JP2005144449A - 船上における廃水処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 船で利用可能なスペースを最大限利用して、生物浄化プロセスを実行し、同時に、浄化された廃水から硝酸塩を除去する。また、浄化汚泥の生成量を著しく減少させる。
【解決手段】 以下の工程からなる船上における廃水処理方法：廃水を表面濾過によって前処理し、前処理された廃水を混合タンクとしての第１容器に集め、任意に酸素を加え、廃水を第１タンクから３段階のバイオリアクターへ連続的に供給し、第２タンクで好気的廃水処理を実行し、廃水をバッチ単位で第２タンクから第３の密閉タンクへ移し、そこで脱窒素と固形物の沈殿が行われ、第３タンクからの水を沈殿タンクとしての第４タンクへ供給し、大部分の汚泥をバッチ単位で第３タンクから第１タンクへ再循環し、殺菌後、第４タンクからの水を微細濾過にかける。
【選択図】 図１

Description

本発明は船上における廃水処理方法および装置に関する。

船上で生じる廃水を未処理のまま海へ廃棄することは、今でも一般的である。しかし、廃水を生物浄化プロセスに付すことは既に公知である。この場合の難点は、船からの廃水が通常、大きく変動する化合物を含んだ異なる廃水流れからなることから、生成される廃水の量に適応させることが難しいということである。さらに、そのような浄化プロセスでは、硝酸塩の分解が不十分となる。その結果、浄化水は容認できないレベルの硝酸塩と亜硝酸塩とともに海水へ廃棄される。

コンパクトな生物学的水浄化装置がDE 197 49 699 A1から公知である。その廃水処理装置は、単一の容器内に予備浄化ステージ、生物浄化ステージおよび最終浄化ステージを備える。予備浄化タンクはそれ自体３つのタンクからなる。水は第１タンクに流入し、そこから廃水は下流の別の予備浄化タンクへ移り、そこから廃水は第２の予備浄化タンクに隣接する第３予備タンクへ移される。第３予備浄化タンク内に回転体が配置され、これによって廃水の好気的な生物浄化の一部がそのタンク内で実行される。

DE 31 45 797 A1から公知の生物学的廃水浄化用の装置では、循環水ポンプによって駆動される液体ジェットポンプによる真空吸引で、廃水が浄化処理のために送り込まれる。廃水が最初に流入する、液体ジェットポンプの吸込み側に連結されたバッファタンクが、バッファタンク内に減圧クッションが生じるよう構成される。このように、トイレットおよび／または廃水収集点の多重使用が達成されると同時に、汚染物質の効率的な好気的な分解が保証される。

搬送可能なコンパクトな浄化装置がDE 295 17 891 U1から公知であり、それは溶接された構造用鋼製容器に組み込まれる。それは２段階バイオリアクターを含んでいる。通気プロセスで作動するバイオリアクターは、中間浄化ステージを介して、強制通気式の固定床カスケードを含む低負荷リアクターに連結される。余剰汚泥はポスト浄化タンクから、バイオリアクターと直列に連結した高負荷タンクに供給される。中間浄化ステージと高負荷タンクの間の中間汚泥回路からの余剰汚泥は、通気された汚泥安定化タンク・汚泥収集器内へ排出される。

DE 42 07 077 C2では、汚泥再循環要素を備えたコンパクトな浄化装置が開示されている。矩形のタンクが、前浄化タンクと、浸漬型エアレータを備えたエアレーションタンクと、後浄化タンクに分割される。エアレーションタンクと後浄化タンクの間に、少なくとも１個の液体オーバーフロー装置が設けられる。エアレーションタンクの底で、水平の再循環スロットから離れたところに、複数のガイド部材が互に斜めにオフセットして、タンクの幅に沿って間隔をおいて配置される。エアレーションタンクと後浄化タンクの間の仕切壁の下端で、スロットの上方に１つのガイド部材が設けられ、それがタンクの幅に沿って水平に延び、斜め下方へエアレーションタンク内へと配置されている。

目標とする脱窒素による廃水の生物浄化方法および装置がDE 42 21 867 C2から公知である。余剰汚泥として取り出された活性汚泥が機械細胞壁分解プロセスによって分解されることによって、内部で利用可能な炭化水素源へと処理され、特に脱窒素用として供給される。生物分解可能な廃水の有機体炭素はすべて、連続的な再循環によって気相に変換される。

