JPH1015578A - 回分式活性汚泥法の制御方法 - Google Patents

回分式活性汚泥法の制御方法

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JPH1015578A
JPH1015578A JP8173134A JP17313496A JPH1015578A JP H1015578 A JPH1015578 A JP H1015578A JP 8173134 A JP8173134 A JP 8173134A JP 17313496 A JP17313496 A JP 17313496A JP H1015578 A JPH1015578 A JP H1015578A
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JP
Japan
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phosphorus
activated sludge
aeration
orp
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JP8173134A
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English (en)
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Yuji Furuya
勇治 古屋
Yasunari Sasaki
康成 佐々木
Yutaka Mori
豊 森
Akiko Ogura
明子 小倉
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】リンの除去を良好に保つ回分式活性汚泥法の制
御方法を提供する。 【解決手段】第一の発明は、反応槽3に設置したORP
計10を用いて攪拌工程でORP曲線の屈曲点を検出し
た後、酢酸などの短鎖脂肪酸の添加11によって、リン
放出速度を高くしてリン放出時間を短くし、リン吸収に
必要な曝気時間を十分に確保する制御方法で、処理水の
リン濃度を低くする。また、第二の発明は、硝酸性窒素
濃度が高い場合、攪拌工程開始直後から酢酸などの短鎖
脂肪酸の添加によって、脱窒と同時にリン放出を行なわ
せ、ORP屈曲点を検出した後、曝気工程に移行して、
リン吸収時間を十分に確保する制御方法で、処理水のリ
ン除去率を上げる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水や生活排水、
産業排水を生物学的に処理する方法で、特に排水中の窒
素およびリンを除去するプロセスの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】下水や生活排水の処理は有機物の除去が
主体であり、活性汚泥法に代表される生物学的処理法が
一般に用いられてきた。しかし、近年になって湖沼等の
閉鎖性水域では富栄養化が大きな問題となっており、こ
の原因となる窒素、リンの除去が重要な課題となってき
た。そのため、従来の有機物に加えて、窒素、リンを除
去できる処理法が活性汚泥法の改良法として開発されて
いる。その代表的な方法としては、A2 O法、回分式活
性汚泥法、間欠曝気式活性汚泥法などが挙げられる。こ
れらの方法は、下水が活性汚泥と共に好気条件と嫌気条
件とに交互におかれ、活性汚泥中の微生物によって下水
中の有機物、窒素、リンの除去がなされるため、嫌気好
気活性汚泥法と総称されている。ここではまず有機物、
窒素、リンの除去を目的とした下水処理の原理について
簡単に説明する。
【0003】下水中の有機物は、活性汚泥を構成する微
生物の中で有機物を食物とする微生物の働きによって、
分解除去される。下水中の窒素は、まず好気性の条件下
で、活性汚泥中の硝化菌の働きによりNH4 −N(アン
モニア性窒素)がNO3 −N(硝酸性窒素)に酸化さ
れ、次いで嫌気性の条件下で、活性汚泥中の脱窒菌の働
きによりNO3 −NがN2 (窒素ガス)に還元されて除
去される。硝化、脱窒の関係を整理すると次のようにな
る。
【0004】 反応 窒素の形態 反応条件 微生物 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) 硝化菌 脱窒反応 硝酸性窒素→窒素ガス 嫌気性(溶存酸素なし) 脱窒菌 また、下水中のリンは、細胞内にリンを多量に蓄積する
性質を持つ活性汚泥中の微生物、すなわち脱リン菌を利
用して、反応槽の運転条件を好気性、嫌気性に交互に変
えることにより、リンを蓄積した活性汚泥を系外抜出し
てリンを除去する。すなわち、この活性汚泥は嫌気性条
件下でリンを放出し、好気性条件下でリンを吸収する性
質があるため、好気性条件でリンの吸収を行い、リンを
多量に吸収した活性汚泥を余剰汚泥として処理系から除
