JP6422639B2 - Waste water treatment device, waste water treatment method, waste water treatment system, control device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、合流式下水処理における好気槽の曝気風量を制御する排水の処理装置、排水の処理方法、および排水の処理システム、並びに制御装置、制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a wastewater treatment device, a wastewater treatment method, a wastewater treatment system, a control device, a control method, and a program for controlling the amount of aeration air in an aerobic tank in combined sewage treatment.
従来、生活排水または工場排水等の下水を処理する下水処理システムとして、標準活性汚泥法によるものや散水ろ床法によるものなど、様々な下水処理システムが実用化されている。 Conventionally, as a sewage treatment system for treating sewage such as domestic wastewater or factory effluent, various sewage treatment systems such as those using a standard activated sludge method and those using a trickling filter method have been put into practical use.
標準活性汚泥法による下水処理システムにおいては、反応槽内に処理対象の下水を流入させつつ、この反応槽内に存在する多種類の好気性微生物に対して酸素を供給する曝気処理を行う。これによって、反応槽内の下水中に含まれる有機物は、好気性微生物の作用によって分解され、安定した処理水質が得られる。 In the sewage treatment system based on the standard activated sludge method, aeration treatment is performed in which oxygen is supplied to various types of aerobic microorganisms existing in the reaction tank while flowing the sewage to be treated into the reaction tank. As a result, the organic matter contained in the sewage in the reaction tank is decomposed by the action of the aerobic microorganism, and a stable treated water quality is obtained.
反応槽内での曝気処理においては、曝気を行う散気装置に対して、流入水比例制御や、DO(溶存酸素)制御またはアンモニア制御(特許文献1参照)が行われる。流入水比例制御は、反応槽の流入側に設置された流量計を用いて、反応槽に流入する流入水量に比例した量の空気を散気装置に供給する制御である。DO制御は、反応槽の流出側の末端に設置した溶存酸素計(DO計)を用いて溶存酸素濃度を計測し、この溶存酸素濃度を所定の濃度に維持するように散気装置に空気を供給する制御である。アンモニア制御は、反応槽の流出側の末端に設置したアンモニア計を用いて、反応槽の末端におけるアンモニア性窒素(NH4−N)を所定の濃度に維持するように散気装置に空気を供給する制御である。 In the aeration process in the reaction tank, inflow water proportional control, DO (dissolved oxygen) control, or ammonia control (see Patent Document 1) is performed on the diffuser that performs aeration. The inflow water proportional control is a control for supplying an amount of air proportional to the amount of inflow water flowing into the reaction tank to the air diffuser using a flow meter installed on the inflow side of the reaction tank. The DO control measures the dissolved oxygen concentration using a dissolved oxygen meter (DO meter) installed at the end on the outflow side of the reaction tank, and supplies air to the air diffuser so as to maintain this dissolved oxygen concentration at a predetermined concentration. This is the supply control. Ammonia control uses an ammonia meter installed at the end on the outflow side of the reaction tank to supply air to the diffuser so that ammonia nitrogen (NH 4 -N) at the end of the reaction tank is maintained at a predetermined concentration. It is control to do.
しかしながら、上述した各種制御においては、次のような問題があった。すなわち、流入水比例制御においては、窒素を含有する流入水の有機物負荷やアンモニア負荷が変わって水質が変動するため、流入水量に比例させて空気量を制御すると、空気量の過不足が生じてしまう。また、DO制御においては、窒素を含有する流入水の有機物負荷やアンモニア負荷が変化し、これらの負荷が低下した時には空気量が過剰になりやすく、反対に、負荷が上昇した時には空気量が不足しやすくなる。また、アンモニア制御においては、窒素を含有する流入水のアンモニア負荷に応じて適切な量の空気を散気装置に供給できる反面、アンモニア制御を行う前段階での脱窒処理の制御を行うことが困難であった。 However, the various controls described above have the following problems. That is, in the influent water proportional control, the organic matter load and ammonia load of the influent water containing nitrogen changes, and the water quality fluctuates. Therefore, if the air amount is controlled in proportion to the influent water amount, excess or deficiency of the air amount occurs. End up. In addition, in the DO control, the organic load and ammonia load of the inflowing water containing nitrogen change, and when these loads decrease, the air volume tends to become excessive, and conversely, when the load increases, the air volume is insufficient. It becomes easy to do. In addition, in the ammonia control, an appropriate amount of air can be supplied to the aeration device according to the ammonia load of the inflowing water containing nitrogen, but on the other hand, it is possible to control the denitrification process in the previous stage of performing ammonia control. It was difficult.
さらに、合流式の下水処理場において活性汚泥を用いた生物処理を行う場合には、雨天時などにおける流入水の大幅な増加を考慮する必要がある。すなわち、雨天時において流入水量が増加すると、流入水中の窒素濃度が急激に低下するので、反応槽における空気の供給量が過剰となり、窒素除去率が低下する可能性があった。 Furthermore, when biological treatment using activated sludge is performed in a combined sewage treatment plant, it is necessary to consider a significant increase in influent water during rainy weather. That is, when the amount of inflow water increases during rainy weather, the nitrogen concentration in the inflow water rapidly decreases, so that the amount of air supplied to the reaction tank becomes excessive and the nitrogen removal rate may decrease.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、合流式の下水処理場において雨天時に流入水の増加が生じ、反応槽に流入する窒素含有水の水量が急激に変化した場合であっても、反応槽に適正量の酸素を供給することができるとともに、脱窒処理を適切に制御することができ、窒素除去率を向上させて処理水質を改善させることができる排水の処理装置、排水の処理方法、および排水の処理システム、並びに制御装置、制御方法、およびプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to increase the amount of inflow water during rainy weather in a combined sewage treatment plant, and the amount of nitrogen-containing water flowing into the reaction tank has changed abruptly. Even in this case, it is possible to supply an appropriate amount of oxygen to the reaction tank, to appropriately control the denitrification treatment, and to improve the quality of treated water by improving the nitrogen removal rate. A treatment apparatus, a wastewater treatment method, a wastewater treatment system, a control apparatus, a control method, and a program are provided.
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る排水の処理装置は、反応槽内において窒素含有水の流れに従って窒素含有水が含有するアンモニアが硝酸に硝化され、窒素含有水の流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように窒素含有水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気手段と、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置に設けられ、途中位置において硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認手段と、脱窒確認手段の上流側に設けられ、窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段と、アンモニア濃度測定手段によって計測されたアンモニア濃度に基づいて途中位置における硝酸の所望割合を規定するとともに、規定された硝酸の所望割合と脱窒確認手段により確認された脱窒状態とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように、窒素含有水の流れ方向に沿った、脱窒確認手段より少なくとも上流側における散気手段による気体の供給量を制御する気体供給量制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, the wastewater treatment apparatus according to the present invention is configured such that ammonia contained in nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid in accordance with the flow of nitrogen-containing water in the reaction tank, and contains nitrogen. Aeration means for supplying gas over substantially the entire area in the flow direction to the nitrogen-containing water so that each desired ratio of nitric acid is denitrified at each position along the water flow direction, and the flow of nitrogen-containing water In order to obtain the final required nitrification water quality downstream of the upstream denitrification section and the upstream denitrification section where the nitrification reaction for obtaining the minimum necessary denitrification amount along the direction can occur Denitrification confirmation means for confirming the denitrification state provided at a midway position between the downstream nitrification section where denitrification reaction can occur and whether or not a desired ratio of nitric acid is denitrified at the midway position; , Provided upstream of the denitrification confirmation means, Ammonia concentration measuring means configured to be able to measure the ammonia concentration of the contained water, and a desired ratio of nitric acid at the midpoint based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means, and the specified desired ratio of nitric acid Denitrification confirmation along the flow direction of nitrogen-containing water so that nitric acid is denitrified at the desired ratio of nitric acid specified in the middle position based on the denitrification state confirmed by the denitrification confirmation means Gas supply amount control means for controlling the gas supply amount by the air diffusion means at least upstream from the means.
本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、アンモニア濃度測定手段が反応槽における窒素含有水の流入側の近傍に設置されることを特徴とする。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the ammonia concentration measuring means is installed in the vicinity of the inflow side of the nitrogen-containing water in the reaction tank.
本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、散気手段が、時間の経過または窒素含有水の流れ方向に従って、硝化反応が行われる領域と脱窒反応が行われる領域とを、順次、交互、または繰り返し形成させるように気体を供給可能に構成されていることを特徴とする。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention is the wastewater treatment apparatus according to the above invention, wherein the aeration means sequentially performs a region where the nitrification reaction is performed and a region where the denitrification reaction is performed according to the passage of time or the flow direction of the nitrogen-containing water. It is characterized by being able to supply gas so as to be alternately or repeatedly formed.
本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、気体供給量制御手段が、硝化反応により硝化されて生じた硝酸に対する所望割合の脱窒が脱窒確認手段によって確認できない場合に、窒素含有水の流れ方向に沿って脱窒確認手段より少なくとも上流側における散気手段による気体の供給量を増減制御することを特徴とする。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention is the above-described invention, wherein the gas supply amount control means contains nitrogen when the denitrification confirmation means cannot confirm the desired ratio of denitrification with respect to nitric acid generated by nitrification by the nitrification reaction. The flow rate of the gas supplied from the air diffuser at least upstream of the denitrification confirming unit is controlled to increase or decrease along the water flow direction.
本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、脱窒確認手段が硝酸濃度を測定可能に構成された硝酸濃度測定手段であるとともに、硝酸の所望割合が脱窒されているか否かの確認を、硝酸濃度を測定することにより行い、気体供給量制御手段は、アンモニア濃度測定手段によって計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸濃度における制御濃度範囲を設定し、硝酸濃度測定手段によって測定された硝酸濃度が制御濃度範囲に収まるように散気手段を制御して、少なくとも窒素含有水の流れ方向に沿った硝酸濃度測定手段より上流側における散気手段からの気体の供給量を制御することを特徴とする。本発明に係る排水の処理装置は、この構成において、気体供給量制御手段は、硝酸濃度が、アンモニア濃度測定手段によって計測されたアンモニア濃度の3%以上20%以下になるように、気体の供給量を制御するように構成されていることを特徴とする。 In the waste water treatment apparatus according to the present invention, in the above invention, the denitrification confirmation unit is a nitric acid concentration measurement unit configured to be capable of measuring a nitric acid concentration, and whether or not a desired ratio of nitric acid is denitrified. The confirmation is performed by measuring the nitric acid concentration, and the gas supply amount control means sets the control concentration range in the nitric acid concentration based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means, and is measured by the nitric acid concentration measuring means. Controlling the aeration means so that the concentration of nitric acid is within the control concentration range, and controlling the amount of gas supplied from the aeration means upstream of the nitric acid concentration measurement means along at least the flow direction of the nitrogen-containing water. Features. In this configuration, the wastewater treatment apparatus according to the present invention is configured so that the gas supply amount control means supplies the gas so that the nitric acid concentration is not less than 3% and not more than 20% of the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means. It is configured to control the amount.
本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、気体供給量制御手段は、窒素含有水の流れ方向に沿って脱窒確認手段より少なくとも上流側において、散気手段を、散気手段からの気体供給量が略一様になるように制御することを特徴とする。 The wastewater treatment apparatus according to the present invention is the waste water treatment apparatus according to the above invention, wherein the gas supply amount control means moves the air diffusion means from the air diffusion means at least upstream from the denitrification confirmation means along the flow direction of the nitrogen-containing water. The gas supply amount is controlled so as to be substantially uniform.
本発明に係る排水の処理方法は、反応槽内を流れる窒素含有水に対して硝化反応および脱窒反応による生物処理を行う生物処理ステップと、窒素含有水の流れに従って窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、窒素含有水の流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように窒素含有水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気ステップと、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置において、硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認ステップと、反応槽における、窒素含有水の流れ方向に沿った途中位置より上流側の位置でのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定ステップと、アンモニア濃度測定ステップにおいて計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸の所望割合を規定するとともに、規定された硝酸の所望割合と脱窒確認ステップにおいて確認された脱窒状態とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように、窒素含有水の流れ方向に沿った、途中位置より少なくとも上流側における気体の供給量を制御する気体供給量制御ステップと、を含むことを特徴とする。 The wastewater treatment method according to the present invention includes a biological treatment step for performing biological treatment by nitrification reaction and denitrification reaction on nitrogen-containing water flowing in a reaction tank, and ammonia contained in nitrogen-containing water according to the flow of nitrogen-containing water. Aeration to supply gas to the nitrogen-containing water over almost the entire flow direction so that each desired proportion of nitric acid is denitrified at each position along the flow direction of the nitrogen-containing water. A step, an upstream denitrification section in which a nitrification reaction for obtaining a minimum amount of denitrification nitrogen along the flow direction of the nitrogen-containing water can occur, and a final downstream following the upstream denitrification section Denitrification to confirm whether or not the desired proportion of nitric acid has been denitrified at an intermediate position between the downstream nitrification section where denitrification reaction for obtaining the nitrification water quality necessary for the reaction can occur Confirmation step and in reaction tank The ammonia concentration measuring step for measuring the ammonia concentration at a position upstream from the middle position along the flow direction of the nitrogen-containing water, and the desired ratio of nitric acid is defined based on the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measuring step In addition, based on the desired ratio of the specified nitric acid and the denitrification state confirmed in the denitrification confirmation step, the nitrogen-containing water is denitrified at the midpoint at the desired ratio of the specified nitric acid. A gas supply amount control step for controlling a gas supply amount at least upstream from the midway position along the flow direction.
