JP3720110B2

JP3720110B2 - 活性汚泥濃度測定制御装置

Info

Publication number: JP3720110B2
Application number: JP02185996A
Authority: JP
Inventors: 武男加藤; 滝太郎尾坂; 裕久畠田; 浩司伊勢村; 圭司久本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: JPH09192686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生物反応槽内へ汚水を連続的に流入させながら、その流入分だけ沈殿槽へ流出させて、その沈殿槽内で水と汚泥を分離するようにした連続式活性汚泥法の排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
汚水や排水を処理する装置は、特開平7-185586号ほか種々の方式が公知である。従来の連続式活性汚泥法の排水処理装置においては、上記のように汚泥を含んだ処理水を一旦沈殿槽へ流出させて、この沈殿槽で水と汚泥とを分離するようにしている。したがって、生物反応槽の汚泥は沈殿槽へ流出した分減少することになるから、沈殿槽で分離した汚泥を再び反応槽へ返送する必要がある。ただし、反応槽内での活動により汚泥自身も増殖するから、汚泥濃度を適正に保つためその増殖分を処理系から抜き出してやる必要がある。即ち、沈殿槽内で分離された汚泥は、通常はそのまま反応槽へ返送されるが、定期的若しくは必要時にこの返送用の汚泥を返送せずに汚泥濃縮槽へ引き抜いて、この汚泥濃縮槽から排出するようにしている。
【０００３】
上記において、増殖した余剰汚泥を引き抜く方法として、一般には、タイマーなどによって定期的に引き抜くことが行われている。
【０００４】
他方、より精度の高い汚泥濃度の制御を行うことを目的として、反応槽内の汚泥濃度を測定して、その汚泥濃度や返送汚泥の濃度、沈殿槽内の汚泥量等から余剰汚泥量を算出して、目標汚泥量との差に基づいて引き抜く方法が考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の引抜方法において、タイマーなどで定期的に引き抜く方法では、汚泥の流入変動などによって余剰汚泥の量も変化するから、それに合わせてタイマーの設定時間を頻繁に変更しなければならず、非常な手間を要する欠点がある。
【０００６】
後者の方法では、このような欠点がないが、半面、余剰汚泥量を算出するための流量計や制御のための調節弁等が多くなり、装置が複雑となってコスト高となるのみならず、流入変動の大きい小規模処理場では、流入量が少ないときは沈殿槽で汚泥の滞留を生じ、流入量の多い場合には、沈殿槽の汚泥が不足する問題があった。
【０００７】
また、汚泥濃度の測定を行う場合、従来においては連続的に汚泥濃度を測定しているが、このような測定方法では、汚泥の引抜を行うときの濃度が必ずしもその反応槽の通常の状態とは限らず、場合によっては引き抜きすぎたり或いは引き抜き不足を生ずる欠点があり、反応槽内の汚泥濃度は不安定とならざるを得ない欠点がある。
【０００８】
更に、反応槽の汚泥濃度を平均化するため、反応槽内を攪拌装置で攪拌するようにしているが、この攪拌装置は常時運転されているとは限らず、汚泥濃度を測定する際に攪拌停止状態にあると、汚泥が沈殿しているから、正しい汚泥濃度が得られないという不都合を生じる。
【０００９】
