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技術 オキシデーションディッチ法による汚水処理システム

出願人 サーンエンジニアリング株式会社
発明者 堺好雄川内正六河野克明
出願日 2002年5月20日 (18年7ヶ月経過) 出願番号 2002-145355
公開日 2003年11月25日 (17年1ヶ月経過) 公開番号 2003-334593
状態 特許登録済
技術分野 混合機の付属装置 嫌気,嫌気・好気又は生物に特徴ある処理 溶解、混合、フローミキサー 活性汚泥処理における曝気装置 汚泥処理 回転撹拌具形混合機 活性汚泥処理 濾過体静止型の加圧または吸引濾過機
主要キーワード 自動制御動作 鉛直線回り 繰り返しサイクル数 任意個所 最低水温 自動制御運転 タイムサイクル 引抜性
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

オキシデーションディッチ法による汚水処理を効率よく効果的に行いうる汚水処理システムを提供する。

解決手段

曝気攪拌装置2により混合液6Aの循環流動及び曝気攪拌が行われる好気運転と混合液6A中に水没させたプロペラ30により混合液6Aの循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に行うことによって、無終端循環水路11の全域好気状態無酸素状態とに交互に保持する。無終端循環水路11内の余剰汚泥61は、当該水路11から余剰汚泥引抜ポンプ42により直接的に引き抜かれる。これらの曝気攪拌装置2及びプロペラ30並びに余剰汚泥引抜ポンプ42は、流入汚水6の最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、制御器50により発停制御される。

概要

背景

概要

オキシデーションディッチ法による汚水処理を効率よく効果的に行いうる汚水処理システムを提供する。

曝気攪拌装置2により混合液6Aの循環流動及び曝気攪拌が行われる好気運転と混合液6A中に水没させたプロペラ30により混合液6Aの循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に行うことによって、無終端循環水路11の全域好気状態無酸素状態とに交互に保持する。無終端循環水路11内の余剰汚泥61は、当該水路11から余剰汚泥引抜ポンプ42により直接的に引き抜かれる。これらの曝気攪拌装置2及びプロペラ30並びに余剰汚泥引抜ポンプ42は、流入汚水6の最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、制御器50により発停制御される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
7件
牽制数
4件

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請求項1

汚水活性汚泥との混合液循環させる無終端循環水路と、当該水路内の混合液を循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、当該水路内の混合液中に水没させたプロペラにより混合液を循環流動させる水中プロペラ装置と、当該水路内から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御すると共に余剰汚泥引抜装置を発停制御する制御装置と、を具備して、曝気攪拌装置による混合液の循環流動及び曝気攪拌が行われる好気運転と水中プロペラ装置による混合液の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域好気状態無酸素状態とに交互に保持すると共に、余剰汚泥引抜装置を定期的に所定時間運転させるように構成したことを特徴とするオキシデーションディッチ法による汚水処理システム

請求項2

余剰汚泥引抜装置が、無終端循環水路から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜ポンプと、当該ポンプにより引き抜いた余剰汚泥を固液分離する固液分離機とを具備して、固液分離機により分離された液分を当該無終端循環水路に返送するように構成されたものであることを特徴とする、請求項1に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項3

固液分離機が、多重円板外胴型スクリュープレス脱水機であることを特徴とする、請求項2に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項4

制御装置が、流入汚水最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置を発停制御するものであることを特徴とする、請求項1、請求項2又は請求項3に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項5

制御装置が、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停制御と余剰汚泥引抜装置の発停制御とを相互に関連することなく独立して行うものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項6

制御装置が、当該システム固有基本条件データと当該システムの運転条件に応じて決定される運転条件データとから、好気運転及び無酸素運転の運転時間及び運転サイクル並びに余剰汚泥の引抜量を演算して、その演算値に基づいて曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置並びに余剰汚泥引抜装置を発停制御するものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項7

基本条件データが、無終端循環水路の容量であるディッチ容量、計画流入汚水量、流入汚水SS濃度及び流入SS当たり汚泥発生率及び余剰汚泥引抜装置の汚泥引抜性能であり、運転条件データが、流入汚水量、流入汚水の最低水温及び無終端循環水路内のMLSS濃度であることを特徴とする、請求項6に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項8

制御装置が、各種データの入力操作を行うためのタッチパネルを具備するものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6又は請求項7に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項9

水中プロペラ装置が、そのプロペラが無終端循環水路内における混合液の水面に対して少なくとも50cmの深さに位置されるように、配設されたものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7又は請求項8に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項10

水中プロペラ装置が、曝気攪拌装置の停止期間中において、混合液を曝気することなく且つ当該混合液中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラを低速回転させるものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8又は請求項9に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

請求項11

水中プロペラ装置は、プロペラを20〜500rpmで回転させることにより、混合液を0.25m/sec以上の流速で循環流動させるものであることを特徴とする、請求項10に記載する汚水処理システム。

