船舶用超純水冷却システム

海水からの超純水製造プロセスの概要

I. 主要定義

海水淡水化：海水から大量の塩分、懸濁固体、微生物を除去し、低塩分の真水を製造すること。
超純水：ほぼ全てのイオン、粒子、有機物、細菌が除去された水。抵抗率が15～18 MΩ・cm以上であり、実験室、電子機器製造、ボイラー、高級船舶機器の水質基準を満たす。
海水は直接超純水に変換することはできません。多段階処理が必要です。主流のプロセスフローは、前処理 + 第一段階海水逆浸透（SWRO） + 第二段階逆浸透 + EDI（電気脱イオン）による深層脱塩（最も一般的な統合ソリューション）です。

II. 完全なプロセスフロー

1. 海水前処理（膜素子を保護するための上流ろ過）

海水には多くの不純物が含まれており、塩分濃度は30,000～40,000 mg/Lです。精製が不可欠です。

1. 取水・沈殿槽：シルト、砂、海藻、浮遊ゴミを沈殿させる。
2. 薬注システム：スケール防止剤、殺菌剤、凝集剤を添加し、海洋生物の成長と炭酸カルシウムスケールを抑制する。
3. 多媒体フィルター + 活性炭フィルター：コロイド、有機物、残留塩素を除去する。
4. 精密保安フィルター（5μm）：逆浸透膜の傷つきを防ぐために微粒子を捕捉する。

2. 第一段階海水逆浸透（SWRO – 淡水化の核）

高圧ブースターポンプが海水を55～70 barに加圧し、特殊な海水逆浸透膜に通水させる。

- 透過水（製品水）：塩分濃度300～500 mg/Lの淡水。
- 濃縮水（ブライン）：高塩分濃度のブライン。海に放流するか、塩回収のために処理することができる。
機能：塩化ナトリウムの99%以上を除去し、基本的な淡水化ステップを完了する。この段階では、水は単なる淡水であり、まだ超純水の基準を満たしていない。3. 第二段階逆浸透（RO – 初期精製）

一次段階の透過水が二次低圧ROユニットに入り、残留カルシウムおよびマグネシウムイオン、微量塩類をさらに除去する。
製品水の導電率を5 μS/cm未満に低下させ、イオン含有量を大幅に削減し、超純水段階の供給源とする。

4. EDI（電気脱イオン）深層精製（超純水段階の核）

酸/アルカリ再生なしの連続深層脱塩。
二次RO透過水がEDIモジュールに流れ込み、電場の影響下で微量陰イオンと陽イオンが分離される。
出力水の抵抗率が15～18.25 MΩ・cmに安定し、標準的な超純水仕様を満たす。

5. 最終研磨処理（高級超純水向けオプション）

研磨用混合床樹脂、限外ろ過、UV殺菌、マイクロポーラス最終ろ過：微量TOC、細菌、微粒子を除去。チップ製造、実験室、医療用途に適している。

III. 主要機器パラメータ（標準20トン/日、船舶/陸上モデル）

1. 原水：海水TDS 35,000 mg/L。
2. 一次海水淡水化率：≥99.2%。
3. 二次RO淡水化率：≥98%。
4. EDI出力水抵抗率：15～18.2 MΩ・cm。
5. システム回収率：全体で40%～55%。
6. 運転エネルギー消費量：海水段階でのエネルギー需要が高い。製品水1トンあたりの消費電力は4～6 kWh。

IV. 適用シナリオ

1. 高級船舶用ボイラーおよび精密機器の冷却水。
2. 島嶼部太陽光発電施設および小規模半導体工場のプロセス用水。
3. 海洋科学研究実験室および医療機器用水供給。
4. 島嶼部大型高圧ボイラーの補給水。V. プロセス上の利点

1. 完全な物理的分離プロセスを採用。大量の酸性またはアルカリ性廃液を生成せず、環境に優しく、メンテナンスが容易。
2. モジュール設計。容量は毎時5、20、または50トンでカスタマイズ可能。
3. 完全自動運転。自動膜モジュールフラッシングにより、スケール付着とファウリングを最小限に抑える。
4. 従来の蒸留法と比較して、エネルギー消費量が少なく、設置面積が小さい。