MBBR 対 CAS: 最新の下水処理の決定的な対決

導入

都市が成長し、環境規制が強化されるにつれ、廃水処理システムの選択は単なる技術的な決定ではなく、重要な決定事項となります。 経済的および物流上の必須事項 。今日の施設は、高効率の汚染物質除去、限られた物理的スペース、増大するエネルギーコスト、および運用の簡素化の必要性のバランスを取ることに取り組む必要があります。

何十年にもわたって、大規模廃水洗浄の誰もが認めるチャンピオンは、 従来の活性汚泥（CAS） プロセスは信頼できる主力製品です。しかし、近年、高効率で省スペースを実現する製品が台頭してきました。 移動床バイオフィルムリアクター (MBBR) .

MBBR は、 省スペース、高効率の未来 、一方、CAS は引き続き 実績のある主力製品 .

MBBRとは何ですか?

イノベーターの定義

MBBR、または 移動床バイオフィルムリアクター は、高度な高速生物学的廃水処理技術です。その主な目標は、保護された高密度の生体膜の概念を使用して、最小限の容積内で処理能力を最大化することです。

MBBR は、特殊な小さなプラスチック片 (通称) を利用することでこの効率を実現します。 バイオフィルムキャリア または メディア - 曝気タンク内で自由に浮遊し、循環するように設計されています。

バイオフィルムキャリア または メディア pitcure:

MBBR プロセス: バイオフィルムの利点

バイオフィルムキャリアを次のように考えてください。 有益な細菌のためのマイクロホテル 。これらの担体は、体積に対する表面積の比が非常に高くなるように設計されており、微生物のコロニー（コロニー）にとって保護された理想的な環境を提供します。 バイオフィルム ）繁栄し、成長すること。

1. メディアのインストール: これらの小さなキャリア (車輪や小さな星のような形をしていることが多い) が何千個も曝気タンクに追加され、通常はタンク容積の 50% ～ 70% が満たされます。

2. エアレーションと混合: ブロワーから供給される空気には 2 つの目的があります。バクテリアが有機汚染物質 (取締役会 とアンモニア) を消費するのに必要な酸素を供給し、タンク全体でキャリアを循環させるのに必要な乱流混合を生成します。

3. 処理： 廃水がタンクを通過すると、汚染物質は担体のバイオフィルム層に拡散し、そこで細菌によって代謝されます。バイオマスはキャリアに物理的に付着しているため、システムは損傷を受けにくくなります。 バイオマス流出 従来の方法よりも。

4. 分離： 反応器の出口にある篩またはスクリーンが媒体をタンク内に保持し、処理水と剥がれ落ちた固体のみが最終の清澄または濾過ステップに進むことができます。

MBBR の利点:

• 設置面積が小さい: これが最も重要なセールスポイントです。キャリア上のバイオフィルム濃度は非常に高いため、MBBR は、多くの場合、反応器内で CAS と同じレベルの処理を達成できます。 50% 小型化 都市部や土地が限られている場所に最適です。

• 衝撃荷重に対する耐性: バイオフィルムの保護された性質により、 頑丈なシールド 汚染物質の濃度や流量の突然のスパイクに対しても対応し、CAS よりもはるかに迅速な回復を保証します。

• 簡単な操作: CAS とは異なり、敏感な返送活性汚泥 (RAS) 比率を監視および管理する必要はありません。バイオフィルムが自らの成長と脱落を管理するため、このシステムは「子守り」をあまり必要としません。

• 高い治療効率: 長いので硝化（窒素除去）に優れています。 固体保持時間 保護されたバイオフィルムの (SRT) により、成長の遅い硝化細菌が繁殖することができます。

MBBR の欠点:

• キャリアコスト: 特殊なプラスチック製キャリアの最初の購入と設置は、重要な作業を意味します。 初期資本支出 .

