JPH0230319B2

JPH0230319B2 -

Info

Publication number: JPH0230319B2
Application number: JP54140699A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Fukui; Chiaki Niwa
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1979-10-31
Publication date: 1990-07-05
Also published as: JPS5665682A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は含窒素有機性廃水の生物処理装置に
関するものである。

活性汚泥法、接触酸化法などの生物処理法を用
いて含窒素有機性廃水を処理する装置の操作因子
しては、(イ)水質（BOD負荷量）、(ロ)流入廃水量、
(ハ)曝気槽に吹き込む空気量、(ニ)曝気槽内微生物量
（系内汚泥保有量）、(ホ)返送汚泥量、(ヘ)汚泥日令な
どがあげられるが、特に曝気槽に吹き込む空気量
（以下曝気量と称す）が重要な因子であることが
知られている。

従来、曝気量を決定する際には、曝気槽への
BOD負荷量やMLSS量などから経験的にあるい
は計算によつて求める方法が採用されているが、
実装置においては、一度曝気量を決めると流入
BOD量が変動しても、それに応じて頻繁に曝気
量を変えることはあまり行われていない。したが
つて、過剰の空気が吹き込まれている時間帯ある
いは期間もあれば、過少の空気しか吹き込まれて
いない時間帯あるいは期間もあり、装置が効率良
く処理されているとは限らなかつた。また、曝気
量が過剰あるいは過少になると曝気槽内に存在す
る微生物に悪影響をおよぼすという問題があつ
た。

一方、大型装置においては、曝気槽内の溶存酸
素濃度（DO）によつて曝気量を制御する試みも
なされているが、DOの検出値によつて曝気量を
制御する場合には、機器の特性上DOメータの保
守を完全にしていないと正しい値が得られず、
種々の問題が生ずることが多い。また、検出端を
曝気槽の複数個所に設定して、あらかじめ定めた
値と比較し異常が認められたデータをカツトし
て、残りのデータを処理して曝気量を制御する方
法も提案されている。しかし、この場合にはコン
ピユータを設ける必要があるため、設備コストが
高騰化し、大型の処理場にしか使用できない現状
にある。さらに、従来法においては、溶存酸素量
を所定の範囲内、例えば1.5〜2.5ppmに保持する
ことだけに主眼を置いており、アンモニア性窒素
および（または）有機性窒素を含む生活排水や屎
尿等の有機性廃水を処理するに当たりこれら窒素
分が酸化されるに従つてPHが下がり、微生物によ
るBOD除去処理に悪影響を及ぼすに到つてもそ
れを防止する手段を充分に購ずることが困難であ
るという不都合が生じていた。

本発明者等は上記事情に鑑みて鋭意研究を行つ
た結果、窒素分を含む有機性廃水を活性汚泥法や
接触酸化法等の生物処理法で処理する場合、有機
性窒素（Org―Ｎ）はアンモニア性窒素（NH₄―
Ｎ）を経て酸化（硝化）される一方、元々存在す
るアンモニア性窒素はそのまま酸化されて亜硝酸
性窒素（NO₂―Ｎ）を経て硝酸性窒素となり、
曝気槽内の汚泥混合液のPHが低下することに着目
した。そして、硝化反応の進行状況、即ちPH値が
処理効率に大きな影響を与えることを知見すると
共に、PHの変化はDOの変化に比較して非常に緩
速であるため、生物処理系の状況が大略どのよう
な状況にあるかをPHによつて把握しやすいことも
知見した。しかして、曝気槽内の汚泥混合液また
は沈澱槽上澄水のPHに応じて曝気量を制御するこ
とにより効率的に生物処理できることを知見し
た。

本発明はこの知見に基づいて完成されたもの
で、その特徴は、(1)含窒素有機性廃水を生物処理
法によつて処理する装置において、曝気槽内の汚
泥混合液または沈澱槽上澄水のPHを検出し、その
PH検出値またはその変動速度を加味した値によつ
て曝気槽に吹き込む空気量を制御すること、なら
びに(2)含窒素有機性廃水を生物処理法によつて処
理する装置において、曝気槽に吹き込む空気の基
本量をPH検出値によつて制御するとともに残りの
空気量を少なくとも曝気槽内の溶存酸素濃度の検
出値によつて制御することにある。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。図中符号１は含窒素有機性廃水が
収納され生物処理法が適用される曝気槽であり、
この曝気槽１には後述する制御回路によつて運転
され前記廃水に空気を吹き込む１個または２個以
上のブロア２が設けられ、かつ曝気槽１内の汚泥
混合液または沈澱槽（図示略）の上澄水のPHを検
出するPHメータ３が設けられ、また曝気槽１内の
溶存酸素濃度を検出するDOメータ４も同様に設
けられており、これらPHメータ３およびDOメー
タ４の表示部分は曝気槽１より離れた操作盤など
に取り付けられ、かつ両メータ３，４の表示デー
タ（PH値およびDO値）は前記操作盤などの制御
回路５に送られ、この制御回路５の両判定回路
６，７によつてPH値およびDO値が判定される。
これらの判定はあらかじめ設定したPH値および
DO値に対して行われ、両判定回路６，７の判定
信号は比較回路８に送られ、この比較回路８によ
つて後述する制御法に対応した両判定結果が調整
され、曝気槽１内の曝気量を調整する。

