２系水処理嫌気槽・無酸素槽の攪拌機間欠運転（財）愛知水と緑の公社 衣浦西部事業所 ○鬼頭 昌子
大崎功佐藤 政貴
愛知県 海部建設事務所 中村 隆治
１はじめに「平成 17 年度 第 42 回下水道研究発表会 横浜市 坂本俊彦 高度処理における嫌気槽、無酸素槽の間欠撹

拌について」によると横浜市神奈川水再生センターでは、嫌気無酸素好気法の施設において嫌気槽・無酸素槽の攪拌機の間欠運転を行っても処理水質への影響は見られていないと報告があった。
衣浦西部浄化センターの水処理は、1 系が凝集剤添加活性汚泥法、2 系が嫌気無酸素好気法で運転している。
2 系の施設の嫌気槽、無酸素槽の攪拌機は、エアレーターが設置されており、攪拌動力が他の攪拌機と比較して大きいことが課題となっている。そのため、水処理に影響を及ぼさない範囲で攪拌機の間欠運転化が実施できれば、大きな電力削減効果が期待できることから、間欠運転を導入した場合の水処理への影響と電力削減効果について検討を行った。
２処理施設の概要と運転概要表-1)運転概況

2 系の処理施設は、2-1 系は 2 池あり嫌気槽 1 槽、無酸

2-1 系

2-2 系

素槽 1 槽、好気槽 2 槽に分かれている。2-2 系も 2 池あり、処理能力（m3/日池）

9,500

9,500

3 段ステップ硝化脱窒法に対応できる構造であるため 6 槽に処理水量（m3/日池）

10,187

10,187

嫌気槽

1.0

1.4

無酸素槽

3.5

3.3

好気槽

7.2

6.9

汚泥返送率（％）

4545

硝化液循環率（％）

150～170150～170

分かれており、嫌気槽 1 槽、無酸素槽 2 槽、好気槽 3 槽でHRT処理している。
3

処理能力は 2-1 系、2-2 系ともに 9,500m /日池で、平成321 年度は平均 10,187m /日池で処理を行った。
攪拌機は 2-1 系の無酸素槽と 2-2 系の無酸素槽 1 槽目は(時間）インバータ付きである。
2-1 系無酸素槽の攪拌機については、1 槽に 2 台設置されていて、2 台で 1 つの操作盤である。
その他の槽については、1 槽に 1 台の攪拌機が設置されている。
３表-2)攪拌機設置状況と槽の容積
2-1 系

嫌気槽

無酸素槽

攪拌機7.5kW

7.5kW × 2 台

槽の容積

439m3

1480m32-2 系

嫌気槽

無酸素 1 槽目

無酸素 2 槽目

攪拌機5.5kW

15kW

5.5kW

槽の容積

583m3

583m3

819m3

調査内容
１）攪拌機を停止した場合の水処理状況の確認
２）攪拌機停止による堆積汚泥の影響を調査
３）堆積汚泥を考慮した間欠運転の最適化調査
４）間欠運転導入効果の確認① 電力量の削減効果② 機器への影響調査

４結果１）攪拌機を停止した場合の水処理状況の確認
反応槽 2-1 系は攪拌機を通常運転、2-2 系は嫌気槽、無酸素槽 1 槽目、2 槽目と順次攪拌機を停止していき、通常運転（2-1 系）と停止（2-2 系）で反応槽末端において処理状況を比較した。PO4-P と NH4-N 濃度で差は見られなかった。攪拌機を停止しても、槽に流入水・返送汚泥・硝化液が流入することで、処理に必要な撹拌が起こっているため、処理水質に影響は見られなかった。
２）攪拌機停止による堆積汚泥の影響調査
図-1）攪拌機運転後のMLSS変動

mg/L

1 週間停止した状態で、攪拌機を 7 時間運転し、運5000

転前と運転後の嫌気槽（MLSS、PO4-P、T-N）、好気槽4500（MLSS、PO4-P、NH4-N）の変動を調査した。比較の4000

嫌気槽（間欠運転）
好気槽（通常運転）
好気槽（間欠運転）

3500

ために、通常運転した池の好気槽（MLSS、PO4-P、NH4-N）も調査を行った。
（図-1、図-2）
MLSS は、嫌気槽で攪拌機運転 30 分後ピークとなり、

