(57)【要約】  海水淡水化に利用する逆浸透膜法の前処理について、逆浸透膜汚損の３つの要素、すなわち（Ａ）懸濁性の濁質（サブミクロンのコロイド状物質を含む）、（Ｂ）溶解性の有機物（逆浸透膜で阻止されて膜表面に蓄積されるもの、および膜表面に吸着して水の透過速度に影響を与えるもの）、および（Ｃ）膜表面上に付着して増殖する微生物（微生物の体外分泌物質を含む）の何れにも対応することができ、経済性が高く、運転および維持管理の容易なシンプルな前処理システムを実現し、逆浸透膜法による海水淡水化技術の一層の普及を果たし得る逆浸透膜法海水淡水化装置を提供する。  逆浸透膜法海水淡水化装置は、前流に生物活性炭塔２、後流に精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器３を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を逆浸透膜装置７に供給するものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
前流に生物活性炭塔、後流に精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を逆浸透膜装置に供給することを特徴とする、逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項２】
海水前処理装置の生物活性炭塔が、上向流流動層であることを特徴とする、請求項１記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項３】
上向流流動層の生物活性炭塔の活性炭が、粒径０．５〜２ｍｍであることを特徴とする、請求項２記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項４】
上向流流動層の生物活性炭塔の上向流流速が、通常運転時は流動層の膨脹率１．０〜１．２で運転し、任意の時に流動層の膨脹率１．２〜１．５で運転することを特徴とする、請求項２または３記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項５】
海水前処理装置において、生物活性炭塔の前流に、生物活性炭塔の活性炭の粒径より小さい目開きのストレーナ、スクリーン、またはフィルターを設置したことを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項６】
海水前処理装置において、精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器の前流で凝集剤を使用しないことを特徴とする、請求項１〜５のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項７】
海水前処理装置の精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器と逆浸透膜装置との間に、保安フィルターを使用しないことを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【請求項８】
海水前処理装置の後流で逆浸透膜装置の前流に、紫外線殺菌装置を設置したことを特徴とする、請求項１〜７のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化等に利用する逆浸透膜法の前処理に関し、特に海水前処理装置の生物活性炭塔、精密濾過膜および限外濾過膜を具備する濾過器を効率的に運転することができる逆浸透膜法海水淡水化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
逆浸透膜法による海水淡水化では、供給海水によって持ち込まれる汚染物質によって逆浸透膜表面が汚損し淡水化性能が低下することを回避するために、供給海水の前処理を行なうことが必要である。膜汚染に対して問題になる汚染物質としては、（Ａ）懸濁性の濁質（サブミクロンのコロイド状物質を含む）のみならず、（Ｂ）溶解性の有機物（逆浸透膜で阻止されて膜表面に蓄積されるもの、および膜表面に吸着して水の透過速度に影響を与えるもの）や、（Ｃ）膜表面上に付着して増殖する微生物（微生物の体外分泌物質を含む）等がある。【０００３】
従来、逆浸透膜法海水淡水化装置の前処理としては、凝集濾過が最も広範囲に適用されてきている。この方法は、上記（Ａ）の懸濁性の濁質の除去を主な目的としており、上記（Ｂ）の内の比較的高分子物質の凝集による濁質化による低減、上記（Ｃ）の微生物数の低減も、ある程度期待されるものである。【０００４】
