(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と活性汚泥との混合水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合水を循環流動させる水中プロペラ装置と、前記無終端循環水路内から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御すると共に余剰汚泥引抜装置を発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持すると共に、余剰汚泥引抜装置を定期的に所定時間運転する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させ、また前記制御装置を、前記各装置の運転を制御する制御器とデータ入力や演算結果を表示するタッチパネルとを備え、無終端循環水路の容量であるディッチ容量、計画流入汚水量、流水汚水ＳＳ濃度、流入ＳＳ当り汚泥発生率及び余剰汚泥引抜装置の汚泥引抜性能を含む基本条件データと、流量計からの汚水流入量、温度計からの流入汚水の最低水温及びＭＬＳＳ計からの無終端循環水路内のＭＬＳＳ濃度を含む運転条件データとが入力され、当該基本条件データ及び運転条件データから、前記好気運転と無酸素運転を交互に繰り返す２４時間を単位とするタイムサイクルパターンの繰り返しサイクル数と、１サイクル中の好気運転時間及び無酸素運転時間と余剰汚泥引抜量とを演算し、当該演算値に基づいて前記曝気攪拌装置と水中プロペラ装置と余剰汚泥引抜装置の発停制御を自動又は手動により行うと共に、前記無終端循環水路内の混合水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを特徴とするオキシデーションディッチ法による汚水処理装置。
【請求項２】
余剰汚泥引抜装置が、無終端循環水路から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜ポンプと、当該ポンプにより引き抜いた余剰汚泥を固液分離する固液分離機とを具備し、固液分離機により分離された液分を当該無終循環水路に返送するものである請求項１に記載のオキシデーションディッチ法による汚水処理装置。
【請求項３】
制御装置が、流入汚水の最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置を発停制御するものである請求項１に記載のオキシデーションディッチ法による汚水処理装置。
【請求項４】
制御装置が、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停制御と、余剰汚泥引抜装置の発停制御とを相互に関連することなく独立して行うものである請求項１又は請求項３に記載のオキシデーションディッチ法による汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オキシデーションディッチ法による汚水処理システムに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
オキシデーションディッチ（以下「ＯＤ」と略称する）法による脱窒処理システムとしては、無終端循環水路内を好気処理領域と無酸素処理領域とに区画するゾーン形成運転方式のものと、無終端循環水路内をこれに設けた曝気攪拌装置の間欠運転により経時的に好気状態と無酸素状態とに変化させる間欠曝気運転方式のものとが周知である。しかし、前者のものは、水路容積が必要以上に大型化するため、汚水処理場が小規模化する傾向にある近時においては実用性に乏しい。一方、後者のものでは、無終端循環水路全域を好気領域及び無酸素領域とするため、汚水処理場の小規模化にも対応することができるが、曝気攪拌装置の停止により無酸素状態を確保するため、無酸素状態において汚泥の沈殿，堆積を防止できず、活性汚泥と汚水の不均一な混合による処理効率低下を招く。
【０００３】
そこで、従来からも、かかる問題を解決した汚水処理システムとして、図８に示す如く、長円形の反応槽（ＯＤ槽）１０１内に隔壁１１０を配置して無終端循環水路１１１を形成し、無終端循環水路１１１の両端部に回転数制御可能な縦軸型の曝気攪拌装置１０２，１０２を設けて、両曝気攪拌装置１０２，１０２を間欠的に高低速運転させることにより、無終端循環水路１１１の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持するように構成されたもの（以下「従来システムＳ」という）が提案されている。かかる従来システムＳによれば、曝気攪拌装置１０２，１０２の高速運転により、流入汚水１０６と活性汚泥との混合液１０６Ａを曝気攪拌しつつ循環流動させて、好気処理たる硝化処理を行い、曝気攪拌装置１０２，１０２の低速運転により、混合液を曝気させることなく循環流動させて、汚泥の沈降を防止しつつ無酸素処理たる脱窒処理を行うのであり、上記した問題を生じることなく硝化脱窒処理を行うことができる。すなわち、好気運転（高速運転）においては、活性汚泥に含まれる好気性菌である硝化菌によりアンモニア性窒素が硝化され（ＮＨ３＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ）、無酸素運転（低速運転）においては、活性汚泥中に硝化菌と混在する通性嫌気性菌である脱窒菌により硝酸性窒素を脱窒する（２ＮＯ３−＋１０Ｈ→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−）。而して、硝化脱窒処理された混合液（処理混合液）１６０は、反応槽１０１から沈殿池１１５に溢流排出され、沈殿池１１５から処理水（上澄水）１６０ａとして放流される。また、沈殿池１１５において処理水１６０ａと分離（沈降分離）された汚泥（返送汚泥）１６０ｂは反応槽１０１に返送され、その一部は余剰汚泥１６１として処理系外に排出される。なお、余剰汚泥１６１は脱水機１４１により脱水されて、固形分（脱水汚泥）１６１ａとして処理され、固形分１６１ａから分離された液分（分離液）１６１ｂは反応槽１０１に返送される。
