特許 6164366 吸着部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6164366

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】吸着部材

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20060101AFI20170710BHJP

   B01D 63/02 20060101ALI20170710BHJP

   B01J 20/28 20060101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/28 E

   C02F1/28 F

   B01D63/02

   B01J20/28 Z

【請求項の数】11

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2016-525106(P2016-525106)

(86)(22)【出願日】2015年6月22日

(86)【国際出願番号】JP2015067844

(87)【国際公開番号】WO2015199017

(87)【国際公開日】20151230

【審査請求日】2016年4月20日

(31)【優先権主張番号】特願2014-132712(P2014-132712)

(32)【優先日】2014年6月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 智則

(72)【発明者】

【氏名】中野 敬子

【審査官】 小久保 勝伊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０９１１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７０６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３４３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３７２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−９６１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２２４７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１２８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−５２３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２０５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／００− １／７８

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｂ０１Ｊ ２０／００−２０／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記流路は、前記親水性物質を吸着する第１部材と前記疎水性物質を吸着する第２部材とから構成される吸着部を有し、
前記第１部材は、粒子状に形成された、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはマグネシアであり、
前記第１部材は、芳香族カルボン酸と芳香族アミンを用いて合成される前記第２部材によって保持されていること
を特徴とする吸着部材。

【請求項2】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記流路は、前記親水性物質を吸着する第１部材と前記疎水性物質を吸着する第２部材とから構成される吸着部を有し、
前記第２部材は、粒子状に形成された、シリコンカーバイト、グラファイト、ダイアモンド、ポリスチレンまたはポリオレフィンであり、
前記第２部材は、アルミナまたはシリカを含む前記第１部材によって保持されていること
を特徴とする吸着部材。

【請求項3】

請求項１または２に記載の吸着部材であって、
前記吸着部の表面を除去することによって、前記表面に現れていた前記第１部材および前記第２部材が剥離し、剥離された前記第１部材および前記第２部材とは異なる前記第１部材および前記第２部材が、前記吸着部の新しい表面に現れること
を特徴とする吸着部材。

【請求項4】

請求項１または２に記載の吸着部材であって、
前記吸着部の表面のうち、前記第１部材と前記第２部材との面積比は、前記吸着部材に投入される被処理水に含有される親水性物質と疎水性物質との構成比率によって決定されること
を特徴とする吸着部材。

【請求項5】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた複数の流路と、前記複数の流路のうち一の流路と他の流路を互いに隔てる隔壁と、を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記隔壁は、前記一の流路と前記他の流路とを接続させる連通孔を有し、
前記流路および前記連通孔の内面には、前記親水性物質を吸着する第１部材と前記疎水性物質を吸着する第２部材とから構成される吸着部が設けられ、
前記隔壁の厚さｄと前記流路の幅ｌに対して、ｄ／ｌ≧０．２３の関係を有し、
前記第１部材は、粒子状に形成された、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはマグネシアであり、
前記第１部材は、芳香族カルボン酸と芳香族アミンを用いて合成される前記第２部材によって保持され、
前記第２部材の厚みは、前記第１部材の直径よりも大きな厚みを有していること
を特徴とする吸着部材。

【請求項6】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた複数の流路と、前記複数の流路のうち一の流路と他の流路を互いに隔てる隔壁と、を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記隔壁は、前記一の流路と前記他の流路とを接続させる連通孔を有し、
前記流路および前記連通孔の内面には、前記親水性物質を吸着する第１部材と前記疎水性物質を吸着する第２部材とから構成される吸着部が設けられ、
前記隔壁の厚さｄと前記流路の幅ｌに対して、ｄ／ｌ≧０．２３の関係を有し、
前記第２部材は、粒子状に形成された、シリコンカーバイト、グラファイト、ダイアモンド、ポリスチレンまたはポリオレフィンであり、
前記第２部材は、アルミナまたはシリカを含む前記第１部材によって保持され、
前記第１部材の厚みは、前記第２部材の直径よりも大きな厚みを有していること
を特徴とする吸着部材。

【請求項7】

請求項５または６に記載の吸着部材であって、
前記吸着部の表面を除去することによって、前記表面に現れていた前記第１部材および前記第２部材が剥離し、剥離された前記第１部材および前記第２部材とは異なる前記第１部材および前記第２部材が、前記吸着部の新しい表面に現れること
を特徴とする吸着部材。

【請求項8】

請求項５または６に記載の吸着部材であって、
前記被処理水が流れる方向に対向する一の面と他の面とを有し、
前記一の流路は、前記被処理水が流れる方向と直交する方向に並んで設けられ、前記一の面に開口し、前記他の面に開口しない構成であり、
前記他の流路は、前記他の面に開口し、前記一の面に開口しない構成であって、
前記一の流路と前記他の流路は、前記被処理水が前記吸着部材の入口から出口へ向かう方向とは異なる方向に交互に配置されたこと
を特徴とする吸着部材。

【請求項9】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記吸着部材には、中空構造であって、二つの端部のうちいずれか一端が閉じられている複数の中空糸を有し、
前記中空糸は、前記中空糸の外部の空間と内部の空間とを互いに隔てる隔壁と、前記隔壁には前記中空糸の内部の空間から外部の空間へ接続される連通孔とを備え、
前記中空糸の内部には、前記流路が構成され、
前記流路と前記連通孔には、前記親水性物質または前記疎水性物質を吸着させる吸着部が形成され、
前記中空糸のうち一の中空糸の吸着部は前記疎水性物質を吸着する第２部材で構成され、前記中空糸のうち他の中空糸の吸着部は前記親水性物質を吸着する第１部材で構成され、
前記第１部材は、粒子状に形成された、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはマグネシアであり、
前記第１部材は、芳香族カルボン酸と芳香族アミンを用いて合成される前記第２部材によって保持され、
前記第２部材の厚みは、前記第１部材の直径よりも大きな厚みを有していること
を特徴とする吸着部材。

【請求項10】

外壁と、前記外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、
前記吸着部材には、中空構造であって、二つの端部のうちいずれか一端が閉じられている複数の中空糸を有し、
前記中空糸は、前記中空糸の外部の空間と内部の空間とを互いに隔てる隔壁と、前記隔壁には前記中空糸の内部の空間から外部の空間へ接続される連通孔とを備え、
前記中空糸の内部には、前記流路が構成され、
前記流路と前記連通孔には、前記親水性物質または前記疎水性物質を吸着させる吸着部が形成され、
前記中空糸のうち一の中空糸の吸着部は前記疎水性物質を吸着する第２部材で構成され、前記中空糸のうち他の中空糸の吸着部は前記親水性物質を吸着する第１部材で構成され、
前記第２部材は、粒子状に形成された、シリコンカーバイト、グラファイト、ダイアモンド、ポリスチレンまたはポリオレフィンであり、
前記第２部材は、アルミナまたはシリカを含む前記第１部材によって保持され、
前記第１部材の厚みは、前記第２部材の直径よりも大きな厚みを有していること
を特徴とする吸着部材。

【請求項11】

請求項９または１０に記載の吸着部材であって、
前記吸着部の表面を除去することによって、前記表面に現れていた前記第１部材および前記第２部材が剥離し、剥離された前記第１部材および前記第２部材とは異なる前記第１部材および前記第２部材が、前記吸着部の新しい表面に現れること
を特徴とする吸着部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸着部材に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特許第３８６４８１７号公報（特許文献１）、特開２００５−５１８２７２号公報（特許文献２）および特開２０１２−０９１１５１号公報（特許文献３）がある。

【0003】

特許第３８６４８１７号公報（特許文献１）には、被処理水を、逆浸透膜装置に供給するに先だって、この逆浸透膜の構成材料を含む吸着剤を用いた吸着筒により吸着処理する水処理方法および装置が記載されている。

【0004】

特表２００５−５１８２７２号公報（特許文献２）には、多数の開口を備えた平面状のフレキシブルな支持体と、その支持体上または支持体中に存在する被覆とを有し、バッテリー用のセパレータとしてまたは精密濾過膜として使用可能な膜が記載されている。支持体の材料はポリマー遷移の不織布から選択され、この不織布の多孔性は５０％よりも高く、かつ、被膜は多孔性のセラミック被膜であり、その際、支持体は１０〜２００μｍの厚さを有する。

【0005】

特開２０１２−０９１１５１号公報（特許文献３）には、外壁と、外壁の内側に設けられた複数の流路と、複数の流路のそれぞれを隔てる隔壁とを備え、隔壁は、流路の径よりも小さく、流路と他の流路とを連通させる連通孔と、有機物を吸着する吸着物質とを有する吸着構造体が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第３８６４８１７号公報

【特許文献2】特表２００５−５１８２７２号公報

【特許文献3】特開２０１２−０９１１５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

水処理システムには、原水から被分離物質を除去する分離膜を有するモジュールが備わっている。しかし、分離膜にファウリング（Fouling：目詰まり）が発生すると、被分離物質を原水から除去する分離性能が低下するため、分離膜にファウリングが発生した状態で、ファウリングが発生していない状態と同じ量の水を造水するには、水処理システムの運転能力を増加する必要がある。

【0008】

また、分離膜にファウリングが発生すると、分離膜の膜面を洗浄する必要がある。さらに、分離膜の膜面を洗浄しても、ファウリングが発生した分離膜のろ過能力が回復しない場合は、エレメントの交換が必要になる。エレメントの交換時には、水処理システムを長時間停止する必要があり、また、部品代および交換の作業費用がランニングコストに加算される。このため、分離膜にファウリングが発生することで、水処理システムの水処理コストも増加する。

【0009】

そこで、本発明は、分離膜の膜面への吸着物を減少させて、水処理システムの水処理コストを低減することのできる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の一例である吸着部材は、外壁と、外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、流路は、親水性物質を吸着する部材と疎水性物質を吸着する部材とを有する吸着部を有しており、親水性物質を吸着する部材または疎水性物質を吸着する部材は、粒子状に形成されていることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の一例である吸着部材は、外壁と、外壁の内側に設けられた流路を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、吸着部材には、中空構造であって、二つの端部のうちいずれか一端が閉じられている複数の中空糸を有しており、中空糸は、中空糸の外部の空間と内部の空間とを互いに隔てる隔壁と、隔壁には中空糸の内部の空間から外部の空間へ接続される連通孔とを備え、中空糸の内部には、流路が構成されており、流路と連通孔には、親水性物質または疎水性物質を吸着させる吸着部が形成されており、中空糸のうち一の中空糸の吸着部は疎水性物質を吸着する部材で構成され、中空糸のうち他の中空糸の吸着部は親水性物質を吸着する部材で構成されることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の一例である吸着部材は、外壁と、外壁の内側に設けられた複数の流路と、複数の流路のうち一の流路と他の流路を互いに隔てる隔壁と、を備え、親水性物質と疎水性物質とが含有された被処理水を投入される吸着部材であって、隔壁は、一の流路と他の流路とを接続させる連通孔を有しており、隔壁の厚さｄと流路の幅ｌに対して、ｄ／ｌ≧０．２３の関係を有していることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、分離膜の膜面への吸着物を減少させて、水処理システムの水処理コストを低減することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施例による海水淡水化システムの構成の一例を示す概略図である。