しかし、いずれの効果も不完全であるため、閉鎖性海域等の汚染度の高い海水では、充分な処理ができず、逆浸透膜でのフアウリング（汚損）が引き起こされた事例が多い。また、濾過効率を高めるためには、取水海水の水質状況に応じた凝集剤注入量の調整が必要で、熟練技術者によるきめ細かい運転管理が不可欠である。運転管理の如何によっては、微量の凝集剤のリークが生じて、金属酸化物による逆浸透膜の汚損を起こしたり、これが触媒となって逆浸透膜の酸化劣化を生じる危険性さえある。さらに、凝集スラッジや濾過残渣物の発生を伴い、廃棄物処理の問題が生じて、環境対策面での負担が大きくなるという問題があった。【０００５】
近年、凝集濾過に代えて、精密濾過膜（Micro Filtration：ＭＦ）や限外濾過膜（Ultra Filtration：ＵＦ）を前処理に使用する「膜濾過前処理」技術の研究、開発が行なわれて、一部実設備で採用されはじめている。これらの膜は、逆浸透膜に比べて物理的および化学的に非常にタフで、頻繁な逆洗で前処理用膜自体の汚損を回避しながら、膜濾過を継続するもので、上記（Ａ）および（Ｃ）の濁質、細菌（微生物）を非常に高効率に除去することが可能である。しかしながら、精密濾過膜（ＭＦ）や限外濾過膜（ＵＦ）には、液体が透過する微細な孔があり、上記（Ｂ）の溶存有機物を高効率に除去することは原理的に困難である。分画分子量の小さい限外濾過膜（ＵＦ）では、極く高分子量の有機物を阻止することができるが、逆浸透膜の汚損の原因となる溶存有機物の多くの部分が通過することになる。また、膜の材質によっては、孔径の大きい精密濾過膜（ＭＦ）でも、溶存有機物の低減が生じることはあるが、吸着によるものであり、時間の経過と共に除去性能が低下してしまう。さらに、膜濾過前処理にも凝集剤が併用される場合があるが、凝集剤使用の場合の不利益については、上述した通りである。【０００６】
膜濾過は、砂濾過に比べ処理水の濁質が確実に高度に低減できること、設置面積が低減できることなど様々な利点があるが、実際的な問題点として、下記の点があげられる。【０００７】
まず第１に、経済性をさらに高めるためには、単位面積あたりの処理水量、フラックスを大きくする必要がある。しかし、原水中の濁質や有機物質等によって膜の目詰まり（フアウリング）が進行し、膜差圧が上昇してしまう。差圧上昇を抑制して高フラックスを維持するために、３０分から６０分の濾過運転毎に数分間の逆洗を行なう。逆洗は、空気、濾過水を用いて行なわれるが、さらに、洗浄効果を上げるために、塩酸や次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品が添加されることもある。通常、逆洗を行なっていても、短期間で目詰まりを起こすことがあり、計画処理水量を維持するためには、薬品を使用した膜洗浄が必要になる。【０００８】
第２に、洗浄頻度が増えれば、薬品使用量が増し、さらに、洗浄の間は膜濾過が停止するため、処理水量の低下にもつながり、ランニングコストが増してしまう。【０００９】
以上のことから解るように、（ａ）膜濾過だけでは溶存有機物除去が充分に行なえず、逆浸透膜の汚損を回避するに適切な水質とならないこと、（ｂ）取水海水中の溶存有機物濃度が高い場合には、前処理の膜濾過自体の早期差圧上昇を招き、コスト面と環境対策面で不利になる状況である。【００１０】
溶存有機物を除去する技術としては、活性炭吸着がある。しかし、単なる物理吸着では、早期に破過が生じるため、活性炭の交換（再生）が必要となり、経済性が損なわれる。殺菌剤が共存しない環境で、活性炭に付着した微生物によって有機物を吸着した活性炭の生物再生を行なう生物活性炭は、有効な溶存有機物除去技術となるが、これ単独では濁質除去性能が不充分であるため、他の除濁技術との組み合わせが必要となる。【００１１】
ここで、従来の逆浸透膜法海水淡水化装置に関わる特許文献には、つぎのようなものがある。
【特許文献１】特開２００４−２５０１８号公報  特許文献１に開示されている逆浸透による海水淡水化装置は、本発明者らが先に提案したものであるが、逆浸透膜表面に付着あるいは吸着されて直接逆浸透膜の性能を劣化させたり、微生物の栄養源として作用することにより逆浸透膜でのバイオファウリングを生じさせる原因物質として、原海水に含有されるフミン質等の微量有機物を低減するための処理法であり、海水中の有機物の低減用の生物活性炭塔と、凝集濾過とを組み合わせたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載の逆浸透による海水淡水化装置は、溶存有機物除去技術としては、１つの有効な手段であるが、凝集剤使用の不利益、濁質除去性能の完全性、等の面から、更なる改善が望まれていた。【００１３】
