JPH03224696A - 嫌気好気性廃水処理装置の制御方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機性産業廃水や下水の生物学的処理、特に
嫌気性微生物と好気性微生物の両微生物を利用して廃水
処理を行なう際の曝気空気量を制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

嫌気性微生物を利用した廃水処理は、以前から非常に高
濃度の有機性廃水に適用されているが、近年になって嫌
気性微生物を固定化する技術の開発が進み、比較的低濃
度の有機性廃水にも適用されるようになってきた。低濃
度有機性廃水用の嫌気性処理技術として、自己固定化を
利用した上向流嫌気性スラッジブランケット法（ＵＡＳ
Ｂ法）。

嫌気性流動床法、嫌気性固定床法などが知られている。

ただ、このような処理方法を用いても、廃水を高レベル
に浄化することは困難であり、通常はその後に酸素を供
給する好気性処理装置を直列に接続して、好気性微生物
に仕上げ処理を行なった後放流することが多い、そのた
めに用いられる好気性処理方法には、活性汚泥法、好気
性固定床法などがある。

第４図は固定床型の嫌気好気性廃水処理装置の主な構成
部の配置を示した模式図であり、水の進行経路および制
御盤からの動力伝達経路を矢印で表わしである。この装
置には流量を均等にするための調整槽１とその中に原水
ポンプ２が設けられており、装置本体は、主として嫌気
性固定床３が充填された嫌気性生物反応槽４１次工程で
仕上げ処理を行なう好気性固定床５が充填された好気性
生物反応槽６．さらに最後の固液分離工程がなされる最
終沈澱池７から構成されている。そのほか、空気流量を
調節するためのインバーター８．ＱＩ気ジブロワ９空気
流量計１０．そして制御盤１１が設けられている。

次にこの装置における廃水１２の処理工程について述べ
る。廃水１２はまず調整槽ｌに入り、ここで流量が均等
化されて、原水ポンプ２により一定流量が嫌気性生物反
応槽４の底部に流入する。ｍ気性生物反応槽４は最初沈
澱池を兼ねているので、廃水１２は固液分離処理されて
粗大固形物が除去された後、嫌気性固定床３をゆっくり
と上向流で流れて行く、＃ｓ気性固定床３には不織布や
多孔性セラミックなどからなる微生物担体が充填され、
嫌気性固定床が固定化されているので、廃水１２中の有
機物はここでメタン発酵を受は消化ガス１３が発生する
が、これは嫌気性生物反応槽４の上部から放出させる。

粗大固形物の除去とメタン発酵により、嫌気性生物反応
槽４では廃水１２中の有機物の５０〜７０％が除去され
る。ここを出た嫌気処理水１４は次に好気性生物反応槽
６へ流入する。好気性生物反応槽６では、不織布やプラ
スチック波板などからなる好気性固定床５に固定化され
ている好気性微生物の働きにより、残存有機物の大部分
が除去される。好気性生物反応槽６に酸素を供給するた
めの曝気空気量は、好気性固定床５の負荷が最も高い場
合を想定して設定され、制御盤１１．インバータ８を用
いで“空気量を定め、曝気ブロックから送られる空気流
量を空気流量計１０によって監視している。このように
して浄化の進んだ処理水は次いで最終沈澱池７に流入し
、ここで微生物フロツクなどの固形物が重力沈降により
除去され、放流水１５が得られる。さらに各反応槽４，
６．最終沈澱池７から発生する汚泥は、余剰汚泥１６と
して底部から抜き出され別途処理される。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上、嫌気性処理法と好気性処理法の組み合わせによっ
て有機性廃水を処理する場合の装置と処理工程の概要に
ついて説明したが、この廃水処理工程にもなお次に述べ
るような解決すべき問題点がある。それはこの装置を用
いて良好な処理水質を得るために、装置の運転条件を水
質変動に効果的に対応させて処理しなければならないこ
とである０例えば有機性産業廃水の一例として工場の食
堂排水について述べると工場の従業員数は一定であるか
ら排水量はあまり変化しないが、含まれている有機物の
濃度は毎日の献立によって大きく左右される。このよう
に水量はあまり変わらないが、水質が変動する廃水を処
理する場合は廃水処理装置にもその水質変動に対応した
運転方法が要求されることになる。

