Water Circulation (Water in Japan is circulated as follows)

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るるみやたけ
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1 2009 年 3 月 12 日廃水処理の基礎と実施例 HIROYASU SASAKI EBARA VIETNAM CORPORATION 1

2 廃水中の汚濁物質指標 ph 酸アルカリ SS 有機性無機性浮遊物質 BOD 有機物 CODcr 有機物無機物油植物性油動物性油鉱物油窒素アンモニア硝酸性窒素亜硝酸性窒素重金属 Cu Mn,Hg 等臭気物質アンモニア硫化水素アミンメルカプタン等色度タンニンリグニン染料毒物シアンクロム PCB ダイオキシン 2

3 水処理とは? 水の中からゴミ ( 汚濁物質 ) を取り除く結果ゴミ ( 汚泥 ) が出る廃水水処理装置処理水汚泥 ( ゴミ ) 3

4 水質項目と処理方法の一例方法 SS BOD COD N P 臭気細菌色度 DO 溶存物質物理的物理的処理スクリーン単純沈殿砂ろ過物理化学的処理膜ろ過凝集沈殿吸着塩素処理 UV 処理オゾン酸化イオン交換 RO 膜生物学的処理接触酸化活性汚泥生物膜法水生植物法ホテイアオイ ( ホテイアオイ ) クレソン ( クレシン ) ボタン浮草 ( ボタン浮草 ) パックブン ( パックブン ) 曝気 4 効果 : 良, : 中, : 不適

5 水処理の基本プロセス生物化学処理 : バクテリア等の微生物によって生物分解性の有機物等を分解除去する物理化学処理 : 中和酸化還元反応凝集ストリピング吸着等の物理化学反応を利用し汚濁物質を分解不溶化して水中から除去する 5

6 生物化学処理好気性生物処理嫌気性生物処理酸素存在下で好気性の微生物の働きで水中の有機物を分解するイメージ : 金魚の水槽嫌気状態 ( 酸素がない状態 ) で酸素を必要としない微生物 ( 嫌気性生物 ) の働きで水中の有機物を分解するイメージ : ドブ 6

7 好気性の原理 CO2 H2O エネルギー BOD ( 有機物 ) 好気性微生物微生物の餌細胞合成 CO2 エネルギー 7 原水処理水

8 好気性処理 ( 生物化学処理 ) 標準活性汚泥法ステップエアレーション浮遊生物法バルキングフリープロセスオキシデーションディッチ脱窒プロセス好機性処理その他散水ろ床生物膜法回転円板接触酸化生物膜ろ過流動床 8

9 標準活性汚泥法酸素 ( 空気 ) 活性汚泥 (MLSS) 有機廃水 1Q 1Q 処理水曝気槽返送汚泥 0.2~1.0Q 沈殿槽余剰汚泥 9

10 10 活性汚泥

11 11 曝気槽

12 12 散気装置

13 13 ブロワー

14 14 曝気槽 ( 表面曝気方式 )

15 表面曝気装置 Two impeller type 15

16 16 沈殿槽 ( 円形 )

17 17 円形沈殿槽の汚泥搔寄機

18 標準活性汚泥法設計条件その 1 活性汚泥の濃度指標 MLSS :(Mixed Liqur Suspended Solid) 曝気槽内の汚泥 ( 微生物 ) の濃度 1500~8000mg/L BOD 汚泥負荷量 Ls :MLSS 単位量で処理可能なBOD 量 0.3kg-BOD/ kg-mlss d 曝気槽滞留時間 HRT : 6~8 時間返送比 R : 汚泥の原水量に対する返送比率 20~150% 沈殿槽の水面積負荷 UFR : 12m3/m2 d =8 mm/min 18

19 標準活性汚泥法設計条件その 2 栄養剤 : 活性汚泥は栄養剤 ( リン窒素 ) が必要 BOD: N : P =100 : 5 : 1 必要酸素量 :Od= BOD 0.5kg O2/ kg -BOD 2.2 BOD: BOD 除去量 kg 2.2 :DO 濃度 2mg/L 程度に保つための係数発生汚泥量 : SS= BOD 0.3+ 流入 SS : 除去 BOD の汚泥転換率

20 設計条件 Q : 100 m 3 /d BOD : 500 mg/l SS : 100 mg/l 設計例 MLSS : 2000 mg/l BOD-MLSS 負荷 : 0.3kg-BOD/kg-MLSS d 曝気槽容量 V= = 83m3 水深 4m とすると 100m 3 /d 500mg/L kg-BOD/kg-MLSS d 2000 mg/l 10-3 寸法 4m 6m 5m( 有効 4m)=96m 3 >83m 3 必要空気量必要酸素量 On= 100m 3 /3 500mg/L =55 kg-o2/d 空気比重 1.29 酸素濃度 21% 酸素溶解効率 10% 曝気風量 Q= 55 kg-o2/d /0.21/1.29/0.1 =2030 m 3 /d = 1.4m 3 /min 20

