生物処理システムは廃水処理プラントの核となる装置であり、異常泡立ちは運転中に最もよくある問題の 1 つです。過剰な泡は、曝気効率の低下、汚泥のロス、排水水質の悪化を招くだけでなく、タンク内に溢れ出て設備を腐食させたり、臭気を発生して周囲環境に影響を及ぼします。泡の生成は本質的に、「水中の界面活性物質 + 十分な空気源 + 安定した泡構造」という 3 つの要素の組み合わせの結果です。泡立ちの原因は段階によって大きく異なるため、対象を絞った対策が必要です。
I. 生物処理システムにおける泡生成の主な段階と根本的な原因
(I) 前処理段階（流入水揚水ポンプ場、一次沈殿池出口）
これは、システム内に泡が最初に現れる段階です。これはほとんどが非生化学的泡であり、白く、ゆるくて、壊れやすく、明らかな粘着性がないのが特徴です。
中心的な原因は、流入水中の外因性界面活性剤の存在です。まず、家庭下水には洗剤、シャワージェル、洗濯液などの合成界面活性剤が大量に含まれています。これらの物質は 1 つの親水性末端と 1 つの疎水性末端を持ち、水の表面張力を大幅に低下させます。第二に、ケータリング廃水からの動物油と植物油、および工業廃水からの乳化剤と分散剤があります。第三に、油汚れ、自動車の排気堆積物、雨水の初期流出によって表面に蓄積される腐植物質などの天然界面活性剤があります。これらの物質が流入水とともにシステムに入ると、ブースターポンプの羽根車の撹拌と一次沈殿槽入口の乱流により、空気が水中に引き込まれ、多数の安定した気泡が形成され、凝集して泡が形成されます。工場排水が大量に放流されると、泡は短時間で急激に増加し、最初沈殿池の全面を覆い尽くしてしまいます。
(II) エアレーションタンク (好気性セクション、最も濃縮され頑固な泡エリア)
曝気タンクは生化学反応の中核であり、泡の問題が最も複雑な領域でもあります。これには非生化学的泡と生物的泡の両方が含まれていますが、生物的泡は管理が最も困難です。
1. 非生化学的泡-
原因は前処理段階と同様ですが、エアレーションシステムによる継続的かつ豊富なエアレーションにより、泡量が増加し、持続時間が長くなります。流入液によって運ばれる界面活性剤のほかに、2 つの具体的な要因が挙げられます。第 1 に、過剰な曝気強度により、過度に小さく多数の泡が発生し、上昇して破壊するのが困難になります。第二に、流入水中の有機物の濃度が急激に増加すると、微生物の代謝の中間生成物（脂肪酸や多糖類など）が水の表面活性を増加させ、泡の形成が悪化します。この種の泡は通常、流入水の水質が安定すると自然に消えます。
2.生物泡（生物処理槽における泡問題の70％以上を占める）
これは、特定の糸状微生物の過剰な増殖によって引き起こされます。茶色がかった赤色、粘稠なクリーム状の粘稠度が特徴で、砕くのが難しく、数十センチメートルの厚さに蓄積し、タンクから溢れることもあります。-中心的な原因は、糸状細菌 (主にノカルジア、マイクロフィラメンタ、スルホサーミア) の競争における優勢です。菌糸体はフロック表面から伸び、絡み合って安定した気泡骨格を形成し、気泡を所定の位置にしっかりと固定します。
糸状細菌の過剰な増殖を引き起こす主な操作条件は次のとおりです。 1) 過度に長い汚泥期間: ノカルジアなどの糸状細菌の生成時間は 5-7 日で、通常のフロック形成細菌よりもはるかに長くなります。-。汚泥の熟成期間が 10 日を超えると、糸状細菌が大量に蓄積します. 2) 有機負荷が不十分: 糸状細菌は比表面積が大きく、低栄養条件下でも容易に餌を得ることができます-栄養状態. 3) 適切な水温: 15-25 度はノカルディア菌とミクロ糸状菌の最適繁殖温度です。したがって、春と秋は生物学的発泡のピーク時期です. 4) 窒素とリンの栄養素が不足しています: 炭素-と-窒素の比率、または炭素-と-リンの比率が高すぎると、フロック-を形成する細菌の増殖が阻害されますが、糸状細菌は窒素とリンの需要が低く、これを利用して、増殖する. 5) 溶存酸素が少ない: ミクロ糸状菌などの糸状菌は低酸素環境でも生存できますが、フロック形成菌はより高い溶存酸素を必要とします. 6) 過度のpH変動: 酸性または強アルカリ性の環境はフロックの成長を阻害し、糸状菌の増殖を促進します。
(III) 二次沈殿槽
二次沈殿槽内の泡は主に3つの発生源からなる「二次泡」です。 まず、曝気槽で発生した泡は、混合液とともに二次沈殿槽に流入し、表面に堆積します。次に、脱窒泡は、二次沈殿槽に特有の泡で、灰色で汚泥粒子が細かいのが特徴で、夏季や脱窒工程中に発生することが多いです。二次沈殿槽の底に汚泥が長時間滞留し、溶存酸素が不足すると、脱窒菌が硝酸塩を窒素ガスに還元します。小さな窒素ガスの泡が汚泥の塊に付着し、浮遊して泡を形成します。第三に、汚泥腐敗泡は、二次沈殿池から汚泥が適時に排出されない場合に発生し、底泥が嫌気性腐敗し、硫化水素やメタンなどのガスが発生し、汚泥を表面に運び、悪臭を伴う黒い泡を形成します。
(IV) 汚泥返送・余剰汚泥システム
