一、苦塩水淡水化アプライアンスの概要

水処理設備の苦塩水淡水化装置：逆浸透システム、食品業界純水、紙業発電所ボイラー用水の限外ろ過前処理、発電所脱塩水、医薬業界純水、一体化浄水器、イオン交換軟化システム、川水浄化軟化システム、ろ過給水システム、地下水浄化システム。

二、苦い塩水の淡水化の簡単な説明

苦塩水淡水化設備は高塩基地域と海水逆流灌漑地域に適用され、米国から輸入された逆浸透膜素子、国産良質の圧力容器、及びドイツから輸入された高圧ポンプを採用し、合理的な前処理設備を配合し、水の無機塩、重金属イオン、有機物、細菌及び病原菌などの有害成分を効果的に除去し、苦塩水を国家生活飲用水基準に合致する良質な水に淡水化することができる。顧客の現地の水質に基づいて綿密な分析と特殊な設計を行い、高効率、耐久性を実現し、淡水化水質を完全に国家生活飲用水水質基準（GB 5749-85）に達成させ、渇水地区の飲用水問題を徹底的に解決する。

苦塩水淡水化は圧力駆動下で、半透膜で物質を分離する過程である。逆浸透膜の界面活性は水の透過のみを許可し、99%可溶性塩及びすべての細菌、雑技は阻止され、しかも水は相転移しないので、逆浸透脱塩は最も先進的であり、最も省エネな脱塩方式である。

三、苦い塩水とは

水体中、フッ素含有量が1.2 mg/Lより大きい場合、フッ素基準超過と呼ばれ、高フッ素水とも呼ばれる。溶解性固形分含量>1500 mg/Lの場合、苦塩水と称する。フッ素は非金属化学元素であり、元素周期表の配列第9位にあり、第2周期第7族の主族元素に属し、化学的性質は非常に活発で、ほとんど単独では存在できず、自然界ではすべて各種化合物の状態で存在し、岩石、土壌、海洋に広く存在し、地球上での分布はかなり広い。フッ素が高くなるとフッ素中毒になりやすい。

フッ素の日常生活における応用範囲は依然として広く、医薬、化学工業、宇宙、原子力などの面で応用されている。例えばフッ化ナトリウム自体は有毒物質であるが、薬物や殺虫剤としても使用できる。地方性フッ素中毒は人々がこのような高フッ素環境の中で生活しているためであり、長期にわたりフッ素を過剰に摂取することは機体の慢性中毒の変化を引き起こし、主に人体の硬組織に影響を与え、歯、骨格を含め、その他の軟組織にも損傷を与え、もちろん臨床表現が最も明らかなのはフッ素斑歯とフッ素骨症である。フッ素は歯の損傷に対して美観に影響するだけでなく、咀嚼や消化機能にも影響を与える。フッ素骨症は一般的に成人に多発し、子供にもフッ素骨症が発生することがある。フッ素骨症の最初の変化は臨床検査から見ると、骨の曲がり、例えば腕が伸びないなど、生活と労働に影響を与える。地方性フッ素中毒の危害は大きく、患者に苦痛をもたらすだけでなく、現地の経済発展にも影響を与え、フッ素が体内に入った後にカルシウムを過剰に血管に堆積させ、血管の石灰化をもたらし、動脈硬化を引き起こす。高フッ素水を飲むとフッ素中毒を起こしやすい。我が国では上海、海南、台湾を除いてフッ素中毒は発見されておらず、その他の各省・市・自治区では地方性フッ素中毒の異なる程度の流行がある。内蒙古には現在101の旗県のうち77の旗県に飲用水型フッ素中毒が存在し、高フッ素地域に生息する人口は約600万人、フッ素斑歯患者は170万人いる。不完全な統計によると、わが国では3000万人近くが高フッ素水を飲んでいる。我が国の苦い塩水は主に北方と東部の沿海地区に分布している。農村で苦い塩水を飲む人口は3800万人余り。苦い塩水は主に苦い味で、直接飲むのは難しく、長期的に飲むと胃腸の機能が乱れ、免疫力が低下する。

四、苦塩水淡水化装置の適用範囲

苦い塩水は比較的に高い硫酸塩と塩化物を含むため、水に苦い塩味を持たせ、長期にわたり苦い塩水を飲むと人体の健康を損ない、障害に至る。この設備は硫酸塩、塩化物含有量が500 mg/L以下の水源に適用され、西部地区の苦塩水処理に広く用いられている。製品特徴の苦塩水淡水化装置は専用の樹脂を採用し、吸着ろ過後に水中の硫酸イオンと塩素根を除去し、伝統的な苦塩水設備の材料上、技術上の改善と向上を行い、操作が簡便で、処理コストが低い目的を達成し、西部地区の苦塩水処理に広く用いられている。

