前{0}}微細孔曝気酸化溝の下水処理技術-
導入
の分析従来のオキシデーションディッチプロセス曝気強度と流れパターンを調整および最適化することで、廃水が嫌気性、無酸素性、好気性の反応タンクを通して順次処理され、効果的な有機物の除去が保証されることが明らかになりました。ただし、次のような問題が発生します。全体的な投資額が大きいそして酸素移動効率が低いが一般的であり、最適ではない窒素とリンの除去。これらの制限に対処するため、都市下水処理プラントの運用効率を高め、水資源の利用率を向上させることを目的として、前無酸素微多孔性曝気酸化溝下水処理技術に関する詳細な研究が行われてきました。-
1. プロジェクト概要
X 市の下水処理施設は主に生活下水と産業廃水を処理しており、かなりの量の産業排水が含まれています。設計処理能力は10×10⁴ m3/日です。。流入水と排水の品質基準は次のとおりです。表1。現在、処理排水の30％は火力発電所の再生水として再利用され、残りの70％は河川に放流されています。地表水の機能分類と都市下水処理場の汚染物質排出基準に基づいて、プラントはグレード 1B の排出基準を満たさなければなりません。進行中の都市経済発展と廃水排出量の増加に伴い、同工場は家庭廃水の遮断下水処理を導入し、下水道網を拡張し、都市地表水源の汚染を軽減するために事前無酸素微多孔性曝気酸化溝プロセスを採用しました。{6}}
2. 前無酸素微多孔性曝気酸化溝のプロセス フロー-
このプロセスの核心は、事前無酸素タンクと微孔質曝気酸化溝の組み合わせです。{0}治療の流れは以下の通りです。廃水→粗スクリーン→入口ポンプ室→細スクリーン→渦沈殿槽→嫌気槽→無酸素・好気ゾーン→二次沈殿槽→消毒槽→排水。二次沈殿池からの汚泥の一部は汚泥脱水施設に排出され、最終処分されます。このプロセスは、リンの放出、生物学的窒素の除去、およびリンの除去に焦点を当てています。
2.1 リンの放出
嫌気性タンクでは、発酵細菌が生分解性高分子をより小さな分子の中間体、主に揮発性脂肪酸 (VFA) に変換します。長期間の嫌気条件下では、ポリリン酸蓄積生物（PAO）-がゆっくりと増殖し、ポリリン酸を分解することで細胞から溶液中にリン酸を放出します。このプロセスは、低分子脂肪酸の取り込みとポリヒドロキシ酪酸 (PHB) 顆粒への変換のためのエネルギーを提供します。{3}
2.2 生物学的窒素除去
アンモニア態窒素は、好気条件下で硝化細菌により亜硝酸塩と硝酸塩に変換されます。無酸素ゾーンでは、脱窒細菌が硝酸塩を窒素ガスに還元し、大気中に放出されます。このプロセスにより、廃水中の窒素レベルが効果的に減少します。
2.3 リンの除去
好気的条件下では、PAOは炭素源とPHBを利用してオルトリン酸を吸収し、細胞内でポリリン酸を合成します。蓄積したリンは廃汚泥とともに系外に除去されるため、効率的なリン除去が可能となります。
従来のプロセスと比較して、前無酸素微多孔性曝気酸化溝により、一次沈降を排除するか、その時間を短縮することで操作が簡素化されます。-。これにより、より大きな有機粒子がグリットチャンバーから生物系に入ることが可能になり、炭素源の欠乏に対処できます。嫌気性-無酸素性-好気性条件が交互に繰り返されることで、糸状細菌の増殖が抑制され、汚泥の沈降性が向上し、窒素除去、リン除去、有機分解が統合されます。嫌気性ゾーンと無酸素性ゾーンは窒素とリンの除去に好ましい環境を作り出し、好気性ゾーンはリンの放出と硝化を同時にサポートします。効率を確保するには、好気性ゾーンの容積を慎重に計算する必要があります。
どこ：
- X：微生物汚泥濃度（mg/L）
- Y：汚泥収量係数（kgMLSS/kgBOD）
- Se： 排水濃度（mg/L）
- S0：流入濃度（mg/L）
- θC0： 油圧保持時間（秒）
- Q：流入流量（L/s）
- V0：好気性リアクターの有効容積（L）
3. 前無酸素微多孔性曝気酸化溝技術の重要な側面-
