逆浸透膜の汚染の原因と対策

2026年6月5日

RO膜の汚染の主な原因

汚染物質の種類に応じて、RO膜の汚染は主に4つのタイプに分類されます。

無機スケール（化学的汚染）： 逆浸透（RO）濃縮プロセス中、供給水中のカルシウム、マグネシウム、炭酸塩、硫酸塩、ケイ酸塩などの難溶性塩類は溶解度限界を超え、結晶化して膜表面に沈着し、硬いスケール層を形成します。
有機物およびコロイド状物質による汚染（粘性汚染）： 供給水中の天然有機物（例えばフミン酸）、油分、界面活性剤、あるいは完全に除去されなかった懸濁粒子やコロイドが膜表面に付着する。これにより粘性の高い汚染層が形成され、膜の細孔を塞ぐだけでなく、他の不純物も吸着してしまう。
生物付着（生殖付着）： 給水消毒が不十分な場合、細菌、真菌、藻類などの微生物が膜表面で急速に増殖します。これらの微生物は強固なバイオフィルムを形成し、膜構成要素を分解する代謝産物を分泌します。
微粒子付着（物理的付着）： 供給水中の砂や錆などの懸濁固形粒子は、通常、不十分な前処理または前処理の失敗によってシステム内に流入します。これらは膜表面または供給スペーサーの交点に堆積します。

清掃が必要かどうかを判断する方法

システムが以下の状態を示す場合、一般的に清掃が必要となります。

透過液流量の減少： 正規化された透過流量は、初期基準値と比較して10%～15%低下する。
圧力損失の増加： 段間圧力損失が大幅に増加する（例えば、15%以上増加するか、第1段の圧力損失が0.25MPaを超える）。
塩分除去率の低下： 透過水の水質が悪化し、正規化された塩分透過率が10％～15％増加する。

解決策と清掃手順

膜汚染に対する主要な解決策は 定置洗浄（CIP）これには、物理的洗浄と化学的洗浄の両方が含まれます。

物理的な清掃

主に膜表面の浮遊性汚染物質（例えば、軽度の微粒子汚染）を除去するために使用されます。低圧・高流量の純水で洗浄することで、水圧せん断力を利用して汚染物質を洗い流します。空気と水を混合して洗浄することで、効果を高めることもできます。

化学洗浄

循環および浸漬に使用する適切な化学薬剤は、汚れの種類に応じて選択する必要があります。

無機スケールの場合： 使用 酸性洗剤 （例えば、0.2％～1％のクエン酸または塩酸、pHを2～3に調整）炭酸塩や金属酸化物を効果的に溶解する。
有機物、コロイド、および生物付着物の場合： 使用 アルカリ性洗浄剤 （例えば、0.1%～0.5%の水酸化ナトリウムと界面活性剤またはEDTAを組み合わせ、pHを10～12に調整したもの）粘性のある汚れを溶解し、バイオフィルムを剥がす。
複合的な汚損の場合： 通常、有機物や生物による汚れを除去するためにまずアルカリ洗浄を行い、その後、無機物のスケールを除去するために酸性洗浄を行う。

標準清掃手順

事前すすぎ： システムを停止し、RO透過水を用いて低圧でフラッシングを行い、膜モジュールに残った供給水を排出してください。
溶液の調製と循環： 指定された比率で洗浄液を調製する。低圧（通常0.2～0.3MPa以下）で、通常の洗浄流量の半分の流量でシステムに注入する。30～60分間循環させる。
浸漬： 循環を停止し、洗浄液が膜内部に一定時間浸透するまで待ちます（例えば、10分間循環させた後、停止して5分間浸透させる）。これにより、洗浄剤が汚染層に完全に浸透します。
すすぎ後： 洗浄液を排出し、排出液のpHが中性になり、泡や臭いがなくなるまで、透過液でシステムを十分に洗浄してください。
性能検証： 低圧試験運転のためにシステムを再起動し、透過流量と塩分除去率が初期値の90%以上に回復したかどうかを確認します。

予防および定期メンテナンスに関する推奨事項

前処理を最適化する： 凝集、ろ過、軟化などの前処理工程を改善し、供給水のシルト密度指数（SDI）が5未満になるようにすることで、発生源での汚染物質を低減する。
定期的な物理的洗浄： 状況が許せば、毎日低圧・高流量のフラッシングを行ってください。これは、汚れが蓄積してから化学洗浄を行うよりも効果的です。
適切な薬剤投与量： 給水水質に基づいて、スケール防止剤、分散剤、および特殊な殺生物剤を適切な量で投与し、スケールの発生と微生物の増殖を抑制する。
標準化された運用： システムの過負荷を避けてください。膜表面に汚染物質が滞留するのを防ぐため、停止前には必ずシステムを洗浄してください。

⚠️ 予防： 高濃度の強酸や強アルカリをむやみに使用したり、洗浄時間を延長したりすることは、膜の活性層に不可逆的な損傷を与えるため、絶対に避けてください。オンライン洗浄が効果的でない場合や、汚染が極めて深刻な場合は、膜エレメントを取り外して専門業者によるオフライン洗浄を行うか、膜エレメント全体を交換することを検討してください。