JPH1043787A - 活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置 - Google Patents
活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置Info
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- JPH1043787A JPH1043787A JP20138796A JP20138796A JPH1043787A JP H1043787 A JPH1043787 A JP H1043787A JP 20138796 A JP20138796 A JP 20138796A JP 20138796 A JP20138796 A JP 20138796A JP H1043787 A JPH1043787 A JP H1043787A
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
(57)【要約】
【課題】 硝化・脱窒反応の過程で発生する地球温暖化
ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の発生量を計算
によって推定し、その発生を抑制することができる運転
管理を行うためのシミュレーション装置の提供を目的と
する。 【解決手段】 原水を活性汚泥法により生物学的に硝化
・脱窒を行う過程で、硝化・脱窒法の反応プロセスに関
与する物質の反応モデルマトリックスと、反応速度式、
反応速度定数及び各係数値に基づいて処理状態を動力学
モデルに基づいて計算し、その結果を表示することによ
って亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転管理
を行うための出力を得るようにした活性汚泥法の亜酸化
窒素発生量シミュレーション装置を提供する。
ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の発生量を計算
によって推定し、その発生を抑制することができる運転
管理を行うためのシミュレーション装置の提供を目的と
する。 【解決手段】 原水を活性汚泥法により生物学的に硝化
・脱窒を行う過程で、硝化・脱窒法の反応プロセスに関
与する物質の反応モデルマトリックスと、反応速度式、
反応速度定数及び各係数値に基づいて処理状態を動力学
モデルに基づいて計算し、その結果を表示することによ
って亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転管理
を行うための出力を得るようにした活性汚泥法の亜酸化
窒素発生量シミュレーション装置を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は活性汚泥法による排
水の生物学的窒素除去過程で発生する亜酸化窒素発生量
のシミュレーション装置に関するものである。
水の生物学的窒素除去過程で発生する亜酸化窒素発生量
のシミュレーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から都市下水とか食堂の排水等の有
機性排水の処理手段として生物処理方法が用いられてい
る。この生物処理方法は一般に溶存酸素が存在する条件
で処理される好気法と溶存酸素が存在しない状態で処理
される嫌気法とに分けることができる。
機性排水の処理手段として生物処理方法が用いられてい
る。この生物処理方法は一般に溶存酸素が存在する条件
で処理される好気法と溶存酸素が存在しない状態で処理
される嫌気法とに分けることができる。
【０００３】好気法の場合、被処理水中の有機物は生物
の増殖によって取り込まれる僅かな量以外は二酸化炭素
に分解されるが、窒素成分は酸化に関与する独立栄養菌
の存在により酸化された形で水中に残る。この酸化態窒
素を除去するためには無酸素状態で脱窒菌の働きによっ
て窒素ガスに還元させる必要がある。このプロセスが生
物学的窒素除去法であり、活性汚泥を利用した循環式硝
化脱窒法とか生物膜を利用した嫌気−好気濾床法が実用
化されている。
の増殖によって取り込まれる僅かな量以外は二酸化炭素
に分解されるが、窒素成分は酸化に関与する独立栄養菌
の存在により酸化された形で水中に残る。この酸化態窒
素を除去するためには無酸素状態で脱窒菌の働きによっ
て窒素ガスに還元させる必要がある。このプロセスが生
物学的窒素除去法であり、活性汚泥を利用した循環式硝
化脱窒法とか生物膜を利用した嫌気−好気濾床法が実用
化されている。
【０００４】前記脱窒菌とは、嫌気条件下で硝酸呼吸に
よりＮ０2−Ｎ及びＮ０3−ＮをＮ２やＮＯ２に還元する
細菌を指している。被処理水は最終沈澱池に送り込ま
れ、この最終沈澱池の上澄液は処理水として消毒槽等を
経由してから放流され、最終沈澱池内に沈降した汚泥の
一部は嫌気槽に返送され、他の汚泥は余剰汚泥処理装置
に送り込まれて処理される。
よりＮ０2−Ｎ及びＮ０3−ＮをＮ２やＮＯ２に還元する
細菌を指している。被処理水は最終沈澱池に送り込ま
れ、この最終沈澱池の上澄液は処理水として消毒槽等を
