(57)【要約】【課題】曝気槽にダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアを複数台備える有機性廃水処理施設において、ブロア稼働台数を抑制することによって消費電力を抑え、ランニングコストを低く維持し得る運転方法を提供すること。【解決手段】事前に測定した原水の汚泥負荷変動に基づいて、曝気槽内へ供給する原水の汚濁負荷量が一定となるように、曝気槽への原水供給量を調整する。このとき、ブロワの稼働台数が少なくなるように、原水の汚濁負荷量を設定する。【選択図】図３
2015174019.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダンパ方式又はベーンコントロール方式である複数台のブロアによって曝気を行う曝気槽を備える有機性廃水処理施設の運転方法であって、
事前に測定した原水の汚泥負荷変動に基づいて、曝気槽内へ供給する原水の汚濁負荷量が一定となるように、曝気槽内に供給する原水量を調整することにより、前記ブロアの稼働台数を抑制することを特徴とする、運転方法。
【請求項２】
前記ブロア1台の送風量が、最大送風量の70％以上100％の範囲内であり、
前記有機物量は、前記ブロアの送風によって、曝気槽最終槽内の原水中の溶存酸素濃度を1.0mg/L以上5.0mg/L以下に維持し得る有機物量である、請求項１に記載の有機性廃水処理施設の運転方法。
【請求項３】
曝気槽内に供給する原水量を式１に基づいて決定する、請求項１又は２に記載の有機性廃水処理施設の運転方法；
【数１】
2015174019.tif 000007
ここで、Qt = 原水供給量（m3/h）
Qa = 原水の計画供給量（m3/h）
Cave = 平均有機物濃度（mg/L）
Ca = 現時点の有機物濃度（mg/L）
k = Qa/{Σ((Qa/24)×(Cave/Ca))/24}：
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水のような有機性廃水に含有される有機物を、曝気槽内の好気的生物処理によって分解する廃水処理設備の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場においては、一般的には、物理的に固形物等を分離及び除去した後、微生物を利用して有機物を分解する。有機物の分解方法としては、曝気処理による好気性微生物処理（活性汚泥法）が最も一般的である。曝気処理によっても除去できない窒素化合物又はリン化合物等を除去する高度処理がさらに行われる場合もある。これら水処理工程を経て、消毒された処理水は、河川又は海へと放流される。
【０００３】
下水のような有機性廃水中に含有される有機物濃度は、一定ではなく、時間帯又は季節によって大きく変動することもある。一方、有機物を好気的生物処理によって分解する廃水処理設備においては、曝気のために使用されるブロア（送風機）の動力が、消費電力全体の半分程度を占めており、ブロアの動力を抑制することにより、消費電力を減少させ、ランニングコストを抑制するために重要となる。
【０００４】
流入する有機性廃水中の有機物濃度に関係なく、処理水量一定で操業すると、曝気槽における負荷（有機物濃度×処理水量）の変動が処理水質に影響を与える。そのため、有機性廃水中の有機物濃度を測定し、当該測定値に対応して、曝気槽への送風量を制御することが考えられる。特許文献１は、窒素成分又はリン成分を除去する下水処理場水質制御装置において、汚濁負荷量に基づいて曝気装置の曝気量を制御することを開示している。また、特許文献２は、浄水場又は下水処理場において、温室効果ガス発生量を抑制するために、処理施設に流入する水の流量又は濃度を測定し、操作条件を制御することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１５００４号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
曝気槽の送風機として使用されるブロアには、インバータ方式、ダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアがよく使用される。このうち、最も新しいインバータ方式のブロアは、送風量を減少させると軸動力（消費電力）も比例して減少する。しかし、既存の有機性廃水処理施設において一般的であるダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアの送風量は、吸い込みダンパ開度によって制御されるため、送風量を減少させてもブロワの回転数は減少せず、軸動力（消費電力）はあまり低下しない。
【０００７】
