溶存酸素戦略: MBBR と MBR に異なる「黄金律」が必要な理由

生物学的廃水処理の世界では、 溶存酸素 (DO) はシステムの生命線です。それは微生物の代謝を促進し、排水の品質に直接影響します。ただし、業界でよく見られる間違いは、 MBBR (移動床バイオフィルムリアクター) そして MBR（膜バイオリアクター） 従来の活性汚泥と同じ曝気ロジックを採用しています。

実のところ、どちらのテクノロジーも先進的ではありますが、酸素との関係は根本的に異なります。 「画一的な」DO 設定値を適用すると、エネルギーコストが高騰したり、生物学的パフォーマンスが不安定になったりする可能性があります。

MBBR の課題: 物質転送の制限を克服する

MBBR システムでは、細菌は自由に浮遊しているわけではありません。それらは保護された表面領域に取り付けられています。 HDPEキャリア 。このバイオフィルム構造は回復力を提供しますが、同時に酸素に対する物理的な障壁も作り出します。

• 「浸透」係数:
  酸素が細菌と容易に接触する浮遊汚泥とは異なり、MBBR では、酸素をバイオフィルムの内層の奥深くまで「押し込む」ために、より高い DO レベルが必要です。これは技術的には克服として知られています 物質移動の制限 .
  
  
• 推奨されるDO範囲:
  MBBR で効率的に硝化するには、通常、DO レベルを維持することをお勧めします。 3.0～4.0mg/L 一方、従来のシステムでは 2.0 mg/L で十分な場合があります。 DO が低すぎる場合、バイオフィルムの内層が嫌気性になり、キャリアの全体的な効率が低下する可能性があります。
  
  
• 混合も同様に重要です。
  MBBR では、エアレーションは酸素だけを意味するものではありません。それは、 エネルギーを混合する メディアの流動性を維持するため。適切に設計されたエアレーショングリッドにより、タンク内に「デッドゾーン」がなくなり、あらゆる媒体が処理プロセスに確実に寄与するようになります。

簡単な比較: MBBR と MBR のエアレーション戦略

MBR のパラドックス: 洗浄 vs 呼吸

MBBRが十分な酸素を得るのに苦労している間 に バイオフィルム、 膜バイオリアクター (MBR) 多くの場合、望ましくないところに酸素が多すぎるという、まったく逆の問題に直面します。

• 利益相反:
  MBR システムでは、エアレーション システムが 2 つの役割を果たします。細菌が呼吸するための酸素を供給します (プロセス エア) が、より重要なことに、膜繊維を洗浄するために積極的な乱流を生成します (洗浄エア)。を維持するには、 膜間圧力 (TMP) 低い場合、オペレーターは生物学的需要に関係なく、精練ブロワーをフル稼働で稼働させることがよくあります。
• 「DO キャリーオーバー」の悪夢:
  これは、MBR 設計において最も重要な技術的なニュアンスです。 MBR システムは通常、脱窒のために膜タンクから無酸素タンクに戻す高い再循環率 (流入流量の 300 ～ 400%) を必要とします。
  問題: 洗浄空気がメンブレンタンクを押す場合は、次のことを行ってください。 6.0mg/L 、酸素が飽和した液体を無酸素ゾーンに送り返していることになります。これにより、脱窒に必要な無酸素環境が破壊されます。結果？あなたの 全窒素 (TN) 除去効率が急激に低下し、炭素源が無駄になります。
• 解決策: 周期的エアレーション:
  高度な MBR 操作では、洗浄空気を 24 時間フルパワーで稼働させる必要はありません。導入をお勧めします 「循環エアレーション」 または 「間欠運転」 (例: 10 秒間オン、10 秒間オフ) ろ過中。これにより、過剰な DO の蓄積を防ぎながら膜の清浄度を維持し、「キャリーオーバー」効果を大幅に低減します。

「盲点」: センサーの配置が重要な理由

最高の機器を使用していても、センサーが間違った場所に設置されていれば、DO 測定値は役に立ちません。これは、改修プロジェクトでよく見られるエラーです。

• MBBR タンクの場合:
  センサーをエアレーショングリッドの真上に置かないでください。気泡が上昇すると、誤った高い測定値が表示されます。代わりに、センサーを ダウンフローゾーン ローリングメディアの。これは、バイオフィルムが酸素を消費した後の「残留」酸素を測定し、 本当の 水の状態。
• MBR タンクの場合:
  センサーを洗浄プルームの中心に直接配置することは避けてください。激しい乱流により信号ノイズが発生します。センサーは混合が良好な場所に配置する必要がありますが、 直接的な気泡の衝撃から遠ざける 混合液の平均値を確実に読み取るために、できれば中程度の深さのレベルで使用してください。

視覚的診断: スラッジが何を示しているか

経験豊富なエンジニアは、モニターを見る前に、タンクを見るだけで DO ステータスを判断できることがよくあります。

• 低 DO (<1.0 mg/L) の症状:

