(57)【要約】      （修正有）【課題】微粒子の混入が低減された低塩濃度の脱酸素水を安価な設備且つ高い生産性で製造することが可能な脱酸素装置及び脱酸素水製造方法の提供。【解決手段】原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する濾過部１０と、濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する第１脱塩部２０と、１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する脱酸素剤供給手段３０と、脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる反応部１２０と、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する第２脱塩部５０とを備える脱酸素装置１により脱酸素水を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する濾過部と、
濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する第１脱塩部と、
１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する脱酸素剤供給手段と、
前記脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる反応部と、
脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する第２脱塩部と
を備えることを特徴とする脱酸素装置。
【請求項２】
１次脱塩処理された処理水にｐＨ調整剤を供給する調整剤供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の脱酸素装置。
【請求項３】
前記反応部が、前記第１脱塩部と前記第２脱塩部との間を接続する反応管の内部に形成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の脱酸素装置。
【請求項４】
前記反応管に、前記脱酸素剤が注入された処理水を撹拌するインラインミキサ
を備えることを特徴とする請求項３に記載の脱酸素装置。
【請求項５】
前記第２脱塩部における２次脱塩処理で生じた濃縮水を前記第１脱塩部に返送する返送管を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の脱酸素装置。
【請求項６】
前記第２脱塩部における２次脱塩処理で生じた濃縮水を前記濾過部に返送する返送管を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の脱酸素装置。
【請求項７】
原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する工程、
濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する工程、
１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する工程、
前記脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる工程、
脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する工程
を含むことを特徴とする脱酸素水製造方法。
【請求項８】
１次脱塩処理された処理水にｐＨ調整剤を供給する工程
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の脱酸素水製造方法。
【請求項９】
前記脱酸素反応が、前記処理水が通流する反応管の内部においてインラインで行われる
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の脱酸素水製造方法。
【請求項１０】
