MBBR メディアがデッド ゾーンに浮いたり、沈んだり、蓄積したりする理由

MBBR メディアは正常なリアクター内でどのように移動すると考えられるか

MBBR 培地は、付着したバイオフィルムが廃水、溶存酸素、栄養素、基質と繰り返し接触するように、生物反応器内を連続的に移動するように設計されています。好気性リアクターでは、この動きは通常、主に曝気によって引き起こされます。無酸素ゾーンまたは均一化ゾーンでは、代わりに機械的な混合が必要になる場合があります。

健全な動きとは、すべてのキャリアが常にまったく同じ油圧状態に保たれなければならないという意味ではありません。壁や表面の近くに一時的に蓄積することは正常です。重要なのは、メディアの大部分が循環し続けるかどうか、そして浮遊キャリア、沈降キャリア、または停滞キャリアの大きな恒久的なゾーンが発達するかどうかです。

MBBR 媒体は通常、水の密度に近くなるように設計されているため、キャリア密度は重要です。ただし、きれいなプラスチックキャリアの密度は出発点にすぎません。反応器が稼働すると、有効な担体は以下の組み合わせになります。 プラスチックバイオフィルム 保持水 付着固体 気泡 .

MBBR メディアが表面に浮かぶ理由

持続的な浮きは、多くの場合、オペレーターが最初に気づく異常な動きです。薄い一時的な表面層は必ずしも重大な問題になるわけではありませんが、大きな浮遊マットはバイオフィルムと廃水の間の効果的な接触を減少させる可能性があり、スクリーン、水路、または機械装置に干渉する可能性があります。

1. 完成したキャリア密度が低すぎる

完成した媒体が反応器の液体よりも大幅に軽い場合、混合が不十分なため媒体が表面に残る可能性があります。密度の違いは、樹脂の選択、製造上のばらつき、過度の発泡、不適切なフィラー、または意図したプロセスに適していないキャリア モデルによって生じる可能性があります。

これが、購入者が比較する必要がある理由の 1 つです。 完成したキャリア密度 、製造に使用される HDPE 樹脂の公称密度だけではありません。

2. 新しいキャリア内に空気が閉じ込められる

新しい培地は、最初にタンクに導入されたときに強く浮く可能性があります。メディアが完全に濡れる前に、内部チャンバーまたは表面構造内に空気が残ることがあります。

この場合、浸漬・循環により浮きが減少する場合があります。したがって、オペレータは、メディアの新しいバッチが最初は表面に残っているからといって、すぐに欠陥があると結論付けることは避けるべきです。

3. 生物学的ガスは一時的な浮力を増加させます

成熟したバイオフィルムは気泡を捕捉する可能性があります。脱窒が起こるゾーンでは、バイオフィルム内またはバイオフィルムの周囲で窒素ガスが発生する可能性があります。二酸化炭素やその他のガスも一時的にキャリア表面に付着する可能性があります。

これにより、特に反応器の条件が好気性期間と低酸素期間との間で変化する場合に、成熟した担体が定期的に浮力が高まる可能性があります。

4. 地表付近の泡、油、グリースのトラップキャリア

界面活性剤、脂肪、油、グリース、または安定した泡を含む工業廃水は、MBBR メディアを物理的に捕捉する表面層を作成する可能性があります。このような場合、問題はキャリア密度だけではありません。前処理、泡の制御、油やグリースの除去には注意が必要な場合があります。

MBBR メディアが底に沈んだり溜まったりする理由

底部に蓄積しても、必ずしもプラスチック メディア自体が重すぎることを意味するわけではありません。反応器の運転において、より一般的な原因は、過剰なバイオフィルム、鉱物の堆積、固形物の蓄積、不十分な混合、または過剰な充填率です。

1. 過剰なバイオフィルムの成長によりキャリア質量が増加する

バイオフィルムは各担体に質量を加えます。通常の条件下では、曝気とキャリアの衝突によって生じるせん断は、バイオフィルムの成長と脱落の間の動的なバランスを維持するのに役立ちます。

有機負荷が高く、せん断力が低すぎる場合、バイオフィルムが異常に厚くなる可能性があります。結果として生じるキャリアは重くなり、吊り下げるのがより困難になる可能性があります。

2. 無機スケーリングによりメディアが重くなる

産業廃水には、キャリア表面に沈殿するミネラルが含まれている場合があります。炭酸カルシウム、鉄化合物、ストルバイト、シリカ、またはその他の堆積物により、キャリアの重量が増加し、内部の開口面積が徐々に減少する可能性があります。

これは、始動直後ではなく、数か月かけてゆっくりと沈みが進行する場合に特に重要です。

3. 浮遊物質がキャリア内に閉じ込められる

一部のキャリアの形状には、狭い内部チャネルまたは保護されたチャンバーが含まれています。廃水に浮遊物質が多く含まれており、水力せん断が不十分な場合、スラッジや鉱物固体がこれらの構造物の内部に蓄積する可能性があります。

その結果、キャリア重量が増加し、有効バイオフィルム面積が減少する可能性があります。

4. 混合エネルギーが低すぎる

反応器が十分な混合エネルギーを提供できなくなると、正しく製造された媒体でも沈降する可能性があります。一般的な原因は次のとおりです。

• ブロワーの空気流量の減少。
• ディフューザーが汚れているか破損している。
• 小型の水中ミキサー。
• ミキサーの位置が悪い。
• メディア充填率の増加。
• タンクの水位の変化。
• 反応器の床全体にわたる不均一な通気。

MBBR メディアがデッド ゾーンに蓄積する理由

多くの本格的な原子炉において、最も一般的なキャリアの問題は、単純な浮遊や沈降ではありません。その代わりに、媒体はタンクの大部分をよく移動しますが、同じ隅、壁の近く、バッフルの後ろ、または出口スクリーンの前に繰り返し蓄積します。

このパターンは通常、次のことを示します。 油圧循環の問題 .

