JPH0538497A

JPH0538497A - 下水処理プロセスの制御方法

Info

Publication number: JPH0538497A
Application number: JP3195587A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Sasaki; 康成佐々木; Hiroshi Hoshikawa; 寛星川; Shigeru Hatsumata; 繁初又
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】下水をオキシデイションディッチ法で活性汚泥
処理するとき、流入水量や水質の変動に対して機械式曝
気装置の適切な運転条件を設定する。【構成】第１の方法は、処理水のｐＨの移動平均ｐＨ_e
を求め、ｐＨ_eがあらかじめ設定したｐＨとなるように
曝気ローターの回転数を制御し、第２の方法は、ｐＨ_e
が設定したｐＨとなるように曝気ローターの運転時間を
制御する。さらに第３の方法では、第１の方法と第２の
方法とを組み合わせることにより、第１の方法または第
２の方法を実施中に、いずれかに適した方法に自動的に
切り替えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水や生活排水を生物
学的に処理するプロセスの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水や生活排水のように主として有機物
を多く含む排水は、一般に生物学的な方法を用いて処理
されている。その代表的な処理法は活性汚泥法であり、
例えば標準活性汚泥法、ステップエアレーション法、長
時間エアレーション法、オキシデイションディッチ法等
が採用されている。なかでもオキシデイションディッチ
法（以下ＯＤ法と記す）は、小規模下水処理場に適する
方法として、近年採用数が急速に増加している。この方
法は、下水を機械式曝気装置を有する無終端水路（以下
ディッチと記す）に流入させて、活性汚泥処理を行う方
法である。機械式曝気装置は処理に必要な酸素を供給す
るほかに、ディッチ内の活性汚泥と流入下水を混合攪拌
し、混合液に流速を与えてディッチ内を循環させるとと
もに、活性汚泥の沈降を防止している。ＯＤ法のＢＯＤ
−ＳＳ負荷の範囲は０．０３〜０．０７kgーＢＯＤ／kg
ーＳＳ・日程度、ディッチ内のＭＬＳＳは３０００〜５
０００mg／ｌ程度であり、ディッチの水深は１〜３ｍ程
度である。

【０００３】ここで、ＯＤ法の概要を説明するために、
図２にその装置構成を示し、水の経路を実線の矢印、制
御信号系統を点線の矢印で表す。図２において、この装
置の水処理系は、下水１が流入し活性汚泥によって下水
処理がなされるディッチ２、活性汚泥と処理水の固液分
離を行う最終沈殿池３、汚泥を返送する返送汚泥ポンプ
４、ディッチ２内に酸素を供給する機械式曝気装置であ
る第１曝気ローター５、第２曝気ローター６、それぞれ
の曝気ローターを駆動する第１モーター７、第２モータ
ー８、さらに各モーター回転数調節用の第１インバータ
ー９、第２インバーター１０から主として構成されてい
る。制御関係では、第１曝気ローター５、第２曝気ロー
ター６に対して制御信号を出力する制御装置１３が設け
られている。

【０００４】この装置における下水１の処理工程は次の
通りである。ディッチ２内に流入した下水１は活性汚泥
と混合され、微生物の働きによって有機物が除去され
る。活性汚泥を良好に維持するためには酸素が必要であ
り、第１曝気ローター５、第２曝気ローター６はディッ
チ２内にて活性汚泥を循環、攪拌するとともに酸素を供
給する役目を果たしている。こうして処理された下水１
は活性汚泥とともに最終沈殿池３に流入し、ここで重力
沈降による固液分離が行われて処理水１１が得られる。
最終沈殿池３低部に沈殿した活性汚泥は、返送汚泥ポン
プ４によって返送汚泥１４として再びディッチ２に返さ
れ、一部は余剰汚泥１５として系外へ抜き出される。

【０００５】このＯＤ法は次の特徴を有している。流入下水に水量、水質の時間的変動があっても、安
定したＢＯＤ除去を行うことができる。水温が５℃近くまで低下しても、ＢＯＤ除去は良好
である。汚泥滞留時間が長いため、処理過程で硝化反応が起
こりやすい。標準活性汚泥法にくらべて汚泥発生量が少ない。操作因子が少なく、維持管理が比較的容易である。設置面積は大きい。以上のような特徴から、ＯＤ法は下水道関連の専門技術
者が少ない地方市町村において採用されることが多い。

