本發(fā)明涉及活性污泥中的曝氣量控制方法，特別是涉及利用微生物進(jìn)行廢水中的bod成分的處理、或同時進(jìn)行bod成分的處理和脫氮的處理裝置中的曝氣量控制方法。

背景技術(shù)：

活性污泥中的曝氣槽的溶解氧濃度(以下稱為do)通常以2[mg/l]左右運(yùn)轉(zhuǎn)，但通過使do在0[mg/l]附近運(yùn)轉(zhuǎn)，具有實(shí)現(xiàn)曝氣動力的節(jié)能，而且可同時進(jìn)行bod處理和脫氮處理的優(yōu)點(diǎn)。通常，曝氣量管理通過測定曝氣槽的do并基于該值求得適當(dāng)曝氣量來進(jìn)行，但若曝氣槽的do值大致為0.5mg/l以下，則難以基于do值控制準(zhǔn)確的氧消耗供給平衡，且難以準(zhǔn)確地維持曝氣槽內(nèi)的溶解氧狀態(tài)，因此，目前為止難以采用低do運(yùn)轉(zhuǎn)控制。

作為與低do運(yùn)轉(zhuǎn)控制相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，公開有一種基于來自處理水bod和污泥的氧消耗速度的處理水bod預(yù)測值及硝酸根離子濃度，將曝氣槽內(nèi)do控制成低do的技術(shù)(例如，專利文獻(xiàn)1)。

另外，報(bào)告了如下事例，以涉及活性污泥微生物的呼吸反應(yīng)的輔酶nadh(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)為指標(biāo)進(jìn)行送風(fēng)量控制，將曝氣槽內(nèi)的do控制在0.2mg/l至0.6mg/l的范圍，并對城市污水進(jìn)行75％左右的脫氮(非專利文獻(xiàn)1)。

nadh傳感器是可測定從好氧區(qū)域到由do計(jì)不能測定的厭氧區(qū)域的變化的比較新的傳感器，但存在受廢水中的懸浮物質(zhì)影響，測定值波動的問題，還提出了減輕nand傳感器的不均引起的控制誤差的方法(例如專利文獻(xiàn)2)。

在通常的活性污泥中，通過低do運(yùn)轉(zhuǎn)單獨(dú)除去bod或同時除去bod和氮的方法只要能適當(dāng)控制，就是優(yōu)點(diǎn)非常大的工藝，但當(dāng)原水存在濃度或成分等的變動的情況下，實(shí)際情況是難以穩(wěn)定地維持bod處理和脫氮處理。

為了通過低do運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)確地進(jìn)行bod·脫氮的同時處理，不僅通過do計(jì)進(jìn)行管理，而且與流入水變動及運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化對應(yīng)的、通過曝氣進(jìn)行的氧供給量的準(zhǔn)確的追隨也是重要的。

本申請人為了解決這些問題，研究了在bod·脫氮同時處理中穩(wěn)定地控制極低do運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，獲得了專利(專利文獻(xiàn)3)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-005354

專利文獻(xiàn)2：日本特開2014-83524

專利文獻(xiàn)3：專利5833791

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：森山克美等人著，“對標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法附加氮除去功能的風(fēng)量控制系統(tǒng)”，下水道研究發(fā)表會演講集，45卷，725～727頁2008年

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

專利文獻(xiàn)3(以下，稱為文獻(xiàn)3)的方法可以說是bod·脫氮同時處理領(lǐng)域中的劃時代的技術(shù)，但在應(yīng)用到實(shí)際中時，在以下方面還存在改善的余地。

其一是，在通過該方法進(jìn)行后述的c1(強(qiáng)曝氣時的平衡do值)的測定中使用浸漬于曝氣槽內(nèi)的do計(jì)，結(jié)果，曝氣槽內(nèi)是在因曝氣而導(dǎo)致氣泡分離不充分的狀態(tài)下測定的，因此，受到與電極面接觸的氣泡的影響，測定值的波動略大，期待提高測定分析精度。

另外，在測定適當(dāng)?shù)钠貧饬康牟僮髦校恳淮螠y定需要10分鐘左右。該操作時，雖然只是暫時的，但曝氣槽do值在適當(dāng)范圍以外，因此，該操作的測定頻率受到限制。因此，為了應(yīng)用于原水負(fù)荷變動大的活性污泥處理，期待進(jìn)一步改良。

