JPH1099895A - 汚水処理装置と汚水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 間歇的な曝気を通して好気状態と嫌気状態を
切り換える際に、嫌気状態を確実に確保する。 【解決手段】 設定曝気サイクルにおける曝気期間ＴＢ
ｏｎでの曝気と非曝気期間ＴＢｏｆｆでの非曝気を交互
に繰り返して、生物処理槽１８の環境を好気状態と嫌気
状態に交互に切り換える。この際、曝気期間ＴＢｏｎで
曝気を継続されている間に生物処理槽１８の溶存酸素量
が制御の上限Ｓｕｐを越え所定時間ｔβに亘ってその状
態が継続していると、その時点でブロア４６を停止して
曝気を打ち切る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水に含まれる汚
濁成分を除去して汚水を浄化する汚水処理装置と汚水処
理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般家庭等から排出される生活廃水に
は、これが排出される河川や湖沼或いは海の水質汚濁を
もたらす汚濁成分、具体的には窒素やリンなどの有機性
成分や無機成分が含まれている。このため、生活廃水を
脱窒や脱リンに処して河川等に排出することがなされて
いる。この場合、微生物による生物処理を利用した生物
学的な処理手法を採ることが一般的である。

【０００３】この処理手法では、微生物を生息させた処
理槽を予め定められた所定間隔で間歇的に曝気してい
る。そして、この間歇的な曝気により、処理槽内の環境
を好気状態と嫌気状態にこの所定間隔で交互に切り換
え、以下のようにして汚濁成分の除去、例えば脱窒がな
される。

【０００４】曝気期間では、処理槽の環境が好気状態と
なる。よって、酸素の存在下で、硝化菌の生物処理によ
りアンモニアイオンの酸化が進行し、硝酸イオンや亜硝
酸イオンが生成される。その一方、非曝気期間では、処
理槽の環境が嫌気状態となる。このため、酸素の希薄存
在下若しくは無酸素下で、脱窒菌の生物処理により硝酸
イオンや亜硝酸イオンにおける酸素の消費が進行し、窒
素ガスが生成される。つまり、一連の好気状態での生物
処理と嫌気状態での生物処理により、脱窒がなされる。

【０００５】ところで、処理槽の曝気は、単にブロアの
空気を処理槽に導くだけではなく、処理槽内の溶存酸素
量に応じてその風量が増減され、増減された風量で所定
の曝気時間に亘って行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、曝気の
際の風量を増減しても、曝気期間に亘っては曝気が継続
されていることから、微生物にとって溶存酸素が過剰と
なることがあった。例えば、汚水中の有機性成分が雨水
の混入等により希釈されたり、微生物の生物処理により
有機性成分が大幅に除去されたりしたような場合には、
生物処理に処される有機性成分が減少して微生物の活動
は低下するため、酸素過剰となる。このように酸素過剰
のまま曝気時間が経過して曝気が停止されると、曝気さ
れていないにも拘わらず好気状態が継続し、微生物によ
る酸素消費を経てやがて嫌気状態に移行する。このた
め、曝気停止に伴う嫌気状態への切り換えが遅れ、処理
槽が実際に嫌気状態にある期間が短くなる。よって、嫌
気状態での生物処理の進行が不十分となり、浄化効率が
低下する。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するためにな
され、間歇的な曝気を通して好気状態と嫌気状態を切り
換える際に、嫌気状態を確実に確保して浄化効率を維持
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】か
かる課題を解決するため、第１の発明の汚水処理装置
は、汚水に含まれる汚濁成分を除去して前記汚水を浄化
する汚水処理装置であって、微生物による生物処理を経
て前記汚水を処理する生物処理槽と、該生物処理槽内を
予め定められた曝気時間の間に亘って曝気し、前記生物
処理槽を間歇的に曝気する曝気手段と、前記生物処理槽
内の溶存酸素量を求め、前記曝気手段が曝気を継続して
いる間に前記溶存酸素量が所定範囲を超える場合には、
前記継続されている曝気を前記曝気時間内であっても停
止する停止手段とを備えることを特徴とする。

