製紙汚水処理場の活性汚泥法処理システムの故障原因分析

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製紙業における活性汚泥法処理システムには、多くの一般的なシステムで見られる各構築物の運転異常点があり、これらをまとめて分析することは重点的に解決・習得すべき事項である。これは我々のシステム判断能力の向上に大いに役立つ。ここでは、システム全体でよく見られる障害について、その原因を詳しく分析し、現場の運用管理者がシステム障害に対する理解を深めるのに役立てます。1. pH値の異常な変動の原因 pH値の異常な変動は、主に製造現場から排出される酸やアルカリ性物質に関連しています。大規模な製紙企業において、酸アルカリ廃水は主に設備の定期的な清掃から発生します。2. 接水水量および水質の異常分析　接水水量は通常一定に保たれるが、事故による排水が発生した場合、生産ラインではタンクや設備の洗浄のために大量の洗浄水が発生する。さらに事故時には大量の原材料や化学薬品も廃棄される。このような廃水が廃水処理場に流れ込むと、システムに大きな負荷を与えることが多く、これが初沈池や生物処理池の放流水におけるCOD濃度が高くなる原因でもある。廃水中に含まれる原材料のほとんどは繊維とアミロースであり、特にアミロースは分子量が大きく、物理化学的な沈殿性も悪いため、さらに混入している分散剤も物理化学処理段階におけるPACやPAMの凝集効果に影響を与えている。これらはすべて、流入する廃水の量と水質がシステムに与える影響です。3. 調整池の過剰沈殿物の影響分析　調整池の過剰沈殿物は、日常的に流入する水に含まれる未濾過の炭酸カルシウム粒子およびパルプ繊維に由来する。調整池の撹拌装置が中央に配置されているため、その撹拌による遠心力で多量の沈殿物が調整池の四隅に蓄積し、これが調整池に大量の泥が溜まる主な原因となっている。調整池内の井戸に専用の曝気装置が設置されていなかったため、結果として沈殿した汚泥が嫌気状態で加水分解・酸化反応を起こした。これにより、意図せずとも流入する廃水が予備処理を受けることになり、すなわち貯留槽内の沈殿物における加水分解酸化反応を調整することで、高分子のパルプ繊維や直鎖デンプンが加水分解・酸化され、小分子で分解しやすい有機物に変わる。この有機物の分解率は約10％である。調整池に入る廃水のpH値と、調整池から出る廃水のpH値を比較すると、調整池から流出する廃水のpH値は、調整池に入る廃水のpH値よりも0.5～1.0程度低くなっていることがわかる。これは、調整池内での堆積泥による加水分解酸化反応が起きていることを示す強力な証拠であり、このpH値の差から具体的な加水分解酸化反応の程度を把握することもできる。典型的なのは、この差が夏の方が冬よりも明らかに大きいということです。 温度が加水分解酸化反応に与える影響は明らかである。4. 物化処理区における凝集効果が悪い原因の分析
物化処理区での凝集効果が悪いのは、多くの要因が関連している。主な要因としては、流入廃水中の分散剤の含有量が多すぎること、凝集剤や凝固剤の添加量が最適範囲にないこと、pH値の影響、速混撹拌と遅混撹拌の問題、負荷流量の関係、廃水中の懸濁粒子の含有量、凝集しにくい物質の含有量が多すぎることなどが挙げられる。上記の影響要因について、以下で詳細な故障分析を行います。(1) 分散剤の影響　ある大手製紙企業は、パルプが抄紙機のワイパー上で均一に分布し固まらないように、分散剤を添加した。分散剤と凝集剤は、作用が反対の2種類の化学薬品です。抄紙機で圧濾された白水には分散剤が多く含まれており、廃水として排出されるこの分散剤を多く含む廃水は廃水処理場に流入する。これにより、凝集剤を添加して物理化学的に沈殿させる薬剤投入エリアに影響が及ぶ。典型的な例としては、凝集剤や沈殿剤を添加した後でも、懸濁粒子のフロックが大きな塊にならず、目に見えるのは細かくて凝集しにくい懸濁粒子だけである。