RO + UF膜システムにおける滅菌と塩素制御 |スタークウォーター

紹介

限外ろ過(UF)と逆浸透(RO)を統合したデュアルメンブレンシステムは、その優れたろ過性能と微生物制御により、工業用水処理にますます採用されています。しかし、このようなシステムにおける最も重要な課題の1つは、特に次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を使用する場合に、効果的な消毒と膜保護のバランスをとることです。

塩素は限外ろ過膜の生物学的ファウリングを制御するのに効果的ですが、適切に中和しないとポリアミドRO膜に不可逆的な損傷を与える可能性があります。そのため、塩素の投与、残留モニタリング、重亜硫酸ナトリウムの中和に対する正確な制御を実装することが不可欠になります。

この記事では、デュアルメンブレンシステムにおける滅菌の実践的な戦略を探り、以下の点に焦点を当てます。

• UF膜に最適な次亜塩素酸ナトリウムの投与
• RO膜前の残留塩素制御
• 重亜硫酸ナトリウムの効果的な投与とリアルタイムのpHに関する考慮事項
• 安全で安定した動作を確保するためのパラメータの監視

新しいシステムを設計する場合でも、既存のプラントを最適化する場合でも、これらの洞察は、膜の汚れを減らし、寿命を延ばし、プロセス全体で微生物の安全性を維持するのに役立ちます。

UFシステムのための次亜塩素酸ナトリウム投与戦略

次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)は、限外ろ過(UF)前処理システムで最も広く使用されている消毒剤の1つです。その強力な酸化特性により、UF膜表面の細菌、ウイルス、およびバイオフィルム形成生物を不活化するのに効果的です。しかし、有効性と膜の寿命の両方を確保するためには、投与量を正確かつ注意深く監視する必要があります。

典型的な投与範囲

運転中の連続消毒の場合、UF給水中の次亜塩素酸ナトリウム濃度の推奨値は通常、次のとおりです。

• 1〜3 mg / L 標準メンテナンス用定量投与用
• 5〜10 mg / L 定期的な集中滅菌または化学強化逆洗(CEB)用

主な考慮事項

• 混合の均一性: 次亜塩素酸ナトリウムは、局所的な過剰集中を避けるために、UFモジュールの上流の給水と完全に混合する必要があります。
• お問い合わせ時間: メンブレンに入る前に完全な消毒を可能にするために、適切な接触時間(通常は5〜10分)を維持してください。
• 残余管理: 過剰な塩素は、下流のRO膜への損傷を避けるために慎重に管理する必要があります。

STARKは、PID制御とオンライン残留モニタリングを備えた専用の塩素投与ポンプを設置することを推奨しており、次亜塩素酸塩の投与が一貫していて、UF運転に対して安全であることを保証します。

RO膜を保護するための正確な亜硫酸水素ナトリウム投与

ポリアミド逆浸透膜(RO)は、遊離塩素やクロラミンなどの酸化剤に対して非常に敏感です。低レベルの残留塩素にさらされただけでも、膜構造が不可逆的に劣化し、塩分拒絶反応が失われ、透過性が増加する可能性があります。これを防ぐために、重亜硫酸ナトリウム(NaHSO₃)は、水がROシステムに入る前に塩素を中和するための還元剤として一般的に使用されます。

推奨されるSBS投与

中和反応は次のとおりです。

Cl₂ + NaHSO₃ + H₂O → 2Cl⁻ + NaHSO₄ + 2H⁺

一般的なガイドラインとして:

• 1.0 mg / Lの遊離塩素 約必要です 1.8 mg / Lの亜硫酸水素ナトリウム 完全な中和のために。
• SBSのわずかな過剰(10〜20%)は、完全な削減を確実にするためによく使用されますが、過剰摂取は避けるべきです。.

