JP2005193236A

JP2005193236A - 排水処理装置及び排水処理方法

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Publication number: JP2005193236A
Application number: JP2005003857A
Authority: JP
Inventors: Chon Bokku Cho; チョンボックチョ; Yun Jin Chun; ユンジンチョン
Original assignee: Aquatech Ltd
Current assignee: Aquatech Ltd
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: KR100432518B1; JP4340239B2

Abstract

【課題】反応槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御ができるので、安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練や勘に頼る必要がなく操作性に優れる排水処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】生物処理によって排水の硝化及び脱窒を行う反応槽６を備えた排水処理装置であって、反応槽６内に配設され生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサ１００と、ｐＨを測定するｐＨセンサ１０１と、溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサ１０２と、前記反応槽内に酸素を供給する酸素供給部と、蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量とｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量と溶存酸素量とに基づいて排水の硝化及び脱窒の反応段階を判断する反応段階判断部と、前記反応段階判断部に基づいて酸素供給部の運転を制御する制御部１０４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、排水中の窒素成分を生物処理によって除去する排水処理装置及び排水処理方法に関するものである。

従来より、排水中の窒素成分を除去する排水処理方法として、硝化菌と脱窒菌を作用させる生物的処理方法が知られている。この排水処理方法は、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を適切に保持させることが必要であるため、その代表的な排水処理装置としては、硝化菌が保持された硝化槽及び脱窒菌が保持された脱窒槽の二つの槽を備え、窒素成分の硝化と脱窒とを各々の槽で行うものが知られている。また、反応槽を交互に好気性状態と嫌気性状態にして間欠的に硝化及び脱窒を行う排水処理装置も知られている。
このような従来の技術としては、（特許文献１）に「酸化還元電位を利用して連続回分式の反応槽内の好気性状態と嫌気性状態の制御を行う排水処理方法及び排水処理装置」が開示されている。
図１３は（特許文献１）に開示された従来の排水処理装置の模式図である。本排水処理装置による排水処理方法は、無酸素期間と好気期間とを交互に反応槽内に出現させる間欠曝気工程と、無酸素期間にだけ選択的に原水を導入して脱窒処理を行わせ、以後の好気期間において硝化反応が促進されるように反応槽内のｐＨを高める工程と、無酸素期間の終期には原水の供給を止めて硝酸塩を完全に脱窒する工程と、好気期間において原水中の窒素成分を硝化させる工程と、を備えている。また、本排水処理装置は、連続回分式の反応槽（Ｒ）と、ポンプ（Ｐ）を利用して原水貯留槽（Ｔ１）から反応槽（Ｒ）に原水を供給する流入水吸込管（３０１）と、反応槽（Ｒ）に配設された流出水排出装置（Ｄ）からポンプ（Ｐ）を利用して流出水を排出する流出水排出管（３０２）と、反応槽（Ｒ）内に配設され酸化還元電位を連続的に測定するＯＲＰプローブ（Ｓ２）と、好気期間において完全に硝化された時点を検知するｐＨプローブ（Ｓ１）と、反応槽（Ｒ）内に配設され好気期間の間空気を供給するブロア（Ｂ）と、反応槽（Ｒ）内に配設され無酸素期間の間槽内を混合する混合機（Ｍ）と、を備えている。

（特許文献２）には、「曝気タンク内にアンモニア態窒素量等を測定するセンサを配設して窒化率を検知する排水処理の制御方法」が開示されている。
図１４は（特許文献２）に開示された従来の排水処理装置の模式図である。本排水処理装置は、曝気タンク（４０１）と、曝気タンク（４０１）内に配設されアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素を各々測定する検出器（４１２、４１３、４１４）と、これらの測定値から窒化率を演算する演算器（４１５）と、この演算結果と目標窒化率設定器（４１６）の設定値とを比較し制御する調整システム（４１７）と、を備えている。

（特許文献３）には、「排水内の生物反応をＮＡＤＨの蛍光度を検知しモニタリングし排水処理する技術」が開示されている。
図１５は（特許文献３）に開示された従来の排水処理装置の模式図である。本排水処理装置は、混合溶液（５０２）で満たされた生物反応タンク（５０１）と、生物反応タンク（５０１）内に配設され混合溶液をパイプ（５０４）を経てリターンパイプ（５０７）で流動させるポンプ（５０３）と、混合溶液を感知チャンバ（５０８）内に移動させるためソレノイドバルブ（５０５）を開放させるコンピュータ（５１３）と、感知チャンバ（５０８）と生物反応タンク（５０１）の両方向に設置され感知チャンバ（５０８）及び生物反応タンク（５０１）内の微生物懸濁液（混合溶液）を撹拌する攪拌機（５０９）と、感知チャンバ（５０８）内のＮＡＤＨの蛍光度変化を感知する感知プローブ（５１０）と、を備えている。

（特許文献４）には、「曝気タンク内に収容された排水のＮＡＤＨ等の蛍光測定値が、例えば過去３ヶ月間の蛍光の平均値等の設定値に近づくように曝気タンク内の酸素濃度を連続的に調節する排水処理方法」が開示されている。
大韓民国特開２００１−８６９３６号公報特開昭５６−１３０２９９号公報米国特許第５４０１４１２号公報特表平１１−５０４８５４号公報

しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術は、反応槽内の排水の酸化還元電位（ＯＲＰ）やｐＨをＯＲＰプローブやｐＨプローブを用いて測定し、ＯＲＰやｐＨだけに基づいて排水の硝化状態や脱窒状態を検知し、反応槽を間欠的に曝気して無酸素期間と好気期間とを交互に出現させるため、排水にｐＨを増減させる物質や酸化還元物質等が含有されている場合には、ｐＨやＯＲＰが排水の硝化状態や脱窒状態を正確に表していないため、ＯＲＰやｐＨだけを間欠運転の指標にするのは正確性に欠け、排水処理を安定して行うことができないという課題を有していた。
（２）硝化工程と脱窒工程とを別々に行うため無酸素期間と好気期間とを交互に反応槽内に出現させ、無酸素期間に原水が反応槽に導入されるので、単位時間当たりの原水の導入量が少なくなり排水処理量が減少し、全体の処理に支障をきたすという重大な問題点があるという課題を有していた。
（３）（特許文献２）に開示の技術は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素を各々測定する検出器の測定速度が遅く、また測定感度が低いため、曝気タンク内の状態をリアルタイムで正確に検知することができず、排水処理の制御ができないという課題を有していた。
（４）（特許文献３）に開示の技術は、混合溶液のＮＡＤＨの蛍光度変化を感知する感知プローブ（５１０）を備えているので、蛍光度が高いときには混合溶液内の微生物の代謝が活発で、蛍光度が低いときには代謝が乏しいという状態を把握することはできる。しかしながら、曝気装置と、微生物の代謝の状態から生物反応タンク内の状態を判断する判断装置と、を備えていないので、排水処理の制御ができないという課題を有していた。例えば、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に転換される硝化段階が終了したという判断装置がない場合は、硝化時間が短いときには硝酸性窒素への転換が十分に進まず、硝化時間が長いときには脱窒段階で必要な炭素源も硝化段階で消耗されてしまうため、脱窒段階で多量の炭素源を供給しなければ脱窒ができなくなるという課題を有していた。また硝酸性窒素が窒素ガスに還元されて除去される脱窒段階が終了したという判断装置がない場合は、脱窒時間が長いときには生物反応タンク内の混合溶液の酸素濃度が低い状態が長時間続くため、脱窒菌が死滅することもあるという課題を有していた。
（５）（特許文献４）に開示の技術は、曝気タンク内に収容された排水のＮＡＤＨ等の蛍光測定値が設定値に近づくように曝気タンク内の酸素濃度を連続的に調節するので、従来は排水の硝化だけに適用されていた曝気タンクを用いて硝化反応と脱窒反応と同時に行うことができる。しかしながら、曝気タンク内の排水は汚泥が懸濁した状態なので、蛍光測定値のばらつきが大きく、蛍光測定値が設定値に近づくように曝気タンク内の酸素濃度を連続的に調節するとばらつきが大きく安定性に欠け、排水処理を安定して行うことができないという課題を有していた。
（６）蛍光測定値は微生物の代謝の状態を反映しているが、これだけでは硝化及び脱窒の状態、例えば、脱窒及び硝化が終了しているのか、硝化に比べ脱窒が不十分な状態にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態にあるのか等の詳細な状態を把握することができないので、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の反応槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を得ることが困難であり、安定した水質の処理水を得るには熟練を要し操作性に欠けるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、反応槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御ができるので、安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練や勘に頼る必要がなく操作性に優れる排水処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れた排水処理方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の排水処理装置及び排水処理方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の発明は、生物処理によって排水の硝化及び脱窒を行う反応槽を備えた排水処理装置であって、前記反応槽内に配設され前記排水内の生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記反応槽内に配設され前記排水のｐＨを測定するｐＨセンサと、前記反応槽内に配設され前記排水の溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記反応槽内の前記排水に酸素を供給する酸素供給部と、前記蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量と前記ｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量と前記溶存酸素量とに基づいて前記排水の硝化及び脱窒の反応段階を判断する反応段階判断部と、前記反応段階判断部が判断した前記反応段階に基づいて前記酸素供給部の運転を制御する制御部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量とｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量と溶存酸素量とに基づいて排水の硝化及び脱窒の反応段階を判断する反応段階判断部と、反応段階判断部が判断した反応段階に基づいて酸素供給部の運転を制御する制御部と、を備えているので、反応槽内で脱窒及び硝化が終了しているのか、硝化に比べ脱窒が不十分な状態にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態にあるのか等の詳細な状態を把握することができるため、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の反応槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練は必要でなくなり操作性に優れる。
（２）単一の反応槽内に懸濁させた微生物フロック内に硝化菌と脱窒菌を保持して、微生物フロックの外周部分で硝化を、微生物フロックの内部の酸素欠乏領域で脱窒を同時に行うことができるので、反応槽内に流入させた排水中の有機物を脱窒菌のエネルギー源及び炭素源として利用して微生物の活性を最適に維持することができ、また流入させた排水の量や水質が変動する等の負荷に対する耐性を高めることができ、排水処理を安定に行うことができる。
（３）溶存酸素濃度を低くした状態で硝化と脱窒を単一の反応槽内で同時に行うことができるため、硝化タンクと脱窒タンクを複数有する排水処理装置では硝化タンクと脱窒タンクとの間で排水を循環するポンプ等の付帯設備が必要となるが、それらの付帯設備や設備を駆動するエネルギーが不要になるため、現在運転されている排水処理場で維持管理費の大部分を占めている動力費を約２０〜３０％削減することができ省エネルギー性に優れる。

ここで、排水としては、下水、汚水、し尿、畜産排水、産業排水等が用いられる。

酸素供給部としては、反応槽内に酸素ガスや空気を供給する散気管や可変ブロア等が用いられる。

生物蛍光体としては、生体（生細胞）によって合成され分子に光を照射すると蛍光を発する物質が用いられる。例えば、タンパク質類、特にトリプトファン含有タンパク質類やチロシン含有タンパク質類；トリプトファン含有ペプチド類やチロシン含有ペプチド類；トリプトファンやチロシンを含有するアミノ酸や誘導体；補助因子類；プリン類、ピリミジン類、ヌクレオシド類、ヌクレオチド類、核酸類、ステロイド類、ビタミン類等が挙げられる。具体的には、ＮＡＤＨ（還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）、ＮＡＤＰＨ（リン酸ニコチンアデニンジヌクレオチド）等の補酵素、ＡＴＰ（アデノシン三リン酸）、ＡＤＰ（アデノシン二リン酸）、チロシン、トリプトファン、アデニン、アデノシン、エストロゲン酸、ヒスタミン、ビタミンＡ、フェニルアラニン、ｐ−アミノ安息香酸、ドーパミン（３，４−ジヒドロキシフェニルエチルアミン）、セロトニン（５−ヒドロキシトリプトアミン）、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン、キヌレニン、ビタミンＢ１２等を挙げることができる。

