JPH027720B2

JPH027720B2 -

Info

Publication number: JPH027720B2
Application number: JP3000385A
Authority: JP
Inventors: Seiji Izumi; Yutaka Yamada
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1985-02-18
Filing date: 1985-02-18
Publication date: 1990-02-20
Also published as: JPS61187997A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は完全混合型曝気槽を用いて有機性汚水
の硝化・脱窒を行なう方法に関し、詳細には曝気
槽内のDO制御を適正に行なうことによつてＮ除
去率を高めることができる様な有機性汚水の硝
化・脱窒方法に関するものである。〔従来の技術〕し尿や浄化槽汚泥の如きＮ成分含有有機性汚水
の処理方法の１つとして完全混合型曝気槽を用い
て硝化・脱窒する方法がある。上記方法は例えば比較的深い下降流管と上昇流
管を持つ完全混合型曝気槽に有機性汚水（以下単
に汚水という）を投入し、槽外に設けた循環ポン
プによつて循環流を形成しつつ、槽内汚水のDO
が硝化・脱窒同時進行に適した条件（DO：0.2〜
1.0mg／）となる様に槽内に空気を吹込んで硝
化・脱窒反応を進行せしめＮ成分を除去する方法
である。そしてこの方法においては槽内にDOセ
ンサを設置してDOを検出し該検出値に基づいて
ブロウ稼動台数を増減させるか又はブロワ風
量をPID制御する方法がとられており、これによ
つて槽内DOの調整が行なわれている。しかるに上記DO制御に当たつては○イ硝化・脱
窒反応がバランス良く進行することのできるDO
レベルが１mg／以下と非常に低い為この様な領
域ではDOセンサの感度及び精度が不安定であ
り、誤動作を起こし易い、○ロ汚水の性状や活性汚
泥の状態によつて上記DOレベルが変化する為標
準DO（DO測定値の比較対象となるDO）を汚
水々質分析値と照合しつつ変更する必要があり
DO制御が複雑である、○ハ上記DOレベルでは槽
内への空気吹込強さ（曝気強度）がそれ程高くな
い為、DOセンンサに誤差を与えるガスが脱気さ
れずに多量に存在する等の事情があつてDO制御
を正確に行なうことができなかつた。その結果硝
化・脱窒反応がうまく進行せず、満足できる様な
脱Ｎ率を得ることができなかつた。そこで完全混合型曝気槽を用いる硝化・脱窒方
法においては止むを得ず嫌気時間帯と好気時間帯
を設けるべく間欠曝気を行なつているが（第４図
参照）、間欠曝気では、連続曝気に対して曝気時
間当りの曝気強度が高くなるため、空気の溶解効
率が低下し、又泡の発生量も多くなるがこの方法
では曝気停止時間がある為、また嫌気条件と好気
条件の切換え時に反応効率が低下する等の理由か
ら満足できる汚水処理能率を得ることができない
という欠点がある。本発明者等はこうした事態を憂慮し、汚水処理
能率を低下させることなく脱Ｎ率を向上させ得る
様な方法を提供すべく検討を重ねた。即ち第４図に示される間欠曝気法においては脱
Ｎ率がかなり高いという長所がある為この長所を
保持しつつ処理効率の向上をはかろうと考え、間
欠曝気では硝化反応と脱窒反応が分けて行なわれ
ているという点に着眼し、このやり方を更に推し
進める方向で検討した。その結果完全混合型曝気
槽内で行なわれる硝化・脱窒反応を経時的に（
脱窒優先工程、（）硝化・脱窒同時進行工程、
（）硝化優先工程、（）硝化完了工程の４つに
機能的に区分し、各工程のDOを夫々適正に調整
することによつて、脱Ｎ率を高レベルに保持しつ
つ、各工程間のDOの格差を小さくして工程間の
移行を円滑にし且つ非曝気状態をなくすことによ
つて処理能率の低下を抑制しようとの着想を得る
に至つた。又上記４工程のうちDOの高い（）
硝化完了工程段階でDO測定を行なうことによつ
てDO検出精度を向上させることができると考え
た。〔発明が解決しようとする問題点〕本発明は、この様な着想を具体化すべく更に研
究を重ねた結果完成されたものであり、曝気槽内
において上記（）〜（）の各反応が円滑に進
行する様に槽内のDOを経時的に適確に制御する
ことによつて処理能率を低下させることなくＮ除
去率を向上させようとするものである。〔問題点を解決するための手段〕本発明は、完全混合型曝気槽を用いて有機性汚
水の硝化・脱窒を行なうに当たり、硝化完了段階
のDOを検出し、該検出DOと標準DOとの関係よ
り必要総吹込空気量を求め、該総吹込空気量を経
時的に２段階以上に分配して後半期が多くなる様
に構内へ供給する点に要旨が存在する。〔作用〕 DOを適正に制御する為の前提条件は槽内の
DOをより正確に把握することであり、その為に
本発明ではDOの検出時期を硝化完了段階とし
た。即ちDOが低い場合にはDOセンサ自体の精
度及び感度が低く、しかもDOセンサが他のガス
の影響を受け易いという問題があり、こうした理
由から本発明ではDO検出時期としてDOが比較
的高い硝化完了段階を選定した。次に硝化・脱窒反応を効率よく進める為には前
述の様に機能的に区分された各工程（）〜
（）におけるDOを夫々適正に調整する必要が
あるが、本発明者等の研究によれば各工程の役割
及び好適DOは下記の様に異なつていることが分
かつた。 () 脱窒優先工程：（）〜（）の期間を１
サイクルとすると、サイクルの最初の期間に相
当し脱窒反応が優先的に進行する。Ｄ，は0.1
〜0.3mg／ () 硝化・脱窒同時進行工程：中間期に最も長
く継続し硝化反応と脱窒反応のいずれもが進行
する。DOは0.2〜0.5mg／ () 硝化優先工程：サイクルの後半にあつて硝
化反応が優先的に進行する。DOは0.8〜1.2
mg／ ()硝化完了工程：サイクルの最終期にあつて汚
水中のNH₄−Ｎは全て硝化されNO_x−Ｎのみ
となる。O₂の消費がなくDOは急上昇してい
る。DOは1.5〜3.5mg／又（）〜（）の各工程の時間配分は、
（）：（）：（）：（）＝10〜25％：50〜70％
：
10〜20％：１〜５％とすることが望ましく、特に
汚水の（BOD／Ｔ−Ｎ）が小さいときは（）
