JPH04193399A - 単槽式嫌気好気活性汚泥法における曝気撹拌装置の運転方法 - 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、有機性汚濁物質を含む下水、産業廃水等の有
機性汚水を、単槽式嫌気好気活性汚泥法で生物学的に処
理する際における、曝気攪拌装置の運転・制御方法に関
する。

［従来の技術］ 曝気攪拌装置を用いて曝気を間欠的に行うことは、従来
から、回分式活性汚泥法や単槽式嫌気気性（特開平１−
３１０７９８号）等で行われている。この場合、曝気機
能と攪拌機能を別途に設けるものと、曝気機能と攪拌機
能をひとつの装置で兼用するものとかある。

曝気機能と攪拌機能を別途に設けたものとしては、外部
にブロワを設けた散気管とその上部に攪押接を設けたも
のかある。また攪拌と曝気の両機能を持つ装置としては
、ケーシング内の羽根車の前または後に圧縮空気を送り
、水流の剪断作用または羽根車の回転作用で気泡を微細
化し、液中に拡散させる水中機械式の装置や、或いは、
ポンプによる圧力水を液ノズルを通すことでシェツト流
を形成させ、同時に送風機から送られた圧縮空気を混ぜ
て気液混相流を形成させる循環ポンプ混合式の装置等が
ある。

回分式活性汚泥法や単槽式嫌気好気法においては、曝気
時には外部のブロワと攪拌機か同時に作動して曝気と攪
拌か行われ、好気的条件のもとて活性汚泥に接触した流
入有機物は、酸化されてＣ０２とＨ２Ｏに、またＮＨ４
−ＮはＮ０ｘ−Ｎになる。一方、曝気停止時にはブロワ
の運転を停止し、空気あるいは酸素を含む気体の供給を
止めるが、攪拌機もしくはポンプはそのまま稼働させて
流入汚水と活性汚泥の混合攪拌を行う。この結果、曝気
槽内の溶存酸素は急速に消費され嫌気的条件になり、流
入した有機物は脱窒素による分解もしくは脱りん菌によ
る取り込みか行われる。また、Ｎ０ｘ−ＮはＮ２に還元
されて大気中に放散される。

こうした運転を行うことにより単一の曝気槽においても
ＢＯＤ、ＳＳ除去のみならす窒素、りん除去なとの高度
処理も可能となるため、こうした曝気槽内に曝気機能と
攪拌機構を併用させた曝気攪拌装置を用いることが普及
し始めている。

［発明が解決しようとする課題］ このように曝気攪拌装置では、攪拌機あるいはポンプに
より加圧された圧力水が液ノズルから噴出して生成され
るシェツト流の流速により、圧縮気体が微細化されるた
め、散気板方式単独の場合よりも酸素溶解効率か高くな
り、その結果、曝気風量を低減することかできるため送
風機の動力を削減できるという利点を持つ。しかし、攪
拌のための動力も必要なため全体としてのエネルキー消
費量はそれほど削減されれてはいなかった。

更に、曝気時においては曝気の他に攪拌による動力も加
わるため、活性汚泥のフロックに対する剪断力が大きく
なり、活性汚泥の性状、特にフロックの微細化による沈
降特性の低下、処理水の白濁及び浮上汚泥の増加などの
問題点が認められた。

特に、小規模汚水を対象に単一の曝気槽と沈殿池からな
る連続流入を前提とした単槽式の嫌気好気活性汚泥法で
はこの傾向か高く、その改善策か必要とされている。

本発明はこの様な従来技術の問題点に鑑みて提案された
もので、汚水を効果的に処理することが出来る新規な汚
水処理方法の提供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 発明者は上記問題点を改善するため鋭意検討を重ねた結
果、曝気時と曝気停止時における攪拌の回転数を適宜変
更すること、および曝気時においても最適な回転数で運
転する事で良好な処理成績が得られる事を見いだし、本
発明を創作するに至った。

本発明では、単槽式の嫌気好気活性汚泥処理装置の曝気
槽に曝気装置と攪拌装置もしくは曝気と攪拌か一体化し
た曝気攪拌装置を設置し、汚水を連続的に流入させなが
ら前記曝気攪拌装置を用いて間欠的に曝気を行うと共に
、曝気時における攪拌機構の回転数と曝気停止時におけ
る攪拌機構の回転数とを異なる様に運転している。

