逆浸透膜浄化装置とは何ですか?
とは逆浸透浄化装置&注意;この記事は、ほとんどまたはまったく経験のない人を対象としています。逆浸透浄化装置&注意;読者が水に関する全体的な理解を深められるように、基本を簡単な言葉で説明しようとします。逆浸透浄化装置&注意;水技術とその応用。
理解逆浸透浄化装置
逆浸透精製装置 (RO) は、イオンなどの溶解固体を溶液から分離するために使用される膜ベースの脱塩技術です (ほとんどの用途には水ベースの溶液が含まれますが、これがこの研究の焦点です)。逆浸透浄化装置膜一般に、選択透過性バリア、つまり、一部の種（水など）が選択的に透過できるようにしながら、他の溶解種（イオンなど）を選択的に保持するバリアとして機能します。図 1.1 は、RO 透過選択性を他の多くの膜ベースおよび従来のろ過技術と比較したものを示しています。図に示すように、RO は現在利用可能な最も細かい濾過を提供し、懸濁固体だけでなくほとんどの溶解固体も除去します。(ただし、RO膜浮遊固体は除去されますが、これらの固体が RO 供給水中に存在すると膜表面に集まり、膜を汚します。
図 1.1 膜の選択性
浸透
浸透はプロセスです&注意;水が流れる場所&注意;半透膜&注意;溶解固体濃度の低い溶液から溶解固体濃度の高い溶液まで。
図 1.2 に示すように、半透膜によって 2 つのコンパートメントに分割された細胞をイメージしてください。この膜は水と一部のイオンを通過させますが、ほとんどの溶解固体は不透過性です。セル内の 1 つの区画には高濃度の溶解固体を含む溶液があり、もう 1 つの区画には低濃度の溶解固体を含む溶液があります。浸透は、水が低濃度の溶解固体を含む区画から高濃度の溶解固体を含む区画に流れる自然なプロセスです。膜の両側の濃度が等しくなるまで、水は膜を通って流れ続けます。
図 1.2 浸透プロセスのフロー図
平衡状態では、溶解固体の濃度は両方のコンパートメントで同じになります (図 1.2)。1 つのコンパートメントから別のコンパートメントへの正味の流れはなくなります。ただし、かつては高濃度の溶液が含まれていた区画は、現在では他の区画よりも高い水位を持っています。
2 つのコンパートメント間の高さの差は、現在平衡にある溶液の浸透圧に対応します。
逆浸透浄化装置
逆浸透浄化装置は、逆の浸透プロセスです。浸透はエネルギーを必要とせずに自然に起こりますが、浸透のプロセスを逆転させるには、より多くの塩分を含む溶液にエネルギーを加える必要があります。逆浸透浄化膜は、透過を可能にする半透膜です。水の分子ただし、溶存塩、有機物、細菌、発熱物質の大部分は含まれません。ただし、プロセス中に水を脱塩（脱塩または脱イオン）するために、自然に発生する浸透圧よりも高い圧力を加えて、逆浸透浄化膜に水を「押し出す」必要があり、純水を通過させながら、圧力を抑制する必要があります。汚染物質の大部分。
図 1.3 逆浸透プロセスのフロー図
どうやって逆浸透浄化装置&注意;仕事？
逆浸透浄化装置&注意;です&注意;水処理技術&注意;ソースを通過させるために圧力を使用する連続運転&注意;膜を通る水、それは錫であるため、水から不純物を分離します。
逆浸透浄化装置(RO)の作品浸透の原理、つまり塩が溶解した水が膜を通って低い塩濃度から高い塩濃度へと流れる自然な傾向を逆転させることによって。このプロセスは自然界全体で見られます。植物は土壌から水と栄養素を吸収するためにそれを使用します。人間や他の動物では、腎臓は浸透圧を利用して血液から水を吸収します。
逆浸透浄化装置の原理は、そのプロセスを逆にします。でROシステム、通常はポンプからの圧力を使用して自然浸透圧を克服し、溶解塩やその他の不純物を多く含む給水を、不純物の高い割合を除去する高度に洗練された半透膜に強制的に通過させます。このプロセスの生成物は高度に精製された水です。
拒否された塩と不純物は膜の上に集中して集まり、システムから排水または他のプロセスに送られます。したがって、典型的な商業または産業用途では、供給水の 75% が精製されます。節水が重要な用途では、供給水の 85% が&注意;精製水。
RO システムでは、溶液が 2 つの出口を備えたフィルターを通過する交差濾過が使用されます。濾過された水は一方の方向に進み、汚染された水は別の方向に進みます。したがって、汚染物質の蓄積を避けるために、クロスフローろ過により、水が蓄積した汚染物質と十分な乱流を一掃して膜の表面をきれいに保つことができます。
汚染物質の働き逆浸透浄化装置&注意;(RO) 削除しますか?