3.1 プレ-無酸素タンク技術
前無酸素タンクには、有機物を事前に分解および変換する嫌気性微生物が生息しており、汚泥の生成を減らし、その後の処理段階での負荷を軽減します。{0}
3.1.1 処理の流れ
3.1.1.1 流入水の前処理
スクリーニングでは、高度な生物学的スクリーンを使用して、プラスチック、髪の毛、生ごみなどの浮遊物質を除去します。流量と品質の調整により均質性が確保され、沈降（自然または化学的支援）により浮遊固体や有機/無機物が除去されます。-
3.1.1.2 嫌気性反応
温度、pH、保持時間を制御することで、嫌気性汚泥と廃水の完全な混合が促進され、有機物の除去が強化されます。嫌気性リアクターは混合または循環を利用して発酵を促進し、CO₂、CH₄、および微量の H₂S を生成します。次に、気体-液体-固体の分離と排ガス処理が行われます。
3.1.1.3 処理後と廃液-
耐性のある無機および有機汚染物質は、好気プロセスまたは活性炭吸着によって処理されます。オンラインモニタリングは、微生物の活動と水質指標（F/M比、溶存酸素など）を追跡します。 F/M 比は平均 0.06 である必要があります。嫌気性ゾーンの溶存酸素は 0.5 ～ 1 mg/L である必要があります。
3.1.2 プロセス制御
主な対策には次のようなものがあります。
高い分解能力を備えた嫌気性汚泥を培養し、最適な栄養素比（C:N:P ≒ 100:5:1）を維持します。
有機負荷、温度 (30 ～ 35 度)、および pH (6.5 ～ 7.5) を制御します。有機負荷は 3 ～ 6 kgBOD₅/(m3・d) である必要があります。
微生物の濃度と活性を維持するために汚泥のリサイクルを実施します。脱水汚泥は肥料や飼料として再利用できます。
3.2 微孔性曝気酸化溝技術
スラッジの膨らみは、多くの場合、糸状細菌や動物園の拡大によって引き起こされ、沈降性を損ないます。次の方程式は微生物の増殖を表します。
どこ：
- Kd: 微生物の減衰係数 (d-1)
- S：基質濃度（mg/L）
- Ks: 半飽和係数- (mg/L)
- Y：降伏係数（kgMLSS/kgCOD）
- μ最大: 最大比増殖速度 (d-1)
- μ：微生物の増殖速度（d-1)
どこ：
- S分: 定常状態における最小基質濃度 (mg/L)
- Kd: 微生物の減衰係数 (d-1)
- Ks: 半飽和係数-、つまりμ=μmax/2のときの基質濃度μ=μ最大/2 (mg/L)
- Y：降伏係数（kgMLSS/kgCOD）
- μ最大: 最大比増殖速度 (d-1)
3.2.1 プロセス設計パラメータ
廃水は、酸化溝に入る前に、スクリーン、グリットチャンバー、および嫌気性タンク（ミキサー付き）を通過します。微多孔性エアレーターと水中プロペラにより、好気性と無酸素性の状態が交互に繰り返されます。このシステムには、2 つの嫌気性タンク (2.8 時間 HRT) と 4 つの酸化溝 (8.64 時間 HRT) が含まれています。汚泥熟成期間は11.3日。
3.2.2 パイロット-スケールのデバイス設計
パイロット システムには、曝気グリット チャンバー、ポンプ、嫌気セレクター、酸化溝、汚泥還流ポンプ、二次沈殿器、および排水ポンプが含まれます。嫌気性セレクター (2.35 m3) には、ミキサーとモニター (ORP、pH) を備えた 3 つのコンパートメントがあります。酸化溝 (26.3 m3) には、複数の入口/出口と微孔性ディフューザーが備わっています。検査の結果、流入水の平均値は SS 160 mg/L、COD 448 mg/L、TP 4 mg/L でした。
結論
プレ無酸素技術と微孔性曝気酸化溝技術の統合により、窒素とリンの除去が大幅に向上します。{0}。今後の取り組みは、処理効率をさらに高めるために、汚泥年齢、溶存酸素、汚泥還流比の最適化に焦点を当てる必要があります。