(57)【要約】【課題】薬品を使用しないでもよく、低コストで、安全にｐＨ上昇を制御できる光合成を利用したｐＨ上昇制御装置を提供する。【解決手段】下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器２と、容器２への流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段４と、容器２の開閉手段５と、容器２内の照度を計測する照度計測手段１０と、照度計測手段１０により計測された照度が基準値より高く、ｐＨ計測手段４により計測されたｐＨ値が設定値より低いときに、容器２の開閉手段５を制御して容器を開閉制御して、容器２内への採光を制御するコントローラ３を備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、該容器への流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、前記容器の開閉手段と、前記容器内の照度を計測する照度計測手段と、前記照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、前記ｐＨ計測手段により計測されたｐＨ値が設定値より低いときに、前記容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、前記容器内への採光を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【請求項２】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、該容器内への炭酸ガス注入手段と、該容器の開閉手段と、前記容器の照度を計測する照度計測手段と、前記容器へ流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、前記照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、前記ｐＨ計測手段により計測されたｐＨ値が設定値より低いときに、前記容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、前記容器内への採光及び炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【請求項３】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、バッテリを備えた太陽光発電装置と、前記容器内を照明する照明装置と、前記容器へ流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、前記ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、前記バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、前記容器内への採光を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【請求項４】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、バッテリを備えた太陽光発電装置と、前記容器内を照明する照明装置と、前記容器へ流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、前記容器の照度を計測する照度計測手段と、炭酸ガス注入手段と、前記ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、前記容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手により炭酸ガスの注入量を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【請求項５】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、前記容器の開閉手段と、バッテリを備えた太陽光発電装置と、前記容器内を照明する照明装置と、前記容器へ流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、前記容器の照度を計測する照度計測手段と、該照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、前記ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、前記容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御し、前記バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、前記容器内への採光を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【請求項６】
下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、前記容器の開閉手段と、バッテリを備えた太陽光発電装置と、前記容器内を照明する照明装置と、容器への流入水のｐＨ計測手段と、前記容器の照度を計測する照度計測手段と、炭酸ガス注入手段と、前記照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、前記ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、容器の開閉手段により容器の開閉制御し、前記バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、前記容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するコントローラを備えた光合成を利用したｐＨ上昇制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
葉緑体の光合成によるイオン濃度勾配を利用した下水の光合成を利用したｐＨ上昇制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の公共下水道に排水される下水の水質基準においては、水素イオン濃度（ｐＨ値）の規定があり、下水水質の変動によりｐＨ値が規定値より低くなった場合の解決方法として、ｐＨ調整用薬品の注入方法がある。この方法は、〔特許文献１〕に記載のように、ｐＨ実測値と、目標とする設定値との差分からｐＨ調整用薬品の注入率を求め、注入率に基づき注入を行い、下水のｐＨ値を最適化している。
