生活排水の嫌気処理では、滞留時間は2時間以上、無酸素槽では2時間以上、好気槽では6時間以上保持されます。嫌気性および無酸素性の保持時間は、有機物の除去を促進するためのものと思われます。有機物含有量が少ない場合、保持時間を短くする必要がありますか?また、有機物の含有量が多い場合、保持時間を延長する必要がありますか?保持時間が長すぎるか短すぎる場合、どのような影響がありますか?好気的滞留時間を長くすると、硝化細菌の増殖が促進され、より効果的にアンモニア態窒素を除去できるようになる。専門家の皆様、（ポピュラーサイエンスの説明）ありがとうございます！
油圧滞留時間 (HRT) は日常の運用管理では見落とされがちですが、特に窒素およびリン除去システムにとっては重要な参照データ ポイントです。
1. 油圧保持時間 (HRT) とは何ですか?
油圧滞留時間 (HRT と略す) は、水処理プロセスで使用される用語です。処理対象の廃水が反応器内に滞留する平均時間、すなわち生物反応器内での廃水と微生物との平均反応時間を指す。
生物学的処理の場合、HRT は特定のプロセスの要件を満たさなければなりません。 HRTが不十分な場合、生化学反応が不完全となり、治療効率が低下します。逆に、HRT が長すぎると、システム内のスラッジが老化する可能性があります。
表: さまざまな廃水処理プロセスの HRT
治療効率が悪い場合には、設計上のHRT値を検証に使用できます。 HRT を検証する場合、流量には汚泥返送流量を含める必要があります。 HRT が小さすぎる場合は、廃水流量をゆっくりと減らす必要があります。それが大きすぎる場合は、廃水流量をゆっくりと増やす必要があります。システムに衝撃負荷を与えないように、廃水流量の変更は徐々に行う必要があることに注意してください。廃水処理の困難な性質を考慮すると、流入する廃水の流量を減らすことは軽々しく行うべきではありません。調整は主に戻り流量に対して行う必要があります。
従来の活性汚泥プロセスでは、HRT が汚泥の滞留時間を決定するため、排水処理の程度が大きく決まります。しかし、MBR（膜バイオリアクター）プロセスでは、膜の分離効果により微生物を反応槽内に完全に保持し、水力滞留時間と汚泥年齢を完全分離します！
2. 油圧保持時間 (HRT) の計算
実際、廃水処理における水力滞留時間には 2 種類あります。1 つは公称水力滞留時間と呼ばれ、もう 1 つは実際の水力滞留時間です。
1. 公称油圧保持時間
名前が示すように、これは定義に基づいた計算です。水力滞留時間は廃水処理システムの有効体積を流入流量で割ったものに等しいです。
廃水処理システムの有効容積が V (m3)、Q が 1 時間当たりの流入流量 (m3/h) である場合、水力滞留時間の式は次のようになります。
`HRT=V / Q`
2. 実際の油圧保持時間
実際の水力滞留時間は、処理システム内に実際に残るリアルタイムの廃水を指し、汚泥の戻り流量を考慮する必要があります。
廃水処理システムの有効容積を V (m3)、Q を 1 時間当たりの流入流量 (m3/h)、R を汚泥再循環率とすると、水力滞留時間の式は次のようになります。
`HRT=V / [(1 + R) Q]`
それでは、窒素除去システムでは、無酸素タンクの実際の水力滞留時間の計算に内部再循環流量が含まれるのでしょうか?この問題は議論されています。一般に、内部再循環流量は、無酸素タンクの実際の HRT の計算式には含まれません。通常、規制は無酸素タンク HRT の範囲のみを規定しています。無酸素タンクの HRT の計算には、異論の余地なく外部再循環比 R が含まれます。一般に、有効流入流量は (1+R)Q であると認められています。
したがって、無酸素タンクの HRT は一般に HRT=V / [(1 + R) Q] と見なされます。
無酸素槽 HRT において内部循環流量をカウントするかどうかについては、巨視的に見ると、内部循環率 r= 4 または N であれば、水は 4 回または N 回循環していると考えられます。したがって、パスあたりの保持時間は短いですが、4 回または N パスにわたる合計時間は同等になり、内部再循環の影響を効果的に相殺します。
したがって、内部循環流量は計算式に含まれていません。
3. 油圧保持時間 (HRT) の役割
窒素除去に対する HRT の効果
A²/O プロセスでは、十分に長い HRT 条件下で、NH₃-N の除去効率が良好です。 HRT が短すぎると、反応槽内の各種微生物が増殖する時間が足りず、汚泥の洗い流しが早すぎ、硝化・脱窒反応が十分に進行しません。 HRT が各反応器内の反応が完全に進行するのに十分な特定の値に達すると、HRT をさらに増加しても経済的負担が増えるだけであり、窒素除去の大幅な改善は得られません。
ただし、ハイブリッド MBR プロセスに関する研究では、テストされた HRT 範囲 (4.97 時間 - 8.70 時間) 内では、HRT が減少するにつれてシステムの TN 除去効率が増加することが示されています。これは、長時間の HRT 条件下ではシステムの有機負荷率が低下し、バイオマスの内因性呼吸が強化され、汚泥の活性に影響を及ぼし、最終的にはシステムの汚染物質除去効率が低下する可能性があるためです。 HRT を減らすとシステムの有機負荷率が増加し、それによってシステムの脱窒能力が向上し、最終的に窒素除去性能が向上します。
リン除去に対する HRT の効果
SBR プロセスでは、HRT が PO43--P 除去効率に与える影響は比較的小さいです。このプロセスでは、PO₄³⁻-P に対して顕著な除去効果は見られません。これは、脱窒細菌とポリリン酸蓄積生物 (PAO) が両方とも従属栄養性であるためである可能性があります。{3}脱窒細菌は、脱窒のために PAO よりも先に VFA を取り込んで利用することができます。また、PAO は脱窒細菌よりも炭素源の要件が厳しく、容易に生分解される有機物が脱窒細菌によって優先的に使用されます。これにより、PAO に吸着される炭素源が減り、それに応じて VFA も減り、その結果、嫌気条件下で生成される PHB (ポリ- -}) が減ります。その結果、リンの放出に必要なエネルギーが比較的減少します。
A2/O プロセスに関する研究では、HRT が増加すると、TP 除去効率は必ずしも継続的に増加するわけではなく、最初は増加し、その後減少する傾向を示すことが示されています。 HRT が 8h の場合、TP 除去効率が最も高く、最高の除去性能を示します。 HRT が 12h に増加すると、TP 除去効率は低下傾向を示し、リン除去性能が低下します。これは、十分に長い HRT が TP 除去に有益であることを示しています。ただし、HRT がさらに増加すると、TP 除去速度は徐々に低下し、リン除去に悪影響を及ぼす可能性があります。 HRT が大きすぎるとスラッジが発生する可能性があるためと考えられます。