Jarus
集落排水・バイオマス・農村環境

集落排水

農業集落排水処理施設の維持管理基礎講座（第 12 回 回分式活性汚泥方式の維持管理）
Shibata（一社）地域環境資源センター

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集落排水部

上席研究員

柴田

Hirohiko浩彦

表－２ ⅩⅡ型とⅩⅣ型の特長

はじめに

JARUS 型

ⅩⅡ型
（回分方式）

ⅩⅣ型（連間方式）

処理タイプ

窒素除去型

窒素除去型

流入方法

間欠流入（流入工程）

連続流入

下、「連間方式」という。）がそれにあたりますが、ばっ気方法

間欠ばっ気

間欠ばっ気

どちらも標準活性汚泥方式の変法になる長時間

処理水槽

回分槽

ばっ気槽
（沈殿槽）

水理学的滞留時間（HRT）（時間）27（回分槽）27（ばっ気槽）

大型機器

ばっ気撹拌装置
上澄水排出装置

汚泥掻き寄せ機
返送汚泥ポンプ

MLSS の調整

余剰汚泥引抜量

返送汚泥量
余剰汚泥引抜量

JARUS 型の浮遊生物法には代表的な処理方式が２種類あります。回分式活性汚泥方式（以下、「回分方式」という。）と連続流入間欠ばっ気方式（以ばっ気方式になります。
今回は、回分方式を中心にその特徴や維持管理の留意点等についてお話します。

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JARUS 型回分方式（１）処理方式の種類（３）運転工程

JARUS 型回分方式には、BOD 除去型のⅩⅠ型

回分方式は、汚水の流入と生物処理、固液分離と窒素除去型のⅩⅡシーズ（ⅩⅡ型、ⅩⅡＧ型、ⅩⅡＨ（沈殿）、上澄水（処理水）の排出を同一槽で行う型）があります。大きな違いは、表－１に示したという大きな特長があります。そのため、回分槽回分槽の滞留時間とばっ気方法です。の状態は刻一刻と変化しており、時間的な制約があるため、維持管理では処理の状況に合わせた運表－１ JARUS 型回分方式の特徴
JARUS 型

ⅩⅠ型

ⅩⅡ型シリーズ

処理タイプ

BOD 除去型

窒素除去型

水理学的滞留時間（時間）

2227ばっ気方法

連続ばっ気

間欠ばっ気

BOD-SS 負荷
0.073 ～ 0.109（kg-BOD/（kg-SS・日））

0.059 ～ 0.089

BOD 容積負荷（kg-BOD/（m3・日））

0.22

0.21

流入 BOD：200mg/L
流入汚水量：270L/（人・日）
MLSS の範囲：2,000 ～ 3,000mg/L
なお、BOD-SS 負荷と容積負荷は、沈殿・排出工程も加味した計算である。

（２）回分方式の特徴

転管理が求められ、注意が必要です。
JARUS 型の回分槽は、１日４回一連の処理工程（サイクル）を繰り返す運転が標準です。従って回分槽が２槽の場合、１日８サイクルの処理を行います。１サイクルは６時間で、前半の３時間は流入工程と処理工程、後半の３時間は沈殿工程と排出工程、さらに余剰汚泥の引抜きを行います。
JARUS 型の運転工程を、図－１と２に示します。図－１は流入 BOD が 200mg/L、流入汚水量が計画汚水量の設計負荷（100% 負荷）時の運転工程、図－２は流入負荷が設計負荷の 60 ～ 70%程度（例えば、流入 BOD160mg/L、流入汚水量が計画汚水量の 80% 程度）の運転工程例です。

JARUS-ⅩⅡ型（回分方式）と沈殿槽を有する
JARUS-ⅩⅣ型を（連間方式）比較すると、以下のようになります。

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ⅩⅡ型と同じ方法で設定することが可能です。
３）沈殿工程、排出工程
沈殿工程は合計３時間（排出工程を含む）、排出工程は２時間が一般的ですが、活性汚泥の固液分離に問題がない場合は、それぞれ２時間と１時間でも十分に上澄水を排出することはできます。
図－１ J ARUS 型回分方式の運転工程
（流入負荷が 100% の時）

４）余剰汚泥の引抜き
回分方式の MLSS の調整は、回分槽から直接余剰汚泥を引抜くことで行います。余剰汚泥引抜時間を長くすると MLSS は下がり、短くするとMLSS は上昇します。通常、余剰汚泥の引抜きは、１～２分程度です。回分方式は回分槽の MLSSを大幅（500mg/L 以上の変化）に変化させることは連間方式より容易ですが、変化量がダイレクトなので注意が必要です。特に、MLSS を低くす

