JPH1028992A - 廃水処理制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 好気性微生物を利用する廃水処理において、
処理中または処理後の廃水をサンプリングして測定解析
することにより、運転条件を制御する自動運転制御方法
及び装置を開発することにより、装置運転の省力化、処
理の安定、省エネルギ−を可能にする。 【解決手段】 好気性微生物を利用する廃水処理におい
て、曝気処理中の廃水を測定容器(11)にサンプリング
し、該廃水中の溶存酸素と、その後新たな廃水の流入を
停止した状態で溶存酸素の減少する変化と、その後該廃
水に空気を曝気して溶存酸素の増加する変化をそれぞれ
溶存酸素計(10)で測定する。該溶存酸素計からのデータ
をコンピュ−タ装置(22)に入力し該コンピュ−タ装置に
より汚泥の活性度、未処理のＢＯＤ濃度、曝気空気量の
過不足等の情報を特定し、目標とする汚泥の活性度、未
処理のＢＯＤ濃度及び目標とする検査ＤＯ曲線パタ−ン
と比較して、曝気空気量等の増減を指示または制御する
信号を発する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は好気性微生物を利用した
廃水処理法を運転制御する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水処理の方法として、好気性微生物を
利用した生物処理法は広く一般的に用いられる廃水処理
法である。その代表的なプロセスとしては活性汚泥処理
法がある。また活性汚泥処理法にも曝気槽の形状、原廃
水の注入法や負荷のかけ方等により、標準活性汚泥法、
オキシデ−ションリッチ、ステップエアレ−ション法、
完全混合等さまざまなバリエ−ションがある。その処理
原理は共通で、好気性微生物が廃水中の汚濁物を捕捉し
酸素の供給を得て分解することにより生物活動するため
のエネルギ−を得たり、廃水中の汚濁物を分解、合成し
て自己の生体を維持、増殖する自然界の生物活動を高度
に濃縮することにより廃水を浄化することである。した
がって廃水を効率良く、また清浄に処理できるかは、好
気性微生物の活動をいかに活発な状態に維持していくか
による。

【０００３】活性汚泥処理における活性汚泥のＢＯＤ分
解速度は次のように表現できる。汚泥の活性度を単位量
の活性汚泥が適正なＢＯＤ物質と酸素の供給を受けたと
きに単位時間でＢＯＤを分解する能力と定義すると ＢＯＤ分解速度＝ｆ（ＢＯＤ濃度、溶存酸素濃度、ＭＬ
ＳＳ×汚泥の活性度） の関数である。ここにＢＯＤとは生物化学的酸素要求
量、ＭＬＳＳは曝気槽混合液の汚泥濃度である。

【０００４】このため活性汚泥処理の運転には １．適量の分解可能な汚濁物（＝ＢＯＤ負荷量）がある
こと ２．汚濁物を分解し、微生物の呼吸に必要な酸素が供給
されていること ３．汚濁物の量と基質にみあった微生物の種類、量を確
保し、それぞれの処理法に適した微生物が専ら繁殖しや
すい環境にすることが必要である。このための管理指標
として １．原水のＢＯＤの代替指標としての化学的酸素要求量
（ＣＯＤ）等 ２．曝気槽内の溶存酸素濃度（ＤＯ値） ３．ＭＬＳＳ値、ｐＨ、温度、塩濃度等 ４．汚泥の状態をみる指標として、汚泥容積指標（ＳＶ
Ｉ）、ＭＬＳＳ、返送汚泥濃度等 ５．処理水の状態を管理する指標としてＣＯＤ、透視
度、浮遊物濃度（ＳＳ）、ｐＨ等等がある。

【０００５】図１に標準活性汚泥処理装置の基本的なフ
ロ−チャ−ト示す。１は原水ポンプ、２は原水流量調節
バルブ、３は曝気槽、４は曝気用ブロア−、５はブロア
−の出力を調整するインバ−タ−、６は散気管、７は最
終沈殿池、８は返送汚泥ポンプ、９は返送汚泥流量調節
バルブである。通常の活性汚泥処理装置の運転は上記管
理指標を参考にして以下の操作をおこなう。 １．原水のＢＯＤと処理すべき廃水量、処理水の水質の
状況から原水調節バルブを操作して処理水量とＢＯＤ負
荷量（濃度×水量）を調節する。 ２．ＢＯＤ負荷量とＤＯ値からインバ−タ−により曝気
ブロア−の風量を調節して曝気空気量を調節する。 ３．ＳＶＩや返送汚泥濃度から返送汚泥調節バルブを操
作してＭＬＳＳを調節する。 管理指標を自動の分析計器や管理計器で管理し、その信
号をコンピュ−タで演算して上記操作量を制御すれば活
性汚泥処理装置の自動運転は理屈のうえでは可能である
が、実際の操業において実用化されている例はほとんど
ない。その原因は以下の２点に集約できる。 １．直接ＢＯＤを運転操作に反映できるような短時間で
信頼に足る測定ができる自動計器がない。ＢＯＤの代替
指標であるＣＯＤ等は迅速に測定可能な自動計器が実用
になっているが、実際の操業においては原水のＢＯＤは
多様な成分から成り且つ組成や濃度の変動が大きく、Ｃ
ＯＤ等の値から必ずしもＢＯＤの値を推定できない。 ２．実際の操業においては汚泥の活性度は様々な因子か
ら影響を受けて変動しているが、その活性度を判断する
実操業に役立つ簡便な手段がない。（理屈では曝気槽で
分解除去されるＢＯＤとＤＯ値等の運転条件から判断す
ることができるが、信頼に足るＢＯＤは短時間では得ら
れないため実際には不可能） このため、上記のような自動運転法は、廃水の基質変動
がほとんどないごく特殊な廃水の場合に限られている。

