通性ラグーン

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用いられる廃棄物安定化池の一種です。 下水や食品・繊維加工から生じる有機廃棄物は、十分なスペースが確保され、平均1か月を超える廃棄物滞留時間を確保できる人工池システムで分解されます。複数の池を連続させることで、未処理廃棄物と処理済み廃水の混合を防ぎ、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。

ケニアの通性ラグーン

基礎

最初の池

池列内の通性ラグーンは、従来の下水処理システムの一次沈殿池のような機能を果たす。重い固形物はラグーンの底に沈み、軽い固形物は浮上する。この通性ラグーンは一次沈殿池のような汚泥除去能力を持たないため、ラグーン底に堆積した汚泥には嫌気性微生物が生息する。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確保できる大きさでなければならない。ラグーンの中間深度には、元の廃水に含まれる溶存有機物と浮遊有機物、そしてラグーン底部における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する。 [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のに適した低温で軽度汚染水を処理する際に、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) 以下に下がると悪臭ガスの放出が増加します。[3]また、池の表面の氷の形成により、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、気温が上昇する時期に悪臭ガスが発生す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老廃物を消費し、代謝率が池の表面での大気中の酸素移動率を上回るためです。[4]

その後の研磨池

ドイツのハンブルク・アレルメーエにある人工湿地の後に三次処理を施す通性ラグーン（研磨池）

通性ラグーンからの越流水は、嫌気性微生物の個体数が少なく、低濃度の有機物に適応した好気性微生物の割合が高い1つまたは複数のポリッシング池に流される。 最終ポリッシング池からの排水は、天然の受水域への排出に適している可能性がある。[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遅い場合、不快な臭いが発生しやすくなります。1エーカー（4,000 m 2）の通性ラグーンでは、生化学的異化作用のために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となり、寒い時期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上回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、夜間に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、機械式表面エアレーションを使用して大気中の酸素移動を向上させていますが、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してください。エアレーション装置の運転は、廃棄物量が多いとき、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状況のときのみに制限される場合がある。[1]

通性安定化池は、好気性の表層と表層下の嫌気性の層に成層化しています。好気性の表層は、嫌気性の底生層からの悪臭ガスの放出を抑制します。藻類やシアノバクテリアは通常、好気性層で増殖し、日中は池内のバクテリアに十分な酸素を供給します。[7]しかし、藻類の光呼吸は、夜間の暗い時間帯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を示し、午後遅くにピークに達し、夜明けに最低値と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、そして通性的な中間層からなる垂直成層構造は、通性ラグーン生態系の適切な機能に不可欠です。この成層構造は、ラグーン底部の冷たく密度の高い水と、その上にある表層の温かく密度の低い水との間の温度勾配によって維持されます。この温度勾配は、水が最大密度である摂氏4度（華氏39度）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、気温の低下によって水温がこの臨界値を下回ると、ラグーンは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堆積し、徐々に深さが浅くなり、最終的には通性処理域が確保できない状態になります。効果的な処理のためには、ラグーンの深さは2～5フィート（60～150cm）が推奨されます。共通の研磨池を備えた並列の通性処理ラグーンは、一方のラグーンが汚泥除去のために使用停止している間も、廃水処理を継続することができます。[5]

ラグーンや研磨池の表面に降る雨は、処理を必要とする廃水の量を増加させます。逆に、乾燥気候では水面からの蒸発によって廃水の量が減少する可能性があります。

排水中の栄養素は、元の廃棄物が分解された後も、研磨池で藻類の継続的な増殖を引き起こす可能性があります。藻類は、排水規制でBOD（生化学的酸素要求量）およびTSS（全浮遊物質量）の濃度制限が定められている場合、それらの濃度に測定可能な影響を及ぼす可能性があります。[5] 藻類によるTSSへの影響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的なBODは、典型的な5日間の試験では明らかにならない可能性があります。[10] 米国環境保護庁（EPA）の規制では、通性ラグーンは、流入水のBODおよびTSSの65%が除去され、流出水のBODおよびTSS濃度が7日間平均で65mg/L、30日間平均で45mg/Lを超えない場合、「二次処理と同等の処理」を提供するとされています。各州は、代替的な排水規制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、最初の池としてエアレーションラグーンに置き換えることができます。エアレーションラグーンには機械式エアレーターが備えられており、ラグーンを完全に撹拌することで嫌気性領域を最小限に抑え、長時間エアレーションと呼ばれるプロセスを通じて異化作用を促進します。

参照

注記

  1. ^ メトカーフ＆エディ (1972) pp.552-554
  2. ^ 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。
  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. p. 11.
  4. ^ 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。
  5. ^ abcd ハンマー (1975) pp.399-402
  6. ^ フェア、ガイヤー、オクン（1968）p.34-11
  7. ^ ab シンシナティ、O. (2010 年 6 月 29 日)。NEPIS ドキュメントの表示。
  8. ^ サザーソン、スーザン・S. (2001).自然修復システムと強化修復システム. CRC Press. p. 279. ISBN 1420033069。
  9. ^ リード（1961）115ページ
  10. ^ ウェストン（1971）p.7-1
  11. ^ 米国環境保護庁（EPA）、ワシントンD.C.「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).水・廃水工学 第2巻. ジョン・ワイリー・アンド・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).既存廃水処理施設の改修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.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Facultative_lagoon&oldid=1299000609"