JP4014462B2 - リン除去支援装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、降雨によるリン除去の悪化を容易かつ定量的に予測出来るリン除去支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来より一般に使用されている従来例の構成説明図である。
図において、１は、流入原水Ａが流入される第１沈殿池である。
２は、最初沈殿池１によって処理された流入原水Ａが流入され、嫌気槽３と好気槽４とを有する生物反応槽である。
【０００３】
５は、生物反応槽２によって処理された流入原水Ａが流入される第２沈殿池で、処理水Ｂが放出される。
６は、第２沈殿池５と嫌気槽３とを連通し、返送汚泥Ｃを送る返送汚泥管である。
なお、第２沈殿池５の余剰汚泥Ｄは、外部に排出される。
【０００４】
７は、第１沈殿池１に設けられた第１全リン計である。
８は、第２沈殿池５に設けられた第２全リン計である。
９は、装置の処理区域内に近くに設けられた降雨量計である。
１１は、流入原水Ａの水温を測定する水温計である。
【０００５】
そして、第１全リン計７、第２全リン計８、降雨量計９と水温計１１の測定結果は監視室Ｅの監視盤Ｅ１で監視される。
【０００６】
ところで、閉鎖性水域の富栄養化を防止するため，窒素・リンを除去対象とした下水高度処理の導入が進んでいる。
リン除去を対象とした高度処理には，嫌気−好気活性汚泥法などがある。
【０００７】
嫌気−好気活性汚泥法は，嫌気槽によってリン除去を行う微生物を優先的に増殖させ，その微生物の持つリンの放出と過剰摂取の性質を利用して，リン除去を行うものである。
【０００８】
この方法は，従来の活性汚泥法に比べ，良好なリン除去が行える。
嫌気−好気活性汚泥法などの高度処理施設には、オンラインの全リン計７，８が設置されており、リンの処理状況の監視に使われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
嫌気−好気活性汚泥法は優れた処理方法であるが，たとえば以下のような問題点がある。
（１）合流式下水道の場合，降雨があるとリン除去性能が低下する。
【００１０】
（２）降雨が終わったあともしばらくの間は，リンが上手く除去できない。
現状においては、降雨後のリン除去の悪化は、処理水全リン濃度で確認している。
【００１１】
そのため，リンの規制値を超過する恐れがあるときには、後手になり、対策が遅れてしまう可能性が大きい。
流入水全リン濃度を監視すれば，まえもって対策を準備することができる。
【００１２】
しかし，降雨後のリン除去は不安定であるため、流入したリンに対し、良好な処理が可能かどうか判断することは難しい。
そして、リンの規制値を超過する恐れがある場合、凝集剤の注入などの対策が考えられるが、上記のように、注入するタイミングや注入の判断が難しい。
安全を考慮すると、薬品の過剰注入が止むを得ない状況にある。
【００１３】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、降雨によりリンの除去が悪化し、規制値を超過する恐れのある場合に、早期に警報やメッセージを表示して、容易かつ定量的に予測出来るリン除去支援装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明では、請求項１記載のリン除去支援装置においては、
流入原水が流入される第１沈殿池と、この第１沈殿池に設けられた第１リン計と、前記第１沈殿池によって処理された下水が流入され嫌気槽と好気槽とを有する生物反応槽と、この生物反応槽からの下水が流入される第２沈殿池と、この第２沈殿池からの処理水のリンを測定する第２リン計と、前記第２沈殿池からの返送汚泥を前記生物反応槽の返送する返送汚泥管と、を具備するリン除去支援装置において、装置の処理区域内に設けられた降雨量計と、装置への流入原水の水温を測定する水温計と、この水温計と前記降雨量計との測定信号とにより、リン除去支援装置に流入する有機酸濃度の回復時間を積算降雨量の対数を変数とした所定の演算式により演算する演算装置と、この回復時間から現在のリン除去支援装置の有機酸濃度を予測し、前記リン計の測定信号からリン除去の悪化レベルを予測する予測装置と、を具備したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２においては、請求項１記載のリン除去支援装置において、
