化粧品メーカー向け最先端の排水処理技術
生産量の増加に対応しながら、地域の下水処理システムへの環境負荷を低減する。これはドイツの革新的な化粧品・パーソナルケア製品メーカーが直面していた重要な課題でした。
その解決策として同社が選んだのが、DAS Environmental Expert GmbH の排水処理技術です。DASは既存設備の更新と処理能力の拡張を担当し、持続可能で将来を見据えた排水処理システムを実現しました。

DAS EEによる排水処理設備の近代化と能力拡大
国際的に事業を展開する化粧品・パーソナルケア製品メーカーは、既存排水処理設備の更新と処理能力の増強を目的に、DAS Environmental Expert GmbH にプロジェクトを委託しました。
プロジェクト当初は設備の近代化のみを計画していましたが、DASの専門チームとの検討を通じて、将来の生産拡大にも対応できる化学物理学的排水処理システムへと発展しました。
その結果、排水量や汚染負荷の変動にも柔軟に対応しながら、地域の下水処理施設への負荷を低減し、厳しい環境基準への適合を安定的に実現しています。


変動する排水量と汚染負荷への対応
製造工程では、各生産バッチの終了後に設備および移動式搬送ユニットの洗浄が行われます。そのため、排水処理設備には、大きく変動する排水量と複雑で変化の激しい汚染負荷に対応できる設計が求められました。
また、このメーカーは幅広い製品ラインアップを有していることから、排水には高濃度のエマルション(乳化物)や高いCOD負荷が含まれる場合があります。排水量140m³/日の条件下で、CODを10,000ppmから1,500ppm未満まで低減することがプロジェクトの目標でした。
この厳しい目標を確実に達成するため、DAS Environmental Expert の専門チームは、高度に自動化された最新の排水処理設備を導入しました。
MBBR技術による公共下水処理施設への負荷軽減
地域の公共下水処理施設への負荷を軽減するため、本設備では新たな技術導入により汚染物質の除去性能を大幅に向上させるとともに、生物学的汚染物質分解プロセスを追加しました。新設備の中核となるのは、COD(化学的酸素要求量)の分解を担う MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor):移動床生物膜法 です。このMBBRは屋外に設置されており、お客様の既存設備である三槽式システムおよび大型の混合・均質化槽と連携して運用されています。
その他の処理設備については、新たに建設された施設内に設置されました。

安定した排水処理を実現するインテリジェントなプロセス
生産工程から発生する排水は、まず既設の集水配管を通じて三槽式システムへ送られます。ここで、第1槽および第2槽において沈殿物や油脂分が分離されます。その後、第3槽から排水が取り出され、新設された排水処理設備(WWTP)の混合・均質化槽へ送られます。
生物処理工程への過負荷を防ぐため、排水はまず前処理工程として、管型凝集装置を備えた加圧浮上分離装置で処理されます。pH値は塩酸または苛性ソーダを用いて自動的に調整されます。また、ポリ塩化アルミニウム(PAC)の添加によってエマルション(乳化物)を分解し、さらに凝集剤を添加することで、下流の加圧浮上分離工程における固形物の分離効率を向上させています。
加圧浮上分離装置には専用の制御盤および電気設備が備えられており、排水処理設備全体の制御システムと連携して運転されています。
MBBRで微生物が有機物を分解
酸素は冗長構成を採用した曝気システムによって供給されます。供給された空気は、反応槽内の担体を攪拌する役割も果たします。また、システム内には活性汚泥フロックとして存在する浮遊性のバイオマスも含まれています。
余剰汚泥は処理水とともに二次沈殿槽へ送られ、重力によって分離された後、偏心スクリューポンプを介してフロテートホッパーへ搬送されます。加圧浮上分離工程で分離された固形物(フロテート)も同じホッパーに集められます。その後、フローテーション汚泥ポンプによって下流の汚泥脱水設備へ送られます。高い運転信頼性を確保するため、このポンプは2台設置されており、フロテートホッパー内の液位に応じて自動制御されます。
加圧浮上分離装置で有機物濃度を低減した処理水は、受入槽を経由して生物処理工程へ送られます。流動床生物膜反応槽(MBBR)では、担体表面に形成された生物膜中の微生物が、有機物を好気的に分解します。
この分解プロセスには酸素に加え、アンモニア性窒素やオルトリン酸などの栄養塩が必要となります。これらの薬剤は、受入槽内の排水に対して定量供給装置により自動的に添加されます。
処理状況に応じた最適な排水フロー制御
汚泥脱水工程では、自由水をより効率的に分離するため、インラインポリマーミキサーを用いて汚泥に凝集剤を添加します。その後、汚泥はスクリュープレスによって脱水され、残渣はスクリューコンベヤにより建屋の外に設置されたコンテナへ搬送されます。脱水時に分離された水は、排水路を通じて既設の三槽式システムへ戻されます。
通常運転時には、中継ポンプによって受入槽からMBBR(移動床生物膜反応槽)へ排水が送られます。一方で、必要に応じて排水を受入槽側から混合・均質化槽へ戻すことも可能です。専用の配管システムを備えることで、運転条件に応じた柔軟な循環運転を実現しています。

新たな課題となった泡立ちへの対応
化粧品メーカーの排水には界面活性剤が多く含まれることがあるため、処理設備内での発泡対策が重要な課題となります。そのため、本設備では生分解性消泡剤を必要に応じて添加しています。さらに、MBBR(移動床生物膜反応槽)の入口部分には消泡システムを設置しています。ポンプによって排水を循環させ、専用ノズルから加圧噴射することで、泡の発生を効果的に抑制します。
新しい排水処理設備は、増加する排水量に対して継続的かつ効率的に対応しています。要求される排出基準であるCOD 1,500ppm未満を安定して達成しており、水処理能力も従来の80m³/日から120~140m³/日へと大幅に向上しました。
また、将来的な事業成長にも対応できる設計となっています。
「生産能力がさらに拡大した場合でも、排水処理設備の処理能力を容易に増強することが可能です」と、DAS Environmental Expert GmbH のプロセス設計部門ディレクターであるDr. Anita Hauptは説明しています。
「設備レイアウトと機能の両面において、非常に優れたシステムが完成しました。」
新型コロナウイルス感染症の影響下でのプロジェクト遂行にはさまざまな課題がありましたが、設備の設置工事そのものは円滑に進められました。
排水処理に関するお問い合わせ先
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Chief Operating Officer Water Treatment