JP3522761B2 - 廃水中の生物活性のモニター - Google Patents
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- C02F3/006—Regulation methods for biological treatment
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は排水中の生物活性をモニターする及びその処
理をコントロールするための装置及び方法、そしてより
詳しくは廃水処理工程において利用する活性化スラッジ
中の微生物の代謝活性をリアルタイムモニターするため
の装置及び方法並びにこの処理工程の特定の状況をコン
トロールするためにかかるモニターの結果を利用に関す
る。
理をコントロールするための装置及び方法、そしてより
詳しくは廃水処理工程において利用する活性化スラッジ
中の微生物の代謝活性をリアルタイムモニターするため
の装置及び方法並びにこの処理工程の特定の状況をコン
トロールするためにかかるモニターの結果を利用に関す
る。
発明の背景
様々な生理学的栄養素除去（BNR）工程が汚染物分解
の補助のうえで廃水処理プラント（WWTP）において現状
利用されている。典型的なBNR工程において、廃水中の
汚染物、例えば炭素源（生物酸素要求量又はBODとして
測定）、アンモニア、硝酸塩、リン酸塩等は、嫌気的
（anaerobic）、無酸素的（anoxic）、及び好気的（aer
obic）段階において活性化スラッジにより分解してい
る。これは当業界においても公知である。嫌気的段階に
おいては、廃水は、事前沈降工程にかけてから又はかり
ずに、時折り以降「混合リカー」と本明細書において称
するリターン活性化スラッジ（return activated sludg
e:RAS）で混合する。
の補助のうえで廃水処理プラント（WWTP）において現状
利用されている。典型的なBNR工程において、廃水中の
汚染物、例えば炭素源（生物酸素要求量又はBODとして
測定）、アンモニア、硝酸塩、リン酸塩等は、嫌気的
（anaerobic）、無酸素的（anoxic）、及び好気的（aer
obic）段階において活性化スラッジにより分解してい
る。これは当業界においても公知である。嫌気的段階に
おいては、廃水は、事前沈降工程にかけてから又はかり
ずに、時折り以降「混合リカー」と本明細書において称
するリターン活性化スラッジ（return activated sludg
e:RAS）で混合する。
ほとんどの廃水処理プラントにおいては、１又は複数
の無酸素段階がBNR工程において設けられている。無酸
素段階において、脱窒因子、即ち、脱窒可能な生物種は
電子受容体としての硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を使用
し、そして脱窒工程中に有用な炭素源の一部を消費す
る。この硝酸塩は通常、有酸素段階の終了時の一定容量
の廃水を無酸素段階の開始に戻すリサイクルにより供給
している。
の無酸素段階がBNR工程において設けられている。無酸
素段階において、脱窒因子、即ち、脱窒可能な生物種は
電子受容体としての硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を使用
し、そして脱窒工程中に有用な炭素源の一部を消費す
る。この硝酸塩は通常、有酸素段階の終了時の一定容量
の廃水を無酸素段階の開始に戻すリサイクルにより供給
している。
一般に１又は複数の有酸素段階がBNR工程において利
用される。有酸素段階において、約20％の酸素を含む空
気又は高純度酸素を供給し、所望の溶解酸素レベルが保
たれるようにする。自己栄養性硝化因子、即ちエネルギ
ー源としてアンモニアを利用できる微生物種は好気条件
下でアンモニアを亜硝酸及び硝酸塩に変換する。廃水菜
中のポリ−Ｐ微生物種は水相からリン酸塩を取り込み、
そしてその細胞内PHB及びPHV貯蔵生成物を分解し、それ
をエネルギー貯蔵のための化合物のポリリン酸塩に変換
される。ポリ−Ｐ微生物種のポリリン酸塩プールはこれ
により補充され、そして燐が水相から除去される。次い
でこの燐をスランジ消耗によりこの系から除去する。こ
れは当業界に公知である。好気的条件下で、水相に残っ
ている炭素源は好気的生物により更に分解される。
用される。有酸素段階において、約20％の酸素を含む空
気又は高純度酸素を供給し、所望の溶解酸素レベルが保
たれるようにする。自己栄養性硝化因子、即ちエネルギ
ー源としてアンモニアを利用できる微生物種は好気条件
下でアンモニアを亜硝酸及び硝酸塩に変換する。廃水菜
中のポリ−Ｐ微生物種は水相からリン酸塩を取り込み、
そしてその細胞内PHB及びPHV貯蔵生成物を分解し、それ
をエネルギー貯蔵のための化合物のポリリン酸塩に変換
される。ポリ−Ｐ微生物種のポリリン酸塩プールはこれ
により補充され、そして燐が水相から除去される。次い
でこの燐をスランジ消耗によりこの系から除去する。こ
れは当業界に公知である。好気的条件下で、水相に残っ
ている炭素源は好気的生物により更に分解される。
しかしながら、嫌気的、無酸素的及び／又は有酸素的
段階の際に、その処理工程の効率を最大に高めることの
できるような、廃水処理系中の生物活性をモニターする
装置及び方法を提供することは問題となっている。ま
た、廃水処理工程の嫌気的、無酸素的及び／又は有酸素
的段階の適切なコントロールを獲得するための、特に処
理条件における一過性及びその他の変化に応答する、廃
水の精製のリアルタイムモニターのための装置及び方法
を提供することが問題となっている。
段階の際に、その処理工程の効率を最大に高めることの
できるような、廃水処理系中の生物活性をモニターする
装置及び方法を提供することは問題となっている。ま
た、廃水処理工程の嫌気的、無酸素的及び／又は有酸素
的段階の適切なコントロールを獲得するための、特に処
理条件における一過性及びその他の変化に応答する、廃
水の精製のリアルタイムモニターのための装置及び方法
を提供することが問題となっている。
発明の概要
本発明の一の態様は、微生物のニコチンアミドアデニ
ンジヌクレオチドリン酸（以降、時折りNAD（Ｐ）Ｈと
称する）の変化を測定することにより嫌気的、無酸素的
及び好気的条件のもとで混合リカーの生物活性をモニタ
ー及びコントロールする装置である。NAD+はNAD（Ｐ）
Ｈの酸化形態である。微生物中のNAD（Ｐ）H/（NAD+＋N
AD（Ｐ）Ｈ）の比は微生物の代謝活性のシフトの際に変
化する。NAD（Ｐ）Ｈ蛍光（以降、「NADH」と時折り称
する）の対応の変化を検出し、次いでこの混合リカーの
生物活性の変化を分析、且つ評価するリアルタイムオン
ラインコンピューターデーター取得システムの如くのモ
ニターシステムにより記録する。このモニターシステム
はBNR工程の性能を最大とするために廃水系にとって必
要な運転パラメーターの変更を決定する。
ンジヌクレオチドリン酸（以降、時折りNAD（Ｐ）Ｈと
称する）の変化を測定することにより嫌気的、無酸素的
及び好気的条件のもとで混合リカーの生物活性をモニタ
ー及びコントロールする装置である。NAD+はNAD（Ｐ）
Ｈの酸化形態である。微生物中のNAD（Ｐ）H/（NAD+＋N
AD（Ｐ）Ｈ）の比は微生物の代謝活性のシフトの際に変
化する。NAD（Ｐ）Ｈ蛍光（以降、「NADH」と時折り称
する）の対応の変化を検出し、次いでこの混合リカーの
生物活性の変化を分析、且つ評価するリアルタイムオン
ラインコンピューターデーター取得システムの如くのモ
ニターシステムにより記録する。このモニターシステム
はBNR工程の性能を最大とするために廃水系にとって必
要な運転パラメーターの変更を決定する。
この態様の方法においては、混合リカーのサンプルを
in situでバイオリアクタータンクから、この工程にお
いてNADH検出器によりモニターされているチャンバーに
取り出す。廃水中の微生物の均質な懸濁を保証するため
にサンプルを撹拌し、そしてチャンバーの中でのこの混
合リカーサンプルの好気的、無酸素的及び／又は嫌気的
状態間の蛍光NADHの相違をモニターシステムにより記録
及び分析する。次に混合リカーをバイオリアクタータン
クに戻す又は再注入し、そして廃水処理系をそのモニタ
ーシステムにより得られる結果に従ってコントロールす
る。
in situでバイオリアクタータンクから、この工程にお
いてNADH検出器によりモニターされているチャンバーに
取り出す。廃水中の微生物の均質な懸濁を保証するため
にサンプルを撹拌し、そしてチャンバーの中でのこの混
合リカーサンプルの好気的、無酸素的及び／又は嫌気的
状態間の蛍光NADHの相違をモニターシステムにより記録
及び分析する。次に混合リカーをバイオリアクタータン
クに戻す又は再注入し、そして廃水処理系をそのモニタ
ーシステムにより得られる結果に従ってコントロールす
る。
本発明の別の態様に従うと、この装置は廃水の溶解酸
素含有量の変化を測定することにより好気的又は有酸素
的条件下での廃水の生物活性をモニター及びコントロー
ルする。廃水に溶解して酸素の量は廃水中の微生物の代
謝活性の結果として変化する。溶解酸素（以降、「D.
