(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御する汚水処理プラントの運転制御装置であって、
前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを、一日のうちで切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成され、
一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、
前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御部と、
前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御部と、
を備えている汚水処理プラントの運転制御装置。
【請求項２】
搬入された汚水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御する汚水処理プラントの運転制御装置であって、
前記前処理装置を稼動制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記前処理装置を停止制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成され、
一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、
前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御部と、
前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御部と、
を備えている汚水処理プラントの運転制御装置。
【請求項３】
汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、
前記所定時間当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、
前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、
前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、
を備えている汚水処理プラントの運転制御装置。
【請求項４】
汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、
一日のうちで前記第一または前記第二運転状態の何れかを実行する時間帯を入力する入力部と、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、入力された時間帯に処理可能な汚水延べ量を算出する汚水延べ量を算出する算出部と、
前記第二運転状態を実行する時間帯の初期に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、
前記第一運転状態を実行する時間帯の初期に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、
を備えている汚水処理プラントの運転制御装置。
【請求項５】
汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、
前記第一及び前記第二運転状態の開始時刻と、一日当たりの目標汚水処理量を入力する入力部と、
入力された各開始時刻から算出した前記第二運転状態の稼動時間と、前記目標汚水処理量とから単位時間あたりの汚水処理量を算出する算出部と、
算出した単位時間あたりの汚水処理量が予め設定された単位時間あたりの定格汚水処理量を満たすように、前記第一及び第二運転状態の開始時刻の何れかを調整するための警告を出力する警告部と、
前記第二運転状態の開始時刻または補正時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、
前記第一運転状態の開始時刻または補正時刻に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、
を備えている汚水処理プラントの運転制御装置。
【請求項６】
汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置に対して、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを、一日のうちで切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成されている汚水処理プラントの運転制御装置で実行される汚水処理プラントの制御方法であって、
一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力ステップと、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出ステップと、
前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御ステップと、
前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御ステップと、
を実行する汚水処理プラントの制御方法。
【請求項７】
搬入された汚水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置に対して、前記前処理装置を稼動制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記前処理装置を停止制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成されている汚水処理プラントの運転制御装置で実行される汚水処理プラントの制御方法であって、
一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力ステップと、
予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出ステップと、
前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御ステップと、
前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御ステップと、
を実行する汚水処理プラントの制御方法。
【請求項８】
前記入力ステップで前記生物処理槽の溶存酸素濃度が入力され、