このような細かい粒子は水流による影響を受けやすく、初沈殿槽内での沈降性も理想的ではない。負荷が高い状況下では初沈殿槽から流出しやすく、それによって後続の生物化学処理システムに悪影響を及ぼす。(2) 凝集剤および沈殿剤の添加量は最適な範囲ではない。凝集剤と沈殿剤の添加量およびその比率は非常に重要であり、これがフロックの沈降効果を高め、凝集剤と沈殿剤の使用量を削減するための鍵となります。凝集剤PACの添加量が不足すると、一次緩速混合槽では、初期段階で微細で間隙水が澄んだ混合液を形成できなくなり、特に間隙水の透明度は、現場でPACなどの凝集剤の添加量が適切かどうかを判断する上で重要な指標となる。逆に、過剰に凝集剤や助凝剤を添加しても、最適な凝集効果は得られない。凝集剤やフロック剤を過剰に添加すると、その混合液内で形成されるゲルフェザーは比較的太くなるが、同じ問題として、太いゲルフェザーの間の隙間水も、薬剤を過剰に添加したからといって透明にはならない。主に、薬剤を過剰に添加した結果、粗大なフロックが形成されるものの、このフロックは非常に容易に切断されてしまいます。緩速混合槽における水力撹拌の作用により切断されたフロックの再凝集性は悪く、この状態で切断されたフロックが間隙水中の濁った粒子状物質となってしまうのです。全体の薬剤添加システムの構成を見ると、急速混合槽の手前にpH調整槽があり、pH調整された廃水に凝集剤と助凝剤を添加することで最適な効果が得られることがわかる。急速撹拌槽にPACや同種の凝集剤を投入した後、速く撹拌しても凝集効果に影響はなく、むしろ投入された凝集剤を廃水全体に迅速に混合させることができ、緩速撹拌槽内で第一段階のゲルフラッグを形成するための基盤を築くことができる。スローミキシングプールにおけるゆっくりとした撹拌の目的も、形成されたゲルフェザーをさらに凝集・肥大化させ、水流の剪断力がそのゲルフェザーを破壊しないようにすることにあります。この廃水処理場で使用されている凝集剤はPAM（ポリアクリルアミド）であり、設計上の添加点は第1緩混合槽です。このとき、第2緩混合槽が存在することで、薬剤の作用によってフロックがさらに成長し続けるための凝集場所が確保されます。5. 初沈殿池の運転故障原因分析　初沈殿池の運転故障は、主に薬剤を投入した廃水を物理化学的に凝集させた後の汚泥と水の分離を行う場所としての機能に起因している。もし汚泥と水の分離が不十分だと、後続の生物化学処理システムの正常な処理効果に必ず影響を及ぼす。初期沈殿池の汚泥と水の分離効果が悪いのは、建設設計時に問題が残ったこともあるが、より多くは物質化学的薬剤投入エリアで添加される凝集剤や助凝剤の選定が不適切であることが原因である。薬剤投入量が不足してフロックの凝集が不十分になることと、薬剤投入量が過剰でフロックが大きくなり過ぎて初沈池での汚泥水分離時に破断することは、結果として同じである。当初、沈殿池の滞留時間がフロックが完全に沈降するのに必要な時間を満たしている場合、初沈殿池の出水は澄んでおり未沈降の粒子が混入していない。逆に、その条件が満たされていないとフロック状の粒子が初沈殿池から流出しやすくなり、それが後続の生物化学処理システムに悪影響を及ぼすことになる。一次沈殿池の排泥障害は、ほとんどが排泥設備の故障が原因であり、排泥ポンプの故障、排泥が遅れること、流入廃水に大量の懸濁粒子が含まれているにもかかわらず排泥量を増やさないことなどが主な原因である。初沈池に沈泥が過剰に堆積しているかを確認する際のポイントは、スクレーパーがスムーズに動いているかどうかを観察することです。もしスクレーパーが振動したり滑ったりする場合は、初沈池に沈泥が過剰に堆積している可能性があるかを重点的に確認する必要があります。6. バイオフィルターの運転中によく見られる故障の分析　バイオフィルターの運転中の故障は、主に流入水の変動が既に形成されている生物膜に与える影響に起因する。生物濾床の運転効果が十分に発揮されない場合、後続の活性汚泥法システムに大きな影響を与えることになる。