JP2002316151A - ミネラル含有水および天然塩の製造方法および製造装置 - Google Patents

ミネラル含有水および天然塩の製造方法および製造装置

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JP2002316151A
JP2002316151A JP2001124042A JP2001124042A JP2002316151A JP 2002316151 A JP2002316151 A JP 2002316151A JP 2001124042 A JP2001124042 A JP 2001124042A JP 2001124042 A JP2001124042 A JP 2001124042A JP 2002316151 A JP2002316151 A JP 2002316151A
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water
reverse osmosis
concentrated water
osmosis membrane
seawater
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Hideaki Matsuyoshi
秀章 松好
Kenjiro Oikawa
健治郎 及川
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】有機物の焦げつきを防止するとともに、効率の
よい天然塩およびミネラル含有水の製造方法および製造
装置を提供する。 【解決手段】海水を取水して逆浸透膜にて淡水と濃縮水
とに分離し、その濃縮水を減圧下で加熱、蒸発して天然
塩を析出し、析出した天然塩を濃縮水(ミネラル含有
水)から分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に深海から取水
した深層海洋水からミネラル含有水や天然塩を製造する
のに好適な方法、装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、海水から飲料水などの淡水を得る
技術が発達し、従来から一般的に行われてきた蒸発法に
かわって逆浸透膜を用いた膜分離法が注目を集めるよう
になった。この膜分離法は、運転に要するエネルギーも
少なくて済み、高品質な淡水を得ることができるため、
様々な分野における利用が期待されている。
【0003】また、膜分離法は、海水から淡水を製造す
る一方で、たとえば、特開平10−150947号公報
に記載されるように、取水した海洋深層水を常温で濃縮
した後、濃縮水を平釜に移して加熱して結晶化させミネ
ラル分の豊富な天然塩を得るにも利用できる。
【0004】しかしながら、特開平10−150947
号公報に記載の工程で濃縮水を得るために膜を用いると
しても、最終的には、その濃縮水を蒸発させるために濃
縮水を平釜で沸点にまで加熱して結晶化させる必要があ
り、時間がかかり面積効率も非常に悪い。さらに、濃縮
水を沸点にまで加熱しようとすると水中の有機物が焦げ
やすく、焦げるのを防ぐためには常時監視人を設ける必
要があり手間もかかる。 また、海洋深層水を焦げつき
を回避するために、常温で、すなわち天日により蒸発さ
せることもできるが、天候の影響が非常に大きく生産効
率が非常に悪い。
【0005】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、有機物の焦
げつきを防止するとともに、効率のよい天然塩およびミ
ネラル含有水の製造方法および製造装置を提供すること
を目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明は、海水を取水する工程と、取水した海水を逆
浸透膜により淡水と濃縮水とに分離する工程と、濃縮水
を減圧下で加熱して蒸発させる工程とを備えているミネ
ラル含有水の製造方法を特徴とするものである。
【0007】また、本発明は、海水を取水する工程と、
取水した海水を逆浸透膜により淡水と濃縮水とに分離す
る工程と、濃縮水を減圧下で加熱、蒸発して天然塩を析
出させる工程と、析出した天然塩を濃縮水から分離する
工程とを備えている天然塩の製造方法を特徴とする。
【0008】さらに、本発明は、海水の取水手段と、逆
浸透膜と、逆浸透膜からの濃縮水を減圧下で加熱して蒸
