(57)【要約】【課題】取水域の水質が十分にきれいでない場合にも、多量の汚泥を発生させることなく、ＲＯ膜の目詰まりを抑制して安定運転を可能とした海水淡水化方法を提供する。【解決手段】原水である海水を予備ろ過処理によりSS分を除去したうえ、ＲＯ膜２により塩分を除去し淡水化する場合に、原水である海水中に微細気泡を注入し、原水中の微細有機物を分解した後に、ＲＯ膜に打ち込む。微細気泡としては、直径１００μｍ以下の気泡を用いることが好ましい。このような微細気泡は強い酸化力を発揮し、微細な有機物によるＲＯ膜２の目詰まりを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水である海水を予備ろ過処理したうえＲＯ膜により塩分を除去する海水淡水化方法において、原水中に微細気泡を含有させ原水中の微細有機物を除去した後に予備ろ過を行うか、あるいは原水の予備ろ過を行った後に微細気泡を含有させ原水中の微細有機物を除去した後に、ＲＯ膜に打ち込むことを特徴とする海水淡水化方法。
【請求項２】
予備ろ過処理が、砂ろ過、ＭＦ膜、ＵＦ膜のいずれかにより行われることを特徴とする請求項１に記載の海水淡水化方法。
【請求項３】
微細気泡が、酸素が含まれる気体やオゾンの直径１００μｍ以下の気泡であることを特徴とする請求項１記載の海水淡水化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化プラントにおいて用いられる海水淡水化方法の改良に関するものである。なお、本明細書において「海水」とは塩素濃度が５００ｍｇ/Ｌ以上の「汽水」をも含むものとする。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化方法としては古くは蒸留法が主流を占めていたが、近年ＲＯ膜（逆浸透膜）の価格が低下してきたため、ＲＯ膜システムを採用した海水淡水化プラントが増加している。これまで比較的きれいな水域から原水となる海水を採取しており、砂ろ過を利用した予備ろ過処理によりＳＳを除去したうえでＲＯ膜による塩分除去を行っていた。
【０００３】
ところが今後は比較的きれいな水域からだけではなく、やや汚れた水域からの取水が必要となると予想されている。取水域の水質が悪い場合には、単に砂ろ過を行っただけではＲＯ膜が短時間に目詰まりし易く、安定運転が不可能となる。このため、特許文献１に示すように予備ろ過処理にＭＦ膜やＵＦ膜を使用し、十分な予備ろ過処理を行ったうえでＲＯ膜による塩分除去を行うシステムが開発されている。
【０００４】
しかし、ＭＦ膜やＵＦ膜の膜ろ過に凝集剤を使用した場合、発生する凝集汚泥は脱塩処理を行ったうえで脱水し、埋め立て処分する必要があり、多くの手数とコストを要するという問題があった。また、そのようなＭＦ膜やＵＦ膜による予備ろ過処理を行っても、微細な有機物によるＲＯ膜の閉塞を確実に防止することができないという問題があった。
【特許文献１】特開２００５−２４６２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、取水域の水質が十分にきれいでない場合にも、多量の凝集汚泥を発生させることなく、ＲＯ膜の目詰まりを抑制して安定運転を可能とした海水淡水化方法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、原水である海水を予備ろ過処理したうえＲＯ膜により塩分を除去する海水淡水化方法において、原水中に微細気泡を含有させ原水中の微細有機物を除去した後に予備ろ過を行うか、あるいは原水の予備ろ過を行った後に微細気泡を含有させ原水中の微細有機物を除去した後に、ＲＯ膜に打ち込むことを特徴とするものである。なお、予備ろ過処理は、砂ろ過、ＭＦ膜、ＵＦ膜のいずれかにより行うことができる。また微細気泡としては、空気など酸素が含まれる気体やオゾンなどの直径１００μｍ以下の気泡を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の海水淡水化方法においては、原水である海水中に微細気泡を含有させた状態で、ＲＯ膜に打ち込む。本発明において使用する微細気泡は好ましくは直径１００μｍ以下の気泡であり、ナノバブル又はマイクロバブルと称される気泡である。このような微細気泡は、通常サイズである直径が１ｍｍ以上の気泡（マクロバブル）に比較して、周囲の水との総接触表面積をきわめて大きくすることができるのみならず、表面張力により気泡内部の圧力が極度に固まり、崩壊したときの衝撃により活性酸素を生じて強い酸化力を発揮する。またオゾンも同様に強い酸化力を発揮する。
【０００８】
このため、原水である海水中に微量に含まれて膜を閉塞させるおそれのある微細有機物を微細気泡により酸化分解して減少させることができるから、取水域の水質が十分にきれいでない場合にも、ＲＯ膜の目詰まりが抑制されて安定運転が可能となる。またこれにより汚泥発生量も減少し、汚泥処理コストを削減することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態を示すフロー図であり、海水は砂ろ過装置１により予備ろ過処理され、含有されるＳＳなどを予め除去したうえでRO膜２に打ち込まれる。なお原水である海水は、塩素濃度が５００ｍｇ/Ｌ以上の汽水であってもよいことは、冒頭に記載した通りである。砂ろ過装置１は従来一般的に用いられているものである。またRO膜２は水中の溶解塩や無機分子をほとんど除去できる膜であり、セルロースアセテート膜（CA/CAT膜）や合成薄層フィルム膜（TFC膜）等の市販されている膜を用いることができる。このように、砂ろ過装置１及びRO膜２自体は従来と変わるところはない。
