(57)【要約】【課題】流入負荷の変動に応じて曝気機器の運転時間を自動的に調節して間欠曝気を行うことにより、常に安定した処理水質を得る。【解決手段】流量計４、ＳＳ計７を用いて汚水の流入負荷及び反応槽ＭＬＳＳを測定し、自動制御装置２７の演算部２８で酸素必要量を演算する。演算した酸素必要量を積算し、この積算値に基づいて自動制御装置２７の制御部２９により曝気ローター２等の曝気機器を自動的に間欠運転する。これにより流入負荷及び微生物量の変動に応じて曝気時間を自動的に調整する。そしてまた、自動的に調整する曝気時間及び曝気時刻に対応した余剰汚泥及び返送汚泥の引抜き制御を行う。【選択図】図８  
2006007132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素必要量演算部と曝気制御部とを備え、酸素必要量の積算値に基づいて反応槽に空気を送り込み、反応槽に流入した汚水及び活性汚泥を曝気して汚水中の汚濁物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、前記酸素必要量演算部は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と、供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成し、該流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部では、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである汚水処理装置。
【請求項２】
沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、後続の汚泥濃縮槽からの汚泥引抜き後に流入汚水を反応槽に供給し、曝気機器が運転を開始した際に予め任意に設定された沈降タイマーをＯＮにし、沈降タイマーがタイムアップした段階で設定した引抜き時間で余剰汚泥を引き抜くようになす一方、余剰汚泥引抜きの沈降タイマーがＯＮしてから、引抜き完了までを除き、曝気機器が運転している時及び曝気停止後の一定時間に返送汚泥を引き抜くようになした汚水処理装置。
【請求項３】
酸素必要量演算部と曝気制御部とを備え、酸素必要量の積算値に基づいて反応槽に空気を送り込み、反応槽に流入した汚水及び活性汚泥を曝気して汚水中の汚濁物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、前記酸素必要量演算部は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と、供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成し、該流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部では、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである汚水処理装置において、後続の汚泥濃縮槽からの汚泥引抜き後に流入汚水を反応槽に供給し、曝気機器が運転を開始した際に予め任意に設定された沈降タイマーをＯＮにし、沈降タイマーがタイムアップした段階で設定した引抜き時間で余剰汚泥を引き抜くようになす一方、余剰汚泥引抜きの沈降タイマーがＯＮしてから、引抜き完了までを除き、曝気機器が運転している時及び曝気停止後の一定時間に返送汚泥を引き抜くようになした汚水処理装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の汚水処理装置であって、曝気風量又は曝気機器の回転数の制御が可能な処理装置において、１日の曝気時間が曝気時間上限を超えた場合及び曝気時間下限を下回った場合に、曝気風量又は回転数を調整することで曝気時間が適切な範囲内で制御されるように曝気風量又は回転数の自動調整ができる曝気制御部を備えた汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は間欠曝気を行う浮遊式微生物処理方法を用いた汚水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
間欠曝気を行う浮遊式微生物処理方法を用いた汚水処理装置には、オキシデーションディッチ（ＯＤ）法による汚水処理装置やＪＡＲＵＳ−ＸＩＶ型（連続流入−間欠曝気）・ＪＡＲＵＳ−ＸＶ型（間欠流入−間欠曝気）の農業集落排水処理装置がある。
【０００３】
斯かる汚水処理装置において、オキシデーションディッチ（ＯＤ）法による汚水処理装置は、無終端循環水路の反応槽を用い、曝気ローターにより水流を起こし、酸素を含んだ汚水と活性汚泥を循環させて攪拌するようになしている。
