農村分散式下水処理施設

農村分散式下水処理施設

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。

接触酸化池の構造：曝気システム、充填剤、池体から構成される。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。二段法のプロセス処理は効果がよく、生物酸化に必要な総時間を短縮することができるが、処理装置と維持管理の仕事を増やし、投資も一段法より高い。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）、

アンモニア窒素廃水の源
窒素含有物質が水環境に入る方法には、主に自然過程と人間活動の2つが含まれる。窒素含有物質の水環境への自然源と過程には、主に降水降下塵、非市街地流出、生物窒素固化などが含まれる。人間の活動も水環境における窒素の重要な源であり、主に未処理または処理された都市生活と工業廃水、各種浸漬濾液と地表流出などを含む。人工合成された化学肥料は水体中の窒素栄養元素の主要な源であり、農作物に利用されていない窒素化合物の大部分は農地排水と地表流出によって地下水と地表水に持ち込まれている。石油、化学工業、食品、製薬などの工業の発展、および人民の生活水準の絶えずの向上に伴い、都市生活汚水とゴミ浸出液中のアンモニア窒素の含有量は急激に上昇した。近年、経済の発展に伴い、窒素含有汚染物質の任意の排出が増加し、環境に大きな危害をもたらしている。窒素は廃水中に有機態窒素、アンモニア態窒素（NH 4＋−N）、ニトロ態窒素（NO 3−N）及び亜硝態窒素（NO 2−N）などの多種の形式で存在し、アンモニア態窒素は最も主要な存在形式の一つである。廃水中のアンモニア窒素とは遊離アンモニアとイオンアンモニウムの形で存在する窒素であり、主に生活排水中の窒素含有有機物の分解、コークス化、合成アンモニアなどの工業廃水、および農地排水などに由来する。アンモニア窒素は汚染源が多く、排出量が大きく、排出濃度の変化が大きい。

農村分散式下水処理施設

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。

反応機序：池内に充填剤を設置し、池底の曝気により汚水に酸素を充填し、そして池内の汚水を流動状態にし、汚水と汚水中の充填剤が十分に接触することを保証し、生物接触酸化池に汚水と充填剤の接触不均一な欠陥が存在することを回避する。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。
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。

混合嫌気消化システムにおいて、加水分解酸性化は消化過程全体と有機的に台を結び、1つの反応器に共有され、加水分解、酸性化の目的は嫌気消化過程中のメタン化段階を混合するために基質を提供することである。一方、二相嫌気消化における酸発生セグメント（酸発生相）は、混合嫌気消化における酸発生セグメントとメタン発生セグメントを分離してそれぞれの環境を形成するとともに、酸発生相対による酸の形態も要求されている（主に酢酸）。

酸化作用：
（1）廃水の生化学性を高める：高分子有機物を小分子に転化することができる。
（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。
加水分解酸化法における問題点
（1）加水分解酸化法の開発応用時間が短く、加水分解酸化法の設計参考資料が少ないため、工事設計にミスが多く、加水分解酸化法の技術効果を発揮しにくく、技術普及に影響する。
（2）加水分解酸性化法は伝統的な嫌気性技術と異なり、その*の布水、排泥などの問題を考慮しなければならず、簡単に適用することはできず、建設中に技術要求に基づいて合理的に建設する必要がある。

（3）加水分解酸性化法は嫌気分解の最初の2段階であり、合理的な設計と運転調整が必要であり、そうしないとメタン生産段階に入りやすく、加水分解酸性化機能を実現することが困難である。
（4）加水分解酸化法はすでに多種の業界廃水処理に用いられており、各種工事応用においてその特定の技術設計パラメータが存在し、現在、統一的で合理的な設計基準が不足している。

