JP2002205070A

JP2002205070A - 海洋深層水からのミネラル水製造方法および製造システム

Info

Publication number: JP2002205070A
Application number: JP2001001593A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kondo; 政義近藤; Naoto Uetake; 直人植竹; Kiyomi Funabashi; 清美船橋; Toru Tsubaki; 徹椿
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-01-09
Publication date: 2002-07-23

Abstract

(57)【要約】【課題】逆浸透膜法による濃縮塩水を蒸発処理したナ
トリウム、カリウム等のミネラル分を純水に加える手法
では製造に手間がかかり成分も不安定であった。【解決手段】水深２０００ｍ以上の深海より直接取
水、もしくは水深１００ｍ以上の湧昇流地より取水した
海洋深層水を、セラミックフィルタ１で微生物等をろ過
し電気透析装置２へ送水する。電気透析装置２は多価陽
イオン難透過性交換膜を具備し、海洋深層水中のＮａ^＋
を主とした１価の陽イオンのみを回収し、陰イオン交換
膜でＣｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−を除去して海洋深層水中の酸味
を除去しミネラル水を製造する。タンク４のＮａ^＋濃度
が所定に達したミネラル原水にＲＯ透過水を混合して、
用途（飲料水、化粧水、醸造用、味噌原材料等）に応じ
た海洋深層水の安定したネラル水が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水深２０００ｍ以
上の深海から取水した海洋深層水、および、水深１００
ｍ以上の湧昇流地において取水した海洋深層水から、ミ
ネラル分を豊富に含むミネラル水を製造する方法および
その装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水の淡水化技術は、主として逆浸透膜
法が採用されており、日本国内においても離島や鉄鋼プ
ラント等に多く採用さている。この逆浸透膜（ＲＯ）に
よって処理されたＲＯ透過水は、主に飲料水として使用
されている。

【０００３】逆浸透膜を透過しなかった濃縮塩水は海水
に戻したり、また、飲料水中のミネラル成分補給のた
め、蒸発させて塩化ナトリウムなどを析出させたりし
て、ＲＯ透過水中にミネラル成分として補給している。

【０００４】海洋深層水は深海の水であり、数千年の長
い月日をかけて、一度も大気と接することもなく深海を
巡っており、深海であるため太陽光が十分に届いていな
い。そのため、植物の活動もほとんどなく、細菌類もほ
とんど存在しないため、極めて清浄な海水である。

【０００５】現在の内湾や都市近郊の表層海水は、河川
からの淡水流入や、工業廃水、生活排水の流入等で汚染
が心配されている。しかし、海洋深層水は表層海水とは
異なり、多くのミネラル分を含む栄養価に富んだ海水で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】海水淡水化技術におい
ては逆浸透膜を用いた淡水化処理が一般的である。しか
し逆浸透膜による淡水化処理では、不純物はもとより、
海水中に含まれる人体に有用とされるミネラル成分（微
量金属成分）などが選択されることなくほとんどが透過
しない。

【０００７】一方、逆浸透膜を透過したは逆浸透膜透過
水（ＲＯ透過水ともいう）は純水に近い状態で飲料水と
して得られる。逆浸透膜を透過しなかった排水は濃縮塩
水となり回収される。回収された濃縮塩水の水を蒸発さ
せて塩化ナトリウムなどを析出させている。

【０００８】ミネラル水として必要なミネラル分は、こ
の濃縮塩水や蒸発させて得られた塩化ナトリウムを用い
て、ＲＯ透過水に再び加える作業を行っているが、工法
の簡素化、および安定した成分のミネラル水の提供には
問題がある。（例えば、特開２０００−１０２７８５号
公報参照）

【０００９】また、化粧料の分野では、水深３００ｍ前
後の海水の限外ろ過による濃縮水や減塩水を、化粧料に
配合することを記載した例があるが、これは本発明が範
疇とする海洋深層水には該当せず、また、限外ろ過は海
水中の微生物などを除くものではない。（例えば、特開
２０００−１５９６４４号公報、特開２０００−１５９
６５５号公報参照）。

【００１０】本発明の目的は、電気透析法と逆浸透膜と
の組み合わせによって、少なくとも水深２０００ｍ以上
の海洋深層水から、安定したミネラル水を用途に合わせ
て、容易に製造する技術を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、ミネラル成分が豊富な海洋深層水
を、水深２０００ｍ以上の深海より直接取水、もしくは
湧昇流地で水深１００ｍ以上の水深より取水し、取水し
た海洋深層水はまずセラミックフィルタ等のろ過手段で
微生物等を除去した後、この海洋深層水を多価陽イオン
難透過性交換膜を用いた電気透析法で処理することであ
る。この多価陽イオン難透過性交換膜により、海洋深層
水中のミネラル成分である多価陽イオンを取り除かない
方法である。

