JP4096387B2

JP4096387B2 - 硫化水素発生防止方法

Info

Publication number: JP4096387B2
Application number: JP32609097A
Authority: JP
Inventors: 誠一郎岡本; 修司田中; 三夫北川; 伸美前島; 光博益子
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd; National Institute for Land and Infrastructure Management
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd; National Institute for Land and Infrastructure Management
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2017-11-27
Also published as: JPH11156373A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水をポンプ場から下水圧送管路を経て着水井に圧送する際に、下水に硫化水素除去剤を添加して硫化水素の発生を防止し、硫化水素による下水圧送管出口開口部分の施設の腐食劣化を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水の圧送方式は、建設費低減や工期短縮といった長所を持つ送水方法であるが、この方式は、このような長所を有する反面、硫化水素の生成による圧送管出口付近における周辺施設の腐食が問題となっている。
【０００３】
硫化水素は、下水圧送管内で硫酸イオンが硫酸塩還元菌（ＳＲＢ）等の嫌気性菌により還元されることにより生成する。そして、この硫化水素が、嫌気状態にある圧送管を出た後、好気性雰囲気下に晒されると、好気性菌により強酸性の硫酸に変わるため、コンクリートが腐食される。なお、腐食は、このように硫化水素が好気性条件下で硫酸になることにより発生するため、嫌気状態にある圧送管内では、腐食は実質的に生じない。
【０００４】
硫化水素発生防止に関する従来技術については、ＥＰＡ設計マニアル「下水道施設の臭気と腐食対策」日本下水道事業団業務普及協会（１９８８）にその詳細が記載されており、一般的には、下水に硫化水素除去剤を注入する方法が知られている。この硫化水素除去剤としては、硝酸塩、鉄等の金属塩、過マンガン酸カリウムのような酸化剤などが知られており、このような硫化水素除去剤により硫化水素を酸化して除去する。また、空気を注入して硫化水素の発生を防止することも行われている。
【０００５】
これらの硫化水素除去剤や空気は、従来、ポンプ場において、下水圧送管の入口部に注入されている。即ち、従来においては、下水圧送管内の全体において、常時硫化水素の生成を防止することを前提として、硫化水素除去剤や空気を下水圧送管の入口で注入している。例えば、国内では、神戸市、秋田市、千葉市等において、鉄塩や空気等を下水圧送管の入口に注入する方法がとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように硫化水素除去剤や空気を下水圧送管の入口に注入する従来技術では、次に述べる理由により、無駄な消費が多く、処理コストが増大する、或いは、硫化水素の発生を十分に防止し得ないといった問題があった。
【０００７】
空気、酸素を注入して硫化水素の発生を防止する場合：
空気を注入すると管内抵抗が増加するため、それまでの送水ポンプでは同量の下水を送水できなくなることが多い。このため、新たに空気を注入する場合は、高額な出費を伴う送水ポンプの交換が必要となる。また、下水中に溶け込んだ酸素は、硫化水素の発生防止のために用いられるだけでなく、下水中の有機物の分解にも消費される。このため、管路延長が長い場合には、注入必要酸素量が当然多くなる。一方、下水送水ポンプの送水能力は実際上は減少させることができないから、結果として、空気注入量が限定されることになり、空気又は酸素を硫化水素発生防止に必要とされる十分量を注入できない場合がある。
【０００８】
硫化水素除去剤として金属塩を用いる場合：
金属塩のうち、例えば、三価の鉄イオンは二価の鉄イオンに変化する際に他の物質を酸化する能力と、二価の鉄イオンに変化してから硫化水素を硫化鉄として固定化する能力の２つの能力を持っている。この三価から二価に変化する際の酸化力は、硫化水素の酸化にだけでなく、下水中の懸濁固形物の荷電中和にも使用される。このため、硫化水素が比較的少ない下水の場合には、三価の鉄塩の硫化水素の除去以外に消費される割合が大きくなり、無駄な消費が多い。
