二次沈殿池は活性汚泥排水処理システムの核となる構造物の一つであり、泥水分離という重要な役割を担っています。しかし、二次沈殿池では実際の運転中に汚泥の浮遊が頻繁に発生し、放流水の水質悪化につながり、ひどい場合には処理システム全体の安定運転に影響を与えることもあります。汚泥の浮遊問題は複雑に見えますが、バルク汚泥の浮遊と微粒子汚泥の浮遊（汚泥洗い流し）の 2 つに大きく分類できます。本稿では、さまざまな汚泥浮遊現象の原因とその対策について体系的に整理し、運転管理担当者の参考としています。 I. 大量の汚泥の浮遊 沈殿槽内にこぶし大の汚泥の塊が浮遊することがありますが、その原因は主に 2 つあります。 1. 脱窒汚泥現象の特徴浮遊汚泥は淡色で、場合によっては錆色を呈します。 原因分析 曝気槽内の硝化度が比較的高い場合、窒素化合物がアンモン化、硝化により硝酸塩となり、高濃度のNO₃-Nが発生します。返送率が低すぎたり、汚泥の返送不良により沈殿池内の汚泥レベルが上昇すると、長期間汚泥を更新できなくなります。沈殿槽の底の汚泥は無酸素状態となり、硝酸塩の脱窒反応が起こります。発生した窒素（N₂）は小さな気泡となって汚泥に付着し、最終的には大量の汚泥を浮遊させます。解決策 1. 二次沈殿池の汚泥をタイムリーに更新するために返送率を高め、汚泥層の高さを低くします。 2. 汚泥滞留時間を短縮し、より多くの汚泥を排出して汚泥濃度を下げます。 3. 曝気槽内の溶存酸素 (DO) レベルを適切に低減します。上記の対策により、硝化を弱め、硝酸塩の発生源を減らすことができます。 2. 腐敗性汚泥の現象の特徴腐敗性汚泥は脱窒汚泥と異なり、黒色で強い腐敗臭を伴います。原因分析汚泥が溜まる二次沈殿池にはデッドゾーンが存在します。汚泥が長期間蓄積すると嫌気性腐敗分解が起こり、H₂S、CO₂、H₂ などのガスが発生します。この気泡が汚泥に付着し、汚泥を浮上させます。解決策 1. 定期的にデッドゾーンに圧縮空気による曝気と撹拌を行うなど、デッドゾーンにスラッジが堆積するのを解消する。 2. 汚泥の長期滞留を避けるために汚泥の返送量を増やします。 3. 設計段階でタンク構造を最適化し、スラッジが堆積しやすい領域を削減します。 II.微細粒子汚泥の浮遊（汚泥洗い流し） 排水とともに微細な汚泥粒子が継続的に流出する現象を、一般に「汚泥洗い流し」といいます。原因はシステムの運転負荷、汚泥の状態、水質の変化など複雑です。汚泥流出の主な原因 1. 過大なシステム負荷 処理負荷（水量や汚濁濃度）の急激な増加により、二次沈殿池の水力滞留時間が短縮されます。活性汚泥は沈降せずに排水とともに流出します。一方、流入水の濃度が高くなると活性汚泥の活性が高まり沈降性が低下し、流出水の濁りや汚泥の洗い流しが発生します。 2. 糸状汚泥のバルキング 糸状菌が過剰に増殖すると、汚泥のバルキングが発生します。スラッジは緩い構造を示し、沈降速度が非常に遅いため、完全に沈降する前にスラッジが洗い流されてしまいます。糸状汚泥のバルキングは、活性汚泥プロセスの操作において最も一般的な問題の 1 つです。 3. 低負荷での長期運転 低負荷条件での長期運転は汚泥の老化や微生物の内生呼吸を引き起こし、フロックの崩壊や断片化を引き起こし、汚泥の洗い流しの原因となります。負荷が高すぎる場合も低すぎる場合も、排水中のスラッジの損失につながる可能性があります。 4. 環境要因の突然の変化 環境条件の異常な変化は、汚泥の流出を引き起こす可能性があります。 • 水温が低いと微生物の活動が低下し、汚泥の沈降性が悪化します。 • 過剰なエアレーションは高いせん断力を発生させ、汚泥の凝集を破壊します。 • pH 値の急激な変動は微生物の正常な代謝を妨げます。 • 有毒物質や不活性物質が侵入すると、汚泥の活性が阻害されます。 5. 流入水の水質の突然の変動 流入水の pH、有毒汚染物質、その他の指標の突然の変化、および有毒物質や不活性物質の流入は、汚泥中毒や活性喪失を引き起こし、さらにフロックの崩壊や汚泥の洗い流しを引き起こす可能性があります。 6. 栄養バランスの崩れと汚泥の老化汚泥の老化は、栄養不足や過剰な酸素化によって起こります。微生物は自己消費を行い、フロック構造を弱め、沈降性能を低下させます。 7. アンモニア性窒素の流入量が多すぎる アンモニア性窒素の流入量が多すぎ、C/N 比が低いと、汚泥のコロイド機構のバランスが崩れ、フロックの崩壊や汚泥の洗い流しが発生します。 8. タンク水温が高すぎる タンク温度が40℃を超えると微生物の代謝が乱れ、汚泥の凝集や沈降が悪化します。 9. 機械的要因 機械曝気羽根車の回転速度が高すぎると、強いせん断力が発生し、フロック粒子が破壊され、水とともに大量の微粒子が生成されます。汚泥流出に対する包括的な解決策 汚泥流出に対処するための基本原則は、まず根本原因を特定し、次に的を絞った対策を講じることです。 1. 汚泥中毒の場合は、有毒な廃水と汚染源の流入を直ちに遮断します。 2. 栄養欠乏や汚泥の老朽化に対しては、適切に栄養塩（炭素源、窒素源、リン源）を添加し、汚泥の若返り対策を実施する。 3. 負荷変動の場合は、運転パラメータを調整し、曝気率と汚泥返送率を合理的に制御します。 4. 糸状汚泥のバルキングについては、化学薬品の投与、汚泥滞留時間の調整、嫌気性/無酸素性選択ゾーンの追加などの対策を採用します。 Ⅲ．運転管理早見表 要点 溶存酸素（DO）管理 • 継続的に低DO + 高い流入負荷 → 有機物の分解が不完全で、色度が暗く濁った排水。 • 継続的に高い DO + 低い流入負荷 → 微生物による汚泥の内因性酸化、沈降性の悪い軽い汚泥、排水とともに浮遊する軽い汚泥。二次沈殿槽管理 浮遊汚泥の発生原因は主に底泥の嫌気性分解で、その原因は主に汚泥返送流量の不足、汚泥スクレーパーの損傷によるデッドゾーンへの汚泥の蓄積です。特記事項 浮遊スラッジのトラブルシューティングは、「観察が先、検出が後、調整が最後」の原則に従ってください。浮遊汚泥の色、大きさ、臭いなどの外観特徴を観察することで、浮遊汚泥の種類をまず判断することができます。水質検出データ（DO、NO3-N、pH、MLSSなど）と組み合わせることで問題を確認し、最終的に目標とする調整スキームを策定できます。
