バイオポリマー詳細情報の把握によるMBR膜ファウリング発生機構の解明

通过了解生物聚合物的详细信息阐明MBR膜污染产生机制

• 批准号: 22K20448
• 负责人: 角田 貴之
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20448/
• 关键词: 膜分離活性汚泥法; 膜ファウリング; バイオポリマー; LC-OCD; QCM

MBRは下水処理の高度化を実現する技術であるが、膜ファウリングの制御が課題である。申請者はこれまでに下水処理場に設置したパイロットスケールMBRを連続運転し、MBR活性汚泥のファウリングポテンシャル（膜ファウリングの起こりやすさ）はバイオポリマーの槽内濃度と相関が強いことを見出している。本研究ではMBR槽内からバイオポリマーのみを選択的に回収・精製し、バイオポリマーのどのような質変化がファウリングポテンシャルを変動させているのかを明らかにすることを目指している。本年度は実都市下水を処理するパイロットスケールMBRから性質が異なるバイオポリマーを回収・精製することに成功した。液体クロマトグラフィー-有機炭素測定（LC-OCD）を用いた精製バイオポリマーの分子量分析とMBRにおける膜ファウリング発生状況から、低分子バイオポリマーの存在比が高くなることで不可逆的ファウリングが深刻化する可能性を見出した。水晶振動子マイクロバランス法（QCM）により精製バイオポリマーと膜材質（PVDF）との親和性を評価したところ、親和性の高さとMBRにおける膜ファウリング発生速度の序列が一致していた。精製バイオポリマーのアミノ酸組成には変化が認められず、バイオポリマーを構成するタンパク質が変化しなかったことが示唆された。精製バイオポリマーの単糖組成には明確な差異が認められ、とくに細菌の細胞壁由来の多糖類が重要である可能性が示唆された。

MBR是一项可以实现高级污水处理的技术，但是控制膜结垢是一个挑战。申请人一直在污水处理厂中运行一个试验尺度的MBR，直到现在，发现MBR活化污泥（对膜结垢的易感性）的结垢潜力与生物聚合物的碱性内浓度高度相关。这项研究旨在仅从MBR储罐内选择性地恢复和净化生物聚合物，并阐明生物聚合物质量变化的变化在结垢潜力中的变化是什么变化。今年，我们成功地恢复了和纯化的生物聚合物，这些生物聚合物具有与处理真实城市污水的飞行员尺度MBR不同的特性。基于使用液相色谱和有机碳测量（LC-OCD）对纯化的生物聚合物的分子量分析，以及MBR中膜结垢的发生，当小分子生物聚合物的丰度比率变得更高时，不可逆的结垢可能会变得更加严重。当通过石英晶体微平衡法（QCM）评估纯化的生物聚合物和膜材料（PVDF）之间的亲和力时，MBR中的高亲和力和膜结垢产生速率是一致的。在纯化的生物聚合物的氨基酸组成中没有观察到任何变化，这表明构成生物聚合物的蛋白质没有变化。在纯化的生物聚合物的单糖组成中观察到了明显的差异，这表明源自细菌细胞壁的多糖可能尤为重要。

项目成果

MBRにおけバイオポリマーの変化と設定フラックスの影響に着目した膜ファウリング発生機構の考察

关注MBR中生物聚合物变化和设定通量影响的膜污染产生机理思考

• 发表时间: 2022
• 作者: 角田 貴之;内藤 りん;羽深 昭;山村 寛;木村 克輝
• 通讯作者: 木村 克輝

都市下水処理MBRから回収したバイオポリマーの膜ファウリング発生ポテンシャル

城市污水处理MBR回收生物聚合物的膜污染潜力

• 发表时间: 2022
• 作者: 角田 貴之;鈴木 綾菜;内藤 りん;羽深 昭;山村 寛;木村 克輝
• 通讯作者: 木村 克輝

MBRにおけるバイオポリマーの変化に着目した膜ファウリング発生機構の考察

以MBR中生物聚合物变化为中心的膜污染产生机理思考

• 发表时间: 2023
• 作者: 角田 貴之;内藤 りん;羽深 昭;山村 寛;木村 克輝
• 通讯作者: 木村 克輝

EFFECT OF MEMBRANE PORE SIZE AND MATERIALS ON MEMBRANE FOULING IN MBRS

• DOI: 10.2208/jscejer.78.7_iii_135
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)
• 作者: Takumi Nakamura;T. Kakuda;A. Hafuka;M. Ono;K. Kimura

膜の細孔径と材質がMBR膜ファウリング発生に及ぼす影響

膜孔径和材质对MBR膜污染发生的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村 拓海;角田 貴之;羽深 昭;小野将嗣;木村 克輝
• 通讯作者: 木村 克輝