1.RO膜分離技術

RO膜分離技術は膜両側の静圧差を推進力とし，水分子を代表とする小分子溶媒が浸透圧を克服してRO膜を通過し不純物と分離する膜プロセスである。動作圧力は一般的に1.5~ 10.5 MPaであり、1~ 10 Aの小分子不純物を保持することができます。ROは水処理において重要な装置であり、水中の溶存無機物97%以上、相対分子量300以上の有機物99%、細菌を含む各種微粒子99%以上、Si O2 95%を除去することができます。

しかし、実用化では高い運転コストがRO膜分離技術の普及を妨げています。一方で、ROシステムの運転圧力が高く、エネルギー消費が大きいため、さらに重要なことに、運転プロセス全体に伴う膜汚染は、運転圧力のさらなる増加、淡水化率の低下、さらには高価なRO膜コンポーネントの頻繁な交換を引き起こすだけでなく、より重要です。ROシステムが高圧下で動作すると、水中の懸濁物（SS）はRO膜表面に堆積しやすく、溶存有機物は膜表面に吸着してゲル層を形成することができ、微生物または他のコロイド物質は膜表面に付着し、水分子が透過し続けるため、濃縮水中の無機イオン濃度が高すぎると膜表面に沈殿し、有機汚染、微生物汚染および無機汚染のシリーズを生成します。50% 〜 75%の水回収率を例にとると、RO濃縮水の塩イオン含有量は流入水の約2 〜 4倍であり、膜表面に生成されるゲル層やケーキ層もCa2+、Mg2+などの難溶性無機イオンの溶解度を大幅に低減します。下水の深処理のために、ROシステムは様々な汚染相互作用に直面し、運転と管理がさらに困難になることがわかります。

ROが原水中の一価塩イオンや小分子有機物の大部分を脱出できるという技術的優位性を十分に発揮するためには、流入水を厳格な前処理が必要です。工程では、一般的にRO流入水の濁度<1NTU、汚泥汚染指数（SDI）<5を制御する。SDIは、水のコロイド、シルト、フェロマンガン酸化物、腐植物質の含有量を測定するために使用される。SDI<3は非常に微量、SDI>5は中程度と考えられている。また、運転中には、入口pHの調整やスケール阻害剤の投与により、膜表面のスケール汚染を防止する必要があります。

下水処理におけるRO膜分離技術の応用

2.1高鉱化度廃水処理における応用

1.1鉱山水の処理

鉱山水に代表される高鉱化廃水は、その特徴は、高い鉱化度、特に地下水、1000mg/L以上の平均鉱化度、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、HCO 3-プラズマを多く含み、SS中の有機成分が少なく、CODは1.5 mg/L未満です。水資源が深刻に不足している鉱山では、RO技術の深い処理が生産用水や家庭用水として広く推進されています。

Chen Weiらは、前処理として鉱水に薬物凝集、沈殿、急速ろ過を添加することにより、水中のSSの大部分を除去し、ROの流入濁度<1NTUを確保しました。さらにRO処理、水の濁度除去率は100%に近く、淡水化率は96%に達し、飲料水の水質基準、約5.17元/m3の処理コストに達した。

高鉱化度鉱山水中の鉄、マンガン含有量が高く、高濃度のCa2+、SO 42-イオンがRO膜表面に除去しにくいCaSO4スケール汚染を形成する可能性があることを考慮して、王旭輝らは曝気によって水中のFe2+をFe3+に酸化し、曝気池に石灰乳を添加することによって水のpHを調整し、Ca2+とFe3+を生成させ、Ca2+とFe3+を沈殿させ、PAC凝集剤とPAC凝集剤を使用してCaCO 3とFe（OH）3を大きなフロックを形成させ、清澄池で除去する;さらに，マンガン砂濾過器により，出水中のMn2+を0.04mg/Lに低減した。超ろ過（UF）は、高分子有機物、病原体、懸濁物を強力に捕捉し、通常、排水のSSを処理します。

崔玉川らは、RO技術処理を通じて高鉱化度鉱床の流入水を処理し、生活飲料水のプロジェクト事例を整理した：原水のSS<50 mg/Lの場合、ROの前処理としてマイクロ凝集を使用することができます。SS>50mg/Lの場合、ROの前処理として凝集、沈殿、ろ過を使用します。Fe> 0.3 mg/Lの場合、マンガン砂フィルターを使用して除鉄、ろ過を検討する必要があります。有機物の含有量が高い場合、塩素酸化、凝集、沈殿、ろ過、活性炭吸着技術を使用して前処理する必要があります。炭酸塩硬度が高い場合、RO膜表面のCaCO3沈殿汚染を防止するためには、前処理プロセスでイオン交換と脱CO2技術を増やす必要があります。その他の難溶性塩については、RO入口前にスケール阻害剤を添加することができます。ケイ酸塩含有量が高い場合は、凝集段階で石灰乳またはMgOを添加することができます。

2.1.2冶金産業排水処理

鉄鋼産業は、水と汚染の高い資源ベースの産業であり、その水消費量は全国の工業水消費量の14%を占めており、生産と生活のために深く処理し、鉄鋼のトンを削減するために新しい水消費量を削減することは、冶金産業で積極的に推進されています。鉄鋼業界の廃水の水質組成は複雑であり、指標の変動が大きく、特にCa2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO 42-、F-およびSi O2含有量が高く、高価な金属イオンが事前に脱出しない場合、RO膜は深刻な無機汚染に直面します。

方忠海は二級生化学処理後の太鋼廃水に対して、まず曝気タンクを利用して曝気酸化し、Fe2+をFe3+に酸化させ、同時にNaClOを添加して水体中のFe2+の酸化能力と殺菌効果を向上させた;水と石灰乳を添加してpHを調節し、PAMとPACを添加して凝集し、沈殿、急速ろ過と活性炭吸着を経て、さらに水中の有機物、残留塩素、重金属イオンなどを除去した。排水はUF処理後、還元剤、スケール阻害剤、酸を添加してROシステムに入ります。このうち、NaSO3還元剤を添加する目的は、水中の残留塩素による芳香族ポリアミド材質のRO膜の酸化を防止することである。最終的に、1級ROは主に水中の溶存塩、コロイド、有機物などのほとんどを除去し、生産水の一部は製鉄所プロセス水として使用され、他の部分はアルカリを添加した後、高圧ボイラーの補給水のための二次逆浸透およびイオン交換システムによって処理されます。

