逆浸透膜は塩分を除去しますが、それ以外のものもすべて除去します。RO膜から出てくる水は化学的に腐食性が高く、pHが低く、硬度とアルカリ度はほぼゼロで、はんだ接合部から鉛を溶出させたり、配水管のセメントライニングを溶解させたりするほどの腐食性があります。スペインの地中海沿岸システムでは、淡水化された水が沿岸の浄水場から老朽化した配水網を通って内陸の都市に送られますが、この腐食性は理論上の問題ではありません。淡水化された配水システムの配管故障の維持費用が、従来の配水網よりも高額になるのは、まさにこの腐食性の高さが原因です。
技術的な解決策は再ミネラル化です。処理水に溶解した二酸化炭素を注入してpHを下げ、その後、石灰石接触器に通します。そこで二酸化炭素は炭酸カルシウムと反応し、カルシウムと重炭酸塩を水に溶解させます。その結果、硬度とアルカリ度が制御された水、つまり配管壁の腐食やスケール付着を起こさない安定したランゲリア飽和指数が得られます。
CO₂の添加量がすべてを左右します。CO₂が少なすぎると、石灰石からカルシウムが十分に溶解せず、水は腐食性のままです。CO₂が多すぎると、過剰なガスが接触器を通過してそのまま配水システムに入り、蛇口で水のpHが低下します。これは、スペインのレアル・デクレト140/2003（飲料水基準、CO₂濃度最大500mg/L）に違反することになります。溶存CO₂センサーは、添加ポンプが指示する添加量ではなく、プロセスに実際に供給される添加量を測定する唯一の機器です。
センサー
ホンデ社製の溶存CO₂センサーは、セベリングハウス型膜電極を採用しています。CO₂は処理水からガス透過性膜を通して内部緩衝液に拡散し、そこでpH変化が生じます。電極はこの変化を濃度測定値に変換します。この測定は溶存CO₂に特化しており、重炭酸塩、炭酸塩、その他の溶存物質には反応しません。
| 仕様 | 価値 |
|---|---|
| 測定原理 | セベリングハウス膜電極 |
| CO₂範囲 | 0～2,000 ppm（0～2 g/L） |
| 正確さ | ±3% FS |
| 解決 | 0.01 ppm |
| 温度補償 | 自動、0～50℃ |
| 出力 | RS485 Modbus-RTU / 4～20mA |
| 無線 | GPRS / 4G / WiFi / LoRa / LoRaWAN |
| ハウジング | 316Lステンレス鋼、IP68 |
自動温度補正は、スペイン地中海沿岸の海水淡水化において極めて重要な仕様です。処理水の温度は冬期の16℃から夏期の28℃まで変動し、12℃の差が生じるため、補正を行わない場合、溶存CO₂濃度の測定値に12～15%の誤差が生じます。スペインの飲料水規制では、CO₂濃度は配水地点（外気温）で測定することが義務付けられています。20℃で校正されたセンサーが夏期の処理水（28℃）を測定すると、CO₂濃度が約15%過大評価され、標準的な注入プラントでは誤って高濃度警報が作動する可能性があります。温度補正によって、この季節的な変動を解消できます。
後処理プロセス構成
スペインのSWRO（海水逆浸透）プラントでは、溶存CO₂センサーが2つの測定ポイントに設置されている。
ポイント1：CO₂注入口CO₂注入ヘッダーの下流、石灰石接触器の上流に設置されたセンサーは、水が石灰石層に入る前の実際の溶存CO₂濃度を確認します。CO₂供給圧力が変動したり、水の分圧平衡が変化したりすると、定量ポンプの出力と実際の溶存CO₂濃度に乖離が生じますが、定量ポンプコントローラーではこれらの変化を検知できません。センサーはこれらの変化を即座に検知します。
ポイント2：コンタクタ出口／分配ヘッダー石灰石接触器の後。センサーは処理水中の残留溶存CO₂を測定し、石灰石反応によってCO₂が規制範囲内で消費されたことを確認します。これが適合性測定ポイントです。
| プロセス測定ポイント | センサー機能 | 規制上の閾値 |
|---|---|---|
| CO₂注入口 | 実際の投与量と指示された投与量を比較確認する | 直接的な閾値なし。PID制御を駆動する。 |
| 接触器／分配コンセント | コンプライアンス測定 | 二酸化炭素濃度：500 mg/L未満（国王令140/2003） |
ソリューションアーキテクチャ
ティア1 - プラント計装両センサーはRS485 Modbus-RTUを介してプラントのプロセス制御ネットワークに接続されます。プラント制御室にある画面付きデータロガーには、CO₂添加濃度と処理済み水の残留濃度という2つの測定ポイントが同時に表示され、30日間のトレンドグラフも表示されます。プラントオペレーターは、携帯型CO₂メーターで採取したサンプルを設置済みのセンサーの測定値と比較し、各センサーの値を毎月ハンドメーター基準値と照合して検証します。
ティア2 - トランスミッションプラントセンサーは、GPRS、4G、またはWiFiモジュールを介して、水道事業者の集中型SCADAネットワークにデータを送信します。専用WAN接続が限られているカナリア諸島のサテライトプラントや、アルメリアとムルシアの遠隔沿岸ステーションでは、LoRaWANがデータを水道事業者の地域運用センターに中継します。すべてのデータはMQTT JSON形式でパケット化され、プラントのローカルPIDコントローラーと水道事業者の集中型水質監視プラットフォームの両方に送信されます。
