国産計測機器のサポート：国産石油化学工場の汚水高度処理ソリューションの導入

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石油化学とは、天然ガスを主要な原材料として用い、天然ガスにさまざまな化学的処理を施すことで目的とする資源を得るための加工技術を活用した産業であり、その規模は大きく、生産量も多いため、1日あたりの水の使用量や排出量も非常に多い。そのため、石油化学企業における廃水処理を適切に行うことが一層重要となっている。石油化学企業が排出する汚染物の性質や汚染度を考えると、異なる施工工程や原材料の性質が排出される汚染物の性質に決定的な影響を与える。石油化学産業から排出される汚染物の処理においては、一般的な汚水処理技術では十分な効果を発揮できないため、より革新的で高度な技術を持つ汚水処理プロセスの研究が求められる。 高度処理プロセス 石化製造プラントから排出される廃水は成分が複雑で水質の変動が大きく、高い油脂分、高いアンモニア窒素濃度、高いフェノール含有量、高い化学的酸素要求量といった特徴を持っている。したがって、汚水の高度処理技術としてMBRプロセスが選ばれており、特にCODやアンモニア窒素の除去効果が顕著であり、再利用される循環水によって過剰な生物的スラッジが生成され、配管の閉塞や腐食が生じるのを防ぎます。また、他の汚染物質に対しても優れた処理能力を持ち、水質の変動に対しても高い耐性を有しています。具体的な工程フローは図1をご覧ください。 1. 格子：格子は汚水処理場の汚水投入口に設置するか、または汚水ポンプの前に設置するべきである。草木、ゴミ、プラスチック、繊維類などの粗大な固体物を遮断し、ポンプや配管、およびそれ以降の機器が詰まったり破損したりするのを防ぐために使用される。 2. 沈殿：沈殿池は一般的に、平行流式、垂直流式、補助流式、および斜板式沈殿池に分けられる。一次沈殿池は一次処理として、生物処理の前処理施設であり、ここでは汚水中の比重の大きい懸濁物を沈殿分離する主要な施設です。石油企業は、掘削や採油によって発生する廃水から懸濁した固体物質を除去するために、沈殿池や沈降タンクを利用することが多い。 石油汚水処理：二次沈殿池は生物処理プロセスに不可欠な構造物であり、石油化学企業の汚水処理場で広く採用されている。主に、生物処理過程で発生するスラッジを除去し、澄んだ処理水を得るために使用されると同時に、生物処理装置に一定濃度のリターンスラッジを供給します。 1. 悬浮法は気浮法とも呼ばれ、その動作原理は水中に大量の気泡を導入または生成させ、水、空気、および除去対象物質の3相からなる不均一系を形成することにある。界面張力、気泡の上昇力、および静水圧の差によって、気泡と除去対象物質の複合体が水面まで上昇し、水から分離される。気浮法は石油化学工業において、一般的に水中の石油を除去するために使用される。浮選剤を使用することは、浮選効率を向上させるための最も簡単で経済的な方法です。当初、浮選剤として使用されたのは、AL2(SO4)3やアルカリ性ALCL3、明礬といった無機系フロック剤でしたが、その後徐々にポリ塩化アルミニウム、ポリアクリルアミド、デンプンなどの高分子系浮選剤に取って代わられていきました。 2. 油分除去：油分除去処理は、油分を含む汚水から懸濁した油分や粗大に分散した油分を除去するために用いられ、特に石油化学産業で広く利用されており、特に採油廃水の処理においては油分除去装置が中心的な設備として使われている。隔油装置は、一般的に平行流式、斜板式、および平行流・斜板複合式の3種類に分けられます。石油系廃水処理には一般的に隔油タンクが、石油化学系廃水処理には隔油池が用いられる。 石油分解触媒の製造には、主に分子ふるい製品が原料として使用され、高嶺土や水酸化アルミニウム、アンモニウム塩などと混合されて合成されます。その後、ゲル化、乾燥、焼成といった工程を経て最終的に触媒が製造されます（郭宏山、2001）。この製造過程で発生する廃水の水質はかなり複雑で、多量のアンモニア窒素、懸濁物、Cl-や金属イオン、分解しにくい有機物（揮発性フェノール）などが含まれています。従来の好気性生物処理法には、容積負荷が低く、エネルギー消費が多く、アルカリ度の消費が大きく、運用コストが高いといった問題があります。そこで、新しい型の生物脱窒技術が登場し、従来の脱窒問題の解決に希望がもたらされています。

CANONプロセスは、新しい型の生物脱窒プロセスであり、その脱窒原理は次のようになっています。アンモニア酸化菌は溶存酸素を利用してNH4+-NをNO2--Nに酸化し、嫌気性アンモニア酸化菌はAOBが提供する基質や作り出す無酸素環境を利用してNH4+-NおよびNO2--Nを変換させることで脱窒を実現します。反応の流れは以下の通りです。

AOBとANAMMOXはどちらも自己酸化菌であるため、従来の脱窒プロセスと比べて、CANONプロセスでは曝気量を63％削減し、外部からの炭素源の使用量もほぼ100％削減できます。したがって、CANONプロセスは最も発展潜力のある生物脱窒プロセスの一つです。現在、CANONプロセスの応用研究はまだ試験段階にあり、主に汚泥消化液やごみ浸出水などの低C/N比の廃水の処理に焦点が当てられています。石油分解触媒の廃水に関する研究報告はまだ少ないです。

石油分解触媒の廃水は、C/N比が低く、水温が高く、アンモニア窒素の含有量が多いという特徴があり、これらはCANONプロセスの適用に適しています。しかし、廃水中の有機物は嫌気性アンモニア酸化に悪影響を与える可能性があります。そのため、電気凝集法を廃水の前処理として用いることで、凝集や気浮、酸化還元反応によってSSや一部の有機物を除去することができます。したがって、本研究では電気凝集法を用いて原水を前処理した後、CANONプロセスの起動方法や有機物・窒素の除去効果を調査し、石油分解触媒の廃水の脱窒やCANONプロセスの普及に役立てることを目指しています。凝集による油分回収は、石油廃水処理における重要な技術となっている。 4.ガス吹き上げ：製油所の生産設備から排出される酸性水には、主にNH3、H2S、CO2が含まれている。この水をそのまま製油所の汚水処理場に投入し、「旧来の3つの処理法」（油分除去、浮選、曝気）によって処理しても、排出される廃水は排出基準を満たすことができない。汚水処理場の安定した運転と排出水の基準適合を確保するため、硫黄やアンモニア窒素を多く含む廃水については、装置による前処理が必要である。気提法を用い、適切なプロセスと操作条件により、廃水をさまざまな再利用水質の要求や汚水処理装置への流入水質基準に適合するように浄化でき、また必要に応じて副産物であるH2SやNH3を得ることができる。 5.ろ過とは、石英砂や無煙炭などの多孔質な粒状のろ材を用いて水中の不純物を捕捉し、水を清澄にする工程である。 6. 箤取：これは混合物内の成分間を分離する方法で、蒸留法に加えて、石油汚水の処理にも箤取法が用いられる。 将来の圧力変換器業界は、間違いなくより高度なものへと進化していくでしょう。一部のブランド企業は、製品の競争力を絶えず高め、サービス面でも充実させていきます。同時に、変換器の付加価値の高い製品の開発を加速し、製品ラインナップを拡充していきます。もはや単一の製品のみを扱うのではなく、機能性を向上させることで、顧客の日常的な利用を容易にし、業界全体の技術基準を飛躍的に向上させ、圧力変換器を真に先端的な技術製品へと変えていくのです。