JPH0757355B2 - 硝化槽の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、下水、し尿、産業排水など窒素を含有する有
機性廃水を生物学的に硝化する硝化槽の曝気風量および
汚泥量を効率よく制御する硝化槽の制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） 従来、下水、し尿、その他産業排水など、窒素を含有す
る有機性廃水の処理では、廃水中の有機物の処理のみし
か考慮されておらず、窒素については処理目標に入って
いなかった。

しかし、近年、湖沼での富栄養化や閉鎖水域での赤湖な
どが問題となり、窒素の除去が必要となって来ている
が、このためには硝化槽で十分な硝化を行い、後処理を
脱窒素プロセスに備えなければならない。

窒素の除去にはBOD成分の除去の場合のような吸着によ
る方法を用いることができないので、十分な除去反応を
行わせるには、滞留時間を長くするか、同じ滞留時間の
場合には汚泥濃度を高く維持する必要がある。

この場合は汚泥量の管理が重要な因子となり、従って硝
化に必要な汚泥量を確保する汚泥量制御が重要となる。
また硝化反応は好気的反応であるため、硝化槽には十分
な溶存酸素濃度が必要であり、従って曝気風量の制御が
重要な因子となってくる。

従来はこれに対応するために、汚泥量の制御としては汚
泥量一定制御などが、また曝気風量の制御としては溶存
酸素濃度一定制御などが行われてきた。しかし従来はこ
れらの制御をそれぞれ独立して行っているので十分な成
果をあげることができなかった。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように硝化反応はBOD成分の除去のように吸着に
よるものではなく、このため相当量の汚泥量の存在が必
要である。従って硝化に必要な溶存酸素濃度となるよう
に曝気風量を制御しても、汚泥量が不足しておれば硝化
反応は起きない。

すなわち汚泥量が不足していると、曝気風量を増加させ
ても曝気エネルギの浪費となるだけであり、処理水質は
良くならない。逆に汚泥量が過剰に存在する場合には硝
化反応は十分に行われるが、汚泥そのものが酸素を消費
するので、その分だけ曝気風量が多く要求され、曝気エ
ネルギの浪費となる。

また汚泥量の制御が厳密に行われていても、曝気風量の
制御が行われていないと酸素供給不足となり、硝化に必
要な溶存酸素濃度が得られず、硝化反応が抑制されて処
理水質が悪化し、逆に酸素供給が過剰の場合は硝化反応
は制限されないが曝気エネルギの浪費となる。

本発明は硝化槽内の硝化状況を硝化槽内の流下方向の酸
素消費速度の分布を測定とすることによって把握し、硝
化状況に応じて硝化槽への送風量と系内の汚泥量を制御
する硝化槽の制御装置を提供することを目的としてい
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 廃水中のアンモニア態窒素および有機態窒素を亜硫酸態
窒素または硝酸態窒素に酸化する活性汚泥法による廃水
の生成学的硝化プロセスでは硝化反応はBODの除去反応
が終了した後に起きる。

従って硝化槽中の酸素利用速度が流下方向の分布を調べ
ると、まずBODの除去反応による酸素利用速度の山があ
り、その後一旦低下した後、再度硝化反応による酸素利
用速度の山ができ、硝化反応が終了すると再び酸素利用
速度は低下する。

流下方向の酸素利用速度の分布の一例を第４図（Ａ）
に、この時の硝化槽の溶存酸素濃度の分布を第４図
（Ｂ）に示す。すなわち硝化反応が起きているかどうか
は、さ素利用速度の流下方向の分布を調査することで判
断可能である。

