JP7645670B2 - Wastewater treatment method and wastewater treatment device - Google Patents
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Description
本発明は、排水処理方法及び排水処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment method and a wastewater treatment device.
従来から、油分、有機態窒素、SS(浮遊物質)等を含む排水は、業種を問わず、工場や事業所などから排出されている。特に、屠畜場、食肉処理施設、食肉加工工場などから排出される排水は、動物の血液などを多く含む。このような排水中の成分は、有機態窒素が多く、油分やSSなどを同時に含む。 Traditionally, wastewater containing oil, organic nitrogen, suspended solids (SS), etc. has been discharged from factories and business establishments, regardless of industry. In particular, wastewater discharged from slaughterhouses, meat processing facilities, meat processing plants, etc. contains a lot of animal blood. The components in such wastewater are mostly organic nitrogen, and also contain oil and SS.
有機態窒素濃度の高い排水の一般的な処理方法として、前処理(一次処理)、生物処理(二次処理)、及び高度処理(三次処理)の利用が知られている。前処理は、排水中の夾雑物を除去する工程であり、物理化学的処理方法(スクリーン、加圧浮上処理、凝集沈殿処理、自然な固液分離など)がある。前処理後の排水は生物処理され、栄養塩類や生物処理で除去出来なかった成分が多く残留する場合には更に高度処理が用いられる。処理水は系外へ排出されるが、各工程で生じたし渣、油分含有汚泥(浮上分離スカム)、余剰汚泥などは、別途処理が必要となる。し渣は水を除去した後に、廃棄処分または堆肥化される。油分含有汚泥や余剰汚泥は、汚泥処理工程(濃縮、脱水、乾燥、焼却など)を経て、最終処分もしくは再利用される。 The common methods of treating wastewater with high organic nitrogen concentrations include pretreatment (primary treatment), biological treatment (secondary treatment), and advanced treatment (tertiary treatment). Pretreatment is a process to remove impurities from the wastewater, and includes physicochemical treatment methods (screens, pressure flotation treatment, coagulation sedimentation treatment, natural solid-liquid separation, etc.). After pretreatment, the wastewater is biologically treated, and if a large amount of nutrients or components that could not be removed by biological treatment remain, advanced treatment is used. The treated water is discharged from the system, but the screen residue, oil-containing sludge (flotation separation scum), excess sludge, etc. generated in each process require separate treatment. After removing the water from the screen residue, it is disposed of or composted. The oil-containing sludge and excess sludge go through a sludge treatment process (concentration, dehydration, drying, incineration, etc.) before being finally disposed of or reused.
特開2019-37955号公報(特許文献1)には、油分を含む排水の水処理方法及び水処理装置において、油分含有排水に対し、カチオン性有機高分子凝集剤を添加、混合しフロックを形成させるフロック形成工程と、生成したフロックと分離液とを分離する固液分離工程を有する水処理方法および水処理装置の例が記載されている。また、特許文献1には、フロック形成工程において、カチオン性有機高分子凝集剤の添加前に、天然高分子系油除去剤もしくは合成高分子系油除去剤を添加することが記載されている。 JP 2019-37955 A (Patent Document 1) describes an example of a water treatment method and water treatment device for wastewater containing oil, which includes a flocculation step in which a cationic organic polymer flocculant is added to and mixed with the oil-containing wastewater to form flocs, and a solid-liquid separation step in which the generated flocs are separated from the separated liquid. Patent Document 1 also describes the addition of a natural polymer-based oil remover or a synthetic polymer-based oil remover before the addition of the cationic organic polymer flocculant in the flocculation step.
特開2002-346306号公報(特許文献2)には、血液廃水処理方法及び血液廃水処理システムにおいて、血液廃水に対し、塩酸及び塩化第二鉄水溶液を添加し、血液中の有機物を凝固する凝固工程と、アルカリによる中和によって沈殿物を析出および沈殿させる工程と、廃水と沈殿物を分離し、沈殿物は除去する除去工程を有し、除去工程において凝集剤を添加可能な水処理方法が記載されている。沈殿物は脱水機によって脱水後にスラッジ廃棄物として廃棄することが記載されている。 JP 2002-346306 A (Patent Document 2) describes a blood wastewater treatment method and blood wastewater treatment system that includes a coagulation process in which hydrochloric acid and an aqueous solution of ferric chloride are added to blood wastewater to coagulate organic matter in the blood, a process in which a precipitate is precipitated and precipitated by neutralization with an alkali, and a removal process in which the wastewater and the precipitate are separated and the precipitate is removed, and in which a coagulant can be added in the removal process. It also describes that the precipitate is dehydrated using a dehydrator and then disposed of as sludge waste.
特開2014-147859号公報(特許文献3)には、血液排水処理システムにおいて、血水排水に対し凝集剤を添加し血液成分を含む沈澱部分と上部排水に分離させる沈澱槽と、上部排水をマイクロバブルによって泡沫分離し分離水とさせるマイクロバブル処理槽と、分離水を酸化処理し殺菌水とするオゾン酸化処理槽と、殺菌水を活性炭で処理して再生水とするろ過槽とを有し、マイクロバブル処理槽およびオゾン酸化槽に処理水を循環させるための循環ポンプを有する水処理方法及びシステムが記載されている。 JP 2014-147859 A (Patent Document 3) describes a water treatment method and system for a blood wastewater treatment system that includes a settling tank that adds a coagulant to blood wastewater to separate it into a sedimentation portion containing blood components and an upper wastewater, a microbubble treatment tank that uses microbubbles to perform foam separation on the upper wastewater to produce separated water, an ozone oxidation treatment tank that oxidizes the separated water to produce sterilized water, and a filtration tank that treats the sterilized water with activated carbon to produce reclaimed water, and that has a circulation pump for circulating the treated water through the microbubble treatment tank and the ozone oxidation tank.
特開平3-127944号公報(特許文献4)には、魚類より流出した高濃度の血液を主成分とする良質の蛋白質を低コストで回収し添加再利用する装置について、高濃度の魚類血液汁を50~55℃で加熱処理し、無色ゲル状物を生成させる工程と、ゲル状物を塩水にて希釈し希釈液とする工程と、希釈液をpH調整してフロックを生成させる工程と、希釈液とフロックに高分子凝集剤を添加し、フロック肥大化させる工程と、肥大化フロックを電気浮上分離する工程と、浮上分離したスラッジを脱水し、良質な蛋白質を回収する工程と、回収された蛋白質を当該工場の原料として添加再利用する装置が記載されている。また、処理装置によって、排水中のSS及びBODが減少し、排水処理が容易となることについての記載がある。 JP 3-127944 A (Patent Document 4) describes a device for recovering and reusing high-quality protein, the main component of which is high-concentration blood discharged from fish, at low cost. The device includes a process for heating high-concentration fish blood juice at 50-55°C to produce a colorless gel, a process for diluting the gel with salt water to produce a diluent, a process for adjusting the pH of the diluent to produce flocs, a process for adding a polymer coagulant to the diluent and flocs to thicken the flocs, a process for electrically separating the thickened flocs, a process for dehydrating the separated sludge and recovering high-quality protein, and a device for adding and reusing the recovered protein as a raw material for the factory. It also describes how the treatment device reduces SS and BOD in the wastewater, making wastewater treatment easier.
特開平4-27492号公報(特許文献5)には、水処理方法について、動物性蛋白質を含む水に、動物性蛋白質中の全有機炭素に対して5~200w%の無機性凝集剤(1種または2種以上を混合したもの)を添加する工程と、凝集剤添加後の排水をpH3以上に調整する工程と、pH調整後の排水を60℃以上に加熱処理する工程と、加熱処理後にろ過する処理方法が記載されている。 JP 4-27492 A (Patent Document 5) describes a water treatment method that includes the steps of adding 5 to 200 wt % of an inorganic flocculant (one type or a mixture of two or more types) to water containing animal protein, based on the total organic carbon in the animal protein, adjusting the pH of the wastewater after the addition of the flocculant to 3 or higher, heating the wastewater after the pH adjustment to 60°C or higher, and filtering the wastewater after the heating treatment.
特開平3-93689号公報(特許文献6)には、回収製品の処理方法及びその装置について、蛋白質含有または無含有の食品の返戻品(凝固状)を加温しながら保持し、水切り分離する工程と、水切り分離後の凝固物を発酵分解処理し肥料などの再生品とする処理方法、及び蛋白質含有または無含有の食品の返戻品(液状)に対し凝集剤を添加する工程と、pH調整する工程と、加温しながら保持し水切り分離する工程と、水切り分離後の凝固物を発酵分解処理し、飼料成分や肥料成分を含む再生品とする処理方法が記載されている。 JP 3-93689 A (Patent Document 6) describes a method and an apparatus for treating recovered products, including a process in which a returned food product (solidified form) containing or not containing protein is heated and held, and drained and separated, and the solidified product after draining and separation is fermented and decomposed to produce recycled products such as fertilizer, and a process in which a flocculant is added to a returned food product (liquid form) containing or not containing protein, a pH adjustment process, a process in which the returned food product is heated and held, and drained and separated, and the solidified product after draining and separation is fermented and decomposed to produce recycled products containing feed ingredients and fertilizer ingredients.
特開2002-143862号公報(特許文献7)には、タンパク質含有廃水の処理方法について、タンパク質含有廃水(主に乳タンパク質)に対してタンパク質凝固酵素を添加し、タンパク質を凝固させる工程と、処理後の凝固タンパク質と液状物を分離させる工程と、液状物を生物処理する工程とを有する処理方法が記載されている。 JP 2002-143862 A (Patent Document 7) describes a method for treating protein-containing wastewater, which includes a step of adding a protein-clotting enzyme to protein-containing wastewater (mainly milk protein) to coagulate the protein, a step of separating the coagulated protein from the liquid after treatment, and a step of biologically treating the liquid.
しかしながら、特許文献1では、油分及びSS以外に有機態窒素を多く含む排水に対する有効な処理方法が記載されていない。有機態窒素を多く含む排水を固液分離する場合は、フロックの粘着性が低減できないという問題があり、カチオン性有機高分子凝集剤の薬注量も多くなってしまう。特許文献2も同様に、固液分離時のフロックの粘着性の問題が考慮されていない。また、特許文献2では、沈殿物は別途脱水機による脱水を要する点、廃水中の油分は別途浮上処理を要しBODやSSなどの成分との同時除去が困難である点、処理工程の時間が長い点等から効率面で未だ検討の余地がある。 However, Patent Document 1 does not describe an effective treatment method for wastewater that contains a large amount of organic nitrogen in addition to oil and SS. When performing solid-liquid separation on wastewater that contains a large amount of organic nitrogen, there is a problem that the adhesion of the flocs cannot be reduced, and the amount of cationic organic polymer coagulant injected becomes large. Similarly, Patent Document 2 does not take into consideration the problem of the adhesion of the flocs during solid-liquid separation. Furthermore, Patent Document 2 requires dehydration of the sediment using a separate dehydrator, the oil in the wastewater requires a separate floating treatment and is difficult to remove simultaneously with components such as BOD and SS, and the treatment process takes a long time, so there is still room for improvement in terms of efficiency.
特許文献3では、血液成分およびタンパク質の除去が別々の槽でなされていることから装置サイズ及び効率面で有効であるとはいえない。また、特許文献3で使用される凝集剤は無機性であり、固液分離時のフロックの粘着性も考慮されていない。更に、特許文献3は、ランニングコスト(マイクロバブル処理、オゾン酸化処理、活性炭処理など)の高い処理方法を多く有している点及び除去された固形物の具体的な処理方法を想定していないという問題がある。特許文献4では、加熱処理と酸性条件へのpH調整の併用が必要な点、高分子凝集剤がカチオン性ではない点、固液分離方法が高コストの電気浮上分離であり、脱水が別途必要である点、排水処理ではSS、BOD以外に油分を同時に除去することを想定していない。 In Patent Document 3, blood components and proteins are removed in separate tanks, so it cannot be said to be effective in terms of equipment size and efficiency. In addition, the flocculant used in Patent Document 3 is inorganic, and the adhesion of flocs during solid-liquid separation is not taken into consideration. Furthermore, Patent Document 3 has problems in that it includes many treatment methods with high running costs (microbubble treatment, ozone oxidation treatment, activated carbon treatment, etc.) and does not assume a specific treatment method for the removed solids. Patent Document 4 has problems in that it requires the combined use of heat treatment and pH adjustment to acidic conditions, the polymer flocculant is not cationic, the solid-liquid separation method is high-cost electric flotation separation and requires separate dehydration, and does not assume the simultaneous removal of oil in addition to SS and BOD in the wastewater treatment.
特許文献5では、凝集剤の添加、酸性条件へのpH調整、加熱処理の併用が必要な点、凝集剤は主に無機性である点、溶解性有機成分以外にSSや油分などの同時処理を想定していない点、固液分離方法(ろ過や遠心分離)後の濃縮汚泥の処理方法や処分方法を考慮していない点で検討の余地がある。特許文献6では、油分、SS、有機物の同時除去など水処理方法がほとんど想定されていない点、凝固剤として酸を用いており、カチオン性有機高分子凝集剤を想定していない点、加熱後の保温(静置)時間及び水切り分離時間が非常に長い点、凝集物の固液分離方法において検討の余地がある。 Patent Document 5 leaves room for further study in that it requires the addition of a coagulant, pH adjustment to acidic conditions, and the use of heat treatment in combination, that the coagulant is mainly inorganic, that it does not assume the simultaneous treatment of SS and oil in addition to soluble organic components, and that it does not consider the treatment or disposal method of concentrated sludge after solid-liquid separation methods (filtration and centrifugation).Patent Document 6 leaves room for further study in that it hardly assumes water treatment methods such as the simultaneous removal of oil, SS, and organic matter, that it uses an acid as a coagulant and does not assume a cationic organic polymer coagulant, that the warming (standing) time after heating and the draining and separation time are very long, and that it has a method for solid-liquid separation of the coagulated material.
特許文献7では、酵素によって凝固する乳タンパク質や大豆由来のタンパク質を含有する排水に対象が絞られている点、凝固剤として酵素やその補助成分(金属塩類)を用いており、カチオン性有機高分子凝集剤を想定していない点、窒素やりんの除去は想定しているが、油分、SS、有機成分(溶解性を含む)を想定していない。このように従来の方法では、油分、有機態窒素及びSSを同時に含む排水の処理に対する諸問題を総合的に解決することが困難であった。 Patent Document 7 focuses on wastewater containing milk proteins and soybean-derived proteins that are coagulated by enzymes, uses enzymes and their auxiliary components (metal salts) as coagulants, and does not consider cationic organic polymer flocculants, and while it considers the removal of nitrogen and phosphorus, it does not consider the removal of oil, SS, or organic components (including soluble matter). Thus, with conventional methods, it has been difficult to comprehensively solve the various problems associated with the treatment of wastewater that simultaneously contains oil, organic nitrogen, and SS.
よって、本発明は、油分、有機態窒素及びSSを含む排水を、より簡易な設備で効率良く処理可能な排水処理方法及び排水処理装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a wastewater treatment method and wastewater treatment device that can efficiently treat wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS using simpler equipment.
上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、油分、有機態窒素、及びSSを含む被処理水に対して被処理水中の有機態窒素を変性させるための変性処理を行うことが有効であるとの知見を得た。 As a result of intensive research conducted by the present inventors to solve the above problems, it was discovered that it is effective to carry out a modification process for modifying the organic nitrogen in the treated water, which contains oil, organic nitrogen, and SS.
