水処理装置の各構成まとめ - 臨床工学技士の熱血透析blog

はじめに
水処理装置の構成
プレフィルタ（一次・二次）
軟水化装置
活性炭濾過装置
逆浸透（RO）装置
1. 回収率
RU膜
紫外線殺菌灯
エアーフィルター
UFフィルタ
各フィルタ金額一覧

はじめに

透析液はA剤とB剤とRO水を混ぜ合わせて作成しています。

このRO水を作るためには水処理装置という、様々なフィルターから構成される装置を通らなければなりません。

今回はこの水処理装置の構成部品や特徴を解説していきます。

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6分の動画で解説

水処理装置の構成

基本は上図のような構成です。（施設によっては変わってくる）

以下のような流れになります。

原水（水道水）→プレフィルタ（一次）→軟水化装置→活性炭濾過フィルタ→プレフィルタ（二次）→逆浸透（RO）装置→RO水タンク→UFフィルタ

施設によっては二次プレフィルタが無かったり、RUシステムを導入していたりします。

では各構成部品について説明していきます。

プレフィルタ（一次・二次）

プレフィルタの役割は、原水中の鉄さびや砂などの粗いゴミを除去することです。

またRO膜を傷つけないように保護するといった目的もあります。

膜のサイズは1次フィルタは50μm。

2次フィルタは5～10μmです。

要は大きいものを1次でとって、残りの細かいものを2次でとるっていう感じです。

交換頻度：だいたい3～4ヶ月に1度
一次フィルタ：軟水化装置の前
二次フィルタ・RO装置の前

交換頻度はその施設の供給水量にもよりますね（どのフィルタもそう）

施設によっては二次フィルタが無いところもあります。

軟水化装置

軟水化装置は原水中の^※硬度成分をNa⁺と交換することによって除去しています。

これによってRO膜の劣化防止になります。

硬度成分が多いと沈殿ができてしまいます。

※ 硬度成分：主に二価以上の陽イオン（Ca²⁺,Mg²⁺,Al³⁺）などです

原理は交換による除去です。

イオン交換樹脂のNa⁺と原水中の陽イオンが入れ替わる（交換される）ことで除去されています。（上図）

吸着除去されているわけではありません。

水処理装置には塩タンクが欠かせません。

塩タンクとは、Na樹脂を再生させるためにあります。

Naが樹脂から消費されると、イオン交換能力が減衰します。

なので定期的にNaClの補充をします。

並塩（塩のこと）を補充することで、樹脂がまた再生されます。

並塩の補充は週に3回の施設や、毎日の施設があります。

軟水化の樹脂の再生もタイマー設定があり、施設によって再生が入る曜日も違ってきます。

多くの施設では月・水・金に再生タイマーを設定している所が多いのではないでしょうか。

メーカーさん曰く、再生は週に1回でも大丈夫みたいですが。

硬度成分を除去できなくなると、RO膜の劣化の原因になります。

軟水化装置はぶっちゃけ無くてもRO水は作れます。

しかしそれだとRO膜の劣化が早くなり交換頻度が早くなります。

またRO膜はかなり高額（1本100万円）なので、軟水化装置は絶対に付けるべきですよね。

きちんと軟水になっているかどうかを、硬度指示薬を用いて検査します。

軟水の場合：青色（判定OK）
硬水の場合：赤桃色（判定NG）

この硬度指示薬の検査頻度も施設によって異なってきます。

基本は毎日検査が望ましいです。

透析液を学習

活性炭濾過装置

主に塩素を除去し、RO膜の劣化を防止するための装置です。

原理：吸着（濾過と書いているが濾過ではない）
除去物質：残留塩素・クロラミン・有機物
交換頻度：だいたい4ヶ月に1回

塩素を除去するため、活性炭濾過装置以降のラインで細菌繁殖に注意です。（上図）

塩素は強い消毒作用があります。

私たちが普段飲む水道水は、塩素の消毒作用があるから飲めています。

商品名によっては活性炭フィルターを「ジュラコールフィルター」とかっても呼びますね。

逆浸透（RO）装置

RO装置は電解質や有機物、ET、バクテリアなどをほぼ完全に除去します。

逆浸透法（RO法：Reverse Osmosis）という原理を用いて物質を除去しています。（下図）

逆浸透法は、最も小さな不純物質を除去することができる膜分離法です。

透析用水の精製には必要不可欠です。

このRO装置が水処理装置では一番重要となる所なので、しっかり覚えてください。

RO法とは溶液と溶媒が半透膜で隔てられている時、溶液側にその浸透圧以上の圧力を加えると、溶液中の溶媒が溶媒側に移動する現象を利用して、物質を分離する方法（上図）

で、逆浸透（RO）というのは浸透の逆なので、濃度の濃い水溶液に圧力をかけてRO膜を介して濾過するという原理です。（下図）

交換頻度は各メーカー推奨は2～3年に1回です。

しかしRO膜が1本100万円と高額なことから、大体の施設が4年に1回の印象です。

回収率

RO装置では回収率が非常に大事です。

回収率とは、「原水の供給量に対して、RO膜を透過した量」のことです。

50～75％が基準で、大体の施設は65％前後？くらいではないでしょうか。

残りの水は排水（濃縮水って呼びます）されます。

回収率（%）＝（透過水量/原水供給量）×100

なぜ回収率が50～75％かというと、膜の透過性が低下するからです。

回収率を高く設定しすぎると、1次側の溶存成分が膜表面で濃縮し、細菌やシリカなどの物質が析出されます。

これにより膜の透過性が低下してしまいます。

なので回収率は50～75%となっています。

RU膜

RU膜とは、RUシステムに搭載されている膜です。

RO膜もRU膜も膜の種類は一緒ですが、用途が違うため呼び方が違うだけです。

RU膜は「排水された原水をもう一度再利用するために設置された膜」です。

つまり、RO膜から排水された原水（濃縮水）をRU膜に通し、再利用することで大幅な水道代の削減になるので、設置されています。

約30％くらい節水できます。

紫外線殺菌灯

RO膜を通過した原水はROタンクへと運ばれます。

ROタンクの中には「紫外線殺菌灯」があります。

紫外線殺菌灯は菌の繁殖を防止するために設置します。

7000～8000時間で殺菌効果が低下するので、定期的に交換します。（結構すぐきます）

原理は、菌の核酸（DNA）が260nm（ナノメートル）付近の紫外線を最も吸収する特徴を利用して殺菌する方法です。

紫外線の中で最も殺菌作用の強い253.7nmの波長を人工的に作っています。