JP2019181334A - 発泡抑制方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の発泡抑制方法は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の膜分離式好気性生物処理に利用することができる。
R1−O−(R2O)n−H …(1)
(式(1)中、R1は炭素数12〜18のアルキル基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、nは5〜30の数である。複数のR2は互いに同一であってもよく異なるものであってもよい。)
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
となるようにそれぞれ連続的又は間欠的に添加することを特徴とする発泡抑制方法。
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
となるようにそれぞれ連続的又は間欠的に添加することを特徴とする発泡抑制方法。
特に、両消泡剤を併用して各消泡剤について膜の差圧に影響を与えない添加量を明確にし、各々を適正量添加することで、界面活性剤が含まれる排水に対する膜分離式好気性生物処理の適用、消泡剤使用量の削減、消泡剤の過剰添加による膜閉塞の防止を図ることができる。
R1−O−(R2O)n−H …(1)
(式(1)中、R1は炭素数12〜18のアルキル基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、nは5〜30の数である。複数のR2は互いに同一であってもよく異なるものであってもよい。)
従来、膜分離式好気性生物処理において使用されている、膜を閉塞させにくいとされるアルコール系自己乳化型消泡剤は、処理系内に蓄積する微生物代謝産物由来の発泡には効果が高いが、界面活性剤由来の発泡には効果が低い。
一方、アルコール系エマルション型消泡剤は界面活性剤の発泡に有効であり、アルコール系自己乳化型消泡剤の1/100以下の添加量でも発泡を抑制できるが、膜に付着しやすく膜閉塞を引き起こすため、膜分離式好気性生物処理に使用することが困難である。
しかし、アルコール系エマルション型消泡剤は少量で消泡効果が得られるので、主要な消泡処理をアルコール系自己乳化型消泡剤で行い、アルコール系エマルション型消泡剤を必要に応じてごく少量のみ使用することで膜への悪影響を最小限に抑えて安定運転を実現することができる。
このときの添加量は、慣習的に10mg−消泡剤/L−原水量以下とされてきた。この上限値は、槽内溶存酸素濃度を下げない(消泡剤が過剰に添加されると散気の気泡が会合し、溶解効率が低下する)ための目安であり、空気量に余裕があれば、添加量はさらに増やすことができる。
しかし、アルコール系自己乳化型消泡剤は界面活性剤由来の発泡には効果が低く、過剰に添加するといずれ膜を閉塞させる。
しかし、アルコール系エマルション型消泡剤は粒子状であり、膜に付着しやすいため、アルコール系エマルション型消泡剤についても添加量の上限を設ける必要がある。そこで、後述のように、添加する各消泡剤の膜分離式好気性生物処理槽内濃度(kg−CODCr/m3−槽容積)の好適範囲を設定する。
自己乳化型の消泡剤とは、それ自体が界面活性剤であって、親油基及び親水基を同一分子内に有し、水に希釈分散(乳化)してエマルションを形成する薬剤である。本発明では、このような自己乳化型の消泡剤として、下記式(1)で表されるポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルを主成分とするアルコール系自己乳化型消泡剤を用いる。このポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルは、R1のアルキル基(炭素数12〜18)、エーテル結合と、R2Oで表されるオキシアルキレン基(炭素数2〜4)を繰り返し単位とするポリオキシアルキレン基(平均付加モル数5〜30モル)で構成されるポリエーテル系化合物である。
R1−O−(R2O)n−H …(1)
(式(1)中、R1は炭素数12〜18のアルキル基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、nは5〜30の数である。複数のR2は互いに同一であってもよく異なるものであってもよい。)
本発明において、アルコール系自己乳化型消泡剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エマルション型消泡剤とは、消泡成分となる水不溶性の物質を乳化剤を用いてエマルションとした薬剤であり、水で希釈可能である。
本発明では、このようなエマルション型消泡剤として、高級アルコール系の消泡成分を主成分とする既知のアルコール系O/Wエマルション型消泡剤を用いる。
本発明に係るアルコール系エマルション型消泡剤の消泡成分として用いられる高級アルコールとしては、炭素数12〜30の高級脂肪族アルコールが挙げられ、その炭素数は好ましくは14〜28、さらに好ましくは16〜26である。このような高級脂肪族アルコールとしては、天然アルコールでは、ラウリルアルコール(1−ドデカノール)、ミリスチルアルコール(1−テトラデカノール)、セチルアルコール(1−ヘキサデカノール)、ステアリルアルコール(1−オクタデカノール)、エイコサノール、ドコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノール、ミリシルアルコール等の飽和アルコール、オレイルアルコール等の不飽和アルコールが挙げられ、合成アルコールでは、チーグラー法によりエチレンを重合させるプロセスを経て製造されるチーグラーアルコール、オキソ法により得られるオキソアルコール、天然の植物油脂や動物油脂を高圧還元又はケン化して得られる高級アルコール等が挙げられる。
本発明において、アルコール系エマルション型消泡剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明において、アルコール系自己乳化型消泡剤及びアルコール系エマルション型消泡剤の添加量は各消泡剤の膜分離式好気性生物処理槽内濃度(kg−CODCr/m3−槽容積)が、以下の範囲となるような添加量とすることが好ましい。
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
消泡剤成分は膜を透過せず、生物分解も受けにくいが、上記添加量の範囲内であれば、消泡剤成分が膜に付着する前に汚泥に定着するものと推定され、膜閉塞させることなく、消泡機能を維持することができる。
