JPH04271898A - 廃水の処理方法 - Google Patents
廃水の処理方法Info
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- JPH04271898A JPH04271898A JP3288150A JP28815091A JPH04271898A JP H04271898 A JPH04271898 A JP H04271898A JP 3288150 A JP3288150 A JP 3288150A JP 28815091 A JP28815091 A JP 28815091A JP H04271898 A JPH04271898 A JP H04271898A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は廃水の処理に関し、特に
エネルギー効率が良く、変動流の状態で、かつ設計能力
以上の効果をもって廃水を処理する方法に関する。
エネルギー効率が良く、変動流の状態で、かつ設計能力
以上の効果をもって廃水を処理する方法に関する。
【0002】本発明は第一に、有機的に汚染された液体
相、特に油性の廃水及び汚水の処理に用いるものとして
開発された。それについては、本出願に関する説明の部
分で後述する。しかし、本発明の利用分野はそのような
特定のものに限定されるのではなく、他のタイプの水性
廃物流、例えば酸化可能な無機物質を含有する浸出物、
流出物、及びそれらの流れのようなものの処理に利用す
ることもできる。
相、特に油性の廃水及び汚水の処理に用いるものとして
開発された。それについては、本出願に関する説明の部
分で後述する。しかし、本発明の利用分野はそのような
特定のものに限定されるのではなく、他のタイプの水性
廃物流、例えば酸化可能な無機物質を含有する浸出物、
流出物、及びそれらの流れのようなものの処理に利用す
ることもできる。
【0003】
【従来の技術】これまでのところ、廃水の二次的な処理
は、活性スラッジプロセスまたはその他の類似の方法に
よって達成された。処理すべき廃水の流れと含有物の両
者が大きく変動するために、異なる段階の処理が比較的
独立した方法で行われてきた。その結果、実質的に過剰
な物質が、特に流れが最大になるときに未処理状態で残
る。このような物質は一般に未処理のままで残る。さら
に、そのような変動は、そのような処理によって一次固
体とともに生成する、一般に ”スラッジ ”と呼ばれ
る大量のバイオマスによって起こる。
は、活性スラッジプロセスまたはその他の類似の方法に
よって達成された。処理すべき廃水の流れと含有物の両
者が大きく変動するために、異なる段階の処理が比較的
独立した方法で行われてきた。その結果、実質的に過剰
な物質が、特に流れが最大になるときに未処理状態で残
る。このような物質は一般に未処理のままで残る。さら
に、そのような変動は、そのような処理によって一次固
体とともに生成する、一般に ”スラッジ ”と呼ばれ
る大量のバイオマスによって起こる。
【0004】この問題は、一般に最大能力が得られるよ
うに設計された廃水処理プラントでさらに大きなものと
なる。廃水の供給が日周期的、季節的及び特別な因子に
よって増大するとき、廃水量の連続的増加あるいは汚染
物質の集中によって、プラントは過負荷状態となる。そ
のようなシステムにおける汚染物質の処理についての限
定因子は曝気システムの酸素移送能力であることが、一
般に知られている。というのは、酸素の暴露時間は処理
プラントの水圧特性によって設定され、そのような特性
は、汚染物質を効果的に処理するための酸素の必要度合
いにかかわらず、流れによってのみ影響されるからであ
る。
うに設計された廃水処理プラントでさらに大きなものと
なる。廃水の供給が日周期的、季節的及び特別な因子に
よって増大するとき、廃水量の連続的増加あるいは汚染
物質の集中によって、プラントは過負荷状態となる。そ
のようなシステムにおける汚染物質の処理についての限
定因子は曝気システムの酸素移送能力であることが、一
般に知られている。というのは、酸素の暴露時間は処理
プラントの水圧特性によって設定され、そのような特性
は、汚染物質を効果的に処理するための酸素の必要度合
いにかかわらず、流れによってのみ影響されるからであ
る。
【0005】さらに特定の環境下では、廃水の過剰な流
れによる処理システムの過負荷問題を改善するために、
大きな貯蔵タンク、すなわち ”ラグーン(lagoo
ns)”が用いられる。しかし、空間が貴重な都市環境
においては、この代替方法を常に採用できるとは限らな
い。
れによる処理システムの過負荷問題を改善するために、
大きな貯蔵タンク、すなわち ”ラグーン(lagoo
ns)”が用いられる。しかし、空間が貴重な都市環境
においては、この代替方法を常に採用できるとは限らな
い。
【0006】以前、曝気のために酸素が用いられた場合
の保留時間を短くするために、新しく特別に設計された
タンクが用いられた。しかし上述したように、これはし
ばしば高価なものとなる。現存するタンクの取り替えは
、最良の場合でも困難で費用がかかる。
の保留時間を短くするために、新しく特別に設計された
タンクが用いられた。しかし上述したように、これはし
ばしば高価なものとなる。現存するタンクの取り替えは
、最良の場合でも困難で費用がかかる。
【0007】曝気能力の限界を克服するために、米国特
許 4,163,712号で開示されているような方法
によって廃水に補助酸素を供給することができる。この
技術では、離れた場所で発生させた酸素をプラントへ移
送するために、液体の生成、貯蔵および移送と相俟って
、費用がかなりかかる。
許 4,163,712号で開示されているような方法
によって廃水に補助酸素を供給することができる。この
技術では、離れた場所で発生させた酸素をプラントへ移
送するために、液体の生成、貯蔵および移送と相俟って
、費用がかなりかかる。
【0008】また、上述の費用の低減を期待して、酸素
をその場で生成させることも行われた。しかしこれは、
空気から酸素を製造する大きな資本金のいる方法であり
、最大設計能力になるべく近い能力で稼動する機械が必
要となる。そのような機械は、廃水の流れと成分の大き
な日周期的及び季節的変動があるために、酸素の供給の
ためにはあまり適していない。そのようなその場での方
法は経済上は実際的でないけれども、汚染の効果的なコ
ントロールが可能である。
をその場で生成させることも行われた。しかしこれは、
空気から酸素を製造する大きな資本金のいる方法であり
、最大設計能力になるべく近い能力で稼動する機械が必
要となる。そのような機械は、廃水の流れと成分の大き
な日周期的及び季節的変動があるために、酸素の供給の
ためにはあまり適していない。そのようなその場での方
法は経済上は実際的でないけれども、汚染の効果的なコ
ントロールが可能である。
【0009】さらに、そのような廃水処理のための酸素
供給源として酸素富化されていない空気を用いる場合、
窒素の分圧が酸素の分圧よりもずっと大きい。その結果
、比較的少ない量の酸素だけが溶液に吸収され、廃水は
過剰に泡立ってしまう。それに対して、効率的な方法で
実質的に純粋な酸素を用いた場合、二酸化炭素の除去量
が少なくなり、酸性度が高くなってしまう。
供給源として酸素富化されていない空気を用いる場合、
窒素の分圧が酸素の分圧よりもずっと大きい。その結果
、比較的少ない量の酸素だけが溶液に吸収され、廃水は
過剰に泡立ってしまう。それに対して、効率的な方法で
実質的に純粋な酸素を用いた場合、二酸化炭素の除去量
が少なくなり、酸性度が高くなってしまう。
【0010】
【発明の要約】本発明は、先行技術における少なくとも
一つの欠陥を克服するか、あるいは改善するものである
。
一つの欠陥を克服するか、あるいは改善するものである
。
【0011】本発明は好気性消化作用によって廃水を処
理する方法を提供するものであり、その方法は:前記廃
水に酸素含有量が少なくとも50%の第一の流体を導入
し、それによって、選択された基礎負荷好気性消化能力
を与え;そして、前記廃水に第二の流体を導入して付加
的な変動負荷好気性消化能力を与え、それによって、前
記基礎負荷能力と前記変動負荷能力の総計が、選択され
た総計好気性消化能力となるようにする;ことからなる
。
理する方法を提供するものであり、その方法は:前記廃
水に酸素含有量が少なくとも50%の第一の流体を導入
し、それによって、選択された基礎負荷好気性消化能力
を与え;そして、前記廃水に第二の流体を導入して付加
的な変動負荷好気性消化能力を与え、それによって、前
記基礎負荷能力と前記変動負荷能力の総計が、選択され
た総計好気性消化能力となるようにする;ことからなる
。
【0012】選択された総計好気性消化能力は、ピーク
負荷と一致する許容能力を与えるように選ばれるのが好
ましい。これは例えば、ピーク酸素要求量の95百分位
数を満足するのに十分な能力として選択することができ
る。
負荷と一致する許容能力を与えるように選ばれるのが好
ましい。これは例えば、ピーク酸素要求量の95百分位
数を満足するのに十分な能力として選択することができ
る。
【0013】第一の流体は、廃水の処理と関連してその
場で生成されるのが好ましい。
場で生成されるのが好ましい。
【0014】また、第一の流体は実質的に酸素あるいは