生物蛍光体である補酵素は、生体で合成され生体化学反応を促進する生体触媒である酵素を補助する機能を有し、生体における酸化・還元反応を触媒する酵素が基質から引き離した電子を電子受容体に供給する還元力を有している。
排水処理工程においては、反応槽内の反応段階に応じて、好気性状態ではＯ_２、無酸素状態ではＮＯｘ分子が電子受容体となる。特に、無酸素状態や嫌気状態ではＮＯｘ分子である硝酸性窒素が、生物蛍光体から電子を受容して還元され窒素ガスとなり排水から除去され、生物蛍光体は酸化されるので、ＮＯｘ分子の量や還元状態によって生物蛍光体の蛍光量が変化する。即ち、分子の酸化・還元反応による生物蛍光体の蛍光量の変化を、蛍光測定センサで測定して、反応槽の反応段階を把握することができる。

蛍光測定センサは、排水中に存在する生物蛍光体の量を測定するセンサとして、生物蛍光体が特定の励起波長を有していることを利用している。このため、生物蛍光体の蛍光量は、生物蛍光体に２５０〜５００ｎｍ程度の波長の光を照射して励起させ、検出された特定の波長の蛍光強度から求めることができる。本発明では、室温で大気圧下にて１ｐｐｂのクマリンを含有する蒸留水による溶液から記録される蛍光強度に相当する蛍光量を一単位とし、１ｐｐｂのクマリンに相当する場合を、蛍光量が１ｐｐｂであるとする。

ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを生物蛍光体として利用すると、それらが酸化された状態とは異なり、３４０ｎｍにピークがある励起波長と４６０ｎｍにピークがある蛍光波長を有しているので、これらの波長における蛍光量の変化を測定することで、生物蛍光体の酸化・還元反応を測定することができ、微生物の代謝状態を把握して反応槽内の反応段階を応答性良く把握することができる。

制御部は酸素供給部の運転を制御して、排水中の溶存酸素濃度が０．１〜０．９ｍｇ／Ｌ好ましくは０．２〜０．６ｍｇ／Ｌの範囲になるようにする。溶存酸素濃度が０．２ｍｇ／Ｌより低くなると硝化不良が発生し易くなる傾向がみられ、０．６ｍｇ／Ｌより高くなると脱窒不良が発生し易くなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。特に、排水中の溶存酸素濃度が０．１ｍｇ／Ｌより低くなるか０．９ｍｇ／Ｌより高くなると、これらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１の排水処理装置であって、前記反応段階判断部が、（ａ）前記溶存酸素濃度＜ＤＯ閾値、前記ｐＨ変化量＞ｐＨ閾値及び前記蛍光変化量＞蛍光閾値のとき前記反応段階を消化未了と判断し、前記酸素供給部が供給する酸素量を増加させ、（ｂ）前記溶存酸素濃度＞ＤＯ閾値、前記ｐＨ変化量＜ｐＨ閾値及び前記蛍光変化量＞蛍光閾値のとき前記反応段階を脱窒未了と判断し、前記酸素供給部が供給する酸素量を減少させる構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）簡便な条件式で反応槽内の反応段階を判断し反応状態を制御でき、装置構成を簡素化できるとともに応答性に優れ、さらに操作性に優れる。

本発明の請求項３に記載の発明は、反応槽内の排水の硝化及び脱窒を生物処理によって行う反応工程を備えた排水処理方法であって、前記反応工程において、前記反応槽内の前記排水の溶存酸素濃度と、前記排水内の生物蛍光体の蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量と、前記排水のｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量に基づいて、前記反応槽内に供給する酸素量を制御する構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）溶存酸素濃度、蛍光変化量及びｐＨ変化量に基づいて反応槽内に供給する酸素量を制御するので、反応槽内の反応段階がどのような状態にあるのか、例えば脱窒及び硝化が終了しているのか、硝化に比べ脱窒が不十分な状態にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態にあるのか等の状態に応じて必要な酸素量を供給することができ、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の反応槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れる。

以上のように、本発明の排水処理装置及び排水処理方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）反応槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御がされるので、安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練は必要でなくなり操作性に優れた排水処理装置を提供することができる。
（２）反応槽内に流入させた排水中の有機物を脱窒菌のエネルギー源及び炭素源として利用して微生物の活性を最適に維持することができ、また流入させた排水の量や水質が変動する等の負荷に対する耐性を高めることができ、排水処理の安定性に優れた排水処理装置を提供することができる。
（３）従来の硝化タンクと脱窒タンクを複数有する排水処理装置に必須の循環ポンプ等の付帯設備が必要ないため、これらの付帯設備の動力費を削減することができ省エネルギー性に優れた排水処理装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）簡便な条件式で反応槽内の反応段階を判断し反応状態を制御でき、装置構成を簡素化できるとともに応答性に優れ、さらに操作性に優れた排水処理装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、
（１）硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れた排水処理方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の排水処理装置を用いた排水処理システムを示すフローシートであり、図２は排水処理装置の反応槽の模式図であり、図３は反応段階判断装置の正面図である。
図１において、１は排水中の粗大浮遊物等の粗大夾雑物を除去するスクリーン、２はスクリーン１の下流に配設され砂等の固形物質等を沈降分離させる沈砂池、３は沈砂池２の下流に配設され排水の流量及び濃度を調整し処理に適するように最適化する流量調整槽、４は流量調整槽３の下流に配設され排水の懸濁物質等を沈降させて分離する最初沈殿池、５は最初沈殿池４の下流に配設され排水が嫌気状態で活性汚泥形態の微生物と一緒に撹拌されてリンが放出される嫌気槽、６は嫌気槽５の下流に配設され硝化菌と脱窒菌が形成する微生物フロックに排水の有機物が固定され硝化及び脱窒，リンの固定化が行われる反応槽、７は排水の有機物が固定化された微生物フロックが沈降し固液分離される最終沈殿池であり、最終沈殿池７に沈降した汚泥（微生物フロック）は嫌気槽５及び反応槽６に返送され、一部は後述する濃縮槽９に移送される。８は最終沈殿池７で固液分離された液体が消毒され河川等に放流される消毒及び放流槽、９は最初沈殿池４及び最終沈殿池７から移送された汚泥が濃縮される濃縮槽、１０は濃縮槽９で濃縮された汚泥が貯留され処理される汚泥処理槽であり、処理された汚泥は脱水後廃棄される。
なお、排水の種類等に応じて、流量調整槽３や最初沈殿池４を省略して排水処理システムを構成して運転することも可能である。この場合は、沈砂池２から流出した排水が最初沈砂池４に直接流入されるように、又は、流量調整槽３から流出した排水が嫌気槽５に直接流入されるように、配管を連結して排水処理システムが構成される。

