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ファウリングの原因と対策・抑制技術

[コードNo.16STA116]

■体裁/ B5判上製本 228ページ
■発行/ 2016年 2月 3日 S&T出版(株)
■定価/ 66,000円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-907002-52-7

著者

渡辺義公中央大学
山村寛 中央大学
池嶋規人片山ナルコ(株)
糸川博然Pentair Water Asia Pacific Pte. Ltd.
森田優香子(株)クボタ
島村和彰水ing(株)
中村一穂横浜国立大学
根本雄一前澤工業(株)
薮野洋平(株)クラレ
中西弘貴(株)クラレ
中川彰利(株)明電舎
船津公人東京大学
金子弘昌東京大学
伊藤世人東レ(株)
熊野淳夫東洋紡(株)
加藤玲朋三菱重工業(株)
寺田昭彦東京農工大学
赤松憲樹工学院大学
高羽洋充工学院大学
的場雄介栗田工業(株)
澤田繁樹(株)ウェルシィ

目次

第1章膜ファウリング機構
1 浄水膜における膜ファウリング
1.1有機物による膜ファウリング機構
1.2無機物による膜ファウリング機構
2 MBRにおける膜ファウリング
2.1原水有機物濃度の影響
2.2膜材質の影響
2.3不可逆ファウリング物質の同定
2.4曝気強度の影響
第2章各種膜の劣化・ファウリングと洗浄技術
第1節水処理薬品の特性と使用のポイント
はじめに
1 膜分離設備で使用する薬剤
1.1 主要なファウリング原因
1.2 無機成分に対するファウリング防止
1.2.1スケール分散剤によるファウリング防止機構
1.2.2薬剤添加量の最適化
1.2.3自動分析と管理機構
1.3 有機物、微生物由来のファウリング防止
1.4 膜の洗浄剤と使用法
1.5 膜を洗浄するタイミング
2 膜分離活性汚泥(MBR)処理で使用する薬剤
2.1 薬品処理の原理と効果
2.2 処理方法と処理実績例
おわりに
第2節槽外型MBR膜の劣化・ファウリングと洗浄技術
はじめに
1 槽外型MBRの設計ポイント
1.1 AirLift MBRの設計ポイント
1.1.1生物処理の最適化
1.1.2膜の設置位置
1.1.3散気装置の設計
1.1.4循環流速および空気の投入量
1.1.5処理水制御ポンプ/バルブ
1.1.6汚泥ドレン機能
1.1.7膜ユニットの設計
1.1.8AirLift MBRの運転条件
1.2 CrossFlow MBRの設計ポイント
2 膜洗浄技術
2.1 AirLift MBRの洗浄技術
2.1.1水逆洗
2.1.2ドレン洗浄工程
2.1.3薬品強化逆洗工程(CEB)
2.2 CrossFlow MBRの洗浄技術
2.2.1フラシング工程
2.2.2薬品洗浄工程(CIP)
2.3 膜表面に螺旋状に加工
3 膜寿命と交換
おわりに
第3節平膜型MBRにおける膜のファウリングと洗浄技術
はじめに
1 平膜型MBRの特徴
1.1 平膜形状の膜ろ過装置
1.2 平膜型MBR
2 膜のファウリング
2.1 ファウリングのメカニズム
2.2 ファウリングの検知
2.3 ファウリングの抑制
2.4 ファウリングの解消
2.4.1物理的洗浄
2.4.2化学的洗浄
おわりに
第4節海水淡水化におけるUF膜の劣化・ファウリングと洗浄技術
はじめに
1 海水淡水化におけるUF膜のファウリング
1.1 UF膜のファウリング原因物質
1.2海水の有機物の測定、及びファウリング指標
1.2.1Transparent Exopolymer Particles(TEP)
