JP2005103337A

JP2005103337A - 活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置

Info

Publication number: JP2005103337A
Application number: JP2003335992A
Authority: JP
Inventors: Hironori Nakamura; 裕紀中村; Kazuhiko Noto; 一彦能登; Hiroyoshi Emori; 弘祥江森
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】活性汚泥処理槽における硝化に関する活性度を短時間で検出でき、しかも装置のメンテナンスも必要ない。
【解決手段】アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する硝化槽１４内に、硝化菌が固定化された担体３８を内部に保持すると共に硝化槽１４と相互に流通可能な小型容器２０を浸漬させることで、従来のように検出器リアクタ４４内にアンモニア性窒素を含む廃水を供給したり、空気を曝気したりする必要がないようにした。また、混合試料液及び汚泥液試料の検出結果に基づいて浮遊活性汚泥の硝化速度を演算する際に、混合試料液の内生酸素消費速度と汚泥試料液の内生酸素消費速度との関係比を使って汚泥試料液の内生酸素消費速度を換算するようにして、硝化速度の検出時間を短縮するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置に係り、特にアンモニア性窒素含有液中に活性汚泥が浮遊する活性汚泥処理槽の運転条件を適性に管理する上で必要なアンモニア性窒素濃度や浮遊活性汚泥の硝化速度を検出する活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置に関する。

廃水の生物学的処理法の中で、廃水中のＢＯＤと窒素を同時に除去する方法として、浮遊活性汚泥を使用して硝化・脱窒反応を行う窒素除去方法が広く実用化されている。この方法は、好気性条件下で浮遊活性汚泥中に存在する硝化菌の働きでアンモニア性窒素を亜硝酸又は硝酸に酸化する硝化工程と、嫌気性条件下で浮遊活性汚泥中に存在する脱窒菌の働きで亜硝酸又は硝酸を窒素ガスに還元し廃水中から除去する脱窒工程とで構成されている。しかし、硝化反応を担う硝化菌の増殖速度が遅く、また水温の影響を受け易いことから、安定した窒素除去性能を得るためには、硝化工程で十分に硝化反応を進める運転条件の適性な管理が必要である。その為には、活性汚泥処理槽に残存するアンモニア性窒素濃度や浮遊活性汚泥の硝化速度等、硝化に関する活性度を的確にしかも短時間で検出することが重要になる。

従来、活性汚泥処理槽内の硝化に関する活性度を検出する一般的な検出装置としては、活性汚泥処理槽から浮遊活性汚泥を含む汚泥試料液を採取し、検出器リアクタ（小型曝気槽）内に導入して硝化反応を回分的に継続したときの酸素消費速度又は酸素消費量の変化から、活性汚泥処理槽内に残存するアンモニア性窒素濃度を検出するものである。しかし、汚泥試料液の場合には浮遊活性汚泥の硝化速度が小さいために、検出器リアクタでの硝化反応が終了して検出が完了するまでに１時間以上を要することも多く、活性汚泥処理槽内の硝化に関する活性度の検出に長時間を要するという欠点がある。この為、検出結果がでるときには既に活性汚泥処理槽内に残存するアンモニア性窒素濃度が変化しており、運転条件の迅速な管理を行うための硝化活性度検出装置としては不向きであった。

この欠点の対策として、特許文献１では、検出器リアクタ内に硝化速度の高い固定化微生物担体を保持し、アンモニア性窒素濃度の検出時間の短縮を図ることが提案されている。
特開平１０−２９０９９７号公報

しかしながら、特許文献１の検出装置は２つの欠点がある。

１つ目の欠点は、検出装置を長時間使用しない場合には検出器リアクタ内に保持した固定化微生物担体の硝化活性を維持するために、アンモニア性窒素を含む液を検出器リアクタ内に常時供給し続けなくてはならないと共に、検出器リアクタ内の好気性条件を維持するために酸素（エア）を常時曝気しておかなくてはならず、装置のメンテナンスが煩わしい点である。