水の嫌気性処理、特に飲料水からの硝酸塩の微生物分解の方法がEP 0 501 355 A1から公知である。処理される原水は、直列に連結した２つの流動床リアクターを介して送られ、動作状態において、バイオマスによって全面成長した支持材で、各リアクター・ステージから次のリアクター・ステージへ送られる。支持材は水流とともに最後のリアクターから分離ユニットへ移され、分離された支持材が最初のリアクター・ステージへ再循環される。個々のリアクター・ステージでの圧力損失によっては、処理される水は、高さをずらしたリアクター・ステージを通して送ることができる。

本発明の目的は、船で利用可能なスペースを最大限利用して、生物浄化プロセスを実行し、同時に、浄化された廃水から硝酸塩を除去するといった、船上での廃水処理方法を開示することにある。また、更なる処理または廃棄用として供給されなければならない浄化汚泥の生成量が著しく減少される。

この目的はクレーム１の特徴によって達成される。

発明による方法で、廃水は表面濾過によって前処理される。これは例えば加圧された廃水を、スクリーン、濾過布等を通すことによって行われ、髪の毛、ファイバー、プラスチック粒子等の粗大固形物粒子状物質が取り除かれる。そして、濾過ケークを例えば焼却等の適切なやり方で処分することができる。このプロセス工程を実行する濾過装置は公知である。前処理された廃水は、バッファとしての第１タンクへ移される。これは、毎時流れ込む廃水の最大量の約４倍を受入れ可能な容量を持つことが望ましい。したがって、船の異なる部分からの廃水をこのタンクに絶えず供給することができる。船上のこのタンクには、異なる廃水の混合物、特に「灰色水」と「黒色水」が存在する。「灰色水」は、例えばキッチン、掃除および居住エリアからの（トイレット廃水以外の）全廃水を意味するものと理解される。「黒色水」はトイレット・エリアおよび船内医務室からの廃水である。この第１のタンクで通気、したがって酸素処理および同時の乱流混合が行われることが望ましい。

廃水は第１タンクからバイオリアクターに連続的に供給される。バイオリアクターは好気的廃水処理を行う第２タンクからなる。これは、有機化合物の好気性消化によって廃水の汚れ負荷が減少するもので、マイクロメカニズムおよび微生物（通気された汚泥）の助けで、酸素消費化合物を大量に還元する目的で行われる。有機物は、消化プロセスに関与する有機体によって、二酸化炭素、水、硝酸塩および硫酸塩を形成することによって新陳代謝させられる。好気的廃水処理を行うため、例えば表面エアレータ、ボリューム・エアレータ、その他の強制通気手段を設けることができる。

次の工程で、第２タンクからの廃水をバッチ単位で第３タンクに充填する。第３タンクは密閉され、脱窒素プロセスに使用される。これによって、無気条件下で廃水の硝酸塩と亜硝酸塩の還元が行われる。脱窒素は固形分の沈殿と同時に行われ、廃水が十分な清澄性を持つまで実行される。したがって、発明の実施例によれば、不透明度が最低レベルに達する時点を判定する不透明度計を設けることができる。

その後、沈澱物つまり汚泥を第３タンクから第１タンクへ再循環させる。第３タンクへの各バッチの量は、第２タンクに毎時供給される量の３倍に相当することが望ましい。これを決定するために第２タンクに液面測定装置を設けることができる。脱窒菌に富んだ第３タンクへ沈殿汚泥を規則的に再循環させることによって、第１タンクは「接種を受ける」。しかし、比較的高い酸素濃度によって、数時間内にけん気細菌（脱窒素剤）の顕著な減少が生じる。第１タンクの規則的な繰返し「接種」によってのみ、バクテリアの混合種個体群を生成することができ、後続の操作で、好気性微生物の急成長（有機成分の徹底的な分解）と十分な密度のけん気細菌（脱窒素剤）の両方を達成することができる。