【００１２】海洋深層水中に残留させるミネラル成分の
主成分は、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋などであり、回収される
主成分は、Ｎａ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−などである。海
洋深層水中に含まれるこれらの陰イオンを回収すること
により、海洋深層水中の塩分（酸味）が取り除かれる。

【００１３】また、海洋深層水中に含まれるＮａイオン
濃度は、一般的に１００００ｐｐｍ以上であるが、電気
透析法を用いてＮａイオンを回収処理した後の海洋深層
水（ミネラル原水）中のＮａイオン濃度を、１００ｐｐ
ｍ〜５００ｐｐｍ間に調整することによって、ミネラル
原水中のミネラル濃度を調整するようにした。

【００１４】また、電気透析装置において、Ｎａ^＋やＣ
ｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−が回収される回収液室内のＫ^＋濃度
を、海洋深層水中に含まれるＫ^＋濃度の１０倍以上にす
ることによって、回収液室と脱塩室中の海洋深層水のＫ
^＋の濃度差を利用して、Ｋ^＋がＮａ^＋と一緒に回収され
ないようにＫ^＋の移動を防止する。

【００１５】また、海洋深層水より生成したミネラル原
水中のミネラル濃度を調整するために、電気透析法とは
別に、海洋深層水もしくは海水を逆浸透膜に通水し、こ
の逆浸透膜を透過した純水（逆浸透膜透過水）を混ぜ合
わせることによって得られるミネラル水中のミネラル濃
度を調整するようにした。

【００１６】電気透析装置の電解セル内の構成は、両極
に電極板を設け、この電極板の間に陽イオン交換膜、陰
イオン交換膜を交互に設け、電圧を印加することによっ
て海洋深層水の脱塩と塩の濃縮を行なうようにした。こ
れにより、海洋深層水中から不要な成分を分離回収でき
る。陽イオン交換膜には多価陽イオンを透過しない多価
陽イオン難透過性交換膜を適宜使用するようにした。

【００１７】海洋深層水は電気透析装置内の電解セル内
のイオン交換膜とイオン交換膜とに挟まれた脱塩室に通
水される。脱塩室は陽極側に陰イオン交換膜、陰極側に
多価陽イオン難透過性交換膜が設置されている。ここ
で、電解セルに電圧をかけることによって電流が流れ、
海洋深層水中のイオンが移動する。

【００１８】すなわち、陰イオン（Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−
等）は陽極側へ移動し、陽極側の陰イオン交換膜を透過
する。一方、陽イオンは陰極側に移動して陰極側の多価
陽イオン難透過性交換膜によって、多価の陽イオンは脱
塩室内（海洋深層水中）に残り、１価の陽イオン（Ｎａ
^＋が主体）のみが選択的に透過し、脱塩処理を行う。

【００１９】また、電気透析装置の電解セル内の脱塩室
内を循環している処理中の海洋深層水中のＮａイオン濃
度や、処理の済んだミネラル原水中のミネラル濃度を調
整するために、逆浸透膜透過水を混ぜ合わせミネラル水
中のＮａイオン濃度など、任意の位置でリアルタイムに
Ｎａイオン濃度を測定するようにした。

【００２０】また、陽極側の極液室は、少なくとも２以
上の陽イオン交換膜を使用し、陽イオン交換膜で仕切ら
れた極液室が２室以上の構造とした。これにより、陽極
側へのＣｌ⁻の移動を漸減させ、陽極での塩素ガスの発
生を防止する。

【００２１】また、電気透析装置は正負電圧を逆転して
印加可能とし、陰極側極板上の析出物を除去できるよう
にした。さらに、電解セル部分で発生するジュール熱に
よる温度上昇からイオン交換膜を保護するために、海水
もしくは逆浸透膜で排出される排水（濃縮塩水）などを
冷却水として電解セルの熱交換器内を循環させるように
した。

【００２２】また、Ｋイオン濃度を人為的に高めたのと
同様、リン酸イオン、ケイ酸イオン、硝酸イオン濃度な
どを海洋深層水中に含まれる濃度より１０倍以上にする
ことによって、海洋深層水中に含まれる栄養塩と呼ばれ
る成分の移動を少なくするものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】「実施例１」本発明になる海洋深
層水からのミネラル水製造システムの基本的な例を、実
施例１として図１を参照して説明する。本発明における
海洋深層水は、水深２０００ｍ以上の深海より直接取
水、もしくは湧昇流地で水深１００ｍ以上の水深より取
水した海水を対象とする。

