JP2023160397A

JP2023160397A - 活性汚泥の処理水ｂｏｄ測定方法

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Publication number: JP2023160397A
Application number: JP2022070753A
Authority: JP
Inventors: 尊夫小川; Takao Ogawa
Original assignee: Ogawa Kankyo Kenkyusho KK
Current assignee: Ogawa Kankyo Kenkyusho KK
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2042-04-22
Also published as: JP7122486B1

Abstract

【課題】有機性汚濁成分を含む被処理水を主として好気性微生物を使って処理する生物処理において、遅分解性BOD成分を含む処理水に対しても精度よくBODを取得可能な方法を提供する。【解決手段】(a)準備ステップにおいて求めた温度θ、KLa、Rr1、t_max、DOhfを、計算ファクターとして(b)測定実行ステップに用いて（6）式を計算することにより、公定法BOD5に極めて近似するBODを求める。【選択図】図４

Description

本発明は、好気性微生物を利用する活性汚泥などの廃水処理における処理水のBOD測定方法に関する。

好気性微生物を利用した活性汚泥法などの処理法は、有機性汚濁物を含む排水の最も汎用的な処理法である。活性汚泥法において処理水のBOD管理は運転管理上きわめて重要であるが、公定法のBODの測定には時間がかかり、実質的に活性汚泥の運転操作には使えない。このため,測定に要する時間が短い処理水CODや処理水TOCを測定し、処理水BODとの相関関係に基づいて処理水BODを推定するのが一般的である。
しかしながら、活性汚泥に流入する排水（以下、原水）に遅分解性や難分解性のBOD成分を多く含む場合は、処理水CODや処理水TOCが高い場合があり、さらに原水の基質や負荷変動が重なると、BODとCODやTOCとの相関関係はバラつきが大となり、この方法を用いることは困難になる。

活性汚泥の処理水のBODを迅速に測定する方法として、バイオセンサー（微生物を固定した膜と酸素電極で構成したものをいう）を使って、短時間で簡易的に測定する方法が特許文献1に提示されている。しかしながら、測定原理から、この方式で測定できるのは処理水BODのうち易分解性成分によるBODであり、遅分解性成分によるBODは直接的には測定できず、TOCなど他の指標との関連で推定している。処理水CODやTOCが高い排水には遅分解性のBODが多く含まれているため、このような処理水では適格にBODを測定できないという難点がある。

また、本出願人は、DO計を使って汚泥の酸素消費速度や酸素消費量を測定することにより、汚泥の活性や原水の分解性を測定する方法を開示している。この技術は、曝気槽の出口の活性汚泥混合液を採取して、活性汚泥混合液を一定速度で曝気して、内生呼吸状態に持っていくまでのDO変化から、活性汚泥混合液の液相部のBODを測定するものである（特許文献２、特許文献３）。曝気槽出口から採取した活性汚泥混合液であるから、この値は処理水BODとして扱うことができるが、この方法についても易分解性BODは測定できるものの、遅分解性BOD成分の測定・計算方法は開示されていない。

