JPH047095A - 活性汚泥処理における曝気槽の均一混合方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、廃水等を活性汚泥処理する場合に使用する曝
気槽において、活性汚泥や固定化担体を曝気槽内で均一
に混合する方法に関する。

（従来の技術） 下水等の廃水は、一般に処理場においてまず沈砂池、最
初沈澱池等において土砂、粗大な浮遊物質等の大部分を
除去した後、曝気槽において活性汚泥処理を打って汚濁
物を分解、除去し、最終沈澱池で活性汚泥の沈降分離を
行って上澄水を塩素消毒等の後放流することによって処
理される。

近年、下水の活性汚泥処理の技術開発の動向として、活
性汚泥固定化担体を用いてバイオリアクターの活性汚泥
を高濃度に維持して処理効率、処理水質等の向上を計る
処理技術と、活性汚泥が存在するりアクタ−を嫌気ゾー
ンと好気ゾーンに区切ってリン化合物、窒素化合物、Ｂ
ＯＤを同時除去する処理技術が開発されるようになった
。

これらの新しい処理技術の開発において、多くの解決す
べき課題が存在する。たとえば、均一混合型活性汚泥処
理の曝気槽に尚炉水砕、ゼオライト、珪砂、クリストバ
ライト、石灰の焼却灰などの黒磯系固定化担体を添加し
て、これに活性汚泥を固定し、活性汚泥の沈降性を改善
し、リアクターの活性汚泥を高濃度に維持する方法があ
り、特開昭６３−４２７９６号公報には、曝気槽に高炉
水砕を添加して処理する方法が記載されている。

これは、商炉水砕を添加して活性汚泥の固定化担体とし
て利用し、曝気槽内の活性汚泥の濃度を＾める等により
汚濁−の分解、除去効率を高めるものである。この新し
い処理技術において、下水等の汚濁物の分解性と密接な
関係がある酸化還元電位（ＯＲＰ）を管理していると、
無機系固定化担体に固定化された活性汚泥が曝気槽内を
均一に流動せず、このため処理効率の低争、処理水質の
悪化を招くことがある。すなわち、無機系固定化担体に
固定化された活性汚泥は固定化されていない活性汚泥に
比べて比重が重いので、均一に流動させるためには多く
の曝気量が必要となる。このため、降雨などにより汚濁
物濃度が低い下水が流入すると、曝気槽のＯＲＰは少な
い曝気量で所定のＯＲＰ値に達し、無Ｗｌ系固定化担体
に固定化されｒこ活性汚泥が曝気槽の底部、デッドスペ
ース等に堆積し、その堆積部が嫌気性になり、これに伴
って多くの問題が発生する。特に従来の平底型曝気槽は
このような問題点が発生しやすいので、非常に微細な、
たとえば２０μ論以下の無機系固定化担体を使用してい
る。しかし、このような微細な固定化担体を使用すると
、多くの固定化担体が処理水に流出するため、所定の性
能を得ることができない。このｔこめ、無機系固定化担
体の堆積を防止ｒるため船底型の曝気槽が開発されてい
る。

また、活性汚泥が存在するバイオリアクターを＆１！気
ゾーンと好気ゾーンに分割してリン化合物、窒素化合物
、ＢＯＤを同時に除去する方法においては、曝気槽の嫌
気度を管理、制御すると同時に、活性汚泥を曝気槽内に
均一に混合し、廃水と活性汚泥との接触を十分確保する
必要があり、接触が不十分になるとγり濁物の分解、除
去効率が低ドする。

たとえば、特開昭ｆｉ　３　１２　Ｇ　５９９号公報に
は連続式活性汚泥処理方法が記載されており、嫌気度の
制御については、曝気槽のＯＲＰを測定し、機械的攪拌
や曝×によりＯＲＰを制御するとされている。

この場合、好気槽はＯＲＰを＋１００〜＋１５０−■（
金−銀／塩化銀電極）に維持するので曝気が十分に行わ
れ、活性汚泥は好気槽内をほぼ均一に流動する。しかし
、嫌気槽は機械的攪拌で活性汚泥を流動させるが、活性
汚泥が沈降しないように激しく攪拌すると空気を巻き込
み、嫌気槽のＯＲＰが設定値より土性し、リン化合物、
窒素化合物の除去が不十分な場合がある。