生物濾過槽の一般的な故障原因の分析は以下の通りです。(1) pH値の異常が生物濾過槽の故障を引き起こす原因　生物膜は活性汚泥と同様に、pH値の異常な変動に対する耐性は活性汚泥法よりも高いが、異常なpH値を持つ廃水の影響を受けると大きな損傷を受ける。バイオフィルムの表面にある微生物が衝撃を受けて死んで剥がれ落ちると、その後内部の微生物も衝撃を受けて剥がれ落ち、最終的にバイオフィルム全体が剥がれ落ちてしまう。剥がれ落ちたバイオフィルムは、生物濾過槽のフィルター材の隙間を容易に塞ぎ、水の流れが悪くなって溢流が起こります。生物膜はpH値の変動によって剥がれ落ちると、一定の自己修復時間が必要であり、通常はpH値の異常な変動の影響がなくなった後、回復するのに約1週間かかる。(2) 生物膜の成長不良　典型的な生物膜の成長不良は、主に生物膜が過度に厚くなるか、あるいは薄くなることである。また、よく見られるのはバイオフィルムの成長が均一でないことです。生物濾床の流入水に含まれる有機物量に関連するだけでなく、流入水における栄養剤が十分にあるかどうかにも関係しています。流入水の有機物が少なすぎると、生物膜が薄くなりがちです；一方、流入水の有機物含有量が過多な場合、生物膜の増殖が盛んになり、一般的に濾材上に厚すぎる生物膜が形成される。実際の運用において生物膜が過度に厚くなると、有機物の除去率が必ずしも薄い生物膜より高くなるわけではない。その理由は、生物膜による廃水中の有機物の除去効率は、生物膜と廃水との有効な接触面積に依存し、膜の厚さには依存しないからである。廃水中の栄養剤の不足は、活性汚泥法の運転における栄養剤の需要と同様に理解することができる。そのため、生物濾床の流入水の前段で栄養剤を添加する必要がある。栄養剤の添加量は、生物濾過槽および活性汚泥法における微生物の栄養剤要求量を考慮する必要があるため、栄養剤として添加される有機物の含有量の選定は非常に重要である。この大規模な製紙企業の廃水処理場において、生物塔の前で添加される栄養剤の量を算出する際に必要となる流入水の有機物濃度は、初沈殿槽の処理水に含まれる有機物量から求められる。このような計算方法では、必然的に生物濾過槽に未使用の栄養剤が残り、その栄養剤は活性汚泥システムに流れて再利用されることになる。一見すると、このような栄養剤の添加に問題はないように思えますが、実際には生物濾過槽内に栄養剤が過剰に存在し、さらに生物濾過槽に槽蓋が設置されていないため、濾材の表面で大量の藻類が繁殖することがわかりました。これにより生物濾過槽の処理効率も低下し、通常は除去効率が10％減少する。その理由は、増殖した藻類には廃水中の有機物を分解する能力がなく、成長・繁殖に必要なエネルギーとして栄養分と太陽光のみを必要とするからである。生物膜の色が乳白色に異常変化することについては、十分な理解が得られていないが、流入水質やシステムの運転状況を踏まえると、基本的には生物膜における糸状菌体の膨張が関与していると考えられる。顕微鏡観察により、乳白色の菌膠団が多数の糸状菌体から構成されていることがわかる。糸状菌体の周囲にはほとんど原生動物が存在しないが、これは生物相の観察分析においても理解できることである。なぜなら、糸状菌体は菌膠団のように、遊離した細菌や小さな菌膠団といったものを原生動物の餌として供給することができないからである。糸状菌体にも水域の浄化能力があるため、糸状菌体がバイオフィルム内で大量に増殖しても、全体のバイオフィルターにおける廃水中の有機物除去率は著しく低下することはなく、わずかに低下するだけであり、通常は通常のバイオフィルムによる有機物除去率よりも約10％低くなる。このような糸状歯顕微鏡による観察形態から見ると、活性汚泥法における糸状菌の膨張が示す特徴と類似した糸状菌が存在し、すなわち細長く、硬質で、曲がりにくいものである；柔らかい体を持つものもあり、それは生物膜特有の糸状の菌体です。要するに、糸状の菌体が大量に増殖すると、生物濾過槽の生物膜上に乳白色の菌塊が散在することになる。