【０００３】
〔特許文献２〕には、沈殿槽または曝気第２室からの中間処理水を、処理汚泥に乳酸菌，光合成菌，放線菌，酵母等をバランスよく増殖させた汚泥改質機に導き、これらの有用微生物群によって汚水処理を効率よく行うようにした汚水処理方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４３２７７号公報
【特許文献２】特開２００８−６３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
〔特許文献１〕に記載の従来の技術は、ｐＨ調整のために薬品を投入しているので、ランニングコストが高いという問題がある。〔特許文献２〕に記載の従来の技術は、ｐＨ，ＭＬＳＳ，ＯＰＲ計測値とＳＶ等を参照しながら、沈殿槽汚液の引き抜き返送量を徐々に増加させるように制御して適当量の汚泥を返送し、有用微生物群の活性，増殖に適した環境となるように調整する必要があり、土壌細菌担体の交換等のメンテナンス作業が必要であり、中間処理水の処理量も多くないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、薬品を使用しないでもよく、低コストで、安全にｐＨ上昇を制御できる光合成を利用したｐＨ上昇制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の光合成を利用したｐＨ上昇制御装置は、下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水が流入する、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器と、容器への流入する被処理下水のｐＨ値を計測するｐＨ計測手段と、容器の開閉手段と、容器内の照度を計測する照度計測手段と、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、ｐＨ計測手段により計測されたｐＨ値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、容器内への採光を制御するコントローラを備えたものである。
【０００８】
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、ｐＨ計測手段により計測されたｐＨ値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御して、容器内への採光及び炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するものである。
【０００９】
又、ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、容器内への採光を制御するものである。
【００１０】
又、ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手により炭酸ガスの注入量を制御するものである。
【００１１】
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、容器の開閉手段を制御して容器を開閉制御し、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて前記照明装置を点灯させ、容器内への採光を制御するものである。
【００１２】
又、照度計測手段により計測された照度が基準値より高く、ｐＨ計測手段によって計測したｐＨ値が設定値より低いときに、容器の開閉手段により容器の開閉制御し、バッテリを備えた太陽光発電装置により蓄電されたエネルギーを用いて照明装置を点灯させ、容器内への採光及び前記炭酸ガス注入手段により炭酸ガスの注入量を制御するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ｐＨ調整用薬品を使用することなく、ｐＨの上昇制御を行うことができ、ランニングコストを低くすることができる。また、太陽光発電装置を備えることによって、二酸化炭素を排出しない装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である光合成を利用したｐＨ上昇制御装置の構成図。
【図２】本実施例のメインプロセスフロー図。
【図３】本実施例の炭酸ガス注入プロセスフロー図。
【図４】本実施例の照明点灯プロセスフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本実施例は、下水処理工程において、最終沈殿池後の被処理下水のｐＨ値が基準値より低くなった場合の対策として、葉緑体をもつ水中植物の光合成反応によるｐＨ上昇を利用してｐＨ制御する装置である。以下、図面を用いて本発明の一実施例を説明する。
【００１６】
図１は、本実施例の光合成を利用したｐＨ上昇制御装置の構成図である。図１に示すように、最終沈殿池より流入する被処理下水１は、ｐＨ計測手段４を経て、葉緑体を有する水中植物を固定した容器２へ流入する。ｐＨ計測手段４はコントローラ３に接続されている。
【００１７】
容器２内には、照明装置７と照度計測手段１０が設置され、照明装置７は太陽光発電装置９に、照度計測手段１０はコントローラ３に接続されている。太陽光発電装置９にはバッテリ残量計測手段８が設けられ、バッテリ残量計測手段８はコントローラ３に接続されている。
【００１８】
容器２には、炭酸ガス注入手段６が接続され、炭酸ガス注入手段６には炭酸ガス残量計測手段１１が設けられ、炭酸ガス残量計測手段１１はコントローラ３に接続され、コントローラ３からの制御信号が炭酸ガス注入手段６に入力されるようになっている。容器２の上部には容器開閉手段５が設置され、コントローラ３からの制御信号により開閉制御されるようになっている。
【００１９】
コントローラ３では、ｐＨ計測手段４にて計測したｐＨ値と、バッテリ残量計測手段８にて計測したバッテリ残量と、炭酸ガス残量計測手段１１にて計測した炭酸ガス残量と、照度計測手段１０にて計測された容器の照度を入力値として計算を行い、容器開閉手段５と、炭酸ガス注入手段６と、照明装置７を制御し、葉緑体を有する水中植物を固定した容器２内への採光及び炭酸ガス注入を行う。容器２内への採光量及び炭酸ガス注入量を制御することにより、水中植物の葉緑体で生じる光合成反応により起こるｐＨ値上昇を促進または停止させている。ｐＨ上昇制御装置により処理された被処理下水１は、消毒槽へと送水される。
