JP5956372B2 - Water treatment apparatus and water treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、活性汚泥を用いて生物処理する水処理プロセスを利用した水処理装置および水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus and a water treatment method using a water treatment process for biological treatment using activated sludge.
従来の下水処理の例が、特許文献1に記載されている。この公報には、下水処理場から流出する処理水の窒素およびリンの水質を常に良好に維持するために、下水処理場に流入する流入水の窒素成分と有機物成分との比であるC/N比を用いて、下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御することが開示されている。
An example of conventional sewage treatment is described in
また、特許文献2には、好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測し、設定値との偏差に応じて曝気風量を調整する制御方式が開示されており、特許文献3には、無酸素槽での脱窒速度に応じて有機物源を添加する制御方式が開示されている。
上記特許文献1に記載の下水処理場水質制御装置では、嫌気−無酸素−好気法を用いているので、無酸素槽が好気槽の前段に設置されている。この配置により、他の好気性従属栄養菌に先行して脱窒菌は有機物を摂取でき、脱窒性能の確保が期待できる。しかしながら、後段の好気槽から無酸素槽へNO3−Nを多く含んだ硝化液を循環させる必要があり、この好気槽から無酸素槽への返流に多大な動力を必要とする。また、原水水質や好気槽内のアンモニア性窒素濃度に応じて、好気槽に設けた曝気手段の風量を制御しているが、この好気槽での曝気手段の風量制御は好気槽での硝化性能維持のためであり、硝化液が流入する無酸素槽での脱窒性能は必ずしも保障されない、という不具合がある。
In the sewage treatment plant water quality control device described in
この状況は特許文献2に記載の水処理システムでも同じであり、また特許文献3に記載の窒素含有排水処理装置では、有機物添加により脱窒性能維持を図っているために、処理コストの増加を招く恐れがある。
This situation is the same in the water treatment system described in
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は下水処理を含む水処理において、水処理に要する動力を低減して水処理に要するコストを低減しながら、流入する被処理水の水質変動や流量変動に対して、より安定的な窒素除去を可能にする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is to treat the inflow of water treatment including sewage treatment while reducing power required for water treatment and reducing costs required for water treatment. Enables more stable nitrogen removal against fluctuations in water quality and flow rate.
上記課題を解決するために本発明は、少なくとも、原水が流入する第1好気槽と、前記第1好気槽からの流出水を処理する無酸素槽と、前記無酸素槽からの流出水を処理する第2好気槽と、前記第2好気槽の流出水を沈殿する最終沈殿池と、前記第1好気槽内を曝気し風量制御可能な第1曝気手段と、前記第2好気槽内を曝気する第2曝気手段とを備え、前記第2好気槽の流出水を前記無酸素槽及び前記第1好気槽に戻すことなく前記最終沈殿池に導き、原水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段と、原水の窒素濃度を計測する窒素濃度計測手段とを前記第1好気槽の上流側であって原水の流入する部分に設け、前記有機物濃度計測手段及び前記窒素濃度計測手段が検出した原水の有機物濃度および原水の窒素濃度から前記第1好気槽での硝化量に対する有機物除去量及び脱窒量当たりの有機物消費量に基づき前記第1好気槽中の硝化率の設定値を求めると共に、前記第1好気槽中のアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度の合計量に占める前記硝酸性窒素濃度の割合を前記第1好気槽中の硝化率の算出値として求める硝化率設定手段と、前記硝化率設定手段により求められた前記第1好気槽中の硝化率の設定値及び前記第1好気槽中の硝化率の算出値と、を比較し、比較結果に応じて前記第1曝気手段の風量を制御する第1曝気制御手段と、を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides at least a first aerobic tank into which raw water flows, an anoxic tank for treating effluent water from the first aerobic tank, and effluent water from the anoxic tank. A second aerobic tank for treating the water, a final sedimentation basin for precipitating the outflow water of the second aerobic tank, a first aeration means capable of aerating the inside of the first aerobic tank and controlling the air volume, and the second A second aeration means for aerating the inside of the aerobic tank, and guiding the outflow water of the second aerobic tank to the final settling basin without returning to the anaerobic tank and the first aerobic tank, An organic substance concentration measuring means for measuring the concentration and a nitrogen concentration measuring means for measuring the nitrogen concentration of the raw water are provided on the upstream side of the first aerobic tank and into the portion where the raw water flows, and the organic substance concentration measuring means and the wherein the organic substance concentration and the nitrogen concentration of the raw water of the raw water to nitrogen concentration measuring means detects the first aerobic tank A set value of the nitrification rate in the first aerobic tank is obtained based on the organic matter removal amount and the organic matter consumption amount per denitrification amount with respect to the nitrification amount, and the ammonia nitrogen concentration and nitrate concentration in the first aerobic tank The nitrification rate setting means for obtaining the ratio of the nitrate nitrogen concentration in the total amount of nitrogen concentration as a calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank, and the first aerobic obtained by the nitrification rate setting means A set value of the nitrification rate in the tank and a calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank, and a first aeration control means for controlling the air volume of the first aeration means according to the comparison result ; Is provided.
