JPH0119957B2 - - Google Patents

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JPH0119957B2
JPH0119957B2 JP56002058A JP205881A JPH0119957B2 JP H0119957 B2 JPH0119957 B2 JP H0119957B2 JP 56002058 A JP56002058 A JP 56002058A JP 205881 A JP205881 A JP 205881A JP H0119957 B2 JPH0119957 B2 JP H0119957B2
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JP
Japan
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sludge
concentration
tank
organic matter
amount
Prior art date
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JP56002058A
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English (en)
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JPS57117389A (en
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Itaru Takase
Ryosuke Miura
Hideo Ikeda
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Activated Sludge Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は活性汚泥法によつて汚水を処理する下
水処理装置に関する。
活性汚泥法は好気性および通水の微生物の生活
作用を利用した下水の処理方法であつて、一般に
ばつき槽と最終沈殿池(以下沈殿池とする)の2
槽を主体としばつき槽における下水中の有機物の
固形化と沈殿池の固液分離によつて下水を浄化
し、沈殿分離した汚泥の1部を再びばつき槽にも
どして下水と接触させるものであり、沈殿分離し
た汚泥の残部は余剰汚泥として排出するものであ
る。
活性汚泥法の適正な運転管理目標は、ばつ気槽
への酸素供給を微生物活動に必要な値に保つとと
もに、反応に必要な撹拌を与えるようにばつき風
量を決めることと、流入負荷に応じて汚泥量を適
正な値に保つことによつて良好な処理水を得るこ
とである。前者は溶存酸素濃度一定制御を実施す
ることで可能となつているが、後者は以下に述べ
る問題点がありまだ実用化されていない。
汚泥量の制御方法としては流入有機物量と汚泥
量との比(以下FM比とする)が適正な値となる
ような余剰汚泥引抜操作を行なうことがよいとさ
れている。活性汚泥は自己増殖をすることと、流
入水とともに無機性懸濁物が流入するために系内
の汚泥存在量は増加するので、適正なFM比を保
つには系から余剰汚泥として適正な量を引き抜く
必要がある。流入有機物負荷が一定であれば一定
の割合で余剰汚泥を引き抜けばよいが、流入有機
物負荷や流入無機性懸濁物負荷に変動があれば引
き抜き量を変動する必要がある。
従来余剰汚泥の引き抜きは運転者が経験的に決
めていた。これに対し流入有機物負荷を測定し、
これにより増殖量を求め余剰汚泥を引き抜く方法
が各種提案され、有機物負荷の測定は生物化学的
酸素要求量(以下BODとする)が用いられてい
る。しかしながら測定には通常5日間を要するた
め制御は不可能である。他に5日間を要する
BODにかわり迅速に測定できるものとして流量
による回帰法や化学的酸素要求量(COD)、紫外
部吸光度(UVA)、有機炭素(TOC)、全酸素要
求量(TOD)などの測定値による回帰法が提案
されているが、季節などが変わることによつて回