発させる蒸発釜とを備えているミネラル含有水の製造装
置を特徴とする。
【0009】さらにまた、本発明は、海水の取水手段
と、逆浸透膜と、逆浸透膜からの濃縮水を減圧下で加
熱、蒸発して天然塩を析出させる蒸発釜と、析出した天
然塩を濃縮水から分離する固液分離手段とを備えている
天然塩の製造装置を特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のミネラル含有水の製造装
置は、海水を後段に設けた逆浸透膜の送水するポンプな
どの取水手段と、送水された海水を透過水を濃縮水とに
分離する逆浸透膜を備えた逆浸透膜モジュールと、逆浸
透膜モジュールからの濃縮水を減圧下で加熱して蒸発さ
せる蒸発釜を備えている。また、本発明の天然塩の製造
装置は、同様の海水取水手段と、逆浸透膜と、蒸発釜に
加え、濃縮水を加熱、蒸発させることによって析出する
天然塩を濃縮水すなわちミネラル含有水から分離する固
液分離手段をも備えている。なお、固液分離手段は、ミ
ネラル含有水の製造装置にも設けることが好ましい。
【0011】そして、本発明の装置においては、後段の
逆浸透膜に付着、堆積して性能を低下させる海水中の懸
濁物質やプランクトン、藻類などの微生物を除去するた
め、前処理手段を設けることが好ましい。前処理手段と
しては、懸濁物質や微生物を除去できるものであれば特
に限定するものではないが、たとえば砂ろ過、活性炭ろ
過、ポリッシングろ過、精密膜ろ過(MF)、限外膜ろ
過(UF)等を用いることができ、これらを単独でも組
み合わせても良い。中でも 砂ろ過と限外ろ過を組み合
せると、懸濁物質や微生物を効率よく除去できるので好
ましい。
【0012】この前処理手段は、深度200m以深の海
水(海洋深層水)を用いる場合は、懸濁物質や微生物が
少なく、逆浸透膜に付着堆積して性能を低下させる恐れ
が少ないため、省略することができる。
【0013】また、取水手段としては、上述の前処理を
施した海水あるいは前処理を施していない海洋深層水
を、海水の浸透圧(濃度3.5%の通常の海水の場合は
約2.5MPa)以上で逆浸透膜に供給できるものであ
れ良く、たとえばプランジャーポンプ、遠心ポンプ、多
段遠心ポンプなどを用いることができる。また、操作圧
力は、逆浸透膜の分離効率や耐圧性を考慮すると、5〜
10MPaの範囲が好ましく、より好ましくは5〜7M
Paの範囲である。
【0014】逆浸透膜モジュールとしては、本発明にお
いては特に限定するものではなく、材質が芳香族ポリア
ミド系や三酢酸セルロース系等の膜を用いることがで
き、これをスパイラル型や中空糸膜型等のエレメントに
し、これを圧力容器に複数本収納して用いる。取り扱い
の容易さや分離性能の点では、芳香族ポリアミド系スパ
イラル型エレメントが好ましい。
【0015】また、逆浸透膜モジュールは、1段で処理
する1段法よりも、2段あるいは3段に分割し、前段の
濃縮水を昇圧して後段の逆浸透膜に供給し逆浸透分離す
る、いわゆる濃縮水昇圧多段法を用いることが、消費エ
ネルギーを少なくできる点で好ましい。
【0016】蒸発釜としては、逆浸透膜からの濃縮水を
減圧下で加熱して蒸発させるものであればよく、減圧す
ることにより沸点を引き下げ、有機物が焦げるよりも前
に水分を蒸発させる。
【0017】固液分離手段は、ミネラル含有水中の天然
塩が析出していない場合には不要であるが、天然塩が析
出している場合には、沈殿分離式、遠心分離式、回転ド
ラム式などを単体もしくは組み合わせて用い、析出した
天然塩をミネラル含有水から分離する。
【0018】上述したような装置において、海洋深層水
などの海水からミネラル含有水と天然塩とを製造する。
以下、これらの製造方法を説明する。
【0019】まず、たとえば海洋深層水をプランジャー
ポンプ、遠心ポンプ、多段遠心ポンプなどにより加圧し
て、逆浸透膜モジュールに供給する。このときの圧力
は、海水の浸透圧(通常の海水濃度3.5%の場合は約
2.5MPa)以上であれば良いが、逆浸透膜の分離効
率や耐圧性を考慮すると、5〜10MPaの圧力範囲に
するのが好ましい。より好ましくは5〜7MPaの圧力
範囲である。
【0020】そして、海洋深層水ではなく深度の浅いと
ころから取水した海水を処理に供する場合には、逆浸透
膜に供給する前に、トリハロメタンや懸濁物質やプラン
クトン、藻類などの微生物を除去するために、砂濾過、
活性炭濾過、MF、UFなどで前処理することが好まし
い。