（発明が解決しようとする課題） 活性汚泥処理の曝気槽に無機系固定化担体を添加して処
理効率、処理水質を向上させる方法、たとえば特開昭６
３−４２７９６号公報に記載されている方法において、
曝気はＢＯＤによって標示される汚濁物質の分解と、無
機系固定化担体に固定化された活性汚泥を曝気槽に均一
に流動させる役割がある。しかし、ＢＯＤを分解するた
めに曝気槽内のＯＲＰを指標にして曝気をすれば、ＢＯ
Ｄは十分に分解されるが、このときの曝気条件が比重の
重い固定化された活性汚泥を均一に流動させるのに適し
ているとはいえないので、この比重の重い活性汚泥をＢ
ＯＤの分解性に密接な関係があるＯＲＰに悪影響を及ぼ
さないで均一流動させる必要がある。

同様に、活性汚泥が存在するりアクタ−を嫌気槽、好気
槽に分割してリン化合物、窒素化合物およびＢＯＤを同
時に除去する処理において、嫌気槽の汚泥をリンの除去
に不可欠な活性汚泥の放出、脱窒反応に適正なＯＲＰに
維持しながら均一に流動させる必要がある。

したがって、たとえば連続式活性汚泥処理における好気
槽、回分式活性汚泥処理における好気上程のように曝気
量を増加させる場合は、活性汚泥や固定化担体もある程
度混合されるが、嫌気槽、嫌気工程のようにＯＲＰを低
ドさせるため曝気量を減らし、あるいは曝気を全く行わ
ない場合は、均一混合手段が不十分になる。しかし、嫌
気状態においても活性汚泥や固定化担体が均一に混合さ
れ、廃水との接触が十分性われる必要があることはいう
までもない６また、好気槽、好気工程においても、均一
混合ばあ（までも付随的なものであるので、曝気量が多
いがら結果として均一混合されることもあるというにす
ぎず、均一混合が不十分だから曝気量をさらに増加する
ことはＯＲＰとの関係で許されないことが多く、均一混
合それ自体独自の基準で制御するという考慮がなされて
ぃなかった。

本発明は、活性汚泥が存在する曝気槽においてＯＲＰの
制御とは独立に活性汚泥や固定化担体を均一に混合する
ことが′ｔ′きる方法を提供する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、曝気槽のＯＲＰを測定し、ＯＲＰ測定値に基
いて曝気量を制御するとともに、曝気槽の濁度を測定し
、濁度測定値に基いてＩｆｆ械的攪件量を制御すること
を特像とする活性汚泥処理における曝気槽の均一混合方
法である。

（作用） 本発明は、活性汚泥が存在するりアクタ−のＯＲＰを、
好×槽はＢＯＤの酸化分解、硝化反応、活性汚泥による
リンの摂取等に、また嫌気槽は活性汚泥からのリンの放
出、脱窒反応にそれぞれ適した値に維持できるように曝
気量のコントロールによって管理、制御する。それと共
に、無酸系固定化担体に固定化された活性汚泥および嫌
気槽の活性汚泥をＢＯＤの酸化分解、硝化、脱窒反応、
活性汚泥によるリンの放出、摂取などに適した濃度に流
動させるために、リアクターに設置した活性汚泥濃度計
によってリアクター底部に設置した水中攪拌機の攪拌強
度をコントロールし、リアクター内の活性汚泥の流動状
況を適切に維持する。

