JP3646746B2

JP3646746B2 - Respiratory rate measuring device for microorganisms

Info

Publication number: JP3646746B2
Application number: JP29567395A
Authority: JP
Inventors: 孝之大月; 鉄也川添; 信明長尾
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2015-11-14
Also published as: JPH09135679A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は微生物の呼吸速度測定装置に関し、更に詳しくは、例えば、排水の微生物処理時に、当該微生物の呼吸速度（酸素消費速度）を長期に亘って安定して測定することができる微生物の呼吸速度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば活性汚泥法による下水処理システムの場合、沈澱槽で懸濁物質が沈澱・除去されたのちの下水は、活性汚泥が保持されている曝気槽に送入され、そこで曝気される。このとき、活性汚泥中に存在する好気性微生物が下水中の有機質成分（以下、基質という）をエネルギー源として酸化し、自己増殖の代謝活動を行う。したがって、所定時間の曝気処理後にあっては、下水中の基質は活性汚泥中の微生物の代謝活動により、炭酸ガスと水に分解されて除去され、下水は清浄化する。
【０００３】
上記した代謝活動の過程で、微生物は処理対象の下水中の溶存酸素（ＤＯ）を消費する。このとき、処理対象の下水中に、例えば、低級脂肪酸のように、微生物が取込みやすい基質（以後、易分解性基質という）の存在割合が多い場合には微生物による酸素消費速度は大きくなり、また、高級脂肪酸や蛋白質のように、易分解性成分への加水分解過程が律速となる基質（以後、難分解性基質という）が主体として存在する場合は上記酸素消費速度は小さくなる。
【０００４】
すなわち、微生物（活性汚泥）の活性と濃度が一定であるとした場合には、供給される処理水中の易分解性基質と難分解性基質との存在比率の変動に対応して、微生物の酸素消費速度、すなわち基質の酸化速度は変動する。したがって、下水処理時間の長短は上記酸素消費速度の大小によって律速される。
上記した酸素消費速度は、次元：ｍｇＯ₂／（ｌ・ｈｒ）で示され、通常、呼吸速度と呼ばれ、下水中のＤＯ濃度の変化を経時的に測定することによって把握されている。
【０００５】
この呼吸速度の測定装置としては、微生物を含む排水の中に酸素濃度計を配置し、測定対象の排水を間欠的に曝気し、曝気後の排水中のＤＯ濃度の変化を測定して当該微生物の呼吸速度を演算するというものが知られている。
しかしながら、上記した装置の場合、酸素濃度計は常時排水中に浸漬された状態にあるため、時間の経過とともに排水によって汚染され、測定値の精度低下，不安定化などの問題が発生する。そのため、実際の排水処理現場で、上記装置を実使用した場合には、酸素濃度計の検知部を頻繁に洗浄・交換することが必要になってくるという問題がある。
【０００６】
また、測定の原理からすると、曝気を断続的に行うことが必要になり、結果として、連続的な測定結果を得ることができない。
そのため、排水中のＤＯ濃度を測定する上記装置の場合、呼吸速度の変化を経時変化として連続的に測定することにより、その測定結果から、対象として供給されてくる排水中の易分解性基質と難分解性基質の濃度変化を把握して処理系の適正管理を行うための情報提供源としては不適切である。
【０００７】
ところで、前記したように、処理対象の排水中には易分解性基質と難分解性基質とが含有されているが、これら基質の含有量を把握することは、当該排水の活性汚泥処理を行う上で、重要な事柄である。
一般に、排水の活性汚泥処理時に、易分解性基質は、それを取込む活性汚泥（微生物）の呼吸速度が大きくなることからして、短期的な酸素要求量に影響を与え、また難分解性基質は、それを取込む活性汚泥の呼吸速度が小さくなることからして、長期的な酸素要求量に影響を与える。
【０００８】
したがって、排水中の易分解性基質と難分解性基質との存在割合は、当該排水の完全な処理に必要な酸素要求量の経時変化を律速することになり、そのことは、同時に、排水処理を完全に終結するために必要な曝気時間の長短を規制することになる。
例えば、排水中に易分解性基質のみが含まれている場合には、その基質の含有量にもよるが、比較的短時間の集中的な曝気処理で当該基質の分解を完了させ、排水処理を終えることができる。
【０００９】
しかし、同時に難分解性基質が含有されている場合には、上記した時間で曝気処理を終了させると、易分解性基質は除去されたものの、難分解性基質の分解は終了していないため、難分解性基質の一部は残存し、排水の清浄化は達成されていないことになる。すなわち、この処理排水に対しては、更に曝気を継続することが必要になる。
【００１０】
実際の排水処理にあっては、供給されてくる処理対象の排水の性状は一定ではなく、易分解性基質と難分解性基質の含有量は経時的に変動している。したがって、この負荷変動は、当該排水に対する短期的および長期的な酸素要求量の変動に影響を与えることになる。
このようなことから、排水処理の適正な運転管理を行うためには、処理対象の排水に対し、易分解性基質と難分解性基質のそれぞれの含有量を測定することが必要になる。
【００１１】
この場合、易分解性基質と難分解性基質との含有量は、通常、微生物の呼吸速度装置を用いて、次のように行われている。以下に、その方法を図２に則して説明する。
まず、系内の基質は既に完全に分解され、測定される呼吸速度は内性呼吸に基づく水準にまで低下している活性汚泥が用意される。このような活性汚泥は、測定装置内または別途用意した容器内で連続的な曝気処理を行うことによって得ることができる。今、この活性汚泥の呼吸速度をａ₀とし、またこの活性汚泥は硝化活性を持たないものとする。
【００１２】
この活性汚泥の所定量を呼吸速度測定装置に投入したのち、ここに、易分解性基質と難分解性基質とを含有する測定対象の排水の所定量を投入して曝気する。これら基質が活性汚泥に栄養素として取込まれることにより、呼吸速度測定装置の測定値、すなわち、活性汚泥の呼吸速度は増大する。そして、全ての基質が分解消費されると、測定される呼吸速度は、再び活性汚泥の内性呼吸にのみ起因する値ａ₀に回帰する。
【００１３】
このときの呼吸速度の経時変化は、通常、図２に示したような態様をとる。すなわち、呼吸速度測定装置に投入された活性汚泥は、排水の投入時点（ｔ₁）では呼吸速度ａ₀を示しているが、排水の投入と曝気開始の時点ｔ₁で呼吸速度ａ₁にまで急上昇して時点ｔ₂までその値を保持し、ついで、呼吸速度ａ₂まで低下して時点ｔ₃までその値を保持したのち、再び呼吸速度ａ₀に回帰して、以後、その値を保持し続ける。
