水処理システムの前処理容器の選択

November 5, 2025

水処理システムの前処理容器の選択

前処理容器の選択は、特に製薬用途において、堅牢な水浄化システムを設計する上で重要な最初のステップです。適切な選択は、逆浸透（RO）膜やイオン交換樹脂などの下流コンポーネントを、ファウリング、スケーリング、および化学的劣化から保護することを保証します。

以下に、主な種類の容器と、重要な選択基準を示します。

マルチメディアフィルター（MMF）：砂フィルターとも呼ばれます。さまざまな密度と粒子サイズ（例：無煙炭、砂、ガーネット）のメディア層を使用して、懸濁固形物、濁度、および約10〜20ミクロンまでのより大きな粒子状物質を除去します。
活性炭フィルター（ACF）：粒状活性炭（GAC）が充填された容器です。その主な目的は、吸着によって塩素、クロラミン, および有機化合物を除去することです。これは、RO膜を酸化損傷から保護するために不可欠です。
軟水器：ナトリウム型陽イオン交換樹脂が充填された容器です。硬度イオン（カルシウムとマグネシウム）をナトリウムイオンと交換することにより除去します。これにより、RO膜および下流機器のスケーリングを防ぎます。
薬液注入タンク：必ずしも同じ意味での「容器」ではありませんが、これらは、スケール防止剤、亜硫酸水素ナトリウム（脱塩素用）、またはpH調整用の苛性ソーダなどの化学薬品を保持するタンク（多くの場合、PVCまたはHDPE）です。下流の注入ポイントに供給します。

A. 容器の設計と構造

構造材料：
- FRP（繊維強化プラスチック）：最も一般的な選択肢です。ほとんどの原水条件に対して、耐食性、軽量性、および費用対効果に優れています。食品グレードまたはNSF-61認定の内部ライナーが必要です。
- ゴムライニング付き炭素鋼：より高い圧力またはより研磨性の高い用途に使用されます。ゴムライニングは腐食を防ぎます。
- ステンレス鋼（304または316L）：腐食性の高い環境や、衛生要件が最優先される場合に使用されます（前処理よりも、研磨された水分配ループでより一般的です）。
圧力定格：容器は、システムの最大動作圧力に対応するように定格されている必要があります。標準的な用途では通常150 PSI（10 bar）以上、特定のニーズにはそれ以上です。
設計コード：容器は、 ASME BPVC Section X （FRPの場合）または ASME Section VIII （金属圧力容器の場合）などの、認められた規格に従って設計および製造する必要があります。

B. サイズと容量

流量：容器の直径は、システムの必要なサービス流量（ガロン/分 - GPM、または立方メートル/時 - m³/h）に対応するようにサイズ設定する必要があります。大きすぎる容器はチャネリングを引き起こす可能性があり、小さすぎる容器は高い圧力損失と非効率な動作を引き起こします。
ベッドの深さと容量：メディア（樹脂、カーボンなど）の量は重要です。
- 軟水器の場合、容量は硬度除去のグレイン数再生サイクル間で必要とされる量に基づいて計算されます。
- カーボンフィルターの場合、塩素と有機物の除去が重要です（通常5〜10分）。これにより、特定の流量に対する最小ベッド容量が決まります。

C. 内部分配および収集システム

アンダードレイン：メディアを保持しながら、ろ過された水を収集する底部システムです。一般的なタイプには以下が含まれます。
- ストレーナー（バスケット/ラテラル）：最も一般的です。数とスロットサイズ（例：軟水器樹脂の場合は0.2 mm）は、メディアの損失を防ぐために重要です。
- ヘッダーラテラルアセンブリ：非常に均一な流量分配を提供します。
トップディストリビューター：メディアベッドの全断面にわたって流入水を均等に分配し、チャネリングを防ぎます。

D. 制御とバルブ

バルブの種類：
- マルチポートバルブ：サービス、逆洗、リンス、および再生のために流量を制御する手動または自動の単一バルブです。
- 全自動バルブシステム： PLCによって制御される個別の作動バルブ（バタフライ、ダイヤフラム）のクラスターを使用します。これは、より優れた制御、データロギング、および統合機能により、複雑な産業用および製薬システムに最適な選択肢です。
コントローラー：自動システムコントローラーは、時間、生成された水の量、または水質のフィードバック

3. 要約表：主要な選択要因	容器の種類	主な機能	主要なサイズ設定パラメータ
重要な設計機能	マルチメディアフィルター	懸濁固形物の除去流量	（容器の直径の場合）、原水SDI
さまざまなメディアサイズに対応する堅牢なアンダードレイン。	活性炭フィルター	塩素と有機物の除去	空ベッド接触時間（EBCT）
化学的適合性; チャネリングを防ぐための適切な分配。	軟水器	硬度（Ca²⁺、Mg²⁺）の除去総硬度グレイン数	再生の間

再生のための適切な樹脂量とブラインシステム。

結論：前処理容器の選択は、化学的負荷（何を除去する必要があるか）、水力要件（流量と圧力）、および運用上のニーズ