経由してから放流され、最終沈澱池内に沈降した汚泥の
一部は嫌気槽に返送され、他の汚泥は余剰汚泥処理装置
に送り込まれて処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した都市下水とか
食堂排水等に含まれる窒素成分は、そのほとんどが有機
態窒素とアンモニア性窒素であり、有機態窒素は脱アミ
ノ反応によりアンモニア性窒素に分解される。これらの
アンモニア性窒素は酸素が存在する好気条件で亜硝酸菌
によって亜硝酸性窒素に酸化され、更に硝化菌によって
硝酸性窒素にまで酸化される。この反応は硝化反応と呼
ばれ、その反応式は ＮＨ4 +＋３／２Ｏ2 → ＮＯ2 -＋Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+ ・・・・・・・（１） ＮＯ2 -＋１／２Ｏ2 → ＮＯ3 - ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） である。硝化反応で生成した硝酸性窒素（ＮＯ3 -）は酸
素が存在しない無酸素条件下で脱窒菌の働きにより窒素
ガスに還元されて処理される。この反応は、 ＮＯ3 -＋５Ｈ2 → Ｎ2＋４Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ- ・・・・・・・・・・（３） となる。
食堂排水等に含まれる窒素成分は、そのほとんどが有機
態窒素とアンモニア性窒素であり、有機態窒素は脱アミ
ノ反応によりアンモニア性窒素に分解される。これらの
アンモニア性窒素は酸素が存在する好気条件で亜硝酸菌
によって亜硝酸性窒素に酸化され、更に硝化菌によって
硝酸性窒素にまで酸化される。この反応は硝化反応と呼
ばれ、その反応式は ＮＨ4 +＋３／２Ｏ2 → ＮＯ2 -＋Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+ ・・・・・・・（１） ＮＯ2 -＋１／２Ｏ2 → ＮＯ3 - ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２） である。硝化反応で生成した硝酸性窒素（ＮＯ3 -）は酸
素が存在しない無酸素条件下で脱窒菌の働きにより窒素
ガスに還元されて処理される。この反応は、 ＮＯ3 -＋５Ｈ2 → Ｎ2＋４Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ- ・・・・・・・・・・（３） となる。
【０００６】このような硝化・脱窒反応の過程で地球温
暖化ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が発生する
ことが指摘されている。このＮ2Ｏガスは単位発生量当
たりの温暖化効果が二酸化炭素（ＣＯ2）の３２０倍で
あると言われており、発生量は少ない割にその発生自体
が問題視されている。
暖化ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が発生する
ことが指摘されている。このＮ2Ｏガスは単位発生量当
たりの温暖化効果が二酸化炭素（ＣＯ2）の３２０倍で
あると言われており、発生量は少ない割にその発生自体
が問題視されている。
【０００７】従来からＮ2Ｏガスは脱窒過程で発生する
と考えられてきたが、硝化で反応が停止している処理施
設でもその発生が確認されている。この原因は明らかで
ないが、脱窒過程で発生するＮ2Ｏについても定量的な
検討がなされていないため、その発生を抑制する手法は
確立されていないのが実状である。
と考えられてきたが、硝化で反応が停止している処理施
設でもその発生が確認されている。この原因は明らかで
ないが、脱窒過程で発生するＮ2Ｏについても定量的な
検討がなされていないため、その発生を抑制する手法は
確立されていないのが実状である。
【０００８】そこで本発明は硝化・脱窒反応の過程で発
生する地球温暖化ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ
2Ｏ）の発生量を計算によって推定するとともに、この
亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転管理を行
うためのシミュレーション装置の提供を目的とするもの
である。
生する地球温暖化ガスの一種である亜酸化窒素（Ｎ
2Ｏ）の発生量を計算によって推定するとともに、この
亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転管理を行
うためのシミュレーション装置の提供を目的とするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、原水を活性汚泥法により処理して生物学
的に硝化・脱窒を行い、窒素除去過程で発生する亜酸化
窒素の発生量を計算によって推定する方法であって、上
記硝化・脱窒法の反応プロセスに関与する物質の反応モ
デルマトリックスと、反応速度式、反応速度定数及び各
係数値に基づいて処理状態を動力学モデルに基づいて計
算し、その結果を表示することによって亜酸化窒素の発