【０００９】上記構成を有する第１の発明の汚水処理装
置では、生物処理槽内を間歇的に曝気して、処理槽内の
環境を好気状態と嫌気状態に交互に切り換える。しか
し、予め定めた曝気時間において曝気が継続されている
間に生物処理槽内の溶存酸素量が所定範囲を超えると、
曝気を継続すべき時間が残っていても、それまで継続さ
れていた曝気を停止する。このため、溶存酸素量が所定
範囲を超えて酸素過剰となれば、曝気停止後の非曝気期
間を長くできる。従って、微生物による酸素消費を経て
嫌気状態に移行するための時間を確保でき、これを通し
て生物処理槽が嫌気状態にある期間を確実に確保でき
る。よって、第１の発明の汚水処理装置によれば、嫌気
状態を確実に確保して浄化効率を維持することができ
る。

【００１０】この場合、生物処理槽内の溶存酸素量を求
めるには、溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度計を用
いて直接溶存酸素量を求めたり、曝気風量とその継続時
間等から溶存酸素量を予測したりすればよい。

【００１１】また、第２の発明の汚水処理装置は、汚水
に含まれる汚濁成分を除去して前記汚水を浄化する汚水
処理装置であって、微生物による生物処理を経て前記汚
水を処理する生物処理槽と、該生物処理槽内を間歇的に
曝気する曝気手段とを備え、前記生物処理槽内の溶存酸
素量を求め、前記曝気手段が曝気を継続している間に前
記溶存酸素量が所定範囲を超える場合には、前記継続さ
れている曝気終了後の非曝気期間を前回以前の非曝気期
間より長く設定することを特徴とする。

【００１２】上記構成を有する第２の発明の汚水処理装
置にあっても、間歇的な曝気により、処理槽内の環境を
好気状態と嫌気状態に交互に切り換える。しかし、曝気
が継続されている間に生物処理槽内の溶存酸素量が所定
範囲を超えると、このときに継続されている曝気の終了
後には、その後の非曝気期間を前回以前の非曝気期間よ
り長くする。このため、溶存酸素量が所定範囲を超えて
酸素過剰となれば、通常よりも長くなった非曝気期間
で、微生物による酸素消費を経た嫌気状態への移行を図
ることができ、これを通して生物処理槽が嫌気状態にあ
る期間を確実に確保できる。よって、第２の発明の汚水
処理装置によっても、嫌気状態を確実に確保して浄化効
率を維持することができる。

【００１３】更に、第３の発明の汚水処理方法は、汚水
に含まれる汚濁成分を除去して前記汚水を浄化する汚水
処理方法であって、微生物を生息させた生物処理槽で前
記微生物による生物処理を経て前記汚水を処理するに当
たり、前記生物処理槽内を予め定められた曝気時間の間
に亘って曝気し、前記生物処理槽を間歇的に曝気する曝
気工程と、前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記
曝気工程により曝気が継続されている間に前記溶存酸素
量が所定範囲を超える場合には、前記継続されている曝
気を前記曝気時間内であっても停止する停止工程とを備
えることを特徴とする。

【００１４】上記構成を有する第３発明の汚水処理方法
では、生物処理槽で微生物による生物処理を経て汚水を
処理するに当たり、生物処理槽内を間歇的に曝気して、
処理槽内の環境を好気状態と嫌気状態に交互に切り換え
る。しかし、予め定めた曝気期間において曝気が継続さ
れている間に生物処理槽内の溶存酸素量が所定範囲を超
えると、曝気を継続すべき時間が残っていても、それま
で継続されていた曝気を停止する。このため、溶存酸素
量が所定範囲を超えて酸素過剰となれば、曝気停止後の
非曝気期間を長くできる。従って、微生物による酸素消
費を経て嫌気状態に移行するための時間を確保でき、こ
れを通して生物処理槽が嫌気状態にある期間を確実に確
保できる。よって、第３の発明の汚水処理方法によれ
ば、嫌気状態を確実に確保して浄化効率を維持すること
ができる。

