JP4799570B2

JP4799570B2 - 排水処理設備における排水管理方法

Info

Publication number: JP4799570B2
Application number: JP2008004097A
Authority: JP
Inventors: 真司富永
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: JP2009165911A

Description

本発明は、汽力発電所、工場等からの排水を処理する技術に係り、特に水質が悪化した際にその最終放流槽を閉止し、又は放流することを管理する排水処理設備における排水管理方法に関する。

汽力発電所、工場等の排水は多種多様な水質からなり、水質規制の対象となる。その規制の強化により、より高度な排水処理が必要である。例えば、発電所の排水には純水装置、復水脱塩装置の再生排水、ボイラーブロー水、排煙脱硫排水などの定常排水と、ボイラ起動排水、空気予熱器、電気集塵器洗浄排水、ボイラ化学洗浄排水などの非定常排水とがある。その処理設備の容量は、これらの排水量と性状、頻度、必要な処理時間を考慮して決められている。

このような排水は、専用処理設備で処理してから河川のような公共水域に放流している。例えば、この排水を受水槽に貯留し、窒素化合物、硫黄化合物等を処理するＮ−Ｓ分解槽、ｐＨを調整するｐＨ調整槽、重金属等を粗大化させる凝集槽、重金属等を沈降除去する沈殿槽、沈降除去した処理水に含まれる微細な物質を除去するろ過器、ＣＯＤを除去するＣＯＤ吸着塔、排水規制値に適合するようにｐＨを調整するｐＨ中和槽の順番で、処理した後、放流槽、最終放流槽に貯溜し、最終放流弁を開放してから公共水域に放流する。
ＣＯＤ、全窒素、全リン、放流量等の規制や協定値があり、水質が悪化した場合は、その濃度を測定した時の水質の状態で最終放流槽を閉止し、排出しないようにしている。この水質の監視は、それぞれの排水の濃度について測定した瞬間値で判断していた。

排水処理場におけるその制御技術が種々提案されている。例えば、特許文献１の特開２００２−２１９４８１公報「曝気槽の溶存酸素濃度の制御装置」に示すように、曝気槽に供給される原水の流量計及びその調節弁、返送汚泥流量計、溶存酸素濃度計、曝気槽内圧の圧力検出器、圧力調節弁及び圧力制御調節計、酸素供給量調節弁及びその測定器、入力されたプロセスデータに基づき溶存酸素濃度の長期予測を行い、その目標値を計算するニューラル・ネット・オプティマイザー、溶存酸素濃度の短期予測機能付ＰＩＤ制御装置、及び酸素供給量調節計を備えてなる排水処理用の曝気槽の溶存酸素濃度の制御装置が提案されている。
特開２００２−２１９４８１公報

従来の排水の監視方法は、瞬間時のみの監視であり、瞬時値規制の対応は可能である。しかし、日平均濃度や日負荷量で規制がある場合でも、最新の瞬間時で、最終放流弁閉止を判断していた。そこで、過度に最終放流弁を閉止しているという問題を有していた。また、日平均濃度予測・日負荷量予測がしづらいという問題を有していた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、排水処理設備における排水の水質の性状を把握することで、各排水処理装置において計測した瞬間値ではなく、平均値を予測し、過剰に最終放流弁を閉止しないで、排水処理を円滑かつ容易に管理することができる排水処理設備における排水管理方法を提供することにある。

本発明によれば、汽力発電所、工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、該Ｎ−Ｓ分解槽（２）により処理した排水の全窒素・全リンについて計測し、その計測した全窒素または全リンの瞬時濃度が、所定の警報値に達したときに、工水導入弁（１９）を開けて工水を放流槽（９）に導入して希釈し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する、ことを特徴とする排水処理設備における排水管理方法が提供される。

