SWRO 海水淡水化ソリューション ---- 浄水器用海水淡水化逆浸透システム

水は生命の源であり、人類にとってかけがえのない貴重な天然資源であり、社会経済の発展の原動力です。水資源の不足と深刻化する水質汚染は、社会の進歩と経済発展を制限するボトルネックとなっています。水資源の科学的な管理と最適な配分に加えて、水の再利用においてハイテク手段の役割を最大限に発揮することも非常に重要です。海水淡水化は水資源不足を解決する重要なシステムです。これまで海水の淡水化方法としては、主に蒸留法、膜法、電気透析法、凍結法など数十種類が存在している。その中で、膜法の逆浸透（SWRO）法は、最も急速に発展し、最も少ない投資、最もエネルギーを節約し、最も低コストの脱塩技術です。逆浸透システムは効率的で環境に優しい水処理技術であり、海水淡水化、工業用水処理、飲料水浄化などの分野で広く使用されています。

逆浸透海水淡水化システムの動作原理は、主に膜分離技術に基づいています。膜分離技術は、高分子フィルムを選択的に通過させて異なる物質を分離・精製する技術の一種です。逆浸透脱塩システムでは、ポリマー膜は緻密な皮質と緩い支持層で構成される非対称構造です。緻密な皮質は膜のフィルター層であり、ほとんどの浮遊物質、溶解物質、微生物の通過を防ぐマイクロメートルレベルの孔径を持っています。緩い支持層は膜の支持層であり、大きな孔径を有し、膜全体の機械的強度を確保することができる。

海水淡水化逆浸透システムのプロセスフロー

逆浸透海水淡水化 (SWRO) システムは、海水淡水化の分野で重要な技術となっており、ますます深刻化する世界的な水不足問題に持続可能な解決策を提供します。海水逆浸透プロセスには、海水から高品質の飲料水を確実に製造するためにいくつかの重要な手順が含まれます。逆浸透システムの流量を理解することは、その淡水化の効率と利点を理解するために重要です。システムプロセスには次のステップが含まれます。 1.一次濾過: 原海水はまず一次フィルターを通過し、大きな粒子、懸濁物質、および一部の不純物を効果的に除去します。このステップは、その後の処理をより効率的に行うための海水を準備するために非常に重要です。

2. 二次ろ過：一次ろ過水を活性炭フィルターに通して二次ろ過します。この段階の目的は、有機物や残留塩素などの有害物質を除去し、海水をさらに浄化し、次の処理段階に備えることです。 3. 精密ろ過: 次に、水は精密フィルターを通して精密ろ過され、粒子、細菌、その他の不純物がさらに除去されます。このステップにより、水は逆浸透プロセスの中心部に入る前に完全に浄化されます。 4. 逆浸透膜: 精密ろ過された水は、システムの重要なコンポーネントである逆浸透膜を通過します。逆浸透膜は、塩、有機物、重金属、その他の物質を分離して除去し、純粋な脱塩水を生成します。 5. 消毒と保管: 水は逆浸透膜を通過した後、残留微生物を除去するために消毒されます。精製された水はタンクに保管され、すぐに配布および使用できます。

海水淡水化における逆浸透システムには多くの利点があります。このシステムは、高効率、環境保護、省エネ、安全性の特徴を備えています。逆浸透技術は、塩分、有機物、重金属などの有害物質を 99% 以上除去することができ、海水からの純水の生産を確保し、淡水資源の緊急の需要を解決します。逆浸透システムの環境上の利点も重要です。従来の海水淡水化法とは異なり、RO システムは大量の化学薬品を必要とせず、廃水も発生せず、環境に優しいです。この淡水化への持続可能なアプローチは、環境に優しい水処理および保全ソリューションを推進する世界的な取り組みと一致しています。

環境上の利点に加えて、逆浸透システムはメンテナンスの手間がかからず、操作が簡単で、さまざまな水質条件に適しています。これらの特性により、逆浸透システムは、特に淡水の供給が限られている地域において、実用的で信頼性の高い脱塩オプションとなります。要約すると、淡水化における逆浸透システムのプロセスは、最終的に海水から純粋な飲料水を生成する一連の基本ステップで構成されます。効率性、環境上の利点、適応性を備えた逆浸透システムは、水不足に対処し、淡水資源への持続可能なアクセスを確保するための重要な技術です。

浸透と逆浸透

逆浸透は浸透の逆のプロセスです。浸透性は自然現象です。希薄溶液中の水分子は、半透膜を通って比較的速い速度で濃縮溶液側に拡散します。図に示すように、淡水側の液面は下がり続け、静水圧差が生じます。このときの静水圧の差を浸透圧といいます（海水と淡水の界面の浸透圧は約2.4MPa）。

