(57)【要約】【課題】生物反応槽の有機物負荷量増大時に、酸素供給のために使用する消費電力を低減化できる廃水処理装置及びその酸素供給量制御方法を提供することにある。【解決手段】生物反応槽１１に酸素を含む気体を導入し廃水に酸素を溶解させるための散気管１３と、散気管１３に外部から取り入れた気体を送風するための送風手段２０と、送風手段２０によって送風すべき風量を制御する制御手段１７と、気体中の酸素濃度を高めるための酸素富化ガス発生装置３１と、気体の酸素量を制御するための酸素供給量制御手段１を備え、酸素供給量制御手段１は、送風手段２０と酸素富化ガス発生装置３１の合計使用電力量と送風すべき風量が相当する酸素量の関係から、より少ない電力で酸素供給を可能とするように送風手段２０と酸素富化ガス発生装置３１の運転を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚濁物質を含む廃水を好気性微生物によって生物学的に処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に酸素を含む気体を導入して前記廃水に酸素を溶解させるための散気管と、前記散気管に気体を送風するための送風手段と、前記気体中の酸素濃度を高めるための酸素富化ガス発生装置と、前記気体の酸素量を制御するための酸素供給量制御装置とを備え、前記酸素供給量制御装置は、送風手段と酸素富化ガス発生装置の合計使用電力量と送風酸素量の関係から、より少ない電力量で設定された酸素供給となる条件で、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の運転を制御することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記生物反応槽に設けられた溶存酸素濃度計の計測値をフィードバックし、フィードバックされた溶存酸素濃度が予め設定された溶存酸素濃度の設定値より低い場合は、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の両方を使用して送風する場合と、酸素富化ガス発生装置を停止して送風手段を使用して送風する場合とのそれぞれについて、酸素供給量を、予め設定されている酸素供給量に合わせた場合の送風量を計算し、前記それぞれの場合の単位酸素量あたりの消費電力量を計算して両者の消費電力量を比較し、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の両方を使用して送風する場合の方が単位酸素量あたりの消費電力量が少ないと判定された場合には、酸素富化ガス発生装置を運転するように制御する請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
酸素を含む気体を導入して前記廃水に酸素を溶解させるための散気管を具備する生物反応槽で、有機性汚濁物質を含む廃水を好気性微生物によって生物学的に処理を行い、前記酸素供給量制御装置により、前記散気管に気体を送風するための送風手段と前記気体中の酸素濃度を高めるための酸素富化ガス発生装置の合計使用電力量と送風酸素量の関係から、より少ない電力量で設定された酸素供給となる条件で、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の運転を制御することを特徴とする廃水処理装置の酸素供給量制御方法。
【請求項４】
前記生物反応槽に設けられた溶存酸素濃度計の計測値をフィードバックし、フィードバックされた溶存酸素濃度が予め設定された溶存酸素濃度の設定値より低い場合は、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の両方を使用して送風する場合と、酸素富化ガス発生装置を停止して送風手段を使用して送風する場合とのそれぞれについて、酸素供給量を、予め設定されている酸素供給量に合わせた場合の送風量を計算し、前記それぞれの場合の単位酸素量あたりの消費電力量を計算して両者の消費電力量を比較し、前記送風手段と酸素富化ガス発生装置の両方を使用して送風する場合の方が単位酸素量あたりの消費電力量が少ないと判定された場合には、酸素富化ガス発生装置を運転するように制御する請求項３に記載の廃水処理装置の酸素供給量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚濁物質を含む廃水を好気性微生物により処理する生物反応槽に、比較的低動力での酸素供給を可能とする廃水処理装置及びその酸素供給量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚濁物質を含む廃水を生物反応槽に導入し、好気性微生物によって生物学的に処理することが行われている。好気性微生物による処理を促すためには、生物反応槽内にブロワーにより空気などの気体を散気し、酸素を供給することが必要となる。
