JP2008068174A - 汚水の処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】窒素含有汚濁物を含む汚水を硝化脱窒処理するに際し、安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮する汚水の処理装置を提供する。
【解決手段】前槽散気装置の停止に連動して非ばっ気状態の前槽１へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系および戻り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の運転に同期して開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水の処理装置に関し、窒素含有汚濁物を含む汚水を処理する技術に係るものである。

従来、この種の汚水の処理方法としては、例えば特許文献１に記載する排水処理方法がある。これは、流入汚水を連続供給し、嫌気槽と間欠曝気槽と膜分離槽とに順次に導き、膜分離槽から間欠曝気槽へ槽内混合液を硝化液循環として返送し、間欠曝気槽から嫌気槽へ非曝気時においてのみ槽内混合液を返送し、膜分離槽に浸漬した膜分離装置によって固液分離した膜濾液を処理水として取り出すものであり、嫌気槽では間欠曝気槽から非曝気時においてのみ槽内混合液を返送することでＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して確実な脱リンを行い、流入汚水の水質の変化に応じて間欠曝気のサイクルを調整することにより間欠曝気槽および膜分離槽におけるＤＯ（溶存酸素）の調整を行って適切に脱窒を行うものである。

また、特許文献２に記載する排水処理方法がある。これは、被処理水を第１の処理槽に連続供給し、間欠曝気処理する工程と、第１の処理槽内の用水を分離膜が配設された第２の処理槽に導いて連続曝気処理するとともに、分離膜を介して吸引濾過して膜透過水を系外に排出する工程と、第２の処理槽内の用水の一部を第１の処理槽に返送する工程とを有している。

そして、被処理水を原水ポンプにより定量的に第１の処理槽へ送液し、第１の処理槽において間欠曝気処理する工程と、第２の処理槽において連続曝気処理する工程と、第２の処理槽内の用水の一部を第１の処理槽に返送する工程とを同時に行って、被処理水を連続的に処理している。

この処理により、間欠曝気方式と比較して第一の処理槽での硝化時間に余裕をとる必要がないので、第一の処理槽での嫌気状態の形成が保証され、脱窒が確実に行なわれる。
他の先行技術文献としては特許文献３および４がある。
特開２００５−２１１７２８号公報 特許第３１５０５０６号公報 特開平１１−２１６４９３号公報 特開平７−１１６６９１号公報

しかし、従来の構成においては、系内に流入する汚水を連続処理するものであるために、特許文献１においては間欠ばっ気槽と膜分離槽の間において槽内混合液が常に循環し、間欠ばっ気槽において脱窒処理を行う非ばっ気時にも溶存酸素を含む硝化液が膜分離槽から流入するので、脱窒効率の安定化がときに困難となる。

また、間欠ばっ気槽へは嫌気槽を経て汚水が流入するので、間欠ばっ気槽において脱窒処理時に十分なＢＯＤが確保されるとは限らず、この点においても脱窒効率の安定化がときに困難となる。

また、特許文献２においても、第１の処理槽と第２の処理槽の間において槽内混合液が常に循環し、第１の処理槽において脱窒処理を行う非ばっ気時にも溶存酸素を含む硝化液が第２の処理槽から流入するので、脱窒効率の安定化がときに困難となる。

本発明は上記の課題を解決するものであり、窒素含有汚濁物を含む汚水を硝化脱窒処理するに際し、安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮する汚水の処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の汚水の処理装置は、槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系および戻り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の運転に同期して開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする。

本発明の汚水の処理装置は、槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の停止時および運転時に連続して行い、戻り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の運転に同期して開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする。

本発明の汚水の処理装置は、槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系および戻り移送系による槽内混合液の移送を原水の流入停止後に所定のインターバル時間を経て前槽散気装置の運転前に開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする。

本発明の汚水の処理装置は、槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の停止時および運転時に連続して行い、戻り移送系による槽内混合液の移送を、原水の流入停止後に所定のインターバル時間を経て前槽散気装置の運転前に開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする。

また、前槽における嫌気化の応答性能を示す嫌気指標値および好気化の応答性能を示す好気指標値の少なくとも一方を測定する測定手段と、測定手段で測定した嫌気指標値および好気指標値の少なくとも一方の測定値に基づいてサイクル調整制御を行なう制御手段とを備え、サイクル調整制御において制御手段は、測定手段の測定値に基づいて前槽散気装置の運転時間と停止時間からなる間欠運転サイクルの単位サイクル時間を増減調整し、あるいは間欠運転サイクル内の停止時間と運転時間の割合いを変更調整することを特徴とする。

