毎年冬になると、好気性プールに大量の泡と黄色の浮泥が現れることは珍しくありません。温度変化が主な要因です。冬になると気温が急激に下がり、好気性プール内の微生物の活動は大きく影響を受けます。寒い環境では人間の動きが遅くなるのと同じように、微生物も低温では代謝が遅くなり、有機物の分解効率が大幅に低下します。下水中に十分な栄養素が含まれている場合でも、微生物の活動が限られているため、これらの栄養素を効果的に吸収して利用できない場合があります。このため、一見汚泥が十分にあるように高負荷の錯覚を引き起こす可能性がありますが、実際には処理能力が不十分です。このような状況では、プール内に有機物が蓄積し、さまざまな問題が発生します。有機物が蓄積すると微生物は過剰な代謝活動を行い、大量のガスを発生します。これらのガスは汚泥の一部を取り込んで泡を形成し、最終的には白い泡の層がプールに浮かびます。
同時に、低温は微生物の代謝経路や酵素活性にも影響を及ぼし、栄養素の利用効率をさらに弱め、内因性呼吸の割合を増加させる可能性があります。内因性呼吸が過剰な場合、汚泥はエネルギーと物質を過剰に消費し、汚泥が死滅し、老化し、浮遊する原因となります。古くなった汚泥は、通常の凝固および沈降特性を失い、粘度が高くなります。ファンによる曝気下では水面に浮きやすく、黄色の泡状スラッジが形成されます。低温条件下では汚泥の沈降性能が低下し、プール内での汚泥の滞留時間が長くなり、汚泥の老化や崩壊がさらに悪化します。
黄色のスラッジの出現は通常、スラッジの老化と崩壊の兆候です。汚泥中の微生物は低温条件下では完全に分解されず、汚泥中に脂質物質や色素が蓄積します。これらの物質は泡とともに水面に上昇し、黄色のヘドロを形成します。
pH値の変化も泡の色に影響します。酸性条件下では汚泥中の色素成分が放出されやすくなり、泡の色が濃くなります。
インパクト
好気性プール内の微生物の活動は、泡の安定性に直接影響します。
温度が低いと微生物の代謝活動が阻害され、有機物の分解速度が遅くなり、活性汚泥中の微生物が有機物を効率的に分解できなくなり、多量の泡が発生します。
10度以下では微生物の分解率が約40％低下します。低温は微生物の代謝活動を阻害し、有機物の分解速度を遅くします。そのため、活性汚泥中の微生物が有機物を効果的に分解できなくなり、多量の泡が発生します。
気泡の存在は酸素移動効率に影響を与え、溶存酸素レベルを低下させます。気泡が多すぎると、溶存酸素レベルが通常の4mg/Lから2mg/L未満に低下し、微生物の代謝活動や汚染物質の分解効率に影響を与えます。黄色のスラッジが現れる原因はさまざまです。その中で共通してみられるのが、過剰な有機負荷です。好気槽の有機負荷が設計値より10％を超えると泡やスラッジが発生しやすくなります。
黄色の汚泥は排水中の浮遊物質（SS）や化学的酸素要求量（COD）の増加につながり、下水処理場の基準排水量に影響を与える可能性があります。
原因
有機負荷過大：好気槽の有機負荷が設計値より10％以上多い場合、泡やスラッジが発生しやすくなります。
気液比の不適正：気液比のバランスが崩れると、スラッジが正常に沈降できなくなり、スラッジが発生します。気液比は 1:1 ～ 1:1.5 の間で制御する必要があります。 （気液比：曝気装置に導入される気体（通常は空気）の量と処理液の量の比。気液比が低すぎると溶存酸素が不足し、代謝に影響を与える場合があります）気液比が高すぎると、エアレーションが過剰になり、エネルギー消費量が増加し、汚泥フロックを損傷する可能性があります。）
低酸素：好気槽内の溶存酸素（DO）濃度が2mg/L未満になると微生物の活動が制限され、泡が発生しやすくなります。
汚泥熟成：汚泥熟成期間（SRT）が長すぎると汚泥活性が低下し、浮遊汚泥が生成しやすくなります。汚泥年齢が 30 日を超えると、汚泥の老化現象が顕著になります。
メソッド
有機負荷の制御：流入流量の調整や好気槽容積の増加により、汚泥負荷を適切に低減し、流入水量の減少または水圧滞留時間を延長し、汚泥処理圧力を低減します。
気液比の調整：曝気システムの最適化により、気液比を適切な範囲に調整します。たとえば、5000m3 の好気性プールの場合、少なくとも 5000-7500m3/h のガス量を保証する必要があります。
汚泥の更新：汚泥の排出頻度を高めることにより、汚泥年齢を適切な範囲に制御します。例えば、汚泥の熟成期間を 35 日から 25 日に短縮すると、浮遊汚泥の発生を効果的に減らすことができます。汚泥熟成期間（SRT）が 30 日を超えて長すぎると、汚泥活性が低下し、浮遊汚泥が形成されやすくなります。このような問題に対しては、以下のような対策が考えられる。有機負荷の制御については、流入流量の調整や好気池の容積の増加、汚泥負荷の適切な低減、流入水量の減少、あるいは水力滞留時間を延長することにより、汚泥処理圧力を低減することができる。
物理化学生物学
物理的前処理: 物理的前処理は、スクリーンとグリットチャンバーの洗浄頻度を増やすことで実現できます。少なくとも週に 2 - 3 回掃除することをお勧めします。が減少し、大きな粒子の不純物や懸濁物質の侵入が減少します。
化学的前処理：化学的前処理に関しては、高濃度の界面活性剤を含む流入水の前処理に化学的凝集および沈降を使用できます。実験室規模の実験では、ポリ塩化アルミニウム (PAC) などの凝固剤を添加すると、適切な用量 (例: 20-50mg/L) および反応条件 (例: pH {{ 3}}、撹拌速度 100-150r/min、反応時間 20-30min)。
生物学的前処理: 好気性タンクの前に加水分解酸性化タンクを追加し、微生物の代謝活動を利用して流入水中の有機物の濃度を低減します。
好気性タンクの曝気管理を最適化
曝気量の調整：好気性タンクの実際の酸素要求量に応じて曝気量を調整します。冬は水温が低いため微生物の代謝活動が低下し、酸素要求量が相対的に減少します。溶存酸素 (DO) レベルをリアルタイムで監視し、曝気量を動的に調整することで、DO レベルを 2-4 mg/L の適切な範囲内に維持できます。過度の曝気による汚泥の損傷を避けるため、実態に応じて曝気量を適宜減量してください。
断熱対策：熱損失を減らし、比較的安定した水温を維持するために、断熱小屋を追加したり、断熱材を追加したりするなど、好気性プールを断熱します。
汚泥の寿命を延ばす: システム内での汚泥の滞留時間を延長して、微生物が低温環境に適応し、その活動を向上させる時間を増やします。
バイオエンハンサーの追加: 微生物の適応性と代謝活性を強化するために、微生物剤などの適切なバイオエンハンサーを選択します。
監視と規制の強化：水質と汚泥指標の監視頻度を増やし、監視結果に応じて運転パラメータを適時に調整します。
冬は気温が低いため、ヘドロの活性が低下します。一部のプールには一定量の汚泥が保持されていますが、多くの菌株は低温の影響により温度に非常に敏感であり、一定の温度以下では機能しません。したがって、実際の動作条件に応じてプロセスを調整する必要があります。ここで提供されるのは対応する動作原理のみであり、各プールには実稼働環境における独自の戦略があります。