【０００９】
硫化水素除去剤として酸化剤を用いる場合：
下水中の硫化水素以外の物質も酸化するため、無駄な消費が多い。
【００１０】
硫化水素除去剤として硝酸塩を用いる場合：
脱窒菌等による有機物の分解にも用いられるため、無駄な消費が多い。
【００１１】
このように従来法では、下水圧送管入口に添加した硫化水素除去剤の、硫化水素以外の物質による消費が多く、このため、この消費を予め考慮して、硫化水素除去剤の注入量が決定されており、処理コストが高いものとなっていた。
【００１２】
また、一般に、硫化水素除去剤による添加効率は、着水井に設けた硫化水素測定手段により気中硫化水素濃度を測定することにより調べ、この結果に基いて硫化水素除去剤の添加量をフィードバック制御することが行われているが、圧送管入口で硫化水素除去剤を添加する従来法では、硫化水素除去剤の注入点と測定点が離れすぎているため、フィードバック制御のタイムラグで的確な添加量制御を行えない。
【００１３】
本発明は、上述の如く、硫化水素除去剤の無駄な消費が多い、硫化水素除去剤の添加量制御が困難であるといった従来技術の問題点を解決し、硫化水素除去剤による硫化水素除去効率を高め、硫化水素発生防止処理コストを低減すると共に、フィードバック制御も容易に行える硫化水素発生防止方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の硫化水素発生防止方法は、下水をポンプ場から下水圧送管を経て着水井に圧送する際に、下水に硫化水素除去剤を添加して硫化水素の発生を防止する方法において、ポンプ場から着水井までの下水圧送管の総延長の４０〜９５％に当る部分に該硫化水素除去剤を添加することを特徴とする。
【００１５】
前述の如く、従来においては、下水圧送管内全体において、常時硫化水素の生成を防止することを前提として、硫化水素除去剤を下水圧送管の入口で注入しているため、硫化水素除去剤の無駄な消費が多いものとなっていた。
【００１６】
本発明では、下水圧送管内で発生した硫化水素が好気性雰囲気に晒されて硫酸を生成することで起こる圧送管出口付近の腐食を防止するには、好気性雰囲気となる圧送管出口での硫化水素発生を防止すれば良く、嫌気状態の圧送管内部での硫化水素発生は防止しなくても良い、即ち、圧送管出口部分での硫化水素濃度をゼロとすれば、圧送管内での硫化水素濃度を常にゼロに保つ必要はないという技術思想に基くものであり、硫化水素除去剤を下水圧送管路の途中部分に添加する。
【００１７】
前述の如く、下水圧送管のコンクリート腐食は、圧送管内で生成した硫化水素が、圧送管出口開口部において空気中に拡散し、筒頂部や喫水部で空気中の酸素と好気性硫黄酸化細菌の作用によって硫酸となり、これが結露部分で濃縮されるために生ずる。このため、圧送管出口以前に硫化水素を取り除いておく必要がある。
【００１８】
一方、圧送管の内部は全て下水で充満されており、硫化水素は発生していても、空気が侵入できず嫌気状態となっているため、硫酸が殆ど生成しない。また、たとえ少量の硫酸が生成したとしても、濃縮される場所が存在しないため、圧送管の内部においては腐食が問題になることはない。
【００１９】
本発明では、下水圧送管路の途中で硫化水素除去剤を添加するため、硫化水素除去剤の圧送管内滞留時間が短縮されることから、硫化水素除去剤の硫化水素以外の物質（これらの物質と硫化水素除去剤との反応速度は、一般に、硫化水素と硫化水素除去剤との反応速度よりも遅い。）による消費が少なく、硫化水素除去剤による硫化水素除去効率が高い。このため硫化水素除去剤の添加量の低減、処理コストの低減が可能である。
【００２０】
また、このように下水圧送管路の途中に硫化水素除去剤を添加することにより、硫化水素除去剤の注入点と添加効率の測定点が近づくため、フィードバック制御も容易となる。
【００２１】
本発明において、硫化水素除去剤としては特に硝酸塩が有効である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態を示す系統図である。
【００２４】
本発明においては、ポンプ場１から着水井３へ下水を圧送する下水圧送管２の管路の途中部分に硫化水素除去剤を添加する。
【００２５】