本発明の目的は、海水淡水化に利用する逆浸透膜法の前処理について、先に挙げた逆浸透膜汚損の３つの要素、すなわち、（Ａ）懸濁性の濁質（サブミクロンのコロイド状物質を含む）、（Ｂ）溶解性の有機物（逆浸透膜で阻止されて膜表面に蓄積されるもの、および膜表面に吸着して水の透過速度に影響を与えるもの）、および（Ｃ）膜表面上に付着して増殖する微生物（微生物の体外分泌物質を含む）の何れにも対応することができ、経済性が高く、運転および維持管理の容易なシンプルな前処理システムを実現し、逆浸透膜法による海水淡水化技術の一層の普及を果たすことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、逆浸透膜法による海水淡水化の前処理として、生物活性炭塔と、精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を具備する濾過器とを組み合わせることにより、先に挙げた水質上の３要素に対応することができ、経済性が高く、運転および維持管理の容易なシンプルな前処理システムを含む逆浸透膜法海水淡水化装置を実現し得ることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。【００１５】
上記の目的を達成するために、請求項１による逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、前流に生物活性炭塔、後流に精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を逆浸透膜装置に供給することを特徴とするものである。【００１６】
つぎに、請求項２による逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、上記請求項１記載の逆浸透膜法海水淡水化装置において、海水前処理装置の生物活性炭塔が、上向流流動層であることを特徴とするものである。【００１７】
また、請求項３による逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項２記載の逆浸透膜法海水淡水化装置において、上向流流動層の生物活性炭塔の活性炭が、粒径０．５〜２ｍｍであることを特徴とするものである。【００１８】
また、請求項４記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項２または３記載の逆浸透膜法海水淡水化装置において、上向流流動層の生物活性炭塔の上向流流速が、通常運転時は流動層の膨脹率１．０〜１．２（運転流速：０〜１８ｍ／ｈ）で運転し、任意の時に流動層の膨脹率１．２〜１．５（運転流速：１８〜３０ｍ／ｈ）で運転することを特徴とするものである。【００１９】
請求項５記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項１〜４のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の海水前処理装置において、生物活性炭塔の前流に、生物活性炭塔の活性炭の粒径より小さい目開きのストレーナ、スクリーン、またはフィルターを設置したことを特徴とするものである。【００２０】
請求項６記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項１〜５のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の海水前処理装置において、精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器の前流で凝集剤を使用しないことを特徴とするものである。【００２１】
請求項７記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置において、海水前処理装置の精密濾過膜または限外濾過膜を具備する濾過器と逆浸透膜装置との間に、保安フィルターを使用しないことを特徴とするものである。【００２２】
請求項８記載の逆浸透膜法海水淡水化装置の発明は、請求項１〜６のうちのいずれか一項記載の逆浸透膜法海水淡水化装置において、海水前処理装置の後流で逆浸透膜装置の前流に、紫外線殺菌装置を設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置によれば、前流に生物活性炭塔、後流に精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を具備する濾過器を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を逆浸透膜装置に供給するものであるから、生物活性炭の効率の高い溶存有機物除去性と、精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