また本発明は、原水が流入する第1好気槽と前記第1好気槽からの流出水を処理する無酸素槽と前記無酸素槽からの流出水を処理する第2好気槽と前記第2好気槽の流出水を沈殿する最終沈殿池とが直列接続された水処理装置の水処理方法は、前記第1好気槽内の上流側に設けた原水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段と、原水の窒素濃度を計測する窒素濃度計測手段の検出値を用いて前記第1好気槽での硝化量に対する有機物除去量及び脱窒量当たりの有機物消費量に基づき前記第1好気槽中の硝化率の設定値を求めるステップと、前記第1好気槽中のアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度の合計量に占める前記硝酸性窒素濃度の割合を前記第1好気槽中の硝化率の算出値として求めるステップと、前記求められた前記第1好気槽中の硝化率の設定値及び前記第1好気槽中の硝化率の算出値と、を比較し、比較結果に応じて前記第1好気槽内に設けた第1曝気手段の風量を制御するステップと、を有することを特徴とする。 The present invention also provides a first aerobic tank into which raw water flows, an anaerobic tank for treating effluent water from the first aerobic tank, a second aerobic tank for treating effluent water from the anoxic tank, The water treatment method of the water treatment apparatus in which the final settling basin for precipitating the effluent water of the second aerobic tank is connected in series is an organic material for measuring the organic matter concentration of the raw water provided on the upstream side in the first aerobic tank Based on the amount of organic matter removed and the amount of organic matter consumed per amount of denitrification in the first aerobic tank , using the detected value of the concentration measuring means and the nitrogen concentration measuring means for measuring the nitrogen concentration of the raw water . A step of obtaining a set value of a nitrification rate in an aerobic tank; and a ratio of the nitrate nitrogen concentration in a total amount of ammonia nitrogen concentration and nitrate nitrogen concentration in the first aerobic tank to the first aerobic A step of obtaining a calculated value of the nitrification rate in the tank, and the obtained first preference The set value of the nitrification rate in the tank and the calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank are compared, and the air volume of the first aeration means provided in the first aerobic tank is determined according to the comparison result. And a step of controlling .
本発明によれば、下水処理を含む水処理において、無酸素槽の上流側及び下流側に好気槽を配置して下流側の好気槽から上流側の無酸素槽への返流回路を不要とし、少なくとも上流側の好気槽の曝気手段の風量を可変とした。これにより、水処理における動力を低下でき、水処理コストを低減できる。また、流入する被処理水の水質変動や流量変動に対して、より安定的に窒素除去が可能になる。 According to the present invention, in water treatment including sewage treatment, an aerobic tank is disposed upstream and downstream of the anaerobic tank, and a return circuit from the downstream aerobic tank to the upstream anaerobic tank is provided. It is unnecessary, and at least the air volume of the aeration means in the upstream aerobic tank is variable. Thereby, the power in water treatment can be reduced and water treatment cost can be reduced. In addition, nitrogen removal can be more stably performed against fluctuations in water quality and flow rate of the treated water that flows in.
下水処理場をはじめとする水処理プラントで、有機物除去を対象として用いる標準活性汚泥法では、好気状態において好気性従属栄養菌が有機物を摂取して、有機物を除去している。また、処理水質をさらに向上させるために、有機物に加えて窒素やリンを除去する高度処理も用いられる。これらの下水処理方法においては、生物学的窒素除去を、好気槽での硝化と無酸素槽での脱窒で実現している。 In a standard activated sludge method that uses organic matter removal in water treatment plants such as sewage treatment plants, aerobic heterotrophic bacteria ingest organic matter and remove organic matter in an aerobic state. Further, in order to further improve the quality of treated water, advanced treatment for removing nitrogen and phosphorus in addition to organic substances is also used. In these sewage treatment methods, biological nitrogen removal is realized by nitrification in an aerobic tank and denitrification in an oxygen-free tank.
つまり、硝化工程を好気状態で実行し、硝化菌により下水中のアンモニア性窒素(NH4-N)を硝酸性窒素(NO3-N)に酸化する。一方、脱窒工程を無酸素状態で実行し、脱窒菌によりNO3-NをN2ガスへ還元する。N2ガスは大気中へ放出されるので、液相中から窒素は除去される。 That is, the nitrification step is performed in an aerobic state, and ammonia nitrogen (NH 4 -N) in sewage is oxidized to nitrate nitrogen (NO 3 -N) by nitrifying bacteria. On the other hand, a denitrification process is performed in an oxygen-free state, and NO 3 —N is reduced to N 2 gas by denitrifying bacteria. Since N 2 gas is released into the atmosphere, nitrogen is removed from the liquid phase.
