JP2001235462A - 廃水処理試験方法 - Google Patents
廃水処理試験方法Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気することに
よって得られるDOの変化からデータをコンピュータで解
析することにより、廃液のＢＯＤ濃度を短時間で評価し
たり、活性汚泥でのＢＯＤ分解速度を評価できる試験方
法を提供する。 【解決手段】活性汚泥と廃液を含む混合液を十分長く曝
気して溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値をhigh
finalDOとし、再度低溶存酸素濃度から曝気して得られ
る溶存酸素濃度変化曲線から曝気装置の総括物質移動係
数Kabsを求め、任意のＢＯＤ物質を含む混合液を曝気し
て得られる溶存酸素濃度変化曲線から DO=highfinalDO-(highfinalDO-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式からＢＯＤを計算し、さらに該溶存酸素濃度変
化曲線をブロック分けした曲線から DO= highDOn-(highDOn-DOn-1)exp(-Kabs・ｔ) ＢＯＤ分解速度＝(highfinalDO-highDOn)×Kabs の計算式からブロック分けした範囲でのＢＯＤ分解速度
とＢＯＤを計算する。
よって得られるDOの変化からデータをコンピュータで解
析することにより、廃液のＢＯＤ濃度を短時間で評価し
たり、活性汚泥でのＢＯＤ分解速度を評価できる試験方
法を提供する。 【解決手段】活性汚泥と廃液を含む混合液を十分長く曝
気して溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値をhigh
finalDOとし、再度低溶存酸素濃度から曝気して得られ
る溶存酸素濃度変化曲線から曝気装置の総括物質移動係
数Kabsを求め、任意のＢＯＤ物質を含む混合液を曝気し
て得られる溶存酸素濃度変化曲線から DO=highfinalDO-(highfinalDO-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式からＢＯＤを計算し、さらに該溶存酸素濃度変
化曲線をブロック分けした曲線から DO= highDOn-(highDOn-DOn-1)exp(-Kabs・ｔ) ＢＯＤ分解速度＝(highfinalDO-highDOn)×Kabs の計算式からブロック分けした範囲でのＢＯＤ分解速度
とＢＯＤを計算する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は好気性微生物を利用
する廃水処理での廃液の処理適性をテストする廃水処理
試験方法に関する。
する廃水処理での廃液の処理適性をテストする廃水処理
試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】活性汚泥処理法に代表される好気性微生
物を利用した廃水処理は最も汎用的な廃水処理法であ
る。好気性微生物を利用した廃水処理の基本プロセスは
好気性微生物を高濃度に含む活性汚泥に廃水を入れ、空
気を曝気することにより混合液中に溶解した溶存酸素を
利用して微生物が廃水中の汚濁物を分解する。一般に廃
水中には種々の汚濁物があり、その汚濁物を分解するに
は多様な微生物が関与している。好気性微生物処理の最
大の特徴は種々の汚濁物に対応した多様な微生物を馴化
という自然界の生物活動を高度に濃縮することで、効率
よく様々な廃水に対応できることであるが、反面複雑な
生物活動のため原因→結果の因果関係の定量的把握は極
めて難しく、極端な表現をすれば廃水の基質、濃度変
動、基質変動などの性状により処理状況はさまざまに変
化している。このため活性汚泥処理装置で新たな廃水を
処理する場合には、その廃液の微生物分解性をテストす
る必要がある。
物を利用した廃水処理は最も汎用的な廃水処理法であ
る。好気性微生物を利用した廃水処理の基本プロセスは
好気性微生物を高濃度に含む活性汚泥に廃水を入れ、空
気を曝気することにより混合液中に溶解した溶存酸素を
利用して微生物が廃水中の汚濁物を分解する。一般に廃
水中には種々の汚濁物があり、その汚濁物を分解するに
は多様な微生物が関与している。好気性微生物処理の最
大の特徴は種々の汚濁物に対応した多様な微生物を馴化
という自然界の生物活動を高度に濃縮することで、効率
よく様々な廃水に対応できることであるが、反面複雑な
生物活動のため原因→結果の因果関係の定量的把握は極
めて難しく、極端な表現をすれば廃水の基質、濃度変
動、基質変動などの性状により処理状況はさまざまに変
化している。このため活性汚泥処理装置で新たな廃水を
処理する場合には、その廃液の微生物分解性をテストす
る必要がある。
【０００３】最も簡単な評価法はＢＯＤを測定し、その
値と理論酸素要求量(ＴＯＤと略す)と比較することであ
る。一般にＢＯＤ／ＴＯＤ＞0.4であれば分解性良好、
0.2＜ＢＯＤ／ＴＯＤ＜0.4であれば分解可能と評価され
ている。しかしながらこの判定法ではＢＯＤは通常5日
間という長時間の測定であるため、滞留時間が10時間程
度の実際の活性汚泥装置において処理可能とは必ずしも
いえない。実際の装置でのＢＯＤの分解はＢＯＤを構成
する成分に対応する微生物が該活性汚泥のなかに十分な
量生息しているか否かが重要であり、上記判定法で分解
性良好の廃液が実際の活性汚泥処理装置では分解不十分
になるケースは多々ある。これは上記の判定法が分解速
度を考慮していない静的な判定法だからである。
値と理論酸素要求量(ＴＯＤと略す)と比較することであ
る。一般にＢＯＤ／ＴＯＤ＞0.4であれば分解性良好、
0.2＜ＢＯＤ／ＴＯＤ＜0.4であれば分解可能と評価され
ている。しかしながらこの判定法ではＢＯＤは通常5日
間という長時間の測定であるため、滞留時間が10時間程
度の実際の活性汚泥装置において処理可能とは必ずしも
いえない。実際の装置でのＢＯＤの分解はＢＯＤを構成
する成分に対応する微生物が該活性汚泥のなかに十分な
量生息しているか否かが重要であり、上記判定法で分解
性良好の廃液が実際の活性汚泥処理装置では分解不十分
になるケースは多々ある。これは上記の判定法が分解速
度を考慮していない静的な判定法だからである。
【０００４】分解過程がわかる分析法として、微生物が
消費する酸素の量を電気分解による酸素で供給しその電
気量の変化を経時的に測定記録する分析装置が商品化さ
れている。この分析法は微生物の増殖期間と分解期間を
区別できるため上記の判定法よりずっと多くの分解性の
情報を得ることができるが、増殖期間中にどれだけの有
効な微生物が増殖したか、分解期間での微生物濃度が実
際の活性汚泥装置の微生物濃度の何％に相当するのか等
の関係が全く不明である。このため一般的に分解しやす
い物質かどうかの判定はできても、実際の活性汚泥装置
でどの程度まで処理できるかの判定まではできない。こ
のため、実際の活性汚泥装置での分解性のテストをする
には、ミニチュアの活性汚泥処理試験機で想定される廃
水と好気性微生物を使って長い時間処理実験をする必要
がある。
消費する酸素の量を電気分解による酸素で供給しその電
気量の変化を経時的に測定記録する分析装置が商品化さ
れている。この分析法は微生物の増殖期間と分解期間を
区別できるため上記の判定法よりずっと多くの分解性の
情報を得ることができるが、増殖期間中にどれだけの有
効な微生物が増殖したか、分解期間での微生物濃度が実
際の活性汚泥装置の微生物濃度の何％に相当するのか等
の関係が全く不明である。このため一般的に分解しやす
い物質かどうかの判定はできても、実際の活性汚泥装置
でどの程度まで処理できるかの判定まではできない。こ
のため、実際の活性汚泥装置での分解性のテストをする
には、ミニチュアの活性汚泥処理試験機で想定される廃
水と好気性微生物を使って長い時間処理実験をする必要
がある。
【０００５】図１は従来この実験をするために使われて
いるミニチュア試験機の代表例を示すフロシートであ
る。図１に示すように従来の試験機は実際の活性汚泥処
理装置の主要部分をそのまま1／100から1／1000程度に
縮尺したものである。試験の基本方法は試料廃液をポン
プで曝気槽に一定流量で添加し、曝気槽で曝気処理し、
沈殿槽からオーバーフローする上澄水をサンプリングし
て分析して、ＴＯＤやＢＯＤや透視度などの処理水質の
変化をみる方法である。
いるミニチュア試験機の代表例を示すフロシートであ
る。図１に示すように従来の試験機は実際の活性汚泥処
理装置の主要部分をそのまま1／100から1／1000程度に
縮尺したものである。試験の基本方法は試料廃液をポン
プで曝気槽に一定流量で添加し、曝気槽で曝気処理し、
沈殿槽からオーバーフローする上澄水をサンプリングし
て分析して、ＴＯＤやＢＯＤや透視度などの処理水質の