）の完全な懸濁性濁質・細菌除去性の組み合わせで、前処理水水質を逆浸透膜汚損回避に充分なレベルに高めるとともに、生物活性炭によって溶存有機物除去性を低減した海水を精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を具備する濾過器に供給することによって、精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）の目詰まりを抑制し、前処理用膜の差圧上昇を抑制しながら、高フラックス運転の維持を可能とするもので、前処理膜および逆浸透膜の洗浄頻度を低減し、逆洗時の薬品使用量も大幅に低減し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態を示すフロー図である。
【図２】図２は、海水（原水）を、上向流流動層を具備する生物活性炭塔、および精密濾過膜（ＭＦ）を具備する濾過器において、それぞれ単独で浄化処理する運転を実施した際、除去された溶解性有機物の指標である波長２６０ｍｍの紫外線の吸光度、Ｅ２６０の除去率の測定結果を示す曲線図である。
【図３】図３は、生物活性炭（ＢＡＣ）と精密濾過膜（ＭＦ）との組み合わせによる精密濾過膜（ＭＦ）差圧の上昇傾向の変化を示す曲線図である。
【符号の説明】
【００２５】
Ｐ    供給ポンプ
１    ストレーナ
２    生物活性炭塔
３    精密濾過膜または限外濾過膜装置を具備する膜濾過器
４    紫外線殺菌装置
５    カートリッジフィルター
６    高圧ポンプ
７    逆浸透膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
つぎに、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００２７】
図１は、本発明の実施の形態を示すフロー図である。同図において、本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置は、前流に生物活性炭塔（２）、後流に精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）、および紫外線殺菌装置（４）を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を、高圧ポンプの保安のためのカートリッジフィルター（５）を経て、高圧ポンプ（６）で逆浸透膜装置（７）に供給するものである。【００２８】
本発明による海水淡水化装置では、まず、取水ポンプにより海水（原水）を取水し、これを供給ポンプ（Ｐ）でストレーナ（１）を経て生物活性炭塔（２）に送る。このように、前段に、生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径より小さい目開きの適切なストレーナ（１）、あるいはスクリーンまたはフィルターを設置することで、逆洗を必要としない運転管理が可能である。【００２９】
本発明においては、海水前処理装置において、生物活性炭塔（２）の前流に、生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径より小さい目開きのストレーナ（１）を設置するのが、好ましい。これらのストレーナ等を設置することにより、原水（海水）中の粗ごみを除去する。ストレーナ（１）の孔径は、後段の生物活性炭塔（２）に充填した活性炭の粒径よりも小さいものを用いる。孔径が、活性炭の粒径よりも小さいストレーナ（１）を前段に設置することで、生物活性炭塔（２）内には、活性炭より大きな粒子は流入しない。【００３０】
本発明では、原水（海水）を基本的には無殺菌で活性炭塔（２）に供給することにより、活性炭表面にその環境場に適した微生物を吸着・繁殖させ、活性炭の吸着効果に加え、微生物分解の効果で微量有機物を除去する。こうして、生物活性炭の機能を持たせることで、活性炭単独の使用に比べて、長寿命・高効率の処理が可能になる。【００３１】
ところで、一般に、塩素による殺菌では、多くの微生物は不活性になるが、殺菌剤の濃度と接触時間に依存はするが、必ずしも全数死滅するものではなく、脱塩素によって殺菌効果がなくなると、再活性化してくるものも多い。【００３２】
本発明では、生物活性炭塔（２）を上向流流動層としているので、仮に流入する海水が既に塩素注入済みのものであっても、流入した海水中の塩素が〜２ｐｐｍ程度までであれば、流動する活性炭の混合作用で瞬時に流動層内全体に混合希釈され、残留塩素分解剤でもある活性炭と接触して分解してしまうので、生物活性炭の機能が維持可能である。【００３３】
本発明において、生物活性炭塔（２）内の生物活性炭（ＢＡＣ）は、微生物再生により、活性炭の有機物除去機能の寿命を長く保つことが可能で、活性炭の交換コストを低減することができるものである。【００３４】
