特許 6974795 下水処理設備における好気槽の曝気風量制御方法と設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6974795

(24)【登録日】2021年11月9日

(45)【発行日】2021年12月1日

(54)【発明の名称】下水処理設備における好気槽の曝気風量制御方法と設備

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20060101AFI20211118BHJP

   C02F 3/30 20060101ALI20211118BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/12 J

   C02F3/30 A

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-39282(P2018-39282)

(22)【出願日】2018年3月6日

(65)【公開番号】特開2019-150795(P2019-150795A)

(43)【公開日】2019年9月12日

【審査請求日】2020年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004123

【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085109

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 政浩

(72)【発明者】

【氏名】井村 亮太

(72)【発明者】

【氏名】冨田 洋平

(72)【発明者】

【氏名】坂下 尚紀

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１８３０８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８３７９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−０３９６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１０８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２５２２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｃ０２Ｆ ３／２８− ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素を生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度および硝酸態窒素濃度と好気槽出口の硝酸態窒素濃度を測定し、これらの濃度から好気槽出口のアンモニア態窒素濃度を求め、この好気槽出口のアンモニア態窒素濃度を用いて好気槽内の下水に吹き込む風量を制御することを特徴とする、下水処理設備における好気槽に送風する曝気風量の制御方法。

【請求項2】

アンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素を生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽流入水の硝酸態窒素濃度が３ｍｇ／Ｌ以下であり、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度と好気槽出口の硝酸態窒素濃度を測定し、これらの濃度から好気槽出口のアンモニア態窒素濃度を求め、この好気槽出口のアンモニア態窒素濃度を用いて好気槽内の下水に吹き込む風量を制御することを特徴とする、下水処理設備における好気槽に送風する曝気風量の制御方法。

【請求項3】

アンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素を生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計および硝酸態窒素濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計と、好気槽出口の硝酸態窒素濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計が設けられていて、これらの３つの計器の指示値から好気槽に送風する風量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする下水処理設備。

【請求項4】

好気槽の流出水が返送されて、該流出水に含まれている硝酸態窒素を還元して窒素を生成させ、その流出水を好気槽に流入させる無酸素槽が設けられ、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計および硝酸態窒素濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計が無酸素槽に設けられている請求項３記載の下水処理設備。

【請求項5】

アンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素を生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽流入水の硝酸態窒素濃度が３ｍｇ／Ｌ以下であり、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計と好気槽出口の硝酸態窒素濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計が設けられていて、これらの２つの計器の指示値から好気槽に送風する風量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする下水処理設備。

【請求項6】

好気槽の流出水が返送されて、該流出水に含まれている硝酸態窒素を還元して窒素を生成させ、その流出水を好気槽に流入させる無酸素槽が設けられ、好気槽入口のアンモニア態窒素濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計が無酸素槽に設けられている請求項５記載の下水処理設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水処理設備に設けられる好気槽の曝気風量を制御する方法と設備に関するものである。

【背景技術】

【0002】

下水処理場の好気槽は、曝気のためのブロワが多量の電力を消費することから、下水中もしくは汚泥中のＮＨ_４−Ｎ（アンモニア態窒素）濃度を測定し、送風量を必要最小限に制御する試みがなされてきた。方式としては、好気槽内に設置されたＮＨ_４−Ｎ計の指示値をもとに風量をフィードバック制御する方式（特許文献１、２）と、好気槽流入水のＮＨ_４−Ｎ濃度をＮＨ_４−Ｎ計で測定しその指示値をもとに風量をフィードフォワード制御する方式（特許文献２、３）などが知られている。