従来は、処理場への流入排水による負荷量に応じて、曝気槽への空気供給量を調整していた。そのため、一日の中で負荷量が少なく、必要な曝気量が少ない時でもブロワの消費電力はあまり変わらず、負荷量が多いときには、ブロワの追加運転が必要となり、余計な電力を必要としていた。すなわち、従来は、電力効率の悪い処理を余儀なくされていた。このことは、原水中の有機物濃度に応じて曝気量を変化させる場合についても同じであり、インバータ方式のブロアを備える廃水処理施設以外については、ブロアの送風量を減少させることが、ブロアの消費電力を抑制することには余り有効ではなかった。
【０００８】
本発明は、曝気槽にダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアを複数台備える有機性廃水処理施設において、ブロア稼働台数を抑制することによって消費電力を抑え、ランニングコストを低く維持し得る運転方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、原水の処理水量を一定とするのではなく、曝気槽内の有機物濃度が一定となるように曝気槽への原水供給量を調整すれば、ダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアをできる限り効率良く稼働させることで曝気槽内の溶存酸素濃度を好気的生物処理に適した濃度範囲に保ち、ブロア消費電力を抑制し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
具体的に、本発明は、
ダンパ方式又はベーンコントロール方式である複数台のブロアによって曝気を行う曝気槽を備える有機性廃水処理施設の運転方法であって、
事前に測定した原水の汚泥負荷変動に基づいて、曝気槽内へ供給する原水の汚濁負荷量が一定となるように、曝気槽内に供給する原水量を調整することにより、前記ブロアの稼働台数を抑制することを特徴とする、運転方法に関する。
【００１１】
前記ブロア1台の送風量は、最大送風量の70％以上100％の範囲内であり、
前記有機物量は、前記ブロアの送風によって、曝気槽最終槽内の原水中の溶存酸素濃度を1.0mg/L以上5.0mg/L以下に維持し得る有機物量であることが好ましい。
【００１２】
ダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロアは、送風量70％以上では軸動力が80％程度で効率が良いが、送風量70%未満になると軸動力はあまり低下せず、効率が悪い。原水の負荷（有機物濃度×処理水量）に応じてブロアの送風量を調整する方法では、負荷が小さいときにはダンパの開度を小さくしなければ、曝気槽への送風量が過大となり、効率が悪い状態でブロアを稼働しなければならない。
【００１３】
一方、負荷が大きいときには、稼働中のブロア台数では曝気槽内の溶存酸素濃度を好気的な状態に維持できないために、さらにブロアも追加稼働させる必要がある。その場合、追加されたブロアも含めて複数台のブロアを、それぞれ効率の悪い状態で稼働させることになる。
【００１４】
下水道指針においては、曝気槽最終槽内の溶存酸素濃度は、1.0〜2.0mg/L以上が望ましいとされている。1.0mg/L以下となると、活性汚泥法による好気的処理が十分にできなくなり、処理水の水質が悪化する。一方、溶存酸素濃度が5mg/Lを超えると、過剰曝気となり、曝気の撹拌力により活性汚泥が解体し、固液分離がされにくくなる。その結果、最終処理水のBOD及びCODが上昇するという問題が起こる。
【００１５】
そこで、本発明では、原水中の有機物濃度の変動を測定し、時間帯毎の有機物濃度を予測する。そして、その予測値に基づいて、曝気槽内の有機物量が時間帯毎に一定となるように、曝気槽内に供給する原水量を時間帯毎に調整する。すなわち、本発明では、負荷に応じて曝気量を変化させるのではなく、曝気槽への原水供給量（＝原水揚水量）を変化させ、曝気槽内の負荷（有機物量）を一定に調整する。原水中の有機物濃度は、BOD計又はCOD計のような測定器によって連続して測定可能である。
【００１６】
ダンパ方式又はベーンコントロール方式のブロア1台の送風量は、それぞれ効率の良い最大送風量の70％以上100％の範囲内とし、有機物量は、ブロアの送風量によって、曝気槽内の原水中の溶存酸素濃度を1.0mg/L以上5.0mg/L以下に維持し得る有機物量に調整する。このような運転方法とすることによって、負荷が小さいときには、各ブロアを効率の良い状態で稼働させながら、曝気槽の処理水量を増加させ得る。逆に、負荷が大きいときには、曝気槽の処理水量を減少させ、できるだけ効率的に複数台のブロアを運転させて、消費電力を抑制し得る。稼働中のブロア台数では、曝気槽内の原水中の溶存酸素濃度を1.0mg/L以上5.0mg/L以下に維持できないほど負荷が大きくなった場合には、さらにブロアを追加稼働させる。
【００１７】