【図2】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材を有する吸着モジュールの一例を示す側面図である。

【図3】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の一例を示す流入側の端面図である。（ａ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合の端面図、（ｂ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合の端面図である。

【図4】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の一例を示す水が流れる方向に沿った断面図である。

【図5】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を示す模式図である。

【図6】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を拡大して示す模式図である。（ａ）は、疎水性粒子と親水性粒子とがバインダを用いて固定された吸着材料の模式図、（ｂ）は、疎水性粒子が親水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図、（ｃ）は、親水性粒子が疎水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図である。

【図7】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を拡大して示す模式図である。（ａ）は、疎水性粒子と親水性粒子とがバインダを用いて固定された吸着材料の性能回復メカニズムを説明する模式図、（ｂ）は、疎水性粒子が親水性バインダを用いて固定された吸着材料の性能回復メカニズムを説明する模式図、（ｃ）は、親水性粒子が疎水性バインダを用いて固定された吸着材料の性能回復メカニズムを説明する模式図である。

【図8】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の流路の一部を拡大して示す断面図である。（ａ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合の断面図、（ｂ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合の断面図である。

【図9】本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材における水の通過時間係数と、流路の幅に対する隔壁の厚さの比との関係を説明するグラフ図である。（ａ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合のグラフ図、（ｂ）は、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合のグラフ図である。

【図10】本実施例における他の吸着部材の構造を示す図である。

【図11】本実施例における他の吸着部材の構造の実施例の模式図である。

【図12】本実施例における他の吸着部材の構造の断面の模式図である。

【図13】本実施例における他の吸着部材の構造の断面の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

【0016】

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

【0017】

また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0018】

また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

【0019】

また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0020】

まず、本実施の形態による水処理システムが明確となると思われるため、背景技術および本発明者らによって見いだされた水処理システムにおける解決しようとする課題について詳細に説明する。

【0021】

水の浄化の高度処理においては、原水から被分離物質を除去する分離膜として逆浸透膜（以下、ＲＯ（Reverse Osmosis）膜と言う）が用いられている。ＲＯ膜には半透膜が用いられるが、半透膜の材質は大きく分けて、酢酸セルロース系と芳香族ポリアミド系とがある。このうち、芳香族ポリアミド系のＲＯ膜は、水透過性能および電解質除去性能が高いため、工業用に広く用いられている。その構造は、微孔多孔質支持体の表面に芳香族ポリアミド膜を形成した複合膜の構造が多く用いられ、芳香族ポリアミド膜の厚さは、例えば０．１μｍ以下である。

【0022】

ＲＯ膜は、半導体などの精密電子機器製造に用いる純水製造、上水の高度処理および下水・排水の最終処理などにおける水中溶解した有機物の除去、または海水淡水化における電解質の除去などに用いられる。

【0023】

これらの用途のうち、ＲＯ膜を海水淡水化に用いる場合は、例えば以下のような処理プロセスを経て水がＲＯ膜に供給される。まず、砂などの細かい懸濁物を限外ろ過膜（以下、ＵＦ（Ultrafiltration）膜と言う）でろ過する、沈殿池で沈下させる、または両者を組み合わせることによって分離する。この際、必要に応じて懸濁物に凝集剤などを添加してフロックを形成してもよい。このようにして得られた水（以下、前処理水と言う）を加圧しながらＲＯ膜の表面に供給すると、ＲＯ膜の反対側の裏面から、ほとんど電解質および有機物が含まれない、飲用に適した水（以下、透過水と言う）が得られる。海水には、電解質である食塩が２０〜４０ｇ／Ｌ含まれる。これをＲＯ膜で分離すると電解質を１ｍｇ／Ｌ以下まで低下させることが可能である。

【0024】

ところで、前処理水には、有機物などが含まれており、その一部はＲＯ膜の表面に吸着して、浸透作用を阻害する。ＲＯ膜の表面に吸着する吸着物には、有機物が吸着する有機物ファウリングのほか、電解質がＲＯ膜の表面付近で高濃度となって析出するスケール、前処理水に含まれる微生物がＲＯ膜の表面で増殖するバイオファウリングなどがある。スケールおよびバイオファウリングの場合は、定期的にＲＯ膜の表面に清浄水を流して、せん断力によって吸着物を除去することができる。

【0025】

しかし、有機物ファウリングの場合は、有機物がＲＯ膜の表面の流速の境界層と比べて著しく小さいため、吸着物をせん断力では完全に除去することができず、徐々にＲＯ膜の表面に吸着物が蓄積して水の透過性能を阻害する。その結果、一定圧力で運転する場合には、透過水量が低下し、一定した透過水量を得るために動力（例えば圧力）にフィードバックをかける場合には、運転圧力が増加する。いずれの場合にも、単位透過水量あたりのポンプの動力費が増加する。

【0026】

また、吸着物をせん断力では完全に除去できないため、洗浄液により化学的にＲＯ膜の洗浄を行うと、徐々にＲＯ膜が劣化する。このため、イオンの阻止率が低下する。さらに、これらが進むとＲＯ膜モジュールを交換する必要が生じる。ＲＯ膜モジュールの交換時には、水処理システムの運転を長時間止める必要があり、また、ＲＯ膜モジュールは再生利用ができないため、新しいＲＯ膜モジュールに交換する必要がある。このため、水処理システムの稼働率の低下、ＲＯ膜の消耗品代、廃棄物処理費などによって、単位水量当たりのランニングコストがさらにあがる原因となる。

【0027】

このため、前処理水をＲＯ膜へ供給する前に、有機物をあらかじめ除去する前処理工程を追加して、ＲＯ膜モジュールの交換までの寿命を延ばす方法がある。前処理方法としては、有機物を分解する方法、有機物を配管中に固定された吸着材に吸着させることにより捕集して除去する方法、または凝集剤を添加して有機物を粗大粒子として捕集して除去する方法などがある。

【0028】

前記特許文献１には、有機物を吸着する方法として、ＲＯ膜と同じ材料からなる吸着材を用いる方法が開示されている。しかし、前述したように、ＲＯ膜は再生利用ができないことから、ＲＯ膜と同じ材料からなる吸着材も再生利用は困難であるという問題がある。そのため、ＲＯ膜と同じ材料からなる吸着材を前処理に用いない場合のＲＯ膜の交換頻度と同等の頻度で、ＲＯ膜と同じ材料からなる吸着材を交換する必要がある。

【0029】

また、前記特許文献２には、有機物を除去する方法として、繊維状高分子とセラミック多孔体とを用いて、処理水との接触面積を大きくした吸着材を用いる技術が開示されている。しかし、前記特許文献２の方式では、流路の径が２００ｎｍ程度であり、閉塞しやすいという問題がある。

【0030】

また、前記特許文献３には、有機物を除去する方法として、多孔質セラミックハニカム構造体を用いた吸着材を使用する技術が開示されている。しかし、本発明者らの検討によれば、前記特許文献３の方法では、使用する海域の水質によって吸着性能が大きく異なるという問題がある。ここでいう水質とは、具体的には次の４種類の有機物の濃度および比率のことを指す。すなわち海水中において、（１）後に述べる疎水性表面への吸着性が、後に述べる親水性表面への吸着性を上回る物質（以下、疎水性有機物と言う）、（２）後に述べる親水性表面への吸着性が、後に述べる疎水性表面への吸着性を上回り、かつ、海水中で正に帯電する物質（以下、陽イオン性有機物と言う）、（３）後に述べる親水性表面への吸着性が、後に述べる疎水性表面への吸着性を上回り、かつ、海水中で負に帯電する物質（以下、陰イオン性有機物と言う）、（４）後に述べる親水性表面への吸着性が、後に述べる疎水性表面への吸着性を上回り、かつ、海水中で帯電しない物質（以下、中性親水性有機物と言う）の４種類である。また、ここでいう吸着性が高い（上回る）とは、吸着平衡定数が大きい（上回る）ことを指す。これら４種類の物質の比率が、使用する海域の水質によって異なるため、前記特許文献３の方法では使用する海域によって吸着性能が大きく異なることが、本発明者らの検討によって明らかとなった。このような特徴の結果、使用する海域によっては必要となる吸着材の量が膨大となり、海水の淡水化処理に掛かるランニングコストが増加する。

【実施例】

【0031】

本実施例では、水処理システムの一例として、ＲＯ膜を用いて海水を淡水化する海水淡水化システムについて説明する。本実施例による水処理システムは、ＲＯ膜を用いた海水淡水化システムに限定されるものではなく、例えば精密ろ過膜（以下、ＮＦ（Microfiltration）膜と言う）またはイオン交換膜を用いた海水淡水化システム、廃水を浄化して再利用水を生成する再利用水製造システム、並びに純水または超純水を生成する純水・超純水製造システムなどにも適用できることは言うまでもない。

【0032】

以下に、海水淡水化システムの構成、海水淡水化システムにおける水処理方法、ＲＯ膜モジュールのろ過方式、多孔質セラミックハニカム吸着材（吸着構造体、多孔質セラミックハニカム構造体、セラミックス構造体またはセラミックハニカム構造体などとも言う）を有する吸着モジュールの構造および多孔質セラミックハニカム吸着材の機能について説明する。
＜海水淡水化システムの構成＞

【0033】

本実施例による海水淡水化システムの構成を図１を用いて説明する。図１は、本実施例による海水淡水化システムの構成の一例を示す概略図である。

【0034】

図１に示すように、本実施例による海水淡水化システム１は、海水に含まれる塩分、有機物、微生物（菌類を含む）、ホウ素および固形浮遊物などを被分離物質として除去して淡水化する水処理システムであり、上流側から海水取水部１０、前処理部２０および脱塩部３０の順に、主に３つの部分で構成される。