解決課題的手段

本申請人關(guān)于文獻(xiàn)3發(fā)明的進(jìn)一步改良，進(jìn)行了反復(fù)深入的研究，研究了解決上述課題的技術(shù)。本發(fā)明的宗旨為如下內(nèi)容。即，

一種活性污泥處理裝置中的曝氣量控制方法，其中，在曝氣槽內(nèi)的活性污泥混合液的溶解氧濃度(以下，稱為do)為0.5mg/l以下的狀態(tài)下進(jìn)行曝氣處理(以下，稱為極低do處理)，除去廢水中的bod或同時除去bod和氮成分，其特征在于，

(1-0)曝氣量相關(guān)關(guān)系的預(yù)先取得

使用曝氣量測定裝置(以下，稱為測定裝置)，其中，將曝氣槽內(nèi)的活性污泥混合液采樣至裝置內(nèi)，且將該采樣液曝氣而求得適的當(dāng)曝氣量，

對于必要范圍,預(yù)先取得曝氣槽的do值和測定裝置的do值相等時的、曝氣槽中的曝氣量gr與測定裝置中的曝氣量g的相關(guān)關(guān)系(g＝f(gr))，

(1-1)極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的測定裝置中的曝氣操作

進(jìn)行如下操作：將活性污泥混合液從極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的曝氣槽采樣至測定裝置中，以曝氣量g1(g1>g2)進(jìn)行曝氣，使活性污泥混合液的do上升后，停止曝氣，

其中，g2是該運(yùn)轉(zhuǎn)時的與曝氣槽的曝氣量gr2對應(yīng)的測定裝置的曝氣量(g2＝f(gr2))，

(1-2)氧消耗速度rr、平衡do值c1取得

將kla設(shè)為總物質(zhì)移動系數(shù)、將cs設(shè)為飽和溶解氧濃度、且將rr設(shè)為活性污泥混合液的好氧條件下的氧消耗速度時，do值(c)的隨時間的變化(dc(t)/dt)由式(1)表示，

dc(t)/dt＝kla(cs-c(t))-rr……式(1)

(1-2-1)基于停止曝氣時的do降低過程中的c(t)變化求得rr，

(1-2-2)基于增強(qiáng)曝氣時的do上升過程中的c(t)變化及式(2)的關(guān)系，通過改變kla或c1的重復(fù)運(yùn)算求得暫時增強(qiáng)曝氣時的平衡do值c1(dc(t)/dt＝0，c(t)＝c1)，

kla(cs-c1)＝rr……式(2)

(1-3)測定裝置的適當(dāng)曝氣量g2取得

將暫時增強(qiáng)曝氣時的曝氣量設(shè)為g1、且將此時的氧溶解效率設(shè)為eal時，曝氣產(chǎn)生的氧供給能力和混合液的氧消耗速度相等時的曝氣量g0通過式(3’)求得，由此類推，使用式(3)并通過重復(fù)運(yùn)算而求得測定裝置內(nèi)的極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)時的適當(dāng)曝氣量g2^*，

g0＝((cs-c1)/cs)·(ea1/ea0)·g1……式(3’)

g2^*＝k·((cs-c1)/cs)·(ea1/ea2)·g1……式(3)

其中，ea0、ea2分別是曝氣量g0、g2^*時的氧溶解效率，可使用預(yù)先基于實(shí)驗(yàn)等求得的ea和g的關(guān)系式取得，

k是根據(jù)由式(3’)類推的計(jì)算出的適當(dāng)曝氣量，導(dǎo)出該極低do處理?xiàng)l件下的適當(dāng)曝氣量g2^*的比例系數(shù)，預(yù)先對各種處理?xiàng)l件測定適當(dāng)曝氣量，取得對于各處理?xiàng)l件的k最佳值，并將與該極低do處理?xiàng)l件對應(yīng)的k最佳值應(yīng)用于式(3)，

(1-4)曝氣槽的適當(dāng)曝氣量gr2^*取得

根據(jù)上述相關(guān)關(guān)系(g2^*＝f(gr2^*))求得與(1-3)中求得的測定裝置的曝氣量g2^*對應(yīng)的曝氣槽中的曝氣量gr2^*，

