(57)【要約】【課題】ファウリング原因物質を効率良く除去可能な海水淡水化システムを提供する。【解決手段】本発明の海水淡水化システムは、海水を前処理する前処理装置と、前処理装置で前処理された第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去された第２処理水を逆浸透膜によってろ過し、濃縮水と淡水に分離する逆浸透膜処理装置と、を備える。吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、第１処理水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える。【選択図】図１
2016040029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を前処理する前処理装置と、
前記前処理装置で前処理された第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去された第２処理水を逆浸透膜によってろ過し、濃縮水と淡水に分離する逆浸透膜処理装置と、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記第１処理水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える、海水淡水化システム。
【請求項２】
更に、
前記吸着装置に流体を供給し、前記流体によって前記親水性高分子吸着材を再生する吸着材再生装置を備える、請求項１に記載の海水淡水化システム。
【請求項３】
前記吸着材再生装置は、
前記逆浸透膜処理装置によって分離された濃縮水を前記吸着装置に供給し、前記流体として前記濃縮水を用いて、前記吸着装置の親水性高分子吸着材を再生する、請求項２に記載の海水淡水化システム。
【請求項４】
更に、
前記吸着装置で吸着除去した後の前記第２処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項５】
更に、
前記吸着装置で吸着除去した後の前記第２処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置と、
前記濃度計測装置の結果に基づき、前記吸着材再生装置の流体供給条件を制御する制御装置と、
を備える、請求項２または３に記載の海水淡水化システム。
【請求項６】
前記流体供給条件は、前記吸着材再生装置から前記吸着装置に供給される前記流体の温度、流速、時間、及び流量の少なくとも１つを含む、請求項５に記載の海水淡水化システム。
【請求項７】
前記濃度計測装置は、吸光度計測装置、全有機体炭素計、ろ過性評価装置、高速液体クロマトグラフ装置の少なくともいずれか１つである、請求項４〜６のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項８】
更に、
前記吸着装置は、第１吸着装置と、第２吸着装置とを含み、
前記前処理装置で前処理された前記第１処理水を前記第１吸着装置に供給するか、または前記第２吸着装置に供給するかを選択する選択手段を備え、
前記選択手段は、前記第２吸着装置に前記第１処理水を供給することを選択し、前記第２吸着装置において前記第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する一方、前記第１吸着装置において親水性高分子吸着材を再生する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項９】
前記親水性高分子吸着材において、吸着対象のファウリング原因物質がバイオポリマーである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項１０】
前記親水性高分子吸着材は、親水性高分子を母体とし、
前記親水性高分子は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、フェノール樹脂、ポリビニルピロリドン、デキストリン、キチン、およびキトサンのいずれかから選択される少なくとも１種である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項１１】
前記親水性高分子吸着材において、化学吸着性官能基が、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩からなる群から選択された少なくとも一種の化学吸着性官能基である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項１２】
前記親水性高分子吸着材は、化学吸着性官能基を有する高分子（Ａ）と親水性高分子（Ｂ）とで少なくとも構成されたアロイ材である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の海水淡水化システム。
【請求項１３】
前記親水性高分子吸着材において、親水性高分子（Ｂ）がエチレン−ビニルアルコール系共重合体である、請求項１２に記載の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、逆浸透膜を用いて海水を淡水化する海水淡水化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海水を淡水化するシステムとして、逆浸透膜を用いて海水をろ過することによって淡水を得る海水淡水化システムが知られている。この海水淡水化システムにおいては、運転時間の経過に伴い、膜の目詰まりによって逆浸透膜の透過性能が低下する現象（膜ファウリング）が生じる。特に、ファウリング原因物質による膜汚染であるバイオファウリングは、物理的に不可逆なファウリングである。このため、海水淡水化システムにおいて、バイオファウリングを抑制することが求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３では、バイオファウリングを抑制するため、バイオファウリングの要因となるファウリング原因物質を吸着する吸着材を用いて、海水中のファウリング原因物質を吸着除去する海水淡水化システムが開示されている。
【０００４】
特許文献１では、吸着材として、ゼオライト、活性アルミナ、シリカゲル、多孔質粘土鉱物、粘土層間化合物、活性炭等を用い、ファウリング原因物質の１つである有機体炭素の内の多糖類成分の中でも、特にＴＥＰ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｅｘｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を吸着除去している。特許文献２では、ゼオライト、活性炭等の多孔質化合物の吸着処理材を使用して、ファウリング原因物質の１つである有機体炭素を吸着除去している。特許文献３では、吸着剤として、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等を用い、多糖類の粒子の大きさの異なる順に吸着処理を行っている。
【０００５】
一方、近年、膜ろ過におけるファウリング物質に関する詳細な解析がなされており、例えば、非特許文献１では、不可逆ファウリングの原因物質は、フミンなどよりも比較的親水性が高い有機体炭素のうち糖類やたんぱく質などのバイオポリマーが主因であることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−５６２８６号公報
【特許文献２】特開２０１３−９１０２０号公報
【特許文献３】特開２０１３−１３８６３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】渡辺義公、膜、３８（５）、２０７−２１４（２０１３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１〜３では、活性炭等による物理的吸着によってファウリング原因物質を除去しているため、バイオファウリングの主因であるバイオポリマーを効率良く除去することができないという問題を有する。
【０００９】
本発明の目的は、海水に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオポリマーを効率的に吸着除去することができる海水淡水化システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、２５℃水中での膨潤度が特定の範囲にある親水性高分子吸着材を用いると、適度な膨潤により、吸着材内部までファウリング原因物質が浸透するため、内部の吸着性官能基も有効に活用でき、かつ、ファウリング原因物質による目詰まりも起こり難いため、優れたファウリング原因物質除去能を発現することを見出した。また、このような親水性高分子吸着材は、特に有機体炭素のうち親水性が高いバイオポリマーとの親和性が高いため、バイオポリマーの吸着能力に優れることを見出した。
その結果、逆浸透膜を用いた海水淡水化システムにおいて、逆浸透膜を用いてろ過処理する逆浸透膜処理装置の前段に、ファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高いバイオポリマーを吸着することができる親水性高分子吸着材を備えた吸着装置を設けることにより、膜汚染を抑制でき、長期に渡り透水性を維持することができる海水淡水化システムを提案するに至った。
【００１１】
本発明の一態様に係る海水淡水化システムは、
海水を前処理する前処理装置と、
前記前処理装置で前処理された第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去された第２処理水を逆浸透膜によってろ過し、濃縮水と淡水に分離する逆浸透膜処理装置と、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記第１処理水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る海水淡水化システムによれば、海水に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオポリマーを効率的に吸着除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システムの構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システムにおける吸着装置の構成図
【図３】実施例４で用いられた被処理水について、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に湿式全有機炭素計測器（ＯＣＤ計）を接続したＬＣ−ＯＣＤ（ＤＯＣ-Ｌａｂｏｒ製）により測定された有機体炭素の分子量分布スペクトルを示すグラフ
【図４】本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システムの構成図
【図５】本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システムの変形例の構成図
【図６】本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システムの構成図
【図７】本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システムの変形例の構成図
