海水淡水化とは、海水から真水を抽出する技術とプロセスを指します。蒸留、膜プロセス（逆浸透、電気透析、膜蒸留など）、イオン交換など、さまざまな淡水化技術がありますが、大規模な海水淡水化に適した方法は、蒸留と逆浸透です。
ここでは、海水向けの逆浸透淡水化プロセスについて具体的にご紹介します。
1. 海水殺菌と藻類除去
海水には、多数の微生物、バクテリア、藻類が含まれています。バクテリアや藻類の増殖、および海水中の微生物の成長は、取水設備に問題を引き起こすだけでなく、淡水化装置やプロセスパイプラインの正常な運転にも直接影響します。したがって、海水淡水化プロジェクトでは、液体塩素、次亜塩素酸ナトリウム、硫酸銅などの化学薬品を使用して殺菌と藻類除去を行うことがよくあります。
2. 凝集とろ過
逆浸透システムに入る水の品質を向上させ、濁度を低減するために、凝集とろ過の後にマルチメディアフィルターが追加されるのが一般的です。このプロセスにより、水から小さな浮遊固形物や粒子が除去され、逆浸透システムに入る前の水質がさらに向上します。
3. スケール防止剤と還元剤
海水は組成が複雑で、硬度とアルカリ度が高いです。逆浸透システムの最適な性能を確保し、スケールを防ぐために、特定の水質に基づいて対応するスケール防止剤を添加する必要があります。さらに、殺菌の前処理中に酸化剤が使用されるため、逆浸透供給水に還元剤を添加して塩素を中和し、残留塩素濃度が0.1ppm未満（またはORP< 200mV）になるようにします。これは、逆浸透システムの供給水中の酸化性物質に対する要件を満たしています。
4. 保安フィルター
海水の塩分濃度が高いため、保安フィルターには316Lステンレス鋼材料を使用する必要があります。フィルターの孔径は通常5μmに選択され、高圧ポンプに入る前に海水をろ過し、5μmより大きい粒子をブロックします。これにより、高圧ポンプ、エネルギー回収装置、および逆浸透膜エレメントの安全で安定した運転が保証されます。
5. 高圧ポンプとエネルギー回収装置
高圧ポンプとエネルギー回収装置は、逆浸透海水淡水化装置におけるエネルギー変換と省エネに不可欠です。ポンプの選択は、必要な流量と圧力によって異なります。エネルギー回収装置は通常、濃縮海水の排出からの圧力を利用して供給水の圧力を30％増加させる油圧タービン構造を使用し、効果的にエネルギーを回収し、エネルギー消費を削減し、ひいては運用コストを削減します。
6. 逆浸透膜とユニット
逆浸透膜エレメントは、海水淡水化装置の主要コンポーネントです。選択される膜は、特定の海水淡水化システムに対応している必要があります。システムの設計に応じて、さまざまなタイプの膜エレメントを選択できます。RO膜は、高い脱塩率、優れた耐圧性、耐酸化性、および耐汚染性で知られています。海水淡水化システムの高圧部分に使用される材料は、海水の高塩分による腐食を防ぐために、ステンレス鋼316L以上で製造する必要があります。
7. システム制御
逆浸透海水淡水化装置の制御システムは、通常、プログラマブルロジックコントローラー（PLC）を使用して分散型サンプリング制御システムを作成し、システム全体の運転を監視します。システムには、高圧および低圧保護スイッチ、自動切り替え装置、およびアラーム機能が装備されています。導電率、流量、圧力などのパラメータに異常が発生した場合、高圧ポンプとRO膜エレメントを保護するために、自動的に切り替え、ロック、またはシステムをシャットダウンできます。
可変周波数制御は、高圧ポンプの起動と停止に適用され、ソフトな操作を実現し、エネルギーを節約し、ウォーターハンマーや背圧による損傷を防ぎます。プログラムは、起動前とシャットダウン後に低圧水を自動的にフラッシュするように設計されています。特にシャットダウン中は、濃縮海水が準安定状態になり、沈殿を引き起こし、膜表面を汚染する可能性があります。低圧フラッシングは、濃縮海水を自動的に排出し、膜表面を保護し、寿命を延ばします。
システムはまた、温度、流量、水質、および水生成量などの関連パラメータの表示、保存、統計、表計算、および印刷を可能にします。操作インターフェースの動的プロセスフローは明確で直感的であり、手動操作を簡素化し、システムが自動的、安全、かつ確実に動作するようにします。