(57)【要約】【課題】安定した曝気制御を行うことができる生物処理装置を提供する。【解決手段】原水（有機性排水）は、直列に接続された第１曝気槽１及び第２曝気槽２によって順次に処理され、処理水となる。ブロア８からの空気は、主配管９を介して送風される。主配管９に中継配管１０，２０が接続されている。各中継配管１０，２０は、４本の分岐配管１１，１２，１３，１４及び２１，２２，２３，２４に分岐している。分岐配管１１，１２には、開度を手動で調節することが可能な手動弁３１，４１が設置されている。分岐配管１２〜１４、２２〜２４には、それぞれ制御装置７によって開、閉が切り替えられる電磁弁などよりなるオンオフ弁３２〜３４、４２〜４４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽と、該曝気槽の散気部材に曝気用の空気を供給するための送風装置とを備えた生物処理装置において、
該送風装置は、
ブロアと、
該ブロアに連なる主配管と、
該配管から分岐する複数の分岐配管と、
各分岐配管に設けられた弁と
を備えており、
第１の分岐配管には、該曝気槽の溶存酸素濃度に関わりなく所定開度とされる弁が設置されており、
他の第２の分岐配管には、該曝気槽の溶存酸素濃度に応じて流量が制御される弁が設置されていることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記第２の分岐配管が複数本設けられており、各第２の分岐配管にそれぞれオンオフ弁が設けられていることを特徴とする請求項１の生物処理装置。
【請求項３】
前記第２の分岐配管に比例制御弁が設けられていることを特徴とする請求項１の生物処理装置。
【請求項４】
前記曝気槽が直列又は並列に複数設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの生物処理装置。
【請求項５】
前記第１の分岐配管に手動弁が設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの生物処理装置。
【請求項６】
前記手動弁の開度は、すべての第２の分岐配管の弁が閉とされた状態でも、ブロアがモータートリップせず、かつ、曝気槽内の流動性が確保されるように設定されていることを特徴とする請求項５の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、産業排水などの有機性排水を複数の曝気槽により好気性生物処理する生物処理装置に係り、特に各曝気槽への空気供給量を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
曝気槽を有する生物処理装置では、曝気槽に空気を適切な量だけ供給するように制御が行われる。特許文献１には、１つの曝気槽に対して複数のブロアを並列接続し、目標のＤＯ（溶存酸素）濃度となるように、ブロアの風量を制御することが記載されている。
【０００３】
特許文献２，３には、曝気槽を複数槽備えた生物処理装置において、それぞれの曝気槽のＤＯ濃度を制御するために、曝気槽ごとに、曝気槽の散気管にブロアを接続し、目標のＤＯ濃度となるように、ブロアの風量を制御することが記載されている。
【０００４】
特許文献４，５には、１つ以上のブロアに接続した１つの主管から、１つ以上の流量調整機構を備えたバルブを各曝気槽に分岐させ、圧力が一定となるようにブロアを運転することが記載されている。ＤＯ濃度が目標値からズレた場合、流量調整機構を備えたバルブの開度を調整しＤＯ濃度を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４２６７８号公報
【特許文献２】特開平５−２２０４９５号公報
【特許文献３】特開平７−１８５５８４号公報
【特許文献４】特許第５７１４３５５号公報
【特許文献５】特開２０１２−２００７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
曝気槽を複数備えた生物処理装置において、各曝気槽のＤＯ濃度を制御する場合、特許文献２，３の方法では、ブロア（及び予備ブロア）およびブロアと曝気槽を接続する配管を曝気槽ごとに設置する必要があり、設備コストが高い上に、構成が大がかりとなるために、設置スペースが大きくなる問題があった。
【０００７】
これに対して、特許文献４，５の方法では、各曝気槽の合計風量を送風できる必要最小風量のブロア（及び予備ブロア）を設置すれば良く、ブロアコストを低減できる。また、ブロアと各曝気槽の接続もブロアに接続した共通管から各曝気槽に分岐管をバイパスすればよく、配管敷設コストを低減できる。合計の設置スペースを削減することも可能である。
【０００８】