【図８】本発明の第４実施形態に係る海水淡水化システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第１の態様に係る海水淡水化システムは、
海水を前処理する前処理装置と、
前記前処理装置で前処理された第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する吸着装置と、
前記吸着装置でファウリング原因物質を吸着除去された第２処理水を逆浸透膜によってろ過し、濃縮水と淡水に分離する逆浸透膜処理装置と、
を備え、
前記吸着装置は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であって、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％であり、前記第１処理水中のファウリング原因物質の吸着性に優れる親水性高分子吸着材を備えてもよい。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１の態様における前記吸着装置に流体を供給し、前記流体によって前記親水性高分子吸着材を再生する吸着材再生装置を備えてもよい。
【００１６】
本発明の第３の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第２の態様における前記吸着材再生装置は、
前記逆浸透膜処理装置によって分離された濃縮水を前記吸着装置に供給し、前記流体として前記濃縮水を用いて、前記吸着装置の親水性高分子吸着材を再生してもよい。
【００１７】
本発明の第４の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜３のいずれかの態様における前記吸着装置で吸着除去した後の前記第２処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置を備えてもよい。
【００１８】
本発明の第５の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第２又は第３の態様における前記吸着装置で吸着除去した後の前記第２処理水のファウリング原因物質濃度を計測する濃度計測装置と、
前記濃度計測装置の結果に基づき、前記吸着材再生装置の流体供給条件を制御する制御装置と、
を備えてもよい。
【００１９】
本発明の第６の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第５の態様における前記流体供給条件は、前記吸着材再生装置から前記吸着装置に供給される前記流体の温度、流速、時間、及び流量の少なくとも１つを含んでもよい。
【００２０】
本発明の第７の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第４〜６のいずれかの態様における前記濃度計測装置は、吸光度計測装置、全有機体炭素計、ろ過性評価装置、高速液体クロマトグラフ装置の少なくともいずれか１つであってもよい。
【００２１】
本発明の第８の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜７のいずれかの態様における前記吸着装置は、第１吸着装置と、第２吸着装置とを含み、
前記前処理装置で前処理された前記第１処理水を前記第１吸着装置に供給するか、または前記第２吸着装置に供給するかを選択する選択手段を備え、
前記選択手段は、前記第２吸着装置に前記第１処理水を供給することを選択し、前記第２吸着装置において前記第１処理水に含まれるファウリング原因物質を吸着除去する一方、前記第１吸着装置において親水性高分子吸着材を再生してもよい。
【００２２】
本発明の第９の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜８のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材において、吸着対象のファウリング原因物質がバイオポリマーであってもよい。
【００２３】
本発明の第１０の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜９のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材は、親水性高分子を母体とし、
前記親水性高分子は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、フェノール樹脂、ポリビニルピロリドン、デキストリン、キチン、およびキトサンのいずれかから選択される少なくとも１種であってもよい。
【００２４】
本発明の第１１の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜１０のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材において、化学吸着性官能基が、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩からなる群から選択された少なくとも一種の化学吸着性官能基であってもよい。
【００２５】
本発明の第１２の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１〜１１のいずれかの態様における前記親水性高分子吸着材は、化学吸着性官能基を有する高分子（Ａ）と親水性高分子（Ｂ）とで少なくとも構成されたアロイ材であってもよい。
【００２６】
本発明の第１３の態様に係る海水淡水化システムにおいては、前記第１２の態様における前記親水性高分子吸着材において、親水性高分子（Ｂ）がエチレン−ビニルアルコール系共重合体であってもよい。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の全ての図において、同一又は相当部分には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００２８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システムについて説明する。
【００２９】
［第１実施形態に係る海水淡水化システムの構成］
図１は、本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システムの構成図を示す。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａは、前処理装置１０１と、吸着装置１０２と、逆浸透膜処理装置１０３とを備え、各装置は配管で接続されている。なお、図１においては、説明を簡略化するため、各装置及び配管についてのみ図示しており、例えば、貯水槽、ポンプ、又はバルブ等を省略している。
【００３０】
図１に示すように、海水淡水化システム１００Ａは、海から海水を取水し、配管を通じて前処理装置１０１に海水を供給する。前処理装置１０１に供給された海水は、前処理装置１０１によって前処理され、海水中に含まれる混入物が除去される。前処理装置１０１で前処理された海水は、第１処理水として吸着装置１０２に供給され、吸着装置１０２によって第１処理水中に含まれるファウリング原因物質が吸着除去される。吸着装置１０２でファウリング原因物質を吸着除去された第１処理水は、第２処理水として逆浸透膜処理装置１０３に供給され、逆浸透膜処理装置１０３によって濃縮水と淡水とに分離される。
【００３１】
なお、本明細書では、海水中に含まれる濁質成分又は夾雑物等の混入物を除去することを「前処理する」と定義している。また、本明細書では、前処理装置１０１で前処理された海水、即ち前処理装置１０１によって海水中に含まれる濁質成分又は夾雑物等の混入物が除去された処理水を「第１処理水」と定義している。また、本明細書では、吸着装置１０２によって第１処理水中に含まれるファウリング原因物質が吸着除去された処理水を「第２処理水」と定義している。
【００３２】
次に、海水淡水化システム１００Ａの各構成要素について具体的に説明する。
【００３３】
＜前処理装置＞
前処理装置１０１は、海から取水された海水を入れる前処理容器と、前処理容器内に充填されたろ砂から成るろ過材と、を備えた砂ろ過装置である。前処理装置１０１においては、海から取水された海水が前処理容器に供給される。前処理容器内に供給された海水は、ろ過材を通過し、海水中に含まれる濁質成分又は夾雑物等の混入物が除去される。混入物が除去された海水は、第１処理水として、例えば、前処理装置１０１と吸着装置１０２との間に設けられた供給ポンプによって配管を通じて吸着装置１０２に供給される。
【００３４】
＜吸着装置＞
図２は、本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置の構成図を示す。図２に示すように、吸着装置１０２は、前処理装置１０１から第１処理水を供給される吸着容器（カラム）２０１と、吸着容器２０１内に配置される親水性高分子吸着材２００と、を備える。親水性高分子吸着材２００は、詳しくは後述するが、ファウリング原因物質の中でも特にバイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着することができる材料から成る。吸着装置１０２は、前処理装置１０１から供給された第１処理水を、吸着容器２０１の入口２０２から容器内に供給する。第１処理水は、吸着容器２０１内の親水性高分子吸着材２００を通過することによって、第１処理水中に含まれるファウリング原因物質が吸着除去される。吸着装置１０２によってファウリング原因物質を吸着除去された第１処理水は、第２処理水として、吸着容器２０１の出口２０３から排出される。出口２０３から排出された第２処理水は、例えば、吸着装置１０２と逆浸透膜処理装置１０３との間に設けられた供給ポンプによって、第２処理水が流通可能に連通された配管を通じて逆浸透膜処理装置１０３に供給される。なお、吸着容器２０１内には、親水性高分子吸着材２００を支えるフィルター又はメッシュなどを備えてもよい。
【００３５】
＜逆浸透膜処理装置＞
逆浸透膜処理装置１０３は、吸着装置１０２から供給される第２処理水を入れる処理容器と、処理容器の内部に配置された逆浸透膜（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＲＯ膜）と、第２処理水に圧力を加えて逆浸透膜を通過させる高圧ポンプと、を備える。逆浸透膜処理装置１０３は、吸着装置１０２から供給されてきた第２処理水を、高圧ポンプに供給する。高圧ポンプは、第２処理水に海水の浸透圧より大きい圧力を加えて、処理容器内に第２処理水を供給する。処理容器内に供給された第２処理水は、逆浸透膜を通過し、海水の塩分を濃縮した濃縮水と、淡水とに分離される。
【００３６】
（吸着工程）
海水には、各種ファウリング原因物質が存在しているが、本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａでは、吸着工程において、従来吸着が困難であったファウリング原因物質を吸着除去することができる。特に、海水淡水化システム１００Ａは、粒子径０．４５μｍ以下の有機物（例えば、フミン酸やフルボ酸などの芳香族含有有機物、界面活性剤等の合成化学物質、バイオポリマーなど）を効率よく吸着することが可能である。
【００３７】