【００１５】また、第４の発明の汚水処理方法は、汚水
に含まれる汚濁成分を除去して前記汚水を浄化する汚水
処理方法であって、微生物を生息させた生物処理槽で前
記微生物による生物処理を経て前記汚水を処理するに当
たり、前記生物処理槽内を間歇的に曝気する曝気工程を
有し、前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記曝気
手工程により曝気が継続されている間に前記溶存酸素量
が所定範囲を超える場合には、前記継続されている曝気
終了後の非曝気期間を前回以前の非曝気期間より長く設
定することを特徴とする。

【００１６】上記構成を有する第４の発明の汚水処理方
法にあっても、間歇的な曝気により、処理槽内の環境を
好気状態と嫌気状態に交互に切り換える。しかし、曝気
が継続されている間に生物処理槽内の溶存酸素量が所定
範囲を超えると、このときに継続されている曝気終了後
には、その後の非曝気期間を前回以前の非曝気期間より
長くする。このため、溶存酸素量が所定範囲を超えて酸
素過剰となれば、通常よりも長くなった非曝気期間で、
微生物による酸素消費を経た嫌気状態への移行を図るこ
とができ、これを通して生物処理槽が嫌気状態にある期
間を確実に確保できる。よって、第４の発明の汚水処理
方法によっても、嫌気状態を確実に確保して浄化効率を
維持することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。図１は、実施例の汚水処理装置１
０を模式的に示す模式断面図である。図示するように、
汚水処理装置１０は、有機性汚水が最初に流入する大型
夾雑物除去槽１２を有し、その後段に、流量調整槽１４
と生物処理槽１８とを備える。これら各槽は、それぞれ
区画壁２０により区画形成されており、いわゆるモジュ
ール構成をなす。

【００１８】流量調整槽１４に流入されその底部に滞留
した有機性汚水は、移流管２２を上昇して移流口２４か
ら流量調整槽１４に流入する。そして、流量調整槽１４
の有機性汚水は、ポンプ２８により生物処理槽１８に送
られ、この生物処理槽で生物処理される。ポンプ２８
は、生物処理槽１８に設置された水面センサ３０からの
信号を入力する制御装置６０により駆動制御され、生物
処理槽１８の水位に応じて駆動する。これにより、ポン
プ２８による汚水の流入は、生物処理槽１８の水位が最
低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）と最高水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）の間に
維持されるように行われる。

【００１９】生物処理槽１８は、酸素の存在下で生物活
動を行い、その活動に伴ってアンモニアイオンを酸化し
て硝酸イオンや亜硝酸イオンを生成する生物処理をなす
硝化菌と、酸素の希薄存在下若しくは無酸素下で生物活
動を行い、その活動に伴って硝酸イオンや亜硝酸イオン
における酸素を消費して窒素ガスを生成する生物処理を
なす脱窒菌とを生息させている。そして、酸素の存在下
での硝化菌の生物処理と、酸素の希薄存在下若しくは無
酸素下での脱窒菌の生物処理とを経て、汚水に含まれる
有機性成分を汚泥化してこれを除去する。

【００２０】この生物処理槽１８は、その底部に、気泡
を噴出する曝気管４０を有し、その上方に当たる箇所に
膜分離装置４２を浸漬して備える。このため、曝気管４
０から噴出された気泡は、生物処理槽１８内を膜分離装
置４２の表面に接触しつつ上昇することになる。この曝
気管４０は、ブロア４６と接続されており、このブロア
４６から送られたエアーを、生物処理槽１８の底部から
噴出して処理槽を曝気する。このブロア４６は、上記し
た制御装置６０と接続されており、後述するように間歇
的に駆動制御される。なお、ブロア４６が駆動して曝気
管４０から曝気されている間は、生物処理槽１８は好気
状態となって硝化菌の生物処理が進み、ブロア４６が停
止して曝気されていない間は、嫌気状態となって脱窒菌
の生物処理が進む。

