投稿者: ケイト
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日付: 2024 年 12 月 16 日
膜分離生物反応器では、運転時間の経過とともに膜の内外面が多かれ少なかれ汚染され、膜ろ過圧力が上昇し、膜の運転サイクルが短くなります。近年、多くの研究により、細胞外ポリマーが膜汚染の多くの要因の中で最も重要な生物学的要因であることが示されています。特に非糸状菌汚泥が膨張すると細胞外ポリマー濃度が急激に上昇し、膜集合体の正常な作動に重大な影響を及ぼし、膜集合体の交換サイクルを短縮します。それでは、MBRプロセスにおけるスラッジの膨張にどのように対処するのでしょうか?
凝集法
膨張した活性汚泥の密度は一般に水の密度よりも小さい。応急処置としては、沈降性能を向上させるために凝集剤を添加することが考えられます。まず、一般的に使用されている高分子凝固剤であるカチオン性ポリアクリルアミドと無機凝集剤である硫酸第一鉄を比較試験に選択しました。
ポリアクリルアミドの添加量と汚泥の沈降性能の関係
ポリアクリルアミドの添加は汚泥の沈降性能の向上に一定の効果があり、最適添加量は存在しますが、その効果はあまり理想的ではありません。分析の結果、この再生水再利用システムには、曝気量が大きく、強力な水圧撹拌を備えた新しい液中複合膜バイオリアクターが採用されていると著者は考えています。凝集したフロック粒子は破壊されやすく、十分な凝集効果が得られません。投与量が最適投与量よりも高い場合、コロイドの負電荷が中和されることに加えて、フロックの過剰な正電荷により、コロイドイオンが正電荷を帯びて再び安定化します。
硫酸第一鉄の添加量と汚泥沈降性能の関係
カチオン性ポリアクリルアミドの添加効果は水圧条件やその他の要因によって制限され、あまり理想的ではありません。一方で、そのモノマーは有毒で分解が難しく、二次公害の問題があります。経済的利益は硫酸第一鉄を添加する場合よりも劣ります。硫酸第一鉄は安価で使いやすく、膜や汚泥への悪影響がなく、汚泥濃度への影響も有効ですが、栄養バランスの偏りの問題を根本的に解決することはできず、緊急対策としてしか使用できません。 。
栄養素の調整方法
汚泥のバルキングの研究において、汚泥のバルキングの回収と制御は非常に重要な関係です。再生水再利用事業の実施中に、硫酸第一鉄の添加により活性汚泥の沈降性能が一旦向上することが判明した。添加を中止し、元の有機負荷条件で処理を継続すると、活性汚泥の沈降性能は徐々に低下し、３日後には添加前の状態に戻ります。したがって、活性汚泥の膨張後の効果的な回収・管理方法を見つける必要がある。操作中、同時に稼働している膜バイオリアクターの 2 つのグループで比較テストを実施しました。最初のグループは、BOD5 と N の平均質量比が約 100:5 になるように十分な窒素源を追加しました。 2 番目のグループでは、十分な窒素源を追加しながら、同時に流入水の有機負荷が増加し、有機負荷 (CODCr 換算) は 2.0kgCOD/m3˙d 以上に増加しました。結果は、汚泥の SVI 値が 150mL/g を下回ると、最初のグループの反応器は約 1 週間運転できることを示しました。 2 番目のグループの原子炉はわずか 3 ～ 4 日間しか稼働しませんでした。実際の操業経験から、窒素欠乏による汚泥の増大に対する根本的な解決策は、第一に、栄養素の比率を調整することであることがわかります。第二に、適切な栄養比を維持しながら有機負荷を増加させると、汚泥の沈降性能が通常に戻るまでの時間を短縮できます。
その他の制御方法
最も深刻な汚泥の粘性膨張の場合（容器に汚泥を入れると、どのような方法を使用しても必ず容器の表面に汚泥が付着します）、膨張した汚泥の一部を排水することも検討できます。適切に、そして新しい汚泥を採取して、多糖類による汚泥の被覆を減らす。同時に、水力保持時間を長くして、完全に酸化されていない有機物が消費されるのに十分な時間を確保します。原水中の洗剤濃度が高く、曝気強度が高いため、白く粘稠な泡が発生し、どんどん蓄積していきます。汚泥が膨張すると被害はさらに大きくなります。かつては泡が堆積して高さ1メートルにもなる泡の山ができ、大量の汚泥が流出した。この事故を受けて、当社では消泡剤の添加に加え、水圧脱泡という方法を採用しました。反応槽上部にノズルを設置し、MBR反応器の流出水を反応槽上部に噴霧することで、膨張した汚泥や泡による反応器へのダメージを抑制し、良好な成果を上げています。
結論
①浴水を主原水とするMBRプロセスにおいて、硫酸第一鉄は汚泥膨張期の緊急凝集剤として使用できます。最適投与量は60mg/Lですが、栄養バランスの崩れを根本的に解決することはできないため、緊急対策としてのみ使用できます。
②再生水再利用事業の運営中に発生する汚泥の膨張については、栄養塩の割合を調整することが根本的な解決策となる。同時に、適切な栄養塩比を確保することを前提として、有機負荷を増加させることで汚泥沈降性能の回復を促進できることが判明した。工学的実践により、スラッジの高粘度膨張は上記の手段によってうまく制御できることが証明されています。同時に、汚泥排出量の増加と水圧滞留時間の増加も効果的な補助手段であることがわかりました。