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公開番号2025100321
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2024141684
出願日2024-08-23
発明の名称オゾンマイクロナノバブルを用いたMBR用中空糸膜オフライン洗浄方法
出願人天津工業大学
代理人個人
主分類B01D 65/06 20060101AFI20250626BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】オゾンマイクロナノバブルを用いたMBR用中空糸膜オフライン洗浄方法を提供することを課題とする。
【解決手段】マイクロナノバブル発生器によりオゾンマイクロナノバブルを生成して膜を洗浄し、溶解オゾン濃度を1～5mg/Lに制御する。本発明は、従来の中空糸膜オフライン洗浄過程で、水中における化学薬品の残留量が過剰であるという問題を解決し、洗浄後の廃液処理問題を避ける。かつオゾンマイクロナノバブルには、高い溶解能力及び高い物質移動効率という利点があり、通常のオゾン水よりも多くのOHラジカルを生成できる。オゾン水を用いて膜を洗浄することにより発生するオゾン利用率が低く、洗浄効果も普通であるという問題を解決することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
オゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、機器接続において、
酸素発生装置、オゾン発生器、マイクロナノバブル発生器は、順に第１配管、第２配管を介して接続され、マイクロナノバブル発生器の液体流入口は、第３配管に接続され、マイクロナノバブル発生器の気体排出口は、第４配管に接続され、第３配管及び第４配管は、どちらも洗浄槽に延在し、中空糸膜を洗浄槽に浸漬し、中空糸膜は、第５配管を介して順に圧力センサー及び洗浄ポンプに接続され、洗浄ポンプは、さらに第６配管に接続され、第６配管は、洗浄槽に延在し、洗浄槽は、冷却装置により槽内水の冷却も行い、
Ｓ２、膜洗浄において、
１）酸素発生装置、オゾン発生器を順にオンにし、酸素発生装置で生成された酸素は第１配管を通じてオゾン発生器に送り込まれてオゾンを生成させ、
２）前記マイクロナノバブル発生器をオンにし、オゾンは第２配管を通じてマイクロナノバブル発生器に送り込まれ、洗浄槽内の水は第３配管を通じてマイクロナノバブル発生器に送り込まれ、生成されたオゾンマイクロナノバブルは第４配管を通じて洗浄槽内に放出され、溶解オゾン濃度は１～５ｍｇ／Ｌであり、
３）洗浄ポンプを起動させ、オゾンマイクロナノバブルを膜に順方向に通過させて洗浄し、「浸漬しながら順洗浄」又は「浸漬洗浄と順洗浄の交互洗浄」の方式で、圧力センサーにより表示されるＴＭＰが３０ｍｉｎ以内に１０％以上下がらなくなるまで洗浄を停止することができる、ことを特徴とする、オゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記洗浄ポンプを起動させ、中空糸膜を洗浄液に浸漬したまま、オゾンマイクロナノバブルを膜に順方向に通過させて洗浄し、１０分間ごとに洗浄槽内のオゾンマイクロナノバブル洗浄液の溶解オゾン濃度、水温及び膜洗浄過程中のＴＭＰ（膜間差圧）を測定し、前記圧力センサーにより表示されるＴＭＰが３０ｍｉｎ以内に１０％以上下がらなくなるまで洗浄を停止でき、洗浄時間は最大２ｈとなるという「浸漬しながら順洗浄」の方式の具体的なステップであることを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項３】
ａ、前記洗浄ポンプを起動させ、中空糸膜を洗浄液に浸漬したまま、オゾンマイクロナノバブルを膜に順方向に通過させて３０ｍｉｎ洗浄し、１０分間ごとに前記洗浄槽内のオゾンマイクロナノバブル洗浄液の溶解オゾン濃度、水温及び膜洗浄過程中のＴＭＰ（膜間差圧）を測定し、
ｂ、前記洗浄ポンプを停止させ、中空糸膜をオゾンマイクロナノバブルに３０ｍｉｎ浸漬洗浄させ、１０分間ごとに前記洗浄槽内のオゾンマイクロナノバブル洗浄液の溶解オゾン濃度、水温及び膜洗浄過程中のＴＭＰを測定し、
ｃ、ステップａ～ステップｂを繰り返し、圧力センサーにより表示されるＴＭＰが３０ｍｉｎ以内に１０％以上下がらなくなるまで洗浄を停止でき、洗浄時間は最大２ｈとなるという「浸漬洗浄と順洗浄の交互洗浄」の方式の具体的なステップであることを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項４】
洗浄槽内の洗浄液の温度を冷却装置により２５℃±２℃に保つことを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項５】
洗浄槽の上部には、第３配管が通過するための第１挿入孔、第４配管が通過するための第２挿入孔、第５配管が通過するための第３挿入孔、及び前記第６配管が通過するための第４挿入孔が設けられる洗浄槽用上蓋が設けられ、使用時に各配管を対応する挿入孔から洗浄槽内に挿入することを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項６】
洗浄槽用上蓋には、第７配管を介してオゾン廃ガス処理装置に接続され、生成された廃ガスは、オゾン廃ガス処理装置により処理された後に排出されるオゾン廃ガス排出孔がさらに設けられることを特徴とする、請求項５に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項７】
冷却装置は、低温恒温槽であり、洗浄槽は低温恒温槽の水槽内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項８】
