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水処理・水リサイクル技術の最先端



 都市化・工業化・人口増加を背景に、水使用量の増大による水資源の不足や水質汚染が深刻化しており、水問題は世界が注目するグローバルな課題となっています。本調査レポートは、主に産業排水の処理を対象とし、高度処理を含む排水処理・リサイクル技術に焦点を当て、水処理を基本から実際の処理まで、その最先端の技術を総合的に解説したものです。
 第1章では水問題、水質汚濁の状況、法規制などの水環境に係る水事情や排水処理技術の概要について解説しました。第2章ではろ過、浮上分離、凝集沈殿処理、膜分離、吸着処理、酸化分解、電気化学的分解などの物理・化学的処理について、第3章では好気性処理、嫌気性処理、窒素・リンの除去、発生汚泥の減量化などの生物学的処理について詳述しました。第4章では原子力発電所排水処理など、各種産業排水処理の実際について具体的に解説しました。第5章では排水からの水・物質回収、リサイクル技術の現状について詳述しました。本調査レポートは、主に企業における水処理関連技術者、工場の設備管理者の方々に広く活用していただくことを目的にまとめたものです。

 
    □体裁 A4判 314ページ
    □価格 本体68,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2012年11月

章 目 次

第1章 水環境と水処理
第2章 排水処理技術/物理・化学的処理
第3章 排水処理技術/生物学的処理
第4章 業種別排水処理の現状
第5章 排水からの水回収・物質回収技術


