2-(3)-4 反応槽への送風方法を変更した送風量削減調査結果について東部第二下水道事務所葛西水再生センター島田誠一、石井健一、小谷野正雄、渡部昇１はじめに環境確保条例による温室効果ガス排出量削減義務や改正省エネ法による事業者全体としてのエネルギー管理が平成２２年４月１日からスタートした。これを受け、各水再生センターでは送風量削減に伴う電力削減への取組が求められたことから、当センターでは、平成２２年度にＤＯ設定値の見直しやビーカー実験による送風量削減の可能性に関する調査を実施した。その結果、Ａ回路から最終回路の送風量を段階的に絞った方法（以下、テーパード法という。）では、アンモニアの硝化時間が短縮でき、送風量削減に繋がる可能性が確認できた。本報告は、平成２２年度調査で効果が確認できた条件での、実施設における検証結果について報告するものである。２平成２２年度ばっき実験調査結果（各回路ごとの送風量の違いによる硝化実験）送風条件を表１に、調査結果を図１、図２に示した。表１各送風条件写真の装置に反応槽混合液５ Lを入れ、条件１から３の方法でばっきを行い、 1 時間ごとに NH 4 -N 、 NO 2 -N、 NO 3 -N等の測定を行った。条件１、２に差が見られなかったが、条件３は８時間後の NH 4 -N 濃度が 1.0mg/L を下回る結果が得られた。さらに、NO 3 -Nについても、条件３の方が他の条件よりも約 5mg/L高い結果が得られた。 1 図１条件別の NH 4 -N 濃度の挙動図２条件別の NO 3 -N 濃度の挙動調査の結果、テーパード法は、硝化時間の短縮が可能となり、結果的に送風量の削減に繋がることが期待できると判断した。３平成２３年度検証調査３．１北1系調査方法と削減達成目標北2系図３に検証調査実施施設等を示した。北２系７号（テーパード法）を検証施設に８号（制限ばっ気法）を対照施設として、削減達成目標は対前年同月比５％（空気倍率で比較）とした。 1号 2号 3号 4号検証調査水槽また、空気弁の開度設定の変更や処理状況を連続で確認するために、Ｂ回路にイオン電 5号 6号 7号 8号 NH4計対照水槽極式 NH 4 計（セントラル科学製）を設置して図３検証調査実施施設等連続測定を行った。ただし、当センターでは、平成２３年３月の震災の影響で水処理施設（第一、第二沈殿池）が大きく損傷し、放流水質にも影響があったために、年度当初は検証調査に取組めない状況にあった。さらに、７月中旬からみやぎ受泥に伴う汚泥循環が長期間継続したために、本格的な検証調査の開始は９月以降となった。表２３．２７号反応槽のライザ管の開度設定表２に検証施設の北２系７号（テーパード A回路法）の空気弁の変更前後の開度を示した。調整前の制限ばっ気の開度設定をＡ回路～最終回路の空気弁の開度を段階的に絞り、７月１１日に空気弁の全開の数をＡ :Ｂ :Ｃを B回路５：３：１に設定して検証調査を行った。なお、調整前の空気弁の開度の設定は、制限ばっ気としていた７、８号の空気弁の設定開度である。 C回路 2 検証調査時の空気弁の開度調整元弁開度 1 2 3 4 5 6 7 8 元弁開度 1 2 3 4 5 6 7 8 元弁開度 1 2 3 4 5 6 7 8 調整前 15 2/9 2/9 2/9 2/9 2/9 2/9 2/9 2/9 50 6/9 6/9 6/9 6/9 6/9 6/9 6/9 6/9 45 7/9 7/9 7/9 7/9 7/9 7/9 7/9 7/9 6月30日 40 全開全開 2/9 全開 2/9 全開 2/9 全開 40 全開 2/9 2/9 全開 2/9 2/9 全開 2/9 25 2/9 2/9 2/9 6/9 6/9 2/9 2/9 2/9 7月1日 40 全開全開 2/9 全開 2/9 全開 2/9 全開 30 全開 2/9 2/9 全開 2/9 2/9 全開 2/9 25 2/9 2/9 2/9 全開 6/9 2/9 2/9 2/9 7月11日 40 全開全開 2/9 全開 2/9 全開 2/9 全開 40 全開 6/9 6/9 全開 6/9 2/9 全開 2/9 25 2/9 2/9 2/9 全開 6/9 2/9 2/9 2/9 ４検証調査結果及び考察４．１水質の状況９月１３日から１０月２１日の７号と８号の NH 4 -Nの測定結果を表３に示した。８号処理水の NH 4 -N濃度は９月２０日 6.4mg/L、９月２９日 1.4 mg/Lと 1mg/L以上を２回検出した。一方、７号（テーパード法）については、NH 4 -N濃度が 1.0mg/L以上を 4 回検出している。この理由は、７号はＢ～Ｃ回路にかけて全開の数が少なく設定しており、流入水の濃度変動によって、 NH 4 -Nの硝化が十分進まずに上昇したと考えられる。