まず、リアクターのＯＲＰ制御方法について説明する。

ＯＲＰ制御は、第１図に示したようにリアクター１に浸
漬したＯＲＰセンサー７　（會−銀／塩化銀電１、ＯＲ
Ｐ制御装置８とルーツブロアー９よりなり、好気槽の場
合はルーツブロアー９により常時曝気をイテい、ＯＲＰ
が設定値より低ドしたらルーツブロアー９の回転数を上
げて曝気量を増加し、設定値に回復したら回転数を下げ
て曝気量を減少することにより行う。一方、嫌気槽は、
通常は曝気を行わずに後述の水中攪拌機５により活性汚
泥の流動を行うが、ＯＲＰが設定値より低ドしたらりア
クタ−１の底部より曝気を行い、設定値に回復したら曝
気を停止するオンーオフ方式で制御を行う６ 次に、リアクターの流動を廃水処理に適した状態に維持
する方法について説明する。活性汚泥の流動制御は、ｔ
ＩＳ１図に示したようにリアクター１に設置した活性汚
泥濃度計４と、底部に設置した水中攪拌機５と、この攬
件慨５の回転数制御装置６より成り立っている。活性汚
泥濃度の制御は、活性汚泥濃度計４で活性汚泥濃度を測
定し、設定値より低下したら制御装置６により水中攪拌
機５の回転数を上げて活性汚泥の流動を盛んに行わせ、
設定値に回復したら回転数を低下させることにより行う
６ なお、水中攪拌機は水面で空気を巻き込まない構造のも
のを用いると良い。これは、水中攪拌機により空気を巻
き込むとＯＲＰが設定値より上昇してＯＲＰ制御が不可
能になり、多くの問題点が発生するからである。たとえ
ば、好気性活性汚泥処理の場合は、ＢＯＤの酸化分解の
他に硝化反応が起こり、この硝酸性および亜硝酸性窒素
化合物が汚泥沈降槽において脱窒され、発生した窒素ブ
スにより汚泥を浮上流出させて処理水質を低下させる原
因となる。また、嫌気槽の場合は、ＯＲＰが上昇すると
活性汚泥からのリン放出、脱窒反応を阻害するので、こ
れらの汚濁物質の除去性能が低ドする。

活性汚泥濃度計は超音波方式が最適であり、リアクター
の水面より１／３〜１／４の所に設置するのが良い。

以上説明したように、活性汚泥が存在するりアクタ−で
のＢＯＤの酸化分解、硝化・脱窒反応、リンの除去には
りアクタ−のＯＲＰ制御が必須である。また、これらの
反応を効率良く行い、良好な処理性能を得るためには活
性汚泥を適切な濃度に維持する必要がある。このため、
活性汚泥の流動を曝気あるいは一般の攪拌方式に頼って
いるとＯＲＰを適正値に維持することができない。した
がって、リアクター内を適正なＯＲＰ値、活性汚泥の流
動状態に維持するのは、従来の技術では困難である。本
発明は、リアクターのＯＲＰ測定値に基く曝気量制御と
活性汚泥濃度測定に基く攪拌の強弱の制御とを併用する
ことにより、嫌気状態、好気状態を問わずＯＲＰを適正
に維持することができ、また活性汚泥を適正な濃度に維
持できる。

（実施例） 本発明の実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示すような活性汚泥が存在するりアクタ−１と
汚泥沈降槽とよりなる活性汚泥処理設備において、リア
クター１の底部に曝気用散気管１０とインペラ式の水中
攪拌機５を設置し、曝気量はりアクタ−１のＯＲＰを指
標にし、また水中攪拌機のインペラの回転数すなわち攪
拌強度はりアクタ−１の上部から約１／４の所に設置し
た超音波式活性汚泥濃度計４によって感知した活性汚泥
濃度によってそれぞれ管理制御して下水の活性汚泥処理
を行った。

具体的には、リアクター１（１，５Ｘ１．５悄×深さ４
鵬、容量９ｍ’）に均一混合型活性汚泥処理のりアクタ
−より摂取した活性汚泥混合１（濃度：１ＯＯＯ〜１５
００ｍｇ／Ｉ）を入れ、これに尚炉水砕の微粉（粒度分
布２０〜２００μＩ、５０％平均粒度径二６０μ輸）を
初期投入として約２７０１ｔｒ（リアクター容量に対し
て３重ｉ％）添加し、沈砂池越流下水を処理時間６時■
および４時間で各々１週問馴致を行った後、処理時間を
３時間にして下水の処理を行った。この装置の汚泥沈降
槽は容量が約２１（直径２論、澤さ１．５輸）で、汚泥
返送率は２５％で実験を行った。

曝気量の管理制御は、曝気槽のＯＲＰを＋５０ｍＶ（含
−銀／塩化化銀ＯＲ上センサー使用に設定し、ＯＲＰが
設定値より低ドしたらＯＲＰ制御装置８によりルーツブ
ロアー９の回転数を上げて曝気量を増加し、０［くＰが
設定値に回復したらブロアー９の回（数を下げて曝気量
を低下するＰＩＤｈ式によった。これによりリアクター
のＯＲＰを設定値±１０ｍＶの精度で維持できた。

