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エンジニアリング リポート NADH風量制御を利用した 嫌気無酸素好気法
エンジニアリング リポート NADH風量制御を利用した NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素好気法に 嫌気無酸素好気法に 関する共同研究 関する共同研究 小吉 省吾 研究第一部研究員 NAD＋ ＋ 2H＋ ＋ 2e－ ⇔ NADH2＋ はじめに という反応式に従い代謝過程に応じて電子受容体とし て働く酸化型NAD＋と電子供与体として働く還元型 閉鎖性水域の富栄養化防止等を目的とする下水処理 １．はじめに 閉鎖性水域の富栄養化防止等を目的とする下水 処理場の高度処理化が推進されています。しかし ＋ 2 （以下，NADH）のいずれかの形態となり NADH く還元型 NADH ＋（以下、NADH）のいずれか 2 場の高度処理化が推進されています。しかしながら， ます。NADHの量もしくは濃度は， 窒素除去を行う場合，標準法と比較して，大きな反応 タンク容量が必要となる上に，硝化促進のための風量 嫌気呼吸時 ＞ 硝酸塩呼吸時 ＞ 好気呼吸時 嫌気呼吸時 ＞ 硝酸塩呼吸時 ＞ 好気呼吸時 という関係となることが分かっており，後述のように 増加や循環ポンプの運転により維持管理費が増大する センサーを用いてリアルタイムで測定することができ といった課題があります。 るため，活性汚泥中の呼吸状態を把握するのに用いる このような課題を解決できる手法として，好気タン ことができます。 ながら、 窒素除去を行う場合、 標準法と比較して、 進のための風量増加や循環ポンプの運転により維 大きな反応タンク容量が必要となる上に、硝化促 持管理費が増大するといった課題があります。 の形態となります。NADH の量もしくは濃度は、 クで硝化反応と脱窒反応を同時に進行させることで省 タンクで硝化反応と脱窒反応を同時に進行させる このような課題を解決できる手法として、好気 スペース化と硝化液循環率の低減を可能にするととも ２－２ NADH風量制御 に，窒素負荷に応じた風量調整を行うことで送風量を NADHには，340nmの波長の光を吸収して励起し ことで省スペース化と硝化液循環率の低減を可能 削減することができる，NADH風量制御技術が研究 460nmの蛍光を発する特性があります。そのため， にするとともに、窒素負荷に応じた風量調整を行 されてきています。 340nmの励起波長を照射し460nmの波長の光を検出す うことで送風量を削減することができる、NADH 公益財団法人日本下水道新技術機構（以下， 「下水 るセンサー（NADHセンサー）を用いることでリア 道機構」 ）は，福岡市道路下水道局の委託を受け嫌気 風量制御技術が研究されてきています。 ルタイム測定が可能です。 好気法へのNADH風量制御の適用に関する実験を行 公益財団法人日本下水道新技術機構（以下、 「下 この測定値を用いて反応槽の送風量を制御する方法 い，平成25年３月に「NADHセンサーを用いた風量 水道機構」 ）は、福岡市道路下水道局の委託を受け をNADH風量制御といいます。 制御による窒素除去技術 評価報告書」を取りまとめ NADH風量制御は，好気タンク内での脱窒を促す ました。 実験を行い、平成 25 年 3 月に「NADH センサー ため，NADHに加えてpH，DOを測定して，それらの 嫌気好気法への NADH 風量制御の適用に関する 今回，硝化液循環による冬期における窒素除去の安 測定値に応じて送風機および風量調整弁を制御するも 定性向上と処理時間の一層の短縮を可能とするため のです。図－１に本技術の適用基本フローを示しま 書」を取りまとめました。 を用いた風量制御による窒素除去技術 評価報告 「NADH風量制御を利用した嫌気無酸素好気法」に関 今回、硝化液循環による冬期における窒素除去 す。 