JPS63104699A - 水中撹拌機による嫌気槽の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、下水・し尿・ごみ汁廃水・工場廃水などの各
分野における汚水を対象とした水中攪拌機による嫌気槽
の運転制御方法に関する。

く従来技術〉 有機廃水浄化処理の方法として従来広く用いられてきた
通常の活性汚泥法は、窒素、燐等栄養塩類の満足な除去
が得られず、このため内海あるいは湖沼等、閉鎖性水域
の富栄養化による各種弊害を招いていることは一般に知
られているとおりで、これを防止までは改善するため、
下水・舅尿をはじめ各種汚水から窒素・燐を除去するこ
とが社会的課題となっており、これまで各種方法、ｖｔ
置例えば特許第９３６２９３号並びに特許第１１４７２
６９号案が開発検討されてきたが、長斯間に亘り国内に
広く普及した活性汚泥法とその施設の効用を図る観、α
より、その目的を達するに当たっては嫌気・好気活性汚
泥法が注目されるに至っている。

嫌気・好気活性汚泥法による窒素、燐除去の方法の内先
ず窒素除去については、好気槽（以下、○糟と謂う）に
於いて活性汚泥の生物反応により硝酸化、亜硝酸化した
窒素成分を無酸素の嫌気槽（以下、Ａ梢と謂う）で脱窒
し、窒素ガスとして大気中に発散させる。

燐については同じく活性汚泥の燐に対する生物反応によ
る。即ち、有機物存在下のＡ槽で体内の燐を放出した活
性汚泥は、次の○槽で前記放出量以上の燐を体内に摂取
するという活性汚泥の燐代謝特性を利用する。

この原理に基づく嫌気・好気活性汚泥法には、硝化液循
環法、非循環法、Ｂ　ｕｒｄｅｎｐｈｏ法などがあり、
対象とする汚水の成分や目標処理水質等、処理条件に応
じた選択がおこなわれている。

何れの処理方法に於いてもＡＷｉとＯ槽がもうけられる
が、この相反する槽内環境の両者に共通する必要機能は
攪拌である。

攪拌の手段は通常、機械攪拌と空気攪拌が考えられ、空
気攪拌とした場合は混合液中に酸素の移動が起こるので
、好気攪拌が行える反面、嫌気ゾーンが実現せず、よっ
てＡ槽には従来よＱｔｆｉ械攪拌方式が多く採用されて
きたが、０槽に散気板、故気筒等単−機能が採用されて
いる限りに於いては、当初上りＡ槽と０槽の容量比なら
びに配置が固定されているに等しい。

生物反応を原理とする活性汚泥法は温度の影響が大であ
る。

生物反応速度は温度に密接に関係し、脱窒速度、硝化速
度の比も温度によって変わってくる。このような場合Ａ
槽と○槽の容量比を変更すれば合理的な処理を行うこと
ができるが、上記のように機能的に容量比が固定されて
いるに等しい従来技術ではこれが不可能であった。

またＡｆｆｉに於いては活性汚泥が沈澱しない最低限度
の攪拌強度で処理を行うことがエネルギー消費の観点で
は最も合理的であるが、活性汚泥の沈澱しない最低限度
は、流入水質や処理条件によって生成される活性汚泥の
性状によって異なってくる。そのため、従来は安全を見
込んで必要以上の攪拌を行い、エネルギーを無駄に消費
する傾向があった。

〈発明が解決しようとする問題点〉 流入汚水の温度、水量、水質等、季節変動に対して適切
な生物反応環境を一定′８′積の中でつくり出すことに
より、従来技術が達し得ながった下記問題点を解決する
。