くことにより脱リンを行う。この関係は下記のように整
理することができる。 反応 槽内のリン濃度 反応条件 リン除去 リンの放出 増加 嫌気性(溶存酸素なし) − リンの吸収 減少 好気性(溶存酸素あり) 活性汚泥抜き出し このように窒素、リンの除去においては、好気性、嫌気
性の2条件が不可欠であるが、厳密には脱窒のための嫌
気条件と脱リンのための嫌気条件とは異なっており、脱
窒が終了した反応槽内にNO3 −Nに起因する酸素分子
が無くなった後に活性汚泥からのリンの放出が起こり、
これが次の曝気工程におけるリンの吸収につながってい
る。
【0005】次に、小規模下水処理向けの代表的な嫌気
好気活性汚泥法の一つである、回分式活性汚泥法につい
て説明する。回分式活性汚泥法は単一の反応槽内で曝
気、攪拌、沈殿、処理水の排出を行う処理方法であり、
近年設置数が増加しつつある。回分式活性汚泥法におけ
る窒素、リンの除去法は、本発明者らが出願中の特開平
7−136683号公報に記載されているが、その概要
は下記のように要約することができる。
【0006】図2は回分式活性汚泥法に用いられる装置
の要部構成を示す模式図であり、この図では装置構成と
共に、水および空気の経路を実線の矢印、制御信号を点
線の矢印で表してある。この装置は下水1が流入し処理
が行われる反応槽2、処理水3を排出する処理水排出装
置4、溶存酸素(DO)濃度を測定するDO計5、制御
運転用のインバーター6、好気条件で動作する曝気ブロ
ア7と曝気攪拌装置8、およびDO測定値と制御シーケ
ンスに基づいてインバーター6、曝気ブロア7と曝気攪
拌装置8などに制御信号を出力する制御装置9とから構
成されている。
【0007】この装置における代表的な運転方法は、攪
拌・曝気の組み合わせ工程、活性汚泥の沈澱工程、処理
水の排出工程からなる処理サイクルの1サイクルを6時
間に設定し、サイクル開始後4時間内に反応槽2におい
て攪拌、曝気を断続的に数回繰り返し(断続曝気処理工
程)、その後、沈殿を1時間、処理水排出を1時間行う
ものであり、断続曝気処理期間に硝化、脱窒、リン放
出、リン吸収の反応が進行し、窒素、リンの除去が行わ
れる。こうした運転において、DOは水質や運転条件に
もよるが2mg/L程度に制御され、DOの設定値が適
切な場合は窒素、リンの除去は良好である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】回分式活性汚泥法にお
いては、水質、運転条件が変わることでリンの除去が悪
くなることはあるが、この中で脱リン菌が系内に十分に
存在して生物学的なリンの吸収と放出が行われているに
もかかわらず、リンの除去が不十分になることがある。
すなわち、生物学的なリンの放出と吸収は起こっている
が、放出量と吸収量の差が殆どなくなり、原水に由来す
るリンの量を完全に吸収できず、今までと同じリン吸収
時間では処理水にリンが残存してしまうという問題があ
る。
【0009】また、降雨時や夜間など原水の有機物濃度
が低いために、脱窒が不十分でサイクル開始時の硝酸性
窒素濃度が高い場合には、攪拌工程では脱窒に時間をと
られてしまう。一方、攪拌工程中に硝酸性窒素が存在す
るとリンの放出が起こらないことがわかっているため、
この場合のように硝酸性窒素が存在して脱窒に時間をと
られると、リンの放出時間が十分に確保できなくなり、
その結果、生物学的なリンの放出、吸収が十分に機能し
なくなるという別の問題点もある。
【0010】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、リンの除去を良好に保つ回分式
活性汚泥法の制御方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】リンの除去を良好に保つ
という上記の課題を解決するために、本発明では以下に
説明する制御方法を提供する。第一の発明は、排水が流
入する単一の反応槽内で、攪拌・曝気の組み合わせ工
程、活性汚泥の沈澱工程、処理水の排出工程からなる処
理サイクルを繰り返し、排水を処理する回分式活性汚泥
法の制御を行うに当たり、反応槽内にORP計を設置
し、攪拌工程におけるORP曲線上の変曲点を検出した
後、反応槽内に有機物として酢酸やプロピオン酸などの
短鎖脂肪酸を添加する。
【0012】第二の発明は、排水が流入する単一の反応
槽内で、攪拌・曝気の組み合わせ工程、活性汚泥の沈澱
工程、処理水の排出工程からなる処理サイクルを繰り返
し、排水を処理する回分式活性汚泥法の制御を行うに当
たり、反応槽内にORP計を設置した処理装置におい
て、サイクル開始時の硝酸性窒素濃度が高い場合、攪拌
工程開始直後から酢酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪酸
を添加する。
【0013】
【発明の実施の形態】第一の発明の制御方法は、所定の