【００２４】取水した海洋深層水は、前処理としてセラ
ミックフィルタ１でろ過され、海洋深層水中の微生物等
を除去する。セラミックフィルタ１でろ過された海洋深
層水は、ろ過水送水ライン１２を通り、本発明の特徴で
ある多価陽イオン難透過性交換膜を具備した電気透析装
置２へ送水される。電気透析装置２には、電圧を印加で
きるように、陽極側電極１３、陰極側電極１４がそれぞ
れ設置されている。

【００２５】電気透析装置２で処理される海洋深層水
は、ミネラル水回収タンク（脱塩タンク）４と電気透析
装置２との間を循環し、ミネラル回収タンク４内のＮａ
イオン濃度を、Ｎａ濃度測定器５によって、常時測定し
ている。Ｎａイオン濃度が所定の濃度に達したら、ミネ
ラル水回収タンク４内のミネラル原水は、ミネラル水送
水ライン７に送水される。

【００２６】一方、純水製造用の逆浸透膜モジュール３
の系には、淡水化用の海水が送水されるが、場合によっ
ては、海洋深層水送水ライン６より逆浸透膜モジュール
３へ送水することもできる。

【００２７】逆浸透膜モジュール３を透過したＲＯ透過
水は、逆浸透膜透過水ライン８から送水量調整バルブ１
０を介して流量調整して、ミネラル水送水ライン７中の
ミネラル水と混合することにより、海洋深層水からのミ
ネラル水が所定のミネラル濃度になるように濃度調整す
る。

【００２８】その後、濃度調整済みミネラル水は、通水
ライン１１より所定のミネラル成分濃度になったミネラ
ル水として、市場に提供されることとなる。なお、逆浸
透膜モジュール３を透過しなかった濃縮塩水は、逆浸透
膜排水ライン９より海水へ放流する。

【００２９】「実施例２」本発明を、実施例２により、
図２を参照してさらに詳述する。ミネラル水を製造する
ための海洋深層水は、海洋深層水取水ポンプ２２で水深
２０００ｍ以上の深海、もしくは水深１００ｍ以上の湧
昇流地より取水し、前処理工程としてのセラミックフィ
ルタ１へ送水される。

【００３０】送水の際、セラミックフィルタ１の前、も
しくは後ろに、海洋深層水を一旦貯留するタンクを設け
てもよい。このセラミックフィルタ１において、海洋深
層水中の微生物等を除去する。微生物が除去された海洋
深層水は、ろ過水送水ライン１２を介してミネラル水を
製造する電気透析装置２へ送水される。

【００３１】この電気透析装置２には、本実施形態の特
徴である、１価陽イオン選択透過膜あるいは多価陽イオ
ン難透過性交換膜２６を具備し、両端には、陽極側電極
１３、陰極側電極１４が設置されている。この両電極に
直流安定化電源１５より電圧を印加することにより、電
流が流れ、海洋深層水中のイオンの分離・回収によって
ミネラル水を製造するものである。

【００３２】海洋深層中のＮａイオン濃度を測定するた
めに、ミネラル水回収タンク４内にＮａ濃度測定器５が
設置されており、ミネラル水回収タンク４内のＮａイオ
ン濃度が、所定の値（１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ）に
なった場合、ミネラル水送水ライン７よりミネラル水タ
ンク１６へ送水される。

【００３３】ミネラル水中のミネラル濃度や、ｐＨを調
整するために、海水を淡水化用海水取水ポンプ２３を用
いて取水する。もしくは、海洋深層水の取水量に余裕が
ある場合は、海洋深層水取水ポンプ２２より海洋深層水
送水ライン６を介して取水する。

【００３４】取水された海水（海洋深層水含む）は、逆
浸透膜モジュール３に送水され、この逆浸透膜モジュー
ル３を透過した純水は、逆浸透膜透過水ライン８を介
し、送水量調整バルブ１０によって、ミネラル水タンク
１６内のミネラル水濃度を目的濃度に調整できるように
ミネラル水タンク１６への送水量を調整する。

【００３５】ミネラル水タンク１６にもＮａ濃度測定器
５が設置されており、Ｎａイオン濃度が目的濃度に達し
た時点で、濃度調整済みミネラル水送水ライン１１を介
して、市販用ミネラル水として利用されるものである。
逆浸透膜モジュール３を透過しなかった濃縮塩水は、逆
浸透膜排水ライン９より海水へ戻される。

【００３６】図３を参照して、電気透析装置２の構成を
説明する。電気透析装置２の膜構成の基本は、両電極間
において、陽極側電極に最も隣接する陽イオン交換膜を
除き、多価陽イオン難透過性交換膜２６と、陰イオン交
換膜２９とが、交互に設置されている。

