平板膜プレート

 

 

当社が設計、製造する炭化ケイ素平板膜モジュールは、ガラス繊維強化プラスチックシェルと平板膜プレートで構成されるモジュール式の拡張可能な濾過ユニットです。

 

膜モジュールは水生成チャネルを内部に統合しており、高圧に耐えることができます。当社の膜モジュールは、平板セラミック膜の最高の性能を実現するために、CFD 流体力学シミュレーションと実際のテストを経ています。各標準膜モジュールには 2 つの水生成チャネルが含まれており、最大水生成能力は 1200LMH (9m) です。³/h)。シェルやコンポーネントには金属が含まれていないため、耐用年数を延ばしながら最も過酷な用途でも使用できます。さらに、膜モジュール間の周囲のフレームやホース接続も必要ありません。

 

 

平板膜プレートは、高純度の炭化ケイ素粉末を高温で焼結して作られており、現在最高の親水性と防汚性能を備えた膜素材です。

● 高い負電荷を有する膜表面により、幅広い pH 範囲にわたって優れた耐汚染性を確保できます。

● 理想的な動作条件 - PAC の添加により pH が 6 未満になると、膜表面は -25~-30 ミリボルトの負電荷を維持できるため、可溶性有機炭素や透明なエキソポリマー粒子が付着しにくくなります。膜表面に付着します。

●細菌、藻類、MLSS、透明エキソポリマー粒子、油物質など、水中のマイナスに帯電した物質を膜表面から容易に除去します。

 

 

★芯材の炭化ケイ素は親水性が良く、気孔率が高く、洗浄回復能力に優れ、油汚染の心配がありません。

★ ハイスループット操作により必要な濾過面積が減り、コストが大幅に節約されます。

★優れた汚染防止性能があり、水入口の変動に耐性があり、安定した長期作動流束を持っています。

★優れた化学的安定性、耐酸性および耐アルカリ性、強力な酸化剤耐性、高温耐性、有機溶解耐性、良好な洗浄性、および洗浄後のフラックスの回収が容易です。

★ 腐食のリスクがなく、海水やその他の困難な用途に適しています。

★ 完全なモジュール方式により、膜塔ごとの膜モジュールの数をいつでも変更して、プロジェクトのコストを最適化したり、将来の処理能力を向上させることができます。

★ 最もコンパクトな設計 - 独立した水生成パイプラインを設置する必要がなく、膜システムは高度に統合されています。

★競争力のある投資コストと優れたライフサイクル。

 

 

• 膜バイオリアクター
• 海水淡水化の前処理
• 飲料水の高水準浄化
• 無機粒子の固液分離
• 汚泥濃度

 

 

 

 

 

都市および産業の有機廃水を処理するためのMBR膜バイオリアクター法は、その高効率、省エネ、相変化なし、二次汚染なし、良好な水質、小さな設置面積、高度な処理により、下水処理および資源利用工学で広く使用されています。自動化の。それは広範な発展の見通しを示しています。

 

 

MBRとはMembrane Bio Reactorの略で、下水処理におけるバイオリアクターに限外濾過・精密濾過膜分離技術を組み合わせた新しい下水処理装置を指します。膜処理技術と生物処理技術の利点を組み合わせた反応器です。汚泥水分離装置として二次沈殿槽を完全に代替できる限外濾過膜コンポーネントです。従来の生物処理技術を終末二次沈殿池の膜モジュールに置き換え、バイオリアクター内の活性汚泥濃度を高濃度に維持し、生物処理の有機負荷を増加させて下水処理施設の設置面積を削減し、残留汚泥の量を削減します。スラッジ負荷を低く維持することによって。主に膜分離装置を用いて水中の活性汚泥や高分子有機物を捕集します。膜バイオリアクター システム内の活性汚泥 (MLSS) の濃度は、8000-10000 mg/L、またはそれ以上に増加させることができます。汚泥熟成期間 (SRT) は 30 日以上に延長できます。

 

膜分離生物反応器は、その効果的な遮断効果により、より長い世代周期で微生物を保持することができ、下水の高度な浄化を実現します。同時に、硝化バクテリアはシステム内で完全に繁殖することができ、その硝化効果は顕著であり、深いリンと窒素を除去する可能性をもたらします。

 

 

 

 

 

• MBR膜の種類

 

1. 固液分離膜

固液分離膜バイオリアクターは、水処理の分野で最も広く、深く研究されているタイプの膜バイオリアクターです。従来の活性汚泥法の二次沈殿槽に代わる膜分離法を用いた水処理技術です。

 

