(57)【要約】【課題】  活性汚泥においては沈殿槽における脱窒反応による汚泥浮上トラブルの危険性を予知し、生物学的脱窒素法においては窒素除去が正常におこなわれるか否かを判断するための脱窒反応の反応性を評価し、嫌気性処理においてはメタン発酵反応が正常におこなわれているか否かを判断する簡便でしかも短時間で測定可能な廃水処理試験方法および装置を提供する。【解決手段】炭酸ガスと、窒素ガス又はメタンガスなどの水への溶解度の小さいガスが同時に発生する微生物を利用した反応系において、密閉化された容器に測定対象液をチャージし、前記容器内の測定対象液を減圧下で脱気し、脱気後に所定の時間放置し、放置中に発生するガスによる前記容器内の圧力変化量を測定し、前記容器の空間容積の増加量と前記圧力変化量とに基づいて発生ガス量を演算する、ことにより反応性を評価する。【選択図】        図１
2005238089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガスと、窒素ガス又はメタンガスなどの水への溶解度の小さいガスが同時に発生する微生物を利用した反応系における反応の大きさを評価するための反応性評価方法において、
密閉化された容器に測定対象液をチャージし、
前記容器内の測定対象液を減圧下で脱気し、
脱気後に所定の時間放置し、
放置中に発生するガスによる前記容器内の圧力変化量を測定し、
前記容器の空間容積と前記圧力変化量とに基づいて発生ガス量を演算する、
ことを含んで、反応性を評価することを特徴とする反応性評価方法。
【請求項２】
前記微生物を利用した反応系が好気性微生物を利用するものであり、前記測定対象液が沈殿槽に入る前の活性汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応が脱窒素反応であることを特徴とする請求項１に記載の反応性評価方法。
【請求項３】
前記微生物を利用した反応系が生物学的脱窒処理であり、前記測定対象液が嫌気脱窒槽の活性汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応が脱窒素反応であることを特徴とする請求項１に記載の反応性評価方法。
【請求項４】
請求項３において、さらに、前記測定対象液チャージ後に嫌気脱窒槽の汚泥で容易に分解可能な有機物を含む溶液を添加する工程を含むことを特徴とする反応性評価方法。
【請求項５】
前記微生物を利用した反応系が嫌気性微生物を利用するものであり、前記測定対象液が嫌気発酵槽の汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応がメタン発酵反応であることを特徴とする請求項１に記載の反応性評価方法。
【請求項６】
請求項５において、さらに、前記測定対象液チャージ後にメタン発酵槽の汚泥で容易に分解可能な有機物を含む溶液を添加する工程を含むことを特徴とする反応性評価方法。
【請求項７】
炭酸ガスと、窒素ガス又はメタンガスなどの水への溶解度の小さいガスが同時に発生する微生物を利用した反応系において、処理反応の大きさを評価するための反応性評価装置であって、
密閉化された容器に測定対象液をチャージする手段と、
前記容器を減圧する手段と、
チャージされた測定対象液を減圧下で脱気する手段と、
炭酸ガスと、水への溶解度の小さい不活性ガスの同時発生による前記容器内の圧力変化を測定する手段と、
前記容器の空間容積と前記圧力変化に基づいて発生ガス量を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする反応評価装置。
【請求項８】
前記微生物を利用した反応系が好気性微生物を利用するものであり、前記測定対象液が沈殿槽に入る前の活性汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応が脱窒素反応であることを特徴とする請求項７に記載の反応性評価装置。
【請求項９】
前記微生物を利用した反応系が生物学的脱窒処理であり、前記測定対象液が嫌気脱窒槽の活性汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応が脱窒素反応であることを特徴とする請求項７に記載の反応性評価方法。
【請求項１０】