生を抑制することができる運転管理を行うための出力を
得るようにした活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレ
ーション装置を提供する。
成するために、原水を活性汚泥法により処理して生物学
的に硝化・脱窒を行い、窒素除去過程で発生する亜酸化
窒素の発生量を計算によって推定する方法であって、上
記硝化・脱窒法の反応プロセスに関与する物質の反応モ
デルマトリックスと、反応速度式、反応速度定数及び各
係数値に基づいて処理状態を動力学モデルに基づいて計
算し、その結果を表示することによって亜酸化窒素の発
生を抑制することができる運転管理を行うための出力を
得るようにした活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレ
ーション装置を提供する。
【００１０】上記硝化・脱窒法に関する反応プロセスの
基本項目は、酸素呼吸のＢＯＤ除去，吸着のＢＯＤ除
去，アンモニア酸化反応，亜硝酸酸化反応，硝酸還元反
応，亜硝酸還元反応，亜酸化窒素還元反応，ＢＯＤ資化
菌自己分解，亜硝酸菌自己分解，硝酸菌自己分解，酸素
供給である。
基本項目は、酸素呼吸のＢＯＤ除去，吸着のＢＯＤ除
去，アンモニア酸化反応，亜硝酸酸化反応，硝酸還元反
応，亜硝酸還元反応，亜酸化窒素還元反応，ＢＯＤ資化
菌自己分解，亜硝酸菌自己分解，硝酸菌自己分解，酸素
供給である。
【００１１】具体的には、嫌気・好気活性汚泥法の反応
槽における物質の反応収支式と、物質の数と一致する微
分方程式からなる連立微分方程式を解くことで水質及び
亜酸化窒素発生のシミュレーションを実施する。
槽における物質の反応収支式と、物質の数と一致する微
分方程式からなる連立微分方程式を解くことで水質及び
亜酸化窒素発生のシミュレーションを実施する。
【００１２】前記活性汚泥法を適用する反応槽として、
回分式活性汚泥法による反応槽、標準活性汚泥法と長時
間曝気法のプロセスにおける反応槽、ステップエアレー
ション法の反応槽、循環式硝化脱窒法の反応槽、オキシ
デーションディッチ法を用いた反応槽を用いている。
回分式活性汚泥法による反応槽、標準活性汚泥法と長時
間曝気法のプロセスにおける反応槽、ステップエアレー
ション法の反応槽、循環式硝化脱窒法の反応槽、オキシ
デーションディッチ法を用いた反応槽を用いている。
【００１３】かかる活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミ
ュレーション装置によれば、硝化・脱窒反応プロセスに
関与する物質の反応モデルマトリックスと、反応速度
式、反応速度定数及び各係数値に基づいて処理状態が動
力学モデルに基づいて計算され、その結果が表示される
ことによって亜酸化窒素の発生を抑制するようにプラン
トの運転を制御するための操作量等各種の出力が得られ
て、プラントの運転計画とか各種データ及び反応槽の設
計上での有効な情報が提供される。
ュレーション装置によれば、硝化・脱窒反応プロセスに
関与する物質の反応モデルマトリックスと、反応速度
式、反応速度定数及び各係数値に基づいて処理状態が動
力学モデルに基づいて計算され、その結果が表示される
ことによって亜酸化窒素の発生を抑制するようにプラン
トの運転を制御するための操作量等各種の出力が得られ
て、プラントの運転計画とか各種データ及び反応槽の設
計上での有効な情報が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明にか
かる活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装
置の一実施例を詳述する。本実施例では反応プロセスの
動力学モデルを作成し、計算機を使用したシミュレーシ
ョンを行うことによって反応物質の生成量を予測し、実
験による結果と比較検討することにより反応モデルの妥
当性を検討した。
かる活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装
置の一実施例を詳述する。本実施例では反応プロセスの
動力学モデルを作成し、計算機を使用したシミュレーシ
ョンを行うことによって反応物質の生成量を予測し、実
験による結果と比較検討することにより反応モデルの妥
当性を検討した。
【００１５】本実施例では以下の仮定を設けてＮ2Ｏガ
スの発生に関する動力学モデルを作成し、この動力学モ
デルに基づいて活性汚泥を使用した処理施設のシミュレ
ーションモデルを構築した。
スの発生に関する動力学モデルを作成し、この動力学モ
デルに基づいて活性汚泥を使用した処理施設のシミュレ
ーションモデルを構築した。
【００１６】（１）浮遊性物質はすべてＢＯＤ資化菌と
硝化菌とする。
硝化菌とする。
【００１７】（２）脱窒菌はＢＯＤ資化菌と同一視す
る。
る。
【００１８】（３）硝化反応の反応経路をＮＨ4 + → Ｎ
Ｏ2 - → ＮＯ3 -とし、脱窒反応の経路をＮＯ3 - → ＮＯ
2 - → Ｎ2Ｏ → Ｎ2とした。
Ｏ2 - → ＮＯ3 -とし、脱窒反応の経路をＮＯ3 - → ＮＯ
2 - → Ｎ2Ｏ → Ｎ2とした。
