申请日2004.10.22
公开(公告)日2005.04.27
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30
摘要
本发明是即使出现生物反应槽的水质不能达到目标值水平的情况时、也能根据情况进行适当水质控制的发明。解决的手段是：水质控制目标值判定手段24根据流入流量计27和全氮浓度计28的测量数据和硝化菌浓度推定值，来判定水质控制目标值设定器22输入的水质控制目标值是否能够达到。判定结果实施手段25在判定结果是不能达到判定结果时，将水质控制目标值设定器22的目标值变为能够达到的水平;若不能变化时，将控制器23的对于吹风机13的操作量保持在规定水平以下。
权利要求书
1.排水处理系统，其特征在于，具备含有最初沉淀池、生物反应槽和最后沉淀池的排水处理工艺，通过控制这些设置在这些排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量，使上述生物反应槽中的水质达到预定的水质控制目标值，以进行水质控制，在上述排水处理系统中，包括水质控制目标值判定手段和判定结果实施手段，其中的水质控制目标值判定手段是根据规定测量数据或预测数据或者两者的输入来计算水质限度预测值，将该水质限度预测值和上述水质控制目标值进行比较，来判定是否能够达到该水质控制目标值的手段;判定结果实施手段是在上述水质控制目标值判定部判定为不能达到时，对该判定结果进行指示，同时将该水质控制目标值变为规定水平或者将上述规定工艺设备的操作量保持在规定水平的手段。
2.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述生物反应槽的水质是构成该生物反应槽的一部分的好氧槽的氨气性氮浓度;设置在上述排水处理工艺的规定工艺设备的操作量是设置在上述好氧槽内的吹风机的排气风量。
3.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述生物反应槽的水质是构成该生物反应槽的一部分的好氧槽前段的无氧槽或该无氧槽前段的厌氧槽的硝酸性氮浓度;设置在上述排水处理工艺的规定工艺设备的操作量是碳源注入泵对上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量。
4.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是仅根据上述规定的测量数据进行上述判定的手段，其中该测量数据包括流入上述排水处理工艺中的排水的流量和全氮浓度。
5.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是根据上述规定的测量数据和预测数据两者进行上述判定的手段，该测量数据为流入上述排水处理工艺中的排水的流量，该预测数据是针对流入的该排水的全氮浓度的过去的时间序列数据。
6.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，包括根据上述规定预测数据制作目标值计划，并将该制成的目标值计划设定为上述水质控制目标值的目标值计划手段。
7.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是仅根据上述规定的测量数据进行上述判定的手段，该测量数据包括流入上述排水处理工艺中的排水流量、以及从上述好氧槽循环到上述无氧槽的处理水的循环流量和硝酸性氮浓度的数据。
8.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为对于构成上述生物反应槽的上述厌氧槽、上述无氧槽和上述好氧槽的各排水的步流入量。
9.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为旁通上述最初沉淀池而流入上述生物反应槽的最初沉淀池旁通流量。
10.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为从上述最初沉淀池的底部投入到上述厌氧槽或上述无氧槽的生污泥投入量，或者作为让从上述最初沉淀池的底部出来的生污泥发酵所生成的发酵物投入到上述厌氧槽内的生污泥发酵物投入量。
11.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段由计算决定上述生物反应槽的水质的物质收支的物质收支模型、或者输出该物质收支计算结果的过去数据的统计模型构成。
12.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是分多阶段计算上述水质限度预测值，同时根据该多阶段的各预测值和上述水质控制目标值之间的区别进行每阶段的上述判定的手段。
13.根据权利要求12所述的排水处理系统，其特征在于，包括显示通过上述水质控制目标值判定手段得到的上述每个阶段的判定结果的显示部。
说明书
排水处理系统
技术领域
本发明涉及进行城市排水或工业排水等的处理的排水处理系统。
背景技术
