JPH10211498A

JPH10211498A - 汚水処理装置

Info

Publication number: JPH10211498A
Application number: JP9028370A
Authority: JP
Inventors: Akira Oshita; 昭大下
Original assignee: NISHIHARA NEO KOGYO KK
Current assignee: NISHIHARA NEO KOGYO KK
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】処理機能を安定に保つとともに消費電力の低
減を図ることができる汚水処理装置を提供する。【解決手段】本発明の汚水処理装置１は、、送風機７
から供給された空気を混入しつつ槽内液を噴出して槽内
を撹拌する水中エアレータ５を備えるとともに、水中エ
アレータ５の負荷を測定する負荷測定器２３と、測定し
た負荷が所定の値よりも低い場合には、前記エアレータ
の出力を上げる制御装置２１とを備え、水中エアレータ
５に空気の絡みつきが生じて負荷が小さくなった場合
に、水中エアレータの出力（周波数）を上げて絡みつい
たエアーを強制的に排出させて除去する構成であるか
ら、水中エアレータ５の出力を従来のように過大に設定
する必要がないので、消費電力に無駄がなく、且つ活性
汚泥の剪断破壊を防止でき、処理機能の安定を保ことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水処理槽内の槽
内液を活性汚泥に接触させて、汚水を生物処理する、い
わゆる活性汚泥法の汚水処理装置に関し、特に、水中エ
アレータを備えた汚水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の汚水処理装置として、例えば、
特公昭５６−４２９３号公報に開示されているように、
汚水処理槽の底部に水中エアレータを設置し、処理槽内
の液を活性汚泥とともに、噴射・循環させて水中撹拌を
図るとともに、水中エアレータに送風機から空気を供給
して好気運転をしている。

【０００３】かかる水中エアレータは、モータにより駆
動されるがモータの回転数及び、送風気の供給空気量は
一定の値に固定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水中エ
アレータの運転時に、電圧変動等が生じて供給される空
気量が過大となったり、空気を混合した噴射水の流れに
短絡（ショートサーキット）が生じて、水中エアレータ
のインペラに空気が絡みつく絡みつき現象が生じること
がある。このような空気の絡みつき現象が生じると槽内
に供給するべき酸素供給能力が低下するという不都合が
ある。このため、従来の水中エアレータは、空気の絡み
つきを防止するために必要な出力よりも過大な出力に設
定しているので、消費電力に無駄が生じるという問題点
があった。

【０００５】更に、空気の絡みつきを防止するために、
常時過大な出力を与えると活性汚泥がインペラによって
剪断破壊されて、処理能力が低下するという問題点があ
る。

【０００６】また、モータの回転数が固定であるため、
空気を供給する好気運転時と空気を供給しない嫌気運転
時とで、水中エアレータの出力が一定である。従って、
嫌気運転時には活性汚泥が堆積しない程度の緩やかな撹
拌をおこなえば足りるのであるが、好気運転時と同じ高
い出力であるため、消費電力に無駄が生じるという問題
点がある。更に、嫌気運転時に高い出力だと界面の波立
ちにより空気が混入しやすくなり、嫌気運転としての処
理機能を達成できなくなるおそれがある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、処理機能を安定
に保つとともに消費電力の低減を図ることができる汚水
処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、汚水処理槽内に設置され、送風機から供給された空
気を混入しつつ槽内液を噴出して槽内を撹拌する水中エ
アレータを備えた汚水処理装置において、前記水中エア
レータの負荷を測定する負荷測定手段と、測定した負荷
が所定の値よりも低い場合には、前記エアレータの出力
を上げる制御手段とを備えることを特徴とするものであ
る。

【０００９】この請求項１に記載の発明によれば、水中
エアレータに空気の絡みつきが生じると水中エアレータ
の負荷が小さくなるので、このような負荷変動を測定し
た場合には、水中エアレータの出力を上げて絡みついた
エアーを強制的に排出させて除去する。これにより、予
め過大な出力で運転する必要がないので、消費電力の無
駄がなく、活性汚泥の剪断破壊を防止でき、処理機能の
安定を保つことができる。

