UASB（アップフロー嫌気性スラッジブランケット）嫌気性反応器のサプライヤーとして、私は、廃水処理に関して産業が直面する多様なニーズと課題を直接目撃しました。 UASB反応器の効率と有効性をしばしば決定する重要な側面の1つは、使用される添加物のタイプです。このブログでは、UASB嫌気性反応器に追加できるさまざまな種類の添加物と、治療プロセスへの影響について説明します。
栄養添加剤
UASB反応器の適切な機能の主な要件の1つは、嫌気性微生物に不可欠な栄養素の存在です。これらの微生物は廃水の有機物を分解し、その過程でバイオガス（主にメタンと二酸化炭素）を生成します。栄養添加物は、これらの微生物が繁栄するためのバランスのとれた環境を維持するのに役立ちます。
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窒素とリン：窒素とリンは、微生物の成長に最も重要な栄養素の2つです。それらは通常、アンモニウム塩（塩化アンモニウムまたは硫酸アンモニウム）とリン酸塩（リン酸二水酸カリウムまたはリン酸ジュソジウム）の形で添加されます。炭素、窒素、およびリン（C：N：P）のバランスの取れた比は、最適な微生物活性に不可欠です。一般に、嫌気性消化にはc：n：p比が100：5：1が推奨されます[1]。
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トレース要素：鉄、コバルト、ニッケル、モリブデンなどの微量元素も、嫌気性微生物の適切な機能に必要です。これらの元素は、微生物の代謝プロセスに関与するさまざまな酵素の補因子として機能します。たとえば、ヘムタンパク質の合成には鉄が必要ですが、コバルトはビタミンB12の産生に不可欠です。微量元素添加物は、塩の形で、または市販の微量元素混合物の一部として追加できます[2]。
pHバッファー
安定したpH環境を維持することは、嫌気性微生物の生存と活動に不可欠です。ほとんどの嫌気性微生物は、6.5〜7.5のpH範囲を好みます。ただし、UASB反応器に入る廃水のpHは、廃水の源によって大きく異なる場合があります。 pHバッファーを反応器に追加して、pHの大幅な変動を防ぎ、微生物に適した環境を維持できます。
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重炭酸塩および炭酸塩塩：重炭酸塩および炭酸塩塩は、一般にUASB反応器のpH緩衝液として使用されます。これらの塩は、安定したpHを維持するために廃水の酸または塩基と反応する可能性があります。たとえば、重炭酸ナトリウム（NAHCO3）は酸と反応して二酸化炭素、水、塩を形成することができます。この反応は、酸を中和し、pHの減少を防ぐのに役立ちます。同様に、炭酸ナトリウム（Na2Co3）は酸と反応して重炭酸ナトリウムと塩を形成することができます。これは、安定したpHを維持するのにも役立ちます[3]。
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アルカリ度調整：pHバッファーを使用することに加えて、廃水のアルカリ度を調整して、安定したpHを維持することもできます。アルカリ度とは、廃水が酸を中和する能力を指します。廃水のアルカリ度を高めることにより、pHは安定化し、変化により耐性を高めることができます。アルカリ度は、石灰（CaoまたはCa（OH）2）や水酸化ナトリウム（NaOH）などの化学物質を追加することで調整できます[4]。
凝固剤と凝集剤
凝固剤と凝集剤は、UASB反応器のスラッジの沈降特性を改善するために使用されます。これらの化学物質は、廃水に小さな粒子とコロイドを凝集させるのに役立ち、液相から分離しやすくなります。これにより、処理された排水の透明度が向上し、反応器の懸濁固形物の量を減らすことができます。
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凝固薬：凝固剤は、廃水の粒子の表面の電荷を中和する化学物質であり、それらを凝集させます。 UASB反応器で使用される一般的な凝固剤には、硫酸アルミニウム（ミョウバン）、塩化鉄、および塩化ポリルミニウム（PAC）が含まれます。これらの凝固剤は、反応器に入る前に、または反応器に直接入る前に廃水に加えることができます[5]。
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植毛：凝集剤は、凝集した粒子を橋渡しするのに役立つポリマーであり、より簡単に沈殿する大きなフロックを形成します。アニオン性、カチオン性、および非イオン性の凝集剤が利用可能であり、凝集剤の選択は廃水とスラッジの特性に依存します。たとえば、アニオン性凝集剤は、高い負電荷で廃水を処理するためによく使用されますが、カチオン性凝集剤は高い正電荷の廃水により適しています[6]。
アンチフォアミングエージェント