前記溶存酸素濃度に基づいて前記第一及び第二所定時間が決定される請求項６または７記載の汚水処理プラントの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、し尿や浄化槽汚泥等を含む汚水を貯留する貯留槽と、前記貯留槽に貯留された汚水を生物処理する生物処理槽と、前記貯留槽から前記生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを含む汚水処理プラントの運転制御装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、し尿等を処理する汚水処理プラントが建設される際には、想定される一日あたりの汚水の搬入量から一日あたりに必要となる汚水処理量が計画処理量として定められ、それに基づいて汚水貯留槽や生物処理槽等の容量、生物処理槽への曝気容量、汚水の送水容量等が設計され、各設備から汚水を送水するポンプ装置や生物処理槽へ曝気する曝気装置の仕様等が決定される。そして、これらの設計値によって汚水処理プラントの一日当たりの標準処理量である定格処理量が定まる。
【０００３】
搬入された汚水は、し渣の除去等の前処理が行なわれた後に、一旦貯留槽に貯留され、計画処理量に従って貯留槽から生物処理槽に定量的に送水される。そして、生物処理された被処理水は、活性炭ろ過等の高度処理が行なわれた後に河川等に放流される。通常、汚水処理プラントでは、定格処理量の汚水を処理するために、曝気装置が２４時間連続的に定格運転状態で稼動している。そして、通常、貯留槽の容量は一日の計画処理量の３倍程度の容量に設計され、ポンプ装置によって定量的に計画処理量の汚水を生物処理槽へ送水するように設計されている。
【０００４】
特許文献１には、２４時間連続的に稼動しながらも、安価な深夜電力を効率的に用いることが可能な汚水処理プラントの運転方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７６３９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年、浄化槽の普及によって汚水処理プラントへの浄化槽汚泥の搬入量は増加しているが、下水道の普及とともにし尿の搬入量が低下傾向にあり、全体として汚水処理プラントへの汚水の搬入量は、減少する傾向にある。
【０００７】
汚水処理プラントでは、一日あたりの汚水の搬入量が定格処理量に満たないこのような状況下でも、生物処理の途中で運転を停止すると、生物処理槽での処理環境条件が大きく変動し、汚水の浄化処理の程度にばらつきが発生する虞があったため、曝気装置による曝気量を定格より低下させ、ポンプ装置の送水量を定格処理量の汚水を送水する場合よりも少ない送水量で２４時間連続的に稼動していた。
【０００８】
そのため、動力効率が悪く電力消費量が嵩むばかりか、商用電源に対する需要が最大となる時間帯も最小となる時間帯もある程度の電力が継続的に消費されていた。特に、汚水の搬入量が多くなる日中の所定の時間帯には前処理装置も連続的に稼動するため、消費電力が一層増加しており、特に商用電源に対する需要が最大となる時間帯において、消費電力を低減可能な汚水処理プラントの運転方法が望まれていた。
【０００９】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、汚水の浄化処理の程度を損なうことなく、汚水処理プラントの稼動に要する消費電力の低減化を達成可能な汚水処理プラントの運転制御装置、及び制御方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明による汚水処理プラントの運転制御装置の第一の特徴構成は、同請求項１に記載した通り、汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御する汚水処理プラントの運転制御装置であって、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを、一日のうちで切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成され、一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御部と、前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御部と、
を備えている点にある。
【００１１】
一日に搬入される汚水の実処理量が予め想定されている一日の定格処理量よりも少ない場合に、比較的消費電力が大きなポンプ装置及び曝気装置を停止する第一運転状態と、そのようなポンプ装置及び曝気装置を稼動する第二運転状態とを、一日のうちで切り替えるように運転することによって、一日を通してポンプ装置及び曝気装置を連続稼動させなくとも、一日分の実処理量の汚水を第二運転状態で処理できるようになり、ポンプ装置及び曝気装置を動力効率がよい状態で稼動させることができるので、電力消費量を減少させることができる。
【００１２】
第二運転状態から第一運転状態への移行時に、ポンプ装置と曝気装置を直ちに停止すると、その直前に生物処理槽に流入した汚水が十分に生物処理される前に槽内が嫌気状態に移行するため、好気性微生物によるアンモニアの硝化が阻害され、次に第二運転状態に移行したときに未硝化のアンモニアがそのまま生物処理水として流出される虞があるが、ポンプ装置の停止時期よりも曝気装置の停止時期を遅延させることによって、しばらくの間生物処理槽を好気状態に維持してアンモニアの硝化を促進することができ、これによって第二運転状態に移行したときに未硝化のアンモニアがそのまま流出されるといった不都合が回避できる。
【００１３】
また、第一運転状態である程度時間が経過して嫌気状態に移行した生物処理槽では脱窒処理が進み汚水中に窒素ガスが溶解した状態になっており、ポンプ装置と曝気装置を直ちに稼動すると、窒素ガスが十分に脱気されること無く後段に送水され、沈殿等の固液分離を悪化させるという問題が発生するが、曝気装置の稼動時期よりポンプ装置の稼動時期を遅延させることによって、汚水中に溶解した窒素ガスが速やかに脱気されるようになる。さらに、第一運転状態から第二運転状態への移行時に、ポンプ装置と曝気装置を直ちに稼動すると、上述と同様に、第一運転状態で嫌気状態になった生物処理槽に流入した汚水が十分に硝化されることなく、未硝化のアンモニアがそのまま生物処理水として流出される虞があるが、曝気装置の稼動時期よりポンプ装置の稼動時期を遅延させることによって、嫌気状態の生物処理槽を好気状態に移行させて、アンモニアの硝化を促進する環境に移行することができ、これによって第二運転状態に移行したときに未硝化のアンモニアがそのまま流出されることが回避でき、速やかに定常運転に移行することができる。
【００１４】
尚、第一運転状態への移行時や第二運転状態への移行時には、生物処理槽内の溶存酸素濃度が定常状態の２倍から４倍、例えば定常状態で１〜２ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度よりも高い３〜４ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度に高めることが好ましい。そのために、ポンプ装置を停止後、槽内の溶存酸素濃度を計測して、目標の溶存酸素濃度になった時点で曝気装置を停止し、或いは、溶存酸素濃度が目標値になる時間を設定可能なタイマーを備えて、ポンプ装置を停止後タイマーがカウントアップしたときに曝気装置を停止することができる。
【００１５】
