Microsoft Word - Revised J-cleaning procedure for FilmTec doc

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1 製品技術情報 FILMTEC 膜 FILMTEC FT30 の洗浄手順 FilmTec が推奨する FILMTEC FT30RO 膜エレメントの一般的な洗浄方法を説明します RO システムの詳細な洗浄手順は 通常 システム納入業者の用意する運転マニュアルに記載されています RO システムは 設計と使用方法が適切であれば 頻繁に洗浄する必要はありません FT30 膜では ph と温度の許容範囲が広いため 洗浄を非常に効果的に行うことができます 通常の運転においても RO エレメントの膜面は スケール 微生物汚染 コロイド粒子 不溶性の有機成分によるファウリングを受けます ( ファウリング という言葉は スケーリングを含めた膜表面に形成されるすべての層状の堆積物による汚染を意味しています ) システム運転中にファウリング成分が膜に堆積し 最終的には透過流量の低下や脱塩率の低下 またはその両方が起こります 次に示すケースのいずれか一つに該当する場合 エレメントを洗浄する必要があります 標準化された透過流量が 10% 以上低下した場合 標準化された塩透過比率が 5~10% 以上増加した場合 差圧 ( 供給液側圧力 - 濃縮液側圧力 ) が 10~15% 以上増加した場合 洗浄時期が遅れると洗浄による膜エレメントの性能回復が不十分になります また その後の洗浄間隔は徐々に短くなる傾向を示します これはエレメント内でのファウリングまたはスケーリングの速度が早まるために起こります 差圧 (ΔP) の測定と記録は 圧力容器の各段 ( 各ステージ ) を通じて行います エレメント内の原水スペーサーが詰まると ΔP は高くなります 透過流量は 供給水の温度が下がると低下するので注意してください これは通常起こることで 膜の汚れによるものではありません 前処理や圧力調整が正しくなかったり 回収率が増加したりすると 透過液流量の低下や塩透過の増加を招きます 問題が検出された場合 まずこれらの要因に問題がないか確認してください エレメントの洗浄は必要ない場合があります FilmTec では FTNORM というコンピュータプログラムを用意します このプログラムを使用することで FILMTEC 逆浸透膜のパフォーマンスデータを標準化できます このプログラムを使用すると 洗浄のタイミングを判断できます FTNORM は 当社のウェブサイトからダウンロードできます P.1 Form No

2 安全対策 1. 以下に挙げる化学薬品を使う場合は 一般的な安全基準に従ってください 安全性 取扱い 処分のしかたについての詳細は その化学薬品のメーカーまでお問い合わせください 2. 洗浄液を用意する際は 溶液を循環させる前にすべての化学薬品が完全に溶けていること しっかりと混ざっていることを確認します 3. 洗浄後のエレメントは 塩素の含まれていない良質の (20 以上の ) 水で洗い流します RO 透過液を使用することをお勧めしますが 配管に腐食の心配がなければ 塩素を除いた飲料用水や予めろ過しておいた供給水を使用しても構いません 最初に低めの流量と圧力でエレメントから大部分の洗浄液を洗い流してから 通常の動作圧および流量に移行してください こうした注意を払っても 洗浄後に洗浄剤が透過水側に残ります このため 洗浄後 システムを始動してから最初の 10 分 または水が透明になるまでは透過水を排水路に流します 4. 洗浄液を再循環させる間は 許容を超えないよう注意します 許容温度は ph と膜のタイプによります 表 2 の温度範囲 を参照願います 5. 直径が 6 インチを超えるエレメントの場合 エレメントのテレスコープを防ぐため 洗浄中も液体は通常の運転と同じ方向に流します 圧力リングが 容器の排出口にしか付いていないためです サイズの小さいエレメントの場合も同様です 以下に洗浄装置を図示します 洗浄システムのフロー図 貯蔵タンクから引いた透過水 透過水を洗浄タンクへ ( 洗浄 ) 濃縮水を洗浄タンクへ ( 洗浄 ) 透過水を貯蔵タンクへ ( 通常運転 ) 濃縮水を排水路へ ( 通常運転 ) タンク ポンプ CF RO 装置 タンク攪拌タンク ( ポリプロピレンまたは FRP) IH 浸漬ヒーター ( 条件によっては冷却コイルを使用 ) TI 温度計 TC 温度制御 LLS 低レベルスイッチ ( ポンプ停止用 ) SS 安全スクリーン-100 メッシュポンプ低圧ポンプ (316SS または非金属材料 ) CF カートリッジフィルター 5~10μmのポリプロピレン (PVC FRP または SS 製のハウジング ) DP 差圧計 FI 流量計 FT 流量発信器 ( オプション ) PI 圧力計 V1 ポンプ再循環バルブ (CPVC) V2 流量制御バルブ (CPVC) V3 濃縮水バルブ (CPVC 製 三方向弁 ) V4 透過水バルブ (CPVC 製 三方向弁 ) V5 透過水注入バルブ (CPVC) V6 タンク排水バルブ (PVC または CPVC) V7 パージバルブ (SS PVC または CPVC) P.2 Form No

