廃水処理の基本的な方法は、さまざまな技術的手段を使用して、下水や廃水に含まれる汚染物質を分離、除去、リサイクルしたり、無害な物質に変換して水を浄化することです。
下水処理にはさまざまな方法がありますが、一般的には生物学的処理、物理的処理、化学的処理、自然処理の 4 つに分類できます。
1. 生物学的処理
微生物の代謝により、廃水中の溶液、コロイド、微粒子懸濁液などの有機汚染物質は、安定した無害な物質に変換されます。微生物の種類によって、生物学的処理は好気性生物学的処理と嫌気性生物学的処理の2種類に分けられます。
好気性生物処理法は、廃水の生物学的処理において広く用いられています。処理方法の違いにより、好気性生物処理法は活性汚泥法と生物膜法の2種類に分けられます。活性汚泥法自体は処理ユニットであり、様々な運転モードを備えています。生物膜法の処理設備には、生物濾過槽、生物回転台、生物接触酸化槽、生物流動床などが含まれます。生物酸化池法は天然生物処理法とも呼ばれています。嫌気性生物処理は、生物還元処理とも呼ばれ、主に高濃度有機性廃水や汚泥の処理に用いられます。
2. 身体的治療
廃水中の不溶性浮遊汚染物質（油膜、油滴を含む）を物理的作用で分離回収する方法は、重力分離法、遠心分離法、篩分保持法に分けられます。重力分離法に属する処理単位には、沈降、浮上（空気浮上）などがあり、対応する処理設備には沈砂池、沈殿槽、グリーストラップ、空気浮上槽とその補助装置などがあります。遠心分離自体は処理単位の一種であり、使用される処理装置には遠心分離機、ハイドロサイクロンなどがあります。篩分保持法には、グリッド篩分保持と濾過の2つの処理単位があります。前者はグリッドとスクリーンを使用し、後者は砂ろ過器、微多孔ろ過器などを使用します。熱交換の原理に基づく処理方法も物理的処理方法であり、その処理単位には蒸発と結晶化があります。
3. 化学処理
廃水中の溶解性およびコロイド性汚染物質を化学反応および物質移動によって分離・除去、または無害な物質に変換する廃水処理方法。化学処理方法において、投入化学反応に基づく処理単位は凝集、中和、酸化還元などであり、物質移動に基づく処理単位は抽出、剥離、剥離、吸着、イオン交換、電気透析、逆浸透などである。後者の2つの処理単位は総称して膜分離技術と呼ばれる。このうち、物質移動を利用する処理単位は化学作用と関連する物理作用の両方を有するため、化学処理方法とは区別され、物理化学的処理方法と呼ばれる別の処理方法となる。
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一般的な下水処理プロセス
1. 脱脂廃水
脱脂廃液中の油分、CODcr、BOD5などの汚染指標は非常に高いです。処理方法としては、酸抽出、遠心分離、溶媒抽出などがあります。酸抽出法は広く使用されており、H2SO4を加えてpH値を3〜4に調整して解乳化させ、蒸煮して塩を加え、45〜60tで2〜4時間放置すると、油が徐々に浮上してグリース層を形成します。グリースの回収率は96％に達し、CODcrの除去率は92％以上です。一般的に、水入口の油分濃度は8〜10g/L、水出口の油分濃度は0.1g/L未満です。回収された油分はさらに加工され、石鹸の製造に使用できる混合脂肪酸に変換されます。
2. 石灰処理および脱毛廃水
石灰・脱毛廃水には、タンパク質、石灰、硫化ナトリウム、浮遊物質が含まれており、総CODcrの28%、総S2-の92%、総SSの75%を占めています。処理方法としては、酸性化、化学沈殿、酸化などが挙げられます。
酸性化法は生産工程でよく用いられます。負圧条件下でH2SO4を添加してpH値を4～4.5に調整し、H2Sガスを発生させます。これをNaOH溶液で吸収させ、硫化アルカリを生成して再利用します。廃水中に沈殿した可溶性タンパク質は、ろ過、洗浄、乾燥を経て製品となります。硫化物除去率は90%以上に達し、CODcrとSSはそれぞれ85%と95%削減されます。コストが低く、生産操作が簡単で制御が容易で、生産サイクルも短縮されます。
3. クロムなめし廃水
クロムなめし廃水の主な汚染物質は重金属Cr3+で、質量濃度は約3～4g/L、pH値は弱酸性です。処理方法にはアルカリ沈殿法と直接リサイクル法があります。国内のなめし工場の90%はアルカリ沈殿法を採用しており、廃クロム液に石灰、水酸化ナトリウム、酸化マグネシウムなどを添加し、反応・脱水処理することでクロム含有スラッジを得ています。このスラッジは硫酸に溶解後、なめし工程で再利用できます。
反応中のpH値は8.2～8.5で、沈殿は40℃で最も良好に進行します。アルカリ沈殿剤は酸化マグネシウムで、クロム回収率は99%、排水中のクロム質量濃度は1mg/L未満です。ただし、この方法は大規模ななめし工場に適しており、リサイクルされたクロム泥に含まれる可溶性油脂やタンパク質などの不純物がなめし効果に影響を与える可能性があります。
4. 総合的な廃水処理
4.1. 前処理システム：主にグリル、調整槽、沈殿槽、空気浮上槽などの処理設備から構成されます。皮革工場の廃水は有機物と浮遊物質の濃度が高いため、前処理システムは水量と水質を調整し、SSと浮遊物質を除去し、汚染負荷の一部を軽減し、後続の生物処理に適した条件を整えます。
4.2. 生物処理システム：皮革工場廃水のρ(CODcr)は通常3000～4000mg/L、ρ(BOD5)は1000～2000mg/Lで、高濃度有機性廃水に属します。m(BOD5)/m(CODcr)値は0.3～0.6で、生物処理に適しています。現在、中国ではオキシデーションディッチ、SBR、生物接触酸化法が広く採用されていますが、ジェットエアレーション、バッチ式生物膜反応器（SBBR）、流動床、上向流嫌気性汚泥床（UASB）なども採用されています。
投稿日時: 2023年1月17日