また、汽力発電所や工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、次に、Ｎ−Ｓ分解槽（２）からの排水をＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）に通水して、該ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）後のＣＯＤについて計測し、その計測した瞬時濃度、及びその演算処理した予測値で、日平均濃度または日負荷量が所定の警報値に達したときに、該ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）のバイパス弁（１５）を閉止し、ＣＯＤ吸着塔前弁（２０）及びＣＯＤ吸着塔後弁（２１）を開け、該ＣＯＤ吸着塔（７）に通水し、最後に、処理した排水を放流槽（９）に通水し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する。
例えば、前記ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）後のＣＯＤの予測値について、日平均濃度は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算する。

汽力発電所や工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、次に、Ｎ−Ｓ分解槽（２）からの排水をＣＯＤ吸着塔（７）に通水して、ＣＯＤを吸着除去し、又はＣＯＤバイパス系統（１３）に通水し、最後に、処理した排水を放流槽（９）に通水し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する際に、該最終放流槽（１０）内の全窒素、全リン及びＣＯＤについて計測し、その計測した全窒素、全リン及びＣＯＤの瞬時濃度、及びその演算処理した予測値で、全窒素、全リンについては、日負荷量が所定の警報値に達したときに、ＣＯＤについては、日平均濃度、日負荷量が所定の警報値に達したときに、最終放流弁（１１）を閉止する。
例えば、前記最終放流槽（１０）内の全窒素・全リン／ＣＯＤの予測値について、全窒素は下記の数式［数３］で、全リンは数式［数４］により計算し、ＣＯＤの予測値については、日平均濃度は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算することができる。

上記構成の発明では、汽力発電所や工場等から排出される排水が所定の警報値、即ち排水中のｐＨ値、ＣＯＤ値、窒素化合物のＮ含有量、リン化合物のＰ含有量、ＳＳ（濁度）、油分、フッ素化合物のＦ含有量等が基準値を超えているときに、最終放流弁（１１）を閉止するかどうかの判断を各処理装置における排水の性状を瞬間値だけではなく、計測した値から所定の数式で計算した予測値で判断して処理する。この方法によれば、従来のように、過度に最終放流弁（１１）を閉止することがなくなり、排水処理装置のオペレータの負担を軽減することができる。

例えば、Ｎ−Ｓ分解槽（２）により処理した排水の窒素・全リンの計測定値、ＣＯＤ吸着塔（７）及びバイパス系統（１３）後のＣＯＤ計測定値、又は最終放流槽（１０）の全窒素・全リン／ＣＯＤ計測定値の瞬間値をそれぞれ取込み、日平均濃度・日負荷量予測した予測値に基づき各排水処理装置を運転する。これにより、日平均量、日負荷量規制を適切に遵守できる。

本発明の排水処理設備における排水管理方法は、汽力発電所等から排出される排水中に含まれる主に窒素、全リン、ＣＯＤを除去する排水処理設備の各処理装置の運転を管理する方法である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の排水管理方法を実施する排水処理設備を示す系統図である。
本発明の排水管理方法を実施する排水処理設備は、火力発電所等における排水を処理する設備である。火力発電所等から排出された排水を受水槽１に貯留し、Ｎ−Ｓ分解槽２、ｐＨ調整槽３、凝集槽４、沈殿槽５、ろ過器６、ＣＯＤ吸着塔７、ｐＨ中和槽８の順番で処理した後、放流槽９、最終放流槽１０で溜めて最終放流弁１１を開放してから海や河川等の公共水域に放流する。
生活廃水は処理の対象にしてないので、ＢＯＤ処理装置は組み込まれていないが、図示例は一例で、水質の種類に応じて他の排水処理装置を組み込むことができる。

受水槽１では排水を貯留し、粗粒物質の沈殿除去、水質の均一化等を図る。受水槽１の下流に配置したＮ−Ｓ分解槽２では、排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることで、窒素ガスと硫酸イオンに分解する。Ｎ−Ｓ分解槽２の下流には、Ｎ−Ｓ分解槽２の処理状況を計測する全窒素・全リン計１２を備えている。