特開2005-140757 特開2001-235462 特開2006-084240

上記課題に鑑み、本発明は、本出願人による[特許文献２]、[特許文献３]に開示されているBOD測定方法をさらに拡張し、遅分解性BOD成分を含む処理水に対しても精度よくBODを取得可能な方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明は以下の内容を要旨とする。すなわち、
浮遊性の好気性微生物を処理主体とする曝気槽を有する生物処理装置における処理水BODの測定方法であって、
事前準備ステップと測定実行ステップとを含み、
(a)事前準備ステップ
(a-1) 曝気槽でのBOD処理が終了した活性汚泥混合液をサンプリングして、一定温度(θ)条件下で一定の総括物質移動係数KLaで曝気し、曝気開始から所定の曝気時間（t_max）（以下、測定時間という）までの溶存酸素濃度（DO）の変化データ（C(t)）を測定し、
(a-2) 前記測定時間内または前記測定時間後に一時的に曝気を停止し、DOの低下速度に基づいて活性汚泥混合液の呼吸による酸素消費速度（以下、Rr1）を取得し、次いで、
(a-3) 曝気を再開してDOが上昇していく変化に基づいて、曝気による酸素供給速度の総括物質移動係数（KLa）を取得し、
ここにKLaは（3）式で表され、活性汚泥混合液の酸素消費速度rと、飽和溶存酸素濃度と活性汚泥混合液の溶存酸素濃度の差（Cs-C）と、の関係を示す係数であり、
r＝KLa（Cs-C） (3)式
(a-4-1) 前記測定時間内にRr1、KLaを測定した場合は、(a-2)、(a-3)の操作を行うことなく連続して曝気を行ったと仮定したときの想定DO変化データ（C'(t)）を求め、
(a-4-2) 前記測定時間後にRr1、KLaを測定した場合は、C(t)を以てC'(t)と見做し、
(a-5) tm時に取得したRr1を、（3a）式によりt_max時の測定値として補正し、
Rr1＝Rr1-KLa×（C(t_max)－C(tm)） (3a)式
但し、C(t_max)は、t_max時のDO値、C(tm)は、tm時のDO値
(a-6) 測定時間内の経過時間をtとし、曝気開始時のDO値をC0とするとき、暫定的に設定するDO値（DOhf）を用いて（1）式で表される仮想のDOの変化データ（C_hf(t)）を求め、
C_hf(t)＝DOhf-（DOhf－C0）exp（-KLa・t）（1）式
(a-7) (a-4)、(a-6)を用いて、（2）式により事前準備ステップにおける活性汚泥混合液の液相部のBODを算出し、
BOD＝KLa・∫（C_hf(t)－C'(t)）dt （積分範囲は0からt_max）・・・・（2）式
(a-8)別途公定法により該活性汚泥混合液の液相部BOD値（BOD5）を測定し、
(a-9) （1）式のDOhfを変化させて（2）式で得られるBOD値と、前記(a-8)において取得したBOD5値と、が最も近似するDOhfを求め、
(a-10) (a-1)乃至(a-9)で取得した、活性汚泥混合液の温度θ、KLa、Rr1、t_max、DOhfを、それぞれθ_def、KLa_def、Rr1_def、t_max、DOhf_defと称して、以下の測定実行ステップの計算ファクターとして用いるために保存し、
(b)測定実行ステップ
次回以降における測定対象処理水のBOD測定に際して、
(b-1) 該活性汚泥混合液を測定装置にサンプリングし、(a-1)と同様の操作を行って、測定時間内におけるDOの変化（C(t)^*）、θ^*を測定し、
(b-2) (a-2)から(a-5)と同様の操作を行って、Rr1^*、KLa^*、C'(t)^*を取得し
(b-3) 測定時の温度θ^*、KLa^*、Rr1^*を使って、（4）式によりDOhf^*を求め、
DOhf^*＝DOhf_def－（Rr1^*/KLa^*－Rr1_def/KLa_def）－（Cs_def－Cs）・・・（4）式
ここに、Cs_defは、温度θ_def時の飽和溶存酸素濃度、Csは温度θ^*時の飽和溶存酸素濃度
(b-3) （5）式により仮想のDO変化であるC_hf(t)^*を求め、
C_hf(t)^*＝DOhf^*-（DOhf^*－C0^*）exp（-KLa^*・t）（5）式
(b-5) （6）式により測定対象処理水のBOD^*を求める、
BOD^*＝KLa^*・∫（C_hf(t)^*－C'(t)^*）dt （積分範囲は0からt_max）（6）式
ことを特徴とする。