3 洗浄装置 洗浄システムフロー図に 洗浄装置の図を示しました FILMTEC エレメントに用いる洗浄液の ph は ph 1~13 と広範囲であるため ( 表 2 参照 ) 洗浄システムには耐食性の材料を使用する必要があります 1. 攪拌タンクには ポリプロピレンまたは FRP のタンクを使用します タンクには 取り外し可能なカバーと温度計を取り付けます 洗浄は温度を上げて行うとより効果的です 洗浄液の ph と温度については 表 2 に示したガイドラインを参考にしてください 低温では反応速度が遅くなるため 15 以下での洗浄はお勧めできません また ラウリル硫酸ナトリウムなどの化学薬品は 温度が低いと沈殿することがあります 設置条件によっては冷却が必要な場合もあるため 設計時は加熱条件と冷却条件の両方を考慮する必要があります 洗浄タンクの大きさを決めるには 空の圧力容器の体積を使用し 供給液の体積とリターンホースまたはパイプの体積を加える方法が簡単です たとえば 直径 8 インチの圧力容器が 10 個 容器あたりのエレメント数が 6 本のシステムの場合 洗浄タンクの大きさは次の式で求めることができます A. 容器の体積 V 1 =πr 2 L =3.14x(4 in) 2 (20ft)(7.48 gal/ft 3 )/(144 in 2 /ft 2 ) V 1 =52 gal/vessel (0.2 m 3 / 容器 ) V 10 =52 10=520 gal (1.97 m 3 ) B. パイプの体積 ( パイプは合計長さ 50 フィート 直径 4 インチの Sch 80 を使用 ) Vp =πr 2 L =3.14(1.91 in) 2 (50ft)(7.48 gal/ft 3 )/(144 in 2 /ft 2 ) =30 gal. (0.11 m 3 ) Vct =V 10 +Vp=520 gal.+30 gal.=550 gals したがって この場合の洗浄タンクのサイズは 550 gal.(2 m 3 ) 程度とします 2. 洗浄ポンプのサイズは パイプとカートリッジフィルターでの圧力損失を考慮して 表 1 に示す流量と圧力を基準に決定します ポンプは 316 SS 製または非金属複合ポリエステル製とします 3. 流量を適切に制御できるバルブ 流量計 圧力計を取り付けます サービスラインは 剛性パイプ ホースのどちらも使用できます いずれの場合も 流速は 10 ft/ 秒 (3 m/ 秒 ) 以下とします P.3 Form No

4 洗浄手順 エレメントの洗浄は次の 6 つのステップで行います 1. 洗浄液を調整します 2. 低流量でポンプを運転 予めよく混合し加温しておいた洗浄液を ポンプを使い低流量 ( 表 1 に示す流量の約半分 ) 低圧力で容器に送り 処理水と置換します 供給水 ~ 濃縮水間の圧力損失を補う最低限の圧力に調整します 圧力は 透過水を出さないよう十分に低くします 圧力を低くすることで 汚れが膜に再堆積するのを抑えることができます 洗浄液が薄まらないように 必要に応じて濃縮液を排出します 3. 循環 処理水が押出されると 濃縮水ラインに洗浄液が満たされます 洗浄液を循環させてタンクに戻し 温度が安定するのを待ちます 表 1. 再循環時の圧力容器あたりの供給流量推奨値 1 フィード圧力 エレメント直径 圧力容器あたりの供給流量 (psig) (MPa) ( インチ ) (gpm) (m 3 /H) 圧力容器内のエレメント数に依存します 2. 4 インチのフルフィットタイプは gpm( m 3 /H) で洗浄します 3. フルフィットタイプ膜面積が 37m 2 (400 ft 2 ) と 40m 2 (440 ft 2 ) 表 2. 洗浄時の と温度制限 エレメントの種類 BW30 BW30LE LE XLE TW30, TW30HP, NF90 要相談 SW30HR SW30HR LE, SW30XLE, SW30 要相談 NF200 NF270 不可 SR90 不可 浸漬 ポンプを止めてエレメントを洗浄液に浸漬させます 浸漬時間は約 1 時間です ファウリングがひどい場合には 浸漬時間を長くします エレメントを一晩 10~15 時間洗浄液に浸します この間 温度を高く保つため 底流量 ( 表 1 に示した速度の約 10%) で循環させます 5. 高流量でポンプを運転 洗浄液を表 1 に示す流量で 30~60 分運転します 流量を増やすことで 洗浄で膜表面から除去された汚染物質が洗い流されます エレメントの汚れがひどい場合は 表 1 に示す数値より流量を 50% 上げると洗浄効果が高まります ただし 流量を高くすると過剰な圧力損失を招くことがあります 圧力損失は エレメントあたり 0.10 MPa(15 psi) または複数エレメントからなる容器の場合は容器あたり 0.34MPa(50 psi) の どちらか厳しいほうの値を最大許容値と考えてください 6. フラッシング 洗浄液を洗い流すには RO 透過水または脱イオン水を使用します 原水の使用は避けてください 原水に含まれる物質と洗浄薬品が反応し 汚れが再沈殿する恐れがあります フラッシング時の最低温度は 20 とします P.4 Form No