変化をみる方法である。
【０００６】この方法では処理の状況は処理の結果とし
ての処理水の水質でしか評価できない。しかも水質の評
価としてＴＯＤは必ずしも生物処理での指標であるＢＯ
Ｄを代表しないこと、ＢＯＤは測定に長時間を要し且つ
分析に手間がかかることから分析頻度に限度があること
で、おおまかな変化しか解らないため、１検体の１処理
条件での処理結果を得るには通常３日以上の連続テスト
を要し、ＢＯＤの分析結果がでるまで通算８日以上かか
る。処理条件を変更すれば、また同じだけの日数を要
し、全く不効率である。
ての処理水の水質でしか評価できない。しかも水質の評
価としてＴＯＤは必ずしも生物処理での指標であるＢＯ
Ｄを代表しないこと、ＢＯＤは測定に長時間を要し且つ
分析に手間がかかることから分析頻度に限度があること
で、おおまかな変化しか解らないため、１検体の１処理
条件での処理結果を得るには通常３日以上の連続テスト
を要し、ＢＯＤの分析結果がでるまで通算８日以上かか
る。処理条件を変更すれば、また同じだけの日数を要
し、全く不効率である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】好気性微生物を利用す
る廃水処理での処理性能をテストする従来の試験機は上
記のように極めて不十分なデータしか取得できなかった
り、きわめて不効率なテスト方法しか手段がない。これ
はＢＯＤの迅速簡便な評価法がないことや、実際の活性
汚泥での分解速度という動的なデータを採取する手段が
ないことが原因である。本発明は、活性汚泥と廃液を含
む混合液を曝気することによって得られるDOの変化から
データをコンピュータで解析することにより、廃液のＢ
ＯＤ濃度を短時間で評価したり、活性汚泥での分解速度
を評価できる従来とは異なった試験方法を提供するもの
である。
る廃水処理での処理性能をテストする従来の試験機は上
記のように極めて不十分なデータしか取得できなかった
り、きわめて不効率なテスト方法しか手段がない。これ
はＢＯＤの迅速簡便な評価法がないことや、実際の活性
汚泥での分解速度という動的なデータを採取する手段が
ないことが原因である。本発明は、活性汚泥と廃液を含
む混合液を曝気することによって得られるDOの変化から
データをコンピュータで解析することにより、廃液のＢ
ＯＤ濃度を短時間で評価したり、活性汚泥での分解速度
を評価できる従来とは異なった試験方法を提供するもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】好気性微生物を利用する
廃水処理での廃液の処理適性をテストする廃水処理試験
方法において、活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置
で曝気したときに、該混合液に酸素が溶解する速度は該
混合液の飽和溶存酸素濃度とその時点の該混合液の溶存
酸素濃度の差を推進力とするとしたときの総括物質移動
係数をKabsの記号で表したとき、該混合液を十分長く曝
気し、溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値をhigh
finalDOの記号で表し、その時点で曝気を停止し、外か
らの酸素の供給を断って、減少速度が直線的に減少する
範囲でhighfinalDOより十分溶存酸素濃度が低くなった
時点から曝気を再開し、曝気経過時間ｔによる溶存酸素
濃度DOの上昇曲線を測定し、曝気を再開したときの溶存
酸素濃度を初期値DO0とし、溶存酸素濃度がほぼ一定に
なった時点の値をhighfinalDO1とした場合、DO=highfin
alDO1-(highfinalDO1-DO0)exp(-Kabs・ｔ)の計算式でKab
sを変化させて、測定した溶存酸素濃度の上昇曲線を最
も近似できた値をKabsの値とする。このKabsとhighfina
lDOを用い、上記で使用したのと同じ活性汚泥と任意の
ＢＯＤ物質を含む混合液を該曝気装置で曝気したとき、
DOの初期値DO0からhighfinalDOになるまで曝気したとき
の溶存酸素濃度変化曲線と同時刻で同初期値DO0から曝
気をスタートしたとしたとき DO=highfinalDO-(highfinalDO-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線で囲
まれる面積ＳにKabsを掛けた値を該混合液のＢＯＤ値を
する。また上記で測定した溶存酸素濃度曲線を曝気時間
の経過順に1からｘ個のブロックに分割し、ｎ番目のブ
ロックの先頭の溶存酸素濃度をDOn-1、スタート時間を
ｔn-1で表すとき、該ブロック内のDOの変化曲線と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn-1)exp(-Kabs・(ｔ-ｔ
n-1)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線１と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn)exp(-Kabs・(ｔ-
ｔn)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線２で
囲まれる面積ＳnにKabsを掛けた値をｎ番目のブロック
のＢＯＤ値とし、該ブロック内のDOの変化曲線を DO= highDOn-(highDOn-DOn-1)exp(-Kabs・ｔ) の計算式でhighDOnを変化させて、該ブロック内のDOの
変化曲線を最も近似できた値をhighDOnの値とし、 ＢＯＤ分解速度＝(highfinalDO-highDOn)×Kabs の値を該ブロック内のＢＯＤ成分の該活性汚泥によるＢ
ＯＤ分解速度とする。
廃水処理での廃液の処理適性をテストする廃水処理試験
方法において、活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置
で曝気したときに、該混合液に酸素が溶解する速度は該
混合液の飽和溶存酸素濃度とその時点の該混合液の溶存
酸素濃度の差を推進力とするとしたときの総括物質移動
係数をKabsの記号で表したとき、該混合液を十分長く曝
気し、溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値をhigh
finalDOの記号で表し、その時点で曝気を停止し、外か
らの酸素の供給を断って、減少速度が直線的に減少する
範囲でhighfinalDOより十分溶存酸素濃度が低くなった
時点から曝気を再開し、曝気経過時間ｔによる溶存酸素
濃度DOの上昇曲線を測定し、曝気を再開したときの溶存
酸素濃度を初期値DO0とし、溶存酸素濃度がほぼ一定に
なった時点の値をhighfinalDO1とした場合、DO=highfin
alDO1-(highfinalDO1-DO0)exp(-Kabs・ｔ)の計算式でKab
sを変化させて、測定した溶存酸素濃度の上昇曲線を最
も近似できた値をKabsの値とする。このKabsとhighfina
lDOを用い、上記で使用したのと同じ活性汚泥と任意の
ＢＯＤ物質を含む混合液を該曝気装置で曝気したとき、
DOの初期値DO0からhighfinalDOになるまで曝気したとき
の溶存酸素濃度変化曲線と同時刻で同初期値DO0から曝
気をスタートしたとしたとき DO=highfinalDO-(highfinalDO-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線で囲
まれる面積ＳにKabsを掛けた値を該混合液のＢＯＤ値を
する。また上記で測定した溶存酸素濃度曲線を曝気時間
の経過順に1からｘ個のブロックに分割し、ｎ番目のブ
ロックの先頭の溶存酸素濃度をDOn-1、スタート時間を
ｔn-1で表すとき、該ブロック内のDOの変化曲線と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn-1)exp(-Kabs・(ｔ-ｔ
n-1)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線１と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn)exp(-Kabs・(ｔ-
ｔn)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線２で
囲まれる面積ＳnにKabsを掛けた値をｎ番目のブロック
のＢＯＤ値とし、該ブロック内のDOの変化曲線を DO= highDOn-(highDOn-DOn-1)exp(-Kabs・ｔ) の計算式でhighDOnを変化させて、該ブロック内のDOの
変化曲線を最も近似できた値をhighDOnの値とし、 ＢＯＤ分解速度＝(highfinalDO-highDOn)×Kabs の値を該ブロック内のＢＯＤ成分の該活性汚泥によるＢ