Ｎ−Ｓ分解槽２の下流に配置したｐＨ調整槽３では、複数の調整槽で構成されており、希硫酸・苛性ソーダ等を投入し、エアーバブリング等で攪拌し、ｐＨを調整して、重金属等を沈殿させやすくする。

ｐＨ調整槽３の下流に配置した凝集槽４では、重金属を沈殿させるために、凝集助剤を入れ、微細な物質を粗大化する。このときは緩速撹拌により凝集した微細なフロックを粗大化し、沈降性の良いフロックにする。

凝集槽４の下流に配置した沈殿槽５では、凝集槽４で粗大化させたフロックを自然沈降分離させる。沈殿汚泥は排泥ポンプで濃縮槽（図示していない）に移送する。
沈殿槽５の下流に配置したろ過器６では、沈降除去した処理水中に含まれる微細な物質をろ過除去する。

ろ過器６の下流に配置したＣＯＤ吸着塔７では、ここに通水することで、ＣＯＤを吸着除去する。ＳＳ（濁度）、Ｆ（フッ素）、重金属等の各種有害物質を除去後の脱硫排水には、溶解性の難処理性のＣＯＤ成分が含有されるため、合成吸着剤（厚孔性）により吸着除去する。吸着後のＣＯＤは薬品により再生濃縮貯溜し、例えばＣＯＤ分解装置（図示していない）で加熱分解法により処分する。ＣＯＤ分解装置では、ＣＯＤ吸着塔７の合成吸着剤により吸着・脱着した濃厚ＣＯＤの主成分はジオチン酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_６）であり、処理法としては、次に示すような反応式の化１と化２のような酸−塩基触媒反応による酸化熱分解法が適している。

ろ過器６を通過した処理排水のＣＯＤ濃度が、後述するような排水基準値以下のときには、このＣＯＤ吸着塔７をバイパスするバイパス系統１３を通過してｐＨ中和槽８へ流入させる。このバイパス系統１３にバイパス弁１４を備え、このバイパス系統１３、及びＣＯＤ吸着塔７へ通水後の処理水を計測するＣＯＤ計１５を備えている。後述するような排水基準値以下のときに、ＣＯＤ吸着塔７へ通水しないように、ＣＯＤ吸着塔７の前後に、それぞれＣＯＤ吸着塔前弁２０及びＣＯＤ吸着塔後弁２１を備える。

ＣＯＤ吸着塔７の下流に配置したｐＨ中和槽８では、排水協定値を遵守するためにｐＨを調整する。処理水を放流できるように協定値範囲内に調整する。ｐＨ調整には苛性ソーダ等を使用し、エアーバブリング等により撹拌する。

ｐＨ中和槽８の下流に配置した放流槽９では、除去処理しない窒素分、リン分が規制値を超える場合に、工水を導入し、希釈する。放流槽９内に設けられた放流管を経て放流ポンプ１６で最終放流槽１０に移送する。放流槽９のｐＨ異常時は、例えば放流弁２３が閉止し循環弁２４が自動的に開き、異常水をｐＨ調整槽３へ移送し、異常排水の放流を防ぐようになっている。
放流槽９の下流に配置した最終放流槽１０では、外部へ排出する直前の槽で放流する排水の水質測定を、全窒素・全リン／ＣＯＤ計１７を備えている。最終放流槽１０と全窒素・全リン／ＣＯＤ計１７の間に排水量を計測する流量計１８を備えている。

最終放流槽１０から外部へ排出する直前の槽で放流する排水の水質は、例えば次に示すような排水協定値を遵守する必要がある。なお、この最終放流槽１０よりオーバーフローした排水は、受水槽１に戻し、上述した処理設備で再処理する。

