正浸透法における膜閉塞成分の特定と促進酸化前処理による膜閉塞抑制効果の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K14275
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 野村 洋平 京都大学, 工学研究科, 助教 (30869730)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 正浸透法 / 下水二次処理水 / 三酢酸セルロース活性層 / 膜ファウリング / 有機物画分

Outline of Annual Research Achievements

正浸透(FO)法による下水二次処理水の濃縮特性の評価を目的として、クロスフロー流速が膜透過水fluxに及ぼす影響を評価するとともに、FO膜の洗浄方法の検討と膜ファウリング原因物質の探索を試みた。三酢酸セルロース活性層の平膜を使用し、供給液(FS)として下水二次処理水を、駆動液(DS)として6 M NaClを用いて膜ろ過実験を実施した。クロスフロー流速10.7 mm/sの条件では24 hの処理で膜透過水fluxは21 L/m2/hから4.8 L/m2/hまで低下した一方、クロスフロー流速100 mm/sの条件では処理時間24 h経過後の膜透過水fluxは9.7 L/m2/hであったことから、クロスフロー流速を増加させることで膜ファウリングが抑制しつつ下水二次処理水を濃縮できることが確認された。クロスフロー流速を100 mm/sとし、同一のFO膜を用いて下水二次処理水の反復処理試験(反復回数 3回、処理時間 30 h/回)を実施し、膜洗浄方法の検討と膜透過水fluxの評価を行った。ファウリング膜を純水に浸漬し、超音波発生装置を用いて投入エネルギー量を120 J/s、洗浄時間を4 minとした条件で膜表面の洗浄を行った結果、FO処理再開直後の膜透過水fluxは初期値と同等であり透水性能の回復が確認された。FO膜の洗浄後の水には超音波洗浄により剥離した膜ファウリング原因物質が含まれると考えられるため、洗浄後の水に含まれる有機物画分をサイズ排除クロマトグラフィーにより分析した。分子量が数百万Daと数千Daの有機物画分が検出され、これらの有機物画分が三酢酸セルロース活性層のFO膜のファウリングに寄与していると推定された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

下水二次処理水の正浸透処理試験を行い、クロスフロー流速などの影響因子を評価し、膜洗浄方法の検討と膜ファウリングに寄与する有機物画分を調査した。膜ファウリング原因物質の特定まで至っておらず、栄養塩の濃縮特性と促進酸化処理が膜ファウリングに及ぼす影響を評価できていないため、研究はやや遅れていると自己評価した。

Strategy for Future Research Activity

引き続き膜ファウリング原因物質を探索するとともに、超音波がFO膜と膜ファウリング原因物質に及ぼす影響評価、洗浄操作後にFO膜に残存する物質の特定、膜ファウリング発生機構の解明を試みる。加えて、促進酸化法による下水二次処理水の前処理が膜ファウリングに及ぼす影響を評価する。

Causes of Carryover

新型コロナ感染症の影響等により研究業務に滞りが生じ、今年度に遂行できなかった研究については次年度に実施予定であるため、次年度使用額が生じた。実験や試料分析の前処理資材など、消耗品等に使用予定である。