また、前槽における嫌気化の応答性能を示す嫌気指標値および好気化の応答性能を示す好気指標値の少なくとも一方を測定する測定手段と、測定手段で測定した嫌気指標値および好気指標値の少なくとも一方の測定値に基づいてインターバル時間調整制御を行なう制御手段とを備え、インターバル時間調整制御において制御手段は、測定手段の測定値に基づいて原水の流入停止後のインターバル時間を増減調整することを特徴とする。

以上のように本発明によれば、前槽において回分的に硝化・脱窒処理を行い、後槽において連続的に硝化処理と膜分離処理を行って、原水の間欠的な供給と膜分離した処理水の連続的な取り出しとを実現する。

このため、前槽と後槽の間において槽内混合液を常に循環することは行わず、前槽のばっ気時にのみ後槽から前槽へ酸素富裕状態の硝化液を供給し、前槽の非ばっ気時には原水のみを原水供給系から供給して無酸素状態で脱窒処理を行うことで、窒素含有汚濁物を含む汚水を硝化脱窒処理するに際し、安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮することができる。

また、前槽における嫌気化の応答性能を示す嫌気指標値および好気化の応答性能を示す好気指標値の少なくとも一方を運転制御の指標としてサイクル調整制御もしくはインターバル時間調整制御を行なうことにより、安定した運転を行える。嫌気指標値には、例えば原水の投入時におけるＤＯ減少速度（換言すると溶存酸素濃度がＯになるまでの嫌気化に要する時間、又は所定時間内でのＤＯの減少量）があり、好気指標値には、例えば散気開始時におけるＤＯの増加速度（換言すると溶存酸素濃度が所定値になるまでの好気化に要する時間、又は所定時間内でのＤＯの増加量）がある。

嫌気指標値、好気指標値としては、他にＯＲＰの減少速度、増加速度がある。ＤＯの増加速度もしくは減少速度と原水のＢＯＤ負荷との相関や、ＯＲＰの増加速度もしくは減少速度と原水のＢＯＤ負荷との相関、特に原水を投入した直後におけるＤＯの減少速度もしくはＯＲＰの減少速度と原水のＢＯＤ負荷との関係を予め測定評価してその相関を求めることにより、測定手段の測定値を指標として原水のＢＯＤ負荷の評価値を決定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、汚水の処理装置は、回分的に硝化・脱窒処理を行う前槽１と、連続的に硝化処理と膜分離処理を行う後槽２とを備え、原水の間欠的な供給と膜分離した処理水の連続的な取り出しとを実現するものである。

前槽１は槽内に前槽散気装置３を備えており、前槽散気装置３は槽内に設置する散気管４と散気管４に接続したブロア５からなる。前槽１は前槽散気装置３を間欠に運転することで、前槽散気装置３が所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置３が所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う。

また、前槽１には攪拌機６および測定装置７を設置しており、測定装置７は槽内混合液中のＤＯ（溶存酸素）を測定するＤＯ計もしくは、ＯＲＰ（酸化還元電位）を測定するＯＲＰ計からなり、後述する制御装置とでＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度を測定する測定手段を構成する。

さらに、前槽１には原水供給ポンプ８ａを備えた原水供給系８が連通しており、原水供給系８は前槽１へ窒素含有汚濁物を含む汚水を原水として供給する。原水供給ポンプ８ａはバルブによって代替することも可能である。

後槽２は槽内に後槽散気装置９および後槽散気装置９の上方に配置する浸漬型膜分離装置１０を備えており、後槽散気装置９は槽内に設置する散気管１１と散気管１１に接続したブロア１２からなる。後槽２は後槽散気装置９を連続運転する間に浸漬型膜分離装置１０による膜分離処理と硝化処理を行う。

浸漬型膜分離装置１０は、ケーシング１３の内部に複数の膜カートリッジ１４を平行に配列し、相互に隣接する膜カートリッジ１４の間に上下方向の流路を形成してなる。各膜カートリッジ１４は、濾板の表裏の表面に濾過膜を配置し、濾板と濾過膜との間の透過液流路がチューブ等を介して集水管１５に連通している。集水管１５に続く排出管１６の途中には吸引ポンプ１７を介装しており、吸引ポンプ１７の吸引圧力が各膜カートリッジ１４に駆動圧力として作用する。本実施の形態では吸引ポンプ１７の吸引圧力を駆動圧力としたが、槽内の水頭を駆動圧力として重力濾過することも可能である。