酸素富化した空気であるのが好ましく、それは通常の酸
素溶解器によって廃水中に導入される。第二の流体は空
気であるが、それは通常の手段によって導入されるのが
好ましく、そのような手段は、圧縮とそれに続く拡散、
あるいは機械的手段もしくはそれら両手段を含む。
酸素富化した空気であるのが好ましく、それは通常の酸
素溶解器によって廃水中に導入される。第二の流体は空
気であるが、それは通常の手段によって導入されるのが
好ましく、そのような手段は、圧縮とそれに続く拡散、
あるいは機械的手段もしくはそれら両手段を含む。
【0015】好ましい形においては、第一の流体は少な
くとも70%の濃度の酸素を含み、それは圧力変動式吸
収法かまたは極低温法によって生成される。第二の流体
は実質的に空気であるが、それによって廃水中に十分な
量の窒素が導入され、廃水からの二酸化炭素の除去が可
能となるかあるいは促進される。第二の流体を導入する
ための通常の方法の使用によって、この効果はさらに高
まると考えられる。また、実質的に純粋な酸素の代わり
に酸素富化した空気を用いることによって、この除去を
行うこともできる。
くとも70%の濃度の酸素を含み、それは圧力変動式吸
収法かまたは極低温法によって生成される。第二の流体
は実質的に空気であるが、それによって廃水中に十分な
量の窒素が導入され、廃水からの二酸化炭素の除去が可
能となるかあるいは促進される。第二の流体を導入する
ための通常の方法の使用によって、この効果はさらに高
まると考えられる。また、実質的に純粋な酸素の代わり
に酸素富化した空気を用いることによって、この除去を
行うこともできる。
【0016】また、処理された廃水は、溶存酸素量の第
一信号指示体として、試料採取されるのが好ましい。空
気圧縮手段または溶解手段は、廃水中の設定した溶存酸
素濃度を維持するために、第一信号に応答させる。
一信号指示体として、試料採取されるのが好ましい。空
気圧縮手段または溶解手段は、廃水中の設定した溶存酸
素濃度を維持するために、第一信号に応答させる。
【0017】酸素溶解器は70%以上、好ましくは90
%以上の酸素移送効率を通常もたらす装置であればどの
ようなものでもよく、そのような装置には、超微細バブ
ルディフューザー(ultrafine bubble
diffusers)、逆式コーン(inverte
d cones)、包囲式ウォーターフォール(enc
losed waterfalls)、および静止ミキ
サー(static mixers)が含まれる。
%以上の酸素移送効率を通常もたらす装置であればどの
ようなものでもよく、そのような装置には、超微細バブ
ルディフューザー(ultrafine bubble
diffusers)、逆式コーン(inverte
d cones)、包囲式ウォーターフォール(enc
losed waterfalls)、および静止ミキ
サー(static mixers)が含まれる。
【0018】本発明の第二の態様によれば、廃水から生
成されたスラッジを処理する方法が提供され、その方法
は:スラッジを上述の好気性消化作用によって処理し;
前記廃水に通常の方法で嫌気性の消化作用を適用して、
それによって、この後続の消化作用で抽出されたメタン
を圧縮手段への供給燃料とし;中央データプロセスユニ
ットからの前記廃水とスラッジの流れの移送をコントロ
ールして、それによって、前記処理を、下記の廃水条件
が変動する間の実な動的平衡状態に維持する;ことを含
む。
成されたスラッジを処理する方法が提供され、その方法
は:スラッジを上述の好気性消化作用によって処理し;
前記廃水に通常の方法で嫌気性の消化作用を適用して、
それによって、この後続の消化作用で抽出されたメタン
を圧縮手段への供給燃料とし;中央データプロセスユニ
ットからの前記廃水とスラッジの流れの移送をコントロ
ールして、それによって、前記処理を、下記の廃水条件
が変動する間の実な動的平衡状態に維持する;ことを含
む。
【0019】1.廃水流入システムの量、2.流入廃水
の成分、3.溶存酸素量、温度、生物学的酸素要求量、
pH、処理される廃水の関連する流量、および、4.日
周期的及び季節的条件によって予期された流入量と、各
々の処理工程の間の予期されたリードタイムと、これら
のリードタイムと流れの傾向の間の関係とについて、予
め得られたデータ。
の成分、3.溶存酸素量、温度、生物学的酸素要求量、
pH、処理される廃水の関連する流量、および、4.日
周期的及び季節的条件によって予期された流入量と、各
々の処理工程の間の予期されたリードタイムと、これら
のリードタイムと流れの傾向の間の関係とについて、予
め得られたデータ。
【0020】中央プロセスユニットは、予め設定したバ
ルブ、ポンプ、圧縮手段、およびその他の機械装置のう
ちの一つ又はそれらの組み合わせの状態を表示する信号
に応答するものであるのが、好ましい。
ルブ、ポンプ、圧縮手段、およびその他の機械装置のう
ちの一つ又はそれらの組み合わせの状態を表示する信号
に応答するものであるのが、好ましい。
【0021】廃水から得られたメタンは、前述の処理を
通じて漸増する際に、圧縮手段への供給燃料として捕集
され利用されるのが好ましい。メタンの量は、バルブに
よって捕集位置と燃焼位置の間で適切に調整される。そ
のバルブは中央データプロセスユニットに接続されてい
るのが好ましい。
通じて漸増する際に、圧縮手段への供給燃料として捕集
され利用されるのが好ましい。メタンの量は、バルブに
よって捕集位置と燃焼位置の間で適切に調整される。そ
のバルブは中央データプロセスユニットに接続されてい
るのが好ましい。
【0022】
【実施例】図1において、廃水の流れが適当な通路1を
通って曝気タンク2に流入している。この廃水の一部分
は主流から除去され、ポンプ4を通って酸素溶解器3に
入る。次いで、酸素富化した空気が、ここで引用するこ
とによって組み込まれている米国特許 4,163,7
12号に記載されているビオトックス(VITOX:商
標)注入システムを用いて溶解される。純粋な酸素を用
いることもできると考えられる。
通って曝気タンク2に流入している。この廃水の一部分
は主流から除去され、ポンプ4を通って酸素溶解器3に
入る。次いで、酸素富化した空気が、ここで引用するこ
とによって組み込まれている米国特許 4,163,7
12号に記載されているビオトックス(VITOX:商
標)注入システムを用いて溶解される。純粋な酸素を用
いることもできると考えられる。
【0023】溶解工程に続いて、廃水は出口5を通して
主流に再注入され、予定した溶存酸素量となる。そして
その流れは、懸濁している固体を維持するために撹拌さ
れる。
主流に再注入され、予定した溶存酸素量となる。そして
その流れは、懸濁している固体を維持するために撹拌さ
れる。
【0024】酸素溶解器3には酸素富化した空気が供給
されるが、この場合、酸素濃度は60%よりも大きく、
好ましくは80%よりも大きく、さらに好ましくは90
%よりも大きい。酸素の純度が上記範囲にあるとき、空
気から溶解する酸素を導入する方がエネルギー効率が良
い。さらに、酸素の純度が80%〜95%であるとき、
エネルギー効率はCO2の効果的な除去を継続して行い
うるほどになる。
されるが、この場合、酸素濃度は60%よりも大きく、
好ましくは80%よりも大きく、さらに好ましくは90
%よりも大きい。酸素の純度が上記範囲にあるとき、空
気から溶解する酸素を導入する方がエネルギー効率が良
い。さらに、酸素の純度が80%〜95%であるとき、
エネルギー効率はCO2の効果的な除去を継続して行い
うるほどになる。
【0025】上述の酸素純度の値は、3.2 kg/k
W−hrに達する実質的に純粋な酸素を溶解するシステ
ムを用いたエネルギー消費に基づいている。機械的な限
界のために、いかなる純度の低下も増加した気体の負荷
によって調整することはできず、エネルギー損失は k
g/kW−hrベースで直線的に増加する。この値は空
気分離のエネルギー損失を与えるために kW−hr/
kgに変換される(0.310 kW−hr/kg,P
SAベース)。溶解の90%移送効率を考慮にいれると
、エネルギー損失は 0.9で割ることによって増加す
る。エネルギー損失が1 kW−hr/kgよりも高く
なるとき、酸素富化した空気は空気よりも高価なものと
なる。 いくつかのレベルの酸素純度についての計算値を、表1
に示す。
W−hrに達する実質的に純粋な酸素を溶解するシステ
ムを用いたエネルギー消費に基づいている。機械的な限
界のために、いかなる純度の低下も増加した気体の負荷
によって調整することはできず、エネルギー損失は k
g/kW−hrベースで直線的に増加する。この値は空
気分離のエネルギー損失を与えるために kW−hr/
kgに変換される(0.310 kW−hr/kg,P
SAベース)。溶解の90%移送効率を考慮にいれると
、エネルギー損失は 0.9で割ることによって増加す
る。エネルギー損失が1 kW−hr/kgよりも高く
なるとき、酸素富化した空気は空気よりも高価なものと
なる。 いくつかのレベルの酸素純度についての計算値を、表1
に示す。
【0026】
表 1 酸 素 溶解量
全エネルギー
% kg/kW−hr k
W−hr/kg kW−hr/kg
100 3.20
0.313 0.6
96 93 2.98
0.336 0
.722 90 2.
