JP3303352B2 - 回分式活性汚泥処理の運転制御方法 - Google Patents

回分式活性汚泥処理の運転制御方法

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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回分式活性汚泥処理にお
ける廃水の脱窒と硝化状態とを酸化還元電位計を用いて
判定し、反応槽の運転状態を左右する因子を制御する運
転制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から下水等の処理プロセスの一つと
して回分式活性汚泥処理法が知られている。この回分式
活性汚泥処理法とは、単一の生物反応槽内への廃水流
入,曝気,沈澱,放流というサイクルを繰り返して行う
方法を主体としており、原水中の窒素成分はアンモニア
性窒素に分解される。そして該アンモニア性窒素は、硝
化菌の存在と溶存酸素(Dissolved oxygen,以下DOと
略称)が豊富に存在するという条件下で硝化反応によっ
て亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素に変化する。
【0003】上記1サイクル内での各工程の設定時間の
配分は任意に変更可能であり、例えば反応槽内の曝気を
停止又は再開したりすることで嫌気状態及び好気状態を
作ることができて、生物学的に窒素とかリンを除去する
ことができる。特に小規模な下水道の場合には、上記方
法が実用的な処理技術として注目され、実施化がはから
れている現状にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の活性
汚泥処理法を用いた廃水処理方法で、効率的で且つ経済
的な運転を行うためには、反応槽の運転状態を左右する
因子としての脱窒時間,最適な曝気時間,空気の送入量
及び汚泥の引抜量を制御することが挙げられるが、現状
では硝化反応のモニタリングまでを含めた制御は実施さ
れていないのが実情である。
【0005】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、簡易に反応槽の運転状態を左右する因子に関するデ
ータを得て、反応槽の運転状態を最適に維持することが
できる運転制御方法を提供することを目的とするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、pH計と溶存酸素濃度計とを備えた単一
の反応槽へ流入した廃水を、嫌気条件下での脱窒と、空
気の送入による好気条件下で硝化細菌による硝化を行
い、該反応槽の上澄液と沈澱物としての汚泥をポンプに
よって引抜くようにした回分式活性汚泥処理装置におい
て、上記反応槽に酸化還元電位計を配備して、馴養中の
嫌気状態と好気状態における酸化還元電位の差を測定す
ることによって処理水の脱窒と硝化状態を判断し、この
判断結果から反応槽の運転状態を左右する因子を制御す
る回分式活性汚泥処理の運転制御方法を提供する。
【0007】上記反応槽の運転状態を左右する因子は、
脱窒時間,曝気時間,空気の送入量及び汚泥の引抜量で
あることを特徴としている。
【0008】
【作用】かかる運転制御方法によれば、廃水を嫌気状態
で脱窒してから曝気を行うことにより、微生物の作用に
基づく有機物の分解と硝化が行われる。この時に反応槽
に配備された溶存酸素濃度計によって廃水の溶存酸素濃
度が測定されるとともに、酸化還元電位計によって廃水
の酸化還元電位が測定され、溶存酸素濃度を設定値以上
に保つために空気の送入量が制御される。更に酸化還元
電位計によって嫌気状態の酸化還元電位値と好気状態の
酸化還元電位とが測定されて、その差である変化量が求
められ、この変化量と総窒素(T−N)除去率との相関
図から処理水のT−N除去の状態が把握されて、反応槽
の運転状態を左右する因子である脱窒時間、曝気時間、
送風量が最適であるように制御が行われる。
【0009】
【実施例】図1に示す回分式活性汚泥処理装置に基づい
て本発明の実施例と比較例の検討を行った。図中の1は
反応槽であり、この反応槽1は恒温槽2内に配置されて
いる。この反応槽1にはブロワ3から送り込まれる空気
を放散する散気管4と、撹拌機本体5及び羽根6で成る
撹拌機構が配備されている。