以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態は一側面において、油分、有機態窒素、及びSSを含む被処理水にカチオン性有機高分子凝集剤を加えてフロックを形成させるフロック形成工程と、フロックが形成された被処理水を固液分離し、処理水を得る固液分離工程と、少なくともフロック形成工程で形成されるフロックが固液分離に必要なフロック強度を備え、固液分離で得られる処理水が清澄性を備えるように、フロック形成工程の前に被処理水に対して変性処理を行う変性処理工程とを有する排水処理方法である。 In one aspect, an embodiment of the present invention, which has been completed based on the above findings, is a wastewater treatment method comprising a flocculation process in which a cationic organic polymer coagulant is added to water to be treated that contains oil, organic nitrogen, and SS to form flocs, a solid-liquid separation process in which the water to be treated in which the flocs have been formed is subjected to solid-liquid separation to obtain treated water, and a modification treatment process in which a modification treatment is performed on the water to be treated prior to the flocculation process so that at least the flocs formed in the flocculation process have the floc strength required for solid-liquid separation and the treated water obtained by solid-liquid separation has clarity.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は一実施態様において、被処理水は、窒素換算時の有機態窒素とSSとの重量比(有機態窒素/SS)が0.1以上である。 In one embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, the weight ratio of organic nitrogen to SS (organic nitrogen/SS) in terms of nitrogen in the treated water is 0.1 or more.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は別の一実施態様において、カチオン性有機高分子凝集剤の分子量が500万以上であり、カチオン度が50mol%以上である。 In another embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, the molecular weight of the cationic organic polymer flocculant is 5 million or more, and the cationic degree is 50 mol% or more.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は別の一実施態様において、変性処理工程は、被処理水に酸を添加して、酸性にする酸処理工程と、酸処理工程後の被処理水にアルカリ剤を添加して、中和処理する中和処理工程とを有する。 In another embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, the denaturation treatment process includes an acid treatment process in which an acid is added to the water to be treated to make it acidic, and a neutralization treatment process in which an alkaline agent is added to the water to be treated after the acid treatment process to neutralize it.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は別の一実施態様において、変性処理工程は、中性又は酸性の被処理水に界面活性剤を添加する界面活性剤添加工程を有する。 In another embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, the denaturation treatment process includes a surfactant addition process in which a surfactant is added to the neutral or acidic water to be treated.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は別の一実施態様において、変性処理工程は、被処理水の水温を50℃以上に加熱処理する加熱処理工程を有する。 In another embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, the denaturation treatment process includes a heat treatment process in which the temperature of the water to be treated is heated to 50°C or higher.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は別の一実施態様において、被処理水にアルカリ剤を添加し、pH10以上のアルカリ性にするアルカリ処理工程を有する。 In another embodiment of the wastewater treatment method according to the present invention, an alkaline treatment step is performed in which an alkaline agent is added to the water to be treated to make it alkaline at a pH of 10 or higher.
本発明の実施の形態は他の一側面において、油分、有機態窒素、及びSSを含む被処理水にカチオン性有機高分子凝集剤を加えてフロックを形成させるフロック形成槽を備えるフロック形成手段と、フロックが形成された被処理水を固液分離し、処理水を得る固液分離手段と、少なくともフロック形成槽で形成されるフロックが固液分離に必要なフロック強度を備え、固液分離手段で得られる処理水が清澄性を備えるように、フロック形成手段に流入する前の被処理水に対して変性処理を行う変性処理手段とを備える排水処理装置である。 In another aspect, the present invention provides a wastewater treatment device that includes a flocculation means having a flocculation tank in which a cationic organic polymer coagulant is added to water to be treated that contains oil, organic nitrogen, and SS to form flocs, a solid-liquid separation means for performing solid-liquid separation on the water to be treated in which flocs have been formed, to obtain treated water, and a modification treatment means for performing a modification treatment on the water to be treated before it flows into the flocculation means, so that at least the flocs formed in the flocculation tank have the floc strength required for solid-liquid separation, and the treated water obtained by the solid-liquid separation means has clarity.
本発明の実施の形態に係る排水処理装置は一実施態様において、フロック形成槽内の被処理水の水質情報又は画像情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された水質情報又は画像情報に基づいて、フロック形成槽内の被処理水の水質を予測する予測手段と、予測手段の予測結果に基づいて、カチオン性有機高分子凝集剤の注入量を制御する制御手段とを更に備える。 In one embodiment, the wastewater treatment device according to the present invention further comprises an acquisition means for acquiring water quality information or image information of the water to be treated in the flocculation tank, a prediction means for predicting the water quality of the water to be treated in the flocculation tank based on the water quality information or image information acquired by the acquisition means, and a control means for controlling the injection amount of the cationic organic polymer flocculant based on the prediction result of the prediction means.
本発明によれば、本発明は、油分、有機態窒素及びSSを含む排水を、より簡易な設備で効率良く処理可能な排水処理方法及び排水処理装置が提供できる。 The present invention provides a wastewater treatment method and wastewater treatment device that can efficiently treat wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS using simpler equipment.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。 The following describes the embodiments of the present invention with reference to the drawings. In the following description of the drawings, identical or similar parts are given the same or similar reference numerals. Note that the embodiments shown below are examples of devices and methods for embodying the technical idea of this invention, and the technical idea of this invention does not specify the structure, arrangement, etc. of the components as described below.
(排水処理方法)
本発明の実施の形態に係る排水処理方法は、図1に示すように、被処理水中の有機態窒素を変性させる変性処理工程と、変性処理された被処理水にカチオン性有機高分子凝集剤を加えて混合し、フロックを形成させるフロック形成工程と、フロックが形成された被処理水を、フロックと分離液(処理水)とに固液分離する固液分離工程とを有する。
(Wastewater treatment method)
As shown in FIG. 1 , the wastewater treatment method according to the embodiment of the present invention includes a modification treatment step of modifying organic nitrogen in the water to be treated, a flocculation step of adding a cationic organic polymer flocculant to the modified water to be treated and mixing the same to form flocs, and a solid-liquid separation step of separating the water to be treated in which flocs have been formed into flocs and a separation liquid (treated water).
<被処理水>
処理対象となる被処理水は、油分、有機態窒素、SSを含む排水であれば特に限定されない。例えば、屠畜場、食肉処理施設、食肉加工工場、食品加工工場、食品製造工場、肥料製造工場、機械工場、自動車工場など各種工場で発生する排水を挙げることができる。また、ショッピングセンタ、レストラン、スーパーマーケット、ホテル、病院などの各種施設で発生する排水(例:厨房排水)を挙げることができる。また、被処理水は、油分、有機態窒素、有機態窒素以外の有機物や無機物を含んでもよい。SSは有機物でも無機物でもよい。
<Water to be treated>
The water to be treated is not particularly limited as long as it is wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS. For example, wastewater generated in various factories such as slaughterhouses, meat processing facilities, meat processing plants, food processing plants, food manufacturing plants, fertilizer manufacturing plants, machine factories, and automobile factories can be mentioned. In addition, wastewater (e.g., kitchen wastewater) generated in various facilities such as shopping centers, restaurants, supermarkets, hotels, and hospitals can be mentioned. In addition, the water to be treated may contain oil, organic nitrogen, and organic or inorganic substances other than organic nitrogen. SS may be organic or inorganic.
油分とは、常温で液体の油のみならず、常温で固体の脂肪、即ち、油脂類全般を示す。例えば、油分としては、植物油、動物油、鉱物油などがあり、これら油分は1種又は2種以上含有される。また、排水中での油分の状態は、水と乳化している、又は水と油が分離している、又は上記の状態が混在した状態である。一般的に、排水中の油分濃度は、ヘキサン抽出物質として測定される(JIS K0102:2019)。 Oil refers not only to oils that are liquid at room temperature, but also to fats that are solid at room temperature, i.e., all types of oils and fats. For example, oils include vegetable oils, animal oils, mineral oils, etc., and one or more of these oils may be contained. Furthermore, the state of oil in wastewater is that it is emulsified with water, or the water and oil are separated, or the above states are mixed. Generally, the oil concentration in wastewater is measured as a hexane extractable substance (JIS K0102:2019).
有機態窒素とは、有機物中に含まれる窒素成分のことであり、例えば、タンパク質、アミノ酸、核酸、尿素などのアミド化合物、又はアゾ化合物等を含む。全窒素とは、有機態窒素と無機態窒素を合わせた項目である。無機態窒素は、アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素に分けられる。 Organic nitrogen refers to the nitrogen components contained in organic matter, and includes, for example, proteins, amino acids, nucleic acids, amide compounds such as urea, and azo compounds. Total nitrogen is a combined item of organic nitrogen and inorganic nitrogen. Inorganic nitrogen is divided into ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, and nitrate nitrogen.
被処理水に含まれる有機態窒素としては、特に制限はなく、上述のタンパク質、アミノ酸、核酸、尿素などのアミド化合物、又はアゾ化合物の中から選択されるいずれか1種又は2種以上を含むことができる。被処理水には更に無機態窒素を同時に含んでもよい。有機態窒素は、動物性、植物性、人工的に合成された物質のいずれでもよい。一般的に、排水中の有機態窒素濃度は、ケルダール性窒素からアンモニア態窒素を引いた値として測定される。 The organic nitrogen contained in the water to be treated is not particularly limited, and may include one or more of the above-mentioned proteins, amino acids, nucleic acids, amide compounds such as urea, or azo compounds. The water to be treated may also contain inorganic nitrogen at the same time. The organic nitrogen may be any of animal, vegetable, and artificially synthesized substances. Generally, the concentration of organic nitrogen in wastewater is measured as the value obtained by subtracting ammonia nitrogen from Kjeldahl nitrogen.
被処理水には有機物を含んでいてもよい。有機物は、上記の油分または有機態窒素と、上記の油分または有機態窒素以外の有機物を全て含む場合と、上記油分または有機態窒素に加え、上記油分または有機態窒素以外の有機物も含む場合がある。有機物としては、炭水化物、タンパク質、脂質、核酸、植物油、動物油、鉱物油、アルコール類、脂肪酸、界面活性剤、塗料など1種類以上の有機物を挙げることができる。有機物は、動植物油由来の物質でも化学的に合成された物質でもよい。上記物質から製造された物質でも上記物質の分解物でも良い。本実施形態に係る被処理水に含有される有機物は、特に限定されないが、無機物を更に含む場合もある。 The water to be treated may contain organic matter. The organic matter may contain all of the above-mentioned oil or organic nitrogen and organic matter other than the above-mentioned oil or organic nitrogen, or may contain the above-mentioned oil or organic nitrogen as well as organic matter other than the above-mentioned oil or organic nitrogen. Examples of organic matter include one or more types of organic matter such as carbohydrates, proteins, lipids, nucleic acids, vegetable oils, animal oils, mineral oils, alcohols, fatty acids, surfactants, and paints. The organic matter may be a substance derived from animal or vegetable oils or a chemically synthesized substance. It may be a substance manufactured from the above-mentioned substance or a decomposition product of the above-mentioned substance. The organic matter contained in the water to be treated according to this embodiment is not particularly limited, but may further contain inorganic matter.
SS(Suspened Solids)とは、排水中に浮遊する固形状の懸濁物質のことであり、孔径1μmのろ紙でろ過した際に、ろ紙上に残留する物質のことである。SSは無機性及び有機性の物質を含む。無機性のSSは、土壌由来の成分や粘土成分などを含む。有機性のSSは、動植物及び微生物の細胞由来や工場由来の成分を含む。本実施形態の被処理水に含まれるSSは特に限定しないが、動物の肉片や油分、血液成分由来のSSが多く含まれる。 SS (Suspended Solids) refers to solid suspended matter suspended in wastewater, and is the material that remains on filter paper with a pore size of 1 μm when filtered through filter paper. SS includes inorganic and organic substances. Inorganic SS includes soil-derived components and clay components. Organic SS includes components derived from the cells of animals, plants, and microorganisms, and from factories. The SS contained in the treated water of this embodiment is not particularly limited, but it contains a large amount of SS derived from animal meat pieces, oil, and blood components.
被処理水の水温は特に限定されないが、例えば5℃以上55℃以下が好ましく、20℃以上50℃以下とすることができる。後述する変性処理工程において加熱処理を用いる場合は、50℃以上70℃以下、更には55℃以上70℃以下とすることが好ましい。被処理水の水温が低いと、含まれる油分の融点より低い場合に油分が固形状となり、処理が不十分になりうる。また、水温が極端に高い場合、有機態窒素を含む成分が過度に変性を起こし、変性処理として酸処理、界面活性剤処理、アルカリ処理を選択する場合に処理が不十分になりうる。変性処理として加熱処理を選択する場合も、逆に適切な被処理水の加熱を行い、有機態窒素を含む成分を変性させることが必要になる。そのため、水温を適切な範囲にすることが必要になる。 The temperature of the water to be treated is not particularly limited, but is preferably 5°C to 55°C, and can be 20°C to 50°C. When heat treatment is used in the denaturation treatment step described below, the temperature is preferably 50°C to 70°C, and more preferably 55°C to 70°C. If the temperature of the water to be treated is low and the temperature is lower than the melting point of the oil contained in the water, the oil may become solid, and the treatment may be insufficient. In addition, if the water temperature is extremely high, the components containing organic nitrogen may be excessively denatured, and the treatment may be insufficient when acid treatment, surfactant treatment, or alkali treatment is selected as the denaturation treatment. Conversely, when heat treatment is selected as the denaturation treatment, it is necessary to heat the water to be treated appropriately to denature the components containing organic nitrogen. Therefore, it is necessary to set the water temperature within an appropriate range.
油分、有機態窒素及びSSを含む被処理水中の有機態窒素及びSSの存在比が大きくなると、フロック形成工程においてカチオン性有機高分子凝集剤を添加して凝集処理を行ったとしてもフロックの粘着性が低下せず、凝集不良及び分離不良が起きる場合がある。本実施形態では、特に、被処理水に含まれる有機態窒素(窒素換算)とSSの重量比(有機態窒素/SS)が0.1以上となる被処理水に対して、フロックの固液分離に必要なフロック強度を付与するための変性処理を行うことにより、フロックの粘着性を弱め、且つフロック強度を向上させることができるため、その後のフロック形成工程における凝集不良及び固液分離工程における分離不良を抑制して効率良く処理を行い、清澄性を有する処理水を得ることができる。変性処理を行わない場合には、フロックの粘着性が非常に強くなり、薬注量が増加し、フロックの形成不良が発生し、固液分離が十分に行えない場合や、処理水の清澄性が損なわれる場合がある。 When the ratio of organic nitrogen and SS in the treated water, which contains oil, organic nitrogen, and SS, is large, the adhesion of the flocs does not decrease even if a cationic organic polymer flocculant is added to perform flocculation treatment in the flocculation process, and poor flocculation and separation may occur. In this embodiment, by performing a modification treatment to impart the floc strength required for solid-liquid separation of flocs to the treated water, particularly for the treated water in which the weight ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to SS (organic nitrogen/SS) contained in the treated water is 0.1 or more, the adhesion of the flocs can be weakened and the floc strength can be improved, so that poor flocculation in the subsequent flocculation process and poor separation in the solid-liquid separation process can be suppressed, and treated water with clarity can be obtained. If the modification treatment is not performed, the adhesion of the flocs becomes very strong, the amount of chemicals added increases, poor floc formation occurs, solid-liquid separation cannot be performed sufficiently, and the clarity of the treated water may be impaired.
一実施態様では、有機態窒素(窒素換算)とSSの重量比(有機態窒素/SS)が0.1以上であることが好ましく、0.15以上であることがより好ましく、0.18以上が更に好ましい。有機態窒素(窒素換算)とSSの重量比(有機態窒素/SS)が高くなるほど、フロック形成工程においてフロックの粘着性を高くできることから、その上限については特に制限はないが、有機態窒素(窒素換算)とSSの重量比(有機態窒素/SS)が5以下とすることができ、更には3以下、更には1.5以下、より更には0.5以下とすることができる。 In one embodiment, the weight ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to SS (organic nitrogen/SS) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more, and even more preferably 0.18 or more. The higher the weight ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to SS (organic nitrogen/SS), the higher the adhesion of the flocs in the floc formation process. Therefore, there is no particular upper limit, but the weight ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to SS (organic nitrogen/SS) can be 5 or less, further 3 or less, further 1.5 or less, and even further 0.5 or less.
なお、被処理水に含まれる有機態窒素(窒素換算)とCODMnの比(有機態窒素/CODMn)は、0.1以上であることが好ましい。上限については特に制限はないが、有機態窒素(窒素換算)とCODMnの比(有機態窒素/CODMn)は3以下、更には1.5以下、更には0.5以下が好ましい。 The ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to COD Mn contained in the water to be treated (organic nitrogen/COD Mn ) is preferably 0.1 or more. There is no particular upper limit, but the ratio of organic nitrogen (in nitrogen equivalent) to COD Mn (organic nitrogen/COD Mn ) is preferably 3 or less, more preferably 1.5 or less, and even more preferably 0.5 or less.
また、被処理水に含まれる有機態窒素(窒素換算)と油分の濃度(n-Hex)の比(有機態窒素/n-Hex)は、0.5以上であることが好ましい。上限については特に制限はないが、有機態窒素(窒素換算)と油分の濃度(n-Hex)の比(有機態窒素/n-Hex)は5以下、更には3以下、更には2以下が好ましい。被処理水に含まれるn-Hexの範囲は、典型的には150mg/L以上7,000mg/L以下が好ましく、更に典型的には170mg/L以上6,500mg/L以下、より更には1,000mg/L以上6,500mg/L以下である。本実施形態に好適な被処理水はSS、CODMn、n-Hexに対する有機態窒素の比率が比較的高い。このような被処理水に対して本実施形態に係る変性処理工程を行うことによって、フロックの凝集効果及び分離性を高め、清澄性を有する処理水を得ることができるため、油分、有機態窒素及びSSを含む排水を、より簡易な設備で効率良く処理することが可能となる。 In addition, the ratio (organic nitrogen/n-Hex) of the organic nitrogen (nitrogen equivalent) and the oil concentration (n-Hex) contained in the water to be treated is preferably 0.5 or more. There is no particular upper limit, but the ratio (organic nitrogen/n-Hex) of the organic nitrogen (nitrogen equivalent) and the oil concentration (n-Hex) is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and even more preferably 2 or less. The range of n-Hex contained in the water to be treated is typically 150 mg/L or more and 7,000 mg/L or less, more typically 170 mg/L or more and 6,500 mg/L or less, and even more preferably 1,000 mg/L or more and 6,500 mg/L or less. The water to be treated suitable for this embodiment has a relatively high ratio of organic nitrogen to SS, COD Mn , and n-Hex. By subjecting such treated water to the modification treatment process according to this embodiment, the flocculation effect and separation property can be enhanced, and treated water with clarity can be obtained. This makes it possible to efficiently treat wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS using simpler equipment.