特に、廃水を高い有機荷重または封じ込め界面剤で処理する場合、FOAMINGはUASB反応器で重大な問題になる可能性があります。発泡は、原子炉効率の低下、スラッジの持ち込みの増加、および運用上の困難につながる可能性があります。発泡を防止または削減するために、アンチフォアミング剤を原子炉に追加できます。
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シリコンベースのアンチフォアミング剤：シリコンベースのアンチフォアミング剤は、UASB反応器で一般的に使用されています。これらの薬剤は、液体の表面張力を減らし、泡の泡の形成を防ぐことで機能します。シリコンベースのアンチフォアミング剤は、広範囲の温度とpH値にわたって効果的であり、嫌気性微生物に対して比較的毒性がありません[7]。
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オイルベースのアンチフォアミング剤：オイルベースのアンチフォアミング剤は、UASB反応器でも使用できます。これらのエージェントは、泡の泡の表面に広がり、崩壊します。オイルベースのアンチフォアミング剤は通常、低温でより効果的ですが、過剰な量で使用すると嫌気性微生物に悪影響を与える可能性があります[8]。
他の添加物
上記の添加物に加えて、廃水処理プロセスの特定の要件に応じて、UASB反応器で使用できる他のいくつかのタイプの添加物があります。
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酵素添加物：酵素添加物を使用して、廃水中の複雑な有機化合物の分解を強化できます。これらの酵素は、加水分解速度を増加させ、嫌気性消化プロセスの全体的な効率を改善するのに役立ちます。たとえば、セルラーゼ酵素を使用して、多くの種類の廃水に見られる複雑な炭水化物であるセルロースを分解することができます[9]。
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微生物接種剤：微生物接種剤は、嫌気性消化プロセスの性能を高めるためにUASB反応器に追加できる特定の微生物の培養物です。これらの接種剤は、特定の種類の汚染物質を分解する能力など、特定の代謝能力を備えた微生物の新しい株を導入できます。微生物接種剤は、商業源から入手するか、社内で調製できます[10]。
結論
UASB嫌気性反応器の添加剤の選択は、廃水の特性、反応器の動作条件、および望ましい治療目的に依存します。適切な添加物を慎重に選択して使用することにより、UASB反応器の効率と有効性を改善し、運用コストを削減し、高品質の処理排水を生成することが可能です。
UASB嫌気性反応器についてもっと知りたい場合や、廃水処理プロセスに適した添加物を選択するのに支援が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。特定のニーズに基づいて、パーソナライズされたアドバイスとソリューションを提供できる専門家チームがあります。
参照
[1] Metcalf＆Eddy。 （2014）。廃水エンジニアリング：治療と再利用（第5版）。 McGraw-Hill Education。
[2] Lettinga、G。、＆Hulshoff Pol、LW（1991）。さまざまな種類の廃水のUASBプロセス設計。水科学技術、23（5-6）、1385-1401。
[3] Siegrist、H。、＆Gujer、W。（1985）。下水スラッジの嫌気性消化に対するpHとアルカリ度の影響。水研究、19（4）、427-432。
[4] Van Lier、JB、＆Lettinga、G。（1992）。アップフロー嫌気性スラッジブランケットリアクターのpHコントロール。水科学技術、25（9）、177-185。
[5] Wills、C。（2006）。水および廃水処理における凝固と凝集。 IWA Publishing。
[6]グレゴリー、J。（2006）。水処理における凝集。 IWA Publishing。
[7] Noyola、M。、＆Esparza-García、F。（2005）。嫌気性反応器の発泡制御：レビュー。 Bioresource Technology、96（16）、1787-1795。
[8] Zhang、Y。、＆Banks、CJ（2011）。嫌気性消化における発泡：レビュー。再生可能および持続可能なエネルギーレビュー、15（1）、293-302。
[9] Lynd、Lr、Weimer、PJ、Van Zyl、WH、＆Pretorius、IS（2002）。微生物セルロース利用：基礎とバイオテクノロジー。微生物学と分子生物学のレビュー、66（3）、506-577。
[10] Fang、HHP、＆Liu、H。（2002）。工業用廃水を処理する嫌気性反応器の起動のための微生物接種：レビュー。 Bioresource Technology、84（1）、1-10。