この発明は、汚泥濃度の安定した制御が可能で、しかも低コストで、既存の施設にも容易に取り付けることのできる連続式の活性汚泥濃度測定制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、汚水を流入させる生物反応槽と、その生物反応槽から流出させた汚水を活性汚泥と水とに分離する沈殿槽とを有し、その沈殿槽内で分離された活性汚泥を前記生物反応槽内へ返送するようにした連続式活性汚泥法の排水処理系において、前記生物反応槽内の活性汚泥濃度を測定する測定手段と、その測定手段によって測定された複数回の測定結果の平均値を求める平均値演算手段と、その平均値を基準値とするか或いはある特定の測定値を基準値とするかを選択するための基準値選択手段と、その基準値選択手段によって基準値とされた値と設定目標値との差を演算して、予め設定された特定時にその差が最小となるように、且つ、１回の引抜量に上限を設けながら引き抜きを数回に分けるようにして、前記系内の余剰汚泥を引き抜く引抜手段を制御する制御手段と、前記生物反応槽の撹拌装置の運転・非運転状態に応じて、測定若しくは制御を、実行、延期又は中止する手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態を示す連続式の活性汚泥濃度測定制御装置の汚水及び汚泥の流れと制御信号の流れを示す系統図である。
【００１５】
図１において、(１)は、原水が流入する原水槽であって、砂を取り出す沈砂槽(２)と原水ポンプ槽(３)を備えている。(４)は、流量調整槽であって、前記原水ポンプ槽(３)の原水が原水ポンプ(５)によってこの流量調整槽(４)に供給される。この流量調整槽(４)の原水は流量調整ポンプ(６)によって、オキシデーションディッチと呼ばれる生物反応槽(７)へ供給される。
【００１６】
上記生物反応槽(７)においてその反応槽(７)内の汚泥との接触によって浄化された水は、汚泥と共に沈殿槽(８)へ流出し、その沈殿槽(８)内において汚泥を沈殿させることによって、水と汚泥とに分離される。上澄み水となって分離された水は、消毒槽(９)で消毒されて排出される。他方、沈殿した汚泥は、返送汚泥ポンプ(10)によって前記反応槽(７)へ返送される。この反応槽(７)への返送通路(16)の途中に返送汚泥バルブ(11)が設けられて、このバルブ(11)を一定時間開閉することで、汚泥の返送を行うか行わないかを選択できる。
【００１７】
また、前記返送汚泥ポンプ(10)の下流側より分岐した通路(17)によって、返送用汚泥を返送しないで汚泥濃縮槽(12)へ溜めることができるようにしてある。(13)は、この汚泥濃縮槽(12)への通路(17)の途中に設けた余剰汚泥バルブで、このバルブ(13)の開閉によって、一定時間汚泥を引き抜くことができる。また、汚泥濃縮槽(12)においては、更に汚泥と上澄み水とに分離した後、沈殿した濃縮汚泥は、汚泥引抜ポンプ(14)によって汚泥貯留槽(15)へ送り出され、上澄み水となった脱離液は、通路(18)によって原水ポンプ槽(３)へ戻すようになっている。(19)は、この原水ポンプ槽(３)への通路(18)の途中に設けた脱離液返送バルブである。
【００１８】
(20)は、生物反応槽の汚泥濃度を測定する測定部であり、生物反応槽内へ設置したストレーナ(21)より吸込管(22)を通して吸い込んだサンプリング液が供給されて、この測定部(20)で汚泥濃度を測定するようになっている。
【００１９】
(23)は、生物反応槽内の水を攪拌する攪拌装置であるが、この攪拌装置(23)の運転・非運転状態を検出する検出手段(24)が設けられている。
【００２０】
(25)は、マイクロコンピュータからなる制御部であり、この制御部(25)には、前記測定部(20)で測定された汚泥濃度値と、攪拌状態検出手段(24)からの検出信号、及び、どの測定結果を基準値として使用するかを設定する基準値設定手段(26)からの値が入力される。更に、この制御部(25)からの制御信号は、返送汚泥バルブ(11)、余剰汚泥バルブ(13)、脱離液返送バルブ(19)及び汚泥引抜ポンプ(14)へ出力されて、これらを開閉若しくは駆動制御する。
【００２１】
(27)は、測定部(20)と制御部(25)からなる活性汚泥濃度測定制御装置である。
【００２２】
次ぎに、上記制御部(25)による余剰汚泥の引抜制御の方法を、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２３】
