(57)【要約】【課題】曝気運転や嫌気攪拌運転の結果と密接な相関関係がある因子により、生物反応槽の状態を検知して、曝気攪拌機の運転を決定し、曝気攪拌機の運転に過不足が生じることなく、流入負荷変動に対応して効果的に処理することができるようにした曝気攪拌機の運転制御方法を提供すること。【解決手段】モータ１に接続したシャフト２の先端に攪拌スクリュー３を、攪拌スクリュー３とモータ１との間に汚水を飛散させるための遠心羽根４を備えた縦形の曝気攪拌機において、生物反応槽の状態を検知して、モータ１の正転による嫌気運転と、逆転による好気運転とを交互に繰返すことにより汚水を処理するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに接続したシャフトの先端に攪拌スクリューを、該攪拌スクリューとモータとの間に汚水を飛散させるための遠心羽根を備えた縦形の曝気攪拌機の運転制御方法において、生物反応槽の状態を検知して、モータの正転による嫌気運転と、逆転による好気運転とを交互に繰返すことにより汚水を処理するようにしたことを特徴とする曝気攪拌機の運転制御方法。
【請求項２】
モータの正転と逆転に加えて停止操作を組み込み、これらを繰返し、間欠的に好気状態と嫌気状態にするようにしたことを特徴とする請求項１記載の曝気攪拌機の運転制御方法。
【請求項３】
モータの正転、逆転又は停止の運転操作の切替の判断を、汚水中の溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨ、の少なくとも１つを計測し、曝気攪拌機にフィードバックして行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の曝気攪拌機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曝気攪拌機の運転制御方法、特に下水処理場に流入する汚水を活性汚泥により生物処理する際に、矩形の生物反応槽（汚水処理槽とも言い、以下、「生物反応槽」と言う。）内の中央に配設した曝気攪拌機を、好気と嫌気とに間欠的に繰返して行い、汚水中に存在する有機物や窒素成分の処理を効果的に行うようにした曝気攪拌機の運転制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、矩形の生物反応槽に１台の曝気攪拌機を配設し、汚水中に存在する有機物や窒素成分を活性汚泥により生物処理する場合、曝気攪拌機の運転は、汚水の流入量と処理水質の分析結果から、処理に必要な酸素量を計算し、曝気時間（好気時間）を算出し、この曝気以外の時間を嫌気時間とし、嫌気攪拌運転と曝気運転が交互に行えるようタイムチャートを設定し、このタイムチャートヘの割り付けを、維持管理者が、流入水濃度や流入水量を考慮して、経験に基づいて行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の曝気攪拌機の運転制御方法では、曝気攪拌機の好気時間がタイムチャートで固定されているので、流入負荷変動に対応できるものとはならず、効果的に処理することができないという問題があった。
また、汚水中の窒素を除去するためには、適正な好気と嫌気の繰返しが必要であり、バランスが崩れると窒素が除去されず、さらに、バランスが外れると有機物が除去されなかったり、活性汚泥フロックを解体するものとなり、水処理システムそのものが成り立たなくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の曝気攪拌機の運転制御方法の有する問題点を解決し、曝気運転や嫌気攪拌運転の結果と密接な相関関係がある因子により、生物反応槽の状態を検知して、曝気攪拌機の運転を決定し、曝気攪拌機の運転に過不足が生じることなく、流入負荷変動に対応して効果的に処理することができるようにした曝気攪拌機の運転制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の曝気攪拌機の運転制御方法は、モータに接続したシャフトの先端に攪拌スクリューを、該攪拌スクリューとモータとの間に汚水を飛散させるための遠心羽根を備えた縦形の曝気攪拌機の運転制御方法において、生物反応槽の状態を検知して、モータの正転による嫌気運転と、逆転による好気運転とを交互に繰返すことにより汚水を処理するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の曝気攪拌機の運転制御方法は、生物反応槽の状態を検知して、曝気攪拌機の運転を決定し、流入汚水の負荷変動量に応じて適正な嫌気運転と好気運転とを交互に繰返すようにしているから、生物反応槽の状態に常に適合した曝気攪拌機の運転を行うことができ、流入負荷量が変動しても運転の過不足が生じることなく、常に安定的に、効率よく汚水中の有機成分ならびに窒素成分を処理できる。
【０００７】
また、この場合、モータの正転と逆転に加えて停止操作を組み込み、これらを繰返し、間欠的に好気状態と嫌気状態にすることができる。
【０００８】
これにより、モータにより回転する攪拌スクリュー等の回転方向を急激に変えると曝気攪拌機の装置の各部分に無理な応力がかかるが、この回転方向を変える際に停止操作を組み込むことで、この応力を停止区間で吸収することができ、円滑な切替ができ、かつ安全性を向上させることができる。
