UASB 嫌気性粒状汚泥培養実践ガイド

粒状スラッジは UASB 原子炉の効率的な運転の中核です。栽培は、高品質の接種、制御された温度と安定した pH、低い F/M 始動、段階的な負荷の増加、および水圧スクリーニングの原則に従います。-中温条件下では、分解しやすい廃水（食品やビールの加工）は 1 ～ 2 か月で成熟した粒状汚泥を形成しますが、従来の産業廃水は培養が完了するまでに 2 ～ 4 か月かかります。

1. 反応器の前処理

UASB 配水システムは、デッドゾーンや詰まりのない均一な配水が保証されるように徹底的に検査する必要があります。三相分離器は、気-液体-固体が適切に分離されるように調整する必要があります。反応器の気密性を確保し、酸素の侵入を防ぐために、反応器の内部から破片、錆、残留汚染物質を除去する必要があります。

2.接種汚泥の選択と追加

同様の種類の廃水からの成熟した UASB 粒状汚泥が、最も速い起動速度を提供し、最適な接種源であるため、推奨されます。{0}}次に、都市の下水処理施設の嫌気性消化槽から出る汚泥が推奨されます。これは、メタン生成菌が豊富で、容易に入手できるためです。川の泥、下水汚泥、未消化の家畜糞尿は厳しく禁止されています。これらの種類の汚泥は砂の含有量が高く、多くの有毒物質や有害物質を含み、溶存酸素レベルが高く、嫌気性細菌群集を直接破壊するためです。接種量は反応器の有効容積の 30% ～ 50% に制御する必要があります。汚泥の活性を確保するには、接種された汚泥の VSS 濃度は 2 ～ 4 kg/m3 に達し、VSS/TSS 比は 0.7 より大きくなければなりません。

3. 栄養と環境の管理

嫌気性微生物の栄養比はC:N:P= 200-300:5:1に厳密に管理されています。排水水質に応じて窒素、リン、Fe、Co、Niなどの必須微量元素を補給します。緩衝能力を確保するには、反応器内の混合液のアルカリ度を 1000 mg/L (CaCO3 として計算) 以上に維持する必要があります。温度は中温温度35±2度で安定に管理されており、日内変動は±0.5度以内です。高温栽培は55±2度に管理する必要があり、急激な温度変化は禁物です。

ステージ 1: 微生物の適応期間 (10 ～ 20 日)

主な目的は、接種された汚泥中の嫌気性微生物が廃水の質に適応し、その活性を回復し、初期の酸性化を回避できるようにすることです。始動時の中心的な管理指標は汚泥負荷 F/M=0.05-0.1 kgCOD/kgVSS・d であり、容積負荷制御をやみくもに使用することは避けられます。流入水の COD 濃度は 1000 mg/L 未満に制御する必要があります。元の廃水は、連続低流量流入法を使用して、少なくとも 24 時間の水力滞留時間を備えたきれいな水で希釈する必要があります。-。リアクター内の pH、揮発性脂肪酸 (VFA)、および COD 除去率を毎日監視し、pH を 7.0 ～ 7.5 の間に制御します。 VFA レベルが 100 mg/L 未満、COD 除去率が 40% 以上であれば正常とみなされます。 VFA が 200 mg/L を超えるか、pH が 6.8 を下回った場合は、流入水の流れを直ちに停止し、指標が回復した後にのみ再開してください。

ステージ 2: 粒状形成段階 (20 ～ 40 日)

この段階で、0.2～0.5mmの小さな汚泥粒子が形成され、汚泥の沈降性能は徐々に向上します。水質指標が 3 ～ 5 日間安定した後、負荷をゆっくりと増加させます。1 回の増加は 10% ～ 15% を超えず、汚泥負荷を 0.1 ～ 0.2 kgCOD/kgVSS·d まで徐々に増加させます。反応器の上昇流速度は 1.0 ～ 1.5 m/h に制御されます。軽量の綿状スラッジは油圧スクリーニングによって除去されます。少量のスラッジの損失は正常です。この段階では、粒状スラッジの初期凝集が確実に行われ、反応器の底に小さくて密度の高いスラッジ粒子が観察されます。

ステージ 3: 粒状汚泥の急速な成長期間 (40 ～ 90 日)

グラニュール汚泥の粒径は0.5-2mmまで増加し、安定した層状構造を形成します。内層はメタン生成フィラメントなどのメタン生成細菌で構成され、外層は加水分解酸生成細菌で構成されます。基質は外側から内側へと分解され、細菌群集は相乗的に安定して機能します。負荷は着実に増加し、上昇流速度を 1.5 ～ 2.0 m/h に維持しながら、体積負荷が徐々に 3.0 ～ 5.0 kg COD/m3·d に達します。反応器内の VFA は 50 mg/L 未満に厳密に制御され、バイオガス中のメタン含有量は 55% 以上でなければなりません。粒子の破損につながる可能性のある急激な負荷の増加や油圧の変化は禁止されています。この段階では、粒状汚泥が急速に増殖して圧縮され、沈降性能が大幅に最適化されます。