Chen Xiaoqingらは、前処理浄化池に粉末活性炭と石灰乳を共同で添加し、冶金工業排水中の有機物と油、Ca2+、Ba2+などの高価なイオンの60 ~ 70%を削減し、水中のSSとコロイド物質を90%近く除去した。水中のSO 42-、Fの高濃度（最大含有量はそれぞれ-402 mg/Lと3.96 mg/L）によるRO膜表面のCaSO4、BaSO4、CaF2沈殿汚染を効果的に防止することができます。活性炭は有機物やSSの吸着には優れていますが、非選択的吸着であり、SSに富む排水の前処理に使用されるため、その大量使用と高価格は水処理コストを増加させることになります。通常は緊急時にのみ使用される。

2.2難分解性有機汚染廃水処理への応用

2.2.1染色排水及び石油化学排水の処理

染色廃水には、染料、ペースト、無機塩、酸アルカリなどが含まれています。その色度は4000倍に達し、水量が多く、有機汚染物質が多く、水質が大きく変化し、生化学性が低いなどの特徴があります。

Qilu Qingなどは、O 3生物曝気フィルターを使用して前処理を行い、UF+ROダブル膜システムと組み合わせて染色·染色繊維廃水を深く処理します。処理プロセスでは、最初にO 3を使用して排水中の難分解性有機物を分解し、生物分解とろ過のための生物フィルターを使用して、水中のCODを27.4 mg/L、SS 5mg/Lに低減します。水は、石英砂とマンガン砂の組み合わせフィルターフィルターフィルターを介して濾過され、さらに水中のSS、コロイド細菌、ウイルスおよびその他の不純物を吸着し、濾過することができます。UF処理後、RO水は濁度<0.4 NTU、SDI 0.4 〜 1.5の間で安定します。膜表面の微生物汚染を回避するために、システムはUF水の前にNaClO消毒剤を添加した。UF水はセキュリティフィルターに高圧ポンプで送られ、ROにスケール阻害剤とNaSO3還元剤を添加します。このプロセスの後、最終的な水のpHは7.4 〜 7.9、導電率は50 〜 200 S/cm、総硬度は2 〜 10mg/L、総アルカリ度は25 〜 60mg/Lであり、水の水質基準を満たしています。

石油化学排水は、水の量と水質変動、複雑な汚染物質組成の特性を有し、その中で最大30g/L、硫化物50mg/L、COD約1 g/L、塩の様々な質量濃度は12g/Lに近いだけでなく、揮発性フェノールやその他の有毒有害物質を含む。

排水中の各種油は、一般的に重力オイルタンク回収と浮遊排出処理によって回収され、水中の油の質量濃度を30mg/L以下に低減することができます。王暁陽はまず油分池を利用して石油化汚水中の大部分の可油油を除去する;さらに汚水pH8~8.5を調節し、触媒を投入し、曝気して水中硫化物を酸化し、排出水中硫化物濃度を5mg/L以下に制御する;空気を浮遊して汚水中の懸濁物と乳化態油を除去する;その後、まず酸素不足後の好気性環境下で、微生物を利用して水中の有機物と窒素をCO2、水とNアンモニアに分解する。（すなわち、2 A/O 2段階の生物処理プロセス）;急速ろ過、UFおよび活性炭吸着を経て、さらに水中のSSおよび有機物を除去した後、ROシステムに入ります。最終処理産水中の塩濃度を500mg/Lまで下げ，生産補充水として利用した。

膜バイオリアクター（MBR）プロセスは膜ろ過プロセスと従来の活性汚泥法を有機結合し、活性汚泥池に直接にカーテン式マイクロろ過（MF）或いはUF膜ユニットを加え、二沈殿池の代わりにスラリ分離を行い、廃水中SSを有効に抑制すると同時に、有機物を効率的に分解し、安定した水の水質を得ることができる。汚泥年齢、汚泥濃度などの技術条件の制御スペースが大きく、出水水質基準が高く、設備面積が小さく、集積化が容易などの利点がある。ROの前処理として、生化学処理、多媒体ろ過、UFの代わりにMBRを使用することで、RO水処理プロセスを大幅に短縮できます。

山東省の大規模な繊維染色·染色企業は、まず、加水分解酸性化プールを使用して、高分子有機物の高生化学性低分子有機物に分解し、重力自流に依存して、完全な吸着、酸化、分解、濾過効果、排水CODは110mg/L以内に低減され、SSはほとんど効果的に検出することができず、ROの水質要件を満たしています。プロジェクト設計処理規模は10000m3/日であり、再利用水の処理コストは3.92元/m3と見積もられている。

UF+ROデュアルメンブレン法と比較して、MBR+ROデュアルメンブレン法はプロセスフローが短縮され、生産管理が簡素化されるだけでなく、水処理コストが比較的低く、難分解性有機汚水の深処理に適していることがわかります。

2.2.2埋立液の深さ処理

埋立地の降水からの埋立地浸出水、汚染物質は主に微生物によるごみ分解と降水浸出、水質は非常に複雑で変動し、CODは都市下水よりもはるかに高く、30，000 mg/Lまで、生化学性が悪い。また、浸出液にはFe2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+などの金属イオンが含まれている可能性がある。発酵段階では、Fe2+濃度は2000mg/L、Ca2+濃度は4000mg/Lである。

A/O二段階生化学処理プロセスは、埋立液中の有機物の分解や窒素除去に広く使用されていますが、排水効果は安定していません。そのため，姜彦超らは機械ろ過に加えてUF膜とA/Oを組み合わせたMBRプロセスを構成し，ごみ浸出液中の有機物の除去率を強化している。排水はUFセメント分離後、ナノろ過（NF）システムに入ります。NFはMBR産水中の分子量200 〜 2000の有機物と一部の高価な金属イオンを効率的に分離できるという特性を利用して、MBR+NF+RO三膜複合処理プロセスを構成した。その結果、このプロセスは良好であり、排水水質は埋立地の汚染管理基準を満たしていることが示された。運転では、NF排水が排出要件を満たす場合、生産水を直接排出するか、その後のROシステムで処理を継続することができます。

WANGらは、A/O-MBR+NF+ROプロセスを用いた埋立液処理の研究で、A/O反応器に活性炭を添加することで、システムの有機物や重金属の除去効果が向上するだけでなく、膜汚染も軽減できることを発見した。

高汚染、難分解性の埋立液については、生化学処理とMBR分解とろ過の後、水中にはまだ遊離小分子有機物と汚染微生物代謝物の一定量が残っており、NFの導入前にRO膜表面の高濃度金属イオンが複雑な無機有機化合物汚染を形成する可能性があることは間違いなくROシステムの安定した動作を確保するために、RO膜表面に高濃度の有機物を軽減することができます。

