都市排水処理および産業排水処理のための高速浄化技術-

従来の清澄プロセスは、都市水処理や産業廃水処理に広く使用されてきました。しかし、利用可能な土地が限られている場合、水力負荷が急速に変化する場合、または処理システムがピーク流量に迅速に対応する必要がある場合、従来の大規模な沈殿池は困難になる可能性があります。

バラスト凝集凝集、ポリマー支援凝集、微小砂バラスト、高速沈降、微小砂回収を 1 つの統合処理プロセスで組み合わせることで、これらの制限に対処するために開発されました。{{0}

このプロセスでは、従来のフロックの自然な沈降特性のみに依存するのではなく、細かいマイクロ砂をフロック構造に組み込みます。{0}}ポリアクリルアミド (PAM)凝固粒子と微砂の間のポリマー架橋として機能し、より大きく、より高密度で、より速く沈降する骨材を生成します。-

この組み合わせにより、バラスト凝集システムは、必要な設置面積を大幅に削減しながら、従来の沈降よりも大幅に高い表面負荷率を達成することができます。また、変動する水力条件に迅速に対応できるため、都市廃水、地表水、産業廃水、合流式下水道越流水 (CSO)、および雨水用途に特に役立ちます。

エコリンクテクノロジーは、凝集、凝集、清澄、廃水処理、および水再利用用途のための水処理化学薬品および装置ソリューションを提供します。コンパクトで高速の固液分離が必要なプロジェクトの場合、当社はお客様が PAM の選択、化学薬品の投与、プロセス構成、および機器要件の評価を支援できます。-

1. バラスト凝集とは何ですか?

バラスト凝集は、水からの懸濁物質の分離を促進するために設計された高速物理化学的清澄プロセスです。{0}{1}

このテクノロジーは通常、次の 3 つの主要なコンポーネントを組み合わせています。

1.金属塩凝集剤

金属塩凝固剤、一般的には塩化第二鉄またはミョウバンは、入ってくる水中のコロイド粒子や浮遊粒子を不安定化します。

2. マイクロ-砂

微小砂、一般的には次の粒径の珪砂。40–300 µm、発達中のフロックの密度を増加させるバラストを提供します。

3. ポリアクリルアミド (PAM)

ポリアクリルアミドはポリマー架橋剤として機能します。凝固したマイクロ-フロックをマイクロ砂粒子と結びつけ、緻密で急速に沈降する骨材の形成を助けます。

これら 3 つのコンポーネント間の相互作用がプロセスの基礎となります。

凝固剤は粒子を不安定にし、PAM は粒子の架橋を促進し、微砂は追加の質量と密度を提供します。{0}}これらは一緒に、従来の化学フロックよりもはるかに速く沈降できる複合フロックを作成します。

このため、バラスト凝集技術単に砂を追加した従来の清澄化として見るべきではありません。これは、化学条件、ポリマーの特性、微砂の濃度、混合エネルギー、水力設計が連携して機能する統合プロセスです。-

2. バラスト凝集プロセスはどのように機能しますか?

一般的なシステムは、次の 4 つの主要な治療段階に分けることができます。

流入水 → 急速混合 → バラスト凝集 → 沈降 → 微量-砂の回収

各ステージには特定の機能があり、システム全体のパフォーマンスは、これらのステージがどれだけ効果的に連携して動作するかによって決まります。

ステージ 1: 急速な混合と凝固

スクリーニングまたは予備処理の後、流入水は急速混合ゾーンに入り、そこで凝固剤が急速に分散されます。{0}

この段階の目的は、表面電荷の変化と化学的相互作用によってコロイド粒子や浮遊粒子を不安定化することです。数秒以内に、小さくて粘着性のあるマイクロフロックが形成され始めます。-

急速な混合は比較的短期間で行われますが、これにより残りの処理プロセスの基礎が確立されます。凝固が不完全な場合、その後のポリマーの架橋や微砂の取り込みも制限される可能性があります。

