鳥取県水処理会社

逆浸透膜技術は、最も繊細な膜ろ過技術として知られています。一般的に産業排水処理で使用される、水中の溶存無機物や有機物を高圧で除去・回収し、排水の再利用を可能にするシステムです。

逆浸透膜（RO）は、1970年代から世界で使われている技術で、当初は非常に高価なため船舶の海水から飲料水を得るためだけに使われていたが、時代とともに安価になり、家庭のカウンター下にも入ってきている。また、膜の製造技術の発達により、TOで製造される水のコストも大幅に低下しています。

逆浸透膜を形成する際には圧力が必要であり、その圧力はポンプによって供給される。逆浸透膜ユニットに含まれる膜の数、膜のタイプ、適用する圧力、回収率などの情報は、原水の特性をよく分析しなければ得られないものです。

清涼飲料水では、製品の80～90％が水であり、水の品質は最終製品に直接影響します。このような観点から、施設に来る原水は、生産で使用できる品質の水に調製する必要があります。調水の目的は2つあります。1つはアルカリ度を許容レベルにすることです。アルカリ度は、水の酸中和能力で、mg/リットルCACO3として表されます。もう一つは、総溶解物質（TSM）量（mg/リットル）を減らすことで、特に塩素酸と硫酸アニオンが多く含まれます。アルカリ性などの無機物の場合は、逆洗式積層砂ろ過と塩素処理・オゾン処理で簡単に整水できます。 5〜10ミクロンまでろ過できますが、砂ろ過とその中で経時的に発生する微生物、逆洗時に大量に消費する水などがマイナス面としてあげられます。

高分子（プラスチック）またはセラミック製の構造体に小さな孔を開けた膜を、近年、ろ過に利用することが広く行われている。固形物のほか、溶存する無機物や有機物、また大きな

基本的に膜ろ過は、加える圧力によって、精密ろ過（MF）、限外ろ過（NF）、ナノろ過（NF）、逆浸透に分類される。

02.逆浸透膜システムで使われる技術用語

イオン水に溶けると電子を受け取ったり、与えたりする天然鉱物のこと。例えば、食卓塩（NaCl）が水に溶けると、（Na＋）イオンと（Cl-）イオンが生成されます。

Demineralised = Deionised :水からミネラルやイオンを分離することで、ミネラルを含まない純水を「脱イオン水」または「脱塩水」といいます。

再生する。イオン交換樹脂を化学的な処理で元の状態に戻すこと、「再生」。

導電性。水が電気を通す能力のこと。一般的によく使われる単位は「マイクロシーメンス・cm」（S / cm）、「マイクロモ」（micromho）です。水に溶けているミネラルの量が増えると、水の伝導率は高くなります。例：水中に100mg/ltのNaCl塩のみが存在し、他の溶解物質がない場合、この水の導電率は212マイクロシーメンス/cmとなる。

総溶解物質量。水に溶けているミネラルの重さの総和で、単位はmg/リットルです。水中の溶存物質が増えると、水の導電率は高くなる。

全硬度。水に溶けているカルシウム（Ca）とマグネシウム（Mg）の化合物の合計です。硬度は、わが国では3種類の単位で表されています。mg/lt in CaCO3 (炭酸カルシウム); フランス硬度 (= 10 mg/lt CaCO3); ドイツ硬度 (= 17,9 mg/lt CaCO3).

全アルカリ性。水が酸を中和する能力のことである。水中のCO3、HCO3、OHイオンの総和である。全アルカリ度は、mg/lt CaCO3 で表される。

pHです。pHは0～14の数値で、pH=7は中性水の数値です。 pHが0～6.5の場合は「酸性」、pH8～14の場合は「塩基性」「アルカリ性」と特徴付けられます。

溶存二酸化炭素。水に溶けている炭酸ガス量をmg/ltで測定します。

メンブレインです。自然界の生物にある「膜」という半透明の二次元生体器官の逆浸透システムでその機能を発揮する「合成膜」。文献上では、逆浸透膜の別名を「メンブレン技術」と呼んでいます。

03.逆浸透膜デバイスの開発を支えた理由

日々、新しい発明がなされ、特許が取得されています。しかし、このような新しい発明がすべて市場に定着するわけではありません。逆浸透膜浄水技術が世界市場に定着し、急速に発展した最も大きな理由。

「水資源の乏しい海辺に住みたい、休暇を過ごしたいという富裕層が増え、「真水」資源に乏しい海辺の都市やホテルでは、海水から飲料水や生活用水を作るTOシステムを構築しています。その数は増加の一途をたどっています。