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
上述のとおり、アルコール系エマルション型消泡剤の添加量の上限は、アルコール系自己乳化型消泡剤より大幅に小さい。
そこで、アルコール系自己乳化型消泡剤の添加を常時(連続添加または所定時間ごとの間欠添加)とし、同様にアルコール系エマルション型消泡剤の添加を常時とすることもできるし、アルコール系自己乳化型消泡剤の添加のみを常時とし、これで消えない泡が発生した場合のみ(泡の発生時または泡の成長が止まらない状態と判定した時点から)、アルコール系エマルション型消泡剤の添加を開始する制御を採用してもよい。ここで、アルコール系自己乳化型消泡剤の添加で消えない泡の定義は、例えば、アルコール系自己乳化型消泡剤の添加量が上記上限添加量以下、望ましくは上限添加量の50%添加時、さらに望ましくは30%添加時点で曝気槽の上方から視認したとき水面が見えていない(全面が泡に覆われている)場合である。
各消泡剤の添加位置について、図1〜3を参照して説明する。図1〜3において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。Bは散気管、Mは浸漬膜である。
界面活性剤由来の発泡が問題となりやすいのは、発泡成分が難分解性で、かつ、膜を透過しない場合である。従って、本発明におけるアルコール系自己乳化型消泡剤とアルコール系エマルション型消泡剤との併用の効果が有効に発揮されるのは、孔径がある程度小さい膜であり、孔径が大きい膜ではアルコール系エマルション型消泡剤を併用添加する必要性は低い。
アルコール系自己乳化型消泡剤としては、消泡成分であるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノステアリルエーテルを主成分とする高級アルコール系の消泡剤を調製して用いた。この消泡剤に含まれる消泡成分の濃度は2.3g−CODCr/gであった。
アルコール系エマルション型消泡剤としては、高級アルコールとしてチーグラー法をベースとした高級アルコールを主成分とする混合物のNAFOL20+A(サソール社製)を用いて調製されたO/W型エマルション構造の消泡剤を用いた。この消泡剤に含まれる消泡成分の濃度は0.6g−CODCr/gであった。
図1に示す膜式活性汚泥槽において、本発明による効果を実証する実験を行った。実験条件及び実験結果は以下の通りである。
・各槽の容量:活性汚泥槽=3L
膜浸漬活性汚泥槽=3L
・原水:食品排水と洗浄排水の混合排水
CODCr=3000mg/L
BOD=2000mg/L
・水量:3L/d
・BOD容積負荷:1kg/m3/d
・浸漬膜:孔径0.05μmのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)膜
・フラックス:0.45m/d
・槽内汚泥平均濃度:5000mg/L(=5g−SS/L)
・汚泥引き抜き量:0.2L/d(=0.0002m3/d)
・アルコール系自己乳化型消泡剤の添加量:0.46kg−CODCr/m3−槽容積
・アルコール系自己乳化型消泡剤の薬注方法:上記添加量となるように4時間ごとに10秒連続添加
・アルコール系エマルション型消泡剤の添加量:0.04 kg−CODCr/m3−槽容積
・アルコール系エマルション型消泡剤の薬注方法:発泡が抑制されていないと判定したときに消泡が確認されるまで上記添加量となるように1.5時間ごとに10秒連続添加
処理槽水面に発泡は殆どなく、処理水吸引時の差圧上昇も10kPa以内で安定していた。
消泡剤の1日当たりの添加量は以下のとおりで、非常に少ない量で処理が可能となった。
・アルコール系自己乳化型消泡剤の添加量:0.04g/d(=0.092g−CODCr/d)
・アルコール系エマルション型消泡剤の添加量:0.013g/d(=0.008g−CODCr/d)
実施例1において、アルコール系エマルション型消泡剤を添加せず、アルコール系自己乳化型消泡剤のみを4.5kg−CODCr/m3−槽容積となるよう連続添加したこと以外は同様に実験を行った。
その結果、泡の漏洩はなかったが、処理槽水面は泡に覆われ、水面が確認できなかった。
処理水吸引時の差圧上昇は運転開始5日後で40kPaに達し、膜洗浄が必要となった。
アルコール系自己乳化型消泡剤の1日当たりの添加量は、0.39g/dで、実施例1のアルコール系自己乳化型消泡剤添加量の約10倍となった。
1C 高負荷活性汚泥槽
2 膜浸漬活性汚泥槽
Claims (5)
- 膜分離式好気性生物処理槽に消泡剤を添加して該処理槽内の発泡を抑制する方法において、消泡剤として、下記式(1)で表されるポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルを主成分とするアルコール系自己乳化型消泡剤と、アルコール系エマルション型消泡剤とを添加することを特徴とする発泡抑制方法。
R1−O−(R2O)n−H …(1)
(式(1)中、R1は炭素数12〜18のアルキル基、R2は炭素数2〜4のアルキレン基、nは5〜30の数である。複数のR2は互いに同一であってもよく異なるものであってもよい。) - 請求項1において、膜分離式好気性生物処理における膜の孔径が0.01μm以上0.1μm以下であることを特徴とする発泡抑制方法。
- 請求項1又は2において、各消泡剤の前記処理槽内濃度(kg−CODCr/m3−槽容積)が、
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)
となるようにそれぞれ連続的又は間欠的に添加することを特徴とする発泡抑制方法。 - 請求項1〜3のいずれか1項において、各消泡剤の1日あたりの平均添加量(kg−CODCr/d)が
アルコール系自己乳化型消泡剤:(0.08〜0.8)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
アルコール系エマルション型消泡剤:(0.002〜0.02)×槽内平均汚泥濃度(g−SS/L)×汚泥引抜量(m3/d)
となるようにそれぞれ連続的又は間欠的に添加することを特徴とする発泡抑制方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項において、アルコール系自己乳化型消泡剤を常時添加とし、アルコール系自己乳化型消泡剤を上限添加量まで添加しても、発泡が抑制されないと判定された場合にアルコール系エマルション型消泡剤を添加することを特徴とする発泡抑制方法。
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