請求項12

曝気攪拌装置が、鉛直線回りで回転する曝気攪拌を有する縦軸型のものであり、水中プロペラ装置が、そのプロペラを無終端循環水路の直線部分であって当該曝気攪拌翼の下流側部分に位置させたものであることを特徴とする、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8、請求項9、請求項10又は請求項11に記載するオキシデーションディッチ法による汚水処理システム。

技術分野

0001

本発明は、オキシデーションディッチ法による汚水処理システムに関するものである。

背景技術

0002

オキシデーションディッチ(以下「OD」と略称する)法による脱窒処理ステムとしては、無終端循環水路内を好気処理領域無酸素処理領域とに区画するゾーン形成運転方式のものと、無終端循環水路内をこれに設けた曝気攪拌装置間欠運転により経時的に好気状態無酸素状態とに変化させる間欠曝気運転方式のものとが周知である。しかし、前者のものは、水路容積が必要以上に大型化するため、汚水処理場小規模化する傾向にある近時においては実用性に乏しい。一方、後者のものでは、無終端循環水路全域好気領域及び無酸素領域とするため、汚水処理場の小規模化にも対応することができるが、曝気攪拌装置の停止により無酸素状態を確保するため、無酸素状態において汚泥沈殿堆積を防止できず、活性汚泥汚水の不均一な混合による処理効率低下を招く。

0003

そこで、従来からも、かかる問題を解決した汚水処理システムとして、図8に示す如く、長円形反応槽OD槽)101内に隔壁110を配置して無終端循環水路111を形成し、無終端循環水路111の両端部に回転数制御可能な縦軸型の曝気攪拌装置102,102を設けて、両曝気攪拌装置102,102を間欠的に高低運転させることにより、無終端循環水路111の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持するように構成されたもの(以下「従来システムS」という)が提案されている。かかる従来システムSによれば、曝気攪拌装置102,102の高速運転により、流入汚水106と活性汚泥との混合液106Aを曝気攪拌しつつ循環流動させて、好気処理たる硝化処理を行い、曝気攪拌装置102,102の低速運転により、混合液を曝気させることなく循環流動させて、汚泥の沈降を防止しつつ無酸素処理たる脱窒処理を行うのであり、上記した問題を生じることなく硝化脱窒処理を行うことができる。すなわち、好気運転(高速運転)においては、活性汚泥に含まれる好気性菌である硝化菌によりアンモニア性窒素硝化され(NH3+2O2→NO3−+H++H2O)、無酸素運転(低速運転)においては、活性汚泥中に硝化菌と混在する通性嫌気性菌である脱窒菌により硝酸性窒素脱窒する(2NO3−+10H→N2+4H2O+2OH−)。而して、硝化脱窒処理された混合液(処理混合液)160は、反応槽101から沈殿池115に溢流排出され、沈殿池115から処理水上澄水)160aとして放流される。また、沈殿池115において処理水160aと分離(沈降分離)された汚泥(返送汚泥)160bは反応槽101に返送され、その一部は余剰汚泥161として処理系外に排出される。なお、余剰汚泥161は脱水機141により脱水されて、固形分(脱水汚泥)161aとして処理され、固形分161aから分離された液分(分離液)161bは反応槽101に返送される。

0004

しかし、従来システムSにあっては、無酸素状態においても曝気攪拌装置102,102を低速とはいえ回転駆動させるため、曝気攪拌装置102,102による混合液106Aの攪拌により汚水表面において空気(酸素)の取り込み量は減少しても若干の空気(酸素)は取り込まれ、適正な無酸素状態を確保できず、無酸素処理たる脱窒処理を効果的に行い得ないといった問題がある。また、曝気攪拌装置102,102を適正な無酸素状態を確保できる程度に低速運転させると、混合液106Aの流動が充分に行われず、無酸素状態における汚泥沈降を防止することができない。

0005

ところで、活性汚泥が余剰汚泥及び最終沈殿池流出水(処理水)中のSSとして処理系外に排出されるまでの反応槽内での平均滞留時間を示すSRT(SolidsRetention Time)は、活性汚泥微生物の増殖と密接な関連があり、反応槽内で微生物が増殖するためには、SRTと微生物の比増殖速度μ(1/日)との間にμ>1/SRTの関係が存することが必要である。このように、SRTは活性汚泥微生物(有機物除去細菌,硝化細菌等)を始め、処理に障害を与える糸状細菌放線菌タンク内で増殖できるか否かを判断する上で重要な指標である。すなわち、活性汚泥法では、SRTを設定すると、その処理系内で増殖可能な微生物種が決まることから、SRTから処理水質予測することが可能であり、SRTを制御することで活性汚泥を構成する微生物中のある特定機能をもつ微生物の活用や抑制が可能となる。而して、生物学的窒素除去を目的とする硝化脱窒処理を行うOD法においては、反応槽内が無酸素状態と好気状態とに変化することから、SRTの制御を行う上で徴生物の増殖を考慮する必要があるが、有機物除去に関与する細菌の増殖速度は硝化細菌より著しく速いため、硝化細菌が増殖できるASRT(Aerobic Solids Retention Time)が確保されていれば有機物は問題なく除去できると考えられる。したがって、OD法による汚水処理システムの運転制御を行う上では、硝化細菌の増殖に必要な条件を満たすSRT、つまり好気状態におけるSRT(ASRT)を確保することが必要である。

