JPS6054792A - 生物学的脱窒素プロセスの制御装置 - Google Patents

生物学的脱窒素プロセスの制御装置

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JPS6054792A
JPS6054792A JP16043683A JP16043683A JPS6054792A JP S6054792 A JPS6054792 A JP S6054792A JP 16043683 A JP16043683 A JP 16043683A JP 16043683 A JP16043683 A JP 16043683A JP S6054792 A JPS6054792 A JP S6054792A
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JP
Japan
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denitrification
methanol
tank
contg
nitrogen
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JP16043683A
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English (en)
Inventor
Shoji Watanabe
昭二 渡辺
Kenji Baba
研二 馬場
Shunsuke Nokita
舜介 野北
Hitoshi Ogasawara
均 小笠原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は生物学的膜窒素プロセスに係り、特に、脱窒還
元剤でるる水素供与体の注入量を必要最小限に抑え、か
つ、良好な脱窒状態を維持するに好適な水素供与体注入
制御装置に関する。
〔発明の背景〕
下水処理場では、従来、有機物を処理対象としてきたが
、近年、富栄養化源とされている窒素及び燐の除去が重
要な課題となっている。
微生物を利用した生物学的脱窒未洗は最も一般的な窒素
除去法とされている。この脱窒未決は二つの微生物反応
槽をもち、有機性、あるいは、アンモニア性窒素(以下
NH,−Nと称す)を無害な窒素ガスに変換する。その
一つは硝化槽で、排水中のN H3N及び微生物の異化
代謝によって、有機性窒素から変換されるNH3−Ne
硝化菌により、 NHr +202 ”NOs +HxO+2 H”−・
・−・(i)のように硝酸性窒素(以下NOs Nと称
す)に酸化する。(1)式によれば、硝化槽では酸素と
中和剤全必要とし、空気曝気及びアルカリ剤注入が行な
われる。従って、硝化槽流出液は高濃度の溶存酸素(以
下DOと称す)を含むことになる。他の一つは脱窒槽で
、硝化槽流出液中のNOx −NJm脱窒菌により窒素
ガスへ還元する。
2 N Os +5 Hz −Nt + 4 H++ 
0 + 20 H−・・・・・・(2)(2)式から、
脱窒槽では還元剤として水素供与体を必要とし、メタノ
ールが一般的に用いられる。メタノール注入量Cmを表
わす式としてlCm=2.47(NOs N)+0.8
7DO−−(3)この式で、メタノールは本来のN O
B N還元だけでなく、DOにも消費されることがわか
る。また、メタノールはNO,−N還元に優先してDO
に利用されることが知られている。従って、脱窒槽にD
Oが流入すればメタノールが余分に消費され、運転コス
トの増大につながる。特に、硝化液を直接脱窒槽に導く
方式ではDOのメタノール消費によるコスト増を無視で
きない。
メタノール注入量を単純に低減する方法として、脱窒槽
に流入する硝化液中のDCI除去すればよいことが(3
)式かられかる。具体的には、硝化槽と脱窒槽の間に脱
DO檜を設置し、脱窒槽排ガスによる散気等の攪拌手段
によってDOを除去する方式が知られている(特公昭5
7−42398号、特開昭56−166998号)。し
かし、脱窒対象液のD(1−除去しただけではメタノー
