(57)【要約】【課題】最初沈殿池での有機物、窒素、燐の除去率を向上させ、後段の曝気槽への流入負荷を低減することで送風量を削減し、ブロワーの消費電力を削減できる下水処理方法を提供する。【解決手段】下水が流入する流入水路を有する最初沈殿池と、最初沈殿池の下流に設けられた曝気槽と、曝気槽の下流に最終沈殿池を備え、最終沈殿池の余剰汚泥を最初沈殿池の流入水路に戻して投入するように構成され、曝気槽ではブロワーによりエアレーションを行っている下水処理設備であって、曝気槽に空気供給して曝気槽内の溶存酸素量を決定するブロワーの制御装置と、最初沈殿池に投入する余剰汚泥の制御装置を備え、余剰汚泥の制御装置は、最初沈殿池に流入する余剰汚泥投入量を決定して、最終沈殿池から最初沈殿池に戻る余剰汚泥の流量を制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水が流入する流入水路を有する最初沈殿池と、該最初沈殿池の下流に設けられた曝気槽と、該曝気槽の下流に最終沈殿池を備え、該最終沈殿池の余剰汚泥を前記最初沈殿池の流入水路に戻して投入するように構成され、前記曝気槽ではブロワーによりエアレーションを行っている下水処理設備であって、
前記曝気槽に空気供給して曝気槽内の溶存酸素量を決定するブロワーの制御装置と、前記最初沈殿池に投入する余剰汚泥の制御装置を備え、
前記余剰汚泥の制御装置は、前記最初沈殿池に流入する余剰汚泥投入量を決定して、前記最終沈殿池から前記最初沈殿池に戻る余剰汚泥の流量を制御することを特徴とする下水処理設備。
【請求項２】
請求項１に記載の下水処理設備であって、
前記余剰汚泥の制御装置は、前記流入水路の流入流量に応じて流入水路に投入する凝集剤の流量を調整することを特徴とする下水処理設備。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の下水処理設備であって、
前記最終沈殿池の余剰汚泥を前記最初沈殿池の流入水路に戻すための流路に余剰汚泥を蓄積するタンクと該タンク内の余剰汚泥を連続的に供給するポンプとを備え、前記余剰汚泥投入量の信号により前記ポンプを運転制御することを特徴とする下水処理設備。
【請求項４】
下水が流入する流入水路を有する最初沈殿池と、該最初沈殿池の下流に設けられた曝気槽と、該曝気槽の下流に最終沈殿池を備え、該最終沈殿池の余剰汚泥を前記最初沈殿池の流入水路に戻して投入するように構成され、前記曝気槽ではブロワーによりエアレーションを行っている下水処理設備の下水処理方法であって、
前記曝気槽に空気供給して曝気槽内の溶存酸素量を決定し、前記最初沈殿池に投入する余剰汚泥を制御するとともに、
前記余剰汚泥の制御のために、前記最初沈殿池に流入する余剰汚泥投入量を決定して、前記最終沈殿池から前記最初沈殿池に戻る余剰汚泥の流量を制御することを特徴とする下水処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載の下水処理方法であって、
前記流入水路の流量と、該流量の有機物濃度を基に余剰汚泥の投入量を決定することを特徴とする下水処理方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の下水処理方法において、
前記流入水路の流量を基に、前記最初沈殿池に投入する最初沈殿池凝集剤の投入量を決定することを特徴とする下水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水を活性汚泥によって生物学的に処理する下水処理設備及び下水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における下水処理設備として例えば特許文献１の下水処理設備では、下水が流入する流入水路を有する最初沈殿池と、最初沈殿池の下流に設けられた曝気槽と、曝気槽の下流に最終沈殿池を備えている。また活性汚泥によって下水を処理する下水処理方法として、最終沈殿池の余剰汚泥を最初沈殿池の流入水路に投入している。
【０００３】
特許文献１には、最終沈殿池の余剰汚泥を最初沈殿池の流入水路に投入するための設備や制御手法について具体的な開示はないが、この点について特許文献２では最終沈殿池から最初沈殿池に至る流入水路（戻りライン）に開閉弁を備えて、バッチ的に余剰汚泥を投入することが記載されている。また特許文献２では原水（下水）の有機物濃度を監視し、これが所定濃度を超える場合に余剰汚泥を最初沈殿池の前段で混合、投入するとしている。
【０００４】
係る下水処理設備では、下水中の有機物、窒素、燐を活性汚泥と呼ばれる微生物の集合体で生物学的に処理している。活性汚泥は下水を処理する際に酸素を必要とするため、下水を曝気槽へ導入してブロワーによりエアレーションし、空気中の酸素を溶解させることで酸素を供給している。
【０００５】
有機物を含んだ下水は、導入管を通して、曝気槽に導入される。曝気槽には、散気管により空気が導入され、曝気槽内の下水に空気中の酸素が溶解する。このような曝気槽における生物学的処理の制御方法の１つとして、曝気槽の下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。
【０００６】
この制御手法では下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。かかる制御手法を紹介した例として例えば、特許文献３がある。