請求項９において、さらに、前記測定対象液チャージ後に嫌気脱窒槽の汚泥で容易に分解可能な有機物を含む溶液を添加する手段を含むことを特徴とする反応性評価装置。
【請求項１１】
前記微生物を利用した反応系が嫌気性微生物を利用するものであり、前記測定対象液が嫌気発酵槽の汚泥と廃液を含む混合液であり、前記処理反応がメタン発酵反応であることを特徴とする請求項７に記載の反応性評価装置。
【請求項１２】
請求項１１において、さらに、前記測定対象液チャージ後にメタン発酵槽の汚泥で容易に分解可能な有機物を含む溶液を添加する手段を含むことを特徴とする反応性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭酸ガスと窒素ガスやメタンガスなどの水への溶解度の小さい不活性ガスを同時に発生する反応系での反応の大きさを測定する試験方法で、主として活性汚泥処理法および生物学的脱窒素法および嫌気性処理の運転状態を管理する試験方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水処理の方法として、微生物を利用した生物処理法は有機物を含む廃水処理に広く用いられる排水処理法である。その代表的なプロセスに好気性微生物を利用した活性汚泥法があり、また廃水中の窒素除去を目的に活性汚泥法に嫌気処理を組み合わせた生物学的脱窒法があり、また高濃度のBOD廃液の処理にメタン発酵を利用した嫌気性処理法がある。いずれの処理法も汚濁物を分解、合成して自己の生体を維持、増殖する自然界の生物活動を高度に濃縮することにより廃水を浄化することである。
【０００３】
これらの生物処理プロセスにおいて微生物が汚濁物を分解する過程において、炭酸ガスと窒素ガスやメタンガスなどを同時に発生する反応がある。それらはプロセスにとって主反応であったり、トラブルの元になる反応であったりするが、いずれも運転管理上常に測定把握しておくべき項目である。例えば活性汚泥法においては曝気槽において微生物に酸素を供給して汚濁物を分解し、分解処理した廃水と汚泥の混合液は沈殿槽にて汚泥と上澄水に分離するが、分解処理した廃水に硝酸イオンと未分解のBOD物質が多量に存在すると沈殿槽において、通性嫌気性菌である脱窒菌の働きで硝酸イオンの還元反応が進行し、炭酸ガスと窒素ガスが発生し、沈降させるべき汚泥を浮上させ汚泥が処理水に流出するトラブルとなる。このトラブルは脱窒反応の規模が大きいと大量の汚泥を浮上流出させ活性汚泥処理が操業不可能となる大トラブルになる可能性がある。また生物学的脱窒処理においては、廃水中の窒素化合物を窒素ガスにして廃水中から除去することを目的とするため、上記脱窒反応は主反応である。また嫌気性処理においては、メタン発酵菌の働きで廃水中の有機物から炭酸ガスとメタンガスを発生させる反応は主反応である。
【０００４】
上記のうち活性汚泥の沈殿槽での脱窒反応および生物学的脱窒法におけるメカニズムは以下のとおりである。原水中のＮは分子構造のなかでさまざまな形態で含まれているが、単純に表現すれば微生物はＢＯＤの分解過程でＮをアンモニア性の窒素に変える。さらにアンモニア性窒素は好気状態で硝化菌により次式のように硝酸イオンや亜硝酸イオンに変える。
【数１】
2005238089.tif 000003
【数２】
2005238089.tif 000004
(1) (2)式は硝化反応とよばれる。
硝酸イオンや亜硝酸イオンはさらに嫌気状態で脱窒素菌により次式のように窒素ガスに還元される。
【数３】
2005238089.tif 000005
【数４】
2005238089.tif 000006
(3) (4)式は脱窒素反応とよばれる。
また、嫌気性処理におけるメタン発酵は（５）式により、有機物からメタンガスと炭酸ガスを発生させる。
【０００５】
CnHaOb＋（n−a/4−b/2）H2Ｏ→（n/2＋a/8−b/4）CH４＋（n/2−a/8＋ｂ/４）CO2
・・・（５）式
【０００６】
嫌気性処理によるガスの発生は一般的にはメタンガスが約70％、炭酸ガスが約30％である。
【０００７】
