バイオフィルム形成効率を向上させるために、MBBRプロセスの初期段階で何をすべきか

MBBR プロセス (移動床バイオフィルム反応器) は、柔軟な操作、衝撃荷重に対する耐性、および残留汚泥の少なさという利点を備えた効率的な生物処理技術です。下水処理の分野で広く使用されています。しかし、MBBRプロセスの初期段階における成膜効率は遅く、システムの迅速な起動と安定した動作に影響を与えます。フィルムの吊り下げ時間を短縮し、フィルムの吊り下げ効率を向上させるために、次のような対策を講じることができます。

1. 適切なフィラーを選択する

フィラーは MBBR プロセスの中核コンポーネントです。その材質、形状、比表面積などがフィルムの吊り下げ効率に大きく影響します。一般に、軽量、高強度、大きな比表面積、高い空隙率を備えたフィラーを選択すると、微生物の付着と増殖が促進されます。一般的に使用される MBBR フィラーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミック、その他の材料で作られたフィラーが含まれます。

2.接種済みスラッジを追加します。

接種された汚泥は、MBBR システムに初期微生物叢を提供し、バイオフィルムの形成を促進します。接種汚泥の供給源は、活性汚泥、二次排水、都市下水などであり得る。接種汚泥の用量は、一般に、下水処理システム内の汚泥量の５％から１０％である。

3. 栄養状態の管理

栄養素は微生物の成長と繁殖に必要です。 MBBR プロセスの初期段階では、廃水中の栄養素 (COD、N、P など) が微生物の増殖ニーズを満たすのに十分であることを確認する必要があります。一般的に、COD/N/Pの比率は100:5:1となります。

4. 適切なエアレーション

エアレーションは微生物に溶存酸素を供給し、呼吸代謝を促進します。 MBBRプロセスの初期段階では、好気性微生物の急速な増殖を促進するために、曝気強度を適切に高くする必要があります。一般的に溶存酸素濃度は2～3mg/Lに管理されています。

5. 水分摂取量を徐々に増やす

MBBR システムのバイオフィルムが成熟する前に、フィルムの吊り下げ効果に影響を与える衝撃荷重を避けるために、水の注入量を徐々に増やす必要があります。一般に、水の摂取量は毎日 10% を超えて増加すべきではありません。

6. 動作パラメータの監視

DO、pH、COD などの MBBR システムの動作パラメータを注意深く監視し、システムの安定した動作を確保するために適時に動作条件を調整します。

7. 適切な凝集剤を追加します。

MBBR プロセスの初期段階では、凝集剤を適切に添加して微生物の凝集と凝集を促進することができ、これはバイオフィルムの形成に有益です。

8. 実行時間の延長

MBBR プロセスの初期段階でフィルムを吊るすにはある程度の時間がかかります (通常 7 ～ 15 日)。したがって、バイオフィルムの適切な形成を確保するには、システムの動作時間を可能な限り延長する必要があります。

MBBRバイオフィラーの選択

フィラーは MBBR プロセスの重要なコンポーネントであり、そのパフォーマンスはシステムの処理効果と動作効率に直接影響します。したがって、MBBR 生物学的フィラーを選択するときは、次の要素を考慮する必要があります。

材料: MBBR 生物学的フィラーの材料は、良好な耐食性、耐老化性、高い機械的強度、低密度およびその他の特性を備えている必要があります。一般的に使用される MBBR バイオフィラー材料には、ポリエチレン (PE)、 HDPE 、ポリプロピレン（PP）、セラミック、グラスファイバーなど

形状: MBBR 生物学的充填剤の形状は、微生物の付着と増殖を促進し、反応器のスペースを最大限に活用できるものでなければなりません。一般的に使用される MBBR バイオフィラーの形状には、円筒形、球形、菱形、ハニカムなどが含まれます。

比表面積：MBBR生物学的フィラーの比表面積が大きいほど、より多くの微生物付着面積を提供できるため、システムの処理効率を向上させるのに有益です。一般的に言えば、MBBR生物学的フィラーの比表面積は100m2/m3以上であるべきです。

多孔性: MBBR 生物学的フィラーの多孔性は中程度である必要があります。これにより、フィラーの機械的強度が確保されるだけでなく、微生物の増殖に十分なスペースが提供されます。一般に、MBBR 生物学的フィラーの空隙率は 50% ～ 70% である必要があります。

MBBR プロセスにおける初期バイオフィルム形成を効果的に強化する方法 (パート 2)

バイオフィルムの培養

バイオフィルムの培養は MBBR プロセスの重要なステップであり、充填材上に均一で緻密で活性の高いバイオフィルムを確立することを目的としています。バイオフィルムの培養には、静的培養と動的培養という 2 つの主な方法が使用されます。

1.静置栽培

静的培養には、流入流の停止と曝気技術の利用が含まれ、接種された汚泥から充填材への微生物の付着を促進し、バイオフィルムの形成を促進します。この方法にはいくつかの利点があります。