(1-5)適當(dāng)曝氣量的維持控制

根據(jù)需要，進(jìn)行將曝氣槽的曝氣量設(shè)定成(1-4)中求得的適當(dāng)曝氣量gr2^*的操作，由此，

適當(dāng)?shù)鼐S持極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的曝氣量。

以下，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的具體內(nèi)容。此外，在以下的說明中，“廢水”用作將需要處理的污濁水統(tǒng)稱的一般概念。另外，作為處理對象，關(guān)于導(dǎo)入處理裝置的“廢水”，稱為“流入水”(或原水)。

另外，將上述(1-1)～(1-3)的操作稱為“曝氣量校正”。

通常，活性污泥中的氧供給量的管理基于曝氣槽內(nèi)的活性污泥混合液的do值進(jìn)行，空氣曝氣時的do值控制在0.5mg/l～3mg/l左右。與此相比，在作為本發(fā)明目的的極低do控制中，以曝氣槽內(nèi)的do幾乎為0[mg/l]的狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)管理。

曝氣槽中的do測定在將do計(jì)電極浸漬于曝氣槽的曝氣中的活性污泥混合液中的狀態(tài)下進(jìn)行。測定的do值是由活性污泥混合液的由微生物產(chǎn)生的氧消耗速度與由曝氣等產(chǎn)生的氧供給速度的平衡決定的值。

當(dāng)do值為大致0.5mg/l以下時，do變化量相對于曝氣量變化量非常小，而且，do計(jì)電極的響應(yīng)速度、微細(xì)氣泡與電極面的接觸、或溶解氧濃度的位點(diǎn)等各種各樣的原因的作用相對變大，不能正確地反映上述平衡。特別是在0.1mg/l左右的極低do值的情況下，基本上基于do計(jì)指示值的控制是不可能管理曝氣產(chǎn)生的氧供給量的。

<曝氣槽和測定裝置的曝氣量相關(guān)關(guān)系的預(yù)先取得>

在本發(fā)明中，預(yù)先求得運(yùn)轉(zhuǎn)中的曝氣槽中的曝氣量(gr)和測定裝置中的曝氣量(g)的關(guān)系，并保存在本發(fā)明的測定裝置的計(jì)算機(jī)中。兩者曝氣量的關(guān)系(gr-g)可以通過以下方法而數(shù)值化。予以說明，以下，下標(biāo)(a、b、c)是表示曝氣量測定時刻的記號。另外，at是aerationtank(曝氣槽)的縮寫。

首先，以曝氣量gra測定處于曝氣狀態(tài)的曝氣槽內(nèi)的活性污泥混合液的do值(doat)。將該活性污泥混合液采樣至測定裝置中，利用測定裝置內(nèi)的曝氣裝置對該活性污泥混合液進(jìn)行曝氣，并測定do值變化。當(dāng)do>doat時，曝氣量減少，只要do<doat，曝氣量增加，在平衡狀態(tài)下求得do＝doat時的曝氣量ga。予以說明，當(dāng)達(dá)到do＝doat需要長時間的情況下，以目前為止的曝氣量和do的關(guān)系為參考，重復(fù)開始該操作，可以在不因曝氣而變化的時間內(nèi)測定活性污泥混合液的氧消耗速度。由此操作，求得與某gra的值相同的曝氣效果的測定裝置的曝氣量ga的值。接著，改變gra的值，求得此時的曝氣槽doat和測定裝置do＝doat時的測定裝置的曝氣量ga。

當(dāng)gra變小時，doat降低，成為大致0.5mg/l以下時，doat及do的差極小。另外，測定值也有誤差，因此，不能測定準(zhǔn)確的曝氣量ga。與gra對應(yīng)的doat依賴活性污泥混合液的氧消耗速度，另外，氧消耗速度被利用活性污泥進(jìn)行處理的原水bod負(fù)荷量控制。因此，在gra較小且doat降低至大致0.5mg/l以下的情況下，預(yù)先設(shè)為使原水bod負(fù)荷量降低的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。由此，即使gra較小，也能確保doat可以準(zhǔn)確測定的程度的高的do值。