帰係数が変わること、計器が長時間における信頼
性にかけること、さらに計器の維持費用がかかり
すぎることにより実用性にとぼしいものであつ
た。
さらに上記の測定装置および測定方法により測
定した有機物負荷から汚泥の増殖量を求め増殖分
を余剰汚泥として引き抜く方法はFM比を目的の
値に保つには次の理由によつて不正確な方法であ
る。すなわち、前記のように系全体の汚泥の増加
量は増殖によるものと流入無機性懸濁物による和
であり、前記の諸方法では無機性懸濁物の測定が
容易でないため、これを無視するかまたは基質転
化率を大きくとり増殖分に含めることで近似させ
ていた。しかしながら流入懸濁物中の無機物の割
合は常時変動があり、特に降雨時には大きく変動
するのでFM比を一定に保つような正確な余剰汚
泥の引き抜きは困難である欠点があつた。
本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、流入
有機物負荷および流入無機性懸濁物負荷を短時間
に且つ正確に推計する演算器を具備せしめること
により、適正な余剰汚泥の引き抜きを可能とした
下水処理装置を提供することを目的とする。
以下本発明を図面に示す一実施例について説明
する。第1図において、水路1aから最初沈殿池
1に流入する下水は水路2aを通りばつき槽2に
入り下水中の有機物を固形化し、更に水路3aを
通り最終沈殿池3に入り固液分離して下水の浄化
水は水路3bから放流される。最終沈殿池3の底
に沈殿した汚泥は引抜管4から返送汚泥ポンプ5
で返送汚泥管6を通つてばつき槽2へ送られ、ま
た余剰汚泥ポンプ7で余剰汚泥管8を通つて最初
沈殿池1に送られ、最初沈殿池1の底の汚泥は管
1bから図示してない汚泥処理装置へ排出され
る。水路2aには流量計9と懸濁物濃度計測器1
0、引抜管4には汚泥濃度計測器11、返送汚泥
管6には流量調節弁12と流量計13、余剰汚泥
管8には流量調節弁14と流量計15、ばつき槽
2内の入口部分には酸素消費速度計測器16(以
下Rr計とする)と混合液汚泥濃度計測器17
(以下MLSS計とする)、ばつき槽2の任意の位置
に電算機20によるシミユレーシヨン結果と比較
して動力学係数を修正するための第2の酸素消費
速度計測器18(以下第2のRr計とする)と第
2の混合液汚泥濃度計測器19(以下第2の
MLSS計とする)がそれぞれ設けてある。
第1演算器21は流量計9、Rr計16、
MLSS計17の伝送入力を受けてばつき槽2への
流入下水中の溶存性有機物濃度と懸濁性有機物濃
度を後述の計算方法で求める。また第1演算器2
1の出力と懸濁物濃度計測器10の信号は第2演
算器22に入力され、ばつき槽2への流入下水中
の無機性懸濁物濃度を後述の計算方法で求める。
また第1演算器21の出力と第2演算器22の出
力は流量計9とMLSS計17の信号とともに一日
の増殖汚泥量を算出する第3演算器23に入力さ
れる。汚泥量の制御は第1演算器21、第2演算
器22、第3演算器23の計算結果と後述する演
算を行なうことによつて、制御器24で返送汚泥
ポンプ5と余剰汚泥ポンプ7または流量調節弁1
2,14の操作量を出力することによつて行なわ
れる。
次に作用を説明する。汚泥制御の運転指標とし
て汚泥滞留時間(以下SRTとする)を指定する。
Mを系内に在存する全汚泥量、△M/△Tを一日
当りの増殖量、△X/△Tを一日当りの流入無機
性懸濁物量、Yを汚泥の収率係数、Kdを汚泥の
自己酸化率とすればRSTは次式で示される。
SRT=M/(△M+△X/△T)=M/(Y△S/△
T+△X/△T―Kd・M)……(1) SRTを特定の値に設定すれば(1)式から1日に
引抜く余剰汚泥量は全汚泥量Mをその設定値でわ
ることで求まる。すなわち動力学係数Y、Kdが
一定で、かつ有機物負荷および流入無機性懸濁物
量が一定であれば、汚泥の増殖量と流入無機物量
との和は余剰汚泥量に相当する。式(1)において△
M/△Tを求めるためには系内の汚泥の存在量を
知る必要がある。これは流入水量、流入無機物濃
度、流入無機性懸濁物濃度、返送汚泥量と返送汚
泥濃度の値を入力変数とし、ばつき槽2内の混
