中煤図ク石炭化学水処理プロジェクト、ゼロ排出認定を取得

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中国煤炭集団鄂爾多スエネルギー化学有限公司のトゥク化学肥料用石炭化学工業廃水処理およびゼロ排出システムの開発・応用に関する研究プロジェクトが、中国煤炭工業協会が主催した専門家による評価を無事に通過しました。著者/出典：日付：2016年4月12日、クリック数：30 このプロジェクトにより、毎年470.2万トンの廃水が再利用され、廃水の再利用率は98％に達します。1トンあたり10元として計算すると、廃水の再利用によって年間約500万円の節約が可能です。 中煤図クの石炭化学工場における廃水ゼロ排出事例の分析 1序論 EBAプロセスは、ハルビン工業大学によって開発されたもので、ルッチ炉やBGL炉、低温分解炉などから発生する高濃度のフェノール・アミン系廃水を処理するための組み合わせ型処理技術です。高濃度のフェノール・アンモニア廃水はフェノール・アンモニア回収工程によって処理されるものの、生物化学処理システムに入る廃水の成分は依然として複雑で有毒かつ有害であり、その中のフェノール化合物の濃度は200～1000mg/L、アンモニア窒素の濃度は100～300mg/Lに達する。EBAプロセスは、廃水の生分解性を向上させたり、廃水の毒性を低減したり、汚泥の活性を高めたりする技術により、高濃度のフェノール・アンモニア含有廃水の処理水を再利用可能な基準に適合させます。これにより、石炭化学工業における廃水処理が安全かつ安定して行われ、省エネルギーで低コストかつ連続的かつ長期間にわたって運用されることが可能になります。 2 技術紹介 EBAプロセスは、有機負荷が高く、組み合わせ性に優れ、水力滞留時間が短く、占有面積が小さく、設備投資が少なく、エネルギー消費量と運用コストが低いといった利点があります。この生物組み合わせ技術には、EC外部循環嫌気技術（external circulation anaerobic process）、BE生物増濃技術（biological enhanced process）、多段階A/O（ano*c/o*c）脱窒技術を主体とする一連の生化学処理技術、そしてそれに加えて高密度沈殿技術、高度酸化技術、BAF（biological aerated filter）技術を用いた高度な処理が含まれる。 前処理工程では窒素気浮式脱油技術（**特許技術）が採用されており、窒素気浮によって空気による予酸化が引き起こす廃水の色の濃くなりすぎや泡の増加、そして予酸化の中間生成物であるベンゾキノン類が生物学的に分解しにくいという問題を回避でき、その結果、後続の生物処理に良好な条件が整うのです。 EC外循環嫌気技術（**特許技術）は、嫌気的共代謝プロセスを実現し、高濃度のフェノール・アンモニア含有廃水の水質を改善すると同時に、有機物の一部をカルボキシル化およびフェニル化させることで、多価フェノールがベンゾキノン系物質に変化するのを防ぎます。これにより、後段の好気性生物処理の負荷を軽減し、運用コストも削減できます。 BE生物濃縮技術（**特許技術）は、特定の水力条件や高濃度の生物添加剤、高い汚泥濃度、長い汚泥滞留時間といったパラメータを制御することにより、低溶存酸素状態下でフェノール類の毒性を効果的に低減させ、有機物の除去、アンモニア窒素の短程硝化・反硝化、および脱窒プロセスを組み合わせた処理を実現します。 多段階A/O脱窒技術のリフラックス比は必要に応じて調整可能であり、BE生物濃縮処理後の排水に含まれる残留有機物とアンモニア性窒素のC:N比が不十分である問題に対して、アンモニア性窒素の硝化および反硝化脱窒を強化する。また、多段階A/O脱窒技術の嫌気状態と好気状態を交互に行う運転条件により、分解しにくい汚染物質の性質を改善し、排水中に残存する有機汚染物質の分解を促進する。 高密度沈殿技術は、主に活性珪藻土の物理化学的吸着機能を利用して、多段階A/O処理水に含まれる分解しにくいCODをさらに吸着除去すると同時に、活性珪藻土と汚水中の懸濁物なども一緒に沈殿させるものです。沈殿スラッジ中の一部の活性珪藻土はフロック状になって吸着工程の最初の段階に戻り、さらに反応を続ける。一方、別の一部の活性珪藻土は沈殿スラッジと共にスラッジ脱水室に排出される。 高度酸化技術は不均一オゾン酸化技術を採用しており、不均一オゾン酸化技術とは・OHラジカルなどの強力な活性ラジカルを生成することを目的とした高度酸化プロセスであり、ヒドロキシラジカル反応機構に従うため、より広範な応用の可能性と利用範囲を持っています。 BAF技術は親水性のフィルター材を使用し、吸着、ろ過、生物分解の機能を持ち、廃水中の残留有機物やアンモニア窒素などをさらに処理します。 3典型的事例　中国中煤エルドスエネルギー化学有限公司の廃水処理プロジェクトでは、BGLガス化炉から出る廃水を処理対象としている。この廃水の特徴は以下の通りである：①廃水中に界面活性剤が多く含まれており、好気性曝気を行うと大量の泡が発生する；②廃水中の油脂分は乳状態にあり、隔油や加圧気浮といった処理法を用いても除去効果は低い；③廃水の主な汚染物質成分には、フェノール類、ポリフェノール類、アンモニア窒素、有機窒素、脂肪酸、およびそれらより少量含まれる芳香族炭化水素、ナフタレン、アントラセン、チオフェン、ピリジンなどの分解しにくい有機物があり、廃水の生分解性は低い（B/Cが0.3未満）；④廃水の主な汚染指標は、COD=3500～4000 mg/L、BOD=900～1120 mg/L、総フェノール=600～800 mg/L、アンモニア窒素=250～350 mg/Lで、廃水流量は350 m3/hです。 