(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬品の添加により沈殿槽からの汚泥の流出を防止するための装置において、
汚泥の沈降促進剤を貯える薬液貯槽と、
該薬液貯槽に接続され、薬品添加場所に槽内の薬液を供給するための薬注ポンプと、
前記沈殿槽内の汚泥界面高を検出する界面検出手段と、
該界面検出手段で検出された検出結果に基いて前記薬注ポンプの運転を制御する制御手段と
を備えてなる汚泥流出防止装置であって、
前記制御手段が、前記界面検出手段で検出された界面高が薬品添加レベルに至ってから薬注を開始するまでの時間を設定するための開始遅延タイマと、該界面高が薬品添加レベル以下になってから薬注を停止するまでの時間を設定するための停止遅延タイマとを備えることを特徴とする汚泥流出防止装置。
【請求項２】
前記制御手段において、薬注を開始すべき汚泥界面高を複数設定し、各々の汚泥界面高の検出値に対応する薬注量を設定することを特徴とする請求項１に記載の汚泥流出防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固液分離を目的とした汚泥沈殿槽からの汚泥の流出（キャリーオーバー）を防止するための装置に係り、特に、汚泥界面高を検出する界面検出手段の検出結果に基いて、汚泥の沈降促進剤の添加量、添加時期及び添加時間を的確に制御することにより、少ない薬品添加量にて安定かつ効率的な処理を行って汚泥の流出を確実に防止し、常時清澄な処理水を得ることを可能とする汚泥流出防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固液分離を目的とした汚泥沈殿槽では、汚泥の流出を防止するために、汚泥の沈降促進剤（以下「沈降剤」と称す場合がある。）の添加が行われている。従来、この沈降剤の添加方法としては、
▲１▼  常時一定量を添加する。
▲２▼  専属の管理者が常時、沈殿槽内液のＳＶ（Sludge Volume：所定時間静置したときの沈降汚泥の容積割合）等を測定して、必要に応じて薬注時期及び時間を決めて薬注ポンプを手動で制御して添加する。
▲３▼  原水及び処理水側の水質（ＢＯＤ、ＳＳ濃度、濁度等）及び水量を測定し、この結果に基いて薬注量及び薬注時期を制御して添加する。
などの方法が採用されてきたが、▲１▼の方法では、原水の水質や水量の変動等に対応することができず、汚泥の流出を確実に防止し得ない。また、▲２▼の方法では、管理者が常時汚泥性状等を監視する必要があり作業に多大な手間と時間がかかる。また、▲３▼の方法で原水や処理水の水質等から適正な薬注量や薬注時期を求めることは非常に難しく、また、測定結果からのフィードバック制御のために、時間遅れで薬注時期が遅れるという問題もある。
【０００３】
このようなことから、上記▲１▼〜▲３▼のいずれの方法においても、汚泥の流出を防止するために沈降剤の添加量を過剰に設定しており、また、このように沈降剤の過剰添加を行っても汚泥の流出事故が発生しているのが実情であった。
【０００４】
一方、特開平３−５６１０５号公報には、沈殿槽の汚泥界面高を検出し、この結果に基いて沈降剤の添加量を制御する方法が記載されている。この方法であれば、沈殿槽内の汚泥の沈降状況に応じて沈降剤の添加量を制御することができるため、上述の▲１▼〜▲３▼の方法に比較してより的確な薬注制御を行える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、沈殿槽内の汚泥界面は、原水の流入や汚泥引抜きなどにより波を打つ（ハンチング）ため、特開平３−５６１０５号公報に記載されるように、単純に汚泥界面高の検出情報に基いて薬注制御する方法では、薬注量の過不足が発生し、汚泥の流出を確実に防止し得ないという欠点があった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、沈殿槽内の汚泥界面高の検出結果に基いて、的確な薬注制御を行って、少ない沈降剤添加量で沈殿槽からの汚泥の流出を確実に防止する汚泥流出防止装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の汚泥流出防止装置は、薬品の添加により沈殿槽からの汚泥の流出を防止するための装置において、汚泥の沈降促進剤を貯える薬液貯槽と、該薬液貯槽に接続され、薬品添加場所に槽内の薬液を供給するための薬注ポンプと、前記沈殿槽内の汚泥界面高を検出する界面検出手段と、該界面検出手段で検出された検出結果に基いて前記薬注ポンプの運転を制御する制御手段とを備えてなる汚泥流出防止装置であって、前記制御手段が、前記界面検出手段で検出された界面高が薬品添加レベルに至ってから薬注を開始するまでの時間を設定するための開始遅延タイマと、該界面高が薬品添加レベル以下になってから薬注を停止するまでの時間を設定するための停止遅延タイマとを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、沈殿槽の汚泥界面高の検出結果に基いて、沈降剤の添加量のみならず、薬注ポンプの運転時間も制御するため、的確な薬注制御を行える。
