水処理における消毒: 植物の塩素、紫外線、オゾンの比較

一般的な産業排出許可では、最初に不合格となるのは BOD や浮遊物質、つまりバクテリアであることはほとんどありません。一年のほとんどを有機的基準内で快適に過ごしている植物でも、夏になると、排水が暖かくなり、糞便性大腸菌群の数が回復し、100 mL あたり 1,000 MPN を超える単一の結果が排出量の基準を満たさなくなります。 水処理における消毒 は、まさにその失敗を防ぐために構築されたバリアであり、現場での他の単位プロセスとは異なる動作をします。つまり、計量できるものは何も除去されず、その結果は主に、水が到着したときにすでにどれだけきれいであるかによって決まります。

このガイドでは、塩素処理、紫外線 (UV)、オゾンという 3 つの主力方法を、それぞれが実際に必要とする線量と比較し、その後、消毒ステップの合否を静かに決定する上流の機器の選択について説明します。廃水処理装置を指定、購入、または運用する場合、これらは覚えておく価値のある数値です。

水処理における消毒で実際に除去できるもの

消毒は、細菌、ウイルス、寄生原虫などの病原微生物をターゲットにし、それらを定義された測定可能なレベルの保護レベルまで低下させます。原子炉のサイジングから化学薬品の保管に至るまで、このトピックに関する他のすべての内容は、この一文から導き出されます。

この違いは技術的な面だけでなく、商業的にも重要です。産業排水を 1 立方メートルごとに滅菌するには莫大な費用がかかり、不必要であるため、許可では代わりに対数削減を求めていますが、その対数スケールは容赦のないものです。

1. 1-log は 90% の不活化を意味します。目に見える改善は、単独ではほとんどありません。
2. 2-log は 99% を意味し、これは多くの二次排出許可の下限です。
3. 3ログ means 99.9% - the standard benchmark for fecal coliform and E. coli.
4. 4-log は 99.99% を意味します。水再利用計画におけるウイルスと原生動物の標的が通常到達する場所です。

パーセンテージではスケールが隠蔽されるため、規制当局はログに制限を明記します。生物の 99.9% が死滅したと言うと、1000 人に 1 人が生き残ると計算するまでは完了したように聞こえますが、1 日あたり数千立方メートルの排出では、残りは依然として膨大な数の細胞です。

塩素、紫外線、オゾン?線量、残留物、副産物の比較

単一の消毒剤がどこでも勝てるということはありません。塩素は最も安価で、保護残留物を残す唯一の選択肢です。UV は化学薬品を追加せず、数秒で効果を発揮します。オゾンは、耐塩素性寄生虫に対して最も強力ですが、ランニングコストが最もかかります。

以下の表は、実際に調達の決定を動かす変数、つまり用量、接触時間、残留挙動、各方法で生成される副産物をまとめたものです。

固形物の除去が消毒性能を決定する理由

粒子はあらゆる消毒プロセスの静かな敵です。粒子は微生物を紫外線から遮り、不活化する微生物に到達する前に塩素を消費します。

作業閾値は容赦のないものです。 UV リアクターは紫外線透過率 (UVT) を中心に設計されており、ほとんどの場合、UVT がおよそ 55 ～ 65% を超える廃液が必要です。これは、実際には、懸濁物質が 20 mg/L よりはるかに低く、濁度が 5 NTU より低いことを意味します。塩素化の場合、有機固体のミリグラムごとに塩素要求量が生成され、遊離残留物が存在する前にこの塩素要求量を満たさなければならないため、汚れた水は静かに化学薬品代を倍増させます。

これが、経験豊富な設計者が固形物トレインを別個の段階ではなく消毒システムの一部として扱う理由です。溶解空気浮選による凝固により、浮遊固体や油が最終バリアに到達する前に除去されます。

固形物および油を除去するための溶存空気浮選機 この統合された自動 DAF ユニットは、精密スクリーニングの前に、浮遊固体、油、その他の汚染物質を凝固させて浮遊させます。最初にその負荷を取り除くことで、下流の消毒バリアがその設計で想定されている低濁度の排水を達成するのに役立ちます。 製品を見る→