しかしながら、嫌気性処理法を組み込んだ廃水処理装置
はまだ開発の歴史が浅く、効果的な運転制御方法は確立
されていない。そのため、嫌気性固定床法と好気性固定
床法とを組み合わせた装置で廃水処理する場合、現状で
は廃水中のを機動濃度が最も高いときでも、所定の処理
水質を維持することができるように運転条件を設定し、
常にその条件により運転を続けている。即ち廃水中の有
機物濃度の高低の如何に拘らず、常時有機物濃度の高い
ときの条件に合わせて装置を運転しているのが実情であ
る。これを後段の好気性生物反応槽６へ酸素を供給する
ための曝気空気流量について見ると、前述のように最も
負荷の高いときを想定して設定しであるので、通常は過
曝気となっている。したがって、廃水中の有機物濃度の
低いときは曝気空気量が少なくて済むにも拘らず、実際
にはかなりの曝気エネルギーの浪費を生じていることに
なる。また過曝気の状態では、好気性固定床５の生物膜
が剥離しやすく、これが浮遊性固形物（ＳＳ）　となっ
て、処理水質を悪化させるという不都合も生ずる。

その他に異なる例として、水質変動のある食品工場の廃
水をＵＡＳＢ法と活性汚泥法との組み合わせで処理する
場合を見ても、活性汚泥法の空気流量は最も負荷の高い
条件に合わせて設定されている。したがって、この場合
も過曝気となることが多く曝気エネルギーが浪費されて
いる。

本発明の目的は上述の欠点を餘去し、廃水中の有機物濃
度の如何に拘らず、年間を通じて良好な放流水質を維持
するとともに、必要にして最小限の曝気エネルギーによ
り、好気性処理法の曝気を行なうことが可能な嫌気好気
性廃水処理装置の制御方法を提供することにある。

Ｃ１１題を解決するための手段〕 上記の課題を解決するために、本発明の制御方法は、前
段に固定化した嫌気性微生物を利用する嫌気性処理法と
、後段に浮遊状態または固定化状態の好気性微生物を利
用して曝気によって酸素を供給する好気性処理法とを組
み合わせた嫌気好気性廃水処理装置を用いて廃水処理を
行なうに当たり、嫌気性生物反応槽から発生する消化ガ
スの流！　（Ｇ）、消化ガス中のメタンガス濃度（Ｃ）
、を測定し、これらの値の積ＧｘＣを算出してメタンガ
ス発生量（Ｍ）とし、このＭの値に比例するように好気
性生物反応槽に曝気する空気流量を定めることにより行
なうものである。

〔作用〕

本発明者らの研究により得られたメタンガス発生量と嫌
気性処理水ＢＯＤとの関係からこれらが比例関係にある
ことが解り、また必要な曝気空気量と好気性固定床にお
けるＢＯＤ！荷との関係線図も直線と見做すことができ
ることから、本発明の制御方法は次のようにして行われ
るものである。

即ち、メタンガス発生量から嫌気処理水ＢＯＤが決まり
、嫌気処理水ＢＯＤから好気性固定床ＢＯＤｊＬ荷が決
定され、好気性固定床ＢＯＤ負荷が決まれば曝気空気流
量が決定されるという関係が成立する。これは換言すれ
ば、メタンガス発生量と暖気空気流量との間にはよい比
例関係が成立することであり、本発明ではメタンガス発
生量に比例するように曝気空気流量を制御することによ
り、良好な水質が維持されるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

はじめに本発明を達成するに至った経通について述べる
０本発明者らは、嫌気好気性廃水処理の研究を永年に亘
って行なっており、その処理特性を検討してきた。第１
図は本発明者らが生活排水処理を目的としたバイロフト
プラント実験（処理水量３６ｇ＋”／日）から得た結果
として、メタンガス発生量と嫌気処理水ＢＯＤとの関係
を示す線図である。第１図は水温がほぼ一定のとき、嫌
気性固定床法によるメタンガス発生量と嫌気処理ＢＯＤ
との間には一定の比例関係が成り立ち、メタンガス発生
量が多い程ＢＯＤも高いことを示すものである。この関
係から、本発明者らはメタンガス発生量が嫌気性固定床
法による処理水質に対して有力な指標となるという着想
を得た。

