(57)【要約】  本発明は、活性汚泥槽の曝気を含む、活性汚泥または混合培養を用いる水の生物学的処理の方法および設備に関する。本発明の方法は、（ａ）曝気時間（Ｔ１ｍｉｎとＴ１ｍａｘ）と非曝気時間（Ｔ２ｍｉｎとＴ２ｍａｘ）の期間と、処理水または混合液の硝酸濃度に対する高い設定値（ＳＨＮＯ３）と低い設定値（ＳＢＮＯ３）と、槽に存在する水のレドックス電位に対する高い設定値（ＳＨレドックス）とを定める工程と、（ｂ）曝気時間（Ｔ１）と非曝気時間（Ｔ２）と処理水または混合液の硝酸レベルと混合液のレドックス電位とを連続的に測定し、（ｉ）硝酸濃度がＳＢ  ＮＯ３未満であり、Ｔ２がＴ２ｍｉｎ未満である場合か、または（ｉｉ）硝酸濃度がＳＢ  ＮＯ３よりも高いが、Ｔ２がＴ２ｍａｘ時間に達していない場合には、混合液を曝気しない工程と、（ｃ）（ｉ）測定された硝酸濃度がＳＨ  ＮＯ３よりも大きい場合、（ｉｉ）測定されたレドックス電位値がＳＨレドックスよりも大きく、Ｔ１がＴ１ｍｉｎ未満である場合、（ｉｉｉ）硝酸濃度がＳＨ  ＮＯ３よりも低い場合、または（ｉｖ）酸化還元電位値がＳＨレドックス未満であるがＴ１がＴ１ｍａｘに達していない場合、のいずれかにおいては、混合液を曝気する工程とからなる。
2007501112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリー（ｆｒｅｅ）なバイオマスまたは混合バイオマスが供給される少なくとも１つの生物学的処理池内に水を通し、その池の内部で、曝気手段を運転および停止することにより酸化期間と還元期間とを交互に発生させる工程と、
生物学的処理池内の混合液に少なくとも１回の分離工程を実行して、汚泥と処理水を得る工程とを含む生物学的水処理プロセスであって、
前記混合液の最小許容曝気時間（Ｔ１ｍｉｎ）と、最大許容曝気時間（Ｔ１ｍａｘ）と、最小許容非曝気時間（Ｔ２ｍｉｎ）と、最大許容非曝気時間（Ｔ２ｍａｘ）とを定める工程と、
処理水または混合液の硝酸含有量（ｎｉｔｒａｔｅ）の低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）と少なくとも１つの高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）とを定める工程と、
前記混合液のＳＨレドックス電位の少なくとも１つの高い設定値を定める工程と、
からなる予備的な工程を含み、さらに、
処理水または混合液の硝酸含有量を連続的に測定する工程と、
曝気池における混合液のレドックス電位を連続的に測定する工程と、
混合液の曝気時間Ｔ１と非曝気時間Ｔ２とを測定する工程と、
測定された硝酸含有量が前記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）未満の値を維持し、かつ測定した非曝気期間Ｔ２が最小許容非曝気時間Ｔ２ｍｉｎ未満である間、または、
測定された硝酸含有量が前記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持し、測定された非曝気時間Ｔ２が最大許容非曝気時間Ｔ２ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気しない工程と、
測定された硝酸含有量が前記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するかもしくは、測定されたレドックス電位の値がレドックス電位の前記高い設定値（ＳＨレドックス）よりも高く、測定した曝気期間Ｔ１が最小許容曝気時間Ｔ１ｍｉｎ未満である間、または、
測定された硝酸含有量が前記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）未満の値を維持するかもしくは、測定されたレドックス電位の値がレドックス電位の前記高い設定値（ＳＨレドックス）未満で、測定した曝気時間Ｔ１が最大許容曝気時間Ｔ１ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気する工程
からなる追加の工程を含むことを特徴とする、生物学的水処理プロセス。
【請求項２】
処理水または混合液中の硝酸含有量の極めて高い設定値（ＳＴＨ  ＮＯ３）と混合液のレドックス電位の極めて高い設定値（ＳＴＨレドックス）を定めることからなる追加の予備的な工程を含んでなり、
測定された硝酸含有量が前記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）未満の値を維持し、かつ測定した非曝気期間Ｔ２が最小許容非曝気時間Ｔ２ｍｉｎ未満である間、または、