0006

ところで、完全硝化を達成するために必要なASRTは、水温(平均最低水温)Tをパラメータとして決定できることが経験的に知られており、処理条件に応じて次のような実験式(I)又は(II)から算出される。

0007

すなわち、流入汚水量の日間変動比(時間最大汚水量日平均汚水量)が大きい(変動比2.7程度)の条件下で「処理水NH4−N:1mg/L以下」を達成するために必要なASRTは、
ASRT≧40.7exp(−0.101・T)……(I)
で得られ、流入水量の日間変動比の比較的小さい(変動比2.2程度)の条件下で「処理水NH4−N:1mg/L以下」を達成するために必要なASRTは、
ASRT≧29.7exp(−0.102・T)……(II)
で得られる。

0008

一方、ASRTを長くすることは硝化細菌の増殖にとって有利な条件ではあるが、低負荷無負荷における必要以上の曝気は硝化細菌を減少させ、硝化速度の低下を招くことになるから、基質の供給速度が長い周期で大幅に変動する場合には、負荷に見合った余剰汚泥の引き抜きと好気条件の調整を行うことが必要である。硝化細菌は、供給される窒素負荷の濃度に関係なく一定の比増殖速度μで増殖し、最終的には供給される負荷に見合った量にまで達するから、窒素負荷によって硝化細菌の菌体量は変化し、負荷が高い程、菌体量は増加する。硝化細菌が活性汚泥中に均一に分布し保持されていると考えられ、余剰汚泥量から決定されるASRTを水温に応じて硝化細菌の増殖に必要なレベルに保持すれば、常時、完全硝化を達成することができる。流入負荷が一定の場合は、発生する余剰汚泥量も一定であり、余剰汚泥により系外に引き抜かれる硝化細菌量は流入負荷に対する増殖分のみとなり、系内には常に一定の硝化細菌量が保持されるが、流入負荷が変動する場合では、余剰汚泥量もこれにともなって変化し、さらに硝化細菌の増殖量増減することから,系内に一定の硝化細菌量を保持するためには、流入負荷に見合った余剰汚泥量の引き抜きが不可欠となる。

0009

そこで、従来システムSにあっても、このようなASRTを制御する場合において、流入負荷に対して適切な槽内汚泥量を定めて管理すべき槽内汚泥濃度を算出し、この算出された汚泥濃度に応じて沈殿池115から適量の余剰汚泥161を引き抜くようにしている。

0010

しかし、余剰汚泥濃度は沈殿池115からの返送汚泥160bと同一であるため、流入汚水量の変動や汚泥の沈降速度に大きく影響されることになる。その結果、余剰汚泥濃度が大きく変動して、ASRTを適正に維持することが困難である。また、その制御(ASRT制御)も高度の熟練を必要とし、OD法による汚水処理を効率良く適正に行うことが極めて困難である。

発明の概要

0011

本発明は、このような問題を生じることなく、OD法による汚水処理を効率よく効果的に行いうる汚水処理システムを提供することを目的とする。

0012

すなわち、本発明は、上記の目的を達成すべく、汚水と活性汚泥との混合液を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の混合液を循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、当該水路内の混合液中に水没させたプロペラにより混合液を循環流動させる水中プロペラ装置と、当該水路内から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御すると共に余剰汚泥引抜装置を発停制御する制御装置と、を具備して、曝気攪拌装置による混合液の循環流動及び曝気攪拌が行われる好気運転と水中プロペラ装置による混合液の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持すると共に、余剰汚泥引抜装置を定期的に所定時間運転させるように構成したことを特徴とするOD法による汚水処理システムを提案する。

0013

かかる汚水処理システムの好ましい実施の形態にあって、余剰汚泥引抜装置は、無終端循環水路から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜ポンプと、該ポンプにより引き抜いた余剰汚泥を固液分離する固液分離機とを具備して、固液分離機により分離された液分を当該無終端循環水路に返戻するように構成されたものである。固液分離機としては、多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用することが好ましい。

0014

また、制御装置は、流入汚水の最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置を発停制御するものであり、具体的には、当該システムに固有基本条件データと当該システムの運転条件に応じて決定される運転条件データとから、好気運転及び無酸素運転の運転時間及び運転サイクル並びに余剰汚泥の引抜量を演算して、その演算値に基づいて曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置並びに余剰汚泥引抜装置を発停制御するものである。ここに、基本条件データは、無終端循環水路の容量であるディッチ容量(VA(m3))、計画流入汚水量(Qd(m3/日))、流入汚泥SS濃度(Xi(mg/L))及び流入SS当たり汚泥発生率(α)及び余剰汚泥引抜装置(余剰汚泥引抜ポンプ)の汚泥引抜性能(qw(m3/時))であり、運転条件データは、流入汚水量(Qi(m3/日))、流入汚水の最低水温(T(℃))及び無終端循環水路内のMLSS濃度(ディッチ内MLSS濃度(XA(mg/L))である。かかる制御装置にあっては、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停制御と余剰汚泥引抜装置の発停制御とを相互に関連することなく独立して行うことができる。また、制御装置は、各種データの入力操作を行うためのタッチパネルを具備するものであることが好ましい。

