(57)【要約】【課題】  各種用途に対応した中水を効率的に製造する。【解決手段】  複数の水処理装置２−１〜２−４と、流入下水５０を各水処理装置に分配する下水分配装置３と、各水処理装置の処理水を単独又は混合して複数の中水用途Ａ〜Ｃに分配する処理水分配装置５と、運転制御装置３０とを備え、運転制御装置は、流入下水量予測値３１及び水質予測値３２と用途Ａ〜Ｃの需要水量３３及び需要水質３４とを入力し、各水処理装置の処理水を単独又は混合して用途Ａ〜Ｃの需要水量と需要水質を満たす各水処理装置の処理水量と処理水水質とを設定し、その設定された処理水量と処理水水質に基づいて各水処理装置の運転費用と汚泥発生量を算出し、算出された運転費用と汚泥発生量が最小の各水処理装置の処理水量と処理水水質を抽出し、抽出された処理水量と処理水水質に基づいて原水分配装置と各水処理装置の運転条件と処理水分配装置を制御する。【選択図】  図１
2006281159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入される原水を独立した複数の水処理系列に分配し、各水処理系列で処理された処理水を混合して需要先の需要水量及び需要水質に適合した処理水を生成して各需要先に供給する水処理プラントの水処理方法。
【請求項２】
水処理プラントを運転制御する運転制御装置が、前記複数の水処理系列の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方を求め、前記各水処理系列の処理水量と処理水水質を、前記運転費用と前記汚泥発生量の少なくとも一方を最小とする値に定めることを特徴とする請求項１に記載の水処理プラントの水処理方法。
【請求項３】
独立した複数の水処理系列の処理水を混合して需要先の需要水量と需要水質を満たす前記各水処理系列の処理水量と処理水水質とを設定し、該設定された前記各水処理系列の処理水量と処理水水質に基づいて前記各水処理系列の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方を算出し、算出した前記運転費用と前記汚泥発生量の少なくとも一方を最小とする前記各水処理系列の処理水量と処理水水質に基づいて前記各水処理系列を運転するとともに、前記各水処理系列の処理水を混合する水処理プラント運転制御装置の水処理方法。
【請求項４】
前記需要先に供給する処理水を一時的に貯留する貯水池を設け、該貯水池に貯留することを加味して、前記各水処理系列の処理水量を設定することを特徴とする請求項３に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記各水処理系列は、活性汚泥処理とオゾン処理とを有してなり、前記運転費用は、前記活性汚泥処理の酸素を供給するブロワ、前記活性汚泥処理の処理水循環ポンプ、前記活性汚泥処理の汚泥循環ポンプ、余剰汚泥の排出ポンプ、凝集剤注入ポンプ、塩素注入ポンプ、オゾン発生器、薬剤費の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の水処理方法。
【請求項６】
前記混合による水について、前記水処理系列の混合された比率を表示手段へ出力することを特徴とする請求項３に記載の水処理方法。
【請求項７】
独立した複数の水処理装置と、流入される原水を前記複数の水処理装置に分配する原水分配装置と、前記複数の水処理装置の処理水を複数の需要先に分配する処理水分配装置と、前記原水分配装置と前記各水処理装置の運転条件と前記処理水分配装置を制御する運転制御装置とを備え、
前記運転制御装置は、前記原水の流入量予測値及び水質予測値と複数の需要先の需要水量及び需要水質とを入力し、前記原水を前記各水処理装置に分配する分配量と、該分配量ごとに前記各水処理装置の運転条件を変えた運転パターンを複数設定し、該運転パターンごとに前記各水処理装置の処理水水質を計算し、前記各水処理装置の処理水を混合して前記需要先の需要水量と需要水質を満たす運転パターンを抽出し、該抽出された運転パターンのうち前記複数の水処理装置の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方が最小の最適な運転パターンを求め、該最適な運転パターンに従って前記原水分配装置と前記各水処理装置の運転条件と前記処理水分配装置を制御する手段を備えてなる水処理プラント。
【請求項８】
前記処理水分配装置の下流側に前記需要先に供給する処理水を一時的に貯留する貯水池を設け、該貯水池に貯留することを加味して、前記各水処理系列の運転パターンを設定することを特徴とする請求項７に記載の水処理プラント。
