排水処理の分野では、多くの人が疑問に思っている共通の質問があります。それは、加水分解・酸性化タンクの後に沈殿槽を設置すべきかどうかということです。冗長で単なるお金の無駄だと主張する人もいれば、不可欠だと主張する人もいます。そうしないと、その後のプロセスが損なわれる可能性があるからです。今日は、この問題を平易な言葉で分解し、初心者と経験豊富な専門家の両方に明確さを提供します。あなたの経験レベルに関係なく、この議論はあなたに十分な情報を提供します。
まず、加水分解・酸性化タンクの目的を理解することが不可欠です。簡単に言えば、これは排水処理における「前処理専門家」として機能し、特に難分解性有機物を対象としています。たとえば、工業排水中の高分子物質や、家庭用下水中の脂肪や繊維は、タンク内の微生物によってより小さな分子に分解されます。これは、大きな角煮を細かく刻むことに似ており、その後の好気性タンクが「消化・吸収」しやすくします。このステップはまた、排水の生分解性を高め、その後の処理プロセスの効率を効果的に2倍にし、同時にバイオガスを生成し、「廃棄物から資源へ」の段階にします。
しかし、問題はここにあります。加水分解・酸性化タンクは静かに動作しません。内部のスラッジは、微生物が効果的に機能できるように、排水との完全な接触を確保するために懸濁したままにする必要があります。しかし、この攪拌は、多数の微細なスラッジフロック、部分的に分解された浮遊固形物、さらには一部の経年劣化した剥離したバイオフィルムを水中に運びます。これらの物質が、UASB、接触酸化タンク、またはMBR膜タンクなどの次の処理ユニットに直接流れ込むと、深刻な結果になる可能性があります。
まず、沈殿槽を設置しないことによる結果について説明しましょう。UASBリアクターが下流に接続されている場合、水中の過剰な浮遊固形物がUASB分配器の周りに堆積します。時間の経過とともに、これは分配穴を詰まらせ、水の流れの分布を不均一にする可能性があります。さらに、内部の粒状スラッジが洗い流され、元々効率的だった嫌気性反応プロセスが中断される可能性があります。その結果、処理効果が低下し、浚渫のために頻繁なシャットダウンが必要になり、時間とコストがかかります。
システムが接触酸化タンクの場合、状況はそれほど良くありません。接触酸化タンク内のバイオフィルムは、充填材に成長します。水中に過剰な浮遊固形物があると、それらはバイオフィルムの表面に付着し、酸素と栄養素への経路をブロックします。その結果、バイオフィルムは呼吸したり「食べたり」することができなくなり、徐々に老化して剥離します。タンク内の微生物数は時間の経過とともに減少し、不完全な排水処理につながります。
また、一般的に使用されているMBR膜タンクもあり、流入水中の浮遊固形物に対する要件が高くなっています。加水分解酸性化タンクからのスラッジと水の混合物は、膜タンクに直接供給されます。これらの微細なスラッジフロックはすぐに膜の細孔を詰まらせ、膜フラックスの低下と膜間圧力（TMP）の急上昇につながります。3〜5年持続する可能性のある膜は、1年以内に交換が必要になる可能性があり、コストが大幅に増加します。さらに、逆洗の頻度を増やす必要があり、作業負荷が2倍になります。
「加水分解・酸性化タンクのスラッジ濃度は高くないし、水中に少し残留物があっても大きな問題にはならないはずですよね？」と主張する人もいるかもしれません。しかし、その考え方は誤っています。短期的には何も問題がないように見えても、これらの浮遊固形物は、その後の処理プロセスで徐々に蓄積されます。これは、家庭の排水口のようなもので、時折の抜け毛は詰まりを引き起こさないかもしれませんが、毎日の蓄積は最終的に詰まりにつながります。さらに、水中の過剰な浮遊物質は、下流の水質試験の精度を損なう可能性があります。たとえば、CODとBODの測定値が高く表示され、処理が効果がないと誤って信じ、間違った方向に進む可能性があります。