0015

また、水中プロペラ装置は、そのプロペラが無終端循環水路内における混合液の水面に対して少なくとも50cmの深さに位置されるように、配設されたものであることが好ましい。また、水中プロペラ装置は、曝気攪拌装置の停止期間中において、混合液を曝気することなく且つ当該混合液中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラを低速回転させるものであることが好ましい。具体的には、水中プロペラ装置が、プロペラを20〜500rpmで回転させることにより、混合液を0.25m/sec以上の流速で循環流動させるものであることが好ましい。

0016

また、曝気攪拌装置は、鉛直線回りで回転する曝気攪拌を有する縦軸型のものであり、水中プロペラ装置が、そのプロペラを無終端循環水路の直線部分であって当該曝気攪拌翼の下流側部分に位置させたものであることが好ましい。また、無終端循環水路には、通常、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置が1台づつ設けられるが、ディッチ(無終端循環水路)が処理水量の多い大型のものである等、システムの構成条件によっては、曝気攪拌装置及び/又は水中プロペラ装置を複数台設けることも可能である。

発明を実施するための最良の形態

0017

図1図3は本発明の第1の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム(以下「第1汚水処理システム」という)S1は、反応槽(OD槽)1と、反応槽1に配設された各1台の曝気攪拌装置2及び水中プロペラ装置3と、反応槽1から余剰汚泥を排出する余剰汚泥引き抜き装置4と、これらの装置2,3,4を発停制御する制御装置5とを具備する。なお、以下の説明においては、便宜上、前後とは図1図2図6及び図7における左右をいい、左右とは図1図6及び図7における上下をいうものとする。

0018

反応槽1は、図1及び図2に示す如く、水平面形状が前後方向に長尺な長円形状をなし、左右中央部に前後方向に延びる隔壁10により無終端循環水路11を形成したものである。反応槽1の周壁適所には、無終端循環水路11に開口する流入出口12,13が設けられている。流入口12には、汚水供給源(図示せず)から導かれた給水路14が接続されていて、被処理水である汚水6が流入口12から無終端循環水路11に供給されるようになっている。流出口13には、沈殿池(最終沈殿池)15へと導かれた排水路16が接続されていて、反応槽1により処理(硝化脱窒素処理)された処理混合液60を沈殿池15において処理水60aと汚泥(活性汚泥)60bとに分離するようになっている。沈殿池15で汚泥60bを沈降分離された処理水60aは、沈殿池15から所定の排水系(図示せず)に溢流排出されるようになっている。一方、沈降汚泥(返送汚泥)60bは、沈殿池15の底部から返送路17を介して反応槽1つまり無終端循環水路11に返送されるようになっている。なお、流入出口12,13は、流入口12から無終端循環水路11に流入された汚水6がそのまま流出口13へとショートパスしないことを条件として、無終端循環水路11における任意個所に設けておくことができる。

0019

曝気攪拌装置2は、図1及び図2に示す如く、無終端循環水路11の前端部位に配置された縦軸型のエアレータであり、隔壁10の前端近傍位において曝気攪拌翼20,21を一定方向(図1の矢印方向)に回転させることにより、無終端循環水路11において汚水6と活性汚泥6aとの混合液6Aを循環流動させると共に曝気攪拌するように構成されている。曝気攪拌翼は、鉛直回転軸22の下端部に放射状に取り付けられた縦羽根20…と各隣接縦羽根20,20間に傾斜状に取り付けられた横羽根21…とからなり、鉛直回転軸22を減速機変速機)付の駆動モータ(図示せず)により回転駆動させると、混合液6Aを攪拌しつつ吸引揚水して曝気させると共に、旋回流を形成して混合液6Aを無終端循環水路11内において循環流動させるものである。なお、曝気攪拌装置2が設けられない無終端循環水路11の後端部位には、円弧状の整流壁18が設けられている。

0020

水中プロペラ装置3は、図1及び図2に示す如く、無終端循環水路11の直線部分の適所(例えば、前後方向中央部位)において混合液6Aに水没させた状態で配置されたプロペラ30を具備するものであり、曝気攪拌装置2の停止期間(後述する無酸素運転期間)中において、混合液6Aを曝気することなく且つ混合液6A中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラ30を低速回転させるように構成されている。この例では、水中プロペラ装置3は、プロペラを20〜500rpmで回転させることにより、混合液6Aを0.25m/sec以上の流速で循環流動させるように構成されている。また、プロペラ30の鉛直方向位置は、混合液6Aの水面からの深さ(混合液6Aの水面からプラペラ30の上端部までの深さ)Dが50cm以上となるように設定されている。

