溶解空気浮上分離 (DAF) は、微細な気泡を使用して水から懸濁物質、油、その他の汚染物質を分離する、広く使用されている廃水処理プロセスです。凝固剤は、小さな粒子を大きなフロックに凝集させ、気泡によって表面に浮きやすくするのに役立つため、DAF プロセスで重要な役割を果たします。 DAF 溶存空気浮遊選鉱のサプライヤーとして、私はこのプロセスで使用されるさまざまな種類の凝固剤について幅広い知識を持っています。このブログでは、さまざまな種類の凝固剤、その特性、DAF システムでの用途について説明します。
無機凝集剤
アルミニウム系凝集剤
アルミニウムベースの凝固剤は、DAF システムで最も一般的に使用される凝固剤の 1 つです。 2 つの主なタイプは、硫酸アルミニウム (ミョウバン) とポリ塩化アルミニウム (PACl) です。
硫酸アルミニウム（ミョウバン）
ミョウバンは、水や廃水の処理に長年使用されてきた伝統的な凝固剤です。化学式はAl₂(SO₄)₃です。ミョウバンを水に加えると加水分解して水酸化アルミニウムが形成され、これにより懸濁粒子のマイナス電荷が中和され、粒子の凝集が引き起こされる可能性があります。ミョウバンは、通常 5.5 ～ 8.5 の広い pH 範囲にわたって効果があります。比較的安価で容易に入手できるため、多くの DAF アプリケーションで人気があります。ただし、大量のスラッジが生成される可能性があり、追加の処理と廃棄が必要になる場合があります。
ポリ塩化アルミニウム (PACl)
PACl は、より高度なアルミニウムベースの凝固剤です。これは塩化アルミニウムの重合体であり、ミョウバンと比較して正電荷密度が高くなります。 PACl は、ミョウバンよりも早く、より大きくて強力なフロックを形成できます。通常は 4 ～ 9 のより広い pH 範囲で効果があり、濁度の低い水と高い濁度の両方でうまく機能します。また、PACl はミョウバンよりも汚泥の発生量が少ないため、汚泥処理のコストと複雑さが軽減されます。 PACl はその優れた性能により、最新の DAF システムで使用されることが増えています。
鉄系凝集剤
鉄ベースの凝集剤は、DAF で使用される無機凝集剤のもう 1 つの重要なグループです。 2 つの主なタイプは、塩化第二鉄 (FeCl₃) と硫酸第一鉄 (FeSO4) です。
塩化第二鉄
塩化第二鉄は強力な凝固剤であり、懸濁物質、有機物、リン酸塩などの広範囲の汚染物質を効果的に除去できます。塩化第二鉄を水に添加すると、加水分解して水酸化第二鉄が形成され、粒子の電荷が中和され、凝集が促進される可能性があります。塩化第二鉄は、pH 3.5 ～ 6.5 の範囲で効果を発揮します。有機含有量の多い水でも効果があり、臭いの抑制にも使用できます。しかし、適切に取り扱わないと機器の腐食を引き起こす可能性があり、投与量が多すぎると処理水が変色する可能性もあります。
硫酸第一鉄
銅としても知られる硫酸第一鉄は、安価な鉄ベースの凝固剤です。多くの場合、塩素や過酸化水素などの酸化剤と組み合わせて、第一鉄を凝固により効果的な第二鉄に変換するために使用されます。硫酸第一鉄は、pH 8 ～ 9 の範囲で効果を発揮します。硫酸第一鉄は、工業廃水の処理、特に重金属の除去が必要な用途に一般的に使用されます。ただし、塩化第二鉄と同様、腐食を引き起こす可能性があり、大量のスラッジが生成される可能性があります。
有機凝集剤
有機合成凝集剤
合成有機凝集剤は、高い正電荷密度を持つように設計されたポリマーです。これらは通常、アクリルアミドベースのモノマーから作られます。これらの凝集剤は、浮遊粒子のマイナス電荷を効果的に中和し、大きく安定したフロックを形成します。
合成有機凝集剤の利点の 1 つは、その効率の高さです。比較的低用量で良好な凝集を達成できるため、全体的な治療コストを削減できます。また、無機凝集剤と比較して、pH や温度の変化に対する感受性も低くなります。ただし、一部の合成有機凝固剤には有毒な可能性のある残留モノマーが含まれている場合があります。したがって、関連する安全基準を満たす凝固剤を選択することが重要です。