五、苦い塩水の淡水化方法

1.蒸留法

蒸留法とは、苦い塩水や海水を加熱して沸騰させ蒸発させ、蒸気を淡水に凝縮する過程である。蒸留法は最初に採用された淡水化法であり、その主な利点は構造が比較的簡単で、操作が容易で、得られた淡水の水質が良いことである。蒸留法には、多価蒸発、多段フラッシュ蒸留、圧蒸気蒸留、膜蒸留など、多くの種類がある。

2.電気透析法

A、電気透析法の基本原理、特徴と適用範囲苦味塩水淡水化に応用される電気透析法の略称EDは、イオン交換膜を利用して電場の作用の下で、塩水中の陰、陽イオンを分離し、それによって淡水室中の塩分濃度を低下させて淡水を得る膜分離技術である。電気透析装置は、イオンを用いて電場の作用下で方位移動し、透過性のイオン交換膜を選択することにより脱塩目的を達成する。直流電場を印加する作用の下で、水中のイオンは方位移動を行い（陽イオン交換膜は陽イオンだけを通過させ、陰イオン交換膜は陰イオンだけを通過させる）、ある水中の大部分のイオンを別の水中に移動させる。この技術はすでに比較的成熟しており、技術が簡単で、塩分除去率が高く、製水コストが低く、操作が便利で、環境を汚染しないなどの主要な利点があるが、水質に対する要求が厳しく、原水に対して前処理を行う必要があるなどの欠点がある。1950年代、米国、英国はこの方法を苦塩水淡水化に用い始め、中国は1980年代にこの方法を苦塩水淡水化、工業用純水と超純水製造に用いた。

B、苦味塩水淡水化工程における電気透析法の応用特徴

（1）鉄、マグネシウム、カルシウム、カリウム、塩化物などの溶解性無機塩類及び毒性学指標砒素、フッ化物の除去率は66%〜93%に達し、苦塩水淡水化の需要を満たすことができる、

（2）電気透析による酸素消費量、NH 32 N、NO-32 N、NO 22 N及びシリコンの除去率は比較的に低く、わずか15%〜45%であるが、原水中の前記指標含有量は比較的に低く、除去率は低いが、生活飲用水の衛生要求を満たすことができる、

（3）電気透析によるSO 2−4の除去率は63.8%であり、SO−42 Na型とSO 4・Cl 2 Na型水を淡水化するために用いられ、生活飲用水の衛生要求を満たすことが困難である、

（4）電気透析過程のエネルギー消費は給水の塩含有量と密接な関係があり、給水の塩含有量が高いほど、エネルギー消費量が大きいため、電気透析は比較的に低塩苦塩水の淡水化に適している。また、電気透析は水中の有機物と細菌を除去することができない上、設備の運転エネルギー消費が大きく、苦味塩水淡水化工事における応用が制限されているため、既存の電気透析装置は苦味塩水淡水化の面で徐々に逆浸透装置に取って代わられている。

3.逆浸透法

逆浸透法の基本原理と特徴は選択透過性膜を用いて1つの容器を2つに分け、膜の両側に純水と塩水を同時に添加し、膜の両側の液面を同じ高さにし、一定時間が経過すると塩水側の液面が上昇し、純水側の液面が低下している。これは水分子が半透過膜を透過して塩水側に移行した結果であり、この現象を浸透と呼ぶ。水や溶液に対して選択透過性を有することができる膜を半透膜と呼ぶ。濃溶液の片側に適切な圧力を加えれば、浸透を止めることができる。希薄溶液の濃溶液への浸透が停止したときの圧力を浸透圧と呼ぶ。逆浸透とは、濃い溶液の一方に自然浸透よりも高い圧力を加え、自然浸透方向をねじり、溶液中のイオンを半透膜の反対側に押し付けることであり、自然界の正常な浸透過程とは逆であるため、「逆浸透」と呼ばれ、この装置を逆浸透装置と呼ぶ。逆浸透方法は、溶解性塩類の90%以上とコロイド微生物及び有機物の99%以上を水から除去することができる。他の水処理方法と比べて、相変化がなく、常温操作、設備が簡単で、利益が高く、敷地が少なく、操作が便利で、エネルギー消費が少なく、適応範囲が広く、自動化程度が高く、出水の品質が良いなどの利点がある。特に風力エネルギー、太陽エネルギーを動力とする逆浸透浄化苦い塩水装置は、無電と通常のエネルギー不足地域の人々の生活用水問題を解決する経済的で信頼性の高い方法である。逆浸透淡水化法は苦塩水淡水化だけでなく、苦塩水淡水化にも適している。既存の淡水化法の中で、逆浸透淡水化法は最も経済的であり、それはすでに電気透析淡水化法を超えている。逆浸透過程の推進力は圧力であり、過程中に相変化が発生せず、膜は「篩分け」の役割を果たすだけであるため、逆浸透分離過程に必要なエネルギー消費は低い。既存の海水と苦い塩水の淡水化の中で、逆浸透法は最も省エネである。逆浸透膜分離の特徴はその「広スペクトル」分離であり、すなわちそれは水の中の各種イオンを除去することができるだけでなく、イオンより大きい微粒子、例えば大部分の有機物、コロイド、ウイルス、細菌、懸濁物などを除去することができるため、逆浸透分離法はまた広スペクトル分離法と呼ばれる。

