JP2010253400A - Device for controlling ph increase using photosynthesis - Google Patents
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Abstract
Description
葉緑体の光合成によるイオン濃度勾配を利用した下水の光合成を利用したpH上昇制御装置に関する。 The present invention relates to a pH increase control device using photosynthesis of sewage using an ion concentration gradient by photosynthesis of chloroplasts.
日本の公共下水道に排水される下水の水質基準においては、水素イオン濃度(pH値)の規定があり、下水水質の変動によりpH値が規定値より低くなった場合の解決方法として、pH調整用薬品の注入方法がある。この方法は、〔特許文献1〕に記載のように、pH実測値と、目標とする設定値との差分からpH調整用薬品の注入率を求め、注入率に基づき注入を行い、下水のpH値を最適化している。 In the quality standard of sewage drained into public sewers in Japan, there is a regulation of hydrogen ion concentration (pH value). As a solution when the pH value falls below the regulation value due to fluctuations in sewage water quality, it is for pH adjustment. There is a chemical injection method. In this method, as described in [Patent Document 1], the injection rate of the chemical for pH adjustment is obtained from the difference between the actually measured pH value and the target set value, and the injection is performed based on the injection rate. The value is optimized.
〔特許文献2〕には、沈殿槽または曝気第2室からの中間処理水を、処理汚泥に乳酸菌,光合成菌,放線菌,酵母等をバランスよく増殖させた汚泥改質機に導き、これらの有用微生物群によって汚水処理を効率よく行うようにした汚水処理方法が記載されている。 In [Patent Document 2], the intermediate treated water from the sedimentation tank or the aeration second chamber is led to a sludge reformer in which lactic acid bacteria, photosynthetic bacteria, actinomycetes, yeast, etc. are proliferated in a balanced manner in the treated sludge. A sewage treatment method is described in which sewage treatment is efficiently performed by a useful microorganism group.
〔特許文献1〕に記載の従来の技術は、pH調整のために薬品を投入しているので、ランニングコストが高いという問題がある。〔特許文献2〕に記載の従来の技術は、pH,MLSS,OPR計測値とSV等を参照しながら、沈殿槽汚液の引き抜き返送量を徐々に増加させるように制御して適当量の汚泥を返送し、有用微生物群の活性,増殖に適した環境となるように調整する必要があり、土壌細菌担体の交換等のメンテナンス作業が必要であり、中間処理水の処理量も多くないという問題がある。 The conventional technique described in [Patent Document 1] has a problem that the running cost is high because chemicals are added for pH adjustment. The conventional technology described in [Patent Document 2] is configured to control an amount of sludge to be gradually increased with reference to pH, MLSS, OPR measurement values, SV, and the like so as to gradually increase the amount of the sedimentation tank withdrawn and returned. Need to be adjusted so that the environment is suitable for the activity and growth of useful microorganisms, maintenance work such as soil bacterial carrier replacement is necessary, and the amount of intermediate treated water is not large There is.
本発明の目的は、薬品を使用しないでもよく、低コストで、安全にpH上昇を制御できる光合成を利用したpH上昇制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pH increase control device using photosynthesis that does not require the use of chemicals and that can control pH increase safely at low cost.
上記目的を達成するために、本発明の光合成を利用したpH上昇制御装置は、下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、容器への流入する被処理下水のpH値を計測するpH計測手段と、容器の開閉手段と、容器内の照度を計測する照度計測手段と、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、pH計測手段により計測されたpH値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、容器内への採光を制御するコントローラを備えたものである。 In order to achieve the above object, the pH increase control device using photosynthesis of the present invention is a container in which an underwater plant having a chloroplast flows into which treated sewage after the final sedimentation basin flows in a sewage treatment step. And a pH measuring means for measuring the pH value of the treated sewage flowing into the container, a container opening / closing means, an illuminance measuring means for measuring the illuminance in the container, and the illuminance measured by the illuminance measuring means is a reference value When the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the controller is provided with a controller that controls the opening and closing means of the container to control the opening and closing of the container, thereby controlling the lighting in the container. .
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、pH計測手段により計測されたpH値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、容器内への採光及び炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するものである。 In addition, when the illuminance measured by the illuminance measuring means is higher than the reference value and the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the container opening / closing means is controlled to control the opening and closing of the container. The amount of carbon dioxide injected is controlled by means of daylighting and carbon dioxide injection means.
