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逆浸透膜システムの操作と膜の汚れ処理
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逆浸透膜システムの操作と膜の汚れ処理
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2022年12月15日
逆浸透膜システムの操作と膜の汚れ処理
逆浸透技術は、主に膜の両側の圧力差を動力として使用して、膜の分離とろ過を実現します。これは、非常に高度で効果的な省エネ膜分離技術です。
ROの基本と利点
逆浸透膜は、逆浸透技術のコアコンポーネントです。これは、特定の特性を持つ人工半透膜です。ポリマー材料でできており、生物学的半透膜材料をシミュレートしています。
逆浸透システムは、逆浸透とも呼ばれ、圧力差を駆動力として溶媒を水溶液から分離する膜分離操作であり、水から不純物をろ過するプロセスです。自然浸透の方向と逆であるため、逆浸透と呼ばれます。
技術原理は、溶液の浸透圧よりも高い作用下で膜の片側に圧力を加えることです。圧力が浸透圧を超えると、溶媒は反対方向に浸透してこれらの物質を水から分離します。メンブレンの低圧側で得られる溶媒は、パーミエートと呼ばれます。高圧側の濃縮溶液は濃縮液と呼ばれます。
逆浸透膜技術を用いて海水を処理すると、膜の低圧側から淡水が得られ、高圧側からブラインが得られます。逆浸透圧は、分離、抽出、精製、濃縮の目的を達成するために使用できます。
逆浸透膜は、膜分離を用いた水処理技術であり、クロスフローろ過の物理的方法に属します。その利点は次のとおりです。
·室温では、駆動力として水の圧力に依存して、運用コストは低くなっています。
·大量の廃酸やアルカリの排出、環境への汚染はありません。
·このシステムはシンプルで操作が簡単で、高度に自動化されています。
·原水の質への適応範囲が広く、排水の水質は安定しています。
·機器が占める面積が小さく、メンテナンスの作業負荷が小さい。
RO水処理の基本プロセス
まず、1段階1段階の治療プロセス。液体がメンブレンモジュールに入った後、純水と濃縮された液体が引き出されます。他の逆浸透水処理プロセスと比較して、このプロセスの全体的なプロセスはより便利で操作が簡単ですが、制限が高く、より高い水質要件を満たすことができません。
第二に、1段階の多段階治療プロセス。1段階の1段階の処理プロセスに基づいて、液体は複数のステップで濃縮されます。1段階の1段階処理プロセスと比較して、このプロセスの複雑さはより高く、より高い水質要件を満たし、水資源のリサイクルを実現できます。
第三に、2段階の1段階の治療プロセス。一次処理法では実際の水質要求事項を満たすことが難しい場合は、二次処理および一段階処理プロセスを利用することができます。上記の2つの第1段階プロセスと比較して、第2段階の1段階処理プロセスを使用すると、逆浸透膜の適用寿命を延ばすことができ、人手操作があまり必要とせず、対応する処理コストも削減されます。
水処理におけるROの応用
都市下水の高度処理
都市の水質汚染の高度の処置では、逆浸透の技術はできる
下水の回収率を高め、広く使用されています。
異なる材料の逆浸透膜によって生成される水質汚染の高度な処理効果には違いがあります。一般的に言えば、都市水質汚濁の高度な処理では、都市住民の生活下水が基準まで処理された後、処理水質の要件が高くなります(再生水など)。このとき、
セルローストリアセテート中空糸膜、スパイラル巻かれたポリビニルアルコール複合フィルムは、より良い効果を発揮することができます。
他の材料で作られた逆浸透膜と比較して、上記の2つの材料の逆浸透膜の保持率は
糞便性大腸菌群に対して100%、色度が1度以下、透過性が1mg/L~2mg/Lであること
.同時に、これら2つの材料の逆浸透膜は、より高い水流束とより強力な汚染防止能力を備えています。