■Ａ［とＯ槽の容量比ならびに配置を自由に変更し得る
装置の実現。

■Ａ槽に於いて、生物反応速度を低下させない必要最少
攪拌強度の探知と、その維持。

〈問題点を解決するための手段〉 嫌気・好気活性汚泥法に於いて、仕切られた複数個の生
物反応槽の夫々の区分に嫌気・好気両用水中攪拌様を設
置して、嫌気槽或は好気槽の何れにも変換できるように
すると共に、該嫌気槽と好気槽の容量比と配置何れをも
自由に変更１．得るようにして嫌気・好気活性汚泥処理
を可能にし、前記全攪拌への内任意台数の攪拌強度を、
処ｐ！、目的に照らし、嫌気槽を活性汚泥濃度に応じて
、自動連続的に、或は自動間歇的に、或は適宜手動操作
で制御する。

ぐ実施例〉 以下、本発明について実施例により現明する。

第１図に示すように、一定容積の生物反応槽１を隔Ｉ！
！２　、２・・・で仕切って連続セル３．３・・・とな
し、各セル３，３・・・に第２図（ａ）または１図（ｂ
）に示すように、上記、嫌気・好気両用水中攪拌様４を
設置し、全磯に空気配Ｉｒ７Ｇを施してブロワ−５がら
送気可能ならしめれば、ＡｍとＯ槽の容量比ならびに配
置を自由に変更することができる。尚、ｆｊｒＪ２図（
ｂ）は深底槽反応槽の例を示す。

例えば、Ａ梢と０４１１ＩＩの配置Ｖ＃戊によって第３
図（ａ）、第３図（ｂ）のような硝化液循環法、又は第
３図（ｃ）、第３図（ｄ）のような非循環法、第３図（
ｅ）、第３図（ｆ）のようなりａｒｄｅｎｐｈｏ法など
が自由に選択的に手湾成できる。

このようにＡ槽と○槽の容量比ならびに配置を自由に変
更することにより、Ａ槽は活性汚泥の沈澱堆積および短
絡流が生じない程度の省エネルギー的無酸素攪拌を、該
攪拌様の回軒数制御により達する。

実施例は第４図に示すように１１個に仕切られた生物反
応槽の各セルに嫌気・好気両用水中攪４１！磯が空気配
管を伴って設置され、Ａ槽と０槽の容量比並びに配置を
自由に変更し得る嫌気・好気活性汚泥処理装置を形成し
、処理条件に応じて流入側ａから順にＡ、Ａ、Ａ、Ｏ，
○、Ｏ，Ｏ，Ａ、Ａ、Ａ、０として脱窒、脱燐処理が行
なわれ、表−１に示すように極めて良好な処理水質が得
られている。又、この処理における機器の消費電力量を
表−２に示す。

ここで、用いられた嫌気・好気両用水中攪拌様は、目詰
まりを全（生ずることなく空気のｗＩｊｌｌＩＩ気泡化
を促す気泡面転翼には揚水攪拌と空気破砕の２つの機能
を具備しており、これらが同時に達成せられるように空
気は回転翼の下（上流側）に供給するよう設計されてい
るので、空気が供給された場合は機内水路に気泡の上昇
力が作用し、回転翼に掛ける揚水抵抗が軽減される結果
、好気攪拌時の消費電力は表−２からも明らかなように
著しく減少する特徴を有している。

そして、空気の供給が遮断された無酸素（ｆｉ気）攪拌
では上記の作用がないので動力減少は起こらない。

本実施例に於いても他の全ての活性汚泥処理における攪
件故気装置同様に、機器選定に当たっては、好気処理に
要する酸素量を満足し得る能力が基準となっており、そ
の基準に照らして上記容量（表−２の定格動力値）のも
のが採用されている。

そしてこの時点では回転数制御を行わない一定速の運転
でありながら、同−機種であっても嫌気攪拌と好気攪拌
とでは、消費電力量に差異が生じているのは上記理由に
よっている。そして、通常攪拌様の運転と酸素移動との
関係は次のようになる。