又、pH計測手段によって計測したpH値が設定値より低いときに、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、容器内への採光を制御するものである。 Further, when the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the lighting device is turned on using the energy stored by the solar power generation device provided with the battery, and the lighting in the container is controlled. It is.
又、pH計測手段によって計測したpH値が設定値より低いときに、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手により炭酸ガスの注入量を制御するものである。 Further, when the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the lighting device is turned on using the energy stored by the solar power generation device provided with the battery, and the lighting in the container and the carbon dioxide injection are performed. The amount of carbon dioxide injection is controlled by availability.
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、pH計測手段によって計測したpH値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御し、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、容器内への採光を制御するものである。 When the illuminance measured by the illuminance measuring means is higher than the reference value and the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the container opening / closing means is controlled to control the opening / closing of the container, and the battery is provided. The lighting device is turned on using the energy stored by the solar power generation device, and the lighting in the container is controlled.
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、pH計測手段によって計測したpH値が設定値より低いときに、容器の開閉手段により容器の開閉制御し、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するものである。 In addition, when the illuminance measured by the illuminance measuring means is higher than the reference value and the pH value measured by the pH measuring means is lower than the set value, the container opening / closing means controls the opening / closing of the container, and the solar power generation provided with the battery. The lighting device is turned on using the energy stored in the device, and the amount of carbon dioxide injected is controlled by the lighting into the container and the carbon dioxide injection means.
本発明によれば、pH調整用薬品を使用することなく、pHの上昇制御を行うことができ、ランニングコストを低くすることができる。また、太陽光発電装置を備えることによって、二酸化炭素を排出しない装置を構成できる。 According to the present invention, it is possible to control the increase in pH without using a chemical for pH adjustment, and it is possible to reduce the running cost. Moreover, the apparatus which does not discharge | emit carbon dioxide can be comprised by providing a solar power generation device.
本実施例は、下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水のpH値が基準値より低くなった場合の対策として、葉緑体をもつ水中植物の光合成反応によるpH上昇を利用してpH制御する装置である。以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。 In this example, in the sewage treatment step, as a countermeasure when the pH value of the treated sewage after the final sedimentation basin is lower than the reference value, the pH increase due to the photosynthesis reaction of the underwater plant with chloroplasts is used. It is a device for pH control. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施例の光合成を利用したpH上昇制御装置の構成図である。図1に示すように、最終沈殿池より流入する被処理下水1は、pH計測手段4を経て、葉緑体を有する水中植物を固定した容器2へ流入する。pH計測手段4はコントローラ3に接続されている。 FIG. 1 is a configuration diagram of a pH increase control device using photosynthesis of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the treated sewage 1 flowing from the final sedimentation basin passes through the pH measuring means 4 and flows into a container 2 in which an underwater plant having a chloroplast is fixed. The pH measuring means 4 is connected to the controller 3.
容器2内には、照明装置7と照度計測手段10が設置され、照明装置7は太陽光発電装置9に、照度計測手段10はコントローラ3に接続されている。太陽光発電装置9にはバッテリ残量計測手段8が設けられ、バッテリ残量計測手段8はコントローラ3に接続されている。
An illuminating device 7 and an illuminance measuring means 10 are installed in the container 2, and the illuminating device 7 is connected to the solar power generator 9 and the
容器2には、炭酸ガス注入手段6が接続され、炭酸ガス注入手段6には炭酸ガス残量計測手段11が設けられ、炭酸ガス残量計測手段11はコントローラ3に接続され、コントローラ3からの制御信号が炭酸ガス注入手段6に入力されるようになっている。容器2の上部には容器開閉手段5が設置され、コントローラ3からの制御信号により開閉制御されるようになっている。 Carbon dioxide gas injection means 6 is connected to the container 2, carbon dioxide gas injection means 6 is provided with carbon dioxide remaining amount measurement means 11, and carbon dioxide gas residual amount measurement means 11 is connected to controller 3, A control signal is input to the carbon dioxide gas injection means 6. A container opening / closing means 5 is installed in the upper part of the container 2 and is controlled to be opened and closed by a control signal from the controller 3.