【0021】こうして逆浸透膜モジュールに供給された
海水は、逆浸透膜により濃縮水と淡水とに分離され、濃
縮水が蒸発釜に送水される。このときの濃縮倍率は、後
段の減圧下での加熱工程での効率を考慮すると高ければ
高いほど良いことになるが、実際には逆浸透膜に負荷さ
れる圧力が高濃縮倍率になるほど高くなることや、海水
中の硫酸カルシウム等のスケール成分が濃縮倍率を高く
すると析出し、逆浸透膜に付着して膜性能の低下を引き
起こす危険性があることから、3倍以下の範囲とするの
が好ましい。より好ましくは1.6〜2.6倍の範囲で
ある。そして、1.6倍以上の濃縮倍率を得るために
は、逆浸透膜モジュールの段数を1段で処理する1段法
よりも、2段あるいは3段に分割し、前段の濃縮水を昇
圧して後段の逆浸透膜モジュールに供給し逆浸透分離す
る、いわゆる、濃縮水昇圧多段法を用いるのが消費エネ
ルギーを少なくできる点で好ましい。
【0022】次に、蒸発釜に送水された濃縮水は、減圧
下で加熱される。本発明においては、濃縮水を減圧下で
加熱するように構成するので、濃縮水の沸点を引き下
げ、有機物が焦げるよりも前に水分を蒸発することがで
きる。したがって、有機物の焦げつきを防止でき常時監
視人を設ける必要もない。また、本発明においては、平
釜のように平面に拡げる必要がないので面積効率も大幅
に改善することができ、さらに天候の影響も受けないの
で時間的にも極めて効率がよい。
【0023】このように水分が蒸発することで濃縮水は
さらに濃縮され、ミネラル分の豊富なミネラル含有水が
得られる。そして、さらに濃縮が進むと天然塩が析出す
るので、析出した天然塩を遠心分離機などの固液分離手
段によりミネラル含有水から分離する。
【0024】こうして製造されたミネラル含有水は、豆
腐、飲料などの食品や、化粧品、入浴剤、湿布、歯磨き
粉などの生活用品等に利用することができ、天然塩は、
ミネラル分を豊富かつバランスよく含む、味のよいもの
となる。
【0025】
【本発明の効果】本発明は、濃縮水を減圧下で加熱して
蒸発させるように圧力釜を設けたので、沸点を下げて有
機物の焦げつきを防ぐことができ、結果、ミネラル含有
水や天然塩の純度を高めることができ、効率もよくな
る。また、焦げ付きに心配がないので監視人を常時設け
る必要がない。さらに、低温で蒸発するため面積効率が
非常に高い。
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) // A23L 2/38 A23L 2/38 B A61K 7/00 A61K 7/00 B 7/50 7/50 Fターム(参考) 4B017 LK02 LP02 4B047 LB01 LG02 LG03 LP01 LP05 4C083 AB051 AB271 AB331 CC01 CC25 DD27 EE06 EE42 4D006 GA03 HA01 HA61 JA53A KA02 KA55 KA72 KB11 KB12 KB14 KB15 KB30 MA01 MA03 MC18 MC54 PA03 PB03 PC11 4D034 AA01 BA01 CA12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】海水を取水する工程と、取水した海水を逆
    浸透膜により淡水と濃縮水とに分離する工程と、濃縮水
    を減圧下で加熱して蒸発させる工程とを備えていること
    を特徴とするミネラル含有水の製造方法。
  2. 【請求項2】海水を取水する工程と、取水した海水を逆
    浸透膜により淡水と濃縮水とに分離する工程と、濃縮水
    を減圧下で加熱、蒸発して天然塩を析出させる工程と、
    析出した天然塩を濃縮水から分離する工程とを備えてい
    ることを特徴とする天然塩の製造方法。
  3. 【請求項3】海水の取水手段と、逆浸透膜と、逆浸透膜
    からの濃縮水を減圧下で加熱して蒸発させる蒸発釜とを
    備えていることを特徴とするミネラル含有水の製造装
    置。
  4. 【請求項4】海水の取水手段と、逆浸透膜と、逆浸透膜
    からの濃縮水を減圧下で加熱、蒸発して天然塩を析出さ
    せる蒸発釜と、析出した天然塩を濃縮水から分離する固
    液分離手段とを備えていることを特徴とする天然塩の製
    造装置。
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