(57)【要約】【課題】汚水中の有機物の分解と硝化反応のみならず、脱窒反応も十分かつ確実に行ことができるオキシデーションディッチの運転方法を提供すること。【解決手段】汚水と活性汚泥の混合液２を貯水する水槽１と、前記水槽１に無終端式の水路２０を形成する区画壁１０と、前記水路２０における前記区画壁１０の一端１０ａ側の部分に設けられ前記混合液２を攪拌しながら曝気し前記水路２０に循環流を形成するエアレータ３と、前記エアレータ３の下流側に設けられ循環流を形成する攪拌装置４と、を備えるオキシデーションディッチの運転方法であって、前記水槽１に設けられた溶存酸素計５で測定される溶存酸素濃度が所定値となるように前記エアレータ３を運転せしめ、前記水槽１中の混合液２全体を好気状態とする好気工程と、前記エアレータ３を停止して、前記水槽１中の混合液２全体を嫌気状態とする嫌気工程と、を交互に行うことを特徴とするオキシデーションディッチの運転方法。【選択図】　図１
2004041933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と活性汚泥の混合液を貯水する水槽と、
前記水槽に無終端式の水路を形成する区画壁と、
前記水路における前記区画壁の一端側の部分に設けられ前記混合液を攪拌しながら曝気し前記水路に循環流を形成するエアレータと、
前記エアレータの下流側に設けられ循環流を形成する攪拌装置と、
を備えるオキシデーションディッチの運転方法であって、
前記水槽に設けられた溶存酸素計で測定される溶存酸素濃度が所定値となるように前記エアレータを運転せしめ、前記水槽中の混合液全体を好気状態とする好気工程と、
前記エアレータを停止して、前記水槽中の混合液全体を嫌気状態とする嫌気工程と、
を交互に行うことを特徴とするオキシデーションディッチの運転方法。
【請求項２】
前記嫌気工程において、前記攪拌装置を運転して前記混合液を攪拌することを特徴とする請求項１に記載のオキシデーションディッチの運転方法。
【請求項３】
前記好気工程が、
前記エアレータ及び前記攪拌装置を同時に運転して前記混合液を攪拌する工程と、
前記攪拌装置を停止して前記エアレータのみを運転する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のオキシデーションディッチの運転方法。
【請求項４】
前記好気工程と前記嫌気工程とを一定時間ごとに切り替えることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載のオキシデーションディッチの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水中の窒素成分を、活性汚泥を用いて分解除去する処理装置であるオキシデーションディッチの運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物学的な汚水の処理方法として、オキシデーションディッチ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｄｉｔｃｈ：ＯＤ）法が知られている。ＯＤはレーストラック形状の無終端式の水路からなり、縦軸式のエアレータなどの曝気用攪拌機を有している。
【０００３】
このようなＯＤの運転方法としては、通常、曝気用攪拌機から近いその下流側の領域の溶存酸素量を比較的高く維持することで好気性ゾーンとし、さらにその下流側で曝気用攪拌機に戻るまでの領域の溶存酸素量を低く維持することで嫌気性ゾーンとして、好気性ゾーンでは有機物の分解と硝化反応、嫌気性ゾーンでは脱窒反応を行うことにより窒素分の浄化を行っている。
【０００４】
ところが、このような曝気用攪拌装置を用いた場合には、一台で曝気と攪拌とを兼ねるため、循環流を形成するために最低限の運転を継続したような場合でも曝気が行われ、曝気量が過剰となって嫌気性ゾーンを適切に維持できなくなり、脱窒反応が阻害される場合がある。
【０００５】
特許２９３８３７５号公報に開示されているＯＤはこのような問題を解決するためのものであり、曝気用攪拌装置のほかに嫌気性ゾーンである脱窒ゾーンに潜水型推進装置を配置し、更に好気性ゾーンである硝化ゾーンに溶存酸素計（ＤＯ計）を配置している。そして、ＯＤの運転に際しては、ＤＯ計で測定される溶存酸素濃度（ＤＯ値）が上限設定値を上回った場合には曝気用攪拌機の運転を停止すると共に潜水型推進装置の運転を開始し、ＤＯ値が下限設定値を下回った場合には曝気用攪拌機の運転を開始すると共に潜水型推進装置の運転を停止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の公報に記載のＯＤの運転方法は、以下に示す課題を有していた。