【０００９】
また、この場合、モータの正転、逆転又は停止の運転操作の切替の判断を、汚水中の溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨ、の少なくとも１つを計測し、曝気攪拌機にフィードバックして行うようにすることができる。
【００１０】
これにより、曝気運転や嫌気攪拌運転の結果と密接な相関関係がある溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨの少なくとも１つを計測して曝気攪拌機の正転、逆転又は停止の運転操作をするようにしているから、流入負荷量が変動し、生物反応槽の状態が変動しても迅速に適正な運転方法を判断できるため、効率よく汚水中の有機成分ならびに窒素成分を処理することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の曝気攪拌機の運転制御方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図３は、流入汚水量に対応して運転を制御して、下水処理場に流入する汚水を生物学的に処理するようにした曝気攪拌機の説明図で、（Ａ）は嫌気運転時を、（Ｂ）は曝気運転時をそれぞれ示す。
汚水を生物処理するために用いる曝気攪拌機Ａとしては、特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すように、正逆と逆転が可能なモータ１に、直接あるいは減速機などを介して間接的にシャフト２を接合してモータ１の回転力をシャフト２に伝達するようにし、このシャフト２の先端あるいは先端部分に攪拌スクリュー３を配備するとともに、この攪拌スクリュー３とモータ１との間に遠心羽根４を設け、モータ１の回転によりシャフト２を介して攪拌スクリュー３と遠心羽根４とが共に回転するように構成する。
なお、この縦型の曝気攪拌機Ａは、モータ１を正回転の一方向回転とし、変速機（図示省略）を介して攪拌スクリュー３を逆回転できるようにすることもできる。
なお、この攪拌スクリュー３、遠心羽根４の形状は、図示のものでは同形状としたが、特にこれに限定されるものではないが、攪拌スクリュー３は常に汚水中に浸る位置に、また遠心羽根４は水面上方位置になるようにする。
【００１３】
さらに、この遠心羽根４の外周と、少なくとも該遠心羽根４を取り付けたシャフト２の外周部分とを覆うようにしてドラフトチューブ５を設けるが、このドラフトチューブ５の下端は汚水中に没するようにし、またドラフトチューブ５の上端は大気中に開口するようにし、その回転方向に関係なく、常に攪拌スクリュー３はこのドラフトチューブ５の下端より突出して、汚水を攪拌できるようにする。
なお、この場合、曝気攪拌機Ａは、図３に示すように、攪拌スクリュー３と遠心羽根４の間に生物反応槽の水面位置がくるように設置する。
嫌気攪拌をする場合には、モータ１を正転させて攪拌スクリュー３を回転させると、図３（Ａ）に示すように、汚水中に攪拌スクリュー３から下向きの攪拌流が発生し、汚水中に酸素（空気）を供給にすることなく、生物反応槽内の汚水のみを攪拌し、これにより生物反応槽内を嫌気攪拌することができる。
【００１４】
その後、予め設定した時間の経過により運転を停止し、モータ１の回転を変えて逆回転するように駆動すると、図３（Ｂ）に示すように、攪拌スクリュー３も逆回転し攪拌スクリュー附近の汚水に上向きの流れが発生し、この上向流によりドラフトチューブ５内の水面が上昇し、ドラフトチューブ５内で遠心羽根４が上向流の水中に没するようになる。
さらに攪拌スクリュー３が逆回転することにより、ドラフトチューブ５内の上向流はドラフトチューブ内を上昇し、ドラフトチューブ上端開口部より飛び出すようになるが、この場合、ドラフトチューブ５内の遠心羽根４の回転による攪拌効果によりこの上向流汚水は、ドラフトチューブ５の上端開口部より水泡となってドラフトチューブ５の外周水面上方へ飛散する。この時、空気中の酸素が水泡及び汚水水面に溶解するようになって吸収し、生物反応槽に酸素を供給できる。
なお、本発明に使用する曝気攪拌機Ａは、このように、モータ１の正転と逆転の切替及び停止とを組み合わせることにより汚水を効率的に処理することができるようにする。
【００１５】
次に、曝気攪拌機Ａを用いてその運転の制御方法を、図１に示す第１実施例の制御フローに基づいて説明する。
図１に示す制御フローは、溶存酸素ＤＯを制御因子として、上述の曝気攪拌機Ａを制御する方法を示している。
ＤＯセンサーは、曝気攪拌機Ａの水泡が直接飛散することなく、かつ流入汚水や返送汚泥の流入により影響が少ない場所に設置することとし、これにより局地的なＤＯ値を計測することなしに、生物反応槽の代表的なＤＯ値を測定することができる。
【００１６】
このＤＯセンサーで得られたＤＯ値により曝気攪拌機Ａの運転を制御するようにするが、この曝気攪拌機Ａの運転は、先ず、攪拌スクリュー３が逆転するようにして好気運転から開始する。この好気運転時におけるＤＯ値を計測し、溶存酸素ＤＯが設定値以下では好気運転を継続し、溶存酸素ＤＯが設定値に達するまで曝気する。
