JPH0757353B2 - 廃水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、下水、し尿、その他産業排水などの窒素およ
びリンを含有する有機性排水を生物学的に硝化・脱窒・
脱リンする廃水処理装置に関する。

（従来の技術） 従来、下水、し尿、その他産業排水などの窒素およびリ
ンを含有する有機性排水の処理では、排水中の有機物
（BOD成分）の処理のみを重要視し、窒素・リンについ
てはあまり考慮していないかった。しかし、近年、糊沼
での富栄養化や閉鎖水域での赤潮などが問題となり、窒
素およびリンの除去が必要となっている。このためには
曝気槽で窒素の十分な硝化を達成し、後処理の脱窒素プ
ロセスに備えなければならない。窒素の除去はBOD成分
の除去反応のように吸着による除去ができず、また硝化
反応はBOD成分の除去が終了した後に始めて起るため、
十分な反応を行なわせるためには、滞留時間を長くとる
必要がある。あるいは、従来と同じ滞留時間で処理を行
うならば、汚泥濃度を高く維持する必要がある。しか
し、リン除去は微生物の過剰摂取により微生物の体内に
リンの取込んで除去するものであり、窒素のように窒素
ガスとして空中に放散するわけではなく、汚泥とともに
余剰汚泥として系外へ引抜くことにより、系から除去さ
れる。したがって硝化の場合と違って汚泥濃度を高くす
ることは余剰汚泥の量を減すことになりリン除去の目的
と相反する。このために脱窒素・脱リンの双方を満足さ
せるためには汚泥量の厳密な管理が重要な因子となって
くる。また、BOD成分の除去および硝化は好気的反応で
あり、曝気槽における十分な溶存酸素濃度が必要であ
る。このためには送風量の制御が重要な因子となる。従
来、これらに対応すべく、汚泥量の制御としては汚泥量
一定制御などが行われ、また、送風量の制御には、曝気
槽のある１点の溶存酸素濃度を一定値にするべく送風量
を制御する、溶存酸素濃度（以下FDO）一定制御などが
行なわれてきた。しかし、それらの制御はそれぞれおた
がいに独立して行われており、そのため十分な成果をあ
げられず、窒素とリンの同時除去は困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、硝化反応はBOD成分の除去のように吸着
による除去がないため、汚泥量が必要なだけ存在しない
とおきない。逆に脱リン反応はリンを活性汚泥に摂取さ
せて系から汚泥を引抜くことにより除去するので、余剰
汚泥が発生する運転法、すなわち系内の汚泥量をあまり
多くしない運転法としなければならない。したがって脱
窒素と脱リンを効率良く同時に行うのは非常に困難であ
るとされてきた。また送風量の制御に関しては、従来は
曝気槽のある１点のDO（溶存酸素濃度）一定制御が行な
われて着たが、曝気槽中の溶存酸素濃度は曝気槽入口近
辺では検出されないことがほとんどである。すなわち、
BOD成分の除去は曝気槽入口部では酸素供給不足で酸素
供給量に律速されていることを示している。このことは
従来硝化に必要とされてきた汚泥量は酸素供給の律速を
受けた時のものであり、酸素供給の律速をうけない場合
と比較すると大きくなっている。

したがって曝気槽入口部の酸素供給を必要なだけ送風す
ることによりBOD成分の除去が供給酸素量に律速される
ことがなくなり、BOD成分の除去は従来より迅速に実行
され、つづいて起きる硝化反応も従来より早く始るた
め、従来言われていた汚泥量より少ない汚泥量で硝化が
達成される。したがって硝化に必要な汚泥量が少なくて
すむため脱リンに適した条件に近づく。これにより硝化
と脱リンの双方が効率良く達成されることとなる。

すなわち、本発明の目的は、曝気槽内の硝化状況を曝気
槽内の流下方向の酸素消費速度の分布を測定することに
より適確に把握し、硝化状況に応じて曝気槽入口部の送