測定された硝酸含有量が前記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するが、測定した非曝気時間Ｔ２が最大許容非曝気時間Ｔ２ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気しない工程と、
測定された硝酸含有量が前記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するかまたは、測定されたレドックス電位の値が前記レドックス電位の設定値（ＳＨレドックス）よりも大きい値を維持する状態である間、および、測定された曝気時間Ｔ１が最小許容曝気時間Ｔ１ｍｉｎ未満であり、測定された硝酸含有量が前記極めて高い設定値（ＳＴＨ  ＮＯ３）に達していないかまたは、測定されたレドックス電位が前記極めて高い設定値（ＳＴＨレドックス）に達していない間、または、
測定された硝酸含有量が前記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）未満であるか、もしくは測定されたレドックス電位値がレドックス電位の前記高い設定値（ＳＨレドックス）未満の値を維持するが、測定された曝気時間Ｔ１が最大許容曝気時間Ｔ１ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気する工程と、
からなることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
混合液中のレドックス電位の時間に伴う変動を表す曲線の傾斜の少なくとも１つの設定値を決定する工程と、
前記傾斜を連続的に算出する工程と、
−曝気中に供給される空気流を連続して調整して、レドックス傾斜を一定および前記傾斜の設定値にほぼ等しく維持する工程と、
からなる追加の工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記分離工程は沈殿工程であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項５】
前記分離工程は、少なくとも１つの濾過膜における濾過工程であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のプロセス。
【請求項６】
前記分離工程は、膜において前記生物学的処理池から混合液を濾過する工程からなり、浸漬または加圧された膜を備える少なくとも１つの外側の濾過ループで実施されることを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記分離工程は、前記生物学的処理池に浸漬された少なくとも１つの膜を用いて実行されることを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
【請求項８】
前記浸漬された膜が詰まらないように、または膜の詰まりを除去するように膜を曝気する工程を含み、
濾過される水量を測定し、前記膜の曝気のために供給される空気量を、濾過される水量の関数として制御する工程を含む、請求項３または７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化目的で水を生物学的に処理する分野に関する。
【０００２】
この水は、例えば都市廃水または工業用水からなる。
【０００３】
より詳細には、本発明は、活性汚泥法または混合培養法を用いた水の生物学的処理に関する。
【背景技術】
【０００４】
活性汚泥法は、曝気手段を備えた少なくとも１つの池内で、フリー（ｆｒｅｅ）の、すなわち支持体に付着していないバイオマスを用いる。
【０００５】
混合培養法は、フリーなバイオマスと、曝気手段を備えた池内の懸濁液中で維持された支持体に付着したバイオマスとを用いる。
【０００６】
これらの処理方法によれば、バイオマスは、処理される水に含まれる炭素系汚染および窒素系汚染も低下させる。
【０００７】
これを達成するために、プラント池（単数または複数）には、空気または酸素注入手段（小さな泡、タービン、ブラシ等による曝気）（以後「曝気手段」と称す）が備えられている。
【０００８】
この曝気手段の運転を順番に実行して、同じ池内に曝気期間と無酸素期間とを形成できる。
【０００９】
別の種類のプラントによれば、少なくとも１つの曝気ゾーンと少なくとも１つの非曝気ゾーンが同じ池またはいくつかの池に設けられる。
【００１０】
曝気によって、処理水の炭素系汚染を低減し、この処理水を硝化することができる。
【００１１】
この水を非曝気することによって、水を脱窒することができる。
