JP3271521B2 - 廃水の窒素除去方法及び装置 - Google Patents
廃水の窒素除去方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】廃水の窒素除去方法及び装置
に係り、特に生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、
前記硝化槽で硝化処理した硝化液を前記脱窒槽に流入さ
せて脱窒処理を行う廃水の窒素除去方法及び装置におけ
る脱窒処理の制御に関する。
に係り、特に生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、
前記硝化槽で硝化処理した硝化液を前記脱窒槽に流入さ
せて脱窒処理を行う廃水の窒素除去方法及び装置におけ
る脱窒処理の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】活性汚泥微生物による硝化・脱窒反応を
利用した窒素除去方法は、まず、硝化槽で活性汚泥中の
硝化菌の働きにより、アンモニア性窒素（以下、アンモ
ニアという）などの窒素成分を主に硝酸性窒素（以下、
硝酸という）に酸化する硝化反応を行った後、硝酸を含
む微生物混合液である硝化液を脱窒槽に流入し、脱窒菌
の働きにより硝酸を窒素ガスに還元し除去するものであ
る。この方法の代表的なプロセスとして、脱窒反応に必
要な有機炭素源として廃水中の有機物を利用するため
に、後段の硝化槽の硝化液を前段の脱窒槽に循環させる
活性汚泥循環変法がある。
利用した窒素除去方法は、まず、硝化槽で活性汚泥中の
硝化菌の働きにより、アンモニア性窒素（以下、アンモ
ニアという）などの窒素成分を主に硝酸性窒素（以下、
硝酸という）に酸化する硝化反応を行った後、硝酸を含
む微生物混合液である硝化液を脱窒槽に流入し、脱窒菌
の働きにより硝酸を窒素ガスに還元し除去するものであ
る。この方法の代表的なプロセスとして、脱窒反応に必
要な有機炭素源として廃水中の有機物を利用するため
に、後段の硝化槽の硝化液を前段の脱窒槽に循環させる
活性汚泥循環変法がある。
【０００３】この活性汚泥循環変法で代表される廃水の
窒素除去方法は、硝酸の除去量が硝化液の循環液量に依
存し、脱窒槽に循環されない分はそのまま処理水として
流出するため、窒素除去率として限界はあるものの、概
ね７０〜８０％までの窒素除去率が可能である。そし
て、この種の窒素除去方法で安定した窒素除去性能を得
るためには、硝化槽で完全に近い硝化を行うことが第一
の条件となる。この条件は、硝化菌を高濃度に保持した
担体を硝化槽内に添加する方法などにより、硝化速度を
促進することによって達成される。一方、脱窒槽におい
ては、脱窒性能を十分に高く維持することが必要であ
る。
窒素除去方法は、硝酸の除去量が硝化液の循環液量に依
存し、脱窒槽に循環されない分はそのまま処理水として
流出するため、窒素除去率として限界はあるものの、概
ね７０〜８０％までの窒素除去率が可能である。そし
て、この種の窒素除去方法で安定した窒素除去性能を得
るためには、硝化槽で完全に近い硝化を行うことが第一
の条件となる。この条件は、硝化菌を高濃度に保持した
担体を硝化槽内に添加する方法などにより、硝化速度を
促進することによって達成される。一方、脱窒槽におい
ては、脱窒性能を十分に高く維持することが必要であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、廃水の流入
量やアンモニア、有機物等の成分組成は刻々と変動する
場合が多く、硝化槽から脱窒槽へ循環される硝化液中の
硝酸態窒素量が変動すると共に、脱窒槽における有機物
量も変動する。この為、廃水中の窒素成分を除去するた
めに脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量や、脱窒槽で脱
窒可能な脱窒量である可能脱窒量も変動するので、脱窒
性能の因子として脱窒速度だけを高くしても脱窒槽で脱
窒処理できる可能脱窒量が把握されなくては高性能で且
つ効率的な脱窒性能を維持することはできない。従っ
て、廃水の流入量やアンモニア、有機物等の成分組成が
変動した場合に、可能脱窒量を如何に的確に制御できる
かが脱窒性能を高く維持し、且つ効率的な脱窒を行うた
めの重要なポイントになる。
量やアンモニア、有機物等の成分組成は刻々と変動する
場合が多く、硝化槽から脱窒槽へ循環される硝化液中の
硝酸態窒素量が変動すると共に、脱窒槽における有機物
量も変動する。この為、廃水中の窒素成分を除去するた
めに脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量や、脱窒槽で脱
窒可能な脱窒量である可能脱窒量も変動するので、脱窒
性能の因子として脱窒速度だけを高くしても脱窒槽で脱
窒処理できる可能脱窒量が把握されなくては高性能で且
つ効率的な脱窒性能を維持することはできない。従っ
て、廃水の流入量やアンモニア、有機物等の成分組成が
変動した場合に、可能脱窒量を如何に的確に制御できる
かが脱窒性能を高く維持し、且つ効率的な脱窒を行うた
めの重要なポイントになる。
【０００５】しかしながら、従来、特に下水を対象とし
た場合に、脱窒槽における脱窒性能、特に可能脱窒量と
有機物量や他の因子との関係の解明が十分になされてお
らず、安定した窒素除去性能を達成するための脱窒制御
が確立されていなかった。この結果、脱窒槽に硝酸が残
存して処理水の窒素濃度が高くなったり、逆に脱窒槽の
可能脱窒量に余力があるにも係わらず硝酸が不足して脱
窒槽が十分に機能されない等の問題があった。
た場合に、脱窒槽における脱窒性能、特に可能脱窒量と
有機物量や他の因子との関係の解明が十分になされてお
らず、安定した窒素除去性能を達成するための脱窒制御
が確立されていなかった。この結果、脱窒槽に硝酸が残
存して処理水の窒素濃度が高くなったり、逆に脱窒槽の
可能脱窒量に余力があるにも係わらず硝酸が不足して脱
窒槽が十分に機能されない等の問題があった。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、脱窒槽での可能脱窒量を的確に把握すること
により、廃水の流入量や組成などが変動する場合でも高
性能で且つ効率的な脱窒性能を維持し、安定した窒素除
去性能を達成できる窒素除去方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。
たもので、脱窒槽での可能脱窒量を的確に把握すること
により、廃水の流入量や組成などが変動する場合でも高
性能で且つ効率的な脱窒性能を維持し、安定した窒素除
去性能を達成できる窒素除去方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記
生物反応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽
で硝化処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入
させて脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去す
る廃水の窒素除去方法に於いて、前記流入する廃水のＢ
ＯＤ負荷と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全
体の滞留時間に占める比率である好気時間比とを用いて
前記脱窒槽における可能脱窒量を算出することを特徴と
する。
る為に、生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記
生物反応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽
で硝化処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入
させて脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去す
る廃水の窒素除去方法に於いて、前記流入する廃水のＢ
ＯＤ負荷と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全
体の滞留時間に占める比率である好気時間比とを用いて
前記脱窒槽における可能脱窒量を算出することを特徴と
する。
【０００８】また、本発明は前記目的を達成する為に、
生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記生物反
