JPS588313B2 - 曝気槽の溶存酸素制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は曝気槽の溶存酸素制御装置に関し、特に、押出
し流れ型曝気槽に使用される溶存酸素制御装置に関する
。

一般に、押出し流れ型曝気槽は下水処理では勿論、産業
廃水処理においても多用される傾向がある。

この押出し流れ型曝気槽は完全混合型曝気槽と異なり、
廃水の流入端から流出端への流下方向沿って、活性汚泥
及び水質の濃度勾配が存在している。

したがって、曝気槽の各場所で濃度勾配に応じて活性汚
泥の酸素消費速度が異なるため、曝気槽内の溶存酸素も
流下方向に分布している。

一方、活性汚泥汚水処理は好気性微生物群の機能に依存
しているから、曝気槽内の溶存酸素は重要な因子である
。

このため、溶存酸素は流下方向に適切に分布維持されて
いることが望ましい。

しかしながら、流入負荷が変動した場合、曝気槽内の活
性汚泥濃度、水質が時間的に遅れながら、流下方向へ変
動していくから、曝気槽内の溶存酸素濃度の分布もこれ
に応じて順次変動する。

従来、この種の曝気槽では、通常、後述するように、曝
気槽内の溶存酸素を計測し、その位置における曝気風量
を求めるカスケード型の制御装置が数個所に設けられて
いる。

しかしながら、この構成においては、制御装置を数個所
に設置しなければならないため、経済性の面で非常に不
利である。

一方、押出し流れ型曝気槽の溶存酸素を制御する方法と
して、曝気槽の特定の一個所における溶存酸素を計測し
、この計測結果にしたがって全体の曝気風量を制御する
ことも考えられる。

しかし、この制御方法では計測位置から離隔した位置に
おける溶存酸素が不可避的に最適値からかけ離れてしま
う。

このため、活性汚泥に悪影響を与えたり、過剰な空気を
供給しなければならないという欠点がある。

本発明の目的は押出し流れ型曝気槽内の溶存酸素の分布
を最適に維持できる溶存酸素制御装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は曝気槽内に過剰に空気を供給する必
要がなく、したがって、電力消費の少ない経済的な溶存
酸素制御装置を提供することである。

本発明のより他の目的は使用される機器の保守管理が容
易な溶存酸素制御装置を提供することである。

本発明に係る溶存酸素制御装置は流入端から流出端の方
向へ廃水を移動させることにより、廃水を処理する押出
し流れ型曝気槽に使用される。

本発明によれば、上述した型の曝気槽における流入端近
傍領域の溶存酸素を制御する第１の制御部と、残りの領
域における溶存酸素を制御する第２の制御部とを独立に
有する溶存酸素制御装置が得られる。

更に、第１の制御部と第２の制御部とは異なる形式で対
応する各部の溶存酸素を制御し、保守管理を簡単にして
いる。

以下、図面を参照して説明する。

第１図を参照すると、押出し流れ型曝気槽内の実現され
るべき溶存酸素（ＤＯ）分布が示されており、横軸に流
入端ＩＮから流出端ＯＵＴまでの距離ｄをとり、縦軸に
溶存酸素（ＤＯ）をとっている第１図からも明らかな通
り、流入端ＩＮから流出端ＯＵＴまで曝気槽内における
ＤＯは増加曲線を描いていることがわかる。

このような特性を維持するためには、流入端ＩＮから流
出端ＯＵＴまでの間に、複数個の制御ポイントＣＴ１〜
ＣＴ５（ここでは５個のポイント）を設け、各ポイント
におけるＤＯが第１図の特性を満たすように制御する必
要がある。

このため、各ポイントＣＴにおける曝気槽内のＤＯをＤ
Ｏセンサで測定し、各ポイントＣＴの設定値と比較し、
比較結果に応じた風量を曝気槽内に供給するカスケード
制御を各制御ポイント毎に行なう必要がある。

しかし、各制御ポイント毎に非常に高価な制御装置を設
けることは実用的でない。

また、多数のＤＯセンサの保守、管理に労力及び時間が
かかり、非常に不便である。

第２図を参照すると、本発明の一実施例に係る溶存酸素
制御装置は押出し流れ型曝気槽１０の上流部のＤＯを制
御するために設けられる第１制御部１１と中下流部のＤ
Ｏを制御するために設けられる第２制御部１２とを有し
ている。

尚、ここでは曝気槽１０の流入端ＩＮから流出端ＯＵＴ
までの間を実質上３等分し、流入端側の１／３の領域を
上流部、流出端側の１／３の領域を下流部とし上流部と
下流部との間の１／３の領域を中流部として説明する。

