(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の溶解性リンを化学凝集あるいは生物処理と化学凝集作用により除去する水処理方法において、
水中の溶解性リン濃度とアルミニウム系の化学凝集剤（以下、凝集剤）の注入濃度の対数比率特性に基づいて凝集剤注入量を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記凝集剤の注入前の被処理水（以下、被処理水）から計測したリン濃度（Ｐｉ）と、予め設定されている化学凝集処理水（以下、処理水）のリン濃度の目標値（Ｐｍ）の対数比率、または被処理水のリン濃度（Ｐｉ）と処理水から計測したリン濃度（Ｐｏ）の各々と目標値（Ｐｍ）の対数比率の和、に基づいて前記処理水中の凝集剤注入濃度を演算し、該注入濃度と前記凝集剤の注入位置から計測した被処理水流量の積により、前記目標値を維持するのに必要な凝集剤注入量を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１において、化学凝集処理水（以下、処理水）から計測したリン濃度（Ｐｏ）と予め設定されている前記処理水のリン濃度の目標値（Ｐｍ）の対数比率に基づいて前記処理水中のアルミニウム系の凝集剤注入濃度の補正値を演算し、該補正値と前記凝集剤の注入位置から計測した被処理水流量の積により、現凝集剤注入量の補正を行なうことを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
少なくとも好気槽及び沈殿池を有し、前記好気槽あるいは沈殿池にリン除去用のアルミニウム系の凝集剤の注入設備を具備する生物学的水処理設備の前記凝集剤の注入設備の凝集剤注入量を制御する制御装置において、
前記凝集剤の注入位置より上流の被処理水のリン濃度を計測する手段および／または前記沈殿池出口の処理水のリン濃度を計測する手段により計測されたリン濃度と予め前記処理水に対し設定されているリン濃度目標値との対数比率、及び凝集剤注入位置の流量を計測する手段により計測された流量の計測値に基づいて凝集剤注入量を演算する手段を設け、
前記処理水のリン濃度が前記目標値以下となるように前記凝集剤の注入設備を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
上流から嫌気槽、好気槽、沈殿池を有し、前記好気槽にリン除去用のアルミニウム系の凝集剤注入設備を具備する生物学的水処理設備の前記凝集剤の注入設備の凝集剤注入量を制御する制御装置において、
前記凝集剤の注入位置より上流の被処理水のリン濃度を計測する手段および／または前記沈殿池出口の処理水のリン濃度を計測する手段により、計測されたリン濃度の一方または双方と予め前記処理水に対し設定されているリン濃度目標値との対数比率、及び前記嫌気槽への流入水流量と前記嫌気槽への返送汚泥流量の和による凝集剤注入位置の流量に基づいて凝集剤注入量を演算する手段を設け、
前記処理水のリン濃度が前記目標値以下となるように前記凝集剤の注入設備を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記好気槽から混合液が、前記嫌気槽と前記好気槽の間に設けられた無酸素槽に還流する場合に、前記凝集剤注入位置の流量に前記還流する流量を計測する手段により計測された還流流量を加算して凝集剤注入量を演算することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市下水や産業排水あるいは水道原水中のリンを、物理化学凝集または生物学的処理と物理化学凝集の併用で除去する水処理システムに関し、特に、物理化学凝集剤を適正に調節し、処理水中のリン濃度を目標値に管理する水処理制御プロセスにおける凝集剤注入率演算方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中の溶解性リンは湖沼や河川を汚濁する富栄養化物質の一因となることが知られている。下水処理場においては流入する下水中のリンを除去するために、活性汚泥プロセスの一施設である曝気槽を好気領域と嫌気領域より組み合わせた微生物反応槽を使用している。
