JPS5826073Y2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は水処理装置に係り、特に下水処理場等における
エアレーションタンクの溶存酸素量を制御して処理水質
の向上を図るようにした水処理装置に関するものである
。

エアレーションタンク内では流入水中の有機性汚濁物質
を消化しながらバクテリアなどの微生物が増殖して行く
生化学反応が行われている。

この反応プロセスで微生物は酸素を消費し炭酸ガスを放
出する。

この酸素を水中に溶解させるために通常エアレーション
タンクに空気を流入水量に対して５〜８倍の量で種々の
散気装置を用いて送風している。

一般に溶存酸素濃度が０．５ｍｇ／ｌ以下では微生物の
酸素摂取速度はその溶解している酸素濃度に比例して直
線的に高くなる。

しがし、０．５ｍｇ／１以上になると、その比例常数は
小さくなる溶存酸素濃度を数ｍｇ／ｌと高くしても微生
物の酸素摂取速度の増加は非常に緩慢である。

したがって理論的には、０．５ｍｇ／１以上の溶存酸素
濃度になるように、ばつ気風量を管理すれば微生物の活
動には問題がないといえる。

しがしエアレーションタンクは、一般に数千ｍ３の非常
に大きな池であり、テ゛ツドスペースもあるので、あら
ゆる場所を０．５ｍｇ／Ｌ以上にするためには、平均的
な測定の場所の溶存酸素濃度は２〜４ｍｇ／ｌにする必
要がある。

したがってエアレーションタンク内の適当な位置に溶存
酸素計を設置して、その出力信号により風量をカスケー
ド制御する場合には、例えば２〜４ｍｇ／ｌに制御する
のが通常である。

終末処理場で使用する総使用電力量の約３０％が、ばつ
気のための電力である。

したがって、このエネルギーを必要最小量に管理するこ
とは非常に大きな価値のあることである。

もちろん良質の処理水を得るためには、大きく変動する
流入負荷に対して常にエアレーションタンク内の溶存酸
素濃度を適正レベルに保持することは不可欠の条件であ
る。

しかるに活性汚泥処理において、流入水の負荷変動があ
ると、一般にはエアトーションタンク中の溶存酸素は負
荷量に反比例して変動する。

したがって、従来、エアレーションタンク出口に、活性
汚泥の呼吸速度計と懸濁物質濃度計を設置して、これら
の測定値間の比から活性汚泥の呼吸率を求める手段や、
溶存酸素を一定に制御するための溶存酸素一定制御手段
が採られている。

これらの手段によっても、ある程度は流入負荷変動の活
性汚泥に対する影響を緩和することができるが、充分で
はない。

すなわち第１図は従来の水処理装置における溶存酸素を
一定制御する部分を示すものである。

第１図において、１は送風源（図示せず）からの空気を
清浄するための空気フィルタ、２は風量計たとえば゛オ
リフィスで゛、２ａはオリフィスで゛検出された風量を
電気信号に変換する差圧伝送器である。

３は吸込弁、４はブロワ−であって、このブロワ−から
空気流路５を通してエアレーションタンク６に空気が供
給される。

また、エアレーションタンク６には最終沈澱池７からの
返送汚泥が供給されると共に、下水管８から流入下水が
注入される。

ここでＱＲは返送汚泥量、Ｑ５は流入下水量を示すもの
である。

９は流入水量を電気信号に変換する流入水量計で、この
流入水量計９からの電気信号ｑ５は信号線１１を通して
風量調節計１０に供給される。

１２は差圧伝送路２ａからの電気信号を直線的になるよ
うに補正する開平演算器で、この開平演算器１２からの
電気信号は風量信号Ｇ５として風量調節計１０に供給さ
れる。

エアレーションタンク６には溶存酸素計１５が設置され
ており、この溶存酸素計１５からの電気信号はアイソレ
ータ１６およびフィルタ１７を介して溶存酸素調節計１
３に供給される。

アイソレータ１６はノイズや他の外乱信号を除去し、溶
存酸素計１５からの信号のみを選別するものであり、フ
ィルタ１７は溶存酸素計１５からの信号を清めらかにす
るものである。

１８は溶存酸素量設定器であり、般には、手動によって
設定される。

この設定器１８からの設定信号Ｓ１と溶存酸素計１５か
らの信号を溶存酸素量調節計１３において突合せ、その
溶存酸素偏差信号Ｄ５を風量調節計１０に供給する。

このように風量調節計１０には、オリフィス２によって
風量を電気信号した風量信号Ｇ８と、流入水量計９から
の流入水量信号ｑ８と、溶存酸素量調節計１３からの溶
存酸素偏差信号Ｄ５とが入力される。

