100,000 m3/日の下水処理場現場アップグレード: MBBR + 脱窒バイオフィルター + 磁気凝固 新しい土地なしで DB51/2311 に適合

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MBBR + 脱窒バイオフィルター + 磁気凝集沈殿の廃水処理プラントの原位置アップグレードへの応用-

公開日: 2026-5-25 • カテゴリー:事例• タグ:MBBR · 脱窒バイオフィルター · 磁気凝固 · 下水処理場のアップグレード

セクション 1

1 プロジェクト概要

1.1 プロジェクトの背景

成都の工業団地集中下水処理プラント。100,000 m³/d2013年に稼動しました。曝気沈殿槽+AAO+二次沈殿槽+D-型フィルター+紫外線消毒のプロセスを採用しており、排水水質は排水基準のクラスAを満たしています。都市下水処理場の汚濁物質の排出基準(GB 18918–2002)。処理流量は91,000～118,000㎥/日の範囲で、工業廃水が約48％を占めます。のリリースに伴い、四川省の都市および河川流域の水質汚濁物質の排出基準(DB51/2311–2016) 2017 年に、工場は工業団地集中排水処理施設の排出基準に準拠することが義務付けられました。既存排水は基本的にクラス A 基準を満たしていますが、排水水質の変動が大きく、TN や TP を超える場合があります。同時に、流入水中の砂含有量が高いため、曝気されたグリットチャンバーをシルト除去のために頻繁に空にする必要があります。したがって、このプラントをアップグレードする必要があります。

1.2 流入水と流出水の水質

2017 年と 2018 年の統計データに基づいて、当初の設計流入水質と実際の流入水質の比較を表 1 に示します。実際の流入水 COD と BOD₅ は設計値よりも低く、流入水 SS と TP は設計値よりも大幅に高いことがわかります。

表 1 設計と実際の流入水の品質の比較

単位：mg/L

2017 年と 2018 年の実際の排水水質、当初の設計排水基準、および新しい排水基準の比較を表 2 に示します。新旧基準を比較すると、COD と NH₄-N の要件が強化されていますが、他の指標は変更されていません。表 2 からわかるように、旧排水基準では、TP と TN は 100% の保証率で安定して基準を満たすことができません。新排水基準では、NH₄-Nは保証率95%でも安定して基準を満たせない。したがって、TP、TN、NH₄-N を新しい排出基準に安定的に適合させることが重要です。このアップグレードの主な焦点.

表2 排水水質の比較

単位：mg/L

1.3 既存の問題

セクション 2

2 設計スキームのアップグレード

2.1 設計水質の調整

2017 年と 2018 年に測定された流入水質に基づいて、設計流入水質が予測されます。測定値に対して一定のマージンを保ちながら、設計上のBOD₅値を下げ、設計上のSS値、TP値を高めに設定しています。改修のための設計流入水および流出水の水質を表 3 に示します。

表 3 設計流入水、流出水の水質および除去率

単位：mg/L

2.2 アップグレードスキーム

このプラントのアップグレードの主な制約は次のとおりです。(1) アップグレードは、新しい土地を追加せずにその場で完了する必要があります。- (2) 流入水は砂の含有量が高く、曝気沈砂室では頻繁に泥除去が必要であり、新しい一次沈殿タンクも砂の蓄積の問題に直面することになる。 (3) 再建後の運営コストは比較的低い水準に抑えられる必要がある。これらの制約とアップグレード要件を考慮して、各処理段階のプロセス ルートが決定されます。

2.2.1 前処理の強化

前処理の有効性は、生物タンクの長期にわたる通常の動作に直接影響します。{0}}プラントの流入水には砂が多く含まれており、曝気されたグリットチャンバーに過負荷がかかり、必然的に砂が生物タンクに流入します。あ高速固液分離技術-前処理を強化するように設計されています。その原理は、連続的に回転するろ布に原水を流し、固液分離を達成し、再生水を使用してろ布上に保持された固体不純物を連続的に洗浄して除去することです。-この技術の特長は高い濾過精度で、濾布の孔径が従来のファインスクリーンの1/15の0.2mmで、スカム、細砂、髪の毛などの不純物を90％以上捕集でき、前処理効果が大幅に向上します。また、水圧滞留時間は約5秒と、処理負荷が高く設置面積が小さいのも特徴です。