前記演算装置からの信号に基づきこの演算装置の演算結果を表示する表示装置を具備したことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３においては、請求項１又は請求項２記載のリン除去支援装置において、
前記演算装置からの信号に基づき警報を発する警報装置を具備したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項3の何れかに記載のリン除去支援装置において、
前記第１沈殿池に設けられたＰＨ計を具備したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５においては、請求項1乃至請求項４の何れかに記載のリン除去支援装置において、
前記第１沈殿池もしくは嫌気槽３に設けられたＯＲＰ計を具備したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図、図２から図５は図１の動作説明図である。
図において、図６と同一記号の構成は同一機能を表す。
以下、図６と相違部分のみ説明する。
【００２０】
１８は、第１沈殿池１に設けられた第１リン計である。
１９は、第２沈殿池５に設けられた第２リン計である。
【００２１】
２１は、水温計１１と降雨量計９との測定信号とにより装置の有機酸濃度レベルを予測し、この有機酸濃度レベルと第１リン計１８の測定信号とからリン除去の悪化レベルを予測する演算装置である。
【００２２】
２２は、演算装置２１からの信号に基づき、演算装置２１の演算結果を表示する表示装置である。
２３は、演算装置２１からの信号に基づき警報を発する警報装置である。
２４は、第１沈殿池１に設けられたＰＨ計である。
２５は、第１沈殿池１に設けられたＯＲＰ計である。なお、ＯＲＰ計は嫌気槽３に設けられても良い。
【００２３】
ところで、リン除去に関する研究で、流入下水の有機物のなかでも、有機酸がリン除去に重要な役割を果たしていると文献等で報告されている。
【００２４】
有機酸は、下水道管渠内に堆積した有機物が発酵することで生成する。
降雨があると管渠内に堆積していた有機物が一掃されるため、有機酸が生成されなくなる。
【００２５】
そして、再び有機酸濃度がもとの降雨前のレベルまで回復する時間は、１日から場合によっては１週間以上必要となる。
図２に示す如く、実処理場における実験結果によると、有機酸が不足しているときに、高濃度のリンが流入すると、処理しきれず、処理水でリンの規制値を超える恐れがある。
【００２６】
ここで、図２において、横軸Ｘは日付け、縦軸Ｙは降雨量（ｍｍ）、酢酸濃度（ｍｇ／ｌ）、全リン濃度（ｍｇ／ｌ）を表し、Ｆは流入水の全リン濃度，Ｇは流入酢酸濃度、Ｈは処理水の全リン濃度、Ｉは降雨量のグラフを示す。
図２のように、リンの除去性能を判断するためには、有機酸濃度の回復と流入リン濃度の監視が重要であることが分かる。
【００２７】
即ち、図２のα点では、降雨が多い時は、有機酸の回復に時間がかかり、リン除去が悪化することが分かる。
図２のβ点では、降雨が少ない時は、有機酸の回復が早く、リン除去が良好で、処理水の全リン濃度も低くなることが分かる。
【００２８】
上記のように，リンの除去性能を判断するためには，有機酸濃度の回復と流入リン濃度の監視が重要である。
そこで，本装置では，次のような機能を持たせている。
【００２９】
（１）有機酸濃度の回復時間を予測する機能。
降雨量計９と水温計１１によって実現する事が出来る。
図２に示す如く、実処理場における実測結果から、降雨量と水温とから、有機酸濃度の回復を予測することができると考えられる。
【００３０】
従って、図２に示す実測の結果から、下記の予測式が得られ、図３に示す如く、実測値と予測値との相関が得られた。
Ｙ＝４．２６２１Ｘ−１．４５０１
Ｙ：酢酸２０ｍｇ／ｌまでの回復日数（日）
Ｘ：１．０６（２０−水温）×ｌｏｇ（積算降雨量）
（単位：水温（℃）、積算降雨量（ｍｍ））
【００３１】
ただし、この予測式の傾きおよび切片は、処理場ごとに修正する必要がある。
ここで、Ｙ：酢酸２０ｍｇ／ｌまでの回復日数（日）としたのは、図２に示す実測値より、処理水Ｈ中のリンを除去するのに十分な酢酸濃度であるからである。
【００３２】
図３において、Ｘ軸は、予測値：酢酸２０ｍｇ／ｌまでの回復日数（日）、Ｙ軸は、観測値：酢酸２０ｍｇ／ｌまでの回復日数（日）である。
【００３３】
（２）流入リン濃度を監視する機能。
