2017 Fiscal Year Annual Research Report
逆浸透濃縮排水処理の省エネルギー化を実現する回転円板型促進酸化装置の開発
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16H02372
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
藤原 拓 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 教授 (10314981)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 宏明 京都大学, 工学研究科, 教授 (70344017)
山下 尚之 京都大学, 工学研究科, 講師 (90391614)
深堀 秀史 愛媛大学, 紙産業イノベーションセンター, 准教授 (70617894)
水野 忠雄 京都大学, 工学研究科, 講師 (00422981)
張 浩 高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 准教授 (90452325)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 逆浸透濃縮排水 / 回転円板型促進酸化装置 / 省エネルギー / 微量化学物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
回転円板型促進酸化装置（RAOC）に適用するシートの最適化検討では、凝集剤・バインダー使用量やシート作成条件を調整し、シートの細孔構造を制御することで、活性低下を抑えたシート調整条件を見出した。また、抄紙・紙加工設備での生産を想定し、有機繊維・バインダーを使用したシートを試作した。パイロットスケール装置の製作については、積水アクアシステム株式会社および廣瀬製紙株式会社に所属する研究協力者の協力を得て、設計図ならびに設置方針を確定した。
RO濃縮排水の処理特性評価と処理メカニズム解明については、酸化チタン／高シリカ型ゼオライトの粉末複合材料を用いて、RO濃縮排水の原料となる下水二次処理水からの医薬品（クロタミトン）およびその分解産物の除去特性を明らかにし、論文発表を行った。酸化チタン／高シリカ型ゼオライト複合材料を用いることにより、クロタミトン初期濃度が低い場合には共存物質によるクロタミトン除去の阻害が緩和されること、光触媒反応による分解産物も複合材料に吸着されることなどを明らかにした。次に、酸化チタン／高シリカ型ゼオライト複合シートによる逆浸透濃縮排水からのクロタミトンの除去特性を明らかにし、論文発表を行った。複合シートは、RO濃縮排水中のクロタミトンを共存物質による明確な阻害なく吸着除去でき、クロタミトン初期濃度が120 ug/Lの条件では吸着・光触媒分解が速やかに進行した。主要な分解産物もシートに吸着されたことから、複合シートは促進酸化処理における分解産物による二次汚染も緩和しうることを明らかにした。さらに、複合シートを搭載したRAOCを用いて、純水および各種の実廃水を対象として、微量化学物質の吸着・分解速度の評価と影響因子の検討を行うとともに、微量化学物質の分解生成物・分解経路の推定ならびに粒子画像流速測定法によるRAOCリアクターの流動特性の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究において、３カ年で計画していた実施項目のうち、「RO濃縮排水の性状と基本処理特性評価」は完了した。「RAOCに適用するシートの最適化」については、活性低下を抑えたシート調整条件を見出し、抄紙・紙加工設備での生産を想定した有機繊維・バインダーを使用したシートの試作も完了している。「ラボスケール装置によるRO濃縮排水の処理特性評価と処理メカニズムの解明」では、装置内の流動特性を粒子画像流速測定法により明らかにするとともに、微量化学物質（医薬品および1,4-ジオキサン）の吸着・分解速度の評価と影響因子（UVA強度）の検討を純水および各種排水（RO濃縮排水、淡水養殖排水、廃棄物処分場浸出水）を対象に実施した。さらに、微量化学物質の分解生成物・分解経路の推定についても、クロタミトンおよびサルファモノメトキシンを対象に実施済みである。「パイロットスケール装置の製作と処理特性の評価」については、設計図・設置方針の確定を完了している。「RO濃縮排水処理のモデル化と最適設計・操作因子の提示」については、粉末複合材料による医薬品（サルファメタジン）とその分解産物の吸着・分解反応のモデル化に着手するとともに、RAOCにおける流動・物質移動モデルの基礎となる装置内流動特性の評価を行った。「耐久性評価・単位消費エネルギー評価」については、シートの耐久性評価を実施した。平成29年度までに実施予定の項目で一部未達成の項目もあるが、当初計画には無かった対象排水（淡水養殖排水、廃棄物処分場浸出水）および微量化学物質（1,4-ジオキサン）へのRAOCの適用性を検討するなど、当初計画を超えた研究の進展もある。以上より、全体としておおむね順調と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、下水二次処理水を原水とするRO濃縮排水を対象として、目標水質（DOC:15 mg/L、微量化学物質：90％除去）を単位消費エネルギー1 kwh/m3で達成する技術開発を完成させる。個別実施項目の推進方策は以下の通りである。「RAOCに適用するシートの最適化」では、シート構造と吸着特性の相関検証を行う。「ラボスケール装置によるRO濃縮排水の処理特性評価と処理メカニズムの解明」では、RAOC処理にともなう生分解性および生態毒性の変化を解明するとともに、RAOCによる処理機構仮説の検証を行う。また、前処理と後処理を組み合わせた全体システムを想定し、逐次バッチ試験によるシステム評価を行うとともに、RAOCによる連続処理試験を実施する。さらに、各種の影響因子の検討を室内試験により行った上で、屋外試験により太陽光照射時の微量化学物質および溶存有機炭素の除去特性を評価する。「パイロットスケール装置の製作と処理特性の評価」では、パイロットスケールのRAOC装置を製作し、回分試験によりスケールアップの影響と単位消費エネルギー評価を実施する。「RO濃縮排水処理のモデル化と最適設計・操作因子の提示」では、RAOCによる医薬品吸着・分解モデルを構築し、処理試験結果による検証を行ったうえで、最適設計・操作因子の提示をモデル計算に基づき行う。「耐久性評価・単位消費エネルギー評価」では、改良後のシートを搭載したラボスケール装置による連続処理試験を最低２ヶ月間継続し、シート強度ならびに処理性能の観点からシートの耐久性評価を行う。また、上述のようにパイロットスケール装置を用いて単位消費エネルギー評価を行う。
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Research Products
(7 results)
