排水の水質
1. 過剰な有機物
有機物の処理効率に主に影響を与える要因は次のとおりです。
(1) 栄養素
一般に、廃水中の窒素やリンなどの栄養素は微生物の必要量に対して十分であり、多くの場合過剰になります。ただし、産業排水の割合が比較的高い場合は、炭素-窒素-の比率をチェックして、100:5:1 の基準を満たしていることを確認する必要があります。
● 窒素が不足している場合は、通常、アンモニウム塩が添加されます。
● リンが不足している場合は、通常、リン酸またはリン酸塩が添加されます。
(2) pH
廃水の pH は通常、6.5 ～ 7.5 の範囲の中性です。 pH のわずかな低下は、下水パイプライン内の嫌気性発酵によって引き起こされる可能性があります。雨季に pH が大幅に低下するのは、都市部の酸性雨、特に合流式下水道が原因であることがよくあります。
pH の突然の大きな変化は、増加または減少にかかわらず、通常、工場廃水の大量排出によって引き起こされます。廃水の pH 調整には通常、水酸化ナトリウムまたは硫酸の添加が必要ですが、これにより処理コストが大幅に増加します。
(3) オイルおよびグリース
排水中の油分含有量が多いと、曝気装置の曝気効率が低下します。曝気量を増やさないと処理効率が低下しますが、曝気量を増やすと必然的にランニングコストが上昇します。
また、油分が多いと活性汚泥の沈降性能が低下し、ひどい場合には汚泥のバルク化を引き起こし、排水中の懸濁物質（SS）が基準を超える可能性があります。油分を多く含む流入水の場合は、前処理段階で油分除去装置を追加する必要があります。
(4) 温度
温度は活性汚泥プロセスに広範囲の影響を与えます。
●まず、微生物の活動に影響を与えます。冬場は何も対策を講じないと処理効率が低下します。
● 第二に、二次沈殿池の分離性能に影響します。たとえば、温度変化により密度電流が発生し、回路の短絡が発生する可能性があります。-温度が低いとスラッジの粘度が増加し、沈降性能が低下します。
● 第三に、温度は曝気効率に影響します。夏には、気温が高くなると溶存酸素飽和度が低下し、酸素の移動が困難になり、エアレーション効率が低下します。また、空気密度も低下するため、同じ空気供給量を維持するには、空気量を増やす必要があります。
2.TP（全リン）が基準値を超えている
生物学的リン除去は、嫌気条件下でリンを放出し、好気条件下で過剰なリンを吸収するポリリン酸蓄積生物（PAO）に依存しています。{0}リンは、リンが豊富な余剰汚泥を排出することで除去されます。-排水TPが基準を超える原因には次のようなものがあります。
(1) 温度
リン除去に対する温度の影響は、生物学的窒素除去ほど明らかではありません。一定の範囲内では、適度な温度変化にもかかわらず、生物学的リン除去は正常に機能します。実験によると、低温では PAO の成長が遅くなるため、10 度を超える温度でリンを除去することが好ましいことがわかりました。
(2) pH値
pH 6.5 ～ 8.0 の間では、リン含有量とポリリン酸微生物の取り込み速度は安定しています。 pHが6.5未満に低下すると、リンの摂取は急激に減少します。突然の pH 低下は、好気ゾーンと嫌気ゾーンの両方でリン濃度の急速な増加を引き起こします。 pHの低下が大きいほど、より多くのリンが放出されます。この放出は PAO の生理学的または生化学的反応ではなく、純粋に化学的な「酸溶解」効果です。 pHの低下による嫌気性リンの放出が大きくなると、好気性リンの取り込みが低下し、放出が破壊的で効果がないことを示します。 pHが上昇すると、わずかなリンの取り込みが起こります。
(3) 溶存酸素（DO）
分子状酸素 1 mg あたり 1.14 mg の生分解性 COD を消費し、PAO の増殖を阻害し、リンの除去を妨げます。嫌気性ゾーンは、嫌気性菌による酸発酵を促進し、PAO によるリン放出を促進し、生分解性有機物の消費を削減して PAO がより多くの PHB を合成できるようにするために、低い DO を維持する必要があります。逆に、好気性ゾーンでは、下水から溶解したリン酸を吸収し、細胞内ポリリン酸を合成するためのエネルギーを得るために、貯蔵されたPHBを分解するPAOをサポートするために、より高いDOが必要です。効果的な嫌気性リン放出と好気性摂取を確保するには、DO を嫌気性ゾーンでは 0.3 mg/L 未満、好気性ゾーンでは 2 mg/L 以上に制御する必要があります。