【0035】

海水取水部１０は、取水管１１、取水ポンプ１２および原水タンク１３で構成される。取水管１１は、海中に設置されて原水となる海水を吸上げる構成のほか、沖まで伸ばして深層水を原水として吸上げる構成であってもよく、または海底に埋設して海底砂でろ過した後に原水となる海水を吸上げる構成であってもよい。取水ポンプ１２は、陸上に設置される構成のほか、海中に設置される構成であってもよい。

【0036】

また、取水管１１内で微生物、藻類および貝類などの生物が増殖して取水管１１が閉塞することを防止するため、これら生物の増殖を防止する薬品（例えば殺菌剤など）が取水管１１内に注入される構成としてもよい。

【0037】

前処理部２０は、例えば砂ろ過槽２１、多孔質セラミックハニカム吸着材２２、送水ポンプ２２ａおよびＲＯ膜供給水タンク２３で構成され、微生物の殺菌およびその他の懸濁成分を除去する前処理を行う。さらに、前処理部２０には、複数種類の薬品を原水に注入する薬注システム２４が備わっている。薬注システム２４は、原水に注入する薬品の種類に応じて構成される。なお、懸濁成分は有機物である場合が多い。また、無機物を有している場合もある。

【0038】

図１には、殺菌剤注入部２４ａ、ｐＨ調整剤注入部２４ｂ、凝集剤注入部２４ｃおよび中和還元剤注入部２４ｄを示している。殺菌剤注入部２４ａは、微生物を殺菌する殺菌剤を注入する。ｐＨ調整剤注入部２４ｂは、多価イオンによるスケールの発生防止および凝集効率の向上のためのｐＨ調整剤を注入する。凝集剤注入部２４ｃは、砂ろ過槽２１で効率よく有機物を取り除くための凝集剤を注入する。中和還元剤注入部２４ｄは、中和剤および還元剤を注入する。

【0039】

殺菌剤注入部２４ａからは微生物を殺菌する殺菌剤として、次亜塩素酸または塩素などが原水に注入される。殺菌剤注入部２４ａから注入される殺菌剤の間歇注入の間隔および濃度によって原水における微生物の死滅率または生存率が変化する。

【0040】

なお、殺菌剤として注入される次亜塩素酸または塩素は、脱塩部３０のＲＯ膜モジュール３２に備わるＲＯ膜の機能を低下させるため、ＲＯ膜モジュール３２へ送水される前に、原水を還元する構成が好ましい。そのため、殺菌剤の過剰な注入は回避されることが好ましく、殺菌剤注入部２４ａには殺菌剤の注入量を調節する調節バルブＶＬ１が備わっている。

【0041】

また、殺菌剤注入部２４ａから取水管１１に殺菌剤を注入してもよい。この場合、取水管１１に殺菌剤を注入する管路にも注入量を調節する調節バルブＶＬ１を備えることが好ましい。

【0042】

また、多価イオンによるスケールの発生を防止し、かつ、凝集効率を向上させるため、海水淡水化システム１で処理される原水は酸性（ｐＨ３〜５）に調整されることが好ましい。そこで、ｐＨ調整剤注入部２４ｂから硫酸などのｐＨ調整剤が原水に注入されて好適にｐＨが調整される。ｐＨ調整剤注入部２４ｂにはｐＨ調整剤の注入量を調節する調節バルブＶＬ２が備わっている。

【0043】

また、凝集剤注入部２４ｃからポリ塩化アルミニウムまたは塩化第２鉄などの凝集剤が原水に注入される。原水に含まれる有機物は凝集剤によって成長が促進されるため、凝集剤の注入によって０．１μｍ以上の大きさの有機物の微粒子を１μｍ以上の大きさの有機物のフロックに成長させる。これにより、砂ろ過槽２１における有機物の除去効率が向上する。

【0044】

凝集剤の注入量が過少の場合は、フロックが好適に成長せず、有機物が砂ろ過槽２１を通り抜ける場合がある。また、凝集剤の注入量が過剰の場合は、フロックの成長に使用されない余剰分が、脱塩部３０のＲＯ膜モジュール３２に備わるＲＯ膜に負荷を与える。従って、凝集剤注入部２４ｃには凝集剤の注入量を調節する調節バルブＶＬ３が備わっている。

【0045】

中和還元剤注入部２４ｄからは、ｐＨ３〜５の酸性に調節された原水を中和するための中和剤、および主に殺菌剤を還元するための還元剤が原水に注入される。中和還元剤注入部２４ｄには中和剤および還元剤の注入量を調節する調節バルブＶＬ４が備わっている。

【0046】

以上のように、前処理部２０における前処理工程では、殺菌剤の注入によって微生物を殺菌する工程と、凝集剤を注入して有機物のフロックを成長させ、砂ろ過槽２１で有機物を除去する工程と、が行われる。

【0047】

脱塩部３０は、高圧ポンプ３１、ＲＯ膜モジュール３２および淡水タンク３３で構成される主ラインＬＭと、ＲＯ膜モジュール３２、エネルギ回収装置３４および濃縮水タンク３５で構成される副ラインＬＳとを備える。さらに、脱塩部３０は、廃水タンク３６と、測定部と、複数種類の薬液を原水に注入する薬注システム３９とを備える。

【0048】

ＲＯ膜モジュール３２に備わるＲＯ膜には半透膜が用いられている。半透膜は、半透膜と水分子との相互作用と、半透膜と被分離物質との相互作用との違いによって水分子のみを透過させる膜であり、酢酸セルロース系のものと芳香族ポリアミド系のものとがある。本実施例では、芳香族ポリアミド系の半透膜からなるＲＯ膜を使用するが、酢酸セルロース系の半透膜からなるＲＯ膜を使用してもよい。

【0049】

ＲＯ膜モジュール３２の構成は限定されない。例えば厚さが数１００μｍ程度の微孔多孔質支持体の表面に、厚さが０．１μｍ以下のポリアミド膜（例えば芳香族ポリアミド系の半透膜）を形成した複合膜をスパイラルと呼ばれる形状に折り畳んだエレメント、または中空糸状膜を束ねたエレメントによってＲＯ膜モジュール３２を構成することができる。この場合のエレメントは、直径が４インチ（約１０ｃｍ）、８インチ（約２０ｃｍ）、または１６インチ（約４０ｃｍ）で、長さが１ｍ程度の円筒形のものが多く、このようなエレメントをベッセルという耐圧容器内に直列に並べたＲＯ膜モジュール３２が用いられる。

【0050】

ＲＯ膜をスパイラル状に折り畳んだ形状のエレメントでは、ＲＯ膜同士の密着を防止するために、例えば膜間にポリエチレン製のスペーサが挟み込まれる。しかし、スペーサとＲＯ膜との間隙は０．５μｍ程度と狭くなる。そこで、ＲＯ膜モジュール３２の上流側には保安フィルタを取り付けてもよい。

【0051】

薬注システム３９は、ＲＯ膜モジュール３２の洗浄に用いる薬品の種類に応じて構成される。図１には、微生物の繁殖を抑制する制菌剤を注入する制菌剤注入部３９ａ、スケールを除去するための酸注入部３９ｂおよび有機物を除去するためのアルカリ注入部３９ｃを示している。

【0052】

制菌剤注入部３９ａからは微生物の繁殖を抑制する制菌剤として、２，２−ジブロモ−３−ニトリロプロピオンアミド（以下、ＤＢＮＰＡと言う）などが原水に注入される。制菌剤注入部３９ａから注入される制菌剤の間歇注入の間隔および濃度によって原水における微生物の死滅率または生存率が変化する。なお、制菌剤として注入されるＤＢＮＰＡなどの過剰な注入は回避されることが好ましく、制菌剤注入部３９ａには制菌剤の注入量を調節する調節バルブＶＬ５が備わっている。

【0053】

また、酸注入部３９ｂからは発生したスケールを定期的に除去するため、硫酸などの酸が原水に注入される。酸注入部３９ｂには酸の注入量を調節する調節バルブＶＬ６が備わっている。

【0054】

また、アルカリ注入部３９ｃからは苛性ソーダなどのアルカリが原水に注入される。アルカリ注入部３９ｃにはアルカリの注入量を調節する調節バルブＶＬ７が備わっている。
＜海水淡水化システムにおける水処理方法＞

【0055】

本実施例による海水淡水化システム１において、海水取水部１０の取水ポンプ１２によって取水管１１を介して海から取水された原水は、原水タンク１３に一時貯水され、原水に含まれる被分離物質の一部が沈殿除去された後に、前処理部２０へ送られる。

【0056】

前処理部２０では、殺菌剤注入部２４ａからの殺菌剤注入と、ｐＨ調整剤注入部２４ｂからのｐＨ調整剤注入と、凝集剤注入部２４ｃからの凝集剤注入とがなされた原水が、砂ろ過槽２１に流れ込む。砂ろ過槽２１では、主に凝集剤によって１μｍ以上の大きさに成長した有機物のフロックがろ過されて除去され、砂ろ過槽２１を透過した原水は送水ポンプ２２ａによって多孔質セラミックハニカム吸着材２２へ送られる。砂ろ過槽２１を通過した原水には凝集剤によってフロックを形成できなかった有機物が溶解しているが、多孔質セラミックハニカム吸着材２２の表面との相互作用により、吸着して原水から分離除去される。

【0057】

原水は、例えば送水ポンプ２２ａなどの加圧手段によって０．１〜０．５ＭＰａ程度まで加圧されて多孔質セラミックハニカム吸着材２２へ送水される（圧送）。多孔質セラミックハニカム吸着材２２へ送水される原水は、高圧であるほど多孔質セラミックハニカム吸着材２２を透過する速度が高くなるが、被分離物質を原水から分離する性能（いわゆる分離性能）は低下する。

【0058】

多孔質セラミックハニカム吸着材２２を透過した原水には、中和還元剤注入部２４ｄから中和剤および還元剤が注入され、ｐＨ調整剤で酸性に調整されている原水が中和されるとともに、注入されている殺菌剤が還元される。そして、原水はＲＯ膜供給水タンク２３に貯水される。

【0059】

ＲＯ膜供給水タンク２３に貯水された原水は、脱塩部３０の高圧ポンプ３１で加圧されてＲＯ膜モジュール３２へ送られ（圧送）、ＲＯ膜モジュール３２でろ過される。そして、ＲＯ膜モジュール３２に備わるＲＯ膜を透過して懸濁成分が除去された原水は、淡水として淡水タンク３３に貯水される。一方、ＲＯ膜モジュール３２に備わるＲＯ膜を透過しない原水は、高圧ポンプ３１で加圧された状態で懸濁成分を含む濃縮水となって濃縮水タンク３５に貯水される。

