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シーケンシングバッチリアクター( SBR ) またはシーケンシャルバッチリアクターは、廃水処理用の活性汚泥法の一種です。SBR は、下水や嫌気性消化槽または機械的生物処理施設からの排出物などの廃水をバッチで処理します。廃水と活性汚泥の混合物に酸素を吹き込み、有機物 (生化学的酸素要求量(BOD) および化学的酸素要求量(COD) として測定) を減らします。処理された排水は、表層水への排出に適している場合もあれば、陸上での使用に適している場合もあります。
概要
SBRにはいくつかの構成がありますが、基本的なプロセスは似ています。この設備は、プラグフローまたは完全混合リアクターとして動作できる1つ以上のタンクで構成されています。[1]タンクには「フロースルー」システムがあり、未処理の廃水（流入液）が一方の端から入り、処理された水（流出液）がもう一方の端から流れ出ます。複数のタンクを備えたシステムでは、1つのタンクが沈殿/デカンテーションモードになっている間、もう1つのタンクは曝気と充填を行っています。一部のシステムでは、タンクにバイオセレクターと呼ばれるセクションがあり、これは一連の壁またはバッフルで構成されており、タンクの左右または連続したバッフルの下と上に流れを誘導します。これにより、流入液と返送活性汚泥（RAS）が混合され、液体がタンクの主要部分に入る前に生物学的消化プロセスが開始されます。
治療段階
治療プロセスには5つの段階があります。[1]
- 埋める
- 反応する
- 解決する
- デカンテーション
アナモックスSBR。
まず、入口バルブが開かれ、タンクが満たされ、機械的な手段で混合されますが、空気はまだ追加されません。この段階は無酸素段階とも呼ばれます。第 2 段階では、固定式または浮遊式の機械式ポンプを使用するか、タンクの底に固定された微細気泡拡散器に空気を移すことによって、混合液のエアレーションが行われます。第 3 段階ではエアレーションも混合も行われず、浮遊物質の沈殿が始まります。第 4 段階では、出口バルブが開き、「きれいな」上澄み液がタンクから排出されます。[2] : 3–8、19
構成要素の除去
曝気時間は、プラントのサイズと流入する液体の成分/量によって異なりますが、通常は 60 ～ 90 分です。液体に酸素を加えると、好気性細菌の増殖が促進され、栄養素が消費されます。このプロセスにより、窒素が還元された アンモニア形態から酸化された 亜硝酸塩および硝酸塩形態に変換されます。このプロセスは、硝化と呼ばれます。
リン化合物を液から除去するために、この期間中に硫酸アルミニウム（ミョウバン）が添加されることが多い。これは反応して不溶性化合物を形成し、次の段階で汚泥に沈殿する。[3]
沈殿段階は通常、曝気段階と同じ時間です。この段階では、バクテリアによって形成されたスラッジがタンクの底に沈殿します。好気性バクテリアは、溶存酸素がほとんど使い果たされるまで増殖し続けます。タンク内の、特に底部近くの条件は、嫌気性バクテリアが繁殖するのに適したものになります。これらのバクテリアの多く、および酸素環境を好むバクテリアの一部は、酸素ガスの代わりに酸化窒素を使用し始め (代替の末端電子受容体として)、窒素を窒素酸化物または理想的には分子状窒素 (二窒素、N 2 ) ガスとしてガス状態に変換します。これは脱窒として知られています。
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無酸素SBRは、アナモックスによるアンモニアの除去や、成長の遅い微生物の研究など、嫌気性プロセスに使用できます。 [4]この場合、反応器は不活性ガスでフラッシュして酸素を排出し、曝気は行われません。
バクテリアが増殖して死滅するにつれ、タンク内の汚泥は時間とともに増加し、廃活性汚泥 (WAS) ポンプは沈殿段階で汚泥の一部を消化槽に排出してさらに処理します。タンク内の汚泥の量または「年齢」は、処理プロセスに著しい影響を及ぼす可能性があるため、厳密に監視されます。
タンク内容物の上部 20 ～ 30 パーセントに透明な水がたまるまで、汚泥を沈殿させます。
最も一般的なデカンテーション段階では、スコップまたは「トラフ」をゆっくりと流域に降ろします。これはラグーンにパイプで接続されており、最終的な排水はそこで貯蔵され、湿地、植林地、海洋排水口に廃棄されるか、公園、ゴルフコースなどで使用できるようにさらに処理されます。
変換
従来の処理施設では必要な処理ができない状況（負荷率が高い、処理要件が厳しいなど）では、所有者は従来のシステムをマルチSBR施設に変換することを選択する場合があります。SBRへの変換により、汚泥の熟成期間が長くなり、SBRの下流での汚泥処理要件が最小限に抑えられます。[2] : 8–10
逆のこともでき、SBR システムを拡張曝気 (EA) システムに変換できます。流入水の突然の継続的な増加に対応できない SBR 処理システムは、EA プラントに簡単に変換できます。拡張曝気プラントは流量に関してより柔軟であり、SBR システム全体に配置されたポンプによる制限を排除します。SBRの均等化タンクに 浄化装置を後付けできます。
参照
参考文献
- ^ ab Irvine, Robert L.; Busch, Arthur W. (1979-01-01). 「バッチ式生物反応器のシーケンス: 概要」ジャーナル (水質汚染制御連盟) 51 ( 2): 235–243. JSTOR 25039819.
- ^ ab Ronald L. Antonie (2011). シーケンスバッチリアクターのトラブルシューティング。John Wiley & Sons. ISBN 9781118058220. 2018年2月27日閲覧。
- ^ ニューイングランド州間水質汚染管理委員会、マサチューセッツ州ローウェル (2005)。「連続バッチ反応器の設計と運用上の考慮事項」
- ^ Strous, M.; Heijnen, JJ; Kuenen, JG; Jetten, MSM (1998). 「ゆっくり成長する嫌気性アンモニウム酸化微生物の研究のための強力なツールとしてのシーケンシングバッチリアクター」。応用微生物学およびバイオテクノロジー。50 (5): 589–596。doi :10.1007/s002530051340。S2CID 33437272。