廃水処理の分野では、活性汚泥プロセスは静かな「浄化の守護者」として機能します。好気性微生物の集合体によって形成され、その強力な吸着力と酸化力を利用して廃水中の有機物を「貪食」して変換し、水質を保護します。ただし、この「保護者」も汚泥の増加による「健康危機」に遭遇する可能性があります。-一度発生すると、過剰な排水基準が設定されるだけでなく、処理システム全体が麻痺する可能性があります。今日は、汚泥の増大の原因とプロセスを詳しく掘り下げ、それを正確に特定して科学的に対処する方法を説明します。
I. 活性汚泥の「健康コード」を理解する
汚泥が「膨張」しているかどうかを判断するには、まず汚泥の「健全性指標」を理解する必要があります。活性汚泥の状態を監視するには、次の 3 つの主要な指標が重要です。
汚泥沈降量（SV30）：曝気槽から混合液1000mLを採取し、30分間放置し、混合液に対する沈降汚泥の体積比を測定します。正常範囲は 20% ～ 30% です。これを大幅に超える値は、バルキングの警告を示している可能性があります。
スラッジボリュームインデックス (SVI): 30 分間沈降した後に 1g の乾燥スラッジが占める体積 (ml/g)。計算式は、(SV% × 100) / MLSS です。約 100 の SVI は、最適なスラッジ沈降性能を示します。 SVI が 150 を超える場合は、スラッジが増量状態になりかけている、またはすでに増量状態に入っていることを意味します。
糸状菌の存在量: 顕微鏡で見ると、糸状菌が活性汚泥の「骨格」を形成しています。少量の有益な凝集剤が存在しますが、レベル (d) に達する量は注意を必要とし、レベル (e) はバルキング状態を示し、レベル (f) は重度のバルキングを示します。
II.汚泥増大の 2 つの主な犯人
汚泥の増大は単一の要因によって引き起こされるわけではありません。これは主に、繊維状バルキングと非フィラメント状バルキングの 2 つのカテゴリに分類されます。-二人の「犯行の条件」も「手口」も違う。
(I) 糸状のバルキング: 最も一般的な「トラブルメーカー」
通常の状況では、フロックを形成する細菌は糸状細菌よりも早く増殖し、この 2 つはバランスの取れた共生関係で共存します。{0}しかし、環境が急激に変化すると、「表面積が大きく、抵抗力が強い」という利点を持つ糸状菌が急激に増殖し、優勢となり汚泥の沈降性を悪化させます。
誘発要因は次の 6 つです。
流入水中の有機物含量が低いということは、微生物に「十分な栄養が供給されていない」ことを意味します。
窒素やリンなどの栄養素が不足すると、フロックの成長が制限されます。
pHが低いと細菌の活動が阻害され、糸状細菌が増殖します。
曝気タンク内の溶存酸素 (DO) は 2 mg/L 未満であり、糸状細菌が増殖しやすい嫌気環境を作り出しています。
流入水の質と量の大きな変動は微生物に影響を与えます。
適温（25～30度）のため夏場に発生しやすい。流入水が「塵となって」H₂S（1～2 mg/Lを超える）を生成すると、不純物が過剰に増殖する可能性もあります。
(II) 非フィラメント状バルキング: フロックの「自己崩壊」-
このタイプのバルキングは糸状菌によって引き起こされるのではなく、むしろフロック菌自体の異常な生理活性によって引き起こされ、次の 2 つの状況に分類できます。
粘性バルキング: 流入水には大量の溶解有機物が含まれており、その結果、汚泥負荷 (F/M) が過剰に高くなりますが、窒素とリンが不十分であるか、DO が低くなります。バクテリアが過剰に栄養を摂取すると、正常に代謝できなくなり、大量の親水性多糖類を分泌します。その結果、汚泥中の結合水が 100% から 400% に急増し、沈降できないゲル状の物質が形成されます。-
低粘度バルキング（分散成長）: 流入水に有毒物質（重金属、フェノール、シアン化物など）が含まれている場合、細菌は粘性物質を分泌できず、フロックを形成できず、汚泥水の分離が完全に失敗します。-
III. 10 汚泥のバルク化に対する解決策
汚泥の膨張が検出されたら、特定の原因に基づいた的を絞ったアプローチが必要です。以下の 10 種類の方法を組み合わせて使用できます。
エアレーションの強化: DO 濃度を 2-4 mg/L に増加します (高負荷の粘性バルキングなど、特殊なケースでは、エアレーションを減らす必要がある場合があります)。
負荷調整: 流入有機物濃度を下げるか、汚泥戻り流量を増やして F/M 比のバランスをとります。
ステージ注入: 集中的な流入の影響を回避し、微生物の生育環境を安定させます。
曝気時間の延長: 有機物の完全な分解を促進するために「再曝気」を実行します。-栄養素の補給: 微生物のニーズを満たすために窒素化合物 (尿素など) またはリン源を追加します。
汚泥密度の増加: 石灰を追加するか、汚泥を消化して汚泥の沈降を促進します。
廃水の希釈: 流入水を処理水または浄水で希釈して、毒性や有機物濃度を低減します。
発生源管理: 過剰な炭水化物がある場合は、廃水の発生源 (食品加工排水など) を調査し、発生源の投入量を減らします。
二次沈殿槽の撹拌: 汚泥をゆっくりと撹拌して、汚泥-水の分離を促進します。
凝集剤の追加: スラッジの沈降が不十分で、その浄化能力がまだ損なわれていない場合は、高分子量の電解質凝集剤を使用して沈降を促進します。{0}{0}{1}
IV.拡張: スラッジの浮遊/解凝集 – バルキングと混同しないでください
活性汚泥はバルク化に加えて、「浮遊」や「解凝集」の問題も発生する可能性があり、これらを注意深く区別する必要があります。
大きな汚泥が浮遊している場合：汚泥の色が薄く、錆びたような臭いがする場合は、脱窒（沈殿槽内の酸素欠乏により硝酸塩が窒素ガスに変化すること）が原因です。回収率を高め、汚泥年齢を短縮します。汚泥が黒くて臭い場合は、堆積した汚泥が嫌気性腐敗（H₂Sなどのガスを発生）しているためです。沈殿槽内のデッドゾーンをなくし、定期的にエアレーションを行ってください。
小さな汚泥粒子の浮遊（浮遊汚泥）：流入水のpH・有害物質の急激な変化、汚泥の老朽化、C/Nのアンバランス、40度を超える水温などにより発生する場合が多く、目標を絞った調整（有害流入の停止や栄養分の補給など）が必要です。
V. 日常管理: 治療よりも予防が重要
定期的なモニタリング: SV30 と SVI を毎日測定し、糸状細菌の存在量を毎週検査して、異常なシグナルを迅速に検出します。
安定した流入水: 流入水の水質と量の変動を制御し、有毒物質によるショックを回避します。
環境の最適化: DO 2～4 mg/L、水温 15～25 度、BOD:N:P=100:5:1 を維持して、バクテリアのフロックに適した条件を作り出します。
生物学的段階を観察します。ツリガネムシなどの固着繊毛虫が優勢である場合は、システムが良好に動作していることを示します。運動性繊毛虫の急増と糸状細菌の増加には、タイムリーな介入が必要です。
活性汚泥の「健全性」が排水処理効果に直結します。汚泥の増量は困難ではありますが、その原因を把握し的確な対策を講じ、日々の細やかな管理と組み合わせることで、この「浄化の番人」は常に高い効率を維持することができます。