固体有機物を膜モジュールを通して反応器に還流し、処理された有機水を排出します。膜分離バイオリアクターの種類は、膜コンポーネントとバイオリアクターの位置に応じて、一体型膜バイオリアクター、分離型膜バイオリアクター、複合膜バイオリアクターなどに分類できます。

従来の排水生物処理技術では、二次沈殿池での汚泥と水の分離は重力によって完結しており、その分離効率は活性汚泥の沈降性能に依存します。沈降性能が良いほど汚泥と水の分離効率が高くなります。

 

汚泥の沈降性は曝気槽の運転条件に依存し、汚泥の沈降性を向上させるには曝気槽の運転条件を厳密に管理する必要があり、この方法の適用には限界がある。

 

二次沈殿槽では固液分離が必要なため、曝気槽内の汚泥は通常約1.{{2}.5g/L程度の高濃度を維持できず、生化学反応速度が制限されます。

 

水力滞留時間 (HRT) と汚泥年齢 (SRT) は相互依存しており、体積負荷の増加と汚泥負荷の削減はしばしば矛盾を生じます。また、運転中には大量の残留汚泥が発生し、その処理費用が下水処理場の運営コストの25～40％を占めます。

 

上記の問題に関して:

 

MBRは、分離工学における膜分離技術と従来の廃水生物処理技術を組み合わせ、固液分離の効率を大幅に向上させます。

 

また、曝気槽内の活性汚泥濃度の増加と汚泥中の特定の細菌（特に優勢な細菌群）の出現により、生化学反応速度が向上しました。

 

同時に、F/M 比を下げて余剰汚泥の発生量を（ゼロまで）減らすことにより、従来の活性汚泥プロセスに存在する多くの顕著な問題は基本的に解決されました。

 

2. 曝気膜

曝気膜バイオリアクター (AMBR) は、通気性の緻密な膜 (シリコーンゴム膜など) または微多孔性膜 (疎水性ポリマー膜など) とプレートまたは中空糸コンポーネントを使用して、気体分圧を 100 未満に維持しながら、バイオリアクター内への気泡のない曝気を実現します。バブルポイント。

 

このプロセスの特徴は、接触時間と酸素移動効率を向上させることであり、これはエアレーションプロセスの制御に役立ち、従来のエアレーションにおける気泡サイズや滞留時間の要因の影響を受けません。

 

3. 抽出膜

抽出膜バイオリアクター。EMBR (抽出膜バイオリアクター) としても知られています。

 

酸性度が高いか、生物にとって有毒な物質が存在するため、一部の産業廃水は微生物と直接接触させて処理すべきではありません。

廃水中に揮発性の有毒物質が存在する場合、従来の好気性生物学的処理プロセスを使用すると、汚染物質が曝気気流によって蒸発する傾向があり、ガスストリッピングが発生します。これは治療効果が不安定になるだけでなく、大気汚染の原因にもなります。

 

これらの技術的課題に対処するために、英国の学者リビングストンは EMB を研究し、開発しました。排水と活性汚泥は膜で分離されており、排水は膜の内側を流れ、特定の特殊な細菌を含む活性汚泥は膜の外側を流れます。廃水は微生物と直接接触せず、有機汚染物質は膜を介して向こう側の微生物によって選択的に分解されます。

 

抽出膜の両側にあるバイオリアクターユニットと廃水循環ユニットは独立した性質を持っているため、各ユニットの水流は相互にほとんど影響を与えません。バイオリアクター内の栄養素や微生物の生存状態は廃水の水質に影響されず、安定した水処理効率が得られます。

 

• MBR膜の組み合わせ方法

膜コンポーネントとバイオリアクターの組み合わせに応じて、膜バイオリアクターは分離型、一体型、複合型の 3 つの基本タイプに分類できます。 (以下の説明はすべて固液分離膜バイオリアクターに関するものです)

 

1.分割タイプ

膜モジュールをバイオリアクターから分離します。

 

バイオリアクター内の混合液は循環ポンプによって加圧され、膜モジュールのろ過端に送られます。圧力下で、混合液中の液体は膜を通過し、システムの処理水になります。固体物質、大きな分子物質などが膜に捕捉され、濃縮された溶液とともにバイオリアクターに還流されます。

 

2. 一体型

膜モジュールをバイオリアクター内に配置します。流入した水は膜バイオリアクターに入り、そこで混合溶液中の活性汚泥によって汚染物質の大部分が除去され、その後、外部圧力下で膜によって濾過されます。

 

この形式のメンブレンバイオリアクターは混合液体循環システムの必要性を排除し、水の吸引に依存するため、エネルギー消費が比較的低くなります。セパレート型に比べて省スペースかつコンパクトなため、近年水処理分野で特に注目されています。