88 0.347
0.734 80
2.56 0.391
0.783 70
2.24 0.446
0.844 60
1.92 0.521
0.927 50
1.60 0.625
1.043酸素は、圧力変動式吸収
法(PSA:pressure swing abso
rption method)によって作動する分離器
6から供給される。しかし、要求される酸素純度によっ
ては低温手段あるいはその他の適当な手段を用いること
もできるだろう。PSAシステムを用いるのは、実質的
に約95%までの純度の酸素を生成する場合に限られる
。実際の限界は93%である。しかし、低温システムに
よれば98%までの純度が得られる。
表 1 酸 素 溶解量
全エネルギー
% kg/kW−hr k
W−hr/kg kW−hr/kg
100 3.20
0.313 0.6
96 93 2.98
0.336 0
.722 90 2.
88 0.347
0.734 80
2.56 0.391
0.783 70
2.24 0.446
0.844 60
1.92 0.521
0.927 50
1.60 0.625
1.043酸素は、圧力変動式吸収
法(PSA:pressure swing abso
rption method)によって作動する分離器
6から供給される。しかし、要求される酸素純度によっ
ては低温手段あるいはその他の適当な手段を用いること
もできるだろう。PSAシステムを用いるのは、実質的
に約95%までの純度の酸素を生成する場合に限られる
。実際の限界は93%である。しかし、低温システムに
よれば98%までの純度が得られる。
【0027】空気分離器は、最大効率が得られるように
その最大速度かそれに近い速度で、実質的に一定の速度
で運転される。これによって、基礎負荷好気性消化能力
を与えるために予定した容量の酸素が、廃水に与えられ
る。
その最大速度かそれに近い速度で、実質的に一定の速度
で運転される。これによって、基礎負荷好気性消化能力
を与えるために予定した容量の酸素が、廃水に与えられ
る。
【0028】計測器7は、廃水中の溶存酸素量を指示す
る信号を送る。予定した容量を越える過剰な廃水が処理
プロセスに流入することによってこの溶存酸素量が予定
したレベルよりも低下した場合、空気圧縮機8が信号に
応答して、溶存酸素量が回復するようにコントロールさ
れた速度で、空気を廃水に供給するだろう。
る信号を送る。予定した容量を越える過剰な廃水が処理
プロセスに流入することによってこの溶存酸素量が予定
したレベルよりも低下した場合、空気圧縮機8が信号に
応答して、溶存酸素量が回復するようにコントロールさ
れた速度で、空気を廃水に供給するだろう。
【0029】明らかに、空気分離装置を最大速度近くで
運転することによって、高い効率が達成される。効率は
、廃水のその後の処理で生成されるメタンによる圧縮機
8への燃料供給と、分離器6への空気供給によっても、
増大する。
運転することによって、高い効率が達成される。効率は
、廃水のその後の処理で生成されるメタンによる圧縮機
8への燃料供給と、分離器6への空気供給によっても、
増大する。
【0030】そのようなレベルで作動する空気分離器6
を用いることによって、液化した供給源から得られる実
質的に純粋な酸素を導入する他の方法よりも、一般に費
用が少なくなる。液体酸素を用いることによって、関連
する液化、処理、移送および変換コストが必要となる。
を用いることによって、液化した供給源から得られる実
質的に純粋な酸素を導入する他の方法よりも、一般に費
用が少なくなる。液体酸素を用いることによって、関連
する液化、処理、移送および変換コストが必要となる。
【0031】二酸化炭素の適切な除去を行うためには、
空気を全溶存酸素の少なくとも3.3%、好ましくは
7.2〜12%供給するべきである。これは、1日に1
トンの炭素質汚染物質(BOD)を酸化するシステムか
らCO2を除去するのに最低3 kWの曝気が必要であ
ることを示す実験データに基づいている。
空気を全溶存酸素の少なくとも3.3%、好ましくは
7.2〜12%供給するべきである。これは、1日に1
トンの炭素質汚染物質(BOD)を酸化するシステムか
らCO2を除去するのに最低3 kWの曝気が必要であ
ることを示す実験データに基づいている。
【0032】この好ましい態様においては、富化した空
気中の酸素量は約80%であり、また廃水から有意な量
の二酸化炭素を除去するのに役立つ十分な量の窒素を含
む。これによってスラッジの呼吸作用が加速され、廃水
が接触するタンク、パイプ、その他の固定構造物の過度
の腐食が防止される。
気中の酸素量は約80%であり、また廃水から有意な量
の二酸化炭素を除去するのに役立つ十分な量の窒素を含
む。これによってスラッジの呼吸作用が加速され、廃水
が接触するタンク、パイプ、その他の固定構造物の過度
の腐食が防止される。
【0033】現存する処理プラントを、本発明によって
改良することができる。その場合、(経済性を考慮して
)そのような処理プラントにおける空気分離ユニットの
大きさは、95百分位数のピーク要求量から現存する曝
気システムの能力を差し引くことによって、決定される
。
改良することができる。その場合、(経済性を考慮して
)そのような処理プラントにおける空気分離ユニットの
大きさは、95百分位数のピーク要求量から現存する曝
気システムの能力を差し引くことによって、決定される
。
【0034】貯蔵している液体酸素の能力−−計画した
あるいは未計画のメンテナンスに対処するために通常取
っておく−−を、もっと高い百分位数の要求量に対処す
る場合に、その改良したシステムの能力を高めるのに容
易に利用することができる。
あるいは未計画のメンテナンスに対処するために通常取
っておく−−を、もっと高い百分位数の要求量に対処す
る場合に、その改良したシステムの能力を高めるのに容
易に利用することができる。
【0035】従来の曝気システムと酸素供給システムは
、日周期のあるいは合理的に予知可能なピーク要求量に
対して、調整を行う必要がある。これは一般に、日周期
のピーク要求量の少なくとも95百分位数になるように
設定される。さらに、後に出力を低下させることによっ
て損失を計算する際の基礎となるものは、(ファンや圧
縮機のような)両空気移送装置であり、(真空ポンプの
ような)分子篩式再生装置を先行技術の負荷/非負荷装
置を用いて、次の式に従って出力低下させることができ
る: 実出力消費量=(0.2+0.8*分数スループット)
*(定格出力消費量)低温空気分離プラントの場合、水
分を含んだ蒸留コラムを維持するために、わずかにおよ
そ50%の能力まで出力低下させることができる。
、日周期のあるいは合理的に予知可能なピーク要求量に
対して、調整を行う必要がある。これは一般に、日周期
のピーク要求量の少なくとも95百分位数になるように
設定される。さらに、後に出力を低下させることによっ
て損失を計算する際の基礎となるものは、(ファンや圧
縮機のような)両空気移送装置であり、(真空ポンプの
ような)分子篩式再生装置を先行技術の負荷/非負荷装
置を用いて、次の式に従って出力低下させることができ
る: 実出力消費量=(0.2+0.8*分数スループット)
*(定格出力消費量)低温空気分離プラントの場合、水
分を含んだ蒸留コラムを維持するために、わずかにおよ
そ50%の能力まで出力低下させることができる。
【0036】先行技術でカバーされているタンク純粋酸
素プロセスにおいては、酸素発生器は20%以上、その
時間の約80%以下の能力で運転しなければならない。 そのシステムにおける溶解システムの出力低下は、懸濁
している生物固体を維持する必要があるために、実行す
ることができない。
素プロセスにおいては、酸素発生器は20%以上、その
時間の約80%以下の能力で運転しなければならない。 そのシステムにおける溶解システムの出力低下は、懸濁
している生物固体を維持する必要があるために、実行す
ることができない。
【0037】先行技術の空気システムにおいても同様で
あるが、気体を純化する費用はかからない。種々のこと
を考慮すると、そのようなシステムの出力低下の限界に
よって、1タンク容積当たり約 25 W/m3の出力
の消失が生じる。離れた場所で製造した液体生成物から
蒸発した酸素を導入して補った先行技術の空気システム
においては、(システムの酸素部分についての)出力低
下の利点は、この形での酸素の高い損失に見合わない。
あるが、気体を純化する費用はかからない。種々のこと
を考慮すると、そのようなシステムの出力低下の限界に
よって、1タンク容積当たり約 25 W/m3の出力
の消失が生じる。離れた場所で製造した液体生成物から
蒸発した酸素を導入して補った先行技術の空気システム
においては、(システムの酸素部分についての)出力低
下の利点は、この形での酸素の高い損失に見合わない。
【0038】以下の実施例は本発明の利点を証明するの
に役立つ。
に役立つ。
【0039】実施例 1
300 kWの100%出力において1時間当たり30
0 kgの溶存酸素が空気から供給されるように最初に
設計され、表2に示す日周期流動特性を有する廃水処理
プラントが、最初の設計能力以上の総流量の増加に対処
できるように改良される。本発明を先行技術と比較した
結果を要約したものを、表3に示す。必要なデータは、
炭素質汚染物質の除去のための酸素要求量(BOD)と
アンモニアの窒素への酸化のための酸化要求量(NOD
)の各々の酸素要求量を計算するのに用いられる影響種
の強度として、BODを240 mg/l とし、また
アンモニアの濃度を35 mg/lとすることによって
、計算された。BODは生物性酸素要求量であり、NO
Dは窒素性酸素要求量である。
0 kgの溶存酸素が空気から供給されるように最初に
設計され、表2に示す日周期流動特性を有する廃水処理
プラントが、最初の設計能力以上の総流量の増加に対処
できるように改良される。本発明を先行技術と比較した
結果を要約したものを、表3に示す。必要なデータは、
炭素質汚染物質の除去のための酸素要求量(BOD)と
アンモニアの窒素への酸化のための酸化要求量(NOD
)の各々の酸素要求量を計算するのに用いられる影響種
の強度として、BODを240 mg/l とし、また
アンモニアの濃度を35 mg/lとすることによって
、計算された。BODは生物性酸素要求量であり、NO
Dは窒素性酸素要求量である。
【0040】
BOD酸素要求量(lb/hr)=
[流量(1000,000ガロン
/日)×BOD(mg/l)× 8.34]/ 24N
OD酸素要求量(lb/hr)= [流量(1000,000ガロン/日)×アンモニ
ア(mg/l)× 8.34 × 1.4]/ 24
表 2:流量と
要求量のプロフィール 一日の 流量 流量 Std.