ＯＤ分解速度とする。
【０００９】
【実施例】はじめに本方法の原理について簡単にのべ
る。活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置で曝気して
いくと廃水中の溶存酸素濃度は曝気時間とともに上昇し
ていくが、その変化は(1)式で表される。 ここにDOsatは飽和溶存酸素濃度[mg/l]、DOは曝気槽内
溶存酸素濃度[mg/l]、Kabsは総括物質移動係数[1/mi
n]、ASactは活性汚泥が呼吸で使う酸素消費速度[mg/l／
min]、BODactは活性汚泥がＢＯＤ成分の分解で使う酸素
消費速度[mg/l／min]である。(1)式右辺第1項は曝気装
置から酸素供給速度であり、第2項は活性汚泥が呼吸お
よびＢＯＤの分解で使う酸素消費速度である。
る。活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置で曝気して
いくと廃水中の溶存酸素濃度は曝気時間とともに上昇し
ていくが、その変化は(1)式で表される。 ここにDOsatは飽和溶存酸素濃度[mg/l]、DOは曝気槽内
溶存酸素濃度[mg/l]、Kabsは総括物質移動係数[1/mi
n]、ASactは活性汚泥が呼吸で使う酸素消費速度[mg/l／
min]、BODactは活性汚泥がＢＯＤ成分の分解で使う酸素
消費速度[mg/l／min]である。(1)式右辺第1項は曝気装
置から酸素供給速度であり、第2項は活性汚泥が呼吸お
よびＢＯＤの分解で使う酸素消費速度である。
【００１０】ASactは汚泥の基礎呼吸による酸素の消費
速度である。基礎呼吸なのでＢＯＤ成分とは直接無関係
で短時間内ではほとんど一定である。ASactは概ねDO値
が0.5mg/l以上あれば、ASactはDO値に無関係に一定であ
ることが知られており、またこのことはＢＯＤ成分がほ
とんど0mg/lの混合液を酸素の供給を断った状態で溶存
酸素濃度が高い状態からDOの変化を測定すると直線状に
減少していくことで容易に実証できる。
速度である。基礎呼吸なのでＢＯＤ成分とは直接無関係
で短時間内ではほとんど一定である。ASactは概ねDO値
が0.5mg/l以上あれば、ASactはDO値に無関係に一定であ
ることが知られており、またこのことはＢＯＤ成分がほ
とんど0mg/lの混合液を酸素の供給を断った状態で溶存
酸素濃度が高い状態からDOの変化を測定すると直線状に
減少していくことで容易に実証できる。
【００１１】BODactは汚泥がＢＯＤ成分を分解している
ときに使う酸素の消費速度である。BODactは汚泥がその
物質に馴化しているかどうか、汚泥の状態、水温、ｐ
H、塩濃度等の棲息環境などで変化する。微生物がＢＯ
Ｄ成分を分解する場合、反応はＢＯＤ成分に対応した酵
素等によりおこなわれ、その成分ごとに固有の反応速度
を示す。一般に有機物が微生物により最終的に水と炭酸
ガスに分解される過程では、いくつかの中間生成物を経
由し、それぞれの中間生成物の分解にはそれぞれの反応
速度がある。このため廃水処理における原水のように多
様なＢＯＤ成分を含む場合には反応過程が複雑に重複す
るため、ＢＯＤ成分と１対１に特定できにくいが、廃液
がメタノールや酢酸のような単純な1つのＢＯＤ成分の
場合は、分解中は一定の分解速度を示し、容易にＢＯＤ
成分と１対１に特定できる。
ときに使う酸素の消費速度である。BODactは汚泥がその
物質に馴化しているかどうか、汚泥の状態、水温、ｐ
H、塩濃度等の棲息環境などで変化する。微生物がＢＯ
Ｄ成分を分解する場合、反応はＢＯＤ成分に対応した酵
素等によりおこなわれ、その成分ごとに固有の反応速度
を示す。一般に有機物が微生物により最終的に水と炭酸
ガスに分解される過程では、いくつかの中間生成物を経
由し、それぞれの中間生成物の分解にはそれぞれの反応
速度がある。このため廃水処理における原水のように多
様なＢＯＤ成分を含む場合には反応過程が複雑に重複す
るため、ＢＯＤ成分と１対１に特定できにくいが、廃液
がメタノールや酢酸のような単純な1つのＢＯＤ成分の
場合は、分解中は一定の分解速度を示し、容易にＢＯＤ
成分と１対１に特定できる。
【００１２】曝気過程でBODactが変化する場合には(1)
式は簡単には積分できないが、ＢＯＤ成分が殆ど0mg/l
の混合液の場合、(1)式のBODactは殆ど0となり(1)式は
以下のようになる ASactは前述のごとく概ねDO＞0.5mg/lではDOに無関係に
一定であるから概ねDO＞0.5mg/lの範囲で(2)式は容易に
積分でき(3)式で表される。 DO＝α−（α−DO0）exp(−Kabs・ｔ) (3)式 但しα＝DOsat−ASact／KabsDO0は曝気を開始したとき
の初期値である。また（3）式は曝気経過時間ｔが十分
な大きさになれば右辺第2項は無視できるから DO＝α＝DOsat−ASact／Kabs の値で一定となり、この値をhighfinalDOで表せば、hig
hfinalDOはＢＯＤ成分が殆ど0mg/lの混合液を曝気した
場合、最終的に到達するDO値と定義でき、(3)式は DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DO0）exp(-Kabs・ｔ) (4)式 と書き直せる。(4)式によるDOの変化は図２の1の点線に
示すような曲線となる。
式は簡単には積分できないが、ＢＯＤ成分が殆ど0mg/l
の混合液の場合、(1)式のBODactは殆ど0となり(1)式は
以下のようになる ASactは前述のごとく概ねDO＞0.5mg/lではDOに無関係に
一定であるから概ねDO＞0.5mg/lの範囲で(2)式は容易に
積分でき(3)式で表される。 DO＝α−（α−DO0）exp(−Kabs・ｔ) (3)式 但しα＝DOsat−ASact／KabsDO0は曝気を開始したとき
の初期値である。また（3）式は曝気経過時間ｔが十分
な大きさになれば右辺第2項は無視できるから DO＝α＝DOsat−ASact／Kabs の値で一定となり、この値をhighfinalDOで表せば、hig
hfinalDOはＢＯＤ成分が殆ど0mg/lの混合液を曝気した
場合、最終的に到達するDO値と定義でき、(3)式は DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DO0）exp(-Kabs・ｔ) (4)式 と書き直せる。(4)式によるDOの変化は図２の1の点線に
示すような曲線となる。
【００１３】一方混合液中にＢＯＤ成分が存在する場
合、BODactは無視できない値をもち、さらにBODactの値
は主として分解対象のＢＯＤ成分が変わるため、曝気経
過時間ｔとともに大きい値から小さい値へ変化し、最終
的に分解できるＢＯＤ成分がなくなればBODactは殆ど0
になる変化をする。このため(1)式は単純に(3)式のよう
に積分できないが、DOの変化は図２の2の実線の曲線で
示すような曲線となる。この曲線はメタノールや酢酸の
ような単純なＢＯＤ成分の場合には、分解中はDOは酸素
供給速度とASact+BODactの酸素消費速度でバランスする
低いレベルで一定となり、分解が終了すると、速やかに
上昇しhighfinalDOで一定となる図２の2の実線のような
典型的な2段曲線となる。
合、BODactは無視できない値をもち、さらにBODactの値
は主として分解対象のＢＯＤ成分が変わるため、曝気経
過時間ｔとともに大きい値から小さい値へ変化し、最終
的に分解できるＢＯＤ成分がなくなればBODactは殆ど0
になる変化をする。このため(1)式は単純に(3)式のよう
に積分できないが、DOの変化は図２の2の実線の曲線で
示すような曲線となる。この曲線はメタノールや酢酸の
ような単純なＢＯＤ成分の場合には、分解中はDOは酸素
供給速度とASact+BODactの酸素消費速度でバランスする
低いレベルで一定となり、分解が終了すると、速やかに
上昇しhighfinalDOで一定となる図２の2の実線のような
典型的な2段曲線となる。
【００１４】今、曝気を開始したときのDOの初期値DO0
を同じとし、混合液中のＢＯＤ成分が殆ど0mg/lの混合
液を曝気したときの(4)式で表されるDO変化曲線を図２
の1の点線で表し、混合液中のＢＯＤ成分が存在する場
合の混合液を曝気した場合のDO変化曲線を図２の2の実
線で表した場合、各曝気経過時間における、点線と実線
の値の差はその時点における、ＢＯＤを分解するに使用
される酸素消費速度による差を表し、この差を曝気経過
時間ｔで積分した値は両曲線で囲まれた面積Ｓに相当
し、この値にKabsを掛けた値は微生物がＢＯＤ成分を分
解するために使用する酸素量に相当する。この値はＪＩ
Ｓで定められたＢＯＤの測定法とは異なるが、微生物が
分解するに要する酸素量を測定するという測定原理その
ものは同じである。ＪＩＳのＢＯＤ測定法が5日間とい