まず、プログラムがスタートすると、現時刻が予め設定された測定時刻であるかどうかを判断しながらその時刻になるまで待機する（ステップ１、２、図中（）付き数字で示す、以下同様）。測定時刻の場合には、前記攪拌状態検出手段(24)から入力された攪拌検出信号によって、攪拌装置(23)が運転されているか否かを判断する（ステップ３）。即ち、前述したように、攪拌装置(23)が運転されていないときは、反応槽の汚泥が沈下してその反応槽内の汚泥濃度を正しく測定することができないから、運転状態になるまで待つものである。そして、運転中でないときは、運転中開始まで待つことになるが（ステップ４、５）、予め設定された次回の測定時刻近くなると、同じようなときに２回測定することとなって無意味となるか、或いは次回の測定ができなくなるから、次回の測定時刻との間にある時間間隔があくように、途中でこの回の測定待機を停止する（ステップ４のＮＯのとき）。
【００２４】
例えば、攪拌装置(23)が図３のように間欠運転されるような場合において、図のＴ1、Ｔ2…の時刻（例えば６０分毎）で測定を行うこととされている場合、攪拌装置(23)の停止期間ＴSのときに測定時刻Ｔ2がくると、運転が開始されるまで待つが、次回の測定時刻Ｔ3までの時間Ｔ0以後は、そのＴ2の待機を停止する。
【００２５】
なお、攪拌装置(23)の運転状態を検出するための検出手段はどのようなものでも良く、例えば、攪拌装置(23)が制御部(25)によって制御運転されるものであるときは、簡単にその制御のプログラムから取り出せばよいし、或いは、運転・非運転に同期するような他の手段があれば、それを用いても良い。
【００２６】
さて、上記ステップにおいて、測定時刻になると測定を行うが（ステップ６）、その測定と同時に汚泥濃度の制御を行うわけではなく、余剰汚泥の引抜制御は、予め決められた設定時刻に行うようにしている。この判断が、ステップ７であって、制御時刻であれば次のステップである制御に移ることになる。この場合の制御時刻は、予め１日１回ある時刻にといったように定められており、制御時刻に達していない場合には、その測定された汚泥濃度値は、制御部(25)の記憶手段によって記憶される。
【００２７】
上記制御ステップにおいては、まず、脱離液返送バルブ(19)を開いて、汚泥濃縮槽(12)の脱離液を抜くとともに、濃縮汚泥引抜ポンプ(14)を駆動して、濃縮汚泥を汚泥貯留槽(15)へ抜き出す（ステップ８）。これは、沈殿槽(８)内の汚泥を引き抜く際に、その引き抜かれた汚泥によって濃縮槽(12)が溢れないようにするためで、その回若しくは駆動時間は、前回の制御時に演算されたデータに基づいている。そして、次回の制御のために、次のステップ９で、バルブ(19)の開時間及びポンプ(14)の駆動時間を演算してその結果を記憶しておく。同時に、今回の沈殿槽からの汚泥の引抜時間を演算する。この汚泥引抜時間は、前記測定された汚泥濃度に基づいて算出されるもので、その時の測定値は、前述したように、基準値設定手段(26)によって予め設定された方法により、その設定が数回の平均値である場合にはその平均値に基づいて、特定時間に測定された値である場合には、その値に基づいて演算される。
【００２８】
次ぎに、汚泥濃縮槽(12)の汚泥を引き抜く際、前ステップ９で演算した汚泥引抜のための時間が、返送汚泥バルブ(11)及び余剰汚泥バルブ(13)の開閉に要する時間より長いか否かを演算する（ステップ１０）。これは、バルブの開閉に要する時間より短い場合には、開閉のみで終わるため意味がないからである。
【００２９】
その後、余剰汚泥バルブ(13)を開いて、前記算出された時間沈殿槽(８)内の余剰汚泥を濃縮槽(12)へ引き抜くと共に、その直後、返送汚泥バルブ(11)を閉じて、返送側に汚泥が流れないようにする（ステップ１１）。返送汚泥バルブ(11)を閉じるのは、返送側に流れると汚泥の引抜量が不正確となるためであり、余剰汚泥バル(13)が開いている時間に応じた量だけ汚泥が引き抜かれる。但し、このとき返送汚泥ポンプ(10)が運転中でないと、引抜はできないことになるので、そのとき同時に返送汚泥ポンプを駆動する信号を出力してもよい。さらに、返送汚泥ポンプが運転中かどうかを判断して（ステップ１２）、運転停止状態のときは前記各バルブ(11)(13)を引抜停止側に戻して、一定時間後に運転中となるまで待って処理を続行する（ステップ１３、１４）か、或いはそうでないときは、警報を発して停止する（ステップ１５）。同じくステップ１２において運転中のときは、そのまま必要時間引抜きを行って、再び測定開始時刻待機となる（ステップ１６）。
