廃水の運用や保守に従事している人は、おそらくこのもどかしい行き詰まりに遭遇したことがあるでしょう。システムは曝気、汚泥の排出、流入水に大きな変化がなく、正常に稼働しているように見えますが、廃水の COD とアンモニア態窒素のレベルは一貫して基準を満たしていません。制限を超え、修正が必要になり、その後再び制限を超えるというこのサイクルにより、トラブルシューティングは手つかずになり、検査はさらに神経をすり減らします。-
実際、業界では、過剰な COD と過剰なアンモニア態窒素は根本的に異なるシステムの問題であり、生物学的プロセスに大きく異なる弱点があるというコンセンサスがあります。
つまり、基準を超える排水 COD については、「汚泥の損失、流入影響、汚泥の劣化」に焦点を当てます。基準を超えるアンモニア態窒素の排出の場合：「硝化条件を満たしているか」（DO、汚泥年齢、温度、C/N比、アルカリ度）に着目。今日は、すべての根本原因、基礎となるロジック、およびこれら 2 つの指標を継続的に超える場合のオンサイト トラブルシューティングの重要なポイントを明確に説明します。{2}これはすべて実践的な最前線の情報です。今後の参照のために保存しておくことをお勧めします。
I. 排水の COD は常に基準を下回っていますか?急いで調整しないでください。問題は基本的に次の 4 つの問題です。
多くの人は過剰な COD が単に「有機物が多すぎる、またはエアレーションが不十分である」ことが原因であると誤解しています。実際には、持続的な COD 超過のほとんどは、曝気の問題によるものではなく、汚泥水分離の失敗、異常な汚泥、またはシステムの耐衝撃性の崩壊によるものです。{1}
1. 最も一般的かつ直接的な原因：二次沈殿池からの汚泥の流出、排水中に運ばれるSS。
これは、例外なく、現場で過剰な COD を引き起こす最大の原因です。-
通常の動作条件下では、流出液 COD には少量の非生分解性不活性 COD が含まれるだけであり、値は安定しており、基準内です。{0}しかし、一旦二次沈殿池が故障すると、排水中には汚泥粒子が多量に含まれ、粒子状CODが直接排水値を上昇させ、基準値を超過することは避けられません。
現場での一般的な汚泥オーバーフローのシナリオ:{0}}
汚泥のバルキング: 汚泥の沈降特性は非常に悪く、汚泥水界面は水面に近く、流出水には全体に濁った汚泥が含まれています。{0}
二次沈殿池における脱窒とガス発生：底泥が脱窒されて水面に浮上し、大きな汚泥片が水面に浮遊し、放流水には多量の懸濁物質が含まれます。
物理化学的段階の失敗: フロントエンドの凝集と沈降が無機懸濁粒子をブロックできず、活性汚泥の吸着能力を超え、その結果、流出液中に多数の微粒子が残留します。
流入水SSの急激な上昇：流入浮遊物質が基準を超え、生物系の処理が間に合わず、同時に流出水SSが上昇し、続いてCODが基準を超える。
2.隠れたキラー：流入水質ショック+汚泥中毒。生体システムは「突然の変動と有毒物質」に対して最も脆弱です。一見順調に動作しているように見えても、汚泥の活性はすでに損傷している可能性があります。流入水の BOD と COD が突然上昇した場合、または難分解性汚染物質 (繊維、アミロース、分散剤、工業用添加剤など) が導入された場合、2 つの大きな問題が発生します。 1. 活性汚泥中毒、活性の大幅な低下、さらには局所的な汚泥の死滅により、有機物分解能力の急激な低下につながります. 2. 上流の物理化学的凝集の失敗により、凝固が妨げられます汚染物質の前処理と生物学的処理段階での蓄積を引き起こす。-このような超過には明らかな警告兆候がないことが多く、「継続的な小さな超過と時折の大きな超過」の特徴を示すため、見落とされやすくなります。