【００１９】（４）ＢＯＤ資化菌と硝酸菌と亜硝酸菌が
自己分解してＢＯＤ成分と有機性窒素が生成する。
自己分解してＢＯＤ成分と有機性窒素が生成する。
【００２０】（５）ＢＯＤは溶解性だけを考え、酸素呼
吸、吸着、脱窒の反応で除去される。 （６）ＢＯＤ資化菌の増殖は吸着のみで生じ、酸素呼吸
と脱窒はエネルギー獲得反応とする。
吸、吸着、脱窒の反応で除去される。 （６）ＢＯＤ資化菌の増殖は吸着のみで生じ、酸素呼吸
と脱窒はエネルギー獲得反応とする。
【００２１】（７）ＢＯＤ除去に伴って有機態窒素はア
ンモニア性窒素になる。
ンモニア性窒素になる。
【００２２】（８）吸着と自己分解では酸素消費が起こ
らない。
らない。
【００２３】構築した反応のモデルフローを図１に示
す。同図中の記入した番号は以下に記す反応式の番号と
一致している。これらのモデルを反応プロセスと関与す
る物質のマトリックスで表現すると表１のようになる。
す。同図中の記入した番号は以下に記す反応式の番号と
一致している。これらのモデルを反応プロセスと関与す
る物質のマトリックスで表現すると表１のようになる。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１によれば、反応プロセスは、１．酸素
呼吸のＢＯＤ除去，２．吸着のＢＯＤ除去，３．アンモ
ニア酸化反応，４．亜硝酸酸化反応，５．硝酸還元反
応，６．亜硝酸還元反応，７．亜酸化窒素還元反応，
８．ＢＯＤ資化菌自己分解，９．亜硝酸菌自己分解，１
０．硝酸菌自己分解，１１．酸素供給が基本項目となっ
ている。
呼吸のＢＯＤ除去，２．吸着のＢＯＤ除去，３．アンモ
ニア酸化反応，４．亜硝酸酸化反応，５．硝酸還元反
応，６．亜硝酸還元反応，７．亜酸化窒素還元反応，
８．ＢＯＤ資化菌自己分解，９．亜硝酸菌自己分解，１
０．硝酸菌自己分解，１１．酸素供給が基本項目となっ
ている。
【００２６】表１で示した反応プロセスの反応速度式を
以下に記す。
以下に記す。
【００２７】（１）酸素呼吸のＢＯＤ除去速度式
【００２８】
【数１】
【００２９】（２）吸着のＢＯＤ除去速度式
【００３０】
【数２】
【００３１】（３）アンモニア酸化速度
【００３２】
【数３】
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】
【数６】
【００３６】（４）亜硝酸酸化速度式
【００３７】
【数７】
【００３８】（５）硝酸還元反応速度式
【００３９】
【数８】
【００４０】（６）亜硝酸還元反応速度式
【００４１】
【数９】
【００４２】（７）亜酸化窒素還元反応速度式
【００４３】
【数１０】
【００４４】（８）自己分解速度
【００４５】
【数１１】
【００４６】（９）総括酸素移動係数
【００４７】
【数１２】
【００４８】表２に反応速度定数と係数の定義について
示す。これらの数値に関しては、測定可能なものについ
てはできるだけ実測して求めるのが理想的であるが、文
献値とか理論値を使用することも可能である。
示す。これらの数値に関しては、測定可能なものについ
てはできるだけ実測して求めるのが理想的であるが、文
献値とか理論値を使用することも可能である。
【００４９】
【表２】
【００５０】生物反応槽におけるこれらの反応と、反応
槽への流入と流出を考慮した物質収支式を一般的に表す
と（２０）式のようになる。 反応槽内での蓄積又は減少＝流入−流出＋反応による変化量・・・・・(２０) 上式の反応による変化量については表１の列の成分を加
算することで表わされる。例えば第２列のアンモニア性
窒素ＳNHについての反応による変化量Ｄ(ＳNH)は（２
１）式のようになる。 Ｄ(ＳNH)＝−ＣN・ＲBO＋(ＹNB−ＣN)・ＲBA＋ＲON2 −ＣN・(ＹSR1・ＲN20−ＹSR2・ＲNR1−ＹSR3・ＲNR2）・・・(２１) これらの水質モデルから活性汚泥を使用した有機性排水
の処理施設の生物反応槽のプロセスをモデル化すること
ができる。
槽への流入と流出を考慮した物質収支式を一般的に表す
と（２０）式のようになる。 反応槽内での蓄積又は減少＝流入−流出＋反応による変化量・・・・・(２０) 上式の反応による変化量については表１の列の成分を加
算することで表わされる。例えば第２列のアンモニア性
窒素ＳNHについての反応による変化量Ｄ(ＳNH)は（２
１）式のようになる。 Ｄ(ＳNH)＝−ＣN・ＲBO＋(ＹNB−ＣN)・ＲBA＋ＲON2 −ＣN・(ＹSR1・ＲN20−ＹSR2・ＲNR1−ＹSR3・ＲNR2）・・・(２１) これらの水質モデルから活性汚泥を使用した有機性排水
の処理施設の生物反応槽のプロセスをモデル化すること
ができる。
【００５１】
〔実施例１〕図２は単槽嫌気・好気活性汚泥法のプロセ
スモデルを示す。反応槽１は単一の完全混合槽であり、
流入した被処理水２が好気状態では散気装置で撹拌さ
れ、嫌気状態では機械式装置で撹拌されて処理されてか
ら最終沈澱池３で固液分離され、返送汚泥４が反応槽１
内に戻されるとともに反応槽１の余剰汚泥５は直接引き
抜かれる。反応槽１における物質ｋの反応収支式は
スモデルを示す。反応槽１は単一の完全混合槽であり、
流入した被処理水２が好気状態では散気装置で撹拌さ