風量を制御することで硝化槽入口部での酸素不足による
律速を解消し、従来よりすくない汚泥量で硝化を達成せ
しめ、それに伴い脱リンも効率良く実行する廃水処理装
置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 廃水中のアンモニア態窒素および有機態窒素および亜硝
酸態窒素および硝酸態窒素に酸化する活性汚泥法による
廃水の生物学的硝化プロセスでは、硝化反応はBODの除
去反応が終了した後に起きる。したがって曝気槽中の酸
素利用速度の流下方向の分布を調べると、まずBOD成分
の除去反応による酸素利用速度の山があり、その後一旦
低下した後、再度硝化反応による酸素利用速度の山が出
てき、硝化反応が終了するとふたたび酸素利用速度は低
下する。第２図の（ａ）に曝気槽流下方向の酸素利用速
度の分布の例を、また（ｂ）にこの時の溶存酸素濃度の
分布を示す。すなわち、硝化反応が起きているかどうか
は、酸素利用速度の流下方向の分布を調査することで判
断可能である。そこで本発明では、曝気槽の流下方向の
酸素利用速度の分布を測定する酸素利用速度のプロフィ
ル測定手段を設けると共に、曝気槽の入口部の溶存酸素
濃度を測定する溶存酸素計および処理済水のリン濃度を
測定するリン濃度計をそれぞれ設ける。さらに前記プロ
フィル測定器による測定された酸素利用速度の分布によ
り硝化状況が不充分かまたは進み過ぎかを判断する硝化
状況判定手段を設ける。この硝化状況判定手段は、硝化
状況が不充分で、かつ曝気槽入口の溶存酸素濃度が設定
値以下の場合は曝気槽入口の曝気風量増加指令を生じ
る。また硝化進み過ぎで前記リン濃度系の値いが設定値
より低い場合は曝気槽入口の曝気風量減少指令を生じ
る。

（作 用） まず曝気槽の流下方向の酸素利用速度の分布を測定する
プロフィル測定手段により一定の周期毎に曝気槽の下流
方向の酸素利用速度の分布を測定する。硝化状況判定手
段では酸素利用速度の分布をチェックし、酸素利用速度
の第２のピークがあるかないかで硝化が起きているかど
うかを判定し、さらに酸素利用速度が曝気槽出口で所定
の速度まで低下しているかどうかで硝化が完了している
かを判定する。さらに硝化が流下方向のどの点で完了し
ているかで硝化が進み過ぎかどうかが判断される。硝化
不十分と判断された場合は、曝気槽入口部の溶存酸素濃
度を測定し、これが所定の値以下であった場合は曝気槽
入口部の酸素供給が不足と判断し、曝気槽入口部への送
風量を増加させる。硝化が進み過ぎると判断された場合
は、処理水のリン濃度を測定し、リン濃度が低い場合は
曝気槽入口部の送風量が大きすぎると判断し、曝気槽入
口部の送風量を減少させる。これにより汚泥量は脱窒素
・脱リン双方を満足する量に維持されるとともに送風量
も節減される。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第１図において、汚泥は汚泥流入水路１を通って嫌気槽
２に流入し、ここで沈澱槽３から返送汚泥管路４を通っ
てきた返送汚泥と混合される。この嫌気槽は、微生物に
よるリンの過剰摂取を利用してリンを除去するために汚
泥中のリンを溶出させる。嫌気槽２から出た混合液は脱
窒槽５に流入し。この脱窒槽５にて、後続する曝気槽６
の終端から混合液返送ポンプ７による返送される硝化さ
れた混合液と混合される。この混合液は脱窒後、次の曝
気槽６に流入する。曝気槽６を出た混合液は沈澱池３へ
流入する。沈澱池３で固液分離し上澄みは処理水として
放流管Ａを通って放流される。前記曝気槽６は、排水中
の有機物とアンモニア態窒素および有機態窒素を亜硝酸
態窒素および硝酸態窒素に酸化する。また、前記脱窒槽
５は、亜硝酸態窒素および硝酸態窒素を脱窒素菌で窒素
ガスに還流する。前記沈澱池３にて沈澱した汚泥の一部
は、余剰汚泥引抜き管路Ｂを通って系外へ引抜かれ、残
