JP2006088022A - オキシデーションディッチの運転制御方法、及びオキシデーションディッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 ゾーン運転において安定した窒素除去を行うことが可能なオキシデーションディッチの運転制御方法、及びオキシデーションディッチを提供する。
【解決手段】 無終端の循環水路３内で排水と活性汚泥との混合液を曝気及び攪拌し、好気ゾーンＡと無酸素ゾーンＢとを循環させて処理するオキシデーションディッチ１の運転制御方法である。この方法では、循環水路３内の基準位置Ｐにおいて酸化還元電位検出器１７により混合液の酸化還元電位を検出し、検出値に基づいて、基準位置Ｐにおける酸化還元電位が所定電位になるように、曝気攪拌装置５からの曝気量を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゾーン運転を利用したオキシデーションディッチの運転制御方法、及びオキシデーションディッチに関する。

オキシデーションディッチ（OD : Oxidation Ditch）において排水から窒素分を除去する方法として、ゾーン運転方法が知られている。ゾーン運転方法は、無終端の循環水路内に貯留された汚水と活性汚泥との混合液を、曝気攪拌装置により曝気及び攪拌し、好気ゾーンで硝化反応によりアンモニア（ＮＨ_４）を硝酸態窒素（ＮＯ_３−Ｎ）に変えると共に、無酸素ゾーンで脱窒反応により硝酸態窒素を窒素分子（Ｎ_２）に還元して、窒素除去を行う。

このようなゾーン運転方法を利用したODの運転制御方法として、例えば特許文献１に開示されているものがある。なお、特許文献１に開示の運転方法では、特に、溶存酸素計により混合液内に溶存する酸素分子量を検出し、検出値が上限設定値を超えたときに曝気を停止することで、過曝気を防止している。
特許第２９３８３７５号公報

このようなゾーン運転によるODにおいて、排水中の窒素分を十分に除去するためには、好気ゾーンと無酸素ゾーンの容積配分を調整し、特に、無酸素ゾーンの容積を確保する必要がある。

そこで発明者は、無酸素ゾーンの開始位置に溶存酸素計を設置し、混合液中の酸素分子量を検出し、この検出値がゼロになるように曝気装置による曝気量を調整して、無酸素ゾーンの容積を確保することを考えた。

しかしながら、溶存酸素計は、ある溶存酸素量以下でゼロと出力することがあるため、溶存酸素量が真にゼロであることを検出するのは難しかった。また、還元反応（脱窒反応）は、溶存酸素量がゼロとなっても混合液がある還元状態に達しなければ起こらないことが分かった。その結果、このような溶存酸素計の検出値に基づく曝気量の制御では、必要な無酸素ゾーンの容積を確保できず、安定した窒素除去を行うことができないおそれがあった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、ゾーン運転において安定した窒素除去を行うことが可能なオキシデーションディッチの運転制御方法、及びオキシデーションディッチを提供することを目的とする。

本発明は、無終端の循環水路内で排水と活性汚泥との混合液を曝気及び攪拌し、循環水路内の好気ゾーンと無酸素ゾーンとを循環させて処理するオキシデーションディッチの運転制御方法である。この方法では、循環水路内の基準位置において混合液の酸化還元電位を検出し、検出値に基づいて、基準位置における酸化還元電位が所定電位になるように、曝気量を制御することを特徴とする。

この方法では、混合液の酸化還元電位の検出値に基づいて曝気量を制御するため、無酸素状態を実現できる酸化還元電位を所定電位として予め求めておき、基準位置における酸化還元電位の検出値に基づいて曝気量を制御して、基準位置の酸化還元電位をその所定電位に維持することで、基準位置よりも下流側を無酸素ゾーンとして確保することができる。その結果、安定した窒素除去を行うことが可能となる。

このとき、所定電位を０ｍＶ以下とすると好ましい。このようにすれば、基準位置よりも下流側を無酸素ゾーンとして確実に確保することができる。

基準位置は、循環水路に流入する流入窒素量、循環水路内の活性汚泥の量、及び活性汚泥の脱窒速度に基づいて決定されると好ましい。このようにすれば、必要な無酸素ゾーンの容積を容易に求めることができ、基準位置の決定が容易になる。

