膜分離生物処理プロセスにおける膜透過性能に影響を与える因子に関する研究

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本研究において、生物反応液の組成成分及び性状と膜透過性能の関係に焦点をあて、膜面付着層形成機構及び膜透過流束の変化について検討を行った。得られた結果は以下のように要約される。1.膜面付着層性状及び時間的変化膜透過流束の低下と対応して膜面付着量は時間的に増加することが確認された。膜透過流束の低下原因の一つは、代謝産物のような溶解性成分が優先的に膜面に付着し、膜面で濃縮されることが判明した。2.膜透過流束及び膜面付着層形成と生物反応液性質の関係膜分離生物処理プロセスでは、処理時間の経過とともに生物代謝成分が反応槽内に蓄積する。この蓄積成分は基質分解過程で生成される代謝産物より、菌体の自己酸化過程で生成される代謝産物が主成分であることが明らかになった。処理時間が長くなると、蓄積成分の中の高分子成分の占める割合が高くなり、蓄積成分は膜面付着成分として膜透過流束低下の各段階に大きな影響を及ぼすことが判明した。膜面付着層の形成に生物代謝成分が大きな影響を与える。膜透過流束低下に代謝成分の関与については、二つの作用によるものと明らかにした。一つは膜面或いは付着層への代謝成分の直接吸着によるものである。もう一つの作用では、膜面への代謝成分の吸着は膜表面張力を低下させ、その結果、菌体の膜面への付着が促進される。膜面付着層の形成と膜透過性能変化に関する解析膜面近傍の物質収支を考慮したろ過抵抗モデルを構築し、モデル式で求めたゲル層の厚さは実測値とほぼ同様な値を示した。また代謝成分濃度による膜透過流束の変化では、モデル式で求めた理論値と実測値は同様な変化パターンを示した。