這樣，測定可能在活性污泥的運(yùn)轉(zhuǎn)操作中使用的曝氣量范圍(必要范圍)的gra和ga的對應(yīng)，通過折線圖等求得gra-ga的關(guān)系式，并預(yù)先保存在測定裝置的計(jì)算機(jī)中。

<極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的采樣液的曝氣操作>

極低do控制所需要的曝氣量的測定分析如下進(jìn)行。

將某個時刻的、曝氣量(grb)的活性污泥混合液采樣至測定裝置中。接著，使用gr-g的關(guān)系式，利用比與grb對應(yīng)的g的值大的g1對該活性污泥混合液進(jìn)行曝氣。g1優(yōu)選為g的2倍左右。通過較強(qiáng)的曝氣，活性污泥混合液的do上升，如圖2的l2曲線那樣上升。如果充分上升，則停止曝氣。當(dāng)停止曝氣時，如圖2的l4那樣，大致直線狀地降低。

接著，使用式(1)～式(9)，根據(jù)l4的降低速度計(jì)算rr，并根據(jù)rr和l2的變化計(jì)算kla，由rr和kla等求得測定裝置內(nèi)的極低do控制所需要的適當(dāng)曝氣量g2。進(jìn)一步使用gr和g的關(guān)系式，求得與g2對應(yīng)的曝氣槽中的grc。以下，依次說明其詳情。

<曝氣量增減操作與kla、rr、c1的關(guān)系>

將kla設(shè)為總物質(zhì)移動系數(shù)、將cs設(shè)為飽和溶解氧濃度、將rr設(shè)為活性污泥混合液的氧消耗速度，增強(qiáng)曝氣時的曝氣槽內(nèi)活性污泥混合液的do值(c)的隨時間的變化(dc(t)/dt)由式(1)表示。

dc(t)/dt＝kla(cs-c(t))-rr……式(1)

若是短時間的曝氣量變化，則認(rèn)為rr是恒定的。另外，由于在曝氣量校正操作中的短時間內(nèi)，溫度不改變，所以cs作為常數(shù)處理。由此，當(dāng)對式(1)進(jìn)行積分時，c(t)的變化可以將初始值設(shè)為c0并由式(5)表示。在極低do處理的情況下，c0幾乎為0。

c(t)＝c1-(c1-c0)·exp(-kla·t)……式(5)

在此，c1是充分延長t時的、氧供給速度kla(cs-c(t))和活性污泥混合液的氧消耗速度rr相等時的do值，由式(2)的關(guān)系表示。

kla(cs-c1)＝rr……式(2)

<rr的取得及kla、c1的運(yùn)算>

參照圖2，根據(jù)進(jìn)行極低do處理時的do值l1的狀態(tài)增大曝氣時，do根據(jù)式(5)中計(jì)算的l3的曲線，如l2那樣上升。

式(5)中，如果設(shè)定從曝氣增大開始到t1時間后的do值c(t1)、t2時間后的do值c(t2)，則導(dǎo)出式(6)。

[數(shù)1]

接著，停止曝氣時，do值成為在式(1)中kla＝0的l4的變化。氧消耗速度rr直到do為0.5mg/l左右為止不依賴于do而大致恒定，因此，通過停止曝氣并測定do下降過程的降低速度，可以求得活性污泥混合液的氧消耗速度rr(與上述(1-2-1)對應(yīng))。

根據(jù)式(2)，c1＝cs-rr/kla，因此，式(6)由

[數(shù)2]

表示。使用曝氣停止時的通過do降低速度測定求得的rr，改變kla并進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算，可以求得使式(6a)成立的kla。

進(jìn)而，使用求得的kla和rr，可以根據(jù)式(2)求得c1(與該(1-2-2)對應(yīng))。

另外，作為求得c1的其它方法，根據(jù)式(2)，kla＝rr/(cs-c1)，因此，式(6)由

[數(shù)3]

表示。因此，改變c1并進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算，也可以求得使式(6b)成立的c1(與該(1-2-2)對應(yīng))。

<極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的適當(dāng)曝氣量運(yùn)算>

kla、曝氣量g和氧溶解效率ea的關(guān)系基于氧量平衡由式(7)表示。予以說明，式(7)以(社)日本下水道協(xié)會：“下水試驗(yàn)方法”及“下水道設(shè)施研究計(jì)劃·研究指針和解說”的記載為依據(jù)。