２つ目の欠点は、アンモニア性窒素濃度は短時間で検出できるが、活性汚泥処理槽の硝化に関する活性度の状態を把握するには、アンモニア性窒素濃度の他に浮遊活性汚泥の硝化速度を短時間で検出することも重要であり、従来の検出装置では浮遊汚泥のみの硝化速度を検出できないという点である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、活性汚泥処理槽における硝化に関する活性度、即ち残存するアンモニア性窒素濃度あるいは残存するアンモニア性窒素濃度と硝化速度の両方を短時間で検出でき、しかも装置のメンテナンスも必要ない活性汚泥処理槽の活性度検出装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は前記目的を達成するために、アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に浸漬され、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に前記活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器と、前記小型容器から前記担体と前記浮遊活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングする混合試料液サンプリング手段と、前記混合試料液の酸素消費速度の経時変化を検出する検出器リアクタと、検出結果に基づいて前記アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器を浸漬させるようにした。これにより、小型容器内の担体は活性汚泥処理槽内のアンモニア性窒素含有液や活性汚泥処理槽内の好気的条件下で硝化活性が常に維持されている。従って、小型容器から担体と浮遊活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングして検出器リアクタ（小型曝気槽）で酸素消費速度を検出し、検出結果から演算手段でアンモニア性窒素含有液のアンモニア窒素濃度を演算すれば、アンモニア性窒素濃度を短時間で検出できるだけでなく、活性度検出装置を長時間使用しない場合でも、従来のように検出器リアクタ内にアンモニア性窒素を含む廃水を供給したり、空気を曝気したりする必要がないので、装置のメンテナスが必要ない。

本発明の請求項２は前記目的を達成するために、アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に浸漬され、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に前記活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器と、前記小型容器から前記担体と前記活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングする混合試料液サンプリング手段と、前記小型容器外の活性汚泥処理槽内から前記浮遊活性汚泥を含む汚泥試料液をサンプリングする汚泥試料液サンプリング手段と、前記混合試料液及び前記汚泥試料液のそれぞれについて酸素消費速度の経時変化を検出する検出器リアクタと、前記混合試料液の検出結果に基づいて前記アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を演算すると共に、前記混合試料液及び前記汚泥液試料の検出結果から予め求めておいた前記混合試料液の内生酸素消費速度と前記汚泥試料液の内生酸素消費速度との関係比を使って前記浮遊活性汚泥の硝化速度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。

ここで、内生酸素消費速度とは、活性汚泥等の微生物の内生呼吸による酸素消費速度であり、この酸素消費速度は概ね一定で推移する。従って、検出器リアクタで試料液に酸素を曝気して回分反応を行った場合には、硝化反応に伴う酸素消費速度のみが変化して次第に減少し、内生酸素消費速度に達すると一定になる。このように、硝化反応に伴う酸素消費速度のみの経時変化が回分反応における全体の酸素消費速度の変化となって現れるので、試料液中のアンモニア性窒素が完全に硝化され、酸素消費速度が定常値、即ち内生酸素消費速度を示すまでの酸素消費速度の変化から試料液の初期のアンモニア性窒素や活性汚泥の硝化速度を求めることができる。

本発明の請求項２によれば、アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器を浸漬させるようにした。

これにより、小型容器内の担体は活性汚泥処理槽内のアンモニア性窒素含有液や活性汚泥処理槽内の好気的条件下で硝化活性が常に維持されている。従って、活性度検出装置を長時間使用しない場合でも、従来のように検出器リアクタ内にアンモニア性窒素を含む廃水を供給したり、空気を曝気したりする必要がないので、装置のメンテナスが必要ない。

更に、請求項２では、アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を短時間で検出できるだけでなく、本発明者の下記の知見に基づいた演算手段の演算方法によって浮遊活性汚泥の硝化速度（活性汚泥処理槽の硝化速度と同義）も短時間で検出することができる。即ち、浮遊活性汚泥の硝化速度を演算するには、汚泥試料液を検出器リアクタで回分反応させる反応初期の酸素消費速度と、酸素消費速度が一定値になる反応終期の酸素消費速度である内生酸素消費速度を検出することが必要になるが、活性汚泥は硝化速度が遅いので検出器リアクタでの硝化反応が終了するまでに（内生酸素消費速度に達するまで）１時間程度又はそれ以上を要する場合も多く、運転条件の迅速な管理には使えない。