このような従来の水処理装置によれば、風量調節計１０
において風量信号Ｇ５と流入水量信号ｑ５との比」によ
り通気倍率ｒを求め、この通気倍率ｒと溶存酸素量調節
計１３からの信号Ｄ５との演算結果により風量指令信号
ＧＤが発せられる。

この風量指令信号ＧＤにより操作弁たとえば電磁操作弁
１９を作動させ、吸込弁３を作動させエアレーションタ
ンク６への送風量を調節することにより溶存酸素量を一
定に制御するものである。

しかし、このような従来の装置においては、溶存酸素量
設定器１８を手動により設定するものであり、一度設定
すると半固定となるため流入水量負荷変動や被測定液の
基質が変動すると、エアトーションタンク６内の諸条件
例えば呼吸率などに追随した溶存酸素設定値を得ること
ができない。

したがってエアレー ジョンタンクの諸条件に応じた送
風が不可能である。

本考案は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は
エアレーションタンク出口付近の溶存酸素量設定値を随
時適正な値で一定になるように制御して、下水処理プロ
セス特に活性汚泥の安定化を図り、処理水質の向上を図
ることができる水質処理装置を提供せんとするものであ
る。

以下に本考案の実施例を第２図〜第５図を参照して説明
する。

この実施例においては、風量計であるオリフィス２によ
って得られた空気差圧を差圧伝送器２ａで電気信号に変
換し、この電気信号を開平演算器１２で演算して風量信
号Ｇ５を得、この風量信号Ｇ５を風量調節計１０に導く
と共に、この風量信号Ｇ５を指標として溶存酸素量設定
値を変更させようとするものである。

またエアレーションタンク６の出口の汚泥の状態すなわ
ち呼吸率を知るために、溶存酸素計１５はエアレーショ
ンタンク６の出口付近に設置する。

すなわち、第２図に示すように開平演算器１２の出力側
と溶存酸素量調節計１３間に、風量信号Ｇ５を溶存酸素
量設定値に演算する演算制御器２０が介挿されており、
かつエアトーションタンク６内にはその出口付近に溶存
酸素計１５が設置されている。

溶存酸素計１５の設置位置付近では、送風量信号Ｇ５と
活性汚泥の呼吸速度ｒｒ（ｍ２０２７１７時間）との間
には次式が成立する。

ｒｒ＝ ｋ （Ｇｓ） ｎ ・（Ｃｓ Ｃ）””（１
）ここで、Ｃ８は飽和溶存酸素濃度（ｍｇ／ｌ）Ｃは設
定溶存酸素濃度（ｍｇ／ｌ） Ｋ、ｎは処理場により定まる定数である。

よって溶存酸素量一定制御下の風量信号Ｇｓから呼吸率
ｒｒを（１）式から求めることができる。

またエアトーションタンク６内では、懸濁物質濃度ＣＡ
の変動は出口が最も小さいことが判っている。

このことから、呼吸速度ｒ、の変動はほぼ呼吸率ｋｒ（
＝ｒｒ／ＣＡ）の変動とみなしてよい。

また実験より、第３図に示すように呼吸率ｒｒと処理水
質との間には比例関係が成立することが判明した。

また、溶存酸素濃度Ｃと呼吸速度ｒｒとの間には、第４
図に示す如く溶存酸素濃度Ｃ−Ｃｔ（約１ ｐｐｍ）以
下では微生物の反応速度は式（１）に示すように呼吸速
度ｒｒに関係すると共に、溶存酸素濃度Ｃによって大き
く変動することが判っている。

以上のような実験的事実から、エアレーションタンク６
の出口付近における呼吸速度ｒｒまたは呼吸率ｋｒおよ
び処理水質を安定化させるために、溶存酸素量一定制御
下の送風量指令信号Ｇ５を指標として設定値を変更する
ものである。

すなわち、第２図に示すように風量調節計１０には流入
水量信号ｑ５．溶存酸素量偏差信号Ｄ５および風量信号
Ｇ５が人力されている。

これらの各人力信号に応じて風量調節計１０が出力され
る風量指令信号ＧＤによって操作弁１９と吸込弁３を制
御して、エアトーションタンク６内の溶存酸素量を一定
制御するために送風量を制御している。