2.3都市下水の高品質再利用処理への応用

都市排水の二次生化学処理後、排水中の有機物含有量は比較的低く、通常BOD5 30mg/L、SS 30mg/Lであるが、残留有機物の生化学性は低く、TDSは約300 0 mg/Lである。近年、水不足による圧力を緩和するために、二次生化学処理を施した都市排水をRO処理システムの原水として利用し、高品質な再生水を製造することが国内外で進められています。米国バージニア州のUOSA下水処理場は、UF+RO+ UV消毒プロセスを組み合わせて、地下水を補充するために再生水を生成しています。シンガポールはMF+RO+紫外線消毒プロセスを使用して飲料水源水を補充します。現在、世界最大の再生プラントであるクウェートのスライビヤ水道プラントは、都市下水処理場の二次処理水から供給され、UF+ROダブル膜プロセスを使用して工業用再利用と農地灌漑の基準を満たしています。

中国では北京、天津、河北、山東などでも大規模な再生水工場が相次いで建設されている。

天津市浜海新区の幾つかの再生水工場はいずれもUF（MF）+RO二重膜法プロセスを採用し、二級生物化学処理後の市政廃水を原水として高品質再生水を生産し、一部は火力発電所ボイラー用水として、他の一部は景観河道及び生活雑用水などとして使用した。北京小清河下水工場でMBR+ROシステムを利用して再利用された都市汚水を処理し、処理後の水中のTOC<1.3mg/L、NH3 − N<0.03mg/L、TN<0.1mg/L、TPは検出されず、導電率と濁度はそれぞれ30S/cmと0.12NTUより小さく、出水水質は飲用水の水質基準に達した。

要するに、ROはコア技術として、様々な下水の深処理や高品質な再水処理に広く使用されています。ROの技術的優位性を最大限に発揮し、膜汚染を最小限に抑え、水処理コストを削減するために、特定の水質に合わせた一連の組み合わせプロセスが開発されています。通常、水の中の高濃度SSは、薬物添加凝固、沈殿と高効率ろ過などの従来の水処理方法で除去できる; NaClO、曝気酸化と石灰乳とマンガン砂フィルターを併用してRO水中の鉄塩、マンガン塩、カルシウム塩とケイ素塩を低減する; O3酸化、A/O生化学処理によって水中の難分解有機物を分解する; MBR，UF及びNFによる微細SS，小分子有機物及び高価イオンの封じ込めを強化し，UF+RO あるいはMBR+RO二重膜法，さらにはMBR+NF+RO三膜法を構成し，難分解性有機汚水を処理するROシステムの安定運転を確保した。

3.汚水処理におけるRO膜分離技術の研究状況

3.1膜汚染形成機構の解明

膜汚染の効果的な制御は、RO膜の寿命と処理プロセスの安定性に直接関係し、有機汚染物質の分析と生成プロセスの解明を含む汚染メカニズムの研究を行っています。

3.1.1 RO水の有機汚染成分の分析

汚染廃水は生化学処理とMF あるいはUF膜の遮断後、生産水中にまだ一定量の溶解性の小分子有機物が残っており、その中に微生物代謝産物と二次代謝産物（SMP）は約排水TOCの83%を占め、主に多糖類物質、蛋白質、油脂、核酸、フミン酸、抗生物質、細胞物質などを含む。現在、SMP汚染RO膜に関する研究は比較的活発であり、主にSMP濃度、分子量、親疎水性、荷電性及びRO膜汚染過程のシミュレーションについて展開している。

周岳渓らは、生化学処理後の有機廃水中のSMPを樹脂を用いて親水性、疎水性酸性、疎水性中性、疎水性アルカリ性の4種類に分類し、ゲルクロマトグラフィー、赤外スペクトル、三次元蛍光スペクトル、紫外スペクトルなどの機器を用いて分析し、親水性多糖類、芳香族基に富む疎水性有機物及び親水性が弱いフミン酸とフルボ酸の分子量分布を研究した。MOSHEは、80% SMP分子量が1k未満であることを発見した。ZHAOは実験により、SMPの親水性成分が62.9%~ 69.9%を占め、中性親水性有機物は多糖が中心で芳香族基含有量が低く、荷電性親水性有機物はタンパク質含有量が高いことを確認した。

3.1.2 RO膜の形成

下水処理プロセスにおけるROシステムでは、SMP、残留微生物、難分解性フェノール、ケトン、アルデヒド、多環芳香族炭化水素などの低分子有機物、塩素置換炭化水素などの消毒副産物だけでなく、下水自体が運ぶ重金属イオンや凝集剤によって運ばれるFe3+、Al3+などの高価な金属イオンも含まれており、RO膜汚染の複雑さをさらに高めます。

SERGEYらは親水性有機物の代わりにアルギン酸塩を用いた汚染性研究を行った結果，Ca2+はアルギン酸塩のRO膜汚染性を悪化させるが，Mg2+の影響は無視できることを見出した。SANYOUPらは、アルギン酸のグロロン酸（Gセグメント）がCa2+とエッグボックス構造を形成し、密集して緻密なゲル結合ネットワーク構造を形成する可能性を示唆している。MOらはウシ血清蛋白（BAS）を用いて汚水中の蛋白質を模擬し、各種pH条件下、異なるイオン含有量がその汚染性に与える影響を考察した。BAS等電点条件下では、Ca2+はRO表面のBAS汚染層を高密度化させることがわかり、Ca2+はアミノ酸のカルボキシル基とブリッジ結合を形成することができます。ANGらは，Ca2+の存在下で形成されたアルギン酸カルシウムがBASと結合し，RO膜表面に緻密なゲル層が生じることを確認した。これらの研究は、RO膜汚染の形成過程において高価な塩イオンと各種有機小分子の複雑な相乗作用があることを確認し、HANが提唱した膜表面微生物汚染過程の5段階理論によれば、無機物によるRO膜表面粗化がRO膜微生物汚染の発生の基礎である。

下水の深処理のために、RO膜の有機汚染、無機汚染、微生物汚染を分離して研究することは困難であることがわかります。これらの相乗効果が始まると、RO膜汚染の急速な増加に寄与します。初期膜汚染の形成を遅らせ、膜汚染が悪化する根本原因を理解することによってのみ、設計と運転管理において効果的な緩和と制御方法を確立することができます。

3.2 ROシステムにおける流入水汚染予測手法の研究

RO流入水の潜在的汚染を効果的に予測することは、RO排水深層処理システムの安定運転の技術的保証です。

2.1 SDIの値

SDI値の測定方法は、被検水サンプルをデッドエンド濾過モードで、圧力207kPaで直径47mm、孔径0.45mの微孔濾過膜に通し、500mLサンプルを初期濾過するのに要する時間T1を記録し、時間間隔T（通常15min）経過後、500mLサンプルを再度濾過するのに要する時間T2を記録し、SDI= 100 1 ≦ T1/T2/Tである。SDI値は、測定方法が簡単で再現性が高いため、長年にわたりROシステムの設計·運用管理において重要な基準となっています。通常、ROシステムの入水はSDI − 3を必要とする（一部のRO膜はSDI − 5に緩和される）。