3. 長期にわたる慢性的な問題: 汚泥の劣化と異常な負荷
汚泥は生物処理システムの中核です。汚泥の状態が悪いとCODはいつまでも下がりません。一般的な病理学的汚泥の問題は次の 4 つです。
低いMLVSS: 汚泥量が不十分であると、有機物の吸着および分解能力が大幅に弱まり、その結果、流出水のCODが持続的に高くなります。
長期的な低負荷（低 F/M）: 微生物は飢餓、老化、死を経験し、大量の難治性の細胞残渣と SMP- 可溶性代謝産物を生成し、頑固な COD を形成します。
汚泥の崩壊: 中毒や長時間の過曝気により、細菌の凝集が完全に分解され、水の濁りが発生し、処理効率が急激に低下します。{0}
フロックの分散を引き起こす環境ストレス: 高い TDS、急激な温度変化、または大量の分散剤を含む流入水により、スラッジの沈降と凝集が妨げられ、その結果、排水の SS と COD が同時に超過します。
4. 厳しい制約: 低温 + 流入水中の過剰な量の難分解性成分
低温影響：水温10～15度では微生物の活動が著しく低下し、有機物の分解効率が大幅に低下し、COD除去効果が大幅に低下します。
水質自体は扱いにくいものです。工業廃水の割合が高く、不活性で扱いにくい COD が多く、利用可能な炭素源が不十分で、生物系が完全に分解できず、排水が基準を満たすのは当然のことながら困難です。
5. 下流プロセスからの残留問題: フィルターの故障
砂フィルターや生物学的フィルターなどの深部処理装置は、一見生物学的プロセスに影響を与えていないように見えますが、実際には排水コンプライアンスに対する最後の防衛線です。
泥団子を形成するろ材、ろ過層亀裂の短絡、速すぎるろ過速度、砂漏れ、過度に粗いまたは薄いろ材はすべてろ過不良につながる可能性があり、上流段階で除去されなかった微粒子が直接流出し、最終的に過剰な COD が発生します。{0}
II.排水中のアンモニア性窒素の継続的な超過?中心的な問題は、硝化システムが適切に機能していないことです。
CODとは異なり、アンモニア態窒素の除去は硝化細菌の安定した働きにすべて依存しています。硝化細菌は世代周期が長く、繊細で環境に非常に敏感です。単一パラメータの制御が失われると、アンモニア態窒素レベルを削減できなくなることに直接つながります。
長期的なアンモニア態窒素の超過はすべて、次の 7 つの主な理由に要約されます。-
1. 最も一般的な問題: 有酸素段階での溶存酸素 (DO) の不足。
硝化は非常に酸素集約的な反応であり、通常の有機物の分解よりもはるかに多くの酸素を必要とします。{0}
標準運転条件：好気性DOは2.0～3.0mg/Lに安定して制御する必要があります。
DO < 2.0 mg/L: 硝化が大幅に抑制されます。
DO < 1.0 mg/L: 硝化は実質的に停止し、アンモニア態窒素レベルが急上昇します。
多くの現場では完全なエアレーションが行われているように見えますが、実際にはエアレーションが不均一で、局所的な酸素欠乏が発生し、有効な酸素移動効率が低くなります。好気性の条件があるように見えますが、実際には硝化の要件を満たしていません。
2. 最も見落とされやすいもの: 汚泥年齢 (SRT) が不十分です。
硝化細菌は非常にゆっくりと増殖し、生成サイクルが長いため、生存して蓄積するには十分な汚泥年齢が必要です。
排出される汚泥の量が多すぎたり、汚泥年齢が短すぎたりすると、新たに生成した硝化細菌が活動する時間がなくなり、残った汚泥とともに系外に排出されます。その結果、システム内の硝化細菌の濃度が持続的に低くなり、脱窒能力が完全に欠如します。
業界標準: アンモニア態窒素レベルが高すぎる場合に最初に行うべきことは、スラッジの排出を減らし、スラッジの年齢を高めることです。
3. 季節特有のトラブル：水温低下
