(57)【要約】【課題】有機物、微生物の除去の前処理工程を備え、コストを低減する。【解決手段】本発明の海水淡水化システムＳは、海水１中の有機物・微生物を低減する有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５と、淡水化する逆浸透膜処理装置６と、前記装置４に供給・処理される海水１中の有機物濃度を計測する有機物濃度計測装置７と、前記装置５に供給・処理される海水１中の微生物量を計測する微生物量計測装置８と、前記装置４中の吸着処理剤の使用不可の際、吸着処理剤洗浄情報９０ａを出力する吸着処理剤洗浄条件演算装置９と、洗浄情報９０ａにて前記装置４に洗浄水４１を供給する吸着処理剤洗浄水供給装置１０と、前記装置５中の微生物低減処理剤の繰返し使用不可の際、微生物低減処理剤洗浄情報９０ｂを出力する微生物低減処理剤洗浄条件演算装置９と、洗浄情報９０ｂにて前記装置５に洗浄水５１を供給する微生物低減処理剤洗浄水供給装置１０とを具備する。【選択図】図１
2013091020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透膜を用いて、海水から淡水を得る海水淡水化システムであって、
前記海水に含まれる有機物を低減する有機物吸着処理装置と、
前記海水に含まれる微生物を低減する微生物低減処理装置と、
前記逆浸透膜で前記海水を淡水化する逆浸透膜処理装置と、
前記有機物吸着処理装置に供給される海水中の有機物濃度および前記有機物吸着処理装置で処理された海水中の有機物濃度のうちの少なくとも後者を計測する有機物濃度計測装置と、
前記微生物低減処理装置に供給される海水中の微生物量および前記微生物低減処理装置で処理された海水中の微生物量のうちの少なくとも後者を計測する微生物量計測装置と、
前記有機物濃度計測装置により得られた前記海水中の有機物濃度から前記有機物吸着処理装置中の吸着処理剤の繰返し使用の可否を判断して使用不可の場合に吸着処理剤洗浄情報を出力する吸着処理剤洗浄条件演算装置と、
前記吸着処理剤洗浄情報に基づき前記有機物吸着処理装置に洗浄水を供給する吸着処理剤洗浄水供給装置と、
前記微生物量計測装置により得られた前記海水中の微生物量から前記微生物低減処理装置中の微生物低減処理剤の繰返し使用の可否を判断して使用不可の場合に微生物低減処理剤洗浄情報を出力する微生物低減処理剤洗浄条件演算装置と、
前記微生物低減処理剤洗浄情報に基づき前記微生物低減処理装置に洗浄水を供給する微生物低減処理剤洗浄水供給装置とを
備える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、
前記微生物低減処理装置は、前記逆浸透膜処理装置の前段に配置されるとともに、
前記有機物吸着処理装置は、前記微生物低減処理装置の前段に配置される
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、
前記微生物低減処理装置は、銀化合物を含有する微生物低減処理剤を用いて構成される
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、
前記微生物低減処理剤は、ゼオライトに銀が硝酸銀水溶液で含浸され大気中で加熱して合成される
ことを特徴とする海水淡水化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水から逆浸透膜を用いて淡水を得る海水淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模の人口増や新興国の台頭に伴う造水需要の顕在化により、逆浸透膜を用いて淡水を得る海水淡水化装置が増加する傾向が顕著となっている。
逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）は、セルロースやポリアミド等の素材で造られており、この膜に海水の浸透圧の二倍以上の圧力を加えることで水を逆浸透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ことができる。
【０００３】
ところで、ＲＯ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、たとえば，非特許文献１には，炭素を含有する有機物のうち特に粘着性を持つ多糖類を含むＴＥＰ（Transparent Exopolymer Particles：透明細胞外粒子(透明粒子状有機物)）が，ファウリングの生成に大きく寄与していると記載されている。
【０００４】
また，逆浸透膜面に微生物が増殖して膜の透過性を阻害し、逆浸透膜の膜透過効率を低下させることが挙げられる。微生物は如何なる海水にも生存(生息)しており、ＲＯ膜上に付着した微生物がファウリングを発生あるいは助長し、膜性能の低下を招来する。
【０００５】