【０００４】
そして、循環水路の反応槽内では、曝気により酸素を供給した状態（好気）で、汚水中の有機物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、アンモニア性窒素から硝酸性窒素へ酸化する硝化反応と硝化反応で生成された硝酸性窒素が、溶存酸素が無くなった状態（無酸素）で窒素ガスへと還元される脱窒反応とによって浄化が行われている。
【０００５】
本来、低負荷運転を前提として設計されているＯＤ法による汚水処理装置において、多くの場合は設計した処理能力よりもはるかに少ない汚水しか流入しておらず、連続曝気では流入負荷に対して酸素供給過多のため反応槽全体が好気となりやすい。特に反応槽の水路が短い場合は脱窒を行うために必要な無酸素状態を作りにくい。このため曝気機器の運転と停止を繰り返し、好気と無酸素状態を作る間欠曝気が行われる。
【０００６】
ところで、従来における間欠曝気の運転パターンは、処理場管理者の経験や勘に基づいて作成されたＯＮ／ＯＦＦ運転であり、運転パターンは一度作成すると一定の期間（例えば数日間）変更しないことやアンモニア性窒素の除去を優先的に考慮すること等から、平均的な流入負荷に対してやや過曝気の設定を行っている。
【０００７】
また一方、余剰汚泥の引抜きは、汚泥濃縮槽の容量、濃縮汚泥の引抜き時間、汚泥運搬時間などを考慮してタイマーを作成する。また、返送汚泥は反応槽に返されるので、曝気停止時には未処理水が沈澱槽へ流入する可能性がある。これを防止するために通常は曝気している時に合わせて返送を返すようにタイマーを組んでいる。そしてまた、これら余剰汚泥・返送汚泥の引抜きも管理者の経験によりパターン設定を行っている。
【０００８】
以上は、ＯＤ法を例にあげて従来の技術を説明したが、曝気運転パターンを管理者の経験や勘で決定していることは、従来の汚水処理装置全般に共通していることである。
【０００９】
しかし、このように管理者の経験や勘に基づいて設定されたタイマー等によって曝気を行う場合には、流入負荷の変動に適切に対応できず、常に良好な放流水質を得ることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、適切な間欠曝気を自動的に行い、常に有機物と窒素の除去効率の向上と、得られた処理水質を安定化させながら電気消費量を削減することができるようになすと共に、自動的な間欠曝気によって不確定になる曝気時間及び曝気時刻に対応して沈澱槽からの汚泥引抜きを安定して行うことができるようになした汚水処理装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
而して、本発明の要旨とするところは、次の構成からなる汚水処理装置にある。
（１）酸素必要量演算部と曝気制御部とを備え、酸素必要量の積算値に基づいて反応槽に空気を送り込み、反応槽に流入した汚水及び活性汚泥を曝気して汚水中の汚濁物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、前記酸素必要量演算部は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と、供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成し、該流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部では、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである汚水処理装置。
【００１２】
（２）沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、後続の汚泥濃縮槽からの汚泥引抜き後に流入汚水を反応槽に供給し、曝気機器が運転を開始した際に予め任意に設定された沈降タイマーをＯＮにし、沈降タイマーがタイムアップした段階で設定した引抜き時間で余剰汚泥を引き抜くようになす一方、余剰汚泥引抜きの沈降タイマーがＯＮしてから、引抜き完了までを除き、曝気機器が運転している時及び曝気停止後の一定時間に返送汚泥を引き抜くようになした汚水処理装置。
【００１３】