第１制御部１１はパイプ１３を通して送られてくる廃水
の量を測定する流量計１４、予め倍率Ｒを設定され、流
量計１４における測定結果に、倍率Ｒを乗算して必要な
曝気風量の設定値を求めるための比率設定器１５及び曝
気風量を制御するための第１コントローラ１６とを備え
ている。

更に、第１制御部には第１コントローラ１６に曝気槽１
０内に送られる曝気風量を計測するための流量計１７、
第１コントローラ１６からの指示に応じて開閉する自動
バルブ１８及び交流モータによって駆動されるブロワ１
９が設けられている。

この第１の制御部１１では、パイプ１３及び流量計１４
を介して曝気槽１０内に供給される廃水の量に応じた曝
気風量がブロワ１９、流量計１７及び手動バルブ２０を
介して、曝気槽１０内の上流側に設けられた各散気管２
１に分配される。

一方、第２制御部１２は曝気槽１０の中下流部の実質上
中間に位置付けられたＤＯセンサ２２、ＤＯセンサ２２
の測定結果を増幅する増幅弟３及ぴ曝気槽１０内のＤＯ
センサ２２の位置に対応したＤＯの設定値ＳＶとＤＯセ
ンサ２２からの計測値ＰＶとから曝気風量の設定値ＷＳ
を演算する第２コントローラ２４とを有している。

更に、第２制御部１２には、曝気槽１０の中下流部に吐
出される曝気風量を測定する流量計２５及び流量計２５
の計測値ＷＭと第２コントローラ２４からの設定値ＷＳ
とを受け、計測値ＷＭが設定値ＷＳになるように制御す
る第３コントローラ２６を備えている。

この実施例では第３コントローラ２６の出力を回転制御
器２７を介して直流モータ２８に与え、この直流モータ
２８によりプロワ２９を制御している。

また、流量計２５にはブロワ２９からだけでなく、リミ
ツタ３Ｌ３２の作動により動作するプロワ３３，３４か
らも送風される。

各ブロワ２９，３３，３４からの曝気風量は流量計２５
で計測された後、中下流部の手動バルブ３５を介して中
下流部の散気管３６に供給される。

更に第２図を参照すると、通常の押出し流れ型曝気槽と
同様に、曝気槽で処理された廃水はバイプ３９を通して
沈澱槽４１へ送られ、沈澱槽４１で活性汚泥と分離され
た後、パイプ４２を通して処理水として放流される。

一方、沈澱した活性汚泥は返送汚泥としてポンプ４３に
よりパイプ４４を通して再び曝気槽１０内へ送り込まれ
る。

曝気槽１０内で増殖した汚泥のうち余剰分は余剰汚泥と
してパイプ４５を通してポンプ４６によって沈澱槽４１
から排出される。

上に述べたことから明らかな通り、本発明に係る第１及
び第２制御部１１及び１２はそれぞれ上流部及び中下流
部に分けて設置され、互いに異なった形式で制御を行な
っている。

更に言えば、第１制御部１１においては曝気槽１０への
流入水量に応じて曝気風量を制御し、間接的に曝気槽１
０の上流側におけるＤＯを制御する比率一定制御を行な
っている。

また、第２制御部１２においては中下流部中央に設置し
た１つのＤＯセンサ２２によってこの位置におけるＤＯ
が一定となるように中下流側全体の曝気風量を制御する
カスケード制御を行なっている。

次に、第１及び第２制御部１１及び１２の動作を説明す
ると、まず、平均的流入負荷時に、第１図に示すＤＯ分
布となるように、上中下流部の手動バルブ２０，３５で
各散気管２１、３６への曝気風量をセットしておく。

これによって、常に、手動バルブ２０，３５の開度に比
例した風量が各散気管２１、３６へ分配される。

上述した状態で廃水はパイプ１３及び流量計１４を介し
て曝気槽１０の上流側に供給される。

流量計１４で計測された流入量は比率設定器１５によっ
て計測される比率設定器１５には、設定倍率Ｒとして、
平均的流入水量時に上流側におけるＤＯを例えば０．５
ｐｐｍ程度にするための指数が設定されているから、こ
の設定倍率Ｒに流入量を乗じた値が上流側曝気風量の設
定値として第１コントローラ１６に供給される。

第１コントローラ１６では比率設定器１５から与えられ
た設定値と、流量計１７からの曝気風量計測値とを比較
し、この偏差を修正するように自動バルブ１８を動作さ
せ、曝気風量が設定値になるように制御する。

このように、上流側ではＤＯセンサを設けず、間接的に
ＤＯを制御する方式を採用しているため、維持管理に要
する手間が一切不要である。

また、上流側においてはＤＯセンサを用いないで制御を
行なうことにより，返送汚泥と廃水の流入によってＤＯ
センサが汚染されるおそれはなくなる。

中下流側のＤＯを制御する第２制御部１２では、中下流
部のほぼ中央に設置されたＤＯセンサ２２からの信号は
増幅器２３で増幅された後、曝気槽１０におけるＤＯの
計測値として第２コントローラ２４へ供給される。

