2019 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative Water Treatment System Combining Pretreatments and Membrane Separation for Sustainable Supply of Safe High-quality Water
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16H06362
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松井 佳彦 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00173790)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松下 拓 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30283401)
白崎 伸隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60604692)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 土木環境システム / 環境技術 / 環境材料 / 反応・分離工学 / 水資源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．微粒子吸着処理：微粒子吸着関連はほぼ終了し，超微粉炭を使った高度膜処理と，通常の凝集沈殿砂ろ過に微粉炭を適用する際の漏出抑制へと展開した．
２．高機能凝集処理：凝集沈殿砂ろ過に微粉炭を適用する際にはその残留が懸念される．微粉炭の残留性を抑制するためには，高い撹拌強度条件下で凝集処理を行うこと，さらに凝集処理を複数段で行い，未凝集粒子数を減少させることが重要なことを明らかにした．凝集膜ろ過において，使用する凝集剤の荷電中和力が高いほどウイルスの除去率が向上することを明らかにした．また，荷電中和力が最も高い凝集剤を用いるとウイルスの除去率の飛躍的な向上が見込めることを示した．
３．真空紫外線促進酸化処理：真空紫外線強度と流況が処理対象物質の分解に与える影響を表現できる数値計算モデルを構築し、処理装置内における対象物質の濃度変化を予測することを可能とした。真空紫外線処理が後段の凝集処理での処理性に与える影響を評価した結果、自然由来有機物主体の河川水では凝集除去性が低下するが、下水由来有機物主体の河川水では向上する（相乗効果）可能性があることが分かった。
４．高度膜処理：超微粉炭は膜ファウリング原因物質のバイオポリマーの吸着除去に特に優れていることから，これを応用し，超微粉炭による膜分離の前処理実験を行った．超微粉炭をパルス添加し膜をプレコートすることによりバイオポリマーは吸着のみならず機械的にもろ過分離されるが，逆流洗浄時には超微粉炭が膜から剥離せず，膜が目詰まりろ過操作圧の上昇に至ることが分かった．しかし，超微粉炭添加の前に凝集処理を実施することで，この問題を解決できることがわかった．さらに，凝集処理－超微粉炭パルス添加（プレコート）による前処理は，凝集処理－超微粉炭連続添加，超微粉炭連続添加－凝集処理よりも，膜間差圧の上昇が抑制され，新しい前処理方法へと大きな展開があった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１．微粒子吸着処理：終了し，２，３，４の研究課題に傾注した．
２．高機能凝集処理：微粉炭の残留性の原因とその抑制のための検討を行った．凝集剤の荷電中和力と凝集膜ろ過におけるウイルスの除去性の関係性を明らかにするための検討を行った．
３．真空紫外線促進酸化処理： 計画していた真空紫外線処理のモデル化が完了し、次年度に予定していたEE/O（electrical energy per order）を用いた実用性評価についても前倒しで検討を開始した。
４．高度膜処理： 膜ろ過における膜ファウリングを抑制し，ろ過抵抗の上昇を抑制するために，凝集剤や微粉炭の添加のタイミングについて検討した．
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| Strategy for Future Research Activity |
１．微粒子吸着関連はほぼ終了し、２．高機能凝集処理についても残す課題は複数種凝集剤混合添加のみであるが，その前に，原水の陰イオン種と濃度が高塩基度凝集剤に性能発揮に大きく影響を及ぼしていることが明らかになったので，それについて重点的に検討する．３．促進酸化については、本年度構築したモデルを用いて装置の最適化を図るとともに、EE/Oによる実用性の評価を行う予定である。また、昨今大きな注目を受けてる難分解性有機フッ素化合物などについても処理対象に加えていく予定である。４．高度膜処理については，凝集剤や微粉炭の添加のタイミングについてさらに検討を進める．さらに，内圧式セラミック膜への適用についても検討する．さらに、促進酸化膜分離についてはバイオポリマーの除去性に及ぼす効果を検討する．
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[Presentation] Characteristics and control of super-fine (φ 200 nm) carbon particles remaining after coagulation, sedimentation, and sand filtration.2019
Author(s)
Nakazawa, Y., Matsui, Y., Hanamura, Y., Shinno, K., Shirasaki, N. and Matsushita, T.
Organizer
The IWA Particle Separation Specialist Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Effective removal of super-fine carbon particles by intense flash mixing and high basicity coagulants in coagulation, sedimentation, and sand filtration.2019
Author(s)
Nakazawa, Y., Matsui, Y., Shinno, K., Hanamura, Y., Shirasaki, N. and Matsushita, T.
Organizer
Water and Environment Technology Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of virus removal efficiency in an actual drinking water treatment plant by using a novel virus concentration method and pepper mild mottle virus as a process indicator.2019
Author(s)
Shirakawa, D., Shirasaki, N., Yamashita, R., Koriki, S., Matsumura, T., Matsushita, T. and Matsui, Y.
Organizer
Water and Environment Technology Conference 2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] Hydrolysis speed: another indicator for coagulants' performance in coagulation, sedimentation, and sand filtration treatment.2019
Author(s)
Chen, Y., Nakazawa, Y., Matsui, Y., Shinno, K., Shirasaki, N. and Matsushita, T.,
Organizer
Water and Environment Technology Conference 2019
Int'l Joint Research