【０００３】
微生物反応槽の方式には嫌気‐無酸素‐好気法（Ａ2Ｏ法）、嫌気‐好気法（ＡＯ法）などがあり、少なくとも嫌気槽を前段に、好気槽を後段に配置している。この配置によって活性汚泥のリン過剰摂取機能を利用し、活性汚泥は嫌気槽でリンを吐き出し、好気槽で吐き出した以上のリンを摂取することで、流入水中のリンを生物学的に除去する。しかし、活性汚泥のリン過剰摂取機能は流入水の水質状態やプラント操作条件、あるいは活性汚泥（複合微生物の総称）の管理状態によって変化し、吐出不良や摂取不良などを生じて処理水のリン濃度を増加させることがある。
【０００４】
このため、下水処理場では金属塩などの凝集剤を注入し、物理化学的に除去する方法を併用している。凝集剤は注入量が不足するとリン除去が不十分となり、処理水中のリン濃度を高める。一方、過剰注入は運転コストや汚泥発生量の増加、さらに微生物の活性にも悪影響を与える。したがって、凝集剤の注入量はリン目標値に対して必要最小限にする必要がある。
【０００５】
下水処理場において、物理化学凝集によりリンを除去する場合、アルミニウム系や鉄系の金属塩、あるいは消石灰が凝集剤として用いられる。液中でのリンはオルトリン酸や縮合リン酸の形態で存在し、凝集剤の注入により難溶性の塩を形成する。また、凝集剤は重炭酸塩と反応し、水酸化物のフロックを形成してさらにリンを吸着除去する。アルミニウム系の凝集剤を用いた場合の反応は、（カ１）及び（カ２）式により表わされる。
【０００６】
【化１】
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【０００７】
（カ１）式から、液中のリンを難溶性塩にするには理論的に１モル比のアルミニウムを注入すればよいが、（カ２）式のように他の物質にも消費されるのでモル比を１より大きくする必要がある（引用例１：村田恒雄編著；「下水の高度処理技術」、理工図書、平成４年５月）。
【０００８】
リンの除去を目的とした凝集剤注入量制御方法として、現在の処理水のリン濃度Ｐｉと一定時間ｂ前の処理水のリン濃度Ｐｏから変化率ｄ（＝（Ｐｉ−Ｐｏ）/ｂ）を求め、この変化率で将来も推移するとしてｃ時間後の処理水のリン濃度変化△Ｐｃ（＝ｄ・ｃ）予測し、目標値との偏差で注入量を設定する提案がある（引用例２：特開平３−８９９９３号）。あるいは、処理水のリン濃度に対して凝集剤をモル比換算で一定に制御し、リン含有フロックを砂ろ過で分離する方式（引用例３：特開昭６３−２４２３９２号）、脱水ろ液のリン濃度に当量換算係数を乗じて凝集剤注入量を設定する方式（引用例４：特開平７−８８４９７号）などの提案がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した引用例２〜４の凝集剤注入量制御は、（カ１）式及び（カ２）式に基づいて、モル比あるいはアルミニウムとリンの濃度比を予め設定し、凝集剤を制御する比率一定制御方式を採用している。
【００１０】
例えば、引用例２でその試験結果（第１表）によれば、流入水のリン濃度に対してアルミニウム注入率がほぼ比例関係とみられ、モル比換算で約１．３と推算できる。しかし、引用例２の図示からも明らかなように、下水処理場などの流入水中のりん濃度は人間の生活周期によって大きく変化する。従って、将来のリン濃度も過去と同じ変化率で推移するとした予測方法では、凝集剤量の適切な制御は困難となる。事実、本発明者らの試験結果によれば、アルミニウムとリンの濃度比を一定とする引用例のような凝集剤制御方式では、処理水のリン濃度を目標値以下に維持することができなかった。