具体的な窒素除去方法としては、硝化内生脱窒法や嫌気−硝化・内生脱窒法(AOAO法)のように、無酸素槽を好気槽の後段に設置して実施する方法がある。これらの方法では、第1好気槽の前に燐を除去するための嫌気槽を含む場合と含まない場合があるが、第1好気槽−無酸素槽−第2好気槽の順に反応槽を設置し、第1好気槽において硝化したNO3-Nを、続く無酸素槽において脱窒する。これらの方法は、硝化液の循環が不要であり、動力を低減できる。 As a specific nitrogen removal method, there is a method in which an oxygen-free tank is installed at a subsequent stage of an aerobic tank, such as a nitrification endogenous denitrification method or an anaerobic-nitrification / endogenous denitrification method (AOAO method). These methods may or may not include an anaerobic tank for removing phosphorus before the first aerobic tank, but the reaction is performed in the order of the first aerobic tank, the anaerobic tank, and the second aerobic tank. A tank is installed, and NO 3 -N nitrified in the first aerobic tank is denitrified in the subsequent oxygen-free tank. These methods do not require nitrification liquid circulation and can reduce power.
このように無酸素槽の上流側及び下流側に好気槽を配置した本発明に係る水処理装置のいくつかの実施例及びその変形例を、以下、図面を用いて説明する。 Several embodiments of the water treatment apparatus according to the present invention in which the aerobic tanks are arranged on the upstream side and the downstream side of the anaerobic tank in this way and modifications thereof will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る水処理装置Saの一実施例の構成を示すブロック図である。水処理装置Saでは、硝化内生脱窒法を用いた水処理で、活性汚泥を利用して有機物と窒素を除去している。水処理装置Saは、主な構成要素として、第1好気槽1および無酸素槽2、第2好気槽3、最終沈殿池4を有している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a water treatment device Sa according to the present invention. In the water treatment device Sa, organic matter and nitrogen are removed using activated sludge by water treatment using a nitrification endogenous denitrification method. The water treatment device Sa includes a first
第1好気槽1は、第1好気槽1内に散気する第1散気部5と、この第1散気部5に空気を供給する曝気手段としての第1ブロワ6を有している。この第1好気槽1には、被処理水である下水100と、最終沈殿池4からの返送汚泥102が流入する。
The first
第1好気槽1の下流側には、無酸素槽2が設置されており、第1好気槽1からオーバーフローして流出した流出水が第1好気槽1と無酸素槽2を連結する流出水流路21から無酸素槽2に流入する。無酸素槽2の下流側には、第2好気槽3が設置されており、無酸素槽2からオーバーフローして流出した流出水が、無酸素槽2と第2好気槽3を連結する流出水流路22から第2好気槽3に流入する。第2好気槽3は、第2好気槽3内に散気する第2散気部7と第2散気部7に空気を供給する曝気手段としての第2ブロワ8を有している。
An
第2好気槽3の下流側には、第2好気槽3からオーバーフローした流出水が流出水流路23を経て流入する最終沈殿池4が設置されている。最終沈殿池4と第1好気槽1とが流路800により連通している。流路800の途中には、最終沈殿池4で発生した返送汚泥102を第1好気槽1に返送するための返送ポンプ9が配置されている。
On the downstream side of the second
このように構成した下水処理装置Saでは、流入する下水100の水質および処理途中の下水の水質を監視するために、種々の計測手段が設けられている。つまり、第1好気槽1の上流側には、下水100に含まれる有機物の濃度を計測するために有機物濃度計10、および下水100に含まれる窒素の濃度を計測するために第1窒素濃度計11を、それぞれ設置している。また第1好気槽1には、第1好気槽1における硝化進行度を評価するために、酸化還元電位計(ORP計)12を設置している。
In the sewage treatment apparatus Sa configured as described above, various measuring means are provided in order to monitor the quality of the
有機物濃度計10と第1窒素濃度計11は、硝化進行度を設定する硝化率設定部13に接続されている。硝化率設定部13では、有機物濃度計10と第1窒素濃度計11が計測した下水100の有機物濃度と窒素濃度とから、第1好気槽1での最適な硝化率を演算し、設定する。硝化率設定部13とORP計12は、第1曝気制御手段14に接続されている。第1曝気制御手段14は、ORP計12が計測した第1好気槽1の硝化率が、硝化率設定部13で設定した設定値を満たすように、第1ブロワ6の曝気風量を制御する。
The organic