【０００４】
しかし、従来システムＳにあっては、無酸素状態においても曝気攪拌装置１０２，１０２を低速とはいえ回転駆動させるため、曝気攪拌装置１０２，１０２による混合液１０６Ａの攪拌により汚水表面において空気（酸素）の取り込み量は減少しても若干の空気（酸素）は取り込まれ、適正な無酸素状態を確保できず、無酸素処理たる脱窒処理を効果的に行い得ないといった問題がある。また、曝気攪拌装置１０２，１０２を適正な無酸素状態を確保できる程度に低速運転させると、混合液１０６Ａの流動が充分に行われず、無酸素状態における汚泥沈降を防止することができない。
【０００５】
ところで、活性汚泥が余剰汚泥及び最終沈殿池流出水（処理水）中のＳＳとして処理系外に排出されるまでの反応槽内での平均滞留時間を示すＳＲＴ（Ｓｏｌｉｄｓ  Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ）は、活性汚泥微生物の増殖と密接な関連があり、反応槽内で微生物が増殖するためには、ＳＲＴと微生物の比増殖速度μ（１／日）との間にμ＞１／ＳＲＴの関係が存することが必要である。このように、ＳＲＴは活性汚泥微生物（有機物除去細菌，硝化細菌等）を始め、処理に障害を与える糸状細菌や放線菌がタンク内で増殖できるか否かを判断する上で重要な指標である。すなわち、活性汚泥法では、ＳＲＴを設定すると、その処理系内で増殖可能な微生物種が決まることから、ＳＲＴから処理水質を予測することが可能であり、ＳＲＴを制御することで活性汚泥を構成する微生物中のある特定機能をもつ微生物の活用や抑制が可能となる。而して、生物学的窒素除去を目的とする硝化脱窒処理を行うＯＤ法においては、反応槽内が無酸素状態と好気状態とに変化することから、ＳＲＴの制御を行う上で徴生物の増殖を考慮する必要があるが、有機物除去に関与する細菌の増殖速度は硝化細菌より著しく速いため、硝化細菌が増殖できるＡＳＲＴ（Ａｅｒｏｂｉｃ  Ｓｏｌｉｄｓ  Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ）が確保されていれば有機物は問題なく除去できると考えられる。したがって、ＯＤ法による汚水処理システムの運転制御を行う上では、硝化細菌の増殖に必要な条件を満たすＳＲＴ、つまり好気状態におけるＳＲＴ（ＡＳＲＴ）を確保することが必要である。
【０００６】
ところで、完全硝化を達成するために必要なＡＳＲＴは、水温（平均最低水温）Ｔをパラメータとして決定できることが経験的に知られており、処理条件に応じて次のような実験式（Ｉ）又は（II）から算出される。
【０００７】
すなわち、流入汚水量の日間変動比（時間最大汚水量／日平均汚水量）が大きい（変動比２．７程度）の条件下で「処理水ＮＨ４−Ｎ：１ｍｇ／Ｌ以下」を達成するために必要なＡＳＲＴは、
ＡＳＲＴ≧４０．７ｅｘｐ（−０．１０１・Ｔ）……（Ｉ）
で得られ、流入水量の日間変動比の比較的小さい（変動比２．２程度）の条件下で「処理水ＮＨ４−Ｎ：１ｍｇ／Ｌ以下」を達成するために必要なＡＳＲＴは、
ＡＳＲＴ≧２９．７ｅｘｐ（−０．１０２・Ｔ）……（II）
で得られる。
【０００８】
一方、ＡＳＲＴを長くすることは硝化細菌の増殖にとって有利な条件ではあるが、低負荷や無負荷における必要以上の曝気は硝化細菌を減少させ、硝化速度の低下を招くことになるから、基質の供給速度が長い周期で大幅に変動する場合には、負荷に見合った余剰汚泥の引き抜きと好気条件の調整を行うことが必要である。硝化細菌は、供給される窒素負荷の濃度に関係なく一定の比増殖速度μで増殖し、最終的には供給される負荷に見合った量にまで達するから、窒素負荷によって硝化細菌の菌体量は変化し、負荷が高い程、菌体量は増加する。硝化細菌は活性汚泥中に均一に分布し保持されていると考えられ、余剰汚泥量から決定されるＡＳＲＴを水温に応じて硝化細菌の増殖に必要なレベルに保持すれば、常時、完全硝化を達成することができる。流入負荷が一定の場合は、発生する余剰汚泥量も一定であり、余剰汚泥により系外に引き抜かれる硝化細菌量は流入負荷に対する増殖分のみとなり、系内には常に一定の硝化細菌量が保持されるが、流入負荷が変動する場合では、余剰汚泥量もこれにともなって変化し、さらに硝化細菌の増殖量も増減することから，系内に一定の硝化細菌量を保持するためには、流入負荷に見合った余剰汚泥量の引き抜きが不可欠となる。
【０００９】
そこで、従来システムＳにあっても、このようなＡＳＲＴを制御する場合において、流入負荷に対して適切な槽内汚泥量を定めて管理すべき槽内汚泥濃度を算出し、この算出された汚泥濃度に応じて沈殿池１１５から適量の余剰汚泥１６１を引き抜くようにしている。