21 設計例沈殿槽水面積負荷 UFR= 12m3/m2 d 必要面積 A = 100m3/d 12m3/m3 d = 8.3m2 沈殿槽円形沈殿槽寸法 4mΦ 5mH(4m 有効 ) 表面積 12.5m 2 >8.3m 2 発生汚泥量 S= 100m 3 /d (100mg/L + 500mg/L 0.3) 10-3 =25kg-SS/d 脱水汚泥含水率 85% とすると 25/(1-0.85)=167 kg/d の汚泥が発生する 21

22 生物膜法生物膜とは? 川底の石などにはバクテリアや苔等などが付着してヌルヌルしていますあれが生物膜です 200μm 生物膜川礫川底 22 生物膜のイメージ

23 生物膜法とは? 生物膜法水槽の中に生物を付着させるための担体 (media) を投入し生物膜を形成させ廃水中の有機物等汚濁物質を除去する技術です生物付着単体材質 : 無煙炭プラスチックセラミック PEG 等形体 : 紐状球体板状ス筒状ポンジ等 23

24 特徴生物膜法長所生物量の調整が不要生物種が多様になり汚泥発生量が少ない低濃度の廃水に対しても適応可能短所建設費が割高剥離した SS は凝集沈降しない急激な流入負荷の変動に対して対応が難しい 24

25 物理化学処理物理化学処理中和凝集酸化その他吸着化学酸化 / 除去曝気電気分解オゾン酸化紫外線分解活性炭吸着活性アルミナ 25 イオン交換カチオン樹脂アニオン樹脂キレート樹脂ゼオライト

26 凝集の原理水中の砂礫等比重が水より大きく粒径の大きな濁質は容易に沈殿する粒径が小さな濁質は沈殿しない ( コロイド粒子 ) コロイド粒子 : 粒径が 1nm(10-9 m) ~100nm(10-7 m) の濁質砂礫など大きな粒子沈降する粒径の小さな微粒子は沈降しない 26

27 凝集反応の原理凝集反応 : 凝集剤を利用してコロイド粒子の電荷を中和し集塊化 ( フロック ) する沈降し易くする * 通常水中のコロイド粒子は帯電していて反発しあい集塊化しません沈降しない電荷の中和凝集剤濁質 ( コロイド粒子 ) 集塊化 ( フロック ) 27 凝集のイメージ図

28 凝集剤の種類アルミ系凝集剤凝集剤無機系凝集剤有機系凝集剤高分子ポリマー鉄系凝集剤カチオンポリマーアニオンポリマーノニオンポリマー 28

29 アルミ (Al) 系凝集剤 PAC( ポリ塩化アルミニウム ) 無機系凝集剤の種類分子式 : [Al 2 (OH) n Cl 6-n ] m 1 n 5 m 10 製品例 : Al 2 O 3 濃度 10% ( 液体 ) 凝集 PH: 7 前後沈殿物 : Al(OH) 3 沈殿硫酸アルミニウム分子式 : Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O 製品例 : Al 2 O 3 濃度 8% 凝集 PH: 7 前後沈殿物 : Al(OH) 3 沈殿 29

30 凝集剤の種類鉄 (Fe) 系凝集剤塩化第二鉄分子式 : FeCl 3 製品例 : FeCl 3 濃度 35% ( 液体 ) 凝集 PH: 4~11 沈殿物 : Fe(OH) 3 沈殿 30 硫酸第二鉄( ポリ硫酸第二鉄 Polyferric sulphate solution) 分子式 : Fe 2 (SO 4 ) 3 [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m 0<n 2m=f(n) 製品例 : Fe 濃度 11% 凝集 PH: 7 前後沈殿物 : Fe(OH) 3 沈殿

31 高分子凝集剤 ( ポリマー ) 高分子凝集剤の目的無機系凝集剤で生成したフロックは沈降速度が遅いため処理を効率化するためにさらに大きなフロックに成長させる無機凝集剤による凝集高分子凝集剤による凝集高分子凝集剤による凝集イメージ 31

32 高分子凝集剤の種類 (+) 電荷 (-) カチオン系ポリマーノニオン系ポリマーアニオン系ポリマー有機系コロイド分散液無機系コロイド分散液 32

33 凝集試験 ( ジャーテスト ) 凝集試験の目的凝集剤の選定注入率の決定中和曲線の測定凝集状態の確認発生汚泥量の測定フロック沈降速度の測定 33

34 凝集試験 ( ジャーテスト ) 無機凝集剤の注入 PH の調整高分子ポリマーの注入フロックの状態の確認原水凝集沈殿後 34

35 基本フロー凝集沈殿法無機凝集剤 (PAC 等 ) 酸アルカリ高分子凝集剤廃水処理水混合槽 PH 調整槽凝集槽沈殿槽汚泥 35

36 凝集沈殿プロセスの設計設計条件混合槽滞留時間 HRT : 5~10 min PH 調整槽滞留時間 HRT : 5~10 min 凝集槽滞留時間 HRT : 10~15 min 沈殿槽 ( 従来式 ) 水面積負荷 UFR : 20~45m 3 /m 2 d 凝集剤注入率無機凝集剤 : ジャーテストによる * 一般的にSSが100mg/Lの廃水でPAC(Al 2 O 3 10%) で注入率 100~200mg/L 程度高分子凝集剤注入率 : ジャーテストによる * 一般的に 1~2mg/L 程度 36