これは、菌膠束が嫌気層の吸着作用によって濾材に付着するのとは異なり、乳白色の糸状菌体は主に菌体表面の密な構造によって廃水の衝撃に抵抗し、濾材から剥がれ落ちないようにしているのである。バイオフィルムが乳白色の菌体を形成しても、廃水中の有機物を分解する能力は著しく低下しないが、このような糸状菌体は、その後の活性汚泥システム内で糸状菌の爆発的増殖を引き起こしやすいことがわかる。主な理由は、日常的な運転中に、一定量のこのような白色の生物膜が剥がれ落ちて、後段の曝気槽に流れ込むからです。初期段階では、環境への適応ができず、糸状菌体はバイオフィルムの環境から曝気槽内へ移行するため、効果的に生存することが難しく、そのため曝気槽内で爆発的に増殖することはない。しかし時間が経つと、剥がれ落ちて曝気槽に流れ込んだこの種の糸状細菌のうち、一部は新しい環境に適応できるようになり、結果として曝気槽内で優勢な菌群を形成し、活性汚泥システム全体の運転品質に影響を与えることになる。7. 曝気槽運転中によく発生する故障の原因分析　(1) 曝気槽液面に浮遊物が生じる原因　曝気槽の液面に浮遊物が生じる原因を分析する際、一つの基本的な理由を理解しておく必要がある。つまり、浮遊物が生じるのは、その比重が曝気槽内の混合液よりも低いために液面に浮上するからである。したがって、曝気槽にスラッジが発生する原因を判断するには、この観点からアプローチすることができる。実際の運用面から見ると、主にスラッジに気泡が混入していることが原因です。 気泡がスラッジとして発生する動機としては、単にスラッジを浮かせる原因に過ぎないが、なぜ気泡がスラッジを支え上げられるのか、その根本的な理由を確認する必要がある。気泡の発生は、通気があるため避けられないものと考えられる。したがって、主な問題は活性汚泥が気泡を吸着・包み込む能力を持っているかどうかです。このような能力があれば、気泡を吸着したフロックは自然と液面に浮上するようになります。これが、曝気槽の液面に浮遊物ができる理由なのです。活性汚泥が気泡を吸着する能力を持つのは、主に活性汚泥自体によって決まる。自身の粘性物質が過剰に分泌されると、活性汚泥の粘性は大幅に上昇し、それによって微細な気泡を吸着する能力も強まる。振り返って、気泡が発生する原因を再分析してみよう。前述の通り、曝気によって多数の微細な気泡が生成され、粘性を持つ活性汚泥に吸着されることで、最終的にスラッジが発生する。また、気泡が発生する原因は、活性汚泥が有機物を分解する際に放出される気泡であり、二酸化炭素や水素などが含まれている。このような気泡は実際の運用において、粘性を持つ活性汚泥が吸着した後にスラッジが生成されやすくなる。同様に、活性汚泥が炭素窒素比の不均衡により脱窒が起こった場合も、気泡によって浮遊物が生じます。液面のスカムがどのような性質の気泡によって生じているかを識別することは、運用管理において工程を調整する上で非常に重要です。ここでよく用いられる鑑別方法は、活性汚泥沈降比です。活性汚泥の沈降比を観察した後、メスシリンダー内の液面の浮遊物を見ると、その中に気泡が存在しているのがはっきりと確認できます。この時見られる気泡は曝気過程で生じたものです。通常、肉眼では液面の浮遊物の中に気泡があるかどうかは確認できませんが、顕微鏡で観察すれば、これらの気泡は活性汚泥自体が有機物を分解する際に生成されたものだと考えられます。ここの違いとは、気泡の大きさによって比較する指標です。もう一方の比較としては、液面の浮遊物を素早くわずかにかき混ぜることです。もしかき混ぜた後に液面の浮遊物が再び沈下する場合、その時の浮遊物中の気泡は、活性汚泥自体が有機物を分解する際に生じたもの、あるいは活性汚泥で脱窒反応が起こった際に生じたものだと考えられます。そして、液面の浮遊スカムを撹拌しても明らかなスカムの沈降が見られない場合、多くのケースでこの時の液面の浮遊スカムに含まれている気泡は、活性汚泥に曝気を行った際に発生した気泡であると考えられる。