【０００７】
又、特許文献４にはＢＯＤ量（生物化学的酸素要求量）に着目して、そ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記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６３−１３９０８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６４４２４号公報
【特許文献３】特開２００７−１４４２７７号公報
【特許文献４】特開２０００−３２５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
係る曝気槽での処理に関して、例えば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いる。ブロワーの動力コストを削減して曝気量が少なくなると下水処理が満足できず処理水水質が悪化する。このため、品質を維持しながらブロワーの消費電力削減することが課題となっている。
【００１０】
因みに、曝気槽へ導入される下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大量に消費する。この結果下水中の溶存酸素濃度が低下するので、特許文献３や特許文献４に記載の従来の技術手法では、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が増大してしまう恐れがあった。
【００１１】
以上のことから本発明の目的は、最初沈殿池での有機物、窒素、燐の除去率を向上させ、後段の曝気槽への流入負荷を低減することで送風量を削減し、ブロワーの消費電力を削減できる下水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、下水が流入する流入水路を有する最初沈殿池と、最初沈殿池の下流に設けられた曝気槽と、曝気槽の下流の最終沈殿池を備え、最終沈殿池の余剰汚泥を最初沈殿池の流入水路に戻して投入するように構成され、曝気槽ではブロワーによりエアレーションを行っている下水処理設備であって、曝気槽に空気供給して曝気槽内の溶存酸素量を決定するブロワーの制御装置と、最初沈殿池に投入する余剰汚泥の制御装置を備え、余剰汚泥の制御装置は、最初沈殿池に流入する余剰汚泥投入量を決定して、最終沈殿池から最初沈殿池に戻る余剰汚泥の流量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、最初沈殿池での有機物、窒素、燐の除去率を向上させることで、後段の活性汚泥による下水処理負荷を低減することにより、送風量を削減し消費エネルギーを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の下水処理方法を具備した下水処理装置の構成図。
【図２】下水処理手法を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を、図を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の下水処理方法を具備した下水処理施設の全体構成図である。
【００１７】
最初沈殿池１には流入水路２から下水が流入しており、流入した下水の固形物質を沈降分離する。固形物質を沈降分離した後の被処理水は、下流の曝気槽３に流入する。曝気槽３には複数の微生物群からなる活性汚泥が生息する。
【００１８】
通常、活性汚泥は微生物の塊状のフロックとして曝気槽３内を浮遊している。ブロワー４の先には散気手段５が接続され、曝気槽３がエアレーションされる。エアレーションにより空気中の酸素が溶解し、溶存酸素として活性汚泥に供給され、下水中の有機物、窒素、燐が除去される。ブロワー４のエアレーション量は下水中の有機物、窒素、燐に比例するため、流入下水の流量や濃度で変化させることで、ブロワー４の消費する電力の削減が可能である。さらに曝気槽３の下流には最終沈殿池６が設置され、ここでは活性汚泥が沈降分離され、上澄み液を処理水として放流している。
【００１９】
なお最初沈殿池１の底部には一般的に初沈汚泥と呼ばれる沈降分離された固形物質が蓄積しており、初沈汚泥ポンプ７を起動させることで系外に排出される。これに対し、最終沈殿池６の底部に沈降分離された成分は活性汚泥である。この活性汚泥は返送汚泥ポンプ８によって曝気槽３の上流部に戻され、下水中の有機物、窒素、燐の除去に再利用される。
【００２０】
また活性汚泥は下水を処理することで増殖する。このため、所定量の活性汚泥を維持するためには一部を廃棄する必要がある。廃棄する汚泥は一般的に余剰汚泥と呼ばれ、最終沈殿池６の余剰汚泥ポンプ９によって廃棄される。
【００２１】
余剰汚泥ポンプ９の下流側には調整弁１０と調整弁１１が設置されている。調整弁１０が「開」、調整弁１１が「閉」の状態では余剰汚泥は汚泥処理系（図示せず）に流下し、廃棄処理される。調整弁１０が「閉」、調整弁１１が「開」の状態では余剰汚泥は最初沈殿池１での沈降分離処理の後、初沈汚泥ポンプ７の起動によって汚泥処理系に流下し、廃棄処理される。
【００２２】