【０００６】しかしながら、このように多くの特徴を持
つＯＤ法においても、適切な管理を行わなければ活性汚
泥の凝集性が低下し処理水質が悪化することが知られて
いる。これはディッチ内で進行する硝化反応のためにア
ルカリ度が消費され、その結果としてｐＨが低下するこ
とが主たる原因である。そのためｐＨ低下を防止する目
的で、通常は生成した硝酸性窒素を窒素ガスに還元する
反応（脱窒反応）もディッチ内で進行させる。この脱窒
反応は溶存酸素がない状態（嫌気条件）で起こり、窒素
除去とともにアルカリ度を上昇させる性質がある。硝
化、脱窒の関係を整理すると次のようになる。

【０００７】窒素の形態変化反応条件ｐＨ硝化反応アンモニア性窒素→硝酸性窒素好気性（溶存酸素あり）低下脱窒反応硝酸性窒素 →窒素ガス嫌気性（溶存酸素なし）上昇これらの反応をバランス良く進行させるためには、ディ
ッチに対する酸素供給量を調節して好気条件、嫌気条件
を作り出す必要があり、そのために従来次のような二つ
の方法が採用されてきた。

【０００８】従来法の一つは、機械式曝気装置の回転数
を調節することである。機械式曝気装置である第１曝気
ローター５、第２曝気ローター６の回転数と酸素供給量
の間には一定の関係があり、回転数を増加させれば酸素
供給量も増加し、結果的に機械式曝気装置近傍の溶存酸
素濃度（以下ＤＯと記す）も増加する。一方、ＤＯはデ
ィッチ２内において一般に図３のように変化する。即
ち、図３は機械式曝気装置の第１曝気ローター５の設置
位置を原点とした場合の流れ方向のディッチ長さとＤＯ
の減少の関係を示す一例であり、約５０ｍでＤＯがほぼ
零となることを示している。この関係は、機械式曝気装
置の設置位置から約５０ｍはＤＯがあるため硝化ゾーン
となり、それ以後ではＤＯがないため脱窒ゾーンとなる
ことを意味している。そのため、ＤＯは図３のようにほ
ぼ直線的に減少することから、機械式曝気装置である第
１曝気ローター５と第２曝気ローター６の回転数を調節
すれば、これらの近傍のＤＯが変わり、その結果として
硝化ゾーンと脱窒ゾーンを同時に形成し、しかもそれぞ
れの領域の比率を変えることができる。したがって、機
械式曝気装置の回転数を調節することにより、硝化・脱
窒反応を進行させることができるのである。

【０００９】従来法のこれと別の方法は、機械式曝気装
置の運転時間を調節することである。機械式曝気装置の
ＯＮ−ＯＦＦ運転を行うと、曝気装置が稼働中は酸素が
供給され好気条件となって硝化が起こり、曝気装置を停
止すると嫌気条件となり脱窒が進む。運転、停止の配分
により硝化・脱窒のバランスをとることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、年間を
通して水質、水温等の運転条件が変化する中で、この二
つの方法のどちらを選べば良いのか、具体的にどのよう
な手順によって機械式曝気装置の運転を調節すれば良い
のかについては、明確な技術手段は提供されていない。
したがって過去の経験に基づいて調節することが多く、
例えば従来法の機械式曝気装置の回転数を調節する場合
は、経験に基づいてある回転数を設定して２〜３週間運
転を行い、ｐＨ、溶存酸素、窒素濃度を測定し、それら
の結果から状況を判断し、再度回転数を決める手順が採
用されている。この手順をｐＨが中性付近に安定し、水
質が良くなるまで数回繰り返すのである。また従来法の
もう一つの機械式曝気装置の運転時間を調節する場合も
同様であり、経験に基づいてある運転時間を設定して２
〜３週間運転を行い、ｐＨ、溶存酸素、窒素濃度を測定
し、それらの結果から状況を判断し再度運転時間を決め
る手順が採用されている。しかし、これらの経験的な方
法には下記に示す欠点があった。

