逆浸透 (RO) システムの動作中、不適切な動作条件により RO 膜エレメントが損傷する可能性があります。損傷の種類によっては、化学洗浄によって回復できるものもありますが、永久的なもので修復できないものもあります。永久的な損傷が発生した場合、唯一の解決策は損傷した RO 膜エレメントを交換することです。
一般に、このような種類の損傷は、物理的損傷と化学的損傷の 2 つのカテゴリに分類できます。
1. 物理的損傷とは何ですか?
物理的損傷とは、機械的または物理的な力によって引き起こされる膜の脱塩層の破壊を指します。一度発生すると通常は元に戻せないため、損傷した膜エレメントを交換する必要があります。
一般的な物理的損傷には次のようなものがあります。
1. 固体粒子による傷
1.1 カートリッジフィルターの故障による粒子損傷
カートリッジフィルター（セキュリティフィルター）が適切に密閉されていない場合、またはフィルターエレメントが高い差圧下で長時間動作して損傷した場合、固体粒子がフィルターを通過してROシステムに侵入する可能性があります。
これらの粒子は高圧ポンプによって加圧された後、高速で膜表面に衝突する可能性があります。{0}}この衝撃によりRO膜エレメント表面の脱塩層に傷がつき、脱塩性能が大幅に低下することがあります。ひどい場合には、膜エレメントが完全に使用できなくなる場合があります。
解決：
カートリッジフィルターエレメントの密閉状態を定期的に検査し、過剰な差圧下で長時間作動させないでください。
1.2 化学洗浄中の粒子の傷
RO システムの化学洗浄プロセス中に、洗浄流量が高すぎると、溶解または分離した固体粒子やスケールの堆積物がシステム内を循環し、膜表面を傷つける可能性があります。
解決：
薬液洗浄の初期段階では、低循環流量で運転してください。汚染物質が徐々に溶解した後、膜表面の損傷のリスクを最小限に抑えながら洗浄効率を向上させるために、流量を段階的に増加させることができます。
2.ウォーターハンマー
2.1 ウォーターハンマーとは何ですか?
ウォーターハンマーとは、パイプライン内の流体圧力の急激な変化や圧力変動によって引き起こされる現象です。長いパイプラインを水が流れるときに、下流側のバルブが突然閉じられると、流れた水は慣性によって前方に進み続けます。その結果、パイプ内の圧力が急激に上昇し、パイプラインや関連機器に影響を与える衝撃が発生します。
ウォーターハンマーの強さは、パイプライン内の流量と水頭差（パイプラインの両端間の圧力差）に関係します。流量と圧力差が大きいほど衝撃圧力は強くなります。ひどい場合には、機器の損傷につながる可能性があります。このため、システムには通常、ウォーターハンマーの影響を軽減するために圧力解放装置または緩衝システムが装備されています。
ウォーターハンマーは水道システムに限定されません。パイプライン内の圧力が急速に変化すると、液体、気体、気液混合物などのあらゆる流体の流れで同様の現象が発生する可能性があります。
RO システムでは、高圧ポンプの起動または停止が早すぎる場合にもウォーター ハンマーが発生する可能性があります。{0} RO 高圧ポンプの揚程は通常 1 MPa 以上です。-。ポンプに可変周波数ドライブ (VFD) またはソフトスタート システムが装備されていない場合、-突然の起動や停止によって急激な圧力変化が発生する可能性があります。-これらの圧力衝撃は RO 膜エレメントとシールコンポーネントに影響を与え、膜に損傷を与え、脱塩性能の大幅な低下を引き起こす可能性があります。
解決：
バルブを開閉するときは、急激なバルブ操作を避けてください。ウォーターハンマーのリスクを最小限に抑えるために、パイプライン内の流速は急激に変化してはなりません。
3. 膜伸縮式
3.1 テレスコープ効果の形成
膜伸縮とは、供給側と濃縮側の間の過度の圧力差によって引き起こされる逆浸透膜エレメントの構造的変形を指します。差圧が膜エレメントの設計限界を超えると、膜シート間や膜シートと中央透過管との間で滑りが発生する場合がある。これにより、要素内の膜層が軸方向に変位します。
RO 膜が 0.35 MPa を超える段間差圧下で長期間運転されると、膜エレメントは流れ方向（供給側から濃縮側）に沿って強い圧力を受けます。{0}その結果、膜エレメントの一端が内側に圧縮され、他端が外側に突出する可能性があります。
全体的な外観は、下の図に示すように、一方の端が凹面、もう一方の端が凸面になっている、拡張された望遠鏡に似ています。
以下の図に示すように、通常の状態では、標準 8040 RO 膜エレメントの端は平らで構造的に安定しています。
下の図は、8040 サイズの YIME 超低圧膜エレメントを示しています。{0}図に示すように、エレメントの両端は突起がなく平坦であり、正常な状態の膜エレメントであることがわかります。この画像は、適切に製造された膜製品の側面図を示しています。
3.2 システムの起動時とシャットダウン時の圧力差-
