膜間圧力（TMP）の上昇は、透過水流量の減少から膜繊維の破損、モジュール全体の故障に至るまであらゆる事態を引き起こす可能性があり、交換には数十万ドルの費用がかかります。さらに厄介なのは、圧力サージが単一の要因によって引き起こされることはほとんどないことです。根本原因は依然として解明されておらず、問題は繰り返し発生します。
圧力サージの根本的な原因は、通常、いくつか同じです。これらの原因を理解すると明確になり、トラブルシューティング中のパニックを防ぐことができます。
膜ファウリングの蓄積 - 最も一般的であるにもかかわらず、最も過小評価されているキラー
膜間圧力の上昇は主に膜の汚れによって引き起こされます。運転中、汚泥混合物からの溶解有機物、コロイド粒子、および浮遊固体が膜表面および細孔内に継続的に堆積し、ゲル層とフィルターケーキ層を形成します。この「殻」が厚ければ厚いほど水の抵抗が大きくなり、当然気圧差も大きくなります。
多くの人は、オンラインでの定期的なバックウォッシュで十分だと誤解しています。実際には、オンライン逆洗は膜表面の緩い堆積物を除去するだけであり、膜細孔の奥深くまで浸透した有機的および生物学的汚れに対してはほとんど無力です。特に流入水に溶解微生物代謝産物（SMP）が多量に含まれる場合、膜細孔の内壁に粘着性のあるバイオフィルムが付着し、通常の逆洗では除去できません。
したがって、膜の汚れを評価するときは、逆洗後の TMP の低下だけを見てはいけません。逆洗後に圧力差が急速に再び上昇する場合は、深い汚れが形成されていることを示します。この場合、細孔から汚染物質を効果的に除去するために、次亜塩素酸ナトリウムとクエン酸で交互に浸漬するオフライン化学洗浄を手配する必要があります。
汚泥の性質の劣化 – 圧力差の目に見えない要因
直接的な原因は膜の汚れですが、多くの場合、根本的な原因は汚泥自体にあります。過度に高い MLSS 濃度、異常な SVI の膨張、糸状細菌の過剰な増殖-これらの汚泥特性の問題により、混合液の粘度が急激に上昇し、ろ過抵抗が倍増する可能性があります。
実際の例を次に示します。-食品加工工場の MBR システムは、MLSS (混合酒スペクトル硫酸塩) が 8000～12000 mg/L になるように設計されました。しかし、実際の操業では、汚泥の排出による汚泥の損失を懸念したオペレーターが長期間汚泥を除去しなかったために、MLSS が 18000 mg/L まで急上昇しました。混合液は薄いペースト状となり、膜表面に緻密なフィルターケーキ層が急速に形成された。膜間差圧は 1 週間以内に 15 kPa から 45 kPa に増加しました。その後、汚泥排出量を増やすとMLSSは10000mg/L程度まで戻り、圧力差も徐々に減少しました。
フィラメント状のバルキングも大きな問題です。糸状菌は汚泥の塊の間に絡み合い、凝集構造を緩め、混合液中に多数の小さな破片を浮遊させます。これらの微粒子は膜の細孔に容易に侵入し、不可逆的な閉塞を引き起こします。このような場合、メンブレンを洗浄するだけでは一時的な解決策にすぎません。 F/M比、DO（溶存酸素）レベル、栄養素比を調整することが根本的な解決策です。
エアレーションシステムの故障 - 不十分なフラッシング力が膜の詰まりを引き起こす
MBR が膜の清浄度を維持する中心的なメカニズムは、膜ゾーンの底部での強力なエアレーションです。気泡が上昇すると、膜繊維を洗い流して振動させ、膜表面に堆積したスラッジ粒子を取り除きます。通気量が不十分な場合、この「自己洗浄」メカニズムが機能しません。-
エアレーションの問題は想像以上に一般的です。ブロワーのサイズが小さい、エアレーションパイプの部分的な詰まり、膜フレームの底部にあるエアレーション穴を覆う異物など、これらの障害はすぐには分からない場合があります。これらは、少数の膜ユニットにおけるフラッシング力の弱体化としてのみ現れる可能性があり、局所的な圧力差のゆっくりとした増加を引き起こします。システム全体が警報を発する頃には、被害は手遅れになってしまうことがよくあります。
見落とされがちなもう 1 つの詳細: 不均一な膜モジュールの取り付けと不均一な底部ギャップにより、エアレーション空気流が「ショートカット」され、より大きなギャップに集中し、効果的なフラッシングが行われずに膜繊維の他の領域が残ります。エアレーションの均一性を定期的にチェックし、液面の乱流が一定であるかどうかを視覚的に観察することは、多くの潜在的な問題を早期に検出するのに役立ちます。
不適切な動作パラメータ – 圧力降下爆弾は細部に潜んでいます
過度に高い膜流束設定、不当なポンプ停止比、不十分な逆洗頻度 - これらの操作パラメータのエラーにより、膜間圧力降下が危険な範囲に達する可能性もあります。{0}
過剰なフラックスは、最も典型的な「突貫工事の余波」です。プロジェクトの試運転期間中、排水目標を達成するために、流束は臨界流束よりも高く設定されます。排水は短期的には問題ないかもしれませんが、膜の汚れ率は指数関数的に増加し、圧力損失は通常よりもはるかに速く上昇します。通常の流れに戻すために流束を減らしたいときまでに、ファウリング層はすでに圧縮されており、圧力損失を減らすことができません。臨界流束は任意の値ではありません。それは段階的な磁束試験を通じて決定する必要があります。臨界値より 10% ～ 20% 低い動作範囲が安全領域です。
ポンプ停止率も重要です。{0}長時間連続ポンピングを行うと、膜表面のフィルターケーキ層が厚くなります。休止時間が短すぎると、フィルターケーキが分離するのに十分な時間がかかりません。一般に、8-10 分間のポンピングと 1 ～ 2 分間の休止を組み合わせるのが比較的安全なリズムですが、具体的な調整は実際のスラッジ濃度と膜の種類に基づいて行う必要があります。実践的なアドバイス: 膜間差圧の持続的な増加に遭遇した場合は、洗浄のために急いで化学物質を追加しないでください。まず、①エアレーションが均一で効果的かどうかを確認します。 ② MLSS と SVI が正常範囲内であるかどうかを確認します。 ③ 流束とポンプ停止比を検証します。 ④ 逆洗・メンテナンス洗浄の頻度が適切か確認してください。最初の 3 つが問題ない場合は、オフラインの化学洗浄を検討してください。
結局のところ、膜間差圧の上昇は突然起こることはありません。それはデータで示されています。傾向は数値よりも重要です。-TMP の変化を毎日記録し、傾向線を描き、傾きが増加している場合は注意してください。アラームが鳴るのを待ってから行動を起こさないでください。
結論は
MBR 膜の寿命と動作の安定性は、メンテナンスに 70%、設計に 30% 依存します。差圧の上昇は怖いものではありません。恐ろしいのは、原因が見つからないままトラブルシューティングを繰り返すことです。膜ファウリング、汚泥の特性、曝気システム、運転パラメータの4つの要素を徹底的に理解し、問題を1つずつ解決します。ほとんどの圧力差異常は早期に解決できます。問題が深刻になるまで待ってから真剣に対処しないでください。その頃には、費やされるお金と時間は、定期的なメンテナンスにかかる時間をはるかに超えることになります。