しかし、特許文献４，５の方法では、流量調整機構を備えたバルブの開度が小さい状態が長時間継続すると、ブロアのモータ部およびヘッド部が高温になり、過度な昇温等の異常が発生するおそれがある上に、モータ部への負荷が増大してモータ部が過電流となり故障の原因となることが懸念された。また、流量調整機構を備えたバルブの開度が小さくなる場合、たとえ曝気槽内全体の平均的な溶存酸素濃度が十分であっても、曝気槽内の流動性が部分的に低下しているため、曝気槽内の溶存酸素濃度が局所的に低下し、汚泥が反応槽底部に堆積し、微生物の腐敗に起因する臭気等の問題が発生することがあった。
【０００９】
本発明は、省スペースで安定した曝気制御を行うことができる生物処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の生物処理装置は、曝気槽と、該曝気槽の散気部材に曝気用の空気を供給するための送風装置とを備えた生物処理装置において、該送風装置は、ブロアと、該ブロアに連なる主配管と、該配管から分岐する複数の分岐配管と、各分岐配管に設けられた弁とを備えており、第１の分岐配管には、該曝気槽の溶存酸素濃度に関わりなく所定開度とされる弁が設置されており、他の第２の分岐配管には、該曝気槽の溶存酸素濃度に応じて流量が制御される弁が設置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記第２の分岐配管が複数本設けられており、各第２の分岐配管にそれぞれオンオフ弁が設けられている。
【００１２】
本発明の一態様では、前記第２の分岐配管に比例制御弁が設けられている。
【００１３】
本発明の一態様では、前記曝気槽が直列又は並列に複数設置されている。
【００１４】
本発明の一態様では、前記第１の分岐配管に手動弁が設置されている。
【００１５】
本発明の一態様では、前記手動弁の開度は、すべての第２の分岐配管の弁が閉とされた状態でも、ブロアがモータートリップせず、かつ、曝気槽内の流動性が確保されるように設定されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の生物処理装置によると、曝気槽の溶存酸素濃度の設定値が小さい場合でも、送風装置に過度な温度上昇を生じさせることなく安定して送風を行うことができる。
【００１７】
また、本発明の生物処理装置によると、曝気槽の溶存酸素濃度の設定値が小さい場合でも、曝気槽内の必要最低限の流動性を確保できるように送風することにより、曝気槽内の汚泥の堆積、微生物の腐敗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る生物処理装置の構成図である。
【図２】実施の形態に係る生物処理装置の構成図である。
【図３】実施の形態に係る生物処理装置の構成図である。
【図４】実施の形態に係る生物処理装置の構成図である。
【図５】比較例に係る生物処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜３を参照して実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は第１の実施の形態を示すものであり、原水（有機性排水）は、直列に接続された第１曝気槽１及び第２曝気槽２によって順次に処理され、処理水となる。なお、図１では曝気槽１，２は直列に設置されているが、並列に設置されてもよい。また、直列、並列のいずれの場合でも、曝気槽の数は３以上であってもよい。
【００２１】
各曝気槽１，２には散気管３，４が設置されている。なお、散気管としては、散気筒式、粗気泡式、チューブ型メンブレン式などが挙げられ、特に限定されない。
【００２２】
また、各曝気槽１，２にはＤＯ計５，６が設置されている。ＤＯ計５，６の検出信号は、制御装置７に入力される。制御装置７によってブロア８が制御される。ブロア８からの空気は、主配管９を介して送風される。主配管９に圧力計９ａが設けられている。
【００２３】
この実施の形態では、主配管９に中継配管１０，２０が接続されている。各中継配管１０，２０は、４本の分岐配管１１，１２，１３，１４及び２１，２２，２３，２４に分岐している。
【００２４】
分岐配管１１，２１は、第１の分岐配管であり、開度を手動で調節することが可能な手動弁３１，４１が設置されている。
【００２５】
分岐配管１２〜１４、２２〜２４は、第２の分岐配管であり、それぞれ制御装置７によって開、閉が切り替えられる電磁弁などよりなるオンオフ弁３２〜３４、４２〜４４が設けられている。
【００２６】
分岐配管１１〜１４は、弁３１〜３４の下流側において合流配管１５に連なっており、該合流配管１５が散気管３に接続されている。また、分岐配管２１〜２４は、弁４１〜４４の下流側において合流配管２５に連なっており、該合流配管２５が散気管４に接続されている。
