(57)【要約】【課題】  汚泥を減容化して系外に排出する汚泥量を減少させ、保持汚泥量の増減を常時把握し、負荷変動があっても適切な汚泥改質量を設定して迅速かつ正確に汚泥改質量を制御し、安定した処理を行って、良好な処理水質が得られる有機性排液の好気性処理方法、装置を提案する。【解決手段】  有機性排液を曝気槽２に導入して好気性生物処理を行い、曝気槽２内の混合液の一部を沈殿槽３で固液分離し、分離汚泥の一部は返送汚泥として返送し、残部はオゾン処理槽２２に導入してオゾン処理し、曝気槽２に戻す。好気性生物処理系１における流量計３１およびリン濃度計３２より被処理液の流量信号および全リン濃度信号を演算制御部３０に入力し、流量計３３およびリン濃度計３４より処理液の流量信号および全リン濃度信号を入力して、リン収支ΔＰを演算し、さらに増減させる改質処理汚泥量ΔＳを演算し、ΔＳに対応してポンプ１２，２６の流量を増減するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含み、
所定時間内における流入リン量および流出リン量を求め、
流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御することを特徴とする有機性排液の好気性処理方法。
【請求項２】
被処理液の流量および全リン濃度と、処理液の流量および全リン濃度とから、所定時間内における流入リン量および流出リン量を求める請求項１記載の方法。
【請求項３】
流入リン量と流出リン量の差に、リン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて、改質する汚泥の増減量を求める請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含み、
所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とを測定し、両者の差と設定基準値との差分に基づいて、改質処理を行う汚泥量を増減させるように制御することを特徴とする有機性排液の好気性処理方法。
【請求項５】
改質する汚泥の増減量は、定時における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度との差と設定基準値との差分に、被処理液の流量、リン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて求める請求項４記載の方法。
【請求項６】
有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理装置と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離装置と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質装置と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送手段と、
被処理液の流量および全リン濃度と、処理液の流量および全リン濃度を測定する測定手段と、
測定値から所定時間内における流入リン量および流出リン量を演算し、流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させる制御、または所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とを測定し、両者の差と設定基準値との差分に基づいて、改質処理を行う汚泥量を増減させる制御を行う演算制御装置と
を備えていることを特徴とする有機性排液の好気性処理装置。
【請求項７】
制御装置は、流入リン量と流出リン量の差にリン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて、改質する汚泥の増減量を求めるように構成されている請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排液を活性汚泥の存在下に好気性生物処理する方法、特に活性汚泥処理系における余剰汚泥を減容化する有機性排液の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
活性汚泥処理法などのように、好気性微生物の作用を利用して、有機性排液を好気条件で処理する好気性生物処理方法は、処理コストが安く、処理性能も優れていることから一般に広く利用されているが、難脱水性の余剰汚泥が大量に生成するので、汚泥量を減少させる減容化処理方法が行われている。このような汚泥の減容化を行う処理方法として特許文献１には、曝気槽または沈殿槽から汚泥を引き抜き、この引抜汚泥をオゾン処理、加熱処理、酸またはアルカリ処理等の改質処理により易生物分解性に改質し、改質された汚泥を曝気槽に返送して生物分解させる方法が提案されている。
【０００３】
