JPH05253597A - 活性汚泥処理における硝化反応制御装置 - Google Patents

活性汚泥処理における硝化反応制御装置

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JPH05253597A
JPH05253597A JP4050997A JP5099792A JPH05253597A JP H05253597 A JPH05253597 A JP H05253597A JP 4050997 A JP4050997 A JP 4050997A JP 5099792 A JP5099792 A JP 5099792A JP H05253597 A JPH05253597 A JP H05253597A
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JP
Japan
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sludge
activated sludge
reaction tank
biological reaction
nitrogen
Prior art date
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Pending
Application number
JP4050997A
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English (en)
Inventor
Miyoko Kusumi
美代子 久住
Masahide Ichikawa
雅英 市川
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Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
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Publication date
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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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生物反応槽を用いた活性汚泥処理における硝
化反応を制御して、硝化時に生じる亜硝酸性窒素を全て
硝酸性窒素に変化させることを目的とする。 【構成】 生物反応槽1に、溶存酸素濃度計(DO計)
7と活性汚泥浮遊物濃度計(MLSS計)8を付設し、
これらの測定結果から、制御手段としてのコントローラ
9によって硝化反応を左右する因子である余剰汚泥ポン
プ6と汚泥返送ポンプ5及びブロワ3の稼働が制御され
て、汚泥滞留時間(SRT)が設定された値に保持され
るとともに溶存酸素濃度が設定値以上に保持されて、処
理水の亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に変化させるようにし
た硝化反応制御装置の構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は活性汚泥処理における硝
化反応制御装置に関し、特に硝化菌による亜硝酸型の硝
化反応を硝酸型の硝化反応にまで進行させるようにした
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から下水等の処理プロセスの一つと
して活性汚泥処理法が知られている。この活性汚泥処理
法とは、生物反応槽内への原水流入,曝気,沈澱,放流
というサイクルを繰り返して行う方法を主体としてお
り、原水中の窒素成分はアンモニア性窒素に分解され
る。そして該アンモニア性窒素は、硝化菌の存在と溶存
酸素(Dissolved oxygen,以下DOと略称)が豊富に存
在するという条件下で硝化反応によって亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素に変化する。
【0003】下水処理場では、処理場の特性とか放流先
の条件に応じてアンモニア性窒素のままで放流するか、
硝酸性窒素にまで完全に酸化してから放流するかを判断
しており、このような放流条件を決定することは生物反
応槽の運転操作上での重要な課題となっている。特に放
流先の水系の富栄養化を防止するために脱窒処理を併行
して行う場合には、上記硝化反応を促進することが絶対
条件となっている。この富栄養化とは、水系中のN,P
等の栄養塩類の濃度が増大し、これらを栄養素とする生
物活動が活発となって生態系が変化することを指してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の活性汚泥処理法を用いて廃水中の有機物及び窒
素成分を除去する手段では、流入する廃水の負荷増大と