Dev.95pct 平均要求量時
間 m3/日 (mgd) (mg
d) (mgd) (lb/hr,BOD) (
BOD+NOD) 深夜 42600 11.27
1.14 13.8 94
0 113201:00 3
9690 10.50 1.32
12.0 876
105402:00 36670
9.70 1.68 11.
5 809 9
7403:00 33260 8.80
1.92 10.0
734 88404:00
29860 7.90
2.08 9.5 666
79305:00 2714
0 7.18 1.97
8.4 599
72106:00 25630 6
.78 1.87 8.5
565 6810
7:00 26270 6.95
1.99 10.5 5
80 69808:00
30240 8.00 1.8
7 11.5 667
80309:00 34740
9.19 2.42 14
.5 766
92310:00 44910 11.88
2.45 15.1
991 119311:0
0 51370 13.59
1.45 15.7 1133
1364正午 50610
13.39 1.14
16.0 1117
134413:00 55680 14.
73 * 1.81 17.0
1228 147914
:00 49780 13.17
1.63 16.5 109
8 132315:00 4
7650 12.58 1.60
16.0 1049
126316:00 45590
12.06 1.28 15.
0 1006 12
1117:00 44260 11.71
1.27 14.2
977 117618:00
43730 11.57
1.22 14.0 965
116219:00 4389
0 11.61 1.11
14.0 968
116620:00 44420 11
.75 1.14 13.8
980 11802
1:00 45170 11.95
0.96 13.7 9
97 120022:00
45320 11.99 0.9
9 13.7 995
120423:00 45210
11.96 1.12 14
.5 997 1
201*バー・スクリーン洗浄によって機械的にひずめ
られた値、ピーク要求量の計算のために14:00の値
を用いた。
/日)×BOD(mg/l)× 8.34]/ 24N
OD酸素要求量(lb/hr)= [流量(1000,000ガロン/日)×アンモニ
ア(mg/l)× 8.34 × 1.4]/ 24
表 2:流量と
要求量のプロフィール 一日の 流量 流量 Std.
Dev.95pct 平均要求量時
間 m3/日 (mgd) (mg
d) (mgd) (lb/hr,BOD) (
BOD+NOD) 深夜 42600 11.27
1.14 13.8 94
0 113201:00 3
9690 10.50 1.32
12.0 876
105402:00 36670
9.70 1.68 11.
5 809 9
7403:00 33260 8.80
1.92 10.0
734 88404:00
29860 7.90
2.08 9.5 666
79305:00 2714
0 7.18 1.97
8.4 599
72106:00 25630 6
.78 1.87 8.5
565 6810
7:00 26270 6.95
1.99 10.5 5
80 69808:00
30240 8.00 1.8
7 11.5 667
80309:00 34740
9.19 2.42 14
.5 766
92310:00 44910 11.88
2.45 15.1
991 119311:0
0 51370 13.59
1.45 15.7 1133
1364正午 50610
13.39 1.14
16.0 1117
134413:00 55680 14.
73 * 1.81 17.0
1228 147914
:00 49780 13.17
1.63 16.5 109
8 132315:00 4
7650 12.58 1.60
16.0 1049
126316:00 45590
12.06 1.28 15.
0 1006 12
1117:00 44260 11.71
1.27 14.2
977 117618:00
43730 11.57
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116219:00 4389
0 11.61 1.11
14.0 968
116620:00 44420 11
.75 1.14 13.8
980 11802
1:00 45170 11.95
0.96 13.7 9
97 120022:00
45320 11.99 0.9
9 13.7 995
120423:00 45210
11.96 1.12 14
.5 997 1
201*バー・スクリーン洗浄によって機械的にひずめ
られた値、ピーク要求量の計算のために14:00の値
を用いた。
【0041】流量が1日の時間単位で与えられるとき、
時間を移行させるのに24の因子が導入される。例えば
、表2によれば、13:00における14.73 mg
d の流量から、要求量は(14.73 × 240
× 8.34)/24=1228 lb/hrと変換さ
れる。
時間を移行させるのに24の因子が導入される。例えば
、表2によれば、13:00における14.73 mg
d の流量から、要求量は(14.73 × 240
× 8.34)/24=1228 lb/hrと変換さ
れる。
【0042】オプションの1は、酸素システムを付加し
た効果を示し、このシステムの酸素供給能力に現存の空
気システムの能力の半分を加えることによって、1日当
たり16.5×106ガロンの95百分位数流量に基づ
いて、1376 lb/hrすなわち 625 kg/
hrの14:00ピーク要求量の95百分位数流量での
要求量を満足することができることを示す。このオプシ
ョンについて、その場での酸素の生成と溶解システムは
最大能力で運転される。空気システムは2つの送風器か
らなり、1つ又は2つの送風器のうち最も費用のかから
ないものを用いた出力低下モード、あるいはそれらの1
つ又は両者を補助酸素で置き換えた出力低下モードで運
転される。酸素システムは出力低下を行わずに連続的に
運転され、一方空気システムは要求量に達するまで出力
低下状態で運転される。
た効果を示し、このシステムの酸素供給能力に現存の空
気システムの能力の半分を加えることによって、1日当
たり16.5×106ガロンの95百分位数流量に基づ
いて、1376 lb/hrすなわち 625 kg/
hrの14:00ピーク要求量の95百分位数流量での
要求量を満足することができることを示す。このオプシ
ョンについて、その場での酸素の生成と溶解システムは
最大能力で運転される。空気システムは2つの送風器か
らなり、1つ又は2つの送風器のうち最も費用のかから
ないものを用いた出力低下モード、あるいはそれらの1
つ又は両者を補助酸素で置き換えた出力低下モードで運
転される。酸素システムは出力低下を行わずに連続的に
運転され、一方空気システムは要求量に達するまで出力
低下状態で運転される。
【0043】
表 3:BOD改良プラントについ
ての全エネルギー損失 オプション 設計ベース 損
失(kW−hr) 最大供給速度(kg/hr)
1 O2+半分の空気=
95百分位数のピーク 7,40
0 760 2
O2+空気= 平均ピーク要求量
8,400 5
15 3 空気+補助O2
10,360
760 4 UNOX 95%のピー
ク 7,620
625 5 O2+半分の空
気 =95百分位数のピーク
(いくぶんの出力低下) 6,
260 76013:00
と02:00の両者において、その場での酸素システム
は空気の分離と生じた酸素の溶解を行うために 206
kW−hrを消費する。それは 715 lb(32
5 kg)の要求量に相当する。13:00において、
空気システムは要求量の残り(513 lb; 233
kg)を供給する。それは246 kW−hrを消費
するが、それは82%の最大出力を必要とする78%の
最大空気能力から計算される。(出力=20%+78*
0.8%=82%)。次に、13:00での全出力は
206+246=452 kW−hrとなる。
ての全エネルギー損失 オプション 設計ベース 損
失(kW−hr) 最大供給速度(kg/hr)
1 O2+半分の空気=
95百分位数のピーク 7,40
0 760 2
O2+空気= 平均ピーク要求量
8,400 5
15 3 空気+補助O2
10,360
760 4 UNOX 95%のピー
ク 7,620
625 5 O2+半分の空
気 =95百分位数のピーク
(いくぶんの出力低下) 6,
260 76013:00
と02:00の両者において、その場での酸素システム
は空気の分離と生じた酸素の溶解を行うために 206
kW−hrを消費する。それは 715 lb(32
5 kg)の要求量に相当する。13:00において、
空気システムは要求量の残り(513 lb; 233
kg)を供給する。それは246 kW−hrを消費
するが、それは82%の最大出力を必要とする78%の
最大空気能力から計算される。(出力=20%+78*
0.8%=82%)。次に、13:00での全出力は
206+246=452 kW−hrとなる。
【0044】02:00において、空気システムは 8
09−715=94 lb (43 kg)の分解酸素
を供給する必要があるだろう。これはその定格能力の1
4%であり、その定格出力の31%を消費する。これは
2.23 kW−hr/kgとなり、補助酸素システ
ムに割り当てられる値である 1.313 kW−hr
/kgよりも大きい。
09−715=94 lb (43 kg)の分解酸素
を供給する必要があるだろう。これはその定格能力の1
4%であり、その定格出力の31%を消費する。これは
2.23 kW−hr/kgとなり、補助酸素システ
ムに割り当てられる値である 1.313 kW−hr
/kgよりも大きい。
【0045】従って補助酸素が用いられ、この場合の損
失は 43×1.313 kW−hrすなわち 55
kW−hrとなる。すなわち、02:00でのトータル
は 206+55=261 kW−hrである。
失は 43×1.313 kW−hrすなわち 55
kW−hrとなる。すなわち、02:00でのトータル
は 206+55=261 kW−hrである。
【0046】その他の時間でのエネルギー損失の値も、
同様の方法で計算できる。そのような損失の一日の合計
は、表4で損失の項目に示してある。
同様の方法で計算できる。そのような損失の一日の合計
は、表4で損失の項目に示してある。
【0047】オプション2は酸素システムの付加を含み
、それは既存の空気システムと共に用いて、14:00
での 1133 lb すなわち 515 kg の平
均要求量を満足する。これは13:00での要求量より
も少ないが、しかしバー・スクリーンを洗浄することに