【００１１】２〜３週間毎に運転条件を変更するこ
とから、安定した条件を見出すまでに２〜３ヵ月という
長期間を要する。過去の経験に基づいて運転条件を設定するため、か
なり高い技術レベルを要求される。運転条件が２〜３週間固定されるため、流入水量や
水質の変動に対応することができない。

【００１２】本発明の目的は上述の欠点を除去し、流入
水量や水質の変動がある場合にも、機械式曝気装置の適
切な運転条件を設定することが可能なＯＤ法の自動制御
方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法は、
機械式曝気装置の回転数と処理水ｐＨの間に一定の関係
があることに着目したものであり、処理水ｐＨを自動的
に測定して、３〜５日間の移動平均を算出し、その値が
設定ｐＨ（ｐＨ７程度）より低ければ回転数を減じ、設
定ｐＨより高ければ回転数を増して、処理水ｐＨを設定
ｐＨに一致させるＯＤ法の運転制御方法である。

【００１４】本発明の第２の方法は、機械式曝気装置の
運転、停止の時間的な比率と処理水ｐＨの間に一定の関
係があることに着目したものであり、処理水ｐＨを自動
的に測定して、３〜５日間の移動平均を算出し、その値
が設定ｐＨ（ｐＨ７程度）より低ければ運転時間を減
じ、設定ｐＨより高ければ運転時間を増して、処理水ｐ
Ｈを設定ｐＨに一致させるＯＤ法の運転制御方法であ
る。

【００１５】本発明の第３の方法は、第１の方法と第２
の方法との組み合わせであり、第１の方法もしくは第２
の方法のいずれかによりＯＤ法の運転制御を行い、しか
もその方法で処理水ｐＨを設定ｐＨに維持できない場合
は、この制御方法における機械式曝気装置の上限または
下限の運転条件において、もう一方の制御方法に自動的
に移行し、処理水ｐＨを設定ｐＨに一致させるＯＤ法の
運転制御方法である。

【００１６】

【作用】既に述べたように、機械式曝気装置の回転数と
酸素供給量の間には一定の関係があるから、回転数を増
加させれば機械式曝気装置近傍のＤＯも増加し、図３に
示した硝化ゾーンが大きくなり（ディッチの長さは有限
であるため、結果的に脱窒ゾーンは小さくなる）、硝化
が進行してｐＨは低下傾向を示すこととなり、逆に回転
数を減少させれば脱窒ゾーンが大きくなってｐＨは上昇
する。したがって第１の方法では、処理水ｐＨを設定ｐ
Ｈ（ｐＨ７程度）と比較し、設定ｐＨ＞処理水ｐＨ（移
動平均値）であれば回転数を減じ、脱窒を進ませてｐＨ
を上げ、設定ｐＨ＜処理水ｐＨ（移動平均値）であれば
回転数を増し、硝化を進行させてｐＨを下げることによ
り、処理水ｐＨを設定ｐＨ近傍に維持することが可能と
なる。処理水ｐＨは日々の水質や天候にも影響されるの
で、制御のための値としては３〜５日間の移動平均を採
用する。機械式曝気装置の回転数には上限、下限を設け
て置く。これにより回転数が不足してディッチ内の攪拌
が不十分になったり、回転数が過剰で活性汚泥のフロッ
クが破壊されたりする状況を防止する。

【００１７】機械式曝気装置を運転するとディッチ内は
好気性となり、硝化が進行しｐＨは低下するが、運転を
停止すると嫌気性となって、脱窒が進みｐＨは上昇す
る。したがって第２の方法では、処理水ｐＨを設定ｐＨ
（ｐＨ７程度）と比較し、設定ｐＨ＞処理水ｐＨ（移動
平均値）であれば、運転時間を減じて脱窒を進ませてｐ
Ｈを上げ、設定ｐＨ＜処理水ｐＨ（移動平均値）であれ
ば、運転時間を増し硝化を進行させてｐＨを下げること
により、処理水ｐＨを設定ｐＨ近傍に維持することが可
能となる。第１の方法と同様に、処理水ｐＨは日々の水
質や天候にも影響されるので、制御のための値としては
３〜５日間の移動平均を採用する。機械式曝気装置の運
転時間には上限、下限を設けて置く。これにより１日中
運転が停止して水処理が不十分になったり、連続運転と
なって脱窒が殆どなされない状況を防止する。

