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技術 排水処理設備における排水管理方法

出願人 中国電力株式会社
発明者 富永真司
出願日 2008年1月11日 (11年7ヶ月経過) 出願番号 2008-004097
公開日 2009年7月30日 (10年0ヶ月経過) 公開番号 2009-165911
状態 特許登録済
技術分野 特定物質の除去 吸着による水処理 水処理一般 収着による水処理
主要キーワード 汽力発電所 酸化熱分解 PID制御装置 警報値 ボイラ起動 オプティマイザー バイパス系統 専用処理
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

排水処理設備における排水の水質性状を把握することで、計測した瞬間値ではなく、平均値予測し、過剰に最終放流弁閉止しないで、排水処理を円滑かつ容易に管理する。

解決手段

汽力発電所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吸着除去し、または当該COD吸着塔のバイパス系統13に通水し、最後に最終放流槽10から外部へ放流する際に、その最終放流弁11を閉止するかどうかの判断等を各処理装置における排水の性状を瞬間値ではなく、計測した値から所定の数式で計算した予測値に基づいて判断し処理する。

概要

背景

汽力発電所工場等の排水は多種多様水質からなり、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放流している。例えば、この排水を受水槽貯留し、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、排水規制値適合するようにpHを調整するpH中和槽順番で、処理した後、放流槽最終放流槽貯溜し、最終放流弁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「曝気槽溶存酸素濃度制御装置」に示すように、曝気槽に供給される原水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

概要

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、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。汽力発電所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、または当該COD吸着塔のバイパス系統13に通水し、最後に最終放流槽10から外部へ放流する際に、その最終放流弁11を閉止するかどうかの判断等を各処理装置における排水の性状を瞬間値ではなく、計測した値から所定の数式で計算した予測値に基づいて判断し処理する。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

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。

請求項2

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。

請求項3

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。

請求項4

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。

請求項5

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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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。

0003

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、排水規制値適合するようにpHを調整するpH中和槽順番で、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。

0004

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「曝気槽溶存酸素濃度制御装置」に示すように、曝気槽に供給される原水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

発明が解決しようとする課題

0005

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。

0006

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。

課題を解決するための手段

0007

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。

0008

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。

0009

0010

0011

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。

0012

0013

0014

0015

発明の効果

0016

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。

0017

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。

発明を実施するための最良の形態

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

0023

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。沈殿汚泥排泥ポンプ濃縮槽(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。

0024

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(Na2S2O6)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。

0025

0026

0027

ろ過器6を通過した処理排水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。

0028

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。

0029

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。

0030

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。

0031

[放流の際の排水協定値(例)]
排水量 1600m3/日以下
pH 5.8〜8.6
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

0032

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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

0037

0038

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。

0039

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。

0040

0041

0042

0043

0044

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。

0045

0046

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。

0047

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。

図面の簡単な説明

0048

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

0049

1受水槽
2 N−S分解槽
3 pH調整槽
4凝集槽
5沈殿槽
6ろ過器
7COD吸着塔
8 pH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
20 COD吸着塔前弁
21 COD吸着塔後弁
22 流量計
23放流弁
24 循環弁

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