JPH0788490A - 汚水の処理方法およびその装置 - Google Patents
汚水の処理方法およびその装置Info
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- JPH0788490A JPH0788490A JP23697193A JP23697193A JPH0788490A JP H0788490 A JPH0788490 A JP H0788490A JP 23697193 A JP23697193 A JP 23697193A JP 23697193 A JP23697193 A JP 23697193A JP H0788490 A JPH0788490 A JP H0788490A
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 制御手段に被処理水3a中の有機物、各種窒素
化合物、各種微生物の物質収支式、各変換などの反応速
度式、各生成速度式からなる処理の状況モデルを組み込
む。反応槽１に流入する汚水３の有機物、各種窒素化合
物の濃度を測定し設定する。反応槽１の各区画での処理
の状況モデルを、流入する汚水３の流入量と、汚水３中
の有機物および各窒素化合物の濃度とから実行する。被
処理水3aの溶存酸素濃度から算出した結果を、状況モデ
ルのシミュレーション演算値と比較する。絶えず状況モ
デルのシミュレーション演算値に沿うように、汚水３の
流入量、被処理水3aの還流量、汚泥の返送量などを制御
し汚水３を浄化処理する。 【効果】 １つの反応槽１で、有機物や窒素化合物を含
有する汚水３の浄化処理を良好に進行でき、汚水３を容
易に良好に浄化処理できる。装置が小型化し、設置スペ
ースを縮小でき、製造性が向上できる。運転コストが低
減できる。
化合物、各種微生物の物質収支式、各変換などの反応速
度式、各生成速度式からなる処理の状況モデルを組み込
む。反応槽１に流入する汚水３の有機物、各種窒素化合
物の濃度を測定し設定する。反応槽１の各区画での処理
の状況モデルを、流入する汚水３の流入量と、汚水３中
の有機物および各窒素化合物の濃度とから実行する。被
処理水3aの溶存酸素濃度から算出した結果を、状況モデ
ルのシミュレーション演算値と比較する。絶えず状況モ
デルのシミュレーション演算値に沿うように、汚水３の
流入量、被処理水3aの還流量、汚泥の返送量などを制御
し汚水３を浄化処理する。 【効果】 １つの反応槽１で、有機物や窒素化合物を含
有する汚水３の浄化処理を良好に進行でき、汚水３を容
易に良好に浄化処理できる。装置が小型化し、設置スペ
ースを縮小でき、製造性が向上できる。運転コストが低
減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単一槽にて有機物や窒
素化合物などを含有する汚水を浄化処理する汚水の処理
方法およびその装置に関する。
素化合物などを含有する汚水を浄化処理する汚水の処理
方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、有機物や窒素化合物などを含
有する例えばし尿などの汚水を浄化処理する場合、溶存
酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）が存在する好気性雰囲
気で、好気性菌や通性嫌気性菌などが汚水に含有される
有機物を栄養源として活性化し、有機物を好気性菌や通
性嫌気性菌などにて酸化分解する酸化分解工程、溶存酸
素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や硝酸菌にて
亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸化する硝化
工程、および、有機物もしくは自己分解により栄養を得
て溶存酸素が存在しない嫌気性雰囲気で、硝化された酸
化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱
窒工程を考慮する必要がある。
有する例えばし尿などの汚水を浄化処理する場合、溶存
酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）が存在する好気性雰囲
気で、好気性菌や通性嫌気性菌などが汚水に含有される
有機物を栄養源として活性化し、有機物を好気性菌や通
性嫌気性菌などにて酸化分解する酸化分解工程、溶存酸
素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や硝酸菌にて
亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸化する硝化
工程、および、有機物もしくは自己分解により栄養を得
て溶存酸素が存在しない嫌気性雰囲気で、硝化された酸
化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱
窒工程を考慮する必要がある。
【０００３】したがって、雰囲気の異なる処理工程と、
各処理工程間の汚水の移送と、有機物、各種窒素化合物
および各種菌の増減との複雑な関係を把握して制御する
必要がある。このため、各工程での溶存酸素濃度および
有機物、各種窒素化合物および各種菌の量の関係を、各
種数式にて演算して把握し、演算結果を基に浄化処理を
自動制御する方法、例えば特開昭６１−２１２３９５号
公報、特開昭６３−２０９７９６号公報および特開昭６
４−５１１９７号公報に記載の構成が知られている。
各処理工程間の汚水の移送と、有機物、各種窒素化合物
および各種菌の増減との複雑な関係を把握して制御する
必要がある。このため、各工程での溶存酸素濃度および
有機物、各種窒素化合物および各種菌の量の関係を、各
種数式にて演算して把握し、演算結果を基に浄化処理を
自動制御する方法、例えば特開昭６１−２１２３９５号
公報、特開昭６３−２０９７９６号公報および特開昭６
４−５１１９７号公報に記載の構成が知られている。
【０００４】そして、特開昭６１−２１２３９５号公報
に記載の汚水の処理方法は、嫌気性の脱窒槽内への汚水
の流入量、汚水の全窒素濃度、分離槽から脱窒槽へ返送
する汚泥の返送汚泥濃度、好気性の硝化槽から脱窒槽へ
の循環水の活性汚泥濃度を測定する。さらに、これらを
制御因子として流入水量に対する循環水の比、および、
流入水量に対する返送汚泥の比を演算する。そして、こ
れらの演算値に基づき循環水量および返送汚泥量を制御
して、汚水の生物学的脱窒素を全自動的に効率よく行い
浄化処理する。
に記載の汚水の処理方法は、嫌気性の脱窒槽内への汚水
の流入量、汚水の全窒素濃度、分離槽から脱窒槽へ返送
する汚泥の返送汚泥濃度、好気性の硝化槽から脱窒槽へ
の循環水の活性汚泥濃度を測定する。さらに、これらを
制御因子として流入水量に対する循環水の比、および、
流入水量に対する返送汚泥の比を演算する。そして、こ
れらの演算値に基づき循環水量および返送汚泥量を制御
して、汚水の生物学的脱窒素を全自動的に効率よく行い
浄化処理する。
【０００５】しかしながら、この特開昭６１−２１２３
９５号公報に記載の汚水の処理方法は、各処理工程に直
接起因する溶存酸素濃度を、流入水量に対する循環水、
および、流入水量に対する返送汚泥の割合に基づいて間
接的に管理するため、各処理工程における溶存酸素濃度
が変動しやすく、良好な浄化処理が行えないおそれがあ
る。さらに、硝化・脱窒工程の循環における循環水量と
返送汚泥量とに基づいて浄化処理の制御を行うため、流
入する汚水の有機物の量が変動したり、汚水の有機物に
よる汚染濃度の変動により、酸化分解工程が良好に行え
ず、硝化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動し、
良好に浄化処理できないおそれがある。また、溶存酸素
濃度の管理を容易にすべく、好気性の硝化槽と嫌気性の
脱窒槽の２つの反応槽を用いて各処理工程を行うため、
装置が大型化するとともに、設置スペースが拡大する問
題がある。
９５号公報に記載の汚水の処理方法は、各処理工程に直
接起因する溶存酸素濃度を、流入水量に対する循環水、
および、流入水量に対する返送汚泥の割合に基づいて間
接的に管理するため、各処理工程における溶存酸素濃度
が変動しやすく、良好な浄化処理が行えないおそれがあ
る。さらに、硝化・脱窒工程の循環における循環水量と
返送汚泥量とに基づいて浄化処理の制御を行うため、流
入する汚水の有機物の量が変動したり、汚水の有機物に
よる汚染濃度の変動により、酸化分解工程が良好に行え
ず、硝化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動し、
良好に浄化処理できないおそれがある。また、溶存酸素
濃度の管理を容易にすべく、好気性の硝化槽と嫌気性の
脱窒槽の２つの反応槽を用いて各処理工程を行うため、
装置が大型化するとともに、設置スペースが拡大する問
題がある。
【０００６】また、特開昭６３−２０９７９６号公報に
記載の汚水の処理装置は、汚水の水温やｐＨなどの環境
因子が安定している際の動力学的定数、炭素系および窒
素系の各基質除去速度式、炭素系および窒素系の各菌体
増殖速度式、溶存酸素濃度に関連する物質収支式、およ
び、プロセス内汚泥量の物質収支式を用いて演算してシ
ミュレーションを実施する。
記載の汚水の処理装置は、汚水の水温やｐＨなどの環境
因子が安定している際の動力学的定数、炭素系および窒
素系の各基質除去速度式、炭素系および窒素系の各菌体
増殖速度式、溶存酸素濃度に関連する物質収支式、およ
び、プロセス内汚泥量の物質収支式を用いて演算してシ
ミュレーションを実施する。
【０００７】一方、これにより定常状態のプロセス内の
硝化に寄与する菌体量または硝化率の経時変化データを
算出し、このデータのうち硝化菌体量または硝化率が安
定した値を目標値として第１のシミュレータ部で出力す
る。また、動力学的定数を環境因子の関数で表して各時
点の環境因子に応じた動力学的定数を用いるとともに、
第１のシミュレータ部からの目標値を導入し、炭素系お
よび窒素系の各基質除去速度式、炭素系および窒素系の
各菌体増殖速度式、溶存酸素濃度に関連する物質収支
式、および、プロセス内汚泥量の物質収支式を用いて演
算してシミュレーションを実施する。
硝化に寄与する菌体量または硝化率の経時変化データを
算出し、このデータのうち硝化菌体量または硝化率が安
定した値を目標値として第１のシミュレータ部で出力す
る。また、動力学的定数を環境因子の関数で表して各時
点の環境因子に応じた動力学的定数を用いるとともに、
第１のシミュレータ部からの目標値を導入し、炭素系お
よび窒素系の各基質除去速度式、炭素系および窒素系の
各菌体増殖速度式、溶存酸素濃度に関連する物質収支
式、および、プロセス内汚泥量の物質収支式を用いて演
算してシミュレーションを実施する。
【０００８】そして、このシミュレーションにより、各
時点の溶存酸素濃度の制御要素の適切設定値を第２のシ
ミュレータ部にて求め、有機性汚水および活性汚泥の混
合溶液を反応槽内で曝気し、水温やｐＨなどの環境因子
が変動しても硝化菌体量あるいは硝化率を目標値に維持
して良好に浄化処理する。
時点の溶存酸素濃度の制御要素の適切設定値を第２のシ
ミュレータ部にて求め、有機性汚水および活性汚泥の混
合溶液を反応槽内で曝気し、水温やｐＨなどの環境因子
が変動しても硝化菌体量あるいは硝化率を目標値に維持
して良好に浄化処理する。
【０００９】しかしながら、この特開昭６３−２０９７
９６号公報に記載の装置は、硝化菌体量あるいは硝化率
を一定に維持させ、硝化工程を効率よく良好に進行させ
るものである。したがって、汚水を浄化処理するために
は、この硝化工程後に脱窒工程を行う装置を必要とす
る。このため、汚水の浄化処理を行う装置が大型化し、
設置スペースが拡大するとともに、浄化処理の操作が煩
雑となる問題がある。
９６号公報に記載の装置は、硝化菌体量あるいは硝化率