このような処理方法では、生成汚泥量は流入する負荷有機物量に比例するので、流入する負荷量を測定し、それに一定の係数を乗じた量の汚泥を引き抜いて改質処理すると安定した処理を行うことができる。しかし、流入する被処理液の量、濃度等は変動するため、正確な負荷有機物量を把握するのは困難であり、従って生成汚泥量を正確に把握することは困難であった。
【０００４】
汚泥の減容量が生成量よりも多くなると、ＭＬＳＳ濃度が次第に低下し、処理が悪化する。一方、減容量が少ないとＭＬＳＳ濃度が増加し、流量増加時等において汚泥が沈殿槽から流出し、処理水質が悪化する。この点を改善するために特許文献１では、曝気槽内の活性汚泥のＶＳＳ／ＳＳおよびＭＬＳＳを一定量に保つように汚泥の引抜量を制御している。しかしながら、ＭＬＳＳによる制御は、沈殿槽に保持している汚泥量を無視しているため、また、ＭＬＳＳ分析の測定精度や曝気槽の運転条件の変動によりＭＬＳＳそのものにばらつきが生じるため、全汚泥量を正確に把握することができず、汚泥の増減を短期間で正しく判断することが困難である。
【０００５】
このような点を改善する方法として特許文献２には、沈殿槽における汚泥界面を監視し、汚泥界面が一定の範囲に維持されるように、沈殿槽における汚泥界面が所定の上限値より高いときには改質処理を行う汚泥量を増加し、所定の下限値より低いときには改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御し、増減を行った条件でその後の処理を継続するか、あるいは所定時間だけ増加または減少させるように制御する方法が提案されている。
【０００６】
しかしこのような方法で汚泥改質量を変更すると、沈殿槽の汚泥界面の高さは制御できるが、例えば汚泥の沈降性が変化した場合などのように、曝気槽と沈殿槽を合わせた全汚泥量を制御していることにはならない。また、汚泥改質量を変更すると、汚泥の分解量（減容量）は変化するが、生物的反応であるため直ちに対応するというより、徐々に変化していく。したがって、例えば汚泥界面が所定の高さより高くなったときに、汚泥改質量が多くなるように制御されても、直ちに汚泥の増加傾向が止まらず、しばらくはその所定高さより高い位置に汚泥界面が存在することになる。その後汚泥の減少傾向に転換し、２〜４日程度で汚泥界面が低下していく。また全汚泥量に対して、短期間（例えば１日）での汚泥量の増減は極めてわずかである。
【０００７】
このように汚泥改質量の変更から結果が現れるまでに時間がかかり、その間にも被処理液の量、濃度等は変動する。従来、汚泥減量運転を行う際に決定する汚泥改質量は、その時の汚泥発生量を想定して計算している。しかし、減量運転中は、汚泥改質により発生汚泥量を抑えているため、その時の流入水水質や水温、SRTや供給酸素量等の諸条件により変動する汚泥発生量を把握するのは難しい。また、短期間（例えば１日）での汚泥量の増減は、全汚泥量に対して極めてわずかであるため、長時間のデータ把握が不可欠であった。したがって、適正な汚泥改質量を維持することが難しく、汚泥が増えすぎたり減りすぎたりすることが起き、適正な保持汚泥量を維持しきれないことが起こる。このため従来法では、迅速かつ正確に汚泥改質量を制御して、安定した処理を行うことができないという問題点があった。
【特許文献１】特開平７−１１６６８５号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、汚泥を減容化して系外に排出する汚泥量を減少させ、しかも保持汚泥量の増減を常時把握し、負荷変動があっても適切な汚泥改質量を設定して迅速かつ正確に汚泥改質量を制御し、安定した処理を行って良好な処理水質を得ることが可能な有機性排液の好気性処理方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、次の有機性排液の生物処理方法および装置である。
（１）  有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含み、
所定時間内における流入リン量および流出リン量を求め、
流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御することを特徴とする有機性排液の好気性処理方法。
（２）  被処理液の流量および全リン濃度と、処理液の流量および全リン濃度とから、所定時間内における流入リン量および流出リン量を求める上記（１）記載の方法。
（３）  流入リン量と流出リン量の差に、リン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて、改質する汚泥の増減量を求める上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理工程と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離工程と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含み、
