プロジェクトの背景
- 位置：浙江省の化学グループの下水処理施設
- 困難：A2O プロセスを使用して、排水から高ケルダール窒素を除去しました。しかし、その流入水はさまざまな生産廃水で構成されており、アセチレン廃水からの炭化物スラグの上澄みには大量の Ca2+ および S2- イオンが含まれていました。これらのイオンは微生物の硝化プロセスとプラントの運転に重大な影響を与えました。
- 当社の対策:1. 初期段階に前処理設備を追加します. 2. 二次好気段階を MBBR プロセスに変換します。
実験材料と実験方法
原水の水質
パイロット プラントへの流入水は、廃水処理プラントの均質化タンクの流出水に由来しました。表 1 に流入水の水質指標を示します。実験要件に従って、流入アンモニア態窒素濃度を上昇させ、窒素補給として硫酸アンモニウムを使用して TKN 濃度を 120 ～ 220 mg/L に維持しました。
工程の流れと主要設備
現在の処理プラントのプロセスは A2O プロセス (図 1) であり、AO 段階では活性汚泥法が使用され、最終好気タンクでは弾性充填剤が添加されます。設計流量は 14,400 m3/日です。パイロットユニットのプロセスを図 2 に示します。流量は 100 L/h、連続 24 時間運転です。
パイロットユニットの主な特徴には、前処理施設の追加と二次好気段階の MBBR プロセスへの変換が含まれます。このハイブリッド懸濁-接続状態設計により、二次沈殿タンクが不要になります。表 2 に主要な機器の仕様と寸法を示します。
結果と考察
1. 起動および動作条件
パイロットユニットは 2007 年 4 月に開始され、微生物の接種から始まりました。追加された汚泥は、工場の最初の好気性タンクから供給されました。 MBBR の硝化細菌は、家庭下水と硫酸アンモニウム処理した水道水で培養されました。-アルカリ度を調整し、アンモニア態窒素負荷を徐々に増加させるために NaHCO3 が添加されました。その後、一次好気性タンクへの流入水量が増加し、約 1 か月後に望ましい条件に達し、継続的な流入水のテストが可能になりました。運転中、無酸素タンクおよび好気タンクの MLSS は 4,832 mg/L でしたが、MBBR タンクの懸濁 MLSS は 5,091 mg/L でした。無酸素タンクの DO レベルは 3 mg/L、MBBR タンクでは 3 ～ 4 mg/L、pH 7.4 ～ 7.5 で、硝化細菌の増殖に好ましい条件を促進していました。
2. 前処理効果
FeSO4 と NaHCO3 を予備曝気タンクに添加し、流出液の Ca2+ と S2- 濃度を監視しながら pH を約 7.7 に調整しました。-排水の Ca2+ 濃度は約 300 mg/L でしたが、S2- は生物処理段階で微生物の活動を阻害しないレベルまで減少しました。ただし、前処理では Ca2+ 除去の効果が低く、比較的高濃度が残りました。
3. COD除去効率
流入水の COD 濃度は、テスト要件に従って 1,000 mg/L まで上昇しました。事前脱窒を伴う 2 段階の好気性セットアップにより、脱窒中の COD 消費量が特に高くなりました。-報告によると、完全な脱窒には COD:TKN 比が 6.6:1 を超える必要があります。ただし、実験比は 4.5 ～ 8.3 であり、平均脱窒率は 69% となりました。流入水 COD は比較的高かったが、流出水 COD 濃度は 100 mg/L 未満のままでした。図 3 は、2007 年 8 月から 9 月までの試験期間中の排水 COD 濃度を示しています。濃度は 40 ～ 80 mg/L、平均除去率は 93.3% で、中国の「廃水総合排出基準」(GB 8978-1996) クラス I 排出基準を満たしています。
4. アンモニア性窒素除去効率
2007 年 8 月から 9 月までの試験期間中、流入水 TKN 濃度は 120 ～ 220 mg/L で、除去率は 95% を超えました。このプロセスでは、後段で使用される MBBR プロセスによりケルダール窒素が効果的に除去され、懸濁状態と付着状態の両方のスラッジが含まれるため、スラッジ濃度が増加し、衝撃荷重に対するシステムの耐性が向上します。アンモニア態窒素負荷は０．０１８ｋｇ／（ｋｇ・ｄ）であった。ただし、9 月の夜間温度が 8 月に比べて大きく変動し始めたため、全体的な TKN 除去効率が若干低下しました。
5. MBBR タンク充填剤中のカルシウムイオン分析
Ca2⁺の沈着が硝化を阻害することが報告されています。処理プラントの操業中、好気性タンク内の柔軟な充填材にカルシウムイオンが堆積すると微生物の増殖が阻害され、最終的な好気性タンクでの硝化効率が低下しました。前処理は Ca2+ 除去に効果がなかったため、MBBR プロセスにおける Ca2+ の必要なモニタリングを実施しました。カルシウム含有量の測定値は、5 月に 2.13%、7 月に 1.89%、9 月に 1.04% であり、充填材上に Ca2+ が析出したことを示しています。しかし、MBBR フィラーの可動性により、堆積した Ca2+ は曝気衝撃により自動的に脱落し、硝化への悪影響を防ぎます。
結論
AquaSust によるこのパイロット研究では、初期段階で前処理施設を追加し、好気段階での MBBR プロセスに特化することでプラントを改修しました。{0}最終データでは、次のような肯定的な結果が示されました。
1. 効果的な前処理の後、Ca2+ 除去効率は低いままでしたが、流出液の S2- 濃度は低くなりました。全体的なプロセスの安定性は維持され、下流の生物学的処理に利益をもたらしました。
2. 流入水 COD 濃度が 1,000 mg/L に達したとき、流出水 COD は 80 mg/L 以下を維持し、平均 COD 除去率は 93.3% で要件を満たしました。
3. MBBR プロセスは、アンモニア態窒素負荷 0.018 kg/(kg・d) で平均 95% 以上という高いケルダール窒素除去率を一貫して達成しました。
4. MBBR タンク充填材内のカルシウムイオンモニタリングにより、著しい堆積が防止され、硝化への悪影響が回避されたことが示されました。