タンドカールマダン

UASB法およびDHSリアクターから構成される開発上徐国 のための新規下水処理システムの開発

原田秀樹、大橋晶良

現在、発展途上国では下水処理システムがほとんど存在してないため、家庭や工場から排出される下水の多くが末処理のまま水域環境へ垂れ流しの状況であり、水を介して感染する多数の病気が蔓延している。そのため下水処理施設の設置が急務となっている。そこで本研究室では数年来、発展途上国のための低コストで維持管理が容易な下水処理システムとして、UASBと懸垂型スポンジ(DHS)リアクターを組み合わせたシステムを提案してきた。本研究では第二世代型（G2）DHSと第四世代型（G4）DHSリアクターについて研究を行った。

第二世代型(G2)懸垂型スポンジカーテンリアクターでは、実下水を用いて全滞留時間８h（UASB6hとDHS2ｈ）で、５年間の連続運転を行った。その間平均BOD除去率で95％以上、アンモニア性窒素除去率では約70％と安定した処理特性を示した。さらにシステムの処理能力を把握するため全滞留時間を5.3hまで短縮し約7ヶ月以上連続運転を行った結果、処理能力は低下すること無く有機物と窒素の除去率を高く示し、BOD除去率は96％、全窒素の除去率は約50％であった。しかし、G2はSSの除去が不安定でスケールアップも困難であったため、第三世代型（G３）DHSを開発した。G3においても高い有機物除去が得られたが、運転経過日数に伴って、UASBからのウォッシュアウト汚泥によりスポンジ担体が詰まり、SSの除去率が低下した。さらに、リアクター構造上、十分な酸素が供給されず窒素除去も低下し、滞留時間についても実際の滞留時間が理論的な滞留時間の25％程度となってしまうことが判明した。これらの問題を解決する為に新たな第四世代型（G4）DHSシステムを開発した。G4に用いた スポンジ担体は棒状のスポンジ（2.5cmx2.5cmx50cm）を同じ長さのネットリングに通す形であり、15本のスポンジを横に並べ20段に積み重ねたものを1つモジュールとした。段と段の間に0.7cmから1.0cmの隙間を設けてありここで処理水中に酸素を供給させる点がG４DHSの大きな特徴である。本研究では容積375LのDHSに対し、４つのモジュール（1200個のスポンジ担体）を使用した。前処理を行うUASBの溶積は1149Lとした。先にスタートアップしたUASBはHRTを24hから10hまで短縮した後、DHSをスタートアップした。その時のDHSのHRTは3.3hであり、そこから徐々にHRTを短縮して運転開始後166日目から現在まではHRT８ｈ（UASB6hとDHS2h）で運転を行っている。全システムのBOD除去率は96％、COD除去率は91％、全窒素の除去率は33％を達成し、さらにSS除去率は最も高く94.4％を達成した。またDHSのプロファイルから微生物によって昜分解性な有機物はリアクター上部において浄化され、下部において硝化反応が進行していることが明らかになった。この結果は従来のDHSシステムと同様する。
DHSの汚泥保持能力は非常に高いことが前回の実験から明らかになっている。下部ではスポンジ内汚泥の増殖の遅れが見られたが、徐々に増加していることが確認された。しかし最大の保持能力はまだ得られてないため全窒素の除去は十分ではない。
大腸菌の除去は現在のHRTとなってから良好になり流入下水中には107MPN/100mlあったものが最終処理水中で103 MPN/100mlまで除去された。しかしながら大腸菌の除去が安定しないため塩素消毒を必要とする。