凝集沈殿・一体型酸化溝プロセスによる化学繊維廃水処理

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1 排水の水質・水量　易净水ネットプロジェクト：ある外資系企業はシミュレーションシルクのポリエステル生地を製造する繊維染色工場であり、その生産排水には以下のものがある：繊維排水、アルカリ削減排水、精練排水、染色整理排水、その他の排水。さらに、寮や食堂、浴場、オフィスビルなどからの生活排水もある。各排水の水質・水量の状況は表1を参照。 表1 废水の水量、水質
廃水名 CODcr(mg/L) PH 水量（m3/d） アルカリ削減廃水 10000–40000 ＞14 100
精製廃水 1000–1600 9–11 144
染色整理廃水 700–1300 5–6 853
繊維廃水 60–95 6–8 657
雑用水 600–1000 6–9 308
生活汚水 300–400 6–8 105

2 废水処理プロセス
アルカリ削減廃水のCODCrは、生産廃水の総排出量において大きな割合を占めるため、酸を加えてろ過する前処理を別途行うという考え方は合理的である。しかし、このプロセスには酸の使用量が多く、操作が複雑で、運用コストが高いという欠点がある。水量が少ないため、他の廃水と混ぜて一緒に処理することを検討している。？物質化学的処理法と生物化学的処理法を組み合わせて用いることは、染色廃水の処理における一般的で典型的な工程である［1］。凝集沈殿法は、脱色や懸濁物の除去能力に優れている特徴があり、同時に添加される凝集剤はpHを調整する役割も果たすことができる。生化学的処理法は、可溶性有機物の除去能力が高い。本プロジェクトにおいては、廃水の主な汚染物質がpH 6～9の条件下で難溶性のテレフタル酸や各種分散染料などであるため、まず廃水を凝集沈殿処理することで、有機汚染物質や色度を効果的に除去し、pH値を調整するとともに、廃水の生物化学的処理性能を向上させ、後続の生物化学処理に好都合な条件を創出する。生化学法は酸化溝プロセスを採用しており、この染色廃水の水質特性や、処理後の水質に対する高い要求に適しています。? 排水処理プロセスの流れは図1をご覧ください。 3 主要処理構造物及び設計パラメータ 3.1 蓄水池　蓄水池の寸法は5.6m×2.5mで、HRT=20分、底部には2基のFLYGT沈殿汚水ポンプが設置されている。沈泥ポンプには、ポンプの保護と流入水量の変動に対応するための液面自動制御装置が装備されている。 3.2 均質池　均質池の寸法は14.7m×5.2mで、有効水深は4.1m、調整時間は2.5時間である。水面には2基の入口付き浮き式ジェット撹拌装置が設置されており、混合を促進する役割を果たしている。酸化溝は衝撃負荷に対する耐性が高いため、均質槽のHRTは短くなる。 3.3 中和池　中和池のサイズは2.5m×2.1mで、有効水深は2.5m、反応時間は6分です。中和池にポリ硫酸鉄と少量の濃硫酸を投入し、pH値を調整し、迅速な凝集反応を促進する。中和池には機械式撹拌機が設置されており、凝集剤投入システムやpHの自動・手動制御式酸添加システムも備えられている。pH値を7～9の間に保つ。また、酸貯蔵タンクと凝集剤貯蔵タンクも設置されており、いずれもUPVC板で内張り処理を施して耐食性を高めている。有効容量はそれぞれ2.5m3および8m3である。 3.4 凝集沈殿槽　凝集反応槽は旋回流室型反応槽を採用し、正方形の切り欠きがある6つの室に分かれ、上下に孔が開いており、2つのシリーズに分かれている。反応の総時間は20分です。 　　各反応槽には沈殿槽が1基ずつ設置されており、その形式は多段式平行流沈殿槽で、HRTは2.5時間、表面負荷は1.4m3/(m2・h)、寸法は14.7 m×3.2 mである。反応槽と沈殿槽の汚泥は乾燥場に送られて処理される。 3.5 第1級・第2級一体型酸化溝　一体型酸化溝は、本プロセスにおいて最も重要な部分であり、また同プロセスの大きな特徴でもある。一体型酸化溝は、曝気、汚泥水の分離、および汚泥の戻しを一つにまとめており、別途沈殿槽を建設する必要がありません。その主な特徴：①工程が簡単で、汚泥が自動的に戻り、装置が少ない；②衝撃負荷に耐え、安定して信頼性高く動作し、メンテナンスが簡単；③汚泥は安定化でき、残渣汚泥の量は極めて少ない；④インフラと運用コストが低い；⑤固液分離効果は一般的な二段沈殿池よりも高い。本プロジェクトで採用されている統合型酸化溝は、アメリカのEIMCO社製のCarrousel酸化溝およびその内部に設置されるコンポーネント式の固液分離装置です。固液分離装置の底部には、均等に配置された斜めの二等辺三角形形状の横梁があり、これにより混合液が均一に流入し、沈殿した汚泥が迅速に戻ってくることが保証されます。第一級および第二級の一体型酸化溝におけるHRTはそれぞれ15.5時間と14.7時間であり、SRTはいずれも30日以上である。有機汚泥負荷はそれぞれ0.15kgBOD/(kgMLSS・d)および0.05kgBOD/(kgMLSS・d)で、溝の深さはそれぞれ3.6mと3.4m、幅は共に6.0m、直線部分の長さは共に43m、両端の半円形の曲がり部の半径も共に6.0mである。？ 固液分離器の部分におけるHRTはそれぞれ1.9時間および1.7時間で、表面負荷は共に1.4m3/(m2・h)である。寸法は、長さが15m、幅が6mで、深さはそれぞれ2.6mおよび2.4mである。一次一体型酸化溝の固液分離器の排水口では、溝の端から3m間隔に4つの300mm×200mmの開口部を設け、そこから直接二次一体型酸化溝に水が流れ込む。二次一体型酸化溝の固液分離器の排水は、3m間隔に設置された4つの集水用堰によって処理され、各堰の流量負荷は0.8 L/(m·s)である。？　曝気装置は、アメリカのEIMCO社が製造した逆傘型の低速表面曝気機で、各ステージに1台ずつ設置され、溝の一端に配置されている。モーターの出力はいずれも73.5 kWで、酸素供給能力は2.1kgO2/(kW・h)である。 　　余剰汚泥は酸化溝から排出され、各酸化溝には汚泥を乾燥場へ送るための潜水ポンプが1台設置されている。実際の運転過程において、酸化溝が遅延曝気段階にあるため、スラッジはすでに安定化しており、残存スラッジ量は極めて少なく、基本的に1年以上に1回しかスラッジを排出しない。 3.6 乾燥場　乾燥場は合計10区画あり、順番に使用される。各区画のサイズは10m×5mで、そこには砂利を用いたふるい材が設置されている。乾燥汚泥は外部に運ばれ処分され、浸出液は集水槽に戻される。 3.7 制御室および検査室　制御室のサイズは3.3 m×3.3 mです。廃水処理場の分析室は、製造用の分析室と一体となって建設されている。4 実際の運転結果　表2には、調整期間および竣工検収時の運転測定結果の一部が示されており、処理水量は一般的に2000～2500m3/dである。 表2 排水処理システムの流入水・流出水の水質　サンプリング日　CODcr（mg/L）　色度（倍）　pH
1997年8月26日　138　980　94.2　30　125　91.7　1.3　7.6
1997年8月27日　236　291　96.1　37　620　94.7　12.5　7.3
1997年8月28日　120　397　91.9　286　159　94.8　11.6　7.7
1998年9月17日　206　868　96.7　483　159　96.9　12.5　7.5
1998年9月18日　193　984　95.7　403　159　96.3　11.8　7.6
1998年9月19日　216　978　96.4　370　129　96.8　12.0　7.3

