JP4051183B2

JP4051183B2 - 下水処理場の水質制御装置

Info

Publication number: JP4051183B2
Application number: JP2001132687A
Authority: JP
Inventors: 森泰彦永; 正彦堤; 中理山; 鹿行雄初
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: JP2002320957A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水を水処理プロセス部で処理し生じる汚泥を汚泥処理プロセス部の脱水装置で脱水し、前記脱水装置で脱水されて生じる返流水を前記水処理プロセス部へ返流する下水処理場の水質制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場は、下水の水処理プロセスを行う水処理プロセス部５１と水処理プロセスで生じる汚泥を汚泥処理プロセスで汚泥処理を行う汚泥処理プロセス部５２を備えている。
【０００３】
下水処理場における水処理プロセスについて図７を用いて説明する。下水処理場の水処理プロセス部５１は、最初沈殿池１、生物反応槽２、最終沈殿池３とを備えている。最初沈殿池１で微細な浮遊物を沈殿除去する。生物反応槽２では、下水を活性汚泥と混合し、空気によって曝気を行い、活性汚泥にふくまれる微生物の代謝作用を利用して有機物を除去する。活性汚泥混合液は最終沈殿池３にて活性汚泥を沈降分離することにより浄化される。
【０００４】
下水の窒素除去のため、生物反応槽２は曝気装置５によって静気装置６を介して曝気を行う好気槽７と曝気を行わない無酸素槽８とに分けられ、曝気する好気槽７でアンモニア等の窒素化合物を酸化し硝酸となし、好気槽７から無酸素槽８へ活性汚泥混合液を循環させ、硝酸を窒素ガスへと還元させる。
【０００５】
下水のリン除去のため、生物反応槽２には、曝気も混合液の循環も行わない嫌気槽９が設けられており、嫌気槽９において嫌気−好気法（嫌気状態における汚泥からのリン酸の放出と好気状態における汚泥へのリンの過剰摂取を利用したリン除去方法）によりリンを汚泥中に取り込ませる。このリンを含んだ汚泥は余剰汚泥として最終沈殿池３より引き抜かれ、水処理系外へと排出され処理水のリンが除去される。リンを含む余剰汚泥は、脱水装置１４や焼却装置１５等による汚泥処理プロセスに送られる。
【０００６】
下水処理場における汚泥処理プロセスについて図７を用いて説明する。汚泥処理プロセス部５は、脱水装置１４を備えている。最初沈殿池３から引き抜かれた生汚泥と最終沈殿池３から引き抜かれた余剰汚泥は汚泥処理プロセスに送られ、脱水装置１４によって水分を除去され、焼却装置１５等によって含水率を低減された後、処理場外へ排出される。脱水装置１４には多種あり、それは本発明とは直接は関係しないため詳細は省略するが、基本的には汚泥に凝集剤を添加し汚泥の凝集性を高め、真空脱水、加圧脱水、などを行う。また、脱水処理後に焼却炉によって焼却処理を行う場合もあるが、これも同様の理由により詳細は省略する。
【０００７】
脱水装置１４により除去された水分は水処理プロセスに送られる。これを返流水という。脱水装置１４の脱水機による固液分離が十分に機能した場合には、返流水の汚泥濃度は、水処理プロセスにおいて無視できる範囲まで低減される。
【０００８】
従来、返流水の水質の影響を考慮した水質制御装置は存在していなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、水処理プロセスにおける汚泥の沈降性悪化のため、汚泥処理プロセスに送られる汚泥濃度は低下の傾向にある。このため、所定量の汚泥固形物を水処理プロセスから取り除くため、より多くの量の汚泥を引き抜く必要が生じている。従って、汚泥処理プロセスは低濃度の汚泥を多量に処理することになり、結果として、脱水装置１４による固液分離が十分に行われない場合があった。
【００１０】
すなわち、脱水後の脱水汚泥の含水率を十分に低減できず、また、返流水の汚泥濃度も十分に低減できない状況があった。返流水の汚泥濃度は１０，０００ｍｇ／Ｌに達する場合もあるという。このような状況において、返流水が水処理プロセスに与える悪影響を無視できない。
【００１１】