0021

余剰汚泥引き抜き装置4は、反応槽1に接続された余剰汚泥引き抜き路40と、余剰汚泥引き抜き路40が導かれた固液分離機41と、余剰汚泥引き抜き路40に介設された余剰汚泥引抜ポンプ42と、固液分離機41から反応槽1に導かれた分離液返送路43と、固液分離機41から所定の汚泥処理設備(図示せず)に導かれた脱水汚泥排出路44とを具備して、余剰汚泥61を余剰汚泥引抜ポンプ42により反応槽1から引き抜いて固液分離機41において固液分離し、固形分たる脱水汚泥61aを脱水汚泥排出路44から汚泥処理設備に排出させると共に液分たる分離液61bを分離液返送路43から反応槽1つまり無終端循環水路11に返送させるようになっている。余剰汚泥引抜ポンプ42としては、後述する如く設定される日余剰汚泥引抜量(Qwa(m3/日))の余剰汚泥61を定量的に引き抜きうるに必要且つ充分な性能を有するスラリポンプ等が使用される。固液分離機41としては、反応槽1内の低濃度MLSS(余剰汚泥61)を直接且つ充分に脱水処理できる脱水機が使用されるが、一般には、多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用することが好ましい。なお、固液分離機41は、余剰汚泥引抜ポンプ42と同期して作動されるようになっている。

0022

制御装置5は、図1に示す如く、曝気攪拌装置2、水中プロペラ装置3及び余剰汚泥引き抜き装置4を制御する制御器50と、この制御器50へのデータ入力等を行うためのタッチパネル51とを具備する。タッチパネル51には、各データ及び演算結果を入力,表示するための画面、動作モード(自動制御運転及び手動運転)を設定するための画面、運転状況(各装置2,3,4の運転時間,運転経過時間等)をリアルタイムで表示する画面及び手動運転を行うための操作画面等が含まれる。

0023

制御器50は、図3に示す如く、流入汚水6の最低温度(T(℃))に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間(ASTR(日))を維持するように、曝気攪拌装置2、水中プロペラ装置3及び余剰汚泥引抜装置4を発停制御するものであり、当該システムS1に固有の基本条件データと当該システムS1の運転条件に応じて決定される運転条件データとから、少なくとも好気・無酸素繰り返しサイクル(f(回/日))、1サイクル好気時間(toc(h/サイクル))、1サイクル無酸素時間(taoc(h/サイクル))及び余剰汚泥引抜時間(tq(h/日))を演算して、その演算値に基づいて上記各装置2,3,4を発停制御するものである。ここに、基本条件データは、無終端循環水路11の容量であるディッチ容量(VA(m3))、計画流入汚水量(Qd(m3/日))、流入汚水SS濃度(Xi(mg/L))、流入SS当たり汚泥発生率(α)及び余剰汚泥引抜装置4つまり余剰汚泥引抜ポンプ42の汚泥引抜性能(qw(m3/h))であり、当該システムS1の構成,設置場所等により固定的に設定することができるものである。また、運転条件データは、無終端循環水路11への汚水6の流入量である流入汚水量(Qi(m3/日))、流入汚水6の最低水温(T(℃))及び無終端循環水路11内の混合液6AのMLSS濃度(XA(mg/L))であり、当該システムS1の運転状況(四季やシステム設置場所の周辺環境の変化等)によって変動する可能性の高いものである。

0024

而して、制御器50によれば、図3に示す制御フローに従って、次のような演算及び各装置2,3,4の運転制御が行われる。なお、この例では、各装置2,3,4を自動制御する他、必要に応じて、手動によっても制御できるように工夫されている。

0025

まず、タッチパネル51に基本条件データの入力画面(以下「基本条件設定画面」という)を表示させて、基本条件データ(1)〜(5)を入力する。
(1)ディッチ容量:VA(m3)
(2)計画流入汚水量:Qd(m3/日)
(3)流入汚水SS濃度:Xi(mg/L)
(4)流入SS当たり汚泥発生率:α
(5)余剰汚泥ポンプ性能:qw(m3/h)

0026

次に、タッチパネル51の表示画面を変更させて、運転条件データの入力画面(以下「運転条件入力画面」という)を表示させて、運転条件データ(6)〜(8)を入力する。
(6)流入汚水量:Qi(m3/日)
(7)最低水温:T(℃)
(8)ディッチ内MLSS濃度:XA(mg/L)

0027

データ(1)〜(8)が入力されると、制御器50による演算が開始され、次のような演算結果(9)〜(15)が得られる。
(9)ASRT:ASRT(日)
(10)SRT:SRT(日)
(11)日余剰汚泥引抜量:Qwa(m3/日)
(12)余剰汚泥引抜時間:tq(h/日)
(13)好気・無酸素繰り返しサイクル数:f(回/日)
(14)1サイクル好気時間:toc(h/サイクル)
(15)1サイクル無酸素時間:tac(h/サイクル)

0028

演算内容は、次の通りである。なお、ASRTについては、冒頭で述べた実験式(I)又は(II)が使用されるが、この例では、実験式(I)を使用している。また、Rは負荷率(計画流入汚水量(最大流入汚水量)Qwaに対する実流入汚水量qwの割合)であり、好気・無酸素繰り返しサイクル数(1日当たりの好気・無酸素運転の繰り返し回数)fは負荷率Rに基づいて決定される。一般に、fは1〜6の範囲でRの大きさに応じて決定され、Rが大きくなるに従いfの値は大きくなる。また、toTは日合計好気時間(h)であり、taTは日合計無酸素時間(h)である。

0029

ASRT=40.7・exp(−0.101・T)
SRT=2・ASRT
Qwd=VA/SRT
R=Qi/Qd
Qwa=Qwa
tq=Qwa/qw
toT=24・ASRT・Qi・Xi・α/(XA・VA)
taT=24−toT
toc=toT/f
tac=taT/f

0030

而して、上記した演算により演算結果(9)〜(15)が得られると、これらがタッチパネル51の運転条件設定画面に表示される。この運転条件条件設定画面には、運転条件データ(6)〜(8)の入力値も表示される。作業者は、これらの表示値(6)〜(15)を確認した上で、タッチパネル51の動作モード設定画面において、自動制御を行うか否かを選択する。自動制御動作FFを選択すると、各装置2,3,4を手動操作にて運転させることができ、自動制御動作ONを選択すると、各装置2,3,4が制御器50により演算結果(9)〜(15)に基づいて次のように自動制御運転される。なお、手動運転においては、作業者が演算結果(9)〜(15)に基づいて各装置2,3,4を操作する。また、運転条件設定画面における表示値(特に、運転条件データ(6)〜(8)の入力値)を変更,修正する必要がある場合には、図3に示す如く、修正値を入力する。また、自動運転又は手動運転が開始された後において、動作モード又は運転条件(6)〜(8)を変更する必要が生じた場合には、その変更をタッチパネル51により行う。

0031

自動制御運転においては、曝気攪拌装置2と水中プロペラ装置3とが、演算結果(13)〜(15)により決定されるタイムサイクルパターン(例えば、図4又は図5に示すタイムサイクルパターン)で交互に発停制御される。

0032

而して、曝気攪拌装置2が駆動される好気運転においては、無終端循環水路11内において汚水6と活性汚泥6aとの混合液6Aが循環流動されると共に曝気攪拌が行われて、無終端循環水路11の全域が好気状態に保持され、好気性菌により汚水6中の有機性物質が分解されると共に汚水6に含まれていたアンモニア性窒素(NH4+−N)が硝化菌により硝酸性窒素(NOx−−N)へと硝化される。そして、1サイクル好気時間(toc)が経過すると、曝気攪拌装置2が停止される共に水中プロペラ装置3が駆動され、無酸素運転が開始される。この無酸素運転においては、好気運転時に生成された硝酸性窒素(NOx−−N)が脱窒菌により還元されて窒素ガスとなり、大気中へと放出される。すなわち、嫌気性菌による脱窒処理が行われる。

0033

このとき、プロペラ30が完全に水没した状態で低速回転することから、水中プロペラ装置3による曝気(空気の巻き込み)は行われず、無終端循環水路11の全域が適正な無酸素状態に保持される。また、混合液6Aが循環流動されることから、活性汚泥6aの沈降が防止されて、汚水6と活性汚泥6aとが均一に混合される。また、プロペラ30が低速回転されるため、汚泥フロック破砕されず、活性汚泥6aの生物学的浄化能力(具体的には、有機物酸化能力硝化能力脱窒能力など)が損なわれない。したがって、上記嫌気処理が効果的に行われ、好気運転による好気処理と相俟って、汚水6が良好に処理される。硝化脱窒処理液60は、流出口13から沈殿池15に排出されて汚泥60bを沈降分離されて、処理水60aとして排水系に放出される。一方、処理水60aから沈降分離された汚泥60bは、沈殿池15から無終端循環水路11に返送される。

0034

ところで、近年、汚水処理場の小規模化に伴って1池当たりの反応槽が小型化する傾向にあるが、このような小型の反応槽においては、冒頭で述べた如く、無終端循環水路内に好気領域と無酸素領域とを同一池内に併存して形成しておく方式を採用することが困難であり、かかる方式による汚水処理を効果的に行い得ない。しかし、第1汚水処理システムS1にあっては、無終端循環水路11の全域を好気領域及び無酸素領域とすることから、反応槽1が小型である場合にも、汚水処理を効果的に行うことができる。無酸素運転時間帯起動する水中プロペラ装置3は、水深50cm以下に水没させて運転するため空気の巻き込みが無く槽1内を容易に無酸素状態に保持できる。また、水中プロペラ装置3は汚泥が沈降しない槽内流速0.25m/sec以上となるように低速回転(20〜500rpm)で運転するため、槽1内の全域にわたり、流入汚水6と汚泥6aが攪拌混合され、前述した効果と相俟って脱窒効果を高めることができる。

0035

また、演算結果(11)(12)に基づいて余剰汚泥引抜装置4つまり余剰汚泥引抜ポンプ42が運転され、余剰汚泥61が引き抜かれる。このとき、余剰汚泥61が反応槽1から直接に引き抜かれるから、余剰汚泥を従来システムSにおける如く沈殿池115から引き抜く場合と異なって、引き抜き汚泥濃度変化が小さく、ASRT制御を適正に行うことができる。また、余剰汚泥61の引き抜きを、好気運転又は無酸素運転とは無関係に行うことができる。すなわち、余剰汚泥引抜ポンプ42の運転を、曝気攪拌装置2及び水中プロペラ装置3の運転とは独立して行うことができ、ASRT制御をより簡便に行うことができる。