う長時間を要するが、本測定法はすでに十分馴養された
汚泥を使用し、且つ数千ｐｐｍという高濃度の汚泥を使
用するため数10分程度の短時間でＪＩＳのＢＯＤときわ
めて相関性の高い値が測定可能である。本測定原理その
ものは特願平9-342261や特願平10-119919のなかですで
に詳しく記述されているが、本発明は上記の原理で使用
する数値を具体的に取得する方法やさらに高度に活用し
た方法である。
を同じとし、混合液中のＢＯＤ成分が殆ど0mg/lの混合
液を曝気したときの(4)式で表されるDO変化曲線を図２
の1の点線で表し、混合液中のＢＯＤ成分が存在する場
合の混合液を曝気した場合のDO変化曲線を図２の2の実
線で表した場合、各曝気経過時間における、点線と実線
の値の差はその時点における、ＢＯＤを分解するに使用
される酸素消費速度による差を表し、この差を曝気経過
時間ｔで積分した値は両曲線で囲まれた面積Ｓに相当
し、この値にKabsを掛けた値は微生物がＢＯＤ成分を分
解するために使用する酸素量に相当する。この値はＪＩ
Ｓで定められたＢＯＤの測定法とは異なるが、微生物が
分解するに要する酸素量を測定するという測定原理その
ものは同じである。ＪＩＳのＢＯＤ測定法が5日間とい
う長時間を要するが、本測定法はすでに十分馴養された
汚泥を使用し、且つ数千ｐｐｍという高濃度の汚泥を使
用するため数10分程度の短時間でＪＩＳのＢＯＤときわ
めて相関性の高い値が測定可能である。本測定原理その
ものは特願平9-342261や特願平10-119919のなかですで
に詳しく記述されているが、本発明は上記の原理で使用
する数値を具体的に取得する方法やさらに高度に活用し
た方法である。
【００１５】ここにＢＯＤ が殆ど0mg/lの混合液とは、
BODactが小さな値で測定時間内ではほとんど変化しない
廃液という意味であり、ＪＩＳのＢＯＤのように長時間
で測定した場合、長時間かけてゆっくりと分解するごく
小さな分解速度をもつＢＯＤ成分があっても計算上誤差
は小さく支障ない。また上記例では曝気槽の中からサン
プリングした混合液のＢＯＤ成分が残っている場合は、
測定装置内で十分曝気をしてＢＯＤ成分が殆ど0mg/lに
する前処理をおこなっているが、何らかの方法でＢＯＤ
の値が判明しており、測定期間中の変化の程度がわかっ
ているのであれば、上記測定値から引き算で求めること
ができる。しかしながら誤差防止のためには上記例のよ
うに前処理をおこなうほうが好ましい。
BODactが小さな値で測定時間内ではほとんど変化しない
廃液という意味であり、ＪＩＳのＢＯＤのように長時間
で測定した場合、長時間かけてゆっくりと分解するごく
小さな分解速度をもつＢＯＤ成分があっても計算上誤差
は小さく支障ない。また上記例では曝気槽の中からサン
プリングした混合液のＢＯＤ成分が残っている場合は、
測定装置内で十分曝気をしてＢＯＤ成分が殆ど0mg/lに
する前処理をおこなっているが、何らかの方法でＢＯＤ
の値が判明しており、測定期間中の変化の程度がわかっ
ているのであれば、上記測定値から引き算で求めること
ができる。しかしながら誤差防止のためには上記例のよ
うに前処理をおこなうほうが好ましい。
【００１６】本発明は(1)式から(4)式を活用して、ＢＯ
Ｄや分解速度を計算する。Kabsはおおまかには、曝気装
置の物理的構造と運転条件により決まる定数である。例
えば曝気装置がアスピレータ方式であれば、その物理的
構造とはアスピレータのノズルの構造、テールパイプの
直径や長さ等であり、運転条件とはアスピレータ部の流
速、吸引空気量、流体の粘度や固形物濃度等の物性等で
ある。しかしながら、本発明で使用する流体は活性汚泥
を含む混合液であるため、同じ曝気装置を使い、流速や
吸引空気量を同じにしても、混合液の物性は若干変化す
るため、一度測定しておけばよいというものではない。
特に本発明のように試験装置として使用するには精度を
要するため、ＢＯＤの測定や分解速度の測定をするたび
にKabsを測定することが好ましい。またhighfinalDOは
活性汚泥のASactや温度等の条件により変化するので、K
absと同様にＢＯＤの測定や分解速度の測定をするたび
に測定することが好ましい。
Ｄや分解速度を計算する。Kabsはおおまかには、曝気装
置の物理的構造と運転条件により決まる定数である。例
えば曝気装置がアスピレータ方式であれば、その物理的
構造とはアスピレータのノズルの構造、テールパイプの
直径や長さ等であり、運転条件とはアスピレータ部の流
速、吸引空気量、流体の粘度や固形物濃度等の物性等で
ある。しかしながら、本発明で使用する流体は活性汚泥
を含む混合液であるため、同じ曝気装置を使い、流速や
吸引空気量を同じにしても、混合液の物性は若干変化す
るため、一度測定しておけばよいというものではない。
特に本発明のように試験装置として使用するには精度を
要するため、ＢＯＤの測定や分解速度の測定をするたび
にKabsを測定することが好ましい。またhighfinalDOは
活性汚泥のASactや温度等の条件により変化するので、K
absと同様にＢＯＤの測定や分解速度の測定をするたび
に測定することが好ましい。
【００１７】以下にhighfinalDOとKabsを取得する具体
的な方法を示す。図３の前処理工程とKabs測定工程はこ
の様子を示す図である。活性汚泥と廃液を含む混合液を
曝気装置で曝気すると、廃液中のＢＯＤ成分は活性汚泥
で分解され、やがて分解するＢＯＤがなくなるか、ＢＯ
Ｄを分解する速度が非常に小さくなり測定時間内ではほ
とんど変化しなくなると混合液中のDOは図３の３のよう
に溶存酸素濃度がほぼ一定になる。このときの溶存酸素
濃度値がhighfinalDOである。その時点で曝気を停止
し、外からの酸素の供給を断つと、混合液中の溶存酸素
は図３の４のように直線的に減少する。減少速度が直線
的に減少する範囲でDOがhighfinalDOより十分低くなっ
た時点から曝気を再開し、曝気経過時間ｔによる溶存酸
素濃度DOの上昇曲線を測定する。図３の５の曲線で示す
ようにDOの変化はASactが一定でBODactが殆ど0なので、
曝気を再開したときのDOを初期値DO0とし、DOがほぼ一
定になった時点の値をhighfinalDO1とした場合、 DO=highfinalDO1-（highfinalDO1-DO0）exp(-Kabs・ｔ) （5）式 の計算式で表される曲線と一致するはずである。したが
ってKabsを変化させて、測定した溶存酸素濃度の上昇曲
線を最も近似できた値をKabsの値とすることでKabsを求
めることができる。BODactが殆ど0の混合液を曝気する
ため、highfinalDOとhighfinalDO1はほとんど同じ値と
なるのが一般的であるが、曝気を停止している時間帯で
BODactがわずか変化する場合も考えられるため、highfi
nalDO1を用いたほうがより正確といえる。但し、誤差は
わずかであるのでhighfinalDO1でなくhighfinalDOを用
いても本発明の趣旨を逸脱するものではない。
的な方法を示す。図３の前処理工程とKabs測定工程はこ
の様子を示す図である。活性汚泥と廃液を含む混合液を
曝気装置で曝気すると、廃液中のＢＯＤ成分は活性汚泥
で分解され、やがて分解するＢＯＤがなくなるか、ＢＯ
Ｄを分解する速度が非常に小さくなり測定時間内ではほ
とんど変化しなくなると混合液中のDOは図３の３のよう
に溶存酸素濃度がほぼ一定になる。このときの溶存酸素
濃度値がhighfinalDOである。その時点で曝気を停止
し、外からの酸素の供給を断つと、混合液中の溶存酸素
は図３の４のように直線的に減少する。減少速度が直線
的に減少する範囲でDOがhighfinalDOより十分低くなっ
た時点から曝気を再開し、曝気経過時間ｔによる溶存酸
素濃度DOの上昇曲線を測定する。図３の５の曲線で示す
ようにDOの変化はASactが一定でBODactが殆ど0なので、
曝気を再開したときのDOを初期値DO0とし、DOがほぼ一
定になった時点の値をhighfinalDO1とした場合、 DO=highfinalDO1-（highfinalDO1-DO0）exp(-Kabs・ｔ) （5）式 の計算式で表される曲線と一致するはずである。したが
ってKabsを変化させて、測定した溶存酸素濃度の上昇曲
線を最も近似できた値をKabsの値とすることでKabsを求
めることができる。BODactが殆ど0の混合液を曝気する
ため、highfinalDOとhighfinalDO1はほとんど同じ値と
なるのが一般的であるが、曝気を停止している時間帯で
BODactがわずか変化する場合も考えられるため、highfi
nalDO1を用いたほうがより正確といえる。但し、誤差は
わずかであるのでhighfinalDO1でなくhighfinalDOを用
いても本発明の趣旨を逸脱するものではない。