時間(例えば1時間)に設定された攪拌工程では初めに
脱窒反応が起こり、反応槽に設置したORP計のORP
屈曲点を検出した後にリンの放出が起こる。一般にリン
の放出速度は有機物の供給量に依存する。ORP屈曲点
検出後に酢酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪酸を添加す
ることで、リン放出速度を上げることができる。リン放
出速度を上げることで短時間で所定のリン放出量を確保
できるので、その後の曝気時間を長くすることができ、
リンの吸収量をリン放出量よりも多くすることができ
る。
【0014】第二の発明の制御方法は、降雨時や夜間な
ど原水の有機物濃度が低く、脱窒が十分に行われないた
めに、サイクル開始時の硝酸性窒素濃度が高い場合、攪
拌工程開始直後から酢酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪
酸を添加する。このことで脱窒が終了していなくてもリ
ンの放出が始まる。脱窒とリンの放出を同時に進行させ
ることができ、脱窒終了後すなわちORP屈曲点検出
後、曝気工程に移行することができ、曝気工程を長くす
ることができるので長いリン吸収時間を確保することが
できる。
【0015】以上の方法によれば、適切なリン放出時間
とリン吸収時間を確保できるのでリン除去を良好にする
ことができる。
【0016】
【実施例】以下に本発明による回分式活性汚泥法の実施
例を図面を参照して説明する。図1は本発明が適用され
る回分式活性汚泥法の装置および制御システムの要部構
成を示す模式図である。図1と図2との共通する部分に
は同一符号を用いてあり、矢印線の取扱も図2と同じで
ある。図1において、この装置は図2に示した装置と基
本的に同じであるが、異なる点は酢酸添加ポンプ11と
酢酸貯溜槽12を設置したことである。
【0017】図3に第一の発明の制御方法を用いた場合
の窒素、リン、ORPの変化を示す。窒素として亜硝酸
性窒素と硝酸性窒素の合計濃度を(a)NOX −N、リ
ン濃度を(b)PO4 −P、酸化還元電位を(c)OR
Pとして示す。基本的に処理の1サイクルは1時間の攪
拌、1時間の曝気、1時間の攪拌、1時間の曝気、1時
間の沈殿、1時間の排出の合計6時間の工程からなる。
処理サイクルの開始時に下水の流入を行なうと同時に攪
拌工程が始まる。攪拌工程で脱窒が終了すると、すなわ
ちNOX −NがゼロになるとPO4 −Pの放出が始ま
る。また、この時ORP曲線から屈曲点A1 が検出され
る。ORP屈曲点A1 を検出すると酢酸添加ポンプ11
を用いて酢酸貯溜槽12から反応槽に酢酸を添加する。
この酢酸の添加でリンの放出速度を早くすることが可能
になる。適切なリンの放出量になると酢酸の添加を停止
して曝気工程に移行する。この時リンの吸収が行われ、
硝化反応によってNOX −Nの濃度は増加する。この攪
拌、曝気工程を2回繰り返した後で活性汚泥と処理水を
分離する沈殿工程に移り、その後、上澄水を排出する。
ORP屈曲点の検出は制御装置で行われ、ORP屈曲点
検出の判定結果に基づき起動の信号が制御装置9から酢
酸添加ポンプに自動的に送られる。
【0018】また、図4に第二の発明の制御方法を用い
た場合の(a)NOX −N、(b)PO4 −P、(c)
ORPの変化を示す。基本的に処理の1サイクルは1時
間の攪拌、1時間の曝気、1時間の攪拌、1時間の曝
気、1時間の沈殿、1時間の排出の合計6時間の工程か
らなる。原水の有機物濃度が低く脱窒が十分に行われな
いために、処理サイクル開始時に硝酸性窒素濃度が高い
場合、攪拌工程の脱窒終了時間が遅くなる。そのためリ
ン放出時間が少なくなる場合がある。また、攪拌工程中
に脱窒が終了しない場合、リンの放出が起こらない場合
もある。リンの放出が少ないと微生物による有機物の貯
蔵が十分に行われず、曝気工程におけるリンの吸収が不
十分になる。脱窒終了時間が遅れたり、攪拌工程中に脱
窒が終了しない場合、あらかじめ設定してある屈曲点の
検出時間の範囲内に、屈曲点A1 、A2 が検出されず、
十分なリン放出時間とリン吸収時間が確保できない。こ
のような場合、サイクルの開始と同時に酢酸添加ポンプ
11を作動させ、酢酸貯溜槽12から酢酸を反応槽に添
加することによって、脱窒反応と同時にリン放出を起こ
させる。ORP屈曲点A1 を検出した時点で曝気工程に
移行して、長い曝気時間を確保することができる。この
攪拌、曝気工程を二回繰り返したあと活性汚泥と処理水
を分離する沈殿工程に移り、その後、上澄水を排出す
る。ORP屈曲点の検出は制御装置で行われ、ORP屈
曲点検出の判定結果に基づき起動の信号が制御装置9か
らインバーター6に送られ、曝気を開始する。このよう
に、第一の発明と第二の発明の制御方法はORP計の屈
曲点を利用するものであるが、詳細な検出方法について
は本発明者らが出願中の特開平7−136683号公報