本発明は、硝化槽の流下方向の酸素利用速度の分布を測
定するプロフィル測定器と、標準のプロフィルを設定す
る標準プロフィル設定部と、プロフィル測定器の出力と
標準プロフィル設定部の標準のプロフィルを比較して曝
気風量の目標値を計算する曝気風量目標値演算部と、曝
気風量目標値演算部で演算された風量となるよう送風量
を制御する曝気風量制御部と、プロフィル測定器の出力
から日間平均のプロフィルを計算する日間平均プロフィ
ル演算部と、日間平均プロフィル演算値と標準のプロフ
ィル設定値とから汚泥量目標値を計算する汚泥量目標値
演算部と、汚泥量目標値演算部で演算した目標値となる
ように系内の汚泥量を制御する汚泥量制御器とを備え、
硝化槽内の硝化状況を硝化槽内の流下方向の酸素濃度分
布を測定することによって把握し、硝化状況に応じて硝
化槽への送風量と系内の汚泥量とを適正に制御するもの
である。

（作 用） 以下第５図に示す概念フローチャートを参照して本発明
の作用を説明する。

先ず硝化槽の流下方向の酸素利用速度の分布を測定する
プロフィル測定器によって一定の周期で硝化槽の流下方
向の酸素利用速度の分布を測定し、これをあらかじめ設
定してある標準のプロフィルと比較し、ずれがある場合
は曝気風量目標値演算部でずれに応じた曝気風量の修正
量を算出し、現在の曝気風量に加算して曝気風量の新た
な目標値を決定し、これを曝気風量制御器に入力して曝
気風量を制御する。

また一日に一回の定時にプロフィルの日間平均値を計算
し、この平均値をあらかじめ設定してある標準プロフィ
ルと比較し、ずれがある場合はずれに応じた目標汚泥量
の修正量を演算し、現在の目標汚泥量に加算して、新た
な汚泥量目標量として汚泥量制御器に入力し、系内の汚
泥量が目標汚泥量となるように余剰汚泥量を制御する。

（実施例） 本発明の一実施例の系統構成を第１図に示す。

第１図において廃水は汚水流入水路１を通って硝化槽２
に流入し、ここで沈澱槽３から返送汚泥管路４を通って
きた返送汚泥と混合される。

硝化槽２には流下方向の酸素利用速度の分布を測定する
ための酸素利用速度のプロフィル測定器５が設置されて
おり、さらに汚水流入水路１には流量計６と濁度計７
が、返送汚泥管路４には返送汚泥の流量計８と濃度計９
が、余剰汚泥の引抜き管路10には流量計11が、また硝化
槽への送風管12には風量計13が設置されている。

曝気風量目標値演算部14には酸素利用速度のプロフィル
測定器５の出力と風量計13の出力、および標準酸素利用
速度のプロフィル設定器15で設定された標準酸素利用速
度プロフィルが入力され、ここで曝気風量の目標値が演
算されて曝気風量制御器16に入力される。

また日間平均酸素利用速度のプロフィル演算部17は酸素
利用速度のプロフィル測定器５の出力を入力として一日
の平均の酸素利用速度のプロフィルを計算する。

また汚泥量演算部18は流入汚水の流量計６および濁度計
７、返送汚泥の流量計９と濃度計８、および余剰汚泥の
流量計11の出力を入力としてオンラインで系内の活性汚
泥量を演算し、活性汚泥量目標値演算部19は日間平均酸
素利用速度のプロフィル演算部17の出力と標準酸素利用
速度のプロフィル設定部15の設定値とを入力として活性
汚泥量の目標値を演算する。

汚泥量制御器20は汚泥量演算部18で演算した活性汚泥量
が活性汚泥量目標値演算器19の演算結果と一致するよう
に余剰汚泥量を制御する。

第２図は本発明における曝気風量制御器16の動作を示す
フローチャートである。

すなわち酸素利用速度プロフィル測定器５は硝化槽の流
下方向の酸素利用速度の分布を所定の制御周期で測定し
て曝気風量目標値演算部14に入力する。曝気風量目標値
演算部14はこれを標準プロフィル設定部15で設定された
標準のプロフィルと比較して硝化が起きた地点が標準の
プロフィルと比較して前後にずれがないかをチェック
し、ずれがある場合はそのずれを大きさに応じて送風量
の修正量を演算し、現在の送風量の信号から送風量目標
値を演算する。さらにこの演算結果を送風量の上下限値
と比較し、上下限値の範囲に入っていればそのまま、上
下限の日を超えた場合は上限値または下限値を出力し、
曝気風量制御器16に入力する。

