1. MBBR および MBBR フルフォームとは何ですか
2. MBBRプロセスの設計
2.1 バイオフィルムキャリアの導入
2.2 炭素質物質の除去
2.3 高負荷MBBRの設計
2.4 従来負荷MBBRの設計
2.5 低負荷MBBRの設計
2.6 MBBR技術の硝化
2.7 MBBRタンクの脱窒
2.7.1 事前脱窒を備えた移動床バイオフィルムリアクター
2.7.2 後脱窒を備えた移動床バイオフィルムリアクター
2.7.3 複合脱窒前/後移動床バイオフィルム反応器
2.7.4 脱窒の撹拌
2.8 前処理
2.9MBBRの固液分離
2.10 MBBR を設計する際の考慮事項
2.10.1 MBBR 走行流量（水平流量）
2.10.2 MBBRタンクフォームの問題
2.10.3 キャリアベッドのクリアランスと一時保管
1.MBBRおよびMBBRフルフォームとは何ですか
過去 20 年にわたって、移動床バイオフィルム リアクター (MBBR) は、シンプル、堅牢、柔軟でコンパクトな廃水処理プロセスに進化してきました。さまざまな構成の MBBR が BOD 除去、アンモニア酸化、窒素除去に使用され、厳しい栄養素制限を含むさまざまな排水品質基準を満たすことができます。
移動床バイオフィルムリアクターは、特別に設計されたプラスチックをバイオフィルム担体として使用し、通気撹拌により液体を除去します。
担体は、還流または機械的混合によって反応器内に懸濁することができる。ほとんどの場合、キャリアは反応器の 1/3 ～ 2/3 まで充填されます。 MBBR の多用途性により、設計エンジニアは想像力を最大限に発揮できます。 MBBR と他の生物膜反応器の主な違いは、活性汚泥法と生物膜法の多くの利点を組み合わせながら、それらの欠点を可能な限り回避していることです。
1) 他の水中バイオフィルムリアクターと同様に、MBBR はリアクター内の特定の条件に適応できる高度に特殊化された活性バイオフィルムを形成できます。高度に特殊化された活性バイオフィルムにより、リアクターの単位体積あたりの効率が高くなり、プロセスの安定性が向上するため、リアクターのサイズが縮小されます。
2) MBBR の柔軟性とプロセスフローは活性汚泥のそれに非常に似ており、複数の反応器を流れの方向に沿って連続的に配置して、複数の処理目的 (例: BOD 除去、硝化、脱窒前または脱窒後) を満たすことができます。中間ポンプが必要です。
3) 活性バイオマスの大部分は反応器内に持続的に保持されるため、活性汚泥プロセスとは異なり、MBBR 流出液中の固体濃度は反応器内の固体濃度と少なくとも同じくらい高くなります。 MBBR は従来の沈殿槽よりも一桁低いため、従来の沈殿槽に加えて、MBBR はさまざまな異なる固液分離プロセスを使用できます。
4) MBBR は多用途であり、リアクターはさまざまな形状を持つことができます。改修プロジェクトの場合、MBBR は既存の池の改修に適しています。
2. MBBRプロセスの設計
MBBR の設計は、複数の MBBR が一連の構造を形成し、それぞれが特定の機能を持ち、これらの MBBR が連携して廃水処理のタスクを達成するという概念に基づいています。この理解は適切です。提供される固有の条件 (利用可能な電子供与体と電子受容体など) の下で、各リアクターは特定の処理タスクを達成するために使用できる特殊なバイオフィルムを培養できるからです。このモジュール式アプローチは、それぞれが独自の処理目的を持つ一連の複数の完全に混合された反応器で構成される単純かつ直接的な設計とみなすことができます。対照的に、活性汚泥システムの設計は非常に複雑です。競合反応が常に発生しているため、タンクの各部分 (曝気ゾーンと非曝気ゾーン) によって制限された滞留時間内で目的の処理目的を達成するために、総バイオソリッド滞留時間 (SRT) は、バクテリアが (バクテリアの増殖速度と原水の特性に関連して) 混合して一緒に増殖できるように、適切なレベルに維持する必要があります。