よって生じる流量測定の遺物による損害は被らない。こ
のオプションは、オプション1で選んだベースよりも資
本金が低くて済む。要求量がその場でのシステムより大
きいが不十分なときに空気システムを始動させるために
、あるいはピークの時間において平均要求量が超えると
き、補助(液体貯蔵)酸素システムへの切り替えが行わ
れる。酸素システムは出力低下させずに連続して運転す
る。空気システムは要求量に達するまで出力低下して運
転する。
、それは既存の空気システムと共に用いて、14:00
での 1133 lb すなわち 515 kg の平
均要求量を満足する。これは13:00での要求量より
も少ないが、しかしバー・スクリーンを洗浄することに
よって生じる流量測定の遺物による損害は被らない。こ
のオプションは、オプション1で選んだベースよりも資
本金が低くて済む。要求量がその場でのシステムより大
きいが不十分なときに空気システムを始動させるために
、あるいはピークの時間において平均要求量が超えると
き、補助(液体貯蔵)酸素システムへの切り替えが行わ
れる。酸素システムは出力低下させずに連続して運転す
る。空気システムは要求量に達するまで出力低下して運
転する。
【0048】13:00と02:00の両者において、
その場での酸素システムは空気の分離と生じた酸素の溶
解を行うために 140 kW−hrを消費する。それ
は 486 lb(221 kg)の要求量に相当する
。13:00において、空気システムによって要求量の
残り(742lb;337 kg)を供給することが試
みられる。最大能力において、空気システムは 660
lb(300 kg)を供給する。それは 300 k
W−hrを消費するが、それは100%の出力を必要と
する100%の最大能力から計算される。要求量の残り
(84 lb; 38 kg)は 1.313 kW−
hr/kgに等価なエネルギー損失での補助酸素、すな
わち 38×1.313= 50 kW−hrに相当す
る。これは13:00において 140+300+50
= 490 kW−hrのトータルを与える。
その場での酸素システムは空気の分離と生じた酸素の溶
解を行うために 140 kW−hrを消費する。それ
は 486 lb(221 kg)の要求量に相当する
。13:00において、空気システムによって要求量の
残り(742lb;337 kg)を供給することが試
みられる。最大能力において、空気システムは 660
lb(300 kg)を供給する。それは 300 k
W−hrを消費するが、それは100%の出力を必要と
する100%の最大能力から計算される。要求量の残り
(84 lb; 38 kg)は 1.313 kW−
hr/kgに等価なエネルギー損失での補助酸素、すな
わち 38×1.313= 50 kW−hrに相当す
る。これは13:00において 140+300+50
= 490 kW−hrのトータルを与える。
【0049】02:00において、空気システムは(8
09−486lb)すなわち 323 lb (147
kg)の分解酸素を供給する必要があるだろう。これ
はその定格能力の49%であり、その定格出力の59%
を消費する。これは 1.21 kW−hr/kgとな
り、補助酸素システムに割り当てられる値である 1.
313 kW−hr/kgよりも小さい。空気システム
は 300×0.59 = 177 kW−hrを消費
する。すなわち、02:00でのトータルは 140+
177= 317 kW−hrである。
09−486lb)すなわち 323 lb (147
kg)の分解酸素を供給する必要があるだろう。これ
はその定格能力の49%であり、その定格出力の59%
を消費する。これは 1.21 kW−hr/kgとな
り、補助酸素システムに割り当てられる値である 1.
313 kW−hr/kgよりも小さい。空気システム
は 300×0.59 = 177 kW−hrを消費
する。すなわち、02:00でのトータルは 140+
177= 317 kW−hrである。
【0050】オプション3は先行技術の溶液であり、ま
た日平均要求量( 900 lb/hr, 409 k
g/hr)に対応可能であるように既存の空気システム
を改良したものを含む。補助(液体貯蔵)酸素システム
が、要求量に対応させるために付加される。空気システ
ムは可能な場合は常に出力低下して運転される。補助シ
ステムの出力低下は0〜100%である。
た日平均要求量( 900 lb/hr, 409 k
g/hr)に対応可能であるように既存の空気システム
を改良したものを含む。補助(液体貯蔵)酸素システム
が、要求量に対応させるために付加される。空気システ
ムは可能な場合は常に出力低下して運転される。補助シ
ステムの出力低下は0〜100%である。
【0051】13:00において要求量は1228 l
b(558 kg)であるが、そのうちの 338 l
b(154kg)は空気システムによっては得られず、
1.313 kW−hr/kgに等価な損失において、
すなわち 202 kW−hrにおいて154 kg
の補助酸素を供給しなければならない。13:00にお
いてトータルで 409+202= 611 kW−h
r必要である。02:00において要求量は 809
lb(368 kg)である。92%の出力引き出し率
において90%まで出力低下させた空気システムは 4
09×0.92 = 276 kW−hrを消費するだ
ろう。02:00でのトータルは 376 kW−hr
である。
b(558 kg)であるが、そのうちの 338 l
b(154kg)は空気システムによっては得られず、
1.313 kW−hr/kgに等価な損失において、
すなわち 202 kW−hrにおいて154 kg
の補助酸素を供給しなければならない。13:00にお
いてトータルで 409+202= 611 kW−h
r必要である。02:00において要求量は 809
lb(368 kg)である。92%の出力引き出し率
において90%まで出力低下させた空気システムは 4
09×0.92 = 276 kW−hrを消費するだ
ろう。02:00でのトータルは 376 kW−hr
である。
【0052】オプション4は、先行技術のUNOXすな
わちOASESプロセスの変換を含む。そのようなプロ
セスにおいて、混合構成要素と溶解構成要素はピーク要
求量に対応させるに十分な酸素を溶解するのに必要な出
力によって設定されるが、そのピーク要求量は本実施例
の場合、14:00ピーク値(1376 lb/hrす
なわち 625 kg/hr)の95百分位数値である
。混合した曝気容器の内容物と懸濁している生物質固体
を維持する能力を劣化させずに、この値からさらに出力
低下させることはできない。
わちOASESプロセスの変換を含む。そのようなプロ
セスにおいて、混合構成要素と溶解構成要素はピーク要
求量に対応させるに十分な酸素を溶解するのに必要な出
力によって設定されるが、そのピーク要求量は本実施例
の場合、14:00ピーク値(1376 lb/hrす
なわち 625 kg/hr)の95百分位数値である
。混合した曝気容器の内容物と懸濁している生物質固体
を維持する能力を劣化させずに、この値からさらに出力
低下させることはできない。
【0053】この実施例の場合、混合/溶解の出力要求
量は179 kWである。酸素生成システムは、式に従
って 175kWを用いて 625 kg/hrの最大
値から出力低下させる。
量は179 kWである。酸素生成システムは、式に従
って 175kWを用いて 625 kg/hrの最大
値から出力低下させる。
【0054】13:00において酸素システムは、その
最大出力の93%を用いて、その能力の91%に相当す
る 1228 lb(558 kg)を生成する。すな
わちそれは、175×0.93=163kW−hrであ
り、13:00においてトータル 179+163=3
42 kW−hrを与える。
最大出力の93%を用いて、その能力の91%に相当す
る 1228 lb(558 kg)を生成する。すな
わちそれは、175×0.93=163kW−hrであ
り、13:00においてトータル 179+163=3
42 kW−hrを与える。
【0055】02:00において酸素システムは、その
最大出力の68%を用いて、その能力の60%に相当す
る 809 lb(558 kg)を生成する。すなわ
ちそれは、175×0.68=119 kW−hrであ
り、02:00におけるトータルは 179+119=
298 kW−hrである。
最大出力の68%を用いて、その能力の60%に相当す
る 809 lb(558 kg)を生成する。すなわ
ちそれは、175×0.68=119 kW−hrであ
り、02:00におけるトータルは 179+119=
298 kW−hrである。
【0056】オプション5はオプション1と同様である
が、異なる点は、システムの酸素要素の出力低下に対し
て余分の許容が行われることである。
が、異なる点は、システムの酸素要素の出力低下に対し
て余分の許容が行われることである。
【0057】酸素溶解システムは5つの個別のユニット
(ポンプ)からなり、要求量が総量の80%、60%等
以下に低下したときに、それらを一つずつ停止させるこ
とによって出力低下させることができる。この出力低下
能力はこの実施例においては吸い上げ損失にはほとんど
影響しないが、しかし、それが貯蔵酸素と共に用いられ
たときと同じような方法で出力低下させたかのようにシ
ステムを扱うことによって出力低下するという、非現実
的に高い仮定が避けられるようなものである。
(ポンプ)からなり、要求量が総量の80%、60%等
以下に低下したときに、それらを一つずつ停止させるこ
とによって出力低下させることができる。この出力低下
能力はこの実施例においては吸い上げ損失にはほとんど
影響しないが、しかし、それが貯蔵酸素と共に用いられ
たときと同じような方法で出力低下させたかのようにシ
ステムを扱うことによって出力低下するという、非現実
的に高い仮定が避けられるようなものである。
【0058】空気システムは2つの送風機からなり、そ
のうち一つだけが50%以下の空気が必要なときに用い
られる。補助(液体貯蔵)酸素は、その次の結果が2つ
の送風機をちょうど50%を越える出力低下で運転する
よりも費用が安い場合に、用いられる。
のうち一つだけが50%以下の空気が必要なときに用い
られる。補助(液体貯蔵)酸素は、その次の結果が2つ
の送風機をちょうど50%を越える出力低下で運転する
よりも費用が安い場合に、用いられる。
【0059】13:00において酸素システムは、トー
タルで 206 kWとなる5つのポンプを全部用いて
いる。酸素システムは 483 lb(219 kg)
の酸素を配送する。空気システムは残りの要求量である
745 lb(233 kg)のすべてを供給するが
、その場合、両方の送風機をその最大値の78%まで出
力低下させ、最大出力の82%、すなわち300×0.