応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽で硝化
処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入させて
脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去する廃水
の窒素除去方法に於いて、前記流入する廃水のＢＯＤ負
荷と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体の滞
留時間に占める比率である好気時間比とを用いて前記脱
窒槽における可能脱窒量を算出し、前記算出した可能脱
窒量が、前記廃水中の窒素成分を除去するために前記脱
窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量になるように、前記Ｂ
ＯＤ負荷と前記好気時間比の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする。
生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記生物反
応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽で硝化
処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入させて
脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去する廃水
の窒素除去方法に於いて、前記流入する廃水のＢＯＤ負
荷と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体の滞
留時間に占める比率である好気時間比とを用いて前記脱
窒槽における可能脱窒量を算出し、前記算出した可能脱
窒量が、前記廃水中の窒素成分を除去するために前記脱
窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量になるように、前記Ｂ
ＯＤ負荷と前記好気時間比の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする。
【０００９】また、本発明は前記目的を達成する為に、
生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記生物反応
槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽で硝化処
理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入させて脱
窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去する廃水の
窒素除去装置に於いて、前記流入する廃水のＢＯＤ負荷
と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体の滞留
時間に占める比率である好気時間比とを用いて前記脱窒
槽における可能脱窒量を算出する算出手段と、前記算出
手段で算出した可能脱窒量が、前記廃水中の窒素成分を
除去するために前記脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量
になるように、前記ＢＯＤ負荷と前記好気時間比の少な
くとも一方を制御する制御手段と、を備えていることを
特徴とする。
生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、前記生物反応
槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝化槽で硝化処
理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に流入させて脱
窒処理を行うことにより前記窒素成分を除去する廃水の
窒素除去装置に於いて、前記流入する廃水のＢＯＤ負荷
と、前記硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体の滞留
時間に占める比率である好気時間比とを用いて前記脱窒
槽における可能脱窒量を算出する算出手段と、前記算出
手段で算出した可能脱窒量が、前記廃水中の窒素成分を
除去するために前記脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量
になるように、前記ＢＯＤ負荷と前記好気時間比の少な
くとも一方を制御する制御手段と、を備えていることを
特徴とする。
【００１０】本発明は、生物反応槽に流入する窒素成分
を含む廃水を硝化槽で硝化処理すると共に、その硝化液
を脱窒槽に流入させて脱窒処理を行う廃水の窒素除去方
法の場合、脱窒性能を左右する脱窒速度、及び脱窒槽で
脱窒可能な脱窒量である可能脱窒量に影響を及ぼす種々
の因子の影響を検討した結果、単位活性汚泥当たりの脱
窒速度及び可能脱窒量は、生物反応槽に流入する流入廃
水のＢＯＤ負荷、及び硝化槽の滞留時間が生物反応槽全
体の滞留時間に占める比率である好気時間比の２つの因
子により決定されることを見い出し、この知見に基づい
て成されたものである。
を含む廃水を硝化槽で硝化処理すると共に、その硝化液
を脱窒槽に流入させて脱窒処理を行う廃水の窒素除去方
法の場合、脱窒性能を左右する脱窒速度、及び脱窒槽で
脱窒可能な脱窒量である可能脱窒量に影響を及ぼす種々
の因子の影響を検討した結果、単位活性汚泥当たりの脱
窒速度及び可能脱窒量は、生物反応槽に流入する流入廃
水のＢＯＤ負荷、及び硝化槽の滞留時間が生物反応槽全
体の滞留時間に占める比率である好気時間比の２つの因
子により決定されることを見い出し、この知見に基づい
て成されたものである。
【００１１】即ち、本発明によれば、生物反応槽に流入
する流入廃水のＢＯＤ負荷と、硝化槽の滞留時間が前記
生物反応槽全体の滞留時間に占める比率である好気時間
比とを用いて脱窒槽における可能脱窒量を算出するよう
にしたので、高い脱窒性能を維持する上で必要な可能脱
窒量を精度良く把握することができる。また、前記算出
した可能脱窒量が、廃水中の窒素成分を除去するために
脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量になるように、前記
ＢＯＤ負荷と好気時間比の少なくとも一方を制御するよ
うにしたので、廃水の流入量や組成などが変動する場合
でも廃水中の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒処
理すべき目標脱窒量に見合うように可能脱窒量を的確に
制御することができる。これにより、脱窒槽において脱
窒処理を過不足なく行うことができるので、脱窒槽の機
能を十分発揮させる効率的な脱窒制御を行うことができ
る。
する流入廃水のＢＯＤ負荷と、硝化槽の滞留時間が前記
生物反応槽全体の滞留時間に占める比率である好気時間
比とを用いて脱窒槽における可能脱窒量を算出するよう
にしたので、高い脱窒性能を維持する上で必要な可能脱
窒量を精度良く把握することができる。また、前記算出
した可能脱窒量が、廃水中の窒素成分を除去するために
脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量になるように、前記
ＢＯＤ負荷と好気時間比の少なくとも一方を制御するよ
うにしたので、廃水の流入量や組成などが変動する場合
でも廃水中の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒処
理すべき目標脱窒量に見合うように可能脱窒量を的確に
制御することができる。これにより、脱窒槽において脱
窒処理を過不足なく行うことができるので、脱窒槽の機
能を十分発揮させる効率的な脱窒制御を行うことができ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る廃水の窒素除去方法及び装置の実施の形態について詳
説する。また、本発明は、生物反応槽が硝化槽と脱窒槽
とから成り、前記生物反応槽に流入するアンモニア性窒
素等の窒素成分を含む廃水を硝化槽で硝化処理すると共
に、その硝化液を脱窒槽に流入させて脱窒処理を行うも
ので、この種の廃水の窒素除去方法の代表例である活性
汚泥循環変法の例で以下に説明する。また、活性汚泥は
以下「汚泥」と省略する。