经排水处理系统处理后的水被最终排放到河川等处，但因为这些排放的处理水，导致近年来湖泊或河海湾等封闭性水域内出现所谓的“富营养化”现象盛行的问题。富营养化是指排水中所含的氮或磷成为营养成分、导致植物性浮游生物大量生成的现象，是引起水质污浊或恶臭、或者对鱼贝类产生恶劣影响等的环境污染中的1种形态。
为了阻止上述富营养化现象的出现，必须对作为诱因元素的氮或磷从排水处理系统向封闭性水域排放的流出量进行控制。另一方面，在以往通常的排水处理系统中，利用称为活性污泥法的工艺仅能除去有机物，利用该活性污泥法不能有效地除去氮和磷。为此，在近期的排水处理系统中，如例如日本特许公开公报平9-248596号和日本特许公开公报平11-244894号所公开的那样，采用不仅除去有机物、还能够除去氮和磷的高级处理系统的例子增多。
图7是采用了上述高级处理系统的现有的排水处理系统结构图。在该图7中，来自省略了图示的沉砂池的流入排水经流入阀1送到最初的沉淀池2内，在该沉淀池内除去在沉砂池内不能除去的小砂或垃圾等。
经过最初沉淀池2的排水然后送入生物反应槽3内。该生物反应槽3是进行被称为“凝集剂注入A20法”的工艺处理类型的反应槽。由厌氧槽4、无氧槽5和厌氧槽6构成。因此，在该生物反应槽3内，利用活性污泥中所含的好氧性微生物来除去有机物，同时也除去氮和磷。
生物反应槽3中处理后的处理水然后被送入最终沉淀池7内，在这里，将活性污泥和上清液分离，上清液经氯混合池(无图示)消毒后，排放到河川等处。
旁通(bypass)阀8用于直接供给流入排水中大量含有的有机物的情况，以活化存在于厌氧槽4内的储磷细菌。
碳源注入泵10注入贮存在碳源贮存槽9内的甲醇、乙醇、乙酸、废乙酸、葡萄糖等的碳源，活化存在于厌氧槽4内的储磷细菌。
凝集剂注入泵用来将凝集剂(PAC)提供给好氧槽6内，该凝集剂是为了让贮存在凝集剂贮存槽11内的多氯化铝、硫酸铝、硫酸铁等的磷成分沉淀。
将作为排气装置的吹风机13再装在好氧槽6的下方，来自该吹风机13的空气通过配置在好氧槽6内的散气管14提供给活性污泥中的好氧性微生物。好氧槽6内的水经排气搅拌，处于和空气完全混合的状态，在该状态下利用供给的空气使好氧性微生物活化，促进有机物的分解和同化。
好氧槽6内的一部分水，经循环泵15循环到无氧槽5内。从最终沉淀池7的底部抽出的活性污泥被送还泵16送还到厌氧槽4开口部。
留在最初沉淀池2底部的剩余污泥被初淀抽出泵17抽出，送到污泥贮存槽19内，留在最终沉淀池7的底部的、没有被送还泵16向厌氧槽4内送还完的剩余污泥也被送到污泥贮存槽19内。
在好氧槽6内配置氨气性氮浓度计20，测量氨气性氮(NH4-N)的浓度。另外，监视装置21具有水质控制目标值设定器22，输出好氧槽6内的关于氨气性氮浓度的目标值。控制器23控制吹风机13，以使氨气性氮浓度计20测得的氨气性氮浓度和水质控制目标值设定器22所设定的目标值一致。
下面，就图7结构中的关于氮除去和磷除去的作用进行说明。首先，就氮除去进行说明：在好氧槽6内，利用吹风机13提供的氧，硝化菌将氨气性氮(NH4-N)氧化为亚硝酸性氮(NO2-N)。被循环泵15由好氧槽6送入无氧槽5内的亚硝酸性氮(NO2-N)、硝酸性氮(NO3-N)在无氧条件下，经过将有机物作为营养源的脱氮细菌利用硝酸性呼吸或亚硝酸性呼吸还原为氮气(N2)，排出除去到系统外。
此时，若不充分提供脱氮反应所需的有机物，就不能进行良好的氮除去。补给该有机物的方法是：打开旁通阀8，旁通最初沉淀池，将流入排水提供给厌氧槽4内;或者将贮存在碳源贮存槽9内的甲醇、乙醇、乙酸、废乙酸、葡萄糖等碳源注入厌氧槽4内;或者将最初沉淀池7内所生成的抽出污泥投入到好氧槽6内。
这里，除氮反应由如下化学式表示。即，硝化反应如式(1)和式(2)所述。
NH4++2O2→NO2-+2H2O ……式(1)
NO2-+1/2O2→NO3- ……式(2)
关于脱氮反应，若使用作为有机物的甲醇时的反应则如式(3)所述。
6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH- ……式(3)
控制器23根据氨气性氮浓度计20测得的测量数据以及水质控制目标值设定器22得到的目标值的输入来控制吹风机13的旋转，以促进上述反应。
接着，对除磷进行说明：在厌氧槽4内，活性污泥中的储磷细菌将乙酸等有机酸储积到体内，过剩放出磷酸(PO4)。该过剩放出的磷酸态的磷被送入好氧槽6内，在好氧槽6内，利用储磷细菌的磷过剩摄取作用，厌氧槽4内所放出的以上的磷酸态的磷被活性污泥吸收。由此，进行除磷。
为了使上述反应进行，需要乙酸等有机酸来作为氢供给体。但是，在雨水流入时，由于有机酸浓度变稀，储磷细菌可利用的有机物减少，因此磷的吐出反应不充分，接下来，磷的过剩摄取反应也不充分。
为了进行补充，利用和除氮情况一样的方法来确保除磷所需的碳源;或者注入贮存在凝集剂贮存槽11内的多氯化铝、硫酸铝、硫酸铁等凝集剂(PAC)，以磷酸铝或磷酸铁的形式使磷成分沉淀，这样来除磷。
Al3++3PO4-→Al(PO4)3……式(4)
发明内容
含在流入排水中的氮和磷的除去，利用如上所述的生物反应进行，控制器23对各工艺设备进行控制，以使氮浓度和磷浓度达到目标值(固定值)。
