JPH01242198A - ステップ硝化脱窒プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、下水、し尿、その他産業廃水等の窒素を含
有する有機性廃水を生物学的に硝化脱窒するステップ硝
化脱窒プロセスにおいて、各嫌気槽への原水の分注量お
よび好気槽の送風量を各槽単独で制御することで、硝化
を効率良く行なわせると同時に、脱窒をも効率良く行な
わせ、常時良好な処理水を得られる廃水のステップ硝化
脱窒プロセス制御装置に関する。

（従来の技術） 従来一般に、窒素成分を含む有機性廃水の処理には生物
学的硝化脱窒法が広く用いられている。

この生物学的硝化脱窒法は、好気槽で有機物を除去する
と共に、窒素を硝化菌により硝酸性窒素あるいは亜硝酸
性窒素に酸化し、次に嫌気槽で脱窒菌の働きにより窒素
ガスに還元するものである。

この生物学的硝化脱窒法では、嫌気槽で脱窒菌が活動す
るには水素供与体が不可欠であり、かつてはメタノール
がその水素供与体として使用されていたが、コストの面
で難点があり、原水中の有綴物を利用する方法が主流と
なってきている。

この生物学的脱窒法を実行するプロセスは、上流側に嫌
気槽を設け、下流側に好気槽を設けるもので、さらに硝
化されたものをより完全に脱窒しようと好気槽から嫌気
槽へ循環させるラインを設けた硝化液循環法が用いられ
てきた。

しかし、この方法では、硝化液を嫌気槽に戻すために動
力が必要である欠点がある。

そこで、これを解決するものとして、嫌気槽と好気槽と
を１ユニットとして、これを複数段直列に連結し、嫌気
槽に原水を分割注入するステップ硝化脱窒プロセスが開
発された。

このステップ硝化脱窒プロセスでは、直列に連結するユ
ニットの数が多いほど除去効率が向上するが、実際には
従来のステップエアレーション法の設備をそのまま流用
することが多いため、３〜４段程度のものが多い。

そして、従来のステップ硝化脱窒プロセスの制御装置で
は、送風量に関してはある好気槽の一点の溶存酸素濃度
（Ｄｏ）を一定とする溶存酸素濃度一定制御が行なわれ
、また分注量に関しては分注率をある比率に固定（通常
は等分）して運転されていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、一般に脱窒反応は溶存酸素が存在すると
阻害されてしまう一方、硝化反応は溶存酸素濃度がある
程度以上のレベルにないと起こらない、従って、従来の
ステップ硝化脱窒プロセス制御装置のように、好気槽の
一点の溶存酸素濃度を一定とする溶存酸素濃度一定制御
であると、好気槽のあるものは低い溶存酸素濃度となり
、逆に他の好気槽のあるものは高い溶存酸素濃度となる
ことがあった。

そして、低い溶存酸素濃度では、硝化が起きず、硝化効
率が低下し、高い溶存酸素濃度では硝化は起きるが次の
嫌気槽へ溶存酸素を持込み、このために脱窒効率の低下
が起きる問題点があった。

また、分注率を一定に固定すると負荷が高い場合には、
好気槽で硝化が起きず、この影響として次の嫌気槽で脱
窒が起きず、脱窒効率が低下し、処理水が悪化する問題
点もあった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、負荷の変動による硝化効率の低下と、硝化液によ
る嫌気槽への溶存酸素の持込みによる脱窒効率の低下を
防止し、効率良く窒素を除去し、常時良好な処理水を得
ることができる廃水のステップ硝化脱窒プロセス制御装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、嫌気槽と好気槽とを１ユニットとしてこれ
を複数段直列に連結し、嫌気槽に原水を分割注入するス
テップ硝化脱窒プロセス制御装置において、 嫌気槽の前の好気槽については、その送風量が各槽単独
で溶存酸素濃度一定制御を行なう溶存酸素制御装置を備
え、 各嫌気槽多こついては、その後の好気槽にアンモニア検
出装置を設置し、このアンモニア検出装置の出力により
好気槽中の硝化状態を判定し、各嫌気槽に対する原水の
分注量を決定する分注量決定手段と、この分注量決定手
段の出力により各嫌気槽への原水の分注量を制御する分
注量制御手段とを備えたものである。

