WO2007148368A1

WO2007148368A1 - 廃水処理における混合液解析方法

Info

Publication number: WO2007148368A1
Application number: PCT/JP2006/312112
Authority: WO
Inventors: Takao Ogawa
Original assignee: Ogawa Environmental Research Institute, Inc.
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2006-06-16
Publication date: 2007-12-27
Also published as: CN101189513A; CN101189513B; JP4429315B2; JPWO2007148368A1

Abstract

【課題】廃液の成分が好気性微生物により分解される過程における、酸素消費量および酸素消費速度を解析する技術を提供する。【解決手段】最初に、単一のＢＯＤ成分のみを含む最後のブロック（ブロックＸ）について、前記溶存酸素濃度変化曲線近似式、及びΔｔｘ＝ｔｘ－ｔｘ－１、ＢＯＤｘ＝ｋｘ・Δｔｘを用いて、酸素消費速度　ｋｘ＝ＫLa・（ＤＯhf－highDOｘ）を求め、次いで、二つのＢＯＤ成分を含む最後から２番目のブロック（ブロックＸ－１）について、　ｋｘ-1＝ＫLa・(ＤＯhf－highDOｘ-1)－ｋｘ＝ＫLa・（highDOｘ－highDOｘ-1）によりｋｘ-1を求め、　この演算を順次、最初のブロックまで行うことにより、各ＢＯＤ成分の酸素消費速度ｋiを、　ｋi＝ＫLa・（highDOi+1－highDOi）の関係を用いて求め、併せて各ＢＯＤ成分のＢＯＤ濃度であるｐＢＯＤiをｐＢＯＤi＝ｋi・ｔｘ　として求める

Description

廃水処理における混合液解析方法

技術分野

[0001] 本発明は、廃水処理における活性汚泥モデルによる解析方法に関し、特に廃液の成分が好気性微生物により分解される過程における混合液解析方法に関する。背景技術

[0002] 好気性微生物を利用する廃水処理において、活性汚泥と廃液を含む混合液を曝気装置で曝気したときに、混合液中の溶存酸素濃度 DOの変化は

[数 2] dDO

KLa (DOsat-DO) - (ASact+BODact) (1)式 dt の式で表される。ここに DOsatは飽和溶存酸素濃度 [mg川、 DOは曝気槽内溶存酸素濃度 [mg川、 KLaは混合液の飽和溶存酸素濃度とその時点の該混合液の溶存酸素濃度の差を推進力とするとしたときの総括物質移動係数 [1/minL ASactは活性汚泥が呼吸で使う酸素消費速度 [mg/lZmin]、BODactは活性汚泥が BOD成分の分解で使う酸素消費速度 [mg/lZmin]である。（1)式右辺第 1項は曝気装置力酸素供給速度であり、第 2項は活性汚泥が呼吸および BODの分解で使う酸素消費速度である。

[0003] (1)式は BODactが変化するため、単純に積分できないが、 ASactは微生物の呼吸による酸素消費速度なので、測定する時間の範囲で DO >0.5mg/lの範囲では、ほぼ一定とみなせるので、 BODact^Oの状態では、（2)式となり積分できる。

dDO

KLa (DOsat-DO) - ASact (2)式

dt 該混合液を該曝気装置で十分長く曝気し、混合液の BOD^0mg/lとなり、溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値を DOhfの記号で表すとき、（2)式は積分でき、 (3 )式で表される。 DO = DOhf—（DOhf— DO ) exp(- KLa't) (3)式，但し、 o

DOhf=DOsat—ASactZKLa(3)式による DOの変化は図 1の Aに示すような曲線となる。

[0004] 今、予め十分曝気を行って混合液中の BOD^0mg/lにし、 KLaと DOhf^測定済みの混合液を使って、 DOの初期値 DOの状態で被測定廃液を添加し曝気したときの D