【００１２】
交互に硝化状態および脱窒状態にすることによって、処理される水の窒素汚染の低下を促進させる。
【００１３】
曝気手段の運転、詳細には曝気状態と非曝気状態の交互切換を制御しなければならないことがわかる。
【００１４】
曝気手段によりバイオマスに酸素を過剰に加えると硝酸塩を適切に除去できなくなり、一方酸素の追加が不充分であるとアンモニアの分解が制限されるということが研究により明らかとなった。
【００１５】
したがって、曝気手段の運転を連続的に制御して折り合いを付け、それによって曝気手段は曝気池に酸素を過剰にまたは過少に加えることがないようにする必要がある。
【００１６】
このような制御を達成する別の手段が従来技術で提案されている。
【００１７】
第１の方法によれば、プローブを用いて活性汚泥池に残留している間に水に溶解する酸素濃度を検出し、保存された記録と排気口でのＮＨ4とＮＯ3の含有量に応じて、曝気手段の運転の継続時間と間隔とを変化させて曝気手段で加えられる酸素の量を調整することが提案された。
【００１８】
しかし、そのような溶解した酸素の測定量は、この溶解酸素の含有量が０．５ｍｇ／ｌ未満の場合には、処理水中の硝酸の含有量を常に許容できるしきい値に維持することができない。
【００１９】
したがって、溶解酸素濃度のこのような測定量を、活性汚泥池に存在する水のレドックス電位の測定量と組み合わせることが提案されてきた。そのような技法が仏国特許第２７７９１４０号に記載されている。しかし、この技法は、レドックス電位の設定値を頻繁に手動で再調整しなければならないという欠点を有する。レドックス電位の調整は、活性汚泥に浸漬されたろ過膜を用いる生物学的プラントについては特に効率が悪い。
【００２０】
仏国特許第２６８５６９２号に記載の技法は、曝気手段を備えた生物学的な池のレドックス電位を測定し、この曝気手段の運転をこのレドックス電位の少なくとも１つの設定値で制御し、レドックス電位のこの設定値を処理排水の硝酸および／またはアンモニア含有量の測定値で制御することを提案している。
【００２１】
この技法は効率的であるが、常に測定器の信頼性、特に設定値を連続的に補正する硝酸測定器またはアンモニア測定器を要するという欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、活性汚泥または混合培養によって、技術水準によるプロセスで可能な曝気調整に比べて高効率で調整可能な曝気手段の制御を用いて、水を生物学的に処理するプロセスを提供することである。
【００２３】
詳細には、本発明の１つの目的は、処理水の窒素汚染物質の含有量を極めて低レベルまで、実際には１０ｍｇ／ｌ未満までに常に制限するプロセスを開示することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、時間経過と共に調整しきい値を頻繁に手動で調整する必要のないプロセスを開示することである。
【００２５】
本発明のさらに別の目的は、あらゆる種類の活性汚泥または混合培養処理プラント、特に濾過膜を用いたプラントに対しても使用可能なプロセスを提案することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、曝気に対して最適化した、低減したエネルギー消費を実現するプロセスを開示することである。
【００２７】
本発明のさらに別の目的は、従来技術によるプロセスに比べて信頼性が高いプロセスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
これらの種々の目的は、以下の工程を含む生物学的水処理プロセスに関する本発明を用いて達成される。すなわち、前記生物学的水処理プロセスは、
バイオマスを供給される少なくとも１つの生物学的処理池内に当該水を通し、その内部で、曝気手段を運転および停止することにより酸化期間と還元期間とを交互に発生する工程と、
生物学的処理池内の混合液に少なくとも１回の分離工程を実行して、汚泥と処理水を得る工程を含み、
プロセスは、
上記混合液の最小許容曝気時間（Ｔ１ｍｉｎ）と、最大許容曝気時間（Ｔ１ｍａｘ）と、最小許容非曝気時間（Ｔ２ｍｉｎ）と最大許容非曝気時間（Ｔ２ｍａｘ）とを定める工程と、
処理水または混合液の硝酸含有量の低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）と少なくとも１つの高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）とを定める工程と、
上記混合液のＳＨレドックス電位の少なくとも１つの高い設定値を定める工程と、からなる予備的な工程を含むことを特徴とし、
