専門家とエンジニアのための28の重要な廃水処理の事実

水不足が深刻化し、環境規制が厳しい時代に、 廃水処理 これはもはやエンジニアリングだけの問題ではなく、持続可能でコンプライアンスに準拠した運用を実現するための重要な要素です。地方自治体のシステムから産業プラントまで、廃水の基礎を理解することは、コストの削減、システムパフォーマンスの向上、環境保護の確保に役立ちます。

この記事は、 28の重要な廃水処理の事実 すべての施設管理者、プロセスエンジニア、またはサステナビリティ担当者が知っておくべきことです。本格的な処理システムを運用している場合でも、単に基本を学んでいる場合でも、これらの洞察は、効果的な水の再利用と汚染制御を推進する主要な概念、方法、および技術をガイドします。

廃水の種類と発生源を理解する

廃水とは、人間の使用によって悪影響を受けた水です。通常、物理的、化学的、生物学的汚染物質が含まれているため、処理せずに環境に直接排出するには適していません。廃水は、その発生源によって、その組成と処理要件が大きく異なる場合があります。

1. 産業廃水

産業廃水は、工場での製造、加工、または洗浄作業中に発生します。多くの場合、高濃度の化学物質、重金属、油、およびプロセス残留物が含まれています。その複雑で変動する性質のため、産業廃水は通常、排出または再利用する前に有害な汚染物質を除去するためのカスタマイズされた処理システムを必要とします。

2.生活排水(市生排水)

別名 下水、生活排水には、家庭、オフィス、商業ビルからの水が含まれます。このカテゴリには、生ごみ、洗濯物、バスルームの水、および人間の排泄物が含まれます。産業排水に比べて比較的希薄ですが、有機物、窒素、リン、病原性微生物が含まれており、自然に戻す前に処理する必要があります。

3.農業流出

農業廃水は、灌漑の戻り流、家畜の飼育、および肥沃な土地の排水から発生します。農薬、除草剤、動物の排泄物、堆積物が含まれている可能性があります。産業排水よりも毒性は低いですが、栄養汚染の一因となり、適切に管理しないと富栄養化につながる可能性があります。

廃水処理の3つの主要な方法

効果的 廃水処理 汚染物質を除去し、環境を保護するために、科学的な方法の組み合わせに依存しています。これらの方法は、物理的、生物学的、化学的の3つのタイプに大別されます。それぞれに、関係する汚染物質の種類に応じて、独自の技術、アプリケーション、および利点があります。

1.理学療法方法

物理的処理には、化学組成を変えることなく、固体と浮遊物質を機械的に除去することが含まれます。一般的なプロセスには、スクリーニング、沈降、ろ過、浮選などがあります。これらのステップは、多くの場合、下流プロセスの負荷を軽減するように設計された、あらゆる処理システムの最初の段階です。

2. 生物学的治療方法

生物学的な方法は、微生物を使用して廃水中の有機物を分解します。これは、多くの場合、好気性または嫌気性消化によって達成されます。生物学的処理は、脂肪、油、タンパク質、炭水化物などの生分解性汚染物質の除去に理想的です。一般的な生物学的システムには、活性汚泥、シーケンシングバッチリアクター(SBR)、膜バイオリアクター(MBR)などがあります。

3. 化学処理方法

化学処理には、汚染物質と反応する物質を添加して、汚染物質を中和または除去可能な形に変換することが含まれます。これには、凝固、凝集、沈殿、および酸化が含まれます。特に重金属、リン酸塩、病原体の除去に効果的で、現代のプラントでは研磨や消毒の段階としてよく使用されています。

廃水処理システムのコアコンポーネント

効果的な廃水処理プラントは、単なるろ過システムではありません。これは、汚染物質を段階的に分離、中和、除去するために連携する特殊なコンポーネントの組み合わせです。以下は、現代の治療施設で一般的に見られるいくつかの重要なユニットです。

1. スクリーニングユニット(火格子)

あらゆる治療システムにおける最初の防御、 スクリーンまたは格子 流入する廃水から大きな固形物や浮遊破片を取り除きます。これにより、下流の機器の損傷や目詰まりを防ぎます。施設は通常、最大限の保護を確保するために、粗いスクリーンとそれに続く細かいスクリーンを使用します。