合、生物反応と沈殿池の汚泥分布をモデル化した
電算機シミユレータにより計算ができ、ばつき槽
各部分および処理水のBOD除去量も計算できる。
流入有機物負荷および流入無機性懸濁物負荷が
変動すると、前日までのSTR設定値によつて余
剰汚泥を引き抜くと過不足を生じてFM比が変化
し処理に悪影響をあたえる。したがつて適正な
FM比に保つには流入有機物負荷および流入無機
性懸濁物負荷の変動に応じて引抜量を変化させる
必要がある。すなわちSRTの設定値を変更する
必要がある。このためには流入有機物負荷および
流入無機性懸濁物負荷を正確に推計する必要があ
る。本発明は後述のようにばつき槽2入口部の酸
素消費速度、汚泥濃度と流入懸濁物濃度の測定値
から下記のように第1演算器21と第2演算器2
2によつて推計を可能にしたものである。
まずRr計16を説明する。ばつき槽2入口の
混合液を一定時隔ごとにサンプリングする。第2
図はPr計16の測定曲線図を示し、横軸は時間、
縦軸は溶存酸素濃度、30は濃度曲線であつて、
溶存酸素濃度(以下DOとする)の上限値CHにな
るまではばつきをL、上限値CHになるとばつき
を停止して系を密閉にしDOを減少させ、下限値
CLになると再びばつきし、これをくり返し行な
い上限値CHから下限値CLになるまでの時間tを
毎回出力し、これを所定の時間長をくり返す。
第1演算器21はRr計16の信号とMLSS計
17と流量計9の信号の入力値により流入水の有
機物濃度を溶存性と懸濁性とにわけて計算する。
この計算の根拠はまず捕食容易な溶存性有機物を
捕食し、後に懸濁性有機物を捕食するという生物
の一般的法則においたものである。流入下水中に
は溶存性の有機物と懸濁性の有機物の両方があ
り、BODは第3図のように横軸は時間、縦軸は
BODとすると曲線31で示すように大きくわけ
て2つの勾配となる。また酸素消費速度は第4図
のように横軸は時間、縦軸は1/tとすると曲線で
示すように同じ傾向を示し、単位汚泥当りの有機
物負荷(有機物濃度×流量)と酸素消費速度の間
には一定の関係があるため、混合液の汚泥濃度と
第4図のの部分の勾配A(t)より溶存性の有機物
濃度が、の部分の勾配B(t)より懸濁性の有機物
濃度が求まる。具体的に示すと、第4図で時間t1
におけるlog1/tの値をy1、時間t2におけるlog1/t の値をy2、時間t3におけるlog1/tの値をy3、時間 t4におけるlog1/tの値をy4とすると、勾配は A(t)=(y1−y2)/(t2−t1) ……(a) B(t)=(y3−y4)/(t4−t3) ……(b) で求められる。また、溶存性有機物濃度SD(t)は次
式で計算される。
SD(t)=KD・A(t)/(X(t)・Q(t)) ……(c) さらに、懸濁性有機物濃度SP(t)は次式で計算さ
れる。
SP(t)=KP・B(t)/(X(t)・Q(t)) ……(d) ここにKD:定数 KP:定数 第2演算器22は第1演算器21の出力である
懸濁性有機物濃度を相当する懸濁物質濃度に換算
し、この値と懸濁物測定器10の出力(すなわち
無機性懸濁物質と有機性懸濁物質の和)との差を
とることで無機性懸濁物濃度を算出する。なお、
流入有機物濃度S(t)は次式で計算する。
S(t)=SD(t)+SP(t) ……(e) X0(t)=KX・SP(t) ……(f) ここに KX:定数 X(t)=XT(t)−X0(t) ……(g) 第3演算器23は第1演算器21と第2演算器
22の出口値から次式により1日単位で余剰汚泥
量を算出する。△SSを1日当りの余剰汚泥量、
Yを汚泥の収率係数、Kdを汚泥の自己酸化率、
S(t)を時間tにおける流入有機物濃度、Q(t)を時刻
tにおける流入水量、M(t)を時刻tにおける系内
の汚泥の量、X(t)を時刻tにおける流入無機性懸
濁性濃度とすれば△SSは次式で示される。
△SS=24t=1 (Y・S(t)・Q(t)−Kd・M(t)+X(t)・Q(t)
……(2) 以上のように求めた1日の余剰汚泥量は、例え
ば連続引き抜く場合はQWを1時間当りの余剰汚
泥量、XW(t)を時間tにおける余剰汚泥濃度とす
ればQWは次式に示すように設定することができ