【００１８】第３の方法は、第１の方法と第２の方法の
組合せであるため、その作用は第１の方法の作用と、第
２の方法の作用との組み合わせとなるが、総合的な作用
は次の通りである。例えば、第１の方法の制御法を適用
して、機械式曝気装置の回転数が上限または下限となっ
ても、処理水ｐＨを設定ｐＨ近傍に維持することができ
ない場合は、自動的に第２の方法の制御法に移行し、そ
の時に設定ｐＨ＜処理水ｐＨとなっており、回転数が上
限にあったときは運転時間を増し、酸素供給量を増加さ
せて硝化を進行させ、一方、設定ｐＨ＞処理水ｐＨとな
っており、回転数が下限にあったときは運転時間を減
じ、酸素供給量を減少させて脱窒を進ませ、処理水ｐＨ
を設定ｐＨに制御するのである。これとは反対に第２の
方法の制御法を適用して、機械式曝気装置の運転時間が
上限または下限となっても、処理水ｐＨを設定ｐＨ近傍
に維持することができない場合は、自動的に第１の方法
の制御法に移行し、その時に設定ｐＨ＜処理水ｐＨとな
っており、運転時間が上限にあったときは回転数を増
し、酸素供給量を増加させて硝化を進行させ、また、設
定ｐＨ＞処理水ｐＨとなっており、運転時間が下限にあ
ったときは回転数を減じ、酸素供給量を減少させて脱窒
を進ませ、処理水ｐＨを設定ｐＨに制御するのである。

【００１９】以上のように、本発明の三つの制御法によ
れば、自動的にｐＨを設定ｐＨ（ｐＨ７程度）に維持す
ることができ、その結果、ＯＤ法において良好な処理水
質を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明により運転制御されるＯＤ法に用いら
れる装置構成を示し、水の経路を実線の矢印、制御信号
系統を点線の矢印で表す。図１の図２と共通する部分に
同一符号を用いてある。図１の水処理系は図２と同じで
あるから説明を省略するが、図１が図２と異なる点は計
測制御系にあり、最終沈殿池３に処理水１１のｐＨを測
定するｐＨ計１２を挿入し、機械式曝気装置の第１曝気
ローター５，第２曝気ローター６に対して、制御信号を
出力する制御装置１３ａを設けたことにある。

【００２１】次に、図１の装置を用いて下水処理が行わ
れるＯＤ法に対して、本発明の第１の方法の実施例につ
いて述べる。まず最初の運転条件（初期値）を下記のよ
うに設定する。第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の回転数Ｒ_s 60回転／分第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の回転数上限Ｒ_max70回転／分第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の回転数下限Ｒ_min50回転／分第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６のの運転方法連続運転移動平均計算基準日数Ｄ４日設定ｐＨ（制御目標値）ｐＨ_s７．０

【００２２】ここで、第１曝気ローター５及び第２曝気
ローター６の回転数上限Ｒ_maxは、活性汚泥のフロック
が破壊されず、しかも曝気時に巻き上げられた汚水飛沫
が周囲に飛び散らない事を考慮し設定し、下限Ｒ
_minは、活性汚泥がディッチ２内に沈まない流速が維持
される最小の回転数として決定する。初期値Ｒ_sはこの
中間値を取ればよい。設定ｐＨは処理水質が良好なとき
のｐＨであり、７前後に設定するのが普通である。この
ような初期条件で制御運転を行い、処理水ｐＨの４日間
移動平均値ｐＨ_eが求められると、回転数Ｒは式（１）
に従って変更される。Ｒ₁＝Ｒ_s−Ｋ₁（ｐＨ_s−ｐＨ_e1）（１）

