JPS61149288A - 塩水の逆浸透処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は塩水（海水、かん水、食塩水等二以下海水で代
表する）を対象とする逆浸透処理方法に関し、特に海水
中に含まれる浮遊物や微生物等によって生じる逆浸透装
置の劣化を可及的に防止し、高い処理効率を長時間に亘
って持続させる方法に関するものである。

〔従来の技術〕

海水の淡水化技術として逆浸透膜モジュールを利用する
逆浸透法が広く実用化されている。この場合海水中には
微細な浮遊物や微生物が多量台まれてあり、これらは配
管内や逆浸透膜モジュール内に付着・堆積し更には繁殖
して逆浸透分離効率を著しく低下させる。その為逆浸透
分離を行なうに当たっては、海水を予め凝集沈殿や凝集
濾過することによって浮遊物を除去し、また処理水中に
゛　殺菌剤を注入することによって微生物等の撲滅或は
不活性化を図っている。そして浮遊物の除去用としては
凝集剤水溶液を処理水に注入して凝集させる方法が最も
一般的であり、また特殊な例としては、アルミニウム板
の様な金属板を陽極として処理水中で電解を行ない、該
処理水中にＡ１３＋等の多価金属イオンを溶出させ、そ
の水酸化物によりＳｉＯ□を凝集除去する方法も実施さ
れている。

また微生物等の殺菌には、ｉ１１次亜塩素酸塩水溶液を
薬注ポンプによって系内へ供給する方法、（２）処理水
の一部に塩素ガスを溶解させて系内へ供給する方法、（
３）塩水の一部を電気分解することによって次亜塩素酸
ナトリウムを作り系内へ供給する方法、等が実施されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の様な逆浸透淡水化装置の設置場所は、離島や僻地
の如く交通の便の悪い所も多く、この様な場合は薬剤の
安定補給が大きな障害となる。一方これら薬剤は危険物
もしくは劇薬或はそれに近い性質を持っていることが多
く、取扱い上の問題も多い。次亜塩素酸ナトリウムの原
液は目、ノドなどの粘膜に有害であるし、凝集剤水溶液
は強酸性であることが多く、人体への接触は望ましくな
い。また誤ってこれらの両液を混合した場合は、有毒な
塩素ガスが発生する。そこでこの様な問題を解決する手
段の一つとして凝集剤や殺菌剤の自給システムを確立し
て詔くことが望まれる。電解反応による多価金属イオン
の自給システムの例としては、脱Ｓ　ｉＯ２を目的とし
たアルミニウムイオンの溶出、復水器冷却管の防蝕を目
的とした鉄イオンの溶出などの特殊なものが知られてい
るのみである。また海水の電気分解による次亜塩素酸ナ
トリウムの自給システムは主に薬品取扱いの危険性をさ
けるため設けている例がある。ところが従来の海水淡水
化設備においては、凝集用多価金属イオン及び次亜塩素
酸ナトリウムのいずれか一方を自給するシステムが確立
している程度であり、両システムを兼備した設備は知ら
れておらず、従って、自給システムが確立されていない
側の薬剤については薬注ポンプ方式を採用せざるを得す
、薬剤調達の不安定さや薬剤取扱い上の危険性を解消す
ることはできない。また多価金属イオン自給システムと
次亜塩素酸ナトリウム自給システムを並設して夫々処理
海水に注入することも有効であると考えられるが、２基
の自給設備が必要となる為設備費、維持管理費及び操業
の為の人件費等を含めた経済的負担はかなり大きくなる
。本発明はこうした状況のもとで、単一の電解処理槽に
上り凝集用の多価金属イオンと殺菌用次亜塩素酸ナトリ
ウムを同時に供給することができる様にし、それ番こよ
り逆浸透分離を安定した状態で長時間継続運転すること
のできる技術を提供しようとするものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明に係る塩水の逆浸透処理方法は、単一の電解槽内
に■多価金属イオンを溶出させる為の当該金属製の第１
陽極と■塩素を発生させる為の第２陽極と（３）これら
の１ｉ３ｔｉｉ＝に対して陰極的に電極が配置され、上
記陰極■と各ｌｉ！極■、■との間の電流値を夫々独立
して調整することにより多価金属イオンと次亜塩素酸ナ
トリウムの各発生量を独立制御できる様に構成された電
解装置により、被処理塩水の一部又は全部を処理した後
、浮遊物除去装置を経て逆浸透膜モジュールへ送り込む
ところに要旨が存在する。