• 暗い/黒いスラッジ: 嫌気性条件および敗血症ゾーンを示します。

• 不快な臭い: 腐った卵 (H_2S) の匂いは、生物が窒息していることを示唆しています。

• フィラメント状のバルキング: 特定の糸状細菌は低DOで増殖し、沈殿しない汚泥を引き起こします（ハイブリッドシステムの場合）。

• 高DO (>5.0 mg/L) の症状:

• ピンポイントフロック: 汚泥の粒子が細かくなって分散し、濁った排水（白濁水）が発生します。

• 過剰な泡: 始動時または過剰エアレーション期間中に、白くうねる泡が表面に蓄積することがよくあります。

• エネルギー料金の急増: 最も明白な症状は、ブロワーのエネルギー消費量が COD 負荷に比べて不釣り合いに高いことです。

最適化への道: 閉ループ制御

これらの問題を永続的に解決するために、業界は手動によるバルブ調整からの移行を進めています。

• 光学式センサーと膜式センサー:
  旧式の膜 (ガルバニック) センサーの使用はやめてください。彼らは毎週効果的にドリフトします。当社のシステムには標準装備されています。 光学式（蛍光）DOセンサー 。これらは、電解質、膜交換を必要とせず、最小限のキャリブレーションを必要とする青色光励起方法を利用しています。
• VFD リンク:
  最終的な目標は 閉ループ PID 制御 。光学式 DO センサーを 可変周波数ドライブ (VFD) ブロワーでは、システムがリアルタイムの生物学的需要に基づいて自動的に空気を増減します。
• 結果: 「ゴールデン ルール」(MBBR の場合は 3.0 mg/L / MBR の場合は 2.0 mg/L) を自動的に維持し、エネルギー コストを削減しながら安定した排水を確保します。 30%まで .

結論

溶存酸素は単なるパラメータではありません。それはあなたの生物学的プロセスの脈動です。

治療を成功させるには、テクノロジーの明確なニーズを認識する必要があります。 MBBRの浸透と流動化 、および管理 MBRの精練と再循環 .

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FAQ: 高度な下水システムにおける DO のトラブルシューティング

Q1: DO が 2.0 mg/L であるにもかかわらず、MBBR システムがアンモニア (硝化) を除去できないのはなぜですか?
答え: MBBR システムでは、2.0 mg/L では不十分なことがよくあります。浮遊汚泥とは異なり、MBBR 中の細菌はバイオフィルム担体の奥深くに隠されています。通常は、より高い駆動圧力が必要です 3.0～4.0mg/L —外層を通して酸素を押し出し、内部の硝化バクテリアに到達します。 DO が低すぎると、内部のバイオフィルムが嫌気性になり、硝化が停止します。

Q2: MBR 排水には高い全窒素 (TN) が含まれています。問題があるでしょうか?
答え: 驚くべきことに、そうです— 多すぎる DO が原因である可能性があります。膜洗浄空気が強すぎる場合、膜タンク内の DO が 6 ～ 7 mg/L に急増する可能性があります。この酸素が豊富な液体が（脱窒のため）無酸素タンクに再循環されると、無酸素環境が「汚染」されます。細菌は硝酸塩の代わりに遊離酸素を消費するため、TN 除去が失敗します。再循環率を最適化するか、脱酸素タンクを設置する必要がある場合があります。

Q3: DO センサーはどのくらいの頻度で校正する必要がありますか?
答え: それはテクノロジーによって異なります。

• 古いガルバニック/メンブレン センサー: 毎回校正が必要 1～2週間 そして frequent electrolyte refilling.
• 光学 (蛍光) センサー (推奨): これらは非常に安定しており、通常はチェック/キャリブレーションのみが必要です。 6～12か月ごと 。 B2B アプリケーションの場合は、メンテナンスの手間を軽減するために光学センサーのみを推奨します。

Q4: DO レベルを下げると汚泥のバルク化を防ぐことができますか?
答え: 通常はその逆です。 低DO（フィラメント状バルキング） これは、ハイブリッドシステムにおけるスラッジの沈降不良の一般的な原因です。一部の糸状細菌は低酸素環境で繁殖し、凝集塊を形成する細菌と競合します。バルキングを防ぐには、安定した DO 設定値を維持する (1.5 mg/L 未満の低下を避ける) ことが重要です。

Q5: DO 制御用の VFD ブロワーにアップグレードする価値はありますか?
答え: 絶対に。通常、エアレーションが原因となります 50-70% 下水処理場の総エネルギー代の一部。固定速度のブロワーからリアルタイム DO センサーによって制御される VFD ブロワーに切り替えることで、空気の供給を生物学的需要に合わせることができます。ほとんどの植物は、 12 ～ 18 か月以内の ROI (投資収益率) 純粋に節電によるものです。