MBBR のシンプルさにより、研究者、エンジニア、廃水処理プラントのオペレーターの観察を通じて、MBBR 内のバイオフィルムを実際によく理解することができます。このペーパーの大部分は MBBR 観測の例を示し、MBBR の設計と運用において考慮すべき重要なコンポーネントと要素であることを示します。
2.1 バイオフィルムキャリアの紹介
バイオフィルムリアクターの成功の鍵は、リアクター内の生物活性体積の割合を高く維持することです。 MBBR 担体上のバイオマス濃度を懸濁物質濃度に換算すると、その値は一般に約 1000 ～ 5000 mg/l になります。単位体積の観点から見ると、MBBR の除去率は活性汚泥システムの除去率よりもはるかに高くなります。これは以下のことが考えられます。
１）混合エネルギー（例えば通気）によって担体に加えられる剪断力は、担体上のバイオフィルムの厚さを効果的に制御し、したがって高い総生物学的活性を維持する。
２）システムの総ＨＲＴに関係なく、各反応器内の特定の条件下で高レベルの専用バイオマスを維持する能力。
3) 反応器内の乱流状態により、必要な拡散速度が維持されます。
移動床反応器は BOD 除去、硝化、脱窒に使用できるため、異なるプロセスに組み合わせることができます。表 1-1 は、MBBR のさまざまなプロセスをまとめたものです。最も効率的なプロセスの決定は、次の要素に関連します。
1) 下水処理場のレイアウトおよび水理断面積 (標高) を含む現地の状況。
2) 既存の処理プロセスと既存の施設および池を変更する可能性。
3) 目標とする水質。
テーブル 1-1 MBBR プロセスの概要
| 処理目的 | プロセス |
|
シングル MBBR 活性汚泥処理前に高負荷MBBRを設置 |
|
| 硝化 |
シングル MBBR 二次治療後のMBBRセット IFAS |
| 脱窒 脱窒 |
MBBR単独および脱窒後、 MBBR単独および脱窒後、 MBBR 単独および脱窒前後、 硝化排水の脱窒のためのポストMBBR。 |
For moving bed reactors, the effective net biofilm area is the key design parameter, and the load and reaction rate can be expressed as a function of the carrier surface area, so the carrier surface area becomes a common and convenient parameter to express the performance of MBBR. the load of MBBR is often expressed as the carrier surface area removal rate (SAAR) or the carrier surface area loading (SALR). When the concentration of the host substrate is low (e.g., S>>K), the substrate removal rate of MBBR is zero-level response. When the main substrate concentration is low (e.g. S>>K)、MBBR の基質除去速度は一次反応です。制御された条件下では、式 (1-1) に示すように、キャリア表面積除去率 (SAAR) はキャリア表面積負荷 (SALR) の関数として表すことができます。
r =r最大-[L/(K+L)] (1-1)
r - 除去率 (g/(m2 -d));
r最大- 最大除去率 (g/(m2 -d))。
L - 負荷率 (g/(m2 -d))。
K - 半飽和定数。
2.2炭素質物質の除去
炭素除去に必要な担体の表面積負荷 (SALR) は、その最も重要な処理目的と汚泥と水の分離方法によって異なります。
表 1-2 は、さまざまな用途の目的で一般的に使用される BOD 負荷範囲を示しています。硝化が下流で行われる場合は、より低い負荷値を使用する必要があります。高負荷は、炭素質の除去のみを考慮する場合にのみ使用してください。経験によれば、炭素質除去の場合、主液相中の溶存酸素は 2-3 mg/L で十分であり、溶存酸素濃度をさらに増加してもキャリア表面積除去率 (SARR) を向上させるのには意味がありません。