【００３７】セラミックフィルタ１で微生物を除去され
た海洋深層水は、まず、ミネラル水回収タンク（脱塩タ
ンク）４に送水され、海洋深層水（脱塩水）循環ポンプ
２５で電気透析装置２へ送水される。一方、電気透析に
よって、海洋深層水中の不要な物質は、回収液（濃縮）
タンク２７に回収液（濃縮）循環ポンプ２７によって回
収される。

【００３８】電気透析装置２の陽極側極液室には、極液
タンク２１内の電解質を含む溶液が極液循環ポンプ２４
を介して循環している。電気透析装置２の陽極側極液室
を２室にしているのは、海洋深層水中のＣｌイオンの一
部が、多価陽イオン難透過性交換膜２６を透過して、陽
極側電極１３表面で塩素ガスになって発生するのを抑制
するためである。

【００３９】図４を用いて、電気透析時における海洋深
層水中のイオンの移動を説明する。海洋深層水は陽極側
に陰イオン交換膜２９、陰極側に多価陽イオン難透過性
交換膜２６を設置した脱塩室に通水される。

【００４０】電圧をかけることによって、海洋深層水中
のＣｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−は陽極側へ移動し、陽極側に設置
されている陰イオン交換膜２９を透過する。同じくＮａ
^＋等の多価以外の陽イオンは陰極側へ移動し、陰極側に
設置されている多価陽イオン難透過性交換膜２９を透過
する。多価の陽イオンは透過しないで海洋深層水中に残
る。これにより海洋深層水の脱塩が可能となる。

【００４１】一方、回収液は、海洋深層水とは逆に、陽
極側に多価陽イオン難透過性交換膜２６、陰極側に陰イ
オン交換膜２９が設置されている回収液室に通水され、
海洋深層水が通水されている脱塩室から、Ｎａ^＋、Ｃｌ
⁻、ＳＯ_４ ^２−が移動して塩が濃縮される。このよう
に、種類の異なる膜を交互に積層することにより、脱塩
および濃縮が可能となる。

【００４２】「実施例３」本発明の実施例３を、図５を
用いて説明する。これは図２に示した実施例２の変形で
ある。すなわち、実施例２がバッチ処理であったのに対
して、実施例３は連続処理である。

【００４３】ミネラル水を製造するための海洋深層水
は、海洋深層水取水ポンプ２２で水深２０００ｍ以上の
深海、もしくは水深１００ｍ以上の湧昇流地より取水
し、前処理として、セラミックフィルタ１へ送水され
る。

【００４４】送水の際、セラミックフィルタ１の前段も
しくは後段に、海洋深層水を一旦貯留するタンクを設け
てもよい。セラミックフィルタ１を透過した海洋深層水
は、電気透析装置２へ送水される。送水された海洋深層
水はミネラル水連続回収タンク３０へ送水される。

【００４５】図６を用いて処理方法について説明する。
電気透析装置送水ライン３２に、配管を直接接続する
（ただし密閉型ではない）。これは、処理のされていな
い海洋深層水を直接電気透析装置２へ送水するものであ
る。これによって、電気透析装置２へ送水される海洋深
層水の主体は処理されていないため、Ｎａ^＋、Ｃｌ⁻、
ＳＯ_４ ^２−が十分な濃度であることから、電気透析時の
処理効率が上がる。

【００４６】配管を接続しないでミネラル水連続回収タ
ンク３０中に入れただけでは、処理の済んだ海洋深層水
と混ざり合ってしまい、Ｎａ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−濃
度が低下し、処理効率が低下する。ミネラル水連続回収
タンク３０には、タンク上部より仕切り板３３とタンク
下部より仕切り板３４が設置されている。

【００４７】この仕切り板３３はミネラル水連続回収タ
ンク３０内の波消しの役目があり、電気透析装置２から
戻ってくる処理された海洋深層水によって、タンク内に
は波が発生するが、この仕切り板３３によって波が消さ
れる。仕切り板３３は複数枚用いてもよい。

【００４８】仕切り板３４は、処理が終わったミネラル
水を、海洋深層水送水量調整バルブ３１によって送水さ
れる量と同じ量を、この仕切り板３４をオーバーフロー
してミネラル水送水ライン７へ送ることができる。

【００４９】この後の工程は実施例２と同じである。す
なわち、電気透析装置２の電流を一定にしたと仮定した
場合、ミネラル水連続回収タンク３０への送水量を変え
ることによって、得られるミネラル原水のＮａイオン濃
度、ミネラル濃度を調整できる。