【０００７】
すなわち、上記ＯＤの運転方法は、いわゆるゾーン運転と言われるものであり、水路中に好気ゾーンと嫌気ゾーンを同時に且つ的確に形成することが困難であった。このため、上記ＯＤの運転方法では脱窒が十分に行われず、汚水中の窒素成分を十分に除去することができないという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、汚水中の有機物の分解と硝化反応のみならず脱窒反応が十分かつ確実に行われ、原水中の窒素濃度の変動にかかわらず、汚水中の窒素成分を十分に除去することが可能なオキシデーションディッチの運転方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のオキシデーションディッチの運転方法は、汚水と活性汚泥の混合液を貯水する水槽と、前記水槽に無終端式の水路を形成する区画壁と、前記水路における前記区画壁の一端側の部分に設けられ前記混合液を攪拌しながら曝気し前記水路に循環流を形成するエアレータと、前記エアレータの下流側に設けられ循環流を形成する攪拌装置と、を備えるオキシデーションディッチの運転方法であって、
前記水槽に設けられた溶存酸素計で測定される溶存酸素濃度が所定値となるように前記エアレータを運転せしめ、前記水槽中の混合液全体を好気状態とする好気工程と、
前記エアレータを停止して、前記水槽中の混合液全体を嫌気状態とする嫌気工程と、
を交互に行うことを特徴とする方法である。
【００１０】
このＯＤの運転方法によれば、上記嫌気工程と好気工程を交互に行うことにより、前記好気工程における汚水中の有機物の分解と硝化反応のみならず、嫌気工程における脱窒反応が十分かつ確実に行われ、原水中の窒素濃度の変動にかかわらず、汚水中の窒素成分が十分に除去される。また、溶存酸素濃度が所定値となるように前記エアレータを運転せしめることにより、過曝気を防ぐことができるため、好気工程から嫌気工程へ切り替えたときに溶存酸素濃度が早急にかつ確実に低下し、十分に脱窒反応が促進されることとなる。さらに、上記エアレータを停止させることにより、好気工程から嫌気工程への切り替えを短時間で行うことができ、良好な脱窒処理が行われる。
【００１１】
また、本発明のＯＤの運転方法は、前記嫌気工程において、前記攪拌装置を運転して前記混合液を攪拌することが好ましい。このように混合液が攪拌されることにより、水槽の底部に汚泥が沈積することがより確実に防止される。
【００１２】
さらに、本発明のＯＤの運転方法は、前記好気工程が、前記エアレータ及び前記攪拌装置を同時に運転して前記混合液を攪拌する工程と、前記攪拌装置を停止して前記エアレータのみを運転する工程と、を含むことが好ましい。このように好気工程の初期段階でエアレータと攪拌装置が同時に運転されることで、混合液の攪拌力が増大するため、水槽の底部に汚泥が沈積していてもその汚泥を十分に除去することが可能となる。
【００１３】
さらにまた、本発明のＯＤの運転方法は、前記好気工程と前記嫌気工程とを一定時間ごとに切り替えることが好ましい。このように一定時間ごとに切り替えることによって、ＯＤが好気工程にあるか嫌気工程にあるかの運転状態の把握が容易となり、また、前記好気工程における汚水中の有機物の分解と硝化反応と、嫌気工程における脱窒反応とがバランスよくかつより確実に行われ、汚水中の窒素成分が十分に除去される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面の説明において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
先ず、本発明のオキシデーションディッチの運転方法に好適に用いることができるオキシデーションディッチについて説明する。本実施形態のオキシデーションディッチは、汚水と活性汚泥の混合液２を貯水する水槽１と、前記水槽１に無終端式の水路２０を形成する区画壁１０と、前記水路２０における前記区画壁１０の一端１０ａ側の部分に設けられ前記混合液２を攪拌しながら曝気し前記水路２０に循環流を形成するエアレータ３と、前記エアレータ３の下流側に設けられ循環流を形成する攪拌装置４と、を備えるものである。そして、前記水槽１内には溶存酸素計５が配置されている。
