ュールIntegraFluxTM の開発 - Dow Chemical...RO Ion Exchange IEX DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission DOW Water & Process Solution DOWTM UF 膜の各拠点 Tarragona,

高透水性中空糸を用いた限外ろ過膜モジュールIntegraFlux

TMの開発

Dow.com

2016年2月24日ダウ・ケミカル日本株式会社

Dow Water & Process Solution

Dow Water & Process Solutions製品群

DOWEX™ IonExchangeResin

DOW FILMTEC™

DOW™ EDIModules

DOW™

UltrafiltrationModules

TEQUATIC™ PLUS AMBER™ Ion

Technologies

2

DOW FILMTECRO Elements

TEQUATIC PLUSFine Particle Filter

AMBER IonExchange Resin

MarketsCHEMICAL

PETROCHEMICALFOOD &

BEVERAGEPOWER

GENERATIONMINING &

HYDROMETALLURGYOIL FIELDWATER

INDUSTRIALWATER

HEALTHCARE MUNICIPAL &DESALINATION

RESIDENTIAL &COMMERCIAL

WASTE WATER& REUSE

DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission

Dow Water & Process Solutions製品群と除去対象

MicrofiltrationUltrafiltrationNanofiltrationReverse OsmosisIon Exchange Resins

106 A104 A100 A (10nm)10 A (1nm)1 A

3

UltraFiltration

UltraFiltration

TEQUATICPLUS

TEQUATICPLUS

Filtration

Reverse OsmosisReverse Osmosis

RO

Ion ExchangeIon Exchange

IEX


DOW Water & Process Solution DOWTM UF膜の各拠点

Tarragona, Spain

Shanghai, China

4

5R&D

LOCATIONS

1MANUFACTURING

LOCATIONS

10COMMERCIAL

OPERATIONS LOCATIONS

Midland, Michigan, USA

KAUST, SA

Huzhou, China

Soma, Japan


DOWTM UF膜モジュール製造拠点

5

<DOW Huzhou（湖州）工場>

- ISO9001認証取得済み（2008年）

- Dow Chemicalとなり、継続した製

品品質、および品質管理システムの向上を継続して実施


世界市場におけるDOWTM UF膜モジュール導入

6

導入事例： 880 案件以上（アジア地域で約 200案件）

処理流量： 5,000,000 m3/day 以上（アジア地域で250,000m3/day）

5000 m3/day以上の案件数： 300 以上


DOWTM UF膜モジュール仕様（１）

7

基本仕様

ろ過方式外圧式中空糸膜全量ろ過方式

膜材質親水化ポリフッ化ビニリデン（H-PVDF）

モジュール材質無可塑硬質塩化ビニル（UPVC）

公称孔径 0.03 µm

中空糸内径/外径 0.70 mm / 1.30 mm


DOWTM UF膜モジュール仕様（２）

運転条件

透過水フラックス（25℃） 40 – 120 L/m2/h （1.0 – 2.9 m/d）

運転温度 1 – 40℃

モジュール最大許容圧（20℃） 6.25 MPa

最大許容膜間差圧 0.21 MPa

pH 2 – 11 （洗浄時：2 – 12）

最大次亜塩素酸濃度（洗浄時） 2,000 ppm

8

最大許容TSS濃度 100 mg/L

最大許容濁度 300 NTU

最大許容粒子サイズ 300 µm


DOWTM UF膜モジュール仕様（３）

製品名 SFP-2660 SFP-2860 SFP-2880 IP-51 IP-77

膜面積 33m2 51m2 77m2 51m2 77m2

モジュール高さ

1,863mm

1,863mm

2,363mm

1,991mm

2,491mm

モジュール 165mm 225mm 225mm 225mm 225mm

9

モジュール外径

165mm 225mm 225mm 225mm 225mm

モジュール重量

（空水時）

25kg 48kg 61kg 53kg 66kg

モジュール重量

（満水時）

41kg 83kg 100kg 102kg 119kg


DOW IntegraPacTM について

SFPモジュールによるUF skid例 IntegraPac™ Skid

10

SFPモジュールのエンドキャップ構造を変更することにより、配管接続に必要なスペースを削減（約20%の設置面積削減実績）

膜モジュール単体、部品すべて込み、どちらでもご納入可能


UF膜開発の方向性

UF膜中空糸の透水性向上に注力⇒造水コストの低減

透水性向上による効果

Co

st

of

Wate

r($

/m3)