本明細書において、ファウリング原因物質とは、ファウリングを生じさせる原因となる物質を意味する。ファウリング原因物質は、例えば、有機体炭素、各種菌、無機粒子等を含む。なお、第１実施形態における親水性高分子吸着材２００で吸着除去できるファウリング原因物質としては、無機粒子を除いてもよい。また、本明細書において、有機体炭素とは、水中に存在する有機物を構成する炭素を意味する。有機体炭素は、例えば、多糖やタンパク質などのバイオポリマー、フミン、フルボ酸、ウロン酸、クツロン酸、臭気成分（ゲオスミン、２−メチルイソボルネオ−ル）などを含む。なお、第１実施形態における親水性高分子吸着材２００で吸着除去できる有機体炭素としては、臭気成分を除いてもよい。
海水淡水化システム１００Ａにおける吸着工程では、ファウリング原因物質の中でも、特に、親水性が高いバイオポリマーの除去に優れている。バイオポリマーは、各種原水中に存在する有機体炭素の一種であり、一般的には、みかけ分子量が１０万Ｄａ以上の多糖類およびタンパク質とされている。
本発明では、他の有機体炭素とバイオポリマーとを区別する指標として、例えば、実施例で示したＬＣ−ＯＣＤ（Ｈｕｂｅｒｓ社製、ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ）の分析にて、２５分−３５分の保留時間の成分をバイオポリマー、保留時間３５分−４６分の成分をフミン質と定義してもよい。
【００３８】
バイオポリマーは、ベンゼン環などの不飽和結合が少ないことから、バイオポリマーは主に親水性の高い有機物で構成されており、例えば、ＳＵＶＡ値が１．０［Ｌ／（ｍ・ｍｇ）］以下を示す有機物で構成されていてもよい。
一方、フミン質は、ベンゼン環などＵＶ吸収性を有する構造が含まれているため、フミン質は、主に疎水性が高い有機物で構成されており、例えば、ＳＵＶＡ値が２．０［Ｌ／（ｍ・ｍｇ）］以上を示す有機物で構成されていてもよい。
【００３９】
なお、ＳＵＶＡ値は、以下の式で求められる。
ＳＵＶＡ（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）＝ＵＶ（ｍ−１）／ＤＯＣ（ｍｇ−Ｃ／Ｌ）
【００４０】
ＵＶ値算出方法
（ｉ）バイオポリマーのＵＶ＝全スペクトルのＵＶ×バイオポリマー（保留時間：２５〜３５分）の面積値／全スペクトルの面積値
（ｉｉ）フミン質のＵＶ＝全スペクトルのＵＶ×フミン質（保留時間：３５〜４６分）の面積値／全スペクトルの面積値
【００４１】
ＤＯＣ値算出方法
（ｉ）バイオポリマーのＤＯＣ＝全スペクトルのＤＯＣ×バイオポリマー（保留時間：２５〜３５分）の面積値／全スペクトルの面積値
（ｉｉ）フミン質のＤＯＣ＝全スペクトルのＤＯＣ×フミン質（保留時間：３５〜４６分）の面積値／全スペクトルの面積値
【００４２】
現在一般に上市されているスチレン系やアクリル系のイオン交換樹脂やキレート樹脂では、このような親水性のバイオポリマーを効率よく吸着することができない。しかしながら、海水淡水化システム１００Ａでは、特定の親水性高分子吸着材２００を用いることによって、このような親水性のバイオポリマーであっても、効率よく吸着することが可能となる。
【００４３】
吸着工程では、第１処理水と、親水性高分子吸着材２００とを接触させることができる限り特に限定されず、例えば、第１処理水へ吸着材を添加し、公知の方法で撹拌することにより吸着処理を行ってもよいし、親水性高分子吸着材２００を充てんしたカラムに対し、第１処理水を通液させることにより吸着処理を行ってもよい。また、吸着工程は、一段であってもよいし、多段であってもよい。
また、吸着工程では、吸着処理後、必要に応じて公知の方法により固液分離工程を行ってもよく、固液分離工程により、吸着処理後の吸着材を吸着処理液から除去してもよい。
【００４４】
吸着工程では、被処理水中のファウリング原因物質を効率よく吸着することができ、特に、上述のようにバイオポリマーの吸着を効率よく行うことができる。例えば、吸着工程では、第１処理水からのバイオポリマーの除去率が、例えば１５％以上であってもよく、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上であってもよい。なお、除去率は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。除去率が低すぎる場合、後段の膜ろ過工程（逆浸透膜処理工程）における膜汚染の抑制効果が十分でない場合がある。
【００４５】
［親水性高分子吸着材］
海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００について、説明する。
親水性高分子吸着材２００は、化学吸着性官能基が導入された親水性高分子吸着材であり、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％である。好ましくは、親水性高分子吸着材２００は、親水性高分子を母体として吸着性官能基が導入された吸着材である。
【００４６】
親水性高分子吸着材２００は、親水性高分子であることにより、ファウリング原因物質が内部まで浸透し、吸着性官能基を有効利用でき、ファウリング原因物質を効率的に吸着することができる。従来のイオン交換樹脂では、ポリスチレンなどの疎水性高分子を母体として吸着性官能基を付与したものである。そのため、このような疎水性高分子と比べて、海水淡水化システム１００Ａに用いられる親水性高分子吸着材２００は、水中のファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち親水性が高く膜汚染の懸念物質と考えられ始めているバイオポリマーを効率的に吸着することができる。
【００４７】
一方で、膨潤度が所定の範囲に制御されているため、親水性高分子を母体とする場合であっても、過度な膨潤により吸着材の取扱い性が悪化することを抑制しつつ、水中におけるファウリング原因物質を効率よく吸着することが可能である。
例えば、親水性高分子吸着材２００は、膨潤度が制御されているため、特許第５２１８７３１号公報に記載されている水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーと異なって、あらかじめ水への膨潤処理を行うことなく、被処理水と接触させてもよい。また、膨潤性が制御されているため、含水状態であったとしても、流通性に優れている。
【００４８】
上記の親水性高分子は、例えば、繰り返し単位中に水酸基、エーテル基、カチオン性基、アニオン性基、アミド基等の親水性基を有する高分子のことをいう。例えば、酢酸ビニル誘導体ポリマー［例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒドなどの各種アルデヒド類によるポリビニルアルコールアセタール化物）］、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー（例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリアミドアミンデンドリマー、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩、ポリヌクレオチドなど）、アニオン性ポリマー（例えば、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニル硫酸、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリマレイン酸、ポリアミック酸）、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリビニルピロリドン、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンからなる群より選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。
これらのポリマーは、他のコモノマー単位（例、マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸等の不飽和カルボン酸単位、シラノール基、アルデヒド基、又はスルホン酸基を有するモノマー単位など）を有していてもよい。
【００４９】
親水性高分子としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリアクリロニトリル、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、フェノール樹脂、ポリビニルピロリドン、デキストリン、キチン、およびキトサンが好ましく、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタールがより好ましく、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルホルマールが特に好ましく、耐水性を有するだけでなく、成形性および親水性に優れる観点から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が最も好ましい。このとき、エチレン単位の含量が全モノマー単位中２０〜６０モル％であることが好ましく、より好ましくは２５〜５０モル％である。エチレン含量が２０モル％より小さいと、耐水性が悪くなるおそれがある。一方、エチレン含量が６０モル％を超えると、製造が難しい。
【００５０】
海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００は、ファウリング原因物質と相互作用する化学吸着性官能基を有する。化学吸着性を有する官能基としては、キレート形成基、カチオン性イオン交換基、アニオン性イオン交換基などが挙げられ、ファウリング原因物質に対する吸着性を有する限り、特に限定されない。
【００５１】
官能基は、例えば、Ｎ、Ｓ、ＰおよびＯからなる群から選択された元素を少なくとも一つ含む化学吸着性官能基であってもよい。
具体的には、そのような官能基としては、アミノ基（１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基）、４級アンモニウム基、イミノ基、イミダゾール基、４級イミダゾリウム基、ピリジル基、４級ピリジニウム基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホネート基、スルホン酸基、スルホニウム基、メルカプト基、チオウレア基、ホスホネート基、ホスホン酸基、ホスホニウム基などが挙げられる。それらは塩の状態で存在していてもよい。これらの官能基は、単独でまたは二種以上組み合わせて存在していてもよい。これらのうち、好ましい官能基としては、アミノ基、４級アンモニウム基およびそれらの塩が挙げられる。
【００５２】
化学吸着性官能基は、上記親水性高分子を作製する際に吸着性官能基を重合や後変性により導入してもよく、化学吸着性官能基を有する成分とアロイ化することにより導入されていてもよい。導入の容易さと膨潤度の制御の観点から化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性高分子マトリクス（Ｂ）のアロイ化により導入することが好ましい。
【００５３】
［化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）］
例えば、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリビニル硫酸（ＰＶＳ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡ）、ポリマレイン酸、ポリアミック酸などのアニオン系ポリマーであってもよいし、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸塩、ポリヌクレオチドなどのカチオン性ポリマーであってもよい。このような高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００５４】
