回転式生物接触装置

Biological process for wastewater treatment

回転生物接触装置（RBC ）は、一次処理後の廃水の二次処理で使用される生物学的固定膜処理プロセスです。^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]一次処理プロセスでは、スクリーニングプロセスによって砂、砂、粗い浮遊物が除去され、その後、浮遊固形物が沈殿します。RBCプロセスでは、処理済み廃水を環境、通常は水域（川、湖、または海）に排出する前に、廃水を生物膜と接触させて廃水中の汚染物質を除去します。回転生物接触装置は、二次（生物学的）処理プロセスの一種です。これは、廃水の表面のすぐ上に支持された回転シャフトに取り付けられた、間隔が狭い一連の平行ディスクで構成されています。微生物がディスクの表面で増殖し、廃水の汚染物質の生物学的分解が行われます。

回転式生物接触装置（RBC）は、有機物負荷の急増にも耐えることができます。微生物が生き残るためには、生存のための酸素と成長のための栄養源の両方が必要です。酸素はディスクの回転によって大気から供給されます。微生物は成長するにつれて、媒体上に蓄積し、回転ディスクによって下水中に生じるせん断力によって剥離します。RBCからの排出水は、その後、沈殿槽を通過し、剥離した生物学的固形物は懸濁物として沈殿します。^[6]

手術

回転するディスクパック（メディアと呼ばれる）は、タンクまたはトラフ内に収容され、毎分2～5回転の速度で回転します。メディアとして一般的に使用されるプラスチックとしては、ポリエチレン、PVC、発泡スチロールなどがあります。シャフトは廃水の流れに沿って配置され、ディスクは流れに対して直角に回転します。通常、複数のディスクパックが組み合わされて処理列が構成されます。ディスク面積の約40%が廃水に浸かっています。^[8]^{: Ch 2}

生物はディスクの表面に付着し、スライム層を形成します。ディスクは回転しながら廃水を大気と接触させ、酸化反応を行います。回転は余分な固形物を剥離するのに役立ちます。ディスクシステムは段階的に設置することができ、ほぼあらゆる滞留時間や除去レベルを実現できます。システムが段階的に設置されているため、後段の培養物をゆっくりと分解する物質に馴染ませることができます。^[8]^{: Ch 2}

ディスクは、直径2〜4m、厚さ最大10mmのプラスチックシートで構成されています。流量と処理要件を満たすために、複数のモジュールを並列および/または直列に配置できます。ディスクは、直径の約40%まで廃水に浸かります。したがって、表面積の約95%が交互に廃水に浸かったり、液体の上の大気にさらされたりします。炭素質基質は、RBCの初期段階で除去されます。炭素変換は一連のモジュールの最初の段階で完了し、硝化は5番目の段階後に完了する場合があります。ほとんどのRBCシステムの設計では、廃水の硝化を実現するために、少なくとも4つまたは5つのモジュールが直列に組み込まれます。バイオフィルムバイオマスが炭素代謝から硝化に変化すると、隣の写真に示すように、灰色/ベージュから茶色への色の変化が目視で確認できます。

ディスクに付着する生物の増殖物であるバイオフィルムは、廃水中の有機物（BOD5として測定）を吸収します。回転作用によりエアレーションが促進され、ろ材は廃水と接触した後に空気にさらされるため、除去される汚染物質の分解が促進されます。廃水処理の程度は、ろ材の表面積と流入する廃水の水質および量に左右されます。

RBCは、処理済み廃水において、BOD5：20mg/L、浮遊物質量：30mg/L、アンモニア性窒素：20mg/Lという良好な排出パラメータを常に達成します。ローターの回転速度が遅い（2～5RPM）ため、消費電力は非常に少なく、騒音もほとんど発生しません。RBCは一般的に、非常に堅牢でメンテナンスの手間が少ないシステムとされています。RBCの後に三次研磨フィルターを追加することで、BOD5、SS、アンモニア性窒素を低減し、より良い排出パラメータを達成できます。さらに紫外線処理または塩素処理を施すことで、灌漑やトイレ洗浄に適した排出パラメータを実現できます。

二次的な説明

RBCに続く二次沈殿槽は、散水ろ床の下流に設置される従来の腐植槽と設計が同一です。汚泥は通常毎日除去されるか、一次沈殿槽に自動でポンプ輸送され、共沈されます。定期的な汚泥除去により、汚泥内で嫌気性状態が発生し、ガス放出による汚泥浮上のリスクが低減します。^[要出典]

歴史

最初のRBCは1959年に西ドイツに設置され、その後、米国とカナダにも導入されました。^[8]^{: 第2章：歴史}米国では、回転式生物接触装置は、生物化学的酸素要求量（BOD）の高い廃水を排出する産業（石油産業や酪農産業など）で使用されています。英国では、最初のGRP RBC（KEE Process Ltd.製、当初KLARGESTERとして知られていました）は1955年に遡ります。

