溶存空気浮上法
プロジェクト概要
溶存空気浮上式廃水処理システム：
溶存空気ポンプ式空気浮上技術は、近年開発された新しいタイプの空気浮上技術です。この技術は、渦流凹型空気浮上技術の補助装置が多く、エネルギー消費量が多く、大きな気泡が発生するという欠点を克服し、エネルギー消費量が少ないという特徴を持っています。溶存空気ポンプは、渦流ポンプまたは気液多相ポンプを使用します。その原理は、空気と水がポンプ入口でポンプケーシングに一緒に流入することです。高速回転するインペラが吸入空気を何度も細かく砕いて小さな気泡にします。溶存空気ポンプで生成される気泡の直径は一般的に20～40μmで、吸入空気の最大溶解度は100%に達し、溶存空気中の最大空気含有量は30%に達します。流量の変化や空気量の変動があってもポンプの性能は安定しており、ポンプの調整や空気浮上プロセスの制御に良好な運転条件を提供します。
溶存空気ポンプ式空気浮上廃水処理装置は、凝集室、接触室、分離室、スラグ掻き取り装置、溶存空気ポンプ、排出管などの部品で構成されています。空気浮上廃水処理の基本原理は次のとおりです。まず、溶存空気ポンプによって還流水として水が抽出され、溶存空気水が生成されます（このとき、溶存空気水には多数の微細な気泡が含まれています）。溶存空気水は排出管を通して接触室の水中に放出されます。小さな気泡はゆっくりと上昇し、不純物粒子に付着して、水よりも密度の低い浮体を形成し、水面に浮かんでスカムを形成し、水の流れとともにゆっくりと分離室へと移動します。その後、スカムは掻き取り装置によって除去されます。清澄水は溢流調整によって排出され、空気浮上処理の工程が完了します。
溶存空気ポンプによる曝気装置の技術は成熟しており、EDUR高効率曝気装置は広く使用されています。EDUR高効率空気浮上装置は、渦流凹型空気浮上による気泡の除去と溶存空気浮上による溶存空気の安定化という利点を兼ね備えています。システム全体は、主に溶存空気システム、空気浮上装置、スラグスクレーパー、制御システム、および補助装置で構成されています。
加圧式空気浮上分離（DAF）は、空気浮上分離技術の中でも比較的初期に開発された廃水処理技術であり、低濁度、高色度、高有機物含有量、低油分含有量、低界面活性剤含有量、または藻類を多く含む廃水の処理に適しており、製紙、印刷・染色、電気めっき、化学工業、食品、石油精製などの産業廃水処理に広く用いられています。他の空気浮上分離法と比較すると、高い水力負荷とコンパクトなプールという利点があります。しかし、複雑なプロセス、大きな電力消費、空気圧縮機の騒音などが、その適用範囲を制限しています。
下水に含まれる懸濁物質の種類と性質、処理水の浄化度、および異なる圧力方法に応じて、全工程溶存ガス浮上法、部分溶存ガス浮上法、および部分還流溶存ガス浮上法の3つの基本的な方法があります。
（１）全工程溶存空気浮上法
溶存空気浮上法の全工程は、ポンプで下水を加圧し、ポンプの前または後に空気を注入することから始まります。溶存ガスタンク内で空気が下水に溶解し、その後、下水は減圧弁を通して空気浮上タンクに送られます。下水中に多数の小さな気泡が形成され、乳化油や下水中の懸濁物質に付着して水面から飛び出し、水面にスカムを形成します。スカムはスクレーパーでスカムタンクに排出され、スカムパイプを通してプールから排出されます。処理された下水は、溢流堰と排出管を通して排出されます。
全工程における溶存ガス量が多いため、油粒子や懸濁粒子と気泡との接触機会が増加します。処理水量が同じ場合、部分還流式溶存ガス浮選法で必要とされる空気浮選槽よりも小型であるため、設備投資を削減できます。しかし、すべての汚水が加圧ポンプを通過するため、油性汚水の乳化度が高まり、必要な加圧ポンプと溶存ガスタンクは他の2つのプロセスよりも大きくなるため、投資額と運転時の電力消費量が増加します。
（２）部分溶解空気浮遊法
部分溶解空気浮上法は、下水の一部の圧力と溶解ガスを取り出し、残りの下水を直接空気浮上タンクに送り込み、タンク内で溶解ガスと混合させる方法です。その特徴は、全溶解空気浮上プロセスと比較して必要な圧力ポンプが小さいため、消費電力が低いことです。
近年の排ガス処理技術の進歩は、環境問題への取り組みにおいて大きな前進を示すとともに、企業が持続可能で環境に優しい方法で発展するための機会も提供しています。この革新的なソリューションは、高い効率性、低い運用コスト、そして二次汚染ゼロという可能性を秘めており、排ガス処理と環境保護の分野に必ずやプラスの影響を与えるでしょう。
