JPH04122498A

JPH04122498A - 活性汚泥処理装置

Info

Publication number: JPH04122498A
Application number: JP2242077A
Authority: JP
Inventors: Takao Sekine; 孝夫関根
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JP3023921B2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、下水処理などで使用される活性汚泥処理装置
に関し、特に、亜硝酸性窒素型脱窒法による活性汚泥処
理装置に関する。

Ｂ９発明の概要本発明は、下水処理などで使用される亜硝酸性窒素型脱
窒法の活性汚泥処理装置において、硝化反応に伴う呼吸
速度を計測する計測器と、計測された呼吸速度を温度及
び汚泥濃度で呼吸率に換算する補正演算手段と、余剰汚
泥量の操作により呼吸率を一定に保持する制御手段とを
備えることにより、硝化反応を安定に維持し、亜硝酸型脱窒を優先的に起こ
し、エネルギー消費を低く抑える技術を提供するもので
ある。

Ｃ８従来の技術下水処理等には活性汚泥処理プロセスが不可欠であるが
、その活性汚泥処理装置として、通常、硝化反応による
ものが使用されている。活性汚泥処理における定常的な
硝化では、一般に亜硝酸菌と硝酸菌が共同で行う酸化作
用によりアンモニアが亜硝酸を経由して硝酸にまで酸化
されるが、何らかの理由で硝酸菌の活動が抑制されると
亜硝酸の酸化速度は低下し、反応液に亜硝酸が蓄積する
ようになる。前者は硝酸型硝化と呼ばれ、後者は亜硝酸
型硝化と呼ばれている。亜硝酸は酸素要求物質で、通常
の活性汚泥処理では、処理水ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ）又は処理水ＣＯ
Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ
）を高める恐れがあり、後者は好ましくない。しかし、
硝化により生じた酸化態窒素を窒素ガスに還元して完全
に除去する硝化脱窒法を採用すれば、硝化反応を亜硝酸
生成の段階にとどめ、亜硝酸を直接に脱窒した方が、硝
化のための酸素必要台や脱窒のための水素供与体必要器
を減らすことができ、経済的である。

下水処理における活性汚泥処理装置では硝化の開始時に
しばしば亜硝酸型硝化が観察されるが、これは、亜硝酸
菌よりも硝酸菌の方がガス状アンモニア（ＮＨ３）の毒
性に対して敏感だからで、同じ理由により脱窒工程を含
まない活性汚泥法で高濃度の窒素を含む排水を処理した
場合も過渡的に亜硝酸型硝化が観察される。しかし、そ
れらの場合、硝化が進行してアンモニアが低濃度になる
と亜硝酸型硝化を定常的に維持することが難しくなるの
で、これまでは酸素供給制御により故意により高濃度の
アンモニアを残留させるか、反応液温を極端に高めるな
どの手法に勅っていた。

Ｄ９発明が解決しようとする課題活性汚泥処理における硝化反応は、曝気槽内の水温（Ｔ
）、溶存酸素濃度（ＤＯ）、平均汚泥滞留時間（Ｓ　Ｒ
Ｔ　）等の影響を受けることが知られている。このため
、例えば冬期は温度活性が低下して硝化が殆ど起こらな
かったり、逆に夏期には硝化が進み過ぎて処理が悪化し
たりする。このように、硝化が不安定になると、硝化反
応の次工程である脱窒素プロセスの処理性能も不安定に
なる。

硝化反応とこれに続く脱窒反応は下記の通りである。

ＮＨ４＋＋３／２ＱＯ２→　ＮＯ２−十Ｈ２０・・・（
１）Ｎ０２−＋１／２・０□　→　ＮＯ３−・・・（２
）２ＮＯ２−＋６Ｈ→　Ｎ、、＋２’Ｈ２０＋２０’Ｈ
−・・・（３）２ＮＯ３−＋１０Ｈ＋　Ｎ２＋４Ｈ２０
＋２０Ｈ−・・・（４）上記の如く、硝化・脱窒反応も
亜硝酸型脱窒と硝酸型脱窒との２種類に分岐し、運転条
件によりいずれか一方が優先される。前者はアンモニア
性窒素の酸化を（１）式の亜硝酸性窒素の段階まででと
どめておき、これを脱窒菌により直接（３）式ｌ＼脱窒
する。後者はアンモニア性窒素の酸化を（１）式を経由
して（２）式の硝酸性窒素の段階まで硝化したのち（４
）式の如く脱窒するものである。この２方式を比較した
場合、前者は後者よりもブロワ電力量等のエネルギーの
消費が少なくて済むが、既に説明したように、硝化を安
定に保つこと自体が難しいうえ、その中でも亜硝酸型を
優先させて安定に維持することは非常に困難であった。