シンプルさ: 静的培養は単純なアプローチであり、最小限の操作調整が必要です。

効果的な初期バイオフィルム形成: 静的環境は微生物の付着とバイオフィルムの発達に有利です。

小規模システムに適しています: 静的培養は実装が容易なため、小規模な MBBR システムに適しています。

ただし、静的栽培にも次のような制限があります。

培養期間の延長: 流入流の欠如により、バイオフィルムの培養プロセスが延長されます。

栄養素が制限される可能性: 静的な状態では栄養素の拡散が制限され、微生物の増殖が妨げられる可能性があります。

バイオフィルムの多様性の制限: 静的環境は特定の微生物群集に有利に働き、バイオフィルムの多様性を制限する可能性があります。

2. ダイナミックな栽培

動的培養には、バイオフィルムの成長を促進するために通気を維持しながら、連続的な流入流が含まれます。この方法にはいくつかの利点があります。

培養期間の短縮: 連続的なフローによりバイオフィルムの発達が促進され、培養時間が短縮されます。

栄養供給の強化: 継続的な流入によって栄養が一定に供給され、微生物の増殖がサポートされます。

バイオフィルムの多様性の促進: 動的な環境は、多様な微生物群集の確立を促進します。

ただし、動的栽培には次のような課題もあります。

運用の複雑さの増加: 流入流が継続的に発生するため、最適な状態を維持するために慎重な監視と調整が必要になります。

バイオフィルム剥離の可能性: 流入流によって導入される流体せん断力によりバイオフィルム剥離が発生し、処理効率に影響を与える可能性があります。

すべてのシステムには適さない: 動的培養は、操作が複雑になるため、小規模なシステムには理想的ではない可能性があります。

バイオフィルム順化

バイオフィルム順応は、バイオフィルム上の微生物群集を、処理される廃水の特定の特性に適応させるプロセスです。これには、徐々に増加する流入濃度にバイオフィルムを曝露し、標的微生物集団にとって最適な環境条件を確保することが含まれます。効率的かつ安定した廃水処理を実現するには、効果的なバイオフィルム順応が不可欠です。

バイオフィルム順化のための戦略:

流入負荷の段階的な増加: 廃水を徐々に導入し、バイオフィルムが増加する汚染負荷に適応できるようにします。

栄養素のバランス: 治療プロセスに関与する標的微生物群集に適切な栄養素が利用可能であることを確保します。

最適な環境条件: 望ましい微生物集団をサポートするために、適切な pH、温度、溶存酸素レベルを維持します。

監視と調整: バイオフィルムのパフォーマンスを継続的に監視し、必要に応じて流入流量、栄養素の投与、環境条件を調整します。

MBBRバイオフィルムキャリアの選択

バイオフィルム担体は MBBR プロセスにおいて極めて重要な役割を果たし、処理パフォーマンスと運用効率に直接影響します。 MBBR バイオフィルムキャリアを選択するときは、次の要素を考慮してください。

材料：

耐久性: ポリエチレン (PE)、ポリプロピレン (PP)、セラミックなどの耐腐食性の高強度素材で作られたキャリアを選択してください。

密度: システム負荷を最小限に抑え、エアレーション効率を高めるために、軽量のキャリアを選択します。

形：

表面積: 微生物の付着とバイオフィルムの成長を最大化するために、表面積の大きい担体を選択します。

空隙: 機械的強度と微生物の増殖スペースのバランスをとるために、適切な空隙を持つ担体を選択してください。

パフォーマンスに関する考慮事項:

バイオフィルムの安定性: キャリアがバイオフィルム付着のための安定した表面を提供し、動作条件下での剥離を防止することを保証します。

油圧特性: キャリアが油圧の流れに及ぼす影響を考慮し、処理効率を妨げないようにしてください。

費用対効果: 治療要件と予算の制約に基づいて、さまざまな運送業者の選択肢の費用対効果の比率を評価します。

MBBRバイオフィルム形成のための栄養条件の最適化

栄養素の利用可能性は、MBBR プロセスにおけるバイオフィルムの形成と微生物の増殖において極めて重要な役割を果たします。必須栄養素（COD、N、P）のバランスの取れた供給を確保することは、迅速かつ効果的なバイオフィルムの発達を促進するために重要です。 MBBR システムの栄養状態を最適化するための重要な戦略は次のとおりです。

最適な COD/N/P 比を維持する: 微生物の増殖に十分な炭素、窒素、リンを供給するには、COD/N/P 比 100:5:1 を目指します。

栄養素濃度の監視: 流入および流出の栄養素レベルを定期的に測定して、栄養素の利用可能性と潜在的な不均衡を評価します。

栄養素の補給を検討する: 流入水の濃度が不十分な場合は、廃水に追加の栄養素を補給します。

栄養素循環技術の採用: 内部炭素リサイクルや副流栄養素回収などの技術を利用して、栄養素の利用を最適化します。

栄養管理を廃水の特性に適応させる: 処理される特定の廃水に合わせて栄養管理戦略を調整します。

バイオフィルム活動を監視し、栄養素投与量を調整する: バイオフィルム活動指標を監視することで栄養素の利用を評価し、それに応じて栄養素投与量を調整します。

栄養素除去プロセスを検討する: 栄養素レベルが過剰になった場合は、生物学的脱窒や化学的リン沈殿などの栄養素除去プロセスを組み込みます。

栄養素モデリング ツールの活用: 栄養素モデリング ツールを利用して、栄養素の動態についての洞察を取得し、栄養素管理戦略を最適化します。

これらの戦略を実行することで、下水処理プラントは栄養状態を効果的に管理し、バイオフィルムの形成を促進し、微生物の増殖を促進し、MBBR システムのパフォーマンスを最適化し、持続可能で効率的な下水処理を保証できます。