このアップグレードでは、粗いスクリーンの後に 3 セットの急速固液分離装置が設置され、184 平方メートルの面積をカバーする 30,000 m3/日の前処理能力が得られ、容量を減らして運転される元の細かいスクリーン + 通気グリットチャンバーと並行して運転されます。この工場がサービスを提供している産業企業は、主に機械製造、電子製品、ディスプレイ製造です。特徴的な汚染物質には、重金属、フッ化物、難溶性 COD が含まれます。企業の排出量は次の条件を満たす都市下水道への放流に関する排水の水質基準(GB/T 31962–2015)。突然の有毒汚染物質のショックに対処するために、新しい緊急貯蔵タンクは、有効容積 33,000 m3 で完全に埋められ、造園と地上道路が備えられた設計になっています。

2.2.2 生物学的セクションの変更

生物学的処理セクションでは、TP、NH₃-N、TN の除去を強化する必要があります。土地の制約とタンクの総体積を増やすことができないため、元の AAO 生物タンクに 3 つの現地変更が加えられています。-

図1生物タンク全体の改造 (AAO + MBBR 組み込み)

2.2.3 先進治療セクションの修正

高度治療部門の役割は、TN、TP、SS の最終的な遵守を確実にすることです。脱窒フィルターと高効率沈殿槽の組み合わせは比較的成熟した技術ルートであり、多くの適用事例があり、本プロジェクトではこれを採用する予定である。

(1) 脱窒フィルターの選定

現在、中国で最も広く使用されている脱窒フィルターは、脱窒ディープベッドフィルターと脱窒バイオフィルターです。の給排水設計マニュアル第 5 巻 (都市排水) と脱窒バイオフィルターの一般技術仕様(GB/T 37528–2019) は、表 4 に示すように、これら 2 つのフィルターの設計パラメーターを指定しています。 セラムサイト濾材を使用する上向流脱窒バイオフィルターは、珪砂を使用する下降流脱窒深床フィルターと比較して、より高い濾過速度と脱窒負荷を有することがわかります。研究によると、セラムサイト濾材は珪砂と比較して、バイオフィルム担持能力が高く、炭素源利用率が高く、バイオフィルム形成時間が短く、微生物コロニーが均一に分布しているという利点がある一方、珪砂の利点はTNおよびSSの除去能力が強いことにあることが示されています。上向流フィルターは下降流フィルターと比較して逆洗サイクルが長く、濾過水頭損失が小さくなります。

表 4 規格および規格における脱硝フィルターの主な設計パラメータ

このプロジェクトには土地が限られており、アップグレードされた排水基準は TN と SS の除去に対してより厳しい要件を課していません。高度処理用の脱窒装置としては、総合的に判断してセラムサイト濾材を使用した上向流脱窒バイオフィルターを採用しました。同時に、フィルターに入る粒子状不純物を減らすために、フィルターの前に孔径 1 mm の内部フローオリフィスプレートの微細スクリーンが取り付けられています。

(2) 高効率沈殿槽-磁気凝集法

磁気凝集沈殿槽を設計しました。磁気凝集沈殿槽は、ろ液に磁性媒体＋ポリ塩化アルミニウム（PAC）＋ポリアクリルアミド（PAM）を添加し、混合凝集により強固なフロックを形成し、表面水圧荷重100万までの高い流速を実現します。20 m³/(m²·h)これは、通常の高効率沈殿槽の 6～13 m3/(m²・h) よりもはるかに高い-。磁気凝集沈殿槽は、TP、SSの良好な除去に加えて、耐火性COD、重金属、色についても一定の除去効果を発揮します。このプロジェクトは土地が限られており、流入水には一定の割合で工業廃水が含まれているため、磁気凝集沈殿槽の方が適しています。