5 その他の注意事項 1. ステージ毎に洗浄することを強く推奨します 第一ステージで除去された汚れ物質が第 2 ステージに流入し システム全体を見た場合洗浄効果が低くなることがあります 各ステージを別々に洗浄することでステージ間での汚れの移動を防ぐことができます 3 段ステージで構成される場合 第 2 ステージと第 3 ステージも別々に洗浄すべきです このように多段ステージのシステムでは 各ステージ毎に洗浄を実施しますが 浸漬とフラッシングについては全ステージ同時に実施することが可能です 濁りや着色がひどい場合 洗浄液は新しいものと交換します 高流量での循環は 個別のステージで実施し 第 1 ステージでの極端な低流速 最終ステージでの極端な高流速を避けます 一つの洗浄用ポンプで各ステージを順次洗浄する場合と各ステージ専用の洗浄ポンプを設置することも考えられます 2. エレメントのスケーリングまたはファウリングでは いくつかの汚れ物質が複合的に存在するケースがほとんどです 例えば 有機物汚染 コロイド汚染 微生物汚染が混在したケースなどです したがって 最初の洗浄が非常に重要になってきます FilmTec* 社は まず最初にアルカリ洗浄を実施することを強く推奨します 酸洗浄を最初に実施する場合は 膜上に炭酸カルシウムスケールまたは金属酸化物 ( もしくは水酸化物 ) が単独で存在することが判明した場合に限ってください 酸洗浄剤は シリカ 有機物 ( フミン質など ) またバイオフィルムと反応し 膜性能のさらなる低下を引き起こすことがあります その後のアルカリ洗浄で性能が回復することもありますが しばしば極端に強い条件での洗浄が必要になります 極端な洗浄とは 許容範囲を超えた ph 温度での洗浄や適合性のない薬品を使った洗浄を意味します 膜が損傷しますので極端な洗浄は最後の手段としてのみ実施されます RO システムが炭酸カルシウムスケールとあわせて有機物汚染 コロイド汚染または微生物汚染を受けている場合 2 段階での洗浄が必要です すなはち アルカリ洗浄とそれに続く酸洗浄の 2 ステップです アルカリ洗浄で有機物汚染 コロイド汚染または微生物汚染を有効に除去した後に実施します 3. 洗浄中 常に ph を測定してください 酸洗浄で ph が 0.5 以上上がる場合 酸をあらたに添加してください アルカリ洗浄で ph が 0.5 以上下がる場合 苛性ソーダをあらたに添加してください 4. 長時間浸漬での留意点 洗浄液中で汚れ物質が飽和に達し 浸漬中に膜に再付着することが考えられます また 温度が低下することで 洗浄効果が低くなることもあります したがって 洗浄液をシステム内で循環させることを推奨します 所定の温度から 5 は下がらないようにご注意願います また ph が変化した場合には洗浄剤を新たに加えて調整してください 5. 濁りや着色がひどい場合 洗浄液は新しいものと交換します その後 洗浄を繰り返します 6. システムを 24 時間以上停止させる場合 エレメントを重量比 1% の重亜硫酸ナトリウム溶液中に保管します P.5 Form No