【０００３】
生物学的処理を大規模に行う下水処理場などでは、ブロワーの動力コストが施設維持費に対して大きな割合を占めており、省エネルギーの観点からブロワーの消費電力の低減化が望まれている。ブロワーが消費する電力は、ブロワーが送風した風量の３乗に比例することが知られており、生物反応槽への有機物負荷量増大などにより送風すべき空気量を増加させる場合は、ブロワーの消費電力量が飛躍的に増大してしまう。
【０００４】
有機性汚濁物質を含んだ廃水は、導入管を通して、生物反応槽に導入される。生物反応槽には、散気管により空気が導入され、生物反応槽内の廃水に空気中の酸素が溶解する。このような生物反応槽における生物学的処理の制御方法の１つとして、生物反応槽内の廃水中の溶存酸素を計測し、これを一定とするような制御方法が知られている。
【０００５】
廃水中に設けられた溶存酸素濃度計により測定された溶存酸素濃度を制御手段へ入力し、制御手段はこの入力された溶存酸素濃度と、設定値入力手段により予め制御手段に設定された溶存酸素濃度設定値を比較する。入力された溶存酸素濃度が設定値よりも低い場合は、送風手段へ送風量を増大させるべく制御指令を出力し、溶存酸素濃度が設定値よりも高い場合は、送風手段へ送風量を減少させるべく制御指令を出力する制御方法である。このような例として例えば、〔特許文献１〕に記載のものがある。
【０００６】
又、〔特許文献２〕に記載のように、ＢＯＤ量の計測値と目標処理水ＢＯＤ値との差を汚水の汚れの指標値として算出し、この指標値と流量の積に依存した曝気風量の目標値を算出し、この目標値にしたがって送風機の送風量を制御するものがある。
【０００７】
〔特許文献１〕や〔特許文献２〕に記載の従来の技術では、生物反応槽へ導入される廃水中の有機物量が増大した場合、有機物除去のために好気性微生物が溶存酸素を消費し、廃水中の溶存酸素濃度が低下するので、送風手段により送風すべき送風量が増大し、ブロワーの消費する電力は送風量の３乗に比例して増大してしまう。
【０００８】
一方、ＰＳＡ（圧力変動吸着方式）酸素発生装置や深冷空気分離装置，酸素富化膜といった装置（以下、酸素富化ガス発生装置という）は、空気中の酸素を分離して酸素富化ガスを生成する装置であり、この装置により空気よりも酸素濃度を高めた気体を散気すれば廃水への酸素溶解度が増すため、この装置により生成された酸素富化ガスを送風すれば、送風手段が送風すべき風量を減少させても同じ働きを得ることができるので、送風手段による消費電力を削減することが期待できる。
【０００９】
〔特許文献３〕には、半導体製造設備に備える窒素製造装置の副生成ガスである酸素富化空気を、好気性処理槽内に貯留する被処理水に供給して曝気し、被処理水の浄化処理を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１４４２７７号公報
【特許文献２】特開２０００−３２５９８０号公報
【特許文献３】特開２００８−２２９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
〔特許文献３〕に記載の従来の技術は、酸素富化空気を利用しているが、半導体製造設備に備える窒素製造装置が必要不可欠であり、窒素製造装置が設置されていない生物学的処理を大規模に行う下水処理場などでは酸素富化空気を得られないという問題がある。又、酸素富化ガス発生装置の使用電力量は比較的大きく、単純に使用したのではかえって廃水処理装置全体の消費電力量の増大を招く可能性があり、廃水処理装置全体の消費電力量の低減については配慮されていないものであった。
【００１２】