逆浸透浄化装置&注意;システムは、原虫 (クリプトスポリジウム、ジアルジアなど) の除去に非常に高い効果を発揮します。
RO システムは細菌 (カンピロバクター、サルモネラ菌、赤癬菌、大腸菌など) を除去するのに非常に高い効果があります。
逆浸透浄化装置&注意;システムはウイルス (腸炎ウイルス、A 型肝炎、ノロウイルス、ロタウイルスなど) を除去するのに非常に高い効果があります。
浸透 システム は、ナトリウム、塩化物、銅、クロム、鉛などの一般的な化学汚染物質 (金属イオン、水性塩) を除去します。ヒ素、フッ化物、ラジウム、硫酸塩、カルシウム、マグネシウム、カリウム、硝酸塩、リンを減らす可能性があります。
の性能と設計の計算逆浸透浄化装置&注意;(RO) システム
私たちがデザインするとき、 逆浸透浄化装置&注意;システム&注意;まず、水源、水分析レポート、および用途を知る必要があります。素材選びにはこの3つの課題が重要なので、&注意;圧力をかける&注意;そして流れます。一方、この情報を取得した後、RO システムのパフォーマンスを正確に測定するために&注意;水処理&注意;には少なくとも次の操作パラメータが必要です。&注意;水供給:
・フィード圧力
・透過圧力
・濃縮圧力
・飼料の導電率
・浸透導電性
・供給の流れ
・透過流
・ 温度
回復
回収（「変換」とも呼ばれる）は、流入水の何パーセントが透過水として「回収」されるかを表すために使用される用語です。一般に、RO システムの回収率は約 50% ～ 85% の範囲であり、大部分のシステムは 75% の回収率を目指して設計されています。(個々のスパイラル型膜モジュールの回収率は約 10% ～ 15% です。75% のシステム回収率は、100 gpm の流入水ごとに 75 gpm が透過水になることを意味します。逆浸透水&注意;25 gpm は濃縮物として保持されます。&注意;濃縮溶液。
回収率は次の式を使用して計算されます。
回収率 (%) = (透過流量 / 供給流量) * 100
75% の回収率では、濃縮液の体積は流入液の体積の 4 分の 1 になります。膜がすべての溶解固体を保持していると仮定すると、それらは流入水の体積の 4 分の 1 に含まれることになります。したがって、保持される溶解固体の濃度は流入流の濃度の 4 倍になります (すべての溶解固体が膜に保持されるわけではないため、これは単なる近似値になります)。これを「集中係数」といいます。50% 回収率では、濃縮物の体積は流入水の半分になります。この場合、溶解固体は 2 倍に濃縮されるため、濃縮係数は 2 になります。表は、濃縮係数を回収率の関数として示しています。膜の濃縮側はファウリングやスケーリングが発生する領域であるため、廃棄濃度を理解することが重要です。
拒絶
拒絶とは、膜が流入種の何パーセントを保持するかを説明するために使用される用語です。たとえば、シリカの 98% の除去率は、膜が流入シリカの 98% を保持することを意味します。これは、流入シリカの 2% が膜を通過して透過液に入る (「塩の通過」として知られる) ことも意味します。
特定の種の拒否は、次の方程式を使用して計算されます。
% 除去 = [(参照 – CP)/参照] * 100
参照 = 特定の成分の流入濃度
CP = 特定成分の透過濃度
塩の通過率 (%)
これは、前の式で説明した塩除去の単純な逆関数です。これは、RO システムを通過する塩の数をパーセンテージで表したものです。したがって、塩の通過が少ないほど、システムのパフォーマンスは向上します。塩の通過量が多い場合は、膜の洗浄または交換が必要である可能性があります。
塩通過率 % = (1 – 塩除去率 %)
フラックス
流束は、特定の領域を通過する流体の体積流量として定義されます。ROの場合、流体は水、面積は膜の面積となります。RO の言語では、流束は 1 日あたりの膜面積 1 平方フィートあたりの水のガロン (GFD) として表されます。したがって、RO 膜を通過する水の流束は、水に加えられる正味圧力駆動力に比例します。
J=K(ΔP-ΔP)
どこ：
J = 水流束
K = 水輸送係数 = 透過率 / 膜活性層の厚さ
ΔP = 膜全体の圧力差
ΔΠ = 膜全体の浸透圧差
濃度分極
最も単純に言えば、RO 膜を通過する水の流れは、パイプを通過する水の流れと似ています (図 1.4)。したがって、バルク溶液内の流れは対流ですが、境界層内の流れは拡散性であり、バルク溶液の対流に対して垂直です。したがって、境界層には対流は存在しません。