プロセスは、
処理水または混合液の硝酸含有量（ｎｉｔｒａｔｅ）を連続的に測定する工程と、
曝気池における混合液のレドックス電位を連続的に測定する工程と、
混合液の曝気時間Ｔ１と非曝気時間Ｔ２とを測定する工程と、
測定された硝酸含有量が、上記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）未満の値を維持し、測定した非曝気期間Ｔ２が最小許容非曝気時間Ｔ２ｍｉｎに達していない間かまたは、
測定された硝酸含有量が上記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持し、測定された非曝気時間Ｔ２が最大許容非曝気時間Ｔ２ｍａｘ未満である場合には、
混合液を曝気しない工程と、
測定された硝酸含有量が、上記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するかもしくは、測定されたレドックス電位の値がレドックス電位（ＳＨレドックス）の上記高い設定値よりも高く、測定した曝気期間Ｔ１が最小許容曝気時間Ｔ１ｍｉｎ未満である間または、
測定された硝酸含有量が、上記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）未満の値を維持するかもしくは、測定されたレドックス電位の値がレドックス電位（ＳＨレドックス）の上記高い設定値未満で、測定した曝気時間Ｔ１が最大許容曝気時間Ｔ１ｍａｘ未満である場合には、
混合液を曝気することからなる追加の工程を含むことを特徴とする。
【００２９】
したがって、曝気調整を有するこのような生物学的処理プロセスは、処理水または混合液中の硝酸塩と生物学的処理池に存在する混合液のレドックス電位とを連続的に測定することを基本とする。
【００３０】
本発明によれば、以下の状態のうちの１つが観察されると曝気手段による空気注入が起こる。すなわち、
第１の状態：処理される廃水中の硝酸含有量が低い設定値（ＳＮ  ＮＯ３）（低いしきい値）に達し、最小の無酸素期間が観察される状態（Ｔ２ｍｉｎ）、
第２の状態（代替の状態）：処理水または混合液中の硝酸含有量（ＳＮ  ＮＯ３）は低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）に達していないが最大の無酸素期間が観察される状態（Ｔ２ｍａｘ）。
【００３１】
最小非曝気継続期間Ｔ２ｍｉｎと最大非曝気継続期間Ｔ２ｍａｘにはタイムアウトがある。その目的は、脱窒プロセスに不具合があるかまたは、硝酸含有量の測定手段が故障した後に、安全機構として機能することである。
【００３２】
最大許容非曝気継続期間（Ｔ２ｍａｘ）は、脱窒プロセスが要求通りに実行されない場合、言い換えると硝酸含有量が所定の低い値に達することができないか、または硝酸測定手段に故障が生じた場合に、無酸素期間を制限する。
【００３３】
この測定手段が故障した場合であっても、最小許容非曝気継続期間（Ｔ２ｍｉｎ）は最小の脱窒を達成するのに充分である。
【００３４】
本発明によれば、曝気手段による空気注入は、以下の状態のうちの１つが観察されると停止される。すなわち、
第１の状態：処理される廃水の硝酸含有量が高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）（高いしきい値）に達するか、または曝気池中の水のレドックス電位が高い設定値（ＳＨレドックス）（高いしきい値）に達し、かつ最小の曝気継続期間（Ｔ１ｍｉｎ）が観察される状態、
第２の状態（代替の状態）：処理水の硝酸塩の高いしきい値（ＳＨ  ＮＯ３）または、曝気池中に存在する水の高いレドックス電位（ＳＨレドックス）に達していないが最大曝気継続期間Ｔ１ｍａｘは観察されている状態。
【００３５】
高いレドックス電位の設定値を使用することが、例えば汚染含有量が低い期間における曝気を制限する。
【００３６】
最小曝気継続期間Ｔ１ｍｉｎと最大曝気継続期間Ｔ１ｍａｘとにはタイムアウトがある。この目的は、硝化プロセスに不具合があるかまたは、硝酸含有量の測定手段が故障した場合に、安全機構として機能することである。
【００３７】
最小曝気継続期間Ｔ１ｍｉｎが、バイオマス曝気時間を最小にすることができ、したがって、処理水または混合液中の硝酸含有量または曝気池中に存在する混合液のレドックス電位を測定するための手段が故障した場合の安全性を提供する。
【００３８】
最大曝気継続期間Ｔ１ｍａｘが、硝酸含有量の高い基準しきい値に達することが困難な場合には、生物学的処理池の過剰な曝気を防止する。
【００３９】