また、高汚泥濃度の場合、汚泥の酸素消費により返流水は嫌気化しＯＲＰ（酸化還元電位）は低下する。この場合、汚泥中に取り込まれたリンが、返流水の返送過程における嫌気状態で再び汚泥から溶解性リン酸として放出され、高濃度リン酸を含んだ返流水が水処理プロセスに送られる場合があり、これも水処理プロセスに与える悪影響を無視できない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、下水処理場における返流水が水処理プロセスに与える悪影響を低減する下水処理場の水質制御装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る下水処理場の水質制御装置は、下水を水処理プロセス部で処理し生じる汚泥を汚泥処理プロセス部の脱水装置で脱水し、前記脱水装置で脱水されて生じる返流水を前記水処理プロセス部へ返流する下水処理場の水質制御装置であって、前記返流水の水質を測定する水質測定手段と、前記水質測定手段の測定結果に基づき、前記返流水の汚泥濃度が許容濃度になるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記水質測定手段は前記返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計であり、前記制御手段は、前記リン酸計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、前記水質測定手段は前記返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計であり、前記制御手段は、前記リン酸計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする。
【００１６】
また、前記水質測定手段は前記返流水の濁度を測定する濁度計であり、前記制御手段は、前記濁度計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする。
【００１７】
また、前記水質測定手段は前記返流水の濁度を測定する濁度計であり、前記制御手段は、前記濁度計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする。
【００１８】
また、前記水質測定手段は前記返流水の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計であり、前記制御手段は、前記ＯＲＰ計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする。
【００１９】
また、前記水質測定手段は前記返流水の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計であり、前記制御手段は、前記ＯＲＰ計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする。
【００２０】
上述の発明において、汚泥処理プロセス部の脱水装置で脱水されて生じる返流水の水質を水質測定手段によって測定し、水質測定手段の測定結果に基づき、制御手段によって、返流水の汚泥濃度が許容濃度になるように制御する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
まず、図１を参照して第１の実施形態について説明する。
【００２３】
図１に示すように、図７に示した部材には同じ符号をつけて重複する説明を省略する。
【００２４】
脱水装置１４へ最初沈殿池１から生汚泥が送られるとともに最終沈殿池３から余剰汚泥が送られる。脱水装置１４によって生汚泥及び余剰汚泥は脱水され、生じた水は返流水として返流水路２０を介して脱水装置１４から生物反応槽２の嫌気槽９へ送られる。
【００２５】
返流水路２０には水質測定手段として、返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計（ＰＯ４−Ｐ計）２２が設けられている。また、水質測定手段の測定結果に基づき、返流水の汚泥濃度が許容濃度になるように制御する制御手段２５が設けられている。本実施の形態では、制御装置２５はリン酸計２２の測定結果に基づき、脱水装置１４の汚泥処理量を補正するように作用する。脱水装置１４の汚泥処理量を補正するには、例えば、脱水装置１４に単位時間当たりに供給される生汚泥及び余剰汚泥の量を制御すればよい。
【００２６】
制御装置２５は、リン酸計２２の計測値Ｓ^ＰＯ４と設定された返流水中のリン酸量目標値ＳＶ^ＰＯ４とをもとに脱水装置１４の汚泥処理流量の補正係数ｍ^Ｑを算出し、この補正係数ｍ^Ｑをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の汚泥処理流量Ｑの指示値ＰＶ^Ｑを、
【数１】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００２７】
制御装置２５は、返流水中のリン酸濃度があらかじめ設定した値を超えた場合、返流水中のリン酸濃度が設定された値となるよう脱水装置１４の処理流量を低減させるようにする。これにより脱水装置１４は良好な固液分離処理が可能となる。
【００２８】
この効果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中のリン酸量の増加が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００２９】
なお、補正係数ｍ^Ｑを、
【数２】