【００５０】具体的には、電流を一定とした場合、送水
量が多くなれば、得られるミネラル原水のＮａイオン濃
度、ミネラル濃度は高く、逆に送水量が少なければ、ミ
ネラル原水のＮａイオン濃度、ミネラル濃度は低くな
る。

【００５１】「実施例４」本発明の実施例４を図７を用
いて説明する。本例も図２に示した実施例２の変形であ
る。これは電気透析装置を２機以上用いて処理する方法
である。電気透析装置２までの海洋深層水の送水工程は
実施例２と同様である。

【００５２】電気透析装置２で処理された海洋深層水
を、第２電気透析装置送水ポンプ４５を用い、第２電気
透析装置送水ライン４１を介して第２の電気透析装置４
２へ送水する。第２電気透析装置４２での処理方法は、
実施例２と同様に、第２電気透析装置４２で海洋深層水
を処理するものである。

【００５３】具体的には電気透析装置２でＮａイオンな
ど不要な成分濃度をあらかじめ回収液（濃縮）タンク２
７で回収し、不要成分の濃度が低下した海洋深層水を第
２電気透析装置４２で処理し、ミネラル原水を作るもの
である。第２電気透析装置４２で回収されたＮａイオン
などの成分は、第２電気透析装置回収タンク４３にて回
収する。

【００５４】第２電気透析装置４２で処理され、生成し
たミネラル原水は、第２電気透析装置ミネラル水回収タ
ンク４４内のＮａ濃度測定器５によって、Ｎａイオン濃
度が所定の濃度になった時点でミネラル水送水ライン７
へ送水され、以降、実施例２と同様の処理を行う。

【００５５】本実施例は、２機の電気透析装置２、４２
を直列に接続していることから、実施例２以上の大容量
の処理に好適なものである。図７では、２機の電気透析
装置を配置してあるが、２機以上についても同様であ
る。

【００５６】「実施例５」本発明の実施例５を、図８を
用いて説明する。本例は実施例３の変形で、図２および
図５に示したものの変形であり、電気透析装置を２機以
上用いて連続的に処理する方法である。

【００５７】電気透析装置２までの海洋深層水の送水工
程は実施例２と同様である。本例は、海洋深層水送水量
調整バルブ３１によって、得られるミネラル水量を連続
的に調整するものである。

【００５８】電気透析装置２で処理されている海洋深層
水は、ミネラル水連続回収第１タンク５０と電気透析装
置２間で循環しているが、海洋深層水送水量調整バルブ
３１から送水される海洋深層水によって、ミネラル水連
続回収第１タンク５０内の処理済みの海洋深層水はオー
バーフローする。

【００５９】オーバーフローした海洋深層水は第２電気
透析装置送水ポンプ４５によって、第２電気透析装置送
水ライン４１を通り、連続処理用電気透析装置５１へ送
水される。ここで前段の電気透析装置２で処理できなか
った海洋深層水をさらに処理するもので、処理方法は実
施例３と同様である。

【００６０】海洋深層水は、ミネラル水回収タンク４と
連続処理用電気透析装置５１との間を循環するが、海洋
深層水送水量調整バルブ３１によって送水された量だ
け、ミネラル回収タンク４をオーバーフローし、ミネラ
ル水送水ライン７へ送水される。以降の処理は実施例３
と同様である。

【００６１】「実施例６」本発明の実施例６を、図９お
よび図１０を用いて説明する。図９は、実施例２で述べ
たものと同様であり重複説明は避けるが、回収液（濃
縮）タンク２７内の溶液成分について工夫したものであ
る。

【００６２】すなわち、回収液（濃縮）タンク２７内の
溶液は、通常、電解質（海水含む）を入れて電流を流れ
やすくしているが、これとは別に、もしくは電解質とし
て、図１０に示すように、人工的にＫ化合物を加えて、
回収液中のＫイオン濃度を高めに設定したものである。

【００６３】回収液側のＫイオン濃度を、海洋深層水に
含まれるＫイオン濃度より１０倍以上に設定しておく
と、イオン交換膜表面において、Ｋイオンの濃度差によ
りＫイオンの移動量が低下する。具体的には、回収液側
のＫイオン濃度を海洋深層水に含まれるＫイオン濃度の
１０倍以上に設定すると、Ｎａイオンは回収されてもＫ
イオンは海洋深層水中に残る。本例はこれを利用したも
のである。

【００６４】「実施例７」本発明の実施例７を、図１１
を用いて説明する。本例は、図２に示した実施例２の変
形である。海洋深層水から電気透析装置２への送水およ
び処理方法は同様であるが、本例では、実施例２で述べ
た逆浸透膜モジュールで処理した純水との混合を行わな
い。

