逆浸透システムではなぜ「アルカリ添加」が必要なのでしょうか？

はじめに

日々の運用やメンテナンスの中で、逆浸透水処理システムでは、供給水にアルカリを添加することが頻繁に行われます。しかし、多くの人は「アルカリを添加する目的は何ですか?」と疑問に思っています。膜の汚れを回避し、システムの安定性を確保するにはどうすればよいでしょうか?今日は、逆浸透の供給水にアルカリを添加する際の核となるロジックと重要な操作面について説明します。

なぜ水にアルカリを加えるのでしょうか？

アルカリを添加する主な目的は、流入水の pH を 8.0 ～ 8.5 の間に正確に制御することです。この範囲内で、次の 2 つの重要な利点が得られます。

スケールの防止: 逆浸透膜は炭酸カルシウムによるスケーリングに対して脆弱です。 pH値が8.0より低いと、水中のカルシウムイオンとマグネシウムイオンが炭酸イオンと結合しやすくなり、膜表面に硬いスケールが形成され、水の生産量が減少し、脱塩速度が急激に低下します。pHを8.0〜8.5に調整すると、炭酸カルシウムの沈殿が効果的に抑制され、水源での膜の汚れが減少します。

効率の向上: この pH 範囲により、水中の有機物 (フミン酸やコロイドなど) の膜の保持力が向上すると同時に、膜への特定の汚染物質の吸着が減少し、間接的に膜の耐用年数が延長されます。

実際の操作の鍵: 適切な試薬の選択とパラメータの制御

アルカリ添加剤の選び方は？ 2 つの主流オプションの比較

水酸化ナトリウム (NaOH): 推奨エージェント。 pHを効率的に調整し、素早く溶解し、カルシウムやマグネシウムなどのスケールイオンを導入しません。膜の二次汚染のリスクが極めて低いため、水質シナリオに適しています。

炭酸ナトリウム (Na₂CO₃): 二次的なオプション。 pHの調整に加えて、水中のカルシウムおよびマグネシウムイオンと反応して炭酸カルシウムの沈殿物を形成します（これはプレフィルターで除去する必要があります）。これは、入口水の硬度が若干高い（ただし基準を超えない）状況に適しており、一度に 2 つの目標を達成します。

注目すべき 3 つの重要なパラメータ

pH: 重要！オンラインpHメーターを使用してリアルタイムで監視します。 8.0 を下回るか、8.5 を超える場合は、直ちに投与ポンプを調整してください。 8.0 未満の値はスケーリングが発生しやすく、8.5 を超える値は膜の加水分解と老化を促進し、システムのエネルギー消費が増加する可能性があります。

投与量: 一定の基準はありません。原水のpHと硬度に基づいて計算する必要があります。（たとえば、pH 7.0、硬度 150 mg/L の原水の投与量は、pH 6.5、硬度 250 mg/L の原水の投与量とは大きく異なります。）手動による投与は固く禁止されています。変動を制御するには、pH メーターと自動投与ポンプを使用することをお勧めします。

流入硬度: 流入水の硬度が 200 mg/L を超える場合は、アルカリ添加だけでは不十分です。微細な炭酸カルシウムの沈殿物が膜表面に付着するのを防ぐために、アルカリの添加と併せてスケール防止剤を使用する必要があります。

ピット回避ガイド：この3点に注意しないとすぐにメンブレンが廃棄されてしまいます

前処理は不可欠です

アルカリを加えた後（特に炭酸ナトリウムを使用した場合）、水中に細かい沈殿物が形成された場合は、5μmのフィルターでろ過する必要があります。そうしないと、沈殿物が膜モジュールに入り込み、膜の細孔をすぐに詰まらせ、差圧の急激な増加を引き起こします。フィルターエレメントを定期的に点検し、汚れている場合は交換してください。

膜ファウリングは早期発見と早期治療が重要です

不適切なアルカリ添加の直接的な兆候は、膜のスケーリングです。次の状況が発生した場合は注意してください。

通常に比べて水の生産量が 10% 以上減少します。

システムの差圧 (給水 - 排出水) が 20% 以上上昇します。

塩の除去率が大幅に減少します。

このような場合は、スケールが硬化して除去できなくなるのを防ぐために、ただちにシステムを停止し、クエン酸溶液 (1% ～ 2%) で化学洗浄を行ってください。

化学的適合性を事前に確認する

アルカリ化学薬品は、前処理の凝集剤、殺生物剤、またはその他の薬剤と競合しないようにしてください。たとえば、特定のカチオン性凝集剤を水酸化ナトリウムと混合すると、凝集性の沈殿物が生成され、膜が汚染される可能性があります。アルカリを追加する前に、化学薬品の説明書を参照するか、試運転前に簡単なテストを行って適合性を確認してください。

概要

逆浸透給水へのアルカリの添加は「ランダム添加」ではありません。正確な制御が必要です。適切な化学物質の選択、pH の制御、および前処理の実行は、スケーリングを防止し、膜を保護し、システムの長期安定稼働を確保するために重要です。