JP4421372B2

JP4421372B2 - Sewage treatment equipment

Info

Publication number: JP4421372B2
Application number: JP2004144041A
Authority: JP
Inventors: 隆司榊原; 友章奥田; 静人分林; 宗孝石川; 伸介笠原; 幸雄見手倉; 政信周東
Original assignee: Panasonic Environmental Systems and Engineering Co Ltd
Current assignee: Panasonic Environmental Systems and Engineering Co Ltd
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-05-13
Also published as: JP2005324111A

Description

本発明は、活性汚泥法を利用した汚水処理装置に関する。 The present invention relates to a sewage treatment apparatus using an activated sludge method.

現在、多くの下水処理設備においては、活性汚泥法によって汚水の浄化が行われている。これは、活性汚泥法は微生物の代謝作用を利用するため、処理効率が高く、経済的であるからである。ここで、活性汚泥法について以下に説明する。 Currently, in many sewage treatment facilities, sewage is purified by the activated sludge method. This is because the activated sludge method uses the metabolic action of microorganisms, so that the treatment efficiency is high and economical. Here, the activated sludge method will be described below.

先ず、汚水は、生物処理槽（曝気槽）へと連続的に供給され、そこで好気性微生物の集団と接触する。これにより、汚水の基質（ＢＯＤ成分）は、好気性微生物の集団によって酸化分解される。この好気性微生物の集団は、一般に「活性汚泥」と呼ばれる。生物処理槽で処理された汚水は、微生物集団と共に沈殿槽に流入する。 First, sewage is continuously supplied to a biological treatment tank (aeration tank) where it contacts a population of aerobic microorganisms. Thereby, the substrate (BOD component) of sewage is oxidatively decomposed by a population of aerobic microorganisms. This population of aerobic microorganisms is commonly referred to as “activated sludge”. Sewage treated in the biological treatment tank flows into the sedimentation tank together with the microbial population.

沈殿槽では、微生物集団は互いにくっつき合ってフロックとなり、沈降する。一方、上澄み（分離液）は溢流する。沈殿槽に沈降した微生物集団、即ち、汚泥はポンプによって再び生物処理槽に返送され（返送汚泥）、再び基質の酸化分解を行う。 In the settling tank, the microbial populations stick together to form a floc and settle. On the other hand, the supernatant (separated liquid) overflows. The microbial population settled in the sedimentation tank, that is, sludge is returned again to the biological treatment tank by the pump (return sludge), and the substrate is oxidatively decomposed again.

但し、微生物は増殖するため、汚泥を全て返送すると、生物処理槽で酸素不足となったり、沈殿槽で固液分離が困難になったりする。このため、増殖した分は、余剰汚泥として系外に取り出され、脱水、焼却等の処理が行われる。最終的には、余剰汚泥は埋め立て処分される。 However, since microorganisms multiply, returning all of the sludge may result in insufficient oxygen in the biological treatment tank or difficulty in solid-liquid separation in the sedimentation tank. For this reason, the proliferated portion is taken out of the system as surplus sludge and subjected to processing such as dehydration and incineration. Eventually, excess sludge is disposed of in landfills.

ところが、近年において、下水処理設備は増加しており、これに伴い余剰汚泥の発生量も着実に増加している。このため、埋め立て用の最終処分地の確保が年々困難となっている。また、各自治体においては、余剰汚泥の運搬や処理にかかる費用が増大している。このような状況から、余剰汚泥の削減方法については種々の研究がなされている。 However, in recent years, the number of sewage treatment facilities has increased, and along with this, the amount of excess sludge generated has also increased steadily. For this reason, it has become difficult year by year to secure a final disposal site for landfill. In each municipality, the cost for transporting and processing surplus sludge is increasing. Under such circumstances, various studies have been conducted on methods for reducing excess sludge.

余剰汚泥を削減するための手段としては、例えば、活性汚泥法の処理プロセスに、再基質化プロセスを追加することが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。再基質化プロセスは、沈殿槽に沈殿した汚泥（濃縮汚泥）の一部を再び生物分解可能な基質に変換（再基質化）するプロセスである。図６は、再基質化プロセスが追加された活性汚泥法の概略を示す図である。 As a means for reducing surplus sludge, for example, it has been proposed to add a re-substrateing process to the treatment process of the activated sludge method (see, for example, Non-Patent Document 1). The re-substrateing process is a process in which a part of sludge (concentrated sludge) settled in a sedimentation tank is converted again into a biodegradable substrate (re-substrate). FIG. 6 is a diagram showing an outline of the activated sludge method to which a re-substrateing process is added.

図６に示すように、生物処理槽５１で発生した汚泥は、沈殿槽５３に送られ、そこで沈降・濃縮される。沈殿槽５３に沈降した汚泥のうち、一部は返送汚泥としてそのまま生物処理槽５１に送られ、別の一部は再基質化装置５２に送られる。 As shown in FIG. 6, the sludge generated in the biological treatment tank 51 is sent to a precipitation tank 53 where it is settled and concentrated. A part of the sludge settled in the sedimentation tank 53 is sent as it is to the biological treatment tank 51 as a return sludge, and another part is sent to the re-substrate forming apparatus 52.

再基質化装置５２は、物理的、化学的又は生物学的方法によって、汚泥中の微生物の殺傷、細胞壁の破壊、可溶化・低分子化等を行う。これにより、汚泥中の微生物は死滅し、汚泥は再基質化される。また、この再基質化された汚泥（以下、「再基質化汚泥」という。）は、再度、生物処理槽５１に送られ、微生物集団によって酸化分解される。この結果、余剰汚泥の削減が図られる。 The re-substrate forming apparatus 52 performs killing of microorganisms in sludge, destruction of cell walls, solubilization / reduction in molecular weight, etc. by physical, chemical or biological methods. As a result, microorganisms in the sludge are killed, and the sludge is re-substrateed. Further, this re-substrate sludge (hereinafter referred to as “re-substrate sludge”) is sent again to the biological treatment tank 51 and is oxidatively decomposed by the microbial population. As a result, excess sludge can be reduced.

再基質化の具体的な方法としては、オゾン酸化法、好熱細菌法、ビーズミル法、水熱処理法、超音波法、高速回転ディスク法、ウォータージェット法、電解法、高圧処理法、酸・アルカリ処理法、マイクロ波法等が知られている。このうち、非特許文献１においては、水熱処理法を利用した方法が開示されている。 Specific methods for re-substrate formation include ozone oxidation method, thermophilic bacteria method, bead mill method, hydrothermal treatment method, ultrasonic method, high-speed rotating disk method, water jet method, electrolysis method, high pressure treatment method, acid / alkali Processing methods, microwave methods, and the like are known. Among these, Non-Patent Document 1 discloses a method using a hydrothermal treatment method.

また、非特許文献１においては、水熱処理法による再基質化プロセスを導入した場合における汚泥削減のメカニズムを理論化する試みがなされている。また、この理論に基づいて構築されたモデルのシミュレーション解析を行い、これによって、再基質化量等の操作条件を決定している。 Further, in Non-Patent Document 1, an attempt is made to theorize the mechanism of sludge reduction when a re-substrateing process by a hydrothermal treatment method is introduced. In addition, simulation analysis of a model constructed based on this theory is performed, thereby determining operating conditions such as the amount of resubstrate.

更に、非特許文献１においては、シミュレーション解析から得られた値と実測値とを比較することで、シミュレーション解析の正確性の実証も行っている。このことから、活性汚泥法を実施する既存の汚水処理装置に再基質化装置を組み込み、非特許文献１に開示された操作条件で汚水処理装置を稼動すれば汚泥を削減できると考えられる。
奥田友章著「水熱反応による余剰汚泥削減型活性汚泥法の開発に関する研究」、大阪工業大学大学院工学研究科博士課程学位論文、２００２年１２月 Further, in Non-Patent Document 1, the accuracy of the simulation analysis is also verified by comparing the value obtained from the simulation analysis with the actual measurement value. From this, it is considered that sludge can be reduced by incorporating a re-substrateing apparatus into an existing sewage treatment apparatus that implements the activated sludge process and operating the sewage treatment apparatus under the operating conditions disclosed in Non-Patent Document 1.
Tokuaki Okuda “Study on development of activated sludge process with reduced excess sludge by hydrothermal reaction”, Doctoral degree dissertation, Graduate School of Engineering, Osaka Institute of Technology, December 2002

しかしながら、再基質化装置を組み込んだ汚水処理装置においては、再基質化プロセスを実行する必要があるため、再基質化装置が組み込まれていない汚水処理装置に比べて、管理者の負担が増加してしまう。このため、余剰汚泥の処分にかかるコストを低減できても、管理者の増員等による運用コストの上昇を招来してしまう。 However, in a sewage treatment apparatus that incorporates a re-substrateing device, it is necessary to execute a re-substrateing process, which increases the burden on the administrator compared to a sewage treatment device that does not incorporate a re-substrateing device. End up. For this reason, even if the cost for disposal of surplus sludge can be reduced, an increase in operation cost due to an increase in the number of managers or the like is caused.

また、非特許文献１に開示された操作条件は、あくまで余剰汚泥を削減するための条件であり、汚水処理装置の省力化に貢献するものではない。更に、非特許文献１においては、余剰汚泥が全く発生しないことを前提にしてモデルを構築し、それに基づいて解析シミュレーションを行っている。このため、実際に汚水処理装置を長時間稼動した場合は、解析結果と実際の状況とが乖離する可能性がある。 Moreover, the operation conditions disclosed in Non-Patent Document 1 are conditions for reducing surplus sludge to the last, and do not contribute to labor saving of the sewage treatment apparatus. Furthermore, in Non-Patent Document 1, a model is constructed on the assumption that no excess sludge is generated, and an analysis simulation is performed based on the model. For this reason, when the sewage treatment apparatus is actually operated for a long time, the analysis result and the actual situation may be different.

本発明の目的は、余剰汚泥の発生を考慮した再基質化処理を行うことができ、且つ、運用コスト上昇の抑制を図り得る汚水処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sewage treatment apparatus that can perform a re-substrate treatment in consideration of the generation of excess sludge and can suppress an increase in operation cost.