上記事前準備ステップ及び測定実行ステップの操作手順フローを示すと、それぞれ図４，５の如くである。なお、測定実行ステップにおける計測値及び計算値については、添字＊（θ^*、KLa^*、Rr1^*等）を付して、事前準備ステップとの区別を明確にしている。
本発明は、後段において詳述する（7）式を基本式として展開して、目的とするBOD値を得るものである。
dC/dt＝KLa（Cs-C）－Rr (7)式
（7）式中に含まれるRrはtと共に変化する値である。Rrの内訳を(9)式で表せば、
dC/dt＝KLa（Cs-C）－（rSs＋rXs＋rAs）（9）式
rSs：易分解性BOD成分の分解による酸素消費速度
rXs：遅分解性BOD成分の分解による酸素消費速度
rAs：内生呼吸状態の活性汚泥混合液の呼吸による酸素消費速度
ここにrSs、rXsは、一般的にはrSs、ｒXsを構成する成分ごとに、

のミカエリス・メンテンの式で表され、濃度[S]依存性がある。またVmaxやKmはDOやMLSSやrSs、rXs成分に対する汚泥の分解活性、などに影響され、それらは活性汚泥の運転条件により変化する。
rAsは、本発明のR1に相当する内生呼吸状態の活性汚泥混合液の呼吸による酸素消費速度であるが、この値はDO依存性があり、DOが高い場合のrASはDOが低い場合のrASより大きくなる。またMLSSや汚泥の栄養状態などにも影響される。

本発明は、BODを活性汚泥混合液を曝気した際のDO変化C(t)及びRr1^*、KLa^*、DOhf^*の値を用いて計算する。これらは測定ごとに異なる値となるため、Rr1^*、KLa^*はBOD測定操作ごとに実測するが、DOhf^*はBOD測定操作では取得できない。
本発明の意義は、事前準備ステップで求めたθ、Rr1_def、KLa_def、DOhf_defを使って、（4）式によりDOhf^*を計算し、さらに（5）式、（6）式を使って精度よく公定法のBODを計算できることを見出したことにある。
DOhf^*＝DOhf_def－（Rr1^*/KLa^*－Rr1_def/KLa_def）－（Cs_def－Cs）（4）式

（4）式を導くために、（7）式、（9）式の微分方程式につき、
1)Rr1はDO＞0.5以上では一定とする
2)易分解性BODの分解に要する酸素消費速度は成分ごとに濃度によらず一定速度とする
3)遅分解性BOD成分の分解は、濃度によらず一定とする
4)内生呼吸による酸素消費速度は一定とする
という実際の活性汚泥とは少し異なる前提を置いた。これにより、後述する（10）から（14）式までを介して（4）式を導くことを可能にした。
さらに、実際の活性汚泥の挙動とは少し異なる上記前提に基づく（4）式を用いて、どこまで精度よく処理水BODを計算できるかの確証試験を行い（後述実施例参照）、十分な測定精度を以て計算できることが実証でき、発明完成に至ったものである。

なお、本発明の事前準備ステップにおいて、R1及びKLaの取得（(a-2)、(a-3)）を「測定時間内」に行うか、「測定時間経過後」に行うか、の２形態がある。後者によれば、(a-4-1)の補正ステップが不要となるメリットがある一方、R1とKLaの測定に要する時間が30分から1時間程度掛かることから、処理水BOD測定のための全体の時間が長くなるデメリットもある。

第二の発明は、第一の発明において、前記(a-1)、(a-8)及び(b-1)の各ステップに用いる活性汚泥混合液について、硝化抑制剤を添加して、それぞれ該当する測定を行うことにより、硝化によるBODを除くBOD（C-BOD5）を測定可能とすることを特徴とする。