第３タンクからの比較的澄んだ水は沈殿タンクへ移され、例えば化学手段による殺菌後に、そこから海水へ投棄される前にもう一度微細濾過される。

発明による方法は、有機成分と窒素化合物が大量に取り除かれ、その結果清潔な水の条件を満たす廃水を生成する簡単な方法である。

発明の実施例によれば、沈殿容器に流入する前の廃水に凝集剤を計量・供給する。このように生成された沈澱物（余剰汚泥）は通常、体積流れの５％未満であり、公知の方法で廃棄される。

発明を実施するための装置は、既に船上に存在する容器に部分的に依存することができる。これは、混合および好気的廃水処理用のタンクまたは容器に特に関連する。他の容器は船に追加設置しなければならない。脱窒素プロセスで容器の不使用表面を最小限に維持し、最良の沈殿とともに完全な充填を達成するために、第3タンクと沈殿タンクは各々のベースとふたの両方がじょうご形になっている。

微細濾過は、公知の手段によって実行することができる膜濾過が好適である。

発明の格別な利点は微細濾過システムに非常に少量の固形物のみが載せられることにあり、その結果、フィルタ・モジュールの耐久性が向上し、維持費が減少する。さらに、発明の必要なタンク容量の合計は毎日（２４時間）の通常の廃水量のみに相当するが、これは処理装置への連続供給ラインを作ることができ、現在一般的に船舶で使用されているような大きなバッファ容器または収集タンクが必要でないからである。したがって、発明による装置のサイズは、船上での当然制限されたスペースに対応するよう小さく維持することができる。

発明によるプロセスを実行するための実施例を図１のプロセス図でも示す。

図１は、発明によるプロセスを実行するための装置を示し、２００３年９月１６日から２００３年９月１９日までの測定期間にわたる長期平均として計算されたＴＳＳ、ＣＳＢおよび硝酸塩の含有量の典型的なデータを（それぞれｍｇ／ｌで）示す。この場合、ＴＳＳは浮遊固形物の合計であり、ＣＳＢは化学的酸素需要量である。プロセス工程も図に示すが、更なる説明は必要でない。

実施例装置の概略構成を示す図である。

Claims (9)

1. 以下の工程からなる船上における廃水処理方法：
   廃水を表面濾過によって前処理し、
   前処理された廃水を混合タンクとしての第１容器に集め、任意に酸素を加え、
   廃水を第１タンクからバイオリアクターへ連続的に供給し、
   第２タンクで好気的廃水処理を実行し、
   廃水をバッチ単位で第２タンクから第３の密閉タンクへ移し、そこで脱窒素処理し、第３タンクからの水を沈殿容器としての第４タンクへ供給し、
   第３タンクからの汚泥をバッチ単位で一定間隔で第１タンクへ再循環し、
   殺菌後、第４タンクからの水を微細濾過にかける。
2. 第３タンクで水の不透明度を測定し、第３タンクに沈殿した汚泥の大部分を第１タンクに再循環し、不透明度計を制御することによって、澄んだ部分だけを第４タンクへ移すこと特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第３タンクに供給されるバッチが、第２タンクに毎時供給される廃水の量の約３倍に相当すること特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 第４タンクへ流入する前の廃水に凝集剤を計量・供給すること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 微細濾過が膜濾過であること特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 処理済み体積流れの５％未満を余分の汚泥として廃棄すること特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 船上における廃水処理装置であって、特に請求項１から６のいずれかに記載の方法を行うための以下の構成からなる装置：
   廃水を表面濾過するための濾過装置、
   廃水を通気および／または混合する手段を備えた、濾過装置からの廃水用の第１タンク、
   ポンプによって第１タンクから廃水が供給される第２タンク、この第２タンクは通気手段を備える、
   第２ポンプを介して第２タンクに連結した気密の第３タンク、第２ポンプは第２タンクから第３タンクへ廃水をバッチ単位で送る、
   第３タンクから第１タンクへの汚泥ポンプを備える再循環ライン、
   オーバーフローまたは供給ラインを介して第３タンクに連結した沈殿タンク
   微細濾過装置。
8. 第３タンクがじょうご形ベースとじょうご形カバーからなること特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 沈殿タンクがじょうご形ベースとじょうご形カバーからなること特徴とする請求項７または８に記載の装置。
   

Images