【００３０】
上記実施形態では、汚泥の返送のオンーオフ、余剰汚泥の引抜き及び脱離液返送のオンーオフをバルブ(11)(13)(19)の開閉により行うようにしているが、ポンプの運転・停止などによって行うこともでき、他方、濃縮汚泥の引抜をポンプ(14)の運転・停止によって行うようにしているが、この場合もバルブの開閉などで行うようにしても良い。
【００３１】
図４は、上記ステップ９において、基準値設定手段の設置に応じて、基準値を算出する場合において、数回の測定値の平均を求める場合の具体例を示す測定タイミングのチャートである。図のように、生物反応槽の汚泥濃度が変化しながら漸増する場合、この図では、１日８回の測定を行うようにしており、これを平均したものから目標値を引いたΔＭがその１日の増殖分と考えることができ、この平均値に基づいて汚泥を引く抜くものである。
【００３２】
他方、図５は、同じくステップ９において、１日の特定時刻の汚泥濃度若しくは汚泥量がその１日分の増加量ΔＭに相当すると考えられる場合に、その時刻の測定値を代用特性として、引抜量算出の基準値とする場合を示している。
【００３３】
上記平均値と特定時刻の測定値の何れを選択するかは、その処理場の特性などに応じて決められる。一般に、比較的安定した系では、１日のうちでの濃度変動がかなり激しい場合でも、平均値若しくは特定時刻での汚泥濃度は、１日当たりの増殖分と考えることが可能である。他方、その都度毎に汚泥濃度が目標値となるように制御するものでは、図のように原水流入量の変動によって、特に小規模の処理場では常時汚泥濃度も短いサイクルで激しく変動し、システムが複雑な割に流入変動などの外乱に対応しきれない不都合があるが、上記のようにすることによって、簡易でしかも比較的安定した制御を行うことができるのである。
【００３４】
図４及び５では、１日に１回引き抜くものとして説明したが、これに限られるものではなく、１日に数回或いは数日に１回といったようにする場合もあり、その場合の平均値や測定時刻もそれに応じて決めることが望ましい。
【００３５】
また、目標値との差分だけ１度に抜くよりも、１回の引抜量に上限を設け、これを数回に分けて目標値となるよう引き抜くことで、短サイクルでの一時的引抜過剰や汚泥濃縮槽(12)のオーバーフローを防止するようにする。
【００３６】
図６及び図７は、前記生物反応槽(７)内に設置される汚水の吸込管(22)とその先端のストレーナ(21)の取付け構造を示している。図において、(31)は、反応槽(７)の外部の適当な位置に設置される傾斜状の取付け台で、この取付け台(31)の先端に、ガイド支柱(32)の上端部分が固定されている。ガイド支柱(32)の下端には、平面から見て概略５角形状に形成されたこの発明のカバー(33)が、その頂点部分のパイプ(34)において外嵌して固定されている。更に、そのパイプ(34)の上部側には、短尺のスリーブ(35)が、ガイド支柱(32)に沿って上下方向へ摺動自在に、そのガイド支柱(32)へ外嵌して取り付けられ、前記パイプ(34)の上端へ乗ることで下降しないよう保持されている。
【００３７】
ガイド支柱(32)と平行に配置された吸込管(22)は、その下端近傍において、前記スリーブ(33)より突出した支持プレート(36)へ、Ｕ型ボルト(37)によって固定されている。この吸込管(22)の下端は、前記カバー(33)内において、直角に水平方向に折れ曲がった後、その上向きの先端部分に、同じくカバー(33)に囲まれるようにしてストレーナ(21)が取り付けられている。
【００３８】
