MBBRバイオフィラー膜形成に影響を与える要因の分析

1. MBBR 法に対する溶存酸素 (DO) の影響

同時硝化脱窒プロセスにおける生物学的脱窒プロセスでは、 MBBR , DO 濃度は同時硝化・脱窒に影響を与える主要な制限因子です。 DO 濃度を制御することにより、バイオフィルムのさまざまな部分が好気ゾーンまたは無酸素ゾーンを形成し、硝化と脱窒を同時に達成するための物理的条件を提供します。理論的には、DO の質量濃度が高すぎると、DO がバイオフィルムに浸透し、内部に無酸素ゾーンを形成することが困難になります。大量のアンモニア性窒素が酸化されて硝酸塩と亜硝酸塩になるため、流出液の TN は高いままになります。 ;逆に、DO 濃度が非常に低い場合、バイオフィルム内に嫌気性ゾーンの大部分が形成され、バイオフィルムの脱窒能力が強化されます（流出する硝酸性窒素と亜硝酸性窒素の濃度は両方とも非常に低くなります）。 。しかし、DO 供給が不十分なため、MBBR プロセスの硝化効果が低下し、排水のアンモニア態窒素濃度が増加し、排水の TN が増加し、最終処理効果に影響を与えます。
都市生活下水 DO を処理するための MBBR 法の最適値: DO 質量濃度が 2 mg/L を超える場合、DO は MBBR の硝化効果にほとんど影響を与えません。アンモニア態窒素除去率は97%-99%に達し、流出アンモニア態窒素を除去することができます。 1.0mg/L以下に保ってください。 DO 質量濃度が約 1.0mg/L の場合、アンモニア態窒素除去率は約 84% となり、流出アンモニア態窒素濃度は大幅に増加します。また、曝気槽内の DO が高すぎないように注意してください。溶存酸素が過剰になると有機汚染物質の分解が早まり、微生物の栄養分が不足し、活性汚泥が老化しやすく構造がゆるくなりやすくなります。また、DOが高すぎると過剰なエネルギーを消費するため、経済的にも好ましくありません。

MBBR 法では主に懸濁フィラーを使用して最終下水処理を行うため、浮遊フィラーに対する DO の影響も処理結果全体の鍵となります。エアレーションの作用により、水は充填剤とともに流動化し、充填剤がない場合よりも水流の乱流の程度が大きくなり、気液界面の更新と酸素の移動が促進され、酸素移動速度が増加します。 。フィラーの数が増加するにつれて、フィラー、空気の流れ、水の流れの間の切断や乱流の影響が強化され続けます。充填剤の充填率が60%に達すると、水中での充填剤の流動効果が悪くなり、水域の乱流度も低下するため、酸素移動率が低下し、酸素利用率が低下します。したがって、さまざまな種類の水質に対して、DO の量を制御することは、プロセス全体の最終処理結果にとって非常に重要です。

2. MBBRプロセスに対する水圧保持時間の影響

適切な水力保持時間 (HRT) は、浄化効果と経済的なプロジェクト投資を確保するための重要な制御要素です。水力滞留時間の長さは、水中の有機物とバイオフィルムとの接触時間に直接影響し、ひいては微生物による有機物の吸着および分解効率に影響を与えることになる。したがって、さまざまな下水の種類に応じた経済的で合理的な HRT を見つけることが重要な問題の 1 つです。国内外の HRT に関する研究は、HRT そのものの影響を研究するだけではなく、実験を通じて巨視的な効果を把握することも目的としています。
通常の状況では、HRT が徐々に延長されると、排水の COD 濃度は徐々に低下します。ほとんどの国内実験では、水圧滞留時間が延長すると排水の平均 COD 濃度が低下すると考えられています。油圧保持時間を短縮するには、フィラーの割合を増やす（最大 70%）ことで実現できます。排水の水質に対する要求が高くない場合は、充填剤の割合を減らすことができます。さらに、試験結果は、中低アンモニア態窒素負荷条件下では、HRT が減少するにつれて、アンモニア態窒素の表面負荷が徐々に増加する一方、除去率は元のレベルを維持するか、ある程度増加することを示しています。アンモニア性窒素負荷が高レベルに上昇すると、As HRT が減少するにつれて、アンモニア性窒素除去速度は徐々に低下します。