する共同研究を行いましたので，その成果を報告いた るため「NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素好 気法」に関する共同研究を行いましたので、その の安定性向上と処理時間の一層の短縮を可能とす します。 制御 PLC 装置 DO 工と共同で実施したものです。 なお、本研究は福岡市道路下水道局、株式会社 M 送風機 ２．NADH 風量制御の概要 ２－１ NADHとは DO NADH 処理水 pH 流入水 成果を報告いたします。 NADH風量制御の概要 九電工と共同で実施したものです。 DO センサー信号 なお，本研究は福岡市道路下水道局，株式会社九電 M M 電動弁 図－1 NADH 風量制御の適用基本フロー 図－１ NADH風量制御の適用基本フロー 細胞内には，NAD（ニコチンアミドアデニンジヌ 2－1 NADH とは クレオチド）という補酵素が存在し， 細胞内には、NAD（ニコチンアミドアデニンジ 図-1 のフローにおける基本的な制御のスキー ヌクレオチド）という補酵素が存在し、 という反応式に従い代謝過程に応じて電子受容体 NAD ＋ ＋ 2H ＋ ＋ 2e ‐ 2－3 制御スキーム ⇔ NADH2 ＋ として働く酸化型 NAD＋と電子供与体として働 ムを図-2 に示します。NADH 風量制御では、ま 下水道機構情報 Vol.10 No.22 —— 15 ず NADH と pH の測定値から、好気タンクの状 態を判断します。NADH と pH があらかじめ定め エンジニアリング・リポート ■■ ■■ ■■ ■■ ２－３ 制御スキーム 図－１のフローにおける基本的な制御のスキーム を 図 － ２ に 示 し ま す。NADH風 量 制 御 で は， ま ず 実証実験 NADHとpHの測定値から，好気タンクの状態を判断 ３－１ 実験フロー します。NADHとpHがあらかじめ定めた設定値の範 平成26年５月～平成27年４月に，福岡市東部水処理 囲内にあれば，各槽の風量調整弁の開閉を行い，調整 至適領域 硝化過多 弁の開度に応じて送風機の運転台数や送風量を制御し センターの第３系列（既設の嫌気好気活性汚泥法）に 水処理センターの第 3 系列（既設の嫌気好気活性 脱窒優勢運転 ：風量下げ ます。NADHやpHが設定値の範囲外にある場合，脱 低 気無酸素好気法」の実証実験を行いました。実証実験 御を利用した嫌気無酸素好気法」の実証実験を行 ：風量上げ 窒優勢運転時は最低風量で，硝化促進運転時は最大風 至適領域 ① ② ③ 量で送風します。このような風量制御により，好気タ 同時硝化 pH ンク内で硝化と脱窒が同時に起こる運転条件を保持す 脱窒運転 るようにしています。図－２は分かりやすくするため ④ ⑤ ⑥ NADHセンサーとpHセンサーが１組の場合を示して 硝化促進運転 いますが，複数のNADHセンサー・pHセンサーの場 高 合は，より後段のセンサーの判断を優先します。 ⑦ ⑧ ⑨ 硝化不足 低 硝化過多 脱窒優勢運転 低第2槽NADH 第2槽pH 自動運転開始 ：風量下げ 計測値 ：風量上げ ① ①～④ ② 好気タンク ③ ⑥～⑨ pH の状態 同時硝化 脱窒運転 ⑤ 脱窒優勢運転 ④ 同時硝化脱窒運転 ⑤ ⑥ 硝化促進運転 高 ⑦ 低 風量調整弁全槽開 送風機最低風量運転 第2槽NADH 計測値 第2槽pH 計測値 各槽のDO濃度に応じて 各槽の風量調整弁開度 を調整 ⑧ 硝化促進運転 各槽DO 計測値 ⑨ 硝化不足 全槽の風量調整弁の 高 NADH 風量調整弁全槽開 開度平均値に応じて 送風機最大風量運転 送風機運転台数を制御 自動運転開始 メタノール 添加設備 （冬期のみ利用） PAC 添加設備（目標値超過時のみ稼働） T－P計 P P 硝化液循環設備 （硝化液循環率40～100％） P 制御 装置 最終沈殿池 DO 初沈 流出水 嫌気 無酸素 DO NADH pH DO DO NADH pH DO 返送汚泥率60～70％ M M M M M 水処理センターの第 3 系列（既設の嫌気好気活性 硝化促進運転 各槽DO 計測値 た設定値の範囲内にあれば、各槽の風量調整弁の 