表 1-2 代表的な BOD 負荷値
| 適用目的 |
担体表面積単位当たりの BOD (SALR) (g/m2)2.d) |
| 高負荷 (75%-80% BOD 除去) | 20 |
| 高負荷 (80%-90% BOD 除去) | 5-15 |
| 低負荷（硝化前） | 5 |
2.3 高負荷MBBRの設計
二次処理の基本基準を満たしているが、コンパクトな高負荷システムが必要な場合は、移動床反応器の使用を検討してください。
MBBR が高負荷で動作している場合、そのキャリア表面積負荷 (SALR) 値は高くなります。 MBBR が高負荷で運転される場合、担体表面積負荷 (SALR) 値は高くなります。主な目的は、流入水から溶解し易分解性の BOD を除去することです。高負荷では、脱落したバイオフィルムは沈降特性を失うため、高負荷 MBBR の流出液から浮遊固体を除去するために、化学凝固、空気浮選、または固体接触プロセスがよく使用されます。しかし、一般に、このプロセスは、短い HRT で二次治療の基本基準を満たすことができる単純なプロセスです。高負荷 MBBR 研究の結果を図 1-3 に示します。図 1-3(a) は、MBBR が COD の除去に非常に効果的であり、広範囲の負荷にわたって基本的に線形であることを示しています。図 1- 3 (b) は、表面オーバーフロー速度が非常に低い場合でも、MBBR 流出物の沈降が非常に不十分であることを示しており、強化された固体捕捉戦略が実際に必要であることを示唆しています。 MBBR/固体接触プロセスは、ニュージーランドのマオポイント廃水処理場で使用されました。図1-4は、このプラントにおける溶存BOD除去量と流入水の総BOD負荷量との関係を示しています。図 1-4 は、高負荷 MBBR の BOD 除去の一般的な値が 70% ～ 75% であることを示しています。生物凝集と固体接触プロセスによるさらなる処理により、プロセスは二次処理の基本基準を満たすことができます。
● 図 1-3
(a) 高負荷時の COD 除去率。
(b) 高負荷時の剥離したバイオフィルムの沈降不良
● 図1-4 高負荷MBBRにおける溶解BOD除去率と総BOD負荷量の関係
2.4 従来負荷MBBRの設計
従来の二次処理プロセスを考慮すると、移動床反応器を選択することができる。この場合、行内の連続した 2 MBBR が治療要件 (二次治療レベル) を満たすことができます。
表 1- 4 は、4 つの下水処理場における BOD7 の除去をまとめたものです。 4 つの下水処理場はすべて、MBBR 有機負荷が 7-10 gBOD7 /( m2 -d) (10 度) である従来型負荷 MBBR を使用しました。 MBBR の前には、凝集とリンの除去に化学薬品が使用され、浮遊物質の分離も強化されました。
2.5 低負荷MBBRの設計
MBBR を硝化反応器の前に配置する場合、最も経済的な設計オプションは、有機物の除去に MBBR の使用を検討することです。これにより、MBBR の下流の硝化移動床反応器が高い硝化率を達成できるようになります。硝化MBBRのBOD負荷が十分に低減されていない場合、硝化速度が大幅に低下し、反応器が非効率な状態になります。
図 {{0} (a) は、担体硝化率に対する BOD 負荷の増加の影響を示しています。これは、前セクションで有機物を除去するときに、高い BOD 負荷が後セクションで過剰な硝化負荷を引き起こす例です。この例では、硝化率は 0.8 g/(m2 -d) でした。 BOD負荷量が2g/(m2 -d)、主液中の溶存酸素が6mg/Lの場合。しかし、BOD 負荷が 3 g/(m2 -d) に増加すると、硝化率は 0.8 g/(m2 -d) になりました。しかし、BOD 負荷が 3 g/(m2 -d) に増加すると、硝化率は約 50% 減少しました。これに対処するために、オペレーターは主液相の溶存酸素濃度を増やすか、充填率を上げて表面負荷率を下げることができます。ただし、経済性や有効性が欠如しているため、このようなアプローチは設計では使用すべきではないことに注意することが重要です。さらに、BOD 除去用の MBBR を設計する場合は、下流の硝化 MBBR で最大の効率を得るために、サイジングに低い負荷率を選択する保守的なアプローチを採用する必要があります。