【００１８】次にKabsとhighfinalDOを使ってＢＯＤを
求める具体的な方法について述べる。図３のＢＯＤおよ
び分解速度測定工程はこの様子を示す図である。highfi
nalDOとKabsを測定後、溶存酸素濃度が概ね0.5mg/l以上
の任意の初期値DO0から、混合液に試料廃液を添加し曝
気を開始すると、試料廃液中のＢＯＤを分解していくに
したがって図３の７の実線のような変化となる。一方同
初期値DO0から同時刻に曝気をスタートしたとしたとき DO=highfinalDO-（highfinalDO-DO0）exp(-Kabs・ｔ) の計算式で表される仮想の溶存酸素濃度変化曲線は図３
の８の点線のような曲線となる。各曝気経過時間ｔにお
ける７と８の差はその時点におけるＢＯＤを分解するに
使用される酸素消費速度による差を表し、この差を曝気
経過時間ｔで積分した値は７と８の曲線で囲まれる面積
Ｓに相当し、この値にKabsを掛けた値は微生物がＢＯＤ
成分を分解するに要した酸素の量、すなわち該混合液の
ＢＯＤ値に相当する。
求める具体的な方法について述べる。図３のＢＯＤおよ
び分解速度測定工程はこの様子を示す図である。highfi
nalDOとKabsを測定後、溶存酸素濃度が概ね0.5mg/l以上
の任意の初期値DO0から、混合液に試料廃液を添加し曝
気を開始すると、試料廃液中のＢＯＤを分解していくに
したがって図３の７の実線のような変化となる。一方同
初期値DO0から同時刻に曝気をスタートしたとしたとき DO=highfinalDO-（highfinalDO-DO0）exp(-Kabs・ｔ) の計算式で表される仮想の溶存酸素濃度変化曲線は図３
の８の点線のような曲線となる。各曝気経過時間ｔにお
ける７と８の差はその時点におけるＢＯＤを分解するに
使用される酸素消費速度による差を表し、この差を曝気
経過時間ｔで積分した値は７と８の曲線で囲まれる面積
Ｓに相当し、この値にKabsを掛けた値は微生物がＢＯＤ
成分を分解するに要した酸素の量、すなわち該混合液の
ＢＯＤ値に相当する。
【００１９】次に請求項３の方法について述べる。測定
データは図３の７のデータを用いる。図４は図３のＢＯ
Ｄおよび分解速度測定工程のデータを取り出し拡大した
ものである。一般にＢＯＤ成分が活性汚泥で分解されて
いく過程は、いくつかの中間生成物を経由して最終的に
水と炭酸ガス等に分解される。それぞれの過程の分解
は、物質毎に対応した異なる酵素や微生物が分解を担当
している。このため特定の活性汚泥で特定のＢＯＤ成分
を分解した場合の溶存酸素濃度変化曲線の形状は、図４
のように、分解の過程に応じたいくつかのステップ状に
上昇する曲線を形成する。図４が単一の特定のＢＯＤ成
分を分解している過程の曲線の場合であれば、ブロック
１は特定のＢＯＤ成分を分解している過程、ブロック３
は特定のＢＯＤ成分を分解して生成した中間生成物質を
分解している過程、ブロック５は中間生成物質を最終の
水と炭酸ガス等に分解している過程と解釈できる。ブロ
ック２、ブロック４はそれぞれの遷移状態の過程であ
る。図４はｘとして６個のブロックに分割した例である
が、ｘは1から任意の整数が可能である。
データは図３の７のデータを用いる。図４は図３のＢＯ
Ｄおよび分解速度測定工程のデータを取り出し拡大した
ものである。一般にＢＯＤ成分が活性汚泥で分解されて
いく過程は、いくつかの中間生成物を経由して最終的に
水と炭酸ガス等に分解される。それぞれの過程の分解
は、物質毎に対応した異なる酵素や微生物が分解を担当
している。このため特定の活性汚泥で特定のＢＯＤ成分
を分解した場合の溶存酸素濃度変化曲線の形状は、図４
のように、分解の過程に応じたいくつかのステップ状に
上昇する曲線を形成する。図４が単一の特定のＢＯＤ成
分を分解している過程の曲線の場合であれば、ブロック
１は特定のＢＯＤ成分を分解している過程、ブロック３
は特定のＢＯＤ成分を分解して生成した中間生成物質を
分解している過程、ブロック５は中間生成物質を最終の
水と炭酸ガス等に分解している過程と解釈できる。ブロ
ック２、ブロック４はそれぞれの遷移状態の過程であ
る。図４はｘとして６個のブロックに分割した例である
が、ｘは1から任意の整数が可能である。
【００２０】いま、ｎ番目のブロックのスタートの溶存
酸素濃度DOn-1を同じくし、ｔn-1は該ブロックのスター
ト時間とすると DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DOn-1）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn-1)) (6)式 の計算式で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線１は該
ブロックのｔn-1からＢＯＤが殆ど0mg/lの混合液を曝気
した場合の上昇するであろう溶存酸素濃度変化となる。
また DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DOn）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn)) (7)式 の計算式で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線２は該
ブロック内で分解できるＢＯＤが0mg/lになったとした
場合の混合液を曝気した場合の上昇するであろう溶存酸
素濃度変化となる。図４の該ブロック内の溶存酸素濃度
変化曲線と仮想溶存酸素濃度変化曲線1と仮想溶存酸素
濃度変化曲線２で囲まれた面積ＳnにKabsを掛けた値は
該ブロックにおけるＢＯＤ値となる。
酸素濃度DOn-1を同じくし、ｔn-1は該ブロックのスター
ト時間とすると DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DOn-1）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn-1)) (6)式 の計算式で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線１は該
ブロックのｔn-1からＢＯＤが殆ど0mg/lの混合液を曝気
した場合の上昇するであろう溶存酸素濃度変化となる。
また DO＝highfinalDO-（highfinalDO-DOn）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn)) (7)式 の計算式で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線２は該
ブロック内で分解できるＢＯＤが0mg/lになったとした
場合の混合液を曝気した場合の上昇するであろう溶存酸
素濃度変化となる。図４の該ブロック内の溶存酸素濃度
変化曲線と仮想溶存酸素濃度変化曲線1と仮想溶存酸素
濃度変化曲線２で囲まれた面積ＳnにKabsを掛けた値は
該ブロックにおけるＢＯＤ値となる。
【００２１】(1)式は長時間の曝気過程ではBODactは変
化するため、単純に積分できないが、分割した各ブロッ
ク内では、それぞれの物質毎に対応した異なる酵素や微
生物が分解をおこなっているため、その範囲内ではBODa
ctは一定である。この値をBODactｎで表すと、(1)式は
容易に解が得られ DO＝highDOn-（highDOn-DOn-1）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn-1)) (8)式 但し highDOn＝DOsat-(ASact＋BODactｎ)／Kabs ここにDOはｎ番目のブロックにおける溶存酸素濃度、DO
n-1は該ブロックのスタートのDO値、ｔは曝気経過時
間、ｔn-1は該ブロックのスタート時間である。またhig
hDOnは該ブロック内で曝気による酸素供給速度と微生物
が呼吸およびＢＯＤ成分の分解で使用する酸素消費速度
でバランスするDO値である。図４においてhighDOnはブ
ロック1では曲線がフラットになったhighDO１であり、
ブロック３では完全にフラットになる前に次の分解が始
まっているためブロック内の曲線の形状から外挿し仮に
highDO３を設定し(8)式で計算した結果と該ブロック内
の測定値を比較し、highDO３を変化させて繰り返し計算
し、ブロック内の測定値と最も近似できる値をhighDO３
として求めることができる。このhighDOnとＢＯＤ＝0mg
/lの混合液を曝気したときに最終的にバランスするhigh
finalDO値との差は highfinalDO−highDOn＝BODactｎ／Kabs であるから BODactｎ＝Kabs×(highfinalDO−highDOn) (9)式 で表されるBODactｎはｎ番目のブロックのＢＯＤ成分を
分解するときの酸素の消費速度となる。