【００２０】
図２は、コントローラ３における制御のメインプロセスフロー図である。このメインプロセスフロー図は、ｐＨ計測手段４にて計測された被処理下水１のｐＨ値を入力値として、容器開閉手段５を開閉して外光を取り込むか否かを制御する流れ図である。
【００２１】
ステップ２０１で、ｐＨ計測手段４にて計測されたｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より小さくなったか否かを判断し、ｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より小さくなった場合には、ステップ２０２及び２０８に進む。
【００２２】
ステップ２０８では、照度計測手段１０にて計測された照度実測値が、照度基準値よりも小さいか否かを判断し、照度実測値が、照度基準値よりも小さくなった場合は、ステップ２０２からステップ２０５のプロセスを実行中であっても、ステップ２０６に進む。
【００２３】
ステップ２０２では、コントローラ３から容器開閉手段５へ容器開指令が出力され、ステップ２０３にて容器開閉手段５により容器開動作を行い、ステップ２０４にて容器全開と判定されると、ステップ２０５に進む。容器開閉手段５により葉緑体を有する水中植物を固定化した容器２内へ外光を取り込み、水中植物の光合成反応を行わせることで、被処理下水１のｐＨを上昇させる。
【００２４】
ステップ２０５では、ｐＨ計測手段４にて計測されたｐＨ実測値がｐＨ目標値よりも大きいか否かを判定し、ｐＨ実測値がｐＨ目標値よりも大きくなった場合にステップ２０６に進む。つまり、被処理下水１のｐＨ値が正常値範囲内となるまで、容器開閉手段５を開き、光合成反応によるｐＨ上昇を継続する。
【００２５】
ステップ２０６で、コントローラ３から容器開閉手段５へ容器閉指令が出力されると、ステップ２０７にて容器開閉手段５が容器閉動作を行い、ステップ２０８にて容器全閉と判定されると、プロセス終了となる。
【００２６】
容器全閉となると、葉緑体を有する水中植物を固定化した容器２は外光が遮断され、光合成を抑止することでｐＨの上昇を抑止する。メインプロセスを繰り返すことで、ｐＨが低下して、水質が酸性に傾いた被処理下水１を、薬品を使用することなくｐＨ上昇させ、ｐＨ実測値を適切な範囲内に保つことができる。
【００２７】
このような容器開閉手段５の開閉を制御するメインプロセスフローに加え、光合成反応に必要なＣＯ2の注入を行うことで、ｐＨ上昇を促進させることができる。
【００２８】
図３は、ＣＯ2注入によりｐＨ上昇を促進させるための炭酸ガス注入プロセスフロー図である。ステップ３０１では、操作員により炭酸ガス注入が指示されると、コントローラ３から炭酸ガス注入手段６へ炭酸ガス注入指令が出力され、ステップ３０２，３０５，３０４に進む。
【００２９】
ステップ３０４では、炭酸ガス注入手段６が炭酸ガスの注入を開始する。炭酸ガスの注入は、ガス残量が下限値を上回っている限り続けることができる。
【００３０】
ステップ３０５では、炭酸ガス残量計測手段１１にて計測されたガス残量実測値が、ガス残量下限値よりも小さいか否かを判断し、ガス残量実測値が、ガス残量下限値よりも小さくなった場合、ステップ３０２のプロセスを実行中であっても、ステップ３０３に進む。
【００３１】
ステップ３０２では、ｐＨ計測手段４にて計測されたｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より大きいか否かを判断し、ｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より大きくなった場合にステップ３０３へ進む。つまり、被処理下水１のｐＨ値が正常値範囲内となるまで、炭酸ガスの注入を行い、炭酸ガスを注入しない場合よりも効率的な光合成反応によるｐＨ上昇を継続する。
【００３２】
ステップ３０３では、コントローラ３から炭酸ガス注入手段６へ炭酸ガス停止指令が出力され、ステップ３０６にて炭酸ガス注入が停止されると、プロセス終了となる。尚、炭酸ガス注入プロセスフローは照度計測手段１０によって計測された照度実測値が、照度基準値よりも大きい場合に実行される。
【００３３】
図４は、照明装置点灯プロセスフロー図である。図２で示したメインプロセスによる処理でもｐＨの上昇が進まない場合や、短時間でｐＨ上昇させたい場合、または悪天候時や夜間など、自然光の採光が難しい時に、照明装置７を点灯させる。
【００３４】
光合成反応には、光エネルギーが必要であり、照度が不足すると反応が行われないため、照明装置７の点灯により光合成反応を促進させる。また、照明装置７を点灯させるための電源は、バッテリを備えた太陽光発電装置９により供給することにより、二酸化炭素を排出しない給電を実現する。
【００３５】
ステップ４０１では、操作員により照明点灯が指示されると、コントローラ３から照明装置７へ照明点灯指令が出力され、ステップ４０４，４０５，４０２に進む。
【００３６】
ステップ４０４では、照明装置７が点灯する。照明の点灯は、バッテリ残量が下限値を上回っている限り続けることができる。ステップ４０５では、バッテリ残量計測手段８にて計測されたバッテリ残量実測値が、バッテリ残量下限値よりも小さいか否かを判断し、バッテリ残量実測値が、バッテリ残量下限値よりも小さくなった場合、ステップ４０２のプロセスを実行中であっても、ステップ４０３に進む。
【００３７】
ステップ４０２では、ｐＨ計測手段４にて計測されたｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より大きいか否かを判断し、ｐＨ実測値が、ｐＨ目標値より大きくなった場合にステップ４０３へ進む。つまり、被処理下水１のｐＨ値が正常値範囲内となるまで、照明の点灯を行い、光合成反応によるｐＨ上昇を継続する。
【００３８】
ステップ４０３では、コントローラ３から照明装置７へ照明消灯指令が出力され、ステップ４０６にて照明が消灯されると、プロセス終了となる。
【符号の説明】
【００３９】
１  被処理下水
２  容器
３  コントローラ
４  ｐＨ計測手段
５  容器開閉手段
６  炭酸ガス注入手段
７  照明装置
８  バッテリ残量計測手段
９  太陽光発電装置
１０  照度計測手段
１１  炭酸ガス残量計測手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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