【００２３】ここで、Ｒ₁は１回目に再設定された回転
数である。Ｋ₁は比例ゲインであり、通常１〜５程度で
ある。ｐＨ_e1は１回目の処理水ｐＨ移動平均値である。
式（１）の計算は１日に１回行い、したがって回転数Ｒ
は１日に１回再設定される。例えばｐＨ_e1＝６．７、Ｋ
₁＝２であれば、１回目に再設定された回転数Ｒ₁は５
９．４回転／分であり、脱窒を促進しｐＨを上げるため
回転数は、初期値より減少している。

【００２４】翌日の回転数Ｒ₂は式（２）で決定され
る。Ｒ₂＝Ｒ₁−Ｋ₁（ｐＨ_s−ｐＨ_e2）（２）したがって、ｎ回目の回転数は式（３）で決定されるこ
とになる。Ｒ_n＝Ｒ_n-1−Ｋ₁（ｐＨ_s−ｐＨ_en）（３）ここで、ｐＨ_s−ｐＨ_enは制御偏差である。

【００２５】このような制御を続けると、やがて処理水
ｐＨの移動平均値ｐＨ_eは，設定値ｐＨ_sに一致して回
転数Ｒが安定し、その安定した回転数Ｒが、対象とする
ＯＤ法の適切な回転数Ｒである。この安定状態が得られ
た場合、図１において第１曝気ローター５及び第２曝気
ローター６の下流側に、適切な硝化ゾーンと脱窒ゾーン
が形成されているのである。

【００２６】かくして回転数Ｒが得られるが、具体的な
制御操作について説明を加える。処理水ｐＨはｐＨ計１
２により０．５〜１時間に１度の頻度で測定され、その
値は制御用コンピュータを備えた制御装置１３ａに送ら
れる。制御装置１３ａでは式（３）に基づく演算が行わ
れ、第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６は、第
１インバーター９及び第２インバーター１０、第１モー
ター７及び第２モーター８を介して、所定の回転数に制
御されるのである。

【００２７】次に本発明の第２の方法についての実施例
を説明する。ＯＤ法が小規模でディッチ２の長さが短い
場合、あるいはディッチ２の長さは比較的長いが、負荷
が低いため活性汚泥濃度が薄く、酸素消費速度が小さい
場合には、脱窒のためのＤＯの充分な低下がディッチ２
内で得られないことがある。このような場合は、機械式
曝気装置の運転時間を制御する方法の方が、回転数を制
御する方法よりも適切である。本発明の第２の方法は、
このような場合の効果的な自動制御方法である。

【００２８】第２の方法の実施例においても、まず最初
の運転条件（初期値）を下記のように設定する。第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の運転時間Ｔ_s １２時間第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の１日の運転時間比率Ｔ_rs ０．５第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の運転時間比率の上限Ｔ_rmax ０．７第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の運転時間比率の下限Ｔ_rmin ０．３第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の回転数Ｒ_s６０回転／分第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の運転方法同期運転移動平均計算基準日数Ｄ４日設定ＰＨ（制御目標値）ｐＨ_s ７．０

【００２９】ここで、第１曝気ローター５及び第２曝気
ローター６の運転時間は１日当たりの時間であり、運転
時間比率は１日当たりのＯＮになっている時間の割合で
ある。運転時間比率の上限は、流入水中のアンモニア濃
度、文献から得られる硝化速度、脱窒速度等を参考に決
定する。運転時間比率の下限は、ＢＯＤで示される目標
処理水質を維持することができる最小限の運転時間比率
である。初期値はこの中間値を取ればよい。第１曝気ロ
ーター５及び第２曝気ローター６の回転数は、ローター
運転時に汚泥がディッチ２内に沈むことなく、充分に攪
拌される条件を目安に設定する。第１曝気ローター５及
び第２曝気ローター６は、それぞれ一方のみの単独運転
を行なわないものとする。設定ｐＨは処理水質が良好な
ときのｐＨで、通常は７前後に設定する。