0

0変化曲線を図 1の実線 Bで表す。被測定廃液を添加したことで混合液中に BOD成分が存在し、 BODactの値は、主として分解対象の BOD成分が変わることにより、曝気経過時間 tとともに大きい値力小さい値へ変化する。最終的に分解できる BOD 成分がなくなれば、 BODactは殆ど 0になる。このため、（1)式は (3)式のように単純に積分できないが、 DOの変化は図 1の Bで示すような曲線となる。すなわち分解中は、 DOは酸素供給速度と ASact+BODactの酸素消費速度でバランスする低いレベルの D 0で推移し、分解が終了すると、上昇し DOhfC—定となる。

[0005] さらに、出願人は、混合液中に複数の BOD成分を含む場合の溶存酸素変化曲線の解析方法について開示している (特許文献 1参照)。図 2を参照して、その概要を説明する。被測定廃液を添加したときの溶存酸素濃度変化曲線をブロックに分割し、いま、ブロック 2のスタートの溶存酸素濃度を D01、 tlを該ブロックのスタート時間とすると DO = DOhf - (DOhf- DO ) exp(- KLa'(t- 1》（4)

1 1 式，で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線 A1は、該ブロックの t力も BODが殆ど 0mg/lの混合液を曝気したときの溶存酸素濃度変化となる。また DO = DOhf - (DOhf-DO ) exp(-KLa-(t-t

2 2

)) (5)式，で計算される仮想溶存酸素濃度変化曲線 A2は、該ブロック内で分解できる BODが 0mg/lとなった混合液を曝気したときの溶存酸素濃度変化となる。した力つて図 2において、該ブロック内の溶存酸素濃度変化曲線と仮想溶存酸素濃度変化曲線 A1と仮想溶存酸素濃度変化曲線 A2で囲まれた面積 Sに KLaを掛けた値は

2

、該ブロックにおける微生物が BOD成分の分解で使用する酸素消費量、すなわち B OD値となる。この関係は、図 2の n= l〜4について成立する。

[0006] 長時間の曝気過程では BODactが変化するため、（1)式は単純に積分できないが、分割した各ブロック内では、それぞれの物質毎に対応した異なる酵素や微生物が分解をおこなっているため、その範囲内では BODactは一定であると見做すことができる。この値を BODactnで表すと、（1)式は容易に解が得られ DO=highDO - (highDO - D O ) exp(-KLa-(t-t )) (6)式，但し highDO =DOsat—(ASact + BODactn) n— 1 n - 1 n

ZKLaここに DOは n番目のブロックにおける溶存酸素濃度、 DO は該ブロックのスタ

n-1

ートの D〇値、 tは曝気経過時間、 t は該ブロックのスタート時間である。また highDO

n-l n は該ブロック内で曝気による酸素供給速度と微生物が呼吸および BOD成分の分解で使用する酸素消費速度でバランスする DO値である。図 2において highDOはブロック 1では曲線がフラットになった highDOであり、ブロック 3では完全にフラットになる前に次の分解が始まっているためブロック内の曲線の形状力も外挿し仮に highDOを

3 設定し (6)式で計算した結果と該ブロック内の測定値を比較し、 highDOを変化させて

3

繰り返し計算し、ブロック内の測定値と最も近似できる値を highDOとして求めることが

3

できる。この highDOと BOD =0mg/lの混合液を曝気したときに最終的にバランスする DOhfとの差は DOhf— highDO =BODactn/KLaであるから BODactn=KLaX ( DOhf- highDO ) (7)式，で表される BODactnは n番目のブロックの BOD成分を分解するときの酸素の消費速度となる

[0007] 一般に、廃液には複数の成分が含まれているため、それぞれの成分毎に上記の分解反応がおこなわれている。図 2は、 3成分が含まれている廃液の分解例である。たとえば、該廃液が分解容易な X成分と中程度の分解性をもつ Y成分と分解速度の遅い Z成分からなる場合、ブロック 1は X成分を分解している過程、ブロック 2は Y成分を分解している過程、ブロック 3は Z成分を分解している過程である。特許文献 1では、このようにして複数のブロック分けによる方法を開示して、る。