部分還流溶存ガス空気浮上法は、排水の還流後に油分を除去し、圧力と溶存ガスを除去した後、減圧して直接空気浮上タンクに送り込み、凝集タンクからの汚水と混合して空気浮上させる方法です。戻り流量は一般的に汚水の25%～100%です。その特徴は、加圧水を使用するため電力消費量が多く、空気浮上プロセスでは乳化が促進されず、ミョウバン花の形成が良好で、排水中の凝集剤が少なく、空気浮上タンクの容量が前述の2つのプロセスよりも大きいことです。空気浮上処理の効果を高めるために、汚水に凝集剤または空気浮上剤を添加することが多く、添加量は水質によって異なり、一般的には試験によって決定されます。
空気浮上理論によれば、部分還流圧溶解ガス浮上法は、省エネルギーで凝集剤を有効活用でき、処理効果も全圧溶解ガス浮上法よりも優れている。還流比が50%のときに処理効果が最も高くなるため、部分還流圧溶解空気浮上法は、廃水処理において最も一般的に用いられる空気浮上法である。
加圧式溶存空気浮上法の運転および制御に必要な要件は何ですか？
加圧式溶存空気浮上（DAF）システムは、産業廃水や都市廃水から浮遊物質、脂肪、油、その他の汚染物質を効果的に除去するために、廃水処理プロセスで広く使用されています。しかし、加圧式DAFシステムの効率的な運転と制御を確保するためには、一定の要件を満たす必要があります。
1. オペレーターは、反応槽内の凝集プロセスと浮上槽からの排水の水質を綿密に監視し、それに応じて凝集剤の投与量を調整する必要があります。投与槽の目詰まりを防ぐことは非常に重要です。目詰まりが発生すると、処理プロセス全体が中断される可能性があります。
2.浮選槽の表面状態を定期的に観察する必要があります。槽内の特定の場所に大きな気泡が発生した場合は、放出装置に問題がある可能性があり、速やかに点検して解決する必要があります。
3. オペレーターは、汚泥発生のパターンを理解し、DAFシステムから蓄積した汚泥を除去するための適切な掻き取りサイクルを決定する必要があります。これは、システムの効率を維持し、固形物の蓄積を防ぐために不可欠です。
4.加圧式溶存空気タンク内の水位を適切に制御することも、システムの運転にとって非常に重要です。これにより、浮選プロセスに不可欠な、安定した一定の空気対水比が確保されます。
5．コンプレッサーからの空気供給量を調整して、溶解空気タンクの作動圧力を安定させる必要があります。これにより、水への空気溶解の効率が保証されます。
6.浮上槽内の水位制御は、安定した処理水流量を維持するために同様に重要です。冬季のように水温が低い時期には、処理水の水質を一定に保つために、還流水流量または空気圧を上げることが不可欠です。
7.詳細な運転記録を維持することが不可欠です。これには、処理水量、流入水質、薬品投与量、空気対水比、溶存空気タンク圧力、水温、消費電力、汚泥掻き取りサイクル、汚泥含水率、および処理水質に関する情報を含める必要があります。
結論として、これらの要件を遵守することで、事業者は廃水処理施設における加圧式溶存空気浮上分離システムの効率的かつ効果的な運用を確保することができる。
溶存空気タンク
一般的に使用されている溶存ガスタンクの構造構成要素は何ですか？溶存ガスタンクの具体的な形状にはどのようなものがありますか？
溶解ガスタンクは、通常の鋼板で溶接でき、タンク内に防錆処理を施すことができます。内部構造は比較的単純で、中空溶解ガスタンクには、給水管の配置以外に一定の要件はなく、通常の空タンクです。溶解ガスタンクには多くの仕様があり、高さと直径の比率は一般的に2〜4です。一部の溶解ガスタンクは水平に設置され、タンクの長さは長さ方向に沿って給水部、充填部、および排水部に分割されます。溶解ガスタンクの給水部と排水部は安定しており、給水部の不純物を遮断して溶解ガス放出装置の詰まりを防ぐことができます。
加圧溶解ガスタンクの機能は、水と空気を十分に接触させ、空気の溶解を促進することです。加圧溶解ガスタンクは溶解ガスの効率に影響を与える重要な装置であり、その外部構造は、給水口、空気入口、排気安全弁インターフェース、視準鏡、圧力計口、排気口、液面計、排水口、注入口などで構成されています。
溶存ガス放出装置
一般的に使用されている溶存ガス放出剤にはどのようなものがありますか？
溶存ガス放出装置は、エアフロート法の主要装置であり、処理対象の汚水中の懸濁不純物に付着しやすいように、溶存ガス水中のガスを微細な気泡の形で放出する機能を持つ。一般的に使用される放出装置には、TS型、TJ型、TV型がある。
空気浮上タンクにはどのような種類がありますか？
空気浮上分離槽には様々な形態があります。廃水の水質特性、処理要件、処理対象水の様々な具体的な条件に応じて、移流式や垂直流式、正方形や円形のレイアウト、さらには空気浮上分離と反応、沈殿、ろ過などのプロセスを組み合わせたものなど、様々な形態の空気浮上分離槽が使用されてきました。