第一の発明は、基本的にはN-BOD（硝化によるBOD）を含むBODの測定法であるが、N-BODを除外したC-BOD（有機物によるBOD）に対しても適用可能である。
通常の公定法のBOD測定には、アンモニア態窒素の硝化に要する酸素消費量（N-BOD）も含まれる。処理水にアンモニア態窒素が多く含まれる場合の硝化は、5日間の測定時間では、理論的な硝化に要する酸素量の一部しか測定できないケースがある。処理水にアンモニア態窒素が多く含まれる場合には、BOD測定値の変動となるため、有機物の分解による酸素消費量（C-BOD）と区別する必要がある。C-BODを測定する場合は、測定試料にアリルチオ尿素などの硝化抑制剤を添加してから測定を行う。
公定法のC-BODに対応させるためには、公定法のC-BOD測定と同様にサンプリングした試料に硝化抑制剤を添加して本発明の操作を行い、実測の公定法のC-BODと突き合わせる操作を行えばよい。

上記各発明によれば、1.5～3時間程度の短時間で活性汚泥の処理水のBODを精度よく測定可能となる。これにより、従来、バイオセンサーを使って測定するBOD値や処理水COD又はTOCに基づき推定するBOD値と比較して、はるかに公定法のBODに近い値を得ることができる。また、原水変動があっても十分な精度で公定法のBODを計算可能で、活性汚泥の運転管理に極めて有効である。
また第二の発明によれば、硝化を除くBODも測定でき、処理水にアンモニア態窒素が多く残る場合であっても、C-BODとN-BODを分離でき、バラつきの少ないBODが測定可能となり、活性汚泥の運転管理に資する。

曝気継続時間とDO変化の関係を表す図である。本発明の一実施形態に係る経過時間と溶存酸素濃度（ＤＯ）の関係を示す図である。本発明の他の実施形態に係る経過時間と溶存酸素濃度（ＤＯ）の関係を示す図である。事前準備ステップにおける操作フローを示す図である。測定実行ステップにおける操作フローを示す図である。

以下、本発明の各ステップの内容について図1乃至5を参照して詳述する。なお、本発明に用いる曝気槽を有する生物処理装置、測定装置については、同様の構成が本出願人による特許文献２，３に開示されている。
活性汚泥混合液を一定の酸素供給速度で曝気していく際の活性汚泥混合液のDOの変化は(7)式で表される。
dC/dt＝KLa（Cs-C）－Rr (7)式
ここに、DOsatは飽和溶存酸素濃度[mg/l]、Cは曝気槽内溶存酸素濃度[mg/l]、Kabsは総括物質移動係数[1/min]、Rrは活性汚泥混合液による酸素消費速度[mg/l／min]、である。

(7)式の右辺第1項は、曝気による酸素供給速度であり、第2項は活性汚泥が生物活動を行っていくうえで必要な酸素消費速度である。
多様な微生物の集合体である活性汚泥における「内生呼吸状態」を、「活性汚泥混合液の液相部のBODが0mg/lになったときの状態」と定義すると、内生呼吸状態において数時間の短い範囲では酸素の消費速度（Rr）は一定として扱えば、（3）式は容易に積分できる。また、内生呼吸状態における酸素消費速度と曝気による酸素供給速度がバランスするときのDO値をDOhfとすると、曝気経過時間tによるDOの変化C_hf(t)は、曝気開始時の初期値をC0として（1）式で表される。
C_hf(t)＝DOhf-（DOhf－C0）exp（-KLa・t）（1）式
実際に測定する活性汚泥混合液の液相部には未処理のBOD成分が含まれ、これを微生物体内に取り込む際に、内生呼吸による酸素消費速度以上に酸素を消費する。図２を参照して（1）式の変化を点線であらわすと、実測値のDO変化（C'(t)）は実線のように点線を下回り、未処理のBOD成分を取り込み終わった時点でDOhfになる。したがって、点線と実線で囲まれた面積にKLaを掛けた値は、未処理の液相部BOD成分を0mg/lにするまでに消費した酸素量ということになる。数式で表すと（2）式となる。
BOD＝KLa・∫（C_hf(t)－C'(t)）dt （2）式