図２において、５は嫌気槽、６は反応槽、７は最終沈殿池、９は濃縮槽である。１０ａは最終沈殿池７，嫌気槽５，反応槽６に連結された返送ライン、１１は返送ライン１０ａに配設され最終沈殿池７で沈降した汚泥を嫌気槽５及び反応槽６に返送する汚泥返送ポンプである。返送ライン１０ａは嫌気槽５及び反応槽６の上流側又は各々の槽内部に接続され、汚泥（微生物フロック）が汚泥返送ポンプ１１で圧送され嫌気槽５や反応槽６において再利用される。１２は返送ライン１０ａから分岐した分岐管に配設された汚泥廃棄バルブである。反応槽６内の汚泥（微生物フロック）は設定した濃度になるように調整されており、汚泥返送ポンプ１１によって返送される汚泥の量も、反応槽６内の汚泥の濃度に応じて調整される。反応槽６内の汚泥が設定した濃度を超えてしまう場合には、汚泥廃棄バルブ１２が開放されて、返送される汚泥の一部又は全部が濃縮槽９に排出されることで反応槽６に返送される汚泥の流入量が調節される。
１００は反応槽６内に配設され排水内の微生物フロックが産生する生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサである。本実施の形態では、蛍光測定センサ１００は、３４０ｎｍの波長の紫外線を照射するための図示しない発光部材と、発光部材に光ファイバケーブルで繋がれて図示しない光源窓を通じて光を発散させる図示しない伝達部材と、排水中の生物蛍光体が励起して発光される光を検出し、検出した波長を電気的信号に変換する図示しない検出部材と、を備えている。なお、蛍光測定センサ１００の本体は耐酸性に優れるステンレス製等で形成され、伝達部材は耐衝撃性に優れるエンジニアリング樹脂で形成され、光源窓は透過性及び耐摩耗性に優れる石英で形成されている。また、変換された電気的信号は、パルス信号で伝達されるのが好ましい。微生物や日光等による測定誤差を少なくできるからである。
１０１は反応槽６内に配設され排水の水素イオン濃度を測定するｐＨセンサ、１０２は反応槽６内に配設され排水の溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサ、１０３は蛍光測定センサ１００，ｐＨセンサ１０１，ＤＯセンサ１０２が接続され蛍光測定センサ１００が測定した蛍光量を用いて所定時間における蛍光変化量を演算し、ｐＨセンサ１０１が測定したｐＨを用いて所定時間におけるｐＨ変化量を演算し、ＤＯセンサ１０２が測定した溶存酸素量と蛍光変化量とｐＨ変化量とに基づいて排水の硝化及び脱窒の状態を判断する反応段階判断部が内蔵された反応段階判断装置、１０４は反応段階判断部に接続され反応段階判断部が判断した反応段階に基づいて後述する酸素供給部やミキサー１０８の運転を制御する制御部である。なお、本実施の形態においては、反応段階判断装置１０３の外部に制御部１０４が接続された状態を説明したが、反応段階判断装置１０３の内部に制御部１０４を組み込み一体化させてもよい。
１０５は反応槽６の底面又は側面に配設された散気管、１０６は散気管１０５から反応槽６内に供給される酸素量や空気量を制御する自動制御弁、１０７は酸素や空気を散気管１０５に送る可変ブロワである。散気管１０５，自動制御弁１０６，可変ブロア１０７が酸素供給部を構成している。１０８は反応槽６の底面又は側面に配設され反応槽６内の排水を撹拌するミキサーである。

図３において、１０３は反応段階判断装置であり、多数の部品を保護しながら外部の湿気に影響を受けないように防水処理された外箱、演算プログラムが記録された反応段階判断部を収納するための内箱を備えている。１１０は反応段階判断装置１０３の前面に配設された窓、１１１は反応段階判断装置１０３に内蔵された反応段階判断部の演算プログラムによって演算され判断された反応段階が表示される表示部である。１１２は反応段階判断装置１０３内の各部品に電源を供給する電源供給端子、１１３は蛍光測定センサ１００，ｐＨセンサ１０１，ＤＯセンサ１０２が接続され４〜２０ｍＡの電流信号が入力されて、外部のノイズから装置を保護するためにノイズフィルタが具備された入力端子である。
反応段階判断装置１０３の外箱は、防水が可能で腐食が起きないＰＶＣ等の材質で製作されることが望ましい。また、表示部１１１には反応段階の状態を表示する文字とランプで構成され、ランプは各反応段階が一目でわかるように異なる色のランプを使うのが望ましく、必要によって高輝度のＬＥＤを使うこともできる。
反応段階判断装置１０３の内箱は、演算プログラムが記録された反応段階判断部が収納されるように空間及び位置が確保されており、内箱の一側面には反応段階判断部及びその他の部品に電源が供給できるように電源供給端子１１２と連通されるよう孔部が形成されている。
反応段階判断部に記録された演算プログラムは、微生物の活動能力を反映する蛍光量を測定する蛍光測定センサ１００，反応槽６内の排水の水素イオン濃度を測定するｐＨセンサ１０１で測定され入力された信号に基づき、蛍光変化量及びｐＨ変化量を演算する多数の数式と、反応槽６内の排水の溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサ１０２で測定された信号と蛍光変化量及びｐＨ変化量に基づき、反応槽６がどのような反応段階にあるかを判断するための条件式で構成されている。また、演算プログラムは、蛍光測定センサ１００，ｐＨセンサ１０１，ＤＯセンサ１０２から入力された信号の演算及び判断以外に、これらの値がどんな反応段階を現わすかどうかを表示部１１１に表示する表示方法に対する内容も含んでいる。