<カチオン性有機高分子凝集剤>
-種類-
カチオン性有機高分子凝集剤としては、カチオン性モノマーの単独重合体又は共重合体、カチオン性モノマーとノニオン性モノマーとの共重合体、カチオン性モノマーとアニオン性モノマーとの共重合体などから1種以上を選択して用いることができる。本実施形態では、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第2鉄などの無機凝集剤と明確に区別するため、有機高分子と記載するが、一般的には単に高分子凝集剤と称される。
<Cationic organic polymer flocculant>
-kinds-
The cationic organic polymer flocculant can be one or more selected from homopolymers or copolymers of cationic monomers, copolymers of cationic monomers and nonionic monomers, copolymers of cationic monomers and anionic monomers, etc. In this embodiment, the term "organic polymer" is used to clearly distinguish it from inorganic flocculants such as polyaluminum chloride and polyferric sulfate, but it is generally simply called a polymer flocculant.
カチオン性モノマーとしては、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート又はこれらの中和塩、3級塩若しくは4級塩などから1種以上を選択して用いることができる。例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート又はこれらの中和塩、3級塩若しくは4級塩などが挙げられる。これらの中でもジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級塩が好ましく、より好ましくはアンモニウム塩である。 As the cationic monomer, one or more selected from dialkylaminoalkyl (meth)acrylates or their neutralized salts, tertiary salts, or quaternary salts can be used. For example, dimethylaminoethyl (meth)acrylate or their neutralized salts, tertiary salts, or quaternary salts can be used. Among these, a quaternary salt of dimethylaminoethyl (meth)acrylate is preferred, and an ammonium salt is more preferred.
ノニオン性モノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニルなどから1種以上を選択して用いることができる。アニオン性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ナトリウム、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、2-(メタ)アクリルアミド-メチルプロパンスルホン酸、及びこれらの金属塩又はアンモニウム塩などから1種以上を選択して用いることができる。 As the nonionic monomer, one or more selected from (meth)acrylamide, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, (meth)acrylonitrile, vinyl acetate, etc. can be used. As the anionic monomer, one or more selected from (meth)acrylic acid, sodium (meth)acrylate, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, 2-(meth)acrylamide-methylpropanesulfonic acid, and metal salts or ammonium salts thereof can be used.
なお、(メタ)アクリレートはアクリレートとメタクリレートの両方を含む概念であり、(メタ)アクリル酸はアクリル酸とメタクリル酸の両方を含む概念であり、更に、(メタ)アクリルアミドはアクリルアミドとメタクリルアミドの両方を含む概念である。 Note that (meth)acrylate is a concept that includes both acrylate and methacrylate, (meth)acrylic acid is a concept that includes both acrylic acid and methacrylic acid, and (meth)acrylamide is a concept that includes both acrylamide and methacrylamide.
また、カチオン性有機高分子凝集剤としては、非アミジン系高分子凝集剤に加え、アミジン単位を有するアミジン系高分子凝集剤を使用することが可能であり、アミジン系高分子凝集剤と非アミジン系高分子凝集剤を混合した高分子凝集剤も使用することができる。 In addition to non-amidine polymer flocculants, amidine polymer flocculants having amidine units can be used as cationic organic polymer flocculants, and polymer flocculants that are mixtures of amidine polymer flocculants and non-amidine polymer flocculants can also be used.
カチオン性有機高分子凝集剤の態様は特に限定されず、例えば、粉末状、液状(ディスパージョン、エマルジョン)などが挙げられる。 The form of the cationic organic polymer flocculant is not particularly limited, and examples include powder and liquid (dispersion, emulsion), etc.
-カチオン度-
原料モノマーの種類や有機高分子の態様は限定されるものではないが、本実施形態は、全モノマー単位(ユニット)中にカチオン性モノマーが50mol%以上含有された有機高分子、すなわち、カチオン度が50mol%以上のカチオン性有機高分子凝集剤を用いる。すなわち、本実施形態に用いられるカチオン性有機高分子凝集剤は、カチオン性モノマーを50mol%以上含む原料モノマーを重合して製造され、より好ましいカチオン性モノマーの量は60mol%以上であり、さらに好ましくは70mol%以上、特に80mol%以上である。
-Cationicity-
Although the type of raw material monomer and the form of the organic polymer are not limited, this embodiment uses an organic polymer containing 50 mol% or more of cationic monomer in all monomer units, that is, a cationic organic polymer flocculant having a cationic degree of 50 mol% or more. That is, the cationic organic polymer flocculant used in this embodiment is produced by polymerizing raw material monomers containing 50 mol% or more of cationic monomer, and the amount of cationic monomer is more preferably 60 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, and particularly preferably 80 mol% or more.
更に、実質カチオン性モノマーからなる(100mol%)カチオン性有機高分子凝集剤を使用することもできる。なお、カチオン度は、有機高分子の原料モノマーに含まれるカチオン性モノマーの割合(mol%)として定義することができる。 In addition, a cationic organic polymer flocculant consisting essentially of cationic monomers (100 mol%) can also be used. The cationic degree can be defined as the proportion (mol%) of cationic monomers contained in the raw monomers of the organic polymer.
一般的に、排水中に含まれる油分などは、界面活性剤やアルカリ成分によって、排水中に細かく分散し、油分の粒子の表面は負に帯電している。一般的な汚濁物質のゼータ電位に比べて、油分粒子のゼータ電位は著しく低く、通常のカチオン性有機高分子凝集剤を加えても、フロックは形成されないか、フロックが形成されても機械的な固液分離に耐えられる強いフロックは形成されない。 In general, oils and other substances contained in wastewater are finely dispersed in the wastewater by surfactants and alkaline components, and the surfaces of the oil particles are negatively charged. Compared to the zeta potential of general pollutants, the zeta potential of oil particles is significantly lower, and even if a normal cationic organic polymer flocculant is added, flocs are not formed, or even if flocs are formed, they are not strong enough to withstand mechanical solid-liquid separation.
一方、カチオン度が50mol%以上のカチオン性有機高分子凝集剤を加えて混合すると、大きく正に帯電した(正の電荷密度が高い)分子鎖が排水中に細かく分散した油分を捕捉し、機械的な固液分離に耐えられる強いフロックを形成することができる。 On the other hand, when a cationic organic polymer flocculant with a cationic degree of 50 mol% or more is added and mixed, the highly positively charged (high positive charge density) molecular chains capture the oil finely dispersed in the wastewater, forming strong flocs that can withstand mechanical solid-liquid separation.
-分子量-
カチオン性有機高分子凝集剤の分子量は特に限定されないが、分子量が500万以上であることが好ましく、より好ましくは600万以上、特に700万以上、その中でも800万以上であることが好ましい。なお、この分子量は、固有粘度法で測定、算出された値であり、その測定、算出法の詳細は「ポリマー凝集剤・使用の手引き」の112~116頁(東京都下水道サービス株式会社、平成14年3月発行)に記載されている。
--Molecular weight--
The molecular weight of the cationic organic polymer flocculant is not particularly limited, but it is preferably 5 million or more, more preferably 6 million or more, particularly 7 million or more, and of these, preferably 8 million or more. Note that this molecular weight is a value measured and calculated by the intrinsic viscosity method, and the details of the measurement and calculation methods are described on pages 112 to 116 of "Polymer Flocculant Usage Guide" (published by Tokyo Metropolitan Sewerage Service Co., Ltd. in March 2002).
排水中の油分は排水中に細かく分散しているため、通常のカチオン性有機高分子凝集剤を加えても、フロックは形成され難いか、フロックが形成されても機械的な固液分離に耐えられる強いフロックは形成されない。一方、カチオン度が50mol%以上であることに加え、分子量が500万以上のカチオン性有機高分子凝集剤を用いると、長い分子鎖が排水中に細かく分散した油分を捕捉し、機械的な固液分離に耐えられるより強いフロックを形成することができる。 Because the oil in the wastewater is finely dispersed throughout the wastewater, adding a normal cationic organic polymer flocculant makes it difficult to form flocs, or even if flocs are formed, they are not strong enough to withstand mechanical solid-liquid separation. On the other hand, if a cationic organic polymer flocculant with a cationic degree of 50 mol% or more and a molecular weight of 5 million or more is used, the long molecular chains can capture the oil that is finely dispersed throughout the wastewater, forming stronger flocs that can withstand mechanical solid-liquid separation.
-粘度-
分子量と同じ観点から、カチオン性有機高分子凝集剤の特性を溶液粘度で定義することもできる。具体的には、カチオン性有機高分子凝集剤を純水に1g/Lで溶解したときの水溶液の粘度は、100mPa・s以上が好ましく、より好ましくは120mPa・s以上、特に好ましくは150mPa・s以上である。
-viscosity-
From the same viewpoint as the molecular weight, the characteristics of the cationic organic polymer flocculant can also be defined by the solution viscosity. Specifically, the viscosity of the aqueous solution when the cationic organic polymer flocculant is dissolved in pure water at 1 g/L is preferably 100 mPa·s or more, more preferably 120 mPa·s or more, and particularly preferably 150 mPa·s or more.
また、カチオン性有機高分子凝集剤を純水に2g/Lで溶解した場合、その水溶液の粘度は、200mPa・s以上であることが好ましく、より好ましくは220mPa・s以上、特に好ましくは250mPa・s以上である。 When the cationic organic polymer flocculant is dissolved in pure water at 2 g/L, the viscosity of the aqueous solution is preferably 200 mPa·s or more, more preferably 220 mPa·s or more, and particularly preferably 250 mPa·s or more.
なお、上記粘度は、濃度が1g/Lと2g/Lのいずれの場合も、B形粘度計、JIS K7117-1:1999の附属書1(参考)に記載されているスピンドルSB2号を使用し、25℃、60min-1の回転速度で測定した値である。スピンドルはロータとも呼ばれる。 The above viscosity values, regardless of whether the concentration is 1 g/L or 2 g/L, are values measured at 25°C and a rotation speed of 60 min -1 using a B-type viscometer and spindle SB2 described in Appendix 1 (reference) of JIS K7117-1:1999. The spindle is also called the rotor.
-溶媒-
カチオン性有機高分子凝集剤は、好ましくは溶媒に溶解又は分散させた凝集剤溶液として使用する。この溶媒は特に限定されないが、例えば、純水(蒸留水も含む)、水道水、工業用水、地下水、各種排水処理の処理水、海水などから1種以上を選択して用いることができる。カチオン性有機高分子凝集剤の凝集力を最大限発揮させる観点からは、純水、水道水を使用することが好ましい。一方、経済性の観点からは、工場用水、地下水、各種排水処理の処理水を使用することが好ましい。但し、以上は例示であり、これらに限定されるものではない。
-solvent-
The cationic organic polymer flocculant is preferably used as a flocculant solution dissolved or dispersed in a solvent. The solvent is not particularly limited, but can be selected from, for example, one or more of pure water (including distilled water), tap water, industrial water, groundwater, various wastewater treatment water, seawater, etc. From the viewpoint of maximizing the flocculating power of the cationic organic polymer flocculant, it is preferable to use pure water or tap water. On the other hand, from the viewpoint of economic efficiency, it is preferable to use industrial water, groundwater, and various wastewater treatment water. However, the above are examples and are not limited to these.
-注入濃度-
カチオン性有機高分子凝集剤を希釈する場合も希釈しない場合も、カチオン性有機高分子凝集剤(有効成分)の注入量を、1mg/L以上500mg/L以下で注入することが好ましく、5mg/L以上400mg/L以下で注入することがより好ましく、10mg/L以上300mg/L以下で注入することが特に好ましい。
-Injection concentration-
Whether the cationic organic polymer flocculant is diluted or not, the amount of cationic organic polymer flocculant (active ingredient) injected is preferably from 1 mg/L to 500 mg/L, more preferably from 5 mg/L to 400 mg/L, and particularly preferably from 10 mg/L to 300 mg/L.
<酸>
酸は、変性処理工程において、被処理水のpHを酸性条件とし、有機態窒素、SS、油分を含む被処理水を変性させるために用いられる。
<Acid>
In the modification treatment step, the acid is used to make the pH of the water to be treated acidic and to modify the water to be treated, which contains organic nitrogen, SS, and oil.
酸の種類は特に限定されないが、硫酸、塩酸、硝酸、りん酸、ホウ酸などの無機酸が一般的に用いられる。特に、反応槽の維持管理上の問題から、硫酸の使用が好ましい。pH調整剤添加前、又は同時に無機凝集剤を添加してもよい。無機凝集剤の種類は硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、塩化アルミニウム、ポリ硫酸第2鉄(ポリ鉄)、硫酸第2鉄、塩化第2鉄あるいはこれらの混合物が使用可能である。無機凝集剤の使用により、カチオン性有機高分子凝集剤の使用量を削減可能な場合がある。 The type of acid is not particularly limited, but inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, and boric acid are commonly used. In particular, the use of sulfuric acid is preferred due to problems in maintaining and managing the reaction tank. An inorganic coagulant may be added before or at the same time as the addition of the pH adjuster. Types of inorganic coagulants that can be used include aluminum sulfate, polyaluminum chloride (PAC), aluminum chloride, polyferric sulfate (polyferric iron), ferric sulfate, ferric chloride, or mixtures of these. The use of an inorganic coagulant may make it possible to reduce the amount of cationic organic polymer coagulant used.
変性処理工程において、被処理水に対し酸を添加し、酸性条件とすることで、被処理水中のタンパク質などの有機態窒素などを含む成分を変性させ、凝固させることが好ましい。有機態窒素などが変性および凝固することによって、その後のフロック形成が容易となる。また、有機態窒素比率の高い被処理水は、後段のフロック形成工程時にフロックの粘着性が強く、ハンドリング性が著しく低下することを防止させる効果を発揮する。 In the denaturation treatment step, it is preferable to add an acid to the water to be treated to create acidic conditions, thereby denaturing and coagulating components containing organic nitrogen, such as proteins, in the water to be treated. The denaturation and coagulation of organic nitrogen facilitates the subsequent formation of flocs. In addition, water to be treated with a high organic nitrogen ratio exhibits the effect of preventing the adhesion of flocs during the subsequent flocculation step from decreasing significantly in handleability.
<界面活性剤>
界面活性剤は変性処理工程において、被処理水は有機態窒素、SS、油分を含む被処理水を変性させるために用いられる。界面活性剤の種類は、イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤に大別される。さらに、イオン性界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤に分けられる。
<Surfactant>
Surfactants are used in the denaturation treatment process to denature the water to be treated, which contains organic nitrogen, SS, and oil. Surfactants are broadly classified into ionic surfactants and nonionic surfactants. Ionic surfactants are further classified into anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants.
界面活性剤の種類に特に制限はないが、アニオン性界面活性剤が好ましい。具体的には、脂肪酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸ナトリウム、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。使用する界面活性剤に特に制限はないが、ラウリル硫酸ナトリウム(ドデシル硫酸ナトリウム)が好ましい。 There are no particular limitations on the type of surfactant, but anionic surfactants are preferred. Specific examples include sodium fatty acid, potassium fatty acid, sodium alpha sulfo fatty acid ester, sodium linear alkylbenzene sulfonate, sodium alkyl sulfate, sodium alkyl ether sulfate, sodium alpha olefin sulfonate, sodium alkyl sulfonate, and sodium lauryl sulfate. There are no particular limitations on the surfactant used, but sodium lauryl sulfate (sodium dodecyl sulfate) is preferred.
変性処理工程において、被処理水に対し界面活性剤を添加することで、被処理水中のタンパク質などの有機態窒素などを含む成分がフロック形成及び固液分離に好ましい形態に変性する。有機態窒素などが変性することによって、その後のカチオン性有機高分子凝集剤のフロック形成が容易となる。また、有機態窒素比率の高い被処理水は、後段のフロック形成工程時にフロックの粘着性が強く、ハンドリング性が著しく低下することを防止させる効果を発揮する。 In the denaturation treatment process, a surfactant is added to the water being treated, and components in the water being treated, such as proteins and other organic nitrogen-containing components, are denatured into a form that is favorable for floc formation and solid-liquid separation. The denaturation of organic nitrogen and other components facilitates the subsequent floc formation with a cationic organic polymer flocculant. In addition, water being treated with a high organic nitrogen ratio exhibits the effect of preventing the flocs from becoming highly sticky during the subsequent floc formation process, and a significant decrease in handleability.