詳  細 目 次

 
第1章 水環境と水処理 1
 1.1 水問題 1
  1.1.1 有限な淡水資源 1
  1.1.2 日本の水消費 2
 1.2 法規制と排水処理 3
 1.3 水質汚濁の現状 6
 1.4 排水処理技術の概要 9
  1.4.1 排水処理に用いられる処理方法 9
  1.4.2 生物化学的処理 11
    (1) 好気性処理 12
     a.活性汚泥法 12
     b.生物膜法 12
    (2) 嫌気性処理 13
    (3) 好気性処理と嫌気性処理の併用処理(生物学的窒素・リン除去) 13
  1.4.3 物理・化学的処理 14
    (1) 凝集・沈殿処理 15
    (2) 浮上分離 15
    (3) 吸着 15
    (4) ろ過、膜分離法 16
    (5) イオン交換処理 16
    (6) 酸化処理 17
     a.オゾンの利用 17
     b.紫外線の利用 17
    (7) 電気を利用する処理 17
 第1章 引用文献 18
第2章 排水処理技術/物理・化学的処理 19
 2.1 ろ過 19
  2.1.1 ろ材 19
  2.1.2 急速ろ過法 21
  2.1.3 緩速ろ過法 21
 2.2 浮上分離 23
 2.3 凝集沈殿 25
  2.3.1 無機凝集剤 25
    (1) アルミニウム塩系凝集剤 26
    (2) 鉄塩系凝集剤 26
    (3) 無機高分子系凝集剤 26
  2.3.2 有機高分子凝集剤 27
    (1) 有機高分子凝集剤の種類 27
    (2) 有機高分子凝集剤の特性と作用 28
  2.3.3 酵素処理 29
  2.3.4 凝集装置のフロー 30
 2.4 膜分離 31
  2.4.1 はじめに 31
  2.4.2 膜の種類と特徴 32
    (1) 精密ろ過(Micro Filtration:MF)膜・限外ろ過(Ultra Filtration:UF)膜 33
    (2) 逆浸透(RO)膜/ナノろ過(NF)膜 34
  2.4.3 膜モジュールの形式と特徴 35
  2.4.4 ろ過方式とろ過理論 36
  2.4.5 ファウリング(膜汚染)と膜洗浄 38
    (1) 物理洗浄 39
    (2) 化学洗浄 40
  2.4.6 膜素材 40
  2.4.7 製膜方法と膜構造 42
  2.4.8 無機膜 44
    (1) セラミック膜 44
    (2) ゼオライト膜 46
    (3) カーボンナノチューブ(CNT)膜 47
 2.5 吸着 47
  2.5.1 活性炭 48
    (1) 活性炭の特徴と構造 48
    (2) 活性炭の分類と性状 49
    (3) 活性炭の使用方法 51
    (4) 活性炭繊維 51
    (5) 生物活性炭 53
  2.5.2 無機吸着材 54
    (1) 活性アルミナ 54
    (2) セリウム系吸着材 54
    (3) 二酸化マンガン 55
  2.5.3 有機高分子イオン吸着膜 56
 2.6 酸化・分解 57
  2.6.1 紫外線処理 58
    (1) 微生物に対する殺菌・不活性化 59
    (2) 有機物の分解 60
  2.6.2 オゾン処理 60
    (1) オゾン発生装置 61
    (2) オゾン処理効果に影響する因子 62
  2.6.3 塩素による酸化 64
    (1) 不連続点塩素処理 64
    (2) アルカリ塩素法 65
  2.6.4 促進酸化法(APO:Advanced Oxidation Process) 66
    (1) 紫外線(UV)/オゾン処理 68
    (2) 過酸化水素/オゾン処理 69
    (3) オゾン/電解処理 71
    (4) パルス放電処理 74
    (5) 光触媒法 76
     a.光触媒作用 76
     b.光触媒活性とその支配因子 77
     c.水浄化への応用 78
    (6) 超音波/光触媒併用処理 80
     a.超音波化学反応 80
     b.有機塩素化合物含有水溶液の超音波化学分解と光触媒分解 81
    (7) フェントン酸化 82
  2.6.5 マイクロバルブ処理 84
    (1) マイクロバルブの特徴と作用 85
    (2) オゾンマイクロバルブによる難分解性有機物の処理 87
    (3) 下水二次処理水の濁質の除去 88
  2.6.6 触媒湿式酸化 89
    (1) 触媒湿式酸化法の概要 89
    (2) 触媒および処理条件 90
    (3) 排水処理事例 91
 2.7 電気化学的処理 92
  2.7.1 電解法 92
    (1) 有機物の分解 93
    (2) 窒素の除去 93
  2.7.2 電解活性汚泥法 95
  2.7.3 電解浮上分離 98
  2.7.4 電気透析法 98
 2.8 磁気分離法 100
  2.8.1 フェライト法(空気酸化フェライト法) 100
  2.8.2 高勾配磁気分離法 101
 第2章 引用文献 103
第3章 排水処理技術/生物学的処理 106
 3.1 生物学的処理の概要 106
 3.2 好気性処理 107
  3.2.1 活性汚泥法 107
    (1) 排水浄化のメカニズム 107
    (2) 処理プロセス 108
    (3) 処理に影響を与える要因と操作条件 109
  3.2.2 種々の活性汚泥法 110
    (1) 標準活性汚泥法 111
    (2) 分注法 111
    (3) 完全混合法 111
