工業廃水の処理

工業廃水の処理

水は、プロセスのニーズ、冷却、蒸気発生、粉塵抑制、およびその他の多くの用途で業界で使用されています。工業廃水は、水が上記の目的に使用された後に生じる水性廃棄物です。工業廃水は、水以外の物質が水に溶解または懸濁した結果です。

工業廃水の処理は、上記の活動で水を使用したために何らかの方法で汚染された水を処理するために使用されるメカニズムとプロセスをカバーしています。処理の目的は、廃水の溶解および懸濁物質を除去して、処理水を安全に環境に排出したり、同じプロセスでリサイクルしたり、別のプロセスで使用したりできるようにすることです。

廃水の成分

工業廃水には、適切な処理が必要な次の成分が含まれています。

• 浮遊物質–これらは肉眼で見える汚染物質であり、通常、一般的なろ紙を使用して水からろ過することができます。明確で迅速な定義はありませんが、浮遊物質のサイズは1〜2ミクロンより大きくなる傾向があります。水を乱さずに放置すると、浮遊物質は時間の経過とともに容器の底に沈殿します。
• 溶解した固形物–これらは肉眼では見えない汚染物質であり、ろ過によって水から除去することはできません。溶解固形物は、一般にサイズが0.45ミクロンよりも小さい材料として定義されます。溶解固形物は、通常の溶解性物質または逆溶解性物質のいずれかです。通常溶解性の物質は、温度の上昇とともに溶解性が高くなる物質です。通常「硬度」イオンと呼​​ばれる逆溶解性物質は、一般に、水処理におけるカルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、およびバリウムの塩に限定されます。これらの材料は、温度が上がると溶解性が低くなります。これらの材料は、ボイラーまたは熱交換器のチューブの高温の表面にスケールを形成します。
• コロイド状固体–これらは、溶解したと見なされるほど小さくはないが、浮遊物質と見なされるほど大きくはない固体です。通常、コロイド状物質は水中でかすみとして現れ、肉眼で明確な粒子を見ることができなくなります。コロイド状材料は、通常、約0.45〜約2.0ミクロンのサイズ範囲内にあります。コロイド状固体は非常に小さいため、イオン性の表面電荷の影響を大きく受けるため、水から沈殿しません。水中のコロイド懸濁液は安定した懸濁液であると言われています。
• 色–コロイド懸濁液の一種です。原表面水に色を与える有機分子は、より小さなコロイドサイズ範囲に分類される高分子です。水中では、これらの高分子はイオン性の表面電荷を帯びて安定し、沈降することはできません。
• 生物化学的酸素要求量（BOD）と化学的酸素要求量（COD）– BODは、有機物の分解中にバクテリアが消費する酸素量の尺度です。廃水中の安全なBODレベルを維持することは、高品質の廃水を生成するために不可欠です。 BODレベルが高すぎると、水がさらに汚染され、処理プロセスが妨げられ、最終製品に影響を与える可能性があります。廃水に存在する硝酸塩やリン酸塩、水温など、高いBODレベルに寄与する可能性のあるいくつかの要因があります。それぞれの要因は、藻類などの水中の植物の生活に影響を与え、さらに、廃水処理プロセスで水汚染物質を分解するのを助ける生物にも影響を及ぼします。最高品質の廃水処理は、バクテリアの急速な分解を促進しないように、バクテリアの制御された集団を維持しながら、これらのバクテリアの生活をサポートする環境で行われます。これにより、BODレベルが高くなります。 BODに似ているのはCODです。 CODは、分解および酸化プロセス、特に有機物の分解と無機物または化学物質の酸化で水が消費する酸素の量を測定します。 CODは、通常、産業廃水に使用されるアプリケーションです。

