WO2006057249A1 - 逆浸透膜法海水淡水化装置 - Google Patents

逆浸透膜法海水淡水化装置 Download PDF

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Abstract

　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。

Description

逆浸透膜法海水淡水化装置
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 つ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ィ匕による低減、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、 V、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!、海水で は、充分な処理ができず、逆浸透膜でのファゥリング (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 理の如何によつては、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ィ匕劣化を生じる危険性さえあ る。さらに、凝集スラッジゃ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 (Ultr a 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（ファゥリング)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分力も 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
1S 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ゥ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
発明が解決しょうとする課題
[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、経済性が高ぐ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、経済性が高ぐ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: 0〜18111711)で 運転し、任意の時に流動層の膨脹率 1. 2〜1. 5 (運転流速： 18〜30mZh)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!、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!、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!、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!、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 (M F)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!/、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ぐ脱塩素によ つて殺菌効果がなくなると、再活性ィ匕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 ヽて、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 力 特に種菌を用いなくても活性炭に微生物は担持しやすぐ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、非常に長期に亘つて有機物除 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!/ヽ 、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、 70mgZL 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、オゾンよりも弱ぐ溶存有機物の分 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 (HBrO
3 または BrO ")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
3
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ぐ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 P seudomonas 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 つて、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 力 生物活性炭処理系には、これらの細菌類力 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〜 18mZh)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 、ることから、粒子の沈降速度と処理水の流速の違 、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： 18〜30mZh)好ましくは 1. 3〜1. 5 (運転流速： 22〜30mZh)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ぉ 、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)の運転にぉ 、て膨脹率 (運転流速)を変 ィ匕させることで、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力べ行なう必要がない。
[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、膜ファゥリングが抑 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 後の運転で濁質力 S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, 000 /z W' secZcm2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（ μ W- sec/cm2)は、『紫外線照射強度（ μ W/cm2) X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、（ィ)微生物の増殖の抑制および死滅、（口)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 (ィ)〜 (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 、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 350LZh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 18〜20mZh)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)力 の微粒子や剥離物質の流出等を細力べ管理する必要がな!、。
[0070] 膜濾過器 (3)には、孔径 0.： mの PVDF製の精密濾過膜 (MF膜)を使用し、フ ラックス 2. 35mZd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, 000 /z W' secZcm2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ィ匕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。これによつ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 ぉ 、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の結果力も明らかなように、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、膜のファゥ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、膜ファゥ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 900LZh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) 13mZh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)力 の微粒子や剥離物質の流出等を細力べ管理する必要がな!、。
[0081] 膜濾過器 (3)の精密濾過膜 (MF)には、孔径 0.： L mの中空糸膜を使用し、平均 フラックス 2. 35mZd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 350 mの力 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. 35mZdで運転を行なった。
[0084] 図 3に、この比較例にぉ 、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 、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。

Claims

請求の範囲
[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。
[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。
[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。
[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。
[5] 海水前処理装置にお!ヽて、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。
[6] 海水前処理装置にお!、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。
[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。
[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。
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