RO システムの RO 膜への化学的損傷を軽減する方法

前回の記事では、システム稼働中にRO膜に発生する可能性のある物理的損傷とその回避方法について紹介しました。適切に操作すると、メンブレンの耐用年数を延ばすことができます。

「化学的損傷」とは、化学的作用によりRO膜エレメントに生じる損傷を指します。ある種の化学的損傷は、膜の脱塩層を直接破壊します。一度発生すると、回復不能かつ永久的な損傷となるため、唯一の解決策は RO 膜エレメントを交換することです。他の種類の化学的損傷は、化学洗浄によって軽減し、膜の性能をある程度まで回復できます。

1.1

RO 膜エレメントの脱塩層は、残留塩素やその他のハロゲンなどの強力な酸化性物質によって損傷を受ける可能性があります。過剰な次亜塩素酸ナトリウムが原水に添加され、RO システムの前に不十分な還元剤が投入されると、残留塩素が RO システムに入り、膜エレメントに酸化損傷を引き起こします。

1.2

活性炭フィルターは長期間使用すると吸着能力が低下したり、設計流量を超えて運転すると残留塩素が通過してRO装置内に侵入し、膜エレメントに酸化損傷を引き起こす可能性があります。

1.3

UF (限外濾過) と RO が同じ化学洗浄システムとパイプラインを共有している場合、UF 洗浄に次亜塩素酸ナトリウムが使用され、パイプラインが完全にフラッシュまたは交換されていない場合、残留洗浄液が RO システムに入り、膜の酸化を引き起こす可能性があります。

1.4

強力な酸化性化学物質の不適切な投与や、不適格な化学物質（低品質のスケール防止剤や非準拠の非酸化性殺生剤など）の使用により、これらの化学物質が投与装置やパイプラインを通じて RO システムに入り、膜エレメントの酸化や汚染を引き起こす可能性があります。-

1.5

化学洗浄中に強力な酸化性化学薬品を使用すると (たとえば、RO 膜の洗浄に誤って次亜塩素酸ナトリウムを使用した場合)、RO 膜エレメントのセット全体が直接廃棄され、重大な経済的損失を引き起こす可能性があります。

1.6

低圧洗浄に残留塩素を含む水（水道水など）を使用すると、継続的な酸化損傷が発生する可能性があります。-たとえば、あるプロジェクトでは、水道水で洗い流したため、RO 膜の脱塩率がわずか 2 週間以内に 90% に低下しました。

RO給水にコロイドや有機物が多量に含まれる場合、SDI値が基準を大きく超えるため、カートリッジフィルターの差圧が急激に上昇し、交換頻度が高くなります。コロイドや有機物が RO システムに漏れると、前段の膜エレメントに保持され、差圧の増加、供給圧力の顕著な上昇、透過水流量の減少を引き起こします。-

有機物は微生物の増殖に栄養を与える可能性があるため、有機汚れはその後の細菌や微生物の汚染を引き起こす可能性もあります。

適切な温度条件 (20 ～ 35 度) と十分な栄養素の供給下では、細菌や微生物は非常に急速に繁殖し、指数関数的な増殖を示します。微生物汚染は通常春と夏に発生し、冬には軽減されます。

一部のプロジェクトでは、酸化事故の後、オペレーターは次亜塩素酸ナトリウムの使用を恐れ、代わりに RO 入口で還元剤を過剰投与して ORP 値を制御しています (残留塩素レベルのテスト中)。残留塩素は基準を満たしている可能性がありますが、過剰な還元剤は嫌気状態を作り出し、逆に嫌気性細菌の増殖を促進する可能性があります。

食品業界の顧客にとって、微生物汚染は非常に一般的な問題です。汚染が発生すると、総細菌数と次のような指標が表示されます。緑膿菌基準を超える可能性があり、通常の生産が不可能になり、水質とプラントの効率に深刻な影響を及ぼします。

さらに、食品業界の RO システムは頻繁に起動および停止されます。長期間の停止後に低圧フラッシングが実行されない場合、濃縮物側の濃縮された有機物と無機塩が微生物の栄養源となり、微生物の急速な増殖につながります。

膜に対する微生物汚染の影響を軽減するには、YIME 防汚膜シリーズなどの防汚 RO 膜を使用することもできます。-

過剰な PAM (ポリアクリルアミド) が前処理システムに添加され、完全に沈殿しない場合、膜システムに侵入する可能性があります。限外濾過システムが存在する場合、最初に UF システムを汚し、次に通過してカートリッジ フィルターを汚し、最終的に RO 膜システムに入ります。

このタイプの汚れは、従来の化学洗浄やフラッシング方法では除去することが非常に困難です。膜エレメントは部分的に性能が回復しても元の状態には戻りません。

RO 膜の表面はマイナスに帯電しており、陽イオンを吸着しやすいです。したがって、カチオン性 PAM の使用は推奨されません。 PAM を使用する場合は、過剰摂取を避け、最適な投与量を決定するために瓶テストを実施する必要があります。

無機スケールは、膜システムで最も一般的な現象の 1 つです。これは通常、RO システムの第 2 段階または第 3 段階の最後尾の膜エレメントで発生します。-これは、これらの段階の給水が上流の膜エレメントによってすでに濃縮されているためです。例えば、全体の回収率が75%の場合、塩分濃度は約4倍に増加する可能性があります。特定のイオンの濃度がその溶解度積を超えると、スケーリングが発生します。

スケール発生後は、目視検査、原水の水質分析、酸・アルカリ溶解試験、元素分析などのさまざまな方法でスケールの性質を判断できます。

無機スケールの種類としては、給水水質に応じて、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、フッ化カルシウム、シリカスケールなどが考えられます。場合によっては、複数の種類のスケールが同時に存在する場合もあります。

このうち、炭酸スケールは塩酸やクエン酸を使用すると効果的に洗浄できます。ただし、硫酸カルシウム、フッ化カルシウム、シリカなどのスケールは除去が非常に困難であるため、ほとんどの洗浄剤の効果は限られています。