沈殿槽を追加することの具体的な利点は何ですか？まず第一に、それは直接「スラッジと水の分離」を可能にします。沈殿槽は「フィルター」のように機能し、加水分解・酸性化タンクからのスラッジと水の混合物をタンク内でゆっくりと「沈降」させます。より重いスラッジフロックは底に沈み、澄んだ水が上から流れ出し、その後のプロセスへの負担を直接軽減します。沈降したスラッジは、加水分解・酸性化タンクにリサイクルすることもできます。一方では、これはタンク内のスラッジ濃度を維持し、微生物数を強化し、分解効率を向上させるのに役立ちます。他方では、スラッジの排出量を減らし、スラッジ処理コストを削減し、一度に2つの目標を達成します。
第二に、沈殿槽を追加すると、処理システム全体の安定性を高めることができます。排水処理業界で最も懸念されるのは「変動」であり、流入水質のわずかな変化や流量の変化でさえ、下流のプロセスを混乱させる可能性があります。沈殿槽の緩衝効果により、加水分解・酸性化タンク内の浮遊固形物が時々基準を超えても、沈殿槽はほとんどの不純物を遮断し、変動が次の段階に伝播するのを防ぐことができます。これは、システム全体に「安全ロック」を追加することに相当します。
もちろん、すべての場合に沈殿槽を設置する必要はありません。特定の作業条件によって異なります。たとえば、一部の小規模な家庭用下水処理場では、加水分解・酸性化タンクが、本質的に単純な沈殿機能を含むコンパクトな統合ユニットに直接接続されています。このような場合、別の沈殿槽は必要ない場合があります。同様に、特定の工業排水の場合、浮遊固形物含有量が非常に低く、加水分解・酸性化タンクの運転負荷も最小限であり、スラッジの排出は無視できる程度です。計算により、これがその後のプロセスに影響を与えないことが確認された場合、沈殿槽を省略することも許容される場合があります。ただし、このようなシナリオは比較的まれです。ほとんどの場合、特に大量の水処理、高濃度の浮遊固形物、およびその後のプロセスに対する流入水質の厳しい要件があるプロジェクトでは、沈殿槽は不可欠です。
さらに、沈殿槽の設計も慎重に検討する必要があります。単に穴を掘って沈殿槽として使用することはできません。沈殿槽の面積、深さ、水力滞留時間は、加水分解酸性化タンクの流出量と浮遊固形物濃度に基づいて決定する必要があります。たとえば、滞留時間が短すぎると、スラッジが完全に沈まない可能性があります。長すぎると、土地を占有しすぎて投資が増加します。また、プールの底にあるスラッジ排出パイプは、スラッジがプールの底で固化し、沈殿効果に影響を与えるのを防ぐために、定期的なスラッジ排出で合理的に設計する必要があります。
要約すると、加水分解酸性化タンクに沈殿槽を追加するかどうかは、「その後のプロセスの要件」と「流出水中の浮遊固形物の影響」によって異なります。その後のプロセスが流入する浮遊固形物に敏感である場合、または流出する浮遊固形物がシステムにリスクをもたらす場合、沈殿槽を追加する必要があります。これはお金の無駄ではなく、排水処理システム全体の長期的な安定した運用を確保するための必要な投資です。逆に、作業条件が特殊であり、専門的な計算の結果、実際には必要がない場合は、省略できますが、小のために大を犠牲にしないように注意し、最終的に、より多くのメンテナンスと修正コストを費やす必要があります。
排水処理は体系的なプロジェクトであり、各リンクは相互に関連しています。加水分解酸性化タンクと沈殿槽の組み合わせは小さな問題のように見えるかもしれませんが、実際にはプロジェクト全体の処理効果と運用および保守コストに影響します。したがって、設計する際には、性急な決定をしないでください。代わりに、実際の状況を考慮し、専門家に相談して迂回を避け、本当に排水処理システムを機能させてください。