 

ただし、膜の流束は一般に比較的低いため、膜が汚れやすく、汚れ後の洗浄や交換が困難です。

 

3. 複合タイプ

正式には、これは統合膜バイオリアクターにも属しますが、違いは、バイオリアクター内に充填剤を追加して複合膜バイオリアクターを形成し、リアクターの特定の特性を変更することです。

 

4. 配合プロセス

廃水のより良い浄化効果を達成するために、生化学プロセスとMBRプロセスが新しいシステムに組み合わされることがよくあります。

 

多くの従来の生物学的水処理プロセスと比較して、MBR には次の主な利点があります。

 

1. 高品質で安定した排水水質

膜の効率的な分離効果により、従来の沈殿槽に比べて分離効率が大幅に向上します。処理排水は非常に透明で、浮遊物質や濁度はほぼゼロです。細菌やウイルスが大幅に除去されており、排水水質は建設省の生活雑水水質基準（CJ25.189）を上回ります。非飲用の都市雑水として直接再利用できます。

 

同時に、膜分離によりバイオリアクター内の微生物も完全に遮断され、システムが高濃度の微生物を維持できるようになります。これにより、反応装置による汚染物質の全体的な除去効率が向上するだけでなく、良好な排水品質も確保されます。同時に、様々な入口負荷（水質・水量）の変化に対する適応性が高く、衝撃荷重にも強く、高品質な排水水質を安定して得ることができます。

 

2. 余剰汚泥の発生が少ない

このプロセスは、大量の負荷と低い汚泥負荷の下で運転でき、残留汚泥の生成が少なく（理論的には汚泥排出ゼロを達成）、汚泥処理コストを削減します。

 

3.設置場所に制限されない省スペース

バイオリアクターは、処理装置への体積負荷が大きく設置面積が大きいにもかかわらず、高濃度の微生物バイオマスを維持できるため、大幅なコスト削減につながります。このプロセスは単純で、構造がコンパクトで、占める面積も小さくなります。設置場所を選ばず、あらゆるシーンに最適です。地上式、半地下式、地下式が可能です。

 

4. アンモニア態窒素や難分解性有機物を除去できる

バイオリアクター内の微生物を完全に遮断するため、硝化細菌などのゆっくりと増殖する微生物の保持と増殖が促進され、それによってシステムの硝化効率が向上します。同時に、システム内の一部の難分解性有機化合物の水力滞留時間を延長することができ、難分解性有機化合物の分解効率を向上させるのに有益です。

 

5. 便利な操作と管理、自動制御の実現が簡単

このプロセスにより、水力滞留時間（HRT）とスラッジ滞留時間（SRT）が完全に分離され、運転制御がより柔軟かつ安定になります。排水処理への導入が容易で、マイコンによる自動制御が実現でき、運転管理がより便利になる新技術です。

 

6.伝統的な職人技からの転換が容易

このプロセスは、従来の下水処理プロセスの深部処理ユニットとして機能し、都市二次下水処理場からの排水の深部処理（それにより都市下水の大規模再利用を実現）などの分野で幅広い応用の可能性を秘めています。

 

膜バイオリアクターにもいくつかの欠点があります。主に次のような側面に現れます。

(1) 膜コストが高い: このため、従来の廃水処理プロセスと比較して、膜バイオリアクターに対するインフラストラクチャー投資が高くなります。

(2) 膜が汚染されやすく、運転管理に支障をきたします。

(3) エネルギー消費量が多い

 

まず、MBR 汚泥水分離プロセスでは、一定の膜駆動圧力を維持する必要があります。第二に、MBR タンク内の MLSS 濃度は非常に高く、十分な酸素移動速度を維持するには、曝気強度を高める必要があります。膜流束を増加させ、膜ファウリングを減らすためには、流量を増加させて膜表面をフラッシュする必要があり、その結果、従来の生物学的処理プロセスと比較してMBRのエネルギー消費量が高くなります。

 

 

膜は、液相、固相、さらには気相を含むさまざまな材料から調製できます。現在使用されている分離膜の大部分は固相膜です。さまざまな孔径に応じて、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜、逆浸透膜に分類できます。材料の違いにより、無機膜と有機膜に分けられます。無機膜は主に精密濾過グレードの膜です。膜は均質でも不均質でもよく、帯電していても電気的に中性であってもよい。廃水処理に広く使用されている膜は、主に有機高分子材料から製造された固体状の非対称膜です。

 

1. 膜の分類基準と分類

1) 膜材質

①高分子有機フィルム材料：ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、芳香族ポリアミド、フッ素ポリマーなど。