【０００９】
本発明において、薬注ポンプの制御手段は、界面検出手段で検出された界面高が薬品添加レベルに至ってから薬注を開始するまでの時間を設定するための開始遅延タイマと、界面高が薬品添加レベル以下になってから薬注を停止するまでの時間を設定するための停止遅延タイマとを備えており、このように薬注の開始、停止を遅延させることにより、汚泥界面のハンチングによる検出誤差に起因する薬注不備を解消することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の汚泥流出防止装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の汚泥流出防止装置の実施の形態を示す系統図である。
【００１２】
この実施の形態は、本発明の汚泥流出防止装置を活性汚泥による水処理装置に適用したものを示し、この水処理装置においては、原水を活性汚泥槽１へ導入して曝気することにより、原水中の有機物を活性汚泥で分解し、活性汚泥処理水は沈殿槽２へ送給する。沈殿槽２の分離汚泥は汚泥ポンプＰ２により定期的に引き抜かれ、一部が返送汚泥として活性汚泥槽１に返送され、残部は余剰汚泥として系外へ排出され脱水処理される。
【００１３】
この水処理装置では、活性汚泥槽１から沈殿槽２への流入配管に沈降剤を添加する薬注ポンプＰ１と薬液貯槽４とが設けられている。一方、沈殿槽２には、槽内の汚泥界面高を検出する界面計３が設けられており、この界面計３の検出値が制御装置５に入力され、制御装置５における演算結果に基いて薬注ポンプＰ１の作動が制御される。
【００１４】
この薬注ポンプＰ１の作動制御は、具体的には次のようにして行うのが好ましい。
【００１５】
まず、薬注を開始すべき汚泥界面高を設定する。このとき、汚泥界面高とその汚泥界面高に対応する薬注量を、２以上の複数点設ける。この薬注を開始すべき汚泥界面高は、沈殿槽の槽高によっても異なるが、一般的には、水面から０〜３ｍ下方の範囲で設定するのが好ましく、例えば、水面よりＬ１ｍ下方の第１の汚泥界面高を検出した場合において、薬注量をＲ１ｍｇ／Ｌとし、水面よりＬ２ｍ下方の第２の汚泥界面高を検出した場合において、薬注量をＲ２ｍｇ／Ｌとするように、薬注量を多段に設定する。ただし、Ｌ１＞Ｌ２，Ｒ１＜Ｒ２であり、各々の汚泥界面高の検出値に対応する薬注量は、予め机上実験により求めて設定しておけば良い。薬注量は３段階以上に設定しても良く、この段階数を増やす程、薬注制御の精度が向上する。
【００１６】
この薬注量の制御は、薬注インバータによる周波数制御によりポンプの吐出量を変更するものであっても良く、複数台のポンプを設け、薬注量に応じて作動させるポンプの台数を変更するようにしても良い。
【００１７】
この界面計の検出値は、過去１００回以上、好ましくは５０〜３００回、例えば２００回（ただし測定頻度は１回／１秒）の移動平均とするのが、汚泥界面のハンチングによる検出誤差を防止して良好な制御を行える点で好ましい。
【００１８】
また、このように移動平均をとる場合、界面計の検出値は実際の汚泥界面高よりも低めに出力される場合があるため、薬注を開始すべき汚泥界面高は目標値よりも低めに設定するのが好ましい。
【００１９】
また、本発明においては、前記汚泥界面高の設定を用いて、各汚泥界面高に対応するポンプの最低運転時間を設ける。例えば第１の汚泥界面高を検出した場合の最低運転時間をＴ１分とし、第２の汚泥界面高を検出した場合の最低運転時間をＴ２分とするように、ポンプの運転時間を多段に設定する。制御装置は汚泥界面高の検出値が第１の汚泥界面高を連続して検出した時間がＸ分の時、ポンプの運転時間が（Ｘ＋Ｔ１）分になるようポンプを制御する。
【００２０】
このポンプ制御により、汚泥界面高検出結果が、波打ちにより、一時的に実際の汚泥界面高より下方になったとしても、薬注不足を解消できる。
【００２１】