次に、反応段階判断部が蛍光変化量及びｐＨ変化量を演算する手順、反応段階を判断する手順について、図面を参照しながら説明する。
図４は反応段階判断部がｐＨ変化量を演算するフローチャートであり、図５は反応段階判断部が蛍光変化量を演算するフローチャートであり、図６は反応段階を判断するフローチャートであり、反応段階判断部が演算した状態量であるｐＨ変化量及び蛍光変化量、溶存酸素濃度を条件式に代入して反応段階を判断する手順を示している。
反応段階判断部は、図４に示すように、演算に必要な変数Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｖｇ１，Ｎ及びｐＨを“０”に初期化した後（Ｓ１）、ｐＨセンサで測定されるｐＨ値を所定時間毎（本実施の形態においては５秒毎）にサンプリングする。５秒毎に１ずつ増加するサンプリング回数をＮに保存して、サンプリングされたｐＨ値は累積しＡｄ２に保存する（Ｓ２）。ここで、Ａｄ１は５秒毎のｐＨの測定値、Ａｄ２はｐＨの測定値の累積値、Ｎはサンプリング回数（累積回数）であり本実施の形態では０〜１２０である。
Ｎ＝１２０になるまでこの状態が繰り返され、Ｎ＝１２０になると（即ち１０分間が経過すると）、１０分間にサンプリングされた１２０個のｐＨ値の平均値（Ａｖｇ１）を計算するとともに、新たに計算された平均値（Ａｖｇ１）から、過去１０分間の平均値（Ａｖｇ２）を減じてｐＨ変化量(ΔｐＨ)が演算される（Ｓ３）。次に、ｐＨ変化量（ΔｐＨ）と平均値（Ａｖｇ１）を出力し（Ｓ４）、平均値（Ａｖｇ１）は過去の平均値（Ａｖｇ２）に置き換えられ、ｐＨ変化量の再演算のために回数（Ｎ）と変数Ａｄ１，Ａｄ２が“０”に初期化される（Ｓ５）。以上のようにして、繰り返しｐＨ変化量（ΔｐＨ）が演算され、演算されたｐＨ変化量を用いて、後述する反応段階を判断するための条件式によって反応段階が判断され、リアルタイムで表示部１１１にその反応段階が表示される。

反応段階判断部は、図５に示すように、演算に必要な変数Ａｄ１，Ａｄ２，Ａｖｇ１，Ｎ及び蛍光量（ＢＰＡ）を“０”に初期化した後（Ｓ６）、蛍光測定センサで測定される蛍光量を所定時間毎（本実施の形態においては５秒毎）にサンプリングする。５秒毎に１ずつ増加するサンプリング回数をＮに保存して、サンプリングされた蛍光量は累積しＡｄ２に保存する（Ｓ７）。ここで、Ａｄ１は５秒毎の蛍光量の測定値、Ａｄ２は蛍光量の測定値の累積値、Ｎはサンプリング回数（累積回数）であり本実施の形態では０〜１２０である。
Ｎ＝１２０になるまでこの状態が繰り返され、Ｎ＝１２０になると（即ち１０分間が経過すると）、１０分間にサンプリングされた１２０個の蛍光量の平均値（Ａｖｇ１）を計算するとともに、新たに計算された平均値（Ａｖｇ１）から、過去１０分間の平均値（Ａｖｇ２）を減じて蛍光変化量(ΔＢＰＡ)が演算される（Ｓ８）。次に、蛍光変化量（ΔＢＰＡ）と平均値（Ａｖｇ１）を出力し（Ｓ９）、平均値（Ａｖｇ１）は過去の平均値（Ａｖｇ２）に置き換えられ、蛍光変化量の再演算のために回数（Ｎ）と変数Ａｄ１，Ａｄ２が“０”に初期化される（Ｓ１０）。以上のようにして、繰り返し蛍光変化量（ΔＢＰＡ）が演算され、演算された蛍光変化量を用いて、後述する反応段階を判断するための条件式によって反応段階が判断され、リアルタイムで表示部１１１にその反応段階が表示される。
なお、サンプリング回数、サンプリング間隔等は、排水の種類等に応じて適宜選択することができる。

反応段階判断部は、以上のようにして演算されたｐＨ変化量（ΔｐＨ）及び蛍光変化量（ΔＢＰＡ）と、ＤＯセンサによって測定された反応槽６内の排水の溶存酸素量（ＤＯ）と、に基づき、図６に示すように反応段階を判断する。
なお、本実施の形態においては、反応段階を判断するための各閾値として、ＤＯ閾値を０．６ｍｇ／Ｌ、ｐＨ閾値を０．１、蛍光閾値を０．２ｐｐｂとした。これらの各閾値は、本発明者らが実験により求めた最適値であるが、排水の種類等に応じて、排水処理効率が高くなるように適宜これらの閾値を修正することができる。但し、ＤＯ閾値は、高くても０．９ｍｇ／Ｌにするのが望ましい。ＤＯが０．９ｍｇ／Ｌより高くなると反応槽内で脱窒不良が発生し易くなるからである。

ＤＯ＜０．６（ｍｇ／Ｌ）、ΔｐＨ＜０．１、ΔＢＰＡ＜０．２（ｐｐｂ）のとき、反応段階判断部は、反応槽６内で脱窒及び硝化が終了したと判断し、表示部１１１に「脱窒終了」及び「硝化終了」のランプを点灯させる。ΔｐＨが閾値より小さいのはアンモニア性窒素が硝酸性窒素になる反応が乏しいことを示していると推察され、ΔＢＰＡが閾値より小さいのは硝酸性窒素が窒素ガスになる反応が乏しいことを示していると推察されるからである。この場合は、制御部１０４は現在の状態を維持する。