より大きな運転フラックスの設定

幅広い原水性状への対応

省エネルギー

薬品消費量の低減

高回収率、および排水量の低減

11DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission

UF膜中空糸構造の変更点XP Fiber vs. Standard Fiber

既存中空糸と同じPVDF中空糸を採用

同じ内外径（外径：1.3mm、内径：0.7mm）にて、既存中空糸より若干の強度UP

小孔径かつ高密度の孔を実現（下記SEM画像）

12

Standard Fiber：外側表面 XP Fiber：外側表面


純水による透水性および通水差圧

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

TM

P(b

ar)

SFP-2880

SFP-2880XP

通水差圧（TMP） vs Flux

150

200

250

300

350

透水

性(L

MH

/bar)

SFP-2880

SFP-2880XP

透水性 vs Flux

35%Lower

46%Higher

0

0.1

0.2

0.3

80 LMH 100 LMH

TM

P(b

ar)

0

50

100

150

80 LMH 100 LMH透

水性

XP Fiberを用いたDow IntegraFlux Modulesにおいて35%のTMP低減、および46%の透水性上昇を確認


数値は原水条件および運転条件により異なります。

中空糸の機械強度引

張強

度(N

)

伸長

度(%

)

引張強度伸長度

14

StandardFiber

XP Fiber

特に引張強度において既存中空糸に比べ、XPFiberの方が強度が大きくなったことを確認

StandardFiber

XP Fiber


XP Fiberを用いた新製品ラインナップ

IntegraFluxTM SFP/SFD-2860XP

IntegraFluxTM SFP/SFD-2880XP

IntegraPacTM IP/IPD-51XP

IntegraPacTM IP/IPD-77XP

15

既存UF膜モジュールと同じモジュール

構造を採用、交換での取り合い変更は不要


表層水処理

Dow.com

Case-1. 河川水（中国南部）Case-2. 河川水（スペイン）

Case-1. 中国南部での河川水処理

項目内容

取水源河川水（中国南部）

原水水質 5 – 60 NTU

Phase 1 testing Flux=50lmh – 24日間, 回収率：93.3%




使用したUF膜モジュール SFP-2880, SFP-2880XP

17

River Water Static mixer

PAC

Flocculationbasin

InclinedSedimentationTank

SFP-2880

SFP-2880XP

使用したUF膜モジュール SFP-2880, SFP-2880XP

運転条件

逆洗フラックス(BW) – 100LMH空気洗浄 (AS) – 12Nm3/h, 20秒逆洗頻度 – 30分に1回BW Top, BW Bottom, フラッシング(FF) –それぞれ30秒


SFP-2880XPにおいて25-50%の通水差圧低減

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

No

rma

lT

MP

(Ba

r)

50LMH (10/14-11/6) 連続運転原水濁度:5-10NTU 逆洗頻度: 30分に1回 CEBなし

SFP-2880

18

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72

No

rma

lT

MP

(Ba

r)

運転日数

60LMH (11/7-11/27) 連続運転原水濁度:10-50NTU 逆洗頻度: 30分に1回 CEBなし

60LMH (11/27-12/15) 連続運転原水濁度:20-60NTU 逆洗頻度: 30分に1回 NaClO CEB: 1日に1回

70LMH (12/16-12/24)断続運転原水濁度:30-40NTU 逆洗頻度: 30分に1回 NaClO CEB: 1日に1回

SFP-2880XP



Case-2. 河川水処理＠スペイン

試験場所: スペインタラゴナR&Dセンター

取水源: 前処理後河川水

原水水質：濁度 <1 NTU, TSS <10mg/L, TOC < 2mg/L

処理水用途: 工業用水

使用モジュール: SFP-2880, SFP-2880XP

逆洗排水

透過水

ポンプ

4x SFP-2880

19

前処理後の河川水

処理水タンク

ポンプ

原水タンク

処理水タンク

逆洗排水

透過水

ポンプ

4x SFP-2880XP


河川水処理による実証試験結果SFP-2880 & SFP-2880XP

SFP-2880XPSFP-2880SFP-2880XPSFP-2880

SFP-2880XP：SFP-2880に比べ通水差圧を20-25%低減SFP-2880XP：SFP-2880に比べ透水性を25-35%上昇

20

数値は原水条件および運転条件により異なります。DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission

