JP2008055317A - 逆浸透膜による海水淡水化設備および淡水化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来、２段の逆浸透膜処理において２段目の逆浸透膜の濃縮水が１段目の供給水に戻される処理方法では２段目の逆浸透膜の濃縮水の濃度が高い場合は１段目の供給水の濃度が高くなり、結果として２段目の逆浸透膜の透過水の濃度が高くなる場合があり、また、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水について吸着樹脂で処理する方法では、ホウ素の濃度自体が低いため、吸着樹脂量当たりのホウ素吸着容量が小さく、効率が低く、また、処理水に吸着樹脂から溶出した不純物が混入し、飲料水用には適さない場合があり、その除去用に活性炭の設置が必要になるなどの問題がある。
【解決手段】
逆浸透膜で処理した透過水を再度、逆浸透膜で処理する２段での膜処理方法において、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を吸着樹脂塔で処理し、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送するシステムとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、海水の逆浸透膜での淡水化処理に関する発明である。特に本発明は、逆浸透膜では他の無機塩と比較して除去しにくいホウ素の除去率を向上させる場合に有効である。

逆浸透法は、海水及びかん水の淡水化、半導体工業及び医薬品工業用の純水、超純水の製造、都市排水処理等の幅広い分野で利用されている。蒸発法、電気透析法と比較して省エネルギーの点で有利であり、広く普及が進んでいる。特に、中空糸型逆浸透膜は、単位容積当たりの膜面積を大きくできるため、膜分離操作に適した形状であり、例えば、逆浸透膜による海水淡水化分野では広く用いられている。

逆浸透法で処理された水は飲料水にも使用されているが、安全意識の高まりともに、水質基準の遵守が求められている。そのため、逆浸透膜の透過水を一旦集めて、再度逆浸透膜で処理する２段法が検討されている。例えば、逆浸透膜による海水淡水化においては、透過水のホウ素濃度が水質基準を満たさず、２段法が適用される場合がある。

従来、１段目の逆浸透膜処理された透過水の全量または一部が２段目の逆浸透膜で処理され、２段目の逆浸透膜の濃縮水が１段目の供給水に戻される処理方法が開示されている。（特許文献１参照）。２段法により透過水の水質を向上させることと、２段システム全体の回収率を高くするためである。しかしながら、この方法では、２段目の逆浸透膜の濃縮水の濃度が高い場合は１段目の供給水の濃度が高くなり、結果として２段目の逆浸透膜の透過水の濃度が高くなる場合があり好ましくない。特に、海水淡水化の場合に、ホウ素の除去性能を向上させるために、２段目の逆浸透膜モジュールの供給水にアルカリを添加することで、例えばｐＨを８．５以上に設定し、２段目の逆浸透膜モジュールのホウ素除去性能を向上させた場合などは、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水中のホウ素は濃縮され、回収率によっても異なるが、原水のホウ素濃度より高くなる場合がある。
米国特許第４５７４０４９号明細書（第３欄３４行〜第４欄４行、図１）

また、海水淡水化でのホウ素除去を目的として、１段目の逆浸透膜モジュールの濃縮側の逆浸透膜エレメントの透過水のみを２段目の逆浸透膜モジュールへ供給する２段法が開示されている。（非特許文献１参照）。しかしながら、１段目の逆浸透膜モジュールからの透過水で供給側透過水と濃縮側透過水の取り出し部は区分されているものの、逆浸透膜モジュール内部での区分が明確ではなく、供給側透過水と濃縮側透過水の濃度は制御ができず、２段目への供給水を制御するのが困難であるという問題がある。
ニューメンブレンテクノロジーシンポジウム２００２予稿集（第６−１−１頁〜第６−１−１０頁）