【０００６】このように自動運転のニ−ズは高いもの
の、変動の激しい実操業では管理指標から操作量への判
断はオペレ−タの技量に頼っているのが一般的である。
そして常時ＢＯＤ等の処理水質を一定値以下に維持しよ
うとすれば、運転条件は廃水変動や汚泥の活性度の変動
を予測することが難しいため安全側に設定せざるを得な
い。このことは処理装置の本来の能力を十分生かしてい
ないことであり、また曝気ブロア−の動力を無駄に消費
していることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】好気性微生物を利用す
る廃水処理において、処理中または処理後の廃水をサン
プリングして測定解析することにより、運転条件を制御
する自動運転制御方法及び装置を開発することにより、
装置運転の省力化、処理の安定、省エネルギ−を可能に
しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】好気性微生物を利用する
廃水処理において、曝気処理中の廃水をサンプリング
し、該廃水中の溶存酸素（ＤＯ１）を測定し、その後新
たなサンプリング廃水の流入を停止した状態で溶存酸素
の減少する変化（ＤＯ２変化曲線）を測定し、その後該
廃水に空気を曝気して溶存酸素の増加する変化（ＤＯ３
変化曲線）を測定し、またはこのＤＯ３変化曲線に代る
該廃水に既知量のＢＯＤ物質を含む液を添加して空気を
曝気して溶存酸素の増加する変化（ＤＯ３´変化曲線）
を測定し、ＤＯ１とＤＯ２変化曲線とＤＯ３変化曲線ま
たはＤＯ３´変化曲線の形状から少なくとも汚泥の活性
度、未処理のＢＯＤ濃度、曝気空気量の過不足の情報を
特定し、目標とする汚泥の活性度、未処理のＢＯＤ濃度
及び目標とする検査ＤＯ曲線パタ−ンと比較して、曝気
空気量や処理量等の運転条件の制御信号や警報信号を出
力する。

【０００９】

【実施例】図２は標準活性汚泥処理装置の曝気槽内のＢ
ＯＤ濃度、混合液の溶存酸素濃度、曝気空気量の分布状
態を示す模式図である。曝気槽入口付近はＢＯＤ濃度が
高く活性汚泥のＢＯＤ分解のための酸素消費速度が大き
いため曝気空気量を多くしても通常混合液の溶存酸素濃
度は低い。曝気槽の出口付近になり処理がすすんで分解
できるＢＯＤ濃度が小さくなると活性汚泥のＢＯＤ分解
のための酸素消費速度が小さくなるため混合液中の溶存
酸素濃度は上昇する。この変化はＢＯＤ濃度が小さくな
ると顕著に変化するため、曝気槽の出口付近の混合液の
溶存酸素濃度の変化で処理の状況をある程度判断でき
る。

【００１０】本発明による処理の状況を把握する検出法
について述べる。図３は本検出法を示す模式図である。
検出法の１サイクルは次の３つの段階から構成される。
第１ステップはサンプリングした曝気槽内の活性汚泥廃
液中の溶存酸素を測定する段階、第２ステップは同廃液
を酸素の供給を断って溶存酸素濃度が減少していく過程
を測定する段階、第３ステップは同廃液を再曝気して溶
存酸素濃度が上昇していく過程を測定する段階である。
この段階では既知量のＢＯＤ物質を添加して再曝気して
溶存酸素の上昇過程を測定する第３´ステップを第３ス
テップのかわりにする場合もある。