を一定に維持させ、硝化工程を効率よく良好に進行させ
るものである。したがって、汚水を浄化処理するために
は、この硝化工程後に脱窒工程を行う装置を必要とす
る。このため、汚水の浄化処理を行う装置が大型化し、
設置スペースが拡大するとともに、浄化処理の操作が煩
雑となる問題がある。
【００１０】また、特開昭６４−５１１９７号公報に記
載の汚水の処理装置は、硝化槽の入口、中間、出口部の
それぞれの溶存酸素濃度を測定し、あらかじめ設定して
あるそれぞれの目標値と比較して、それぞれ測定した溶
存酸素濃度が対応する各目標値となるように、硝化槽内
の曝気装置を構成する風量調整弁および送風機の吸込み
弁を制御して曝気する。
載の汚水の処理装置は、硝化槽の入口、中間、出口部の
それぞれの溶存酸素濃度を測定し、あらかじめ設定して
あるそれぞれの目標値と比較して、それぞれ測定した溶
存酸素濃度が対応する各目標値となるように、硝化槽内
の曝気装置を構成する風量調整弁および送風機の吸込み
弁を制御して曝気する。
【００１１】さらに、脱窒槽の酸化還元電位をあらかじ
め設定した脱窒に適した酸化還元電位と比較して、測定
した酸化還元電位が設定した酸化還元電位となるよう
に、硝化槽から脱窒槽への循環水量を制御する。
め設定した脱窒に適した酸化還元電位と比較して、測定
した酸化還元電位が設定した酸化還元電位となるよう
に、硝化槽から脱窒槽への循環水量を制御する。
【００１２】そして、入口部での溶存酸素濃度の不足に
よる硝化効率の低下を防止するとともに、脱窒槽への溶
存酸素の持ち込みによる脱窒効率の低下を防止して、効
率よく良好に浄化処理する。
よる硝化効率の低下を防止するとともに、脱窒槽への溶
存酸素の持ち込みによる脱窒効率の低下を防止して、効
率よく良好に浄化処理する。
【００１３】しかしながら、この特開昭６４−５１１９
７号公報に記載の装置は、硝化槽の溶存酸素濃度および
脱窒槽の脱窒状態を示す酸化還元電位に基づいて循環水
量および曝気状態を制御し硝化・脱窒工程の浄化処理を
制御するので、有機物の酸化分解工程を監視しておら
ず、酸化分解工程を良好に行わせるための制御が行われ
ていないため、汚水の流入量および有機物による汚染状
態の変動により、有機物を良好に酸化分解できず、ま
た、硝化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動する
ことによる硝化・脱窒工程が良好に行われないおそれが
ある。さらに、硝化槽と脱窒槽の２つを設けているた
め、装置が大型化するとともに、設置スペースが拡大す
る問題がある。
７号公報に記載の装置は、硝化槽の溶存酸素濃度および
脱窒槽の脱窒状態を示す酸化還元電位に基づいて循環水
量および曝気状態を制御し硝化・脱窒工程の浄化処理を
制御するので、有機物の酸化分解工程を監視しておら
ず、酸化分解工程を良好に行わせるための制御が行われ
ていないため、汚水の流入量および有機物による汚染状
態の変動により、有機物を良好に酸化分解できず、ま
た、硝化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動する
ことによる硝化・脱窒工程が良好に行われないおそれが
ある。さらに、硝化槽と脱窒槽の２つを設けているた
め、装置が大型化するとともに、設置スペースが拡大す
る問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、上記
特開昭６１−２１２３９５号公報に記載の汚水の処理方
法では、各処理工程における溶存酸素濃度の変動によ
り、良好な浄化処理が行えないおそれがあるとともに、
流入する汚水の有機物の量の変動および有機物による汚
染状態の変動により、酸化分解工程が良好に行えず、硝
化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動し、良好に
浄化処理できないおそれがある。
特開昭６１−２１２３９５号公報に記載の汚水の処理方
法では、各処理工程における溶存酸素濃度の変動によ
り、良好な浄化処理が行えないおそれがあるとともに、
流入する汚水の有機物の量の変動および有機物による汚
染状態の変動により、酸化分解工程が良好に行えず、硝
化・脱窒工程に関与する有機物の収支が変動し、良好に
浄化処理できないおそれがある。
【００１５】また、特開昭６３−２０９７９６号公報に
記載の汚水の処理装置では、硝化工程を基に、有機物の
収支を管理するため、流入する汚水の有機物の量の変動
および有機物による汚染状態の変動により、有機物の酸
化分解工程が良好に行えず、硝化・脱窒工程に関与する
有機物の収支が変動し、良好に浄化処理できないおそれ
がある。
記載の汚水の処理装置では、硝化工程を基に、有機物の
収支を管理するため、流入する汚水の有機物の量の変動
および有機物による汚染状態の変動により、有機物の酸
化分解工程が良好に行えず、硝化・脱窒工程に関与する
有機物の収支が変動し、良好に浄化処理できないおそれ
がある。
【００１６】さらに、特開昭６４−５１１９７号公報に
記載の汚水の処理装置では、有機物の酸化分解工程を良
好に行わせるための制御を行わないため、汚水の流入量
および有機物による汚染状態の変動により、有機物を良
好に酸化分解できず、硝化・脱窒工程に関与する有機物
の収支が変動することによる硝化・脱窒工程が良好に行
えないおそれがある。
記載の汚水の処理装置では、有機物の酸化分解工程を良
好に行わせるための制御を行わないため、汚水の流入量
および有機物による汚染状態の変動により、有機物を良
好に酸化分解できず、硝化・脱窒工程に関与する有機物
の収支が変動することによる硝化・脱窒工程が良好に行
えないおそれがある。
【００１７】そして、特開昭６１−２１２３９５号公報
に記載の汚水の処理方法、および、特開昭６４−５１１
９７号公報に記載の汚水の処理装置では、硝化槽と脱窒
槽の２つを設けており、特開昭６３−２０９７９６号公
報に記載の汚水の処理装置では、汚水を浄化処理するた
めには、別途脱窒槽などの装置を必要とするため、装置
が大型化するとともに、設置スペースが拡大する問題が
ある。
に記載の汚水の処理方法、および、特開昭６４−５１１
９７号公報に記載の汚水の処理装置では、硝化槽と脱窒
槽の２つを設けており、特開昭６３−２０９７９６号公
報に記載の汚水の処理装置では、汚水を浄化処理するた
めには、別途脱窒槽などの装置を必要とするため、装置
が大型化するとともに、設置スペースが拡大する問題が
ある。
【００１８】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
ので、単一槽で有機物の酸化分解、硝化、脱窒をそれぞ
れ行わせ、容易で効率よく確実に浄化処理する信頼性の
高い汚水の処理方法およびその装置を提供することを目
的とする。
ので、単一槽で有機物の酸化分解、硝化、脱窒をそれぞ
れ行わせ、容易で効率よく確実に浄化処理する信頼性の
高い汚水の処理方法およびその装置を提供することを目
的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の汚水の処
理方法は、反応槽に流入する汚水の汚染状態を計測する
とともに、前記反応槽内の被処理水の溶存酸素濃度を測
定し、前記被処理水が流過する方向に沿った前記反応槽
内の各位置における前記被処理水の汚染状態を、前記反
応槽に流入する汚水の汚染状態の計測結果と前記溶存酸
素濃度の測定結果とに基づいて、前記被処理水中の有機
物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式と、
有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微生物
の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合物の
生成速度式とからそれぞれ演算し、前記被処理水の溶存
酸素濃度を制御するものである。
理方法は、反応槽に流入する汚水の汚染状態を計測する
とともに、前記反応槽内の被処理水の溶存酸素濃度を測
定し、前記被処理水が流過する方向に沿った前記反応槽
内の各位置における前記被処理水の汚染状態を、前記反
応槽に流入する汚水の汚染状態の計測結果と前記溶存酸
素濃度の測定結果とに基づいて、前記被処理水中の有機
物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式と、
有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微生物
の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合物の
生成速度式とからそれぞれ演算し、前記被処理水の溶存
酸素濃度を制御するものである。
【００２０】請求項２記載の汚水の処理方法は、請求項
１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入する汚
水の汚染状態を、前記汚水の流入量と、前記汚水中の有
機物と、前記汚水中の各種窒素化合物との少なくともい
ずれか一方に基づいて計測するものである。
１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入する汚
水の汚染状態を、前記汚水の流入量と、前記汚水中の有
機物と、前記汚水中の各種窒素化合物との少なくともい
ずれか一方に基づいて計測するものである。
【００２１】請求項３記載の汚水の処理方法は、請求項
１または２記載の処理方法において、被処理水の溶存酸
素濃度を、反応槽に流入する汚水の流入量、この反応槽
内の被処理水への酸素供給量および前記反応槽の下流側
から上流側への前記被処理水の還流量の少なくともいず
れか１つに基づいて制御するものである。
１または２記載の処理方法において、被処理水の溶存酸
素濃度を、反応槽に流入する汚水の流入量、この反応槽
内の被処理水への酸素供給量および前記反応槽の下流側
から上流側への前記被処理水の還流量の少なくともいず
れか１つに基づいて制御するものである。
【００２２】請求項４記載の汚水の処理装置は、汚水が
流入する流入口を有した反応槽と、この反応槽に設けら
れ反応槽内の被処理水に酸素を供給する酸素供給手段
と、この反応槽に設けられ前記反応槽の下流側から上流
側へ前記被処理水を還流させる還流手段と、前記流入口
を介して流入する汚水の流入量を調整する流入調整手段
と、前記流入口の近傍に設けられ流入する前記汚水の汚
染状態を計測する汚染計測手段と、前記反応槽内に前記
被処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素測定手段
と、前記汚染計測手段および前記溶存酸素測定手段の少
なくともいずれか一方による測定結果に基づいて、前記
酸素供給手段、前記流入調整手段および前記還流手段の
少なくともいずれか１つを制御する制御手段とを具備し
たものである。
流入する流入口を有した反応槽と、この反応槽に設けら
れ反応槽内の被処理水に酸素を供給する酸素供給手段
と、この反応槽に設けられ前記反応槽の下流側から上流
側へ前記被処理水を還流させる還流手段と、前記流入口
を介して流入する汚水の流入量を調整する流入調整手段
と、前記流入口の近傍に設けられ流入する前記汚水の汚
染状態を計測する汚染計測手段と、前記反応槽内に前記
被処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素測定手段
と、前記汚染計測手段および前記溶存酸素測定手段の少
なくともいずれか一方による測定結果に基づいて、前記
酸素供給手段、前記流入調整手段および前記還流手段の
少なくともいずれか１つを制御する制御手段とを具備し
たものである。
【００２３】
【作用】請求項１記載の汚水の処理方法は、反応槽内の
被処理水の流過する方向に沿った各位置での汚染状態
を、反応槽に流入する汚水の汚染状態と、反応槽内の被