一方、１段目の逆浸透膜処理された透過水の全量または一部が２段目の逆浸透膜で処理され、２段目の逆浸透膜の濃縮水が１段目の供給水に戻される処理方法において、さらに、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水について選択的にイオンを吸着するキレート樹脂等の吸着樹脂で処理する方法では、例えば、海水淡水化において吸着樹脂でホウ素を除去する場合があるが、ホウ素の濃度自体が低いため、吸着樹脂量当たりのホウ素吸着量が小さく、効率が低い。また、処理水に吸着樹脂から溶出した不純物が混入し、飲料水用には適さない場合があり、その除去用に活性炭の設置が必要になるなどの問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、逆浸透膜での２段処理であって、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を１段目の供給水に返送するシステムにおいて、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を吸着樹脂で処理することにより、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水の溶質濃度の上昇を抑制、結果として、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水の濃度を低減し、かつ、吸着樹脂による透過水の汚染を防止する、効率的な処理が可能な処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を克服すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。すなわち、本願発明は下記の構成を有するものである。
（１）２段の逆浸透膜モジュールを有する海水淡水化設備において、２段目の逆浸透膜モジュールより得られた少なくとも一部の濃縮水を１段目の逆浸透膜モジュールへ返送する経路に吸着樹脂塔を備えることを特徴とする海水淡水化設備。
（２）該吸着樹脂が水溶液中の除去対象物を選択的に吸着捕集する作用を有するものである（１）に記載の海水淡水化設備。
（３）除去対象物がホウ素である（１）または（２）に記載の海水淡水化設備。
（４）１段目の逆浸透膜モジュールが酢酸セルロース系高分子からなる中空糸膜からなることを特徴とする（1）〜（３）いずれか記載の海水淡水化設備。
（５）２段目の逆浸透膜モジュールがポリアミド系高分子からなる膜からなることを特徴とする（１）〜（４）いずれか記載の海水淡水化設備。
（６）２段目の逆浸透膜モジュールの供給水にアルカリを添加する手段を有することを特徴とする（１）〜（５）いずれか記載の海水淡水化設備。
（７）（１）〜（６）いずれか記載の海水淡水化設備を用いた海水の淡水化方法であって、吸着樹脂塔に流入する濃縮水中の除去対象物の濃度が５ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする海水淡水化方法。
（８）除去対象物がホウ素である（７）に記載の海水淡水化方法。
（９）該吸着樹脂塔内の濃縮水の流量を吸着樹脂容積で除した値を空間速度SVとしたとき、SVが２〜２０Ｈ^−１であることを特徴とする（７）または（８）に記載の海水淡水化方法。
（１０）該吸着樹脂塔に流入する濃縮水のｐＨが７〜１０である（７）〜（９）いずれか記載の海水淡水化方法。

逆浸透膜で処理した透過水を再度、逆浸透膜で処理する２段での膜処理方法において、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を吸着樹脂塔で処理し、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送するシステムとすることにより、吸着樹脂の吸着に阻害要因となる共存イオン成分の濃度が低く、かつ、除去対象物の濃度が高い条件で吸着樹脂の高効率での処理が可能であり、全体として高効率の分離操作が可能となる。また、吸着樹脂からの溶出物は逆浸透膜で除去可能であるため、安全性が必要とされる飲料水等への適用も好適である。

本発明における海水とは、その濃度は地域により異なり、例えば、日本近海の標準的な海水であれば、塩濃度が約３５ｇ／Ｌ、ホウ素濃度は４mg／Ｌから５mg／Ｌ、中東等の高濃度海水では、塩濃度は約５０ｇ／Ｌ、ホウ素濃度は６mg／Ｌから７mg／Ｌの場合がある。

本発明における逆浸透膜とは、数十ダルトンの分子量の分離特性を有する領域の分離膜であり、具体的には、０．５ＭＰａ以上の操作圧力で、食塩を９０％以上、除去可能であるものである。海水淡水化に使用される中空糸型逆浸透膜は、操作圧力が大きく、また、食塩の除去率は９９％以上が一般的である。

本発明における２段の逆浸透処理とは、原水を一度、逆浸透処理した透過水を再度、逆浸透処理する処理方法において、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の少なくとも一部を１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送する処理方法であり、１段目の逆浸透膜モジュールと２段目の逆浸透膜モジュールの間には昇圧操作が必要となる。

