浸漬型ナノろ過膜分離バイオリアクターによる排水の超高度処理

浸没式纳滤膜分离生物反应器超深度处理废水

基本信息

批准号：
14655188
负责人：
山本和夫
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、栄養塩除去、内分泌撹乱化学物質を含む溶存有機物質の高度な除去を同時に達成する浸漬型ナノ濾過膜分離バイオリアクターを開発し、実験室規模の連続運転により超高度処理システムとしての安定運転性能を実証し、家庭用小型浄化槽としての実用化可能性を工学的に評価することを目的とした。具体的には、1)中空糸膜を応用した長期安定性能を有する浸漬モジュールを開発する。2)100日以上の連続実験により、処理性能を評価する。3)さらに、上記バイオファウリングによる表面特性の変化を詳細に検討し、設計にあたっての重要な工学的情報を得ることを目標とした。1)2)については、人工下水を用いた実験ではあるが、塩素阻止率の比較的低い中空糸NF膜モジュールを曝気槽に懸架し、下部から曝気し吸引ろ過で処理水を得る装置により、特別な洗浄無しで75日すなわち目標の3/4の期間の連続運転を達成した。滞留時間は1日であり、戸別浄化槽としての実用可能性は高いと判断できた。ただし、原子間力顕微鏡等を用いた項目3)の検討により、バイオファウリングが特に60日以降進行し、膜表面の劣化が進行したことが判明した。これは、膜材質が2酢酸セルロースであったことが大きいと判断され、生物分解が進行した結果であると結論できた。これを防ぐためには、ポリアミド系の膜等を使用することが考えられた。これより、実下水を用いてポリアミド膜と3酢酸セルロース膜を用いた実験を行った。処理性能としては、処理水TOCを1mg/L以下を達成できることが実証できた。しかし、タイトな膜では塩素阻止率が高く、稠密なモジュール形態では浸透圧の上昇による有効ろ過圧力の減少が吸引ろ過であるので無視できないことがわかった。従って、モジュール構造としては膜糸をフリーに懸架する構造で問題は解決される判断され、実用化は可能であると結論される。

在这项研究中，我们开发了一种浸没式纳滤膜分离生物反应器，可同时实现营养物和溶解有机物（包括内分泌干扰化学物质）的高级去除，并通过连续的实验室规模运行将其开发为超先进的处理系统，目的是为了演示。运行性能稳定，从工程角度评价作为小型家用化粪池实际使用的可行性。具体来说，1）我们将利用中空纤维膜开发一种性能长期稳定的浸入式模块； 2）通过100天以上的连续实验评估处理效果。 3）此外，我们的目的是详细研究上述生物污垢引起的表面特性的变化，并为设计获得重要的工程信息。对于1）和2），实验虽然采用人工污水，但将脱氯率较低的中空纤维NF膜组件悬挂在曝气池中，从底部进行曝气，通过吸滤得到处理水无需特殊清洁即可实现连续运行 75 天，即目标期限的 3/4。保留时间为1天，判断作为个体家庭化粪池实际使用的可能性较高。然而，通过使用原子力显微镜等对第3)项进行检查，发现生物污垢尤其在60天后进展，并且膜表面的劣化进展。经确定，这主要是由于膜材料是二醋酸纤维素，并得出结论，这是进行生物降解的结果。为了防止这种情况，考虑使用聚酰胺膜等。由此，我们使用聚酰胺膜和三醋酸纤维素膜，利用真实污水进行了实验。在处理性能方面，我们能够证明，处理后的水的 TOC 可以达到 1 mg/L 或更低。然而，人们发现，紧密的膜具有较高的氯截留率，并且在致密的模块配置中，由于渗透压的增加而导致的有效过滤压力的降低不能被忽视，因为它是吸滤。因此，得出结论：通过膜丝自由悬挂的模块结构可以解决该问题，并且可以将其投入实际使用。