【００１０】尚、制御手段は、上述のように負荷を上げ
たのち、負荷変動がなくなったら、上昇させた負荷を下
げることが望ましい。

【００１１】請求項２に記載の発明は、汚水処理槽内に
設置され、送風機から供給された空気を混入しつつ槽内
液を噴出して槽内を撹拌する水中エアレータを備えた汚
水処理装置において、前記水中エアレータの負荷を測定
する負荷測定手段と、測定した負荷が所定の値よりも低
い場合には、前記送風機から供給される空気量を少なく
する制御手段とを備えることを特徴とするものである。

【００１２】この請求項２に記載の発明によれば、請求
項１の場合と同様に、空気の絡みつきにより、水中エア
レータの負荷が小さくなった場合には、空気の供給量を
減らして空気密度を少なくして、それ以上の空気の絡み
つきを防止ししつつ、からみついたエアーを排出する。
従って、水中エアレータの出力を従来のように過大に設
定する必要がないので、消費電力に無駄がなく、且つ活
性汚泥の剪断破壊を低減でき、処理機能の安定を保こと
ができる。

【００１３】尚、制御手段は、上述のように負荷を上げ
たのち、負荷変動がなくなったら、上昇させた負荷を下
げることが望ましい。

【００１４】請求項３に記載の発明は、汚水処理槽内に
設置されて槽内液を噴出して槽内を撹拌する水中エアレ
ータと、この水中エアレータに送風機から空気を供給し
た好気運転又は空気の供給を停止した嫌気運転に切り換
える運転切換手段と、嫌気運転時における水中エアレー
タの出力を好気運転時の出力よりも低下させる出力変更
手段とを備えることを特徴とするものである。

【００１５】この請求項３に記載の発明によれば、一つ
の汚水処理槽で汚水の好気性処理と嫌気性処理とをおこ
なう場合に、好気運転では水中エアレータに送風機から
空気を供給し、運転切換手段の切換により嫌気運転に切
り換えた場合には送風機からの空気の供給を停止する。
更に、出力変更手段が水中エアレータの出力を好気運転
時の出力よりも低下させる。これにより、嫌気運転時に
は、活性汚泥が堆積しない程度の撹拌で充分であるか
ら、処理機能を維持しつつ消費電力の無駄を防止でき
る。更に、水中エアレータの出力を好気運転に合わせて
過大に設定する必要がないので、嫌気運転時に活性汚泥
フロックの剪断破壊を低減できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して詳細に説明する。図１に示す汚水処理装
置１は、いわゆる活性汚泥法による排水処理装置であ
り、槽内をばっ気撹拌して好気的な条件下で活性汚泥を
浮遊させ、汚濁物質を吸着、酸化させて、沈殿槽で固液
分離して汚水を浄化するものである。

【００１７】かかる汚水処理装置１では、汚水処理槽３
の底部に水中エアレータ５を設置しており、汚水処理槽
３内の槽内液を噴出、循環して撹拌するとともに送風機
７から供給された空気を噴射水中に混合して供給してい
る。即ち、水中エアレータ５には、図２に示すように、
送風機７に連通したダクト９が接続されており、インペ
ラ１１の回転により、取り入れ口１５から導入された液
が噴出口１７から噴出する際に、空気を巻き込んで微細
な泡状の空気を槽内液とともに噴出するようになってい
る。このように、水中エアレータ５は、槽内の動力撹拌
を併用して、酸素の溶解を効率的におこない好気性処理
を促進するものである。尚、嫌気性処理を行う場合に
は、空気の供給を停止して槽内の撹拌のみをおこなう
が、その詳細については、後述する。