本発明において、１段目の逆浸透膜モジュールと２段目の逆浸透膜モジュールは同一の特性でも異なる特性でもかまわない。２段目の逆浸透膜モジュールの除去率が１段目の逆浸透膜モジュールの除去率より高いほうが好ましい。また、２段目での除去性能を向上させるため、１段目と２段目の間で２段目の逆浸透膜モジュールの供給水に添加剤を注入してもかまわない。例えば、海水淡水化の場合は、ホウ素の除去率は中性領域では一般的には塩の除去率ほど高くない。しかし、アルカリを添加してｐＨを８．５以上に高くすると、水中のホウ素が乖離し、イオン化してホウ素の除去率は大幅に増加するため、アルカリを添加する場合がある。また、１段目の逆浸透膜モジュールが耐塩素性を有し、供給水、透過水に残留塩素が存在する場合、還元剤を注入する場合がある。アルカリの例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどがあげられ、水酸化ナトリウムが最も好ましい。また、還元剤の例としては、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウムなどがあげられ、亜硫酸水素ナトリウムが最も好ましい。

本発明において、吸着樹脂とは水溶液中のイオンをイオン交換機能で吸着除去するイオン交換樹脂や、水溶液中の遷移金属・アルカリ土類金属などの金属イオンやある種の陰イオンが特定の化学種（配位子）と配位結合による相互作用を起こし、錯体を形成する作用を利用して特定のイオン種を選択的に吸着捕集できるキレート樹脂などである。これらの官能基や基材の樹脂の材質は対象イオンにより異なるため、特に限定されない。たとえば、ホウ素を除去対象とする場合、キレート機構によるホウ素吸着樹脂である官能基にN-メチルグルカミン基を有するイオン交換樹脂、イオン交換機構によるホウ素吸着樹脂である含水酸化セリウムを高分子物質で担持したもの、などがあるが、特に限定されない。また、基材の樹脂の材質としては、エチレンビニルアルコール共重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリスチレン、ポリフェノール、セルロース等が例として挙げられるが特に限定されない。吸着時、脱着時（再生時）でアルカリや酸に繰り返し接触するため酸、アルカリに耐久性のあるものが好ましい。たとえば、ホウ素の場合は、ｐＨは７から１０程度のアルカリ条件で吸着量が多くなる。より好ましくは７．５から９．５の範囲である。また、処理中に不純物の溶出が多いと、処理水を飲用等に使用する場合に問題となるため、一般的には、不純物が発生した場合の安全処置として吸着樹脂塔の下流に活性炭等を設置しなればならないが、本発明においては、吸着樹脂による処理水は１段目の逆浸透膜モジュールの供給水へ返送され、不純物は逆浸透膜モジュールで除去できるため、上記活性炭は不要である。また、吸着樹脂塔内の微生物汚染を防止するために、定期的に酸化剤である塩素で殺菌処理する場合があるが、吸着樹脂の素材によっては、基材が酸化剤により劣化して、不純物が流出する場合がある。例えば、ポリスチレン系材料をジビニルベンゼンで架橋処理した基材を用いている場合、この架橋剤のジビニルベンゼンが酸化分解し、吸着樹脂の処理水中に不純物が流出する場合がある。また、吸着樹脂塔内に微生物が増殖し、処理水中に微生物が流出する場合がある。しかし、本発明のように、吸着樹脂の処理水を逆浸透膜の供給水へ返送する方法では、逆浸透膜で処理されるため、このような不純物や微生物がそのまま生産水として流出することを防止可能である。

本発明における吸着樹脂の形状は、粒状、繊維状、その他の形状などあるが、特に限定されない。また、樹脂の大きさも吸着樹脂の性能が効率的に発現されるものであれば特に限定されない。