これは、液面のフロート法による撹拌後に現れる現象を通じて、液面のスカム内における気泡の発生源を判断するものである。(2) 活性汚泥の土臭さが生じる原因は、生物化学槽の点検時に非常に強い土臭さが感じられることにあります。これは主に、活性汚泥が有機物を分解し、自己増殖・代謝する過程で生じる特有の臭いです。活性汚泥には、生きている細胞のほかに死んだ細胞も含まれており、それによって構成される活性汚泥も汚泥の特性を持つことになる。曝気の影響で、活性汚泥内のさまざまな臭いも曝気によって外に取り出されるため、これが人々が曝気槽周辺を巡回検査する際に土っぽい臭いを感じる主な原因となっている。ここでは、活性汚泥から土臭い匂いがすることを否定的に捉えてはいません。むしろ、そのような土臭い匂いがあることで活性汚泥の正常な機能が確認できるのです。しかし、生物処理槽から土臭い匂いがしなかったり、他の異なる匂いがしたりする場合、活性汚泥システムに問題が生じているということであり、詳細な確認が必要となります。活性汚泥の土臭さの強度は、気温や活性汚泥の反応度合いに関係している。夏には、生物処理槽の上の土臭さが高い気温の影響で揮発が促進され、これが夏に土臭さがより感じられやすい理由です；冬期は逆です。同時に、活性汚泥の土臭さは生化学的システムの反応の激しさとも関連しており、活性汚泥濃度を過度に高く制御すると生化学反応も活発になり、同様に強い土臭さが感じられるのです。実務上、土っぽい臭いの強さから、活性汚泥システムが良好な運転状態にあるかどうかを判断できることがわかっている。一般的に、活性汚泥の負荷が過度に高い段階や、活性汚泥が老化した段階では、強烈な活性汚泥特有の土っぽい臭いを感じることは難しい。これは、活性汚泥の運転状況を総合的に判断する上で非常に役立ちます。生物化学槽で活性汚泥の土っぽい臭いがするほか、酸っぱい臭いやアルカリっぽい臭いなど、他の臭いも感じられる。その原因は、主に過度に高いまたは低いpH値を持つ廃水が生物化学処理システムに流入し、それによってシステム内の全体的な活性汚泥スラリーのpH値が異常に変動することにある。このような状況では、人々は生化学システムの周囲で酸っぱい匂いやアルカリっぽい匂いを容易に感じることがあります。このとき、生化学システムを調整することが非常に重要であり、そうしないと不必要な影響を与えてしまう可能性があります。(3) 掛け流し池の泡の問題　掛け流し池における泡の問題の発生原因は多様で、分析も複雑だが、実践上の規則性という観点から見れば、依然として法則性が見出せる。主に以下の観点から分析・検討することができる。1) 掛け流し池のスカムは、ある程度、泡が変化してできたものである。泡が絶えず蓄積されることで、スラッジはますます厚くなり、その結果、スラッジの内部で嫌気状態が生じ、黒変するという問題が起こります。分解による浮遊物の消失と新たな浮遊物の発生というプロセスが互いに作用し合い、浮遊物層の最終的な厚さが決定される。一方、溶解して消失した浮遊物は二次沈殿池の処理水の濁りの主な原因となり、また処理水の有機物濃度が上昇する原因でもある。以上の分析から、生化学処理槽内での泡の発生には高度な注意を払う必要があり、処理槽内の液面にスラッジが形成されるのを助長しないようにしなければならない。2) 掛け流し槽でのスカムの発生は活性汚泥の粘度が高いことに関連しているが、同様に泡の発生も活性汚泥の粘度と関連があることがわかる。3) 生化池の水面にできる泡の色も、人々に多くの手がかりを与えてくれます。茶色がかった泡が現れた場合、その泡のもろさや堆積速度を考慮することで、それが活性汚泥の老化によって生じた泡かどうかを判断できる。これまでに説明してきた知識点を通じて、活性汚泥が老化しているかどうかを、活性汚泥の沈降比、SVI値、F/M値、汚泥齢など、さまざまな観点から確認することができます。ここでもう一つ指摘しておきたい点があります。