これらの測定管理法のなかでもガスの発生量を測定管理する方法は理屈が単純であり、実際のプロセスにおける現象をそのまま反映できるという観点で有力な方法である。しかしながらこの方法における最大の注意点は同時に発生する炭酸ガスの挙動である。炭酸ガスは脱窒反応においては（3）式、（4）式で示すように窒素ガスの発生量より大きく、メタン発酵反応においてもメタンガスの約1/2と多い。しかも発生する炭酸ガスは廃液のｐＨなどの性状により、廃液に化学吸収され全くガスとして揮散しなかったり、逆にほとんど吸収されずほぼ全量がガスとして揮散したりして、ガス化する量が不確定である。このため廃液の性状が一定な場合を除き、一般的には炭酸ガスと窒素ガスまたはメタンガスを分離して窒素ガスまたはメタンガスのみを測定する方法がとられる。例えば、特開平１０−２２７７８１公報には、加圧容器内において嫌気発酵で発生するガス（メタンガス+炭酸ガス）を、加圧容器内に設置した苛性ソーダで吸収し炭酸ガスを除去してメタンガスのみとして圧力変化からメタンガスの発生量を計算する技術が開示されている。
しかしながら、炭酸ガスを分離する方法としては、アルカリ液などで吸収除去するか、炭酸ガス濃度計かメタン発酵では可燃性ガス濃度計を別途設置しガス発生量と組成分析値から計算する必要があり、前者では装置の複雑化とアルカリ液の交換等の面倒な手間がかかり、後者においては装置コストと濃度計の維持管理の手間が増大するというデメリットが生じている。また両者とも測定容器内のガス組成が一定となるまで時間がかかり、正確な測定できるまでには長時間を要す不便がある。
【特許文献１】特開平１０−２２７７８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本特許は炭酸ガスと窒素ガスやメタンガスなどの水への溶解度の小さい不活性ガスを同時に発生する反応系での反応の大きさを測定する試験方法において、活性汚泥においては沈殿槽における脱窒反応による汚泥浮上トラブルの危険性を予知し、生物学的脱窒素法においては窒素除去が正常におこなわれるか否かを判断するための脱窒反応の反応量を評価し、嫌気性処理においてはメタン発酵反応が正常におこなわれているか否かを判断する簡便でしかも短時間で測定可能な反応性評価方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る反応性評価方法は、炭酸ガスと、窒素ガス又はメタンガスなどの水への溶解度の小さいガスが同時に発生する微生物を利用した反応系における反応の大きさを測定するための反応性測定方法において、密閉化された容器に測定対象液をチャージし、前記容器内の測定対象液を減圧下で脱気し、脱気後に所定の時間放置し、放置中に発生するガスによる前記容器内の圧力変化量を測定し、前記容器の空間容積と前記圧力変化量とに基づいて発生ガス量を演算する、ことにより反応性を評価することを特徴とする反応性評価方法である。
【００１０】
また、本発明に係る微生物を利用した反応系評価装置は、炭酸ガスと、窒素ガス又はメタンガスなどの水への溶解度の小さいガスが同時に発生する微生物を利用した反応系において、処理反応の大きさを測定するための反応性評価装置であって、密閉化された容器に測定対象液をチャージする手段と、前記容器を減圧する手段と、チャージされた測定対象液を減圧下で脱気する手段と、
炭酸ガスと、水への溶解度の小さい不活性ガスの同時発生による前記容器内の圧力変化を測定する手段と、前記容器の空間容積と前記圧力変化に基づいて発生ガス量を演算する手段と、を備えたことを特徴とする反応性評価装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は活性汚泥処理装置や生物学的脱窒素法や嫌気性処理等に適用でき、短時間の測定で、活性汚泥法にあっては沈殿槽での脱窒素による汚泥浮上というトラブルの危険性の予知を定量的に表現でき、生物学的脱窒素法にあっては正常に脱窒素反応がおこなわれているか否かの判定が定量的に表現でき、嫌気処理のあっては正常にメタン発酵反応がおこなわれているか否かの判定が定量的に表現でき、それぞれの運転管理に役にたつ。また本出願人による特願平8-205359、特願平10-119919で示した装置に本発明の機能を組み込めば、原水BOD、処理水BOD、汚泥の活性、MLSS、SV、SVI、脱窒素反応性などが同時に測定でき、活性汚泥の運転管理に一層の効果となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施例１）