【0060】

なお、濃縮水タンク３５に貯水された濃縮水を、例えば海に戻す排水系が備わる場合もある。この場合、排水系では、塩分濃度を低下させる処理、並びに塩分および化学薬品の原料となりうる物質を取り出す処理が行われる。

【0061】

また、脱塩部３０に備わるエネルギ回収装置３４は、例えば濃縮水タンク３５に貯水された高圧の濃縮水（高圧水）が排水されるときのエネルギで回転するタービンと、そのタービンの回転で発電する発電機とにより構成され、発電した電力は高圧ポンプ３１などの駆動電力として利用することが可能である。
＜ＲＯ膜モジュールのろ過方式＞

【0062】

本実施例による海水淡水化システム１において、ＲＯ膜モジュール３２には分離膜としてＲＯ膜が備わっている。原水をＲＯ膜でろ過するろ過方式には下記の２つの方式がある。

【0063】

ろ過方式の１つは「全量ろ過方式」であり、原水の全量をＲＯ膜に通す方式である。この方式では、ＲＯ膜を透過しない被分離物質はＲＯ膜の膜面に堆積する。そして、被分離物質の堆積によってＲＯ膜の微孔が閉塞するため、透過水量が運転時間とともに低下する現象、すなわちファウリングが発生する。

【0064】

ろ過方式の他の１つは「クロスフローろ過方式」であり、ＲＯ膜の膜面に沿うように原水を流し、その一部がＲＯ膜を透過する方式である。この方式では、ＲＯ膜を透過しない被分離物質は原水とともに排出されてＲＯ膜の膜面に堆積しない。しかしながら、クロスフローろ過方式でも長時間の運転によって原水に含まれる被分離物質がＲＯ膜に少しずつ吸着して微孔が閉塞し、ＲＯ膜の透過水量が次第に低下する現象、すなわちファウリングが発生する。本実施例では、クロスフローろ過方式としたが、全量ろ過方式としてもよい。

【0065】

ＲＯ膜に吸着する被分離物質としては、電解質がＲＯ膜の膜面付近で高濃度となって析出するスケール、原水に含まれる微生物がＲＯ膜の膜面で増殖するバイオファウリング、および原水に含まれる有機物が吸着する有機物ファウリングなどがある。

【0066】

例えば電解質濃度が高くなって析出するスケールについては、スケール防止剤またはｐＨ調整剤の注入により電解質濃度が高くなってもスケールが析出しにくい条件に調整すること、または定期的にＲＯ膜の膜面に清浄水を流してせん断力で除去することによって対応することができる。

【0067】

しかしながら、有機物ファウリングはせん断力で除去することができず、長時間の運転によって次第に蓄積する。例えば海水淡水化システム１の場合、前処理部２０の構成および性能、海水の水質、並びに薬注システム２４で注入される薬品の種類などによる変動はあるが、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素量）換算で、０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度の有機物が、脱塩部３０へ送られる原水に含まれる。

【0068】

また、有機物スケールがＲＯ膜に吸着して蓄積すると、その有機物を培地として微生物が増殖し、バイオフィルムを形成してバイオファウリングの要因となる。

【0069】

海水淡水化システム１の場合、原水に含まれる微生物は、殺菌剤注入部２４ａから注入される殺菌剤によって死滅する。しかしながら、ＲＯ膜（特に、芳香族ポリアミド系のＲＯ膜）は殺菌剤である次亜塩素酸または塩素とわずかずつ反応して分解し、劣化するため、殺菌剤が還元剤によって還元されて殺菌成分が含まれない状態の原水が脱塩部３０に送水される。

【0070】

脱塩部３０を構成する配管などの部材は施工後に充分洗浄され、さらに、使用開始後も定期的に薬品によって洗浄されるが、配管などの部材から完全に微生物を排除することは不可能である。

【0071】

また、殺菌剤注入部２４ａから注入される殺菌剤で殺菌しきれない微生物が脱塩部３０に流れ込むこともあり、脱塩部３０（より詳細には、ＲＯ膜供給水タンク２３の下流）に微生物が存在する場合がある。そしてこの場合、脱塩部３０に送水される原水には殺菌成分（殺菌力のある殺菌剤）が含まれていないため、脱塩部３０に存在する微生物を除去できず、脱塩部３０に存在する微生物によってバイオフィルムが形成される。

【0072】

このように、ＲＯ膜モジュール３２に、有機物ファウリングまたはバイオファウリングが発生すると、ＲＯ膜における原水のろ過能力が低下するため、ＲＯ膜の交換が必要になる。海水淡水化システム１においては、ＲＯ膜モジュール３２のエレメントの洗浄またはＲＯ膜モジュール３２の交換となる。

【0073】

このようなＲＯ膜モジュール３２のエレメントの洗浄時またはＲＯ膜モジュール３２の交換時には、海水淡水化システム１を長時間停止するため、海水淡水化システム１の稼動率が低下する。また、エレメントの部品代および交換の作業費用がランニングコストに加算されるため、海水淡水化システム１のランニングコストが上昇する。
従って、有機物を原水から可能な限り前処理部２０において除去しておくことが望ましい。
＜吸着モジュールの構造＞

【0074】

本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の構造、および多孔質セラミックハニカム吸着材を有する吸着モジュールの構造を図２〜図４を用いて説明する。

【0075】

図２は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材を有する吸着モジュールの一例を示す側面図である。

【0076】

図２に示すように、吸着モジュールＭは、多孔質セラミックハニカム吸着材２２、ハウジング（樹脂性収納容器）２０１およびフィルタ支持体２０２から構成され、多孔質セラミックハニカム吸着材２２は、把持部材を介してハウジング２０１内のフィルタ支持体２０２によって収納されている。

【0077】

フィルタ支持体２０２は、処理前の水が流入する一端と、処理後の水が流出する他端とに固定されている。フィルタ支持体２０２は、水が抵抗なく通過可能で、水を０．１ＭＰａで透過させたときに、固定端の長軸方向の長さに対して、長軸の中央部での位置変化が５％以内となる強度を持つように、その素材、厚さおよび保持方法が設定される。また、フィルタ支持体２０２は、水への溶出物がない材質であれば良く、例えば樹脂系では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートまたはポリスチレンなどからなるメッシュスペーサ、金属系では、ステンレスまたはチタンなどからなるメッシュまたはパンチングメタルなどを用いることができる。本実施例では、フィルタ支持体２０２として、例えば厚さが１ｍｍ程度のパンチングメタルを使用した。

【0078】

図３は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の一例を示す流入側の端面図であり、図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合の端面図および水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合の端面図である。水が流れる方向とは、多孔質セラミックハニカム吸着材の流入側である入口から出口へ向かう方向を指す。直交する方向とは、水が流れる方向に対して略直角に形成される角度を意味し、９０度のみを指すものではない。ここで、端面とは、多孔質セラミックハニカム吸着材２２のフィルタ支持体２０２との接触面を言い、処理水が流れる方向に対向して、処理前の水が流入する第１の面と、処理後の水が流出する第２の面とがある。なお、図３（ａ）には、断面が正方形の流路を示し、図３（ｂ）には、断面が正三角形の流路を示しているが、これに限定されるものではない。例えば長方形または二等辺三角形などであってもよい。

【0079】

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、多孔質セラミックハニカム吸着材２２は、外周壁２０９と、外周壁２０９の内側に設けられた複数の流路２１２と、隣り合う流路２１２の間を隔てる隔壁２１０とを有している。隔壁２１０は、例えばセラミックからなる。

【0080】

複数の流路２１２は、端面において互いに平行でない第１方向および第２方向に並んで配置されており、流入側の面から流出側の面まで貫通している貫通孔を、流入側の端面または流出側の端面を目封止することにより形成されている。具体的には、処理前の水の流入側が開口し、反対側の処理後の水の流出側が目封止部２１１によって目封止された第１の流路２１２ａと、処理後の水の流出側が開口し、反対側の処理前の水の流入側が目封止部２１１によって目封止された第２の流路２１２ｂとを有する。第１の流路２１２ａと第２の流路２１２ｂとは、第１方向および第２方向にそれぞれ交互に配置されている。流路２１２の径は、例えば０．５〜５ｍｍ程度である。

【0081】

また、外周壁２０９および隔壁２１０に形成される連通孔は、流路２１２の径よりも細い孔構造である平均細孔径（例えば２０μｍ程度）で構成され、隣り合う流路２１２間（例えば第１の流路２１２ａと第２の流路２１２ｂとの間）を連通する多数の連通孔（図示は省略）が形成されている。

【0082】

図４は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の一例を示す水が流れる方向に沿った断面図である。

【0083】

図４に示すように、多孔質セラミックスハニカム吸着材２２には、流入側が開口した第１の流路２１２ａに処理前の水が流入する。第１の流路２１２ａに流入した処理前の水は、隔壁２１０に形成された多数の連通孔を通じて、第１の流路２１２ａと隣り合う第２の流路２１２ｂに流れる。隔壁２１０の表面または隔壁２１０に形成された連通孔の内面には吸着材料（図示は省略）が形成されており、水が隔壁２１０を通過するときに、吸着材料が水に含まれる有機物を吸着し、除去する。この後、第２の流路２１２ｂに流れ込んだ水は、第２の流路２１２ｂの開口した流出側から流出する。
＜多孔質セラミックハニカム吸着材の機能＞

【0084】

本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材を用いた有機物の除去のメカニズムについて図５を用いて説明する。図５は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を示す模式図である。

【0085】

海水淡水化システムで淡水化する海水には、多種類の有機物が含まれており、数種類に特定できるものではない。有機物には、その分子構造の違いから、電気的に分極し、水、イオンまたは分極した固体表面との親和性の高いものと、電気的な分極が小さく、水、イオンまたは分極した固体表面との親和性の低いものとがある。さらに、電気的な分極については、正に帯電するものと負に帯電するものがある。また、海水淡水化に用いられるＲＯ膜のうち、本実施例で使用する芳香族ポリアミド膜は、芳香環、カルボニル基、アミノ基などを含むことから、親水性領域（主に芳香環によって形成される領域）と疎水性領域（主にカルボニル基、アミノ基によって形成される領域）とが存在する。また、カルボニル基の分極に比べてアミノ基の分極が強いことから、水中の水素イオンを誘引して親水性領域の一部が正に帯電する。このため、芳香族ポリアミド膜に吸着して造水性能を阻害する物質は、中性または負に帯電する親水性有機物（中性親水性有機物または陰イオン性有機物）と、疎水性有機物となる。このようなＲＯ膜に吸着しやすい物質を原水から除去するためには、中性または正に帯電する親水性領域と、疎水性領域とが必要である。