【００１４】
図２で示した呼吸速度の経時変化は次のことを意味する。
すなわち、時点ｔ₁から時点ｔ₂までの曝気過程（第１期という）では、排水中の易分解性基質の酸化・分解と、同じく難分解性基質の易分解性基質への加水分解、および生成した易分解性基質の酸化・分解と、活性汚泥それ自体の内性呼吸とが複合して進行しており、呼吸速度を律速しない程度に充分な易分解性基質の濃度が系内に保持されている。その結果として、呼吸速度ａ₁は最大呼吸速度として測定される。
【００１５】
また、時点ｔ₂から時点ｔ₃までの曝気過程（第２期という）では、既に、第１期で原水に含有されていた易分解性基質の酸化・分解は終了しているので、前記した難分解性基質の易分解性基質への加水分解と生成した易分解性基質の酸化・分解、および活性汚泥それ自体の内性呼吸が複合して進行している。そして、そのときには、難分解性基質の易分解性基質への加水分解が律速因子として作用するため、測定される呼吸速度ａ₂は、第１期の呼吸速度ａ₁よりも低い値を示す。
【００１６】
そして、第２期で難分解性基質の酸化・分解が終了すると、以後の曝気過程では、活性汚泥の内性呼吸のみが進行し、それが、最低水準値である呼吸速度ａ₀として測定される。
換言すれば、易分解性基質は時点ｔ₁から時点ｔ₂の時間間隔で酸化・分解されたことになり、難分解性基質は時点ｔ₁から時点ｔ₃の時間間隔で酸化・分解されたことになる。
【００１７】
以上のことから、次のようにして排水中の易分解性基質と難分解性基質を定量することができる。
まず、難分解性基質の易分解性基質への加水分解速度および内性呼吸速度が一定であると仮定すると、図２の第１期において、時点ｔ₁と時点ｔ₂および呼吸速度ａ₁と呼吸速度ａ₂で囲まれている領域Ａの面積は、排水中の易分解性基質の酸化・分解に必要な酸素要求量に相当する。そして、排水中における基質の濃度は当該基質の酸素要求量で表現されるのが通例であるので、領域Ａの面積値を投入排水量で除算することによって、当該排水における易分解性基質の含有量（濃度）を算出することができる。
【００１８】
また、図２において、時点ｔ₁と時点ｔ₃および呼吸速度ａ₂と呼吸速度ａ₀で囲まれている領域Ｂの面積は、排水中の難分解性基質の酸化・分解に必要な酸素要求量に相当する。したがって、領域Ｂの面積を投入排水量で除算することにより、当該排水における難分解性基質の含有量を算出することができる。
しかしながら、上記したようにして測定される各呼吸速度は、最初に測定装置に投入された活性汚泥の濃度や単位重量当りの活性によって律速される。そしてまた、汚泥濃度や汚泥活性は、呼吸速度の測定に要する時間，測定値の精度に大きな影響を与える。
【００１９】
例えば、高活性の活性汚泥を用いた場合、それに含まれている微生物の呼吸速度は大きいので、測定対象の排水を投入したときに測定される呼吸速度の最大値は高くなるとともに、排水中の基質は急速に分解するので、その測定時間は短くなる。
しかしながら、活性汚泥の活性が高すぎると、図２における第１期の測定時間は短くなりすぎて、第１期と第２期を充分な精度で区別立てすることができなくなるので、前記した方法で、排水中の易分解性基質と難分解性基質の含有量をそれぞれ精度よく定量することが困難になる。すなわち、測定対象である排水の評価が困難になる。
【００２０】
また、仮に活性が適正な活性汚泥を用いた場合であっても、汚泥濃度に対して測定対象の排水の投入量が過少である場合にも、その測定時間が短くなりすぎて、第１期と第２期の区別立てが困難になって排水の評価が精度よく行えなくなる。
このような問題を防止するためには、用いる活性汚泥の汚泥濃度当りにおける排水の投入量、すなわち全体の測定系における排水濃度を適正に調整することが必要になる。しかしながら、実際問題としては、このような適正条件は、用いる活性汚泥の汚泥活性は常に変動しているので、一定に設定することが困難である。すなわち、常に一定濃度で一定量の活性汚泥を準備して、それを用いて排水の評価を行えばよいというわけではない。
【００２１】
更には、前記した排水の評価方法において、測定条件が不適切であったり、また、排水中に易分解性基質の含有量が極めて少ない場合には、第１期の時間は極端に短く測定されたり、または全く観測されることなく呼吸速度の測定が終了してしまい、第１期と第２期の区別立てが極めて困難または不可能になる。
このように、前記した排水の評価方法においては、測定系に投入する活性汚泥の初期濃度や初期活性、汚泥濃度当りの排水濃度、測定対象の排水における易分解性基質の含有量などが適切な値になっていない場合には、図２において、呼吸速度ａ₁（最大呼吸速度）を表す領域Ａのピークと呼吸速度ａ₂を表す領域Ｂのピークとの判別ができなくなることがあり、そのため、第１期と第２期の区別立てが困難になる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、処理水中に浸漬した酸素濃度センサによって溶存酸素の経時変化を測定することにより、微生物の呼吸速度変化を把握する従来の呼吸測定装置における前記酸素濃度センサの検知部が短期間でその検知能を喪失するという問題を解決し、長期に亘りメンテナンスフリーで安定した計測値を測定することができる微生物の呼吸速度測定装置の提供を目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明においては、まず、内部空間が微生物と基質を反応させる水相部および前記水相部に接触して位置する気相部に画分されている密閉構造の反応槽；前記水相部に導入されている曝気手段；前記気相部に連通して配設され、前記気相部の炭酸ガスを吸収する炭酸ガス吸収手段；ならびに、前記気相部に連通して配設され、前記気相部の酸素濃度を測定する酸素濃度センサ；を備えていることを特徴とする微生物の呼吸速度測定装置が提供される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
まず最初に、図１に基づいて本発明の呼吸速度測定装置を説明する。
図１は、本発明の呼吸速度測定装置の１例を示す概略図である。
この測定装置は、図１で示したように、反応槽１と炭酸ガス吸収手段２とＵ字管３と反応槽１に導入された曝気手段４と炭酸ガス吸収手段２に装着された酸素濃度センサ５とをもって構成されている。
【００２５】
反応槽１は全体として密閉構造になっていて、その内部空間は、活性汚泥と基質を反応させる水相部１ａと、その水相部に接触する気相部１ｂとに画分されている。
水相部１ａに導入されている曝気手段４は例えば散気管であり、これはパイプｐ₁を介してブロア６に接続され、ブロア６を作動させることにより所定量の空気が曝気手段４から水相部１ａに曝気されるようになっている。
【００２６】