に記載されている。さらに適切なリン放出量の確保とリ
ン放出時間とリン吸収時間の制御方法は本発明者が出願
中の特願平07−334514号の明細書に記載されて
いる有機物負荷が大きい場合の制御方法に対応している
ので、ここではその説明を省略する。
【0019】リンの放出は有機物を利用する反応であ
り、利用する有機物の種類によってはリン放出速度は異
なる。一般的に酢酸はリン放出に利用される有機物の一
つとして知られており、酢酸で得られるリン放出速度
は、有機物の混合した下水によって得られるリン放出速
度より高くなる。したがって、リン放出速度を高くする
ことによって所定のリン放出量を確保するために必要な
時間を減少させ、その分をリン吸収の曝気時間に使うこ
とができる。酢酸の添加量はあらかじめ予備実験でリン
の放出速度を求めておくのが適当であるが、通常の下水
のTOC濃度の10〜50%を添加する。有機物として
は、酢酸の他に微生物に害を与えないプロピオン酸など
の2〜4個の炭素をもつ短鎖脂肪酸などの有機物を用い
てもよい。
【0020】
【発明の効果】第一の発明の制御方法は反応槽にORP
計を設置し、攪拌工程におけるORP計のORP曲線の
屈曲点を検出した後、酢酸やプロピオン酸などの短鎖脂
肪酸を添加することにより、リン放出速度を高くしてリ
ン放出時間を短くし、リン吸収に必要な曝気時間を十分
に確保するものである。この事で、リン放出量よりも吸
収量を多くでき処理水のリン濃度を低くすることができ
る。また、第二の発明の制御方法は、反応槽にORP計
を設置した処理装置において、サイクル開始直後から酢
酸やプロピオン酸などの短鎖脂肪を添加することで、脱
窒と同時にリン放出を行なわせ、ORP屈曲点を検出
後、曝気工程に移行して、リン吸収時間を十分に確保
し、処理水のリン除去率を上げる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御方法が適用される装置の要部構成
を示す模式図。
【図2】従来の制御方法が適用される装置の要部構成を
示す模式図。
【図3】第一の発明の制御方法を適用した装置の反応槽
における水質とORPの変化を示し、(a)はNOX
N、(b)はPO4 −P、(c)はORPのそれぞれ時
間経過に対する関係線図。
【図4】第二の発明の制御方法を適用した装置の反応槽
における水質とORPの変化を示し、(a)はNOX
N、(b)はPO4 −P、(c)はORPのそれぞれ時
間経過に対する関係線図。
【符号の説明】
1 下水 2 反応槽 3 処理水 4 処理水排出装置 5 DO計 6 インバーター 7 曝気ブロア 8 曝気攪拌装置 9 制御装置 10 ORP計 11 酢酸添加ポンプ 12 酢酸貯留タンク
フロントページの続き (72)発明者 小倉 明子 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】排水が流入する反応槽内で、撹拌・曝気の
    組合せ工程、活性汚泥の沈殿工程、処理水の排出工程か
    らなる処理サイクルを繰返して排水を処理する回分式活
    性汚泥法の制御を行うに当たり、反応槽にORP計を設
    置し、攪拌工程におけるORP曲線上の屈曲点を検出し
    て屈曲点の出現時間を測定し、かつ、現在までの処理サ
    イクルにおける屈曲点の出現時間に基づき次回の処理サ
    イクルの攪拌・曝気組み合わせ工程の曝気時間を決定す
    ることを特徴とする回分式活性汚泥法の制御方法におい
    て、 攪拌工程に出現するORP計のORP屈曲点を検出した
    後、有機物を添加することを特徴とする回分式活性汚泥
    法の制御方法。
  2. 【請求項2】排水が流入する反応槽内で、撹拌・曝気の
    組合せ工程、活性汚泥の沈殿工程、処理水の排出工程か
    らなる処理サイクルを繰返して排水を処理する回分式活
    性汚泥法の制御を行うに当たり、反応槽にORP計を設
    置し、攪拌工程におけるORP曲線上の屈曲点を検出し
    て屈曲点の出現時間を測定し、かつ、現在までの処理サ
    イクルにおける屈曲点の出現時間に基づき次回の処理サ
    イクルの攪拌・曝気組み合わせ工程の曝気時間を決定す
    ることを特徴とする回分式活性汚泥法の制御方法におい
    て、 処理サイクル開始直後に有機物を添加することを特徴と
    する回分式活性汚泥法の制御方法
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の制御方法におい
    て、有機物として短鎖脂肪酸を用いることを特徴とする
    回分式活性汚泥法の制御方法
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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