ステージ 4: 粒度の高い成熟期間 (90 ～ 120 日)

成熟した粒状汚泥には、直径 0.5-3mm の粒子が 80% 以上含まれています。茶色がかった赤色で丸く、手触りがしっかりしていてベタつきがなく、沈下速度は10〜20 m / hです。反応器は設計された容積負荷に達し、易生分解性廃水では 90% 以上、従来の廃水では 85% 以上の COD 除去率、排水中の安定した VFA 濃度は 50 mg/L 未満、バイオガス中のメタン含有量は 60% 以上を達成しました。 15日間以上の安定運転を継続してグラニュール汚泥の培養が完了します。

温度は 35 ± 2 度の中温範囲で一定に保ち、日次変動が ±0.5 度を超えないようにする必要があります。過度の温度変動はメタン生成菌の活動を直接阻害します。反応器内の pH 値は 7.0-7.5 で安定している必要があり、流入水の pH は反応器内のアルカリ性緩衝液に依存してわずかに低くてもかまいません。 pH レベルが 6.8 未満または 8.0 を超える場合は禁止されています。揮発性脂肪酸 (VFA) は重要な早期警告指標です。通常の動作中は 50 mg/L 未満でなければなりません。 100 mg/L を超えた場合は直ちに警報を発し、200 mg/L を超えた場合は負荷を軽減する必要があります。上昇流速は、始動段階では 1.0 ～ 1.5 m/h、成熟段階では 1.5 ～ 3.0 m/h である必要があります。速度が 1.0 m/h を下回ると、汚泥床が圧縮されて造粒が妨げられます。負荷の増加は、少量ずつ頻繁に増加するという原則に従う必要があり、各増加は 10% ～ 15% を超えないようにしてください。次の増加は、指標が3〜5日間安定した後にのみ実行する必要があります。流入液のアルカリ度ではなく、反応器内の混合液のアルカリ度を制御し、十分なアルカリ度を確保することに重点を置く必要があります。 VFA とアルカリ度の比は 0.1 未満である必要があります。

まず、微生物は細胞外ポリマーを分泌し、細胞を互いに接着させて小さなフロックを形成させます。そして、メタン生成菌などの糸状菌を核として、そのフロックが徐々に集合して粒状の原型を形成します。油圧スクリーニングにより、緩い綿状のスラッジが除去され、緻密な顆粒が保持されます。最後に、メタン生成細菌の内層と酸生成細菌の外層からなる安定した層状構造が形成されます。-顆粒は継続的に圧縮および成長し、成熟顆粒汚泥になります。

反応器内の酸性化と 6.5 未満の pH は主に、過度に急激な負荷の増加と不十分なアルカリ度によって引き起こされます。解決策は、流入水を直ちに止め、やみくもに大量の重炭酸ナトリウムを添加することを避け、アルカリ度不足に応じてアルカリを正確に補充することです。 VFA が 50 mg/L 未満に低下し、pH が回復したら、より低い負荷で反応器を再起動します。粒状汚泥の形成が困難になるのは、多くの場合、流入水中の上昇流速が不十分であったり、SS が高すぎることが原因です。上昇流速を 1.0 m/h 以上に高める必要があり、浮遊物質を除去するための廃水の前処理を強化する必要があります。顆粒の破壊と損失は、主に有害物質の阻害、VFA の蓄積、pH の変動によって引き起こされます。単に水圧流速を下げるだけではなく、廃水の毒性を調査して前処理し、動作パラメータを安定させる必要があります。始動の遅さや COD 除去率の低下は、多くの場合、接種材料のスラッジ活性の低下や栄養素の不均衡が原因です。高品質の接種材料スラッジを追加し、C:N:P 比を調整し、微量元素を追加する必要があります。

1. 基本原則: 単に容積負荷ではなく、常に汚泥負荷 (F/M) を炉心管理指標として使用します。プロセス全体を通じて安定した温度、pH、アルカリ度を確保し、パラメータの突然の変化を回避します。ゆっくりとした段階的な負荷増加を優先し、油圧スクリーニングを継続的に実行します。強制的な介入を行わず、自然な細菌の継承を辛抱強く待ちます。

2. 成熟した合格基準: 粒状スラッジの割合が 80% 以上、粒子サイズが 0.5 ～ 3 mm、沈降速度が 10 ～ 20 m/h。反応器は設計負荷に達し、COD 除去率は基準を満たし、流出液は VFA<50mg/L; biogas methane content stable >60%、大幅な汚泥損失なし、15 日間以上連続安定運転。