本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、アンモニア濃度測定ステップにおいて、反応槽における窒素含有水の流入側の近傍の位置でのアンモニア濃度を測定することを特徴とする。 The wastewater treatment method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the ammonia concentration is measured at a position near the inflow side of the nitrogen-containing water in the reaction tank in the ammonia concentration measurement step.
本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、時間の経過または窒素含有水の流れ方向に従って、硝化反応が行われる領域と脱窒反応が行われる領域とを、順次、交互、または繰り返し形成させるように窒素含有水に気体を供給することを特徴とする。 According to the wastewater treatment method of the present invention, in the above-described invention, the region where the nitrification reaction is performed and the region where the denitrification reaction is performed are sequentially, alternately or repeatedly according to the passage of time or the flow direction of the nitrogen-containing water. A gas is supplied to the nitrogen-containing water so as to be formed.
本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、脱窒確認ステップにおいて確認される脱窒状態が途中位置における硝酸濃度であり、気体供給量制御ステップにおいて、硝酸濃度が、アンモニア濃度測定ステップにおいて測定されたアンモニア濃度に基づいて設定される硝酸濃度の設定濃度範囲に収まる方向に、途中位置より窒素含有水の流れ方向に沿った少なくとも上流側における気体の供給量を制御することを特徴とする。 In the wastewater treatment method according to the present invention, in the above-described invention, the denitrification state confirmed in the denitrification confirmation step is a nitric acid concentration at an intermediate position, and in the gas supply amount control step, the nitric acid concentration is an ammonia concentration measurement step. Characterized in that the gas supply amount is controlled at least upstream along the flow direction of nitrogen-containing water from an intermediate position in a direction falling within a set concentration range of nitric acid concentration set based on the ammonia concentration measured in To do.
本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、気体供給量制御ステップにおいて、硝酸濃度が、アンモニア濃度測定ステップにおいて測定されたアンモニア濃度の3%以上20%以下の濃度になるように、気体の供給量を制御することを特徴とする。 In the wastewater treatment method according to the present invention, in the above invention, in the gas supply amount control step, the nitric acid concentration is not less than 3% and not more than 20% of the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measurement step. The supply amount of gas is controlled.
本発明に係る排水の処理システムは、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置に設けられるとともに、流れ方向に従って窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように流れ方向の略全域に亘って気体が供給される窒素含有水に対して、途中位置において硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認手段と、脱窒確認手段の上流側に設けられ、窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段と、アンモニア濃度測定手段によって計測されたアンモニア濃度に基づいて脱窒状態を規定するとともに、規定された硝酸の所望割合と脱窒確認手段により確認された脱窒状態とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように、窒素含有水の流れ方向に沿った、脱窒確認手段より少なくとも上流側における窒素含有水に供給する気体の供給量を制御する気体供給量制御手段と、を備えることを特徴とする。 The wastewater treatment system according to the present invention includes an upstream denitrification section that can also undergo a nitrification reaction for obtaining a minimum amount of denitrification nitrogen along the flow direction of nitrogen-containing water, and an upstream denitrification section. Ammonia contained in the nitrogen-containing water according to the flow direction is provided at an intermediate position between the downstream nitrification section where the denitrification reaction for obtaining the finally required nitrified water quality following the downstream side can also occur. Nitrogen-containing nitric acid, and nitrogen-containing water to which gas is supplied over almost the entire area in the flow direction so that each desired ratio of nitric acid is denitrified at each position along the flow direction, the concentration of nitric acid at the intermediate position A denitrification confirmation means for confirming the denitrification state of whether or not a desired ratio has been denitrified, and an ammonia concentration measurement provided upstream of the denitrification confirmation means and capable of measuring the ammonia concentration of nitrogen-containing water Means and ammo A denitrification state is defined on the basis of the ammonia concentration measured by the concentration measuring means, and nitric acid is detected at an intermediate position based on the desired ratio of the specified nitric acid and the denitrification state confirmed by the denitrification confirmation means. A gas supply amount that controls the supply amount of the gas supplied to the nitrogen-containing water at least upstream from the denitrification confirmation means along the flow direction of the nitrogen-containing water so that it is denitrified at the desired ratio of the specified nitric acid. And a control means.
本発明に係る制御装置は、窒素含有水の流れに従って窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、窒素含有水の流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように窒素含有水に流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気手段に対して、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置に設けられ、途中位置において硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認手段が確認した途中位置における脱窒状態と、窒素含有水の流れ方向に沿って脱窒確認手段より上流側に設けられ、窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段によって計測されたアンモニア濃度に基づいて規定する途中位置における硝酸の所望割合とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように窒素含有水の流れ方向に沿った、脱窒確認手段より少なくとも上流側における気体の供給量を制御することを特徴とする。 The control device according to the present invention is such that ammonia contained in nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid according to the flow of nitrogen-containing water, and each desired ratio of nitric acid is denitrified at each position along the flow direction of nitrogen-containing water. Nitrogen-containing reaction for supplying gas to the nitrogen-containing water over almost the entire flow direction also causes a nitrification reaction to obtain the minimum amount of denitrified nitrogen along the flow direction of the nitrogen-containing water. Provided at an intermediate position between the upstream denitrification section and the downstream nitrification section that can also undergo the denitrification reaction to obtain the final required nitrification water quality downstream of the upstream denitrification section. The denitrification state is confirmed by the denitrification confirmation means that confirms the denitrification state whether or not the desired ratio of nitric acid is denitrified at the middle position, and denitrified along the flow direction of the nitrogen-containing water. Provided upstream from the confirmation means and contains nitrogen Based on the desired ratio of nitric acid at the intermediate position defined based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means configured to be capable of measuring the ammonia concentration of the nitric acid at the desired ratio of nitric acid at which the nitric acid is defined at the intermediate position The supply amount of the gas is controlled at least upstream from the denitrification confirmation means along the flow direction of the nitrogen-containing water so as to be denitrified.
本発明に係る制御方法は、窒素含有水に対する気体供給量を制御する制御装置による制御方法において、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置において、流れ方向に従って窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように流れ方向の略全域に亘って気体が供給される窒素含有水に対して、硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認ステップと、窒素含有水の流れ方向に沿った途中位置より上流側の位置でのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定ステップと、アンモニア濃度測定ステップにおいて計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸の所望割合を規定するとともに、規定された硝酸の所望割合と脱窒確認ステップにおいて確認された脱窒状態とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように、窒素含有水の流れ方向に沿った、途中位置より少なくとも上流側における窒素含有水に供給する気体の供給量を制御する気体供給量制御ステップと、を含むことを特徴とする。 The control method according to the present invention is a control method by a control device that controls the amount of gas supplied to nitrogen-containing water, and the nitrification reaction for obtaining the minimum amount of denitrified nitrogen along the flow direction of nitrogen-containing water is also performed. At an intermediate position between a possible upstream denitrification section and a downstream nitrification section that can also undergo a denitrification reaction to obtain the final required nitrified water quality downstream of the upstream denitrification section In accordance with the flow direction, ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid, and gas is supplied over substantially the entire region in the flow direction so that each desired proportion of nitric acid is denitrified at each position along the flow direction. A denitrification confirmation step for confirming whether or not a desired ratio of nitric acid has been denitrified with respect to the nitrogen-containing water, and a position upstream from a middle position along the flow direction of the nitrogen-containing water. Measure ammonia concentration The desired concentration of nitric acid based on the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measurement step, and the desired ratio of nitric acid and the denitrification state confirmed in the denitrification confirmation step. Based on the supply amount of gas supplied to the nitrogen-containing water at least upstream from the intermediate position along the flow direction of the nitrogen-containing water, so that the nitric acid is denitrified at the desired ratio of the specified nitric acid at the intermediate position And a gas supply amount control step for controlling.
本発明に係るプログラムは、窒素含有水の流れ方向に沿った、最低限必要な脱窒窒素量を得るための硝化反応も起こりうる上流側脱窒区間と、上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための脱窒反応も起こりうる下流側硝化区間との間である、途中位置において、流れ方向に従って窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、流れ方向に沿った各位置で硝酸の各所望割合が脱窒されるように流れ方向の略全域に亘って気体が供給される窒素含有水に対して、硝酸の所望割合が脱窒されているか否かという脱窒状態を確認する脱窒確認ステップと、窒素含有水の流れ方向に沿った途中位置より上流側の位置でのアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定ステップと、アンモニア濃度測定ステップにおいて計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸の所望割合を規定するとともに、規定された硝酸の所望割合と脱窒確認ステップにおいて確認された脱窒状態とに基づいて、途中位置において硝酸が規定された硝酸の所望割合で脱窒されるように、窒素含有水の流れ方向に沿った、途中位置より少なくとも上流側における窒素含有水に供給する気体の供給量を制御する気体供給量制御ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The program according to the present invention includes an upstream denitrification section in which a nitrification reaction for obtaining a minimum amount of denitrification nitrogen along the flow direction of nitrogen-containing water can occur, and a downstream side of the upstream denitrification section. The ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid according to the flow direction at a midway position between the downstream nitrification section where the denitrification reaction for obtaining the final required nitrified water quality can occur, and the flow Whether or not the desired ratio of nitric acid is denitrified with respect to nitrogen-containing water in which gas is supplied over substantially the entire flow direction so that each desired ratio of nitric acid is denitrified at each position along the direction In the denitrification confirmation step for confirming the denitrification state, the ammonia concentration measurement step for measuring the ammonia concentration at a position upstream from the midway position along the flow direction of the nitrogen-containing water, and the ammonia concentration measurement step The desired ratio of nitric acid is defined on the basis of the measured ammonia concentration, and nitric acid is defined in the middle position based on the desired ratio of nitric acid and the denitrification state confirmed in the denitrification confirmation step. A gas supply amount control step for controlling the supply amount of the gas supplied to the nitrogen-containing water at least upstream from the midway position along the flow direction of the nitrogen-containing water so as to be denitrified at a desired ratio of It is made to perform.
本発明に係る排水の処理装置、排水の処理方法、および排水の処理システム、並びに制御装置、制御方法、およびプログラムによれば、曝気を行う反応槽に流入する窒素含有水の負荷に応じて気体供給量を適切に制御することができるので、反応槽に適正量の酸素を供給しつつ消費電力量を削減することができるとともに、処理原水の水質が大きく変化した非常時においても脱窒処理を適切に制御することができ、窒素除去率を向上させて処理水質を改善させることが可能となる。 According to the wastewater treatment apparatus, the wastewater treatment method, the wastewater treatment system, the control apparatus, the control method, and the program according to the present invention, the gas according to the load of nitrogen-containing water flowing into the reaction tank for aeration Since the supply amount can be appropriately controlled, the power consumption can be reduced while supplying an appropriate amount of oxygen to the reaction tank, and denitrification treatment can be performed even in an emergency when the quality of the raw water for treatment has changed significantly. It is possible to appropriately control, and it is possible to improve the treated water quality by improving the nitrogen removal rate.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Further, the present invention is not limited to the embodiments described below.
(第1の実施形態)
(排水処理装置の構成)
まず、本発明の第1の実施形態による制御装置を含む排水の処理装置の構成について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である排水処理装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、本発明の第1の実施形態である排水処理装置は、最初沈殿池1、順次連通した複数段の好気槽2a,2b,2c,2d(第1槽〜第4槽)からなる反応槽2、固液分離槽3、汚泥返送経路5、および制御部9を備える。
(First embodiment)
(Configuration of wastewater treatment equipment)
First, the structure of the waste water treatment apparatus including the control device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a wastewater treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the waste water treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an initial settling basin 1 and a plurality of
最初沈殿池1には、窒素含有原水(以下、原水)が流入する。最初沈殿池1においては、原水を緩やかに流水させて、比較的粒子の小さいゴミなどを沈殿させる。 Nitrogen-containing raw water (hereinafter, raw water) flows into the first sedimentation basin 1. In the first settling basin 1, raw water is allowed to flow gently to deposit dust with relatively small particles.
