ORP屈曲点による硝化完了時点の検出とこれを用いたばっ気の自動制御

• 担当機関: 農業工学研究所
• 研究期間: 2000～2000
• 研究担当者: 金瀅中（韓国建国大学）; 端憲二; 本間新哉; 柚山義人（ＪＩＣＡ）
• 発行年度: 2000
• 要約: ばっ気中の溶存酸素濃度を一定値に制御した場合、硝化の完了とORP屈曲点が一致することを見い出した。またこれを用いて，ばっ気量を節減しながら，有機物及び窒素除去のために無駄なくばっ気を行える自動制御システムを開発した。
• 背景・ねらい: 農村地域における農業用水や湖沼などにおいては、生活排水の流入により富栄養化が進んで問題となる場合がある。一方農業集落排水は小規模であることから、処理水の質・量ともに時間的変動が大きく、また管理者は施設に常駐しない場合が多いなどの制約がある。; 本研究では、これら条件下においても低コストで優れた処理性能を安定して発揮できる自動制御システムを開発した。

成果の内容・特徴

1. ばっ気、非ばっ気時間を固定した長時間ばっ気方式（連続流入）において、ばっ気中におけるＤＯ（溶存酸素濃度）を一定値（2.0mg／ｌ）に制御した場合、硝化の完了時にＯＲＰ（酸化還元電位）曲線上に傾きが0に近くなる点（屈曲点　Ｐ１）が現れることを見い出した。（図１）
   
2. これを利用し，ばっ気時間中のDOを一定値に制御（2.0mg／ｌ）し、かつ硝化が終了した時（Ｐ1）と脱窒が終了した時ＯＲＰ曲線上に現れる屈曲点（Ｐ2）を検出し、ばっ気を停止及び開始する自動制御システムを開発した。本システムは硝化終了時点を的確に検出し、ばっ気を停止するのが最大の特徴である。（図２）
   この自動制御システムを用いた結果、有機物や窒素除去のために必要十分なばっ気量を確保しつつ無駄なばっ気量を減らし、かつ高い窒素除去率（93～96％）と高い
   ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）除去率（98％～99％）を示すことができた。
   
3. 流入水の量や水質の変動、すなわち流入負荷に変動を与えた場合でも、ＢＯＤで99％、窒素で96％、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）で95％、ＴＯＣ（有機性炭素）で97％の除去率を示し、安定して良好な処理水質を得られることがわかった。本自動制御システムが流入負荷変動によく対応し、ばっ気時間と非ばっ気時間を適切に確保していることが示された。
   

• 成果の活用面・留意点: 本研究により、ORPを用いた自動制御システムが経済性と高度処理性能をあわせ持つことが示されが、今後実スケールでのプラント実験による検証が必要と考えられる。
• カテゴリ: 自動制御 低コスト