■−一定速運転し、空気の供給を遮断すれば酸素の移動
はなく、攪拌動力と攪拌強度は一定である。

■−一定速運転し、空気の供給を行えば、供給された空
気の量に応じて酸素移動量、並びに攪拌動力と攪拌強度
は変動する。

実施例では当初、攪拌強度と生物反応の関係に対する知
見が充分でなかったことと、活性汚泥の沈澱および異物
等による攪拌障害防止の観点のみから、あえて好気攪拌
時に使用する高速の電動機をそのままの能力で嫌気攪拌
にも使用したため、表−２に示すとおり嫌気攪拌時の消
費電力量が最も多くなったものである。

従って省エネルギーの観点からは、主としてＡ槽におけ
る攪拌動力低減を図るための調査、研究ならびに対策が
中心であることは明らかである。

攪拌動力と攪拌強度は電動機の回転数の′Ｘ乗に比例し
、？Ｉｆ勤磯の回転数は電源周波数に正比例する。

そこで既存の設備に改造を加えることなく該攪拌機の攪
拌強度を変え得る方法として周波数変換器を該攪拌の電
源（操作ｍ）に装着し、ダイヤルを手動操作して無段階
任意の回転数（攪拌強度）が得られるようにし、更にＡ
ＷＩの底部には活性汚泥の濃度変化を探知するべくＭＬ
ＳＳセンサーを設置して槽内盈視装置となし、生物反応
速度を低下させず、かつ活性汚泥の沈澱を生じない範囲
で、どの程度まで回転数（攪拌強度）を下げ得るかを実
態調査によってその結果を得るに至った。

尚、本実態調査に用いた主な設備は次の通りである。

嫌気槽容量　２８５［ｍ２／セル］＝幅６．８［＋耐×
艮０．８［ｍｌＸ水深６［＋ａ］ 攪拌様仕様　定格５．５［ｋｗ］、４ｒ’　６０［ｌ１
ｚ１．回転数１９２［ｒ四１（減速機直結） また、ある設定した周波数（周波数変換器使用）におけ
る攪拌所要動力、活性汚泥の分布状態、省エネルギー効
率および処理水′１１等の調査結果を表−３に示す。

表−３に於いて、周波数変換器を操作することにより、
６０〜２２．３［Ｈｚｌまで大幅に攪拌強度を減少させ
ているにも拘らず、活性汚泥は適度の混合状態を維持し
ていることが判る。

２０［１１ｚｌにて上下に若干の濃度差の広がる傾向が
見られるので大体この辺りが限界がと推定されるが、安
全性を見込んで２５．５［１１ｚ　］をこの場合の最低
制御限界としても省エネルギー効率は実に８４．２［％
］にも達している。

また、この時の処理水質を見ても、除去対象とする窒素
、燐の残留濃度値は（ｉｏ［ＩＩｚ］（Ｉｉ！１１い攪
拌）ＩＬ？のそれ以下となっている。

この￥Ｊ、験運転で下限基準とした２５．５［１１２１
時の嫌気攪拌消費電力量を表−２の場合に適用すると、
消費電力は、Ｗ＝０．８７［ｋｗ／台１×６［台］＝５
．２２［ｋｗｌで、回転数制御を行うことにより達する
省エネルギー効率は、 ｌへ＝＋（３３−５，２２）／３３１Ｘ１００＝８４．
２［％Ｊ好気攪拌も含めた全体では、 η＝［＋７４−（２３＋１８＋５．２２）ｌ／７４］Ｘ
ＩＱＱ＝３７．５［％１の省エネルギーとなる。

処理性能面では、 ■高速攪拌（強い攪拌）と低速攪拌（弱い攪拌）とでは
、生物反応速度は略同等か、もしくは弱い攪拌の方が若
干優位の傾向にある。

■極めて弱い攪拌の場合、Ａ槽表面にスカム層ができる
ことがあるが、スカム層がない場合よりも生物反応（脱
窒）は進む。

■攪拌を全く停止しても汚泥界面下では、活性汚泥の濃
度に応じた脱窒速度をもっで脱窒が進行する。

以上より、攪拌強度そのものは生物反応速度と直接的に
は余りｔｘｌ係しないが、攪拌強度を強めるとＡ槽表面
の流れが強くなり、気液界面からの酸素溶は込みが多く
なる結果、”嫌気における生物反応”に必要な条件が悪
化する傾向を生むことが↑りる。Ａ槽における攪拌強度
は弱い方が処理性能は向上するとの結論に至り、処理性
能の向上と省エネルギーは完全に両立することがここに
見出だせたのである。