そこで、本発明者は、鋭意研究した結果、上記した混合試料液を検出器リアクタで回分反応させたときの内生酸素消費速度と、上記した汚泥試料液を検出器リアクタで回分反応させたときの内生酸素消費速度とには一定の関係比があることを見つけ出すと共に、この関係比は小型容器の容積に対する担体容積が一定であれば、アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度が変わっても同じであるとの知見を得た。従って、浮遊活性汚泥の硝化速度を検出する場合、検出器リアクタでの硝化反応が終了するまで（内生酸素消費速度に達するまで）の時間が汚泥試料液の１／３程度と短い混合試料液で検出した内生酸素消費速度に前記した関係比を掛ければ汚泥試料液での内生酸素消費速度に換算することができる。しかも混合試料液の内生酸素消費速度はアンモニア性窒素濃度を検出する際に得ることができる。これにより、汚泥試料液は検出器リアクタにおいて酸素消費速度のみが検出できればよく、検出器リアクタでの回分反応の初期の数分間のみ酸素消費速度を検出すればよいことになり、浮遊活性汚泥の硝化速度の検出時間を大幅に短縮することができる。尚、小型容器の容積に対する担体容積が変わる場合には、予め試験をすることで、その担体容積での関係比を求めることができるので、求めた関係比を演算手段に入力し直せばよい。

上記知見に基づいて、本発明の活性度検出装置の演算手段では、混合試料液及び汚泥液試料の検出結果から予め求めておいた混合試料液の内生酸素消費速度と汚泥試料液の内生酸素消費速度との関係比を使って浮遊活性汚泥の硝化速度を演算するようにしたので、硝化速度を得るまでの時間を大幅に短縮することができる。

請求項３は請求項１又は２において、前記小型容器は、前記小型容器本体の下部に形成され、担体流出防止用のスクリーンが設けられた流通入口と、前記小型容器本体の上部に形成され、担体流出防止用のスクリーンが設けられた流通出口と、前記小型容器本体内の低部に設けられたエア曝気手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより、小型容器本体の下部に形成された流通入口から小型容器本体内に流入した浮遊活性汚泥を含むアンモニア性窒素含有液は、エア曝気手段からのエアによるエアリフト作用で上向流となって小型容器本体内を上昇し、小型容器本体の上部に形成された流通出口から活性汚泥処理槽に戻る循環流が形成される。従って、小型容器と活性汚泥処理槽との間で、アンモニア性窒素含有液や浮遊活性汚泥が十分に流通し合うことができる。更には、エア曝気手段によって小型容器内が攪拌されるので、小型容器内の状態を均一化できる。これにより、サンプリングの偏りを抑制することができるので、アンモニア性窒素濃度や硝化速度の検出精度を向上させることができる。また、流通入口や流通出口には、スクリーンを設けたので、循環流を形成しても担体が小型容器から流出することはない。

以上説明したように本発明に係る活性汚泥処理槽の活性度検出装置によれば、活性汚泥処理槽における硝化に関する活性度、即ちアンモニア性窒素濃度又はアンモニア性窒素濃度と硝化速度の両方を短時間で検出でき、しかも装置のメンテナンスも必要ない。

以下添付図面に従って本発明に係る活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置における好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の硝化活性度検出装置を硝化・脱窒装置の硝化槽に組み込んだ全体構成図であり、硝化槽が活性汚泥処理槽に該当し、以下硝化槽として説明する。

図１に示すように、硝化・脱窒装置１０は、主として、脱窒槽１２と硝化槽１４と固液分離槽１６とで活性汚泥循環変法の廃水処理装置として構成され、硝化槽１４に本発明の硝化活性度検出装置１８の小型容器２０が浸漬される。

アンモニア性窒素含有液は原水配管２２から原水ポンプ２４によって脱窒槽１２を通って硝化槽１４に流入し、硝化槽１４で硝化処理される。硝化槽１４内の底部には好気性条件を形成するためのエア曝気管２６が配設され、エア曝気管２６がブロア２８に接続される。これにより、アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素は好気的条件下で硝化槽１４内に浮遊する浮遊活性汚泥中の硝化菌によっ硝化処理されて亜硝酸や硝酸に酸化される。亜硝酸や硝酸を含む硝化液は循環配管３０を通って循環ポンプ３２によって脱窒槽１２に循環され、嫌気性条件下で浮遊活性汚泥中の脱窒菌によって脱窒処理される。これにより、亜硝酸又は硝酸を窒素ガスに還元し廃水中から除去される。また、脱窒槽１２と硝化槽１４との間で循環される液の一部は処理水として固液分離槽１６に流出して固液分離される。固液分離された上澄水は放流されると共に、沈降した活性汚泥は、一部が余剰汚泥として余剰汚泥配管３４から引き抜かれ、残りは汚泥返送配管３６を通って原水配管２２に戻される。