本発明において、流入水の負荷量に応じて、すなわち汚
水のＢＯＤ負荷、Ｄｏ濃度、０ＲＰＯ内の少なくとも一
つに対応して曝気時における攪拌装置の回転数、曝気風
量、或いはその両方を変更することも出来る。

また、予め設定したタイムシーケンスに従って曝気時に
おける攪拌装置の回転数、曝気風量、或いはその両方を
変更する様に構成しても良い。

本発明の実施に際して、曝気槽内にＤｏ計、ＯＲＰ計を
設置し、曝気時においてＤｏ値を１〜４■／ｌの範囲に
制御するのが好ましく、或いはＯＲＰ値を＋５０〜＋１
００ｍＶ　（金塩化銀電極で計測）の範囲に制御するの
が好ましい。ここで、Ｄｏ値或いはＯＲＰ値か高い場合
には、攪拌装置の回転数及び／又は曝気風量を下げ、低
い場合には上げる様に制御される。

また、曝気攪拌装置の回転数制御には種々の公知技術を
適用できるが、特にインバータを用いれば消費電力を著
しく減少することかできるので、エネルギ的にも有利で
ある。

曝気停止時においては曝気攪拌装置の回転数は低速とな
る。具体的には、攪拌装置の攪拌羽根の周速が５ｍ／′
秒以下となる様に回転数が制御される。換言すると本発
明においては、攪拌装置の回転数を基準として制御を行
っても、撹拌羽根の周速度を基準に制御を行っても良い
。

［作用］ 上記した様な構成を有する本発明の方法によれば、曝気
時における攪拌装置の回転数と曝気停止時の回転数とを
異なる様に運転することにより、好気的条件における酸
化および嫌気的条件における脱窒素や脱りんを効果的に
進行させる。その結果、活性汚泥の性状を良好なものと
して、特にフロックの微細化による沈降特性の低下や処
理水の白濁、浮上汚泥の増加を抑制し、効率的な汚水処
理を達成することが出来る。

［実施例］ 添付した図面及び表を参照して、以下に本発明の詳細な
説明する。

第１図に示す装置は、曝気槽に曝気攪拌装置と攪拌装置
を設けた場合の汚泥性状、処理水質に対する影響を調べ
るための実施例において用いられるものである。

全体を符号２０で示すこの装置は、実容積１０１の曝気
槽２２と３７！の沈殿池２４から成り、曝気槽２２内に
はエアーポンプ（図示せず）に接続した散気管２６およ
びその上部の攪拌機２８を設けている。ここでエアーポ
ンプはタイマ（図示せず）により間欠運転を行い以て曝
気かできるように構成されており、攪拌機２８は回転数
が任意に変更できるものを使用した。

実験は、予めペプトン、酢酸を有機炭素源とした人工下
水で馴致した活性汚泥を用いて、その−部を実験装置に
投入し、同し人工下水を連続的に添加しながら予め設定
した攪拌機２８の回転数および曝気条件のもとて２４時
間処理を行い、汚泥性状、処理水質を調べた。データ採
取後汚泥を入れ替え、別の条件で同様の操作を行い、デ
ータを採取した。

第２図に、曝気を連続的に行い、攪拌機２８０回転数を
変えた場合の曝気槽２２のＤｏ、ＳＶ、、、、、処理水
透視度の結果を示す。

汚泥性状、処理水透視度は攪拌機２８の回転数が１１０
０Ｏｒｐを越えた付近から悪化し始め、１６００ｒｐｍ
以上ではかなり白濁した。一方、曝気槽２２内のＤｏは
回転数を高めることにより上昇する傾向が認められた。

以上の結果より、攪拌機２８を設けるこ・とにより酸素
溶解効率は増加するが、攪拌機２８の回転数がある一定
のレベルより高くなると汚泥性状、処理水水質に悪影響
を及ぼす事が明らかになった。

次に、曝気時においては酸素溶解効率を高めるため攪拌
機２８の回転数を高めに設定し、曝気停止時においては
汚泥が沈降しない程度に攪拌機２８の回転数を低くした
場合の処理性能について、各種検討した結果を表１にま
とめる。ここで、表１のＲｕｎ５は曝気時あるいは曝気
停止時の回転数を時間帯により変更した。なお、この実
験では、汚水を連続的に流し、曝気および曝気停止の時
間サイクルを３０分の間欠運転としである。