適切に設計されたRBCは、非常に高品質の最終処理水を生み出しました。しかし、設計段階では有機物負荷と水力負荷の両方に対処する必要がありました。

1980 年代に米国で問題が発生し、環境庁はいくつかの報告書の作成を委託しました。

これらの報告書は、多くの問題点を指摘し、RBCプロセスを批判しました。ある著者は、メーカーが問題を認識している以上、問題は解決されるだろうと示唆し、設計エンジニアは長寿命を設計すべきだと提言しました。^[要出典]

英国中部に拠点を置く大手水道会社 Severn Trent Water Ltd は、700 箇所を超える現場に及ぶ小規模工事の優先プロセスとして RBC を採用しました。そのため、長寿命であることがコンプライアンスに不可欠でした。

この問題は、英国のセヴァーン・トレント・ウォーター社に勤務していたエリック・フィンドレーC・エンジニアによって、複数のプラントが故障した後、見事に解決されました。その結果、1990年代初頭には、高品質の硝化処理水を生成するための適切なプロセスと水理学的問題が特定され、寿命の短い故障の問題が完全に理解されるようになりました。

RBCの問題全体を扱った論文は他にもいくつかある。フィンドレーはまた、クランフィールド設計のフレームをベースに、欠陥のあるRBCを修理するシステムを開発し、シャフトとフレームの寿命を最大30年まで延長することを可能にした。追加の容量が必要な場合は、中間フレームが使用される。^[9]^[10]

参照

参考文献

^ CP Leslie Grady、Glenn T. Daigger、Henry C. Lim (1998).生物学的廃水処理（第2版）. CRC Press. ISBN 0-8247-8919-9。
^ CC Lee & Shun Dar Lin (2000).環境工学計算ハンドブック（第1版）. McGraw Hill. ISBN 0-07-038183-6。
^ Tchobanoglous, G., Burton, FL, and Stensel, HD (2003).廃水工学（処理・処分・再利用）/ Metcalf & Eddy, Inc.（第4版）. McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-041878-0。{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ フランク・R・スペルマン (2000).スペルマンの廃水処理事業者向け標準ハンドブック. CRC Press. ISBN 1-56676-835-7。
^ 21世紀に向けた回転生物接触装置の機械的進化、D. Mba著、 クランフィールド大学工学部
^ Steel, EW; McGhee, Terence J. (1979).上下水道（第5版）. ニューヨーク: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-060929-2。^{: 492–493}
^ Beychok, Milton R. (1967). 『石油および石油化学工場からの水性廃棄物』（第1版）John Wiley & Sons. p. 262. LCCN 67019834.
^ abc ロナルド・L・アントニー（2018年）『固定生物表面 - 廃水処理：回転生物接触装置』CRC Press. ISBN 9781351088947. 2018年2月27日閲覧。
^ Findlay GE (1993)「小規模下水処理場における回転式生物接触装置とヨシ床の選択と設計」Proc., Instn Civ Engrs, Wat., Marit.,& Energy 193 101 Dec 237-246
^ KEEプロセスウェブサイト（1993）https://www.keeservices.com/about/

外部リンク

回転式生物接触装置の設計基準
回転式生物学的接触器ソリューションの実装
回転生物接触プロセスの適用
ウィスコンシン州天然資源局 - 廃水処理事業者認定。生物学的処理 - 付着成長プロセス学習ガイド、2016年2月版
ペンシルベニア州立大学ハリスバーグ校環境研修センター廃水処理プラント運転員認定研修 - モジュール21：回転式生物接触装置

[Grady-1] CP Leslie Grady、Glenn T. Daigger、Henry C. Lim (1998).生物学的廃水処理（第2版）. CRC Press. ISBN 0-8247-8919-9。

[Lee-2] CC Lee & Shun Dar Lin (2000).環境工学計算ハンドブック（第1版）. McGraw Hill. ISBN 0-07-038183-6。

[Metcalf-3] Tchobanoglous, G., Burton, FL, and Stensel, HD (2003).廃水工学（処理・処分・再利用）/ Metcalf & Eddy, Inc.（第4版）. McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-041878-0。{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

[Spellman-4] フランク・R・スペルマン (2000).スペルマンの廃水処理事業者向け標準ハンドブック. CRC Press. ISBN 1-56676-835-7。

[5] ^ 21世紀に向けた回転生物接触装置の機械的進化、D. Mba著、 クランフィールド大学工学部

[Steel-6] Steel, EW; McGhee, Terence J. (1979).上下水道（第5版）. ニューヨーク: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-060929-2。^{: 492–493}

[7] Beychok, Milton R. (1967). 『石油および石油化学工場からの水性廃棄物』（第1版）John Wiley & Sons. p. 262. LCCN 67019834.

[Antonie-8] ロナルド・L・アントニー（2018年）『固定生物表面 - 廃水処理：回転生物接触装置』CRC Press. ISBN 9781351088947. 2018年2月27日閲覧。

[9] Findlay GE (1993)「小規模下水処理場における回転式生物接触装置とヨシ床の選択と設計」Proc., Instn Civ Engrs, Wat., Marit.,& Energy 193 101 Dec 237-246

[10] KEEプロセスウェブサイト（1993）https://www.keeservices.com/about/