但是，往往流入排水的流入量有较大变化(例如，降雨时)，由此，排水中的所含的氮浓度和磷浓度也会有较大变化。这里，关于磷浓度，即使降雨时排水流入量急剧增大，但由于通过增加凝集剂和碳源等的注入量，也容易维持目标值的水平，所以几乎不出现问题。
另一方面，关于氮浓度，由于生物反应槽3中的处理水的滞留时间和生物反应速度的关系，增加一定量以上的流入量的话，会出现水质不能达到目标值的情况。此时，控制器23无论怎样控制使吹风机13的排风量增加到最大值的水平，氮浓度也不能达到目标值，这样的控制成为引起电力浪费、电力成本的上升的原因。
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种排水处理系统，该系统即使出现生物反应槽的水质不能达到目标值水平的情况，也可根据情况，适当控制水质。
作为解决上述问题的手段，权利要求1所述的发明是一种排水处理系统，其特征在于，该系统包括含有最初沉淀池、生物反应槽和最后沉淀池的排水处理工艺(process)，通过控制设置在这些排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量，使上述生物反应槽中的水质达到预定的水质控制目标值，以进行水质控制，在所述排水处理系统中，包括水质控制目标值判定手段和判定结果实施手段，水质控制目标值判定手段是根据规定测量数据或预测数据或者两者的输入来计算水质限度预测值，将该水质限度预测值和上述水质控制目标值进行比较，来判定是否能够达到该水质控制目标值的手段;而判定结果实施手段是在上述水质控制目标值判定部，不能达到时，对该判定结果进行指示，同时将该水质控制目标值变为规定水平或者将上述规定工艺设备的操作量保持在规定水平的手段。
2.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述生物反应槽的水质是构成该生物反应槽的一部分的好氧槽的氨气性氮浓度;设置在上述排水处理工艺的规定工艺设备的操作量是设置在上述好氧槽内的吹风机的排气风量。
3.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，上述生物反应槽的水质是构成该生物反应槽的一部分的好氧槽前段的无氧槽或该无氧槽前段的厌氧槽的硝酸性氮浓度;设置在上述排水处理工艺的规定工艺设备的操作量是碳源注入泵对上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是仅根据上述规定的测量数据进行上述判定的手段，其中该测量数据包括流入上述排水处理工艺中的排水的流量和全氮浓度。
5.根据权利要求1-3任一项所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是根据上述规定的测量数据和预测数据两者进行上述判定的手段，该测量数据为流入上述排水处理工艺中的排水的流量，该预测数据是针对流入的该排水的全氮浓度的过去的时间序列数据。
6.根据权利要求1所述的排水处理系统，其特征在于，包括根据上述规定预测数据制成目标值计划、并将该制成的目标值计划设定作为上述水质控制目标值的目标值计划手段。
7.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是仅根据上述规定的测量数据进行上述判定的手段，该测量数据包括流入上述排水处理工艺中的排水流量、以及从上述好氧槽循环到上述无氧槽的处理水的循环流量和硝酸性氮浓度的数据。
8.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为对于构成上述生物反应槽的上述厌氧槽、上述无氧槽和上述好氧槽的各排水的步(step)流入量。
9.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为旁通上述最初沉淀池而流入上述生物反应槽的最初沉淀池旁通流量。
10.根据权利要求3所述的排水处理系统，其特征在于，用设置在上述排水处理工艺中的规定工艺设备的操作量来代替上述碳源注入泵向上述无氧槽或厌氧槽的碳源注入量，作为从上述最初沉淀池的底部投入到上述厌氧槽或上述无氧槽的生污泥投入量，或者作为让从上述最初沉淀池的底部出来的生污泥发酵所生成的发酵物投入到上述厌氧槽内的生污泥发酵物投入量。
11.根据权利要求1-10任一项所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段由计算决定上述生物反应槽的水质的物质收支的物质收支模型(model)、或者输出该物质收支计算结果的过去数据的统计模型构成。
12.根据权利要求1-11任一项所述的排水处理系统，其特征在于，上述水质控制目标值判定手段是分多阶段计算上述水质限度预测值，同时根据该多阶段的各预测值和上述水质控制目标值之间的区别进行每阶段的上述判定的手段。
13.根据权利要求12所述的排水处理系统，其特征在于，包括显示通过上述水质控制目标值判定手段得到的上述每个阶段的判定结果的显示部。
根据上述结构，即使出现生物反应槽的水质不能达到目标值水平的情况，也能根据情况，适当进行水质控制。
