JP6791142B2 - 膜カートリッジの再生方法 - Google Patents
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Description
(1)活性汚泥の固液分離に使用した膜カートリッジを再生するに際し、第1の薬液含有水による洗浄工程、水洗工程、ヒドロキシプロピルセルロースを含むアルコール水溶液による第1の親水化工程、膜の溶液付着率が300質量%以下になる条件で乾燥させる工程、ヒドロキシプロピルセルロースを含むアルコール水溶液による第2の親水化工程を順に行うことを特徴とする膜カートリッジの再生方法。
(2)前記第1の薬液含有水が、アルカリ性薬液含有水であることを特徴とする(1)に記載の膜カートリッジの再生方法。
(3)前記水洗工程と前記第1の親水化工程の間で、さらに第2の薬液含有水による洗浄工程および水洗工程を実施することを特徴とする(1)または(2)に記載の膜カートリッジの再生方法。
(4)前記第2の薬液含有水が、酸性薬液含有水であることを特徴とする(3)に記載の膜カートリッジの再生方法。
本発明において、活性汚泥の固液分離に使用した膜カートリッジを再生するに際し、第1の薬液含有水による洗浄工程、水洗工程、親水化溶液による第1の親水化工程、乾燥工程、親水化溶液による第2の親水化工程を順に行うことにより、膜カートリッジを再生するものである。
また、膜を固定する濾板(膜支持板)としては、例えば、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネートなどが挙げられる。
溶液付着率(質量%)=(W8−W9)/W9×100
ここで、W8は、乾燥工程後の膜の質量(およそ0.5g〜1.5g)であり、W9は、乾燥工程後の膜を静置乾燥機で60℃×12時間乾燥した後の膜質量である。
なお、溶液付着率の溶液とは、アルコールと水の混合液を指す。
その他、必要に応じて親水化剤の架橋処理や膜と親水化剤とを反応・結合させるような処理をオフラインまたはオンラインで導入してもよいし、後加工として必要によりガンマ線照射やグラフト化反応を追加してもよい。
乾燥工程後の膜の溶液付着率は重量法で算出した。乾燥工程後の膜約0.5〜約1.5gを秤量(W8)した後、静置乾燥機で60℃、12時間乾燥させ、再び秤量(W9)し、次式により溶液付着率(%)を算出した。
溶液付着率(%)=(W8−W9)/W9×100
膜を5cm角の正方形に切り出し、JIS Z8781−4:2013の規格に基づいてL*a*b*表色系のL*値を求めた。
(測定条件)装置:色差計 日本電色工業社製 ZE−2000測定方法:反射
標準光:C/2°光源
実際の汚泥液を用いて、膜カートリッジのファウリング特性を調べた。装置は、宮本製作所製の浸漬型膜分離活性汚泥法テスト装置(Model IMF−5)を用いた。装置槽内のMLSS(Mixed Liquor Suspended Solids)濃度を10g/Lになるよう活性汚泥液を調製し、本発明の再生処理を施した膜カートリッジをセットした。膜面積1m2あたり1.0m3/日のろ過速度にてチューブポンプによる吸引ろ過運転を行った。ろ過運転中は、30℃に保ち、運転停止時間を設けず連続運転として、膜カートリッジ下部より連続して曝気を行った。曝気量は、膜カートリッジ1個あたり2L/min.となるように調整した。この状態で1週間運転を続け、膜間差圧の上昇をモニターすることでファウリングの程度を判定した。
(平膜シートの作製)
巻出し用フリーロールにポリエチレンテレフタレート(PET)抄紙からなる基材ロールをセットし、基材を巻き出して製膜原液(CPVC7.5質量%、THF63.3質量%、2−プロパノール19質量%、1−ブタノール10.2質量%)の入った含浸浴にゆっくり浸漬させた(滞留時間約1分)。その後、乾燥ゾーン(温度18℃、相対湿度68%、滞留時間5分)で溶媒を揮発させて相分離を誘発させ、製膜を行った。その後、巻取り機を用いて巻き取った。続いて、得られた複合膜にHPCの付与を行った。巻出し用のフリーロールに該複合膜のロールをセットし、HPC(0.7質量%)、2−プロパノール(49.65質量%)、水(49.65質量%)からなる溶液が入った含浸槽へ該複合膜を巻き出し浸漬させた。含浸槽の温度は20℃で、該膜の浸漬時間は15分とした。該複合膜を含浸槽から引き上げた後、温度25℃、風速0.03m/秒、処理時間2分の条件で膜中の2−プロパノールを揮発させた。さらに、純水の入った水洗槽に極わずかに浸した(1秒以下)。その後、該膜を65℃の熱水処理槽へ15分浸漬させた。熱水処理槽から該膜を引き上げた後、乾燥ゾーンで温度40℃、相対湿度10%RH、処理時間15分の条件で該膜を乾燥させた。最後に該膜を巻取り機でゆっくり巻き取った。このようにして、HPCが付与された親水性の膜(平膜シート)を得た。
得られた平膜シートを用いて膜カートリッジを製作し、図1に示されるようなMBR用膜カートリッジとした。
周縁部4の厚みが6mmであり、中央部5より周縁部4が1mm高い塩化ビニル樹脂製の膜支持板3を作成した。また、膜支持板3の一部に矩形の貫通部を設け、透過水取水用のノズル7を取り付けた。
膜支持板3の中央部5に、流路材2として樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−18Kをセットし、耐水接着剤にて膜支持板3と接着し、膜透過水流路を形成した。