【００１１】図３中の実線のカ−ブは典型的な例につい
ての溶存酸素の変化を示すものである。第１ステップは
測定容器中に入っている前サイクル第３ステップの廃液
を新たなサンプリング廃液により押出し、完全に置換し
て溶存酸素濃度を安定してから測定する。測定値DOS1は
曝気槽中の溶存酸素濃度を表わす。DOS1の値は汚泥の活
性度との関連において未処理ＢＯＤとの相対的な曝気空
気量の過不足の程度を表わす複合情報を提供する。サン
プリング容器の形状、サンプリング液流量等にもよるが
通常第１ステップに要する時間ｔ１は３〜５分程度であ
る。

【００１２】第２ステップでは新たなサンプリング液の
流入を停止する。混合液中の活性汚泥の呼吸やＢＯＤの
分解により溶存酸素が消費されていくので溶存酸素濃度
が減少する。汚泥の活性度が良好でＢＯＤ物質が十分あ
れば、速やかに溶存酸素が消費されていく。逆に汚泥の
活性度が悪い場合やＢＯＤ物質が少ない場合は溶存酸素
の消費が緩やかになりなかなか０ｐｐｍにならない。す
なわち第２ステップの測定カ−ブは汚泥の活性度と未処
理のＢＯＤの複合情報になる。図４は第２ステップでの
典型カ−ブの２例を模式的に表わしたものである。ａの
カ−ブは前者の典型パタ−ン、ｂのカ−ブは後者の典型
パタ−ンである。第２ステップの測定時間ｔ２は上記の
差を検知するのに必要十分な時間に設定し、通常は７分
〜１５分が適当である。但し第１ステップでの溶存酸素
濃度が既に低い場合には有効なデ−タとはならないた
め、測定サイクル時間の短縮を目的に第２ステップの測
定時間を極端に短くすることができる。

【００１３】第３ステップでは第２ステップの終了液を
再曝気する。図７は第３ステップでの現象を説明する模
式図である。図のｇの曲線はＢＯＤ濃度の経時変化を示
す。ｈの曲線は溶存酸素ＤＯ_L の経時変化を示す。汚泥
の活性度が良でＢＯＤ物質が十分ある場合にはＢＯＤの
分解速度は酸素の供給速度が分解反応の律速となる。こ
のときのＤＯの値（ＤＯ_L ）は下記の式で表わされる。 γ＝Ｋ_L a （ＤＯ_S −ＤＯ_L ） …（１）式 γ：分解速度 Ｋ_L a ：総括酸素移動係数 ＤＯ_S ：飽和溶存酸素濃度 ＤＯ_L ：溶存酸素濃度 （１）式のＤＯ_L はｂの曲線の酸素供給律速領域の一定
値の直線部分で表わされる。ＢＯＤの変化はｇの曲線の
同領域で示すように直線的に減少する。ＢＯＤ物質が少
なくなり、図７のＣ_P 以下になるとＢＯＤの分解速度は
ＢＯＤ濃度に影響され、下記の式で表わされる。 Ｚ：汚泥の活性度 （２）式は下記の式となる。 -z(t-t _p ) Ｃ＝Ｃp ・ｅ …（３）式 一方ＤＯ値の上昇する速度は汚泥がＢＯＤを分解するた
めに消費する酸素と汚泥の呼吸で消費する酸素の合計の
速度と曝気により混合液中に供給される酸素の速度の差
であるから下記の式で表わされる。 β₁ 、β₂ ：係数 MLSS：曝気槽内汚泥濃度 Ｖ：
混合液量 （４）式のＤＯ_L の値は図７のｈの曲線のＢＯＤ濃度律
速領域のカ−ブに示すようにｔ_p からしばらくの間はな
だらかな暫増カ−ブとなり、ＢＯＤ濃度が小さくなると
（ＤＯ_S −β₂ ・MLSS／Ｋ_L a ）に向かって急激に上昇
するカ−ブになる。

【００１４】図３中の変化カ−ブは汚泥の活性度が良で
未処理ＢＯＤが十分ある廃液の場合の典型例であり、変
化の過程は３つに大別される。初めは t3aで表わされる
区間でありこの区間は第２ステップで溶存酸素を消費し
つくし酸欠状態にある汚泥が曝気により新たな酸素の供
給を受け正常に復帰するまでの区間であり通常ごく短時
間である。次は t3bで表わされる区間でありこの区間は
汚泥が廃液中のＢＯＤ物質を分解しており、溶存酸素濃
度はＢＯＤ物質の分解で消費する速度と曝気による酸素
の溶解速度のバランスする値で分解するＢＯＤ物質が十
分あるうちは緩い暫増カ−ブとなる。最終は t3cで表わ
される区間でありこの区間はＢＯＤ物質が少なくなって
酸素の消費速度が低下することにより溶存酸素濃度が急
上昇していく区間である。図５は第３ステップでの典型
カ−ブの３例を模式的に表わしたものである。c のカ−
ブは明確に t3bの区間があるカ−ブであり、活発にＢＯ
Ｄ物質を分解しており、未処理のＢＯＤがあり汚泥の活
性度も良であることを示している。e のカ−ブは t3bの
区間がなく初めから急上昇していくカ−ブであり、分解
すべきＢＯＤ物質がないかまたは汚泥の活性度が極端に
悪く酸素の消費が極めて少ないことを示している。ｄの
カ−ブはｃとｅの中間であり、 t3bの区間はあるものの
ｃのように明確でない。ｄのカ−ブは測定点が曝気槽出
口付近で正常に処理されて未処理ＢＯＤが少ない場合に
よく出現するカ−ブであるが、可能性としては汚泥の活
性度がやや低下している場合も同様のカ−ブとなるため
状況の特定には第１ステップ、第２ステップでのデ−タ
や経時変化のデ−タとの総合判断になる。