• メディアの磨耗: 時間の経過とともに、メディアに軽度の磨耗が生じる可能性がありますが、最新のデザインではこれを最小限に抑えます。システムからのキャリア損失を防ぐためには、堅牢なスクリーンが必要です。

• 詰まりの可能性: まれではありますが、不適切に設計されたエアレーションや粗いスクリーニングにより培地が凝集し、処理効率が低下する可能性があります。

CASとは何ですか？

主力製品の定義

従来の活性汚泥（CAS） これは、世界中で使用されている最も古く、最も一般的で、おそらく最も信頼性の高い生物学的廃水処理プロセスです。これは、ほとんどの新しいテクノロジーが評価されるゴールドスタンダードです。 MBBR とは異なり、CAS は完全に 綿状バイオマス 水と浮遊微生物の微妙な混合物を使用して治療を行います。

CAS プロセス: ミキサーセトラーモデル

CAS はシンプルで効果的な ミキサーセトラーモデル それは微生物が汚染物質を食べるのに最適な条件を作り出し、それらの微生物をきれいな水から分離します。

1. 曝気槽（混合）： 原排水は大型タンクで混合されます。 活性汚泥 （濃縮された微生物塊）。空気が積極的にタンクに送り込まれ、微生物が代謝するために必要な酸素を供給します。 BOD (生物化学的酸素要求量) およびその他の汚染物質。

2. 清澄剤（沈殿）： 混合された酒は大きな静かなタンクに流れ込みます。 二次沈殿槽（清澄槽） 。ここで微生物（汚泥）が凝集（凝集）し、重力​​によって沈殿し、透明な処理水が残ります。

3. 汚泥リサイクル (管理の核心): 沈殿した汚泥は重要です。一部は継続的にポンプで曝気タンクに戻されます。これが、 活性汚泥（RAS）の返送 。このリサイクルにより、高濃度の活性で飢えた微生物が常に入ってくる流れを処理できるようになります。余分な汚泥は除去され、処分のために送られます。

CAS の効率は、正確な情報を維持することに大きく依存しています。 汚泥年齢 そして F/M比（食品と微生物の比率） ため、非常に機密性の高い運用プロセスとなります。

CAS の利点:

• 確立された技術: 数十年の運用経験により、このプロセスは広く理解されており、ほとんどのオペレータはその監視と制御の要件に精通しています。

• 比較的低い資本コスト: 基本的なコンクリートタンクと容易に入手可能な曝気装置に依存しているため、基本的な CAS 反応器の初期建設コストは多くの場合、 より低い MBBR よりも、専門の通信事業者が必要です。

• BOD と TSS の良好な除去: 最適な条件下で動作すると、CAS は有機炭素と懸濁物質の両方を非常に効果的に除去します。

• 栄養素除去の柔軟性: CAS は、厳格な条件を達成するために簡単に変更できます (嫌気ゾーンまたは無酸素ゾーンの追加など)。 窒素とリンの除去 要件。

CAS の欠点:

• 大きな設置面積: CAS は、十分な微生物濃度を維持するために大きな曝気タンクが必要であるため、MBBR よりもかなり多くのスペースを必要とし、重要なことに非常に大きなスペースが必要です。 二次清澄装置 スラッジが適切に沈降するようにします。

• 衝撃荷重に敏感: これが主な弱点です。突然の有毒物質の放出、温度変化、または油圧サージによって、 「洗い流す」 壊れやすい活性汚泥の凝集により、沈下不良、バイオマスの損失が発生し、回復に数日から数週間かかる場合があります。

• 汚泥の生成と管理: CAS では、脱水、処理、廃棄する必要がある大量の余剰汚泥が生成されます。これが運営コストの大部分を占めます。

• 熟練したオペレーターが必要: このプロセスは以下の影響を非常に受けます。 汚泥の品質 。経験豊富な担当者による、RAS、廃棄率、F/M 比の継続的な監視と高度な制御が必要です。

MBBR と CAS: 主な違い

MBBR と CAS はどちらも効果的に水を浄化しますが、その中心的なメカニズムにより、性能、設置面積、コストに劇的な違いが生じます。ここで、プロジェクトの優先順位に基づいて 2 つのテクノロジーのどちらを選択するかが明確になります。