図 1.4 パイプ内の流体の流れによって形成される水理境界層。
したがって、パイプを通過する水の速度が遅いほど、境界層は厚くなります。ここで、膜の表面に沿った流れを考えてみましょう。パイプを通る流れと同じ境界層が形成されます。しかし、膜システムの場合、膜を通って流出する正味の流れがあるため、膜への対流は存在しますが、膜から離れる拡散流のみが存在します。拡散は対流よりも低いため、膜によって拒否された溶質は表面および境界層に蓄積する傾向があります。したがって、膜表面の溶質濃度はバルク溶液中よりも高くなります。
逆浸透浄化装置&注意;(RO) システム: パスとステージの違いを理解する逆浸透浄化装置&注意;(RO) システム
ステージとパスという用語は、RO システムでは同じものと誤解されることが多く、RO オペレーターにとっては混乱を招く用語になる可能性があります。1 および 2 ステージ RO と 1 および 2 パス RO の違いを理解することが重要です。
図 1.5 1 ステージ逆浸透システム
配列
現在業界で使用されている最も一般的なタイプの膜モジュールであるスパイラル型膜モジュールに焦点を当てると、RO アレイ、つまり「スキッド」または「トレイン」は、特定のパターンで配置された多数の圧力容器で構成されます。図 1.6 は、それに応じて 3 つの圧力容器の配列を示しています。
図 1.6 2 ステージ逆浸透システム
圧力容器は 2 セットに配置され、2 つの圧力容器が並列に配置され、その後に 1 つの単一の圧力容器が続きます。2 セットの圧力容器は直列になっています。並列に配置された圧力容器の各セット (容器が 1 つだけの場合でも) は、「ステージ」と呼ばれます。
図 1.6 に示す RO システムは 2 ステージ アレイまたは 2:1 アレイと呼ばれ、(2 つの数字で) ステージが 2 つあり、第 1 ステージには 2 つの圧力容器があり、第 2 ステージには 1 つの圧力容器があることを示します。圧力容器。10:5 アレイには 2 つのステージがあります。第 1 段には 10 個の圧力容器があり、第 2 段には 5 個の圧力容器があります。4:2:1 アレイには 3 つのステージがあり、第 1 ステージに 4 つの圧力容器、第 2 ステージに 2 つの圧力容器、第 3 ステージに 1 つの圧力容器があります。
リサイクル
図 5.6 は、濃縮物をリサイクルした RO アレイを示しています。濃縮物のリサイクルは一般に、クロスフロー速度が膜表面の良好な洗浄を維持できるほど高くない小規模な RO システムで使用されます。濃縮物の一部が供給物に戻ると、横流速度が増加し、個々のモジュールの回収が減少するため、ファウリングのリスクが軽減されます。
図 1.7 濃縮物をリサイクルした 2 行 1 列のアレイ。
リサイクルにはいくつかの欠点もあります。
· 全体的な製品の品質が低下します。これは、比較的高濃度の廃棄物が低濃度の流入水に添加されるためです。
· RO 供給ポンプは流入流とリサイクルされた排出流の両方を加圧する必要があるため、供給ポンプの要件が大きくなります。結果として、RO 供給ポンプを大きくする必要があり、RO システムの資本が増大する可能性があります。
· エネルギー消費量が増加します。これも、廃棄物の流れと流入物の流れが合流し、再加圧する必要があるためです。これにより、システムの運用コストが高くなります。
ダブルパス
ダブルパス（またはツーパス）とは、1 つの RO からの透過液を別の RO に通すことによってさらに精製することを指します。第 5.1 章で説明されているように、最初の RO が最初のパスになります。その後、最初のパスからの透過水は、2 番目のパス RO として知られる別の RO に送られます。2 回目のパス RO は、1 回目のパス RO 製品を「研磨」して、より高品質の水を生成します。
図 1.8 ダブルパス逆浸透
図 1.8 は、ダブルパス RO システムを示しています。2 回目のパスの設計原則は、通常は 1 回目のパスの設計原則と同じです。ただし、2 回目のパスへの流入液中の溶解および浮遊固体の濃度が低いため、流入液と濃縮液の流れは、それぞれ 1 回目のパス RO システムよりも高く、低くなります。
前処理逆浸透浄化装置
RO システムの性能と運用の成功は、RO に供給される水の品質に直接依存します。供給水の成分の性質は、膜のスケール付着、汚れ、または劣化を引き起こし、膜の性能に影響を与える可能性があります。