本発明の一変形形態によれば、プロセスは、処理水または混合液中の硝酸含有量の極めて高い設定値（ＳＴＨ  ＮＯ３）と混合液のレドックス電位の極めて高い設定値（ＳＴＨレドックス）を定めることからなる追加の予備的な工程を含み、
プロセスは、
測定された硝酸含有量が上記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）未満の値を維持し、かつ測定した非曝気期間Ｔ２が最小許容非曝気時間Ｔ２ｍｉｎ未満に値である間、または、
測定された硝酸含有量が上記低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するが、測定した非曝気時間Ｔ２が最大許容非曝気時間Ｔ２ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気しない工程と、
測定された硝酸含有量が上記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）よりも大きい値を維持するかまたは、測定されたレドックス電位の値が上記レドックス電位の設定値（ＳＨレドックス）よりも大きい値を維持する状態である間、
および、測定された曝気時間Ｔ１が最小許容曝気時間Ｔ１ｍｉｎ未満であり、
測定された硝酸含有量が上記極めて高い設定値（ＳＴＨ  ＮＯ３）に達していないかまたは、測定されたレドックス電位が上記極めて高い設定値（ＳＴＨレドックス）に達していない間、
または、測定された硝酸含有量が上記高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）未満であるか、もしくは測定されたレドックス電位値がレドックス電位の上記高い設定値（ＳＨレドックス）未満の値を維持するが、測定された曝気時間Ｔ１が最大許容曝気時間Ｔ１ｍａｘに達していない場合、
のいずれかにおいては、混合液を曝気する工程からなる。
【００４０】
極めて高い硝酸しきい値の使用は、処理される水中の汚染含有量が通常よりも低い場合に曝気が過剰となる問題を制限する。この種の現象は、特に、処理される水が、豪雨の間に集められた水を含む都市廃水からなる場合に生じる。
【００４１】
極めて高い硝酸しきい値（ＳＴＨ  ＮＯ３）の使用は、生物学的処理池への過剰な溶解酸素の添加を回避する。この極めて高いしきい値に達すると、最小および最大許容曝気時間を考慮することなく曝気が停止される。したがって、プロセスは、処理される水の種々の特質に適合させた多数のタイムアウトを使用しなくて済む。
【００４２】
極めて高いレドックス電位のしきい値（ＳＴＨレドックス）の使用は、極めて高い硝酸レベルに達しない場合であっても曝気を停止する。この極めて高いレドックス電位のしきい値の使用は、処理される水が低い含有量の有機汚染を有している場合に特に有用である。このことは、特に、処理される水が、例えば夜間に集められる種類の極めて希釈された都市廃水である場合に生じる。
【００４３】
曝気は、１つまたは複数の所定の空気流量に応じて使用できる。これらの空気流量の値は、経験によって得られた所定期間（例えば日中）に達する汚染含有量の知見の関数として定められる。したがって、都市廃水の処理については、高い空気流量が汚染ピーク中に定められ、平均的な空気流量および低い空気流量が（例えば夜間の）汚染溝に対して定められる。
【００４４】
しかし、本発明の一変形形態によれば、空気流は連続的に調整される。これは、プロセスが処理される水の汚染含有量の変動に適合できることを意味する。
【００４５】
本発明のこの変形形態によれば、本発明によるプロセスは、
処理池中のレドックス電位の時間経過に伴う変動を表す曲線の傾斜の少なくとも１つの設定値を定める工程と、
上記傾斜を連続的に算出する工程と、
上記傾斜の設定値にほぼ等しいレドックス傾斜を維持するように、曝気中に供給される空気流を連続的に調整する工程と、からなる追加の工程を含む。
【００４６】
したがって、本発明によるプロセスは、曝気期間と非曝気期間とが管理可能であるが、曝気期間における曝気の強度も管理できることも意味している。
【００４７】
レドックス電位の傾斜の算出をこのように統合することが、本発明によるプロセスの質をさらに向上できる。
【００４８】
本発明によるプロセスは、各種の水処理プロセスで使用できる。
【００４９】
したがって本発明は、混合液を生物学的処理池から分離する工程が、従来の層流または非層流の沈殿槽で行われる沈殿工程である場合に使用できる。
【００５０】
本発明はさらに、この分離工程が膜濾過工程である場合にも使用できる。この場合、膜は、浸漬または加圧された膜と共に少なくとも１つの外側の濾過ループで用いられることができる。あるいは、膜は池に浸漬した膜であってもよい。
