JP2001269696A - 排水処理方法及び装置 - Google Patents

排水処理方法及び装置

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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的な窒素処理が行える排水処理方法及び
装置を提供する。 【解決手段】 活性汚泥槽1内にブロワ5、バルブ6か
ら攪拌中の水中曝気攪拌機2を介して曝気を行う好気工
程と、曝気を停止して無酸素状態で水中曝気攪拌機2に
より攪拌を行う無酸素工程とを交互に繰り返して有機性
窒素を処理する排水処理装置及び方法であって、制御装
置7は、好気工程中に溶存酸素計3の測定結果を基に曝
気風量を制御するとともに、曝気風量の低下を検出して
好気工程から無酸素工程への切り替えを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属る技術分野】本発明は、活性汚泥槽内への曝
気の有無を交互に切り替えて、有機性窒素を含む排水を
生物学的に処理する排水処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】下水や生活排水の処理方法として活性汚
泥法が広く知られている。さらに、湖沼等の富栄養化の
原因となる窒素、リンをも除去可能な活性汚泥を用いた
処理方法として、A2O法、回分式活性汚泥法、間欠曝
気式活性汚泥法等が開発されている。
【0003】間欠曝気式あるいは回分式の活性汚泥法
は、活性汚泥中に曝気により好気状態を作り出す好気工
程と、曝気を停止して無酸素状態で攪拌を行う無酸素工
程とを繰り返すことで、好気工程では、硝化菌によりア
ンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化するとともに、リン
を活性汚泥に吸収させた状態で引き抜くことで除去し、
無酸素工程では、硝酸性窒素を窒素ガスに還元すること
で脱窒処理を行うものである。
【0004】これらの活性汚泥法で処理を好適に行うた
めには、好気工程と無酸素工程とを適切なタイミングで
切り替える必要があり、各種の制御方法及び装置が開発
されている。
【0005】例えば、特公昭64−70198号公報に
開示された技術は、処理槽内に酸化還元電位(ORP)
計を設置しておき、好気工程において検出されたORP
値が120〜200mV以上となった時点で曝気を停止
して無酸素工程へと切り替え、無酸素工程において検出
されたORP値が−250〜−350mV以下となった
時点で、曝気を開始する。
【0006】また、特開昭64−70198号公報に開
示されている技術は、ORP値の変化率、具体的には、
屈曲点の発生を監視することで硝化、脱窒の終了タイミ
ングを検出して切り替えを行うものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、処理対
象汚水の窒素含有率によっては、各工程が終了してもO
RP値が−250mV〜120mVの範囲内にある場合
もあるし、終了していないにもかかわらず、この範囲を
逸脱することもありうる。また、汚水の状況によっては
屈曲点が発生しないこともあり、これらの技術では正確
な処理タイミングを判定することは困難である。
【0008】本発明は、係る問題点に鑑みて、効率的で
安定した窒素処理が行える排水処理方法及び装置を提供
することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の排水処理方法は、曝気装置により活性汚泥
槽へ曝気を行う好気工程と、曝気を行わない無酸素工程
とを交互に繰り返して有機性窒素を含む排水を生物学的
に処理する排水処理方法であって、曝気装置を制御して
好気工程における曝気風量を活性汚泥槽の溶存酸素量が
一定となるように調整するとともに、曝気風量の制御目
標値の減少量あるいは減少率が所定値以下になった段階
で、曝気を停止して、無酸素工程へと切り替えることを
特徴とする。
【0010】一方、本発明の排水処理装置は、有機性窒
素を含む排水が投入されて、これに曝気を行う好気工程
と、曝気を停止する無酸素工程とを繰り返すことで有機
性窒素を生物学的に分解処理する活性汚泥槽と、この活
性汚泥槽内への曝気を行う曝気装置と、活性汚泥槽内の
溶存酸素量を測定する溶存酸素計と、曝気装置による曝