れ、嫌気状態では機械式装置で撹拌されて処理されてか
ら最終沈澱池３で固液分離され、返送汚泥４が反応槽１
内に戻されるとともに反応槽１の余剰汚泥５は直接引き
抜かれる。反応槽１における物質ｋの反応収支式は
【００５２】
【数１３】
【００５３】及び ＱO＋ＱR ＝ ＱY＋ＱA ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２３） となる。表１に示した物質の数だけ（２２）式が成立す
るので、１１個の微分方程式と（２３）式からなる連立
微分方程式を解くことで水質及びＮ2Ｏ発生のシミュレ
ーションが行える。
るので、１１個の微分方程式と（２３）式からなる連立
微分方程式を解くことで水質及びＮ2Ｏ発生のシミュレ
ーションが行える。
【００５４】〔実施例２〕図３に回分式活性汚泥法の処
理工程を示す。この例では反応槽１は単一で最終沈澱池
の機能を併せ持つのが特徴であり、被処理水２は反応工
程で流入させる。撹拌は散気装置で行うが、機械式撹拌
を併用することによって嫌気−好気処理が行える。上記
処理後に沈澱槽６で得た上澄水が排水槽７で処理されて
排水される。尚、沈澱時と排水時には反応がないものと
仮定してモデル化する。
理工程を示す。この例では反応槽１は単一で最終沈澱池
の機能を併せ持つのが特徴であり、被処理水２は反応工
程で流入させる。撹拌は散気装置で行うが、機械式撹拌
を併用することによって嫌気−好気処理が行える。上記
処理後に沈澱槽６で得た上澄水が排水槽７で処理されて
排水される。尚、沈澱時と排水時には反応がないものと
仮定してモデル化する。
【００５５】反応槽１における物質ｋの反応収支式は
【００５６】
【数１４】
【００５７】この例でも表１に示した物質の数だけ（２
４）式が成立するので、１１個の微分方程式と（２５）
式からなる連立微分方程式を解くことで水質及びＮ2Ｏ
発生のシミュレーションが行える。
４）式が成立するので、１１個の微分方程式と（２５）
式からなる連立微分方程式を解くことで水質及びＮ2Ｏ
発生のシミュレーションが行える。
【００５８】〔実施例３〕図４に標準活性汚泥法と長時
間曝気法のプロセスモデルを示す。この標準活性汚泥法
と長時間曝気法では被処理水２の反応槽における水理学
的滞留時間が異なるが、処理フローは同じになるためプ
ロセスのモデル化も同一視して行う。反応槽は被処理水
２の流れ方向に対して隔壁がある場合とない場合とがあ
るが、水理学的には完全混合槽１1，１2，・・・・・１ｉ，
１Nを直列に並べた形で表現される。そこでＮ個の完全
混合槽モデルを仮定して以下に示すモデル式を作成す
る。
間曝気法のプロセスモデルを示す。この標準活性汚泥法
と長時間曝気法では被処理水２の反応槽における水理学
的滞留時間が異なるが、処理フローは同じになるためプ
ロセスのモデル化も同一視して行う。反応槽は被処理水
２の流れ方向に対して隔壁がある場合とない場合とがあ
るが、水理学的には完全混合槽１1，１2，・・・・・１ｉ，
１Nを直列に並べた形で表現される。そこでＮ個の完全
混合槽モデルを仮定して以下に示すモデル式を作成す
る。
【００５９】第１槽１1槽における物質ｋの反応収支式
は
は
【００６０】
【数１５】
【００６１】第１ｉ槽（２≦ｉ≦Ｎ）における物質ｋの
反応収支式は
反応収支式は
【００６２】
【数１６】
【００６３】となる。従って式（２６）と式（２７）の
微分方程式が対象とする物質の項目数×Ｎ個得られる。
微分方程式が対象とする物質の項目数×Ｎ個得られる。
【００６４】〔実施例４〕図５にステップエアレーショ
ン法のプロセスモデルを示す。この方法は被処理水２を
各完全混合槽１1，１2，・・・・・１ｉ，１Nの流れ方向に分
割して流入する方法であって、各反応槽内の反応が均一
化されるという特徴がある。
ン法のプロセスモデルを示す。この方法は被処理水２を
各完全混合槽１1，１2，・・・・・１ｉ，１Nの流れ方向に分
割して流入する方法であって、各反応槽内の反応が均一
化されるという特徴がある。
【００６５】第１槽１1槽における物質ｋの反応収支式
は
は
【００６６】
【数１７】
【００６７】第１ｉ槽（２≦ｉ≦Ｎ）における物質ｋの
反応収支式は
反応収支式は
【００６８】
【数１８】
【００６９】となる。微分方程式の数は標準活性汚泥法
と同一である。
と同一である。
【００７０】〔実施例５〕図６に循環式硝化脱窒法のプ
ロセスモデルを示す。反応槽の前段は機械式撹拌を行っ
て無酸素状態にし、後段を散気管式撹拌で行って好気状
態にすることと、好気槽の混合液の一部を無酸素槽の入
口付近に戻す循環プロセスを持つことが特徴であり、こ
れによって窒素除去率が高められる。
ロセスモデルを示す。反応槽の前段は機械式撹拌を行っ
て無酸素状態にし、後段を散気管式撹拌で行って好気状
態にすることと、好気槽の混合液の一部を無酸素槽の入
口付近に戻す循環プロセスを持つことが特徴であり、こ
れによって窒素除去率が高められる。
【００７１】第１槽１1槽における物質ｋの反応収支式
は
は
【００７２】
【数１９】
【００７３】第１ｉ槽（２≦ｉ≦Ｎ）における物質ｋの
反応収支式は
反応収支式は
【００７４】
【数２０】
【００７５】となる。窒素除去率を上げるために無酸素