37 凝集沈殿プロセスの設計汚泥発生量条件 Q=100m3/d SS 濃度 100mg/L 凝集剤 PAC 10% Al 2 O 3 注入率 200mg/L 除去 SS 量 S SS =100m 3 /d 100mg/L 10-3 = 10kg-ss/d PACからのSS 転換量分子量 Al(OH) 3 =78 Al 2 O 3 =102 Al 2 O 3 2Al(OH) 3 S PAC = 100m3/d 200mg/L / = 3kg-SS/d =13.5 kg-ss/d 脱水汚泥の含水率 80% とすると 13.5 kg/d (1-0.8)=90kg/d 37

38 生物処理及び物理化学処理の基本有機物生物処理濁質凝集個液分離吸着イオン交換重金属溶存物質酸化還元不溶化 38

39 固液分離スクリーン沈殿固液分離浮上ろ過遠心分離 39

40 様々水処理技術 ( 単位操作ーろ過 ) 緩速ろ過圧力式清澄ろ過急速ろ過プレコートフィルター重力式ろ過膜ろ過 MF ( micro-filter ) UF ( ultra-filter ) 脱水真空脱水フィルタープレス RO ( reverse-osmosis ) ED ( electrodialysis ) ベルトプレス 40

41 廃水処理プロセスにおける留意点 1. 対象汚濁物質に対して適正な単位プロセスを選択し組み合わせる ( 水処理にマジックはない ) 2. 生物処理個液分離の可能性を検討する ( 吸着法イオン交換法は個液分離後の適用 ) 3. シンプルで効果的なプロセスを採用する ( 高度な処理が最良な処理ではない ) 4. 水処理は固形物処理であると位置付け物質収支を把握する 41

42 食品産業プロセス例 (1) 廃水スクリーンしさブロウー最初沈殿池地最初沈最初沈地地最初沈ロータリースクリーン塩素処理水沈砂池調整槽エアレーションタンク消毒槽最初沈殿地余剰汚泥最終沈殿池最終沈殿池食品産業の種類と工場の規模は様々でありその廃水処理設備も多種多様ですしかしながら一般的に炭水化物タンパク質脂肪有機酸のような有機物を多く含んだ廃水が排出される傾向があります 42

43 食品産業プロセス例 (1) 処理フロー活性汚泥法は食品産業の廃水処理に有効な手法です畜殺場食肉加工工場魚肉のすり身工場等の廃水は初めに自動スクリーンで大きな固形物を取り除き水質と水量の変動を吸収するための調整槽に短時間滞留しますその後続いて活性汚泥槽へ導かれ汚濁物質は微生物による酸化反応によって安定化無害化されます伊藤ハム東京工場殿 43

44 食品産業プロセス例 (2) ガスホルダ希釈水廃水処理水調整槽一次発酵槽二次発酵槽凝集剤エアレーションタンク沈殿池ケーキホッパー凝集槽濃縮槽脱水機果物の缶詰工場醸造所や飲料工場の洗瓶廃水はアルカリ性を呈し蒸留工場ビール工場菓子工場の廃水は有機物濃度が非常に高い傾向にあります 44

食品産業プロセス例 (2) 処理フローアルカリ性の強い洗瓶工程の廃水では活性汚泥法による処理の前に中和操作が必要となりますまた澱粉工場製糖工場飲料工場の廃水のように炭水化物が主な汚濁物質となっている場合生物処理のためには窒素とリンの添加が必要になります一方アルコール蒸留工程の廃水には嫌気性処理の後に希釈し

45 食品産業プロセス例 (2) 処理フローアルカリ性の強い洗瓶工程の廃水では活性汚泥法による処理の前に中和操作が必要となりますまた澱粉工場製糖工場飲料工場の廃水のように炭水化物が主な汚濁物質となっている場合生物処理のためには窒素とリンの添加が必要になります一方アルコール蒸留工程の廃水には嫌気性処理の後に希釈し活性汚泥処理を行いますと経済的な処理方法となります一般的に食品産業では廃水の水質と水量の変動が非常に大きくなることが多くあります特に野菜を扱う食品工場では原材料の供給が季節によって大きく変わるため処理設備の設計にあたっては適切な設計値の設定と考えられる廃水の質と量の変動を十分考慮することが重要になりますサントリー武蔵野工場殿 45

46 46 ありがとうございました

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<4D F736F F F696E74202D208FE389BA908593B98D488A B8CDD8AB B83685D> 終末処理場水処理 : 大別すると一次処理, 二次処理, 高度処理一次処理 : 生下水中の固形物や浮遊物を物理的に沈殿浮上させ分離除去. 二次処理 : 一次処理した下水から BOD, 残存浮遊物を除去. 高度処理 : 二次処理では十分に除去出来ない有機物, 窒素, リンなどの除去 15.7%(H19 年度 ) 水処理の副産物である汚泥 ( 固形物 ) 処理も重要排水規制体系排水規制体系水質汚濁防止法より,