ＤＯ＜０．６（ｍｇ／Ｌ）、ΔｐＨ＞０．１、ΔＢＰＡ＞０．２（ｐｐｂ）のとき、反応段階判断部は、硝化が不十分であると判断し、表示部１１１に「硝化未了」のランプを点灯させる。反応槽６内の微生物フロックの外周部分と接触する排水中の酸素量が少なくなると、微生物フロック内の硝化菌は微生物フロック内の酸素を消費して活動し、微生物フロック内部の酸素欠乏領域が広がり脱窒菌の代謝が高まり、生物蛍光体を利用して硝酸性窒素が窒素ガスに転換される。ΔｐＨが閾値より大きいのは、アンモニア性窒素が増加していることを示していると推察され、ΔＢＰＡが閾値より大きいのは生物蛍光体の余剰量が多いことを示しており、硝酸性窒素の量が脱窒菌の代謝量に比べて少ないことを示していると推察される。このため、反応段階判断部は、硝化菌の代謝を活発化させアンモニア性窒素から硝酸性窒素への酸化反応を促すため、制御部１０４が可変ブロア１０７を稼働するとともに自動制御弁１０６を開弁し散気管１０５から反応槽６内に供給される酸素量を増加させる。

ＤＯ＞０．６（ｍｇ／Ｌ）、ΔｐＨ＜０．１、ΔＢＰＡ＞０．２（ｐｐｂ）のとき、反応段階判断部は、脱窒が不十分であると判断し、表示部１１１に「脱窒未了」のランプを点灯させる。反応槽６内の微生物フロックの外周部分と接触する排水中の酸素量が多くなると、微生物フロック内の硝化菌は微生物フロック内の酸素よりも排水中の酸素を消費して活動するため、微生物フロック内の酸素の消費量が減り微生物フロック内は酸素に富み、微生物フロック内の酸素欠乏領域は狭くなり、微生物フロック内部の脱窒菌の代謝は鈍る。ΔｐＨが閾値より小さいのは、硝化菌によるアンモニア性窒素から硝酸性窒素への酸化反応が活発であり、ｐＨが低下するためであると推察されるが、ΔＢＰＡが閾値より大きいのは、脱窒菌の代謝が鈍いため硝酸性窒素が窒素ガスになる還元反応が遅く、生物蛍光体の消費量が少ないことを示していると推察される。このため、反応段階判断部は、脱窒菌の代謝を活発化させるため、制御部１０４が可変ブロア１０７を停止するかブロアの回転数を少なくするとともに自動制御弁１０６の開弁度を小さくして、散気管１０５から反応槽６内に供給される酸素量を減少させる。

以上のように構成された排水処理装置を用いた排水処理方法を、以下図面を参照しながら説明する。
初めに、外部から流入された排水中の粗大夾雑物がスクリーン１によって除去される（濾過工程）。次に、スクリーン１を通過した排水の砂成分が、流速が低い沈砂池２で除去される（沈砂工程）。次いで、沈砂池２から流入された排水が、流量調整槽３において流量及び濃度が調整されて次工程に供給される（供給工程）。次いで、流量調整槽３から供給された排水に含まれた浮遊物質が最初沈澱池４で比重差によって除去される（１次沈殿工程）。次に、最初沈澱池４から流入された排水から、嫌気槽５でリンが放出される（脱リン工程）。次いで、反応工程では、嫌気槽５から連続的に流入された排水が、反応槽６において、好気性微生物フロックと連続的若しくは間欠的に供給された酸素によって有機物の除去、連続的な脱窒及び硝化が行われ、リンの固定化反応を通じて処理水と汚泥形態に変換される。反応槽６内の微生物活性を極大化するためにＤＯ濃度が０．６ｍｇ／Ｌ未満になるように運転しながら、各センサから入力された信号を用いて反応段階判断部が演算し、ｐＨ変化量が０．１未満、蛍光変化量が０．２ｐｐｂ未満に維持されるように制御部１０４が酸素供給量を調節して、脱窒及び硝化を誘導する。次に、反応槽６から流入された処理水と汚泥が、最終沈澱池７で重力沈降によって固液分離される（２次沈殿工程）。次に、最終沈澱地７で固液分離された処理水の中の上層水を消毒及び放流槽８に流入し、殺菌した後放流される（消毒及び放流工程）。なお、最終沈澱池７で沈澱した汚泥は、返送ポンプ１１によって嫌気槽５及び反応槽６に返送され、汚泥の一部と最初沈澱池４から流入された汚泥が濃縮槽９に移送される（返送工程）。濃縮槽９に移送された汚泥は、重力濃縮された後、汚泥処理槽１０を通じて脱水されて廃棄される（廃棄工程）。
なお、本実施の形態における排水処理装置の反応槽６では、ＤＯ濃度が０．２〜０．６ｍｇ／Ｌ、蛍光量が０〜１００ｐｐｂ、ｐＨが５．５〜７．５になるように運転状態が維持されて連続的な脱窒及び硝化が行われる。反応槽６内に硝化菌と脱窒菌を保持して排水処理効率を高めるためである。