[數(shù)4]

在此，v為曝氣槽的有效容量，ρ為空氣中的氧密度。

式(7)中，設(shè)定曝氣量g1及此時的氧溶解效率ea1時，式(2)改寫為如式(8)所示。

rr＝γ·ea1·g1·(cs-c1)……式(8)

其中，γ＝ρ/(cs·v×10^-1)

就曝氣量g產(chǎn)生的氧供給能力而言，在與活性污泥混合液的氧消耗速度相同的狀態(tài)下，曝氣槽的do值c(t)幾乎為0，因此，當(dāng)將此時的曝氣量設(shè)為g0，且將此時的氧溶解效率以ea0表示時，成為式(9)。

rr＝γ·ea0·g0·cs……式(9)

根據(jù)式(8)、(9)，成為

g0＝((cs-c1)/cs)·(ea1/ea0)·g1……式(3’)

使用式(3’)可以求得氧供給能力與活性污泥混合液的氧消耗速度相等時的曝氣量g0。

在不進(jìn)行脫氮而對bod進(jìn)行處理的情況下，為了不導(dǎo)致氧不足，有必要將曝氣產(chǎn)生的氧供給量與活性污泥混合液的氧消耗量g0設(shè)定為同等程度。

另外，為了高效地進(jìn)行脫氮，有必要將曝氣產(chǎn)生的氧供給量與活性污泥混合液的氧消耗量g0設(shè)定為同等程度，或設(shè)定為其下來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，如果將極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中的曝氣空氣量設(shè)為g2，將此時的氧溶解效率設(shè)為ea2，且將k設(shè)為大致1左右以下的比例系數(shù)，則通過將式(3’)中的g0、ea0置換為g2(＝k·g0)、ea2，可以根據(jù)式(3)推定出適當(dāng)曝氣空氣量g2。

g2＝k·((cs-c1)/cs)·(eal/ea2)·g1……式(3)

<關(guān)于氧溶解效率ea>

氧溶解效率ea是依賴于曝氣槽的水深及散氣管的種類和構(gòu)造的特性，成為各活性污泥裝置固有的值。在適當(dāng)使用范圍內(nèi)，曝氣量g較少時，ea較大，曝氣量g較多時，ea變小(具體的g-ea的關(guān)系在文獻(xiàn)3(圖4)中示例)。因此，預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)等求得ea和g的關(guān)系式，并保存于計(jì)算機(jī)中，在計(jì)算式(3)時，假定g2，根據(jù)ea和g的關(guān)系式求得此時的ea2。使用求得的ea2，根據(jù)式(3)求得g2，并進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，直到與假定的g2一致為止，由此，可以取得正確的g2。

<關(guān)于比例常數(shù)k>

式(3)的k是相對于曝氣產(chǎn)生的氧供給量與氧消耗量一致的計(jì)算上的曝氣量g0，確定怎樣程度的曝氣量適當(dāng)?shù)南禂?shù)，在進(jìn)行bod單獨(dú)處理的情況下，k成為1或1以上且接近1的數(shù)值。

在進(jìn)行bod·脫氮同時處理的情況下，需要進(jìn)行以下考慮。為了引起脫氮反應(yīng)，需要設(shè)置成微生物不得不取得來自nox-n的氧那樣的溶解氧不足的環(huán)境，當(dāng)成為do大致為0.5mg/l以上的好氧環(huán)境時，不能進(jìn)行脫氮。

另一方面，為了引起脫氮，需要預(yù)先將氨態(tài)氮硝化成亞硝酸態(tài)氮或硝酸態(tài)氮。已知do越高，硝化反應(yīng)速度越快，do變低時，硝化反應(yīng)速度變慢。另外，過度的氧不足導(dǎo)致處理水bod的急劇的惡化。

在極低do處理中，以從活性污泥絮凝物的表面向中心內(nèi)部的氧濃度梯度實(shí)現(xiàn)上述3個作用。作為曝氣槽整體的平均，即使是氧稍微過量的狀態(tài)，對于形狀大的絮凝物來說，中心內(nèi)部也成為氧不足的狀態(tài)，可以進(jìn)行bod·脫氮同時處理。另外，在bod分解的氧消耗速度大的情況下，即使是形狀較小的絮凝物，在中心內(nèi)部也能成為氧不足的環(huán)境，因此，k成為大致從1左右至1以下的數(shù)值。