【００１０】
しかし、余剰汚泥濃度は沈殿池１１５からの返送汚泥１６０ｂと同一であるため、流入汚水量の変動や汚泥の沈降速度に大きく影響されることになる。その結果、余剰汚泥濃度が大きく変動して、ＡＳＲＴを適正に維持することが困難である。また、その制御（ＡＳＲＴ制御）も高度の熟練を必要とし、ＯＤ法による汚水処理を効率良く適正に行うことが極めて困難である。
【００１１】
【発明の概要】
本発明は、このような問題を生じることなく、ＯＤ法による汚水処理を効率よく効果的に行いうる汚水処理システムを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明は、上記の目的を達成すべく創作されたものであり、請求項１の発明は、汚水と活性汚泥との混合水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合水を循環流動させる水中プロペラ装置と、前記無終端循環水路内から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜装置と曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御すると共に余剰汚泥引抜装置を発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持すると共に、余剰汚泥引抜装置を定期的に所定時間運転する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させ、また前記制御装置を、前記各装置の運転を制御する制御器とデータ入力や演算結果を表示するタッチパネルとを備え、無終端循環水路の容量であるディッチ容量、計画流入汚水量、流水汚水ＳＳ濃度、流入ＳＳ当り汚泥発生率及び余剰汚泥引抜装置の汚泥引抜性能を含む基本条件データと、流量計からの汚水流入量、温度計からの流入汚水の最低水温及びＭＬＳＳ計からの無終端循環水路内のＭＬＳＳ濃度を含む運転条件データとが入力され、当該基本条件データ及び運転条件データから、前記好気運転と無酸素運転を交互に繰り返す２４時間を単位とするタイムサイクルパターンの繰り返しサイクル数と、１サイクル中の好気運転時間及び無酸素運転時間と余剰汚泥引抜量とを演算し、当該演算値に基づいて前記曝気攪拌装置と水中プロペラ装置と余剰汚泥引抜装置の発停制御を自動又は手動により行うと共に、前記無終端循環水路内の混合水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
かかる汚水処理システムの好ましい実施の形態にあって、余剰汚泥引抜装置は、無終端循環水路から余剰汚泥を引き抜く余剰汚泥引抜ポンプと、該ポンプにより引き抜いた余剰汚泥を固液分離する固液分離機とを具備して、固液分離機により分離された液分を当該無終端循環水路に返戻するように構成されたものである。固液分離機としては、多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用することが好ましい。
【００１４】
また、制御装置は、流入汚水の最低温度に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間を維持するように、曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置を発停制御するものであり、具体的には、当該システムに固有の基本条件データと当該システムの運転条件に応じて決定される運転条件データとから、好気運転及び無酸素運転の運転時間及び運転サイクル並びに余剰汚泥の引抜量を演算して、その演算値に基づいて曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置並びに余剰汚泥引抜装置を発停制御するものである。ここに、基本条件データは、無終端循環水路の容量であるディッチ容量（ＶＡ（ｍ３））、計画流入汚水量（Ｑｄ（ｍ３／日））、流入汚泥ＳＳ濃度（Ｘｉ（ｍｇ／Ｌ））及び流入ＳＳ当たり汚泥発生率（α）及び余剰汚泥引抜装置（余剰汚泥引抜ポンプ）の汚泥引抜性能（ｑｗ（ｍ３／時））であり、運転条件データは、流入汚水量（Ｑｉ（ｍ３／日））、流入汚水の最低水温（Ｔ（℃））及び無終端循環水路内のＭＬＳＳ濃度（ディッチ内ＭＬＳＳ濃度（ＸＡ（ｍｇ／Ｌ））である。かかる制御装置にあっては、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停制御と余剰汚泥引抜装置の発停制御とを相互に関連することなく独立して行うことができる。また、制御装置は、各種データの入力操作を行うためのタッチパネルを具備するものであることが好ましい。
【００１５】
また、水中プロペラ装置は、そのプロペラが無終端循環水路内における混合液の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さに位置されるように、配設されたものであることが好ましい。また、水中プロペラ装置は、曝気攪拌装置の停止期間中において、混合液を曝気することなく且つ当該混合液中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラを低速回転させるものであることが好ましい。具体的には、水中プロペラ装置が、プロペラを２０〜５００ｒｐｍで回転させることにより、混合液を０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で循環流動させるものであることが好ましい。