運転フラックス、回収率 70 - 95 LMH, 96%@90LMH/60分ろ過 97.4%@90LMH/90分ろ過

逆洗頻度 60 - 90分に1回 (100LMH)

逆洗シークエンス 210秒間: 30s AS + 30s D + 90s BW Top + 30s BW Bottom + 30s FF

CEB 350 ppm NaOCl （1週間に2回）, 浸漬時間10分間

排水処理

Dow.com

Case-1. コールケミカル排水（中国）Case-2. 工業排水（スペイン）

Case-1. コールケミカル排水処理

原水である排水の特性

さまざま物質を含有した排水：石炭灰、フェノール、複素環式化合物、アンモニア性窒素、硫化物、オイルタール、PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbon, 多環芳香族炭化水素)

有機物を高濃度に含有、生物毒性の高い原水

22

プラントにおける排水処理フロー図

Side-by-Side Test装置


原水水質

濁度：5-20 NTU

COD： 20-50 mg/L

SFP-2880

IntegraFlux SFP-2880XP

IntegraFluxTMモジュールによる安定的な通水差圧SFP-2880XPにおいてSFP-2880と比較し通水差圧（TMP）を30%低減

30%Lower

23

Lower

DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission 数値は原水条件および運転条件により異なります。

運転フラックス、回収率 50 LMH, 91.7%

逆洗頻度 30分に1回 (120LMH)

逆洗シークエンス 100秒間: 30s AS + 30s BW Bottom + 40s FF

CEB 750 ppm NaOCl + 650 ppm NaOH （12時間に1回）, 浸漬時間20分間

IntegraFluxTMモジュールによる安定的な透水性SFP-2880XPにおいてSFP-2880と比較し透水性を35%上昇

35%Higher

24

SFP-2880


Higher



コールケミカル排水処理SFP-2880XPにおいてSFP-2880と比較し 30%高い運転フラックスを達成

50 lmh 50 lmh 50 lmh

25


SFP-2880


DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission 数値は原水条件および運転条件により異なります。

原水濁度20-30 NTUに増加

運転フラックス、回収率 50 LMH, 88% 70LMH, 91.3%

逆洗頻度 20分に1回 (120LMH)

逆洗シークエンス 90秒間: 30s AS + 30s BW Bottom + 30s FF

CEB 750 ppm NaOCl + 650 ppm NaOH （12時間に1回）, 浸漬時間20分間

コールケミカル排水処理運転フラックスを変動させても、SFP-2880XPにおいてSFP-2880と比較し透水性を35%上昇


26

SFP-2880

原水濁度20-30 NTUに増加





試験場所：スペインビラセカ

原水：工業排水（生物処理後）

処理水用途：工業用水

使用モジュール： SFP-2880XP, SFP-2880

Case-2. 工業排水再利用でのSFP-2880XP, SFP-2880比較試験


工業排水再利用でのSFP-2880XP, SFP-2880比較試験結果

試験開始日： 2015年3月10日運転フラックス：40 45 50 LMH 逆洗頻度： 20分に1回逆洗フラックス： 80-95 LMH NO CEB’s Mini-CIPs： 3日に1回 (2000ppm NaOCl)

運転パラメータMini-CIP

28

Mini-CIPs： 3日に1回 (2000ppm NaOCl)

SFP-2880XPにて通水差圧を25-30%低減 SFP-2880XPにて透水性を30-35%上昇

得られた知見



海水処理

Dow.com

海水処理におけるSFP-2880XP, SFP-2880比較試験

Pilot試験情報：

- 試験場所：スペインタラゴナR&Dセンター

- 取水源：地中海

- 運転期間: 2015年8月～11月

- 原水水質：濁度 <15NTU, TSS<5mg/L,TOC <2mg/L

地中海海水

SFP-2880XP

処理水タンク

逆洗排水

透過水

ポンプ

原水タンク

SFP-2880処理水タンク

逆洗排水

透過水

パラメータ SFP-2880XP SFP-2880

運転フラックス 80-100 LMH 80-100 LMH

逆洗頻度 60-90分に1回 (100LMH) 60-90分に1回 (100 LMH)