次に、高炉水砕に付着した活性汚泥の流動に効果がある
水中攪拌機５の攪拌強度は、曝気槽の水面より約２１の
所に超音波式活性汚泥濃度計４を設置し、濃度計４を水
中攪件機回転数制御装置６に接続し、制御ｖｃ置６が攪
件慨５のインペラの回転数を制御した。すなわち、本実
験の場合、濃度計４の制御値を２０＋０００ｍｇ／　Ｉ
に設定し、この設定値より汚泥濃度が低下するとインペ
ラの回転を速くし、設定値に回復すると回転を遅くする
ことにより、槽内における活性汚泥の流動を均一にした
。

このような方法で下水の活性汚泥処理を行った結果、リ
アクター１内の活性汚泥は２０　、０００ｍｇ／　ｌ±
３．０００悄ｇ／ｌの精度で均一に混合することができ
、また処理時間が３時間という短時間で下水の活性汚泥
処理が可能になり、第１表に示すように良好な処理水質
が得られた。

第１表　　供給ド水と処理水の水質 実施例２ 下水のＢ　（’）　Ｄ、窒素化合物およびリン化合物を
同時に除去する処理システムにおいて、下水および返送
汚泥が供給される入口側から嫌気１槽、好気１槽、嫌気
２槽および好気２ＷＪと４分割された活性汚泥が存在す
るり７クター　（輻５０Ｘ長さ３０００Ｘ深さ１５００
糟−１寥量３　、５　＋＊’）と汚泥沈降槽からなり、
各桁の好気度、嫌気度をＯＲＰを指標にして管理制御す
るＯＲＰ制御装置を各桁に設置し、またｖｌ、＞（槽に
は超音波活性汚泥濃度計とこれと連結しｊこ回転数制御
装置と水中攪拌機を設置した。

各桁のＯＲＰは、嫌気１槽が一２５０階Ｖに、好気１槽
カ＋　１２０ｍＶｌｑ、嫌気２槽カー１５０１１Ｉ■に
、嫌気２槽が＋１５０輸■にｍｉ述の方法によりそれぞ
れ制御した。活性汚泥濃度の制御システムは、嫌気１！
ｆ１および嫌気２槽にそれぞれ設置し、１１１述の方法
により活性汚泥濃度を２５００±５００ｍＦｉ／　ｌで
管理制御した また、好気２槽と汚泥沈ｌｌ！槽の中間に塩化第２鉄水
溶液をｒ水１輪３当り約５１１１１添加できる装置を設
け、塩化第２鉄水溶液を好気２ｆｆｌ出口の処理水に萌
述の割合で添加した。

なお、処理条件は、処理時間約８時間、汚泥返送率２５
％、嫌気ＩＭ！および嫌気２槽への下水の分注比は４：
３とした。

このように下水のＢＯＤ、窒素化合物およびリン化合物
を同時に除去する方法についてパイロッドブラント実験
を行った結果、各種のＯＲＰは設定値±２０ｍＶに、ま
た活性汚泥濃度は２５００±５００１ｇ／ｌの精度でそ
れぞれ管理制御することができた。

その処理性能の一例を第２表に示す。

第２表 供給Ｆ水と処理水の水質 必要なエネルギーを最低限にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置の一例を示す図で
ある。 １・・・リアクター、２・・・下水供給ポンプ、３・・
・返送汚泥ポンプ、４・・・活性汚泥濃度計、５・・・
水中攪袢機、６・・・水中撹拌機回転数制御装置、７・
・・ＯＲＰセンサー　８・・・０１＜Ｐ制御装置、９・
・・ルーツブロアー、１０・・・散気管、１１・・・汚
泥沈降槽へ。 Ｔ−Ｎ：全窒素、Ｔ−Ｐ：全リン （発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）曝気槽のＯＲＰを測定し、ＯＲＰ測定値に基いて
   曝気量を制御するとともに、曝気槽の濁度を測定し、濁
   度測定値に基いて機械的攪拌量を制御することを特徴と
   する活性汚泥処理における曝気槽の均一混合方法。