一方第２図に好気性固定床法の処理特性を示す。

第２図は縦軸を良好な処理水質を維持するために必要な
空気流量Ｆを処理水量に対する倍率をとって無次元化し
て表わし、横軸を好気性固定床法におけるＢＯＤ負荷り
とする両者の関係線図である。

第２図によれば必要とする空気量Ｆは、ＦｌからＦｔへ
曲線ａに沿って変化することを示している。ここで曲線
ａ上にＦ＋、Ｐｇに対応する点ＰＩ＋　Ｐｇを結ぶ直線
をｂとすると、ＰｌとＰ８の範囲で直線すは曲線ａによ
く近位して取り扱うことが可能である。これは負荷がり
、からｔ、ｚに変化したとき、空気流量Ｆを直線すに沿
って変化させても、実際上は問題がないことを意味する
。

上記の発想をまとめると、第１図、第２図により、メタ
ンガス発生量Ｍから嫌気処理水ＢＯＤが決まり、好気性
固定床ＢＯＤ負荷は嫌気処理水ＢＯＤから解るので、好
気性固定床ＢＯＤ負荷が決まれば曝気空気量Ｆが決定さ
れるという関係が成立することになる。即ち、メタンガ
ス発生量Ｍと曝気空気量Ｆとの間にはよい比例関係が成
り立ち、メタンガス発生量Ｍに比例するように曝気空気
量Ｆを制御すれば、良好な水質を維持することができる
との結論に達したのである。

ここで本発明の方法が適用される固定床型の嫌気好気性
廃水処理装置の主な構成部の配置を第３図の模式図に示
す、第３図の装置は基本的には第４図と同じであるから
、第４図と共通する部分に同一符号を用いであるが、装
置構成上第４図と異なる所は、計測制御関係部分として
、嫌気性生物反応槽４から出る消化ガス１３の発生量を
測定するガス流量計１７．消化ガス１３中のメタンガス
濃度を分析するメタンガス分析計１８を付加してあり、
また制御信号経路を点線の矢印で示したことである。

ここでは第３図を参照して、以下に本発明に必要な手順
のみを述べることにする。前述の本発明者らの着想に基
づき本発明の方法を実施するに当たっては、先ずメタン
ガスの発生量を求めなければならない、そのためガス流
量計１７でガス流量（Ｇ）を測定し、メタンガス分析計
１８でメタンガス濃度（Ｃ）を測定する。この際ガス流
量計１７には例えば発振器付き湿式ガスメータを用い、
メタンガス分析計１８として、例えばプロセス用赤外線
ガス分析計を用いるのが適切である。それぞれの測定結
果は制御盤１１に送られ、ここでＧＸＣ−Ｍとしてメタ
ンガス発生量を求めることができる。

なお、第１図ではＭを処理水量当たりのメタンガス発生
量としたが、この実施例では、廃水１２の流量は一定で
あるから総メタンガス発生量をＭとしてもよい０次に制
御盤１１では曝気空気量（Ｆ）が次式にしたがって演夏
される。

Ｆ＝αＭ　＋　Ｆ　ｍ１ｎｔ　　ただし、Ｆ　ｍ１ｎｉ
≦Ｆ≦Ｆ　ｍａｌαは装置固有の比例定数であり、実験
的に求めることができる。Ｆ　ｍ１ｎｉは曝気空気量の
下ＩＩｌ値であり、Ｆ　ａａヨは上限値である。Ｆ□１
、は好気性生物反応槽６を正常に維持するための最低限
の流量として設定する。一方Ｆ、、、は想定されるＭの
最大値に対応した値である。α、Ｆ、８ゎ、ＩＦ！１ｍ
ｇは年間を通して水温がほぼ一定であれば変更する必要
はないが、水温が変わる場合には例えば高水温期、低水
温期に分けてそれぞれの時期に対応して設定する。これ
は水温が変化することにより、各生物反応槽の処理特性
も変化するために採る処置であるが、対象とする水処理
装置に馴れた者であれば、比較的容易に行なうことがで
きる。