２次脱塩処理で生じた濃縮水を前記原水又は前記濾過処理された処理水に再混合することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の脱酸素水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を脱酸素処理することによって脱酸素水を製造する脱酸素装置及び脱酸素水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油田で行われる原油生産においては、ポンプ等による汲み上げや原油の自墳による一次回収が行われた後、一次回収後に残留している原油を回収するために、二次回収、石油増進回収（Enhanced Oil Recovery；ＥＯＲ）といった処置が採られている。二次回収では、生産井の近傍に設けられる注入井等から油層に水や海水等を圧入し、油層の圧力を回復させて、汲み上げや自墳による回収性を改善し、石油増進回収では、油層に残留している原油の粘性を低下させる等して採油量を向上させている。石油増進回収としては、例えば、蒸気等を圧入して原油を加熱する熱攻法、炭酸ガス等を圧入して油滴間に無界面状態を形成させるミシブル攻法、界面活性剤を注入して油滴の表面張力を低下させるケミカル攻法等がある。また、高圧の水を注入することで油井の近傍に存在する岩石に亀裂を生じさせ、原油の浸透性を向上させて回収性を向上させる水圧破砕法が利用されることもある。
【０００３】
このように二次回収や石油増進回収では、水や界面活性剤水溶液等が使用されることが多く、油井に注入する注入水を大量に調製する手段が求められている。一般には、油層に存在する空隙は数μｍ程度の小径に及ぶため、注入水中に微粒子が存在していると、それらの空隙が目詰まりを生じ易い。また、油層に存在する地下水中には、種々のカチオン種が存在しているため、注入水に酸素が溶存していると、酸素とこれらのカチオン種とが反応して酸化物スケールを生じることがある。そのため、注入水の調製にあたっては、微粒子を排除する粒子除去処理や溶存酸素を除去する脱酸素処理が行われている。また、注入水の調製には、一般に、海水、地下水、河川水、採油時に副次的に回収される随伴水等が利用されているため、これらに含まれているイオン成分を除去する脱塩（脱イオン）処理もなされている。
【０００４】
従来、脱酸素処理の方法としては、膜脱気法、真空脱気法、熱脱気法等が利用され、脱塩処理の方法としては、逆浸透膜法、イオン交換法、蒸発法等が利用されている。また、脱酸素処理と脱塩処理とによる多段処理によって、イオン成分が除去されると共に溶存酸素も除去された脱酸素水を得る処理方法が多数提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、原水に酸を添加することなく３段に直接配置された第１段目、第２段目及び第３段目の逆浸透膜分離装置に順次通水して純水を製造する方法において、第１段目、第２段目又は第３段目の逆浸透膜分離装置の上流側に溶存酸素を除去するための膜脱気装置を設けた方法が開示されている。また、特許文献２には、被処理水を脱気して溶存酸素を除去すると共に逆浸透膜処理して脱塩する脱塩方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０６１４６５号公報
【特許文献２】特開２０００−０５１６６５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や特許文献２に開示される技術のように、脱塩処理される被処理水を脱気処理することによって、微粒子の混入が低減された脱酸素水を製造することが可能である。しかしながら、一般に、脱気処理を行う膜脱気装置等は高価であり、脱塩処理と脱酸素処理とによる多段処理の設備に設置する場合には、設備費が高くなったり被処理水の流量が制約されたりする等の難がある。そのため、脱酸素水を安価に製造する観点からは、常温で反応する亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩等の脱酸素剤を用いた化学的脱酸素処理を行う方法が有利である。
【０００８】
図４は、比較例に係る脱酸素装置の概略構成を示す図である。（ａ）は低塩濃度の原水を脱酸素処理する形態、（ｂ）は高塩濃度の原水を脱酸素処理する形態である。脱酸素剤を用いた化学的脱酸素処理を行う従来の脱酸素装置（比較例に係る脱酸素装置）は、通常、低塩濃度の原水を脱酸素処理する場合には、図４（ａ）に示される脱酸素装置１００Ａの形態、高塩濃度の原水を脱酸素処理する場合には、図４（ｂ）に示される脱酸素装置１００Ｂの形態が採られる。
【０００９】