処理水の溶存酸素濃度とに基づいて、被処理水中の有機
物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式と、
有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微生物
の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合物の
生成速度式とからそれぞれ演算し、被処理水の溶存酸素
濃度を制御するため、１つの反応槽で、有機物を微生物
にて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微
生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化
態窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程がそれ
ぞれ良好に進行し、汚水が良好に浄化処理される。
被処理水の流過する方向に沿った各位置での汚染状態
を、反応槽に流入する汚水の汚染状態と、反応槽内の被
処理水の溶存酸素濃度とに基づいて、被処理水中の有機
物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式と、
有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微生物
の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合物の
生成速度式とからそれぞれ演算し、被処理水の溶存酸素
濃度を制御するため、１つの反応槽で、有機物を微生物
にて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微
生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化
態窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程がそれ
ぞれ良好に進行し、汚水が良好に浄化処理される。
【００２４】請求項２記載の汚水の処理方法は、請求項
１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入する汚
水の汚染状態を、汚水の流入量と、汚水中の有機物と、
汚水中の各種窒素化合物との少なくともいずれか一方に
基づいて計測するため、反応槽に流入する汚水の汚染状
態から反応槽内の被処理水の流過する方向に沿った各位
置での汚染状態を容易に演算可能で、汚水の浄化処理が
容易となる。
１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入する汚
水の汚染状態を、汚水の流入量と、汚水中の有機物と、
汚水中の各種窒素化合物との少なくともいずれか一方に
基づいて計測するため、反応槽に流入する汚水の汚染状
態から反応槽内の被処理水の流過する方向に沿った各位
置での汚染状態を容易に演算可能で、汚水の浄化処理が
容易となる。
【００２５】請求項３記載の汚水の処理方法は、請求項
１または２記載の処理方法において、反応槽内の被処理
水の溶存酸素濃度を、反応槽に流入する汚水の流入量、
反応槽内の被処理水への酸素供給量および反応槽の下流
側から上流側への被処理水の還流量の少なくとも１つに
基づいて制御するため、汚水の浄化処理操作が容易で、
有機物を微生物にて酸化分解する酸化分解工程、アンモ
ニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工
程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素ガスに還元す
る脱窒工程が、１つの反応槽で良好に効率よく進行し、
汚水が良好に浄化処理される。
１または２記載の処理方法において、反応槽内の被処理
水の溶存酸素濃度を、反応槽に流入する汚水の流入量、
反応槽内の被処理水への酸素供給量および反応槽の下流
側から上流側への被処理水の還流量の少なくとも１つに
基づいて制御するため、汚水の浄化処理操作が容易で、
有機物を微生物にて酸化分解する酸化分解工程、アンモ
ニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工
程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素ガスに還元す
る脱窒工程が、１つの反応槽で良好に効率よく進行し、
汚水が良好に浄化処理される。
【００２６】請求項４記載の汚水の処理装置は、反応槽
の流入口の近傍に設けた汚染計測手段にて、流入口を介
して反応槽に流入する汚水の汚染状態を計測するととも
に、溶存酸素測定手段にて反応槽内の被処理水の溶存酸
素濃度を測定し、これらの結果の少なくともいずれか一
方に基づいて制御手段にて、被処理水に酸素を供給する
酸素供給手段、汚水の流入量を調整する流入調整手段お
よび反応槽の下流側から上流側へ被処理水を還流させる
還流手段の少なくともいずれか１つを制御して、被処理
水の汚水の溶存酸素濃度を制御し、汚水を浄化処理する
ため、汚水の浄化処理操作が容易で、有機物を微生物に
て酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微生
物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化態
窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程が１つの
反応槽で良好に効率よく進行し、汚水が良好に浄化処理
される。
の流入口の近傍に設けた汚染計測手段にて、流入口を介
して反応槽に流入する汚水の汚染状態を計測するととも
に、溶存酸素測定手段にて反応槽内の被処理水の溶存酸
素濃度を測定し、これらの結果の少なくともいずれか一
方に基づいて制御手段にて、被処理水に酸素を供給する
酸素供給手段、汚水の流入量を調整する流入調整手段お
よび反応槽の下流側から上流側へ被処理水を還流させる
還流手段の少なくともいずれか１つを制御して、被処理
水の汚水の溶存酸素濃度を制御し、汚水を浄化処理する
ため、汚水の浄化処理操作が容易で、有機物を微生物に
て酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微生
物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化態
窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程が１つの
反応槽で良好に効率よく進行し、汚水が良好に浄化処理
される。
【００２７】
【実施例】本発明の汚水の処理方法を実施する装置の一
実施例の構成を図面を参照して説明する。
実施例の構成を図面を参照して説明する。
【００２８】図１において、１は反応槽で、この反応槽
１は、例えば容積が２７０ｍ3 で、水深が１０ｍの円筒
状に形成され、下端には下方に漏斗状に突出する底部２
が形成されている。そして、この反応槽１の下部には、
有機物および各種窒素化合物を含有する例えばし尿排水
などの汚水３が流入する流入口４が開口形成され、この
流入口４には、汚水中の砂や礫、金属片、紙、ビニール
などの夾雑物を分離する図示しない除渣装置から導出さ
れた流入管５が接続されている。さらに、この流入管５
には、除渣装置にて夾雑物が除去された汚水３の反応槽
１への流入を制御する図示しない電磁弁が設けられてい
る。また、この流入管５には、反応槽１に流入する汚水
３の流入量を測定する図示しない流量計が設けられてい
る。
１は、例えば容積が２７０ｍ3 で、水深が１０ｍの円筒
状に形成され、下端には下方に漏斗状に突出する底部２
が形成されている。そして、この反応槽１の下部には、
有機物および各種窒素化合物を含有する例えばし尿排水
などの汚水３が流入する流入口４が開口形成され、この
流入口４には、汚水中の砂や礫、金属片、紙、ビニール
などの夾雑物を分離する図示しない除渣装置から導出さ
れた流入管５が接続されている。さらに、この流入管５
には、除渣装置にて夾雑物が除去された汚水３の反応槽
１への流入を制御する図示しない電磁弁が設けられてい
る。また、この流入管５には、反応槽１に流入する汚水
３の流入量を測定する図示しない流量計が設けられてい
る。
【００２９】そして、この反応槽１には、底部２の下端
から反応槽１の上部に反応槽１内の流入した汚水３と反
応槽１内の各種微生物との混合液である被処理水3aを還
流させる還流管７が接続され、この還流管７には、図示
しない還流ポンプおよび流量計が設けられている。さら
に、この還流管７の上部には、被処理水3aが反応槽１内
に流入する際に、被処理水3aの流過にて発生する負圧に
より空気を吸入し、被処理水3a中に空気を混入させる図
示しないエゼクタが設けられている。
から反応槽１の上部に反応槽１内の流入した汚水３と反
応槽１内の各種微生物との混合液である被処理水3aを還
流させる還流管７が接続され、この還流管７には、図示
しない還流ポンプおよび流量計が設けられている。さら
に、この還流管７の上部には、被処理水3aが反応槽１内
に流入する際に、被処理水3aの流過にて発生する負圧に
より空気を吸入し、被処理水3a中に空気を混入させる図
示しないエゼクタが設けられている。
【００３０】なお、反応槽１内の各種微生物は、反応槽
１内にて順養したり、後述する分離槽10から汚泥を返送
するなどにより得られる。
１内にて順養したり、後述する分離槽10から汚泥を返送
するなどにより得られる。
【００３１】また、反応槽１の略中間部には、反応槽１
内の被処理水3aの溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）
の濃度を測定する図示しないセンサが設けられていると
ともに、この中間部分の被処理水3aを反応槽１外に流出
する流出管８が接続されている。そして、この流出管８
には、被処理水3aの流出量を制御する図示しない電磁弁
および流量計が設けられている。
内の被処理水3aの溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）
の濃度を測定する図示しないセンサが設けられていると
ともに、この中間部分の被処理水3aを反応槽１外に流出
する流出管８が接続されている。そして、この流出管８
には、被処理水3aの流出量を制御する図示しない電磁弁
および流量計が設けられている。
【００３２】一方、10は分離槽で、この分離槽10は、下
部に下方に漏斗状に突出する沈殿部11を設け容積が３０
ｍ3 の円筒状に形成されている。そして、この分離槽10
の上部に反応槽１に接続された流出管８が接続されてい
る。また、分離槽10の沈殿部11の下端には、沈殿部11に
沈殿した汚泥を反応槽１の下部に返送する汚泥管12が接
続され、この汚泥管12には図示しない汚泥ポンプおよび
流量計が設けられている。さらに、この分離槽10には、
分離槽10内の水面に浮遊する汚泥を反応槽１の上部に返
送する返送管13が設けられ、この返送管13には図示しな
い返送ポンプおよび流量計が設けられている。そして、
分離槽10には、浄化処理された上澄み分を処理水として
放流する放流口14が形成されている。
部に下方に漏斗状に突出する沈殿部11を設け容積が３０
ｍ3 の円筒状に形成されている。そして、この分離槽10
の上部に反応槽１に接続された流出管８が接続されてい
る。また、分離槽10の沈殿部11の下端には、沈殿部11に
沈殿した汚泥を反応槽１の下部に返送する汚泥管12が接
続され、この汚泥管12には図示しない汚泥ポンプおよび
流量計が設けられている。さらに、この分離槽10には、
分離槽10内の水面に浮遊する汚泥を反応槽１の上部に返
送する返送管13が設けられ、この返送管13には図示しな
い返送ポンプおよび流量計が設けられている。そして、