〔作用〕

以下代表例を示す図面に沿って本発明の作用を明確にし
て行く。第１図は本発明の実施例を示す概略フロー図で
あり、図中１は電解装置、２は撹拌槽、３は濾過器、４
は逆浸透膜モジュール、Ｐｌ。

Ｐ２．Ｐ３はポンプを夫々示す。この例において本発明
の特徴とするところは、逆浸透分離の為の予備処理設備
として設置される電解装置ｌの構成にあり、電解槽ｌａ
内には、浮遊物凝集作用を有する多価金属イオンを溶出
させる為の当該金属製第１陽極■と、殺菌用の次亜塩素
酸ナトリウムを生成させる為の塩素発生用第２陽極■、
及びこれらの両隣極■、■に対して陰極的に作用する電
極（以下単に陰極という）■が配設されている。上記各
電極の素材は特に限定されないが、多価金属発生用の第
１陽極■としては、凝集作用の強力な多価金属イオンで
あるＡ１３＋やＦｅ３＋を溶出する為のＡＩ板又はＦｅ
板が最適であり、また塩素発生用の第２陽極■としては
、塩素に犯されない素材である白金やチタン或は両者の
複合材料若しくは黒鉛等が使用される。陰極■としては
低炭素鋼が最も一般的であるが、白金やチタンなどの耐
食材料若しくは黒鉛等も使用される。

これらのｇ極は何れも整流器５を介して電源（図示せず
）に接続されるが、第１１！１極■と陰極■及び第２ｗ
Ｊｔｉ！ｉｉ■と陰極■を結ぶ夫々の回路には電流制御
器６ａ、６ｂが設けられ、各々の電流値を各々独立して
制御することができる様に構成されている。尚図では共
通の整流器５を用いているが、第１陽極■と陰極■の聞
及び第２陽極■と陰極■の間に夫々側の整流器を接続し
、電流値を個別に制御することも勿論可能である。

この電解装置ｌにポンプＰ１　　を経て海水を導入しつ
つ通電して電解反応を行なうと、第１陽極■からは多価
金属イオンが溶出し凝集剤として作用する金属水酸化物
が海水中に形成される。一方第２陽極■では海水の電解
によって塩素が生成するが、この塩素は陰極■の部分で
生成し海水中に溶出した水酸化ナトリウムと反応し、次
亜塩素酸ナトリウムとなって海水中へ混入して行く。即
ちこの電解装置１を使用すれば、１つの電解槽１ａにお
いて凝集剤（多価金属水酸化物）と殺菌剤（次亜塩素酸
ソーダ）を同時に海水中に供給することができる。しか
も第１Ｉｉｌｌ極■と陰極■の間及び第２陽極■と陰極
■の間の各電流値は前述の如く独立して制御し得る様に
構成されているから、海水中の浮遊物及び微生物等の混
入量に応じて凝集剤及び殺菌剤の供給量を適宜コントロ
ールすることができる。尚第１陽極■として鉄板を用い
た場合、電解によって生成するのは大部分が２価の鉄イ
オン（Ｆｅ）であり、これは被処理水のｐＨが中性付近
より酸性側では水酸化物への変換率が低く一部は鉄イオ
ンのままで海水中に混入し、以降の沈殿池や濾過器等に
よる除去が不完全になることがあるばかりでなく、２価
の鉄水酸化物の凝集力は３価の鉄水酸化物に比べて小さ
い。しかし本例であれば、同一系内に酸化性の次亜塩素
酸塩が存在する為Ｆｅ２＋は容易に酸化を受は直ちにＦ
ｅ”に変換されてほぼ完全に８価の水酸化鉄に変わる。

従って後段の濾過処理水中に鉄イオンが残留する恐れも
なくなり、且つ凝集剤としての効力も高められる。この
場合次亜塩素酸ナトリウムの一部が鉄イオンの酸化に消
費されることになるので、第２陽極■と陰極■の間の電
流値を高めに設定し、次亜塩素酸ナトリウムの生成量を
増加すればよい。