【００１６】
また、曝気攪拌装置は、鉛直線回りで回転する曝気攪拌翼を有する縦軸型のものであり、水中プロペラ装置が、そのプロペラを無終端循環水路の直線部分であって当該曝気攪拌翼の下流側部分に位置させたものであることが好ましい。また、無終端循環水路には、通常、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置が１台づつ設けられるが、ディッチ（無終端循環水路）が処理水量の多い大型のものである等、システムの構成条件によっては、曝気攪拌装置及び／又は水中プロペラ装置を複数台設けることも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第１汚水処理システム」という）Ｓ１は、反応槽（ＯＤ槽）１と、反応槽１に配設された各１台の曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３と、反応槽１から余剰汚泥を排出する余剰汚泥引き抜き装置４と、これらの装置２，３，４を発停制御する制御装置５とを具備する。なお、以下の説明においては、便宜上、前後とは図１、図２、図６及び図７における左右をいい、左右とは図１、図６及び図７における上下をいうものとする。
【００１８】
反応槽１は、図１及び図２に示す如く、水平面形状が前後方向に長尺な長円形状をなし、左右中央部に前後方向に延びる隔壁１０により無終端循環水路１１を形成したものである。反応槽１の周壁適所には、無終端循環水路１１に開口する流入出口１２，１３が設けられている。流入口１２には、汚水供給源（図示せず）から導かれた給水路１４が接続されていて、被処理水である汚水６が流入口１２から無終端循環水路１１に供給されるようになっている。流出口１３には、沈殿池（最終沈殿池）１５へと導かれた排水路１６が接続されていて、反応槽１により処理（硝化脱窒素処理）された処理混合液６０を沈殿池１５において処理水６０ａと汚泥（活性汚泥）６０ｂとに分離するようになっている。沈殿池１５で汚泥６０ｂを沈降分離された処理水６０ａは、沈殿池１５から所定の排水系（図示せず）に溢流排出されるようになっている。一方、沈降汚泥（返送汚泥）６０ｂは、沈殿池１５の底部から返送路１７を介して反応槽１つまり無終端循環水路１１に返送されるようになっている。なお、流入出口１２，１３は、流入口１２から無終端循環水路１１に流入された汚水６がそのまま流出口１３へとショートパスしないことを条件として、無終端循環水路１１における任意個所に設けておくことができる。
【００１９】
曝気攪拌装置２は、図１及び図２に示す如く、無終端循環水路１１の前端部位に配置された縦軸型のエアレータであり、隔壁１０の前端近傍位において曝気攪拌翼２０，２１を一定方向（図１の矢印方向）に回転させることにより、無終端循環水路１１において汚水６と活性汚泥６ａとの混合液６Ａを循環流動させると共に曝気攪拌するように構成されている。曝気攪拌翼は、鉛直回転軸２２の下端部に放射状に取り付けられた縦羽根２０…と各隣接縦羽根２０，２０間に傾斜状に取り付けられた横羽根２１…とからなり、鉛直回転軸２２を減速機（変速機）付の駆動モータ（図示せず）により回転駆動させると、混合液６Ａを攪拌しつつ吸引，揚水して曝気させると共に、旋回流を形成して混合液６Ａを無終端循環水路１１内において循環流動させるものである。なお、曝気攪拌装置２が設けられない無終端循環水路１１の後端部位には、円弧状の整流壁１８が設けられている。
【００２０】
水中プロペラ装置３は、図１及び図２に示す如く、無終端循環水路１１の直線部分の適所（例えば、前後方向中央部位）において混合液６Ａに水没させた状態で配置されたプロペラ３０を具備するものであり、曝気攪拌装置２の停止期間（後述する無酸素運転期間）中において、混合液６Ａを曝気することなく且つ混合液６Ａ中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラ３０を低速回転させるように構成されている。この例では、水中プロペラ装置３は、プロペラを２０〜５００ｒｐｍで回転させることにより、混合液６Ａを０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で循環流動させるように構成されている。また、プロペラ３０の鉛直方向位置は、混合液６Ａの水面からの深さ（混合液６Ａの水面からプラペラ３０の上端部までの深さ）Ｄが５０ｃｍ以上となるように設定されている。
【００２１】
余剰汚泥引き抜き装置４は、反応槽１に接続された余剰汚泥引き抜き路４０と、余剰汚泥引き抜き路４０が導かれた固液分離機４１と、余剰汚泥引き抜き路４０に介設された余剰汚泥引抜ポンプ４２と、固液分離機４１から反応槽１に導かれた分離液返送路４３と、固液分離機４１から所定の汚泥処理設備（図示せず）に導かれた脱水汚泥排出路４４とを具備して、余剰汚泥６１を余剰汚泥引抜ポンプ４２により反応槽１から引き抜いて固液分離機４１において固液分離し、固形分たる脱水汚泥６１ａを脱水汚泥排出路４４から汚泥処理設備に排出させると共に液分たる分離液６１ｂを分離液返送路４３から反応槽１つまり無終端循環水路１１に返送させるようになっている。余剰汚泥引抜ポンプ４２としては、後述する如く設定される日余剰汚泥引抜量（Ｑｗａ（ｍ３／日））の余剰汚泥６１を定量的に引き抜きうるに必要且つ充分な性能を有するスラリポンプ等が使用される。固液分離機４１としては、反応槽１内の低濃度ＭＬＳＳ（余剰汚泥６１）を直接且つ充分に脱水処理できる脱水機が使用されるが、一般には、多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用することが好ましい。なお、固液分離機４１は、余剰汚泥引抜ポンプ４２と同期して作動されるようになっている。