廃水処理技術

工業廃水を処理する技術は、通常、（i）化学技術、（ii）物理技術、（iii）生物学的技術、（iv）膜技術の4つのカテゴリーに分類されます。

化学技術–工業廃水の主な化学技術は次のとおりです。

• 中和–これは廃水のアルカリ度と酸性度をpH7で中性値に調整することです。
• 沈殿–沈殿とは、廃水に化学物質を添加して汚染物質の化学組成を変化させ、新たに形成された化合物が沈降中に沈殿するようにすることです。沈殿は通常、水酸化物として通常沈殿する廃水から重金属を除去するために使用されます。ただし、重金属の沈殿を妨げる物質を除去するために、廃水を前処理する必要があります。
• 凝固–化学物質を使用して汚染物質を凝集させ、その後沈降中に沈殿させます。凝固は、コロイド状および浮遊物質を含む廃水の浄化に使用されます。シリカまたは高分子電解質は、急速に沈降する材料の形成を助けます。乳化油を含む廃棄物は、凝固プロセスによって浄化することができます。このプロセスは、廃水の減色には非常に効率的ですが、COD（化学的酸素要求量）の削減にはあまり効果的ではありません。
• 吸着–吸着とは、化学物質を使用して、特定の汚染物質をその化学物質の表面に付着させ、その後除去することです。吸着には活性炭または合成活性表面が使用されます。
• イオン交換–イオン交換プロセスは通常、廃水から望ましくない陰イオンと陽イオンを除去するために使用されます。陽イオンは水素またはナトリウムに交換され、陰イオンはヒドロキシルイオンに交換されます。イオン交換樹脂は、官能基が結合した有機または無機のネットワーク構造で構成されています。廃水処理に使用されるほとんどのイオン交換樹脂は、有機化合物の重合によって作られた合成樹脂です。

物理的技術–工業廃水の主な物理的技術は次のとおりです。

• スクリーニング–ひずみ装置を使用して、廃水から粗い固形物を除去します。
• 浄化と沈降–廃水の浄化と沈降は、工業廃水処理プラントで一般的かつ不可欠なプロセスです。クラリファイアは、一定期間廃水を保持するタンクまたは洗面器で構成されており、水中に浮遊している固形物やその他の物質を底に沈殿させることができます。
• 浮選–浮揚は、廃水に注入された小さな気泡/気泡の助けを借りて実行されます。気泡/気泡により、廃水中の汚染物質粒子が表面に上昇し、その後除去されます。浮選プロセスは通常、油の分離に使用されます。遊離油はタンクの表面に浮かび、次にすくい取られます。
• エアストリッピング–エアフローを使用して、廃水から揮発性および半揮発性有機化合物を除去します。

生物学的技術–生物学的処理は、他の廃水処理方法よりも自然な廃水処理プロセスです。微生物は、廃水に存在する複雑な物質を食べて、それらをより単純な物質に変え、さらなる処理のために水を準備します。生物学的技術の主な目的は、BODレベルを下げることです。工業廃水の主な生物学的技術は次のとおりです。

• 空気活性汚泥プロセス–バクテリアが廃水から有機物、窒素、酸素を消費し、新しいバクテリアを成長させる好気性プロセスです。排水に吹き込まれた空気の混合作用により、曝気槽にバクテリアが浮遊します。
• 高純度活性汚泥プロセス–空気の代わりに純粋な酸素が廃水に注入されることを除いて、空気活性汚泥プロセスと同様の好気性プロセスです。
• 曝気池/ラグーンプロセス–これは空気活性汚泥プロセスに似た好気性プロセスです。このプロセスでは、機械式エアレーターを使用して、廃水に空気を注入するか、酸素を廃水に移動させるために廃水と空気を激しく攪拌します。
• トリクルフィルタープロセス–これは、表面積対体積比の高い媒体を含むタンクを使用する固定フィルム好気性プロセスです。廃水はタンクの上部から排出され、媒体に滴り落ちます（浸透します）。バクテリアは、排水からの有機物と窒素を利用して培地上で成長します。典型的なトリクルフィルタープロセスを図1に示します。
• 回転生物学的プロセス–媒体が廃水のタンクを横切って水平に支持されることを除いて、トリクルフィルタープロセスと同様の固定フィルム好気性プロセスです。バクテリアが増殖する培地は、廃水と空気に交互に存在するように連続的に回転します。
• 酸化溝プロセス–このプロセスは、活性汚泥プロセスに似ています。物理的には、酸素溝はリング状であり、機械的な曝気装置が装備されています。

図1一般的なトリクルフィルタープロセス

膜技術–工業廃水の処理において、膜技術はますます重要になっています。これらの技術の助けを借りて、粒子、コロイド、高分子を除去することが可能であり、その結果、廃水を消毒することができます。膜技術は通常、分離された種のサイズ範囲に従って分類されます。

工業廃水の主な膜技術は次のとおりです。

• 逆浸透–逆浸透プロセスは、溶解した塩と小さな有機物を分離するために使用されます。
• ナノ濾過–このプロセスは、水の選択的脱塩または有機溶液の濃縮に使用されます。このプロセスは抗生物質の分離に使用されます。
• 限外ろ過–このプロセスは、エマルジョン、コロイド、高分子、またはタンパク質を分離するために使用されます。
• 精密ろ過–このプロセスは、小さな粒子、大きなコロイド、微生物細胞を分離するために使用されます。






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