82= 246 kW を消費する。一つの送風機を最
大能力で運転し、補助(液体貯蔵)酸素との差を調整す
る別の方法は、259 kW−hrだけわずかに費用が
高くなる。13:00におけるトータルは 206+2
46=452 kW−hrである。 (オプション1と同じ)。02:00においてもシステ
ムは、オプション1における場合と同じである。
タルで 206 kWとなる5つのポンプを全部用いて
いる。酸素システムは 483 lb(219 kg)
の酸素を配送する。空気システムは残りの要求量である
745 lb(233 kg)のすべてを供給するが
、その場合、両方の送風機をその最大値の78%まで出
力低下させ、最大出力の82%、すなわち300×0.
82= 246 kW を消費する。一つの送風機を最
大能力で運転し、補助(液体貯蔵)酸素との差を調整す
る別の方法は、259 kW−hrだけわずかに費用が
高くなる。13:00におけるトータルは 206+2
46=452 kW−hrである。 (オプション1と同じ)。02:00においてもシステ
ムは、オプション1における場合と同じである。
【0060】04:00と08:00の間では酸素供給
システムは出力低下モードで運転する。06:00にお
いては酸素溶解システムも出力低下させる。
システムは出力低下モードで運転する。06:00にお
いては酸素溶解システムも出力低下させる。
【0061】実施例 2
実施例1と同じ流量を提供するが、しかし 410 k
g/hr の酸素移送能力を有する(すなわちその最初
の設計範囲において過負荷されていない)処理プラント
が、炭素質BOD除去用から生物学的窒素除去用を含む
ものへ改良される。これを行うために、当技術分野で知
られているように、プラントの50%が実質的な無酸素
運転に転換され、バイオマス濃度が、これに対処できる
ように、またスラッジの寿命を増大させ、プラントの特
別の負荷(1kg のバイオマス1日当たりの kg汚
染物質)を低減させるために、調整される。これらのこ
とすべてが、安定した硝化作用を保証する。溶解酸素の
ためのプラントのコントロール地点が、同じ理由で1p
pm から2 ppm へ再設定される。
g/hr の酸素移送能力を有する(すなわちその最初
の設計範囲において過負荷されていない)処理プラント
が、炭素質BOD除去用から生物学的窒素除去用を含む
ものへ改良される。これを行うために、当技術分野で知
られているように、プラントの50%が実質的な無酸素
運転に転換され、バイオマス濃度が、これに対処できる
ように、またスラッジの寿命を増大させ、プラントの特
別の負荷(1kg のバイオマス1日当たりの kg汚
染物質)を低減させるために、調整される。これらのこ
とすべてが、安定した硝化作用を保証する。溶解酸素の
ためのプラントのコントロール地点が、同じ理由で1p
pm から2 ppm へ再設定される。
【0062】本発明を先行技術と比較して結果を要約し
たものを、表4に示す。先行技術の変換タンク純酸素シ
ステムは、部分的な無酸素モードで運転することはでき
ず、比較から排除されている。
たものを、表4に示す。先行技術の変換タンク純酸素シ
ステムは、部分的な無酸素モードで運転することはでき
ず、比較から排除されている。
【0063】
表 4:窒素除去用に改良されたプラン
トの全エネルギー損失 オプション システム 設計
ベース 損失(kW−hr/day
) 1 本発明 O
2:ピーク流量の平均 8,436
2 本発明 O2:
24時間平均流量 8,750
3 空気+供給O2 空気:24時
間平均流量 14,462オプション1
を用いるとき、酸素システムは、(a) 瞬間的な溶解
酸素の供給が2倍になるが、しかし運転時間が半分にな
るように、あるいは (b)プラントのタンクの容量の
半分にすべての酸素が添加されるように、設計される。 酸素システムは平均ピーク要求量に適応するような規模
である。従って空気システムはまれにしか用いない。
トの全エネルギー損失 オプション システム 設計
ベース 損失(kW−hr/day
) 1 本発明 O
2:ピーク流量の平均 8,436
2 本発明 O2:
24時間平均流量 8,750
3 空気+供給O2 空気:24時
間平均流量 14,462オプション1
を用いるとき、酸素システムは、(a) 瞬間的な溶解
酸素の供給が2倍になるが、しかし運転時間が半分にな
るように、あるいは (b)プラントのタンクの容量の
半分にすべての酸素が添加されるように、設計される。 酸素システムは平均ピーク要求量に適応するような規模
である。従って空気システムはまれにしか用いない。
【0064】空気システムと酸素システムの両者を出力
低下させることができる。 酸素溶解システムは5つ
の個別のユニット(ポンプ)からなるものであったと考
えられ、要求量が総量の80%、60%等以下に低下し
たときに、それらを一つずつ停止させることによって出
力低下させることができる。(この出力低下能力はこの
場合、前に実施例1のオプション5で用いた場合よりも
、吸い上げ損失に対してずっと大きな影響を及ぼす)。 この形においては、それが貯蔵酸素と共に用いられたと
きと同じような方法で出力低下させたかのようにシステ
ムを扱うことによって出力低下するという、非現実的に
高い仮定が避けられるようにする。空気システムは2つ
の送風器からなるものであったと考えられ、50%以下
の空気が必要となったときに、そのうちの一つだけが用
いられただろう。ちょうど50%を越える出力低下で2
つの送風器を運転するよりも正味の結果が費用的に安く
なる場合に、補助(液体貯蔵)酸素が用いられる。
低下させることができる。 酸素溶解システムは5つ
の個別のユニット(ポンプ)からなるものであったと考
えられ、要求量が総量の80%、60%等以下に低下し
たときに、それらを一つずつ停止させることによって出
力低下させることができる。(この出力低下能力はこの
場合、前に実施例1のオプション5で用いた場合よりも
、吸い上げ損失に対してずっと大きな影響を及ぼす)。 この形においては、それが貯蔵酸素と共に用いられたと
きと同じような方法で出力低下させたかのようにシステ
ムを扱うことによって出力低下するという、非現実的に
高い仮定が避けられるようにする。空気システムは2つ
の送風器からなるものであったと考えられ、50%以下
の空気が必要となったときに、そのうちの一つだけが用
いられただろう。ちょうど50%を越える出力低下で2
つの送風器を運転するよりも正味の結果が費用的に安く
なる場合に、補助(液体貯蔵)酸素が用いられる。
【0065】この実施例に関するエネルギー損失を示す
ために、13:00と02:00における値が計算され
るが、しかしその他の時間における値も同様に計算され
、一日のトータルのエネルギー損失を与えるために合計
される。
ために、13:00と02:00における値が計算され
るが、しかしその他の時間における値も同様に計算され
、一日のトータルのエネルギー損失を与えるために合計
される。
【0066】13:00において、要求量は 1479
lb(672 kg)である。純酸素システムは最大
で運転していて、359 kW を引き出す。溶解につ
いては 186 kW、空気分離については 173
kWである。それは 1307 lb(594 kg)
を移送する。
lb(672 kg)である。純酸素システムは最大
で運転していて、359 kW を引き出す。溶解につ
いては 186 kW、空気分離については 173
kWである。それは 1307 lb(594 kg)
を移送する。
【0067】残り(168 lb, 76 kg)は既
存の空気システムによって供給される。2 ppmの溶
存酸素において、その能力は 410 kWにおいて
410 kg/hrから 364 kg/hrへ低下す
る。それが2つの送風器(各々 205 kW)からな
ると仮定して、この要求量について使用する一つの送風
器の必要な供給出力低下は 76/182=42%であ
る。出力の引き出しは、定格 205 kWの 53%
、すなわち 109 kWである。すなわち、トータル
は 186+173+109 kW=468 kW で
ある。
存の空気システムによって供給される。2 ppmの溶
存酸素において、その能力は 410 kWにおいて
410 kg/hrから 364 kg/hrへ低下す
る。それが2つの送風器(各々 205 kW)からな
ると仮定して、この要求量について使用する一つの送風
器の必要な供給出力低下は 76/182=42%であ
る。出力の引き出しは、定格 205 kWの 53%
、すなわち 109 kWである。すなわち、トータル
は 186+173+109 kW=468 kW で
ある。
【0068】02:00において、要求量は 974
lb/hr(443 kg/hr)、すなわち最大能力
の 75%である。使用するポンプの数は(5個から)
4個に減らされ、溶解損失は 20%削減されて 14
9 kWとなる。酸素供給システムは、その定格酸素量
の75%を供給するために、その定格出力の 80%、
すなわち 138 kWを引き出す。トータルは(18
6×0.8)+138=287 kW である。
lb/hr(443 kg/hr)、すなわち最大能力
の 75%である。使用するポンプの数は(5個から)
4個に減らされ、溶解損失は 20%削減されて 14
9 kWとなる。酸素供給システムは、その定格酸素量
の75%を供給するために、その定格出力の 80%、
すなわち 138 kWを引き出す。トータルは(18
6×0.8)+138=287 kW である。
【0069】オプション2はオプション1と同様である
が、しかし酸素システムの大きさは日平均要求量(10
85 lb, 493 kg)に基づく。要求量の残り
は空気システムを用いてつくられる。
が、しかし酸素システムの大きさは日平均要求量(10
85 lb, 493 kg)に基づく。要求量の残り