硝化活性度検出装置１８は、主として、硝化槽１４内に浸漬され、硝化菌が固定化された多数の担体３８を内部に保持すると共に硝化槽１４と相互に流通可能な小型容器２０と、小型容器２０から担体３８と浮遊活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングする混合試料液サンプリング配管４０と、小型容器２０外の硝化槽１４内から浮遊活性汚泥を含む汚泥試料液をサンプリングする汚泥試料液サンプリング配管４２と、混合試料液及び前記汚泥試料液のそれぞれについて酸素消費速度の経時変化を検出する検出器リアクタ４４と、混合試料液の検出結果に基づいてアンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を演算すると共に、混合試料液及び汚泥液試料の検出結果に基づいて浮遊活性汚泥の硝化速度（硝化槽１４の硝化速度と同義）を演算する演算手段を備えたコントローラ４６とで構成される。

図２は、小型容器２０の一部を切り欠いて示したものであり、縦長な略四角箱状に形成された小型容器本体４８内には、硝化菌を包括固定化した担体３８が充填される。また、小型容器本体４８の下部側面には担体流出防止用のスクリーン５０を有する流通入口５２が形成され、小型容器本体４８の上部側面には担体流出防止用のスクリーン５４が設けられた流通出口５６が形成される。小型容器本体４８の下端部は三角屋根を逆にした形状に形成され、この下端部にエアを曝気する曝気管５８が噴出口を上にして配設される。曝気管５８はエア配管６０を介してブロア６２に接続され、これによりエア曝気手段６３が構成される。ブロア６２は、小型容器２０用に別途設けてもよく、硝化槽１４内をエア曝気するためのブロア２８を共用してもよい。このように構成された小型容器２０によれば、流通入口５２から小型容器本体４８内に流入した浮遊活性汚泥を含むアンモニア性窒素含有液は、エア曝気手段６３からのエアによるエアリフト作用で上向流となって小型容器本体４８内を上昇して流通出口５６から硝化槽１４に戻る循環流が形成される。従って、小型容器２０と硝化槽１４との間で、アンモニア性窒素含有液や浮遊活性汚泥が十分に流通し合うことができるので、アンモニア性窒素濃度や硝化速度の検出精度を向上させることができる。更には、エア曝気手段６３からのエアで小型容器２０内を攪拌することができる。また、流通入口５２や流通出口５６には、スクリーン５０、５４を設けたので、循環流を形成しても担体３８が小型容器２０から流出することはない。

図１に示すように、混合試料液サンプリング配管と汚泥試料液サンプリング配管とは切替弁６４で合流し、合流管６６が検出器リアクタ４４の下端部に接続される。この切替弁６４は、混合試料液サンプリング配管４０と合流管６６を連通させる場合、汚泥試料液サンプリング配管４２と合流管６６を連通する場合、混合試料液サンプリング配管４０及び汚泥試料液サンプリング配管４２の何れにも合流管６６を連通させない遮断状態の３通りの切り替えを行うことができる。また、検出器リアクタ４４の上部から延設された減圧用配管６８は減圧タンク７０を介して減圧ポンプ７２に接続されると共に、減圧タンク７０の下端から試料排出管７４が硝化槽１４まで延設される。これにより、混合液試料を検出器リアクタ４４にサンプリングする場合には、切替弁６４を混合試料液サンプリング配管４０側に切り替えてから減圧ポンプ７２を駆動することにより、小型容器２０内の混合試料液が減圧タンク７０と検出器リアクタ４４まで吸引される。この場合、減圧タンク７０まで吸引される混合試料液量が小型容器２０の容量よりも十分に小さく設定され、また小型容器２０内はエア曝気手段６３からのエアで攪拌されているので、小型容器２０から担体３８と浮遊活性汚泥が均一に混ざった混合液試料をサンプリングすることができる。サンプリング終了後、直ちに切替弁６４を遮断した状態にして、検出器リアクタ４４で混合液試料を回分反応で硝化し、回分反応が終了したら減圧タンク７０に回収された試料液は重力により試料排出管７４を介して硝化槽１４に戻される。続いて、汚泥液試料を検出器リアクタ４４にサンプリングする場合には、切替弁６４を汚泥試料液サンプリング配管４２側に切り替えてから減圧ポンプ７２を駆動することにより、小型容器２０外の硝化槽１４内の汚泥試料液が検出器リアクタ４４に吸引され、前回の混合試料液と入れ替えられる。