反応槽2には、最初沈殿池1から流出した窒素含有水である被処理水が流入する。この反応槽2を構成する複数段の好気槽2a〜2dは、被処理水の流れ方向に沿って配列されている。ここで、反応槽2における被処理水の流入側においては、BOD酸化領域が生じている場合もある。また、好気槽2a〜2dはそれぞれ、散気手段としての散気部6a,6b,6c,6dを備える。散気部6a〜6dは、ブロア8が供給する空気などの気体を用いて、それぞれの好気槽2a〜2d内に散気を行い、反応槽2の内部の活性汚泥を曝気する。それぞれの好気槽2a〜2dにおいては、主に、好気条件下で被処理水中に含まれるアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に硝化される。それぞれの散気部6a〜6dが設けられた好気槽2a〜2dは、直線的に配列しても良く、反応槽2の一例を示す平面図である図2Aに示すように、途中で折り返して配列した迂回水路としても良い。
To-be-treated water that is nitrogen-containing water that has flowed out of the sedimentation tank 1 first flows into the
また、図1に示すように、散気部6a〜6dにはそれぞれ、制御装置を構成する気体供給量制御手段の一部としての気体供給量制御部10a,10b,10c,10dが設けられている。気体供給量制御部10a〜10dはそれぞれ、空気流量制御弁などから構成され、制御装置を構成する気体供給量制御手段の一部としての制御部9からの制御信号に従って、それぞれの好気槽2a〜2dにおける散気部6a〜6dからの気体供給量をそれぞれ一様または個別に制御する。
Moreover, as shown in FIG. 1, each of the
制御装置としての制御部9は、例えばCPU、ROMやRAMなどの記憶媒体、およびハードディスクなどの記録媒体を有して構成されるコンピュータ(PC)などからなる。制御部9においては、記録媒体に後述する排水の処理方法や制御方法を実行可能な所定のプログラムが格納されている。制御部9は、後述するように、入力された硝酸濃度の計測値データなどの確認信号に応答して、格納されたプログラムに従って制御信号を出力することで、気体供給量制御部10a〜10dを制御して散気部6a〜6dからの気体供給量を制御する。
The
また、反応槽2における被処理水の流れに沿った所望の位置には、脱窒確認手段としての硝酸計7が備えられている。この硝酸計7は、脱窒を制御する所望の位置における被処理水の硝酸濃度を測定する硝酸濃度測定手段である。この第1の実施形態において、硝酸計7は、例えば反応槽2のほぼ中間位置である好気槽2bの流出位置に設置する。ここで、硝酸計7の設置位置としては、所望の位置に設定可能であり、後述するように脱窒反応の制御に用いることから、脱窒反応により最終的に所望の水質を得ることが可能で除去したい窒素量、すなわち最低限必要な脱窒窒素量を確保できる位置より下流側、かつ、反応槽2の内部において硝化反応を十分に行うことができる位置より上流側が望ましい。さらには、硝酸計7の設置位置は、あらかじめ測定した全窒素濃度、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、およびアンモニア性窒素のそれぞれの濃度に関する反応槽2の位置依存性に基づいて決定可能である。
A
この場合、反応槽2における脱窒反応を制御することを考慮すると、硝酸計7は、最終的に所望の水質を得ることが可能な脱窒窒素量である最低限必要な脱窒窒素量を得るための上流側脱窒区間と、この上流側脱窒区間の下流側に後続する最終的に必要な硝化水質を得るための下流側硝化区間との間である、途中位置に設置することが望ましい。換言すると、硝酸計7は、脱窒反応および硝化反応が共存する領域のうちの脱窒反応の制御を所望する位置、例えば、硝化反応による硝酸の発生を抑制しつつ脱窒反応を進行させる必要のある反応槽2における領域の最下流側の近傍に設置するのがより好ましい。
In this case, in consideration of controlling the denitrification reaction in the
ここで、「上流側脱窒区間」とは以下のように定義できる。すなわち、第1に、反応槽2内においては上流側から下流側に向かって窒素含有水に含まれる溶存酸素量が徐々に増加していく環境状態になっている。そのため、このような環境状態を前提条件とすれば、窒素含有水の流れ方向における途中位置で硝酸の所望割合が脱窒されていることを確認できれば、この途中位置より上流側では硝酸の所望割合が脱窒されている区間が連続的に確保できていると推定できる。第2に、上述した途中位置より上流側における、硝酸の所望割合が脱窒されている連続区間の長さが長くなるに従って、上述した途中位置までに脱窒されることになる脱窒窒素量が増加する関係にある。第3に、硝酸の所望割合が脱窒されることにより大気中に放散された窒素ガスは改めて窒素含有水中に溶解しない。そこで、「上流側脱窒区間」は、以上のことを考慮して定められる、窒素含有水の流れ方向に沿った反応槽における区間であって、当該区間の直後の位置に設置した脱窒確認手段によって確認された脱窒状態に基づいて、設置位置よりも上流側における所望の脱窒状態が維持されるように、散気手段による気体の供給量を制御した場合に、最低限必要な脱窒窒素量が得られるような区間である。
Here, the “upstream denitrification section” can be defined as follows. That is, first, the
また、「下流側硝化区間」とは、窒素含有水の流れ方向に沿った、反応槽における区間であって、この区間の直前の位置に設置した脱窒確認手段によって確認された脱窒状態に基づいて、脱窒確認手段の設置位置よりも上流側において所望の脱窒状態が維持されるように散気手段からの酸素含有気体の供給量を制御した場合に、上流側から下流側に向かって窒素含有水に含まれる溶存酸素量が徐々に増加していく反応槽内における環境状態と相まって、最終的に必要な硝化された状態の水質が得られることが見込まれる区間である。 Further, the “downstream nitrification section” is a section in the reaction tank along the flow direction of the nitrogen-containing water, and is in a denitrification state confirmed by the denitrification confirmation means installed at a position immediately before this section. Based on this, when the supply amount of the oxygen-containing gas from the air diffuser is controlled so that the desired denitrification state is maintained on the upstream side of the installation position of the denitrification confirmation unit, the flow from the upstream side to the downstream side is controlled. This is a section where it is expected that the water quality in the final nitrification state will be obtained in combination with the environmental condition in the reaction tank where the amount of dissolved oxygen contained in the nitrogen-containing water gradually increases.
また、反応槽2における被処理水の流れに沿った硝酸計7の設置位置よりも上流側に、アンモニア濃度を測定可能なアンモニア濃度測定手段としてのアンモニア計11が設けられている。このアンモニア計11は、硝酸計7の上流側であれば任意の所望の位置に設けることが可能である。この第1の実施形態においては、雨天時などにおいて被処理水の流入量が大幅に増加した場合において、被処理水の負荷が変化した際のアンモニア濃度を測定することが重要であることから、反応槽2の流入側(入口側)である好気槽2aの流入側の近傍や、反応槽2の外部で流入側の近傍に備えることが好ましい。そして、アンモニア計11は、測定したアンモニア濃度の値を制御部9に供給する。
Further, an
アンモニア計11によって計測されたアンモニア濃度の値、および硝酸計7によって計測された硝酸濃度の値が供給された制御部9は、これらのアンモニア濃度および硝酸濃度の値に基づいて、気体供給量制御部10a〜10dに制御信号を供給して、散気部6a〜6dによる気体供給量を制御する。すなわち、制御部9および気体供給量制御部10a〜10dによって、気体供給量制御手段が構成される。なお、制御部9による制御の詳細については後述する。そして、以上の制御部9、気体供給量制御部10、硝酸計7、およびアンモニア計11によって、排水の処理システムが構成される。
The
なお、本明細書において硝酸とは、硝酸(HNO3)、亜硝酸(HNO2)、硝酸性窒素(NO3−N)、亜硝酸性窒素(NO2−N)、硝酸性窒素と亜硝酸性窒素との集合、および硝酸と亜硝酸とをともに示すNOxを含む概念である。また、本明細書においてアンモニアとは、アンモニアおよびアンモニア性窒素を含む概念である。すなわち、本明細書において硝酸濃度は、硝酸、亜硝酸、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素と亜硝酸性窒素との集合、および硝酸と亜硝酸とをともに示すNOxの、いずれの濃度であってもよく、アンモニア濃度は、アンモニア(NH3)およびアンモニア性窒素(NH4−N)のいずれの濃度であっても良い。 In this specification, nitric acid means nitric acid (HNO 3 ), nitrous acid (HNO 2 ), nitrate nitrogen (NO 3 —N), nitrite nitrogen (NO 2 —N), nitrate nitrogen and nitrous acid. It is a concept that includes NO x that represents a collection of nitrogen and both nitric acid and nitrous acid. Further, in this specification, ammonia is a concept including ammonia and ammoniacal nitrogen. That is, in this specification, the nitric acid concentration is any one of nitric acid, nitrous acid, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, aggregation of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen, and NO x indicating both nitric acid and nitrite. The ammonia concentration may be any one of ammonia (NH 3 ) and ammoniacal nitrogen (NH 4 —N).
また、反応槽2を構成する複数段の好気槽2a〜2dが図2Aに示すように折り返して配列されている場合においても、硝酸計7は、反応槽2の被処理水の流れに沿った所望の位置、例えば好気槽2bの流出位置などに設けられる。また、アンモニア計11は、反応槽2の被処理水の流れに沿った硝酸計7の上流側の所望の位置、例えば好気槽2aの流入位置に設けられる。なお、硝酸計7およびアンモニア計11の設置位置に関する詳細については後述する。
Further, even when a plurality of
固液分離槽3には、最下流の好気槽2dから流出した被処理水が流入する。固液分離槽3においては、被処理水が分離液4aと活性汚泥4bとに分離する。固液分離槽3の側壁には、配管(図示せず)が接続されており、この配管を介して分離液4aが消毒処理過程に送られるように構成されている。また、固液分離槽3の底部には、汚泥返送経路5が接続されており、固液分離槽3の底部に堆積した活性汚泥4bを好気槽2aに返送できるように構成されている。これにより、好気槽2aおよび下流側の好気槽2b,2c,2d内の生物量を所定量に維持することができる。
To-be-treated water that has flowed out of the most downstream
(排水の処理方法における気体供給量制御)
次に、好気槽2a〜2dにおいて行われる排水の処理方法、およびこれに伴う制御方法並びに制御部9が実行するプログラムによる気体供給量制御について説明する。図5は、この第1の実施形態による処理方法を示すフローチャートである。
(Gas supply control in wastewater treatment methods)
Next, a wastewater treatment method performed in the
この好気槽2a〜2dにおいて行われる排水の処理方法においては、まず、図1に示す最初沈殿池1からの被処理水が、好気槽2aから好気槽2dに順次送られる。それぞれの好気槽2a〜2dにおいては、好気性条件下で活性汚泥中の好気性微生物である硝化菌により、被処理水中のアンモニア性窒素(NH4−N)が、下記の反応式(1)〜(3)のように、亜硝酸性窒素(NO2−N)や硝酸性窒素(NO3−N)に硝化される(図5中、ステップST1およびステップST2)。
In the wastewater treatment method performed in the
NH3+O2+2e−+2H+→NH2OH+H2O …(1)
NH2OH+H2O→NO2 −+5H++4e− …(2)
NO2 −+0.5O2→NO3 − …(3)
NH 3 + O 2 + 2e − + 2H + → NH 2 OH + H 2 O (1)
NH 2 OH + H 2 O → NO 2 − + 5H + + 4e − (2)
NO 2 − + 0.5O 2 → NO 3 − (3)
一方、反応槽2内においては、上流側から下流側に向かって窒素含有水に含まれる溶存酸素量が徐々に増加していく環境が形成されている。そのため、反応槽2の特に上流側においては、被処理水内における溶存酸素量が少ない領域が生じる。このような、反応槽2における被処理水中の酸素量が少ない領域や場合によって硝化槽などにおいても、酸素量が少ないことから脱窒菌による脱窒反応(嫌気反応)が発生する。そこで、この脱窒反応を生じる領域(脱窒反応領域)に充分な炭素源を供給すれば、脱窒反応も充分に進行させることができる。その結果、好気槽である反応槽2においても、部分的に脱窒反応が行われる領域が発生する。
On the other hand, in the
具体的に例えば、反応槽2が後述する深層旋回反応槽である場合には、反応槽2内の被処理水の全体的な流れ方向に垂直な面方向に旋回流が形成される。この場合、旋回流の上流側である反応槽2内の上層側に、酸素が供給されて溶存酸素が多くなることから、この上層側で酸素が消費されて反応式(1)〜(3)などによる硝化反応が比較的優勢になる硝化反応領域が形成される。他方、旋回流の下流側である反応槽2内の下層側は、上層側で酸素が消費されたことにより上層に比して溶存酸素が減少するため嫌気状態に傾き、脱窒反応が増加して脱窒反応領域が形成される。これにより、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とが共存する状態が得られる。
Specifically, for example, when the
さらに、具体的に例えば、反応槽2が深槽旋回反応槽や浅槽反応槽である場合には、散気部による被処理水への酸素の供給を、時間的に変動させたり供給領域を区間ごとに区切ったりすることによって、硝化反応領域と脱窒反応領域とを共存させることができる。すなわち、酸素の供給を時間的に変動させたり供給領域を区間で区切ったりすることで、反応槽2内に酸素が多い状態や領域と、酸素が少ない状態や領域とを形成し、酸素が多い状態や領域によって硝化反応領域が形成され、酸素が少ない状態や領域によって脱窒反応領域が形成される。これにより、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とが共存する状態が得られる。