【0003】

特許文献１の発明は、好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って前記好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、
前記好気槽内のＮＨ_４−Ｎ濃度を計測するＮＨ_４−Ｎ計と、
前記好気槽の放流水のＮＨ_４−Ｎ濃度目標値を設定する制御目標設定手段と、
計測されたＮＨ_４−Ｎ濃度が設定されたＮＨ_４−Ｎ濃度目標に近づくよう曝気風量目標値を演算するＮＨ_４−Ｎコントローラと、
を備え、前記ＮＨ_４−Ｎ計を前記好気槽の総長さに対して、出口部分から上流方向に２５〜３５％遡った位置に設置し、かつ、ＮＨ_４−Ｎ濃度の制御目標値を１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定した、ことを特徴とする下水処理場の曝気流量制御装置に関わるものである。ＮＨ_４−Ｎ計と溶存酸素濃度計は図４に示すように好気槽の出口から離して設けられている。

【0004】

特許文献２の発明は、被処理水を酸化処理する好気槽中の溶存酸素濃度以外の水質値を推定する好気槽中水質値推定部で推定する水質値が、ブロワから酸素を吹き込むことで変動する水質値であり、ブロワの風量を演算するブロワ風量演算部が、好気槽内の溶存酸素濃度の目標値と、好気槽内の溶存酸素濃度を推定する溶存酸素濃度推定部による溶存酸素濃度の推定値に基づき演算されたブロワ風量と、好気槽中の溶存酸素濃度以外の水質値の目標値と好気槽中水質推定部による好気槽中の水質値の推定値に基づき演算されたブロワ風量のうち、大きいブロワ風量を出力することを特徴とするものである。図５に示すように、ＮＨ_４−Ｎ計と溶存酸素濃度計が好気槽に設けられているが、ＮＨ_４−Ｎ計は出口から離して設けられている。ＮＨ_４−Ｎ計はさらに無酸素槽にも設けられている。

【0005】

特許文献３の発明は、非処理水の生物処理に供される空気の供給量を制御する曝気制御装置であって、
前記被処理水とこの被処理水を生物処理する反応槽の水質データを硝化速度の推定を行う生物反応モデルに供して当該被処理水の硝化速度を推定し当該硝化速度に基づく目標処理水質を満たすための必要硝化速度に基づき当該反応槽に対する空気供給の制御因子の設定値を決定する設定値演算部と、
前記決定された設定値の適否の判定に基づき前記空気供給の制御信号を生成する設定値判定部と、
前記制御信号に基づき前記反応槽に供される空気の流量を制御する制御部とを備えた曝気制御装置に関わるものである。図６に示すように好気槽には溶存酸素濃度計のみが設けられ、ＮＨ_４−Ｎ計は無酸素槽から送られる流入水を測定するように設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４５０９５７９号公報

【特許文献2】特開２０１７−１０００９２号公報

【特許文献3】特開２０１７−１０９１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

好気槽でＮＨ_４−Ｎの酸化を適正に行わせるためには好気槽出口のＮＨ_４−Ｎの残存濃度を知る必要があるが、電極式ＮＨ_４−Ｎ計を好気槽出口に設置することができないことが問題として挙げられる。電極式ＮＨ_４−Ｎ計は低ＮＨ_４−Ｎ濃度溶液で使用すると、誤差が大きい、電極の寿命が短いなどの問題が生じるためである。よって、好気槽出口の水質をモニタリングせずに風量制御を行うこととなるため、水質基準を超過しないよう十分に安全側の制御を行わざるを得ない。そのため省エネルギー性が小さいという問題がある。

【0008】

そこで、特許文献１、２に示すように、ＮＨ_４−Ｎ計を好気槽の出口から離して設けて、その測定値を基にフィードバック制御を行う場合、その原理上、流入水ＮＨ_４−Ｎ濃度が急上昇したとしても、ＮＨ_４−Ｎ計に達するまで制御に反映されない。つまり流入水質の変動により処理不良が発生するリスクがある。

【0009】

一方、特許文献２、３に示されているフィードフォワード制御は好気槽流入水のＮＨ_４−Ｎ濃度を測定し、それをもとに必要風量を推定して、必要最小限の散気を行う方法である。ただし、ＮＨ_４−Ｎ濃度から必要風量を正確に推定することは一般に難しく、特許文献２ではフィードフォワード制御を補助的に使用するにとどまっている。また、特許文献３のように活性汚泥モデル（ＡＳＭ）などを利用し、必要風量を予測する方法も考えられるが、正確な予測を行うためには処理の実態を把握し、それに合わせてパラメータを随時修正する必要がある。パラメータ校正は好気槽出口ＮＨ_４−Ｎ濃度の実績値をもとに行う必要がある。ただし前述のように好気槽出口ＮＨ_４−Ｎ濃度は連続測定困難であるという問題点がある。