【0010】一方、7は原水調製槽であり、この原水調
製槽7には撹拌機本体8及び羽根9で成る撹拌機構と、
液位計10とが配備されている。11は原液、12は水
道水であり、夫々原液ポンプ13と水ポンプ14によっ
て前記原水調製槽7に原液と水道水を供給するように構
成されている。15は反応槽1からの上澄液排出用ポン
プ、16は余剰汚泥引抜用ポンプである。
【0011】上記の反応槽1には、計測器としてpH計
20と、溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度計21
(以下DO計21と略称)と、酸化還元電位計22(Ox
idation reduction potential,以下ORP計22と略
称)とが配備されている。そして図外のシーケンスコン
トローラに上記のpH計20とDO計21及びORP計
22が検出した値が入力され、且つ該コントローラによ
って前記ブロワ3,上澄液排出用ポンプ15及び余剰汚
泥引抜用ポンプ16の稼働状態が制御される。
【0012】上記ORP計22の測定原理である酸化還
元電位とは、酸化態と還元態を含む溶液中に標準水素電
極と白金電極を入れた時に生じる電位差をいい、溶液の
酸化力あるいは還元力の強さを知る指標として利用可能
である。この酸化還元電位計として通常「redox
meter」が利用される。本実施例では、測定された
酸化還元電位の変化量を総窒素除去率のモニターとして
利用したことが大きな特徴となっている。
【0013】本実施例では、原液11として肉エキス,
ペプトン,酢酸ナトリウムを主体とする人工下水を用意
し、水道水12とともに原水調製槽7に投入し、撹拌機
構を稼働して撹拌した後に管路17を介して反応槽1に
原水を流入させる。反応槽1の運転パターンは、原水の
投入15分、嫌気撹拌1時間、ブロワ3を稼働した曝気
撹拌4時間、沈澱30分、排出15分(全量の50%排
出)の計6時間を1サイクルとし、1日4サイクルの運
転を行った。
【0014】即ち、原水が反応槽1に流入してから嫌気
状態で撹拌を1時間行い、次にブロワ3の駆動に伴って
散気管4からのエアレーションによる曝気を行うことに
より、微生物の作用に基づいて原水中の有機物が分解さ
れ、同時に原水中の有機体窒素はアンモニア性窒素(N
4−N)になり、このアンモニア性窒素は好気状態下
で活性汚泥中の亜硝酸菌(Nitrosomonas)によって亜硝
酸性窒素(NO2−N)に酸化され、更に硝酸菌(Nitro
bacter)によって硝酸性窒素(NO3−N)にまで酸化
される。
【0015】 NH4−N ←→ NO2−N ←→ NO3−N ・・・・・・・・・・(1) 上記の運転時において、反応槽1に配備されたDO計2
1によって原水の溶存酸素濃度が測定されるとともにO
RP計22によって原水の酸化還元電位が測定される。
そして制御手段としての図外のコントローラが余剰汚泥
の引抜量を演算し、余剰汚泥引抜用ポンプ16の稼働を
制御するとともにDOを設定値以上に保つためにブロワ
3の稼働を制御する。更に上澄液排出用ポンプ15によ
って上澄液が放流される。
【0016】本実施例では1日1回曝気時に活性汚泥混
合液の所定量を引き抜くことにより、実施例の汚泥滞留
時間(sludge retention time,以下SRTと略称)1
3.6日、比較例1としてのSRT9日、比較例2とし
てのSRT5.6日となるように馴養した。
【0017】そして上記の3種の試料を用いて1週間に
1度混合液のサンプリングと分析を行い、処理水中の窒
素の分析を行った。
【0018】他方で嫌気状態の酸化還元電位値(嫌気O
RP)と沈澱状態の酸化還元電位(処理水ORP)を測
定して、その差であるORPの変化量を計算した。その
馴養約1ケ月の結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1によれば、実施例ではORPの変化量
が311mvから398mvまで徐々に増加しており、
それに伴ってT−N(総窒素)除去率も上昇している。
これに対して比較例1,2では、ORPの変化量は30
0mv前半止まりでそれ以上増加せず、T−N除去率は
40%止まりであった。
【0021】図2は本実施例でのORPの変化量とT−
N除去率との相関図である。同図によればORPの変化
量が増加すると、T−Nの除去率も上昇することが確認
された。従って嫌気状態のORP値と沈澱時のORPの