03.01. 産業用水の水質改善

"イオン交換樹脂法 "は、水の化学的品質向上、つまり水に溶けているミネラルを水から除去するために、何年も前に開発されました。この技術により、産業界だけでなく、高圧蒸気ボイラーを搭載した旧式船の発展も確保された。現在では、樹脂製のイオン交換体に代わって逆浸透膜（RO）技術が多くの用途で好まれています。ROは樹脂製に比べ経済的で、環境にもやさしいからです。

イオン交換樹脂の動作原理 :

現在、あらゆる産業設備で「軟水器」と呼ばれている装置は、「イオン交換機」でもあるのです。これらのデバイスには、イオン交換樹脂も含まれています。食卓塩、すなわち「NaCl」で再生されるこの樹脂は、硬度と呼ばれる水中のカルシウム（Ca）とマグネシウム（Mg）イオンを水から取り出し、その代わりにNaCl塩のナトリウム（Na）イオンを水に与えているのです。その結果、水中の硬度は取り除かれますが、水中のナトリウム含有量は増加します。つまり、水は浄化されず、水中のミネラル含有量は変化せず、水の導電率は変化せず、わずかでも増加するのです。

脱ミネラル装置や脱イオン装置と呼ばれる、外観は軟水装置に似ているが、内部に別の樹脂が含まれている装置で、水を脱ミネラル化することが可能である。この技術では、2種類の全く異なる「イオン交換」樹脂が使用されている。"カチオン樹脂 "は、水中の（＋）荷電イオンを除去し、酸（HCl）中の（H＋）イオンと置き換えます。アニオン樹脂」は、水中の（-）の電荷を持つイオンを除去し、苛性ソーダ（NaOH）の（OH-）イオンに置き換えます。この過程で、水に帯電した（H+）イオンと（OH-）イオンが結合してH2O、すなわちWATER分子を形成するため、水はミネラルから浄化され純粋な水となるのです。

イオン交換樹脂を使用したシステムは、現在も使用されていますが、運用上の問題があります。

再生時間が長いため、連続的に純水を得るためには、各樹脂タンクを2個ずつ（冗長）使用する必要があります。また、これらの樹脂を再生する際に必要な酸や苛性ソーダを入れる大容量のタンクもシステム内に保持されています。これらのタンクとは別に、再生時の排水を回収するための大容量タンクがもう一つ必要です。このタンクに集められた排水は、このタンクでpH中和が行われた後、放流される。これらの理由から、樹脂製の脱塩装置は非常に煩雑で、場所もとります。例えば、船舶のスペースが不足しているため、造船会社は樹脂製システムではなく、スペースを取らないTOシステムを希望しています。

樹脂の再生のたびに、一定期間、生産水の水質が悪化することがあります。これは、樹脂システムの弱点です。

樹脂の再生には、大量の酸と苛性が使用されます。このような化学物質を使用する場合、運用上の最大の問題が発生します。なぜなら、この2つの化学物質は、人体や環境に非常に有害だからです。この2つの薬品の購入、購入時の品質管理、保管、作業者への飛散による火傷の危険性（私は定量ポンプの制御中に酸で手を火傷しました）など、多くの運用上の問題が発生します。

環境問題。樹脂の再生時には、何トンもの酸性水や苛性ソーダ水が発生します。これらの水は、下水道はもちろん、廃棄物処理場にも送ることができません。これらの水は、まずpH均等化槽に集められ、pHを中和した後、廃棄物処理場へ送らなければならない。そのため、システムが煩雑になり、場所を取り、純水製造のコストも高くなります。さらに、pH中和槽の操作には、薬注システムや自動化も含まれるため、メンテナンス時にオペレーターが皮膚に火傷を負うリスクもあります。

労働法や衛生規則がうまく機能している国では、酸や苛性物質を使用する職場の保険リスクは高く、そのような職場は保険会社に多くの保険料を支払っています。

上記のような運転上の問題から逆浸透膜（RO）装置が発明された後、工業国、特に米国で好んで使用されるようになりました。もちろん、TOデバイスが発明された当初は、価格も高かった。したがって、今となってはマイナスに思える上記のような運用上の問題も、TOの高値に比べれば「なんとかなる」程度の問題であったと考えられる。しかし、1990年以降、TO装置が安価になり、膜技術の開発によりTOで得られる水のコストは大幅に低下した（溶存ミネラルが最大2000mg/リットルの井戸水からTOで得られる水1トンのコストは0.20〜0.30ドルのオーダーである）。現在のTOデバイスの価格や運用コストは非常に低いため、運用リスクや運用の難しさがある樹脂システムよりもTOが好まれます。

