浄化装置廃水処理: 仕組み、設計、および選択ガイド

江蘇省の都市下水処理場では、オペレータが 1 か月間で流出浮遊物質が 25 mg/L から 60 mg/L 近くまで上昇するのを観察しました。生物学的プロセスは安定しているように見え、化学物質の投与は変化しませんでした。本当の原因は、盆地の検査中に初めて明らかになりました。二次清澄機のスクレーパーブレードが磨耗していたために、スラッジが不均一に堆積し、沈降プロファイルを乱すデッドゾーンが形成されていました。この 1 つの機械的問題により、排水の水質が許可制限を超えてしまいました。これは、たとえそれがプロセストレイン内の静かで静的な構造物のように見えても、浄化装置がいかに廃水処理の中心であるかを思い出させます。

クラリファイヤーとは何ですか?またどのように機能しますか?

クラリファイヤーは、重力を利用して廃水から懸濁物質を分離する大型の沈殿タンクです。供給流は入口構造を通って入り、中央の供給ウェルに流れ込みます。供給井では、入ってくる水の前進速度が十分に低下し、粒子が降下を開始できるようになります。その後、水は外側と上に広がります。タンク内を移動するにつれて浮遊粒子が床に落ち、浄化された排水は周囲のオーバーフロー堰に到達します。回転スクレーパー機構は、沈殿したスラッジを収集サンプに向かって押し出し、そこで下流の濃縮と脱水のために回収されます。

浄化装置は汚染物質を変換したり消費したりしません。これは物理的な分離ユニットであり、その性能は盆地がどの程度適切に設計され、維持されているかに直接依存します。円形と長方形のレイアウトは両方とも一般的ですが、回転するスクレーパーと周囲の堰が広い領域に流れを均等に分配するため、都市用途では円形タンクの方がよく使用されます。

一次と二次の明確化

一次清澄機は、スクリーニングとグリット除去の後、生物学的プロセスの前に配置されます。その主な目的は、沈降性の有機固体および浮遊性の油脂を除去することです。一般的な自治体の設計条件では、一次浄化装置は流入する浮遊物質の 50 ～ 70% と BOD の 25 ～ 40% を除去します。生物学の前に有機負荷のその部分を除去すると、曝気エネルギー消費が削減され、下流プロセスが安定します。

二次浄化装置は生物反応器の後に設置されます。これらは、処理排水から活性汚泥バイオマスを分離し、そのバイオマスの一部を反応器に戻すために使用されます。二次浄化装置の性能は、生物汚泥の沈降特性と密接に関係しています。適切に操作された二次浄化装置は、80 ～ 90% の範囲の固形物除去効率で、流出液の浮遊固形物を 30 mg/L 未満に保つことができます。

パフォーマンスを決定する主要な設計パラメータ

いくつかの油圧および機械パラメータによって、浄化装置の性能が決まります。表面負荷率はオーバーフロー率とも呼ばれ、廃水流量をタンク表面積で割ったものです。従来の一次清澄装置の場合、許容される設計ゾーンは 30 ～ 50 m3/m2・d です。滞留時間は、一次浄化装置では通常 1.5 ～ 2.5 時間ですが、これによって、沈降可能な最小粒子が床に到達するのに十分な時間があるかどうかが決まります。標準的な円形タンクでは、堰の負荷率が 125 ～ 250 m3/m･d の範囲にあり、流出水境界での上向きの流速を制御します。タンクの深さは通常 3 ～ 5 メートルで、スラッジブランケットに十分な体積を提供し、通常の水力ピークの下でブランケットが剥離するのを防ぐ必要があります。

機械的な側面も同様に注目に値します。スクレーパーアームは、沈降を妨げることなくスラッジがサンプに向かってスムーズに搬送されるように、毎分約 1.5 回転以下の速度で回転する必要があります。供給井は、入口の速度を分散させ、穏やかなゾーンを作り出すようなサイズにする必要があります。排水堰は水平であり、均等に負荷がかかる必要があります。堰が 1 ～ 2 センチメートルでもレベルから外れていると、局所的に高速のストリップが発生し、固形物が流出水に引き込まれる可能性があります。

一般的な明確化の問題とその診断方法

清澄器の問題は、プロセス制御室からは見えないことがよくあります。二次浄化装置内のスラッジブランケットの上昇は、脱窒によって引き起こされることがよくあります。生物フロック内で発生した窒素ガスが汚泥を表面に持ち上げ、ブランケットが完全に上昇または浮上します。曝気槽内の溶存酸素と返送汚泥率を確認することが診断の最初のステップです。

一次清澄装置では、厚いスカム層がスキマーを覆い、大量の浮遊物質がタンクを通過する可能性があります。これは通常、下流のスクリーンまたは廃水中の泡またはグリースの蓄積として目に見えます。平らでない排水堰、過大な供給井、または損傷した入口バッフルにより短絡が発生する可能性があり、流入水が設計滞留時間の数分の一で出口に到達します。

予防保守には、スクレーパーブレード、堰板、スキマーの定期検査が含まれる必要があります。摩耗したゴムまたはポリウレタンのスクレーパーブレードは、ブレードとタンク床の間の隙間が過剰になり、通常は 10 ～ 15 ミリメートルを超えたら交換する必要があります。ブランケットを設計レベルに保持するようにスラッジ ポンプを調整する必要があります。ポンピングが少なすぎるとブランケットが濃縮され、固体がキャリーオーバーする危険があります。ポンプで汲み上げすぎると汚泥が廃棄され、下流での処理コストが上昇します。

プラントに適した浄化装置を選択する方法

清澄器の選択は、好みのブランドやモデルではなく、水圧と固体負荷の値から始める必要があります。設置面積が限られている現場では、ラメラプレート浄化装置がコンパクトな代替手段となりますが、大きな流れの変動にはあまり反応しません。約 1,000 m3/h を超える自治体のプラントは、依然として大部分が円形浄化装置に依存しており、周辺駆動スクレーパーは適度なメンテナンスで数十年にわたって使用できます。のために 都市廃水処理 これは十分に実証済みの取り決めです。小規模の工業用または中規模の自治体用途では、センタードライブスクレーパーを使用すると、単一タンク内で浄化と汚泥濃縮を組み合わせることができるため、個別の事前濃縮ステップの必要性が軽減されます。

浄化装置がプラントの他の部分とどのように統合されるかを検討してください。濃厚なスラッジを排出する浄化装置は、下流の脱水プロセスでのポリマーの消費量と電力使用量を削減します。供給井のサイズと構成、沈降水ゾーンの深さ、および周辺駆動スクレーパーと中央駆動スクレーパーの選択は、プラントのオペレーターが 20 年以上にわたって使用する実際的な決定です。

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