前槽１と後槽２の間には、送り移送ポンプ１８を備えた送り移送系１９と、戻り移送ポンプ２０を備えた戻り移送系２１を設けている。送り移送系１９は前槽１から後槽２へ槽内混合液を送り移送し、戻り移送系２１は後槽２から前槽１へ槽内混合液を戻り移送する。戻り移送系２１は前槽１と後槽２を連通する連通管にバルブを介装した構成とすることも可能である。

制御装置２２には、前槽散気装置３のブロア５、攪拌機６、測定装置７、原水供給ポンプ８、浸漬型膜分離装置１０の吸引ポンプ１７、送り移送ポンプ１８、戻り移送ポンプ２０が接続しており、制御装置２２は測定装置７の測定値に基づいて各機器を制御する。制御については後述する。

上記の構成における汚水の処理装置の運転について以下に説明する。
運転例１
図２（ａ）、（ｂ）は運転サイクルの前期における運転状態を示し、図２（ｃ）、（ｄ）は運転サイクルの後期における運転状態を示し、図６は各機器のタイミングチャートを示している。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、運転サイクルの前期における前槽１では無酸素状態で脱窒処理を行う。このため、前槽散気装置３のブロア５を所定の停止時間にわたって停止し、この間に攪拌機６を駆動し、原水供給ポンプ８ａを運転して原水供給系８から前槽１へ原水を供給する。

攪拌機６および原水供給ポンプ８は前回運転サイクルの終了時における前槽散気装置３のブロア５の停止に同期して起動し、非ばっ気状態の前槽１へ原水供給系９から所定の供給時間（Ｔ０〜Ｔ１）にわたって原水を供給する。この原水の供給によって前槽１が最高水位となる。

運転サイクルの前期における後槽２では酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。このため、浸漬型膜分離装置１０の吸引ポンプ１７を運転して槽内混合液を膜カートリッジ１４を通して膜分離し、膜透過液を集水管１５、排出管１６および吸引ポンプ１７を通して系外へ取り出す。

また、後槽散気装置９のブロア１２を運転し、ブロア１２から供給する空気を散気管１１から膜洗浄用空気として散気し、膜カートリッジ１４の膜面を洗浄するとともに、槽内混合液をばっ気して酸素供給を行う。

次に、原水の流入が停止（Ｔ１）した後に所定のインターバル時間（Ｔ１〜Ｔ３）を経て運転サイクルの後期となる。このとき、後槽２は最低水位となる。
図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、運転サイクルの後期における前槽１では酸素富裕状態で硝化処理を行う。このため、攪拌機６を停止し、前槽散気装置３のブロア５を所定の運転時間にわたって運転を継続し、次回の運転サイクルの初期（−Ｔ０）に前槽散気装置３の運転を停止する。

運転サイクルの後期における後槽２では、前期に引き続いて酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。
そして、前槽散気装置３の運転の開始（Ｔ３）に同期して送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０を起動し、送り移送系１９により前槽１から後槽２へ槽内混合液を送り移送し、戻り移送系２１により後槽２から前槽１へ槽内混合液を戻り移送し、前槽１と後槽２の間で槽内混合液（硝化液および活性汚泥）を循環させ、次回の運転サイクルの初期（−Ｔ０）まで送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０の運転を継続し、前槽散気装置３の停止に同期して送り移送系１９および戻り移送系２１による槽内混合液の移送を停止する。

上述した操作において、後槽には前槽がばっ気状態のときに槽内混合液が前槽から流入するので、完全な好気条件の下でアンモニア態窒素の硝化処理を行うことができ、運転サイクルの後期に前槽１と後槽２の間において槽内混合液を循環することで、後槽２の浸漬型膜分離装置１０によって濃縮した活性汚泥が前槽１へ流入し、前槽１の汚泥濃度は高濃度に高まる。

この状態で、運転サイクルの前期において前槽１と後槽２の間において槽内混合液を循環することは行わず、前回の運転サイクルの後期において硝化処理した前槽１へ非ばっ気状態で原水のみを原水供給系８から供給して無酸素状態で脱窒処理を行う。

この結果、窒素含有汚濁物を含む汚水を硝化脱窒処理するに際し、流水する原水のＢＯＤを脱窒処理のＢＯＤ源として、かつ無酸素状態で安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮することができる。

また、前槽１は前期の脱窒優先工程、後期の硝化優先工程に分けて環境条件を調整でき、後槽２は完全好気条件に調整できるので、系内での硝化・脱窒状態が安定し、脱窒効率が高まる。

図１３は前槽１における窒素濃度の変化を示すものであり、ＴＫＮ（トータルケルダー窒素）は前期の間は減少することなく一定であり、後期に硝化によって減少し、硝酸態窒素は前期において減少し、後期において増加する。