【００１０】
しかしこの実施形態では、微細気泡発生装置３により発生させた微細気泡を、砂ろ過装置１により予備ろ過処理された原水中に、RO膜２の前段で供給する。微細気泡は直径１００μｍ以下の、ナノバブル又はマイクロバブルと称される気泡であり、前述したようにマクロバブルに比較して、周囲の水との総接触表面積がきわめて大きく、また表面張力により気泡内部の圧力が極度に固まり、崩壊したときの衝撃により活性酸素を生じて強い酸化力を発揮する特性を有する。
【００１１】
微細気泡投入装置３としては、通常のバブリング装置により発生させた直径が１ｍｍ程度のマクロ気泡を撹拌羽根等により物理的にせん断して直径１００μｍ以下の微細気泡を発生させる装置や、マクロ気泡に超音波による衝撃を加えて微細化する装置などが開発され既に市販されているので、それらを用いればよい。
【００１２】
このように原水である海水に微細気泡を混合すると、海水中に微量に含まれる微細有機物は微細気泡の持つ強い酸化力により酸化分解される。ここで微細有機物とは、清澄な原水中に含まれるコロイド、ウイルス、微生物などを含む微細な有機物の総称である。前記したように、このような微細有機物はそのままRO膜２に入ると短期間で膜面を閉塞させるが、酸化分解されると分子量が小さくなるため膜面を閉塞しにくくなる。従って本発明によれば、ＲＯ膜２の目詰まりが抑制されて安定運転が可能となるとともに、汚泥発生量も減少し、汚泥処理コストを削減することが可能となる。海水中の塩分はRO膜２によりほぼ完全に除去され、淡水が製造される。なお、予備濾過処理を砂ろ過装置１のみにより行う第１の実施形態は、比較的きれいな海域を取水源とする場合に適するものである。
【００１３】
図２は本発明の第２の実施形態を示すフロー図である。この実施形態では、砂ろ過装置１とＲＯ膜２との間にＭＦ膜又はＵＦ膜４が配置されている。このＭＦ膜又はＵＦ膜４もそれ自体は公知の分離膜である。これらの膜の材質はセラミックであっても高分子であってもよく、膜形状は平膜、中空糸膜、スパイラル膜、モノリス膜、チューブラー膜の何れであってもよい。更に加圧方式は内圧式、外圧式の何れであってもよい。なお、微細気泡は酸化力が強いため、PVｄFやセラミックなど耐薬品性能が高い膜材質を使用することが好ましい。この実施形態では、出願人会社製のセラミック質の外圧式モノリス膜が用いられる。このようにＲＯ膜２の前段に砂ろ過装置１とＭＦ膜又はＵＦ膜４とを設置して予備ろ過処理すれば、水質の悪い海域の海水を原水とした場合にも、ＲＯ膜２の閉塞が防止できる。
【００１４】
海水は砂ろ過装置１でＳＳを除去されたうえ、ＭＦ膜又はＵＦ膜４によって砂ろ過装置１では除去できなかった微細なＳＳを分離除去されることとなるが、この実施形態では、微細気泡発生装置３により発生させた微細気泡が、砂ろ過装置１の後段で原水中に供給される。前記したように微細気泡は強い酸化力を有するので、ＭＦ膜又はＵＦ膜４における有機物の目詰まりも抑制される。このためＭＦ膜又はＵＦ膜４の前段における凝集剤の添加が不要となり、また添加する場合にもその使用量を削減できる。添加された凝集剤は最終的には凝集汚泥として回収されることになるので、本発明によって凝集汚泥の発生量が削減され、その処理に関するコストダウンが可能となる。また微細気泡がＲＯ膜２の目詰まりを防止することは、第１の実施形態と同様である。
【００１５】
図３に示す第３の実施形態では、海水をＭＦ膜又はＵＦ膜４で予備ろ過処理し、ＲＯ膜２で塩分を除去する。この実施形態ではＭＦ膜又はＵＦ膜４の前段にオゾン発生装置５が設置され、オゾンを微細化装置６により微細オゾン気泡とした後に、原水中に供給する。オゾンは強い酸化力を有するので海水中の有機物を酸化分解し、その後段に設置された予備ろ過処理工程のＭＦ膜又はＵＦ膜４と、ＲＯ膜２の目詰まりが防止される。なお、この図３の実施形態も水質の悪い海域の海水を原水とする場合に有効である。
【００１６】
上記した何れの実施形態においても、空気気泡とオゾン気泡とは相互に置換可能である。ただしオゾンは大気中に放出する場合に無害化処理を要するが、空気はオゾンのような人体に有害な成分を持たないので、無害化処理を要しない利点がある。
【００１７】
上記の実施例からも明らかなように、本発明によれば原水である海水中に微細気泡を含有させ、原水中の微細有機物を分解させた後にＲＯ膜に打ち込むことによって、取水域の水質が十分にきれいでない場合にも、微細な有機物によるＲＯ膜の閉塞を確実に防止することができ、ＲＯ膜の目詰まりが抑制されて安定運転が可能となる。またこれにより海水淡水化プラントからの汚泥発生量も減少し、汚泥処理コストを削減することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すフロー図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示すフロー図である。
【図３】本発明の第３の実施形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  砂ろ過装置
２  RO膜
３  微細気泡発生装置
４  ＭＦ膜又はＵＦ膜
５  オゾン発生装置
６  微細化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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