O.」と時折り称する）の対応の変化を、その変化を分析
し、そして廃水の生物活性を評価するリアルタイムオン
ラインコンピューター取得システムの如くのモニターシ
ステムにより記録する。このモニターシステムは生物学
的廃水処理工程、特にBNR工程の性能を最大とするのに
廃水系に必要な運転パラメーターの変更を決定する。
素含有量の変化を測定することにより好気的又は有酸素
的条件下での廃水の生物活性をモニター及びコントロー
ルする。廃水に溶解して酸素の量は廃水中の微生物の代
謝活性の結果として変化する。溶解酸素（以降、「D.
O.」と時折り称する）の対応の変化を、その変化を分析
し、そして廃水の生物活性を評価するリアルタイムオン
ラインコンピューター取得システムの如くのモニターシ
ステムにより記録する。このモニターシステムは生物学
的廃水処理工程、特にBNR工程の性能を最大とするのに
廃水系に必要な運転パラメーターの変更を決定する。
この態様の方法においては、廃水のサンプルをバイオ
リアクタータンクから、その工程においてD.O.検出器に
よりモニターされているin situチャンバーに汲み入れ
る。廃水の均質な分散を保証するためにこのサンプルを
撹拌し、そしてモニターシステムによって廃水のD.O.の
相違を記録して分析する。このサンプルをバイオリアク
タータンクに戻し、そして廃水処理系をそのモニターシ
ステムにより得られる結果に従ってコントロールする。
リアクタータンクから、その工程においてD.O.検出器に
よりモニターされているin situチャンバーに汲み入れ
る。廃水の均質な分散を保証するためにこのサンプルを
撹拌し、そしてモニターシステムによって廃水のD.O.の
相違を記録して分析する。このサンプルをバイオリアク
タータンクに戻し、そして廃水処理系をそのモニターシ
ステムにより得られる結果に従ってコントロールする。
D.O.の検出及びモニターは、この廃水処理工程の好気
的、無酸素的又は有酸素的段階の全て又は一部をコント
ロールするうえで補助するNADHの検出及びモニター装置
の如くのその他の生物活性検出用及びモニター用装置と
一緒に利用するのが好ましい。
的、無酸素的又は有酸素的段階の全て又は一部をコント
ロールするうえで補助するNADHの検出及びモニター装置
の如くのその他の生物活性検出用及びモニター用装置と
一緒に利用するのが好ましい。
図面の説明
図１は、バイオリアクタータンク中の溶解酸素又は蛍
光を検出及びモニターするのに用いる本発明の装置の一
態様の前立面図で示す。
光を検出及びモニターするのに用いる本発明の装置の一
態様の前立面図で示す。
図２は、図１の廃水サンプリング装置の断片的な拡大
模式図を示す。
模式図を示す。
図３は別の装置の態様の断片的な拡大模式図を示す。
図４はバイオリアクタータンクの溶解酸素及び／又は
蛍光を検出及びモニターするのに用いる本発明の別の態
様の模式前立面図であり、そのタンクは閉じた位置を示
す。
蛍光を検出及びモニターするのに用いる本発明の別の態
様の模式前立面図であり、そのタンクは閉じた位置を示
す。
図５はタンクが開いた状態の、図４に示す装置の模式
前立面図を示す。
前立面図を示す。
図６は図４及び５に示す装置の一部の部分断片的な拡
大模式図を示す。
大模式図を示す。
図７は本発明の態様を利用する典型的な廃水処理工程
のモニターの模式図である。
のモニターの模式図である。
図８は嫌気的処理段階からの経時的なNADH蛍光変化を
示す運転プロフィールのグラフである。
示す運転プロフィールのグラフである。
図９は無酸素的処理段階からの経時的なNADH蛍光変化
を示す運転プロフィールのグラフである。
を示す運転プロフィールのグラフである。
図10は有酸素的処理段階からの、蛍光及び溶解酸素に
より測定した、経時的な生物活性変化を示す運転プロフ
ィールのグラフである。
より測定した、経時的な生物活性変化を示す運転プロフ
ィールのグラフである。
図11は有酸素的処理段階からの経時的な溶解酸素のパ
ーセンテージの変化を示す運転プロフィールのグラフで
ある。
ーセンテージの変化を示す運転プロフィールのグラフで
ある。
発明の詳細な説明
複雑なBNR工程の適切な評価及びコントロールは様々
な環境及び数多くの条件下での混合リカーの代謝活性の
正確且つ一般的な評価を必要とする。酸素代謝とは異な
り（それは好気的なBNR工程の段階の際にのみ活性であ
る）、NADH代謝は全ての環境段階に関与している。即
ち、NADHは全BNR工程をコントロールするのに利用でき
る代謝活性の有能なインジケーターである。酸素代謝も
BNRの一部をコントロールするうえで重要な役割を果た
し、そのことは特にNADH代謝と組合せたときに更に高ま
りうる。主要生物及び活性生化学的経路はバイオリアク
ターの環境段階に伴って変わる。しかしながら、一の一
般的な要因は獲得できるエネルギー源の酸化を介するエ
ネルギー伝達の必要性である。
な環境及び数多くの条件下での混合リカーの代謝活性の
正確且つ一般的な評価を必要とする。酸素代謝とは異な
り（それは好気的なBNR工程の段階の際にのみ活性であ
る）、NADH代謝は全ての環境段階に関与している。即
ち、NADHは全BNR工程をコントロールするのに利用でき
る代謝活性の有能なインジケーターである。酸素代謝も
BNRの一部をコントロールするうえで重要な役割を果た
し、そのことは特にNADH代謝と組合せたときに更に高ま
りうる。主要生物及び活性生化学的経路はバイオリアク
ターの環境段階に伴って変わる。しかしながら、一の一
般的な要因は獲得できるエネルギー源の酸化を介するエ
ネルギー伝達の必要性である。
BNR工程の運転を効率的にコントロールするために
は、嫌気的、無酸素的及び有酸素的段階処理における微
生物の生物活性に基づいて特定の工程パラメーターを制
御する必要がある。廃水処理プラントは往々にして一過
性的な状況、例えば生物負荷量の日中変動に委ねられ
る。これらの状況に対応する処理工程のコントロールは
生物活性を測定する迅速、且つ効率的な手段を必要とす
る。かかる工程コントロールはできるにしても、リアル
タイム的な効率性及び正確性は有さない設備が一般のWW
TPに設けられている。例えば、かかる設備によりコント
ロールされる工程パラメーターには、主水流の仕込み
率、リターン活性化スラッジの仕込み率、脱窒リサイク
ル率、微生物のタイプ及び量、嫌気的、無酸素的及び好
気的段階の段数及び位置、滞留時間、栄養素のタプ及び
導入率、空気又は酸素の純度及び導入率、pH、温度等が
含まれる。
は、嫌気的、無酸素的及び有酸素的段階処理における微
生物の生物活性に基づいて特定の工程パラメーターを制
御する必要がある。廃水処理プラントは往々にして一過
性的な状況、例えば生物負荷量の日中変動に委ねられ
る。これらの状況に対応する処理工程のコントロールは
生物活性を測定する迅速、且つ効率的な手段を必要とす
る。かかる工程コントロールはできるにしても、リアル
タイム的な効率性及び正確性は有さない設備が一般のWW
TPに設けられている。例えば、かかる設備によりコント
ロールされる工程パラメーターには、主水流の仕込み
率、リターン活性化スラッジの仕込み率、脱窒リサイク
ル率、微生物のタイプ及び量、嫌気的、無酸素的及び好
気的段階の段数及び位置、滞留時間、栄養素のタプ及び
導入率、空気又は酸素の純度及び導入率、pH、温度等が
含まれる。
本発明は混合リカー中の微生物の細胞内NADHレベル及
び／又は溶解酸素の変化を検出することによる、廃水処
理系における生物活性をモニター及びコントロールする
ための改善された装置に関する。この装置は混合リカー
のサンプルを捕獲するために開閉するチャンバーを含
む。このチャンバーはNADHセンサー及び／又は溶解酸素
プローブを含み、それは環境条件の変化に基づいて混合
リカーがその代謝能をシフトする際の生物活性の変化を
検出する。生物活性におけるこれらのリアルタイム変化
をモニターでき、そしてこれは運転工程のためのインプ
ット問題及び効率的な工程性能を確実にするための管理
アルゴニズムとして利用できる。かかるアルゴリズムは
当業界に公知であり、更に説明しない。本発明の以下の
態様は例示のみを目的とし、請求の範囲の発明を限定す
る意図はない。
び／又は溶解酸素の変化を検出することによる、廃水処
