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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
過去 10 年間、高品質の再生水に対する需要が高まる中、逆浸透 (RO) は都市の廃水再生の重要なオプションとして広く適用されてきました。 RO は、半透膜を使用して給水からイオンと溶存有機微量汚染物質を除去する浄水技術です。逆浸透では、加えられた圧力を使用して、浸透圧、溶媒の化学ポテンシャル差、熱力学的パラメーターによって駆動される集合特性を克服します。自動操作、小さなフットプリント、および一貫した高い透過品質は、RO プロセスの利点であり、広く認知されています。 ROシステムによって生成された再生水は、ボイラー補充水、工業生産用水などとして使用できます。
都市排水は、海水や産業排水に比べて特徴があります。海水中の総溶解固形分 (TDS) 濃度は、主に 30,000 ～ 45,000 mg/l [1]の範囲ですが、都市下水の二次排水中の TDS 濃度は、100 ～ 3,000 mg/l [2]の範囲です。したがって、都市廃水のROシステムは、海水の場合と比較して、はるかに低い操作圧力でより高い回収効率を達成できます。ただし、二次排水中の溶存有機物 (DOM) 濃度は、溶存有機炭素 (DOC) として 5 ～ 20 mg/l の範囲で[2] 、海水中の濃度 (<2 mg/l) よりもはるかに高くなっています。 [1] .さらに、二次排水中の DOM の成分は、海水中のものよりもはるかに複雑です。都市廃水再利用のための RO システムの長期運用は、重大な有機的および生物学的汚損につながる可能性があります。したがって、安定した運転を提供するためには、RO ユニットおよび前処理ユニットの設計において、都市排水の特性を考慮する必要があります。他の水源 (例えば、海水や産業廃水) 用の RO システムの設計経験は、都市廃水に直接適用することはできませんでした。
このドキュメントは、都市部での水再利用アプリケーションのための RO 処理システムの計画と設計に関するガイドラインを提供します。この文書は、安全で信頼性が高く、持続可能な方法で水の再利用に関する原則と決定を実施しようとする実務家と規制当局に適用されます。
このドキュメントは、RO 処理システム全体 (再生水源、前処理プロセス、RO 処理プロセス、後処理プロセス、RO システムの性能、操作と保守と監視、再生水の使用など) を扱います。
Introduction
Over the past decade, with an increasing demand of high-quality reclaimed water, reverse osmosis (RO) has been widely applied as an important option for municipal wastewater reclamation. RO is a water purification technology that uses a semipermeable membrane to remove ions and dissolved organic micropollutants from feed water. In reverse osmosis, an applied pressure is used to overcome osmotic pressure, a colligative property that is driven by chemical potential differences of the solvent, a thermodynamic parameter. The automatic operation, small footprint and consistent high permeate quality are the advantages of an RO process, which make it widely recognized. The reclaimed water produced by an RO system could be used as boiler replenishing water, water for industrial production and so on.
Compared with seawater and industrial wastewater, municipal wastewater has its distinctive features. The total dissolved solid (TDS) concentration in seawater is mainly in the range of 30,000 to 45,000 mg/l[1], while the TDS concentration in secondary effluent of municipal wastewater ranges from 100 to 3,000 mg/l[2]. Thus, the RO system of municipal wastewater could achieve higher recovery efficiency with much lower operational pressure compared with that of seawater. However, the dissolved organic matter (DOM) concentration in secondary effluent is in the range of 5 to 20 mg/l as dissolve organic carbon (DOC)[2], which is much higher than that in seawater (<2 mg/l)[1]. Furthermore, the components of the DOM in secondary effluent are much more complicated than those in seawater. Long-term operation of the RO system for municipal wastewater reclamation could lead to serious organic and biological fouling. Therefore, in order to provide the stable operation, the distinctive features of municipal wastewater should be taken into consideration in the design of the RO unit as well as the pre-treatment unit. The design experience of the RO system for other water sources (e.g., seawater and industrial wastewater) could not be applied directly to municipal wastewater.
This document provides guidelines for the planning and design of an RO treatment system for water reuse applications in urban areas. This document is applicable to practitioners and regulatory authorities who intend to implement principles and decisions on water reuse in a safe, reliable and sustainable manner.
This document addresses an RO treatment system in its entirety (e.g. reclaimed water sources, pre-treatment process, RO treatment process, post treatment process, performance of RO system, operation and maintenance and monitoring, usage of reclaimed water).