これは、オンラインの第１リン計１８によって実現する事が出来る。
（３）リン除去悪化を予測判断する機能。
これは、オンラインの第１リン計１８、降雨量計９、水温計１１が接続された演算装置２１によって実現することが出来る。
【００３４】
（４）警報・メッセージを表示する機能。
これは、演算装置２１、表示装置２２と警報装置２３とによって実現する事が出来る。
【００３５】
図４に、リン除去の悪化を予測し、表示する機能について、演算装置２１、表示装置２２と警報装置２３との動作フローチャートを示す。
図４において、ステップ１において、降雨量計９で計測した降雨量と、水温計１１で計測した水温とを演算装置２１に入力する。
【００３６】
ステップ２において、積算降雨量と平均水温とを演算装置２１で演算する。
ステップ３において、Ｙ＝４．２６２１Ｘ−１．４５０１の式より、有機酸予測回復時間の演算を行う。
ステップ４において、有機酸予測回復時間と、現時点での降雨終了経過時間から、後述する図５で説明する現在の有機酸濃度レベルを予測する。
【００３７】
ステップ５において、有機酸濃度レベルと、第１リン計１８で計測した流入全リン濃度から、リン除去の悪化を予測する。
ステップ６において、表示装置２２にメッセージを表示し、警報装置２３より警報を発する。
【００３８】
図５に予測方法の概念図を示す。
概念図は、有機酸濃度レベルの低いとき（図中では有機酸濃度レベル１）に、高濃度のリン（図中では流入リン濃度レベル４、５）が流入すると、リンを処理しきれず、高い処理水リン濃度となる可能性があることを示している。
【００３９】
ここで、横軸Ｘは降雨終了からの有機酸濃度の時間経過を示し、縦軸Ｙは流入リン濃度の濃度レベルを示す。
なお、積算降雨量が20ｍｍ未満の場合は、管渠内に堆積していた有機物が一掃される事が無く，有機酸は少し生成されるので、警報レベルを一段階下げることが出来る。
【００４０】
逆に、前回積算降雨量が１００ｍｍ以上の場合は、警報レベルを一段階上げる必要がある。
このように、各処理場特有の傾向を演算装置に入れることで、予測の精度を上げることができる。
【００４１】
なお、処理水Ｂを計測する第２リン計１９は、最終的なリンの処理結果を確認するために必要である。
【００４２】
この結果、
（１）これまで、リン除去の悪化は経験や勘によって予測されてきたが、本装置では、既存の計器を利用して、容易かつ定量的な予測が可能となるリン除去支援装置が得られる。
【００４３】
（２）降雨量、水温や流入全リン濃度を使用することで、早期に予測が出来るリン除去支援装置が得られる。
（３）その結果、リンの規制値に対して、凝集剤を適切に注入することが出来るリン除去支援装置が得られる。
【００４４】
（４）本装置では、有機酸を直接測定する計器は不要であるので、安価なリン除去支援装置が得られる。
（５）本装置は、演算装置から演算結果信号を容易に取出すことが出来るので、既存のパソコン等を利用した監視装置に容易に組み込むことが出来、既存の監視装置を容易に発展することが出来るリン除去支援装置が得られる。
【００４５】
（６）演算装置２１からの信号に基づきこの演算装置２１の演算結果を表示する表示装置２２が設けられたので、演算結果を容易に視認して確認出来るリン除去支援装置が得られる。
【００４６】
（７）警報装置２３が設けられたので、表示装置２２等を視認する必要はなく、また装置の近くにいる必要もなく、直ちに対処しやすく、迅速性を有するリン除去支援装置が得られる。
（８）ＰＨ計２４が設けられたので、ＰＨ値も監視出来、より予測の精度を上げることができるリン除去支援装置が得られる。
（９）第１沈殿池１もしくは嫌気槽３にＯＲＰ計２５が設けられたので、ＯＲＰ値も監視出来、より予測の精度を上げることができるリン除去支援装置が得られる。
【００４７】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
（１）これまで、リン除去の悪化は経験や勘によって予測されてきたが、本装置では、既存の計器を利用して容易かつ定量的な予測が可能となるリン除去支援装置が得られる。
【００４９】
（２）降雨量、および流入原水の水温や流入全リン濃度を使用することで、リン除去の悪化を早期に予測ができるリン除去支援装置が得られる。
（３）その結果、リンの除去の悪化に対して、凝集剤を適切に注入するなどの対応が可能なリン除去支援装置が得られる。
【００５０】
（４）本装置では、有機酸を直接測定する計器は不要であるので、安価なリン除去支援装置が得られる。