これらのうち、親水性マトリクス高分子と組み合わせて、バイオポリマーをより効率よく吸着する観点から、上述のカチオン性ポリマーが好ましく、特に、強塩基性高分子（４級アンモニウム基含有高分子、４級ピリジニウム基含有高分子など）や、高カチオン密度を有する高分子（例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンなど）が好ましい。
【００５５】
［親水性マトリクス高分子（Ｂ）］
親水性マトリクス高分子（Ｂ）は、特に限定されないが、例えば、親水性マトリクス高分子（Ｂ）としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、（メタ）アクリル系高分子、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、キトサンなどを挙げることができる。これらの高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００５６】
これらの高分子は、他のコモノマー単位を有していてもよく、コモノマー単位の含有量は、全モノマー単位中１０モル％以下であることが好ましく、５％モル以下であることがより好ましい。
【００５７】
親水性マトリクス高分子（Ｂ）の重量平均分子量は、高分子の種類に応じて適宜好ましい範囲を設定することが可能であるが、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）を親水性マトリクス高分子（Ｂ）の内部に保持する観点から、例えば、親水性マトリクス高分子（Ｂ）の重量平均分子量は、少なくとも５０００以上（例えば、５０００〜１０００００）であってもよく、好ましくは１００００以上であってもよい。なお、重量平均分子量は、例えばＧＰＣを用いて求めることができる。
【００５８】
好ましい親水性マトリクス高分子（Ｂ）としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール（例えば、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール）などが挙げられ、成形性および親水性の双方に優れる観点から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が特に好ましい。
【００５９】
エチレン−ビニルアルコール共重合体において、エチレン単位の含量は、全モノマー単位中２０〜６０モル％であることが好ましく、より好ましくは２５〜５５モル％であってもよい。エチレン含量が少なすぎると、成形体の耐久性が悪くなるおそれがある。一方、エチレン含量が多すぎると、親水性が低下するおそれがある。
なお、ポリビニルアルコールに関しては、粘度平均重合度で規定してもよく、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）を所定の分散径で分散できる限り特に限定されず、３０℃水溶液の粘度から求めた粘度平均重合度が、例えば１００〜１５０００程度の幅広い範囲から選択できる。マトリクス高分子としての耐久性を向上させる観点から、高重合度のものを用いるのが好ましく、その場合、例えば、平均重合度は好ましくは８００〜１３０００程度、さらに好ましくは１０００〜１００００程度であってもよい。
【００６０】
また、ポリビニルアルコールのけん化度も、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、例えば、８８モル％以上、好ましくは９０モル％以上、さらに好ましくは９５モル％以上であってもよい。特に耐久性を向上させる観点からは、けん化度９８モル％以上のものが好ましい。
【００６１】
［化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性マトリクス高分子（Ｂ）との質量比］
海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００で、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性高分子マトリクス（Ｂ）のアロイにおける、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）と親水性マトリクス高分子（Ｂ）との割合は、高分子（Ａ）が所定の範囲で分散する限り特に限定されない。この割合は、例えば、質量比で高分子（Ａ）／高分子（Ｂ）＝１／９９〜７０／３０程度であってもよく、好ましくは５／９５〜６５／４５程度、より好ましくは８／９２〜６０／４０程度であってもよい。高分子（Ａ）が多すぎると、耐水性が低下する恐れがあり、高分子（Ａ）が少ないと、吸着性能が低下する傾向にある。
【００６２】
［その他の成分］
なお、海水淡水化システム１００Ａにおいて、ファウリング原因物質の吸着性を有する親水性高分子吸着材２００は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、樹脂成分として、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）及び親水性マトリクス高分子（Ｂ）以外のポリマー高分子を含んでいてもよい。また、海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００は、必要に応じて、例えば、架橋剤、酸化防止剤、安定剤、滑剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、消泡剤、分散剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００６３】
海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００では、バイオポリマーの吸着を可能にするとともに、ハンドリング性を良好にする観点から、２５℃における膨潤度が２０〜４００％の範囲内に保持されている。親水性高分子吸着材の膨潤度は、好ましくは４０〜３００％程度であってもよく、より好ましくは５０〜２００％程度であってもよい。なお、親水性高分子吸着材の膨潤度は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。
【００６４】
膨潤度が２０％未満であると、バイオポリマーを含有する溶液との接触が不十分となるためか、バイオポリマーの吸着性が不良となり、また、膨潤度が４００％を超えると、過度の膨潤のため吸着材が軟化し、カラムの閉塞が起こり易くなる。吸着材使用後にカラムから吸着材を取り出す際に、カラム取り出し性が悪化するなどの問題が生じる。
【００６５】
例えば、親水性高分子吸着材２００の膨潤性は、架橋剤により架橋することにより制御してもよいし、化学吸着性官能基含有高分子（Ａ）に対して、低膨潤性または非膨潤性である親水性マトリクス高分子（例えば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、及びポリアミドなど）を組み合わせたアロイ材として制御してもよい。
【００６６】
特に、海水淡水化システム１００Ａにおける吸着装置１０２に用いられる親水性高分子吸着材２００は、耐久性や膨潤性を制御する観点から、架橋剤により架橋していることが好ましい。架橋剤は、親水性高分子の架橋反応性基の種類に応じて適宜決定することができるが、例えば、エポキシ基、カルボキシル基、ハロゲン基、酸無水物基、酸ハライド基、ホルミル基、Ｎ−クロロホルミル基、クロロホーメイト基、アミジニル基、イソシアネート基、ビニル基、アルデヒド基、アゼチジン基、カルボジイミド基などから選択される少なくとも１種又は２種以上の官能基を少なくとも２個含む化合物が挙げられる。また、ジルコニル系架橋剤（硝酸ジルコニル、炭酸ジルコニウムアンモニウム、塩化ジルコニル、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニル）、チタン系架橋剤（チタン系架橋剤、チタンラクテート、チタンジイソプロポキシビス（トリエタノールアミネート））などを用いてもよい。このような架橋剤は、市販されている各種架橋剤を利用することができ、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、イソシアネート基、ビニル基、アルデヒド基、アゼチジン基、カルボジイミド基などから選択される少なくとも１種又は２種以上の官能基を少なくとも２個含む化合物が好ましい。
【００６７】
例えば、架橋剤による架橋構造の導入は、親水性高分子吸着材２００を合成時にジビニルモノマーを共重合することにより、架橋構造を導入してもよい。
【００６８】
また、架橋剤と親水性高分子吸着材の構成成分と合わせて溶融混練することにより架橋構造を導入してもよい。
溶融混練を行う場合、親水性高分子吸着材２００の構成成分、架橋剤、必要に応じて任意成分を、二軸型の混練機などを用いて溶融混練する方法（溶融混練法）が挙げられる。この溶融混練法によれば、各成分が均一に分散した吸着材を得ることが容易であるという利点を有する。
【００６９】
また、一旦、親水性高分子吸着材材料を溶融成形、溶液成形などにより成形し、各種形状の成形体を形成した後、架橋剤を含む溶液に成形体を浸漬させて架橋構造を導入してもよい。
溶融成形を行う場合、例えば、架橋剤を少なくとも除く親水性高分子吸着材材料を、二軸型の混練機などを用いて溶融混練し、溶融混練物を押出成形、射出成形などにより各種形状の成形体を得た後、この成形体に対して架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施してもよい。
また、溶液成形を行う場合、例えば、架橋剤を少なくとも除く親水性高分子吸着材材料から、適当な溶媒を用いて混合液を調製し、この混合液を用いて、キャスト製膜または乾式紡糸、湿式紡糸などにより、膜状または繊維状の成形体を得た後、この成形体に対して架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施してもよい。
【００７０】
（親水性高分子吸着材の形状）
親水性高分子吸着材２００は、被処理水からのバイオポリマーの吸着処理に用いることができる限り、各種形状を有することができ、例えば、粒子状、繊維状、フィルム状、各種立体形状などであってもよい。表面積を大きく取り、吸着効率を向上させる観点から、親水性高分子吸着材２００は、粒子状または繊維状であるのが好ましく、カラム充填し使用する方法を考慮すると体積充填率の観点から粒子状が好ましい。
【００７１】
親水性高分子吸着材２００が粒子状である場合、その粒子径は特に制限はないが、粒子径は１μｍ〜５０００μｍが好ましく、１０μｍ〜４０００μｍがさらに好ましく、２０μｍ〜３０００μｍが最も好ましい。粒子径が小さすぎる場合、微粉が舞い易いなど取り扱いが難しい。粒子径が大きすぎる場合、吸着性能が充分に得られないことがある。なお粒子径は、篩分けにより分級された値を示す。
【００７２】