以上のように、本発明の実施の形態１における排水処理装置は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量とｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量と溶存酸素量とに基づいて排水の硝化及び脱窒の反応段階を判断する反応段階判断部と、反応段階判断部が判断した反応段階に基づいて酸素供給部の運転を制御する制御部１０４と、を備えているので、反応槽６内で脱窒及び硝化が終了しているのか、硝化に比べ脱窒が不十分な状態にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態にあるのか等の詳細な状態を把握することができるため、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の反応槽６内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練は必要でなくなり操作性に優れる。
（２）単一の反応槽６内に懸濁させた微生物フロック内に硝化菌と脱窒菌を保持して、微生物フロックの外周部分で硝化を、微生物フロックの内部の酸素欠乏領域で脱窒を同時に行うことができるので、反応槽６内に流入させた排水中の有機物を脱窒菌のエネルギー源及び炭素源として利用して微生物の活性を最適に維持することができ、また流入させた排水の量や水質が変動する等の負荷に対する耐性を高めることができ、排水処理を安定に行うことができる。
（３）溶存酸素濃度を低くした状態で硝化と脱窒を単一の反応槽６内で同時に行うことができるため、硝化タンクと脱窒タンクを複数有する排水処理装置では必須の循環ポンプ等の付帯設備や設備を稼働させるエネルギーが必要ないため、現在運転されている排水処理場で維持管理費の大部分を占めている動力費を約２０〜３０％削減することができ省エネルギー性に優れる。
（４）反応段階判断部を用いて可変ブロワ１０７，自動制御弁１０６、ミキサー１０８の運転をリアルタイムに近い状態で制御されるので、流入水量や水質の変化が生じても自動運転が可能で操作性に優れる。
（５）反応段階判断装置１０３が表示部１１１を有しているので、反応段階と排水処理装置の運転状態を視覚的に確認することができる。
（６）反応槽６が嫌気槽５の下流に配設されているので、反応槽６内の溶存酸素濃度を０．６ｍｇ／Ｌ程度の低濃度に維持することができ安定性に優れる。
（７）簡便な条件式で反応槽６内の反応段階を判断し反応状態を制御でき、装置構成を簡素化できるとともに応答性に優れ、さらに操作性に優れる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施の形態１で説明した排水処理装置を、排水の滞留時間が５．２時間、反応槽内のＭＬＳＳ（浮遊固形分）が３０００〜４０００ｍｇ／Ｌ、反応槽内のＤＯ濃度が０．６ｍｇ／Ｌ以下、最終沈殿池からの汚泥返送率が５０〜１００％になるような状態で運転し、排水処理を行った。
図７は排水処理を行った９日目までの反応槽内の排水のｐＨ及び蛍光量を記録した図である。
図７に示すように、反応槽内の蛍光量及びｐＨは、処理を開始してから３日目位までは約１日の周期で大きく増減したが、４日目頃からほぼ安定し、６日目頃から蛍光量の増加量がｐＨの増加量より大きくなった。
なお、蛍光量及びｐＨが１日目の終わりから増加し始め２日目の初めから減少したのは、反応槽内に流入した排水の有機物をエネルギー源と炭素源として脱窒菌の代謝が活発化し、微生物フロック内の酸素欠乏領域が大きくなり、硝化不良の状態になったことを示している。この場合、本発明の排水処理装置は、反応段階判断部が“硝化未了”と判断し、制御部が可変ブロワの回転数を増加させる等の手段によって、反応槽内の溶存酸素濃度を高め硝化を促進させた。４〜６日目にかけては“脱窒終了及び硝化終了”の反応段階であり、蛍光量及びｐＨが安定した。６日目の後半以降のようにｐＨ変化量は大きくないが蛍光変化量が大きい場合には、反応段階判断部は“脱窒未了”と判断し、制御部が可変ブロワの回転数を減らす等の手段によって、反応槽内の溶存酸素濃度を低下させ脱窒を促進させた。
以上のように本実施例によれば、反応槽に蛍光測定センサとｐＨセンサとＤＯセンサとを備え、単一の反応槽内に懸濁させた微生物フロック内に保持された硝化菌及び脱窒菌を用い、蛍光変化量及びｐＨ変化量を指標にして硝化と脱窒をバランス良く行わせることができるので、微生物の活性を最適に維持することができるとともに、流入させた排水の量や水質が変動する等の負荷に対する耐性を高めることができ、排水処理を安定に行うことができることが明らかになった。

次に、図７に示すいくつかの典型的なパターンを模式図にして、反応槽内の反応状態を具体的に説明する。
図８は脱窒及び硝化が終了した状態を示す模式図である。ｐＨ、蛍光量、ＤＯが０．６ｍｇ／Ｌ以下の一定の範囲内にあり、増加傾向や減少傾向がみられない状態が示されている。
図８に示す反応状態においては、硝化不良によるｐＨの増加がみられず、脱窒不良によって生物蛍光体が過剰になることによる蛍光量の増加がみられないので、反応槽内では脱窒及び硝化がバランス良く行われ、それらの反応が終了したことを示している。

図９は硝化に比べ脱窒が不十分な状態を示す模式図である。ＤＯが一定の範囲内にあり、ｐＨ及び蛍光量が減少する傾向が示されている。
図９に示す状態においては、ＤＯ濃度が０．６ｍｇ／Ｌで維持されて硝化が活発に行われ、アンモニア性窒素が酸化され硝酸性窒素が生成されるためｐＨが減少している。また、微生物フロックの内部の酸素欠乏領域で、硝酸性窒素が還元され窒素ガスが生成されるのに生物蛍光体が消耗され蛍光量が減少しており、硝酸性窒素の生成量より還元された硝酸性窒素の量が少なく、硝化に比べ脱窒が不十分な状態を示している。

図１０は硝化に比べ脱窒が勝っている状態を示す模式図である。ＤＯが減少する傾向にあり、ｐＨ及び蛍光量が増加する傾向が示されている。
図１０に示す状態においては、ＤＯ濃度が低下して硝化不良になることによりアンモニア性窒素から硝酸性窒素への転換量が減少するためｐＨが増加し、また生成された硝酸性窒素の量が少ないため生物蛍光体が消耗される量が少なくなり蛍光量が増加している。

図１１は硝化が終了した状態を示す模式図である。ＤＯ及び蛍光量が増加する傾向にある一方、ｐＨが減少する傾向が示されている。
図１１に示す状態においては、酸素供給部によって反応槽内に酸素が十分に供給され、アンモニア性窒素が酸化され硝酸性窒素が生成されるためｐＨが減少している。排水中のアンモニア性窒素が減少するにつれて酸素が過剰になり、反応槽内のＤＯ濃度が増加するにつれて微生物フロック内が酸素に富み内部の酸素欠乏領域が小さくなり、脱窒菌の代謝が乏しく硝酸性窒素の還元量が減少し脱窒不良になる傾向がみられ、生物蛍光体の消耗量が少なくなり蛍光量が増加している。