る。
QW=△SS/24t=1 XW(t) ……(3) 制御器24は設定された余剰汚泥量を引き抜く
ように余剰汚泥ポンプ5または余剰汚泥量制御弁
12、場合によつては返送汚泥ポンプ7または返
送汚泥流量調節弁14を調節する。
一方動力学係数Y、Kdの変動があつた場合は
汚泥の増殖量が変化し、当初のSRT設定値で汚
泥を引き抜くとFM比が変化するので、これに対
しては電算機20のシミユレーシヨン結果をばつ
き槽2の任意の位置にある第2のPr計18と第
2のMLSS計19の実測値とを比較し、その差が
最少になるように電算機20で探索することによ
り動力学係数を変更する。この変更によりFM比
は目的の値に維持することができる。
すなわち流入有機物負荷の変動や流入無機性懸
濁物量の変動と動力学係数の変化があつても、こ
れをすみやかに検知し制御装置は余剰汚泥量を調
整し、FM比を適正な値に保つことができる。
以上のように本発明によれば、下水処理装置に
おいてばつき槽内の汚泥濃度と酸素消費速度の計
測器の信号から流入下水の溶存性有機物濃度と懸
濁性有機物濃度を計算する第1演算器と、この第
1演算器の懸濁性有機物濃度とばつき槽の流入下
水の懸濁物濃度の計測器の信号から無機性懸濁物
濃度を計算する第2演算器とを設けて余剰汚泥量
を調整しFM比を適正な値に保つようにしたの
で、目標FM比で下水処理が行なわれ、処理効果
を高め、極めて安定した下水処理の制御をするこ
とができるすぐれた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の下水処理装置の一実施例を示
す回路説明図、第2図は酸素消費速度計測器の測
定曲線図、第3図はBODの除去曲線図、第4図
は酸素消費速度計測器の出力曲線図である。 1……最初沈殿池、2……ばつき槽、2a……
水路、3……最終沈殿池、4……引抜管、5……
返送汚泥ポンプ、7……余剰汚泥ポンプ、9……
流量計、10……懸濁物濃度計測器、11……汚
泥濃度計測器、12,14……流量調節弁、1
3,15……流量計、16,18……酸素消費速
度計測器、17,19……混合液汚泥濃度計測
器、20……電算機、21……第1演算器、22
……第2演算器、23……第3演算器、24……
制御器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流入下水の有機物を固形化するばつき槽と、
    このばつき槽の水を固液分離する沈殿池と、この
    沈殿池の濃縮汚泥を前記ばつき槽に返送するポン
    プ装置と、前記返送する濃縮汚泥の水理的流量と
    汚泥濃度、前記ばつき槽内入口部の汚泥濃度と酸
    素消費速度および前記ばつき槽内他の部分の汚泥
    濃度と酸素消費速度を測定するそれぞれの計測器
    と、内蔵された「ばつき槽内の流動および生物反
    応」、「沈殿池における流動および固液分離」を表
    わす数式モデルを用い前記各計測器の出力信号に
    基くばつき槽に流入する下水流量、反送汚泥流
    量、余剰汚泥流量、返送汚泥濃度、無機性懸濁物
    濃度、懸濁性有機物濃度、溶存性有機物濃度を入
    力として「ばつき槽内の流動および生物反応」お
    よび「沈殿池における流動および固液分離」をオ
    ンラインでシミユレートする電算機とからなる下
    水処理装置において、前記電算機に、前記ばつき
    槽内の汚泥濃度と酸素消費速度および流入流量の
    計測器の信号から流入下水の溶存性有機物濃度と
    懸濁性有機物濃度を計算する第1演算器と、この
    第1演算器の懸濁性有機物濃度と前記ばつき槽の
    流入下水の懸濁物濃度の計測器の信号から無機性
    懸濁物濃度を計算する第2演算器とを設けて余剰
    汚泥量を調整し流入有機物量(溶存性有機物量と
    懸濁性有機物量の和)と系内に存在する全活性汚
    泥量との比を適正値に保つようにしたことを特徴
    とする下水処理装置。
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