は空気システムを用いてつくられる。
【0070】13:00において要求量の最初の 10
85 lb(493 kg)は、溶解のために 154
kWを用い、空気の分離のために 144 kWを用
いて、酸素システムによって供給される。要求量の残り
(394 lb, 179 kg)は空気システムによ
って満たされる。これは、その最大移送量の 98%で
運転される1個の送風器であり、99%の出力(202
kW)を引き出し、トータルは 154+144+2
02=500 kW となる。
85 lb(493 kg)は、溶解のために 154
kWを用い、空気の分離のために 144 kWを用
いて、酸素システムによって供給される。要求量の残り
(394 lb, 179 kg)は空気システムによ
って満たされる。これは、その最大移送量の 98%で
運転される1個の送風器であり、99%の出力(202
kW)を引き出し、トータルは 154+144+2
02=500 kW となる。
【0071】02:00において、要求量は 974
lb(443kg)であり、それは酸素システムについ
ての定格出力の 90%である(ポンプの一つを停止さ
せるには不十分な低減)。溶解損失は 154 kWに
留まり、空気分離損失は最大値の 92%、すなわち
132 kWへ低減される。トータルは 154+13
2=286 kW である。
lb(443kg)であり、それは酸素システムについ
ての定格出力の 90%である(ポンプの一つを停止さ
せるには不十分な低減)。溶解損失は 154 kWに
留まり、空気分離損失は最大値の 92%、すなわち
132 kWへ低減される。トータルは 154+13
2=286 kW である。
【0072】オプション3は先行技術に近いもので、日
平均要求量のための空気ベースシステムの設計であり、
ピークシェービング(peak shaving)のた
めの(液体貯蔵)酸素を用いる。空気ベースシステムの
出力低下を伴う。
平均要求量のための空気ベースシステムの設計であり、
ピークシェービング(peak shaving)のた
めの(液体貯蔵)酸素を用いる。空気ベースシステムの
出力低下を伴う。
【0073】13:00において空気システムは 10
85 lb(492 kg)の溶解酸素を供給するため
に、最大能力で運転される。残り(394 lb,17
9 kg)は、1.313 kW−hr/kgの等価エ
ネルギー損失において、(液体貯蔵)酸素から供給され
る。トータルは 554+179×1.313=789
kW である。
85 lb(492 kg)の溶解酸素を供給するため
に、最大能力で運転される。残り(394 lb,17
9 kg)は、1.313 kW−hr/kgの等価エ
ネルギー損失において、(液体貯蔵)酸素から供給され
る。トータルは 554+179×1.313=789
kW である。
【0074】02:00において、要求量は 974
lb(443kg)であり、それは空気システムについ
ての定格出力の 90%であるが、最大出力の 92%
を引き出す。トータルは 554×0.92=510
kW である。
lb(443kg)であり、それは空気システムについ
ての定格出力の 90%であるが、最大出力の 92%
を引き出す。トータルは 554×0.92=510
kW である。
【0075】実施例 3
機械作用を発生させるためのスラッジ消化性気体の使用
を説明するために、実施例1のオプション1と5を再稼
働させる。そのような作用は、圧縮空気を拡散器へ送る
ために行われる。空気は、(a) 酸素要求量を低減す
るためと、(b) pHを中性付近に安定させる目的で
二酸化炭素を除去するためと、(c)(プラントの拡散
器によって詰まりが防止されはするが)常に最低流量を
維持するために、有益に使用される。結果を表5に示す
。
を説明するために、実施例1のオプション1と5を再稼
働させる。そのような作用は、圧縮空気を拡散器へ送る
ために行われる。空気は、(a) 酸素要求量を低減す
るためと、(b) pHを中性付近に安定させる目的で
二酸化炭素を除去するためと、(c)(プラントの拡散
器によって詰まりが防止されはするが)常に最低流量を
維持するために、有益に使用される。結果を表5に示す
。
【0076】
表 5:スラッジのエネルギーを回収し
た後の全エネルギー損失 システム 前のエネル
ギー損失 後のエネルギー損失表3
,オプション1 7400
690
0表3,オプション5 626
0
5760本発明の別の態様によれば、図2に示すように
、廃水は好気性消化作用を施すために、パイプ10によ
って複数の大きなコンクリート製またはスチール製の貯
蔵器11の中に送られる。各々の貯蔵器に入る廃水の流
量は、各々のバルブ12によって調節される。
た後の全エネルギー損失 システム 前のエネル
ギー損失 後のエネルギー損失表3
,オプション1 7400
690
0表3,オプション5 626
0
5760本発明の別の態様によれば、図2に示すように
、廃水は好気性消化作用を施すために、パイプ10によ
って複数の大きなコンクリート製またはスチール製の貯
蔵器11の中に送られる。各々の貯蔵器に入る廃水の流
量は、各々のバルブ12によって調節される。
【0077】上述の方法によって好気性消化作用と安定
化を行った後、スラッジはさらにパイプ14を通って嫌
気性消化作用のための密閉した貯蔵器15へ入る。好気
性消化作用を行った物質の流出速度は、各々のバルブ1
6によって適当に調節される。密閉した貯蔵器への流入
は各々、バルブ17によって調節される。
化を行った後、スラッジはさらにパイプ14を通って嫌
気性消化作用のための密閉した貯蔵器15へ入る。好気
性消化作用を行った物質の流出速度は、各々のバルブ1
6によって適当に調節される。密閉した貯蔵器への流入
は各々、バルブ17によって調節される。
【0078】嫌気性消化作用を受けるとき廃水はメタン
を発生するが、それは適当なパイプ19を通して空気圧
縮手段20と21のための燃料として使用するために集
められる。示されたバルブのすべてが中央制御され、シ
ステム内を動的平衡に設定することを可能にするが、こ
の場合、様々な段階を通るスラッジの漸進的な進行のた
めに許容が与えられるだろう。好ましい態様においては
、複数の個別の加圧ガマによって廃水流入量の大きな変
動が可能となる。
を発生するが、それは適当なパイプ19を通して空気圧
縮手段20と21のための燃料として使用するために集
められる。示されたバルブのすべてが中央制御され、シ
ステム内を動的平衡に設定することを可能にするが、こ
の場合、様々な段階を通るスラッジの漸進的な進行のた
めに許容が与えられるだろう。好ましい態様においては
、複数の個別の加圧ガマによって廃水流入量の大きな変
動が可能となる。
【0079】バルブ24と組み合わせたパイプ23は、
貯蔵器15からの浄化された排出物の通路となる。バル
ブ24も同様に中央制御され、それによって、様々な処
理段階の間の廃水の相互依存流入が可能となる。
貯蔵器15からの浄化された排出物の通路となる。バル
ブ24も同様に中央制御され、それによって、様々な処
理段階の間の廃水の相互依存流入が可能となる。
【0080】酸素富化した空気は、ユニット25による
圧力変動式吸収法によって生成される。このユニットは
その最大能力付近で連続的に稼働するので、効率は最大
となる。ユニット25は複数の空気分離ユニットを含む
ので、システムに流入する廃水の量に応じてこれらの分
離ユニットを選択的に作動させ、またその後、酸素富化
した空気の基礎的供給量を変化させることが可能である
。 この態様は出力低下(turn−down)として知ら
れる。受け入れる廃水とそれから発生するスラッジの日
変動が調整される場合、補助空気の動的制御と結び付い
たこの態様は、運転コストを低減させる効果を有する。
圧力変動式吸収法によって生成される。このユニットは
その最大能力付近で連続的に稼働するので、効率は最大
となる。ユニット25は複数の空気分離ユニットを含む
ので、システムに流入する廃水の量に応じてこれらの分
離ユニットを選択的に作動させ、またその後、酸素富化
した空気の基礎的供給量を変化させることが可能である
。 この態様は出力低下(turn−down)として知ら
れる。受け入れる廃水とそれから発生するスラッジの日
変動が調整される場合、補助空気の動的制御と結び付い
たこの態様は、運転コストを低減させる効果を有する。
【0081】空気または酸素富化した空気の流量は、パ
イプ27とバルブ28によって制御される。そのような
気体の供給源と行き先の両方とも、中央制御ユニットに
よって変えることができ、また調節することができる。
イプ27とバルブ28によって制御される。そのような
気体の供給源と行き先の両方とも、中央制御ユニットに
よって変えることができ、また調節することができる。
【0082】このプロセスは図3のフローチャートで表
される。
される。
【0083】図4において、中央データプロセスユニッ
トへの入力とそれからの出力の各々が、ブロック図で示
されている。そのような情報の組み合わせによって、処
理プロセス全体にわたって廃水の流れのコントロールを
行うことが可能となる。さらに、入力の容積によって、
関連するすべての装置、たとえば空気圧縮機の効率的な
コントロールが可能となると考えられる。
トへの入力とそれからの出力の各々が、ブロック図で示
されている。そのような情報の組み合わせによって、処
理プロセス全体にわたって廃水の流れのコントロールを
行うことが可能となる。さらに、入力の容積によって、
関連するすべての装置、たとえば空気圧縮機の効率的な
コントロールが可能となると考えられる。
【0084】上述の実施例によって、本発明に従って運
転するとき、処理プラントの効率は実質的に改善される
ことは明らかである。
転するとき、処理プラントの効率は実質的に改善される
ことは明らかである。
