| ＲＯ膜の話（その６） | |||
| １．濁度（ＦＩ）について (1) ＦＩの測定法 ＲＯ設備の運転において、最も重要なことは供給水の清澄度である。供給水の清澄度を表すのにＳＳ濃度、濁度等があるがＳＳでいえば０、濁度でいえば0.1度以下が必要になり、いずれも実際的でなく使いにくい。 そこでＦＩなる指標がＲＯ設備の設計では使用される。 ＦＩそのものがＲＯ設備の運転に対して絶対的なものではないが、現在のところ他に適当な指標がない。ＦＩが許容値以上だからといってＲＯ設備にトラブルが発生するというわけではないが、少なくともＦＩ値を守ることが第一といえる。 |
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| ①ＦＩ値の測定方法（ＳＤＩともいう） ＦＩ：Fouling Index S.D.I：Silt Density Index | |||
| ②ＦＩ値の例 | ||
| 大阪市内の水道水 5～6 | 浄水場急速ろ過水 3～4 | 沖縄離島の海水 3～4 |
| 瀬戸内海の海水 5.5～6.5 | ＵＦ膜処理水 0～1 | ＲＯ処理水 0～1 |
| ２． 調査分析項目 ＲＯ設備の設計に必要な調査分析項目を以下に述べる |
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| (1)水量バランス | |||||||||||||||||||||||||
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必要生産水量：一日換算の水量とする。８時間／日運転等の場合は２４時間に換算。
水量の変動 ：日間変動、時間変動を調査する。 変動の程度のよってはＲＯ設備の機台数を調整する。 取水可能水量：水質により回収率を検討するが、取水可能水量によっては所定の回収率が取れない場合がある。 |
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| (2)水質項目 | |||||||||||||||||||||||||
| 原水について以下のような項目を調査する。できたら季節変動についても調査。 |
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| 処理水について以下のようなことを調査する。 | |
| 処理水の用途 | 飲料水、再利用水、純水 その他 |
| 必要な純度 | 飲料水の場合……水質基準 |
| 再利用水 | わかる範囲で希望の水質項目 |
| 純水 | 必要な純度(伝導度、TDS等) |
| ３．水質設計 |
| ＲＯ設備の設計において８．調査項目で述べたような水質調査が肝要である。水質項目から以下のようなことを検討する。
微生物汚染の検討 膜面への析出物の検討 |
| 浸透圧及びNaCl換算濃度の計算とＲＯエレメントの設計 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| (1)水質の表示について 1) CaCO3換算について 通常、水質分析を行うと結果はCaCO3換算か、ionそのままかのいずれかで表示されてくる。 反応式等から必要量等を計算するときには当量計算が便利である。 代表的な分子のCaCO3換算表を示す。表以外のデータは用水便覧を参照のこと。 自然水のｐＨが中性付近なら各イオンのカチオンの合計とアニオンの合計はCaCO3で一致する。 |
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| (2) 微生物汚染 ＲＯ設備における大きなトラブルの一つに微生物汚染がある。無塩素処理で凝集沈殿ろ過を行った原水の場合、ＲＯ原水に若干のﾏﾝｶﾞﾝが含まれており、膜面に微生物（鉄バクテリアと推測）が沈積して通水障害を起こした例がある。この場合、ＲＯ膜の性能は劣化せず、ただ通水抵抗が高くなり結果として運転不能になったものである。このように河川表流水や排水処理水をＲＯ原水とする場合、微生物の除去とＢＯＤの除去を考慮する必要がある。対策として |
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| ①遊離塩素による殺菌。 塩素殺菌の場合、２分以上の反応時間をとり、その後にろ過を行う。塩素注入量はろ過前で遊離塩素で0.1ppm以上残留するように投入する。微生物等は生体ではろ過設備を通過するが死滅してからはろ過設備で除去できる。 ……複合膜に対しては還元剤が必要。 |
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| ②ＵＶによる殺菌。 ＵＶ殺菌はＵＶが届く範囲のみ殺菌できる。水槽等の死角の部分は殺菌できない。また、殺菌の継続性はなく、微生物の種類により殺菌力に差があるので使用に当たっては注意を要する。 |
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| ③オゾンによる殺菌 オゾンでの殺菌効果は十分であるが、殺菌の持続性はない。また、オゾン発生装置は高価であるので注意のこと。……複合膜に対しては還元剤が必要。 |