中煤鄂爾多スエネルギー化学有限公司の廃水処理プロジェクトは、2012年5月に建設が開始されました。2014年1月、哈爾ビン工業大学の技術チームがこの廃水処理プラントの調整を指導し、現在では流入水量が設計能力に達している。同企業の廃水処理プラントは15ヶ月間安定して運転されており、生物化学処理システムから出た処理水は100％元の水系に再利用されている。毎日600～720トンの高濃度水が蒸発器システムに投入され、最終的に12～20トンの塩が生成されます。中煤鄂爾多斯エネルギー化学有限公司の廃水処理プラントは、真の意味でのゼロ排出を実現しています。 3.1 工程の概要　中煤鄂爾多スエネルギー化学有限公司における高濃度フェノール・アンモニア廃水処理プロセスの流れは、図1に示されている。 http://s13.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKQ4n0wdc&690 高濃度のフェノールアミン廃水と工場内の生活排水は、それぞれフェノールアミン廃水調整池および生活排水調整池に送られ、水質や水量が調整される。分質前処理を施した生活汚水とフェノールアミン廃水は、嫌気性配水井で混合された後、EC外循環嫌気塔に送られる。この工程により、フェノールアミン廃水の毒性が低減し、生物分解性が向上すると同時に、CODおよび総フェノールの濃度も低下する。EC外循環嫌気塔からの排水は、BE生物濃縮システムに入る前に嫌気循環池で嫌気性スラッジを循環させられ、沈殿したスラッジは嫌気配水池に排出され、嫌気昇圧ポンプによって再びEC外循環嫌気塔に戻される。BE生物濃縮システムは廊下型の設計を採用しており、フェノールアミン廃水はまず環状の外廊下を通過した後、折り返し式の内廊下に入ります。多段式A/Oシステムは二重沈殿池と一体構造で建設され、A/Oシステムには折り返し型の廊下構造が採用され、末端に沈殿池が設置されている。多段式A/Oシステムの廊下底部には均等に曝気装置が設置されており、バルブによってその開閉を制御する。これにより、流入水の水質に応じてA槽とO槽の相対的な容量比を調整し、有機物の除去と脱窒を最適な状態で行うことができる。オゾンによる高度酸化の効果を高めるため、二次沈殿池からの処理水がオゾン接触酸化槽に入る前に、高密度沈殿池で懸濁物を除去し、オゾン酸化の効率を向上させる。オゾン酸化処理された排水は、水中に残存する未反応のオゾンを放出させるために30分間バッファー槽で滞留させた後、BAFフィルターに送られ、さらに有機物やアンモニア窒素を除去される。 http://s16.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKVSirJ1f&690 図2 中煤鄂爾多斯エネルギー化学有限公司の高濃度フェノール・アンモニア廃水処理プラントの全景図 http://s15.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKUBIrcde&690 図3 各工程における処理水の色度の変化 http://s11.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKWIyme6a&690 図4 浸透圧塩水の結晶化場所 http://s6.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsKXGoole5&690 図5 浸透圧塩水から得られる結晶塩の運転指標 この廃水処理プラントは、主にCOD、アンモニア窒素、フェノールの除去を目的としている。15ヶ月間（2013年12月～2015年3月）にわたる安定した運用の結果、COD、アンモニア窒素、揮発性フェノール、総フェノールの除去率はそれぞれ98％、99％、100％、98％に達し、処理後の水質は「中華人民共和国化学工業業界標準」HG/T3923-2007に定められている「循環冷却水用再生水の水質基準」を満たしている。具体的な水質管理指標は以下の通りです：http://s15.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL3tnWede&690　http://s5.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL3GueU14&690　図6　清水池のCODのオンライン監視値　http://1.sinaimg.cn/mw690/001wbQd9zy6SsL4EmY000&690　図7　清水池のアンモニア窒素のオンライン監視値　4.結論　ハルビン工業大学の韓洪軍教授のチームが開発したEBAプロセスは、中煤鄂爾多斯エネルギー化学有限公司の廃水処理「ゼロ排出」プロジェクトで実際に利用されています。このプロセス技術は、占有面積が小さく、投資コストが低く、運用コストも少なく、処理後の水質が高く、操作が簡単で、安定して稼働するという特徴を持っています。 2014年1月から、中国煤炭鄂爾多斯エネルギー化学有限公司の廃水ゼロ排出プロジェクトが17ヶ月間稼働し、工場内に排出口はなく、すべての廃水が処理されて原水システムで統一的に再利用されている。 EBAプロセスの総投資額は0.8万元/m3d（1000m3/h＝1.9億元）であり、現在企業が算出している運用コストは2.85～3.15元/m3です。このプロセスは、従来の物理化学的強酸化処理や生物化学的処理などと比べて、投資コストを40～60％削減し、運用コストも50～80％削減することができ、真の意味での廃水処理のゼロ排出を実現しています。