ル注入量の低減に直接繋がらない。すなわち、後工程で
ある脱窒槽のメタノール注入量をいかに適切に操作する
かが重要である。(3)式から、DOが存在しない場合
のメタノール注入量全適正にするには、No。
−Nに対応した操作が必要であることがわかる。
ところで、Not Nのオンライン計測器が現在未開発
であるため、メタノールの適正注入は現状において困難
である。したがって、DO除去によるメタノール低減を
効果的に行なうには、実用的なメタノール注入制御の確
立が前提条件であった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、NOs −Nを還元するに必要な最小
限のメタノールを注入し、かつ、DO除去によるメタノ
ール注入量の低減を可能とする生物学的脱窒素制御装置
全提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は、脱窒槽内の酸化還元電位がN0s−N濃度、
有機物濃度の他にDoll)度により変化し、DO濃度
を予め所定値以下に維持すれば脱窒状態であるNO3N
濃度と有機物濃度に対処し、かつ、制御位置を任意に選
定できるメタノール注入制御が可能となり、また、DO
除去に対応したメタノール注入量の低減が図れること盆
発見したことに基づく。
すなわち、本発明者らは、酸化還元電位が脱窒槽の処理
状態全表わす指標として有効であり、また−DOが酸化
還元電位に影響を与えるという実験結果を見出し、本発
明を成すに至った。
第1図は種々の脱窒状態における酸化還元電位を測定し
た結果である。脱窒槽の処理状態は、処理対象となるN
Ox N(NOs NとN02−Nの総称)と新たに注
入するメタノールを含めた有機物の残存量で示すことが
できる。第1図は、完全混合型の脱窒槽を用いて、DO
が常時0.5+ng/を以下となっている場合の脱窒状
態を表わしている。この図から、残存有機物の増加、す
なわち、メタノールが過剰になると酸化還元電位が低下
し、N0xNの増加、すなわち、メタノールが不足する
と酸化還元電位が上昇し、脱窒状態と酸化還元電位の間
に明確な相関関係があることがわかる。この結果によれ
ば、N0xNを低濃度に維持し、しかも、メタノールが
過剰とならない酸化還元電位の範囲を見出すことができ
る。この範囲は−i o omvから一200mVの間
に存在する。第1図の結果は、酸化還元電位を指標とす
るメタノール注入制御を実施すれば脱窒槽を管理するこ
とができることを示す。
一方、第2図に示すように、酸化還元電位はDOの影響
を受ける。第2図は、DOが0.2 mg/を時の酸化
還元電位Po?基準とし、この基準値と各種DO時の測
定値P′との差分ΔPとDoの関係を示す。
ΔP=P’ Pa ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(z)この図から、DOの上昇に伴い
酸化還元電位が上昇することがわかる。
ところで、生物学的脱窒素プロセスは第3図、第4図に
示すプロセス及びこれらの変形プロセスが一般的である
。これらのプロセスの特徴は、脱窒槽2で処理対象とな
るのは硝化槽lから流出する硝化液5、あるいは、循環
液lOである。硝化槽lでは空気11’に吹込んでNH
g −Nを酸化しているため、高濃度のDOTh含む硝
化液5、あるいは、循環液lOが脱窒槽2に流入する。
このような脱窒槽2で、酸化還元電位全指標としてメタ
ノール12を適正に操作するには、DOの影41ift
考慮する必要がある。なぜなら、硝化槽lの流出部のD
O濃度は最大5mg/を程度の範囲内で日変動し、この
DO変化によって良好な脱窒状態を形成する酸化還元電
位の適正範囲が推移するためでるる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第5図により説明する。本実
施例は硝化液循環方式と称される第4図のプロセスを例
と″した。第5図において、2は脱窒槽で最頭部にDO
及びNOx−N金倉む硝化液循環液lOと返送汚泥8を
導入する。嫌気性雰囲気が巣作となる脱窒槽2は空気?
