JP5276279B2 - 曝気装置の運転制御方法 - Google Patents
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
本発明は、汚水処理施設における下水等の有機性汚水を曝気装置設備を用いて活性汚泥微生物の作用により硝化・脱窒処理させる、例えばオキシデーション法、嫌気好気法等の曝気装置の運転制御方法に関するものである。
間欠的に曝気することにより嫌気状態と好気状態を交互に行う汚水の活性汚泥処理方法において、曝気装置停止直後から溶存酸素(以下ＤＯと称す)の降下を時系列的に採取しＤＯの降下の傾きを示す汚泥の呼吸速度を各曝気サイクル毎に計測し、計測された汚泥の呼吸速度に応じて曝気インターバル時間を自動設定し、曝気インターバル時間において硝化反応が進行するＤＯ値を上回る好気時間と酸素の供給を停止している時間のうち脱窒反応が進行する槽内ＤＯが０近傍の嫌気時間との好気嫌気時間比を計測した汚泥の呼吸速度に応じて自動設定し、曝気インターバル時間において好気嫌気時間比が設定値通りとなるよう曝気装置停止時間を前回のサイクルにおいて計測した汚泥の呼吸速度から予測することにより制御する方法は公知である（例えば、特許文献１参照）。しかしこの方法では、ＤＯの降下傾きを示す汚泥の呼吸速度の計測値が前回と次回のサイクルで殆ど変動がないことを前提として前回のサイクルにおいて計測した汚泥の呼吸速度から予測されるため、変動が大きい例えば、夜中の少ない使用水が流入してくる早朝と、人間が活動を開始し多くの使用水が流入してくる朝８時頃から後とでは、流入汚水量より槽内ＯＤの負荷が明らかに上昇しいる場合でも、前回計測の負荷量の低い夜中の曝気サイクルから得た傾向で朝の曝気サイクルが決定されるので、時間的なずれのため現状の流入汚水負荷量に対しての適正な硝化および脱窒処理が行われない。
また、別の公知例として、曝気槽に設置した溶存酸素計により、曝気機を間欠運転させる水処理設備において、曝気開始後、嫌気と好気の境界溶存酸素値に達するまでの時間、嫌気と好気の境界溶存酸素値から溶存酸素が上昇して予め定めた上限溶存酸素値に達した時、曝気を停止し、その後再び嫌気と好気の境界溶存酸素値に至るまでの時間を計測しその計測時間を基に嫌気時間が算出され、該嫌気時間の経過後に曝気を再開するように１サイクルの運転を行なわせる（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方法では、今回のサイクルでの曝気状況（時間）から流入汚水負荷量を判断し、曝気後の嫌気時間を割り出しているので時間的ずれは生じないが、上限溶存酸素値や好気・嫌気時間の比など任意設定するものが多く、定格汚泥負荷の場合は好気・嫌気時間の比は１：１で良いが、供用開始初期などの低負荷においては、硝化・脱窒反応を考慮するとこの比は“好気時間＜嫌気時間”となるよう調整する必要があり、頻繁に設定変更をしなければならない。
特開平１１−１２８９７６号公報 （要約、００２２、第３図）
特開平７−１３６６８２号公報 （要約、第２図）
解決しようとする課題は、間欠的に曝気される活性汚泥処理方法において、流入汚水量の変化による大きな負荷量の変動に対しても、上記特許文献１のような曝気サイクルの時間的なずれが生じず、また、上記特許文献２のように供用開始初期などの低負荷において頻繁な設定変更を必要とすることもなく、好気時間帯に必要以上の空気供給をすることなく十分な硝化反応が進行され、また、嫌気時間帯において適切な脱窒反応を促進することでき、更に汚水管理に必要不可欠な汚水のサンプリング採取や汚泥引き抜きなどを極めて容易に適正なタイミンで実施することできる汚水処理施設における曝気設備の運転制御方法を提供することである。