低塩濃度の原水を脱酸素処理する形態の脱酸素装置１００Ａは、図４（ａ）に示すように、一般に、第１濾過部１０Ａと、反応槽８０Ａと、第２濾過部９０Ａとを備えるように構成される。脱酸素装置１００Ａでは、第１濾過部１０Ａにおいて微粒子が除去された原水は、反応槽８０Ａにおいて脱酸素剤供給手段８２による脱酸素剤の供給の下で脱酸素処理される。そして、脱酸素処理された処理水は、第２濾過部９０Ａにおいて微粒子が除去された後に脱酸素水として回収されることになる。
【００１０】
このような化学的脱酸素処理を行う脱酸素装置１００Ａにおいては、電離した脱酸素剤と被処理水中のイオン種との反応によって不溶性の微粒子が生成されたり、脱酸素剤の供給に伴って脱酸素剤中に含まれる不純物等の微粒子が持ち込まれたりすることがある。また、開放された反応槽８０Ａでは、飛散している微粒子が外部から混入する恐れもある。そのため、脱酸素処理を行う反応槽８０Ａの後段において微粒子の除去処理を行う必要が生じ、設備費が高くなったり、生産性が低下したりするという問題を抱えている。また、このように第２濾過部９０Ａに至るまでの過程で微粒子が混入する危険性が高いため、第２濾過部９０Ａにおける補修や洗浄の頻度が高くなり、処理ラインを停止させる必要が生じることも多い。特に、第２濾過部９０Ａに細孔が小さい分離膜を設置するような場合には、こうした補修や洗浄に加えて高い膜圧力を加えることも必要となるため生産性の低下が著しいものとなってしまう。
【００１１】
他方、高塩濃度の原水を脱酸素処理する形態の脱酸素装置１００Ｂは、図４（ｂ）に示すように、一般に、第１濾過部１０Ｂと、脱塩部７０Ｂと、反応槽８０Ｂと、第２濾過部９０Ｂとを備えるように構成される。脱酸素装置１００Ｂでは、第１濾過部１０Ｂにおいて微粒子が除去された原水は、脱塩部７０Ｂにおいて脱塩処理される。そして、反応槽８０Ｂにおいて脱酸素剤供給手段８２による脱酸素剤の供給の下で脱酸素処理が行われる。なお、脱塩処理によって原水のｐＨが低下し、脱酸素反応の反応速度が遅くなるため、反応槽８０Ｂの被処理水には調整剤供給手段８４によってアルカリ等のｐＨ調整剤が供給される。そして、脱酸素処理された処理水は、第２濾過部９０Ｂにおいて微粒子が除去された後に脱酸素水として回収されることになる。
【００１２】
このような高塩濃度の原水を脱酸素処理する形態においては、脱塩処理に伴ってｐＨ調整剤の供給が必要となるため、ｐＨ調整剤中に含まれる不純物等の微粒子が持ち込まれる危険性が新たに生じてしまう。これを避けるために、反応槽８０Ｂを脱塩部７０Ｂの前段に配置させて脱酸素装置を構成する対処もあり得るが、この場合には、脱塩処理される以前の高塩濃度の原水を脱酸素反応させる必要がある。しかしながら、高塩濃度であるほど原水の溶存酸素濃度が低下して、水相における脱酸素反応の反応速度は遅くなってしまうため、生産性を維持するのに要する反応槽８０Ｂの規模は大容量化し、設備費を抑えることが困難になるという問題がある。すなわち、脱酸素剤を用いた化学的脱酸素処理によって安価な設備で低塩濃度の脱酸素水を製造しようとするにあたっては、脱酸素水の清澄性や生産性が損なわれ難い処理手段が求めらている。
【００１３】
そこで、本発明は、微粒子の混入が低減された低塩濃度の脱酸素水を安価な設備且つ高い生産性で製造することが可能な脱酸素装置及び脱酸素水製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するために本発明に係る脱酸素装置は、原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する濾過部と、濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する第１脱塩部と、１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する脱酸素剤供給手段と、前記脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる反応部と、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する第２脱塩部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る脱酸素水製造方法は、原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する工程、濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する工程、１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する工程、前記脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる工程、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、微粒子の混入が低減された低塩濃度の脱酸素水を安価な設備且つ高い生産性で製造することが可能な脱酸素装置及び脱酸素水製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【図４】比較例に係る脱酸素装置の概略構成を示す図である。