6 洗浄における ph の影響 正しい洗浄方法 洗浄順序 ( 最初にアルカリ洗浄を実施 ) を適用することは重要です さらに 正しい ph を選択することは 汚れ物質を適切に除去するための最重要事項となります 汚れ物質が十分に除去されない場合 膜表面に汚れ物質が容易に再堆積するため 膜システムの性能はより早く低下することとなります また 洗浄間隔が短くなるため 膜寿命が短くなり 維持管理費の増大を招きます 効果的な洗浄を実施することで 洗浄までのシステム運転時間を長くでき 低い運転コストが達成できます 図 1 2 に効果的な洗浄結果を得るために正しい ph を選択することの重要性を示します 透過水量比 ( 洗浄後 / 洗浄前 ) 洗浄条件 効果低い 効果高い 図 1. 炭酸カルシウムスケール除去に対する ph の影響 炭酸カルシウムスケールは ph 1-2 の塩酸で最も効果的に洗浄することができました 透過水量比 ( 洗浄後 / 洗浄前 ) 効果低い 効果高い 図 2. バイオファウリング除去に対する ph の影響 バイオファウリングは ph12 の洗浄で最も効果的に除去されました P.6 Form No

7 洗浄剤 表 3 は 汚染物質ごとに適した洗浄剤の一覧です 酸性洗浄剤とアルカリ性洗浄剤が一般的です 酸性洗浄剤は 鉄などの無機沈殿物の除去に使用し アルカリ性洗浄剤は 微生物汚染などの有機的な汚れの除去に使用します 硫酸は 硫酸カルシウムを沈殿させる可能性があるため 洗浄には使用しないでください 洗浄液の調整には RO 透過水または脱イオン水を使用します 表 3. FT30 の洗浄液洗浄剤 汚染物質 無機塩 炭酸スケール (CaCO 3 など ) 0.1%(W)NaOH または 1.0%(W) Na 4 EDTA 0.1%(W)NaOH または 0.025%(W) Na-DSS 0.2%(W) HCL (ph 1~2 1.0%(W) Na 2 S 2 O 4 (ph 5 0.5%(W) H 3 PO 4 (ph 1~2 使用可使用可 1.0%(W) NH 2 SO 3 H (ph 3~4 硫酸塩スケール (CaSO 4 BaSO 4 ) 使用可 金属酸化物 ( 鉄など ) 使用可使用可 無機コロイド ( シルト ) シリカ使用可 微生物 ( バイオフィルム ) 使用可 有機物 使用可 ( ステップ 1) ( ステップ 1) ( ステップ 2) 表 3 に記載のある ph と温度範囲は 次の膜エレメントに対して適用されます BW30 BW30LE LE XLE TW30 TW30HP SW30HR SW30HR LE SW30XLE, SW30, NF90 許容 ph と温度の詳細については表 2 を参照願います 注 : 1. (W) は有効成分の重量パーセントです 2. 汚染物質の化学記号 ( 使用順 ):CaCO 3 は炭酸カルシウム CaSO 4 は硫酸カルシウム BaSO 4 は硫酸バリウム 3. 洗浄剤の化学記号 ( 使用順 ):NaOH は水酸化ナトリウム Na 4 EDTA はエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムで VERSENE* という商標で Dow Chemical から入手できます Na-DSS はドデシル硫酸ナトリウム ( ラウリル硫酸ナトリウム ) HCl は塩酸 Na 2 S 2 O 4 はヒドロ亜硫酸ナトリウム H 3 PO 4 はリン酸 NH 2 SO 3 H はスルファミン酸 4. 硫酸塩スケールを効果的に洗浄するには 早めに検出して処理する必要があります 硫酸塩の溶解度はイオン強度に応じて高くなるため NaOH と Na 4 EDTA の洗浄液に NaCl を加えると効果的です 硫酸塩スケールは付着して 1 週間経つと きれいに洗浄することが難しくなります 5. 無機塩 ( 金属酸化物や炭酸カルシウム ) に対する洗浄剤としては クエン酸を使用することもできます ただし 有効性が低く 洗浄後のフラッシングが不十分であると微生物ファウリングを助長する恐れがあります FILMTEC Membranes FILMTEC 膜の詳細については お近くの Dow Separations オフィスまでお問い合わせください 北米 中南米... (+55) ヨーロッパ... (+32) パシフィック 日本... (+81) 中国 注意 : 本ドキュメントは 売主などの所有する特許の開放を意味するものではありません 使用条件や準拠法は使用する場所によって異なり 随時変更されることがあるため 製品や本ドキュメントの記載内容がお客様の用途に適しているかどうかの判断 また準拠法に準じた作業場の選択および処分は お客様の責任で行ってください 売主は 本ドキュメントの記載内容に関して何ら義務や責任を負うものではありません 市場性や特定目的への適合性について黙示の保証をするものではありません P.7 Form No