逆洗シークエンス 210秒間: 30s AS+30s D+90s BWT+30s BWB+30s FF

CEB 350 ppm NaOCl（1日に1回）, 浸漬時間10分間

SFP-2880 タンクポンプ


通水差圧 (TMP)

海水処理におけるSFP-2880XP, SFP-2880比較試験

透水性および原水濁度

SFP-2880XPにおいて、35%通水差圧の低減、および50%の透水性上昇を確認



まとめ

従来の中空糸に比べ、高密度で小孔径の中

空糸を開発することにより、純水での通水差圧を35%低減し、透水性を46%増加

表層水、排水、海水それぞれの原水におい

て、実証試験により通水差圧の低減、および透水性の上昇を確認


ThankYouYou

33

補足資料 – 運転工程

ろ過ろ過((2020--9090 min)min)

空気洗浄空気洗浄 ((2020--60s)60s)重力排水重力排水 (20s)(20s)逆洗浄逆洗浄 (60(60--120s120s))

（物理的洗浄）（物理的洗浄）

逆洗浄逆洗浄 (60(60--120s120s))フラッシングフラッシング((3030--60s)60s)

薬品添加逆洗薬品添加逆洗 (CEB; Chemical(CEB; ChemicalEnhanced Backwash, OnEnhanced Backwash, On--LineLine);); 半日半日からから11週間に週間に11回回定置洗浄定置洗浄 (CIP;(CIP; CleaningCleaning In Place, OffIn Place, Off--Line); 1Line); 1--1212 ヵ月にヵ月に11回回

（薬品洗浄（薬品洗浄））


UF膜モジュールの運転（SFPモジュールの例）＜ろ過＞

Ultrafiltrate

Chemicals

35

Raw WaterFilter150-200 µm

BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜空気洗浄＞

Ultrafiltrate

Chemicals

36


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜重力排水＞

Ultrafiltrate

Chemicals

37


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜逆洗浄（モジュール上部排水）＞

Ultrafiltrate

NaOCl(optional)

38


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜逆洗浄（モジュール下部排水）＞

Ultrafiltrate

NaOCl(optional)

39


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜フラッシング＞

Ultrafiltrate

Chemicals

40


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜CEB洗浄＞

酸洗浄

HCl @ 400 - 550ppm or H2SO4 @ 550 – 750ppm

洗浄頻度： 1.5日～2週間に1回

中空糸表面（原水および透過水側）に付着したコロイドや無機ファウリングの除去

41

アルカリ洗浄

NaOCl @ 250 - 750ppm + NaOH @ 650ppm（NaOHは通常排水処理の際に適用）

洗浄頻度： 12時間～1週間に1回

中空糸表面（原水および透過水側）に付着した有機ファウリング、およびバイオファウリングの除去


Ultrafiltrate

Chemicals

UF膜モジュールの運転＜CEB洗浄（モジュール上部排水）＞

42


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜CEB洗浄（モジュール下部排水）＞

Ultrafiltrate

Chemicals

43


BackwashTank

Air

BackwashPump

Feed Pump

Effluent


UF膜モジュールの運転＜CIP洗浄＞

CIP SolutionCIP Solution(up to 40(up to 40 ººC)C)

＜酸洗浄＞

HCl or H2SO4@ 1,000 - 2,000 ppm

シュウ酸@ 20,000 ppm

pH 2

＜アルカリ洗浄＞

NaOH @ 500 - 1,000 ppm

44

NaOH @ 500 - 1,000 ppm

NaOCl @ 1,000 - 2,000 ppm

pH 12

洗浄頻度： 1 - 12か月に1回程度（膜の汚れ具合による）

洗浄流速： 1.5 - 2.0 m3/h/module

洗浄時間： 120-240分（膜の汚れ具合による）

洗浄の目安：運転初期の膜間差圧（TMP） + 0.1 MPa


ュールIntegraFluxTM の開発 - Dow Chemical...RO Ion Exchange IEX DOW CONFIDENTIAL - Do not share without permission DOW Water & Process Solution DOWTM UF 膜の各拠点 Tarragona,

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