分離槽10には、浄化処理された上澄み分を処理水として
放流する放流口14が形成されている。
【００３３】なお、反応槽１および分離槽10は、水容積
の変化がないように形成されている。さらに、分離槽10
は、沈殿式のものに限らず、濾過膜にて汚泥を分離する
膜分離式や遠心分離式などいずれの構造のものでもでき
る。
の変化がないように形成されている。さらに、分離槽10
は、沈殿式のものに限らず、濾過膜にて汚泥を分離する
膜分離式や遠心分離式などいずれの構造のものでもでき
る。
【００３４】また、この装置には、図示しない制御手段
が設けられ、この制御手段は、反応槽１に流入する汚水
３の汚染状態、例えば流入する汚水３の流入量、およ
び、汚水３中の有機物、各種窒素化合物の濃度から算出
される反応槽１に流入する汚染物質の量などの数値を入
力可能で、反応槽１内の被処理水3aの溶存酸素濃度を測
定するセンサが接続されている。そして、制御手段は、
これら各種測定値や入力値に基づいて、各電磁弁の開
度、および、還流ポンプ、汚泥ポンプおよび返送ポンプ
の駆動状態を制御する。
が設けられ、この制御手段は、反応槽１に流入する汚水
３の汚染状態、例えば流入する汚水３の流入量、およ
び、汚水３中の有機物、各種窒素化合物の濃度から算出
される反応槽１に流入する汚染物質の量などの数値を入
力可能で、反応槽１内の被処理水3aの溶存酸素濃度を測
定するセンサが接続されている。そして、制御手段は、
これら各種測定値や入力値に基づいて、各電磁弁の開
度、および、還流ポンプ、汚泥ポンプおよび返送ポンプ
の駆動状態を制御する。
【００３５】次に、この装置についての動作を汚水の処
理について説明する。
理について説明する。
【００３６】まず、除渣装置から流入管５を介して反応
槽１に流入する汚水３を少量採取し、この汚水３中の有
機物、すなわち、生物化学的酸素要求量（Biochemical
Oxygen Demand ：ＢＯＤ）および化学的酸素要求量（Ch
emical Oxygen Demand：ＣＯＤ）と各種窒素化合物の濃
度とを測定し、この測定結果を制御手段に入力する。そ
して、制御手段が、流入管５の電磁弁を所定の開度に開
口し、除渣装置からの汚水３を流入口４から反応槽１の
下部に流入させる。なお、制御手段は、所定の汚水３の
流量になった時点で電磁弁を閉塞する。
槽１に流入する汚水３を少量採取し、この汚水３中の有
機物、すなわち、生物化学的酸素要求量（Biochemical
Oxygen Demand ：ＢＯＤ）および化学的酸素要求量（Ch
emical Oxygen Demand：ＣＯＤ）と各種窒素化合物の濃
度とを測定し、この測定結果を制御手段に入力する。そ
して、制御手段が、流入管５の電磁弁を所定の開度に開
口し、除渣装置からの汚水３を流入口４から反応槽１の
下部に流入させる。なお、制御手段は、所定の汚水３の
流量になった時点で電磁弁を閉塞する。
【００３７】そして、反応槽１に汚水３が流入し混合し
た被処理水3aは、反応槽１内に増殖する微生物にて浄化
され、制御手段にて駆動された還流ポンプにて還流管７
を流過し、エゼクタにより空気を導入しつつ反応槽１の
上部に還流する。
た被処理水3aは、反応槽１内に増殖する微生物にて浄化
され、制御手段にて駆動された還流ポンプにて還流管７
を流過し、エゼクタにより空気を導入しつつ反応槽１の
上部に還流する。
【００３８】さらに、反応槽１を各種微生物にて浄化処
理されつつ徐々に下部に流過し、一部は、制御手段にて
電磁弁の開度が制御され開口する流出管８から分離槽10
に流入し、残りは再び反応槽１の底部から還流管７を介
して反応槽１の上部に還流する。
理されつつ徐々に下部に流過し、一部は、制御手段にて
電磁弁の開度が制御され開口する流出管８から分離槽10
に流入し、残りは再び反応槽１の底部から還流管７を介
して反応槽１の上部に還流する。
【００３９】そして、分離槽10に流入した被処理水3a
は、この被処理水3a中に浮遊する汚泥が沈殿分離され、
沈殿した汚泥は、制御手段にて制御された汚泥ポンプの
駆動により、再び汚泥管12を介して反応槽１の底部に搬
送する。また、分離槽10の水面に浮遊する汚泥は、返送
管13を介して制御手段にて制御された返送ポンプの駆動
により反応槽１の上部に返送する。
は、この被処理水3a中に浮遊する汚泥が沈殿分離され、
沈殿した汚泥は、制御手段にて制御された汚泥ポンプの
駆動により、再び汚泥管12を介して反応槽１の底部に搬
送する。また、分離槽10の水面に浮遊する汚泥は、返送
管13を介して制御手段にて制御された返送ポンプの駆動
により反応槽１の上部に返送する。
【００４０】そして、浄化処理した分離槽10内の処理水
は放流口14を介して放流する。
は放流口14を介して放流する。
【００４１】なお、制御手段は、汚水の汚染状態である
入力したＣＯＤ、ＢＯＤおよび各窒素化合物の濃度と、
汚水の流入量と、反応槽の中間部に設けたセンサにより
測定した被処理水3aの溶存酸素濃度とに基づいて演算す
る。そして、適切な処理結果が得られる被処理水3aの溶
存酸素濃度、すなわち、被処理水3a中の有機物もしくは
自己分解により栄養を得て嫌気性雰囲気で、硝化された
酸化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する
脱窒工程、溶存酸素濃度が存在する好気性雰囲気で、好
気性菌や通性嫌気性菌などが被処理水3a中の残存する有
機物を栄養源として活性化し、この有機物を好気性菌や
通性嫌気性菌などにて酸化分解する酸化分解工程、およ
び、溶存酸素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や
硝酸菌にて亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸
化する硝化工程の反応工程が良好に進行し、汚水３が良
好に浄化処理される溶存酸素濃度となるように、各電磁
弁や各ポンプを各流量計の流量値を監視しつつ制御す
る。
入力したＣＯＤ、ＢＯＤおよび各窒素化合物の濃度と、
汚水の流入量と、反応槽の中間部に設けたセンサにより
測定した被処理水3aの溶存酸素濃度とに基づいて演算す
る。そして、適切な処理結果が得られる被処理水3aの溶
存酸素濃度、すなわち、被処理水3a中の有機物もしくは
自己分解により栄養を得て嫌気性雰囲気で、硝化された
酸化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する
脱窒工程、溶存酸素濃度が存在する好気性雰囲気で、好
気性菌や通性嫌気性菌などが被処理水3a中の残存する有
機物を栄養源として活性化し、この有機物を好気性菌や
通性嫌気性菌などにて酸化分解する酸化分解工程、およ
び、溶存酸素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や
硝酸菌にて亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸
化する硝化工程の反応工程が良好に進行し、汚水３が良
好に浄化処理される溶存酸素濃度となるように、各電磁
弁や各ポンプを各流量計の流量値を監視しつつ制御す
る。
【００４２】次に、上記実施例の作用を説明する。
【００４３】まず、有機物および窒素化合物を含有する
汚水３の浄化処理において、溶存酸素濃度が存在する好
気性雰囲気で、好気性菌や通性嫌気性菌などが流入する
汚水３に含有される有機物を栄養源として活性化し、有
機物を好気性菌や通性嫌気性菌などにて酸化分解する酸
化分解工程、溶存酸素の存在下、アンモニア性窒素を亜
硝酸菌や硝酸菌にて亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態
窒素に酸化する硝化工程、および、有機物もしくは自己
分解により栄養を得て嫌気性雰囲気で、硝化された酸化
態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱窒
工程の３つ主たる反応工程を考慮する必要がある。
汚水３の浄化処理において、溶存酸素濃度が存在する好
気性雰囲気で、好気性菌や通性嫌気性菌などが流入する
汚水３に含有される有機物を栄養源として活性化し、有
機物を好気性菌や通性嫌気性菌などにて酸化分解する酸
化分解工程、溶存酸素の存在下、アンモニア性窒素を亜
硝酸菌や硝酸菌にて亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態
窒素に酸化する硝化工程、および、有機物もしくは自己
分解により栄養を得て嫌気性雰囲気で、硝化された酸化
態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱窒
工程の３つ主たる反応工程を考慮する必要がある。
【００４４】そして、このことから、図２のブロック図
に示すように、状態変数として、亜硝酸菌（ＢA1）、硝
酸菌（ＢA2）、他栄養性細菌（ＢH ）、難分解性固形性
有機物（炭素ＣDS、窒素ＮDS）、易分解性固形性有機物
（炭素ＣS 、窒素ＮS ）、難分解性溶解性有機物（炭素
ＣDD、窒素ＮDD）、易分解性溶解性有機物（炭素ＣD、
窒素ＮD ）、アンモニア性窒素（ＮA ）、亜硝酸性窒素
（ＮB1）、硝酸性窒素（ＮB2）を設定して、物質変換の
モデルが作成される。
に示すように、状態変数として、亜硝酸菌（ＢA1）、硝
酸菌（ＢA2）、他栄養性細菌（ＢH ）、難分解性固形性
有機物（炭素ＣDS、窒素ＮDS）、易分解性固形性有機物
（炭素ＣS 、窒素ＮS ）、難分解性溶解性有機物（炭素
ＣDD、窒素ＮDD）、易分解性溶解性有機物（炭素ＣD、
窒素ＮD ）、アンモニア性窒素（ＮA ）、亜硝酸性窒素
（ＮB1）、硝酸性窒素（ＮB2）を設定して、物質変換の
モデルが作成される。
【００４５】なお、この図２に示す各物質変換の係数
は、表１ないし表４に示す。そして、これら表１ないし
表４に示す値は、硝化に関する半飽和定数の値以外は、
下水処理の分野で使用される値である。
は、表１ないし表４に示す。そして、これら表１ないし
表４に示す値は、硝化に関する半飽和定数の値以外は、
下水処理の分野で使用される値である。
【００４６】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】 また、この図２の各状態変数の変換過程は、易分解性固
形性有機物の易分解性および難分解性の溶解性有機物へ
の可溶化、アンモニア性窒素の生成である易分解性溶解
性有機物の無機化と他栄養性細菌の増殖、アンモニア性
窒素の亜硝酸化と亜硝酸菌の増殖、亜硝酸性窒素の硝酸
化と硝酸菌の増殖、硝酸性窒素の亜硝酸性窒素への還元
および亜硝酸性窒素の脱窒と有機物除去および他栄養性
細菌の増殖、および、各細菌の易分解性および難分解性
の固形性有機物への自己分解である。
形性有機物の易分解性および難分解性の溶解性有機物へ
の可溶化、アンモニア性窒素の生成である易分解性溶解
性有機物の無機化と他栄養性細菌の増殖、アンモニア性
窒素の亜硝酸化と亜硝酸菌の増殖、亜硝酸性窒素の硝酸
化と硝酸菌の増殖、硝酸性窒素の亜硝酸性窒素への還元
および亜硝酸性窒素の脱窒と有機物除去および他栄養性
細菌の増殖、および、各細菌の易分解性および難分解性
の固形性有機物への自己分解である。
【００４７】なお、これらの変換する反応速度は、関与
する基質などの影響が半飽和定数（Michaelis 定数）の
値によって０次反応から１次反応の範囲で表示でき、変
化速度が負となることを防止しうるため、Ｍ−Ｍ型（Mi
chaelis-Menten型）で表示した。
する基質などの影響が半飽和定数（Michaelis 定数）の
値によって０次反応から１次反応の範囲で表示でき、変
化速度が負となることを防止しうるため、Ｍ−Ｍ型（Mi
chaelis-Menten型）で表示した。
【００４８】そして、易分解性固形性有機物の可溶化速
度（Ｒ1 mgCOD/l・hr）は、その濃度にＭ−Ｍ型で影響を
