膜分離活性汚泥法（MBR）の省エネ基礎技術を開発 ― 散気エネルギーを高効率に洗浄エネルギーへ変換 ―

東レ株式会社

　東レ株式会社（本社：東京都中央区、社長：日覺昭廣、以下「東レ」）は、この度、下水・産業廃水の処理・再利用方法の一つである膜分離活性汚泥法^※1（Membrane Bio-Reactor、以下「MBR」）の散気エネルギー^※2を高効率に洗浄エネルギー^※3へ変換する基礎技術を開発しました。将来に向けたMBRの革新的省エネ化を目指し、今後、スケールアップ、グローバル実証を進めてまいります。

　MBRは下水・産業廃水の処理方法の一つで、従来の活性汚泥法と膜分離を組み合わせたものです。MBRは膜で固液分離するため、安定して高度な処理水質が得られ、処理水の再利用も可能です。また、活性汚泥濃度を高めた廃水処理が可能なことから、設備の設置面積が少なくてすむ利点もあり、MBR市場は今後、ますます拡大が期待されています。
　MBRでは、膜に付着した汚泥の洗浄に必要な散気エネルギーの低減が処理コスト削減のための重要なポイントです。散気によって生み出される気泡が有するエネルギーを高効率に洗浄エネルギーに変換する本技術の活用により、抜本的な省エネ化が可能となります。

　本研究のポイントは下記の通りです。

○高効率エネルギー変換技術 　MBRモジュールには平膜タイプと中空糸膜タイプがあり、東レのMBRは、汚れにくくメンテナンス性に優れた平膜タイプのモジュールを採用しています。平膜タイプは、中空糸膜タイプに比べて膜の集積度が低く、膜面に付着した汚泥を剥離させるために必要な散気エネルギーが大きいという課題があります。
　散気エネルギーの低減を図るには、散気によって生み出される気泡が有するエネルギーから汚泥を剥離させる洗浄エネルギーへの　変換効率を高める必要があります。そこで東レはMBR内の気泡と膜の接触確率に着目し、気泡の流動解析を行いつつ、モジュール構造を改良することで接触確率を高め、エネルギー変換効率を従来の3倍向上させました（図1）。そして、擬似汚泥（イースト菌）を用いたMBRの運転において、汚泥の付着量を大幅に低減可能なことを確認しました（図2）。
　更に東レの研究拠点であるToray Singapore Water Research Center （所在地：シンガポール、略称：TSWRC）において、実際の汚泥を用いた運転評価を行うことにより、MBRの散気エネルギーを半減させても、安定的な連続運転が1ヶ月間行えることを見出しました。

　東レは、「グリーンイノベーション事業拡大（GR）プロジェクト」において、地球環境問題や資源、エネルギー問題解決への貢献に向け積極的に取り組んでいます。今後も、グローバルな研究・技術開発体制の下、革新的な省エネ技術開発を加速し、地球規模での水問題解決に貢献してまいります。

以上

【ご参考図】

図1　エネルギー変換効率向上

図2　擬似汚泥を用いたMBR運転後の膜画像

【技術用語説明】
※1　膜分離活性汚泥法（MBR）
　下廃水中の有機物を分解する微生物から構成される活性汚泥を用いた、下水・産業廃水の処理方法の一つ。

※2　散気エネルギー
　空気を水中（活性汚泥中）に送り込むためのエネルギー。MBRでは膜に付着した汚泥を剥離させるために汚泥中に空気を送り込む。

※3　洗浄エネルギー
　膜に付着した汚泥を剥離させるエネルギー。散気エネルギーを高効率に洗浄エネルギーに変換することにより、省エネ化が可能となる。