ただし、７号の NH 4 -Nの上昇は一過性で長期間継続することもなく、８号と同程度の硝化が行われていることを確認した。表３７号、８号の水質測定結果７B ７A 月日 9月13日 9月14日 9月15日 9月16日 9月20日 9月21日 9月27日 9月28日 9月29日 9月30日 10月4日 10月4日 10月4日 10月4日 10月4日 10月5日 10月6日 10月7日 10月11日 10月12日 10月13日 10月14日 10月18日 10月19日 10月20日 10月21日４．２時間天気 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 13:30 10:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 10:00 14:30 10:00 10:00 14:00 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 10:00 晴晴晴晴曇 NH4-N NH4-N 10.7 13.0 10.5 13.3 7.8 0.5 8.8 11.3 12.1 9.6 14.9 10.8 11.1 11.6 13.1 10.8 7.9 5.3 10.9 0.9 16.3 11.1 9.5 9.3 9.3 10.2 雨曇晴晴晴晴曇曇晴晴晴晴晴曇曇曇曇 4.8 7 .9 5.3 8 .8 8 .9 0.5 4.4 4.2 6.3 4.0 3.6 3.3 3.8 4.7 6.3 5.3 3.1 3.1 4.0 0.6 7 .4 4.9 5.1 4.9 5.8 4.6 NH 4 計（現場設置）の精度確認８C NH4-N NH4-N （MT-１） 3.7 6 .1 4.5 6 .9 7 .2 1.5 4.9 4.9 6.0 4.6 0.9 3 .1 0.9 4 .3 9 .0 0.5 0.7 0.7 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 1.0 0.8 0.4 0.6 0.5 0.6 3 .1 0.7 0.7 0.7 0.8 0.7 4.4 5.2 7.1 6.1 7.0 4.4 5.0 1.9 7 .4 5.8 5.9 5.9 6.9 5.9 0.8 0.9 1.0 1.0 6 .4 0.6 0.7 0.8 1 .4 0.8 0.9 1.0 0.5 0.8 0.9 0.7 0.6 0.8 0.8 0.7 0.9 0.7 mg/L 10 ９月１３日～２１日に測定した NH 4 -N NH4計計器値 8 の手分析（ MT-1）とＢ回路に設置したイオン電極式 NH 4 計の測定値を使って、精度確認を行った結果を図４に示した。実測値と計器の相関係数は、R NH4-N ７C 6 4 R² = 0.7647 2 ２ 0 0 =0.7647 と良好な結果であった。 2 4 6 8 10 NH4-N実測値（ MT-１） 3 図４ NH 4 計の精度管理（ NH 4 計と MT-１）４．３ NH 4 計による硝化制御の可能性 7 号Ｂ回路に設置した NH 4 計の測定値と最終回路の NH 4 -N 濃度の関係を図５に示した。図５の赤の破線で示したとおり、現状の空気弁の条件では、Ｂ回路の NH 4 -N 濃度を 6.5mg/L以下に制御することで、最終回路の NH 4 -N 濃度を 1.0mg/L 以下まで処理することが可能になると判断した。 NH 4 計による管理方法図５今後、 NH 4 -N濃度による送風量制御が可能になれば、現状のＤＯ制御よりも送風量の削減が期待できると考えられる。４．４表４凝集剤（ PAC）の削減効果７号におけるテーパード法は、Ａ回路における生物学的なりんの吐き出しは、北系反応槽処理状況（ 10 月 20 日）号回路 1 B A ほとんど見られない。表４は、１０月１６日の降雨後にりん 2 処理が不安定になった１０月２０日の北 3 系全反応槽各回路ごとの窒素とりんの水質分析結果である。 4 ７号以外は PO 4 -P 濃度が 1mg/L 以上を検出していたが、７号については窒素、 5 りんの処理は良好に行われていた。 6 図６に、北１、２系の PO 4 -P 計の測定結果（時間毎）を示した。 