図－２ J ARUS 型回分方式の運転工程（設計負荷の 60 ～ 70% 程度）る目的で引抜時間を長くするときは、１週間（回分方式の保守点検頻度は１回/週）ではなく、２～３日で確認しながら調整することが必要です。

１）流入工程１サイクルで処理する汚水量の流入時間（流入工程）は２時間（図－１）を標準とするが、汚水計量槽の戻りを止めると、図－２のように１時間

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維持管理上の留意点（１）汚泥界面程度で処理する汚水量を投入することができ、流回分方式で最も避けなければならない状況は、量調整ポンプの稼働時間を短縮した省エネ運転に排出工程時に活性汚泥（SS）が上澄水に混入すなるだけでなく、処理の安定性の観点からも効果る現象です。回分槽における有機物の酸化や窒素的です。の除去がどんなに良好であっても、上澄水に活性汚泥が混入すると SS が高くなり放流基準を満足

２）処理工程（撹拌工程、ばっ気・撹拌工程）しない結果になります。活性汚泥の流出は、放流

ⅩⅡ型シリーズの処理工程は、ブロワを ON/先への影響も考えられるので、回分方式では活性OFF する間欠ばっ気です。３時間の処理工程を汚泥の沈降性を意識した運転管理が必要です。

３分割し、撹拌工程（非ばっ気工程）とばっ気・浮遊生物法の維持管理時では、ばっ気時の活性撹拌工程（ばっ気工程）を３回繰り返す間欠ばっ汚泥を採取し SV30（%、活性汚泥沈降率）を測定

気が一般的です。ブロワの運転時間を調整するこし沈降性を確認しますが、SV30 の数値から実際とで、硝化反応と脱窒反応のバランスを保ち窒素の回分槽の汚泥界面と上澄水排出時の水面の位置除去を行いますが、硝化反応（ばっ気・撹拌工程関係を把握することは難しいといえます。

時間）を優先し、残りを脱窒反応（撹拌工程）と図－３～５は、沈殿工程時に回分槽内の汚泥界すると、安定した処理性能が得られます。ⅩⅠ型

面と水面の位置を 10 分毎に測定しそれぞれ沈降は連続ばっ気方式ですが、流入負荷（流入汚水量距離をグラフに示した図です。図中のクリアラン×流入 BOD）が低い等で間欠ばっ気が可能な施スは、汚泥界面と水面の間隔を示した数値です。

設は多くあり、その場合のブロワの運転時間は上澄水排出時のクリアランスは 50cm 以下になる

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集落排水・バイオマス・農村環境と、上昇水流によって汚泥界面付近の活性汚泥がに必ずしも実際の回分槽の汚泥界面とは一致しな動き出し上澄水に活性汚泥が巻き込まれる現象がいので注意が必要です。

発生する危険性が高くなると言われています。
図－３のクリアランスは最小値が 191cm あり、活性汚泥の沈降性が良好な例です。一方、図－４のクリアランスは最小値が 51cm と小さくなっており、沈降性が良くない例といえます。このような状況では、活性汚泥を巻き込んだ上澄水が処理水として排出されてもおかしくないといえます。

図－５ 回
 分槽の汚泥界面と水位の関係
（SV30 と SVI は良くないが、沈降性が良好な例）

図－４と５の SV30 は 96% と 97% とほぼ同じですが、汚泥界面の動きは異なり、SVI が 330mL/g（図－４は 243mL/g）と大きな図－５の方が明らかに良好です。
図－３ 回
 分槽の汚泥界面と水位の関係
（沈降性が良好な例）

また、同じ SVI で比較すると、濃度が高い方が汚泥界面の位置は高くなります。例えば、SVIが 200mL/g の活性汚泥で比較すると、MLSS が4,000mg/L の SV30 は 80%、3,000mg/L の SV30 は60% と濃度が高い活性汚泥の方が 1.5 倍高い汚泥界面となります。
図－４と５の比較や SVI の比較では、MLSS濃度が汚泥の沈降性に最も影響していることを示しています。汚泥界面が高いとき、余剰汚泥引抜時間を長くし MLSS 濃度を低くする対応は、汚泥界面を低くすることには効果的であると言えます。 し か し、 活 性 汚 泥 の 沈 降 性 が 悪 化 す る とMLSS 濃度を低くしただけでは、汚泥界面は十分に低くならないこともあるので注意が必要です。

図－４ 回
 分槽の汚泥界面と水位の関係
（沈降性が不良な例）

なお、保守点検時に SV30 を測定した活性汚泥

汚泥界面は活性汚泥の沈降性の問題であり、維持管理では必要以上にばっ気時間を長くしないことが MLSS 濃度管理とともにとても重要なことです。の MLSS を分析すると SVI（mL/g、汚泥容量指標）

