河川表流水のクロスフロー膜ろ過の特性評価
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(2) Ⅶ-20. 第37回土木学会関東支部技術研究発表会. 真空計 配給ポンプ. 膜浸漬槽. 70cm 膜モジュール. 処理水. 17cm バルブ 18cm 送水ポンプ 20cm. 4mm@5. 処理水槽 20cm. 水道メーター. 40cm. 図-２ 実験装置概要図. 2.2．膜モジュール１） 膜の種類は，精密ろ過膜（MF 膜），限外ろ過膜（UF 膜），ナノろ過膜（NF 膜），逆浸透膜（RO 膜）に分 類され，これらは分離対象物の大きさ，操作圧力に より分類される．本研究では原水中の微生物，微粒 子を除去対象とする MF 膜を使用する．MF 膜は除去 対象物質の粒径が 0.01μm より大きい膜であり，膜表 面の孔径は 0.01μm から 10μm 程度である． 本研究で使用する膜の概要及び膜モジュールの写 真を表-１，図-３に示す．本研究では中空糸膜を用 いる．中空糸膜は膜面積当りの通水性能は低いが， 膜モジュールの単位容積当りのろ過流量を大きくで きる特徴を持つ．中空糸膜モジュールを用いて外圧 式浸漬型ろ過を行う．材質は優れた強靭性，耐薬品. 図-３ 膜モジュールの写真. 性を持つポリエチレンである．公称孔径は 0.4μm で ２. あり，膜面積は 0.2ｍ である． 表-１ 膜モジュールの概要. 概要 分類 精密ろ過膜（MF膜） 形状 中空糸膜 材質 ポリエチレン 公称孔径 0.4μm 膜面積 0.2㎡. 2.3．実験方法及び実験条件 本実験では，吸引ろ過のみをファウリングが発生 するまで連続して行っていき，処理水は排水するも のとする．ろ過の速度は配給ポンプで調節する．循 環流量及び膜面流速はバルブの開閉で調節する．膜 面流速の算定は紙を使い，膜面を通る時間を計測し た．膜は次亜塩素酸ナトリウムを 0.5％に希釈した水.
(3) Ⅶ-20. 第37回土木学会関東支部技術研究発表会. 溶液にて洗浄を行った．今回の実験条件を表-２に示. に設定したものの，ろ過を開始すると共に膜透過流. す．. 束は低下することがわかる．. 実験は 2009 年 12 月 22 日に RUN1,2010 年 1 月 9 日に RUN2 にて実験を開始した．. 膜間差圧とほぼ同様の変化が見られた．膜透過流量 の影響により多少の違いはあるものの，膜間差圧が. 表-２ 実験条件. RUN1 透過流束(m/day) 循環流量(L/min) 膜面流速(cm/sec). 0.5 5.0 33.0. ろ過抵抗は膜間差圧と比例関係にあることからも，. 上昇するにつれてろ過が行われにくいということが. RUN2. 示唆される．. 0 0. 35 30. 2.4.原水 は 2009 年 12 月 23 日，2010 年 1 月 8 日に丸子川から それぞれ 120L 程取水し，膜浸漬槽に入れてろ過を行. 膜間差圧(kPa). 25. 本研究では丸子川の表流水を使用した．本報告で. 20. 10. った．その測定に用いた原水の水質を表-３に示す．. 5 0. 表-３ 原水質. pH TOC(mg/L) 紫外線吸光度(mg/L) 濁度(NTU). RUN 1 7.65 1.958 0.0515 3.64. RUN1 RUN2. 15. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 時間(h). RUN 2 7.02 1.258 0.0345 1.30. 図-４ 膜間差圧の変化 0.55 0.5. ３．測定項目 ・水温 ・粘性係数. 膜透過流束(m/day). 0.45. ・膜間差圧. 0.4 RUN1 RUN2. 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05. ・膜透過流量. 0 0. ・透過流速. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 40. 45. 50. 時間(h). 図-５ 膜透過流量の変化. ・ろ過抵抗 ・pH 6E+12. ・紫外線吸光度(260nm). 5E+12. ・濁度 以上の 10 項目を測定した． ４．実験結果. ろ過抵抗(m^-1). ・TOC. 4E+12 RUN1 RUN2. 3E+12 2E+12. 図-４から図-６に実験期間中の膜間差圧，膜透過 流束とろ過抵抗の変化を示す． 膜間差圧は膜の状態を考慮して 30kPa を基準とし てファウリングを判定した．RUN1 では実験開始か ら 46 時間，RUN2 では 38 時間経過してファウリン グを起こした． 膜透過流束は RUN1，RUN2 どちらも 0.45 から 0.52m/day の間を推移していた．開始時に 0.5m/day. 1E+12 0 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 時間(h). 図-６ ろ過抵抗の変化. 40. 45. 50.