（３）酸素必要量演算部と曝気制御部とを備え、酸素必要量の積算値に基づいて反応槽に空気を送り込み、反応槽に流入した汚水及び活性汚泥を曝気して汚水中の汚濁物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、前記酸素必要量演算部は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と、供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成し、該流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部では、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである汚水処理装置において、後続の汚泥濃縮槽からの汚泥引抜き後に流入汚水を反応槽に供給し、曝気機器が運転を開始した際に予め任意に設定された沈降タイマーをＯＮにし、沈降タイマーがタイムアップした段階で設定した引抜き時間で余剰汚泥を引き抜くようになす一方、余剰汚泥引抜きの沈降タイマーがＯＮしてから、引抜き完了までを除き、曝気機器が運転している時及び曝気停止後の一定時間に返送汚泥を引き抜くようになした汚水処理装置。
【００１４】
（４）上記（１）、（２）または（３）記載の汚水処理装置であって、曝気風量又は曝気機器の回転数の制御が可能な処理装置において、１日の曝気時間が曝気時間上限を超えた場合及び曝気時間下限を下回った場合に、曝気風量又は回転数を調整することで曝気時間が適切な範囲内で制御されるように曝気風量又は回転数の自動調整ができる曝気制御部を備えた汚水処理装置。
【００１５】
図１は本発明の基本構成の説明図である。而して上記（１）〜（４）において、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）の算出は、次式（１）（２）により行う。
【００１６】
【数１】
2006007132.tif 000003
ここで、ｏｒ−  流入は流入負荷であり、流入ＢＯＤの酸化及びケルダール窒素の硝化と脱窒に必要な酸素量である。Ｆは反応槽に流入する汚水の流量〔ｍ３  ／Ｈｒ〕で、ｃは流入汚濁物質濃度〔Ｋｇ−Ｏ２／ｍ３  〕である。流入汚水のＳＳとＢＯＤ及びケルダール窒素の相関を利用すると、次の式となる。
【００１７】
【数２】
2006007132.tif 000004
ここで、ＫＳＳとＫｃ  は係数であり、ＳＳｉｎは反応槽に流入する前の浮遊物濃度である。また、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）の経時変化例は、図３において線ａで示す通りである。
【００１８】
また、上記（１）〜（４）において、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）の算出は、次式（３）により行う。尚、これは反応槽の水温を測定した上で校正する。
【００１９】
【数３】
2006007132.tif 000005
ここで、ＫＭＬは微生物の内生呼吸速度係数であり、水温によって変化する。ＶＡ  は反応槽の好気ゾーン容積である。
【００２０】
また、上記（１）〜（４）において、供給酸素量（ｏｓ）演算部は、上記の通り曝気により供給された酸素量を算出するものであるが、供給された酸素量は、図２に示した曝気機器の性能曲線等により求めるものである。
【００２１】
また、上記（１）〜（４）において、全酸素必要量（ｏｒ）は、上記の通り流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、これは次式（４）（５）（６）の通りである。尚、（ｏｒの積算値＝ＯＲ）である。
【００２２】
【数４】
2006007132.tif 000006
【００２３】
次はｏｒを積分する。
【００２４】
【数５】
2006007132.tif 000007
積分式を離散化すると、次のようになる。
【００２５】
【数６】
2006007132.tif 000008
【００２６】
ここで、Δｔは一定の時間間隔である。
この積分値の経時変化は、図３において線ｂで示す通りである。
【００２７】
そして、図３において線ｂとｃで示すように、曝気制御部では積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものである。即ち、曝気停止時は供給酸素量はゼロであるため、汚水の流入に伴いＯＲは蓄積される。積算値ＯＲが曝気開始ＯＲ設定値を超えた時に曝気機器に運転指令を出す。曝気中の供給酸素量ｏｓが流入酸素必要量（ｏｒ−流入）と内生酸素必要量（ｏｒ−内生）の合計量を上回ると、積算値ＯＲは減少する。曝気停止の設定値（例えば、ゼロ）を下回った時に曝気を停止する。これを繰り返すことで自動的に間欠曝気を行うものである。
【００２８】
但し、流入負荷によっては長期的な連続曝気・連続停止が起こり得る。長期的な連続曝気は、脱窒効率を悪化させ、長期的な連続停止は生物処理を行う微生物にとって悪影響を与える可能性があるため、連続運転時間と連続停止時間には上限値を設定し、その上限を超えた際は強制的に曝気を停止または運転するようにする。
【００２９】