天然有機凝集剤
天然有機凝集剤は、植物や動物などの天然源に由来します。例としては、甲殻類の殻に由来するキトサンや植物に含まれるタンニンなどが挙げられます。
キトサンは生分解性で、高い正電荷密度を有する非毒性の凝固剤です。水から浮遊物質、重金属、有機物を効果的に除去できます。キトサンは再生可能な資源から得られるため、環境にも優しいです。一方、タンニンは、水中のタンパク質やその他の有機物質と反応してフロックを形成するポリフェノール化合物です。これらは、特に食品および飲料産業における産業廃水の処理によく使用されます。
DAF用凝固剤の選択
DAF システムに適切な凝集剤の選択は、廃水の特性、望ましい処理効率、コストなどのいくつかの要因によって決まります。
排水の特性
浮遊物質の種類と濃度、pH、その他の汚染物質の存在などの廃水の組成は、凝集剤の選択において重要な要素です。たとえば、廃水の有機含有量が高い場合は、ミョウバンよりも塩化第二鉄や PACl の方が効果的である可能性があります。廃水に重金属が含まれている場合は、硫酸第一鉄またはキトサンの方が良い選択となる可能性があります。
治療効率
懸濁物質、油、リン酸塩の除去などの処理効率の望ましいレベルも、凝固剤の選択に影響します。高レベルの処理効率が必要な場合は、より大きく安定したフロックを形成できる合成有機凝集剤が好ましい場合があります。
料金
廃水処理プロセスではコストが常に重要な考慮事項となります。ミョウバンや硫酸第一鉄などの無機凝集剤は、一般に有機凝集剤よりも安価です。ただし、汚泥の処理と処分のコストも考慮する必要があります。たとえば、PACl はミョウバンより高価かもしれませんが、スラッジ生成量が少ないため、高い初期コストを相殺できます。
DAF システムにおける凝固剤の応用
凝集剤は、都市廃水処理、産業廃水処理、さまざまな産業の水処理など、幅広い DAF 用途で使用されています。
都市排水処理
都市廃水処理プラントでは、流入廃水から浮遊物質、油、グリースを除去するために DAF システムがよく使用されます。凝集剤が廃水に添加されて凝集プロセスが促進され、DAF システムの分離効率が向上します。ミョウバンや PACl などのアルミニウムベースの凝集剤は、その有効性と比較的低コストのため、都市廃水処理に一般的に使用されています。
産業排水処理
産業排水には、重金属、有機溶剤、油などのさまざまな汚染物質が含まれる可能性があります。適切な凝固剤を備えた DAF システムは、これらの汚染物質を効果的に除去できます。たとえば、金属仕上げ産業では、重金属を除去するために塩化第二鉄または硫酸第一鉄が使用されることがあります。食品および飲料産業では、有機物を除去するためにキトサンやタンニンなどの天然有機凝固剤が使用されることがあります。
さまざまな産業における水処理
DAF システムは、紙やパルプ、繊維、石油やガスなどの産業の水処理にも使用されます。凝集剤は、水源から懸濁物質やその他の汚染物質を除去することで、これらの用途において重要な役割を果たします。業界の特定の要件に応じて、さまざまな種類の凝固剤が使用される場合があります。たとえば、紙およびパルプ産業では、PACl を使用してコロイド粒子を除去し、プロセス水の品質を改善することがあります。
DAF 溶存空気浮選のサプライヤーとして、当社は以下を含む幅広い DAF システムを提供しています。DAFユニット排水処理、DAF工場の水処理、 そしてDAF 溶解空気浮選システム。また、DAF システムの最適なパフォーマンスを確保するための凝固剤の選択と使用に関する専門的なアドバイスも提供します。当社の製品にご興味がございましたら、DAF用凝固剤について詳しく知りたい方は、調達やご相談などお気軽にお問い合わせください。
参考文献
- レターマン、RD (2019)。水質と処理: 地域の水道供給に関するハンドブック。マグロウ - ヒル教育。
- メトカーフ＆エディ（2014）。廃水工学: 処理と資源回収。マグロウ - ヒル教育。
- USEPA (2018)。給水実践マニュアル - 凝集と凝集。米国環境保護庁。