所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とを測定し、両者の差と設定基準値との差分に基づいて、改質処理を行う汚泥量を増減させるように制御することを特徴とする有機性排液の好気性処理方法。
（５）  改質する汚泥の増減量は、定時における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度との差と設定基準値との差分に、被処理液の流量、リン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて求める上記（４）記載の方法。
（６）  有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理する生物処理装置と、
曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固液分離装置と、
分離汚泥または混合液から活性汚泥の少なくとも一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質装置と、
改質汚泥を曝気槽に返送する返送手段と、
被処理液の流量および全リン濃度と、処理液の流量および全リン濃度を測定する測定手段と、
測定値から所定時間内における流入リン量および流出リン量を演算し、流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させる制御、または所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とを測定し、両者の差と設定基準値との差分に基づいて、改質処理を行う汚泥量を増減させる制御を行う演算制御装置と
を備えていることを特徴とする有機性排液の好気性処理装置。
（７）  制御装置は、流入リン量と流出リン量の差にリン単位重量当りの汚泥SS換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて、改質する汚泥の増減量を求めるように構成されている上記（６）記載の装置。
【００１０】
本発明において処理の対象となる有機性排液は、通常の好気性生物処理法により処理される有機物を含有する排液であるが、難生物分解性の有機物または無機物が含有されていてもよく、またアンモニア性窒素等が含有されていてもよい。このような有機性排液としては、下水、し尿、食品工場排水その他の産業排液などがあげられる。
【００１１】
本発明における好気性生物処理は、有機性排液を曝気槽に導入して、活性汚泥の存在下に好気性生物処理を行うように構成する。また固液分離工程および装置は、曝気槽から混合液を沈殿槽に導いて沈殿分離し、分離液を処理液として排出し、分離液の少なくとも一部を曝気槽へ返送するように構成することができるが、ＵＦ膜等の分離膜を用いて膜分離を行うこともできる。このような処理系としては、有機性排液を曝気槽で活性汚泥と混合して曝気し、混合液を沈殿槽において沈殿分離し、分離汚泥の一部を曝気槽に返送する標準活性汚泥処理法における好気性生物処理が一般的であるが、これを変形した他の処理でもよい。アンモニア性窒素を含む排液を処理する場合は硝化脱窒工程を組合せて処理することができる。
【００１２】
本発明では、このような好気性生物処理における処理系からの生物汚泥の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質工程を行う。生物汚泥を引き抜く場合、固液分離装置で分離された分離汚泥の一部を引き抜くのが好ましいが、曝気槽から混合液の状態で引き抜いてもよい。分離汚泥から引き抜く場合、余剰汚泥として排出される部分の一部または全部を引抜汚泥として引き抜くことができるが、余剰汚泥に加えて、返送汚泥として曝気槽に返送される返送汚泥の一部をさらに引き抜いて改質することもできる。この場合系外に排出する余剰汚泥の発生量をより少なくし、場合によってはゼロにすることができる。
【００１３】
引抜汚泥を生物が分解し易い性状に改質する改質工程としては、任意の方法を採用することができる。例えば、オゾン処理による改質、酸処理による改質、アルカリ処理による改質、加熱処理による改質、高圧パルス放電処理による改質、ボールミル、コロイドミル等のミルを用いる磨砕処理による改質、これらを組合せた改質等を採用することができる。これらの中ではオゾン処理による改質が、処理操作が簡単かつ処理効率が高いため好ましい。
【００１４】
改質工程としてのオゾン処理は、好気性生物処理系から引き抜いた汚泥をオゾンと接触させればよく、オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として生物汚泥に添加するか、生物汚泥を酸発酵処理して調整するか、あるいはこれらを組合せて行うのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましく、酸発酵処理を行う場合、ｐＨは４〜５となるように行うのが好ましい。
