活性汚泥プロセス: 主要な動作パラメータ、故障モードおよび装置

健全な曝気槽から混合酒の入ったガラス瓶を引き抜くと、答えは数分でわかります。茶色のふわふわした塊が 30 分以内に透明な層に沈降します。その生きたフロックは活性汚泥であり、ほとんどの産業および都市の下水処理施設の背後にある生物学的主力であり、適切に管理されていれば、流入する BOD の 90 パーセント以上を定期的に除去します。

それが漂流すると、数日以内に警告の兆候が現れます。濁った排水、堰に向かって忍び寄るヘドロの塊、意味をなさない送風機のスケジュールなどです。このガイドでは、活性汚泥プロセスがどのように機能するか、そのパフォーマンスを決定する 4 つの稼働数値、産業用サービスで最も頻繁に現れる故障モード、および生物学を安定に保つための機器の選択について説明します。

活性汚泥とは何ですか?なぜフロックが重要なのでしょうか?

活性汚泥は、制御された曝気下で成長し、下水や産業廃水中の有機汚染物質を消費するために使用される、細菌、原生動物、およびその他の微生物の凝集培養物です。

この名前の由来は 1914 年に遡り、エドワード アーダーンとウィリアム ロケットがマンチェスターで、曝気下水を次のバッチの種まきに再利用できること、そしてこのバイオマスをリサイクルすることで処理時間が数日から数時間に短縮されることを示しました。 1 世紀経った今でも、同じ原理で世界中のほとんどの生物処理プラントが稼働しています。

フロックは化学物質ではなく、機能する生態系です。従属栄養細菌はBODとして測定される炭素質負荷を除去し、硝化細菌はアンモニアを硝酸塩に変換し、原生動物は自由遊泳細胞を捕食し、それが排水を磨きます。凝集形成物質は、粒子を凝集、沈降、圧縮させる粘着性の細胞外ポリマーを分泌するため、オペレーターが下すすべての決定は、実際にはその生態系に関する決定となります。

活性汚泥プロセスの段階ごとの仕組み

このプロセスは連続ループとして機能します。流れを前処理し、曝気し、沈殿させ、バイオマスの大部分を戻し、余剰分を廃棄します。

1. 前処理とイコライゼーション。 スクリーンと砂の除去はポンプとディフューザーを保護し、均一化タンクは工場勤務からのバッチ排出をスムーズにします。油性または脂肪質の工業用ストリームは、油コーティングがフロックの沈降を防ぐため、通常、最初に溶解空気浮選ユニットを通過します。
2. 生物学的エアレーション。 細かい気泡または表面エアレーターが盆地に酸素を供給し、乱流によってフロックが浮遊状態に保たれます。炭素を除去するには溶存酸素を約 1.5 mg/L 以上に保つ必要があり、硝化が必要な場合は 2 mg/L 近くに保つ必要があります。
3. 二次的な説明。 混合液は静かな清澄装置に流れ込み、そこでフロックが沈み、澄んだ水が堰を越えてこぼれます。固体の持ち越しを防ぐため、表面荷重は通常、1 時間あたり約 1.2 メートル未満に抑えられます。
4. 返却して廃棄します。 返送活性汚泥 (RAS) ポンプは、通常流入流量の 30 ～ 80 パーセントで、沈殿したバイオマスを盆地の入口に持ち上げます。一方、制御された廃棄物活性汚泥 (WAS) の流れは、従来のプラントでは通常 5 ～ 15 日間の汚泥寿命を設定します。

浄化装置がボトルネックである場合、傾斜管モジュールは既存のタンク設置面積内に効果的な沈降エリアを追加するため、稼働中のプラントで利用可能なアップグレードの中で最も中断が少ないものの 1 つになります。

浄化装置のアップグレード用の傾斜管沈殿槽 傾斜したチューブモジュールにより、既存のタンク設置面積内の有効沈降面積が増加し、上向きの流速よりも速く粒子が沈降します。浄化装置によって生産能力が制限されているプラ​​ントにとって、これは中断の少ないアップグレードです。 製品を見る→

活性汚泥の性能を決める4つの運転数値

MLSS、溶存酸素、F/M 比、SVI の 4 つの数値は、活性汚泥システムで起こっているほぼすべてのことを表しており、4 つすべてを日常的な毎日のサンプリングで追跡できます。

混合液懸濁物質 (MLSS) は、仕事を行うバイオマスの量です。食物対質量 (F/M) 比は、流入する BOD とそのバイオマスを比較します。BOD が 0.5 を超えるとフロックが緩んで分散し、0.1 未満では飢餓状態になり、フロックが固定され、浄化剤の損失が続きます。どのゾーンでも約 0.5 mg/L 未満の溶存酸素は Sphaerotilus などの糸状生物を招きますが、4 mg/L をはるかに超える酸素は単にブロワーのパワーを燃やすだけです。

同じ生物学、異なる構成

同じループが多くの種類の植物に見られ、その構成により主に盆地に運ばれるバイオマスの量が変化します。シーケンス バッチ リアクター (SBR) は 1 つのタンクでサイクル全体を実行し、拡張曝気プラントはより多くの汚泥を長期間保持します。メンブレン バイオリアクター (MBR) は浄化装置を膜濾過に置き換えて、従来の MLSS の数倍の搬送が可能です。

