逆浸透膜エレメントの目詰まりの原因と解決策

2025年12月5日

逆浸透膜の詰まりを示す 3 つの警告サイン。

生産量は当初に比べ10％以上減少し、圧力が大幅に増加しました。
淡水化率は5％減少し、生産水の総溶解固形物（TDS）値は急上昇しました。
膜モジュールの圧力差が0.07MPaを超えると動作音が大きくなります。

3つの一般的な汚染の種類。

無機汚染（最も一般的）
原因：原水中に含まれるカルシウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸塩、硫酸塩、鉄イオン、マンガンイオンなどが膜表面にスケール（炭酸カルシウム、硫酸バリウムなど）として堆積します。特に回収率が高すぎたり、水温が大きく変化したりすると、この現象が発生しやすくなります。
典型的な症状：膜モジュールの圧力差が急激に上昇し、生産水量が徐々に減少し、塩酸で洗浄した後、その効果が明らかになります。
高リスクシナリオ: 地下水処理、高硬度原水システム。
有機汚染
原因: 原水中のフミン酸、タンニン、油、界面活性剤などの有機物が膜表面に付着し、粘着性の汚れとなって膜の細孔チャネルを詰まらせます。
典型的な症状：処理水の水質が悪化し（TDSが上昇）、膜表面に黄褐色または黒色の粘着性沈殿物が発生します。これらの沈殿物はアルカリ洗浄によって効果的に除去できます。
高リスクシナリオ: 地表水処理、都市廃水再利用システム。
生物学的汚染
原因：原水中の細菌、真菌、藻類などの微生物が膜表面で増殖し、バイオフィルムを形成します。バイオフィルムは膜の細孔を塞ぐだけでなく、膜構成部品を腐食させる代謝産物を分泌します。
典型的な症状：膜モジュールから不快な臭いがする、造水量が急激に低下する、微生物が過剰に増殖する。このような場合は、清掃と併せて消毒剤を使用する必要があります。
高リスクのシナリオ: 消毒装置の無い原水システム、湿気があり薄暗い作業環境。

4段階の標準洗浄方法

ステップ1：前処理 - 古い水を排水し、洗浄液を準備します
逆浸透システムを停止し、濃縮水の排出バルブを開き、膜モジュール内に残っている原水を完全に排出します。
水タンクを洗浄する準備をし、規定の比率で洗浄液を準備します（新たな不純物の混入を避けるため、脱イオン水または蒸留水を使用することをお勧めします）。
アルカリ洗浄液：0.1～0.5％水酸化ナトリウム（NaOH）+ 0.05～0.1％界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなど）、pH値は10～11に制御されます。
酸洗い溶液：0.5〜1％クエン酸（または0.2〜0.5％塩酸）、pH値は2〜3に制御されます。

ステップ2：アルカリ洗浄 - 浸漬+循環、有機/生物学的汚染を溶解
準備したアルカリ洗浄液を洗浄水タンクに注入し、ブースターポンプ（圧力≤0.2 MPa）を介して膜モジュールに送り込み、膜要素が完全に浸かっていることを確認します。
排出バルブを閉じ、30～60分の洗浄サイクルを実行します。この間、10分ごとに機械を停止し、5分間浸漬して洗浄液が汚れに完全に浸透するようにします。
サイクルが完了したら、排出バルブを開き、アルカリ洗浄液を完全に排出します。膜モジュールをきれいな水で2～3回すすぎ、排出液に泡や臭いがなくなるまで繰り返します。

ステップ3：酸洗浄 - 循環+中和、無機スケールの除去
私調製した酸性洗浄液を注入し、0.2 MPa以下の圧力で20～40分間、循環洗浄を行う。このプロセス中は、10分間の浸漬間隔を設ける必要がある。
膜モジュールの入口側（スケールが集中している部分）を重点的に洗浄することで、循環時間を適切に延長することができます。
酸洗い工程が完了したら、直ちにきれいな水でpH値が中性（6.5～7.5）に戻るまで洗い流してください。膜エレメントを腐食させる可能性のある酸の残留物が残らないようにしてください。

ステップ4：後処理 - パイロット運転、洗浄効果の確認
逆浸透システムを起動し、低圧テスト運転（圧力0.3～0.5 MPa）を実施します。生産水量や淡水化率などの指標を観察します。
水生産量が初期値の 90% 以上に戻り、淡水化率が正常に戻れば、洗浄プロセスが成功したことを示します。
効果が不十分な場合は、「アルカリ洗浄→酸洗浄」の工程を1回繰り返してください。2回を超えて洗浄しないでください（洗浄回数が多すぎると膜の孔径が損傷します）。
1時間の試運転後、生産水のTDS値、流量、差圧を測定し、データを記録し、洗浄前のデータと比較します。その後、メンテナンスファイルを作成します。

重要な点:

塩素や酸化剤（84消毒剤など）を含む洗浄液の使用は、フィルム要素を酸化させる可能性があるため、プロセス全体を通して厳しく禁止されています。
洗浄する際は、膜の細孔への高圧の影響を避けるために、圧力は 0.3MPa を超えてはならず、流量は定格流量の 50 ～ 70% に制御する必要があります。
生物汚染がひどい場合は、アルカリ洗浄の前に 0.1% 過酸化水素 (H₂O₂) または特殊な逆浸透膜殺生物剤に 10 分間浸し、その後通常の洗浄を実施します。

膜の詰まりを軽減する3つのヒント

原水の前処理を強化する： プレフィルターと活性炭フィルターを設置して、原水から大きな粒子、有機物、残留塩素を除去します。
制御動作パラメータ: 回収率は75%未満に維持することをお勧めします。膜モジュールは定期的にフラッシュしてください（起動前5分間、停止後10分間フラッシュしてください）。
定期メンテナンス: 3～6ヶ月に1回清掃してください（汚染がひどい箇所は1～2ヶ月に1回清掃してください）。長期停止中は、微生物の増殖を防ぐため、膜モジュールを1%の亜硫酸水素ナトリウム溶液に浸してください。

このような場合には、膜要素を直接交換することをお勧めします。

以下のいずれかの状況が発生した場合、膜エレメントは不可逆的な損傷を受けており、洗浄しても回復できないことを示しています。速やかに交換する必要があります。
洗浄後も水出力は初期値の 70% 未満に留まり、淡水化率は 10% 以上低下しました。
膜コンポーネントに損傷または漏れが発生している（圧力テストで検出）。
膜エレメントの耐用年数は3年（従来の耐用年数）を超えていますが、その性能は低下し続けています。