[發明專利]水淡化系統以及水淡化處理方法

無效

• 申請號: 201310045756.3
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103288290A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 荒戶利昭;隅倉岬;陰山晃治;館隆廣
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

技術領域

本發明涉及利用逆滲透膜由海水等獲得淡水的水淡化系統以及水淡化處理方法。

背景技術

近年來，由于伴隨著地球規模的人口增加以及新興國家的抬頭的造水需求顯著化，利用逆滲透膜(Reverse?Osmosis?Membrane；以下，稱為“RO膜”)而從海水等獲得淡水的水淡化系統出現增加的趨勢變得顯著。RO膜由纖維素、聚酰胺等的素材制造，通過對該RO膜施加海水的滲透壓的2倍以上的壓力，使水通過RO膜的微細孔，能夠抑制鹽分(主要是NaCl)的透過，來獲得淡水。

但是，在利用了RO膜的水淡化系統中，作為使RO膜的透過性能減低的現象，已知有生物污垢。記載著：在生物污垢的生成中，植物浮游生物由來的生體高分子物質產生了較大的作用，例如，非專利文獻1中敘述的含有碳的有機物中尤其是含有具有粘著性的多糖類的TEP(Transparent?Exopolymer?Particles：透明細胞外粒子(透明粒子狀有機物))產生了較大的作用。

另外，根據非專利文獻2，認為海水中的有機物中的60～80％是1kDa以下的低分子溶解有機物，這些低分子溶解有機物是微生物的生產或者分解相關的物質。

另外，也例舉出：在RO膜的膜面上微生物繁殖，進而阻礙RO膜的透過性，使RO膜的膜透過效率減小。微生物在什么樣的海水中均生存(存活)，在RO膜的膜面上附著的微生物以海水中的低分子溶解有機物為食餌而進行繁殖，使生物污垢產生、助長，進而導致RO膜的透過性能下降。基于此，在RO膜的生物污垢的生成中，推定低分子溶解有機物是相關物。

這樣，為了水淡化系統的高效運行，必需有針對生物污垢的對策。作為生物污垢的對策，有如下的方法，即，通過利用了孔徑0.01～0.001μm程度的超濾膜(Ultrafiltration?Membrane；以下，稱為“UF膜”。)過濾的前處理工序，在RO膜的上游側使海水中的有機物減少，由此抑制RO膜的透過性能下降的方法(例如，參照專利文獻1的圖2)。

另外在現有的前處理法中還采取下述的方法，即，對提供給RO膜的供給水(海水)添加作為針對海水中的微生物的滅菌劑的氯氣，并根據需要添加凝集劑(例如，硫酸鋁)后，通過過濾裝置除去污濁物質，為了防止RO膜因氯氣而氧化劣化，而添加還原劑(例如，硫酸氫納)的方法(例如，參照專利文獻1的圖3)。

專利文獻1：JP特表2010-516450號公報

非專利文獻1：竹內和久，“海水的前處理、膜污垢-離子交換膜、逆滲透膜-RO海水淡化的前處理、污垢”，日本海水學會志，2009年，第63卷，第6號，p.367-371

非專利文獻2：小川浩史，“水環境的溶解有機物海洋中的溶解有機物的動態”，水環境學會志，2011年，第34卷，第5號，p.130-133

但是，即使通過利用了UF膜的前處理工序，也存在不能完全除去海水中的有機物，由于生物污垢，而不能防止RO膜透過性能下降這樣的課題。尤其是，UF膜并不能充分地除去低分子溶解有機物。

另外，作為基于微生物的生物污垢抑制對策，認為在對提供給RO膜的供給水進行滅菌后使RO膜通水是其中一個對策，但僅限適用于飲用水等。即，在不以飲用為目的的工業用水(例如，發電站的冷卻用淡水)的情況下，僅以基于微生物的生物污垢抑制為目的，而添加滅菌劑、還原劑等將導致淡水生成成本(運行成本)增加，故不是所期望的情形。

另外，在對RO膜的供給水中添加氯氣的情況下，由于與供給水中的有機物進行化學反應而生成三鹵甲烷。三鹵甲烷由于通過RO膜而不完全排除，三鹵甲烷的一部分透過RO膜，有可能污染通過水淡化系統所生產的淡水。

另外，幾乎所有RO膜由于對氯氣等的氧化劑僅有非常有限的耐受性，為了防止由于RO膜的氧化而產生劣化，需對供給水添加還原劑來進行脫氯處理。但是，在還原劑添加后，由于供給水中的氧化力減小，而微生物再次繁殖，菌體自身、其代謝物將在RO膜發生附著，從而發生或者助長生物污垢，進而存在有使RO膜的透過性能下降的可能性。

發明內容

在此，本發明以提供一種能夠抑制逆滲透膜的生物污垢并且抑制逆滲透膜劣化的水淡化系統以及水淡化處理方法為課題。