生物活性炭化の馴養については、運転開始前に種菌の植え付けを行なってもよいが、特に種菌を用いなくても活性炭に微生物は担持しやすく、装置の運転と共に比較的短期間で生物分解効果を得ることができる。【００３５】
原水（海水）中に含まれる有機物を生物活性炭に吸着させることで、生物活性炭表面での有機物濃度を高めるとともに、微生物との接触時間を多く取ることができ、微生物による分解が効果的に行なわれる。【００３６】
生物活性炭表面に付着した微生物は、河川水や海水のような貧栄養環境中でも安定に増殖し、原水（海水）中の有機物を資化して水を高度に浄化する機能を有している。海水中での生物活性炭の機能が維持されることは、本発明に至る各段階の試験で充分に確認されている。【００３７】
単なる活性炭吸着でも、同様の除去性能は得られるが、活性炭細孔内への吸着処理であるため、処理時間が経過すれば、吸着量の限界に近づき、処理性能が低下し、活性炭の交換もしくは再生処理が必要になる。【００３８】
生物活性炭塔（２）は、上向流流動層とし、塔内の活性炭全体に上述の各種の微生物の均一な分布が担持される。上向流流動層にすることで、微生物の均一な活動により処理効率が向上するとともに、塔内の目詰まり、差圧上昇を抑制することができる。生物活性炭塔（２）は、上向流流動層で運転していることから、粒子の沈降速度と処理水の流速の違いから、微細粒子等は、塔（２）外へ流出する。【００３９】
なお、上向流流動層の生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径は、０．５〜２ｍｍであることが好ましい。ここで、生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径が０．５ｍｍ未満であれば、後段への活性炭の流出や散水部での詰り等、運転操作の管理が複雑になるので、好ましくない。また、生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径が２ｍｍを超えると、生物活性炭塔（２）内で活性炭を膨張させるための流速を大きくする必要があり、運転動力の増大につながる。さらに、被処理水と活性炭層との接触時間を確保するためには装置の大型化が必要になるため、好ましくない。【００４０】
活性炭表面に微生物が共存していると、吸着されて濃縮されている不純物有機物を微生物が好気的に分解し、自己再生を行なうので、非常に長期に亘って有機物除去機能が持続し、経済性が大幅に改善されることになる。【００４１】
例えば、浄水場で生物活性炭処理が用いられる場合、前段でオゾン処理を行ない、生物活性炭の処理性能を向上させることが多い。しかし、海水中には、７０ｍｇ／Ｌ程度の臭素イオン（Ｂｒ−）が存在するが、このような含臭素イオン水オゾン処理すると、水中に溶解したオゾンは直ちに臭素イオンと反応して、次亜臭素酸（ＨＢｒＯまたはＢｒＯ−）となる。次亜臭素酸も酸化力を有するが、オゾンよりも弱く、溶存有機物の分解性能はオゾンより劣るうえ、条件によっては、発癌性の副生成物、臭素酸（ＨＢｒＯ３またはＢｒＯ  ３−）を生じる可能性があり、臭素イオンを含む海水のオゾン処理は、避けることが望ましい。【００４２】
生物活性炭で有効に作用する微生物としては、特定の単独種の微生物が有効であるということではなく、水処理で多用される活性汚泥処理がそうであるように、細菌類、真菌類、原生動物、後生動物等のいわゆる食物連鎖を構成する異種微生物群が関与している。【００４３】
海水淡水化に適用する場合は、浸透圧耐性、耐Ｎａイオン性を有する、好塩細菌の一種である海水菌（あるいは海洋細菌：代表菌としてはAlteromonas haloplanktesやPseudomonas marina等）を適用することが最適である。これらは極く一部の代表例であって、天然の海水中には、各種の有機物を分解する従属栄養細菌が多数存在するが、生物活性炭処理系には、これらの細菌類から始まってプランクトンに至る微生物群が、食物連鎖を構成して関与してくる。【００４４】
生物活性炭塔（２）の運転は、通常時の流動層の膨脹率（運転流速）が１．０〜１．２（運転流速：０〜１８ｍ／ｈ）の範囲になるような流速で行なう。【００４５】
孔径が、活性炭の粒径よりも小さいストレーナ（１）等を前段に設置することで、生物活性炭塔（２）内には、活性炭より大きな粒子は流入しない。生物活性炭塔（２）は、上向流流動層で運転していることから、粒子の沈降速度と処理水の流速の違いから、微細粒子等は、塔（２）外へ流出する。【００４６】
さらに、通常時の状態から運転流速を変更し、流動層の膨脹率を変化させることで、沈降速度の違いから塔（２）内の粒子等の堆積を防ぐことができる。【００４７】