以上のようにして曝気空気量Ｆが求まると、インバータ
８．曝気プロワ９．空気流量計１０．制御盤１１からな
るフィードバックループにより、曝気空気量Ｆが制御さ
れ好気性生物反応槽６に酸素を供給するための空気曝気
が行なわれる。

以上、固定床方式を例として嫌気好気性廃水処理装置の
本発明による制御方法について説明してきたが、本発明
は固定床方式以外の装置にも適用可能である０例えば前
段の嫌気性処理にはＵＡＳＢ法や嫌気性流動床法を用い
ても同様の効果が得られる。なぜなら、これらの方式は
固定床方式と同様に固定化された嫌気性微生物を利用し
ているため、メタンガス発生量と処理水ＢＯＤとの間に
は、第１図に示したような関係が認められるからである
。一方、後段の好気性処理には活性汚泥法も適用するこ
とができる。活性汚泥法では負荷に応じて曝気空気量を
増減するのが望ましいことが一般に知られており、第２
図に示したように曝気空気流量曲線を近位することがで
きるから、この場合も本発明の制御方法は有効である。

〔発明の効果・〕

前段に固定化された嫌気性微生物を利用する嫌気性処理
装置、後段に浮遊状態または固定化状態の好気性微生物
を利用し曝気によって酸素を供給する好気性処理装置を
、この順に配置した嫌気好気性廃水処理装置によって、
廃水を浄化処理するに当たり、水質が変動する場合の運
転制御方法はまだ確立されておらず、従来は最も高負荷
の条件に対応して曝気空気量を定め、負荷変動の如何に
拘らずその流量をｗ１続していたが、これでは曝気エネ
ルギーの浪費が大きく、処理水質を悪化させる事態も生
じていた。これに対して、この問題を解決するためにな
された本発明の制御方法は以下の利点を有する。

本発明は嫌気性廃水処理法を深く研究した結果得られた
ものであり、嫌気性処理装置から放出するメタンガス発
生量を測定し、メタンガス発生量に比例するように好気
性処理装置に曝気する空気流量を制御するという方法を
用いたため、メタンガス発生量が増大するときはその空
気流量も増して負荷の増加に対応し、メタンガス発生量
が減少するときはその空気流量も減少して過曝気状態と
なるのを防ぎ、省エネルギーに大きく寄与するものであ
る。またこの結果として、処理期間中は常に良好な水質
を安定に維持し続けるという大きな効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタンガス発生量と嫌気処理水ＢＯＤとの関係
を示す線図、第２図は必要な曝気空気量と好気性固定床
法ＢＯＤとの関係を示す線図、第３図は本発明の方法が
適用される固定床型の嫌気好気性廃水処理装置の主な構
成部の配置を示した模式図、第４図は従来の固定床型の
嫌気好気性廃水処理装置の主な構成部の配置を示した模
式図である。 １：１Ｊｉｉ整槽、２：原水ポンプ、３：嫌気性固定床
、４：嫌気性生物反応槽、５：好気性固定床、６：好気
性生物反応槽、７：最終沈澱池、８：インバータ、９：
曝気ブロワ、１０：空気流量計、ｕ：制御盤、１２：廃
水、１３：消化カス、１４：ｔｌ！気処気水理水５：放
流水、１６：余剰汚泥、１７：ガス流量計、 １８：メタンガス分析針。 嫌気で理水ＢＯＤ（哩ｌ） 第１肥 好気ｆ′ｉ周′Ｂ宏ＢＯＤ勇何Ｌ （引値’ｇ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）固定化した嫌気性微生物を利用する嫌気性処理装置
   と、酸素を曝気空気によって供給し好気性微生物を利用
   する好気性処理装置とをこの順に直列配置した嫌気好気
   性廃水処理装置を用いて、一定流量の有機性廃水を浄化
   処理するに当たり、前記嫌気性処理装置から発生する消
   化ガスの流量（Ｇ），前記消化ガス中のメタンガス濃度
   （Ｃ）を測定し、これらの積としてＧ×Ｃの値を算出す
   ることによりメタンガス発生量（Ｍ）を求め、このＭの
   値に比例する流量の前記曝気空気を前記好気性処理装置
   に送ることを特徴とする嫌気好気性廃水処理装置の制御
   方法。