また、酸素必要量が一定の場合、曝気量が大きければ曝気時間は短くなる。逆に曝気量が小さければ曝気時間は長くなる。一般的に間欠曝気の場合は曝気時間と曝気停止時間のバランスをとる必要がある。このことから、上記の如く曝気風量または曝気機器の回転数の制御が可能な処理装置において、１日の曝気時間が曝気時間上限を超えた場合及び曝気時間下限を下回った場合に、曝気風量または回転数を調整することで曝気時間が適切な範囲内で制御されるように曝気風量または回転数の自動調整ができるようになしている。
【００３０】
一方、間欠曝気を行う多くの汚水等処理装置では、返送汚泥及び余剰汚泥の引抜きは、曝気のタイミングに合わせてタイマーによって制御している。この際、通常は同様にタイマー等により予め設定された曝気に合わせて引抜きスケジュールを決める。このスケジュールについて、図４に示した汚泥濃縮設備を有するオキシデーションディッチ（ＯＤ）法の汚水等処理装置を例に説明する。
【００３１】
図４において、１００は無終端循環水路の反応槽であり、曝気ローター１０１により水流を起こし、空気を含んだ汚水と活性汚泥を循環させて攪拌するものである。１０２は該反応槽１００への汚水の流通路である。１０３は沈澱槽、１０４は前記反応槽１００と沈澱槽１０３を結ぶ通路、１０５は前記沈澱槽１０３の上澄水を放流する通路である。１０６は前記沈澱槽１０３の底部と前記反応槽１００を結ぶ汚泥返送路、１０７は汚泥返送路１０６の途中部に接続された余剰汚泥引抜き路、１０８は余剰汚泥引抜き路１０７に接続された汚泥濃縮槽、１０９は汚泥濃縮槽１０８の底部に接続された濃縮汚泥引抜き路である。また、１１０、１１１、１１２、１１３はポンプである。
【００３２】
通常、反応槽１００に汚水もしくは返送汚泥が流入する際においては、反応槽１００の水溶液が押し出される形で沈澱槽１０３に流入する。この際に曝気機器である曝気ローター１０１が運転していると、ＯＤ内の汚泥が攪拌された状態になり、沈澱槽１０３に汚泥が流入する。沈澱槽１０３では一定の汚泥沈降時間を経て、沈降した汚泥を返送汚泥または余剰汚泥として引き抜く。このため、汚泥の引抜きスケジュールは曝気機器の運転スケジュールを考慮した形て決定する。したがって、曝気機器の運転及び汚泥引抜き機器の運転の双方を予め決められたタイマー等により設定することが多い。
【００３３】
しかしながら、こうした設定スケジュールに基づく運転には、以下の欠点が存在する。
１．曝気機器の運転は、流入負荷との連動が保証できないので、処理水質は不安定になりやすい。
２．余剰汚泥の引抜きは、汚水の流入と連動しないため、余剰汚泥濃度が不安定になりやすく、運転管理上好ましくない。
【００３４】
また、上記本発明に係る汚水処理装置による間欠曝気では、曝気時間の長短が流入負荷によって自動的に調節されることで負荷変動に対応した曝気を行うため、曝気開始時刻・曝気停止時刻は不確定である。そのためＯＤ後段の沈澱槽への汚泥の流入時刻は不規則であり、従来のタイマーによる汚泥引抜きでは汚泥界面が不安定となり、引抜き汚泥濃度に大きなばらつきが出るなど、維持管理上不具合が生じる。
【００３５】
これに対応するため、本発明では沈澱槽からの汚泥引抜き（返送汚泥・余剰汚泥）について、流入水を供給するポンプ等のＯＮ／ＯＦＦ信号・曝気機器のＯＮ／ＯＦＦ信号などを受け、制御部から自動的に汚泥の引抜き機器に運転指令を出すように構成している。斯かる構成における余剰汚泥引抜きプロセスのフローチャートを図５に、また返送汚泥引抜きプロセスのフローチャートを図６に示し、以下夫々について説明する。
【００３６】
余剰汚泥の引抜きは、次のように行う。
１．一定の時刻に余剰汚泥引抜き準備を開始する。この段階では余剰汚泥の引抜きを行わず、沈澱槽への汚泥流入及び沈降を待つ状態となる。一定の時刻とは、一般的には後続の汚泥濃縮槽から汚泥が引抜かれた時点を指すため、濃縮汚泥引抜きポンプの運転完了の信号等を利用するが、管理者によって自由に設定できる。
２．反応槽に汚水が供給される（汚水ポンプＯＮ信号や流量計による信号）と同時に曝気機器の運転（ＯＮ信号）がなされるという状態になる。この段階では反応槽から汚泥が押し出され、沈澱槽に汚泥が供給される。
３．沈澱槽からの汚泥引抜き量を確保するため、引抜きまで反応槽での攪拌（曝気）時間を確保する必要がある。その判断は、ＮＯであればそのまま待機する。ＹＥＳになれば沈降タイマーをＯＮにする。沈降タイマーとは、沈澱槽に流入した汚泥が沈澱槽内で沈降するのを待つ時間で、管理者により自由に設定できる。
４．沈降タイマーがタイムアップになると、余剰汚泥引抜きポンプ等の運転指令を出し、余剰汚泥を引抜く。同時に余剰汚泥の引抜タイマーをＯＮにセットする。引抜かれた汚泥は必ず沈澱槽において沈降する過程を経ているため、任意のタイミングで曝気が行われても、ＯＮ／ＯＦＦタイマー設定による定期的な引抜きと異なり、安定した終沈汚泥界面と沈降汚泥濃度で汚泥引抜きを行うことができる。