水質&注意;水を半透性 RO 膜に送る前に重要であり、前処理は膜の汚れ、スケール、または劣化の問題を軽減するのに効果的です。
浮遊固体
浮遊固体は通常、濁度を使用して測定されます。濁度は、水中の粒子の光散乱能力を測定します。水質ガイドラインでは、流入水の濁度が 1 比濁濁度単位 (NTU) 未満であることが求められており、これは膜メーカーの保証要件でもあります。1 NTU を超えると、メンブレンの保証は無効になります。濁度が低いほど、膜が浮遊物質で汚れる可能性が低くなります。RO のベストプラクティスでは、供給水の濁度を 0.5 NTU 未満にすることが求められています。
微生物
RO 膜の微生物による汚れは重大な問題です。細菌コロニーは、条件が良好な膜モジュール内の事実上どこでも増殖します。濃度分極は、微生物の栄養素が豊富な環境を膜表面に提供します。サテライトコロニーは壊れて膜モジュール内の他の場所で成長し始め、微生物およびそれに関連するバイオフィルムで覆われた膜の表面積を増加させる可能性があります。微生物の汚れは膜の生産性を低下させ、操作圧力を上昇させ、圧力降下を増加させます。
オーガニック
有機物が膜表面に吸着すると、場合によっては永久的な磁束損失が発生します。4 吸着は、pH 9 未満で、有機化合物が正に帯電している場合に促進されます。特に問題となるのは乳化した有機物で、膜表面に有機膜を形成する可能性があります。多くの有機物は微生物の栄養となるため、有機物の汚れは微生物の汚れを悪化させます。汚れの可能性を最小限に抑えるために、全有機炭素 (目次) によって測定される有機物濃度を 3 ppm 未満にすることをお勧めします。膜の有機汚れは膜の生産性を低下させます。
色
RO膜の表面にも色が吸着します。色は通常、葉などの有機物質が腐るときに形成される、自然に存在するフミン物質で構成されています。フミン物質自体は、3 つの異なる種類の有機化合物で構成されています。フミン酸は酸性化中に沈殿する色です。これらの有機物は暗褐色から黒色です。フルボ酸は酸性化中に沈殿しません。これらの物質の色は黄色から黄褐色です。最後に、フミンはどの pH でも溶けず、色は黒色です。
金属
RO 膜は、鉄、マンガン、アルミニウムなどの沈殿した金属ですぐに汚れます。可溶性の鉄とマンガン (および脱塩素処理に使用される一部の重亜硫酸塩溶液に含まれるコバルト) も RO 膜の問題です。これらの金属は RO 膜の酸化を触媒し、膜の劣化を引き起こします。pHを下げて酸素濃度を下げることにより、より高い濃度の可溶性鉄を許容できるようになります。金属の汚れは圧力損失を増加させ、生産性を低下させます。可溶性金属による膜の酸化により、塩除去率が低下し、生産性が向上します。
硫化水素
硫化水素は通常、酸素のない井戸水に含まれます。この化合物は容易に酸化して元素状硫黄を放出します。硫黄元素は非常に粘着性が高く、RO 膜の不可逆的な汚れを引き起こします。金属硫化物も形成され、沈殿する可能性があります。堆積物はすす状の黒色またはペースト状の灰色になることがあります。元素硫黄または金属硫化物による汚れは、フラックスの減少と塩の通過量の増加を引き起こします。
シリカ
シリカは、不溶性ケイ酸塩および可溶性または「反応性」シリカとして、RO システムに問題を引き起こす可能性があります。シリカが沈殿すると、不溶性ケイ酸塩が形成されます。鉄とアルミニウムが存在すると、これらの金属のケイ酸塩が急速に形成され、飽和未満のシリカ濃度になります。可溶性シリカの飽和は温度と pH の関数です。シリカは、温度が高く、pH 7.0 未満および 7.8 を超えるほど溶解性が高くなります。
可溶性シリカはスケールが発生する可能性があり、膜からシリカスケールを除去するのが難しいため、RO システムの回収が制限されることがよくあります。最大約 200 ppm のシリカを処理できるシリカスケール防止剤が利用可能です (条件およびスケール防止剤のメーカーによって異なります)。
炭酸カルシウム
炭酸カルシウムのスケーリングは、おそらく微生物の付着を除いて、RO 膜が経験する最も一般的なタイプの問題です。幸いなことに、それを検出して対処するのは非常に簡単です。基本的に、RO 廃棄物中の炭酸カルシウムのイオン積 (IP) が廃棄条件下で溶解定数 (KSP) より大きい場合、炭酸カルシウムのスケールが形成されます。IP &それ; KSP の場合、スケールインの可能性は低くなります。