上記目的を達成するために本発明における汚水処理装置は活性汚泥法による汚水の浄化処理を行う汚水処理装置であって、生物処理槽と、前記生物処理槽で処理された汚水を濃縮汚泥と分離液とに分離させる固液分離手段と、前記濃縮汚泥に対して再基質化処理を行う再基質化手段と、前記濃縮汚泥を前記再基質化手段へと送るための第１の再基質化ラインと、前記再基質化処理によって生じた再基質化汚泥を前記生物処理槽へと送るための第２の再基質化ラインと、前記濃縮汚泥を前記生物処理槽へと返送するための返送ラインと、前記濃縮汚泥を余剰汚泥として外部へと排出するための排出ラインと、制御手段と、前記制御手段の指示に応じて、前記第１の再基質化ラインによる前記濃縮汚泥の前記再基質化手段への導入及び前記排出ラインによる前記余剰汚泥の外部への排出のうちいずれかに切替えるライン切替手段とを少なくとも有し、前記制御手段は、前記ライン切替手段によって前記排出ラインによる外部への排出を停止した状態で、前記生物処理槽中の非活性汚泥の濃度Ｘｄ１と、前記生物処理槽及び前記分離液中の流入基質の濃度Ｓｄと、前記生物処理槽及び前記分離液中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｅとから、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒと、前記Ｑｒを達成した場合に排出が必要な前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅとを算出し、算出した前記Ｑｒ及び前記Ｑｅが満たされるように前記ライン切替手段に切替えを行わせることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the sewage treatment apparatus according to the present invention is a sewage treatment apparatus for purifying sewage by the activated sludge method, and separates the biological treatment tank and the sewage treated in the biological treatment tank from the concentrated sludge. A solid-liquid separation means for separating the concentrated sludge, a re-substrate forming means for re-substrateing the concentrated sludge, and a first re-substrate forming line for sending the concentrated sludge to the re-substrate forming means A second re-substrateing line for sending re-substrate sludge generated by the re-substrate treatment to the biological treatment tank, and a return line for returning the concentrated sludge to the biological treatment tank A discharge line for discharging the concentrated sludge to the outside as surplus sludge, a control means, and the resubstrateization means of the concentrated sludge by the first resubstrateization line according to an instruction of the control means Introduction and discharge Line switching means for switching to any one of the discharge of the excess sludge to the outside by the tank, the control means, in a state where the discharge to the outside by the discharge line is stopped by the line switching means, From the concentration Xd1 of the inactive sludge in the biological treatment tank, the concentration Sd of the inflowing substrate in the biological treatment tank and the separation liquid, and the solubilized component concentration Se of the re-substrate in the biological treatment tank and the separation liquid The daily amount Qr of the re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank and the daily amount Qe of the excess sludge that needs to be discharged when the Qr is achieved are calculated and calculated. The line switching unit is switched so that the Qr and the Qe are satisfied.

以上のように本発明における汚水処理装置によれば、制御手段によって、生物処理槽に供給できる再基質化汚泥の一日あたりの量が算出される。また、生物処理槽に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量の算出は、余剰汚泥の発生を考慮して行われている。更に、制御手段は、算出した再基質化汚泥の一日あたりの量を達成するために排出が必要となる余剰汚泥の一日あたりの量も算出する。このため、余剰汚泥の発生を考慮した再基質化処理を行うことができ、実際の状況と算出結果との乖離は抑制される。また、このように、算出を制御手段によって行うことができるため、算出分の再基質化汚泥の生物処理槽への供給や、算出分の余剰汚泥の排出を容易に自動化できるため、運用コスト上昇の抑制を図ることもできる。 As described above, according to the sewage treatment apparatus of the present invention, the amount of re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank per day is calculated by the control means. In addition, the calculation of the daily amount of re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank is performed in consideration of the generation of excess sludge. Furthermore, the control means also calculates the amount of surplus sludge per day that needs to be discharged in order to achieve the calculated amount of re-substrate sludge per day. For this reason, it is possible to perform the re-substrate treatment in consideration of the generation of excess sludge, and the deviation between the actual situation and the calculation result is suppressed. In addition, since the calculation can be performed by the control means in this way, the supply of the calculated re-substrate sludge to the biological treatment tank and the discharge of the surplus sludge for the calculated amount can be easily automated. Can also be suppressed.

上記本発明における汚水処理装置においては、前記生物処理槽における汚水の流入側に、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水の基質濃度Ｓａと、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａとを測定する第１の測定手段が設けられ、前記第２の再基質化ラインに、前記再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４、及び再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃを測定する第２の測定手段が設けられ、前記生物処理槽に、前記生物処理槽中の活性汚泥の濃度Ｘａ１と前記生物処理槽中の非活性汚泥の濃度Ｘｄ１との和である前記生物処理槽中の汚泥濃度Ｘ１を測定する第３の測定手段が設けられ、前記固液分離手段の前記分離液の排出側に、前記分離液中の汚泥濃度Ｘ２、及び前記Ｓｄと前記Ｓｅとの和である前記生物処理槽及び前記分離液中の基質濃度Ｓを測定する第４の測定手段が設けられ、前記固液分離手段の前記濃縮汚泥の排出側に、前記濃縮汚泥中の汚泥濃度Ｘ３を測定する第５の測定手段が設けられ、前記制御手段が記憶部を有し、前記記憶部には、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の汚泥転換率ａ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の汚泥転換率ａ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の汚泥転換率ａ₃、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の分解速度ｋ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の分解速度ｋ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の分解速度ｋ₃、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の飽和定数Ｋｓ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の飽和定数Ｋｓ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の飽和定数Ｋｓ₃、活性汚泥の自己酸化率ｂ、前記生物処理槽中の汚水の体積Ｖ１、前記Ｓｅと前記Ｓとの比（Ｓｅ／Ｓ）、前記Ｘａ１と前記Ｘ１との比（Ｘａ１／Ｘ１）が格納されており、前記制御手段が、前記第１の測定手段から前記第５の測定手段によって測定された値と、前記記憶部に記憶された値とを、下記式（１）〜（８）に代入することによって、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒと、前記Ｑｒを達成した場合に排出が必要な前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅとを算出する態様とするのが好ましい。この態様によれば、適切なＱｒ及びＱｅを簡単に算出することができる。 In the sewage treatment apparatus according to the present invention, the substrate concentration Sa of sewage flowing from the outside to the biological treatment tank on the inflow side of the sewage in the biological treatment tank, and the sewage flowing from the outside to the biological treatment tank. A first measuring means for measuring the amount Qa per day is provided, the sludge concentration X4 in the re-substrate sludge and the re-substrate in the re-substrate sludge in the second re-substrate sludge A second measuring means for measuring the solubilized component concentration Sc is provided, and the biological treatment tank has a sum of the activated sludge concentration Xa1 in the biological treatment tank and the non-activated sludge concentration Xd1 in the biological treatment tank. A third measuring means for measuring the sludge concentration X1 in the biological treatment tank is provided, and the sludge concentration X2 in the separated liquid and the Sd are disposed on the separation liquid discharge side of the solid-liquid separating means. The biological treatment which is the sum of Se And a fourth measurement means for measuring the substrate concentration S in the separation liquid, and a fifth measurement for measuring the sludge concentration X3 in the concentrated sludge on the discharge side of the concentrated sludge of the solid-liquid separation means. Means, and the control means has a storage unit, and the storage unit has a sludge conversion rate a ₁ of the substrate in the sewage flowing from the outside into the biological treatment tank, and the re-substrate in the biological treatment tank. The sludge conversion rate a ₂ of the suspended component of the activated sludge, the sludge conversion rate a ₃ of the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, and the decomposition of the substrate in the sewage flowing into the biological treatment tank from the outside The rate k ₁ , the decomposition rate k ₂ of the suspended component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, the decomposition rate k _{3 of} the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, and the biological treatment tank from the outside Saturation constant Ks ₁ of substrate in wastewater flowing into The saturation constant Ks ₂ of the suspended component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, the saturation constant Ks _{3 of} the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, the autooxidation rate b of the activated sludge, The volume V1 of sewage in the biological treatment tank, the ratio between Se and S (Se / S), the ratio between Xa1 and X1 (Xa1 / X1) are stored, and the control means includes the first The value measured by the fifth measuring means from one measuring means and the value stored in the storage unit are supplied to the biological treatment tank by substituting them into the following formulas (1) to (8) It is preferable to calculate the daily amount Qr of the re-substrate sludge that can be produced and the daily amount Qe of the excess sludge that needs to be discharged when the Qr is achieved. According to this aspect, appropriate Qr and Qe can be easily calculated.

また、上記本発明の汚水処理装置においては、前記制御手段が検出部を有し、前記第１の測定手段、前記第２の測定手段、前記第３の測定手段、前記第４の測定手段、及び前記第５の測定手段のうち少なくとも一つが、それぞれの測定値に応じた信号を前記検出部に出力し、前記検出部が前記信号から前記測定値を検出する態様とするのが好ましい。この場合、制御手段によって自動的に係数を検出できる。 In the sewage treatment apparatus of the present invention, the control means includes a detection unit, and the first measurement means, the second measurement means, the third measurement means, the fourth measurement means, Preferably, at least one of the fifth measurement means outputs a signal corresponding to each measurement value to the detection unit, and the detection unit detects the measurement value from the signal. In this case, the coefficient can be automatically detected by the control means.

更に、前記再基質化手段は、超音波処理装置または水熱処理装置であるのが好ましい。この場合、再基質化処理の確実性を高めることができる。 Further, it is preferable that the re-substrate forming means is an ultrasonic treatment device or a hydrothermal treatment device. In this case, the certainty of the re-substrate treatment can be increased.

また、上記本発明の汚水処理装置においては、前記第１の再基質化ラインに、前記第１の再基質化ラインによって前記再基質化手段に導入される前記濃縮汚泥の一日当たりの量を測定する第１の流量計が設けられ、前記排出ラインに、前記排出ラインから排出される前記余剰汚泥の一日当たりの量を測定する第２の流量計が設けられており、前記制御手段は、前記第１の流量計で測定された値が、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒに到達したかどうかを判定し、到達した場合に、前記ライン切替手段に、前記第１の再基質化ラインによる前記濃縮汚泥の導入を停止させ、更に、前記第２の流量計で測定された値が、前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅに到達したかどうかを判定し、到達した場合に、前記ライン切替手段に、前記排出ラインによる前記余剰汚泥の排出を停止させる態様とするのが好ましい。この態様によれば、再基質化手段に自動的に必要量の濃縮汚泥を供給できる。また、自動的に、必要量の余剰汚泥を排出できる。 In the sewage treatment apparatus of the present invention, the daily amount of the concentrated sludge introduced into the re-substrateing means by the first re-substrate forming line is measured in the first re-substrate forming line. A first flow meter is provided, and a second flow meter for measuring a daily amount of the excess sludge discharged from the discharge line is provided in the discharge line, and the control means includes It is determined whether or not the value measured by the first flow meter has reached the daily amount Qr of the re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank. The introduction of the concentrated sludge by the first resubstrate line is stopped, and further, whether the value measured by the second flow meter has reached the daily amount Qe of the excess sludge If the result is The down switching means, preferably in the manner to stop the discharge of the excess sludge by the discharge line. According to this aspect, a necessary amount of concentrated sludge can be automatically supplied to the re-substrate forming means. Moreover, a necessary amount of excess sludge can be automatically discharged.

以下、本発明の汚水処理装置の一例について、図１〜図５を参照しながら説明する。最初に、本発明の汚水処理装置の物質収支モデルについて図１を用いて説明する。図１は、本発明の汚水処理装置の物質収支モデルを示す図である。 Hereinafter, an example of the sewage treatment apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a material balance model of the sewage treatment apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a material balance model of the sewage treatment apparatus of the present invention.

図１に示すように、汚水処理装置の外部から汚水が生物処理槽１へと流入すると、汚水中の基質は、生物処理槽１内の微生物によって酸化分解される。これにより、汚泥が発生する。また、生物処理された汚水は、図１には図示していない固液分離手段に送られ、分離液と濃縮汚泥とに分離する。分離液は処理水として排出される。 As shown in FIG. 1, when sewage flows into the biological treatment tank 1 from the outside of the sewage treatment apparatus, the substrate in the sewage is oxidatively decomposed by microorganisms in the biological treatment tank 1. Thereby, sludge is generated. The biologically treated sewage is sent to a solid-liquid separation means (not shown in FIG. 1) and separated into a separation liquid and concentrated sludge. The separated liquid is discharged as treated water.