炭酸ガス吸収手段２は全体として密閉構造になっていて、その内部空間は、例えばＮａＯＨ水溶液やＫＯＨ水溶液のような炭酸ガス吸収剤２ａとそれに接触する気相部２ｂとに画分されている。そして、上記した炭酸ガス吸収剤２ａには、他端が反応槽１の気相部１ｂと連通するパイプｐ₂が挿入されている。
また、この炭酸ガス吸収手段２の気相部２ｂは、パイプｐ₃を介して、酸素濃度センサ５が取付けられているフローセル７と連通し、このフローセル７はパイプｐ₄を介して前記したブロア６と連通している。
【００２７】
更に、炭酸ガス吸収手段２の気相部２ｂは、パイプｐ₅を介して、例えば水のような液体３ａが収容され、一端が封じられて密閉空間３ｂが形成されているＵ字管３の前記密閉空間３ｂと連通している。
したがって、本発明の測定装置においては、反応槽１，炭酸ガス吸収手段２，Ｕ字管３，各パイプｐ₁，ｐ₂，ｐ₃，ｐ₄，ｐ₅，ブロア６，フローセル７の内部は、全体として、外気と遮断された閉鎖系を形成し、その閉鎖系のうちの気相部に酸素濃度センサ５が配設された構造になっている。すなわち、酸素濃度センサ５は、従来のように、水相部におけるＤＯ濃度を測定するのではなく、気相部における酸素濃度を測定する。
【００２８】
そして上記した酸素濃度の信号は呼吸速度計測部Ｃ₂に入力され、そこで呼吸速度に演算されたのち全体の制御部Ｃ₁に入力される。
また、反応槽１には、活性汚泥と測定対象の排水を導入するための投入口１ｃが設けられている。
更に、反応槽１には、グルコースのような易分解性基質を導入するための投入口１ｄが設けられ、この投入口１ｄは図示しない易分解性基質保持容器と接続し、制御部Ｃ₁の指令により所定量の易分解性基質を反応槽１内に投入できるようになっている。
【００２９】
また、反応槽１には別の投入口１ｅが設けられ、この投入口１ｅは図示しない希釈水保持容器と接続し、制御部Ｃ₁の指令で作動する希釈水制御部Ｃ₃によって、所定量の希釈水を反応槽１に投入することができるようになっている。
本発明の測定装置は次のようにして操作される。
まず、反応槽１の投入口１ｃから活性汚泥を、また投入口１ｄから基質を投入したのち反応槽１を密閉し、所定容量の水相部１ａと所定容量の気相部１ｂを形成する。したがって、呼吸速度の測定開始時点においては、気相部１ｂ，気相部２ｂ，密閉空間３ｂおよび各パイプｐ₁〜ｐ₅，ブロア６，フローセル７の閉鎖系の気相部全体の容量は一定値になっている。
【００３０】
ついで、ブロア６を作動して曝気手段４から水相部１ａを曝気する。この曝気によって、上記した気相部内に存在する全体のガス（空気）が前記した閉鎖系を循環する。
水相部１ａの微生物は所定の呼吸速度で水相部に溶存する酸素を消費して炭酸ガスを発生する。このとき、曝気手段４からは常時空気が曝気されているので、水相部１ａにおけるＤＯ濃度は酸素律速にならない水準に維持される。同時に、閉鎖系全体の気相部の酸素は経時的に水相部１ａで微生物の代謝活動によって消費されていくので、その酸素濃度は低下して炭酸ガスが生成する。
【００３１】
この炭酸ガスは、排水のｐＨ値によって排水への溶解濃度が変化するため、酸素濃度によって呼吸速度を測定する系においては誤差要因になる。
しかしながら、図１で示した測定装置においては、微生物の代謝活動によって発生したこの炭酸ガスは、曝気を継続する過程で、パイプｐ₂を通って炭酸ガス吸収剤２ａに導入され、そこで吸収除去される。したがって、酸素濃度が測定される気相部のガス（空気）には炭酸ガスは含まれていない。すなわち、炭酸ガスの溶解に基づく測定誤差は生じない。
【００３２】
曝気による酸素消費と炭酸ガスの吸収に伴い、気相部は負圧状態になるが、気相部全体はＵ字管３の密閉空間３ｂと連通し、そして、この密閉空間３ｂが気相部の容量変化を吸収する。
曝気が進むにつれて、気相部全体の酸素濃度は減少し、その経時変化は酸素濃度センサ５で計測される。そして、その計測値は呼吸速度計測部Ｃ₂に連続的に送信され、そこで、酸素濃度値に変換され、その連続データを微分して酸素消費速度が演算され、更に、気相部全体の容量と投入した微生物の量を基にして微生物の呼吸速度が算出されたのちその信号は制御部Ｃ₁に入力される。
【００３３】
この測定装置の場合、酸素濃度センサは気相部に配設されているので、水相部に配設されたときのような汚染は起こらず、したがって、長期に亘って安定した測定データを供給することができる。また、従来の測定装置のように、ＤＯの経時変化を測定するための間欠曝気を行うことも不要になり、そして、この測定データは気相部の酸素濃度と平衡関係にある水相部１ａの酸素濃度とが律速しない間は連続データであるため、精度の高い呼吸速度の測定が可能になる。そして、気相部の酸素濃度が一定値以下になった場合には、系内に新鮮な空気を導入し、再び連続測定を開始することができる。
【００３４】
なお、炭酸ガス吸収剤としては図１で示した湿式タイプであってもよく、また乾式の吸着除去方式であってもよい。
次に、この装置を用いて排水を評価する方法について説明する。
まず、呼吸速度が内性呼吸に起因する水準（ａ₀）にまで低下していて、ある最大呼吸速度（Ａmax)が期待できる活性汚泥を用意する。
【００３５】
この活性汚泥の所定量を前記した呼吸速度測定装置の反応槽に投入し、その呼吸速度（ａ₀）を測定する。
ついで、ここに例えば酢酸ナトリウムやグルコースのような易分解性基質を、基質濃度が呼吸速度を律速しない程度の量を制御部Ｃ₁の指令により投入口１ｄから投入する。その結果、測定系の温度やｐＨ値に対応して、活性汚泥は投入基質を最大呼吸速度で酸化する。すなわち、活性汚泥の最大呼吸速度（Ａmax)が測定される。
【００３６】
このときに測定される最大呼吸速度は、用いる活性汚泥の汚泥活性と汚泥濃度に比例して変動するので、汚泥濃度を適宜な値とすることにより、測定される最大呼吸速度を水準Ａmax より低いある水準Ａで維持することができる。
例えば、用いる活性汚泥の汚泥活性が高すぎる場合には、測定装置に投入する活性汚泥を希釈してその汚泥濃度を低下させ、また、汚泥活性が低すぎる場合には、活性汚泥を濃縮して汚泥濃度を上昇させることにより、測定される最大呼吸速度をある水準Ａに維持することができる。
【００３７】
投入基質の分解が終結し、活性汚泥の呼吸速度が再びａ₀値に復元した時点で、測定装置に、評価対象の排水の所定量を投入する。
活性汚泥は、排水中の易分解性基質や難分解性基質を取込む代謝活動を開始するので、測定装置では、例えば図２で示したような呼吸速度の経時変化のパターンが測定される。
【００３８】
このとき、評価対象の排水中に易分解性基質が多量に存在している場合には、第１期における呼吸速度が、既に測定してある最大呼吸速度（Ａmax やＡ）と同一水準になる。
しかし、第１期における呼吸速度が、既に測定してある最大呼吸速度（Ａmax やＡ）よりも低水準にある場合には、投入した排水は、易分解性基質の含有量が非常に少なく、大部分は難分解性基質を含有しているものと判断することができる。
【００３９】
