業界がどのように水処理を効率的、効果的、持続可能なものにしているのかを明らかにしましょう
ここ数年、水処理業界では、人と環境の両方への害が少ない材料を利用する方向にシフトしています。これは、主に新しい規制、技術、持続可能なイノベーションに起因する可能性があります。
以下を読んで、業界が水をより効率的、効果的、持続的に処理している4つの方法を明らかにしてください。
水処理における逆浸透
逆浸透とは、圧力をかけてろ過されていない水を半透膜に押し込むプロセスです。これにより、汚染物質を除去し、最終的にきれいな水を作ります。すべての水処理ろ過手法、精密ろ過、限外ろ過、ナノろ過の中で、逆浸透が最も効果的で、一価イオン、多価鉄、ウイルス、バクテリア、浮遊土壌など、99.9％の物質をブロックします。
このアプローチは、次の3つの理由で環境に優しいです。
- 化学薬品に頼って水をきれいにするよりも、逆浸透は高圧水を使用し、処理には電気を使う。
- 逆浸透装置にも化学薬品は使われているが、その量は少なく、製品もそうではない危険。
- 洗剤と分散剤を使用してセルフクリーニングを行い、最終的には耐用年数を延ばすため、メンテナンスはほとんど必要ありません。
- メンブレンの寿命は平均して約3〜5年ですが、これは正しい使用方法に大きく依存します。
ただし、この方法には課題があります。
- 汚れやスケーリングは逆浸透の効率を低下させる可能性があり、頻繁に膜を交換する必要があるため、水質の綿密な監視とフィルターメディアの使用が必要です。
- 逆浸透は浸透圧を使用します膜に水を押し込むのはエネルギーを大量に消費するプロセスであり、環境への影響と運用コストが高くなる可能性があります。
- このプロセスでは、廃棄が困難な封じ込め物と高濃縮塩の濃縮塩が生成され、廃棄が困難です。
- 膜自体も廃棄する必要があり、最終的には廃棄物が発生します。
逆浸透では、初期のインフラ投資が必要ですが、その後は膜のみです。購入する必要があります。また、メンブレンのコストは下がり続け、選択肢も増えていますが、特に冷却塔や閉回路などの用途では、化学処理を使用するよりもコストがかかることがよくあります。
水処理におけるイオン交換樹脂
イオン交換は、不要なイオンを別のイオン物質と交換することにより、水から不要なイオンを柔らかくして除去するプロセスです。このプロセスは、他の方法よりも少ない化学物質で水を浄化することを目的としており、継続的に実行できるため、効果的かつ効率的な水処理アプローチになります。
このアプローチには、次のような明らかな利点があります。
- イオン交換樹脂は、化学的性質に基づいて水から特定のイオンを選択的に除去するように設計されているため、特定の汚染物質を対象とすることができます。
- 前処理としても、次のようになります。
- 現在の水処理プロセスと前処理の両方として組み込むことができます。水質を高めるための研磨工程。
- その可能性はある樹脂を再生することで、樹脂の能力を回復して今後の使用に備え、運用コストと発生する廃棄物を削減できます。
- 正しい使用方法によっては、寿命が5年、場合によっては7〜8年に達することがあります。
これらとは別に、このアプローチには次のようないくつかの課題があります。
- イオン交換システムの設計には、樹脂床の深さ、流量の分析が必要です。接触時間と再生サイクル、そしてこれをスケールアップするには新しい分析が必要になります。
- pH、温度、または存在の変動さまざまな汚染物質が樹脂の性能に影響を与え、水質に影響を与える可能性があります。
- 樹脂は継続的に監視する必要があり、水処理の専門家は樹脂を損なわないように迅速に是正措置を講じる必要があります。
- 膜と同様に、樹脂も塩素によって損傷を受けます。塩素も膜と同様に、最も広く使用されている工業用殺生物剤の1つです。
逆浸透と同様に、イオン交換プロセスには初期のインフラ投資が必要で、それ以降は樹脂のみを購入する必要があります。全体として、イオン交換の価格は下がり、市場に出回っている選択肢はますます増えています。
2つの組み合わせ
逆浸透とイオン交換はどちらも単独では強力なアプローチですが、組み合わせると水処理に非常に効果的です。
イオン交換を始めるとき、イオン交換樹脂は浸透保護の役割を果たし、汚れたりスケーリングしたりする可能性のある汚染物質を除去します。逆浸透膜と前処理水を逆浸透プロセスにより適したものにする。
その後水が処理されたら、イオン交換樹脂を残った逆浸透濃縮液に流し込み、金属やその他の残留汚染物質などの特定のイオンを除去してから、さらに処理または廃棄することができます。樹脂は研磨工程としても使用でき、逆浸透では捕捉されなかった溶存イオンや有機化合物を除去できます。
場合によっては、浸透を拒否して特殊な樹脂を再生できるため、化学製品の節約につながります。また、化学薬品による処理が困難で費用がかかる流入時のシリカの還元にも使用できます。その結果、浸透液の回収率が最大 50% 向上し、不良品の生成率も同様になり、シリカのファウリングも少なくなります。また、コロイドや有機物による膜の汚れを大幅に減らし、化学薬品の使用コストを削減し、より高い流量で運転することで、処理水の生産量を増やすこともできます。
最後に、逆浸透はアルカリ性ミネラルの除去によりpHを下げることが多いため、イオン交換樹脂を添加してpHのバランスを取り、処理水の望ましい範囲を維持できます。
ご覧のとおり、イオン樹脂交換と逆浸透を組み合わせて使用すると、前に概説した課題の多くが克服されます。これらを組み合わせると、運用コストとエネルギー消費を最小限に抑えながら、汚染物質を最大限に除去できます。
水の前処理
前処理は、最初から水を洗浄して水の特性を改善するプロセスです。これにより、プロセス全体での化学物質への依存度が減り、使用後の廃水をより適切に再利用または廃棄できるようになります。
逆浸透やイオン交換などのさまざまな技術を前処理に個別に、または組み合わせて使用することで、効率を高めることができます。この方法は現在、製品の製造工程で使用されるプロセス水や、高品質の水を使用することが不可欠であるボイラーの水質改善に使用されています。このアプローチは広く知られていますが、水の再利用と消費量の削減が世界中の持続可能性アジェンダのトップに急上昇するにつれて、ますます重要性が高まるでしょう。
今日お話しした4つの方法は水処理の未来と見なされていますが、これが日常の基準に完全に組み込まれるまでには、業界にはまだ道のりがあります。さらに、水処理における化学物質の使用は消滅にはほど遠いことに注意することが重要です。むしろ、業界はより生分解性で持続可能なソリューションを使用する方向に向かっていると私たちは考えています。
著者について
エンリケ・ラミレスは、IMCDメキシコのインダストリアルソリューション事業部門のセールスマネージャーで、水処理事業を中心としたインダストリアルソリューション事業部門のセールスマネージャーです。水処理業界で11年以上働いてきたエンリケは、この分野で幅広い技術的および商業的経験を積み、それぞれの顧客関係に役立てています。