MBR平膜

 

膜バイオリアクター (MBR) 技術は、水処理分野で最も先進的なプロセスの 1 つです。この技術により、水から有機物、窒素、リンなどの汚染物質を効率的に除去でき、処理された廃水が国の排出基準を確実に満たすことができます。水資源リサイクルの分野でも広く活用されています。

 

MBR技術の中核は、膜分離技術を使用して汚泥と水の効率的な分離を達成し、水処理効率と排水品質を大幅に改善することにあり、水生態環境保護と資源リサイクルに関する国家「第14次5カ年計画」の中核的要件と一致しています。-

 

MBR プロセスではさまざまな膜モジュールを利用し、水中の汚染物質の種類と特性に基づいて適切な膜材料を選択して、効率的な汚染物質の除去を実現します。その独自の膜分離機構には大きな利点があり、水中の微小な懸濁物質やコロイド粒子を正確に捕捉し、廃水中の汚染物質から微生物を完全に分離することで、深い廃水の浄化と水資源のリサイクルという二重の目標を達成します。

 

 

 

活性汚泥、バイオフィルム、従来の凝集沈殿ろ過などの従来の水処理技術と比較して、MBR (膜バイオリアクター) 技術には次の主要な利点があります。

 

• より優れた、より安定した排水品質。

膜モジュールは廃水から懸濁物質、コロイド粒子、細菌、ウイルス、およびほとんどの微生物の凝集を効率的に除去し、排水の濁度を極めて低くします。この排水は、国家クラス IV 地表水基準を直接満たすか、さらにはそれを超える可能性があり、従来の活性汚泥プロセスの排水品質を大幅に上回っています。また、流入水質の変動や運転条件の変化の影響を受けにくく、水質の安定性が高く、工業生産や都市緑化等への直接再利用に適しています。

 

• より小さな設置面積

MBR プロセスは、膜分離を使用する従来のプロセスの二次沈殿タンクを置き換えます。同時に、膜モジュールは反応器内の活性汚泥の濃度をより高く維持し（MLSS濃度は8000～15000 mg/Lに達し、従来の活性汚泥プロセスの2～4倍に達します）、反応器の単位体積あたりの汚染物質の分解効率が大幅に向上します。同じ処理規模の場合、MBR システムは従来のプロセスの設置面積のわずか 1/3～1/2 しか占めないため、土地に制約のある都市中心部や工業団地に特に適しています。{10}

 

• 汚泥生成量の削減

反応炉環境内の高い汚泥濃度は微生物の増殖と代謝を阻害し、汚泥の寿命を延ばし（SRT は 20 ～ 50 日に達する可能性がある）、過剰な汚泥の排出を減らします。従来の活性汚泥法と比較して、汚泥の発生量を30%～50%削減できます。これにより、汚泥処理コストが削減されるだけでなく、汚泥処理時の二次汚染のリスクも軽減されます。

 

• 衝撃荷重に対する耐性の強化

膜の効率が高いため、汚泥の損失が防止されます。流入水の質と量が短期的に大きく変動したとしても（産業廃水の衝撃放出など）、反応炉内の微生物群集は安定したままです。-このシステムでは、動作パラメータの調整頻度が少なくて済むため、従来のプロセスよりも耐衝撃性が大幅に向上します。

 

• 優れた窒素とリンの除去

汚泥の熟成期間を長くすると、（成長サイクルが長い）硝化細菌の濃縮が促進され、アンモニア硝化が促進されます。同時に、膜分離により大きな有機分子が保持され、脱窒のための十分な炭素源が提供され、窒素の総除去が向上します。嫌気性/無酸素性プロセス設計と組み合わせると、MBR はリン除去においても従来のプロセスを上回り、廃水中の高度な窒素およびリン処理の要件をより適切に満たします。

 

