逆浸透システムはなぜこれほど多くの水を無駄にするのでしょうか?
逆浸透 (ロ) システムは、効率的な水処理技術として、家庭用、工業用、都市の水処理に広く使用されています。しかし、逆浸透システムを使用すると、多くの人が大量の廃水という問題に遭遇します。逆浸透システムではなぜこれほど多くの廃水が発生するのでしょうか?
この記事では、その動作原理を詳しく見ていきます。逆浸透システム、廃水発生の理由とその背後にある科学的原理。
逆浸透システムはどのように機能するのでしょうか?
その理由を理解するには逆浸透システム廃水を生成する場合、まずその基本的な動作原理を理解する必要があります。逆浸透は、半透膜を使用して溶質と溶媒を分離する技術です。逆浸透プロセスでは、原水が高圧下で半透膜を通過し、水分子が膜を通過して浄水側に流れ込み、水に溶けている不純物、イオン、微生物が膜の反対側に捕捉されます。濃縮水を形成します。
半透膜の微細孔の直径は非常に小さく、わずか約 0.0001 ミクロンであるため、ほとんどの溶解固体や汚染物質を効果的にブロックし、水分子のみを通過させることができます。このプロセスにより、水中の浮遊物質、細菌、ウイルスが除去されるだけでなく、可溶性塩分や有機物も除去され、高純度のきれいな水が生成されます。
排水が発生する原因は何ですか?
逆浸透システムでは廃水の発生は避けられません。これは主に次の理由によるものです。
2.1 不純物濃度の増加:
逆浸透プロセスが進行するにつれて、半透膜は濃縮水側で水中の溶質や汚染物質を継続的に遮断します。時間の経過とともに、濃縮水中の不純物濃度は徐々に増加します。廃水の排出がない場合、これらの不純物は徐々に蓄積し、最終的には膜の微細孔を閉塞し、膜の破損を引き起こします。したがって、逆浸透システムは、システムの正常な動作と膜の長寿命を確保するために、濃縮水中の不純物濃度を制御可能な範囲内に保つために廃水を排出する必要があります。
2.2 膜の自動洗浄要件:
半透膜は長期間の運転中に徐々に不純物が蓄積し、その結果、膜流束が低下し、上水の生産量が減少します。膜の効率的な作動状態を維持するために、逆浸透システムメンブレンのセルフクリーニングを定期的に実行する必要があります。このプロセスは通常、廃水の排出によって行われ、廃水の流れによって膜の表面の不純物が取り除かれ、膜の目詰まりや汚染が防止されます。
2.3 水回収率の限界:
逆浸透システムの水回収率とは、原水のどのくらいの割合が上水に変換されるかを指します。一般的に、家庭用逆浸透システムの水回収率は約 20% ～ 50% であり、これは、製造される上水 1 リットルごとに約 2 ～ 4 リットルの廃水が排出されることを意味します。この比率は主に膜技術、システム設計、および動作条件によって制限されます。水回収率の向上は通常、膜の汚れや詰まりのリスクの増加につながり、ひいてはシステムの安定性と寿命に影響を与えます。
排水量に影響を与える要因は何ですか?
逆浸透システムによって生成される廃水の量は、その動作原理に関係するだけでなく、次のような複数の要因にも影響されます。
3.1 原水の水質:
原水の品質は、逆浸透システムからの廃水の量に重要な影響を与えます。原水中の溶解固形分、汚染物質、硬度が高いほど、膜の詰まりを防ぐためにシステムはより頻繁に廃水を排出する必要があります。したがって、原水の水質が悪いほど排水量も多くなるのが一般的です。
3.2 システムの設計と構成:
逆浸透システムの設計と構成も廃水の量に影響します。例えば、システムの膜面積、ポンプの圧力、濃縮水の排出方法などが発生する廃水量に影響します。効率的なシステム設計により、排水量をある程度削減し、水回収率を向上させることができます。
3.3 動作条件:
給水口の圧力、温度、流量などの運転条件も廃水の量に影響します。一般に、入口圧力が高く、入口温度が低いほど、システムの水回収率が向上し、廃水の量が削減されます。ただし、これらの条件の調整は膜の安全性と系の安定性を確保することを前提として行う必要があります。
廃水をどのように処理して利用するのか？
逆浸透膜システムでは大量の廃水が発生しますが、この廃水は無駄ではありません。合理的な排水処理と利用により、廃棄物をある程度削減し、資源利用効率を向上させることができます。
4.1 廃水のリサイクル:
廃水には高濃度の不純物が含まれていますが、多くの場合、非飲料水として使用できます。例えば、廃水をトイレの洗浄、花や植木への水やり、掃除などの生活用水として利用することができ、水道水の使用量を削減できます。産業分野では、排水を冷却循環水や洗浄水などに利用でき、水コストの削減につながります。
4.2 廃水処理:
排出前に、廃水を沈殿やろ過などの簡単な処理プロセスで処理して、不純物の一部を除去してから再利用できます。廃水量が多いアプリケーションシナリオでは、高度な酸化、メンブレンバイオリアクター、その他の技術を深部処理に使用して再利用基準を満たすこともできます。
4.3 システムの最適化:
設計と動作条件を最適化することで、逆浸透システム排水量をある程度削減できます。たとえば、多段階逆浸透システムを使用して濃縮水を複数回回収することで、全体的な水回収率を向上させ、廃水の量を減らすことができます。さらに、システムの効率的な動作を維持するために膜コンポーネントを定期的にメンテナンスおよび洗浄することも、廃水の量の削減に役立ちます。
まとめ
逆浸透システムは、その効率的な浄水能力により、現代の水処理プロセスにおいて重要な位置を占めています。しかし、その廃水量の多さは常に注目の的でした。廃水の発生は、逆浸透システムの動作原理と技術的限界の結果であり、原水の水質、システム設計、動作条件などの多くの要因に関連しています。
逆浸透システムを選択して使用する場合、ユーザーは水質、システムのパフォーマンス、経済的コストを総合的に考慮し、動作条件を合理的に調整し、効率的で省エネで環境に優しい水処理の目標を達成するために効果的な廃水処理措置を講じる必要があります。