しかし、下水処理プロジェクトの運転では、ROの水質が現在の水質要件を満たしていても、ROシステムには深刻な膜汚染が存在することがよくあります。

既存の分析によると、SDI値は孔閉塞メカニズムに基づいて0.45 mマイクロフィルター孔に対する流入水の閉塞度を測定しており、閉塞を主としない微細なコロイドや小分子有機物を測定する場合、値のばらつきが大きいと考えられています。したがって、単一のSDI値では、生化学処理後の難分解性有機汚水の潜在的な汚染特性を十分に反映することはできない。また、SDI値は水のpHや有機物の種類にも関係している。Zhang Weiらは、天然のフミン酸有機物が高pHで低塩分濃度の条件下で高いSDI値を示すことを発見した。鉄コロイドや有機物高分子を含む水では、pHが上昇するとSDI値が急激に上昇する。研究では、MBR前処理された電子廃水は、pHが4未満の場合、SDI値は完全にROの水質要件を満たしていますが、その後のROシステムは依然として深刻な汚染現象を引き起こしています。

3.2.2 SDI代替パラメータの検討

SDI試験方法の欠陥に対して、SCHIPPERSなどは一種の修正汚染指数（MFI）を提案した。MFIの試験方法はSDI値と同じであるが，ろ過水体積Vに要する時間tに応じたt/VとVの関係曲線を作成し，この曲線の傾きをMFI値とする。MFI値は粒子状汚染物質によるRO膜の汚染と良好な線形関係を示し、ケーキ層ろ過メカニズムをよく反応させることができますが、SDI値と同様に、0.45 m微孔質ろ過によって閉じ込められた物質の汚染を特徴付けることができます。そこでBOERLAGEらは0.45 mマイクロフィルターの代わりに分子量13kカットオフのUF膜を用いてMIF − UF指標を提案した。KHIRANIらは，細孔径をRO膜に近づけ，小分子量有機物の吸着による膜汚染を反応させるためにMIF − NF指標を提案した。KEEWOONGは、MIF-MF、MIF-UF、MIF-NFの3つの値を同時に測定して総合的に評価することで、粒子状物質、マイクロコロイド、有機物のRO膜汚染の可能性をより包括的に反映できると考えており、ALHADIDIは、異なる種類の汚染物質間の干渉を避けるために、3つの膜を直列に測定するように改良しました。

要するに、継続的な努力により、ROの水質汚染の可能性を監視する技術は、膜汚染メカニズムから汚染物質の監視範囲まで大きな進歩を遂げました。しかし、これらの指標は、実際の生産を導くためにまだいくつかのバイアスがある。インターネット技術、ビッグデータ、クラウドプラットフォーム技術の継続的な成熟に伴い、これらの技術は、ROの水質汚染予測と各処理ユニットの連携において大きな利点を持つでしょう。

3.3 RO濃縮水処理

RO処理プロセスでは，良質な再生水の約70%を得るとともに，流入水の汚染物質を3倍近く濃縮し，RO濃水の約1/3を生成する。水の量が多く、鉱化度が高く、生化学性が低く、環境の潜在的な危険性が高い。RO濃縮水の処理と処分は十分に注目されておらず、一部の地域ではRO技術の大規模な適用を妨げる障害の一つとなっています。

RO濃縮水中のSS含有量が低く，スケール阻害剤を含み，残圧が大きいことを考慮して，工程ではRO流入水と一部混合して水回収率を向上させる以外に，急速ろ過装置やUFの逆洗水として用いたり，簡単な処理を経て原水と混合して再び処理系に入ることが多い。これにより、排水処理の規模と難易度が増加します。RO濃水処理の研究は，有機物除去のための高度酸化や資源回収のための蒸留濃縮，正浸透および電解法などに集中している。

その中で、膜蒸留（MD）技術は、膜技術と蒸留プロセスを組み合わせ、疎水性微孔膜を媒体として使用し、膜の両側の蒸気圧差の作用を利用して、材料中の揮発性成分を蒸気の形で膜孔を通過させ、分離を達成することです。他の分離プロセスと比較して、膜蒸留は、高い分離効率、穏やかな運転条件、膜と原料液の相互作用および膜の機械的特性に対する要求が高くないという利点があります。しかし、高品質の疎水膜はまだ開発中です。

RO濃縮水を処理する電解法の技術的利点は、1）高い鉱化度は、水の良好な導電率を保証し、電気消費を低減することができます。2）水中の高い塩化物含有量は、電解プロセスで次亜塩素酸塩などの強い酸化剤を生成するのに役立ち、有機物の酸化分解を強化することができます。3）水中のアンモニア窒素と分解性有機物を同時に処理することができます。電解法は、RO濃縮水処理のための最も有望な技術の一つと考えられています。また、紫外線照射と電解を組み合わせたり、電解過程に超音波を導入したりする複合電解法も提案されている。

要するに、RO濃縮水の処理においては、有機物を効率的に分解し、処理エネルギー消費を削減することが課題です。

4.結論と見通し

現在、ROは様々な下水深処理や高品質の再水処理に不可欠なコア技術となっており、その技術的優位性を十分に発揮するために、ROシステムの安定運転を確保し、水処理コストを削減することを目的として、原水中のSS、容易にスケール化された無機汚染物質や難分解性有機物の組み合わせ処理プロセスも伝統的なフロック、沈殿、急速ろ過+RO、MBR +ROまたはMBR+RO二重膜法、さらにはUF +NF+RO三膜法に発展しています。

ROシステムの動作は一貫して膜汚染を伴っている。研究手段の分離精製と可視化方面の進歩に伴い、微細構造と汚染形成メカニズム方面から膜汚染の発生根源を検討し、RO膜汚染初期形成と汚染悪化の肝心な要素を理解し、膜汚染を有効に緩和し制御するために理論的基礎を築くことができる。RO流入水の潜在汚染をより科学的に予測する方法を確立することは、RO排水の深処理プロセス設計と運転管理の技術的保証です。SDI値がRO流入水の水質汚染（主に生化学処理排水）を十分に反映できない現状を踏まえ、SDI値の代替としてMIFと異なる孔径膜の組み合わせが広く研究されており、インターネット技術やビッグデータなどの技術の導入が期待されています。また、高鉱化RO濃縮水の有効な処理方法の探索が急務であり、有機物の効率的な分解と低エネルギー処理が課題となっている。（出典：黒龍江省宝清県都市建設管理処、北京連合大学バイオマス廃棄物資源利用北京重点実験室）21世紀の水処理分野における鍵となる手段として、逆浸透（RO）を中心とした膜分離技術は、高効率、面積面積、生産水質の高さ、信頼性の高い運転、自動制御と統合が容易で、高品質の再生水を得るための重要な技術的保証を提供しています。