特許文献 1：特開 2001— 235462号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しかしながら、従来の方法では、各ブロックを複数の成分の集合体としての一つの独立成分として分解速度を求めている。例えば、ブロック nとブロック n+ 1とは全く異なる成分であるとして取り扱つている。これは廃液の分解速度を説明するための仮想の成分であって、廃液中に存在する実際の成分とは異なる。この想定は、直感的に分解速度の大小や処理しやすい廃水が否かを判断するには好都合である力廃液中のどの成分がどんな分解速度であるかは判らない。また、この解析からは、廃液中の実際の成分を同定することはできな、。

[0009] さらに、活性汚泥の処理状態の予測シミュレーション計算において、従来方法による分解速度を使うと、標準活性汚泥法のように、曝気槽に投入される処理対象の廃液（原水)の投入場所が曝気槽の先頭の 1ケ所であり、且つ返送汚泥の影響が小さい活性汚泥の場合には、計算可能である。しかし、例えばステップエアレーシヨンのように、分解途中の BODが残存する状態で新たな原水成分が加わる場合には、前提となる酸素消費速度が単独の場合とは異なるため、計算できない。同様に、曝気槽出口における処理済廃液 (処理水）の BODが高、場合、返送汚泥として戻る BODが多くなり、原水と活性汚泥のみの場合とは酸素消費速度が異なるため計算できなくなる。このように、特許文献 1に示されて、る方法では十分とは、えな、。

[0010] 本発明は、好気性微生物反応系に対して、より汎用性があり、かつ、高精度の酸素消費速度解析方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

[0011] 上記課題を解決するために、本発明は以下の内容を要旨とする。すなわち、請求項 1の発明は、好気性微生物を利用する廃水処理における混合液解析方法であつて、曝気後の混合液について、複数の BOD成分の酸素消費速度の違いにより形成される溶存酸素濃度変化曲線のステップ状変化に基づいて、廃水処理過程を X個のブロックに分割し、各ブロックにおける溶存酸素濃度変化を DO=highDO - (highD O -DO )exp(-KLa-(t-t )) (i= l〜x)により近似し、かつ、各ブロックの酸素消費速度を当該ブロックに含まれる各 BOD成分の酸素消費速度 k_;(i= l〜x)の線型結合と見做して、 kについて解くことにより、各 BOD成分の酸素消費速度 kを求め、併せて、各 BOD成分の BOD濃度である pBODを pBOD =k 't の関係を用いて求めることを特徴とする。

[0012] また上記において、最初に、単一の BOD成分のみを含む最後のブロック（ブロック X )について、前記溶存酸素濃度変化曲線近似式、及び A t =t— t 、 BOD =k · A tを用いて、酸素消費速度 k =KLa- (DOhf-highDO )を求め、次いで、二つの BOD成分を含む最後力 2番目のブロック（ブロック X— 1)につ、て、 k =KLa •(DOhf-highDO )— k =KLa' (highDO— highDO )により k を求め、この演 χ-1 χ χ χ-1 χ-1 算を順次、最初のブロックまで行うことにより、各 BOD成分の酸素消費速度 k_;を、 =KLa- (highDO —highDO )として求め、併せて、各 BOD成分の BOD濃度である

i+l i

pBODを pBOD =k 't の関係を用いて求めることを特徴とする（請求項 2)。ここに、総括物質移動係数を KLa、混合液を曝気装置で十分長く曝気し、溶存酸素濃度がほぼ一定になった時点の値を DOhf、混合液の溶存酸素濃度の初期値を DOとす

0 る。また、添カ卩開始からの曝気継続時間を t、 i番目のブロックの先頭の溶存酸素濃度を DO 、スタート時間を t 、終了時間を tとする。請求項 3の発明は、上記により取 i-1 i-1 i

得した各 BOD成分の酸素消費量 pBOD及び酸素消費速度 kを用いて、滞留時間分布関数を f (t)、及び t =pBOD/ k として、曝気槽の任意の位置における混合液の BODを、