本発明に係るオキシデーションディッチは、無終端の循環水路と、循環水路内で排水と活性汚泥との混合液を曝気する曝気装置と、循環水路内で混合液を攪拌する攪拌装置と、循環水路内の基準位置において、混合液の酸化還元電位を検出する酸化還元電位検出器と、酸化還元電位検出器の検出値に基づいて、基準位置における酸化還元電位が所定電位になるように、曝気装置からの曝気量を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ゾーン運転において安定した窒素除去を行うことが可能なオキシデーションディッチの運転制御方法、及びオキシデーションディッチが提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るオキシデーションディッチ（ＯＤ）の構成を模式的に示す平面図である。図１に示すように、ＯＤ１は、無終端の循環水路３と、曝気攪拌装置５と、攪拌装置７と、を備えている。

循環水路３は、平面視において長円状をなす槽内に一文字の隔壁９を設けた、いわゆる長円型の構造を有する。曝気攪拌装置５は、循環水路３の一方のコーナー部に設けられている。この曝気攪拌装置５は、循環水路３内に貯留された汚水と活性汚泥との混合液を曝気及び攪拌する。曝気攪拌装置５の構造は特に限定されないが、例えば縦軸タイプの昇降式のものを用いることができる。攪拌装置７は、循環水路３の他方のコーナー部に設けられている。この攪拌装置７は任意的に付加されるものであり、混合液の攪拌を促進する。曝気攪拌装置５が設けられたコーナー部における循環水路３の側壁には、排水が流入する流入口１３と、処理水が排出される排出口１５とが設けられている。

また循環水路３内の基準位置Ｐには、混合液の酸化還元電位を検出するための酸化還元電位検出器１７が設けられている。この基準位置Ｐは、無酸素ゾーンＢの開始位置付近に位置する。制御装置１９は、酸化還元電位検出器１７に電気的に接続されている。この制御装置１９は、酸化還元電位検出器１７の検出値に基づいて、基準位置Ｐにおける酸化還元電位が所定電位になるように、曝気攪拌装置５からの曝気量を制御する。

次に、本実施形態に係るＯＤの運転制御方法について説明する。

まず、流入口１３から排水を循環水路３内に導入し、曝気攪拌装置５及び攪拌装置７を作動させて、循環水路３内で排水と活性汚泥の混合液を循環させる。次に、基準位置Ｐにおいて、酸化還元電位検出器１７により混合液の酸化還元電位を検出する。ここで、基準位置Ｐは、流入口１３から循環水路３に流入する流入窒素量Ｎｋｇ−Ｎ／ｈ、循環水路３内の活性汚泥の量Ｍｋｇ−ＭＬＳＳ／ｍ^３、及び活性汚泥の脱窒速度Ｄｋｇ−Ｎ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｈに基づいて決定される。具体的には、これらの値に基づいて、必要となる無酸素ゾーンＢの容積Ｖ_Ｂが、

Ｖ_Ｂ＝（Ｎ／Ｄ）／Ｍ
と求められる。従って、図１に示すように、曝気攪拌装置５の設置位置から上流側にＶ_Ｂだけ遡った位置が、基準位置Ｐとして決定される。なお、活性汚泥の脱窒速度は、対象とするＯＤ１内の活性汚泥を用いて硝酸態窒素（ＮＯ_３−Ｎ）の減少速度から実験的に求めた値を用いることができる。或いは、活性汚泥の脱窒速度は、文献値（例えば、高度処理施設設計マニュアル（案）・日本下水道協会・平成６年）などから推定してもよい。

次に、基準位置Ｐにおける酸化還元電位の検出値に基づいて、基準位置Ｐにおける酸化還元電位が所定電位になるように、制御装置１９により曝気攪拌装置５からの曝気量を制御する。例えば、酸化還元電位の検出値が所定電位よりも高くなれば、曝気攪拌装置３のインペラの回転数を下げて曝気量を減らし、一方、酸化還元電位の検出値が所定電位よりも低くなれば、曝気攪拌装置３のインペラの回転数を上げて曝気量を増やす。なお、曝気量の制御は、インペラの回転数を制御する以外にも、インペラの浸液深を制御することで行うことができる。