【0086】

ここで、疎水性および親水性について簡単に説明する。親水性とは、固体表面に純水を滴下した際に自発的に濡れ拡がることを意味し、疎水性とは、固体表面に純水を滴下した際に自発的に濡れ拡がらないことを意味する。本発明者らの検討の結果、液体の表面の接線と固体・液体界面とのなす角である接触角を用いると、接触角が４０度以下の状態を親水性、接触角が４０度を超える場合を疎水性と考えると、観察される現象をよく説明できることが明らかとなった。

【0087】

図５に示すように、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材２２の隔壁２１０の表面（連通孔の内面も含む）には、親水性領域と疎水性領域とが形成されている。隔壁２１０の表面および連通孔の内面の両方に親水性領域と疎水性領域を形成することが望ましい。両者に親水性領域と疎水性領域を形成することで吸着に寄与する面積が増加するからである。

【0088】

なお、隔壁２１０の表面とは、単に原水と隔壁２１０とが接触する物理的な境界面のみを意味するのではなく、多孔質セラミックハニカム吸着材上に層状に形成された親水性領域と疎水性領域の層構造を表面と定義する。また、親水性領域と疎水性領域を粒状に形成し、バインダに混ぜ込んだものを塗布したものも含む。すなわち厚みを有する塗布されたバインダ構造も隔壁２１０の表面と呼ぶ。
また、連通孔の内面も隔壁２１０の表面同様に厚みを有するものとする。

【0089】

なお、隔壁２１０の表面および連通孔の内面に形成される親水性領域と疎水性領域は、いずれも必須構成ではなく、一方だけでも実施可能である。ただし、親水性領域と疎水性領域を形成することでより高い水処理能力となることは明らかである。

【0090】

また、原水に含まれる親水性有機物と疎水性有機物との比率に応じて親水性領域と疎水性領域との構成比率を変更すると水処理能力が向上する。例えば原水に含まれる親水性有機物：疎水性有機物が３：７程度の割合で存在する場合には、親水性領域：疎水性領域は７：３程度の比率で形成することが望ましい。また、親水性有機物：疎水性有機物が６：４程度の割合で存在する場合には、親水性領域：疎水性領域は４：６程度の比率で形成することが望ましい。

【0091】

従って、原水に含まれる親水性有機物および疎水性有機物は、ＲＯ膜モジュール３２（図１参照）に到達する前に、多孔質セラミックハニカム吸着材２２によって効率的に除去されることになる。ここで、多孔質セラミックハニカム吸着材２２の隔壁２１０の表面（連通孔の内面も含む）に形成される親水性領域は、中性または正に帯電することが望ましい。

【0092】

ここで、コーディエライトを用いて多孔質セラミックハニカム吸着材２２を製作すると、ほぼ親水性領域のみからなる多孔質セラミックハニカム吸着材２２が得られるが、アルミナを用いて多孔質セラミックハニカム吸着材２２を製作すると、適度に親水性領域と疎水性領域が混在した表面が形成される。それらの比率は、多孔質セラミックハニカム吸着材２２の製造条件によって一概には規定できない。従って、海水に含まれる有機物の捕捉性能も一概には規定できないが、例えば横浜港で採取した海水を空間速度１２０（１／ｈ）で多孔質セラミックハニカム吸着材２２に流通したところ、コーディエライト製では除去率が３〜７％であったのに対し、アルミナ製では除去率が１０〜６０％であった。

【0093】

さらに海水中の有機物の除去率を向上させたい場合には、次に記す方法により、親水性領域と疎水性領域を形成することができる。本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面および連通孔の内面に形成される吸着材料の親水性領域および疎水性領域の形成方法について図６を用いて説明する。図６は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を拡大して示す模式図であり、図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、疎水性粒子と親水性粒子とがバインダを用いて固定された吸着材料の模式図、疎水性粒子が親水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図、および親水性粒子が疎水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図である。
図６（ａ）に示す吸着材料の第１の形成方法を説明する。

【0094】

まず、多孔質セラミックハニカム吸着材を準備する。多孔質セラミックハニカム吸着材の細孔径は、特に限定されるものではないが、一般に細孔径が小さいほど単位体積あたりの表面積（比表面積）が大きくなり、吸着容量が大きくなることから、小さい細孔径ほど望ましい。一方、ハーゲンポアズイユの式より、細孔径が小さいほど透過抵抗が大きくなるため、多孔質セラミックハニカム吸着材に水を通過させるのに動力を要することになる。また、細孔径が小さいほど微細な懸濁成分により閉塞が起こりやすくなる。そのため、多孔質セラミックハニカム吸着材に最適な細孔径には下限値が存在することになる。本発明者らの検討では、隔壁２１０の厚さが０．５ｍｍで平均細孔径が２０μｍのもの、隔壁２１０の厚さが１ｍｍで平均細孔径が１０μｍのもの、隔壁２１０の厚さが１ｍｍで平均細孔径が１μｍのものなどを主に使用した。多孔質セラミックハニカム吸着材に空間速度１２０（１／ｈ）で海水を通過させたときに発生する差圧を測定したところ、いずれの多孔質セラミックハニカム吸着材においても最大で４ｋＰａであり、通常の送水ポンプの能力と比べて十分小さい。すなわち平均細孔径１μｍ以上であれば、多孔質セラミックハニカム吸着材として好適である。

【0095】

続いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０に形成された流路と他の流路とを連通させる連通孔の孔径（例えば２０μｍ程度）より小さい粒子（例えば１０ｎｍ程度）であって、親水性を有する親水性微粒子と、疎水性を有する疎水性微粒子とを、適切なバインダを用いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に固定する。上記適切なバインダとは、例えばアクリル系ポリマーまたはメチルセルロースなどである。複数の親水性微粒子および複数の疎水性微粒子からなる層が複数層堆積される。その後、多孔質セラミックハニカム吸着材を乾燥させることにより、また必要に応じて熱処理を行うことにより、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に、親水性領域および疎水性領域を有し、厚さが、例えば１μｍ程度の吸着材料が形成する。この場合、一定の厚みで塗布することができ、層構造をとりやすくなる。複数回塗布を繰り返し、このような層構造をとることによって、原水に接触する層が劣化した場合に、最表面の一層を剥がすことが容易となる。一層を剥がすことにより、劣化していない面が原水と接触することとなり、水処理システムの処理能力を回復させることができる。

【0096】

ここで、親水性微粒子としては、シリカ（二酸化ケイ素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、チタニア（酸化チタン）、ジルコニア（酸化ジルコニウム）またはマグネシア（酸化マグネシウム）などがある。また、疎水性微粒子としては、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）、グラファイト、ダイヤモンド、ポリスチレン、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィンなどがある。
図６（ｂ）に示す吸着材料の第２の形成方法を説明する。

【0097】

まず、多孔質セラミックハニカム吸着材を準備する。続いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０に形成された流路と他の流路とを連通させる連通孔の孔径（例えば２０μｍ程度）より小さい粒子（例えば１０ｎｍ程度）であって、疎水性を有する疎水性微粒子を、親水性バインダを用いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に固定する。その後、多孔質セラミックハニカム吸着材を乾燥させることにより、また必要に応じて熱処理を行うことにより、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に、親水性領域および疎水性領域を有し、厚さが、例えば１μｍ程度の吸着材料を形成する。

【0098】

ここで、疎水性微粒子には、前記第１の形成方法に例示した疎水性微粒子を用いることができ、親水性バインダには、アルミナゾルまたはシリカゾルなどの無機ゾル系バインダを用いることができる。
図６（ｃ）に示す吸着材料の第３の形成方法を説明する。

【0099】

まず、多孔質セラミックハニカム吸着材を準備する。続いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０に形成された流路と他の流路とを連通させる連通孔（例えば２０μｍ程度）の孔径より小さい粒子（例えば１０ｎｍ程度）であって、親水性を有する親水性微粒子を、疎水性バインダを用いて、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に固定する。その後、多孔質セラミックハニカム吸着材を乾燥させることにより、また必要に応じて熱処理を行うことにより、多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁２１０の表面および連通孔の内面に、親水性領域および疎水性領域を有し、厚さが、例えば１μｍ程度の吸着材料を形成する。

【0100】

ここで、親水性微粒子には、前記第１の形成方法に例示した親水性微粒子を用いることができ、疎水性バインダには、芳香族カルボン酸と芳香族アミンとの混合溶液などを用いることができる。

【0101】

次に、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の吸着性能を回復するメカニズムについて図７を用いて説明する。図７は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁の表面の一部を拡大して示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ、疎水性粒子と親水性粒子とがバインダを用いて固定された吸着材料の模式図、疎水性粒子が親水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図、および親水性粒子が疎水性バインダを用いて固定された吸着材料の模式図である。

【0102】

図７（ａ）に示すように、第１の形成方法によって形成された親水性領域および疎水性領域に対しては、それぞれを構成する粒子を溶解する溶液を用いて洗浄することにより、上層の粒子が溶解して下層の新たな粒子が表面に露出する。

【0103】

図７（ｂ）に示すように、第２の形成方法によって形成された親水性領域および疎水性領域に対しては、親水性バインダを溶解する溶液（例えばｐＨ＝１０以上のアルカリ性溶液、水酸化ナトリウム水溶液など）を用いて洗浄することにより、親水性バインダの表層が溶解する。これに伴い、表層に含まれていた疎水性粒子が脱落して、下層の疎水性粒子が新たに表面に露出する。

【0104】

図７（ｃ）に示すように、第３の形成方法によって形成された親水性領域および疎水性領域に対しては、疎水性バインダを溶解する溶液（例えばｐＨ＝１０以上のアルカリ性溶液、水酸化ナトリウム水溶液など）を用いて洗浄することにより、疎水性バインダの表層が溶解する。これに伴い、表層に含まれていた親水性粒子が脱落して、下層の親水性粒子が新たに表面に露出する。