界面活性剤の性状は固体状、液状など特に制限はないが、溶媒によって希釈または溶解し、注入することが可能である。また、粉末状もしくは原液のまま注入することも可能である。 There are no particular limitations on the form of the surfactant, such as solid or liquid, but it can be diluted or dissolved in a solvent before injection. It can also be injected in powder form or as is.
<アルカリ剤>
アルカリ剤は、変性処理工程において、被処理水は有機態窒素、SS、油分を含む被処理水を変性させるため、または、中和処理工程における中和に用いられる。
<Alkaline agent>
The alkaline agent is used in the modification treatment step to modify the treated water containing organic nitrogen, SS, and oil, or for neutralization in the neutralization treatment step.
アルカリ剤の種類は、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化アンモニウム、炭酸アンモニウムまたはこれらの水和物などが挙げられる。使用するアルカリ剤に特に制限はないが、水酸化ナトリウムが好ましい。 Types of alkaline agents include sodium hydroxide, magnesium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate, calcium carbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, sodium hydrogen carbonate, ammonium hydroxide, ammonium carbonate, or hydrates of these. There are no particular limitations on the alkaline agent used, but sodium hydroxide is preferred.
変性処理工程において、被処理水に対しアルカリ剤を添加することで、被処理水中のタンパク質などの有機態窒素などを含む成分が変性する。有機態窒素などが変性することによって、その後のフロック形成が容易となる。また、有機態窒素比率の高い被処理水は、後段のフロック形成工程時にフロックの粘着性が強く、ハンドリング性が著しく低下することを防止させる効果を発揮する。 In the denaturation treatment process, an alkaline agent is added to the water being treated, which denatures the components in the water, such as proteins and other organic nitrogen-containing components. Denaturation of the organic nitrogen facilitates the subsequent formation of flocs. In addition, water being treated with a high organic nitrogen ratio produces flocs that are highly sticky during the subsequent flocculation process, which is effective in preventing a significant decrease in handleability.
<その他の薬剤>
本実施形態は、上述の薬剤とカチオン性有機高分子凝集剤以外の薬剤の使用を何ら制限するものではない。具体的には、カチオン性有機高分子凝集剤を添加する前に、公知の無機凝集剤や有機高分子凝結剤(カチオン性有機高分子凝集剤よりも低分子量の凝集剤)などの1種以上の薬剤を添加することもできる。
<Other drugs>
This embodiment does not limit the use of any agent other than the above-mentioned agent and cationic organic polymer flocculant. Specifically, before adding the cationic organic polymer flocculant, one or more agents such as a known inorganic flocculant or an organic polymer coagulant (a flocculant having a lower molecular weight than the cationic organic polymer flocculant) can be added.
無機凝集剤としては硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、塩化アルミニウム、ポリ硫酸第2鉄(ポリ鉄)、硫酸第2鉄、塩化第2鉄あるいはこれらの混合物が使用可能である。有機高分子凝結剤としては縮合系ポリアミン、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダリン、ポリビニルピリジン、ジアリルアミン塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・アクリルアミド共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・ジアリルアミン塩酸塩誘導体共重合体、アリルアミン塩重合体などが挙げられる。 Examples of inorganic coagulants that can be used include aluminum sulfate, polyaluminum chloride (PAC), aluminum chloride, polyferric sulfate (polyferric iron), ferric sulfate, ferric chloride, or mixtures of these. Examples of organic polymer coagulants include condensation polyamines, dicyandiamide-formaldehyde condensates, polyethyleneimine, polyvinyl imidaline, polyvinyl pyridine, diallylamine salt-sulfur dioxide copolymers, polydimethyl diallyl ammonium salts, polydimethyl diallyl ammonium salt-sulfur dioxide copolymers, polydimethyl diallyl ammonium salt-acrylamide copolymers, polydimethyl diallyl ammonium salt-diallyl amine hydrochloride derivative copolymers, and allylamine salt polymers.
縮合系ポリアミンの具体例としては、アルキレンジクロライドとアルキレンポリアミンとの縮合物、アニリンとホルマリンの縮合物、アルキレンジアミンとエピクロルヒドリンとの縮合物、アンモニアとエピクロルヒドリンとの縮合物などが挙げられる。エピクロルヒドリンと縮合するアルキレンジアミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、メチルプロピルアミン、メチルブチルアミン、ジブチルアミンなどが挙げられる。 Specific examples of condensation polyamines include condensates of alkylene dichloride and alkylene polyamine, condensates of aniline and formalin, condensates of alkylene diamine and epichlorohydrin, and condensates of ammonia and epichlorohydrin. Examples of alkylene diamines that condense with epichlorohydrin include dimethylamine, diethylamine, methylpropylamine, methylbutylamine, and dibutylamine.
(変性処理工程)
図1の変性処理工程では、流入した油分、有機態窒素、SSを含む被処理水に含まれる有機態窒素成分を変性させる。本工程の目的は、後段のフロック形成工程において、短時間で良好なフロックを形成させ、分離液の水質を良好にするための前処理である。
(Modification process)
In the modification treatment step shown in Fig. 1, the organic nitrogen components contained in the inflowing treated water, which contains oil, organic nitrogen, and SS, are modified. The purpose of this step is a pretreatment step for forming good flocs in a short time and improving the water quality of the separated liquid in the subsequent flocculation step.
従来のカチオン性有機高分子凝集剤の添加のみによるフロック形成では、油分およびSSの処理は可能な場合もあったが、油分およびSSに加えて有機態窒素の含有量が被処理水中に多くなってくると、フロック粘着性の発生や薬注量の増加の問題が顕在化する。本実施形態によれば、フロック形成工程前に、変性処理工程を実施することによって、フロック粘着性の発生抑制や薬注量の低減が可能となる。 Conventional flocculation by adding only cationic organic polymer flocculants could treat oil and SS, but when the content of organic nitrogen in addition to oil and SS increases in the water being treated, problems such as the occurrence of floc stickiness and an increase in the amount of chemicals added become evident. According to this embodiment, by carrying out a modification treatment process before the flocculation process, it is possible to suppress the occurrence of floc stickiness and reduce the amount of chemicals added.
変性処理工程としては、図2に示すように、被処理水に酸を添加して、被処理水を酸性にする酸処理工程と、酸処理工程後の被処理水にアルカリ剤を添加して、中和処理する中和処理工程を含むことができる。或いは、図3に示すように、被処理水に界面活性剤を添加する界面活性剤添加工程を有することができる。或いは、図4に示すように、被処理水の水温を50℃以上に加熱処理する加熱処理工程を有することができる。或いは、図5に示すように、被処理水にアルカリ剤を添加し、pH10以上のアルカリ性にするアルカリ処理工程を有することができる。 As shown in FIG. 2, the denaturing treatment process may include an acid treatment process in which an acid is added to the water to be treated to make it acidic, and a neutralization treatment process in which an alkaline agent is added to the water to be treated after the acid treatment process to neutralize it. Alternatively, as shown in FIG. 3, a surfactant addition process may be included in which a surfactant is added to the water to be treated. Alternatively, as shown in FIG. 4, a heat treatment process may be included in which the water to be treated is heated to a temperature of 50° C. or higher. Alternatively, as shown in FIG. 5, an alkali treatment process may be included in which an alkaline agent is added to the water to be treated to make it alkaline to a pH of 10 or higher.
図2に示す酸処理工程および中和処理工程は、被処理水に対し、酸を注入することで、被処理水を酸性条件とし、有機態窒素成分の変性処理を行い、その後、アルカリ剤の注入によって中和処理を行う。酸性条件のpHは5以下、さらには4以下、更には3.5以下の範囲が好ましく、pH1以上が好ましく、更にはpH2以上3以下がより好ましい。また、中和処理時のpHは6以上7.5以下が好ましく、6以上7以下が更に好ましく、更に6.5以上7以下がより好ましい。 In the acid treatment process and neutralization process shown in FIG. 2, acid is injected into the water to be treated to make the water acidic, and the organic nitrogen components are denatured, and then an alkaline agent is injected to perform neutralization. The pH of the acidic condition is preferably 5 or less, more preferably 4 or less, and even more preferably 3.5 or less, more preferably 1 or more, and even more preferably 2 to 3. The pH during neutralization is preferably 6 to 7.5, more preferably 6 to 7, and even more preferably 6.5 to 7.
図3に示す界面活性剤添加工程は、上述の被処理水に対し、界面活性剤を注入することで変性処理を行う。界面活性剤の注入濃度(純度に対する)は、50mg/L以上300mg/L以下が好ましく、100mg/L以上250mg/L以下がより好ましく、150mg/L以上200mg/L以下が特に好ましい。界面活性剤添加工程では、中性条件下、好ましくは酸性条件下、更に好ましくは調整pHを5~7、更には5~6の弱酸性条件とした後に、界面活性剤を添加することが好適である。 In the surfactant addition step shown in FIG. 3, a denaturing treatment is performed by injecting a surfactant into the water to be treated. The concentration of the surfactant injected (relative to purity) is preferably 50 mg/L to 300 mg/L, more preferably 100 mg/L to 250 mg/L, and particularly preferably 150 mg/L to 200 mg/L. In the surfactant addition step, it is preferable to add the surfactant under neutral conditions, preferably acidic conditions, and even more preferably after adjusting the pH to 5 to 7, or even weakly acidic conditions of 5 to 6.
図4に示す加熱処理工程は、被処理水を加熱することで変性処理を行う。加熱処理後の水温は、50℃以上80℃以下が好ましく、55℃以上70℃以下がより好ましい。また、加熱処理以外の方法における水温は、5℃以上55℃以下が好ましく、20℃以上50℃以下がより好ましい。 The heat treatment process shown in FIG. 4 performs denaturation treatment by heating the water to be treated. The water temperature after heat treatment is preferably 50°C or higher and 80°C or lower, and more preferably 55°C or higher and 70°C or lower. In addition, the water temperature in methods other than heat treatment is preferably 5°C or higher and 55°C or lower, and more preferably 20°C or higher and 50°C or lower.
図5に示すアルカリ処理工程は、被処理水に対し、アルカリ剤を注入し、アルカリ性条件とすることによって変性を行う。アルカリ性条件のpHは10以上とする。また、上述のいずれの変性処理工程においても、薬剤注入後に特に制限はないが、混和工程を設けることが好ましい。 In the alkaline treatment process shown in FIG. 5, an alkaline agent is injected into the water to be treated, and the water is denatured by creating alkaline conditions. The pH of the alkaline conditions is 10 or higher. In addition, in any of the denaturation treatment processes described above, it is preferable to provide a mixing process after the chemical injection, although there are no particular restrictions.
変性処理工程において、撹拌装置などによって撹拌混合する際、その撹拌速度に特に制限はないが、20min-1以上300min-1以下(回/分)が好ましく、30min-1以上200min-1以下がより好ましく、40min-1以上150min-1以下が特に好ましい。 In the modification treatment step, when stirring and mixing is performed using a stirring device or the like, the stirring speed is not particularly limited, but is preferably 20 min −1 or more and 300 min −1 or less (times/min), more preferably 30 min −1 or more and 200 min −1 or less, and particularly preferably 40 min −1 or more and 150 min −1 or less.
被処理水が変性処理工程に供される時間、すなわち、変性処理工程に関わる装置に留まる滞留時間は比較的短時間で処理することで処理に要する時間を短縮することが好ましい。変性処理工程における被処理水の滞留時間は、1分以上30分以下が好ましく、3分以上20分以下がより好ましく、5分以上15分以下が特に好ましい。 It is preferable to shorten the time required for treatment by subjecting the water to the denaturation treatment process, i.e., the residence time in the equipment involved in the denaturation treatment process, to a relatively short period of time. The residence time of the water in the denaturation treatment process is preferably 1 minute or more and 30 minutes or less, more preferably 3 minutes or more and 20 minutes or less, and particularly preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less.
被処理水のpHを確認するため、pH調整前およびpH調整後の被処理水に対して、pH測定手段を設置することが好ましい。pH調整手段としては、例えば、連続的にpH測定するpH計測装置などが挙げられる。特に、結果を別の記録装置に転送し、記録可能なpH計が好ましい。 To check the pH of the water to be treated, it is preferable to install a pH measuring means for the water to be treated before and after pH adjustment. An example of a pH adjustment means is a pH measuring device that continuously measures pH. In particular, a pH meter that can transfer and record the results in a separate recording device is preferable.
(フロック形成工程)
フロック形成工程では、変性処理工程によって処理された被処理水に対し、カチオン性有機高分子凝集剤を注入、混和し、フロックを形成させる。具体的には、上述の変性処理工程を通過した被処理水に対し、カチオン性有機高分子凝集剤が注入され、混和される。上記工程によって、被処理水中の油分、有機態窒素、SS、有機物などの成分がカチオン性有機高分子凝集剤と反応し、フロックを形成する。また、フロックの形成によって、フロックに取り込まれた成分以上が、分離液として分かれる。
(Flocculation process)
In the flocculation process, a cationic organic polymer flocculant is injected into and mixed with the water to be treated that has been treated in the modification process to form flocs. Specifically, a cationic organic polymer flocculant is injected into and mixed with the water to be treated that has passed through the above-mentioned modification process. Through the above process, components in the water to be treated, such as oil, organic nitrogen, SS, and organic matter, react with the cationic organic polymer flocculant to form flocs. Furthermore, through the formation of flocs, the components that have been captured by the flocs are separated as a separated liquid.
フロック形成工程において撹拌羽根などによって撹拌混合する際、その撹拌速度に特に制限はないが、20min-1以上300min-1以下(回/分)が好ましく、30min-1以上200min-1以下がより好ましく、40min-1以上150min-1以下が特に好ましい。 When the materials are stirred and mixed by a stirring blade or the like in the flocculation step, the stirring speed is not particularly limited, but is preferably from 20 min −1 to 300 min −1 (times/min), more preferably from 30 min −1 to 200 min −1 , and particularly preferably from 40 min −1 to 150 min −1 .
このフロック形成工程は、高速撹拌工程と低速撹拌工程との2工程又はそれ以上の工程に分けられることが好ましい。高速撹拌とは、撹拌羽根の撹拌速度が200min-1(回/分)以上のことを意味し、低速撹拌とは、撹拌速度が200min-1(回/分)よりも遅いことを意味する。高速撹拌工程では、高速撹拌によりカチオン性有機高分子凝集剤を均一に分散させて混和させる。低速撹拌工程では、低速撹拌によりフロックを成長させる。 This flocculation step is preferably divided into two or more steps, a high-speed stirring step and a low-speed stirring step. High-speed stirring means that the stirring speed of the stirring blade is 200 min -1 (revolutions/min) or more, and low-speed stirring means that the stirring speed is slower than 200 min -1 (revolutions/min). In the high-speed stirring step, the cationic organic polymer flocculant is uniformly dispersed and mixed by high-speed stirring. In the low-speed stirring step, flocs are grown by low-speed stirring.
被処理水中でフロックを十分に成長させるために必要な滞留時間は装置の種類や条件によって異なるが、本実施形態では、例えば、フロックの成長に関わる装置での滞留時間を1分以上30分以下とすることが好ましく、3分以上20分以下とすることがより好ましく、5分以上15分以下とすることが特に好ましい。 The residence time required to allow flocs to grow sufficiently in the treated water varies depending on the type and conditions of the equipment, but in this embodiment, for example, the residence time in the equipment involved in floc growth is preferably 1 minute or more and 30 minutes or less, more preferably 3 minutes or more and 20 minutes or less, and particularly preferably 5 minutes or more and 15 minutes or less.
フロック形成工程時の水温は特に制限はないが、加熱処理以外は5℃以上55℃以下が好ましく、20℃以上50℃以下がより好ましい。また、加熱処理を用いる場合、55℃以上70℃以下が好ましい。 There are no particular restrictions on the water temperature during the flocculation process, but except for heat treatment, it is preferably 5°C to 55°C, more preferably 20°C to 50°C. If heat treatment is used, it is preferably 55°C to 70°C.
フロック形成工程では、被処理水に対し、カチオン性有機高分子凝集剤を2回以上に分割し注入することも可能である。また、被処理水に対し、1種以上の無機凝集剤を単独または上記カチオン性有機高分子凝集剤と併せて注入し、注入後の被処理水に対し、さらにカチオン性有機高分子凝集剤を注入することも可能である。無機凝集剤を注入する場合、その注入位置はカチオン性有機高分子凝集剤注入位置よりも上流側であることが好ましい。 In the flocculation process, it is also possible to inject the cationic organic polymer flocculant into the water to be treated in two or more separate injections. It is also possible to inject one or more inorganic flocculants into the water to be treated, either alone or together with the above-mentioned cationic organic polymer flocculant, and then inject further cationic organic polymer flocculant into the water to be treated after the injection. When an inorganic flocculant is injected, it is preferable that the injection position is upstream of the injection position of the cationic organic polymer flocculant.