図１は本発明を具体化するための装置例を示す図である。１は測定容器である。２から６は電磁弁であり１の測定容器は電磁弁で密閉容器となっている。２は真空ポンプのストップ電磁弁であり、３は大気開放弁、４は排水電磁弁、５はサンプリング電磁弁、６は添加電磁弁である。７は真空ポンプであり測定容器内を減圧にして混合液を該容器にチャージしたり容器内を減圧にしたりする。８は圧力センサー。９は温度センサーである。１０は攪拌ポンプである。１１はコンピュータであり、１２は制御盤であり、コンピュータと制御盤はＰＣカードを介して接続されており、圧力センサーや温度センサーからのアナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータに取り込んだり、電磁弁やポンプの作動を制御するコンピュータからのデジタル入出力信号を制御盤のリレーに出力する。６と１３と１４は生物学的脱窒素法における脱窒反応や嫌気性処理におけるメタン発酵を測定する場合に使用するストップ電磁弁と添加ポンプと有機物を含む溶液タンクである。
【００１３】
図１に示す装置を用いて、沈殿槽での脱窒反応によるトラブル防止を目的とする実施例を示す。いま測定容器の容積をV0とする。電磁弁類は全て閉とする。まずストップ電磁弁２を開き真空ポンプ７を作動して、測定容器の圧力をP01キロパスカルまで減圧する。圧力センサーからの圧力値がP01になったら、コンピュータからの指令で真空ポンプ７を停止し、ストップ電磁弁２を閉にする。そのときの気体の温度をＴ01とする。次にサンプリング電磁弁５を開いて曝気槽から混合液を測定容器内にくみ上げる。測定容器内の空間の圧力は大気圧と混合液の水頭圧でバランスするP02となるまで混合液をチャージする。大気圧および曝気槽の水位はほぼ一定であるから容器内にはほぼ一定の量Lの混合液がチャージされる。そのときの空間の気体の温度をＴ02とするとLは（５）式で計算でき、測定容器の空間容積Vは（６）式の値となる。次にサンプリング電磁弁５を閉じ、攪拌ポンプ１０を作動し、再度ストップ電磁弁２を開にし、真空ポンプ７を作動して汚泥に付着している細かい気泡や混合液中の溶解しているガスを脱気する。脱気後、攪拌ポンプ１０を停止する。そのときの空間気体の圧力をP1キロパスカルとし、温度をT1℃とする。そのまま設定時間静置し、その間の容器内の空間の圧力を圧力センサー８で測定し、コンピュータに送る。もしサンプリングされた混合液で脱窒反応がおきなければ静置前後の圧力値は変化ないが、脱窒反応が起きればガスが発生し圧力はP2キロパスカルまで上昇する。そのときの空間気体の温度をT2℃とする。ガスの発生量は（７）式から計算できる。
L＝V0−｛V0×P01×273/（273+T01）｝/｛P02×273/（273+T02）｝  ….（５）式
V＝V0−L                                                 …（６）式
ΔV＝V×｛（P2/101.3）×273/（273+T2）−（P1/101.3）×273/（273+T1）｝…(７)式    
【００１４】
（実施例２）
次に生物学的脱窒素法において脱窒素反応性を測定する場合の具体的な操作法を述べる。装置は実施例1の場合と同じである。サンプリングする混合液が嫌気脱窒槽の混合液になるが、脱気するまでの工程は実施例１と同じである。脱気後、大気開放弁２を閉にし、真空ポンプ７を停止する。そのときの空間気体の圧力をP1キロパスカルとし、温度をT1℃とする。攪拌ポンプ１０を動かしたまま、設定時間放置し、その間の容器内の圧力を圧力センサー９で測定し、コンピュータに送る。もしサンプリングされた混合液で脱窒反応がおきなければ静置前後の圧力値は変化ないが、脱窒反応が起きればガスが発生し圧力はP2キロパスカルまで上昇する。そのときの空間気体の温度をT2℃とする。ガスの発生量は（７）式から計算できる。本測定は脱窒菌の活性、硝酸イオンの量やBOD源の量などを脱窒反応の要素を総合して嫌気脱窒槽での反応を総括的に管理する測定に用いられる。
【００１５】
（実施例３）
次に生物学的脱窒素法において脱窒素反応性を測定する場合の具体的な操作法を述べる。装置は実施例1の場合と同じであるが、ストップ電磁弁６と添加ポンプ１３と有機物を含む溶液タンク１４も使用する。