図１４は後槽２における窒素濃度の変化を示すものであり、ＴＫＮ（トータルケルダー窒素）は前期の間は硝化されて０を維持し、後期に前槽１から原水が流入することで一時期に多少の上昇を示し、硝酸態窒素は前期において硝化に余力を示すほどに十分な値を維持し、後期において前槽１へ流出することで一時期に多少の減少を示す。

ところで、単位時間当たりに投入する原水量は槽容量に対して一定であり、１回の運転サイクル時間と１回の運転サイクル当たりに供給される原水量は比例し、１回の運転サイクル時間と希釈倍率は反比例する。このとき、前期および後期を含む運転サイクルのサイクル時間を短縮することは硝化液に対する原水の希釈倍率を高めることになる。また、後期の硝化処理による硝酸濃度の高まりはばっ気運転時間の長さに比例する。よって、サイクル時間を短縮すれば硝酸濃度は高まらない。以上によって、運転サイクルを短縮することにより硝酸濃度は高まらず、窒素除去率が高くなるので、運転サイクルは短くすることが望ましい。

しかし、図１０において前槽１の溶存酸素濃度と酸化還元電位の挙動を示すように、運転サイクル時間を５０分程度とする場合には、酸化還元電位が脱窒に最適とされる−５０〜−１００（ｍＶ）の範囲まで低下するが、図１１に示すように、同じ処理条件において
運転サイクル時間を２５分程度にすると、前槽１における酸化還元電位が脱窒に最適とされる−５０〜−１００（ｍＶ）の範囲まで低下しない。

また、比較の参考として図１２に示すように、前期、後期を通して槽内混合液を連続循環し、原水を連続投入する場合には、運転サイクル時間当たりの原水投入量を図１０の場合と同じにしたとき、前槽１における酸化還元電位を脱窒に最適とされる−５０〜−１００（ｍＶ）の範囲まで低下させるには運転サイクル時間として１００分程度を必要とする。

このため、本実施の形態のように、回分的に硝化・脱窒処理を行う前槽１と、連続的に硝化処理と膜分離処理を行う後槽２とにおいて、前期の脱窒優先工程、後期の硝化優先工程に分けて環境条件を調整することで、短い運転サイクル時間において脱窒に最適とされる酸化還元電位の環境条件を実現できる。

しかし、前槽１における脱窒に好適な無酸素条件の成立には、溶存酸素を消費する時間と、脱窒反応に要する時間を確保する必要があり、好適な無酸素条件の成立には硝化反応に要する時間を確保する必要がある。このため、運転サイクル時間を短くし過ぎることは、前期と後期の環境条件を確実に成立させることを困難とする。

このため、運転サイクル時間には適値が存在し、原水投入後に溶存酸素を早期に消費することが望ましい。本実施の形態では、後期に後槽２から前槽１へ濃縮した活性汚泥を循環することで原水投入時における前槽の汚泥濃度を高めているので、溶存酸素の消費速度が高く、１回の運転サイクル分の原水を短時間で投入することで、溶存酸素を早期に消費することができる。

ところで、前槽１におけるＤＯの増加速度もしくは減少速度と原水のＢＯＤ負荷との相関や、ＯＲＰの増加速度もしくは減少速度と原水のＢＯＤ負荷との相関、特に原水を投入した直後におけるＤＯの減少速度もしくはＯＲＰの減少速度と原水のＢＯＤ負荷との関係を予め測定評価してその相関を求めることにより、測定装置７の測定値を指標として原水のＢＯＤ負荷の評価値を決定することができる。

このため、制御装置２２は測定装置７の測定値に基づいてＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度を算出し、算出したＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度に基づいて、前槽散気装置３のブロア５、攪拌機６、測定装置７、原水供給ポンプ８、浸漬型膜分離装置１０の吸引ポンプ１７、送り移送ポンプ１８、戻り移送ポンプ２０の各機器を制御する。

例えば、原水がＢＯＤ負荷の時間的変動を伴う性状の不安定なものである場合に、測定したＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度に基づいて、制御装置２２は前槽散気装置３の運転時間と停止時間からなる間欠運転サイクルの単位サイクル時間を増減調整し、あるいは間欠運転サイクル内の停止時間と運転時間の割合いを変更調整する。このことで、安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮することができる。

あるいは、制御装置２２がＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度に基づいて、原水の流入が停止（Ｔ１）した後に送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２１を起動するまでのインターバル時間を増減調整する。