六、苦塩水淡水化に関する研究

わが国は水不足の国であり、全国には300以上の都市が水不足であり、110の都市が水不足であり、14の沿海開放都市のうち9つが水不足である。わが国の西北干ばつ地域では、利用できる淡水資源はさらに限られている。また、我が国の沿海には数千の島が住んでいるが、淡水資源が不足しており、雨水を蓄積し、船で陸から水を運ぶことで飲料水問題を解決するしかなく、コストが高く、悪天候に遭遇しても、給水が保障されないことが多い。

わが国の西北干ばつ地域では、淡水資源の深刻な不足にもかかわらず、地下の苦い塩水や苦い塩水湖が豊富に含まれている。沿岸部には豊富な海水資源がある。このことから、有効な苦塩水淡水化技術を研究開発し、普及させることは非常に重要な現実的意義があり、中国沿海地区の水資源危機を解決し、我が国華北西部と西北のいくつかの苦塩水地区の淡水資源の不足を解決し、我が国沿海の多くの島嶼住民の生活用水などの問題を解決する現実的で実行可能な根本的な措置である。

本プロジェクトの主な研究目標は伝統的な逆浸透前処理の欠点に対して、新しい逆浸透苦塩水淡水化技術を探索し、淡水化コストを下げ、我が国の淡水は不足しているが塩水資源が豊富な地域に安全な飲用水を提供するために技術基礎を提供することである。

本プロジェクトは調査研究と資料分析に基づいて、新しい苦味塩水逆浸透プロセス：全膜法プロセスを確定した。この全膜法プロセスの主な利点は：プロセスが簡単で、プロセスルートが短く、設備の体積が小さく、集積化が容易で、投資、運行費用が低く、機械全体の自動化制御を実現しやすい。

高分子膜材料に対して比較分析を行い、各工程過程で採用された膜を選択し確定した：第一級微細濾過はポリエチレン焼結微細濾過膜を採用し、精度は5μmで、粗濾過に用いる、第2級マイクロフィルターはポリプロピレン折りたたみフィルムを用い、保安濾過のために精度0.2μmを選択した。限外濾過膜はポリスルホン材料を選択し、紡績して中空繊維膜（30000ダルトン）を作製した。逆浸透膜材料は、高い引張強度、耐溶剤性を有する芳香族ポリアミドを用いることができる。

移動可能な苦塩水淡水化装置を開発、組み立て、装置を移動可能に作成し、異なる地域の需要に適応することができる。この装置は操作圧力、進水流量、淡水化水流量と濃水流量の連続的なオンラインモニタリングと超過警報制御を採用し、逆浸透進水不足圧と高圧ポンプ出口の過圧の停止と警報システムを設置し、逆浸透膜洗浄と膜損傷防止の安全保護装置を設置した。周波数変換制御を採用し、合理的な出力電力を制御し、省エネ・消費削減の目的を達成する。

我が国各地の苦味塩水水質に基づき、上述の装置を用いて苦味塩水淡水化シミュレーション研究を行った結果、原水の総溶解固体（TDS）が22 g/Lに達した時、淡水水水のTDSは368 mg/Lにすぎず、飲用水水質基準（我が国の生活飲用水水質基準はTDS<1000 mg/Lを規定）を達成できることが分かった。すべての模擬苦味塩水に対して、TDSの除去率は95%以上で、導電率の低下率も95%以上に達した。

七、まとめ

苦味塩水淡水化装置制御システムという制御システムは一定時間の運行を経て、各指標は設計要求に達し、さらに総括を経て、今後の不断の改善と普及応用のために理論と実践の貴重な経験を蓄積した。