５．引抜き量は設定された引抜き時間によって決まる。引抜きタイマーがタイムアップした段階で余剰汚泥ポンプ等の停止指令を出す。
【００３７】
返送汚泥の引抜きは、次のように行う。
１．余剰汚泥の引抜き中もしくは沈澱槽において余剰汚泥引抜きのために汚泥を沈降中かをチェックする。もしそうであれば、汚泥の返送を停止する。
２．曝気機器が運転している時（ＯＮ信号）、及び曝気停止後の一定期間内であれば、汚泥返送機器を運転する（タイマーによって設定。）。曝気機器停止後も一定時間内、後続の沈澱槽に汚泥が供給される。汚泥界面の安定化などの目的で、それらの汚泥を反応槽へ返すためには曝気停止後の一定時間の継続返送が必要である。
【発明の効果】
【００３８】
曝気機器のパターン制御期間と間欠ＯＲ自動制御期間において、処理水の有機物（ＣＯＤｃｒ）濃度と全窒素（Ｔ−Ｎ）濃度、並びに単位処理水量あたりの電気消費率は図７に示す通りであり、この結果をまとめると、次のような結論が得られる。
１．水質の安定化。実験期間中に処理水有機物（ＣＯＤｃｒ）濃度と全窒素（Ｔ−Ｎ）濃度は安定している。
２．消費電力の削減。曝気機器のパターン運転と比べて、同じ良好な水質を得ながら、単位処理水量あたりの電気消費率は約１５％の削減が実現した。
３．終沈汚泥界面及び余剰汚泥濃度の安定化。実験期間中の汚泥界面は変動が少なく、余剰汚泥濃度も安定しているため、汚泥の管理は非常にしやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明を実施するための最良の形態は、酸素必要量演算部と曝気制御部とを備え、酸素必要量の積算値に基づいて反応槽に空気を送り込み、反応槽に流入した汚水及び活性汚泥を曝気して汚水中の汚濁物を活性汚泥により生物化学的に除去すると共に、沈澱槽に沈澱した汚泥を、その一部は反応槽に返送し、残りは余剰汚泥として排出するようになした汚水処理装置であって、前記酸素必要量演算部は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と、内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と、供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成し、該流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部では、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである汚水処理装置において、後続の汚泥濃縮槽からの汚泥引抜き後に流入汚水を反応槽に供給し、曝気機器が運転を開始した際に予め任意に設定された沈降タイマーをＯＮにし、沈降タイマーがタイムアップした段階で設定した引抜き時間で余剰汚泥を引き抜くようになす一方、余剰汚泥引抜きの沈降タイマーがＯＮしてから、引抜き完了までを除き、曝気機器が運転している時及び曝気停止後の一定時間に返送汚泥を引き抜くようになした汚水処理装置にある。
【実施例１】
【００４０】
以下、本発明の具体的構成例である実施例について説明する。
図８は本発明の実施例１の構成説明図である。
【００４１】
図中、１は無終端循環水路の反応槽であり、曝気ローター２により水流を起こし、空気を含んだ汚水と活性汚泥を循環させて攪拌するものである。また、曝気ローター２は好気自動制御装置の制御部からの指令に基づいて作動するものである。３は該反応槽１への汚水の流通路である。４は前記汚水の流通路３に設けた流入水量を計測する流量計であり、その計測データの信号は後記自動制御装置の演算部に送るものである。尚、本実施例では該流量計を汚水の流通路に設けたが、放流する処理水の流通路に設けるようにしてもよい。
【００４２】
５は内部自動洗浄機能付のサンプリング装置であり、水槽６と、これの内部に設置したＳＳ計７及びｐＨ計８からなるものである。また、該サンプリング装置５は、後記自動制御装置からの指令に基づいて適時内部のサンプルを排出し、その都度洗浄水を噴出して洗浄を行うものである。尚、９は洗浄水の配管、１０はバルブ、１１は洗浄水である。そしてまた、該ＳＳ計７及びｐＨ計８は後記自動制御装置の演算部に計測データの信号を送るものである。
【００４３】
また、該サンプリング装置５には、前記汚水の流通路３に通ずるサンプル抽出路１２と前記反応槽１に通ずるサンプル抽出路１３を設けて、これら両サンプル抽出路１２、１３のいずれかを選択的に連通可能となしている。尚、１４は該サンプル抽出路１２と１３をサンプリング装置５の水槽６に接続する通路であり、途中部にポンプ１５を設けている。また、該サンプル抽出路１２と１３にも途中部にバルブ１６、１７を夫々設けている。そしてこれらポンプ１５、バルブ１６、１７は後記自動制御装置の制御部からの指令に基づいて作動するものである。１８は前記サンプリング装置５の水槽６と前記反応槽１を結ぶサンプリング排出通路である。１９は前記反応槽１内の処理水の温度を計測する温度計であり、後記自動制御装置の演算部に計測データの信号を送るものである。