気風量を測定する流量計と、曝気装置を制御して、好気
工程における曝気風量を活性汚泥槽の溶存酸素量が一定
となるように調整するとともに、曝気風量の制御目標値
の減少量あるいは減少率が所定値以下になった段階で、
曝気装置を停止して、無酸素工程へと切り替える制御部
と、を備えていることを特徴とする。
【0011】溶存酸素量が一定となるように曝気風量を
調整することで、過曝気となることがなく、無酸素工程
に移行した際に瞬時に無酸素状態となり脱窒反応が促進
され、移行時の無駄がなくなる。さらに、硝化処理の終
了に伴い必要な曝気風量が減少するから曝気風量の制御
目標値の減少量あるいは減少率を監視することで、硝化
処理の終了時点を確実に検出することが可能であり、好
気工程時間の調整も可能となる。
【0012】ここで、無酸素工程への切り替えは、曝気
風量の制御目標値が当該好気工程中の最大曝気風量に1
未満の所定の係数を乗じて算出された曝気風量まで減少
した段階で行われることが好ましい。
【0013】このようにすれば、処理対象の汚水に含ま
れる窒素が少なく、曝気風量が少量で済むときは、曝気
停止の基準となる曝気風量も小さくなり、逆に処理対象
の汚水に含まれる窒素が多く、曝気風量が大量に必要な
ときは、曝気停止の基準となる曝気風量も大きくなるの
で、いずれの場合でも確実に硝化処理がほぼ終了した時
点を検出して好気工程を終了することが可能となり、汚
水の状況によらずに安定した硝化処理が可能となる。
【0014】また、曝気装置は、回転数を制御すること
で、供給風量を調整可能なブロワと、活性汚泥槽内に設
置され、ブロワから活性汚泥処理槽への曝気供給ライン
と大気とを接続する空気抜きライン上に設けられた開度
調整可能な空気抜き弁と、を備えており、制御部は、ブ
ロワの回転数と空気抜き弁の開度を調整することで、活
性汚泥処理槽に供給される曝気風量を調整するものであ
ることが好ましい。
【0015】ブロワは一般的に回転数制御により調整で
きる吐出風量域が限られ、回転数制御のみでは最低吐出
風量を0まで任意に調整できない。空気抜き弁と併用す
ることで、曝気風量を0から最大風量まで無段階で調整
することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【0017】図1は、本発明に係る排水処理装置の好適
な実施形態を示す概略図である。本装置は、有機性窒素
を含む処理対象排水が処理のため貯留される活性汚泥槽
1内に曝気と攪拌を行う水中曝気攪拌機2が配置されて
おり、この水中曝気攪拌機2には、ラインL1を介して
ブロワ5が接続されている。一方、活性汚泥槽1の液相
内には溶存酸素量(DO値)を測定するDOセンサ3が
配置されている。
【0018】水中曝気攪拌機2とブロワ5を接続するラ
インL1上には、風量計4が配置されるとともに、ライ
ンL1は風量計4より上流側でラインL2に分岐し、そ
の先はバルブ6を介して大気側へ開放されている。
【0019】水中曝気攪拌機2、DOセンサ3、風量計
4、ブロワ5、バルブ6の各々は制御装置7に接続され
て、DOセンサ3、風量計4の各測定信号が送られると
ともに、水中曝気攪拌機2、ブロワ5、バルブ6の運転
状態が制御されている。
【0020】図2は、この制御装置7の内部構成の一例
を示すブロック図である。DOセンサ3からのDO計測
値とオペレータの操作等により入力されるDO目標値の
各信号の差分を計算する差分器70と、差分器70の演
算結果から曝気風量の目標値を設定する風量目標値生成
部71と、設定された風量目標値をモニタし、曝気終了
時点の検出を行う目標値監視部72と、目標値監視部7
2からの信号に応じて水中曝気攪拌機2の攪拌動作を制
御する攪拌機制御部73と、目標値監視部72から送ら
れる風量目標値と風量計4で計測された風量計測値との
差分を計算する差分器74と、差分器74の演算結果か
ら、ブロワ5とバルブ6の制御量を夫々決定する風量コ
ントローラ75と、決定された制御量に基づいてバルブ
6の開度を調整するバルブ開度調整部76と、ブロワ5
の回転数を調整するブロワ回転数調整部77と、で構成
されている。
【0021】次に、本実施形態の動作、すなわち、本発
明に係る排水処理方法について、図1〜図5を参照して
詳しく説明する。図3は、この排水処理方法における好
気(曝気)工程と無酸素(攪拌)工程の切り替え動作を
説明するフローチャートであり、図4は、好気工程中に
おける曝気風量、活性汚泥槽1内のDO値、アンモニア