例えば、１日に１回１時間など、任意の時に、流動層の膨脹率１．２〜１．５、（運転流速：１８〜３０ｍ／ｈ）好ましくは１．３〜１．５（運転流速：２２〜３０ｍ／ｈ）の範囲で運転を行ない、通常運転では、塔（２）内に堆積してしまう微粒子等を流出させることができる。膨脹率増加の運転頻度、運転時間は、取水海水の状態に依存するので、常にこの限りではない。【００４８】
このように、通常時の状態から運転流速を変更し、流動層の膨脹率を変化させることで、沈降速度の違いから生物活性炭塔（２）内の粒子等の堆積を防ぐことができる。【００４９】
生物活性炭塔（２）の高さは、活性炭充填部高さの１．５倍以上であり、１．５倍以上２倍以下倍とするのが、好ましい。【００５０】
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置においては、生物活性炭塔（２）の前流に、生物活性炭塔（２）の活性炭の粒径より小さい目開きのストレーナ、スクリーン、またはフィルターを設置し、生物活性炭塔（２）の運転において膨脹率（運転流速）を変化させることで、生物活性炭塔（２）内に異物等が堆積することを防げ、運転管理が容易になる。また、定期的な逆洗を必要とせず、連続運転が可能になり、逆洗のための機器が不必要となり、また逆洗のための水損失を避けることができ、コストダウンにつながる。【００５１】
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置において、生物活性炭塔（２）の後段に設置する精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を具備する膜濾過器（３）では、原海水由来の濁質の除去を行なう。【００５２】
生物活性炭塔（２）の後段に精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を具備する膜濾過器（３）を設置していることから、生物活性炭塔（２）の運転の際、粒子系濁質の剥離流出等の管理を細かく行なう必要がない。【００５３】
精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）においては、前段で溶解性有機物が除去されていることから、有機物の吸着等による膜の汚れが低減し、膜フアウリングが抑制される。すなわち、生物活性炭と、精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を組み合わせたことで、膜濾過の高フラックスの運転が可能になる。【００５４】
また、膜濾過器（膜濾過装置）（３）への有機物の流入が減少することから、逆洗頻度の減少、また逆洗時の薬品使用量を減らすことができる。特に、有機性の汚れに対応するためのアルカリ薬剤の使用量を減らすことができる。【００５５】
さらに、膜濾過前処理においては、従来多用されている凝集二層濾過のように逆洗後の運転で濁質がリークすることはないから、前処理水質は非常に安定しており、逆浸透膜の前段に保安フィルターを設置する必要もなくなる。【００５６】
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置においては、海水前処理装置の後流で逆浸透膜装置（７）の前流に、紫外線殺菌装置（４）を設置するのが、好ましい。【００５７】
すなわち、紫外線処理の前段に、海水前処理装置の生物活性炭塔（２）および精密濾過膜（ＭＦ）または限外濾過膜（ＵＦ）を設けるので、懸濁物の除去を行なった後の透明度の高い海水を紫外線処理することになり、紫外線の照射効率を向上させることができる。【００５８】
なお、紫外線殺菌装置（４）の種類としては、紫外線を水面から直接照射する照射型、ランプを水中に浸漬して使用する浸漬型、流水を外部から照射する外照式流水型、内部から照射する内照式流水型等から、設置場所や海水の汚染状況により最適なものを採用することができる。紫外線の透過率を上げ、殺菌効果を向上させるために、紫外線殺菌装置（４）は膜濾過器（３）の後段に設置することが理想的である。紫外線の照射は、最も強い殺菌効果が得られる２５０〜２６０ｎｍの範囲で行なうのが好ましいが、この限りではない。【００５９】
紫外線殺菌は、ＤＮＡやＲＮＡを振動で損傷させることにより、消毒効果を発揮すると考えられている。殺菌に必要な紫外線量は対象とする微生物の種類によって大きく変わるが、３０，０００μＷ・ｓｅｃ／ｃｍ２以上を目処にすることで、大部分の細菌類を９９％以上殺菌することが可能である。【００６０】
紫外線量（μＷ・ｓｅｃ／ｃｍ２）は、『紫外線照射強度（μＷ／ｃｍ２）×紫外線照射時間（ｓｅｃ）』の単位である。【００６１】
