AAO 生物学的リン除去の失敗: 過剰なエアレーションの「見えない殺人者」を無視してはいけない

排水中の過剰な全リンは、AAO システムで最も厄介な問題の 1 つです。トラブルシューティングを行うとき、人々は通常次のことを考慮します: 炭素源は十分ですか?汚泥の状態は良好ですか？リン除去化学薬品を追加する必要がありますか?

これらの指示はすべて正しいですが、見落とされやすい原因として、{0}}長期​​にわたる過剰なエアレーション{1}}があります。

業界では共通の認識があります。曝気量が多くなり、溶存酸素 (DO) が高いほど、好気性リンの取り込みがより活発になり、リン除去システムがより安定します。実際にはそうではありません。-過剰なエアレーションは生物学的リン除去の効果を静かに弱め、リンを「目に見えない殺人者」にしてしまう可能性があります。システムがすぐに崩壊するわけではありませんが、ポリリン酸塩を蓄積する細菌の「活力」が徐々に弱まり、最終的には特に混乱を招く現象につながります。嫌気性セクションは正常ですが、排水中の総リンは基準を超え続けます。

AAO プロセスは、ポリリン酸蓄積細菌と呼ばれる一種の細菌に依存してリンを除去します。{0}嫌気性環境と好気性環境下で 2 つのプロセスを交互に実行します。
嫌気性段階: ポリリン酸蓄積細菌-は、まず細胞内のポリリン酸塩を分解し、リン酸塩を水中に放出してエネルギーを獲得します。次に、このエネルギーを使用して廃水から短鎖脂肪酸（酢酸など）を吸収し、PHB に変換して貯蔵します。-
好気段階: PPB は細胞内の PHB を分解してエネルギーを獲得します。次に、このエネルギーを使用して水から大量のリン酸塩を吸収し、ポリリン酸塩を合成し、細胞内に再び蓄えます。
最後に、スラッジの除去によってリンの除去が行われます。リンが豊富な PPB は、過剰なスラッジの排出によってシステムから排出され、水からリンが除去されます。{0}}
プロセス全体の重要な点は明らかです。嫌気段階で合成される PHB の量は、好気段階で吸収できるリンの量を直接決定します。十分なPHB貯蔵量は、十分なリン吸収をもたらします。 PHB の貯蔵量が不足すると、リンの吸収能力が低下します。

通常の曝気条件下では、好気槽内の溶存酸素は妥当な範囲内に維持されます。 PPB は必要に応じて PHB を消費し、リンの吸収に優先的に使用するため、安定したリンの除去が可能になります。

ただし、エアレーションが過剰で好気ゾーンの溶存酸素が高い状態が続くと問題が発生します。溶存酸素が高すぎると、ポリリン酸蓄積細菌（PAB）はリンを吸収するために PHB を使用するだけでなく、「自身の基礎代謝を維持する」ために大量の PHB を消費します。{0}これは、- 現場で観察された最も不可解な現象です。嫌気ゾーンでのリンの放出はまったく正常ですが、排水中の総リンは減少しません。

その理由は実際には複雑ではありません。嫌気ゾーンでの「食物貯蔵」プロセスは影響を受けませんが、好気ゾーンでは PPA の PHB が過剰に消費され、大規模なリン吸収のためのエネルギーが不十分になります。-一部の PPA は水からリンを吸収できないため、逆のプロセスでリンを放出し、最終的に排水中のリン酸塩レベルが過剰になります。

-一連の現場測定データは、この問題を明確に示しています。下水処理プラントでは、好気性タンクの前端の DO は約 2 mg/L（妥当な範囲内）に制御されていましたが、最終段階では特別な制御がなく、過度の曝気により最終段階の DO が 5 mg/L 以上に急上昇しました。

その結果、システムのリン除去能力は急速に低下しました。流出物のリン酸塩レベルは、通常の 0.37 mg/L から 5.7 mg/L に上昇しました。生物学的リン除去率は急激に低下し、ほぼ完全に失敗しました。

その後、メンテナンス担当者が好気性タンク全体の溶存酸素（DO）を 2 ～ 3 mg/L に安定させ、システムは徐々に回復しました。約 2 週間の安定運転後、流出リン濃度は 0.89 mg/L に低下し、リン除去効率は設計値に戻りました。

