然ゼオライトによる多糖類（ＴＥＰ）除去率（％）と吸着時の空塔速度（ＳＶ：Space Velocity）の関係を示す。
なお、空塔速度ＳＶは、次式で表される。
ＳＶ＝Ｑ／Ｖ
ここで、Ｑ：前処理水１２１の流量(ｍ３／ｈ)
Ｖ：第１の多糖類吸着処理装置１４の天然ゼオライトの体積(ｍ３)
【００５３】
図５に示すように、天然ゼオライトによるＴＥＰ除去率はＳＶ値に対して反比例の関係が成立する。すなわち、ＴＥＰ除去率が高いほどＳＶ値が小さく、ＴＥＰ除去率が低いほどＳＶ値が大きい。
この関係は実施形態２〜４に示した第１の多糖類吸着処理装置１４の活性炭の性質と酷似している。
【００５４】
図５の関係から、ＳＶ値を適宜選択することで、天然ゼオライトのＴＥＰ除去率を上昇させることが可能である。例えば、ＳＶ値を低値に選択し、前処理水１２１の流量Ｑを減少させることで、第１の多糖類吸着処理装置１４の天然ゼオライトのＴＥＰ除去率を上昇させることができる。
【００５５】
このように、本実施形態５に示すＳＶ値を適宜選択することで、ＴＥＰ除去率を上昇させ、ＲＯ膜(逆浸透膜)の汚染を低減できる。その結果、ＲＯ膜の洗浄頻度が低減され、ＲＯ膜の交換までの膜の使用期間を延伸できる。
また、運転効率が向上するので、運転コストが低減され、さらには、環境負荷を低減した運転が可能となる。
【００５６】
なお、前記実施形態においては、第１・第２の多糖類吸着処理装置１４、１６を２つ設けた場合を例示したが、単数または３つ以上の多糖類吸着処理装置を設けてもよい。
また、前記実施形態においては、前処理装置１２０を設ける場合を例示したが、必要に応じて設けなくともよい。
なお、前記実施形態１〜５を個別に説明したが、前記実施形態１〜５の構成を適宜取捨選択して組み合わせて構成してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１２    海水
１４    第１の多糖類吸着処理装置(多糖類吸着処理装置)
１５    多糖類吸着処理水(多糖類吸着処理装置後の処理水、多糖類吸着処理装置前の処理水)
１６    第２の多糖類吸着処理装置(多糖類吸着処理装置)
１７    水質分析装置(多糖類濃度計測装置)
１８    逆浸透膜式海水淡水化装置(逆浸透膜処理装置)
１９    洗浄水供給装置(洗浄流体供給装置)
２０    淡水
１２０  前処理装置
１２１  前処理水(前処理装置の処理水、多糖類吸着処理装置前の処理水)
１４１、１６１  洗浄水(洗浄流体)
１６２  多糖類吸着処理水(多糖類吸着処理装置の処理水、多糖類吸着処理装置後の処理水)
１７０  洗浄信号(洗浄開始および洗浄停止を示す信号、洗浄条件)
１７１  洗浄条件演算装置(洗浄条件演算手段、洗浄制御手段)
１７２  演算結果(洗浄信号)
Ｄ      ＴＥＰ除去率相対値の許容値(目標多糖類除去度)
Ｓ      海水淡水化処理システム(海水淡水化システム)
【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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