原水中の有機物濃度の予測値に基づいて、曝気槽内に供給する原水量を時間帯毎に調整するのは、原水量の調整を容易にするためである。曝気槽内の負荷（有機物量）が一定となるように、曝気槽内に供給する原水量を調整するためには、事前に原水中の有機物濃度が予測できていることが好ましい。
【００１８】
曝気槽内に供給する原水量は、下記式に基づいて決定されることが好ましい。
【００１９】
【数１】
2015174019.tif 000003
【００２０】
ここで、Qt = 原水供給量（m3/h）
Qa = 原水の計画供給量（m3/h）
Cave = 平均有機物濃度（mg/L）
Ca = 処理時間毎の有機物濃度（mg/L）
k = Qa/{Σ((Qa/24)×(Cave/Ca))/24}：
である。
【００２１】
Qtは、時間当たりの目標とする排水処理設備への排水供給量を表すパラメータである。Qa は、直近5日間の一日処理水量の平均値を基に予測される当日の原水処理量であり、排水処理を行う当日以前に算出される値である。Caveは、事前に測定された有機物濃度(Ca)の一日平均値を表す。Caは、事前に測定された一定時間毎の有機物濃度を表す。kは、CaveとCaの計算により発生した誤差を補正する係数であり、1日の処理量の合計がQaと等しくなるように補正するためのパラメータである。なお、Σは、((Qa/24)×(Cave/Ca))を1日分合計することを意味する。
【００２２】
事前に原水（被処理水）中の汚濁負荷（主として、有機物濃度）を測定し、一日当たりの負荷量とその変動を求めておく。一日の原水計画供給量にCave/Caを乗じることで時間当たりの排水供給量を求める。排水に含まれる有機物濃度が高い時間帯（つまりCaの値が大きい時間帯）ではQtは小さくなり、有機性廃水処理施設への原水の供給量を減少させる。これにより、有機性廃水処理施設への負荷量（原水の有機物濃度×処理量）の変動を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ダンパ方式又はベーンコントロール方式である複数台のブロアによって曝気を行う曝気槽を備える有機性廃水処理施設において、原水中の有機物濃度に応じて曝気槽の曝気量を調整するよりも、ブロア稼働に要する電力を削減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】下水のCODの変動を示すグラフである。
【図２】下水のBODの変動を示すグラフである。
【図３】ある１日における比較例及び実施例の必要風量の変動を示す。
【図４】実施例及び比較例の処理水のCOD変動を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の記載に限定されない。
【００２６】
（下水中の有機物濃度の変動）
図１は、近畿地方のある特例市（地方自治法第252条の26の3第1項に定める政令による特別指定を受けた市）おける下水中のCOD（化学的酸素要求量）の変動を示す（平成21年度）。図２は、同じ下水中のBOD（生物化学的酸素要求量）の変動を示す（平成21年度）。CODについては60mg/L〜150mg/L、BODについては100mg/L〜330mg/Lの範囲で測定値が変動した。CODとBODの測定値は、同様の変動パターンを示し、7時頃に最低値、9時頃に最高値となった。また、21時頃にも測定値が高くなる傾向が認められた。
【００２７】
［比較例］
吐出風量200m3/min(60kPa)のインレットベーン方式ブロア（ベーンコントロール方式ブロア）2台と吐出風量150m3/min(60kPa)のインレットベーン方式ブロア1台を備える曝気槽（容積36,050m3）を有する下水処理施設において、曝気槽への下水供給量を2,900m3/hに固定した。下水は、最初沈殿池に供給されて固形物を除去された後、曝気槽内に供給された。
【００２８】
曝気槽内の溶存酸素濃度は、溶存酸素計によって常時測定され、1.0〜5.0mg/Lの範囲内となるようにブロアの稼働台数及びダンパ開度が調整された。その際、図１及び図２に示される有機物濃度の予測値に基づいて、2時間毎にブロアの稼働台数及びダンパ開度をどのように調整するかについて事前に予測しながら、溶存酸素濃度を一定範囲に保った。
【００２９】
下水中の有機物濃度が低い場合には、吐出風量100m3/min又は吐出風量150m3/minのインレットベーン式ブロアをいずれか2台稼働させるだけで、曝気槽内の溶存酸素濃度を1.0〜5.0mg/Lの範囲内に維持し得る。しかし、下水中の有機物濃度が高くなると、3台目のブロアを稼働せざるを得なくなる。
【００３０】
ここで、曝気槽内の溶存酸素濃度を1.0〜5.0mg/Lの範囲内に維持するために、210m3/minの送風が必要となった場合、吐出風量200m3/min及び吐出風量150m3/minのインレットベーン式ブロアを1台ずつ稼働させると、ベーンの開度を小さくしなければならない。その結果、ブロア2台の合計能力の210/(200+150)×100＝60（％）で運転することになり、ブロアの電力効率が悪い条件で曝気処理を行うことになる。