構成は、データシート上の最大の数値ではなく、負荷プロファイルと人員配置の現実に合わせてください。送風機が電気代の大部分を占めるため、通常、工場内では酸素移送が最も早く回収できます。摩耗した粗い気泡グリッドや老朽化した表面エアレーターを細かい気泡ディフューザーに交換すると、同じ DO 設定値を維持しながら、曝気エネルギーの 2 桁の割合が定期的に削減されます。

曝気槽用微多孔性ディスクエアレーター ダイヤフラム型の微多孔性エアレーターは、大きな気液界面面積で微細な気泡を放出し、酸素輸送効率を向上させます。摩耗した粗い気泡または表面エアレータをこれらに交換すると、同じ DO 設定値を維持しながらエアレーション エネルギーを削減できます。 製品を見る→

活性汚泥が故障した場合：汚泥のバルク化・発泡・上昇

活性汚泥の混乱のほとんどは生物学的失敗ではなく沈降失敗であり、その原因はフィラメント、栄養素の不均衡、酸素の低下、負荷変動などの短いリストに遡ります。

最も一般的な根本原因

• 盆地の一部、多くの場合入口端での溶存酸素の低下が 0.5 mg/L 未満
• 多くの産業廃棄物が運ぶ窒素またはリンの量が、BOD:窒素:リンの古典的な比率である 100:5:1 よりもはるかに少ないため、栄養素が不足します。
• 長い嫌気性下水道から硫化物を運ぶ敗血症の流入水
• バッチ生産による負荷、pH、または温度の大きな変動
• 特大の盆地での慢性的な過負荷により、フロック形成者が餓死する

このリストでは、上昇するスラッジが詐欺師です。スラッジはよく沈殿し、その後、浄化装置内で脱窒され、窒素の泡に乗って再び浮かび上がります。この治療法は化学的なものではなく、実用的であり、より多くの無駄があり、より高い回収率またはより短い流域滞留を実現します。

廃棄物活性汚泥を予算オーバーになる前に処理する

廃棄活性汚泥は希釈されており、不安定で、運搬に費用がかかるため、現場で濃縮して脱水した方が、濡れたままトラックで運び出すよりもほとんどの場合安価です。

また、二次汚泥は一次汚泥よりも脱水が困難です。これは、生物フロックが微細な毛細管の中に水を保持しているためです。ポリマーのコンディショニング後、スクリュー プレスまたはベルト フィルター プレスによる廃棄活性汚泥の固形分は、一次材料の数値よりも高くなると予想されるため、平均ではなく生物学的流れに合わせてケーキの処理量を決定します。

機器の選択は化学と同じくらい重要です。スクリュー プレスとベルト フィルター プレスの設計を詳細に比較すると、捕集率、洗浄水の需要、オペレーターの注意力のトレードオフがわかります。スクリュー プレスは最小限の洗浄で継続的に稼働しますが、ベルト プレスは一部のスラッジに対してより乾燥したケーキを供給できますが、定期的なベルトの洗浄が必要です。

両方のステージを 1 つのサプライヤーから購入すると、パフォーマンスの保証も簡素化されます。 Yixing Hengye Environmental Protection Technology Co., Ltd. は 2015 年に設立された産業廃水設備メーカーで、スクリュー プレス、ベルト フィルター プレス、デカンタ遠心脱水機のほか、エアレーター、浄化装置、スクリーニング システムを製造しており、設計および生産チェーン全体で ISO 9001、環境管理、労働安全衛生の認証を取得しています。

スクリュープレス汚泥脱水機 自浄式スクリュー機構を備えた固定リングと可動リングにより、ろ布を詰まらせることなく2000～50000mg/Lの汚泥を脱水します。生物学的処理段階で生成される汚泥量を処理するための実用的な選択肢です。 製品を見る→

活性汚泥に関するよくある質問

活性汚泥はMBBRなどの生物膜プロセスとどう違うのですか?

活性汚泥は微生物をフロックとして浮遊させ、浄化装置からポンプで送り返します。移動床バイオフィルム反応器（MBBR）は、盆地内に留まるプラスチック担体上で汚泥を成長させます。これにより、負荷変動に対する耐性が向上し、ポンプによる返送が不要になります。また、浮遊活性汚泥は、一般に、より厳密なプロセス制御により、より低い排出BODに達します。

健全な活性汚泥を示すSVI値は何ですか?

70 ～ 150 mL/g を健全なバンドとして扱います。 150 から 200 の間はスラッジが漂っているため、1 時間ごとに浄化装置を監視する必要があります。 200 mL/g を超えるとバルク領域に達し、数日以内に固形分が失われる可能性があります。

活性汚泥システムの立ち上げにはどれくらいの時間がかかりますか?

隣接するプラントから設計 MLSS の 10 ～ 20 パーセントをシードすると、通常、試運転が 2 ～ 3 週間に短縮されます。種スラッジを使用しない場合、安定して除去されるまでに 4 ～ 6 週間かかりますが、冷水ではさらに長くなります。

活性汚泥は高濃度の産業排水を処理できますか?

はい、流れが均一化され、栄養素が BOD:窒素:リン比約 100:5:1 にバランスされ、有毒な衝撃負荷が上流で排除されれば可能です。化学工場、繊維工場、皮革工場、製紙工場は、まさにその基準に基づいて活性汚泥を首尾よく運用しています。