第２コントローラ２４はＤＯを制御するためのものであ
り、増幅器２３から送られてきたＤＯの計測値と任意に
与えたＤＯの設定値ＳＶとを比較し、両者間の偏差を修
正するような曝気風量を設定値ＷＳとして第３コントロ
ーラ２６に与える。

第３コントローラ２６は曝気風量を制御するためのもの
であり、第２コントローラ２４からの風量設定値Ｗｓと
流量計２５からの計測風量ＷＭとを比較し、両者間の偏
差を修正するような設定値を送出する。

この設定値は回転数制御器２７を介して回転数の設定値
として直流モータ２８に供給される。

直流モータ２８は回転数の設定値にしたがってブロヮ２
９を駆動する。

ブロワ２９は直流モータ２８の回転数に応じて流量計２
５、手動バルブ３５を介して中下流側散気管３６へ送風
する。

以上述べたように、第２制御部１２ではカスケード制御
を行なうと共に、直流モータ２８を用いて曝気風量を可
変しているため、曝気に要する動力費を低減することが
可能である。

更に、この実施例ではリミッタ３１，３２及びブロヮ３
３及び３４が設げられてぃる。

リミッタ３１は曝気槽１０への流入負荷が増大し、直流
モータ２８の最大回転数で第３コントローラ２６へ与え
た曝気風量の設定値ＷＳに達しない場合に作動する。

リミツタ２６が作動すると、定速回転を行なう交流モー
タ（図示せず）を備えたブロワ３３が動作し、交流モー
タの回転数で定まる風量が直流モータ２８で駆動される
ブロワ２９がらの風量に相加された形で流量計２５へ送
り出される。

この場合、ブロワ３３が起動した直後の状態では、直流
モータ２８の回転数は最大回転数から低下し、流入負荷
の増大に応じて上昇してい匂再び直流モータ２８の最大
回転数で第３コントローラ２６に与えられた設定値ＷＳ
に達しないときには、もう一つのリミツタ３２が作動し
、交流モータ（図示せず）を備えたブロワ３４が起動す
る。

逆に、流入負荷が減少すると、リミッタ３２及び３１が
順次作動して交流モータを停止させブロワ３４及び３３
からの送風を停止する。

交流モータを備えたオン−オフ用ブロワをこの実施例で
は２台設けているが、必要空気量に応じて何台設けても
よい。

このように、直流モータ２８によって駆動されるブロワ
２９のほかに、オン−オフ制御されるブロワ３３及び３
４を設けることにより、曝気風量を広範囲にわたって変
化させることができる。

第２制御部１２に用いられるＤＯセンサ２２は汚染され
やすい上流側から出来るだけ離れた位置に設置され、し
かも１本だけであるから、ＤＯセンサの維持管理が簡単
である。

また、上流部から離れた位置におけるＤＯに依存して上
流部のＤＯを制御した場合には、上流部にＤＯの過小状
態が生じ易いが、上流部は分離した形で別の第１制御部
によって異なる方式で制御を行なっているから、上流部
におけるＤＯの過小状態は軽減され且つ中下流部のＤＯ
は第１図の設定値に維持される。

第３図は本発明の他の実施例を示す図であり、ここでは
、押出し流れ型曝気槽１０として、複数の完全混合型曝
気槽１０ａ・・・１０ｆを配設した場合を示している。

この場合、複数槽のうち、流入端ＩＮに近い１／３槽程
度を上流、残り２／２槽程度を中下流側として考えるこ
とにより、本発明を適用できる。

第３図は６槽の場合を示し、上流側２槽に比率一定制御
により定まる曝気風量を供給し、中下流側の４槽にＤＯ
センサ２２を用いたカスケード制御により定まる曝気風
量を与えることは第２図の実施例と同様である。