【００１５】
オゾン処理は、引抜汚泥または酸発酵処理液をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用は０．０２〜０．０６ｇ−Ｏ3／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ3／ｇ−ＶＳＳとするのが望ましい。オゾン処理により生物汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。
【００１６】
改質工程としての酸処理では、好気性生物処理系から引き抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、塩酸、硫酸などの鉱酸を加え、ｐＨ２．５以下、好ましくはｐＨ１〜２の酸性条件下で所定時間滞留させればよい。滞留時間としては、例えば５〜２４時間とする。この際、汚泥を加熱、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。このような酸による処理により汚泥は易生物分解性となり、好気性生物処理系に戻すことにより容易に分解除去できるようになる。
【００１７】
また、汚泥の改質工程としてのアルカリ処理では、好気性生物処理系から引き抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを汚泥に対して０．１〜１重量％加え、所定時間滞留させればよい。滞留時間は０．５〜２時間程度で汚泥は易生物分解性に改質される。この際、汚泥を加熱し、例えば５〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００１８】
改質工程としての加熱処理は、加熱処理単独で行うこともできるが、酸処理またはアルカリ処理と組合せて行うのが好ましい。加熱処理単独で行う場合は、例えば温度７０〜１００℃、滞留時間２〜３時間とすることができる。
【００１９】
高電圧のパルス放電処理は、電極間隔３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍのタングステン／トリウム合金等の＋極と、ステンレス鋼等の−極間に汚泥を存在させ、印加電気１０〜５０ｋＶ、好ましくは２０〜４０ｋＶ、パルス間隔２０〜８０Ｈｚ、好ましくは４０〜６０Ｈｚでパルス放電を行い、汚泥は順次循環させながら処理を行うことができる。
【００２０】
このようにして易生物分解性に改質した改質汚泥は、返送工程において好気性生物処理工程の曝気槽に導入して好気性処理を行い、好気性生物に資化させる。曝気槽では生物汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比を０．２〜０．７、好ましくは０．３〜０．６、ＭＬＶＳＳを５００〜１００００ｍｇ／L、好ましくは１０００〜５０００ｍｇ／Lに維持するように制御することにより、汚泥の沈降性および脱水性を改善することができる。
【００２１】
本発明では、リンを指標として好気性生物処理系における保持汚泥量の増減を判断し、この保持汚泥量を一定に維持するように改質汚泥量を制御するものである。被処理液中のＢＯＤの一部およびリンの一部は汚泥（菌体）に変換されるので、汚泥量が増加すればその分、処理液中のリンの量は減少する。従って被処理液および処理液のリンの量を測定すれば、保持汚泥量の増減を判断することができ、これに応じて改質汚泥量を増減させて、保持汚泥量を一定に維持することができる。上記のリンを指標とする保持汚泥量の増減を判断するために、本発明では、好気性生物処理系における所定時間内の流入リン量および流出リン量を求め、求めた値により制御を行う。ここで求める値は、実質的に流入リン量および流出リン量、またはその等価の値であればよく、具体的な測定方法または表示方法は制限されない。等価の値を求める方法としては、例えば、所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度を求める方法などが採用できる。
【００２２】
所定時間内における流入リン量および流出リン量を求める方法としては、被処理液の流量および全リン濃度と処理液の流量および全リン濃度とから所定時間における流入リン量および流出リン量を求めることができる。このとき流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御する。この方法では、被処理液の流量および全リン濃度と処理液の流量および全リン濃度を測定する測定手段を設けるとともに、その測定値から所定時間における流入リン量および流出リン量を求め、流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御する制御装置を設けて制御する。
【００２３】