このように構成した下水処理装置Saでは、硝化内生脱窒法を用いて、以下のように下水処理が実行される。初めに、下水100が第1好気槽1に流入する。第1好気槽1では、下水100中のNH4-Nが、活性汚泥中の硝化菌によりNO3-Nへと硝化される。それとともに、第1好気槽1では、下水100中の有機物が、活性汚泥中の好気性従属栄養菌により除去される。
In the sewage treatment apparatus Sa configured as described above, sewage treatment is performed as follows using the nitrification endogenous denitrification method. First, the
次いで、第1好気槽1からオーバーフローして無酸素槽2に流出した流出水から、無酸素槽2において、NO3-Nが脱窒菌により脱窒される。無酸素槽2からオーバーフローして第2好気槽3に流出した流出水は、第2好気槽3において、第2ブロワから発生した気泡により曝気されて、窒素気泡が除去される。第2好気槽3において窒素気泡が大気に開放されることから、最終沈殿池4に流出する流出水中の活性汚泥には窒素気泡がほとんど付着していない状況となる。
Next, NO 3 -N is denitrified by denitrifying bacteria in the
したがって、最終沈殿池4で窒素気泡とともに活性汚泥が浮上するというトラブルを抑制できる。最終沈殿池4では、第2好気槽3からもたらされた活性汚泥が固液分離される。固液分離して発生する上澄み液は、処理水101として系外に排出される。一方、最終沈殿池4で分離された活性汚泥は、返送ポンプ9により返送汚泥102として、第1好気槽1へ返送される。
Therefore, the trouble that activated sludge floats with nitrogen bubbles in the
ところで、これ迄の硝化内生脱窒法においては、第1ブロワを、定風量運転するか、下水の流入水量に対して第1ブロアの風量の比を一定とする流量比一定運転するか、第1好気槽内に残存するアンモニア性窒素の濃度に応じて風量制御運転するか、していた。これにより、第1ブロワの風量を多くして、硝化と共に有機物の除去を促進していた。 By the way, in the nitrification endogenous denitrification method so far, the first blower is operated at a constant air flow rate, or is operated at a constant flow rate ratio in which the ratio of the air flow rate of the first blower to the sewage inflow water amount is constant, One airflow control operation was performed according to the concentration of ammoniacal nitrogen remaining in the aerobic tank. Thereby, the air volume of the 1st blower was increased and the removal of organic substance was promoted with nitrification.
ただし、下水100に含まれる有機物の濃度が低くなると、無酸素槽2では有機物量が不足し、脱窒が十分には進行せず、脱窒性能が低下することになる。これに対して、第1ブロワの風量が少ないと、第1好気槽での有機物の除去が抑制される。その結果、下流の無酸素槽では、有機物量は確保されるが、第1好気槽では硝化が制限され、窒素除去性能が低下する。
However, when the concentration of the organic matter contained in the
そこで本実施例では、下水100に含まれる有機物の濃度と窒素の濃度とから、無酸素槽2における脱窒量が最も多くなるように、第1好気槽1内における硝化率を設定する。そして、硝化率の設定値に応じて、第1ブロワ6の風量を制御する。
Therefore, in the present embodiment, the nitrification rate in the first
図2は、第1ブロワ6の風量制御のフローチャートである。第1ブロワ6を制御する第1曝気制御手段14を用いた上記第1ブロワ6の風量制御を、このフローチャートを用いて詳細に説明する。
FIG. 2 is a flowchart of the air volume control of the
初めに、ステップS101において、流入する下水100の量またはこの下水処理装置Saの容量に応じて、第1ブロワ6の風量(q1)の初期値(デフォルト値)を決定する。次にステップS102において、第1好気槽1の上流側に設けた有機物濃度計10が流入する下水100の有機物濃度(CCiN)を、同じく第1好気槽1の上流側に設けた窒素濃度計11が流入する下水100の窒素濃度(CNiN)を検出する。検出した有機物濃度(CCiN)および窒素濃度(CNiN)は、硝化率設定部13に入力される。
First, in step S101, an initial value (default value) of the air volume (q 1 ) of the
ステップS103では、硝化率設定部13が、入力された下水100の有機物濃度(CCiN)と窒素濃度(CNiN)とから、第1好気槽1で実際に硝化させるべき硝化率(RN−0) を設定する。ここで、硝化率(RN)は、第1好気槽1中のNH4-N濃度(CNH4)およびNO3-N濃度(CNO3)の合計量に占めるNO3-N濃度(CNO3)の割合であり、式(1)で表わされる。
In step S103, the nitrification
なお、第1好気槽1での硝化率の設定値(RN−0)の一例を、式(2)に示す。
An example of the set value (R N-0 ) of the nitrification rate in the first
ここで、式(2)中の変数および定数の内容は、次のとおりである。
a:第1好気槽1での硝化量に対する有機物除去量、
CN:脱窒量当たりの有機物消費量。
Here, the contents of the variables and constants in the equation (2) are as follows.
a: Amount of organic matter removed relative to the amount of nitrification in the first
C N : Organic consumption per denitrification amount.