本発明では、曝気槽内の汚水を連続的に攪拌し間欠的に曝気することにより時系列的に好気処理と嫌気処理を交互に行わせる曝気装置の運転制御方法において、曝気装置により空気供給されることで変化する槽内の溶存酸素値を槽内に付設された溶存酸素センサにより検知し、その検知信号を制御装置により処理し上記曝気装置を回転制御するインバータに信号を送信し、溶存酸素値の検出周期であり予め設定されているサンプリング時間と、安定した硝化反応を確保するための溶存酸素目標値と、該溶存酸素目標値よりも小さく設定される溶存酸素指標値と、予め設定された好気処理と嫌気処理の合計時間である曝気サイクルと、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値までの経過時間である到達時間とを基にして、前記制御装置では、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測し、その到達時間により算出される流入負荷量に基づいて、前記溶存酸素目標値に基づいて曝気装置を運転する溶存酸素制御運転時間の算出、及び前記曝気サイクルにより次工程の嫌気処理における曝気停止の嫌気時間の算出がなされて、嫌気時間と溶存酸素制御運転時間とが自動的に設定され、好気処理の場合、曝気開始から溶存酸素指標値に到達するまでの間は曝気装置を定速回転し、溶存酸素指標値の到達時間経過後、前記溶存酸素制御運転時間において初期は逸早く前記溶存酸素目標値に到達させるために溶存酸素値を増加するよう曝気装置を回転制御し、前記溶存酸素目標値に到達すると上記算出設定された溶存酸素制御運転時間中は曝気槽内の溶存酸素値を溶存酸素目標値状態に維持するよう曝気装置を回転制御し、また、次工程の嫌気処理の場合、上記算出設定の嫌気時間において曝気装置を停止させることで嫌気処理に移行することで溶存酸素値がほぼ０まで降下し、その後も嫌気処理を継続させ、前記嫌気時間が経過すると再び曝気装置が起動し次の好気時間における好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測して前記制御装置での演算及び制御信号出力を繰返し行うことで、前記曝気サイクルで好気処理と嫌気処理を交互に繰返すよう間欠的に曝気装置の運転制御を行わせることを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、予め設定さたサンプリング時間毎に槽内設置の溶存酸素センサで溶存酸素値が細かく検出され現状サイクル中の立上り曝気状況から流入負荷量を算出認識させ、槽内の溶存酸素値を目標値一定に安定状態から曝気を停止するよう曝気装置の運転制御し嫌気時間および溶存酸素制御運転時間が迅速に自動調整処理されるので、夜中の少ない使用水が流入してくる早朝と、人間が活動を開始し多くの使用水が流入してくる朝８時頃から後の流入汚水の負荷変動差が大きな場合においても、曝気サイクルの時間的なずれが生じることもなく、また、供用開始初期などの低負荷において頻繁な設定変更という煩わし調整作業をすることもなく、現状に即した最適な好気・嫌気状態で有効に処理が行われるという利点がある。更にまた、所定の曝気サイクルに設定されるため完全に曝気サイクルを時刻管理することができるので、汚水管理を実施するうえで重要な同条件の汚水サンプル採取ができ、ｐＨ（水素イオン濃度），水温，ＯＲＰ（酸化還元電位），ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量），ＳＳ（浮遊物質量）などの正確な汚水データ分析ができると共に適正なタイミングで汚泥引き抜きができる等、維持管理面において省力化が図れるという利点も有している。