(4) Ⅶ-20. 第37回土木学会関東支部技術研究発表会. のみであり，RUN1 での条件が効果的な膜面流速と そして，実験中に測定したその他の測定項目の RUN1，RUN2 それぞれの結果を表-４，表-５に示す．. は言い難い．今後実験を重ね，評価をしていくこと が必要となってくる． 0.9. れなかった．これより原水中に存在する有機物は溶. 0.8. 解状態であったと考えられる． 紫外線吸光度は微量ではるが，処理後に低下が見 られた．わずかながら，汚濁状況が改善されている 結果となった． 濁度は最も変化が見られた．MF 膜の特性から溶解. 膜間差圧上昇速度(kPa/h). TOC は RUN1，RUN2 いずれもさほど変化は見ら. 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0. 物質は補修できなかったものの，懸濁物質はうまく. 0. 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 膜面流速(cm/sec). 捕集していた．. 図-７ 膜面流速毎の膜間差圧上昇速度 表-４. RUN1 での測定結果 原水. 膜浸漬槽 処理水 17.4 0.001076036 7.65 7.96 8.05 1.958 2.203 1.979 0.0515 0.0605 0.0284 3.644 4.344 0.224. 200 180 160 140. 処理水量(L). 水温(℃) 粘性係数 pH TOC(mg/L) 紫外線吸光度(mg/L) 濁度(NTU). 120 100 80 60 40. 表-５. RUN2 での測定結果 原水. 温度（℃） 粘性係数 pH TOC(mg/L) 紫外線吸光度(mg/L) 濁度(NTU). 7.02 1.258 0.0345 1.243. 膜浸漬槽 14.1 0.001171 6.95 1.209 0.0235 0.790. 20. 処理水. 0 0. 33.0. 膜面流速(cm/sec). 7.00 1.148 0.0136 0.088. 図-８ 膜面流速毎の処理水量. 参考文献 １）竹内弘ら：浄水膜，技報堂，p.55-80，2003.6. ５．考察 本報告では RUN1(5L/min)，RUN2(0L/min)について. ２）財団法人. 水道技術研究センターHP，http://ww. w.jwrc-net.or.jp/index.html，2009.7.25. 実験を行った．実験時間は RUN1 が 46 時間，RUN2. ３）膜の基礎知識 旭化成ケミカルズ株式会社 HP，. が 38 時間であった．. http://www.asahi-kasei.co.jp/membrane/microza/jp/kiso/i. RUN1 と RUN2 における実験期間中の膜面流速毎 の膜間差圧上昇速度と処理水量のグラフを図-７，図 -８に示す．図-７では，膜面流速が 0cm/sec (RUN1) の状態より 33cm/sec(RUN2)のほうが膜間差圧上昇速 度は低いことを表している．つまり，膜面流速によ ってファウリングの発生を遅らせていることが示唆 される．また，処理水量も RUN2 のほうが多いこと からもクロスフローろ過の有効性も伺える． しかしながら，膜面流速発生させた実験は RUN1. ndex.html，2009.10.28.
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