したがって、凝固剤の選択、投与量、pH、および混合強度は、個別に最適化するのではなく、一緒に考慮する必要があります。

産業廃水処理の場合、廃水の特性は異なる生産プロセスや稼働条件によって大きく異なる可能性があるため、これは特に重要です。

3. バラスト凝集: 緻密な複合フロックの構築

凝固に続いて、微砂とポリマーが 1 つ以上の熟成タンクに導入されます。{0}

制御された比較的穏やかな混合条件下では、PAM チェーンはマイクロフロックやマイクロ砂粒子の表面と相互作用します。{0}{1}ポリマー架橋により、個々の粒子が結合され、徐々に大きな複合凝集体に成長します。

原材料に記載されている典型的な熟成時間は次のとおりです。3～10分、結果として得られる集合体のサイズは通常、2.0mm以上.

目的は、単に可能な限り大きなフロックを生成することではありません。

有用なフロックには、以下が十分に含まれている必要があります。

粒子サイズ

密度

機械的強度

微細な砂の混入

セトリング特性

したがって、混合強度が重要です。

過度のせん断は新しく形成されたフロックを破壊する可能性があり、混合が不十分であると均一な微砂の分布が妨げられる可能性があります。{0}}安定したフロックの成長を維持するには、適切なプロセス制御が不可欠です。

4. 沈降: 高速-固体-液体分離

成熟したバラストフロックが形成されると、それらは沈降ゾーンに入ります。

微細な砂がフロック構造に組み込まれているため、得られる骨材は従来のフロックよりも有効密度がはるかに高くなります。これにより、沈降速度が大幅に増加します。

沈殿タンクには、有効沈降面積を増やし、固形物の分離を改善するために傾斜プレートを組み込むこともできます。

浄化された水は出口に向かって流れますが、砂が豊富なスラッジは盆地の底に沈みます。{0}

この高速分離メカニズムは、バラスト凝集が従来の清澄システムよりもはるかに小さい設置面積を達成できる主な理由の 1 つです。{0}

5. マイクロ-砂回収: クローズドループプロセスの作成-

マイクロサンドは、使い捨ての処理媒体として継続的に消費することを目的としていません。{0}

沈殿タンクの底からの砂が豊富なスラッジは、液体サイクロンにポンプで送られます。{0}遠心分離により、より密度の高い微砂をより軽い有機汚泥から分離することができます。-

回収された砂はプロセスに戻され、残りの汚泥は引き続き下流の汚泥処理に送られます。

このプロセスで使用される微小砂の比重は約2.65.

この回復ループは、同じバラスト材料が継続的に交換されるのではなく、システム内を循環できるため、この技術の重要な特徴です。

6. バラスト凝集におけるポリアクリルアミド (PAM) の役割

バラスト凝集システムで使用される化学物質の中で、ポリアクリルアミド (PAM)多くの場合、最終的なフロックの特性に影響を与える最も影響力のある要因の 1 つです。

PAM は単に「粒子を結合する」だけではありません。

そのポリマー鎖は以下に影響を与える可能性があります。

フロックサイズ

フロック密度

フロック強度

微細な砂の混入

沈下速度

浄化された水質

基本的なメカニズムはポリマーの架橋です。

PAM 分子は、凝集したマイクロ-フロックやマイクロ-砂粒子の表面に吸着します。 1 つのポリマー鎖が複数の粒子と相互作用し、粒子をより大きな凝集体に接続する物理的なブリッジを作成できます。