【００５１】
このような浸漬された膜は、通常、膜が詰まるのを防ぐか、または膜の詰まりを取り除く必要がある場合には詰まりを除去するように設計された特定の曝気手段と結合される。
【００５２】
この場合、本発明によるプロセスは、好ましくは、膜によって濾過された水量を測定する工程と、この濾過された水流によって膜の詰まりを除去するために供給される空気流を調整する工程とからなる追加の工程を含む。膜の詰まりを除去するために用いられる空気は、膜が池に浸漬しているため、池に存在する媒体の酸素化に関与する。
【００５３】
本発明はさらに、上述のプロセスを使用する各種のプラントも対象範囲に含む。
【００５４】
このように、本発明は、処理される水の運搬手段と、曝気手段を備えた活性または混合汚泥を収集する少なくとも１つの生物学的処理池と、膜濾過手段と、上記膜濾過手段から濾過後の水を排出する手段とを備えたあらゆるプラントも対象範囲に含み、
上記排水手段または上記生物学的処理池に設けられる硝酸含有量を測定する手段と、上記生物学的処理池に設けられるレドックス電位を測定する手段と、上記硝酸測定手段とレドックス電位測定手段によって伝送された測定結果の関数として上記曝気手段に作用するよう設計された調整手段とを有し、
上記調整手段は、レドックス電位設定値（単数または複数）と、硝酸濃度設定値（単数または複数）と最小および最大曝気および非曝気時間とを入力する手段を含むことを特徴とする。
一変形形態によれば、上記プラント調整手段はまた、レドックス傾斜の設定値（単数または複数）を入力する手段も含む。
【００５５】
一変形形態によれば、上記膜濾過手段は、浸漬されたまたは加圧された膜を備えた主活性汚泥池の外側のループに設けられる。
【００５６】
別の変形形態によれば、上記膜濾過手段は、上記生物学的処理池内に浸漬し、空気を供給して膜が詰まるのを防ぐかまたは膜の詰まりを除去できる曝気手段と協働する。
【００５７】
この場合、好ましくは、プラントは、上記排水手段に設けられた濾過後の水量を測定する手段と、上記水量測定手段によって伝送された測定結果の関数として上記曝気手段に作用するように設計された第２調整手段とを含む。
【００５８】
本発明およびその各種の利点は、図面を参照して示される本発明のさまざまな実施形態の以下の記載を読むことにより、容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
図１は、廃水を生物学的に処理するプラントを概略的に示している。
【００６０】
このプラントは、処理される水の運搬手段１と、曝気手段３を備えた、バイオマスを含む生物学的処理池２を含む。
【００６１】
曝気手段３は、池２の底部に設けられた曝気マニフォールド３ａに接続された空気送りパイプ４と、曝気を運転および停止させる手段５とを含み、必要な場合には、マニフォールド３ａを介して供給される空気流を調整する。
【００６２】
生物学的処理池２に存在するバイオマスは、曝気手段３が動作中の曝気状態と、曝気段階が停止中の無酸素状態とを交互に実現することによって炭素系汚染と窒素系汚染とを低下させる。
【００６３】
曝気池２に存在する水と汚泥からなる混合液は、この混合液を分離手段７に導くパイプ６を通して排出される。
【００６４】
実際には、これら手段は沈殿槽７ａで構成されている。この沈殿槽７ａは混合液を、パイプ８を通して排出される処理された廃水と、少なくとも部分的に生物学的処理池２に戻される汚泥９とに分離する。
【００６５】
プラントは、本発明によるプロセスを実施するために、沈殿槽７ａからの処理水の排出パイプ８に設けられた硝酸含有量を測定する手段１０（以降、「硝酸測定器」と称する）と、生物学的処理池２内に取り付けられたレドックス電位を測定する手段１１とを含む。変形形態として、硝酸測定器を混合液中に取り付けることができる。
【００６６】
プラントはさらに調整手段１２を含み、この手段１２は、上記硝酸測定手段１０とレドックス電位測定手段１１とによって伝送される測定結果の関数として上記曝気手段３、３ａ、４、５に作用するように設計されている。この調整手段１２は、レドックス電位設定値（単数または複数）と、硝酸含有量設定値（単数または複数）と、最小および最大曝気時間と、非曝気時間とを入力する手段を含む。
【００６７】
図２は、本発明によるプロセスを実施するのに使用できる別のプラントを示す。このプラントは、混合液を池２から分離する手段が、膜を含む膜濾過手段７ｂからなり、沈殿槽７ａは必要としないという特徴においてのみ、図１のプラントと異なる。この膜濾過手段は、混合液を池２から移送する混合液輸送パイプ６と、膜からの未透過物をこの池の方に戻すパイプ９とで構成される濾過ループに設けられる。この濾過手段は加圧下にあるか池２以外の池に浸漬されている。