槽と好気槽を流れ方向に２回以上繰り返す多段式循環法
も知られているが、実際には２段循環法が実用化されて
いる。又、流入水も前段と後段の無酸素槽に分割して流
入させるステップ方式が一般的である。この場合、前段
の槽数をＮ１，後段の槽数をＮ２とする。
槽と好気槽を流れ方向に２回以上繰り返す多段式循環法
も知られているが、実際には２段循環法が実用化されて
いる。又、流入水も前段と後段の無酸素槽に分割して流
入させるステップ方式が一般的である。この場合、前段
の槽数をＮ１，後段の槽数をＮ２とする。
【００７６】前段第１槽１1槽における物質ｋの反応収
支式は
支式は
【００７７】
【数２１】
【００７８】前段第１ｉ槽（２≦ｉ≦Ｎ１）における物
質ｋの反応収支式は
質ｋの反応収支式は
【００７９】
【数２２】
【００８０】後段第１槽における物質ｋの反応収支式は
【００８１】
【数２３】
【００８２】後段第１ｉ槽（Ｎ１＋２≦ｉ≦Ｎ１＋Ｎ
２）における物質ｋの反応収支式は
２）における物質ｋの反応収支式は
【００８３】
【数２４】
【００８４】となる。
【００８５】〔実施例６〕図７にオキシデーションディ
ッチ法の概略フロー図を示し、図８に同モデル図を示
す。このオキシデーションディッチ法は無終端水路の反
応槽８内でロータ９による撹拌・水流・酸素供給を行う
方法である。反応槽８は仕切りがないが、流れ方向に水
質や溶存酸素の濃度分布が生じる。そこで図８に示すＮ
個の完全混合槽のモデルを適用することができる。
ッチ法の概略フロー図を示し、図８に同モデル図を示
す。このオキシデーションディッチ法は無終端水路の反
応槽８内でロータ９による撹拌・水流・酸素供給を行う
方法である。反応槽８は仕切りがないが、流れ方向に水
質や溶存酸素の濃度分布が生じる。そこで図８に示すＮ
個の完全混合槽のモデルを適用することができる。
【００８６】第１槽における物質ｋの反応収支式は
【００８７】
【数２５】
【００８８】第１ｉ槽（２≦ｉ≦Ｎ／Ｎ−１）における
物質ｋの反応収支式は
物質ｋの反応収支式は
【００８９】
【数２６】
【００９０】第１ｉ槽（Ｎ／２≦ｉ≦Ｎ）における物質
ｋの反応収支式は
ｋの反応収支式は
【００９１】
【数２７】
【００９２】となる。
【００９３】以上説明したように、本実施例によれば地
球温暖化ガスである亜酸化窒素の発生量が計算によって
推定可能となり、各種の活性汚泥法による生物学的窒素
除去過程での亜酸化窒素の発生を抑制する運転方法と定
量的評価法を確立することができる。更に構築したモデ
ルが実測値に合うように係数値を調整することによって
処理状況がかなり正確に表現されるので、このモデルを
利用して各種活性汚泥法を適用した反応槽の最適な運転
法を探索することができる。
球温暖化ガスである亜酸化窒素の発生量が計算によって
推定可能となり、各種の活性汚泥法による生物学的窒素
除去過程での亜酸化窒素の発生を抑制する運転方法と定
量的評価法を確立することができる。更に構築したモデ
ルが実測値に合うように係数値を調整することによって
処理状況がかなり正確に表現されるので、このモデルを
利用して各種活性汚泥法を適用した反応槽の最適な運転
法を探索することができる。
【００９４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装
置によれば、硝化・脱窒反応プロセスに関与する物質の
反応モデルマトリックスと、反応速度式、反応速度定数
及び各係数値に基づいて処理状態が動力学モデルに基づ
いて計算され、その結果に基づいて亜酸化窒素の発生を
抑制するようにプラントの運転を制御するための操作量
等各種の出力が得られるので、安定した運転管理を行う
ためのプラントの運転計画とか各種データが得られる
外、これを行うための最適な反応槽の設計に資する有効
な情報を得ることができる。
かる活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装
置によれば、硝化・脱窒反応プロセスに関与する物質の
反応モデルマトリックスと、反応速度式、反応速度定数
及び各係数値に基づいて処理状態が動力学モデルに基づ
いて計算され、その結果に基づいて亜酸化窒素の発生を
抑制するようにプラントの運転を制御するための操作量
等各種の出力が得られるので、安定した運転管理を行う
ためのプラントの運転計画とか各種データが得られる
外、これを行うための最適な反応槽の設計に資する有効
な情報を得ることができる。
【００９５】特に従来から硝化・脱窒反応の過程で、発
生量は少ないものの地球温暖化効果が高い亜酸化窒素
（Ｎ2Ｏ）が生じることが指摘されており、その発生自
体が問題視されているが、その定量的な検討がなされて
いないために発生を抑制する手法は確立されていなかっ
たが、本発明は硝化・脱窒反応の過程で発生する亜酸化
窒素の発生量を計算によって推定することが可能とな
り、この亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転
管理を行うためのシミュレーション装置が提供される。
生量は少ないものの地球温暖化効果が高い亜酸化窒素
（Ｎ2Ｏ）が生じることが指摘されており、その発生自