Furthermore, specifically, for example, when the
そして、好気槽である反応槽2内の脱窒反応領域においては、下記の反応式(4)〜(10)のように、硝化が不十分であることによって発生した亜酸化窒素(N2O)ガスを分解したり、亜酸化窒素を発生させることなく亜硝酸を還元したりして、窒素と二酸化炭素とに分解させて、窒素除去が行われる。
Then, in the denitrifying reaction region of the
NO2 −+3H++2e− → 0.5N2O+1.5H2O …(4)
NO2 −+H++2(H) → 0.5N2O+1.5H2O …(5)
NO3 −+H++5(H) → 0.5N2+3H2O …(6)
NO3 −+2H → NO2 −+H2O …(7)
NO2 −+H++(H) → NO+H2O …(8)
NO+(H) → 0.5N2O+0.5H2O …(9)
N2O+2(H) → N2+H2O …(10)
NO 2 − + 3H + + 2e − → 0.5N 2 O + 1.5H 2 O (4)
NO 2 − + H + +2 (H) → 0.5N 2 O + 1.5H 2 O (5)
NO 3 − + H + +5 (H) → 0.5N 2 + 3H 2 O (6)
NO 3 − + 2H → NO 2 − + H 2 O (7)
NO 2 − + H + + (H) → NO + H 2 O (8)
NO + (H) → 0.5N 2 O + 0.5H 2 O (9)
N 2 O + 2 (H) → N 2 + H 2 O (10)
ここで、本発明者は、このような脱窒反応と硝化反応とが並行して進行する場合について、反応槽2における好気槽2aの流入側から好気槽2dの流出側の方向、すなわち被処理水の流れの方向に沿って、複数の位置での、アンモニア性窒素(NH4−N)、亜硝酸性窒素(NO2−N)、および硝酸性窒素(NO3−N)におけるそれぞれの窒素濃度と、これらを合計した全窒素濃度とを測定した。図4Aは、この第1の実施形態によるNH4−N、NO2−N、およびNO3−Nの窒素濃度および全窒素濃度を、反応槽2の被処理水の流れ方向に沿った位置によって測定した結果を示すグラフである。
Here, in the case where the denitrification reaction and the nitrification reaction proceed in parallel, the present inventor is directed from the inflow side of the
図4Aに示すように、反応槽2の比較的前半側である好気槽2aの流入側から好気槽2bの流出側の位置までは、被処理水の流れに従って、NO2−NおよびNO3−Nの窒素濃度があまり増加せず、全窒素濃度が減少する。すなわち、反応槽2の上流側の好気槽2a,2bにおいて硝化反応領域と脱窒反応領域とが存在し、硝化処理が進行しつつ主に脱窒処理が進行している。さらに、反応槽2の上流側の好気槽2aには、固液分離槽3から返送される返送汚泥も流入していることから、この返送汚泥に含まれている、反応槽2の下流側において硝化処理によって生成された硝酸(NO2−NおよびNO3−N)に対しても脱窒処理が行われる。これらの現象が相まって、反応槽2の上流側において窒素除去率が向上し、全窒素濃度が減少していると考えられる。また、反応槽2における比較的後半側である好気槽2bの流出側から好気槽2dの流出側の位置までは、全窒素濃度がやや減少したり一定を維持している一方で、NO2−NおよびNO3−Nの硝酸濃度が増加している。すなわち、本発明者は、反応槽2の下流側の好気槽2c,2dにおいては、脱窒反応が継続して進行しつつ主に硝化反応が急速に進行していると考えた。
As shown in FIG. 4A, from the inflow side of the
そこで、本発明者は、まず、硝酸計7を反応槽2における窒素濃度が減少する所望の位置に設置して、この位置における硝酸濃度に基づいて、硝酸計7より少なくとも上流側における気体の供給量を略一様または個別に制御すれば、硝酸計7より上流側で発生している脱窒反応を制御することができ、これに伴って硝化反応も制御可能になることを想起した。
Therefore, the inventor first installs the
また、本発明者は、雨天時などにおいて被処理水の流入量が増加してアンモニア濃度が大幅に低下した場合に対応するには、アンモニア計11を硝酸計7の上流側に設置することによって、アンモニア計11が計測したアンモニア濃度の変動に応じて下流側の硝酸濃度の制御濃度範囲を設定し直すのが好ましいことを想起した。そして、本発明者が種々実験を行うことにより、設定された硝酸濃度の制御濃度値に基づいて、硝酸濃度を制御することによって、安定して窒素除去を行うことができることを確認した。
Further, the present inventor can install the
具体的に本発明者は、被処理水が反応槽2内を流下するに従って、散気部6a〜6dによって被処理水に含まれるアンモニア(NH4)が徐々に硝酸(亜硝酸性窒素(NO2−N)および硝酸性窒素(NO3−N))に硝化されるように、反応槽2内の被処理水に対して、その流れ方向の略全体に亘って気体を供給することによって、反応槽2内における被処理水の流れ方向における各位置で硝化されて生じた硝酸の各所望割合が脱窒できることを知見した。そこで本発明者は、硝酸計7を所望位置に設置するとともに、アンモニア計11を硝酸計7より上流側に設置し、アンモニア計11により計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸計7の設置位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を設定して、硝酸計7により計測される計測値がこの制御濃度範囲に収まるように、少なくとも硝酸計7より上流側の散気部6からの気体供給量を一様または個別に制御することによって、硝酸計7より上流側の脱窒反応を制御することにより、これに伴って硝化反応を制御できることを知見した。
Specifically, as the water to be treated flows down in the
そこで、本発明においては、制御部9が、硝酸計7の上流側のアンモニア計11によるアンモニア濃度のモニタリング、および好気槽2bの流出側に設置した硝酸計7による硝酸濃度のモニタリングを行うとともに、これらのアンモニア濃度および硝酸濃度に基づいて、被処理水の流れ方向に沿った少なくとも硝酸計7より上流側の、気体供給量制御部10a,10bを制御する。そして、本発明においてはさらに、気体供給量制御部10a〜10dによって反応槽2における気体供給量、すなわちそれぞれの好気槽2a〜2dの気体供給量を調整する。
Therefore, in the present invention, the
そこで、この第1の実施形態においては、硝酸計7を好気槽2bの流出側に設置し、アンモニア計11は好気槽2aの流入側に設置するのが望ましい。そして、アンモニア計11が反応槽2の流入側におけるNH4−Nの濃度(アンモニア濃度)を測定して測定値を制御部9に供給すると、制御部9は、アンモニア濃度の値に基づいた濃度範囲を、好気槽2bの流出側におけるNO2−NおよびNO3−Nの合計の硝酸濃度における制御濃度範囲に設定し、硝酸計7により測定される硝酸濃度がこの制御濃度範囲に収まるように、制御部9が、被処理水の流れ方向に沿って硝酸計7より上流側の少なくとも気体供給量制御部10a,10bを制御する。なお、必要に応じて制御部9は、気体供給量制御部10c,10dに制御信号を供給する。これにより、制御部9は、それぞれの好気槽2a,2b、さらには好気槽2c,2dにおける気体供給量をそれぞれ個別または略一様に制御する。
Therefore, in the first embodiment, it is desirable to install the
そして、硝酸計7によって硝化反応により硝化されて生じた硝酸に対する所望割合の脱窒が確認できない場合に、被処理水の流れ方向に沿った硝酸計7より少なくとも上流側の散気部6a,6bによる気体の供給量を個別または一様に増減制御する。このように制御部9によって気体供給量を制御することによって、反応槽2内の硝酸計7より上流側における被処理水において、硝化反応を抑制しつつ脱窒反応を進行させることができる。硝酸計7より下流側においては、被処理水の上流側から下流側への流れに沿って被処理水中の溶存酸素量が増加するので、脱窒反応が進行しつつも被処理水はより好気条件となって硝化反応が急速に進行して、アンモニア(NH4)が急速に減少するとともに、硝酸(亜硝酸性窒素(NO2−N)および硝酸性窒素(NO3−N))の濃度が急速に増加する。なお、気体供給量の制御においては、後述するように曝気を連続的に行っても、気体供給量を0とした曝気の停止制御を含んで間欠的に行っても良い。
And when the denitrification of the desired ratio with respect to the nitric acid produced | generated by nitrification by the nitrification reaction cannot be confirmed by the
具体的には、まず、アンモニア計11が好気槽2aの流入側におけるアンモニア濃度を測定(図5中、ステップST3)して、測定したアンモニア濃度の測定値を制御部9に供給する。制御部9は、供給されたアンモニア濃度の測定値に対して、例えば3〜20%の濃度範囲を、硝酸濃度の制御濃度範囲として設定する(図5中、ステップST4)。なお、この制御濃度範囲については、反応槽2の形状、寸法などの設計に応じて反応槽ごとに最適な制御濃度範囲が設定される。
Specifically, first, the
具体的には、本発明による構成は、例えば、流入水の増加によって流入する被処理水のアンモニア濃度が15〜30mg/L程度から5〜15mg/L程度に低下した状態の場合に対応するのが好ましい。そのため、被処理水のアンモニア濃度が5〜15mg/Lとなった場合に、そのアンモニア濃度に対して3〜20%の濃度範囲、すなわち0.15〜3mg/Lの範囲内で、制御濃度範囲を設定するのが好ましい。 Specifically, the configuration according to the present invention corresponds to, for example, a case where the ammonia concentration of the water to be treated flowing in due to an increase in influent water is reduced from about 15 to 30 mg / L to about 5 to 15 mg / L. Is preferred. Therefore, when the ammonia concentration of the water to be treated becomes 5 to 15 mg / L, the control concentration range is within a concentration range of 3 to 20% with respect to the ammonia concentration, that is, within a range of 0.15 to 3 mg / L. Is preferably set.
一方、硝酸計7は、好気槽2bの流出側におけるNO2−NおよびNO3−Nの合計の硝酸濃度を計測(図5中、ステップST5)する。硝酸計7は、硝酸濃度の計測値を制御部9に供給する。制御部9は、供給された硝酸濃度の値が制御濃度範囲内であるか否かを判断する(図5中、ステップST6)。
On the other hand, the
ここで、本発明者の知見によれば、反応槽2内の硝酸濃度が上述した所定の制御濃度範囲であるアンモニア濃度の20%を超えると硝酸化が急激に進行してしまい、空気量を低減しても反応槽2の内部の状況を制御することが困難になるため、設定濃度範囲はアンモニア濃度の20%以下であることが好ましい。そして、制御部9は、供給された硝酸濃度の計測値が制御濃度範囲内である場合(図5中、ステップST6:Yes)、硝酸計7による硝酸濃度のモニタリング、硝酸濃度の制御濃度範囲の設定、およびアンモニア計11によるアンモニア濃度のモニタリングを継続する(図5中、ステップST3〜ST5)。
Here, according to the knowledge of the present inventor, when the nitric acid concentration in the
他方、制御部9は、硝酸計7から供給された硝酸濃度の計測値が例えばアンモニア濃度の3%未満の制御濃度範囲未満、すなわち制御濃度範囲の下限未満であると判断する(図5中、ステップST6:No)と、気体供給量制御部10a〜10dに制御信号を供給して、少なくとも好気槽2a,2bにおける硝酸濃度を増加させるように、少なくとも散気部6a,6bからの気体供給量を増加させる制御を行う(図5中、ステップST7)。このとき、好気槽2c,2dにおいては、散気部6c,6dによる気体供給量を、散気部6a,6bと同様に増加させる制御を行っても、変化させない制御を行っても良い。
On the other hand, the
また、制御部9は、硝酸計7から供給された硝酸濃度の計測値が例えばアンモニア濃度の20%を超えた場合、すなわち制御濃度範囲の上限を超えた場合にも、制御部9は、硝酸濃度の計測値が制御濃度範囲外であると判断(図5中、ステップST6:No)し、気体供給量制御部10a〜10dに制御信号を供給して、少なくとも好気槽2a,2bにおける硝酸濃度を低下させるように、少なくとも散気部6a,6bによる気体供給量を減少させる制御を行う(図5中、ステップST7)。このとき、好気槽2c,2dにおいては、制御部9は、散気部6c,6dによる気体供給量を、散気部6a,6bと同様に減少させる制御を行っても、変化させない制御を行っても良い。
In addition, the
また、これらの気体供給量の制御において、制御部9は、それぞれの散気部6a〜6dに対して、それぞれの気体供給量制御部10a〜10dごとの独立した制御を行っても良く、互いに同一の制御を行っても良い。すなわち、上述した散気部6a〜6dの制御においては、散気部6a〜6dからの気体供給量を一様に増減させたり、散気部6a,6bからの気体供給量を増減させつつ散気部6c,6dからの気体供給量を一定に維持させたりすることが可能である。
Moreover, in control of these gas supply amount, the
なお、硝酸計7の設置位置に応じて、増減制御を行う必要のある散気部6が選択される。具体的には、硝酸計7を好気槽2aの下流側または好気槽2bの上流側に設置した場合においては、制御部9は、少なくとも気体供給量制御部10aにより、散気部6aからの気体供給量を制御する。反対に、硝酸計7を好気槽2cの下流側または好気槽2dの上流側に設置した場合には、制御部9は、少なくとも気体供給量制御部10a〜10cにより、散気部6a〜6cからのそれぞれの気体供給量を制御する。これらの気体供給量の制御において、制御部9は、それぞれの散気部6a〜6dに対して、それぞれの気体供給量制御部10a〜10dごとの独立した制御を行っても良く、互いに同一の制御を行っても良く、散気部6a,6b,6c,6dにおいて複数の散気部を適宜選択して集団化させ、この集団ごとに独立して制御を行っても良い。
In addition, according to the installation position of the
このように、制御部9がそれぞれの気体供給量制御部10a〜10dに制御信号を供給して、それぞれの散気部6a〜6dにおける気体供給量を制御することにより、好気槽2a,2b内において、脱窒反応と硝化反応とを適切に共存させて、反応槽2の内部において脱窒反応の生成を制御することが可能となる。また、制御部9が気体供給量を最適に制御していることにより、散気部6a〜6dによる気体供給量を必要十分な量に制御することができ、ブロア8の消費電力量を削減して、排水処理における消費電力を削減することも可能となる。
Thus, the
(実施例1,2)