理系における生物活性をモニター及びコントロールする
ための改善された装置に関する。この装置は混合リカー
のサンプルを捕獲するために開閉するチャンバーを含
む。このチャンバーはNADHセンサー及び／又は溶解酸素
プローブを含み、それは環境条件の変化に基づいて混合
リカーがその代謝能をシフトする際の生物活性の変化を
検出する。生物活性におけるこれらのリアルタイム変化
をモニターでき、そしてこれは運転工程のためのインプ
ット問題及び効率的な工程性能を確実にするための管理
アルゴニズムとして利用できる。かかるアルゴリズムは
当業界に公知であり、更に説明しない。本発明の以下の
態様は例示のみを目的とし、請求の範囲の発明を限定す
る意図はない。
廃水をサンプリングするための装置の一態様を図１に
示す。バイオリアクタータンク１（又は廃水チャンネ
ル）は廃水２及びスラッジを含む。検出装置がバイオリ
アクタータンク１の上部に載っており、そして廃水２に
入り込んでいる。この装置は、ワイヤー又はワイヤーレ
スコネクション22によりコンピューター／モニター13に
接続された中央コントロールユニット20を含む。同様
に、中央コントロールユニット20はワイヤーコネクショ
ン24により検出プローブ10に接続されている。モーター
コンテナー26も、コネクションワイヤー28を介して中央
コントロールユニット20に接続されている。電力はワイ
ヤーコネクション28によってモーターコンテナー26に供
給される。
示す。バイオリアクタータンク１（又は廃水チャンネ
ル）は廃水２及びスラッジを含む。検出装置がバイオリ
アクタータンク１の上部に載っており、そして廃水２に
入り込んでいる。この装置は、ワイヤー又はワイヤーレ
スコネクション22によりコンピューター／モニター13に
接続された中央コントロールユニット20を含む。同様
に、中央コントロールユニット20はワイヤーコネクショ
ン24により検出プローブ10に接続されている。モーター
コンテナー26も、コネクションワイヤー28を介して中央
コントロールユニット20に接続されている。電力はワイ
ヤーコネクション28によってモーターコンテナー26に供
給される。
検出プローブ10は検出チャンバー８の中に位置し、そ
して廃水サンプル中の溶解酸素の量の変化又は微生物に
より発される蛍光の変化を検出するコンピューター／モ
ニター13に電気的に接続されている。好適な溶解酸素検
出プローブ10はYellow Spring Instrumentにより製造さ
れる。プローブ10は蛍光検出プローブであることも可能
である。FLUOROMEASURE（商標）として知られる好適な
蛍光検出プローブ10は本発明の譲受人により製造され、
そして米国特許第4,577,110号に開示されている。むろ
ん、その他の装置も、同一又は類似の検出能が可能であ
る限り、プローブとして採用できる。コンピューター／
モニター13はパーソナルコンピューター等の如くの任意
の適当なタイプであってよい。コンピューター／モニタ
ー13に接続されている供給装置52は検出チャンバー８の
中の廃水中の微生物に栄養素もしくは酸素又はその他の
反応体を供する。
して廃水サンプル中の溶解酸素の量の変化又は微生物に
より発される蛍光の変化を検出するコンピューター／モ
ニター13に電気的に接続されている。好適な溶解酸素検
出プローブ10はYellow Spring Instrumentにより製造さ
れる。プローブ10は蛍光検出プローブであることも可能
である。FLUOROMEASURE（商標）として知られる好適な
蛍光検出プローブ10は本発明の譲受人により製造され、
そして米国特許第4,577,110号に開示されている。むろ
ん、その他の装置も、同一又は類似の検出能が可能であ
る限り、プローブとして採用できる。コンピューター／
モニター13はパーソナルコンピューター等の如くの任意
の適当なタイプであってよい。コンピューター／モニタ
ー13に接続されている供給装置52は検出チャンバー８の
中の廃水中の微生物に栄養素もしくは酸素又はその他の
反応体を供する。
サンプリングユニット11が可動式輸送台30の上に載っ
ており、この台は検出プローブを廃水の中に実質的に鉛
直方向で上下に出し入れするように動かすことができ
る。可動式輸送台30の正確な構造は、サンプリング11の
可動が達成される限り、本質的でない。検出プローブ10
は、その検出端50が検出チャンバー８に配置されている
ようになっている（図２参照）。検出チャンバー８は開
口部16及び隣接可動式カバー32を有し、このカバーはガ
イドチャンネル34伝いで鉛直方向で上下し、そして開口
部66を閉じたり開いたりする。
ており、この台は検出プローブを廃水の中に実質的に鉛
直方向で上下に出し入れするように動かすことができ
る。可動式輸送台30の正確な構造は、サンプリング11の
可動が達成される限り、本質的でない。検出プローブ10
は、その検出端50が検出チャンバー８に配置されている
ようになっている（図２参照）。検出チャンバー８は開
口部16及び隣接可動式カバー32を有し、このカバーはガ
イドチャンネル34伝いで鉛直方向で上下し、そして開口
部66を閉じたり開いたりする。
図２はサンプリングユニット11の一の特定の構造の拡
大図を示す。モーターコンテナー26はギヤーモーター3
6、ソレノイドプラー38、及び接続バー42は接続された
スプリング40を含む。コネクションバー42は、ガイドチ
ャンネル34を貫通するガイドロッド44にも接続されてい
る。ガイドロッド44はその他端上で可動式カバー32にお
いて終結している。ギヤーモーター36は、プロペラ48に
接続したプロペラロッド46に接続されている。プロペラ
48は検出チャンバー８の内部にあり、これも検出端50を
含む。
大図を示す。モーターコンテナー26はギヤーモーター3
6、ソレノイドプラー38、及び接続バー42は接続された
スプリング40を含む。コネクションバー42は、ガイドチ
ャンネル34を貫通するガイドロッド44にも接続されてい
る。ガイドロッド44はその他端上で可動式カバー32にお
いて終結している。ギヤーモーター36は、プロペラ48に
接続したプロペラロッド46に接続されている。プロペラ
48は検出チャンバー８の内部にあり、これも検出端50を
含む。
図３はサンプリングユニット11の別の特定の構造の拡
大図を示す。モーターコンテナー26はコネクションワイ
ヤー28を介して中央コントローラーに接続するリニアア
クチュエーター53を含む。このリニアアクチュエーター
53は、アウターシャフト55に入り込むインナーシャフト
56に接続したねじ式シャフト57を駆動させる。このイン
ナー及びアウターシャフト56及び55のそれぞれより成る
集成体はステンレススチールパイプ54によりシールドさ
れていた。パイプ54は、プロペラ48を収容した、且つワ
イヤーコネクション24を介して中央コントローラーに接
続した検出プローブ10の検出端50を受容したチャンバー
８に接続されている。検出チャンバー８は、インナーシ
ャフト56に接続した可動式カバー32により開閉されうる
開口部66を有する。
大図を示す。モーターコンテナー26はコネクションワイ
ヤー28を介して中央コントローラーに接続するリニアア
クチュエーター53を含む。このリニアアクチュエーター
53は、アウターシャフト55に入り込むインナーシャフト
56に接続したねじ式シャフト57を駆動させる。このイン
ナー及びアウターシャフト56及び55のそれぞれより成る
集成体はステンレススチールパイプ54によりシールドさ
れていた。パイプ54は、プロペラ48を収容した、且つワ
イヤーコネクション24を介して中央コントローラーに接
続した検出プローブ10の検出端50を受容したチャンバー
８に接続されている。検出チャンバー８は、インナーシ
ャフト56に接続した可動式カバー32により開閉されうる
開口部66を有する。
図１及び２に示す装置は好ましくは以下の通りに作動
させる。廃水の一部をサンプリングすることを所望する
とき、コントロールシグナルをコネクションワイヤー28
を介してソレノイドプラー38に送る。このプラーは一緒
になって、スプリング40の引っ張り作用に対して作用し
て、接続バー42及びプッシュガイドロッド44、並びに可