冷却装置は、冷却水循環装置と、第８配管と、第９配管と、冷却水管とを備え、第８配管は冷却水循環装置の冷却水入口に接続され、第９配管は冷却水循環装置の冷却水出口に接続され、冷却水管は洗浄槽内に位置し、壁面に沿って設けられ、冷却水管の両端は第８配管、第９配管にそれぞれ接続されることを特徴とする、請求項１に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。
【請求項９】
洗浄槽の上方には、垂直に設けられた接続管と、水平に設けられた複数の導流管と、複数のノズルとを備えたバブル均一分散機構がさらに設けられ、接続管は第４配管に接続され、複数の導流管はいずれも接続管に連通され、ノズルは導流管に均等に配置され、生成されたオゾンマイクロナノバブルは、複数のノズルを通じて洗浄槽内に均等に放出されることを特徴とする、請求項８に記載のオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜洗浄の技術分野に関し、特に、オゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
ＭＢＲ用中空糸膜の洗浄は、オンライン洗浄とオフライン洗浄に分けられ、オンライン洗浄とは膜汚染が深刻でない場合、薬液を用いて膜をオンサイトで定期的に洗浄することを意味する。オンライン洗浄で膜の性能を効果的に回復させることができない場合、膜モジュールを処理槽から取り出し、薬液に浸漬してオフライン洗浄する必要がある。従来のＭＢＲ用中空糸膜のオフライン化学的洗浄は、一般的に酸・アルカリ化学薬品が使用され、大量の酸・アルカリ洗浄廃液が発生し、有害な副産物が生成されるため、水質を汚染していた。
【０００３】
オゾンは、有機化合物及び無機化合物を酸化する強力な酸化能力を持ち、廃水中の大部分の有機汚染物質を酸化でき、工業廃水処理に広く使用されている。オゾンは、２つの方法で有機物を酸化する。１つ目は、オゾン分子が有機物を選択的に酸化する、つまり直接酸化で、２つ目は自己分解により生成するＯＨラジカルで、膜表面の汚染物質を生分解しやすい中間生成物に変換し、有機物を高速かつ非選択的に酸化し、すなわち間接酸化である。オゾンを用いて膜を洗浄する従来の方法では、溶解オゾン濃度は一般に比較的高く、これは耐オゾン性膜には適しているが、適用性は低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来の中空糸膜オフライン洗浄過程で、水中における化学薬品の残留量が過剰であるという問題を解決し、洗浄後の廃液処理問題を避け、かつオゾンマイクロナノバブルには、高い溶解能力及び高い物質移動効率という利点があり、通常のオゾン水よりも多くのＯＨラジカルを生成でき、オゾン水を用いて膜を洗浄することにより発生するオゾン利用率が低く、洗浄効果も普通であるという問題を解決することができるオゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、次のような技術的手段で実現される。
オゾンマイクロナノバブルを用いたＭＢＲ用中空糸膜オフライン洗浄方法であって、以下のステップを含む。
Ｓ１、機器接続において、
【０００６】
酸素発生装置、オゾン発生器、マイクロナノバブル発生器は、順に第１配管、第２配管を介して接続され、マイクロナノバブル発生器の液体流入口は、第３配管に接続され、マイクロナノバブル発生器の気体排出口は、第４配管に接続され、第３配管及び第４配管は、どちらも洗浄槽に延在し、中空糸膜を洗浄槽に浸漬し、中空糸膜は、第５配管を介して圧力センサー及び洗浄ポンプに接続され、洗浄ポンプは、さらに第６配管に接続され、第６配管は、洗浄槽に延在し、洗浄槽は、冷却装置により槽内水の冷却も行い、酸素発生装置は、酸素を発生するものであれば特に限定されず、例えば、酸素製造機、工業用酸素ボンベなどであり、冷却装置も、洗浄液の温度を制御する役割を果たすものであれば特に限定されず、例えば、冷却水循環機、冷却水管、低温恒温槽などであり、マイクロナノバブル発生器は、作動中に水温が徐々に上昇するが、温度はオゾンガスの溶解及びマイクロナノバブルの水中での滞留時間に大きな影響を及ぼすため、水温の制御は非常に重要であり、
Ｓ２、膜洗浄において、
１）酸素発生装置、オゾン発生器を順にオンにし、酸素発生装置で生成された酸素は第１配管を通じてオゾン発生器に送り込まれてオゾンを生成させ、
【０００７】
２）前記マイクロナノバブル発生器をオンにし、オゾンは第２配管を通じてマイクロナノバブル発生器に送り込まれ、洗浄槽内の水は第３配管を通じてマイクロナノバブル発生器に送り込まれ、生成されたオゾンマイクロナノバブルは第４配管を通じて洗浄槽内に放出され、溶解オゾン濃度は１～５ｍｇ／Ｌであり、
【０００８】
３）洗浄ポンプを起動させ、オゾンマイクロナノバブルを膜に順方向に通過させて洗浄し、「浸漬しながら順洗浄」又は「浸漬洗浄と順洗浄の交互洗浄」の方式で、圧力センサーにより表示されるＴＭＰが３０ｍｉｎ以内に１０％以上下がらなくなるまで洗浄を停止することができる。
【０００９】
ここで、マイクロナノバブルとは、直径１００μｍ未満の微小気泡を指し、直径１～１００μｍのマイクロバブル及び直径１μｍ未満のナノバブルに分けられる。オゾンマイクロナノバブル技術とは、オゾンがマイクロナノバブル発生器を通過した後に形成されるマイクロナノレベルバブルを指す。オゾンマイクロナノバブル技術は、マイクロナノバブルの大きな比表面積、遅い上昇速度、表面が負に帯電する、オゾンがより多くのＯＨラジカルを生成するのを促進するという特性を利用している。
【００１０】
オゾンマイクロナノバブルは、水中での溶解能力が高く、オゾンの持続時間も長く、同じ溶解オゾン濃度ではオゾンマイクロナノバブルのボイド率は、オゾンマクロバブルのボイド率よりもはるかに高く、溶解オゾン濃度が増加するに伴い、両者のボイド率の差はますます大きくなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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