本発明の目的は、送風手段および酸素富化ガス発生装置の消費する電力と、生物反応槽へ供給すべき酸素量を把握し、供給すべき酸素量に応じて適切な運転方法をとることによって、生物反応槽の有機物負荷量増大時に、酸素供給のために使用する消費電力を低減化できる廃水処理装置及びその酸素供給量制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、有機性汚濁物質を含む廃水を好気性微生物によって生物学的に処理を行う生物反応槽と、生物反応槽に酸素を含む気体を導入して廃水に酸素を溶解させるための散気管と、散気管に気体を送風するための送風手段と、気体中の酸素濃度を高めるための酸素富化ガス発生装置と、気体の酸素量を制御するための酸素供給量制御装置とを備え、酸素供給量制御装置は、送風手段と酸素富化ガス発生装置の合計使用電力量と送風酸素量の関係から、より少ない電力量で設定された酸素供給となる条件で、送風手段と酸素富化ガス発生装置の運転を制御するものである。
【００１４】
又、酸素を含む気体を導入して前記廃水に酸素を溶解させるための散気管を具備する生物反応槽で、有機性汚濁物質を含む廃水を好気性微生物によって生物学的に処理を行い、酸素供給量制御装置により、散気管に気体を送風するための送風手段と気体中の酸素濃度を高めるための酸素富化ガス発生装置の合計使用電力量と送風酸素量の関係から、より少ない電力量で設定された酸素供給となる条件で、送風手段と酸素富化ガス発生装置の運転を制御するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生物反応槽の有機物負荷量増大時に、送風手段と酸素富化ガス発生装置の運転を制御することにより、生物反応槽への酸素供給のために使用する動力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例である酸素供給量制御機構を具備した廃水処理装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施例を、図１を用いて説明する。図１は、本実施例の酸素供給量制御機構を具備した廃水処理装置の構成図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施例の廃水処理装置は、生物反応槽１１、生物反応槽１１に有機性汚濁物質を含んだ廃水を導入するための廃水導入管１２、生物反応槽１１の底部に設置された散気管１３、生物反応槽１１の溶存酸素濃度を計測するための溶存酸素濃度計１６、散気管１３に接続される通気管２３、通気管２３に設置された酸素量検出手段２４及びブロワー２１、ブロワー２１を駆動するインバーター２２、酸素量検出手段２４と散気管１３との間の通気管２３から分岐された酸素通気管３３に設けられた制御弁３２、制御弁３２より上流側で酸素通気管３３に接続される酸素量検出手段３４及び酸素富化ガス発生装置３１、溶存酸素濃度計１６に接続された送風量制御手段１７、送風量制御手段１７と接続された酸素供給量制御装置１で構成される。
【００１９】
ブロワー２１とインバーター２２は、送風手段２０を構成しており、送風手段２０には送風手段の消費電力検出手段２５が設けられ、酸素富化ガス発生装置３１には酸素富化ガス発生装置の消費電力検出手段３５が設けられる。消費電力検出手段２５，３５、送風手段２０、酸素量検出手段２４，３４、制御弁３２、酸素富化ガス発生装置３１は、それぞれ信号線により酸素供給量制御手段１と接続されている。
【００２０】
有機性汚濁物質を含んだ廃水は、廃水導入管１２を通して生物反応槽１１に導入される。生物反応槽１１では、散気管１３により酸素を含む気体１５が導入されており、生物反応槽内の廃水１４に気体１５中の酸素が溶解する。
【００２１】
気体１５中に溶解する酸素の必要な酸素量は、送風量制御手段１７が決定し、送風量制御手段１７及び酸素供給量制御手段１により必要な酸素量となるように制御される。送風量制御手段１７は、生物反応槽１１内に設置された酸素量検出手段２４で計測されフィードバックされた溶存酸素濃度により廃水中の溶存酸素が設定値となるような運転方法を行う。
【００２２】
すなわち、送風量制御手段１７は、溶存酸素濃度計１６により測定された溶存酸素濃度を溶存酸素濃度計１６から受信し、受信した溶存酸素濃度と、図示しない設定値入力手段により送風量制御手段１７に予め設定された溶存酸素濃度設定値を比較し、受信した溶存酸素濃度が設定値よりも低い場合は、酸素供給量制御手段１へ酸素供給量を増大させるべく制御指令を出力し、受信した溶存酸素濃度が設定値よりも高い場合は、酸素供給量制御手段１へ酸素供給量を減少させるべく制御指令を出力する。
【００２３】