1.RO膜分離技術

RO膜分離技術は膜両側の静圧差を推進力とし，水分子を代表とする小分子溶媒が浸透圧を克服してRO膜を通過し不純物と分離する膜プロセスである。動作圧力は一般的に1.5~ 10.5 MPaであり、1~ 10 Aの小分子不純物を保持することができます。ROは水処理において重要な装置であり、水中の溶存無機物97%以上、相対分子量300以上の有機物99%、細菌を含む各種微粒子99%以上、Si O2 95%を除去することができます。

しかし、実用化では高い運転コストがRO膜分離技術の普及を妨げています。一方で、ROシステムの運転圧力が高く、エネルギー消費が大きいため、さらに重要なことに、運転プロセス全体に伴う膜汚染は、運転圧力のさらなる増加、淡水化率の低下、さらには高価なRO膜コンポーネントの頻繁な交換を引き起こすだけでなく、より重要です。ROシステムが高圧下で動作すると、水中の懸濁物（SS）はRO膜表面に堆積しやすく、溶存有機物は膜表面に吸着してゲル層を形成することができ、微生物または他のコロイド物質は膜表面に付着し、水分子が透過し続けるため、濃縮水中の無機イオン濃度が高すぎると膜表面に沈殿し、有機汚染、微生物汚染および無機汚染のシリーズを生成します。50% 〜 75%の水回収率を例にとると、RO濃縮水の塩イオン含有量は流入水の約2 〜 4倍であり、膜表面に生成されるゲル層やケーキ層もCa2+、Mg2+などの難溶性無機イオンの溶解度を大幅に低減します。下水の深処理のために、ROシステムは様々な汚染相互作用に直面し、運転と管理がさらに困難になることがわかります。

ROが原水中の一価塩イオンや小分子有機物の大部分を脱出できるという技術的優位性を十分に発揮するためには、流入水を厳格な前処理が必要です。工程では、一般的にRO流入水の濁度<1NTU、汚泥汚染指数（SDI）<5を制御する。SDIは、水のコロイド、シルト、フェロマンガン酸化物、腐植物質の含有量を測定するために使用される。SDI<3は非常に微量、SDI>5は中程度と考えられている。また、運転中には、入口pHの調整やスケール阻害剤の投与により、膜表面のスケール汚染を防止する必要があります。

下水処理におけるRO膜分離技術の応用

2.1高鉱化度廃水処理における応用

1.1鉱山水の処理

鉱山水に代表される高鉱化廃水は、その特徴は、高い鉱化度、特に地下水、1000mg/L以上の平均鉱化度、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、HCO 3-プラズマを多く含み、SS中の有機成分が少なく、CODは1.5 mg/L未満です。水資源が深刻に不足している鉱山では、RO技術の深い処理が生産用水や家庭用水として広く推進されています。

Chen Weiらは、前処理として鉱水に薬物凝集、沈殿、急速ろ過を添加することにより、水中のSSの大部分を除去し、ROの流入濁度<1NTUを確保しました。さらにRO処理、水の濁度除去率は100%に近く、淡水化率は96%に達し、飲料水の水質基準、約5.17元/m3の処理コストに達した。

高鉱化度鉱山水中の鉄、マンガン含有量が高く、高濃度のCa2+、SO 42-イオンがRO膜表面に除去しにくいCaSO4スケール汚染を形成する可能性があることを考慮して、王旭輝らは曝気によって水中のFe2+をFe3+に酸化し、曝気池に石灰乳を添加することによって水のpHを調整し、Ca2+とFe3+を生成させ、Ca2+とFe3+を沈殿させ、PAC凝集剤とPAC凝集剤を使用してCaCO 3とFe（OH）3を大きなフロックを形成させ、清澄池で除去する;さらに，マンガン砂濾過器により，出水中のMn2+を0.04mg/Lに低減した。超ろ過（UF）は、高分子有機物、病原体、懸濁物を強力に捕捉し、通常、排水のSSを処理します。

崔玉川らは、RO技術処理を通じて高鉱化度鉱床の流入水を処理し、生活飲料水のプロジェクト事例を整理した：原水のSS<50 mg/Lの場合、ROの前処理としてマイクロ凝集を使用することができます。SS>50mg/Lの場合、ROの前処理として凝集、沈殿、ろ過を使用します。Fe> 0.3 mg/Lの場合、マンガン砂フィルターを使用して除鉄、ろ過を検討する必要があります。有機物の含有量が高い場合、塩素酸化、凝集、沈殿、ろ過、活性炭吸着技術を使用して前処理する必要があります。炭酸塩硬度が高い場合、RO膜表面のCaCO3沈殿汚染を防止するためには、前処理プロセスでイオン交換と脱CO2技術を増やす必要があります。その他の難溶性塩については、RO入口前にスケール阻害剤を添加することができます。ケイ酸塩含有量が高い場合は、凝集段階で石灰乳またはMgOを添加することができます。

2.1.2冶金産業排水処理

鉄鋼産業は、水と汚染の高い資源ベースの産業であり、その水消費量は全国の工業水消費量の14%を占めており、生産と生活のために深く処理し、鉄鋼のトンを削減するために新しい水消費量を削減することは、冶金産業で積極的に推進されています。鉄鋼業界の廃水の水質組成は複雑であり、指標の変動が大きく、特にCa2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO 42-、F-およびSi O2含有量が高く、高価な金属イオンが事前に脱出しない場合、RO膜は深刻な無機汚染に直面します。

方忠海は二級生化学処理後の太鋼廃水に対して、まず曝気タンクを利用して曝気酸化し、Fe2+をFe3+に酸化させ、同時にNaClOを添加して水体中のFe2+の酸化能力と殺菌効果を向上させた;水と石灰乳を添加してpHを調節し、PAMとPACを添加して凝集し、沈殿、急速ろ過と活性炭吸着を経て、さらに水中の有機物、残留塩素、重金属イオンなどを除去した。排水はUF処理後、還元剤、スケール阻害剤、酸を添加してROシステムに入ります。このうち、NaSO3還元剤を添加する目的は、水中の残留塩素による芳香族ポリアミド材質のRO膜の酸化を防止することである。最終的に、1級ROは主に水中の溶存塩、コロイド、有機物などのほとんどを除去し、生産水の一部は製鉄所プロセス水として使用され、他の部分はアルカリを添加した後、高圧ボイラーの補給水のための二次逆浸透およびイオン交換システムによって処理されます。