（7）式のRrは、内生呼吸状態の活性汚泥混合液による酸素消費速度と、活性汚泥混合液の液相部のBODを汚泥が生体内に取り込む際に必要とする酸素と、の合計値として表すことができる。
さらに処理水BODのうち、易分解性BODは速やかに活性汚泥混合液中の微生物により生体内に取り込まれ、その際に使用される酸素消費速度は、処理が終わると多くの場合階段状に変化するため（図1のAに示す部分）、易分解性BODによる酸素消費量は内生呼吸による酸素消費量と区別できる。一方、遅分解性BODは、加水分解などにより微生物が生体内に取り込み可能な物質に変換されてから、易分解性BODと同様に取り込まれる。加水分解には時間を要するため、微生物による遅分解性BODの取り込みによる酸素消費速度は、数時間から数日程度の移動平均的な変化となる。

このため、遅分解性成分の分解が進むにつれ、（内生呼吸状態＋遅分解性成分）による酸素消費速度は曝気時間経過とともに低下していくため、DOhfはゆっくりとした速度で上昇する。
また内生呼吸状態の汚泥による酸素消費速度も、栄養源を与えずに曝気を継続すると、微生物の栄養状態や微生物相の変化などで、遅分解性成分の分解と同様に曝気経過時間とともに、少しずつ低下していくため、DOhfはゆっくりとした速度で上昇する。したがって、遅分解性成分の分解と内生呼吸状態の区切りを明確にすることは困難である。

一方、５日間の測定による公定法のBOD５について見ると、遅分解性成分は多くの場合、5日経過時点ではまだ分解途中であり、その分解程度は植種汚泥がその成分にどの程度馴致しているかなどで変化する測定値ということになる。
以上のことから処理水BODが0mg/lになるときのDOhfを数式を用いて求めるのは困難であり、公定法のBODとの一致観点からは、（1）式、（2）式によりDOhfの値を変えて試行計算を行い、実測のBOD5と一致するようにDOhfを決めるのが実際的である。

次に、(a-2)ステップの内容について説明する。KLaは、活性汚泥混合液のMLSSや温度、粘度など種々の要因で変わる値であり、散気装置や曝気空気量を同じにしても測定する活性汚泥混合液ごとに変化するため、本発明では処理水BODを測定する操作の過程でKLaも同時に測定することとしている。具体的には曝気開始からDO値が後述する設定値1以上、かつ、DOの変化速度が設定値2以下になるまで曝気を継続し（図１においてＳ１の区間）、条件を満足した時点（その時点のDOをC1とする）で曝気を停止する。汚泥の酸素消費により活性汚泥混合液のDOが低下していき（Ｓ2・1の区間）、C1との差がKLaを測定計算する際の計算誤差が許容されるに十分な差（通常1mg/l以上、より好ましくは2mg/l以上）に低下したら（その時点のDOをC2とする）曝気を再開し、上昇するDO変化でDOがC1に戻るまでの区間（Ｓ2・2の区間）のDO変化（C3(t)）が、（8）式で計算されるC4(t)にもっとも近似するKLaを以て求める値とする。
C4(t)＝C1-（C1－C2）exp（-KLa・t）（8）式

上述の設定値1、２は、測定精度の観点から以下の基準に基づき決定する。すなわち、すなわち、設定値1は、これ以上のDO値であれば易分解性BOD成分が殆どなくなり、図1のAで示すDOが階段状に変化することはなくなり、連続的な変化となる時点のDO値に設定する。具体的にはDOhfの90％以上、好ましくは95％程度が適当である。また設定値2は、DOが上昇する変化速度で、この値以下でなければまだ易分解性BOD成分を分解中と思われるDOの変化速度値に設定する。具体的には0.010[mg/l/min]以下、好ましくは0.005[mg/l/min]が適当である。この段階ではDOhfは確定していないので、DOhf値は推定となるが、連続して測定を行う場合には、直前の測定でのDOhfを参考にでき、また予備的なテストで長時間曝気したときのDO変化、などからDOhfを推定できる。