【００１５】図５のｄやｅのカ−ブは酸素の消費速度が
遅い場合であるから第１ステップでのDOS1の値は当然高
いはずである。またDOS1が高い場合はｃのカ−ブは出現
しない。図６はｄやｅのカ−ブが出現すると予測される
ときに第３ステップの替わりに使用する第３´ステップ
での典型カ−ブを示す。第３´ステップでは既知量のＢ
ＯＤ物質を添加して再曝気するため、もしｄやｅに相当
する状況の廃液で汚泥の活性度が正常であれば既知量の
ＢＯＤ物質に相当する t3b区間がｆのように明確に出現
する。もし t3b区間が出現しなかったり、短かったりす
れば汚泥の活性度が悪いと特定できる。このように第３
´ステップは第３ステップの検査では汚泥の活性度の特
定が不明確になる場合に代替使用することにより、明確
な特定が可能になる。第３´ステップで添加使用するＢ
ＯＤ物質は該当の活性汚泥処理装置の微生物相が容易に
分解できる物質を選定するのが最良であるが、例えばぶ
どう糖溶液のような一般的に分解容易な物質でもよい。

【００１６】第３ステップのかわりに第３´ステップを
使用するか否かは第１ステップ及び第２ステップの検査
デ−タをコンピュ−タで判断することにより予め選択可
能であるが、第３ステップを実施した結果のデ−タをコ
ンピュ−タで解析したうえで汚泥の活性度を特定するに
は不明確な場合に改めて第３´ステップを実施する方法
は、検査１サイクルに要する時間は長くなるが、それだ
け多くのデ−タが得られるので当然可能な手段であり本
発明の方法を逸脱するものではない。

【００１７】図８は本発明を具体化する装置例を示すフ
ロ−チャ−トである。１０は溶存酸素計である。１１は
測定容器であり該容器のサンプリング液に溶存酸素計の
センサ−を浸析する。該容器の形状は液面から酸素が溶
解して測定誤差が生じないよう液の入口出口の配置や空
気溜まりが生じないようにする。１２はサンプリングポ
ンプである。１３、１４はサンプリング流路を選択する
ための電磁弁である。１５は気液分離槽でサンプリング
液中の粗大な気泡を分離するためのものである。１６は
曝気循環ポンプ、１７はエゼクタ−、１８は空気流量調
節バルブ、１９は空気流量計である。１６から１９は第
３ステップで再曝気する際使用する系統で１６の曝気循
環ポンプによる水流で１７のエゼクタ−から空気を吸引
攪拌して酸素を溶解する。なお曝気する手段は他の手段
は用いることができる。２０はＢＯＤ溶液タンク、２１
はＢＯＤ添加ポンプである。２０から２１は第３´ステ
ップで既知量のＢＯＤ物質を添加する際使用する。２２
はコンピュ−タである。本発明の検査操作の動作、測定
デ−タの解析、運転条件の指令、警報等はすべてこのコ
ンピュ−タが一元管理する。本発明で使用するコンピュ
−タは通常のパ−ソナルコンピュ−タが使用でき、本実
施例においては日本電気（株）製ＰＣ−９８０１ＲＳを
使用し、拡張Ｉ／ＯスロットにＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換ボ−
ドとして（株）コンテック製ＡＤ１２−１６（９８）
Ｅ、ポンプ等の駆動指令用のデジタル出力ボ−ドとして
（株）コンテック製ＰＯ−３２Ｂ（９８）を使用した。
２３はリレ−ボックスである。１２、１６、２１、１
３、１４の駆動はコンピュ−タからデジタル出力ボ−ド
を経由しての信号でリレ−を作動させ、第１ステップか
ら第３（３´）ステップまで必要なタイミングで機器類
をＯＮ−ＯＦＦさせる。２４は溶存酸素計の変換器であ
る。１０の溶存酸素計の信号は２４の変換器で４ｍＡ〜
２０ｍＡのアナログ電流信号に変換され２２のコンピュ
−タのＡ／Ｄ変換ボ−ドでデジタルデ−タに変換されて
コンピュ−タに取り込まれる。コンピュ−タは演算の結
果、曝気空気量や原水処理量や返送汚泥量の制御操作信
号、汚泥の活性度異常や処理異常や装置異常等の警報信
号をＤ／Ａ変換ボ−ドやデジタル出力ボ−ドを経由して
出力する。

