MBBRプロセスと従来の生化学プロセス：廃水処理の改善において培地が重要な理由

多くの処理場や工場が廃水処理プロセスのアップグレードを検討している。活性汚泥法は長年使用されており、多くのスペースを必要とする。しかし、プロセスを安定的に維持するには継続的な注意が必要である。 MBBRバイオチップメディア このプロセスでは、タンクに少量のプラスチック培地を加えることで、バイオフィルムがタンク全体に行き渡るようにします。これが、バクテリアの増殖と機能に影響を与える唯一の変更点です。バクテリアは浮遊せず、培地に付着して一緒に移動します。これにより、より安定したシステムが構築でき、最初からやり直すことなく簡単に拡張できるようになります。

従来の生化学的プロセス（活性汚泥法）の限界

多くの下水処理場では、活性汚泥法が用いられてきました。この方法は効果的ですが、需要の増加や水質の変動時に顕著になるいくつかの限界も抱えています。スペースの問題もその一つです。活性汚泥システムには、巨大な沈殿槽と曝気槽が必要です。小規模な処理場の場合、これは建設コストの増加と成長可能性の低下を意味します。工場が大きくなると、ほとんどの場合、システムは対応できなくなり、新しい槽を建設する必要があります。変化への感受性も課題の一つです。このプロセスでは、浮遊している生きた微生物が非常に重要です。化学物質の急増や流量の急激な変化など、水負荷の急激な変化があると、バクテリアはストレスを受ける可能性があります。そうなると、処理効率が低下し、排水の水質が不安定になります。汚泥の管理もまた、継続的な課題です。余剰汚泥は廃棄し、敷地外で処理する必要があります。これは運転コストの増加につながり、処分しなければならない別の廃棄物の流れを生み出します。バルキングスラッジや沈降不良は、一部のプラントで発生し、清澄化を困難にし、濁った排水の原因となることがあります。エネルギー要件も別の問題です。曝気はプロセスの核心であり、一般的にプラントの電力の大部分を消費します。酸素移動が不十分だと、動きがなければ処理が行われないため、エネルギーの無駄遣いにつながります。良い例としては、日々の生産量が変動する食品加工工場が挙げられます。生産量が最大になると、システムが処理能力を超え、泡立ちや沈降不良が発生することがあります。オペレーターは、すべてが正常に動作するように、ほぼ毎日、空気流量と戻り流量を調整しなければなりません。これらの制約は、活性汚泥法が不適切なプロセスであることを意味するものではありませんが、一定の条件下で、かつスペースに余裕がある場合にのみ優れた性能を発揮します。しかし、負荷が変動するプラント、スペースが限られているプラ​​ント、または厳しい排水制限があるプラントでは、これらの欠点が、エンジニアに、より柔軟なプロセスを探す動機を与える傾向があります。

MBBRプロセスの主な利点：設置面積が小さい／高負荷／高い耐衝撃性

MBBRプロセスは、タンク内の微細な移動媒体上にバクテリアが付着・増殖できる領域を提供することで、生物処理の機能を変革します。これは非常に基本的な概念ですが、特に狭い面積でより高い効率が求められるプラントにとって明確な利点があります。設置面積が小さいことが最大の強みの一つです。バイオフィルムは媒体上で培養されるため、同じ媒体タンク内により多くの活性バクテリアを収容できます。これは、プラントが拡張するために巨大な新しいタンクを必要としないことを意味します。多くの施設で、構造全体を再構築することなく、古い活性汚泥システムをアップグレードするために使用されています。高有機負荷処理も利点の一つです。付着したバイオフィルムは、活発で安定した微生物の個体群を維持します。このシステムは、流入する廃水に高いCODまたはBODレベルが含まれていても、より安定した速度で廃水を分解できます。これは、水質が常に一定ではない繊維、食品加工、化学製造などの産業で役立ちます。もう1つの考慮事項は、耐衝撃性です。実際のところ、廃水の流量と組成は通常、1日を通して変動します。 MBBRの担体では、バクテリアは担体表面に付着しているため、容易に洗い流されることはありません。汚染物質の急激な増加や流量の急激な上昇があっても、浮遊増殖型のシステムよりも迅速に回復します。現実的な例として、洗浄サイクル中に排水量がピークに達する食品加工工場が挙げられます。従来のシステムでは、これにより排水量が不安定になることがあります。曝気槽にMBBR担体を追加すると、オペレーターによる調整回数を減らし、より安定した高品質の排水を生産できるようになります。もう一つの利点は、操作の簡便性です。このシステムは、厳格な汚泥返送制御にあまり依存しません。担体充填率と曝気が最適に確立されると、プロセスは時間とともに安定する可能性が高くなります。これらの利点により、MBBRは、スペース、負荷変動、安定性が重要な課題となる新規プラントや既存プラントの改修において優れた選択肢となります。

プロセス改善におけるMBBR培地の重要な役割：微生物バイオマスの増加

MBBRアップグレードにおいて、ろ材は重要な構成要素であり、システムが貯蔵できる生物の量に直接影響を与えます。バクテリアが水面に浮遊するのではなく、このプロセスでは微生物が付着して繁殖できる広い表面積が提供されます。この変化により、システムは同じタンクでより多くの廃水を処理できるようになります。従来のタンクでは、バクテリアは空間と栄養分をめぐって争い、浮遊状態にあります。負荷が増加するにつれて、沈殿の過程で一部が洗い流されます。MBBRシステムでは、ろ材が安定したバイオフィルム層を維持します。バクテリアは付着したまま層状に成長し、厚いコミュニティを形成します。これにより、タンクを拡張する必要なく、微生物の総バイオマスが増加します。バイオマスが多いほど、処理能力が高くなります。より多くの活性バクテリアが同時に働くため、有機物の分解にかかる時間が短縮されます。1つのタンク内でも、バイオフィルムはさまざまな役割を担う複数の層から構成されています。外側の層は新鮮な酸素と迅速な分解に関係し、内側の層は硝化などのより遅いプロセスを助けます。基本的な実例としては、自治体の浄水場のアップグレードが挙げられます。人口増加により、プラントへの流入負荷が増加していました。新しいタンクは建設せず、代わりに曝気槽の一部にMBBRメディアを設置しました。変更後、システムには活性バイオマスが大幅に増加し、ピーク流量時の排水水質がより安定しました。次に、安定性はもう1つの重要な要素です。安定性とは、流量の急激な変化によってバイオマスが何かに付着しているため簡単に洗い流されないことを意味します。これにより、オペレーターは日々の変動に対してより柔軟に対応できます。メディアはまた、処理プロセス内でより活発な生態系を促進します。バイオフィルムが成長すると、同じタンク内で好気性反応と嫌気性反応の両方が起こるように層状に形成されます。タンク内のメディアは単にスペースを占めているように見えるかもしれませんが、実際には処理対象の廃棄物のためのはるかに大きな生物学的反応器を作り出していることを覚えておいてください。

プロセス改修コスト比較：既存プラント改修用MBBRメディアと新設プラント建設用MBBRメディア

さて、フル稼働しているプラ​​ントについて考えてみましょう。問題が発生すると、まず最初に思い浮かぶのはコストです。新しく建設するのか、既存の設備をアップグレードするのか。MBBRメディアは優れた解決策を提供します。既存の設備から始めましょう。古い活性汚泥プラントがあるとします。アップグレードする場合、通常は新しい曝気装置や沈殿槽を建設することになります。これは土木工事です。つまり、これらの建物の建設中は膨大なダウンタイムが発生します。言うまでもなく、莫大な建設コストがかかります。多くの場合、プラントには拡張するためのスペースもありません。拡張は非常に困難です。拡張するためには、新しいものを建設しなければならない場合もあります。MBBRメディアを使用すると、これまで考えられなかった方法でプラントを改修できます。新しいタンクを建設する代わりに、既存の曝気槽にメディアを設置できます。多くの場合、必要なのは曝気のアップグレード、またはメディアがタンクから流出しないようにするためのスクリーンだけです。MBBRメディアは、新しいプラントの建設方法さえも変えることができます。従来の設計よりも小さな設置面積でより高濃度の混合液を使用できるため、タンクを小さく建設できます。これにより、土木工事費を節約できるだけでなく、プラント全体を小さくすることができます。小規模な工業団地は、その好例です。小さな土地に複数の工場が近接して配置されている場合、従来の技術を使用して1つの大きな集中処理プラントを建設するのではなく、既存のユニットにMBBR改修を行うことにしました。プラントのサイズを拡張することなく、処理能力を追加することができました。MBBRメディアを検討する理由はたくさんあります。しかし、より多くの処理能力が必要な古いプラントがある場合、または新しいプラントを建設する際に設置面積を小さくしたい場合は、MBBRには独自の利点があります。