0036

さらに、上記したASRT制御にあっては、当該システムS1に固有の基本条件(1)〜(5)を設定しておけば、運転条件(6)〜(8)を変更するのみで運転状況に応じた適正なASRT制御を行うことができる。すなわち、ASRT制御に必要なデータの多くがシステムS1,S2,S3に固有の基本条件データ(1)〜(5)であり、運転状況に応じては僅かな運転条件データ(6)〜(8)を入力するのみでよいから、従来システムSのように、作業者に熟練が必要とされず、OD法による汚水処理を常に良好且つ適正に行うことができる。さらに、制御操作をタッチパネル51により行うようにしているから、データ入力や運転状況の確認等を、高度の熟練を必要とすることなく、容易且つ簡便に行うことができる。

0037

なお、本発明は上記した実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良,変更することができる。

0038

例えば、図6は第2の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム(以下「第2汚水処理システム」という)S2では、無終端循環水路11の前後両端部位に前記した縦軸型の曝気攪拌装置2,2が設けられている。第2汚水処理システムS2は、2台の曝気攪拌装置2,2が設けられている点及び両曝気攪拌装置2,2が同期して発停制御される点を除いて、第1汚水処理システムS1と同一構成をなすものであり、第1汚水処理システムS1と同様に効果的な汚水処理を行うことができる。また、図7は第3の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム(以下「第3汚水処理システム」という)S3では、無終端循環水路11を隔壁18a及び整流壁18bを設けた馬蹄形とした点、2台の水中プロペラ装置3,3が設けられている点及び両水中プロペラ装置3,3が同期して発停制御される点を除いて、第2汚水処理システムS2と同一構成をなすものであり、第1及び第2汚水処理システムS1,S2と同様に効果的な汚水処理を行うことができる。反応槽1が小型のものである場合には、第1汚水処理システムS1における如く、一般に1台の曝気攪拌装置2で充分であるが、反応槽1が大型のものである場合や能力の低い曝気攪拌装置2を使用する場合等には、第2又は第3汚水処理システムS2,S3のように、必要に応じて、2台以上の曝気攪拌装置2…又は水中プロペラ装置3…を設けておくことができる。

0039

また、運転状況に応じて変更すべきデータが「(6)流入汚水量,(7)最低水温,(8)ディッチ内MLSS濃度」にすぎないから、これらを流量計温度計MLSS計により検出して、その検出データを制御器50に入力するように構成しておくことができる。このように構成しておけば、人為的な運転条件データの入力を排除することができ、完全な自動制御も可能となる。但し、流量計,温度計,MLSS計による検出及びその検出データの入力はリアルタイムで行う必要はなく、定期的或いは運転状況の変化が確認されたときにおいて行うようにすればよい。また、タッチパネル51は、システムS1,S2,S3の運転作業質問方式で表示し且つ操作しうるものとしたり、処理系統や運転状況等を表示するグラフィックパネルと組み合わせたものとしておくことができる。

0040

実施例1として、第1汚水処理システムS1を使用して、各装置2,3,4を図4に示すタイムサイクルパターンで運転させた。曝気攪拌装置2としては、流入汚水量800m3/日での必要酸素量の200%を確保でき、無終端循環水路11内の混合液6Aを汚泥6aが沈降しない0.25m/sec以上の流速で流動させる能力を有する縦軸型のものを使用した。水中プロペラ装置3としては、曝気攪拌装置2と同様に、無終端循環水路11内の混合液6Aを0.25m/sec以上の流速で流動させ得るものを使用した。余剰汚泥引抜装置4において、余剰汚泥引抜ポンプ42としては下記の性能を有するものを使用し、固液分離機41としては多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用した。また、基本条件データ(1)〜(5)及び運転条件データ(6)〜(8)並びに出力値(演算値)(9)〜(15)は、次の通りである。

0041

(1)ディッチ容量:VA=800(m3)
(2)計画流入汚水量:Qd=800(m3/日)
(3)流入汚水SS濃度:Xi=180(mg/L)
(4)流入SS当たり汚泥発生率:α=0.8
(5)余剰汚泥ポンプ性能:qw=10.0(m3/h)
(6)流入汚水量:Qi=400(m3/日)
(7)最低水温:T=15(℃)
(8)ディッチ内MLSS濃度:XA=3000(mg/L)
(9)ASRT:ASRT=8.9(日)
(10)SRT:SRT=17.8(日)
(11)日余剰汚泥引抜量:Qwa=22(m3/日)
(12)余剰汚泥引抜時間:tq=2.2(h/日)
(13)好気・無酸素繰り返しサイクル数:f=6(回/日)
(14)1サイクル好気時間:toc=0.86(h/サイクル)
(15)1サイクル無酸素時間:tac=3.14(h/サイクル)