【００１６】
図１は、本発明に係るＯＤの一実施形態を概略的に示す構成図である。図２は、本発明に係るＯＤの一部切欠き斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、ＯＤは、長円形状の水槽１内に区画壁１０を配置することで無終端水路２０を形成している。無終端水路２０には活性汚泥と処理対象水の混合液２が貯水されている。
【００１８】
無終端水路２０は、区画壁１０の一端１０ａ側に設けられる第１コーナー部２０ａと、区画壁１０の他端１０ｂ側に設けられる第２コーナー部２０ｂと、区画壁１０の両側に設けられる直線部２０ｃ、２０ｄとから構成されている。
【００１９】
図２に示すように、無終端水路２０の第１コーナー部２０ａには、縦軸式エアレータ３が配置されている。縦軸式エアレータ３を第１コーナー部２０ａに配置するのは、コーナーが一番流速が落ちる領域であるという理由によるものである。第１コーナー部２０ａには、縦軸式エアレータ３のインペラ３１が混合液２中に配置されている。インペラ３１は、シャフト３２、減速機３３を介して水槽１の上に配置されたモータ３４へと接続されている。
【００２０】
図１に示すように、無終端水路２０の第２コーナー部２０ｂには、水路２０のほぼ中央に沿って整流壁１１が配置されている。この整流壁１１は上流側に半円部を、下流側に直線部を有する形状をなしている。水路２０の直線部２０ｄにおいては、整流壁１１の下流側に、水中式推進装置等からなる攪拌装置４が配置されている。
【００２１】
攪拌装置４は、水中に設けられるプロペラを有しており、プロペラは、シャフトを介してモータに接続されている。従って、モータを駆動すると、シャフトを介してプロペラが回転し、水路２０に沿って混合液２の循環流が形成される。プロペラは水中に設けられているため、曝気の機能を有していない。なお、攪拌装置４にはタイマー（図示せず）が設けられており、このタイマーにより一定時間ごとにモータの駆動と停止が切り替えられるようになっている。
【００２２】
攪拌装置４は、整流壁１１の下流側端部１１ａから１〜２ｍの領域Ａに配置されることが好ましい。整流壁１１の下流側においては、汚泥の沈積が起こり易いが、攪拌装置４が領域Ａに配置されることで、整流壁１１の下流側の領域で汚泥が巻き上げられるため、当該領域において汚泥の沈積が十分に防止される。
【００２３】
また攪拌装置４の下流側には、混合液中の溶存酸素濃度（ＤＯ値）を測定する溶存酸素計（ＤＯ計）５が配置されている。詳細に述べると、ＤＯ計５は、縦軸式エアレータ３を始端とした場合の水路２０における終端領域、すなわち直線部２０ｄの最下流領域及び第１コーナー部２０ａの領域Ｂに配置されている。ＤＯ計５をこのような位置に配置することで、無終端水路２０の全体が好気ゾーンあるいは嫌気ゾーンとなっているか否かを的確に確認することができる。
【００２４】
なお、ＤＯ計５及び縦軸式エアレータ３は、制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６は、ＤＯ計５で測定されたＤＯ値に基づいて縦軸式エアレータ３の回転数を制御している。
【００２５】
次に、本発明のオキシデーションディッチの運転方法について説明する。本実施形態におけるオキシデーションディッチの運転方法は、前記水槽１に設けられた溶存酸素計５で測定される溶存酸素濃度が所定値となるように前記エアレータ３を運転せしめ、前記水槽１中の混合液２全体を好気状態とする好気工程と、前記エアレータ３を停止して、前記水槽１中の混合液２全体を嫌気状態とする嫌気工程と、を交互に行う方法である。
【００２６】
先ず、前記水槽１中の混合液２全体を好気状態とする好気工程においては、攪拌装置４の作動を停止した状態で、縦軸式エアレータ３を駆動する。これにより、無終端水路２０に沿って循環流を形成すると共に、水槽１内の混合液２全体の溶存酸素濃度（ＤＯ値）が所定値、すなわち、１．０ｍｇ／ｌ以上である好気状態となり、有機物の分解と硝化反応を促進する。このような好気状態となるように縦軸式エアレータ３の回転数を制御する状態を「好気モード」という。また、縦軸式エアレータ３が停止した状態を「嫌気モード」という。
【００２７】