海水淡水化装置の効率的な運転のためにはバイオファウリング対策が必須であり、バイオファウリング対策としては、孔径0.01〜0.001μｍ程度のＵＦ膜(Ultrafiltration Membrane)のろ過を用いた前処理工程によってＲＯ膜の上流側で有機物を低減し、ＲＯ膜の性能低下を防止する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２００７２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【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，pp. 367-371（2009）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ＵＦ膜を用いた前処理工程によっても多糖類とくにＴＥＰに代表される有機物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問題がある。その他、微生物によるファウリング抑制対策としては供給水を滅菌して、ＲＯ膜を通水させることが対策のひとつと考えられるが、飲料水などに適用が限られる。
【０００９】
本発明は上記実状に鑑み、バイオファウリングの要因であるＴＥＰで代表される粒子状有機物のほかに微生物の除去をも併せて行う前処理工程を提供し、全ランニングコストを低減できる海水淡水化システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成すべく、本発明に関わる海水淡水化システムは、逆浸透膜を用いて、海水から淡水を得る海水淡水化システムであって、前記海水に含まれる有機物を低減する有機物吸着処理装置と、前記海水に含まれる微生物を低減する微生物低減処理装置と、前記逆浸透膜で前記海水を淡水化する逆浸透膜処理装置と、前記有機物吸着処理装置に供給される海水中の有機物濃度および前記有機物吸着処理装置で処理された海水中の有機物濃度のうちの少なくとも後者を計測する有機物濃度計測装置と、前記微生物低減処理装置に供給される海水中の微生物量および前記微生物低減処理装置で処理された海水中の微生物量のうちの少なくとも後者を計測する微生物量計測装置と、前記有機物濃度計測装置により得られた前記海水中の有機物濃度から前記有機物吸着処理装置中の吸着処理剤の繰返し使用の可否を判断して使用不可の場合に吸着処理剤洗浄情報を出力する吸着処理剤洗浄条件演算装置と、前記吸着処理剤洗浄情報に基づき前記有機物吸着処理装置に洗浄水を供給する吸着処理剤洗浄水供給装置と、前記微生物量計測装置により得られた前記海水中の微生物量から前記微生物低減処理装置中の微生物低減処理剤の繰返し使用の可否を判断して使用不可の場合に微生物低減処理剤洗浄情報を出力する微生物低減処理剤洗浄条件演算装置と、前記微生物低減処理剤洗浄情報に基づき前記微生物低減処理装置に洗浄水を供給する微生物低減処理剤洗浄水供給装置とを具備している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バイオファウリングの要因であるＴＥＰで代表される粒子状有機物のほかに微生物の除去をも併せて行う前処理工程を提供し、全ランニングコストを低減できる海水淡水化システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る実施形態１の海水淡水化システムを示す概念的構成図である。
【図２】実施形態２の微生物低減処理装置に使用される銀担持ゼオライトの合成手順を示す図である。
【図３】(ａ)は実施形態２の銀ゼオライトのカラム通水試験の状態を示し、(ｂ)は比較例のゼオライトのカラム通水試験の状態を示す図である。
【図４】カラム通水試験結果のうちＡＴＰのモル濃度の経時変化を示す図である。
【図５】カラム通水試験結果のうち遊離ＡＴＰのモル濃度の経時変化を示す図である。
【図６】カラム通水試験結果のうちＴＥＰ濃度の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
ただし、本発明の構成及び効果は、以下説明する実施形態に示す態様に限定されるものではない。
＜＜実施形態１＞＞
図１は、本発明に係る実施形態１の海水淡水化システムを示す概念的構成図である。
実施形態１の海水淡水化システムＳは、原水である海水１を、逆浸透膜を用いて塩分を除き淡水化するシステムである。
【００１４】
海水淡水化システムＳの代表的なシステム構成を図１に基づいて説明する。
海水淡水化システムＳは、原水の海水１が流入する上流側から順に、海水１から、比較的大きな混入物を除去する前処理装置３、有機物を吸着する有機物吸着処理装置４、微生物を低減させる微生物低減処理装置５、および、海水１を逆浸透処理で塩分を除去し淡水(逆浸透膜処理水２)を得る逆浸透膜処理装置６を具備している。
【００１５】
つまり、原水の海水１は、海水淡水化システムＳにおいて、最終的に逆浸透膜処理装置６を通過して最終的な淡水の逆浸透膜処理水２となる。