次に、以上の第1の実施形態に基づいた実施例1,2について説明する。上述した図4Aは、第1の実施形態の実施例1として、反応槽2に流入した被処理水におけるアンモニア濃度が8mg/Lの場合において、硝酸濃度の制御濃度範囲を、アンモニア濃度の20%以下の16%前後の1.3mg/L前後とした条件における、NH4−N、NO2−N、およびNO3−Nの窒素濃度並びに全窒素濃度を示すグラフである。また、図4Bは、第1の実施形態における実施例2として、反応槽2に流入した被処理水におけるアンモニア濃度が8mg/Lの場合において、硝酸濃度の制御濃度範囲を、アンモニア濃度の20%を超えた41%前後、すなわち3.3mg/L前後とした場合の、NH4−N、NO2−N、およびNO3−Nの窒素濃度並びに全窒素濃度を示すグラフである。
(Examples 1 and 2)
Next, Examples 1 and 2 based on the first embodiment will be described. In FIG. 4A described above, as Example 1 of the first embodiment, when the ammonia concentration in the water to be treated flowing into the
図4Aから、反応槽2の流入側での被処理水の窒素濃度が8mg/Lであるのに対して、最終的な流出側での被処理水の窒素濃度は4mg/L程度まで減少していることが分かる。また、図4Bから、反応槽2の流入側での被処理水の窒素濃度が8mg/Lであるのに対して、最終的な流出側での被処理水の窒素濃度は6mg/L程度まで減少していることが分かる。したがって、図4Aと図4Bとを比較すると、硝酸濃度の制御濃度範囲として、供給されたアンモニア濃度の測定値に対して3〜20%の濃度範囲を設定し、この条件下において反応槽2に供給する気体供給量を制御することにより、窒素の除去効果をより一層向上できることが分かる。
From FIG. 4A, the nitrogen concentration of the water to be treated on the inflow side of the
以上説明した本発明の第1の実施形態によれば、反応槽2を構成する複数の好気槽2a〜2dにおいて、好気槽2aの流入側にアンモニア計11を設置するとともに、反応槽2における被処理水の流れ方向に沿った所望の途中位置、例えば反応槽2の中間の位置である好気槽2bの流出部側に硝酸計7を設置して、制御部9が、アンモニア計11により計測されたアンモニア濃度に基づいて硝酸濃度の制御濃度範囲を設定し、硝酸濃度がアンモニア濃度に基づいて決定される設定濃度範囲に収まるように、少なくとも散気部6a,6b、必要に応じて散気部6a〜6dによって、好気槽2a〜2dにおける気体供給量を制御している。これにより、雨天時などにおいて反応槽2に流入する被処理水の水量が大幅に増加して、アンモニア濃度が大きく減少した場合であっても、制御部9が気体供給量を適切に制御することができ、散気部6a〜6dによる気体供給量を必要十分な量に制御でき、被処理水の有機物負荷や窒素負荷に応じて反応槽2に適正な量の酸素を供給することができる。したがって、主に反応槽2の比較的前半側である好気槽2a,2bにおいて行われる脱窒反応を硝化反応とともに制御することができ、窒素除去率を向上させることができるとともに、被処理水の有機物負荷や窒素負荷に応じて反応槽2に適正な量の酸素を供給することができるので、ブロア8の消費電力量を削減して、排水処理における消費電力を削減することが可能になる。また、反応槽2と同形状の別の反応槽があり、同条件で排水の流入、返送汚泥の返送がある場合、その別の反応槽も反応槽2と同条件で気体供給量の制御をして、適正な量の酸素を供給することができる。
According to the first embodiment of the present invention described above, in the plurality of
(第1の実施形態の変形例1)
また、この第1の実施形態においては、反応槽2を4槽の好気槽2a〜2dから構成したが、この反応槽2を被処理水の流れが生じる単一槽とすることも可能である。図2Bは、第1の実施形態の変形例1としての、反応槽2を単一槽から構成した場合の平面図である。図2Bに示すように、散気手段としては、複数の散気部6a〜6dの代わりに単体の散気部6から構成しても良い。この場合においても、硝酸計7は、被処理水の流れ方向に沿って、脱窒反応を制御する必要がある領域の最下流側の所望の位置、ここでは反応槽2の被処理水の流れ方向に沿ったほぼ中間の位置に設けられ、アンモニア計11は、硝酸計7より上流側の所望の位置、好ましくは反応槽2における被処理水の流入側近傍の位置に設けられる。なお、散気手段を単体の散気部6から構成した場合であっても、散気部6における反応槽2内での気体の供給部分ごとに気体供給量を制御可能に構成しても良い。また、反応槽2を単一槽とした場合においても、散気手段を、上述した第1の実施形態と同様に複数の散気部から構成してもよい。そして、反応槽2を単一槽とし、散気手段を複数の散気部から構成する場合においても、複数の散気部を互いに独立して制御しても、互いに同一に制御しても良い。
(Modification 1 of the first embodiment)
Moreover, in this 1st Embodiment, although the
(第1の実施形態の変形例2)
また、上述の第1の実施形態においては、反応槽2における被処理水の流入側近傍の位置にアンモニア計11を設けているが、このアンモニア計11の設置位置を反応槽2の外部に設けることも可能である。図3は、この第1の実施形態の変形例2としての、アンモニア計11を反応槽2の外部に設けた場合の構成図である。図3に示すように、アンモニア計11は、被処理水の流れ方向に沿った硝酸計7より上流側の所望の位置、具体的には反応槽2の外部における被処理水の流入側近傍で被処理水の流れ方向に沿って最初沈殿地1の下流側の位置に設けられる。
(
In the first embodiment described above, the
この場合、アンモニア計11によって計測された反応槽2の外部でのアンモニア濃度を、例えば下記(11)式などの換算式によって、反応槽2内における被処理水の流入側近傍でのアンモニア濃度に換算する。そして、このアンモニア濃度の換算値を、上述の第1の実施形態によるアンモニア計11の計測値として採用し、この換算値に基づいて、硝酸計7の位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を設定する。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による制御装置を備えた排水の処理装置について説明する。図6は、この第2の実施形態による排水の処理装置を示す構成図である。
(Second Embodiment)
Next, a wastewater treatment apparatus including a control device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram showing a wastewater treatment apparatus according to the second embodiment.
図6に示すように、この第2の実施形態による排水の処理装置においては、第1の実施形態と異なり、反応槽2は、複数段の好気槽ではなく単一の好気槽である硝化脱窒反応槽から構成されている。また、この反応槽2の被処理水の流れ方向において所望の位置、すなわち、より上流側の被処理水中の脱窒反応を制御するための途中位置に硝酸計7が設置されている。硝酸計7は、この所定位置における硝酸濃度を測定して測定結果を制御部9に供給する。制御部9は、上流側に設けられたアンモニア計11により計測されたアンモニア濃度から制御濃度範囲を設定し、この制御濃度範囲と供給された硝酸濃度とに基づいて、硝酸計7より少なくとも上流側の散気部6a,6bの気体供給量(曝気量)を制御する。なお、制御部9は、反応槽2に亘って、散気部6a〜6dを気体供給量が一様になるように制御することも可能であり、散気部6a,6bと散気部6c,6dとをそれぞれ個別に制御することも可能である。
As shown in FIG. 6, in the wastewater treatment apparatus according to the second embodiment, unlike the first embodiment, the
また、反応槽2に対して、被処理水の流れ方向に沿った前段には、嫌気槽12が設けられている。嫌気槽12は、窒素含有水である被処理水が最初沈殿池1を介して流入する槽である。嫌気槽12内には、外部のモータ12aにより回転可能な攪拌部12bが設けられており、この攪拌部12bにより、嫌気槽12内の活性汚泥が攪拌される。なお、下水処理場の構成によっては最初沈殿池1が設けられていない場合もあり、この場合には原水は最初に嫌気槽12に流入する。この嫌気槽12は、嫌気環境下でリン蓄積細菌の作用によって被処理水に対し脱リン処理(嫌気処理)を施すための槽である。そして、嫌気槽12においては、嫌気条件下で被処理水中に含まれる有機物が活性汚泥に取り込まれるとともに、活性汚泥中に含まれるリンが原水中に放出される。
An
また、固液分離槽3の底部に接続された汚泥返送経路5によって、固液分離槽3の底部に堆積した活性汚泥4bが嫌気槽12に返送される。これにより、嫌気槽12および下流側の反応槽2内の生物量を所定量に維持することができる。なお、固液分離槽3において生成された活性汚泥4bの残部は余剰汚泥として外部に排出される。その他の構成については、第1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
In addition, the activated
この第2の実施形態においては、単一槽からなる反応槽2の所望の位置に、計測した硝酸濃度を制御部9に供給する硝酸計7を設置するとともに、硝酸計7の上流側に計測したアンモニア濃度を制御部9に供給するアンモニア計11を設置し、アンモニア計11が計測したアンモニア濃度に基づいて硝酸濃度の制御濃度範囲を決定していることにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, a
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態による制御装置を備えた排水の処理装置について説明する。図7は、第3の実施形態による排水の処理装置における嫌気槽12および反応槽2を示す斜視透過図である。図7において、以下の説明のために、嫌気槽12および反応槽2における図面手前側の側壁は記載していない。また、図8Aおよび図8Bはそれぞれ、図7におけるA−A線およびB−B線に沿った反応槽2の断面図である。
(Third embodiment)
Next, a wastewater treatment apparatus including a control device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a perspective transparent view showing the
図7に示すように、この反応槽2は、単一槽から構成されているとともに、被処理水の流れ方向に沿った反応槽2の前段には嫌気槽12が設けられている。嫌気槽12には一方の側から原水が流入され、嫌気槽12において嫌気処理された被処理水が、他方の側から反応槽2に供給される。
As shown in FIG. 7, the
また、反応槽2の内部には、反応槽2の高さ方向に沿ったほぼ中間に板形状の散気部6が設けられている。散気部6は、反応槽2の長手方向である被処理水の流れ方向に沿った所定の区画ごとに、気体供給量制御部10によって気体の供給量を調整可能に構成されている。
In addition, a plate-
また、反応槽2における被処理水の流れ方向、すなわち反応槽2の長手方向に沿った所定位置に硝酸濃度を計測可能な硝酸計7が設置されている。硝酸計7は計測した硝酸濃度を制御部9に供給する。制御部9は、供給された硝酸濃度の計測値に応じ、所定のプログラムに従って、気体供給量制御部10に制御信号を供給する。気体供給量制御部10は、供給された制御信号に応じて、散気部6の全体に亘って一様になるように気体供給量を制御したり、散気部6の所定の区画ごとに気体供給量を制御したりする。
A
また、反応槽2内には、その中央部分に、反応槽2の長手方向に沿って仕切り板13が設けられている。仕切り板13は、その厚さ方向が反応槽2の底面とほぼ平行になるように設置されている。換言すると、仕切り板13は、その面が反応槽2の底面に対して垂直になるように設置されている。この仕切り板13によって、反応槽2の内部は、仕切り板13の上方部分および下方部分が開いて部分的に仕切られた状態になっている。
In addition, a
以上のように構成された反応槽2内において、被処理水を流しつつ散気部6から被処理水に気体を供給して曝気を行うと、曝気された気体は、仕切り板13に沿って上昇して、仕切り板13に仕切られた状態で反対面側に旋回する。これとともに、被処理水は、反応槽2の長手方向に沿って流動しているため、曝気された気体は図7中に示すように螺旋状の旋回流Cを形成しながら、被処理水に溶存していく。同様にして、被処理水は反応槽2の長手方向の軸をほぼ中心とするような螺旋状に旋回しつつ、反応槽2の長手方向に沿って進行する。なお、散気部6からの気体供給量は、被処理水の流入量や反応槽2の大きさや形状などの条件に応じて適宜設定される。
In the
そして、アンモニア計11が設けられた位置におけるA−A線に沿った断面図である図8A中の旋回流C、および硝酸計7が設けられた位置におけるB−B線に沿った断面図である図8B中の旋回流Cに示すように、散気部6から散気される空気などの酸素を含有した気体は被処理水とともに仕切り板13の上方部分の間隙を通過して反対側に旋回する。また、空気の旋回に随伴する被処理水は、仕切り板13の下方部分の間隙を通過して、散気部6の下方に到達する。この場合、被処理水の旋回流Cの流れ方向に沿って、上流側の好気領域31と下流側の無酸素嫌気領域32とが共存状態となる。好気領域31は、好気性の硝化菌によって硝化反応が促進されて硝化領域を構成する一方で、無酸素嫌気領域32は、嫌気性の脱窒菌によって脱窒反応が促進されて脱窒領域を構成する。
And it is sectional drawing along the BB line in the swirl | vortex flow C in FIG. 8A which is sectional drawing along the AA line in the position in which the
また、図8A,図8Bにおいては、散気部6からの曝気による空気の流れと、無酸素嫌気領域の状態を示している。そして、図7および図8A,図8Bに示すように、反応槽2の長手方向に沿った上流側において、被処理水には、硝酸計7が設置されている位置より上流側の散気部6からの気体供給量に基づいた酸素が溶存している。これに対し、アンモニア計11が設置されている位置は、反応槽2の長手方向である被処理水の流れ方向に沿った上流側であるため、硝酸計7が設置されている位置に比して、溶存酸素量が少なくなっている。そのため、図8Aに示す無酸素嫌気領域32は、図8Bに示す無酸素嫌気領域32に比して、その領域が大きくなっている。換言すると、被処理水は、反応槽2の長手方向に沿って上流側から下流側に向かって流れることから、下流に行くほど酸素との接触量が増加するので、図8Aに示すアンモニア計11の設置位置から図8Bに示す硝酸計7の設置位置に向かって、溶存酸素が増加して好気領域31が拡大する。これにより、この反応槽2内の被処理水においては、上流側から下流側になるに従って脱窒領域は減少傾向になる。一方、硝化領域は、上流側から下流側になるに従って増加傾向になる。なお、無酸素嫌気領域32は完全な無酸素状態ではなく、主として嫌気性の脱窒菌が優勢である嫌気状態に傾いた領域、すなわち主として脱窒反応が進行している領域を意味する。
Moreover, in FIG. 8A and FIG. 8B, the flow of the air by the aeration from the
以上のことから、反応槽2の上流側においては、硝化反応が共存しつつも脱窒反応が促進され、下流側においては脱窒反応が生じつつも硝化反応が促進される。これにより、図4に示すように、反応槽2の上流側では、硝化反応が行われてもすぐに脱窒反応が進行するため、硝酸系窒素(NO3−N)や亜硝酸系窒素(NO2−N)はほとんど現出しない。そして、反応槽2の下流側に進むに従って、脱窒反応によって全窒素濃度が減少しつつも、硝化反応が促進されることによって硝酸濃度が増加する。なお、その他の構成については、第1および第2の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
From the above, the denitrification reaction is promoted while the nitrification reaction coexists on the upstream side of the
