成果報告書詳細
管理番号20130000000982
タイトル平成22-23年度成果報告書 最先端PG(Mega-ton Water System) 100万m3/日規模大型プラント構成最適化 バイオファウリング向けセンシング技術の開発(H22-H23)
公開日2014/1/10
報告書年度2010 - 2011
委託先名株式会社堀場製作所
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約海水淡水化装置など膜を用いる水処理プラントの運転において、微生物による膜の目詰まり(バイオファウリング)が装置の維持や運転コストに大きく影響している。しかし原水(入り口水)の水質と目詰まりの関係についてはあまり解明されていない。本研究開発では、膜処理前後の水質を連続的に監視する技術を開発し、連続測定結果と処理プラントの稼動状況を照合することで、目詰まり原因物質の絞込みと対策の提案、最終的には運転効率を向上と最適化に貢献することを目的とする。:バイオファウリング発生メカニズムの詳細は解明されておらず、計測器を開発するにあたり対象物質の絞込みを優先して進めた。具体的にはInternational Desalination Workshop (平成22年度:韓国、平成23年度:オーストラリア)やInternational Desalination Association (バーレーン)への参加、文献などの先行研究成果の調査、栗原中心研究者や小暮教授ら専門家からの情報収集を実施した。その結果バイオファウリングの原因物質として細胞外光透過性細胞外ポリマー粒子(TEP)が有力であることが確認された。現在用いられている計測手法は手順が煩雑であり、本研究開発で目指している現場での連続計測には不向きであることが確認された。:調査結果を受けて2種類の計測装置の開発に取り掛かった。それぞれを試作1号機および2号機と呼ぶものとする。試作1号機は基本的な水質監視項目を中心に測定する装置である。また試作2号機はTEPを連続計測するための装置であり、測定手法の開発から着手した。1号機および2号機共に淡水化プロセス中の複数箇所の測定が必要になる可能性を考慮し、可搬形の架台を採用すると共に2ライン切り替えての計測を可能とした。:1号機ではバイオファウリングの原因究明のためには多岐にわたる項目を連続測定する必要があると考え、基本的な水質監視項目(pH、溶存酸素、電気伝導率、水温、濁度など)と吸光度を測定する仕様とした。また微粒子の存在を検出することで有用な情報を得られる可能性があるためナノ粒子解析装置についても導入した。:試作1号機は社内での性能確認を行った後、高知県室戸の海洋深層水研究所にて表層海水と深層海水を1ヶ月間連続測定した。その結果、試作1号機は1ヶ月間連続で水質を測定でき、かつ、表層海水と深層海水の違いを計測できることが確認された。:試作2号機の開発にあたり、最初に測定手法の開発を行った。これまでの測定手法は海水をろ過、ろ物をアリシアンブルーにて染色、硫酸にてろ物からアリシアンブルーの抽出、抽出液の吸光度を測定するという手順であった。この手順では工程が複雑であること、定量に時間がかかること、強酸廃液が出ること、アリシアンブルーが吸光セルに沈着すること、など複数の問題があるため連続測定計器へと応用することが難しかった。新たに開発した手法ではろ過や抽出といった工程を排除することで、工程を簡素化しかつ短時間で終了できる。また検出原理には吸光度ではなく濁度を用いることで色素がセルへ沈着する影響についても軽減した。:上記の測定手法を応用し試作2号機を製作した。試作2号機は社内での性能確認を実施した。その結果、TEP標準物質であるキサンタンガム濃度と濁度値の間に正の相関関係があることを確認した。
英文要約In desalination processes, bio-fouling of reverse osmosis (RO) membranes is one of the issues for plant operation. However mechanism of bio-fouling is not well defined. A purpose of this development is to develop the continuous type of bio-fouling monitor which can contribute the optimization of plant operation.: Transparent Exopolymer Particle (TEP) would be expected to be one of the main bio-foulant based on the survey of previous literature and several academic conferences.: Two type of proto-type monitor is developed. The former type can measure standard water properties (pH, Conductivity, Oxidation and Reduction potential, turbidity, dissolved oxygen), UV-VIS and size distribution of nano-particle. This type had been installed in Kochi Prefectural Deep Seawater Laboratory and can measure difference between surface seawater and deep seawater.: The latter type is to measure TEP which is complicated to measure the present protocol. The protocol of TEP measurement, which is rapid and novel and well-consistent with the present protocol, can be simplified to realize continuous type of monitor. The validation of this prototype had been done using gum zanthane which is one of the analogue of TEP.
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