る廃水の窒素除去方法及び装置の実施の形態について詳
説する。また、本発明は、生物反応槽が硝化槽と脱窒槽
とから成り、前記生物反応槽に流入するアンモニア性窒
素等の窒素成分を含む廃水を硝化槽で硝化処理すると共
に、その硝化液を脱窒槽に流入させて脱窒処理を行うも
ので、この種の廃水の窒素除去方法の代表例である活性
汚泥循環変法の例で以下に説明する。また、活性汚泥は
以下「汚泥」と省略する。
【００１３】先ず、脱窒性能を左右する脱窒速度
〔ＫDN〕と脱窒槽での可能脱窒量〔Ｄｎ〕の算出方法に
ついて説明する。活性汚泥循環変法における汚泥の脱窒
速度〔ＫDN〕（単位汚泥量あたりの脱窒速度）と可能脱
窒量〔Ｄｎ〕は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕と好気時間
比〔ｐ〕との関係において以下のように定式化される。
ここで、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL〕は、流入廃水のＢＯ
Ｄ負荷が脱窒槽内と硝化槽内の汚泥の合計量（乾燥重
量）あたりの負荷である即ち、単位汚泥量あたりの脱窒
速度〔ＫDN〕は、汚泥内有機物量〔Ａ〕の脱窒反応に伴
う代謝速度〔Ｋ1 〕で表すことができ、換言すると、Ａ
とその代謝速度定数〔ｋ1 〕の積に比例する式で表現で
きる。そして、ＡをＢＯＤ相当量とすると（１）式が成
り立つ。
〔ＫDN〕と脱窒槽での可能脱窒量〔Ｄｎ〕の算出方法に
ついて説明する。活性汚泥循環変法における汚泥の脱窒
速度〔ＫDN〕（単位汚泥量あたりの脱窒速度）と可能脱
窒量〔Ｄｎ〕は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕と好気時間
比〔ｐ〕との関係において以下のように定式化される。
ここで、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL〕は、流入廃水のＢＯ
Ｄ負荷が脱窒槽内と硝化槽内の汚泥の合計量（乾燥重
量）あたりの負荷である即ち、単位汚泥量あたりの脱窒
速度〔ＫDN〕は、汚泥内有機物量〔Ａ〕の脱窒反応に伴
う代謝速度〔Ｋ1 〕で表すことができ、換言すると、Ａ
とその代謝速度定数〔ｋ1 〕の積に比例する式で表現で
きる。そして、ＡをＢＯＤ相当量とすると（１）式が成
り立つ。
【００１４】
【数１】 但し、ＫDN：脱窒速度 （ｍｇ−Ｎ／ｇ−ＳＳ・ｈ） Ｋ1 ：脱窒反応に伴う汚泥内有機物の代謝速度（ｍｇ−
ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） ｋ1 ：脱窒反応に伴う汚泥内有機物の代謝速度定数（１
／ｈ） Ａ ：汚泥内有機物量 （ｍｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ） ｍ ：１ｍｇのＮＯ3 - Ｎ、又はＮＯ 2- ＮがＮ 2ガス
に還元されるために必要なＢＯＤ／Ｎ比率である。
ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） ｋ1 ：脱窒反応に伴う汚泥内有機物の代謝速度定数（１
／ｈ） Ａ ：汚泥内有機物量 （ｍｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ） ｍ ：１ｍｇのＮＯ3 - Ｎ、又はＮＯ 2- ＮがＮ 2ガス
に還元されるために必要なＢＯＤ／Ｎ比率である。
【００１５】従って、脱窒速度〔ＫDN〕は汚泥内有機物
量〔Ａ〕との関係でとらえることができると共に、脱窒
槽での汚泥内有機物量〔Ａ〕を脱窒槽汚泥〔Ａd 〕とす
ると（１）式は（２）式となる。
量〔Ａ〕との関係でとらえることができると共に、脱窒
槽での汚泥内有機物量〔Ａ〕を脱窒槽汚泥〔Ａd 〕とす
ると（１）式は（２）式となる。
【００１６】
【数２】 但し、Ａd ：脱窒槽汚泥の汚泥内有機物量 （ｍｇ−Ｂ
ＯＤ／ｇ−ＳＳ） Ａn ：硝化槽汚泥の汚泥内有機物量 （ｍｇ−ＢＯＤ／
ｇ−ＳＳ）である。
ＯＤ／ｇ−ＳＳ） Ａn ：硝化槽汚泥の汚泥内有機物量 （ｍｇ−ＢＯＤ／
ｇ−ＳＳ）である。
【００１７】ここで、汚泥内有機物量〔Ａ〕は脱窒槽汚
泥〔Ａd 〕だけでなく、嫌気条件を整えることにより硝
化槽汚泥〔Ａn 〕についても成立するので、汚泥内有機
物量〔Ａ〕は、脱窒槽汚泥〔Ａd 〕及び硝化槽汚泥〔Ａ
n 〕のいずれにも置換え可能である。従って、脱窒速度
〔ＫDN〕は、脱窒槽汚泥〔Ａd 〕の有機物量の収支バラ
ンス、及び硝化槽汚泥〔Ａn 〕の有機物量の収支バラン
スの両方からとらえる必要がある。
泥〔Ａd 〕だけでなく、嫌気条件を整えることにより硝
化槽汚泥〔Ａn 〕についても成立するので、汚泥内有機
物量〔Ａ〕は、脱窒槽汚泥〔Ａd 〕及び硝化槽汚泥〔Ａ
n 〕のいずれにも置換え可能である。従って、脱窒速度
〔ＫDN〕は、脱窒槽汚泥〔Ａd 〕の有機物量の収支バラ
ンス、及び硝化槽汚泥〔Ａn 〕の有機物量の収支バラン
スの両方からとらえる必要がある。
【００１８】次に、脱窒槽汚泥〔Ａd 〕及び硝化槽汚泥
〔Ａn 〕の有機物量の収支バランスを求めるために、活
性汚泥循環変法のプロセスフローに基づき（２）式の脱
窒槽汚泥〔Ａd 〕をさらに〔Ａd 〕の増加因子と減少因
子を用いて各槽内の有機物量の収支モデルを図１のよう
に設定した。有機物量はすべてＢＯＤ（究極ＢＯＤ）相
当量とした。脱窒槽汚泥〔Ａd 〕、硝化槽汚泥〔Ａn 〕
は単位汚泥量あたりの究極ＢＯＤ量として表される。図
１中のの流入分は、一般に用いられるＢＯＤ 5 濃度
（Ｂ）に、ＢＯＤ5 濃度に対する究極ＢＯＤ濃度の比
〔ｕ〕を乗じて表現した。
〔Ａn 〕の有機物量の収支バランスを求めるために、活
性汚泥循環変法のプロセスフローに基づき（２）式の脱
窒槽汚泥〔Ａd 〕をさらに〔Ａd 〕の増加因子と減少因
子を用いて各槽内の有機物量の収支モデルを図１のよう
に設定した。有機物量はすべてＢＯＤ（究極ＢＯＤ）相
当量とした。脱窒槽汚泥〔Ａd 〕、硝化槽汚泥〔Ａn 〕
は単位汚泥量あたりの究極ＢＯＤ量として表される。図
１中のの流入分は、一般に用いられるＢＯＤ 5 濃度
（Ｂ）に、ＢＯＤ5 濃度に対する究極ＢＯＤ濃度の比
〔ｕ〕を乗じて表現した。
【００１９】図１の脱窒槽において、脱窒槽汚泥
〔Ａd 〕値は、有機物が流入廃水（以下、原水と称す）
に含有されて流入することにより増加し、脱窒反応に伴
う代謝により減少する。また、硝化槽から脱窒槽に循環
される硝化汚泥や、最終沈澱池から脱窒槽への返送汚泥
中の有機物量にも影響される。一方、硝化槽では、硝化
槽汚泥〔Ａn 〕の値は、酸化反応に伴う汚泥内有機物の
代謝や、余剰汚泥内有機物としての系外への引抜きによ
って減少する。尚、各槽内での有機物はほとんどが浮遊
汚泥に蓄積されて存在し、濾液中の量は数％であるた
め、すべて汚泥内有機物量として表現した。脱窒槽汚泥
〔Ａd 〕や硝化槽汚泥〔Ａn 〕には、基質としての有機
物だけでなく細胞構成物も含まれ、脱窒や酸化反応に利
用されると考えることができる。ここでは、それら有機
物全体としての脱窒、酸化反応に伴う代謝速度を考慮す
ることとし〔Ｋ1 〕、〔Ｋ2 〕とおく。また、余剰汚泥
の引抜き流量は原水流量Ｑの１％程度と少なく、無視で
きるものとして収支モデルを設定した。
〔Ａd 〕値は、有機物が流入廃水（以下、原水と称す）
に含有されて流入することにより増加し、脱窒反応に伴
う代謝により減少する。また、硝化槽から脱窒槽に循環
される硝化汚泥や、最終沈澱池から脱窒槽への返送汚泥
中の有機物量にも影響される。一方、硝化槽では、硝化
槽汚泥〔Ａn 〕の値は、酸化反応に伴う汚泥内有機物の
代謝や、余剰汚泥内有機物としての系外への引抜きによ
って減少する。尚、各槽内での有機物はほとんどが浮遊
汚泥に蓄積されて存在し、濾液中の量は数％であるた
め、すべて汚泥内有機物量として表現した。脱窒槽汚泥
〔Ａd 〕や硝化槽汚泥〔Ａn 〕には、基質としての有機
物だけでなく細胞構成物も含まれ、脱窒や酸化反応に利
用されると考えることができる。ここでは、それら有機
物全体としての脱窒、酸化反応に伴う代謝速度を考慮す
ることとし〔Ｋ1 〕、〔Ｋ2 〕とおく。また、余剰汚泥
の引抜き流量は原水流量Ｑの１％程度と少なく、無視で
きるものとして収支モデルを設定した。
【００２０】図１では、先ず、脱窒槽における有機物の
収支バランスを、有機物の増加量と減少量が等しいとし
て（３）式を設定した。
収支バランスを、有機物の増加量と減少量が等しいとし
て（３）式を設定した。
【００２１】