【００１１】
さらに、引用例２では流入水リン濃度に比例して凝集剤量を制御しているが、嫌気槽と好気槽からなる微生物反応槽のように、流入水のリン濃度より反応槽のリン濃度が変化し、増えることさえあるような処理プロセスには適用できない。
【００１２】
本発明の目的は従来技術の状況に鑑み、被処理水あるいは処理水のリン濃度に応じて処理水のリン濃度を目標値に以下に維持する、水処理プロセスにおける凝集剤注入率演算方法及び装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水中の溶解性リンを化学凝集あるいは生物処理と化学凝集作用により除去する水処理プロセスにおいて、水中のリン濃度と凝集剤注入濃度の対数比率特性に基づいて凝集剤注入量を演算することを特徴とする。
【００１４】
実施態様的に表現すれば、化学凝集剤注入前の被処理水（以下、被処理水）から計測したリン濃度（Ｐｉ）と予め設定されている化学凝集処理水（以下、処理水）のリン濃度の目標値（Ｐｍ）の対数比率（ｌｏｇＰｉ/Ｐｍ）に基づいて凝集剤注入量を演算することを特徴とする。
【００１５】
または、前記処理水から計測したリン濃度（Ｐｏ）と目標値との対数比率（ｌｏｇＰｏ/Ｐｍ）に基づく。あるいは、被処理水、処理水の各々のリン濃度と目標値との対数比率の和（ｌｏｇＰｉ/Ｐｍ＋ｌｏｇＰｏ/Ｐｍ＝ｌｏｇ(ＰｉＰｏ/Ｐｍ2)）に基づくことを特徴とする。
【００１６】
本発明の方法に好適な水処理プロセスは少なくとも好気槽と沈殿池を有し、好気槽の流出部（出口または近傍）に凝集剤の注入量を調節する注入設備を具備し、凝集剤注入位置より上流の被処理水および／または沈殿池の流出部（出口または近傍）の処理水のリン濃度を計測する手段と、凝集剤注入位置の流量を計測する手段と、計測したリン濃度と予め前記処理水に対し設定されているリン濃度目標値との対数比率、及び前記流量の計測値に基づいて凝集剤注入量を演算する手段とを設け、前記処理水のリン濃度が前記目標値以下となるように前記凝集剤注入量を演算して前記凝集剤注入設備を制御することを特徴とする。
【００１７】
この本発明は、「凝集剤の注入前／後の被処理水または処理水のリン濃度は、凝集剤注入濃度（初期値は注入量＝０）に応じて所定時間後に対数関係に減少する」という、前記対数比率特性の実験的知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の動作メカニズムを説明する。
【００１８】
図２（ａ）は、活性汚泥の存在する好気槽の混合液にアルミニウム系凝集剤（PAC：ポリ塩化アルミニウム）を注入し、３０分後における処理水中の溶解性リン濃度とアルミニウム注入濃度の測定値を示したもので、縦軸のリン濃度は対数値で表わされている。注入濃度が０におけるリン濃度Ｐをパラメータとすれば、図２（ｂ）に示すように、注入濃度Ｒに対する対数値表示のリン濃度Ｐは比例関係で減少している。従って、被処理水のリン濃度計測値Ｐｉ及び処理水のリン濃度目標値Ｐｍを基に、必要凝集剤濃度Ｒｍは（１）式によって求めることができる。
【００１９】
【数１】
Ｒｍ＝ｋ1・（ｌｏｇＰi−ｌｏｇＰm）＝ｋ1・ｌｏｇ(Ｐi/Ｐm)  …（１）
ただし、ｋ１：係数（勾配tanθの逆数）である。（１）式で対数比率が０以下のときは、被処理水のリン濃度計測値が目標値Ｐｍ以下となっているので凝集剤の注入は不要となる。
【００２０】
ところで、（１）式は図２（ｂ）のＡ点とＢ点の加算値と見ることができるので、処理水のリン濃度計測値Ｐｏを用いて変換すると、凝集剤注入濃度不足分（補正値）△Ｒｍを求める（２）式を誘導できる。
【００２１】
【数２】