過剰なエアレーションによるリン除去の劣化は、パラメータ調整後すぐに修復することはできません。

PHB が過剰に摂取されると、ポリリン酸塩を蓄積した細菌は{0}「内因性呼吸」状態に入り-、生き残るために自らの細胞物質を分解し始め、細菌群集の全体的な活動にダメージを与えます。安定したリン除去能力を再確立するには、システムがポリリン酸-を蓄積するバクテリアが再生して PHB を再蓄積するのに十分な時間が必要です。-損傷の程度に応じて、このプロセスには通常、数日から数週間かかります。これは、多くの植物がエアレーションを調整しても結果が得られない主な理由でもあります。-これは、調整が間違っているのではなく、時間が適切でなかったのです。

1. 雨の日または低負荷の流入水: 雨が降ったり、工場排水の量が通常より少ない場合、流入水中の有機物濃度は大幅に低下します。汚泥は酸素の消費量が少ないため、必要な酸素レベルも低くなります。通気量が同じままの場合、酸素は利用されず、溶存酸素 (DO) が継続的に上昇し、PHB からポリリン酸蓄積細菌が枯渇します-。流入負荷が減少した後、曝気量がすぐに調整されず、高い曝気状態が長期間維持されると、過剰曝気によるこの「ゆでガエル」効果が最も潜行的に発生します。{6}}リン除去効率は数か月かけて徐々に低下し、突然基準を超える場合があります。

2. フロントエンドのみに焦点を当て、バックエンドを無視する: 多くのプラントでは、好気性タンクのフロントエンドにのみ DO プローブを設置しています。フロントエンドの DO が正常に見えると安心しますが、バックエンドのコンパートメントでは過剰エアレーションが頻繁に発生します。-実際には、全体の曝気率が高すぎる場合、好気性タンクの後端は DO が最も高くなる可能性が高い場所であり、PHB が「最終的に枯渇する」場所でもあります。

1.「エアレーションは多ければ多いほど良い」という習慣を変える
好気性タンク内の推奨溶存酸素 (DO) レベルは 2 ～ 3 mg/L であり、長期間にわたって 4 mg/L を超えることは避けてください。上流レベルだけでなく、好気性タンクの末端の溶存酸素にも特に注意してください。

2. 低負荷期間中のエアレーションを積極的に減らす-
雨が降ったり、流入水の濃度が低い場合は、ただちに曝気速度を下げて、ポリリン酸蓄積細菌の PHB 貯蔵量を維持します。{0}}

3. 過剰な総リンを調査する場合は、別のアプローチを採用する

嫌気段階でのリンの放出が正常であるにもかかわらず、排出物のリンが依然として高い場合は、過度の曝気を確認してください。また、二次沈殿槽の滞留時間、還流によるDOのキャリーオーバー、過剰な硝酸性窒素、十分な汚泥排出量なども確認してください。すぐに大量のリン除去化学薬品を追加しないでください。-コストが増加し、本当の問題が隠れてしまう可能性があります。

4. DO を調整した後はしばらくお待ちください
過剰なエアレーションによりリン除去性能が低下していることを確認した後、DO レベルを下げ、しばらくシステムを稼働させます。パラメータを頻繁に調整すると、実際に細菌群集に繰り返しショックを与え、その回復が遅くなる可能性があります。

5. 「酸素の逆流」を防ぐ好気性タンクからの高濃度-DO水が汚泥再循環または混合液再循環を介して嫌気性または無酸素性タンクに入ると、嫌気性環境が破壊され、ポリリン酸-蓄積細菌によるPHB合成に直接影響を与えます。再循環システムには、理想的には酸素の導入を減らすために無酸素緩衝ゾーンを設けるか、再循環比を制御する必要があります。

結局のところ、AAO の生物学的リン除去の鍵は、曝気量を大幅に増やしたり、単に炭素源を追加したりすることではなく、ポリリン酸塩を蓄積する細菌の PHB の「エネルギー アカウント」のバランスを維持することです。{0}}

エアレーションが不十分だとリンの摂取が不十分になります。過剰なエアレーションはポリリン酸塩を蓄積する細菌の「沈着物」を早期に枯渇させ、生物学的リン除去の効果を大幅に低下させたり、さらには排除してしまいます。{0}運転やメンテナンスにおいては、好気槽内の溶存酸素の管理が最も重要です。総リンレベルが基準を超えた場合、多くの場合、パラメータをやみくもに調整したり化学物質を追加したりするよりも、複数の層を考慮して追加の測定を行う方が効果的です。

注: PHB はポリ- -の略称で、ポリリン酸細菌のエネルギー貯蔵物質です。