コントローラ3では、pH計測手段4にて計測したpH値と、バッテリ残量計測手段8にて計測したバッテリ残量と、炭酸ガス残量計測手段11にて計測した炭酸ガス残量と、照度計測手段10にて計測された容器の照度を入力値として計算を行い、容器開閉手段5と、炭酸ガス注入手段6と、照明装置7を制御し、葉緑体を有する水中植物を固定した容器2内への採光及び炭酸ガス注入を行う。容器2内への採光量及び炭酸ガス注入量を制御することにより、水中植物の葉緑体で生じる光合成反応により起こるpH値上昇を促進または停止させている。pH上昇制御装置により処理された被処理下水1は、消毒槽へと送水される。
In the controller 3, the pH value measured by the pH measuring unit 4, the remaining battery level measured by the remaining battery level measuring unit 8, the remaining carbon dioxide level measured by the remaining carbon dioxide level measuring unit 11, and the illuminance measurement The container 2 in which the illuminance of the container measured by the
図2は、コントローラ3における制御のメインプロセスフロー図である。このメインプロセスフロー図は、pH計測手段4にて計測された被処理下水1のpH値を入力値として、容器開閉手段5を開閉して外光を取り込むか否かを制御する流れ図である。 FIG. 2 is a main process flow chart of control in the controller 3. This main process flow chart is a flowchart for controlling whether or not to take in external light by opening and closing the container opening / closing means 5 with the pH value of the treated sewage 1 measured by the pH measuring means 4 as an input value.
ステップ201で、pH計測手段4にて計測されたpH実測値が、pH目標値より小さくなったか否かを判断し、pH実測値が、pH目標値より小さくなった場合には、ステップ202及び208に進む。
In
ステップ208では、照度計測手段10にて計測された照度実測値が、照度基準値よりも小さいか否かを判断し、照度実測値が、照度基準値よりも小さくなった場合は、ステップ202からステップ205のプロセスを実行中であっても、ステップ206に進む。
In
ステップ202では、コントローラ3から容器開閉手段5へ容器開指令が出力され、ステップ203にて容器開閉手段5により容器開動作を行い、ステップ204にて容器全開と判定されると、ステップ205に進む。容器開閉手段5により葉緑体を有する水中植物を固定化した容器2内へ外光を取り込み、水中植物の光合成反応を行わせることで、被処理下水1のpHを上昇させる。
In
ステップ205では、pH計測手段4にて計測されたpH実測値がpH目標値よりも大きいか否かを判定し、pH実測値がpH目標値よりも大きくなった場合にステップ206に進む。つまり、被処理下水1のpH値が正常値範囲内となるまで、容器開閉手段5を開き、光合成反応によるpH上昇を継続する。
In
ステップ206で、コントローラ3から容器開閉手段5へ容器閉指令が出力されると、ステップ207にて容器開閉手段5が容器閉動作を行い、ステップ208にて容器全閉と判定されると、プロセス終了となる。
In
容器全閉となると、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器2は外光が遮断され、光合成を抑止することでpHの上昇を抑止する。メインプロセスを繰り返すことで、pHが低下して、水質が酸性に傾いた被処理下水1を、薬品を使用することなくpH上昇させ、pH実測値を適切な範囲内に保つことができる。 When the container is fully closed, the external light is blocked in the container 2 in which the underwater plant having chloroplasts is immobilized, and the increase in pH is suppressed by inhibiting photosynthesis. By repeating the main process, it is possible to increase the pH of the treated sewage 1 whose pH is lowered and the water quality is inclined to be acidic without using chemicals, and to maintain the measured pH value within an appropriate range.
このような容器開閉手段5の開閉を制御するメインプロセスフローに加え、光合成反応に必要なCO2の注入を行うことで、pH上昇を促進させることができる。 In addition to the main process flow for controlling the opening and closing of the container opening and closing means 5, injection of CO 2 required for the photosynthesis reaction can promote the pH increase.