一方、濃縮汚泥の一部は引き抜き汚泥として再基質化装置２へと送られ、再基質化される。再基質化された濃縮汚泥（再基質化汚泥）は、再度酸化分解が可能であるため、生物処理槽１に返送される。また、濃縮汚泥の他の一部は、図１には図示していないが、返送汚泥としてそのまま生物処理槽１へと送られ、生物処理に利用される。残りの濃縮汚泥は余剰汚泥として外部に排出される。 On the other hand, a part of the concentrated sludge is sent to the re-substrate forming apparatus 2 as a drawn sludge and re-substrate. The concentrated sludge that has been re-substrate (re-substrate sludge) can be oxidatively decomposed again, and is returned to the biological treatment tank 1. Although the other part of the concentrated sludge is not shown in FIG. 1, it is sent directly to the biological treatment tank 1 as return sludge and used for biological treatment. The remaining concentrated sludge is discharged to the outside as excess sludge.

よって、余剰汚泥の一日当たりの量Ｑｅ(L/day)の削減を図るためには、再基質化装置２へ送る濃縮汚泥（引き抜き汚泥）の一日当たりの量Ｑｒ(L/day)を適切な値とする必要がある。なお、図１中に記載されている各パラメータの定義を表１に示す。 Therefore, in order to reduce the daily amount Qe (L / day) of excess sludge, the daily amount Qr (L / day) of concentrated sludge (drawn sludge) to be sent to the re-substrateing device 2 is appropriately set. Must be a value. Table 1 shows the definition of each parameter described in FIG.

なお、表１に示すパラメータにおいて、ＸＮ＝ＸａＮ＋ＸｄＮ（Ｎ＝１、２、３、４）であり、Ｓ＝Ｓｄ＋Ｓｅである。 In the parameters shown in Table 1, XN = XaN + XdN (N = 1, 2, 3, 4) and S = Sd + Se.

図１に示す生物処理槽１における汚泥の増殖と分解は、表１に示すパラメータを用いて下記式（１）〜（３）によって示すことができる。また、図１に示す生物処理槽１における溶解性の基質の分解は、表１に示すパラメータを用いて下記式（４）〜（６）によって示すことができる。 The growth and decomposition of sludge in the biological treatment tank 1 shown in FIG. 1 can be expressed by the following formulas (1) to (3) using the parameters shown in Table 1. Moreover, decomposition | disassembly of the soluble substrate in the biological treatment tank 1 shown in FIG. 1 can be shown by following formula (4)-(6) using the parameter shown in Table 1. FIG.

なお、下記式（１）〜（６）で使用されている各種係数の定義を表２に示す。 Table 2 shows definitions of various coefficients used in the following formulas (1) to (6).

また、表２中のａ₁、ａ₂、ａ₃の単位は特に限定されるものではないが、これらの単位としては「g-SS/g-BOD」、「g-SS/g-SS」、「g-SS/g-COD」、「g-SS/g-TOC」等が挙げられる。 The units a ₁ , a ₂ , and a ₃ in Table 2 are not particularly limited, but these units include “g-SS / g-BOD” and “g-SS / g-SS”. , “G-SS / g-COD”, “g-SS / g-TOC” and the like.

図２は、再基質化汚泥を概念的に示す図である。図２に示すように、再基質化装置２（図１参照）へと送られた濃縮汚泥（活性汚泥）のうち、一部は、再基質化処理によって、微生物による酸化分解が可能な再基質化汚泥となる。残りは、微生物による酸化分解が不可能な未基質汚泥のままである。このとき、濃縮汚泥の再基質化率をε、濃縮汚泥の未基質化率をδとすると、ε＋δ＝１となる。 FIG. 2 is a diagram conceptually showing the re-substrate sludge. As shown in FIG. 2, some of the concentrated sludge (activated sludge) sent to the re-substrate forming apparatus 2 (see FIG. 1) can be oxidatively decomposed by microorganisms by re-substrate treatment. It becomes chemical sludge. The remainder remains unsubstrate sludge that cannot be oxidatively decomposed by microorganisms. At this time, assuming that the re-substrateization rate of the concentrated sludge is ε and the non-substrate conversion rate of the concentrated sludge is δ, ε + δ = 1.

なお、図２において、γは濃縮汚泥の再基質化汚泥への転換係数を示す。再基質化汚泥への転換係数γは、再基質化汚泥の汚泥濃度と基質濃度とを測定し、その比率を算出することによって得ることができる。再基質化汚泥への転換係数γの単位としては、例えば、［g-BOD/g-SS］、［g-COD/g-SS］、［g-TOC/g-SS］等が挙げられる。通常、再基質化汚泥の転換係数γは、０．４［g-TOC/g-SS］程度となる。 In FIG. 2, γ represents a conversion coefficient of concentrated sludge to re-substrate sludge. The conversion factor γ to resubstrate sludge can be obtained by measuring the sludge concentration and substrate concentration of the resubstrate sludge and calculating the ratio. Examples of the unit of the conversion coefficient γ to re-substrate sludge include [g-BOD / g-SS], [g-COD / g-SS], [g-TOC / g-SS] and the like. Usually, the conversion factor γ of the re-substrate sludge is about 0.4 [g-TOC / g-SS].

また、図２に示すように、再基質化汚泥は、懸濁成分と可溶化成分に分かれる。再基質化汚泥の懸濁率をζ、再基質化汚泥の可溶化率をηとすると、ζ＋η＝１となる。更に、可溶化成分には、汚水中に溶け込んだ溶解成分とガス成分とが含まれる。再基質化汚泥の可溶化成分の溶解率をθ、ガス化率をιとすると、θ＋ι＝１となる。 Moreover, as shown in FIG. 2, the re-substrate sludge is divided into a suspended component and a solubilized component. If the suspension rate of the re-substrate sludge is ζ and the solubilization rate of the re-substrate sludge is η, ζ + η = 1. Furthermore, the solubilized component includes a dissolved component and a gas component dissolved in the waste water. When the dissolution rate of the solubilized component of the re-substrate sludge is θ and the gasification rate is ι, θ + ι = 1.

ここで、図１に示す物質収支モデルにおける物質収支を検討する。生物処理槽１中の汚泥濃度Ｘ１(mg/L)に着目すると、物質収支は下記式（９）及び（１０）によって表される。また、上記式（３）と、下記式（９）及び（１０）とから、下記式（７）が導かれる。 Here, the material balance in the material balance model shown in FIG. 1 is examined. When paying attention to the sludge concentration X1 (mg / L) in the biological treatment tank 1, the mass balance is expressed by the following equations (9) and (10). Further, the following formula (7) is derived from the above formula (3) and the following formulas (9) and (10).

また、生物処理槽１及び分離液中の基質濃度Ｓ(mg/L)に着目すると、物質収支は下記式（１１）及び（１２）によって表される。また、上記式（６）と、下記式（１１）及び（１２）とから、下記式（８）が導かれる。 Further, when paying attention to the biological treatment tank 1 and the substrate concentration S (mg / L) in the separation liquid, the mass balance is expressed by the following equations (11) and (12). Further, the following formula (8) is derived from the above formula (6) and the following formulas (11) and (12).

従って、余剰汚泥の発生を考慮した上で、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量Ｑｒ(L/day)（即ち再基質化装置２に送る濃縮汚泥の一日当たりの量）を適切な値とするためには、Ｑｒが上記の物質収支の式（７）及び（８）を満たすように、汚水処理装置を稼動させてやることが望ましいと考えられる。このため、以下の図３に示す本発明の汚水処理装置の一例においては、上記式（１）〜（８）を用いて、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量Ｑｒ(L/day)と余剰汚泥の量Ｑｅ(L/day)とが決定される。 Therefore, the amount Qr (L / day) of re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank 1 in consideration of the generation of surplus sludge (ie, the amount of concentrated sludge that is sent to the re-substrate formation device 2 per day) ) Is considered to be an appropriate value, it is desirable to operate the sewage treatment apparatus so that Qr satisfies the above mass balance equations (7) and (8). For this reason, in an example of the sewage treatment apparatus of the present invention shown in FIG. 3 below, the daily amount Qr of re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank 1 using the above formulas (1) to (8). (L / day) and surplus sludge amount Qe (L / day) are determined.

次に、本発明の汚水処理装置の構成について図３及び図４を用いて説明する。図３は、本発明の汚水処理装置の一例を示す構成図である。図４は、再基質化装置の一例を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は下面図である。 Next, the configuration of the sewage treatment apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram showing an example of the sewage treatment apparatus of the present invention. 4A and 4B are diagrams showing an example of the re-substrate forming apparatus. FIG. 4A is a side view and FIG. 4B is a bottom view.

図３に示すように、汚水処理装置は、活性汚泥法を行うための生物処理槽１と、再基質化装置２と、沈殿槽３と、制御装置１５とを備えている。生物処理槽１内には、微生物が存在している。よって、外部から流入する汚水中の基質はこの微生物によって酸化分解される。生物処理槽１によって処理された汚水は沈殿槽３に流入する。 As shown in FIG. 3, the sewage treatment apparatus includes a biological treatment tank 1 for performing an activated sludge method, a re-substrateing apparatus 2, a sedimentation tank 3, and a control apparatus 15. Microorganisms are present in the biological treatment tank 1. Therefore, the substrate in the wastewater flowing from the outside is oxidatively decomposed by this microorganism. Sewage treated by the biological treatment tank 1 flows into the sedimentation tank 3.

沈殿槽３は、生物処理槽１で処理された汚水を濃縮汚泥２２と分離液２１とに分離させる固液分離手段として機能している。分離液２１は溢水によって外部に排出される。一方、濃縮汚泥２２は、沈殿槽３の底に接続された引き抜きライン２７を介して、ポンプ４による吸引によって、沈殿槽３の外に排出される。 The sedimentation tank 3 functions as a solid-liquid separation means for separating the sewage treated in the biological treatment tank 1 into the concentrated sludge 22 and the separation liquid 21. The separation liquid 21 is discharged to the outside by overflow. On the other hand, the concentrated sludge 22 is discharged out of the sedimentation tank 3 by suction by the pump 4 through a drawing line 27 connected to the bottom of the sedimentation tank 3.

なお、本発明においてラインは流路を意味している。また、図３の例では、固液分離手段として沈殿槽３が用いられているが、固液分離手段はこれに限定されるものではない。本発明においては、固液分離手段として、膜分離装置、加圧浮上分離装置、遠心分離装置等を用いても良い。更に、生物処理槽１と沈殿槽３との代わりに、生物処理槽と固液分離手段とを一体化した回分式処理装置を用いても良い。 In the present invention, the line means a flow path. In the example of FIG. 3, the precipitation tank 3 is used as the solid-liquid separation means, but the solid-liquid separation means is not limited to this. In the present invention, a membrane separation device, a pressurized flotation separation device, a centrifugal separation device, or the like may be used as the solid-liquid separation means. Furthermore, instead of the biological treatment tank 1 and the sedimentation tank 3, a batch processing apparatus in which the biological treatment tank and the solid-liquid separation means are integrated may be used.

再基質化装置２は、沈殿槽３で得られた濃縮汚泥２２に対して再基質化処理を行う。本発明において再基質化装置２の種類は特に限定されるものではなく、水熱処理によって再基質化を行う水熱処理装置であっても良いし、超音波処理によって再基質化を行う超音波処理装置であっても良い。さらに、再基質化装置２としては、オゾン酸化法、好熱細菌法、ビーズミル法、高速回転ディスク法、ウォータージェット法、電解法、高圧処理法、酸・アルカリ処理法、またはマイクロ波法等を用いて再基質化処理を行う装置を用いることもできる。 The resubstrate forming apparatus 2 performs a resubstrate forming process on the concentrated sludge 22 obtained in the settling tank 3. In the present invention, the type of the resubstrate forming apparatus 2 is not particularly limited, and may be a hydrothermal apparatus that performs resubstrate by hydrothermal treatment, or an ultrasonic processing apparatus that performs resubstrate by ultrasonic treatment. It may be. Furthermore, as the re-substrate forming apparatus 2, ozone oxidation method, thermophilic bacteria method, bead mill method, high-speed rotating disk method, water jet method, electrolysis method, high pressure treatment method, acid / alkali treatment method, microwave method, etc. It is also possible to use an apparatus for performing a re-substrateing treatment.

図３の例では、再基質化装置２としては、図４に示す超音波処理装置が用いられている。図４の例では、超音波処理装置は、濃縮汚泥を貯留する処理槽３１の底面に、複数の超音波振動子３２を取り付けて構成されている。この構成により、処理槽３１内に送り込まれた濃縮汚泥では、超音波振動子３２からの超音波によってキャビテーションが発生する。この結果、濃縮汚泥中の微生物は破壊され、可溶化される。図３及び図４の例では、再基質化装置２の稼動、出力調整は、制御装置１５によって行われている。 In the example of FIG. 3, the ultrasonic treatment apparatus shown in FIG. 4 is used as the re-substrate forming apparatus 2. In the example of FIG. 4, the ultrasonic processing apparatus is configured by attaching a plurality of ultrasonic transducers 32 to the bottom surface of a processing tank 31 that stores concentrated sludge. With this configuration, in the concentrated sludge sent into the treatment tank 31, cavitation is generated by the ultrasonic waves from the ultrasonic vibrator 32. As a result, microorganisms in the concentrated sludge are destroyed and solubilized. In the example of FIGS. 3 and 4, the operation and output adjustment of the re-substrate forming apparatus 2 are performed by the control device 15.

また、再基質化装置２として超音波処理装置を用いる場合、超音波周波数は２０ｋHz〜１００ｋHz、特には２０ｋHz〜４０ｋHzに設定するのが好ましい。なお、再基質化装置２として用いることができる超音波処理装置は、図４に示す例に限定されるものではない。 Moreover, when using an ultrasonic treatment apparatus as the re-substrate forming apparatus 2, it is preferable to set the ultrasonic frequency to 20 kHz to 100 kHz, particularly 20 kHz to 40 kHz. Note that the ultrasonic treatment apparatus that can be used as the re-substrate forming apparatus 2 is not limited to the example shown in FIG.

また、再基質化装置２として、水熱処理によって再基質化を行う水熱処理装置を用いる場合、反応温度は１００℃〜３００℃、特には１００℃〜２００℃に設定するのが好ましい。なお、水熱処理装置の構成は特に限定されるものではない。更に、水熱処理装置において、加熱方式も特に限定されず、連続式でも回分式でも良い。また、水熱処理を行うための加熱手段も特に限定されず、加熱手段としては、ボイラー、ヒーター、電磁誘導装置、又はマイクロ波照射装置等を用いることができる。 Moreover, when using the hydrothermal processing apparatus which performs re-substrate-izing by hydrothermal processing as the re-substrate-forming apparatus 2, it is preferable to set reaction temperature to 100 to 300 degreeC, especially 100 to 200 degreeC. The configuration of the hydrothermal treatment apparatus is not particularly limited. Further, in the hydrothermal treatment apparatus, the heating method is not particularly limited, and may be a continuous type or a batch type. Further, a heating unit for performing the hydrothermal treatment is not particularly limited, and a boiler, a heater, an electromagnetic induction device, a microwave irradiation device, or the like can be used as the heating unit.

また、図３に示すように、引き抜きライン２７は、返送ライン２３と、第１の再基質化ライン２４と、排出ライン２６とに分岐している。返送ライン２３は、濃縮汚泥２２をそのままの状態で生物処理槽１へと返送するためのラインである。第１の再基質化ライン２４は、濃縮汚泥を再基質化装置２に導入するためのラインである。排出ライン２６は、濃縮汚泥２２を余剰汚泥として外部へと排出するためのラインである。 Further, as shown in FIG. 3, the drawing line 27 branches into a return line 23, a first re-substrate line 24, and a discharge line 26. The return line 23 is a line for returning the concentrated sludge 22 to the biological treatment tank 1 as it is. The first resubstrate forming line 24 is a line for introducing concentrated sludge into the resubstrate forming apparatus 2. The discharge line 26 is a line for discharging the concentrated sludge 22 to the outside as excess sludge.

また、各分岐ラインそれぞれには、バルブ５〜７が設けられている。バルブ５〜７は、信号の入力によって開閉が可能な自動弁であり、ライン切替手段として機能する。図３の例では、各バルブ５〜７の開閉は、制御装置１５によって制御されている。２５は、再基質化装置２によって再基質化された汚泥（再基質化汚泥）を生物処理槽１へと送るための第２の再基質化ラインである。 Each branch line is provided with valves 5 to 7. The valves 5 to 7 are automatic valves that can be opened and closed by inputting signals, and function as line switching means. In the example of FIG. 3, the opening / closing of the valves 5 to 7 is controlled by the control device 15. Reference numeral 25 denotes a second re-substrate forming line for sending the sludge (re-substrate sludge) re-substrateed by the re-substrate forming apparatus 2 to the biological treatment tank 1.

また、図３に示す汚水処理装置においては、第１の測定手段８〜第５の測定手段１２までの５つの測定手段が設けられている。更に、図３の例では、第２の測定手段９を除き、各測定手段は、測定した値に応じた信号を制御装置１５の検出部１６へと出力する機能を備えている。第２の測定手段９によって測定された値は、汚水処理装置の操作者によって入力部２０から制御装置１５に入力される。入力された値は、記憶部１８に格納される。 Further, in the sewage treatment apparatus shown in FIG. 3, five measuring means from the first measuring means 8 to the fifth measuring means 12 are provided. Further, in the example of FIG. 3, each measurement unit, except for the second measurement unit 9, has a function of outputting a signal corresponding to the measured value to the detection unit 16 of the control device 15. The value measured by the second measuring means 9 is input from the input unit 20 to the control device 15 by the operator of the sewage treatment apparatus. The input value is stored in the storage unit 18.

なお、第２の測定手段９に、測定した値に応じた信号を制御装置１５の検出部１６へと出力する機能を付与することもできる。また、第２の測定手段９以外の測定手段が、制御装置１５に信号を出力する機能を有していない態様であっても良く、この場合も、測定された値は汚水処理装置の操作者によって入力部２０から入力される。 The second measuring means 9 can be given a function of outputting a signal corresponding to the measured value to the detecting unit 16 of the control device 15. In addition, the measurement means other than the second measurement means 9 may not have a function of outputting a signal to the control device 15, and in this case, the measured value is the operator of the sewage treatment apparatus. Is input from the input unit 20.

第１の測定手段８は、生物処理槽１における汚水の流入側に設けられている。第１の測定手段８は、外部から生物処理槽１へと流入する汚水の基質濃度Ｓａ(mg/L)を測定する負荷測定器と、外部から生物処理槽へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａ(L/day)を測定する流量計とで構成されている。 The first measuring means 8 is provided on the sewage inflow side in the biological treatment tank 1. The first measuring means 8 includes a load measuring device for measuring the substrate concentration Sa (mg / L) of sewage flowing into the biological treatment tank 1 from the outside, and the daily sewage flowing into the biological treatment tank from the outside. And a flow meter for measuring the amount Qa (L / day) of the gas.

第２の測定手段９は、第２の再基質化ライン２５から分岐したラインに取り付けられている。第２の測定手段９は、再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４(ｍg/L)と、再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃ(ｍg/L)とを測定する。図３の例では、第２の測定手段９は、第１測定槽（図示せず）と第２測定槽（図示せず）とを備えている。各測定槽それぞれには、負荷測定器が備えられている。 The second measuring means 9 is attached to a line branched from the second re-substrateing line 25. The second measuring means 9 measures the sludge concentration X4 (mg / L) in the re-substrate sludge and the solubilized component concentration Sc (mg / L) of the re-substrate in the re-substrate sludge. In the example of FIG. 3, the second measuring means 9 includes a first measuring tank (not shown) and a second measuring tank (not shown). Each measurement tank is provided with a load measuring device.

第１測定槽の供給口には、粒子保持能力が５μｍ以上、好ましくは１．２μｍ以上のフィルター（図示せず）が備えられており、このフィルターを通過した成分の基質濃度が、再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃ(ｍg/L)として測定される。更に、第２の測定槽の供給口には、粒子保持能力が１２５μｍ以上、好ましくは３７μｍ以上のフィルター（図示せず）が備えられており、このフィルターを通過した成分の汚泥濃度が、再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４(ｍg/L)として測定される。 The supply port of the first measuring tank is equipped with a filter (not shown) having a particle holding capacity of 5 μm or more, preferably 1.2 μm or more. It is measured as the solubilized component concentration Sc (mg / L) of the re-substrate in the sludge. Furthermore, the supply port of the second measuring tank is provided with a filter (not shown) having a particle holding capacity of 125 μm or more, preferably 37 μm or more. It is measured as sludge concentration X4 (mg / L) in the activated sludge.

また、第２の測定手段９によるＸ４及びＳｃの測定は、ライン切替手段によって排出ライン２６による外部への排出を停止した状態、即ち、バルブ７のみを閉じた状態で行われる。第２の測定手段９によって測定された値は、上述したように汚水処理装置の操作者によって入力部２０から制御装置１５に入力される。 Further, the measurement of X4 and Sc by the second measuring means 9 is performed in a state where the discharge by the discharge line 26 is stopped by the line switching means, that is, only the valve 7 is closed. The value measured by the second measuring means 9 is input to the control device 15 from the input unit 20 by the operator of the sewage treatment apparatus as described above.

また、第２の測定手段によって測定されたＸ４及びＳｃから、図２を用いて説明した、濃縮汚泥の再基質化率ε、再基質化汚泥の懸濁率ζ、及び再基質化汚泥の可溶化率η（図２参照）を算出できる。再基質化汚泥の可溶化成分の溶解率θ、及び再基質化汚泥の可溶化成分のガス化率ι（図２参照）は、再基質化処理におけるＴＯＣの損失量から算出できる。但し、再基質化装置２として、超音波処理装置や水熱処理装置を用いる場合は、通常、ガス化は起きないため、θ＝１、ι＝０となる。 Further, from the X4 and Sc measured by the second measuring means, the re-substrateization rate ε of the concentrated sludge, the suspension rate ζ of the re-substrate sludge described above with reference to FIG. The solubilization rate η (see FIG. 2) can be calculated. The dissolution rate θ of the solubilized component of the resubstrate sludge and the gasification rate ι (see FIG. 2) of the solubilized component of the resubstrate sludge can be calculated from the amount of TOC loss in the resubstrate treatment. However, when an ultrasonic treatment device or a hydrothermal treatment device is used as the re-substrate forming device 2, gasification does not usually occur, and θ = 1 and ι = 0.

第３の測定手段１０は、生物処理槽１に取り付けられている。第３の測定手段１０はＳＳ計であり、生物処理槽１中の汚泥濃度Ｘ１(mg/L)を測定する。第４の測定手段１１は、沈殿槽３の分離液２１の排出側に設けられている。第４の測定手段１１は、分離液２１中の汚泥濃度Ｘ２(mg/L)を測定するＳＳ計と、分離液２１中の基質濃度Ｓ(mg/L)を測定する負荷測定器とで構成されている。なお、このとき測定されたＸ２は、生物処理槽１中の汚泥濃度にも該当する。また、Ｓは、生物処理槽１中の基質濃度にも該当する。 The third measuring means 10 is attached to the biological treatment tank 1. The third measuring means 10 is an SS meter, and measures the sludge concentration X1 (mg / L) in the biological treatment tank 1. The fourth measuring means 11 is provided on the discharge side of the separation liquid 21 in the settling tank 3. The fourth measuring means 11 is composed of an SS meter for measuring the sludge concentration X2 (mg / L) in the separation liquid 21 and a load measuring device for measuring the substrate concentration S (mg / L) in the separation liquid 21. Has been. X2 measured at this time also corresponds to the sludge concentration in the biological treatment tank 1. S also corresponds to the substrate concentration in the biological treatment tank 1.

第５の測定手段１２は、沈殿槽３における濃縮汚泥２２の排出側、即ち、引き抜きライン２７上に設けられている。第５の測定手段１２は、濃縮汚泥２２中の汚泥濃度Ｘ３を測定するＳＳ計である。 The fifth measuring means 12 is provided on the discharge side of the concentrated sludge 22 in the settling tank 3, that is, on the drawing line 27. The fifth measuring means 12 is an SS meter that measures the sludge concentration X3 in the concentrated sludge 22.

なお、図３の例で用いられる負荷測定器は特に限定されるものではない。負荷測定器としては、例えば、ＢＯＤ計、ＣＯＤ計、ＳＳ計、ＴＯＣ計等が挙げられる。また、ＳＳ計を用いる場合、その測定方式は特に限定されない。ＳＳ計としては、例えば、吸光度測定法や散乱光測定法を利用したものを用いることができる。また、ＣＯＤ計を用いる場合も、その測定方式は特に限定されない。ＣＯＤ計としては、例えば、吸光度測定法を利用したものを用いることができる。 In addition, the load measuring device used in the example of FIG. 3 is not particularly limited. Examples of the load measuring device include a BOD meter, a COD meter, an SS meter, and a TOC meter. Moreover, when using SS meter, the measuring method is not specifically limited. As the SS meter, for example, one using an absorbance measurement method or a scattered light measurement method can be used. Also, when a COD meter is used, the measurement method is not particularly limited. As the COD meter, for example, one using an absorbance measurement method can be used.

また、図３に示すように、第１の再基質化ライン２４におけるバルブ６と再基質化装置２との間には、流量計１３が設けられている。流量計１３は、再基質化装置２へ送られる濃縮汚泥の量(L/day)を測定する。更に、排出ライン２６におけるバルブ７の下流側には、流量計１４が設けられている。流量計１４は、排出ライン２６を通る余剰汚泥の量(L/day)を測定する。また、流量計１３及び１４は、測定した値に応じた信号を検出部１６へと出力する。なお、流量計１３及び１４の種類は特に限定されるものではない。具体的には、超音波式や電磁式の流量計が挙げられる。 Further, as shown in FIG. 3, a flow meter 13 is provided between the valve 6 and the resubstrate forming apparatus 2 in the first resubstrate forming line 24. The flow meter 13 measures the amount (L / day) of the concentrated sludge sent to the re-substrateing apparatus 2. Furthermore, a flow meter 14 is provided on the downstream side of the valve 7 in the discharge line 26. The flow meter 14 measures the amount (L / day) of excess sludge that passes through the discharge line 26. Further, the flow meters 13 and 14 output a signal corresponding to the measured value to the detection unit 16. The types of the flow meters 13 and 14 are not particularly limited. Specifically, an ultrasonic flowmeter or an electromagnetic flowmeter can be used.

また、制御装置１５は、図３の例では、検出部１６、演算部１７、記憶部１８、駆動部１９、及び入力部２０を備えている。検出部１６は、第１の測定手段８〜第５の測定手段１２（第２の測定手段９を除く）、流量計１３及び１４と接続されており、各測定手段及び流量計が出力した信号は検出部１６に入力される。 In the example of FIG. 3, the control device 15 includes a detection unit 16, a calculation unit 17, a storage unit 18, a drive unit 19, and an input unit 20. The detection unit 16 is connected to the first measurement unit 8 to the fifth measurement unit 12 (excluding the second measurement unit 9) and the flow meters 13 and 14, and signals output from the respective measurement units and the flow meter. Is input to the detector 16.

また、検出部１６は、入力された信号から、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量Ｑｒ(L/day)と、排出する余剰汚泥の量Ｑｅ(L/day)との算出に必要な係数の検出を行う。具体的には、検出部１６は、第１の測定手段８からの信号によって、外部から生物処理槽１へと流入する汚水の基質濃度Ｓａ(mg/L)、及び外部から生物処理槽１へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａ(L/day)を検出する。 Moreover, the detection part 16 is the quantity Qr (L / day) of the re-substrate-ized sludge which can be supplied to the biological treatment tank 1 from the input signal, and the quantity Qe (L / day) of the excess sludge to be discharged. The coefficient necessary for the calculation of is detected. Specifically, the detection unit 16 detects the substrate concentration Sa (mg / L) of sewage flowing into the biological treatment tank 1 from the outside and the biological treatment tank 1 from the outside by a signal from the first measuring means 8. And the amount Qa (L / day) per day of the inflowing sewage is detected.

更に、検出部１６は、第３の測定手段１０からの信号によって、生物処理槽１中の汚泥濃度Ｘ１(mg/L)を検出し、第４の測定手段１１からの信号によって、分離液中の汚泥濃度Ｘ２(mg/L)と分離液２１中の基質濃度Ｓ(mg/L)とを検出する。また、検出部１６は、第５の測定手段１２からの信号によって濃縮汚泥２２中の汚泥濃度Ｘ３(mg/L)を検出する。 Furthermore, the detection unit 16 detects the sludge concentration X1 (mg / L) in the biological treatment tank 1 based on the signal from the third measurement unit 10, and in the separated liquid based on the signal from the fourth measurement unit 11. The sludge concentration X2 (mg / L) and the substrate concentration S (mg / L) in the separation liquid 21 are detected. Further, the detection unit 16 detects the sludge concentration X3 (mg / L) in the concentrated sludge 22 based on the signal from the fifth measuring means 12.

また、検出部１６は、第２の測定手段９によって測定された、再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４(ｍg/L)と、再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃ(ｍg/L)との検出も行う。但し、図３の例では、Ｘ４及びＳｃの検出は、検出部１６が記憶部１８からＸ４及びＳｃを読み出すことによって行われる。また、図３の例では、検出部１６は、Ｘ４及びＳｃが記憶部１８に格納されているかどうかの判定も行う。 The detection unit 16 also measures the sludge concentration X4 (mg / L) in the resubstrate sludge and the solubilized component concentration Sc (mg in the resubstrate sludge) measured by the second measuring means 9. / L) is also detected. However, in the example of FIG. 3, the detection of X4 and Sc is performed by the detection unit 16 reading X4 and Sc from the storage unit 18. In the example of FIG. 3, the detection unit 16 also determines whether X4 and Sc are stored in the storage unit 18.

記憶部１８には、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量Ｑｒ(L/day)と、排出する余剰汚泥の一日当たりの量Ｑｅ(L/day)との算出に必要な係数であって、各測定手段からは得ることができない係数が格納されている。また、記憶部１８には、上述した式（１）〜（８）も格納されている。なお、図３の例では、各測定手段から得ることができない係数は、入力部２０を介して、操作者によって入力される。また、記憶部１８は、検出部１６によって検出された係数も記憶することができる。 The storage unit 18 is necessary to calculate the daily amount Qr (L / day) of re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank 1 and the daily amount Qe (L / day) of excess sludge to be discharged. Which are coefficients that cannot be obtained from each measuring means. The storage unit 18 also stores the above-described formulas (1) to (8). In the example of FIG. 3, the coefficient that cannot be obtained from each measurement means is input by the operator via the input unit 20. The storage unit 18 can also store the coefficient detected by the detection unit 16.

図３の例において、記憶部１８に格納される係数としては、流入基質汚泥転換率ａ₁(g-SS/g-TOC)、再基質懸濁成分汚泥転換率ａ₂(g-SS/g-SS)、及び再基質可溶化成分汚泥転換率ａ₃(g-SS/g-TOC)が挙げられる。また、流入基質分解速度ｋ₁(1/day)、再基質懸濁成分分解速度ｋ₂(1/day)、及び再基質可溶化成分分解速度ｋ₃(1/day)も挙げられる。 In the example of FIG. 3, as the coefficients stored in the storage unit 18, the inflow substrate sludge conversion rate a ₁ (g-SS / g-TOC), the re-substrate suspended component sludge conversion rate a ₂ (g-SS / g -SS), and resubstrate solubilization component sludge conversion rate a ₃ (g-SS / g-TOC). Also included are the inflowing substrate decomposition rate k ₁ (1 / day), the re-substrate suspension component decomposition rate k ₂ (1 / day), and the re-substrate solubilizing component decomposition rate k ₃ (1 / day).

更に、記憶部１８に格納される係数としては、流入基質飽和定数Ｋｓ₁(mg/L)、再基質懸濁成分飽和定数Ｋｓ₂(mg/L)、再基質可溶化成分飽和定数Ｋｓ₃(mg/L)、及び活性汚泥の自己酸化率ｂ(1/day)も挙げられる。また、記憶部１８には、生物処理槽１中の汚水の体積Ｖ１、ＳｅとＳとの比（Ｓｅ／Ｓ）、及びＸａ１とＸ１との比（Ｘａ１／Ｘ１）も格納されている。 Furthermore, the coefficients stored in the storage unit 18 include the inflow substrate saturation constant Ks ₁ (mg / L), the re-substrate suspension component saturation constant Ks ₂ (mg / L), and the re-substrate solubilization component saturation constant Ks ₃ ( mg / L), and the autooxidation rate b (1 / day) of activated sludge. The storage unit 18 also stores the volume V1 of sewage in the biological treatment tank 1, the ratio between Se and S (Se / S), and the ratio between Xa1 and X1 (Xa1 / X1).

演算部１７は、検出部１６によって検出された測定値と、それ以外の記憶部１８に格納されている係数とを用いて、再基質化装置２へ送る濃縮汚泥の量Ｑｒ(L/day)と、排出する余剰汚泥の量Ｑｅ(L/day)とを算出する。図３の例では、演算部１７による算出は、上述した式（１）〜式（８）に検出した測定値と読み出した係数とを代入することによって行われる。 The calculation unit 17 uses the measurement value detected by the detection unit 16 and the coefficient stored in the other storage unit 18 to send the amount Qr (L / day) of the concentrated sludge to be sent to the re-substrateing apparatus 2. And the amount Qe (L / day) of excess sludge to be discharged. In the example of FIG. 3, the calculation by the calculation unit 17 is performed by substituting the detected measurement value and the read coefficient into the above-described equations (1) to (8).

駆動部１９は、演算部１７の指示に応じて、ライン切替手段として機能するバルブ５、６、及び７の開閉操作を行うための信号を出力する。例えば、演算部１７が再基質化装置２へ濃縮汚泥を導入することを指示した場合は、駆動部１９は、バルブ６を開け、バルブ７を閉じる。また、演算部１７が余剰汚泥を排出することを指示した場合は、駆動部１９は、バルブ６を閉じ、バルブ７を開ける。 The drive unit 19 outputs a signal for performing an opening / closing operation of the valves 5, 6, and 7 that function as a line switching unit in response to an instruction from the calculation unit 17. For example, when the arithmetic unit 17 instructs to introduce the concentrated sludge into the re-substrate forming apparatus 2, the driving unit 19 opens the valve 6 and closes the valve 7. When the calculation unit 17 instructs to discharge the excess sludge, the drive unit 19 closes the valve 6 and opens the valve 7.

また、第１の再基質化ライン２４を介して再基質化装置２へ導入された濃縮汚泥の量は、流量計１３によって測定され、検出部１６によって検出される。同様に、排出ライン２６から排出される余剰汚泥の量は、流量計１４によって測定され、検出部１６によって検出される。このため、演算部１７は、算出されたＱｒとＱｅが達成されるようにフィードバック制御を行う。 Further, the amount of concentrated sludge introduced into the re-substrateing apparatus 2 via the first re-substrateing line 24 is measured by the flow meter 13 and detected by the detection unit 16. Similarly, the amount of excess sludge discharged from the discharge line 26 is measured by the flow meter 14 and detected by the detection unit 16. For this reason, the arithmetic unit 17 performs feedback control so that the calculated Qr and Qe are achieved.

次に、図３に示す汚水処理装置の動作について図５を用いて説明する。図５は、図３に示す汚水処理装置の動作を示すフロー図である。なお、以下の説明においては、適宜図３を参酌する。 Next, operation | movement of the sewage treatment apparatus shown in FIG. 3 is demonstrated using FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the sewage treatment apparatus shown in FIG. In the following description, FIG. 3 is taken into consideration as appropriate.

図５に示すように、先ず、演算部１７は、記憶部１８から、濃縮汚泥の量Ｑｒ及び余剰汚泥の量Ｑｅの算出に必要な係数を読み出す（ステップＳ１）。読み出される係数は、上述した、ａ₁(g-SS/g-TOC)、ａ₂(g-SS/g-SS)、ａ₃(g-SS/g-TOC)、ｋ₁(1/day)、ｋ₂(1/day)、ｋ₃(1/day)、Ｋｓ₁(mg/L)、Ｋｓ₂(mg/L)、Ｋｓ₃(mg/L)、ｂ(1/day)、Ｖ１、Ｓｅ／Ｓ、Ｘａ１／Ｘ１である。 As shown in FIG. 5, first, the calculation unit 17 reads out coefficients necessary for calculating the concentrated sludge amount Qr and the excess sludge amount Qe from the storage unit 18 (step S 1). The coefficients to be read are a ₁ (g-SS / g-TOC), a ₂ (g-SS / g-SS), a ₃ (g-SS / g-TOC), k ₁ (1 / day) described above. ), K ₂ (1 / day), k ₃ (1 / day), Ks ₁ (mg / L), Ks ₂ (mg / L), Ks ₃ (mg / L), b (1 / day), V1 , Se / S, Xa1 / X1.

次に、演算部１７は、駆動部１９に対してバルブ７のみを閉じるように指示を与える（ステップＳ２）。次いで、この状態で、演算部１７は検出部１６に以下のステップＳ３〜Ｓ６を行わせる。なお、ステップＳ３〜Ｓ６の順序は特に限定されるものではなく、これらは同時に実施することもできる。 Next, the calculation unit 17 gives an instruction to the drive unit 19 to close only the valve 7 (step S2). Next, in this state, the calculation unit 17 causes the detection unit 16 to perform the following steps S3 to S6. Note that the order of steps S3 to S6 is not particularly limited, and these can be performed simultaneously.

ステップＳ３では、検出部１６は、第１の測定手段８からの信号によって、外部から生物処理槽１へと流入する汚水の基質濃度Ｓａ(ｍg/L)と、生物処理槽１へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａ(L/day)を検出する。 In step S 3, the detection unit 16 flows into the biological treatment tank 1 and the substrate concentration Sa (mg / L) of sewage flowing into the biological treatment tank 1 from the outside by a signal from the first measuring means 8. The amount of sewage per day Qa (L / day) is detected.

ステップＳ４では、検出部１６は、第４の測定手段１１からの信号によって、分離液２１中の汚泥濃度Ｘ２(mg/L)と、分離液２１中の基質濃度Ｓ(ｍg/L)とを検出する。ステップＳ５では、検出部１６は、第３の測定手段１０によって、生物処理槽１中の汚泥濃度Ｘ１(mg/L)を検出する。ステップＳ６では、検出部１６は、第５の測定手段１２によって、濃縮汚泥２２中の汚泥濃度Ｘ３(mg/L)を検出する。 In step S4, the detection unit 16 determines the sludge concentration X2 (mg / L) in the separation liquid 21 and the substrate concentration S (mg / L) in the separation liquid 21 based on a signal from the fourth measurement unit 11. To detect. In step S 5, the detection unit 16 detects the sludge concentration X 1 (mg / L) in the biological treatment tank 1 by the third measuring means 10. In step S 6, the detection unit 16 detects the sludge concentration X 3 (mg / L) in the concentrated sludge 22 by the fifth measuring unit 12.

次に、検出部１６は、再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４(ｍg/Ｌ)と、再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃ(ｍg/Ｌ)とが入力され、これらが記憶部１８に格納されているかどうかを判定する（ステップＳ７）。格納されている場合は、検出部１６は、Ｘ４及びＳｃを記憶部１８から読み出す（ステップＳ８）。格納されていない場合は、検出部１６は待機状態となる。 Next, the detection unit 16 inputs the sludge concentration X4 (mg / L) in the resubstrate sludge and the solubilized component concentration Sc (mg / L) of the resubstrate in the resubstrate sludge. It is determined whether it is stored in the storage unit 18 (step S7). If stored, the detection unit 16 reads X4 and Sc from the storage unit 18 (step S8). When not stored, the detection unit 16 enters a standby state.

なお、ステップＳ７及びＳ８は、ステップＳ３〜Ｓ６いずれかのステップの前に実行することもできる。また、Ｘ４及びＳｃの測定及び入力は、図５に示すステップの実行前に行っても良い。 Steps S7 and S8 can also be executed before any of steps S3 to S6. Further, measurement and input of X4 and Sc may be performed before execution of the steps shown in FIG.

次に、演算部１７は、記憶部１８に格納された式（１）〜（８）を読み出し、ステップＳ１、Ｓ３〜Ｓ６、及びＳ８によって得られた測定値及び係数をこれらの式に代入する（ステップＳ９）。これにより、生物処理槽１に供給できる一日当たりの再基質化汚泥の量Ｑｒ(L/day)と、Ｑｒを達成した場合に排出が必要な余剰汚泥の一日当たりの量Ｑｅ(L/day)とが算出される。なお、Ｘａ１、Ｘｄ１の値は、上述したようにＸ１＝Ｘａ１＋Ｘｄ１であることから、検出されたＸ１の値と、読み出された（Ｘａ１／Ｘ１）の値とから算出される。Ｓｅ及びＳｄの値も同様である。 Next, the calculation unit 17 reads the equations (1) to (8) stored in the storage unit 18, and substitutes the measurement values and coefficients obtained in steps S1, S3 to S6, and S8 into these equations. (Step S9). As a result, the amount Qr (L / day) of the re-substrate sludge per day that can be supplied to the biological treatment tank 1 and the amount Qe (L / day) of the excess sludge that needs to be discharged when Qr is achieved. And are calculated. Since the values of Xa1 and Xd1 are X1 = Xa1 + Xd1 as described above, they are calculated from the detected value of X1 and the read value of (Xa1 / X1). The same applies to the values of Se and Sd.

次に、演算部１７は、再基質化ライン用のバルブ６が開状態、排出ライン用のバルブ７が閉状態となるように、駆動部１９に指示を与える（ステップＳ１０）。この結果、第１の再基質化ライン２４に濃縮汚泥２２が流れ、第２の再基質化ライン２５には再基質化汚泥が流れ、再基質化汚泥は生物処理槽１に流入する。また、余剰汚泥の排出は停止される。なお、この場合において、バルブ５は開いた状態であっても良いし、閉じた状態であっても良い。 Next, the calculation unit 17 gives an instruction to the drive unit 19 so that the resubstrate line valve 6 is opened and the discharge line valve 7 is closed (step S10). As a result, the concentrated sludge 22 flows through the first re-substrateization line 24, the re-substrate sludge flows through the second re-substrate formation line 25, and the re-substrate sludge flows into the biological treatment tank 1. Moreover, the discharge of excess sludge is stopped. In this case, the valve 5 may be in an open state or a closed state.

次に、演算部１７は、流量計１３によって測定され、且つ検出部１６によって検出された濃縮汚泥の量が、ステップＳ８で算出された濃縮汚泥の量Ｑｒ(L/day)に到達したかどうかを判定する（ステップＳ１１）。到達していない場合は、駆動部１９にステップＳ１０の状態を維持させたまま、演算部１７は待機状態となる。 Next, the calculation unit 17 determines whether or not the amount of concentrated sludge measured by the flow meter 13 and detected by the detection unit 16 has reached the amount Qr (L / day) of concentrated sludge calculated in step S8. Is determined (step S11). If not, the calculation unit 17 enters a standby state while the drive unit 19 maintains the state of step S10.

到達した場合は、演算部１７は、再基質化ライン用のバルブ６が閉状態、排出ライン用のバルブ７が開状態となるように、駆動部１９に指示を与える（ステップＳ１１）。また、演算部１７は、再基質化装置２に対しては稼動を停止するよう信号を出力する。なお、この場合においても、バルブ５は開いた状態であっても良いし、閉じた状態であっても良い。 When it arrives, the calculating part 17 gives the instruction | indication to the drive part 19 so that the valve | bulb 6 for re-substrate formation lines may be in a closed state, and the valve | bulb 7 for discharge lines may be in an open state (step S11). In addition, the arithmetic unit 17 outputs a signal to the resubstrate forming apparatus 2 to stop the operation. In this case as well, the valve 5 may be open or closed.

次に、演算部１７は、流量計１４によって測定され、且つ検出部１６によって検出された余剰汚泥の量が、ステップＳ８で算出された余剰汚泥の量Ｑｅ(L/day)に到達したかどうかを判定する（ステップＳ１３）。到達していない場合は、駆動部１９にステップＳ１２の状態を維持させたまま、演算部１７は待機状態となる。到達した場合は、演算部１７は、排出ライン用のバルブ７が閉状態となるように、駆動部１９に指示を与えて処理を終了する。 Next, the calculation unit 17 determines whether or not the amount of excess sludge measured by the flow meter 14 and detected by the detection unit 16 has reached the amount Qe (L / day) of excess sludge calculated in step S8. Is determined (step S13). If not, the calculation unit 17 enters a standby state while the drive unit 19 maintains the state of step S12. When it arrives, the calculating part 17 gives an instruction | indication to the drive part 19 so that the valve | bulb 7 for discharge lines may be closed, and complete | finishes a process.