1.2.2Biopolymers(LC-OCD分析)
1.2.3Modified Fouling Index-Ultra-Filtration(MFI-UF)
1.3 UF膜の運転に影響を与える因子
2 UF膜の洗浄方法
2.1 UF膜の薬品洗浄方法
2.2 次亜塩素酸ナトリウムによる洗浄
2.3 脱塩水を用いた洗浄方法
3 実施例
3.1 UF膜によるRO海水淡水化処理の実例
3.2 加温脱塩水洗浄を組み込んだUF膜ろ過試験
第5節RO膜の劣化・ファウリングと洗浄技術
はじめに
1 前処理プロセスによるファウリング対策
1.1海水淡水化プラントの前処理プロセス
1.2前処理水の水質評価
2 スケールによるファウリングと対策
2.1スケール形成のメカニズム
2.2原水の評価とスケール形成の推予測
2.3スケール対策と洗浄
3 バイオファウリングとその対策
3.1微生物の挙動およびバイオフィルム形成の基礎
3.2バイオファウリング発生予測のための水質評価
3.3対策技術と洗浄
おわりに
第3章浄水処理・MBR・海水淡水化におけるファウリング対策技術
第1節帯磁性イオン交換樹脂によるファウリング抑制技術
はじめに
1 帯磁性イオン交換樹脂とは?
1.1 特長
1.2 除去物質と除去原理
1.3 樹脂処理システム概要
2 膜ろ過に対する樹脂処理の効果
2.1 実験フローと運転条件
2.2 実験結果
2.2.1膜の透過性能
2.2.2処理水質
3 樹脂処理による有機物除去特性
3.1 実験概要
3.1.1試料水
3.1.2分画手法
3.1.3分析
3.2 実験結果
3.2.1原水(湖沼水)
3.2.2各処理水の処理性比較
3.2.3樹脂処理による膜のファウリング抑制効果(考察)
おわりに
第2節PVDF膜の親水化によるファウリング抑制技術
はじめに
1 ファウリングとは
2 中空糸膜の親水化処理によるファウリング抑制
2.1親水化処理の目的と効果
2.2ファウリング抑制に効果的な親水化処理
2.3恒常的な親水化処理方法とその効果
3 運転技術によるファウリング抑制
3.1当社のファウリング抑制の指針
3.2中空糸膜の選定によるファウリング抑制
3.3運転技術によるファウリング抑制
4 ファウリング抑制効果に優れた高Flux対応型中空糸膜と運転事例
4.1高Flux 対応型の中空糸膜の特長
4.2高Flux 対応型の中空糸膜を利用した運転事例
おわりに
第3節セラミック平膜におけるファウリング抑制技術
はじめに
1 セラミック平膜の概要
2 ファウリングの種別
2.1有機ファウリング
2.2無機ファウリング
3 ファウリングの抑制・洗浄方法
3.1膜面洗浄散気
3.2逆圧洗浄
3.3薬品洗浄
3.3.1使用薬品
3.4セラミック平膜の親水性
4 セラミック平膜の運転実例紹介
4 .1プラント諸元
4.2結果および考察
第4節MBRにおける長期的ファウリング予測およびファウリングの進行を抑制する運転方法探索
はじめに
1 長期的ファウリング予測モデル
1.1TMP予測モデル
1.2TMP jump予測モデル
2 ファウリングの進行を抑制する運転方法の探索
おわりに
第5節ROプラントにおけるバイオファウリング予測のための水質評価法mBFRとその活用例
はじめに
1 mBFRについて
2 mBFRの活用例
2.1栄養源の量とmBFRの関係
2.2薬液添加によるバイオファウリングへの影響とmBFRの関係
2.3mBFRによる殺菌剤添加量の適正化
2.4薬洗頻度とmBFRの関係
2.5今後の活用のイメージ
おわりに
第6節耐ファウリング性を有する海水淡水化用RO膜の開発
はじめに
1 RO法の原理と特徴
2 RO膜の素材