【００１８】水中エアレータ５は、供給空気を微細気泡
に変え、気液界面積を増大させることによって、酸素溶
解量を多くさせるもので、ポンプ水流の上流側に空気を
供給するものと、ポンプ水流の下流側に空気を供給する
ものとがあり、いずれであってもよいが、ポンプ水流の
上流側に空気を供給するものは気液を激しく混合できる
点で好ましい。

【００１９】水中エアレータ５のインペラ１１は、モー
タ１３により駆動されており、このモータ１３の負荷を
測定する負荷測定器（負荷測定手段）２３が水中エアレ
ータ５に接続されている。また、水中エアレータ５は、
電源１９から供給される電力（周波数）をかえることに
よってその出力が可変となっており、後述するインバー
タ２７により、リニアに出力が制御されるようになって
いる。

【００２０】上述の負荷測定器２３は、水中エアレータ
５のモータ１３の負荷を測定するものであり、特に、制
限されるものではないが、例えば、モータの電流や、消
費電力を測定するものが用いられる。

【００２１】制御装置２１は、図１に示すように、送風
機７、電源１９、負荷測定器２３に接続されており、負
荷測定器２３からの測定信号を受けて、送風機７の運転
出力の制御と、電源１９からの供給電力を制御するよう
になっている。また、制御装置２１には、タイマー２５
が設けられており、所定時間毎に好気運転と嫌気運転と
に切り換えるとともに、それぞれの運転に応じて、制御
装置２１が送風機７及び電源１９の出力を制御してい
る。

【００２２】即ち、図３に示すように、制御装置２１
は、インバータ２７に制御信号を送り、電源１９から水
中エアレータ５に供給される電力（周波数）を制御し、
インバータ２７から負荷測定器２３を介して水中エアレ
ータ５に所定の周波数の電力を供給するようになってい
る。負荷測定器２３は測定した水中エアレータ５の負荷
信号を制御装置２１に送る。一方、送風機７では、電源
１９から供給される電力（周波数）はインバータ２９に
より制御しており、インバータ２９から、送風機７に所
定の周波数の電力が供給されるようになっており、イン
バータ２９は制御装置２１からの制御信号を受けて所定
の周波数に設定される。

【００２３】制御装置２１は、演算回路３１が、負荷測
定器２３からの負荷測定信号を受けて演算処理し、測定
した負荷に応じて水中エアレータ５用のインバータ２７
と、送風機７用のインバータ２９とを所定の周波数にな
るように制御している。

【００２４】また、制御装置２１は、タイマー２５によ
り所定の時間毎に汚水処理装置の運転を好気運転と嫌気
運転とに切換る。例えば、１時間好気運転をした後に、
１時間嫌気運転をする。そして、好気運転の場合には、
インバータ２７、２９に出力信号を送り、所定の出力で
それぞれ運転するように制御し、嫌気運転の場合には、
送風機７の運転を停止するようにインバータ２９からの
電力の供給を停止する。更に、本実施の形態では、嫌気
運転の場合には、インバータ２７から水中エアレータ５
への電力の供給を約半分にする。

【００２５】ここで、本実施の形態における生物脱窒法
について説明する。生物脱窒法とは、ばっ気槽の好気性
条件下で硝化菌によって一旦窒素化合物を酸化して窒素
を亜硝酸性窒素、硝酸性窒素とし、次に、溶存酸素の少
ない嫌気状態に移し、水中の亜硝酸性窒素、硝酸性窒素
を脱窒素菌により還元し、窒素ガスにして遊離気散させ
るものである。この生物脱窒法には、好気性槽と嫌気性
槽とを設けて液を循環させる方法と、単一の槽で、ばっ
気を間欠に行ない、好気と嫌気との状態を繰り返す間欠
ばっ気法とがある。設備が簡単なことから、間欠ばっ気
法が有利であるが、ばっ気の時間が短縮されるため、高
能力のばっ気装置が必要になる。高能力のばっ気装置と
して、嫌気撹拌もできる本実施の形態にかかる水中エア
レータ５を用いれば、充分な嫌気撹拌を確保する時間を
長くとることができるので間欠ばっ気に適しているもの
である。