で表されるものを用いることもできる。
【００３０】
次に、図２を参照して第２の実施形態について説明する。
【００３１】
本実施形態では、返流水路２０には、返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計（ＰＯ４−Ｐ計）２２が設けられている。また、本実施の形態では、制御装置２５はリン酸計２２の測定結果に基づき、脱水装置１４へ添加される凝集剤添加量を補正するように作用する。
【００３２】
制御装置２５は、リン酸計２２の計測値Ｓ^ＰＯ４と設定された返流水中のリン酸量目標値ＳＶ^ＰＯ４とをもとに脱水装置１４への凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの補正係数ｍ^ｆｌｏｃを算出し、この補正係数ｍ^ｆｌｏｃをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの指示値ＰＶ^ｆｌｏｃを、
【数３】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００３３】
制御装置２５は、返流水中のリン酸濃度があらかじめ設定した値を超えた場合、返流水中のリン酸濃度が設定された値となるよう脱水装置１４への凝集剤注入量を増加させるようにする。これにより脱水装置１４によって良好な固液分離処理が可能となる。
【００３４】
この効果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中のリン酸量の増加が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００３５】
なお、補正係数ｍ^Ｑを、
【数４】

で表されるものを用いることもできる。
【００３６】
次に、図３を参照して第３の実施形態について説明する。
【００３７】
本実施形態では、返流水路２０には、返流水の濁度を測定する濁度計２３が設けられている。また、本実施の形態では、制御装置２５は濁度計２３の測定結果に基づき、脱水装置１４の汚泥処理量を補正するように作用する。
【００３８】
制御装置２５は、濁度計２３の計測値Ｓ^ｔｕｒｂと設定された返流水中の濁度の目標値ＳＶ^ｔｕｒｂとをもとに脱水装置１４の汚泥処理流量の補正係数ｍ^Ｑを算出し、この補正係数ｍ^Ｑをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の汚泥処理流量Ｑの指示値ＰＶ^Ｑを、
【数５】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００３９】
制御装置２５は、返流水中の濁度があらかじめ設定した値を超えた場合、返流水中の濁度が設定された値となるよう脱水装置１４の処理流量を低減させるようにする。これにより脱水装置１４によって良好な固液分離処理が可能となる。
【００４０】
この結果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中の濁度の上昇が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００４１】
なお、補正係数ｍ^Ｑを、
【数６】

で表されるものを用いることもできる。
【００４２】
次に、図４を参照して第４の実施形態について説明する。
【００４３】
本実施形態では、返流水路２０には、返流水の濁度を測定する濁度計２３が設けられている。また、本実施の形態では、制御装置２５は濁度計２３の測定結果に基づき、脱水装置１４へ添加される凝集剤添加量を補正するように作用する。
【００４４】
制御装置２５は、濁度計２３の計測値Ｓ^ｔｕｒｂと設定された返流水中の濁度の目標値ＳＶ^ｔｕｒｂとをもとに脱水装置１４の凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの補正係数ｍ^ｆｌｏｃを算出し、この補正係数ｍ^ｆｌｏｃをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの指示値ＰＶ^ｆｌｏｃを、
【数７】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００４５】
制御装置２５は、返流水中の濁度があらかじめ設定した値を超えた場合、返流水中の濁度が設定された値となるよう脱水装置１４の処理流量を低減させるようにする。これにより脱水装置１４によって良好な固液分離処理が可能となる。
【００４６】
この結果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中の濁度の上昇が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００４７】
なお、補正係数ｍ^ｆｌｏｃを、
【数８】

で表されるものを用いることもできる。
【００４８】
次に、図５を参照して第５の実施形態について説明する。
【００４９】
本実施形態では、返流水路２０には、返流水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計２４が設けられている。また、本実施の形態では、制御装置２５はＯＲＰ計２４の測定結果に基づき、脱水装置１４の汚泥処理量を補正するように作用する。
【００５０】
制御装置２５は、ＯＲＰ計２４の計測値Ｓ^ＯＲＰと設定された返流水中の濁度の目標値ＳＶ^ＯＲＰとをもとに脱水装置１４の汚泥処理流量の補正係数ｍ^Ｑを算出し、この補正係数ｍ^Ｑをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の汚泥処理流量Ｑの指示値ＰＶ^Ｑを、
【数９】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００５１】
制御装置２５は、返流水中の汚泥濁度の増加により、返流水が嫌気化し、返流水中のＯＲＰがあらかじめ設定した値を下回った場合、返流水中のＯＲＰが設定された値となるよう脱水装置１４の処理流量を低減させるようにする。これにより脱水装置１４によって良好な固液分離処理が可能となる。
【００５２】
この結果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中の汚泥濃度増大によるＯＲＰの低下が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００５３】
なお、補正係数ｍ^Ｑを、
【数１０】