全槽の風量調整弁の 開閉を行い、調整弁の開度に応じて送風機の運転 風量調整弁全槽開 風量調整弁全槽開 開度平均値に応じて メタノール 添加設備 （冬期のみ利用） PAC 添加設備（目標値超過時のみ稼働） T－P計 1 槽、 反応タンクは嫌気タンク 1 槽、 反応タンクは嫌気タンク１槽，無酸素タンク１槽， P 無酸素タンク P 硝化液循環設備 （硝化液循環率40～100％） 好気タンク５槽で構成されており，好気タンクの２槽 好気タンク 5 槽で構成されており、好気タンクの P 制御 装置 最終沈殿池 目と４槽目にNADHセンサーおよびpHセンサー，１ 2 槽目と 4 槽目に NADH センサーおよび pH セン 初沈 流出水 DO DO NADH pH DO DO NADH pH DO ～５槽目の各槽にDOセンサーが配置されています。 サー、１～5 槽目の各槽に DO センサーが配置さ 嫌気 無酸素 返送汚泥率60～70％ これらのセンサーの計測値を基に，送風機の運転台 れています。これらのセンサーの計測値を基に、 M M M M M 数・回転数（インバータ）と各槽の風量調整弁を自動 送風機の運転台数・回転数（インバータ）と各槽 制御します。B 仮設ルーツブロワ 1台 の風量調整弁を自動制御します。 仮設ターボブロワ 3台 3－2 実験結果 同時硝化脱窒運転 各槽のDO濃度に応じて 各槽の風量調整弁開度 を調整 御を利用した嫌気無酸素好気法」の実証実験を行 図－３ 実証実験のフロー 図-3 実証実験のフロー いました。実証実験のフローを図-3 に示します。 ⑴ 実験結果一覧 (1)実験結果一覧 反応タンクは嫌気タンク 1 槽、 無酸素タンク 1 槽、 実験結果をまとめたものを表－１に示します。 図－2 制御スキーム 送風機運転台数を制御 台数や送風量を制御します。 NADH や pH が設定 送風機最低風量運転 のフローを図－３に示します。 いました。実証実験のフローを図-3 に示します。 図-3 実証実験のフロー ３－２ 実験結果 送風機の出力を制御 （計測NADH値と前日の 平均NADH値を比較し、 ①～④ 好気タンク ⑥～⑨ 出力を調整） の状態 ⑤ 脱窒優勢運転 実験装置を設置して， 「NADH風量制御を利用した嫌 汚泥法）に実験装置を設置して、 「NADH 風量制 B 仮設ルーツブロワ 1台 汚泥法）に実験装置を設置して、 「NADH 風量制 仮設ターボブロワ 3台 至適領域 計測値 高 至適領域 NADH 送風機最大風量運転 値の範囲外にある場合、脱窒優勢運転時は最低風 送風機の出力を制御 （計測NADH値と前日の 平均NADH値を比較し、 出力を調整） に示します。 実験結果をまとめたものを表-1 好気タンク 5 槽で構成されており、好気タンクの 実験期間中のHRTは８～10時間でした。通常の嫌 実証実験結果一覧 表-14 槽目に 2 気無酸素好気法と比べて好気タンクで脱窒が行われ 槽目と NADH センサーおよび pH セン 実験結果 サー、１～5 槽目の各槽に DO センサーが配置さ る分無酸素タンクを小さくできるため，このように BOD[mg/L] 4.9（2） 処理水質 れています。これらのセンサーの計測値を基に、 HRTを小さくすることができたと考えられます。水 最大値 T-N[ mg/L] 11.1（7） （平均値） 送風機の運転台数・回転数（インバータ）と各槽 T-P[mg/L] 0.95（0.24） 質については，BODが平均２mg/L，Ｔ-Ｎが平均７ MLSS濃度 2300〜 3000 の風量調整弁を自動制御します。 mg/Ｌ，Ｔ-Ｐが平均0.24mg/Ｌと，十分な処理性能が 汚泥返送比 確認されました。 ASRT 50～60％程度 5〜 10日程度 （19.5～30℃） 8〜 10程度 量で、硝化促進運転時は最大風量で送風します。 3－2 実験結果 （反応タンク水温） このような風量制御により、好気タンク内で硝化 と脱窒が同時に起こる運転条件を保持するように ⑵ 窒素除去の詳細 (1)実験結果一覧 BOD-SS負荷 0.10〜 0.20 [kgBOD/(kgMLSS・d)] 流入水の平均Ｔ-Ｎが33.5mg/Ｌであったのに対し 実験結果をまとめたものを表-1 に示します。 