粉末作動炭素（PAC）によるMBBRプロセスの強化

オーバービウ

MBBRテクノロジーの特性

移動ベッドバイオフィルムリアクター（MBBR）は、石油化学廃水処理におけるユニークな利点を示しています。この技術は、微生物がバイオフィルム（キャリアに取り付けられた）と懸濁したスラッジの両方として成長することを可能にする特別に設計された懸濁キャリアを利用して、長いスラッジ年齢とバイオフィルムプロセスからの高い衝撃負荷耐性の利点と活性スラッジシステムの物質移動効率を組み合わせています。実際の石油化学アプリケーションでは、MBBRシステムは顕著なテクノ経済性能を示します。高い特定の表面積キャリア（500-800m²/m³）は、より豊富な微生物群集をサポートします。柔軟な拡張機能は、フローと負荷のバリエーションに対応します。

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石油化学アプリケーションの課題

しかし、石油化学操作における原料の多様化の増加は、より複雑な廃水特性につながりました：より広いタラの変動（200-800 mg/L）、より高い耐火性有機物含有量、断続的な毒性ショック（例えば、フェノール、硫化物）。主要な製油所からの運用データは、流入型CODが600 mg/Lを超えると、従来のMBBRのCOD除去効率が50％（通常の65％から）を下回ることを示し、アンモニア除去は±30％の変動を示しました。特に総窒素（40 mg/L以下）のより厳しい排出基準（GB 31571-2015）は、MBBRアップグレードの緊急のニーズを生み出しました。

PAC強化された活性汚泥システムは十分に文書化されていますが（15-20％COD除去の改善を示しています）、MBBR-PACハイブリッドシステムに関する系統的な産業規模の研究は依然として不足しています。このケーススタディは、10-百万トンの製油所での相乗的なメカニズムを検証し、複製可能な技術ソリューションを提供します。

プロセスの変更とパフォーマンスの向上

MBBRのパフォーマンス前

The 80 m³/h MBBR system (20h HRT) treating high-salinity (TDS>5000 mg/l）、低b/c（<0.3) petrochemical wastewater showed:

平均COD除去：51.9％
排水タラは頻繁に150 mg/lを超えました（ピーク215 mg/L）
原生動物がほとんどない薄くてまばらなバイオフィルムは、耐衝撃性が低いことを示しています

PAC強化されたMBBR変更

重要なアップグレードが含まれます：

新しい4HRT無酸素タンク（DO<0.5 mg/L) with 50% sludge/100% supernatant recycle
MBBRインレットでのPAC投与（75 mg/L）
運用最適化：MBBR HRTは16時間に調整され、2-4 mg/lで維持されます
PACアシストフロッキング（3時間の沈降時間の維持）による明確化の強化

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修正後のパフォーマンス

14-月操作後：

✓CODの除去は65.8％に増加しました（p<0.01), effluent COD<150 mg/L (avg. 97.2 mg/L) even at 662 mg/L shock loads

✓バイオフィルムの厚さは30-50％増加しました。原生動物（例えば、ヴォルティセラ）の存在量は5-8×

✓フェノール耐性は40％改善しました

✓増分操作コスト：¥0。15/m³のみ（合計¥1.43/m³）

メカニズム:

PAC's "buffer-regeneration": >1000m²/g PACは、生物学的再生で毒素（120-150 mg/g容量）を急速に吸着させます
微生物群集の最適化：ニトロスピラの存在量が25％増加しました
強化された物質移動：35-40％改善されたバイオフィルムスラッジインターフェイス転送

テクノ経済分析

運用コスト

主なコストの増加：

電源：新しいリサイクルポンプ + PACシステム（¥0。63/m³）

化学物質：PAC投与（¥0。067/m³）
メンテナンス/監視（¥0。08/m³）
合計：¥1.43/m³（減価償却/労働を除く）

環境の利点

✓安定した排水タラ<150 mg/L for advanced oxidation

✓TN除去は54.8％に達しました

✓排出基準への信頼できるコンプライアンス

✓環境リスクの減少

結論

pAC投与（75 mg/l）は、MBBRパフォーマンスを大幅に向上させました。

無酸素：4H HRT
MBBR：16H HRT
負荷：700以下のCOD、nh₃-nは40以下、TNは45 mg/L以下

1.43/m³の治療費を維持しながら。

②重要な強化メカニズム：

毒素吸着/緩衝液
バイオフィルム構造の最適化
吸着二等分相乗

③主要な運用ノート：

✓Add0

✓ Maintain >3h clarifier hrt

✓排水PACを監視する（<5 mg/L)

✓エアレーションシステムのPAC蓄積を防ぎます

この費用対効果の高いソリューションは、石油化学廃水のアップグレードの強い可能性を示しています。