第１図で示す装置２０を用いた実験の結果、曝気停止時
に攪拌機の回転数を低下させることにより、処理水水質
、汚泥性状か充分改善されることか明らかになった。

以上の実験結果を基づいて作成され、本願発明の実施に
好適な装置の構成及び作用について、第３図を参照しな
から説明する。

第３図において、本願発明の実施に好適な装置は曝気槽
１とそれに接続する沈殿池２から成り、曝気槽１には曝
気と攪拌の両機能を持つ水中機械式曝気攪拌装置３（水
中エアレータ）が設置され、該エアレータ３には空気配
管１２を介してブロワ４がら空気か供給される。

なお、曝気攪拌装置としては水中機械式曝気攪拌装置（
水中エアレータ）の代りに循環ポンプ混会式散気装置を
用いてもよ（、あるいは曝気攪拌装置として散気管或い
は散気板を設は且つその上部に攪拌機例えばプロペラ等
を設けて、第１図の装置と同様な構成としても良い。

水中エアレータ３あるいはプロペラを用いる場合には攪
拌羽根の回転数を、そして循環ポンプ混合式散気装置の
場合にはポンプ内羽根車の回転数を、それぞれコントロ
ーラ５を介して可変なものとする。回転数の変更はイン
バータもしくはＶＳモータか好適であり、コントローラ
５により制御される。ブロワ４はタイマもしくはコント
ローラ６により間欠運転が可能なものを使用する。　汚
水は流入管８を通して曝気槽１に流入し、曝気もしくは
脱窒素による酸化分解あるいは嫌気的条件での有機物取
り込みか行われる。

曝気槽１の混合液は配管１４を介して沈殿池２に送られ
、該沈殿池２て処理水と汚泥に固液分離される。その後
、上澄液は処理水９として系外に流出し、分離濃縮され
た汚泥は返送汚泥として返送配管１０を介してポンプ１
１により曝気槽１に戻される。ここで返送汚泥の一部は
余剰汚泥として、余剰汚泥引き抜き管１６を介してポン
プ１５により適宜排出される。

本発明を実施するこの装置においては、水中エアレータ
３（あるいは攪拌機）の回転数は、曝気停止時において
は低速で運転される。具体的には攪拌羽根（図示せず）
の周速が５ｍ／秒以下か良い。

また曝気時においては流入水質・水量に時間変動かあり
、ＢＯＤ負荷か変動する場合は負荷条件に応じて酸素の
供給量を変えるのか好ましい。特に脱窒素、脱りん性能
を上げるためには曝気時に過剰の酸素を吹き込む事は避
ける必要かある。そのため、ＢＯＤ負荷か低いときには
攪拌機の回転数を下げて酸素溶解効率を下げるか、或い
はそれと同時に曝気風量も減少せしめ、酸素供給量を減
らすような運転を行う。　　　゛ この場合、水中エアレータ３（あるいは攪拌機）の回転
数およびブロワ４からの空気供給量は、曝気槽１内に設
置したＤｏ計あるいはＯＲＰ計１７と連動させ、コント
ローラ５．６を通して制御することができる。ここで、
曝気時においてはり。

値を１〜４■／ｌの範囲に制御するのか好ましく、ＯＲ
Ｐ値は＋５０〜１００ｍＶ（金塩化銀電極で測定）の範
囲に制御するのが好ましい。いずれも値か高いときは回
転数及び／又は曝気風量を下げ低い場合は上げる様にす
る。

なお、コントローラ５．６は互いに連結させても良く、
また１つのコントローラで制御しても良い。また家庭下
水のようにＢＯＤ負荷の時間変動がほぼ一定していると
きは、タイマと連動させて予め設定したタイムシーケン
スに従い回転数、曝気風量を制御して運転することがで
きる。

このように運転条件に応じて攪拌機構の回転数を変更し
たり、ブロワの曝気風量を変更することにより、活性汚
泥の汚泥性状と処理水水質を改善させることができる。

また、回転数制御には種々の公知技術を適用できるか、
特にインバータを用いることにより消費動力を著しく減
少させることができ、エネルギー的にも有利となる。

次に、さらに具体的な例について説明する。

（１）　処理水量３００ｍ３／ｄの長時間曝気による団
地下水処理施設（曝気槽容積２５０ｍ３）では、当初、
硝化か進行し、処理水ｐＨの低下、活性汚泥の解体等の
問題か認められたことから（Ｒｕｎｌ）、曝気攪拌装置
を水中式曝気攪拌装置（水中エアレータ　出力２．２ｋ
ｗ）に変更し、３０分毎の間欠曝気を行った。その結果
、高い窒素除去率か得られ、処理水水質も向上したか（
表２のＲｕｎ２）、透視度か多少悪く、汚泥か付着した
微細気泡の浮上等も認められた。