図－２ 制御スキーム 図－2 制御スキーム は分かりやすくするためNADH しています。 図-2 て，処理水の平均Ｔ-Ｎは７mg/Ｌであり，平均79.5％ 硝化液循環率 表-1 実証実験結果一覧 70% センサーと pH センサーが 1 組の場合を示してい た設定値の範囲内にあれば、各槽の風量調整弁の ますが、複数の NADH センサー・pH センサーの —— 下水道機構情報 Vol.10 No.22 16開閉を行い、調整弁の開度に応じて送風機の運転 場合は、 より後段のセンサーの判断を優先します。 台数や送風量を制御します。NADH や pH が設定 反応タンクのHRT[h] 送気倍率 2〜 5.5 （汚泥返送含めず）[%] 活性汚泥の沈降特性 平均SVI：170 実験結果 （SVI、処理水SS） 平均SS：1.2mg/L BOD[mg/L] 4.9（2） 硝化速度 低水温1.7 T-N[ mg/L] 11.1（7） [mgN/gSS/h] 高水温2.4 無酸素タンクの T-P[mg/L] 0.95（0.24） 低水温1.3 脱窒反応速度 〜 3000 MLSS濃度 2300高水温2.0 [mgN/gSS/h] 処理特性 処理水質 最大値 （平均値） 好気タンクの 汚泥返送比 50～60％程度 低水温0.7 硝化速度 KN mgN/gSS/h 汚泥返送比 50～60％程度 ASRT 5〜 10日程度 （反応タンク水温） （19.5～30℃） 実験期間中の HRT は 8～10 時間でした。通常 (2)窒素除去の詳細 反応タンクのHRT[h] 8〜 10程度 BOD-SS負荷 の嫌気無酸素好気法と比べて好気タンクで脱窒が 流入水の平均 T-N が 33.5mg/L であったのに対 0.10〜 0.20 [kgBOD/(kgMLSS・d)] 行われる分無酸素タンクを小さくできるため、こ 2〜 5.5 送気倍率 T-N は 7mg/L であり、平均 して、処理水の平均 硝化液循環率 のように HRT を小さくすることができたと考え 70% 79.5％の窒素除去率を確認できました。晴天日の （汚泥返送含めず）[%] 活性汚泥の沈降特性 平均SVI：170 処理特性 られます。 水質については、 BOD が平均 2mg/L、 冬期に流入 窒素除去量の内訳を図-4 （SVI、処理水SS）に示します。 平均SS：1.2mg/L 硝化速度 低水温1.7 T-N 7mg/L、T-P が平均 0.24mg/L と、十 水が平均 T-N 濃度が上昇した際には、 好気タンクでの窒 [mgN/gSS/h] 高水温2.4 無酸素タンクの 分な処理性能が確認されました。 低水温1.3 素除去(NADH 脱窒)量が増加していることが分か 脱窒反応速度 高水温2.0 りました。 [mgN/gSS/h] 好気タンクの 低水温0.7 脱窒反応速度 (2)窒素除去の詳細 高水温1.2 450 NADH脱窒 [mgN/gSS/h] 流入水T-N濃度上昇に対応 400 余剰汚泥引抜 流入水の平均 T-N が 33.5mg/L であったのに対 凝集剤添加の要否 補完的利用 350 1 となっており、好気タンクで脱窒を行う NADH 風量制御下でも通年の安定した生物学的りん除去 KN = 0.885e0.034T 0.1 を確認できました。なお、PAC を主に降雨時に自 16 18 20 22 24 26 28 30 動添加しました。 返送汚泥系 1 32 反応タンク水温 T ℃ 硝化速度 循環脱窒速度 10 10 メタノール添加の要否 補完的利用 して、処理水の平均 T-N は 7mg/L であり、平均 循環脱窒 300 低水温期：1.7mgN/gSS/h 低水温期：1.3mgN/gSS/h 高水温期：2.4mgN/gSS/h 高水温期：2.0mgN/gSS/h 1 循環脱窒（Me0*） 循環脱窒（Me1*） 0.034T KN K=JDN 0.885e = 0.49e0.048T 循環脱窒（Me2*） 0.1 0.1 16 16 18 18 20 20 22 22 24 24 26 26 28 28 30 30 32 32 反応タンク水温 T ℃T ℃ 反応タンク水温 250 79.5％の窒素除去率を確認できました。