親水性高分子吸着材２００が繊維状である場合、その繊維径は特に制限はないが、０．１〜１０００μｍの幅広い範囲から選択することができ、例えば１〜５００μｍであってもよく、好ましくは２〜２００μｍであってもよい。なお、繊維径は、例えば、短繊維を無作為にサンプリングし、繊維の断面を電子顕微鏡で観察し繊維径を測定して求めることができる。
【００７３】
以下、実施例により親水性高分子吸着材２００をより詳細に説明するが、親水性高分子吸着材２００は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「％」および「部」は特に断りのない限り、それぞれ「質量％」および「質量部」を表す。
【００７４】
（膨潤度の評価）
吸着材１ｇを２５℃の水に１２時間浸漬させた後、吸着材を遠心脱水して秤量（Ａ）した後、１０５℃で４時間乾燥して秤量（Ｂ）する。以下の式より、膨潤度を求めた。
膨潤度＝［（Ａ−Ｂ）／（Ｂ）］×１００  （％）
【００７５】
（バイオポリマーの測定方法）
バイオポリマー濃度は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に湿式全有機炭素計測器（ＯＣＤ計）を接続したＬＣ−ＯＣＤ（ＤＯＣ-Ｌａｂｏｒ製）により測定する。測定は、Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885に記載された方法に準じ、以下の条件下で行った。
流速：１．１ｍＬ／ｍｉｎ
サンプル注入量：１ｍＬ
カラム：２５０ｍｍ×２０ｍｍ、ＴＳＫ  ＨＷ５０Ｓ
ＵＶ波長：２５４ｎｍ
ＯＣＤ計：酸注入量  ０．２ｍＬ／ｍｉｎ
溶離液：ｐＨ６．８５  リン酸バッファ
酸性化溶液：１Ｌ超純水に対し、４ｍＬ  Ｏ−リン酸（８５％）およびペルオキソ二硫酸カリウム０．５ｇを添加
【００７６】
（ファウリング原因物質の除去率）
ファウリング原因物質を有する被処理液に対して吸着材を用いて吸着処理を行った後、吸着材をろ別し吸着処理液を得た。吸着処理液のファウリング原因物質である有機体炭素のうちバイオポリマーの除去率（％）を以下のようにして算出した。
吸着処理前後の上澄み液を、ＬＣ−ＯＣＤ（Ｈｕｂｅｒｓ社製、ＤＯＣ−Ｌａｂｏｒ）を用いて分析し、バイオポリマー（保留時間２５〜３５分）の除去率（％）を以下の式にて算出した。
（ｉ）バイオポリマーの除去率＝（吸着工程前のバイオポリマー濃度―吸着工程後のバイオポリマー濃度）／（吸着工程前のバイオポリマー濃度）×１００（％）
【００７７】
（ろ過膜の透水性評価）
処理対象の水をＦｌｕｘ  ２．０（ｍ３／ｍ２／日）でろ過膜に対して通液するとともに、３０分に１回Ｆｌｕｘ  ３．０ｍ３／ｍ２／日）の純水で逆洗浄を実施し、膜を通液する際の圧力変化を評価し、６０ｋＰａに到達するまでの時間（分）を求め、以下の基準にて、長期の透水性を評価した。
Ａ：１２００分以上
Ｂ：９００分以上１２００分未満
Ｃ：６００分以上９００分未満
Ｄ：６００分未満
【００７８】
［実施例１］
（親水性高分子吸着材の作製）
アコジェルＣ（ＭＴアクアポリマー（株）製）の鉱物油エマルジョンをヘキサンにて洗浄後、乾燥させ４級アンモニウム基を有する粒子を得た。粒子２０質量部とエチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｇ−１５６」）８０部をラボプラストミルにて溶融混練した後、粉砕処理を施し粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は７０％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、バイオポリマーのＳＵＶＡ値：０．２１（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）、フミン質のＳＵＶＡ値：３．３（Ｌ／ｍｇ−Ｃ・ｍ）、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた吸着処理水を用いて、ＰＥ製ＭＦ膜（三菱レイヨン（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表１に示す。
【００７９】
［比較例１］
ファウリング原因物質の吸着処理を行わない以外、実施例１と同様に水処理をして、ＰＥ製ＭＦ膜（三菱レイヨン（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＤであった。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2016040029.tif 000003
【００８１】
［実施例２］
ポリビニルアルコール（（株）クラレ製「ＰＶＡ―１１７」）８８質量部、ポリアリルアミン（ニットーボーメディカル（株）製「ＰＡＡ−１５Ｃ」）１２質量部となるような樹脂組成とし、それら樹脂を水に溶解させた。この溶液を直径０．０８ｍｍ、孔数１０００のノズルから４０℃の飽和硫酸ナトリウム浴に湿式紡糸し、１５ｍ／分の速度で引き取った。形成した糸はさらに２倍に湿延伸した後、１３０℃で乾燥させ、２３０℃で５倍の乾熱延伸を施した。この繊維をさらにグルタルアルデヒド１％、マレイン酸２％の４０℃の溶液に浸漬し架橋処理を行い、目的の繊維状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃での膨潤度は６５％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＢであった。結果は表２に示す。
【００８２】
［実施例３］
エチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｆ−１０１」）６０質量部、及びポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）４０質量部をラボプラストミルにて２１０℃で溶融混練した後、粉砕処理を施し、粒子径０．６〜１．２ｍｍの複合体を得た。さらに、この複合体をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ−８１０（商品名））２％の２５℃の溶液で架橋処理を行い、目的の粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は１２５％であった。
被処理水として、印旛沼（千葉県）から採取した表流水（ファウリング原因物質濃度＝３．６ｍｇ−Ｃ／Ｌ、ｐＨ＝８．７）を用い、被処理水を、まず、排除径２μｍのステンレスメッシュカートリッジフィルター（ＴＭＰ−２、Ａｄｖａｎｔｅｃｈ社製）でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水１Ｌに、得られた親水性高分子吸着材を５ｇ投入し、２５℃にて２時間攪拌した。撹拌後、親水性高分子吸着材をろ別し、得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
【００８３】
［実施例４］
エチレン−ビニルアルコール共重合体（（株）クラレ製、「Ｅ−１０５」）７５部、及びポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）２５部をラボプラストミルにて２１０℃で溶融混練した後、粉砕処理を施し粒子径０．１〜０．２ｍｍの複合体を得た。この複合体をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製デナコールＥＸ−８１０（商品名））２％の２５℃の溶液で架橋処理を行い、目的の粒子状吸着材を得た。得られた吸着材の２５℃水中の膨潤度は８２％であった。
この吸着材を用いて実施例３と同様にして、被処理水の吸着処理およびろ過処理を行った。ろ過処理に用いたＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
なお、ＬＣ−ＯＣＤによりこの実施例において使用された被処理水中に含まれる有機物の分子量分布を測定した際に、図３に示すようなスペクトルが得られた。
【００８４】
［実施例５］
ポリエチレンイミン（（株）日本触媒製、「エポミンＳＰ−２００」）をエポキシ化合物（ナガセケムテックス（株）製、「デナコールＥＸ−８１０」）を用いて架橋させた後、粉砕処理を施した。得られた粉砕物を多量の８０℃熱水で攪拌洗浄することで、表１に示すとおり目的の粒子状の親水性高分子吸着材２００を得た。得られた親水性高分子吸着材２００の２５℃水中の膨潤度は２７６％であった。
得られた親水性高分子吸着材２００を、モデル海水に浸漬、攪拌させ、アルギン酸ナトリウムの吸着試験を行った。吸着試験後に得られた処理水を用いて、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表２に示す。
【００８５】
［比較例２］
ファウリング原因物質の吸着処理を行わない以外、実施例３と同様に水処理をして、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＤであった。結果を表２に示す。
【００８６】
［比較例３］
吸着材として、２５℃水中の膨潤度が５８％である市販の粒状活性炭（Ｃｈａｒｃｏｌ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ、和光純薬社製）を用いる以外は、実施例３と同様にして水処理を行って、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成（株）製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＣであった。結果を表２に示す。
【００８７】
［比較例４］
２５℃水中の膨潤度が９８％である市販の陰イオン吸着材（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＡ４００、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用いる以外は、実施例３と同様にして水処理を行って、ＰＶＤＦ製ＭＦ膜（旭化成社製、孔径０．１μｍ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＣであった。結果を表２に示す。
【００８８】
【表２】
2016040029.tif 000004
【００８９】
［実施例６］
実施例４で用いた吸着材で吸着処理した処理水を用いて、ポリアクリロニトリル(ＰＡＮ)製ＵＦ膜（旭化成（株）製、分画分子量１００ｋＤａ）の透水性を評価した結果、長期透水性はＡであった。結果を表３に示す。
【００９０】
【表３】
2016040029.tif 000005
【００９１】
［比較例５］
アコジェルＣ（ＭＴアクアポリマー（株）製）の鉱物油エマルジョンをヘキサンにて洗浄後、乾燥させ４級アンモニウム基を有する粒子を得た。この粒子をそのままファウリング原因物質の吸着工程に用いようとしたところ、乾燥状態の粒子は粒子径が極めて小さいため、被処理水に対する撹拌性が悪いだけでなく、被処理水により膨潤した後は、粒子が４００％を超えて膨潤し、粒子同士を良好に撹拌することが困難であったため、試験を中止した。
【００９２】
実験例１〜６に見られるように、２５℃水中における膨潤度が２０〜４００％である親水性を有する高分子吸着材を用いて水中のファウリング原因物質を除去する工程を設けた場合、ファウリング原因物質の中でも、効率的に親水性が高い有機体炭素のうちバイオポリマーを除去できる。その結果、ろ過膜の透水性が長期に安定であることが分かる。
【００９３】