このように図３に示す汚水処理装置によれば、制御装置１５によって、自動的に、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日当たりの量Ｑｒと、Ｑｒを達成した場合に排出が必要な余剰汚泥の一日当たりの量Ｑｅとが算出される。また、制御装置１５によって、自動的に、算出分の再基質化汚泥が生物処理槽１に供給され、算出分の余剰汚泥が排出される。このため、余剰汚泥の発生を考慮した再基質化処理を行うことができると同時に、管理者の負担の増加を抑制できるので運用コストの上昇も抑制できる
ここで、記憶部１８に予め格納させておく係数について説明する。本発明において、記憶部１８に予め格納させておく係数の値は、汚水の種類に応じて、実験によって適宜設定できる。例えば、流入基質汚泥転換率ａ₁、再基質懸濁成分汚泥転換率ａ₂、再基質可溶化成分汚泥転換率ａ₃、及び自己酸化率ｂ、は、上述した「非特許文献１」の第９１頁から第１０２頁に記載された、異なる条件下での回分式の生物処理実験によって、基質の変化量、汚泥の変化量を測定することにより求めることができる。 As described above, according to the sewage treatment apparatus shown in FIG. 3, the control device 15 automatically discharges the re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank 1 per day, Qr, and Qr. A necessary amount Qe of excess sludge per day is calculated. The control device 15 automatically supplies the calculated re-substrate sludge to the biological treatment tank 1 and discharges the calculated excess sludge. For this reason, it is possible to perform the re-substrate treatment in consideration of the generation of excess sludge, and at the same time, it is possible to suppress an increase in the burden on the administrator, so it is possible to suppress an increase in operation cost. The coefficient to be set will be described. In the present invention, the value of the coefficient stored in advance in the storage unit 18 can be set as appropriate by experiment according to the type of sewage. For example, the inflow substrate sludge conversion rate a ₁ , the resubstrate suspension component sludge conversion rate a ₂ , the resubstrate solubilization component sludge conversion rate a ₃ , and the autooxidation rate b are the same as those described in “Non-Patent Document 1”. It can be determined by measuring the amount of change in substrate and the amount of change in sludge by batch-type biological treatment experiments described on pages 91 to 102.

また、同様にして、流入基質分解速度ｋ₁、再基質懸濁成分分解速度ｋ₂、及び再基質可溶化成分分解速度ｋ₃、流入基質飽和定数Ｋｓ₁、再基質懸濁成分飽和定数Ｋｓ₂、及び再基質可溶化成分飽和定数Ｋｓ₃も求めることができる。非特許文献１に記載の生物処理実験によって得られた係数の一例を下記の表３に示す。 Similarly, inflow substrate decomposition rate k ₁ , resubstrate suspension component decomposition rate k ₂ , resubstrate solubilization component decomposition rate k ₃ , inflow substrate saturation constant Ks ₁ , resubstrate suspension component saturation constant Ks _2. , And the resubstrate solubilization component saturation constant Ks ₃ can also be determined. An example of coefficients obtained by the biological treatment experiment described in Non-Patent Document 1 is shown in Table 3 below.

また、ＳｅとＳとの比（Ｓｅ／Ｓ）は、再基質化汚泥の可溶化成分の比率である。（Ｓｅ／Ｓ）は、例えば、図５に示すステップを実行する日の前日に汚水処理装置を稼動させたときに得られたデータを用いて下記式（１３）から算出できる。 The ratio of Se to S (Se / S) is the ratio of the solubilizing component of the re-substrate sludge. (Se / S) can be calculated from, for example, the following equation (13) using data obtained when the sewage treatment apparatus is operated on the day before the day of executing the steps shown in FIG.

下記式（１３）において、ＰＱｒは、前日に算出された、生物処理槽１に供給できる再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒ(g/day)である。また、ＰＱａは、前日に検出された、外部から生物処理槽１へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａ(g/day)である。ＰＳｃは、前日に検出された、再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃ(mg/L)である。ＰＳａは、前日に検出された、外部から生物処理槽１へと流入する汚水の基質濃度Ｓａ(mg/L)である。 In the following formula (13), PQr is the amount Qr (g / day) per day of the re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank 1 calculated on the previous day. Moreover, PQa is the amount Qa (g / day) per day of sewage that flows into the biological treatment tank 1 from the outside, detected on the previous day. PSc is the solubilized component concentration Sc (mg / L) of the re-substrate in the re-substrate sludge detected on the previous day. PSa is the substrate concentration Sa (mg / L) of sewage that flows into the biological treatment tank 1 from the outside, detected the previous day.

また、上記式（１３）による算出は、演算部１７によって行うことができる。演算部１７による上記式（１３）を用いた算出ステップは、図５に示したステップの実行前に行っても良いし、図５に示したステップＳ１〜Ｓ６のうちいずれかのステップの実行後に行っても良い。 Further, the calculation by the equation (13) can be performed by the calculation unit 17. The calculation step using the equation (13) by the calculation unit 17 may be performed before the execution of the step shown in FIG. 5 or after any one of the steps S1 to S6 shown in FIG. You can go.

但し、図５に示すステップを実行する日の前日のデータがない場合は、演算部１７が、ステップＳ３〜Ｓ８で取得されたデータと予め入力された予測再基質化汚泥量とから、ステップＳ９の実行前に（Ｓｅ／Ｓ）を算出する態様とするのが好ましい。具体的には、演算部１７は、ＰＱａ及びＰＳａの代わりに、ステップＳ３で検出されたＱａ及びＳａを上記式（１３）に代入する。また、ＰＳｃの代わりに、ステップＳ８で検出（読出し）されたＳｃを上記式（１３）に代入する。更に、ＰＱｒの代わりに、予測再基質化汚泥量を代入する。 However, when there is no data on the day before the day of executing the step shown in FIG. 5, the calculation unit 17 uses the data acquired in steps S 3 to S 8 and the predicted re-substrate sludge amount input in advance to step S 9. It is preferable that (Se / S) is calculated before execution. Specifically, the calculation unit 17 substitutes Qa and Sa detected in step S3 for the above equation (13) instead of PQa and PSa. Further, instead of PSc, Sc detected (read) in step S8 is substituted into the above equation (13). Further, the predicted re-substrate sludge amount is substituted in place of PQr.

なお、予測再基質化汚泥量は、生物処理槽１へ流入する汚水の基質濃度Ｓａ(mg/L)に流入基質汚泥転換率ａ₁を乗じて予測余剰汚泥量を求め、この予測余剰汚泥量に任意の係数を乗じることで算出できる。予測余剰汚泥量に乗じる係数は、１〜１０の範囲内、好ましくは２〜４の範囲内で再基質化装置の性能などを考慮して適宜設定できる。 The predicted re-substrate sludge amount is obtained by multiplying the substrate concentration Sa (mg / L) of the sewage flowing into the biological treatment tank 1 by the inflow substrate sludge conversion rate a ₁ to obtain the predicted surplus sludge amount. Can be calculated by multiplying by an arbitrary coefficient. The coefficient by which the predicted surplus sludge amount is multiplied can be appropriately set within the range of 1 to 10, preferably within the range of 2 to 4, taking into consideration the performance of the re-substrateing apparatus.

また、Ｘａ１とＸ１との比（Ｘａ１／Ｘ１）は、生物処理槽１における汚泥中の活性汚泥の割合を示している。図３の例では、活性汚泥を非再基質化汚泥と考えて、（Ｘａ１／Ｘ１）を求めている。具体的には、粒子保持能力が１２５μｍ以上、好ましくは３７μｍ以上のフィルターによって阻害される懸濁成分の比率を測定し、この測定値を（Ｘａ１／Ｘ１）として記憶部１８に入力している。また、生物処理槽１における懸濁成分中の生菌数、またはＡＴＰ（アデノシン三リン酸）等を測定し、この測定値を（Ｘａ１／Ｘ１）として記憶部１８に入力することもできる。 Moreover, the ratio (Xa1 / X1) of Xa1 and X1 has shown the ratio of the activated sludge in the sludge in the biological treatment tank 1. FIG. In the example of FIG. 3, (Xa1 / X1) is obtained by considering activated sludge as non-resubstrate sludge. Specifically, the ratio of the suspended component inhibited by a filter having a particle holding capacity of 125 μm or more, preferably 37 μm or more is measured, and this measured value is input to the storage unit 18 as (Xa1 / X1). In addition, the number of viable bacteria in the suspension component in the biological treatment tank 1 or ATP (adenosine triphosphate) or the like can be measured, and this measured value can be input to the storage unit 18 as (Xa1 / X1).

なお、（Ｓｅ／Ｓ）及び（Ｘａ１／Ｘ１）の値は、生物処理槽１や再基質化装置２の運転状況の変動と伴に変動する。このため、これらの値については、随時測定及び算出して更新するのが好ましい。 Note that the values of (Se / S) and (Xa1 / X1) vary with variations in the operating conditions of the biological treatment tank 1 and the re-substrate forming apparatus 2. For this reason, these values are preferably measured and updated as needed.

本発明において、制御装置１５は、入出力のインターフェイスを備えたコンピュータに、図５に示すステップＳ１〜Ｓ１３を具現化させるプログラムをインストールし、このプログラムを実行することによって、実現することができる。この場合、コンピュータのＣＰＵ（central processing unit）は、検出部、演算部、及び駆動部として機能し、処理を行う。また、コンピュータ備えられたメモリやハードディスク等の記憶装置が、記憶部として機能する。また、コンピュータに備えられたマウスやキーボード等が入力部として機能する。なお、制御装置１５へのデータの入力は、有線又は無線で接続された別のコンピュータから行うこともできる。 In the present invention, the control device 15 can be realized by installing a program for implementing steps S1 to S13 shown in FIG. 5 in a computer having an input / output interface and executing the program. In this case, a central processing unit (CPU) of the computer functions as a detection unit, a calculation unit, and a drive unit, and performs processing. A storage device such as a memory or a hard disk provided in the computer functions as a storage unit. In addition, a mouse, a keyboard, and the like provided in the computer function as an input unit. The data input to the control device 15 can also be performed from another computer connected by wire or wirelessly.

以上のように、本発明における汚水処理装置によれば、余剰汚泥の発生を考慮した再基質化処理を行うことができ、この結果、余剰汚泥の発生を最小限に抑えることができる。このため、余剰汚泥の処分にかかるコストを低減でき、又余剰汚泥の処分地の確保が難しいという問題の解決にも貢献できる。更に、運用コストの上昇が抑制されるため、導入が容易である。 As described above, according to the sewage treatment apparatus of the present invention, it is possible to perform the re-substrate treatment in consideration of the generation of excess sludge, and as a result, the generation of excess sludge can be minimized. For this reason, the cost concerning disposal of surplus sludge can be reduced, and it can also contribute to the solution of the problem that securing of the disposal site of surplus sludge is difficult. Furthermore, since an increase in operation cost is suppressed, introduction is easy.