図1-6(b)は、シーケンスの3つの好気性MBBRの硝化率を示しています。図 6(b) では、硝化率の小規模な試験のために各 MBBR 内の担体が除去されました。サブテストは 6 週間継続し、2 回実施されました。各サブテストにおいて、3 つのサブテスト反応器の条件はほぼ同一でした (たとえば、溶存酸素、温度、pH、およびアンモニア態窒素の初期濃度)。テスト結果は、最初の反応器が最も高い溶解 COD 負荷 (5.6 g/(m2 -d)) を持ち、硝化効果はほとんどなかったが、COD 負荷の除去には非常に成功したことを示しました。これは、次の 2 つの側面によって実証されます。
(1) 第 2 段反応器の硝化率は高く、第 3 段目の硝化率に近い。
(2) 第 2 段階と第 3 段階の溶解 COD 負荷量には大きな違いはありませんでした。
低負荷リアクトルの設計では、キャリア表面積負荷 (SALR) を控えめに選択することが重要です。次の式を使用して、流出液の温度に応じてキャリアの表面積負荷 (SALR) を補正することができます。
LT=L101.06(T-10)
LT - 温度 T における負荷。
4.5 g/(m2 -d) の荷重で L10 -10 度。
● 図1-6
(a) 15 度での硝化速度に対する BOD 負荷と溶存酸素の影響。
(b) MBBRシリーズの各種MBBRの硝化率の違い
2.6 MBBR技術の硝化
ニトロ MBBR のパフォーマンスに重大な影響を与える要因がいくつかあり、ニトロ MBBR を設計する際には考慮する必要があります。最も重いファクターは次のとおりです。
(1) 有機ローディング。
(2) 溶存酸素濃度。
(3) アンモニア濃度。
(4) 排水濃度。
(5) pH またはアルカリ性。
図 1- 6 は、下流の硝化 MBBR で満足のいく硝化率を得るには、上流の MBBR の流出液から有機物を除去することが重要であることを示しています。そうしないと、ヘテロ酸素バイオフィルムが空間と酸素を求めてバイオフィルムと競合し、バイオフィルムの硝化活性が低下（消滅）します。硝化速度は、溶存酸素が制限要因になるまで、有機負荷の減少とともに増加します。非常に低いアンモニア濃度の場合のみ (<2 mgN/l) does the available substrate (ammonia) become the limiting factor. It is thus the concentration of ammonia that is an issue when complete nitrification is required. In this case, 2 sequential reactors can be considered, with the first stage being limited by oxygen and the second by ammonia. As with all biological treatment processes, temperature has a significant effect on nitrification rates, but this can be mitigated by increasing the dissolved oxygen within the MBBR. As alkalinity decreases to very low levels, nitrification rates within the biofilm begin to be limited. Each of the important factors that affect nitrification are discussed below.