この酸化処理に必要な次亜塩素酸は、発生させた２価の
鉄イオンに対して化学量論的に決められるが、次亜塩素
酸塩水溶液を添加する方法では、次亜塩素酸塩水溶液中
の有効塩素は保存中に減少し、特に高温条件下ではその
傾向が著しいため、有効塩素量の測定をおこたると、処
理に必要な有効塩素が不足し、２価の鉄イオンが８価に
酸化されないで残ったり、殺菌処理が不完全になる危険
性がある。しかし本発明では、電気化学的に発生させた
次亜塩素酸をただちに２価の鉄イオンの酸化反応に供す
るため、次亜塩素酸の不足による不都合を生ずることは
ない。尚処理すべき用排水の種類によっては、被処理水
中の浮遊物や微生物の量が変動するものもあるが、この
場合でも本発明の装置によれば、各々の電極間の電流値
を制御するだけで殺菌剤、凝集剤を増減できるため容易
に対応できる。

電解装置１の基本的な構成及び作用は上記の通りである
が、具体的な設計における電解槽１ａの形状、各電極の
形状や配置、電解電流の制御機構等は本発明の目的を達
成し得る範囲で自由に変更することができる。また電解
槽１の上部を封鎖し、陰極■から発生する水素ガスを副
生原料として回収することも有効である。

上記の様にして処理された海水は順次撹拌ｌ１ｌｉ１２
へ送り、十分に撹拌することによって多価金属水酸化物
と浮遊物を十分に混合した後ポンプＰ２　により濾過器
３へ送り、凝集した浮遊物を除去する。

この場合、該濾過器８に代えて沈降分離槽により浮遊物
を沈降分離したり、或はフィルタープレスの様な他の濾
過装置を使用することも勿論可能であり、又沈降分離槽
と濾過器８を併設して濾過器３の負荷を減することも有
効である。この様にして浮遊物の除去された海水には次
亜塩素酸ナトリウムがそのまま含まれているので、これ
を処理液として逆浸透膜モジュール４へ供給すれば、微
生物等による浸透膜の劣化を可及的に防止することがで
きる。ただし浸透膜が次亜塩素酸によって化学的変性を
受ける材質を使用する場合は、該処理液を逆浸透膜モジ
ュールに供給する直前で、次亜塩素酸を除去する装置を
付加すれば良い。この操作によって浸透膜を損傷するこ
となく、次亜塩素酸除去装置までの処理過程での微生物
の繁殖を防止し、装置の正常運転を可能にする。ここで
次亜塩素酸除去装置としては、重亜硫酸ソーダなどの還
元剤水溶液の添加や活性炭吸着が一般的である。

尚本発明を実施する場合、第１図に示した様に被処理水
の全量をこの電解装置に通すことも可能であるが、例え
ば第２図に示す如く被処理水の一部を抜き出して電解装
置１に通し、被処理水中に適量の凝集剤及び殺菌剤を混
入させた後再び被処理水と合流させ、−過器８（又は凝
集分離槽）を経て逆浸透膜モジュール４へ供給したり、
或は第８図に示す如く被処理水とは別の電解液（食塩水
）を同様の電解装置１へ送って処理し、凝集剤及び殺菌
剤を含む塩水を被処理水に合流させて同様に処理するこ
とも可能である。

〔実施例〕

海面下に設置した取水ポンプＰによって汲上げた海水（
２４０ｆｆｔ３／日）を、ストレーナ８を経て電解槽１
ａへ導入する。電解槽ｌａ内には、鉄イオン発生用の鉄
製陽極板（厚さ６ｔｎｍ、長さ６１０闘、幅１５（ｈｕ
＋）２枚と、塩素発生用の黒鉛製陽極（厚さ１２ｕ１長
さ６１０ｍｍ、幅１５０ｍ）２枚、及び鉄製陰極板（厚
さ６ｍｍＸ長さ６１０ｍ５゜幅１５０ｓｍ）４枚が配設
されて詔り、各電極板は整流器５に接続されている。そ
して鉄イオン発生用の電極には電流制御器６ａによって
１０Ａ／時間に調整された電流を流し、塩素発生用の電
極には電流制御器６ｂにより１６Ａ／時間に調整された
電流を流して電解処理を行なった。その結果、電解装置
を出た海水中には酸化第２鉄がＦｅ換算でｌｔｎｇ／／
、又遊離塩素がＣ１２換算で０．８　ｍｙ／　１夫々検
出された。

