コークス化廃水のCODはなぜ分解しにくいのか？

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コークス化廃水のCODはなぜ分解しにくいのか？ 現在、コークス製造における廃水処理において、CODが解決すべき重要な課題となっている。業界の人なら誰でも知っているように、コークス製造廃水には多環式で長鎖構造を持つ物質が多く含まれており、分解しにくい性質を持っています。多くの大学や研究機関が実験を行い、生化時間をどれだけ長くしても、残っているCODはどうしても下がらないことが示されている。では、なぜCODの説明はそんなに難しいのでしょうか？ まず、コークス製造廃水に含まれるCODの構成を見てみましょう。調査によると、コークス製造廃水のCODは主に有機成分、無機成分、懸濁物の3つの部分で構成されている。 コークス製造廃水のCOD組成を調査するため、鞍山焦耐院や哈建院などの機関は、鞍鋼化工総厂の生物処理工程における処理前後の水を対象に、コークス製造廃水中の主要な無機物および有機物の含有量とそのCOD値を測定し、また廃水中の懸濁物の構成によるCOD値も測定した。CODの測定方法は重クロム酸カリウム法です。研究によると、コークス化廃水においてCODを供給する無機成分にはSCN-、CN-、S2-、NO2-などがあり、その中でSCN-がCODの無機成分を構成する主要な物質である。同時に、鞍山焦耐院や哈建院などの機関は、鞍鋼化工総厂の生化処理後の排水を対象に、その中の各種有機成分を測定・分析した結果、生化処理後の排水に含まれる主要な有機成分のCOD量は、石炭化学工場の廃水全体のCOD量の約70％を占めていることがわかった。これらの成分の中では、フェノール類、複素環式化合物、ナフタレン系物質が主であり、特にフェノールのCODは全体の約30％を占めている。また、生化学的に生成される水中の主要な有機成分のCODは、全体の約20％を占めており、その中でもナフタレン類や多環芳香族炭化水素のCODが高く、いずれも10％以上を占めている。懸濁物は主に石炭粉、コークス粉、および水に溶けない油類などである。CODを構成する3つの物質のうち、主な構成要素は有機成分と無機成分です。 “長鎖分子をどのように分解するかは難しい課題であり、多環芳香族化合物や複素環芳香族化合物が非常に多く、これらの環が分解しにくい最大の原因となっています。微生物は酵素によってある環状構造を開くことができ、現在は効果が高くコストも低い方法を探しており、これが突破口となる。”北大環境科学工学院のウェン・ドンフイ教授はこのように述べている。 コークス製造廃水において、前処理工程はなぜそんなに重要なのか？ コークス製造廃水の前処理工程には、アンモニア蒸発、シアン除去、脱油などが主に含まれますが、これらの工程はそれぞれどのような役割を果たすのでしょうか？ “生物化学的処理には満たすべき条件があり、例えばコークス製造工程で発生する廃水には油や硫化物などが含まれているため、事前に隔油、硫化物除去、アンモニア蒸発といった前処理工程が必要です。特にアンモニア蒸発は非常に重要で、これを行わなければその後の処理はほぼ不可能です。”サンデーグループの李天増は水網の記者に対し、「一般的にコークス製造時の廃水のアンモニア窒素濃度は2000～3000を超えるが、ストリッピングやアルカリ添加といった方法により、効果的に処理すれば100未満に抑えることができる。一部の工場ではアルカリ添加を嫌がるが、後段の処理でやはり追加する必要がある。この原理を理解しておけば、予備処理段階で添加する方がより効果的だ」と語った。前処理は、生化反応が正常に進行するためのものです。” ウェン・ドンフイは次のように強調した。「生物化学的処理技術によって基準を満たすことは可能だが、他の物理化学的処理法と組み合わせる必要があり、前処理工程は不可欠である。一部の物質は回収再利用できるが、前処理が不十分だと、その後の二次処理に大きな影響を与える。」前処理工程には主にアンモニア蒸気処理と脱脂があり、アンモニア蒸気処理が最も必要です。” なぜ生物強化技術の研究はこれほど注目されているのでしょうか？ 専門家によると、一般的な廃水の生物処理は、比較的分解しやすい物質を対象としており、これらの物質を分解する際に主に働くのが微生物である。この微生物は、自然環境や生活排水、土壌の中で検出されるものだ。しかし、廃水に多くの有毒有害物質が含まれている場合、微生物によって分解できないだけでなく、微生物に害を及ぼす可能性もあります。有毒有害物質が微生物を死滅させてしまうため、生物処理法による直接処理は困難になります。矛盾はここにある。最も経済的で処理効果も高い方法は生物化学処理法だが、物理化学処理法のコストは非常に高い；しかし、コークス製造廃水の場合、水質は非常に複雑で多くの有毒かつ有害な物質を含んでおり、生物化学的処理の効果に悪影響を与えるため、コークス製造廃水を生物化学的な方法で処理するには、微生物に関して研究すべき点が多く存在します。では、研究の仕事にはどのようなものがあるのでしょうか？ 一つ目は、工程の観点から、工程パラメータや工程条件を変更することによってある程度廃水を分解できるが、実際のプロセスでは工程上の修正だけでは効果に限界があり、基準値を満たした排出は困難で、廃水には依然として有毒かつ有害な物質が含まれたまま水域に排出されてしまう。 二つ目は、10数年の発展を経て微生物の研究開発が盛んになり、中でも最も注目されているのが分解菌の研究開発です。従来の分解菌の取得方法は、コークス製造廃水やそれによって汚染された沈殿物から、比較的耐性の高い菌や微生物を選別し、配合によって必要な菌剤を作るものである。しかし、現在、自然界から分離できる菌は非常に少なく、分離培養可能な微生物は自然界のわずか0.1％に過ぎない；もう一つの問題は、添加される微生物剤が実験室や短期間では非常に優れた効果を示すものの、実際の工業的応用では様々な変化が生じることです。実際の廃水には有毒有害物質のほか、高濃度のアンモニア窒素などの他の物質も含まれており、さらに水量や水質も不安定であるため、これらが微生物の実用化に大きな影響を与えます。これまでのところ、コークス化廃水に効果的に利用できる非常に優れた微生物剤は見つかっていない。 また、専門家たちは処理場についても懸念を示している。“処理場の管理は急ぎ強化される必要があります。私たちはよくいくつかのコークス工場に行って汚水を採取していますが、そこでも管理面で大きな問題があることがわかります。例えば、生産工程が頻繁に変わり、変動する水質は生物処理法にとって非常に不利です。流入水が絶えず変われば、汚水処理場も対応できず、沈泥は半死半生の状態になり、処理効率に大きな影響を与えます。「ですから、生産工程と管理はできるだけ安定し、精密に行うことをお勧めします」とウェン・ドンフイは言った。