化するため、単純に積分できないが、分割した各ブロッ
ク内では、それぞれの物質毎に対応した異なる酵素や微
生物が分解をおこなっているため、その範囲内ではBODa
ctは一定である。この値をBODactｎで表すと、(1)式は
容易に解が得られ DO＝highDOn-（highDOn-DOn-1）exp(-Kabs・(ｔ-ｔn-1)) (8)式 但し highDOn＝DOsat-(ASact＋BODactｎ)／Kabs ここにDOはｎ番目のブロックにおける溶存酸素濃度、DO
n-1は該ブロックのスタートのDO値、ｔは曝気経過時
間、ｔn-1は該ブロックのスタート時間である。またhig
hDOnは該ブロック内で曝気による酸素供給速度と微生物
が呼吸およびＢＯＤ成分の分解で使用する酸素消費速度
でバランスするDO値である。図４においてhighDOnはブ
ロック1では曲線がフラットになったhighDO１であり、
ブロック３では完全にフラットになる前に次の分解が始
まっているためブロック内の曲線の形状から外挿し仮に
highDO３を設定し(8)式で計算した結果と該ブロック内
の測定値を比較し、highDO３を変化させて繰り返し計算
し、ブロック内の測定値と最も近似できる値をhighDO３
として求めることができる。このhighDOnとＢＯＤ＝0mg
/lの混合液を曝気したときに最終的にバランスするhigh
finalDO値との差は highfinalDO−highDOn＝BODactｎ／Kabs であるから BODactｎ＝Kabs×(highfinalDO−highDOn) (9)式 で表されるBODactｎはｎ番目のブロックのＢＯＤ成分を
分解するときの酸素の消費速度となる。
【００２２】ブロックの分割法は曝気経過時間の順にブ
ロックの範囲を設定していく。図４の例で具体的に説明
すると、まずｔ＝0の時点からhighDO１を仮設定し(8)式
を計算し、highDO１を変化させてできるだけ長い曝気時
間帯の測定値を近似できる値に設定し、その時間帯をブ
ロック１とする。図４の９の一点鎖線は(8)式による曲
線である。ブロック１の場合は測定曲線はフラットにな
っているのでhighDO１はその値になる。ブロック１の終
りの測定曲線の溶存酸素濃度DO１をブロック２のスター
トのDO値として(8)式を計算しても上に凹の曲線は明ら
かに(8)式が適用できない範囲であるからこのブロック
はBODactが連続的に変化する遷移期間となる。(8)式を
適用できない範囲をブロック２としてブロック２の終り
の測定曲線の溶存酸素濃度DO２をブロック３のスタート
のDO値としてブロック１を設定したときと同様にブロッ
ク３の範囲を設定する。但し図４においてブロック３で
は完全にフラットになる前に次の分解が始まっているた
めブロック内の曲線の形状から外挿し仮にhighDO３を設
定し(8)式で計算した結果と該ブロック内の測定値を比
較し、highDO３を変化させて繰り返し計算し、できるだ
け長い曝気時間帯の測定値を近似できる値に設定し、そ
の時間帯をブロック３とする。図４の１０の一点鎖線は
(8)式による曲線である。以下同様の操作にてブロック
４は遷移期間である。ブロック５はhighDO5で近似でき
る範囲である。図４の１１の一点鎖線は(8)式による曲
線である。ブロック６はDO5を初期値とするＢＯＤが殆
ど0mg/lの混合液を曝気した場合の上昇するであろう(7)
式で計算される溶存酸素濃度変化と測定値がほとんど一
致し、ブロック５でＢＯＤの分解が終了したことにな
る。図４の１２、１３、１４、１５はDO1、DO2、DO3、D
O4を基点とする(7)式の曲線である。また図４の面積
Ｓ1、面積Ｓ2、面積Ｓ3、面積Ｓ4、面積Ｓ5は各ブロッ
クの測定曲線と(6)式と(7)式で計算される仮想溶存酸素
濃度変化曲線で囲まれた面積である。
ロックの範囲を設定していく。図４の例で具体的に説明
すると、まずｔ＝0の時点からhighDO１を仮設定し(8)式
を計算し、highDO１を変化させてできるだけ長い曝気時
間帯の測定値を近似できる値に設定し、その時間帯をブ
ロック１とする。図４の９の一点鎖線は(8)式による曲
線である。ブロック１の場合は測定曲線はフラットにな
っているのでhighDO１はその値になる。ブロック１の終
りの測定曲線の溶存酸素濃度DO１をブロック２のスター
トのDO値として(8)式を計算しても上に凹の曲線は明ら
かに(8)式が適用できない範囲であるからこのブロック
はBODactが連続的に変化する遷移期間となる。(8)式を
適用できない範囲をブロック２としてブロック２の終り
の測定曲線の溶存酸素濃度DO２をブロック３のスタート
のDO値としてブロック１を設定したときと同様にブロッ
ク３の範囲を設定する。但し図４においてブロック３で
は完全にフラットになる前に次の分解が始まっているた
めブロック内の曲線の形状から外挿し仮にhighDO３を設
定し(8)式で計算した結果と該ブロック内の測定値を比
較し、highDO３を変化させて繰り返し計算し、できるだ
け長い曝気時間帯の測定値を近似できる値に設定し、そ
の時間帯をブロック３とする。図４の１０の一点鎖線は
(8)式による曲線である。以下同様の操作にてブロック
４は遷移期間である。ブロック５はhighDO5で近似でき
る範囲である。図４の１１の一点鎖線は(8)式による曲
線である。ブロック６はDO5を初期値とするＢＯＤが殆
ど0mg/lの混合液を曝気した場合の上昇するであろう(7)
式で計算される溶存酸素濃度変化と測定値がほとんど一
致し、ブロック５でＢＯＤの分解が終了したことにな
る。図４の１２、１３、１４、１５はDO1、DO2、DO3、D
O4を基点とする(7)式の曲線である。また図４の面積
Ｓ1、面積Ｓ2、面積Ｓ3、面積Ｓ4、面積Ｓ5は各ブロッ
クの測定曲線と(6)式と(7)式で計算される仮想溶存酸素
濃度変化曲線で囲まれた面積である。
【００２３】一般に廃液の場合、複数の成分が含まれて
いるため、それぞれの成分毎に上記の分解反応がおこな
われている。図４は複数の成分が含まれている廃液の分
解例である。たとえば該廃液が分解容易なＸ成分と中程
度の分解性をもつＹ成分と分解速度の遅いＺ成分からな
る場合、ブロック１はＸ成分を分解している過程、ブロ
ック３はＹ成分を分解している過程、ブロック５はＺ成
分を分解している過程であり、ブロック２、ブロック４
はそれぞれの遷移期間である。Ｘ成分が分解過程で中間
生成物Ｘ1を経由する場合はＸ1の分解速度がブロック
３、ブロック５に加算される。特にブロック５は初めか
らの分解速度の遅いＢＯＤ成分に分解速度の速いＢＯＤ
成分の中間生成物が加算されるため、明確な階段状にな
らず、だらだらとhighfinalDOへと上昇する変化曲線と
なるのが一般的である。その場合でもブロック５をさら
に細分することで上記手法でBODactnを求めることがで
きる。
いるため、それぞれの成分毎に上記の分解反応がおこな
われている。図４は複数の成分が含まれている廃液の分
解例である。たとえば該廃液が分解容易なＸ成分と中程
度の分解性をもつＹ成分と分解速度の遅いＺ成分からな
る場合、ブロック１はＸ成分を分解している過程、ブロ
ック３はＹ成分を分解している過程、ブロック５はＺ成
分を分解している過程であり、ブロック２、ブロック４
はそれぞれの遷移期間である。Ｘ成分が分解過程で中間
生成物Ｘ1を経由する場合はＸ1の分解速度がブロック
３、ブロック５に加算される。特にブロック５は初めか
らの分解速度の遅いＢＯＤ成分に分解速度の速いＢＯＤ
成分の中間生成物が加算されるため、明確な階段状にな
らず、だらだらとhighfinalDOへと上昇する変化曲線と
なるのが一般的である。その場合でもブロック５をさら
に細分することで上記手法でBODactnを求めることがで
きる。
【００２４】次に本発明を具体化する装置について述べ
る。図５は装置例のフローシートである。１６は活性汚
泥の混合液を入れ曝気する曝気槽である。１７は測定槽
である。測定槽は直接外気に触れないような構造とす
る。１８は曝気装置である。本図ではアスピレータ方式
を採用しているが、コンプレッサーと散気管でもよい。
１９は測定槽内を攪拌し溶存酸素計の電極面の流速を確
保し、アスピレータに水流を送るポンプである。２０は
アスピレータへの水流をオンオフして曝気を制御する曝
気電磁弁である。２１は測定槽中の混合液の溶存酸素濃
度を測定する溶存酸素計である。２２は溶存酸素計の変
換器である。２３は試料廃液を添加する廃液定量ポンプ
である。２４は試料廃液をいれるタンクである。２５は
装置全体を制御するとともに得られたデータを解析する
本装置の頭脳であるパソコンである。パソコンにはポン
プ等を制御するリレー出力ボードと溶存酸素計の変換器
からのアナログ信号をパソコンに取り込むためのA/D変
換ボードがパソコンの汎用拡張スロットにくみこんであ
る。パソコンと各機器は２６の端子盤を介して接続され