【0010】

本発明の目的は、好気槽の出口にアンモニア計を設けることなく、出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を正確に求め、好気槽の適正な空気の曝気量を定めることができる方法と設備を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者らは、上記課題を解決する手段を開発するべく鋭意検討を進め、好気槽出口のような低ＮＨ_４−Ｎ濃度でも使用可能なＮＯ_３−Ｎ（硝酸態窒素）計を利用することを考えた。そして、好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度およびＮＯ_３−Ｎ濃度と好槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を測定すれば好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を正確に求めることができることを見出し、本発明を完成するに到った。

【0012】

すなわち、本発明は、
ＮＨ_４−Ｎを酸化してＮＯ_３−Ｎを生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度およびＮＯ_３−Ｎ濃度と好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を測定し、これらの濃度から好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を求め、この推定した好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を用いて好気槽内の下水に吹き込む風量を制御することを特徴とする、下水処理設備における好気槽に送風する曝気風量の制御方法と、
ＮＨ_４−Ｎを酸化してＮＯ_３−Ｎを生成させる好気槽を有する下水処理設備において、好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計およびＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計と、好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計が設けられていて、これらの３つの計器の指示値から好気槽に送風する風量を制御する制御機構を備えたことを特徴とする下水処理設備を提供するものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明により、従来困難であった下水処理設備における好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を連続して正確に推定することができる。また、本発明の方法は、フィードフォワード制御のため流入ＮＨ_４−Ｎ濃度の変動に対応可能であり、フィードフォワード制御のパラメータを好気槽出口（処理水）ＮＨ_４−Ｎ濃度をもとに補正可能となり、予測精度を向上させることができる。本発明によって曝気量を適正に制御してブロワの使用電力量を節減でき、また、好気槽の運転を安定させて処理不良が発生しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施態様を模式的に示した図である。

【図2】本発明の実施例で得られたＮＨ_４−Ｎ濃度とＮＯ_３−Ｎ濃度の経時変化を実測値と推定値で示すグラフである。

【図3】曝気量を一定量として得られたＮＨ_４−Ｎ濃度とＮＯ_３−Ｎ濃度の経時変化を実測値と推定値で示すグラフである。

【図4】特許文献１の曝気風量制御方法を模式的に示す図である。

【図5】特許文献２の曝気風量制御方法を模式的に示す図である。

【図6】特許文献３の曝気風量制御方法を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

下水処理設備における下水に含まれるＮＨ_４−Ｎの処理は一般的に好気槽を用いて行なわれており、好気槽ではＮＨ_４−Ｎが硝化菌によってＮＯ_３−Ｎへと酸化される。無酸素槽が組み合わされている場合は、この無酸素槽で溶存酸素のない状態で微生物がＮＯ_Ｘの酸素を利用するためＮＯ_３をＮ_２にまで還元している。好気槽内の液は無酸素槽に返送されるが一部は抜き出されて最終沈澱池へ送られる。また無酸素槽を設けず、好気槽の硝化処理のみを行う下水処理設備も存在する。

【0016】

好気槽は、通常は箱形又は円筒形で、槽内を好気的条件にするために空気等の散気機構を設ける。この散気機構は、散気板、散気筒、フレキシブルチューブ、ディスクディフューザー、多孔管等のいずれでもよく、これらに空気等を送るブロワも設置される。