【００２２】
制御装置５は、図１に示す如く、曝気攪拌装置２、水中プロペラ装置３及び余剰汚泥引き抜き装置４を制御する制御器５０と、この制御器５０へのデータ入力等を行うためのタッチパネル５１とを具備する。タッチパネル５１には、各データ及び演算結果を入力，表示するための画面、動作モード（自動制御運転及び手動運転）を設定するための画面、運転状況（各装置２，３，４の運転時間，運転経過時間等）をリアルタイムで表示する画面及び手動運転を行うための操作画面等が含まれる。
【００２３】
制御器５０は、図３に示す如く、流入汚水６の最低温度（Ｔ（℃））に基づいて設定される好気状態における汚泥滞留時間（ＡＳＲＴ（日））を維持するように、曝気攪拌装置２、水中プロペラ装置３及び余剰汚泥引抜装置４を発停制御するものであり、当該システムＳ１に固有の基本条件データと当該システムＳ１の運転条件に応じて決定される運転条件データとから、少なくとも好気・無酸素繰り返しサイクル（ｆ（回／日））、１サイクル好気時間（ｔｏｃ（ｈ／サイクル））、１サイクル無酸素時間（ｔａｏｃ（ｈ／サイクル））及び余剰汚泥引抜時間（ｔｑ（ｈ／日））を演算して、その演算値に基づいて上記各装置２，３，４を発停制御するものである。ここに、基本条件データは、無終端循環水路１１の容量であるディッチ容量（ＶＡ（ｍ３））、計画流入汚水量（Ｑｄ（ｍ３／日））、流入汚水ＳＳ濃度（Ｘｉ（ｍｇ／Ｌ））、流入ＳＳ当たり汚泥発生率（α）及び余剰汚泥引抜装置４つまり余剰汚泥引抜ポンプ４２の汚泥引抜性能（ｑｗ（ｍ３／ｈ））であり、当該システムＳ１の構成，設置場所等により固定的に設定することができるものである。また、運転条件データは、無終端循環水路１１への汚水６の流入量である流入汚水量（Ｑｉ（ｍ３／日））、流入汚水６の最低水温（Ｔ（℃））及び無終端循環水路１１内の混合液６ＡのＭＬＳＳ濃度（ＸＡ（ｍｇ／Ｌ））であり、当該システムＳ１の運転状況（四季やシステム設置場所の周辺環境の変化等）によって変動する可能性の高いものである。
【００２４】
而して、制御器５０によれば、図３に示す制御フローに従って、次のような演算及び各装置２，３，４の運転制御が行われる。なお、この例では、各装置２，３，４を自動制御する他、必要に応じて、手動によっても制御できるように工夫されている。
【００２５】
まず、タッチパネル５１に基本条件データの入力画面（以下「基本条件設定画面」という）を表示させて、基本条件データ（１）〜（５）を入力する。
（１）ディッチ容量：ＶＡ（ｍ３）
（２）計画流入汚水量：Ｑｄ（ｍ３／日）
（３）流入汚水ＳＳ濃度：Ｘｉ（ｍｇ／Ｌ）
（４）流入ＳＳ当たり汚泥発生率：α
（５）余剰汚泥ポンプ性能：ｑｗ（ｍ３／ｈ）
【００２６】
次に、タッチパネル５１の表示画面を変更させて、運転条件データの入力画面（以下「運転条件入力画面」という）を表示させて、運転条件データ（６）〜（８）を入力する。
（６）流入汚水量：Ｑｉ（ｍ３／日）
（７）最低水温：Ｔ（℃）
（８）ディッチ内ＭＬＳＳ濃度：ＸＡ（ｍｇ／Ｌ）
【００２７】
データ（１）〜（８）が入力されると、制御器５０による演算が開始され、次のような演算結果（９）〜（１５）が得られる。
（９）ＡＳＲＴ：ＡＳＲＴ（日）
（１０）ＳＲＴ：ＳＲＴ（日）
（１１）日余剰汚泥引抜量：Ｑｗａ（ｍ３／日）
（１２）余剰汚泥引抜時間：ｔｑ（ｈ／日）
（１３）好気・無酸素繰り返しサイクル数：ｆ（回／日）
（１４）１サイクル好気時間：ｔｏｃ（ｈ／サイクル）
（１５）１サイクル無酸素時間：ｔａｃ（ｈ／サイクル）
【００２８】
演算内容は、次の通りである。なお、ＡＳＲＴについては、冒頭で述べた実験式（Ｉ）又は（II）が使用されるが、この例では、実験式（Ｉ）を使用している。また、Ｒは負荷率（計画流入汚水量（最大流入汚水量）Ｑｗａに対する実流入汚水量ｑｗの割合）であり、好気・無酸素繰り返しサイクル数（１日当たりの好気・無酸素運転の繰り返し回数）ｆは負荷率Ｒに基づいて決定される。一般に、ｆは１〜６の範囲でＲの大きさに応じて決定され、Ｒが大きくなるに従いｆの値は大きくなる。また、ｔｏＴは日合計好気時間（ｈ）であり、ｔａＴは日合計無酸素時間（ｈ）である。
【００２９】
ＡＳＲＴ＝４０．７・ｅｘｐ（−０．１０１・Ｔ）
ＳＲＴ＝２・ＡＳＲＴ
Ｑｗｄ＝ＶＡ／ＳＲＴ
Ｒ＝Ｑｉ／Ｑｄ
Ｑｗａ＝Ｑｗａ
ｔｑ＝Ｑｗａ／ｑｗ
ｔｏＴ＝２４・ＡＳＲＴ・Ｑｉ・Ｘｉ・α／（ＸＡ・ＶＡ）
ｔａＴ＝２４−ｔｏＴ
ｔｏｃ＝ｔｏＴ／ｆ
ｔａｃ＝ｔａＴ／ｆ
【００３０】
