2014 Fiscal Year Annual Research Report
省エネ・多機能型の膜分離導入下廃水処理システムの実用化
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25249073
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
渡辺 義公 中央大学, 公私立大学の部局等, 機構教授 (00040999)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 克輝 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10292054)
山村 寛 中央大学, 理工学部, 助教 (40515334)
佐藤 久 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80326636)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2016-03-31
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| Keywords | 下水処理 / 膜分離活性汚泥法（MBR) / 多機能MBR / 有機物・窒素・リンの同時除去 / 汚泥処理 / リン回収 / 膜分離型硝化槽 / ジルコニアメゾ構造体（ZS） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）Buffled Membrane Bioreactor(bMBR)の「信頼性向上＋低コスト化」の実現：
長さ3mのPTFE膜を用いた処理量14.4m3/dayのbMBRによる実下水を原水とした通年実験を行った。実験時の平均Fluxは0.4m/day (bMBRのHRTは5.7時間）とした。bMBRの消費電力を0.35kWh/m3において、処理水のBOD、T-N、T-Pの平均値はそれぞれ、0.7、0.65、0.9 mg/Lであった。窒素除去とbMBRのBaffle内部（常時曝気）の酸化還元電位（ORP）及びBuffle外部の原水注入箇所（従来の１点と４点）の関係を調べる実験を行った。その結果、ORPと処理水のNH4-N及びNO3-Nの相関は高く、日平均ORPが60-80ｍVの場合に平均T-N濃度は3 mg/Lとなった。また4点注入によって脱窒が安定した。これらの知見は3年目の研究に生かされる。平膜を装着したbMBRにポリエチレングリコール担体を投入することで、旋回流に乗った担体が膜面と接触して効果的に膜面付着ケーキ層を剥離することで、可逆的膜ファウリングを低減することを明かにした。
（２）bMBR余剰汚泥からのリン回収システムの構築
既存の研究から高いリン吸着性能を示したジルコニウムを膜に担持することで、嫌気MBR中の汚泥を濃縮しつつ、リン酸を回収しうるプロセスが構築可能となる。本年度は、高透水性・高化学耐久性・高リン回収性を兼ね備えた膜を形成しうる膜原液組成の探索及びリン吸着能の評価を目的とした。原液組成14.07/66.06/15.73/4.14（PSf/NMP/PVP/ジルコニウム）の膜を作製し、公称孔径22.3 nm、表面開孔率は7.5 %の膜を得た。本膜による実下水中のリンの吸着が確認できた。また、リン酸の脱着-再吸着も可能であることが明かになった。
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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
（１）bMBRの「信頼性向上＋低コスト化」実現」：通年の実験によって目標とした電力消費（0.4kwh/m3以下）で、BOD 1mg/L以下、T-N 5mg/L以下、T-P 1 mg/L以下を担保した。考案したPTFE膜モジュールをプラントに適用すれば、更なる省エネが可能であり、bMBRの優れた性能がさらに向上する可能性が示された。
（２）ZSを埋め込んだポリスルフォン膜を嫌気性MBRに組み込む新しいメタンガスとリンを回収するシステムを開発出来る可能性が示された。最終年度にこのシステムの有効性を確認する。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)bMBRの「信頼性＋低コスト化」実現：
考案したPTFE膜モジュールを組み込んだbMBRの運転を行い、bMBRの実用化のための準備を完了する。
（２）bMBR余剰汚泥からのリン回収システムの構築：
ZSを埋め込んだ膜を嫌気槽内に浸漬し、膜ろ過とリン回収運転について、長期間繰り返し試験を実施する。試験を通して、膜閉塞の進行速度とリンの回収率を評価する。
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