【００６５】すなわち、電気透析装置２のみの処理で、
ミネラル水を直接製造するものである。ここでは、ミネ
ラル水回収タンク４内のＮａ濃度測定器５が目的の濃度
になった時点で、濃度調整済みミネラル水送水ライン１
１へ送水し、市販用として処理される。本例によれば、
海洋深層水から、きわめて容易にミネラル水を得られ
る。

【００６６】「実施例８」本発明の実施例８を表を用い
て説明する。これは、海洋深層水より電気透析装置を用
いてミネラル水を製造した結果である。実験装置は実施
例２の図２に示すものと同様であり、脱塩室と回収室は
それぞれ１室ずつである。

【００６７】表１に示す通り、海水中のＮａ^＋を５００
ｐｐｍまで低減させた場合でも、海水中には、Ｋ^＋が６
０ｐｐｍ、Ｍｇ^２＋が８００ｐｐｍ、Ｃａ^２＋が４００
ｐｐｍ残存していることが分かる。これより得られたミ
ネラル原水を用途に応じて薄めることによって、用途に
あったミネラル水を提供することができる。

【００６８】

【表１】「実施例９」本発明の実施例９を、図１２を用いて説明
する。これは、海洋深層水より電気透析装置を用いて海
水中のイオンの残存率を示したものである。実験装置は
実施例２の図２に示すものと同様であり、脱塩室と回収
室はそれぞれ５室ずつと実際の電気透析同様、積層型で
実施した。

【００６９】図１２に示すとおり、海水中のＮａ^＋に比
べて、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋の残存率が高い。これは多価
陽イオン難透過性交換膜を使用しているためで、１価の
Ｎａ ^＋の方が選択的に透過し、多価の陽イオンの方は透
過量が少ないことを示している。

【００７０】しかし、海水中に残っているＮａ^＋を９９
％以上回収してしまうと、図１２に示すように、多価の
陽イオンも同様に９９％以上回収されることが分かっ
た。したがって、本例は、矢印で示す範囲を制御範囲と
することにより、海水中すなわち海洋深層水中に残存す
るミネラル濃度を制御するようにしたものである。

【００７１】

【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、少なく
とも水深２０００ｍ以上の海洋深層水から、安定したミ
ネラル水を、用途に合わせたミネラル濃度で、低コスト
の設備によって提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の海洋深層水からのミネラル
水製造システムの基本構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例２の海洋深層水からのミネラル
水製造システムの構成を示す図である。

