工業用逆浸透（RO）システムのサイジング方法
2026年7月3日
- 透過水生産要件を確立する
最初のステップは、施設の処理水需要量を定量化することです。
- 日次需要と年間需要： 時間ごとの生産スケジュールを追跡し、日次および週次の消費プロファイルを把握するとともに、季節的な需要変動を考慮に入れる。ピーク時の需要に確実に対応できるよう、十分な余剰生産能力を確保する。
- 成長手当： 新規建設の場合、予測のずれや計画された拡張段階に備えるため、10～15％の成長率を見込んでおくべきです。
- 使用パターン： 連続処理が必要か、バッチ処理が必要かを判断します。連続生産では、より小型で安定したシステム設計が可能になりますが、バッチ処理では、より大きな処理能力が必要となります。
- システム容量を計算する
日々の需要が確定したら、以下の式を用いて必要なシステム規模を計算できます。
- ステップA：基本LPH（製品出力）を計算する 基本LPH = (1日あたりの需要量(L/日) ÷ 稼働時間(h/日)) × ピーク/多様性係数 × 安全係数
- ピーク/多様性係数： 短時間の利用や重複利用を考慮した値（通常1.2～1.5）。
- 安全係数： 将来の膨張や膜の老化に対する緩衝剤（通常1.1～1.25）。
- ステップB：回復に合わせて調整する 供給LPH = ベースLPH × 回収率
- 回復率： 回収率（小数）÷ 1として計算されます。例えば、回収率が70%の場合、回収率は1.43（1÷0.70）となります。
- 注記： ROプラントは製品のLPH（液量/時）に基づいて選定されるが、供給ポンプと前処理システムは供給LPHに合わせてサイズを選定する必要がある。
- 給水特性と温度を考慮する
原水の特性は、膜の選定とシステム構成に大きな影響を与える。
- 水質： 総溶解固形物（TDS）濃度が高いほど、駆動圧力と透過液回収率が低下し、より大きな膜エレメントと膜量が必要となります。一般的な回収率は、供給流量の50～85%です。
- 温度： ROシステムは通常、77°F（25°C）で最適に動作するように設計されています。これより1度低い温度になるごとに、システムの生産能力は約1.5%低下します。水温が低い場合に対応するには、供給水を予熱するか、低エネルギー（冷水対応）膜を使用するか、システムのサイズを大きくすることができます。
- 前処理： RO膜をスケール付着、汚染、沈殿から保護するためには、適切な前処理（マルチメディアろ過、活性炭処理、軟化処理など）が不可欠です。
- 膜素子およびアレイの設計
流量と水質が確定すれば、プロセスエンジニアは膜素子の選定とサイズ決定を行うことができる。
- 膜の選択： 細孔サイズと除去率に基づいて、セルローストリアセテート（CTA）、セルロースアセテート（CA）、ポリアミド（PA）などの一般的な工業用薄膜複合材料から選択してください。
- フラックスと面積の計算： 必要な膜面積は、目標流量を設計流量で割ることによって算出されます。次に、必要な面積を素子あたりの有効膜面積で割ることによって、素子の数が決定されます。
- システム構成: 個々の要素は、目標とする純度と流量を達成するために調整された多段式アレイに配置され、エネルギー回収装置とポンプはそれに応じて適切なサイズに設計されている。
- 設計ソフトウェアと専門エンジニアリングを活用する
スプレッドシートモデルや無料のオンライン計算ツールは、詳細な計算や迅速な概算に役立ちますが、あくまで出発点に過ぎません。最終的な容器数、段階的な処理、圧力降下、回収率などは、現場固有のデータを用いた専門ベンダーの設計ソフトウェアで検証する必要があります。最終的には、経験豊富なプロセスエンジニアが、目標流量を個々のニーズに合わせた設計に組み込み、設備投資／運転コスト、回収効率、柔軟なターンダウン調整のバランスを取ることが求められます。
特定の計算でお困りですか？1日の給水量、稼働時間、給水TDS値をお知らせいただければ、HIDが最適なシステムサイズを算出いたします。