膜支持板3と流路材2(樹脂メッシュ)を接着した後、流路材2の上面に緩衝材6としてPET製の不織布:廣瀬製紙(株)05TH−60をセットした。さらに、分離膜1の縁部と膜支持板3の周縁部4とを隙間無く接着した。裏面も同様にして、膜カートリッジとした。
該膜カートリッジを実液テスト機でフラックス1.0m/dの条件で膜間差圧が40kPaを超えるまで運転を行った。
実液テスト機より取り出した使用後の膜カートリッジの表面を流水下、スポンジでこすってケーク成分を取り除いた後、膜カートリッジを有効塩素濃度0.6%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に30℃、15分間浸漬して洗浄した。取り出した膜カートリッジを流水下で洗浄後、pH=2のシュウ酸水溶液に15分間浸漬した。膜カートリッジを取出し、流水下で残酸成分がなくなるまで洗浄した。
洗浄後の膜カートリッジを、HPC(0.3質量%)、2−プロパノール(39.85質量%)、水(59.85質量%)からなる第1の親水化溶液槽へ(気泡が入らないように)浸漬させた。親水化溶液槽の温度は20℃で、該膜カートリッジの浸漬時間は15分とした。その後、膜カートリッジを親水化溶液槽から取出し、膜の溶液付着率が200質量%になるまで乾燥させた。
引き続き、乾燥後の膜カートリッジをHPC(0.7質量%)、2−プロパノール(49.65質量%)、水(49.65質量%)からなる第2の親水化溶液槽へ(気泡が入らないように)浸漬させた。親水化溶液槽の温度は20℃で、浸漬時間は15分とした。該膜カートリッジを親水化溶液槽から引き上げた後、温度25℃、風速0.03m/秒、処理時間2分の条件で膜中の2−プロパノールをゆっくりと揮発させた。さらに、純水の入った水洗槽に極短時間浸漬した。その後、該膜カートリッジを65℃の熱水処理槽へ15分浸漬させた。熱水処理槽から該膜カートリッジを引き上げた後、乾燥ゾーンで温度40℃、相対湿度10%RH、処理時間15分の条件で乾燥させた。このようにして、HPCが付着、固定化された親水性の再生膜カートリッジを得た。
再生した膜カートリッジを実液テストに供したところ問題なく運転することができた。結果を表1に示す。
親水化溶液による第2の親水化処理前の膜の溶液付着率を330質量%としたこと以外は実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
親水化溶液による第2の親水化処理前の膜の溶液付着率を15質量%としたこと以外は実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
下水を処理するためのMBR装置中で使っていた、ファウリングのため塩素洗浄してもフラックスが回復しないSinap(中国上海)製カートリッジ(SINAP−10−PVDF)を、実施例1と同様にして再生処理を行った。実液テストに供したところ問題なく運転することができた。結果を表1に示す。
上海名列科技(中国上海)製のPTFE膜(KF4140)を用いて実施例1と同様にして膜カートリッジを作製し、MBR装置中にて使用して膜ファウリングを起こさせた。その後、実施例1と同様の条件にて再生処理を行った。実液テストに供したところ問題なく運転することができた。結果を表1に示す。
シュウ酸水溶液に浸漬する時間を5分にしたこと以外は実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
親水化溶液による第1の親水化工程を省略した以外は、実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。第1の親水化工程を省略したため、その後の乾燥工程において親水化材
親水化溶液による第2の親水化工程を省略した以外は、実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
乾燥工程後(HPC浸漬前)の膜の溶液付着率を50質量%としたこと以外は実施例4と同じ操作を行った。
シュウ酸水溶液に浸漬する時間を3分にしたこと以外は実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
乾燥工程後(親水化溶液による第2の親水化工程前)の膜の溶液付着率を400質量%としたこと以外は実施例1と同じ操作を行った。結果を表1に示す。
2 流路材
3 膜支持板
4 周縁部
5 中央部
6 緩衝材
7 透過水取水用ノズル
Claims (4)
- 活性汚泥の固液分離に使用した膜カートリッジを再生するに際し、第1の薬液含有水による洗浄工程、水洗工程、ヒドロキシプロピルセルロースを含むアルコール水溶液による第1の親水化工程、膜の溶液付着率が330質量%以下になる条件で乾燥させる工程、ヒドロキシプロピルセルロースを含むアルコール水溶液による第2の親水化工程を順に行うことを特徴とする膜カートリッジの再生方法。
- 前記第1の薬液含有水が、アルカリ性薬液含有水であることを特徴とする請求項1に記載の膜カートリッジの再生方法。
- 前記水洗工程と前記第1の親水化工程の間で、さらに第2の薬液含有水による洗浄工程および水洗工程を実施することを特徴とする請求項1または2に記載の膜カートリッジの再生方法。
- 前記第2の薬液含有水が、酸性薬液含有水であることを特徴とする請求項3に記載の膜カートリッジの再生方法。
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