【００３１】
［実施例］
比較例と同じ下水処理施設において、曝気槽内の溶存酸素濃度をブロア1台からの送風によって1.0〜5.0mg/Lの範囲内に維持し得るように、曝気槽への下水供給量を変化させた。すなわち、下水中の有機物濃度が最も低い場合には、吐出風量200m3/minのブロア1台と150m3/minのブロワ1台を稼働させ、有機物濃度が高くなり吐出風量200m3/minのブロワ1台と150m3/minのブロア1台では曝気槽内の溶存酸素濃度を1.0〜5.0mg/Lの範囲内に維持できなくなれば、吐出風量150m3/minのブロア1台を停止し、200m3/minのブロワを稼働させるようにした。さらに有機物濃度が高くなれば、3台のブロアを稼働させるようにした。
【００３２】
ブロア1台の送風量は、最大送風量の70％以上100％の範囲内となるように調整された。ベーンコントロール式のブロワでは、風量と軸動力の関係で、送風量が最大送風量の70%未満となると、性能曲線から乖離が激しくなり、効率が低下するためである。
【００３３】
曝気槽への原水供給量Qtは、下記式に基づいて決定した。
【００３４】
【数１】
2015174019.tif 000004
【００３５】
ここで、Qt = 原水供給量（m3/h）
Qa = 原水の計画供給量（m3/h）
Cave = 平均有機物濃度（mg/L）
Ca = 現時点の有機物濃度（mg/L）
k = Qa/{Σ((Qa/24)×(Cave/Ca))/24}：
である。
【００３６】
時間帯毎のQa、Cave及びCaより、1日あたりの原水の計画供給量（Qt×24）を7000m3/日とした。表１は、時間帯毎のQtの変動を示す。なお、表１よりCave = 205mg/L、k = 0.97と算出された。
【００３７】
【表１】
2015174019.tif 000005
【００３８】
図３は、ある１日における比較例及び実施例の必要風量の変動を示す。ブロア2台運転の基準が風量200m3/minであり、ブロア3台運転の基準が400m3/minである。曝気槽への原水供給量が一定である比較例では、14時〜17時、及び23時〜翌日4時の時間帯において、必要風量が400m3/minを超えるため、これらの時間帯ではブロアを3台稼働させる必要がある。一方、実施例では、これらの時間帯においても、必要風量が200m3/minを超え400m3/min以下の範囲であるため、ブロアは2台稼働するだけで足りる。
【００３９】
（ブロア消費電力の比較）
実施例の運転方法を平成23年度及び平成24年度の2年間実施した（平成23年度の運転を実施例１、平成24年度の運転を実施例２とする）。また、比較例の運転方法を平成22年度の1年間実施した。毎月の処理水量、ブロア消費電力量及びブロア原単位について、比較例及び実施例を比較した。その結果を、表２に示す。
【００４０】
【表２】
2015174019.tif 000006
【００４１】
表２より、実施例１及び２のブロア原単位は、比較例と比較してそれぞれ5.96％及び4.58％減少した。実験を行った下水処理施設の年間電気料金は2億円程度であり、そのうち45％程度がブロア稼働に要する電力消費によると推定されている。このため、本発明の運転方法によれば、既存の有機性廃水処理施設を改修することなく、4,122,000円〜5,364,000円程度、電気料金を節約することが可能となる。本発明の運転方法によれば、電力需要ピークのカット効果が得られると共に、放流水質の上下幅も小さくなり、安定した処理水質を保つことが可能となる。
【００４２】
なお、下水中の有機物濃度の実測値が、予測値と解離した場合には、実送風量を目安にして通常送風量との比から逆算し、処理水量を増減することにより、曝気槽への下水供給量を補正することが好ましい。
【００４３】
（処理水のCOD）
図４は、実施例（平成24年度）及び比較例（平成19年度）の処理水（下水処理施設からの放流水）のCOD変動を示す。図４のグラフは、8月の1ヶ月間のデータに基づくグラフである。図４より、実施例では、比較例と比較して、処理水のCODが低くなることが確認された。このように、本発明では、負荷を一定にすることにより、ブロア稼働台数を抑制できると共に、曝気槽の負荷を平坦化することによって、処理水の水質も向上させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の有機性廃水処理施設の運転方法は、廃水処理分野において有用である。
【図１】
2015174019.tif 000008
【図２】
2015174019.tif 000009
【図３】
2015174019.tif 000010
【図４】
2015174019.tif 000011