廃水処理とリサイクル: システム、テクノロジー、再利用の完全ガイド

1 立方メートルの廃水には、施設にとってもはや無視できない 2 つのものが含まれています。それは、除去する必要がある汚染物質と、再利用できる水です。地方自治体や産業部門全体で、廃水処理とリサイクルは、コンプライアンスの後回しから中核となる水供給戦略へと移行しつつあります。米国 EPA は、水リサイクルまたは水再生とも呼ばれる水の再利用を、都市廃水、雨水、工業プロセスの流れなどの発生源からの使用済み水を処理および再利用することと定義しています。原則は一貫しています。処理された排水を排出するのではなく、再生して、灌漑、冷却、工業プロセス、さらには地下水の涵養のために再利用します。

廃水処理とリサイクルのしくみ

リサイクルを可能にする処理トレインは、都市プラントであっても工業プラントであっても同じロジックに従います。重力と密度の差が最初の作業を行います。流れが遅くなり、固体が沈降し、より軽い物質が表面に浮き上がります。

一次治療

一次処理は、ぼろ布、プラスチック、粗い破片を除去するふるい分けから始まり、続いて砂や砂利の砂を除去します。次に、流れは一次沈殿タンクに入り、浮遊物質が底部に集まり、浮遊物が上部からすくい取られます。この段階では、浮遊物質のおよそ 30 ～ 45 パーセントが捕捉されますが、ほとんどの溶解汚染物質は水中に残ります。

二次治療

二次治療は生物学に仕事を移します。曝気槽内の微生物は溶解有機物を消費し、バイオマスと二酸化炭素に変換します。次に、混合液体は二次浄化槽に流れ込み、そこでバイオマスが沈殿し、一部はプロセスを維持するために戻され、余剰分は汚泥処理に移ります。この段階では、浮遊物質の 60 ～ 75 パーセントと、受け入れ水の酸素を枯渇させる生物学的酸素要求量のほとんどが除去されます。

三次治療および高度治療

三次処理はリサイクルの本当の始まりです。ろ過、栄養素の除去、消毒により、灌漑、工業用冷却、および多くのプロセス用途に十分なほどきれいな水が生成されます。メンブレンバイオリアクター、逆浸透、または紫外線酸化による高度な処理により、品質を飲用基準に引き上げることができ、規制区域内で直接および間接の両方で飲用に再利用できるようになります。

リサイクルシステムはどれくらいの量の水を回収できるのでしょうか?

回復率は治療トレインをどれだけ延長するかによって決まります。一次処理だけでは流入量の 3 分の 1 しかサービスに還元されません。生物学的段階、三次段階、膜段階を追加すると、この数字は 90 パーセント以上に近づきます。

45 パーセントと 92 パーセントの違いはマーケティングによるものではありません。それは、設置されたステージ、影響力のある品質、および運用規律の直接の結果です。追加のプロセスステップごとにエネルギーとメンテナンスのコストも追加されるため、回収目標は常にリサイクル水の実際の最終用途に一致させる必要があります。

安心のリサイクルトレインの主要装備

リサイクル システムは稼働時間によって維持されますが、稼働時間は機械式トレインに依存します。入口では、スクリーンとグリットセパレーターがポンプと下流のユニットを粗大固形物から保護します。汚泥ラインでは、脱水装置も同様に重要な役割を果たしています。汚泥に閉じ込められた水は、再処理のためにプラントのヘッドに戻さなければなりません。そうしないと、リサイクル ループから失われます。

油性、繊維状、または高粘度の特性を持つ汚泥の場合、多くの場合、スクリュー プレス汚泥脱水機が最も信頼性の高い選択肢となります。ゆっくりと回転するシャフトがスラッジを円筒形のスクリーンに押し付けて濾液を絞り出し、同時に低エネルギー消費と低騒音のドライケーキを生成します。濾液は処理プロセスに戻り、ループを閉じます。

