産業廃水の処理など、濁度の高い被処理水の固液分離を行う方法の一つとして、活性汚泥法が採用されている。BOD)の増加につながる成分などの汚れを浄化する方法である。)では、砂を利用したろ過や重力を利用した沈殿などにより、活性汚泥と処理水の固液分離が行われている。このような方法による固液分離では得られる処理水質が不充分となったり、広大な用地(沈降分離のための沈澱槽用の用地など)が必要になったりするなどの不都合が生じている。MBR)が検討されている。前述の標準活性汚泥法が、重力沈降などを利用して活性汚泥と処理水の固液分離を行うのに対し、MBRでは精密ろ過膜(Microfiltration膜:MF膜)あるいは限外ろ過膜(Ultrafiltration膜:UF膜)を用いた膜分離を利用して活性汚泥と処理水の固液分離を行うのが特徴である。MBRでは曝気槽に微細な穴を持つ膜を浸漬し、微生物と処理水の直接ろ過を行って固液分離するため、安定して清澄な処理水が得られる上、沈澱槽が不要であり装置をコンパクトにできる特徴を有する(Fig.1参照)。SS)や微生物群の除去能力に優れ、また必ずしも大きな敷地面積を必要としない(標準活性汚泥法に比して敷地面積を小さくできる)などの利点がある。展開が期待されている。ファウリング)がある。このファウリングが進行すると膜の処理能力が下がるため、膜には低ファウリング性が要求される。ファウリング進行時には薬剤による膜の洗浄が行われるため、膜はその化学的耐久性も必要となる。PTFE)の多孔質膜を適用し、その細孔径の違いによるファウリングの進行の程度を比較した。洗浄(物理・薬品洗浄)前後の膜ろ過抵抗を測定することで、ろ過抵抗と膜ファウリングの進行との関係を調べた。ePTFE)の特徴を説明する。優れた性質を有するポリテトラフルオロエチレン(以下PTFE)を延伸して作られ、Fig.2のような3次元に多孔質化された構造を示す。行うことが可能であり、PTFEの特徴を活かしながら様々な特性を持つ多孔質膜を作ることができる。セパレーターなど)などがある。本研究では、ePTFEの特性である高空隙率(高透水性)非粘着性(耐ファウリング性、易洗浄性)、耐薬品性(洗浄効率)に着目し、MBRとしての性能評価を検討した。浸漬型MBR装置と運転条件MBR装置の模式図をFig.3に示す。有効容積18Lの処理槽にePTFE平膜モジュール(PP製プレートにePTFE/PPラミネート膜を貼り付け、表裏両面からの吸引ろ過を可能にしたモジュール)4組を浸漬させ、グルコースを主な炭素源とする人工廃水の処理を19日間連続して行った。その時の運転条件をTable.1に示す。ついてのみ2枚用い、計4枚の平膜を浸漬させて同時にろ過試験を行った。処理水は全て処理槽に戻し、余剰汚泥の引き抜きは行わなかった。2終了時に膜モジュールを処理槽から取り出し、超純水のろ過抵抗を測定した。L-1のNaClO溶液に5時間以上浸漬させる「薬品洗浄」を施し、各洗浄後の超純水のろ過抵抗を測定した。各ろ過抵抗は、以下の式とFig.4から算出した。膜間差圧の経時変化3)MBR処理槽に浸漬させた4枚のePTFE平膜の膜間差圧(以下TMP)の経時変化をFig.5に示す。TMPは膜ファウリングの進行度を示す指標の一つであり、TMPが上昇するほどファウリングが進行していることを示す。Run1では細孔径0.3μmの膜のTMPのみが80kPa程度まで急激に上昇し、他の3つの膜のTMPにおいては20kPa程度までほぼ同様に緩やかな増加を示した。そのためRun2からは細孔径0.3μmの膜を外し、他の3つの膜のTMPの変化を比較した。Run1終了後、膜洗浄を行って開始したRun2においては、細孔径1.0μm(A)膜のTMPが他の2つの膜のTMPに比べ、若干緩やかに増加する傾向を示した。Run2終了後、膜洗浄を行って開始したRun3においては、細孔径1.0μm(B)膜のTMPのみが30kPa程度まで緩やかに上昇し、他の2つの膜のTMPは70kPa程度まで急激に上昇するする傾向を示した。Run2終了時に測定した超純水の膜ろ過抵抗の値をFig.6に示す。Fig.5とFig.6の結果をみると、洗浄前後における超純水ろ過抵抗値は、TMPの経時変化と相関がとれないことがわかる。薬品洗浄後のろ過抵抗とRun開始時のろ過抵抗との差(洗浄で回復しなかった抵抗Ri)を求めると、その大小はその後のRunにおけるTMPの経時変化に影響を与えていることが示唆された。Riが他の膜に比べて低かったRun1終了時の1.0μm(A)膜とRun2終了時の1.0μm(B)膜は、Run2、Run3においてそれぞれTMPの増加が緩やかであった。膜の物理洗浄により回復する抵抗が大きい場合、Riは小さくなる傾向がみられた。物理洗浄の効果が高い場合は、膜表面に汚染成分が堆積してできたケーク層によるファウリングが主であると考えられ、物理洗浄の効果が低い場合は、細孔内部への汚染成分の侵入によるものが主であると考えられる。以上より、細孔径0.3μmの膜は0.5μm、1.0μmの膜に比べファウリングの進行が速いこと、また0.5μmと1.0μmの膜のファウリングの進行については、洗浄後の膜の状態により差が生じ、さらに膜の物理洗浄により回復する抵抗が大きい場合、Riは小さくなる傾向が確認できた。原水および処理水の水質をTable.2に示す。原水に対して、いずれの膜のおいてもBOD、COD、SS全て低濃度であることがわかり、孔径の大きい1.0μmの膜でも処理水質に問題がないことが確認できた。孔径が0.5μm以上であるほうが耐ファウリング性を有しており、また孔径が大きくても処理水質に問題がなく、さらにろ過流量を増やせるという点で孔径1.0μmのePTFEが最もMBRに適していると考えられる。用途として有望である。今後は、4-2)の結果でもあるように、いかに効率よく表面ろ過を実現させるかが課題となる。1.0μmの膜に比べ、ファウリングの進行が速いことが明らかであった。・0.5μmと1.0μmの膜は、洗浄後の膜の状態によりファウリングの進行に差が生じるようであった。洗浄により回復しない抵抗Riが大きい場合、膜間差圧TMPの上昇速度が速くなった。・膜の物理洗浄により回復する抵抗が大きい場合、Riは小さくなる傾向がみられた。おわりに水のリサイクル技術は、環境及び資源枯渇の面から様々な分野において、ますます重要になると考えられる。今後もMBRといった水処理分野でのePTFEの応用先を検討していく。発表した内容に基づいたものである。御力のもと得られた成果であり、ここに心から深く謝意を表します。