式(2)から、硝化率の設定値(RN−0)は定数aに反比例し、下水100の有機物濃度と窒素濃度の比(C/N比)に正比例する。つまり、硝化菌の割合が高い場合や下水100の有機物濃度が高い場合には、硝化率の設定値(RN−0)を大きくする。一方、硝化菌の割合が低い場合や下水100の有機物濃度が低い場合には、硝化率の設定値(RN−0)を小さくする。
From the equation (2), the set value (R N-0 ) of the nitrification rate is inversely proportional to the constant a, and directly proportional to the ratio of organic matter concentration to nitrogen concentration (C / N ratio) in the
なお、式(2)で表わされる硝化率の設定値(RN−0)は、下水100に含まれる有機物の全てが、次の2つの工程で消費し尽くされると仮定した場合の値である。すなわち、一部が、第1好気槽1において好気性従属栄養菌により消費され、残りが、無酸素槽2において脱窒菌により脱窒時に消費される、と仮定した場合である。この硝化率の設定値(RN−0)を、実際の下水処理において、有機物および窒素成分の挙動を予め求め、その結果に基づいて修正するようにしてもよい。
In addition, the set value (R N-0 ) of the nitrification rate represented by the formula (2) is a value when it is assumed that all organic substances contained in the
ステップS104で、第1好気槽1に設けた第1ブロワ6の風量を制御する第1曝気制御手段14が、ORP計12が検出した第1好気槽1内の被処理水のORPの検出値を取り込む。次に、ステップS105において、ORP計12が検出した第1好気槽1内の被処理水のORP値から第1好気槽1内の硝化率(RN)を算出する。第1好気槽1内の硝化率(RN)は、以下の式(3)により算出される。
In step S104, the first aeration control means 14 for controlling the air volume of the
次に、ステップS106において第1好気槽1における硝化率の設定値(RN-0)とORP計12の検出値から算出した硝化率の算出値(RN)を比較する。比較した結果に応じて、第1曝気制御手段14が第1ブロワ6の風量を制御する。
Next, in step S106, the set value (R N-0 ) of the nitrification rate in the first
具体的には、第1好気槽1での硝化率の設定値(RN-0)と算出値(RN)の差が許容範囲δ以内であれば、第1ブロワ6の風量を現状のままとして変更しない。一方、第1好気槽1内の硝化率の設定値(RN-0)と算出値(RN)の差が許容範囲δよりも大きければ、第1ブロワ6の風量を減少(設定値(RN-0)<算出値(RN)の場合)、もしくは第1ブロワ6の風量を増加(設定値(RN-0)>算出値(RN)の場合)させる。第1ブロワ6の風量(q1)の変化量(Δq1)の算出式を式(4)に示す。
Specifically, if the difference between the set value (R N-0 ) and the calculated value (R N ) of the nitrification rate in the first
以上説明した第1ブロワ6の風量制御により、硝化内生脱窒法を用いた窒素除去において、窒素除去性能を維持できる。すなわち、下水100の有機物濃度が高い場合は、第1好気槽1で硝化および有機物除去を促進しても、無酸素槽2で脱窒菌が利用可能な有機物が多く残っているので、第1好気槽1での硝化率の設定値(RN-0)を高く設定する。これに対して、下水100の有機物濃度が低い場合は、第1好気槽1で有機物を多量に消費すると、無酸素槽2で脱窒菌が利用可能な有機物の残存量が低下するので、第1好気槽1での硝化率の設定値(RN-0)を低く設定し、第1ブロワ6の風量を抑制する。
By controlling the air volume of the
図3に、脱窒率(RD)と硝化率(RN)との関係をグラフで示す。この図3は、AOAO法を用いた下水処理方法において、第1好気槽1内の硝化率(RN)と、無酸素槽2内の脱窒率(RD)との関係を、本発明者らが実験的に調べた結果である。硝化率(RN)の上昇に伴い、脱窒率(RD)が低下することが確認された。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the denitrification rate (R D ) and the nitrification rate (R N ). FIG. 3 shows the relationship between the nitrification rate (R N ) in the first
ここで、脱窒率(RD)は、無酸素槽2へ流入する流入水の全窒素濃度(TNiN)と、無酸素槽2から流出する流出水の全窒素濃度(TNOut)とから算出される。その算出式を式(5)に示す。
Here, the denitrification rate ( RD ) is calculated from the total nitrogen concentration (TN iN ) of the inflow water flowing into the
図4に、硝化率(RN)とこの下水処理系全体の窒素除去率の関係について、本発明者らが実験的に調べた結果を、グラフで示す。図3に示したのと同じ実験手段を用いた場合である。この図4では、窒素除去率が硝化率(RN)に対して、RN=0.7近傍で極大値を有している。したがって、この実験の場合には、第1好気槽1における硝化率(RN)がほぼ0.7になるように、第1好気槽1に設けた第1ブロワ6の風量を制御すればよいことが分かる。
FIG. 4 is a graph showing the results of experiments conducted by the present inventors on the relationship between the nitrification rate (R N ) and the nitrogen removal rate of the entire sewage treatment system. This is a case where the same experimental means as shown in FIG. 3 is used. In FIG. 4, the nitrogen removal rate has a maximum value in the vicinity of R N = 0.7 with respect to the nitrification rate (R N ). Therefore, in this experiment, the air volume of the
これにより、第1、第2好気槽間に無酸素槽を有する一般の下水処理装置においても、第1好気槽における硝化率を特定の値に制御することにより、下水処理装置全体での窒素除去率を最大にできることが分かった。なお、この特定の値は一般的には、100%ではないので、第1ブロワを過大な風量で動作させる必要がなく、第1ブロワの消費動力を従来よりも低減できる。 Thereby, also in the general sewage treatment apparatus which has an anoxic tank between the 1st, 2nd aerobic tank, by controlling the nitrification rate in a 1st aerobic tank to a specific value, in the whole sewage treatment apparatus It has been found that the nitrogen removal rate can be maximized. Since this specific value is generally not 100%, it is not necessary to operate the first blower with an excessive air volume, and the power consumption of the first blower can be reduced as compared with the conventional one.