ところで、硝化脱窒処理が硝化反応により律速される場合、つまり運転サイクルの硝化処理の時間が不足してアンモニア態窒素が残留する場合がある。以下に対応を説明する。運転例２
運転サイクルの前期において、その終了際には後槽２の水位が最低水位になる。この状態において洗浄用空気による膜カートリッジ１４の膜面洗浄効果は最も低くなるので、運転サイクルの前期および後期を通して前槽１の水位はできるだけ高く、前槽１および後槽２の水位が同等に推移することが望ましい。

このため、図３（ａ）、（ｂ）および図８に示すように、運転サイクルの前期において前槽散気装置３の停止に同期して非ばっ気状態の前槽１へ原水供給系８から所定の供給時間（Ｔ０〜Ｔ２）にわたって原水を供給するとともに、攪拌機６を駆動し、原水供給ポンプ８ａを運転して原水供給系８から前槽１へ原水を供給する。送り移送系１９の送り移送ポンプ１８を運転し、槽内混合液を前槽１から後槽２へ移送する。

送り移送系１９による槽内混合液の移送は前槽散気装置３の停止時および運転時を通して連続して行う。この間に、前槽１では前槽散気装置３のブロア５を所定の停止時間にわたって停止し、この間に無酸素状態で脱窒処理を行い、後槽２では酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。

そして、原水の流入が停止（Ｔ２）した後に所定のインターバル時間（Ｔ２〜Ｔ３）を経て運転サイクルの後期となる。図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、運転サイクルの後期における前槽１では酸素富裕状態で硝化処理を行う。このため、攪拌機６を停止し、前槽散気装置３のブロア５を所定の運転時間にわたって運転を継続し、次回の運転サイクルの初期（−Ｔ０）に前槽散気装置３の運転を停止する。戻り移送系１９による槽内混合液の移送は前槽散気装置３の運転に同期して送り移送ポンプ１８を起動して開始し、前槽散気装置３の停止に同期して送り移送ポンプ１８を停止して終了する。

運転サイクルの後期における後槽２では、前期に引き続いて酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。
運転例３
図４（ａ）、（ｂ）および図７に示すように、運転サイクルの前期における前槽１では無酸素状態で脱窒処理を行うために、前槽散気装置３のブロア５を所定の停止時間にわたって停止し、この間に攪拌機６を駆動し、原水供給ポンプ８ａを運転して原水供給系８から前槽１へ原水を供給する。

攪拌機６および原水供給ポンプ８は前回運転サイクルの終了時における前槽散気装置３のブロア５の停止に同期して起動し、非ばっ気状態の前槽１へ原水供給系９から所定の供給時間（Ｔ０〜Ｔ１）にわたって原水を供給する。この原水の供給によって前槽１が最高水位となる。

運転サイクルの前期における後槽２では酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。このため、浸漬型膜分離装置１０の吸引ポンプ１７を運転して槽内混合液を膜カートリッジ１４により膜分離し、膜透過液を集水管１５、排出管１６および吸引ポンプ１７を通して系外へ取り出す。

また、後槽散気装置９のブロア１２を運転し、ブロア１２から供給する空気を散気管１１から膜洗浄用空気として散気し、膜カートリッジ１４の膜面を洗浄するとともに、槽内混合液をばっ気して酸素供給を行う。

次に、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、原水の流入が停止（Ｔ１）した後、所定のインターバル時間（Ｔ１〜Ｔ２）を経た時点で、かつ運転サイクルの後期に入る前の中期であって後槽２が最低水位となる時に、送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０を起動し、送り移送系１９により前槽１から後槽２へ槽内混合液を送り移送し、戻り移送系２１により後槽２から前槽１へ槽内混合液を戻り移送し、前槽１と後槽２の間で槽内混合液（硝化液および活性汚泥）を循環させる。

この中期において、前槽１の槽内混合液を後槽２へ供給することで、運転サイクルの後期における硝化処理に先立って、前槽１のアンモニア態窒素の一部が事前に後槽２で硝化され、硝化処理時間が実質的に長く確保される。このため、後述する運転サイクルの後期の硝化処理における負荷、つまり前槽１におけるアンモニア態窒素が減少し、後期の運転時間内で硝化処理を完了することが可能となる。

また、後槽２で硝化された硝化液が非ばっ気の無酸素状態の前槽１へ戻って脱窒されることで、本来は次回の運転サイクルの前期に脱窒されるべき硝酸も脱窒処理されるので、実質的に脱窒処理が促進される。