画 -f(t) dt

により求め、さらに outBODi>0の全成分について積算した値（∑outBOD.)を以つて、当該位置における混合液の BOD値と推定することを特徴とする混合液解析方法である。

特許文献 1に開示されている計算法は、スタート時点では Aという BOD成分があり、 kという分解による酸素消費速度で分解し、分解し終わると Bという BOD成分になり、

A

kという分解による酸素消費速度で分解し、分解し終わると Cという BOD成分になり

B

、 kという分解による酸素消費速度で分解していくということを繰返し、曝気槽出口

C

付近において Zという成分となり、曝気槽出口までの Zの BOD量の分解未了量が処理水として排出され、一部は返送汚泥として曝気槽に戻るとする計算方法である。その結果、曝気槽先頭部分においては、返送汚泥の BOD成分は Zであるので、原水の BOD成分は Aとは異なり、それぞれ k、 kという酸素消費速度で分解していくと仮

Z A

定している。処理水が良好な場合は、返送汚泥で戻る BOD量は小さいので、計算値と実測値が乖離することはないが、処理不良になると曝気槽内の混合により、返送汚泥中には A成分や B成分や C成分も含まれることになり、曝気槽先頭部分では、原水中の A成分と返送汚泥中の A成分が、それぞれ kという酸素消費速度で分解してい

A

くという取扱になる。し力しこの取扱法では A成分の分解速度が見かけ上 2倍の反応速度で分解していることになり、計算値と実測値が乖離する場合がある。これに対して、本発明による場合は、個々の成分について分解による酸素消費速度を求め、その値を使用するため、曝気槽の途中で原水が複数流入しても、成分量を追加し、成分濃度を変化させるだけで対応可能である。もちろん、成分濃度が変化すると分解による酸素消費速度が変化する BOD成分の場合には対応できないことになるが、そもそも、分解による酸素消費速度が濃度に依存しないという前提であるので、そのような場合は別のモデルで解析する必要がある。通常、活性汚泥の運転状況を解析する数 mg/1から数 lOOmg/1の範囲では、本発明のような取扱をしても、実測値をよく反映できる場合が多ぐ本発明の解析方法は有効である。

発明の効果

[0014] 活性汚泥を曝気して混合液の BODを殆ど Omg/1にした活性汚泥混合液に、被測定廃液を添加して、得られる溶存酸素濃度変化曲線を解析する従来の解析方法では、活性汚泥の処理状況を推定するには不十分である。これに対し本発明による解析方法では、いろいろなケースの活性汚泥の解析ができるようになる。このことは、例えば新たに処理装置をつくる場合においては装置設計の効率を大いに向上させるものである。また、既設の装置で廃水処理を行う場合においても、既存の廃水はどの程度の負荷まで処理可能であるか、新たな廃水を処理する場合にお!、ては既存の装置で処理が可能である力、どの程度まで処理が可能かなどが簡単に推定できるようになる。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、本発明の実施の形態について、図 3乃至 9を参照してさらに詳細に説明する。

なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。（第一の実施の形態）図 3は、初期値 DO力 SDOhf

0 の条件下で被測定溶液を添加したときの、 DO変化曲線を示す図である。この DO変ィ匕曲線を、曝気時間の経過順に 1から X個のブロックに分割する。 n番目のブロックの先頭の溶存酸素濃度を DO 、スタート時間を t 、終了時間を tで表すとき、 highDO

π - 1 n— 1 n n を各ブロックの定数として、 t <t≤tにおける DOの変化曲線を、 DO= highDO -(hi

n-l n n ghDO -DO )exp(-KLa-(t-t ) (10)式，の計算式で近似する。また n番目のブ η π - 1 n-l

ロックにおける酸素消費量 BODを BO

Dとする。なお、（10)式は上述の（6)式と同一である。ここまでは特許文献 1に記載された方法と同一であるが、本発明ではさらに、被測定廃液の BODを構成する BOD 成分ごとに、分解時の酸素消費速度と BOD量を計算する。