【００２７】
この実施の形態では、手動弁３１、４１は常に所定開度で開とされており、オンオフ弁３２〜３４、４２〜４４のオン、オフ（開閉）が切り替えられることにより、散気管３，４からの曝気風量が制御される。
【００２８】
ブロア８は、圧力計９ａで検出される主配管９の内圧が設定範囲内で一定となるように運転が制御される。図１ではブロア９は１台のみ示されているが、複数台併設し、主配管９の内圧が設定範囲を下回った場合、ブロアの稼働台数を増やし、圧力が設定範囲を上回った場合、ブロアの稼働台数を減らすように制御してもよい。
【００２９】
図１では、曝気槽ごとに４本の分岐配管１１〜１４、２１〜２４が設けられているが、２本、３本又は５本以上であってもよい。実用的には、２〜５本程度が好適である。
【００３０】
図２は３本の分岐配管１１〜１３、２１〜２３を設けたものである。図１と同じく、それぞれ第１の分岐配管１１，２１に手動弁３１，４１が設置され、第２の分岐配管１２，１３，２２，２３にオンオフ弁３２，３３，４２，４３が設置されている。図２のその他の構成は図１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３１】
図１，２では、主配管９から中継配管１０，２０を分岐させ、中継配管１０，２０から分岐配管１１〜１４（又は１１〜１３）、２１〜２４（又は２１〜２３）を分岐させているが、図３のように、主配管９から直接に分岐配管１１〜１３、２１〜２３を分岐させ、各分岐配管１１〜１３、２１〜２３の末端側を直接に散気管３又は４に接続してもよい。図３において、分岐配管１１〜１３、２１〜２３の下流側のみを、それぞれ合流配管１５，２５に接続し、合流配管１５，２５を散気管３，４に接続してもよい。
【００３２】
図１〜３のように、流量可変機構としてオンオフ弁を用いる場合、全てのオンオフ弁が開のときにＤＯ濃度の目標値に基づいて設定された設定風量が通気されるように各オンオフ弁の開度を調整するのが好ましい。この場合、全てのオンオフ弁の開時のオンオフ弁ごとの送風量を同じにしておくことが望ましい。このようにすることで、オンオフ弁の開の個数を段階的に増やした場合の風量の増加量を均等にすることができる。
【００３３】
手動弁３１、４１については、オンオフ弁が全て閉じた場合でもブロアがモータートリップせず、かつ、曝気槽１，２内の流動性が確保できる最少の流量となるように、開度を予め調整し固定することが望ましい。
【００３４】
生物処理装置の運転中、ＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも大きい又は小さい場合、オンオフ弁のうち１つを閉又は開とすることで供給する風量を変化させる。所定時間経過後のＤＯ濃度の計測値に基づいて上記調整を繰り返し、風量を段階的に変化させる。
【００３５】
１回の調整後、次の調整までには、少なくとも１分以上のインターバルを設けるのが好ましい。
【００３６】
表１に、オンオフ弁の設置個数が３個である図１の場合のオンオフ弁開閉パターンとそのときの通気風量を示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
ＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも小さい場合、オンオフ弁の開度をパターン１からパターン４まで段階的に変化させ、通気風量を増加させる。
【００３９】
ＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも大きい場合、オンオフ弁の開度をパターン４からパターン１まで段階的に減少させ、通気風量を低減させる。
【００４０】
パターン１において、ＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも大きい場合は、酸素供給は十分であるが、モータートリップの防止や反応槽内の流動性の確保のため、手動弁は閉じず、パターン１から設定変更しない。
【００４１】
また、パターン４においてＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも小さい場合は、過負荷状態になっていると考えられるので、原水の流入負荷の低減を図るか、ブロア台数の不足などハード面の問題を調査・検討するようにし、パターン４から設定変更しない。
【００４２】
図１〜３ではオンオフ弁が用いられているが、図４のように比例制御弁３５，４５を用いて連続的に開度を変えて送風量を調整するものとしてもよい。図４では、第１の分岐配管１１，２１に手動弁３１，４１を設け、第２の分岐配管１２，２２に比例制御弁３５，４５を設置している。図４でも、分岐配管１１，１２，２１，２２をそれぞれ主配管９及び散気管３，４に直接に接続する構成としてもよい。