海水淡水化システムＳは、その機能を正常に働かせるための機器として、有機物濃度計測装置７、微生物量計測装置８、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５の各洗浄条件を演算する洗浄条件演算装置９、および、当該両装置４、５にそれぞれ洗浄水を供給して洗浄する洗浄水供給装置１０を含む。
【００１６】
前処理装置３は、砂ろ過処理相当の装置であって原水の海水１から例えば１μｍ〜１００μｍの大きさの夾雑物および／または濁度成分を除去する。前処理装置３としては、例えば自然沈殿や径が１μｍ〜１００μｍの孔を多数有する膜が挙げられる。
【００１７】
有機物吸着処理装置４は、前処理装置３で除去しきれない有機物等の成分、物質の大きさでいうと例えば１μｍ以下の成分、物質を吸着により除去する。特に、海水１中に溶解している有機物、例えばＴＥＰ（透明細胞外粒子)および／または糖成分を吸着することに有効である。
【００１８】
有機物吸着処理装置４は、例えば、ゼオライト(吸着処理剤)を用いた吸着塔を鉛直方向に立設し、前処理装置３で前処理された前処理水３０を吸着塔の下方から上方にゼオライトに通過させ、前処理水３０中の有機物をゼオライトに吸着させる。有機物吸着処理装置４における吸着塔は単数または複数並設される。
【００１９】
微生物低減処理装置５は、例えば、微生物に対して殺菌、抗菌作用がある銀をゼオライトに担持した銀担持ゼオライト(微生物低減処理剤)(実施形態２で詳細を後記)を有する吸着塔に、有機物吸着処理装置４を透過した有機物吸着処理水４０を通過させ、微生物を低減する。
微生物低減処理装置５における吸着塔は単数または複数並設される。
【００２０】
有機物濃度計測装置７では有機物吸着処理装置４に流入する前の前処理水３０の一部の前処理後サンプル水３０ｓ中と、有機物吸着処理装置４を通過し処理された有機物吸着処理水４０の一部である吸着処理後サンプル水４０ｓ中との有機物濃度または／およびＴＥＰ濃度を分析する。
【００２１】
また、有機物濃度計測装置７は微生物低減処理装置５を通過して処理された微生物低減処理水５０の一部である微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の有機物濃度、例えば糖類または／およびＴＥＰ濃度を分析してもよい。
有機物濃度の定量分析はフェノール硫酸法もしくは高速液体クロマトグラフィー法、ＴＥＰ濃度の定量分析はアルシアンブルー染色吸光度測定法で行う。なお、有機物濃度の定量分析はその他の測定法を用いてもよい。
【００２２】
微生物量計測装置８は、海水１に含有される微生物量を計測する。微生物量計測装置８は、微生物低減処理装置５に流入する前の吸着処理後サンプル水４０ｓ中の微生物量と、微生物低減処理装置５を通過し処理された微生物低減処理後の微生物低減処理水５０の微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物の値を計測する。
また、微生物量計測装置８は、前処理装置３で前処理された前処理水３０の一部の前処理後サンプル水３０ｓ中の微生物量を分析してもよい。
【００２３】
微生物量を計測するに際しては、ＡＴＰ（Adenosine Triphosphate：アデノシン三リン酸)値およびＡＴＰを含む遊離ＡＴＰ値を、ルシフェリン−ルシフェラーゼ反応法(キッコーマン株式会社製薬剤を使用する定量法)で定量する。なお、微生物量の計測、測定はその他の方法を用いてもよい。
【００２４】
洗浄条件演算装置９は、有機物濃度計測装置７から送られる有機物吸着処理装置４の有機物吸着能を示す演算結果７０から、有機物吸着処理装置４が繰り返し使用可か否かを判定し、繰り返し使用不可の場合、洗浄水供給装置１０に有機物吸着処理装置4を洗浄するための洗浄信号９０(９０ａ)を送信する。
【００２５】
また、洗浄条件演算装置９は、微生物量計測装置８から送られる微生物低減処理装置５の微生物低減能を示す演算結果８０から、微生物低減処理装置５が繰り返し使用可か否かを判定し、繰り返し使用不可の場合、洗浄水供給装置１０に微生物低減処理装置５を洗浄するための洗浄信号９０(９０ｂ)を送信する。
【００２６】
洗浄条件演算装置９は、コンピュータ、周辺回路等を有するコントローラやパソコン(personal computer)等で構成される。洗浄条件演算装置９は、その機能の少なくとも一部を回路で構成してもよく、洗浄条件演算装置９は、所定の機能が果たせれば、その構成は限定されない。
【００２７】
洗浄水供給装置１０は、有機物吸着処理装置４や微生物低減処理装置５がそれぞれ正常に機能せず繰返し使用不可の場合に、不図示のポンプで洗浄水４１、５１をそれぞれ有機物吸着処理装置４や微生物低減処理装置５に送り、洗浄・再生を行う。なお、洗浄水供給装置１０に、洗浄水を加熱するヒータやヒートポンプの加熱手段を設けると洗浄水４１、５１に温水を用いることができ、付着物の溶解等の洗浄効果がより高まるので好ましい。
【００２８】
＜有機物濃度計測装置７と微生物量計測装置８と洗浄条件演算装置９との動作＞
次に、有機物濃度計測装置７と微生物量計測装置８と洗浄条件演算装置９との動作関係を以下説明する。