産業廃水処理
1)重金属イオンの取り扱い
逆浸透水処理技術を産業廃水処理に適用すると、産業経済と合理性の全体的な設計原則に沿った非常に優れた効果が得られ、エネルギー消費、運用コスト、運用と管理の難しさを削減できます。
産業廃水処理に使用される逆浸透装置は、一般的に内圧管またはロールタイプのコンポーネントです。圧力は一般的に約218MPaで安定しており、重金属イオンの回収に優れた効果があります。
その中で、内圧管状部品に基づく逆浸透装置の動作圧力は217MPaで安定しています。このとき、ニッケルの回収率は99%を超えており、ニッケルの分離率は97.12%~97.17%の範囲です。
2)油性廃水の処理
一般的に、油性廃水に含まれる油には、主に乳化油、分散油、浮遊油の3つの形態があります。それに比べて、油を分散させる処理方法と浮遊油の処理方法は比較的簡単です。機械的な分離、沈殿、活性炭の吸着に依存した後、対応するオイルの含有量を大幅に減らすことができます。しかし、乳化油の場合、界面活性剤の役割を果たすことができる有機物が含まれており、油は一般にミクロンサイズの粒子に存在するため、安定性が非常に高く、水と油の分離を効果的かつ迅速に実現することは困難です。
逆浸透水処理技術のサポートにより、エマルジョンを破壊せずに濃縮と分離を達成し、濃縮された液体を焼却し、浸透液をリサイクルまたは排出します。
この段階では、油性廃水の処理では、最終処理効果と排水品質を考慮するため、逆浸透水処理技術が他の処理方法と組み合わせて使用されるのが一般的です。例えば、高濃度O/W紡糸仕上げ廃水を解乳化剤としてDEMULSIFYし、さらに解乳化した水サンプルをOSMONICSのSE逆浸透膜で処理します。その結果、「脱乳化逆浸透」処理後のCODの除去率は99.96%に達し、精製水中の油分はほとんど検出されないことが示されています。
淡水化汽水
汽水の淡水化の過程で、
逆浸透水処理技術を導入することで、塩水に含まれるマグネシウムイオンやカルシウムイオンなどの無機塩イオンを効果的に抑制することができます。
純水質の向上を実現します。
この段階では、純水の品質に対する人々の要求が高まっており、元の処理方法(塩水にスケール防止剤を添加する)は人々の実際の要件を満たすことが難しく、逆浸透水処理技術の導入は避けられない選択です。
逆浸透装置を用いた汽水の海水淡水化作業では、
SDIインデックスを定期的にテストし、回収率を厳密に制御し、膜モジュール間の圧力差に注意を払い、水の生成と海水淡水化速度の変化をリアルタイムで測定する必要があります。
実際には、逆浸透装置の海水淡水化率は96%以上安定しており、海水淡水化後の水質は国内の飲料水基準を満たしています。
RO膜の汚れへの対処方法
膜の汚れとは、膜と接触する供給液中の粒子、コロイド粒子、または溶質高分子を指し、膜との物理的および化学的相互作用または濃度分極によって引き起こされ、膜表面上の特定の溶質の濃度がその溶解度および機械的作用を超える。メンブレン表面やメンブレン孔への吸着・沈着により、メンブレンの孔径が小さくなったり、目詰まりしたりして、不可逆的な変化現象が発生し、メンブレンフラックスや分離特性が大幅に低下します。
微生物汚染
1)原因
微生物ファウリングとは、微生物が膜と水の界面に蓄積し、システムの性能に影響を与える現象を指します。
これらの微生物は、逆浸透膜を担体として使用し、逆浸透膜の濃縮水セクションの栄養素に依存して繁殖および成長し、逆浸透膜の表面にバイオフィルム層を形成するため、逆浸透システムの入口水と出口水の間の圧力差が急速に増加します。製品の水を汚染しながら急速に減少します。
微生物で構成されるバイオフィルムは、直接的(酵素の作用による)または間接的(局所的なpHまたは還元電位の作用による)に膜ポリマーまたはその他の逆浸透ユニット成分を分解し、膜の寿命を縮め、膜構造の完全性を損傷し、さらには主要なシステム障害を引き起こす可能性があります。
2)制御方法