微量金属 - バリウムとストロンチウム
バリウムとストロンチウムは、容易に溶解しない硫酸塩スケールを形成します。実際、バリウムはすべてのアルカリ土類硫酸塩の中で最も溶けにくいものです。硫酸ストロンチウムおよび硫酸カルシウムのスケールの触媒として作用します。硫酸バリウムおよび硫酸ストロンチウムの溶解度定数を使用したイオン積の分析は、これらの種によるスケーリングの可能性を判断するために必要です。硫酸バリウムのイオン積 (IP) が溶解度定数を超えると、スケールが形成されます。硫酸ストロンチウムの場合、IP の場合に注意してください。>0.8Ksp スケーリングになる可能性があります。ただし、これらの硫酸塩ベースのスケールの誘導期間 (スケールが形成されるまでの時間) は、炭酸カルシウム スケールの場合よりも長くなります。
バリウムとストロンチウムは、ナトリウム軟化処理を使用して RO 供給水中で削減できます。スケーリング防止剤は、どちらの種の濃度も低下させることなく、スケーリングを制御または抑制するために使用できます。
塩素
ポリアミド複合膜は遊離塩素に非常に敏感です (酢酸セルロース膜は連続的に最大 1 ppm の遊離塩素に耐えることができるという第 4.2.1 章を思い出してください)。ポリアミド複合膜の劣化は曝露直後に起こり、遊離塩素に 200 および 1,000 ppm 時間曝露した後（言い換えれば、1 ppm の遊離塩素に 200 ～ 1,000 時間曝露した後）、除去率が大幅に低下する可能性があります。劣化速度は、次の 2 つの重要な要素によって決まります。
1) 中性または低 pH よりも高 pH の方が分解が速くなります。
2) 鉄などの遷移金属の存在は、膜の酸化を触媒します。
劣化のメカニズムは、ポリマーの架橋が失われることです。これにより、塩素系漂白剤にさらされたときのナイロンストッキングと同様に、膜ポリマーが溶解します。損傷は不可逆的であり、膜が酸化剤にさらされている限り継続します。
前処理ソリューション
マルチメディア圧力フィルター
マルチメディア圧力フィルターは、水中の濁度とコロイド (SDI として測定) を低減するように設計されています。これらのフィルターは粒子を除去できます&注意;大きさは約10ミクロンまで。フィルター流入流に凝固剤を添加すると、粒子を 1 ～ 2 ミクロンまで低減できる場合があります。マルチメディア圧力フィルターの一般的な除去効率は、10 ～ 15 ミクロンのサイズ範囲の粒子の約 50% です。RO 前処理の流入水の濁度は約 10 NTU に制限されます。濁度が 10 NTU を超えると、これらのフィルターの逆洗が頻繁になりすぎて、適切な稼働時間で一貫した排水品質が得られなくなる可能性があります。
マルチメディア圧力フィルターには、ガーネットの上の砂の上に無煙炭の段階的な層が含まれています。図 1.9 にマルチメディアフィルタの断面図を示します。細かいガーネット材料は、粗い無煙炭材料よりも密度が高い。各層の間には個別の境界はありません。ある材料の密度と粗さから次の材料の密度と粗さに徐々に移行します。そうしないと、各界面に粒子が蓄積してしまいます。その後、粒子は物理的捕捉を使用してフィルターを通して除去されます。大きな粒子は無煙炭を通して上部から除去され、小さな粒子はその後砂とガーネットを通して除去されます。マルチメディア フィルターは、ガーネットの性質が比較的細かいため、デュアル メディア (無煙炭と砂) フィルターよりも細かい濾過を実現します。
カーボンフィルター
活性炭フィルター&注意;RO 供給水中の有機物の濃度を減らすために使用されます。これらのフィルターは、遊離塩素などの酸化剤を除去するためにも使用されます。&注意;RO給水。
活性炭は、いくつか例を挙げると、瀝青炭、褐炭、木材、果物の種、骨、ココナッツの殻などの天然素材に由来します。原料を低酸素環境で焼成して炭を生成し、これを水蒸気、二酸化炭素、または酸素によって活性化します。ほとんどの産業用途には、瀝青炭が使用されます。これは、他の形態の炭素よりも細孔サイズが小さく、表面積が大きく、密度が高いため、ビチューメンカーボンの塩素収容能力が高くなります。カーボンは、粉末 (PAC)、押出ブロック (CB)、粒状 (GAC) の 3 つの形状のいずれかで提供されます。
GAC は 3 種類のカーボンメディアの中で最もコストが低く、再利用できるため、ほとんどの産業用途では GAC が使用されていました。