有機物吸着処理装置４が有機物吸着能が劣化した際に洗浄して再生するための洗浄・再生操作は、次のように行われる。
【００２９】
有機物濃度計測装置７では、有機物吸着処理装置４を通過した有機物が吸着処理された吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度値が経時的に(時間経過に従って連続的に)計測される。
有機物濃度計測装置７から、吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度値である演算結果７０が洗浄条件演算装置９に送られる。
【００３０】
洗浄条件演算装置９では、送られる演算結果７０の吸着処理後サンプル水４０ｓ中の有機物濃度が、予め洗浄条件演算装置９の記憶部に入力または設定されている有機物吸着処理装置４の汚染基準の閾値の有機物濃度値よりも高値であるか否か判定される。汚染基準の有機物濃度値とは、有機物吸着処理装置4を洗浄して吸着性能を回復する必要があると判定する基準値である。
【００３１】
送られる吸着処理後サンプル水４０の有機物濃度が、汚染基準の有機物濃度値以下の低値であると判定された場合、有機物吸着処理装置４の性能を回復する必要がないと判定され、有機物吸着処理装置４を洗浄するための洗浄信号９０ａは洗浄水供給装置１０に送信されない。
【００３２】
一方、洗浄条件演算装置９で、送られる演算結果７０の吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度が、汚染基準の有機物濃度値よりも高値であると判定された場合、有機物吸着処理装置４を洗浄して吸着性能を回復する必要があると判断され、洗浄条件演算装置９から洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ａを送信する。
【００３３】
洗浄信号９０ａが送信されるのを契機に、洗浄水供給装置１０から有機物吸着処理装置４に洗浄水４１が送られ、有機物吸着処理装置４が洗浄され、再生が行われる。
例えば、有機物濃度計測装置７で計測される吸着処理後サンプル水４０ｓ中の有機物濃度が、Ｃ１であったとする。洗浄条件演算装置９には、値Ｃ２が有機物吸着処理装置４の洗浄のための閾値(汚染基準の有機物濃度値)として、予め入力または設定されている。
【００３４】
洗浄条件演算装置９での演算結果がＣ２(汚染基準の有機物濃度値)≧Ｃ１と判定されるならば、有機物吸着処理装置４が洗浄再生を必要とする条件に達していないので、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ａは送信されない。
【００３５】
これに対して、洗浄条件演算装置９での演算結果がＣ２(汚染基準の有機物濃度値)＜Ｃ１ならば、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ａが送られ、洗浄水供給装置１０から洗浄水４１が有機物吸着処理装置４に送られて有機物吸着処理装置４の洗浄再生操作が行われる。
【００３６】
なお、さらに信頼性高く淡水を得る場合、原水の海水１の状態の変化が大きい場合等には、次のように構成するとよい。
有機物吸着処理装置４の流入前の前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度に対する有機物吸着処理装置４の処理後の吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度の汚染基準の閾値Ｃ０を複数、予め洗浄条件演算装置９のＲＯＭ等の記憶部のテーブル、マップに記憶したり、制御プログラムのプログラムソースに記述して設定しておく。
【００３７】
実際の海水淡水化システムＳの運用に際して、有機物濃度計測装置７で有機物吸着処理装置４の流入前の前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度Ｃ３と有機物吸着処理装置４の処理後の吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度Ｃ４とを計測する。
【００３８】
そして、洗浄条件演算装置９で予め設定した前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度に対する吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度Ｃ４が設定の閾値Ｃ０を越えると(Ｃ４＞Ｃ０)と判定されるならば、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ａが送られ、洗浄水供給装置１０から洗浄水４１が有機物吸着処理装置４に送られて洗浄再生操作が行われる。
【００３９】