十分なアルカリ度とアンモニア濃度（少なくとも初期）では、有機物の添加により硝化率が低下します。
溶存酸素が制限要因になるまで増加します。十分に成長した硝化バイオフィルム内では、O2 対 NH4+-N の比が 2.0 未満の場合にのみ、溶存酸素濃度が担体上の硝化速度を制限します。活性汚泥システムとは異なり、酸素が制限された条件下では、移動床反応器内の反応速度は、液相体中の溶存酸素濃度と線形またはほぼ線形の関係を示します。これは、酸素が静止液膜を通ってバイオフィルムに通過することが、酸素の移動を制限する上で重要なステップである可能性があるという事実によるものと考えられる。主液相の溶存酸素濃度が増加すると、バイオフィルム内の溶存酸素濃度勾配が増加します。より高い通気速度では、増加した混合エネルギーも主液相からバイオフィルムへの酸素の移動に寄与します。図1- 6(a)に見られるように、有機負荷が一定に保たれる場合(例、バイオフィルムの厚さと組成が一定)、硝化速度と溶存酸素濃度の間に直線関係が期待できます。図1-7は、主液相のアンモニア濃度が非常に低いレベルに低下するまで、主液相の溶存酸素の増加が硝化率に寄与することを説明しています。
● 図 1-7 低アンモニア濃度における溶存酸素の影響
よく成長した「純粋な」硝化バイオフィルムの場合、O2:NH4+- N が 2 ～ 5 に達するまで、主液相のアンモニア濃度は反応速度に影響を与えません。O2:NH{{6} の例} N は表 1-5 に示されています。
表 1-5 O:NHa+- N の例
| 参考文献 | O2:NHの4+- N |
| ヘム(1994) |
＜2(酸素制限) 2.7(クリティカルO)2 濃度=9-20mg/L) 3.2(クリティカルO2 濃度=6mg/L) ＞5（アンモニア制限） |
| ボノモ (2000) |
＞3-4 (アンモニア制限) ＜1-2 (酸素制限) |
MBBR の設計は、多くの場合、しきい値 3.2 から始まります。閾値は調整可能です。式 (1-3) を使用すると、このしきい値でのアンモニア濃度を使用して適切な硝化率を推定し、設計の基礎として使用できます。
rNH3-N= k × (SNH3-N) (n) (1-3)
rNH3-N-硝化率 (g rNH3-N /(m2 -d)
k - 反応速度定数 (場所と温度に依存)。
SNH3-N - 反応速度を制限する基質濃度。
n - 反応段階の数 (場所と温度に依存します)。
特定の溶存酸素濃度におけるバイオフィルムの厚さと制限基質の拡散に関する反応速度定数 (k)。この係数は、反応レベルの数 (n) はバイオフィルムに隣接する液膜に関係します。乱流が強く、静止液膜層が薄い場合、反応レベルは {{0}}.5 になる傾向があります。乱流が遅く、静止液膜が厚い場合、反応レベルは 1.0 になる傾向があります。この時点で、拡散が律速要因になります。
臨界値におけるアンモニア濃度 (SNH3-N) は、以下に示すように、臨界比と主液相の設計溶存酸素濃度から推定できます。主液相の溶存酸素濃度を高めると臨界比率を下げることができますが、ほとんど効果はありません。また、特定のリアクター負荷および混合条件下で従属栄養細菌がスペースをめぐって競合し、それによってバイオフィルム上の従属栄養層を通る酸素の通過が減少する場合を考えてみましょう。
(SNH3-N)=1.72mg-N/L=(6mgO2/L - 0.5O2/L)/3.2
SNH{{0}}N を 1.72 として、反応速度定数 k=0.5 および反応段階 0.7 を仮定すると、式 (1- 3) は次のように計算できます。
rNH3-N=0.73g/(m2 -d)=0.5×1.720.7
硝化 MBBR に対する温度の影響を考慮する場合、いくつかの要因が重要です。 MBBR 内の流出温度は生物学的硝化の動力学的プロセスに本質的に影響を与える可能性があることを考慮する必要があります。バイオマス内外への基質の拡散速度。そして液体の粘度は、バイオフィルムの厚さに対するせん断エネルギーに波及効果を及ぼす可能性があります。上述の巨視的な反応速度に対する温度の影響は、次の関係式で表すことができます。
kT2= kT1-θ(T2-T1) (1-4)
kT1 - は温度 T1 における反応速度定数です。
kT2 - は温度 T2 における反応速度定数です。
θ - 温度係数。