所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度を求める方法では、少なくとも所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とを測定する。被処理液中のＢＯＤの一部およびリンの一部は汚泥（菌体）に変換されるので、汚泥量が増加すればその分、リン濃度は減少するため、被処理液の濃度変動および流量変動がなければ、処理液の全リン濃度は被処理液の全リン濃度よりも低くなる。そして、汚泥の改質減容処理を行って汚泥量の増減がない状態では、被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とは同じになる。しかし、一般に被処理液は、一日の間でも時間的に濃度変動および流量変動があり、また処理系の滞留時間のため、汚泥量の増減がない状態でも所定時点において被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とには差がある。この差を設定基準値とし、被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度との差がこの設定基準値を超え、被処理液の全リン濃度が処理液の全リン濃度よりも大きい場合は、改質処理を行う汚泥量を増加させる。逆に被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度との差がこの設定基準値を超えず、被処理液の全リン濃度が処理液の全リン濃度よりも小さい場合は、改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御する。
【００２４】
上記の設定基準値は処理系によって異なるので、予備試験により、あるいは運転データの統計処理等により、予め求めておくことができる。すなわち、被処理液および処理液の濃度・変動パターンから、所定時点における被処理液および処理液の全リン濃度と、前記所定時間（通常1日）内における流入リン量および流出リン量との関係を求めておくことができる。所定時点は任意に設定できる時点（時刻）であるが、１日のうちの決まった時点（定時）であるのが好ましく、被処理液の流入ピーク濃度時刻（例えば午前１０時）が精度が良いので好ましい。このようにして求められる所定時点における被処理液および処理液の全リン濃度は、実質的に所定時間内における流入リン量および流出リン量を表す等価の値であり、簡易な指標として利用することができる。
【００２５】
このように、リンを指標とする改質汚泥量の制御方法は、ＭＬＳＳを指標とする方法に比べ、短時間または特定の時点における実際の汚泥増減率を正確に知ることができるという利点がある。この違いは、指標としての本質的性質の違いであり、ＭＬＳＳが汚泥増減の蓄積履歴を表わすのに対し、リンは、短時間または特定の時点における瞬間的な汚泥増減率を示すためである。リンを指標とする方法でも、流量および全リン濃度から所定時間内における流入リン量および流出リン量を求める方法では、汚泥増減量を正確に求めることができるのに対し、所定時点における被処理液および処理液の全リン濃度を求める方法では、簡易な方法として等価の値を求めるため、正確性は若干犠牲になるが、迅速に汚泥増減量を求めることができる。
【００２６】
測定手段では、被処理液の流量および全リン濃度と処理液の流量および全リン濃度を測定する。被処理液および処理液の流量は、それぞれ被処理液路および処理液路に設けた流量計により測定することができる。どちらか一方の流量から、他方の流量を計算することができる場合は、どちらか一方でよい。流量計としては、瞬間的な流量を測定する流量計、あるいは積算流量を測定する流量計など、流量の測定形態により選択することができる。被処理液および処理液の全リン濃度は、それぞれ被処理液路および処理液路に設けたリン濃度計により測定することができる。リン濃度計としては、被処理液または処理液に含まれるリンを紫外線酸化あるいは化学酸化等により酸化し、比色等により全リン濃度として測定するリン濃度計を用いることができる。
【００２７】
演算制御装置では、測定手段の測定値から所定時間内における流入リン量および流出リン量を演算し、流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させて制御するように構成される。このとき測定手段で測定された被処理液の流量と全リン濃度から流入する全リン量を求め、また処理液の流量と全リン濃度から流出する全リン量を求め、両者の差から処理系における流入リン量と流出リン量との差として、増減するリン収支を演算する。リン収支は一定時間、好ましくは１日間のリン収支として演算するのが好ましい。この場合、リン収支ΔＰは次の式（１）で演算することができる。流量と全リン濃度が変動する場合は、それぞれ対応する時点の値から演算することができる。
【００２８】
ΔＰ＝Ｑ１×Ｐ１−Ｑ２×Ｐ２・・・・（１）
ただし、ΔＰは１日当りのリン収支（ｋｇ−Ｔ-Ｐ／ｄａｙ）、
Ｑ１は生物処理槽に流入する有機性排水の流量（ｍ３／ｄａｙ）、
Ｐ１は生物処理槽に流入する有機性排水の全リン濃度（ｋｇ−Ｔ-Ｐ／ｍ３）、
Ｑ２は生物処理槽から流出する処理水の流量（ｍ３／ｄａｙ）、
Ｐ２は生物処理槽から流出する処理水の全リン濃度（ｋｇ−Ｔ-Ｐ／ｍ３）
【００２９】
さらにリン収支がプラスの場合（累積流入T-Pが累積流出T-Pよりも多い場合）には改質処理を行う汚泥量を増加し、リン収支がマイナスの場合（累積流入T-Pが累積流出T-Pよりも少ない場合）には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御する。この場合、増減させる改質処理汚泥量は、リン収支にリン単位重量当りの汚泥ＶＳＳ換算係数および減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数を乗じて求めることができる。この場合、汚泥の増減量ΔSは次の式（２）で演算することができる。
【００３０】
ΔＳ＝ΔＰ×ｋ１×ｋ２・・・・（２）
ただしΔＳは改質槽に供給する汚泥の増減量（ｋｇ−ＳＳ／ｄａｙ）、
ｋ１はリン単位重量当りの汚泥ＶＳＳ換算係数（ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−Ｔ-Ｐ）、
ｋ２は減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数（ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−ＳＳ）
【００３１】
有機性排液の好気性生物処理における曝気槽に存在する活性汚泥は、好気性細菌、その他の好気性微生物を主体とする汚泥であり、この微生物はリンをポリリン酸、その他のリン酸の形で貯えている。すなわち有機性排液の好気性生物処理における活性汚泥に含まれる好気性細菌は通性嫌気性菌であって、好気性下では酸素呼吸を行うが、嫌気性下ではリン酸呼吸を行うために、体内にポリリン酸、その他のリン酸を貯えている。汚泥中のリン濃度は、好気性処理系における活性汚泥と、嫌気性処理を行う系における活性汚泥とでは異なるが、同一の処理系における活性汚泥のリン濃度はほぼ一定とされている。
【００３２】
前記式（２）におけるｋ１は、式（１）におけるリン収支ΔＰのリン単位重量当りの汚泥ＶＳＳ換算係数（ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−Ｔ-Ｐ）であって、処理系における全リン（ｋｇ−Ｔ-Ｐ）に相当する汚泥ＳＳ（ｋｇ−ＳＳ）の係数であり、活性汚泥のリン濃度に対応している。式（２）におけるｋ１は、好気性処理系における活性汚泥では、通常２０〜１００ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−Ｔ-Ｐであり、後記実施例では４０ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−Ｔ-Ｐである。
【００３３】
式（２）おけるｋ２は、減量汚泥単位重量当りの汚泥改質量係数（ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−ＳＳ）であって、減量すべき汚泥量（ｋｇ−ＳＳ）に対する改質すべき汚泥量（ｋｇ−ＳＳ）の割合を示す。この係数ｋ２は、改質処理の種類等により異なるが、オゾンによる汚泥改質では、ｋ２は３〜４であり、通常は３．４である。
【００３４】
制御装置では、前記式（１）によりリン収支ΔＰを演算することにより、系内の汚泥の増減を常時、把握することができる。そしてここで求められたリン収支ΔＰに対応して増減させる改質汚泥量ΔＳを前記式（２）により演算し、求められた増減量ΔＳに応じて改質工程に供給して改質する汚泥量を増減する。改質工程で改質された改質汚泥は易生物分解性になっているので、これを生物処理工程に供給して好気性生物処理すると生物分解され、一部は汚泥に転換される。
【００３５】
上記のように処理を行うことにより、系内の汚泥量を迅速かつ正確に制御して、安定した処理を行うことができる。リン収支ΔＰおよびΔＳの演算を１日間隔で行うことにより、各種条件により変動する汚泥発生量を、１日遅れで追随して制御することができ、適切な保持汚泥量を、確保することが可能になる。
【００３６】
所定時点における被処理液の全リン濃度と処理液の全リン濃度とから制御する場合は、演算制御装置では、これらの測定値から両者の差を演算し、両者の差と設定基準値との差分に基づいて、改質処理を行う汚泥量を増減させる制御を行うように構成される。この場合、予め所定時点における設定基準値を求めておけば、定時におけるリン収支ΔＰの値から、当日の汚泥増減状況を知ることが可能である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、所定時間内における流入リン量および流出リン量を求め、流入リン量が流出リン量より多い場合には改質処理を行う汚泥量を増加し、流入リン量が流出リン量より少ない場合には改質処理を行う汚泥量を減少させるように制御することにより、汚泥を減容化して系外に排出する汚泥量を減少させ、しかも保持汚泥量の増減を常時把握し、負荷変動があっても適切な汚泥改質量を設定して迅速かつ正確に汚泥改質量を制御し、安定した処理を行って良好な処理水質を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は実施形態の好気性生物処理装置を示すフローシートであり、改質工程としてオゾン処理を採用した例である。
【００３９】
図１において、１は好気性生物処理系で、生物処理装置としての曝気槽２、および固液分離装置としての沈殿槽３から構成されている。曝気槽２には被処理液路４、返送汚泥路５およびオゾン処理汚泥導入路６が連絡し、また底部には散気装置７が設けられ、空気供給路８が連絡している。曝気槽２から沈殿槽３に連絡路９が連絡している。沈殿槽３には処理液路１０および分離汚泥排出路１１が連絡し、分離汚泥排出路１１から返送汚泥路５が分岐している。返送汚泥路５にはポンプ１２が設けられている。
【００４０】
２１は改質処理系で、オゾン処理槽２２およびオゾン発生機２３から構成されている。オゾン処理槽２２には引抜汚泥路２４および排オゾン路２５が上部に連絡している。引抜汚泥路２４にはポンプ２６が設けられている。またオゾン処理槽２２の下部にはオゾン供給路２７およびオゾン処理汚泥導入路６が連絡している。２３ａは原料空気供給路である。
【００４１】
３０は演算制御装置を構成する演算制御部であり、被処理液路４に設けられた流量計３１およびリン濃度計３２より被処理液の流量信号および全リン濃度信号を入力し、処理液路１０に設けられた流量計３３およびリン濃度計３４より処理液の流量信号および全リン濃度信号を入力して、前記式（１）により１日のリン収支ΔＰを演算し、さらに前記式（２）により増減させる改質処理汚泥量ΔＳを演算し、ΔＳに対応してポンプ１２，２６の流量を増減するように構成されている。
【００４２】
上記の装置による有機性排液の好気性生物処理方法は、被処理液路４から有機性排液を曝気槽２に導入し、またポンプ１２を駆動して返送汚泥路５から返送汚泥を返送し、曝気槽２内の活性汚泥と混合し、空気供給路８から供給される空気を散気装置７から散気して好気性生物処理を行う。これにより、排液中の有機物は生物酸化反応によって分解される。
【００４３】
曝気槽２内の混合液（好気性処理液）の一部は連絡路９を通して沈殿槽３に導入し、沈殿分離により分離液と分離汚泥とに分離する。分離液は処理液として処理液路１０から系外に排出する。分離汚泥は分離汚泥排出路１１から取出し、その一部は返送汚泥として返送汚泥路５から曝気槽２に返送する。
【００４４】
分離汚泥の残部は、ポンプ２６を駆動して引抜汚泥路２４からオゾン処理槽２２に導入する。余剰汚泥が生じる場合は、余剰汚泥排出路２８から系外へ排出することができるが、汚泥生成量より多い汚泥をオゾン処理槽２２へ導入してオゾン処理し、曝気槽２に戻すと、余剰汚泥の発生量がゼロになるので、余剰汚泥排出路２８を省略することもできる。オゾン処理槽２２では、オゾン発生機２３で発生したオゾンをオゾン供給路２７から導入し、汚泥と接触させてオゾン処理する。これにより、汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン排ガスは排オゾン路２５から系外へ排出する。
【００４５】
オゾン処理汚泥はオゾン処理汚泥導入路６から曝気槽２に導入する。オゾン処理により汚泥は易生物分解性に改質されるので、これを曝気槽２に戻すことにより被処理液路４から流入するＢＯＤとともに、曝気槽２内の活性汚泥中の微生物により資化されて分解する。アンモニア性窒素を含有する被処理液を処理する場合には、曝気槽２の前に脱窒槽を設け、この脱窒槽に被処理液、返送汚泥およびオゾン処理汚泥を導入するとともに、曝気槽２から硝化液を循環して脱窒およびＢＯＤ除去を行い、曝気槽２では主に硝化を行うように処理が行われる。
【００４６】
好気性生物処理系１における１日のリン収支ΔＰは、演算制御部３０に、被処理液路４に設けられた流量計３１およびリン濃度計３２より被処理液の流量信号および全リン濃度信号を入力し、処理液路１０に設けられた流量計３３およびリン濃度計３４より処理液の流量信号および全リン濃度信号を入力して、前記式（１）により１日のリン収支ΔＰを演算する。演算制御部３０では、さらに前記式（２）により増減させる改質処理汚泥量ΔＳを演算し、ΔＳに対応してポンプ１２，２６の流量を増減するように制御する。
【００４７】
すなわち演算制御部３０では、流量計３１にて流入水量を監視し、リン濃度計３２より流入全リン濃度を監視し、また流量計３３にて流出水量を監視し、リン濃度計３４より流出全リン濃度を監視する。そしてこれらの数値を用いて、式（３）、（４）により１日あたりの累積流入全リン量（T-P）と累積流出全リン量（T-P）を演算し、その差から１日のリン収支ΔＰを演算する。
