十河 圭輔
都市下水を対象とした初沈-DHS-終沈システムにおける硝化性能及びSS除去性能評価
山口隆司，幡本将史，姫野修司
日本における下水処理方法は，標準活性汚泥法が好気法として全国の下水処理場で広く採用されている。本論文では活性汚泥法と比較して省エネルギーで余剰汚泥量の少ない初沈-DHS-終沈システムを提案した。既往の知見ではDown-flow Hanging Sponge (DHS) の概要，適応例，生物学的栄養塩除去方法の概要，影響因子について述べた。
その後，沈殿槽-DHS-終沈における連続処理実験を行い，その処理性能を評価した。Phase 2においてDHSのHRTを変動させて外気温10±1℃における至適HRTの範囲を求めた。その結果至適HRTは5.1-7.6 hourであった。RUN1ではDHS下部沈殿槽を用いており，放流水質基準である30 mg/Lを超過する日があったが，RUN2-4における終沈の設置に伴い全ての観測点で30 mg/L以下を達成し，終沈処理水の平均SS濃度は7±4 mg/Lであった。
新規下水処理システムの開発のためにDHS法に適した終沈を設計し，SS除去性能を評価した。DHS処理水のSS濃度を20 mg/L (2014/8/28-2015/8/27におけるDHS処理水の平均SS濃度21.2±12.9 mg/L) とし，終沈処理水を10 mg/Lとした。その結果連続系の沈降分布曲線から水面積負荷は7.0 m/dayであった。さらに，終沈汚泥の汚泥性状を評価した。終沈汚泥に着目した知見は少なく，終沈汚泥のフロックサイズや顕微鏡観察を行い，活性汚泥法における曝気槽流出水と比較した。その結果曝気槽流出水とDHS処理水を比較するとDHS処理水のフロックサイズが大きい傾向であった。この理由として活性汚泥法に比べて多様な微生物や高等生物が生息したのが要因であると示唆された。また，微生物群集構造解析を行い終沈汚泥の微生物とDHSスポンジ担体保持汚泥を比較した。その結果，終沈汚泥の微生物はDHS下部のBOX7に95%存在し，終沈汚泥に含有する微生物はDHSの下部の微生物由来であることが示唆された。
本研究では下水を対象としたDHSにおける至適HRTを求め，DHS処理水を対象とした終沈の開発を行った。その結果終沈を設置した区間では全ての観測点でSSの放流水質基準30 mg/L以下を達成した。連続系の沈降分布曲線及び連続通水実験の結果から終沈処理水を10 mg/L程度にするためには終沈のHRTを0.8 時間，水面積負荷を7.0 m/dayとする必要があることが分かった。
In recent years, due to increasing demand of low-energy wastewater treatment. Selection of sewage treatment system for any country is largely driven by its economy apart from the level of social and educational conditions. The name ‘activeted sludge process (ASP)’ has long been a domain in the world of wastewater treatment especially in industrialized or developed countries though it is complex and expensive. But for developing countries, economical aspect is paramount for the establishment of a sewage treatment system and adopting it as a national standard. In this study, we had developed a novel concept of nitrification reactor for removing NH4+ in the wastewater by aerobic Down-flow Hanging Sponge (DHS) aiming for nitrification of the wastewater in winter. This study compares the performance of a primary settling tank (PST), down-flow hanging sponge (DHS) and secondary settling tank (SST) system to that of activated sludge process (ASP) for the treatment of municipal sewage. Both systems were operated in parallel with the same wastewater as influent. The study was conducted for more than 600 days, which revealed that SS removal efficiency of PST-DHS-SST system was comparable to that of ASP. SS removal by both systems was more than 96%. As a result, under HRT 5.1 hours and temperature of DHS reactor 10±1 degrees, DHS reactor had achieved nitrification amount 21 g-NO3--N/m3-sponge/day, in which system can keep the water quality of high nitrification water quality. On the other hand, it perform good removal rate of BOD is 95% of DHS reactor.
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