この海水を圧力濾過器（砂やアンスラサイトを充填した
もの）８に通し、水酸化第２鉄により凝集された浮遊物
を水酸化第２鉄と一緒に除去すると、海水中の濁質成分
はほぼ完全に除去された。

このＦ液に微量の硫酸を加えてｐＨを６．５に設定し、
保全用カートリッジフィルタ９を通した後、高圧ポンプ
Ｐｓで５７　Ｋｇ／　ｃｍ２に加圧して逆浸透膜モジュ
ール４へ供給した。膜透過水は生産水タンク１０に貯え
、濃縮水は減圧弁を通して常圧に戻し系外へ放出した。

膜透過水の塩濃度は２８０〜８５０■／ｌであり、透過
水量は５，０００時間以上に亘って９５〜１０５　ｍ３
７日を持続することができ、この間は浮遊物や微生物等
による浸透膜劣化及び配管ライン内のスケール付着等の
問題が全く発生しなかった。

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されており、その効果を要約す
れば次の通りである。

■浮遊物除去用の凝集剤及び細菌等の除去用殺菌剤を予
備処理工程で自給することができるので、外部からのこ
れら薬剤の調達が一切不要となる。

■単一の電解装置で凝集剤及び殺菌剤を同時に供給する
ことができるので、設備費が軽減されると共に操業性及
びメンテナンス性も向上する。

■電解により生成した多価金属イオンの水酸化物は、水
溶液として加えた金属水酸化物に比べて凝集活性が高く
、少量の添加でもその目的を十分に達成することができ
る。逆浸透処理は、被処理水中に浮遊物が混入している
と、膜面に沈着し処理□能率が低下するためミ浮遊物を
ほぼ完全に除去することが望ましい。この場合本発明の
電解槽で発生さ讐た凝集活性の高い金属水酸化物は、薬
剤としての凝集剤に比べて、逆浸透供給水に適した高清
澄水を得ることができる。

０次亜塩素酸ナトリウムは保存中に徐々に分解して失活
するが、本発明であれば電解により生成したものを直ち
に処理水中へ混入しているので、分解による□消耗の恐
れもなく優れた殺菌作用が保障される。また次亜塩素酸
す）　ＩＪウムの自然失活に起因する、溶出鉄イオンの
２価から３価への酸化不全を防止して、濾過水中の残存
鉄イオンを極微量に保持できるため、逆浸透膜面での水
酸化鉄スケールの沈着を確実に抑制できる。

■多価金属イオン供給用の陽極として鉄板を用いた場合
、電解により生成する鉄イオンは２価であり、凝集効果
の高い８価の鉄とする為には何らかの酸化工程が必要に
なるが、本発明であれば電解槽内で同時に生成する次亜
塩素酸塩によりＦｅ　”の酸化が併行して起こる為、別
に酸化工程を設ける必要がない。

■各陽極への電流値を独立して調整することができるの
で、処理原水中の浮遊物量や微生物量等に応じて凝集剤
及び殺菌剤の供給量を自由にコントロールすることがで
きる。

■上記■〜■の効果が有効に発揮される結果、予備処理
を含めた全体の処理設備を簡素化し得るばかりでなく、
操業性、処理効率、逆浸透膜の寿命といった全ての点で
優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理法を例示する概略フロー図、第２
，８図は他の実施例を示すフロー図、第４図は〔実施例
〕で採用した装置を示すフロー図である。 １・・・電解装置、　　　　２・・・撹拌槽、３・・・
ｐ過器、　　　　　４・・・逆浸透膜モジュール、５・
・・整流器、　　　　　１ａ・・・電解槽、■・・・第
１陽極、　　　■・・・第２ｗ１Ｊ極、■・・・陰極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塩水を逆浸透膜モジュールに通して逆浸透処理する方法
   において、電解槽内に（１）多価金属イオンを溶出させ
   る為の当該金属製の第１陽極と（２）塩素を発生させる
   為の第２陽極及び（３）これらの陽極に対して陰極的に
   作用する電極が配置され、上記陰極（３）と各陽極（１
   ）、（２）との間の電流値を夫々独立して調整すること
   により多価金属イオンと次亜塩素酸の各発生量を独立制
   御できる様に構成された電解装置により、前記塩水の一
   部又は全部を処理した後、浮遊物除去装置を経て逆浸透
   膜モジュールへ送ることを特徴とする塩水の逆浸透処理
   方法。