晴天日の の窒素除去率を確認できました。晴天日の窒素除去量 に示します。冬期に流入 窒素除去量の内訳を図-4 150 200 の内訳を図－４に示します。冬期に流入水Ｔ-Ｎ濃度 水 T-N100濃度が上昇した際には、好気タンクでの窒 50 が上昇した際には，好気タンクでの窒素除去（NADH 素除去(NADH 脱窒)量が増加していることが分か 0 脱窒）量が増加していることが分かりました。 5 r 6 r 7 r r 8rr r 9 10 r 11 r12 1 2 3rr りました。 450 低水温期：1.7mgN/gSS/h 高水温期：2.4mgN/gSS/h 4rrr 月 図－4 NADH脱窒 窒素除去量の内訳（晴天日） 400 余剰汚泥引抜 350 返送汚泥系 流入水T-N濃度上昇に対応 1 低水温期：1.3mgN/gSS/h 低水温期：0.7mgN/gSS/h 高水温期：2.0mgN/gSS/h 高水温期：1.2mgN/gSS/h 1 循環脱窒（Me0*） NADH脱窒（Me0*） 循環脱窒（Me1*） 0.1 0.1 16 循環脱窒 本実証実験における、窒素除去関連の反応速度 300 循環脱窒速度 NADH脱窒速度 10 10 0.048T KJDN K=DN 0.49e = 0.18e0.066T NADH脱窒（Me1*） 循環脱窒（Me2*） NADH脱窒（Me2*） 16 18 18 20 20 を 図 -5 に 示 し ま す 。 硝 化 速 度 が 1.7 ～ 250 22 24 26 28 30 32 22 24 26 28 30 32 反応タンク水温 T ℃ 反応タンク水温 T ℃ 200 2.4mgN/gSS/h、無酸素タンクでの脱窒（循環脱 150 50 気無酸素好気法と同等程度の値でした。好気タン 0 5 r 6 r 7rr 8rr r 9 10 r 11 r12 1 2 3rr 4rrr 月 ク で の 脱 窒 （ NADH 脱 窒 ） 速 度 は 0.7 ～ 図－４ 窒素除去量の内訳（晴天日） 窒素除去量の内訳（晴天日） 図－4 1.2mgN/gSS/h であり、循環脱窒速度の概ね半分 程度でした。本実証実験の反応タンクは無酸素タ 本実証実験における，窒素除去関連の反応速度を 本実証実験における、窒素除去関連の反応速度 ンク 1 槽、 好気タンク 5 槽という構成であるため、 NADH脱窒速度 図－5 窒素除去関連の反応速度 低水温期：0.7mgN/gSS/h 図－５ 窒素除去関連の反応速度 10 高水温期：1.2mgN/gSS/h りん ⑶ りん除去 8 当日雨量 流入水T-P 処理水T-P 80 2～7mg/L（平均4.61mg/L） 70 図－６にりん濃度と除去率の推移を示します。流入 1 7 60 6 水平均Ｔ-Ｐが4.6mg/Lであったのに対して処理水平 50 5 NADH脱窒（Me0*） 当日雨量 mm 窒）速度が 1.3～2.0mgN/gSS/h であり、従来の嫌 100 40 4 NADH脱窒（Me1*） 均Ｔ-Ｐは0.24mg/L，りん除去率は平均94.5％となっ KDN = 0.18e0.066T 30 3 NADH脱窒（Me2*） 0.1 ており，好気タンクで脱窒を行うNADH風量制御下 平均0.24mg/L 20 2 16 18 20 22 24 26 28 30 32 0.24 10 図好気タンクでの脱窒量は無酸素タンクでの脱窒量 － 示示 しま 硝。 化硝 速度 -5にに しす。 ます 化が1.7～2.4mgN/gSS/ 速 度 が 1.7 ～ を 図５ 1 反応タンク水温 T ℃ でも通年の安定した生物学的りん除去を確認できまし の 2.5 倍程度となっていました。 