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すなわち、処理水中のリン濃度の計測値と目標値の対数比率に応じて凝集剤注入濃度の補正値△Ｒｍを決定できる。リン濃度の計測精度は反応槽の混合液より処理水の方が高いので、（１）式による場合に比べて応答性は劣るが制御精度を向上できる。なお、（２）式で対数比率が０以下のときは補正不要であり、凝集剤注入量は現在値に維持される。
【００２２】
さらに、被処理水のリン濃度Ｐｉと処理水のリン濃度Ｐｏの両計測値を用いると、精度と応答性を共に向上できる制御が可能になる。図２（ｃ）に示すように、被処理水のリン濃度Ｐｉで目標値Ｐｍとなるように、係数ｋ１の直線関係に従い凝集剤注入濃度をＣ点（Ｒｍ’）に設定する。一方、この時の処理水のリン濃度ＰｏがＡ点であれば、目標値Ｐｍは係数ｋ２に従うＢ点となるので、△Ｒｍ分の補正が必要になる。従って、必要凝集剤注入濃度Ｒｍは両計測値Ｐｉ，Ｐｏから（３）式によって表わされる。
【００２３】
【数３】
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このように、本発明の水処理プロセスは処理水または被処理水中のリン濃度の実測値と処理水での目標値との対数比率に基づいて凝集剤量を制御することで、最小限の凝集剤量で処理水中のリン濃度を目標値以下に維持することができ、低コストの運転管理を実現できる。なお、（１）〜（３）式で、対数値からの偏差と比率からの対数値とは同値であり、本発明で述べる対数比率の定義には両者を含む。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例を図面に従って詳細に説明する。なお、各図を通して同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【００２５】
〔実施例１〕
図１は、嫌気‐好気法（ＡＯ法）による下水処理設備の構成図で、処理水のリン濃度を目標値以下に管理する凝集剤制御装置を設けている。実施例１の下水処理設備は嫌気槽１Ａと好気槽１Ｃからなる生物反応槽１、最終沈殿池２、水中撹拌機３、送風機５、汚泥返送設備６、汚泥排出設備７、凝集剤タンク８、凝集剤注入設備９から構成されている。
【００２６】
家庭や工場から排出された下水は最初沈殿池(図示なし）で粗大な狭雑物が除去され、生物反応槽１に流入する。流入下水１１の導かれる嫌気槽１Ａには、最終沈殿池２から汚泥返送設備６を介して活性汚泥と呼ばれ微生物群である返送汚泥１２が供給され、流入下水１１と返送汚泥１２が水中撹拌機３で撹拌混合される。嫌気状態下の嫌気槽１Ａにおいて、活性汚泥は細胞内に蓄積していたポリリン酸を加水分解してオルトリン酸（ＰＯ4−Ｐ）として液中に放出する。また、活性汚泥はリン放出時に有機物を吸着し、細胞内に蓄積する。このため、嫌気槽１Ａではリン濃度が増加し、有機物が減少する。
【００２７】
嫌気槽１Ａの混合液は隔壁１９を介して好気槽１Ｃに導かれる。好気槽１Ｃの底部には散気管４が設置されており、送風機５からの空気を散気し、混合液を撹拌するとともに活性汚泥の酸素源を供給する。好気槽１Ｃにおいて、活性汚泥は吸着した有機物を酸素存在下のもと水と炭酸ガスに分解する。また、アンモニア性窒素を硝酸性あるいは亜硝酸性窒素に酸化する。さらに、液中のオルトリン酸をポリリン酸として細胞内に摂取する。この摂取量は、通常、嫌気槽１Ａで放出した以上の過剰摂取となるため、プロセス全体ではリンが減少して、除去されたことになる。
【００２８】
好気槽１Ｃの流出水は最終沈殿池２に導かれ、混合液中の活性汚泥が重力沈降する。上澄み液は処理水１４として塩素殺菌後に河川や海洋に放流される。一方、沈殿した高濃度の活性汚泥は、その大部分が汚泥返送設備６により返送汚泥１２として生物反応槽１に返送され、増殖分に相当する一部を余剰汚泥として汚泥排出設備７を介して系外に排出する。余剰汚泥には生物反応槽１で除去されたリンも含まれている。