一方、比較例１および２にみられるように、ファウリング原因物質を除去する工程を設けない場合、長期の透水性は得られない。また、比較例３および４にみられるように、市販の活性炭やイオン交換樹脂など疎水性の構造が主成分である吸着材を用いた場合、一部のファウリング原因物質は、除去可能であるが、バイオポリマーの除去能が低いため、充分な長期透水性が得られない。比較例５のような４級アンモニウムを有するポリマーの架橋体では膨潤度が高すぎるという問題があった。
【００９４】
［第１実施形態に係る海水淡水化システムの効果］
本発明の第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａにおいては、吸着装置１０２に２５℃水中での膨潤度が特定の範囲に存在する親水性高分子吸着材２００を用いている。この親水性高分子吸着材２００は、ファウリング原因物質を高度に吸着することができる。例えば、親水性高分子吸着材２００は、吸着処理中のファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうち糖類やたんぱく質といった親水性が高いバイオポリマーを低減することが可能である。したがって、海水淡水化システム１００Ａは、バイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着除去できるため、バイオファウリングを抑制することができる。その結果、海水淡水化システム１００Ａによれば、逆浸透膜の透水性を長期にわたって維持することができるとともに、逆浸透膜の交換寿命を延ばし、システム全体としての運転コストを低減することができる。
【００９５】
なお、海水淡水化システム１００Ａにおいて、前処理装置１０１は、ろ過材としてろ砂を用いた砂ろ過装置を説明したが、これに限定されない。前処理装置１０１は、海水中に含まれる混入物を除去できる砂ろ過処理相当の装置であればよい。例えば、前処理装置１０１は、ろ過材の代わりに、精密ろ過膜（Ｍｉｃｒｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＭＦ膜）、限外ろ過膜（Ｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＵＦ膜）、ナノ膜（Ｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＮＦ膜）等の多数の孔を有する膜を用いた膜ろ過装置であってもよい。また、前処理装置１０１は、活性炭、イオン交換樹脂、金属膜又はセラミック膜等の無機膜を用いたろ過装置であってもよい。
【００９６】
前処理装置１０１において、前処理容器内のろ過材に強制的に海水を通過させるために、前処理容器の前段に、ろ過ポンプを設けてもよい。このろ過ポンプによって、海水に圧力を加えて、前処理容器内のろ過材に海水を通過させることができる。
【００９７】
また、前処理装置１０１は、ろ過装置の前段に、さらに溶解成分析出装置を備えてもよい。溶解成分析出装置とは、海水中に含まれる溶解成分を析出する装置である。例えば、溶解成分析出装置は、凝集剤又はアルカリ剤等の薬品や、二酸化炭素を海水に注入することによって、海水中の溶解成分を析出する。析出した溶解成分は、ろ過装置によって除去されるため、前処理装置１０１において、さらに海水中の混入物等を除去することができる。
【００９８】
吸着装置１０２は、前処理装置１０１と同様に、吸着容器２０１の前段に、吸着容器２０１内の第１処理水に圧力を加えて、親水性高分子吸着材２００を強制的に通過させるろ過ポンプを備えてもよい。
【００９９】
海水淡水化システム１００Ａは、前処理装置１０１、吸着装置１０２、逆浸透膜処理装置１０３をそれぞれ１つずつ備える構成を説明したが、この構成に限定されない。これらの装置は、複数備えてもよい。
【０１００】
なお、海水淡水化システム１００Ａは、逆浸透膜処理装置１０３の前段に、さらに限外ろ過膜（ＵＦ膜）等を用いた膜ろ過装置を備えてもよい。このように、逆浸透膜処理装置１０３の前段にＵＦ膜等の膜ろ過装置を備えることにより、吸着装置１０２で除去しきれなかったファウリング原因物質を除去することができる。
【０１０１】
海水淡水化システム１００Ａは、必要に応じて、ポンプ、バルブ、フィルター等を備えてもよい。
【０１０２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システムについて説明する。
【０１０３】
［第２実施形態に係る海水淡水化システムの構成］
図４は、本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システムの構成図を示す。図４に示すように、本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｂは、前述の第１実施形態の海水淡水化システム１００Ａの構成に、さらに吸着材再生装置１０４を備えた構成を有する。吸着材再生装置１０４は、流体が流通可能に連通された配管を介して吸着装置１０２と接続されている。
【０１０４】
吸着装置１０２における親水性高分子吸着材２００では、運転時間の経過に伴い、吸着材の表面にファウリング原因物質が蓄積されていき、親水性高分子吸着材２００のファウリング原因物質の吸着性能が低下していく。海水淡水化システム１００Ｂにおいて、吸着材再生装置１０４は、親水性高分子吸着材２００の表面に蓄積されたファウリング原因物質を洗浄して取り除くことができる。そのため、海水淡水化システム１００Ｂにおいては、親水性高分子吸着材２００を再生することによって、吸着性能を回復させることができる。
【０１０５】
海水淡水化システム１００Ｂにおける吸着材再生装置１０４について具体的に説明する。海水淡水化システム１００Ｂにおいて、吸着材再生装置１０４以外の他の構成は、第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１０６】
＜吸着材再生装置＞
吸着材再生装置１０４は、親水性高分子吸着材２００を洗浄する洗浄流体を入れる洗浄容器と、洗浄容器から吸着装置１０２に洗浄流体を供給する洗浄流体供給ポンプと、洗浄流体の流量調整を行う流量調整弁と、を備える。洗浄容器内の洗浄流体を加熱するヒータを備えていてもよい。
【０１０７】
洗浄容器内の洗浄流体は、必要に応じて、洗浄容器に取り付けられたヒータによって任意の温度まで加熱される。任意の温度は、例えば、４０〜１００℃が好ましく、より好ましくは５０〜９０℃である。洗浄流体の温度は、高温ほど再生しやすくなる。洗浄容器内の加熱された洗浄流体は、洗浄流体供給ポンプによって配管を通じて吸着装置１０２に供給される。洗浄容器から吸着装置１０２へ供給される洗浄流体の流量は、洗浄容器と吸着装置１０２とを接続する配管に取り付けられた流量調整弁の開度によって調整される。
【０１０８】
洗浄容器と吸着装置１０２とを接続する配管には、吸着装置１０２への洗浄流体の供給の開始又は停止を行うことができる開閉弁を設けてもよい。使用者は、この開閉弁を開閉操作することによって、吸着装置１０２への洗浄流体の供給の開始又は停止を行うことができる。この開閉弁は、流量調整弁と兼用していてもよい。また、吸着材再生装置１０４は、一定時間毎に開閉弁の開閉を自動的に行うことによって、吸着装置１０２への洗浄流体の供給の開始又は停止を行ってもよい。
【０１０９】
吸着材再生装置１０４は、任意の供給条件で洗浄流体を供給することができる。吸着材再生装置１０４は、供給条件として、例えば、洗浄流体の温度、洗浄流体を供給する速度（流速）、洗浄流体を供給している時間、又は洗浄流体の流量等を設定することができる。
【０１１０】
吸着材再生装置１０４は、加熱された洗浄流体を吸着装置１０２に供給することによって、親水性高分子吸着材２００を洗浄している。親水性高分子吸着材２００が洗浄されると、親水性高分子吸着材２００の表面に付着したファウリング原因物質が取り除かれ、親水性高分子吸着材２００が再生される。
【０１１１】
洗浄流体としては、ファウリング原因物質を含まない又は低減された流体であれば、特に限定されない。洗浄流体としては、例えば、純水、第２処理水、淡水、洗浄薬剤を添加した水溶液を用いることができる。また、洗浄流体は、液体に限定されず、例えば、空気又は加熱蒸気等の気体であってもよい。即ち、洗浄流体は、親水性高分子吸着材２００を洗浄し、表面に付着したファウリング原因物質を剥がすことができる流体であればよい。
【０１１２】
なお、海水淡水化システム１００Ｂにおける吸着材再生装置１０４は、これらの構成に限定されない。例えば、洗浄流体供給ポンプにインバータが接続されてもよい。インバータは、洗浄流体供給ポンプの回転数を制御することによって、洗浄流体の流量、流速を調整することができる。また、吸着材再生装置１０４は、洗浄流体の温度を計測する温度センサ、洗浄流体の流量を計測する流量センサ等を備えてもよい。例えば、温度センサによって洗浄流体の温度を検出し、洗浄流体を任意の温度に設定することができる。また、流量センサによって、洗浄流体の流量を制御してもよい。
【０１１３】
［第２実施形態の海水淡水化システムの効果］
本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｂによれば、吸着材再生装置１０４によって、吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を再生し、元の状態に戻すことができる。元の状態とは、親水性高分子吸着材２００でファウリング原因物質を吸着する前の状態である。したがって、海水淡水化システム１００Ｂは、長期間にわたって安定的に海水中のファウリング原因物質である有機体炭素のうち、特にバイオポリマーを効率良く除去することができる。その結果、海水淡水化システム１００Ｂは、バイオファウリングによる逆浸透膜の性能低下を抑制することができ、システム全体のランニングコストを低減することができる。
【０１１４】
［第２実施形態に係る海水淡水化システムの変形例］
図５は、本発明の第２実施形態に係る海水淡水化システムの変形例の構成図を示す。図５に示すように、本発明の第２実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｃにおいて、第２実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｂと異なる点は、吸着材再生装置１０４が、逆浸透膜処理装置１０３で分離された濃縮水を洗浄流体として使用する点である。
【０１１５】
海水淡水化システム１００Ｃにおいて、吸着材再生装置１０４は、逆浸透膜処理装置１０３で分離された濃縮水を洗浄容器に返送する濃縮水返送手段を備える。濃縮水返送手段は、濃縮水を貯水する貯水槽と、貯水槽と洗浄容器とを接続する配管と、貯水槽から洗浄容器へ濃縮水を返送する返送ポンプと、を備える。
【０１１６】
逆浸透膜処理装置１０３で分離された濃縮水は、貯水槽に貯水される。貯水槽に貯水された濃縮水は、返送ポンプによって配管を通じて洗浄容器に返送される。洗浄容器に返送された濃縮水は、親水性高分子吸着材２００を洗浄する洗浄流体として使用され、吸着装置１０２に供給される。
【０１１７】
このように、海水淡水化システム１００Ｃによれば、吸着材再生装置１０４、洗浄流体として濃縮水を用いることによって、低コストの海水淡水化システムを提供することができる。
【０１１８】
なお、海水淡水化システム１００Ｃとして、逆浸透膜処理装置１０３で分離された濃縮水を洗浄流体として使用する例を説明したが、これに限定されない。例えば、洗浄流体として、第２処理水、又は逆浸透膜処理装置１０３で分離された淡水を使用してもよい。
【０１１９】