以後は、得られた呼吸速度の経時変化から、図２に関して説明した前記の定量方法によって、易分解性基質と難分解性基質の含有量がそれぞれ算出され、そのことによって、排水の評価が行われる。
この測定過程では、評価対象の排水の投入量を適切に選定することにより、測定に要する時間を適正に制御する。例えば、排水の投入量が過少であると、第１期における時間間隔が短くなりすぎて第２期との区別立てが困難になり、易分解性基質と難分解性基質の正確な定量が困難になるので、その場合には、次回の排水投入量を増加して第１期の時間間隔を延ばすことにより第１期と第２期の区別立てを明確にする。また、排水の投入量が過多であると、徒に測定時間が長くなってしまうので、次回からの投入量を減少して全体の測定時間を短縮する。
【００４０】
この測定時間の設定に当たっては、例えば、排水中の易分解性基質の定量を主目的とする場合には、第１期の時間間隔を対象にして時間設定することが好ましく、また難分解性基質の定量を主目的とする場合には、第１期と第２期の合計時間間隔を対象にして時間設定することが好ましい。
なお、以上の説明は、活性汚泥の最大呼吸速度を測定したのちに評価対象の排水を投入してそれを評価する場合であるが、評価方法はこの態様に限定されるものではなく、まず、活性汚泥と評価対象の排水で呼吸速度の経時変化を測定しておき、活性汚泥の呼吸速度がａ₀値に低下した時点、すなわち活性汚泥が内性呼吸に基づく呼吸速度を示すようになった時点で、当該測定系に易分解性基質の所定量を投入して活性汚泥の最大呼吸速度を測定し、両者の測定データを比較して排水の評価を行ってもよい。
【００４１】
このような評価の態様は、曝気槽や排水導入部近傍の活性汚泥をサンプリングし、同様の評価を行う場合に好適である。
また、以上の説明は、活性汚泥が硝化活性をもたない場合の排水評価である。活性汚泥が硝化活性を備えている場合には、適正濃度の硝化抑制剤を当該活性汚泥に添加して上記した方法で排水評価を行えばよい。
【００４２】
また、排水の性状によっては、前記したように、図２における第１期と第２期の区別立てが困難になる場合がある。そのような場合を想定して、本発明の装置は次のようにして排水の評価を行うことができる。
すなわち、まず投入口１ｃから活性汚泥を反応槽１に投入し、ここに、制御部Ｃ₁の指令により所定量の易分解性基質（例えばグルコース）を投入口１ｄから投入する。そして、活性汚泥の最大呼吸速度（Ａmax）を呼吸速度計測部Ｃ₂で計測し、その値を制御部Ｃ₁に入力して記憶させる。
【００４３】
そして、時々刻々計測されるこの最大呼吸速度（Ａmax）を一定値に保持する処置が行われる。
すなわち、呼吸速度計測部Ｃ₂で計測される呼吸速度と、制御部Ｃ₁に記憶されている最大呼吸速度（Ａmax）とを制御部Ｃ₁で比較演算し、例えば、計測部Ｃ₂から入力してきた呼吸速度の値が最大呼吸速度（Ａmax）より大きい値であれば、制御部Ｃ₁から希釈水制御部Ｃ₃への指令により投入口１ｅから反応槽１に投入される希釈水量を増加し、投入口１ｃから投入する活性汚泥の量を減少して活性汚泥濃度を希釈する。そして逆に、計測された呼吸速度の値が最大呼吸速度（Ａmax）より小さい値のときは、投入口１ｅから投入される希釈水の量を減少もしくは投入を中止し、投入口１ｃから投入する活性汚泥の量を増加して反応槽１内の活性汚泥を濃縮する。このような操作を反復することにより、呼吸速度計測部Ｃ₂で計測される最大呼吸速度（Ａmax）を一定値に保持することができる。
【００４４】
なお、上記した説明は、活性汚泥の呼吸速度をその炭素系有機物質の最大呼吸速度（Ａmax）として保持する場合であるが、保持すべき呼吸速度は炭素系有機物質の最大呼吸速度（Ａmax）に限定されるものではなく、例えばアンモニア性窒素を対象とした最大呼吸速度であってもよい。その場合、投入口１ｄから投入される基質として塩化アンモニウムなどを利用することができる。また、目的によっては、同様の汚泥濃度の調整方法により、内性呼吸レベル（ａ₀）を一定値に保持することも可能である。
【００４５】
このようにして、装置はスタンバイ状態に置かれる。
ついで、投入口１ｃから測定対象の排水が反応槽１に投入され、呼吸速度の経時変化が呼吸速度計測部Ｃ₁で計測される。
このときに計測される呼吸速度が、前記した呼吸速度（ＡmaxまたはＡ）に略等しい値として計測されれば、その排水は易分解性基質を主体として含有するものであることになり、また前記した呼吸速度から大幅に逸脱した低い値として計測されれば、その排水は難分解性基質を主体として含有するものであるという判定を下すことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の呼吸速度測定装置は、酸素濃度センサが気相部に配設されているので、長時間の使用時にあっても汚染されることがなく、したがって、長期に亘って安定した計測値を提供することができる。すなわち、溶存酸素を測定して微生物の呼吸速度変化を把握する従来の呼吸速度測定装置に比べて、メンテナンスフリーの装置として有用である。
【００４７】
また、本発明の装置を用いる排水の評価方法では、用いる活性汚泥の最大呼吸速度を予め把握し、その値と、評価対象の排水を投入したときに実測される呼吸速度を比較することにより、当該排水中の易分解性基質と難分解性基質の存否および含有量を定量することができる。また、この評価方法によれば、呼吸速度測定装置に投入する活性汚泥の濃度を当該汚泥の汚泥活性の変動に対応して自動制御することが可能であり、更には、評価対象の排水の投入量を適正に管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の呼吸速度測定装置の１例を示す概略図である。
【図２】微生物の呼吸速度パターンの例を示すグラフである。
【符号の説明】
１反応槽
１ａ水相部
１ｂ気相部
１ｃ活性汚泥や排水の投入口
１ｄ易分解性基質の投入口
１ｅ希釈水の投入口
２炭酸ガス吸収手段
２ａ炭酸ガス吸収剤
２ｂ気相部
３Ｕ字管
３ａ液体
３ｂ密閉空間
４曝気手段
５酸素濃度センサ
６ブロア
７フローセル
ｐ₁，ｐ₂，ｐ₃，ｐ₄，ｐ₅ パイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for measuring the respiratory rate of microorganisms, and more specifically, for example, the respiratory rate of microorganisms capable of stably measuring the respiratory rate (oxygen consumption rate) of microorganisms over a long period of time when treating wastewater with microorganisms. It relates to a measuring device.