【００４４】
２０は沈澱槽、２１は前記反応槽１と沈澱槽２０を結ぶ通路、２２は前記沈澱槽２０の上澄水を放流する通路である。２３は前記沈澱槽２０の底部と前記反応槽１を結ぶ汚泥返送路、２４は汚泥返送路２３の途中部に接続された余剰汚泥引抜き路である。そして、該汚泥返送路２３における余剰汚泥引抜き路２４の接続部と反応槽１との間の途中部にはポンプ２５が設けられ、更に余剰汚泥引抜き路２４の途中部にもポンプ２６が設けられている。そしてこれらポンプ２５、２６は後記自動制御装置の制御部からの指令に基づいて作動するものである。また、図においては前記余剰汚泥引抜き路２４に接続される汚泥濃縮槽と濃縮汚泥引抜き路等は省略している。
【００４５】
２７はデータの入力・演算を行う演算部２８と運転制御指令を出力する制御部２９とからなる自動制御装置である。また、該演算部２８は、流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部と内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部と供給酸素量（ｏｓ）演算部と全酸素必要量（ｏｒ）演算部とで構成される酸素必要量演算部（図示せず。）を含むものである。また、該制御部２９は曝気機器の運転を制御する曝気制御部を含むものである。
【００４６】
そしてまた、前記流入酸素必要量（ｏｒ−流入）演算部は、流入水のＳＳ（または濁度あるいは透視度）をセンサーで測定し、予め測定した流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）測定値と流入ＢＯＤ及びケルダール窒素との相関関係を利用して流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度を算出すると共に、算出された流入ＢＯＤ濃度及びケルダール窒素濃度と流入水量計または放流水量計により測定された処理水量（または流入ポンプの運転時間等により算出される流入量）との積から流入酸素必要量を算出するものであり、また内生酸素必要量（ｏｒ−内生）演算部は、ＭＬＳＳをセンサーにより測定し、内生呼吸に係る酸素必要量を算出するものであり、また供給酸素量（ｏｓ）演算部は、曝気により供給された酸素量を算出するものであり、また全酸素必要量（ｏｒ）演算部は、上記流入酸素必要量と内生酸素必要量の合計から供給酸素量を引いた数値を算出し、一定時間間隔で積算するものであり、また、前記曝気制御部は、前記全酸素必要量演算部による積算値ＯＲをもとに曝気機器の運転を制御するものであり、積算値ＯＲが曝気開始設定値を超えた時に曝気を開始し、曝気停止設定値を下回った時に曝気を停止するようにして自動的に間欠曝気を行うように制御するものである。
【００４７】
而して、本実施例による処理作用は上記の通りであるから詳細な説明は省略し、簡単に説明すると次の通りである。
【００４８】
酸素必要量の演算に用いる流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）及びＭＬＳＳの測定は、サンプリング装置５を用いて間欠測定を行う。図９に示すように、測定している時はリアルタイムの測定値若しくはそれにフィルターをかけた値を使用するが、測定していない時は前回測定完了時の値をホールドして使用する。自動制御装置２７の演算部２８における酸素必要量演算部では、サンプリング装置５で測定されたセンサー値または機器のＯＮ／ＯＦＦ信号または流量計等からの入力信号から、酸素必要量を演算する。また、自動制御装置２７の制御部２９では、上記の通り酸素必要量の積算値に基づき曝気機器に運転・停止指令を出すほか、上記図５及び図６で示したプロセスチャートに従って汚泥制御用の各機器に運転・停止指令若しくは開・閉指令を出して制御するものである。
【実施例２】
【００４９】
次に、図１０に示した本発明の実施例２について説明する。
本実施例と前記実施例１との相違点は、本実施例において前記実施例１における内部自動洗浄機能付のサンプリング装置を用いていない点である。
【００５０】
而して、本実施例の場合には、流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）及びＭＬＳＳの値については、ＯＤ内に設置されたセンサーによる連続測定であり、そして図１１に示すようにリアルタイムの測定値若しくはそれにフィルターをかけた値を使用するものである。また、その他の構成並びに作用は前記実施例１と同様であるから、同一の部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００５１】