• 高度な自動化とメンテナンスの容易化

MBR システムは、膜モジュールの洗浄、汚泥の返送、曝気プロセスを自動化し、頻繁に手動で介入する必要を排除します。さらに、従来の汚泥の掻き取りや二次沈殿槽への排出といった煩雑な作業が不要となり、日常のメンテナンスの負担と難易度が大幅に軽減されます。

 

 

 

MBR (膜バイオリアクター) テクノロジーのコアコンポーネントは、主に膜モジュール、バイオリアクター、サポート補助システムの 3 つのカテゴリに分類されます。各コンポーネントには明確に定義された機能があり、連携して効率的かつ安定したプロセス運用を保証します。

 

膜モジュール

これはMBR技術のまさに核心であり、排水の質と処理効率を決定します。一般的な膜の種類には、中空糸膜、平板膜、管状膜などがあります。これらは主に PVDF (ポリフッ化ビニリデン) や PES (ポリエーテルスルホン) などの耐汚染性と耐腐食性のポリマー-で作られています。-膜モジュールの中核機能は、汚泥水の効率的な分離を達成し、廃水中の懸濁物質、コロイド粒子、微生物の凝集、その他の不純物を保持することです。

 

バイオリアクター

汚染物質分解の中核部位として、反応器には多数の活性汚泥微生物が豊富に含まれています。好気、無酸素、嫌気条件を組み合わせることで、廃水中の有機物、アンモニア態窒素、全リンなどの汚染物質を分解します。膜モジュールとリアクターの組み合わせに基づいて、バイオリアクターは、分離型リアクター、一体型リアクター、および複合リアクターに分類できます。一体型反応器は設置面積が小さく、エネルギー消費が少ないため、より広く使用されています。

 

補助システムのサポート

このシステムは MBR の安定した動作を確保するために重要であり、主に次のものが含まれます。

 

エアレーションシステム: 汚染物質の微生物分解のための酸素を供給し、空気流を通じて膜表面を洗浄して膜の汚れを減らし、膜の寿命を延ばします。

 

吸引および逆洗システム: 吸引ポンプは膜から濾過水を抽出します。逆洗システムは、定期的に膜モジュールをきれいな水または化学薬品で洗浄し、膜流束を回復します。

 

スラッジ除去システム: 反応器から過剰なスラッジを定期的に除去し、安定したスラッジ濃度を維持し、処理効率に悪影響を与える可能性のある過剰なスラッジの蓄積を防ぎます。

 

自動制御システム: センサーを使用して流入流量、水質、膜流束などのパラメータをリアルタイムで監視し、曝気強度や逆洗頻度などの動作パラメータを自動的に調整して手動メンテナンスコストを削減します。

 

 

 

MBR システムのメンテナンスの中核は、膜の汚れを制御し、微生物の活動を確保し、膜モジュールの寿命を延ばし、安定した排水品質を維持するためにシステムの動作パラメータを安定させることです。特定のメンテナンスの必需品は、次の 3 つのモジュールに分割できます。

 

I. 膜モジュールの日常メンテナンス

 

オンラインクリーニング（蛍光回復）

 

エアレーション・スクラビング: エアレーション・システムの継続的かつ安定した動作を維持します。エアフローを利用して膜表面をフラッシュし、汚泥の凝集塊やコロイド粒子の付着を防ぎます。エアレーション強度を定期的にチェックしてください。不均一なエアレーションが発生した場合は、エアレーター内の詰まりをすぐに掃除してください。

 

逆洗操作：膜流束の低下に応じて、毎日または隔日にきれいな水で逆洗を実行します。逆洗の圧力と時間は、膜メーカーのパラメータに厳密に従う必要があります。汚れがひどい場合は、低濃度の次亜塩素酸ナトリウム、クエン酸、またはその他の化学薬品を追加して化学的逆洗を強化できます。-

 

オフライン洗浄 (徹底した除染)
膜流束が初期流束の 60% ～ 70% に低下するか、膜間差圧 (TMP) が設計値を超えると、オフラインの化学洗浄のために膜モジュールを取り外す必要があります。