この時点における風量信号Ｇ８が演算制御器２０に入力
されると、該演算制御器２０は信号線２１を通して入力
される風量信号Ｇｓを演算して演算出力を発する。

この演算出力は溶存酸素量外部設定信号Ｓ２として溶存
酸素量調節計１３に入力される。

風量信号Ｇ５は、前述の如くエアレーションタンク６に
流入される流入水量や基質濃度の変化などによる負荷変
動によって時々刻々変動するため、風量信号Ｇ５を指標
とした溶存酸素量外部設定信号Ｓ２も前記エアトーショ
ンタンク６内の諸条件によって変動する。

したがって従来の溶存酸素調節計１３に付属する溶存酸
素の手動設定器１８によるものを外部設定器に変更し、
風量信号Ｇ５に応じた外部溶存酸素信号Ｓ２を演算制御
器２０を使って求めるようにしたものである。

第５図は溶存酸素量設定値を変更する場合の一例を示す
ものである。

例えば風量信号により溶存酸素量設定値を２段（ＣＩ＜
Ｃ２）に切替える場合、第５図に示すように負荷が増加
し風量信号がＧ８＋δ（δは不感帯）を越えたら（１）
式より呼吸速度ｒｒ（又はｋｒ）も増加しているので溶
存酸素量設定値をＣ１からＣ２に変更し、負荷が低下し
て風量信号がＧ５−δになったら設定値をＣ２から０１
に変更するものである。

上述のように本実施例においては、従来行われている溶
存酸素量一定制御システムに、送風量の信号を指標とし
て前記溶存酸素量設定値を変更させるようすると共に、
溶在酸表計１５をエアトーションタンク６内の最適場所
に設置するようにしたから、第３図に示すように活性汚
泥の呼吸率ｋｒ（ｍｇＤ２／ ｇ −ｓｓ／ｈｒ）及び
処理水質全安定化すせることができる。

また本実施例によれば風量信号Ｇ５を指標として使用し
たから、エアレーションタンクの出口に活性汚泥の呼吸
速度計と懸濁物質濃度計を設置して、これらの測定値の
比から呼吸率ｋｒを求める従来の手段に比べて、溶存酸
素計が１個で済み保守９点検を容易になる。

以上説明したように本考案は、エアレーションタンクの
溶存酸素量を的確に検出するために溶存酸素計を前記エ
アレーションタンクの出口付近に設置すると共に、時々
刻々の負荷変動による適切な溶存酸素量設定値として風
量を指標としたから、溶存酸素量を常に適正な溶存酸素
設定値で一定制御することができる。

したがって本考案にまれだ、下水処理プロセス特に活性
汚泥の安定化が図れ、かつ処理水質の向上を図ることが
でき、その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶存酸素一定制御手段を用いた水処理装
置のブロック線図、第２図は本考案の実施例に係る水処
理装置のブロック線図、第３図および第４図は活性汚泥
の特性線図、第５図は本考案の動作説明用線図である。 ６・・・・・・エアレーションタンク、２・・・・・・
オリフィス、２ａ・・・・・・差圧伝送器、９・・・・
・・流入水量計、１０・・・・・・風量調節計、１３・
・・・・・溶存酸素量調節計、１５・・・・・・溶存酸
素計、１８・・・・・・溶存酸素量設定器、１９・・・
・・・操作弁、２０・・・・・・演算制御器、ｑ５・・
・・・・流入水量信号、Ｇ５・・・・・・風量信号、Ｄ
５・・・・・・溶存酸素偏差信号、Ｓｌ・・・・・・第
１の溶存酸素量設定信号、Ｓ２・・・・・・風量を指標
とした第２の溶存酸素量設定信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エアレーションタンクに流入される被処理水の流入量信
   号と、風量演算器によって得られる送風量信号および該
   エアレーションタンク内の溶存酸素量信号と溶存酸素量
   設定信号を酸素調節計に導き、さらにそれらの溶存酸素
   量信号と溶存酸素量設定信号による酸素調節計溶存酸素
   量偏差信号とを風量調節計に導き、該風量調節計の出力
   信号により前記エアレーションタンクへの送風量を制御
   して、前記エアレーションタンク内の溶存酸素量を制御
   する装置において、前記風量演算器の出力側と前記酸素
   調節計との間に、前記風量信号を溶存酸素設定値に演算
   する演算制御器を接続し、前記送風量信号を前記溶存酸
   素量設定信号の指標として用いると共に、前記エアレー
   ションタンクの出口近傍に溶存酸計を設置し、前記エア
   レーションタンク内の処理状況の指標となる活性汚泥の
   呼吸速度を溶存酸素量一定制御時の前記送風量信号から
   導出するようにして構成したことを特徴とする水処理装
   置。