硝化バクテリアの活性は温度に大きく依存します。温度が低いほど、硝化率は悪くなります。
適温：5〜35度
<15℃: Nitrification efficiency drops sharply
<10℃: Only able to barely maintain basic reactions, almost no denitrification capacity
アンモニア態窒素濃度は一般に秋から冬にかけて高くなりすぎますが、その主な原因は単に曝気や汚泥排出の問題ではなく、水温不足にあります。
4. 不適切な油圧条件: 不十分な還流比と HRT。
還流比が不十分：二次沈殿槽での汚泥の滞留時間が長すぎるため、脱窒や浮遊が起こりやすく、硝化系が崩壊します。
HRT不足：好気ゾーンでの廃水滞留時間が不足し、硝化反応が完了せず、アンモニア性窒素の除去が不完全です。
5. 栄養素の不均衡: 炭素-対-の比率が不均衡で、有効な炭素源が不十分です。
生物学的脱窒に最適な炭素-対-窒素比（BOD₅/TKN）は 2～3 です。
高比率：従属栄養細菌が増殖し、生存空間を争って硝化菌を抑制するため、比率が極端に低くなり、硝化率が急激に低下します。
産業排水シナリオ: 難分解性 COD の割合が高く、有効な炭素源が不足し、微生物の栄養が不十分なため、脱窒を進めることが困難になります。
6. 毒性抑制: 硝化細菌は「毒」されます。硝化バクテリアは非常に脆弱です。重金属、錯体アニオン、シアン化物、工業用特殊有機化合物など、微量の有毒物質がその活性を阻害する可能性があります。高アンモニア態窒素条件下での遊離アンモニア: わずか 0.1 ～ 1.0 mg/L の濃度でも、硝化細菌の活動を大幅に阻害し、硝化システムを直接麻痺させる可能性があります。
7. 基本条件の欠如: 流入アンモニア窒素過負荷 + アルカリ度不足。流入水に流入する高濃度のアンモニア態窒素および油性廃水: 酸素の隔離、システムの過負荷運転、および微生物の増殖の抑制。アルカリ度が不十分: 硝化はアルカリを消費する反応です。-システムのアルカリ度が不十分だと硝化反応が直接妨げられ、エアレーションが効果がなくなります。
Ⅲ． -現場での迅速なトラブルシューティングのヒント!初心者でも問題をすぐに見つけることができます。
ブラインドで項目ごとにチェックする必要はありません。--超過が継続する場合は、次の修正されたトラブルシューティング ロジックを適用します。
COD 超過が継続する場合は、次の 3 つの項目を優先的に確認してください。
二次沈殿池：汚泥の漏洩はありませんか？排水は濁っていませんか？ SSは基準を超えているのでしょうか？ SVIは異常ですか？
影響者: 水質/水量のショックはありますか?特殊な添加物が配合されているのでしょうか？残留性汚染物質はありますか?
汚泥：MLVSS、F/M、汚泥の凝集状態、老化、崩壊、膨張か？
アンモニア態窒素の超過が続く場合は、次の 4 つの項目を優先的に確認してください。
Aerobic DO: 常に基準を満たしていますか?局所的な酸素欠乏状態はありますか?
汚泥年齢：汚泥の排出量が多すぎませんか？硝化菌が足りないのでしょうか？
水温: システムは低温で動作していますか?
C/N比＋アルカリ度：栄養バランスが偏っていませんか？アルカリ性が不足していませんか？
IV.一言アドバイス
下水の運用と保守は、決して「感覚でパラメーターを調整する」というものではありません。インジケーターのすべての超過には、対応する基礎となるロジックがあります。
COD は汚泥水の分離と汚泥の状態によって決まります。{0}アンモニア態窒素は硝化環境や硝化条件によって決まります。これら 2 つのシステムを理解することで、やみくもな調整や繰り返しの超過を防ぐことができます。