【００４３】
図４の生物処理装置では、曝気槽のＤＯ濃度の計測値がＤＯ濃度の目標範囲よりも大きい又は小さい場合、ＤＯを制御変数、比例制御弁３５，４５の開度または風量を操作変数としたＰＩＤ制御を実施することで風量を変化させる。所定時間経過後のＤＯ濃度の計測値に基づいて上記調整を繰り返す。
【００４４】
図４の生物処理装置では、各曝気槽１，２において、第２の分岐配管を複数本ずつ設け、各第２の分岐配管にそれぞれ比例制御弁を設けてもよい。この場合、各比例制御弁の開度の変更の際は、１つの曝気槽に連なる全ての比例制御弁の開度が同じになるように連動制御されるように構成しておくことが望ましい。
【実施例】
【００４５】
［実施例１］
図２の生物処理装置において、次の構成のポリウレタンスポンジ担体充填槽（担体充填率２５％）よりなる曝気槽１，２への送風・曝気を以下のようにして行った。
【００４６】
第１曝気槽１の容積：１，０００ｍ３
第２曝気槽２の容積：６００ｍ３
原水ＴＯＣ：１００ｍｇ／Ｌ（合成排水）
平均原水流量：１５０ｍ３／ｈ
最大原水流量：１８０ｍ３／ｈ
最小原水流量：０ｍ３／ｈ
【００４７】
原水流量ごとの必要ＤＯ濃度を表２に示した。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
また、弁３１〜３４、４１〜４４として次のものを設けた。
【００５０】
曝気槽１：８０Ａ手動弁および１００Ａオンオフ弁２個
曝気槽２：８０Ａ手動弁および８０Ａオンオフ弁２個
手動弁３１，４１の開度を、曝気槽１，２内が流動する最低風量（第１曝気槽：１，０００ｍ３／ｈ、第２曝気槽：６００ｍ３／ｈ）となるように調整した。
【００５１】
原水流量が２時間に５０ｍ３／ｈほど変動し、２４時間に０〜１８０ｍ３／ｈの間で変動することを想定し、５種類の流量について２時間ずつ継続運転を行い、ＤＯ濃度が設定範囲（設定値±０．５ｍｇ／Ｌ）を上回った場合又は下回ったときに、１個のオンオフ弁を閉→開又は開→閉に切り替える開閉切替を行い、ＤＯ濃度を自動制御した。弁開閉切替を行った時間間隔を計測して平均値を算出すると共に、ブロアサーマルトリップ発生の有無を観察した。結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】
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【００５３】
表３の通り、オンオフ弁の開閉切替を平均２〜１０分間隔で行うことにより、ＤＯ濃度を所定範囲に制御することができた。また、サーマルトリップは全く発生しなかった。
【００５４】
［実施例２］
実施例１において、分岐配管の構成を図３の通りとしたこと以外は実施例１と同一条件にて運転を行った。結果は実施例１と全く同一（前記表３の通り）であった。
【００５５】
［比較例１］
図５に示すように、中継配管１０，２０にそれぞれ比例制御弁３５，４５を設けて散気管３，４に直結し、分岐配管１１〜１４、２１〜２４を省略したこと以外は実施例１，２と同一構成の生物処理装置を運転した。
【００５６】
なお、比例制御弁３５は１５０Ａコントロール弁、比例制御弁４５は１００Ａコントロール弁とした。
【００５７】
実施例１，２と同じく、原水流量が２時間に５０ｍ３／ｈほど変動し、２４時間に０〜１８０ｍ３／ｈの間で変動することを想定し、５種類の流量について２時間ずつ継続運転を行い、ＤＯ濃度が設定範囲（設定値±０．５ｍｇ／Ｌ）を上回ったとき又は下回ったときコントロール弁の開度を、全開度に対して１０％ずつ減少又は増加させる開度制御を行い、ＤＯ濃度をＰＩＤ制御した。コントロール弁の開度とブロアサーマルトリップ発生の有無を観察した。結果を表４に示す。
【００５８】
【表４】
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【００５９】
表４の通り、コントロール弁の開度を適宜行うことにより、ＤＯ濃度は所定範囲に制御されたが、低流量条件では制御の際にサーマルトリップが発生する。
【符号の説明】
【００６０】
１，２  曝気槽
７  制御装置
８  ブロア
９  主配管
１０，２０  中継配管
１１〜１４，２１〜２４  分岐配管
３１，４１  手動弁
３２〜３４，４２〜４４  オンオフ弁
３５，４５  比例制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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