動式カバー32に矢印「Ｂ」の方向で力をかける。これに
より検出チャンバー８は開いた位置となる。プロペラ48
の回転は、チャンバー８の内側にある廃水をチャンバー
の外部、且つ廃水本体２の中に移動させ、並びにチャン
バー８の外部の廃水本体２の一部を検出チャンバー８の
中に移動させ、これにより検出チャンバー８をフラッシ
ュし、そしてサンプリングのために新鮮な一定量の廃水
を供給する。
させる。廃水の一部をサンプリングすることを所望する
とき、コントロールシグナルをコネクションワイヤー28
を介してソレノイドプラー38に送る。このプラーは一緒
になって、スプリング40の引っ張り作用に対して作用し
て、接続バー42及びプッシュガイドロッド44、並びに可
動式カバー32に矢印「Ｂ」の方向で力をかける。これに
より検出チャンバー８は開いた位置となる。プロペラ48
の回転は、チャンバー８の内側にある廃水をチャンバー
の外部、且つ廃水本体２の中に移動させ、並びにチャン
バー８の外部の廃水本体２の一部を検出チャンバー８の
中に移動させ、これにより検出チャンバー８をフラッシ
ュし、そしてサンプリングのために新鮮な一定量の廃水
を供給する。
新鮮なサンプルが検出チャンバー８の中に取り込まれ
た後、ソレノイドプラー38に至るコントロールシグナル
を遮断し、これによりソレノイドプラー38の押し力を解
放させる。スプリング40はその基底位置に戻り、接続バ
ー42、ガイドロッド44及び可動式カバー32を矢印「Ａ」
の方向に引っ張り、そしてチャンバー８は閉じた／シー
ルした位置とする。
た後、ソレノイドプラー38に至るコントロールシグナル
を遮断し、これによりソレノイドプラー38の押し力を解
放させる。スプリング40はその基底位置に戻り、接続バ
ー42、ガイドロッド44及び可動式カバー32を矢印「Ａ」
の方向に引っ張り、そしてチャンバー８は閉じた／シー
ルした位置とする。
検出チャンバー８を新鮮な廃水サンプルで満した後、
サンプルの代謝活性は、時間の経過に従い、例えば好気
的から無酸素的、そして嫌気的状態へと変化する。サン
プルが様々な状態において、例えば好気的、無酸素的、
そして嫌気的状態において費やす時間インターバル、並
びに代謝活性の変化に対応する蛍光及び溶解酸素濃度の
変化を、溶解酸素プローブ又は蛍光プローブのいづれで
あるかに応じるプローブ10により検出し、コンピュータ
ー13により記録及び分析する。コンピューター13の利用
は検出チャンバー８中の生物活性のリアルタイム式のオ
ンラインモニターを可動にする。本発明により得られる
情報の解釈はその特定の用途及びWWTPにおける設備の配
置に依存する。装置のデザインは廃水処理プラント及び
その配置の特定の要件に合うように改良されうる。サン
プル分析に完了に基づき、中央コントローラーはソレノ
イドプラー38を作動させ、これは矢印「Ｂ」の方向での
可動式カバー32の下方向移動を可能にする。これはチャ
ンバー８を更なるフラッシング及び新たなサンプルの取
り込みのために再度開く。
サンプルの代謝活性は、時間の経過に従い、例えば好気
的から無酸素的、そして嫌気的状態へと変化する。サン
プルが様々な状態において、例えば好気的、無酸素的、
そして嫌気的状態において費やす時間インターバル、並
びに代謝活性の変化に対応する蛍光及び溶解酸素濃度の
変化を、溶解酸素プローブ又は蛍光プローブのいづれで
あるかに応じるプローブ10により検出し、コンピュータ
ー13により記録及び分析する。コンピューター13の利用
は検出チャンバー８中の生物活性のリアルタイム式のオ
ンラインモニターを可動にする。本発明により得られる
情報の解釈はその特定の用途及びWWTPにおける設備の配
置に依存する。装置のデザインは廃水処理プラント及び
その配置の特定の要件に合うように改良されうる。サン
プル分析に完了に基づき、中央コントローラーはソレノ
イドプラー38を作動させ、これは矢印「Ｂ」の方向での
可動式カバー32の下方向移動を可能にする。これはチャ
ンバー８を更なるフラッシング及び新たなサンプルの取
り込みのために再度開く。
図３に示す通り、可動式カバー32及びプロぺ48は、イ
ンナーシャフト56及びアウターシャフト55を同軸上に接
続する同一の反転式ローRRMモーター53により駆動す
る。この同軸集成体はステンレススチールパイプ54によ
りシールドされている。廃水の一部をサンプリングする
ことを所望するとき、コントロールシグナルをモーター
53に送り込む。これは指令に従い回転方向を変える。可
動式カバー32は、モーター53に接続されたACMEシャフト
57によって駆動するインナーシャフト56によって矢印
「Ｂ」の方向に押される。開いた位置において、プロペ
ラ48の回転は検出チャンバー８の内方向及び外方向間で
の廃水の効換を及ぼし、そして検出チャンバー８は新鮮
な廃水サンプルで満たされるようになる。所定の時間経
過後、モーター53はその回転方向を反転するようにプロ
グラムされ、可動式カバー32は検出チャンバー８が完全
に閉じられる又はシールされるまで、矢印「Ａ」の方向
に引っ張られる。
ンナーシャフト56及びアウターシャフト55を同軸上に接
続する同一の反転式ローRRMモーター53により駆動す
る。この同軸集成体はステンレススチールパイプ54によ
りシールドされている。廃水の一部をサンプリングする
ことを所望するとき、コントロールシグナルをモーター
53に送り込む。これは指令に従い回転方向を変える。可
動式カバー32は、モーター53に接続されたACMEシャフト
57によって駆動するインナーシャフト56によって矢印
「Ｂ」の方向に押される。開いた位置において、プロペ
ラ48の回転は検出チャンバー８の内方向及び外方向間で
の廃水の効換を及ぼし、そして検出チャンバー８は新鮮
な廃水サンプルで満たされるようになる。所定の時間経
過後、モーター53はその回転方向を反転するようにプロ
グラムされ、可動式カバー32は検出チャンバー８が完全
に閉じられる又はシールされるまで、矢印「Ａ」の方向
に引っ張られる。
新鮮な廃水サンプルを図２について記載と同じ方法で
分析した。サンプル分析の完了に基づき、中央コントロ
ーラー又はモーター53の方向を反転させ、これは更なる
フラッシュ及び新たなサンプルの取り込みのために可動
式カバー32を押して再び開いた位置にする。
分析した。サンプル分析の完了に基づき、中央コントロ
ーラー又はモーター53の方向を反転させ、これは更なる
フラッシュ及び新たなサンプルの取り込みのために可動
式カバー32を押して再び開いた位置にする。
図４は本発明の別の態様を示し、ここでは検出チャン
バー８は検出端50Aを有する検出プローブ10Aを有する。
検出プローブ10Aは溶解酸素プローブである。検出チャ
ンバー８は検出塩50Bを有する検出プローブ10Bも検出プ
ローブ10Bは蛍光プローブである。
バー８は検出端50Aを有する検出プローブ10Aを有する。
検出プローブ10Aは溶解酸素プローブである。検出チャ
ンバー８は検出塩50Bを有する検出プローブ10Bも検出プ
ローブ10Bは蛍光プローブである。
プロペラ48は検出チャンバー８の内部に位置する。カ
バー32は閉じた位置にあり、開口部66をカバーしている
（図３及び５に示す通り）。エアー．ディフューザアー
103がチャンバー８の内側に配置され、エアー源又は酸
素源に通じている。
バー32は閉じた位置にあり、開口部66をカバーしている
（図３及び５に示す通り）。エアー．ディフューザアー
103がチャンバー８の内側に配置され、エアー源又は酸
素源に通じている。
プロペラ48は一連の同軸チューブ102,104及び106によ
りモーターコンテナー100に接続されている。ナット108
及びスラスト軸受スリーブ112が中央チューブ104の中に
収容、且つ取り付けられている。外部チューブ102がベ
ース101に装着されている。ナット108は、モーター116
の運動方向に応じてカバー32を開く又は閉じるために、
ねじ式ロッド110伝いで軸上に可動式である。ナット108
は、中央チューブ104上の誘導抵抗（drag）がねじ式ロ
ッド110上でナット108が回転するのに必要なトルク値を
超えるときにのみ軸上で移動する。この抵抗は中央チュ
ーブ104に取付けられたプロペラ48及び／又は中央チュ