図３は検出器リアクタ４４と酸素消費速度の算出方法を示したものである。

図３に示すように、小型容器２０又は硝化槽１４から一定量サンプリングされて検出器リアクタ４４に供給された混合試料液又は汚泥試料液の試料液に、検出器リアクタ４４の気相部７６（ヘッドスペース部）の空気をエアポンプ７７で循環させ、試料液の硝化を回分反応により行う。その回分反応の間、酸素計７８により気相部７６の酸素濃度（Ｏ₂）を検出すると共にＤＯ計８０で液相部８２である試料液中の溶存酸素（ＤＯ）を検出する。検出された酸素濃度（Ｏ₂）及び溶存酸素（ＤＯ）の検出値は演算手段を備えたコントローラ４６に逐次送信される。この回分反応により、試料液中のアンモニア性窒素が硝化され、酸素消費速度が徐々に低下し、最終的に試料液に含まれる微生物（担体中の微生物や浮遊活性汚泥中の微生物）の内生呼吸による内生酸素消費速度を示すベースラインで安定する。そして、内生酸素消費速度を示すまでの酸素濃度（Ｏ₂）と溶存酸素（ＤＯ）の経時変化と、気相部７６及び液相部８２の各相の容積から、試料液の酸素消費速度Ｋr （ｍｇ- Ｏ₂／Ｌ・ｈ）の経時変化を求める。この場合、アンモニア性窒素を含有する試料液については、酸素消費速度Ｋr の検出における検出初期と検出終期では次の式１と式２が成り立つ。

検出初期の酸素消費速度（Ｋr ）＝Ｋr _N＋Ｋr _E…（式１）
ここで、Ｋr _N：硝化に係る酸素消費速度
Ｋr _E：内生酸素消費速度
また、試料液中のアンモニア性窒素が全て硝化された後は試料液の内生呼吸による酸素消費速度のみとなり酸素消費速度は一定値で安定するので、検出終期は式２となる。

検出終期の酸素消費速度（Ｋr ）≒内生酸素消費速度（Ｋr _E）…（式２）
そして、コントローラ４６は、酸素消費速度（Ｋr ）や内生酸素消費速度（Ｋr _E）等を使用して、硝化槽１４内に残存するアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）、及び浮遊活性汚泥の硝化速度（ｍｇ・Ｎ／Ｌ・ｈ）を次のようにして演算する。
（残存するアンモニア性窒素濃度の演算方法）
アンモニア性窒素濃度（Ｎe)は、硝化に使われた容積当たりの酸素消費量（Ｗ）に定数（ｋ）を掛けたものであり、次の式３から演算することができる。

アンモニア性窒素濃度（Ｎe)＝ｋ×Σi(Ｋr _i−Ｋr _E）×ｔ…（式３）
ここで、ｋ：定数( ｍｇ-N/ ｍｇ-O₂)
Ｋr _i：ｉ時間後の酸素消費速度
Ｋr _E：内生酸素消費速度
ｔ：単位時間（ｈ）
アンモニア性窒素濃度（Ｎe)は、硝化菌を包括固定した担体で試料液を硝化しようが、浮遊活性汚泥で試料液を硝化しようが、アンモニア性窒素濃度（Ｎe)は同じ値が得られるので、小型容器２０から担体３８と浮遊活性汚泥とが混ざった硝化反応の速い混合試料液を使うことで、アンモニア性窒素濃度（Ｎe)の検出時間を短縮することができる。
（浮遊活性汚泥の硝化速度の演算方法）
硝化速度（Ｋ_N）は、初期酸素消費速度（ｋr _S）から内生酸素消費速度（Ｋr _E）を引いて定数ｋ( ｍｇ-N/ ｍｇ-O₂) を掛けたものであり、次の式４から算出することができる。