（作用） この発明のステップ硝化脱窒プロセス制御装置では、各
嫌気槽の前の好気槽では、その溶存酸素濃度をそれぞれ
単独で制御し、硝化が起きる最低の溶存酸素濃度に保つ
制御を行ない、これにより硝化を効率良く起こすと共に
嫌気槽に持込む溶存酸素を最低限にし、脱窒作用が効率
良く起こるようにする。

また、好気槽の出口部のアンモニア濃度を検出し、この
アンモニア濃度により好気槽での硝化状況を判断し、硝
化の起きていない好気槽に対しては原水の分注量を減じ
、硝化が十分に起きている好気槽に対しては原水の分注
量を増加させるように分注量を制御することにより、各
好気槽で硝化作用が均等に、効率良く行なえるように制
御することができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例を示しており、嫌気槽と好
気槽とのユニットを３ユニット直列に連結し、さらに処
理水中の有機物を十分に除去するために好気槽を２体連
結した構成を採っており、１．３．５が嫌気槽、２，４
，６，７．８が好気槽である。

原水は、流入水路９を通り、各嫌気槽１，３゜５に分割
注入される。

最終段の好気槽８の後段には、最終沈澱池１０が設けら
れていて、この最終沈澱池１０からの汚泥返送管が１１
が嫌気槽１に接続されている。

各嫌気槽１，３．５に対する原水の分注量を制御するた
めに、前記流入水路９には流量調整用ゲート１２，１３
．１４が設けられている。

また、各好気槽２，４，６，７．８には、プロア１５か
らの送気管１６が接続されている。そして、この送気管
１６の各好気槽２，４に通じる部分にはバルブ１７．１
８が設けられ、また好気槽６．７．８に対しても一括し
て送風量を制御するバルブ１９が設けられている。

前記ブロア１５には、空気吸込み流量調整弁２０が設け
られている。

２１．２２は溶存酸素濃度計であって、好気槽２．４に
設置され、２３，２４．２５はアンモニア濃度計であり
、好気槽２，４．６に設置されている。

そして、これらの各機器を制御する制御部として、溶存
酸素濃度（Ｄｏ）制御部２６，２７、送風量制御部２８
、分注量制御部２つが設けられている。

前記分注量制御部２９は、比較部３０と演算部３１とを
備えている。

上記の構成のステップ硝化脱窒プロセス制御装置の動作
について、次に説明する。

原水としての廃水は流入水路９を通り、嫌気槽１．３．
５に分注される。

一方、最終沈澱池１０によって濃縮分離された活性汚泥
は、汚泥返送管１１によって嫌気槽１に返送される。

嫌気槽１では、返送された汚泥と廃水とが混合され、返
送されてきた汚泥中に含まれる硝酸性窒素および亜硝酸
性窒素が脱窒菌により流入廃水中の有機性炭素を水素供
与体として利用して脱窒され、窒素ガスとして空中に放
出され、水中より除去される。

次に、嫌気槽１を流出した返送汚泥と廃水との混合液は
好気槽２に流入し、ここで酸素含有気体により曝気され
、廃水中の有機性炭素が好気性菌により除去され、また
廃水中に含まれるアンモニア性窒素の一部が微生物によ
って取り込まれ、さらに一部が硝化菌により硝酸性窒素
および亜硝酸性窒素に変換される。

この後、混合液はさらに嫌気槽３に流入し、流入水路９
を通って分注された廃水と混合され、混合液中の硝酸性
窒素および亜硝酸性窒素が脱窒菌により流入廃水中の有
機性炭素を水素供与体として利用して脱窒が行なわれ、
窒素ガスとして空中に放出される。

次に混合液は、好気槽４に流入して、ここで酸素含有気
体により曝気され、廃水中の有機性炭素が好気性菌によ
り除去され、またアンモニア性窒素もその一部が微生物
により取込まれ、一部が硝化菌により硝酸性窒素および
亜硝酸性窒素に変換される。

さらに、混合液は嫌気槽５に流入し、流入水路９を通っ
て分注された廃水と混合され、混合液中の硝酸性窒素お
よび亜硝酸性窒素が脱窒菌により流入廃水中の有機性炭
素を水素供与体として利用し、脱窒が行なわれ、窒素ガ
スとして空中に放出される。