生物学的汚染は、流入水の継続的または断続的な消毒によって制御できます。地表や地下浅部から採取した原水には殺菌・投与装置を設置し、塩素系殺菌剤を添加する。投与量は、一般に、流入> 1mg / Lの残留塩素含有量に基づいています。
化学汚染
1)原因
一般的な化学汚染は、膜要素内の炭酸塩スケールの堆積であり、そのほとんどは誤操作、不完全なスケール阻害剤投与システム、操作中のスケール阻害剤投与の中断などです。時間内に発見されない場合、運転圧力は増加し、圧力差は増加し、水の生成率は数日以内に減少します。選択したスケール防止剤が水質と一致しない場合、または投与量が不十分な場合、エレメントの膜スケーリング現象、膜エレメントの軽い汚れは、化学洗浄によってその機能を回復させることができ、深刻な場合には、深刻な汚染された膜エレメントが廃棄される原因にもなります。
2)制御方法
膜要素の汚れを防ぐために、まず、システム水源の水質に適した逆浸透防止剤を選択し、最適な投与量を決定します。次に、投与システムの監視を強化し、動作パラメータの微妙な変化に細心の注意を払い、時間内に異常の理由を見つけます。さらに、水中のFe3+含有量が高い理由のほとんどは、パイプラインシステムによって引き起こされます。したがって、水源パイプラインを含むシステムパイプラインは、Fe3 +含有量を減らすために、鋼で裏打ちされたプラスチックパイプラインを可能な限り使用します。
浮遊粒子状物質とコロイド汚染
1)原因
浮遊粒子やコロイドは、逆浸透膜を汚す主な物質であり、過剰な流出物SDI(スラッジ密度指数)の主な原因でもあります。
水源や地域が異なるため、懸濁粒子とコロイドの組成もかなり異なります。一般に、汚染されていない地表水と浅い地下水の主成分は、バクテリア、粘土、コロイド状ケイ素、酸化鉄、フミン酸製品、および前処理システム内の人為的に過剰な凝集剤と凝固剤(鉄塩など)、アルミニウム塩などです。等。
さらに
原水中の正に帯電したポリマーと逆浸透システム中の負に帯電したスケール防止剤を組み合わせて沈殿物を形成することも、このタイプの汚染の原因の1つです
.
2)制御方法
原水中の懸濁物質の含有量が70mg / Lを超える場合、前処理方法は
凝固、清澄化、ろ過
通常使用されます。原水中の懸濁物質の含有量が70mg / L未満の場合、前処理方法は
凝固とろ過
通常使用されます。いつ <10mg/L, the pretreatment method of
直接ろ過
が通常使用されます。
さらに
精密ろ過または限外ろ過は、最近出現した濁りや非溶解性有機物の膜処理に効果的な方法です。それはすべての懸濁した固体、細菌、ほとんどのコロイドおよび非溶解の有機物を取除くことができます
.これは、逆浸透システムの理想的な前処理プロセスです。.
RO使用時の注意点
水処理における逆浸透技術の適用中に、必要な下水のろ過を実施する必要があります。ろ過は、逆浸透技術が役割を果たすための基礎です。ろ過プロセスは、不純物が水中の逆浸透システムに入るのを防ぐために厳密に制御し、透過性膜と機器を保護し、水出力を増加させ、腐食の可能性を減らす必要があります。
逆浸透装置は、特にスケールを洗浄し、半透膜の良好な性能を維持し、装置の耐用年数を延ばすために、定期的にフラッシュする必要があります。
逆浸透装置を使用しない場合、閉じ込められた下水の影響を受け、微生物が繁殖します。したがって、デバイスのシャットダウン期間中は、デバイスを洗浄および消毒する必要があり、シャットダウン期間中の温度を適切に設定して、逆浸透膜を確実に保護する必要があります。
オペレーターは、操作手順と操作仕様を厳守し、専門的な品質を継続的に改善し、使用前にデバイスを慎重にチェックして、オペレーターのミスによるデバイスの損傷を防ぎ、デバイスが正常に動作できることを確認し、下水処理作業をスムーズに実行する必要があります。
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