而して、上記した演算により演算結果（９）〜（１５）が得られると、これらがタッチパネル５１の運転条件設定画面に表示される。この運転条件条件設定画面には、運転条件データ（６）〜（８）の入力値も表示される。作業者は、これらの表示値（６）〜（１５）を確認した上で、タッチパネル５１の動作モード設定画面において、自動制御を行うか否かを選択する。自動制御動作ＯＦＦを選択すると、各装置２，３，４を手動操作にて運転させることができ、自動制御動作ＯＮを選択すると、各装置２，３，４が制御器５０により演算結果（９）〜（１５）に基づいて次のように自動制御運転される。なお、手動運転においては、作業者が演算結果（９）〜（１５）に基づいて各装置２，３，４を操作する。また、運転条件設定画面における表示値（特に、運転条件データ（６）〜（８）の入力値）を変更，修正する必要がある場合には、図３に示す如く、修正値を入力する。また、自動運転又は手動運転が開始された後において、動作モード又は運転条件（６）〜（８）を変更する必要が生じた場合には、その変更をタッチパネル５１により行う。
【００３１】
自動制御運転においては、曝気攪拌装置２と水中プロペラ装置３とが、演算結果（１３）〜（１５）により決定されるタイムサイクルパターン（例えば、図４又は図５に示すタイムサイクルパターン）で交互に発停制御される。
【００３２】
而して、曝気攪拌装置２が駆動される好気運転においては、無終端循環水路１１内において汚水６と活性汚泥６ａとの混合液６Ａが循環流動されると共に曝気攪拌が行われて、無終端循環水路１１の全域が好気状態に保持され、好気性菌により汚水６中の有機性物質が分解されると共に汚水６に含まれていたアンモニア性窒素（ＮＨ４＋−Ｎ）が硝化菌により硝酸性窒素（ＮＯｘ−−Ｎ）へと硝化される。そして、１サイクル好気時間（ｔｏｃ）が経過すると、曝気攪拌装置２が停止される共に水中プロペラ装置３が駆動され、無酸素運転が開始される。この無酸素運転においては、好気運転時に生成された硝酸性窒素（ＮＯｘ−−Ｎ）が脱窒菌により還元されて窒素ガスとなり、大気中へと放出される。すなわち、嫌気性菌による脱窒処理が行われる。
【００３３】
このとき、プロペラ３０が完全に水没した状態で低速回転することから、水中プロペラ装置３による曝気（空気の巻き込み）は行われず、無終端循環水路１１の全域が適正な無酸素状態に保持される。また、混合液６Ａが循環流動されることから、活性汚泥６ａの沈降が防止されて、汚水６と活性汚泥６ａとが均一に混合される。また、プロペラ３０が低速回転されるため、汚泥フロックが破砕されず、活性汚泥６ａの生物学的浄化能力（具体的には、有機物酸化能力、硝化能力、脱窒能力など）が損なわれない。したがって、上記嫌気処理が効果的に行われ、好気運転による好気処理と相俟って、汚水６が良好に処理される。硝化脱窒処理液６０は、流出口１３から沈殿池１５に排出されて汚泥６０ｂを沈降分離されて、処理水６０ａとして排水系に放出される。一方、処理水６０ａから沈降分離された汚泥６０ｂは、沈殿池１５から無終端循環水路１１に返送される。
【００３４】
ところで、近年、汚水処理場の小規模化に伴って１池当たりの反応槽が小型化する傾向にあるが、このような小型の反応槽においては、冒頭で述べた如く、無終端循環水路内に好気領域と無酸素領域とを同一池内に併存して形成しておく方式を採用することが困難であり、かかる方式による汚水処理を効果的に行い得ない。しかし、第１汚水処理システムＳ１にあっては、無終端循環水路１１の全域を好気領域及び無酸素領域とすることから、反応槽１が小型である場合にも、汚水処理を効果的に行うことができる。無酸素運転時間帯で起動する水中プロペラ装置３は、水深５０ｃｍ以下に水没させて運転するため空気の巻き込みが無く槽１内を容易に無酸素状態に保持できる。また、水中プロペラ装置３は汚泥が沈降しない槽内流速０．２５ｍ／ｓｅｃ以上となるように低速回転（２０〜５００ｒｐｍ）で運転するため、槽１内の全域にわたり、流入汚水６と汚泥６ａが攪拌混合され、前述した効果と相俟って脱窒効果を高めることができる。
【００３５】
また、演算結果（１１）（１２）に基づいて余剰汚泥引抜装置４つまり余剰汚泥引抜ポンプ４２が運転され、余剰汚泥６１が引き抜かれる。このとき、余剰汚泥６１が反応槽１から直接に引き抜かれるから、余剰汚泥を従来システムＳにおける如く沈殿池１１５から引き抜く場合と異なって、引き抜き汚泥の濃度変化が小さく、ＡＳＲＴ制御を適正に行うことができる。また、余剰汚泥６１の引き抜きを、好気運転又は無酸素運転とは無関係に行うことができる。すなわち、余剰汚泥引抜ポンプ４２の運転を、曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の運転とは独立して行うことができ、ＡＳＲＴ制御をより簡便に行うことができる。
【００３６】
さらに、上記したＡＳＲＴ制御にあっては、当該システムＳ１に固有の基本条件（１）〜（５）を設定しておけば、運転条件（６）〜（８）を変更するのみで運転状況に応じた適正なＡＳＲＴ制御を行うことができる。すなわち、ＡＳＲＴ制御に必要なデータの多くがシステムＳ１，Ｓ２，Ｓ３に固有の基本条件データ（１）〜（５）であり、運転状況に応じては僅かな運転条件データ（６）〜（８）を入力するのみでよいから、従来システムＳのように、作業者に熟練が必要とされず、ＯＤ法による汚水処理を常に良好且つ適正に行うことができる。さらに、制御操作をタッチパネル５１により行うようにしているから、データ入力や運転状況の確認等を、高度の熟練を必要とすることなく、容易且つ簡便に行うことができる。
【００３７】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。