ている。２７は沈殿槽であり、２８は返送汚泥ポンプで
ある。highfinalDO、Kabsの測定をおこなうにはまず１
６の曝気槽と１７の測定槽に混合液を充満させ、１９の
ポンプを作動させ、２０の曝気電磁弁を開いて１８のア
スピレータで空気を吸引し曝気槽で混合液を曝気すると
ともに粗大な気泡を分離し、１７の測定槽で溶存酸素濃
度の変化を測定する。測定データは２５のパソコンに取
り込む。十分長く曝気し、溶存酸素濃度が一定になった
ら、その値をhighfinalDOとしてパソコンの記憶装置に
取り込む。その時点でパソコンからの指令で２０の曝気
電磁弁を閉じて曝気を停止する。微生物の呼吸活動で溶
存酸素濃度が低下し、低下する変化が直線状に減少する
範囲でhighfinalDOより十分低下したら、その時点で２
０の曝気電磁弁を開いて曝気を再開する。highfinalDO
より十分低下した値からスタートするのは、Kabsを変化
させて測定データと近似させる際、なるべく誤差が小さ
くなるようにするためである。また直線状に減少する範
囲とは（4）式が成立する条件を確保するためである。
曝気により溶存酸素濃度がほぼ一定になったらその値を
highfinalDO1としてパソコンの記憶装置に取り込み、Ka
bsを変化させて(5)式を繰り返し計算し、測定データに
最も近似できるときのKabsを曝気装置の総括物質移動係
数Kabsとしてパソコンの記憶装置に取り込む。Kabsの測
定が終われば２０の曝気電磁弁を閉じて曝気を停止す
る。混合液の溶存酸素濃度は低下していくが、直線的に
減少していく間の任意の時点で、２３のポンプを作動し
測定したい試料廃液を混合液に添加し２０の曝気電磁弁
を開いて曝気を開始する。試料廃液中のＢＯＤ成分を分
解していくにしたがって溶存酸素濃度が上昇し、最終的
にhighfinalDOとなる測定データをパソコンに取り込
む。パソコンはhighfinalDO、Kabsを使って前述の手段
でＢＯＤや各ブロックのＢＯＤやＢＯＤ分解速度を計算
する。なお測定中は最初の混合液の温度に保つ必要があ
るので、測定室温度を一定に保つとか、上記装置内にヒ
ータや冷却装置と温度制御装置を追加具備して一定に保
つのが好ましい。
る。図５は装置例のフローシートである。１６は活性汚
泥の混合液を入れ曝気する曝気槽である。１７は測定槽
である。測定槽は直接外気に触れないような構造とす
る。１８は曝気装置である。本図ではアスピレータ方式
を採用しているが、コンプレッサーと散気管でもよい。
１９は測定槽内を攪拌し溶存酸素計の電極面の流速を確
保し、アスピレータに水流を送るポンプである。２０は
アスピレータへの水流をオンオフして曝気を制御する曝
気電磁弁である。２１は測定槽中の混合液の溶存酸素濃
度を測定する溶存酸素計である。２２は溶存酸素計の変
換器である。２３は試料廃液を添加する廃液定量ポンプ
である。２４は試料廃液をいれるタンクである。２５は
装置全体を制御するとともに得られたデータを解析する
本装置の頭脳であるパソコンである。パソコンにはポン
プ等を制御するリレー出力ボードと溶存酸素計の変換器
からのアナログ信号をパソコンに取り込むためのA/D変
換ボードがパソコンの汎用拡張スロットにくみこんであ
る。パソコンと各機器は２６の端子盤を介して接続され
ている。２７は沈殿槽であり、２８は返送汚泥ポンプで
ある。highfinalDO、Kabsの測定をおこなうにはまず１
６の曝気槽と１７の測定槽に混合液を充満させ、１９の
ポンプを作動させ、２０の曝気電磁弁を開いて１８のア
スピレータで空気を吸引し曝気槽で混合液を曝気すると
ともに粗大な気泡を分離し、１７の測定槽で溶存酸素濃
度の変化を測定する。測定データは２５のパソコンに取
り込む。十分長く曝気し、溶存酸素濃度が一定になった
ら、その値をhighfinalDOとしてパソコンの記憶装置に
取り込む。その時点でパソコンからの指令で２０の曝気
電磁弁を閉じて曝気を停止する。微生物の呼吸活動で溶
存酸素濃度が低下し、低下する変化が直線状に減少する
範囲でhighfinalDOより十分低下したら、その時点で２
０の曝気電磁弁を開いて曝気を再開する。highfinalDO
より十分低下した値からスタートするのは、Kabsを変化
させて測定データと近似させる際、なるべく誤差が小さ
くなるようにするためである。また直線状に減少する範
囲とは（4）式が成立する条件を確保するためである。
曝気により溶存酸素濃度がほぼ一定になったらその値を
highfinalDO1としてパソコンの記憶装置に取り込み、Ka
bsを変化させて(5)式を繰り返し計算し、測定データに
最も近似できるときのKabsを曝気装置の総括物質移動係
数Kabsとしてパソコンの記憶装置に取り込む。Kabsの測
定が終われば２０の曝気電磁弁を閉じて曝気を停止す
る。混合液の溶存酸素濃度は低下していくが、直線的に
減少していく間の任意の時点で、２３のポンプを作動し
測定したい試料廃液を混合液に添加し２０の曝気電磁弁
を開いて曝気を開始する。試料廃液中のＢＯＤ成分を分
解していくにしたがって溶存酸素濃度が上昇し、最終的
にhighfinalDOとなる測定データをパソコンに取り込
む。パソコンはhighfinalDO、Kabsを使って前述の手段
でＢＯＤや各ブロックのＢＯＤやＢＯＤ分解速度を計算
する。なお測定中は最初の混合液の温度に保つ必要があ
るので、測定室温度を一定に保つとか、上記装置内にヒ
ータや冷却装置と温度制御装置を追加具備して一定に保
つのが好ましい。
【００２５】本発明による方法でＢＯＤが短時間で測定
できることだけでも有用であるが、上記の廃液のＢＯＤ
分解速度分布が判ると、計算により実際の活性汚泥処理
装置でのＢＯＤ処理状態のシュミレーションができ、任
意の負荷をかけた場合の処理水のＢＯＤ濃度をいちいち
ミニチュアの活性汚泥処理装置で実験しなくとも計算で
推定できる。シュミレーションの計算方法の一例は、ま
ず曝気経過時間tに対し曝気槽内のＢＯＤ濃度を求めこ
れをＣ(t)とする。Ｃ(t)は曝気槽入口ＢＯＤ濃度Ｃ０か
ら各ブロック内の曝気経過時間×ＢＯＤ分解速度から計
算されるＢＯＤ分解量を順次引いていくことにより求め
られる。次にシュミレーションする活性汚泥処理装置の
曝気槽をＮ個の等容積の完全混合槽の直列結合の曝気槽
で混合特性を近似する。このときの滞留時間分布関数ｆ
(t)は であらわされるので、曝気槽出口における処理水ＢＯＤ
濃度Ｃoutは で計算できる。(10)式、(11)式において、ｔは時間、τ
は平均滞留時間、θ＝ｔ/τである。
できることだけでも有用であるが、上記の廃液のＢＯＤ
分解速度分布が判ると、計算により実際の活性汚泥処理
装置でのＢＯＤ処理状態のシュミレーションができ、任
意の負荷をかけた場合の処理水のＢＯＤ濃度をいちいち
ミニチュアの活性汚泥処理装置で実験しなくとも計算で
推定できる。シュミレーションの計算方法の一例は、ま
ず曝気経過時間tに対し曝気槽内のＢＯＤ濃度を求めこ
れをＣ(t)とする。Ｃ(t)は曝気槽入口ＢＯＤ濃度Ｃ０か
ら各ブロック内の曝気経過時間×ＢＯＤ分解速度から計
算されるＢＯＤ分解量を順次引いていくことにより求め
られる。次にシュミレーションする活性汚泥処理装置の
曝気槽をＮ個の等容積の完全混合槽の直列結合の曝気槽
で混合特性を近似する。このときの滞留時間分布関数ｆ
(t)は であらわされるので、曝気槽出口における処理水ＢＯＤ
濃度Ｃoutは で計算できる。(10)式、(11)式において、ｔは時間、τ
は平均滞留時間、θ＝ｔ/τである。
【００２６】
【発明の効果】好気性微生物を利用する廃水処理での処
理性能をテストする従来の試験機は極めて不十分なデー
タしか取得できず、また非効率である。これに対し、本
発明による試験方法及び装置を使えば、短時間でＢＯＤ
を測定できるとともにＢＯＤの分解速度という動的なデ
ータを測定できるようになる。このことは例えば新たに
処理装置をつくる場合においては装置設計の効率をおお
いに向上させるものであり、既設の装置で廃水処理を行
う場合においては、既存の廃水はどの程度の負荷まで処
理可能であるか、新たな廃水を処理する場合においては
既存の装置で処理が可能であるか、どの程度まで処理が
可能かなどが簡単にテストできるようになる。
理性能をテストする従来の試験機は極めて不十分なデー
タしか取得できず、また非効率である。これに対し、本
発明による試験方法及び装置を使えば、短時間でＢＯＤ
を測定できるとともにＢＯＤの分解速度という動的なデ
ータを測定できるようになる。このことは例えば新たに
処理装置をつくる場合においては装置設計の効率をおお
いに向上させるものであり、既設の装置で廃水処理を行
う場合においては、既存の廃水はどの程度の負荷まで処
理可能であるか、新たな廃水を処理する場合においては
既存の装置で処理が可能であるか、どの程度まで処理が
可能かなどが簡単にテストできるようになる。
【図１】従来の試験装置を示すフローシートである。