【図３】図２の電気透析装置の構成を示す図である。

【図４】図３の電気透析装置において、透析時における
海洋深層水中のイオンの移動を説明するための図であ
る。

【図５】本発明の実施例３の海洋深層水からのミネラル
水製造システムの構成を示す図である。

【図６】図５のミネラル水製造システムのミネラル回収
タンクの構造を示す図である。

【図７】本発明の実施例４の海洋深層水からのミネラル
水製造システムの構成（電気透析装置の２段構成）を示
す図である。

【図８】本発明の実施例５の海洋深層水からのミネラル
水製造システムの構成（電気透析装置の２段構成および
連続処理構成）を示す図である。

【図９】本発明の実施例６の海洋深層水からのミネラル
水製造方法における電気透析装置の構造を示す図であ
る。

【図１０】図９の電気透析装置において、透析時におけ
る海洋深層水中のイオンの移動を説明するための図であ
る。

【図１１】本発明の実施例７の海洋深層水からのミネラ
ル水製造システムの構成を示す図である。

【図１２】本発明の実施例９の海水からのミネラル水製
造実験結果を説明するための図である。

【符号の説明】

１セラミックフィルタ２電気透析装置３逆浸透膜モジュール４ミネラル水回収タンク（脱塩タンク）５Ｎａ濃度測定器６海洋深層水送水ライン７ミネラル水送水ライン８逆浸透膜透過水ライン９逆浸透膜排水ライン１０送水量調整バルブ１１濃度調整済みミネラル水送水ライン１２ろ過水送水ライン１３陽極側電極１４陰極側電極１５直流安定化電源１６ミネラル水タンク２１極液タンク２２海洋深層水取水ポンプ２３淡水化用海水取水ポンプ２４極液循環ポンプ２５海洋深層水（脱塩水）循環ポンプ２６多価陽イオン難透過性交換膜２７回収液（濃縮）タンク２８回収液（濃縮）循環ポンプ２９陰イオン交換膜３０ミネラル水連続回収タンク３１海洋深層水送水量調整バルブ３２電気透析装置送水ライン３３、３４仕切板４１第２電気透析装置送水ライン４２第２電気透析装置４３第２電気透析装置回収タンク４４第２電気透析装置ミネラル水回収タンク４５第２電気透析装置送水ポンプ５０ミネラル水連続回収タンク５１連続処理用電気透析装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 61/14 ５００Ｃ０２Ｆ 1/42 Ｂ 61/44 ５００ 1/46 １０３Ｃ０２Ｆ 1/42 Ａ２３Ｌ 2/00 Ｖ (72)発明者植竹直人茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者船橋清美茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者椿徹茨城県日立市幸町三丁目２番２号株式会社日立エンジニアリングサービス内Ｆターム(参考） 4B017 LC03 LK02 LP01 LP08 4C083 AA161 AB051 CC01 CC38 DD23 4D006 GA03 GA07 GA17 JA41Z KA01 KA52 KB14 MA11 MA13 MA14 MB06 MC03 PA01 PB03 PC12 4D025 AA03 AB07 AB14 AB19 BA27 BB01 DA06 DA10 4D061 DA04 DB07 EA09 EB01 EB04 EB13 FA08 FA09 FA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】海洋深層水をろ過した後、多価陽イオン
難透過性イオン交換手段により多価陽イオンを残留させ
るとともに、陰イオン交換手段により陰イオンを回収し
てミネラル水を製造することを特徴とする海洋深層水か
らのミネラル水製造方法。
【請求項２】水深２０００ｍ以上の深海、もしくは水
深１００ｍ以上の湧昇流地から採取した海洋深層水を、
セラミックフィルタで微生物を除去した後、多価陽イオ
ン難透過性イオン交換膜を用いた電気透析法により、ミ
ネラル成分である多価陽イオンを含むミネラル水を製造
することを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製造
方法。
【請求項３】請求項１または２に記載のミネラル水製
造方法において、前記海洋深層水中に含まれる陰イオン
を、陰イオン交換膜により回収することを特徴とする海
洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項４】請求項１、２または３に記載のミネラル
水製造方法において、前記ミネラル水中のミネラル成分
は、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋を主成分とし、その他海洋深層
水中に含まれる多価の陽イオンを含むことを特徴とする
海洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項５】請求項１〜４のうちいずれか１項に記載
のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水から回
収される主成分としては、Ｎａ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−
であることを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製
造方法。
【請求項６】請求項１〜５のうちいずれか１項に記載
のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水は、電
気透析法によるＮａイオン回収処理後のＮａイオン濃度
が、１００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍであることを特徴とす
る海洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項７】請求項１〜６のうちいずれか１項に記載
のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水を処理
する電気透析装置のＮａ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−を回収
するセルに、海洋深層水に含まれているＫ^＋濃度の１０
倍以上の濃度のＫ^＋を予め溶解させた回収液を循環させ
ることを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製造方
法。
【請求項８】請求項１〜７のうちいずれか１項に記載
のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水を電気
透析して生成されたミネラル水に、海洋深層水もしくは
海水を逆浸透膜に通して得られた逆浸透膜透過水を混入
することによって、ミネラル水中のミネラル濃度を調整
することを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製造
方法。
【請求項９】請求項１〜８のうちいずれか１項に記載
のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水を電気
透析して生成されたミネラル水に、前記電気透析により