【請求項９】
前記各水処理装置は、活性汚泥処理槽と最終沈殿池とオゾン処理槽とを有してなり、前記運転費用は、前記活性汚泥処理槽に酸素を供給するブロワ、前記活性汚泥処理槽の処理水循環ポンプ、前記活性汚泥処理槽の汚泥循環ポンプ、前記最終沈殿池の余剰汚泥の排出ポンプ、前記活性汚泥処理槽に凝集剤を注入する凝集剤注入ポンプ、前記最終沈殿池から排出される処理水に塩素を注入する塩素注入ポンプ、及びオゾン処理槽に注入するオゾンを発生するオゾン発生器のそれぞれに必要な電力費及び薬剤費の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項７に記載の水処理プラント。
【請求項１０】
前記混合による水について、前記水処理系列の混合された比率を表示手段へ出力することを特徴とする請求項７に記載の水処理プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法及び装置に係り、特に、下水を浄化して再利用可能な中水又は雑用水を製造する水処理方法及び水処理プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
水資源の有効活用の観点から、都市下水、産業排水、雨水などを浄化処理した中水を再利用することが行われている。例えば、中水は、水洗便所用水、散水用水、冷却用水、修景用水などの雑用水の他、農業用水、工業用水、さらには上水道の原水としても利用可能である。このように、下水を浄化処理した中水には様々な用途が想定されるが、それぞれの用途に対して必要な水質が異なることから、複数の用途に対応した中水を製造する下水処理プラントの開発が望まれる。
【０００３】
この点に関し、例えば、特許文献１には、雑用水として利用可能な中水や雨水を、上水と絡めて有効かつ経済的に利用可能な総合水利用システムの計画策定の支援システムが提案されている。これによれば、中水処理施設と雨水処理施設の２つの処理施設を備え、用途に応じて上水及び中水のいずれを供給するか選定し、その場合の事業コストを計算して総合水利用システムの計画を策定するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、下水から中水を製造するにあたって、例えば、修景用水の場合は処理水が十分に脱色及び脱臭されていることが要求され、一方、農業用水の場合は脱色及び脱臭は完全でなくてもよいが、有機物や溶解性リン及び溶解性窒素が残留していることが望まれる場合がある。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の技術によれば、特定の用途に対して上水と中水のいずれを供給するか選定することができるが、要求水質が異なる複数の中水を製造することについては考慮されていない。
【０００７】
したがって、特許文献１に記載の技術によれば、１種類の中水により複数の用途に対応しなければならないから、最も清浄な要求水質の中水を製造するように下水処理装置を運転する必要がある。その場合、清浄な水質を必要としない用途に対しては、過度に清浄な中水を供給することになる。通常、下水処理においては、水質と電力量あるいは薬剤量はトレードオフの関係にあるから、過度に清浄な中水を供給することはエネルギー的、コスト的に無駄となる。また、中水を清浄にした分だけ発生する汚泥の量が増大するため、汚泥処分費も増大する。逆に、コスト的に無駄を生じないよう中水の水質を低下させると、清浄な水質を必要とする用途に適合した中水を得られない。
【０００８】
また、複数の中水の需要量及びその原水である下水流入量は、季節、曜日、時刻によってそれぞれ変動するから、その変動を考慮した運転を実施しなければ中水製造量が過剰になる場合や逆に不足する場合がありうる。同様に、原水である下水流入水質も季節、曜日、時刻により変動するため、中水水質が過度に清浄になる場合や逆に十分清浄にならない場合がありうる。
【０００９】
本発明は、各種用途に対応した中水を効率的に製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の水処理方法及び装置は、流入される原水を独立した複数の水処理系列に分配し、各水処理系列で処理された処理水を混合して複数の需要先の需要水量及び需要水質にそれぞれ適合した処理水を生成して各需要先に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各種用途に対応した中水を効果的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の水処理方法の実施の態様としては、複数の水処理系列を用いることにより、それぞれの水処理系列の運転条件を変えて種々の処理水水質の処理水を得ることができる。その結果、各水処理系列の処理水を単独又は混合することにより、要求水質が異なる複数種類の中水を製造することができる。これにより、要求水質に応じた中水を各需要先に供給することができるから、過度に清浄な中水を供給することを回避できるので、中水製造の水処理に係る電力量や薬剤量などの運転費用を低減できる。また、発生する汚泥の量が増大することによる汚泥処分費の増大を回避できる。