2.0mgN/gSS/hであり，従来の嫌気無酸素好気法と同 窒） 速度が 1.3～2.0mgN/gSS/h であり、従来の嫌 100 ⑷ 省エネ性 0 0 h，無酸素タンクでの脱窒（循環脱窒）速度が1.3～ 2.4mgN/gSS/h、無酸素タンクでの脱窒（循環脱 平均 月 た。なお，PACを主に降雨時に自動添加しました。 図－5 窒素除去関連の反応速度 等程度の値でした。好気タンクでの脱窒（NADH脱 りん 当日雨量 流入水T-P 処理水T-P 実験期間中の送気倍率を図－７に示します。 90 気無酸素好気法と同等程度の値でした。好気タン (3)りん除去 窒）速度は0.7～1.2mgN/gSS/hであり，循環脱窒速度 ク で図-6 の 脱にりん濃度と除去率の推移を示します。 窒 （ NADH 脱 窒 ） 速 度 は 0.7 ～ 流 の概ね半分程度でした。本実証実験の反応タンクは無 1.2mgN/gSS/h であり、循環脱窒速度の概ね半分 入水平均 T-P が 4.6mg/L であったのに対して処理 酸素タンク１槽，好気タンク５槽という構成であるた 程度でした。本実証実験の反応タンクは無酸素タ 水平均 T-P は 0.24mg/L、 りん除去率は平均 94.5％ 5 r 6 r 7r r 8 8rr r 9 10 r 11 r12 1 2 3rr 4r r r T-P除去率 80 2～7mg/L（平均4.61mg/L） 平均94.5％ NADH風量制御により，天候等により流入Ｔ-Ｎ負 70 7 80 60 6 荷が変動すると，それに追従して送風倍率も自動的に 70 5 変動し，2.3～5.3倍の範囲で推移しました。 4 3 ンク 1 槽、 好気タンク 5 槽という構成であるため、 2 好気タンクでの脱窒量は無酸素タンクでの脱窒量 0 5 r 6 r 7r r 図－6 8rr r 9 10 r 11 平均0.24mg/L 2 3rr 4 r r50r 40 30 月 20 0.24 10 0 5 r 6 r 7r r 8rr r 9 10 r 下水道機構情報 Vol.10 No.22 11 r12 1 2 3rr 4 r r r 平均 月 T-P除去率 100 1 りん濃度・除去率の推移 1 の 2.5 倍程度となっていました。 r12 当日雨量 mm 市東部 2300〜 3000 分な処理性能が確認されました。 P mg/L します。 MLSS濃度 硝化速度 10 硝化速度 KN mgN/gSS/h サーの 動添加しました。 処理水質 られます。 BOD が平均 2mg/L、 最大値水質については、 T-N[ mg/L] 11.1（7） （平均値） T-P[mg/L] が平均 0.24mg/L 0.95（0.24） T-N が平均 7mg/L、T-P と、十 循環脱窒速度 KJDN mgN/gSS/h してい の2.5倍程度となっていました。 循環脱窒速度 KJDN mgN/gSS/h NADH 4.9（2） NADH脱窒速度 KDN mgN/gSS/h ように BOD[mg/L] め，好気タンクでの脱窒量は無酸素タンクでの脱窒量 を確認できました。なお、PAC を主に降雨時に自 NADH脱窒速度 KDN mgN/gSS/h で硝化 実験結果 のように HRT を小さくすることができたと考え ■■ ■■ 風量制御下でも通年の安定した生物学的りん除去 T-P除去率％ ます。 表-1 行われる分無酸素タンクを小さくできるため、こ ■■ ■■ P mg/L 最低風 表－１ 実証実験結果一覧 実証実験結果一覧 エンジニアリング・リポート となっており、好気タンクで脱窒を行う NADH ％ が設定 (1)実験結果一覧 実験期間中の HRT は 8～10 時間でした。通常 実験結果をまとめたものを表-1 に示します。 の嫌気無酸素好気法と比べて好気タンクで脱窒が T-N除去量 kgN/日 の運転 3－2 実験結果 T-N除去量 kgN/日 整弁の の風量調整弁を自動制御します。 —— 17 7～ 環脱 NADH脱 速度 NADH脱窒（Me0*） NADH脱窒（Me1*） KDN = 0.18e0.066T NADH脱窒（Me2*） 0.1 16 18 20 22 24 26 28 30 32 反応タンク水温 T ℃ エンジニアリング・リポート ■■ ■■ ■■ ■■ 窒素除去関連の反応速度 図－5 の嫌 当日雨量 8 流入水T-P 取りまとめました。 処理水T-P 7 70 6 60 半分 5 50 4 40 P mg/L .7 ～ 素タ ため、 平均0.24mg/L 気法の設計フローを示します。好気タンクでの脱窒量 を算出し，循環ポンプと無酸素タンク容量の算出時に 差し引くのが大きな特徴です。 20 0.24 10 1 窒量 START 0 0 5 r 6 r 7r r 8rr r 9 10 r 11 r12 1 2 3rr 4 r r r 平均 月 設計目標水質の設定 START T-P除去率 設計水質の検討 （最初沈殿池水面積負荷、 バイパス水路等の検討） 設計水温の設定 設計水量の設定 設計水質の設定 100 T-P除去率％ 目標窒素除去量 平均94.5％ MLSS濃度の設定 80 目標窒素除去量 目標りん除去量 70 処理 5 r 6 r 7r r 8rr r 9 10 r 11 r12 1 2 3rr A-SRT の設定 月 4r r r YES 3 0.11kWh/m となりましたが，これは一般的な嫌気無 6 １） の約70％程度であると推計 酸素好気法の送風電力 5 YES NO NO 残留アルカリ 度は適当か NaOH注入の検討 送気倍率 2 1 3 NO 10 20 30 40 必要な 窒素除去量を満 足するか NO 50 流入水T-N mg/L BOD−SS負荷 YES の確認 図－7 送風倍率の変化 雨天日 0 0 10 20 30 40 メタノール添 （反応タンク容量制約下 のオプション）加の検討 風量制御領域の設定 YES NADH・pH・DOセンサー の設置位置選定 不足する脱窒量の 補完機能検討 （メタノール添加、設 計水質等の検討） NO 余剰汚泥量の算出 YES （反応タンク容量制約下 のオプション） 風量制御領域の設定 りん除去量の算出 NADH・pH・DOセンサー 凝集剤添加の検討 放流水りん濃度を満 足するか 50 また、硝化液循環率（返送汚泥含まず）は 70％ 流入水T-N mg/L 程度で、下水道設計指針で記述されている嫌気無 図－７ 送風倍率の変化 図－7 送風倍率の変化100～150％と 酸素好気法の硝化液循環率である また，硝化液循環率（返送汚泥含まず）は70％程度 比較し 50～70％程度低減することが可能となり で，下水道設計指針で記述されている嫌気無酸素好気 ました。 また、硝化液循環率（返送汚泥含まず）は 70％ 程度で、下水道設計指針で記述されている嫌気無 法の硝化液循環率である100～150％と比較し50～70％ 程度低減することが可能となりました。 ４．技術マニュアル 酸素好気法の硝化液循環率である 100～150％と 以上の実証実験の結果を基に、 「NADH 風量制 比較し 50～70％程度低減することが可能となり 御を利用した嫌気無酸素好気法」および「NADH ました。 技術マニュアル 風量制御を利用した循環式硝化脱窒法」の技術マ ニュアルを取りまとめました。 ４．技術マニュアル 以上の実証実験の結果を基に， 「NADH風量制御を 図-8 に NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素 御を利用した嫌気無酸素好気法」および「NADH NO 余剰汚泥量の算出 YES 最終沈殿池 容量の算出 必要空気量の算出 ：本法における追加検討項目 りん除去量の算出 END 凝集剤添加の検討 破線は補完的設備関連 晴天日 1 不足する脱窒量の 補完機能検討 （メタノール添加、設 ※ 計水質等の検討） NO の設置位置選定 雨天日 0 YES 必要空気量の算出 最終沈殿池の 水面積負荷 水深の設定 0 2 残留アルカリ 度は適当か 返送汚泥 ポンプ容量 の算出 反応タンク容量の算出 必要な 窒素除去量を満 足するか 最終沈殿池 容量の算出 晴天日 4 アルカリ度の収支計算 