逆浸透システムの操作と膜ファウリング処理

逆浸透システムの操作と膜ファウリング処理
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2022年12月15日

逆浸透システムの操作と膜ファウリング処理

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、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の基礎と利点

逆浸透膜は、逆浸透技術のコアコンポーネントです。それは特定の特性を持つ人工半透膜です。高分子材料でできており、生物学的半透膜材料をシミュレートします。

逆浸透システムは、逆浸透とも呼ばれ、水溶液から溶媒を分離するための駆動力として圧力差を使用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。自然浸潤の方向とは逆であるため、逆浸透と呼ばれます。

技術的原理は、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ある。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。膜の低圧側で得られた溶媒は透過液と呼ばれます。高圧側の濃縮溶液は濃縮と呼ばれます。

逆浸透技術を使用して海水を処理する場合、膜の低圧側で淡水が得られ、高圧側でブラインが得られます。逆浸透圧は、分離、抽出、精製および濃縮の目的を達成するために使用することができる。
逆浸透は、クロスフローろ過の物理的方法に属する膜分離を使用した水処理技術です。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いるため、運用コストは低くなります。

·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。

·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。

·原水水質への適応範囲が大きく、排水水質は安定しています。

·機器は小さな面積を占め、メンテナンス作業は小さいです。
 
RO水処理基本プロセス
まず、1段階の1段階の処理プロセス。液体が膜モジュールに入った後、純水と濃縮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はできません。

第2に、1段階の多段階処理プロセス。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が高く、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段階処理プロセス。一次法を使用して実際の水質要件を満たすことが困難な場合は、二次および一段階の処理プロセスを使用できます。上記の2つの第1段階の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、あまり多くの人的資源操作を必要とせず、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な処理では、逆浸透技術は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じる水質汚濁の高度な処理効果には違いがあります。一般的に、都市水質汚染の高度な処理では、都市住民の家庭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、スパイラル巻き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1μA未満です。糞便性大腸菌群の場合は100%、色度は1度以下、透過液は1mg/L~2mg/L.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い汚染防止能力を持っています。

産業廃水処理

1)重金属イオンへの対応

逆浸透水処理技術を産業廃水処理に適用することで、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、運用および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。圧力は概ね218MPa程度で安定しており、重金属イオンの回収効果に優れている。このうち、管状部品の内圧に基づく逆浸透装置の動作圧力は217MPaで安定している。このとき、ニッケルの回収率は99%を超え、ニッケルの分離率は97.12%~97.17%の範囲です。

2)油性廃水処理

一般的に、油性廃水中の油は、乳化油、分散油、浮遊油の3つの形態で主に存在します。それに比べて、油と浮遊油を分散させる処理方法は比較的簡単です。機械的分離、沈殿、および活性炭吸着に依存した後、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、乳化油は界面活性剤の役割を果たす有機物を含み、一般にミクロンサイズの粒子で油が存在するため、安定性が極めて高く、水油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することなく濃縮と分離を達成し、濃縮液を焼却し、透過液をリサイクルまたは排出することができます。

この段階では、油性廃水の処理では、最終処理効果と排水水質を考慮して、逆浸透水処理技術が他の処理方法と組み合わせて一般的に使用されます。たとえば、自己調製したDEMUL-B1を解乳化剤として使用して、高濃度のO / W紡績仕上げ廃水を解乳化し、解乳化水サンプルをOSMONICSのSE逆浸透膜でさらに処理します。結果は、CODの除去率が99.96%に達し、「解乳化-逆浸透」処理後の精製水中の油分がほとんど検出されないことを示しています。

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でき、純水品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困難であり、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淡水化操作において、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、水の生成と淡水化率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、逆浸透装置の淡水化率は96%以上で安定しており、淡水化後の水質は家庭用飲料水基準を満たしています。
 
RO膜ファウリングへの対処方法
膜ファウリングとは、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。膜表面や膜孔への吸着・堆積により、膜孔径が小さくなったり詰まったりして不可逆的な変化現象が生じ、膜フラックスや分離特性が著しく低下します。
 
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、それによって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、逆浸透膜をキャリアとして使用し、逆浸透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し、逆浸透システムの入口水と出口水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低下します。

微生物で構成されるバイオフィルムは、直接(酵素の作用により)または間接的に(局所的なpHまたは還元電位の作用により)膜ポリマーまたは他の逆浸透ユニット成分を分解し、膜寿命の短縮、膜構造の完全性の損傷、さらには重大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。地表や浅い地下から集められた原水には滅菌および投与装置を設置し、塩素ベースの殺菌剤を追加する必要があります。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、膜要素への炭酸塩スケールの堆積であり、そのほとんどは誤操作、不完全なスケール防止剤投与システム、操作中のスケール防止剤投与の中断などです。時間内に発見されない場合、動作圧力が上昇し、圧力差が増加し、数日以内に水の生成速度が低下します。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、エレメントのメンブレンスケーリング現象、メンブレンエレメントの光ファウリングは、化学洗浄によってその機能を回復させる可能性があり、深刻な場合には、深刻な汚染されたメンブレンエレメントが廃棄されます。

2)制御方法

膜要素の汚れを防ぐために、まずシステムの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。第二に、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、時間の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、可能な限りスチールライニングプラスチックパイプラインを使用しています。

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、過剰な排水SDI(汚泥密度指数)の主な原因でもあります。

水源と地域が異なるため、浮遊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および浅い地下水の主成分は、細菌、粘土、コロイドシリコン、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および凝固剤(鉄塩など)、アルミニウム塩など)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の組み合わせも、このタイプの汚染の原因の1つです。.

2)制御方法

原水中の浮遊物質の含有量が70mg / Lを超える場合、凝固、清澄化および濾過通常使用されます。原水中の浮遊物質の含有量が70mg / L未満の場合、凝固とろ過通常使用されます。いつ 直接ろ過が通常使用される。

さらに精密ろ過または限外ろ過は、最近出現した濁度および非溶解有機物の膜処理に効果的な方法です。すべての浮遊物質、バクテリア、ほとんどのコロイド、および溶解していない有機物を除去できます.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使用時の注意事項

水処理における逆浸透技術の適用中は、下水の必要な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。透過性の膜と機器を保護し、水の生産量を増やし、腐食の可能性を減らすために、不純物が水中の逆浸透システムに入るのを防ぐために、ろ過プロセスを厳密に制御する必要があります。

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、定期的に洗い流す必要があります。

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、デバイスを洗浄して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注意深くチェックして、オペレーターのミスによるデバイスの損傷を回避し、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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