【0085】本発明を特定の実施例について説明したが
、当分野の熟練者であれば本発明を他の多くの形に具体
化できるだろう。
、当分野の熟練者であれば本発明を他の多くの形に具体
化できるだろう。
【図1】図1は、本発明の一態様によって処理される廃
水の流れの概略図である。
水の流れの概略図である。
【図2】図2は、本発明の第二の態様によって廃水が処
理されるときの物質の流れを表すダイヤグラムである。
理されるときの物質の流れを表すダイヤグラムである。
【図3】図3は、図2に示した物質の流れの処理を表す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図4】図4は、中央プロセスユニットと、応答する入
力、および調整可能な出力を表すブロック図である。
力、および調整可能な出力を表すブロック図である。
Claims (21)
- 【請求項1】好気性消化作用によって廃水を処理する方
法であって、その方法は:前記廃水に酸素含有量が少な
くとも50%の第一の流体を導入し、それによって、選
択された基礎負荷好気性消化能力を与え;そして、前記
廃水に第二の流体を導入して付加的な変動負荷好気性消
化能力を与え、それによって、前記基礎負荷能力と前記
変動負荷能力の総計が、選択された総計好気性消化能力
となるようにする;ことを含む方法。 - 【請求項2】前記総計好気性消化能力は、ピーク負荷に
見合う許容能力を与えるように選択される、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】総計能力はピーク酸素要求量の95百分位
数を満足する、請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】前記総計好気性消化能力は、平均流量に見
合う許容能力を与えるように選択される、請求項1に記
載の方法。 - 【請求項5】前記第一の流体は少なくとも60%の酸素
を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】前記第一の流体は80%〜95%の酸素を
含む、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】前記第一の流体は少なくとも95%の酸素
を含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】前記第一の流体は前記廃水処理と関連して
その場で製造される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】前記第一の流体は酸素あるいは酸素富化し
た空気である、請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】前記第一の流体は圧力変動式吸収法ある
いは極低温法によって製造される、請求項9に記載の方
法。 - 【請求項11】前記第二の流体は空気である、請求項8
に記載の方法。 - 【請求項12】前記酸素は複数の個別の溶解ユニットに
よって前記廃水中に導入され、前記ユニットを前記基礎
負荷を設定するために選択的に作動させる、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項13】炭素質汚染物質の除去のための既存の廃
水処理プラントの能力を増大させるために使用される、
請求項1に記載の方法。 - 【請求項14】前記廃水から生物学的窒素及び/又は燐
が除去されるように、既存の処理プラントを改良するた
めに使用される、請求項1に記載の方法。 - 【請求項15】前記廃水に嫌気性処理または無酸素処理
を施す、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】前記第一の流体を実質的に一定の最大速
度で供給し、前記第二の流体の供給を処理する廃水の酸
素要求量に応じて変化させる、請求項1に記載の方法。 - 【請求項17】前記第一の流体を、複数の予定した速度
のうちの一つで前記廃水に選択的に供給する、請求項1
6に記載の方法。 - 【請求項18】好気性消化作用が行われる間に前記廃水
から得られたスラッジに嫌気性消化作用を施す、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項19】前記第二の流体の少なくともいくぶんか
を、前記嫌気性消化作用による生成物から回収した出力
を用いて圧縮させた空気によって得る、請求項18に記
載の方法。 - 【請求項20】廃水から生成されたスラッジを処理する
方法であって、その方法は:スラッジを請求項1に記載
した好気性消化作用によって処理し;前記廃水に嫌気性
消化作用を適用して、それによって、この後続の消化作
用で抽出されたメタンを圧縮手段への供給燃料とし;中
央プロセスユニットからの前記廃水とスラッジの移送を
コントロールして、それによって、前記処理を、下記の
うちの一つ又は組み合わせを含む廃水条件が変動する間
の実質的な動的平衡状態に維持する;ことを含む。(1
) 処理される廃水の量、(2) 処理される廃水の成
分、(3) 溶存酸素量、温度、生物学的酸素要求量、
pH、処理される廃水の関連する流量、および、(4)
各々の処理工程の間の予期されたリードタイムと、こ
れらのリードタイムと流れの傾向の間の関係とについて
、予め得られたデータ。 - 【請求項21】前記中央プロセスユニットは、予め設定
したバルブ、ポンプ、圧縮手段、およびその他の機械装
置のうちの一つ又はそれらの組み合わせの状態を表示す
る信号に応答するものである、請求項20に記載の方法
。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AUPK314990 | 1990-11-02 | ||
AU3149 | 1990-11-02 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04271898A true JPH04271898A (ja) | 1992-09-28 |
JP3251962B2 JP3251962B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=3775049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28815091A Expired - Fee Related JP3251962B2 (ja) | 1990-11-02 | 1991-11-02 | 廃水の処理方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0486199A1 (ja) |
JP (1) | JP3251962B2 (ja) |
CA (1) | CA2054823C (ja) |
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FR2814453A1 (fr) * | 2000-09-27 | 2002-03-29 | Air Liquide | Procede de traitement d'eaux usees avec elimination des composes azotes |
CN101723564B (zh) * | 2010-01-22 | 2012-07-25 | 周建伟 | 生化、膜分离法垃圾渗滤液处理工艺 |
CN107814419A (zh) * | 2016-09-14 | 2018-03-20 | 天津克拉的科技有限公司 | 一种具有数据采集功能的净水器及其计费方法 |
CN111484218B (zh) * | 2020-05-19 | 2022-02-11 | 黑龙江省农业科学院农村能源与环保研究所 | 基于经济运行温度的寒区厌氧发酵产沼气方法 |
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---|---|---|---|---|
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DE3045158A1 (de) * | 1980-12-01 | 1982-07-01 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser |
IT1198414B (it) * | 1982-11-03 | 1988-12-21 | Gianmaria Righetti | Impianto di depurazione di acque reflue |
-
1991
- 1991-11-01 CA CA 2054823 patent/CA2054823C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-01 NZ NZ24044591A patent/NZ240445A/xx unknown
- 1991-11-02 JP JP28815091A patent/JP3251962B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-04 EP EP19910310176 patent/EP0486199A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2054823A1 (en) | 1992-05-03 |
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CA2054823C (en) | 1996-09-24 |
NZ240445A (en) | 1993-09-27 |
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