（５）本装置は、演算処理をプログラミングできる計算機があれば良く、既存のパソコン等を利用した監視装置に容易に組み込むことが出来るリン除去支援装置が得られる。
【００５１】
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
演算装置からの信号に基づきこの演算装置の演算結果を表示する表示装置が設けられたので、演算結果を容易に視認して確認出来るリン除去支援装置が得られる。
【００５２】
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
警報装置が設けられたので、表示装置等を視認する必要はなく、また装置の近くにいる必要もなく、係員の運転管理の負担を軽減することが可能なリン除去支援装置が得られる。
【００５３】
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
ＰＨ計を設けることによって、ＰＨ値を監視すると共に、より予測の精度を上げることができるリン除去支援装置が得られる。
【００５４】
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
ＯＲＰ計を設けることによって、ＯＲＰ値を監視すると共に、より予測の精度を上げることができるリン除去支援装置が得られる。
【００５５】
従って、本発明によれば、降雨によるリン除去の悪化を容易かつ定量的に予測出来るリン除去支援装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の要部構成説明図である。
【図２】 図１の動作説明図である。
【図３】 図１の動作説明図である。
【図４】 図１の動作説明図である。
【図５】 図１の動作説明図である。
【図６】 従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
【符号の説明】
１ 第１沈殿池
２ 生物反応槽
３ 嫌気槽
４ 好気槽
５ 第２沈殿池
６ 返送汚泥管
７ 第1全リン計
８ 第２全リン計
９ 降雨量計
１１ 水温計
１８ 第1リン計
１９ 第２リン計
２１ 演算装置
２２ 表示装置
２３ 警報装置
２４ ＰＨ計
２５ ＯＲＰ計
Ａ 流入原水
Ｂ 処理水
Ｃ 返送汚泥
Ｄ 余剰汚泥
Ｅ 監視室
Ｅ１ 監視盤
Ｆ 流入水のリン濃度
Ｇ 流入酢酸濃度
Ｈ 処理水のリン濃度
Ｉ 降雨量

Claims (5)

1. 流入原水が流入される第１沈殿池と、
   この第１沈殿池に設けられた第１リン計と、
   前記第１沈殿池によって処理された下水が流入され嫌気槽と好気槽とを有する生物反応槽と、
   この生物反応槽からの下水が流入される第２沈殿池と、
   この第２沈殿池からの処理水のリンを測定する第２リン計と、
   前記第２沈殿池からの返送汚泥を前記生物反応槽の返送する返送汚泥管と、
   を具備するリン除去支援装置において、
   装置の処理区域内に設けられた降雨量計と、
   装置への流入原水の水温を測定する水温計と、
   この水温計と前記降雨量計との測定信号とにより、リン除去支援装置に流入する有機酸濃度の回復時間を積算降雨量の対数を変数とした所定の演算式により演算する演算装置と、
   この回復時間から現在のリン除去支援装置の有機酸濃度を予測し、前記リン計の測定信号からリン除去の悪化レベルを予測する予測装置と、
   を具備したことを特徴とするリン除去支援装置。
2. 前記演算装置からの信号に基づきこの演算装置の演算結果を表示する表示装置
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のリン除去支援装置。
3. 前記演算装置からの信号に基づき警報を発する警報装置
   を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のリン除去支援装置。
4. 前記第１沈殿池に設けられたＰＨ計
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のリン除去支援装置。
5. 前記第１沈殿池もしくは前記嫌気槽に設けられたＯＲＰ計
   を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のリン除去支援装置。

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