体が問題視されているが、その定量的な検討がなされて
いないために発生を抑制する手法は確立されていなかっ
たが、本発明は硝化・脱窒反応の過程で発生する亜酸化
窒素の発生量を計算によって推定することが可能とな
り、この亜酸化窒素の発生を抑制することができる運転
管理を行うためのシミュレーション装置が提供される。
【図１】本発明にかかるシミュレーションを実施するた
めに構築した反応モデルフロー図。
めに構築した反応モデルフロー図。
【図２】本実施例を適用した単槽嫌気・好気活性汚泥法
のプロセスモデル。
のプロセスモデル。
【図３】本実施例を適用した回分式活性汚泥法の処理工
程図。
程図。
【図４】本実施例を適用した標準活性汚泥法と長時間曝
気法のプロセスモデル図。
気法のプロセスモデル図。
【図５】本実施例を適用したステップエアレーション法
のプロセスモデル図。
のプロセスモデル図。
【図６】本実施例を適用した循環式硝化脱窒法のプロセ
スモデル図。
スモデル図。
【図７】本実施例を適用したオキシデーションディッチ
法の概略フロー図。
法の概略フロー図。
【図８】図７のオキシデーションディッチ法のモデル
図。
図。
１，８…反応槽 ２…被処理水 ３…最終沈澱池 ４…返送汚泥 ５…余剰汚泥 ６…沈殿槽 ７…排水槽 ８…汚泥返送ポンプ ９…ロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｑ 3/00 9452−4Ｂ Ｃ１２Ｑ 3/00
Claims (8)
- 【請求項１】 原水を活性汚泥法により処理して生物学
的に硝化・脱窒を行い、窒素除去過程で発生する亜酸化
窒素の発生量を計算によって推定する方法であって、上
記硝化・脱窒法の反応プロセスに関与する物質の反応モ
デルマトリックスと、反応速度式、反応速度定数及び各
係数値に基づいて処理状態を動力学モデルに基づいて計
算し、その結果を表示することによって亜酸化窒素の発
生を抑制することができる運転管理を行うための出力を
得ることを特徴とする活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シ
ミュレーション装置。 - 【請求項２】 上記硝化・脱窒法に関する反応プロセス
の基本項目は、酸素呼吸のＢＯＤ除去，吸着のＢＯＤ除
去，アンモニア酸化反応，亜硝酸酸化反応，硝酸還元反
応，亜硝酸還元反応，亜酸化窒素還元反応，ＢＯＤ資化
菌自己分解，亜硝酸菌自己分解，硝酸菌自己分解，酸素
供給である請求項１記載の活性汚泥法の亜酸化窒素発生
量シミュレーション装置。 - 【請求項３】 嫌気・好気活性汚泥法の反応槽における
物質の反応収支式と、物質の数と一致する微分方程式か
らなる連立微分方程式を解くことで水質及び亜酸化窒素
発生のシミュレーションを実施するようにした請求項１
又は２記載の活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレー
ション装置。 - 【請求項４】 前記活性汚泥法として、単一の反応槽が
最終沈澱池の機能を併せ持ち、撹拌を併用することによ
って嫌気−好気処理を行う回分式活性汚泥法の反応槽を
用いた請求項１又は２記載の活性汚泥法の亜酸化窒素発
生量シミュレーション装置。 - 【請求項５】 前記活性汚泥法として、被処理水の反応
槽における水理学的滞留時間が異なる標準活性汚泥法と
長時間曝気法のプロセスにおける反応槽を用いた請求項
１又は２記載の活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレ
ーション装置。 - 【請求項６】 前記活性汚泥法として、被処理水を複数
の完全混合槽の流れ方向に分割して流入することによ
り、各反応槽内の反応を均一化したステップエアレーシ
ョン法の反応槽を用いた請求項１又は２記載の活性汚泥
法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置。 - 【請求項７】 前記活性汚泥法として、反応槽の前段で
機械式撹拌を行って無酸素状態にし、後段を散気管式撹
拌で行って好気状態にするとともに、好気槽の混合液の
一部を無酸素槽の入口付近に戻す循環プロセスを持つ循
環式硝化脱窒法の反応槽を用いた請求項１又は２記載の
活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置。 - 【請求項８】 前記活性汚泥法として、無終端水路の反
応槽内でロータによる撹拌・水流・酸素供給を行うオキ
シデーションディッチ法を用いた請求項１又は２記載の
活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20138796A JPH1043787A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20138796A JPH1043787A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1043787A true JPH1043787A (ja) | 1998-02-17 |
Family