［放流の際の排水協定値（例）］
排水量１６００ｍ^３／日以下
ｐＨ５．８〜８．６
ＣＯＤ瞬時濃度１５ｍｇ／Ｌ以下
日平均濃度１０ｍｇ／Ｌ以下
日負荷量１６ｋｇ／日以下
Ｎ（窒素）瞬時濃度２０ｍｇ／Ｌ以下
日負荷量３２ｋｇ／日以下
Ｐ（リン）瞬時濃度０．１ｍｇ／Ｌ以下
日負荷量０．２ｋｇ／日以下
ＳＳ（濁度）瞬時濃度１５ｍｇ／Ｌ以下
日平均濃度１２ｍｇ／Ｌ以下
日負荷量２４ｋｇ／日以下
油分瞬時濃度２ｍｇ／Ｌ以下
日平均濃度０．７ｍｇ／Ｌ以下
日負荷量０．６ｋｇ／日以下
Ｆ（フッ素）瞬時濃度１５ｍｇ／Ｌ以下

この排水基準値を遵守するために、日平均濃度・日負荷量について後述するように予測する演算を実施し、その予測値をモニター等に表示する。また、日平均濃度、日負荷量が協定値を超過しないよう設定する所定の警報値を上回る予測であれば．自動的に最終放流弁１１を閉止する。

図２は排水処理設備におけるＮ−Ｓ分解槽を運転する際の警報値を示す説明図である。
Ｎ−Ｓ分解槽２では、排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解する。このＮ−Ｓ分解槽２により処理した排水の全窒素・全リンについて、全窒素・全リン計１２で計測し、その計測した全窒素又は全リンの瞬時濃度が、協定値の８０％の警報値に達したときに、工水導入弁１９を開けて工水を放流槽９に導入して希釈する。これにより次工程の排水処理を円滑に実施することができる。

図３は排水処理設備におけるＣＯＤ吸着塔とバイパス系統との運転する際の警報値を示す説明図である。
ＣＯＤ吸着塔７に通水してＣＯＤを吸着除去又はＣＯＤバイパス系統１３に通水する。このＣＯＤ吸着塔７及びバイパス系統１３後のＣＯＤについてＣＯＤ計１５で計測し、その計測した瞬時濃度、及び演算処理した予測値で、日平均濃度、日負荷量のいずれかが、協定値の８０％となる警報値に達したときに、ＣＯＤ吸着塔７のバイパス弁１５を閉止し、ＣＯＤ吸着塔前弁２０及びＣＯＤ吸着塔後弁２１を開け、ＣＯＤ吸着塔７に通水する。

このときは、ＣＯＤ吸着塔７のバイパス系統１３内のＣＯＤの予測値について、日平均は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算する。

図４は排水処理設備における最終放流槽を運転する際の警報値を示す説明図である。
最終放流槽１０外部へ放流する際に、最終放流槽１０内の全窒素、全リン及びＣＯＤについて、全窒素・全リン／ＣＯＤ計１７で計測し、その計測した全窒素、全リンまたはＣＯＤの瞬時濃度、及びその演算処理した予測値で、全窒素、全リンについて、日負荷量が、ＣＯＤについて、日平均濃度または日負荷量が、協定値の９０％となる警報値に達したときに、最終放流弁１１を閉める。警報値に達していないときは、その排水を公共水域へ放流する。

例えば、最終放流槽１０内の全窒素・全リン／ＣＯＤの予測値について、全窒素は下記の数式［数３］で、全リンは数式［数４］により計算し、ＣＯＤの予測値については、日平均は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算する。

最終放流槽１０外部へ放流する際に、排水量について流量計１８で計測し、その演算処理した１日の排水量の予測値が、協定値の９０％に達したときに、最終放流弁１１を閉める。警報値に達していないときは、その排水を公共水域へ放流する。排水処理設備における１日の排水量の予測値は、下記の数式［数５］により計算して求める。