一方、洗浄条件演算装置９での演算結果７０の吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度Ｃ４が、Ｃ０(閾値)≧Ｃ４と判定されるならば、有機物吸着処理装置４が洗浄再生を必要とする条件に達していないので、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ａは送信されない。
【００４０】
なお、その他、有機物吸着処理装置４の流入前の前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度に対する有機物吸着処理装置４の処理後の吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度の汚染基準の閾値Ｃ０１を複数予め設定するとともに、有機物吸着処理装置４の流入前の前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度に対する微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの有機物濃度の汚染基準の閾値Ｃ０２を複数予め設定する。
【００４１】
そして、運用に際して、有機物吸着処理装置４の流入前の前処理後サンプル水３０ｓの有機物濃度、吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度、微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの有機物濃度をそれぞれ測定する。
そして、吸着処理後サンプル水４０ｓの有機物濃度が閾値Ｃ０１を越える場合、または、微生物低減処理後サンプル水５０ｓの有機物濃度が閾値Ｃ０２を越える場合には、有機物吸着処理装置４を洗浄・再生するように構成してもよい。
【００４２】
一方、微生物低減処理装置５に対する洗浄、再生操作は以下のように行われる。
微生物量計測装置８では、微生物低減処理装置５を通過して処理された微生物低減処理水５０の一部である微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物量が経時的に(時間経過に従って連続的に)計測される。
【００４３】
微生物量計測装置８での分析結果の微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物量が演算結果８０として、微生物量計測装置８から洗浄条件演算装置９に送られる。
演算結果８０は微生物低減処理装置５の再生に係る信号である。洗浄条件演算装置９には、予め、微生物低減処理装置５を洗浄する洗浄基準となる微生物量の閾値がＲＯＭ等の記憶部に入力または設定されている。なお、微生物量の閾値とは、前記した有機物濃度の閾値とは独立して設定されるものである。
【００４４】
洗浄条件演算装置９では、微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物量が、微生物低減処理装置５を洗浄する閾値より高いか否かの判定が行われる。
洗浄条件演算装置９で、演算結果８０の微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物量が、洗浄基準の微生物量の閾値以下の低値であると判定された場合、微生物低減処理装置５の性能を回復する必要がないと判定され、洗浄信号９０ｂは洗浄水供給装置１０に送信されない。
【００４５】
一方、洗浄条件演算装置９で、微生物低減処理後サンプル水５０ｓ中の微生物量が、洗浄基準の微生物量の閾値よりも高値であると判定された場合、微生物低減処理装置５の性能を回復する必要があると判定され、洗浄条件演算装置９から洗浄信号９０ｂが洗浄水供給装置１０に送信される。
洗浄条件演算装置９からの洗浄信号９０ｂの送信を契機に、洗浄水供給装置１０から微生物低減処理装置５に洗浄水５１が送られ、微生物低減処理装置５の洗浄および再生が行われる。
【００４６】
なお、さらに信頼性高く淡水を得る場合、原水の海水１の状態の変化が大きい場合等には、次のように構成するとよい。
微生物低減処理装置５の流入前の吸着処理後サンプル水４０ｓの微生物量に対する微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量の汚染基準の閾値Ｂ０を複数予め、洗浄条件演算装置９のＲＯＭ等の記憶部のテーブル、マップに記憶したり、制御プログラムのプログラムソースに記述して設定しておく。
【００４７】
実際の海水淡水化システムＳの運用に際して、微生物量計測装置８で微生物低減処理装置５の流入前の吸着処理後サンプル水４０ｓの微生物量Ｂ３と微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量Ｂ４とを計測する。
【００４８】
そして、洗浄条件演算装置９で予め設定した吸着処理後サンプル水４０ｓの微生物量に対して微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量Ｂ４が設定の閾値Ｂ０を越えると(Ｂ４＞Ｂ０)と判定されるならば、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ｂが送られ、洗浄水５１が微生物低減処理装置５に送られて微生物低減処理装置５の洗浄再生操作が行われる。