図１２は脱窒が終了した状態を示す模式図である。ＤＯは一定の範囲内にあるが、ｐＨ及び蛍光量が一定の範囲から急激に増加した後一定の範囲に維持される状態が示されている。
図１２に示す状態においては、排水中の硝酸性窒素の全て乃至は大部分が還元されて窒素ガスに転換されて脱窒が終了し、生物蛍光体の消耗量が激減したことによって余剰の生物蛍光体が発生し蛍光量が急激に増加し、また硝化及び脱窒が終了したことにより排水中のＯＨ⁻イオンが微生物に消費されなくなるためｐＨが急激に増加している。

以上のように本実施例によれば、ｐＨ変化量と蛍光変化量とを指標にすることで反応槽内の反応状態を把握できることが明らかになった。よって、これを利用することで、単一の反応槽内で硝化菌と脱窒菌の活性をバランス良く最適に維持できることが明らかになった。

（実施例２）
実施例１で説明した蛍光測定センサ、ｐＨセンサ及びＤＯセンサを反応槽内に配設し、酸素供給部、反応段階判断部及び制御部を備えた排水処理装置を用いて排水処理を行った。排水処理を行う前の流入水、排水処理後の処理水（反応槽で処理された後、最終沈殿池に流出される排水）のアンモニア性窒素（ＮＨ_３−Ｎ）、亜硝酸性窒素（ＮＯ_２−Ｎ）、硝酸性窒素（ＮＨ_３−Ｎ）及び全窒素成分（Ｔ−Ｎ）の濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定し、流入水を処理したことで除去された全窒素成分の濃度（ｍｇ／Ｌ）を流入水の全窒素成分の濃度で除して処理効率（％）を求めた。
（比較例１）
特許文献１の間欠曝気方式を用いた反応槽を用い、反応段階判断部及び制御部を備えていない以外は、実施例２と同一の容積等を有する排水処理装置を用いて、実施例２と同一の条件で運転し排水処理を行った。実施例２と同様に、比較例１の排水処理装置を用いて排水処理された処理水についても、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素及び全窒素成分の濃度を測定し、処理効率（％）を求めた。
この結果を（表１）に示す。

（表１）から、本実施例によれば、アンモニア性窒素の除去効率が著しく高く、全窒素成分について検討すれば、比較例の処理効率が３４．２％であるのに対し、本実施例の処理効率が８５％と著しく高いことが明らかであり、窒素成分の除去効率を著しく向上できることが明らかである。

本発明は、排水中の窒素成分を生物処理によって除去する排水処理装置及び排水処理方法に関し、反応槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御ができるので、安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練や勘に頼る必要がなく操作性に優れる排水処理装置を提供でき、また硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れた排水処理方法を提供できる。

本発明の排水処理装置を用いた排水処理システムを示すフローシート排水処理装置の反応槽の模式図反応段階判断装置の正面図反応段階判断部がｐＨ変化量を演算するフローチャート反応段階判断部が蛍光変化量を演算するフローチャート反応段階を判断するフローチャート排水処理を行った９日目までの反応槽内の排水のｐＨ及び蛍光量を記録した図脱窒及び硝化が終了した状態を示す模式図硝化に比べ脱窒が不十分な状態を示す模式図硝化に比べ脱窒が勝っている状態を示す模式図硝化が終了した状態を示す模式図脱窒が終了した状態を示す模式図従来の排水処理装置の模式図従来の排水処理装置の模式図従来の排水処理装置の模式図

符号の説明

１スクリーン
２沈砂池
３流量調整槽
４最初沈殿池
５嫌気槽
６反応槽
７最終沈殿池
８消毒及び放流槽
９濃縮槽
１０汚泥処理槽
１０ａ返送ライン
１１汚泥返送ポンプ
１２汚泥廃棄バルブ
１００蛍光測定センサ
１０１ｐＨセンサ
１０２ＤＯセンサ
１０３反応段階判断装置
１０４制御部
１０５散気管
１０６自動制御弁
１０７可変ブロワ
１０８ミキサー
１１０窓
１１１表示部
１１２電源供給端子
１１３入力端子

Claims

生物処理によって排水の硝化及び脱窒を行う反応槽を備えた排水処理装置であって、
前記反応槽内に配設され前記排水内の生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記反応槽内に配設され前記排水のｐＨを測定するｐＨセンサと、前記反応槽内に配設され前記排水の溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記反応槽内の前記排水に酸素を供給する酸素供給部と、前記蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量と前記ｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量と前記溶存酸素量とに基づいて前記排水の硝化及び脱窒の反応段階を判断する反応段階判断部と、前記反応段階判断部が判断した前記反応段階に基づいて前記酸素供給部の運転を制御する制御部と、を備えていることを特徴とする排水処理装置。
前記反応段階判断部が、（ａ）前記溶存酸素濃度＜ＤＯ閾値、前記ｐＨ変化量＞ｐＨ閾値及び前記蛍光変化量＞蛍光閾値のとき前記反応段階を消化未了と判断し、前記酸素供給部が供給する酸素量を増加させ、（ｂ）前記溶存酸素濃度＞ＤＯ閾値、前記ｐＨ変化量＜ｐＨ閾値及び前記蛍光変化量＞蛍光閾値のとき前記反応段階を脱窒未了と判断し、前記酸素供給部が供給する酸素量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
反応槽内の排水の硝化及び脱窒を生物処理によって行う反応工程を備えた排水処理方法であって、
前記反応工程において、前記反応槽内の前記排水の溶存酸素濃度、前記排水内の生物蛍光体の蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量、及び前記排水のｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量に基づいて、前記反応槽内に供給する酸素量を制御することを特徴とする排水処理方法。