[0002]
[Prior art]
For example, in the case of a sewage treatment system using the activated sludge method, the sewage after the suspended solids are precipitated and removed in the settling tank is sent to an aeration tank in which the activated sludge is held and aerated there. At this time, aerobic microorganisms present in the activated sludge oxidize using organic components (hereinafter referred to as substrates) in the sewage as an energy source, and perform self-propagating metabolic activity. Therefore, after a predetermined time of aeration treatment, the substrate in the sewage is decomposed and removed into carbon dioxide and water by the metabolic activity of microorganisms in the activated sludge, and the sewage is purified.
[0003]
During the metabolic activity described above, the microorganism consumes dissolved oxygen (DO) in the sewage to be treated. At this time, in the sewage to be treated, for example, when there is a large proportion of a substrate that is easily taken up by microorganisms such as lower fatty acids (hereinafter referred to as an easily degradable substrate), the oxygen consumption rate by the microorganism increases, In the case where a substrate whose rate of hydrolysis to a readily degradable component is rate limiting (hereinafter referred to as a hardly degradable substrate), such as higher fatty acids and proteins, is mainly present, the oxygen consumption rate becomes small.
[0004]
In other words, when the activity and concentration of microorganisms (activated sludge) are assumed to be constant, the oxygen content of microorganisms corresponds to fluctuations in the abundance ratio of easily degradable and hardly degradable substrates in the treated water supplied. The consumption rate, ie the oxidation rate of the substrate, varies. Therefore, the length of the sewage treatment time is limited by the magnitude of the oxygen consumption rate.
The oxygen consumption rate described above is expressed as dimension: mgO. ₂ / (L · hr), which is usually called a respiration rate, and is grasped by measuring a change in DO concentration in sewage with time.
[0005]
As an apparatus for measuring the respiration rate, an oxygen concentration meter is disposed in waste water containing microorganisms, the waste water to be measured is intermittently aerated, and the change in DO concentration in the waste water after aeration is measured to determine the microorganisms. It is known to calculate the respiration rate.
However, in the case of the above-described apparatus, since the oximeter is always immersed in the wastewater, it is contaminated by the wastewater as time passes, and problems such as a decrease in accuracy of measurement values and instability occur. Therefore, when the above apparatus is actually used at an actual wastewater treatment site, there is a problem that it is necessary to frequently clean and replace the detection unit of the oximeter.
[0006]
Further, according to the measurement principle, it is necessary to perform aeration intermittently, and as a result, a continuous measurement result cannot be obtained.
Therefore, in the case of the above device for measuring the DO concentration in the wastewater, by continuously measuring the change in the respiratory rate as a change over time, from the measurement result, the easily degradable substrate in the wastewater supplied as the target It is unsuitable as a source of information for grasping changes in the concentration of persistent substrates and appropriately managing treatment systems.
[0007]
By the way, as described above, the waste water to be treated contains an easily decomposable substrate and a hardly degradable substrate, but grasping the contents of these substrates performs the activated sludge treatment of the waste water. Above is an important matter.
In general, during the treatment of wastewater with activated sludge, the readily degradable substrate increases the respiration rate of the activated sludge (microorganisms) that incorporates it, which affects the short-term oxygen demand and is difficult to decompose. Substrates have an impact on long-term oxygen demand because of the reduced respiration rate of the activated sludge that captures them.
[0008]
Therefore, the proportion of easily decomposable and hardly degradable substrates in the wastewater will determine the change over time in the oxygen demand required for the complete treatment of the wastewater. This will regulate the length of the aeration time required to complete the process.
For example, if the wastewater contains only an easily degradable substrate, depending on the content of the substrate, the substrate is completely decomposed by a intensive aeration treatment for a relatively short time, and the wastewater treatment Can finish.
[0009]
However, if a substrate containing a hardly decomposable substance is contained at the same time, when the aeration treatment is completed at the above-mentioned time, the easily decomposable substrate is removed, but the decomposition of the hardly decomposable substrate is not completed. A part of the hardly decomposable substrate remains, and the waste water is not cleaned. That is, it is necessary to continue aeration with respect to this treated waste water.
[0010]
In actual wastewater treatment, the properties of the wastewater to be treated to be supplied are not constant, and the contents of the easily decomposable substrate and the hardly degradable substrate vary over time. Therefore, this load fluctuation will affect the short-term and long-term fluctuations in oxygen demand for the wastewater.
For this reason, in order to perform proper operation management of wastewater treatment, it is necessary to measure the contents of the easily decomposable substrate and the hardly degradable substrate with respect to the wastewater to be treated.
[0011]
In this case, the content of the easily degradable substrate and the hardly degradable substrate is usually performed as follows using a respiration rate apparatus of microorganisms. The method will be described below with reference to FIG.
First, activated sludge is prepared in which the substrate in the system has already been completely degraded and the measured respiration rate has been reduced to a level based on endogenous respiration. Such activated sludge can be obtained by performing continuous aeration treatment in a measuring apparatus or in a separately prepared container. Now, the respiration rate of this activated sludge is a ₀ In addition, this activated sludge shall not have nitrification activity.
[0012]
After a predetermined amount of this activated sludge is input to the respiratory rate measuring device, a predetermined amount of waste water to be measured containing an easily decomposable substrate and a hardly decomposable substrate is input and aerated. By taking these substrates into the activated sludge as nutrients, the measured value of the respiratory rate measuring device, that is, the respiratory rate of the activated sludge increases. And when all the substrates are decomposed and consumed, the measured respiration rate is again a value a resulting from only the internal respiration of activated sludge. ₀ To return.
[0013]
The change in the respiratory rate with time at this time usually takes the form shown in FIG. That is, the activated sludge thrown into the respiration rate measuring device is discharged at the time (t ₁ ) Breathing rate a ₀ Shows the point of time t when draining is started and aeration is started. ₁ Breathing rate a ₁ Soaring up to t ₂ Hold that value until respiration rate a ₂ Until time t _Three After holding that value until respiration rate a ₀ After that, the value continues to be held.
[0014]
The change over time in the respiration rate shown in FIG. 2 means the following.