受け他栄養性細菌濃度に比例するとし、易分解性溶解性
有機物の無機化である摂取速度（Ｒ2 mgCOD/l・hr）は、
その濃度および溶存酸素濃度の影響をＭ−Ｍ型で受け他
栄養性細菌に比例するとして表示した。
度（Ｒ1 mgCOD/l・hr）は、その濃度にＭ−Ｍ型で影響を
受け他栄養性細菌濃度に比例するとし、易分解性溶解性
有機物の無機化である摂取速度（Ｒ2 mgCOD/l・hr）は、
その濃度および溶存酸素濃度の影響をＭ−Ｍ型で受け他
栄養性細菌に比例するとして表示した。
【００４９】また、アンモニア性窒素の亜硝酸化速度
（Ｒ31mgN/l・hr）は、その濃度および溶存酸素濃度の影
響をＭ−Ｍ型で受け亜硝酸菌濃度に比例するとし、亜硝
酸性窒素の硝酸化速度（Ｒ32mgN/l・hr）は、その濃度お
よび溶存酸素濃度の影響をＭ−Ｍ型で受け硝酸菌濃度に
比例するとして表示した。
（Ｒ31mgN/l・hr）は、その濃度および溶存酸素濃度の影
響をＭ−Ｍ型で受け亜硝酸菌濃度に比例するとし、亜硝
酸性窒素の硝酸化速度（Ｒ32mgN/l・hr）は、その濃度お
よび溶存酸素濃度の影響をＭ−Ｍ型で受け硝酸菌濃度に
比例するとして表示した。
【００５０】さらに、亜硝酸性窒素の脱窒および硝酸性
窒素の亜硝酸性窒素への還元の速度（Ｒ41，Ｒ42mgN/l・
hr）は、それぞれ亜硝酸性窒素あるいは硝酸性窒素の濃
度および有機物濃度にＭ−Ｍ型で影響を受けるとし、溶
存酸素の影響は飽和型阻害関数で表示しうるとし、他栄
養性細菌濃度に比例するとして表示した。
窒素の亜硝酸性窒素への還元の速度（Ｒ41，Ｒ42mgN/l・
hr）は、それぞれ亜硝酸性窒素あるいは硝酸性窒素の濃
度および有機物濃度にＭ−Ｍ型で影響を受けるとし、溶
存酸素の影響は飽和型阻害関数で表示しうるとし、他栄
養性細菌濃度に比例するとして表示した。
【００５１】また、各細菌の固形性有機物への自己分解
速度（Ｒ5 ，Ｒ61，Ｒ62mgCOD/l・hr）は、それぞれの細
菌濃度に関して一次で、また、溶存酸素濃度にＭ−Ｍ型
で影響を受けるとした。
速度（Ｒ5 ，Ｒ61，Ｒ62mgCOD/l・hr）は、それぞれの細
菌濃度に関して一次で、また、溶存酸素濃度にＭ−Ｍ型
で影響を受けるとした。
【００５２】そして、上記各工程の反応速度の数式を表
５に示す。
５に示す。
【００５３】
【表５】 一方、反応槽１を、その構造、想定操作条件および上記
各反応工程などを考慮し、図１に示すように、反応槽１
の上部から好気性ゾーン（区画３）、微好気性ゾーン
（区画２）および無酸素ゾーン（区画１）の３つの区画
に、各区画の容積がそれぞれＶ3 として８８ｍ3 、Ｖ2
として８８ｍ3 、Ｖ1 として９４ｍ3 に仮想区画する。
各反応工程などを考慮し、図１に示すように、反応槽１
の上部から好気性ゾーン（区画３）、微好気性ゾーン
（区画２）および無酸素ゾーン（区画１）の３つの区画
に、各区画の容積がそれぞれＶ3 として８８ｍ3 、Ｖ2
として８８ｍ3 、Ｖ1 として９４ｍ3 に仮想区画する。
【００５４】そして、各区画および分離槽10はそれぞれ
完全混合と仮定し、各区画および分離槽10における水量
収支式が、式１ないし式３に示すように表示できる。な
お、各式のＱk は、図１に示す各所の水量（ｍ3 ／hr）
で、各式の右辺のＱk の値は各流量計にて実測される。
完全混合と仮定し、各区画および分離槽10における水量
収支式が、式１ないし式３に示すように表示できる。な
お、各式のＱk は、図１に示す各所の水量（ｍ3 ／hr）
で、各式の右辺のＱk の値は各流量計にて実測される。
【００５５】
【式１】
【００５６】
【式２】
【００５７】
【式３】 一方、各区画ｊや分離槽ｊにおける状態変数ｉに関わる
生成速度（Ｆi,j ）は、図２に示す各物質変換のモデル
中の表５に示す反応速度に、収率、変換割合を乗じたも
のとして示される。なお、その一部を表６に例示する。
生成速度（Ｆi,j ）は、図２に示す各物質変換のモデル
中の表５に示す反応速度に、収率、変換割合を乗じたも
のとして示される。なお、その一部を表６に例示する。
【００５８】
【表６】 そして、反応槽１の各区画ｊおよび分離槽ｊでの易分解
性溶解性有機物、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素など
各物質の状態変数ｉの濃度（Ｃi,j ）の時間的変動は、
各区画や分離槽10での物質収支式で示され、この物質収
支式を、表７に示す。なお、物質収支式において、分離
槽10では物質変換反応は生じていないものと仮定する。
性溶解性有機物、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素など
各物質の状態変数ｉの濃度（Ｃi,j ）の時間的変動は、
各区画や分離槽10での物質収支式で示され、この物質収
支式を、表７に示す。なお、物質収支式において、分離
槽10では物質変換反応は生じていないものと仮定する。
【００５９】
【表７】 このように、上述した有機物を好気性菌や通性嫌気性菌
などにて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素
を亜硝酸菌や硝酸菌にて酸化態窒素に酸化する硝化工
程、および、硝化された酸化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸
にて窒素ガスに還元する脱窒工程の３つの主たる反応工
程を考慮して、被処理水3aの各区画における処理の状況
がモデル化される。
などにて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素
を亜硝酸菌や硝酸菌にて酸化態窒素に酸化する硝化工
程、および、硝化された酸化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸
にて窒素ガスに還元する脱窒工程の３つの主たる反応工
程を考慮して、被処理水3aの各区画における処理の状況
がモデル化される。
【００６０】そして、上記式１ないし式３、表７中の式
（16）ないし式（19）、および、上記実施例において測
定した汚水３中の有機物および各種窒素化合物の濃度を
初期条件、すなわち時間ｔ＝０における各区画および分
離槽10の易分解性溶解性有機物、アンモニア性窒素、亜
硝酸性窒素など各物質の状態変数ｉの濃度として、例え
ば表８に示すＣi,1 ，Ｃi,2 ，Ｃi,3 ，Ｃi,4 に０以外
の任意の数値を入力し、Ｑ1 、Ｑ2 、Ｑ5 およびＱ6 の
操作値を入力し、定常状態に達するまで演算したシミュ
レーションの演算値を表９に示す。
（16）ないし式（19）、および、上記実施例において測
定した汚水３中の有機物および各種窒素化合物の濃度を
初期条件、すなわち時間ｔ＝０における各区画および分
離槽10の易分解性溶解性有機物、アンモニア性窒素、亜
硝酸性窒素など各物質の状態変数ｉの濃度として、例え
ば表８に示すＣi,1 ，Ｃi,2 ，Ｃi,3 ，Ｃi,4 に０以外
の任意の数値を入力し、Ｑ1 、Ｑ2 、Ｑ5 およびＱ6 の
操作値を入力し、定常状態に達するまで演算したシミュ
レーションの演算値を表９に示す。
【００６１】一方、上記実施例において、制御手段によ
る制御として、汚水３の浄化処理操作を、２３分間汚水
３を反応槽１に流入させ、３７分間は流入を停止する６
０分を１サイクルとし、この１サイクルにおける流入量
は約２．５ｍ3 ／hrと設定する。この条件により、反応
槽１内の流入水ベースでの水理学的滞留時間（Hydrauli
c Residence Time ：ＨＲＴ）が４．５日で、この４．
５日で流入する汚水３は被処理水3aとして滞留される。
る制御として、汚水３の浄化処理操作を、２３分間汚水
３を反応槽１に流入させ、３７分間は流入を停止する６
０分を１サイクルとし、この１サイクルにおける流入量
は約２．５ｍ3 ／hrと設定する。この条件により、反応
槽１内の流入水ベースでの水理学的滞留時間（Hydrauli
c Residence Time ：ＨＲＴ）が４．５日で、この４．
５日で流入する汚水３は被処理水3aとして滞留される。
【００６２】さらに、還流ポンプを反応槽１内の被処理
水3aが約２７ｍ3 ／hrで還流管７を流過し、エゼクタに
より空気を約１１００〜１３００ｍ3 ／hr導入しつつ反
応槽１の上部に還流するように駆動させ、この還流は１
０分間に１回行うように設定する。
水3aが約２７ｍ3 ／hrで還流管７を流過し、エゼクタに
より空気を約１１００〜１３００ｍ3 ／hr導入しつつ反
応槽１の上部に還流するように駆動させ、この還流は１
０分間に１回行うように設定する。
【００６３】また、汚泥ポンプを、分離槽10内の沈殿し
た汚泥を２．４ｍ3 ／hrで汚泥管12を介して反応槽１の
底部に搬送するように駆動させ、また、分離槽10の水面
に浮遊する汚泥を、３．６ｍ3 ／hrで反応槽１の上部に
返送するように返送ポンプを駆動させるように設定す
る。これにより、反応槽１での実質的な滞留時間は、
１．３日となる。
た汚泥を２．４ｍ3 ／hrで汚泥管12を介して反応槽１の
底部に搬送するように駆動させ、また、分離槽10の水面
に浮遊する汚泥を、３．６ｍ3 ／hrで反応槽１の上部に
返送するように返送ポンプを駆動させるように設定す
る。これにより、反応槽１での実質的な滞留時間は、
１．３日となる。
【００６４】そして、上記設定で汚水３の浄化処理を行
い、反応槽１および分離槽10の各点で被処理水3aを採水
し、有機物および窒素化合物の物質変換特性を検査し、
実験１を行った。その結果を上述のシミュレーション演
算値と比較して表８ないし表９に示す。また、上記設定
条件による反応槽１および分離槽10での除去率を表１０
に示す。
い、反応槽１および分離槽10の各点で被処理水3aを採水
し、有機物および窒素化合物の物質変換特性を検査し、
実験１を行った。その結果を上述のシミュレーション演
算値と比較して表８ないし表９に示す。また、上記設定
条件による反応槽１および分離槽10での除去率を表１０
に示す。
【００６５】なお、測定項目は、溶存酸素（ＤＯ：Diss
olved Oxygen）、ｐＨ、アルカリ度、重クロム酸カリウ
ムにて測定される全および溶解性の化学的酸素要求量
（ＣＯＤCr）、全および溶解性の生物化学的酸素要求量
（ＢＯＤ）、全および溶解性の窒素、溶解性の亜硝酸性
窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素、アンモニア性窒素、揮
発性浮遊物質（ＶＳＳ：Volatile Suspended Solids ）
などで、日本下水道協会にて１９８４年に出版された下
水試験方法、および、アメリカン パブリックヘルス
アソシエーション（American Public Health Associati
on：ＡＰＨＡ）、アメリカン ウォーター ワークス
アソシエーション（American Water Works Associatio
n：ＡＷＷＡ）、ウォーター ポリューション コント
ロール フェデレーション（Water Pollution Control
Federation：ＷＰＣＦ）にて１９８５年に第１６版とし
て米国で出版されたスタンダード メソッド（ＳＴＡＮ
ＤＡＲＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）に基づいて行った。
olved Oxygen）、ｐＨ、アルカリ度、重クロム酸カリウ
ムにて測定される全および溶解性の化学的酸素要求量
（ＣＯＤCr）、全および溶解性の生物化学的酸素要求量
（ＢＯＤ）、全および溶解性の窒素、溶解性の亜硝酸性
窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素、アンモニア性窒素、揮
発性浮遊物質（ＶＳＳ：Volatile Suspended Solids ）
などで、日本下水道協会にて１９８４年に出版された下