（ａ）は低塩濃度の原水を脱酸素処理する形態、（ｂ）は高塩濃度の原水を脱酸素処理する形態である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
はじめに、本発明の第１実施形態に係る脱酸素装置脱酸素水製造方法について説明する。なお、以下の各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する部分についての説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【００２０】
第１実施形態に係る脱酸素装置１は、図１に示すように、主に、濾過部１０と、第１脱塩部２０と、脱酸素剤供給手段３０と、反応部１２０と、調整剤供給手段４０と、第２脱塩部５０とを備えている。この脱酸素装置１は、濾過処理工程、１次脱塩処理工程、脱酸素剤供給工程、脱酸素反応工程、２次脱塩処理工程を順次経ることによって、原水を粒子除去処理、脱塩処理、脱酸素処理して、微粒子（微小固体粒子）の混入が少なく、塩濃度及び溶存酸素濃度が低い脱酸素水を製造する装置となっている。脱酸素処理には、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩等の常温で反応する脱酸素剤を用いた化学的（化学反応型）脱酸素処理が採用されており、油井に注入される注入水として好適な脱酸素水を、海水、地下水、河川水、採油時に副次的に回収される随伴水等を原水として利用してインラインで製造する形態とされている。
【００２１】
濾過部１０は、原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する濾過器を備えている。濾過処理は、例えば、砂濾過、精密濾過膜（ＭＦ膜）による濾過、限外濾過膜（ＵＦ膜）による濾過等によって行われる。精密濾過膜は、０．０１μｍ〜数μｍ程度の微粒子等を分離可能な分離膜、限外濾過膜は、分子量数百〜数百万程度の微粒子等を分離可能な分離膜である。
【００２２】
濾過部１０では、脱酸素装置１に導入された原水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する（濾過処理工程）。濾過器に原水を導入することによって、原水に含まれている数μｍ程度を超える大きさの微粒子や粗大な不純物が濾過処理（粒子除去処理）によって濾別され、後段に備えられる分離膜、配管等の閉塞が抑制されるようになっている。そして、濾過部１０において濾過処理された処理水は、不図示のポンプ等によって、第１脱塩部２０に送給される。なお、各図においては、処理水、濃縮水又は脱酸素水を移送するポンプ類については図示を省略している。
【００２３】
第１脱塩部２０は、処理水を分離膜によって脱塩処理する膜分離装置を備えている。第１脱塩部２０に備えられる分離膜は、逆浸透膜（ＲＯ膜）であって、好ましくは２価イオンの除去率が９９．５％以上のものである。膜分離装置は、円筒型、平膜型等の適宜の形態の装置を用いることができる。例えば、円筒型の膜分離装置は、略円筒形状の圧力容器（ベッセル）、圧力容器の軸芯上に配置される集水配管、圧力容器と集水配管との間に配設される複数の膜エレメント、圧力容器に被処理水を加圧供給する高圧ポンプ等によって構成される。
【００２４】
膜分離装置に備えられる圧力容器は、一端側には被処理水が導入される導入管、他端側には濃縮水を排水する第１濃縮水排水管１１０を有するものとされる。また、膜エレメントは、複数の袋状の分離膜と、分離膜の内部に配置されたメッシュ状の内部スペーサと、分離膜の外部に配置されたメッシュ状の外部スペーサとが集水配管の周囲に放射状に捲回された構造とし、このような構造が圧力容器の内部に直列に複数配設されるように備えることができる。各分離膜については、一端側が開口した袋状の形状とし、この開口が集水配管に貫設されている透孔部を介して集水配管の管内と連通するように、内部スペーサによって形状保持させて、集水配管の周囲に接合させる。このようにすることによって、導入管から導入される被処理水は、分離膜の外部に配置された外部スペーサの隙間を通じて通流し、高圧ポンプによる加圧で逆浸透圧が与えられると、分離膜の外部（一次側）から内部（二次側）に向けて分離膜を透過して脱塩処理されるようになる。