の比率は上記より更に多くすることが望まれる。そこで上記好適DOの経時的分布をグラフ化す
るとおよそ第１図に示す様なパターン（以下これ
を理想パターンという）としてえられることがで
きる。一方１サイクルのDO分布を上記理想パタ
ーンと一致若しくは近似させる為には各工程毎の
反応状態に対応させて吹込空気量を変える必要が
ある。即ち（）脱窒優先工程では吹込空気量を
少なくし、（）硝化優先工程及び（）硝化完
了工程では反対に吹込空気量を多くしなければな
らない。即ち本発明は前記理想パターンを形成・
維持すべくサイクルの後半ほど吹込空気量が多く
なる様に吹込空気量を調整し、且つ１サイクルに
必要な総吹込空気を制御することによつて硝化・
脱窒反応を効率良く進行させようとするものであ
る。即ち各工程における標準DOは理想パターンか
ら夫々決定し得るので本来なら各工程のDOを
夫々検出し該検出値に基づいて吹込空気量を増減
させればよいが、（）〜（）の各工程のDO
は低値である為DOの正確な検出は困難である。
しかるに各工程毎の標準DO同士の相対比はほぼ
決まつているので夫々の工程に必要な吹込空気量
の比率も相関的にほぼ一定とみなすことができ
る。即ち１サイクルを通じて必要な総吹込空気量
を考えると、これの分配比が一定であると考えら
れることができる。従つてDOが高くなつている
硝化完了工程において検出した値と当該検出時期
の標準DOとの違いを知り、分配比を勘案しつつ
両者の関係から当該サイクルの総吹込空気量の過
不足を知ることができる。ところで上記汚水処理
においては酸素供給速度の変化に対して活性汚泥
は酸素消費ポテンシヤルが非常に高く酸素供給の
変化に容易に追随出来るため、DOに対する応答
が非常に小さく短時間吹込空気レベルを変えて吹
込みを行なつても汚水のDOは殆んど変わらない
という事情があるが、本発明においては上記過不
足から次サイクルに必要な総吹込空気量を求め、
これを前記分配比に応じて、しかも各工程内では
均等となる様に分配するので各工程の吹込空気量
が安定的に増減し各期間のDOを安定的に制御す
ることができる。これによつて各期間のDOを理
想パターンに近づけることができ、その結果Ｎ除
去率を高めることができる。以下本発明を更に詳細に説明する。本発明において（）から（）までの１サイ
クルの時間は２〜８時間とすることが望ましく、
この時間が短かすぎると各期間が安定しないうち
に次の期間の吹込空気レベルに切換つてしまう為
に４つの工程を明確に峻別形成することが困難に
なる。一方上記時間が長すぎる場合にはDO検出
による総吹込空気量レベルの切換回数が少なくな
る為１つのサイクル内で水質が大きく変化しても
これを補正できないまま運転が継続され水質を適
正にコントロールできなくなる。又DOの検出は硝化完了段階のDO安定期に、
しかもある程度の時間をかけて行なうことが望ま
しく、例えば１サイクルの終了前５〜10分から終
了までのDOを測定することが望まれる。そして該測定DOから次サイクルの必要総吹込
空気量を算出するに当たつて例えば(A)式に従つて
演算を行なう。 F_o；現サイクルの総吹込空気量 F_o+1；次サイクルの総吹込空気量 C_s；飽和DO（mg／） DO；DO測定値 DO^*；DO標準値ｍ；係数ａ；測定開始時刻ｂ；測定終了時刻即ち(A)式において、C_sとDOの差を求めてこれ
をａからｂまでの測定時間について積分した値
を、C_sとDO^*の差を求めて同じくａからｂまで
の測定時間積分した値で徐し、得られた値のｍ乗
根を算出してこれにF_oを乗ずればF_o+1を求めるこ
とができる。こうして得た次サイクルの必要総吹込空気量
F_o+1を、現サイクルと同等の比率で（）〜
（）の各工程に分配すればよい。尚分配に当た
つては後半期の供給量が多くなる様に（詳細には
各期間の時間配分を勘案した曝気強度が強くなる
様に）する必要があるが、より好ましくは（）
の曝気強度≧（）の曝気強度≧（）の曝気強度
≧（）の曝気強度とすることが望まれる。〔実施例〕実施例１第２図は本発明方法を実施する為の完全混合型
曝気装置の一例を示すフロー説明図で、装置Ａは
曝気槽１（底部を開口した下降流管６を槽内に挿
設している）、脱窒槽２、再曝気槽３、沈殿槽４
等から構成されている。汚水Ｌの硝化・脱窒処理
を行なうに当たつては、曝気槽１内に汚水Ｌ及び
種汚泥Ｓを投入しておき、循環ポンプＰによつて
引抜いた汚水Ｌを循環ライン５を経て下降流管６
から槽内へ還流する。次いで汚水は下降流管６内
を矢印の如く降下して下端部に至り、ここで方向
転換し曝気槽１と下降流管６に挾まれる流路を上
昇して槽上部へ至つた後溢流堰７を越えて再循環
に付される。一方循環流路５には空気吹込配管８
が接続され、且つ曝気槽１上部の汚水中にはDO
センサ９が浸漬されており、本発明制御方法に従
つて汚水Ｌへの空気吹込が行なわれる（制御方式
は第３図参照、後述）。尚１０はコントローラ、
１１は電動弁を示す。こうした処理の施された汚
水は脱窒槽２次いで再曝気槽３において後処理さ
れ、沈殿槽４において汚泥S_pから分離された処理
水Ｌは系外へ放流される。汚泥S_pの一部は種汚泥
Ｓとして返送され、残部は余剰汚泥S₁として処理
される。第３図は空気吹込量制御装置の一例を示す模式
図で、汚水循環流路５へ至る空気供給管８に電動
弁１１及び差圧発振器１２を介設している。そし
てDOセンサ９によつて検出したデータをコント
ローラ１０に投入して求めた次サイクルの必要総
吹込空気量を、（）〜（）の各工程毎に分配
して当該工程の必要空気量を設定し、これに応じ
て電動弁１１の開度を調整し汚水循環流路５へ空
気を供給する。更に空気供給管８を流れる空気量
を差圧発振器１２で検出して設定空気量の微調整
を行なう。尚必要によりコントローラによつて汚
水投入量の制御を行なつてもよい。上記実施例方法に準じて、下記処理条件下に汚
水処理を行なつたところ第１表に示す水質の処理
水が得られた。尚第１図に示す曝気装置Ａにおい
て間欠曝気を行なつた場合（比較例）の結果を第
１表に併記した。処理条件 DO測定；現サイクル終了５分前（硝化完了段
階）から終了までの５分間の間に行なつた。（）〜（）の時間配分（）：（）：（）：（）＝45：90：40：５し尿処理量；40Kl／日返送汚泥量；140m³／日汚水循環量；30m³／分曝気槽内汚水容量；200m³、深さ10ｍ