曝気槽内の汚水を連続的に攪拌し間欠的に曝気することにより時系列的に好気処理と嫌気処理を交互に行わせる曝気装置の運転制御方法において、曝気装置により空気供給されることで変化する槽内の溶存酸素値を槽内に付設された溶存酸素センサにより検知し、その検知信号を制御装置により処理し上記曝気装置を回転制御するインバータに信号を送信し、溶存酸素値の検出周期であり予め設定されているサンプリング時間と、安定した硝化反応を確保するための溶存酸素目標値と、該溶存酸素目標値よりも小さく設定される溶存酸素指標値と、予め設定された好気処理と嫌気処理の合計時間である曝気サイクルと、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値までの経過時間である到達時間とを基にして、前記制御装置では、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測し、その到達時間により算出される流入負荷量に基づいて、前記溶存酸素目標値に基づいて曝気装置を運転する溶存酸素制御運転時間の算出、及び前記曝気サイクルにより次工程の嫌気処理における曝気停止の嫌気時間の算出がなされて、嫌気時間と溶存酸素制御運転時間とが自動的に設定され、好気処理の場合、曝気開始から溶存酸素指標値に到達するまでの間は曝気装置を定速回転し、溶存酸素指標値の到達時間経過後、前記溶存酸素制御運転時間において初期は逸早く前記溶存酸素目標値に到達させるために溶存酸素値を増加するよう曝気装置を回転制御し、前記溶存酸素目標値に到達すると上記算出設定された溶存酸素制御運転時間中は曝気槽内の溶存酸素値を溶存酸素目標値状態に維持するよう曝気装置を回転制御し、また、次工程の嫌気処理の場合、上記算出設定の嫌気時間において曝気装置を停止させることで嫌気処理に移行することで溶存酸素値がほぼ０まで降下し、その後も嫌気処理を継続させ、前記嫌気時間が経過すると再び曝気装置が起動し次の好気時間における好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測して前記制御装置での演算及び制御信号出力を繰返し行うことで、前記曝気サイクルで好気処理と嫌気処理を交互に繰返すよう間欠的に曝気装置の運転制御を行わせる。
図１ないし図４において、１は曝気槽、２は曝気槽１内に攪拌水流を発生させるため設けられた攪拌機、3は曝気槽１内へ空気を供給するための曝気装置であり、曝気装置３から導下されたエアー配管４を経由して曝気槽１内に設置された散気装置５により酸素が供給され、曝気槽１内に付設された溶存酸素センサ6により溶存酸素値を検知し、その検知信号は溶存酸素変換器７により溶存酸素値信号に変換され、該変換された溶存酸素値信号が、制御装置８により処理され上記曝気装置３を回転制御するインバータ９に信号が送信され、予め設定されているサンプリング時間ｔ１と曝気サイクルＣおよび安定した硝化反応を確保するための溶存酸素目標値Ｄ２よりも小さく設定され、汚水の流入負荷量を算出するための溶存酸素指標値Ｄ１を基にして、曝気槽１内の溶存酸素値の変化を溶存酸素センサ6により上記サンプリング時間ｔ１毎に好気時間ｔ４中のみ検知してもよいが、嫌気時間ｔ３中も継続して検知されることが望ましく、好気処理の場合は該サンプリング時間ｔ1毎に溶存酸素センサにより検出した信号に基づいて先ず制御装置からインバータへの指令信号により曝気装置３が定速運転で駆動し曝気を開始させ、溶存酸素値が当該溶存酸素指標値Ｄ１に到達しているか否かを判定させ、非到達の場合は定速運転を継続し、到達したと判定されれば該到達までに要した到達時間ｔ０と該到達時間ｔ０中に供給された空気量を基に流入負荷量を算出し、該流入負荷量より次工程の嫌気処理における曝気停止の嫌気時間ｔ３および溶存酸素制御運転時間ｔ２（例えば「ｔ２＝曝気サイクルＣ−嫌気時間ｔ３−到達時間ｔ０」としても良い）が算出されて自動的に設定される。
更に、前記溶存酸素指標値Ｄ１の到達時間ｔ０経過後、該算出設定された溶存酸素制御運転時間ｔ２において初期は逸早く前記溶存酸素目標値Ｄ２に到達させるため既設定のサンプリング時間ｔ１毎に現状の溶存酸素値が増加しているか否かを判定し、非増加の場合は前記制御装置８によりインバータ９に周波数を上げる指令信号を発信し曝気装置３が増速運転され現状の溶存酸素値が増加したと判定されればその時点での周波数運転状態を継続し、次に溶存酸素値が溶存酸素目標値Ｄ２に到達しているか否かが判定され、非到達の場合は再度上記前工程の現状の溶存酸素値を増加させる制御運転が行われ、到達したと判定されれば上記算出自動設定の溶存酸素制御運転時間ｔ２中は既設定のサンプリング時間ｔ1毎に現状の溶存酸素値が溶存酸素目標値Ｄ２と同等か否かが判定され、溶存酸素目標値Ｄ２より低い場合は上記制御装置８によりインバータ９に周波数を上げる指令信号が発信され、逆に高い場合は周波数を下げる指令信号が発信され、また同等の場合はその時点での周波数運転状態が継続されてそれぞれの状況に応じた曝気装置３の回転制御が溶存酸素制御運転時間ｔ２継続された後、次工程の嫌気処理に移行される。