（１）水平浮上式タンクは最も広く使用されているタイプのタンクで、反応タンクと浮上式タンクは通常一体となって構築されます。反応後、汚水はプール本体の底部から浮上接触室に入り、気泡とフロックが十分に接触した後、浮上分離室に入ります。プール表面のスカムはスラグスクレーパーで掻き取られてスラグ収集タンクに送られ、きれいな水は分離室底部の収集管によって収集されます。
（２）垂直流浮選槽の利点は、接触室が槽の中央にあり、水流が周囲に拡散することである。水平流片側流出よりも水理条件が優れており、後続の処理構造との連携が容易である。欠点は、槽本体の容積利用率が低く、前の反応槽との接続が難しいことである。
（３）一体型空気浮上槽は、空気浮上反応体型、空気浮上沈殿体型、空気浮上濾過体型の３つの形態に分けられる。
空気浮上式タンク用スラグスクレーパーの基本的な要件は何ですか？
（１）チェーン式スラグスクレーパーは、通常、小型の長方形空気浮上槽に使用されます。ブリッジ式スラグスクレーパーは、大型の長方形空気浮上槽（スパンが１０メートル以下であること）に使用できます。円形空気浮上槽には、遊星式スラグスクレーパー（直径２～１０メートル）が使用されます。
（２）大量のスカムが適時に除去されない、または掻き取り時にスラグ層が大きく乱される、掻き取り時の液面とスラグ掻き取り手順が不適切である、またはスラグ掻き取り機の移動速度が速すぎると、空気浮上効果に影響します。
（３）スクレーパーの移動速度がスラグ収集タンクへのスカムの溢流速度を超えないようにするため、スクレーパーの移動速度は５０〜１００mm/sに制御する必要がある。
（4）スラグの量に応じて、スラグスクレーパーの稼働時間を設定します。
加圧式溶存空気浮上法のデバッグにおいて、どのような点に注意すべきでしょうか？
（１）水の試運転を行う前に、まず、配管と溶存ガスタンクを圧縮空気または高圧水で繰り返し洗浄し、詰まりやすい粒子状不純物がなくなるまで洗浄してから、溶存ガス放出装置を設置する必要があります。
（２）加圧水が空気圧縮機に逆流するのを防ぐため、入口配管に逆止弁を取り付ける必要があります。試運転前に、溶解ガスタンクと空気圧縮機を接続する配管の逆止弁の方向が溶解ガスタンクを向いていることを確認してください。実際の運転では、空気圧縮機の出口圧力が溶解ガスタンクの圧力よりも高くなるようにし、圧縮空気配管の弁を開いて溶解ガスタンクに空気を注入します。
（３）まず清水で加圧溶解ガスシステムと溶解ガス放出システムをデバッグし、システムが正常に動作した後、反応タンクに汚水を注入します。
（４）加圧溶解ガスタンクの出口バルブは、出口バルブで水の流れが妨げられないように完全に開いておく必要があり、気泡が事前に放出されて合体して大きくなるようにする必要があります。
（５）エアフローティングプールの水出口調整弁または調整堰板を制御し、エアフローティングプールの水位をスラグ収集スロットより５〜１０cm下に安定させる。水位が安定したら、設計水量に達するまで、給水弁と排水弁で処理水量を調整する。
（６）スカムが適切な厚さ（５～８cm）まで蓄積したら、スラグ掻き取り機を始動してスラグ掻き取りを行い、スラグ掻き取りとスラグ排出が正常であるか、排水の水質に影響がないかを確認します。
空気浮上機の日常的な運用・管理において、注意すべき事項は何ですか？
（１）検査中は、観察孔を通して溶存空気タンクの水位を観察し、水位が充填層に浸水して溶存ガス効果に影響を与えないこと、また、大量の未溶解空気が水中から漏れ出すのを防ぐために水位が０．６０
（２）点検中は廃水プールの表面を注意深く観察してください。接触領域のスカム表面が不均一で、局所的な水流が激しく攪拌されている場合は、個別の放出装置が詰まっているか脱落している可能性があり、適時にメンテナンスと交換が必要です。分離領域のスカム表面が平坦で、プール表面に大きな気泡が頻繁に発生している場合は、気泡と不純物フロックの接着が不十分であることを示しており、凝集剤の投与量を調整するか、凝集剤の種類を変更する必要があります。
（３）冬季の低水温が凝集効果に影響を与える場合、添加量を増やす対策に加えて、逆流水や溶存ガス圧を上げることで微細気泡の数とフロックへの付着力を高め、水の粘度上昇による空気によるフロックの浮遊性能の低下を補い、水質を確保することができる。
（４）排水の水質に影響を与えないように、スラグを掻き取る際にはタンク内の水位を上げる必要があるため、運転経験の蓄積に注意を払い、最適なスカム蓄積厚さと水分含有量をまとめ、定期的にスラグ掻き取り機を稼働させてスカムを除去し、実際の状況に合わせたスラグ掻き取りシステムを構築する必要があります。
（５）反応槽の凝集に応じて、空気浮上槽の分離エリアのスカムと排水の水質を適時に調整し、閉塞を防ぐために投薬管の動作を頻繁にチェックする必要があります（特に冬期）。
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