    (4) 再曝気法 111
    (5) 酸化溝法 111
    (6) 純酸素法 111
    (7) 長時間曝気法 111
    (8) 超深層曝気法 112
    (9) 回分式活性汚泥法 112
  3.2.3 生物膜法 112
    (1) 原理と特徴 112
    (2) 各種生物膜法 113
     a.接触曝気法 113
     b.回転板接触法 114
     c.散水ろ床法 114
     d.固定床生物ろ過法 115
     e.流動床生物ろ過法 116
  3.2.4 膜分離活性汚泥法 117
    (1) MBRの特徴 117
    (2) MBRシステムの構成 118
    (3) 膜素材 119
    (4) 下水処理への適用例 120
 3.3 嫌気性処理 122
  3.3.1 概要 122
  3.3.2 原理と特徴 122
  3.3.3 処理プロセスと基本操作条件 124
    (1) 処理プロセスの構成 124
    (2) 基本的操作条件 124
  3.3.4 各種嫌気処理法 126
    (1) 標準消化法 127
    (2) 高率消化法 127
    (3) 嫌気性接触法 128
    (4) 嫌気性固定床(嫌気性ろ床;AF:Anaerobic Filter) 128
    (5) 嫌気性流動床(AFB:Anaerobic Fluid Bed) 128
    (6) 上向流式嫌気性汚泥床(UASB:Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 128
     a.UASB法 128
     b.グラニュール汚泥の特性 129
    (7) 膨張汚泥床(EGBS:Expanded Granular Sludge Bed) 131
    (8) ICリアクター 131
  3.3.5 新しいメタン発酵処理技術 132
    (1) 多段型高温UASBによる超高速処理 132
    (2) 低濃度廃水用無加温メタン発酵処理 134
    (3) 高負荷メタン発酵処理 136
    (4) 微生物燃料電池による排水処理 137
 3.4 生物学的脱窒法 139
  3.4.1 概要 139
  3.4.2 硝化・脱窒法の原理 139
  3.4.3 各種硝化・脱窒プロセス 140
  3.4.4 嫌気性アンモニア酸化 142
    (1) アナモックス処理システムとその特徴 143
    (2) 実排水への適用 144
 3.5 生物学的リン除去 146
  3.5.1 リン過剰摂取の原理 146
  3.5.2 生物学的リン除去プロセス 147
  3.5.3 窒素・リン同時除去プロセス 148
    (1) 凝集剤添加活性汚泥法による窒素・リンの同時除去 148
    (2) 嫌気/無酸素/好気(Anaerobic/Anoxic/Oxic:A2O)法 149
    (3) 嫌気/好気/無酸素(Anaerobic//Oxic/Anoxic:AOA)法 149
 3.6 発生汚泥の減量化技術 150
  3.6.1 再基質化・生物法 150
    (1) オゾン酸化法 150
    (2) 物理的分解法 151
    (3) 電解酸化法、次亜塩素酸処理 152
    (4) 水熱処理(亜臨界処理) 154
  3.6.2 自己酸化法 155
  3.6.3 好気・嫌気の繰り返し処理 157
  3.6.4 食物連鎖法 159
  3.6.5 酵素法 161
 第3章 引用文献 163
第4章 業種別排水処理の現状 165
 4.1 食品・飲料製造業 165
  4.1.1 清涼飲料製造業 165
    (1) 排水の特性 165
    (2) 処理方法と処理例 166
  4.1.2 ビール製造業 167
    (1) 排水の特性 167
    (2) 排水の処理例 168
  4.1.3 焼酎製造業 170
  4.1.4 乳製品製造業 173
    (1) 排水の特性 173
    (2) 処理事例 174
  4.1.5 惣菜製品製造業 175
    (1) 排水の特性 175
    (2) 処理事例 176
 4.2 水産加工業 177
    (1) 排水の特性 177
    (2) 処理事例 178
 4.3 電気・電子部品製造業 180
  4.3.1 電子部品工場の総合排水処理 181
  4.3.2 CMP排水の処理 182
  4.3.3 液晶ディスプレイパネル製造排水の処理(リン酸除去・回収) 184
 4.4 めっき・表面処理業 186
  4.4.1 めっき排水の一般的処理法 186
  4.4.2 重金属酸化物の膜分離処理 188
  4.4.3 めっき水洗排水の処理・再利用 190
 4.5 化学・石油化学製品製造業 190
  4.5.1 繊維原料工場排水の固定床嫌気処理例 191
  4.5.2 エチレン製造プラント廃ソーダ液の処理例(湿式酸化) 193
 4.6 鉄鋼業 194
  4.6.1 排水の特性 194
  4.6.2 コークス炉排水の処理例 195
 4.7 紙・パルプ製造業 196
 4.8 酪農・畜産業 198
  4.8.1 バルチス菌を利用した畜産排水の生物処理 198
  4.8.2 凝集剤・活性炭による畜産排水の簡易処理 201
  4.8.3 人工湿地システムによる畜産排水の処理 202
  4.8.4 土壌を利用した畜産排水の処理 203
 4.9 食肉処理業 205
 4.10 火力・原子力発電所 208