また、Ｓ2・1の区間での曝気を停止したときに低下するDOの低下速度は、その時点における活性汚泥混合液の呼吸による酸素消費速度を表し、測定によりこの値Rr1を取得する（(a-3)ステップ）。

Rr1を測定時間内で測定する場合、Rr1測定開始の判断は、［００２３］での記述と同様にDOhfの90％以上、DOが上昇する変化速度0.010[mg/l/min]以下が適当であるが、測定実行ステップでは、まだDOhfは未確定の段階なので、上記判断は推定となる。このため、Rr1測定後にDOがさらに上昇する可能性がある。DOが上昇するということは、（3）式が示すように測定時のR1より測定時間終了時のRr1は、測定時のRr1より小さくなるので、（3a）式で補正し、測定時間t_maxにおけるRr1とする。
なお、Rr1を測定時間後に測定する場合は、逆にt_max時のDO値より高い値になる場合があるが、その場合でも(3a)式で、t_max時におけるRr1とする（(a-5)ステップ）。

（2）式、(6)式を用いてBODを計算するためには、連続した曝気によるDOの変化データが必要である。実測の変化データCは、Rr1を測定するため曝気を停止しているので、曝気継続した場合の変化データC'に補正する。具体的には、Rr1を測定する時点は、内生呼吸状態の酸素消費速度に近い状態になっているのでDOの上昇速度は小さく且つ上昇速度の変化も小さい。したがって図1を参照して、Ｓ2・1開始時点のDO値をC1、終了時点のDO値をC3とすると、S2・1とS2・2のあいだのDO値を、C1からC3へ直線状に変化する値に置き換えれば実用上差し支えない。

本実施形態ではBODを計算するためにはRr1とKLaが必要であるが、Rr1とKLaは測定するたびに異なる値となるので、BOD測定操作ごとにRr1とKLaを測定することが必要である。Rr1とKLaの測定を、測定時間終了直後に行えば、測定時間内はすべて曝気中になり
、Rr1はt_max時における値となるので(a-4)ステップの補正は必要ないが、別途Rr1とKLaを測定する時間が必要となるので、全体の測定時間が長くなる。

一方、Rr1とKLaの測定を測定時間内に行うと、(a-4)ステップの補正が必要となる。
通常、Rr1とKLaの測定には30分から1時間程度を要するので、Rr1とKLaを測定時間終了直後に測定する場合、BODの測定間隔が長くなり測定頻度が少なくなるデメリットがあるが、活性汚泥によっては、さほど頻繁に測定する必要がない場合がある。またRr1とKLaを測定時間内に測定する場合、曝気を停止している図1のS2・1区間は、曝気を行ったものとしての補正が必要となるが、曝気の強さを調整してDOhfを4mg/l程度以上にして測定すれば、［００２２］で記述したように、Rr1およびKLaを測定するに十分な差（通常1mg/l以上、より好ましくは2mg/l以上）を確保しても、図1のC2は2mg/l程度は確保できる。その結果、曝気停止中でも活性汚泥混合液中に溶存酸素は存在するので、曝気を行ってDOが高い場合と比べて、活性汚泥混合液の酸素消費速度の差はわずかであり、補正による誤差は、全体として許容できる範囲になる。
このように、Rr1とKLaの測定を測定範囲内でおこなうことも測定範囲直後に行うことも、いずれも取りうる方法である。

DOhfは、温度、KLa、Rr1、測定時間t_maxに影響されるため、DOhfを決めたときの条件を保存しておくことが必要である。それぞれθ_def、KLa_def、Rr1_def、t_max、DOhf_defとしてコンピュータ等に保存し、当該活性汚泥の処理水BOD測定計算の計算ファクターとする。以上が処理水BODを測定するための準備ステップである。