上記実施例では、下水100の有機物濃度を有機物濃度計10により計測した。有機物濃度計10としては、吸光光度計(UV計)や全有機炭素計、BOD計、COD計など、有機物濃度を直接または間接的に算出できるものであれば良い。同様に、下水100の窒素濃度を、第1窒素濃度計11により計測し。第1窒素濃度計11としては、全窒素濃度計やアンモニア性窒素濃度計など、窒素濃度を算出できるものであれば良い。
In the above example, the organic matter concentration of the
さらには、有機物濃度計10または第1窒素濃度計11を設けず、下水100の有機物濃度(CCiN)もしくは窒素濃度(CNiN)の変動を記録したデータベースに基づき、下水100の有機物濃度(CCiN)もしくは窒素濃度(CNiN)の最大値を推定して用いても良い。
Further, instead of providing the organic
上記実施例では、第1好気槽1の硝化率をORP計12の検出値から算出したが、ORP計12の代わりに全窒素濃度計やアンモニア性窒素濃度計、硝酸性窒素濃度計を用いて、硝化率を算出しても良い。
In the said Example, although the nitrification rate of the 1st
図5に、上記実施例の変形例である下水処理装置Sbの構成図を、ブロック図で示す。上記実施例では、下水100の水質から第1ブロワ6の風量を制御するフィードフォワード式の制御を用いている。これに対して本変形例では、下水処理装置Sbが備える無酸素槽2内もしくは無酸素槽2の下流側に、第2窒素濃度計15を設置し、第2窒素濃度計15の計測値(CNout)に基づいて第1ブロワ6の風量を制御するフィードバック式の制御を追加している。フィードバック回路を設けたので、よりきめ細かな第1ブロワの風量制御が可能になり、下水処理装置Sbの運転コストをより低減できる。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a sewage treatment device Sb that is a modification of the above embodiment. In the above-described embodiment, the feed forward control that controls the air volume of the
図6に、上記実施例の他の変形例である下水処理装置Scの構成図を、ブロック図で示す。上記実施例では、下水100は初めに第1好気槽1に流入していた。本変形例では、第1好気槽1の上流側に嫌気槽16を設置し、嫌気・硝化内生脱窒法(AOAO法)を用いた下水処理装置Scとなっている。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a sewage treatment apparatus Sc that is another modification of the above embodiment. In the above embodiment, the
ここで、嫌気槽16は、活性汚泥中のリン除去細菌がエネルギー源である有機物を摂取するために設けられている。リン除去細菌は、摂取した有機物を用いて下流側に配置された第1好気槽1および無酸素槽2、第2好気槽3内で、下水100からリンを摂取する。そのため、硝化内生脱窒法に嫌気槽16を追加すれば、リンをも除去できる。
Here, the
AOAO法を用いた本変形例における第1ブロワ6の運転制御方法は、硝化内生脱窒法を用いた上記実施例1における第1ブロワ6の運転制御方法と同一である。しかしながら、硝化内生脱窒法を用いた下水処理装置Saでは、有機物濃度計10と第1窒素濃度計11とを、第1好気槽1の上流側に設置して下水100の水質を計測していた。本変形例の下水処理装置Scでは、第1好気槽1の上流側に加えて、嫌気槽16内もしくは嫌気槽16と第1好気槽1とを連通する流路20中に、有機物濃度計10と第1窒素濃度計11とを設置することも可能である。
The operation control method of the
本変形例によれば、上記実施例と同様に、第1好気槽における有機物の消費を制御して第1好気槽における硝化率を特定値にし、下水処理装置Scの全体の窒素除去率を極大化することが可能になり、第1ブロワの消費動力を低減できる。さらに、下水に含まれるリンをも除去できる。 According to this modification, as in the above embodiment, the consumption of organic matter in the first aerobic tank is controlled to set the nitrification rate in the first aerobic tank to a specific value, and the overall nitrogen removal rate of the sewage treatment apparatus Sc. Can be maximized, and the power consumption of the first blower can be reduced. Furthermore, phosphorus contained in sewage can also be removed.