次に、廃水は好気槽７に流入し、ここで酸素含有気体に
より曝気され、廃水中の有機性炭素が好気性菌により除
去され、またアンモニア性窒素の一部が微生物により取
込まれて、一部が硝化菌により硝酸性窒素および亜硝酸
性窒素に変換される。

さらに好気槽７．８に流入した廃水は、残存有機性炭素
を可能な限り減少させると共に、汚泥中に吸着された有
機物を消化させ、汚泥量の減少を図り、沈降性を良くす
る。

ａ後に最終沈澱池１０に流入する廃水は、ここで固液分
離を行ない、処理水は放流され、濃縮分離された活性汚
泥は前述のように一部は返送汚泥として嫌気槽１に返送
され、残りは余剰汚泥として系外に引抜かれる。

嫌気槽１，３．５に対する分注量の調整は、流量調整ゲ
ート１２，１３．１４により行なわれる。

また、ＤＯ制御部２６は、好気槽２の溶存酸素濃度計２
１の信号を入力とし、好気槽２の溶存酸素濃度が所定の
値になるように風量を調整するバルブ１７を制御し、Ｄ
Ｏ制御部２７は、好気Ｗ１４の溶存酸素濃度計２２の信
号・を入力とし、好気槽４の溶存酸素濃度が所定の値に
なるように風量を調整するバルブ１８を制御する。

さらに風量制御部２８は、Ｄｏ制御部２６およびＤＯ制
御部２７の送風量の信号、および後述する分注量制御部
２９からの好気槽６，７．８への風量を入力とし、系全
体に送風する風量を計算し、ブロア１５の吸込み流量調
整弁２０と、好気槽６゜７．８へのＪＩＬＪＩの調整バ
ルブ１９を制御する。

分注量制御部２９では、好気槽２，４．６に設置しであ
るアンモニア濃度計２３．２４．２５の信号を入力とし
、その濃度検出値から好気槽２゜４．６の硝化状況を判
断し、好気槽２，４，６各槽への分注量を決定し、その
分注量になるように流量ＦＡ整ゲート１２．１３．１４
を制御する。同時に、前述の送風量制御部２８へ好気槽
６，７゜８への送風量信号を指令する。

さらに詳しい動作を説明する。

まずＤｏ制御部２６は好気槽２の出口部の溶存酸素濃度
計２１の出力を入力とし、好気槽２の出口部の溶存酸素
濃度が硝化に最低限必要な値、この実施例の場合には約
１０１）ｌに制御される。

こうして好気槽２の出口部の溶存酸素濃度が硝化に必要
な最低限度に維持されることにより、次の嫌気槽３に持
込まれる溶存酸素量が最低限に維持され、嫌気槽３で溶
存酸素が存在することによる脱窒効率の低下が防止され
る。

また、Ｄｏ制御部２７も、好気槽４の出口部の溶存酸素
濃度計２２の出力を入力とし、好気槽４の出口部の溶存
酸素濃度が硝化に最低限必要な値、約１１）１１１１に
制御される。

こうして、好気槽４の出口部の溶存酸素濃度が硝化に必
要な最低限に維持されることにより、次の嫌気槽５での
脱窒効率の低下が防止できるのである。

送風量制御部２８では、ＤＯ制御部２６．２７の好気槽
２，４に送風する風量信号および後述する分注量制御部
２９からの風量信号から系全体に送風する風量を計算し
、その風量となるように吸込み流量調節弁２０を制御す
ると共に、好気槽６゜７．８に送風するバルブ１９も制
御する。

また、分注制御部２９は、まず好気槽２に設置されたア
ンモニア濃度計２３の信号、好気槽４に設置されたアン
モニア濃度計２４の信号および好気槽５に設置されたア
ンモニア濃度計２５の信号を入力として好気槽２，４．
６の硝化状況を判定する。

すなわち、アンモニア濃度が所定の値を超えた場合は、
その槽では硝化が十分に起きていないと判断し、逆に所
定の値よりも小さい場合には負荷が少なすぎると判断す
る。従って、硝化の十分起きていない槽では負荷が掛か
り過ぎているわけであり、分注量を減少させる必要があ
り、アンモニア濃度が所定の下限値よりも小さい場合に
は負荷が少ないのでさらに負荷を掛けることができるの
である。