ーブ104に接触している任意のブラッシもしくはハード
ウェアーにより誘導されうる。スラスト軸受スリーブ11
2は、カバー32が閉じているときに中心チューブ106の軸
上張力を支持する軸受114を支える。軸受114は中央チュ
ーブ104が中心チューブ106とは独立して回転することを
可能にし、そして中央チューブ104の軸運動を中心チュ
ーブ106に伝える。外部チューブ102はコンテナー100及
びチャンバー８の両者を支え、同時にその内部も保護す
る。チャンバー８は外部チューブ102の外部に至るまで
実質的にシールされ、そしてカバー32をチャンバー８に
対して押し付けたとき、チャンバーの内側の空間はシー
ルされる。
りモーターコンテナー100に接続されている。ナット108
及びスラスト軸受スリーブ112が中央チューブ104の中に
収容、且つ取り付けられている。外部チューブ102がベ
ース101に装着されている。ナット108は、モーター116
の運動方向に応じてカバー32を開く又は閉じるために、
ねじ式ロッド110伝いで軸上に可動式である。ナット108
は、中央チューブ104上の誘導抵抗（drag）がねじ式ロ
ッド110上でナット108が回転するのに必要なトルク値を
超えるときにのみ軸上で移動する。この抵抗は中央チュ
ーブ104に取付けられたプロペラ48及び／又は中央チュ
ーブ104に接触している任意のブラッシもしくはハード
ウェアーにより誘導されうる。スラスト軸受スリーブ11
2は、カバー32が閉じているときに中心チューブ106の軸
上張力を支持する軸受114を支える。軸受114は中央チュ
ーブ104が中心チューブ106とは独立して回転することを
可能にし、そして中央チューブ104の軸運動を中心チュ
ーブ106に伝える。外部チューブ102はコンテナー100及
びチャンバー８の両者を支え、同時にその内部も保護す
る。チャンバー８は外部チューブ102の外部に至るまで
実質的にシールされ、そしてカバー32をチャンバー８に
対して押し付けたとき、チャンバーの内側の空間はシー
ルされる。
モーター116が一方向において回転すると、ナット108
はモーターから離れ、カバー32を押して開く。ナット10
8がストップ118に到達したとき、ナット108はもはや軸
上に移動しなくなり、そして中央チューブ104がモータ
ースピードに実質的に合致するようにある。チャンバー
８はこれにより開いた状態となり、そしてプロペラ48は
図５に示す通りチャンバー８の内側及び外側間での流体
の変換を誘導する。
はモーターから離れ、カバー32を押して開く。ナット10
8がストップ118に到達したとき、ナット108はもはや軸
上に移動しなくなり、そして中央チューブ104がモータ
ースピードに実質的に合致するようにある。チャンバー
８はこれにより開いた状態となり、そしてプロペラ48は
図５に示す通りチャンバー８の内側及び外側間での流体
の変換を誘導する。
モーター116及びねじ式ロッド110が反対方向で回転す
ると、ナット108はモーターに向かって移動し、カバー3
2を引っ張って閉じる。チャンバー８が閉じたとき、ナ
ット108の軸上運動はナット108上の張力により妨げられ
る。これは中央チューブ104がモーター116及びねじ式ロ
ッド110と同じスピードで回転するようにさせる。これ
によりチャンバー８は閉じた位置となり、流体はチャン
バー８の内側に保持され、同時に図４に示すようにプロ
ペラ48により定常的に混合される。
ると、ナット108はモーターに向かって移動し、カバー3
2を引っ張って閉じる。チャンバー８が閉じたとき、ナ
ット108の軸上運動はナット108上の張力により妨げられ
る。これは中央チューブ104がモーター116及びねじ式ロ
ッド110と同じスピードで回転するようにさせる。これ
によりチャンバー８は閉じた位置となり、流体はチャン
バー８の内側に保持され、同時に図４に示すようにプロ
ペラ48により定常的に混合される。
図６は図４及び５に示す様々な駆動部品の拡大図を示
す： ねじ式ロッド110が反転式モーター116に固定され、そ
して軸上運動が妨げられている。これは、中央チューブ
104がねじ式ロッド110伝いでナット108が動くのに必要
なトルク数よりも高い回転抵抗力を授けるときにのみ、
中央チューブ104において線上輸送を誘導する。中央チ
ューブ104の回転スピードは、中央チューブ104の軸上運
動が妨げられているとき、モーターの回転スピードと一
致していなければならない。これはチャンバー８が閉じ
ているとき、又はナット108が下部ストップ118に到達す
るときに起こる。
す： ねじ式ロッド110が反転式モーター116に固定され、そ
して軸上運動が妨げられている。これは、中央チューブ
104がねじ式ロッド110伝いでナット108が動くのに必要
なトルク数よりも高い回転抵抗力を授けるときにのみ、
中央チューブ104において線上輸送を誘導する。中央チ
ューブ104の回転スピードは、中央チューブ104の軸上運
動が妨げられているとき、モーターの回転スピードと一
致していなければならない。これはチャンバー８が閉じ
ているとき、又はナット108が下部ストップ118に到達す
るときに起こる。
中央チューブ104はその長軸に沿って動き、チャンバ
ー８を開閉する。それは開くときには一の方向に回転
し、そして閉じるときに反対方向に回転する。ストップ
がねじ式ロッド110に取付けられており、そしてナット1
08がねじ式ロッド110の長さを超えて線上移動すること
を防いでいる。外部チューブ102は保護外装さして働
き、そしてカバー32が閉じているときは収縮している。
中心チューブ106がカバー32に取付けられている。これ
は中央チューブ104とは独立して回転するが、中央チュ
ーブ104と同時上で動く。スラスト軸受スリーブ112は軸
受114を支持し、そして中央チューブ104に取付けられて
いる。これは中央チューブ104が中心チューブ106と独立
して回転することを可能にし、そして中央チューブ104
の軸上運動を中心チューブ106に伝える。軸受114は中央
チューブ106の軸上張力を受け取り、そして中央チュー
ブ104が中央チューブ106と独立して回転することを可能
にする。
ー８を開閉する。それは開くときには一の方向に回転
し、そして閉じるときに反対方向に回転する。ストップ
がねじ式ロッド110に取付けられており、そしてナット1
08がねじ式ロッド110の長さを超えて線上移動すること
を防いでいる。外部チューブ102は保護外装さして働
き、そしてカバー32が閉じているときは収縮している。
中心チューブ106がカバー32に取付けられている。これ
は中央チューブ104とは独立して回転するが、中央チュ
ーブ104と同時上で動く。スラスト軸受スリーブ112は軸
受114を支持し、そして中央チューブ104に取付けられて
いる。これは中央チューブ104が中心チューブ106と独立
して回転することを可能にし、そして中央チューブ104
の軸上運動を中心チューブ106に伝える。軸受114は中央
チューブ106の軸上張力を受け取り、そして中央チュー
ブ104が中央チューブ106と独立して回転することを可能
にする。
生物活性をモニターするための装置はWWTPの全段階又
は任意のその組合せにおいて利用できる。一般のWWTPへ
の装置の組込みを図７に示す。一般の廃水処理プラント
の嫌気的、無酸素的及び／又は好気的段階における図１
〜６に示す装置の一般的な用途及び利用をこれより説明
する。
は任意のその組合せにおいて利用できる。一般のWWTPへ
の装置の組込みを図７に示す。一般の廃水処理プラント
の嫌気的、無酸素的及び／又は好気的段階における図１
〜６に示す装置の一般的な用途及び利用をこれより説明
する。
1.嫌気的段階での利用
WWTPの嫌気的段階において設置したときの生物活性モ
ニター用装置の運転プロフィールを図８に示す。図８に
示し、且つ以降に用いるNFUなる語は、NADH栄光の標準
化又は相対的な量又はレベルを表わす。３つのパラメー
ター、ΔNFU1,ΔNFU2及びΔt1を微生物の生物活性の評
価のために分析した。ΔNFUはNADH濃度の総合的な上昇
を表わす；ΔNFU1はNADH濃度の第一段階上昇を表わす；
ΔNFU2はNADH濃度の第二段階上昇を表わす；そしてΔt1