【数３】 ｕ・Ｂ・Ｑ＋ｒ・Ａn ・Ｘ・Ｑ＋（１＋ｒ’）・Ａn ・Ｘ・Ｑ＝Ｋ1 ・Ｘ・Ｖd ＋（１＋ｒ＋ｒ’）・Ａd ・Ｘ・Ｑ ……………………………（３） 但し、ｕ ：ＢＯＤ5 濃度に対する究極ＢＯＤ濃度の
比、１．３（ｍｇ−ＢＯＤ／ｍｇ−ＢＯＤ5 ） Ｂ ：原水ＢＯＤ5 濃度 （ｍｇ−ＢＯＤ5 ／ｌ） Ｑ ：原水流量 （ｌ／ｈ） Ｘ ：反応槽の汚泥濃度 （ｇ−ＳＳ／ｌ） Ｖ ：反応槽容積（Ｖd ＋Ｖn ）（ｌ） Ｖd ：脱窒槽容積 （ｌ） （１）式、（２）式からＫ1 ＝ｋ1 ・Ａd とおくことが
でき、またｒ＋ｒ’＝Ｒとおくと、式（４）が得られ
る。
比、１．３（ｍｇ−ＢＯＤ／ｍｇ−ＢＯＤ5 ） Ｂ ：原水ＢＯＤ5 濃度 （ｍｇ−ＢＯＤ5 ／ｌ） Ｑ ：原水流量 （ｌ／ｈ） Ｘ ：反応槽の汚泥濃度 （ｇ−ＳＳ／ｌ） Ｖ ：反応槽容積（Ｖd ＋Ｖn ）（ｌ） Ｖd ：脱窒槽容積 （ｌ） （１）式、（２）式からＫ1 ＝ｋ1 ・Ａd とおくことが
でき、またｒ＋ｒ’＝Ｒとおくと、式（４）が得られ
る。
【００２２】
【数４】 ｕ・Ｂ・Ｑ＝ｋ1 ・Ａd ・Ｘ・Ｖd ＋（１＋Ｒ）・（Ａd −Ａn ）・Ｘ・Ｑ ……………………………（４） 但し、ｒ ：生物反応槽に流入する原水量に対する硝化
液の循環水量の比 ｒ’：生物反応槽に流入する原水量に対する最終沈殿槽
から脱窒槽に返送される返送汚泥量の比 Ｒ ：循環比（ｒ＋ｒ’）である。
液の循環水量の比 ｒ’：生物反応槽に流入する原水量に対する最終沈殿槽
から脱窒槽に返送される返送汚泥量の比 Ｒ ：循環比（ｒ＋ｒ’）である。
【００２３】（４）式の両辺を生物反応槽内の汚泥量Ｘ
・Ｖで除すと共に、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕及びθ時
間に占める好気時間比〔ｐ〕を用いて式を整理すると、
（５）式が得られる。
・Ｖで除すと共に、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕及びθ時
間に占める好気時間比〔ｐ〕を用いて式を整理すると、
（５）式が得られる。
【００２４】
【数５】 但し、 ＢL ：ＢＯＤ−ＳＳ負荷 Ｂ／（Ｘ・θ）（ｍ
ｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） ｐ ：好気時間比（θ時間に占める好気時間の比、Ｖn
／Ｖ） Ｖn ：硝化槽容積 （ｌ） θ ：生物反応槽滞留時間 （ｈ）である。
ｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） ｐ ：好気時間比（θ時間に占める好気時間の比、Ｖn
／Ｖ） Ｖn ：硝化槽容積 （ｌ） θ ：生物反応槽滞留時間 （ｈ）である。
【００２５】次に、図１における硝化槽における有機物
の収支バランスは、最終沈澱槽からの汚泥の返送、引抜
きを含めると、（６）式で表される。
の収支バランスは、最終沈澱槽からの汚泥の返送、引抜
きを含めると、（６）式で表される。
【００２６】
【数６】 （１＋ｒ＋ｒ’）・Ａd ・Ｘ・Ｑ＝Ｋ2 ・Ｘ・Ｖn ＋Ａn ・μ・Ｘ・Ｖ＋ｒ・ Ａn ・Ｘ・Ｑ＋（１＋ｒ’）・Ａn ・Ｘ・Ｑ ……………………………（６） 但し、 Ｋ2 ：汚泥内有機物の酸化反応に伴う代謝速度
（ｍｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） μ ：反応槽汚泥の比生成速度 （１／ｈ）である。
（ｍｇ−ＢＯＤ／ｇ−ＳＳ・ｈ） μ ：反応槽汚泥の比生成速度 （１／ｈ）である。
【００２７】ここで、脱窒反応と同様に、酸化反応に伴
う汚泥内有機物の代謝速度Ｋ2 も、Ａに関する一次反応
式で表されると仮定すると、（７）式が得られる。
う汚泥内有機物の代謝速度Ｋ2 も、Ａに関する一次反応
式で表されると仮定すると、（７）式が得られる。
【００２８】
【数７】 Ｋ2 ＝ｋ2 ・Ａ ……………………………………………………………（７） 但し、 ｋ2 ：酸化反応に伴う汚泥内有機物の代謝速度
定数（１／ｈ）である。 ここでＡは硝化槽汚泥〔Ａn 〕であるから（８）式とな
る。
定数（１／ｈ）である。 ここでＡは硝化槽汚泥〔Ａn 〕であるから（８）式とな
る。
【００２９】
【数８】 Ｋ2 ＝ｋ2 ・Ａn ……………………………………………………………（８） 脱窒槽の場合と同様に、（８）式を用いて（６）式を変
形すると、（９）式が得られる。
形すると、（９）式が得られる。
【００３０】
【数９】 そして、汚泥の比生成速度μは一般に原水ＢＯＤ5 濃度
Ｂを用いて（１０）式で表される。
Ｂを用いて（１０）式で表される。
【００３１】
【数１０】 但し、 Ｙ ：汚泥収率定数 （ｇ−ＳＳ／ｍｇ−ＢＯ
Ｄ5 ） sＢe ：処理水の溶解性ＢＯＤ5 濃度（ｍｇ−ＢＯＤ5
／ｌ） ｂ ：自己分解定数 （１／ｈ）である。
Ｄ5 ） sＢe ：処理水の溶解性ＢＯＤ5 濃度（ｍｇ−ＢＯＤ5
／ｌ） ｂ ：自己分解定数 （１／ｈ）である。
【００３２】尚、処理水のＳＳ（懸濁物質）を汚泥の増
殖分として考慮した。
殖分として考慮した。
【００３３】
【数１１】 μ＝Ｙ・ＢL −ｂ …………………………………………（１１） （９）式に（１１）式を代入すると（１２）式が得られ
る。
る。
【００３４】
【数１２】 次に、（５）式、（１２）式から硝化槽汚泥〔Ａn 〕、
脱窒槽汚泥〔Ａd 〕を求めると、硝化槽汚泥〔Ａn 〕は
（１３）式で表されると共に、脱窒槽汚泥〔Ａ d 〕は
（１４）式で表される。そして、脱窒速度〔ＫDN〕の式
は前記した（２）式と（１４）式、及び（１５）式で表
される。
脱窒槽汚泥〔Ａd 〕を求めると、硝化槽汚泥〔Ａn 〕は
（１３）式で表されると共に、脱窒槽汚泥〔Ａ d 〕は
（１４）式で表される。そして、脱窒速度〔ＫDN〕の式
は前記した（２）式と（１４）式、及び（１５）式で表
される。
【００３５】
【数１３】
【００３６】
【数１４】 以上、（２）、（１３）、（１４）及び（１５）の式よ
り、脱窒速度〔ＫDN〕の算出方法が得られた。これらの
式を用いることにより、脱窒速度〔ＫDN〕を、脱窒槽汚
泥〔Ａd 〕及び嫌気条件を整えた場合の硝化槽汚泥〔Ａ
n 〕の両方からとらえることができる。これらの式から
分かるように、脱窒速度〔ＫDN〕式は、運転条件ＢＯＤ
−ＳＳ負荷〔ＢL 〕、生物反応槽滞留時間〔θ〕、循環
比〔Ｒ〕、及び好気時間比〔ｐ〕を変数とし、脱窒反応
に伴う汚泥内有機物の代謝速度〔ｋ1 〕、〔ｋ2 〕、Ｂ
ＯＤ5 濃度に対する究極ＢＯＤ濃度の比〔ｕ〕、汚泥収
率定数〔Ｙ〕、及び自己分解定数〔ｂ〕を定数として表
された（定数ｍは化学量論値２．８６）。
り、脱窒速度〔ＫDN〕の算出方法が得られた。これらの
式を用いることにより、脱窒速度〔ＫDN〕を、脱窒槽汚
泥〔Ａd 〕及び嫌気条件を整えた場合の硝化槽汚泥〔Ａ
n 〕の両方からとらえることができる。これらの式から
分かるように、脱窒速度〔ＫDN〕式は、運転条件ＢＯＤ
−ＳＳ負荷〔ＢL 〕、生物反応槽滞留時間〔θ〕、循環
比〔Ｒ〕、及び好気時間比〔ｐ〕を変数とし、脱窒反応
に伴う汚泥内有機物の代謝速度〔ｋ1 〕、〔ｋ2 〕、Ｂ
ＯＤ5 濃度に対する究極ＢＯＤ濃度の比〔ｕ〕、汚泥収
率定数〔Ｙ〕、及び自己分解定数〔ｂ〕を定数として表
された（定数ｍは化学量論値２．８６）。
【００３８】ちなみに、一般の下水を対象とし、実験に
より各定数を決定した結果、以下を得た。 ｋ1 ＝０．０５４９ ｅｘｐ（０．０６５５（Ｔ−２０）） ｋ2 ＝０．１０５ ｅｘｐ（０．０６５５（Ｔ−２０）） ｕ ＝１．３ Ｙ ＝０．００１ ｂ ＝０．０００８３３ ここで、変数である好気時間比ｐ＝０．４、循環比Ｒ＝
３（実験では２．７〜３．３）、滞留時間θ＝４．５ｈ
及び８ｈとした場合について、ＢＯＤ−ＳＳ負荷
〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕との関係式を、（２）、
（１４）及び（１５）の式により求めた。水温はＴ＝１
５℃及び２５℃の２通りとした。この関係式を下水を対
象とした脱窒速度〔ＫDN〕の実測値と合わせて図２に示
す。図２において、実線、一点鎖線及び点線で示した直
線は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕と
の関係を示す計算値であり、■ 、□及び◆はＢＯＤ−
ＳＳ負荷〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕との実測値であ
る。尚、時間当たりのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕（ｍｇ