(4) 嫌気槽の硝酸性窒素
嫌気ゾーンの硝酸態窒素は有機基質を消費し、PAO のリン放出を阻害するため、好気条件下でのリンの取り込みに影響を与えます。また、硝酸態窒素は、脱窒細菌によって脱窒のための電子受容体として使用され、PAO リンの代謝に必要な酸を生成する発酵プロセスを妨げ、PAO リンの放出、取り込み、PHB 合成を抑制します。硝酸態窒素 1 mg あたり 2.86 mg の生分解性 COD を消費し、嫌気性リンの放出を抑制します。通常、硝酸態窒素は 1.5 mg/L 未満に制御されます。
(5) 汚泥年齢
リンの除去は主に余剰汚泥の排出によって行われます。したがって、余剰汚泥の量が除去効率を決定します。汚泥の年齢は、汚泥の排出量とリンの吸収に直接影響します。汚泥年齢が低いほど、過剰な汚泥の排出とシステムのリン除去が増加し、二次沈殿排水中のリンが減少するため、リン除去が向上します。しかし、生物学的窒素およびリンの除去には、硝化および脱窒細菌の増殖に十分な汚泥の熟成が必要であり、リンの除去が不十分になることがよくあります。一般に、リン除去システムのスラッジの寿命は 3.5 ～ 7 日間に制御されます。
(6) COD/TP比
生物学的リン除去では、嫌気段階における有機基質の種類と量、および下水中のリンに対する微生物が必要とする栄養素の比率が除去効率に決定的に影響します。基質が異なると、リンの放出と取り込みも異なります。低分子量で分解しやすい有機物（揮発性脂肪酸など）は、PAO によって容易に使用されて、貯蔵されたポリリン酸を放出し、リンの放出を強力に誘導します。分子量が高く、分解しにくい有機物はリンの放出を弱くします。--嫌気性でのリンの放出がより完全であればあるほど、好気性でのリンの取り込みも大きくなります。 PAO は、嫌気性条件下で生存するために、嫌気性リン放出からのエネルギーを利用して低分子有機物を吸収します。したがって、PAO の生存と理想的なリン除去には、十分な有機物 (COD/TP > 15) が不可欠です。
(7) 易生分解性 COD (RBCOD)
研究によると、酢酸、プロピオン酸、ギ酸などの基質は高いリン放出速度をもたらしますが、これは基質濃度ではなく活性汚泥濃度と微生物組成に依存します。このようなリンの放出はゼロ次反応速度論に従います。-他の有機物は、PAO が代謝する前にこれらの小分子に変換される必要があります。
(8) グリコーゲン
グリコーゲンは、グルコース単位で構成される大きな分岐多糖類であり、細胞内のエネルギー貯蔵庫として機能します。 PAO では、好気性環境でグリコーゲンが形成され、嫌気性条件下で代謝されたエネルギーを蓄えて NADH (PHA 合成の前駆体) を生成し、代謝エネルギーを提供します。過剰なエアレーションや過剰な酸化により PAO 内のグリコーゲンが減少し、嫌気条件下で NADH 欠乏が生じ、リンの除去が不十分になります。
(9) 油圧保持時間 (HRT)
適切に運用されている自治体の生物学的窒素およびリン除去システムでは、通常、リンの放出とリンの取り込みにはそれぞれ 1.5～2.5 時間と 2.0～3.0 時間かかります。リンの放出はもう少し重要です。したがって、無酸素性 HRT は注意深く監視されます。嫌気性 HRT が短すぎると、十分なリンの放出と有機物の低脂肪酸への分解が妨げられます。長すぎるとコストと副作用が増加します。リンの放出と取り込みは相互に関係しており、嫌気性物質の十分な放出により有酸素性物質の取り込みが改善され、またその逆も起こり、正のサイクルが生まれます。運用データによると、適切な HRT は 1 時間 15 分～1 時間 45 分の無酸素運動と 2 時間～3 時間 10 分の有酸素運動です。
(10) 還元率(R)
A/O (嫌気性/好気性) プロセスでは、曝気槽から二次沈殿槽に戻る活性汚泥中に十分な溶存酸素を維持し、後者での嫌気性リンの放出を防ぐことが重要です。汚泥を迅速に除去しないと、DO が高くても厚い汚泥層により嫌気性リンの放出が発生します。したがって、沈殿タンクからの汚泥の迅速な排出を確実にするために、戻り率が低すぎてはなりません。回収率が高すぎると、エネルギー消費量が増加し、曝気槽内の汚泥滞留時間が短くなり、BOD5 とリンの除去が損なわれます。最適な収益率は 50% ～ 70% の範囲です。