3000
2500
2000

好気槽では 1.0 時間後から上昇し始めた。好気槽で運転前は、運転前後で MLSS が約 800mg/L 上昇した。
嫌気槽mg/L

PO4-P については、攪拌機運転前、嫌気槽では

1.0時間

2.0時間

3.0時間

4.0時間

5.0時間

図-2）攪拌機運転後のPO4-P変動

6.0時間

好気槽mg/L50

2.50
嫌気槽（間欠運転）

15mg/L であったが、撹拌 30 分後に 34mg/L、1 時間

好気槽（通常運転）40後には 40mg/L となった。好気槽では、2 時間後から2.00

好気槽（間欠運転）
301.50

0.1mg/L 以下となり良好に処理された。撹拌される

20

1.00と嫌気槽に堆積した汚泥に含まれていた PO4-P が通100.50

常の倍以上吐き出され、一時的に好気槽での取り込

0

3 時間後は 1.1mg/L と高い値となったが、その後はみが不十分となったと考えられる。
３）堆積汚泥を考慮した間欠運転の最適化の調査

攪拌機停止による堆積汚泥の影響であるため、撹拌頻度を週１回、３回、４回と増やして堆積させないようにした。攪拌機運転前後の反応槽末端における MLSS の上昇値と午前 10 時の放流全りん濃放流全りん濃度(10時)時に一時的に上昇することが分かった。これは、

2.0時間

3.0時間

4.0時間

5.0時間

6.0時間

図-3)反応槽末端MLSS上昇値と放流全りん濃度
週１回
週３回0.75

転実施後、攪拌機運転後、放流の全りん濃度は 101.0時間

1.00

mg/L

1 週間に 1 回、午前 4 時から 7 時間運転の間欠運

0.00

運転前

週４回
0.50

0.25

0.00
0200

400

600

800

1000

MLSS上昇値 mg/L

度を散布図にし、図-3 に示した。攪拌機運転時、MLSS 濃度の上昇が 400mg/L 以上である場合、放流の全りん濃度は 0.5mg/L 以上となることがあり、DO も急激に低下したが、MLSS 濃度の上昇が 400mg/L 以下である場合、全りん濃度の上昇は抑えられ、DO 管理も適切にできた。
反応槽末端の MLSS の上昇を確認することで、汚泥の堆積状況を把握できる。

４）間欠運転の導入効果の確認
図-4)電力量削減効果

kwh/週①電力量の削減効果について調査

18560

間欠運転における電力量の削減効果を図-5 に示す。撹拌機と硝化液循環ポンプの電力

20000

15420

15000

原単位0.075

量が含まれる反応槽電力使用量を用い１週10000間の電力量で比較した。また、反応槽 C/C 電

5000

8350
0.057

6110
0.022

7170
0.026

0.028

力を２系流入水量で割って原単位について0算出した。
当浄化センターでは、間欠運転実施前からインバーター付きの攪拌機は 60%で運転していた。そのため、通常運転 60％と比較する。
週 4 回、7 時間の間欠運転を 1 年間行うと、電力量削減効果は約 37 万 kWh/年でコスト削減効果は約 340 万円/年となり、間欠運転は電力量削減に非常に効果がある。
②機器への影響を調査
18 ヶ月間欠運転を実施した攪拌機と通常運転したものを比較したが、5.5kW の容量の小さいものについては摩耗・劣化状況に相違はなかった。15kW のものは摩耗が見られ起動停止による影響も考えられる
ため、長期的に間欠運転を実施し、調査していく必要がある。
５まとめ
・攪拌機を停止していても、槽内に流入水・返送汚泥・硝化液等の流入があれば、処理に必要な程度の攪拌は起こっているため、処理水質に影響は見られなかった。
・攪拌機を停止すると、槽内に汚泥が徐々に堆積する。汚泥を溜め過ぎると、攪拌機運転時に高負荷となり、一時的に処理が不十分となる。
・攪拌機運転前後の反応槽末端での MLSS の上昇を確認することで、攪拌機停止による汚泥の堆積状況を把握できる。反応槽末端での MLSS の上昇と処理水質を確認しながら、汚泥を堆積させないような攪拌機の攪拌頻度で、間欠運転を実施していく。
・間欠運転は、電力量削減に効果がある。
・間欠運転と通常運転した 5.5kW の攪拌機で、摩耗・劣化状況に相違はなかった。15kW のものは比較を行っていないため、長期的に調査していく必要がある。

＜参考文献＞
１）坂本、飯野「高度処理における嫌気槽、無酸素槽の間欠撹拌について」平成 17 年 第 42 回下水道研究発表会講演集２）寺沢、中島、春原、坂本「嫌気槽・無酸素槽攪拌機停止に伴う水処理調査」平成 22 年度 第 47 回下水道研究発表会講演集
問い合わせ先：（財）愛知水と緑の公社

衣浦西部事業所 水質担当

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