【００４９】
一方、洗浄条件演算装置９での演算結果がＢ０(閾値)≧Ｂ４と判定されるならば、微生物低減処理装置５が洗浄再生を必要とする条件に達していないので、洗浄水供給装置１０に洗浄信号９０ｂは送信されないように構成する。
【００５０】
なお、その他、前処理装置３で前処理した前処理後サンプル水３０ｓの微生物量に対する微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量の汚染基準の閾値Ｄ０１を複数予め設定するとともに、微生物低減処理装置５の流入前の吸着処理後サンプル水４０ｓの微生物量に対する微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量の汚染基準の閾値Ｄ０２を複数予め設定する。
【００５１】
そして、実際の運用に際して、前処理後サンプル水３０ｓの微生物量、微生物低減処理装置５の流入前の吸着処理後サンプル水４０ｓの微生物量、微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量を測定する。
そして、微生物低減処理装置５の処理後の微生物低減処理後サンプル水５０ｓの微生物量が汚染基準の閾値Ｄ０１、Ｄ０２の何れかを越える場合には、微生物低減処理装置５の洗浄・再生を行うように構成してもよい。
【００５２】
実施形態１の海水淡水化システムＳによれば、海水１に含まれるＴＥＰに代表される有機物を低減させることができる。
さらに、逆浸透膜処理装置６の前処理工程として、有機物のほかに微生物の除去をも併せて行う構成とするとともに、有機物を吸着した後の吸着処理剤および微生物を低減した後の微生物処理剤の洗浄を効率よく行うことができる。
【００５３】
その結果、バイオファウリングによる海水淡水化のためのＲＯ膜(逆浸透膜処理装置６)の透過性能の低下を抑制し、海水淡水化システムＳの延命に寄与できる。そのため、海水淡水化システムＳの全ランニングコストを低減できる。
【００５４】
なお、実施形態１では、微生物低減処理装置５の処理後の微生物量として、ＡＴＰおよび／または遊離ＡＴＰの２種類を用いた。ＡＴＰは微生物低減処理装置５の処理後の現存する微生物量に相当する分析値であり、遊離ＡＴＰは、ＡＴＰに過去に存在していた微生物の痕跡量も含めた値となる。
【００５５】
ＲＯ膜のバイオファウリング抑制のためにはＡＴＰと遊離ＡＴＰ両者の量を低減することが望ましいが、特にＡＴＰが低いことが必要である。よって、演算結果８０はＡＴＰと遊離ＡＴＰ両者についての構成であることが望ましいが、ＡＴＰのみでも本発明の目的は達せられる。
【００５６】
なお、図１では洗浄条件演算装置９が有機物濃度計測装置７からの演算結果７０と微生物量計測装置８からの演算結果８０の両方の結果が入力される構成としているが、洗浄条件演算装置９を有機物濃度と微生物量の場合とで別々に分離した独立の構成としても構わない。
【００５７】
＜＜実施形態２＞＞
実施形態２では、微生物低減処理装置５に使用される銀担持ゼオライトの合成法および性能について説明する。
微生物低減処理装置５に使用される銀担持ゼオライトは以下のような手順に従い合成した。合成手順を図２に示す。
【００５８】
図２に示す第一工程では、ゼオライトに水溶液に溶解した銀を担持するため、ゼオライトの含水量を求める含水量測定工程が行われる。
まず、天然ゼオライトを所定の粒径分布のものに整粒する(図２のＳ１０１)。本実施形態２では篩(ふる)い目が１ｍｍから５ｍｍに分離された粒径のものを用いる。粒径は、使用する微生物低減処理装置５の規模およびその予定する吸着性能により異なるため、本実施形態２に示す粒径範囲に限定されるものではない。
【００５９】
続いて、整粒後のゼオライトの一部である少量を大気中で十分乾燥させる(Ｓ１０２)。そして、乾燥後のゼオライト粒子に純水を一滴ずつ滴下し含浸させながら(Ｓ１０３)、重量測定を行い、ゼオライトの吸水量を求める(Ｓ１０４)。
【００６０】
第二工程は、ゼオライトに銀を担持するための銀含浸液を調製する銀含浸液調製の工程である。
第一工程で求めたゼオライト単位重量当たりの吸水量に基づき、微生物低減処理装置５に使用するゼオライトの全量に対する必要純水量を求め(図２のＳ２０１)、これに銀担持濃度から求めた銀担持重量を計算する。
【００６１】
銀は単体では水に溶解しないため、水溶性の化合物とする。銀は水溶性の化合物であれば種類を選ばない。本実施形態２では水に対する溶解度の高い硝酸銀(ＡｇＮＯ３)を用いた。銀(Ａｇ)担持濃度から換算した硝酸銀試薬の必要量を攪拌した純水中に添加して銀含浸液を調製し(Ｓ２０２)、硝酸銀(ＡｇＮＯ３)水溶液が調製される。
【００６２】
第三の工程は、実際にゼオライトに銀を担持する銀ゼオライト合成工程である。