【００６８】
図３も、本発明によるプロセスを実施するのに使用できる第３のタイプのプラントを概略的に示している。
【００６９】
このプラントは、膜分離手段７ｂは池２の外側の濾過ループに設けられずに、池に浸漬しているという特徴と、この膜濾過手段７が、膜が詰まるのを防ぐために、または膜が詰まった場合にはその詰まりを除去するために膜の下に設けられ膜に空気を供給するよう設計された曝気マニフォールド１３ａを含む曝気手段１３と協働するという特徴とにおいてのみ、図２のプラントと異なる。このマニフォールド１３ａは、空気入口パイプ１４を介して、膜の曝気を運転および停止し、それにより供給される空気流を調整する手段１５に接続されている。
【００７０】
図４は、本発明のプロセスを実施する別のタイプのプラントを示している。
【００７１】
このプラントは、流量計１６もまたパイプ８に結合され、この流量計１６は、膜濾過手段７ｂから出力された濾過後の水流についての情報をマニフォールド１３ａを通して提供された空気量を供給、停止または調整するための手段１５に作用する調整手段１７に連続して提供するという特徴においてのみ図３に示されたプラントと異なる。
【００７２】
図１〜図４に示されたプラントは、図５、図６および図７に示されたフローチャートを参照して以下に詳細に述べる本発明によるプロセスの種々の変形形態を実施するのに使用できる。
【００７３】
図５に示す第１の変形形態によると、調整手段１２は、処理水の硝酸含有量の高い設定値（ＳＨ  ＮＯ３）と硝酸含有量の低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）とレドックス電位の高い設定値と最小曝気時間（Ｔ１ｍｉｎ）と最大曝気時間（Ｔ１ｍａｘ）と最小非曝気時間（Ｔ２ｍｉｎ）と最大非曝気時間（Ｔ２ｍａｘ）とで構成されている。
【００７４】
廃水の処理に対してこれらのパラメータの以下の値が与えられるが、これに限定されるものではない。
−ＳＨ  ＮＯ３：６ｍｇ／ｌ
−ＳＢ  ＮＯ３：１ｍｇ／ｌ
−ＳＨ  レドックス：１５０ｍＶ
−Ｔ１ｍｉｎ：１０分
−Ｔ１ｍａｘ：６０分
−Ｔ２ｍｉｎ：１５分
−Ｔ２ｍａｘ：１２０分
【００７５】
図５に示されるフローチャートに関して、次にプラントの運転は以下のようになる。
【００７６】
硝酸測定器１０は、パイプ８を通して排出される処理された排水中の硝酸含有量を連続的に測定する。一方、測定器１１は曝気池２に存在する混合液のレドックス電位を連続して測定する。
【００７７】
硝酸測定器１０で記録された測定値が６ｍｇ／ｌ（ＳＨＮＯ３）を超えない限り、または測定器１１で記録された測定が１５０ｍＶを超えない限り、および１０分の最小曝気継続期間（Ｔ１ｍｉｎ）に達していない限り、曝気手段は、曝気継続期間（Ｔ１ｍａｘ）が６０分に達するまでマニフォールド３ａを通して空気を供給する。
【００７８】
Ｔ１ｍａｘに達すると、たとえ硝酸含有量が６ｍｇ／ｌを超えず、レドックス電位が１５０ｍＶを超えなくても、曝気手段５を通したマニフォールド３ａへの空気注入が停止される。
【００７９】
いったん空気注入が停止すると、硝酸測定器１０で測定された硝酸含有量が１ｍｇ／ｌ（ＳＢ  ＮＯ３）に達していない限り、および１５分の最小非曝気継続期間（Ｔ２ｍｉｎ）に達していない限り、この停止期間が引き延ばされる。
【００８０】
Ｔ２ｍａｘ（１２０分）に達すると、低い設定値（ＳＢ  ＮＯ３）に達していなくても曝気が再開される。
【００８１】
Ｔ１ｍｉｎ、Ｔ１ｍａｘ、Ｔ２ｍｉｎ、Ｔ２ｍａｘのタイムアウトは、硝酸測定器またはレドックス電位測定器が故障した場合の安全措置として用いられる。
【００８２】
本発明によるプロセスの別の変形形態が図６に示すフローチャートに象徴的に示されている。
【００８３】
極めて高いレドックス電位しきい値であるＳＨレドックスの使用が、場合により、特に汚染含有量が低くなる期間ではこの曝気を制限する。
【００８４】
この実施形態によれば、調整手段１２は、パラメータＳＨ  ＮＯ３、ＳＢ  ＮＯ３、ＳＨレドックス、Ｔ１ｍｉｎ、Ｔ２ｍｉｎ、Ｔ１ｍａｘ、Ｔ２ｍａｘに加えて、極めて高い硝酸含有量の設定値（ＳＴＨ  ＮＯ３）と極めて高いレドックス電位設定値（ＳＴＨレドックス）とで構成されている。
【００８５】
例えば、ＳＴＨ  ＮＯ３は１３ｍｇ／ｌに等しく、ＳＴＨレドックスは２００ｍＶに等しくてもよい。
【００８６】