【0105】

次に、多孔質セラミックハニカム吸着材の交換について述べる。前記第１、第２および第３のいずれの形成方法でも、一度の洗浄処理により、例えば０．１〜１００ｎｍ程度の表層が溶解するが、その溶解量はあらかじめ知ることができる。そこで、吸着材料の厚さと洗浄処理の回数から吸着材料の残りの厚さを算出して、吸着モジュールの交換のタイミングをはかることができる。これにより、吸着材料が全て除去される前に、吸着モジュールを交換することができる。

【0106】

水処理システムは計算部を備えており、この計算部による計算は、吸着モジュールの運用開始時の処理能力と測定時の処理能力とを比較し、運用開始時よりも処理能力が落ちていることを確認または判定するものである。すなわち吸着モジュールの使用時間を測定するものである。

【0107】

吸着モジュールの水処理性能が運用当初よりも落ちている場合に、例えば水処理システムに備えられた表示部に交換を行うように表示される。また、判定結果を水処理システムの管理者またはメンテナンスを行うサービスメーカーにメール等で連絡し、吸着モジュールの交換を行うように知らせてもよい。この場合は、水処理システム以外からも吸着モジュールの交換時期（交換を推奨する時期）を知ることができる。

【0108】

また、吸着モジュールの交換のタイミングは、例えば水処理システムに備わる計算部によって管理されており、適切な交換時期を計算部からユーザーに通知してもよい。また、吸着モジュールの交換のタイミングは、例えば多孔質セラミックハニカム吸着材メーカーによって管理されており、適切な交換時期を多孔質セラミックハニカム吸着材メーカーからユーザーに通知してもよい。

【0109】

この交換時期の計算では、先に使用した吸着モジュールの運用開始から交換するまでの時間、すなわち使用時間を記憶する。また、現在使用されている吸着モジュールの運用時間を測定し、先に使用した吸着モジュールの交換時期との差を判定し、交換までの推奨時間を計算し、そして、適切な水処理性能が得られる状態の耐用期間の残り時間を通知してもよい。適切な水処理性能は使用する水処理システムによって適宜設定するものである。また、吸着モジュールの交換期間を測定し記憶することにより、その水処理システムに対応する交換頻度を求め、通知してもよい。この場合は、水処理システムで処理する被処理水と吸着モジュールの耐久性能との関係から吸着モジュールそのものの性能低下のみならず被処理水との関係からより適した交換の時期を提案することができる。

【0110】

これらの通知方法は、その他、先に述べたユーザー、システム管理者またはメールによる通知方法を用いてもよい。この場合は、吸着モジュールの処理能力が低下する前に事前に交換時期を知らせることができる。そのため、他の構成のメンテナンスと併せて水処理システム全体のメンテナンス計画を立てることに役立てられる。

【0111】

また、通知方法は複数備えてもよく、例えば水処理システムの管理者等に知らせるだけでなく、吸着モジュールを販売または供給するメーカーに併せて知らせることで、吸着モジュールの交換時期をそれぞれに事前に知らせることができる。この場合は、水処理システムのユーザーが、処理能力が低下した吸着モジュールの交換を望む際に前記メーカーは既に水処理システムに対応する交換用の吸着モジュールを事前に準備することができる。

【0112】

これらの通知方法は他の実施例でも同様に適用可能であり、水処理システムの効率的な運用を考慮すると実施することが望ましい。
なお、これらの通知方法は必須構成ではなく、水処理システムの実施形態の一例である。

【0113】

また、先に述べた通知においては、吸着モジュールの交換だけでなく、洗浄によって吸着モジュールの性能を回復させることができる場合には、洗浄頻度として洗浄する時期（洗浄を推奨する時期）を通知してもよい。この場合は、吸着モジュールを洗浄することによって長時間利用することを実現できる。

【0114】

また、洗浄頻度と交換頻度とを併せて通知してもよく、この場合は、洗浄による吸着モジュールの長寿命化、交換時期の適切な提案、およびメンテナンス計画の立案に貢献できる。他にも、全体として水処理システムの水処理性能の低減を防止することができる。

【0115】

また、吸着モジュールに形成されている親水性領域または疎水性領域の厚さの情報と、吸着モジュールの洗浄処理により親水性領域または疎水性領域の厚さの減少した量の情報と、減少した後の吸着モジュールの厚みの情報と、吸着モジュールの洗浄頻度または交換頻度の情報と、を測定してもよい。また、測定された各情報を参考として予測した情報を算出してもよい。

【0116】

これらの情報のうち少なくとも１つを用いて吸着モジュールの交換頻度または洗浄頻度を算出し、ユーザーに通知することもできる。さらに、測定された各情報を参考として統計的または経験的に交換頻度等を求めることもできる。

【0117】

前記図２に示す吸着モジュールＭは、必要に応じて並列および直列に配列することができ、各吸着モジュールＭの入口および出口にはバルブが設けてある（図示は省略）。また、各吸着モジュールＭの入口または出口には圧力開放口が設けてある（図示は省略）。吸着モジュールＭの交換の際には、交換する吸着モジュールＭの入口および出口のバルブを閉状態とした後、圧力開放口を開放してハウジング２０１の圧力を開放し、ハウジング２０１から多孔質セラミックハニカム吸着材２２を取り出す。この後、新しい多孔質セラミックハニカム吸着材２２をハウジング２０１に装填し、ハウジング２０１を組み立て、吸着モジュールＭの圧力開放口を閉じたのち、吸着モジュールＭの出口側バルブおよび入口側バルブを開けて通水を開始する。

【0118】

このように、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材は、適切な洗浄処理を施すことによって、長期間にわたって透過性能を維持することが可能である。

【0119】

なお、第１、第２および第３の形成方法のいずれにおいても、前述した処理により新たな親水性領域または疎水性領域を形成した後、すぐに多孔質セラミックハニカム吸着材を海水淡水化処理に使用することも可能である。しかし、前述した処理により新たな親水性領域または疎水性領域を形成した後、さらに、その表層の洗浄を行い、その後、多孔質セラミックハニカム吸着材を海水淡水化処理に使用することが望ましい。これは、前述した処理により新たな親水性領域または疎水性領域を形成した直後は、親水性領域および疎水性領域の微粒子表面をバインダが覆っていることが多く、目的の比率の親水性領域および疎水性領域が形成されていない場合があるためである。

【0120】

次に、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の隔壁および流路の設計について図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材の流路の一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合の断面図、および水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合の断面図である。図９は、本実施例による多孔質セラミックハニカム吸着材における水の通過時間係数と、流路の幅に対する隔壁の厚さの比との関係を説明するグラフ図であり、（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が四角形の場合のグラフ図、水が流れる方向と直交する方向の流路の断面が三角形の場合のグラフ図である。

【0121】

図８（ａ）および（ｂ）に示す隔壁２１０および流路２１２の寸法は、隣り合う流路２１２の間の隔壁２１０を水が通過する時間を決定する因子となる。

【0122】

図８（ａ）に示す流路２１２の断面が四角形の場合は、隔壁２１０の厚さをｄ、流路２１２の幅をｌ、流路２１２の長さをＬ、多孔質セラミックハニカム吸着材の端面の面積をＡ、全流量をＱとすると、隔壁２１０を水が通過する時間ｔは、次のように表される。ここでは、断面が正方形の流路２１２を例示する。

【0123】

【数1】

【0124】

ここで、通過時間ｔを（端面の面積Ａ×流路長さＬ／全流量Ｑ）で除したものを通過時間係数と定義し、図９（ａ）に図示する。隔壁２１０の厚さｄと流路２１２の幅ｌとが等しいときに、最大の通過時間係数が得られる。通過時間係数が最大ということは、吸着材料との相互作用が許される時間が最大であることを示しており、水の流量が同一であってもより多い吸着量が得られることを示す。本発明者らの検討によれば、通過時間係数≧０．３のときに良好な吸着性能が得られ、通過時間係数≧０．３を実現する条件は図９（ａ）よりｄ／ｌ≧０．２３である。

【0125】

また、図８（ｂ）に示す流路２１２の断面が三角形の場合は、隔壁２１０の厚さをｄ、流路２１２の幅（三角形の底辺からの高さ）をｌとすると、隔壁２１０を水が通過する時間ｔは、次のように表される。ここでは、断面が正三角形の流路２１２を例示する。

【0126】

【数2】

【0127】

ここで同様に、通過時間ｔを（端面の面積Ａ×流路長さＬ／全流量Ｑ）で除したものを通過時間係数と定義し、図９（ｂ）に図示する。流路２１２の幅ｌと隔壁２１０の厚さｄとの比ｌ／ｄが２／３（約０．６７）のときに、最大の通過時間係数が得られる。通過時間係数が最大ということは、吸着材料との相互作用が許される時間が最大であることを示しており、水の流量が同一であってもより多い吸着量が得られることを示す。本発明者らの検討によれば、通過時間係数≧０．３のときに良好な吸着性能が得られ、通過時間係数≧０．３を実現する条件は図９（ｂ）よりｄ／ｌ≧０．０６である。

【0128】

またここで、本実施例における隔壁の気孔率および平均細孔径について説明する。隔壁の気孔率および平均細孔径は、マイクロメリティクス社製の水銀圧入式ポロシメータを用いて測定した。平均細孔径とは連通孔の孔径を意味する。

【0129】

水銀圧入式ポロシメータは、真空状態にした隔壁試料中に水銀を圧入し、圧入圧力と隔壁試料の細孔内に圧入された水銀の容積との関係を求めることにより、細孔径と細孔容積の関係（細孔径分布）を求める方法である。気孔率Ｐは、全細孔容積Ｖと隔壁材料の真比重ρとから、以下の式を用いて計算した。
Ｐ＝｛Ｖ／（Ｖ＋１／ρ）｝×１００
隔壁がコーディエライトの場合は、ρ＝２．５２ｇ／ｃｍ^３となる。

【0130】

平均細孔径は、細孔径分布において全細孔容積の５０％に相当する細孔直径であり、メディアン細孔径と表記してもよい。

【0131】

次に、本実施例における他の吸着部材の構造を、図１０を用いて説明する。本実施例による他の吸着部材２２ｘを有する吸着モジュールの一例を示す側面図は、図２と同様であるので、説明は省略する。

【0132】

図１０（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施例による吸着部材の一例を示す流入側の端面図および側面図である。ここで端面とは、図２に示す多孔質セラミックハニカム吸着材２２を、吸着部材２２ｘに置き換えた際に、図２に示すフィルタ支持体２０２との接触面を言い、処理水が流れる方向に対向して、処理前の水が流入する第１の面と、処理後の水が流出する第２の面とがある。