すなわち、銀ゼオライト合成工程とは、微生物低減処理装置５に使用するゼオライト粒子に銀含浸液を含浸する操作と、これを乾燥、焼成し、最終的に銀が担持したゼオライトである銀ゼオライトを得る工程である。
【００６３】
第三の工程の銀ゼオライト合成工程では、図２のＳ１０１で整粒した天然ゼオライトを用いる(図２のＳ３０１)。
ゼオライトは十分に乾燥させ(Ｓ３０２)、これに、第三の工程のＳ３０１の天然ゼオライトに対応して第二工程で調製済みの銀含浸液(硝酸銀水溶液)をＳ３０２で乾燥させたゼオライト粒子全体に満遍なく滴下し、含浸させる(Ｓ３０３)。
【００６４】
ここで、ゼオライトの必要量に対するゼオライト粒子全量に均一に含浸するためには少量ずつ小型の磁性皿に秤り分け含浸操作を行うことが望ましい。ゼオライト全体に銀含浸液が十分に均一に滴下された後はこれを十分乾燥し、水分を蒸発させ乾固する(Ｓ３０４)。本実施形態２では、ゼオライトの微細孔の目詰まりを防止するために非常な高温にすることなく１２０℃で数時間放置して水分を蒸発させ乾固させた。水分が完全に蒸発したのち大気中で焼成して(Ｓ３０５)、最終の銀ゼオライト(銀担持ゼオライト)が得られる。Ｓ３０５での焼成条件は４００℃で２時間とした。
【００６５】
＜銀ゼオライトのカラム通水試験＞
次に、合成した銀ゼオライトの微生物低減能を調べるカラム通水試験の手順について説明する。
図３(ａ)は実施形態２の銀ゼオライトの通水試験の状態を示し、図３(ｂ)は比較例のゼオライトの通水試験の状態を示す。
【００６６】
カラム通水試験は、本実施形態２の銀ゼオライトの微生物低減能等を調べるため、対照系(比較例)として同一の試験条件によって銀担持前の通常のゼオライト系によるカラム通水試験を行い、試験において同一項目の分析を行い、本実施形態２の銀ゼオライトと比較例の通常のゼオライトとを比較した。
【００６７】
カラム通水試験は断面積３０ｃｍ２のカラムＣに銀ゼオライトおよびゼオライトをカラムの軸方向の長さである層高Ｈで５ｃｍ充填し、流量１．５Ｌ(リットル)／時で原水の海水１をカラムＣに下から上に向けて流して行った。流量をカラムＣの通水の断面積Ｄで除算することで、通水の速度Ｖが求められる。
【００６８】
通水試験中のカラム内の原水線速度ＬＶ、空塔速度ＳＶは、それぞれ下式(１)、(２)で求められる。
ＬＶ＝Ｖ／Ｄ                          (１)
空塔速度ＳＶは、
ＳＶ＝ＬＶ／Ｈ                        (２)
Ｈは層高である。
本試験における空塔速度ＳＶ＝５０ｃｍ／ｈ(時)、空塔速度ＳＶ＝１０（ｈ−１）である。本実施形態２の銀ゼオライトのゼオライト中の銀含有量は３．９ｗｔ％(重量％)である。
【００６９】
分析項目はＡＴＰ（アデノシン三リン酸）、遊離ＡＴＰおよびＴＥＰ濃度である。ＡＴＰはエネルギを要する生物体の反応素過程に必ず使われる基本成分であり、前記したように、ＡＴＰ値は海水中に現存する微生物量の示標となる。また、遊離ＡＴＰはＡＴＰを含む現存微生物以外（微生物が存在した痕跡）を示す値である。ＴＥＰ濃度は有機物濃度の示標である。
【００７０】
カラム通水試験の結果を図４から図６に示す。図４は処理水中のＡＴＰのモル濃度の経時変化を示す。図５は処理水中の遊離ＡＴＰのモル濃度の経時変化を示す。
図６は処理水中のＴＥＰ濃度の経時変化を示す。図６の縦軸の(ｍｇ−Ｘｅｑ／Ｌ)のうちのＸｅｑはＴＥＰを成す複数の物質の一つである多糖類のキサンタンガム (xanthan gum)の濃度をＴＥＰ濃度と等価とみなすということを意味し、Ｘanthan gum−eqivalentの頭文字の略である。
【００７１】
何れの結果も実施形態２の銀ゼオライトと比較例であるゼオライトのみの両カラム処理水の結果を示す。図４と図６には、その都度の原水中の濃度の分析結果も示した。ここで、原水(海水１)中のＡＴＰ濃度およびＴＥＰ濃度を分析するのは原水(海水１)中の微生物量、有機物濃度が時々刻々連続的に変化するためである。
【００７２】
図４で海水１の原水中のＡＴＰ（現存する微生物量）は実施形態２の銀ゼオライトの試験中の中盤までやや増加する傾向を示した。
対照とした比較例のゼオライトだけを通過させた処理水のＡＴＰの経時変化は原水と大きく違いがなく、比較例のゼオライト単体には微生物を変性もしくは不活化する効果がないことを示している。
【００７３】
これに対して、実施形態２の銀ゼオライトを通過処理した処理水中のＡＴＰは比較例のゼオライトのデータとは傾向が顕著に異なり、通水試験の途中からＡＴＰがほとんど検知できない程度に減少した。この結果は、実施形態２の銀ゼオライトが微生物を不活化する（殺菌）作用があることを示す。
【００７４】
図５の遊離ＡＴＰについては、ＡＴＰ（現存する微生物量）の傾向ほど明瞭ではないが、実施形態２の銀ゼオライトによる処理水の遊離ＡＴＰが比較例のゼオライト単体のデータに比して低い傾向が認められる。すなわち、実施形態２の銀ゼオライトは海水中の微生物を不活化する効果が認められた。
【００７５】
