工業用RO膜の回収率を上げるには？
水処理プロジェクトでは、回収率がよく議論されるパラメータです。供給水が製品水（透過水）に変換される割合を指します。産業用RO膜システムの効率と費用対効果を評価するための重要な指標です。では、どうすれば水処理事業の回収率を向上させることができるのでしょうか？
1.ROシステムの回収率はどれくらいですか?
回収率とは、逆浸透 (RO) システムで生成水 (透過水) に変換される供給水 (前処理後) の割合を指します。
- システム回収率Y(%)=(生成水流量/給水流量)×100%
水処理プロジェクトの回収率は、次のモジュールの回収率と密接に関係しています。
① RO膜エレメント単体の回収率：メーカーにより決定されます。例えば、汽水膜では通常約 15%、海水膜では約 10% です。標準的な 40 インチ RO 膜エレメント (1 インチ = 2.54 cm) の場合、実際の動作回復率は通常 18% を超えることは推奨されません (通常 30% を超えない 2 パス RO システムを除く)。
② RO システムの 1 パス回収率：1 パスの回収率、つまり 1 つのパスからの生成水をそのパスの供給水で割ったものを指します。それは膜要素の構成と配置によって決まります。
③ROシステムのシステム全体回復率Y：実運用時のトータル回復率です。これは、シングルパス回収率と濃縮液 (ブライン) 再利用率の両方の影響を受け、システム設計および運用において最も一般的に考慮される回収パラメータです。
2. RO ユニットのシステム回復率を向上させるにはどうすればよいですか?
①膜段数を増やし回収率を向上
第 1 膜ステージから排出された濃縮物は、さらなる処理のために第 2 ステージに直接供給できます。マルチステージ構成 (3 ステージまたは 4 ステージ システムなど) では、より高い回収率を達成できます。
段階的 RO システムでは、通常、上流ステージは下流ステージよりも大きなフローを処理します。したがって、通常、最初の段階の膜要素の数は、その後の段階の膜要素の数よりも多くなります。
RO ステージの数が増加すると、濃縮液の濃縮係数も増加します。たとえば、50% のシステム回復では、集中係数は約 2 です。 75% 回復では約 4 に増加します。 80% 回復すると約 5 に達します。
膜システム内の濃度分極により、膜表面付近の塩分濃度が大幅に増加します。その結果、給水が徐々に濃縮されるため、予想よりも早く汚れが発生する可能性があります。汽水淡水化用途では、回収率は通常 50 ～ 80% の範囲に設定されます。ただし、最終的な回収方法の選択は、運転条件、原水の特性、その他の設計要素によって異なります。回復率を過度に高く設定すると、スケールや汚れのリスクが増加する可能性があります。
注記：膜ハウジングの長さを延長すると、直列の膜エレメントの数も増やすことができます。ただし、圧力容器が長すぎると、最後の要素での圧力が不十分になり、流束が減少し、システム全体の回復に悪影響を及ぼす可能性があります。同時に、ハウジングが長くなると、より高い供給圧力が必要となり、エネルギー消費量が増加します。
②濃縮液循環による回収率向上
濃縮液再循環とは、RO システムの濃縮液の流れの一部を高圧ポンプの入口に戻すことを指します (追加の前処理の有無で大きな違いが生じます)。供給水と混合した後、膜システムに再び入り、さらなる逆浸透処理が行われます。これは、システムの回収率を向上させる効果的な方法であり、長い膜容器 (たとえば、12 メートルの圧力容器) を流れが十分に利用できない、生産能力が比較的低いシステムに特に適しています。
一般的な再循環戦略には次のようなものがあります。
- ファーストパス RO 濃縮液の一部を原水タンクに再循環
- 2パス目のRO濃縮液を原水タンクに完全に再循環
- EDI 電極洗浄水は、2 パス RO 透過水タンクまたは 2 パス RO システムの上流にリサイクルされます。
ただし、濃縮液の再循環により供給入口での汚染物質の濃度が増加し、RO システム内でスケールや汚れが発生するリスクが高まります。そのため、厳格な運用管理とシステム管理が不可欠です。原水の水質分析に基づいて、前処理、回収率、運転温度などのシステムパラメータを適切に設計する必要があります。
適切な設計を考慮せずに、供給/濃縮バルブの開度と比率を調整するだけでシステムの回収率を高めることは、強くお勧めできません。このような不適切な操作は膜の汚れを加速し、システムに重大な損傷を与える可能性があります。
注記：濃縮液の再循環が適用されない場合、膜エレメントの回収率とシステムの回収率の関係は、通常、標準設計の相関関係に従います。