【００３０】このような初期条件で運転を行ない、処理
水ｐＨの４日間移動平均値ｐＨ_eが求められると、運転
時間比率Ｔ_rは式（４）に従って変更される。Ｔ_r1＝Ｔ_rs−Ｋ₂（ｐＨ_s−ｐＨ_e1）（４）ここで、Ｔ_r1は１回目に再設定された運転時間比率であ
る。Ｋ₂は比例ゲインであり、０．０２〜０．１程度で
ある。ｐＨ_e1は１回目の処理水ｐＨ移動平均値であり、
式（４）の計算は１日に１回行い、したがって運転時間
比率Ｔ_rは１日に１回再設定される。例えばｐＨ_e1＝
６．７、Ｋ₂＝０．０５であれば、１回目に再設定され
た運転時間比率Ｔ_r1は０．４８５であり、脱窒を促進
しｐＨを上げるために、運転時間比率は初期値より減少
している。

【００３１】翌日の運転時間比率Ｔ_r2は式（５）で決定
される。Ｔ_r2＝Ｔ_r1−Ｋ₂（ｐＨs −ｐＨ_e2）（５）したがってｎ回目は式（６）で決定されることになる。Ｔ_rn＝Ｔ_rn-1−Ｋ₂（ｐＨs −ｐＨ_en）（６）ここで、ｐＨ_s−ｐＨ_enは制御偏差である。

【００３２】こうした制御を続けると、やがて処理水ｐ
Ｈの移動平均値ｐＨ_eは、設定値ｐＨs に一致し運転時
間比率Ｔ_rが安定し、それが対象とするＯＤ法の適切な
運転時間比率Ｔ_rである。かくしてＴ_rは求められる
が、実際の制御においては、運転時間比率Ｔ_rに対応し
て決まるローターの運転時間Ｔをさらに分割し、ロータ
ーは１日の間に間欠運転を行なう。例えばＴ_rが０．４
２であれば運転時間Ｔは１０時間となるが、これは１回
２時間の５分割運転となり、運転２時間、停止２．８時
間が５回繰り返される。運転時間Ｔを何分割してＯＮ、
ＯＦＦを繰り返すかは運転管理者が決定する事項である
が、通常は１回に連続して運転する時間を少なくとも１
時間はとり、下水と活性汚泥を充分に接触させるように
する。運転時間Ｔに対応したＯＮ、ＯＦＦ頻度はあらか
じめ決めておき、プログラムとして制御装置１３ａに設
定しておけばよい。具体的な制御操作は次のように行な
われる。処理水のｐＨはｐＨ計１２により０．５〜１時
間に１度の頻度で測定され、その値は制御用コンピュー
タを備えた制御装置１３ａに送られる。制御装置１３ａ
では式（６）に基づく演算が行なわれ、第１曝気ロータ
ー５及び第２曝気ローター６は第１インバーター９及び
第２インバーター１０、第１モーター７及び第２モータ
ー８を介してＯＮ、ＯＦＦ運転され、ＯＮ、ＯＦＦ信号
は制御装置１３ａから出力される。

【００３３】続いて本発明の第３の方法の実施例を説明
する。第１の方法は、ディッチ２内で好気性の硝化ゾー
ンと嫌気性の脱窒ゾーンを形成するため、比較的規模の
大きいＯＤ法の制御に適しており、第２の方法は、それ
よりも小さいＯＤ法の制御に適していると概ね見做すこ
とができる。しかし実際には、どの制御法が適するかの
区別が難しい大きさのＯＤ法も多く、しかも流入水質や
水温によっても適切な制御法は変化する。そのため、第
１の方法による制御法、第２の方法による制御法のいず
れにも、適用可能な制御法が実用上からは最も望ましい
と言える。本発明の第３の方法は、こうした考えに基づ
いてなされ、本発明の第１，第２のいずれかの方法だけ
では不十分な場合の制御方法であり、第１の方法と第２
の方法を組合せ、ＯＤ法の状況に応じてどちらかを自動
的に選択し制御を行う方法である。