Chen Xiaoqingらは、前処理浄化池に粉末活性炭と石灰乳を共同で添加し、冶金工業排水中の有機物と油、Ca2+、Ba2+などの高価なイオンの60 ~ 70%を削減し、水中のSSとコロイド物質を90%近く除去した。水中のSO 42-、Fの高濃度（最大含有量はそれぞれ-402 mg/Lと3.96 mg/L）によるRO膜表面のCaSO4、BaSO4、CaF2沈殿汚染を効果的に防止することができます。活性炭は有機物やSSの吸着には優れていますが、非選択的吸着であり、SSに富む排水の前処理に使用されるため、その大量使用と高価格は水処理コストを増加させることになります。通常は緊急時にのみ使用される。

2.2難分解性有機汚染廃水処理への応用

2.2.1染色排水及び石油化学排水の処理

染色廃水には、染料、ペースト、無機塩、酸アルカリなどが含まれています。その色度は4000倍に達し、水量が多く、有機汚染物質が多く、水質が大きく変化し、生化学性が低いなどの特徴があります。

Qilu Qingなどは、O 3生物曝気フィルターを使用して前処理を行い、UF+ROダブル膜システムと組み合わせて染色·染色繊維廃水を深く処理します。処理プロセスでは、最初にO 3を使用して排水中の難分解性有機物を分解し、生物分解とろ過のための生物フィルターを使用して、水中のCODを27.4 mg/L、SS 5mg/Lに低減します。水は、石英砂とマンガン砂の組み合わせフィルターフィルターフィルターを介して濾過され、さらに水中のSS、コロイド細菌、ウイルスおよびその他の不純物を吸着し、濾過することができます。UF処理後、RO水は濁度<0.4 NTU、SDI 0.4 〜 1.5の間で安定します。膜表面の微生物汚染を回避するために、システムはUF水の前にNaClO消毒剤を添加した。UF水はセキュリティフィルターに高圧ポンプで送られ、ROにスケール阻害剤とNaSO3還元剤を添加します。このプロセスの後、最終的な水のpHは7.4 〜 7.9、導電率は50 〜 200 S/cm、総硬度は2 〜 10mg/L、総アルカリ度は25 〜 60mg/Lであり、水の水質基準を満たしています。

石油化学排水は、水の量と水質変動、複雑な汚染物質組成の特性を有し、その中で最大30g/L、硫化物50mg/L、COD約1 g/L、塩の様々な質量濃度は12g/Lに近いだけでなく、揮発性フェノールやその他の有毒有害物質を含む。

排水中の各種油は、一般的に重力オイルタンク回収と浮遊排出処理によって回収され、水中の油の質量濃度を30mg/L以下に低減することができます。王暁陽はまず油分池を利用して石油化汚水中の大部分の可油油を除去する;さらに汚水pH8~8.5を調節し、触媒を投入し、曝気して水中硫化物を酸化し、排出水中硫化物濃度を5mg/L以下に制御する;空気を浮遊して汚水中の懸濁物と乳化態油を除去する;その後、まず酸素不足後の好気性環境下で、微生物を利用して水中の有機物と窒素をCO2、水とNアンモニアに分解する。（すなわち、2 A/O 2段階の生物処理プロセス）;急速ろ過、UFおよび活性炭吸着を経て、さらに水中のSSおよび有機物を除去した後、ROシステムに入ります。最終処理産水中の塩濃度を500mg/Lまで下げ，生産補充水として利用した。

膜バイオリアクター（MBR）プロセスは膜ろ過プロセスと従来の活性汚泥法を有機結合し、活性汚泥池に直接にカーテン式マイクロろ過（MF）或いはUF膜ユニットを加え、二沈殿池の代わりにスラリ分離を行い、廃水中SSを有効に抑制すると同時に、有機物を効率的に分解し、安定した水の水質を得ることができる。汚泥年齢、汚泥濃度などの技術条件の制御スペースが大きく、出水水質基準が高く、設備面積が小さく、集積化が容易などの利点がある。ROの前処理として、生化学処理、多媒体ろ過、UFの代わりにMBRを使用することで、RO水処理プロセスを大幅に短縮できます。

山東省の大規模な繊維染色·染色企業は、まず、加水分解酸性化プールを使用して、高分子有機物の高生化学性低分子有機物に分解し、重力自流に依存して、完全な吸着、酸化、分解、濾過効果、排水CODは110mg/L以内に低減され、SSはほとんど効果的に検出することができず、ROの水質要件を満たしています。プロジェクト設計処理規模は10000m3/日であり、再利用水の処理コストは3.92元/m3と見積もられている。

UF+ROデュアルメンブレン法と比較して、MBR+ROデュアルメンブレン法はプロセスフローが短縮され、生産管理が簡素化されるだけでなく、水処理コストが比較的低く、難分解性有機汚水の深処理に適していることがわかります。

2.2.2埋立液の深さ処理

埋立地の降水からの埋立地浸出水、汚染物質は主に微生物によるごみ分解と降水浸出、水質は非常に複雑で変動し、CODは都市下水よりもはるかに高く、30，000 mg/Lまで、生化学性が悪い。また、浸出液にはFe2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+などの金属イオンが含まれている可能性がある。発酵段階では、Fe2+濃度は2000mg/L、Ca2+濃度は4000mg/Lである。

A/O二段階生化学処理プロセスは、埋立液中の有機物の分解や窒素除去に広く使用されていますが、排水効果は安定していません。そのため，姜彦超らは機械ろ過に加えてUF膜とA/Oを組み合わせたMBRプロセスを構成し，ごみ浸出液中の有機物の除去率を強化している。排水はUFセメント分離後、ナノろ過（NF）システムに入ります。NFはMBR産水中の分子量200 〜 2000の有機物と一部の高価な金属イオンを効率的に分離できるという特性を利用して、MBR+NF+RO三膜複合処理プロセスを構成した。その結果、このプロセスは良好であり、排水水質は埋立地の汚染管理基準を満たしていることが示された。運転では、NF排水が排出要件を満たす場合、生産水を直接排出するか、その後のROシステムで処理を継続することができます。

WANGらは、A/O-MBR+NF+ROプロセスを用いた埋立液処理の研究で、A/O反応器に活性炭を添加することで、システムの有機物や重金属の除去効果が向上するだけでなく、膜汚染も軽減できることを発見した。

高汚染、難分解性の埋立液については、生化学処理とMBR分解とろ過の後、水中にはまだ遊離小分子有機物と汚染微生物代謝物の一定量が残っており、NFの導入前にRO膜表面の高濃度金属イオンが複雑な無機有機化合物汚染を形成する可能性があることは間違いなくROシステムの安定した動作を確保するために、RO膜表面に高濃度の有機物を軽減することができます。