表2からわかるように、流入水のCODCr濃度は大きく変動しているが、流出水は依然として基準値を安定して満たしている。この処理プロセスは、1998年9月17日に地元の環境保護機関による竣工検査が行われ、すべての排水基準値が「汚水総合排出基準」（GB8978—88）の第一級排出基準を満たしていることが確認されました。5 主要な技術経済指標　本処理プロセス工事と国内の同種メーカーによる廃水処理工事の主要な技術経済指標を比較したものが表3である。 表3 主要な技術経済指標の比較
指標：工程、工法、廃水処理プロジェクト、嘉興桐鄉群合気液繊維工場廃水処理プロジェクト、汕頭新昌繊維染色工場廃水処理プロジェクト
水量（t/d）：3000、2000、800
工程投資額（元/t）：432.6、313.4、440
設備投資額（元/t）：1442、1567、5500
電力費用（元/t）：0.53、0.62、0.44
薬品費用（元/t）：0.51、0.92、0.9
敷地面積（m²/t）：0.85、0.61
出水基準：GB8978-SS第一級基準、GB8978-SS第一級基準、GB8978-SS第二級基準

表3からわかるように、この処理プロセスにおける1トンあたりの投資額や運営コスト（電力費、薬品費）はどれも低い値となっている。 易净水網より転載