はWWTPの嫌気的段階の際の無酸素部分の時間を表わす。
嫌気的処理段階由来の混合リカーの好気的、無酸素的及
び嫌気的状態にわたってのNADH濃度の全体的変化は下記
の式に従って表わすことができる。
ニター用装置の運転プロフィールを図８に示す。図８に
示し、且つ以降に用いるNFUなる語は、NADH栄光の標準
化又は相対的な量又はレベルを表わす。３つのパラメー
ター、ΔNFU1,ΔNFU2及びΔt1を微生物の生物活性の評
価のために分析した。ΔNFUはNADH濃度の総合的な上昇
を表わす；ΔNFU1はNADH濃度の第一段階上昇を表わす；
ΔNFU2はNADH濃度の第二段階上昇を表わす；そしてΔt1
はWWTPの嫌気的段階の際の無酸素部分の時間を表わす。
嫌気的処理段階由来の混合リカーの好気的、無酸素的及
び嫌気的状態にわたってのNADH濃度の全体的変化は下記
の式に従って表わすことができる。
ΔNFU＝ΔNFU1＋ΔNFU2
ΔNFUはサンプル中の総合的なバイオマス濃度に比例
する。バイオマス濃度の絶対値は一回の測定から決定す
ることはできないが、当業界公知の方法により脱窒性及
び非脱窒性微生物の集団分布を正確、且つ信頼性を保っ
て評価することが可能である。サンプル中の溶解酸素の
濃度が臨界値を下まわり、そして最終的に枯渇すると
き、電子受容体として硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を利用
することのできない微生物は嫌気的状態へとスイッチ
し、混合リカーを好気的状態から嫌気的状態へとシフト
させる。これは第一生物活性上昇ΔNFU1に相当する。脱
窒木能な微生物の大多数は自己栄養性硝化因子、例えば
ニトロソモナス（Nitrosomonas）及びニトロバクター
（Nitrobocter）である。従って、ΔNFU2/ΔNFUの値は
全バイオマス集団中の硝化因子のパーセンテージに比例
する。逆に、脱窒できる微生物は嫌気的状態に入るまで
サンプル中の全ての硝酸塩を消費する。
する。バイオマス濃度の絶対値は一回の測定から決定す
ることはできないが、当業界公知の方法により脱窒性及
び非脱窒性微生物の集団分布を正確、且つ信頼性を保っ
て評価することが可能である。サンプル中の溶解酸素の
濃度が臨界値を下まわり、そして最終的に枯渇すると
き、電子受容体として硝酸塩及び／又は亜硝酸塩を利用
することのできない微生物は嫌気的状態へとスイッチ
し、混合リカーを好気的状態から嫌気的状態へとシフト
させる。これは第一生物活性上昇ΔNFU1に相当する。脱
窒木能な微生物の大多数は自己栄養性硝化因子、例えば
ニトロソモナス（Nitrosomonas）及びニトロバクター
（Nitrobocter）である。従って、ΔNFU2/ΔNFUの値は
全バイオマス集団中の硝化因子のパーセンテージに比例
する。逆に、脱窒できる微生物は嫌気的状態に入るまで
サンプル中の全ての硝酸塩を消費する。
サンプル由来のNADHにおける第二段階上昇ΔNFU2はサ
ンプルにおける無酸素状態から嫌気的状態へのシフトに
相当する。従って、ΔNFU2/ΔNFUの値は全バイオマス集
団中の脱窒因子のパーセンテージに比例する。
ンプルにおける無酸素状態から嫌気的状態へのシフトに
相当する。従って、ΔNFU2/ΔNFUの値は全バイオマス集
団中の脱窒因子のパーセンテージに比例する。
WWTPの嫌気的段階における生物活性モニター用装置の
一の可能性のある用途はNH3除去効率を決定することに
ある。ΔNFU1/ΔNFUの値が所定の値を下まわっていると
き、バイオリアクタータンク中の硝化因子の集団は適度
なNH3除去のために必要な量より少ない。運転パラメー
ターを変えること、例えば流体滞留時間を増大するこ
と、又は例えばRAS流速を高めることは、WWTPをより効
率的なものとするためにその工程を改良するうえで役立
つ。リターン活性化スラッジ（RAS）流速パラメーター
の変化を採用するとき、それはΔNFU1の値が、硝化因子
の集団が適度な硝化速度を維持するに足りるほど多い設
定値に到達するまで続けるべきである。
一の可能性のある用途はNH3除去効率を決定することに
ある。ΔNFU1/ΔNFUの値が所定の値を下まわっていると
き、バイオリアクタータンク中の硝化因子の集団は適度
なNH3除去のために必要な量より少ない。運転パラメー
ターを変えること、例えば流体滞留時間を増大するこ
と、又は例えばRAS流速を高めることは、WWTPをより効
率的なものとするためにその工程を改良するうえで役立
つ。リターン活性化スラッジ（RAS）流速パラメーター
の変化を採用するとき、それはΔNFU1の値が、硝化因子
の集団が適度な硝化速度を維持するに足りるほど多い設
定値に到達するまで続けるべきである。
2.無酸素段階での利用
WWTPの無酸素段階において利用したときの生物活性モ
ニター用装置の運転プロフィールを図９に示す。２つの
パラメーター、即ち、生物活性の変化、より詳しくはサ
ンプルの無酸素状態から嫌気的状態へのシフトの際のNA
DH蛍光の変化を表わすΔNFU3、及びサンプルの無酸素状
態のmin.で示す時間の長さを表わすΔt2がWWTPの無酸素
段階をモニター及びコントロールするのに有用である。
ニター用装置の運転プロフィールを図９に示す。２つの
パラメーター、即ち、生物活性の変化、より詳しくはサ
ンプルの無酸素状態から嫌気的状態へのシフトの際のNA
DH蛍光の変化を表わすΔNFU3、及びサンプルの無酸素状
態のmin.で示す時間の長さを表わすΔt2がWWTPの無酸素
段階をモニター及びコントロールするのに有用である。
Δt2の値は検出チャンバー８の中でのサンプルの捕獲
から脱窒が完了した瞬間に至るまでの経過時間として測
定する。Δt2の値は完全無酸素段階での流体滞留時間
（hydraulic retention time）Tdenが、脱窒工程が完了
するのに十分であるかを評価するために用いることがで
きる。理想的な時間はTden＝Δt2である。この理想的な
脱窒時間を達しめるため、内部リサイクル速度を調節で
きる。
から脱窒が完了した瞬間に至るまでの経過時間として測
定する。Δt2の値は完全無酸素段階での流体滞留時間
（hydraulic retention time）Tdenが、脱窒工程が完了
するのに十分であるかを評価するために用いることがで
きる。理想的な時間はTden＝Δt2である。この理想的な
脱窒時間を達しめるため、内部リサイクル速度を調節で
きる。
3.有酸素段階での利用
WWTPの有酸素段階の終了時での装置の利用のための運
転プロフィールを図10に示す。汚染物の分解はほぼ完了
しているため、BOD濃度は非常に低く、そして好気的状
態から無酸素状態への捕獲サンプルの代謝シフトに対応
する生物活性濃度変化は非常に小さいが、しかしながら
検出可能である。
転プロフィールを図10に示す。汚染物の分解はほぼ完了
しているため、BOD濃度は非常に低く、そして好気的状
態から無酸素状態への捕獲サンプルの代謝シフトに対応
する生物活性濃度変化は非常に小さいが、しかしながら
検出可能である。
有酸素段階での本発明の用途の一つはNH3メーターと
しての働きである。この態様は好ましくは以下の通りに
運転する:2式のモニター用装置（図示せず）をバイオリ
アクタータンク２（図１に示す）の中の同一の位置にお
いて利用してよい。両検出チャンバー８（又はもしD.O.
及び蛍光プローブを図４及び５に示す通りに一緒に採用
するなら一台の検出チャンバー８）に混合リカーを同時
に充満させる。第一チャンバーについて、Δt3は、図10
に示す通り、サンプルを捕獲してから、コンピューター
13に記録するサンプルの有酸素状態の開始に至る時間を
表わす。第二チャンバーにおいては、チャンバーに混合
リカーを充満したら直ちに、図１に示す通り供給装置52
から一定量のNH3を加え、検出チャンバー８の中のNH3濃
度変化が既知の値、例えば0.5ppmとするようにする、次
にチャンバー８におけるサンプルの捕獲から検出チャン
バー中の廃水の無酸素状態の開始までの時間Δt4を記録
する。
しての働きである。この態様は好ましくは以下の通りに
運転する:2式のモニター用装置（図示せず）をバイオリ
アクタータンク２（図１に示す）の中の同一の位置にお
いて利用してよい。両検出チャンバー８（又はもしD.O.