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| ④結合塩素による殺菌 結合塩素（ﾓﾉｸﾛﾗﾐﾝ･ｼﾞｸﾛﾗﾐﾝ）による殺菌は遊離塩素による殺菌よりは殺菌力は落ちるが複合膜に対して劣化作用を持たない。ただし、結合塩素は生成直後から時間とともに効力が減少するので現地で生成させる必要がある。 |
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| ⑤還元剤の使用 還元剤(SBS：重亜硫酸ソーダ)を注入することにより、還元雰囲気として微生物の繁殖を押さえる方法もある。小規模の海水淡水化等の場合、SBSを注入して対応する場合がある。 但し、SBSは殺菌ではなく、繁殖を押さえるのみと考えるべきである。 |
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| (3) シリカ(SiO2)について シリカがSiO2や珪酸ｶﾙｼｳﾑとして膜面に析出すると、洗浄は非常に困難になる。酸洗浄では除去不可能で、温度を上げたアルカリ洗浄しかありませんが、この方法は膜を劣化させるので注意が必要になる。その面からシリカの析出は極力防ぐ必要がある。 1)シリカ濃度の限界 SiO2の温度と析出限界については確たる基準はないが、表－７を参照のこと。 |
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| 2)シリカ除去法について シリカ(SiO2)を除去する必要がある場合、アルミの大量注入が必要。ただし、アルミによる膜の障害が考えられるのであまり勧められない |
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| (4) 水温について 水温は汚染対策というわけではないが、ＲＯの透過水量は温度によって変化するのでここで言及する。 ＲＯの設計水温は25℃であり、実際の水温との差があるのが普通。 そこで透過水量については温度補正が必要になる。 |
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| (5) 炭酸カルシウム(CaCO3)の析出計算 水中のカルシウムイオン(Ca++)は重炭酸イオン(HCO3-)や硫酸イオン(SO4--)と反応して難溶性の化合物に変化します。これらがＲＯ膜面に析出するとＲＯ設備の運転を阻害します。濃度の計算は各イオンの脱塩率を100％として計算する。 すなわち、ブラインの濃度は原水濃度の1/(1-Rc)倍になる。（Rc：回収率） |
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| 1)計算法－１ | |
| ①LGSIの計算 炭酸カルシウムの析出に関してはランゲリア指数（LGSI）が指標になる。ランゲリア指数は水中の炭酸カルシウムの析出傾向を表す指標で、炭酸カルシウムの飽和ｐＨとそのときのｐＨの差として表現される。＋が析出傾向、－が腐食傾向を示す。 |
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| ランゲリア指数（LSGI）は以下のような式で計算できる。 | |
| LSGI(ﾗﾝｹﾞﾘｱ指数)＝その時の水のｐＨ(pH)－飽和ｐＨ(pHs) | |
| pHS＝8.313-log［Ca++］－log［A］+S | 8.313：定数 |
| ［Ca++］ | ｶﾙｼｳﾑｲｵﾝ濃度（単位：meq/リットル） |
| A | 総アルカリ度（単位：meq/リットル） ……中性付近の場合はM-ｱﾙｶﾘ度 |
| Ｓ | ：補正係数 Ｓ＝（2√μ）/（1+√μ） |
| μ | ：2.5×10-5×Sd |
| Sd | 溶解性物質mg/L……TDSのこと |
| LGSI(25℃)＝pH－pHS 1℃について1.5×10-2増減する。 | |
| ②LGSIの限界値 ＲＯブラインにおけるＬＧＳＩは+0.5以下になるようにすること。 LGSIが+0.5を越える場合はpH調整を行い、LGSIを調整する。 2)LGSIの調整方法 LGSIは水のｐＨ、ｶﾙｼｳﾑ濃度、アルカリ度、ＴＤＳから計算できるのでLGSIの調整はｐＨを調整してアルカリ度を変化させることによって行う。 自然水のｐＨ遊離炭酸の関係は ｐＨ＝log［Ａ］－log［Ｃ］＋log［0.88/K］で表される。 変形するとｐＨ＝log［A/C］＋ 6.296 log［A/C］＝6.296－ｐＨ ［A/C］＝10^(6.296－ｐＨ) A:ｱﾙｶﾘ度…… ppm as CaCO3 C:遊離炭酸…… ppm as CO2 K:係数 …… 4.45×10-7(25℃) 例えばpH=7.0、HCO3-=50.0 ppm as CaCO3の時のCO2=9.89ppmである。 |
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| ②アルカリ度の調整 酸・アルカリの注入によってアルカリ度と遊離炭酸が変化し、結果としてｐＨが変わる。 薬品添加によるアルカリ度と遊離炭酸の増減について表－９に示す。 |
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