変化量を見ることによって処理水のT−N除去の状態を
把握することができる。そしてT−Nの除去率が上昇し
た際に、そのサイクルにおける曝気時間、送風量、脱窒
時間はほぼ最適であるので、これらの時間を短縮して運
転を行うことが可能である。
【0022】従って馴養開始から嫌気状態のORP値と
沈澱状態のORP値とを測定してその変化量を計算し、
変化量が350mv以下であれば硝化が不十分であるも
のとして、ブロワ3からの送風量を大きくして硝化菌の
活性度を上げたり、又は余剰汚泥の引抜量を小さくして
SRTを長くすることによって硝化菌を増加させたりす
ることにより硝化を促進させる。又、前記変化量が35
0mv以上であれば、硝化が十分に行われてT−N除去
率も上昇し、処理が安定しているものとみなして曝気時
間と脱窒時間を短縮し、それに伴って全サイクル時間を
短縮することができる。
【0023】従って本発明方法によれば、ORPの変化
量から処理水の硝化及び安定度を判断することができ
て、これらの判断結果に基づいて反応槽1の適正な運転
方法を設定することが可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる回分式活性汚泥処理の運転制御方法によれば、廃水
を嫌気状態で脱窒してから曝気を行うことにより、微生
物の作用に基づく有機物の分解と硝化が行われるが、こ
の時に酸化還元電位計によって廃水の酸化還元電位が測
定され、特に嫌気状態の酸化還元電位値と好気状態の酸
化還元電位とが測定されて、その差である変化量と総窒
素(T−N)除去率との相関図から処理水のT−N除去
の状態を把握することが可能となり、更に反応槽の運転
状態を左右する因子である脱窒時間、曝気時間、送風量
を最適状態に制御することができる。
【0025】従って簡易に反応槽の運転状態を左右する
因子に関するデータを得ることが可能となり、このデー
タに基づいて廃水の硝化が不十分である場合には送風量
を大きくしたり余剰汚泥の引抜量を小さくして硝化を促
進させ、硝化が十分に行われている場合には、処理が安
定しているものとみなして曝気時間と脱窒時間を短縮し
て全サイクル時間を短縮することができて、反応槽の効
率的、経済的な運転状態を維持することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的実施例を示す概要図。
【図2】本実施例におけるORPの変化量とT−N除去
率との相関図。
【符号の説明】
1…生物反応槽 2…恒温槽 3…ブロワ 4…散気管 7…原水調整槽 11…原液 12…水道水 13…原液ポンプ 14…水ポンプ 15…上澄液排出用ポンプ 16…余剰汚泥引抜用ポンプ 20…pH計 21…溶存酸素濃度計(DO計) 22…酸化還元電位計(ORP計)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−118196(JP,A) 特開 昭62−42796(JP,A) 特開 昭62−163798(JP,A) 特開 昭64−70198(JP,A) 特開 平4−7098(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/34 101 C02F 3/12

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pH計と溶存酸素濃度計とを備えた単一
    の反応槽へ流入した廃水を、嫌気条件下での脱窒と、空
    気の送入による好気条件下で硝化細菌による硝化を行
    い、該反応槽の上澄液と沈澱物としての汚泥をポンプに
    よって引抜くようにした回分式活性汚泥処理装置におい
    て、 上記反応槽に酸化還元電位計を配備して、馴養中の嫌気
    状態と好気状態における酸化還元電位の差を測定するこ
    とによって処理水の脱窒と硝化状態を判断し、この判断
    結果から反応槽の運転状態を左右する因子を制御するこ
    とを特徴とする回分式活性汚泥処理の運転制御方法。
  2. 【請求項2】 上記反応槽の運転状態を左右する因子
    は、脱窒時間,曝気時間,空気の送入量及び汚泥の引抜
    量である請求項1記載の回分式活性汚泥処理の運転制御
    方法。
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