メタノール添 加の検討 YES ※ NADH脱窒 量の算出 最終沈殿池の 水面積負荷 水深の設定 3 BOD−SS負荷 の確認 アルカリ度の収支計算 4 5 NaOH注入の検討 ポンプ容量 の算出 嫌気タンク容量の算出 ※ 必要硝化量 を満足するか YES 6 ※ NADH脱窒 量の算出 好気タンク 容量の追加 NO こ の 結 果， 単 位 処 理 水 量 あ た り の 送 風 電 力 は 嫌気タンク 返送汚泥 滞留時間の設定 循環ポンプ・ 無酸素タンク 容量の算出 反応タンク容量の算出 好気タンク容量の算出 3.68倍となりました。 嫌気タンク容量の算出 A-SRT 必要硝化量 の設定 を満足するか 天日のみの平均値は4.23倍，雨天日のみの平均値は 容量の算出 好気タンク容量の算出 好気タンク 容量の追加 NO 実験期間中の平均送風倍率（晴雨共）は4.04倍，晴 されます。 嫌気タンク 滞留時間の設定 循環ポンプ・ MLSS濃度の設定 無酸素タンク 図－６ りん濃度・除去率の推移 図－6 りん濃度・除去率の推移 4.5％ 設計水質の検討 （最初沈殿池水面積負荷、 バイパス水路等の検討） 設計水温の設定 設計水量の設定 設計水質の設定 設計目標水質の設定目標りん除去量 90 送気倍率 す。流 30 3 2 図－８にNADH風量制御を利用した嫌気無酸素好 80 2～7mg/L（平均4.61mg/L） 当日雨量 mm りん タン 放流水りん濃度を満 NO 足するか 図－８ NADH風量制御を利用した嫌気無酸素好気法の 図－８ NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素好 YES 設計フロー 気法の設計フロー ：本法における追加検討項目 END 破線は補完的設備関連 おわりに ５．おわりに 図－８ NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素好 本共同研究では、 嫌気好気活性汚泥法に NADH 風量制御という新しい手法を導入することで、従 気法の設計フロー 本共同研究では，嫌気好気活性汚泥法にNADH風 来よりも省スペース化・省エネ化を実現しました。 量制御という新しい手法を導入することで，従来より 技術マニュアルの発刊により、本技術が広く採用 ５．おわりに も省スペース化・省エネ化を実現しました。技術マニ され、既存施設を活用した下水処理の高度処理 本共同研究では、嫌気好気活性汚泥法に NADH ュアルの発刊により，本技術が広く採用され，既存施 化・省エネ化が増々進展していくことを期待しま 風量制御という新しい手法を導入することで、従 設を活用した下水処理の高度処理化・省エネ化が増々 す。 来よりも省スペース化・省エネ化を実現しました。 進展していくことを期待します。 技術マニュアルの発刊により、本技術が広く採用 参考文献 1）浜田知幸「窒素除去におけるエネルギー消費 以上の実証実験の結果を基に、 「NADH 風量制 利用した嫌気無酸素好気法」および「NADH風量制 好気法の設計フローを示します。好気タンクでの され、既存施設を活用した下水処理の高度処理 参考文献１）浜田知幸「窒素除去におけるエネルギー消 構造に関する検討」下水道協会誌 vol52 No.629 p.18-20 脱窒量を算出し、循環ポンプと無酸素タンク容量 御を利用した循環式硝化脱窒法」の技術マニュアルを 化・省エネ化が増々進展していくことを期待しま 費構造に関する検討」下水道協会誌vol52 No.629 p.18－20 風量制御を利用した循環式硝化脱窒法」の技術マ の算出時に差し引くのが大きな特徴です。 す。 ニュアルを取りまとめました。 下水道機構情報 Vol.10 No.22 18 ——図-8 に NADH 風量制御を利用した嫌気無酸素 好気法の設計フローを示します。好気タンクでの 脱窒量を算出し、循環ポンプと無酸素タンク容量 参考文献 1）浜田知幸「窒素除去におけるエネルギー消費 構造に関する検討」下水道協会誌 vol52 No.629 p.18-20