【００３８】
例えば、図６は第２の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第２汚水処理システム」という）Ｓ２では、無終端循環水路１１の前後両端部位に前記した縦軸型の曝気攪拌装置２，２が設けられている。第２汚水処理システムＳ２は、２台の曝気攪拌装置２，２が設けられている点及び両曝気攪拌装置２，２が同期して発停制御される点を除いて、第１汚水処理システムＳ１と同一構成をなすものであり、第１汚水処理システムＳ１と同様に効果的な汚水処理を行うことができる。また、図７は第３の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第３汚水処理システム」という）Ｓ３では、無終端循環水路１１を隔壁１８ａ及び整流壁１８ｂを設けた馬蹄形とした点、２台の水中プロペラ装置３，３が設けられている点及び両水中プロペラ装置３，３が同期して発停制御される点を除いて、第２汚水処理システムＳ２と同一構成をなすものであり、第１及び第２汚水処理システムＳ１，Ｓ２と同様に効果的な汚水処理を行うことができる。反応槽１が小型のものである場合には、第１汚水処理システムＳ１における如く、一般に１台の曝気攪拌装置２で充分であるが、反応槽１が大型のものである場合や能力の低い曝気攪拌装置２を使用する場合等には、第２又は第３汚水処理システムＳ２，Ｓ３のように、必要に応じて、２台以上の曝気攪拌装置２…又は水中プロペラ装置３…を設けておくことができる。
【００３９】
また、運転状況に応じて変更すべきデータが「（６）流入汚水量，（７）最低水温，（８）ディッチ内ＭＬＳＳ濃度」にすぎないから、これらを流量計，温度計，ＭＬＳＳ計により検出して、その検出データを制御器５０に入力するように構成しておくことができる。このように構成しておけば、人為的な運転条件データの入力を排除することができ、完全な自動制御も可能となる。但し、流量計，温度計，ＭＬＳＳ計による検出及びその検出データの入力はリアルタイムで行う必要はなく、定期的或いは運転状況の変化が確認されたときにおいて行うようにすればよい。また、タッチパネル５１は、システムＳ１，Ｓ２，Ｓ３の運転作業を質問方式で表示し且つ操作しうるものとしたり、処理系統や運転状況等を表示するグラフィックパネルと組み合わせたものとしておくことができる。
【００４０】
【実施例】
実施例１として、第１汚水処理システムＳ１を使用して、各装置２，３，４を図４に示すタイムサイクルパターンで運転させた。曝気攪拌装置２としては、流入汚水量８００ｍ３／日での必要酸素量の２００％を確保でき、無終端循環水路１１内の混合液６Ａを汚泥６ａが沈降しない０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で流動させる能力を有する縦軸型のものを使用した。水中プロペラ装置３としては、曝気攪拌装置２と同様に、無終端循環水路１１内の混合液６Ａを０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で流動させ得るものを使用した。余剰汚泥引抜装置４において、余剰汚泥引抜ポンプ４２としては下記の性能を有するものを使用し、固液分離機４１としては多重円板外胴型スクリュープレス脱水機を使用した。また、基本条件データ（１）〜（５）及び運転条件データ（６）〜（８）並びに出力値（演算値）（９）〜（１５）は、次の通りである。
【００４１】
（１）ディッチ容量：ＶＡ＝８００（ｍ３）
（２）計画流入汚水量：Ｑｄ＝８００（ｍ３／日）
（３）流入汚水ＳＳ濃度：Ｘｉ＝１８０（ｍｇ／Ｌ）
（４）流入ＳＳ当たり汚泥発生率：α＝０．８
（５）余剰汚泥ポンプ性能：ｑｗ＝１０．０（ｍ３／ｈ）
（６）流入汚水量：Ｑｉ＝４００（ｍ３／日）
（７）最低水温：Ｔ＝１５（℃）
（８）ディッチ内ＭＬＳＳ濃度：ＸＡ＝３０００（ｍｇ／Ｌ）
（９）ＡＳＲＴ：ＡＳＲＴ＝８．９（日）
（１０）ＳＲＴ：ＳＲＴ＝１７．８（日）
（１１）日余剰汚泥引抜量：Ｑｗａ＝２２（ｍ３／日）
（１２）余剰汚泥引抜時間：ｔｑ＝２．２（ｈ／日）
（１３）好気・無酸素繰り返しサイクル数：ｆ＝６（回／日）
（１４）１サイクル好気時間：ｔｏｃ＝０．８６（ｈ／サイクル）
（１５）１サイクル無酸素時間：ｔａｃ＝３．１４（ｈ／サイクル）
【００４２】
また、実施例２として、実施例１と同一構成の第１汚水処理システムＳ１を使用して、各装置２，３，４を図５に示すタイムサイクルパターンで運転させた。基本条件データ（１）〜（５）及び運転条件データ（６）〜（８）並びに出力値（演算値）（９）〜（１５）は、次の通りである。
【００４３】
（１）ディッチ容量：ＶＡ＝８００（ｍ３）
（２）計画流入汚水量：Ｑｄ＝８００（ｍ３／日）
（３）流入汚水ＳＳ濃度：Ｘｉ＝１８０（ｍｇ／Ｌ）
（４）流入ＳＳ当たり汚泥発生率：α＝０．８
（５）余剰汚泥ポンプ性能：ｑｗ＝１０．０（ｍ３／ｈ）
（６）流入汚水量：Ｑｉ＝８００（ｍ３／日）
（７）最低水温：Ｔ＝１５（℃）
（８）ディッチ内ＭＬＳＳ濃度：ＸＡ＝３０００（ｍｇ／Ｌ）
（９）ＡＳＲＴ：ＡＳＲＴ＝８．９（日）
（１０）ＳＲＴ：ＳＲＴ＝１７．８（日）
（１１）日余剰汚泥引抜量：Ｑｗａ＝４４（ｍ３／日）
（１２）余剰汚泥引抜時間：ｔｑ＝４．４（ｈ／日）
（１３）好気・無酸素繰り返しサイクル数：ｆ＝６（回／日）
（１４）１サイクル好気時間：ｔｏｃ＝１．７２（ｈ／サイクル）