【００２１】膜分離装置４２は、左右の集水管４２ａ，
４２ｂに中空糸状膜４８を架設して備え、この中空糸状
膜４８により生物処理槽１８内の汚水を固液分離し、中
空糸状膜４８内部の中空部に浸透した液を分離液とす
る。そして、膜分離装置４２は、集水管４２ａ，４２ｂ
に配管５０を介して接続された吸引ポンプ５２で中空糸
状膜４８の中空部を吸引することで、分離液を排出す
る。吸引ポンプ５２は、制御装置６０により駆動制御さ
れ、生物処理槽１８の水位に応じて駆動する。これによ
り、吸引ポンプ５２による分離液の排出は、生物処理槽
１８の水位が最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）と最高水位（Ｈ．
Ｗ．Ｌ）の間に維持されるように行われる。なお、生物
処理槽１８の底部に堆積した堆積物（汚泥）は、定期的
に処理槽外に排出されるよう構成されている。

【００２２】また、膜分離装置４２の中空糸状膜４８
は、内部の中空部に到る膜細孔径が５〜１００ｎｍとさ
れており、膜分離装置４２による固液分離を行うに当た
っては、その水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が１／８日〜
５．０日となるようにした。

【００２３】更に、この生物処理槽１８には、処理槽内
の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度計６２が設置さ
れており、その検出した溶存酸素濃度は、制御装置６０
に出力される。そして、制御装置６０は、ブロア４６を
間歇的に駆動制御すると共に、溶存酸素濃度に応じてブ
ロア出力をも制御するよう構成されている。この出力制
御については後述する。

【００２４】次に、生物処理槽１８の曝気の様子につい
て、図２の運転パターン図を用いて説明する。この図２
に示すように、ブロア４６のオン・オフを通した生物処
理槽１８の設定曝気サイクルは、曝気期間ＴＢｏｎと非
曝気期間ＴＢｏｆｆ（＝ＴＢｏｎ）とが交互に繰り返さ
れるよう設定されている。また、ブロア４６は、曝気期
間ＴＢｏｎの開始と共にその出力がＭａｘ（通常１００
％）となるよう駆動制御され、曝気期間ＴＢｏｎの終
了、即ち非曝気期間ＴＢｏｆｆの開始と共に停止制御さ
れてその出力はゼロとなる。この曝気期間ＴＢｏｎの間
は、溶存酸素濃度が制御目標値Ｓｍとなるようブロア４
６の出力は調整されている。

【００２５】いま、設定曝気サイクルの最初の曝気期間
ＴＢｏｎの開始時刻ｔ０からは、図２に示すように、ブ
ロア４６は出力Ｍａｘで駆動される。つまり、実際の曝
気もこの設定曝気サイクル通りに行われ、生物処理槽１
８は曝気される。この曝気の開始により、溶存酸素濃度
は徐々に上昇する。そして、時刻ｔａで溶存酸素濃度が
制御目標値Ｓｍに達し、所定時間ｔαの経過後の時刻ｔ
ｂまで継続して溶存酸素濃度が制御目標値Ｓｍを越えて
いると、ブロア４６の出力は出力Ｍａｘから低減調整さ
れ、その後の溶存酸素濃度の推移に応じて出力調整が行
われる。この間に溶存酸素濃度は所定の制御範囲（上限
Ｓｕｐ，下限Ｓｌｏｗ）にあるので、ブロア４６は通常
通りに制御される。また、最初の設定曝気期間ＴＢｏｎ
の終了時から非曝気期間ＴＢｏｆｆの間はブロア４６は
停止される。つまり、実際の曝気サイクルと設定曝気サ
イクルは、上記期間において一致する。