具体的な計算例を以下に示す。最後の X番目のブロックは、最後に残った BOD成分の分解に対応する DO変化曲線であるから、 X番目のブロックの近似曲線 DO= highD O -(highDO -DO )exp(- KLa'(t— t ；)) (11)式，から、このブロックの一種類の BOD成分の分解時の酸素消費速度 kは k =KLa-(DOhf- highDO _ ) (12) 式，となり、 A t =t -t _ (13)式，とおけば、 BOD =k - A t

(14)式，の関係にある。ここに、 BODは、 X番目のブロックの BOD濃度である。次に、 χ-1番目のブロックは、 X番目のブロックの BOD成分の分解と、もう 1種類の BOD成分の分解の和に対応した DO変化曲線のはずなので、 x-1番目のブロックの近似曲線 DO= highDO -(highDO -DO )exp(- KLa' (t— t )) (15)式 ,

x-l x-1 x-2 x-2

から、もう 1種類の BOD成分の分解時の酸素消費速度 kは k = KLa -(DOhf- high x χ-1

DO )— k = KLa' (highDO—highDO ) (16)式，となり、 A t =t — t χ-1 x x x-1 x-1 x-1 x— 2

(17)式，とおけば、このブロックの BOD は BOD =(k +k ) - A t (18) χ-1 χ-1 x-1 x x-1 式，の関係にある。このように順次計算していくと、最初のブロックは全ての BOD 成分の分解に対応した DO変化曲線であるから、このブロックの近似曲線は、 DO= hi ghDO -(highDO -DO )exp(- KLa' t) (19)式，力、最後の一種類の BOD成分

1 1 0

の分解時の酸素消費速度 kは k =KLa- (highDO -highDO ) (20)式，となり

1 1 2 1

、 A t =t (21)式，とおけば、このブロックの BODは BOD =(k

1 1 1 1 1

+ k + - - - +k +k ) - A t (22)式，の関係にある。このようにして、全

2 x-1 X 1

ブロックに対応した kを計算でき、 BODを関係づけられる。これを一般式で表現すると k =KLa' (highDO -highDO ) (23)式 , A t =t— t (24)式， ΒΟϋ^ Σ Ι^ Δ ^ (25)式，となる。酸素消費速度 kである BOD成分の BOD濃度 pBODは、各ブロックでの BOD濃度 k · A t の積算であるから、結局 pBOD =k 't (26)式，となる。図 9は、この関係を模式的に示した図である。

[0017] 上記のようにして求めた分解速度データを使用することにより、活性汚泥のいろいろな処理条件における BODを計算で求めることができる。計算に際して、「分解による酸素消費速度 kは濃度によらず一定」と仮定しているので、計算スタート位置力も計算目的位置までの経過時間を tとすると、潘目の成分の分解量はで表される。従つて、計算目的位置の残留 BODを outBODで表せば outBOD =inBOD—k 't

(26)式，となる。曝気槽内の流動が完全なピストンフローであれば、すべての量の滞留時間カ¾であるが、実際の曝気槽内の流動は混合などで滞留時間は分布をもつ。この場合は曝気槽の混合特性を計算し、滞留時間分布を求め、各成分ごとに滞留時間分布に基づく分解量を求める。さらに計算スタート位置での BODとの差から各成分の残留 BODを求め、それらを全ての成分について積算することにより、残留 BODを求めることができる。代表的な活性汚泥処理方式として、標準活性汚泥法における BODの計算方法具体例を以下に示す。図 4は、標準活性汚泥を模式的に表した図である。曝気槽は一般的に流下方向に長い長方形の形状であり、原水は曝気槽の先端に投入される。曝気槽出口の後段に沈殿槽があり、汚泥と上澄水に分離し、汚泥は返送汚泥として曝気槽の先頭に戻る。