【００２６】本実施の形態では、一つの槽内で好気運転
と嫌気運転とをするものであり、好気運転の場合には、
水中エアレータ５に送風機７から空気を送風して、ばっ
気撹拌による好気的な条件下で、槽内の活性汚泥を吸
着、酸化させ、沈殿槽で固液分離して汚水を浄化する。

【００２７】次に、本実施の形態にかかる汚水処理装置
の作用を説明する。

【００２８】好気運転時には、送風機７及び水中エアレ
ータ５が駆動し、槽内液を取り込み口１５から取り込ん
でダクト９から供給された空気を混合して、槽内液を空
気とともに、噴射口１７から噴射して、槽内液を撹拌す
るとともに空気を混合して溶解させる。空気は微細泡と
なって、噴射口１７から噴射する。噴射された空気の混
合液は、図２に矢印Ｆで示すように、短絡流となった
り、ダクト９から空気が導入された際に、空気の混入に
より密度が小さくなるために、水中ポンプの出力が変動
してしまい、インペラ１１に空気の絡みつきが生じるこ
とがある。空気の絡みつきが生じると、微細空気となら
ずに酸素供給能力が低下してしまうため、本実施の形態
では、以下に説明するように、絡みつきを排除するよう
に制御している。

【００２９】図４に、制御フローを示すように、ステッ
プＳ１で制御が開始すると、ステップＳ２で負荷測定器
２３が測定した負荷Ｉ（電流値）が、所定の値Ｉmin よ
りも小さいか否か判断する。

【００３０】ステップＳ２で負荷Ｉが、所定の値Ｉmin
よりも小さいと判断した場合には、ステップＳ３に進ん
で、水中エアレータに供給する電力の周波数を増加させ
る。この場合、変更する周波数は、現在値よりも１０％
多い値とする。空気の絡みつきが生じると負荷Ｉが小さ
くなるので、負荷Ｉが小さい場合には、水中エアレータ
の出力を上げて絡みついた空気を強制的に排出する。

【００３１】負荷Ｉが所定の値Ｉmin よりも小さくない
と判断した場合には、ステップＳ４に進む。

【００３２】ここで、負荷Ｉは、水中エアレータ５のモ
ータ１３の電流値に代表される負荷であり、周波数Ｈ
は、水中エアレータ５のモータ１３へ供給される交流電
源の周波数である。Ｉmax は、水中エアレータが適正に
動いている場合の最高の負荷（電流値）である。Ｉmin
は、水中エアレータが適正に動いている場合の最低の負
荷（電流値）である。尚、図４及び以下に説明する図
５、図６において、ｎは整数である。

【００３３】ステップＳ４では、測定した負荷Ｉが所定
の値Ｉmax よりも大きいか否かを判断する。測定した負
荷ＩがＩmax よりも大きい場合には、ステップＳ５に進
み、水中エアレータ５を駆動する電力の周波数を１０％
下げて、制御を終了する。即ち、絡みついた空気が除去
されると、負荷が大きくなるので、測定した負荷Ｉが所
定の値Ｉmax よりも大きい場合には、周波数をもとに戻
すのである。一方、測定した負荷ＩがＩmax よりも大き
くない場合にも制御を終了する。

【００３４】また、図５に示す制御方法は、測定した負
荷に応じて送風機７の駆動を制御する実施の形態を示す
ものである。この実施の形態では、ステップＳ１１で制
御が開始すると、ステップＳ１２で負荷測定器２３が測
定した負荷Ｉが、所定の値Ｉmin よりも小さいか否か判
断する。