本発明における、樹脂塔とは、吸着樹脂により効率的に処理ができるものであれば、その大きさ、形状、数量は限定されない。

本発明における吸着樹脂の吸着能力は高いほうが好ましい。吸着樹脂の単位量あたりの吸着量は、例えば、ホウ素の場合では、被処理液中のホウ素濃度が高いほど、吸着樹脂の単位量あたりのホウ素の吸着量が大きくなり、本発明においては、その傾向が大きいほうが本発明の効果が大きくなり好ましい。２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水のホウ素濃度は透過水より高いため、透過水を処理する場合より効果が大きい。また、１段目の逆浸透膜モジュールで９９％以上脱塩され、塩濃度が下がった１段目の逆浸透膜モジュール透過水を２段目で処理するため、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の塩濃度はそれほど高くない。そのため、吸着樹脂がホウ素を吸着する場合の障害となる場合がある物質、例えば、フッ素イオン、リン酸イオン、シリカなどが少ない。さらに、２段目の逆浸透膜モジュールでホウ素を除去する場合、ホウ素をホウ酸イオンにイオン化するために、一般には２段目の逆浸透膜モジュールの供給水にアルカリを添加してｐＨを８．５以上にする場合があるが、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水は高いｐＨであるため、アルカリ側で吸着処理する吸着樹脂で処理するには好都合である。

本発明において、吸着樹脂塔で吸着、除去される対象物の濃度は５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、より好ましくは８ｍｇ／Ｌ以上である。濃度が低いと、吸着樹脂量あたりの吸着量が小さく、吸着樹脂を有効に活用できない場合がる。ｐＨ８．５、水温２０℃におけるホウ素の吸着等温線の例を図７に示す。被処理水のホウ素の濃度が高いほど、吸着樹脂量あたりのホウ素吸着量が増加する傾向にあり、同じ樹脂量でもホウ素の吸着量を増加させることが可能である。特に除去対象物がホウ素の場合はセリウム系の吸着樹脂ではその傾向が大きく、好ましい一例である。ただし、ホウ素濃度が高くなるほど吸着量の濃度依存性は小さくなる。海水中のホウ素濃度は、高くても１０ｍｇ／Ｌであり、１段目の逆浸透膜でのホウ素の除去率が５０％の場合は透過水のホウ素濃度は５ｍｇ／Ｌである。これを、２段目の逆浸透膜で処理する場合の回収率が９５％であれば２段目の逆浸透膜の濃縮水は最大２０倍の濃縮となり、ホウ素濃度は最大１００ｍｇ／Ｌまで濃縮される可能性がある。ここで、２段目の逆浸透膜の回収率は９５％以上では、膜モジュール内の流速、膜表面流速が小さくなり実用的な運転ではない。よって、本発明においては吸着樹脂塔での除去対象物の濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下が適当である。

本発明において、吸着樹脂塔で除去対象物を処理する場合、空間速度（ＳＶ）が重要な操作条件である。この空間速度（ＳＶ）は吸着樹脂塔の被処理液の流量（Ｌ／Ｈ）を吸着樹脂塔の吸着樹脂容積（Ｌ）で除した値でありＨ^−１の単位を有する。ここでの、樹脂容積とは見かけの樹脂容積である。この値が小さいと、吸着樹脂での吸着の効率が高いが、非処理液の流量が小さくなるか、または、被処理液の流量が同じであれば吸着樹脂量が多く必要となり好ましくない。逆に大きいと被処理液の流量が大きく処理量が大きくなるが、吸着樹脂塔内で樹脂間を流れる被処理液が偏流し、吸着効率が低くなる場合がある。よって、吸着樹脂塔の構成、仕様にも依存するが、この空間速度（ＳＶ）は２から２０が好ましく、より好ましくは５から１５である。

本発明における酢酸セルロース系高分子とは、酢酸セルロース、三酢酸セルロース、両者の混合物が例としてあげられる。性能面、性能の安定性等から三酢酸セルロースが好ましい。また、これらの素材は耐塩素性に優れるため、供給水に殺菌剤として塩素を添加することが可能である。間欠的に注入するほうが、消毒副生成物の発生量や薬品使用量が小さくなり好ましい。