3.機械および電気機器
下水および汚泥処理の安定した稼働は信頼性の高い機械設備および電気設備に依存しており、それは工場のエネルギー消費にも影響します。
(1) バースクリーン機
処理の最初のステップであり、下水の流入を止める可能性のある障害が発生しやすい。よくある問題:
ベアリングの摩耗または機械的故障による詰まり。定期的な注油と点検が必要です。
繊維やビニール袋による詰まりにより、流れの低下やオーバーフローが発生します。技術的なアップグレードまたは手動によるクリーニングが必要です。
(2) リフトポンプ
主に水中ポンプです。ポンプのインペラとシールリングの隙間にゴミが詰まり、シール性や効率が低下し、モーターの故障を引き起こす可能性があります。定期的な点検、ポンプの回転、強化されたバースクリーンの操作をお勧めします。
可変流入および収集システムの設計では、変動に効率的に対処するために、固定速度と可変速度のポンプを備えた勾配に配置されたポンプが必要です。{0}{1}
(3) ブロワー
重要なエネルギーを大量に消費する機器-。パラメータには、風量、圧力、消費電力、騒音が含まれます。遠心ブロワーは一般的に使用されており、効率、寿命、騒音、安定性の点でルーツブロワーよりも優れています。可変周波数制御と複数の送風機構成により、エネルギー使用が最適化されます。
乳化や過熱を防ぐためには、オイルクーラーやフィルターを定期的にメンテナンスし、オイルの品質を適切に保つことが必要です。
(4) エアレーションヘッド
主に微多孔質膜（ディスク、ドーム、プレート、チューブタイプ）。目詰まりやゴムの老化により、酸素移動効率が低下します。安全対策を講じた上で、ギ酸または高圧空気を使用した定期的な洗浄が必要です。-ドレンバルブを定期的に開けて凝縮水を除去する必要があります。ひどく詰まったり損傷したディフューザーは交換する必要があります。
(5) 汚泥除去設備
一部のプロセスには二次沈殿タンク (SBR、UNITANK など) がないため、スラッジ層の漏斗化やスラッジの排出不足が発生し、エネルギーと化学薬品の消費量が増加します。断続的または複数ポイントのスラッジ排出を推奨します。-沈殿槽のスクレーパーや吸引装置は定期的なメンテナンスが必要です。
(6) 脱水機
遠心分離機とベルトフィルタープレスの 2 つの主なタイプ。
4.遠心分離機:
スラッジ濃度、供給速度、速度差、ケーキ固体へのポリマー投与量、濾液 SS、回収率を考慮します。
速度差が大きいとスラッジの滞留が短くなり、水分含有量と濾過固形分が増加します。
差動が小さいほど分離は改善されますが、目詰まりの危険性があります。
ポリマーの投与量と供給速度を調整して最適化します。
よくある問題:洗浄不足によるアラーム、潤滑詰まりによるベアリングの過熱、周波数変換器によるモーターのアラーム、特に雨季の小さなスラッジの凝集によるスラッジの排出不良など。動作パラメータを調整して軽減します。
ベルトフィルタープレス:
スラッジはローラー上を通過する 2 つのベルトの間で圧縮および剪断され、水を除去します。
運用およびメンテナンスのポイントには、均一なスラッジ分布、ソフトスクレーパー、ノズル洗浄システム、自動ベルト追跡、およびインターロック保護が含まれます。
一般的な問題: ベルトの滑り、ベルトの偏り、詰まり、固形ケーキの減少は主に過負荷、不適切な張力、ローラーの損傷、過剰なポリマーが原因です。定期的な調整と清掃が大切です。
監視機器
高不純物と過酷な環境は、頻繁な測定エラーやオンライン分析装置の損傷を引き起こし、制御や自動化に影響を与えます。
濃度範囲に合わせた適切な水サンプル前処理装置と分析装置が必要です。大型機器には、通信コストを削減するために、プラントオートメーションと互換性のある制御システムが必要です。
メンテナンス手順には、計画されたスペアパーツ、定期的な校正、クリーニング、消耗品の交換が含まれます。
下水処理場では落雷が頻繁に発生するため、屋外機器にとって避雷は非常に重要です。保護が欠如していると、高額な修理コストと運用上のリスクが発生します。