That is, time t ₁ To time t ₂ In the aeration process (referred to as the first stage), the oxidation / degradation of the easily degradable substrate in the wastewater, the hydrolysis of the hardly degradable substrate to the easily degradable substrate, and the oxidation / degradation of the generated easily degradable substrate Decomposition and the internal respiration of activated sludge itself proceed in combination, and the concentration of the easily decomposable substrate is maintained in the system so as not to limit the respiration rate. As a result, the respiratory rate a ₁ Is measured as the maximum respiratory rate.
[0015]
In addition, time t ₂ To time t _Three In the aeration process up to this point (referred to as the second phase), the oxidation / degradation of the readily degradable substrate contained in the raw water in the first phase has already been completed. It is a combination of hydrolysis to oxidization / degradation of the readily degradable substrate and the internal respiration of the activated sludge itself. At that time, since the hydrolysis of the hardly degradable substrate to the easily degradable substrate acts as a rate-determining factor, the measured respiration rate a ₂ Is the first respiratory rate a ₁ Indicates a lower value.
[0016]
When the oxidation / decomposition of the hardly decomposable substrate is completed in the second period, only the internal respiration of the activated sludge proceeds in the subsequent aeration process, and this is the respiration rate a which is the lowest level value. ₀ As measured.
In other words, the readily degradable substrate is ₁ To time t ₂ Is oxidized and decomposed at a time interval of ₁ To time t _Three It was oxidized and decomposed at the time interval.
[0017]
From the above, the easily degradable substrate and the hardly degradable substrate in the waste water can be quantified as follows.
First, assuming that the hydrolysis rate of the hardly degradable substrate to the easily degradable substrate and the intrinsic respiration rate are constant, in the first period of FIG. ₁ And time t ₂ And breathing rate a ₁ And breathing rate a ₂ The area of the region A surrounded by is equivalent to the amount of oxygen required for the oxidation and decomposition of the easily decomposable substrate in the waste water. And since the concentration of the substrate in the wastewater is usually expressed by the oxygen demand of the substrate, the content of the easily decomposable substrate in the wastewater can be obtained by dividing the area value of the region A by the amount of the input wastewater. (Concentration) can be calculated.
[0018]
Also, in FIG. ₁ And time t _Three And breathing rate a ₂ And breathing rate a ₀ The area of the region B surrounded by is equivalent to the oxygen demand required for the oxidation and decomposition of the hardly decomposable substrate in the waste water. Therefore, the content of the hardly decomposable substrate in the wastewater can be calculated by dividing the area of the region B by the input wastewater amount.
However, each respiration rate measured as described above is limited by the concentration of activated sludge initially input to the measuring apparatus and the activity per unit weight. In addition, the sludge concentration and sludge activity greatly affect the time required for measuring the respiration rate and the accuracy of the measured value.
[0019]
For example, when highly active activated sludge is used, the respiration rate of microorganisms contained in the sludge is large, so the maximum value of the respiration rate measured when the wastewater to be measured is increased, Since the substrate decomposes rapidly, the measurement time is shortened.
However, if the activity of the activated sludge is too high, the measurement time of the first period in FIG. 2 becomes too short, and the first period and the second period cannot be distinguished with sufficient accuracy. Thus, it becomes difficult to accurately quantify the contents of the easily decomposable substrate and the hardly decomposable substrate in the waste water. That is, it becomes difficult to evaluate the wastewater that is the measurement target.
[0020]
Even if activated sludge having an appropriate activity is used, even if the amount of wastewater to be measured is too small relative to the sludge concentration, the measurement time becomes too short, and the first period It becomes difficult to distinguish between the second period and the second period, and it becomes impossible to accurately evaluate the drainage.
In order to prevent such a problem, it is necessary to appropriately adjust the input amount of waste water per sludge concentration of the activated sludge used, that is, the waste water concentration in the entire measurement system. However, as a practical matter, such an appropriate condition is difficult to set constant because the sludge activity of the activated sludge to be used always fluctuates. In other words, it is not always necessary to prepare a certain amount of activated sludge with a constant concentration and use it to evaluate drainage.
[0021]
Furthermore, in the wastewater evaluation method described above, if the measurement conditions are inappropriate or the content of the easily decomposable substrate is extremely small in the wastewater, the first period is measured extremely short. In other words, the measurement of the respiration rate ends without being observed at all, and the distinction between the first period and the second period becomes extremely difficult or impossible.
Thus, in the wastewater evaluation method described above, the initial concentration and initial activity of the activated sludge to be input to the measurement system, the wastewater concentration per sludge concentration, the content of the easily decomposable substrate in the wastewater to be measured, etc. are appropriate. If not, the respiration rate a in FIG. ₁ Peak of region A representing (maximum respiration rate) and respiration rate a ₂ May not be able to be distinguished from the peak of the region B representing the difference between the first period and the second period.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, the detection unit of the oxygen concentration sensor in a conventional respiration measurement device that grasps the change in respiratory rate of microorganisms by measuring the change over time of dissolved oxygen with an oxygen concentration sensor immersed in the treated water in a short period of time. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring the respiratory rate of microorganisms that solves the problem of loss of detection ability and can measure a stable measurement value for a long period of time without maintenance.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, in the present invention, first, a sealed structure in which an internal space is fractionated into a water phase part for reacting microorganisms and a substrate and a gas phase part located in contact with the water phase part Aeration means introduced into the water phase part; a carbon dioxide absorption means arranged to communicate with the gas phase part and absorb carbon dioxide in the gas phase part; and in the gas phase part There is provided an apparatus for measuring a respiratory rate of microorganisms, comprising: an oxygen concentration sensor that is arranged in communication and measures an oxygen concentration in the gas phase portion.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the respiration rate measuring apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a respiratory rate measuring apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 1, this measuring apparatus includes a reaction tank 1, carbon dioxide absorption means 2, U-tube 3, aeration means 4 introduced into the reaction tank 1, and oxygen concentration attached to the carbon dioxide absorption means 2. It is comprised with the sensor 5. FIG.
[0025]
The reaction tank 1 has a sealed structure as a whole, and its internal space is divided into a water phase part 1a for reacting activated sludge and a substrate and a gas phase part 1b in contact with the water phase part.
The aeration means 4 introduced into the water phase part 1a is, for example, an aeration pipe, which is a pipe p. ₁ A predetermined amount of air is aerated from the aeration means 4 to the water phase part 1a by operating the blower 6 via the air.
[0026]
The carbon dioxide absorbing means 2 has a sealed structure as a whole, and its internal space is divided into a carbon dioxide absorbent 2a such as an aqueous NaOH solution or an aqueous KOH solution and a gas phase portion 2b in contact therewith. The carbon dioxide gas absorbent 2a has a pipe p whose other end communicates with the gas phase portion 1b of the reaction tank 1. ₂ Has been inserted.