か活性汚泥の条件等によって硝化反応が完全に行われ
ず、処理水中に亜硝酸性窒素のままで残ってしまうこと
があるという課題があった。
【0005】即ち、一般に廃水中の有機体窒素はアンモ
ニア性窒素(NH4−N)になり、このアンモニア性窒
素は好気状態下で活性汚泥中の亜硝酸菌によって亜硝酸
性窒素(NO2−N)に酸化され、更に硝酸菌によって
硝酸性窒素(NO3−N)にまで酸化される。従って硝
化反応が十分に進行すれば、全てのアンモニア性窒素は
硝酸性窒素に酸化されるが、生物反応槽に流入する廃水
の負荷とか活性汚泥の条件、例えば前記生物反応槽への
廃水流入量の急激な増加とか、廃水の基質濃度が上昇し
た場合には、上記の反応が十分に進行せず、亜硝酸性窒
素のまま反応で停止してしまうことがある。
【0006】ところで処理水中に亜硝酸性窒素が存在し
ていると、この処理水のCOD(Chemical oxygen dema
nd,化学的酸素要求量)が増加して多量の酸化剤を必要
とするという難点があり、更に処理水排出先の溶存酸素
DOが減少するため、排出先の生物相にダメージを与え
てしまう惧れがある。そこで処理水中の亜硝酸性窒素は
極力除去しなければならないが、そのためには複数の曝
気槽によるエアレーション処理の後に、脱窒槽による脱
窒処理を実施しなければならず、施設の増大を必要とす
る上、処理時間が長くかかってしまうという問題点が生
じる。
【0007】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、施設等の増設を必要とせず、簡易に生物反応槽の硝
化促進に関するデータを得て、硝化反応を左右する因子
を制御することができる硝化反応制御装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、下水等の廃水を生物反応槽へ流入して、
好気条件下で硝化細菌によりアンモニア性窒素の硝化を
行う工程と、沈澱槽で固液分離する工程と、沈澱槽内の
汚泥の一部を生物反応槽に返送する工程を含む活性汚泥
処理装置において、上記生物反応槽に、溶存酸素濃度計
及び活性汚泥浮遊物濃度計とを付設し、この溶存酸素濃
度計及び活性汚泥浮遊物濃度計の測定値に基づいて、生
物反応槽の硝化反応を左右する因子を制御して処理水の
亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に変化させる制御手段を設け
た構成にしてある。
【0009】上記生物反応槽の硝化反応を左右する因子
は、生物反応槽への曝気風量、余剰汚泥の引き抜き量及
び汚泥返送ポンプによる生物反応槽への返送汚泥量であ
ることを特徴としている。
【0010】
【作用】かかる硝化反応制御装置によれば、生物反応槽
に流入した廃水が、沈澱槽から返送される汚泥と硝化細
菌の作用に基づいて酸素の存在下で廃水中の有機体窒素
がアンモニア性窒素になり、このアンモニア性窒素は好
気状態下で亜硝酸性窒素から硝酸性窒素にまで酸化され
る。沈澱槽の残部の汚泥は余剰汚泥として処理され、上
澄液は処理水として放流される。
【0011】そして生物反応槽に付設された溶存酸素濃
度計及び活性汚泥浮遊物濃度計によって溶存酸素濃度と
活性汚泥浮遊物濃度が測定され、これらの測定結果に基
づいて制御手段によって余剰汚泥の引抜量が演算される
とともに硝化反応を左右する因子,例えば余剰汚泥ポン
プと汚泥返送ポンプ及びブロワの稼働が制御され、混合
液の汚泥滞留時間が設定された値に保持されるとともに
溶存酸素濃度を設定値以上に保持される。このようにし
て生物反応槽の溶存酸素濃度と系内の汚泥滞留時間とが
所定の値にあるように制御されることにより、処理水の
亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に変化させることができる。
【0012】
【実施例】以下、図1に基づいて本発明にかかる硝化反
応形態判定装置の一実施例を説明する。図1中の1は生
物反応槽であり、この生物反応槽1は複数段に分割され
ていて、各段の内方に夫々散気管2,2・・・が配置さ
れ、この散気管2,2・・・に対して外部に配備したブロ
ワ3から空気が供給される。
【0013】4は沈澱槽としての最終沈澱池、5は最終
沈澱池4内に沈降した汚泥の一部を生物反応槽1に戻す
汚泥返送ポンプ、6は最終沈澱池4内の余剰汚泥を図外
の処理装置に送り込んで処理するための余剰汚泥ポンプ
である。
【0014】生物反応槽1の略中央部には、溶存酸素濃
度を測定する溶存酸素濃度計7(以下DO計7と略称)
と活性汚泥浮遊物(mixed liquor suspended solid)濃
度を測定する活性汚泥浮遊物濃度計8(以下MLSS計
8と略称)とが付設されている。このDO計7とMLS
S計8は、溶存酸素DOの呼吸活性への律速を受けない
ためとアンモニア性窒素濃度の硝化反応への律速を受け
ない条件であることを考慮して、生物反応槽1の中間地
点に設けることが最適である。
【0015】9は制御手段としてのコントローラであ
り、該コントローラ9に上記DO計7とMLSS計8が