図7に、本発明に係る下水処理装置の他の実施例の構成をブロック図で示す。本実施例に示す下水処理装置Sdは、図1に示した実施例1の下水処理装置Saの構成に加え、第2ブロワ8の風量を制御する第2曝気制御手段17を有している。下水処理装置Sdの全体の窒素除去率を向上させるために、図4に示すように第1好気槽1において硝化を制限すると、第1好気槽1で硝化されなかったNH4-Nを第2好気槽3において硝化する必要が生じる。そこで、本実施例では、第1好気槽1内の流入水の硝化率に応じて、第2ブロワ8の風量を制御している。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of another embodiment of the sewage treatment apparatus according to the present invention. The sewage treatment apparatus Sd shown in the present embodiment has a second aeration control means 17 for controlling the air volume of the
図8に、第1、第2ブロワ8の風量制御のフローチャートを示す。なお、このフローチャートにおいて、図2に示した実施例1のフローチャートの各ステップと同一内容は、同一ステップ番号を付している。図8から分かるように、第1ブロワ6の制御は、実施例1の場合と同じである。したがって、以下の記載では、主として第2曝気制御手段17による第2ブロワ8の風量の制御フローについて説明する。
FIG. 8 shows a flowchart of the air volume control of the first and
ステップS103において第1好気槽1の硝化率の設定値(RN-0)を設定する。ステップS104〜S208において、実施例1と同様に、硝化率の設定値(RN-0)を満足するよう第1ブロワ6の風量を制御する。
In step S103, a set value (R N-0 ) of the nitrification rate of the first
ステップS209において、硝化率の設定値(RN-0)および下水100の窒素濃度(CNiN)の検出値を用いて、第1好気槽1から流出する流出水のアンモニア性窒素濃度(CNH4)を算出する。式(6)に、アンモニア性窒素濃度(CNH4)の算出式を示す。
In step S209, using the set value of the nitrification rate (R N-0 ) and the detected value of the nitrogen concentration (C NiN ) of the
次にステップS210において、ステップS209で算出した、第1好気槽1から流出する流出水のアンモニア性窒素濃度(CNH4)に基づいて、第2曝気制御手段17が第2ブロワ8の風量(q2)を算出する。第2ブロワ8の風量(q2)の算出式の例を、式(7)に示す。
Next, in step S210, based on the ammonia nitrogen concentration (C NH4 ) of the effluent flowing out from the first
第2ブロアの風量制御方法の例としては、例えば、以下の方法がある。予め第2好気槽3から流出する流出水や処理水中に残存するアンモニア性窒素濃度の目標値を設定する。設定した目標値と第1好気槽1から実際に流出する流出水のアンモニア性窒素濃度(CNH4)との差をとる。この差分は、第2好気槽3内で実行されるべき硝化反応量である。硝化反応は、NH4 ++2O2→NO3 −+H2O+2H+(NH4−N→NO3−N)であるから、アンモニア性窒素濃度(CNH4)が予め知られていれば、硝化反応に必要な酸素量を事前に決定でき、硝化反応に必要な酸素量として、第2ブロワ8の風量に決定する。ここで第2好気槽3から流出する流出水や処理水中の残存アンモニア性窒素濃度の目標値は、第2好気槽3から最終沈殿池4を経由して処理水として流出可能な値であり、許容限界値に余裕係数を掛けた値である。
Examples of the second blower air volume control method include the following methods. The target value of the ammonia nitrogen concentration remaining in the effluent water and the treated water flowing out from the second
他の方法としては、第1好気槽1の硝化率の設定値(RN−0)を用いる方法や、第1好気槽1から流出する流出水中のアンモニア性窒素濃度(CNH4)に対応する第2ブロアの風量を予め定めておく方法、等を用いることができる。
As other methods, a method using the set value (R N-0 ) of the nitrification rate of the first
本実施例によれば、第1ブロワ6の風量を制限して第1好気槽1における硝化を抑制した場合であっても、第2ブロワ8の風量を制御しているので、第2好気槽内に流入する流入水に残存するNH4-Nを、適切に硝化することができる。これにより、実施例1に比べ、さらにNH4-N成分を低減でき、後処理等をすることなく、河川等へ処理水を排水することが可能になる。
According to the present embodiment, even if the air volume of the
なお本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲は添付した特許請求の範囲により示されており、特許請求の範囲の中に入るすべての変形例は本発明に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims, and all modifications that fall within the scope of the claims are included in the present invention. Is.