例えば、一日のうち相対的に電力需要の多い時間帯に第一運転状態に移行し、一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯に第二運転状態に移行すると、電力需要の多い時間帯での電力の使用を低減することが可能になり、電力負荷の平準化に資することができる。そして、一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯が深夜であり、深夜の電力料金が昼間に比べて安価に設定されている場合には、汚水処理プラントの運転コストも大幅に低減するようになる。
【００１６】
そして、一日当たりの目標汚水処理量、及び、第二運転状態への移行時刻を入力可能な入力部を備え、算出部によって、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、目標汚水処理量をポンプ装置によって生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出し、送水遅延制御部によって、入力部に入力された第二運転状態への移行時刻、または第一運転状態への移行時刻と汚水投入延べ時間とから算出される第二運転状態への移行時刻に第二運転状態に移行して、曝気装置を第二所定時間稼動した後にポンプ装置を稼動し、曝気遅延制御部によって、第二運転状態への移行時刻から汚水投入延べ時間の経過後に第一運転状態に移行して、ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に曝気装置を停止するように構成することにより、容易に運転管理できるようになる。
【００１７】
本発明による汚水処理プラントの運転制御装置の第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、搬入された汚水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御する汚水処理プラントの運転制御装置であって、前記前処理装置を稼動制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記前処理装置を停止制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成され、一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御部と、前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御部と、を備えている点にある。
【００１８】
汚水処理プラントに搬入された汚水を生物処理するに先立って、汚水に含まれるし渣等の固形異物を除去する必要があり、そのために前処理装置が設けられている。前処理装置には、掻揚げ爪が配置されたバースクリーンや、凝集剤が添加された汚水を攪拌して脱水する脱水装置等が含まれる。前処理装置は専ら汚水の搬入時に稼動し、前処理後は稼動する必要がない。そこで、ポンプ装置及び曝気装置を停止する第一運転状態で前処理装置を稼動し、ポンプ装置及び曝気装置を稼動する第二運転状態で前処理装置を停止するように運転を切り替えることにより、汚水処理プラントでの一日における消費電力の平準化を図ることができる。
【００１９】
本発明による汚水処理プラントの運転制御装置の第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、前記所定時間当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えている点にある。
【００２０】
本発明による汚水処理プラントの運転制御装置の第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、一日のうちで前記第一または前記第二運転状態の何れかを実行する時間帯を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、入力された時間帯に処理可能な汚水延べ量を算出する汚水延べ量を算出する算出部と、前記第二運転状態を実行する時間帯の初期に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、
前記第一運転状態を実行する時間帯の初期に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えている点にある。
【００２１】
本発明による汚水処理プラントの運転制御装置の第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と前記生物処理槽に曝気する曝気装置とを制御し、前記曝気装置を定格で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも実汚水処理量が少ない場合に、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態と、前記ポンプ装置を稼動して実汚水処理量の汚水を前記生物処理槽に定量的に送水するとともに、前記曝気装置を定格で稼動する第二運転状態とを前記所定時間内で切り替えるように運転する汚水処理プラントの運転制御装置であって、前記第一及び前記第二運転状態の開始時刻と、一日当たりの目標汚水処理量を入力する入力部と、入力された各開始時刻から算出した前記第二運転状態の稼動時間と、前記目標汚水処理量とから単位時間あたりの汚水処理量を算出する算出部と、算出した単位時間あたりの汚水処理量が予め設定された単位時間あたりの定格汚水処理量を満たすように、前記第一及び第二運転状態の開始時刻の何れかを調整するための警告を出力する警告部と、前記第二運転状態の開始時刻または補正時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、前記第一運転状態の開始時刻または補正時刻に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えている点にある。
【００２２】
本発明による汚水処理プラントの制御方法の第一の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置に対して、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを、一日のうちで切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成されている汚水処理プラントの運転制御装置で実行される汚水処理プラントの制御方法であって、一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力ステップと、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出ステップと、前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御ステップと、前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御ステップと、を実行する点にある。