それは、活性汚泥が重度に老化すると、生物処理槽の液面に茶色がかった泡が発生するということです。この泡の特徴としては、茶色をしていることのほかに、簡単に破れやすく、浮き渣として堆積しやすいこと、粘度が低いことなども主な特徴です。一般的な茶色い泡のほかに、もう一つよく見られる泡は白い泡です。白色の泡は、白い色を持つという特徴に加えて、粘度が高く、堆積しやすいもののスカムが発生しない点も、その主な識別特徴である。この種の泡の発生は、通常、活性汚泥システムの故障の明確な指標となります。ここで明らかにすべき、さらに実用的な意義を持つ指標として、このような白色泡の発生が活性汚泥システムが突然の高い負荷を受けることと関連している点が挙げられる。そのメカニズムを考えると、十分な曝気がある場合、高濃度の有機物を含む廃水でも高い蓄積能力を持つ泡が発生し得ると考えられる。これは、放流池で水位の急変がある場所に通常大量の泡が蓄積されるのと同じである。つまり、放流水中の有機物濃度（CODを例にとると）は通常100mg/Lを超えることはなく、水の跳ね返り作用によって多くの泡が発生しやすい。一方、生物処理槽に流入する廃水中の有機物含有量（同じくCODを例にすると）は通常500mg/Lを超えており、このような高負荷な廃水が生物処理槽に入ると、曝気作用によって容易に泡が発生することになるのである。したがって、要約すると、活性汚泥が大量の水と高負荷の流入廃水の衝撃を受けた際には、大量の白く粘着性のある泡が発生し、その泡の表面には茶褐色の活性汚泥の浮遊物が付着しない（茶褐色の浮遊物が付着しないということは、活性汚泥が高負荷の衝撃を受けると老化段階に入らず、自然と分解した活性汚泥が白く粘着性のある泡に付着することはない。逆に、衝撃を受けた活性汚泥中の微生物は対数増殖状態にあり、活性度が非常に高いため、遊離した菌膠団が現れて白く粘着性のある泡の表面に付着することもない）。4) 前項で十分に述べた汚泥の老化や衝撃負荷によって引き起こされる泡立ち問題については、いくつかの特殊な状況と区別する必要がある。区別する必要があるのは、洗剤の流入によって生じる泡と、活性汚泥が分解される際に生じる泡という2つの特殊なケースです。洗剤が生化学システムに流れ込むと、白い泡ができ、粘着性があります。しかし、その粘着性の強さは、負荷が過大な場合に生じる白い泡ほど強くありません。また、洗剤や界面分散剤によって生じる泡は、太陽光の下でわずかに色を帯びることがあります。これは、このような洗剤や界面分散剤、界面活性剤の多くが石油由来で油分を含んでいるため、太陽光の照射を受けると泡に色のある反射光が現れるからです。洗剤や表面分散剤、界面活性剤によって泡が発生しているかをさらに確認するために、生化学槽の前段にある物理化学処理区で検証することができ、特に初沈殿槽の排水堰の開口部に泡が発生していないかを観察することが重要である。通常、高負荷のために廃水中の有機物が過剰な場合でも、水しぶきがそれほど目立たない限り、一般的に泡は溜まりません。しかし、洗剤や表面分散剤、界面活性剤などが原因で生じる泡は、わずかな水流の影響で多くの泡が発生し、時には物質化学的薬剤添加エリアの撹拌機の軸部分でも泡が生じることがあります。これは、廃水中の有機物が多量に含まれていることが原因で泡が発生するのとは異なります。活性汚泥の中毒によって生じる泡と、活性汚泥の老化によって生じる泡は、色合いから区別することができる。中毒が起きると活性汚泥は急速に分解し、通気によって水面に押し上げられて泡となりやすい。しかし、その泡の色はくすんでおり、灰色が大部分を占める。一方、活性汚泥が老化した際にできる泡のように、活気のある活性汚泥が泡に付着しているわけではない。もちろん、補助診断として最善の方法は、顕微鏡を用いて原虫を観察することで、これにより確認が容易になります。8. 二次沈殿池の運転中によく見られる故障原因の分析　二次沈殿池の故障は、ほとんどが曝気槽の運転不良が原因である。