平膜状浸漬型 MBR では，曝気により膜表面の洗浄

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(1)土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月). Ⅶ‑013. 平膜状浸漬型 MBR において曝気による振動特性の検討東京都市大学大学院学生員〇井上美穂東京都市大学. 正会員. 東京都市大学大学院学生員 1．はじめに. 正面図. 平膜状浸漬型 MBR では，曝気により膜表面の洗浄. 長岡裕酒井. 駿治. 側面図. 圧力計. が行われるため，ファウリングは抑制されるが，曝気にかかる消費電力が大きいことが課題となってお P. り，効率的に洗浄できる曝気条件の解明が必要であ. レーザー変位計膜. 流路には不規則に速度差が生じ，それにより連続的. 1720mm. B. 生頻度などが不規則であることから膜を挟む両曝気. 1020mm. る．MBR の反応槽内では，曝気の気泡が大きさや発. 1440mm. P. 490mm. に不規則な圧力差が発生するため平膜は振動する．. 6mm. 65mm. 谷田ら 1)により，膜が振動すると振動振幅及び振. 循環槽. 散気管 530mm. 動周波数に比例してせん断速度が上昇するため，ファウリング抑制に作用すると報告されている．そこ. 170mm. 図 1 実験装置概略図. で，厚さを変更した 3 種類の平膜について振動特性. 2-2．実験条件. を定量化し，ファウリング抑制に効果のある振動パ. 水槽に 100L の水道水を満たし，図 2 に示す測定サ. ターンを明らかにするため，本研究ではレーザー変. イクルで膜表面及びろ板の変位を測定した．基準点. 位計を用いて平膜の振動について検討を行った．. を定めるため，初めの 20 秒間曝気及び吸引は行わず，曝気を開始させて 1 分間水槽内を撹拌させ，吸引 9. 2．実験概要. 分及び吸引停止 1 分の間欠吸引を 4 サイクル測定し. 2-1．実験装置. た．次に，30L の水道水を約 60℃に加温し，ペクチ. 図 1 に実験装置の概略図を示す．容積 1720mm×530. ン 3g，ゼラチン 3g を溶解させ，0.03%濃度の人工試. mm×170mm の塩化ビニル製の水槽に膜ユニットを. 料を作成した．この人工試料を水槽に入れ，100L ま. 浸漬させ，塩化ビニル製の平膜を 3 枚設置し，平膜. で水道水を満たして間欠吸引を開始させ，膜間差圧. の両端をゴム製の留め具で固定した．両外側の平膜. 上昇後，図 2 に示す測定サイクルで再度膜表面及び. は模擬平膜とし，中央の平膜のみ表面にスペーサー. ろ板の変位を測定した．. を固定，その上に膜シートが貼付されている．裏面. 平膜は，厚さ 4mm，6mm，8mm の 3 種類を使用し，. には吸引ノズルを設置し，チューブを接続して透過. それぞれ左右から 245mm(中心線上)における，下か. 水を排出した．また，孔径 4mm の散気管を 65mm 間. ら 510mm(中心点)，730mm， 950mm の点を測定した．. 隔に 6 か所取り付け，測定用平膜の直下に設置した．. 膜透過フラックスは 0.6m/d，曝気量は 15L/min，サン. 透過水は循環槽へ流入し，循環槽の水は装置内へ戻. プリング周期は 100Hz(0.01 秒おき)に設定した．. して循環させ，越流水は循環槽に排出した．レーザー変位計(LK-G150 KEYENCE)は，測定用平膜において膜表面とろ板の測定を行うため表面と裏面に 1 台ずつ設置し，圧力計(AP-C35 KEYENCE)は，ノズル. 20sec 1min. 9min. 基準区間. 吸引. 曝気. 9min. 1min 吸引停止曝気. 吸引. 間欠吸引. と吸引ポンプ間の水面高さに設置した．. 図 2 測定サイクル. キーワード MBR 振動振幅周波数連絡先〒158-8557 東京都世田谷区玉堤 1-28-1 東京都市大学都市工学科 TEL 03-5307-0104. ‑25‑. 1min 吸引停止・・・・・・.

(2) 土木学会第70回年次学術講演会(平成27年9月). Ⅶ‑013. 3．測定結果及び考察. 図 5 に厚さ 6mm の平膜における膜シートの変位. 図 3 に各厚さの平膜におけるろ板の変位(測定. (測定点:510mm)の経時変化，図 6 に各厚さの平膜に. 点:510mm)の経時変化を示す．膜ユニット内は曝気の. おける曝気中のろ板のパワースペクトル(測定点:510. 気泡によって流速が発生し，不規則な速度差が常に. mm)，厚さ 6mm の平膜における吸引停止中の膜シー. 生じるため，その速度差による圧力差から振動する. トのパワースペクトル(測定点:510mm)を示す．ろ板. と考えられるが，全ての厚さにおいて平膜は振動現. のパワースペクトルは，厚さ 4mm と 6mm の平膜で. 象が見られた．図 4 に平膜の厚さとろ板の変動の関. は約 4.4Hz，厚さ 8mm の平膜では約 5Hz でピークが. 係を示す．平膜は，厚みが大きいほどろ板の変動が. 見られ，ろ板の振動周期は 8mm の平膜が最も大きく. 小さく，厚さによる剛性の違いから変動の大きさは. なった．また，厚さ 6mm と 8mm の平膜では約 2.2Hz. 変化すると考えられる．. でもピークが見られた．膜シートのパワースペクト. 変位(mm). ルはピークが見られず，ろ板と違い剛性を持たない. 4mm. 4. 材質であるため不規則な振動をしたと考えられる．. 2. また，膜シートはろ板と比べパワースペクトルの値. 0. -2. 吸引停止. 吸引. が小さいことから，変動が小さかったと考えられる．. 吸引. -4 620. 640. 時間(s). 660. 680. 6mm. 変位(mm). 4. 0 吸引. -1. 2. 600. 0 -2. 吸引停止. 620. 640. 時間(s). 吸引. 660. 680. 700. 図 5 厚さ 6mm の平膜における膜シートの変位. 吸引. 吸引停止. 吸引. 1. 620. 640. 時間(s). 660. 680. 4mm(ろ板). 700. 6mm(ろ板). パワースペクトル(㎟･s). 600. 8mm. 4 変位(mm). 0.5. -0.5. -4. 2. 0 -2. 吸引. -4 600. 吸引. 吸引停止. 620. 640. 時間(s). 660. 680. 8mm(ろ板). 0.1. 膜シート. 0.01. 0.001. 700 0.0001 1. 図 3 各厚さの平膜におけるろ板の変位. 4.4 5. 2.2. 10. 周波数(Hz). 図 6 ろ板及び膜シートのパワースペクトル. 1. ろ板の変位の標準偏差(mm). 6mm. 1. 700 変位(mm). 600. 0.8. 4．まとめ平膜は，曝気を行うと振動現象が見られ，ろ板の. 0.6. 厚みが大きいほど変動は小さくなった．また，パワ 0.4. ースペクトルから，最も厚い平膜においてろ板の振動周期は大きくなり，膜シートは不規則な振動をし. 0.2. ているが，ろ板に比べ変動は小さくなった．. 0 0. 2. 4 6 平膜の厚さ(mm). 8. 5．参考文献. 10. 1) 谷田克義，高田一貴，小森悟：膜の分離特性に及. 図 4 平膜の厚さとろ板の変動の関係. ぼす振動の影響，化学工学論文集，Vol.27，No.3， pp379-385，2001. ‑26‑.

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