また、ＤＯセンサ２２も中下流部を構成する曝気槽１０
ｃ〜１０ｆの実質上真中（図では１０ｅの１０ｄ寄り）
に位置付けられている。

第４図は第２図の実施例に示す第２制御部１２の動作を
説明するための図であり、横軸に時間、縦軸に風量を取
っている。

まず、第４図Ａを参照すると、風量の変化状態の一例を
示し、最低風量ＱＯから最大風量ＱＭまで変化している
。

縦軸のＱ１は直流モータ２８によって駆動されるブロワ
２９の最大風量、即ち、リミツタ３１の作動レベルを示
し、他方、Ｑ２はリミツタ３２の作動レベルである。

第４図Ｂ，Ｃ及びＤは直流モータ２８によって駆動され
るブロワ２９、交流モータによって駆動されるブロワ３
３及び３４の風量をそれぞれ示している。

第４図Ａに示すように、必要な風量が変化すると、プロ
ワ２９の風量はＱＯから第４図Ｂのように徐々に増大し
、時間ｔ１においてブロワ２９の最大風量Ｑ１に達する
。

このため、第４図Ａで示される必要な風量を送ることが
できなくなる。

そこで、時間ｔ１においてリミツタ３１が作動し、ブロ
ワ３３の交流モータを駆動する。

ブロワ３３から第４図Ｃで示すように一定風量が供給さ
れる。

このとき、直流モータの回転速度を低下させ、風量がデ
ィスクリートに変化するのを防止している。

直流モータ２８によって駆動されるブロワ２９からの風
量は第４図Ｂに示すように、第４図Ａの風量に応じて増
加し、時間ｔ２において再びブロワ２９の最大風量に達
する。

この時、ブロワ２９及び３３による送風量はＱ２になり
、この送風量を越えて第４図Ａの風量が変化すると、リ
ミツタ３２が動作する。

これによって、ブロワ３４が第４図Ｄに示すように動作
し、ブロワ３４からも送風が行なわれる。

ブロワ３４は交流モータによって駆動されているから、
その風量は実質上一定である。

尚、この場合にも、ブロワ２９の風量は低下し、風量の
連続性が保たれる。

一方、所要風量が減少するときには、時間ｔ３において
ブロワ３４がオフ状態となり続いて、時間ｔ４において
ブロワ３３がオフ状態となって送風を停止する。

上に述べたことからも明らかな通り、所要空気量をＱと
すると、リミツタ３１はＱ＞Ｑｌでブロワ３３を起動さ
せ、Ｑ≦Ｑ１で停止させる。

また、リミツタ３２はＱ＞Ｑ２でブロワ３４を起動し且
つＱ≦Ｑ２で停止させている。

このように、ブロワ２９の駆動するために、直流モータ
２８を使用し、この直流モータ２８を交流モータと結合
して用いているので、必要な送風量を最小限の曝気用動
力費で得ることができる。

本発明は上流部のＤＯを比率一定制御により粗く調整し
ておき、中下流部のＤＯをカスケード制御により精密に
調整している。

したがって、全体のＤＯの分布を最適に維持することが
可能である。

以上述べたように、本発明では流入負荷変動の激しい上
流側を中下流側と分離すると共に、分離された領域に適
した制御方式によりＤＯを制御している。

したがって、曝気槽内部のＤＯを最適に保持できると共
に、使用されるＤＯセンサの数を最小限に留め且つその
設置位置を選んでいることから、ＤＯセンサの管理、維
持も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出し流れ型曝気槽におけるＤＯ分布を示す図
、第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
は本発明の他の実施例を示す図、及び第４図は中下流部
における制御方式を説明するための図である。 記号の説明、１０，１０ａ〜１０ｆ・・・・・・曝気槽
、１１・・・・・・第１制御部、１２・・・・・・第２
制御部、１３・・・・・・パイプ、１４・・・・・・流
量計、１５・・・・・・比率設定器、１６・・・・・・
第１コントローラ、１７・・・・・・流量計、１８・・
・・・・自動バルブ、１９・・・・・・ブロワ、２０，
３５・・・・・・手動バルブ、２２・・・・・・ＤＯセ
ンサ、２３・・・・・・ＤＯ増幅器、２４・・・・・・
第２コントローラ、２５・・・・・・流量計、２６・・
・・・・第３コントローラ、２７・・・・・・回転制御
器、２８・・・・・・ＤＣモータ、２９・・・・・・プ
ロワ、３１、３２・・・・・・リミツタ、３３，３４・
・・・・・ブロワ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流入端から流出端の方向へ廃水を移動させることに
   より、該廃水を処理する形式の押出し流れ型曝気槽内の
   溶存酸素分布を制御する溶存酸素制御装置において、前
   記曝気槽における前記流入端近傍領域の溶存酸素を制御
   するための第１の制御部と、前記流入端近傍領域を除く
   前記曝気槽の残りの領域における溶存酸素を制御するた
   めの第２の制御部とを備え、前記第１の制御部は前記流
   入端から流入する廃水の量から前記流入端近傍領域に供
   給すべき曝気風量を決定する手段を有し、且つ、前記第
   ２の制御部は前記残りの領域の実質上中央部に設置され
   、該中央部における溶存酸素を検出する感知手段と、該
   感知手段からの溶存酸素計測結果にしたがって、前記残
   りの領域における曝気風量を決定する手段とを肴してい
   ることを特徴とする曝気槽の溶存酸素制御装置。