次に、図１２に示した本発明の実施例３について説明する。
本実施例は農業集落排水処理装置に係り、ＪＡＲＵＳ−ＸＩＶ型（連続流入−間欠曝気）とＪＡＲＵＳ−ＸＶ型（間欠流入−間欠曝気）の例を示すものである。
【００５２】
本実施例と前記実施例１との相違点は、反応槽及び曝気機器において、実施例１は無終端循環水路の反応槽を用い、曝気ローターにより水流を起こして曝気するものであるのに対して、本実施例は無終端循環水路の反応槽ではなく、且つまたブロワーと散気部材による散気式エアレーション方式を用いることと、本実施例において反応槽への汚水の流通路の途中部に、自動制御装置の演算部に計測データの信号を送るポンプと計量装置を設けた点である。
【００５３】
即ち、前記実施例１における無終端循環水路の反応槽１に代わる反応槽３０を用いるものであり、本実施例では２基を並設している。そしてまた、ブロワー３１から送り出された空気を、送風路３２を経て前記反応槽３０内に送り込み、反応槽３０の底部の散気部材３３から放出して曝気するものである。また、前記送風路３２にはバルブ３４、３４が設けられており、これらのバルブ３４、３４と前記ブロワー３１は自動制御装置２７の制御部２９からの指令に基づいて作動するものである。また、反応槽３０への汚水の流通路３の途中部にはポンプ３５と計量装置３６が設けられ、これらポンプ３５と計量装置３６は自動制御装置２７の演算部２８に計測データの信号を送るものである。また、汚泥返送路２３における余剰汚泥引抜き路２４の接続部と沈澱槽２０との間の途中部にポンプ２５を設け、更に余剰汚泥引抜き路２４と、汚泥返送路２３における余剰汚泥引抜き路２４の接続部より反応槽３０寄りの途中部にはバルブ３７、３８が夫々設けられている。そしてこれらポンプ２５、バルブ３７、３８は自動制御装置２７の制御部２９からの指令に基づいて作動するものである。
【００５４】
而して、本実施例の場合には、流入ＳＳ（または濁度あるいは透視度）及びＭＬＳＳの測定方法については前記実施例１と同じであり、そしてまた流入量Ｆは、流入汚水ポンプ３５のＯＮ／ＯＦＦ信号と、計量装置三角堰３６等の調整によって決められた時間あたりの流量から割り出すものである。また、その他の構成並びに作用は前記実施例１と同様であるから、同一の部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の基本構成の説明図である。
【図２】曝気機器の酸素供給能力の性能曲線を示すグラフである。
【図３】流入酸素必要量の経時変化と負荷の積算値をもとに曝気機器の運転を制御する曝気制御の説明図である。
【図４】汚泥濃縮設備を有するオキシデーションディッチ法による汚水処理装置の構成説明図である。
【図５】本発明による余剰汚泥引抜きプロセスのフローチャートである。
【図６】本発明による返送汚泥引抜きプロセスのフローチャートである。
【図７】従来の曝気機器のパターン制御と本発明による間欠ＯＲ自動制御装置における処理水の有機物（ＣＯＤｃｒ）濃度と全窒素（Ｔ−Ｎ）濃度並びに単位処理水量あたりの電気消費率の比較測定を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１の構成説明図である。
【図９】サンプリング装置を用いた場合における流入ＳＳの経時変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例２の構成説明図である。
【図１１】サンプリング装置を用いない場合における流入ＳＳの経時変化を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例３の構成説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  反応槽
２  曝気ローター
３  汚水の流通路
４  流量計
５  サンプリング装置
６  水槽
７  ＳＳ計
８  ｐＨ計
１２、１３  サンプル抽出路
１４  通路
１５  ポンプ
１６、１７  バルブ
１８  サンプル抽出通路
１９  温度計
２０  沈澱槽
２３  汚泥返送路
２４  余剰汚泥引抜き路
２５、２６  ポンプ
２７  自動制御装置
２８  演算部
２９  制御部
３０  反応槽
３１  ブロワー
３２  送風路
３３  散気部材
３４  バルブ
３５  ポンプ
３６  計量装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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