本発明は、このような課題に艦みて創案されたもので、
硝化反応を安定に紹：持し、亜硝酸型脱窒を優先的に起
こし、エネルギー消費を低く抑える活性汚泥処理１を提
供することを目的とする。

１３１課題を解決するための手段本発明における上記課題を解決するための手段は、活性
汚泥を含む流入水を曝気槽内で亜硝酸性窒素型脱窒法に
より処理する活性汚泥処理装置において、硝化反応に伴
う呼吸速度を計測する計測器と、計測された呼吸速度を
温度及び汚泥濃度で呼吸率に換算する補正演算手段と、
余剰汚泥量の操作により前記呼吸率を一定に保持する制
御手段とを備える活性汚泥処理装置とするものであり、
曝気槽内の溶存酸素濃度を所定の濃度に維持することで
亜硝酸型脱窒を優先させる別の制御手段を備えることを
好適とするものである。

Ｆ９作用本発明は、まず硝化反応を安定に維持するために、計測
器により硝化反応に伴う呼吸速度を計測すると共に、そ
の呼吸速度を演算手段で温度及び汚泥濃度を補正して呼
吸率に換算する。硝化反応を左右する残存Ｎｆｉ４−Ｎ
ｍ度がゼロに近づくと、呼吸率もゼロに近づく特性があ
るので、逆にその呼吸率を一定に保持するように余剰汚
泥量を制御手段で操作すればよい。また亜硝酸型脱窒を
優先的に起こすためには、別の制御手段で曝気槽内の溶
存酸素濃度を所定の濃度に維持する。

Ｇ、実施例以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の構成図である。

同図において、曝気槽は嫌気槽１１と好気槽１２とで成
り、流入水は嫌気槽１１と好気槽１２とを循環して亜硝
酸性窒素型脱窒法により曝気されたのち最終沈殿池１３
で活性汚泥が分離され、処理水として送られる。分離さ
れた活性汚泥は返送汚泥として嫌気槽１１に戻されるが
、一部は余剰汚泥としてポンプ１４を介して余剰汚泥ラ
インへ送られる。好気槽１２には、本発明の計測器であ
る呼吸速度計１５と、水温計１６と、ＭＬＳＳ汚泥濃度
計１７とが配設され、それらの計測値に基づいて呼吸速
度を温度及び汚泥濃度により後記するδ 呼吸率に換算する補正演算手段１８に接続されている。

算出された呼吸率は、呼吸率コントローラー９で設定値
と比較されたのち汚泥滞留時間コントローラ２０の制御
値となる。汚泥滞留時間コントローラ２０は前記ポンプ
１４を制御する。前記コントローラー９及び２０が、余
剰汚泥量の操作により呼吸率を一定に保持する本発明の
制御手段である。好気槽１２には、その他に溶存酸素濃
度計２１が配設されていて、この濃度計２１に本発明の
別の制御手段である溶存酸素コントローラ２２が接続さ
れ、好気槽１２へ送風するブロワ２３の送風量を制御す
るようになっている。

以下、上記装置の動作を説明する。

まず、硝化反応を安定に維持するため、曝気槽の出口に
配設された呼吸速度計１５により全呼吸速度（ｒ、）、
硝化抑制時呼吸速度（ＡＴＵ−ｒ、）及び硝化に伴う呼
吸速度（Ｎｉｔ−ｒ、）を連続計測する。順序としては
、最初に全呼吸速度ｒ４を測定し、次にＡＴＵ　（アリ
ルチオ尿素）を添加したとぎの呼吸速度ＡＴＵ−ｒ、を
測定し、硝化に伴う呼吸速度Ｎ１ｔ−ｒｒは、前記ｒｒ
よりＡＴＵ−ｒ、を差し引いた値として演算される。こ
のＮ１ｔ−ｒ、の値により、硝化反応が安定に終了して
いるか否かを知ることができる。

第２図はこの硝化に伴う呼吸速度Ｎ１ｔ−ｒｒと残存Ｎ
ｕ、−Ｎ濃度との関係を示す特性図である。同図で明ら
かな如く、硝化反応が終了に近づぎ、残存Ｎ　Ｈ４−Ｎ
　８度がゼロに近づくと、Ｎ１ｔ−ｒ、も急激に低下す
る。即ち、Ｎ１ｔ−ｒｒを連続的に監視していれば残存
ＮＨ４−Ｎ濃度をチエツクすることができ、Ｎ１ｔ−ｒ
ｒが一定になるように制御することにより、残存Ｎ　Ｈ
４−Ｎ濃度を一定に保ち、硝化を安定させることができ
る。