なお調整弁１１の下流にはタンク１７とポンプ１６が備えられており、余剰汚泥はタンク１７に蓄積されたのち、ポンプ１６により誘引されて流入水路２に流下し、下水と混合されて最初沈殿池１に流入する。ここではタンク１７には十分な量の余剰汚泥が蓄積されている。このため、調整弁１０と調整弁１１の開閉状態にかかわらず、最初沈殿池１に対する余剰汚泥の連続供給が実現されている。
【００２３】
上記構成の下水処理設備における制御は、２つの制御装置により実現される。その一つは曝気槽３に空気供給するブロワー４の制御装置ＣＢである。ブロワー４の制御装置ＣＢとしてはいくつかの方式のものが考えられるが、前述した特許文献３、特許文献４の技術が利用可能である。いずれのものも溶存酸素の信号で制御されている。溶存酸素量が少なければ供給酸素量を増やし、溶存酸素量が多ければ供給酸素量を減らしている。流入有機物が少ないと、溶存酸素量が上昇するためブロワー出力が抑制されるという関係にある。
【００２４】
もう一つの制御装置は、最初沈殿池１に投入する余剰汚泥の制御装置１５である。図１に示す汚泥処理設備を運用制御するための制御装置１５は、被処理水の流量を計測する流量計１３、被処理水中の有機物濃度を測定する水質計測器１４を流入経路２に取り付け、流量計１３の計測信号と水質計測器１４の計測信号を制御手段１５に入力し、制御手段１５にて流量と有機物濃度の積から処理負荷を判断し、余剰汚泥と凝集剤の投入量を決定し、調整弁１０と調整弁１１と凝集剤投入手段１２を調整する。なお、被処理水中の有機物濃度を測定する水質計測器１４の代わりに、有機物濃度と相関関係にある別の水質項目を測定する計測器を用いて、制御手段１５に入力する有機物濃度の代替としても良い。
【００２５】
図２には、制御装置１５における概略の処理フローを示している。処理手順Ｓ１では、本発明での処理に必要な各種のプロセス量として被処理水の流量や被処理水中の有機物濃度を入力する。処理手順Ｓ２では、被処理水の流量とその有機物濃度の積として有機物量（処理負荷）を算出する。
【００２６】
処理手順Ｓ３では、被処理水の有機物量（処理負荷）とポンプ１６の流量の関係から、余剰汚泥投入量を決定する。有機物量（処理負荷）が大きいときは余剰汚泥投入量を増やして下水中の有機物の吸着量を増大させ、有機物量（処理負荷）が小さいときは余剰汚泥投入量を減らして下水中の有機物の吸着量を減少させる。ポンプ１６は、定めた余剰汚泥投入量となるようにポンプ１６を制御する（処理手順Ｓ４）。
【００２７】
処理手順Ｓ５では、求めた流入流量に応じて凝集剤の投入量を制御する。一般に最初沈殿池１での滞留時間は流入流量に依存し、流入流量が多ければ滞留時間が短くなるので沈殿はしにくくなり、流入流量が少なければ滞留時間が長くなる。このため、流入流量が多いときは凝集剤の投入量を増やして凝集効果を増加させ、流入流量が少ないときは凝集剤の投入量を減らして凝集効果を低減させるように制御する。
【００２８】
また処理手順Ｓ６では、調整弁１０、１１を制御する。タンク１７には十分な量の余剰汚泥が蓄積されているという前提であれば、調整弁１０、１１は適宜の時間間隔で開閉を行い、タンク１７への間欠的な余剰汚泥供給を行えばよい。タンクレベルを見ながら適宜開閉を繰り返せばよい。
【００２９】
本発明によれば余剰汚泥の一部または全量を最初沈殿池１に投入することで、下水中の有機物などを吸着後に沈降分離できるため、曝気槽３の流入負荷を削減できる。このため、曝気槽３で下水を処理するためのブロワー４の消費電力を削減できる。また、曝気槽３での活性汚泥による処理量が少なくなり活性汚泥の増殖量が減少し、余剰汚泥量も減少するため、汚泥処理系の処理負荷を削減できる。
【００３０】
特に本発明では、投入汚泥量を連続的に制御しているので、ブロワー４の消費電力削減に大きく貢献できる。特許文献などではバッチ的に投入を行うので、ブロワーの負荷の変動が大きく、消費電力が安定しない。本発明では日夜、季節を通じて消費電力の変動幅を小さくできるので、ブロワー駆動用の電動機の小型化などを通じてブロワー４の消費電力削減に貢献する。
【００３１】
なお、流入経路２には凝集剤投入手段１２により凝集剤を流入経路２へ投入可能な構造とすることで、被処理水中の有機物を最初沈殿池で凝集沈殿させ、初沈汚泥として除去することで曝気槽３への流入負荷を削減することができる。
【００３２】
本発明の効果についてさらに説明する。活性汚泥は下水と接触すると、下水中の有機物などを吸着することが知られている。特に、余剰汚泥は吸着物質の分解が完了しており吸着力が回復しているため、大きな吸着力が見込める。また、一般的に最初沈殿池１の滞留時間は数時間で設計されているため流入水路２より注入した活性汚泥が吸着するための時間を確保できている。なお、流入水路２では調整弁１１を経た余剰汚泥と下水とが混合される構造になっていることが望ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１：最初沈殿池
２：流入経路
３：曝気槽
４：ブロワー
５：散気手段
６：最終沈殿池
７：初沈汚泥ポンプ
８：返送汚泥ポンプ
９：余剰汚泥ポンプ
１０、１１：調整弁
１２：凝集剤投入手段
１３：流量計
１４：水質計測器
１５：制御手段
１６：余剰汚泥タンク
１７：余剰汚泥投入ポンプ
【図１】
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【図２】
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