及び蛍光プローブを図４及び５に示す通りに一緒に採用
するなら一台の検出チャンバー８）に混合リカーを同時
に充満させる。第一チャンバーについて、Δt3は、図10
に示す通り、サンプルを捕獲してから、コンピューター
13に記録するサンプルの有酸素状態の開始に至る時間を
表わす。第二チャンバーにおいては、チャンバーに混合
リカーを充満したら直ちに、図１に示す通り供給装置52
から一定量のNH3を加え、検出チャンバー８の中のNH3濃
度変化が既知の値、例えば0.5ppmとするようにする、次
にチャンバー８におけるサンプルの捕獲から検出チャン
バー中の廃水の無酸素状態の開始までの時間Δt4を記録
する。
NH3濃度を決定するため、有酸素段階の終了時での溶
解酸素（D.O.）消費量が硝化工程にほとんど基づいてい
るものと仮定する。有酸素段階中での溶解酸素の消費に
ついての典型的な運転プロフィールを図11に示す。行っ
た実験の結果は、混合リカーの酸素消費速度は、供給装
置52により酢酸塩及びグルコース（5ppm）を加えたとき
は無視できるほどにしか変化せず、この系に0.1ppmのNH
3を加えたときには有意な変化が観察されたことを示
す。
解酸素（D.O.）消費量が硝化工程にほとんど基づいてい
るものと仮定する。有酸素段階中での溶解酸素の消費に
ついての典型的な運転プロフィールを図11に示す。行っ
た実験の結果は、混合リカーの酸素消費速度は、供給装
置52により酢酸塩及びグルコース（5ppm）を加えたとき
は無視できるほどにしか変化せず、この系に0.1ppmのNH
3を加えたときには有意な変化が観察されたことを示
す。
WWTPの有酸素状態でのNH3の濃度は以下の通りに表わ
す： （NH3）１＝ΔNH3Δt4/（Δt3−Δt4） ここで、（NH3）１は有酸素段階の終了時での水相中
のアンモニア濃度であり、ΔNH3は第二検出チャンバー
に加えた既知量のアンモニアである。本発明はバイオリ
アクタータンク中のNH3濃度を正確にモニターするため
にWWTPの有酸素状態において利用できうる。様々な系パ
ラメーター、例えば滞留時間を変えて硝化工程を高め、
そして必要ならば廃水処理系の効率を高めてよい。
す： （NH3）１＝ΔNH3Δt4/（Δt3−Δt4） ここで、（NH3）１は有酸素段階の終了時での水相中
のアンモニア濃度であり、ΔNH3は第二検出チャンバー
に加えた既知量のアンモニアである。本発明はバイオリ
アクタータンク中のNH3濃度を正確にモニターするため
にWWTPの有酸素状態において利用できうる。様々な系パ
ラメーター、例えば滞留時間を変えて硝化工程を高め、
そして必要ならば廃水処理系の効率を高めてよい。
廃水処理プラントにおける有酸素段階でのD.O.プロー
ブ10を有する装置の用途を以下に説明する：サンプルチ
ャンバー８を新鮮な廃水（混合リカー）で満たしたら、
溶解酸素濃度をD.O.プローブにより測定する。初期D.O.
濃度に依存して、D.O.濃度を予め設定した値より高くな
るように、チャンバー８の内側に設置されたエアー・デ
ィフューザー103を介してサンプルチャンバー８に供給
してよい。
ブ10を有する装置の用途を以下に説明する：サンプルチ
ャンバー８を新鮮な廃水（混合リカー）で満たしたら、
溶解酸素濃度をD.O.プローブにより測定する。初期D.O.
濃度に依存して、D.O.濃度を予め設定した値より高くな
るように、チャンバー８の内側に設置されたエアー・デ
ィフューザー103を介してサンプルチャンバー８に供給
してよい。
通気がオフのとき、D.O.の濃度は廃水（混合リカー）
の生物酸素消費に基づいて低下する。Δｔ時間の間、溶
解酸素の濃度の低下はΔD.O.で表される。生物酸素消費
速度（BOCR）は以下の通りに測定される： 生物酸素消費速度（BOCR）グラム（リットル−時間）
-1及びサンプルチャンバー８中の溶解酸素の初期濃度Ci
グラム・リットル-1（これはサンプルを採取した瞬間で
の廃水処理タンク中のD.O.濃度にも相当する）を知るこ
とにより、酸素移動係数KLaは以下の通りに計算でき
る： ここでＣ＊は常圧及び大気圧での水相中の飽和酸素濃
度である）。一定の廃水処理設備に関しては、酸素移動
係数KLa空気流速Qairと共には通気用タンク、例えば微
細気泡ディフューザー又は機械的界面エアーレーターの
中で、通気方法によって決定できる。即ち、必須のKLa
値を知ることは、空気流速Qairを正確にコントロールす
ることを可能にする。
の生物酸素消費に基づいて低下する。Δｔ時間の間、溶
解酸素の濃度の低下はΔD.O.で表される。生物酸素消費
速度（BOCR）は以下の通りに測定される： 生物酸素消費速度（BOCR）グラム（リットル−時間）
-1及びサンプルチャンバー８中の溶解酸素の初期濃度Ci
グラム・リットル-1（これはサンプルを採取した瞬間で
の廃水処理タンク中のD.O.濃度にも相当する）を知るこ
とにより、酸素移動係数KLaは以下の通りに計算でき
る： ここでＣ＊は常圧及び大気圧での水相中の飽和酸素濃
度である）。一定の廃水処理設備に関しては、酸素移動
係数KLa空気流速Qairと共には通気用タンク、例えば微
細気泡ディフューザー又は機械的界面エアーレーターの
中で、通気方法によって決定できる。即ち、必須のKLa
値を知ることは、空気流速Qairを正確にコントロールす
ることを可能にする。
溶解酸素の濃度が臨界値を下まわると、廃水（混合リ
カー）は嫌気的状態に、又は硝酸塩及び／もしくは亜硝
酸塩が存在しているなら無酸素状態に到達する。転移点
はNADHプローブ及びD.O.プローブの両方により検出でき
る。通気がオフになった瞬間から転移点に至る総合時間
を生物酸素消費時間（BOCT）として記録する。一定のD.
O.濃度及び廃水（混合リカー）に関して、生物酸素消費
時間は廃水の残っている栄養素に依存する。廃水中の栄
養素の量の少なさは、廃水（混合リカー）により消費さ
れる低いD.O.をもたらし、これは長い生物酸素消費時間
をもたらす。即ち、BOCTは廃水中の栄養素の除去の度合
いに直結し、そして処理工程の効率をチェックするため
に利用できうる。
カー）は嫌気的状態に、又は硝酸塩及び／もしくは亜硝
酸塩が存在しているなら無酸素状態に到達する。転移点
はNADHプローブ及びD.O.プローブの両方により検出でき
る。通気がオフになった瞬間から転移点に至る総合時間
を生物酸素消費時間（BOCT）として記録する。一定のD.