【００２３】
本発明による汚水処理プラントの制御方法の第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、搬入された汚水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された汚水を貯留する貯留槽から汚水を生物処理する生物処理槽に汚水を送水するポンプ装置と、前記生物処理槽に曝気する曝気装置に対して、前記前処理装置を稼動制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を停止制御する第一運転状態と、前記前処理装置を停止制御するとともに前記ポンプ装置及び前記曝気装置を稼動制御する第二運転状態とを切り替えるように運転し、前記第二運転状態から前記第一運転状態への移行時に、前記ポンプ装置の停止時期よりも前記曝気装置の停止時期を遅延制御し、前記第一運転状態から前記第二運転状態への移行時に、前記曝気装置の稼動時期より前記ポンプ装置の稼動時期を遅延制御するように構成されている汚水処理プラントの運転制御装置で実行される汚水処理プラントの制御方法であって、一日当たりの目標汚水処理量、及び、前記第一または第二運転状態への移行時刻を入力する入力ステップと、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、前記目標汚水処理量を前記ポンプ装置によって前記生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出ステップと、前記第二運転状態への移行時刻に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御ステップと、前記第二運転状態への移行時刻から前記汚水投入延べ時間の経過後に前記第一運転状態に移行して、前記ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に前記曝気装置を停止する曝気遅延制御ステップと、を実行する移転にある。
【００２４】
本発明による汚水処理プラントの制御方法の第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記入力ステップで前記生物処理槽の溶存酸素濃度が入力され、前記溶存酸素濃度に基づいて前記第一及び第二所定時間が決定される点にある。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明した通り、本発明によれば、汚水の浄化処理の程度を損なうことなく、汚水処理プラントの稼動に要する消費電力の低減化を達成可能な汚水処理プラントの運転制御装置、及び制御方法を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による制御装置を含む汚水処理プラントの説明図
【図２】運転制御装置により実行される制御手順のフローチャート
【図３】本発明が適用可能な汚水処理プラントの別実施形態の説明図
【図４】本発明が適用可能な汚水処理プラントの別実施形態の説明図
【図５】本発明が適用可能な汚水処理プラントの別実施形態の説明図
【図６】別実施形態を示し、運転制御装置により実行される制御手順のフローチャート
【図７】別実施形態を示し、運転制御装置により実行される制御手順のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明による汚水処理プラントの運転制御装置、及び制御方法を説明する。
【００２８】
ここでは、浄化槽汚泥対応型脱窒素処理方式を採用した汚水処理プラント１を例に説明する。図１に示すように、汚水処理プラント１は、搬入されたし尿や浄化槽汚泥を受け入れて前処理を行なう前処理設備２と、前処理された汚水を生物処理によって浄化する生物処理設備３と、生物処理された後の被処理水を放流に適した状態に後処理する後処理設備４と、生物処理等で発生した余剰汚泥等を処理する汚泥処理設備５とを備えている。
【００２９】
前処理設備２は、受入槽２１と前貯留槽２３と貯留槽２５を備え、受入槽２１と前貯留槽２３の間に前処理装置の一例である除さ装置２２が設置され、前貯留槽２３と貯留槽２５の間に前処理装置の一例である前脱水装置２４が設置されている。
【００３０】
し尿収集車両等によって搬入されたし尿や浄化槽汚泥等の汚水は、先ず受入槽２１に投入され、カッター付きポンプＰ１によって固形物が粉砕されながら除さ装置２２に送られ、生物処理に適さないし渣等の固形異物が除さ装置２２によって除去された後に前処理槽２３に貯留される。
【００３１】
さらに、前処理槽２３の汚水はポンプＰ２によって前脱水装置２４に送られ、固形物が分離された後に貯留槽２５に貯留される。貯留槽２５に貯留された汚水は、ポンプＰ３によって生物処理設備３に送水される。
【００３２】
ポンプＰ２から前脱水装置２４の経路に鉄系無機凝集剤が投入され、凝集物が前脱水装置２４で除去されるのである。前脱水装置２４では、汚水中のＢＯＤやＳＳとともにリンや窒素がある程度脱水汚泥とともに汚水から分離され、後段の生物処理設備で処理すべき負荷が軽減される。そのため、生物処理設備３内の汚水を希釈したり、生物処理設備３の後段でリンやＣＯＤを除去するための高度処理を行なう必要が無くなる。
【００３３】
搬入される汚水量が変動する場合でも安定して連続処理可能なように、受入槽２１は汚水処理プラント１の計画時の一日あたりの定格処理量の半日から一日分を貯留可能な容量に設定され、貯留槽２５は定格処理量の数日分を貯留可能な容量に設定されている。
【００３４】
生物処理設備３には、脱窒素槽３１と硝化槽３２と二次脱窒素槽３３と再曝気槽３４が順に設置され、各槽の汚水に曝気する曝気装置３５が設置されている。曝気装置３５は、ブロワファンＢと各槽に設置された散気ノズルと配管等を備えている。
【００３５】
貯留槽２５からポンプＰ３によって送水される汚水は、先ず脱窒素槽３１に導かれて脱窒素処理され、その後硝化槽３２に移送されて硝化処理される。嫌気状態に維持される脱窒素槽３１では、嫌気性微生物によって汚水から窒素が分離され、分離された窒素が曝気装置３５から槽内に供給される僅かな量の気泡によって攪拌されながら脱気される。
【００３６】
曝気装置３５から槽内に供給される所定量の気泡によって好気状態に維持される硝化槽３２では、好気性微生物によってアンモニアが硝化、つまり硝酸イオン及び亜硝酸イオンに分解されるとともに、正リン酸が取り込まれる。硝化槽３２で硝化された汚水の一部がポンプＰ４で脱窒素槽３１に循環供給されて、正リン酸が吐き出されるとともに、脱窒素処理、つまり硝酸イオン及び亜硝酸イオンが窒素に還元される。
【００３７】
硝化槽３２で生物処理された汚水は、嫌気状態に維持される二次脱窒素槽３３に移送されて脱窒素処理され、その後再曝気槽３４に移送される。再曝気槽３４には、膜分離装置３６が浸漬設置されており、槽内の汚水は膜分離装置３６に接続されたポンプＰ５で吸引され、膜分離装置３６によって固液分離された被処理水が後処理設備４に送水される。膜分離装置３６の下部には曝気装置３５の散気ノズルが配置され、気泡によって分離膜表面が洗浄される。