本発明の汚水処理装置の物質収支モデルを示す図である。It is a figure which shows the material balance model of the sewage treatment apparatus of this invention. 再基質化汚泥を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally re-substrate sludge. 本発明の汚水処理装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the sewage treatment apparatus of this invention. 再基質化装置の一例を示す図であり、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は下面図である。It is a figure which shows an example of the re-matrixization apparatus, Fig.4 (a) is a side view, FIG.4 (b) is a bottom view. 図３に示す汚水処理装置の動作を示すフロー図である。It is a flowchart which shows operation | movement of the sewage treatment apparatus shown in FIG. 再基質化プロセスが追加された活性汚泥法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the activated sludge method to which the re-substrate formation process was added.

符号の説明Explanation of symbols

１生物処理槽
２再基質化装置
３沈殿槽（固液分離手段）
４ポンプ
５、６、７バルブ
８第１の測定手段
９第２の測定手段
１０第３の測定手段
１１第４の測定手段
１２第５の測定手段
１３、１４流量計
１５制御装置
１６検出部
１７演算部
１８記憶部
１９駆動部
２０入力部
２１分離液
２２濃縮汚泥
２３返送ライン
２４、４８第１の再基質化ライン
２５、４９第２の再基質化ライン
２６排出ライン
２７引き抜きライン
３１処理槽
３２超音波振動子 1 Biological treatment tank 2 Re-substrateing device 3 Precipitation tank (Solid-liquid separation means)
4 Pump 5, 6, 7 Valve 8 First measurement means 9 Second measurement means 10 Third measurement means 11 Fourth measurement means 12 Fifth measurement means 13, 14 Flow meter 15 Control device 16 Detection unit 17 Arithmetic unit 18 Storage unit 19 Drive unit 20 Input unit 21 Separation liquid 22 Concentrated sludge 23 Return line 24, 48 First resubstrate line 25, 49 Second resubstrate line 26 Discharge line 27 Extraction line 31 Treatment tank 32 Ultrasonic transducer

Claims

活性汚泥法による汚水の浄化処理を行う汚水処理装置であって、
生物処理槽と、前記生物処理槽で処理された汚水を濃縮汚泥と分離液とに分離させる固液分離手段と、前記濃縮汚泥に対して再基質化処理を行う再基質化手段と、前記濃縮汚泥を前記再基質化手段へと送るための第１の再基質化ラインと、前記再基質化処理によって生じた再基質化汚泥を前記生物処理槽へと送るための第２の再基質化ラインと、前記濃縮汚泥を前記生物処理槽へと返送するための返送ラインと、前記濃縮汚泥を余剰汚泥として外部へと排出するための排出ラインと、制御手段と、前記制御手段の指示に応じて、前記第１の再基質化ラインによる前記濃縮汚泥の前記再基質化手段への導入及び前記排出ラインによる前記余剰汚泥の外部への排出のうちいずれかに切替えるライン切替手段とを少なくとも有し、
前記制御手段は、前記ライン切替手段によって前記排出ラインによる外部への排出を停止した状態で、前記生物処理槽中の非活性汚泥の濃度Ｘｄ１と、前記生物処理槽及び前記分離液中の流入基質の濃度Ｓｄと、前記生物処理槽及び前記分離液中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｅとから、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒと、前記Ｑｒを達成した場合に排出が必要な前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅとを算出し、算出した前記Ｑｒ及び前記Ｑｅが満たされるように前記ライン切替手段に切替えを行わせる汚水処理装置。 A sewage treatment apparatus for purifying sewage by an activated sludge method,
A biological treatment tank, solid-liquid separation means for separating sewage treated in the biological treatment tank into concentrated sludge and a separation liquid, a re-substrateing means for performing a re-substrate treatment on the concentrated sludge, and the concentration A first re-substrateing line for sending sludge to the re-substrateing means, and a second re-substrateing line for sending the re-substrateing sludge generated by the re-substrateing treatment to the biological treatment tank A return line for returning the concentrated sludge to the biological treatment tank, a discharge line for discharging the concentrated sludge to the outside as excess sludge, a control means, and according to instructions from the control means And at least line switching means for switching to any one of introduction of the concentrated sludge to the resubstrateization means by the first resubstrateization line and discharge of the excess sludge to the outside by the discharge line,
The control means has a non-activated sludge concentration Xd1 in the biological treatment tank and an inflow substrate in the biological treatment tank and the separation liquid in a state where the discharge by the discharge line is stopped by the line switching means. The amount Qr of the resubstrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank Qr and the Qr from the concentration Sd of the biological treatment tank and the solubilized component concentration Se of the resubstrate in the biological treatment tank and the separation liquid A wastewater treatment apparatus that calculates the amount Qe of the surplus sludge per day that needs to be discharged when it is achieved, and causes the line switching means to perform switching so that the calculated Qr and Qe are satisfied.

前記生物処理槽における汚水の流入側に、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水の基質濃度Ｓａと、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水の一日あたりの量Ｑａとを測定する第１の測定手段が設けられ、
前記第２の再基質化ラインに、前記再基質化汚泥中の汚泥濃度Ｘ４、及び再基質化汚泥中の再基質の可溶化成分濃度Ｓｃを測定する第２の測定手段が設けられ、
前記生物処理槽に、前記生物処理槽中の活性汚泥の濃度Ｘａ１と前記生物処理槽中の非活性汚泥の濃度Ｘｄ１との和である前記生物処理槽中の汚泥濃度Ｘ１を測定する第３の測定手段が設けられ、
前記固液分離手段の前記分離液の排出側に、前記分離液中の汚泥濃度Ｘ２、及び前記Ｓｄと前記Ｓｅとの和である前記生物処理槽及び前記分離液中の基質濃度Ｓを測定する第４の測定手段が設けられ、
前記固液分離手段の前記濃縮汚泥の排出側に、前記濃縮汚泥中の汚泥濃度Ｘ３を測定する第５の測定手段が設けられ、
前記制御手段が記憶部を有し、前記記憶部には、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の汚泥転換率ａ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の汚泥転換率ａ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の汚泥転換率ａ₃、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の分解速度ｋ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の分解速度ｋ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の分解速度ｋ₃、外部から前記生物処理槽へと流入する汚水中の基質の飽和定数Ｋｓ₁、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の懸濁成分の飽和定数Ｋｓ₂、前記生物処理槽における前記再基質化汚泥の可溶化成分の飽和定数Ｋｓ₃、活性汚泥の自己酸化率ｂ、前記生物処理槽中の汚水の体積Ｖ１、前記Ｓｅと前記Ｓとの比（Ｓｅ／Ｓ）、前記Ｘａ１と前記Ｘ１との比（Ｘａ１／Ｘ１）が格納されており、
前記制御手段が、前記第１の測定手段から前記第５の測定手段によって測定された値と、前記記憶部に記憶された値とを、下記式（１）〜（８）に代入することによって、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒと、前記Ｑｒを達成した場合に排出が必要な前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅとを算出する請求項１に記載の汚水処理装置。

On the inflow side of the sewage in the biological treatment tank, the substrate concentration Sa of the sewage flowing into the biological treatment tank from the outside and the daily amount Qa of the sewage flowing into the biological treatment tank from the outside are measured. A first measuring means is provided;
The second re-substrateization line is provided with second measurement means for measuring the sludge concentration X4 in the re-substrate sludge and the solubilized component concentration Sc of the re-substrate in the re-substrate sludge,
The biological treatment tank is configured to measure a sludge concentration X1 in the biological treatment tank that is the sum of the concentration Xa1 of activated sludge in the biological treatment tank and the concentration Xd1 of inactive sludge in the biological treatment tank. Measuring means are provided,
On the discharge side of the separation liquid of the solid-liquid separation means, the sludge concentration X2 in the separation liquid, and the biological treatment tank that is the sum of Sd and Se and the substrate concentration S in the separation liquid are measured. A fourth measuring means is provided;
A fifth measuring means for measuring a sludge concentration X3 in the concentrated sludge is provided on the concentrated sludge discharge side of the solid-liquid separation means,
The control means has a storage unit, and in the storage unit, the sludge conversion rate a ₁ of the substrate in the sewage flowing into the biological treatment tank from the outside, the suspension of the re-substrate sludge in the biological treatment tank The sludge conversion rate a _{2 of} the component, the sludge conversion rate a ₃ of the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, the decomposition rate k ₁ of the substrate in the sewage flowing into the biological treatment tank from the outside, Decomposition rate k ₂ of the suspended component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, decomposition rate k _{3 of} the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, sewage flowing from the outside into the biological treatment tank Saturation constant Ks _{1 of} the substrate, saturation constant Ks ₂ of the suspended component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, saturation constant Ks _{3 of} the solubilized component of the resubstrate sludge in the biological treatment tank, activity Sludge autooxidation rate b, the biological treatment The volume V1 of the sewage in the bath, the ratio of the Se and the S (Se / S), the ratio of the said Xa1 X1 (Xa1 / X1) is stored,
By the control means substituting the value measured by the fifth measurement means from the first measurement means and the value stored in the storage section into the following formulas (1) to (8) The daily amount Qr of the re-substrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank and the daily amount Qe of the excess sludge that needs to be discharged when the Qr is achieved are calculated. The sewage treatment apparatus described in 1.

前記制御手段が検出部を有し、
前記第１の測定手段、前記第２の測定手段、前記第３の測定手段、前記第４の測定手段、及び前記第５の測定手段のうち少なくとも一つが、それぞれの測定値に応じた信号を前記検出部に出力し、
前記検出部が前記信号から前記測定値を検出する請求項２記載の汚水処理装置。 The control means has a detection unit;
At least one of the first measuring unit, the second measuring unit, the third measuring unit, the fourth measuring unit, and the fifth measuring unit outputs a signal corresponding to each measured value. Output to the detection unit,
The sewage treatment apparatus according to claim 2, wherein the detection unit detects the measurement value from the signal.

前記再基質化手段が、超音波処理装置または水熱処理装置である請求項１から３のいずれかに記載の汚水処理装置。 The sewage treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the re-substrate forming means is an ultrasonic treatment apparatus or a hydrothermal treatment apparatus.

前記第１の再基質化ラインに、前記第１の再基質化ラインによって前記再基質化手段に導入される前記濃縮汚泥の一日当たりの量を測定する第１の流量計が設けられ、前記排出ラインに、前記排出ラインから排出される前記余剰汚泥の一日当たりの量を測定する第２の流量計が設けられており、
前記制御手段は、前記第１の流量計で測定された値が、前記生物処理槽に供給できる前記再基質化汚泥の一日あたりの量Ｑｒに到達したかどうかを判定し、到達した場合に、前記ライン切替手段に、前記第１の再基質化ラインによる前記濃縮汚泥の導入を停止させ、更に、前記第２の流量計で測定された値が、前記余剰汚泥の一日あたりの量Ｑｅに到達したかどうかを判定し、到達した場合に、前記ライン切替手段に、前記排出ラインによる前記余剰汚泥の排出を停止させる請求項１から４のいずれかに記載の汚水処理装置。 The first re-substrateing line is provided with a first flow meter for measuring a daily amount of the concentrated sludge introduced into the re-substrateing means by the first re-substrateing line, and the discharge The line is provided with a second flow meter for measuring the daily amount of the excess sludge discharged from the discharge line,
The control means determines whether or not the value measured by the first flow meter has reached a daily amount Qr of the resubstrate sludge that can be supplied to the biological treatment tank. The line switching means stops the introduction of the concentrated sludge through the first resubstrate line, and the value measured by the second flow meter is the amount Qe of surplus sludge per day. The sewage treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein when it reaches, the line switching means stops the discharge of the excess sludge by the discharge line.