【００２６】そして、設定曝気サイクルの２番目の曝気
期間ＴＢｏｎの開始時刻ｔ１からも、設定曝気サイクル
に合わせて実際の曝気が行われる。また、時刻ｔｃから
時刻ｔｄまでの所定時間ｔαの間に亘り溶存酸素濃度が
制御目標値Ｓｍを越えていると、やはりブロア４６の出
力は低減調整され、その後も溶存酸素濃度が制御目標値
Ｓｍを越えたままであれば、図示するように定常時最低
出力Ｍｉｎ（通常３０〜５０％）になるよう出力が低減
調整される。しかし、ブロア４６の出力を低減させたに
も拘わらず、図示するように、何らかの原因で酸素過剰
となって溶存酸素濃度が上昇し制御の上限Ｓｕｐを越え
ると、次のように実際の曝気が変更される。なお、酸素
過剰となる原因としては、生物処理槽１８に雨水が混入
して汚水が希釈されたりしたことや、好気状態での生物
処理が通常より活発化して汚水中の有機性成分が大幅に
除去されたために有機性成分の減少を招き、かえって微
生物の活動を低下させてしまったようなことが挙げられ
る。

【００２７】溶存酸素濃度が時刻ｔ２で制御の上限Ｓｕ
ｐを越え時刻ｔ３までの所定時間ｔβに亘って継続して
上限Ｓｕｐを越えていると、この時刻ｔ３では、定常時
最低出力Ｍｉｎであったブロア４６は停止制御される。
これにより、設定曝気サイクルにおける２番目の曝気期
間ＴＢｏｎの間の時刻ｔ３で実際の曝気は打ち切られ、
生物処理槽１８は時刻ｔ３から曝気されないことにな
る。つまり、この時刻ｔ３から設定曝気サイクルにおけ
る２番目の曝気期間ＴＢｏｎの終了時刻までの時間ＴＢ
ｃｕｔと次の非曝気期間ＴＢｏｆｆとを合わせた期間に
亘って、生物処理槽１８は非曝気となり、設定曝気サイ
クルにおける非曝気期間ＴＢｏｆｆより非曝気の期間は
長くなる。

【００２８】以上説明した本実施例の汚水処理装置１０
では、生物処理槽１８を設定曝気サイクルにおける曝気
期間ＴＢｏｎでの曝気と非曝気期間ＴＢｏｆｆでの非曝
気を交互に繰り返して、生物処理槽１８の環境を好気状
態と嫌気状態に交互に切り換える。しかし、この曝気期
間ＴＢｏｎで曝気を継続されている間に生物処理槽１８
の溶存酸素量が制御の上限Ｓｕｐを越え所定時間ｔβに
亘ってその状態が継続していると、その時点でブロア４
６を停止して曝気を打ち切る。このため、生物処理槽１
８の環境が酸素過剰となれば、その後の非曝気期間を曝
気を打ち切った時間の分（時間ＴＢｃｕｔ）だけ長くし
て、好気状態での微生物による生物処理（酸素消費）を
経て嫌気状態に移行するための時間を確保でき、これを
通して生物処理槽１８が嫌気状態にある期間を確実に確
保できる。よって、この汚水処理装置１０によれば、嫌
気状態を確実に確保して浄化効率を維持することができ
る。

【００２９】また、本実施例の汚水処理装置１０では、
生物処理槽１８の溶存酸素量が所定時間ｔβに亘って制
御の上限Ｓｕｐを継続して越えた場合に曝気を打ち切る
ことにした。このため、次のような利点がある。第１
に、突発的に酸素過剰となりその後速やかに制御の上限
Ｓｕｐ以下に復帰したような場合には、曝気を打ち切る
ことはない。よって、不用意に非曝気期間を長くするよ
うなことがなく好ましい。第２に、例えば当該濃度計周
辺に気泡が集中して集まったり等して溶存酸素濃度計６
２の出力（溶存酸素濃度）にノイズが重畳したような場
合では、誤って曝気を打ち切ることがなく、好ましい。