高分子量 PAM は、比較的大きな架橋スパンを提供できるため、大きくて緻密な凝集体が必要な用途に一般的に考慮されています。{0}{1}

ソース資料によると、同等の条件下では、アニオン性高分子量 PAM は約1.5倍でんぷんベースの代替品よりも優れています。-

これは、ポリマーの選択がバラストフロックの物理的特性に直接影響を与える理由を示しています。

7. バラスト凝集用の PAM の選択方法

すべてのバラスト凝集用途に自動的に最適な単一の PAM グレードはありません。

適切なポリマーは、凝固段階の化学的性質、粒子の特性、pH、表面電荷、および目的のフロック構造によって異なります。

アニオン性ポリアクリルアミド

アニオン性ポリアクリルアミドバラスト凝集用途で一般的に使用されます。

金属塩の凝固後、正に帯電した加水分解生成物および凝固粒子は、負に帯電したポリマー鎖と相互作用する可能性があります。

アニオン性 PAM はブリッジングと静電相互作用の両方を提供でき、システムが電荷中和条件に近い状態で動作する場合に特に役立ちます。{0}}

水の浄化用途では、ポリマーの調製と投与システムに応じて、アニオン性 PAM を粉末またはエマルションの形で供給できます。

カチオン性ポリアクリルアミド

カチオン性ポリアクリルアミド凝固剤の投与量が比較的少ない場合、またはマイクロフロックが負の表面電荷を残留している場合に有利になる可能性があります。{0}

これらの条件では、正に帯電したポリマーが電荷の中和とポリマーの架橋の両方に寄与する可能性があります。

カチオン性 PAM ソリューションは、特定の都市廃水用途、二次排水の研磨、および栄養素の除去プロセスに考慮される場合があります。

最終的な選択は、ポリマーの電荷タイプのみに基づくのではなく、実験室でのテストを通じて確認することが望ましいです。

ノニオン性ポリアクリルアミド

ノニオン性ポリアクリルアミド主に物理的な架橋に依存しており、イオン性ポリマーほど電荷環境に依存しません。

したがって、検査室でのスクリーニング時に有用なベンチマークとして機能します。

ただし、これは本格的なバラスト凝集システムにとって必ずしも最適な選択ではありません。{0}実際の廃水試験は依然としてポリマーの性能を評価する最も信頼できる方法です。

8. バラスト凝集と従来の沈降

バラスト凝集の主な利点の 1 つは、コンパクトな処理面積内で高い沈降速度を達成できることです。

ソース データでは次の比較が行われます。

これらの数字は、プロセスの速度が高い性質を示しています。{0}

微砂の濃度が最適化された条件下では、-10 g/L適切な PAM 投与量により、バラストフロックの沈降速度を向上させることができます。17倍高いポリ塩化アルミニウムのみを使用する従来の凝集沈降プロセスよりも優れています。{0}

ソース資料では、次の相関係数も報告されています。r = 0.94等価フロック直径と沈降挙動との関係を調べ、沈降性能を決定する際のフロックサイズの重要性を強調しています。

ただし、実際のエンジニアリングでは、これらの値は普遍的な保証ではなく、参考性能データとして扱われる必要があります。実際の結果は、廃水の特性、化学的条件、装置の設計、および操作パラメータによって異なります。

9. バラスト凝集の主な用途

市の飲料水処理

バラスト凝集は当初、濁った地表水を伴う用途のために開発されました。

地表水の水質は、季節、降雨量、上流の状況、暴風雨などによって大きく変化する可能性があります。したがって、平均的な濁度を考慮して設計されたシステムでは、高流量期間中に固体負荷が突然増加する可能性があります。-

適切に最適化されたバラスト凝集プロセスにより、変化する原水条件下でも高い清澄率を維持できます。{0}{1}濁度除去能力は次を超える可能性があります99%最適化された条件下で。

これにより、このテクノロジーは次のような人にとって魅力的なものになります。高濁度の地表水の迅速な処理-.

都市排水処理

都市下水プラントでは、バラスト凝集は並行または補助的な清澄プロセスとして動作できます。

この技術は、水圧負荷が増加している期間中に、生物学的処理システム全体に過剰な水圧負荷をかけることなく、迅速な固体分離を提供できます。

また、化学的に強化された一次清澄プロセスとしても機能し、下流の生物学的処理に移される固体負荷を軽減します。

下水道オーバーフローと雨水の併用処理

合流式下水道オーバーフロー (CSO)処理は、高レートの浄化が運用上の大きな利点をもたらす可能性があるアプリケーションの 1 つです。{0}

大雨が降ると、大量の雨水が急速に合流式下水道システムに流入する可能性があります。従来の廃水処理インフラは、年間を通じてピーク時の処理能力を最大限に維持できるように経済的に設計されていない可能性があります。-

バラスト凝集は、短期間で運転効率に達します。20分断続的なピークフロー イベントやオーバーフロー処理に特に適しています。{0}

これにより、次のような場合に実用的なオプションになります。CSO 処理と雨水固形物除去迅速な展開とコンパクトな機器が重要な場合。

産業排水処理

石油とガス、鉱業、パルプと紙などの産業では、大量の浮遊物質や変動する水力学的または化学的特性を含むプロセス水を生成する可能性があります。

土地が限られている施設、または高速固形物除去が必要な施設では、バラスト凝集により効果的な清澄または前処理ステップを提供できます。{0}

凝集、PAM 凝集、微小砂バラスト、高速沈降を統合することで、このプロセスをさまざまな産業排水条件に適応させることができます。{0}{1}

産業廃水処理の場合、廃水の組成は工場、生産ライン、稼働期間によって大きく異なる可能性があるため、実験室での試験は特に価値があります。

10. 治療パフォーマンスに影響を与える主要な操作パラメータ

作業が成功するかどうかは、適切な化学物質を選択するだけではありません。

微砂濃度、PAM 投与量、混合強度、pH、水力負荷、汚泥回収間の相互作用によって、システムが期待される性能に達するかどうかが決まります。

微量の-砂の濃度

一般に、微砂の濃度が増加すると沈下速度は増加しますが、それは最適な動作範囲に達するまでに限られます。{0}}

ソース資料では、おおよその内容が特定されています。10 g/L多くの場合、最適な微砂濃度として使用されます。-

最適な濃度を超えると、過剰な微砂はフロックの発生を妨げ、処理性能を低下させる可能性があります。-

一般的な微砂の粒子サイズは次のとおりです。-40–300 µm。粒子が小さいほど表面積が大きくなり、より容易にフロックに組み込むことができますが、効果的な架橋のためにはより多くのポリマーが必要になる場合もあります。

したがって、微砂の投与量は、独立したパラメータとして扱うのではなく、PAM の投与量と一緒に最適化する必要があります。-

11. PAM の投与量と注射戦略

PAM の投与量も重要な要素です。PAM-凝集促進.

ポリマーが不十分な場合、フロックが弱かったり、フロックが十分に発達していない可能性があります。一方、ポリマーが過剰であると、必ずしも清澄性が向上するわけではなく、化学薬品の消費量が増加します。