縦軸式エアレータ３の運転は、具体的には、図２に示すようなモータ３４を作動させることで、減速機３３、シャフト３２を介してインペラ３１を例えば、３０〜５０ｒｐｍで回転させる。この回転によって、貯水されている混合液２が上下に攪拌される。この上下攪拌によって気液界面が増大させられることで、気液接触が促進され、いわゆる曝気により大量の酸素が空気中から混合液中に溶け込む。こうして混合液２全体のＤＯ値を高めることにより、汚泥中の微生物による有機物の分解と硝化反応を促進する。
【００２８】
このとき、循環流の平均流速は、汚泥の沈積を防ぐ観点からは、０．１ｍ／秒以上に維持することが好ましい。また、このとき、ＤＯ値が好ましくは１．０〜４．０ｍｇ／ｌの範囲内、より好ましくは１．０〜３．０ｍｇ／ｌの範囲内に維持されるように縦軸式エアレータ３の回転数を制御する。制御方法としては、例えば、溶存酸素計の測定値（ＤＯ値）が前記上限値を上回ったときには回転数が下がり、前記下限値を下回ったときには回転数が上がるようにＰＩＤ制御を行う。この溶存酸素濃度（ＤＯ値）の設定値は０．５〜５．０ｍｇ／ｌの範囲内にあることが好ましい。このようにしてＤＯ値により縦軸式エアレータ３の制御を行うことで、水槽１中の混合液２全体を確実に好気状態にすることができるとともに、混合液を過曝気状態にすることなく、また嫌気モードに縦軸式エアレータ３が切り替わった際に嫌気状態への移行に時間がかかるのを抑制することができる。
【００２９】
なお、上記好気工程では攪拌装置４を常時停止させているが、好気工程の初期段階においては、縦軸式エアレータ３のみならず攪拌装置４をも同時に運転せしめて、混合液２を攪拌することが好ましい。このようにすることにより、縦軸式エアレータ３と同時に攪拌装置４が運転されることで、混合液２に対する攪拌力が増大し、水槽１の底部に汚泥が沈積していてもその汚泥を十分に除去することができる。
【００３０】
次に、前記水槽１中の混合液２全体を嫌気状態とする嫌気工程においては、縦軸式エアレータ３の駆動を停止し、攪拌装置４を駆動する。これにより、無終端水路２０に沿った循環流の形成を維持すると共に、水槽１内の混合液２全体のＤＯ値が低い状態、すなわちＤＯ値が０．２ｍｇ／ｌ未満である嫌気状態（嫌気モード）とし、脱窒反応を促進して汚水から窒素分を除去する。
【００３１】
ここで、攪拌装置４の運転はタイマーにより自動的に行われる。また縦軸式エアレータ３の停止は、制御装置６によりモータ３４の駆動を停止し、インペラ３１の回転を停止させればよい。このとき、タイマーにより攪拌装置４の駆動が開始される時に、制御装置６により縦軸式エアレータ３が停止されるようにする。
【００３２】
こうして、混合液２内への酸素導入が停止されることとなるが、これによって、混合液２全体のＤＯ値は速やかに減少し、ＤＯ値が０．２ｍｇ／ｌ未満である嫌気状態に移行する。この状態では、汚泥中の微生物により脱窒反応が行われる。この結果、汚水中に含まれていた窒素分は混合液２全体から分解・除去される。また攪拌装置４を上記領域Ａに配置することで、スカムが循環流の表層に現れなくなる。
【００３３】
このとき、汚泥の沈積を防ぐ観点から、循環流の平均流速を０．１ｍ／秒以上に維持することが好ましいのは、上記好気状態の場合と同様である。
【００３４】
このようにして上記好気工程と上記嫌気工程を交互に行うことにより、嫌気処理、すなわち脱窒反応が確実に行われる。このため、脱窒が十分に行われ、汚水中の窒素成分を十分に除去することができる。またＤＯ計５が領域Ｂに配置されることで、水路２０全体が好気状態にあるか嫌気状態にあるかを確実に把握することができる。
【００３５】
このとき、好気工程と嫌気工程はそれぞれ一定時間（例えば、２時間、２時間）ずつ行うことが好ましい。ＯＤにおいては、作業者は混合液２を採取すること等により曝気の状態を確認する必要があるが、好気工程と曝気工程を一定時間ずつ行うことで、作業者が、計器類に頼ることなく、ＯＤについて好気工程にあるか嫌気工程にあるかを的確に把握することができる。なお、好気工程と嫌気工程が一定でない場合、作業者は、ＯＤについて好気工程にあるか嫌気工程にあるかを計器類（例えばＤＯ計５）等により確認してから曝気状態を確認することとなるため、作業効率が低下する傾向がある。
【００３６】