【0017】

本発明においては、この好気槽の入口のＮＨ_４−Ｎ濃度を測定するためのＮＨ_４−Ｎ計とＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するためのＮＯ_３−Ｎ計と好気槽の出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するためのＮＯ_３−Ｎ計を設ける。好気槽の入口のＮＨ_４−Ｎ濃度を測定するＮＨ_４−Ｎ計とＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計は、好気槽の入口付近に設ける外、好気槽の流入水の流路に設けてもよい。また、通常は好気槽の上流側に最初沈殿池や無酸素槽が設けられており、最初沈殿池や無酸素槽内ではＮＨ_４−Ｎは分解されないのでＮＨ_４−Ｎ計は好気槽の前段槽のＮＨ_４−Ｎ濃度を測定するものであってもよい。一方、ＮＯ_３−Ｎは無酸素槽でＮ_２に還元されるのでＮＯ_３−Ｎ計は好気層の前段槽が無酸素槽である場合は、その出口付近がよい。好気槽の出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を測定するＮＯ_３−Ｎ計は、好気槽の出口付近に設ける外、好気槽からの流出水の流路に設けてもよく、また、流出水が集められる最終沈殿池などに設けてもよい。これらは、それぞれＮＨ_４−Ｎ濃度、ＮＯ_３−Ｎ濃度を連続的に測定できるものであればよく、その名称は問わない。

【0018】

都市下水の場合、下水処理設備への流入水のＮＨ_４−Ｎ濃度は被処理水である下水等の性状に依存し、大きく時間変動することが多いが、通常１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度、特に２０〜５０ｍｇ／Ｌ程度である。またＮＯ_３−Ｎ濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下程度、で特に検出限界以下であることが多い。好気槽流入水のＮＨ_４−Ｎ濃度、ＮＯ_３−Ｎ濃度は処理方式に大きく依存するが、それぞれ３〜５０ｍｇ／Ｌ程度、１０ｍｇ／Ｌ以下程度である。特に好気槽の前段に無酸素槽を設けた下水処理設備では好気槽流入水のＮＯ_３−Ｎ濃度は通常検出限界以下となる。

【0019】

本発明における好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度は次のようにして求める。

【0020】

すなわち、好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度をＣ_{ＮＨ４，ｉｎ}、ＮＯ_３−Ｎ濃度をＣ_{ＮＯ３，ｉｎ}、好気槽出口ＮＯ_３−Ｎ濃度をＣ_{ＮＯ３，ｏｕｔ}、とする。好気槽入口のＫｊ−Ｎ（ケルダール窒素）濃度Ｃ_{Ｋｊ，ｉｎ}とＣ_{ＮＨ４，ｉｎ}との比は一定であるとして、β＝Ｃ_{ＮＨ４，ｉｎ}／Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}とする。この比βを一定とすることは広く認められており、下記の日本下水道協会の出版物「下水道施工計画・設計指針と解説」にも採用されている。そして、好気条件においてＫｊ−ＮのうちＮＯ_３−Ｎに変化する割合も一定であるとして、α＝Ｃ_{ＮＯ３，ｏｕｔ}（ｔ）／Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}（ｔ−Δｔ）とする。Ｃ_{ＮＯ３，ｏｕｔ}（ｔ）は、時刻ｔにおける好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度と、Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}（ｔ−Δｔ）は時刻ｔ−Δｔにおける好気槽入口のＫｊ−Ｎ濃度を表わしている。Δｔは好気槽の滞留時間を示している。従って、αはｔ−Δｔの時に好気槽に流入した水のＫｊ−Ｎ濃度とその水が流出したときのＮＯ_３−Ｎ濃度の比を示している。

【0021】

一般的に、好気槽入口の流入水に含まれるＴ−Ｎ（全窒素）濃度はＫｊ−Ｎ濃度とＮＯ_３−Ｎ濃度の和であるから、好気槽入口のＴ−Ｎ濃度は、

【0022】

【数1】

で表わされ、完全硝化を仮定した場合の好気槽出口におけるＮＯ_３−Ｎ濃度を
Ｃ´_{ＮＯ３，ｏｕｔ}とすると、

【0023】

【数2】

となる。ただし、一般に無酸素槽出口においてＮＯ_３−Ｎは完全脱窒しており、ほとんどの場合Ｃ_{ＮＯ３．ｉｎ}は１未満である。故に好気槽入口におけるＮＯ_３−Ｎ計の設置を省略し、Ｃ_{ＮＯ３．ｉｎ}＝０としても大きな誤差は生じえない。
好気槽出口におけるＮＨ_４−Ｎ濃度の推定値Ｃ´_{ＮＨ４，ｏｕｔ}は、