2.1選択透過性(透水性能、塩阻止性能)
2.2耐ファウリング性
2.3耐久性
3 海水淡水化用の中空糸型RO膜モジュール
3.1中空糸型RO膜モジュール
3.2三酢酸セルロース製中空糸型RO膜モジュールの特長
4 中空糸型RO膜モジュールの開発
4.1中空糸膜の交差配置化
4.2間欠塩素殺菌法
4.3両端開口化、長尺化・大型化
5 応用例(中東地域での実用例)
おわりに
第7節RO海水淡水化プラントにおけるファウリング対策
はじめに
1 劣化とファウリング
1.1 劣化とファウリングの比較
1.2 劣化とファウリングの発生要因
1.3 RO膜に対する劣化・ファウリングの影響
2 ファウリングの定義
3 ファウリング・ポテンシャルの指標
4 RO膜のファウリング対策
4.1 カテゴリーA
4.1.1前処理システムの計画
4.1.2使用薬品・薬品注入率の計画
4.1.3RO膜システムの計画
4.2 カテゴリーB
4.2.1オンサイト水質分析
4.2.2オフサイト水質分析
4.2.3運転制御・監視
4.3 カテゴリーC
4.3.1薬品洗浄設備の設置
4.3.2膜交換設備の設置
4.3.3RO テスト装置の設置
4.4 カテゴリーD
4.4.1薬品洗浄
4.4.2膜交換
4.4.3膜の分析
5 実プラントでの事例
5.1 カタールでの事例
5.2 サウジアラビアでの事例
5.3 UAEでの事例
おわりに
第4章ファウリング抑制に向けた研究・開発・設計
第1節バイオファウリングを抑制する複合酵素固定化型ろ過膜
はじめに
1バイオフィルムの形成過程と求められるろ過膜の性状
2あらゆるバイオフィルム形成ステージに対応可能な複合酵素固定化型ろ過膜
3DMGABA 導入の効果:ろ過膜の透水性
4固定化されたAcylase IのAHLの分解活性
5Acylase Iを導入した酵素固定化材料のバイオフィルム形成抑制の効果
6複合酵素固定化型ろ過膜のバイオファウリング抑制の効果
まとめ
第2節水のミクロ構造の理解に基づくファウリング抑制膜の開発
はじめに
1 水のミクロ構造に着目したファウリング抑制膜の開発戦略
1.1 バイオマテリアル研究分野での知見
1.1.1MPCポリマー
1.1.2MEAポリマー
1.1.3CMBポリマー
1.2 水のミクロ構造から見たファウリング抑制能を有するポリマーの共通点
2 CMBポリマーを用いたファウリング抑制膜の開発
3 MEAポリマーを用いたファウリング抑制膜の開発
おわりに
第3節計算化学支援によるファウリング抑制膜の開発
はじめに
1計算化学シミュレーションの種類と適用範囲
2分子動力学法によるファウリング防止効果の予測
3ファウリング耐性発現機構の微視的考察
まとめ
第4節RO膜のバイオファウリングを抑制する水処理薬品
はじめに:バイオファウリングとは
1 バイオファウリングに影響を与える因子
1.1細菌数
1.2栄養分(P、N、TOC)
1.3水温
1.4アデノシン3リン酸
2 バイオファウリング対策
2.1洗浄による対策
2.2スライムコントロール剤による対策
3 スライムコントロール剤
3.1次亜塩素酸ソーダ
3.2重亜硫酸ソーダ
3.3DBNPA
3.4イソチアゾリン系殺菌剤
3.5塩素系化合物
3.5.1クロラミン
3.5.2その他結合型塩素系化合物
おわりに
第5節膜ファウリングを抑制する水処理装置設計
1 膜ろ過のための前処理
2 凝集処理
3 膜ろ過における前処理
3.1凝集操作との組み合わせ
3.2オゾン活性炭との組み合わせ
3.3オゾンの積極的利用



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