絮凝物的形狀、用于bod分解的氧消耗速度、以及do與硝化反應(yīng)速度的關(guān)系等在各個活性污泥中是固有的，因此，最佳的k值成為分別不同的值。另外，在處理裝置的整體構(gòu)成中，極低do處理根據(jù)承擔(dān)的功能的不同而不同。例如在將3個曝氣槽串聯(lián)連接的活性污泥的情況下(參照文獻(xiàn)3的實(shí)施例3)，在以專門脫氮為目的的第一曝氣槽及第二曝氣槽中將k設(shè)為1以下的數(shù)值、且在以專門bod的處理為目的的第三曝氣槽中將k設(shè)為1以上的數(shù)值是適當(dāng)?shù)?。另外，在?shí)施例3的裝置之后具有再氧化槽(參照圖5)的情況下，再氧化槽承擔(dān)bod的處理及硝化活性的維持，在第三曝氣槽未結(jié)束脫氮的情況下，為了還進(jìn)行脫氮，將k設(shè)為比1略小的值是有效的。

這樣，k的值成為根據(jù)各個活性污泥的各種原因而若干不同的值，因此，最終通過實(shí)驗(yàn)確定的值是實(shí)際的值。

<與文獻(xiàn)3的發(fā)明相比的本發(fā)明的特征>

接著，包括與文獻(xiàn)3發(fā)明的對比在內(nèi)，說明本發(fā)明的特征。參照圖4，兩者的不同點(diǎn)在于，測定裝置的有無以及do值測定位置、及曝氣量相關(guān)關(guān)系的預(yù)先取得的有無。

即，文獻(xiàn)3的發(fā)明中，曝氣量校正的do值測定利用曝氣槽內(nèi)的do計(jì)進(jìn)行(同圖(b)1’-1、1’-2)，基于該值取得適當(dāng)曝氣量g2(同1’-3)。與此相比，，本發(fā)明中，曝氣量校正的do值測定利用測定裝置的do計(jì)進(jìn)行(同圖(a)1-1、1-2)，取得測定裝置的適當(dāng)曝氣量g2^*(同1-3)，基于取得的適當(dāng)曝氣量g2^*并利用相關(guān)關(guān)系(g2^*＝f(gr2^*))，求得實(shí)際的曝氣槽的曝氣量gr2^*(同1-4)。

通過實(shí)施這種研究，本發(fā)明與文獻(xiàn)3發(fā)明相比，實(shí)現(xiàn)了以下的顯著改良。

將在曝氣槽內(nèi)曝氣中的活性污泥混合液暫時吸上至測定裝置內(nèi)的容器，利用進(jìn)行氣泡分離的測定裝置測定活性污泥混合液的do，由此，可以幾乎消除do值的波動，提高測定精度。

另外，測定裝置中的曝氣量校正所需的污泥量為1升左右，與活性污泥整體的污泥量相比是微量的采樣，因此，不會對實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)條件造成影響。因此，可以以每次每操作1次所需要的10分左右重復(fù)進(jìn)行曝氣量校正。由此，可以顯著增加測定頻率，對原水負(fù)荷變動大的活性污泥的適當(dāng)控制也進(jìn)一步容易化。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，可容易進(jìn)行極低do控制，從而可期待通過曝氣量的減少實(shí)現(xiàn)大的節(jié)能效果、以及bod和脫氮同時處理等。

附圖說明

圖1是說明本發(fā)明一實(shí)施方式的生物的處理裝置1的圖。

圖2是說明曝氣量校正操作時的do的變化的圖。

圖3是說明本發(fā)明的測定裝置的圖。

圖4是表示本發(fā)明與文獻(xiàn)3的發(fā)明的比較的圖。

圖5是在細(xì)長結(jié)構(gòu)的曝氣槽中設(shè)置多個本發(fā)明的極低do處理裝置時的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照圖1，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的極低do處理中的曝氣量控制方法。予以說明，本發(fā)明的范圍是權(quán)利要求書記載的范圍，當(dāng)然，不限定于以下的各實(shí)施方式。