検出した値と、最終沈澱池4から排出される汚泥の濃度
計10が検出した値が入力され、且つコントローラ9に
よって前記ブロワ3,汚泥返送ポンプ5及び余剰汚泥ポ
ンプ6の稼働状態が制御される。
【0016】以下に本実施例の作用を説明する。先ず廃
水11が生物反応槽1に流入すると、汚泥返送ポンプ5
を介して最終沈澱池4から返送される汚泥とブロワ3の
駆動に伴って散気管2,2・・・からのエアレーションに
よる曝気が行われ、微生物の作用に基づいて廃水中の有
機物が分解される。同時に廃水中の有機体窒素はアンモ
ニア性窒素(NH4−N)になり、このアンモニア性窒
素は好気状態下で活性汚泥中の亜硝酸菌(Nitrosomona
s)によって亜硝酸性窒素(NO2−N)に酸化され、更
に硝酸菌(Nitrobacter)によって硝酸性窒素(NO3
N)にまで酸化される。
【0017】 NH4−N ←→ NO2−N ←→ NO3−N ・・・・・・・・・・(1) 更にこれらの硝化反応は下記の(2)(3)式で表わす
ことができる。
【0018】 2NH4 ++3O2 → 2NO2 -+2H2O+4H+ ・・・・・・・・(2) 2NO2 -+O2 → 2NO3 - ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) 生物反応槽1内の残りの被処理水は最終沈澱池4に移行
して固液分離され、最終沈澱池4に沈降した汚泥の1部
を汚泥返送ポンプ5により生物反応槽1に戻すことによ
り、活性汚泥浮遊物であるMLSS濃度が高められる。
残部の汚泥は余剰汚泥として余剰汚泥ポンプ6によって
図外の余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理され、最終
沈澱池4の上澄液は処理水12として放流される。
【0019】そして本実施例では、上記の運転時に、生
物反応槽1に付設されたMLSS計8によって活性汚泥
浮遊物濃度と汚泥滞留時間(sludge retention time,
以下SRTと略称)が測定され、且つDO計7によって
溶存酸素濃度が測定される。この測定結果に基づいて制
御手段としてのコントローラ9が余剰汚泥の引抜量を演
算し、余剰汚泥ポンプ6と汚泥返送ポンプ5の稼働を制
御して、混合液のSRT値を設定した値に保持し、且つ
DOを設定値以上に保つためにブロワ3の稼働を制御す
る。このようにして生物反応槽1のDO濃度と系内のS
RTとが所定の値にあるように制御することにより、処
理水の亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に変化させることがで
きる。
【0020】図2は本実施例の作用を検証するための装
置例であって、図中15は恒温槽であり、該恒温槽15
内に反応槽16が配置されている。この反応槽16には
ブロワ3から送り込まれる空気を放散する散気管2と、
撹拌機本体17及び羽根18で成る撹拌機構が配備され
ている。
【0021】一方、19は原水調製槽であり、この原水
調製槽19には撹拌機本体20及び羽根21で成る撹拌
機構と、液位計22とが配備されている。23は原液、
24は水道水であり、夫々原液ポンプ25と水ポンプ2
6によって前記原水調製槽19に原液と水道水を供給す
るように構成されている。27は反応槽16からの上澄
液排出用ポンプ、28は余剰汚泥引抜用ポンプである。
【0022】本例では原液23として、肉エキス,ペプ
トン,酢酸ナトリウムを主体とする人工下水を用意し、
水道水24とともに原水調製槽19に投入し、撹拌機構
を稼働して撹拌した後に管路30を介して反応槽16に
原水を流入させる。反応槽16の運転パターンは、原水
の投入15分、嫌気撹拌1時間、ブロワ3を稼働した曝
気撹拌4時間、沈澱30分、排出15分(全量の50%
排出)の計6時間を1サイクルとし、1日4サイクルの
運転を行った。又、1日1回曝気時に原水の所定量を引
き抜くことにより、SRTが5.6日(試料1)、9日
(試料2)、13.6日(試料3)となるように馴養し
た。上記の試料1,2,3を用いて1週間に1度混合液
のサンプリングと分析を行い、処理水中のNOX−N
(亜硝酸性窒素+硝酸性窒素)の中で亜硝酸性窒素が占
める割合について比較を行った。
【0023】図3は上記の各試料について経過日数に対
する亜硝酸率の変化及びDOの変化を調べた結果を示し
ている。この亜硝酸率とは、処理水中のNO2−N濃度
/(NO2−N濃度+NO3−N濃度)である。又、DO
は反応槽16の中央付近の濃度を測定した。
【0024】図3によれば実験開始24日目までは各試
料1,2,3とも亜硝酸性窒素の占める割合が高かっ
た。又、試料3のみ曝気開始後2時間目のDOが低かっ
たので、その後、試料1,2と同様のDOに調整し、馴
用を継続した。その結果、実験開始後28日以降は、試
料3は徐々に亜硝酸性窒素の占める割合が減少した。
又、試料1,2はほとんどが亜硝酸性窒素であった。こ
の後も馴用を続けたが、試料3は最終的に完全な硝酸型
になり、残りの2試料は亜硝酸型の間まであった。