【００３０】次に、変形例について説明する。この変形
例は、設定曝気サイクル自体を、酸素過剰となった場合
には曝気期間が短くその後の非曝気期間が長くなるよう
変更し、変更した設定曝気サイクルに従って実際の曝気
を行うものである。この変形例にあっても、図２で説明
したように非曝気期間を長くでき、嫌気状態を確実に確
保して浄化効率を維持することができる。

【００３１】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明は上記の実施例や実施形態になんら限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種
々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上
記の実施例では、曝気期間と非曝気期間が同一である場
合について説明したが、この両期間は同じである必要は
なく、定常的に曝気期間と非曝気期間が交互に繰り返さ
れるものであればよい。また、膜分離装置は、平膜を用
いたものや生物処理槽外に配置されたものであってもよ
い。更に、ブロアの出力を調整するよう構成したが、複
数のブロアを用いその運転台数を溶存酸素量に応じて調
整するものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の汚水処理装置１０を模式的に示す模式
断面図。

【図２】生物処理槽１８の曝気の様子を説明するため用
いた運転パターン図。

【符号の説明】

１０…汚水処理装置 １８…生物処理槽 ２０…区画壁 ２８…ポンプ ３０…水面センサ ４０…曝気管 ４２…膜分離装置 ４６…ブロア ４８…中空糸状膜 ５２…吸引ポンプ ６０…制御装置 ６２…溶存酸素濃度計 ＴＢｏｎ…曝気期間 ＴＢｏｆｆ…非曝気期間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水に含まれる汚濁成分を除去して前記
   汚水を浄化する汚水処理装置であって、 微生物による生物処理を経て前記汚水を処理する生物処
   理槽と、 該生物処理槽内を予め定められた曝気時間の間に亘って
   曝気し、前記生物処理槽を間歇的に曝気する曝気手段
   と、 前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記曝気手段が
   曝気を継続している間に前記溶存酸素量が所定範囲を超
   える場合には、前記継続されている曝気を前記曝気時間
   内であっても停止する停止手段とを備えることを特徴と
   する汚水処理装置。
2. 【請求項２】 汚水に含まれる汚濁成分を除去して前記
   汚水を浄化する汚水処理装置であって、 微生物による生物処理を経て前記汚水を処理する生物処
   理槽と、 該生物処理槽内を間歇的に曝気する曝気手段とを備え、 前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記曝気手段が
   曝気を継続している間に前記溶存酸素量が所定範囲を超
   える場合には、前記継続されている曝気終了後の非曝気
   期間を前回以前の非曝気期間より長く設定することを特
   徴とする汚水処理装置。
3. 【請求項３】 汚水に含まれる汚濁成分を除去して前記
   汚水を浄化する汚水処理方法であって、 微生物を生息させた生物処理槽で前記微生物による生物
   処理を経て前記汚水を処理するに当たり、前記生物処理
   槽内を予め定められた曝気時間の間に亘って曝気し、前
   記生物処理槽を間歇的に曝気する曝気工程と、 前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記曝気工程に
   より曝気が継続されている間に前記溶存酸素量が所定範
   囲を超える場合には、前記継続されている曝気を前記曝
   気時間内であっても停止する停止工程とを備えることを
   特徴とする汚水処理方法。
4. 【請求項４】 汚水に含まれる汚濁成分を除去して前記
   汚水を浄化する汚水処理方法であって、 微生物を生息させた生物処理槽で前記微生物による生物
   処理を経て前記汚水を処理するに当たり、前記生物処理
   槽内を間歇的に曝気する曝気工程を有し、 前記生物処理槽内の溶存酸素量を求め、前記曝気手工程
   により曝気が継続されている間に前記溶存酸素量が所定
   範囲を超える場合には、前記継続されている曝気終了後
   の非曝気期間を前回以前の非曝気期間より長く設定する
   ことを特徴とする汚水処理方法。