2.3都市下水の高品質再利用処理への応用

都市排水の二次生化学処理後、排水中の有機物含有量は比較的低く、通常BOD5 30mg/L、SS 30mg/Lであるが、残留有機物の生化学性は低く、TDSは約300 0 mg/Lである。近年、水不足による圧力を緩和するために、二次生化学処理を施した都市排水をRO処理システムの原水として利用し、高品質な再生水を製造することが国内外で進められています。米国バージニア州のUOSA下水処理場は、UF+RO+ UV消毒プロセスを組み合わせて、地下水を補充するために再生水を生成しています。シンガポールはMF+RO+紫外線消毒プロセスを使用して飲料水源水を補充します。現在、世界最大の再生プラントであるクウェートのスライビヤ水道プラントは、都市下水処理場の二次処理水から供給され、UF+ROダブル膜プロセスを使用して工業用再利用と農地灌漑の基準を満たしています。

中国では北京、天津、河北、山東などでも大規模な再生水工場が相次いで建設されている。天津市浜海新区の幾つかの再生水工場はいずれもUF（MF）+RO二重膜法プロセスを採用し、二級生物化学処理後の市政廃水を原水として高品質再生水を生産し、一部は火力発電所ボイラー用水として、他の一部は景観河道及び生活雑用水などとして使用した。北京小清河下水工場でMBR+ROシステムを利用して再利用された都市汚水を処理し、処理後の水中のTOC<1.3mg/L、NH3 − N<0.03mg/L、TN<0.1mg/L、TPは検出されず、導電率と濁度はそれぞれ30S/cmと0.12NTUより小さく、出水水質は飲用水の水質基準に達した。

要するに、ROはコア技術として、様々な下水の深処理や高品質な再水処理に広く使用されています。ROの技術的優位性を最大限に発揮し、膜汚染を最小限に抑え、水処理コストを削減するために、特定の水質に合わせた一連の組み合わせプロセスが開発されています。通常、水の中の高濃度SSは、薬物添加凝固、沈殿と高効率ろ過などの従来の水処理方法で除去できる; NaClO、曝気酸化と石灰乳とマンガン砂フィルターを併用してRO水中の鉄塩、マンガン塩、カルシウム塩とケイ素塩を低減する; O3酸化、A/O生化学処理によって水中の難分解有機物を分解する; MBR，UF及びNFによる微細SS，小分子有機物及び高価イオンの封じ込めを強化し，UF+RO あるいはMBR+RO二重膜法，さらにはMBR+NF+RO三膜法を構成し，難分解性有機汚水を処理するROシステムの安定運転を確保した。

3.汚水処理におけるRO膜分離技術の研究状況

3.1膜汚染形成機構の解明

膜汚染の効果的な制御は、RO膜の寿命と処理プロセスの安定性に直接関係し、有機汚染物質の分析と生成プロセスの解明を含む汚染メカニズムの研究を行っています。

3.1.

1 RO水中の有機汚染成分の分析

汚染廃水は生化学処理とMF あるいはUF膜の遮断後、生産水中にまだ一定量の溶解性の小分子有機物が残っており、その中に微生物代謝産物と二次代謝産物（SMP）は約排水TOCの83%を占め、主に多糖類物質、蛋白質、油脂、核酸、フミン酸、抗生物質、細胞物質などを含む。現在、SMP汚染RO膜に関する研究は比較的活発であり、主にSMP濃度、分子量、親疎水性、荷電性及びRO膜汚染過程のシミュレーションについて展開している。

周岳渓らは、生化学処理後の有機廃水中のSMPを樹脂を用いて親水性、疎水性酸性、疎水性中性、疎水性アルカリ性の4種類に分類し、ゲルクロマトグラフィー、赤外スペクトル、三次元蛍光スペクトル、紫外スペクトルなどの機器を用いて分析し、親水性多糖類、芳香族基に富む疎水性有機物及び親水性が弱いフミン酸とフルボ酸の分子量分布を研究した。MOSHEは、80% SMP分子量が1k未満であることを発見した。ZHAOは実験により、SMPの親水性成分が62.9%~ 69.9%を占め、中性親水性有機物は多糖が中心で芳香族基含有量が低く、荷電性親水性有機物はタンパク質含有量が高いことを確認した。

3.1.2 RO膜の形成

下水処理プロセスにおけるROシステムでは、SMP、残留微生物、難分解性フェノール、ケトン、アルデヒド、多環芳香族炭化水素などの低分子有機物、塩素置換炭化水素などの消毒副産物だけでなく、下水自体が運ぶ重金属イオンや凝集剤によって運ばれるFe3+、Al3+などの高価な金属イオンも含まれており、RO膜汚染の複雑さをさらに高めます。

SERGEYらは親水性有機物の代わりにアルギン酸塩を用いた汚染性研究を行った結果，Ca2+はアルギン酸塩のRO膜汚染性を悪化させるが，Mg2+の影響は無視できることを見出した。SANYOUPらは、アルギン酸のグロロン酸（Gセグメント）がCa2+とエッグボックス構造を形成し、密集して緻密なゲル結合ネットワーク構造を形成する可能性を示唆している。MOらはウシ血清蛋白（BAS）を用いて汚水中の蛋白質を模擬し、各種pH条件下、異なるイオン含有量がその汚染性に与える影響を考察した。BAS等電点条件下では、Ca2+はRO表面のBAS汚染層を高密度化させることがわかり、Ca2+はアミノ酸のカルボキシル基とブリッジ結合を形成することができます。ANGらは，Ca2+の存在下で形成されたアルギン酸カルシウムがBASと結合し，RO膜表面に緻密なゲル層が生じることを確認した。これらの研究は、RO膜汚染の形成過程において高価な塩イオンと各種有機小分子の複雑な相乗作用があることを確認し、HANが提唱した膜表面微生物汚染過程の5段階理論によれば、無機物によるRO膜表面粗化がRO膜微生物汚染の発生の基礎である。

下水の深処理のために、RO膜の有機汚染、無機汚染、微生物汚染を分離して研究することは困難であることがわかります。これらの相乗効果が始まると、RO膜汚染の急速な増加に寄与します。初期膜汚染の形成を遅らせ、膜汚染が悪化する根本原因を理解することによってのみ、設計と運転管理において効果的な緩和と制御方法を確立することができます。

3.2 ROシステムにおける流入水汚染予測手法の研究

RO流入水の潜在的汚染を効果的に予測することは、RO排水深層処理システムの安定運転の技術的保証です。

2.1 SDIの値

SDI値の測定方法は、被検水サンプルをデッドエンド濾過モードで、圧力207kPaで直径47mm、孔径0.45mの微孔濾過膜に通し、500mLサンプルを初期濾過するのに要する時間T1を記録し、時間間隔T（通常15min）経過後、500mLサンプルを再度濾過するのに要する時間T2を記録し、SDI= 100 1 ≦ T1/T2/Tである。SDI値は、測定方法が簡単で再現性が高いため、長年にわたりROシステムの設計·運用管理において重要な基準となっています。通常、ROシステムの入水はSDI − 3を必要とする（一部のRO膜はSDI − 5に緩和される）。