−ＢＯＤ5 ／ｇ−ＳＳ・ｈ）は、単位を修正し１日当た
りのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕（ｋｇ−ＢＯＤ5 ／ｋ
ｇ−ＳＳ・ｄ）とした。
より各定数を決定した結果、以下を得た。 ｋ1 ＝０．０５４９ ｅｘｐ（０．０６５５（Ｔ−２０）） ｋ2 ＝０．１０５ ｅｘｐ（０．０６５５（Ｔ−２０）） ｕ ＝１．３ Ｙ ＝０．００１ ｂ ＝０．０００８３３ ここで、変数である好気時間比ｐ＝０．４、循環比Ｒ＝
３（実験では２．７〜３．３）、滞留時間θ＝４．５ｈ
及び８ｈとした場合について、ＢＯＤ−ＳＳ負荷
〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕との関係式を、（２）、
（１４）及び（１５）の式により求めた。水温はＴ＝１
５℃及び２５℃の２通りとした。この関係式を下水を対
象とした脱窒速度〔ＫDN〕の実測値と合わせて図２に示
す。図２において、実線、一点鎖線及び点線で示した直
線は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕と
の関係を示す計算値であり、■ 、□及び◆はＢＯＤ−
ＳＳ負荷〔ＢL 〕と脱窒速度〔ＫDN〕との実測値であ
る。尚、時間当たりのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕（ｍｇ
−ＢＯＤ5 ／ｇ−ＳＳ・ｈ）は、単位を修正し１日当た
りのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕（ｋｇ−ＢＯＤ5 ／ｋ
ｇ−ＳＳ・ｄ）とした。
【００３９】図２から分かるように、脱窒速度〔ＫDN〕
の計算値は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔Ｂ L ’〕にほぼ比例す
る関係が得られた。また、水温の違いにより脱窒速度
〔ＫDN〕に大きな差はなく、滞留時間〔θ〕の影響もご
く僅かである。一方、実測値も水温ごとに分類して示し
たが１２〜２７℃の範囲で大きな差はなく、脱窒速度
〔ＫDN〕がＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕にほぼ比例し、
脱窒速度〔ＫDN〕式により近似されることが明らかとな
った。尚、滞留時間〔θ〕はほとんど脱窒速度〔ＫDN〕
に影響しないことが実測値でも確認された。また、循環
比〔Ｒ〕についても、Ｒ＝１における脱窒速度〔ＫDN〕
はＲ＝５での値より数％増加するだけであり、実用的な
範囲でほとんど脱窒速度〔ＫDN〕に影響しないことが分
かった。
の計算値は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔Ｂ L ’〕にほぼ比例す
る関係が得られた。また、水温の違いにより脱窒速度
〔ＫDN〕に大きな差はなく、滞留時間〔θ〕の影響もご
く僅かである。一方、実測値も水温ごとに分類して示し
たが１２〜２７℃の範囲で大きな差はなく、脱窒速度
〔ＫDN〕がＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕にほぼ比例し、
脱窒速度〔ＫDN〕式により近似されることが明らかとな
った。尚、滞留時間〔θ〕はほとんど脱窒速度〔ＫDN〕
に影響しないことが実測値でも確認された。また、循環
比〔Ｒ〕についても、Ｒ＝１における脱窒速度〔ＫDN〕
はＲ＝５での値より数％増加するだけであり、実用的な
範囲でほとんど脱窒速度〔ＫDN〕に影響しないことが分
かった。
【００４０】次に、残りの変数である好気時間比〔ｐ〕
を変化させた場合を想定し、単位汚泥量あたりの脱窒速
度〔ＫDN〕に加え、可能脱窒量〔Ｄｎ〕に及ぼす影響を
検討した。先ず、好気時間比〔ｐ〕と脱窒速度〔ＫDN〕
及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕の関係は（１６）式で示され、
これにより可能脱窒量〔Ｄｎ〕の算出方法が得られる。
を変化させた場合を想定し、単位汚泥量あたりの脱窒速
度〔ＫDN〕に加え、可能脱窒量〔Ｄｎ〕に及ぼす影響を
検討した。先ず、好気時間比〔ｐ〕と脱窒速度〔ＫDN〕
及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕の関係は（１６）式で示され、
これにより可能脱窒量〔Ｄｎ〕の算出方法が得られる。
【００４１】
【数１６】 Ｄｎ＝ＫDN・Ｘ・（１−ｐ）・θ ……………………………………（１６） 図３に、（１６）式から求めた好気時間比〔ｐ〕と脱窒
速度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕の関係を示す曲線
が示される。図３において、実線は脱窒速度〔ＫDN〕と
好気時間比〔ｐ〕の関係を示し、点線は可能脱窒量〔Ｄ
ｎ〕と好気時間比〔ｐ〕の関係を示す。また、１日当た
りのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕は０．１及び０．３
（ｋｇ−ＢＯＤ5 ／ｋｇ−ＳＳ・ｄ）の２条件とし、他
の計算条件は図３中に示した通りである。
速度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕の関係を示す曲線
が示される。図３において、実線は脱窒速度〔ＫDN〕と
好気時間比〔ｐ〕の関係を示し、点線は可能脱窒量〔Ｄ
ｎ〕と好気時間比〔ｐ〕の関係を示す。また、１日当た
りのＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL ’〕は０．１及び０．３
（ｋｇ−ＢＯＤ5 ／ｋｇ−ＳＳ・ｄ）の２条件とし、他
の計算条件は図３中に示した通りである。
【００４２】図３から分かるように、好気時間比〔ｐ〕
が小さいほど脱窒速度〔ＫDN〕が幾分大きくなる傾向が
あると共に、好気時間比〔ｐ〕が小さいほど可能脱窒量
〔Ｄｎ〕が顕著に大きくなる傾向が認められた。以上、
図２及び図３の結果から、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又
は〔ＢL ’〕がほぼ脱窒速度〔ＫDN〕に比例するほか、
好気時間比〔ｐ〕が小さいほど脱窒速度〔ＫDN〕がやや
大きくなる上、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が大幅に増加するこ
とが示された。また、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は
〔ＢL ’〕及び好気時間比〔ｐ〕以外の変数は、脱窒速
度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕に殆ど影響せず、脱
窒速度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕はＢＯＤ−ＳＳ
負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ’〕及び好気時間比〔ｐ〕の２
つの因子により決定されることがわかった。
が小さいほど脱窒速度〔ＫDN〕が幾分大きくなる傾向が
あると共に、好気時間比〔ｐ〕が小さいほど可能脱窒量
〔Ｄｎ〕が顕著に大きくなる傾向が認められた。以上、
図２及び図３の結果から、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又
は〔ＢL ’〕がほぼ脱窒速度〔ＫDN〕に比例するほか、
好気時間比〔ｐ〕が小さいほど脱窒速度〔ＫDN〕がやや
大きくなる上、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が大幅に増加するこ
とが示された。また、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は
〔ＢL ’〕及び好気時間比〔ｐ〕以外の変数は、脱窒速
度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕に殆ど影響せず、脱
窒速度〔ＫDN〕及び可能脱窒量〔Ｄｎ〕はＢＯＤ−ＳＳ
負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ’〕及び好気時間比〔ｐ〕の２
つの因子により決定されることがわかった。