紫外線の照射による効果には、（イ）微生物の増殖の抑制および死滅、（ロ）易分解性有機物の生成回避による微生物栄養源の低減、（ハ）微生物低減による分泌物の低下など、が挙げられる。【００６２】
ここで、紫外線殺菌単体の効果は、上記（イ）〜（ハ）と同様であるが、本発明においては、紫外線殺菌装置（４）を海水前処理装置の後流に設置することで、除濁した海水へ紫外線照射が行なえ、粒子による照射阻害等が起こらず、効果的に殺菌できる。さらに、紫外線殺菌装置（４）を逆浸透膜装置（７）の前流に設置することで、殺菌された状態での海水を逆浸透膜装置（７）へ供給することができる。従来、塩素殺菌を行なった場合、ポリアミド系の逆浸透膜へ供給する際は、膜劣化を防止するために直前で還元剤を注入し、塩素殺菌の効果を消す必要があり、微生物が再活性することがあった。この課題を改善するためにも、逆浸透膜装置（７）の前流に紫外線殺菌装置（４）を設置することは有効である。【００６３】
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置によれば、前流に生物活性炭塔（２）、後流に精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）を組み合わせた海水前処理装置で処理した海水を逆浸透膜装置（７）に供給するものであるから、生物活性炭の効率の高い溶存有機物除去性と、精密濾過膜（ＭＦ）の完全な懸濁性濁質・細菌除去性の組み合わせで、前処理水水質を逆浸透膜汚損回避に充分なレベルに高めるとともに、生物活性炭によって溶存有機物除去性を低減した海水を精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）に供給することによって、精密濾過膜（ＭＦ）の目詰まりを抑制し、前処理用膜の差圧上昇を抑制しながら、高フラックス運転の維持を可能とするもので、前処理膜および逆浸透膜の洗浄頻度を低減し、逆洗時の薬品使用量も大幅に低減し得るものである。
【実施例１】
【００６４】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００６５】
図１は、本発明の実施の形態を示すフロー図である。同図において、取水ポンプ（Ｐ）により海水（原水）を取水し、供給ポンプを用いて３５０Ｌ／ｈの流量で、ストレーナ等（１）を経て生物活性炭塔（２）に送る。【００６６】
本実施例では、生物活性炭塔（２）に１０〜３２メッシュの粒状活性炭を充填し、ストレーナ（１）の孔径は、５０メッシュ｛生物活性炭塔（２）に充填した活性炭粒径よりも小さいもの｝を使用する。活性炭粒径よりも小さな孔径のストレーナ（１）を生物活性炭塔（２）の前段に設けることによって、活性炭よりも大きな粒子が生物活性炭塔（２）に流入することを防ぎ、散水部の目詰まり、塔内の粒子状濁質の蓄積を防止し、生物活性炭塔（２）の運転管理を容易にする。【００６７】
生物活性炭塔（２）のサイズは、高さ４，６００ｍｍ、内径１５０ｍｍで、活性炭充填量は、約５０Ｌである。ここで、生物活性炭塔（２）の高さを、活性炭充填部高さの１．７倍とした。【００６８】
通常運転時は、膨張率約１．２（塔内流速１８〜２０ｍ／ｈ）で運転を行なう。また、塔内に微粒子が堆積しないように、膨張率が約１．５程度になるように流量を一日に一回程度増加させ、微粒子系濁質を塔外へ流出させる。【００６９】
生物活性炭塔（２）の後段には、膜濾過器（３）を設置していることから、生物活性炭塔（２）からの微粒子や剥離物質の流出等を細かく管理する必要がない。【００７０】
膜濾過器（３）には、孔径０．１μｍのＰＶＤＦ製の精密濾過膜（ＭＦ膜）を使用し、フラックス２．３５ｍ／ｄで運転する。前段の生物活性炭塔（２）で溶解性有機物等の膜濾過阻害物質を除去していることから、膜間差圧の上昇を抑制でき、高フラックスでの安定した運転が可能となる。【００７１】
殺菌は、膜濾過器（３）の後段に設置した紫外線殺菌装置（４）で行なう。前段の膜濾過器（３）で粒子性物質を除去していることから、紫外線の照射効率が上がり、殺菌効果が向上する。本実施例では、１００Ｖ、１９Ｗの低圧水銀ランプを用いており、紫外線照射量は約３０，０００μＷ・ｓｅｃ／ｃｍ２である。【００７２】
これら前処理の後、処理水を高圧ポンプの保安のためのカートリッジフィルター（５）を経て、高圧ポンプ（６）で逆浸透膜装置（７）へ供給する。【００７３】
逆浸透膜装置（７）は、２．５インチサイズのポリアミド系スパイラルモジュールよりなる逆浸透膜１本を用いて、５．５ＭＰａで運転する。【００７４】
このように、逆浸透膜装置（７）への供給水を生物活性炭塔（２）と膜濾過器（３）で処理することで、清澄な供給水を得ることができ、逆浸透膜（７）の差圧上昇を抑制し、長期間安定した運転が可能であった。【００７５】
参考例