7 北１系については、１７日～１８日にかけて数時間 PO 4 -P 濃度が PAC 注入開始 8 NO2 NO3 PO4-P DO 13:30 13:30 13:30 13:30 14.7 欠測 0.0 欠測 0.0 欠測 18.3 0.3 1.1 欠測 C 1.7 0.3 11.3 2.0 2.0 A 15.8 0.0 0.0 18.7 0.4 B 11.6 0.0 1.4 9.6 1.5 C 1.0 0.3 10.2 1.8 3.0 A 14.2 0.0 0.0 16.4 0.3 B 9.1 0.0 2.0 6.0 1.2 C 0.8 0.0 12.2 1.3 3.3 A 15.1 0.0 0.2 15.9 0.4 B 10.5 0.2 2.5 8.2 1.8 C 0.8 0.0 13.6 1.9 3.1 A 14.8 0.0 0.2 15.2 0.3 B 10.1 0.0 2.3 7.4 1.2 C 1.0 0.4 10.8 1.2 2.1 A 15.0 0.0 0.2 9.9 0.3 B 9.0 0.5 5.2 4.8 2.3 C 0.9 0.5 14.0 1.6 3.1 A 12.3 0.0 0.9 3.6 0.5 B 5.9 0.3 5.7 0.4 1.2 C 0.6 0.0 10.8 0.1 1.6 A 14.6 0.0 0.7 14.2 0.4 B 10.0 0.2 3.8 7.4 1.3 0.8 0.2 13.8 2.4 1.9 mg/L C DO設定値濃度の 2mg/L を超過したことから、 NH4 13:30 2.5 mg/L 5,057Lの PACが注入された。しかし、２系については制限ばっ気であることや、表４のとおり７号の PO 4 -P 濃度は 0.1mg/Lと良好に処理されており、２系全体の PO 4 -P の濃度が PAC 注入設定濃度の 2.0mg/Lを超過しなかったことから、 PAC注入が無かった。特に、７号のテーパード法は、Ａ回路でのりんの吐き出しがほとんどないことから、処理水の PO 4 -P 濃度が大きく上昇することがないために、凝集剤の削減効果も期待できると考えられる。図６ 4 北１、２系の PO 4 -P 計のトレンド４．５送風量削減効果（送風倍率での比較）平成２２年と２３年の７月から９月の北表５平成 22 年 7 月～ 9 月の送風倍率系１号から８号の送風倍率結果を表５、６北1系北2系に示した。降水量降水量や汚泥循環等があり単純比較は難 1号 2号 3号 4号 5号 6号 7号 8号しいが、北２系７号（テーパード法）の送 H22．7月 77 4.1 4.4 5.4 5.2 4.9 4.7 5.4 5.0 風倍率は対照である８号よりも低く、７月 H22．8月 24.5 4.9 5.6 5.9 5.7 5.7 6.0 5.9 5.4 は 7.4％、８月は 11.9％と前年同月比（送 H22．9月 368 4.4 4.3 4.1 4.3 3.5 4.3 4.3 4.2 風倍率）で５％を上回って削減を達成していた。表６なお、９月における削減率については、平成 23 年 7 月～ 9 月の送風倍率平成２２年９月は 360mm の降雨があり、単北1系純比較は難しい。降水量そこで、対照である８号と比較したところ７号の方が送風倍率が 0.4 倍高い結果であったことから、原因等について検証調査を継続しているところである。５ 1号 2号北2系 3号 4号 5号 6号 7号 8号 H23.7月 42 5.9 5.3 5.2 5.6 5.3 5.0 5.0 5.3 H23.8月 198.5 5.6 5.1 5.2 5.2 5.3 5.2 5.2 5.4 H23.9月 139.5 4.3 4.5 4.1 4.3 4.6 4.8 4.9 4.5 まとめ今回の実施設を使った検証調査を行った結果、以下のことが分かった。 ① テーパード法は、制限ばっき法と同程度の硝化が行われていた。 ② テーパード法は、Ａ回路での生物学的なりんの吐き出しはほとんどなく、降雨時も他の反応槽と比較し PO 4 -Pの処理が安定していたことから、凝集剤（ PAC）の削減効果も期待できる。 ③ テーパード法の７月、８月の送風倍率は、前年同月比（送風倍率比）５％を超えて削減目標を達成したが、９月は対照槽より 0.4 倍高い結果であり、現在、原因等調査を継続している。 ④ イオン電極式 NH 4 計と手分析（ MT-1）の NH 4 濃度には、良好な相関が確認できた。 ⑤ 今回の空気弁の開度条件の場合、Ｂ回路（中間部）の NH 4 -N濃度を 6.5mg/L以下に処理できれば、最終回路の NH 4 -N濃度は 1.0mg/L以下まで処理が可能である。 ⑥ 最適な空気弁の開度調整や NH 4 計を活用した送風量制御を行うことにより、さらに送風量の削減効果が期待できると考えられる。今後も、硝化状況と送風量の詳細な関係について、調査を継続し、テーパード法の有効性を十分検証した上で他の反応槽への展開を図って、効果的な送風量削減を目指す予定である。 5