これらの極めて高い設定値の使用は、硝酸測定器１０またはレドックス電位測定器１１で記録された測定値がこれらの設定値を超える場合に最小曝気時間を満たしていなくても、曝気を停止できる。
【００８７】
硝酸含有量について極めて高い設定値の使用は、処理される水のさまざまな特質に対して、多数のタイムアウトを適合させる必要があるという問題を取り除くことができる。
【００８８】
極めて高いレドックス電位の設定値の使用は、処理される排水が希釈される場合に特に有用である。
【００８９】
図７に示されたフローチャートを参照して述べられる本発明によるプロセスの別の変形形態によれば、調整手段１２はまた、池に存在する混合液のレドックス電位の時間経過に伴う変動を表す曲線の傾斜の設定値で構成されている。この設定値は、例えば５ｍＶ／分と定めてもよい。
【００９０】
手段１２は、計器１１から供給されるデータを用いてこの傾斜（ｄレドックス／ｄｔ）を連続的に算出し、傾斜が設定値よりも低い場合に空気量（Ｑａｉｒ）を増加させる（逆の場合も同様）ことによって空気注入を調整できる。
【００９１】
活性汚泥池２に浸漬された膜濾過手段７を用いる、図３に示すタイプのパイロットプラントを使用して、池２内のさまざまな曝気調整プロセス、すなわち技術水準に従って、活性汚泥池内のレドックス電位を測定することのみに基づいた調整を検査した。
−図６のフローチャートに象徴的に示されたプロセスの変形形態による調整（「硝酸−レドックス調整」）。
−図７のフローチャートに象徴的に示されたプロセスの変形形態による調整（「硝酸−レドックス−レドックス傾斜調整」）。
【００９２】
硝酸−レドックス調整には、以下のパラメータが使用された。
−ＳＢ  ＮＯ３：１ｍｇ／ｌ
−ＳＨ  ＮＯ３：６ｍｇ／ｌ
−ＳＴＨ  ＮＯ３：１３ｍｇ／ｌ
−ＳＨレドックス：１５０ｍＶ
−ＳＴＨレドックス：２００ｍＶ
【００９３】
プロセスは、以下の汚染のある未処理水を検査した。
−全ＣＯＤ：４６６ｍｇ／ｌ
−ＮＮＨ４：３６．４ｍｇ／ｌ
−全Ｎ：４６．７ｍｇ／ｌ
【００９４】
なお、曝気手段は２つの流量、すなわち５Ｎｍ3／ｈまたは２４Ｎｍ3／ｈにおいて使用した。
【００９５】
処理水中のアンモニアおよび硝酸含有量の変動と、池に存在する水のレドックス電位とが図８に示されている。本発明によるこの方式の硝酸−レドックス調整では、処理水中の全窒素含有量は８．９ｍｇ／ｌに等しい。
【００９６】
高い汚染含有量が分離している場合、酸素追加の不足による硝化の低減によって処理効率が低下することがある。
【００９７】
一方、汚染含有量が低い場合、希釈排水の処理中の過剰な曝気によって脱窒が低下する。
【００９８】
そのような現象が発生すると、その日の間中、空気量またはタイムアウトを手動で調整する必要がある。しかし、そのような調整は、排水の品質が頻繁に変化する場合には信頼性に欠ける。
【００９９】
図７のフローチャートに示される本発明の変形形態によるプロセス（「硝酸−レドックス傾斜−レドックス調整」）は、これらの条件下でも有利に使用できる。
【０１００】
図９は、傾斜設定値が５ｍＶ／分の空気流の調整の利点を示す。平均的な窒素含有量は、処理される水の希釈度の変化にかかわらず、約１０ｍｇ／ｌに留まる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明によるプロセスを実施するさまざまな生物学的水処理プラントを概略的に示す図である。
【図２】本発明によるプロセスを実施するさまざまな生物学的水処理プラントを概略的に示す図である。
【図３】本発明によるプロセスを実施するさまざまな生物学的水処理プラントを概略的に示す図である。
【図４】本発明によるプロセスを実施するさまざまな生物学的水処理プラントを概略的に示す図である。
【図５】本発明によるプロセスの１つの変形形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明によるプロセスの１つの変形形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明によるプロセスの１つの変形形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明によるプロセスの第１の変形形態による処理水中の硝酸含有量の変化（硝酸−レドックス調整）を示す図である。
【図９】本発明によるプロセスの第２の変形形態による処理水中の硝酸含有量の変化（硝酸−レドックス−レドックス傾斜調整）を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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