冬季の設計温度における硝化反応速度の温度依存性により MBBR の硝化速度が低下しますが、低温では担体上のバイオフィルム濃度の増加が観察され、さらに反応器内の溶存酸素濃度が増加する可能性があり、これらの両方が緩和されます。硝化速度に対する温度の悪影響。排水温度が低いほど、バイオマス (g/m2) がより高く観察されました。さらに、主液相中の酸素は低温液体の高い溶解度によるものであるため、通気速度を増加させることなく、主液相中の溶存酸素濃度を高めることができます。これにより、バイオフィルム活性はバイオフィルム活性 (g NH3-N/(m2 -d) ÷ g SS/m2) よりも高くなりますが、単位あたりの硝化活性は低下するという最終結果が得られます。担体表面積を依然として高レベルに維持することができる。三次硝化MBBRの流出温度によるバイオマスの季節変動を図1- 8(a)に示します。 5月から6月にかけて排水温度が〈15度〉から15度に上昇すると、バイオマス濃度は急激に低下した。図 1- 8 (b) は、流出温度 (<15 度および >15 度) に従ってデータを 2 つのゾーンに分割します。バイオフィルムの比活性は 15 度未満の領域で低下しますが、総バイオマス濃度が高く、溶存酸素濃度が高い (低温でのガス溶解度の増加によって引き起こされる) ため、リアクターの巨視的性能は高いままです。この観察された現象は、バイオフィルム適応により硝化細菌の増殖速度が低下したにもかかわらず、担体上の巨視的な表面反応速度が低温条件下で高いレベルに維持され得ることを示唆している。
● 図1-8 (a) 三次硝化を伴うMBBRにおけるバイオマス濃度と温度の季節変動。
(b) 異なる温度条件における硝化活性と溶存酸素濃度の関係
2.7 MBBRタンクの脱窒
移動床反応器は、脱窒前、脱窒後、および複合脱窒プロセスで成功裏に使用されています。他のバイオとは対照的に、材料の脱窒プロセスと同様に、設計時に考慮する必要がある要素は次のとおりです。
１）反応器内の適切な炭素源および適切な炭素対窒素比。
2) 所望の脱窒度。
3) 排水の温度。
4) 戻り水または上流水中の溶存酸素。
2.7.1 事前脱窒を備えた移動床バイオフィルムリアクター
BOD 除去、硝化、適度な窒素除去が必要な場合、フロント脱窒機能を備えた MBBR が最適です。無酸素反応器の容積を最大限に活用するには、供給水に易生分解性 COD とアンモニア態窒素 (C) が適切な比率で含まれている必要があります。 /N)。 MBBR の硝化段階では高い溶存酸素が必要となるため、還流中の溶存酸素は MBBR の性能に大きな影響を与えます。これにより、生産において最も経済的な還流比 (Q 還流/Q 流入) の上限が決まります。この値を超えると、戻り流量がさらに増加すると、脱窒の全体的な効率が低下します。流出液の性質がフロントエンドの脱窒に適している場合、窒素除去率は一般に (1:1) ～ (3:1) の戻り比で 50% ～ 70% になります。実際の生産では、脱窒速度は、場所、排水特性の季節差 (C/N など)、反応器に持ち込まれる溶存酸素濃度、排水温度などの要因によって影響を受ける可能性があります。
2.7.2 後脱窒機能を備えた移動床バイオフィルムリアクター
When the degradable carbon in the wastewater is naturally insufficient, or has been consumed by upstream processes, or when the wastewater treatment plant occupies an area subject to when the need for concise and high-speed denitrification is limited, MBBR with posterior denitrification can be considered. because the denitrification performance is not affected by internal circulation or carbon source, the posterior denitrification process can achieve high denitrification rates (>80%) 短い HRT で。
排水の BOD および硝酸塩の要件がより厳しい場合は、少量の曝気 MBBR の後に後脱窒が必要になる場合があります。運用経験によれば、上流に沈降プロセスがある場合、脱窒後のリン濃度が細胞合成に十分ではなく、その時点で脱窒性能が阻害される可能性があります。