運用の複雑さ: 一定の制御と比較して「ベビーシッター」の軽減

運用の複雑さの違いは、特に小規模なプラントや熟練したオペレーターが少ないプラントの場合、MBBR を選択する最も説得力のある理由の 1 つです。

• CAS は精度を要求します: CAS は、継続的な監視を必要とする生きたシステムです。 汚泥量指数（SVI） 、 混合酒懸濁固形物 (MLSS) 、 and precise 活性汚泥（RAS）の返送 ポンプ速度を調整してフロックを健全に保ち、適切に沈降させます。それは微妙なバランスをとる行為だ。

• MBBR は生活を簡素化します: MBBR システムでは、生物学的質量はキャリアに物理的に固定されます。混合や酸素供給のためのエアレーションを管理するだけです。このシステムは大幅に寛容になりました 毎日の複雑な汚泥管理の必要性を軽減します。 。その結果、人件費が削減され、現場で必要とされる技術的専門知識も少なくなります。

土地の方程式: 敷地面積 vs. 資本

最終的なコストを計算するときは、最初の購入価格以外にも目を向ける必要があります。

1. 土地が高価であるか入手できない場合 (例: 都市改修): MBBR の通信事業者のコストは、次のような理由によってすぐに正当化されます。 土地取得コストの回避 または the impossibility of building large CAS tanks.

2. 土地が安くて豊富な場合 (田舎の自治体など): 廃水の流れが安定している限り、CAS タンクは資本コストが低いため、経済的に好ましい選択肢となることがよくあります。

MBBRとCASの応用

MBBR と CAS の適合性は、多くの場合、環境、廃水の性質、プロジェクトの長期目標によって決まります。ここでは、各テクノロジーが真に優れている部分を詳しく説明します。

MBBR (スペース節約と問題解決) に適したアプリケーション

MBBR は、物理的、物流的、パフォーマンス関連などの制約がプロジェクトの範囲を支配する場合に、理想的なソリューションとして位置付けられます。

• 既存のプラントの改修: これはおそらく、MBBR の最も一般的でコスト効率の高いアプリケーションです。既存の過負荷の CAS プラントは、既存の曝気槽に担体を追加するだけで、その能力と性能 (特に硝化の場合) を劇的に向上させることができます。これにより、新しいタンク建設（しばしば「タンク建設」と呼ばれる）に伴う巨額のコストと中断が回避されます。 IFAS – 一体型固定膜活性汚泥（活性汚泥と組み合わせる場合）。

• 産業排水処理: 産業では、多くの場合、非常に変化しやすい流れ、変動する化学組成、および敏感な懸濁スラッジにとって有毒となる可能性のある廃水が発生します。 MBBR 衝撃荷重に対する復元力 食品と飲料、紙パルプ、化学製造などの分野で頼りになる選択肢となっています。

• 小規模コミュニティと分散型システム: 小さな町、リゾート、または遠隔の採掘場にとって、MBBR のシンプルな操作とコンパクトな性質は大きな資産となります。 CAS 施設よりも必要な土地が少なく、日々の運用作業も複雑ではありません。

• 前処理または能力強化: MBBR は、大部分の BOD 除去を処理するための堅牢な最初の段階としてよく使用され、最終研磨ステップのそれほど要求の厳しい作業を残します (MBBR は、 脱窒 ）。

CAS (The Reliable Wまたはkhorse) に適したアプリケーション

信頼性、低い初期コスト、従来の管理が優先される場合には、CAS が引き続き有力な選択肢となります。

• 大規模な都市下水処理場: 大規模で安定した大量の流れがあり、歴史的に土地が確保されていた大都市圏では、依然として CAS が標準です。の より低い initial capital expenditure そして the familiarity of the process management make it a safer, well-vetted option.

• 土地の利用可能性が制約にならない場合: プラントがその設置面積を容易に拡張できる場合 (例: 田舎または広大な工業団地)、CAS の初期建設コストが低いという経済的利点が MBBR の運用効率を上回ることがよくあります。

• 特定の栄養素の除去要件: MBBR は硝化、複雑な多段階の CAS バリアント ( $\text{A/O}$ または $\text{A2O}$ プロセス）は、優先順位が厳密で専用の場合に実装されることが多い 生物学的リン除去 そして overall nutrient control. The tight operational control of CAS can sometimes lend itself better to these specific modifications.