04.逆浸透膜システム

逆浸透膜システムの種類：家庭用、工業用、アンダーカウンター用

利用可能です。

低流量で使用する逆浸透膜システム

水需要の少ない家庭や企業向けの小流量のROモデル

が適している。これらのROシステムは、40L/hから500L/hまでの処理能力を有しています。

産業用逆浸透膜システム

大流量ROシステムは、大容量の企業やホテルなど、水需要の多いあらゆるタイプの組織向けに製造されています。 これらのROシステムの処理能力は、850 L / hから希望の流量までとなっています。

アンダーベンチ・リバースオシモシスシステム

04.01. 逆浸透膜システムの動作原理

逆浸透膜プロセスの動作原理は、デバイスに搭載された膜のおかげです。膜に開けられた孔に、高圧で水を通過させる。このとき、水の分子と一部の無機分子はこの孔を通過できるが、水中のほとんどの物質はこの孔を通過できず、濃縮水として排出される。このプロセスにより、他の濾過装置と比較して、希望する容量でより良い水質を得ることができます。技術の発達により、逆浸透膜装置は全自動で製造できるようになり、逆浸透膜装置は高品質な水を希望する流量で製造できるようになり、専門的な処理のトップに上り詰めた。

逆浸透膜の出口での水の流量は非常に少なくなるため、水を貯めておく必要があります。逆浸透膜装置の筐体は、ステンレス製です。操作に必要な機材はすべて載っている。

浸透圧は、自然界の生物が生きていく上で非常に重要な役割を担っています。浸透圧の原理を知らずして、逆浸透膜を理解することは難しい。植物の根が土から水を取る、体内の細胞に栄養を与えるために血液から水分を取ったり与えたりする、腎臓で血液と尿を分離するなど、自然界のさまざまな場所でオズモズ（転移）現象は完璧に働いています。OZMOZでは、土の中の水が植物の根にある膜を開き、より塩分の多い植物内部の水に入っていくのです。しかし、土の中の水の圧力は、高い木の根の中の水の圧力より低いのです。にもかかわらず、土壌中のミネラル分の少ない水が100mの高さの木でも根元まで入り、木は必要な水とミネラルを得て生命を維持することができる。この自然現象は、ミネラルの少ない水は、ミネラルの多い水に比べ、圧力があることを証明しています。この水の塩分（ミネラル）の違いから生じる浸透圧のおかげで、同じ気圧の水は、生き物や細胞を隔てる膜（＝メンブレン）を簡単に通り抜けて向こう側へ行くことができる。この自然現象では、膜で隔てられた水の間では複眼の法則が適用されない。

逆浸透膜（TO）装置では、この自然現象を逆手に取って、非常に悪い水や塩分の多い水から良い水を得ることができる。図のように、半透過性のTO膜で容器を二つに分けた場合、一方に海水、もう一方に純水を入れると、純水が海水側に通らないように海水側に圧力をかける必要があります。逆浸透膜と呼ばれるこの技術で製造された装置は、発電所から繊維の染色工場、清涼飲料の製造から飲料水の製造まで、世界やわが国の多くの場所で使用されている。

TOデバイスの働きは、人間や動物の腎臓の働きと似ている。腎臓は、血液中の有害なものを分離し、若干の水分とともに尿として体外に排泄する。また、TO装置は、水からミネラルを分離し、それを排泄するためにある程度の水が必要です。ミネラル分を取り除くのに十分な水がないと、腎臓結石と同じようにTOに結石ができるのです。

04.02. 逆浸透膜（メンブレン

膜ろ過を基本とする逆浸透システムは、膜面に平行な圧力流が供給される。この流れの一部は、膜を通過する傾向がある。膜を通過できなかった粒子や溶存ミネラルは濃縮液として残り、濃縮液は膜の表面と平行に流れる。そのため、溶存ミネラルやパーティクルが膜に蓄積するのを防ぐことができる。

逆浸透膜は、溶存塩類、無機分子、分子量約100以上の有機分子のすべてに対してバリアーとして機能する。水の分子、つまり膜を自由に通過できる分子は、精製された生産ストリームを形成する。水の分子と溶存塩類を分離する逆浸透膜システムの効率は95