逆浸透プロセスはその逆です。 SWROでは、片側の海水の浸透圧よりも高い圧力により、海水中の水分子が膜を通過し、塩が捕捉されます。理論的には、外圧が大きくなるほど、海水中の水分子の逆浸透が速くなります。逆浸透プロセスの中心となるコンポーネントは、ほぼ水分子のみを通過させる合成半透膜です。逆浸透膜の平膜を水処理工学に利用するには、一定の形状にする必要があります。現在、海水淡水化では芳香族ポリアミドコイル膜エレメントが主に使用されています。

水生成隔膜は 2 つの平らな膜片の間に挿入され、膜層は膜層の 3 つの端に沿って互いに接着され、次に水入口隔膜と一緒に結合され、多孔質中央管に巻き付けられます。最後に、穴あきエンドキャップを両端に取り付けて封入して、巻かれた膜エレメントを作成します。市販の逆浸透膜エレメントにはさまざまな仕様があり、淡水化で最もよく使用される膜エレメントは直径 200mm、標準長さ 1000mm です。

SWROは高圧ポンプ、圧力容器、エネルギー回収装置で構成されています。海水は前処理され、高圧ポンプによって逆浸透装置の圧力容器内に加圧された後、まず第一の膜エレメントを通過し、螺旋状に巻かれた膜エレメントの入口障壁流路に流入します。高圧下では、水分子の一部が連続的に膜を通過し、水生成バリアの流路を通ってコイル状膜エレメントの中央管に入り、生成水が生成されます。入ってくる水の残りは、流れ方向に沿って次の膜要素に流れ続けます。このプロセスは順番に実行されます。流入水が次の膜エレメントを通過すると、流入水の濃度が増加します。流入水は最後の膜エレメントを通過すると濃縮水となります。

熱法とは異なり、SWRO には蒸発と凝縮という相変態プロセスがありません。 SWROの主なエネルギー消費は逆浸透プロセスを実現するための高圧ポンピングエネルギーであり、逆浸透による水の製造コストは熱法よりも低くなります。また、熱方式に比べモジュール構造の特徴があり、プロセスの柔軟性も高い。ローカル施設の停止やメンテナンスがシステム全体の残りの動作に影響を与えることはありません。しかし、SWRO には複雑かつ微細な前処理プロセスが必要であり、さまざまな商業膜メーカーは SDI、pH、温度、残留塩素などのポリアミド逆浸透膜の指標について厳しい要件を持っています。前処理が基準に達していない場合、膜表面の汚染とスケーリングが加速され、膜モジュールの稼働中に耐用年数、エネルギー消費量、生成水の品質に影響が生じ、水製造コストが増加します。。

エネルギー回収装置も重要な設備です。 SWRO の急速な発展は、膜材料と膜コンポーネントの継続的な最適化に加えて、逆浸透システムの効率を向上させたエネルギー回収装置の使用によるものです。現在、高効率の PX タイプ圧力回収ユニットは、濃縮水のエネルギーの 95% 以上を回収して海水に加圧することができ、逆浸透プロセスのエネルギー消費をほぼ半分に削減します。逆浸透一次排水の TDS は約 300 ～ 500mg /L であり、世界保健機関の飲料水 TDS 指数 (500mg/L) の制限要件を満たしています。 SWRO は、水不足地域での大規模な飲料水供給に使用されています。 1980 年代に、SWRO は従来の熱プロセスと競合し始めました。低設備投資、短い建設サイクル、低エネルギー消費、その他多くの利点により、SWRO は急速に発展し、世界の淡水化市場で最も重要なプロセスとなっています。現在、一次 SWRO は主に地方自治体の産業で使用されており、そのため逆浸透プロセスの能力が急速に拡大しています。逆浸透プロセスに関する将来の研究は、より省エネルギーで耐久性のある新しい逆浸透膜と膜コンポーネントの開発に焦点を当て、運転エネルギー消費とメンテナンスコストを削減し、水の生産コストを削減する予定です。 S19qen

実際、逆浸透システムは水処理の分野で重要な技術となっています。たとえば、海水淡水化の分野では、逆浸透システムは海水から塩分やその他の有害物質を効果的に 99% 以上除去し、効率的な海水淡水化を実現します。工業用水処理の分野では、逆浸透システムは高品質のプロセス水を提供し、生産効率と製品品質を向上させることができます。飲料水浄化の分野では、逆浸透システムは水中のさまざまな有害物質を除去し、安全で健康的な飲料水を提供できます。つまり、逆浸透システムは、幅広い用途が期待できる効率的で環境に優しい水処理技術です。科学技術の絶え間ない発展に伴い、人間により質の高い飲料水と工業用水を提供するために、逆浸透システムは改善と最適化を続けます。