2.イコライゼーションタンク

ひとつの イコライゼーションタンク 処理プロセスに入る廃水の流れと濃度を調整するのに役立ちます。水量、温度、pHの急激な変動を吸収し、生物学的または化学的段階に一貫したインプットを提供します。これにより、治療効率が向上し、敏感なユニットを衝撃荷重から保護します。

3.溶存空気浮上(DAF)

DAFシステム は、廃水に微細な気泡を注入し、懸濁物質や油を表面に浮かべる高度な物理的分離ユニットです。これらはその後、スラッジとしてすくい取りされます。DAFは、食品加工や石油化学産業など、脂肪や油分を多く含む産業廃水の処理に特に役立ちます。

4.二次沈殿槽(清澄剤)

別名 二次清澄器、このユニットは、曝気段階で形成された生物学的フロックが処理水から沈殿することを可能にします。その後、清澄化された水はさらに排出または研磨され、沈殿したスラッジは再循環または除去されます。これは、活性汚泥およびA2/Oシステムにおける重要な段階です。

生物排水処理:活性汚泥と先端プロセス

生物学的治療 微生物を使用して有機汚染物質を分解および安定化します。これは、地方自治体と産業の両方の廃水処理で最も広く使用され、環境に優しいアプローチの1つです。これらのうち、 活性汚泥法 は、多くの現代の生物学的システムの基盤です。

1. 活性汚泥法

このシステムは、酸素化された条件下で廃水と微生物が豊富な汚泥を混合する曝気タンクと、バイオマスを分離するための沈殿タンクで構成されています。このプロセスは、有機物の除去に非常に効果的で、さまざまな負荷条件に適応できます。

2. A-Bプロセス(吸着-生分解)

ザ A-Bプロセス 生物学的処理を2つの段階に分けます:有機物を捕捉するための初期吸着タンクと、その後の生分解のための従来の好気性タンク。この2段階の設計により、スラッジの沈降を改善し、後の段階での酸素需要を削減します。

3. シーケンシングバッチリアクター(SBR)

ザ SBRシステム 1つのタンク内で時間ベースのサイクルで動作し、イコライゼーション、エアレーション、セトリング、および排出を順番に処理します。これにより、小規模な施設、季節的な運用、または流入量が変動するエリアに適しています。

4. A2/Oプロセス(嫌気性-無酸素-酸化)

のための設計 栄養素の除去ザ A2/Oプロセス 窒素とリンを効率的に除去するための3つの生物学的ゾーンを備えています。厳しい排出規制への準拠を求める地方自治体のプラントで広く使用されています。

5.酸化溝

ひとつの 酸化溝 は、廃水が循環し、表面ローターまたはディフューザーによって曝気される連続ループチャネルを使用した改質活性汚泥プロセスです。運用の安定性とメンテナンスの少なさで知られるこの方法は、小さな町や分散型の治療施設に最適です。

廃水中の化学処理:凝固と凝集の説明

現代では 廃水処理、物理的または生物学的な方法だけでは効率的に処理できない微細な浮遊物質、重金属、リン、有機化合物を除去するために、化学プロセスが適用されることがよくあります。最も一般的な化学処理段階は次のとおりです 凝固 そして 凝集.

1.凝固:粒子電荷の中和

凝固には、次のような正に帯電した化学物質(凝固剤)の添加が含まれます 硫酸アルミニウム 又は 塩化第二鉄 コロイド粒子の負の表面電荷を中和するため。これにより、粒子が不安定になり、粒子が集まってマイクロフロックを形成することができます。

2. 凝集:より大きな粒子の構築

凝集は、凝固後に水を穏やかに混合して、より大きな目に見えるフロックの形成を促進するプロセスです。これらは、次のような高分子量ポリマーの助けを借りて作成されます ポリアクリルアミド(PAM)これは、パーティクル間のブリッジとして機能します。

3. 化学薬品注入システム

正確で自動化 化学薬品投与 最適な反応効率を確保し、化学物質の過剰摂取を防ぐために不可欠です。通常、分注システムには、濁度、pH、流量をモニタリングして試薬注入を動的に調整するリアルタイムセンサーが統合されています。

4.廃水処理で使用される一般的な化学物質

使用される典型的な化学物質は次のとおりです。

• 酸:硫酸、塩酸(pH調整用)
• アルカリ剤:石灰、水酸化ナトリウム
• 凝固 剤:塩化第二鉄、硫酸アルミニウム
• 凝集剤:アニオン性/カチオン性ポリマー(PAM等)
• オキシダント:過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム
• 消泡剤と金属キレート剤:特殊用途向け