このとき、所定電位を０ｍＶ以下とすると好ましく、−５０ｍＶ〜−２５０ｍＶとするとより好ましく、−１００ｍＶ程度とすると更に好ましい。このようにすれば、基準位置Ｐよりも下流側を無酸素ゾーンＢとして確実に確保することができる。なお、最適な電位は対象とするＯＤ１により異なるため、実験的に予め求めておくと好ましい。

これにより、循環水路３内が好気ゾーンＡと無酸素ゾーンＢに分けられ、ゾーン運転が行われる。好気ゾーンＡでは、好気状態で排水中のアンモニア（ＮＨ_４）が活性汚泥中の硝化菌により硝酸態窒素（ＮＯ_３−Ｎ）に変えられ、無酸素ゾーンＢで脱窒菌により硝酸態窒素が還元されて窒素分子（Ｎ_２）とされる。このようにして、窒素分が十分に除去された処理水が、排出口１５から排出される。

ここで、硝化反応に必要な好気ゾーンＡの容積が不足するときは、循環水路３内の活性汚泥の量を増加させる。そして、基準位置Ｐを決定し直し、新しい基準位置Ｐで酸化還元電位を所定電位に制御するように、曝気攪拌装置５からの曝気量を制御する。このようにすれば、ＯＤ１の単位体積当たりの脱窒量を大きくすることができるため、無酸素ゾーンを小さくすることができる。その結果、硝化反応に必要な好気ゾーンＡの容積を確保すると共に、脱窒反応に必要な無酸素ゾーンＢの容積を確保することができ、好気ゾーンＡと無酸素ゾーンＢの配分が好適化される。なお、好気ゾーンＡと嫌気ゾーンＢの容積配分調整は、酸化還元電位の制御値を変化させることでも実現可能である。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では循環水路３が長円型のものについて説明したが、これに限られず、循環水路３は馬蹄型等、他の型のものであってもよい。

また、必須の曝気装置及び攪拌装置として、これらが一体に形成された曝気攪拌装置５について説明したが、必須の曝気装置と攪拌装置とは別々に設けてもよい。

ＯＤの構成を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１…オキシデーションディッチ、３…循環水路、５…曝気攪拌装置、７…攪拌装置、９…隔壁、１３…流入口、１５…流出口、１７…酸化還元電位検出器、１９…制御装置、Ａ…好気ゾーン、Ｂ…無酸素ゾーン、Ｐ…基準位置。

Claims (4)

1. 無終端の循環水路内で排水と活性汚泥との混合液を曝気及び攪拌し、前記循環水路内の好気ゾーンと無酸素ゾーンとを循環させて処理するオキシデーションディッチの運転制御方法であって、
   前記循環水路内の基準位置において前記混合液の酸化還元電位を検出し、該検出値に基づいて、該基準位置における酸化還元電位が所定電位になるように、曝気量を制御することを特徴とするオキシデーションディッチの運転制御方法。
2. 前記所定電位を０ｍＶ以下とすることを特徴とする請求項１に記載のオキシデーションディッチの運転制御方法。
3. 前記基準位置は、前記循環水路に流入する流入窒素量、前記循環水路内の前記活性汚泥の量、及び前記活性汚泥の脱窒速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載のオキシデーションディッチの運転制御方法。
4. 無終端の循環水路と、
   前記循環水路内で排水と活性汚泥との混合液を曝気する曝気装置と、
   前記循環水路内で前記混合液を攪拌する攪拌装置と、
   前記循環水路内の基準位置において、前記混合液の酸化還元電位を検出する酸化還元電位検出器と、
   前記酸化還元電位検出器の検出値に基づいて、前記基準位置における酸化還元電位が所定電位になるように、前記曝気装置からの曝気量を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするオキシデーションディッチ。

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