高粘度汚泥用スクリュープレス汚泥脱水機 油分、繊維状、高粘度のスラッジに適したスクリュープレスです。ゆっくりと回転するシャフトがスラッジをスクリーンに押し付け、低エネルギー消費と最小限の騒音でドライケーキを生成します。高濃度飼料と低濃度飼料の両方に対応します。 製品を見る→

流量が大きく、連続運転が行われる場合には、ベルト フィルター プレスが主力となります。汚泥は 2 枚の濾布の間に広げられ、徐々に圧力を高めながら一連のローラーを通過します。圧縮された濾液はプロセスに戻り、ケーキはオペレーターの注意なしに継続的に排出されます。高い油圧負荷を伴う多くの地方自治体のプラントは、この設計に依存しています。

都市高流量汚泥用ベルトフィルタープレス このベルトフィルタープレスは、汚泥を2枚の濾布の間に広げ、圧力を上昇させながらローラーを通過させ、手動介入なしでケーキを連続的に排出します。コンパクトな全自動設計は、油圧負荷の高い都市プラントに適しています。 製品を見る→

汚泥処理コストが運用予算の大半を占める場合、低温ベルト式汚泥乾燥機を使用すると最終重量を大幅に削減できます。脱水ケーキは乾燥機に入り、水分が 30% 以下に減らされた状態で出てくるため、運搬が安くなり、エネルギー回収に適しています。蒸発した水は凝縮されて処理システムに戻され、完全なリサイクルへの新たな一歩となります。

低温ベルト式汚泥乾燥機 この低温ベルト乾燥機は、脱水ケーキの水分を 30% 以下に低減し、輸送コストを削減し、エネルギー回収を可能にします。蒸発した水は凝縮されて処理システムに戻され、完全なリサイクル目標をサポートします。 製品を見る→

これらの機器はどれも単独では機能しません。混合流を扱う自治体のプラントでは、通常、排出と再利用の目標を達成するために、選別、沈殿、機械的脱水が組み合わされます。この順序は、当社でレビューされています。 都市廃水処理 申し込みページ。食品および飲料から製薬工場に至る産業生産者は、当社の独自の構成で同じロジックを負荷プロファイルに適応させることができます。 産業排水処理 アプリケーションページ。

リサイクルシステムの等角図

以下の図は、完全なアイデアを 1 つの図に圧縮したものです。流入水は機械スクリーンを通って入り、グリットチャンバーに入り、一次段階、生物学的段階、二次段階を通って流れます。スラッジは各清澄機の底に沈んで脱水ラインに移動し、そこでスクリュー プレスとベルト ドライヤーによって輸送可能なケーキに減らされます。ろ過された水は膜研磨を続け、最終的に再利用タンクに到達します。破線は、濾液と凝縮液がプラントの頭部に戻ることを示しています。

コスト、回収、調達に関する考慮事項

廃水処理とリサイクルの経済性は、真水のコスト、排水料金、汚泥処理コスト、エネルギー価格の 4 つの変数によって決まります。高額な工業用水道料金を支払い、厳しい排水制限に直面している施設は回収が最も短い傾向にあり、適切に設計されたシステムの場合、多くの場合 3 ～ 5 年の範囲で報告されています。

購入者は、機器を注文する前に、ケーキ固形分濃度、捕捉率、立方メートルあたりのエネルギー消費量、推奨される保守間隔などの測定可能な性能基準を指定する必要があります。ユニットが実際のスラッジ条件下で継続的に稼働できない場合、低い購入価格がお買い得になることはほとんどありません。プロジェクトを軌道に乗せるための 3 つの調達ルール:

• きれいな水だけでなく、実際の汚泥や廃水でも装置をテストしてください。
• 資本コストだけではなく、エネルギー、化学薬品、メンテナンス、廃棄を含む総所有コストを比較します。
• 目標水質を決定する前に、地域の排出および再利用規制を確認してください。