以上説明したこの第3の実施形態によれば、反応槽2の内部において、仕切り板13を設けつつ散気部6からの気体の供給によって、被処理水の全体的な流れ方向に垂直な面方向に旋回流を形成しているので、旋回流の上流側である反応槽2内の上層側において、酸素が供給されて溶存酸素が多くなることから、この上層側で酸素が消費されて硝化反応が比較的優勢になる硝化反応領域が形成される一方、旋回流の下流側である反応槽2内の下層側においては、上層側で酸素が消費されたことによって上層側に比して溶存酸素が減少するため嫌気状態に傾き、脱窒反応が増加して脱窒反応領域が形成される。これにより、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とが共存する状態が得られる。そのため、硝化反応と脱窒反応とを制御性良く共存させつつ、被処理水の全体的な流れ方向に沿った上流側において脱窒反応を制御するのに伴って硝化反応をより効率良く抑制できるとともに、下流側において硝化反応を促進できる。したがって、アンモニア計11によってアンモニア濃度を計測するとともに硝酸計7によって硝酸濃度を計測しつつ、この硝酸濃度がアンモニア計11により計測されるアンモニア濃度によって設定されたる制御濃度範囲内に収まるように散気部6を制御することにより、反応槽2における脱窒反応と硝化反応とをより正確に制御することが可能となる。
According to the third embodiment described above, the surface perpendicular to the overall flow direction of the water to be treated is provided inside the
(反応槽および散気部の変形例)
次に、上述した本発明の各実施形態における反応槽2および内部の散気部6に関する変形例について説明する。
(Modification of reaction tank and diffuser)
Next, the modification regarding the
(変形例3)
図9Aは、変形例3による反応槽2を示す構成図である。図9Aに示すように、変形例3による反応槽2においては、第2の実施形態と同様に、反応槽2の内部に複数の散気部16a,16b,16cが設けられている。これらの散気部16a〜16cはそれぞれ、制御部9(図9A中、図示せず)からの制御信号に基づいて、気体供給量を制御する気体供給量制御部19a,19b,19cにより制御される。また、第2の実施形態とは異なり、それぞれの散気部16a〜16cの間は、所定間隔に隔てて設けられている。すなわち、反応槽2の全体としては気体が供給されている一方、被処理水の流れ方向に沿って局所的に、気体が供給される領域と気体が供給されない領域とが順次、交互または繰り返して形成される。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動を交互に活発化させることができるので、第3の実施形態において説明した反応槽2のように、反応槽2内において、硝化反応が生じる領域と脱窒反応が生じる領域とを制御性良く形成することができる。
(Modification 3)
FIG. 9A is a configuration diagram showing a
(変形例4)
また、図9Bは、変形例4による反応槽2を示す構成図である。図9Bに示すように、変形例4による反応槽2においては、第2の実施形態と同様に、反応槽2の内部に複数の散気部26a,26b,26c,26d,26eが設けられている。そして、これらの散気部26a〜26eはそれぞれ、制御部9(図9B中、図示せず)からの制御信号に基づいて、気体供給量を制御する気体供給量制御部29a,29b,29c,29d,29eにより制御される。また、第2の実施形態とは異なり、制御部9により、複数の散気部26a〜26eに対して選択的に、曝気を行う散気部と曝気を行わない散気部とが設定される。なお、図9Bにおいては、散気部26a,26c,26eが曝気を行うとともに、散気部26b,26dが曝気を行わないように制御される。そして、これらの散気部26a〜26eのうちの曝気を行う散気部と曝気を行わない散気部とは、反応槽2内を流れる被処理水の水質性状に応じて適宜選択される。すなわち、反応槽2の全体としては気体が供給されている一方、被処理水の流れ方向に沿って局所的に、気体が供給される領域と気体が供給されない領域とが順次、交互または繰り返して形成される。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動を順次、交互、または繰り返して活発化させることができるので、第3の実施形態による反応槽2と同様に、反応槽2内において、硝化反応が生じる領域と脱窒反応が生じる領域とを制御性良く形成することができる。
(Modification 4)
FIG. 9B is a configuration diagram showing the
(変形例5)
また、図9Cは、変形例5による反応槽2を示す構成図である。図9Cに示すように、変形例5による反応槽2においては、第1の実施形態における変形例1と同様に、反応槽2の内部に単体の散気部36が設けられている。そして、この散気部36は、制御部9(図9C中、図示せず)からの制御信号に基づいて、気体供給量を制御する気体供給量制御部39により制御される。また、変形例4とは異なり、制御部9により、散気部36は、時間の経過に従って、順次、交互、または繰り返して曝気を行ったり曝気を行わなかったりするように制御される。
(Modification 5)
FIG. 9C is a configuration diagram showing a
図9Dは、この曝気の有無のタイミングを示すタイミングチャートの一例である。図9Dに示すように、散気部36による曝気を行う時間(図9D中、ON)と、曝気を行わない時間(図9D中、OFF)とは、反応槽2内を流れる被処理水の水質性状などの種々の条件によって適宜設定される。すなわち、反応槽2の全体としては気体が供給される一方、時間の経過に従って、被処理水に気体が供給される時間と供給されない時間とが順次、交互または繰り返して設定される。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動を時間の経過に従って、順次、交互、または繰り返して活発化させることができるので、第3の実施形態において説明した反応槽2と同様に、反応槽2内において、硝化反応が生じる領域と脱窒反応が生じる領域とを制御性良く形成することができる。
FIG. 9D is an example of a timing chart showing the timing of the presence or absence of this aeration. As shown in FIG. 9D, the time during which aeration is performed by the air diffuser 36 (ON in FIG. 9D) and the time during which aeration is not performed (OFF in FIG. 9D) are the water to be treated flowing in the
(変形例6)
さらに、図9Eは、変形例6による反応槽2を示す構成図である。図9Eに示すように、変形例6による反応槽2においては、変形例5と同様に反応槽2の内部に単体の散気部46が設けられている。そして、この散気部46は、制御部9(図9E中、図示せず)からの制御信号に基づいて、気体供給量を制御する気体供給量制御部49により制御される。また、反応槽2内には、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とをともに担持した担体43が複数投入されている。そして、反応槽2内に散気部46から気体が供給されると反応槽2内が攪拌され、被処理水中において担体43が流動して被処理水内で担体43が略一様に分布する。図9Fは、この担体43の断面構造を示す断面図である。
(Modification 6)
Further, FIG. 9E is a configuration diagram showing the
図9Fに示すように、担体43は、粒状の樹脂製担体からなり、担体43が被処理水中において、流動しても菌を保持可能である限りにおいて、その大きさや形状は種々の大きさや形状を採用できる。例えば、円柱形、球形等で、外径寸法が数mm程度のものが好ましい。また、担体43の表面部の硝化反応ゾーンには主に好気性の硝化菌が、脱窒反応ゾーンには主に通性嫌気性の脱窒菌が担持されるようにしている。具体的には、担体43は、硝化反応に寄与する好気性の硝化菌を外側領域43aに、この硝化菌に取り囲まれる形態で嫌気性の脱窒反応に寄与する通性嫌気性の脱窒菌を優占種として内側領域43bに、それぞれ存在させる2層の微生物膜を表面部に担持させている。これにより、被処理水中の担体43において、優占種として、より外側に位置する硝化菌は好気性条件とされ、より内側に位置する脱窒菌は、硝化菌に取り囲まれる形態で嫌気性条件が確保される。
As shown in FIG. 9F, the
すなわち、反応槽2の全体としては気体が供給される一方、反応槽2の被処理水内における担体43自体によって、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌とが共存して、硝化反応と脱窒反応とが共存した状態を形成することができる。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動をともに活発化させることができるので、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とを制御性良く共存させることができる。
That is, while the gas is supplied to the
(脱窒確認手段の変形例)
次に、上述した本発明の各実施形態における脱窒確認手段として用いる計器に関する変形例について説明する。
(Modification of denitrification confirmation means)
Next, a modified example related to a meter used as a denitrification confirmation unit in each embodiment of the present invention described above will be described.
(変形例7)
まず、変形例7について説明する。図10Aは、第3の実施形態による反応槽2を示す図8Aに対応した変形例7による反応槽2の断面図である。また、図10Bは、脱窒速度および硝化速度における溶存酸素濃度依存性を示すグラフである。この変形例7においては、脱窒確認手段として一対の溶存酸素(DO)計を用いる。
(Modification 7)
First,
すなわち、図10Aに示すように、旋回流を形成する反応槽2の内部において、好気領域31および無酸素嫌気領域32はそれぞれ、被処理水の旋回流に沿って上流側および下流側に順次形成される。そして、この変形例7においては、第3の実施形態とは異なり、あらかじめ形成が判明している好気領域31および無酸素嫌気領域32にそれぞれ、溶存酸素濃度(DO濃度)を計測する第1のDO計51aおよび第2のDO計51bが一対で設置されている。なお、反応槽2内の旋回流が一般に螺旋状であることから、第1のDO計51aおよび第2のDO計51bは、反応槽2の長手方向に沿って若干ずれた位置に設置するのが好ましいが、図10Aにおいては便宜上、反応槽2の長手方向に沿った同じ位置に記載している。また、それぞれの第1のDO計51aおよび第2のDO計51bによって計測されたDO濃度の計測値はそれぞれ、制御部9に供給される。その他の構成は、第3の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 10A, in the
次に、脱窒確認手段としてDO計を用いた場合における制御部9による制御方法について説明する。まず、第2のDO計51bが無酸素嫌気領域32におけるDO濃度DO2を計測する。第2のDO計51bはDO濃度DO2を制御部9に供給する。続いて、またはこれとともに、第1のDO計51aが好気領域31におけるDO濃度DO1を計測する。第1のDO計51aはDO濃度DO1を制御部9に供給する。
Next, a control method by the
制御部9は、無酸素嫌気領域32におけるDO濃度DO2が、前段のアンモニア計11により計測されたアンモニア濃度に対する所定の比率として算出された所定のDO濃度範囲内、具体的には例えば0mg/Lより大きく0.5mg/L以下(0mg/L<DO2≦0.5mg/L)であるか否かを判断する。ここで図10Bに示すように、DO濃度が0.5mg/L以下の場合、脱窒速度のDO濃度依存性は上に凸のグラフとなっており、DO濃度が減少するに従って処理速度は増加する。また、DO濃度が0.5mg/L以下の場合、硝化速度のDO濃度依存性は極めて小さい速度である。そのため、第2のDO計51bにより計測された無酸素嫌気領域32における被処理水のDO濃度DO2が0.5mg/L以下であれば、この第2のDO計51bより反応槽2の長手方向に沿った上流側において、硝化処理が抑制されつつ脱窒処理が効率良く行われていることを確認できる。
The
そして、図10Aに示す無酸素嫌気領域32におけるDO濃度DO2が所定のDO濃度範囲外となった場合、制御部9は、散気部6からの気体供給量を制御することにより、無酸素嫌気領域32におけるDO濃度が所定のDO濃度範囲内になるように制御する。具体的には、DO濃度DO2が所定のDO濃度範囲の上限(例えば0.5mg/L)を超えた場合、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第2のDO計51bより上流側の気体供給量を減少させる。一方、DO濃度DO2が所定のDO濃度範囲の下限を下回った場合、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第2のDO計51bより上流側の気体供給量を増加させる。
When the DO concentration DO2 in the anoxic
また、制御部9は、好気領域31におけるDO濃度DO1が、無酸素嫌気領域32におけるDO濃度DO2に対して、所定のDO濃度、具体的には例えば0.5mg/Lだけ高いDO濃度以上(DO2+0.5mg/L≦DO1)であるか否かを判断する。ここで図10Bに示すように、DO2+0.5mg/Lの取り得る範囲として、DO濃度が0.5mg/Lより大きい場合、硝化速度のDO濃度依存性は単調増加しており、DO濃度が増加するに従って処理速度も増加する。そのため、第1のDO計51aより計測された好気領域31における被処理水のDO濃度DO1が、無酸素嫌気領域32における被処理水のDO濃度DO2より0.5mg/L以上大きければ、この第1のDO計51aより反応槽2の長手方向に沿った下流側において、脱窒処理が行われつつ硝化処理が促進されることを確認できる。
Further, the
そして、図10Aに示す好気領域31におけるDO濃度DO1が、無酸素嫌気領域32におけるDO濃度DO2に所定のDO濃度(例えば0.5mg/L)だけ加算したDO濃度未満になった場合、制御部9は、散気部6からの気体供給量を制御することによって、好気領域31におけるDO濃度DO1が、DO濃度DO2より所定のDO濃度以上高いDO濃度になるように制御する。具体的には、DO濃度DO1がDO濃度DO2に所定のDO濃度(例えば0.5mg/L)だけ加算したDO濃度未満となったら、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第1のDO計51aより上流側の気体供給量を増加させる。
When the DO concentration DO1 in the
以上説明した変形例7においては、上述した実施形態において硝酸計によって行っていた脱窒処理の制御を、一対のDO計を用いて行っている。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動をともに活発化させることができるので、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とを制御性良く共存させることができる。
In the modified example 7 demonstrated above, control of the denitrification process performed with the nitric acid meter in embodiment mentioned above is performed using a pair of DO meter. As a result, the nitrification reaction of the aerobic bacteria and the facultative anaerobic denitrification bacteria can be activated in the