本発明におけるポリアミド系高分子とは、線状ポリアミド系高分子、架橋ポリアミド系高分子等が例としてあげられ、除去性能が優れているものであれば、いずれでもかまわない。なお、２段目の逆浸透膜モジュールとしてホウ素を除去する場合は、ｐＨが８．５以上で用いられる場合があるため、耐アルカリ性に優れるものが好ましく、ホウ素の除去性能に優れるものが好ましい。

本発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量を２段目の逆浸透膜モジュールへ供給し、２段目逆浸透膜モジュールの濃縮水の全量を吸着樹脂塔で処理して１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に戻す方式で分離操作を行う場合を示している。原水６に吸着樹脂塔の処理水１３が合流して得られる１段目の逆浸透膜モジュールの供給水７は高圧ポンプ４により昇圧され、１段目の逆浸透膜モジュール１に供給される。１段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水９は流量調整バルブ１８で流量調整され系外に排出され、透過水８はアルカリ注入装置１４からのアルカリの注入によりｐＨが調整されて２段目の逆浸透膜モジュール２の供給水１０となり、低圧ポンプ５により昇圧され２段目の逆浸透膜モジュール２に供給される。透過水１１は生産水として取り出され、流量調整バルブ２０で流量調整された濃縮水１２は吸着樹脂塔３へ供給され、その処理水１３は１段目の浸透膜モジュール１の供給水７に返送される。

図２は図１と類似しており、１段目の逆浸透膜モジュール１の透過水８が流量調整バルブ１９，２１により、２段目の逆浸透膜モジュール２への供給水１０と２段目の逆浸透膜モジュール２で処理されない一部１５に分離されている。１段目の逆浸透膜モジュール１の透過水の水質によってはその全量を２段目の逆浸透膜モジュール２で処理する必要がない場合、流量調整バルブ１９を絞り、流量調整バルブ２０を開けることにより、２段目の逆浸透膜モジュール２で処理する水量の調整が可能であり、２段目の逆浸透膜モジュール２の数量の減少が可能である。

図３は図１と類似しており、２段目の逆浸透膜モジュール１の濃縮水１２が流量調整バルブ２０、２２、２３により、吸着樹脂塔３の供給水１７と、吸着樹脂により処理されない濃縮水１６に分離されている。流量調整バルブ２２、２３を調整して高濃度の２段目の逆浸透膜モジュール２の濃縮水を排出することで、１段目の逆浸透膜モジュール１の供給水７の濃度の低減と吸着樹脂量の減少が可能となる。

図４は図２、図３と類似しており、２段目の逆浸透膜モジュール２の濃縮水１２が流量調整バルブ２０、２２、２３により、吸着樹脂塔３の供給水１７と、吸着樹脂により処理されない濃縮水１６に分離されている。図２の場合と同様、１段目の逆浸透膜モジュール１の透過水の水質によってはその全量を２段目の逆浸透膜モジュール２で処理する必要がない場合、流量調整バルブ１９を絞り、流量調整バルブ２０を開けることにより、２段目の逆浸透膜モジュール２で処理する水量の調整が可能であり、２段目の逆浸透膜モジュール２の数量の減少が可能である。また、図３の場合と同様に、流量調整バルブ２２、２３を調整して高濃度の２段目の逆浸透膜モジュール２の濃縮水を排出することで、１段目の逆浸透膜モジュール１の供給水７の濃度の低減と吸着樹脂量の減少が可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。なお、実施例は、海水淡水化用の逆浸透膜の場合を示す。