この曝気量の調整は、１個または２個以上のブ
ロア２の任意数を運転、停止させる方法、ブロア
２の吹込空気量を可変速可能なモータによつて変
化させる方法、空気流路を電磁弁または手動弁な
どによつて開閉する方法、空気のバイパス流路を
設けてその量を変える方法などを、曝気槽１の種
類、規模などによつて単独または組み合わせて行
うものである。

以下、曝気槽１内の曝気量を制御する具体的方
法として、次の第一〜第四制御方法を適用する場
合について説明する。

第一制御法においては、生活廃水や屎尿等の含
窒素有機性廃水を活性汚泥法、接触酸化法等の生
物処理法によつて処理するに際し、曝気槽１内の
汚泥混合液または沈澱槽上澄水のPHをPHメータ３
によつて検出し、そのPH検出値又はその変動速度
を加味した値によつて曝気槽１に吹き込む空気量
（曝気量）を制御する。即ち、PHが高い場合には
曝気量を増加させ、例えば次式 NH₄ ⁺＋３／２O^- ₂→NO^- ₂＋2H⁺＋H₂O …(1) NO^- ₂＋１／２O₂→NO^- ₃ …(2) の反応が促進されるようにしてPHを調整し、処理
状況を良好とし、処理効率を向上させるようにす
る。一方、、PHが低い場合には、曝気量を減少さ
せ、例えば上記の(1)式、(2)式が抑制されるように
してPHを調整し、処理状況を良好とし、処理効率
を向上させるようにする。

また、第二制御法においては、生活排水や屎尿
等の含窒素有機性廃水を活性汚泥法、接触酸化法
等の生物処理法によつて処理するに際し、曝気槽
１に吹き込む空気の基本量をPH検出値によつて制
御するとともに、残りの空気量を少なくともDO
メータ４による曝気槽１内の溶存酸素濃度の検出
値によつて制御する。残部調整量を制御する方式
には次の(b)、(d)〜(h)が挙げられる。

(b) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とPH検出値に
より制御する方式。

(d) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とPH検出値と
曝気槽内溶存酸素濃度の検出値の変動速度を加
味した値により制御する方式。

(e) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とPH検出値の
変動速度を加味した値により制御する方式。

(f) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とPH検出値と
PH検出値の変動速度を加味した値により制御す
る方式。

(g) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とその変動速
度およびPH検出値の変動速度を加味した値によ
り制御する方式。

(h) 曝気槽内溶存酸素濃度の検出値とPH検出値と
これらの変動速度を加味した値により制御する
方式。

この第二制御法の場合にも、PH検出値や曝気槽
内溶存酸素濃度の検出値等により曝気量を制御
し、所定の生物処理系に設定している。

なお、本発明は上記の二つの制御法には限定さ
れず、変形した制御法を使用することもできる。
例えば、系内の微生物を繁殖させるのに必要な
（最低）の空気量あるいはこれとBODの一部を分
解するのに必要な空気量との合計量に相当する空
気量を定常的に吹き込むとともに、前記第一制御
法または第二制御法で、制御された空気量を吹き
込む方法（以下、第三制御法と称す）を使用でき
る。また、有機性廃水中にある程度多量の窒素分
が含まれており、かつ曝気槽１でかなりの硝化を
望み、その結果曝気槽１のPHが微生物の活性を十
分発揮させるに必要なPH領域の下限を下まわつた
状態で運転することを余儀なくされる場合は、一
定量のアルカリを常に添加しながら、前記第一制
御法、第二制御法、第三制御法で制御された空気
量を吹き込む方法（以下、第四制御法と称す）を
使用することもできる。

また、第１図の例では、PHメータ３およびDO
メータ４にそれぞれ独立した判定回路６，７を設
け、その判定結果に前述の第一〜第四制御法を適
用するようにしたが、第１図の操作手段に代え
て、第３図に示す他の手段を採用することも可能
である。第３図鎖線で示すようにDOメータ４の
電気入力にPHメータ３の電気出力を結合回路９を
介して重畳させ、DOメータ４の電気入力を増減
させ、DOメータ４の出力値によつてブロア２を
制御回路１０を介して前述の第一〜第四制御法を
適用することも可能であり、、DOによつて曝気
を制御するようにした装置が既に設置されている
場合、PHメータ３を追加して従来の制御系統を生
かしたまま使用することもできる。

以上説明したように、本発明においては、PH検
出値等により曝気槽内に吹き込まれる空気量を制
御しつつ含窒素有機性廃水を生物処理している。
従つて、以下の(1)〜(9)の利点が得られる。

(1) PHの変化はDOの変化に比較して非常に緩速
であるため、PHによつて生物処理系の状況を確
実に把握できる。このPH検出値によつて曝気槽
内に吹き込む空気量を制御すると所定の生物処
理系に設定でき、例えば生活排水や屎尿等を高
度に安定して処理できる。