【００２５】
第１脱塩部２０では、濾過処理された処理水を分離膜によって１次脱塩処理する（１次脱塩処理工程）。１次脱塩処理は、主として、処理水中に含まれるカルシウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、ストロンチウムイオン、炭酸イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、ケイ酸イオン類（オルトケイ酸イオン、ピロケイ酸イオン等）等の２価以上のイオン種の除去を目的として行うものである。１次脱塩処理においてこうしたイオン種を除去しておくと、処理水の溶存酸素濃度が高い水準に維持されるようになるため、水相における脱酸素反応の反応速度の低下を抑制することができる。また、後段において被処理水のｐＨがアルカリ側に調整されたとしても、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム等のスケールが形成され難くなり、微粒子の発生が低減されることになる。第１脱塩部２０における１次脱塩処理の後、１次脱塩処理で生じた濃縮水は、第１濃縮水排水管１１０を通じて脱酸素装置１の系外に排水される一方で、脱塩処理された処理水は、反応部１２０に送給される。
【００２６】
反応部１２０は、処理水を脱酸素反応させる反応場となっている。図１に示すように、第１実施形態に係る脱酸素装置１においては、反応部１２０が、直列状に連なった反応管１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃと、インラインミキサ３５，４５とによって形成されている。反応管１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃは、被処理水が通流可能な配管状の反応器である。また、インラインミキサ３５，４５は、被処理水が通流可能な配管状の筺体とその筺体内を通流する被処理水を撹拌する撹拌手段とを備えた撹拌器である。そして、これらが直列状に連結されて第１脱塩部２０と第２脱塩部５０との間を連通している。
【００２７】
反応部１２０には、第１脱塩部２０側から第２脱塩部５０側に向けて、溶存酸素濃度計２８、脱酸素剤供給手段３０、インラインミキサ３５、調整剤供給手段４０、インラインミキサ４５、ｐＨ計４８が順に備えられている。
【００２８】
溶存酸素濃度計２８は、処理水の溶存酸素濃度を計測する指示器となっている。溶存酸素濃度計２８によって、第１脱塩部２０で１次脱塩処理された処理水の溶存酸素濃度が、反応管１２０ａを通流する間に計測され、脱酸素処理に必要な脱酸素剤の供給量が把握されるようになっている。
【００２９】
脱酸素剤供給手段３０は、処理水に脱酸素剤を供給する薬注機等である。脱酸素剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウム、ピロ亜硫酸カリウム等の重亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸アンモニウム等のチオ硫酸塩等の常温で反応する脱酸素剤が挙げられる。脱酸素剤供給手段３０が、脱酸素剤の水溶液を反応管１２０ａに注入することによって、反応管１２０ａを通流する処理水と脱酸素剤との反応（脱酸素反応）が開始されるようになっている。なお、この脱酸素剤供給手段３０では、脱酸素反応を触媒する硫酸コバルト（II）、塩化コバルト（II）、硫酸銅（II）、塩化銅（II）等の反応触媒を脱酸素剤と共に処理水に供給するようにしてもよい。
【００３０】
インラインミキサ３５は、脱酸素剤が注入された処理水を撹拌し均一化するために備えられている。なお、インラインミキサ３５を設置することなく、反応管（１２０ａ，１２０ｂ）で直結させることもできる。脱酸素剤の供給量を求める基礎となる溶存酸素濃度は、１次脱塩処理後には水温によって略一義的に定まるため、脱酸素剤の供給後に溶存酸素濃度を正確に監視する必要はないことによる。
【００３１】