また、本発明においては、前記ポンプの運転時間の制御手段として、薬注開始遅延タイマと薬注停止遅延タイマを設け、薬注を開始すべき汚泥界面高を検出してから、当該汚泥界面高に対応する薬注量での薬注を開始するまでの時間と、その後汚泥界面高が低下して薬注が不要となったときに薬注を停止するまでの時間を遅らせるようにするのが、汚泥界面高のハンチングの影響を少なくする上で好ましい。
【００２２】
本構成によって、前記の効果に加え、汚泥界面高検出結果が波打ちにより実際の界面より一時的に上方になったとしても薬注過剰注入が解消できる。
【００２３】
即ち、例えば、沈殿槽の水面よりＬ１ｍ下方の第１の汚泥界面を検出した場合（以下「第１検出信号」と称す。）、薬注量Ｒ１ｍｇ／Ｌで薬注を開始し、沈殿槽の水面よりＬ１ｍ下方の第２の汚泥界面を検出した場合（以下「第２検出信号」と称す。）、薬注量Ｒ２ｍｇ／Ｌで薬注を開始する場合において、次のように遅延時間を設ける。
【００２４】
第１検出信号出力開始から時間ｔ１−ＯＮ後にＲ１ｍｇ／Ｌで薬注開始
第１検出信号出力停止から時間ｔ１−ｏｆｆ後に薬注停止
第２検出信号出力開始から時間ｔ２−ＯＮ後にＲ２ｍｇ／Ｌで薬注開始
第２検出信号出力停止から時間ｔ２−ｏｆｆ後に薬注停止
第１検出信号出力中に第２検出信号が出力された場合には、第２検出信号出力開始から時間ｔ２−ＯＮ後に薬注量をＲ１ｍｇ／ＬからＲ２ｍｇ／Ｌへ変更
第２検出信号が停止した後、第１検出信号が出力されている場合には、第２検出信号出力停止から時間ｔ２−ｏｆｆ後に薬注量をＲ２ｍｇ／ＬからＲ１ｍｇ／Ｌへ変更
上記の遅延時間は、当該水処理系の汚泥性状やその他の運転状況に応じて適宜設定することができるが、例えば、上記開始遅延時間ｔ１−ＯＮ，ｔ２−ＯＮは３〜３０秒程度、即ち、３〜３０秒間検出信号が継続して出力された後薬注の開始又は薬注量の変更を行うのが好ましい。また、上記停止遅延時間ｔ１−ｏｆｆ，ｔ２−ｏｆｆは１〜１０分程度、即ち、検出信号が停止した後１〜１０分間薬注を継続した後、薬注の停止又は薬注量の変更を行うのが好ましい。
【００２５】
本発明において、汚泥の流出防止のために添加する沈降剤としては、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、酸化アルミニウム、塩化鉄、硫酸鉄、ポリ鉄、消石灰などの無機系凝集剤、或いはポリアクリルアミド、その部分加水分解物、ポリアクリル部分カチオン化など有機高分子系凝集剤を用いることができる。これらのうち、カチオン性のジメチルアミノエステルアクリル酸系及びジメチルアミノエステルメタクリル酸系高分子凝集剤がスラッジの沈降促進に対して即効性があるため、最も適している。
【００２６】
また、沈降剤の添加箇所としても特に制限はなく、図１に示す如く、沈殿槽への流入配管に沈降剤を添加する他、沈殿槽に直接沈降剤を添加しても良い。また、沈降剤の前段に、沈降剤の混合槽を設け、この混合槽に沈降剤を添加するものであっても良い。
【００２７】
また、沈殿槽の汚泥界面高を検出する界面計の測定方式に制限はないが、光式、超音波式が活性汚泥に対する感度が良く、性能、コスト面で優れている。
【００２８】
このような本発明の汚泥流出防止装置は、沈降剤の添加による汚泥の流出防止対策が採用されている処理システムであれば、図１の活性汚泥水処理装置に限らず、各種の処理システムに採用することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３０】
なお、以下の実施例及び比較例で沈降剤の薬注制御を適用したシステムは、図１に示す水処理装置において、沈降剤として、カチオン性のジメチルアミノエステルアクリル酸系の沈降剤を添加し、下記の条件で処理を行っているシステムであり、このシステムにおいては、現場管理者の監視による沈降剤の薬注制御では、一ヶ月の薬品使用量は２０００ｋｇ（過去３年間の平均）であり、このような大量の沈降剤を添加していても夜間の汚泥流出が時折発生していた。
［処理条件］
排水負荷（ＭＬＳＳ）    ：５０００ｍｇ／Ｌ
流入水量                ：５０ｍ３／時間（１２００ｍ３／日）
活性汚泥槽のＢＯＤ負荷  ：１２５ｋｇ／時間（３ｔ／日）
沈殿槽からの引抜き汚泥量：１２ｍ３×１２時間
また、この処理システムの活性汚泥処理水のＳＶ３０（３０分静置したときの沈降汚泥の容積割合）は９９％であり、ＳＶ３０を６０％とするために必要な上記沈降剤の薬注量は７０ｍｇ／Ｌ，ＳＶ３０を７０％とするために必要な上記沈降剤の薬注量は５０ｍｇ／Ｌ、ＳＶ３０を８０％とするために必要な上記沈降剤の薬注量は３５ｍｇ／Ｌであった。