また、吸着装置１０２の前段に、開閉弁を設けてもよい。吸着装置１０２において親水性高分子吸着材２００が洗浄されている間、この開閉弁を閉じることにより、第１処理水が吸着装置１０２に供給されないようにしてもよい。
【０１２０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システムについて説明する。
【０１２１】
［第３実施形態に係る海水淡水化システムの構成］
図６は、本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システムの構成図を示す。図６に示すように、本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｄは、前述の第２実施形態の海水淡水化システム１００Ｂに、さらに濃度計測装置１０５を備えた構成を有する。濃度計測装置１０５は、前処理装置１０１と吸着装置１０２との間の配管、及び吸着装置１０２と逆浸透膜処理装置１０３との間の配管に接続されている。
【０１２２】
濃度計測装置１０５は、吸着装置１０２で吸着する前の第１処理水のファウリング原因物質の第１濃度と、吸着装置１０２で吸着した後の第２処理水のファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。海水淡水化システム１００Ｄは、濃度計測装置１０５で計測された濃度の結果に基づいて、親水性高分子吸着材２００を再生する時期（タイミング）を判断することができる。
【０１２３】
海水淡水化システム１００Ｄにおける濃度計測装置１０５について具体的に説明する。第３実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｄにおいて、濃度計測装置１０５以外の他の構成は、第２実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｂの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１２４】
＜濃度計測装置＞
濃度計測装置１０５は、ファウリング原因物質の濃度を吸光度により計測する吸光度測定装置である。濃度計測装置１０５は、前処理装置１０１と吸着装置１０２とを接続する配管より分岐されたサンプリング配管を経由して第１処理水を取得する。また、濃度計測装置１０５は、吸着装置１０２と逆浸透膜処理装置１０３とより分岐されたサンプリング配管を経由して第２処理水を取得する。これらのサンプリング配管には、流体の流通を制御するバルブを設けてもよい。また、濃度計測装置１０５は、計測結果を表示する表示部を備える。
【０１２５】
濃度計測装置１０５は、第１処理水に含まれるファウリング原因物質の第１濃度と、第２処理水に含まれるファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。使用者は、濃度計測装置１０５で計測された濃度の結果に基づいて、吸着装置１０２の親水性高分子吸着材２００を再生する時期を知ることができる。例えば、濃度計測装置１０５で計測された第１濃度と第２濃度との差又は比が表示部に表示され、使用者は、親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していると判断することができる。また、表示部は、計測された第１濃度と第２濃度との差又は比が所定の閾値を超えると、点滅などして使用者に親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していることを知らせてもよい。使用者は、濃度計測装置１０５の計測結果から親水性高分子吸着材２００の吸着性能が低下していると判断した場合、吸着材再生装置１０４から吸着装置１０２へ洗浄流体を供給し、親水性高分子吸着材２００を再生することができる。
【０１２６】
［第３実施形態に係る海水淡水化システムの効果］
本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｄによれば、濃度計測装置１０５による海水中のファウリング原因物質の濃度計測結果に基づいて、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下を知ることができる。したがって、使用者は、適切なタイミングで吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を、吸着材再生装置１０４によって再生することができる。その結果、海水淡水化システム１００Ｄにおいて、ファウリング原因物質の吸着除去を効率良く、かつ安定して行うことができる。
【０１２７】
なお、海水淡水化システム１００Ｄにおいては、濃度計測装置１０５として、吸光度を計測する吸光度計測装置を説明しているが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１０５は、吸光度以外に光学的性質として屈折率、蛍光等を計測してもよく、電気化学的性質として導電率、ｐＨ等を計測してもよい。
【０１２８】
濃度計測装置１０５は、高速液体クロマトグラフィー法を実施する高速液体クロマトグラフィー装置であってもよい。また、濃度計測装置１０５は、ろ過性評価装置であってもよい。ろ過性評価装置とは、吸着装置１０２において処理水が親水性高分子吸着材２００を通過する速度（ろ過速度）を測定し、ろ過速度の変化からファウリング原因物質の濃度を計測する。濃度計測装置１０５は、全有機体炭素計であってもよく、高速液体クロマトグラフィー装置と全有機体炭素計を組み合わせた装置であってもよい。その他、濃度計測装置１０５は、電気伝導度検出器、質量分析計等であってもよい。
【０１２９】
また、海水淡水化システム１００Ｄにおいては、濃度計測装置１０５は、吸着前の第１処理水の第１濃度と、吸着後の第２処理水の第２濃度とを計測する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、濃度計測装置１０５は、吸着後の第２処理水の第２濃度のみを計測する構成としてもよい。このような構成の場合、使用者は、例えば、第２濃度が所定の閾値を超えた場合に、吸着材再生装置１０４から吸着装置１０２に洗浄流体を供給し、親水性高分子吸着材２００を再生してもよい。
【０１３０】
海水淡水化システム１００Ｄでは、吸着材再生装置１０４を備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着材再生装置１０４を備えていない構成、即ち第１実施形態に係る海水淡水化システム１００Ａに濃度計測装置１０５を備えた構成としてもよい。このような構成においては、使用者は、濃度計測装置１０５の計測結果に基づき、ファウリング原因物質の吸着性能が低下した親水性高分子吸着材２００を、新しい吸着材に交換してもよい。
【０１３１】
［第３実施形態に係る海水淡水化システムの変形例］
図７は、本発明の第３実施形態に係る海水淡水化システムの変形例の構成図を示す。図７に示すように、本発明の第３実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｅにおいて、第３実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｄと異なる点は、吸着材再生装置１０４を制御する制御装置１０６を備える点である。制御装置１０６は、濃度計測装置１０５及び吸着材再生装置１０４と通信可能に接続されている。
【０１３２】
＜制御装置＞
制御装置１０６は、コントローラ等のコンピュータで構成される。制御装置１０６は、濃度計測装置１０５の計測結果に基づいて、吸着材再生装置１０４の洗浄流体の供給条件を制御する。制御装置１０６は、濃度計測装置１０５で計測された吸着前後の処理水の濃度（第１処理水の第１濃度と第２処理水の第２濃度）の比又は差に基づいて、洗浄流体の温度、洗浄流体を供給する速度（流速）、洗浄流体を供給する時間、又は洗浄流体の流量等を設定する。
【０１３３】
制御装置１０６は、吸着材再生装置１０４におけるヒータ、洗浄流体供給ポンプ、流量調整弁と通信可能に接続されている。制御装置１０６は、ヒータ、洗浄流体供給ポンプ、流量調整弁の動作を制御することによって、所望の供給条件を設定することができる。制御装置１０６は、濃度計測装置１０５の計測結果に基づいて、ヒータの温度、洗浄流体供給ポンプの回転速度、流量調整弁の開度を制御する。
【０１３４】
海水淡水化システム１００Ｅの動作について説明する。
まず、濃度計測装置１０５は、第１処理水に含まれるファウリング原因物質の第１濃度と、第２処理水に含まれるファウリング原因物質の第２濃度と、を計測する。計測結果は、制御装置１０６に送信される。
【０１３５】
制御装置１０６は、濃度計測装置１０５の計測結果から、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いを判断する。制御装置１０６は、吸着性能の低下が大きいと判断すると、洗浄力の高い供給条件を設定する。洗浄力の高い供給条件とは、例えば、洗浄流体の温度が高い、洗浄時間が長い、洗浄流体の流速が大きい、単位時間当たりの流量が多い等である。また、制御装置１０６は、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いに応じた複数の供給条件を予め用意しておき、濃度計測装置１０５の計測結果に応じて、複数の供給条件うちから最適な供給条件を選択して設定してもよい。なお、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いは、第１濃度と第２濃度との比が大きいほど、吸着性能の低下が小さいと判断してもよい。または、第１濃度と第２濃度との差が小さいほど、吸着性能の低下が大きいと判断してもよい。
【０１３６】
制御装置１０６は、濃度計測装置１０５の計測結果に基づいて、吸着材再生装置１０４による吸着材の再生動作と、吸着装置１０２によるファウリング原因物質の吸着動作と、を切り替える信号を、吸着材再生装置１０４と吸着装置１０２とに送信する。例えば、制御装置１０６は、濃度計測装置１０５で測定された濃度の比又は差が所定の閾値を超えている場合に、吸着動作から再生動作へ切り替える再生信号を、吸着材再生装置１０４と吸着装置１０２とに送信する。また、制御装置１０６は、濃度計測装置１０５で測定された濃度の比又は差が所定の閾値以下になった場合に、再生動作から吸着動作に切り替える吸着信号を、吸着材再生装置１０４と吸着装置１０２とに送信する。
【０１３７】
制御装置１０６から吸着材再生装置１０４に再生信号又は吸着信号が送信された場合について説明する。
吸着材再生装置１０４においては、洗浄容器から吸着装置１０２への洗浄流体の供給を開始及び停止する開閉弁が備えられている。吸着材再生装置１０４における開閉弁は、制御装置１０６と通信可能に接続されており、制御装置１０６からの信号によって、開閉動作を行う。例えば、吸着材再生装置１０４における開閉弁は、制御装置１０６からの再生信号を受信すると、弁を開いて吸着装置１０２へ洗浄流体の供給を開始し、制御装置１０６からの吸着信号を受信すると、弁を閉じて洗浄流体の供給を停止する。なお、吸着材再生装置１０４において、この開閉弁は、流量調整弁と兼用してもよい。
【０１３８】
制御装置１０６から吸着装置１０２に再生信号又は吸着信号が送信された場合について説明する。