調整剤供給手段４０は、処理水にｐＨ調整剤を供給する薬注機等である。調整剤供給手段４０が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ系ｐＨ調整剤を反応管１２０ｂに注入することによって、反応管１２０ｂを通流する処理水のｐＨが高められ、脱酸素剤による脱酸素反応に必要なｐＨの条件が実現されるようになっている。
【００３２】
インラインミキサ４５は、ｐＨ調整剤が注入された処理水を撹拌し均一化するために備えられている。インラインミキサ４５によって、ｐＨ調整剤が注入された処理水を均一化させることによって、脱酸素反応している処理水のｐＨを正確に計測することが可能となっている。
【００３３】
ｐＨ計４８は、処理水のｐＨを計測する指示器である。調整剤供給手段４０によって、ｐＨ調整剤を供給された処理水のｐＨが、反応管１２０ｃを通流する間に計測されて、脱酸素反応に好適なｐＨに調整するのに必要なｐＨ調整剤の供給量が把握されるようになっている。
【００３４】
反応部１２０では、１次脱塩処理された処理水に脱酸素剤を供給する（脱酸素剤供給工程）と共に、脱酸素剤が供給された処理水を脱酸素反応させる（脱酸素反応工程）。脱酸素処理に必要な脱酸素剤の供給量は、処理水の溶存酸素濃度に基いて大凡の量が決定される。例えば、第１脱塩部２０で１次脱塩処理された処理水に、溶存酸素に対する反応当量比で約３倍程度の脱酸素剤を供給すると、溶存酸素を略完全に還元させることが可能である。そこで、溶存酸素濃度計２８によって処理水の溶存酸素濃度を計測して脱酸素剤の必要量を求め、脱酸素剤供給手段３０によって必要量の脱酸素剤を処理水に供給する。その後、処理水を、適宜インラインミキサ３５で撹拌し、第１脱塩部２０から反応管１２０ａ，１２０ｂに送給する。
【００３５】
なお、反応部１２０に供給される処理水は、原水の炭酸塩濃度やｐＨによっては、１次脱塩処理が行われることによってｐＨが低下する傾向にある。第１脱塩部２０に備えられる分離膜の１次側では炭酸塩が溶解した平衡状態が形成されているところ、遊離二酸化炭素のみが分離膜を透過して２次側に移行することができるためである。しかしながら、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩等の脱酸素剤による脱酸素反応は、反応が進行するのにｐＨ７以上の条件、脱酸素処理に適した反応速度に達するのにｐＨ８以上の条件が必要である。そこで、処理水がｐＨ７未満である場合や脱酸素反応の反応速度が生産上適した速度に達していない場合には、第１脱塩部２０において１次脱塩処理された処理水にｐＨ調整剤を供給する（調整剤供給工程）。すなわち、ｐＨ計４８によって計測される反応終端近傍における処理水のｐＨに基いて、ｐＨ調整剤の必要な注入率を決定し、調整剤供給手段４０によって所定量のｐＨ調整剤を供給する。その後、ｐＨ調整剤が供給された処理水を、インラインミキサ４５で撹拌し、反応管１２０ｂ，１２０ｃを通じて第２脱塩部５０に送給する間に脱酸素反応させる。
【００３６】
このように反応部１２０では、脱酸素反応を、処理水が通流する反応管１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの内部においてインラインで行うことが可能となっている。そのため、開放された反応槽で脱酸素反応を行う場合と比較して、外気中の酸素が処理水に混入し難く、脱酸素反応の反応場において窒素等の不活性ガスの散気を継続的に行う必要がない点で有利である。また、被処理水がインラインで撹拌されながら送給されるため、反応槽で脱酸素反応を行う場合と比較して、脱酸素反応を均一に行わせ易い点でも有利である。
【００３７】
第２脱塩部５０は、処理水を分離膜によって脱塩処理する膜分離装置を備えている。第２脱塩部に備えられる分離膜は、逆浸透膜乃至ナノ濾過膜（ＮＦ膜）であって、好ましくは２価イオンの除去率が９９．５％未満、より好ましくは９０％以下のものである。すなわち、第２脱塩部５０には、好ましくは第１脱塩部１０における分離膜よりも除去率が低い分離膜が備えられ、分離膜に与えられる膜差圧を小さくしつつ、脱酸素水の回収率の向上が図られるようになっている。第２脱塩部５０には、第１脱塩部２０に備えられる膜分離装置の同様の膜分離装置が備えられ、膜分離装置の圧力容器の他端側には、１次側で濃縮された濃縮水を排水する第２濃縮水排水管１３０が接続されている。
【００３８】
