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通性ラグーンは、産業廃水および家庭廃水の生物学的処理に使用される廃棄物安定化池の一種です。 食品や繊維加工からの下水または有機廃棄物は、十分なスペースがあり、平均廃棄物滞留時間が 1 か月を超える場合に、人工池システムで分解されます。一連の池により、未処理の廃棄物が処理済み廃水と混合するのを防ぎ、廃棄物の滞留時間をより適切に制御して、均一な処理効率を実現します。
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基礎
最初の池
池の連続体にある通性ラグーンは、従来の下水処理システムの一次浄化槽のような働きをする。重い固形物はラグーンの底に沈み、軽い固形物は浮く。この通性ラグーンには一次浄化槽のような汚泥除去能力がないため、ラグーンの底に堆積した汚泥には嫌気性微生物が群生する。ラグーンの表面積は、ラグーン表面の嫌気性状態を防ぐのに十分な大気酸素移動速度を提供できる大きさでなければならない。ラグーンの中間の深さには、元の廃水からの溶解性および浮遊性有機物とラグーンの底での嫌気性分解生成物の両方を酸化できる通性微生物が生息している。[1] [2]
一貫して涼しいが霜が降りない気候の地域では、低代謝率で溶存酸素濃度が高くなる低温で軽度汚染された水を処理することで、最初の安定化池で通性条件が維持される可能性があります。通性池の成層は寒い時期に不安定になり、水温が摂氏4度（華氏39度）を下回ると悪臭ガスの放出が増加します。[3]また、池の表面に氷が形成されると、大気中の酸素が池のバイオームに移動するのが効果的に防止されます。季節による温度変動が大きい気候の安定化池では、気温が上昇する季節に悪臭ガスが放出される可能性があります。これは、池のバイオームが寒い時期に蓄積された廃棄物を消費し、代謝率が上昇して池の表面での大気中の酸素移動率を超えるためです。[4]
その後の研磨池
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通性ラグーンからのオーバーフローは、嫌気性微生物の個体数が少なく、低濃度の有機物で生存するのに適応した好気性微生物の割合が高い1つ以上の研磨池に送られる場合があります。 最終的な研磨池からの排水は、自然の受水域への排出に適している場合があります。[5]
酸素の移動と藻類
ラグーン表面からの酸素移動速度がラグーンの下層での酸素消費速度よりも遅い場合、不快な臭いが発生する可能性が高くなります。1エーカー（4,000 m 2）の通性ラグーンは、生化学的異化のために1日あたり50ポンド（1平方メートルあたり1日5グラムの酸素）の酸素を供給できます。通性ラグーン内の生物活動は温度に正比例します。温暖な気候では大きな酸素移動速度が必要になり、寒い気候の間に廃棄物が蓄積すると、温暖な気候での短期的な酸素必要量が長期的な廃棄物負荷速度を超える可能性があります。[5] 藻類は日中に表面酸素を供給できますが、暗闇では藻類の呼吸に追加の酸素が必要になる場合があります。[6] 氷やスカムマットは酸素移動表面を減少させる可能性があります。一部の通性ラグーンでは、大気中の酸素移動を増やすために機械式表面エアレーションを使用していますが、エアレーションの混合深度によってラグーンの底から嫌気性ヘドロが再浮遊しないようにする必要があります。エアレーション装置の運転は、廃棄物の負荷が大きいとき、気温が高いとき、暗いとき、風速が低いとき、またはラグーン表面に嫌気性状態を引き起こす恐れのあるその他の条件があるときのみに制限される場合がある。[1]
通性安定化池は、好気性表層と表面下の嫌気性層に分かれています。好気性表層は、嫌気性底生帯からの悪臭ガスの放出を制限します。藻類とシアノバクテリアは、通常、好気性帯で成長し、日中は池のバクテリアに十分な酸素を提供します。[7]しかし、藻類の光呼吸は、暗い夜間に酸素を消費する可能性があります。藻類の個体数が多い廃棄物安定化池では、酸素濃度が日中変動し、午後遅くにピークに達し、夜明けに最低になることがあります。[8]
処理池で生育する藻類には、緑藻、紅藻、褐藻などがある。[7]
最低気温
好気性の表層、嫌気性の底層、および通性中間層を含む垂直成層は、通性ラグーン生態系が適切に機能するために不可欠です。成層は、ラグーンの底部の冷たく密度の高い水と、その上に重なる表面の暖かく密度の低い水の温度勾配によって維持されます。この温度勾配は、水が最大密度の 4 ℃ (39 ℉) に達すると不安定になります。通性ラグーンは寒冷気候では実用的ではありません。なぜなら、より冷たい気温によって水温がこの臨界値を下回ると、ラグーンが機能しなくなるからです。[9]