次に、次工程の嫌気処理の場合、前記算出自動設定の嫌気時間ｔ３において曝気装置３を停止させることで嫌気処理に移行することで溶存酸素値がほぼ０まで降下し、その後も嫌気処理を継続させ、該嫌気時間ｔ３が経過すると再び曝気装置３が起動し次の好気時間ｔ４における好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間ｔ０を計測して前記制御装置での演算及び制御信号出力を繰返し行うことで、前記曝気サイクルＣで好気処理と嫌気処理を交互に繰返すよう間欠的に曝気装置３の運転制御を行わせる。
１ 曝気槽
３ 曝気装置
６ 溶存酸素センサ
８ 制御装置
９ インバータ
Ｄ１ 溶存酸素指標値
Ｄ２ 溶存酸素目標値
ｔ０ 溶存酸素指標値までの到達時間
ｔ１ サンプリング時間
ｔ２ 溶存酸素制御運転時間
ｔ３ 嫌気時間
ｔ４ 好気時間
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ｔ３ 嫌気時間
ｔ４ 好気時間
Claims (1)
- 曝気槽内の汚水を連続的に攪拌し間欠的に曝気することにより時系列的に好気処理と嫌気処理を交互に行わせる曝気装置の運転制御方法において、
曝気装置により空気供給されることで変化する槽内の溶存酸素値を槽内に付設された溶存酸素センサにより検知し、その検知信号を制御装置により処理し上記曝気装置を回転制御するインバータに信号を送信し、
溶存酸素値の検出周期であり予め設定されているサンプリング時間と、安定した硝化反応を確保するための溶存酸素目標値と、該溶存酸素目標値よりも小さく設定される溶存酸素指標値と、予め設定された好気処理と嫌気処理の合計時間である曝気サイクルと、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値までの経過時間である到達時間とを基にして、
前記制御装置では、好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測し、その到達時間により算出される流入負荷量に基づいて、前記溶存酸素目標値に基づいて曝気装置を運転する溶存酸素制御運転時間の算出、及び前記曝気サイクルにより次工程の嫌気処理における曝気停止の嫌気時間の算出がなされて、嫌気時間と溶存酸素制御運転時間とが自動的に設定され、
好気処理の場合、曝気開始から溶存酸素指標値に到達するまでの間は曝気装置を定速回転し、溶存酸素指標値の到達時間経過後、前記溶存酸素制御運転時間において初期は逸早く前記溶存酸素目標値に到達させるために溶存酸素値を増加するよう曝気装置を回転制御し、前記溶存酸素目標値に到達すると上記算出設定された溶存酸素制御運転時間中は曝気槽内の溶存酸素値を溶存酸素目標値状態に維持するよう曝気装置を回転制御し、
また、次工程の嫌気処理の場合、上記算出設定の嫌気時間において曝気装置を停止させることで嫌気処理に移行することで溶存酸素値がほぼ０まで降下し、その後も嫌気処理を継続させ、
前記嫌気時間が経過すると再び曝気装置が起動し次の好気時間における好気処理の曝気開始から前記溶存酸素指標値に至るまでの到達時間を計測して前記制御装置での演算及び制御信号出力を繰返し行うことで、
前記曝気サイクルで好気処理と嫌気処理を交互に繰返すよう間欠的に曝気装置の運転制御を行わせることを特徴する、曝気装置の運転制御方法。
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