3. MBBR法に対する水温の影響

微生物の生理活性に影響を与えるさまざまな要因の中でも、温度の役割は非常に重要です。適切な温度は微生物の生理活性を促進し、強化します。温度が不適切だと、微生物の生理活性が弱まったり、破壊されたりする可能性があります。不適切な温度は微生物の形態や生理学的特性の変化を引き起こし、微生物の死を引き起こす可能性もあります。微生物の至適温度とは、この温度条件下で微生物の生理活性が強く活発であることを意味し、これは分裂速度が速く、増殖の世代時間が短いこととして現れる。 MBBR 法は、主にバイオフィルム内のさまざまな種類の微生物の代謝を通じて廃水中の有機汚染物質を分解します。したがって、バイオフィルムの成長の質は、廃水処理、特に硝化細菌と脱窒細菌の最終結果に直接関係します。一般に、成長サイクルが長く、環境の変化に非常に敏感です。硝化菌の適温は20℃～30℃、脱窒菌の適温は20℃～40℃です。どちらの菌も気温が15℃以下になると活動が低下し、5℃になると完全に停止してしまうため、温度の変化がこの菌の増殖に直接影響を及ぼします。
アンモニア態窒素充填材の表面荷重の変化は、基本的に水温の変化傾向と一致しています。水温が低いとフィラーの表面荷重が小さくなります。水温が高い場合、フィラーの表面荷重は水温が低い場合に比べて約15倍になります。硝化菌は温度に大きく影響され、低温条件下では活性が弱いことが分かります。

4. MBBR法に対するpH値の影響

微生物の生理活性は環境の pH と密接に関係しています。適切な pH 条件下でのみ、微生物は通常の生理活動を実行できます。 pH値が適正値から大きく外れると、微生物酵素系の触媒機能が弱くなったり、消失したりすることがあります。さまざまな種類の微生物の生理活性が適応されるpH値には一定の範囲があります。この範囲内で、最低 pH 値、最適 pH 値、および最高 pH 値に分けることもできます。最低または最高の pH 環境では、微生物は生存できますが、生理活性が弱く、死にやすく、増殖速度が大幅に低下します。下水の生物学的処理に関与する微生物の最適な pH 範囲は、一般に 6.5 ～ 8.5 です。生物膜法と活性汚泥法を組み合わせたプロセスである MBBR 法も、有機物の分解という目的を達成するために微生物の増殖に依存しています。したがって、微生物の最適な pH 範囲を維持することは、良好な下水処理結果を達成するために必要な条件です。下水（特に工場排水）のpH値が大きく変化する場合には、下水のpH値を適切な範囲に調整するための調整槽の設置を検討する必要があります。エアレーションを行います。

5. MBBR法に対する他の要因の影響

それぞれの特定のテスト条件に応じて、さまざまな影響要因が存在します。例えば、曝気量の大きさ。通気量が少なすぎると充填剤が転がりにくく流動化しにくくなります。曝気量が多すぎると初期にバイオフィルムが形成されにくくなります。例えば、空気と水の比率は（３～４）に制御されるのが一般的である。このような空気量により、反応器内の充填剤を均一に循環させ、回転させることができます。濁度も一定の範囲内に制御する必要があります。関連する研究結果は、濁度が高いと特定の懸濁物質がバイオフィルムの表面を覆いやすくなり、生物学的酸化の進行を妨げることを示しています。が発生すると処理効率が大幅に低下するとともに、パッキンの詰まりが発生しやすくなります。 COD の体積負荷も除去率に大きな影響を与えます。研究によると、COD除去率はCOD体積負荷0.48〜2.93kg/(m3・d)の範囲内にあります。基本的には60%～80%で安定しています。同じ水圧保持時間の下では、COD 除去率は負荷に比例して増加します。これは、入水ＣＯＤ濃度が低いと微生物による有機物の分解速度も小さくなり、その分解能力が十分に発揮されないためである。入水COD濃度が高くなると、バイオフィルム微生物の増殖が促進され、分解速度が速くなるため、COD除去率が向上します。上記の各要因は、下水処理にさまざまな程度の影響を与えます。さらに、栄養素や有害物質なども含まれます。これらの物質が微生物の生育要求から大きく逸脱すると、下水処理の最終結果に影響を及ぼします。特定の条件と要件に基づいて、どの要因が MBBR 法の最終結果に主に影響を与えるかを判断する必要があります。