このため、エアレータにインバータを付け、曝気時には
３００ｒｐｍ（周速；３ｍ／′ｓ）、曝気停止時には１
０１００ｒｐ周速；２．７　ｍ　／　ｓ　）で運転した
。その結果、表２のＲｕｎ３のデータに示すように処理
水質が向上するとともに、汚泥の沈降性も改善した。ま
た、エネルギー的にもかなりの削減効果か認められた。

（２）　実用積Ｂ　ｍ　３の曝気槽とそれに付随した沈
殿池（実用積：　４ｍ’　）のパイロットプラント装置
を用いて家庭下水２５ｍ’／ｄの処理実験を行った。曝
気攪拌装置として水中機械式曝気攪拌装置（水中エアレ
ータ）のモデル機（出力０４ｋｗ）を設置した。

Ｒｕｎ１は対象として連続曝気を行ったもの（エアレー
タの回転数；ｉ５００ｒｐｍ、周速１０　ｍ　／　ｓ　
）である。Ｒｕｎ２は曝気時１５００ｒｐｍ１曝気停止
時７００ｒｐｍ（周速４．７ｍ／’Ｓ）で運転したもの
である。Ｒｕｎ３は曝気時の午前１時から６時までは、
この時間帯の平均ＢＯＤ容積負荷が０．　２６Ｋｇ／ｍ
３・ｄと低いため、曝気時のエアレータの回転数を１０
１００Ｏｒｐ周速６．７ｍ／ｓ）に下げ、そのほかの曝
気時は１５００ｒｐｍで運転したものである。

また曝気停止時は、７００ｒｐｍで運転した。

なお間欠曝気は１時間毎のサイクルで行い、早朝３時か
ら６時までは、この時間帯のＢＯＤ容積負荷が０．１０
Ｋｇ／′ｍ’　・ｄ以下であるため曝気風量も半分を落
とした。結果を表３にまとめる。

Ｒｕｎ１に比べ、Ｒｕｎ２てはＳＳ１窒素、りん除去の
向上か認められた。またＲ　ｕ　ｎ　３てはＲｕｎ２よ
りさらに窒素、りんの除去効果か増し、ＢＯＤ、ＳＳ、
透視度も良好な値か得られた。

［発明の効果］ 本発明の作用効果を以下に列挙する。

（王）　　曝気時における攪拌機構の回転数と曝気停止
時における攪拌機構の回転数とを異なる様に運転するこ
とにより、好気的条件における酸化および嫌気的条件に
おける脱窒や脱りんを効果的に進行させることが出来る
。

（２）　活性汚泥の性状を良好なものとして、特にフロ
ックの微細化による沈降特性の低下や処理水の白濁、浮
上汚泥の増加を抑制し、効率的な汚水処理を達成するこ
とか出来る。

（３）　全体としてのエネルキー消費量を低く抑えるこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を一実施例を適用した装置を示す側面図
、第２図は第１図の装置の作用を示す特性図、第３図は
本発明の他の実施例を適用した装置を示す側面図である
。 １．２２・・・曝気槽　　２．２４・・・沈殿池　　３
・・・水中機械式曝気攪拌装置（水中エアレータ）２６
・・・散気管　　２８・・・攪拌機構　　　　１ 表　　　　　２ 表　　　　　　３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に曝気攪拌装置を配備し、汚水を連続的に流
   入させながら該曝気攪拌装置を用いて攪拌作用を与えな
   がら曝気を間欠的に行い、所要時間ごとに嫌気状態と好
   気状態とを交互に繰返す単一の曝気槽と沈殿池とから成
   る単槽式嫌気好気活性汚泥法における曝気攪拌装置の運
   転方法において、前記曝気攪拌装置を、曝気時における
   回転数と曝気停止時の回転数とが異なるように運転する
   ことを特徴とする単槽式嫌気好気活性汚泥法における曝
   気攪拌装置の運転方法。
2. （２）曝気槽への流入水の負荷量に対応して、曝気時に
   おける曝気風量及び／又は曝気撹拌装置の回転数を変え
   る請求項（１）に記載の単槽式嫌気好気活性汚泥法にお
   ける曝気攪拌装置の運転方法。
3. （３）予め設定されたタイムシーケンスに従って、曝気
   時における曝気風量および／又は曝気攪拌装置の回転数
   を変える請求項（１）に記載の単槽式嫌気好気活性汚泥
   法における曝気攪拌装置の運転方法。