部は上記のように返送汚泥管路４を通って嫌気槽２に返
送される。曝気槽６には流下方向の酸素利用速度の分布
を測定するための酸素利用速度のプロフィル測定手段８
を設けると共に、出口部にDO制御用のDO計９を設け、さ
らに入口部にはDO測定用の溶存酸素計（以下DO計）10を
設置する。前記汚水流入水路１には流量計11と濁度計12
を、また返送汚泥管路４には返送汚泥の流量計13と濃度
計14を、さらに放流管Ａにはリン濃度計15を設置する。
また、余剰汚泥の引抜き管路Ｂには流量計16を、曝気槽
６への送風管17には送風機20および吸込み弁21と共に風
量計18を設置する。硝化状況判定部22には、酸素利用速
度のプロフィル測定器８の出力が入力され、硝化状況が
判定される。DO一定制御部19は、DO計９の出力を入力と
して系全体の曝気風量を制御する。すなわち、曝気槽６
の出口部のDOが一定となるように送風機20の吸込み弁21
を制御する。前記硝化状況判定部22は、硝化状況の判定
結果が硝化不完全の場合には、曝気槽入口部のDO計10の
信号を入力し、DOが検出されるかを判断する。DOが検出
されない場合は入口部風量制御器23に、曝気槽６の入口
部へ送風量を増加させる指令を与える。このため入口部
風量制御器23は、DO一定制御部19にたいし送風量増加信
号を出力する。また、これと共に、曝気槽６の入口部と
その他の部分との送風量を分配する弁24を制御する。一
方、硝化は不完全であるが、曝気槽入口部のDO計10の測
定値が1ppm以上検出された場合は、系内に汚泥が滞留す
る日数（以下SRT）の目標値が不適切（短かすぎる）の
で、目標SRT修正部25に修正信号を出す。これに対して
硝化が完全な場合は、リン濃度計15の信号を判断し、リ
ン濃度が規定値以上の場合は、SRTが大き過ぎるので目
標SRT修正部25に目標SRTを減少させる信号を出す。さら
にリン濃度が規定値以下の場合は曝気槽入口部の送風量
が多すぎると判断し入口部風量制御部23に曝気槽の入口
部送風量を減少させる指令を与える。これにより、入口
部風量制御部23はDO一定制御部19に送風量減少信号を出
力する。また同時に、曝気槽入口部とその他の部分の送
風量を分配する弁24を制御する。目標SRT修正部25は従
来設定されていた目標SRTを修正し、汚泥量制御器26に
対し出力する。また、汚泥量演算部27は汚水流入水路１
の流量計11および濁度計12と、返送汚泥の流量計13およ
び濃度計14と、余剰汚泥の流量計16と、硝化液循環量計
28の出力とを入力し、オンラインで系内の活性汚泥の量
を演算する。汚泥量制御部26は、目標SRT修正部25の出
力を汚泥量の目標値に変換したうえで、汚泥量演算部27
で計算した現在の汚泥量と比較して、目標値となるよう
に余剰汚泥引抜きポンプ29および弁30を制御する。

上記構成において、まず最初にSRT目標値は、リン除去
が満足される最大値に設定しておく。一定周期毎に酸素
利用速度のプロフィル測定器８は曝気槽の流下方向の酸
素利用速度の分布を測定する。この測定信号は硝化状況
判定部22に入力され、ここで硝化の状況が判定される。
硝化が不十分であると判定されると、硝化状況判定部22
は曝気槽６の入口部に設置してあるDO計10の信号を入力
し、DOの値が所定の値（本実施例では1ppm）以下である
と曝気槽入口部の酸素供給が不足していると判断する。
送風量はDO一定制御部19により曝気槽出口部のDOが一定
となるよう制御されており、硝化状況判定部22は曝気槽
６の入口部送風量制御部23に対し、曝気槽入口部送風量
を増加させる要求を出す。曝気槽入口部送風量制御部23
はこの要求にしたがってDO一定制御部19に対し全体の風
量を増加する指令を出したうえで、曝気槽入口部とその
他の部分の送風量を分配する弁24を制御し、曝気槽６の