図3は、CO2注入によりpH上昇を促進させるための炭酸ガス注入プロセスフロー図である。ステップ301では、操作員により炭酸ガス注入が指示されると、コントローラ3から炭酸ガス注入手段6へ炭酸ガス注入指令が出力され、ステップ302,305,304に進む。
FIG. 3 is a carbon dioxide injection process flow diagram for promoting pH increase by CO 2 injection. In
ステップ304では、炭酸ガス注入手段6が炭酸ガスの注入を開始する。炭酸ガスの注入は、ガス残量が下限値を上回っている限り続けることができる。
In
ステップ305では、炭酸ガス残量計測手段11にて計測されたガス残量実測値が、ガス残量下限値よりも小さいか否かを判断し、ガス残量実測値が、ガス残量下限値よりも小さくなった場合、ステップ302のプロセスを実行中であっても、ステップ303に進む。
In
ステップ302では、pH計測手段4にて計測されたpH実測値が、pH目標値より大きいか否かを判断し、pH実測値が、pH目標値より大きくなった場合にステップ303へ進む。つまり、被処理下水1のpH値が正常値範囲内となるまで、炭酸ガスの注入を行い、炭酸ガスを注入しない場合よりも効率的な光合成反応によるpH上昇を継続する。
In
ステップ303では、コントローラ3から炭酸ガス注入手段6へ炭酸ガス停止指令が出力され、ステップ306にて炭酸ガス注入が停止されると、プロセス終了となる。尚、炭酸ガス注入プロセスフローは照度計測手段10によって計測された照度実測値が、照度基準値よりも大きい場合に実行される。
In
図4は、照明装置点灯プロセスフロー図である。図2で示したメインプロセスによる処理でもpHの上昇が進まない場合や、短時間でpH上昇させたい場合、または悪天候時や夜間など、自然光の採光が難しい時に、照明装置7を点灯させる。 FIG. 4 is a lighting device lighting process flow diagram. The illumination device 7 is turned on when the pH does not increase even in the processing by the main process shown in FIG. 2, when it is desired to increase the pH in a short time, or when natural light is difficult to collect such as in bad weather or at night.
光合成反応には、光エネルギーが必要であり、照度が不足すると反応が行われないため、照明装置7の点灯により光合成反応を促進させる。また、照明装置7を点灯させるための電源は、バッテリを備えた太陽光発電装置9により供給することにより、二酸化炭素を排出しない給電を実現する。 The photosynthesis reaction requires light energy, and the reaction is not performed if the illuminance is insufficient. Therefore, the photosynthesis reaction is promoted by turning on the lighting device 7. Moreover, the power supply for lighting the illuminating device 7 is supplied by a solar power generation device 9 provided with a battery, thereby realizing power feeding that does not discharge carbon dioxide.
ステップ401では、操作員により照明点灯が指示されると、コントローラ3から照明装置7へ照明点灯指令が出力され、ステップ404,405,402に進む。
In
ステップ404では、照明装置7が点灯する。照明の点灯は、バッテリ残量が下限値を上回っている限り続けることができる。ステップ405では、バッテリ残量計測手段8にて計測されたバッテリ残量実測値が、バッテリ残量下限値よりも小さいか否かを判断し、バッテリ残量実測値が、バッテリ残量下限値よりも小さくなった場合、ステップ402のプロセスを実行中であっても、ステップ403に進む。
In
ステップ402では、pH計測手段4にて計測されたpH実測値が、pH目標値より大きいか否かを判断し、pH実測値が、pH目標値より大きくなった場合にステップ403へ進む。つまり、被処理下水1のpH値が正常値範囲内となるまで、照明の点灯を行い、光合成反応によるpH上昇を継続する。
In
ステップ403では、コントローラ3から照明装置7へ照明消灯指令が出力され、ステップ406にて照明が消灯されると、プロセス終了となる。
In
1 被処理下水
2 容器
3 コントローラ
4 pH計測手段
5 容器開閉手段
6 炭酸ガス注入手段
7 照明装置
8 バッテリ残量計測手段
9 太陽光発電装置
10 照度計測手段
11 炭酸ガス残量計測手段
1 treated sewage 2 container 3 controller 4 pH measuring means 5 container opening / closing means 6 carbon dioxide injecting means 7 lighting device 8 battery remaining amount measuring means 9 solar
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITCE20100008A1 (en) * | 2010-06-22 | 2011-12-23 | Luigi Antonio Pezone | PURIFICATION SYSTEMS COVERED FOR RIVER AND URBAN WATERS WITH CO2 RECOVERY AND NEUTRALIZATION AND SOLAR ELECTRIC ENERGY PRODUCTION |
RU2656029C1 (en) * | 2014-08-20 | 2018-05-30 | Эррера Артуро Солис | Use of melanine in water |
CN110615576A (en) * | 2019-09-04 | 2019-12-27 | 生态环境部华南环境科学研究所 | Compound ecological remediation system of farmland tail water with nitrogen phosphorus reduces function |
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2009
- 2009-04-27 JP JP2009107275A patent/JP2010253400A/en active Pending
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