サンプリングする混合液が脱窒槽に入る前の混合液になるが、脱気するまでの工程は実施例１や２と同じである。脱気後、６のストップ電磁弁を開き、１３の添加ポンプを作動させ、有機物を含む溶液を設定量L2添加して、６の電磁弁を閉じ添加ポンプ１３を停止し、大気開放弁２を閉にし真空ポンプ７を停止する。そのときの空間気体の圧力をP1キロパスカルとし、温度をT1℃とする。攪拌ポンプ１０を動かしたまま、設定時間放置し、その間の容器内の圧力を圧力センサー９で測定し、コンピュータに送る。もしサンプリングされた混合液で脱窒反応がおきなければ静置前後の圧力値は変化ないが、脱窒反応が起きればガスが発生し圧力はP2キロパスカルまで上昇する。そのときの空間気体の温度をT2℃とする。ガスの発生量は（８）式から計算できる。本測定はBOD源を人工的に添加することでもっぱら脱窒菌自体の活性と嫌気槽にはいる前の硝化槽での運転状態を管理する測定に用いられる。
ΔV＝（V-L2）×｛（P2/101.3）×273/（273+T2）-（P1/101.3）×273/（273+T1）｝…  （８）式
嫌気性処理におけるメタン発酵速度の測定においては、サンプリングする混合液をメタン発酵槽に入る前の混合液とし、有機物をメタン発酵で資化される物質に置き換えれば、メタン発酵菌自体の活性の測定することになる。
【００１６】
（実施例４）
次に嫌気処理においてメタン発酵反応性を測定する場合の具体的な操作法を述べる。装置は実施例1の場合と同じである。サンプリングする混合液がメタン発酵槽の混合液になるが、脱気するまでの工程は実施例１、２、３と同じである。脱気後、大気開放弁２を閉にし真空ポンプ７を停止する。そのときの空間気体の圧力をP1キロパスカルとし、温度をT1℃とする。攪拌ポンプ１０を動かしたまま、設定時間放置し、その間の容器内の圧力を圧力センサー９で測定し、コンピュータに送る。もしサンプリングされた混合液でメタン発酵反応がおきなければ静置前後の圧力値は変化ないが、メタン発酵反応が起きればガスが発生し圧力はP2キロパスカルまで上昇する。そのときの空間気体の温度をT2℃とする。ガスの発生量は（７）式から計算できる。本測定はメタン発酵槽での反応を総括的に管理する測定に用いられる。
【００１７】
以下に具体的な数値として説明する。なお計算の単純化のため混合液の物性は純水とし、溶解度はヘンリーの法則に従うものとする。発生した炭酸ガスや窒素ガスまたはメタンガスがどのように液相と気相に分配されるかは（９）式、（１０）式から導かれる（１１）式で計算できる。実施例1において、混合液量を1000cc、空間容積を100ccのとき、操作時の圧力P1を10KPaとすると炭酸ガスのヘンリー定数は30（℃）において1860であり、この状態から、（４）式の脱窒反応で窒素ガスが標準状態で窒素ガスが3cc発生し、炭酸ガスが3.9ｃｃ発生するとすれば、炭酸ガスの3.4cc分が液中に溶解し、空間容積中には0.5ccがガスとして揮散する。一方窒素ガスのヘンリー定数は92400なので、窒素ガスの0.35ccが液中に溶解し、空間容積中には2.65ccがガスとして揮散し、合計3.15ccが揮散する。これによる圧力変化は10KPaから13.2KPaに変化する。
【００１８】
実際の廃液においては例えばｐＨが高い廃液では反応吸収がおこり、発生する炭酸ガスがすべて溶解しガス化しない場合もありうる。このため実際の廃液の測定では、発生するガスのうち空間容積中に揮散するガス量は窒素ガスのみの2.65ccから上記3.15ccまでの可能性があり、圧力測定値は12.8KPa〜13.3KPaのバラツキが生じる。このバラツキは炭酸ガスを完全に除去し、窒素ガスの吸収のない期待される真のガス発生量3ccに対し88％〜105％になる。一方常圧下の大気開放状態で測定した場合は発生する炭酸ガスの揮散量は0cc〜3.9ccまでの可能性があり、合計ガス揮散量は3.0cc〜6.9ccまでの可能性がある。これは期待される真のガス発生測定量3ccに対して100％〜230％となり、実用に値しないほどの大きなバラツキとなるのでアルカリ液で炭酸ガスの除去が必要になる。
【００１９】
またメタンガスのヘンリー定数は44900なので、実施例４においてメタンガスが20cc、炭酸ガスが6cc発生したとすると、メタンガスが15.6cc揮散し、炭酸ガスが0.8cc揮散し、合計16.4cc揮散する計算となる。このため実際の廃液の測定では、発生するガスのうち空間容積中に揮散するガス量はメタンガスのみの15.6ccから上記16.4ccまでの可能性があり、これは期待される真のガス発生測定量20ccに対して78％〜82％となる。これは真の値にはやや小さい値であるが、測定データのバラツキは±2％と小さいため、係数をかければ十分真のガス発生量を計算できる。