入口部のみの送風量を増加させる。硝化不十分でかつ曝
気槽入口部のDOの値が所定の値以上の場合、硝化状況判
定部22はSRTが小さすぎると判定し、目標SRT修正部25に
対し、目標SRTを増加するように指令を出す。目標SRT修
正部25は従来の目標SRTの５％増を新たな目標値とす
る。硝化状況判定部22により硝化進み過ぎと判断された
時、硝化状況判定部22はリン濃度計15の信号を入力す
る。そして、リン濃度が規定値以上（本実施例では1pp
m）かを判定し、規定値以上の場合は目標SRTが大きすぎ
ると判定し、目標SRT修正部25に対し、目標SRTを減少す
るように指令を出す。目標SRT修正部25は従来の目標SRT
の５％減を新たな目標値とする。リン濃度が規定値以下
の場合はSRTは適正であるが曝気槽入口部の送風量が過
大であると判断し、曝気槽入口部送風量制御部23に対し
風量減少を指令する。曝気槽入口部送風量制御部23はさ
らにDO一定制御部19に対し全体の風量を減少する指令を
出したうえで、曝気槽入口部とその他の部分の送風量を
分布する弁24を制御し、曝気槽入口部のみ送風量を減少
させる。一方、目標SRT修正部25は、目標値が修正され
た場合は汚泥量制御部26に対し、修正後のSRTを出力
し、汚泥制御部26は目標SRTを目標汚泥量に計算しなお
し、汚泥量演算部27で計算された現在の汚泥量と比較
し、目標汚泥量となるように余剰汚泥のポンプ29および
弁30を制御する。汚泥量演算部27は演算周期毎に、汚水
流入水路１の流量計11および濁度計12、返送汚泥の流量
計13および濃度計14、余剰汚泥の流量計16および消化液
循環量計28の出力をそれぞれ入力し、オンラインで系内
の活性汚泥の量を演算しており、常時現在の汚泥量が演
算されている。

なお、曝気槽の流下方向の酸素利用速度を測定する手段
としてはDO測定器を利用したプロフィル測定器を使用す
ることが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、より少ない汚泥
量で硝化が達成され、それにともない脱リンも効率が上
昇し、かつ送風量も節減される。したがって処理水質の
向上と送風エネルギーの節減が同時に達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による廃水処理装置の一実施例の構成
図、第２図は硝化槽中の反応と酸素利用速度および溶存
酸素濃度の関係を示す図、第３図は本発明の概念フロー
チャートである。 ６……曝気槽、８……酸素利用速度測定手段 ９……溶存酸素計、15……リン濃度計 22……硝化状況判定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】曝気槽により廃水中の有機物とアンモニア
   態窒素および有機態窒素を亜硝酸態窒素および硝酸態窒
   素に酸化させ、この曝気槽を含む一連の処理系にて脱窒
   および脱リンを行う廃水処理装置において、 前記曝気槽内の流下方向の酸素利用速度の分布を測定す
   るプロフィル測定手段と、 前記曝気槽の入口部の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素
   計と、 前記処理系による処理済水のリン濃度を測定するリン濃
   度計と、 前記プロフィル測定器により測定された酸素利用速度の
   分布により硝化状況が不充分かまたは進み過ぎかを判断
   する機能を有し、この判断機能により硝化状況が不充分
   で、かつ曝気槽入口の溶存酸素濃度が設定値以下の場合
   は曝気槽入口の曝気風量増加指令を生じ、硝化進み過ぎ
   で前記リン濃度計の値いが設定値より低い場合は曝気槽
   入口の曝気風量減少指令を生じる機能をそれぞれ有する
   硝化状況判定手段と、 を備えたことを特徴とする廃水処理装置。