【0133】

図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、吸着部材２２ｘは、粒子５０１が外周壁２０９内部に充填された構造を有している。

【0134】

粒子５０１は、例えばセラミックからなり、その表面が吸着部を構成する。粒子５０１はまた、例えば図１０（ｃ）に示すように、親水性表面を有する粒子５１１と、疎水性表面を有する粒子５１２からなる構成を用いるとなお吸着性が向上する。ここで、本実施例での吸着部とはセラミック表面に設けられた親水性表面を有する粒子５１１または疎水性表面を有する粒子５１２とを有する部分である。粒子５０１の径は、例えば１０μｍ〜５ｍｍ程度である。粒径は同一である必要もなく、粒子間でばらつきを持っている。流路となる、粒子５０１間の空隙５０２を確保することを考慮するとできるだけ近い値の粒径であることが望ましい。

【0135】

この親水性表面を有する粒子５１１は親水性物質を吸着しやすいものであり、すなわち、親水性物質を吸着する部材である。また、疎水性表面を有する粒子５１２は疎水性物質を吸着しやすい部材、すなわち、疎水性物質を吸着する部材である。なお、親水性表面を有する粒子５１１であっても、疎水性物質の一部は吸着することができる部材である。また、疎水性表面を有する粒子５１２であっても、親水性物質の一部を吸着することができる部材である。

【0136】

図１０（ｄ）は、本実施例による他の吸着部材の一例を示す水が流れる方向に沿った断面図である。ここでは、異なる粒径の球で構成された例を示している。

【0137】

処理される水は、吸着部材２２ｘの、粒子５０１間に存在する空隙５０２を流路として通過する。

【0138】

ここで、図１０（ａ）〜（ｃ）には、粒子５０１の形状は球状として説明されているが、これに限定されるものではなく、例えば略回転楕円体（ラグビーボール状）、略直方体、略立方体、略三角錐などであってもよく、また金平糖のような突起を有する形状であってもよい。粒子５０１はまた、前記した例えば１０μｍ〜５ｍｍ程度の粒子の表面に、例えば大きさ数１０ｎｍの粒子を結合させた形状であってもよい。このとき、結合させる例えば大きさ数１０ｎｍの粒子として、図５〜図７に示すような親水性粒子や疎水性粒子を用いてもよい。

【0139】

次に、本発明の他の実施例として吸着部材の構造を、図１１を用いて説明する。特に中空糸構造の部材を用いた例について説明する。

【0140】

図１１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施例による吸着部材の一例を示す流入側の端面図および中空糸の方向に切断した断面図である。

【0141】

ここで端面とは、図２に示す多孔質セラミックハニカム吸着材２２を、吸着材２２ｙに置き換えた際に、図１２に示すフィルタ支持体２０２ａ，２０２ｂとの接触面を言い、処理水が流れる方向に対向して、処理前の水が流入する第１の面と、処理後の水が流出する第２の面とがある。

【0142】

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、吸着部材２２ｙは、複数の中空糸６０１が並んで配置され、固定部６０２によって互いの間に形成される空隙が封止された構造を有している。

【0143】

固定部６０２は、中空糸の第一の端部近傍を固定し、中空部６０３を封止しない第一の固定部６０２ａと、第二の端部を固定し、中空部６０３を封止する第二の固定部６０２ｂの、少なくとも２つからなる。

【0144】

中空糸６０１の中空部６０３と外部６０４を隔離する隔壁６０５には、中空部６０３と外部６０４を連通する多数の連通孔が形成されている。隔壁６０５に形成される連通孔は、中空部６０３の径よりも細い孔構造である平均細孔径（例えば１μｍ程度）で構成される。中空糸６０１は、例えばセラミックからなる。つまり、部材がセラミックで構成されるものであっても本願発明においては、この構造であれば中空糸と呼ぶ。

【0145】

吸着部材２２ｙはまた、例えば親水性物質を吸着する表面を有する中空糸６１１と、疎水性物質を吸着する表面を有する中空糸６１２を組み合わせてなる。中空糸６０１の径は、例えば１〜５ｍｍ程度である。それぞれの中空糸は、先説明した親水性粒子と疎水性粒子を構成する材料によって作ることが可能である。

【0146】

図１２および図１３は、図１１に示す吸着部材を有する吸着モジュールの一例を示す断面図である。

【0147】

図１２に示すように、吸着モジュールＭは、吸着部材２２ｙ、ハウジング２０１およびフィルタ支持体２０２ａ，２０２ｂから構成され、吸着部材２２ｙは、把持部材を介してハウジング２０１内のフィルタ支持体２０２によって収納されている。

【0148】

フィルタ支持体２０２は、ハウジング２０１の２つの開口部のうち一方の開口部２０３ａ側に位置する第一のフィルタ支持体２０２ａと、他方の開口部２０３ｂ側に位置する第二のフィルタ支持体２０２ｂの２つからなる。

【0149】

２つのフィルタ支持体のうち第一のフィルタ支持体２０２ａは、吸着部材２２ｙの２つの固定部６０２のうち第一の固定部６０２ａと接触し、第一の固定部６０２ａとハウジング２０１との間を、空隙なく充填するよう設置されている。

【0150】

また第二のフィルタ支持体２０２ｂは、吸着部材２２ｙの２つの固定部６０２のうち第二の固定部６０２ｂと接触し、第二の固定部６０２ｂとハウジング２０１との間に、空隙７００が形成されるよう設置されている。

【0151】

図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＡ−Ａ断面、図１２（ｃ）は図１２（ａ）中のＢ−Ｂ断面、図１２（ｄ）は図１２（ａ）中のＣ−Ｃ断面をそれぞれ示している。図１２（ｃ）にはフィルタ支持体２０２ｂはハウジング２０１と第二の固定部６０２ｂを３箇所で接続する例を示したが、３箇所に限定されるものではなく、第二の固定部６０２ｂとハウジング２０１との間に空隙７００が形成されていればよい。

【0152】

フィルタ支持体２０２ａ，２０２ｂは、水を通過せず、水への溶出物がない材質で構成され、例えばふっ素ゴム、シリコンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどを用いることができる。

【0153】

図１３（ａ）および（ｂ）は、いずれも図１２のＸ−Ｘ断面を示したもので、本実施例による吸着部材の一例を示す水が流れる方向に沿った断面図である。図１３（ａ）は第一の開口部２０３ａ側から水を流す例を、図１３（ｂ）は第二の開口部２０３ｂ側から水を流す例を、それぞれ示す。

【0154】

図１３（ａ）に示すように、吸着部材２２ｙには、開口部２０３ａ側から流入した処理前の水が、開口した中空糸の中空部６０３に、流入する。中空部６０３に流入した処理前の水は、隔壁６０５に形成された多数の連通孔を通じて、中空糸の外部６０４に流れる。

【0155】

隔壁６０５の表面または隔壁６０５に形成された連通孔の内面には吸着材料（図示は省略）が形成されており、水が隔壁６０５を通過するときに、吸着材料が水に含まれる有機物を吸着し、除去する。

【0156】

この後、中空糸の外部６０４に流れ込んだ水は、ハウジング２０１と第二の固定部６０２ｂの間の空隙７００を経由して、ハウジング２０１の開口部２０３ｂから流出する。

【0157】

また、図１３（ｂ）に示すように、吸着部材２２ｙには、開口部２０３ｂ側から流入した処理前の水は、開口していない中空糸の中空部６０３には流入せず、第二のフィルタ支持体２０２ｂと第二の固定部６０２ｂの間の空隙７００を経由して、中空糸の外部６０４に到達する。

【0158】

中空糸の外部６０４に到達した処理前の水は、隔壁６０５に形成された多数の連通孔を通じて、中空糸の中空部６０３に流れる。隔壁６０５の表面または隔壁６０５に形成された連通孔の内面には吸着材料（図示は省略）が形成されており、水が隔壁６０５を通過するときに、吸着材料が水に含まれる親水性物質または疎水性物質を吸着し、除去する。特に、親水性または疎水性の有機物を吸着する。

【0159】

この後、中空糸の中空部６０３に流れ込んだ水は、中空糸の開口した端部を経由して、ハウジング２０１の開口部２０３ａから流出する。

【0160】

ここで、本発明の実施例において、図５並びに図６に記載した親水性粒子および疎水性粒子の大きさについて追記する。粒子の形状は必ずしも球形であるとは限らず、測定法も多岐にわたるため、粒子径についてもさまざまな定義がある。

【0161】

例えば日本工業規格（ＪＩＳ Ｚ ８９０１）には試験用粒子の粒子径について「ふるい分け法によって測定した試験用ふるいの目開きで表したもの、沈降法によるストークス相当径で表したもの、顕微鏡法による円相当径で表したものおよび光散乱法による球相当径、並びに電気的抵抗試験方法による球相当値で表したもの」のいずれかと定義されている。

【0162】

このうち光散乱法には、レーザー回折法や動的光散乱法などがあり、特に後者では数ｎｍの微粒子の粒子径も測定することができる。本発明において粒子径と称する場合は、この動的光散乱法を用いた球相当径を指すものとする。

【0163】

本発明に使用する親水性粒子および疎水性粒子の粒子径は、セラミックスハニカムフィルタの場合は隔壁に形成された連通孔の平均細孔径より十分小さければよく、例えば平均細孔径が２０μｍのセラミックスハニカムフィルタに対しては、粒子径２μｍ以下の粒子、例えばシーアイ化成株式会社からＮａｎｏＴｅｋ（登録商標）の商品名で販売されている平均粒子径３１ｎｍのアルミナ粒子などを使用することができる。

【0164】

なお、本発明でいう疎水性粒子や親水性粒子等の粒子とは、前出の微粒子をも包含する概念である。

【0165】

また図１０に示す粒子状セラミック吸着材の粒子５０１の粒子径は、前記したように１０μｍ〜５ｍｍ程度の粒子を使用することができる。

【0166】

また、図１１に示す吸着部材２２ｘの中空糸吸着材の母材がセラミックで構成される場合について説明する。このセラミックで構成される中空糸セラミック吸着材に対しては、中空糸壁面に開口された連通孔の平均細孔径より十分小さければよく、例えば平均細孔径が１μｍの連通孔を有する中空糸に対しては、粒子径１００ｎｍ以下の粒子、例えば前記した平均粒子径３１ｎｍのアルミナ粒子などを使用することができる。先に図５および図６等の例と同様に疎水性材料、親水性材料、疎水性物質を吸着する材料や親水性物質を吸着する材料によって中空糸セラミック吸着材の内部の表面を構成することもできる。