【００３８】
尚、膜分離装置３６に用いられる分離膜として、限外濾過膜、精密濾過膜等が採用される。膜の形態は、中空糸膜、平膜、チューブラー膜などが採用される。
【００３９】
再曝気槽３４に溜まった汚泥の一部は、ポンプＰ６によって返送汚泥として脱窒素槽３１に返送され、ポンプＰ７によって余剰汚泥として前貯留槽２３に送られる。
【００４０】
前貯留槽２３に送られた余剰汚泥は前脱水装置２４で汚水から分離され、分離された汚泥は汚泥処理設備５で減量処理される。汚泥処理設備５には、汚泥焼却炉や汚泥溶融炉が含まれる。
【００４１】
後処理設備４には、ろ過原水槽４１と処理水槽４３と滅菌槽４４が設置され、ろ過原水槽４１と処理水槽４３の間に活性炭吸着設備４２が配置されている。膜分離装置３６を介して送水され、ろ過原水槽４１に貯留されたた被処理水は、ポンプＰ８を介して活性炭吸着設備４２に送水され、ＣＯＤや着色成分が吸着された後に処理水槽４３に貯留され、さらに滅菌槽４４で次亜塩素酸等によって滅菌された後に河川等に放流される。
【００４２】
上述した複数のポンプＰ１〜Ｐ８及びブロワファンＢを構成する電動機は、何れも三相誘導電動機が用いられている。三相誘導電動機は、一定電圧の下では定格負荷時と比較して軽負荷時の効率が悪化する特性があり、負荷変動に対応する必要があれば、端子電圧の制御等複雑な制御系が必要になる。本実施形態では、負荷変動を抑制して定格負荷運転を可能にすることで、効率の低下を抑制することができる。
【００４３】
上述の汚水処理プラント１は、コンピュータが組み込まれた運転制御装置６によって運転管理される。以下、運転制御装置６によって制御される汚水処理プラント１の運転方法について詳述する。
【００４４】
図１に示すように、運転制御装置６は、操作装置６１と演算装置６２と信号入出力装置６３等を備えている。操作装置６１は運転条件等を入力する複数の入力キーでなる入力部と、入力条件や制御状態等を表示する液晶等でなる表示部を備えている。
【００４５】
信号入出力装置６３は、演算装置６２と汚水処理プラント１との間のインターフェースであり各ポンプ装置等の汚水処理プラント１を運転する各種のアクチュエータに制御信号を出力する出力回路や、各種のアクチュエータからのモニタ信号及び汚水処理プラント１に設置された各種のセンサからの検出信号を入力する入力回路が設けられている。
【００４６】
演算装置６２にはコンピュータが組み込まれ、操作装置６１を介して入力された運転条件や信号入出力装置６３を介して入力されたモニタ信号及び検出信号に基づいて予め設定されたプログラムに基づいて所定の制御演算を実行し、その結果、信号入出力装置６３に各種のアクチュエータを作動または停止する制御信号を出力する。
【００４７】
運転制御装置６は、一日のうち相対的に電力需要の多い時間帯に、ポンプＰ１，Ｐ２及び前処理装置の一例である除さ装置２２や前脱水装置２４を稼動制御するとともに、生物処理槽で生物処理をする際に稼動させる必要のあるポンプ装置、具体的にはポンプＰ３〜Ｐ８及び曝気装置３５を停止制御する第一運転状態と、一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯に、ポンプＰ１，Ｐ２及び除さ装置２２や前脱水装置２４を停止制御するとともにポンプＰ３〜Ｐ８及び曝気装置３５を定格運転状態で稼動制御する第二運転状態とを切り替えるように運転する。第二運転状態では少なくとも曝気装置３５は定格で稼動されることが好ましく、ポンプＰ３は定格運転状態で連続または間歇的に稼動され、汚水が定量的に生物処理槽に送水されることが好ましい。
【００４８】
ここで、ポンプを定格で稼動するとは、予め定められた単位時間当たりの流量、揚程で送水可能な仕様点での運転に必要な消費電力の±２０％程度の範囲内、好ましくは±１５％程度の範囲内、さらに好ましくは±１０％程度の範囲内の消費電力で稼動することをいい、このようにポンプを定格で稼動する状態を定格運転状態という。
【００４９】
そして、運転制御装置６は、第二運転状態から第一運転状態への移行時に、ポンプＰ３〜Ｐ８の停止時期よりも曝気装置３５の停止時期を遅延制御し、第一運転状態から第二運転状態への移行時に、曝気装置３５の稼動時期よりポンプＰ３〜Ｐ８の稼動時期を遅延制御する。
【００５０】
このように制御すれば、汚水処理プラント１が構築された地域で、電力需要の多い時間帯での電力の使用を低減することが可能になるとともに、一日を通してポンプＰ３〜Ｐ８及び曝気装置３５を連続稼動させなくとも、ポンプＰ３〜Ｐ８及び曝気装置３５の稼動時間帯にポンプＰ３〜Ｐ８及び曝気装置３５を例えば定格処理量に対応する稼動条件で稼動すれば、一日に搬入される汚水の実処理量が定格処理量よりも少ない場合でも、この限られた時間帯で処理できるようになる。
【００５１】
また、第二運転状態から第一運転状態への移行時に、ポンプＰ３〜Ｐ８と曝気装置３５を直ちに停止すると、その直前に生物処理槽３１〜３４、特に硝化槽３２に流入した汚水が十分に生物処理される前に槽内が嫌気状態に移行するため、好気性微生物によるアンモニアの分解処理が阻害され、次に第二運転状態に移行したときに未分解のアンモニアがそのまま河川に放水されるような虞があるが、ポンプＰ３〜Ｐ８の停止時期よりも曝気装置３５の停止時期を遅延させることによって、しばらくの間生物処理槽３１〜３４を好気状態に維持することによりアンモニアの硝化を促進することができ、これによって第二運転状態に移行したときに未分解のアンモニアがそのまま放水されるといった不都合が回避できる。
【００５２】
また、第一運転状態である程度時間が経過して嫌気状態に移行した生物処理槽３１〜３４では脱窒処理が進み汚水中に窒素ガスが溶解した状態になっており、ポンプＰ３〜Ｐ８と曝気装置３５を直ちに稼動すると、窒素ガスが十分に脱気されること無く後段に送水されるという問題が発生するが、曝気装置３５の稼動時期よりポンプＰ３〜Ｐ８の稼動時期を遅延させることによって、汚水中に溶解した窒素ガスが速やかに脱気されるようになる。特に脱窒素槽３１での窒素の脱気処理が捗るようになる。
【００５３】
さらに、第一運転状態から第二運転状態への移行時に、ポンプＰ３〜Ｐ８と曝気装置３５を直ちに稼動すると、上述と同様に、第一運転状態で嫌気状態になった硝化槽３２に流入した汚水が十分に硝化されることなく、未分解のアンモニアがそのまま放水される虞があるが、曝気装置３５の稼動時期よりポンプＰ３〜Ｐ８の稼動時期を遅延させることによって、嫌気状態の硝化槽３２を好気状態に移行させて、アンモニアの硝化を促進する環境に移行することができ、これによって第二運転状態に移行したときに未分解のアンモニアがそのまま流出されることが回避でき、速やかに定常運転に移行することができる。
【００５４】
尚、第一運転状態への移行時や第二運転状態への移行時には、生物処理槽内の溶存酸素濃度が定常状態の１．５倍から５倍、好ましくは２倍から４倍、さらに好ましくは、２．５倍から３．５倍、例えば定常状態で１〜２ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度よりも高い３〜４ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素濃度に高めることが好ましい。
