平膜浸漬型膜分離活性汚泥法の膜モジュール内流動特性の解明と膜設置間隔の最適化

平膜浸没式膜分离活性污泥法膜组件内流动特性的阐明及膜安装间隔的优化

• 批准号: 08650640
• 负责人: 山本 和夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650640/
• 关键词: 膜分離活性汚泥法; 浸漬ろ過; 平膜; 汚泥堆積; 膜間隔; 流動特性; 合併処理浄化槽; 高度処理; 膜分離活性汚泥法; 浸漬ろ過; 平膜; 汚泥堆積; 膜間隔; 流動特性; 合併処理浄化槽; 高度処理

本研究は、高度処理にも対応できる高性能小型合併処理浄化槽の合理的な設計法を確立するために、平膜浸漬型膜分離活性汚泥法における膜モジュール部の流動特性を解明し、また汚泥の付着・堆積過程を明らかにし、曝気量や膜間隔などとの関係を求め、膜設置間隔の合理的設計値を提示することを目的として、実験的・理論的検討を行ったものである。得られた主要な成果は以下にまとめられる。まず、汚泥堆積過程を記述する因子として、平衡汚泥堆積量、汚泥堆積速度、汚泥堆積開始時間という因子を見出し、平衡汚泥堆積量は、せん断力と逆比例するという関係を得た。実験により得た関係式は、曝気流中のろ過及び懸濁液クロスフロー流中のろ過において同様であり、ろ過形態によらない統一的な関係を見出すことができた。汚泥堆積開始時間は、曝気流中のろ過において、せん断力だけではなく膜間距離に依存するという傾向が見出された。また、膜間距離が狭くなるほど汚泥堆積開始時間が短くなるという傾向を得た。平膜においては、せん断力が変わらないにも関わらず汚泥堆積開始時間が短くなるのは、汚泥フロックの乱れによる膜間距離の移動度に対して膜間距離が相対的に短くなるためとした定式化をおこない、実験結果をよく説明することが出来た。このことにより、膜設置間隔の影響を定量的に明らかにすることができ、汚泥堆積開始時間を十分長くするような設計因子が抽出できた。さらに、懸濁液クロスフロー流虫では、膜近傍の層流境界層が発達して行くことによって、膜面の汚泥堆積量に分布が生じ、また遷移領域において緩い堆積が生じることが示された。境界層の発達を抑制するためには膜セグメントを流下方向に分断する法が得策であり、それに膜面積の減少とのトレードオフで最適膜設置間隔が決まる。このような設計は、特に間欠曝気ろ過を採用する場合に重要となる。

这项研究进行了实验和理论研究，目的是建立一种合理的设计方法，用于高性能，小型，相结合的化粪池，也可以用于晚期处理，阐明了膜模块的流动特征膜间距，并为膜安装间隔提供合理的设计值。所获得的主要结果总结了下面。首先，我们发现了描述污泥沉积过程的因素，例如平衡污泥沉积的量，污泥沉积速率和污泥沉积开始的时间，并获得了平衡污泥沉积量与剪切力成反比的关系。实验关系在曝气流中的过滤和悬浮横流流中的过滤相似，发现统一关系不依赖于过滤形态。发现一种趋势是，曝气流中过滤的污泥沉积时间不仅取决于剪切力，还取决于膜间距离。此外，在层间距离越近，可以实现污泥沉积的时间越短。在扁平膜中，尽管剪切力不变，但污泥沉积开始时间较短的原因是，与由于污泥羊群干扰引起的层间距离的迁移率相比，层间距离相对较短，并且可以很好地解释实验结果。这可以定量阐明膜安装间隔的效果，并且可以提取足够长的时间开始污泥沉积的设计因素。此外，已经表明，在悬浮的跨流动流昆虫中，膜附近的层层边界层发生，从而导致污泥沉积量分布在膜表面上，并且该沉积在过渡区域发生。为了抑制边界层的发展，最好将膜段下游分开，并且最佳的膜安装间隔是由膜面积和膜区域减少的权衡确定的。当采用间歇性曝气过滤时，这种设计尤其重要。