【００２９】
このように生物学的にリンを除去するプロセスでは、嫌気槽１Ａでの嫌気状態を維持してリンを良好に放出させる必要がある。リン放出が不十分な場合、好気槽１Ｃでのリンの摂取も悪く、過剰摂取をしなくなる。リン放出・摂取状態の悪化は、プロセス全体でのリン除去率の低下を招き、処理水１４のリン濃度が流入下水１１より高くなることもある。
【００３０】
リン放出・摂取状態が悪化した場合、生物処理による急激な回復は困難なので、速やかなリン除去のために金属塩などの凝集剤を注入する化学凝集処理を併用する。このため、本実施例の下水処理設備は凝集剤タンク８と凝集剤注入設備９を配設し、撹拌混合の必要がない好気槽１Ｃの流出部に、計算機３０により演算制御される必要量の凝集剤１７を注入する。
【００３１】
以下、計算機３０によって実現される凝集剤注入制御装置の構成と動作について説明する。好気槽１Ｃに採水設備２０を設置し、リン濃度計２１に送水する。リン濃度計２１では、送水された好気槽混合液の活性汚泥を分離し、液中の溶解性リン濃度を計測し、計算機３０に入力される。採水設備２０の設置位置は少なくとも凝集剤１７の注入位置より上流側とし、凝集剤注入前（本例では好気槽の混合液）の被処理水のリン濃度を測定する。流量計２２及び流量計２３で計測された流入下水流量Ｑｉと返送汚泥流量Ｑｒも計算機３０に入力される。
【００３２】
これらの入力値に基づいて、計算機３０は凝集剤注入量を演算し、凝集剤注入設備９を制御する。注入濃度演算部３１は、目標値入力部３２に設定されている処理水のリン濃度目標値Ｐｍと好気槽１Ｃの混合液のリン濃度Ｐｉから、金属塩注入濃度Ｒｍを上記した（１）式より計算する。係数ｋ１は、金属塩がＰＡＣの場合、５〜２０の範囲で設定される。
【００３３】
注入量演算部３３は、注入濃度Ｒｍと流入下水流量Ｑｉ及び返送汚泥流量Ｑｒから、金属塩注入量Ｍを（４）式より計算する。
【００３４】
【数４】
Ｍ＝Ｒｍ・（Ｑｉ＋Ｑｒ）    …（４）
凝集剤に含有する金属塩濃度Ｃｍは使用する凝集剤や溶解条件により異なる。凝集剤量演算部３４は、必要とする金属塩注入量Ｍが含まれる凝集剤量Ｇを（５）式より計算する。
【００３５】
【数５】
Ｇ＝Ｍ／Ｃｍ    …（５）
凝集剤量制御部３６は凝集剤注入設備９を調節し、好気槽１Ｃへ注入する凝集剤量Ｇとなるように制御する。この例の注入設備９は注入ポンプであり、制御部３６は流量計２５の測定値が凝集剤量Ｇの流量レートになるようにポンプ回転数を設定する。
【００３６】
なお、（１）式の対数項で、比率Ｐi／Ｐm≦１あるいはＰi／（Ｐm＋ΔＰ）≦１となれば、処理水のリン濃度は目標値を満足していると判定し、凝集剤の注入を停止する。この間欠操作により、余分な凝集剤の注入を抑制して運転コストを低減し、かつ活性汚泥への悪影響を回避する。
【００３７】
ここで、ΔＰはリン放出・摂取が正常時の採水設備２０から処理水１４の間で低下する溶解性リン濃度で、プロセスの固有値として設定でき、予め目標値に含んでもよい。また、間欠制御の停止または再開時のリン濃度には、通常、目標値に対する許容誤差が含まれる。
【００３８】
さらに、計算機３０の機能として表示部３８を設け、凝集剤の注入可否や注入量の計算結果、処理水リン濃度が目標値まで低下していないプロセス状態などを表示し、必要に応じアラームを発生する。
【００３９】
〔実施例２〕
図３は、嫌気‐好気法による下水処理設備の構成図で、処理水リン濃度の計測値を用いる凝集剤制御装置を設けている。図１の構成との相違は、処理水１４を対象に採水設備２０とリン濃度計２１を設置し、計算機３０に処理水のリン濃度計測値Ｐｏを入力する点と、凝集剤量の演算方式にある。
【００４０】