累積流入T-P＝1日累積〔流入T-P×その時の流入水量〕・・・（３）
累積流出T-P＝1日累積〔流出T-P×その時の流出水量〕・・・（４）
【００４８】
累積流入T-Pが累積流出T-Pより多い場合は、保持汚泥の増加によりリンが汚泥に取り込まれており、累積流出T-Pが累積流入T-Pより多い場合は、保持汚泥の減少によりリンが流出しているので、この量に対応して改質処理汚泥量ΔＳを増減させることにより、保持汚泥量を一定に保ち、生物処理を安定させる。
【００４９】
この場合、流入および流出累積リン量の増減から、前日の汚泥改質量のズレを演算して、汚泥保持量を補正する。このような処理により、各種条件により変動する汚泥発生量を、１日遅れで追随して制御することができ、適切な保持汚泥量を確保して、安定した処理を行うことができる。
【実施例】
【００５０】
実施例１：
図１の装置によるオゾン処理による汚泥減量法により、下水（BOD:200ｍｇ/L、流量500ｍ３/日）を活性汚泥の存在下に汚泥負荷0.1ｋｇ-BOD/kg-SS/日で好気性生物処理したところ、前日の累積流入T-Pは累積流出T-Pより1kg多かった。このときのSSあたりの全リン量は、この汚泥の分析値では2.5重量％であるため、下記式により、40kg-SSの汚泥が系内で増えていた。
１kg-Ｐ÷2.5%(kg-P/kg-SS)=40kg-SS
なお、標準汚泥改質量は、200kg-SS/日で、オゾン使用量は10kg-O３/日であった。
【００５１】
そこで、１日あたりの汚泥発生量が設定値より40kg-SS多いため、汚泥改質量を増やした。オゾンによる汚泥減量法の場合、オゾンによる汚泥改質量は、減量したい量の3.4倍であるため、前日より136kg-SS汚泥改質量を増加するように制御し、336kg-SS/日の汚泥改質を行ったところ、当日の累積流入T-Pは累積流出T-Pと一致した。
さらに、翌日も累積流入T-Pは累積流出T-Pと一致した。しかし、汚泥を40kg-SS減らしたく、翌々日の汚泥改質量を136kg-SS増やすように制御し、336kg-SS/日の汚泥改質を行ったところ、その日の累積流入T-Pは累積流出T-Pより１kg少なかった。
【００５２】
実施例２：
図１の装置によるオゾン処理による汚泥減量法により、下水（BOD:200ｍｇ/L、流量500ｍ３/日）を活性汚泥の存在下に汚泥負荷0.1ｋｇ-BOD/kg-SS/日で好気性生物処理したところ、前日の午前１０時の流入T-Pは流出T-Pより1mg/L多かった。本処理施設では、１日の被処理液流入量と処理液流出量とがほぼ等しい場合、午前１０時における流入T-P濃度が流出T-P濃度より1mg/L高い傾向があるため、所定時点を定時として午前１０時とし、設定基準値を＋１mg/Lとした。したがって、この日の汚泥改質条件は変更しなかった。なお、汚泥改質量は、200kg-SS/日で、オゾン使用量は10kg-O３/日であった。
【００５３】
翌日の流入T-Pは流出T-Pより2mg/L多かった。基準値より1mg/L多かったため、流量500m3/日より、前日の累積流入T-Pは累積流出T-Pより0.5kg多いと近似できた。このときのSSあたりの全Ｐ量は、この汚泥の分析値では2.5重量％であるため、次式により、20kg-SSの汚泥が系内で増えていた。
0.5kg-Ｐ÷2.5%(kg-P/kg-SS)=20kg-SS
このため、汚泥改質量を次のとおり増やした。すなわち、オゾンによる汚泥減容法の場合、オゾンによる汚泥改質量は減量したい量の3.4倍であるため、前日よりも68kg-SS増やして268kg-SS/日とした。
その翌日の午前１０時における流入T-Pが流出T-Pより1mg/L多かったので、汚泥改質条件を変更せずに、そのまま運転した。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
有機性排液を活性汚泥の存在下に好気性生物処理し、活性汚泥処理系における余剰汚泥を減容化する有機性排液の処理方法に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態の好気性生物処理装置を示すフローシートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  好気性生物処理系
２  曝気槽
３  沈殿槽
４  被処理液路
５  返送汚泥路
６  オゾン処理汚泥導入路
７  散気装置
８  空気供給路
９  連絡路
１０  処理液路
１１  分離汚泥排出路
１２、２６  ポンプ
２１  改質処理系
２２  オゾン処理槽
２３  オゾン発生機
２３ａ  原料空気供給路
２４  引抜汚泥路
２５  排オゾン路
２７  オゾン供給路
２８  余剰汚泥排出路
３０  演算制御部
３１、３３  流量計
３２、３４  リン濃度計
【図１】
2007222793.tif 000003