フロック形成によって、被処理水中から特に油分やSSがフロックとして除去され、有機態窒素や有機物などが同時に除去される。さらに、粘着性が低く、フロック強度が強いフロックが形成されることで、後段のハンドリング性が大幅に向上する。 By forming flocs, oil and SS in particular are removed from the treated water as flocs, and organic nitrogen and organic matter are also removed at the same time. Furthermore, by forming flocs with low adhesion and high floc strength, handling in the subsequent stages is greatly improved.
(固液分離工程)
固液分離工程では、フロック形成工程によって形成したフロックと分離液とを、機械を用いた手段によって固液分離する(機械固液分離工程)。具体的には、機械固液分離手段を有する。フロック形成工程で形成されたフロックを含む被処理水が機械固液分離手段へ供給されて固液分離されることにより、フロックと分離液とに分離される。分離される際、フロックの濃縮および脱水が同時に行われ、その際に生じた水も分離液として分離される。
(Solid-liquid separation process)
In the solid-liquid separation step, the flocs formed in the flocculation step and the separated liquid are separated into solid and liquid by mechanical means (mechanical solid-liquid separation step). Specifically, the apparatus has a mechanical solid-liquid separation means. The water to be treated containing the flocs formed in the flocculation step is supplied to the mechanical solid-liquid separation means and separated into flocs and separated liquid by solid-liquid separation. During the separation, the flocs are concentrated and dehydrated at the same time, and the water generated during the process is also separated as separated liquid.
固液分離工程において機械固液分離手段を用いることにより、固液分離後のフロックは別途脱水機による脱水が不要になり、固液分離時間も短縮可能となる。機械固液分離後のフロックの処分方法は、特に限定されないが、産業廃棄処分、メタン発酵の原料、燃料として改質し燃焼や焼却用の燃料とすること、焼却の際の助燃剤、油分フロックから特定の油分を分離・抽出し使用すること、肥料として利用すること、などが挙げられる。分離液は、別途物理化学的処理、もしくは生物処理されることもあるが、被処理水中の規制対象成分が満足できる濃度まで処理されていれば、消毒後に処理水として放流することも可能である。 By using a mechanical solid-liquid separation means in the solid-liquid separation process, the flocs after solid-liquid separation do not need to be dehydrated using a separate dehydrator, and the solid-liquid separation time can be shortened. The method of disposing of the flocs after mechanical solid-liquid separation is not particularly limited, but examples include industrial waste disposal, raw material for methane fermentation, reforming as fuel for combustion or incineration, fuel additive during incineration, separating and extracting specific oils from oil flocs, and using as fertilizer. The separated liquid may be subjected to separate physicochemical or biological treatment, but if the regulated components in the treated water have been treated to a satisfactory concentration, it can also be discharged as treated water after disinfection.
本発明の実施の形態に係る排水処理方法によれば、フロック形成工程の前に、被処理水中の有機態窒素成分を変性させるための変性処理工程を実施することにより、フロック形成工程におけるフロック粘着性の増大を低減でき、凝集槽、凝集槽の撹拌機、配管等の設備にフロックが付着するトラブルを抑制しながら、従来に比べて効率良く安定的に処理を行うことができる。変性処理工程は、最大でも30分程度の比較的短時間の処理でその効果を発揮させることができるため、処理時間の短縮化も図れる。 According to the wastewater treatment method of the embodiment of the present invention, by carrying out a modification treatment step for modifying the organic nitrogen components in the water to be treated before the flocculation step, it is possible to reduce the increase in floc adhesion in the flocculation step, and to perform treatment more efficiently and stably than in the past while suppressing problems such as floc adhesion to equipment such as the coagulation tank, the coagulation tank agitator, and piping. The modification treatment step can exert its effect in a relatively short treatment time of about 30 minutes at most, so the treatment time can also be shortened.
(排水処理装置)
本発明の実施の形態に係る排水処理装置は、図6に示すように、油分、有機態窒素、SSを含む被処理水の有機態窒素を変性処理する変性処理手段1と、変性処理された被処理水にカチオン性有機高分子凝集剤を加えて混合し、フロック形成槽21内でフロックを形成させるフロック形成手段2と、フロックが形成された被処理水を、フロックと分離液とに固液分離する固液分離手段3とを備える。
(Wastewater treatment equipment)
As shown in FIG. 6 , a wastewater treatment device according to an embodiment of the present invention includes a modification treatment means 1 for modifying organic nitrogen in water to be treated that contains oil, organic nitrogen, and SS, a flocculation means 2 for adding and mixing a cationic organic polymer coagulant to the modified water to be treated and forming flocs in a flocculation tank 21, and a solid-liquid separation means 3 for performing solid-liquid separation of the water to be treated in which flocs have been formed into flocs and a separated liquid.
(変性処理手段1)
変性処理手段1は、被処理水の有機態窒素を変性処理槽11中において、以下のいずれかに記載の方法によって変性させる処理を行う。具体的には、変性処理手段1は、その変性処理の態様に応じてその装置形態を変更することが可能である。変性処理手段1として用いられる処理槽の数は特に限定されない。また、変性処理手段1で行われる変性処理としては、以下に示す変性処理の1つまたは2つ以上を組み合わせてもよい。変性処理のために変性処理手段1に薬剤を注入する場合、被処理水と薬剤を十分に混和させるため、撹拌装置を設けることができる。撹拌装置は特に限定されないが、撹拌羽根などが挙げられる。また、撹拌装置の形態、大きさ、数などは特に限定されない。
(Modification Treatment Means 1)
The modification treatment means 1 performs a treatment of modifying the organic nitrogen in the water to be treated in the modification treatment tank 11 by any of the following methods. Specifically, the modification treatment means 1 can change its device form depending on the mode of the modification treatment. The number of treatment tanks used as the modification treatment means 1 is not particularly limited. In addition, the modification treatment performed by the modification treatment means 1 may be a combination of one or more of the modification treatments shown below. When a chemical is injected into the modification treatment means 1 for the modification treatment, a stirring device can be provided to thoroughly mix the water to be treated with the chemical. The stirring device is not particularly limited, but examples thereof include a stirring blade. In addition, the shape, size, number, etc. of the stirring device are not particularly limited.
一実施態様に係る変性処理手段1としては、図7に示すように、酸処理手段1aと、中和処理手段1bとを備えることができる。酸処理手段1aは、酸処理槽12と、酸処理槽12を撹拌する撹拌装置12aと、酸貯留槽13と、酸貯留槽13から酸処理槽12へ酸を注入する酸注入装置(図示省略)とを備える。酸処理手段1aでは、被処理水に酸貯留槽13から酸を添加して、酸処理槽12内の被処理水を酸性にする酸処理工程が行われる。 As shown in FIG. 7, the denaturation treatment means 1 according to one embodiment can include an acid treatment means 1a and a neutralization treatment means 1b. The acid treatment means 1a includes an acid treatment tank 12, an agitation device 12a for agitating the acid treatment tank 12, an acid storage tank 13, and an acid injection device (not shown) for injecting acid from the acid storage tank 13 into the acid treatment tank 12. In the acid treatment means 1a, an acid treatment process is performed in which acid is added from the acid storage tank 13 to the water to be treated, and the water to be treated in the acid treatment tank 12 is made acidic.
中和処理手段1bは、中和槽14と、中和槽14を撹拌する撹拌装置14aと、アルカリ剤貯留槽15と、アルカリ剤貯留槽15から中和槽14へアルカリを注入するアルカリ剤注入装置(図示省略)とを備える。中和処理手段1bでは、酸処理手段1aによる酸処理工程後の被処理水に対し、アルカリ剤貯留槽15からアルカリ剤を添加して、中和処理が行われる。 The neutralization means 1b includes a neutralization tank 14, an agitation device 14a for agitating the neutralization tank 14, an alkaline agent storage tank 15, and an alkaline agent injection device (not shown) for injecting an alkali from the alkaline agent storage tank 15 into the neutralization tank 14. In the neutralization means 1b, an alkaline agent is added from the alkaline agent storage tank 15 to the water to be treated after the acid treatment step by the acid treatment means 1a, and neutralization is performed.
別の一実施態様に係る変性処理手段1としては、図8に示すように、被処理水に界面活性剤を添加する界面活性剤処理手段1cを備えることができる。界面活性剤処理手段1cは、界面活性剤処理槽16、界面活性剤貯留槽17、界面活性剤注入装置(不図示)、及び撹拌装置16aを備える。被処理水は、界面活性剤処理槽16に流入し、界面活性剤貯留槽17から界面活性剤注入装置によって界面活性剤が注入され、撹拌装置16aによって混和され、界面活性剤によって変性される。界面活性剤は、界面活性剤処理槽16へ注入する他に、フロック形成槽21へ注入することもできる。また、界面活性剤処理槽16とフロック形成槽21との間の配管に注入点を設け、注入点から注入するようにしてもよい。 As another embodiment of the denaturation treatment means 1, as shown in FIG. 8, a surfactant treatment means 1c for adding a surfactant to the water to be treated can be provided. The surfactant treatment means 1c includes a surfactant treatment tank 16, a surfactant storage tank 17, a surfactant injection device (not shown), and an agitation device 16a. The water to be treated flows into the surfactant treatment tank 16, and the surfactant is injected from the surfactant storage tank 17 by the surfactant injection device, mixed by the agitation device 16a, and denatured by the surfactant. In addition to being injected into the surfactant treatment tank 16, the surfactant can also be injected into the flocculation tank 21. Also, an injection point may be provided in the piping between the surfactant treatment tank 16 and the flocculation tank 21, and the surfactant may be injected from the injection point.
更に別の一実施態様に係る変性処理手段1としては、図9に示すように、被処理水の水温を加熱処理する加熱処理手段1dを備えることができる。加熱処理手段1dは、加熱処理槽18、加熱処理装置19、撹拌装置18aを備える。被処理水は、加熱処理槽18に流入し、加熱処理装置19によって加熱され、撹拌装置18aによって混和され、加熱によって変性される。加熱処理装置19は特に制限されないが、電気ヒータ、蒸気、ヒートポンプ、などが挙げられる。 As yet another embodiment of the denaturation treatment means 1, as shown in FIG. 9, a heat treatment means 1d for heat-treating the temperature of the water to be treated can be provided. The heat treatment means 1d includes a heat treatment tank 18, a heat treatment device 19, and an agitator 18a. The water to be treated flows into the heat treatment tank 18, is heated by the heat treatment device 19, is mixed by the agitator 18a, and is denatured by heating. The heat treatment device 19 is not particularly limited, but examples include an electric heater, steam, and a heat pump.
更に別の一実施態様に係る変性処理手段1としては、図10に示すように、被処理水にアルカリ剤を添加するアルカリ処理手段1eを備えることができる。アルカリ処理手段1eは、アルカリ処理槽111、アルカリ剤貯留槽112、アルカリ剤注入装置(不図示)、撹拌装置111aを備える。被処理水は、アルカリ処理槽111に流入し、アルカリ剤貯留槽112からアルカリ剤注入装置によってアルカリ剤が注入され、撹拌装置111aによって混和され、アルカリ剤によって変性される。アルカリ剤を注入する場所は特に限定されず、アルカリ処理槽111、アルカリ処理槽111と後段のフロック形成槽21の間、後段のフロック形成槽21など、カチオン性有機高分子凝集剤を注入する前であれば、いずれを選択してもよい。 As another embodiment of the denaturing treatment means 1, as shown in FIG. 10, an alkaline treatment means 1e for adding an alkaline agent to the water to be treated can be provided. The alkaline treatment means 1e includes an alkaline treatment tank 111, an alkaline agent storage tank 112, an alkaline agent injection device (not shown), and an agitation device 111a. The water to be treated flows into the alkaline treatment tank 111, an alkaline agent is injected from the alkaline agent storage tank 112 by the alkaline agent injection device, the water is mixed by the agitation device 111a, and the water is denatured by the alkaline agent. There are no particular limitations on the location where the alkaline agent is injected, and any of the following locations may be selected as long as it is before the cationic organic polymer flocculant is injected: the alkaline treatment tank 111, between the alkaline treatment tank 111 and the subsequent flocculation tank 21, or the subsequent flocculation tank 21.
(フロック形成手段2)
フロック形成手段2は、変性処理手段1を通過した被処理水に対し、カチオン性有機高分子凝集剤を注入し、混和する。具体的には、フロック形成槽21、溶解槽22、カチオン性有機高分子凝集剤注入装置(不図示)、撹拌装置21aを備える。これら装置の具体的構成は特に限定されず、フロック形成槽21内の被処理水にカチオン性有機高分子凝集剤が注入され、混和されればよい。
(Flock forming means 2)
The flocculation means 2 injects and mixes a cationic organic polymer flocculant into the water to be treated that has passed through the modification treatment means 1. Specifically, it comprises a flocculation tank 21, a dissolution tank 22, a cationic organic polymer flocculant injector (not shown), and an agitator 21a. The specific configuration of these devices is not particularly limited, and it is sufficient that the cationic organic polymer flocculant is injected into the water to be treated in the flocculation tank 21 and mixed therein.
フロック形成槽21は2つ以上設置することも可能である。フロック形成槽21が図6に示すように1槽の場合、撹拌装置21aは高速撹拌および低速撹拌の機能を有することが好ましい。または、それぞれが高速撹拌または低速撹拌の機能を有する撹拌装置を2つ以上設置することも可能である。フロック形成槽21が2槽以上の場合、高速撹拌または低速撹拌の機能を有する撹拌装置21aをそれぞれのフロック形成槽21に設置することも可能である。これらフロック形成槽21と撹拌装置21aの数や配置は特に制限されない。また、カチオン性有機高分子凝集剤以外の薬剤を使用する場合、その薬剤ごとに薬剤注入装置を設置することが好ましい。 Two or more flocculation tanks 21 may be installed. When the flocculation tank 21 is a single tank as shown in FIG. 6, it is preferable that the agitator 21a has high-speed and low-speed agitation functions. Alternatively, two or more agitators each having high-speed or low-speed agitation functions may be installed. When the flocculation tank 21 is two or more tanks, it is also possible to install an agitator 21a having high-speed or low-speed agitation functions in each flocculation tank 21. There are no particular limitations on the number or arrangement of these flocculation tanks 21 and agitators 21a. In addition, when using a chemical other than a cationic organic polymer flocculant, it is preferable to install a chemical injection device for each chemical.
変性処理後の被処理水はフロック形成槽21に流入し、溶解槽22から供給されるカチオン性有機高分子凝集剤が注入装置によって、フロック形成槽21に注入される。被処理水とカチオン性有機高分子凝集剤が撹拌装置21aによって混和される。溶解槽22は特に限定されず、カチオン性有機高分子凝集剤を溶媒によって希釈または溶解し、貯留することが出来ればよい。また、溶解槽22内に希釈または溶解のための撹拌装置(不図示)を設けても良い。 After the denaturation treatment, the water to be treated flows into the flocculation tank 21, and the cationic organic polymer flocculant supplied from the dissolution tank 22 is injected into the flocculation tank 21 by an injection device. The water to be treated and the cationic organic polymer flocculant are mixed by the agitation device 21a. The dissolution tank 22 is not particularly limited, and it is sufficient if it can dilute or dissolve the cationic organic polymer flocculant with a solvent and store it. In addition, an agitation device (not shown) for dilution or dissolution may be provided in the dissolution tank 22.
(固液分離手段3)
固液分離手段3としては、フロック形成槽21から流入したフロックを含む被処理水からフロックと分離液とを固液分離するための固液分離装置31であれば種々の装置を利用することができ、重力式沈殿処理設備や加圧浮上装置、機械固液分離装置等が利用できる。その中でも特に、被処理水を加圧、遠心力、減圧(真空排気)又はこれらの組み合わせで機械的に固液分離する機械固液分離装置を用いることで、排水処理を効率化することができる。
(Solid-liquid separation means 3)
As the solid-liquid separation means 3, various devices can be used as long as they are a solid-liquid separation device 31 for performing solid-liquid separation into flocs and separated liquid from the floc-containing water to be treated that has flowed in from the flocculation tank 21, and such devices can be used, including gravity settling treatment equipment, pressure flotation devices, mechanical solid-liquid separation devices, etc. Among these, in particular, the use of a mechanical solid-liquid separation device that mechanically separates the water to be treated into solid and liquid by pressurization, centrifugal force, reduced pressure (vacuum exhaust), or a combination of these can improve the efficiency of wastewater treatment.