第２脱塩部５０では、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理する（２次脱塩処理工程）。２次脱塩処理は、主として、１次脱塩処理において除去されなかったナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオン等の１価のイオン種や、脱酸素反応で生じた硫酸イオン等のイオン種の除去を目的として行うものである。そして、第２脱塩部５０における２次脱塩処理で生じた濃縮水は、第２濃縮水排水管１３０を通じて脱酸素装置１の系外に排水される一方で、脱塩処理された処理水は、脱酸素水として回収されるようになっている。
【００３９】
このような構成を有する脱酸素装置１によれば、反応部１２０において脱酸素剤を用いた化学的脱酸素処理が行われるため、膜脱気処理や真空脱気処理や熱脱気処理を行う場合と比較して製造設備が簡略化され、安価な設備で脱酸素水を製造することができるようになる。この脱酸素装置１では、脱酸素処理される被処理水が、第１脱塩部２０において予め１次脱塩処理されて低塩濃度とされているため、脱酸素反応において２価イオン等に由来するスケール状の微粒子が生成され難くなっている。そのため、脱酸素処理を行う反応部１２０の後段に微粒子を除去するための濾過部を別途付加することなく、微粒子の混入が低減された低塩濃度の脱酸素水を製造することができるようになっている。そして、このような濾過部に代えて備えられる第２脱塩部５０では、１次脱塩処理において除去されなかった１価のイオン種や、脱酸素反応で生じた硫酸イオン等に特化した除去処理が行われるため、腐食性が低くスケールが発生し難い低塩濃度の脱酸素水を製造することが可能である。
【００４０】
また、脱酸素装置１では、脱酸素処理される被処理水が第１脱塩部２０における１次脱塩処理で低塩濃度とされていることによって、脱酸素反応の阻害が低度に抑えられ、脱酸素反応の反応速度を高い水準に維持することができるようになっている。そのため、反応管におけるインライン型の脱酸素処理が適用可能であり、反応槽で脱酸素反応を行う形態と比較して、脱酸素水の生産性を向上させることが可能とされている。
【００４１】
また、脱酸素装置１によれば、第１脱塩部２０と第２脱塩部５０との二段で１次脱塩処理と２次脱塩処理とを行う構成とすることによって、個々の脱塩処理について分離膜に対する膜圧力を引き下げたり、第２脱塩部５０における除去率を低く設定したりしても、脱酸素水の回収率を確保することが可能になっており、脱酸素水の生産性の向上に適した脱酸素装置を提供することができるようになっている。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態に係る脱酸素装置及び脱酸素水製造方法について説明する。
【００４３】
図２は、本発明の第２実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【００４４】
第２実施形態に係る脱酸素装置２は、図２に示すように、主に、濾過部１０と、第１脱塩部２０と、脱酸素剤供給手段３０と、反応部１２０と、調整剤供給手段４０と、第２脱塩部５０とを備えている。第２実施形態に係る脱酸素装置２が、前記の第１実施形態に係る脱酸素装置１と異なるのは、第２濃縮水排水管に代えて、返送管１４０が備えられている点である。この脱酸素装置２は、濾過処理工程、１次脱塩処理工程、脱酸素剤供給工程、脱酸素反応工程、２次脱塩処理工程に加えて、さらに、濃縮水再混合工程を伴って脱酸素水を製造する装置となっている。
【００４５】
返送管１４０は、第２脱塩部５０における脱塩処理で生じた濃縮水を第１脱塩部２０に返送する配管である。第２脱塩部５０には、脱酸素装置１においてと同様の膜分離装置が備えられ、膜分離装置を構成する圧力容器の他端側には、返送管１４０の一端が接続されている。また、返送管１４０の他端は、第１脱塩部２０の１次側の導入管の上流側に接続されている。
【００４６】
図２に示す脱酸素装置２では、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理した後、２次脱塩処理で生じた濃縮水を、返送管１４０を通じて返送し、濾過処理された処理水に再混合する（濃縮水再混合工程）。すなわち、第２脱塩部５０に備えられる分離膜に除去（阻止）される成分が、再び第１脱塩部２０における１次脱塩処理や、反応部１２０における脱酸素処理に供されるように濃縮水の返送を行う。なお、分離膜に除去（阻止）される成分としては、例えば、未反応の脱酸素剤、脱酸素反応の反応触媒等が挙げられる。
【００４７】