曝気槽と二次沈殿池は密接に関連しており、二次沈殿池は生物化学処理システムにおける活性汚泥の泥水分離場所として、その運転状態が活性汚泥の泥水分離後に放出される水の品質に直結する。そのため、よくある故障の原因については分析しておく必要があります。(1) 二次沈殿池の水面に浮くスラッジ　二次沈殿池自体ではほとんどスラッジは発生せず、主に曝気槽から来る。曝気槽でスラッジが発生すると、それが容易に二次沈殿槽に入り、そこで水面に浮かび上がります。また、二次沈殿槽には混合機能がないため、スラッジがさらに発生しやすくなります。もちろん、曝気槽と比べると。二次沈殿池では活性汚泥の脱窒が起こりやすく、その結果、大量の活性汚泥が浮上して水面にスラッジが形成される。その理由は、脱窒には比較的な嫌気状態や無酸素状態が必要だが、曝気槽内ではそうした嫌気状態は生じないからである。これが二次沈殿池で活性汚泥の脱窒化が起こりやすい理由であり、特に曝気槽の出口で溶存酸素が低く、かつ炭素窒素比が著しく不均衡な場合にそうなる。(2) 二次沈殿池の出水には浮泥が発生する現象がある。この浮泥の発生は主に活性汚泥の老化に起因し、老化した活性汚泥が分解されると微細なフロックが水中に懸濁し、沈降する間もなく二次沈殿池から流出して浮泥となる。もちろん、多くの場合、スラッジの発生は水力負荷が過大であるなど、さまざまな要因が重なった結果であり、混合液内の活性汚泥フロックが通常通り沈降する間もなく池外に流れ出てしまうのです。(3)二次沈殿池における活性汚泥フロックの集団上浮 二次沈殿池を巡回点検する際、通常は二次沈殿池の流入口付近の水質状態を確認します。なぜなら、そこが二次沈殿池の沈降状態の良し悪しが最も早く現れる箇所だからです。流入口側で大量の活性汚泥の塊が上昇しているのが見つかった場合、通常は問題がかなり深刻です。これらの集合体となった活性汚泥フロックが、最終的に二次沈殿槽で沈降する間に間に合わない場合、必然的に二次沈殿槽から流出してしまう。そうなると、活性汚泥システム全体にとって致命的となる。なぜなら、この集合体が二次沈殿槽から流出すると、曝気槽内の微生物の数が急激に減少し、曝気槽の機能回復には長い時間がかかる上、放流される水質も確実に基準値を超えてしまうからだ。では、なぜ活性汚泥フロックが二次沈殿池で集合して上昇するのでしょうか？実際に、このような状況が発生するのは活性汚泥の糸状菌膨張と密接に関係していることがわかっており、これが私たちが糸状菌膨張に非常に頭を悩ませている理由でもあります。したがって、活性汚泥で糸状菌膨張が起きた後、さらに水理負荷の衝撃に見舞われた場合、活性汚泥のフロックが浮上する可能性は非常に高いのです。(4) 二次沈殿池の排水堰口で過剰な藻類が発生する主な原因は、二次沈殿池の排水に含まれる栄養分が過度に多いため、光がある環境下で藻類が大量に増殖するからである。二段沈殿池の排水中の栄養剤の検出と組み合わせることで、過剰な残留栄養剤が原因で藻類が繁殖しているかどうかを把握できる。9 三沈殿の運転障害分析　この大規模な製紙企業において、三沈殿は二沈殿の沈降をさらに確実にする役割を担っているため、通常はあまり障害が発生しません。しかし、問題はより多く三沈池の前段にある物質化学反応域で発生し、一部の作業員がこの部分で誤操作を犯しやすいのです。この領域の物質化反応ステージで操作を行う際の主な目的は、二次沈殿水に混入している微小な沈降粒子を強化し、薬剤を投入することで三次沈殿槽においてより効果的に除去することです。しかし、投薬では問題が頻繁に発生する。なぜなら、投与される薬剤が初沈池前の物化処理段階と全く同じだからである。こうして問題が生じる。なぜなら、初沈池前の物質化学処理段階で薬剤を投入する際、対象となる廃水内の懸濁物質はほとんどが粘土粒子に似ており、負電荷を帯びているため、初沈池前段の物質化学処理区でPACを投入した後に形成される粒子は微細であり、凝集促進剤であるPAM（陰性）をさらに添加して初めてフロックが粗大になるからである。