簡単に答えると： 自治体のプラントでは、1人1日あたりおよそ70～90 gの乾燥固形物が発生する。産業プラントでは変動がはるかに大きく、凝集による化学汚泥が生物汚泥を上回ることが多いためである。設計は1日あたりの乾燥固形物量に基づいて行い、その後ケーキ容積に換算する — 流入流量に基づいて行ってはならない。
フローはほとんど何も教えてくれない
同じ立方メートル毎日を処理する2つのプラントでも、発生する汚泥量は数倍異なることがある。流量はポンプと配管のサイズを決める。汚泥量は、流入する固形物と有機物の負荷、さらにそれらを除去するために添加する薬品の量によって決まる。
そこで、質問は3つの別々の数字として再構築する必要があります：
- 1日あたりの乾燥固形分 — 生物学的および化学的、kg DS/d
- ケーキの乾燥 — 脱水後、そのケーキの固形分は何パーセントですか
- ケーキの体積 — 実際に保管、運搬、廃棄に支払うもの
市政：人から始める
生活排水の場合、一人当たりの設計負荷が最も信頼できる出発点である。ミネソタ汚染管理局の設計ガイドラインでは、 1人1日あたり0.20ポンドのTSS（91 g）および0.17ポンドのBOD₅（77 g） 設計上の最小値として。
一次捕獲と二次収率を通してそれらを処理すると、おおよそ次のようになる 1人1日あたり70～90gの乾燥固形分 合計で、初沈汚泥と余剰活性汚泥の比率はおよそ60対40に分かれる。したがって、人口5万人の処理場では、1日あたりおよそ3.5～4.5トンの乾燥固形物が発生する。
一人当たりの数値には二つの注意点がある。これらは純粋に domestic な下水を前提としているが、下水道への産業排水はこの前提を直ちに崩す。また、公表されている国別の数値は地域間で比較できない。接続人口で割る地域もあれば、総人口で割る地域もあるからだ。
工業用：負荷から始めて、その後薬品を添加する
工業廃水に一人当たりの近道はない。生物学的固形物は実際に除去された有機物負荷から生じ、その収率は汚泥がシステム内に滞留する時間に大きく依存する。
汚泥滞留時間がすべてだ。ペンシルベニア州DEPのオペレーター研修では、汚泥滞留時間は 3.5～10日（従来の活性汚泥法の場合） 反対して 20～30日間の長時間曝気滞留時間が長いほど、バイオマスの多くが内生呼吸によって消費されるため、長時間曝気では、除去されたBOD 1 kgあたりの廃棄固形物量がおよそ2分の1から3分の1になる。
運用者レベルのチェックとして、ミシガンEGLEの活性汚泥トレーニングでは BOD除去量1ポンドあたり0.7ポンドの固形物 従来運転における全浮遊物質基準での値です。これは設計値の妥当性確認に用いるものであり、設計値そのものとして使用しないでください。短い滞留時間、TSS基準であり、流入水とともに持ち込まれる不活性固形物を含んでいます。
化学汚泥は人々を驚かせるものだ
ここが産業界の見積もりが間違うところだ。凝集剤は消えるのではない——沈殿して汚泥に移行する。
化学量論的な下限は単純明快である。ミョウバンが水酸化アルミニウムに変換されると、およそ アラム1kgあたり乾燥固形分0.26kg塩化鉄が水酸化鉄に変換されると、およそ FeCl₃ 1 kgあたり0.66 kgそれらは最小値である：水酸化物のみを数え、共沈したリン酸塩、吸着した有機物、または絡み合った流入固形物は含まない。
測定値は桁数を確認する。2016年の研究では 海水淡水化と水処理 測定された FeCl₃ 1 mgあたり0.40～0.82 mgのスラッジ 好気性および嫌気性排水にわたって投与される。実用的な設計範囲として、FeCl₃ 1 kgあたり0.4～0.8 kg DSが妥当である。
比較を実行すれば、その点は明らかになる。塩化第二鉄80 mg/Lでは、約53 mg/Lの化学汚泥が発生する。観測収率0.3で200 mg/LのBODを除去する生物処理段階では、約60 mg/Lが生成される。その投与量では、両者はすでに同じ桁であり、産業用の投与はしばしばはるかに高くなる。
同じ2016年の研究では、FeCl₃がおよそ80 mg/Lを超えると、揮発性固形物対全固形物比が約0.5に低下することが判明した。汚泥は半分が無機物になる。これは二重に重要である。無機汚泥はより重く、生物汚泥とは異なる脱水特性を示すからだ。
乾燥固形分からケーキ体積まで
1日あたりの乾燥固形分はエンジニアリング上の数値です。ケーキ体積は請求の対象となる数値です。
変換は次のとおりです：
ケーキ体積（m³/d）＝ 乾燥固形分（kg/d）÷［ケーキかさ密度（kg/m³）× 固形分率］
ケーキのかさ密度は通常1,050～1,250 kg/m³の範囲で、石灰または鉄でコンディショニングされたミネラル含有量の高いケーキでは高い側の値となります。1,100 kg/m³を用いると、1トンの乾燥固形物が占める体積はおよそ次のとおりです。
- 4.5 m³、乾燥固形分20%
- 3.6 m³、25%時
- 3.0 m³、30%で
- 2.6 m³、35%
ケーキの固形分を20%から30%にすると、同じ固形分質量に対して運搬量が約3分の1削減される。処分が体積単位で課金される場合、これが圧力ろ過の商業的根拠を主張ではなく算術として示したものである。
実際に到達できるケーキの乾燥度はどのくらいですか
米国EPAの凹板型フィルタープレスに関するファクトシートは、ケーキ固形分が 一次処理汚泥および余剰活性汚泥に対して45～50%そして、石灰処理された三次汚泥では最大55%に達します。
それらの数値を前提に計画を立てる前に、コンディショニングの注記を読んでください。同じ文書では、それらを達成するために乾燥重量基準で10～30%の石灰と5～7.5%の塩化第二鉄を指定しています。石灰と鉄は不活性質量としてケーキに移行するため、その高い割合の一部は、除去された水ではなく添加された固形分です。 ポリマーコンディショニングのみ同じ情報源によると、およそ 一次固形物は45%、一次固形物と余剰活性汚泥は35%.
