A 加水分解酸性化タンクは、都市および産業排水処理システムで広く使用されている高度な生物学的前処理ユニットです。加水分解と酸性化反応を通じて複雑な有機汚染物質をより単純な生分解性化合物に変換することにより、廃水の生分解性を向上させます。

多くの産業廃水処理プロジェクトでは、有機汚染物質の大部分が複雑な高分子化合物の形で存在しており、従来の生物処理システムでは直接分解することが困難です。加水分解酸性化反応器は、これらの複雑な物質をより小さな有機分子に分解し、BOD/COD比そして、その後の生物学的処理プロセスにとってより好ましい条件を作り出します。

従来の処理方法と比較して、加水分解酸性化技術にはいくつかの利点があります。

有機汚染物質の複雑さを軽減します。

廃水の生分解性を向上させます。

下流の生物処理の効率を高めます。

廃水の水質や流量の変動に対して緩衝能力を発揮します。

後工程の処理負担を軽減します。

このため、加水分解酸性化タンクは、廃水処理プラント、特に有機負荷が高い、または生分解性が低い工業廃水の重要な前処理技術となっています。

ただし、適用が成功するかどうかは、正しい反応器タイプの選択と、廃水の特性に応じたシステムの設計に大きく依存します。

スラッジの蓄積、水力短絡、スラッジの流出、不安定な排水品質などの一般的な工学的問題は、多くの場合、不適切な反応器の選択や構造の詳細への注意不足によって引き起こされます。{0}

エンジニアリング用途で使用される加水分解酸性化タンクの 3 つの主要なタイプのうちの 1 つは次のとおりです。

上向流加水分解酸性化槽

各リアクターのタイプには、異なる構造特性、動作原理、利点、および応用シナリオがあります。

加水分解酸性化プロセスは、嫌気性微生物と通性微生物の活動に基づいています。

このプロセスには主に 2 つの段階が含まれます。

2.1 加水分解段階

加水分解中に、微生物は次のような大きな有機分子を分解する細胞外酵素を分泌します。

タンパク質

炭水化物

脂質

複雑な有機ポリマー

これらの高分子物質は、次のような小さな可溶性化合物に変換されます。

アミノ酸

砂糖

脂肪酸

この変換により、微生物にとって汚染物質へのアクセスが向上します。

2.2 酸性化段階

酸性化中、酸生成細菌は加水分解生成物を次のように変換します。{0}

揮発性脂肪酸 (VFA)

有機酸

アルコール

水素

二酸化炭素

これらの製品は、下流の生物処理微生物にとって利用しやすくなります。

メタン生成に焦点を当てた嫌気性消化システムとは異なり、加水分解酸性化タンクは主に廃水の生分解性を改善し、その後の処理効率を高めることを目的としています。

3.1 廃水の生分解性の向上

多くの産業廃水流には、生分解性が低い耐火性有機化合物が含まれています。

加水分解酸性化により、これらの物質はより小さな生分解性分子に変換され、生物学的処理システムの有効性が高まります。

より高い生分解性比率により、次のような下流プロセスが可能になります。

活性汚泥システム

MBBRシステム

SBRシステム

バイオフィルムリアクター

より効率的に運用するために。

3.2 COD処理負荷の軽減

加水分解酸性化は、複雑な COD をより生分解性の高い形態に変換するのに役立ちます。

反応器は主に COD を完全に除去するように設計されていませんが、COD 変換効率が向上し、次の処理段階に入る有機負荷が軽減されます。

3.3 衝撃荷重に対する耐性の向上

産業廃水では、次のような変動が頻繁に発生します。

有機濃度

流量

有毒汚染物質

適切に設計された加水分解酸性化タンクは緩衝能力を提供し、下流の生物学的プロセスを突然の変化から保護します。

3.4 汚泥発生量の削減

好気性処理プロセスと比較して、加水分解酸性化は低酸素条件下で行われ、一般に余分な汚泥の生成が少なくなります。

これは以下の削減に役立ちます。

汚泥処理費用

汚泥処理要件

全体的な運営費

加水分解酸性化反応器は、水力条件、混合方法、バイオマス保持戦略に従って分類できます。

3 つの主要な設計については以下で説明します。

概要

上向流加水分解酸性化タンクは、構造が簡単で、運転コストが低く、性能が信頼できるため、現在最も一般的に使用されている反応器のタイプです。

以下の分野で広く使用されています。

都市排水処理

食品加工排水

繊維廃水

製紙廃水

一般産業排水処理

動作原理

廃水は底部分配システムを通って原子炉に入り、懸濁スラッジブランケットを通って上方に流れます。

上昇流中:

廃水は高濃度の通性汚泥と接触します。-

浮遊固体は保持されます。

加水分解細菌は複雑な有機化合物を分解します。

可溶性の生分解性物質が生成されます。

処理された上清は上部から収集され、次の処理ユニットに排出されます。

上昇流加水分解酸性化槽の構造設計

上向流加水分解酸性化タンクは一般に、垂直成層反応器構造。タンクは下から上に 4 つの機能ゾーンに分割できます。

底層水分配ゾーン

汚泥反応ゾーン

汚泥-水分離ゾーン

廃液収集ゾーン

各ゾーンは、原子炉の安定した運転を確保するために特定の機能を実行します。

1. 底部水分配ゾーン

底部分配ゾーンは、流入廃水を原子炉断面全体に均一に分配する役割を果たします。-

一般的な配布方法には次のものがあります。

分岐有孔管システム

パルス水分配システム

分配パイプは通常、均一な流量分布を達成するために、下向きまたは斜めのノズルを備えて配置されます。{0}

分配開口部での流速は通常、次の範囲内で制御する必要があります。

1.8–2.5 m/s

効果的な油圧配分を維持しながら詰まりを防ぎます。

タンクの底は通常、次のような傾斜で設計されています。

0.5%–1%

汚泥排出設備を備え、デッドゾーンや汚泥の堆積を防ぎます。

中部汚泥反応ゾーン

汚泥反応ゾーンは反応器の中核処理エリアです。

一般的な設計パラメータには次のものがあります。

有効水深:4–6 m

油圧保持時間 (HRT):4～8時間

スラッジブランケットの厚さ:2–3 m

汚泥濃度：8–12 g/L

このゾーンでは:

廃水は高濃度の汚泥と接触します。-

加水分解微生物は複雑な有機物を分解します。

浮遊固体が捕捉されます。

生分解性が向上します。

安定した汚泥ブランケットを維持することは、一貫した処理パフォーマンスを達成するために重要です。

上部汚泥-水分離ゾーン

上部は汚泥水分離エリアとして機能します。{0}

典型的な水深:

1–1.5 m

上向きの流速が減少すると、懸濁したスラッジ粒子が反応ゾーンに沈降する可能性があります。

これにより、以下が削減されます。

汚泥損失

バイオマス流出

流出浮遊物質濃度

適切に設計された分離ゾーンは、反応器の長期安定性を維持するために不可欠です。{0}}

上部排水収集ゾーン

上部排水ゾーンは、均一な処理水を収集するように設計されています。

一般的な構造は次のとおりです。

三角越流堰

長方形越流堰

このシステムには、以下を除去するためのガス排気設備も含まれる場合があります。

微量バイオガス

揮発性有機化合物 (VOC)

これは、反応器内の圧力状態を安定に維持するのに役立ちます。

上向流加水分解酸性化槽のメリット

主な利点は次のとおりです。

1. シンプルな構造

反応器は、複雑な機械設備を必要としない比較的単純な構成を有する。

2. 低エネルギー消費

主に油圧の流れによって混合が行われるため、エネルギー消費が極めて低くなります。

3. 安定した微生物環境

浮遊汚泥ブランケットは以下を提供します。

汚泥滞留時間が長い

高い微生物濃度

安定した生物活性

4. 低い運用コスト

機械的な混合装置がないため、次のことが削減されます。

エネルギーコスト

機器のメンテナンス要件

運用の複雑さ

上向流加水分解酸性化タンクの限界

その利点にもかかわらず、上昇流反応器にはいくつかの工学的要件があります。

1. 厳格な影響分布要件

水の分布が不均一になると、次のような結果が生じる可能性があります。

油圧短絡-

汚泥の偏在

治療効率の低下

したがって、入口分配システムは慎重に設計する必要があります。

2. 砂の含有量が多い場合の敏感性

過剰な砂や浮遊物質を含む廃水は、以下の原因となる可能性があります。

パイプの詰まり

ノズルの詰まり

汚泥の蓄積

次のような前処理施設:

スクリーン

沈砂室

リアクターの前に推奨されます。

3. 油圧衝撃のリスク

突然の流量の増加は、スラッジブランケットを乱し、次の原因を引き起こす可能性があります。

汚泥の浮選

汚泥の洗い流し

排水の水質が悪い

上向流加水分解酸性化タンクの工学的考慮事項

安定した動作を保証するには:

単純な 1 点への給水を避ける-

単一点または限定された点での分配システムでは、不均一な水圧状態が生じることがよくあります。{0}

マルチポイント配信システムを推奨します。-

越流堰のレベルを維持する

不均一なオーバーフローは優先流路を引き起こし、汚泥水の分離に影響を与えます。{0}

適切な汚泥排出施設の設計

定期的にスラッジを排出すると、以下のことが防止されます。

過剰なスラッジの蓄積

実効容積の減少

原子炉の性能劣化