ベストプラクティス

• インラインミキシング: 亜硫酸水素ナトリウムは、完全な分散と反応を確保するために、スタティックミキサーを使用して注入する必要があります。
• 反応時間: RO膜に到達する前に、少なくとも20〜30秒の接触時間を確保してください。
• 残留モニタリング: SBS注入の上流と下流にオンライン塩素分析装置を設置して、完全な塩素除去を確認します。

SBSの投与を適切に制御しないと、残留塩素の突破口を開くか、過剰な亜硫酸塩が導入され、下流の微生物の成長を促進する可能性があります。STARKシステムは、自動SBS投与ポンプと統合されたフィードバック制御を使用して設計されており、最適な膜保護を実現します。

pHが塩素消毒効率に与える影響

消毒剤としての塩素の有効性は、pHに大きく依存します。水中では、塩素は2つの種間で平衡状態で存在します。

Cl₂ + H₂O ⇌ HOCl + H⁺ + Cl⁻ ⇌ OCl⁻ + H⁺

これら2つの形式のうち、 次亜塩素酸(HOCl) よりもはるかに強力な消毒剤です 次亜塩素酸イオン(OCl⁻).これらの種間の分布はpHに依存します。

• pH 6.0〜7.0の場合: 80〜90%以上がHOClとして存在 → 高い消毒効率
• pH 8.0 の場合: 消毒が弱まった→、HOClとして残っているのは~20%だけです

これは、限外ろ過前処理における最適な微生物制御のために、pHを 6.5 および 7.5 理想的です。pHレベルが高いと、同じ消毒結果を得るために大幅に多くの塩素が必要になり、化学薬品のコストとRO膜へのリスクが増加します。

実用的な意味合い

• 消毒効率: pHの低下 = HOClの増加 = 微生物の不活性化がより速く、より完全
• 化学薬品の安全性: 最適なpHで必要な塩素量の削減=過剰摂取のリスクの低減
• メンブレンプロテクション: 正確なpH制御により、過剰な塩素を最小限に抑え、SBSの需要を減らします

STARKシステムには、理想的な消毒条件を維持し、RO膜の前に最適な塩素中和を確保するためのオンラインpHモニタリングと酸/塩基投与ユニットが含まれています。

洗浄と消毒:RO/UFメンテナンスの主な違い

デュアルメンブレンシステムでは、両方 清掃 そして 消毒 必要ですが、非常に異なる目的を果たします。この2つを混同すると、不適切な化学薬品の使用、膜の寿命の短縮、またはファウリング制御の失敗につながる可能性があります。

1. パーパス

• 消毒： 細菌、ウイルス、その他の病原体を殺傷または不活性化することを目的としています。通常、次亜塩素酸ナトリウムや非酸化性殺生物剤などの酸化剤で達成されます。
• 化学洗浄: 酸性またはアルカリ性の溶液を使用して、スケーリング、バイオフィルム、有機堆積などの物理的または化学的汚れを除去することに焦点を当てています。

2. タイミングと周波数

• 消毒： 特にUF前処理システムにおいて、微生物の増殖を制御するために、継続的または定期的に(例えば、毎日または毎週)実施されます。
• 清掃： 必要に応じて、通常は膜貫通圧(TMP)、正規化された流量、塩分除去などのパフォーマンス指標が許容可能な閾値を超えた場合に実行されます。

3. 使用化学物質

• 消毒： 次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、過酢酸
• 清掃： クエン酸、水酸化ナトリウム、EDTA、界面活性剤

特に膜損傷リスクが高いROシステムでは、洗浄を開始する前に消毒剤を完全に除去または中和する必要があることに注意することが重要です。STARK ROシステムには、安全で効率的なメンテナンスサイクルを確保するために、統合された定置洗浄(CIP)および消毒プロトコルが含まれています。

結論

適切な消毒と残留塩素制御は、限外ろ過(UF)と逆浸透(RO)を組み合わせたデュアルメンブレンシステムの安全で効率的な運用に不可欠です。次亜塩素酸ナトリウムの投与からpHの管理、亜硫酸水素ナトリウムによる正確な中和まで、各ステップは膜の完全性を保護し、水質を確保する上で重要な役割を果たします。

塩素化学の背後にある科学を理解し、リアルタイムのモニタリングを実施することで、オペレーターは生物付着を大幅に減らし、膜の寿命を延ばし、一貫したシステム性能を維持できます。

で スタークウォーター、世界中のお客様が、滅菌制御、自動投与、および監視技術を内蔵した高性能ROおよびUFシステムの設計と運用を支援します。地方自治体の施設を管理している場合でも、工業用水プラントを管理している場合でも、当社のソリューションは、水質、生産能力、コンプライアンスのニーズに合わせて調整できます。

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