【００１８】図９は本発明の動作をコンピュ−タ装置の
動きとしてみた場合のフロ−チャ−トである。表１は標
準活性汚泥処理装置で図２の測定点１でサンプリングし
混合液についての処理状況特定の分類を示す表である。
フロ−チャ−トのデ−タ加工では １．ＤＯ値の測定ばらつきを除去 ２．曲線を直線で近似 ３．スタ−ト値、t3a,t3b,t3c の長さ、傾き、最終値等
特徴デ−タの採取をおこなう。 フロ−チャ−トの処理状況特定演算では、加工されたデ
−タに基づき表１の検査ＤＯ曲線欄に示すようなパタ−
ンを特定し、前述した第１ステップから第３（３´）ス
テップのパタ−ンの持つ意味と測定点１で目標とする汚
泥の活性度の程度や未処理ＢＯＤの大きさや検査ＤＯ曲
線パタ−ン等との比較で、測定時点での汚泥の活性度や
未処理ＢＯＤの大きさや曝気空気量の適否を表１の処理
状況欄に示すように特定する。フロ−チャ−トの操作信
号、警報信号出力では処理状況特定演算で求めた処理状
況が過去の履歴デ−タと操作によりどう経時変化してい
るかのデ−タを加えて判断をおこない、表１の操作出力
欄の信号をだす。図２の測定点１のサンプルの場合、通
常目標とする検査ＤＯ曲線パタ−ンは、表１のケ−スＮ
ｏ２−２であり、測定点２の場合は１−１であるが、目
標検査ＤＯ曲線パタ−ン及び目標とする汚泥の活性度の
程度や未処理ＢＯＤの大きさは装置の形状、測定点の位
置、廃水の基質やその変動、処理水の要求品質の程度、
過去の処理履歴、未来の負荷予測等で変わるものであ
り、状況にあわせて手動で設定したり、コンピュ−タが
諸デ−タに基づき自動的に設定するものである。表１に
は説明のため第１ステップを３パタ−ン、第２ステップ
を２パタ−ン、第３（３´）ステップを３パタ−ンの組
み合わせで合計１４パタ−ンにブロック分けする論理手
法を示したが、実際にはもっと細かく分類したほうがよ
く第１ステップは５パタ−ン、第２ステップは４パタ−
ン、第３（３´）ステップは５パタ−ン程度が好まし
い。また表１の内容は説明のため定性的な表現にしてあ
るがコンピュ−タ内の処理では定量的な数値に置き換え
られる。

【００１９】

【表１】

【００２０】図２で説明したように、曝気槽の出口付近
の混合液の溶存酸素濃度を測定することで汚泥の活性度
が良で変化がない場合において、未処理ＢＯＤと曝気空
気量の過不足の相対情報が得られる。そして溶存酸素濃
度を通常１ｐｐｍ〜３ｐｐｍに維持することは、処理水
質を保証するため十分ではないが必要条件となり、過曝
気による動力の無駄を防止できる。このため省エネルギ
−を目的として従来から活性汚泥処理法で時々行われて
いる曝気槽内の溶存酸素濃度を測定し、その値が設定値
になるよう曝気空気量を制御する方法（以後溶存酸素濃
度設定法と称す）について、本発明のシステムとの違い
を明確にしながら説明する。図１０は溶存酸素濃度設定
法のフロ−図である。２５は溶存酸素濃度計、２６は変
換器、２７はコントロ−ラを示す。一般に標準活性汚泥
法における曝気槽内の曝気空気量、ＢＯＤ濃度、溶存酸
素濃度の分布は図２に示すようなものである。すなわち
曝気槽入口付近では活性汚泥混合液中のＢＯＤ濃度は高
いため、分解に要する酸素の消費速度は大きく、曝気空
気量を多くしても酸素の溶解速度と消費速度がバランス
する値は１ｐｐｍ以下程度である。曝気槽内のＢＯＤ濃
度がある程度高い間、酸素の溶解速度と消費速度がバラ
ンスする値はすこしづつは上昇するものの低レベルの状
態が続く。ＢＯＤ物質の分解が進む曝気槽の出口に近く
なると、ＢＯＤ濃度が低くなるためＢＯＤ物質の分解速
度が低下するために酸素の消費速度が小さくなり、酸素
の溶解速度とバランスする値は顕著に上昇していく。溶
存酸素濃度設定法は図２の測定点１の位置に示すような
溶存酸素濃度の変化が大きい曝気槽出口付近の溶存酸素
濃度を２５の溶存酸素濃度計で測定し、２６の変換器経
由の信号を２７のコントロ−ラで制御信号にして５のイ
ンバ−タで溶存酸素濃度が設定値になるよう４のブロア
−を制御して省エネルギ−をおこなうものである。たと
えば図２に示すようにＢＯＤ濃度が△ＢＯＤ増加するこ
とにより、測定点で未処理ＢＯＤが大きくなれば溶存酸
素濃度は図２の DO1の値から DO2の値に変化し、この信
号をうけて曝気空気量を△ａｉｒ分増量して酸素の供給
量をアップしてＢＯＤ分解速度をアップする。このよう
にもし曝気槽で処理すべきＢＯＤ負荷量が一定もしくは
変化が十分ゆっくりであり、汚泥の活性度が一定もしく
は変化が十分ゆっくりであれば、ＢＯＤの処理の状況は
曝気空気量と対応し、溶存酸素濃度設定法は処理水質を
確保する自動制御装置としての機能も合わせもち、本発
明品と競合する。