【００３５】ステップＳ１２で負荷Ｉが、所定の値Ｉmi
n よりも小さいと判断した場合には、ステップＳ１３に
進んで、送風機７に供給する電力の周波数を減少させ
る。この場合、変更する周波数は、現在値よりも１０％
低い値とする。これにより、水中エアレータ５に供給す
る空気の量を少なくして空気の絡みつきを防止し、また
は空気の供給を低減して絡みついて空気を排出させるの
である。負荷Ｉが所定の値Ｉmin よりも小さくないと判
断した場合には、ステップＳ１４に進む。尚、負荷Ｉ
は、送風機７の電流値に代表される負荷であり、周波数
Ｈ’は、送風機７のモータへ供給される交流電源の周波
数である。Ｈmax は、送風機７のモータへ供給される交
流電源の周波数であり、Ｈ’min は、送風機７が適正に
動いている場合の最低の負荷である。

【００３６】ステップＳ１４では、測定した負荷Ｉが所
定の値Ｉmax よりも大きいか否かを判断する。測定した
負荷ＩがＩmax よりも大きい場合には、ステップＳ１５
に進み、送風機７を駆動する電力の周波数Ｈ’を１０％
上げて、制御を終了する。これにより、一度低下させた
送風機７の周波数Ｈ’をもとにもどす。一方、測定した
負荷ＩがＩmax よりも大きくない場合にも制御を終了す
る。

【００３７】図６に示す制御例では、測定した負荷に応
じて水中エアレータ５及び送風機７を制御する例を示し
ている。

【００３８】この実施の形態では、ステップＳ２１で制
御が開始すると、ステップＳ２２で負荷測定器２３が測
定した負荷Ｉが、所定の値Ｉmin よりも小さいか否か判
断する。

【００３９】ステップＳ２２で負荷Ｉが、所定の値Ｉmi
n よりも小さいと判断した場合には、ステップＳ２３に
進んで、水中エアレータ５に供給している周波数ＨがＨ
maxより大きいか否かを判断し、大きくない場合にはス
テップＳ２４に進み、周波数Ｈを１０％上げるように周
波数を変更してステップＳ２５に進む。ステップＳ２２
で、負荷Ｉが、所定の値Ｉmin よりも小さくないと判断
した場合には、ステップＳ２５に進む。

【００４０】一方、ステップＳ２３において、水中エア
レータの周波数ＨがＨmax より大きい場合にはステップ
Ｓ２６に進み、送風機７の周波数Ｈ’を１０％下げるよ
うに変更してステップＳ２８に進む。ステップＳ２８で
は、測定した送風機７の周波数Ｈ’がＨ’min より小さ
いか否か判断し、小さくない場合には、ステップＳ２２
に戻る。送風機７の周波数Ｈ’がＨ’min より小さい場
合には、警報器から警報をならす。

【００４１】ステップＳ２５において、水中エアレータ
５の電流値ＩがＩmax よりも大きい否かを判断し、大き
い場合には、ステップＳ２７に進み、水中エアレータ５
を駆動する電力の周波数を１０％下げて、制御を終了す
る。一方、測定した負荷ＩがＩmax よりも大きくない場
合にも制御を終了する。

【００４２】この図６に示す制御例では、水中エアレー
タ５と送風機７とをリンクさせた制御をして、確実な絡
みつきの防止または絡みつきが生じた場合にはこれを解
除することができる。

【００４３】次に、好気運転と嫌気運転について説明す
る。上述した好気運転における空気の絡みつきを説明し
たが、本実施の形態にかかる汚水処理装置は前述したよ
うに、一つの槽で、好気運転と嫌気運転を行うものであ
り、制御装置２１に組み込まれたタイマー２５により、
例えば、１時間の好気運転をおこなった後、１時間の嫌
気運転を行うものである。

【００４４】好気運転の場合には、上述したように、水
中エアレータ５と送風機７とを駆動して槽内液を空気泡
とともに撹拌するものであり、所定の周波数Ｈで水中エ
アレータを駆動する。