その原因は、PACがフロック形成の骨格として機能し、PACの凝集作用によって廃水中の粒子状物質を凝集させることで、PACの重合基上に多数の負電荷を持つコロイド粒子や粘土質の粒子が吸着されるからである。しかし、PACの欠点は、既に形成されたフロックにさらに他のフロックを吸着させてフロックの体積をさらに大きくできないことである。そのため、PACを添加した後に形成されるフロックはほとんどが微細なものとなる。このような場合、PACの添加が適切かどうかを判断するには、全体の混合液内の形成されたフロック間に明確な水の跡、つまり粒子間に明確な間隙水帯が存在するかどうかを見ることが重要であり、この観察はPAC添加後の効果を評価する上で非常に役立つ。PACを添加した後にPAMを追加して凝集フロックの成長を促進することについても、理論的な根拠があります。PAMは有機高分子系の凝集剤で、分子量が非常に大きく、加水分解後に多数の凝集単体が生成される。水中の粒子状物質を吸着・捕捉する能力が高く、通常はPACと併用される陰性のPAM、すなわちPAMが電離・加水分解した後の単体（負電荷を帯びている）である。前述の通り、PACによって正電荷を帯びた集合体が吸着されると、1つのPAC鎖に含まれる基団には、ほぼすべて負電荷を帯びた粘土粒子のような物質が吸着される。そして、強い負電荷を持つPAMを添加すると、PAMを核とした骨格が大量のPAC鎖集合体を吸着することができる。1つのPAM核基団が多数のPAC鎖集合体を吸着すると、非常に大きなフロック状の粒子が形成される。ここで、負電荷を持つ水溶液中の粒子状物質が、添加された正電荷を持つPACによって吸着されて長鎖フロックを形成し、さらに負電荷を持つPAM凝集剤が添加されることで、正電荷を持つPACによって吸着された長鎖フロック同士が結合してさらに大きなフロックが形成される。これが大きなフロックができる概要のプロセスです。三段沈殿池の処理水を確保するために、二段沈殿池から流出する活性汚泥フロックを凝集剤を添加して沈殿させ除去する必要がある。少量の凝集剤を添加しても、全く凝集効果が得られないことがわかった。このような状況が生じる理由は、二次沈殿池から流出するフロックのほとんどが解絮した活性汚泥であるためです。活性汚泥というのは強い負電荷を帯びたフロック状の粒子ですが、様々な理由で活性汚泥が自発的に解絮した後、これらの解絮した活性汚泥フロックを再び凝集させるのは非常に困難です。活性汚泥内の微生物が持つ本来の粘着性物質の働きがなければ、すべて負電荷を帯びた活性汚泥フロック同士は、より大きな活性汚泥フロックとしてうまく凝集することができないからです。これは、二次沈殿池の流出水において水流と共に流れ出るフロック分解活性汚泥粒子において特に顕著である。したがって、3段沈殿池の前段にある物質化学処理区に十分な量のPACを添加しなければ、良好な凝集効果は得られにくい。多くの操作員はこの状況を見て、ほとんどの場合PAMの添加量が不足していると考え、その結果PAMの添加量を絶えず増やしていきます。その結果、負電荷を持つPAM単体が大量に存在するようになり、凝集が解けた活性汚泥が持つ負電荷のフロックとは全く凝集しなくなってしまいます。したがって、凝集したフロックが現れるどころか、逆に活性汚泥の凝集粒子同士がより安定化し、凝集効果は全く見られなくなるのです。この問題を解決するには、PACの添加量を大幅に増やすことが重要であり、PACをフロックの骨格として利用する。なぜなら、二次沈殿槽から浮上してくる活性汚泥のフロック分解粒子は必ずしも多くないため、水中のフロック分解粒子の数が少ない場合、粒子同士が衝突して凝集する機会も少なくなるからである。このように散在するフロック化されていない粒子は、PACの投入量を増やし、PACをフロック化の骨格として利用することでのみ、フロック化効果を高めることができる。実践によっても証明されているが、二次沈殿池の浮泥の電性を明らかにすることは、凝集剤や助凝剤の選定および添加量の決定に大いに役立つ。