水試験方法、および、アメリカン パブリックヘルス
アソシエーション（American Public Health Associati
on：ＡＰＨＡ）、アメリカン ウォーター ワークス
アソシエーション（American Water Works Associatio
n：ＡＷＷＡ）、ウォーター ポリューション コント
ロール フェデレーション（Water Pollution Control
Federation：ＷＰＣＦ）にて１９８５年に第１６版とし
て米国で出版されたスタンダード メソッド（ＳＴＡＮ
ＤＡＲＤ ＭＥＴＨＯＤＳ）に基づいて行った。
【００６６】
【表８】
【表９】
【表１０】 そして、表８および表９に示すように、上記設定による
浄化処理において、反応槽１内の被処理水3aのアルカリ
度は平均５００（標準偏差３５）mg／ｌ、ｐＨは６．９
である。そして、これら結果から、物質変換速度への影
響は小さいものと判断される。また、区画２に配設した
センサにより測定した溶存酸素濃度は、約０．５mg／ｌ
であった。さらに、反応槽１に流入した汚水３の全窒素
（ＴＮ：Total Nitrogen）は約３４５０mg／ｌ、全化学
的酸素要求量（Ｔ（Total ）−ＣＯＤCr）は約１５５０
０mg／ｌ、アンモニア性窒素（ＮＨ4 + −Ｎ）は約２７
００mg／ｌ、溶解性化学的酸素要求量（Ｓ（Soluble ）
−ＣＯＤCr）は約５５３０mg／ｌである。
浄化処理において、反応槽１内の被処理水3aのアルカリ
度は平均５００（標準偏差３５）mg／ｌ、ｐＨは６．９
である。そして、これら結果から、物質変換速度への影
響は小さいものと判断される。また、区画２に配設した
センサにより測定した溶存酸素濃度は、約０．５mg／ｌ
であった。さらに、反応槽１に流入した汚水３の全窒素
（ＴＮ：Total Nitrogen）は約３４５０mg／ｌ、全化学
的酸素要求量（Ｔ（Total ）−ＣＯＤCr）は約１５５０
０mg／ｌ、アンモニア性窒素（ＮＨ4 + −Ｎ）は約２７
００mg／ｌ、溶解性化学的酸素要求量（Ｓ（Soluble ）
−ＣＯＤCr）は約５５３０mg／ｌである。
【００６７】また、表１０に示すように、反応槽１およ
び分離槽10において、固形物関連（浮遊物質 ＳＳ：Su
spended Solids、および、揮発性浮遊物質 ＶＳＳ：Vo
latile Suspended Solids 等）は２０〜３５％程度除去
され、溶解性物質はほぼ９０％以上が除去されている。
特に、溶解性窒素（ＳＮ：Soluble Nitrogen）および溶
解性生物化学的酸素要求量（Ｓ−ＢＯＤ）は９５％程度
除去され、それぞれ約１３０および１００mg／ｌとなっ
ており、汚水３が良好に浄化処理されていることが分か
る。
び分離槽10において、固形物関連（浮遊物質 ＳＳ：Su
spended Solids、および、揮発性浮遊物質 ＶＳＳ：Vo
latile Suspended Solids 等）は２０〜３５％程度除去
され、溶解性物質はほぼ９０％以上が除去されている。
特に、溶解性窒素（ＳＮ：Soluble Nitrogen）および溶
解性生物化学的酸素要求量（Ｓ−ＢＯＤ）は９５％程度
除去され、それぞれ約１３０および１００mg／ｌとなっ
ており、汚水３が良好に浄化処理されていることが分か
る。
【００６８】さらに、上記設定による浄化処理の水質と
シミュレーションの演算値とが近似しており、シミュレ
ーションを構成する表１ないし表７、および、式１ない
し式３に示す各式が、汚水３の浄化処理によく適合して
いることが判断できる。
シミュレーションの演算値とが近似しており、シミュレ
ーションを構成する表１ないし表７、および、式１ない
し式３に示す各式が、汚水３の浄化処理によく適合して
いることが判断できる。
【００６９】次に、表１ないし表７、および、式１ない
し式３に示す各式からなる汚水３の浄化処理のモデルに
て、汚水３の浄化処理をシミュレートし、その結果を、
実際の汚水３の浄化処理と比較して、実験２を行った。
し式３に示す各式からなる汚水３の浄化処理のモデルに
て、汚水３の浄化処理をシミュレートし、その結果を、
実際の汚水３の浄化処理と比較して、実験２を行った。
【００７０】この実験２は、表８および表９に示す流入
汚水３の水質と、反応槽１の各区画の容積と、汚水３の
還流量および分離槽10の沈殿および浮遊汚泥の返送量
と、各区画での溶存酸素濃度（区画１は０mg／ｌ、区画
２は０．５mg／ｌ、区画３は１mg／ｌ）とを、表１ない
し表７、および、式１ないし式３に示す各式からなる各
区画における被処理水3aの浄化処理のモデルに入力し、
各区画での被処理水3aが定常状態になるまで演算を繰り
返し、汚水３の浄化処理をシミュレートした。
汚水３の水質と、反応槽１の各区画の容積と、汚水３の
還流量および分離槽10の沈殿および浮遊汚泥の返送量
と、各区画での溶存酸素濃度（区画１は０mg／ｌ、区画
２は０．５mg／ｌ、区画３は１mg／ｌ）とを、表１ない
し表７、および、式１ないし式３に示す各式からなる各
区画における被処理水3aの浄化処理のモデルに入力し、
各区画での被処理水3aが定常状態になるまで演算を繰り
返し、汚水３の浄化処理をシミュレートした。
【００７１】また、実験１の装置を用いて、実験１と同
様な操作により浄化処理し、反応槽１および分離槽10の
各点で採水し、有機物および窒素化合物の物質変換特性
を検査し、定常状態に達した後の１サイクルおよび１日
間におけるシミュレート結果と比較した。その結果を図
３および図４に示す。
様な操作により浄化処理し、反応槽１および分離槽10の
各点で採水し、有機物および窒素化合物の物質変換特性
を検査し、定常状態に達した後の１サイクルおよび１日
間におけるシミュレート結果と比較した。その結果を図
３および図４に示す。
【００７２】なお、シミュレートにおける定常状態は、
汚水３の流入サイクル間でのアンモニア性窒素、亜硝酸
性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素、他栄養性細菌、易分
解性溶解性有機物、硝酸菌などの濃度の変動状態が同一
となった状態をいう。また、この定常状態において、こ
の実験２の操作条件により汚泥の反応槽１および分離槽
10での合計の滞留時間は約６日で、硝酸菌は系から流亡
し亜硝酸菌のみが残存し、脱窒は亜硝酸脱窒が卓越する
ことが分かる。
汚水３の流入サイクル間でのアンモニア性窒素、亜硝酸
性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素、他栄養性細菌、易分
解性溶解性有機物、硝酸菌などの濃度の変動状態が同一
となった状態をいう。また、この定常状態において、こ
の実験２の操作条件により汚泥の反応槽１および分離槽
10での合計の滞留時間は約６日で、硝酸菌は系から流亡
し亜硝酸菌のみが残存し、脱窒は亜硝酸脱窒が卓越する
ことが分かる。
【００７３】この図３および図４に示す結果から、汚水
３の浄化処理のモデルによるシミュレートが、実際の汚
水３の処理状況とサイクル中の汚水３の状態変動も含め
て、良好に近似していることが分かり、この汚水３の浄
化処理のモデルに基づいて、汚水３の浄化処理の操作を
制御することにより、汚水３を良好に浄化処理できるこ
とが分かる。
３の浄化処理のモデルによるシミュレートが、実際の汚
水３の処理状況とサイクル中の汚水３の状態変動も含め
て、良好に近似していることが分かり、この汚水３の浄
化処理のモデルに基づいて、汚水３の浄化処理の操作を
制御することにより、汚水３を良好に浄化処理できるこ
とが分かる。
【００７４】次に、実験２でのシミュレート試験におい
て、区画１の溶存酸素濃度０mg／ｌ、区画２の溶存酸素
濃度０．５mg／ｌ、区画３の溶存酸素濃度１mg／ｌを、
区画１での溶存酸素濃度を０mg／ｌに設定し、区画２の
溶存酸素濃度を変化させ、区画３の溶存酸素濃度を区画
２の溶存酸素濃度の２倍とし、定常状態になるまで演算
し、実験３を行った。その結果を図５ないし図７に示
す。なお、反応槽１内の水理学的滞留時間を、実際の浄
化処理操作の条件である４．５日とした。
て、区画１の溶存酸素濃度０mg／ｌ、区画２の溶存酸素
濃度０．５mg／ｌ、区画３の溶存酸素濃度１mg／ｌを、
区画１での溶存酸素濃度を０mg／ｌに設定し、区画２の
溶存酸素濃度を変化させ、区画３の溶存酸素濃度を区画
２の溶存酸素濃度の２倍とし、定常状態になるまで演算
し、実験３を行った。その結果を図５ないし図７に示
す。なお、反応槽１内の水理学的滞留時間を、実際の浄
化処理操作の条件である４．５日とした。
【００７５】これら図５および図６に示す結果から、区
画２での溶存酸素濃度が０．３〜０．４mg／ｌ程度を境
に、溶存酸素濃度を低下させると、硝化が起こりにくく
なり、酸素呼吸とともに硝酸呼吸の量も減るため、他栄
養性細菌および自栄養性細菌が急激に減少し、系内に保
持できなくなることが分かる。
画２での溶存酸素濃度が０．３〜０．４mg／ｌ程度を境
に、溶存酸素濃度を低下させると、硝化が起こりにくく
なり、酸素呼吸とともに硝酸呼吸の量も減るため、他栄
養性細菌および自栄養性細菌が急激に減少し、系内に保
持できなくなることが分かる。
【００７６】また、図７に示すように、区画２での溶存
酸素濃度が１mg／ｌ程度を境に、溶存酸素濃度が上昇す
ると亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素の濃度が上
昇し、溶存酸素濃度が低下するとアンモニア性窒素の濃
度および易分解性溶解性有機物が上昇することが分か
る。
酸素濃度が１mg／ｌ程度を境に、溶存酸素濃度が上昇す
ると亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素の濃度が上
昇し、溶存酸素濃度が低下するとアンモニア性窒素の濃
度および易分解性溶解性有機物が上昇することが分か
る。
【００７７】そして、アンモニア性窒素が上昇するの
は、硝化に必要な酸素量が不足するためである。また、
溶存酸素濃度が上昇すると酸化態窒素濃度が上昇するの
は、溶存酸素による脱窒の抑制に加え、有機物の酸素呼
吸による消費と硝酸呼吸による消費とのバランスが崩れ
脱窒に必要な有機物量が不足するためである。
は、硝化に必要な酸素量が不足するためである。また、
溶存酸素濃度が上昇すると酸化態窒素濃度が上昇するの
は、溶存酸素による脱窒の抑制に加え、有機物の酸素呼
吸による消費と硝酸呼吸による消費とのバランスが崩れ
脱窒に必要な有機物量が不足するためである。
【００７８】したがって、区画２における溶存酸素濃度
を０．５〜１．５mg／ｌとなるように、汚水３を浄化処
理することが適当であると判断できる。
を０．５〜１．５mg／ｌとなるように、汚水３を浄化処
理することが適当であると判断できる。
【００７９】次に、実験３において、区画１での溶存酸
素濃度を０mg／ｌ、区画２の溶存酸素濃度を１mg／ｌ、
区画３の溶存酸素濃度を２mg／ｌに設定し、反応槽１内
の水理学的滞留時間を変化させ、各区画での被処理水が
定常状態になるまで演算してシミュレートし、実験４を
行った。その結果を図８ないし図１０に示す。
素濃度を０mg／ｌ、区画２の溶存酸素濃度を１mg／ｌ、
区画３の溶存酸素濃度を２mg／ｌに設定し、反応槽１内
の水理学的滞留時間を変化させ、各区画での被処理水が
定常状態になるまで演算してシミュレートし、実験４を
行った。その結果を図８ないし図１０に示す。
【００８０】この図８に示す結果から、水理学的滞留時
間が２日より長ければ、硝化に関与する自栄養性細菌の
反応槽１内の現存量はあまり変化しないが、有機物の酸
化分解や脱窒に関与する他栄養性細菌の反応槽１内の現
存量は、水理学的滞留時間が６日より短くなるにしたが
って減少することが分かる。
間が２日より長ければ、硝化に関与する自栄養性細菌の
反応槽１内の現存量はあまり変化しないが、有機物の酸
化分解や脱窒に関与する他栄養性細菌の反応槽１内の現
存量は、水理学的滞留時間が６日より短くなるにしたが