遮断するために覆蓋し、攪拌装置17によシ全槽にわた
って流動化される。このような脱窒槽2に対して、攪拌
操作のみを行なう放散領域A’Th上流部に設け、放散
領域Aの下流に脱窒領域Be設け、脱窒領域Bの上流部
に有機物を含む流入水4とメタノール12を注入する。
放散領域Aと脱窒領域Bの間に多孔整流壁13を設けれ
ば、両領域の逆混合が防止できそれぞれの機能を有効に
発揮できる。脱窒領域Bには酸化還元電位計21に設置
し、脱窒状態に対応した酸化還元電位の実測値Pを制御
回路31に出力する。制御回路31では実測値Pと予め
設定された酸化還元電位の目標値P“との差分εが演算
され、 ε=p−p” ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(2)差分εに応じてメタノール注
入装置19が操作される。注入装置19は差分εが負で
あればメタノールを減少させ、差分εが正であればメタ
ノール金増加させる方向に作動する。
一方、放散領域Aに流入した返送汚泥8と循環液lO中
のDOは空気遮断されるため次式に基づいて低下する。
ここで、C: D O(mg/4)、 Cs ’飽和D
O(” g/l ) s kr−’酸素移゛動容量係数
(1/h )、k、i単位汚泥量当りの酸素消費速度(
m g/g−ss/h )、S;汚泥濃度(g−5S/
l)、t:時間(h)である。
(3)式の右辺第1項は放散による減少、第2項は汚泥
呼吸2による減少を表わす。このうち、人為的な操作を
行なえるのは第1項で、放散を促進する手段として(1
)kL、’z高める。(1)Cs’rゼロに近づける、
などの方法がある。前者は攪拌方法、後者は放散領域A
の気相中酸素濃度に影響される。ところで、脱窒反応の
結果発生するガスは、安定な窒素と炭酸ガスであること
から、この脱窒ガスを放散領域Aに導びけば、気相中酸
素濃度をほぼゼロに維持でき、C5(cゼロにできる。
これは、第5図で、脱窒領域Bと放散領域Aの気相部を
連通させ、放散領域Aから放散ガスを含む脱窒ガス15
Th排出することにより可能である。第6図は、放散時
間25m1p、放散領域の気相を嫌気性雰囲気とした場
合のDo放散状態金検討した実験結果である。この図か
ら、第5図の手段によってもDO除去を効率よ〈実施で
きる。
ところで、脱窒領域Bで、酸化還元電位によるメタノー
ル注入制御はDO値が低いほど第1図に示す酸化還元電
位と脱窒状態の関係に与える影響が少なくなる。このこ
とは、DO値?常時所定値以下に維持すれば酸化還元電
位/メタノール注入制御の安定性が増すことを意味する
。これは攪拌強度を操作することにより実現できる。こ
の−例として、第7図に放散領域Aの流出部にDO計2
2を設置し、制御回路32でDOの実測値dと予め設定
した目標値d4の差分Δdに対応して攪拌装置17’を
調節する方式を示す。
Δd=d−ct″? ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・(4)攪拌装置17′の他の操作法
は、放散領域Aへの返送汚泥8と循環液lOの流量とそ
の中の含有Do値との積に比例させΣ方式が考えられる
このように、DO除去を実施した後で、酸化還元電位を
指標としてメタノール注入量を制御すれば、必要量のメ
タノ1ルで完全脱窒が達成され、DO除去量に対応した
メタノール量の低減が実現できる。そこで、本発明を実
証し、さらに効果を確認する目的で実験を試みた。以下
、その結果について説明する。
実験は、第4図に示す硝化液循環方式を対象とし、流入
水4の流量及び水質に第8図のような日変動を与えた。
なお、放散領域Aは脱窒槽2の1/4を充当し、滞留時
間は25mmとした。攪拌装置17’の制御は実施しな
かった。また、脱窒領域Bのメタノール注入制御の酸化
還元電位目標値は−15omvに設定した。さらに、比
較のため、返送汚泥8及び循環液10t−脱窒領域Bに
直接導入する非放散実験も行なった。第1表はその結果
の一例である。
第1表 脱窒領域Bで、酸化還元電位は非放散時の目標値上so
m’vに対して、放散時には目標値±15mVと精度が
向上している。また、残留有機物濃度及びNOx N濃
度は両者ともほぼ同一で、低値を示していることから、
良好な脱窒状態が形成されている。プロセス全体の脱窒
率をめると、両者とも78%で、循環比4における理論
脱窒率がほぼ達成された。一方、Do放散時のメタノー
ル注入量は、非放散時に対して約23%低減した。
脱窒領域Bへの流入Doを比較すると、非放散時に対し
て放散時にはo、5mg02/を以下とほぼ完全に除去
されている。したがって、放散時のメタノール低減は、
脱窒状態が放散時と非放散時とでほぼ同一である−こと
から、DO除去の効果であると言える。また、この低減
率は、(3)式に基づいてDO放散時と非放散時のメタ
ノール必要量Cm+。
Cm2全試算し、 R8”100(C100(C+)/Cmzによりめた低
減率25f)とほぼ一致した。