【0025】一方、DOは有機物の除去終了に伴い、曝
気槽の出口に近付くにつれて上昇するが、亜硝酸型硝化
反応を硝酸型硝化反応にするためには、曝気槽の中央付
近で2mg/lは必要である。
【0026】上記の結果から、亜硝酸型の硝化反応を硝
酸型の硝化反応にするためには、DO或はSRTの何れ
か一方を制御するだけでは十分と言えず、DOとSRT
の両者を同時に制御しなければならないことが判明し
た。そして最適なSRTは10日以上であることが確認
された。
【0027】そこで本実施例では、図1に示したように
生物反応槽1の略中央部に活性汚泥浮遊物濃度を測定す
るMLSS計8とDO計7を付設して、このMLSS計
8とDO計7の測定値に基づいて、コントローラ9が余
剰汚泥の引抜量を演算して余剰汚泥ポンプ6と汚泥返送
ポンプ5の稼働を制御するとともに混合液のSRT値を
設定した値に保持し、且つDOは2mg/l以上に保つ
ようにブロワ3の稼働を制御するものである。そして生
物反応槽1のDO濃度と系内のSRTとが所定の値にあ
るように制御することにより、処理水の亜硝酸性窒素を
硝酸性窒素に変化させることを大きな特徴としている。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる活性汚泥処理における硝化反応制御装置によれば、
生物反応槽に付設された溶存酸素濃度計と活性汚泥浮遊
物濃度計によって混合液の溶存酸素濃度と活性汚泥浮遊
物濃度が測定され、これらの測定結果に基づいて制御手
段によって硝化反応を左右する因子である余剰汚泥ポン
プと汚泥返送ポンプ及びブロワの稼働が制御されて、混
合液の汚泥滞留時間が設定された値に保持されるととも
に溶存酸素濃度を設定値以上に保持して、処理水の亜硝
酸性窒素を硝酸性窒素に変化させることができる。
【0029】従って処理水中に亜硝酸性窒素が存在する
ことがなくなり、処理水のCOD(化学的酸素要求量)
が減少されるとともに処理水排出先の溶存酸素の減少が
防止されて、安定した処理水が得られて排出先の生物相
にも好影響を与えることが出来る。
【0030】装置自体の構成は簡易化されていて、曝気
槽等の増設を不要であり、しかも既存の施設にも適用す
ることが可能であって汎用性が高いという効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的実施例を示す概要図。
【図2】本発明の作用を検証するための装置例を示す概
要図。
【図3】本発明の検証結果を示すグラフ。
【符号の説明】
1…生物反応槽、2…散気管、3…ブロワ、4…最終沈
澱池、5…汚泥返送ポンプ、6…余剰汚泥ポンプ、7…
溶存酸素濃度計(DO計)、8…活性汚泥浮遊物濃度計
(MLSS計)、9…コントローラ(制御手段)、10
…濃度計、11…廃水、12…処理水。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下水等の廃水を生物反応槽へ流入して、
    好気条件下で硝化細菌によりアンモニア性窒素の硝化を
    行う工程と、沈澱槽で固液分離する工程と、沈澱槽内の
    汚泥の一部を生物反応槽に返送する工程を含む活性汚泥
    処理装置において、 上記生物反応槽に、溶存酸素濃度計及び活性汚泥浮遊物
    濃度計とを付設し、この溶存酸素濃度計及び活性汚泥浮
    遊物濃度計の測定値に基づいて、生物反応槽の硝化反応
    を左右する因子を制御して処理水の亜硝酸性窒素を硝酸
    性窒素に変化させる制御手段を設けたことを特徴とす
    る、活性汚泥処理における硝化反応制御装置。
  2. 【請求項2】 上記生物反応槽の硝化反応を左右する因
    子は、生物反応槽への曝気風量、余剰汚泥の引き抜き量
    及び汚泥返送ポンプによる生物反応槽への返送汚泥量で
    ある請求項1記載の活性汚泥処理における硝化反応制御
    装置。
JP4050997A 1992-03-10 1992-03-10 活性汚泥処理における硝化反応制御装置 Pending JPH05253597A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008188548A (ja) * 2007-02-06 2008-08-21 Ihi Corp 好気性排水処理における汚泥発生の抑制法
JP2009279509A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Nissin Electric Co Ltd 排水処理方法、排水処理設備用の計装制御装置および排水処理設備
CN105859032A (zh) * 2016-04-29 2016-08-17 江南大学 一种针对污水处理厂出水nh3-n超标的处理方法
JP2017109195A (ja) * 2015-12-18 2017-06-22 メタウォーター株式会社 排水処理システム

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