(変形例8)
次に、変形例8について説明する。図11Aは、第3の実施形態による反応槽2を示す図8Aに対応した変形例8による反応槽2の断面図である。また、図11Bは、脱窒速度および硝化速度における酸化還元電位依存性を示すグラフである。この変形例8においては、脱窒確認手段として一対の酸化還元電位(ORP)計を用いる。
(Modification 8)
Next,
すなわち、図11Aに示すように、変形例8においては、第3の実施形態とは異なり、旋回流を形成する反応槽2の内部において、あらかじめ形成されていることが判明している好気領域31および無酸素嫌気領域32にそれぞれ、酸化還元電位(ORP値)を計測可能な第1のORP計55aおよび第2のORP計55bが一対で設置されている。なお、反応槽2内の旋回流が一般に螺旋状であることから、第1のORP計55aおよび第2のORP計55bは、反応槽2の長手方向に沿って若干ずれた位置に設置するのが好ましいが、図11Aにおいては便宜上反応槽2の長手方向に沿った同じ位置に記載している。また、第1のORP計55aおよび第2のORP計55bによって計測されたORP値の計測値は制御部9に供給される。その他の構成は、第3の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 11A, in the modified example 8, unlike the third embodiment, an aerobic region that has been found to be formed in advance inside the
次に、脱窒確認手段として一対のORP計を用いた場合における制御部9による制御方法について説明する。まず、第2のORP計55bが無酸素嫌気領域32におけるORP値ORP2を計測する。第2のORP計55bはORP値ORP2を制御部9に供給する。続いて、またはこれとともに、第1のORP計55aが好気領域31におけるORP値ORP1を計測する。第1のORP計55aはORP値ORP1を制御部9に供給する。
Next, a control method by the
制御部9は、無酸素嫌気領域32におけるORP値ORP2が、前段のアンモニア計11により計測されたアンモニア濃度に対する所定の比率として算出された所定のORP値範囲内、具体的には例えば−50mV以下(ORP2≦−50mV)であるか否かを判断する。ここで図11Bに示すように、ORP値が−50mV以下の場合、脱窒速度のORP値依存性は上に凸のグラフとなっており、ORP値が減少するに従って処理速度は増加する。また、ORP値が−50mV以下の場合、硝化速度はほとんど0に近い値になる。そのため、第2のORP計55bにより計測された無酸素嫌気領域32における被処理水のORP値が−50mV以下であれば、この第2のORP計55bより反応槽2の長手方向に沿った上流側において、硝化処理が抑制されつつ脱窒処理が効率良く行われていることが確認できる。
The
そして、図11Aに示す無酸素嫌気領域32におけるORP値ORP2が所定のORP値範囲外となった場合、制御部9は、散気部6からの気体供給量を制御することにより、無酸素嫌気領域32におけるORP値が所定のORP値範囲内になるように制御する。具体的には、ORP値ORP2が所定のORP値範囲の上限(例えば−50mV)を超えた場合、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第2のORP計55bより上流側の気体供給量を減少させる。一方、ORP値ORP2が所定のORP値範囲の下限(例えば−100mV)を下回った場合、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第2のORP計55bより上流側の気体供給量を増加させる。
When the ORP value ORP2 in the anaerobic
また、制御部9は、好気領域31におけるORP値ORP1が、無酸素嫌気領域32におけるORP値ORP2に対して、所定のORP値、具体的には例えば50mVだけ高いORP値以上(ORP2+50mV≦ORP1)であるか否かを判断する。ここで図11Bに示すように、ORP2+50mVの取り得る範囲として、ORP値が−50mVより大きい場合、硝化速度のORP値依存性は単調増加し、ORP値が増加するに従って処理速度も増加する。そのため、第1のORP計55aより計測された好気領域31における被処理水のORP値ORP1が、無酸素嫌気領域32における被処理水のORP値ORP2より50mV以上大きければ、この第1のORP計55aより反応槽2の長手方向に沿った下流側において、脱窒処理が行われつつ硝化処理が促進されることを確認できる。
Further, the
そして、図11Aに示す好気領域31におけるORP値ORP1が、無酸素嫌気領域32におけるORP値ORP2に所定のORP値(例えば50mV)だけ加算したORP値未満になった場合、制御部9は、散気部6からの気体供給量を制御することによって、好気領域31におけるORP値ORP1が、ORP値ORP2より所定のORP値以上高いORP値になるように制御する。具体的には、ORP値ORP1がORP値ORP2に所定のORP値(例えば50mV)だけ加算したORP値未満となったら、被処理水の流れ方向に沿った、少なくとも第1のORP計55aより上流側の気体供給量を増加させる。
When the ORP value ORP1 in the
以上説明した変形例8においては、上述した実施形態において硝酸計によって行っていた脱窒処理の制御を、一対のORP計を用いて行っている。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動をともに活発化させることができるので、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とを制御性良く共存させることができる。
In the
(変形例9)
次に、変形例9について説明する。図12Aは、第2の実施形態における図6に対応した変形例9による排水処理装置の構成図である。また、図12Bは、目標硝化速度および測定硝化速度を説明するための反応槽内の被処理水の流れに沿って測定した図4に対応するNH4−N、NO2−N、およびNO3−Nのそれぞれの窒素濃度、および全窒素濃度を示すグラフである。この変形例9においては、脱窒確認手段として一対のアンモニア計を用いる。
(Modification 9)
Next,
すなわち、図12Aに示すように、変形例9においては、第2の実施形態とは異なり、反応槽2の硝酸計7の代わりに、被処理水の流れ方向に沿った上流側の第1のアンモニア計58aと下流側の第2のアンモニア計58bとの一対のアンモニア計からなる硝化速度計58が設置されている。第1のアンモニア計58aおよび第2のアンモニア計58bによって計測されたアンモニア濃度の計測値は、それぞれ制御部9に供給される。その他の構成は、第2の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
That is, as shown in FIG. 12A, in the modified example 9, unlike the second embodiment, instead of the
次に、脱窒確認手段として一対の第1のアンモニア計58aおよび第2のアンモニア計58bからなる硝化速度計58を用いた場合における、制御部9による制御方法について説明する。まず、第1のアンモニア計58aおよび第2のアンモニア計58bがそれぞれ、第1のアンモニア濃度NH1および第2のアンモニア濃度NH2を計測する。それぞれの第1のアンモニア濃度NH1および第2のアンモニア濃度NH2は、制御部9に供給される。制御部9は、供給された第1のアンモニア濃度NH1と第2のアンモニア濃度NH2(NH1>NH2)とから測定硝化速度を算出する。具体的には、上流側の第1のアンモニア計58aにより測定されたアンモニア濃度NH1と、これより下流側のアンモニア濃度NH2とから、以下の(12)式に基づいて測定硝化速度を算出する。なお、この測定硝化速度は、図12Bに示す実線の傾きの絶対値に相当し、硝化速度計58の設置位置に応じて測定硝化速度は2本の実線のように異なる場合がある。
一方、種々の反応槽2ごとにあらかじめ、処理水目標値としての最終的なアンモニア濃度(目標アンモニア濃度)NH3が設定されている。制御部9は、この目標アンモニア濃度NH3と、第1のアンモニア計58aの位置において計測されたアンモニア濃度NH1とから、基準となる硝化速度(目標硝化速度)を算出して、制御部9の記録領域(図示せず)に格納する。この目標硝化速度は、以下の(13)式に基づいて算出される。なお、この目標硝化速度は、図12Bに示す点線の傾きの絶対値に相当する。
そして、図12Aに示すように、制御部9は、第1のアンモニア計58aと第2のアンモニア計58bとの間における測定硝化速度、すなわち硝化速度計58により計測された測定硝化速度が、前段のアンモニア計11により計測されたアンモニア濃度に対する所定の比率として算出された目標硝化速度未満になるように、少なくとも第2のアンモニア計58bより上流側の散気部6からの気体供給量を制御する。これにより、第2のアンモニア計58bより上流側における硝化反応の進行を抑制して、この領域における脱窒反応を促進することができる。また、測定硝化速度が目標硝化速度未満であっても、遅くなりすぎてしまうと、反応槽2の流出側においてアンモニア濃度が所望の目標アンモニア濃度NH3まで減少しない場合がある。そこで、本発明者の実験から得た知見によれば、測定硝化速度は、目標硝化速度の半分より大きくするのが好ましい。すなわち、制御部9は、以下の(14)式が成り立つように散気部6からの気体供給量を制御する。
具体的には、目標硝化速度に対する測定硝化速度が(14)式によって設定された範囲よりも大きくなった場合、すなわち、測定硝化速度が目標硝化速度以上になった場合には、硝化反応が進みすぎていることになる。そのため、制御部9は、反応槽2における被処理水の流れ方向に沿った第2のアンモニア計58bより少なくとも上流側における散気部6a,6bからの空気の供給量を減少させる。これにより制御部9は、反応槽2において、硝化反応が進みすぎないように制御する。一方、目標硝化速度に対する測定硝化速度が(14)式によって設定された範囲よりも小さくなった場合、すなわち、測定硝化速度が目標硝化速度の半分以下になった場合には、硝化反応が抑制されすぎていることになる。そのため、制御部9は、反応槽2における被処理水の流れ方向に沿った第2のアンモニア計58bより少なくとも上流側における散気部6a,6bからの空気の供給量を増加させる。これにより、制御部9は、反応槽2において硝化反応を所望の硝化速度で行うように制御する。
Specifically, when the measured nitrification rate with respect to the target nitrification rate is larger than the range set by the equation (14), that is, when the measured nitrification rate is equal to or higher than the target nitrification rate, the nitrification reaction proceeds. It will be too much. Therefore, the
以上説明した変形例9においては、上述した実施形態において硝酸計によって行っていた脱窒処理の制御を、一対のアンモニア計を用いて行っている。これにより、反応槽2内において、好気性細菌の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌とを共存させつつ、それらの活動をともに活発化させることができる。これによって、反応槽2内において、硝化反応と脱窒反応とを制御性良く共存させることができる。
In the
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible. For example, the numerical values given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.
また、上述の実施形態においては、いわゆる標準活性汚泥法による排水の生物処理について説明したが、本発明は、必ずしもこの方法に限定されるものではなく、好気槽を用いる種々の処理方法に適用することができる。具体的に、本発明は、AO(嫌気−好気)法、A2O(嫌気−無酸素−好気)法、硝化+内生脱窒法、多段ステップ流入式硝化脱窒法、および多段ステップ流入式A2O法などの好気槽を用いる各種の排水の処理方法に適用することが可能である。 In the above-described embodiment, biological treatment of wastewater by the so-called standard activated sludge method has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this method, and is applied to various treatment methods using an aerobic tank. can do. Specifically, the present invention relates to an AO (anaerobic-aerobic) method, an A 2 O (anaerobic-anoxic-aerobic) method, a nitrification + endogenous denitrification method, a multi-step inflow nitrification denitrification method, and a multi-step inflow. It can be applied to various wastewater treatment methods using an aerobic tank such as the formula A 2 O method.
また、反応槽2として、深さが10m程度の深槽旋回流反応槽や、5m程度の浅槽反応槽を採用することも可能である。
Moreover, as the
また、上述の実施形態においては、脱窒確認手段として硝酸計、溶存酸素(DO)計、酸化還元電位(ORP)計、アンモニア計、および流量計を用いているが、必ずしもこれらの計器に限定されるものではなく、BOD計、COD計、TOC計、Rr計、ATU−Rr計、およびUV計などを採用することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, a nitric acid meter, a dissolved oxygen (DO) meter, an oxidation-reduction potential (ORP) meter, an ammonia meter, and a flow meter are used as the denitrification confirmation means, but it is not necessarily limited to these instruments. However, a BOD meter, a COD meter, a TOC meter, an Rr meter, an ATU-Rr meter, a UV meter, and the like can be employed.
また、上述の実施形態においては、制御部と気体供給量制御部とを別体としているが、これらの制御部と気体供給量制御部とは同一の制御部から構成することも可能であり、同様の機能を有する3つ以上の別体から構成することも可能である。 Moreover, in the above-described embodiment, the control unit and the gas supply amount control unit are separated, but these control unit and the gas supply amount control unit can also be configured from the same control unit, It is also possible to configure three or more separate bodies having similar functions.