次に、測定実行ステップの内容について説明する。次回以降の測定に際しては、準備ステップで取得した計算ファクターを使って、同じ活性汚泥の曝気槽出口で採取した活性汚泥混合液のBODの計算を行う。
本ステップにおける活性汚泥混合液の測定では、温度、R1^*、KLa^*ともに準備ステップにおける値とは異なる。このため、DOhf^*もDOhf_defの値を使用することはできず、（4）式によりDOhf_defの値をDOhf^*に補正する。
DOhf^*＝DOhf_def－（Rr1^*/KLa^*－Rr1_def/KLa_def）－（Cs_def－Cs）（4）式

なお、（4）式は以下により導かれる。
ｄC/dt＝KLa（Cs-C）-Rr1 （10）式
DOの変化が一定になったとき（dC/dt＝0）のCの値をDOhfとすると、
KLa（Cs-DOhf）＝Rr1 （11）式
DOhf＝Cs－Rr1/KLa （12）式
計算ファクター設定時の温度に対する飽和溶存酸素濃度をCs_defとすると、
DOhf_def＝Cs_def－Rr1_def/KLa_def （13）式が成立
処理水BOD測定時のRr1、KLaで測定を行うと、測定時の温度に対する飽和溶存酸素濃度をCsとすると、
DOhf^*＝Cs－Rr1^*/KLa^* （14）式が成立
(10)式-(13)式より（4）式が得られる。

（4）式の補正をおこなったDOhf^*を用いて、（5）式により内生呼吸状態の活性汚泥混合液がKLaによる曝気で上昇する仮想のDO変化（C_hf(t)^*）を計算し、仮想のDO変化と（6）式で実測のDO変化をＳ2・1の区間、S2区間を補正したDO変化（C’(t)）の差を積算した値にKLa^*をかけた値を求め、処理水BODが計算できる。
C_hf(t)^*＝DOhf^*-（DOhf^*－C0）exp（-KLa^*・t）（5）式
BOD^*＝KLa^*・∫（C_hf(t)^*－C’(t)）dt （6）式

以下、各実施形態におけるサンプリング位置について説明する。曝気槽におけるBOD処理が終了した活性汚泥混合液は、該活性汚泥混合液の液相部のBODが沈殿槽からの処理水と同程度の値になっていればよい。曝気槽出口から沈殿槽に流れる活性汚泥混合液が最も好ましいが、曝気槽出口近傍の曝気槽内や完全混合槽型の曝気槽にあっては曝気槽の任意の場所や、沈殿槽に流入してからでも、実質的に活性汚泥混合液の液相部のBODが処理水BODと同等程度である活性汚泥混合液であれば、本発明が適用できる。

以下、本発明による合成廃水を用いた処理水BOD測定の実施例を示す。原水組成を表１、表2に示す。活性汚泥処理装置は、第1曝気槽容量44.8リットル、第2曝気槽47.3リットルを直列結合、沈殿槽32リットルの装置を使用した。

表3に事前準備ステップの運転条件及び処理水BODを、表4に事前準備で表3の処理水BODに一致させた計算ファクターを示す。

表5に各運転条件の処理水について、公定法のBODと、表4の計算ファクターを使用して計算した処理水BODと、の対比を示す。両者はよく致しており、本発明の有効性が証明された。

本発明は活性汚泥に限らず、浮遊性の好気性微生物を部分的に利用するものであれば同様の方法で測定可能であり、生物脱窒装置、浮遊汚泥併用の担体活性汚泥や固定床装置などにも適用可能である。