酸素供給量制御手段１は、送風量制御手段１７より送信された制御指令をもとに、例えばブロワー２１とインバーター２２により構成された送風手段２０と、酸素富化ガス発生装置３１の運転状態を制御する。
【００２４】
この制御では、まず、送風手段２０と酸素富化ガス発生装置３１の両方を使用して送風する場合と、酸素富化ガス発生装置３１を停止して送風手段２０を使用して送風する場合とのそれぞれについて、酸素供給量を、送風量制御手段１７で予め設定されている酸素供給量に合わせた場合の送風量を計算する。
【００２５】
前者の酸素供給量は、送風手段送風量×空気中の酸素濃度＋酸素富化ガス発生装置送風量×酸素富化ガス酸素濃度によって表され、後者の酸素供給量は、送風手段送風量×空気中の酸素濃度によって表される。
【００２６】
次に、送風手段２０と酸素富化ガス発生装置３１の両方を使用した場合の単位酸素量あたりの消費電力量を数１により計算し、酸素富化ガス発生装置３１を停止して送風手段２０を使用して送風する場合の単位酸素量あたりの消費電力量を数２により計算する。この両者の消費電力量を比較し、前者の方が単位酸素量あたりの消費電力量が少ないと判定された場合には、制御弁３２を開放し、酸素富化ガス発生装置３１を運転するように制御する。
【００２７】
【数１】
2011183353.tif 000003
【００２８】
【数２】
2011183353.tif 000004
【００２９】
酸素供給量制御手段１によって制御される送風手段２０と酸素富化ガス発生装置３１の両方から供給される気体が通気管２３に導入され、散気管１３から生物反応槽１１内に散気される。
【００３０】
後者の方が単位酸素量あたりの消費電力量が少ないと判定された場合には、制御弁３２を閉じ、酸素富化ガス発生装置３１を停止するように制御する。この場合は、酸素供給量制御手段１によって制御される送風手段２０から供給される気体が通気管２３に導入され、散気管１３から生物反応槽１１内に散気される。
【００３１】
ここで、数１または数２の算出のために必要な各諸量が既知ではない場合、次の計測方法により計測可能である。
【００３２】
送風手段２０により供給される酸素量は、送風手段送風量×空気中の酸素濃度となり、これは酸素量検出手段２４によって測定される。
【００３３】
酸素量検出手段２４は、特に限定されないが、酸素富化ガス発生装置３１が発生する酸素富化ガスを通気するための酸素通気管３３に設けられ、酸素濃度計，圧力計，流量計，温度計等の組み合わせにより、酸素の標準状態体積が把握できれば良い。また、大気の酸素濃度（約２１％）を既知として、濃度の検出を省略しても良い。
【００３４】
酸素富化ガス発生装置３１により供給される酸素量は、酸素富化ガス発生装置送風量×酸素富化ガス酸素濃度となり、酸素量検出手段３４によって測定される。
【００３５】
酸素量検出手段３４は、特に限定されないが、送風手段２０が送風する空気を通気するための通気管２３に設けられ、酸素濃度計，圧力計，流量計，温度計等の組み合わせにより、酸素の標準状態体積が把握できれば良い。また、酸素富化ガス発生装置３１の生成する酸素富化ガスの中の酸素標準状態が酸素富化ガス発生装置により既知であれば、これを省略しても良い。
【００３６】
送風手段２０が消費する電力は、送風手段の消費電力検出手段２５によって測定される。送風手段２０により使用される電力が送風手段２０によって示される場合は、この値を使用し、送風手段消費電力検出手段２５を省略しても良い。
【００３７】
酸素富化ガス発生装置３１が消費する電力は、酸素富化ガス発生装置の消費電力検出手段３５によって測定される。酸素富化ガス発生装置３１により使用される電力が酸素富化ガス発生装置３１によって示される場合は、この値を使用し、酸素富化ガス発生装置消費電力検出手段３５を省略しても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１  酸素供給量制御手段
１１  生物反応槽
１２  廃水導入管
１３  散気管
１６  溶存酸素濃度計
１７  送風量制御手段
２０  送風手段
２１  ブロワー
２２  インバーター
２３  通気管
２４，３４  酸素量検出手段
２５，３５  消費電力検出手段
３１  酸素富化ガス発生装置
３２  制御弁
３３  酸素通気管
【図１】
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