このように水槽１の一端１０ａに縦軸式エアレータ３を、他端１０ｂに整流壁１１を配置したＯＤにおいては、エアレータ３の下流側の直線部２０ｃでは、エアレータ３により形成される旋回流には螺旋流効果があり、処理水を混合・攪拌するため、汚泥が水槽１の底に沈降することがない。他端１０ｂの整流壁１１を通過した後の直線部２０ｄにおける旋回流はこの螺旋流効果を失うため、水槽１の底の区画壁１０側に汚泥が沈降する傾向がある。しかし、整流壁１１の下流側の整流壁１１近傍の位置に水中式推進装置等の攪拌装置４を設けることによって、直線部２０ｄにおける汚泥の沈降を確実に抑制することができる。また縦軸式エアレータ３を主に曝気装置として用いることができるので、攪拌装置４を兼ねる場合に比べて広い範囲で回転数を制御することができ、曝気量の制御範囲も広くとることができる利点がある。更に攪拌装置４で安定した循環流を形成することができるので、過曝気状態を抑制して安定した脱窒反応を行うことが可能である。
【００３７】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、整流壁１１を有するＯＤについて説明してきたが、整流壁１１は不可欠な要素ではない。整流壁１１はなくても攪拌装置４を複数箇所に設けることで汚泥の沈積を効果的に防止することが可能である。またＯＤが整流壁１１を有しない場合、攪拌装置４は、水槽１の第２コーナー部２０ｂの下流側の領域に配置される。水槽１の第２コーナー部２０ｂの下流側においては、汚泥の沈積が起こり易いが、攪拌装置４が上記領域に配置されることで、攪拌装置４の下流側の領域で汚泥が巻き上げられるため、汚泥の沈積が十分に防止される。
【００３８】
更に上記実施形態では、水槽１が長円形状となっているが、ＯＤに用いる水槽は、水槽１を折り曲げて得られる図３に示すような馬蹄形状の水槽４１であってもよい。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４０】
実施例
容積３００ｍ３、幅３ｍ、深さ２ｍ、流路長さ５０．６ｍの水槽１（ＯＤ）において、縦軸式エアレータ３（最大回転数４３ｒｐｍ）、攪拌装置４（水中プロペラ周波数３０Ｈｚ、この時の回転数は４９ｒｐｍ）を用いてタイマー運転（曝気２ｈ＋攪拌２ｈ）による間欠運転を約５ヶ月間行った。その結果を図４、５に示した。図４は、前記期間中における一日の５時から２２時の間における縦軸式エアレータ３の電流値（Ａ）、攪拌装置４の電流値（Ａ）及びＤＯ値（ｍｇ／ｌ）の経時変化を示したグラフである。また、図５は約５ヶ月間の原水及び処理水の全窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の推移（窒素の処理性能）を示したグラフである。
【００４１】
図４に示すように、好気工程と嫌気工程とを交互に行うことにより負荷の高い時間帯であってもＤＯ値は設定値（１．５ｍｇ／ｌ）まで上がることがなく、図５に示すように原水中の全窒素濃度の変動にかかわらず、全運転期間を通して処理水全窒素濃度は５ｍｇ／ｌ以下と良好に維持された。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のオキシデーションディッチの運転方法によれば、汚水中の有機物の分解と硝化反応のみならず脱窒反応が十分かつ確実に行われ、原水中の窒素濃度の変動にかかわらず、汚水中の窒素成分を十分に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＤの一実施形態の全体概略図である。
【図２】図１の水槽の一部切欠き斜視図である。
【図３】本発明に係るＯＤの他の実施形態の全体概略図である。
【図４】本発明に係る実施例において、縦軸式エアレータ３の電流値（Ａ）、攪拌装置４の電流値（Ａ）及びＤＯ値（ｍｇ／ｌ）の一日の経時変化を示したグラフである。
【図５】本発明に係る実施例において、原水及び処理水の全窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の推移を示したグラフである。
【符号の説明】
１，４１…水槽、２…混合液、３…縦軸式エアレータ（エアレータ）、４…攪拌装置、５…ＤＯ計、６…制御装置、１０…区画壁、１０ａ…一端、１０ｂ…他端、１１…整流壁、１１ａ…整流壁１１の下流側端部、２０…水路、２０ａ…第１コーナー部、２０ｂ…第２コーナー部、３１…インペラ（エアレータ）、３２…シャフト（エアレータ）、３３…減速機（エアレータ）、３４…モータ（エアレータ）、Ａ…領域、Ｂ…領域。
【図１】
2004041933.tif 000003
【図２】
2004041933.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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