【0024】

【数3】

となる。

【0025】

上記の好気槽入口のＫｊ−Ｎ濃度（Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}）は、ＮＨ_４−Ｎ濃度（Ｃ_{ＮＨ４，ｉｎ}）やＮＯ_３−Ｎ濃度（Ｃ_{ＮＯ３，ｉｎ}）を測定した流入水のケルダール濃度をケルダール分析法で定量して求める。そうするとこの流入水のβはＣ_{ＮＨ４，ｉｎ}／Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}で求めることができるが、季節変動などによって変化する恐れがある。そのため、1ヶ月に1回程度、好気槽流入水のＴ−ＮおよびＮＨ_４−Ｎの分析（例えばJIS K 0102に準じた方法）を行い、βを補正することが望ましい。

【0026】

次に、αはＣ_{ＮＯ３，ｏｕｔ}（ｔ）／Ｃ_{ｋｊ，ｉｎ}（ｔ−Δｔ）であり、Δｔは好気槽内の滞留時間であり、これは好気槽内の水量を流入水の流入速度で割ったものである。従ってαはＣ_{ｋｊ，ｉｎ}とそれを測定したΔｔ時間後の流出水のＣ_{ＮＯ３，ｏｕｔ}との比になる。αについても季節変動などによって変化する恐れがある。そのため、1ヶ月に1回程度、好気槽流出水のＮＨ_４−Ｎの分析（例えばJIS K
0102に準じた方法）を行い、正しくＮＨ_４−Ｎを予測できるようαを補正することが望ましい。

【0027】

本発明では、こうして、好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度とＮＯ_３−Ｎ濃度、と好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を連続的に計測し、それらの値から好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度を算出し、必要な酸素量をブロワ制御装置に指令して適性風量で好気槽を運転することができる。しかしながら前述のように都市下水等では流入水のＮＯ_３−Ｎ濃度が検出限界以下であることが多く、その場合、好気槽入口のＮＯ_３−Ｎ濃度は測定する必要がない。

【0028】

本発明では、フィードフォワード制御を行うので、これを「下水道施設計画・施設指針と解説 後編 １９９４年版」、社団法人日本下水道協会、ｐ６９〜７３に基づく必要酸素量の計算方法を用いて説明する。

【0029】

（１）好気槽入口ＮＨ_４−Ｎ計の指示値Ｃ_{ＮＨ４，ｉｎ}をもとにケルダール窒素濃度
С_{Ｋｊ−Ｎ,ｉｎ}＝Ｃ_{ＮＨ４，ｉｎ}／βと推測する。

【0030】

（２）Ｋｊ−ＮのうちＮＯ_３−Ｎに変化するものの割合をαとする(１−α)は微生物増殖に使用され、活性汚泥として同化代謝に利用される)。また好気槽流入水量をＱ（ｍ^３／ｄａｙ）とする。Ｋｊ−Ｎ１ｋｇあたり分解に必要な酸素は４．５７ｋｇ−Ｏ_２／ｋｇ−Ｋｊ−Ｎとされるため、単位水量当たりの必要酸素量Ｏ_Ｄは下記のようになる。
Ｏ_Ｄ＝４．５７[ｋｇ−Ｏ_２／ｋｇ−Ｋｊ−Ｎ]・α[−]・Ｃ_{Ｋｊ−Ｎ，ｉｎ}[ｋｇ−Ｋｊ−Ｎ／ｍ^３]・Ｑ[ｍ^３／ｄａｙ]
＝４．５７ＱＣ_{Ｋｊ−Ｎ，ｉｎ}α[ｋｇ−Ｏ_２／ｄａｙ]
＝４．５７ＱＣ_{ＮＨ４，ｉｎ}α／β[ｋｇ−Ｏ_２／ｄａｙ]
※式中の角カッコ内は単位を表す。