【００５５】
そのために、槽内、好ましくは硝化槽３２に溶存酸素濃度を計測するセンサが設けられ、ポンプＰ３〜Ｐ８を停止後、前記センサが計測した溶存酸素濃度の値が信号入出力装置６３を介して演算装置６２に入力されるように構成されている。演算装置は、入力された信号値に基づいて目標の溶存酸素濃度になった時点で曝気装置３５を停止するように制御する。
【００５６】
一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯が深夜であり、深夜の電力料金が昼間に比べて安価に設定されている場合には、深夜時間帯に第二運転状態となるように制御すれば、汚水処理プラント１の運転コスト、特に電力料金が大幅に低減するようになる。
【００５７】
例えば、汚水が搬入される午前８時から正午までの時間帯を含む日中に、主に第一運転状態となって前処理装置が稼動し、その後、夜間に第一運転状態となって生物処理設備が稼動するように制御するのが好ましい。しかし、これは一例であり、少なくとも一日のうち相対的に電力需要の多い時間帯に第一運転状態となり、一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯に第二運転状態になるように切り替えるものであればよい。
【００５８】
図２には、上述した運転制御装置６により実行される制御手順が示されている。初期に汚水処理プラント１及び運転制御装置６に電源が投入され、オペレータによって操作装置６１の入力部を介して一日当たりの目標汚水処理量、及び、第二運転状態への移行時刻が演算装置６２に入力されると（Ｓ１，Ｓ２）、運転処理が開始され（Ｓ３）、演算装置６２は予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、目標汚水処理量をポンプ装置によって生物処理設備３に送水する汚水投入延べ時間を算出する（Ｓ４）。
【００５９】
汚水投入延べ時間とは、定格汚水処理量の汚水をポンプＰ３を用いて脱窒素槽３１に送水する場合のポンプ３の稼動条件と同一の稼動条件で目標汚水処理量を脱窒素槽３１に送水するのに必要な時間である。
【００６０】
具体的に、汚水投入延べ時間（ｈ／日）は、目標汚水処理量（ｋＬ／日）を投入流量（ｋＬ／ｈ）で除した値として求まり、投入流量（ｋＬ／ｈ）は、施設の定格処理量（ｋＬ／日）を２４時間で除した値として求まる。
【００６１】
第一運転状態であるときに（Ｓ５、Ｙ）、第二運転状態への移行時刻になると（Ｓ６，Ｙ）、曝気装置３５を稼動し（Ｓ７）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ８，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を稼動して第二運転状態への移行を完了する（Ｓ９）。
【００６２】
ステップＳ５で、第二運転状態であれば（Ｓ５，Ｎ）、汚水投入延べ時間の経過を待って（Ｓ１０，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を停止し（Ｓ１１）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ１２，Ｙ）、曝気装置３５を停止して、さらに、前処理装置を稼動させて第一運転状態への移行を完了する（Ｓ１３）。
【００６３】
即ち、演算装置６２のうちステップＳ７からステップＳ９を実行する部位によって第二運転状態への移行時刻に第二運転状態に移行して、曝気装置を第二所定時間稼動した後に前記ポンプ装置を稼動する送水遅延制御部が構成され、演算装置６２のうちステップＳ１１からステップＳ１３を実行する部位によって第二運転状態への移行時刻から汚水投入延べ時間の経過後に第一運転状態に移行して、ポンプ装置を停止して第一所定時間経過後に曝気装置を停止する曝気遅延制御部が構成される。
【００６４】
尚、硝化槽３２の溶存酸素濃度を検出するセンサに代えて第一運転状態への移行時や第二運転状態への移行時に溶存酸素濃度が目標値になる時間を設定可能なタイマーを備えて、ポンプ装置を停止後タイマーがカウントアップしたときに曝気装置を停止するように送水遅延制御部及び曝気遅延制御部が構成されていてもよい。
【００６５】
一日当たりの目標汚水処理量は季節等によって変動する値であり、また、時の経過に従って変動する値であるので、例えば、数ヶ月単位から一週間単位で定期的に変更設定すればよく、その値に応じて第二運転状態への移行時刻も適宜設定すればよい。また、深夜時間帯で電力が安価になる場合には、そのような時間帯で第二運転状態に切り替えるように自動設定する機能を備えていてもよい。
【００６６】
本発明による運転方法を適用した汚水処理プラントについて、実処理量が定格処理量の７０％程度であるとしてシミュレーションすると、日中の９時から２０時までを第一運転状態とし、２０時から９時までを第二運転状態とすることができた。その結果、ポンプ装置による送水量や曝気装置による曝気量を低下させることにより２４時間連続的に稼動する場合に比べて、一日の総消費電力は約１３％程度削減することができ、９時から２０時までの消費電力は約２６％程度削減することができた。
【００６７】
上述の例では、ステップＳ２で第二運転状態への移行時刻が演算装置６２に入力される場合を説明したが、第一運転状態への移行時刻が演算装置６２に入力されてもよい。この場合には、入力部に入力された第一運転状態への移行時刻と汚水投入延べ時間とから算出される第二運転状態への移行時刻に第二運転状態に移行すればよい（Ｓ６）。
【００６８】
次に、本発明による運転方法が適用可能な汚水処理プラントの別実施形態について説明する。
図３には、標準脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ａが示されている。尚、ここでは上述した浄化槽汚泥対応型脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１と基本的な構成は同じであるため、相違する箇所を重点的に説明する。
【００６９】
汚水処理プラント１Ａの生物処理設備３Ａには、脱窒素槽３１Ａと硝化槽３２Ａと二次脱窒素槽３３Ａと再曝気槽３４Ａと沈殿槽３７Ａが順に設置されている。
【００７０】
上述したような予めリン等を積極的に除去する前脱水装置２４を備えておらず、再曝気槽に備えた膜分離装置３６に代えて沈殿槽３７Ａを備えている。そして、沈殿槽３７Ａの上澄み液からリンやＣＯＤを除去する高度処理設備３８Ａを備えている。沈殿槽３７Ａに溜まった汚泥の一部は、ポンプＰ６ａによって返送汚泥として脱窒素槽３１に返送され、ポンプＰ７により余剰汚泥として脱水機３９Ａへ移送されて脱水され、汚泥処理設備５Ａで減量処理される
【００７１】
高度処理設備３８Ａは、鉄系凝集剤を投入して攪拌する混和槽３８ａと、さらに高分子ポリマーでなる凝集剤を投入して固形分を凝集させる凝集槽３８ｂと、それらが投入された被処理水を沈殿させる凝集沈殿槽３８ｃを備えている。凝集沈殿槽３８ｃに溜まった汚泥の一部は、ポンプＰ６ｂによって凝集汚泥として脱窒素槽３１Ａに返送される。
