投稿者: ケイト
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日付: 2024 年 11 月 27 日
曝気槽は廃水処理の中核コンポーネントの 1 つであり、その設計と数量計算は処理効率と運営コストに直接影響します。この記事では、曝気タンクの主要な設計原則と計算手順について、具体的な例を含めて概説します。
1. 曝気タンクの設計に関する重要な考慮事項
1. ターゲットパラメータ
流入水および流出水のパラメータ (BOD、COD、TSS、アンモニア態窒素など) に基づいて必要な水質を決定します。例えば：
- 流入水 BOD: 270 mg/L
- 排水BOD: 20 mg/L以下
- 流入流量: 10,000 m3/日
2. エアレーションタイプの選択
一般的な曝気方法には、表面曝気、機械曝気、純酸素曝気などがあります。ファインバブルディフューザーまたはチューブディフューザーを使用したブロワーベースのエアレーションが広く使用されています。
3. 酸素要求量の計算
- 除去する汚染物質 (BOD、アンモニア態窒素) の量を決定します。
- 典型的な酸素要求量の式を使用します。
酸素要求量=除去すべき BOD 負荷 (kg/日) / 酸素利用率
4. 混合酒浮遊物質 (MLSS)
微生物の活動を確保するには、プロセス要件に基づいて適切な MLSS 濃度を選択します。通常は 2,000–5,000 mg/L です。
5. 油圧保持時間 (HRT) とタンク容量
- HRT は通常 4 ～ 8 時間設計されています。
- タンクの有効深さは通常 4 ～ 6 メートルです。
- タンク容量を計算します:
V=Q × HRT / 24
ここで、Q は流量 (m3/h) です。
2. 曝気槽量の計算手順
例: 流入水 BOD 270 mg/L、流出水 BOD 20 mg/L で 10,000 m3/日の流量を処理します。
1. 除去する BOD を決定する
BOD_除去量=(270 - 20) × 10,000=2,600,000 mg/日=2,500 kg/日
2. 酸素要求量の計算
酸素利用率が 20%、BOD 除去 1 kg あたり 1.5 kg の O₂ が必要であると仮定すると、次のようになります。
酸素要求量 {{0}} (2,500 × 1.5) / 0.2=18,750 kg/日
3. エアレーション装置の構成
- ディフューザーを選択します。たとえば、気流範囲が 1.5 ～ 8 m3/h、酸素移動効率が 30% のファインバブルディフューザーです。
- 必要な空気流量を計算します。
空気流量 {{0}},750 / (0.2 × 0.3)=312,500 m3/日
時間当たりの風量に換算すると、次のようになります。
312,500 ÷ 24 = 13,020 m³/h
4. タンク容積の計算
HRT=6 時間と仮定すると:
V = (10,000 × 6) ÷ 24 = 2,500 m³
5. ディフューザーの数を決定する
各ディフューザーの空気流量が 5 m3/h であると仮定すると、次のようになります。
ディフューザーの数=13,020 ÷ 5=2,604
3. エンジニアリングプロジェクトに対する実際的な推奨事項
- タンク形状の選択
一般的な曝気システムでは長方形または円形のタンクが一般的ですが、スペースが限られたシナリオで大規模な処理能力を得るには、深いタンクが最適です。
- 機器の冗長性
負荷変動や設備メンテナンスに対応するため、計算上の1.1～1.2倍の設備を設置してください。
- オンラインモニタリング
溶存酸素 (DO) モニタリング システムを組み込み、酸素供給のバランスをとり、過剰なエアレーションや酸素欠乏を防ぎます。
結論
曝気タンクの設計には、汚染物質負荷、酸素供給能力、水圧条件、運用コストを包括的に理解する必要があります。詳細な計算と適切な機器構成により、効果的な治療とコストの最適化が保証されます。実際のアプリケーションでは、特定のニーズと現場の条件に基づいて調整と最適化を行う必要があります。