インターバル時間（Ｔ１〜Ｔ２）は前槽１の嫌気性条件が壊れない範囲で設定する必要がある。
そして、送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０を起動して後、つまり送り移送系１９により前槽１から後槽２へ槽内混合液を送り移送を開始し、戻り移送系２１により後槽２から前槽１へ槽内混合液を戻り移送を開始してから所定のインターバル時間（Ｔ２〜Ｔ３）を経て運転サイクルの後期となる。

図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、運転サイクルの後期における前槽１では酸素富裕状態で硝化処理を行う。このため、攪拌機６を停止し、前槽散気装置３のブロア５を所定の運転時間にわたって運転を継続し、次回の運転サイクルの初期（−Ｔ０）に前槽散気装置３の運転を停止する。送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０は、次回の運転サイクルの初期（−Ｔ０）まで運転を継続し、前槽散気装置３の停止に同期して送り移送系１９および戻り移送系２１による槽内混合液の移送を停止する。

運転サイクルの後期における後槽２では、前期に引き続いて酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。
また、制御装置２２が測定装置７の測定値に基づいてＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度を算出し、算出したＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度に基づいて、前槽散気装置３のブロア５、攪拌機６、測定装置７、原水供給ポンプ８、浸漬型膜分離装置１０の吸引ポンプ１７、送り移送ポンプ１８、戻り移送ポンプ２０の各機器を制御し、原水の流入停止後のインターバル時間を増減調整し、送り移送ポンプ１８および戻り移送ポンプ２０を起動させるタイミングを遅くしたり、速めたりすることで、安定した脱窒効率の下で優れた窒素除去能を発揮できる。
運転例４
上述の運転操作においても、運転サイクルの前期および後期を通して前槽１の水位はできるだけ高く、前槽１および後槽２の水位が同等に推移することが望ましい。

このため、図５（ａ）、（ｂ）および図９に示すように、運転サイクルの前期において前槽散気装置３の停止に同期して非ばっ気状態の前槽１へ原水供給系８から所定の供給時間（Ｔ０〜Ｔ２）にわたって原水を供給するとともに、攪拌機６を駆動し、原水供給ポンプ８ａを運転して原水供給系８から前槽１へ原水を供給する。送り移送系１９の送り移送ポンプ１８を運転し、槽内混合液を前槽１から後槽２へ移送する。

送り移送系１９による槽内混合液の移送は前槽散気装置３の停止時および運転時を通して連続して行う。この間に、前槽１では前槽散気装置３のブロア５を所定の停止時間にわたって停止し、この間に無酸素状態で脱窒処理を行い、後槽２では酸素富裕状態で硝化処理および膜分離処理を行う。

そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、原水の流入が停止（Ｔ２）した時点で、かつ運転サイクルの後期に入る前の中期において、戻り移送ポンプ２０を起動し、戻り移送系２１により後槽２から前槽１へ槽内混合液を戻り移送し、前槽１と後槽２の間で槽内混合液（硝化液および活性汚泥）を循環させる。この後の作用効果は運転例３と同様であり、説明を省略する。
運転例５
上述した運転例１では、本発明の運転制御の指標をなす嫌気指標値および好気指標値としてＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度を採用し、ＤＯの増加速度、減少速度もしくはＯＲＰの増加速度、減少速度に基づいてサイクル調整制御、もしくはインターバル時間調整制御を行なった。つまり、サイクル調整制御では単位サイクル時間を増減調整し、あるいは間欠運転サイクル内の停止時間と運転時間の割合いを変更調整することを行った。また、インターバル時間調整制御では原水の流入停止後のインターバル時間を増減調整することを行った。

ところで、本発明における運転制御の指標をなす嫌気指標値、つまり前槽１における嫌気化の応答性能を示すものには、他の例として原水の投入時におけるＤＯ減少速度（換言すると溶存酸素濃度がＯになるまでの嫌気化に要する時間）があり、好気指標値、つまり好気化の応答性能を示すものには、他の例として散気開始時おけるＤＯの増加速度を採用することも可能である。

そして、嫌気指標値および好気指標値に基づいてサイクル調整制御もしくはインターバル時間調整制御もしくはサイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせて行なう。
サイクル調整制御
サイクル調整制御は、前槽散気装置３の運転時間と停止時間からなる間欠運転サイクルの単位サイクル時間を増減調整し、あるいは間欠運転サイクル内の停止時間と運転時間の割合いを変更調整するものである。これは流量、濃度などの調整を目的とするものであり、原水の負荷が低くなる時、特に原水の流量が少なくなる時で、嫌気化の応答性能が悪化し、つまり原水の投入時に溶存酸素濃度がＯになるまでの嫌気化に要する時間が５分以上となり極めて遅くなる場合に、サイクル時間の延長等を行なう。