加水分解酸性化は主に有機物濃度が高く、SSが高い下水処理技術に用いられ、比較的重要な技術である。コークス化廃水、製薬廃水、紡績廃水、捺染廃水、ビール廃水、石油廃水、化学工業廃水など、いくつかの典型的な高濃度有機廃水。このような有機廃水には、高濃度の生物難分解物、さらには生物毒物が含まれており、種類が多いことが多い。SS濃度の高い廃水には製紙廃水、捺染廃水、養豚場廃水、糞便汚水、化学肥料工場廃水、製薬工場、食品工場廃水などがある。

せいぶつりゅうどうそう
バイオ流動床技術は、気体や液体を利用して、微生物が付着した固体粒子状濾材を流動化させ、汚水を浄化する技術である。生物流動床法は微生物の異なる生命活動段階の特徴を十分に利用し、微生物の成長特徴に基づいて処理段階を固定床段階、流動床段階、液体輸送段階の3段階に分けた。生物流動化床の主な利点：
1、容積負荷が高く、衝撃に強い。
2、浄化効果が良い。担体粒子はずっと激しい運動状態にあるため、界面の絶えず更新を招いて、このように微生物の汚染物に対する吸着と分解に有利であるだけでなく、更に生物化学反応速度を速めて、更に浄化効果を向上させることができる。
3、微生物の活性が強い。生体粒子は絶えず衝突し摩擦するため、生体膜の厚さは薄く均一になる。同類の汚水にとって、同等の処理条件の下で、生物膜は反応速度が速いだけでなく、呼吸率も非常に速いため、微生物の活性が強い。

下水処理におけるバイオフィルムの応用優位性
1、出入り水の水質と水量に対する適応性*。
2、バイオフィルム法の管理が便利で、運賃が安い。
3、生物法は環境の温度に対する要求が高く、もし気温が高すぎるか低すぎると膜の運行の活力に影響し、膜の損傷を招く。

5、活性汚泥法における汚泥の糸状膨張の欠点を克服し、余剰汚泥量を明らかに減少させることができる。
6、バイオフィルム法は消耗品であり、フィルムは定期的な更新が必要であり、フィルターの破損と詰まりを回避し、水の水質を低下させる。

加水分解酸化池の処理過程：廃水の嫌気生物処理とは、酸素分子がない条件下で嫌気微生物の作用により、廃水中の様々な複雑な有機物をメタンや二酸化炭素などの物質に分解変換する過程を指す。

嫌気性生化学処理過程：高分子有機物の嫌気性分解は4つの過程に分けることができる：加水分解段階、酸性化（発酵とも言う）段階、酢酸生産段階、メタン生産段階。
加水分解段階：加水分解は、複雑な非溶解性ポリマーが簡単な溶解性モノマーまたは二量体に変換される過程と定義することができる。
酸性化（発酵とも呼ばれる）段階：酸性化は有機物化合物が電子受容体としても電子供与体としてもの生分解過程と定義することができ、この過程で溶解性有機物が揮発性脂肪酸を主とする末端生成物に変換されるため、この過程は酸性化とも呼ばれる。

酢酸産生段階：水素産酢酸菌の作用の下で、前段階の生成物はさらに酢酸、水素、炭酸及び新しい細胞物質に転化された。
メタン産生段階：この段階では、酢酸、水素、炭酸、ギ酸、メタノールがメタン、二酸化炭素、新しい細胞物質に変換される。
酸性化段階は、加水分解後の小分子有機物をさらに簡単な化合物に変換し、細胞外に分泌するため、有機物分解のスピードアッププロセスである。これも、実際の工業廃水処理工程では、加水分解酸性化が前処理ユニットとして作用することが多い理由である。
生物接触酸化法は浸漬曝気式生物ろ過池であり、曝気池と生物ろ過池を結合して発生する総合的な下水処理技術であり、その利点は衝撃に耐える能力が強く、容積負荷が高いことである。生物接触酸化法の酸素供給は十分であり、膜の更新速度を速くし、生物膜の活性を高め、その耐衝撃能力を強化し、汚染を減少し、機械の消耗を低減するが、生物接触酸化法のフィルタは常に管理し、詰まりの発生を回避しなければならない。