(bod·脫氮同時處理裝置的整體構(gòu)成)

參照圖1，本實(shí)施方式的活性污泥處理裝置1具備：進(jìn)行除去流入水的bod并將氮成分脫氮的極低do處理的曝氣槽2、在溶解氧濃度充分的狀態(tài)下對來自曝氣槽2的流出液進(jìn)一步進(jìn)行曝氣處理的再氧化槽3、沉淀槽4、和使污泥從沉淀槽4返回至曝氣槽2的返回污泥管道5作為主要構(gòu)成。

再氧化槽3根據(jù)處理目的的不同未必需要，但在需要更優(yōu)質(zhì)的處理水的情況、或需要極低do處理的后備的情況、或在氮負(fù)荷高而需要大的硝化速度的情況下，優(yōu)選設(shè)置再氧化槽3。曝氣槽2中附設(shè)有：散氣管6、曝氣鼓風(fēng)機(jī)7、自動調(diào)節(jié)曝氣鼓風(fēng)機(jī)7的曝氣量的逆變器8、曝氣量計(jì)9、測定曝氣槽內(nèi)活性污泥混合液的溫度和do的溫度計(jì)10、及do計(jì)11。還具備：管理從這些各計(jì)測器輸送的測定值、且控制曝氣鼓風(fēng)機(jī)7的逆變器8的控制裝置12、和采樣來自曝氣槽的活性污泥混合液并進(jìn)行測定分析的測定裝置14。

再氧化槽3中附設(shè)有未圖示的獨(dú)立的曝氣鼓風(fēng)機(jī)、曝氣量調(diào)節(jié)裝置和散氣管。

予以說明，關(guān)于曝氣量控制，可以使用曝氣量計(jì)和調(diào)節(jié)曝氣量的自動閥的開度控制，或在表面曝氣方式的情況下，根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速控制等曝氣方式使用其它控制方式。

曝氣槽2將曝氣產(chǎn)生的氧供給量控制成根據(jù)本發(fā)明方法取得的值并進(jìn)行極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)。再曝氣槽3將曝氣槽的do保持在2mg/l～4mg/l左右，在氧的供給量充分的狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

在控制裝置12的計(jì)算機(jī)(未圖示)中，保存有將來自測定裝置14的適當(dāng)曝氣量信號轉(zhuǎn)換成曝氣裝置的逆變器輸出的關(guān)系式等。

在測定裝置14內(nèi)的計(jì)算機(jī)(未圖示)中，預(yù)先保存有關(guān)于曝氣量校正操作的k值、曝氣量和氧溶解效率的關(guān)系式、溫度與飽和溶解氧濃度的關(guān)系表等。

參照圖3，本實(shí)施方式的測定裝置14具備：從曝氣槽采樣活性污泥混合液的抽水泵13、測定該活性污泥混合液的do的do計(jì)16、使該活性污泥混合液循環(huán)·曝氣的循環(huán)泵17、曝氣壓縮機(jī)18、測定曝氣量的流量計(jì)19、用于曝氣的管路混合器20、曝氣配管21、將活性污泥混合液進(jìn)行曝氣·氣泡分離的曝氣容器22、連接管23、用于測定循環(huán)的曝氣液的do的測定容器24、和測定活性污泥混合液的溫度的溫度計(jì)25作為主要構(gòu)成。

(極低do處理控制方法)

以下，說明處理裝置1的極低do處理控制方法。

在曝氣槽2中，在極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)中，使抽水泵13工作而將曝氣槽中的活性污泥混合液導(dǎo)入測定裝置14中。

接著，將來自曝氣量計(jì)9的曝氣量的值gr、來自浸漬于曝氣槽中的do計(jì)10的do(doat)的值、來自溫度計(jì)11的溫度輸入控制裝置14的計(jì)算機(jī)中。doat用于求出(1-0)的gr和g的關(guān)系。

曝氣量校正操作時的do值(doat)從測定容器24內(nèi)的do計(jì)16取得，因此，在曝氣量校正操作時，來自do計(jì)10的doat不是必須的，但為了驗(yàn)證是否進(jìn)行了適當(dāng)?shù)目刂疲瑑?yōu)選在該時刻也輸入。曝氣量校正操作的溫度從測定容器24內(nèi)的溫度計(jì)25取得，但由于溫度變化較小，也可以從溫度計(jì)11取得。予以說明，通過溫度計(jì)11、25的兩者溫度的比較，具有可驗(yàn)證是否適當(dāng)進(jìn)行了污泥的采樣的優(yōu)點(diǎn)。