って減少することが分かる。
【００８１】また、図９に示すように、反応槽１から流
出する汚水３の易分解性溶解性有機物の濃度は、水理学
的滞留時間が３日より短いと急激に上昇する。さらに、
酸化態窒素の濃度は、水理学的滞留時間が４．５日より
短いと上昇し、３．６日以下ではその上昇が急激とな
る。また、アンモニア性窒素の濃度は、水理学的滞留時
間が３日以下になると上昇することが分かる。
出する汚水３の易分解性溶解性有機物の濃度は、水理学
的滞留時間が３日より短いと急激に上昇する。さらに、
酸化態窒素の濃度は、水理学的滞留時間が４．５日より
短いと上昇し、３．６日以下ではその上昇が急激とな
る。また、アンモニア性窒素の濃度は、水理学的滞留時
間が３日以下になると上昇することが分かる。
【００８２】さらに、図１０に示す結果から、全窒素お
よび溶解性窒素の濃度は水理学的滞留時間が３．６日以
下、溶解性有機物の化学的酸素要求量（溶解性ＣＯ
ＤCr）の濃度は２．５日以下になると上昇することが分
かる。
よび溶解性窒素の濃度は水理学的滞留時間が３．６日以
下、溶解性有機物の化学的酸素要求量（溶解性ＣＯ
ＤCr）の濃度は２．５日以下になると上昇することが分
かる。
【００８３】また、上記実験４において、水理学的滞留
時間を３．６日に設定し、実験３と同様に溶存酸素濃度
を変化させ、定常状態になるまで演算してシミュレート
し、実験５を行った。その結果を図１１に示す。
時間を３．６日に設定し、実験３と同様に溶存酸素濃度
を変化させ、定常状態になるまで演算してシミュレート
し、実験５を行った。その結果を図１１に示す。
【００８４】この図１１に示す結果から、区画２での溶
存酸素濃度が０．６５mg／ｌ以上であれば、易分解性溶
解性有機物による化学的酸素要求量およびアンモニア性
窒素の濃度が低下し、易分解性溶解性有機物およびアン
モニア性窒素が良好に除去されるが、酸化態窒素の濃度
が上昇し始める。このため、区画２での溶存酸素濃度を
０．６５〜０．７mg／ｌ程度に設定することにより、水
理学的滞留時間が４．５日に設定した浄化処理と同様に
良好な浄化処理が行えることが分かる。しかしながら、
水理学的滞留時間が３．６日では、良好な汚水３の浄化
処理が行える溶存酸素濃度の幅が極端に狭くなる。
存酸素濃度が０．６５mg／ｌ以上であれば、易分解性溶
解性有機物による化学的酸素要求量およびアンモニア性
窒素の濃度が低下し、易分解性溶解性有機物およびアン
モニア性窒素が良好に除去されるが、酸化態窒素の濃度
が上昇し始める。このため、区画２での溶存酸素濃度を
０．６５〜０．７mg／ｌ程度に設定することにより、水
理学的滞留時間が４．５日に設定した浄化処理と同様に
良好な浄化処理が行えることが分かる。しかしながら、
水理学的滞留時間が３．６日では、良好な汚水３の浄化
処理が行える溶存酸素濃度の幅が極端に狭くなる。
【００８５】すなわち、水理学的滞留時間を４．５日に
設定することで、安定した処理が余裕を持って行えると
判断できる。
設定することで、安定した処理が余裕を持って行えると
判断できる。
【００８６】したがって、上記実施例は、反応槽１に流
入する汚水３の流入量と、汚水３中の有機物および各窒
素化合物の濃度とから、反応槽１内の被処理水3a中の有
機物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式
と、有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微
生物の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合
物の生成速度式とからなる被処理水3aの処理の状況モデ
ルを反応槽１の各区画において実行し、反応槽１内の被
処理水3aの溶存酸素濃度が算出される結果を、状況モデ
ルのシミュレーションの演算値と比較して、絶えず状況
モデルのシミュレーションの演算値に沿うように、すな
わち、例えば各種測定値および入力値に基づいて、各区
画での被処理水3aの処理の状況モデルをシミュレートし
た結果、酸化分解工程、硝化工程および脱窒工程がそれ
ぞれ良好に進行する溶存酸素濃度となるように、汚水３
の流入量、還流量、汚泥の返送量などを制御し、汚水３
を浄化処理する。
入する汚水３の流入量と、汚水３中の有機物および各窒
素化合物の濃度とから、反応槽１内の被処理水3a中の有
機物、各種窒素化合物および各種微生物の物質収支式
と、有機物の除去、各種窒素化合物の変換および各種微
生物の増殖の反応速度式と、有機物および各種窒素化合
物の生成速度式とからなる被処理水3aの処理の状況モデ
ルを反応槽１の各区画において実行し、反応槽１内の被
処理水3aの溶存酸素濃度が算出される結果を、状況モデ
ルのシミュレーションの演算値と比較して、絶えず状況
モデルのシミュレーションの演算値に沿うように、すな
わち、例えば各種測定値および入力値に基づいて、各区
画での被処理水3aの処理の状況モデルをシミュレートし
た結果、酸化分解工程、硝化工程および脱窒工程がそれ
ぞれ良好に進行する溶存酸素濃度となるように、汚水３
の流入量、還流量、汚泥の返送量などを制御し、汚水３
を浄化処理する。
【００８７】このため、１つの反応槽１で、有機物およ
び窒素化合物を含有する汚水３の浄化処理、すなわち、
被処理水3a中の有機物もしくは自己分解により栄養を得
て溶存酸素が存在しない嫌気性雰囲気で、硝化された酸
化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱
窒工程、溶存酸素が存在する好気性雰囲気で、好気性菌
や通性嫌気性菌などが被処理水3a中の残存する有機物を
栄養源として活性化し、有機物を好気性菌や通性嫌気性
菌などにて酸化分解する酸化分解工程、および、溶存酸
素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や硝酸菌にて
亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸化する硝化
工程の３つの主な工程がそれぞれ良好に進行でき、汚水
３を良好に浄化処理できる。
び窒素化合物を含有する汚水３の浄化処理、すなわち、
被処理水3a中の有機物もしくは自己分解により栄養を得
て溶存酸素が存在しない嫌気性雰囲気で、硝化された酸
化態窒素を脱窒菌が硝酸呼吸にて窒素ガスに還元する脱
窒工程、溶存酸素が存在する好気性雰囲気で、好気性菌
や通性嫌気性菌などが被処理水3a中の残存する有機物を
栄養源として活性化し、有機物を好気性菌や通性嫌気性
菌などにて酸化分解する酸化分解工程、および、溶存酸
素の存在下、アンモニア性窒素を亜硝酸菌や硝酸菌にて
亜硝酸性窒素や硝酸性窒素の酸化態窒素に酸化する硝化
工程の３つの主な工程がそれぞれ良好に進行でき、汚水
３を良好に浄化処理できる。
【００８８】さらに、１つの反応槽１で汚水３の浄化処
理ができるため、装置が小型化し、設置スペースを縮小
でき、製造性が向上するとともに、装置の運転コストが
低減でき、浄化処理操作も簡略化できる。
理ができるため、装置が小型化し、設置スペースを縮小
でき、製造性が向上するとともに、装置の運転コストが
低減でき、浄化処理操作も簡略化できる。
【００８９】また、流入汚水３の汚染状態である有機物
および各種窒素化合物の濃度の測定結果などを入力する
のみで、汚水３の浄化処理がほぼ自動的に行われ、浄化
処理操作が容易にできる。
および各種窒素化合物の濃度の測定結果などを入力する
のみで、汚水３の浄化処理がほぼ自動的に行われ、浄化
処理操作が容易にできる。
【００９０】なお、上記実施例において、流入汚水３の
汚染状態である有機物による生物化学的酸素要求量や化
学的酸素要求量および各種窒素化合物の濃度をあらかじ
め測定し、この測定結果を制御手段に入力して、浄化処
理することについて説明したが、各種電磁弁や流量計を
用いず、化学的酸素要求量から汚染状態を計測し、流入
量や還流量、汚泥の返送量を一定にして、汚水３を浄化
処理する簡易式のものや、有機物による生物化学的酸素
要求量や化学的酸素要求量および各種窒素化合物の濃度
などをセンサなどにより自動的に測定し、この測定結果
と流入汚水３の流入量とから反応槽１に流入する有機物
や各種窒素化合物などの量を汚染状態として計測し、制
御手段にて汚水３の浄化処理の操作を自動的に制御し
て、汚水３を浄化処理する自動式のものでもできる。
汚染状態である有機物による生物化学的酸素要求量や化
学的酸素要求量および各種窒素化合物の濃度をあらかじ
め測定し、この測定結果を制御手段に入力して、浄化処
理することについて説明したが、各種電磁弁や流量計を
用いず、化学的酸素要求量から汚染状態を計測し、流入
量や還流量、汚泥の返送量を一定にして、汚水３を浄化
処理する簡易式のものや、有機物による生物化学的酸素
要求量や化学的酸素要求量および各種窒素化合物の濃度
などをセンサなどにより自動的に測定し、この測定結果
と流入汚水３の流入量とから反応槽１に流入する有機物
や各種窒素化合物などの量を汚染状態として計測し、制
御手段にて汚水３の浄化処理の操作を自動的に制御し
て、汚水３を浄化処理する自動式のものでもできる。
【００９１】さらに、被処理水3aの溶存酸素濃度を区画
２の反応槽１の中間に設けたセンサにて測定して説明し
たが、センサを被処理水3aの流過する方向に沿って反応
槽１内に複数設け、それぞれに対応して複数仮想区画
し、それぞれの溶存酸素濃度に基づいて、各区画での被
処理水3aの浄化処理の状況モデルを実行し、それぞれの
区画に設けた曝気装置にて溶存酸素濃度を調整するよう
にしてもできる。そしてさらに、１つのセンサを移動さ
せ、反応槽１の各位置にて溶存酸素濃度を測定して、汚
水３の浄化処理の操作を制御するようにしてもできる。
２の反応槽１の中間に設けたセンサにて測定して説明し
たが、センサを被処理水3aの流過する方向に沿って反応
槽１内に複数設け、それぞれに対応して複数仮想区画
し、それぞれの溶存酸素濃度に基づいて、各区画での被
処理水3aの浄化処理の状況モデルを実行し、それぞれの
区画に設けた曝気装置にて溶存酸素濃度を調整するよう
にしてもできる。そしてさらに、１つのセンサを移動さ
せ、反応槽１の各位置にて溶存酸素濃度を測定して、汚
水３の浄化処理の操作を制御するようにしてもできる。
【００９２】また、汚水３として、有機物および各種窒
素化合物を含有する、例えばし尿排水を用いて説明した
が、有機物、各種窒素化合物のいずれか含有するいずれ
の汚水３を対象とすることができる。
素化合物を含有する、例えばし尿排水を用いて説明した
が、有機物、各種窒素化合物のいずれか含有するいずれ
の汚水３を対象とすることができる。
【００９３】
【発明の効果】請求項１記載の汚水の処理方法によれ
ば、反応槽内の被処理水の各位置での汚染状態を、汚水
の汚染状態と、被処理水の溶存酸素濃度とに基づいて、
物質収支式、反応速度式および生成速度式とからそれぞ
れ演算し、被処理水の溶存酸素濃度を制御するため、１
つの反応槽で、有機物を微生物にて酸化分解する酸化分
解工程、アンモニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸
化する硝化工程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素
ガスに還元する脱窒工程がそれぞれ良好に進行でき、汚
水を良好に浄化処理できる。
ば、反応槽内の被処理水の各位置での汚染状態を、汚水
の汚染状態と、被処理水の溶存酸素濃度とに基づいて、
物質収支式、反応速度式および生成速度式とからそれぞ
れ演算し、被処理水の溶存酸素濃度を制御するため、１
つの反応槽で、有機物を微生物にて酸化分解する酸化分
解工程、アンモニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸
化する硝化工程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素
