JP2021194586A - 被処理水の膜閉塞性評価方法および凝集膜ろ過システム - Google Patents
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Abstract
Description
前記被処理水を前記分離膜で膜ろ過し、前記分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記分離膜のろ過抵抗の上昇率(ろ過定数K1〜3)のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2を算出するろ過定数K2算出工程と、前記分離膜のろ過抵抗を、物理的外力によって除去できるろ過抵抗と除去できないろ過抵抗に分類し、前記ろ過定数K2算出工程と同様に、前記分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記物理的外力によって除去できないろ過抵抗の上昇率のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2−irを算出するろ過定数K2−ir算出工程と、前記ろ過定数K2およびK2−irに基づき前記被処理水の膜閉塞性を評価する評価工程と、を有することを特徴とする。
前記凝集処理水を前記分離膜で膜ろ過する膜ろ過部と、前記膜ろ過時の前記分離膜の膜ろ過抵抗を測定可能な膜ろ過抵抗測定手段と、前記分離膜の膜面を物理的に擦るための膜摩擦手段と、を有することを特徴とする。
図1は本発明の被処理水の膜閉塞性評価方法を説明するフローチャートである。図示のように、本発明の被処理水の膜閉塞性評価方法は、ろ過定数K2算出工程と、ろ過定数K2−ir算出工程と、評価工程と、を有する。
本工程では、被処理水を分離膜で膜ろ過し、分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記分離膜のろ過抵抗の上昇率(ろ過定数K1〜3)のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2を算出する。
凝集剤の被処理水への混和条件は、どのようなものであってもよいが、凝集剤が添加された被処理水を急速撹拌し、急速撹拌後の被処理水を緩速撹拌する二つの撹拌処理の組み合わせで行われることが好ましい。
i)第一段階目:初期閉塞期、
ii)第二段階目:膜閉塞・ケーキ形成の同時進行期
iii)第三段階目:ケーキ形成期(但し、膜閉塞も僅かに進行する)
の三段階のろ過モードが現れる。
本工程では、分離膜のろ過抵抗を、物理的外力によって除去できるろ過抵抗と除去できないろ過抵抗に分類し、ろ過定数K2算出工程(S100)と同様に、分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記物理的外力によって除去できないろ過抵抗の上昇率のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2−irを算出する。
本工程では、ろ過定数K2およびK2−irに基づき被処理水の膜閉塞性を評価する。
可逆汚染分(すなわち、被処理水を分離膜で膜ろ過する際に膜表面に形成されるケーキ層(膜表層の上部に堆積したアルミニウムナノ粒子なども含む))と
不可逆汚染分(すなわち、被処理水を分離膜で膜ろ過する際に有機物や凝集処理水中のアルミニウムナノ粒子による初期閉塞、膜表層下部に強固に捕捉されたアルミニウムナノ粒子等)
を含めた全体のみかけのケーキろ過定数であり、複数の被処理水が存在する場合、ろ過定数K2が小さい被処理水の方が一般的に膜閉塞性が小さいと評価できる。
図2は、本発明の凝集膜ろ過システムを模式的に示す図である。本発明は、上記本発明の被処理水の膜閉塞性評価方法により被処理水としての凝集処理水の膜閉塞性を評価し、凝集条件を決定するための凝集膜ろ過システム10であって、図2に示すように、膜ろ過部20と、膜ろ過抵抗測定手段30と、膜摩擦手段40と、を有する。
(1)被処理水及び凝集処理条件
被処理水には、比較的清澄な河川水(濁度:0.7度、色度:3.3度、pH7.3、TOC:0.9mg/L)を使用した。
分離膜はメルク社製のVVHP膜(疎水性PVDF膜、孔径0.1μm)を使用し、直径25mmの平膜用ガラス製フィルターホルダーを使用した。
吸引ポンプを用いて全量定圧ろ過(吸引圧90kPa)で供試水を分離膜に通水し、ろ過水量の経時変化を測定することで行った。そして、上記(1)被処理水及び凝集処理条件で得られた凝集処理水を2区分に分け、1区分目について、単位膜差圧当たりに得られる流量Vs0.04m3/m2毎に、全体で0.96 m3/m2に至るまでQ0/Qを連続的に測定した。
被処理水には、比較的清澄な時期の冬季の河川水(濁度:1.0度、色度:2.5度、pH7.8、TOC:0.4mg/L)を使用した。
10 凝集膜ろ過システム
20 膜ろ過部
30 膜ろ過抵抗測定手段
40 膜摩擦手段
Claims (5)
- 分離膜を用いた膜ろ過処理に供される被処理水の膜閉塞性評価方法であって、
前記被処理水を前記分離膜で膜ろ過し、前記分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記分離膜のろ過抵抗の上昇率(ろ過定数K1〜3)のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2を算出するろ過定数K2算出工程と、
前記分離膜のろ過抵抗を、物理的外力によって除去できるろ過抵抗と除去できないろ過抵抗に分類し、前記ろ過定数K2算出工程と同様に、前記分離膜の単位膜面積当たりのろ過水量の増大に伴って三段階に変化する前記物理的外力によって除去できないろ過抵抗の上昇率のうち少なくとも二段階目のろ過抵抗の上昇率K2−irを算出するろ過定数K2−ir算出工程と、
前記ろ過定数K2およびK2−irに基づき前記被処理水の膜閉塞性を評価する評価工程と、
を有することを特徴とする被処理水の膜閉塞性評価方法。 - 前記被処理水が、凝集剤が混和された凝集処理水であることを特徴とする請求項1に記載の被処理水の膜閉塞性評価方法。
- 前記物理的外力が、前記分離膜の膜面を物理的に擦る操作により付加されることを特徴とする請求項1または2に記載の被処理水の膜閉塞性評価方法。
- 前記ろ過抵抗の各上昇率K2のおよびK2−irを、前記単位膜面積当たりのろ過水量が0.08 m3/m2以上から0.40 m3/m2以下となる範囲で算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の被処理水の膜閉塞性評価方法。
- 請求項2に記載の被処理水の膜閉塞性評価方法により前記凝集処理水の膜閉塞性を評価し、凝集条件を決定するための凝集膜ろ過システムであって、
前記凝集処理水を前記分離膜で膜ろ過する膜ろ過部と、
前記膜ろ過時の前記分離膜の膜ろ過抵抗を測定可能な膜ろ過抵抗測定手段と、
前記分離膜の膜面を物理的に擦るための膜摩擦手段と、
を有することを特徴とする凝集膜ろ過システム。
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