このように、放散領域と脱窒領域に機能分離し、放散領
域で予めDOTh除去した後、脱窒領域で、メタノール
注入量を酸化還元電位により制御する本発明によれば、
制御精度の向上が図れ、さらにDO放散量に対応したメ
タノール低減を効果的に行なうことができる。
なお、本実施例は硝化液循環方式を対象としたが、本発
明はこれに限るものでなく、生物学的脱窒素プロセス全
般に利用できるものである。この場合、DO放散は脱窒
領域に流入するD(1−含む液を対象とすることが望ま
しい。なぜなら、第4図で、硝化液5を放散対象とすれ
ば放散動力の増大、さらに、嫌気状態となる沈殿池3で
脱窒反応が進行して窒素ガスを生成させ、このガスによ
る汚泥浮上が発生して処理水7の水質を悪化させるため
である。
また、本実施例は脱窒槽内に放散領域全設置しているが
、新たに放散槽を脱窒槽前に設置しても同様の効果が得
られる。
さらに、放散領域で流出部DO&操作する場合、その目
標値は酸化還元電位によるメタノール注入制御の精度を
考慮し、良好な脱窒状態が形成される酸化還元電位の適
正範囲を逸脱しないように設定すればよい。
また、本実施例では流入水を脱窒領域に導入しているが
、本発明は放散領域に導入する方法を阻げるものではな
い。
なお、図中4は流入液、6は流出液である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、脱窒処理前にDoを除去することによ
り脱窒工程における酸化還元電位/メタノール注入制御
の精度が向上し、メタノールの過剰注入を抑え、完全脱
窒を達成できる。したがって、硝化液循環方式でも理論
脱窒率が達成され、処理コストの低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は脱窒槽における脱窒状態と酸化還元電位の関係
を示す実験的にめた特性図、第2図は酸化還元電位に対
するDOの影響を実験的にめた特性図、第3図は脱窒素
プロセスの系統図、第4図は硝化液循環方式の系統図、
第5図は本発明の一実施例の構成図、第6図は実験的に
絽たDOの放散特性図、第7図は本発明の一実施例のD
O放散手段の系統図、第8図は本発明の効果全検討する
実験に用いた流入水の日変動パターンである。 l・・・硝化槽、2・・・脱窒槽、8・・・返送汚泥、
lO・・・循環液、12・・・メタノール、13・・・
整流壁、17゜17′・・・攪拌装置、19・・・メタ
ノール注入装置、21・・・酸化還元電位計、22・・
・DO計、31゜も1霧 も2図 ()0 (M/z) 隅3図 躬4−図 5!115図 同車=#(rPTrL) 槽7目 ′1 も8図 時刻(時う

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、排水中の有機性あるいはアンモニア性窒素を好気状
    態下で硝化菌により硝酸性あるいは亜硝酸性窒素に酸化
    する硝化槽と、この硝化槽からの流出液の全量あるいは
    一部、および水素供与体を注入し、前記硝化槽の流出液
    中の硝化性あるいは亜硝酸性窒素を嫌気性状態下で脱窒
    菌によシ窒素ガスに還元する脱窒槽とからなる生物学的
    膜窒素プロセスにおかて、 前記脱窒槽に流入する前記硝化槽の流出液中の溶存酸素
    を放散させる手段と、前記脱窒槽の処理状態、例えば、
    前記脱窒槽の酸化還元電位によシ前記水素供与体の注入
    量全調節する手段と、前記水素供与体の注入量の調節を
    前記脱窒槽へ流入する前記硝化槽の流出液中の溶存酸素
    を放散させた後で実施する手段とからなることを特徴と
    する生物学的膜窒素プロセスの髄御装置。
JP16043683A 1983-09-02 1983-09-02 生物学的脱窒素プロセスの制御装置 Pending JPS6054792A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5518619A (en) * 1992-05-26 1996-05-21 Paques B. V. Process for removing sulphur compounds from water
US6492646B1 (en) 1999-09-29 2002-12-10 Fuji Photo Film Co., Ltd. Method of and apparatus for obtaining fluorescence image
JP2009505822A (ja) * 2005-08-24 2009-02-12 パークソン コーポレーション 脱窒プロセス及び脱窒装置
JP2018171550A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 住友重機械エンバイロメント株式会社 硝化脱窒システム及び硝化脱窒処理方法

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