 

まず、膜モジュールをクエン酸溶液 (pH 2 ～ 3) に浸して、カルシウムやマグネシウムイオンなどの無機スケールを除去します。次亜塩素酸ナトリウム溶液（有効塩素濃度500～1000mg/L）に浸漬し、付着した有機汚染物質やバイオフィルムを分解します。

 

洗浄後は、その後の微生物システムを阻害する残留化学物質を避けるために、きれいな水で十分にすすいでください。

 

物理的検査と保護: 膜モジュールに破損した膜ファイバーや劣化したシール リングなどの欠陥がないか定期的に検査します。損傷した部品は直ちに修理または交換してください。

 

通気や水流の衝撃による膜繊維の揺れや摩耗を防ぐために、膜モジュールがしっかりと取り付けられていることを確認してください。

 

II.バイオリアクターの運転と保守

汚泥パラメータ制御: 反応器内の汚泥濃度 (MLSS) を 8000 ～ 15000 mg/L に維持します。濃度が高すぎると膜の汚れが悪化する可能性があり、濃度が低すぎると汚染物質の分解効率に影響を与えます。

 

20 ～ 50 日のスラッジ沈降時間 (SRT) を維持し、定期的に余分なスラッジを除去して、古いスラッジの蓄積を防ぎます。汚泥排出量は流入負荷と汚泥沈降率（SV30）に基づいて動的に調整する必要があります。

 

微生物の活動を確保する: 溶存酸素 (DO) を制御する: 窒素とリンを除去する微生物に適切な環境を提供するために、好気段階では DO を 2 ～ 4 mg/L、無酸素段階では 0.5 mg/L 未満、嫌気段階では 0 mg/L 近くに維持します。

 

流入水の水質を調整する: 高濃度の有毒物質や有害物質 (重金属や有機溶剤など) を避けます。流入水の水質が大きく変動する場合は、前処理装置または均一化タンクを追加する必要があります。

 

pH 値を監視する: 反応器内の pH を 6.5 ～ 8.0 に維持します。 pH がこの範囲を超える場合は、微生物の活動の阻害を防ぐために、直ちに酸-塩基調整剤を追加してください。

 

Ⅲ．支援システムの保守管理

エアレーションシステム：エアレーションディスク/ハウジングホースの詰まりを定期的に清掃し、ブロワーの圧力と空気の流れをチェックして均一なエアレーションを確保します。不十分な曝気による膜汚れの悪化を防ぐために、老朽化し​​た曝気装置を速やかに交換してください。

 

吸引・逆洗システム：吸引ポンプ・逆洗ポンプの作動状況を定期的に確認し、ポンプ本体やパイプラインから不純物を除去します。流量計、圧力計、その他の機器を校正してデータの精度を確保します。

 

自動化制御システム: オンライン監視機器 (DO メーター、pH メーター、TMP センサーなど) を定期的に校正して、正確なパラメーター監視を確保します。 PLC制御システムのプログラム動作をチェックし、故障したモジュールを迅速に修理します。

 

緊急計画: 断水、停電、および突然の膜モジュールの汚れに対する緊急計画を作成します。予備の膜モジュールと化学薬品を備蓄する。システム停止による水質の基準超過を防ぐため、定期的に緊急訓練を実施します。

 

 

 

平膜モジュール部品リスト
標準膜モジュール	水生成モジュール（ペア）
	エアレーションモジュール（ペア）
ベース	水製造モジュール（水製造路排出口付き） 1組
	エアレーションモジュール（ペア）
水採取キット	集水ヘッド （ペア）
	集水ヘッド プラグ(4本)
付属品	小さなシールリング（平らな） 膜原水 ノズル）
	大型シールリング （膜モジュール水生成口）
	ネジとナット (6mm アレンキー)

 

 

 

 

 

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