2 段階のポリマー注入戦略は、単一点注入の代替手段となります。-

最初のポリマーの添加は初期のフロック核形成を促進し、一方、成熟段階中の 2 回目の添加は、バラストされていない残りの骨材の成長と統合を促進する可能性があります。

2 つの注入段階の比率は、最終的なフロック サイズの分布とフロック内の微砂含有量に影響します。-

このため、最適化を行う際には、廃水浄化のためのPAM, エンジニアは、投与量だけでなく、注射の位置とタイミングも評価する必要があります。

12. 混合強度

混合エネルギーは慎重に制御する必要があります。

ソース資料では、おおよその内容が特定されています。165 s⁻¹フロックの発達を促進しながら微砂の懸濁液を維持するための好ましい速度勾配として使用されます。-

せん断速度が高すぎると、発達中の骨材がばらばらになる可能性があります。

これはトラブルシューティングの重要な原則です。

フロックが期待どおりに沈降しない場合、PAM の投与量を増やすだけでは問題が解決しない可能性があります。

オペレーターは次の点も確認する必要があります。

混合強度

PAM注入ポイント

凝固剤の投与量

微小砂の濃度-

pH

ポリマーの調製

油圧条件

通常、体系的な評価は、化学薬品の投与量を単独で増やすよりも効果的です。

13. バラスト凝集における pH 制御

pH は、凝集化学とバラスト凝集段階に入るマイクロフロックの表面特性に強く影響します。-

アルミニウム-ベースの凝固剤の場合、原料物質により特定されます。pH6.5～8.0一般的に好ましい範囲として。

この範囲から大きく逸脱すると、ポリマーの投与量に関係なく、帯電環境が変化し、PAM の吸着効率が低下する可能性があります。

したがって、pH は、濁度、懸濁物質、凝固剤の投与量、およびポリマーの性能とともに監視する必要があります。

安定した pH は、廃水の特性が変動する場合に一貫した凝集性能を維持するために不可欠であることがよくあります。

14. 粉末 PAM またはエマルション PAM?

PAM はさまざまな物理的形態で入手でき、粉末製品とエマルジョン製品が一般的なオプションです。

粉末 PAM は通常、投与前にポリマーの調製、溶解、および熟成を必要とします。このアプローチは、確立されたポリマー調製システムを備えた処理プラントに適しています。

エマルジョン PAM はポリマーを迅速に活性化できるため、調製時間と投与反応が重要な場合に有利となる可能性があります。

断続的なピークフローを処理する高速処理システムの場合、迅速な準備と正確な投与が重要な場合、エマルジョン PAM は運用上の利点をもたらします。-

最終的には、投与装置、プラント構成、操作方法、保管条件、および処理要件に応じて、適切な形態を選択する必要があります。

15. マイクロ-砂の回収がプロセス経済にとって重要な理由

バラスト凝集システムの経済的利点は、効果的な微砂の回収に部分的に依存します。{0}}

使い捨ての濾材とは異なり、微細砂はプロセス内で継続的に循環されます。{0}}

砂が豊富なスラッジは沈殿タンクから液体サイクロンにポンプで送られ、そこで遠心力によって高密度の微小砂が低密度の有機スラッジから分離されます。{{1}

回収された砂はプロセスに戻され、残りの汚泥は通常の汚泥処理に進みます。

微細な砂の比重は次のとおりです。-2.65、密度に基づく分離を使用すると、効率的な回収をサポートできます。{0}}

したがって、完全なシステムには以下が含まれます。

マイクロ-砂投入 → フロック形成 → 沈殿 → 砂-リッチスラッジ回収 → 液体サイクロン分離 → マイクロ-砂リサイクル

この閉ループ システムの安定した動作は、{0}テクノロジーの長期的な経済的メリットを達成するために不可欠です。{1}

16. 経済的および運用上の利点

バラスト凝集は、短期間に高い処理能力を必要とするが、年間を通じて継続的にピーク能力を必要としない施設にとって特に魅力的です。

ソース資料には、システムを処理するための次の参考図が記載されています。1 日あたり 1 億ガロン (MGD):

推定資本コスト: 約容量 1 ガロンあたり 0.20 ドル

運用コスト: 約1 日あたり 100 万ガロンあたり 90 ドル

これらの数値は、微砂の回収が正常に機能し、エネルギーと化学廃棄物が管理されている運転条件を反映しています。{0}

高速起動特性は、断続的なアプリケーションに特に役立ちます。

システムは短期間で完全な治療効率に到達できるため、20分断続的な暴風雨に対応する下水施設は、必ずしも従来の大規模な処理能力を年間を通じて継続的に稼働させる必要はありません。