本発明による逆浸透膜法海水淡水化装置の前流に設置された生物活性炭塔（２）において、活性炭表面に付着した微生物は、海水のような貧栄養環境中でも安定に増殖し、原水（海水）中の有機物を資化して水を高度に浄化する機能を有している。海水中での生物活性炭の機能が維持されることを確認するために、下記の試験を実施した。【００７６】
海水（原水）を、上向流流動層を具備する生物活性炭塔（２）、および精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（４）において、それぞれ単独で浄化処理する運転を、２５０日間実施した。これによって除去された溶解性有機物の指標である波長２６０ｍｍの紫外線の吸光度、Ｅ２６０の除去率を経時的に測定し、生物活性炭および膜濾過においてそれぞれ得られた結果を、図２にあわせて示した。【００７７】
図２の結果から明らかなように、生物活性炭処理では、溶解性有機物の指標である波長２６０ｍｍの紫外線の吸光度、Ｅ２６０の除去率は、平均で約８０％であるのに対し、膜濾過では、Ｅ２６０の除去率が、平均で約４０％であり、このことから、生物活性炭処理では、膜のフアウリングの原因といえる溶解性有機物の指標である波長２６０ｍｍの紫外線の吸光度、Ｅ２６０の除去が可能であり、膜フアウリングの防止とともに、水質も向上する。
【実施例２】
【００７８】
図１を参照すると、取水ポンプ（Ｐ）により海水（原水）を取水し、供給ポンプを用いて９００Ｌ／ｈの流量で、ストレーナ等（１）を経て生物活性炭塔（２）に送る。【００７９】
本実施例２では、生物活性炭塔（２）に、粒径０．５〜１．７ｍｍの粒状活性炭を充填した内径３００ｍｍ、高さ２８００ｍｍの塔を使用し、生物活性炭（ＢＡＣ）の充填量は、約１３０Ｌとした。生物活性炭塔（２）への通水は上向流で行ない、通常運転時は、塔内流速：線速度（Ｌｖ）１３ｍ／ｈで運転した。生物活性炭塔（２）からの処理水を中間タンク（図示略）に貯留し、精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）への供給水とした。【００８０】
生物活性炭塔（２）の後段には、膜濾過器（３）を設置していることから、生物活性炭塔（２）からの微粒子や剥離物質の流出等を細かく管理する必要がない。【００８１】
膜濾過器（３）の精密濾過膜（ＭＦ）には、孔径０．１μｍの中空糸膜を使用し、平均フラックス２．３５ｍ／ｄで運転を行なった。【００８２】
図３に、本発明の実施例２により得られた生物活性炭（ＢＡＣ）と精密濾過膜（ＭＦ）との組み合わせによる精密濾過膜（ＭＦ）差圧の上昇傾向の変化を示した。【００８３】
一方、比較のために、精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）の単独運転を行なった。精密濾過膜（ＭＦ）の単独運転では、粗ごみを除去した海水を３５０μｍのカートリッジフィルターに通したものを供給した。精密濾過膜（ＭＦ）の平均フラックスは、２．３５ｍ／ｄで運転を行なった。【００８４】
図３に、この比較例において得られた高フラックスでの前処理（ＭＦ膜）の単独運転の場合の精密濾過膜（ＭＦ）差圧の上昇傾向の変化の結果を、あわせて示した。【００８５】
図３から明らかなように、本発明の実施例２では、生物活性炭（ＢＡＣ）と精密濾過膜（ＭＦ）とを組み合わせることで、前段の生物活性炭塔（２）で溶解性有機物等の膜濾過阻害物質を除去していることから、高フラックス運転でも膜間差圧の上昇を抑制することができ、長期間薬品洗浄なしで、安定した運転が可能であった。これに対し、比較例の高フラックスでの精密濾過膜（ＭＦ）を具備する膜濾過器（３）の単独運転では、膜間差圧が短期間で上昇し、薬品洗浄の必要性が短期間で生じた。【００８６】
つぎに、本発明による実施例２では、生物活性炭（ＢＡＣ）と精密濾過膜（ＭＦ）とを組み合わせて前処理した後の処理水を、上記実施例１の場合と同様に、高圧ポンプの保安のためのカートリッジフィルター（５）を経て、高圧ポンプ（６）で逆浸透膜装置（７）へ供給する。【００８７】
逆浸透膜装置（７）は、２．５インチサイズのポリアミド系スパイラルモジュールよりなる逆浸透膜１本を用いて、５．５ＭＰａで運転する。【００８８】
このように、逆浸透膜装置（７）への供給水を生物活性炭塔（２）と膜濾過器（３）で処理することで、清澄な供給水を得ることができ、逆浸透膜（７）の差圧上昇を抑制し、長期間安定した運転が可能であった。
【図１】
2006057249.tif 000002
【図２】
2006057249.tif 000003
【図３】
2006057249.tif 000004
【国際調査報告】
2006057249.tif 000005
2006057249.tif 000006
2006057249.tif 000007
2006057249.tif 000008