注入濃度演算部３１は、処理水のリン濃度計測値Ｐｏとリン濃度目標値Ｐｍから、金属塩注入濃度補正値ΔＲｍを上記の（２）式により計算する。注入量演算部３３は金属塩注入量補正値ΔＭを（６）式より、凝集剤補正量演算部３５は凝集剤補正量ΔＧを（７）式より計算する。
【００４１】
【数６】
ΔＭ＝ΔＲｍ・（Ｑｉ＋Ｑｒ）    …（６）
ΔＧ＝ΔＭ／Ｃｍ                …（７）
凝集剤量演算部３４は現在の凝集剤量Ｇと補正量ΔＧの差分から操作量Ｇ’を計算し、現在の凝集剤量Ｇに対応する流量計２５の信号値との偏差で凝集剤注入設備９を調節して好気槽１Ｃへの凝集剤を制御する。
【００４２】
実施例２の方式は実施例１に比べ、沈殿池２の滞留時間に相当する制御遅れを生じる。しかし、採水設備２０よりサンプリングされる処理水には活性汚泥が殆ど含まれないので正確な計測情報が得られ、また、計測前の分離操作が不要になる。
【００４３】
〔実施例３〕
図４は、嫌気‐好気法による下水処理設備の構成図で、被処理水と処理水の両方のリン濃度を用いる凝集剤制御装置を設けている。実施例３は図１と図３を合わせた構成で、採水設備２０及び２０Ａを好気槽１Ｃと処理水１４を対象に設置し、採水液切換設備２７で切り替えながらサンプリングした混合液または処理水をリン濃度計２１に送水する。リン濃度計２１に採水液切換機構を内蔵したり、対象水毎にリン濃度計を設ける構成としてもよい。
【００４４】
リン濃度計２１から交互に出力された好気槽１Ｃのリン濃度Ｐｉと処理水のリン濃度Ｐｏ、及び処理水の目標値Ｐｍに基づき、注入濃度演算部３１で金属塩注入濃度Ｒｍを上記の（３）式より計算する。その後は実施例１の場合と同様にして凝集剤注入量Ｇを決定し、凝集剤量制御部３６より凝集剤注入設備９を調節して好気槽１Ｃへの凝集剤を制御する。
【００４５】
本実施例によれば、好気槽１Ｃの混合液リン濃度の誤差が処理水の計測値で補正でき、かつ、沈殿池２による制御遅れを伴わないので、処理水リン濃度を高速に目標値まで低下できる。
【００４６】
〔実施例４〕
図５は、嫌気‐無酸素‐好気法（Ａ2Ｏ法）による下水処理設備の構成図で、混合液リン濃度を用いる凝集剤制御装置を設けている。本下水処理設備は生物反応槽１を嫌気槽１Ａ‐無酸素槽１Ｂ‐好気槽１Ｃの３室に分け、好気槽１Ｃに設置した送水設備１０で好気槽混合液を第２室目の無酸素槽１Ｂに循環液１８として環流する。無酸素槽１Ｂでは、好気槽１Ｃで生成された硝酸性あるいは亜硝酸性窒素を窒素ガスに還元する脱窒機能を有する。
【００４７】
実施例４における凝集剤注入制御方式は、注入量演算部３３を除いて実施例１と同じになる。注入量演算部３３は好気槽１Ｃの凝集剤注入位置での混合液流量に、流量計２４による循環液流量Ｑｊも加算して、金属塩注入量Ｍを（８）式より計算する。
【００４８】
【数７】
Ｍ＝Ｒｍ・（Ｑｉ＋Ｑｒ＋Ｑｊ）    …（８）
実施例４の変形例として、被処理水に変えて処理水のリン濃度を用いる場合は、金属塩注入量補正値ΔＭを求める（６）式に循環液流量Ｑｊを加える以外は、実施例２と同じになる。あるいは、被処理水と処理水の両方のリン濃度を用いる場合は、（３）式で求めた金属塩注入濃度Ｒｍを基に、（８）式で金属塩注入量Ｍを求める以外は、実施例３と同じになる。
【００４９】
以上のように、本発明の実施例１〜４は、ＡＯ法またはＡ2Ｏ法を対象としたが、標準活性汚泥法や硝化液循環法（活性汚泥循環変法）、嫌気‐好気‐嫌気‐好気法（ＡＯＡＯ法）にも適用可能である。標準活性汚泥法やＡＯＡＯ法では流入下水量と返送汚泥量、硝化液循環法ではさらに循環液流量を加えて金属塩注入量Ｍを演算する。また、本実施例では生物学的処理の下水処理設備を例に説明したが、被処理水の溶解性リンを凝集剤により直接物理化学処理する水処理法にも適用できる。
【００５０】