不均一なエアレーションにより強い循環ゾーンと弱い循環ゾーンが形成される

エアレーションは酸素を供給するだけではありません。上昇する気泡は大量の液体循環を生み出します。リアクターの一部でディフューザーの密度または空気流がはるかに高い場合、強い循環ゾーンによってキャリアが、キャリアを戻すのに十分なエネルギーがない弱い領域に押し込まれる可能性があります。

ディフューザーのレイアウトが間違っていると、コーナーが混ざり合わないままになる可能性があります

長方形のタンクの中心にのみディフューザー グリッドが集中していると、中央では良好な垂直循環が生成されますが、端近くでは弱い動きになります。その結果、壁に沿って、または隅にメディアが持続的に蓄積される可能性があります。

タンクの形状により再循環ポケットが作成できる

細長いタンク、不規則な盆地、支柱、内壁、チャネル、バッフルなどにより、低速ポケットが生じる可能性があります。これらの領域は、上水の試運転中には明らかではないかもしれませんが、原子炉に大量の移動媒体が含まれると、より顕著になる可能性があります。

入口の流れがメディアを片側に押し出す可能性がある

集中した流入ジェットは局所的な循環を支配する可能性があります。入口の方向が主混合パターンと一致していない場合、キャリアがタンクの片側に向かって繰り返し移動する可能性があります。

保持画面でローカル メディア マットを作成できる

出口保持スクリーンはキャリアが反応器から出るのを防ぎますが、スクリーン自体は油圧システムの一部になります。過剰な面速度、部分的な詰まり、または不十分なスクリーン領域により、大量のメディアがスクリーンに引き寄せられる可能性があります。

メディアマットが形成されると、局所的な水圧抵抗がさらに増加し​​、蓄積が悪化する可能性があります。

エアレーションと混合がメディアの動きを制御する仕組み

好気性 MBBR リアクターでは、曝気システムは通常、次の 2 つの作業を同時に行います。 酸素を供給する そして キャリアを動かし続ける .

これら 2 つの要件は関連していますが、同一ではありません。

反応器の溶存酸素濃度が 2 ～ 3 mg/L であっても、盆地の一部でキャリアの移動が不十分な場合があります。これは、酸素の移動が全体的に十分であるにもかかわらず、気流の分布が十分な局所循環を生み出していない場合に発生する可能性があります。

逆も可能です。強力な混合により、酸素の移動が生物学的負荷に対して不十分なままである一方で、キャリアが移動し続ける可能性があります。

これらの症状が現れた場合、オペレーターは 1 つの DO 測定値だけに依存するのではなく、空気流、ディフューザーのレイアウト、ディフューザーの状態、水深、充填率、ミキサー推力、および全体的な循環パターンを評価する必要があります。

充填率とメディアの形状が循環に与える影響

媒体の量を増やすと、利用可能なバイオフィルム表面積が増加しますが、反応器の水力学的挙動も変化します。

充填率が低いと、一般に個々のキャリアが移動できるスペースが大きくなり、必要な混合エネルギーが少なくなります。充填率が増加すると、キャリアの総質量が増加し、衝突がより頻繁になり、媒体床による液体と空気の循環に対する抵抗が大きくなります。

これが、20% の充填率で正常に動作している反応器を、曝気、混合、スクリーン容量、および利用可能な空き容量を確認せずに自動的に 50% に増やすことができない理由です。

メディアの形状も同様に重要です。キャリアの直径、壁の厚さ、内部チャンバー、開口面積、保護された表面積、およびバルクパッキング特性はすべて移動に影響します。

したがって、実用的なキャリアには次のバランスが必要です。 バイオフィルム領域、水圧的開放性、機械的耐久性、動きやすさ .

バイオフィルムの成長により、起動時および動作時のキャリアの挙動が変化する

メディアの動作は、起動初日から運用が成熟するまでの間で大幅に変化する可能性があります。これが、上水検査だけでは長期的な動きを完全に予測できない理由の 1 つです。

したがって、オペレーターは、リアクターが生物学的成熟に達した後にキャリア循環を評価する必要があります。バイオフィルムが発達するにつれて動きが徐々に悪化する場合、その原因は、元のキャリア密度ではなく、不十分なせん断、過剰な負荷、不十分な脱落、または不適切な混合である可能性があります。

MBBR メディア移動のトラブルシューティングを段階的に行う

メディアの移動の問題を解決する最も効率的な方法は、それらを体系的に診断することです。原因を特定する前にキャリアを交換すると、費用が無駄になり、元の油圧の問題が未解決のままになる可能性があります。

問題により機器の変更が必要な場合

動作調整により多くの動作の問題は解決できますが、一部の原子炉では物理的な変更が必要です。