図１９は制御を行なわない場合における、ＢＯＤ負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間を示しており、図１８はサイクル調整制御を行なう場合におけるＢＯＤ負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間を示している。

表１に示すように、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて速くなる場合には、設計最大流量よりも原水の流量が減っていることが要因であると判断し、サイクル調整制御においてサイクル時間を長くすることで脱窒時間を確保して、制御を行なわない場合に増加するＮＯｘを抑制する。

また、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて速くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなる場合には、原水の流量が徐々に増えていることが要因であると判断し、サイクル調整制御においてサイクル時間を短くすることで希釈率を大きくし、制御を行なわない場合に増加するＴＫＮを抑制する。

あるいは表２に示すように、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて速くなる場合には、原水濃度が平均濃度よりも減っていることが要因であると判断し、サイクル調整制御においてサイクル時間を長くすることで脱窒時間を確保して、制御を行なわない場合に増加するＮＯｘを抑制する。

また、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて速くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなる場合には、平均濃度よりも原水濃度が増え、あるいはＭＬＳＳ濃度が増えたことが要因であると判断し、サイクル調整制御においてサイクル時間を短くすることで希釈率を大きくし、制御を行なわない場合に増加するＮＯｘを抑制する。
インターバル時間調整制御
インターバル時間調整制御は、原水の流入停止後のインターバル時間を増減調整するものである。これは濃度などの調整を目的とするものであり、原水による負荷が高くなる時、特にアンモニアの残留などにより酸素が消費されてしまい、好気化の応答性能が悪化し、つまり散気開始時おけるＤＯの増加速度が遅くなる場合に、インターバル時間を短縮する。

例えば、表３に示すように、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて速くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなる場合には、平均濃度よりも原水濃度が増え、あるいはＭＬＳＳ濃度が増えたことが要因であると判断し、インターバル時間調整制御においてインターバル時間を短くして、送り時間を早めることで、制御を行なわない場合やサイクル調整制御を行なう場合増加するＴＫＮを抑制する。

また、当初の計画負荷よりも原水の負荷が多くて嫌気化の応答性能が過剰で、原水の投入時に溶存酸素濃度がＯになるまでの嫌気化に要する時間が短すぎる場合で、かつ好気化の応答性能が悪化し、つまり散気開始時おけるＤＯの増加速度が遅くなる場合には、サイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせて行なう。

図１７はサイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせて行なう場合における負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間の変化を示している。

例えば、表３に示すように、サイクルの嫌気開始時におけるＤＯ減少速度がサイクルを重ねるにつれて速くなり、サイクルの好気化開始時におけるＤＯ増加速度がサイクルを重ねるにつれて遅くなる場合には、平均濃度よりも原水濃度が増え、あるいはＭＬＳＳ濃度が増えたことが要因であると判断し、インターバル時間調整制御においてインターバル時間を短くして、送り時間を早めるとともに、サイクル調整制御においてサイクル時間を短くすることで、ＮＯｘおよびＴＫＮの増加を抑制する。

この結果、図２０に示すように、制御を行なわない場合には、負荷の増える時に、ここではサイクル回数が２０回程度の時に、窒素濃度が上昇する傾向が大きくなるが、サイクル調整制御あるいはサイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせることで、窒素濃度を常に低い濃度に抑制することができる。

サイクル時間（希釈倍率）調整やインターバル時間調整でも、良好な処理が行われないときは、計画以上の負荷、あるいは想定外の酸素消費物質があるなどの要因が考えられる。その場合は、窒素除去の大幅な悪化を防ぐ制御として、間欠ばっ気の停止時間と運転時間の割合を変えることが有効である。例えば、想定以上に高ＭＬＳＳで酸素消費が増加していれば、それはＤＯ減少速度の増大として表れるが、それがサイクル時間（希釈倍率）調整やインターバル時間調整でもなかなか解消されなければ、想定外の状況になっていると判断して、間欠ばっ気の停止時間割合を減少させ、運転時間の割合を増加させることにより、酸素の供給量を増大させる。逆の状況もあり、そのときは、間欠ばっ気の停止時間割合を増加させ、運転時間の割合を減少させることにより、酸素の供給量を減少させる。