オールカーボンは表面積が大きいのが特徴です。炭素 1 グラムの表面積は 500 m2 を超える場合があり、1,500 m2 に達することも可能です。妥当な滞留時間内で有機物と塩素を低減するには、高い表面積が必要です。
鉄フィルター
多くの井戸水には可溶性の鉄、マンガン、硫化水素が含まれており、これらは酸素または塩素の存在下で酸化して不溶性の水酸化物と元素状硫黄を形成し、これらはすべて RO 膜を汚します（元素状硫黄の場合、汚れは不可逆的です）。
二酸化マンガン媒体は、酸化し、酸化した金属を濾過するために使用されます。具体的には、マンガン生砂と、バーム (より優れた鉄除去媒体と呼ばれることもあります) や フィロックス などの代替媒体は、鉄、マンガンなどを酸化および濾過するために使用される二酸化マンガンを含む 3 種類の媒体です (バーム は カタカタ 株式会社 の登録商標です) 、ウィスコンシン州ウィンザー）。フィロックス には二酸化マンガンが最も多く含まれており、3 つの媒体の中で最も長い平均寿命を持っています。
ナトリウム柔軟剤
ナトリウム軟化剤は、RO 膜上にスケールを形成する可能性のある可溶性硬度 (カルシウム、マグネシウム、バリウム、ストロンチウム) を除去するために処理された RO 流入水に使用されます。かつてはナトリウムゼオライト軟化剤として知られていましたが、ゼオライトは合成プラスチック樹脂ビーズに置き換えられました。ナトリウム柔軟剤の場合、これらの樹脂ビーズはナトリウム型の強酸性カチオン (SAC) ポリスチレン樹脂です。活性基は、遊離酸の形ではなく、ナトリウムの形のベンゼンスルホン酸です。
使用済み樹脂フィルター
使用済みまたは使い果たされた樹脂は、RO 流入水をろ過するために時々使用されます。これらのフィルターは、地表水源からシルトを除去し、SDI を削減するように設計されています。
紫外線照射
紫外線 (紫外線) 照射は、細菌を破壊し、有機化合物 (目次 として測定) を削減するだけでなく、塩素やクロラミンを破壊するために使用されます。この技術では、特定のエネルギー波長で動作する 紫外線 ランプに水を通過させます。
細菌は、約 10,000 ～ 30,000 マイクロワット秒/平方センチメートルに相当する放射線量を必要とします。これは、254 ナノメートルの波長を使用することで実現できます。この波長は微生物の DNA を変化させ、微生物を複製できなくなり、死に至らしめます。
化学的前処理
化学的前処理は、バクテリア、硬度スケール、酸化剤に焦点を当てます。化学物質は、これらの種を除去、破壊、阻害、または化学的に減少させるために使用されます。
消毒用の化学酸化剤逆浸透浄化装置&注意;システム
RO システムの消毒に使用される化学酸化剤には、過酸化水素 (過酸化物)、ハロゲン、オゾンなどがあります。ハロゲン (特に塩素) は RO 前処理と組み合わせて使用される最も一般的な酸化剤ですが、酸化還元電位 (ORP) が最も高いわけではありません。表が示すように、オゾンと過酸化物は塩素のほぼ 2 倍の ORP または消毒能力を持っています。
ああ が比較的低いにもかかわらず、塩素は使いやすさと残留消毒を提供できるため、汽水 RO 前処理で最も一般的に使用される消毒剤です (RO を使用した海水淡水化の場合、臭素が多いため臭素 (HOBr として) が主に使用されます)次亜塩素酸を使用すると、典型的な海水中の濃度では急速に次亜臭素酸が生成されます)。
スケール防止剤
金属イオン封鎖剤 (スケール抑制剤またはスケール防止剤とも呼ばれる) は、RO 膜の表面にスケールが形成される可能性を最小限に抑えるために使用されます。アンチスケール剤は、次の 3 つの方法のいずれかで機能します。
· 閾値阻害 - 溶液中の過飽和塩を維持する能力
· 結晶の変更 - 結晶の形状を変更し、柔らかく非付着性のスケールを生成する能力
· 分散 - 結晶に強い負の電荷を与え、それによって結晶を分離した状態に保ち、伝播を防ぐ能力。
防汚性
ファウリングは、汚染物質が膜の表面に蓄積し、実質的に膜を詰まらせると発生します。都市給水には、人間の目には見えず、消費しても無害であるが、RO システムをすぐに汚す (または詰まる) ほどの大きさの汚染物質が多く含まれています。通常、汚れは RO システムのフロントエンドで発生し、RO システム全体の圧力降下が大きくなり、透過水流が低下します。これは運用コストの上昇につながり、最終的には RO 膜の洗浄または交換が必要になります。RO 膜の孔径は非常に細かいため、前処理と洗浄スケジュールがどれほど効果的であっても、最終的にはある程度の汚れが発生します。ただし、適切な前処理を実施することで、処理水での汚損関連の問題に定期的に対処する必要性を最小限に抑えることができます。
汚れは次のような原因で発生する可能性があります。
· 粒子状またはコロイド状物質（土、シルト、粘土など）
・オーガニック（フミン酸・フルボ酸など）
・微生物（細菌等）。現在使用されている RO 膜は塩素などの消毒剤に耐えられず、そのため微生物が膜表面で繁殖して増殖することが多いため、細菌は最も一般的な汚れの問題の 1 つです。それらは膜表面を覆うバイオフィルムを生成し、ひどい汚れを引き起こす可能性があります。
・ROユニットの上流での濾材の突破。GAC カーボン ベッドおよび柔軟剤ベッドでは、アンダードレン リークが発生する可能性があり、適切な後濾過が設置されていない場合、媒体が RO システムを汚す可能性があります。
メタ重亜硫酸ナトリウム
ポリアミド膜ポリマーはいかなる種類の酸化剤にも耐えられないため、ポリアミド複合膜への供給水の脱塩素処理が必要です。脱塩素処理のオプションには、活性炭、メタ重亜硫酸ナトリウムの化学供給、および 紫外線 照射が含まれます。前述したように、炭素には独自の一連の困難があり、紫外線放射は資本を大量に消費する可能性があります。メタ重亜硫酸ナトリウムは、RO 流入水を脱塩素化するために最も一般的に使用される技術です。
逆浸透浄化装置&注意;スキッド
RO スキッドには、膜モジュールが含まれる圧力容器が含まれます。スキッドには一般的に次のものもあります&注意;カートリッジフィルター&注意;ハウジングと RO 供給ポンプの組み合わせが可能ですが、圧力容器のみ、またはカートリッジ フィルターを備えた圧力容器との組み合わせも存在します。最後に、スキッド計装とシステムの制御装置が含まれています。図は、これらのコンポーネントを備えた RO スキッドを示しています。
図は、2:1 アレイ RO システムの詳細なプロセス フロー図 (PFD) を示しています。この図は、計装、制御スイッチ、バルブなどの RO システムの主要コンポーネントを示しています。
この章で説明する RO システムのコンポーネントには次のものが含まれます。
・カートリッジフィルター
・ROフィード（ブースター）ポンプ
・ 圧力容器
・マニホールド-構造材料
· 計装
· コントロール
・データの取得と管理
・ROスキッドフレーム
・補機類
カートリッジフィルター
カートリッジフィルターは通常、RO 膜の直前に流入水を直接前処理するために使用されます。カートリッジフィルターは、上流の軟化剤やフィルターから持ち越された可能性のある樹脂や媒体が RO 供給ポンプに到達してインペラに損傷を与えたり、RO 膜モジュールに到達して供給チャネルを遮断したりするのを防ぐように設計されています。また、薄膜層を物理的に摩耗または浸透させる可能性のあるマクロ粒子を除去するように設計されています。カートリッジ フィルターは、浮遊物質、濁度、または SDI を大量に除去することを目的としていません。
逆浸透浄化装置&注意;フィードポンプ
最も一般的なタイプの工業用汽水 RO 供給ポンプ (「ブースター」ポンプとも呼ばれる) は遠心ポンプですが、一部の古いユニットでは依然として容積式ポンプが使用されています。遠心ポンプは汽水に適しています&注意;逆浸透浄化装置&注意;フィルター&注意;これらのポンプは比較的低圧 (最大 400 psig) で中程度の流量 (通常 1,000 gpm 未満) で良好に動作するためです。容積式ポンプは油圧効率が高いですが、遠心ポンプに比べてメンテナンスの必要性が高くなります。
圧力容器
圧力容器は膜モジュールの圧力ハウジングであり、加圧された供給水が入っています。用途に応じて、さまざまな圧力定格が利用可能です。
· 水軟化: 50 psig ～ 150 psig
・汽水域逆浸透浄化装置: 300 psig ～ 600 psig
・海水逆浸透浄化装置: 1,000 psig ～ 1,500 psig
圧力容器は、直径 2.5 インチの水道水膜モジュールから最大直径 18 インチの工業用膜モジュールまで、使用される膜モジュールの直径に関係なく対応できるように特別に作られています。圧力容器の長さは、膜モジュール 1 つ分の短さから、直列の膜モジュール 7 つまでにすることができます。
マニホールド-構成材料