で表されるものを用いることもできる。
【００５４】
次に、図６を参照して第６の実施形態について説明する。
【００５５】
本実施形態では、返流水路２０には、返流水の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定するＯＲＰ計２４が設けられている。また、本実施の形態では、制御装置２５はＯＲＰ計２４の測定結果に基づき、脱水装置１４へ添加される凝集剤添加量を補正するように作用する。
【００５６】
制御装置２５は、ＯＲＰ計２４の計測値Ｓ^ＯＲＰと設定された返流水中の濁度の目標値ＳＶ^ＯＲＰとをもとに脱水装置１４の凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの補正係数ｍ^ｆｌｏｃを算出し、この補正係数ｍ^ｆｌｏｃをもってあらかじめ設定された脱水装置１４の凝集剤注入量ｑ^ｆｌｏｃの指示値ＰＶ^ｆｌｏｃを、
【数１１】

として与える。ここで、ｔは時間、ａ，Ｋｐ，Ｋｉ，Ｋｄは定数。添え字のｎ，ｎ−ａ，ｎ−１はステップ数を示し、自由に設定可能とする。
【００５７】
制御装置２５は、返流水中の濁度があらかじめ設定した値を超えた場合、返流水中の濁度が設定された値となるよう脱水装置１４の処理流量を低減する。これにより脱水装置１４によって良好な固液分離処理が可能となる。
【００５８】
この結果、脱水装置１４の処理流量増大に伴う、脱水装置１４の固液分離処理能力の低減による返流水中の濁度の上昇が抑制され、返流水の水質が水処理プロセスに与える悪影響を抑制することができる。
【００５９】
なお、補正係数ｍ^ｆｌｏｃを、
【数１２】

で表されるものを用いることもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の構成によれば、返流水の水質を測定する水質測定手段によって返流水の水質を監視し、水質測定手段の測定結果に基づき、返流水の汚泥濃度が許容濃度になるように制御するので、汚泥処理プロセスからの返流水が水処理プロセスに与える好ましくない影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図６】本発明に係る下水処理場の水質制御装置の他の実施形態を示すブロック図。
【図７】従来の下水処理場の水質制御装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１最初沈殿池
２生物反応槽
３最終沈殿池
７好気槽
８無酸素槽
９嫌気槽
１４脱水装置
２０返流水路
２２ＰＯ４−Ｐ計
２３濁度計
２４ＯＲＰ計
２５制御手段
５１水処理プロセス部

Claims

下水を水処理プロセス部で処理し生じる汚泥を汚泥処理プロセス部の脱水装置で脱水し、前記脱水装置で脱水されて生じる返流水を前記水処理プロセス部へ返流する下水処理場の水質制御装置であって、
前記返流水の水質を測定する水質測定手段と、
前記水質測定手段の測定結果に基づき、前記返流水の汚泥濃度が許容濃度になるように制御する制御手段と
を備えることを特徴とする下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計であり、前記制御手段は、前記リン酸計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水のリン酸濃度を測定するリン酸計であり、前記制御手段は、前記リン酸計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水の濁度を測定する濁度計であり、前記制御手段は、前記濁度計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水の濁度を測定する濁度計であり、前記制御手段は、前記濁度計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計であり、前記制御手段は、前記ＯＲＰ計の測定結果に基づき、前記脱水装置の汚泥処理量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。
前記水質測定手段は前記返流水の酸化還元電位を測定するＯＲＰ計であり、前記制御手段は、前記ＯＲＰ計の測定結果に基づき、前記脱水装置へ添加される凝集剤添加量を補正することを特徴とする請求項１に記載の下水処理場の水質制御装置。