水処理における活性汚泥と水温の関係性：猛暑期に向けた運転管理の注意点
水処理、特に活性汚泥法において、水温は処理能力や運転安定性に極めて大きな影響を与える因子の一つです。
微生物の活動に依存するこのプロセスでは、水温の変化が微生物の代謝速度や生態系バランスを変動させ、時として深刻な処理機能の低下を引き起こします。
今年も猛暑が予測される中、水処理施設の安定稼働のため、活性汚泥と水温の関係、特に高温時の注意点と対策について解説します。
活性汚泥とは：水処理における微生物の役割
まず、活性汚泥法の基本について触れておきましょう。活性汚泥とは、排水中の有機物を分解・除去する能力を持つ微生物群（細菌、原生動物、後生動物など）が浮遊状態で形成する汚泥（フロック）のことです。
これらの微生物が、排水中の汚濁物質を栄養源として取り込み、増殖・代謝することで水質が浄化されます。この微生物活動の活発さは、水温に大きく左右されます。
水温が活性汚泥に与える基本的な影響
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水処理における活性汚泥と水温の関係性：猛暑期に向けた運転管理の注意点
水処理、特に活性汚泥法において、水温は処理能力や運転安定性に極めて大きな影響を与える因子の一つです。微生物の活動に依存するこのプロセスでは、水温の変化が微生物の代謝速度や生態系バランスを変動させ、時として深刻な処理機能の低下を引き起こします。今年も猛暑が予測される中、水処理施設の安定稼働のため、活性汚泥と水温の関係、特に高温時の注意点と対策について解説します。
活性汚泥とは：水処理における微生物の役割
まず、活性汚泥法の基本について触れておきましょう。活性汚泥とは、排水中の有機物を分解・除去する能力を持つ微生物群（細菌、原生動物、後生動物など）が浮遊状態で形成する汚泥（フロック）のことです。これらの微生物が、排水中の汚濁物質を栄養源として取り込み、増殖・代謝することで水質が浄化されます。この微生物活動の活発さは、水温に大きく左右されます。
水温が活性汚泥に与える基本的な影響
一般的に、微生物の化学反応速度は温度に依存し、一定の範囲内であれば水温が高いほど反応は速くなります。しかし、これはあくまで「適正な範囲内」での話です。
- 適正水温範囲: 多くの活性汚泥微生物にとって、至適水温は20∼30∘C程度とされています。この範囲内では、有機物の分解効率も高く、安定した処理が期待できます。
- 低水温時 (10∘C以下など): 微生物の代謝活性が著しく低下します。特に硝化細菌の活動は鈍化しやすく、アンモニア態窒素の除去率低下につながることがあります。また、汚泥の沈降性が悪化する「粘性バルキング」が発生しやすくなる傾向も見られます。
- 高水温時 (35∘C以上など): 微生物の種類によっては活性が低下したり、死滅したりするものが出始めます。また、水中の溶存酸素（DO）濃度が低下し、好気性微生物の活動が制限される可能性があります。
【要注意】猛暑期（高水温時）の活性汚泥管理における課題
近年の夏場は35∘Cを超える猛暑日が続くことも珍しくなく、それに伴い流入排水の水温も上昇しやすくなっています。高水温は活性汚泥処理に以下のような具体的な問題を引き起こす可能性があります。
1. 溶存酸素（DO）濃度の低下
水温が上昇すると、気体の液体への溶解度は低下します（ヘンリーの法則）。つまり、同じ曝気（空気を送り込むこと）をしていても、水中に溶け込む酸素の量が減ってしまうのです。同時に、水温上昇により微生物の酸素消費速度は増大する傾向があるため、DOが不足しやすくなります。 DO不足は、好気性微生物による有機物分解能力の低下、硝化反応の阻害、嫌気性細菌の異常増殖による臭気問題などを引き起こす可能性があります。
2. 微生物叢（フローラ）の変化とバルキングリスク
高水温環境を好む特定の糸状性細菌が異常繁殖し、汚泥の沈降性を著しく悪化させる「バルキング」を引き起こすことがあります。バルキングが発生すると、最終沈殿池での固液分離が困難になり、処理水質の悪化や汚泥流出といった深刻な事態につながります。
3. 代謝産物の変化と処理水質の不安定化
水温が微生物の代謝経路に影響を与え、通常とは異なる代謝産物を生成したり、特定の物質の分解が阻害されたりすることがあります。これにより、処理水質が不安定になる可能性があります。また、病原性微生物の中には比較的高温で増殖しやすいものも存在するため、衛生的な観点からも注意が必要です。
4. 硝化作用への影響
硝化細菌は一般的に35∘C程度までは活性を維持しますが、それ以上の高温や急激な温度上昇、あるいはDO低下との複合的な影響により、硝化効率が低下することがあります。
猛暑期における活性汚泥の運転管理対策
高水温による悪影響を最小限に抑え、安定した水処理を継続するためには、以下のような対策が考えられます。
1. 曝気量の調整とDO管理の強化
水温上昇を見越して、曝気量を増やしたり、散気装置のメンテナンスを徹底したりすることで、DO濃度を適切に維持することが重要です。連続的なDO監視体制を整え、目標値を下回らないように管理します。
2. 汚泥濃度（MLSS）の調整
高水温時は微生物活性が上がるため、MLSS濃度を通常よりも若干低めに管理することで、酸素消費量を抑制し、DO不足のリスクを軽減できる場合があります。ただし、処理能力とのバランスを考慮する必要があります。
3. 遮光・冷却対策
反応タンクや沈殿池に直射日光が当たる場合は、遮光シートを設置するだけでも水温上昇をある程度抑制できます。また、状況によっては、冷却塔やチラーを用いた冷却設備の導入も検討の余地があります。
4. 流入負荷の平準化
高負荷の排水が断続的に流入すると、水温が高い状況下ではDOが一気に消費され、処理機能が破綻しやすくなります。可能な範囲で流入負荷の平準化を図ることも有効です。
5. 水温・水質の継続的なモニタリングと記録
日々の水温、DO、MLSS、SVI（汚泥容量指標）、処理水質などを継続的にモニタリングし、記録することは、異常の早期発見と適切な対策を講じる上で不可欠です。
まとめ
活性汚泥法における水温管理は、年間を通じた安定運転の鍵となりますが、特に猛暑期においては、DO低下やバルキングといったリスクが高まるため、より一層の注意と対策が求められます。日頃からのきめ細やかな運転管理と、状況に応じた迅速な対応が重要です。
水処理設備の運転管理や水質改善に関して、より詳細な診断や具体的な対策をご検討の場合は、専門の業者にご相談いただくことをお勧めします。
専門業者が周りにいない時や、第三者の意見を聞きたいときは、工場のセカンドオピニオンであるウォーターデジタル社にぜひお問い合わせください。