（１５）１サイクル無酸素時間：ｔａｃ＝２．２８（ｈ／サイクル）
【００４４】
また、比較例１として、図８に示す従来システムＳを使用して、両曝気攪拌装置１０２，１０２を図９に示すタイムサイクルパターン（好気・無酸素繰り返しサイクル数：６（回／日），１サイクル好気時間：１（ｈ），１サイクル無酸素時間：３（ｈ））で高低速運転させた。各曝気攪拌装置１０２は、流入汚水量８００ｍ３／日での必要酸素量の１００％を確保できるものである。両曝気攪拌装置１０２，１０２は、好気運転においては６０Ｈｚで高速駆動して、無終端循環水路１１１を好気状態に保持し、無酸素運転においては２０Ｈｚで低速駆動して、無終端循環水路１１１を無酸素状態に保持すると共に混合液１０６Ａを０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で流動させた。また、上記基本条件データ（１）〜（４）及び運転条件データ（６）〜（８）に対応するディッチ容量等は、ディッチ内ＭＬＳＳ濃度が２８００（ｍ３／Ｌ）である点を除いて、実施例１と同一である。
【００４５】
また、比較例２として、比較例１と同一構成の従来システムＳを使用して、両曝気攪拌装置１０２，１０２を図１０に示すタイムサイクルパターン（好気・無酸素繰り返しサイクル数：６（回／日），１サイクル好気時間：２（ｈ），１サイクル無酸素時間：２（ｈ））で高低速運転させた。両曝気攪拌装置１０２，１０２は、比較例１と同様に、好気運転においては６０Ｈｚで高速駆動して、無終端循環水路１１１を好気状態に保持し、無酸素運転においては２０Ｈｚで低速駆動して、無終端循環水路１１１を無酸素状態に保持すると共に混合液１０６Ａを０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で流動させた。また、上記基本条件データ（１）〜（４）及び運転条件データ（６）〜（８）に対応するディッチ容量等は、ディッチ内ＭＬＳＳ濃度が３８００（ｍ３／Ｌ）である点を除いて、実施例２と同一である。
【００４６】
そして、各々の場合において、２ヶ月間継続運転した後の流入汚水６，１０６及び処理水６０ａ，１６０ａのＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）及びＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定して、汚水処理効果を確認した。
【００４７】
その結果は表１に示す通りであり、本発明に係る汚水処理システム（第１汚水処理システム）Ｓ１を使用した場合は、従来システムＳを使用した場合に比して汚水処理が効果的に行われることが確認された。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明の汚水処理システムによれば、冒頭で述べた問題を生じることなく、ＯＤ法による汚水処理を効率よく効果的に行い得て、処理水質を向上させることができる。また、本発明の汚水処理システムによれば、運転状況に変化に容易に対応することができ、未熟練者でも運転状況に応じた適正な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１汚水処理システムを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断正面図である。
【図３】第１汚水処理システムにおける制御フローの一例を示すチャート図である。
【図４】第１汚水処理システムを使用した実施例１における曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置の運転パターン図である。
【図５】第１汚水処理システムを使用した実施例２における曝気攪拌装置、水中プロペラ装置及び余剰汚泥引抜装置の運転パターン図である。
【図６】第２汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【図７】第３汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【図８】従来システムを示す図１相当の平面図である。
【図９】従来システムを使用した比較例１における曝気攪拌装置の運転パターン図である。
【図１０】従来システムを使用した比較例２における曝気攪拌装置の運転パターン図である。
【符号の説明】
１…反応槽、２…曝気攪拌装置、３…水中プロペラ装置、４…余剰汚泥引抜装置、５…制御装置、６…汚水、６ａ…活性汚泥、６Ａ…混合液、１１…無終端循環水路、１５…沈殿池、２０，２１…曝気攪拌翼、３０…プロペラ、４１…固液分離機、４２…余剰汚泥引抜ポンプ、５０…制御器、５１…タッチパネル、Ｄ…深さ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…汚水処理システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003771870.tif 000008
【図７】
0003771870.tif 000009
【図８】
0003771870.tif 000010
【図９】
0003771870.tif 000011
【図１０】
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