機械固液分離装置としては、例えば、従来から汚泥濃縮に用いる濃縮機や汚泥処理などに使用する脱水機を用いることが可能である。濃縮機は特に限定されないが、例えば、スクリュー濃縮機、ベルト濃縮機、遠心濃縮機、楕円板型濃縮機などを単独又は組み合わせて使用することができる。脱水機は特に限定されないが、後述する固液分離後の更なる脱水に用いるものと同じ種類の装置を用いることができる。 As the mechanical solid-liquid separation device, for example, a concentrator conventionally used for sludge thickening or a dehydrator used for sludge treatment can be used. The concentrator is not particularly limited, but for example, a screw concentrator, a belt concentrator, a centrifugal concentrator, an elliptical plate concentrator, etc. can be used alone or in combination. The dehydrator is not particularly limited, but the same type of device as that used for further dehydration after solid-liquid separation described below can be used.
図11は固液分離装置31として機械固液分離装置を採用した場合の機械固液分離装置の部分断面図の一例である。機械固液分離装置は、フロックを連続処理するフロック移動手段35を有している。フロック移動手段35は、例えば、回転ロールのようなベルト駆動手段32と、ベルト駆動手段32に架け渡されたベルト36とを有しており、フロック形成槽21から供給されるフロックを含む分離液は、装置上部の投入口33を介してベルト36上に供給される。 Figure 11 is an example of a partial cross-sectional view of a mechanical solid-liquid separation device when a mechanical solid-liquid separation device is used as the solid-liquid separation device 31. The mechanical solid-liquid separation device has a floc moving means 35 that continuously processes flocs. The floc moving means 35 has, for example, a belt driving means 32 such as a rotating roll, and a belt 36 stretched around the belt driving means 32, and the separation liquid containing flocs supplied from the flocculation tank 21 is supplied onto the belt 36 through an inlet 33 at the top of the device.
ベルト36の一部又は全部はろ布で構成されており、フロック9は移動の間に水分が固液分離され、分離液はベルト下方の捕捉手段34に捕捉され、分離したフロック(汚泥)は排出口39から排出される。フロック排出後のベルト36は投入口33側へ戻り、フロックが再度供給されるが、投入口側に戻る前に、ベルト洗浄手段37からの洗浄水を散布し、ベルト36を洗浄してもよい。 Part or all of the belt 36 is made of filter cloth, and the water in the flocs 9 is separated into solid and liquid as it moves, the separated liquid is captured by the capture means 34 below the belt, and the separated flocs (sludge) are discharged from the discharge port 39. After discharging the flocs, the belt 36 returns to the inlet 33 side, and flocs are supplied again, but before returning to the inlet side, cleaning water from the belt cleaning means 37 may be sprayed to wash the belt 36.
図11の機械固液分離装置は、フロックを含む分離液の連続処理に適しているが、より好ましくは加圧手段41を設置する。加圧手段41はフロック9を加圧(圧搾)する装置であって、例えば、排出口39の手前に配置された1枚以上の加圧板42を有している。 The mechanical solid-liquid separation device in FIG. 11 is suitable for continuous processing of the separated liquid containing flocs, but more preferably, a pressurizing means 41 is installed. The pressurizing means 41 is a device that pressurizes (squeezes) the flocs 9, and has, for example, one or more pressurizing plates 42 arranged just before the discharge outlet 39.
加圧板42は鉛直面から投入口33側へ傾斜し、その下端とベルト36との間には隙間があり、その隙間を通過する際に、フロック9が加圧板42でベルト36に押し付けられて加圧(圧搾)される。このときの加圧圧力は、隙間の大きさ、加圧板42の傾斜角度及び枚数、フロックの移動速度及び供給量等を加圧条件とし、1以上の加圧条件を変更することで、調整することができる。 The pressure plate 42 is inclined from the vertical plane toward the inlet 33, and there is a gap between its lower end and the belt 36. As the flocks 9 pass through the gap, they are pressed against the belt 36 by the pressure plate 42 and compressed (squeezed). The pressure applied at this time can be adjusted by changing one or more of the pressure conditions, which are the size of the gap, the inclination angle and number of the pressure plates 42, the movement speed and supply amount of the flocks, etc.
なお、加圧手段41は加圧板42に限定されず、加圧ロールのような他の形状の加圧部材を用いてもよい。いずれの場合も、加圧手段41により、フロックの含水率を効率良く低下させることができる。フロック9に加える圧力は装置や固液分離条件により適宜変更可能であるが、200kPa以下が好ましく、特に1kPa以上150kPa以下が好ましく、その中でも1kPa以上100kPa以下が好ましく、より好ましくは10kPa以上であり、更に好ましくは15kPa以上であり、特に好ましくは20kPa以上である。圧力は、加圧板42の加圧条件で調整することができるし、スクリュープレス脱水機の場合は、スクリューの回転数や出口の開度を調整して内部圧力を調整することができる。 The pressure means 41 is not limited to the pressure plate 42, and pressure members of other shapes such as pressure rolls may be used. In either case, the pressure means 41 can efficiently reduce the moisture content of the flocs. The pressure applied to the flocs 9 can be changed appropriately depending on the device and solid-liquid separation conditions, but is preferably 200 kPa or less, particularly preferably 1 kPa to 150 kPa, more preferably 1 kPa to 100 kPa, more preferably 10 kPa or more, even more preferably 15 kPa or more, and particularly preferably 20 kPa or more. The pressure can be adjusted by the pressure conditions of the pressure plate 42, and in the case of a screw press dehydrator, the internal pressure can be adjusted by adjusting the screw rotation speed and the opening of the outlet.
なお、本実施形態では、フロック形成槽21と固液分離装置31とを別装置としたが、遠心脱水機のように、フロック形成工程と固液分離工程を同時に行う装置を採用することもできる。更に、被処理水から固液分離した後のフロックを、汚泥処理などに使用する脱水機で更に脱水処理することも可能である。この脱水に用いる脱水機は特に限定されず、従来から汚泥脱水に使用される脱水機を用いることができる。具体的には、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、多重円板型脱水機、多重板型スクリュープレス脱水機、回転加圧脱水機、真空脱水機、楕円板型脱水機などを用いることができる。 In this embodiment, the flocculation tank 21 and the solid-liquid separation device 31 are separate devices, but a device that simultaneously performs the flocculation process and the solid-liquid separation process, such as a centrifugal dehydrator, can also be used. Furthermore, the flocs after solid-liquid separation from the water to be treated can be further dehydrated using a dehydrator used for sludge treatment, etc. The dehydrator used for this dehydration is not particularly limited, and any dehydrator that has been used conventionally for sludge dehydration can be used. Specifically, a screw press dehydrator, belt press dehydrator, centrifugal dehydrator, multiple disk type dehydrator, multiple disk type screw press dehydrator, rotary pressure dehydrator, vacuum dehydrator, elliptical disk type dehydrator, etc. can be used.
本発明の実施の形態に係る排水処理装置によれば、変性処理手段1を備えることにより、被処理水の有機態窒素成分をフロック形成手段2での処理に適した形態に変性させることができる。変性処理手段1は特に複雑な構成を要するものでなく、比較的小型な装置で短時間の処理で十分である。よって、本発明の実施の形態に係る排水処理装置によれば、油分、有機態窒素及びSSを含む排水を、より簡易な設備で効率良く処理可能な排水処理装置が提供できる。 The wastewater treatment device according to the embodiment of the present invention is equipped with a modification treatment means 1, which allows the organic nitrogen components in the water to be treated to be modified into a form suitable for treatment by the flocculation means 2. The modification treatment means 1 does not require a particularly complicated configuration, and a relatively small device is sufficient for short-term treatment. Therefore, the wastewater treatment device according to the embodiment of the present invention can provide a wastewater treatment device that can efficiently treat wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS using simpler equipment.
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。即ち、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を相互に組み合わせ、変形して具体化できることは勿論である。 The present invention has been described using the above embodiments, but the descriptions and drawings that form part of this disclosure should not be understood as limiting this invention. In other words, this disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments, and it is of course possible to combine and modify the components to embody the present invention without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、図6~図11に示す排水処理装置を利用して、各設備の運転条件を最適化する運転条件支援システムの例を図12に示す。本運転条件支援システムは、変性処理手段1と、フロック形成手段2と、固液分離手段3と、フロック形成槽21内の被処理水の水質情報又は画像情報を取得する取得手段4と、取得手段4により取得された水質情報又は画像情報に基づいて、フロック形成槽21内の被処理水の水質を予測する予測手段7と、予測手段7の予測結果に基づいて、カチオン性有機高分子凝集剤の注入量を制御する制御手段5とを備える。 For example, FIG. 12 shows an example of an operating condition support system that optimizes the operating conditions of each piece of equipment using the wastewater treatment equipment shown in FIGS. 6 to 11. This operating condition support system includes a denaturing treatment means 1, a flocculation means 2, a solid-liquid separation means 3, an acquisition means 4 that acquires water quality information or image information of the water to be treated in the flocculation tank 21, a prediction means 7 that predicts the water quality of the water to be treated in the flocculation tank 21 based on the water quality information or image information acquired by the acquisition means 4, and a control means 5 that controls the injection amount of a cationic organic polymer flocculant based on the prediction result of the prediction means 7.
取得手段4としては、フロック形成槽21内の被処理水の状態を取得可能な種々の装置が利用可能である。例えば、被処理水の処理水質を測定するためのpH計、BOD計、COD計、MLSS計、色度計、濁度計、透視度計、吸光光度計等の水質測定装置、フロック形成槽21内の被処理水中の粒子数を計測する粒子カウンタ、フロック形成槽21内の粒子の浮遊状態の画像を取得するためのセンサ又はカメラ等が利用可能である。そして、取得手段4が取得した水質情報又は画像情報は、制御手段5から例えばネットワーク6を介して予測手段7へ出力される。 As the acquisition means 4, various devices capable of acquiring the state of the water to be treated in the flocculation tank 21 can be used. For example, water quality measuring devices such as a pH meter, BOD meter, COD meter, MLSS meter, colorimeter, turbidity meter, transparency meter, and absorptiometer for measuring the quality of the water to be treated, a particle counter for measuring the number of particles in the water to be treated in the flocculation tank 21, and a sensor or camera for acquiring an image of the suspended state of particles in the flocculation tank 21 can be used. The water quality information or image information acquired by the acquisition means 4 is output from the control means 5 to the prediction means 7, for example, via the network 6.
予測手段7には、過去特定期間(例えば数年間)にわたって得られた、原水情報、フロック形成槽21内の被処理水の水質情報または画像情報と、水質情報または画像情報に関連する処理水の水質情報と、排水処理装置の運転条件情報を受信し、水質解析又は画像診断により将来のフロック形成槽21内の状態を予測する。原水情報としては、pH、ヘキサン抽出物質濃度、SS、CODMn、BOD、有機態窒素濃度、有機態窒素濃度/SS比、有機態窒素濃度/CODMn比、有機態窒素濃度/n-Hex比等が挙げられる。運転条件情報としては、カチオン性有機高分子凝集剤の種類及び注入量、変性処理の条件、変性処理で用いられる薬剤の種類及び添加量等が挙げられる。処理水の水質情報としては、フロック形成槽21内の被処理水の水質情報、固液分離処理後の処理水の清澄性の評価結果を表す清澄性評価情報、ヘキサン抽出物質濃度、SS(SS除去率)、CODMn(CODMn除去率)BOD(BOS除去率)、有機態窒素濃度、脱水汚泥の含水率等が挙げられる。予測手段7は、原水情報、フロック形成槽21内の被処理水の水質情報又は画像情報、処理水の水質情報及び排水処理装置の運転条件情報を一の組み合わせとした教師データとして記憶し、実績値としての当該組み合わせについて、十分なデータ量を記憶手段(不図示)に蓄積しておく。 The prediction means 7 receives raw water information, water quality information or image information of the water to be treated in the flocculation tank 21, water quality information of the treated water related to the water quality information or image information, and operating condition information of the wastewater treatment device, all of which have been obtained over a specific period of time in the past (e.g., several years), and predicts the future state inside the flocculation tank 21 by water quality analysis or image diagnosis. Examples of raw water information include pH, hexane extractable substance concentration, SS, COD Mn , BOD, organic nitrogen concentration, organic nitrogen concentration/SS ratio, organic nitrogen concentration/COD Mn ratio, organic nitrogen concentration/n-Hex ratio, etc. Examples of operating condition information include the type and injection amount of cationic organic polymer flocculant, modification treatment conditions, and the type and addition amount of chemicals used in the modification treatment, etc. Examples of water quality information for the treated water include water quality information for the water to be treated in the flocculation tank 21, clarity evaluation information showing the evaluation result of the clarity of the treated water after solid-liquid separation treatment, hexane extractable substance concentration, SS (SS removal rate), COD Mn (COD Mn removal rate), BOD (BOS removal rate), organic nitrogen concentration, water content of dewatered sludge, etc. The prediction means 7 stores raw water information, water quality information or image information for the water to be treated in the flocculation tank 21, water quality information for the treated water, and operating condition information for the wastewater treatment equipment as one combination of teacher data, and accumulates a sufficient amount of data for the combination as actual values in a storage means (not shown).
予測手段7は、取得手段4が取得したリアルタイムの水質情報又は画像情報と、記憶手段に蓄積された教師データに基づいて、特定の期間経過後の将来のフロック形成槽21内の被処理水及び固液分離処理後の処理水の水質を予測する。例えば、予測された固液分離後の処理水の水質又はフロック形成槽21内の被処理水の水質が所定の基準を満たさない場合には、処理水の水質が基準を満たすように例えば高分子凝集剤の注入量を調整する等の運転条件を最適化した運転変更条件の予測モデルを作製する。予測モデルの作製は、以下に限定されるものではないが、例えば、ニューラルネットワーク等の公知の機械学習アルゴリズムを利用した教師あり学習などが採用でき、ニューラルネットワークのニューロン間の重みづけ関数を最適化することにより行うことができる。 The prediction means 7 predicts the future water quality of the treated water in the flocculation tank 21 and the treated water after solid-liquid separation treatment after a specific period of time based on the real-time water quality information or image information acquired by the acquisition means 4 and the teacher data stored in the memory means. For example, if the predicted water quality of the treated water after solid-liquid separation or the water quality of the treated water in the flocculation tank 21 does not meet a predetermined standard, a prediction model of operation change conditions is created in which the operating conditions are optimized, such as adjusting the injection amount of polymer flocculant, so that the water quality of the treated water meets the standard. The creation of the prediction model is not limited to the following, but can be performed by, for example, supervised learning using a known machine learning algorithm such as a neural network, and by optimizing the weighting function between neurons in the neural network.
制御手段5は、予測手段7からの運転変更条件の情報を受信し、溶解槽22からカチオン性有機高分子凝集剤を注入する注入装置(不図示)、酸貯留槽13から酸処理槽12へ酸を注入する酸注入装置、或いはアルカリ剤貯留槽15から中和槽14へアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置の少なくともいずれかを制御し、カチオン性有機高分子凝集剤、酸、アルカリ剤の少なくともいずれかの注入量を調整することができる。同様に、制御手段5は、pH調整剤の薬注量、無機凝集剤の薬注量、被処理水の水量、撹拌機の回転数や回転の有無などを自動制御することもできる。 The control means 5 receives information on the operation change conditions from the prediction means 7, and controls at least one of the injection device (not shown) that injects the cationic organic polymer flocculant from the dissolution tank 22, the acid injection device that injects acid from the acid storage tank 13 to the acid treatment tank 12, or the alkaline agent injection device that injects the alkaline agent from the alkaline agent storage tank 15 to the neutralization tank 14, thereby adjusting the injection amount of at least one of the cationic organic polymer flocculant, the acid, and the alkaline agent. Similarly, the control means 5 can automatically control the injection amount of the pH adjuster, the injection amount of the inorganic flocculant, the amount of the water to be treated, the rotation speed of the agitator, and whether or not it rotates.
図12に示す運転条件支援システムによれば、取得手段4、制御手段5及び予測手段7を備えることにより、油分、有機態窒素及びSSを含む排水を、より効率良く、処理トラブルも少なく、長期間安定して処理することが可能となる。 According to the operating condition support system shown in FIG. 12, by being equipped with an acquisition means 4, a control means 5, and a prediction means 7, it becomes possible to treat wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS more efficiently, with fewer treatment problems, and stably for a long period of time.
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。 The following examples of the present invention are presented together with comparative examples, but these examples are provided to provide a better understanding of the present invention and its advantages, and are not intended to limit the invention.
本実施例では、油分、有機態窒素、SSを含む被処理水を変性処理し、カチオン性有機高分子凝集剤を注入することでフロックを形成し、固液分離後のフロック形状を外観観察および分離液(処理水)の水質を分析し、本発明の実施の形態に係る排水処理方法の処理性能を検討した。 In this example, the treatment water containing oil, organic nitrogen, and SS was denatured, and a cationic organic polymer flocculant was injected to form flocs. The floc shapes after solid-liquid separation were visually observed, and the water quality of the separated liquid (treated water) was analyzed, and the treatment performance of the wastewater treatment method according to the embodiment of the present invention was examined.