（実施例１）
図１に示すような２段逆浸透膜システムにおいて、１段目の逆浸透膜モジュールとして三酢酸セルロース製の高圧仕様の中空糸型逆浸透膜エレメントが圧力容器内に２本装着された中空糸型逆浸透膜モジュール、東洋紡績（株）製ＨＢ１０２５５ＦＩを１本用い、２段目の逆浸透膜モジュールとして外径が８インチの芳香族系ポリアミド製のスパイラル型逆浸透膜エレメントが圧力容器に２本装着されたスパイラル型逆浸透膜モジュールを１本用い、吸着樹脂塔の吸着樹脂は、ホウ素の濃度が５０から３００ｍｇ／Ｌの範囲でのホウ素の吸着性能、すなわち、吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量が９ｇ／Ｌ（湿潤樹脂）である含水酸化セリウムを主成分とする吸着樹脂を４２Ｌ用いた。ここで、スパイラル型逆浸透膜エレメントは操作圧力、０．７ＭＰａ、温度２５℃、食塩濃度５００ｍｇ／Ｌ、回収率１５％での食塩除去率が９９．７％、透過水量３０ｍ^３／日の性能を有するものである。海水を限外ろ過膜モジュールで除濁された前処理海水は硫酸注入によりｐＨが６．５に調整された後、１段目の逆浸透膜モジュールに供給され、その透過水にＮａＯＨを添加し、ｐＨを９に設定し２段目の逆浸透膜モジュールに供給され処理された。なお、ｐＨはガラス電極法で測定した。２段目逆浸透膜モジュールの濃縮水は吸着樹脂塔で処理された後、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水へ返送した。吸着樹脂塔での吸着はｐＨが９で、空間速度ＳＶは１4Ｈ^−１で、３塔に分けられた吸着樹脂塔のうち２塔で吸着処理、１塔で酸による再生処理を実施した。但し、この場合の運転条件は以下の通りであった。原水の海水の温度２５℃、全溶解性物質濃度、ＴＤＳ濃度３４５００ｍｇ／Ｌ、ホウ素濃度４．７ｍｇ／Ｌ、１段目の操作圧力７．５ＭＰａ、２段目の操作圧力１．５ＭＰａ、１段目の逆浸透膜モジュールの回収率６１．５％、２段目の逆浸透膜モジュールの回収率８５％である。得られた２段処理としての生産水すなわち２段目の逆浸透膜モジュールの透過水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．８ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであった。吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量は３ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であった。生産水を分析したところ、吸着樹脂からの溶出が懸念されるセリウムは検出されず、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。ここでは海水のＴＤＳ濃度は電気伝導度からの塩分の換算値とした。（海洋観測指針（第１部）気象庁、１９９９年、第３８項） 透過水のＴＤＳ濃度は溶解性蒸発残留物として重量法（水道公定法）に従って求めた。ホウ素濃度は、吸光光度法（水道公定法）で測定した。回収率は逆浸透膜モジュールの供給水流量に対する透過水流量の割合を示している。また、吸着樹脂量あたりのホウ素の吸着量は吸着樹脂塔の樹脂量と、被処理水中のホウ素濃度と処理水中のホウ素濃度の差異、流量から算出した。また、セリウムの定量は誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ法）で測定し、０．０２％以下であれば不検出と判定した。一般細菌数は標準寒天培地法、すなわち、３６±１℃で２４±２時間培養したとき、培地に集落を形成する細菌の集落数を測定する方法を用いて測定した。

（実施例２）
逆浸透膜モジュールの配置が図３であること以外、実施例１と同様に海水を処理した。但し、２段目の逆浸透膜モジュールへの濃縮水の２０％を吸着樹脂塔で処理せずに系外に排出した。吸着樹脂容積当たりの処理水量が実施例１と同じ程度となるように、樹脂量を８０％にした。得られた２段処理としての生産水、すなわち、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水１１の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．８ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであった。吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量は３ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であった。生産水質は、セリウムは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。また、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（実施例３）
吸着樹脂として、多孔性の架橋ポリスチレン基体にN−メチルグルカミン基を導入した、総交換容量が０．６ｍｅｑ／ｍＬ−Ｒ（湿潤樹脂）以上のホウ素吸着用のキレート樹脂を用いた以外は実施例１と同様に海水を処理した。但し、吸着樹脂量は４４Ｌ使用した。得られた２段処理としての生産水、すなわち、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水１１の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．８ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであった。吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量は２．９ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であった。生産水を分析したところ、吸着樹脂からの溶出が懸念されるスチレンは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。また、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。ここで、スチレンはヘッドスペースＧＣ−ＭＳ法で定量し、０．００２ｍｇ／Ｌ以下であれば不検出とした。