硝化速度（Ｋ_N）＝ｋ×（ｋr _S−Ｋr _E）…（式４）
硝化速度（Ｋ_N）の場合、浮遊活性汚泥の硝化速度（Ｋ_N）を検出するためには、浮遊活性汚泥を含む汚泥試料液の初期酸素消費速度（ｋr _S）と内生酸素消費速度（Ｋr _E）を求めなくてはならないため、内生酸素消費速度（Ｋr _E）の検出に長時間、例えば１時間程度を要し、これでは硝化槽１４の運転条件を迅速に管理できない。そこで、本発明者は、上記した混合試料液を検出器リアクタ４４で回分反応させたときの内生酸素消費速度（Ｋr _E１）と、上記した汚泥試料液を検出器リアクタ４４で回分反応させたときの内生酸素消費速度（Ｋr _E２）とには一定の関係比があることを見いだし、検出時間の短縮化を図るようにした。即ち、硝化速度の速い混合試料液で検出した内生酸素消費速度（Ｋr _E１）に関係比を掛けることにより、計算で汚泥試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を求め、求めた内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を浮遊活性汚泥の硝化速度の演算に使用することで、汚泥試料液の内生酸素消費速度を検出器リアクタ４４で検出しなくても浮遊活性汚泥の硝化速度を演算できるようにした。

例えば、硝化菌を包括固定化した担体３８を小型容器２０の容積に対して１０％容積になるように保持した場合の混合試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E１）と、汚泥試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E２）との関係比は、２：１になる。従って、検出器リアクタ４４で検出した混合試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E１）を２で割れば計算によって汚泥試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を求めることができる。

そして、小型容器２０の容積に対する担体容積が同じであれば、硝化槽１４のアンモニア性窒素濃度が変わっても関係比は変わらない。これにより、関係比をコントローラ４６に予め入力しておけば、汚泥試料液の初期酸素消費速度（ｋr _S）だけを数分間検出すれば硝化速度を演算することが可能であり、浮遊活性汚泥の硝化速度の検出時間を大幅に短縮することができる。尚、小型容器２０の容積に対する担体容積が変わる場合には、予め試験をして関係比を求め、求めた関係比をコントローラ４６に入力し直せばよい。

このように、本発明の硝化活性度検出装置１８によれば、硝化槽１４における硝化に関する活性度、即ち硝化槽１４に残存するアンモニア性窒素濃度及び硝化槽１４内に浮遊する浮遊活性汚泥の硝化速度の両方を短時間で検出できる。

また、アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する硝化槽１４内に、硝化菌が固定化された担体３８を内部に保持すると共に硝化槽１４と相互に流通可能な小型容器２０を浸漬させるようにしたので、小型容器２０内の担体３８は硝化槽１４内のアンモニア性窒素含有液や硝化槽１４内の好気的条件下で硝化活性が常に維持されている。従って、従来のように検出器リアクタ４４内にアンモニア性窒素を含む廃水を供給したり、空気を曝気したりする必要がないので、検出器リアクタ４４のメンテナスが必要ない。

アンモニア性窒素含有液として下水廃水を使用し、脱窒槽１２と硝化槽１４の滞留時間をそれぞれ４時間、８時間として連続処理を行った。硝化槽１４から脱窒槽１２への硝化液の循環液量を原水量の２．５倍にすると共に、固液分離槽１６から原水配管２２、即ち脱窒槽１２への返送汚泥量を原水量の０．５倍とした。また、脱窒槽１２及び硝化槽１４に浮遊する浮遊活性汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）を約２０００ｍｇ／Ｌとした。また、硝化槽１４に浸漬させる小型容器２０には硝化菌を包括固定化した３ｍｍ角の担体３８を、小型容器２０の容積に対して１０％容積になるように保持した。そして、小型容器２０から担体３８と浮遊活性汚泥が混ざった混合試料液を検出器リアクタ４４に一定量サンプリングし、酸素消費速度の経時変化を検出した。その後、切替弁６４を切り替えて検出器リアクタ４４内の混合試料液を排出すると共に、浮遊活性汚泥のみを含む汚泥試料液を検出器リアクタ４４に一定量サンプリングし、同様に酸素消費速度の経時変化を検出した。図４は、各試料液についての酸素消費速度を示したものである。

図４から分かるように、混合試料液の場合には内生酸素消費速度（Ｋr _E１）を示すまでに約２０分を要すると共に、内生酸素消費速度（Ｋr _E１）は２０（ｍｇ- Ｏ₂／Ｌ・ｈ）であった。一方、汚泥試料液の場合には内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を示すまでに約６０分を要すると共に、内生酸素消費速度（Ｋr ２）は１０（ｍｇ- Ｏ₂／Ｌ・ｈ）であった。そして、混合試料液と汚泥試料液の内生酸素消費速度を繰り返し検出したが、Ｋr _E１：Ｋr ２の関係比は２：１で略安定していた。このことは、混合試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E１）の検出時間は汚泥試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E２）の検出時間の１／３に短縮され、しかも混合試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E１）と関係比を使えば、汚泥試料液の内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を計算により換算することができることを意味する。