そこで、分注量を調整する動作および送風量を制御する
動作について第２図のフローチャートを参照しながら説
明する。

各アンモニア濃度計２３．２４．２５から好気槽２，４
．６それぞれのアンモニア濃度の値ＰＶ１、ＰＶ２．Ｐ
Ｖ３を周期的に読込み、比較部３０において予め設定さ
れている好気槽２，４．６の各々のアンモニア濃度設定
値ＳＶＩ、ＳＶ２゜ＳＶ３と比較する（ステップＳ１）
。

続いて、演算部３１において、次式により嫌気槽１，３
．５への分注量Ｑｌ、Ｑ２．Ｑ３を演算する（ステップ
Ｓ２）。

Ｑ１ｎ＝ Ｑｌｎ−１＋ｋＱｎ　（ＳＶＩ−ＰＶＩ）−・（１）Ｑ
２ｎ　＝ Ｑ２ｎ−１−ｔ−ｋＱｎ　　（ＳＶ２　　ｐｖ２）−１
２＞Ｑ３カー Ｑｎ　−Ｑｌｎ　−Ｑ２ｎ　　　　　　　　−（３）ま
た、好気槽６，７．８への送風量Ｑａが次式により計算
される。

Ｑａｎ＝ Ｑａｎ−１十ｍ（ＰＶ３　５Ｖ３）ＱＡｎ−１・・・（
４） ここで、 Ｑ：全処理水量 に：定数 添字ｎ：今回値 ｎ−１：前回値 こうして得られた分注量信号Ｑｌｎ、Ｑ２ｎ。

Ｑ３ｎは、各嫌気槽１，３．５に対する流量調整ゲート
１２，１３．１４に与えられ、所定の量の廃水が各嫌気
槽に流入するように調整される（ステップＳ３）。

また、送風量計算値Ｑａは、送風量制御部２８に出力さ
れ（ステップＳ４）、送風量制御部２８ではＤｏ制御部
２６の好気槽２への送風量Ｑａｌ。

Ｄｏ制御部２７の好気！ａ４への送風量Ｑａ２とか全風
量Ｑａｔを式（５）で計算する（ステップＳ５、Ｓ６）
。

Ｑａｔ、＝Ｑａ、　＋Ｑａ１．　＋Ｑａ２．−　（５）
これらを基にしてブロア１５の吸込み流量調節弁１５を
調節し、同時にバルブ１９をｐＡ整し、好気槽６．７．
８の送風量調整がなされる（ステップＳ７）。

このようにして−度の分注量調整、送風量調整が完了し
、続いて一定周期で次の分注量調整、送風量調整が繰返
し実行されることになる。

し発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、好気槽の溶存酸素濃度
を硝化に必要な最低限度のものに制御し、また嫌気槽の
前の好気槽の出口部のアンモニア濃度の高低から好気槽
のうち硝化の進んでいるものとそうでないものとを見分
け、嫌気槽に注入する原水量を嫌気槽の後段の好気槽の
硝酸性窒素および亜硝酸性窒素の量の大小により調整し
、効率好く脱窒作用が進行するようにし、脱窒効率に優
れたものとできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の系統図、第２図は上記実
施例の動作を説明するフローチャートである。 １．３．５・・・嫌気槽 ２．４，６，７．８・・・好気槽 ９・・・流入水路　　　　１０・・・最終沈澱池１１・
・・汚泥返送管 １２．１３．１４・・・流量調整ゲート１５・・・プロ
ア　　　　　１６・・・送風管１７．１８．１９・・・
バルブ ２０・・・吸込み流量調節弁 ２１．２２・・・溶存酸素濃度計 ２３．２４．２５・・・アンモニア濃度計２６．２７・
・・溶存酸素濃度制御部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 嫌気槽と好気槽とを１ユニットとしてこれを複数段直列
   に連結し、嫌気槽に原水を分割注入するステップ硝化脱
   窒プロセス制御装置において、嫌気槽の前の好気槽につ
   いては、その送風量が各槽単独で溶存酸素濃度一定制御
   を行なう溶存酸素制御装置を備え、 各嫌気槽については、その後の好気槽にアンモニア検出
   装置を設置し、このアンモニア検出装置の出力により好
   気槽中の硝化状態を判定し、各嫌気槽に対する原水の分
   注量を決定する分注量決定手段と、この分注量決定手段
   の出力により各嫌気槽への原水の分注量を制御する分注
   量制御手段とを備えて成るステップ硝化脱窒プロセス制
   御装置。