性窒素(NH4-N)の量の時間変化を表すグラフであり、
図5は、バルブ開度及びブロワ回転数それぞれと曝気風
量との関係を示すグラフである。
【0022】本実施形態では、活性汚泥槽1内に曝気を
行う好気工程と曝気を止めて攪拌を行う無酸素工程を交
互に繰り返して有機性窒素を処理する。そこで、便宜上
好気工程の開始時点から説明する。
【0023】活性汚泥槽1内に処理対象排水を導き、バ
ルブ6を閉じた状態で、ブロワ5を作動させると、ライ
ンL1を介して空気が水中曝気攪拌機2から活性汚泥槽
1内部の液相へと導入され、曝気が開始される(S
1)。開始にあたって、Qmaxを初期値0に設定して
おく。曝気によって活性汚泥槽1内のDO値が上昇して
好気状態となると、活性汚泥槽内の硝化菌がNH4-Nを硝
化し、硝酸性窒素(NO2-NあるいはNO3-N)に変化させ
る。この結果、図4に示されるように、NH4-N濃度は減
少し、DO計測値は上昇する。この際に、DO計測値が
DO目標値に一致するようDO制御が行われる。
【0024】具体的には、図2に示される風量目標値生
成部71は、DO目標値に対してDO計測値が小さい場
合は、入力値が正、DO目標値に対してDO計測値が大
きい場合は入力値が負になるので、入力値を基にして風
量目標値の増減を決定する。目標値監視部72は、この
目標値の変化を監視して後述するように好気工程の終了
を検出する。好気工程の終了を検出するまでは、目標値
監視部72は、目標値をそのまま出力し、好気工程の終
了後、次の好気工程の開始までは目標値として0を出力
する。
【0025】差分器74は、風量目標値と風量計4から
の風量計測値との差分を計算し、風量コントローラ75
に送る。風量コントローラ75は、入力信号に応じて計
測値が目標値を上回っているときは、風量を低下させ、
計測値が目標値を下回っているときは風量を増加させる
ようにブロワ5及びバルブ6の制御量を決定し、バルブ
開度調整部76とブロワ回転数調整部77を操作してバ
ルブ6の開度とブロワ5の回転数を調整する。
【0026】この調整は、例えば、図5の線図に基づい
て行われる。一般的なブロワ5は、最小吐出風量が0で
はなく、安定した最小吐出風量は、最大吐出風量の半分
程度である。ここでは、モータ回転数を60〜100%
に制御することで、風量を55〜100%にリニアに調
整可能なブロワ5を用い、風量を0〜55%に調整する
場合は、バルブ6の閉度を調整することで制御を行う例
を示している。
【0027】このようにDOを目標値にほぼ一定に制御
するよう風量を調整して好気工程を行う。このとき、目
標値監視部72は、風量Qを監視し、内部に保持してい
るQmaxがQを上回っているかを判別し(S3)、上
回った場合には、これを新たにQmaxに設定すること
で、当該好気工程中の最大風量の検出を行う(S4)。
【0028】活性汚泥槽1内のNH4-Nが完全に硝化され
ると、図4に示されるように、酸素が必要でなくなるの
で、DO計測値を目標値と一定に維持するために必要な
曝気風量は減少する。目標値監視部72は、この曝気風
量Qとα・Qmax(ここで、αは1未満の正の係数で
あり、例えば、0.5である。)とを比較し(S5)、
曝気風量Qがα・Qmaxを下回ったら、好気工程が終
了したと判断し、ブロワ5を停止して、曝気を停止する
とともに、攪拌機制御部73の指令によって水中曝気攪
拌機2による攪拌動作が所定の時間継続される(S
6)。
【0029】好気工程中のDO値が目標値一定になるよ
う制御しているので、図4に示されるように好気工程終
了後速やかに活性汚泥槽1内のDO値は0になり、無酸
素状態になり、無酸素工程へと移行する。この結果、硝
酸性窒素は脱窒菌により、窒素ガスに還元され、空気中
へと放出される。無酸素状態への移行が速いので、工程
の無駄がなくなり、好ましい。攪拌機制御部73は、所
定の時間t経過後(S7)、無酸素工程を終了し、再
び、好気工程へと切り替える(S1)。
【0030】無酸素工程の終了時間は、オペレータが入
力してもよいし、あるいは、好気工程の処理時間を基に
して硝酸性窒素の量を推定して設定してもよい。又は、
予め決められた時間になるよう、好気工程のDO値を制
御してもよい。
【0031】ここでは、曝気風量と最大曝気量の比が1
未満の所定値αを下回ったときに曝気を停止する例を説
明したが、曝気風量が所定の値に達したときに曝気を停
止してもよい。処理対象排水の有機性窒素量の変動が大