RO システムの起動中、高圧ポンプがすでに動作しているときに濃縮液排出バルブが開かれると、供給側はまだ比較的高い圧力を維持しているにもかかわらず、濃縮液側の圧力がゼロ近くに低下する可能性があります。-この状況では、膜エレメント全体に大きな瞬間的な圧力差が生じる可能性があります。
同様に、システムを停止する前に、高圧ポンプがまだ動作している間に濃縮液排出バルブが事前に開いている場合も、同様の圧力ショックが発生する可能性があります。{0}このような条件下で長期間動作すると、膜の伸縮が容易に発生する可能性があります。-
解決：
RO システムを開始または停止するときは標準の操作手順に従い、フィード圧力を徐々に上げて、膜エレメントに対する急激な圧力差の影響を最小限に抑えます。
4.背圧
背圧とは、システムの出口または下流セクションで発生する逆圧力を指します。これは通常、配管システムの障害物や構造変化により、閉じたパイプライン内で流体の流れの方向と逆に作用する圧力を指します。また、システム出口における局所の大気圧よりも高い圧力状態を指すこともあります。
4.1 システム間のクロスフローによって生じる背圧-
2 つ以上の RO システムが同じ透過水ヘッダーまたは濃縮水ヘッダーを共有する場合、システムに逆止弁が装備されていない場合、または逆止弁が適切に密閉されていない場合、クロスフローが発生する可能性があります。{0}}
透過水パイプラインでクロスフローが発生すると、作動していない RO ユニットが透過水側で背圧を受ける可能性があります。{0}}この状況では、透過水側の圧力が濃縮水側の圧力よりも高くなる可能性があります。このような条件下で長期間運転すると、膜の脱塩層の剥離が発生する可能性があります。
濃縮物パイプラインでクロスフローが発生すると、作動していない RO ユニットが加圧状態のままになる可能性があり、膜エレメントにも悪影響を与える可能性があります。
解決：
システム間の逆流を防ぐために、透過水および濃縮水のパイプラインに信頼性の高い逆止弁を取り付けてください。逆止弁のシール状態を定期的に検査し、正常に動作することを確認してください。
4.2 正浸透
埋め立て浸出水処理システム、塩水再利用システム、廃水再生システムなど、供給水の塩分濃度が高いシステムでは、低圧フラッシングを実行せずに RO ユニットを停止すると、濃縮液側の高塩分水が完全に置換されない可能性があります。{0}{1}
このような条件下では、有機物や無機塩が膜表面に堆積するだけでなく、順浸透も発生する可能性があります。
停止後は、透過水側の塩分濃度が比較的低いため、浸透圧により透過水が高塩分濃度の濃縮水側に戻る可能性があります。{0}この流れの方向は、RO システムの通常の透過水生成方向とは反対です。長期にわたる順浸透は、膜脱塩層の構造に損傷を与え、層間剥離を引き起こす可能性もあります。
解決：
RO システムを停止した後、きれいな水または前処理された供給水で低圧フラッシュを実行し、濃縮側の高塩分水を置き換えます。-これにより、膜の汚れが防止され、順浸透のリスクが軽減されます。
5. 膜の乾燥と亀裂
5.1 サイフォン効果
濃縮物パイプラインまたは透過水パイプラインにサイフォン防止保護が装備されていない場合、システムの排水中にサイフォン効果が発生する可能性があります。{0}}この現象により、RO 膜システム内の水が部分的または完全に排出される可能性があります。
膜要素が長期間にわたって水が枯渇した状態に留まると、膜表面が乾燥して亀裂が入り、脱塩層に永久的な損傷が生じる可能性があります。{0}
解決：
サイフォン現象を防ぐために、透過水パイプラインと濃縮水パイプラインにサイフォン防止装置またはエア ブレーク保護装置を取り付けます。-さらに、日常的なシステムのシャットダウン中に膜エレメントを完全に空にすることは可能な限り避けてください。
5.2 人的エラーまたは制御システムの故障
膜の乾燥は、オペレーターのミスや制御システムの故障によっても発生する可能性があります。たとえば、濃縮水排出バルブと透過水排出バルブが開いているが、適切に閉じられていない場合、膜エレメントは長期間水のない状態に留まり、乾燥や亀裂が発生する可能性があります。
なお、一部の RO 膜エレメントは工場から乾燥状態で供給されており、この場合は初期運転前に乾燥損傷は発生しません。ただし、膜が水和されて初めて操作された後も、長時間の脱水により亀裂や構造損傷が発生する可能性があります。
実際の RO システム操作では、膜の故障の多くは膜製品自体が原因ではなく、不適切なシステム設計や誤った操作手順によって引き起こされます。
システムの差圧を適切に制御し、標準的な起動および停止手順に従い、前処理のパフォーマンスを向上させ、重要な機器を定期的に検査することで、RO 膜への物理的損傷を大幅に軽減し、膜エレメントの耐用年数を延ばすことができます。{0}
これらの実際的な運用上の課題を考慮して、YIME は RO システム ソリューションを設計する際にインテリジェントな制御システムを統合し、運用エラーのリスクを軽減します。さらに、お客様が YIME RO 膜製品を購入される場合、当社チームは適切な設置と操作を確実にするための専門的な技術指導も提供します。