【００４３】このように、本発明は、脱窒槽における可
能脱窒量〔Ｄｎ〕が、生物反応槽に流入する流入廃水の
ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕と、硝化槽の
滞留時間が生物反応槽全体の滞留時間に占める比率であ
る好気時間比〔ｐ〕の２つの因子により決定されること
を見い出し、この知見に基づいて成されたものである。
能脱窒量〔Ｄｎ〕が、生物反応槽に流入する流入廃水の
ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕と、硝化槽の
滞留時間が生物反応槽全体の滞留時間に占める比率であ
る好気時間比〔ｐ〕の２つの因子により決定されること
を見い出し、この知見に基づいて成されたものである。
【００４４】即ち、本発明によれば、生物反応槽に流入
する流入廃水のＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は
〔ＢL ′〕と、硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体
の滞留時間に占める比率である好気時間比〔ｐ〕とを用
いて脱窒槽における可能脱窒量〔Ｄｎ〕を算出するよう
にしたので、高い脱窒性能を維持する上で必要な可能脱
窒量〔Ｄｎ〕を精度良く把握することができる。
する流入廃水のＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は
〔ＢL ′〕と、硝化槽の滞留時間が前記生物反応槽全体
の滞留時間に占める比率である好気時間比〔ｐ〕とを用
いて脱窒槽における可能脱窒量〔Ｄｎ〕を算出するよう
にしたので、高い脱窒性能を維持する上で必要な可能脱
窒量〔Ｄｎ〕を精度良く把握することができる。
【００４５】そして、脱窒槽の脱窒可能な量である可能
脱窒量〔Ｄｎ〕は（１６）式から算出されると共に、そ
の可能脱窒量〔Ｄｎ〕はＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕、好
気時間比〔ｐ〕により決定される。従って、可能脱窒量
〔Ｄｎ〕が、脱窒槽で脱窒しなくてはならない脱窒量で
ある目標脱窒量、例えば、硝化槽から脱窒槽に循環され
る硝化液中に含まれる硝酸態窒素量及び返送汚泥中に含
まれる硝酸態窒素量を略１００％脱窒する量と同等にな
るようにＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL′〕、好
気時間比〔ｐ〕の何れか一方を制御すれば、脱窒槽での
脱窒性能と目標脱窒量とのバランスを取ることができ
る。従って、脱窒槽での脱窒処理（脱窒反応）を過不足
なく行うことができるので、脱窒性能を高く維持できる
と共に、脱窒槽の機能を十分発揮させる脱窒制御を行う
ことができる。
脱窒量〔Ｄｎ〕は（１６）式から算出されると共に、そ
の可能脱窒量〔Ｄｎ〕はＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕、好
気時間比〔ｐ〕により決定される。従って、可能脱窒量
〔Ｄｎ〕が、脱窒槽で脱窒しなくてはならない脱窒量で
ある目標脱窒量、例えば、硝化槽から脱窒槽に循環され
る硝化液中に含まれる硝酸態窒素量及び返送汚泥中に含
まれる硝酸態窒素量を略１００％脱窒する量と同等にな
るようにＢＯＤ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL′〕、好
気時間比〔ｐ〕の何れか一方を制御すれば、脱窒槽での
脱窒性能と目標脱窒量とのバランスを取ることができ
る。従って、脱窒槽での脱窒処理（脱窒反応）を過不足
なく行うことができるので、脱窒性能を高く維持できる
と共に、脱窒槽の機能を十分発揮させる脱窒制御を行う
ことができる。
【００４６】次に、本発明の窒素除去方法を適用する窒
素除去装置について説明する。図４の窒素除去装置１０
は、本発明の第１の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕
が、廃水中の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒す
べき脱窒量である目標脱窒量と同等になるようにＢＯＤ
−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕を制御する場合であ
る。
素除去装置について説明する。図４の窒素除去装置１０
は、本発明の第１の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕
が、廃水中の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒す
べき脱窒量である目標脱窒量と同等になるようにＢＯＤ
−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕を制御する場合であ
る。
【００４７】図４に示すように、廃水は、まず最初沈澱
槽１８に流入し、固形物が沈澱、除去される。次いで、
生物反応槽１２を構成する脱窒槽１４と硝化槽１６のう
ちの脱窒槽１４に流入する。ここで、硝化槽１６から脱
窒槽１４に循環配管２０を介して循環される硝化液及び
最終沈殿槽２２から返送汚泥配管２４を介して返送され
る返送汚泥と水中攪拌機２３で混合されると共に、液中
からエアが脱気されて嫌気性状態が形成される。脱窒槽
１４では、廃水中のＢＯＤを消費しながら、硝化液や返
送汚泥中などに存在する硝酸の脱窒反応が進行する。更
に、混合液として硝化槽１６に流入し、硝化槽１６の底
部に配設された曝気装置２６からエアが曝気されて廃水
中のアンモニア態窒素が硝化処理される。混合液は、最
終沈澱槽２２で固液分離され、処理水が得られる一方、
処理水に同伴した汚泥は沈殿する。沈殿した汚泥は、余
剰汚泥として一部が系外に引き抜かれ、残りは汚泥返送
配管２４として脱窒槽１４に返送される。
槽１８に流入し、固形物が沈澱、除去される。次いで、
生物反応槽１２を構成する脱窒槽１４と硝化槽１６のう
ちの脱窒槽１４に流入する。ここで、硝化槽１６から脱
窒槽１４に循環配管２０を介して循環される硝化液及び
最終沈殿槽２２から返送汚泥配管２４を介して返送され
る返送汚泥と水中攪拌機２３で混合されると共に、液中
からエアが脱気されて嫌気性状態が形成される。脱窒槽
１４では、廃水中のＢＯＤを消費しながら、硝化液や返
送汚泥中などに存在する硝酸の脱窒反応が進行する。更
に、混合液として硝化槽１６に流入し、硝化槽１６の底
部に配設された曝気装置２６からエアが曝気されて廃水
中のアンモニア態窒素が硝化処理される。混合液は、最
終沈澱槽２２で固液分離され、処理水が得られる一方、
処理水に同伴した汚泥は沈殿する。沈殿した汚泥は、余
剰汚泥として一部が系外に引き抜かれ、残りは汚泥返送
配管２４として脱窒槽１４に返送される。
【００４８】また、最初沈澱槽１８から脱窒槽１４に廃
水が流入する廃水流入管２８の他に、廃水が最初沈澱槽
１８を経由せずに脱窒槽１４に直接流入するバイパス管
３０が設けられる。廃水流入管２８及びバイパス管３０
には、それぞれ流量調節弁３２、流量調整弁３４が設け
られる。このように構成された本発明の第１の実施の形
態によれば、廃水の流入量や成分組成などが変動する場
合、目標脱窒量に対して可能脱窒量が少ないとき、ＢＯ
Ｄ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕を高めるため、廃
水流入管２８の流量を下げ、バイパス管３０の流量を上
げるように流量調整弁３２、３４を調節する。
水が流入する廃水流入管２８の他に、廃水が最初沈澱槽
１８を経由せずに脱窒槽１４に直接流入するバイパス管
３０が設けられる。廃水流入管２８及びバイパス管３０
には、それぞれ流量調節弁３２、流量調整弁３４が設け
られる。このように構成された本発明の第１の実施の形
態によれば、廃水の流入量や成分組成などが変動する場
合、目標脱窒量に対して可能脱窒量が少ないとき、ＢＯ
Ｄ−ＳＳ負荷〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕を高めるため、廃
水流入管２８の流量を下げ、バイパス管３０の流量を上
げるように流量調整弁３２、３４を調節する。
【００４９】逆に、目標脱窒量に対して可能脱窒量が多
いときには、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔Ｂ L 〕又は〔ＢL ′〕