【００７２】
このような形態の汚水処理プラント１Ａであっても、上述した運転方法、運転制御装置、及び制御方法を適用可能である。
【００７３】
図４には、高負荷脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ｂが示されている。尚、ここでは上述した標準脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ａと相違する箇所を重点的に説明する。
【００７４】
汚水処理プラント１Ｂの生物処理設備３Ｂには、深層反応槽３１Ｂと硝化槽３２Ｂと脱窒素槽３３Ｂと再曝気槽３４Ｂと沈殿槽３７Ｂが順に設置されている。
【００７５】
深層反応槽３１Ｂは、１０ｍ程度の深さの生物処理槽で、その上部に循環ポンプ槽３１ａが連設されている。循環ポンプ槽３１ａからポンプＰ４Ｂで引き抜かれた一部の汚水が深層反応槽３１Ｂに循環供給され、その循環経路にエジェクタ機構が組み込まれて循環汚水と共に空気が供給されるように構成されている。
【００７６】
エジェクタ機構に連通する空気供給経路にバルブが設置され、バルブの開度を周期的に制御することにより、循環汚水と共に供給される空気量が調整され、深層反応槽３１Ｂ内で無酸素状態と好気状態とが数時間間隔で切り替え可能に構成されている。例えば、１時間の嫌気処理と２時間の好気処理を繰り返すようにバルブが開閉され、嫌気処理と好気処理が３時間周期で繰り返される。
【００７７】
深層反応槽３１Ｂは、深さが５ｍ程度の脱窒素槽３１に比べて水深が倍程度深いため、槽底付近では水圧が高く酸素の溶存効率が高くなり、高効率の処理ができる。そのため、流入する汚水の負荷が高くても希釈水を供給する必要は無い。
【００７８】
このような形態の汚水処理プラント１Ｂであっても、上述した運転方法、運転制御装置、及び制御方法を適用可能である。この場合、深層反応槽３１Ｂが好気処理となっている（ポンプＰ４Ｂ運転中でバルブが開放されている状態）ときにポンプＰ３等を停止する第一運転状態に移行し、深層反応槽３１Ｂの溶存酸素濃度が所定値以上になるとバルブ閉止を停止してエジェクタ機構を介した給気を停止することが好ましい。尚、このとき、同時にポンプＰ４Ｂを停止させてもよい。
【００７９】
また、深層反応槽３１Ｂが嫌気処理となっているときに第二運転状態に移行する場合には、先ず、バルブを開放してエジェクタ機構を介した給気を再開し、深層反応槽３１Ｂの溶存酸素濃度が所定値以上になった後に、ポンプＰ３等を運転するように制御されることが好ましい。深層反応槽３１Ｂが好気処理となっているときには、深層反応槽３１Ｂの溶存酸素濃度が所定値以上であれば、直ちにポンプＰ３等を運転すればよい。
【００８０】
つまり、深層反応槽３１Ｂが好気処理となっているときに第一運転状態に移行し、または第二運転状態に移行することが好ましい。
【００８１】
図５には、高負荷（膜分離）脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ｃが示されている。尚、ここでは上述した高負荷脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ｂと相違する箇所を重点的に説明する。
【００８２】
汚水処理プラント１Ｃの生物処理設備３Ｃには、深層反応槽３１Ｃと硝化槽３２Ｃと脱窒素槽３３Ｃと再曝気槽３４Ｃが順に設置されている。沈殿槽３７Ｂを備えず、代わりに再曝気槽３４Ｃに膜分離装置３６Ｃが浸漬設置されている。
【００８３】
また、高度処理設備３８Ｃには、無機系の凝集剤のみを添加する混和槽３８ｄと膜分離装置が浸漬設置された凝集膜分離槽３８ｅを備えている。
【００８４】
このような形態の汚水処理プラント１Ｃであっても、上述した運転方法、運転制御装置、及び制御方法を適用可能である。この場合も、深層反応槽３１Ｃが好気処理または嫌気処理の何れの状態にあるかに応じた第一運転状態及び第二運転状態への切替のための制御は、上述した高負荷脱窒素処理方式が採用された汚水処理プラント１Ｂの深層反応槽３１Ｂに対するものと同様である。
【００８５】
上述した実施形態では、一日のうち相対的に電力需要の多い時間帯に、曝気装置及びポンプ装置を停止する第一運転状態と、一日のうち相対的に電力需要の少ない時間帯に、曝気装置及びポンプ装置を稼動する第二運転状態とを切り替えるように運転する例を説明したが、一日の電力需要の変動にかかわらず、曝気装置及びポンプ装置を定格運転状態で稼動したときに所定時間で生物処理可能な定格汚水処理量よりも貯留槽に搬入される実汚水処理量が少ない場合に、曝気装置及びポンプ装置を停止する第一運転状態と、曝気装置を定格で稼動し、ポンプ装置を定格運転状態で連続または間歇的に稼動して実汚水処理量の汚水を生物処理槽に定量的に送水する第二運転状態とを所定時間内で切り替えるように運転するものであってもよい。
【００８６】
このような汚水処理プラントの運転方法を実現する運転制御装置として、所定時間当たりの目標汚水処理量、及び、第二運転状態への移行時刻を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、目標汚水処理量をポンプ装置によって生物処理槽に送水する汚水投入延べ時間を算出する算出部と、移行時刻に第二運転状態に移行してポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、移行時刻から汚水投入延べ時間の経過後に第一運転状態に移行して、ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えていればよい。
【００８７】
第二運転状態制御部を上述した送水遅延制御部に対応させ、第一運転状態制御部を上述した曝気遅延制御部に対応させると、ポンプ装置に対する曝気の稼動または停止時期を上述と同様に制御でき、さらに好ましい。
【００８８】
特に、曝気装置を定格に達しない状態で長時間稼動する場合に比べて、定格で短時間駆動する方が効率がよく、また、消費電力量も低減できるようになる。
【００８９】
さらに、このような汚水処理プラントの運転方法を実現する運転制御装置として、一日のうちで前記第一運転状態または前記第二運転状態の何れかを実行する時間帯を入力する入力部と、予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量に基づいて、入力された時間帯に処理可能な汚水延べ量を算出する算出部と、前記第二運転状態を実行する時間帯の初期に前記第二運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、前記第一運転状態を実行する時間帯の初期に前記第一運転状態に移行して、前記曝気装置及び前記ポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えて構成することも可能である。
【００９０】
単位時間当たりの定格汚水処理量と第一運転状態または第二運転状態の何れかを実行する時間帯とが定まれば、汚水延べ量が算出でき、設定された時間帯に必要な処理が実行される。算出部によって算出された汚水延べ量が実汚水処理量よりも少ない場合には、表示部に警告が表示され再設定を促し、或いは、設定された時間帯を適正な時間帯に補正する補正処理部を備えていることがさらに好ましい。
