生物学的泡を制御する方法

曝気槽や二次沈殿槽では糸状微生物が大量発生し、水面に泡が浮遊して堆積することがあります。これにより、排水中の有機物や懸濁物質の濃度が上昇し、悪臭や有害なガスが発生し、機械曝気システムにおける酸素移動効率が低下し、その後の汚泥消化中に過剰な表面泡が発生する可能性があります。

ただし、生物学的泡を制御しようとする場合、化学消泡剤の無差別な使用は避けるべきです。

ガスが液体に導入されると、液体は膨張してガスを取り囲み、泡を形成します。

泡の形成と安定性には、気泡、界面活性剤、疎水性粒子という 3 つの必須条件が必要です。

気泡は主に好気曝気時に発生します。

界面活性剤は流入水に由来し、活性汚泥中の微生物によっても合成されます。

生物槽内の疎水性粒子は、活性汚泥中に存在する疎水性の細胞表面を持つ微生物に由来します。

最も簡単な方法は、一定量の活性汚泥を入れたメスシリンダー内で標準的な曝気速度をシミュレートし、その体積と経時的な安定性に基づいて泡を分類することです。

エアレーション前後の懸濁物質の質量比を測定することにより、繰り返しの浮選を行うこともできます。

どちらの方法でも結果はすぐに得られますが、実際の曝気タンクの状態を正確に表していない可能性があります。

細胞表面の疎水性試験には、混合溶液中の水相と疎水相の間に微生物を分配することが含まれます。発泡能力は、処理前後の水相の吸光度を測定することによって決定されます。この方法は純粋培養にはうまく機能しますが、実際の廃水中の複雑な物質の影響を受けやすくなります。

表面張力法は、泡の原因となる細菌が溶液の表面張力を低下させるという事実を利用しています。{0}この方法は実際の汚泥混合液と純粋培養の両方に適用できますが、結果は廃水の成分にも影響されます。

泡-スカム インデックスは、泡の色、泡のサイズ、安定性、被覆面積、糸状細菌の存在、起泡の可能性、および総浮遊固体含有量の 7 つのパラメーターを使用して生物学的な泡の特性を評価します。パス分析と構造方程式モデリングを使用して、各パラメーターに異なる重みが割り当てられ、最終的なインデックスが計算されます。

泡-スカム指数は、生物学的泡立ちの重症度と強い線形相関を示します。

1. ノカルディオイド糸状菌

長い間、ノカルディオイド糸状細菌が生物学的泡の主な原因であると考えられていました。他のグラム陽性糸状菌も、深刻な汚泥の増大と泡の蓄積の原因として特定されています。

「ノカルディオイド」とは、顕微鏡下で放線菌のような外観を持つ糸状細菌を指します。{0}}これらは、真の分岐を持つ従属栄養性、好気性、グラム陽性細菌です。-

フィラメントの長さ: 通常 5.0 ～ 30 μm

幅：約1.0μm

細胞: 不規則な形をしており、鞘はありません。

成長: 付着した成長、非運動性

これらのバクテリアは栄養素を蓄える強力な能力を持っているため、栄養が制限された泡の環境でも生存して蓄積することができます。{0}

幅広い炭素、窒素、リン源を利用できるため、特に疎水性基質を豊富に含む廃水において競争上の優位性が得られます。{0}

2. 微小糸状菌

これらのバクテリアは活性汚泥フロックの内部と表面を取り囲んでいます。

幅：0.6～0.8μm

長さ：50～200μm

それらはフィラメント内に目に見える個々の細胞を含まず、鞘を欠いています。フィラメントは分岐しておらず、運動性もありません。-

これらの細菌は高酸素濃度に敏感で、微好気条件下で最もよく増殖します。

1. 温度

泡立ちには季節変動が見られることが多く、温度が重要な影響要因となります。温度は泡立ちを直接引き起こすわけではありませんが、酸素溶解度や水への脂質溶解度などの他の変数に影響を与えます。

2. 汚泥年齢

泡沫の原因となる糸状菌は-成長が遅く、ライフサイクルが長い微生物です。{1}汚泥の熟成期間が長くなると、汚泥の成長が促進されます。

水力滞留時間が長い低負荷の廃水処理プラントでは、長時間曝気システムは泡立ちを起こしやすくなります。一旦泡が形成されると、その滞留時間は曝気槽内の汚泥滞留時間から独立し、持続的で安定した泡が得られます。

3. pH

都市廃水の pH は通常 6.0​​ ～ 8.0 です。 pH を 5.0 ～ 5.6 に下げると、泡の発生を減らすことができます。

ノカルディオイド細菌: 至適 pH ≈ 6.5

微繊維状細菌: 最適 pH 7.1 ～ 8.0

これは、純酸素曝気システムが空気曝気システムよりも泡立ちやすい理由を説明します。空気曝気における平均 pH は約 7.0 ですが、純酸素システムでは 6.5 に近くなります。

4. 溶存酸素 (DO)

ノカルディオイド細菌は厳密に好気性であり、嫌気性または無酸素条件下では増殖できません。

微繊維状細菌は広範囲の酸素レベルに耐えることができますが、低酸素（微好気）条件下で最もよく増殖します。{0}

低DO: ミクロフィラメント状細菌の増殖に有利

High DO (>6 mg/L): ミクロ糸状菌を阻害します。

1. 物理化学的方法

物理的方法:

水の噴霧: 単純ですが、分散した泡がシステム内に残るため、長期的には効果がありません。{0}}

手動または機械による除去: 運用コストが増加し、廃棄の問題が発生します

化学的方法:

酸化剤/消毒剤: 塩素、次亜塩素酸、過酸化水素、オゾン、第四級アンモニウム塩

凝固剤：ポリアクリルアミド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、塩化第一鉄

これらの方法は根本的な原因に対処するものではないため、一時的な軽減のみを提供します。消毒剤は有益な微生物を殺すことによって活性汚泥システムに損傷を与える可能性もあります。

消泡剤は主に化学泡に効果があり、より安定した生物学的泡には効果がないため、無差別に使用することはお勧めできません。

2. 汚泥年齢の制御

汚泥滞留時間 (SRT) を短縮することは、生物学的泡を制御する最も効果的な方法です。

このアプローチは、泡のより長い成長サイクルを利用して生物学的選択メカニズムとして機能し、微生物を抑制または系から排除します。{0}}

3. セレクター技術

曝気槽の前に嫌気・無酸素・好気のセレクターを設置することで糸状菌を効果的に制御できます。

セレクターは、戻された汚泥が曝気タンクに入る前に流入廃水と相互作用する混合ゾーンです。容易に生分解される有機物の急速な取り込みを促進します。

セレクターの機能:

フロックを形成する細菌を促進する-

糸状菌の増殖を抑制する

汚泥の膨張と生物学的泡を削減します。

微生物集団の分布を制御する

セレクターは次のように分類できます。

エアロビック

酸素欠乏症

嫌気性