を低くするため、廃水流入管２８の流量を上げ、バイパ
ス管３０の流量を下げるように流量調整弁３２、３４を
調節する。これにより、脱窒槽での脱窒性能と目標脱窒
量とのバランスを取ることができる。従って、脱窒槽で
の脱窒処理を過不足なく行うことができるので、脱窒性
能を高く維持できると共に、脱窒槽の機能を十分発揮さ
せる効率的な脱窒制御を行うことができる。
いときには、ＢＯＤ−ＳＳ負荷〔Ｂ L 〕又は〔ＢL ′〕
を低くするため、廃水流入管２８の流量を上げ、バイパ
ス管３０の流量を下げるように流量調整弁３２、３４を
調節する。これにより、脱窒槽での脱窒性能と目標脱窒
量とのバランスを取ることができる。従って、脱窒槽で
の脱窒処理を過不足なく行うことができるので、脱窒性
能を高く維持できると共に、脱窒槽の機能を十分発揮さ
せる効率的な脱窒制御を行うことができる。
【００５０】尚、別途有機物を添加する場合は、脱窒槽
１４に有機物添加配管３６を設け、例えばメタノールを
脱窒槽１４に添加する。そして、目標脱窒量に対して可
能脱窒量が少ない場合、脱窒槽１４に添加するメタノー
ルの量を多くし、逆に目標脱窒量に対して可能脱窒量が
多い場合には、添加するメタノールの量を少なくする調
節がなされる。
１４に有機物添加配管３６を設け、例えばメタノールを
脱窒槽１４に添加する。そして、目標脱窒量に対して可
能脱窒量が少ない場合、脱窒槽１４に添加するメタノー
ルの量を多くし、逆に目標脱窒量に対して可能脱窒量が
多い場合には、添加するメタノールの量を少なくする調
節がなされる。
【００５１】図５の窒素除去装置１０は、本発明の第２
の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が、廃水中の窒素
成分を除去するために脱窒槽１４で脱窒すべき脱窒量で
ある目標脱窒量と同等になるように好気時間比〔ｐ〕を
制御する場合である。また、図４と同部材、同装置につ
いては同符号を付して説明する。図５に示すように、生
物反応槽１２は、５段の５槽に分割されている。廃水が
流入する側から１、２段目は専用の脱窒槽１４であり水
中攪拌機２３が設けられる。５段目は専用の硝化槽１６
で曝気装置２６が設けられる。また、３、４段目は脱窒
処理と硝化処理の兼用槽４０であり、水中攪拌機２３と
曝気装置２６の両方が配設され、水中攪拌機２３と曝気
装置２６の作動を切り換えることができるようになって
いる。これにより、兼用槽４０では、脱窒処理と硝化処
理のいずれも可能である。
の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が、廃水中の窒素
成分を除去するために脱窒槽１４で脱窒すべき脱窒量で
ある目標脱窒量と同等になるように好気時間比〔ｐ〕を
制御する場合である。また、図４と同部材、同装置につ
いては同符号を付して説明する。図５に示すように、生
物反応槽１２は、５段の５槽に分割されている。廃水が
流入する側から１、２段目は専用の脱窒槽１４であり水
中攪拌機２３が設けられる。５段目は専用の硝化槽１６
で曝気装置２６が設けられる。また、３、４段目は脱窒
処理と硝化処理の兼用槽４０であり、水中攪拌機２３と
曝気装置２６の両方が配設され、水中攪拌機２３と曝気
装置２６の作動を切り換えることができるようになって
いる。これにより、兼用槽４０では、脱窒処理と硝化処
理のいずれも可能である。
【００５２】このように構成された本発明の第２の実施
の形態によれば、廃水の流入量や組成などが変動する場
合、目標脱窒量に対して可能脱窒量が等しくなるように
好気時間比〔ｐ〕の値が計算され、可能脱窒量がその計
算値に近い値になるように、兼用槽４０が脱窒槽１４あ
るいは硝化槽１６のどちらとして運転されるかが決定さ
れる。
の形態によれば、廃水の流入量や組成などが変動する場
合、目標脱窒量に対して可能脱窒量が等しくなるように
好気時間比〔ｐ〕の値が計算され、可能脱窒量がその計
算値に近い値になるように、兼用槽４０が脱窒槽１４あ
るいは硝化槽１６のどちらとして運転されるかが決定さ
れる。
【００５３】例えば、目標脱窒量に対して可能脱窒量が
小さいときには、２つの兼用槽４０を順次、水中攪拌機
２３で攪拌し脱窒槽１４として運転し、目標脱窒量に対
して可能脱窒量が大きいときには２つの兼用槽４０を順
次、水中攪拌機２３から曝気装置２６に切り替え、硝化
槽１６として運転する。これにより、第１の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
小さいときには、２つの兼用槽４０を順次、水中攪拌機
２３で攪拌し脱窒槽１４として運転し、目標脱窒量に対
して可能脱窒量が大きいときには２つの兼用槽４０を順
次、水中攪拌機２３から曝気装置２６に切り替え、硝化
槽１６として運転する。これにより、第１の実施の形態
と同様の効果を得ることができる。
【００５４】図６の窒素除去装置１０は、本発明の第３
の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が、廃水中の窒素
成分を除去するために脱窒槽１４で脱窒すべき脱窒量で
ある目標脱窒量と同等になるように、ＢＯＤ−ＳＳ負荷
〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕と好気時間比〔ｐ〕の両方を制
御する場合である。この第３の実施の形態によれば、第
１及び第２の実施の形態よりも更に、脱窒槽１４での脱
窒処理を過不足なく的確に行うことができるので、脱窒
性能を高く維持できると共に、脱窒槽の機能を十分発揮
させる脱窒制御を更に効率的に行うことができる。
の実施の形態で、可能脱窒量〔Ｄｎ〕が、廃水中の窒素
成分を除去するために脱窒槽１４で脱窒すべき脱窒量で
ある目標脱窒量と同等になるように、ＢＯＤ−ＳＳ負荷
〔ＢL 〕又は〔ＢL ′〕と好気時間比〔ｐ〕の両方を制
御する場合である。この第３の実施の形態によれば、第
１及び第２の実施の形態よりも更に、脱窒槽１４での脱
窒処理を過不足なく的確に行うことができるので、脱窒
性能を高く維持できると共に、脱窒槽の機能を十分発揮
させる脱窒制御を更に効率的に行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水の窒
素除去方法及び装置によれば、流入廃水のＢＯＤ負荷
と、硝化槽の滞留時間が生物反応槽全体の滞留時間に占
める比率である好気時間比とを用いて脱窒槽における可
能脱窒量を算出するようにしたので、高い脱窒性能を維
持する上で必要な可能脱窒量を精度良く把握することが
できる。
素除去方法及び装置によれば、流入廃水のＢＯＤ負荷
と、硝化槽の滞留時間が生物反応槽全体の滞留時間に占
める比率である好気時間比とを用いて脱窒槽における可
能脱窒量を算出するようにしたので、高い脱窒性能を維
持する上で必要な可能脱窒量を精度良く把握することが
できる。
【００５６】また、前記算出した可能脱窒量が、廃水中
の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒処理すべき目
標脱窒量になるように、前記ＢＯＤ負荷と好気時間比の
少なくとも一方を制御するようにしたので、廃水の流入
量や組成などが変動する場合でも廃水中の窒素成分を除
去するために脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量に見合
うように可能脱窒量を的確に制御することができる。こ
れにより、脱窒槽において脱窒処理を過不足なく行うこ
とができるので、脱窒槽の機能を十分発揮させる効率的
な脱窒制御を行うことができる。
の窒素成分を除去するために脱窒槽で脱窒処理すべき目
標脱窒量になるように、前記ＢＯＤ負荷と好気時間比の
少なくとも一方を制御するようにしたので、廃水の流入
量や組成などが変動する場合でも廃水中の窒素成分を除
去するために脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量に見合
うように可能脱窒量を的確に制御することができる。こ
れにより、脱窒槽において脱窒処理を過不足なく行うこ
とができるので、脱窒槽の機能を十分発揮させる効率的
な脱窒制御を行うことができる。
【００５７】従って、高性能で効率的な脱窒性能を維持
できるので、安定した窒素除去性能を達成できる窒素除
去方法及び装置を提供できる。
できるので、安定した窒素除去性能を達成できる窒素除
去方法及び装置を提供できる。
【図１】図１は、脱窒速度の定式化のためのＢＯＤ収支
バランスを活性汚泥循環変法の例で示した説明図