回収されたＮａ^＋を含む回収液やかん水を逆浸透膜に通
して得られる逆浸透膜透過水を混入することによって、
ミネラル水中のミネラル濃度を調整することを特徴とす
る海洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項１０】請求項１〜９のうちいずれか１項に記
載のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水から
得られたミネラル水を、ミネラル濃度を調整することに
より、飲料用もしくは醸造用として用いることを特徴と
する海洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のうちいずれか１項に
記載のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水か
ら得られたミネラル水を、ミネラル濃度を調整すること
により、化粧用もしくは洗髪剤用として用いることを特
徴とする海洋深層水からのミネラル水製造方法。
【請求項１２】請求項１〜１１のうちいずれか1項に
記載のミネラル水製造方法において、前記海洋深層水を
処理する電気透析装置の電解セル部分で発生するジュー
ル熱による温度上昇を防ぐために、海水もしくは逆浸透
膜で排出される排水を冷却水として前記電解セルへ循環
させることを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製
造方法。
【請求項１３】請求項１〜１２のうちいずれか１項に
記載のミネラル水製造方法によって、海洋深層水からミ
ネラル水を製造することを特徴とする海洋深層水からの
ミネラル水製造システム。
【請求項１４】水深２０００ｍ以上の深海、もしくは
水深１００ｍ以上の湧昇流地から採取した海洋深層水を
ろ過するろ過手段と、前記ろ過手段によりろ過された海
洋深層水中の、多価陽イオンを残留させる多価陽イオン
残留手段と、陰イオンを回収する陰イオン回収手段とを
備えたことを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製
造システム。
【請求項１５】請求項１３または１４に記載のミネラ
ル水製造システムにおいて、前記海洋深層水を、セラミ
ックフィルタと電気透析法と逆浸透膜とを組み合わせた
海洋深層水処理手段により処理することによって、ミネ
ラル成分を含むミネラル水を製造することを特徴とする
海洋深層水からのミネラル水製造システム。
【請求項１６】請求項１３、１４または１５に記載の
ミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深層水を処
理する電気透析装置は、一端に陽極を、他端に陰極を有
し、これら両端の電極間に、前記陽極側から、陽イオン
交換膜と陰イオン交換膜とが交互に複数設置され、前記
電極間に電圧を印加することにより、これらのイオン交
換膜の間に流入した海洋深層水から、陽イオンおよび陰
イオンを分離回収してミネラル水を製造することを特徴
とする海洋深層水からのミネラル水製造システム。
【請求項１７】請求項１３〜１６のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置の有するイオン交換膜は、
少なくとも陽極に隣接する陽イオン交換膜が、多価陽イ
オン難透過性交換膜であることを特徴とする海洋深層水
からのミネラル水製造システム。
【請求項１８】請求項１３〜１７のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置の有する陽イオン交換膜
は、多価陽イオン難透過性交換膜であることを特徴とす
る海洋深層水からのミネラル水製造システム。
【請求項１９】請求項１３〜１８のうちいずれか1項に
記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深層
水を処理する電気透析装置は、陽極側の陰イオン交換膜
と陰極側の多価陽イオン難透過性交換膜との間が脱塩室
に構成され、前記陽極および陰極間に電圧を印加するこ
とによって、前記脱塩室の海洋深層水中の陰イオンは陽
極側へ移動して陰イオン交換膜を透過し、陽イオンは陰
極側に移動して多価陽イオン以外の陽イオンが選択的に
多価陽イオン難透過性交換膜を透過し、多価陽イオンは
脱塩室に残留することを特徴とする海洋深層水からのミ
ネラル水製造システム。
【請求項２０】請求項１３〜１９のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置が備える脱塩室に、もしく
は、前記電気透析装置の処理済海洋深層水の出口に、も
しくは、前記電気透析装置で処理した海洋深層水の貯留
タンクに、海洋深層水中のＮａイオン濃度をリアルタイ
ムで測定するＮａイオン濃度測定手段を備えたことを特
徴とする海洋深層水からのミネラル水製造システム。
【請求項２１】請求項１３〜２０のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置は、陽極側に少なくとも２
以上の陽イオン交換膜を有し、これらの陽イオン交換膜
で仕切られた極液室を、少なくとも２室以上備えた構造
であることを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製
造システム。
【請求項２２】請求項１３〜２１のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を電気透析装置によって処理したミネラル原水と、
海洋深層水もしくは海水もしくはかん水を逆浸透膜を透
過させた逆浸透膜透過水とを混ぜ合わせてミネラル水を
生成し、前記ミネラル水中のＮａイオン濃度をリアルタ
イムで測定するＮａイオン濃度測定手段を備えたことを
特徴とする海洋深層水からのミネラル水製造システム。
【請求項２３】請求項１３〜２２のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置は、陽極と陰極とに印加す
る電圧の正負が逆転可能であり、陰極側表面に析出した
物質が除去可能であることを特徴とする海洋深層水から
のミネラル水製造システム。
【請求項２４】請求項１３〜２３のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置は、陽極側の多価陽イオン
難透過性交換膜と陰極側の陰イオン交換膜との間が回収
液室に構成され、前記回収液室内のＫイオン濃度を海洋
深層水に含まれるＫイオン濃度より人工的に１０倍以上
高く設定することによって、前記回収液室からのＫイオ
ンの移動を少なくすることを特徴とする海洋深層水から
のミネラル水製造システム。
【請求項２５】請求項１３〜２４のうちいずれか1項
に記載のミネラル水製造システムにおいて、前記海洋深
層水を処理する電気透析装置は、陽極側の多価陽イオン
難透過性交換膜と陰極側の陰イオン交換膜との間が回収
液室に構成され、前記回収液室内のリン酸イオン、ケイ
酸イオン、または硝酸イオンの濃度を海洋深層水に含ま
れる濃度より１０倍以上高く設定することによって、前
記回収液室からのこれらのイオンの移動を少なくするこ
とを特徴とする海洋深層水からのミネラル水製造システ
ム。