設計上の考慮事項
廃水中の不活性固形物はラグーンの底に蓄積し、徐々に深さが減っていき、最終的には通性ゾーンに十分なスペースがなくなります。効果的な処理には、ラグーンの深さは2〜5フィート（60〜150cm）が適しています。共通の研磨池を備えた並列の通性ラグーンにより、1つのラグーンが汚泥除去のために使用停止になっている間も、廃水処理を継続できます。[5]
ラグーンや研磨池の表面に降る雨により、廃棄を必要とする廃水の量が増加します。逆に、乾燥気候では水面からの蒸発により廃水の量が減少する可能性があります。
廃水の栄養素は、元の廃棄物が分解された後も、研磨池で藻類の継続的な成長を引き起こす可能性があります。藻類は、排出規制でこれらの濃度の制限が定められている場合、生化学的酸素要求量(BOD) と全浮遊物質(TSS) の濃度に測定可能な影響を与える可能性があります。[5] 藻類の TSS への寄与は夏季にピークを迎える傾向がありますが、分解中の藻類の長期 BOD は、通常の 5 日間のテストでは明らかではない可能性があります。[10] 米国環境保護庁の規制では、通性ラグーンは、流入 BOD と TSS の 65% が除去され、流出 BOD と TSS の濃度が 7 日間平均 65 mg/L および 30 日間平均 45 mg/L を超えない場合、「二次処理と同等の処理」を提供すると説明されています。各州は、別の排出制限を定めることができます。[11]
同様のプロセス
通性ラグーンは、シリーズの最初の池として、曝気ラグーンに置き換えることができます。曝気ラグーンには機械式曝気装置があり、ラグーンを完全に混合して、拡張曝気と呼ばれるプロセスを通じて異化作用を達成することで、嫌気性ゾーンを最小限に抑えます。
参照
注記
- ^ メトカーフ＆エディ（1972）pp.552-554
- ^ Ashworth, J; Skinner, M (2011年12月19日). 「廃棄物安定化池設計マニュアル」(PDF) 。Power and Water Corporation。 2017年3月7日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2017年2月11日閲覧。
- ^ リード、ジョージ・K. (1961)。内陸水域と河口の生態学。ヴァン・ノストランド・ラインホールド社。p. 11。
- ^ ハンマー、マーク J. (1975)。水と廃水処理技術。ジョン ワイリー アンド サンズ。pp. 399–402。ISBN 0-471-34726-4。
- ^ abcd ハンマー (1975) pp.399-402
- ^ フェア、ガイヤー、オークン（1968）p.34-11
- ^ ab シンシナティ、O. (2010 年 6 月 29 日)。NEPIS ドキュメントの表示。
- ^ サザーソン、スーザン・S. (2001)。自然および強化修復システム。CRC プレス。p. 279。ISBN 1420033069。
- ^ リード（1961）p.115
- ^ ウェストン (1971) p.7-1
- ^ 米国環境保護庁（EPA）、ワシントンDC「二次処理に相当する処理」連邦規則集、 40 CFR 133.105。2013年5月4日にアクセス。
参考文献
- フェア、ゴードン・マスキュー、ガイヤー、ジョン・チャールズ、オクン、ダニエル・アレクサンダー（1968年）。水と廃水工学、第2巻。ジョン・ワイリー＆サンズ。ISBN 0-471-25131-3。
- ハンマー、マーク J. (1975)。水と廃水処理技術。ジョン ワイリー アンド サンズ。ISBN 0-471-34726-4。
- Metcalf & Eddy, Inc. (1972)。廃水処理工学。McGraw -Hill Book Company。ISBN 0-07-041675-3。
- リード、ジョージ K. (1961)。内陸水域と河口の生態学。ヴァン・ノストランド・ラインホールド社。
- ウェストン、ロイ F. (1971)。既存の廃水処理施設のアップグレードのためのプロセス設計マニュアル。米国環境保護庁。
- EPA (2002)。「通性ラグーン」。廃水処理技術ファクトシート。文書番号 EPA 832-F-02-014。