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令和3年度 公害防止管理者 汚水処理特論 問12を解説|BOD汚泥負荷とMLSS

令和3年度 汚水処理特論 問12は、活性汚泥法のBOD汚泥負荷とMLSS濃度に関する計算問題です。水量と曝気槽容積を増やしても汚泥負荷を変えないときのMLSS濃度(mg/L)を求めます。

この問題のポイント

BOD汚泥負荷は「入ってくるBODの量」を「槽内の汚泥(MLSS)の量」で割った値で、次の形になります。BOD汚泥負荷=(BOD濃度×流量)÷(MLSS濃度×曝気槽容積)。問題はこの負荷を変えずに運転するので、拡張前と拡張後で右辺どうしを等号で結び、未知のMLSSについて解くだけです。BODの濃度は変わらない点に注目すると、式がすっきり整理できます。

※ 問題文そのものは、産業環境管理協会が公開している公式サイトで確認できます。

正解:選択肢(2)

計算の手順

まず拡張前の汚泥負荷を求めます。
(300 mg/L×200 m3/日)÷(2000 mg/L×120 m3)=60000÷240000=0.25/日

拡張後は流量が200+100=300 m3/日、曝気槽が120+30=150 m3。負荷を0.25のまま保つので、
(300×300)÷(MLSS×150)=0.25。

90000÷(150×MLSS)=0.25 → 150×MLSS=360000 → MLSS=2400 mg/L。よって選択肢(2)です。

各選択肢の正誤

選択肢正誤解説
(1)×(誤り)2200 mg/L。負荷一定の式では2400 mg/Lとなり合いません。
(2)○(正しい)2400 mg/L。流量300・容積150で負荷0.25を保つ値と一致します。
(3)×(誤り)2600 mg/L。容積の増加分の扱いを誤ると出やすい値です。
(4)×(誤り)2800 mg/L。負荷の式の分母・分子を取り違えた場合の値で合いません。
(5)×(誤り)3000 mg/L。過大で、正しくは2400 mg/Lです。

ここが分かれ目

迷いやすいのは、流量と容積が別々に増える点です。流量は200→300で1.5倍、容積は120→150で1.25倍。負荷を一定に保つには、増えたBOD量に見合うだけMLSSも増やす必要があります。式で書くと(BOD×流量)÷(MLSS×容積)=一定なので、MLSSは「流量の増加率÷容積の増加率」の分だけ増え、2000×(1.5÷1.25)=2400 mg/Lとなります。BOD濃度は前後で同じなので約分でき、計算が軽くなります。

覚え方

  • BOD汚泥負荷=(BOD×流量)÷(MLSS×容積)
  • 負荷一定なら、前後で式どうしを等号で結んで解く。
  • MLSSは流量の増加率÷容積の増加率の分だけ動く。

理解度チェック

Q.

BOD汚泥負荷の式は?

(BOD濃度×流量)÷(MLSS濃度×曝気槽容積)です。単位は 1/日(kg BOD/(kg MLSS・日))になります。

Q.

流量1.5倍・容積1.25倍で負荷一定にするMLSSは?

2400 mg/Lです。2000×(1.5÷1.25)=2400。BOD濃度が同じなので約分できます。

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出典

  • 一般社団法人 産業環境管理協会「令和3年度 公害防止管理者等国家試験 汚水処理特論 問題・正解」(公式PDF