硫化水素除去剤の添加箇所は、硫化水素以外の物質による硫化水素除去剤の無駄な消費を防止する観点からは、着水井に近い部分が良いが、硫化水素除去剤と硫化水素との反応時間を十分に確保して、圧送管出口部までに硫化水素を完全に除去する点からは、着水井よりもある程度上流側の部分であることが好ましい。また、空気抜き弁における硫化水素による臭気を防止するためには、この空気抜き弁の位置或いはそれよりも上流側であることが望ましい。
【００２６】
硫化水素除去剤の添加箇所は、ポンプ場から着水井３までの圧送管２の総延長や硫化水素除去剤の硫化水素酸化速度等によっても異なるが、圧送管２の総延長の４０〜９５％に当る部分（即ち、ポンプ場１から圧送管２の総延長の４０〜９５％下流側：図１においてＸがＬの４０〜９５％）とする。特に、硫化水素酸化速度の速い硫化水素除去剤を用いた場合には、着水井寄りの圧送管の途中部分に添加することができ、硫化水素除去剤の無駄な消費を防止して処理コストを大幅に低減できる。
【００２７】
硫化水素除去剤は、圧送管２の途中の部分に設けた注入箇所から定量ポンプを用いて添加すれば良く、この場合、硫化水素除去剤の注入箇所は新たに注入配管を設けても良く、空気抜き弁等の既設の配管を利用しても良い。
【００２８】
本発明において使用される硫化水素除去剤としては、硝酸カルシウム、硝酸ナトリウム等の硝酸塩、塩化第二鉄等の金属塩、過マンガン酸カリウム、過酸化水素のような酸化剤を挙げることができる。これらのうち特に硝酸塩は、硫化水素の除去効果にも優れ、比較的速い速度で硫化水素を硫酸イオンにまで酸化できる上に、硫化水素の生成を防止することができ、極めて有利である。
【００２９】
これらの硫化水素除去剤の添加量は、下水の水質や水温等の環境条件、下水の流速、硫化水素除去剤の添加箇所によっても異なる。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
ポンプ場から下水処理場の着水井まで下記圧送管により下記条件で下水を圧送している系において、硫化水素除去剤として３８重量％（ＮＯ₃濃度）の硝酸カルシウム塩水溶液を、電磁式ダイヤフラム式定量ポンプを用いてポンプ場から着水井までの圧送管総延長の４５％に当たる地点（即ち、ポンプ場から２０２５ｍ下流地点）に設けられた空気抜き弁の穴を利用して注入した。
【００３２】
圧送管
管直径：６００ｍｍ
管材質：ダクタイル管
管延長：４５００ｍ
圧送条件
下水流量：４６０ｍ³／ｈｒ
水温（ポンプ井）：約２０℃
着水井の気中硫化水素濃度を、硫化水素連続測定器を用いて２４時間計測し、圧送管出口での溶存硫化物濃度が３ｐｐｍ以下に維持できる必要注入量を求め、結果を表１に示した。
【００３３】
比較例１
実施例１において、硫化水素除去剤を圧送管途中ではなく、ポンプ場のポンプ井に添加したこと以外は同様にして必要注入量を求め結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１より、本発明によれば、硫化水素除去剤の必要添加量を大幅に低減できたことがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の硫化水素発生防止方法によれば、次のような効果のもとに、圧送管出口周辺の硫化水素による腐食を低コストにて確実に防止することができる。
【００３７】
▲１▼ 処理コストを低減できる：
硫化水素除去剤の注入量を低減でき、処理コストの低減を図ることができる。この低減効果は、下水圧送管の管路長が長いほど、また、硫化水素除去剤の硫化物酸化速度が速いほど大きい。
【００３８】
▲２▼ 薬注量制御が容易になる：
硫化水素除去剤の注入点と硫化水素の除去効果を確認する測定場所とが近くなるため、測定結果のフィードバックによる注入量の制御が容易となる。また、信号ラインも短縮できる。
▲３▼ 管路が長い場合でも、硫化水素除去剤の適用が可能となる：
従来、硫化水素の発生防止のために空気等の気体を注入する場合には、管内損失が大きいため管路長に制約を受けていたが、本発明では、このような制約が殆どなく、硫化水素除去剤を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１ポンプ場
２下水圧送管
３着水井

Claims

下水をポンプ場から下水圧送管を経て着水井に圧送する際に、下水に硫化水素除去剤を添加して硫化水素の発生を防止する方法において、ポンプ場から着水井までの下水圧送管の総延長の４０〜９５％に当る部分に該硫化水素除去剤を添加することを特徴とする硫化水素発生防止方法。
請求項１において、該硫化水素除去剤が硝酸塩であることを特徴とする硫化水素発生防止方法。