【００３４】さて、始めに本発明の第１の方法、即ち、
第１曝気ローター５及び第２曝気ローター６の回転数制
御を適用していたとする。第１の方法では式（３）に従
って回転数が制御されるが、数カ月間は第１の方法が有
効であるとしても、やがて回転数が下限値となっても、
処理水のｐＨが設定ｐＨよりも低い状態に止まる場合が
ある。これは負荷や水温の低下によって、脱窒速度が低
下した場合に起こる現象である。このような下限値の状
態が５日間連続すれば、第３の方法では回転数制御は適
さないと自動的に判定し、第２の方法である第１曝気ロ
ーター５及び第２曝気ローター６の運転時間を制御する
方法に移行する。移行した時の初期値は、回転数につい
ては第１の方法の下限値であり、それ以外は既に説明し
た第２の方法の値である。なお、ここで５日間の判定期
間を設けたが、これは外部の一時的な変動要因によって
制御方法が変わり、ＯＤ法の運転が不安定になることを
防ぐためであり、判定期間としては３〜７日とするのが
適切である。

【００３５】第２の方法の制御法に移行すると、回転数
は下限（５０回転／分）の状態で、式（６）に従って制
御が行われ、やがて適切な運転時間比率Ｔ_rにおいてプ
ロセスは安定する。こうした状態がしばらく続いていた
が、次第に負荷が高くなり、流入するアンモニア濃度、
ＢＯＤ濃度も増大した場合を想定する。この条件では処
理水ｐＨが設定ｐＨよりも高くなりがちであり、硝化を
確実に行うため運転時間比率Ｔ_rは増加するが、上限値
となっても処理水ｐＨが設定ｐＨよりも高くなり、しか
もその状態が５日間継続すると、プロセス制御は第１の
方法に移行する。この場合、回転数の初期値は、それま
で維持されていた下限値である５０回転／分であり、運
転時間については、運転時間比率Ｔ_rは無視されて連続
運転となって、式（３）に従って回転数制御がなされる
のである。

【００３６】このように第３の方法では、２種類の制御
法のどちらか一方が、プロセスの状況に応じて自動的に
適用されるため、プロセスの運転状態が広い範囲で変化
しても、安定した処理を可能としている。

【００３７】以上、本発明の第１、第２、第３の方法の
実施例を説明した。なお、設定ｐＨは７．０としたが、
ｐＨ７程度であれば６．８や７．１でもよく、それぞれ
のＯＤ法の実状に応じて設定することができる。また、
本発明では機械式曝気装置、即ち第１曝気ローター５及
び第２曝気ローター６は、同じ条件で運転することが必
要であるが、これらの台数について制限する必要はな
い。移動平均は３〜５日間のデータから計算すればよ
い。

【００３８】

【発明の効果】ＯＤ法で下水処理を行う場合、硝化と脱
窒のバランスをとり、ｐＨを７近傍に安定させること
が、良好な処理水質を得るために重要であり、従来は機
械式曝気装置の回転数または運転時間の人為的な調節に
よって、硝化と脱窒の調節が行なわれてきた。しかし、
この方法では経験に基づく高度な技術が要求され、また
人為操作であるため、水量や負荷の変動に充分対応する
ことができず、目的とする良好な処理水質が常に得られ
ないという問題があった。これを解決するためになされ
た本発明の運転制御方法は以下の利点を有する。

【００３９】即ち、本発明の第１の方法は、機械式曝気
装置の回転数制御であり、処理水のｐＨを自動的に測定
して、３〜５日間の移動平均を算出し、その値が設定ｐ
Ｈ（ｐＨ７程度）より低ければ回転数を減じ、設定ｐＨ
より高ければ回転数を増して、処理水のｐＨを設定ｐＨ
に一致させるＯＤ法の運転制御方法である。この結果、
処理水ｐＨは７近傍に維持され、良好な処理水質を得る
ことができ、しかもプロセス運転のための高度な専門技
術を必要としない。

【００４０】また、本発明の第２の方法は、機械式曝気
装置の運転時間制御であり、処理水ｐＨを自動的に測定
して、３〜５日間の移動平均を算出し、その値が設定ｐ
Ｈ（ｐＨ７程度）より低ければ運転時間を減じ、設定ｐ
Ｈより高ければ運転時間を増して、処理水ｐＨを設定ｐ
Ｈに一致させるＯＤ法の運転制御方法である。この結
果、第１の方法と同様に、処理水ｐＨは７近傍に維持さ
れ、良好な処理水質が得られ、プロセス運転のための高
度な専門技術は要求されない。