(3) 総合的な考慮。脱窒生物ろ過装置は、主に二次沈殿槽排水中の残留BOD₅を脱窒の炭素源として有効活用するために、磁気凝集沈殿槽の前に設置されます。フィルター手前にバイパス管を設け、排水をフィルターを通さず直接磁気凝集沈殿槽に流入させ、二次揚水のエネルギーを節約します。アップグレード後の全体的なプロセス フローを図 2 に示します。

図2アップグレード後の全体的なプロセス フロー (固体-液体の急速分離 + AAO/MBBR + 脱窒バイオフィルター + 磁気凝固沈降)

2.3 主要な構造と設計パラメータ

セクション 3

3 運用パフォーマンス分析

3.1 固体液体高速分離装置の性能

運転中の高速固液分離装置の消費電力は 9.12 × 104 kW・h/m3 です。分離された不純物には、家庭廃棄物、細かい砂、固体グリース、毛髪、繊維などが含まれます。排出された残留物の平均含水率は 72.31%、乾燥残留物の生産量は 104.6 kg/m3 です。従来の前処理設備の乾燥残渣生成量は 37.3 kg/m3 ですが、高速固液分離装置の乾燥残渣生成量は 37.3 kg/m3 です。2.8倍従来の前処理の様子。装置の流入水と流出水を乾燥させて重量を測定したところ、孔径 0.2 mm の濾布の砂と毛髪繊維の遮断効率が高いことがわかりました。92.99%–94.95%。これまでのところ、デバイスは 3 年間安定して動作しています。

3.2 生物水槽の性能

改修前（2018 年）と改修後（2023 年）の流入水と流出水の水質の年平均データを表 5 に示します。改修後、生物タンクの流出水の水質は総合的に改善されたことがわかります。 COD、BOD₅、NH₃-N、TN、TP は 14.94%、12.95% 減少しました。62.28%、それぞれ25.41%と39.16%であり、NH₃-N、TN、TPが最も大きく減少しました。同時に、各排水指標の安定性も大幅に向上しました。

表5 生物化学タンク-の改修前後の流入水および流出水の水質

改造後、生物槽内の活性汚泥の有機物含有量が増加しました。テストデータによると、平均MLVSS/MLSS比は2018年には0.58、2023年には0.63で、8.6%増加しました。有機物含有量の増加は、主に 2 つの理由で汚泥の活性が向上していることを示しています。1 つは、前処理が強化され、砂などの無機物が急速固液分離装置によって捕捉され、活性汚泥中の無機成分の割合が減少したことです。第二に、生物タンクに MBBR システムを追加すると、総微生物バイオマスが増加し、活性汚泥中の有機成分が増加します。

8 月に、生物槽の前脱窒ゾーン、嫌気ゾーン、無酸素ゾーン、MBBR ゾーンの汚泥濃度を外部汚泥循環率 100%、内部循環率 200% で測定しました。{0} 3 セットの並行サンプルが採取され、その平均値が表 6 に示されています。生物タンクの 4 つの処理ユニット内の汚泥濃度は異なり、MBBR ゾーンが最も高く、次に無酸素ゾーンが続くことがわかります。分析の結果、MBBR 担体に付着したバイオフィルムは、摩擦、衝突、水力精練によって連続的に剥離して活性汚泥に混入し、このゾーンの汚泥濃度が無酸素ゾーンと比較して約 3.54% 増加することが示唆されています。

表６ 生化学槽の各ユニットの汚泥濃度

単位：mg/L

3.3 先進的治療の実績

生物タンク排水中のTNはすでに安定して基準を満たしているため、運転コストを節約するために、実際には脱窒バイオフィルターに炭素源を追加することはありません。 2023 年水質データによると、生物タンク排水の TN は (7.04 ± 1.01) mg/L です。二次沈殿槽での TN 除去を考慮しないと、脱窒バイオフィルター排水の TN は (6.43 ± 0.92) mg/L となり、除去率は 8.7% となります。生物タンク流出液の TP は (0.16 ± 0.09) mg/L です。二次沈殿槽での TP 除去を考慮しないと、磁気凝集沈殿槽排水の TP は (0.08 ± 0.04) mg/L となり、除去率は 50% となります。

セクション 4

4 再建費と運営費

セクション 5

5 結論