超微粉炭プレコートと超高塩基度PACl凝集によるファウリングフリー膜ろ過

使用超细煤预涂层和超高碱度PACl聚集体进行无垢膜过滤

基本信息

批准号：
21H04567
负责人：
松井佳彦
金额：
$ 27.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04567/
关键词：
環境技術環境材料土木環境工学反応・分離工学水資源

项目摘要

研究の目的は，浄水への膜ろ過を適応するに際しての最大の課題の１つである膜ファウリングを抑制する技術を開発するとともに，そのメカニズムを解明することである．本研究では超微粉炭（粒径200 nm）の短期間のパルス添加による前処理法を中心に，その膜ファウリング抑制効果を検討する．本年度は，超微粉炭パルス添加プレコート法が有効であった浸漬型膜ろ過についてさらに検討を進めた．ラボスケール装置を用いた膜ろ過実験を行い，超微粉炭のパルス添加の継続時間，凝集剤の添加時間，プレコート時のろ過フラックスなどを検討し，浸漬膜ろ過における超微粉炭プレコート法の最適条件をプレコート時のろ過流束に焦点をあてて検討した．高いプレコート濾過フラックスはTMP上昇を抑制するのに役立たないことが示唆された．高いプレコートろ過フラックスは，膜をファウリングから保護するプレコート層の形成を早めると考えられてきたが，実際のTMP上昇は，低いプレコートろ過フラックスでのTMP上昇と同様かそれ以上であった．プレコートろ過流束を高くしても膜ファウリングを効率的に軽減できないメカニズムとしては，NOMファウリングよりもプレコート層の一部が膜に密着していることが関係している可能性がある．また，プレコートろ過流束を上げてもプレコート効率が高まらず，このことも要因として考えられた．プレコートろ過の流速を遅くすることはTMP上昇を抑制するのに有効であると考えられるが，SSPACや凝集剤の投与量が少ない場合には有効でなかった．プレコートろ過フラックスを下げると，プレコート層が膜にあまり強く結合しないため，逆洗時に除去しやすくなる．しかし，SSPACが槽内で沈殿しプレコート完了までに要する時間が長くなるため，その間で膜が汚濁物質にさらされる結果として膜がファウリングし，膜間差圧上昇は気体ほど抑制されなかったと思われる．

本研究的目的是开发一种抑制膜污染的技术，这是将膜过滤应用于水净化时面临的最大挑战之一，并阐明其机制。在本研究中，我们将重点研究短期脉冲添加超细煤（粒径200 nm）的预处理方法，并检验其膜污染抑制效果。今年，我们进一步研究了浸入式膜过滤，其中超细煤脉冲添加预涂层方法是有效的。我们利用实验室规模的装置进行了膜过滤实验，考察了超细煤脉冲添加时间、絮凝剂添加时间、预涂时的过滤通量等，确定了超细煤预涂方法的最佳条件。我们通过关注预涂过程中的过滤通量对此进行了研究。有人认为，高预涂层过滤通量无助于抑制 TMP 升高。尽管高预涂层过滤通量被认为可以加速预涂层的形成，从而保护膜免受污染，但实际 TMP 的增加与低预涂层过滤通量时的增加相似或更大。即使通过增加预涂层过滤通量也不能有效减少膜污染的机制可能与预涂层的一部分与膜紧密接触有关，而不是与NOM污染有关。此外，增加预涂过滤通量并没有提高预涂效率，这也被认为是一个因素。减慢预涂层过滤的流速似乎可以有效抑制TMP的增加，但当SSPAC或絮凝剂的剂量较小时，效果不佳。降低预涂层过滤通量会使预涂层与膜的结合不太牢固，从而在反洗过程中更容易去除。然而，由于SSPAC在槽中沉淀并需要很长时间才能完成预涂，因此膜在此期间暴露于污染物，导致膜污染，并且跨膜压力的增加被认为不如气体那样受到抑制。将会完成。