なお、本発明は、排水処理設備における排水の水質の性状を把握することで、各排水処理装置において計測した瞬間値ではなく、平均値を予測し、過剰に最終放流弁１１を閉止しないで、排水処理を円滑かつ容易に管理することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の排水処理設備における排水管理方法は、汽力発電所以外の設備から排出される排水に利用することができる。

本発明の排水管理方法を実施する排水処理設備を示す系統図である。排水処理設備におけるＮ−Ｓ分解槽を運転する際の警報値を示す説明図である。排水処理設備におけるＣＯＤ吸着塔とバイパス系統との運転する際の警報値を示す説明図である。排水処理設備における最終放流槽を運転する際の警報値を示す説明図である。

符号の説明

１受水槽
２Ｎ−Ｓ分解槽
３ｐＨ調整槽
４凝集槽
５沈殿槽
６ろ過器
７ＣＯＤ吸着塔
８ｐＨ中和槽
９放流槽
１０最終放流槽
１１最終放流弁
１２全窒素・全リン計
１３バイパス系統
１４バイパス弁
１５ＣＯＤ計
１６放流ポンプ
１７全窒素・全リン／ＣＯＤ計
１８流量計
１９工水導入弁
２０ＣＯＤ吸着塔前弁
２１ＣＯＤ吸着塔後弁
２２流量計
２３放流弁
２４循環弁

Claims

汽力発電所、工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、
前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、
該Ｎ−Ｓ分解槽（２）により処理した排水の全窒素・全リンについて計測し、その計測した全窒素または全リンの瞬時濃度が、所定の警報値に達したときに、工水導入弁（１９）を開けて工水を放流槽（９）に導入して希釈し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する、ことを特徴とする排水処理設備における排水管理方法。
汽力発電所や工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、
前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、
次に、Ｎ−Ｓ分解槽（２）からの排水をＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）に通水し、
該ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）後のＣＯＤについて計測し、その計測した瞬時濃度、及びその演算処理した予測値で、日平均濃度または日負荷量が所定の警報値に達したときに、該ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）のバイパス弁（１５）を閉止し、ＣＯＤ吸着塔前弁（２０）及びＣＯＤ吸着塔後弁（２１）を開け、該ＣＯＤ吸着塔（７）に通水し、
最後に、処理した排水を放流槽（９）に通水し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する、ことを特徴とする排水処理設備における排水管理方法。
前記ＣＯＤ吸着塔（７）のバイパス系統（１３）後のＣＯＤの予測値について、日平均濃度は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算する、ことを特徴とする請求項２の排水処理設備における排水管理方法。
汽力発電所や工場等から排出される排水を受水槽（１）に貯留し、
前記受水槽（１）からの排水に含まれる窒素・硫黄酸化物を、Ｎ−Ｓ分解槽（２）で硫酸酸性化で強熱処理し、更に亜硝酸反応させることにより、窒素ガスと硫酸イオンに分解し、
次に、Ｎ−Ｓ分解槽（２）からの排水をＣＯＤ吸着塔（７）に通水して、ＣＯＤを吸着除去し、又はＣＯＤバイパス系統（１３）に通水し、
最後に、処理した排水を放流槽（９）に通水し、最終放流槽（１０）から外部へ放流する際に、該最終放流槽（１０）内の全窒素、全リン及びＣＯＤについて計測し、その計測した全窒素、全リン及びＣＯＤの瞬時濃度、及びその演算処理した予測値で、全窒素、全リンについては、日負荷量が所定の警報値に達したときに、ＣＯＤについては、日平均濃度、日負荷量が所定の警報値に達したときに、最終放流弁（１１）を閉止する、ことを特徴とする排水処理設備における排水管理方法。
前記最終放流槽（１０）内の全窒素・全リン／ＣＯＤの予測値について、全窒素は下記の数式［数３］で、全リンは数式［数４］により計算し、
ＣＯＤの予測値については、日平均濃度は下記の数式［数１］で、日負荷量は数式［数２］により計算する、ことを特徴とする請求項４の排水処理設備における排水管理方法。