図６は、実施例４のプラントでアルミニウム注入量を連続注入した試験結果の一例である。本試験は好気槽１Ｃのアルミニウム注入濃度の計測値Ｐｉと処理水リン濃度の目標値Ｐｏに基づく（１）式による制御結果で、処理水中の溶解性リン濃度は測定値である。アルミニウム注入濃度と処理水中の溶解性リン濃度との関係は、図２に示した実験結果とよく一致している。図中の□印は流入下水量を基準とした注入濃度、○印は流入下水量に返送汚泥量と循環液流量を加算して求めた注入濃度である。注入濃度は循環液も考慮することにより、凝集剤注入制御精度を向上できる。
【００５１】
図７は、図６と同じ設備で測定した別の試験結果の一例で、図６の場合と同様に、好気槽１Ｃのアルミニウム注入濃度Ｐｉに基づく制御結果である。グラフの縦軸に処理水中の溶解性リン濃度（Ｔ‐Ｐ）の対数値、横軸にアルミニウム注入濃度を示している。図中、黒丸の測定値は、好気槽１Ｃで活性汚泥の存在する混合液のリン濃度に基づき、また、白丸の測定値は、好気槽１Ｃで活性汚泥のない上澄液のリン濃度に基づいて、それぞれ凝集剤量を制御した結果である。
【００５２】
本実施例の制御方式によれば、処理水リン濃度と凝集剤注入濃度の関係は、被処理水リン濃度が混合液でも上澄液でも、ほぼ同等の対数比率特性となることが認められた。
【００５３】
従って、本発明の対数比率特性に基づく凝集剤制御方式は、嫌気槽と好気槽を備える水処理プロセスに止まらず、好気槽のみの水処理プロセス、さらには活性汚泥の存在しない排水に直接、凝集剤を注入する水処理方式に適用して、リン除去の効果がある。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理水および／または処理水のリン濃度と凝集剤注入濃度の対数比率特性に基づいて凝集剤注入量を制御するので、生物学的処理のリン除去能が変化しても、処理水のリン濃度を目標値に維持する凝集剤注入量を正確に、かつ高速に制御することができ、良質の処理水を提供できる効果がある。
【００５５】
また、リン目標値を維持する上での必要最小の凝集剤量に制御できるので、水処理装置の運転コストを低減し、凝集剤注入による活性汚泥の処理阻害を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による凝集剤制御装置を含む下水処理設備の構成図。
【図２】アルミニウム注入濃度に対する溶解性リン濃度の変化を示す試験結果と対数比率特性を示す説明図。
【図３】実施例２による凝集剤制御装置を含む下水処理設備の構成図。
【図４】実施例３による凝集剤制御装置を含む下水処理設備の構成図。
【図５】実施例４による凝集剤制御装置を含む下水処理設備の構成図。
【図６】実施例４による検証試験結果の一例を示すグラフ。
【図７】実施例４による検証試験結果の他の例を示すグラフ。
【符号の説明】
１…生物反応槽、１Ａ…嫌気槽、１Ｂ…無酸素槽、１Ｃ…好気槽、２…沈殿池、５…送風機、６…汚泥返送設備、７…汚泥排出設備、８…凝集剤タンク、９…凝集剤注入設備、１０…循環設備、２０…採水設備、２１…リン濃度計、２２，２３，２４，２５…流量計、３０…計算機、３１…注入濃度演算部、３２…目標値入力部、３３…注入量演算部、３４…凝集剤量演算部、３５…凝集剤補正量演算部、３６…凝集剤量制御部、３８…表示部。
【図１】
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【図２】
0003691650.tif 000006
【図３】
0003691650.tif 000007
【図４】
0003691650.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
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