（実施例４）
吸着樹脂として、容積あたりの総交換容量が０．６ｍｅｑ／ｍＬ−Ｒ（湿潤樹脂）以上のホウ素吸着用の、Ｎ−メチルグルカミン基を有するＭＲ型スチレン系陰イオン交換樹脂を用いた以外は実施例１と同様に海水を処理した。但し、吸着樹脂量は４４Ｌ使用した。得られた２段処理としての生産水、すなわち、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水１１の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．８ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであった。吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量は２．９ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であった。生産水を分析したところ、吸着樹脂からの溶出が懸念されるスチレンは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。また、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（実施例５）
吸着樹脂として繊維状のセルロースを基体としN−メチルグルカミン基を有するキレート樹脂を用いた以外は実施例１と同様に海水を処理した。ただし、かさ密度が小さいためＳＶは６Ｈ^−１で実施した。また、このキレート剤のｐＨ８における乾燥重量１ｇあたりのホウ素の吸着容量は０．７３ｍｍｏｌ／ｇ−ｄｒｙ ｆｉｂｅｒであり、吸着樹脂量は４４ｋｇ使用した。得られた２段処理としての生産水、すなわち、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水１１の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．８ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであった。吸着樹脂重量当たりのホウ素の吸着容量は２．９ｇ／ｋｇ−Ｒ（湿潤樹脂）であった。生産水を分析したところ、吸着樹脂からの溶出が懸念される有機物は不検出であった。また、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。ここで、有機物はＴＯＣ計（自動測定：湿式酸化法）で測定し、５ｍｇ／Ｌ以下であれば不検出とした。

（実施例６）
図１のモジュール配置で、原水を別の吸着樹脂で処理し、事前にホウ素濃度のみを３．７ｍｇ／Ｌに低減したこと以外は実施例１と同様に２段逆浸透膜処理を実施した。得られた２段処理としての生産水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．６ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであったが、吸着樹脂量当たりのホウ素吸着容量は２．８ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であり、吸着効率は実施例１、２と比較するとやや低いものであった。生産水質は、セリウムは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（比較例１）
図５のモジュール配置で、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を吸着樹脂塔で処理せずに、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送した以外は実施例１と同様に２段逆浸透膜処理を実施した。得られた２段処理としての生産水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素１ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を満足するものの余裕のない値であった。生産水質は、セリウムは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（比較例２）
図６のモジュール配置で、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水を吸着樹脂塔で処理せずに、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送し、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水を吸着樹脂塔で処理した以外は実施例１と同様に２段逆浸透膜処理を実施した。得られた２段処理としての生産水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．５ｍｇ／Ｌであった。ただし、吸着樹脂容積当たりのホウ素の吸着容量は２ｇ／Ｌであり、実施例１、２の場合と比較すると吸着の効率が大幅に低かった。生産水質は、吸着樹脂からの溶出に起因すると考えられるセリウムが約０．０３％検出され、一般細菌数は１００個／ｍＬ以上であった。飲料水等への直接使用するためには、活性炭処理などの追加処理が必要であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（比較例３）
図１のモジュール配置で、原水を別の吸着樹脂処理し、事前にホウ素濃度のみを１．６ｍｇ／Ｌに低減したこと以外は実施例１と同様に２段逆浸透膜処理を実施した。得られた２段処理としての生産水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．５ｍｇ／Ｌであり、ホウ素の水道水質基準１ｍｇ／Ｌ以下を十分満足するものであったが、吸着樹脂容積当たりのホウ素吸着容量は２．２ｇ／Ｌ−Ｒ（湿潤樹脂）であり、実施例１、２の場合と比較すると吸着の効率が大幅に低かった。生産水質は、セリウムは不検出、一般細菌数は１００個／ｍＬ以下であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