なお、溶存酸素ＤＯの設定値は、ＤＯセンサーの設置場所や、ＤＯ計の精度、種類等によって計測値が異なるため、特に、規定するものではなく、各々のケースに合せて適正な数値を入力することができる。
この場合に、ＤＯ設定値は、生物反応槽中の混合液に存在するアンモニア性窒素が硝酸性窒素に変わるのに必要なＤＯ値とすることができる。
そして、この溶存酸素ＤＯが設定値に達すると、タイマ１をオンにし、攪拌スクリュー３が正転する嫌気運転の運転時間のカウントを開始する。このタイマ１により嫌気運転時間を設定する。
【００１７】
このように、好気運転終了後は、タイマ１をオンにするとともに攪拌スクリュー３の回転方向を正転方向に切り替えて嫌気運転を行う。
この好気運転から嫌気運転に切り替える場合、モータの回転方向を変える必要があるが、急激にその回転方向を変えると装置の各部分に無理な応力がかかるため、一旦、停止してから、モータの回転方向を変えることが望ましい。この嫌気運転に切り変えた後の運転時間はタイマ１により設定することができ、タイマ１のオフにより停止する。
また、嫌気運転時間については、汚水が生物反応槽に２４時間滞留する処理方式では、１時間前後が適正な長さである。
【００１８】
第１実施例では、２４時間の処理時間の中で好気と嫌気が繰返し行われが、その繰返し回数は流入負荷量に応じ適切な量だけ自動的に実施されるため、タイマで１回あたりの嫌気運転時間を固定しても、１日あたりの嫌気運転時間の長さは流入負荷量に見合った量で運転することができる。
さらに、嫌気運転終了後に曝気攪拌機を停止することができるが、この停止時間はタイマ２により設定できる。
曝気攪拌機Ａの停止は、好気運転も嫌気運転も十分に行った場合に設定することができる。即ち、流入汚水量が極端に少ない場合に、好気運転も嫌気運転も行う必要がない時に行うもので、省エネの効果を期待することができる。
なお、流入汚水量が十分にある場合は、タイマ２の設定時間をゼロにして、停止を省略して、好気運転と嫌気運転の繰返しのみの運転を行うことができる。
【００１９】
なお、第１の実施例は、ＤＯ値を制御因子としたが、酸化還元電位ＯＲＰやｐＨにおいても、曝気攪拌の状態を示す指標となるため、溶存酸素ＤＯと同様に制御因子として用いることができる。
【００２０】
図３に、本発明における第２実施例を示す。この実施例において、好気運転は、２４時間タイマからの運転司令で行う点が、第１実施例と異なっている。
運転司令後は第１実施例と同様に、ＤＯ値が設定値に達するまで好気運転を行う。
【００２１】
次に、好気運転終了後、嫌気運転を行うが、嫌気運転時間は、好気運転終了時点から２４時間タイマで次ぎに好気運転の司令がでるまでの間であり、嫌気運転時間は第１実施例のように固定された値ではない。しかし、１日あたりの嫌気運転時間は、好気運転に使われた残りの時間ということになり、第１実施例と同様の嫌気運転時間が得られることになる。
【００２２】
以上、本発明の曝気攪拌機の運転制御方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の曝気攪拌機の運転制御方法によれば、生物反応槽の状態を検知して、曝気攪拌機の運転を決定し、流入汚水の負荷変動量に応じて適正な嫌気運転と好気運転とを交互に繰返すようにしているから、生物反応槽の状態に常に適合した曝気攪拌機の運転を行うことができ、流入負荷量が変動しても運転の過不足が生じることなく、常に安定的に、効率よく汚水中の有機成分ならびに窒素成分を処理できる。
【００２４】
また、モータの正転と逆転に加えて停止操作を組み込み、これらを繰返し、間欠的に好気状態と嫌気状態にしているから、モータにより回転する攪拌スクリュー等の回転方向を急激に変えると曝気攪拌機の装置の各部分に無理な応力がかかるが、この回転方向を変える際に停止操作を組み込むことで、この応力を停止区間で吸収することができ、円滑な切替ができ、かつ安全性を向上させることができる。
【００２５】
また、曝気運転や嫌気攪拌運転の結果と密接な相関関係がある溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨの少なくとも１つを計測して曝気攪拌機の正転、逆転又は停止の運転操作をするようにしているから、流入負荷量が変動し、生物反応槽の状態が変動しても迅速に適正な運転方法を判断できるため、効率よく汚水中の有機成分ならびに窒素成分を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の曝気攪拌機の運転制御方法を示す第１実施例による運転制御フローである。
【図２】本発明の曝気攪拌機の運転制御方法を示す第２実施例による運転制御フローである。
【図３】本発明を実施するために用いる曝気攪拌機を示し、（Ａ）は嫌気運転時を、（Ｂ）は曝気運転時をそれぞれ示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ    曝気攪拌機
１    モータ
２    シャフト
３    攪拌スクリュー
４    遠心羽根
５    ドラフトチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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