但し、第２図に示した特性は水温（Ｔ）によって変化す
るので、温度補正が必要である。また、このＮ１ｔ−ｒ
ｒをＭＬＳＳ濃度で除することにより、単位汚泥当たり
の呼吸速度（Ｎｉｔ−に、＝Ｎｉ　ｔ−ｒ、／ＭＬＳＳ
）を求めることができる。

このＮ１ｔ−に、は、一般に呼吸率と呼ばれている。

第３図は、基準温度（例えば１５℃）における呼吸率Ｎ
１ｔ−に、（１５）とＮＨ４−Ｎ濃度との関係を示す特
性図である。同図に示す如く、この呼吸率Ｎｉと−に、
（１５）は、温度変化及びＭＬＳＳ濃度と無関係なので
、これが一定になるように制御すれば残存Ｎ　Ｈ、−Ｎ
濃度が一定になるように制御することになる。その実際
の方法としては、第１図に示すように、水温計１６及び
ＭＬＳＳ汚泥濃度計１７の計測値を補正演算手段１８に
入力して呼吸率Ｎ　ｉ　ｔ−に、　（１５）を算出し、
これを呼吸率コントローラ（ＮｉｔＣ）１９へ入力する
。呼吸率コンｌ−ローラ１９は、その呼吸率Ｎｉ　ｔ−
に、　（１５）が目標とする呼吸率値Ｎ１ｔ−に、　（
１５）　ｓ　ｅ　ｔからズした場合には、測定値（ＰＶ
）と設定値（ＳＶ）との偏差から平均汚泥滞留時間（Ｓ
ＲＴ）の設定値又はその修正指令を出力し、汚泥滞留時
間コントローラ（Ｓ　ＲＴＣ）２０は、その算出結果に
基づいて、ＳＲ丁目標値を更新し、そのＳ　ＲＴ目標値
になるようにポンプ１４で余剰聞汚泥を操作して、前記
呼吸率Ｎｉ　ｔ−に、　（１５）を所定の目標値に一定
制御する。

次に、亜硝酸型脱窒を優先的に起こすために、曝気槽の
出口における溶存酸素（Ｄｏ）の濃度を所定の低濃度に
一定制御する。具体的には好気槽１２に配設された溶存
酸素濃度計２１の計測値を溶存酸素コントローラ（ＤＯ
Ｃ）２２に入力し、Ｄｏ値が一定になるように、ブロワ
２３の送風量を制御する。但し、亜硝酸型脱窒を優先さ
せるために、Ｄｏ設定値は０．５〜１．０　（ｍｇ／ｌ
）程度の低い値とする。

本実施例は下記の効果が明らかである。

（１）Ｎｉｔ−ｒ、制御により硝化反応を安定に維持す
ることかできる。

（２）亜硝酸型脱窒を優先的に行うことにより工ネルギ
ー消費を削減することができる。

Ｈ０発明の効果以上、説明したとおり、本発明によれば、硝化反応を安
定に維持し、亜硝酸型脱窒を優先的に起こし、エネルギ
ー消費を低く抑える活性汚泥処理装置を提供することか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図及び第３図
は実施例の濃度特性図である。１１・・・嫌気槽、１２・・好気槽、１３・・最終沈殿
池、１４・・・ポンプ、１５・・・呼吸速度計、１６・
・・水温計、ｌ　７−ＭＬ　Ｓ　Ｓ汚泥濃度計、１８・
・・補正演算手段、１９　・呼吸率コントローラ、２０
・・汚泥滞留時間コントローラ、２１・、溶存酸素濃度
計、２２・・溶存酸素コントローラ、２３・ブロワ。ＩＩ；ＱＱ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活性汚泥を含む流入水を曝気槽内で亜硝酸性窒素
型脱窒法により処理する活性汚泥処理装置において、硝化反応に伴う呼吸速度を計測する計測器と、計測され
た呼吸速度を温度及び汚泥濃度で呼吸率に換算する補正
演算手段と、余剰汚泥量の操作により呼吸率を一定に保
持する制御手段とを備えることを特徴とする活性汚泥処
理装置。
（２）曝気槽内の溶存酸素濃度を所定の濃度に維持する
ことにより、亜硝酸型脱窒を優先させる別の制御手段を
備えることを特徴とする請求項（１）に記載の活性汚泥
処理装置。