<試験方法>
試験には、油分、有機態窒素、SSを含む排水として食肉加工工場の排水を得た。排水は採水時期を変えて4種類(排水A、排水B、排水C、排水D)の排水を取得した。比較のため、一般的な油分含有排水5種類(排水E、排水F、排水G、排水H、排水I)も取得した。なお、表1及び表2に示す排水は、以下の記載において、本実施例による効果を示していない排水も含まれているが、これらの排水は、いずれも本実施例に係る処理に効果を発揮する排水を例示するものである。
<Test Method>
In the test, wastewater from a meat processing plant was obtained as wastewater containing oil, organic nitrogen, and SS. Four types of wastewater (wastewater A, wastewater B, wastewater C, and wastewater D) were obtained by changing the time of collection. For comparison, five types of general oil-containing wastewater (wastewater E, wastewater F, wastewater G, wastewater H, and wastewater I) were also obtained. Note that the wastewaters shown in Tables 1 and 2 include wastewaters that do not show the effects of this embodiment in the following description, but all of these wastewaters are examples of wastewaters that are effective in the treatment of this embodiment.
油分、有機態窒素、SSを含む有機態窒素/SS比率の高い、本実施例に利用可能な水の例を表1に示す。排水A、排水B、排水C、排水DのpHは、それぞれ6.6、6.7、6.6、6.6、有機態窒素はそれぞれ242mg/L、265mg/L、233mg/L、222mg/L、ヘキサン抽出物質(以下、n-Hex)はそれぞれ266mg/L、174mg/L、290mg/L、362mg/L、懸濁物質(以下、SS)はそれぞれ、1,170mg/L、900mg/L、980mg/L、1,230mg/Lであった。CODMnはそれぞれ838mg/L、737mg/L、810mg/L、833mg/L、BODはそれぞれ2,620mg/L、1,920mg/L、2,360mg/L、2,230mg/Lであった。また排水A、B、C、Dの有機態窒素/SS比率は0.18~0.29の範囲内であり、いずれも0.1以上であった。有機態窒素/n-Hex比率はいずれも0.5以上であった。 Examples of water that contains oil, organic nitrogen, and SS and has a high organic nitrogen/SS ratio and can be used in this embodiment are shown in Table 1. The pH of wastewater A, wastewater B, wastewater C, and wastewater D were 6.6, 6.7, 6.6, and 6.6, respectively, the organic nitrogen was 242 mg/L, 265 mg/L, 233 mg/L, and 222 mg/L, respectively, the hexane extractable substances (hereinafter, n-Hex) were 266 mg/L, 174 mg/L, 290 mg/L, and 362 mg/L, respectively, and the suspended solids (hereinafter, SS) were 1,170 mg/L, 900 mg/L, 980 mg/L, and 1,230 mg/L, respectively. The COD Mn was 838 mg/L, 737 mg/L, 810 mg/L, and 833 mg/L, respectively, and the BOD was 2,620 mg/L, 1,920 mg/L, 2,360 mg/L, and 2,230 mg/L, respectively. The organic nitrogen/SS ratios of wastewater A, B, C, and D were in the range of 0.18 to 0.29, and all were above 0.1. The organic nitrogen/n-Hex ratios were all above 0.5.
一般的な含油排水の詳細を表2に示す。これらは食品加工工場や乳製品製造工場の通常得られる排水の水質例であり、排出先の業種及び原料成分がそれぞれ異なる排水の例を示している。有機態窒素/SS比率は0.1未満である。また、有機態窒素/CODMn比率および有機態窒素/n-Hex比率は、いずれも本実施例の対象排水よりも低く、有機態窒素の含有量も低い例を示している。 Details of typical oil-containing wastewater are shown in Table 2. These are examples of wastewater quality typically obtained from food processing plants and dairy product manufacturing plants, and show examples of wastewater from different industries and raw material components. The organic nitrogen/SS ratio is less than 0.1. In addition, the organic nitrogen/COD Mn ratio and organic nitrogen/n-Hex ratio are both lower than the target wastewater of this example, and show examples with low organic nitrogen content.
水質項目のpH、n-Hex、SS、CODMn、BODの測定方法は、下水試験法(日本下水道協会発行、下水試験方法)に準拠した。また、有機態窒素は、ケルダール性窒素の測定値からアンモニア態窒素の測定値を差し引くことで算出した。ケルダール性窒素およびアンモニア態窒素の測定方法は、下水試験法に準拠した。 The water quality items pH, n-Hex, SS, COD Mn , and BOD were measured in accordance with the Sewage Testing Method (issued by the Japan Sewage Works Association, Sewage Testing Method). Organic nitrogen was calculated by subtracting the measured value of ammonia nitrogen from the measured value of Kjeldahl nitrogen. The measurement methods for Kjeldahl nitrogen and ammonia nitrogen were in accordance with the Sewage Testing Method.
試験に供したカチオン性有機高分子凝集剤の物性を表3に示す。カチオン性有機高分子凝集剤としては、油分離剤aを用いた。油分離剤a(ポリアクリル酸エステル系、分子量900万、回転粘度372mPa・s、カチオン度85mol%)を純水で溶解し、溶解濃度20g/Lとして使用した。 The physical properties of the cationic organic polymer flocculant used in the test are shown in Table 3. Oil separating agent a was used as the cationic organic polymer flocculant. Oil separating agent a (polyacrylic acid ester type, molecular weight 9 million, rotational viscosity 372 mPa·s, cationic degree 85 mol%) was dissolved in pure water and used at a dissolved concentration of 20 g/L.
<試験手順>
-基本手順-
(1)ビーカー内に排水を入れ、硫酸水溶液または水酸化ナトリウム水溶液でpHを調整した。
(2)pH調整後の排水にカチオン性有機高分子凝集剤(以下、油分離剤a)を少量ずつ添加し、スパチュラで撹拌してフロックを生成させた。
(3)反応フロックの状態と下層水(以下、処理水)の外観を目視で確認し、適正な薬注量及びpHを決定した。
(4)適正薬注量にて、処理水の水質を測定した。濃縮した反応フロック(濃縮汚泥)はふるい上の反応フロックを加圧板で加圧して脱水した。
(5)脱水したフロック(=濃縮汚泥)は乾燥(105℃、一晩)させ、含水率を測定した。
<Test procedure>
- Basic procedure -
(1) Wastewater was placed in a beaker and the pH was adjusted with an aqueous sulfuric acid solution or an aqueous sodium hydroxide solution.
(2) A cationic organic polymer flocculant (hereinafter, referred to as oil separating agent a) was added little by little to the wastewater after the pH adjustment, and the mixture was stirred with a spatula to generate flocs.
(3) The state of the reactive flocs and the appearance of the underlying water (hereinafter referred to as treated water) were visually confirmed to determine the appropriate dosage of chemicals and pH.
(4) The quality of the treated water was measured with the appropriate amount of chemicals. The concentrated reaction flocs (concentrated sludge) were dehydrated by pressing the reaction flocs on the sieve with a pressure plate.
(5) The dewatered flocs (= concentrated sludge) were dried (105°C, overnight) and the moisture content was measured.
-酸変性による変性処理工程を用いる場合の手順-
酸変性処理では、(1)の手順として、塩酸または硫酸を用いて排水を酸性側(pH2~4)に調整して変性処理し、マグネチックスターラーで水面が軽く波打つ程度で約10分間撹拌した。次に、アルカリ剤を加えて中性付近(pH6~7)に戻す中和処理を行った後、上記(2)~(4)の手順によって試験を実施した。
- Procedure when using an acid denaturation treatment step -
In the acid denaturation treatment, the wastewater was denatured by adjusting it to the acidic side (pH 2-4) using hydrochloric acid or sulfuric acid as step (1), and stirred with a magnetic stirrer for about 10 minutes until the water surface was slightly rippling. Next, an alkaline agent was added to neutralize the wastewater to a near neutral pH (pH 6-7), and the test was carried out according to steps (2) to (4) above.
-界面活性剤による変性処理工程を用いる場合の手順-
界面活性剤注入量の検討では、排水に対して0mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/Lのドデシル硫酸ナトリウム(以下、SDS)を添加し、(1)の手順としてpH5に調整した後、上記(2)~(4)の手順によって試験を実施した。また、界面活性剤による変性処理工程と被処理水のpHの影響を検討するために、上記(1)のpH調整手順において、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウムを用いてpHを5、5.5、6、7、8の範囲で排水のpHを調整し、SDSを150mg/L加えた後、上記(2)~(4)の手順によって試験を実施した。
- Procedure when using a denaturing treatment step with a surfactant -
In examining the surfactant dosage, 0 mg/L, 100 mg/L, 150 mg/L, and 200 mg/L of sodium dodecyl sulfate (hereinafter, SDS) was added to the wastewater, and the pH was adjusted to 5 as in procedure (1), and then tests were carried out according to the above procedures (2) to (4). In addition, in order to examine the effect of the denaturation treatment process using a surfactant and the pH of the water to be treated, the pH of the wastewater was adjusted to 5, 5.5, 6, 7, and 8 using hydrochloric acid, sulfuric acid, and sodium hydroxide in the pH adjustment procedure in (1) above, and 150 mg/L of SDS was added, and then tests were carried out according to the above procedures (2) to (4).
-加熱処理による変性処理工程を用いる場合の手順-
ビーカー内に排水(250mLまたは500mL)を入れ、加熱温度:20~25℃(加熱なし)、50℃、55℃、60℃の各恒温槽にて30分~1時間浸漬した。そして、排水を常温に戻してから、上記(2)~(4)の手順によって試験を実施した。
- Procedure when using a denaturing treatment step by heat treatment -
Wastewater (250 mL or 500 mL) was placed in a beaker and immersed for 30 minutes to 1 hour in thermostatic baths with heating temperatures of 20 to 25° C. (no heating), 50° C., 55° C., and 60° C. After the wastewater was returned to room temperature, tests were carried out according to the above procedures (2) to (4).
-アルカリ処理による変性処理工程を用いる場合の手順-
アルカリ処理によるpH調整の検討では、(1)の手順において、排水のpHを5、6.3、7、8、9、10の各条件に調製した後、上記(2)~(4)の手順によって試験を実施した。
- Procedure when using a denaturing treatment step using alkali treatment -
In the study of pH adjustment by alkaline treatment, the pH of the wastewater was adjusted to each of the conditions of 5, 6.3, 7, 8, 9, and 10 in the procedure (1), and then tests were carried out in the procedures (2) to (4) above.
-有機態窒素含有量及び含有比率の検討試験のための手順-
有機態窒素の濃度が120mg/L未満、有機態窒素/SS比率が0.1未満となる排水EおよびGに対し、(1)の手順において水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7に調整し、上記(2)~(4)の手順に従って試験を実施した。
- Procedures for testing organic nitrogen content and content ratio -
For wastewaters E and G, in which the organic nitrogen concentration was less than 120 mg/L and the organic nitrogen/SS ratio was less than 0.1, the pH was adjusted to 7 using an aqueous sodium hydroxide solution in the procedure (1), and tests were conducted in accordance with the procedures (2) to (4) above.
<反応フロックの判定方法>
フロックの大きさは、定規によって計測した。フロックの強度は、スパチュラで押した時、フロックが崩れないか、もしくはフロックが崩れて分散するかを判定した。フロックを押した時にフロック強度がある程度あり、フロックが崩れにくい場合を「フロック強度:あり」とした。また、フロックを押した時にフロック強度が弱く、フロックが崩れ、分散しやすかった場合を「フロック強度:弱い」とした。
<Method of determining reactive flocs>
The size of the flocs was measured with a ruler. The strength of the flocs was judged based on whether the flocs did not crumble or whether they crumbled and dispersed when pressed with a spatula. When the flocs had a certain degree of strength and were not easily crumbled when pressed, they were rated as "floc strength: present." When the flocs had weak strength and were easily crumbled and dispersed when pressed, they were rated as "floc strength: weak."
フロックの粘着性は、スパチュラで押した際に、スパチュラやビーカー壁面への接着の有無を目視で確認し、以下のように判定した。
A:粘着性がない状態
B:粘着性が弱く、スパチュラによる軽い力で剥がせる状態
C:BとDの判定が難しい状態
D:粘着性が強く、スパチュラによってすぐに剥がせない状態
The adhesion of the flock was evaluated by visually checking whether it adhered to the spatula or the wall of the beaker when pressed with a spatula, and was judged as follows:
A: No adhesion B: Weak adhesion, can be peeled off with light pressure using a spatula C: Difficult to judge between B and D D: Strong adhesion, cannot be peeled off immediately with a spatula
また、機械固液分離の可否判断については、フロックの大きさ:1mm以上、フロック強度:強い、フロック粘着性:A~Cの範囲内の3つの基準満たすことで、固液分離の可否を判断した。 In addition, the feasibility of mechanical solid-liquid separation was judged by satisfying three criteria: floc size: 1 mm or more, floc strength: strong, and floc adhesion: within the range of A to C.
<処理水の清澄性の判定方法>
処理水の清澄性は目視で確認し、以下のように判定した。また、以下の判定基準のいずれか一方の判断が難しい時は、「○-◎」のように判定した。本実施例では、◎および○を本実施例の適用可能と判定した。
◎:透明であり、濁度が低く、透視度が高い状態
○:わずかに濁りがあるがほぼ透明であり、わずかな濁度があるが、透視度がある程度高い状態
△:原水の状態と比較し徐々に濁りが除去されてきた様子が確認できるが、濁度が高く、透視度も低い状態
×:濁度が高く、透視度も低い状態(原水に近い状態)
<Method for determining the clarity of treated water>
The clarity of the treated water was visually confirmed and judged as follows. When it was difficult to judge one of the following criteria, it was judged as "○-◎". In this example, ◎ and ○ were judged as the applicability of this example.
◎: Transparent, low turbidity, and high visibility ○: Slightly turbid but almost transparent, slight turbidity, but high visibility to a certain extent △: Compared to the raw water, it can be seen that the turbidity has been gradually removed, but the turbidity is high and visibility is low ×: High turbidity and low visibility (close to the raw water state)
処理水の色度、ヘキサン抽出物質除去率、SS除去率、CODMn除去率、BOD除去率は、変性処理前の被処理水の水質と処理水の水質をそれぞれ下水試験法(日本下水道協会発行、下水試験方法)に準拠した測定方法で測定することにより評価した。 The color of the treated water, the hexane extractable substance removal rate, the SS removal rate, the COD Mn removal rate, and the BOD removal rate were evaluated by measuring the water quality of the treated water before the modification treatment and the water quality of the treated water according to the Sewage Testing Method (published by the Japan Sewage Works Association, Sewage Testing Method).
<試験結果>
<実施例1:酸変性処理後に中和処理する場合の変性処理の検討>
処理試験結果を表4に示す。実施例1-1~1-3に示すように、変性処理後のpHを2または3とすると、油分離剤aの注入量を少量とすることができ、反応フロックの状態も良好であった。処理水質は実施例1-1~1-3では、ヘキサン抽出物質除去率96~98%超、SS除去率:93~96%、BOD除去率:73~79%といずれも除去率が高く、油分、SS、有機物の同時除去が可能であった。中和後pHは6または7のどちらにおいても、薬注量、フロックの状態、処理水質の大きな違いは確認されなかった。実施例1-2および1-3の汚泥含水率は、それぞれ86.7%、85.1%であった。
<Test Results>
Example 1: Study of modification treatment in case of neutralization treatment after acid modification treatment
The results of the treatment test are shown in Table 4. As shown in Examples 1-1 to 1-3, when the pH after the modification treatment was set to 2 or 3, the amount of oil separating agent a injected could be reduced, and the state of the reaction flocs was also good. In Examples 1-1 to 1-3, the hexane extract removal rate was 96 to 98% or more, the SS removal rate was 93 to 96%, and the BOD removal rate was 73 to 79%, all of which were high, and it was possible to simultaneously remove oil, SS, and organic matter. No significant differences were observed in the amount of chemical injection, the state of the flocs, or the quality of the treated water, whether the pH after neutralization was 6 or 7. The sludge water content in Examples 1-2 and 1-3 was 86.7% and 85.1%, respectively.