そして、検出器リアクタ４４での検出結果に基づいてコントローラ４６で浮遊活性汚泥の硝化速度を演算する際に、Ｋr _E１／Ｋr _E２＝２の関係比を使って汚泥試料液の内生酸素消費速度を換算して求めた硝化速度は３．５（ｍｇ・Ｎ／Ｌ・ｈ）であった。これは、関係比を使わずに、汚泥試料液についても検出器リアクタ４４で内生酸素消費速度（Ｋr _E２）を検出した場合と同じ値となった。

また、検出器リアクタ４４での検出結果に基づいてコントローラ４６で演算したアンモニア性窒素濃度は１．８ｍｇ／Ｌであった。これは、正式分析法で分析したアンモニア性窒素濃度と同じ結果となった。

このように、本発明の活性度検出装置を用いれば、アンモニア性窒素濃度の検出時間を短縮できるだけでなく、浮遊活性汚泥の硝化速度の検出時間も短縮することができる。

硝化・脱窒装置に本発明の硝化活性度検出装置を組み込んだ全体構成図小型容器の構造を説明する一部を切り欠いた斜視図検出器リアクタと、それによって検出される酸素濃度、溶存酸素及び酸素消費速度を説明する説明図混合試料液の酸素消費速度と汚泥試料液の酸素消費速度を比較した比較図

符号の説明

１０…硝化・脱窒装置、１２…脱窒槽、１４…硝化槽、１６…固液分離槽、１８…硝化活性度検出装置、２０…小型容器、２２…原水配管、２４…原水ポンプ、２６…エア曝気管、２８…ブロア、３０…循環配管、３２…循環ポンプ、３４…余剰汚泥配管、３６…汚泥返送配管、３８…担体、４０…混合試料液サンプリング配管、４２…汚泥試料液サンプリング配管、４４…検出器リアクタ、４６…コントローラ、４８…小型容器本体、５０…スクリーン、５２…流通入口、５４…スクリーン、５６…流通出口、５８…曝気管、６０…エア配管、６２…ブロア、６３…エア曝気手段、６４…切替弁、６６…合流管、６８…減圧用配管、７０…減圧タンク、７２…減圧ポンプ、７４…試料排出管、７６…気相部、７７…エアポンプ、７８…酸素計、８０…ＤＯ計、８２…液相部

Claims

アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に浸漬され、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に前記活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器と、
前記小型容器から前記担体と前記浮遊活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングする混合試料液サンプリング手段と、
前記混合試料液の酸素消費速度の経時変化を検出する検出器リアクタと、
検出結果に基づいて前記アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置。
アンモニア性窒素含有液を浮遊活性汚泥で好気的に処理する活性汚泥処理槽内に浸漬され、硝化菌が固定化された担体を内部に保持すると共に前記活性汚泥処理槽と相互に流通可能な小型容器と、
前記小型容器から前記担体と前記活性汚泥とが混ざった混合試料液をサンプリングする混合試料液サンプリング手段と、
前記小型容器外の活性汚泥処理槽内から前記浮遊活性汚泥を含む汚泥試料液をサンプリングする汚泥試料液サンプリング手段と、
前記混合試料液及び前記汚泥試料液のそれぞれについて酸素消費速度の経時変化を検出する検出器リアクタと、
前記混合試料液の検出結果に基づいて前記アンモニア性窒素含有液のアンモニア性窒素濃度を演算すると共に、前記混合試料液及び前記汚泥液試料の検出結果から予め求めておいた前記混合試料液の内生酸素消費速度と前記汚泥試料液の内生酸素消費速度との関係比を使って前記浮遊活性汚泥の硝化速度を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置。
前記小型容器は、
前記小型容器本体の下部に形成され、担体流出防止用のスクリーンが設けられた流通入口と、
前記小型容器本体の上部に形成され、担体流出防止用のスクリーンが設けられた流通出口と、
前記小型容器本体内の低部に設けられたエア曝気手段と、を備えたことを特徴とする請求項１又は２の活性汚泥処理槽の硝化活性度検出装置。