ID=16440249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20138796A Pending JPH1043787A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 活性汚泥法の亜酸化窒素発生量シミュレーション装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1043787A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005131452A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | アンモニア性窒素含有排水の硝化方法 |
| JP2006043542A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オキシデーションディッチの運転制御方法及びオキシデーションディッチの運転制御装置 |
| JP2010094665A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Metawater Co Ltd | 窒素含有排水処理に伴う亜酸化窒素排出抑制方法 |
| JP2010208932A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-24 | Mitsui Zosen Environment Engineering Corp | 堆肥化におけるｎ２ｏ発生の抑制方法 |
| JP2010269255A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Hitachi Ltd | 下水処理方法 |
| JP2011245359A (ja) * | 2010-05-24 | 2011-12-08 | Hitachi Ltd | 下水処理装置 |
| JP2012005983A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Hitachi Ltd | 水質情報演算方法及び装置 |
| JP2012110807A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Metawater Co Ltd | 下水処理システム |
| JP2012228646A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Hitachi Ltd | 生物学的水処理装置 |
| JP2013039577A (ja) * | 2012-11-30 | 2013-02-28 | Hitachi Ltd | 下水処理方法 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP20138796A patent/JPH1043787A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005131452A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | アンモニア性窒素含有排水の硝化方法 |
| JP2006043542A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | オキシデーションディッチの運転制御方法及びオキシデーションディッチの運転制御装置 |
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| JP2010208932A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-24 | Mitsui Zosen Environment Engineering Corp | 堆肥化におけるｎ２ｏ発生の抑制方法 |
| JP2010269255A (ja) * | 2009-05-22 | 2010-12-02 | Hitachi Ltd | 下水処理方法 |
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| JP2012110807A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Metawater Co Ltd | 下水処理システム |
| JP2012228646A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Hitachi Ltd | 生物学的水処理装置 |
| JP2013039577A (ja) * | 2012-11-30 | 2013-02-28 | Hitachi Ltd | 下水処理方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050208 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050621 |