炭素が過剰に充填されると、適用される炭素源の最大硝酸塩キャリア表面積除去速度 (SARR) が 2g/(m2 -d) を超える可能性があります。さまざまな炭素源およびさまざまな温度での硝酸塩表面積の除去率を図 2-9 に示します。
● 図 1-9 温度の関数としての、さまざまな炭素源を含むキャリアの表面積除去率
2.7.3 複合脱窒前/後移動床バイオフィルム リアクター
前方脱窒と後方脱窒を備えた移動床反応器を組み合わせることができるため、前方脱窒の経済性を活用できます。前部脱窒反応器の設計は、冬期の曝気タンクとして考えることができます。設計では、前部脱窒反応器を冬季の曝気タンクとして使用することを考慮する可能性があります。というのがその理由です。
1) 曝気反応槽の容積を増やすと硝化率が向上します。
2) 水温が低下すると、溶存酸素濃度が増加し、溶存 COD が減少する可能性があり、フロントエンド脱窒の有効性に影響を与える可能性があります。
3) 冬には、脱窒後反応器がすべての脱窒タスクを実行できます。
2.7.4 脱窒の撹拌
脱窒 MBBR では、レールに取り付けられた水中機械式ミキサーを使用して、反応器内の液体を循環および混合します。
本体とキャリア。撹拌機を設計する際には、次の点を特に考慮する必要があります。(1) 撹拌機の位置と方向。 (3)撹拌機の種類。 (3) エネルギーをかき混ぜます。
バイオフィルムキャリアの相対密度は約 0.96 であるため、活性汚泥法とは異なり、エネルギーを加えなくても水に浮きます。活性汚泥処理においてエネルギーを加えないと、固体（汚泥）が沈降します。
結果として、MBBR ではスターラーを水面近くに配置する必要がありますが、水面に近づきすぎないようにする必要があります。そうしないと、再水面で渦が発生し、反応器内に空気が入ってしまいます。図1-10に示すように、キャリアを反応器の奥深くに押し込めるように、スターラーをわずかに下に傾ける必要があります。一般に、非通気 MBBR は担体全体を撹拌するために 25 ～ 35 w/m3 のエネルギーを必要とします。脱窒MBBRの撹拌には特に注意が必要です。すべての撹拌機が MBBR での長期間の使用に適しているわけではありません。撹拌機メーカー (ABS) は、複数の MBBR ユニットを使用して、特に移動床反応器に適した ABS123K 撹拌機を開発しました。このスターラーはステンレス製で、後方に湾曲したスターラーを備えており、キャリアによるスターラーの磨耗に耐えることができます。キャリアへの損傷やスターラーの摩耗を防ぐために、ABS123K スターラーにはプロペラの翼に沿って 12 mm の丸棒が溶接されています。移動床反応器で使用する場合、ABS123K スターラーの速度は非常に遅くなります (50 Hz で 90 rpm、60 Hz で 105 rpm)。脱窒 MBBR を撹拌するのに必要な混合エネルギーは、担体充填率と予想されるバイオフィルムの成長に関係します。実際の経験では、キャリア充填率が低い場合（例：<55%). At higher fill ratios, it is difficult for the agitator to circulate the carriers and therefore high carrier fill ratios should be avoided. Low filling ratios and correspondingly high carrier surface loadings increase the biofilm concentration and thus sink the carrier, making it easier for the stirrer to stir the carrier and circulate it in the reactor. From this point of view, it is important to choose the appropriate denitrification reactor size, as a proper reactor size allows for a filling ratio and mechanical stirring to be compatible.