但し、満足な処理水質を得るに必要な、”活性汚泥と被
処理水との充分な混合”を行うためには、活性汚泥の沈
澱や短絡流は避けなければならない。

従って、活性汚泥の濃度を探知（監視）し、常時、所要
最小攪拌強度を維持することがポイントになる。

Ａ槽に於いてはＭＬＳＳセンサーが探知する活性汚泥Ｃ
度に連動して周波数変換器の自動制御可能なるよう電気
的に接続することにより、註攪拌磯の回転数を自動連続
制御する。

また掻作盤にタイマーをセットして該変換器と電気的に
接続、連動させ、予め設定する周波数を自動間歇的に繰
り返し、時に応じて自動体止、自動再起動などの制御も
可能にする。

上記、自動連続制御、および自動間歇制御の夫々の場合
に応じて設けられる該変換器制御連絡回路を、ＯＦＦに
することにより任意手動繰作も可能である。

以上、嫌気・好気両用水中攪ｔｔ４Ｐ１による嫌気・好
気活性汚泥法を処理目的に応じて、硝化液循環法、非循
環法、Ｂ　ａｒｄｅｎｐｈｏ法その他を使い分けるに当
たり、攪拌代の回転数を制御することは、単に省エネル
ギーのみならず、斯る汚水処理装置が最上使命とすると
ころの処理水質の向上と安定性を同時に達成する極めて
ｆｆ！要な事項を内在している。

〈発明の効果〉 本発明方法は、周波数変換器を用いて攪拌を蔑の回転数
を変換することにより、８′易に好気性攪拌或は嫌気性
攪拌の何れにも適した回転数を得られるので専用授（子
機である必要はなく、構成が簡単である。

そして、上記のように処理法や、汚泥の種類、濃度等に
適した回転をすることができるので不適正な運転による
無駄な電力消費がなく、経費を節約することができる。

本発明方法によれば、酸素移動量に対する動力の利用効
率に優れ、常時３０〜４０（％）の省エネルギーとなり
、又、送気、断気何れの場合にも散気板、故気箭にこれ
まで発生したような目詰まりがみられず、性能を長期間
一定に保つことができるなど多くの優れた効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の実施例を示す処Ｊ”ｌ！槽の↑
＋ＹＩ成を側面図、 第２図（、）は、浅底処理槽の側面略図、第２図（ｂ）
は、深底処理槽の側面略図、第３図し）（＋１）は、硝
化液循環法の構成例を示す７０シート、 第３図（ｃ）（ｄ）は、非循環法の構成例を示す７０シ
ート、 第３図（ｅ）（ｆ）は、上記他の構成例を示す７０ン−
ト、 Ｐｔ５４図は、循環法による処ＪＴｌ￥槽の配置構成例
の７０シートの側面略図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、嫌気・好気活性汚泥法に於いて、仕切られた複数個
   の生物反応槽の夫々の区分に嫌気・好気両用水中攪拌機
   を設置して、嫌気槽或は好気槽の何れにも変換できるよ
   うにすると共に、該嫌気槽と好気槽の容量比と配置何れ
   をも自由に変更し得るようにして嫌気・好気活性汚泥処
   理を可能にし、前記全攪拌機の内任意台数の攪拌強度を
   、処理目的に照らし、嫌気槽を活性汚泥濃度に応じて、
   自動連続的に、或は自動間歇的に、或は適宜手動操作で
   制御するようにしたことを特徴とする水中攪拌機による
   嫌気槽の運転制御方法。