Further, the gas phase portion 2b of the carbon dioxide absorbing means 2 is provided with a pipe p. _Three The flow cell 7 communicates with the flow cell 7 to which the oxygen concentration sensor 5 is attached via the pipe p. _Four It communicates with the blower 6 described above via
[0027]
Further, the gas phase portion 2b of the carbon dioxide absorption means 2 is connected to the pipe p. _Five For example, a liquid 3a such as water is accommodated and communicated with the sealed space 3b of the U-shaped tube 3 in which one end is sealed to form a sealed space 3b.
Therefore, in the measuring apparatus of the present invention, the reaction tank 1, the carbon dioxide absorption means 2, the U-shaped pipe 3, each pipe p ₁ , P ₂ , P _Three , P _Four , P _Five , The blower 6 and the flow cell 7 as a whole form a closed system shut off from the outside air, and the oxygen concentration sensor 5 is disposed in the gas phase portion of the closed system. That is, the oxygen concentration sensor 5 does not measure the DO concentration in the water phase portion as in the conventional case, but measures the oxygen concentration in the gas phase portion.
[0028]
The oxygen concentration signal is the respiration rate measuring unit C. ₂ , And then the respiration rate is calculated and then the entire control unit C ₁ Is input.
The reaction tank 1 is provided with an inlet 1c for introducing activated sludge and waste water to be measured.
Further, the reaction tank 1 is provided with an inlet 1d for introducing an easily decomposable substrate such as glucose. This inlet 1d is connected to an easily decomposable substrate holding container (not shown), and is connected to the control unit C. ₁ A predetermined amount of an easily decomposable substrate can be put into the reaction tank 1 by the command.
[0029]
The reaction tank 1 is provided with another charging port 1e, which is connected to a dilution water holding container (not shown) and connected to the control unit C. ₁ Dilution water control unit C that operates with the command of _Three Thus, a predetermined amount of dilution water can be introduced into the reaction tank 1.
The measuring device of the present invention is operated as follows.
First, activated sludge is charged from the inlet 1c of the reaction tank 1 and the substrate is charged from the inlet 1d, and then the reaction tank 1 is sealed to form a predetermined volume of the water phase portion 1a and a predetermined volume of the gas phase portion 1b. Therefore, at the start of measurement of the respiration rate, the gas phase portion 1b, the gas phase portion 2b, the sealed space 3b, and each pipe p ₁ ~ P _Five , The capacity of the entire gas phase part of the closed system of the blower 6 and the flow cell 7 is a constant value.
[0030]
Next, the blower 6 is operated to aerate the aqueous phase portion 1 a from the aeration means 4. By this aeration, the entire gas (air) existing in the gas phase part circulates in the closed system.
Microorganisms in the water phase portion 1a consume oxygen dissolved in the water phase portion at a predetermined respiration rate to generate carbon dioxide. At this time, since air is always aerated from the aeration means 4, the DO concentration in the aqueous phase portion 1a is maintained at a level that does not become oxygen-limited. At the same time, oxygen in the gas phase part of the whole closed system is consumed over time by the metabolic activity of microorganisms in the aqueous phase part 1a, so that the oxygen concentration is lowered and carbon dioxide gas is generated.
[0031]
This carbon dioxide gas causes an error in a system in which the respiration rate is measured by the oxygen concentration because the dissolved concentration in the waste water changes depending on the pH value of the waste water.
However, in the measuring apparatus shown in FIG. 1, the carbon dioxide gas generated by the metabolic activity of the microorganisms is removed from the pipe p in the process of continuing aeration. ₂ And is introduced into the carbon dioxide absorbent 2a where it is absorbed and removed. Therefore, carbon dioxide gas is not included in the gas (air) in the gas phase portion where the oxygen concentration is measured. That is, no measurement error based on the dissolution of carbon dioxide gas occurs.
[0032]
With the consumption of oxygen and the absorption of carbon dioxide by aeration, the gas phase portion is in a negative pressure state, but the entire gas phase portion communicates with the sealed space 3b of the U-shaped tube 3, and this sealed space 3b is the gas phase portion. Absorbs capacity changes.
As the aeration proceeds, the oxygen concentration in the entire gas phase portion decreases, and the change with time is measured by the oxygen concentration sensor 5. And the measured value is respiration rate measuring part C ₂ The oxygen consumption rate is calculated by differentiating the continuous data, and the oxygen consumption rate is calculated. After the respiration rate is calculated, the signal is sent to the control unit C. ₁ Is input.
[0033]
In the case of this measuring device, since the oxygen concentration sensor is disposed in the gas phase portion, contamination does not occur as in the case where it is disposed in the water phase portion, and therefore, stable measurement data is supplied over a long period of time. can do. Further, it is not necessary to perform intermittent aeration for measuring the change with time of DO as in the conventional measuring apparatus, and this measurement data is obtained from the water phase portion 1a in equilibrium with the oxygen concentration in the gas phase portion. Since the data is continuous while the oxygen concentration is not rate-limiting, it is possible to measure the respiration rate with high accuracy. When the oxygen concentration in the gas phase becomes below a certain value, fresh air can be introduced into the system and continuous measurement can be started again.
[0034]
In addition, as a carbon dioxide gas absorbent, the wet type shown in FIG. 1 may be used, and a dry adsorption removal system may be used.
Next, a method for evaluating drainage using this apparatus will be described.
First, the respiration rate is a level (a ₀ An activated sludge that is expected to have a certain maximum respiration rate (Amax) is prepared.
[0035]
A predetermined amount of this activated sludge is put into the reaction tank of the respiration rate measuring device described above, and the respiration rate (a ₀ ).
Next, for example, an easily decomposable substrate such as sodium acetate or glucose is added to the control unit C so that the substrate concentration does not limit the respiration rate. ₁ Is inserted from the inlet 1d. As a result, the activated sludge oxidizes the input substrate at the maximum respiration rate, corresponding to the temperature and pH value of the measurement system. That is, the maximum respiration rate (Amax) of activated sludge is measured.
[0036]
Since the maximum respiration rate measured at this time varies in proportion to the sludge activity and sludge concentration of the activated sludge used, the maximum respiration rate measured is lower than the level Amax by setting the sludge concentration to an appropriate value. It can be maintained at a certain level A.
For example, if the activated sludge to be used has too high sludge activity, dilute the activated sludge to be introduced into the measuring device to reduce its sludge concentration, and if the sludge activity is too low, concentrate the activated sludge. By increasing the sludge concentration, the measured maximum respiration rate can be maintained at a certain level A.
[0037]
The decomposition of the input substrate is completed, and the activated sludge respiration rate is ₀ When the value is restored, a predetermined amount of waste water to be evaluated is put into the measuring device.
Since activated sludge starts metabolic activity to take in an easily degradable substrate or a hardly degradable substrate in waste water, the measurement device measures a pattern of a change in respiratory rate with time as shown in FIG. 2, for example.