【００４５】一方、嫌気運転の場合には、槽内液を脱窒
させるための撹拌をおこなうように水中エアレータ５を
駆動するものであり、撹拌は活性汚泥を沈殿させない軽
度の混合流をおこさせる撹拌力である。この撹拌力は、
ばっ気運転（好気運転）時の５０％以下とすることが好
ましい。例えば、好気運転時に供給する電力の周波数が
６０ＨZ であったものを３０ＨZ とする。勿論、送風機
７は停止する。このような嫌気運転をすることによっ
て、槽内液中の溶存酸素を微生物の呼吸で速やかに消費
させ、嫌気状態を槽内均等に行きわたらせることにあ
る。過度の撹拌は、水面の流れを多く生じさせて、気液
界面の更新を促して酸素を取り込んでしまうので、好ま
しくない。

【００４６】本発明は、上述した実施の形態に限定され
ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能で
ある。

【００４７】例えば、送風機から供給される空気の制御
は、周波数の制御に限らず、周波数を一定とし、弁等に
より空気量を制御するものであってもよい。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、水中エ
アレータに空気の絡みつきが生じて負荷が小さくなった
場合に、水中エアレータの出力を上げて絡みついたエア
ーを強制的に排出させて除去する構成であるから、水中
エアレータの出力を従来のように過大に設定する必要が
ないので、消費電力に無駄がなく、且つ活性汚泥の剪断
破壊を防止でき、処理機能の安定を保ことができる。

【００４９】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の場合と同様に、空気の絡みつきにより、水中エアレー
タの負荷変動が生じた場合には、空気の供給量を減らし
て空気密度を少なくして、絡みついたエアーを除去する
構成であるから、水中エアレータの出力を従来のように
過大に設定する必要がないので、消費電力に無駄がな
く、且つ活性汚泥の剪断破壊を低減できるとともに、処
理機能の安定を保ことができる。

【００５０】請求項３に記載の発明によれば、好気運転
では水中エアレータに送風機から空気を供給し、嫌気運
転に切り換えた場合には送風機からの空気の供給を停止
するとともに、水中エアレータの出力を好気運転時の出
力よりも低下させる構成であるから、処理機能を維持し
つつ消費電力の無駄を防止できる。更に、水中エアレー
タの出力を好気運転に合わせて過大に設定する必要がな
いので、嫌気運転時に活性汚泥フロックの剪断破壊を低
減できる。

【００５１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる汚水処理装置の概
略的構成を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す水中エアレータの作用を説明する正
面図である。

【図３】汚水処理装置の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図４】汚水処理装置の制御フローを示すフローチャー
トである。

【図５】他の実施の形態にかかる汚水処理装置の制御フ
ローを示すフローチャートである。

【図６】他の実施の形態にかかる汚水処理装置の制御フ
ローを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１汚水処理装置５水中エアレータ７送風機２１制御装置（制御手段）２３負荷測定器２５タイマー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚水処理槽内に設置され、送風機から供
給された空気を混入しつつ槽内液を噴出して槽内を撹拌
する水中エアレータを備えた汚水処理装置において、前記水中エアレータの負荷を測定する負荷測定手段と、
測定した負荷が所定の値よりも低い場合には、前記エア
レータの出力を上げる制御手段とを備えることを特徴と
する汚水処理装置。
【請求項２】汚水処理槽内に設置され、送風機から供
給された空気を混入しつつ槽内液を噴出して槽内を撹拌
する水中エアレータを備えた汚水処理装置において、前記水中エアレータの負荷を測定する負荷測定手段と、
測定した負荷が所定の値よりも低い場合には、前記送風
機から供給される空気量を少なくする制御手段とを備え
ることを特徴とする汚水処理装置。
【請求項３】汚水処理槽内に設置され、槽内液を噴出
して槽内を撹拌する水中エアレータと、この水中エアレ
ータに送風機から空気を供給した好気運転又は空気の供
給を停止した嫌気運転に切り換える運転切換手段と、嫌
気運転時における水中エアレータの出力を好気運転時の
出力よりも低下させる出力変更手段とを備えることを特
徴とする汚水処理装置。