[0018] 計算は BOD成分ごとにおこなう。原水の BODが X個の BOD成分で構成され i番目の成分の BOD濃度を inBOD、分解による酸素消費速度を kと表すとき、曝気槽先頭では原水による BODと返送汚泥による BODが加わるため、曝気槽先頭での i番目の成分の BOD濃度 pBODは、原水処理量を F、原水中の BOD濃度を inBOD、返送汚泥量を RS、曝気槽出口の潘目の成分の BOD濃度を outBOD、沈殿槽での変化濃度を clBODで表すとき、 pBOD = (F · inBOD + RS · (outBOD - clBOD ))/(F + R S) (27)式，となる力沈殿槽では曝気していないので、沈殿槽での変化量 clB OD ^Oとすれば pBOD =(F'inBOD +RS 'outBOD)/(F+RS) (28)式 ,となる。曝気槽を図 5のように、 N個の容積 Vの完全混合槽が直列に接続したものとして混合特性をモデルィ匕すると、滞留時間分布関数 t)は、曝気槽容積を NV、流量を q、曝気槽の先頭から出口までの滞留時間を t、平均滞留時間を τ =NVZqとして、無次元滞留時間を 0 =t/ rで表すとき、（29)式で表される。

[数 5]

f (t) = ( Θ exp(-N θ ) 式て (N-D! t)は、曝気槽出口までの滞留時間カ¾である混合液の割合を表すから、混合液量 (F +RS) -f(t) の潘目の成分の分解濃度は k Xtとなるが、 ki Xtは全て分解しても最大で pBODiであるから、 t =pBODノ k として

[数 6]

(30)式で表される。（28)式と（30)式を満足する outBODを求め、これを outBOD > 0の全成分について積算すれば、 outBOD =∑ outBOD (31)式，となる。このようにして求めた outBOD力曝気槽出口における BOD値である。

(第二の実施の形態)次に、ステップエアレーシヨン方式の場合の、 BOD計算方法例につ、て説明する。図 6はステップエアレーシヨン方式の活性汚泥を模式的に表した図である。標準活性汚泥処理法との大きな違いは、原水の流入位置が流下方向に複数あることである。曝気槽を N個の容積 Vの完全混合槽が直列に接続したものとして混合特性をモデルィ匕するのは標準活性汚泥処理法と同じである力ステップェアレーシヨンの場合は、同図のように 1つの完全混合槽に 1箇所の原水の流入位置を割り当てるのが計算上好都合である。近接して流入している原水は便宜上 1箇所にまとめる。計算は完全混合槽ごとにおこなう。図 7で示すように、直列に接続している完全混合槽に 1から順に Nの番号をつけ、 Fを j番目の完全混合槽に流入する原水量とする。原水が流入しない場合は =0とする。 j番目の完全混合槽に入る i番目の BOD成分の BOD濃度を inBOD、 j番目の完全混合槽を出る i番目の BOD成分の B OD濃度を outBOD、で表すと返送汚泥が戻る 1番目の完全混合槽の物質収支は p BOD =(F -inBOD +RS - outBOD )/(F +RS) (33)式 , t =pBOD / k il 1 i i 1 v il i として、

[数 7]

outBOD = p BODi! BODii -f(t) dt

(34)式となる。 2番目以降の j番目の完全混合槽の物質収支は pBOD =(F -inBOD +(∑F ij j ϋ

+RRSS)- outBOD )/(∑F+RS) (35)式， t =pBOD / k として、

irl v ij i [数 8]

ki-t-f(t) dt - -f(t) dt

-

(36)式となる。但し、 tは潘目の完全混合槽をでるまでの経過時間、 f(t)は N=lの滞留時間分布関数である。また、∑ Fは全原水量であり、 Fの j = 1〜Nの総和である。 2番目

J

以降の原水が流入していない完全混合槽に入る BOD濃度は、 1つ前の完全混合槽の出口の BOD濃度なので、原水が流入していない連続する z個の完全混合槽をまとめて計算してもよい。例えば、 j番目から z個連続していれば、 jから j+ζ-Ι番目の完全混合槽の物質収支は pBOD として、