きい場合は、比をもとに制御したほうが、曝気終了の検
出が確実になる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、好
気工程の終了を確実に検出できるとともに、好気工程中
の曝気風量が過剰にならないので、好気工程終了後、速
やかに無酸素工程に移行することができ、運転中の無駄
がなくなり、窒素を効率的に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排水処理装置の全体概略図であ
る。
【図2】図1の装置の制御装置のブロック図である。
【図3】図1の装置の工程切り替えを説明するフローチ
ャートである。
【図4】図1の装置におけるアンモニア性窒素、溶存酸
素量と曝気風量の時間変動を示すグラフである。
【図5】図1の装置におけるブロワ回転数、バルブ開度
と曝気風量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1…活性汚泥槽、2…水中曝気攪拌機、3…DOセン
サ、4…風量計、5…ブロワ、6…バルブ、7…制御装
置。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曝気装置により活性汚泥槽へ曝気を行う
    好気工程と、曝気を行わない無酸素工程とを交互に繰り
    返して有機性窒素を含む排水を生物学的に処理する排水
    処理方法であって、 前記曝気装置を制御して前記好気工程における曝気風量
    を前記活性汚泥槽の溶存酸素量が一定となるように調整
    するとともに、曝気風量の制御目標値の減少量あるいは
    減少率が所定値に達した段階で、曝気を停止して、前記
    無酸素工程へと切り替えることを特徴とする排水処理方
    法。
  2. 【請求項2】 前記無酸素工程への切り替えは、曝気風
    量の制御目標値が当該好気工程中の最大曝気風量に1未
    満の所定の係数を乗じて算出された曝気風量まで減少し
    た段階で行われることを特徴とする請求項1記載の排水
    処理方法。
  3. 【請求項3】 有機性窒素を含む排水を生物学的に処理
    する排水処理装置であって、 前記有機性窒素を含む排水が投入されて、これに曝気を
    行う好気工程と、曝気を停止する無酸素工程とを繰り返
    すことで前記有機性窒素を生物学的に分解処理する活性
    汚泥槽と、 前記活性汚泥槽内への曝気を行う曝気装置と、 前記活性汚泥槽内の溶存酸素量を測定する溶存酸素計
    と、 前記曝気装置による曝気風量を測定する流量計と、 前記曝気装置を制御して、前記好気工程における曝気風
    量を前記活性汚泥槽の溶存酸素量が一定となるように調
    整するとともに、曝気風量の制御目標値の減少量あるい
    は減少率が所定値に達した所定値以下になった段階で、
    前記曝気装置を停止して、前記無酸素工程へと切り替え
    る制御部と、 を備えていることを特徴とする排水処理装置。
  4. 【請求項4】 前記無酸素工程への切り替えは、曝気風
    量の制御目標値が当該好気工程中の最大曝気風量に1未
    満の所定の係数を乗じて算出された曝気風量まで減少し
    た段階で行われることを特徴とする請求項3記載の排水
    処理装置。
  5. 【請求項5】 前記曝気装置は、 回転数を制御することで、供給風量を調整可能なブロワ
    と、 前記ブロワから前記活性汚泥処理槽への曝気供給ライン
    と大気とを接続する空気抜きライン上に設けられた開度
    調整可能な空気抜き弁と、 を備えており、前記制御部は、前記ブロワの回転数と前
    記空気抜き弁の開度を調整することで、前記活性汚泥処
    理槽に供給される曝気風量を調整することを特徴とする
    請求項3あるいは4に記載の排水処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110862141A (zh) * 2019-12-10 2020-03-06 北京北排科技有限公司 溶解氧自适应控制装置及其方法
CN114956335A (zh) * 2022-06-14 2022-08-30 重庆远通电子技术开发有限公司 一种基于a2o的曝气控制系统和方法

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