Claims

浮遊性の好気性微生物を処理主体とする曝気槽を有する生物処理装置における処理水BODの測定方法であって、
事前準備ステップと測定実行ステップとを含み、
(a)事前準備ステップ
(a-1) 曝気槽でのBOD処理が終了した活性汚泥混合液をサンプリングして、一定温度(θ)条件下で一定の総括物質移動係数KLaで曝気し、曝気開始から所定の曝気時間（t_max）（以下、測定時間という）までの溶存酸素濃度（DO）の変化データ（C(t)）を測定し、
(a-2) 測定時間内または測定時間後に一時的に曝気を停止し、DOの低下速度に基づいて活性汚泥混合液の呼吸による酸素消費速度（以下、Rr1）を取得し、次いで、
(a-3) 曝気を再開してDOが上昇していく変化に基づいて、曝気による酸素供給速度の総括物質移動係数（KLa）を取得し、
ここにKLaは（3）式で表され、活性汚泥混合液の酸素消費速度rと、飽和溶存酸素濃度と活性汚泥混合液の溶存酸素濃度の差（Cs-C）と、の関係を示す係数であり、
r＝KLa（Cs-C） (3)式
(a-4-1) 前記測定時間内にRr1、KLaを測定した場合は、(a-2)、(a-3)の操作を行うことなく連続して曝気を行ったと仮定したときの想定DO変化データ（C'(t)）を求め、
(a-4-2) 前記測定時間後にRr1、KLaを測定した場合は、C(t)を以てC'(t)と見做し、
(a-5) tm時に取得したRr1を、（3a）式によりt_max時の測定値として補正し、
Rr1＝Rr1-KLa×（C(t_max)－C(tm)） (3a)式
但し、C(t_max)は、t_max時のDO値、C(tm)は、tm時のDO値
(a-6) 測定時間内の経過時間をtとし、曝気開始時のDO値をC0とするとき、暫定的に設定するDOhfを用いて（1）式で表される仮想のDOの変化データ（C_hf(t)）を求め、
C_hf(t)＝DOhf-（DOhf－C0）exp（-KLa・t）（1）式
(a-7) (a-4)、(a-6)を用いて、（2）式により事前準備ステップにおける活性汚泥混合液の液相部のBODを算出し、
BOD＝KLa・∫（C_hf(t)－C'(t)）dt （積分範囲は0からt_max）・・・・（2）式
(a-8)別途公定法により該活性汚泥混合液の液相部BOD値（BOD5）を測定し、
(a-9)（1）式のDOhfを変化させて（2）式で得られるBOD値と、(a-8)において取得したBOD5値と、が最も近似するDOhfを求め、
(a-10) (a-1)乃至(a-9)で取得した、活性汚泥混合液の温度θ、KLa、Rr1、t_max、DOhfを、それぞれθ_def、KLa_def、Rr1_def、t_max、DOhf_defと称して、以下の測定実行ステップの計算ファクターとして用いるために保存し、
(b)測定実行ステップ
次回以降における測定対象処理水のBOD測定に際して、
(b-1) 該活性汚泥混合液を測定装置にサンプリングし、(a-1)と同様の操作を行って、測定時間内におけるDOの変化（C(t)^*）、θ^*を測定し、
(b-2) (a-2)から(a-5)と同様の操作を行って、Rr1^*、KLa^*、C'(t)^*を取得し
(b-3) 測定時の温度θ^*、KLa^*、Rr1^*を使って、（4）式によりDOhf^*を求め、
DOhf^*＝DOhf_def－（Rr1^*/KLa^*－Rr1_def/KLa_def）－（Cs_def－Cs）・・・（4）式
ここに、Cs_defは、温度θ_def時の飽和溶存酸素濃度、Csは温度θ^*時の飽和溶存酸素濃度
(b-4) （5）式により仮想のDO変化であるC_hf(t)^*を求め、
C_hf(t)^*＝DOhf^*-（DOhf^*－C0^*）exp（-KLa^*・t）（5）式
(b-5) （6）式により測定対象処理水のBOD^*を求める、
BOD^*＝KLa^*・∫（C_hf(t)^*－C'(t)^*）dt （積分範囲は0からt_max）（6）式
ことを特徴とする処理水BODの測定法。
前記(a-1)、(a-8)及び(b-1)の各ステップに用いる活性汚泥混合液について、硝化抑制剤を添加して、それぞれ該当する測定を行うことにより、硝化によるBODを除くBOD（C-BOD5）を測定可能とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理水BODの測定法。