次に、精密なスクリーニングにより、UV 設計が紙上で想定している低濁度ウィンドウまで二次排水を研磨します。

微細排水研磨用マイクロドラムフィルター 10～100μmの316Lステンレスメッシュと全自動連続逆洗を備えたこのドラムフィルターは、二次排水を低懸濁物質まで研磨します。一貫した消毒性能が左右される安定した濁度状態の水を準備します。 製品を見る→

水処理における消毒の用量と接触時間の制御方法

消毒コンプライアンスは化学の問題である前に制御の問題です。一貫して通過する植物は、周囲の流入物が変化する間も線量と接触時間を一定に保っている植物です。

化学的方法の場合、規制当局は CT 値、つまり遊離消毒剤濃度 (C、mg/L 単位) に有効接触時間 (t、分単位) を乗じた値を評価します。本物の 30 分間接触タンクに 3 mg/L を投与した植物は、90 の CT を蓄積します。これは、ほとんどの細菌対象が温水で必要とする値を余裕で上回ります。しかし、気温の低下、pH ドリフト、有機物からの塩素要求のすべてにより、必要な CT が上昇し、多くの場合、夏と冬の間で 2 ～ 3 倍になります。

このギャップを埋めるのが自動化です。全自動の注入装置は、化学薬品の注入を流れに合わせて調整し、残留分析装置に対して調整し、手動補正間のオーバーシュートの代わりに遊離塩素を狭い帯域内に保持します。同じ論理が上流にも当てはまり、凝固剤と pH 調整化学物質は同じ変動に直面します。これが理由です。 自動化学薬品投与 は、現代の排水プラント全体でデフォルトになっています。

化学物質管理のための全自動投与装置 この PLC 制御の 3 タンク システムは、ポリマーまたは化学溶液を継続的に準備および計量し、流入液の変化に応じて投与量を一定に保ちます。自動ペーシングにより、消毒剤と凝固剤の残留物が狭い帯域内に留まり、微生物学的リスクと化学的リスクの両方が軽減されます。 製品を見る→

消毒の副産物: 無視できないトレードオフ

化学的消毒は微生物学的リスクと化学的リスクを引き換えに行いますが、現代の許可ではその取引の双方にますます制限が加えられています。

塩素が、不十分に研磨された排水中に残された有機物と反応すると、トリハロメタンとハロ酢酸を形成します。米国 EPA は、飲料水中の総トリハロメタンの上限を 0.080 mg/L、5 つのハロ酢酸の上限を 0.060 mg/L に定めており、再利用の枠組みも同様の方針に沿って強化され続けています。オゾンには独自の問題があります。臭化物が豊富な水では臭素酸塩が生成される可能性があり、臭素酸塩はマイクログラムレベルで規制されています。

実際には、副産物に悩まされている植物が消毒剤に不足することはほとんどなく、前処理が不足しています。

水処理における消毒: 購入者が最初に尋ねる 4 つの質問

消毒と滅菌の違いは何ですか?

消毒は病原性微生物を目標防御レベルまで減少させます。これは通常、3-log、つまり 99.9% の減少として表されます。滅菌はすべての微生物の生命を破壊しますが、これは廃水や飲料水の流れにとって不必要かつ非経済的です。

塩素化には実際にどれくらいの接触時間が必要ですか?

従来の実施では、およそ 0.2 ～ 1.0 mg/L の遊離塩素残留物を保持しながらバッフル付き接触タンク内で 30 ～ 60 分間放置されます。ジアルジアやクリプトスポリジウムなどの耐塩素性生物は、何百倍も高い CT 値を必要とするため、多くの植物は塩素と濾過または UV を組み合わせています。

産業プラントで大雨が降った後、UV 消毒が失敗するのはなぜですか?

嵐の流入により濁度が上昇し、紫外線透過率が低下するため、粒子が生物に光の影を与えます。 UV システムが雨天時にのみ故障する場合、根本的な原因は通常、反応器ではなく上流の固形物負荷にあります。最初に浮遊選鉱と濾過の段階を確認してください。

消毒ステップを中心にどの機器を計画する必要がありますか?

固形物列を消毒の一部として扱います。溶解空気浮選と傾斜チューブ沈降により負荷が軽減され、マイクロドラム濾過により濁りが除去され、自動投与装置が化学消毒剤を目標に保持します。 Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd. などのメーカーは、これらのユニットを 1 つの統合ラインとして構築することで、インターフェースの一貫性を維持しやすくしています。