バランスを活性汚泥循環変法の例で示した説明図
【図２】図２は、ＢＯＤ−ＳＳ負荷と脱窒速度との関係
を示したグラフ
を示したグラフ
【図３】図３は、好気時間比ｐと脱窒速度及び可能脱窒
量との関係を示したグラフ
量との関係を示したグラフ
【図４】図４は、本発明の窒素除去装置の第１の実施の
形態でＢＯＤ負荷を制御する場合の構成図
形態でＢＯＤ負荷を制御する場合の構成図
【図５】図５は、本発明の窒素除去装置の第２の実施の
形態で好気時間比ｐを制御する場合の構成図
形態で好気時間比ｐを制御する場合の構成図
【図６】図６は、本発明の窒素除去装置の第２の実施の
形態でＢＯＤ負荷と好気時間比ｐを制御する場合の構成
図
形態でＢＯＤ負荷と好気時間比ｐを制御する場合の構成
図
１０…窒素除去装置 １２…生物反応槽 １４…脱窒槽 １６…硝化槽 １８…最初沈殿槽 ２０…硝化液の循環配管 ２２…最終沈殿槽 ２３…水中攪拌機 ２４…汚泥返送配管 ２６…曝気装置 ２８…廃水流入管 ３０…バイパス管 ３２、３４…流量調整弁 ４０…兼用槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−290089（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−16595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−277094（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−197497（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/34 101
Claims (7)
- 【請求項１】生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、
前記生物反応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝
化槽で硝化処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に
流入させて脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除
去する廃水の窒素除去方法に於いて、 前記流入する廃水のＢＯＤ負荷と、前記硝化槽の滞留時
間が前記生物反応槽全体の滞留時間に占める比率である
好気時間比とを用いて前記脱窒槽における可能脱窒量を
算出することを特徴とする廃水の窒素除去方法。 - 【請求項２】生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、
前記生物反応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝
化槽で硝化処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に
流入させて脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除
去する廃水の窒素除去方法に於いて、 前記流入する廃水のＢＯＤ負荷と、前記硝化槽の滞留時
間が前記生物反応槽全体の滞留時間に占める比率である
好気時間比とを用いて前記脱窒槽における可能脱窒量を
算出し、 前記算出した可能脱窒量が、前記廃水中の窒素成分を除
去するために前記脱窒槽で脱窒処理すべき目標脱窒量に
なるように、前記ＢＯＤ負荷と前記好気時間比の少なく
とも一方を制御することを特徴とする廃水の窒素除去方
法。 - 【請求項３】前記流入廃水のＢＯＤ負荷が脱窒槽内と硝
化槽内の汚泥の合計量（乾燥重量）あたりのＢＯＤ−Ｓ
Ｓ負荷であることを特徴とする請求項１又は２の廃水の
窒素除去方法。 - 【請求項４】生物反応槽が硝化槽と脱窒槽とから成り、
前記生物反応槽に流入する窒素成分を含む廃水を前記硝
化槽で硝化処理すると共に、その硝化液を前記脱窒槽に
流入させて脱窒処理を行うことにより前記窒素成分を除
去する廃水の窒素除去装置に於いて、 前記流入する廃水のＢＯＤ負荷と、前記硝化槽の滞留時
間が前記生物反応槽全体の滞留時間に占める比率である
好気時間比とを用いて前記脱窒槽における可能脱窒量を
算出する算出手段と、 前記算出手段で算出した可能脱窒量が、前記廃水中の窒
素成分を除去するために前記脱窒槽で脱窒処理すべき目
標脱窒量になるように、前記ＢＯＤ負荷と前記好気時間
比の少なくとも一方を制御する制御手段と、 を備えていることを特徴とする廃水の窒素除去装置。 - 【請求項５】前記生物反応槽の前段に最初沈殿槽を設
け、前記廃水が前記最初沈澱槽を経由して前記生物反応
槽に流入する流入量と、前記最初沈殿槽を経由しないで
前記脱窒槽に直接流入する流入量の比を変えることによ
り前記ＢＯＤ負荷の制御を行うことを特徴とする請求項
４の廃水の窒素除去装置。 - 【請求項６】前記脱窒槽に有機物を添加する有機物添加
手段を設け、前記有機物添加手段から前記脱窒槽に別途
添加する有機物の量を変えることにより前記ＢＯＤ負荷
の制御を行うことを特徴とする請求項４の廃水の窒素除
去装置。 - 【請求項７】前記生物反応槽を複数の槽に多段分割する
と共に、該複数の槽の少なくとも一部の槽を硝化処理と
脱窒処理の両処理を切換え可能な兼用槽に形成し、 前記兼用槽を切り換えて複数の槽に割り当てる脱窒槽と
硝化槽の段数を変えて硝化処理と脱窒処理の滞留時間を
変えることにより前記好気時間比の制御を行うことを特
徴とする請求項４の廃水の窒素除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17913396A JP3271521B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 廃水の窒素除去方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17913396A JP3271521B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 廃水の窒素除去方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1015590A JPH1015590A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3271521B2 true JP3271521B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=16060571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17913396A Expired - Fee Related JP3271521B2 (ja) | 1996-07-09 | 1996-07-09 | 廃水の窒素除去方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3271521B2 (ja) |
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| JP5467837B2 (ja) * | 2009-10-09 | 2014-04-09 | 三菱電機株式会社 | 生物学的水処理装置の制御装置 |
| CN102923852A (zh) * | 2012-10-08 | 2013-02-13 | 西安建筑科技大学 | 一种减少污水中有机物流失的活性初沉池 |
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| JP6448177B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2019-01-09 | 株式会社クボタ | 好気嫌気兼用反応槽およびその運転方法 |
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-
1996
- 1996-07-09 JP JP17913396A patent/JP3271521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH1015590A (ja) | 1998-01-20 |
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