RO スキッドの低圧配管は通常、スケジュール 80 PVC です。これには、供給配管、低圧濃縮配管、および製品配管が含まれます。高圧配管は通常、スケジュール 10,316L ステンレス鋼 (7,000 ppm TDS 未満の濃縮水流を含む水に適しています) です。衛生用途 (食品、医薬品、バイオテクノロジー処理など) は、システムの消毒を可能にするために、通常、すべてステンレス製です。
RO 透過水の分配配管を考慮する場合は、透過水が非常に腐食性であるという事実に留意する必要があります。炭素鋼の透過水配管を備えた施設に RO システムを改修することは、配管が腐食するため困難です。低圧 RO 製品分配配管には、プラスチックやグラスファイバーなどの非金属材料が推奨されます。
計装
計測器は RO システムの操作と監視の鍵となります。残念ながら、RO 装置ベンダー間では、提供する機器の統一性がほとんどありません。
ほとんどのベンダーは、pH、温度、塩素または ORP モニターを除き、リストに記載されている流入水、除去水、透過水の計器を提供していますが、これらはオプションとして提供される場合もあります。ただし、多くのベンダーにはステージ間計測機能が含まれていません。この機器は、RO システムの問題が RO の最初の段階での汚れによるものなのか、RO の最終段階でのスケーリングによるものなのかを判断するために不可欠であるため、これは重要な省略です。
コントロール
ほとんどの RO スキッドには、マイクロプロセッサまたはプログラマブル ロジック コントローラー (PLC) が装備されています。マイクロプロセッサと PLC は両方とも、サイズが非常に大きく、トラブルシューティングが困難になる傾向があったメカニカル リレー パネルを置き換えました。RO 製造の初期の頃から、ほとんどの場合、コントロール パネルは平均的な体格の人間が立つのに十分な大きさでした。今日の技術では、コントロールを RO ユニットに直接取り付けることができ、スペースを大幅に節約できます。PLC とマイクロプロセッサは、ブリック (またはチップセット) とも呼ばれるベース モジュール内で接続されるデジタル リレー テクノロジを提供します。これは電気機械リレーとは対照的です。
マイクロプロセッサは通常、小型または低価格の RO システムに搭載されていますが、PLC 制御は、プロセス条件のより高度な制御が必要な、より大規模で複雑なシステムに使用されます。RO システム用 PLC ユニットの主なサプライヤーには、アレン-ブラッドリー や シーメンス などがあります。
データの取得と管理
オペレータ インターフェイスは、PLC によって収集されたデータを記録するために使用されます。オペレータ インターフェイスは通常、別のコンピュータ (マンマシン インターフェイスまたは HMI と呼ばれることもあります) です。HMI は、リアルタイムのセンサー読み取り値を備えたプロセス表示を使用するため、オペレーターはシステムのステータスを迅速に評価できます。オペレータはコントロール パネルを使用してアラーム設定を調整し、プロセス機器の電源をオン/オフします。ただし、一度実行されると、オペレーターがそれ以上入力しなくても、PLC はシステムを自動的に制御して実行します。一般的な HMI ステータス インジケーターを以下に示します。
· すべてのシャットダウンアラーム
· 総実行時間
・RO動作モード
・ 回復
・流入流
・リジェクトフロー
・透過流
・ポンプの状態
・バルブの状態
逆浸透浄化装置&注意;スキッドフレーム
逆浸透浄化装置&注意;スキッドは通常、ステンレス鋼 304、亜鉛メッキまたはウレタン塗装鋼のフレーム内に収められています。スキッドは、監視やメンテナンスのために簡単にアクセスできるように設計されている必要があります。制御装置、機器、バルブ、ポンプとモーター、膜へのアクセスは不可欠です。各圧力容器からの透過水へのアクセスはしばしば見落とされます。このようなアクセスがなければ、パフォーマンスの低下をトラブルシューティングするために使用されるプロファイリングやプローブは不可能です。
定置洗浄 CIP システム
RO 膜は必然的に、供給水の品質に応じて年に 1 ～ 4 回の定期的な洗浄が必要になります。一般に、正規化された圧力降下または正規化された塩の通過量が 15% 増加した場合は、RO 膜を洗浄する時期です。CIP システムは、この清掃作業を自動または手動で行います。&注意;水の濾過&注意;プロセス。
——&注意;ルイーザ@グズチャンケ.コム により