効率的な散気装置の使用による安定した水処理の提案（財）愛知水と緑の公社○加藤 順一 木戸賢記

木村 達夫 別府 智志 間瀬 健一
１．はじめに
境川浄化センターは愛知県中心部の刈谷市にあり、平成元年に供用を開始し、一部合流区域を含む流域下水道で、現在日量約 135,000m3 の汚水を受け入れています。処理系列は 5 系列を保有していますが、その処理方式は建設時期の違いによって、散気板、水中撹拌機、超微細気泡散気方式と異なる３種類の設備を設置し水処理を行っています。このうち水中撹拌機による散気方式を採用している第３系列では、１日の処理過程のなかで空気倍率が 4 から 14 までと大きな変動が見られました。この変動は処理水の水質に影響を与えるとともに、決して効率の良い運転を実施しているとは言えない状況にありました。浄化センターの運営は、省エネルギーを意識した効率的な運転や、安定した放流水質の確保が求められています。
今回、その一環として当センターの反応槽の運営実績から、無駄のない効率的運転を実現するための検討とその対応について報告します。
２．検討内容１）３系反応槽の運用

表 1.３系反応槽の設備概要

３系反応槽の概要を表１.に示します。

処理方式

凝集剤添加硝化脱窒法（AOAO）

形式

ステップ流入式二段硝化脱窒法

処理能力33,800m3/日/4 池

曝気装置

水中撹拌機方式

槽容積2772m3×４池

酸素移動効率20％～30％

処理の運用条件として、３系反応槽は４池から構成されていますが、揚水量から使用池数を３池としています。
運転制御はＤＯ値から風量調整弁の開度を決定するＤＯ制御方式をとっていて、その設定値は 2.0mg/L です。
滞留時間は約７時間で、反応槽の処理能力に対して 95％程度で運用しています。
２）改善前の状況

平成 23 年 5 月の１か月間のうち、浄化センターで降雨が１ｍｍ以下であった 20 日間について、時間ごとの計測値を平均したものを、図１．に示しました。この図から次の 4 点についてグラフの特徴が読み取れます。
① ：揚水量に変動がある。
② ：曝気風量が低揚水の時間帯以外は、ほとんど最大風量である。
③ ：①と②の相互の影響によって空気倍率の変動がある。
④ ：DO 値に変動があることと、DO 設定値（2.0mg/L）まで到達していない。
このうち①については、通常管渠内への汚水貯留によってなるべく均等揚水することが基本です。しかし、境川浄化センターでは管内貯留が日揚水量の４、５時間程度しかなく、また合流区域もあるため、流入変動に合わせて揚水を行う運転を実施しています。このため午前と午後に 2 回のピークを持つ揚水パターンとなっています。最小から最大の変動幅は約２倍程度あり放流水質の変動にも影響しています。管内貯留量が確保できないのは、管渠内に計測点（写真１．）と呼ばれる下水の監視装置が設置されているためです。このため揚水量の均等化は設備的に難しい状況です。

そのほか②、③、④については改善の検討を行うこととし、水質の安定化も図れると考えられるため、これの対策を実施しました。

写真１．計測点内部（流入下水監視システム）
３）改善のための確認事項
反応槽へ流入する COD、BOD、SS、窒素およびリンの汚水濃度は最初沈殿地を通過することで、均質化されており、反応槽内の負荷変動の主要因は揚水量でした。各物質の濃度変動を分析した結果、変動係数は COD が 0.1、BOD、SS、窒素およびリンは 0.2 でした。
水中撹拌機の特性を理解してＤＯ設定値を決定することが重要でした。なぜならＤＯ確保のために、送風を行いますが、撹拌機を定格以上で運転させても汚水への酸素移動効率が低下し、空気倍率だけが上昇してしまいます。
汚水処理は反応槽内での滞留時間があるため、処理の結果が出るまでに時間差があります。結果として得られるＤＯ値についても言えます。しかし、反応槽内の状態が均一に保たれれば、汚水処理を効率的に行うことができるので、処理された水質が安定します。
改善前における一日の運転パターンを図 2.に示しました。

AM8:00~AM9:00

AM9:00~PM1:00

PM2:00~PM７:00

揚水量は１日のうち最低。

揚水量は増大し最大となる。

揚水量は徐々に減少。DO 値目標値

DO 値は目標値またはそれDO 値が徐々に低下する。

から大きく低下する。

以上にある。

曝気量徐々に増大するが最大曝気量増大し、定格以上の曝気状曝気量少ない。

ではない。

態。

（*反応槽前段部で曝気が（ *反応槽前段部の汚水の曝（*反応槽前段部では流入量の減遅れている。
）

気が遅れている。
）

少による処理の促進。
）

AM1:00~AM8:00

PM７:00~AM1:00

揚水量は減少し最低に向かう。DO 値が徐々に上昇す

揚水量は徐々に増加。DO 値目標値から若干低下。

る。曝気量は急激に減少する。

曝気量増大し、定格以上の曝気状態。

（*反応槽前段部の汚水の曝気が少し遅れている。末（*反応槽前段部では流入量の増加。
）

端部はこれまでの曝気で処理は十分）

図 2. ３系反応槽の運転概要と変動

４）改善のための行動
前述のとおり、ＤＯ設定値を 2.0mg/L で運営してきましたが、反応槽末端部でのＤＯ値は処理余剰分であるため、設定値を 1.2mg/L まで引き下げました。新たな設定値は、一日の運用において実際のＤＯ値が0.5mg/L を下回らないことを基準に決めました。
また、汚水の滞留時間を考慮し、過剰曝気や過少曝気になるならないよう適切な最高風量と最低風量を決定しました。実際の設定は風量調整弁の開度範囲を制限することとし、上限は 40％下限は 10％開度としました。
４．結果
平成 24 年 3 月の１か月間のうち降雨のなかった 20 日間について、時間ごとの計測値を平均したものを、図 3.に示しました。
揚水量の変動は以前と変わらない状況にありますが、曝1,600

161,400

141,200

121,000

10800860064004

反応槽ＤＯ値（mg/L）

2002

空気倍率

-0

気風量、空気倍率ともに改善

1前に比べるとその変動幅は約3半分程度となっています。

579曝気風量（×10Nm3/ｈ）
汚水流入量（m3/h)

11 13 15 17 19 21 23時

図3．検証後(H24.3)の運転状況と各計測値ＤＯ値の変動も少なくなり１日を通して安定した状況と35なりました。

3025

後で比較し、その結果を図 4.

20に示しました。この図からも％酸素移動効率を改善の前とH23年5月
H24年3月1510

改善前に比べ、日平均の効率5は約２倍上昇し、機器の能力

012345678

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

どおりの運用ができるように時

図４．酸素移動効率の変動なりました。
また３系処理水のアンモニ

ア性窒素濃度は改善前で 1.0～2.0mg/L でしたが、改善後はほぼ不検出に低減されました。
５．まとめ
今回は反応槽の運用における改善事例の報告をしました。運用方法検討の結果、効率が改善され処理水質も安定しました。今後も機器の特性を十分に把握しながら各指標に注意をはらい、適切な管理運営を行っていきます。
浄化センターでは、設備による制約や汚水の条件など、要因によっては安定的な運転が難しいものもあります。放流水質や効率向上のための改善努力を継続し、今後も改善のためのよい提案ができたらと考えています。
問い合わせ先：（財）愛知水と緑の公社

下水道部 境川事業所

愛知県刈谷市衣崎町二丁目 20 番地

Tel：0566-25-1295 Fax：0566-25-1296