【００２１】ところが実際の操業において、ＢＯＤ負荷
量が一定もしくは変化が十分ゆっくりであり、汚泥の活
性度が一定もしくは変化が十分ゆっくりである条件を満
たすケ−スはまれであり、特に産業廃水においては原水
貯留槽で均一化を図ってもなお廃水の負荷量、基質、汚
泥の活性度の変動は激しい。図１１は簡単のため廃水の
負荷量は一定とし、汚泥の活性度のみ変動した場合の溶
存酸素設定法の挙動を実線のカ−ブで示すものである。
図１１のゾ−ン１は汚泥の活性度が良で一定の場合であ
る。この場合は前述のようにＤＯ濃度を一定の制御する
ことにより処理水質も目標値に制御している。ゾ−ン２
になり汚泥の活性度が低下していくと、ＢＯＤの分解量
が低下するため酸素の消費速度が低下し、処理水質が低
下していくがＤＯ値は通常とは逆に上昇していく。この
ため制御信号は曝気空気量を低下する方向になり、曝気
空気量を低下させてＤＯ値を設定値に戻そうとする。ゾ
−ン３になり汚泥の活性度が回復していくと、酸素の消
費速度が回復していきＤＯ値は低下していき、曝気空気
量を増加させていくがゾ−ン２でかなり低いレベルまで
曝気空気量をしぼっているため、容易に空気量不足の状
態が解消されず、処理水質は活性度が回復過程でも、空
気量不足でなお悪化が継続する。ゾ−ン４になり汚泥の
活性度が良となっても、未処理のＢＯＤの負荷が通常の
負荷に上乗せされるため、曝気空気量を標準値以上にし
ても容易に元の正常値のレベルに戻らない。実操業にお
いては上記汚泥の活性度の変動に加え、負荷量の変動も
加わるため、一層ハンチングが大きくなる。このように
変動がある場合、溶存酸素設定法は処理水質を確保する
自動制御法にはならない。

【００２２】これに対し本発明の場合の動きを述べる。
本発明では処理の情報として、上記のように汚泥の活性
度、未処理ＢＯＤ、曝気空気量の相対的な過不足のデ−
タが得られる。第１ゾ−ンの汚泥の活性度が良の場合、
測定される溶存酸素濃度カ−ブは図１２のｐのごとくな
る。このときコンピュ−タからはＤＯ濃度を設定値にな
るよう制御する指令となるため結果として溶存酸素設定
法と同じ動きとなる。第２ゾ−ンに入ると測定される溶
存酸素濃度カ−ブは図１２のｑのごとくになる。このカ
−ブから汚泥の活性度が悪化している情報がはいるため
ＤＯ値が設定値を上にはずれても、即曝気空気量を減少
させる指令はださず、原水処理量を下げる方向または返
送汚泥量を下げて滞留時間を延ばす方向の信号をだす。
活性度の低下が大きく図１１のｊの点線のようにＤＯ値
が大きくなりすぎる場合には図１１のｍの点線で示すよ
うに曝気空気量を減少させＤＯ値が大きくなりすぎるの
を防止する。図１１の例ではＤＯの通常設定値は２ｐｐ
ｍ程度が適当であり、第２ゾ−ンでは４ｐｐｍ程度まで
は許容範囲である。したがって第２ゾ−ン終了時点では
ｊの点線で示すように溶存酸素設定法の場合のｉの実線
よりＤＯ値は高く、曝気空気量は溶存酸素設定法ではか
なり絞った状態が長く続くのに対し、本発明では絞り方
が小さく正常な部分の微生物の活動によりＢＯＤの処理
速度は一般に大きくなり、処理水質の悪化の程度はｏの
点線で示すように溶存酸素設定法の場合のｎの実線より
小さい。第３ゾ−ンに入り汚泥の活性度が回復してくる
と酸素の消費速度は増加するが、もともと曝気空気量は
あまり絞っていないため、酸素の不足はおこらず処理は
汚泥の活性度の回復にしたがって進行する。第４ゾ−ン
に入ると汚泥の活性度は良なのでＤＯ値は設定値になる
ように制御する。本発明では第２、第３ゾ−ンであまり
空気量を絞っていないため、積算での空気量不足による
残存ＢＯＤの蓄積が小さいため汚泥の活性度が回復すれ
ば本発明の制御によるｏの点線で示すように溶存酸素法
のｎの実線より処理水質の回復は早い。