吸着装置１０２においても、吸着容器（カラム）２０１内への第１処理水の供給を開始及び停止する開閉弁が備えられている。吸着装置１０２における開閉弁は、制御装置１０６と通信可能に接続されており、制御装置１０６からの信号によって、開閉動作を行う。例えば、吸着装置１０２における開閉弁は、制御装置１０６からの再生信号を受信すると、弁を閉じて吸着容器２０１へ第１処理水の供給を停止し、制御装置１０６からの吸着信号を受信すると、弁を開いて第１処理水の供給を開始する。
【０１３９】
本発明の第３実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｅによれば、制御装置１０６によって、吸着材再生装置１０４から吸着装置１０２へ供給される洗浄流体の供給条件を、親水性高分子吸着材２００の吸着性能の低下の度合いに応じて設定することができる。また、濃度計測装置１０５の結果に基づいて、吸着材再生装置１０４による吸着材の再生動作と、吸着装置１０２による吸着動作を自動的に行うことができる。その結果、海水淡水化システム１００Ｅは、さらに効率良く海水中のファウリング原因物質を吸着除去することができる。
【０１４０】
なお、海水淡水化システム１００Ｅにおいては、制御装置１０６は、吸着材再生装置１０４及び吸着装置１０２におけるそれぞれの開閉弁の開閉動作を制御する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着材再生装置１０４及び吸着装置１０２におけるそれぞれの開閉弁の開閉動作は、使用者によって手動で行われてもよい。
【０１４１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態に係る海水淡水化システムについて説明する。
【０１４２】
［第４実施形態に係る海水淡水化システムの構成］
図８は、本発明の第４実施形態に係る海水淡水化システムの構成図を示す。図８に示すように、本発明の第４実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｆは、前述の第３実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｅの構成と比べて、吸着装置として第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとを備える点、及び選択手段１０７を備える点で異なる。海水淡水化システム１００Ｆにおいて、その他の構成は、第３実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｅの構成と同じである。
【０１４３】
海水淡水化システム１００Ｆにおける第１吸着装置１０２ａ、第２吸着装置１０２ｂ、選択手段１０７について具体的に説明する。海水淡水化システム１００Ｆにおいて、第１吸着装置１０２ａ、第２吸着装置１０２ｂ、及び選択手段１０７以外の他の構成は、第３実施形態の変形例に係る海水淡水化システム１００Ｅの構成と同じであるため、説明を省略する。
【０１４４】
＜第１吸着装置及び第２吸着装置＞
海水淡水化システム１００Ｆにおいて、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとは、それぞれ並列に接続されている。また、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとは、配管を通じて吸着材再生装置１０４と接続されている。第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとは、どちらも親水性高分子吸着材２００ａ、２００ｂを内部に含み、第１処理水中に含まれるファウリング原因物質の中でも有機体炭素、特にバイオポリマーを吸着除去することができる。また、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとは、どちらも吸着材再生装置１０４によって、それぞれの親水性高分子吸着材２００ａ、２００ｂを再生することができる。
【０１４５】
＜選択手段＞
海水淡水化システム１００Ｆにおいて、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとの前段に選択手段１０７が設けられている。選択手段１０７は、前処理装置１０１で前処理された第１処理水を、第１吸着装置１０２ａに供給するか、又は第２吸着装置１０２ｂに供給するかを選択する選択弁である。例えば、選択手段１０７が、第２吸着装置１０２ｂに第１処理水を供給することを選択した場合を説明する。第２吸着装置１０２ｂにおいて第１処理水が供給されると、第２吸着装置１０２ｂによって第１処理水中のファウリング原因物質が吸着除去される（吸着動作）。一方、第１吸着装置１０２ａにおいて、第１処理水の供給が停止される。このとき、第１吸着装置１０２ａでは、吸着材再生装置１０４によって、第１吸着装置１０２ａにおける親水性高分子吸着材２００ａが再生される（再生動作）。
【０１４６】
選択手段１０７は、制御装置１０６によって選択動作を制御されてもよい。例えば、制御装置１０６が、濃度計測装置１０５の計測結果に基づいて、第１処理水の供給先として第１吸着装置１０２ａ又は第２吸着装置１０２ｂを選択する信号を、選択手段１０７に送信する。具体的な例として、選択手段１０７が、第１吸着装置１０２ａを選択しているときに、第１処理水の供給先を第２吸着装置１０２ｂに変更する信号を、制御装置１０６から受信した場合を説明する。
【０１４７】
制御装置１０６は、濃度計測装置１０５で計測された第１処理水の第１濃度と、第２処理水の第２濃度との比又は差が所定の閾値を超えている場合、第１処理水の供給先を第１吸着装置１０２ａから第２吸着装置１０２ｂに変更する信号を選択手段１０７に送信する。選択手段１０７は、信号を受信すると、第２吸着装置１０２ｂを選択し、第２吸着装置１０２ｂに第１処理水を供給するとともに、第１吸着装置１０２ａへの供給を停止する。第１処理水が供給された第２吸着装置１０２ｂにおいては、第１処理水中に含まれるファウリング原因物質の吸着動作が行われる。
【０１４８】
次に、制御装置１０６は、第１吸着装置１０２ａの親水性高分子吸着材２００ａを再生するため、吸着材再生装置１０４に再生信号を送信する。再生信号を受信した吸着材再生装置１０４は、第１処理水の供給が停止された第１吸着装置１０２ａに、洗浄流体を供給することによって、親水性高分子吸着材２００ａの再生動作を行う。吸着材再生装置１０４から第１吸着装置１０２ａへの洗浄流体の供給は、制御装置１０６で設定された供給条件に従って行われる。例えば、親水性高分子吸着材２００ａの再生動作は、所定時間が経過したら停止してもよいし、第２吸着装置１０２ｂで吸着動作をしている間、継続してもよい。
【０１４９】
第２吸着装置１０２ｂで吸着動作をしている場合において、濃度計測装置１０５で計測された第１処理水の第１濃度と、第２処理水の第２濃度との比又は差が所定の閾値を超えると、制御装置１０６は、第１処理水の供給先を第２吸着装置１０２ｂから第１吸着装置１０２ａに変更する信号を選択手段１０７に送信する。選択手段１０７は、信号を受信すると、第１吸着装置１０２ａを選択し、第１吸着装置１０２ａに第１処理水を供給するとともに、第２吸着装置１０２ｂへの供給を停止する。第１吸着装置１０２ａにおいては、再び吸着動作が行われる。一方、第２吸着装置１０２ｂにおいては、第１吸着装置１０２ａの親水性高分子吸着材２００ａの再生動作と同様に、親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作が行われる。
【０１５０】
このように、海水淡水化システム１００Ｆにおいては、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとを用い、一方の吸着装置で第１処理水中のファウリング原因物質を吸着除去しつつ、他方の吸着装置で親水性高分子吸着材２００の再生を行っている。
【０１５１】
［第４実施形態に係る海水淡水化システムの効果］
本発明の第４実施形態に係る海水淡水化システム１００Ｆによれば、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂとによって、第１吸着装置１０２ａで吸着動作を行いながら、第２吸着装置１０２ｂで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うことができる。このため、海水淡水化システム１００Ｆは、第１処理水中のファウリング原因物質を効率良く安定して吸着除去することができる。また、海水淡水化システム１００Ｆは、ファウリング原因物質の中でも特に、有機体炭素のうちバイオポリマーを効率良く除去し、バイオファウリングを抑制することができるため、運転コストを低減することができる。
【０１５２】
なお、海水淡水化システム１００Ｆにおいては、２つの吸着装置１０２ａ、１０２ｂを備える構成について説明したが、これに限定されない。例えば、吸着装置１０２は、３つ以上備えてもよい。
【０１５３】
また、第１吸着装置１０２ａが吸着動作を行っている間、第２吸着装置１０２ｂで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うこと、又は第２吸着装置１０２ｂで吸着動作を行っている間、第１吸着装置１０２ａで親水性高分子吸着材２００ｂの再生動作を行うことを説明したが、これらに限定されない。例えば、第１吸着装置１０２ａと第２吸着装置１０２ｂの両方で吸着動作を行ってもよい。
【０１５４】
海水淡水化システム１００Ｆにおいては、選択手段１０７は、制御装置１０６によって選択動作を制御する構成について説明したが、これに限定されない。例えば、使用者が、濃度計測装置１０５の計測結果を見て、手動で選択手段１０７を操作してもよい。また、選択手段１０７は、所定の時間毎に自動的に第１処理水の供給先を変更してもよい。
【０１５５】
本発明をある程度の詳細さをもって各実施形態において説明したが、これらの実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【０１５６】
本発明の海水淡水化システムでは、発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて既存の装置を組み合わせてもよい。既存の装置としては、例えば、砂ろ過装置、凝集沈殿装置、オゾン処理装置、既存の吸着材や活性炭等を用いた吸着装置等が挙げられる。これらの装置は、本発明の海水淡水化システムに、単独で又は２つ以上を組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、海水中に含まれるファウリング原因物質の中でも、特に有機体炭素のうちバイオファウリングの主因となるバイオポリマーを効率良く吸着除去することが可能であるため、逆浸透膜を用いた海水淡水化システムに有用である。
【符号の説明】
【０１５８】
１００  海水淡水化システム
１０１  前処理装置
１０２  吸着装置
１０３  逆浸透膜処理装置
１０４  吸着材再生装置
１０５  濃度計測装置
１０６  制御装置
１０７  選択手段
２００  親水性高分子吸着材
２０１  吸着容器（カラム）
２０２  入口
２０３  出口
【図１】
2016040029.tif 000006
【図２】
2016040029.tif 000007
【図３】
2016040029.tif 000008
【図４】
2016040029.tif 000009
【図５】
2016040029.tif 000010
【図６】
2016040029.tif 000011
【図７】
2016040029.tif 000012
【図８】
2016040029.tif 000013