図６に示す有機物濃度の示標のＴＥＰ濃度は、ＡＴＰや遊離ＡＴＰの傾向と逆である。すなわち、実施形態２の銀ゼオライト層を通過、処理した処理水中ＴＥＰ濃度は原水のＴＥＰ濃度の経時変化と極似しており、比較例のゼオライト単体の対照データよりも高い。従って、実施形態２の銀ゼオライトは通常のゼオライトに見られるようなＴＥＰ吸着除去作用が少ないことを示す。
【００７６】
実施形態２の銀ゼオライトを有効ならしめるためには、銀ゼオライトを有する微生物低減処理装置５だけを逆浸透膜処理装置６の前段に設けるよりも、実施形態１の構成図の図１に示すように、予め有機物吸着処理装置４を微生物低減処理装置５の上流側に設置し、先に有機物、例えばＴＥＰおよび／または多糖類成分を吸着除去したのちに銀ゼオライトによる微生物低減処理装置５によって微生物を不活化するシステムがより有効である。これによってＲＯ膜を用いた海水淡水化システムＳの長寿命化が可能となる。
【００７７】
上記構成によれば、ゼオライトが持つ吸着細孔表面全体に銀化合物(銀の酸化物等)が膜を造ることによって、その銀化合物の膜全体が原水の海水１と接触でき、銀化合物中の銀が原水の海水１中の微生物を不活化する効果を生ずる。これにより、微生物の繁殖を抑制し、ひいては有機物の増加、ＲＯ膜のバイオファウリングの増加を抑制する。
【００７８】
加えて、本実施形態２の構成と異なり銀をイオン結合でゼオライトに結合した場合、銀がゼオライトから電離して時間経過に従い流出してその働きが弱められることが想定される。しかしながら、本実施形態２の構成では、銀をゼオライトに担持するので、銀がゼオライトに安定的に結合されるため、時間が経過しても安定的に微生物を低減することが可能であり、微生物低減効果の信頼性が高い。
【００７９】
一方、銀担持ゼオライトは、ＴＥＰ等の有機物粒子を吸着作用も併せ持つが、有機物粒子の吸着除去作用はほかの吸着剤でも可能であり、また有機物を吸着除去しても完全に除去できるものでなく、微生物が存在して増殖することによって有機物も増加する。そのため、海水中に含まれる有機物、微生物の両者の量を抑制することが必要となる。
そこで、本構成では、前処理装置中の前段において有機物等を吸着除去する行程があり、有機物を大略除去した後段に銀担持ゼオライトによる微生物、細菌類の抑制行程を配置している。
【００８０】
＜＜その他の実施形態＞＞
なお、有機物および／または多糖類の吸着低減には例示したゼオライト、活性炭等の多孔質物質を用いることが望ましい。
また、前記実施形態で説明したゼオライトは、天然ゼオライト、人工ゼオライトの何れを使用してもよい。
【００８１】
前記実施形態では、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５を各１つ配設した場合を例示したが、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５をそれぞれ複数配置してもよく、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５のそれぞれの数は限定されない。
【００８２】
なお、前記実施形態では、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５の順に配置した場合を例示したが、微生物低減処理装置５、有機物吸着処理装置４の順に配置してもよい。しかし、前記したように、有機物吸着処理装置４、微生物低減処理装置５の順に配置した方がより望ましい。
【００８３】
また、有機物濃度計測装置７と微生物量計測装置８と洗浄条件演算装置９とを一つの装置として構成してもよい。また、有機物濃度計測装置７と洗浄条件演算装置９とを一つの装置と構成してもよく、或いは、微生物量計測装置８と洗浄条件演算装置９とを一つの装置として構成してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１      海水
４      有機物吸着処理装置
５      微生物低減処理装置
６      逆浸透膜処理装置
７      有機物濃度計測装置
８      微生物量計測装置
９      洗浄条件演算装置(吸着処理剤洗浄条件演算装置、微生物低減処理剤洗浄条件演算装置)
１０    洗浄水供給装置(吸着処理剤洗浄水供給装置、微生物低減処理剤洗浄水供給装置)
３０    前処理水(海水)
４０    有機物吸着処理水(海水)
４１    洗浄水
５０    微生物低減処理水(海水)
５１    洗浄水
７０    演算結果(吸着処理剤洗浄情報)
８０    演算結果(微生物低減処理剤洗浄情報)
９０    洗浄信号(吸着処理剤洗浄情報、微生物低減処理剤洗浄情報)
９０ａ  洗浄信号(吸着処理剤洗浄情報)
９０ｂ  洗浄信号(微生物低減処理剤洗浄情報)
Ｓ      海水淡水化システム
【図１】
2013091020.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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