比較のために、EPAのベルトフィルタープレスファクトシートでは、生汚泥一次処理＋余剰活性汚泥で20～35%、嫌気性消化した余剰活性汚泥で12～22%とされている。ベルトろ過と加圧ろ過の差は実際に存在し、最も脱水しにくい汚泥でその差は最大となる。
もう一つ引用に値する知っておくべき文がある。EPAのファクトシートには、レセスドプレートフィルタープレスはおよそ4 MGD（約15,000 m³/d）以下のプラントで費用対効果が高いと記載されている。
汚泥見積もりのために何を送ればよいですか
- 処理人口、またはプロセスフローと流入水のCOD/BODおよびTSS
- 下水道が工業排水を受け入れているかどうか、またどの産業からか
- 凝固剤の種類と添加量、および石灰の添加の有無
- 汚泥滞留時間または曝気モード（生物処理段階が既に存在する場合）
- 汚泥が脱水前に消化されるか濃縮されるか
- 廃棄はどのように課金されますか — 重量単位ですか、それとも体積単位ですか
関連： フィルタープレートは何枚必要ですか, 自治体汚泥の人口別フィルタープレス選定、そして フィルタープレス対スクリュープレス. 関連機器： チャンバーフィルタープレス そして メンブレンフィルタープレス.
よくある質問
下水処理場は1日にどのくらいの汚泥を発生させますか？
地方自治体のプラントは、1人1日あたりおよそ70～90グラムの乾燥固形物を生成する。人口5万人のプラントでは、毎日約3.5～4.5トンの乾燥固形物が発生する。産業プラントははるかに変動が大きく、その数値は人口ではなく凝集剤の添加量と有機物負荷によって左右される。
流量からスラッジを推定できますか？
番号。流量はポンプと配管のサイズを決めるものであり、汚泥量ではない。同じ処理量の2つのプラントでも、流入固形物、有機物負荷、薬品注入によって汚泥質量は数倍異なることがある。代わりに1日あたりの乾燥固形物から推定すること。
塩化鉄はどのくらいの汚泥を生成しますか？
塩化第二鉄1 kg当たり約0.4～0.8 kgの乾燥固形物（実測値に基づく）。化学量論的な下限は1 kg当たり0.66 kgで、水酸化物沈殿のみを考慮した場合である。ミョウバンは同じ基準で1 kg当たり約0.26 kgを生成する。
化学汚泥は生物汚泥よりも重いですか？
多くの場合、はい、産業プラントでは。80 mg/Lの塩化第二鉄では、化学的固形物はすでに200 mg/LのBOD除去による生物学的固形物と同程度です。その投与量を超えると、スラッジはほぼ半分が無機物になり、その質量と脱水挙動の両方が変化します。
乾燥固形分をケーキ体積に変換するにはどうすればよいですか？
1日あたりの乾燥固形分をケーキのかさ密度に固形分率を乗じた値で割ります。1立方メートルあたり1,100 kgを用いると、1トンの乾燥固形分は、乾燥固形分30%で約3.0立方メートルのケーキ、または20%で4.5立方メートルになります。
長時間曝気は汚泥の発生量が少ないですか？
はい、BOD除去量1kgあたり従来の活性汚泥のおよそ2分の1から3分の1です。理由は汚泥滞留時間にあります。長時間曝気は20～30日であるのに対し、従来法は3.5～10日なので、内因性減衰によってより多くのバイオマスが消費されます。
人口または処理負荷、凝集剤の添加量、および処分の基準をお送りください。汚泥量とケーキ容積について、一緒に計算いたします。 スラッジとサイジングの見積もりを依頼する.
参照： US EPA — 凹板式フィルタープレス ファクトシート (832-F-00-058), 米国EPA — 重力濃縮ファクトシート (832-F-03-022), ミネソタ汚染管理局 — 設計流量および負荷決定ガイドライン.