【0167】

また、図６および図１０では簡単のために粒子径が単一である例を示したが、粉体を構成する粒子の粒径は単一ではなく分布を持っている。動的光散乱法を用いると、粒子径とともに粒子径の分布も計測することができる。本発明に使用する親水性粒子および疎水性粒子の粒子径分布は小さいほど望ましいが、粒子径の対数に対する体積基準の頻度分布を正規分布で近似した場合の標準偏差σが１程度であっても実用上問題はない。

【0168】

ここで、平均値ｍ、標準偏差ｓなる標本がある場合、（ｍ−ｓ）以上（ｍ＋ｓ）以下の値を有する要素の割合は、全体の６８．３％であることが知られている。

【0169】

前記した粒子径の場合、粒子径の対数を正規分布で近似した場合の平均値がｍであることから、平均粒子径をμとするとｍ＝ｌｏｇ（μ）となる。

【0170】

また、ｓ＝ｌｏｇ（α）とおくと、粒子径の対数が（ｍ−ｓ）以上（ｍ＋ｓ）以下の値を有する要素とは、粒子径の対数がｌｏｇ（μ）−ｌｏｇ（α）＝ｌｏｇ（μ／α）以上、（ｌｏｇ（μ）＋ｌｏｇ（α）＝ｌｏｇ（μ・α））以下の値を有する要素、すなわち粒子径が（μ／α）以上（μ・α）以下なる粒子ということになる。

【0171】

前記した、粒子径の対数に対する体積基準の頻度分布を正規分布で近似した場合の標準偏差σが１程度ということは、粒子径が０．１μ以上１０μ以下であることを意味し、そのような粒子が体積基準で全粒子の６８．３％を占め、それ以上およびそれ以下の粒子径を有する粒子は全体の３１．７％であることを意味する。

【0172】

このような多孔質セラミックハニカム吸着部材２２や吸着部材２２ｘ等を用いて、被処理水を浄化することにより、大きな表面積で効率よく親水性有機物や疎水性有機物を代表とする親水性物質や疎水性物質を吸着して除去することが可能となる。

【0173】

また、流路２１２の断面を広くできることから、目詰まりは起こりにくいので、吸着モジュールの洗浄頻度および交換頻度が減少して、ランニングコストを低減することができる。

【0174】

また、吸着部材２２ｘに投入された被処理水に含まれる有機物は、親水性有機物と疎水性有機物とがあり、これらを効率よく吸着させることが可能となる。

【0175】

例えば、図１０（ｃ）に示される親水性表面を有する粒子５１１は親水性を有する有機物を吸着しやすく、疎水性表面を有する粒子５１２は疎水性を有する有機物を吸着するためである。これらの粒子を総称して吸着部と呼ぶ。

【0176】

図５、図６および図７では、親水性粒子、親水性バインダ、疎水性粒子、疎水性バインダ、という表現を用いて説明したが、前二者は親水性物質を吸着する部材、後二者は疎水性物質を吸着する部材ということである。

【0177】

図５では、親水性粒子、疎水性粒子が１層として形成された例を示しているが、これに最表面を模式的に示したものであって、前記したように、吸着性能を回復するためには積層して形成する方が望ましい。なお、この１層とは、製造時に層構造として明確に構成するものではなく、薬品等で除去した厚みを層とする概念を含むものである。すなわち、表面に現れる層を除去することで、除去された層とは異なる層が表面に現れることによって、吸着力が回復する。

【0178】

また、図２では多孔質セラミックハニカム吸着材２２を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１０に示すような粒子充填型フィルタ（吸着部材２２ｘ）や、図１１〜図１３に示すような中空糸フィルタ（吸着部材２２ｙ）を用いてもよい。

【0179】

多孔質セラミックハニカム吸着材は、粒子充填型フィルタや中空糸フィルタと比較して、被処理水と接触する吸着部の面積を確保しつつ、被処理水が通過する際の抵抗が小さいという優れた点を有する。

【0180】

また、吸着に必要な平均径５〜４０μｍの孔で構成される薄壁を有し、かつ入口側および出口側に十分な流路を確保できる。
また、入口側と出口側が面対称構造であり、逆洗浄は小抵抗で実施可能である。

【0181】

図１０に示される吸着部材２２ｘを用いた粒子充填型フィルタでは、粒子の内部は吸着機能に寄与しないため、粒子の体積を小さくすることで、吸着部の面積を確保しなければならないが、このとき流路の幅も同時に小さくなるために被処理水の通過抵抗は大きくなる。

【0182】

中空糸フィルタでは、その製造工程において、中空糸を作製した後に整列させたのち固定するため、個々の中空糸の強度を確保するために隔壁が他の構造よりも厚くなりやすい。

【0183】

被処理水は隔壁に設けられた連通孔を通過するため、隔壁が厚いと通過抵抗が大きくなるため、隔壁は薄い方が好ましい。

【0184】

従って、多孔質セラミックハニカム構造は、他の粒子充填型フィルタと中空糸フィルタとよりも、隔壁を薄くし、流路の幅を確保しやすくなる。

【0185】

ここで、被処理水の浄化に好適な多孔質セラミックハニカム吸着材を用いる場合は、処理する水の水質にもよるが、おおよそ次のように規定することができる。

【0186】

すなわち、流路断面の形状は四角形または三角形であり、隔壁の気孔率は４０％から８０％であり、連通孔の平均細孔径は５μｍから２０μｍである。流路の幅と隔壁の比は前記した通りである。

【0187】

多孔質セラミックハニカム吸着材において、流路の形状が四角形や三角形の場合には、前記した流路の径は図８に示す流路の幅を意味する。

【0188】

流路の断面が正方形でなく長方形の場合は、長方形の長辺及び短辺の長さの算術平均をｌとすることで、ｄ／ｌの好適な範囲を規定する。流路の四角形の互いに接する２辺を構成する隔壁の厚さが異なる場合には、それらの算術平均をｄとすることで、ｄ／ｌの好適な範囲を規定する。

【0189】

流路の断面が三角形であり、かつ正三角形でない場合には、３辺の長さの算術平均をｌとすることで、ｄ／ｌの好適な範囲を規定する。流路の四角形の互いに接する２辺を構成する隔壁の厚さが異なる場合には、それらの算術平均をｄとすることで、ｄ／ｌの好適な範囲を規定する。

【0190】

ｄ／ｌの下限値は前記したとおりであるが、ｄ／ｌの上限値も同様に通過時間係数≧０．３を満たす条件として求めることができ、流路の断面が正方形並びに三角形それぞれについて、数１並びに数２より、４．４並びに７．４である。

【0191】

図１０（ｃ）においては、薬品等によって吸着部の表面を除去することによって、除去前には現れていなかった疎水性表面を有する粒子５１２と親水性表面を有する５１１とが露出し、新しい界面として現れる。つまり除去後には、疎水性表面を有する粒子５１２と親水性表面を有する粒子５１１とを有する吸着部の新しい表面が現れる。

【0192】

また、粒子のうち疎水性の性質を有する疎水性の固体バインダを用いた場合には、固体バインダの表面を除去し、新たな疎水性表面を有する粒子５１２が露出され、界面に現れる。

【0193】

そのため、新たな界面に現れる吸着部には、有機物が吸着されていないため、吸着性能を回復させることができる。これによって、吸着部材を交換する回数を減らすことが可能となる。さらに、水処理システム全体の水処理コストの低減を実現できる。
上記した界面の除去は本実施例のみならず他の実施例においても適用可能である。

【0194】

また、図１１（ｃ）に示される親水性物質を吸着する表面を有する中空糸６１１と、疎水性物質を吸着する表面を有する中空糸６１２とは、それぞれ薬品等によって表面を除去することによって除去前には現れていなかった表面が新たな界面として露出することによって、吸着力を回復することができる。

【0195】

このように、本実施例によれば、前処理部において、あらかじめＲＯ膜の性能を劣化させる原因となる有機物を多孔質セラミックハニカム吸着材によって選択的に原水から除去することができる。これにより、ＲＯ膜モジュールの交換頻度が減少し、海水淡水化システムのランニングコストを低減することができる。つまり、水処理システムの水処理コストを低減することができる。

【0196】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0197】

１ 海水淡水化システム
１０ 海水取水部
１１ 取水管
１２ 取水ポンプ
１３ 原水タンク
２０ 前処理部
２１ 砂ろ過槽
２２ 多孔質セラミックハニカム吸着材
２２ａ 送水ポンプ
２２ｘ 吸着部材
２２ｙ 吸着部材
２３ ＲＯ膜供給水タンク
２４ 薬注システム
２４ａ 殺菌剤注入部
２４ｂ ｐＨ調整剤注入部
２４ｃ 凝集剤注入部
２４ｄ 中和還元剤注入部
３０ 脱塩部
３１ 高圧ポンプ
３２ ＲＯ膜モジュール
３３ 淡水タンク
３４ エネルギ回収装置
３５ 濃縮水タンク
３６ 廃水タンク
３９ 薬注システム
３９ａ 制菌剤注入部
３９ｂ 酸注入部
３９ｃ アルカリ注入部
２０１ ハウジング（樹脂性収納容器）
２０２ フィルタ支持体
２０２ａ 第一のフィルタ支持体
２０２ｂ 第二のフィルタ支持体
２０３ａ 第一の開口部
２０３ｂ 第二の開口部
２０９ 外周壁
２１０ 隔壁
２１１ 目封止部
２１２ 流路
２１２ａ 第１の流路
２１２ｂ 第２の流路
５０１ 粒子
５０２ 空隙
５１１ 親水性表面を有する粒子
５１２ 疎水性表面を有する粒子
６０１ 中空糸
６０２ 固定部
６０２ａ 第一の固定部
６０２ｂ 第二の固定部
６０３ 中空部
６０４ 外部
６０５ 隔壁
６１１ 親水性物質を吸着する表面を有する中空糸
６１２ 疎水性物質を吸着する表面を有する中空糸
７００ 空隙
ＬＭ 主ライン
ＬＳ 副ライン
Ｍ 吸着モジュール
ＶＬ１，ＶＬ２，ＶＬ３，ＶＬ４，ＶＬ５，ＶＬ６，ＶＬ７ 調節バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】