第５図は本発明における汚泥量制御器20の動作を示すフ
ローチャートである。

すなわち酸素利用速度のプロフィル測定器５の出力は同
時に日間平均酸素利用速度のプロフィル測定器演算部17
にも入力されて日間平均プロフィルを計算するために加
算され、一日に一回の定時に一日の平均プロフィルが演
算される。

日間平均酸素利用速度プロフィル演算部17の出力は汚泥
量目標値演算部19に入力され、標準プロフィル設定部15
で設定された標準プロフィルと比較され、ここで硝化が
起きた地点が標準のプロフィルと比較して前後にずれが
ないかをチェックし、ずれがある場合はそのずれの大き
さに応じて汚泥量目標値の修正量を演算し、現在の汚泥
量目標値に加算して新規な汚泥量目標値が計算される。

新たに計算された汚泥量目標値は汚泥量制御器20に入力
され、系内の汚泥量が目標汚泥量となるように余剰汚泥
量が制御される。

なお硝化槽の流下方向の酸素利用速度のプロフィルを測
定する手段として本実施例では酸素利用速度をプロフィ
ル測定器を利用しているが、DO計を使用したDOプロフィ
ル測定器を使用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、流入水質や流入水
量さらには活性汚泥の活性度などに変動があっても、最
適な系内汚泥量と曝気風量が維持されるので、硝化反応
が十分に進行して処理水質は常時良好に保たれ、また不
必要な過曝気が行われないので曝気エネルギの浪費が防
止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は本発
明における曝気風量制御器の動作を示すフローチャー
ト、第３図は本発明における汚泥量制御器の動作を示す
フローチャート、第４図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ硝化
槽内の流下方向の酸素利用速度および溶存酸素濃度の分
布の一例を示す図、第５図は本発明における曝気風量お
よび系内汚泥量の目標修正の概念を示すフローチャート
である。 1:汚水流入水路 2:硝化槽 3:沈澱槽 4:返送汚泥管路 5:酸素利用速度プロフィル測定器 6:流量計 7:濁度計 8:返送汚泥流量計 9:濃度計 10:余剰汚泥引抜き管路 11:余剰汚泥流量計 12:送風管 13:風量計 14:曝気風量目標演算部 15:標準プロフィル設定部 16:曝気風量制御器 17:日間平均酸素利用速度プロフィル演算部 18:汚泥量演算部 19:汚泥量目標値演算部 20:汚泥量制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒素を含有する有機性廃水を生物学的に硝
   化する硝化槽の制御装置において、硝化槽内の流下方向
   の酸素利用速度の分布を測定するプロフィル測定器と、
   標準のプロフィルを設定する標準プロフィル設定部と、
   プロフィル測定器の出力と標準プロフィル設定部の設定
   値を比較して曝気風量を目標値を算出する曝気風量目標
   値演算部と、上記曝気風量を目標値に応じて硝化槽への
   曝気風量を制御する曝気風量制御器と、プロフィル測定
   部の出力から日間平均プロフィルを算出する日間平均プ
   ロフィル演算器と、上記日間平均プロフィル演算値と標
   準プロフィル設定部とから汚泥量目標値を算出する汚泥
   量目標値演算部と、流入廃水、返送汚泥および余剰汚泥
   のデータから系内の現在の汚泥量の算出する汚泥量演算
   部と、上記算出した現在の汚泥量と汚泥量目標値とを比
   較して余剰汚泥の流量を制御する汚泥量制御器を備えた
   ことを特徴とする硝化槽の制御装置。