RO/NF

UF

MBR

ChemicalsC A S E S T U DY
RO | UF | MBR |飲料水
アメリカ合衆国
オハイオ州

東レ限外ろ過(UF)膜技術を採用した飲料水設備更新
概要

図 1: 水温変化とフラックス(流束)の関係

アメリカ・オハイオ州・デラウエア郡の浄水処理場（WTP）
は、オレンタンジー（Olentangy）川の表流水と、石灰岩帯水層からの地下水との混合水を浄化するため、1889年より操業を開始した。
WTPの原水は米国環境保護庁（EPA）によって浄水処理カテゴリ―2（Bin2）に分類され、クリプトスポリジウムについては、4-logのレベルで除去することが求められた。
デラウエア郡では、本規制に適応するため既設の石灰軟水処理設備から限外ろ過（UF）膜処理を含む27,255m³/日（7.2MGD）の設備へ更新することとした。このUF膜処理設備の導入にあたり、入札段階では7つの提案があったが、初期コスト、運用コスト、膜の性能の面から、パイロット試験に進む膜は東レのUF膜モジュールを含む3つの膜に絞りこまれた。
パイロット試験評価
パイロット試験は、オハイオ州のEPA飲料水基準に基づいた実設備を設計する設計条件を決定することだった。
パイロット試験は、原水温度範囲は寒冷時期を考慮して1°C～18°Cに設定され、さらに濁度が45NTUまで上昇するという過酷な環境下で2,000時間をかけて実施された。
パイロット試験の結果、水温変化とフラックス（流束）の関係性を表す図１が示す通り、東レUF膜が他の2製品と比較し、最も高いフラックスを維持していることが分かった。
また、東レPVDF（ポリフッ化ビニリデン）製UF膜は優れた低ファウリング性を有し、薬品洗浄後も一定の流量を保持出来るので、結果、東レUF膜は2か月に1度の薬品洗浄（CIP）です
み、また空洗時も、他社膜Ａの9.0scfmに比べて東レUF膜は3.5scfmと少量のエアでの洗浄が可能であることが判明した。
コンサルタントからは、「膜の強度と信頼性は最重要基準であり、膜メーカーの評価データと公開された研究情報に基づくと、東レUF膜は今日の市場で最強の膜である。」との評価を受けた。（2013年, Cook Jeremy）

原水はBin2に分類されていたため、膜の完全性テスト（Integrity Test）は、通常より高圧（137kPa＝20psi）で実施された。この環境下では中空糸膜破断の可能性も高まるた
め、施設更新時には、糸切れしない中空糸膜の強度が重要視された。
膜破断の有無を確認するPDT試験（Pressure Decay Test）のため、東レは膜の完全性を容易に確認できるよう図3に示すような透明な確認用配管を提供した。この透明配管は、実設備においても排水ラインや逆洗オーバーフローラインに組み込まれ、膜破断を確認出来る様に工夫されている。
デシジョン・テーブル
パイロット試験評価後にも、さらなる評価が実施された。デラ
ウエアにとって最良のUF膜設備を決定するため、表2に示す通り、デシジョン・テーブルがまとめられ、東レUF膜が最高評価を獲得し、WTPの設備更新に推奨された。

表 1 UF設備概要

前処理200µmストレーナー

系列数

3

系列数当たりの最大流量

8,517 m³/日 (2.25 MGD)

系列当たりのUF膜モジュール数48

UF膜モジュール構成

4列×12モジュール

最大平均フラックス

60.5 gfd

回収率> 95%

運転開始

2015年第1四半期「東レUF膜は今日の市場で最強の膜である」
AECOM社（旧URS社）
03-US-MB2-OH-JP-202108

図 2: H2O Innovation, Inc. 社により設計・建設されたUF設備(www.h2oinnovation.com)
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東レ限外ろ過(UF)膜技術を採用した飲料水設備更新

RO | UF | MBR |表 2 デラウエア郡UF膜選定のデシジョン・テーブル

68881088B社

6101010888108

東レ

897881081010

パイロット試験総合評価8

有機物除去性

10

使用薬品量

A社

2468988108101088

洗浄頻度

5膜差圧

信頼性
10

冬期フラックス減少量

顧客サービス
73467810886887810

フラックス持続性

財務体質
6膜強度

実績
8膜孔径

運用コスト (OPEX)
5スキッド・サイズ／順応性

初期コスト (CAPEX)
5重要度 (1～10, 10が最も重要)28

3

点数 (1～10, 10が最良)

加重点数
A社

50

4048

48

56

B社

30

50

80

60

東レ

404556

48

総合点数

80

50

1664

212440

48

1636

48685

56

80

402064241832

48

1640

48706

56

100

40208021244060

203248730※本デシジョン・テーブルはデラウエア郡が最良設備を決定する際の一助として使用されることを想定されたものであり、デラウエア郡では他の基準もまた配慮しており、本デシジョン・テーブルに必ずしも沿っているわけではない

表 3 各UF膜の設計値
膜メーカー

東レ

A社

B社

孔径 (µm)0.01

0.030.02

膜面積 (m²)

727751

夏期(17℃)運転条件
最大フラックス (gfd) (N-1スキッド時)

68.12

62.3

53.25

平均フラックス (gfd) (N-1スキッド時)

60.48

56.54

47.85

平均水量 (m³/日) (N-1スキッド時)

17,034

17,034

17,034

回収率 (%)

95.0

94.9

95.0

平均膜差圧 標準化値 (kPa)

12.0

13.0

14.0

49.95

45.69

33.13

冬期(3℃)運転条件
最大フラックス (gfd) (N-1スキッド時)
平均フラックス (gfd) (N-1スキッド時)

44.35

47.47

29.77

平均水量 (m³/日) (N-1スキッド時)

12,492

12,4920,599

回収率 (%)

95.0

94.2

95.0

平均膜差圧 標準化値 (kPa)

12.0

12.0

18.5

参考文献
Cook. Jeremy. "Design and Permitting of UF/NF System with Surface Water and Groundwater
Supplies." 2013 Membrane Technology Conference & Exposition. San Antonio, TX. February 2013.

図 3: 確認用透明配管

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