せいぶつろかそう

ばっきせいぶつろかそう

一、曝気生物ろ過池の動作原理

曝気生物ろ過池（BAF－Biological Aerated Filters）は、通常の生物ろ過池、高負荷生物ろ過池、生物ろ過塔、生物接触酸化法などの生物膜法に基づいて発展したもので、第3世代生物ろ過池と呼ばれている。開発過程において、下水処理接触酸化法と給水高速ろ過池の設計構想を十分に参考にし、すなわち曝気、高ろ過速度、懸濁物の遮断、定期的な逆洗浄などの特徴が必要である。その技術原理は、濾池に一定量の粒径の小さい粒状濾材を装填し、濾材表面に高活性の生物膜が成長し、濾池内部に曝気する。下水が流れる時、濾材の高比表面積による高濃度生物膜の酸化分解能力を利用して下水を急速に浄化し、これは生物酸化分解過程である、同時に、下水が流れる時、濾材は圧密状態を呈し、濾材の粒径が小さい特徴と生物膜の生物凝集作用を利用して、下水中の懸濁物を止め、しかも脱落した生物膜が水に漂わないことを保証し、これは止め作用である。一定時間運転した後、水頭損失の増加により、濾池を逆洗浄し、滞留している懸濁物を放出し、生物膜を更新する必要があり、これは逆洗浄過程である。

一般に、曝気生物ろ過池は以下の特徴を有する：
（1）陶粒、石英砂、活性炭などの生物担体として粒状充填剤を用いる。
（2）一般的な生物ろ過池及び生物ろ過塔と区別し、BOD、アンモニア窒素を除去する際に曝気を行う必要がある。
（3）高水力負荷、高容積負荷及び高生物膜活性。
（4）生物酸化分解とSS遮断の二重機能を有し、生物処理ユニットの後に二次沈殿池を設置する必要はない。
（5）定期的に逆洗浄を行い、濾池に止められたSSを洗浄し、生物膜を更新する必要がある。

二、曝気生物ろ過池技術の主な利点
（1）曝気生物ろ過池は第3世代生物ろ過池であり、粒径が小さく、比表面積が大きいろ過料を採用し、生物濃度を著しく高めた、生物処理とろ過処理の併用方式を採用し、二次沈殿池を省略した、逆洗浄方式を採用し、閉塞の可能性を排除し、同時に生物膜の活性を高めた、バイオフィルムとバイオフロックを組み合わせて処理する方式を採用し、同時にバイオフィルム法と活性汚泥法の利点を発揮した。出水水質、処理負荷を大幅に向上させた。
曝気生物ろ過池は同時に生物酸化分解とろ過の作用を持っているので、高い出水水質を得ることができ、再用水水質基準を達成することができる。工業廃水に対して、生物化学的に強くない場合でも、生物酸化に依存するだけでなく、粒子径が大きく、生物化学的に強くない物質を吸着除去することができるため、一般的なプロセスよりも曝気生物ろ過池の処理効果が優れている。充填剤自体の滞留及び表面生物膜の生物凝集作用により、出水SSは底が深く、一般的に10 mg/lを超えない、水はとても透き通っていて、絶えずの逆洗浄により、生物膜は効果的に更新され、生物膜は薄く（一般的には110ミクロン程度）、活性が高いことが示された。高活性の生物膜は生物酸化、分解の面だけでなく、生物凝集、吸着作用としても現れている。分解しにくい物質のいくつかについては、それをプールに吸着、留置し、除去することができる。
曝気生物ろ過池は高い処理負荷を有している：水力負荷、容積負荷は伝統的な下水処理技術より顕著に高い（水力負荷は6－8 m 3/m 2 hに達することができ、容積負荷は3－6 kgBOD 5/m 3 d）に達することができ、滞留時間は短い（単段は0.5－0.66 hに達することができる）。
（2）敷地面積が小さく、インフラ投資省。曝気生物ろ過池の後に二次沈殿池を設けず、二次沈殿池の敷地と投資を省くことができる。曝気生物ろ過池の敷地面積は従来技術の1／10−1／5のみである。処理負荷が高く、滞留時間が短いため、プール容量が小さく、インフラ投資は通常のプロセスより少なくとも20－30%節約できる。
（3）運行費用が低い。給気エネルギー消費はすべての好気生物処理の運行費用の中で相当な割合を占め、曝気生物ろ過池プロセスの酸素の輸送利用効率は高く、曝気量は小さく、給酸素動力消費は低い。酸素の利用効率は20−30%に達することができる。工程実践により、曝気量は伝統活性汚泥法1／20、酸化溝1／6、SBR 1／4−1／3、運行費用を大幅に節約した。曝気生物ろ過池の水頭損失は小さく、余剰汚泥量は少なく、処理しやすく、維持量は少なく、いずれも運行費用が低いことを保証する。
（4）耐衝撃負荷能力が強く、低温に耐える。運転経験から、曝気生物ろ過池は正常負荷の2−3倍の短期衝撃負荷で運転でき、その出水水質の変化は小さいことが明らかになった。この方面は濾材の高い比表面積に依存し、有機負荷が増加すると、濾材表面の生物量は急速に増加することができる、一方、全体曝気バイオフィルタの緩衝能力に依存する。また、生物曝気ろ過池は一旦膜掛けに成功すると、6−10℃の水温で運転でき、良好な運転効果がある。
（5）膜を掛けやすく、起動が速い。曝気生物ろ過池は水温15℃前後で、2〜3週間で膜掛けプロセスを完了することができる。一時的に使用しない場合は運転を停止することができ、この時、濾材表面の生物膜は死亡せず、胞子の形で存在し、一旦通水曝気すれば、短い時間で正常に回復することができる。下水の水温は15℃前後で、運転を半月停止し（ろ過柱内の排水水で曝気しない）、運転を再開した後、3日後には完全に正常に回復した。この特徴により、曝気生物ろ過池はいくつかの水量変化の大きい地域の汚水処理に非常に適している。観光地では、汚水量は季節や旅行者数の変化の影響を受けて非常に大きく、観光閑散期には、一部の曝気生物ろ過池を完全に閉鎖し、不要な運行費用を削減することができ、必要になれば、短い時間で設計処理能力を回復することができる。
（6）曝気生物ろ過池はモジュール化構造を採用し、後期の改築、拡張に便利である。国内の既存の汚染廃水処理技術には一般的に欠点が存在する：新たに汚染廃水処理量を増加する時、必ず既存の技術に対して比較的に徹底的な修正を行わなければならなくて、主な原因はこれらの技術がすべてモジュール化構造ではないためである。曝気生物ろ過池は完全にモジュール化され、後期の拡張と改築に非常に有利で、ろ過池の数を並列に増やすだけでよく、既存の技術運行に影響を与えない。
（7）自動制御を採用し、管理が容易である。曝気生物ろ過池は完全自動化制御を採用でき、管理は非常に簡単である。同時に、それ自体の構造は複雑ではないため、複雑な自己制御設備も必要なく、大量の人員技術訓練も必要ない。
（8）臭気が発生せず、環境品質が高い。国内の既存汚水処理場の環境品質は一般的に悪く、臭気が充満し、ハエなどの昆虫が多く、曝気生物ろ過池に臭気が発生せず、この技術を採用した汚水工場の環境品質は高い。