【表】

〔発明の効果〕

本発明は以上の様に構成されており、硝化完了
段階で検出したDO値に基づいて次サイクルの必
要総吹込空気量を求め、該総吹込空気量を経時的
に２段階以上に分配して槽内へ供給するので、
（）〜（）のいずれの期間においても適正な
空気吹込みを行なうことができ、理想パターンと
同等若しくは近似したDO分布を形成することが
できる。その結果Ｎ除去率を飛躍的に高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は理想パターンにおけるDO変化並びに
各工程毎の吹込空気量を示すグラフ、第２図は本
発明方法を実施する為の曝気装置の一例を示すフ
ロー説明図、第３図は吹込空気量制御方式の一例
を示す模式図、第４図は間欠曝気方式における
DO変化並び吹込空気量の変化を示すグラフであ
る。１：曝気槽、６：下降流管、７：溢流堰、８：
空気導入管、９：DOセンサ、１０：コントロー
ラ、１１：電動弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１完全混合型曝気槽を用いて有機性汚水の硝
化・脱窒を行なうに当たり、硝化完了段階のDO
を検出し、該検出DOと標準DOとの関係より次
の硝化・脱窒サイクルに必要な総吹込空気量を求
め、該総吹込空気量を経時的に２段階以上に分配
して後半期が多くなる様に槽内へ供給することを
特徴とする有機性汚水の硝化・脱窒方法。