● 図10
(a) ABS123K スターラーを水面に向け、下に 30 度傾けてキャリアを反応器の奥深くに押し込みます。
(b) 下水処理場で稼働中の脱窒 MBBR
2.8 前処理
他の水中バイオフィルム技術と同様に、MBBR への供給水には適切な前処理が必要です。良好な火格子と沈降を行うには、MBBR 内に破片、プラスチック、砂などの厄介な不活性物質が長期間蓄積するのを避ける必要があります。 MBBR は部分的にキャリアで満たされているため、これらの不活性物質が MBBR に入ると除去するのは困難です。一次処理が利用できる場合、MBBR メーカーは通常、火格子のギャップを 6 mm 以下にすることを推奨し、一次処理が利用できない場合は、3 mm 以下の細かい火格子を設置する必要があります。さらに、既存のプロセスに MBBR を追加する場合、既存の処理レベルがすでに高い場合は、グリルを追加する必要はありません。
2.9 MBBRの固液分離
移動床法は活性汚泥法と比較して、その後の固液分離の観点から非常に柔軟性が高い。移動床プロセスの生物学的処理効果は固液分離ステップとは独立しているため、固液分離ユニットを変更することができます。さらに、MBBR 流出物の固体濃度は、活性汚泥プロセスの固体濃度よりも少なくとも 1 桁低いです。そのため、MBBR にはさまざまな固液分離技術が適用されており、空気浮遊選鉱や土地が貴重な高密度沈殿槽などのシンプルで効率的な固液分離技術と組み合わせることができます。既存の廃水処理プラントを改修する場合、既存の沈殿槽を MBBR での固体分離に使用できます。
2.10 MBBR 設計時の考慮事項
以下は MBBR の設計にとって非常に重要です。
2.10.1 MBBR 走行流量（水平流量）
The peak flow rate (flow divided by reactor cross-sectional area) at peak flow through the MBBR must be considered in the design with a small flow rate (e.g. 20m/h), the carriers can be evenly distributed in the reactor. Too high travel flow rate (e.g. >35m/h)、キャリアはインターセプターグリッドに蓄積し、大きな水頭損失が発生します。場合によっては、ピーク流量における油圧条件が MBBR の形状とシリーズ数を決定することがあります。 MBBR の設計では、メーカーに相談して適切な移動流量を決定することが重要です。反応器のアスペクト比も要因です。一般に、アスペクト比が小さい（たとえば、1:1 以下）と、ピーク流量でインターセプタグリッドに向かうキャリアのドリフトが減少し、リアクタ内でのキャリアのより均一な分布が可能になります。
2.10.2 MBBR タンクの泡の問題
MBBR では泡の問題は一般的ではありませんが、始動時や操作が不十分な場合に発生する傾向があります。連続プールの中央にある 2 つの隔壁により水面よりも高いため、泡は MBBR に限定されます。泡を制御する必要がある場合は、消泡剤の使用をお勧めします。消泡剤を使用すると担体が覆われ、バイオフィルムへの基質の拡散が妨げられ、MBBR の性能に影響を与える可能性があります。シリサイド消泡剤はプラスチックキャリアと互換性がないため、使用しないでください。
2.10.3 キャリアベッドの空きスペースと一時保管場所
適切に設計され構築された移動床反応器の場合、故障はまれですが、メンテナンスなどで反応器が停止するときに、どのようにキャリアを反応器から移動させて保管するかという問題を解決することが賢明であり、依然として考慮されるべきです。 。担体を含む反応器内のすべての液体は、10cm の凹型ホイールボルテックスポンプによって排出できます。設計された充填率が適切であれば、ある反応器内の担体を別の反応器に一時的に移動することができます。ただし、この方法の欠点は、キャリアを戻すときに両方の反応器を元の充填率に戻すのが難しいことです。キャリアが反応器にポンプで戻された後、キャリア充填率を正確に測定する唯一の合理的な方法は、反応器を空にし、両方の反応器のキャリアの高さを測定することです。理想的には、元のリアクター充填キャリア比率を容易に確保できるように、キャリアの一時保管コンテナとして使用できる別のプールまたはその他の未使用ユニットが存在することになります。