SV30 や SVI は活性汚泥の沈降性の良否を判断が計算できます。SVI は SV30 をより一般化させする目安ですが、定期的に実際の汚泥界面位置をた活性汚泥の沈降性の指標ですが、SV30 と同様測定し SV30 や SVI との関係を確認することは有24

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図－６ 測定項目（ポータブルセンサー）の推移

益な事といえます。
なお、図－３～５は同じ処理施設の回分槽で測定したものです。

拌工程 60 分、ばっ気・撹拌工程 18 分、撹拌工程42 分、排出工程１時間）の DO、pH、ORP を５分間隔で測定し各項目の動きをトレンドグラフに示した図です。図中のハッチ部分は、ばっ気・撹（２）水質測定拌工程です。また、ORP と DO のトレンドから保守点検時に回分槽の処理状況を確認するため判断した硝化反応と脱窒反応をそれぞれ矢印で示に行う維持管理項目としては、ポータブルセンしています。なお、◯印は変曲点で、各ばっ気・サーを用いた DO と pH そして ORP の測定と SV

撹拌工程で硝化反応が終了したと思われる部分をシリンダーを用いた活性汚泥の沈降性を確認する示しています。

SV30 が一般的です。

DO と ORP の動きは、ばっ気・撹拌工程は上ポータブルセンサーによる測定のタイミング昇し、撹拌工程では下降します。酸化処理が順調は、連続ばっ気を行っているⅩⅠ型はばっ気・撹であれば、DO や ORP のピークは徐々に高くな拌工程終了時に行い、間欠ばっ気を行うⅩⅡ型ります。なお、DO は途中まで 0.0mg/L でも、最（ⅩⅠ型で間欠ばっ気を行っている場合も同様）は終ばっ気・撹拌工程で 0.5mg/L 以上になれば問各撹拌工程とばっ気・撹拌工程の終了時（合計６題ありません。

回 / サイクル）に測定します（最低でも、最終ばっ気・撹拌工程終了時）。また、SV30 用の活性汚泥や MLSS 分析用試料は最終ばっ気・撹拌工程終4了時に採取した活性汚泥で行います（ⅩⅠ型に同回分方式のばっ気時間は、最終ばっ気・撹拌工様）。上記のタイミング以外に測定あるいは採取程において DO が 0.5mg/L 以上になった時間をした試料の分析結果は処理状況を把握するという参考に決めることができます。この時点で酸素を意味では活用できないデータになるので、注意が消費する反応（有機物の酸化反応、アンモニア性必要です。

窒素の硝化反応）が終了した可能があるので、こ図－６は回分方式（６時間 / サイクル、初期撹

ばっ気時間の考え方

れ以上ブロワを稼働する必要はないと判断し、残25

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りのばっ気・撹拌次工程を撹拌工程にすることを検討します。

長くする必要があると判断します。
なお、DO のトレンドから、ばっ気・撹拌工程

例えば、図－６の最終ばっ気・撹拌工程終了時終了してから DO が 0.5mg/L 以下になるまで約の DO は、3.29mg/L ま で 上 昇 し て い ま す。DO35 分経過しています。これは、脱窒反応が始まのトレンドから最終ばっ気・撹拌工程開始５分後るまで約 35 分の待機時間（DO 残余時間）があっに は DO は 0.5mg/L 以 上 に な っ て い ま す が、たことになり、硝化・脱窒反応の空白時間帯といORP のトレンド（○印の変曲点）から硝化反応えます。この時間帯を短くすることで、より省エは開始約５～ 10 分で終了しています。ばっ気・ネで効率的な硝化・脱窒反応を目指すことができ

撹拌工程は合計 54 分（18 分× 3 回）ですが、トます。

レンドからは 10 分程度短縮できるので、図－６ではばっ気・撹拌工程を 18 分から 15 分にすることが可能です。
連続ばっ気の場合も同様に、DO が 0.5mg/L 以上になった以降の時間帯はブロワを停止しても問題ありません。つまり、間欠ばっ気に変更することも可能です。
一 方、 最 終 ば っ 気・ 撹 拌 工 程 終 了 に DO が

5

おわりに

今回は、JARUS 型回分方式（JARUS-ⅩⅠ型とⅩⅡ型）の維持管理についてお話しました。
次回は、JARUS 型浮遊生物法で最も処理施設数が多い連続流入間欠ばっ気方式（JARUS-ⅩⅣ型シリーズ）の維持管理について、お話します。

0.5mg/L 以下の場合は、逆にばっ気・撹拌工程を

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