（比較例４）
吸着樹脂として実施例５で使用したものと同様のセルロースを母体とするファイバー状のキレート樹脂を用い、樹脂を４４ｋｇとした以外は比較例２と同様に２段逆浸透膜処理を実施した。ただし、ＳＶは６Ｈ^−１で実施した。得られた２段処理としての生産水の水質はＴＤＳ４ｍｇ／Ｌ、ホウ素０．５ｍｇ／Ｌであった。ただし、吸着樹脂重量当たりのホウ素の吸着容量は２ｇ／ｋｇ−Ｒ（湿潤樹脂）であり、実施例５の場合に比べて小さく、吸着の効率が低かった。また、生産水質は、吸着樹脂からの溶出に起因すると考えられる有機物が６ｍｇ／Ｌ検出され、飲料水等への直接使用するためには、活性炭処理などの追加処理が必要であった。なお、１、２段目の水質等は表１にまとめて示した。

本発明の海水淡水化方法では、効率的かつ不純物が少ない安全な生産水が得られるため、工業用水はもとより、飲料水への利用が可能である。

本発明の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の全量が吸着樹脂塔で処理され、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 本発明の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の一部が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の全量が吸着樹脂塔で処理され、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 本発明の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の一部が吸着樹脂塔で処理され、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 本発明の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の一部が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の一部が吸着樹脂塔で処理され、１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 従来の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の全量が１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 従来の処理方法の一例で、１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量が２段目の逆浸透膜モジュールに供給され、２段目の逆浸透膜モジュールの透過水の全量が吸着樹脂塔で処理され、２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の全量が１段目の逆浸透膜モジュールの供給水に返送される場合の簡単な構成図を示す。 吸着樹脂のホウ素吸着量の濃度依存性の一例を表す図を示す。

符号の説明

１：１段目の逆浸透膜モジュール
２：２段目の逆浸透膜モジュール
３：吸着樹脂塔
４：高圧ポンプ
５：低圧ポンプ
６：原水
７：１段目の逆浸透膜モジュールの供給水
８：１段目の逆浸透膜モジュールの透過水
９：１段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水
１０：２段目の逆浸透膜モジュールの供給水
１１：２段目の逆浸透膜モジュールの透過水
１２：２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水
１３：吸着樹脂塔の処理水
１４：アルカリ注入装置
１５：１段目の逆浸透膜モジュールの透過水の一部
１６：２段目の逆浸透膜モジュールの濃縮水の一部
１７：吸着樹脂塔の供給水
１８、１９、２０、２１、２２、２３：流量調整バルブ

Claims (10)

1. ２段の逆浸透膜モジュールを有する海水淡水化設備において、２段目の逆浸透膜モジュールより得られた少なくとも一部の濃縮水を１段目の逆浸透膜モジュールへ返送する経路に吸着樹脂塔を備えることを特徴とする海水淡水化設備。
2. 該吸着樹脂が水溶液中の除去対象物を選択的に吸着捕集する作用を有するものである請求項１に記載の海水淡水化設備。
3. 除去対象物がホウ素である請求項１または２に記載の海水淡水化設備。
4. １段目の逆浸透膜モジュールが酢酸セルロース系高分子からなる中空糸膜からなることを特徴とする請求項1〜３いずれか記載の海水淡水化設備。
5. ２段目の逆浸透膜モジュールがポリアミド系高分子からなる膜からなることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の海水淡水化設備。
6. ２段目の逆浸透膜モジュールの供給水にアルカリを添加する手段を有することを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の海水淡水化設備。
7. 請求項１〜６いずれか記載の海水淡水化設備を用いた海水の淡水化方法であって、吸着樹脂塔に流入する濃縮水中の除去対象物の濃度が５ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする海水淡水化方法。
8. 除去対象物がホウ素である請求項７に記載の海水淡水化方法。
9. 該吸着樹脂塔内の濃縮水の流量を吸着樹脂容積で除した値を空間速度SVとしたとき、SVが２〜２０Ｈ^−１であることを特徴とする請求項７または８に記載の海水淡水化方法。
10. 該吸着樹脂塔に流入する濃縮水のｐＨが７〜１０である請求項７〜９いずれか記載の海水淡水化方法。
    

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