産業廃水処理施設：高COD廃水処理ソリューション

高COD废水は、魚介類加工排水処理施設、食品加工排水、化学製品製造排水、繊維工業排水、半導体製造工程など、多様な産業分野で発生します。この廃水には、生物分解性が異なるさまざまな有機化合物が複雑に混在しているため、単一の処理プロセスでは放流基準を満たすことが困難な場合が多く見られます。実際には、高COD廃水の処理には、物理的・化学的・生物学的な手法を組み合わせた複合処理が一般的です。したがって、廃水のCOD特性を正確に把握することは、処理性能と運転コストの両立を図った効果的な処理ソリューションを構築する上で不可欠です。

化学的酸素要求量（COD）とは

化学的酸素要求量（COD）は、廃水処理で用いられる主要な水質指標の一つです。これは、特定の条件下で水中の有機性汚染物質および一部の還元性無機物を化学的に酸化するのに必要な酸素量を示します。CODは通常、mg/L（ミリグラム毎リットル）で表されます。

COD値が高い場合、一般に廃水中の酸化可能な汚染物質の濃度が高くなっていることを意味します。CODに寄与する代表的な有機性汚染物質には以下のようなものがあります。

タンパク質
油脂類
炭水化物
有機溶剤
半導体製造工程から生じるフォトレジスト残渣

CODに寄与する還元性無機物には、以下のようなものがあります。

亜硝酸塩
二価鉄イオン
硫化物

高COD廃水処理における主な課題

高COD（化学的酸素要求量）廃水の処理には、特にその中に多量に含まれる生分解性有機物が課題となります。有機負荷が高くなると、管理が不十分な廃水処理システムでは、生物処理への過負荷、運転の不安定化、あるいは除去効率の低下といった問題が生じやすくなります。これは、食品加工、水産加工、食肉処理場、乳製品製造、ビール醸造など、生分解性有機物を高濃度で含む廃水を排出する製造施設において特に重要です。

さらに、廃水の水質や流量の変動、生産スケジュール、原料、洗浄作業、季節的な生産増減などにより、COD、BOD、TSS、油分・グリース、pHなどの値が大きく変動することがあります。均質化槽や前処理が不十分な場合、こうした変動は下流の生物処理ユニットに追加の負荷をかけることになります。

エネルギー消費量、薬品使用量、汚泥発生量、および運転コストを抑制しつつ、所定の放流基準または再利用水基準を達成するには、処理プロセスの慎重な選定が不可欠です。したがって、高COD濃度の排水処理システムは、単一の処理技術に依存するのではなく、実際の排水特性、流量、処理目的、現場条件に応じて総合的に設計されるべきです。

排水処理における化学的酸素要求量（COD）の重要性

化学的酸素要求量（COD）は、排水中の総汚染負荷を迅速に把握するための指標であり、水質評価の基本的なパラメーターです。実際の排水処理現場では、CODは排水の汚染程度を評価するだけでなく、処理プロセスの設計、機器の選定、およびシステムの運転管理を支えるためにも活用されています。
例えば、COD濃度を測定することで、排水が生物処理に適しているかどうか、あるいは前処理や高度処理などの追加処理が必要かどうかを判断できます。また、COD濃度の変化をモニタリングすることで、排水処理施設の運転状況に関する貴重な情報を得られます。これには、流入水の負荷変動、生物処理の安定性、全体的な処理効率の変化などが含まれます。

CODを含む排水の処理方法は？

まず、排水中のCODの発生源とその特性を特定し、それに応じた適切な処理プロセスの組み合わせを策定します。CODには、懸濁性、コロイド性、溶解性、難分解性など、さまざまな形態があり、それぞれに応じた異なる処理方法が必要です。

前処理工程
凝集・沈降処理：凝集剤およびPAM系凝集助剤を添加することで、微細な粒子が大きなフロックに集まりやすくなり、分離・除去が容易になります。
溶気浮上法（DAF）：油分や浮遊物質の濃度が高い排水（例：食品加工排水、繊維染色排水など）に適しています。微細な空気泡が粒子を水面まで運び、スカムとして除去します。
篩選（スクリーニング）：大きなごみや固形物を捕捉し、下流のポンプや処理設備の詰まりを防ぎます。

生物処理工程
嫌気性生物処理：酸素のない、または極めて少ない環境下で微生物を用いて有機汚染物質を分解する方法です。有機負荷の高い排水に適しており、曝気エネルギー消費量が比較的少ないという特徴があります。
好気性生物処理：好気性微生物を用いて生分解性有機物を分解する方法で、安定した処理性能を発揮します。
活性汚泥法：曝気槽内で活性微生物を用いて有機汚染物質を除去する手法です。多様な産業排水処理に広く採用されている成熟した技術ですが、比較的大きな敷地面積を必要とします。
MBBR（移動床バイオフィルム反応槽）：微生物が付着・増殖するための表面を提供する浮遊媒体を用いる。高い処理負荷能力、比較的小規模な設置面積、安定した運転性能を特徴とする。
MBR（膜分離活性汚泥法）：生物学的処理と膜分離技術を組み合わせ、より高品質な処理水を生産する。

高度処理段階

生物処理後の放流水が、難分解性CODの存在により依然として所定の基準を満たさない場合、さらに高度処理を施す必要がある。代表的な高度処理プロセスには以下のようなものがある。
高度酸化プロセス（AOPs）：
強力な酸化反応を用いて難分解性有機汚染物質を分解する。オゾン酸化、電気化学的酸化、光触媒酸化などのプロセスにより、COD、色度および特定の難生物分解性物質をさらに低減できる。
活性炭吸着：
活性炭の多孔質構造を用いて、残留有機物、色度、および特定の微量汚染物質を吸着します。生物処理後の高度処理ユニットとして広く採用されています。
砂ろ過または多層ろ過：
浮遊固形分、微細粒子、および残留濁度をさらに除去し、その後の消毒処理や膜処理への安定した原水条件を確保します。
超ろ過（UF）：
膜分離技術を用いて、微細な浮遊固形分、コロイド、高分子物質を除去します。
逆浸透（RO）：
半透膜を用いて溶解塩類、有機物その他の溶解性汚染物質を除去します。高品質な処理水を要求する工業用水の再利用プロジェクトに特に適しています。

魚介類加工排水処理における具体的な適用

例えば、魚加工業界は高COD废水処理の典型的な適用分野です。イーメイ社は、サモア国内の地元魚加工施設向けに、1日200m³の処理能力を備えた魚加工排水処理システムを既に納入しています。
本プロジェクトは、2年以上にわたり安定して運転されています。全体のシステムは前処理と生物処理プロセスを統合しており、有機性汚染物質および浮遊固形物を低減するとともに、安定した処理水質を確保しています。
当社の実績事例について詳しくは、「アプリケーション」ページ（青島イーメイ環境工程有限公司）をご覧ください。

設計流量：200m³／日、コンテナ型排水処理装置の設計処理能力：200m³／日、平均流量Qave＝8.4m³／h、24時間連続運転、自動制御