ティア3 - クラウドと投薬制御クラウドサーバーとソフトウェアは、監視対象のすべての海水淡水化プラントからの溶存CO₂データを統合し、公益事業の処理ネットワーク全体にわたるリアルタイムデータと履歴データを表示します。アラームリレーシステムはコンプライアンス閾値に基づいて動作します。接触器出口のCO₂濃度が450 mg/L（規制値より50 mg/L低い）を超えると、リレーはシフトスーパーバイザーに警告を発し、四半期コンプライアンスレポートにその事象を記録させます。投与口センサーにある2つ目のリレーは、CO₂濃度が接触器供給の最小濃度を下回ると作動し、石灰石層に到達するCO₂が不足していることをオペレーターに警告します。
現場調査結果：地中海沿岸海水逆浸透プラント、スペイン・ムルシア、2026年
ムルシアにある、18万人の都市住民に水を供給する海水逆浸透（SWRO）プラントは、2026年1月に両方の測定ポイントにHonde社製の溶存CO₂センサーを設置し、それまで行っていた1シフトあたり2回の手動によるサンプル採取によるCO₂検査方式を置き換えた。
- • ハードウェア:処理ラインごとに溶存CO₂センサー2個（4ライン＝合計8個のセンサー）、プラントPLCへのRS485接続、ユーティリティSCADAへの4G接続。
- • 地元：制御室に画面付きデータロガーを設置。手動メーターによる月次検証を実施。
- • 雲：MQTT JSONを電力会社の中央集中型品質プラットフォームに送信する。
- • アラーム：450 mg/Lの高濃度CO₂リレー。列車1台あたりの最小投与出口リレー。
| メトリック | サンプル採取によるベースライン（2025年） | インラインCO₂センサー（2026） |
|---|---|---|
| 浄水中のCO₂濃度が基準値（500mg/L超）を超過した場合 | 7 | 0 |
| 投与ポンプの故障が2時間以上検出されない | 9 | 0 |
| 分配入口におけるpH変動 | 23 | 4 |
| CO₂注入用薬品コスト（指数換算） | 100% | 87% |
| 手動によるCO₂ラボ分析（月間） | 720 | 72（確認のみ） |
- 2025年に記録された浄水中のCO₂濃度超過7件（いずれもスペイン保健省への報告義務のある規制違反）は、計測機器による運用開始後最初の7か月でゼロにまで減少した。警報リレーシステムが450mg/Lの閾値超過の初期段階を3件検知し、シフト責任者に警告を発した。責任者は浄水への影響が出る前にCO₂添加量を調整した。
- 2025年には、9件の定量ポンプの故障が発生しましたが、ポンプの制御信号が「作動中」を示していたにもかかわらず、バルブが固着してCO₂の供給が妨げられていたため、サンプリング検査で発見されるまで2時間以上も検出されませんでした。一方、2026年のシーズンでは、定量ポンプ出口に設置されたインラインセンサーが、同様の故障を故障発生から2分以内にすべて検知し、即座にリレーアラームを作動させました。
- CO₂の注入コストは13%削減された。インラインフィードバックループにより、プラントは注入口での注入設定値を280mg/Lから240mg/Lに絞り込むことができ、2交代制のサンプリングによる不確実性を補っていた安全マージンが不要になった。
- 手動で行っていたCO₂分析は、月720回から72回に削減されました。インラインセンサーが継続的なコンプライアンス監視を担い、月1回の抜き取りサンプルが検証監査証跡を提供します。
水処理モニタリングについては、ホンデテクノロジーにお問い合わせください。
Honde Technologyは、ドイツのTÜV認証およびAlibaba認証を取得したメーカーです。当社は、規制によるCO₂濃度制限下で操業する水処理施設に必要な、溶存CO₂測定機器、Severinghaus膜技術、およびプロセス制御テレメトリを提供しています。
センサーに関する詳細情報やカスタマイズされたIoTソリューションについては、株式会社ホンデテクノロジーまでお問い合わせください。
- WhatsApp: +86-15210548582
- メール: info@hondetech.com
- 会社ウェブサイト： www.hondetechco.com
先進国における海水淡水化および水処理市場の需要マップ
再鉱化制御用の溶存CO₂センサーは、都市規模でSWRO脱塩を行うすべての国で共通の仕様となっています。世界最大のSWRO施設であるイスラエルのソレクとハデラのプラントでは、石灰石接触器で溶存CO₂の連続モニタリングを実施しています。オーストラリアのパース海水淡水化プラント（SWDP）とシドニーのカーネル施設では、規制遵守のための計測機器の一部としてインラインCO₂センサーを指定しています。2022年から2025年の干ばつ後に拡張されたポルトガルのアルガルヴェ淡水化ネットワークでは、すべての接触器出口でCO₂モニタリングが義務付けられています。飲料水の50%以上を淡水化で賄っているキプロスとマルタでは、配水ネットワークの主要なコンプライアンス機器として溶存CO₂センサーを使用しています。各プラントは、セベリングハウス膜電極、自動温度補償、RS485/MQTT出力という同じセンサー要件に収束しています。これは、手動のサンプリングでは不可能な投与制御ループを閉じる仕様です。
投稿日時：2026年8月25日