接著，停止抽水泵13，從溫度計(jì)25取得在測定容器24內(nèi)采樣的活性污泥混合液的溫度t，并且操作測定裝置14的曝氣壓縮機(jī)18，以曝氣量g1進(jìn)行曝氣。作為曝氣量g1的值，比與gr對應(yīng)的測定裝置的曝氣量g2大、且大致為其2倍左右是適當(dāng)?shù)摹?/p>

從do計(jì)16取得隨時間經(jīng)過而上升的活性污泥混合液的do值(c(t))。當(dāng)c(t)的值上升到大致1.5mg/l以上，則停止曝氣，基于c(t)的降低速度計(jì)算rr?；趓r的值和c(t)逐漸上升過程的數(shù)據(jù)，根據(jù)式(6a)計(jì)算kla。

進(jìn)而，使用kla和rr的計(jì)算值，并根據(jù)式(2)計(jì)算c1。接著，使用g1時的ea1、溫度t時的cs、k的值、g2時的ea2，基于式(3)計(jì)算出設(shè)定曝氣量g2^*。利用測定裝置14的計(jì)算機(jī)，求得與g2^*對應(yīng)的曝氣槽的曝氣量gr2^*。接著，通過控制裝置12，以曝氣鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的曝氣量成為設(shè)定曝氣量gr2^*的方式，基于逆變器輸出和曝氣量的關(guān)系控制逆變器8。予以說明，逆變器8的控制也可以在測定裝置14的計(jì)算機(jī)中進(jìn)行。

在連續(xù)式的厭氧·好氧式bod·脫氮同時處理的曝氣槽的情況下，脫氮槽在厭氧狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，需要將好氧槽和厭氧槽完全隔開。另一方面，極低do處理的曝氣槽和再曝氣槽中僅曝氣的強(qiáng)度不同，因此，在曝氣槽為在從流入端至流出端的流動方向上為細(xì)長結(jié)構(gòu)的情況下，且散氣管曝氣那樣的前后的攪拌混合較少的曝氣方式的情況下，可以將1個曝氣槽中的流入側(cè)用作極低do處理運(yùn)轉(zhuǎn)，且將流出端附近用作再氧化槽。

另外，在批量式的情況或連續(xù)式且曝氣槽為完全混合槽的情況下，只要有1個由極低do處理中進(jìn)行曝氣量校正操作的部分(圖1的9、13、14)和進(jìn)行曝氣量控制的部分(同圖7、8、9、12)構(gòu)成的裝置(以下，稱為控制單元)，就可以充分發(fā)揮功能。但是，在連續(xù)式且曝氣槽為在從流入端至流出端的流動方向上為細(xì)長結(jié)構(gòu)的情況下，rr在流動方向上變化，因此，有時用一個控制單元不能控制全體。在該情況下，如圖5所示，沿著細(xì)長的曝氣槽的從流入端至流出端的流動方向設(shè)置多個控制單元，且分別獨(dú)立地進(jìn)行控制是有效的。在該情況下，也不必對每個多個控制單元隔開曝氣槽。

產(chǎn)業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明可以應(yīng)用于使用了好氧性微生物的直流型生物脫氮系統(tǒng)、硝化液循環(huán)型生物脫氮系統(tǒng)、批量式生物脫氮系統(tǒng)等的曝氣量控制。

進(jìn)而，當(dāng)然也可以應(yīng)用于不以脫氮為目的，而以節(jié)能為目的的通常的用于降低活性污泥中的曝氣量的運(yùn)轉(zhuǎn)中。

符號說明

1……極低do處理裝置

2……曝氣槽

3……再氧化槽

4……沉淀槽

5……返回污泥管道

6……散氣裝置

7……曝氣鼓風(fēng)機(jī)

8……逆變器

9……曝氣量計(jì)

10……溫度計(jì)

11……do計(jì)

12……控制裝置

13……采樣泵

14……測定裝置