また、上述の変形例7,8においては、DO計やORP計を旋回流反応槽に設置しているが必ずしも旋回流反応槽に限定されるものではなく、反応槽2内において脱窒領域および硝化領域が共存している状態が確認可能な反応槽であれば、一対のDO計や一対のORP計を用いて、一方の計器によって脱窒領域におけるDO濃度やORP値を測定するとともに、他方の計器によって硝化領域におけるDO濃度やORP値を測定することによって、上述と同様の脱窒領域および硝化領域の形成を制御することができる。さらに、上述した変形例5において説明した反応槽2のように、時間によって脱窒領域と硝化領域とが交互に現出するような反応槽においては、一対のDO計やORP計による計測を、1つのDO計やORP計で行うことも可能である。
Moreover, in the above-described modified examples 7 and 8, the DO meter and the ORP meter are installed in the swirl flow reaction tank, but the present invention is not necessarily limited to the swirl flow reaction tank. If the reaction tank is capable of confirming the coexistence of the nitrification region, the DO concentration and ORP value in the denitrification region are measured with one instrument using a pair of DO meters and a pair of ORP meters, while the other By measuring the DO concentration and ORP value in the nitrification region with the instrument, the formation of the denitrification region and the nitrification region similar to the above can be controlled. Furthermore, in the reaction tank in which the denitrification region and the nitrification region appear alternately with time, as in the
また、上述の変形例7,8においては、第3の実施形態による反応槽2を用い、変形例9,10においては第2の実施形態による反応槽2を用いているが、変形例7〜10において、変形例3〜6における反応槽2を採用することも可能である。この場合においては、脱窒領域に設置する計器および硝化領域に設置する計器をそれぞれ、各反応槽2において形成が確認されている硝化領域および脱窒領域に設置することによって、第1〜第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
Moreover, in the above-mentioned modified examples 7 and 8, the
また、上述の変形例9においては、硝化速度計を複数のアンモニア計、具体的には一対のアンモニア計から構成し、この硝化速度計を用いて反応槽2内の被処理水における硝化速度を測定しているが、硝化速度計は必ずしも一対のアンモニア計に限定されるものではなく、さらに3つ以上のアンモニア計を採用しても、硝化速度を計測可能な各種の装置を採用しても良い。
Moreover, in the above-mentioned
1 最初沈殿池
2 反応槽
2a,2b,2c,2d 好気槽
3 固液分離槽
4a 分離液
4b 活性汚泥
5 汚泥返送経路
6,6a,6b,6c,6d,16a,16b,16c,26a,26b,26c,26d,26e,36,46 散気部
7 硝酸計
8 ブロア
9 制御部
10,10a,10b,10c,10d,19a,19b,19c,29a,29b,29c,29d,29e,39,49 気体供給量制御部
11 アンモニア計
12 嫌気槽
12a モータ
12b 攪拌部
13 仕切り板
31 好気領域
32 無酸素嫌気領域
43 担体
43a 外側領域
43b 内側領域
51a 第1のDO計
51b 第2のDO計
55a 第1のORP計
55b 第2のORP計
58 硝化速度計
58a 第1のアンモニア計
58b 第2のアンモニア計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記窒素含有水の流れ方向における所定の位置である途中位置に設けられ、前記途中位置における前記窒素含有水の硝酸濃度を測定する硝酸濃度測定手段と、
前記硝酸濃度測定手段の上流側に設けられ、前記反応槽に流入する前記窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段と、
前記アンモニア濃度測定手段によって測定されたアンモニア濃度に基づいて前記途中位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を規定するとともに、前記硝酸濃度測定手段によって測定された硝酸濃度が前記制御濃度範囲に収まるように前記散気手段を制御して、前記窒素含有水の流れ方向に沿った、前記硝酸濃度測定手段より少なくとも上流側における前記散気手段による気体の供給量を制御する気体供給量制御手段と、
を備え、
前記途中位置は、前記窒素含有水の硝酸濃度を、前記アンモニア濃度測定手段が測定したアンモニア濃度の3%以上20%以下に制御可能な位置であることを特徴とする排水の処理装置。 In the reaction tank in which the nitrification reaction and the denitrification reaction are performed in parallel, the ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid according to the flow of the nitrogen-containing water, and up to each position along the flow direction of the nitrogen-containing water. An aeration means for supplying a gas over substantially the entire region of the flow direction to the nitrogen-containing water so that the nitric acid is denitrified at a desired degree of progress of the denitrification reaction;
And a predetermined provided a is the middle position position, the nitric acid concentration measuring means for measuring the nitric acid concentration of the nitrogen-containing water definitive in the middle position location in the flow direction of the nitrogen-containing water,
An ammonia concentration measuring means provided upstream of the nitric acid concentration measuring means and configured to measure the ammonia concentration of the nitrogen-containing water flowing into the reaction tank ;
Based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means, the control concentration range of the nitric acid concentration at the middle position is specified, and the nitric acid concentration measured by the nitric acid concentration measuring means is within the control concentration range. A gas supply amount control means for controlling the gas supply means to control the gas supply amount by the air diffusion means at least upstream from the nitric acid concentration measurement means along the flow direction of the nitrogen-containing water;
Equipped with a,
The intermediate position is a position where the nitric acid concentration of the nitrogen-containing water can be controlled to 3% or more and 20% or less of the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means .
前記窒素含有水の流れに従って前記窒素含有水に含まれるアンモニアが硝酸に硝化され、前記窒素含有水の流れ方向に沿った各位置までで硝酸が規定された脱窒反応の進行度合いで脱窒されるように前記窒素含有水に対して前記流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気ステップと、
前記窒素含有水の流れ方向における所定の位置である途中位置において前記窒素含有水の硝酸濃度を測定する硝酸濃度測定ステップと、
前記反応槽における、前記窒素含有水の流れ方向に沿った前記途中位置より上流側の位置での、前記反応槽に流入する前記窒素含有水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定ステップと、
前記アンモニア濃度測定ステップにおいて測定されたアンモニア濃度に基づいて前記途中位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を規定するとともに、前記硝酸濃度測定ステップで測定された硝酸濃度が前記制御濃度範囲に収まるように、前記窒素含有水の流れ方向に沿った、前記途中位置より少なくとも上流側における気体の供給量を制御する気体供給量制御ステップと、
を含み、
前記途中位置は、前記窒素含有水の硝酸濃度を、前記アンモニア濃度測定ステップで測定したアンモニア濃度の3%以上20%以下に制御可能な位置であることを特徴とする排水の処理方法。 A biological treatment step of performing biological treatment by nitrification reaction and denitrification reaction on nitrogen-containing water flowing in the reaction tank;
According to the flow of the nitrogen-containing water, ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid, and the nitric acid is denitrified at each degree along the flow direction of the nitrogen-containing water according to the degree of progress of the denitrification reaction. An air diffusion step for supplying a gas over the substantially entire region in the flow direction to the nitrogen-containing water,
A nitric acid concentration measuring step for measuring the nitric acid concentration of the nitrogen-containing water at a midway position that is a predetermined position in the flow direction of the nitrogen-containing water;
An ammonia concentration measuring step for measuring an ammonia concentration of the nitrogen-containing water flowing into the reaction tank at a position upstream of the intermediate position along the flow direction of the nitrogen-containing water in the reaction tank ;
Based on the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measuring step, the control concentration range of the nitric acid concentration at the intermediate position is specified, and the nitric acid concentration measured in the nitric acid concentration measuring step is within the control concentration range . A gas supply amount control step for controlling a gas supply amount at least upstream from the intermediate position along the flow direction of the nitrogen-containing water;
Only including,
The intermediate position is a position where the concentration of nitric acid in the nitrogen-containing water can be controlled to 3% or more and 20% or less of the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measuring step .
前記硝酸濃度測定手段の上流側に設けられ、前記反応槽に流入する前記窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段と、
前記アンモニア濃度測定手段によって測定されたアンモニア濃度に基づいて前記途中位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を規定するとともに、前記硝酸濃度測定手段によって測定された硝酸濃度が前記制御濃度範囲に収まるように、前記窒素含有水の流れ方向に沿った、前記硝酸濃度測定手段より少なくとも上流側における前記窒素含有水に供給する気体の供給量を制御する気体供給量制御手段と、
を備え、
前記途中位置は、前記窒素含有水の硝酸濃度を、前記アンモニア濃度測定手段が測定したアンモニア濃度の3%以上20%以下に制御可能な位置であることを特徴とする排水の処理システム。 Each position along the flow direction is provided at an intermediate position that is a predetermined position in the flow direction of the nitrogen-containing water flowing in the reaction tank, and ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid according to the flow direction. The nitrogen-containing water nitric acid is supplied at the intermediate position with respect to the nitrogen-containing water to which the gas is supplied over substantially the entire region of the flow direction so that the nitric acid is denitrified at a predetermined degree of denitrification. Nitric acid concentration measuring means for measuring the concentration;
An ammonia concentration measuring means provided upstream of the nitric acid concentration measuring means and configured to measure the ammonia concentration of the nitrogen-containing water flowing into the reaction tank ;
Based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means, the control concentration range of the nitric acid concentration at the middle position is specified, and the nitric acid concentration measured by the nitric acid concentration measuring means is within the control concentration range . Gas supply amount control means for controlling the supply amount of gas supplied to the nitrogen-containing water at least upstream from the nitric acid concentration measurement means along the flow direction of the nitrogen-containing water;
Equipped with a,
The intermediate position is a position where the concentration of nitric acid in the nitrogen-containing water can be controlled to 3% or more and 20% or less of the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means .
前記窒素含有水の流れ方向における所定の位置である途中位置に設けられ、前記途中位置において前記窒素含有水の硝酸濃度を測定する硝酸濃度測定手段が確認した前記硝酸濃度と、前記窒素含有水の流れ方向に沿って前記硝酸濃度測定手段より上流側に設けられ、前記反応槽に流入する前記窒素含有水のアンモニア濃度を測定可能に構成されたアンモニア濃度測定手段によって測定されたアンモニア濃度に基づいて規定する前記途中位置における硝酸濃度の制御濃度範囲とに基づいて、前記硝酸濃度測定手段によって測定された硝酸濃度が前記制御濃度範囲に収まるように、前記窒素含有水の流れ方向に沿った、前記硝酸濃度測定手段より少なくとも上流側における気体の供給量を制御し、
前記途中位置は、前記窒素含有水の硝酸濃度を、前記アンモニア濃度測定手段が測定したアンモニア濃度の3%以上20%以下に制御可能な位置であることを特徴とする制御装置。 Degree of progress of the denitrification reaction in which ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified into nitric acid according to the flow of nitrogen-containing water flowing in the reaction tank, and nitric acid is defined up to each position along the flow direction of the nitrogen-containing water With respect to the aeration means for supplying gas to the nitrogen-containing water over substantially the entire region in the flow direction so as to be denitrified at
The nitric acid concentration, which is provided at a predetermined position in the flow direction of the nitrogen-containing water and confirmed by the nitric acid concentration measuring means for measuring the nitric acid concentration of the nitrogen-containing water at the intermediate position, and the nitrogen-containing water Based on the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means provided upstream of the nitric acid concentration measuring means along the flow direction and configured to measure the ammonia concentration of the nitrogen-containing water flowing into the reaction vessel. Based on the control concentration range of nitric acid concentration at the intermediate position to be defined, along the flow direction of the nitrogen-containing water so that the nitric acid concentration measured by the nitric acid concentration measuring means is within the control concentration range, Control the gas supply amount at least upstream from the nitric acid concentration measuring means ,
The intermediate position is a position where the concentration of nitric acid in the nitrogen-containing water can be controlled to 3% or more and 20% or less of the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring means .
前記窒素含有水の流れ方向に沿った前記途中位置より上流側の位置での、前記反応槽に流入する前記窒素含有水のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度測定ステップと、
前記アンモニア濃度測定ステップにおいて測定されたアンモニア濃度に基づいて前記途中位置における硝酸濃度の制御濃度範囲を規定するとともに、前記硝酸濃度測定ステップで測定された硝酸濃度が前記制御濃度範囲に収まるように、前記窒素含有水の流れ方向に沿った、前記途中位置より少なくとも上流側における前記窒素含有水に供給する気体の供給量を制御する気体供給量制御ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記途中位置は、前記窒素含有水の硝酸濃度を、前記アンモニア濃度測定ステップで測定したアンモニア濃度の3%以上20%以下に制御可能な位置であることを特徴とするプログラム。 In the middle position which is a predetermined position in the flow direction of the nitrogen-containing water flowing in the reaction tank, ammonia contained in the nitrogen-containing water is nitrified according to the flow direction, and nitric acid is nitrated up to each position along the flow direction. The nitrogen concentration of the nitrogen-containing water is set at the intermediate position with respect to the nitrogen-containing water in which gas is supplied over substantially the entire region in the flow direction so that the nitrogen is denitrified at the specified degree of progress of the denitrification reaction. A nitric acid concentration measuring step to be measured;
An ammonia concentration measuring step for measuring the ammonia concentration of the nitrogen-containing water flowing into the reaction tank at a position upstream from the intermediate position along the flow direction of the nitrogen-containing water ;
Based on the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measuring step, the control concentration range of the nitric acid concentration at the intermediate position is specified, and the nitric acid concentration measured in the nitric acid concentration measuring step is within the control concentration range . A gas supply amount control step for controlling a supply amount of gas supplied to the nitrogen-containing water at least upstream from the intermediate position along the flow direction of the nitrogen-containing water;
To the computer ,
The program is characterized in that the intermediate position is a position where the nitric acid concentration of the nitrogen-containing water can be controlled to 3% or more and 20% or less of the ammonia concentration measured in the ammonia concentration measuring step .
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