カバー(33)は、上下両側が開放されており、その開放部分からカバー(33)内に入った水を、ストレーナ(21)から吸入して、吸込管(22)から前記の測定部(20)へサンプリング液を取り込む。その際、反応槽(７)内の水は、前記攪拌装置(23)によって攪拌されて図の水平方向に流動しているが、活性汚泥カバー(33)が、その流動液とストレーナ(21)を遮るように位置しているので、流動液とともに流動している紙等の比較的大型の夾雑物が、ストレーナ(21)の吸い込み口に付着して塞ぐことがない。
【００３９】
なお、吸込管(22)の上端は、その途中のユニオン(38)によって、測定部(20)側と分離できるようになっており、このユニオン(38)を外すことで、ストレーナ(21)をその吸込管(２)とともに引き上げて、メンテナンスを行うことができる。なお、引き上げた吸込管(22)を元の位置に下ろして設置する際、スリーブ(33)の下端に設けたスリット(39)を、カバー(33)のパイプ(34)上端に設けた突起(40)へ係合させるようにすることで、ストレーナ(21)がカバー(33)内へ確実に設置されるよう位置決めできるようになっている。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、活性汚泥濃度を測定して、決められた時間毎に目標値との間の差分だけ余剰汚泥を引き抜くものであるから、常時余剰濃度を演算しては引抜制御を行うものに比較して、制御が簡単であるのみならず、短いサイクルでの濃度変動にも拘わらず、安定した制御を行うことができる効果がある。しかも、多くの流量計や調節弁が不要で、低コストで既存の処理施設にも簡単に設置できる。
【００４１】
また、反応槽内の撹拌装置が停止されるような場合において、撹拌停止時に汚泥濃度を測定することによる測定誤差を回避でき、安定した余剰汚泥の引抜制御を行うことができる。
【００４２】
更に、数回の汚泥濃度の測定値を平均してその平均値を基準値として引き抜き量を演算するものと、代表的な時刻の測定値を基準値として引き抜き量を演算するものとを任意に選択でき、その結果その処理場に適した処理方法が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す排水処理系の系統図である。
【図２】同じく制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】汚泥濃度の測定タイミングと攪拌装置の運転タイミングとの関係を示すタイムチャートである。
【図４】汚泥引抜量を算出する汚泥濃度の基準値を数回の平均から求める場合の汚泥濃度の変動と測定タイミングを示すタイムチャートである。
【図５】同じく汚泥引抜量を算出する汚泥濃度の基準値を代表的な時刻での測定値とする場合の汚泥濃度の変動と測定タイミングを示すタイムチャートである。
【図６】生物反応槽内での汚泥濃度測定用サンプルを採取するためのストレーナと吸込管の側面図である。
【図７】同じくストレーナ部分の拡大斜視図である。
【符号の説明】
(７) 生物反応槽
(８) 沈殿槽
(20) 測定部
(23) 撹拌装置
(25) 制御部
(26) 基準値設定手段

Claims

汚水を流入させる生物反応槽と、その生物反応槽から流出させた汚水を活性汚泥と水とに分離する沈殿槽とを有し、その沈殿槽内で分離された活性汚泥を前記生物反応槽内へ返送するようにした連続式活性汚泥法の排水処理系において、前記生物反応槽内の活性汚泥濃度を測定する測定手段と、その測定手段によって測定された複数回の測定結果の平均値を求める平均値演算手段と、その平均値を基準値とするか或いはある特定の測定値を基準値とするかを選択するための基準値選択手段と、その基準値選択手段によって基準値とされた値と設定目標値との差を演算して、予め設定された特定時にその差が最小となるように、且つ、１回の引抜量に上限を設けながら引き抜きを数回に分けるようにして、前記系内の余剰汚泥を引き抜く引抜手段を制御する制御手段と、前記生物反応槽の撹拌装置の運転・非運転状態に応じて、測定若しくは制御を、実行、延期又は中止する手段とを備えていることを特徴とする活性汚泥濃度測定制御装置。