有機膜は比較的コストが低く、安価で、成熟した製造プロセス、多様な細孔サイズと形状を備えており、広く使用されています。ただし、使用中に汚染が発生しやすく、強度が低く、耐用年数が短いです。

②無機膜：固体膜の一種で、金属、金属酸化物、セラミックス、多孔質ガラス、ゼオライト、無機高分子材料などの無機材料からなる半透膜です。現在MBRで使用されている無機膜はほとんどがセラミック膜です。

 

2) 膜の孔径

MBRプロセスで一般的に使用される膜は精密濾過(MF)膜と限外濾過(UF)膜で、その孔径は主に0.1-0.4μmで、固液分離タイプには十分です。膜反応器。精密ろ過膜に一般的に使用される高分子材料には、ポリカーボネート、セルロースエステル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルイミド、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドなどが含まれます。

 

限外濾過では、通常、高分子ポリエーテルスルホン (PES)、ポリアミド、ポリアクリロニトリル (PAN)、ポリフッ化ビニリデン、セルロースエステル、ポリイミド、ポリエーテルアミドなどが使用されます。

 

In order to facilitate industrial production and installation, improve membrane efficiency, and achieve maximum membrane area per unit volume, membrane modules are usually assembled in a basic unit equipment in some form, and under a certain driving force, complete the separation of various components in the mixed liquid. This type of device is called a membrane module. There are five commonly used forms of membrane modules in industry: plate frame type, spiral coil type, circular tube type, hollow fiber type, and capillary tube type. The first two use flat film, while the latter three use tubular film. Circular tube membrane diameter>10mm;キャピラリータイプ0.5~10.0mm。

2. MBRプロセスにおける一般的な膜モジュールの形状

1) プレートフレームタイプ

MBR プロセスは、通常のプレートとフレームのフィルター プレスに似た膜モジュール形式の最も初期の応用です。

利点: 製造と組み立てが簡単、操作が簡単、メンテナンスと清掃が簡単です。欠点: シーリングが複雑、圧力損失が高く、充填密度が低い。

 

2) 丸チューブタイプ

メンブレンとメンブレンサポートで構成され、内圧式と外圧式の2つの動作モードがあります。実際には管内から入口水が流入し、管外から透過水が流出する内圧式がよく使われます。膜の直径は 6-24 mm の間です。

利点：液体材料は乱流を制御でき、詰まりにくく、洗浄が容易で、圧力損失が低い。

欠点: 充填密度が低い。

 

3) 中空糸タイプ

一般に外径は 40-250 μm、内径は 25-42 μ m です。 MBR では、多くの場合、圧力容器を必要とせずにコンポーネントがリアクターに直接配置され、浸漬膜バイオリアクターが形成されます。一般に、これは外部圧力膜コンポーネントです。

 

4) 円筒型中空糸膜

利点: 圧縮強度が高く、変形しにくく、サポート材が不要です。高い充填密度。比較的低コスト。物理的・化学的性質が安定しており、耐水性が低く、長寿命なナイロン中空糸膜が使用可能です。

短所: 目詰まり、汚染、濃度分極の影響を受けやすいため、膜の分離性能に大きな影響を与えます。

 

5) スパイラルコイルタイプ

スパイラルロールタイプ（略してロールタイプ）は、主に多孔質支持体で構成されており、両面に膜があり、三面がシールされています。開いた端は、多孔質の中央生成水収集パイプに密封された方法で接続される。メンブレンバッグの外側の原水側にメッシュタイプのスペーサー材の層を配置します。膜バッグとスペーサーを順番に積み重ね、中央の集水パイプの周りにしっかりと巻き付けて膜ロールを形成します。次に、それを円筒形の圧力容器に装填して、スパイラルロール膜コンポーネントを製造します。スパイラルロール型膜コンポーネントの利点は、膜充填密度が高いことです。メンブレン支持構造はシンプルです。低濃度分極。膜面の流動状態の調整が容易です。

 

短所: 中央のパイプは漏れやすい。膜と支持材の間の結合領域は、膜の破裂や漏れを起こしやすくなります。メンブレンの取り付けと交換が難しい。

 

1. 膜に十分な機械的サポートを提供し、スムーズな流路を確保し、デッドコーナーや停滞した水領域を排除します。

2. 低エネルギー消費、濃度分極の最小化、分離効率の向上、膜汚れの低減。

3. 可能な限り最高の実装密度、簡単な取り付け、洗浄、交換。

4. 十分な機械的強度、化学的、熱的安定性を有します。

 

膜コンポーネントの選択では、コスト、充填密度、アプリケーションシナリオ、システムプロセス、膜の汚れと洗浄、耐用年数を総合的に考慮する必要があります。

 

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