本発明の実施の形態における汚水の処理装置を示すフローシート図 同汚水の処理装置の運転例１を示す模式図 同汚水の処理装置の運転例２を示す模式図 同汚水の処理装置の運転例３を示す模式図 同汚水の処理装置の運転例４を示す模式図 同汚水の処理装置の運転例１におけるタイミングチャート図 同汚水の処理装置の運転例３におけるタイミングチャート図 同汚水の処理装置の運転例２におけるタイミングチャート図 同汚水の処理装置の運転例４におけるタイミングチャート図 同汚水の処理装置の運転サイクルにおける溶存オゾン濃度および酸化還元電位の変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転サイクルにおける溶存オゾン濃度および酸化還元電位の変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転サイクルにおける溶存オゾン濃度および酸化還元電位の変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転例１における前槽でのＴＫＮおよびＮＯｘの変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転例１における後槽でのＴＫＮおよびＮＯｘの変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転例１における前槽でのＴＫＮおよびＮＯｘの変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転例１における後槽でのＴＫＮおよびＮＯｘの変化を示すグラフ図 同汚水の処理装置の運転例５において、サイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせて行なう場合における負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間の変化を示す図 同汚水の処理装置の運転例５において、サイクル調整制御を行なう場合における負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間の変化を示す図 同汚水の処理装置の運転例５において、制御を行なわない場合における、負荷、サイクル時間、ＤＯが０になるまでの時間、もどり開始時間の変化を示す図 制御を行なわない場合と、サイクル調整制御を行なう場合と、サイクル調整制御とインターバル時間調整制御を組み合わせて行なう場合とにおける窒素濃度の変化を示す図

符号の説明

１ 前槽
２ 後槽
３ 前槽散気装置
４ 散気管
５ ブロア
６ 攪拌機
７ 測定装置
８ 原水供給系
８ａ 原水供給ポンプ
９ 後槽散気装置
１０ 浸漬型膜分離装置
１１ 散気管
１２ ブロア
１３ ケーシング
１４ 膜カートリッジ
１５ 集水管
１６ 排出管
１７ 吸引ポンプ
１８ 送り移送ポンプ
１９ 送り移送系
２０ 戻り移送ポンプ
２１ 戻り移送系
２２ 制御装置

Claims (6)

1. 槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置が所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系および戻り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の運転に同期して開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする汚水の処理装置。
2. 槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置が所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の停止時および運転時に連続して行い、戻り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の運転に同期して開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする汚水の処理装置。
3. 槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系および戻り移送系による槽内混合液の移送を原水の流入停止後に所定のインターバル時間を経て前槽散気装置の運転前に開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする汚水の処理装置。
4. 槽内の前槽散気装置を間欠に運転し、前槽散気装置を所定の停止時間にわたって停止する非ばっ気時に脱窒処理を行い、前槽散気装置を所定の運転時間にわたって運転するばっ気時に硝化処理を行う前槽と、槽内の後槽散気装置を連続運転して槽内の膜分離装置による膜分離処理と硝化処理を行う後槽と、前槽へ原水を供給する原水供給系と、前槽から後槽へ槽内混合液を送り移送する送り移送系と、後槽から前槽へ槽内混合液を戻り移送する戻り移送系とを備え、前槽散気装置の停止に同期して非ばっ気状態の前槽へ原水供給系から所定の供給時間にわたって原水を供給し、送り移送系による槽内混合液の移送を前槽散気装置の停止時および運転時に連続して行い、戻り移送系による槽内混合液の移送を、原水の流入停止後に所定のインターバル時間を経て前槽散気装置の運転前に開始し、前槽散気装置の停止に同期して停止することを特徴とする汚水の処理装置。
5. 前槽における嫌気化の応答性能を示す嫌気指標値および好気化の応答性能を示す好気指標値の少なくとも一方を測定する測定手段と、測定手段で測定した嫌気指標値および好気指標値の少なくとも一方の測定値に基づいてサイクル調整制御を行なう制御手段とを備え、
   サイクル調整制御において制御手段は、測定手段の測定値に基づいて前槽散気装置の運転時間と停止時間からなる間欠運転サイクルの単位サイクル時間を増減調整し、あるいは間欠運転サイクル内の停止時間と運転時間の割合いを変更調整することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の汚水の処理装置。
6. 前槽における嫌気化の応答性能を示す嫌気指標値および好気化の応答性能を示す好気指標値の少なくとも一方を測定する測定手段と、測定手段で測定した嫌気指標値および好気指標値の少なくとも一方の測定値に基づいてインターバル時間調整制御を行なう制御手段とを備え、
   インターバル時間調整制御において制御手段は、測定手段の測定値に基づいて原水の流入停止後のインターバル時間を増減調整することを特徴とする請求項３または４に記載の汚水の処理装置。

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