【００２３】上記例はＢＯＤ負荷量の変動がない場合に
ついて説明した。活性汚泥処理法のなかでも完全混合法
では曝気槽内の状況は同じであるから、ＢＯＤ負荷量が
変動しても測定点との時間遅れが生じないため上記の例
で十分制御可能である。しかし標準活性汚泥法やステッ
プエアレ−ション法では原水が曝気槽に入ってから出る
まで長い時間を要し且つ流れ方向の混合があまりないた
め、上記例のように曝気槽出口付近のサンプルだけで曝
気槽内全体を判断するのは、原水のＢＯＤ濃度や基質の
変動が大きい場合は危険である。

【００２４】次にＢＯＤ負荷量の変動が大きい場合の動
きを説明する。簡単にするため汚泥の活性度は変化しな
いものとする。ＤＯの測定点が図２の測定点１の場合、
標準活性汚泥法の場合曝気槽入口付近とは滞留時間差は
通常５時間から１５時間程度である。変動が激しくしか
も予測しがたい不規則な変動する廃水の場合、測定点１
での測定デ−タは曝気槽に入ってから測定点１までの過
去から現在までの処理状況の履歴の結果を反映するもの
であって、そのデ−タを使って現在から未来の曝気槽全
体の運転条件を決めることは無理がある。極端な場合、
負荷の変動が曝気空気量の操作信号と逆になった場合に
は、処理水質は大きくハンチングすることになる。本発
明ではＤＯの測定点を通常の曝気槽出口付近と曝気槽入
口付近の２点で行なうことで解決できる。図２の測定点
１と測定点２の２点で測定する場合について説明する。
測定点１でのデ−タについては前述のとおりである。測
定点２での典型例は表１のケ−スＮｏ１−１に示すもの
である。第１ステップのDOS1の値は曝気槽入口付近はＢ
ＯＤが多いため酸素の消費速度が大きく正常な処理状態
の場合DOS1は通常１ｐｐｍ以下である。したがって第２
ステップでは有効なデ−タが得られないためｔ２は１分
程度で第３ステップに移行する。第３ステップでは正常
な処理の場合図５のｃのカ−ブになる。第１ステップ及
び第３ステップの情報から、測定点２での処理の状況が
特定できる。測定点２の状況は滞留時間経過後測定点１
のデ−タに影響する。したがってコンピュ−タからの運
転操作の出力は測定点１からの情報を測定点２からの情
報で補正することでより適切なデ−タとなる。もちろん
第１ステップで異常なデ−タが得られれば第２ステッ
プ、第３´ステップの適用などおこなう。これらの判断
はコンピュ−タのソフトで自動的に行う。

【００２５】２ヶ所の測定をおこなうことは装置的には
図８で示したフロ−チャ−トで対応可能であり、図８の
電磁弁１３を開けば測定点１の液、電磁弁１４を開けば
測定点２の液がサンプリングできるように配管しておけ
ばよい。また１回の測定時間は第１ステップから第３ス
テップまで２０分〜３０分なので測定点１と測定点２を
交互に検査しても１時間に１回以上の測定デ−タがえら
れるので滞留時間の長さと比較して実用上支障ない。こ
の手法は溶存酸素設定法では採用できない。なぜなら溶
存酸素設定法では曝気槽内の測定点２でのＤＯ値は未処
理ＢＯＤが大きいためＤＯ値の変化量が小さくＤＯ値の
変化によって未処理ＢＯＤの程度を判断することはでき
ないためである。