S=Gy＋Gx    ・・・（９）式
Gy/V＝E×・（0.001×Gx/22.4）/（L/18＋0.001×Gx/22.4）≒E×（0.001×Gx/22.4）/（L/18）
・・・（１０）式
Gy/S＝0.000804×(V/L)×E/（１＋0.000804×(V/L)×E）      ・・・（１１）式
ここにSはガス発生量[cc]、Gyは空間容積中に揮散するガス量[cc]、Gｘは液中に溶解するガス量[cc]、Vは測定容器内の空間容積[cc]、Lは測定容器内の混合液量[cc]、Eはヘンリー定数[-]、式中の係数で18は水の分子量、22.4は1モルの標準状態のガス体積〔リットル〕、0.000804は0.001×18/22.4
【００２０】
したがって測定条件を整えてやれば上記の理論式のような測定がえられる。
その条件の一つは、サンプリング液を測定前に減圧下で脱気することである。本発明の測定は減圧下であり、炭酸ガスの溶解濃度が変化するため微生物の生息条件は変化するので、短時間の測定範囲では後述の表１〜３の実測値のように影響ないが、長時間の測定では微生物の活性が変化する可能性があるので好ましくない。変化を測定できる範囲でなるべく短時間で測定終了することが必要であり、このためには測定初期の液の溶解度の変動による測定誤差を最小にすることが必要である。一般に、サンプリング時点の混合液中の炭酸ガス溶解量は液体と接する気体中の炭酸ガスの分圧と平衡な状態にあり、大気と接している状態より溶解濃度は高い。特に、生物学的脱窒処理における脱窒槽からのサンプリング混合液や、嫌気性処理におけるメタン発酵槽からのサンプリング混合液に溶解している炭酸ガスは、0.3気圧程度の分圧をもつ気体と接しているため、高い溶解度の状態にある。測定容器内では、特別な処置をしない限りスタート時は大気の組成であり、大気中の炭酸ガスの分圧は約0.000350気圧である。このため脱気をせずに測定開始した場合、スタート当初は、炭酸ガスは吸収されるどころかむしろ揮散する状況にあり、大きな測定誤差になる。本発明の脱気はこの誤差を除去する手段として必須である。
【００２１】
2つ目は、減圧下で密閉状態の容器を使用して、発生するガス分圧の上昇による溶解度の差を利用する点である。もし密閉状態でなければ、発生する炭酸ガスの分圧は混合拡散で生ずる大気との出入りで希釈され、揮散量の割合では増加せず炭酸ガスの揮散する割合は不確定となり、測定のバラツキとなる。
【００２２】
3つ目は、減圧度とガス発生速度との関係である。（１１）式から圧力変化率は（１２）式で表されるので、圧力変化率は初期圧力とガス発生量とヘンリー定数と測定容器の混合液量と空間容積で表される。運転管理したい測定範囲は、活性汚泥の沈殿槽での脱窒浮上防止では0〜10cc/hr、生物学的脱窒では0〜20cc/hr、嫌気性処理では0〜200cc/hrである。測定時間は運転状態の変化を監視する目的であるから、60分程度以内が望ましい。測定の分解能は、圧力センサーの分解能や温度変化やその他の測定誤差を考慮すれば、測定範囲の最大値の10％の変化に対し圧力は最低でも1％程度の変化は確保する必要がある。操作圧力は最低検出能力、空間容積、測定精度、減圧度と測定時間と汚泥の活性の低下等との兼ね合いで決められるものであるが、これらを勘案すると初期圧力は目的別の表１から表３で示す値近辺が適当である。
ΔP/P0＝S×0.00804×（V/L）×E/（P0×V×（1＋0.00804×（V/L）×E）・・（１２）式
【００２３】
もちろん測定容器の液量を増やし空間容積を小さくすれば、初期圧力が大気圧でも密閉化すれば計算上は可能となるが、測定容器の空間容積対混合液量の比が非常に小さくなり、サンプリング時や脱気時の発泡によるトラブルを回避するための空間容積の確保が困難となる。逆に空間容積を大きくとると、十分な圧力変化を得るためには長時間の測定が必要となる。その場合には炭酸ガスの溶解度が飽和に達し、測定初期と測定中に炭酸ガスの挙動が変化して炭酸ガスの発生の多い試料と少ない試料で炭酸ガスの挙動が変化し正確な測定ができない。また炭酸ガスの発生量が多い場合は混合液のｐHも変化しアルカリで中和が必要となる。
【表１】
2005238089.tif 000007
【表２】