このため、コンパクト排水処理技術土地の利用可能性とピークフロー管理が大きな懸念事項となる場合に、技術的利点と運用上の利点の両方を提供できます。{0}}

17. バラスト凝集システムに適切な PAM を選択する方法

「アニオン性」、「カチオン性」、または「高分子量」というラベルのみに基づいて PAM を選択するだけでは、信頼性の高いエンジニアリングには十分ではありません。

実際の選択プロセスには、いくつかのステップが含まれる必要があります。

ステップ 1: 流入者の特徴付け

重要なパラメータには次のものが含まれる場合があります。

pH

濁度

浮遊物質（SS）

有機物

導電率

水温

粒子の特性

既存の凝固剤の投与量

ステップ 2: 凝固を最適化する

ジャーテストを実施して、適切な凝固剤と投与量を特定します。

ステップ 3: PAM タイプをスクリーニングする

凝集粒子の帯電特性に応じて、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマー、およびノニオン性ポリマーを比較します。

ステップ 4: 微小砂の濃度を評価する-

使用10 g/L原料からの基準点として使用し、実際の水質とシステム条件に従って最適化します。

ステップ 5: PAM インジェクションを最適化する

さまざまな投与ポイント、投与量レベル、1 段階または 2 段階のポリマー添加を比較します。{0}}

ステップ 6: 最終的なフロック特性を評価する

次の指標を考慮する必要があります。

フロックサイズ

フロック密度

沈下速度

清澄水濁度

微細な砂の混入

汚泥の性状

このテストベースのアプローチにより、選択するためのより信頼性の高い基礎が提供されます。{0}バラスト凝集用ポリアクリルアミド製品仕様だけに頼るよりも。

18. ECOLINK TECHNOLOGY 水処理ソリューション

異なる廃水流は、完全に異なる化学的および物理的特性を持つ可能性があります。したがって、すべてのプロジェクトで同じパフォーマンスを保証できる普遍的な PAM グレードや固定された動作条件はありません。

エコリンクテクノロジーポリアクリルアミド、PAC、廃水処理システム、浄水装置、関連処理ソリューションなど、都市および産業用途向けの水処理化学薬品と装置を供給しています。

バラスト凝集プロジェクトの場合、当社の技術サポートは以下に重点を置くことができます。

流入水の水質評価

PAMタイプの選択

凝固剤とPAMの適合性

ポリマー投与戦略

微小砂の利用-

微小砂の回収-

凝集・凝集プロセス構成

高い割合での明確化-

産業排水処理

都市排水処理

水処理装置の選定

プロジェクトの評価のために、顧客は利用可能な流入水の水質データ、処理能力、目標排水パラメータ、および既存のプロセス情報を提供できます。

その後、実験室試験またはジャー試験を使用して、適切な PAM の種類、分子量、イオン特性、投与量、および操作条件を評価できます。

19. 結論: より良いフロック構造による迅速な清澄化

バラスト凝集の基本的な価値は、単に沈降が速いというだけではありません。

その利点は、フロック構造を意図的に設計することによって得られます。凝集、ポリマー架橋、微小砂バラスト、高速沈降、微小砂回収{{0}{1}}.

この技術は、フロック密度を高め、沈降特性を改善することにより、従来の清澄システムよりも大幅に小さい設置面積内で高い処理率を達成できます。

その用途は、都市の飲料水や廃水処理から産業廃水、雨水管理、合流式下水道のオーバーフロー処理まで多岐にわたります。

同時に、ポリアクリルアミド (PAM)フロックのサイズ、強度、密度、沈降性能を決定する上で重要な役割を果たします。したがって、ポリマーを正しく選択するには、凝固化学、pH、粒子電荷、微砂濃度、混合条件、および投与戦略を考慮する必要があります。-

お探しのお客様へ産業廃水処理用バラスト凝集ECOLINK TECHNOLOGY は、迅速な浄化、コンパクトな廃水処理システム、高速固液分離など、実際の用途要件に基づいたプロジェクトの評価、化学物質の選択、水処理装置ソリューションをサポートできます。{0}{1}{1}