[数 9]

outBODij+z-1 = pBODij-i-/ ki-t-f(t) dt- /_PBODij -f(t) dt

^J° ^Jtv (37)式と計算してもよい。但し、 tは j+z-1番目の完全混合槽をでるまでの経過時間、 f(t)は N =zの滞留時間関数である。これらの式を満足する outBOD を求め、それを outBOD >0の全成分について積算すれば outBOD=∑outBOD (38)式，と

N iN

なり、 outBODが曝気槽出口における BOD値となる。

[0020] ステップエアレーシヨンの場合、最初に流入した原水が分解しきれないうちに次の原水が流入するため、特許文献 1に開示されている方法では、最初の原水の A成分や B成分や C成分と次の原水の A成分の分解が併行して行われる計算となり、 A成分の分解速度が見かけ上 2倍の速度で分解していることになる。このように重複成分が見力け上重複回数倍の速度で分解することになり、原水を分割流入するだけで分解量が増加する計算となり、明らかに実測値とかけ離れてしまう。これを回避するには、同じ成分が存在する間は、分解速度は変えずに成分量を増加させ、同じ成分がない場合は、通常に計算を行う処置を、すべての滞留時間分布に対して行うようにすればよい。しかしながら、成分数が多ぐ完全混合槽数が増加し、原水流入位置が複数になると、この計算はコンピュータをもってしても複雑且つ極めて大変な作業となってしまう。さら〖こ、 A成分の分解と B成分の分解が同時に起きるとき、それぞれの実際の分解速度が、計算に使用する分解速度と同じであるという保証は得られていない。このように特許文献 1に開示されて、る計算法では、ステップエアレーシヨン法の活性汚泥処理には応用困難という問題がある。一方、本発明による計算法では、個々の成分について分解による酸素消費速度を求め、その値を使用するため、曝気槽の途中で原水が複数流入しても、成分量を追加し、成分濃度を変化させるだけで対応可能である。もちろん、成分濃度が変化すると分解による酸素消費速度が変化する BOD成分の場合には対応できないことになるが、そもそも、分解による酸素消費速度が濃度に依存しな、と、う前提であるので、そのような場合は別のモデルで解析する必要がある。通常、活性汚泥の運転状況を解析する数 mg/1から数 lOOmg/1の範囲では、本発明のような取扱をしても、実測値をよく反映でき場合が多ぐ本発明の解析方法は有効である。

[0021] 沈殿槽での変化量 clBODiは曝気がされな、ため分解量が少な、として無視したが、曝気槽出口における混合液中に硝酸イオンが多量に存在する場合は、沈殿槽で溶存酸素が Omg/1になり、脱窒菌による脱窒

反応で BOD成分が消費されるため、 clBODは無視できなくなる。そのような場合は脱窒反応速度を別な方法で求め、 clBODi量を有効にしなければならな、。

実施例

[0022] 図 8は、初期値 DO =DOhfの条件下で、被測定廃液を添加して曝気をおこなったと

0

きの溶存酸素濃度変化の例である。同図中、〇は溶存酸素のデータであり、 30秒に 1 回データを取り込んでいる。このデータを DOhf= 7. 24[mg/l]、KLa=0. 312[l/min ]として 4ブロックに分割し、（10)式で近似した曲線を、 DO0と highD01、 D01と highDO 2、 D02と highD03、 D03と highD04を結ぶ曲線で示す。さらに、（23)式から（25)により求めた各 BOD成分の酸素消費速度とその BODと全体の BODに対する割合を表 1 に示す。参考に特許文献 1で開示されてヽる方法で解析した各 BOD成分の酸素消費速度とその BODと全体の BODに対する割合を表 2に示す。

[表 1]

[表 2]