【００３１】
以下の実施例及び比較例では、いずれの場合も一ヶ月間制御実験を行い、その間の沈降剤使用量と汚泥の流出の有無、汚泥界面高の様子を観察した。
【００３２】
実施例１
汚泥界面高の薬品添加レベルを２点設定し、沈殿槽の水面から１．０ｍ下方位置に汚泥界面高が達したときに、第１上限警報を出力し、水面から０．５ｍ下方位置に汚泥界面高が達したときに第２上限警報を出力し、薬注ポンプの吐出量を、第１上限警報出力時の設定薬注量は３５ｍｇ／Ｌ（ＯＮ−１）、第２上限警報出力時の設定薬注量は７０ｍｇ／Ｌとなるように（ＯＮ−２）、インバータ制御した。
【００３３】
また、薬注ポンプは、第１，第２上限警報共に、上限警報が２０秒間出力された場合に稼動（ＯＮ）し、上限警報の出力が停止後１０分間稼動した後停止するように、即ち、開始遅延タイマを２０秒、停止遅延タイマを１０分でそれぞれ設定した。
【００３４】
従って、第１，第２上限警報に対するポンプのＯＮ／ＯＦＦ制御は、図２に示す通りであり、第１上限警報が２０秒間出力された場合には薬注ポンプの稼動で３５ｍｇ／Ｌの薬注量で薬注が開始し、その後第１上限警報が停止した後更に１０分間薬注を継続してポンプが停止する。
【００３５】
また、第２上限警報についても同様であるが、第２上限警報の出力が停止した後１０分間経過後、第１上限警報が出力されていれば３５ｍｇ／Ｌの薬注量でポンプが稼動し続け、第１上限警報が停止した後更に１０分間薬注を継続してポンプが停止する。
【００３６】
このような薬注制御を一ヶ月間行ったときの薬品使用量と汚泥界面高及び汚泥流出の有無を表１に示した。
【００３７】
実施例２
実施例１において、汚泥界面高の薬品添加レベルを１点のみ設定し、沈殿槽の水面から１．０ｍ下方位置に汚泥界面高が達したときにのみ上限警報を出力すると共に、そのときの設定薬注量を７０ｍｇ／Ｌとし、図３に示す如く、上限警報が２０秒間出力された場合にポンプを稼動して７０ｍｇ／Ｌの薬注量で薬注を行い、その後上限警報が停止した後更に１０分間薬注を継続してポンプが停止するように薬注制御を行ったこと以外は同様にして薬注制御を行い、この薬注制御を一ヶ月間行ったときの薬品使用量と汚泥界面高及び汚泥流出の有無を表１に示した。
【００３８】
実施例３
実施例１において、沈殿槽の水面から１．０ｍ下方位置に汚泥界面高が達したときに上限警報を出力し、水面から１．５ｍ下方位置に汚泥界面高が達したときに下限警報を出力し、上限警報出力時の設定薬注量を７０ｍｇ／Ｌとし、図４に示す如く、上限警報が２０秒間出力された場合にポンプを稼動して７０ｍｇ／Ｌの薬注量で薬注を行い、その後、下限警報が２０秒間出力された場合にポンプを停止するようにしたこと以外は同様にして薬注制御を行い、この薬注制御を一ヶ月間行ったときの薬品使用量と汚泥界面高及び汚泥流出の有無を表１に示した。
【００３９】
なお、表１には、比較のため、現状の現場管理者による薬注制御の状況を併記する。
【００４０】
【表１】
0003695280.tif 000002
【００４１】
表１より、本発明によれば、少ない薬品使用量で汚泥の流出を確実に防止することができることがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の汚泥流出防止装置によれば、沈殿槽内の汚泥界面高の検出結果に基いて、的確な薬注制御を行って、少ない沈降剤添加量で沈殿槽からの汚泥の流出を確実に防止することができ、薬品コストの低減を図ると共に、沈殿槽にて安定かつ効率的な処理を行って、清澄な処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚泥流出防止装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】実施例１における薬注ポンプの稼動制御方法を示すタイムチャートである。
【図３】比較例１における薬注ポンプの稼動制御方法を示すタイムチャートである。
【図４】比較例２における薬注ポンプの稼動制御方法を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  活性汚泥槽
２  沈殿槽
３  界面計
４  薬液貯槽
５  制御装置
【図１】
0003695280.tif 000003
【図２】
0003695280.tif 000004
【図３】
0003695280.tif 000005
【図４】
0003695280.tif 000006