しかし、下水処理プロジェクトの運転では、ROの水質が現在の水質要件を満たしていても、ROシステムには深刻な膜汚染が存在することがよくあります。

既存の分析によると、SDI値は孔閉塞メカニズムに基づいて0.45 mマイクロフィルター孔に対する流入水の閉塞度を測定しており、閉塞を主としない微細なコロイドや小分子有機物を測定する場合、値のばらつきが大きいと考えられています。したがって、単一のSDI値では、生化学処理後の難分解性有機汚水の潜在的な汚染特性を十分に反映することはできない。また、SDI値は水のpHや有機物の種類にも関係している。Zhang Weiらは、天然のフミン酸有機物が高pHで低塩分濃度の条件下で高いSDI値を示すことを発見した。鉄コロイドや有機物高分子を含む水では、pHが上昇するとSDI値が急激に上昇する。研究では、MBR前処理された電子廃水は、pHが4未満の場合、SDI値は完全にROの水質要件を満たしていますが、その後のROシステムは依然として深刻な汚染現象を引き起こしています。

3.2.2 SDI代替パラメータの検討

SDI試験方法の欠陥に対して、SCHIPPERSなどは一種の修正汚染指数（MFI）を提案した。MFIの試験方法はSDI値と同じであるが，ろ過水体積Vに要する時間tに応じたt/VとVの関係曲線を作成し，この曲線の傾きをMFI値とする。MFI値は粒子状汚染物質によるRO膜の汚染と良好な線形関係を示し、ケーキ層ろ過メカニズムをよく反応させることができますが、SDI値と同様に、0.45 m微孔質ろ過によって閉じ込められた物質の汚染を特徴付けることができます。そこでBOERLAGEらは0.45 mマイクロフィルターの代わりに分子量13kカットオフのUF膜を用いてMIF − UF指標を提案した。KHIRANIらは，細孔径をRO膜に近づけ，小分子量有機物の吸着による膜汚染を反応させるためにMIF − NF指標を提案した。KEEWOONGは、MIF-MF、MIF-UF、MIF-NFの3つの値を同時に測定して総合的に評価することで、粒子状物質、マイクロコロイド、有機物のRO膜汚染の可能性をより包括的に反映できると考えており、ALHADIDIは、異なる種類の汚染物質間の干渉を避けるために、3つの膜を直列に測定するように改良しました。

要するに、継続的な努力により、ROの水質汚染の可能性を監視する技術は、膜汚染メカニズムから汚染物質の監視範囲まで大きな進歩を遂げました。しかし、これらの指標は、実際の生産を導くためにまだいくつかのバイアスがある。インターネット技術、ビッグデータ、クラウドプラットフォーム技術の継続的な成熟に伴い、これらの技術は、ROの水質汚染予測と各処理ユニットの連携において大きな利点を持つでしょう。

3.3 RO濃縮水処理

RO処理プロセスでは，良質な再生水の約70%を得るとともに，流入水の汚染物質を3倍近く濃縮し，RO濃水の約1/3を生成する。水の量が多く、鉱化度が高く、生化学性が低く、環境の潜在的な危険性が高い。RO濃縮水の処理と処分は十分に注目されておらず、一部の地域ではRO技術の大規模な適用を妨げる障害の一つとなっています。

RO濃縮水中のSS含有量が低く，スケール阻害剤を含み，残圧が大きいことを考慮して，工程ではRO流入水と一部混合して水回収率を向上させる以外に，急速ろ過装置やUFの逆洗水として用いたり，簡単な処理を経て原水と混合して再び処理系に入ることが多い。これにより、排水処理の規模と難易度が増加します。RO濃水処理の研究は，有機物除去のための高度酸化や資源回収のための蒸留濃縮，正浸透および電解法などに集中している。

その中で、膜蒸留（MD）技術は、膜技術と蒸留プロセスを組み合わせ、疎水性微孔膜を媒体として使用し、膜の両側の蒸気圧差の作用を利用して、材料中の揮発性成分を蒸気の形で膜孔を通過させ、分離を達成することです。他の分離プロセスと比較して、膜蒸留は、高い分離効率、穏やかな運転条件、膜と原料液の相互作用および膜の機械的特性に対する要求が高くないという利点があります。しかし、高品質の疎水膜はまだ開発中です。

RO濃縮水を処理する電解法の技術的利点は、1）高い鉱化度は、水の良好な導電率を保証し、電気消費を低減することができます。2）水中の高い塩化物含有量は、電解プロセスで次亜塩素酸塩などの強い酸化剤を生成するのに役立ち、有機物の酸化分解を強化することができます。3）水中のアンモニア窒素と分解性有機物を同時に処理することができます。電解法は、RO濃縮水処理のための最も有望な技術の一つと考えられています。また、紫外線照射と電解を組み合わせたり、電解過程に超音波を導入したりする複合電解法も提案されている。

要するに、RO濃縮水の処理においては、有機物を効率的に分解し、処理エネルギー消費を削減することが課題です。

4.結論と見通し

現在、ROは様々な下水深処理や高品質の再水処理に不可欠なコア技術となっており、その技術的優位性を十分に発揮するために、ROシステムの安定運転を確保し、水処理コストを削減することを目的として、原水中のSS、容易にスケール化された無機汚染物質や難分解性有機物の組み合わせ処理プロセスも伝統的なフロック、沈殿、急速ろ過+RO、MBR +ROまたはMBR+RO二重膜法、さらにはUF +NF+RO三膜法に発展しています。

ROシステムの動作は一貫して膜汚染を伴っている。研究手段の分離精製と可視化方面の進歩に伴い、微細構造と汚染形成メカニズム方面から膜汚染の発生根源を検討し、RO膜汚染初期形成と汚染悪化の肝心な要素を理解し、膜汚染を有効に緩和し制御するために理論的基礎を築くことができる。RO流入水の潜在汚染をより科学的に予測する方法を確立することは、RO排水の深処理プロセス設計と運転管理の技術的保証です。SDI値がRO流入水の水質汚染（主に生化学処理排水）を十分に反映できない現状を踏まえ、SDI値の代替としてMIFと異なる孔径膜の組み合わせが広く研究されており、インターネット技術やビッグデータなどの技術の導入が期待されています。また、高鉱化RO濃縮水の有効な処理方法の探索が急務であり、有機物の効率的な分解と低エネルギー処理が課題となっている。