(2) 所定量の空気を吹き込むように制御している
ため、硝化反応が適正なものとなり、PHは所定
値に設定され、生物活性を良好にでき、生物処
理を効率的に行うことができる。これに対し、
曝気量が過剰な場合には、第２図に示すように
硝化反応が促進され、PHが低下し、生物活性が
低下する。一方、曝気量が過少の場合には、硝
化反応が停止し、さらに嫌気化してBOD除去
活性が低下し、極端な場合には微生物が死滅し
てしまう。

(3) PH検出値等により曝気量を制御しているた
め、適正な生物処理系となり、汚泥の自己消化
は実質上生じないか、あるいは適正な程度にし
か生じない。これに対し、第２図に示すように
曝気量が過剰の場合には、汚泥の自己消化が過
度に進み、老化して汚泥性状が悪化し、生物活
性が落ちると同時に、処理水と共に流亡するい
わゆるキヤリーオーバーの現象が起りやすい。
過曝気の場合MLSS（汚泥量）が増えず、時に
は減少していくため、BOD―MLSS負荷量が
過大になりすぎたり、汚泥日令が極端に長くな
る。

(4) 硝化反応を適正に設定できるため、沈澱槽で
は脱窒が起りにくく、スカムの発生等の不都合
は生じない。これに対し、曝気量が過剰の場合
には、第２図に示すように硝化反応が著しくな
るため、運転手法次第では沈澱槽で脱窒が起
り、発生する窒素ガスと共に浮上してスカムの
形で処理水中に混入する。

(5) 本発明によれば、上記(1)のようにPH検出値等
により曝気量を制御し、それによつて生物処理
系を所定のものに設定できる。これに対し、従
来法の場合、曝気槽内DOだけに着目していた
ため、硝化が進んで上記(1)式、(2)式によつてPH
が微生物の適正値をこえて低下してしまう場合
も多かつた。これは、硝化反応がDO0.3〜0.5
以上で起りえ、これは一般のDO制御のため
の、下限値以下であることに起因するものであ
る。

(6) PHメータは現有技術でも若干の保守により十
分正しい検出値を与えることが出来、信頼出来
るものであるため、設備費的にも安いことか
ら、自動制御系に容易に組み込みうるものであ
る。これに対し、従来法の場合、DOのみで曝
気量を制御することを前提として、溶存酸素濃
度を常時正確に検出するためには、DOメータ
ーの欠かさぬ保守と、異常検出値の除外など装
置的にかなり大がかりなものになる。

(7) 第二制御法の場合には、基本量はPH値によつ
て制御し、それ以上に対しては少くとも曝気槽
内溶存酸素濃度検出値によつて制御しているた
め、短時間に起る流入負荷の大きな変動に対し
ても容易に即応出来る。この場合も、ベースに
なる曝気量をPHによつて制御しているため、場
合によつてはDOメーターの信頼性が必ずしも
十分ではなかつたとしても、処理全体に大きな
破綻をきたすことはない。

(8) 第三制御法の場合には、一時的に計器の故障
のために万一PHが制御下限値を下まわる異常値
を示しても、曝気槽内の微生物を死滅させるこ
とはない。

(9) 第四制御法においてはアルカリを添加してい
るため、有機性廃水中にある程度多量の窒素分
が含まれており、かつ曝気槽でかなりの硝化を
望み、その結果曝気槽のPHが微生物の活性を十
分発揮させるに必要なPH領域の下限を下まわつ
た状態で運転することを余儀なくされる場合で
も容易かつ確実に対処できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す操作ブロツク
図、第２図は曝気槽内に吹き込む空気量が過剰の
場合における因果関係を示す説明図、第３図は本
発明の他の実施例を示す操作ブロツク図である。
１…曝気槽、２…ブロア、３…PHメータ、４…
DOメータ、５，１０…制御回路、９…結合回
路。

Claims

【特許請求の範囲】１含窒素有機性廃水を生物処理法によつて処理
する装置において、曝気槽１内のPH値を検出する
PHメータ３と、このPHメータが検出したPH値の判
定を予め設定したPH値に基づいて行なう判定回路
６と、前記曝気槽内の溶存酸素濃度を検出する
DOメータ４と、このDOメータが検出したDO値
の判定を予め設定したDO値に基づいて行なう判
定回路７と、上記二つの判定回路による判定結果
を比較調整した結果に基づいて制御信号を出力す
る比較回路８と、この比較回路の指令によつて曝
気槽に空気を吹き込むブロア２とを具備してなる
ことを特徴とする含窒素有機性廃水の生物処理装
置。２含窒素有機性廃水を生物処理法によつて処理
する装置において、曝気槽１内のPH値を検出する
PHメータ３と、前記曝気槽内の溶存酸素濃度を検
出するDOメータ４と、前記PHメータの電気信号
を調整してDOメータの電気入力回路に重畳させ
る結合回路と、前記PHメータからの情報を加味し
てDOメータから出力される情報に基づいて制御
信号を出力する制御回路と、この制御回路の指令
によつて曝気槽に空気を吹き込むブロア２とを具
備してなることを特徴とする含窒素有機性廃水の
生物処理装置。