変性処理後のpHを4とする実施例1-4では、油分離剤aの薬注量はやや多くなり、CODMn除去率も実施例1-1~1-3に比べてやや低くなり、色度はやや高かったが、反応フロックの状態及び処理水の清澄性は良好であった。実施例1によれば、変性処理によって、酸性条件、より具体的にはpH5以下、更にはpH4未満、更にはpH2~3となるように、酸を加え、その後、pH6~7の中性条件へ中和処理することで、フロックの粘着性を低下でき、フロックの大きさや強度も良好となることが分かった。これにより、処理水質も向上させることができ、機械固液分離も可能となった。 In Example 1-4, in which the pH after modification treatment was 4, the amount of oil separating agent a was slightly larger, the COD Mn removal rate was slightly lower than in Examples 1-1 to 1-3, and the color was slightly higher, but the state of the reaction flocs and the clarity of the treated water were good. According to Example 1, it was found that the adhesion of the flocs could be reduced and the size and strength of the flocs could be improved by adding an acidic condition, more specifically, a pH of 5 or less, or even less than pH 4, or even a pH of 2 to 3, through modification treatment, and then neutralizing the condition to a neutral condition of pH 6 to 7. This improved the quality of the treated water and made mechanical solid-liquid separation possible.
<実施例2:界面活性剤による変性処理工程を用いる場合>
(1)界面活性剤注入量の検討
処理試験結果を表5に示す。変性処理を行わない比較例2-1では、油分離剤aの注入量は少なく、反応フロックの状態は比較的良好であったが、処理水の清澄性はほとんど変化を示さず、良好な結果は得られなかった。実施例2-1~2-3に示すように、SDS注入量の増加に伴い、油分離剤aの注入量が増加した。しかしながら、SDS注入量の増加によって、フロックの状態は改善した。SDS注入量の増加に伴って、処理水の清澄性は改善されたが、注入量の増加によって各除去率の極端な変化は確認されなかった。実施例2によれば、pHを酸性側へ調整した後に、SDSを100~200mg/L程度、更には120~170mg/L程度添加することで、固液分離が可能なフロックの状態としつつ、処理水質が向上することが分かる。
Example 2: Using a denaturing treatment step with a surfactant
(1) Study on the amount of surfactant injected The results of the treatment test are shown in Table 5. In Comparative Example 2-1, in which no modification treatment was performed, the amount of oil separating agent a injected was small, and the state of the reactive flocs was relatively good, but the clarity of the treated water showed almost no change, and good results were not obtained. As shown in Examples 2-1 to 2-3, the amount of oil separating agent a injected increased with an increase in the amount of SDS injected. However, the state of the flocs improved with the increase in the amount of SDS injected. The clarity of the treated water improved with the increase in the amount of SDS injected, but no extreme change in each removal rate was confirmed with the increase in the amount of injection. According to Example 2 , it can be seen that by adding about 100 to 200 mg/L of SDS , or even about 120 to 170 mg/L, after adjusting the pH to the acidic side, the flocs were made into a state in which solid-liquid separation was possible, and the quality of the treated water was improved.
(2)pH調整による影響
処理試験結果を表6に示す。調整pH値が上がるにつれて、油分離剤aの注入量が増加した。実施例2-4、2-5、2-6において、調整pH値5~6の条件では、フロックの状態はいずれも変わらず、処理水質の大きな変化も確認されなかった。実施例2-7において、調整pH7とした場合、フロックの状態及びSS除去率、CODMn除去率及びBOD除去率は実施例2-4~2-6と変わらなかったが、色度が増加した。調整pH値8とした比較例2-2においては、フロックがうまく生成されず、処理水の清澄性も悪化した。以上の結果から、界面活性剤添加による変性処理においては、調整pHを5~7、更には5~6の弱酸性条件とした後に、SDSを添加することが好適であることが確認された。
(2) Effect of pH adjustment The treatment test results are shown in Table 6. As the adjusted pH value increased, the injection amount of oil separating agent a increased. In Examples 2-4, 2-5, and 2-6, under the condition of adjusted pH value of 5 to 6, the state of the flocs did not change, and no significant change in the treated water quality was confirmed. In Example 2-7, when the adjusted pH was 7, the state of the flocs and the SS removal rate, the COD Mn removal rate, and the BOD removal rate were not different from those in Examples 2-4 to 2-6, but the color increased. In Comparative Example 2-2, where the adjusted pH value was 8, flocs were not generated well, and the clarity of the treated water also deteriorated. From the above results, it was confirmed that in the denaturation treatment by adding a surfactant, it is preferable to add SDS after adjusting the adjusted pH to 5 to 7, or even to a weakly acidic condition of 5 to 6.
<実施例3:加熱処理による変性処理工程を用いる場合>
処理試験結果を表7に示す。加熱温度の上昇に伴って、処理水の色度は減少し、CODMn除去率が向上した。加熱による変性処理を行わない比較例3-1、3-2では、反応フロックの大きさが十分でないか、或いは強度が劣り、機械固液分離による効率的処理が困難であり、清澄性も実施例3-1~3-3に比べて劣っていた。実施例3-1と実施例3-2を比較すると、油分離剤a注入量、フロックの状態、処理水の清澄性は同等程度であった。しかしながら、実施例3-2の方が、処理水の色度が大きく改善した。また、実施例3-3は油分離剤a注入量が微増したものの、実施例3-2よりもフロックの粘着性が改善し、処理水の色度の減少やCODMn除去率の向上が確認された。以上の結果から、加熱温度50℃以上、より好ましくは55℃以上の条件による熱変性処理によって、固液分離が可能なフロックの状態としつつ、処理水質が向上することが確認された。
Example 3: When a denaturing treatment step by heat treatment is used
The results of the treatment test are shown in Table 7. As the heating temperature increased, the chromaticity of the treated water decreased and the COD Mn removal rate improved. In Comparative Examples 3-1 and 3-2, in which no modification treatment by heating was performed, the size of the reactive flocs was insufficient or the strength was poor, making efficient treatment by mechanical solid-liquid separation difficult, and the clarity was also inferior to that of Examples 3-1 to 3-3. Comparing Example 3-1 and Example 3-2, the injection amount of the oil separating agent a, the state of the flocs, and the clarity of the treated water were about the same. However, the chromaticity of the treated water was greatly improved in Example 3-2. In addition, although the injection amount of the oil separating agent a in Example 3-3 was slightly increased, the adhesion of the flocs was improved more than in Example 3-2, and it was confirmed that the chromaticity of the treated water decreased and the COD Mn removal rate improved. From the above results, it was confirmed that the heat modification treatment under conditions of a heating temperature of 50°C or higher, more preferably 55°C or higher, improves the quality of the treated water while making the flocs into a state in which solid-liquid separation is possible.
<実施例4:アルカリ処理による変性処理工程を用いる場合>
比較例4-1~4-5において、pHが高くなるにつれて、処理水の清澄性は改善されたが、油分離剤a注入量が増加し、反応フロックの粘着性が増す傾向が確認された。特に、pH8、9とした場合は、フロック形成工程で得られるフロックに固液分離に必要なフロック強度を付与するための変性処理が適切に行われているとはいえず、粘着性の非常に強い糸状の生成物が生成され、固液分離が不可となった。一方、実施例4-1では、油分離剤a注入量は多いが、フロックの粘着性が低減し、処理水の清澄性は良好となった。本実施例4によれば、pH調整のみによって、フロックの状態および処理水の清澄性がすべて良好となる条件はpH10の条件のみであった。したがって、アルカリ剤の添加によって、被処理水のpHを10に調製し、油分離剤aを添加することで、反応フロックを良好に形成でき、機械固液分離による効率的処理も可能で、処理水質も良好な結果が得られることが確認された。
Example 4: In the case of using a denaturing treatment step by alkali treatment
In Comparative Examples 4-1 to 4-5, as the pH increased, the clarity of the treated water improved, but the amount of oil separating agent a injected increased, and the tendency for the stickiness of the reactive flocs to increase was confirmed. In particular, when the pH was set to 8 or 9, it could not be said that the modification treatment for imparting the floc strength required for solid-liquid separation to the flocs obtained in the flocculation step was properly performed, and a thread-like product with very strong stickiness was generated, making solid-liquid separation impossible. On the other hand, in Example 4-1, although the amount of oil separating agent a injected was large, the stickiness of the flocs was reduced, and the clarity of the treated water was good. According to this Example 4, the condition under which the state of the flocs and the clarity of the treated water were all good by pH adjustment alone was only the condition of pH 10. Therefore, it was confirmed that by adjusting the pH of the water to be treated to 10 by adding an alkaline agent and adding the oil separating agent a, reactive flocs could be well formed, efficient treatment by mechanical solid-liquid separation was also possible, and good results were obtained for the quality of the treated water.
<実施例5:従来の含油排水の排水処理への影響>
処理試験結果を表9に示す。実施例5-1、5-2における反応フロックは、中性付近の条件下においてはフロックの形状が良く、フロック粘着性が少なかった。また、処理水の清澄性は良好であり、ヘキサン抽出物質除去率は98%以上と高かった。以上の結果から、有機態窒素/SS比率が0.1未満の通常の含油排水では、本実施形態に係る油分離剤aを用いることにより、良好な処理が可能となることが確認された。処理水の水質要求度に応じて、本実施形態に係る有機態窒素の変性処理を更に実施することにより、更に水質の良好な処理水が得られるものと考えられる。
Example 5: Impact of conventional oil-containing wastewater treatment
The results of the treatment test are shown in Table 9. The reactive flocs in Examples 5-1 and 5-2 had good floc shapes and little floc adhesion under near-neutral conditions. The clarity of the treated water was good, and the hexane extractable substance removal rate was high at 98% or more. From the above results, it was confirmed that good treatment is possible by using the oil separating agent a according to this embodiment for normal oil-containing wastewater with an organic nitrogen/SS ratio of less than 0.1. It is considered that treated water of even better water quality can be obtained by further carrying out the organic nitrogen modification treatment according to this embodiment according to the required water quality of the treated water.
1:変性処理手段
1a:酸処理手段
1b:中和処理手段
1c:界面活性剤処理手段
1d:加熱処理手段
1e:アルカリ処理手段
2:フロック形成手段
3:固液分離手段
4:取得手段
5:制御手段
6:ネットワーク
7:予測手段
11:フロック形成槽
11a、12a、14a、16a、18a、21a:撹拌装置
12:酸処理槽
13:酸貯留槽
14:中和槽
15:アルカリ剤貯留槽
16:界面活性剤処理槽
17:界面活性剤貯留槽
18:加熱処理槽
19:加熱処理装置
21:フロック形成槽
22:溶解槽
31:固液分離装置
32:ベルト駆動手段
33:投入口
34:捕捉手段
35:フロック移動手段
36:ベルト
37:ベルト洗浄手段
39:排出口
41:加圧手段
42:加圧板
111:アルカリ処理槽
111a:撹拌装置
112:アルカリ剤貯留槽
1: Modification treatment means
1a: Acid treatment means
1b: Neutralization means
1c: Surfactant treatment means
1d: Heat treatment means
1e: Alkaline treatment means
2: Floc forming means
3: Solid-liquid separation means
4. Acquisition method
5: Control means
6. Network
7. Prediction methods
11: Flocculation tank
11a, 12a, 14a, 16a, 18a, 21a: Stirring device
12: Acid treatment tank
13: Acid storage tank
14: Neutralization tank
15: Alkaline agent storage tank
16: Surfactant treatment tank
17: Surfactant reservoir
18: Heat treatment tank
19: Heat treatment device
21: Flocculation tank
22: Dissolution tank
31: Solid-liquid separation device
32: Belt drive means
33: Insert port
34: Capture means
35: Flock Movement Method
36: Belt
37: Belt cleaning means
39: Exhaust port
41: Pressurizing means
42: Pressure plate
111: Alkaline treatment tank
111a: Stirring device
112: Alkaline agent storage tank
Claims (9)
前記フロックが形成された前記被処理水を固液分離し、処理水を得る固液分離工程と、
少なくとも前記フロック形成工程で形成される前記フロックが前記固液分離に必要なフロック強度を備え、前記固液分離で得られる前記処理水が清澄性を備えるように、前記フロック形成工程の前に前記被処理水に対して変性処理を行う変性処理工程と
を有し、
前記変性処理工程は、中性又は酸性の前記被処理水に界面活性剤を50~300mg/L添加する界面活性剤添加工程を有することを特徴とする排水処理方法。 a flocculation step of adding a cationic organic polymer flocculant to the water to be treated, which contains oil, organic nitrogen, and SS, to form flocs;
a solid-liquid separation step of subjecting the water to be treated in which the flocs have been formed to solid-liquid separation to obtain treated water;
a denaturing treatment step of performing a denaturing treatment on the water to be treated prior to the flocculation step so that at least the flocs formed in the flocculation step have a floc strength required for the solid-liquid separation and the treated water obtained by the solid-liquid separation has clarity,
The wastewater treatment method, wherein the denaturation treatment step includes a surfactant addition step of adding 50 to 300 mg/L of a surfactant to the neutral or acidic water to be treated .
前記フロックが形成された前記被処理水を機械固液分離手段により固液分離し、処理水を得る固液分離工程と、a solid-liquid separation step of subjecting the water to be treated in which the flocs have been formed to solid-liquid separation by a mechanical solid-liquid separation means to obtain treated water;
少なくとも前記フロック形成工程で形成される前記フロックが前記固液分離に必要なフロック強度を備え、前記固液分離で得られる前記処理水が清澄性を備えるように、前記フロック形成工程の前に前記被処理水に対して変性処理を行う変性処理工程と、a modification treatment step of performing a modification treatment on the water to be treated prior to the flocculation step so that at least the flocs formed in the flocculation step have a floc strength required for the solid-liquid separation and the treated water obtained by the solid-liquid separation has clarity;
を有し、having
前記変性処理工程は、The denaturing treatment step includes:
前記被処理水のpHが2~3となるように前記被処理水に酸を添加する酸処理工程と、an acid treatment step of adding an acid to the water to be treated so that the pH of the water to be treated is 2 to 3;
酸処理工程後の前記被処理水にアルカリ剤を添加して、前記被処理水のpHが6~7となるように中和処理する中和処理工程とa neutralization step of adding an alkaline agent to the water to be treated after the acid treatment step to neutralize the water to have a pH of 6 to 7;
を有することを特徴とする排水処理方法。A wastewater treatment method comprising the steps of:
前記フロックが形成された前記被処理水を機械固液分離手段により固液分離し、処理水を得る固液分離工程と、a solid-liquid separation step of subjecting the water to be treated in which the flocs have been formed to solid-liquid separation by a mechanical solid-liquid separation means to obtain treated water;
少なくとも前記フロック形成工程で形成される前記フロックが前記固液分離に必要なフロック強度を備え、前記固液分離で得られる前記処理水が清澄性を備えるように、前記フロック形成工程の前に前記被処理水に対して変性処理を行う変性処理工程とa denaturing treatment step in which the water to be treated is denatured before the flocculation step so that at least the flocs formed in the flocculation step have a floc strength required for the solid-liquid separation and the treated water obtained by the solid-liquid separation has clarity;
を有し、having
前記変性処理工程は、前記被処理水にアルカリ剤を添加し、前記被処理水をpH10以上のアルカリ性にするアルカリ処理工程を有することを特徴とする排水処理方法。The wastewater treatment method, wherein the denaturing treatment step includes an alkaline treatment step of adding an alkaline agent to the water to be treated to make the water to be treated alkaline at a pH of 10 or higher.
前記フロックが形成された前記被処理水を固液分離し、処理水を得る固液分離手段と、
少なくとも前記フロック形成槽で形成される前記フロックが前記固液分離に必要なフロック強度を備え、前記固液分離手段で得られる前記処理水が清澄性を備えるように、前記フロック形成手段に流入する前の前記被処理水に対して変性処理を行う変性処理手段と、
前記被処理水の前記変性処理を行うための界面活性剤を50~300mg/Lで前記被処理水に添加する界面活性剤添加手段と
を備えることを特徴とする排水処理装置。 a flocculation means including a flocculation tank for adding a cationic organic polymer flocculant to the water to be treated, the cationic organic polymer flocculant being added ... cationic organic polymer flocculant to form f
a solid-liquid separation means for performing solid-liquid separation of the water to be treated in which the flocs have formed, to obtain treated water;
a modification treatment means for performing a modification treatment on the water to be treated before flowing into the flocculation means so that at least the flocs formed in the flocculation tank have a floc strength required for the solid-liquid separation and the treated water obtained by the solid-liquid separation means has clarity ;
a surfactant adding means for adding a surfactant to the water to be treated at 50 to 300 mg/L for the purpose of the denaturing treatment of the water to be treated;
A wastewater treatment device comprising:
前記取得手段により取得された前記水質情報又は前記画像情報に基づいて、前記フロック形成槽内の前記被処理水の水質を予測する予測手段と、
前記予測手段の予測結果に基づいて、前記カチオン性有機高分子凝集剤の注入量を制御する制御手段と
を更に備えることを特徴とする請求項8に記載の排水処理装置。 an acquiring means for acquiring water quality information or image information of the water to be treated in the flocculation tank;
a prediction means for predicting the water quality of the water to be treated in the flocculation tank based on the water quality information or the image information acquired by the acquisition means; and
The wastewater treatment device according to claim 8, further comprising: a control means for controlling an injection amount of the cationic organic polymer flocculant based on a prediction result of the prediction means.
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