O.濃度及び廃水（混合リカー）に関して、生物酸素消費
時間は廃水の残っている栄養素に依存する。廃水中の栄
養素の量の少なさは、廃水（混合リカー）により消費さ
れる低いD.O.をもたらし、これは長い生物酸素消費時間
をもたらす。即ち、BOCTは廃水中の栄養素の除去の度合
いに直結し、そして処理工程の効率をチェックするため
に利用できうる。
本発明に係る方法において、バイオマス組成、脱窒の
効率性、栄養素及びBOD除去工程、並びにWWTPの有酸素
段階でのNH3濃度についての情報が得られうる。この情
報はWWTPの嫌気的、無酸素的及び好気的段階における生
物活性を評価するコンピューター13によりモニター及び
分析でき、そしてRAS流速、酸素供給速度、内部リサイ
クリング速度又は流体滞留時間等の如くの系パラメータ
ーを変えて、一過性状況又は正常な運転に対応するWWTP
の効率性を最大にすることができる。
効率性、栄養素及びBOD除去工程、並びにWWTPの有酸素
段階でのNH3濃度についての情報が得られうる。この情
報はWWTPの嫌気的、無酸素的及び好気的段階における生
物活性を評価するコンピューター13によりモニター及び
分析でき、そしてRAS流速、酸素供給速度、内部リサイ
クリング速度又は流体滞留時間等の如くの系パラメータ
ーを変えて、一過性状況又は正常な運転に対応するWWTP
の効率性を最大にすることができる。
本発明を特定の態様の利用により説明してきたが、多
種多様な均等物を本発明の範囲を逸脱することなく本発
明に適用することができうる。例えば、本発明は廃水処
理プラントの個々の好気的、無酸素的及び嫌気的段階の
様々なパラメーターをモニターするのに利用でき、又は
本発明を全WWTP運転を、その効率性を最大とするため
に、モニター及びコントロールするのに利用できる。更
に、本発明の個々の要素は均等置換物を利用してよい。
例えば、検出チャンバー８の中のサンプルは任意のコン
トロール式撹拌の利用により均質に懸濁できうる。この
モニター系は適用性ソフトウェアー又は個別に分析する
ための個別の電子メーターの付いたパーソナルコンピュ
ーターより成っていてよく、全て当業界において公知で
ある。NADHの量又は濃度を決定するためにNADH蛍光の測
定について強調してきたが、この強調は単にNADHの量又
は濃度を決定するための好適な手段にすぎない。この作
業を成し遂げるためのその他の手段及び方法も本発明の
範囲に属する。例えば、NADHの量又は濃度はNADHに対し
て高感度な生化学アッセイの利用により決定できうる。
かかるアッセイは当業界に公知であり、そして一般にア
ッセイの補助のために酸素及び基質成分を使用する。NA
DHの存在を決定できる限り、その他の公知、又は未だ開
発されていない手段も利用できる。酸素の量又は濃度を
決定するために「プローブ」によって溶解酸素を決定す
ることを強調してきたが、この強調は単に酸素の量又は
濃度を決定する好適な手段にすぎない。この作業を成し
遂げるためのその他の手段及び方法も本発明の範囲に属
する。廃水中の酸素の存在を決定できる限り、その他の
公知又は未だ開発されていない手段も利用できる。
種多様な均等物を本発明の範囲を逸脱することなく本発
明に適用することができうる。例えば、本発明は廃水処
理プラントの個々の好気的、無酸素的及び嫌気的段階の
様々なパラメーターをモニターするのに利用でき、又は
本発明を全WWTP運転を、その効率性を最大とするため
に、モニター及びコントロールするのに利用できる。更
に、本発明の個々の要素は均等置換物を利用してよい。
例えば、検出チャンバー８の中のサンプルは任意のコン
トロール式撹拌の利用により均質に懸濁できうる。この
モニター系は適用性ソフトウェアー又は個別に分析する
ための個別の電子メーターの付いたパーソナルコンピュ
ーターより成っていてよく、全て当業界において公知で
ある。NADHの量又は濃度を決定するためにNADH蛍光の測
定について強調してきたが、この強調は単にNADHの量又
は濃度を決定するための好適な手段にすぎない。この作
業を成し遂げるためのその他の手段及び方法も本発明の
範囲に属する。例えば、NADHの量又は濃度はNADHに対し
て高感度な生化学アッセイの利用により決定できうる。
かかるアッセイは当業界に公知であり、そして一般にア
ッセイの補助のために酸素及び基質成分を使用する。NA
DHの存在を決定できる限り、その他の公知、又は未だ開
発されていない手段も利用できる。酸素の量又は濃度を
決定するために「プローブ」によって溶解酸素を決定す
ることを強調してきたが、この強調は単に酸素の量又は
濃度を決定する好適な手段にすぎない。この作業を成し
遂げるためのその他の手段及び方法も本発明の範囲に属
する。廃水中の酸素の存在を決定できる限り、その他の
公知又は未だ開発されていない手段も利用できる。
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ１２Ｑ 1/32 Ｃ１２Ｑ 1/32
Ｇ０１Ｎ 33/18 Ｇ０１Ｎ 33/18 Ｆ
(31)優先権主張番号 ０８／２４８，７６７
(32)優先日 平成６年５月25日(1994．5．25)
(33)優先権主張国 米国（ＵＳ）
(72)発明者 リー，ジャウ ファン
アメリカ合衆国，ペンシルバニア
19312，バーウィン，ネイザン ヘイル
ロード 829
(72)発明者 マネシン，セルゲイ ケー.
アメリカ合衆国，ペンシルバニア
19053，アッパー ホーランド，ベルウ
ッド ドライブ 106
(72)発明者 コルブ，マーカス イー.
アメリカ合衆国，ペンシルバニア
19460，フェニックスビル，ボックス
38，ルーラル デリバリー ３（番地な
し)
(56)参考文献 米国特許4818408（ＵＳ，Ａ)
米国特許4577110（ＵＳ，Ａ)
米国特許3510406（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C12Q 1/00 - 3/00
C12M 1/00 - 3/10
ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ)
ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (9)
- 【請求項１】廃水処理工程において生物活性をin situ
モニター及びコントロールするための装置であって： 処理される廃水の中に浸漬されている廃水サンプルコン
テナー、ここでこのサンプルコンテナーは廃水開口部を
有する； 前記開口部を開閉するように配置されたカバー； このサンプルコンテナー内に配置された廃水ディストリ
ビューター； このサンプルコンテナーの内部に位置している検出端を
有するプローブ； 前記プローブに接続されている生物活性分析器；並びに １）特定の時間インターバルにおいて前記コンテナーに
サンプルを導入及びそれから取り出すための前記分析器
及び前記カバーに接続された、並びに２）１又は複数の
工程パラメーターコントローラーに接続された、工程コ
ントローラー； を含んで成る装置。 - 【請求項２】前記工程パラメーターコントローラーが、
主流水の仕込み率、リターン活性化スラッジの仕込み
率、脱窒リサイクルの率、微生物のタイプ及び質、嫌気
的、無酸素的及び好気的段階の段数及び位置、前記嫌気
的、無酸素的及び好気的段階における滞留時間、栄養素
のタイプ及び導入率、空気又は酸素の純度及び導入率、
pH及び温度から成る群から選ばれるパラメーターをコン
トロールする、請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記プローブが溶解酸素検出プローブであ
る、請求項２記載の装置。 - 【請求項４】前記分析器が前記コンテナー中のサンプル
の溶解酸素含有量を分析する、請求項３記載の装置。 - 【請求項５】前記プローブが： 前記コンテナー中の廃水に特定波長の放射線を照射する
ように前記コンテナーに対して配置された放射線源； 前記放射線に応答して前記コンテナー内の廃水中の微生
物におけるNADHにより発される蛍光の変化を検出するよ
うに前記コンテナー中の廃水に対して配置される検出
器；並びに 前記検出器及び前記コントローラーに接続されたNADH分
析器； を含んで成る、請求項２記載の装置。 - 【請求項６】前記コンテナーに接続されているサンプル
撹拌器を更に含んで成る、請求項１記載の装置。 - 【請求項７】廃水処理工程において生物活性をモニター
するための方法であって： 前記廃水処理工程中の廃水から廃水サンプルをin situ
で取り出し； 前記取り出したサンプルの中に含まれている微生物由来
のNADHの、前記微生物の生物活性のシフトにより生ずる
変化を検出し；そして 特定のサンプルの特徴の状態を決定するためにNADHの変
化を分析する； 段階を含んで成る方法。 - 【請求項８】前記サンプルの特徴が、バイオマス量、バ
イオマス組成、脱窒効率、硝化、NH3濃度、生物酸素要
求量及び酸素の供給から成る群から選ばれる、請求項７
記載の方法。 - 【請求項９】前記廃水処理工程に前記サンプルを戻す段
階を更に含んで成る、請求項７記載の方法。
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/095,123 | 1993-07-20 | ||
| US08/095,123 US5401412A (en) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | Method and apparatus for monitoring biological activity in wastewater and controlling the treatment thereof |
| US08/208,020 US5466604A (en) | 1994-03-08 | 1994-03-08 | Apparatus for monitoring biological activity in wastewater and controlling the treatment thereof |
| US08/208,020 | 1994-03-08 | ||
| US08/248,767 US5552319A (en) | 1993-07-20 | 1994-05-25 | Apparatus and method for monitoring and controlling biological activity in wastewater and controlling the treatment thereof |
| US08/248,767 | 1994-05-25 | ||
| PCT/US1994/008022 WO1995003254A1 (en) | 1993-07-20 | 1994-07-18 | Monitoring biological activity in wastewater |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09500277A JPH09500277A (ja) | 1997-01-14 |
| JP3522761B2 true JP3522761B2 (ja) | 2004-04-26 |
Family
ID=27377881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50522995A Expired - Fee Related JP3522761B2 (ja) | 1993-07-20 | 1994-07-18 | 廃水中の生物活性のモニター |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5552319A (ja) |
| EP (1) | EP0710218B1 (ja) |
| JP (1) | JP3522761B2 (ja) |
| CN (1) | CN1089729C (ja) |
| AT (1) | ATE225319T1 (ja) |
| AU (1) | AU679772B2 (ja) |
| BR (1) | BR9407198A (ja) |
| CA (1) | CA2167514C (ja) |
| DE (1) | DE69431481T2 (ja) |
| DK (1) | DK0710218T3 (ja) |
| FI (1) | FI960261A (ja) |
| HU (2) | HU220485B1 (ja) |
| NO (1) | NO312132B1 (ja) |
| NZ (1) | NZ269942A (ja) |
| RU (1) | RU2134661C1 (ja) |
| TW (1) | TW432017B (ja) |
| WO (1) | WO1995003254A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101135716B1 (ko) * | 2010-01-05 | 2012-04-13 | (주)동양화학 | 미생물 활성 측정장치 |
| KR101135717B1 (ko) * | 2010-01-05 | 2012-04-13 | (주)동양화학 | 미생물 활성 측정방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| WO1999024370A1 (en) * | 1997-11-10 | 1999-05-20 | Biobalance A/S | Method for the control of biodegradation |
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