2005238089.tif 000008
【表３】
2005238089.tif 000009
【００２４】
表１から表３は実測値のデータである。サンプリングの混合液Lは1000cc、空間容積Vは100cc、測定時間は30分と共通であり、使用目的で初期減圧度を変えて測定した。図２は表１に対応する実機の沈殿槽における汚泥界面の変化と状況と示す図であり、表１のデータは図２のサンプリング点に対応してデータである。表１から３に示すように空間容積中のガスはほとんど窒素ガスまたはメタンガスで炭酸ガスは10％以下でほぼ前記の理論計算値と一致する結果が得られた。圧力変化から脱窒反応またはメタン発酵反応速度が計算でき比較のための実機の現象や連続試験機との結果と一致し、運転管理データとしては充分な精度の測定ができることを示している。なお反応速度は空間容積中のガスは全て窒素ガスまたはメタンガスとして計算した結果である。また炭酸ガス濃度は空間容積中のガスから苛性ソーダ液で吸収された量を炭酸ガス量として計算した。また比較の連続試験機での反応速度は定常状態になってから図３の水上置換法による測定の結果である。
【００２５】
測定容器の形状は内径30ｍｍ以上のシリンダー状の容器が望ましい。実施例1では攪拌ポンプを停止して設定時間静置するとしたが、この場合静置することで汚泥が沈降し、スラッジボリュームも同時に測定できるメリットがある。しかしながら脱窒反応は高濃度の汚泥が必要なため汚泥層のみで脱窒反応が進行し、上澄水層では脱窒反応は進行しないことになるが実際の沈殿槽でも同様に上澄水層が存在することから、より実際に近いといえる。もちろん攪拌ポンプを停止しないで測定を行ってもより多く脱窒反応が進行し、変化の大きいデータが得られるため目的は達成できる。また実施例２では逆に攪拌ポンプを停止しないで設定時間放置するとしたが、攪拌ポンプを停止すれば、汚泥の沈降で脱窒反応が少なくなるデメリットが生じるが、スラッジボリュームも同時に測定できるメリットがある。実施例２を沈殿槽での脱窒反応によるトラブル防止を目的で使用する場合は攪拌ポンプを停止するほうがメリットが大きい。
【００２６】
沈殿槽での脱窒反応によるトラブル防止を目的とする場合において、実施例３を実施した場合は、脱窒反応による沈殿槽でのトラブルの潜在危険性を測定する過酷テストとなる。すなわち実施例１では脱窒反応は混合液中に（3）式、（4）式で表されるように硝酸イオンと有機物があることが条件になり、仮に硝酸イオンが多量に含まれていても、BOD処理が良好な場合、脱窒反応はあまり進行せず実施例１の測定に異常は認められず沈殿槽での浮上トラブルもないが、この曝気槽の状態からBOD負荷オーバーなどで処理水に多量の未処理のBOD物質が残った場合、一気に脱窒反応が起きる危険性がある。このため通常は実施例１の方法で測定し、実施例１で脱窒反応が認められたら、次のサイクルは実施例３の測定をおこなって、より精度の高い管理を行う方法が考えられる。
【００２７】
実施例３で使用される有機物を含む溶液は、通常は生物学的脱窒素法で脱窒槽に添加される液が使用されるが、基本的には該脱窒槽での汚泥が十分馴化している分解しやすい有機物が適用でき、(3)(4)式に示すメタノールや酢酸等が使用できる。  
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、有機物を含む廃水の処理のための微生物を利用した生物処理法に広く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る測定装置の例を示す図である。
【図２】表１に対応する沈殿槽における汚泥界面の変化と状況と示す図である。
【図３】水上置換法による測定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  測定容器
２  真空ポンプのストップ電磁弁
３  大気開放弁  
４  排水電磁弁
５  サンプリング電磁弁
６  添加電磁弁
７  真空ポンプ
９  圧力センサー
１０  温度センサー
１１  コンピュータ
１２  制御盤
１３  添加ポンプ
１４  溶液タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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