[0038]
At this time, if there is a large amount of easily decomposable substrate in the waste water to be evaluated, the respiration rate in the first period is the same level as the already measured maximum respiration rate (Amax or A). .
However, if the respiration rate in the first period is lower than the maximum respiration rate (Amax or A) that has already been measured, the drainage that is input has a very low content of easily degradable substrate, It can be judged that most contains a hardly degradable substrate.
[0039]
Thereafter, the contents of the easily decomposable substrate and the hardly degradable substrate are calculated from the obtained change in respiratory rate with the above-described quantification method described with reference to FIG. 2, thereby evaluating the drainage. Is called.
In this measurement process, the time required for measurement is appropriately controlled by appropriately selecting the amount of wastewater to be evaluated. For example, if the amount of wastewater input is too small, the time interval in the first period becomes too short, making it difficult to distinguish it from the second period, and it is difficult to accurately quantify easily degradable and hardly degradable substrates. Therefore, in that case, the distinction between the first period and the second period is clarified by increasing the next drainage input amount and extending the time interval of the first period. Also, if the amount of wastewater input is excessive, the measurement time will increase, so the amount of input from the next time will be reduced to shorten the overall measurement time.
[0040]
In setting the measurement time, for example, when the main purpose is to quantify easily degradable substrates in waste water, it is preferable to set the time with respect to the first time interval. When the main purpose is quantitative determination, it is preferable to set the time for the total time interval of the first period and the second period.
In addition, the above explanation is a case where the drainage of the evaluation object is input after evaluating the maximum respiration rate of the activated sludge, and the evaluation method is not limited to this aspect. The change in respiratory rate over time was measured using activated sludge and the wastewater to be evaluated. ₀ When the activated sludge starts to show a respiration rate based on internal respiration, the maximum respiration rate of the activated sludge is measured by introducing a predetermined amount of easily degradable substrate into the measurement system. The wastewater may be evaluated by comparing the measurement data of both.
[0041]
Such an aspect of evaluation is suitable when sampling the activated sludge in the vicinity of the aeration tank or the drainage introduction part and performing the same evaluation.
Moreover, the above description is drainage evaluation when activated sludge does not have nitrification activity. In the case where the activated sludge has nitrification activity, a nitrification inhibitor with an appropriate concentration may be added to the activated sludge and drainage evaluation may be performed by the method described above.
[0042]
Also, depending on the nature of the drainage, as described above, it may be difficult to distinguish between the first period and the second period in FIG. Assuming such a case, the apparatus of the present invention can evaluate the drainage as follows.
That is, first, activated sludge is charged into the reaction tank 1 from the charging port 1c, ₁ A predetermined amount of an easily decomposable substrate (for example, glucose) is input from the input port 1d according to the command. Then, the maximum respiration rate (Amax) of the activated sludge is determined as the respiration rate measuring unit C. ₂ And measure the value with the control unit C. ₁ To input and memorize.
[0043]
Then, a treatment for holding the maximum respiration rate (Amax) measured every moment at a constant value is performed.
That is, the respiratory rate measuring unit C ₂ Respiratory rate measured by the control unit C ₁ The maximum respiratory rate (Amax) stored in the control unit C ₁ For example, the measurement unit C ₂ If the value of the respiration rate input from is greater than the maximum respiration rate (Amax), the control unit C ₁ To dilution water control part C _Three To increase the amount of diluted water introduced into the reaction tank 1 from the inlet 1e and reduce the amount of activated sludge introduced from the inlet 1c to dilute the activated sludge concentration. On the contrary, when the measured respiration rate value is smaller than the maximum respiration rate (Amax), the amount of dilution water introduced from the introduction port 1e is reduced or stopped, and is introduced from the entry port 1c. The amount of activated sludge is increased to concentrate the activated sludge in the reaction tank 1. By repeating such an operation, the respiration rate measuring unit C ₂ The maximum respiration rate (Amax) measured in (1) can be held at a constant value.
[0044]
In addition, although the above-mentioned description is a case where the respiration rate of activated sludge is hold | maintained as the maximum respiration rate (Amax) of the carbonaceous organic substance, the respiration rate which should be held is the maximum respiration rate (Amax) of a carbonaceous organic substance. For example, the maximum respiration rate for ammonia nitrogen may be used. In that case, ammonium chloride or the like can be used as a substrate charged from the charging port 1d. Also, depending on the purpose, the internal respiration level (a ₀ ) Can be held at a constant value.
[0045]
In this way, the device is placed in a standby state.
Next, the waste water to be measured is introduced into the reaction tank 1 from the inlet 1c, and the temporal change in the respiratory rate is indicated by the respiratory rate measuring unit C. ₁ It is measured by.
If the respiration rate measured at this time is measured as a value approximately equal to the respiration rate (Amax or A), the drainage will contain a readily degradable substrate as a main component, and If it is measured as a low value that deviates significantly from the respiration rate, it can be determined that the drainage contains mainly a hardly decomposable substrate.
[0046]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the respiratory rate measuring device according to claim 1 is not contaminated even when used for a long time since the oxygen concentration sensor is disposed in the gas phase portion. , Stable measurement values can be provided over a long period of time. That is, it is more useful as a maintenance-free device than a conventional respiration rate measurement device that measures dissolved oxygen and grasps a change in respiration rate of microorganisms.
[0047]
Further, in the drainage evaluation method using the apparatus of the present invention, the maximum respiration rate of the activated sludge to be used is grasped in advance, and by comparing the value with the respiration rate actually measured when the drainage to be evaluated is introduced, The presence and content of the easily decomposable substrate and the hardly decomposable substrate in the wastewater can be quantified. Further, according to this evaluation method, it is possible to automatically control the concentration of activated sludge to be input to the respiration rate measuring device in response to fluctuations in the sludge activity of the sludge. The amount can be managed appropriately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a respiratory rate measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an example of a respiratory rate pattern of microorganisms.
[Explanation of symbols]
1 reaction tank
1a Water phase
1b Gas phase part
1c Activated sludge and drainage inlet
1d Easy-degradable substrate inlet
1e Dilution water inlet
2 Carbon dioxide absorption means
2a Carbon dioxide absorbent
2b Gas phase part
3 U-tube
3a liquid
3b sealed space
4 Aeration means
5 Oxygen concentration sensor
6 Blower
7 Flow cell
p ₁ , P ₂ , P _Three , P _Four , P _Five pipe

Claims

A sealed reaction tank in which an internal space is divided into a water phase part for reacting microorganisms and a substrate and a gas phase part located in contact with the water phase part; aeration means introduced into the water phase part; A carbon dioxide absorbing means arranged to communicate with the gas phase and absorb carbon dioxide in the gas phase; and an oxygen concentration in the gas phase that is arranged to communicate with the gas phase. A respiration rate measuring device for microorganisms, comprising: