下水処理一体化設備

下水処理一体化設備

全国の汎用設備、下水処理業界でよく売れている設備が流行している。

一体化設備は新技術、新技術、新材料の全新型の重量級設備を採用する。

生活汚水、医療汚水、洗浄汚水、屠殺汚水、噴霧汚水及び類似の工業汚水によく応用されている。

バイオフィルムシステム
A/Oシステムにおける酸素欠乏池と好酸素池を固定生物膜反応器に変更し、すなわち生物膜脱窒素システムを形成する。このシステムには混合液還流が必要であるが、汚泥還流は必要なく、酸欠の好酸素反応器には反硝化と好酸素酸化及び硝化反応に適応した2つの汚泥システムが保存されている。
窒素の物化除去
物化窒素除去によく用いられる物理化学方法には、折点塩素化法、化学沈殿法、イオン交換法、吹脱法、液膜法、電気透析法、触媒湿式酸化法などがある。
ベンド塩化法
不連続点塩化法は、酸化法によりアンモニア窒素廃水を処理し、水中でのアンモニアと塩素との反応により窒素ガスを生成して水中のアンモニアを除去する化学処理法である。この方法は殺菌作用を果たすとともに、一部の有機物を無機化することもできるが、塩素化処理後の水には残留塩素が残っており、さらに脱塩素処理を行う必要がある。

アンモニアを含む水に次亜塩素酸HClOを投与し、pH値が中性付近にある場合、次亜塩素酸の投与に伴い、次の主な反応を徐々に行った：
NH3+HClO→NH2Cl+H2O①
NH2Cl+HClO→塩化アンモニウム+水②
NH2Cl+NHCl2→窒素＋3 H＋＋3 Cl−③
塩素投与量とアンモニア窒素の比（Cl/Nと略称する）が5.07以下の場合、まず①式反応を行い、モノクロロアミン（NH 2 Cl）を生成し、水中の残留塩素濃度が増大し、その後、次亜塩素酸投与量の増加に伴い、モノクロロアミンは②式で反応し、ジクロロアミン（NHCl 2）を生成し、同時に③式反応を行い、水中のNはN 2で除去された。その結果、水中の残留塩素濃度はCl/Nの増大に伴って減少し、Cl/N比がある数値以上になると、未反応によって残留する次亜塩素酸（すなわち遊離残留塩素）が増加し、水中残留残留残留塩素濃度が再び増加し、この最小値の点を不連続点（慣習的には折れ目と呼ぶ）と呼ぶ。このときのCl/N比は理論的に計算すると7.6である。廃水処理における塩素と廃水中の有機物との反応のため、C 1/N比は理論値7.6よりやや高く、通常は10であるべきである。また、pHが中性範囲でないと、酸性条件下でトリクロラミンが多く生成され、塩基性条件下で硝酸が生成され、脱窒効率が低下する。

SBR法は逐次標示活性汚泥法の略称であり、間欠曝気方式で運転する活性汚泥汚水処理技術である。
その主な特徴は運行上の秩序と間欠操作であり、SBR技術の核心はSBR反応池であり、この池は均質化、初沈、生物分解、二沈などの機能を一池に集め、汚泥還流システムがない。特に間欠排出や流量変化が大きい場合に適している。

原理：廃水中に連続的に空気を通し、一定時間後に好気性微生物の繁殖により形成された汚泥状凝集物。その上には菌膠団を主とする微生物群が生息しており、有機物を吸着し分解する能力が強い。

SBR法処理過程：SBRプロセスは一定の時間順序で間欠的に動作する反応器から構成される。SBRプロセスの完全な操作過程、すなわち各間欠反応器の廃水処理時の操作過程は以下の5段階を含む：①給水期、②反応期、③沈殿期、④排水排泥期、⑤遊休期間。SBRの運転状況は間欠操作を特徴とする。その中で、水、反応、沈殿、排水排泥から遊休期までが1つの運転周期である。1つの運転周期において、各段階の運転時間、反応器内の混合液の体積の変化及び運転状態などは、具体的な汚水の性質、出水水質及び運転機能の要求などに基づいて柔軟に把握することができる。
長所
（1）プロセスは他のプロセスに比べて簡単で、余剰汚泥の処理面倒が少ない、
（2）敷地が少なく、運行費用が低く、投資投資を節約する省、
（3）有機負荷と毒物負荷の衝撃に耐え、運行方式が柔軟である、
（4）静止沈殿であるため、出水効果が良く、嫌（欠）酸素と好酸素過程が交互に発生し、泥齢が短く、活性が高い、
（5）優れた脱窒素リン除去効果がある。

短所：
（1）自動化制御の要求が高い。
（2）排水時間が短く（間欠排水時）、かつ排水時に沈殿汚泥層をかき回さないことが要求されるため、専用の排水設備（給水器）が必要であり、かつ給水器に対する要求が高い。
（3）後処理設備の要求が大きい：例えば消毒設備が大きく、接触池の容積も大きく、排水施設例えば排水管も大きい。
（4）滗水の深さは一般的に1 ~ 2 mであり、この部分の水頭損失は無駄に浪費され、総揚程が増加した。
（5）初沈殿池を設けないため、浮遊かすが発生しやすく、浮遊かす問題はまだ適切に解決されていない。
SBR芸は主に以下のいくつかの汚水処理分野に応用されている：都市汚水、工業廃水、主に味の素、ビール、製薬、コークス化、飲食、製紙、捺染、洗浄、屠殺などの工業の汚水処理がある。

アンモニア窒素廃水処理の主な技術
現在、国内外のアンモニア窒素廃水処理には折点塩素化法、化学沈殿法、イオン交換法、吹脱法、生物脱アンモニア法などの多種の方法があり、これらの技術は物理化学法と生物脱窒素技術の2つの大類に分けることができる。
せいぶつだつちっそほう
微生物によるアンモニア窒素除去には2段階が必要である。*段階は硝化過程であり、亜硝化菌と硝化菌が酸素条件下でアンモニア態窒素を亜硝化態窒素と硝化態窒素に変換する過程である。第二段階は反硝化過程であり、下水中の硝化態窒素と亜硝化態窒素は無酸素または低酸素条件下で、反硝化菌（異養、自養微生物ともに発見され、種類が多い）に還元されて窒素ガスに転化される。この過程で、有機物（メタノール、酢酸、グルコースなど）は電子供与体として酸化されエネルギーを提供する。一般的な生物窒素除去プロセスは、多段汚泥システム、単段汚泥システム、生物膜システムの3種類に分類することができる。

ただんおでいシステム

いちだんおでいシステム
単段汚泥システムの形式には、前置反硝化システム、後置反硝化システム及び交互作業システムが含まれる。前置反硝化の生物脱窒素プロセスは、一般にA/Oプロセスと呼ばれ、伝統的な生物脱窒素プロセスと比べて、A/Oプロセスはプロセスが簡単で、構築物が少なく、インフラ建設費用が低く、炭素源を追加する必要がなく、出水水質が高いなどの利点がある。混合液は有機物が不足しているため、一般的には人工的に炭素源を投入する必要があるが、脱窒の効果は前置式より高く、理論的には*の脱窒に近づくことができる。交互に働く生物脱窒素プロセスは主に2つの直列池から構成され、進水と出水の方向を変えることによって、2つの池は交互に酸欠と好酸素の条件下で運行される。このシステムは本質的にはまだA/Oシステムであるが、交互に動作する方式を利用して、混合液の還流を回避したため、脱窒素効果は一般的なA/Oフローより優れている。その欠点は、運行管理費用が高く、一般的にコンピュータ制御自動オペレーティングシステムを構成しなければならないことである。

曝気システムは充填剤に付着した微生物に酸素を供給し、微生物と下水を十分に接触させて有機物を分解する。分流式と直接式に分けることができ、分流式の曝気装置は池の片側にあり、充填剤は他方の側に詰められ、ポンプあるいは空気の上昇作用によって、水の流れを充填剤層内で循環させ、充填剤上の生物膜に酸素を供給する、直接式は酸化池充填材の底部に直接エアレーションを行う。
接触酸化池の処理過程：一般的に2種類の1段法（1次生物接触酸化）と2段法（2次生物接触酸化）がある。
一段法：原水はまず調整池を経て、更に生物接触酸化池に入り、その後二次沈殿池に流入して泥水分離を行う。
二段法：二段法を採用する目的は、生物酸化時間を増やし、生物化学処理効率を高めるとともに、原水水質の変化に適応し、処理水質を安定させるためである。原水は調整池によって調整された後、＊生物接触酸化池に入り、その後中間沈殿池に流入して泥水分離を行い、上層水は引き続き第2接触酸化池に入り、最後に2次沈殿池に流入し、再び泥水分離、出水排出、沈殿池の汚泥は定期的に排出される。

実践の変化に伴い、この2つの流れは変化することができる：例えば、接触酸化池を格子分けし、中間沈殿池を設けず、押流型で運行することがある。一段法の流れは簡単で実行しやすく、操作が便利で、投資は省的だが、BODの分解能力は二段法に及ばない。

一般的に、有機負荷が低く、水力負荷が大きい場合は、一段法を採用するのがよい。有機負荷が高い場合は二段法やスラスト式を採用するのが適切である。試験により、二段法における＊接触酸化池は、第二接触酸化池との容積比が7：3を選択することが望ましいことが明らかになった。押流式フローでは、BOD変化の条件によって格子を分けることができます（*格子が最大で、後で徐々に減少します）、水力荷重によって格子を分けることもできます（格子ごとに等しいサイズ）。

コンタクト酸化池
構造は池体、充填剤、布水装置、曝気装置を含む。動作原理は：曝気槽に充填剤を設置し、これを生物膜の担体とする。処理される廃水は酸素を充填した後、一定の流速で充填剤を流れ、生物膜と接触し、生物膜は懸濁した活性汚泥と共同作用し、廃水を浄化する役割を果たす。
接触酸化法は活性汚泥法とバイオフィルム法の特徴を兼ね備えた新しい廃水生化学処理法である。この方法の主要な設備は生物接触酸化フィルタプールである。不通気の曝気池にコークス、砂利、プラスチックハニカムなどの充填剤を入れ、充填剤は水に浸漬され、ブロワで充填剤の底部に曝気して酸素を充填する。空気は下から上に上がることができ、処理すべき廃水を挟み、濾材部分を自由に通過して地面に到達し、空気が抜けた後、廃水は濾材間で上から下へ池の底に戻る。活性汚泥は充填材の表面に付着し、水の流れに伴わず、生物膜は上昇気流に直接強く攪拌され、絶えず更新され、それによって浄化効果を高めた。

この方法で微生物に必要な酸素は送風曝気から供給され、生物膜が一定の厚さに成長すると、充填壁の微生物は酸素不足により嫌気代謝を行い、発生したガス及び曝気による洗浄作用により生物膜の脱落をもたらし、そして新生物膜の成長を促進し、その時、脱落した生物膜は水とともに池の外に流出する。
下水処理一体化設備原理：曝気槽に充填剤を設置し、これを生物膜の担体とする。生物膜は細菌、真菌と原生動物から構成され、これらの微生物は膜上に吸着し沈殿した有機物を栄養とし、一部の有機物を細胞物質に合成し、細胞中で可能な活性物質となる、別の部分は代謝産物に分解され、分解代謝中に放出されたエネルギーは微生物の成長に供する。

加水分解（酸性化）の概念
加水分解は化学的には化合物と水との反応の総称を指す。例えば、エステル系物質が加水分解してアルコールと有機酸を生成する反応。廃水生物処理において、加水分解とは、有機物（基質）が細胞に入る前に細胞外で行われる生化学反応を指す。この段階の典型的な特徴は、細胞外で生物反応が起こる場所であり、微生物は細胞外フリー酵素を放出したり、細胞外壁に結合された固定酵素を放出したりすることによって生物触媒酸化反応（主に高分子物質の鎖切断と水溶を含む）を達成する。研究によると、自然界の多くの物質（例えば蛋白質、糖類、脂肪など）は好気性、酸欠または嫌気性条件下で順調に加水分解を行うことができる。
酸性化は典型的な発酵過程である。この段階の基本的な持込は、微生物の代謝産物が主に酢酸、プロピオン酸、下酸などの各種有機酸であることである。加水分解菌は実際には加水分解能力を持つ発酵細菌であり、加水分解はエネルギー消費過程であり、発酵細菌がエネルギーを払って加水分解を行う目的は、発酵を行うことができる水溶性基質を取得し、細胞内の生化学反応を通じてエネルギーを取得するとともに、代謝産物（嫌気条件下では主に各種有機酸）を排除するためである。実際の工程では酸生産過程を最小限に抑えることが望ましい。酸性化によりpH値が低下しすぎると、加水分解の進行に不利であるからである。

加水分解（酸性化）と嫌気消化の違い
原理的には、加水分解（酸性化）は嫌気消化過程の*、二段階であるが、加水分解（酸性化）プロセスと嫌気消化の追求する目標は異なるため、全く異なる処理方法である。加水分解（酸性化）システムにおける目的は主に原水中の非溶解状態有機物を溶解状態有機物に転換することであり、特に工業廃水処理は、主にその中の難生物分解物質を易生物分解物質に転換し、廃水の生化学性を高め、後続の好酸素生物処理に有利にする。その後の好酸素処理のエネルギー消費問題を考慮して、加水分解（酸性化）は主に低濃度難分解廃水の前処理に用いられる。

酸化作用：

（2）廃水からのCOD除去：異養型微生物細菌である以上、環境から養分をくみ取らなければならないので、必ず一部の有機物が分解して自己細胞を合成する。