【００４１】さらに、本発明の第３の方法は、第１の方
法と第２の方法を組み合わせた制御法であり、第１の方
法もしくは第２の方法のいずれかにより、ＯＤ法の運転
制御を行い、しかもその方法で処理水ｐＨを設定ｐＨに
維持できない場合は、そのときの制御方法における機械
式曝気装置の上限または下限の運転条件のもとに、もう
一方の制御方法に自動的に移行し、処理水ｐＨを設定ｐ
Ｈに一致させるＯＤ法の運転制御方法である。この結
果、プロセスの運転条件が広い範囲で変化しても処理水
ｐＨは７近傍に維持されて、良好な処理水質が得られ、
プロセス運転のための高度な専門技術を必要としない。
また、従来は回転数を調節する方法を行なうのか、もし
くは運転時間の調節で対応すべきであるのか、ＯＤ法の
運転制御法についての選択に関して、技術的に明確な区
分方法がなく、試行錯誤的な運転がなされていたが、本
発明の第３の方法による制御方法では、自動的に適切な
方法が選択されるため、早期に良好な処理水質を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＯＤ法の装置構成を示す模式図

【図２】従来のＯＤ法の装置構成を示す模式図

【図３】ＯＤ法における流れ方向のディッチ長さとＤＯ
の関係線図

【符号の説明】

１下水２ディッチ３最終沈殿池５第１曝気ローター６第２曝気ローター１１処理水１２ｐＨ計１３制御装置１３ａ制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下水を機械式曝気装置を有する無終端水路
に流入させて活性汚泥処理した後、最終沈殿池から処理
水を放流させるオキシデイションディッチ法を行なうに
当たり、機械式曝気装置の複数個のロータの回転数また
は運転時間を制御装置からの信号によって調節する下水
処理プロセスの制御方法において、処理水のｐＨを自動
的に測定して３〜５日間の移動平均ｐＨ_eを算出し、目
標ｐＨとして設定したｐＨ_sとｐＨ_eとの偏差（ｐＨ_s
−ｐＨ_e）を求め、この偏差が正のとき偏差に比例して
機械式曝気装置の回転数を減じ、偏差が負のとき偏差に
比例して機械式曝気装置の回転数を増し、かつ以上の演
算結果に基づいて機械式曝気装置の回転数の変更を１日
に１度の頻度で行なうことを特徴とする下水処理プロセ
スの制御方法。
【請求項２】下水を機械式曝気装置を有する無終端水路
に流入させて活性汚泥処理した後、最終沈殿池から処理
水を放流させるオキシデイションディッチ法を行なうに
当たり、機械式曝気装置の複数個のロータの回転数また
は運転時間を制御装置からの信号によって調節する下水
処理プロセスの制御方法において、処理水のｐＨを自動
的に測定して３〜５日間の移動平均ｐＨ_eを算出し、目
標ｐＨとして設定したｐＨ_sとｐＨ_eとの偏差（ｐＨ_s
−ｐＨ_e）を求め、この偏差が正のとき偏差に比例して
機械式曝気装置の１日当たりの運転時間を減じ、偏差が
負のとき偏差に比例して機械式曝気装置の１日当たりの
運転時間を増し、かつ以上の演算結果に基づいて機械式
曝気装置の１日当たりの運転時間の変更を１日に１度の
頻度で行なうことを特徴とする下水処理プロセスの制御
方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法のいずれか一
方を実施中に、機械式曝気装置の回転数または運転時間
があらかじめ設定した下限値もしくは上限値を一定期間
継続して示すとき、自動的に請求項１または２記載の方
法のうちの他の方法に切り替えることを特徴とする下水
処理プロセスの制御方法。
【請求項４】請求項１ないし３記載のいずれかの方法に
おいて、処理水のｐＨ測定は最終沈殿池内に設置したｐ
Ｈ計により行なうことを特徴とする下水処理プロセスの
制御方法。