【００９１】
図６には、当該運転制御装置により実行される制御手順が示されている。初期に汚水処理プラント１及び運転制御装置６に電源が投入され、オペレータによって操作装置６１の入力部を介して一日のうちで第二運転状態を実行する時間帯（これには開始時刻が含まれる）が演算装置６２に入力されると（Ｓ１１）、運転処理が開始され（Ｓ１２）、演算装置６２は予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量と入力された時間帯から処理可能な汚水延べ量を算出する（Ｓ１３）。算出した汚水投入延べ量が実汚水処理量よりも少ない場合には、処理しきれないために表示部にその旨の警告メッセージ（例えば、「実汚水処理量が多いため、時間内に処理できません。再度設定してください。」等の警告メッセージ）及び再度の入力を促すメッセージが表示され（Ｓ１４，Ｓ１５）、ステップＳ１１に戻る。
【００９２】
第一運転状態であるときに（Ｓ１６、Ｙ）、第二運転状態への移行時刻になると（Ｓ１７，Ｙ）、曝気装置３５を稼動し（Ｓ１８）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ１９，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を稼動して第二運転状態への移行を完了する（Ｓ２０）。
【００９３】
ステップＳ１６で、第二運転状態であれば（Ｓ１６，Ｎ）、設定された時間帯の経過を待って（Ｓ２１，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を停止し（Ｓ２２）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ２３，Ｙ）、曝気装置３５を停止して、さらに、前処理装置を稼動させて第一運転状態への移行を完了する（Ｓ２４）。
【００９４】
さらに、別の運転制御装置として、第一運転状態及び第二運転状態の開始時刻と、一日当たりの目標汚水処理量を入力する入力部と、入力された各開始時刻から算出した第二運転状態の稼動時間と、目標汚水処理量とから単位時間あたりの汚水処理量を算出する算出部と、算出した単位時間あたりの汚水処理量が予め設定された単位時間あたりの定格汚水処理量を満たすように、第一運転状態及び第二運転状態の開始時刻の何れかを調整するための警告を出力する警告部と、第二運転状態の開始時刻に第二運転状態に移行して、曝気装置及びポンプ装置を稼動する第二運転状態制御部と、第一運転状態の開始時刻に第一運転状態に移行して、曝気装置及びポンプ装置を停止する第一運転状態制御部と、を備えて構成することも可能である。
【００９５】
算出部により算出された単位時間あたりの汚水処理量が予め設定された単位時間あたりの定格汚水処理量と異なる場合に、本来必要な第二運転状態に要する時間に過不足が生じるが、そのような場合に警告部によって第一運転状態及び第二運転状態の開始時刻の何れかを調整するための警告がなされるので、オペレータに第一運転状態及び第二運転状態の開始時刻の何れかを再度設定入力することを促すことができるようになる。
【００９６】
また、このとき、本来必要な第二運転状態に要する時間に収まるように、第一運転状態及び第二運転状態の開始時刻の何れかを自動調整する補正部を備えてもよい。
【００９７】
図７には、当該運転制御装置により実行される制御手順が示されている。初期に汚水処理プラント１及び運転制御装置６に電源が投入され、オペレータによって操作装置６１の入力部を介して第一及び第二運転状態の開始時刻が演算装置６２に入力され、一日あたりの目標汚水処理量が入力されると（Ｓ３１，Ｓ３２）、運転処理が開始され（Ｓ３３）、演算装置６２は当該目標汚水処理量と第二運転状態に要する時間（第一及び第二運転状態の開始時刻から算出される）から単位時間当たりの汚水処理量を算出する（Ｓ３４）。
【００９８】
算出された単位時間当たりの汚水処理量が予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量の許容範囲に収まるか否かが判断され（Ｓ３５，Ｎ）、範囲を逸脱する場合には表示部にその旨の警告メッセージ及び再度の時刻入力を促すメッセージが表示され（Ｓ３６）、ステップＳ３１に戻る。許容範囲は適宜設定される値であるが、本実施形態では±１０％の範囲に設定されている。
【００９９】
算出された単位時間当たりの汚水処理量が予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量の許容範囲に収まる場合には（Ｓ３５，Ｙ）、第一運転状態であるときに（Ｓ３７，Ｙ）、第二運転状態の開始時刻になると（Ｓ３８，Ｙ）、曝気装置３５を稼動し（Ｓ３９）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ４０，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を稼動して第二運転状態への移行を完了する（Ｓ４１）。
【０１００】
ステップＳ３７で、第二運転状態であれば（Ｓ３７，Ｎ）、設定された第二運転状態の開始時刻を待って（Ｓ４２，Ｙ）、ポンプＰ３〜Ｐ８を停止し（Ｓ４３）、その後硝化槽３２の溶存酸素濃度が所定値以上（例えば、４ｍｇ／Ｌ以上）になると（Ｓ４４，Ｙ）、曝気装置３５を停止して、さらに、前処理装置を稼動させて第一運転状態への移行を完了する（Ｓ４５）。
【０１０１】
ステップＳ３５で、単位時間当たりの汚水処理量が予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量の許容範囲を逸脱すると判定されて場合に、警告表示するとともに、あるいは、警告表示に替えて、単位時間当たりの汚水処理量が予め設定された単位時間当たりの定格汚水処理量の許容範囲に収まるように、入力済みの第一及び第二運転状態の開始時刻を自動補正するように構成してもよい。
【０１０２】
この場合、第二運転状態の運転時間を調整する第一及び第二運転状態の開始時刻の双方を自動補正するように構成してもよいし、何れか一方の開始時刻のみを自動補正するように構成してもよい。
【０１０３】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０４】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：汚水処理プラント
２：前処理設備
２１：受入槽
２２：除さ装置
２３：前貯留槽
２４：前脱水装置
２５：貯留槽
３：生物処理設備
３１：脱窒素槽
３２：硝化槽
３３：二次脱窒素槽
３４：再曝気槽
３５：曝気装置
４：後処理設備
５：汚泥処理設備
６：運転制御装置
６１：操作装置
６２：演算装置
６３：信号入出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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