このような構成を有する脱酸素装置２によれば、第１脱塩部２０において脱塩処理されて既に塩濃度が低下している濃縮水が、第２脱塩部５０から第１脱塩部２０に返送されることになるため、第１脱塩部２０に備えられる分離膜に対する膜圧力をより引き下げて処理を行うことが可能となる。そのため、第１脱塩部２０の膜分離装置において、被処理水を加圧供給する高圧ポンプの動力を低減したり、分離膜の耐久寿命を延長させたりすることができる。また、第２脱塩部５０に備えられる分離膜に除去（阻止）された反応触媒が、第１脱塩部２０に送給される処理水に循環供給されるようになるため、反応触媒の供給量や廃棄量を低減することが可能となる。
【００４８】
また、脱酸素装置２によれば、第２脱塩部５０に備えられる分離膜に除去（阻止）された脱酸素剤が、第１脱塩部に送給される処理水に循環供給されるようになる。通常、原水として海水、河川水等を利用する場合には、微生物を殺菌処理するために次亜塩素酸ナトリウム等の殺菌剤を原水に添加する必要があるところ、脱酸素剤が循環供給されるために、添加した殺菌剤が脱酸素剤で還元されて不活化されるようになる。そのため、第１脱塩部２０に備えられる分離膜の殺菌剤による腐食が抑制される一方で、殺菌剤の中和剤の注入頻度を低下させたり、殺菌剤の中和設備の設置を省略化したりすることが可能となる。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態に係る脱酸素装置及び脱酸素水製造方法について説明する。
【００５０】
図３は、本発明の第３実施形態に係る脱酸素装置の構成の一例を示す図である。
【００５１】
第３実施形態に係る脱酸素装置３は、図３に示すように、主に、濾過部１０と、第１脱塩部２０と、脱酸素剤供給手段３０と、反応部１２０と、調整剤供給手段４０と、第２脱塩部５０とを備えている。第３実施形態に係る脱酸素装置３が、前記の第１実施形態に係る脱酸素装置１と異なるのは、第２濃縮水排水管に代えて、返送管１５０が備えられている点である。この脱酸素装置３は、脱酸素装置２と同様に、濾過処理工程、１次脱塩処理工程、脱酸素剤供給工程、脱酸素反応工程、２次脱塩処理工程に加えて、さらに、濃縮水再混合工程を伴って脱酸素水を製造する装置となっている。
【００５２】
返送管１５０は、第２脱塩部５０における脱塩処理で生じた濃縮水を濾過部１０に返送する配管である。返送管１５０は、第２脱塩部の１次側と濾過部１０の１次側との間を接続している。第２脱塩部５０には、脱酸素装置１においてと同様の膜分離装置が備えられ、膜分離装置を構成する圧力容器の他端側には、返送管１５０の一端が接続されている。また、返送管１４０の他端は、濾過部１０の上流側に接続されている。
【００５３】
図３に示す脱酸素装置３では、脱酸素反応させた処理水を分離膜によって２次脱塩処理した後、返送管１５０を通じて、２次脱塩処理で生じた濃縮水を原水に再混合する（濃縮水再混合工程）。すなわち、第２脱塩部５０に備えられる分離膜に除去（阻止）される成分が、再び濾過部１０における濾過処理や、第１脱塩部２０における１次脱塩処理や、反応部１２０における脱酸素処理に供されるように濃縮水の返送を行う。
【００５４】
このような構成を有する脱酸素装置３によれば、脱酸素装置２の作用に加えて、さらに、返送させた濃縮水に含まれる微粒子を濾過処理によって除去する作用が得られる。すなわち、脱酸素反応において生成した２価イオン等に由来する微粒子や、脱酸素剤の供給及びｐＨ調整剤の供給に伴って被処理水に混入する微粒子を濾過部１０に返送して濾過処理に供することができるため、第２脱塩部５０に備えられる分離膜の目詰まりを避けることができる。また、脱酸素装置２と比較して、第１脱塩部２０に備えられる分離膜の目詰まりも低減されるようになる。そのため、分離膜の補修や洗浄の頻度が低減され、高い生産性で脱酸素水を製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１  装置
１０  濾過部
２０  第１脱塩部
２８  溶存酸素濃度計
３０  脱酸素剤供給手段
３５  インラインミキサ
４０  調整剤供給手段
４５  インラインミキサ
４８  ｐＨ計
５０  第２脱塩部
１１０  第１濃縮水排水管
１２０  反応管
１３０  第２濃縮水排水管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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