【図２】本方法の原理を説明する図である。
【図３】本発明の測定方法を示す図である。
【図４】本発明のＢＯＤ分解速度の求め方を説明する図
である。
である。
【図５】本発明の試験装置の具体例を示すフローシート
である。
である。
Claims (3)
- 【請求項１】好気性微生物を利用する廃水処理での廃液
の処理適正をテストする廃水処理試験方法において、活
性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置で曝気したとき
に、該混合液に酸素が溶解する速度は該混合液の飽和溶
存酸素濃度とその時点の該混合液の溶存酸素濃度の差を
推進力とするとしたときの総括物質移動係数をKabsの記
号で表したとき、該混合液を十分長く曝気し、溶存酸素
濃度がほぼ一定になった時点の値をhighfinalDOの記号
で表し、その時点で曝気を停止し、外からの酸素の供給
を断って、減少速度が直線的に減少する範囲でhighfina
lDOより十分溶存酸素濃度が低くなった時点から曝気を
再開し、曝気経過時間（以下ｔの記号で表す）による溶
存酸素濃度（以下DOの記号で表す）の上昇曲線を測定
し、曝気を再開したときの溶存酸素濃度の初期値をDO0
とし、溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値をhigh
finalDO1としたとき DO=highfinalDO1-(highfinalDO1-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式でKabsを変化させて、測定したDOの上昇曲線を
最も近似できた値をKabsの値とすることを特徴とする廃
水処理試験方法。 - 【請求項２】 請求項１で求めたKabsとhighfinalDOを用
い、請求項１で使用したのと同じ活性汚泥と任意のＢＯ
Ｄ物質を含む混合液を該曝気装置で曝気したとき、DOの
初期値DO0からhighfinalDOになるまで曝気したときの溶
存酸素濃度変化曲線と同時刻で同初期値DO0から曝気を
スタートしたとしたとき DO=highfinalDO-(highfinalDO-DO0)exp(-Kabs・ｔ) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線で囲
まれる面積ＳにKabsを掛けた値を該混合液のＢＯＤ値を
することを特徴とする廃水処理試験方法。 - 【請求項３】 請求項１で求めたKabsとhighfinalDOを用
い、請求項２で測定した溶存酸素濃度曲線を曝気時間の
経過順に1からｘ個のブロックに分割し、ｎ番目のブロ
ックの先頭の溶存酸素濃度をDOn-1、スタート時間をｔ
n-1で表すとき、該ブロック内のDOの変化曲線と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn-1)exp(-Kabs・(ｔ-ｔ
n-1)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線１と DO=highfinalDO-(highfinalDO-DOn)exp(-Kabs・(ｔ-
ｔn)) の計算式で計算される仮想の溶存酸素濃度変化曲線２で
囲まれる面積ＳnにKabsを掛けた値をｎ番目のブロック
のＢＯＤ値とし、該ブロック内のDOの変化曲線を DO= highDOn-(highDOn-DOn-1)exp(-Kabs・ｔ) の計算式でhighDOnを変化させて、該ブロック内のDOの
変化曲線を最も近似できた値をhighDOnの値とし、 ＢＯＤ分解速度＝(highfinalDO-highDOn）×Kabs の値を該ブロック内のＢＯＤ成分の該活性汚泥によるＢ
ＯＤ分解速度とすることを特徴とする廃水処理試験方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048412A JP3301427B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 廃水処理試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000048412A JP3301427B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 廃水処理試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001235462A true JP2001235462A (ja) | 2001-08-31 |
| JP3301427B2 JP3301427B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=18570499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000048412A Expired - Lifetime JP3301427B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 廃水処理試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3301427B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006116480A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Ogawa Kankyo Kenkyusho:Kk | 廃水処理測定方法および装置 |
| JP2010125370A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Ogawa Kankyo Kenkyusho:Kk | 余剰汚泥減容化処理の制御方法 |
| CN102353417A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-02-15 | 河南师范大学 | 一种直接测定生物活性炭生物降解有机物量的方法 |
| CN102353753A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-02-15 | 河南师范大学 | 一种直接测定活性污泥降解有机物量的方法 |
| JP7122486B1 (ja) * | 2022-04-22 | 2022-08-19 | 株式会社 小川環境研究所 | 活性汚泥の処理水ｂｏｄ測定方法 |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000048412A patent/JP3301427B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006116480A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Ogawa Kankyo Kenkyusho:Kk | 廃水処理測定方法および装置 |
| JP4550547B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2010-09-22 | 株式会社 小川環境研究所 | 廃水処理測定方法および装置 |
| JP2010125370A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Ogawa Kankyo Kenkyusho:Kk | 余剰汚泥減容化処理の制御方法 |
| JP4695177B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2011-06-08 | 株式会社 小川環境研究所 | 余剰汚泥減容化処理の制御方法 |
| CN102353417A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-02-15 | 河南师范大学 | 一种直接测定生物活性炭生物降解有机物量的方法 |
| CN102353753A (zh) * | 2011-08-26 | 2012-02-15 | 河南师范大学 | 一种直接测定活性污泥降解有机物量的方法 |
| JP7122486B1 (ja) * | 2022-04-22 | 2022-08-19 | 株式会社 小川環境研究所 | 活性汚泥の処理水ｂｏｄ測定方法 |
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| JP3301427B2 (ja) | 2002-07-15 |
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