0042

また、実施例2として、実施例1と同一構成の第1汚水処理システムS1を使用して、各装置2,3,4を図5に示すタイムサイクルパターンで運転させた。基本条件データ(1)〜(5)及び運転条件データ(6)〜(8)並びに出力値(演算値)(9)〜(15)は、次の通りである。

0043

(1)ディッチ容量:VA=800(m3)
(2)計画流入汚水量:Qd=800(m3/日)
(3)流入汚水SS濃度:Xi=180(mg/L)
(4)流入SS当たり汚泥発生率:α=0.8
(5)余剰汚泥ポンプ性能:qw=10.0(m3/h)
(6)流入汚水量:Qi=800(m3/日)
(7)最低水温:T=15(℃)
(8)ディッチ内MLSS濃度:XA=3000(mg/L)
(9)ASRT:ASRT=8.9(日)
(10)SRT:SRT=17.8(日)
(11)日余剰汚泥引抜量:Qwa=44(m3/日)
(12)余剰汚泥引抜時間:tq=4.4(h/日)
(13)好気・無酸素繰り返しサイクル数:f=6(回/日)
(14)1サイクル好気時間:toc=1.72(h/サイクル)
(15)1サイクル無酸素時間:tac=2.28(h/サイクル)

0044

また、比較例1として、図8に示す従来システムSを使用して、両曝気攪拌装置102,102を図9に示すタイムサイクルパターン(好気・無酸素繰り返しサイクル数:6(回/日),1サイクル好気時間:1(h),1サイクル無酸素時間:3(h))で高低速運転させた。各曝気攪拌装置102は、流入汚水量800m3/日での必要酸素量の100%を確保できるものである。両曝気攪拌装置102,102は、好気運転においては60Hzで高速駆動して、無終端循環水路111を好気状態に保持し、無酸素運転においては20Hzで低速駆動して、無終端循環水路111を無酸素状態に保持すると共に混合液106Aを0.25m/sec以上の流速で流動させた。また、上記基本条件データ(1)〜(4)及び運転条件データ(6)〜(8)に対応するディッチ容量等は、ディッチ内MLSS濃度が2800(m3/L)である点を除いて、実施例1と同一である。

0045

また、比較例2として、比較例1と同一構成の従来システムSを使用して、両曝気攪拌装置102,102を図10に示すタイムサイクルパターン(好気・無酸素繰り返しサイクル数:6(回/日),1サイクル好気時間:2(h),1サイクル無酸素時間:2(h))で高低速運転させた。両曝気攪拌装置102,102は、比較例1と同様に、好気運転においては60Hzで高速駆動して、無終端循環水路111を好気状態に保持し、無酸素運転においては20Hzで低速駆動して、無終端循環水路111を無酸素状態に保持すると共に混合液106Aを0.25m/sec以上の流速で流動させた。また、上記基本条件データ(1)〜(4)及び運転条件データ(6)〜(8)に対応するディッチ容量等は、ディッチ内MLSS濃度が3800(m3/L)である点を除いて、実施例2と同一である。

0046

そして、各々の場合において、運転開始時における流入汚水6,106及び2ヶ月間継続運転した後における処理水60a,160aのBOD(mg/L)及びT−N(mg/L)を測定して、汚水処理効果を確認した。

0047

その結果は表1に示す通りであり、本発明に係る汚水処理システム(第1汚水処理システム)S1を使用した場合は、従来システムSを使用した場合に比して汚水処理が効果的に行われることが確認された。

0048

発明の効果

0049

以上の説明から容易に理解されるように、本発明の汚水処理システムによれば、冒頭で述べた問題を生じることなく、OD法による汚水処理を効率よく効果的に行い得て、処理水質を向上させることができる。また、本発明の汚水処理システムによれば、運転状況に変化に容易に対応することができ、未熟練者でも運転状況に応じた適正な処理を行うことができる。

図面の簡単な説明

0050

図1第1汚水処理システムを示す平面図である。
図2図1のII−II線に沿う縦断正面図である。
図3第1汚水処理システムにおける制御フローの一例を示すチャート図である。
図4第1汚水処理システムを使用した実施例1における曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置の運転パターン図である。
図5第1汚水処理システムを使用した実施例2における曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置の運転パターン図である。
図6第2汚水処理システムを示す図1相当の平面図である。
図7第3汚水処理システムを示す図1相当の平面図である。
図8従来システムを示す図1相当の平面図である。
図9従来システムを使用した比較例1における曝気攪拌装置の運転パターン図である。
図10従来システムを使用した比較例2における曝気攪拌装置の運転パターン図である。

--

0051

1…反応槽、2…曝気攪拌装置、3…水中プロペラ装置、4…余剰汚泥引抜装置、5…制御装置、6…汚水、6a…活性汚泥、6A…混合液、11…無終端循環水路、15…沈殿池、20,21…曝気攪拌翼、30…プロペラ、41…固液分離機、42…余剰汚泥引抜ポンプ、50…制御器、51…タッチパネル、D…深さ、S1,S2,S3…汚水処理システム。

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