【００２６】

【発明の効果】本発明は主として浮遊性の微生物を利用
する各種活性汚泥処理、接触酸化処理、生物脱窒処理等
に特に有効であるが、生物膜処理法や回転円盤式生物処
理法のように主として固着性微生物を利用する処理法で
あっても浮遊性の微生物も含まれるため、本発明は共通
に適用できる。本発明の効果は汚泥の活性度を特定でき
るようになったことにより活性汚泥処理等の運転条件を
適切に設定でき処理水質の良化安定が可能となる。また
各種管理指標のデ−タ採取や運転条件の変更などの操作
を大幅に自動化できるための省力化効果も大きい。また
曝気空気量を常に処理の状況にあわせ自動的に最良の値
に制御するため曝気ブロア−の動力に無駄がない。この
省エネルギ−効果の大きさは原水の変動の大きさ等ケ−
スバイケ−スであるが、一般的にブロア−動力の３０％
程度の削減は可能である。活性汚泥処理における設備の
減価償却と人件費を除く運転費の約４０％〜６０％は曝
気のためのブロア−の動力費であるから、この省エネル
ギ−効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】標準活性汚泥処理装置の基本構成図である。

【図２】標準活性汚泥処理装置の曝気槽内のＢＯＤ濃
度、溶存酸素濃度等の分布図である。

【図３】本発明の検出法の１サイクルを示す模式図であ
る。

【図４】第２ステップでのＤＯ値の動きの典型的なパタ
−ンを示す模式図である。

【図５】第３ステップでのＤＯ値の動きの典型的なパタ
−ンを示す模式図である。

【図６】第３´ステップでのＤＯ値の動きの典型的なパ
タ−ンを示す模式図である。

【図７】第３ステップでの現象を説明する模式図であ
る。

【図８】装置を示す概略図である。

【図９】コンピュ−タで処理するフロ−チャ−トであ
る。

【図１０】溶存酸素濃度設定法の概略図である。

【図１１】曝気槽内の処理の状況を表わす模式図であ
る。

【図１２】サンプル液の溶存酸素濃度の動きを示す模式
図である。

【符号の説明】

３ 曝気槽 ４ 曝気用ブロア−
１０ 溶存酸素計 １１ 測定容器 １２ サンプリングポンプ
１３，１４ 電磁弁 １６ 曝気循環ポンプ １７ エゼクタ−
２０ ＢＯＤ溶液 ２１ 添加ポンプ ２２ コンピュ−タ

【表１】

【表１】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好気性微生物を利用する廃水処理におい
   て、曝気処理中の廃水をサンプリングし、該廃水中の溶
   存酸素（以後ＤＯ１と称す）を測定し、その後新たなサ
   ンプリング廃水の流入を停止した状態で溶存酸素の減少
   する変化（以後ＤＯ２変化曲線と称す）を測定し、その
   後該廃水に空気を曝気して溶存酸素の増加する変化（以
   後ＤＯ３変化曲線と称す）を測定し、ＤＯ１とＤＯ２変
   化曲線とＤＯ３変化曲線の形状から少なくとも汚泥の活
   性度、未処理のＢＯＤ濃度、曝気空気量の過不足の情報
   を特定し、目標とする汚泥の活性度、未処理のＢＯＤ濃
   度及び目標とする検査ＤＯ曲線パタ−ンと比較して、少
   なくとも曝気空気量の増減を指示または制御する信号を
   発することを特徴とする廃水処理制御方法。
2. 【請求項２】 好気性微生物を利用する廃水処理におい
   て、曝気処理中の廃水をサンプリングし、ＤＯ１を測定
   し、その後ＤＯ２変化曲線を測定後、該廃水に既知量の
   ＢＯＤ物質を含む液を添加して空気を曝気して溶存酸素
   の増加する変化（以後ＤＯ３´変化曲線と称す）を測定
   し、ＤＯ１とＤＯ２変化曲線とＤＯ３´変化曲線の形状
   から少なくとも汚泥の活性度、未処理のＢＯＤ濃度、曝
   気空気量の過不足の情報を特定し、目標とする汚泥の活
   性度、未処理のＢＯＤ濃度及び目標とする検査ＤＯ曲線
   パタ−ンと比較して、少なくとも曝気空気量の増減を指
   示または制御する信号を発することを特徴とする廃水処
   理制御方法。
3. 【請求項３】 好気性微生物を利用する廃水処理におい
   て、曝気処理中の廃水をサンプリングする手段と、サン
   プリング液を収容する測定容器と、サンプリング液の溶
   存酸素濃度を測定する溶存酸素計と、該測定容器にサン
   プリングした廃水を流入・停止させる手段と、該廃水を
   曝気する手段と、該廃水に設定量のＢＯＤ物質を含む液
   を添加する手段と、該溶存酸素計からのＤＯ１、ＤＯ２
   変化曲線、ＤＯ３変化曲線またはＤＯ３´変化曲線の形
   状から少なくとも汚泥の活性度、未処理のＢＯＤ濃度、
   曝気空気量の過不足の情報を特定し、目標とする汚泥の
   活性度、未処理のＢＯＤ濃度及び目標とする検査ＤＯ曲
   線パタ−ンと比較して、少なくとも曝気空気量の増減を
   指示または制御するコンピュ−タ装置を備えた廃水処理
   制御装置。