[0023] 次に、表 3を参照して、表 1の解析データを使い、実際の標準活性汚泥装置に適用した計算例について説明する。曝気槽容量 =630m3、原水処理量 =8m3/hr、返送汚泥量 =8m3/hrとして、原水の BOD濃度を 600mg/lから 1400mg/ほで変化させ、曝気槽の混合特性を完全混合槽 4槽直列モデルで近似して、 (28)式カゝら (31)式で計算した処理水の BODを同表 4行目に示す。比較のため、特許文献 1の解析法により求めた表 2のデータを使って、同文献に開示されている方法で計算した処理水の BOD を同表 5行目に示す。 4行目と 5行目の比較にぉ、て、原水濃度が低!、場合は、両計算法に大きな差はないが、原水濃度が高くなり処理水 BODが高くなると、返送汚泥の影響が大きくなり、結果に大きな差が生じることが分力る。また同表 6行目に、上記活性汚泥を 1Z630,000スケールにした小型活性汚泥テスト機における処理水 B ODの実測値を示す。また 7行目に上記活性汚泥での原水の BOD濃度が l,200mg/l のときの処理水 BODの実測値を示す。 6行目、 7行目の実測値の結果は本発明による計算方法による結果に近ぐ本計算方法が有効であることを示している。

[表 3]

図面の簡単な説明

[図 1]本方法の原理を説明する図である。

[図 2]従来法の BOD分解速度の求め方を説明する図である。

[図 3]本発明の BOD分解速度の求め方を説明する図である。

圆 4]標準活性汚泥法を説明する図である。

[図 5]標準活性汚泥法を解析する方法を説明する図である。

[図 6]ステップエアレーシヨン法を説明する図である。

[図 7]ステップエアレーシヨン法を解析する方法を説明する図である。

[図 8]溶存酸素濃度変化の実測データおよび分解速度との関係を示す図である。

[図 9]本発明の計算結果を模式的に表す図である。

Claims

請求の範囲

[1] 好気性微生物を利用する廃水処理における混合液解析方法であって、曝気後の混合液について、複数の BOD成分の酸素消費速度の違いにより形成される溶存酸素濃度変化曲線のステップ状変化に基づいて、廃水処理過程を X個のブロックに分割し、各ブロックにおける溶存酸素濃度変化を DO = highDO - (highDO— DO )e

—l xp(-KLa-(t-t ；)) (i= l〜x)により近似し、かつ、各ブロックの酸素消費速度を当該ブロックに含まれる各 BOD成分の酸素消費速度 k (i= l〜x)の線型結合と見做して、 k〖こついて解くこと〖こより、各 BOD成分の酸素消費速度 kを求め、併せて、各 B OD成分の BOD濃度である pBODを、 pBOD =k -t の関係を用いて求めることを特徴とする混合液解析方法。

[2] 最初に、単一の BOD成分のみを含む最後のブロック（ブロック X)につ、て、前記溶存酸素濃度変化曲線近似式、及び A t =t— t 、 BOD =k · A tを用いて、酸素消費速度 k =KLa- (DOhf -highDO )を求め、次いで、二つの BOD成分を含む最後から 2番目のブロック（ブロック X—1)について、 k =KLa- (DOhf- highDO

x-l

)-k =KLa- (highDO -highDO )により k を求め、この演算を順次、最初の 1 1 1

ブロックまで行うことにより、各 BOD成分の酸素消費速度 kを、 k =KLa- (highDO

i i i+1

— highDO )として求め、さらに、各 BOD成分の BOD濃度を、 pBOD =k 't の関係を用いて求めることを特徴とする請求項 1に記載の混合液解析方法。

[3] 請求項 1又は 2により取得した各 BOD成分の酸素消費量 pBOD及び酸素消費速度 kを用いて、滞留時間分布関数を f (t)、及び t =pBOD/ k として、曝気槽の任意の位置における混合液の BODを、

[数 1] -f(t) dt

により求め、さらに outBODi>0の全成分について積算した値（∑outBOD)を以つて、当該位置における混合液の BOD値と推定することを特徴とする混合液解析方法。