【0031】

（３）必要な酸素量をブロワ制御装置ヘ指令し、ブロワ制御装置は水温や酸素溶解効率をもとに送風量を決定する。

【0032】

こうして、得られた好気槽出口のＮＨ_４−Ｎ濃度から、必要酸素量Ｏ_Ｄを求め送風量を定めることができる。

【実施例】

【0033】

循環型硝化脱窒法を採用した実験装置に図１に示す配置でＮＨ_４−Ｎ計およびＮＯ_３−Ｎ計を設置し都市下水を用いて実験を行った。

【0034】

この装置は、図面左方の無酸素槽と右方の好気槽からなっており、下水は無酸素槽に流入し、そこで脱窒菌によりＮＯ_３−Ｎが還元されてＮ_２ガスとなって槽から放出される。無酸素槽から排出された下水は空気がブロワから送られて散気槽から曝気されている好気槽に流入して、そこで硝化菌により下水に含まれるＮＨ_４−Ｎが酸化されてＮＯ_３−Ｎに変わる。そして、好気槽内の下水の多くは返送ラインを通って無酸素槽に返送され、一部は系外に抜き出される。無酸素槽の中央付近にはＮＨ_４−Ｎ計、出口付近にはＮＯ_３−Ｎ計が設置され、好気槽の出口付近にはＮＯ_３−Ｎ計が設置されている。これらで検知された信号はＮＨ_４−Ｎフィードフォワードコントローラに送られ、そこで必要酸素量が算出されてブロワ制御機に送られ、その投与によりブロワの送風量が制御されている。

【0035】

無酸素槽に流入させる下水のＮＨ_４−Ｎ濃度は１０〜３５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ_３−Ｎ濃度は１未満〜５ｍｇ／Ｌ、Ｋｊ−Ｎは１０〜４０ｍｇ／Ｌであり、流量は１０ｍ^３／ｄａｙとした。好気槽入口のＫｊ−Ｎは３〜１５ｍｇ／Ｌで大きな変動が認められた。好気槽内の水量は２ｍ^３であり、従って、滞留時間は４．８ｈｒである。

【0036】

好気槽入口のＮＨ_４−Ｎ濃度とＮＯ_３−Ｎ濃度および好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度を連続測定し、風量をコントロールして運転を行って得られた好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度（ｍｇ/Ｌ）とＮＨ_４−Ｎ濃度（ｍｇ/Ｌ）の３時間毎の経時変化を図２に示す。図中のＮＯ_３−Ｎ濃度は□がＮＯ_３−Ｎ計の測定値を、●が完全硝化を仮定して求めた推定値を示しており、図面から両者がよく一致していることが分かる。ＮＨ_４−Ｎ濃度は□がインドフェノール青吸光光度法でJIS K 0102に基づき分析した分析値を、●が本発明法における推定値を示しており、両者がよく一致していることが分かる。

【0037】

一方、曝気風量は必要酸素量４．５７ＱＣ_{ＮＨ４，ｉｎ}α／β(ｋｇ−Ｏ_２／ｄａｙ)を酸素溶解効率で除して求めた。

【0038】

一定として運転を行って得られた好気槽出口のＮＯ_３−Ｎ濃度とＮＨ_４−Ｎ濃度の３時間毎の経時変化を図３に示す。図中のＮＯ_３−Ｎ濃度は硝化不良の時間帯で推定値（●）と測定値（□）が一致していないことが分かる。一方ＮＨ_４−Ｎ濃度は推定値（●）と手分析値（□）がほぼ一致していた。
αおよびβは短時間で変動する値ではなく、ほぼ定数として扱って良い。校正頻度は1ヶ月に1回程度で十分である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明の方法は、下水処理場の好気槽の曝気量を正確に推定することができ、それによって無駄な曝気をなくすことができるので各下水処理場で幅広く利用できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】