1…第1好気槽、2…無酸素槽、3…第2好気槽、4…最終沈殿池、5…第1散気部、6…第1ブロワ(曝気手段)、7…第2散気部、8…第2ブロワ(曝気手段)、9…返送ポンプ、10…有機物濃度計、11…窒素濃度計、12…ORP計(硝化率検出手段)、13…硝化率設定部(硝化率設定手段)、14…第1曝気制御手段、15…第2窒素濃度計、16…嫌気槽、17…第2曝気制御手段、20…流路、21〜23…流出水流路、100…下水、101…処理水、102…返送汚泥、800…返送汚泥の移送流路、Sa〜Sd…水処理装置。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第2好気槽の流出水を前記無酸素槽及び前記第1好気槽に戻すことなく前記最終沈殿池に導き、原水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段と、原水の窒素濃度を計測する窒素濃度計測手段とを前記第1好気槽の上流側であって原水の流入する部分に設け、
前記有機物濃度計測手段及び前記窒素濃度計測手段が検出した原水の有機物濃度および原水の窒素濃度から前記第1好気槽での硝化量に対する有機物除去量及び脱窒量当たりの有機物消費量に基づき前記第1好気槽中の硝化率の設定値を求めると共に、前記第1好気槽中のアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度の合計量に占める前記硝酸性窒素濃度の割合を前記第1好気槽中の硝化率の算出値として求める硝化率設定手段と、
前記硝化率設定手段により求められた前記第1好気槽中の硝化率の設定値及び前記第1好気槽中の硝化率の算出値と、を比較し、比較結果に応じて前記第1曝気手段の風量を制御する第1曝気制御手段と、を設けたことを特徴とする水処理装置。 At least a first aerobic tank into which raw water flows, an anaerobic tank for treating effluent water from the first aerobic tank, a second aerobic tank for treating effluent water from the anaerobic tank, A final settling basin for precipitating the outflow water of the second aerobic tank, a first aeration means capable of aerating the inside of the first aerobic tank and controlling the air volume, and a second aeration means for aeration of the inside of the second aerobic tank And
An organic substance concentration measuring means for measuring the organic substance concentration of the raw water, introducing the effluent water of the second aerobic tank to the final sedimentation basin without returning to the anaerobic tank and the first aerobic tank, and the nitrogen concentration of the raw water A nitrogen concentration measuring means for measuring is provided at a portion upstream of the first aerobic tank and into which raw water flows,
Based on the organic matter concentration per unit of nitrification in the first aerobic tank and the organic matter consumption per denitrification amount from the organic matter concentration of raw water and the nitrogen concentration of raw water detected by the organic matter concentration measuring means and the nitrogen concentration measuring means The set value of the nitrification rate in the first aerobic tank is obtained, and the ratio of the nitrate nitrogen concentration to the total amount of ammonia nitrogen concentration and nitrate nitrogen concentration in the first aerobic tank is determined as the first aerobic tank. Nitrification rate setting means to obtain as a calculated value of nitrification rate in the air tank ,
The set value of the nitrification rate in the first aerobic tank obtained by the nitrification rate setting means and the calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank are compared, and the first value is determined according to the comparison result . by providing a first aeration control means for controlling the air volume of the aeration unit, the water treatment apparatus according to claim.
前記第1好気槽内の上流側に設けた原水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段と、原水の窒素濃度を計測する窒素濃度計測手段の検出値を用いて前記第1好気槽での硝化量に対する有機物除去量及び脱窒量当たりの有機物消費量に基づき前記第1好気槽中の硝化率の設定値を求めるステップと、
前記第1好気槽中のアンモニア性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度の合計量に占める前記硝酸性窒素濃度の割合を前記第1好気槽中の硝化率の算出値として求めるステップと、
前記求められた前記第1好気槽中の硝化率の設定値及び前記第1好気槽中の硝化率の算出値と、を比較し、比較結果に応じて前記第1好気槽内に設けた第1曝気手段の風量を制御するステップと、を有することを特徴とする水処理方法。 A first aerobic tank into which raw water flows, an anaerobic tank for treating effluent water from the first aerobic tank, a second aerobic tank for treating effluent water from the anaerobic tank, and the second aerobic tank The water treatment method of the water treatment device connected in series with the final sedimentation basin that settles the effluent of
In the first aerobic tank, the detection value of the organic substance concentration measuring means for measuring the organic substance concentration of the raw water provided on the upstream side in the first aerobic tank and the nitrogen concentration measuring means for measuring the nitrogen concentration of the raw water is used. Obtaining a set value of the nitrification rate in the first aerobic tank based on the organic matter removal amount and the organic matter consumption amount per denitrification amount with respect to the nitrification amount of
Obtaining a ratio of the nitrate nitrogen concentration in the total amount of ammonia nitrogen concentration and nitrate nitrogen concentration in the first aerobic tank as a calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank;
The calculated set value of the nitrification rate in the first aerobic tank and the calculated value of the nitrification rate in the first aerobic tank are compared, and in the first aerobic tank according to the comparison result water treatment method you and a step of controlling the air volume of the first aeration means provided, the.
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