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生物学的廃水処理における微生物バランスの維持

生物学的処理システムの有効性は、微生物集団の活動に大きく依存します。最適な分解と栄養素の除去をサポートするために、オペレーターはいくつかの主要な環境および化学的パラメータを理想的な範囲内で制御する必要があります。

1. 汚泥量指数(SVI)

汚泥量指数 (SVI)は、活性汚泥が清澄剤にどれだけよく沈殿するかの尺度です。これは、30分間に沈殿した汚泥の体積(mL単位)を乾燥固形物の質量(グラム単位)で割ることによって計算されます。健康なSVIは通常、50〜300 mL / gの範囲です。この範囲外の値は、糸状の成長、フロック形成不良、またはスラッジの増量を示している可能性があります。

2. 温度

ほとんどの廃水処理微生物は、 16°Cおよび30°C.生物活性は10°C未満では大幅に低下し、40°Cを超えると阻害される可能性があります。 最適な範囲内で10°C上昇するごとに、微生物の代謝、つまりCODの除去が約10%増加します。

3. pH範囲

微生物の代謝はpHに非常に敏感です。好気性システムでは、理想的なpHは 6.5 から 8.5.嫌気性消化の場合、より狭い範囲の 6.7 から 7.4 が好ましい。逸脱は酵素活性を阻害したり、望ましくない生物(低pH下での糸状菌など)の増殖につながる可能性があります。

4. 栄養バランス(BOD:N:P比)

健全なバイオマス成長を維持するためには、廃水には十分な栄養素が含まれている必要があります。生分解性有機物(BOD)と窒素(N)およびリン(P)の理想的な比率は、約1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000 100:5:1.比率が不均衡であると、治療効率の低下、泡の形成、または微生物集団への栄養欠乏ストレスにつながる可能性があります。

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廃水処理に使用される必須化学品

物理的および生物学的システムが汚染物質除去の大部分を行いますが、化学薬品は水質の微調整、コンプライアンス目標の達成、特定の処理課題への対処に重要な役割を果たします。理解する 処理薬品 適用すること、そしていつ適用するかは、効果的かつ経済的な運用を維持するために不可欠です。

1. pH調整薬品

酸 (例:硫酸、塩酸) アルカリ性 (石灰、水酸化ナトリウムなど)は、微生物の活動や化学反応を最適化するために、流入流水やプロセスストリームのpHを調整するために使用されます。

2.凝固剤と凝集剤

前に説明したように、 凝固 剤 (硫酸アルミニウムや塩化第二鉄など)は懸濁粒子を不安定化させますが、 凝集剤 (PAMのようなポリマー)それらを集約して、取り外しを容易にします。このステップは、沈降またはろ過の前に重要であることがよくあります。

3. 栄養素除去剤

などの特殊な試薬 リン除去剤 そして アンモニアストリッピングケミカル 廃水施設が厳しい排水制限を満たすのを支援します。これらは、多くの国で栄養素削減政策の下でますます必要とされています。

4.メタルスカベンジャーとデフレキュラント

重金属沈殿物 そして キレート剤 鉛、銅、亜鉛などの有毒イオンを結合して除去します。これらは、電気めっき、鉱業、および電子機器の廃水にとって特に重要です。

5. スペシャリティケミカルズ

の範囲 特殊添加物 ニッチな役割を果たす:

• 消泡剤 曝気中の余分な泡を抑制します
• アンチスケールラント RO膜を汚れから保護します
• 解乳化剤 油水エマルジョンを壊すのを助ける
• 色除去剤 ターゲット色素とタンニン

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洞察から行動へ:よりスマートな廃水処理システムを構築

の基礎をマスターする 廃水処理 は、準拠しているだけでなく、費用対効果が高く、環境に配慮したシステムの設計と運用に向けた最初のステップです。スクリーニングや沈降から化学薬品の投与や微生物制御まで、各成分は長期的な効率と安定性を確保する上で重要な役割を果たします。

プラントオペレーター、環境エンジニア、施設プランナーのいずれであっても、プロセス技術とパフォーマンスパラメータの最新情報を常に把握することが重要です。これら 28の重要な廃水処理の事実 これは、継続的なシステム改善のための実用的なリファレンスおよび基盤として機能します。

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