ガスに還元する脱窒工程がそれぞれ良好に進行でき、汚
水を良好に浄化処理できる。
【００９４】請求項２記載の汚水の処理方法によれば、
請求項１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入
する汚水の汚染状態を、汚水の流入量と、汚水中の有機
物と、汚水中の各種窒素化合物に基づいて計測するた
め、反応槽に流入する汚水の汚染状態から反応槽内の被
処理水の流過する方向に沿った各位置での汚染状態を容
易に演算可能で、汚水を容易に浄化処理できる。
請求項１記載の汚水の処理方法において、反応槽に流入
する汚水の汚染状態を、汚水の流入量と、汚水中の有機
物と、汚水中の各種窒素化合物に基づいて計測するた
め、反応槽に流入する汚水の汚染状態から反応槽内の被
処理水の流過する方向に沿った各位置での汚染状態を容
易に演算可能で、汚水を容易に浄化処理できる。
【００９５】請求項３記載の汚水の処理方法によれば、
請求項１または２記載の処理方法において、被処理水の
溶存酸素濃度を、汚水の流入量、被処理水への酸素供給
量および反応槽の下流側から上流側への被処理水の還流
量に基づいて制御するため、汚水の浄化処理操作が容易
にでき、有機物を微生物にて酸化分解する酸化分解工
程、アンモニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸化す
る硝化工程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素ガス
に還元する脱窒工程が、１つの反応槽で良好に効率よく
進行でき、汚水を良好に浄化処理できる。
請求項１または２記載の処理方法において、被処理水の
溶存酸素濃度を、汚水の流入量、被処理水への酸素供給
量および反応槽の下流側から上流側への被処理水の還流
量に基づいて制御するため、汚水の浄化処理操作が容易
にでき、有機物を微生物にて酸化分解する酸化分解工
程、アンモニア性窒素を微生物にて酸化態窒素に酸化す
る硝化工程、および、酸化態窒素を微生物にて窒素ガス
に還元する脱窒工程が、１つの反応槽で良好に効率よく
進行でき、汚水を良好に浄化処理できる。
【００９６】請求項４記載の汚水の処理装置によれば、
汚水の汚染状態を汚染計測手段にて計測するとともに、
溶存酸素測定手段にて反応槽内の被処理水の溶存酸素濃
度を測定し、これらの結果に基づいて制御手段にて、酸
素供給手段、流入調整手段および還流手段を制御し、被
処理水の溶存酸素濃度を制御し、汚水を浄化処理するた
め、汚水の浄化処理操作が容易にでき、有機物を微生物
にて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微
生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化
態窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程が、１
つの反応槽で良好に効率よく進行でき、汚水を良好に浄
化処理できる。
汚水の汚染状態を汚染計測手段にて計測するとともに、
溶存酸素測定手段にて反応槽内の被処理水の溶存酸素濃
度を測定し、これらの結果に基づいて制御手段にて、酸
素供給手段、流入調整手段および還流手段を制御し、被
処理水の溶存酸素濃度を制御し、汚水を浄化処理するた
め、汚水の浄化処理操作が容易にでき、有機物を微生物
にて酸化分解する酸化分解工程、アンモニア性窒素を微
生物にて酸化態窒素に酸化する硝化工程、および、酸化
態窒素を微生物にて窒素ガスに還元する脱窒工程が、１
つの反応槽で良好に効率よく進行でき、汚水を良好に浄
化処理できる。
【図１】本発明の汚水の処理方法を実施する装置の一実
施例の構成を示す系統説明図である。
施例の構成を示す系統説明図である。
【図２】同上汚水の浄化処理工程の物質変換のモデルを
示す系統説明図である。
示す系統説明図である。
【図３】同上有機物および窒素化合物の物質変換特性の
定常状態に達した後の１サイクルにおけるシミュレート
結果と実測値との対比を示すグラフである。
定常状態に達した後の１サイクルにおけるシミュレート
結果と実測値との対比を示すグラフである。
【図４】同上有機物および窒素化合物の物質変換特性の
定常状態に達した後の１日間におけるシミュレート結果
と実測値との対比を示すグラフである。
定常状態に達した後の１日間におけるシミュレート結果
と実測値との対比を示すグラフである。
【図５】同上区画２の溶存酸素濃度を変化させたシミュ
レート結果を示すグラフである。
レート結果を示すグラフである。
【図６】同上区画２の溶存酸素濃度を変化させたシミュ
レート結果を示すグラフである。
レート結果を示すグラフである。
【図７】同上区画２の溶存酸素濃度を変化させたシミュ
レート結果を示すグラフである。
レート結果を示すグラフである。
【図８】同上水理学的滞留時間を変化させたシミュレー
ト結果を示すグラフである。
ト結果を示すグラフである。
【図９】同上水理学的滞留時間を変化させたシミュレー
ト結果を示すグラフである。
ト結果を示すグラフである。
【図１０】同上水理学的滞留時間を変化させたシミュレ
ート結果を示すグラフである。
ート結果を示すグラフである。
【図１１】同上区画２の溶存酸素濃度を変化させたシミ
ュレート結果を示すグラフである。
ュレート結果を示すグラフである。
１ 反応槽 ３ 汚水 3a 被処理水 ４ 流入口 ５ 流入管 ７ 還流管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津野 洋 滋賀県大津市衣川二丁目８番14号 (72)発明者 山田 登志夫 大阪府大阪市西区立売堀二丁目１番９号 アタカ工業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 反応槽に流入する汚水の汚染状態を計測
するとともに、前記反応槽内の被処理水の溶存酸素濃度
を測定し、 前記被処理水が流過する方向に沿った前記反応槽内の各
位置における前記被処理水の汚染状態を、前記反応槽に
流入する汚水の汚染状態の計測結果と前記溶存酸素濃度
の測定結果とに基づいて、前記被処理水中の有機物、各
種窒素化合物および各種微生物の物質収支式と、有機物
の除去、各種窒素化合物の変換および各種微生物の増殖
の反応速度式と、有機物および各種窒素化合物の生成速
度式とからそれぞれ演算し、 前記被処理水の溶存酸素濃度を制御することを特徴とす
る汚水の処理方法。 - 【請求項２】 反応槽に流入する汚水の汚染状態を、前
記汚水の流入量と、前記汚水中の有機物と、前記汚水中
の各種窒素化合物との少なくともいずれか一方に基づい
て計測することを特徴とする請求項１記載の汚水の処理
方法。 - 【請求項３】 被処理水の溶存酸素濃度を、反応槽に流
入する汚水の流入量、この反応槽内の被処理水への酸素
供給量および前記反応槽の下流側から上流側への前記被
処理水の還流量の少なくともいずれか１つに基づいて制
御することを特徴とする請求項１または２記載の汚水の
処理方法。 - 【請求項４】 汚水が流入する流入口を有した反応槽
と、 この反応槽に設けられ反応槽内の被処理水に酸素を供給
する酸素供給手段と、 この反応槽に設けられ前記反応槽の下流側から上流側へ
前記被処理水を還流させる還流手段と、 前記流入口を介して流入する汚水の流入量を調整する流
入調整手段と、 前記流入口の近傍に設けられ流入する前記汚水の汚染状
態を計測する汚染計測手段と、 前記反応槽内に前記被処理水の溶存酸素濃度を測定する
溶存酸素測定手段と、 前記汚染計測手段および前記溶存酸素測定手段の少なく
ともいずれか一方による測定結果に基づいて、前記酸素
供給手段、前記流入調整手段および前記還流手段の少な
くともいずれか１つを制御する制御手段とを具備したこ
とを特徴とする汚水の処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23697193A JP3213657B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 汚水の処理方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23697193A JP3213657B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 汚水の処理方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788490A true JPH0788490A (ja) | 1995-04-04 |
| JP3213657B2 JP3213657B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=17008482
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23697193A Expired - Lifetime JP3213657B2 (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 汚水の処理方法およびその装置 |
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| JP (1) | JP3213657B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009241052A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-10-22 | Sumiju Kankyo Engineering Kk | 生物学的排水処理方法及び生物学的排水処理装置 |
| JP2009291719A (ja) * | 2008-06-05 | 2009-12-17 | Sumiju Kankyo Engineering Kk | 生物学的排水処理装置 |
| JP2010017689A (ja) * | 2008-07-14 | 2010-01-28 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | シミュレーション方法及び生物処理方法 |
| JP2011067727A (ja) * | 2009-09-24 | 2011-04-07 | Sumiju Kankyo Engineering Kk | 排水処理方法及び排水処理装置 |
| CN115479940A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-12-16 | 海南信誉奔腾科技股份有限公司 | 一种污水处理远程智能监控系统 |
| CN118655834A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-09-17 | 湖南三友环保科技有限公司 | 一种基于do模型的控制系统及方法 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP23697193A patent/JP3213657B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2009241052A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-10-22 | Sumiju Kankyo Engineering Kk | 生物学的排水処理方法及び生物学的排水処理装置 |
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| JP3213657B2 (ja) | 2001-10-02 |
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