この段階での泡はほとんどが「循環泡」で、その原因は次のとおりです。 1) 曝気槽で発生した泡が返送汚泥によって生物処理槽に戻され、悪循環が生じる。 ２）余剰汚泥の排出が不十分であり、系内での汚泥の熟成期間が長くなり、糸状菌の増殖がさらに悪化する。 3) 汚泥濃縮槽や消化槽で発生した泡は上澄みとともに生物処理槽に逆流し、多量の界面活性剤や糸状胞子を混入します。
II.泡の種類に合わせた的確な対策
(I) 非生化学的泡に対する対策-
核となるのは「発生源管理 + 物理的除去」であり、化学消泡剤の使用を最小限に抑えます。
1. 発生源管理: 産業廃水へのアクセスの監督を強化し、排出企業に界面活性剤とグリースを含む廃水を前処理することを義務付けます。-初期雨水が生物処理システムに直接流入するのを防ぐために初期雨水遮断タンクを建設する。前処理段階でオイルセパレーターと浮選タンクを追加して、グリースと浮遊界面活性剤の大部分を除去します。
2. 物理的脱泡: 高圧水流を泡発生領域に設置します-。水流の衝撃力を利用して泡を破壊します。-泡のオーバーフローを防ぐためにタンクの端にバッフルを取り付けます。エアレーション強度を適切に下げて気泡の発生量を減らし、撹拌強度を上げて気泡の融合と破裂を促進します。
3. 化学的助剤: 泡の量が非常に多い場合は、少量の有機ケイ素消泡剤を添加できます。微生物の活動に影響を与える過剰な添加を避けるために投与量を制御するように注意する必要があり、消泡剤に長期間依存すべきではありません。
（Ⅱ）生物泡対策（糸状菌の優勢増殖抑制が核心）
生物学的泡は物理的または化学的方法だけでは除去できません。糸状菌の生存環境を根本的に破壊するには、まず操作パラメータを調整することから始める必要があります。
1. 運転パラメータの最適化（最も基本的な対策）- 汚泥の寿命を短縮する: ノカルジアなどの生成時間の長い糸状細菌を排除するために余剰汚泥の排出量を増やし、汚泥の寿命を 5-8 日に制御します。
- 有機負荷を増やす: 戻り流量を適切に減らし、生物処理タンクへの流入水中の有機物の濃度を高めます。これにより、フロックを形成するバクテリアが栄養競争で有利になるようにします。{1}
- 溶存酸素の調整: 曝気タンク出口の溶存酸素を 2 ～ 3 mg/L に増やして、低酸素性糸状細菌 (マイクロフィラメントなど) の増殖を抑制します。
- 窒素とリンの栄養素を補充する: 流入窒素とリンが不十分な場合は、尿素とリン酸二水素カリウムを炭素-窒素-リン比 100:5:1 で追加して、フロック-形成細菌の増殖要件を満たします。
2. 物理的強化対策 - オーバーフロースキミング: 曝気タンクの端に泡オーバーフロートラフを設置して、表面の生物学的泡をシステムからすくい取り、別の処理を行い、逆流を防ぎます。
- 担体の添加: 活性炭、ゼオライト、ポリウレタンフォームなどの担体を生物処理槽に添加して、フロック密度を高め、フロック内に細菌の付着場所を提供し、糸状細菌の浮遊増殖を抑制します。
3. 化学物質による緊急事態対策
生物学的泡が非常にひどい場合は、次亜塩素酸ナトリウム (5 ～ 10 mg/L) または過酸化水素 (10 ～ 20 mg/L) などの低濃度の酸化剤を短期間添加できます。酸化剤はフロックから伸びる糸状菌糸を選択的に破壊しますが、フロック内の細菌にはあまり影響を与えません。生物学的処理システムへの影響を避けるために、添加量と頻度を厳密に制御してください。
4. 生物学的調節
凝集剤の競争力を高めるために高効率の凝集剤を添加します。あるいは、少量の消化汚泥に接種することで、糸状菌を捕食する原生動物や後生動物を導入し、食物連鎖による糸状菌の過剰な増殖を抑制します。
(III) 二次沈殿槽における泡の取り扱い
原因に応じて差別化した対策を講じる。曝気槽から混入する泡については、曝気槽内の泡問題の解決に重点を置き、二次沈殿槽の表面に泡を除去するための散水装置を設置する。脱窒泡については、余剰汚泥の排出量を増やし、二次沈殿槽での汚泥滞留時間を短縮し、硝酸塩を無酸素帯に戻して脱窒するための混合液返送率を高める。汚泥腐敗泡の場合は、二次沈殿槽の底に汚泥が蓄積しないように速やかに汚泥を排出し、必要に応じて二次沈殿槽を空にして浚渫してください。
(IV) 循環泡に対する反応
泡の循環経路を厳しく制限します。汚泥返送装置と増粘剤で発生する泡と上澄みを別々に回収し、消泡剤処理と沈殿処理を行った後、生物処理装置に戻します。同時に、余剰汚泥排出システムを最適化して安定した汚泥寿命を確保し、システム内での長期間の汚泥の蓄積を防ぎます。-
Ⅲ．長期的な予防と管理に関する推奨事項-
泡の早期警告メカニズムを確立し、汚泥の年齢、溶存酸素、窒素およびリンの濃度、生物処理タンク内の糸状細菌の量などの指標を定期的に監視して、泡のリスクを事前に予測します。春と秋の生物学的発泡のピークシーズンに備えて、事前に運転パラメータを調整し、汚泥年齢を適切に短縮し、溶存酸素を増加させます。流入水の水質監視を強化し、産業排水への影響を迅速に検知し、緊急対策を講じます。タンクとパイプラインを定期的に浚渫して、底部スラッジ内の界面活性剤と糸状胞子の蓄積を減らします。