  4.10.1 火力発電所排水 208
    (1) 排水の種類と性状 208
    (2) 排水処理プロセス 210
  4.10.2 原子力発電所排水 212
    (1) 洗濯排水の処理 213
    (2) 超臨界水処理によるL1廃棄物の処理 216
    (3) 吸着剤による放射能高汚染水の処理 216
     a.セシウム吸着剤と分離特性 216
     b.高濃度汚染水の処理事例(東京電力・福島第一原発) 219
 4.11 船舶(バラスト排水) 220
  4.11.1 磁気分離方式によるバラスト水処理 221
  4.11.2 オゾン利用によるバラスト水処理 223
  4.11.3 薬剤利用によるバラスト水処理 225
 4.12 ディスポーザ排水(台所排水) 226
 4.13 し尿浄化槽 228
  4.13.1 浄化槽の種類・構造と特徴 228
  4.13.2 浄化槽汚泥・し尿の処理 231
 4.14 汚染地下水 232
  4.14.1 VOC汚染地下水の浄化 233
    (1) バイオレメディエーションによる有機塩素化合物の処理技術 233
     a.バイオレメディエーションの特徴 233
     b.揮発性有機塩素化合物による土壌・地下水の汚染 233
     c.植物油を基質とした原位置バイオ浄化プロセス 233
     d.本技術の実施例 235
    (2) 化学的酸化処理 236
     a.フェントン酸化工法 236
     b.過硫酸塩による浄化 237
     c.オゾンマイクロバルブによる地下水浄化 237
  4.14.2 硝酸性窒素汚染地下水の浄化 239
    (1) 硝酸性窒素による地下水汚染の原因と特徴 239
    (2) 電気透析−生物ろ過膜脱窒法による処理例 239
    (3) 透過性浄化壁工法(バイオ浄化) 241
 第4章 引用文献 243
第5章 排水からの水回収・物質回収技術 245
 5.1 はじめに 245
 5.2 排水からの水回収・リサイクル 246
  5.2.1 排水の再利用技術と再生水の水質 247
    (1) 再生水の水質 247
    (2) 排水利用のための水処理技術 248
  5.2.2 電子産業排水からの水回収 249
    (1) シリコンウェハ研削排水、液晶パネル用ガラス研削排水 249
    (2) 液晶パネル製造工程からの有機系排水 250
  5.2.3 金属表面処理排水からの水回収 251
    (1) MF+RO膜処理 251
    (2) UVオゾン酸化+イオン交換樹脂処理 252
  5.2.4 下水処理水からの水回収 253
    (1) “オゾン+凝集+セラミック膜”下水処理水再生システム 254
    (2) “MF+RO膜”下水処理水再生システム 255
  5.2.5 雑排水・厨房排水の混合水からの水回収(中水製造設備) 258
  5.2.6 中水、井水からの水回収(電気透析法) 259
  5.2.7 清掃工場排水からの水回収 260
 5.3 排水からの物質回収技術 262
  5.3.1 重金属の処理・回収法 262
    (1) 凝集沈殿法 263
     a.水酸化物法(凝集沈殿) 263
     b.置換処理法 265
     c.還元・水酸化物法 266
     d.硫化物法 266
     e.ガスセンサー制御硫化物法(NS法) 268
    (2) フェライト処理法 270
    (3) 鉄粉法 271
    (4) 吸着法 273
     a.イオン交換樹脂 273
     b.キレート樹脂 273
     c.バイオマス吸着材 275
      c.1 ペクチン酸、アルギン酸の吸着ゲル 275
      c.2 ヨシ製吸着材 278
    (5) 溶媒抽出法 279
     a.溶媒抽出機構 280
     b.めっき廃液からのニッケル分離・回収例 281
  5.3.2 貴金属の分離・回収 283
    (1) 貴金属精錬工場廃液からの貴金属の分離回収 283
     a.貴金属の精製・回収と廃液の特性 283
     b.強酸性廃液中の微量貴金属の回収 285
    (2) 光応答型溶媒抽出による貴金属の分離回収 286
    (3) 微生物による貴金属イオンのバイオ還元・回収 289
     c.バイオマス素材による貴金属イオンの選択的分離 290
      c.1 卵殻膜、羽毛の吸着材 290
      c.2 古紙の吸着材 292
  5.3.3 有害物質の除去・回収(ホウ素、フッ素) 293
    (1) ホウ素の除去・回収技術 293
     a.硫酸バンド+消石灰法 294
     b.ホウ素吸着樹脂法 296
    (2) フッ素の除去・回収技術 297
     a.カルシウム凝集沈殿法 297
     b.アルミニウム凝集沈殿法 298
     c.晶析法 299
 5.4 リン回収・資源化技術 300
  5.4.1 はじめに 300
  5.4.2 晶析法 301
    (1) 晶析脱リン法(HAP法) 302
    (2) MAP法 304
  5.4.3 吸着脱リン・回収法 306
  5.4.4 汚泥焼却灰からのリンの回収 308
    (1) 還元溶融によるリン回収 308
    (2) アルカリ抽出法によるリン回収 310
 第5章 引用文献 313

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