【００１３】
この場合において、複数の水処理系列の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方を求め、各水処理系列の処理水量と処理水水質を、運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方を最小とする値に定めることが好ましい。これによれば、複数種類の中水製造に係る運転費用と汚泥発生量を最小化できる。
【００１４】
また、流入される原水を独立した複数の水処理系列に分配して処理し、前記各水処理系列の処理水を単独又は混合して前記複数の需要先の需要水量と需要水質を満たす前記各水処理系列の処理水量と処理水水質とを設定し、該設定された前記各水処理系列の処理水量と処理水水質に基づいて前記各水処理系列の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方を算出し、算出した前記運転費用と前記汚泥発生量の少なくとも一方を最小とする前記各水処理系列の処理水量と処理水水質に基づいて前記各水処理系列を運転するとともに、前記各水処理系列の処理水を単独又は混合して前記複数の需要先に供給するように構成できる。
【００１５】
また、この場合において、需要先に供給する処理水を一時的に貯留する貯水池を設け、該貯水池に貯留することを加味して、各水処理系列の処理水量を設定し、需要先の需要水量の変動を吸収して各水処理系列の処理水量を平均化することができる。
【００１６】
さらに、各水処理系列は、活性汚泥処理とオゾン処理とを有してなり、運転費用は、活性汚泥処理の酸素を供給するブロワ、活性汚泥処理の処理水循環ポンプ、活性汚泥処理の汚泥循環ポンプ、余剰汚泥の排出ポンプ、凝集剤注入ポンプ、塩素注入ポンプ、オゾン発生器、薬剤費の少なくとも１つの運転費用を含むようにする。
【００１７】
また、本発明の水処理プラントは、独立した複数の水処理装置と、流入される原水を前記複数の水処理装置に分配する原水分配装置と、前記複数の水処理装置の処理水を複数の需要先に分配する処理水分配装置と、前記原水分配装置と前記各水処理装置の運転条件と前記処理水分配装置を制御する運転制御装置とを備えて構成できる。特に、運転制御装置は、前記原水の流入量予測値及び水質予測値と複数の需要先の需要水量及び需要水質とを入力し、前記原水を前記各水処理装置に分配する分配量と、該分配量ごとに前記各水処理装置の運転条件を変えた運転パターンを複数設定し、該運転パターンごとに前記各水処理装置の処理水水質を計算し、前記各水処理装置の処理水を単独で又は混合して前記複数の需要先の需要水量と需要水質を満たす運転パターンを抽出し、該抽出された運転パターンのうち前記複数の水処理装置の運転費用と汚泥発生量の少なくとも一方が最小の最適な運転パターンを求め、該最適な運転パターンに従って前記原水分配装置と前記各水処理装置の運転条件と前記処理水分配装置を制御する手段を備えて構成する。
【００１８】
この場合、前記処理水分配装置の下流側に前記需要先に供給する処理水を一時的に貯留する貯水池を設け、該貯水池に貯留することを加味して、前記各水処理系列の運転パターンを設定することができる。
【００１９】
さらに、前記各水処理装置は、活性汚泥処理槽と最終沈殿池とオゾン処理槽とを有してなり、前記運転費用は、前記活性汚泥処理槽に酸素を供給するブロワ、前記活性汚泥処理槽の処理水循環ポンプ、前記活性汚泥処理槽の汚泥循環ポンプ、前記最終沈殿池の余剰汚泥の排出ポンプ、前記活性汚泥処理槽に凝集剤を注入する凝集剤注入ポンプ、前記最終沈殿池から排出される処理水に塩素を注入する塩素注入ポンプ、及びオゾン処理槽に注入するオゾンを発生するオゾン発生器のそれぞれに必要な電力費及び薬剤費の少なくとも１つを含むことができる。
【００２０】
以下、本発明の水処理方法を適用した水処理プラントの実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１に、本発明の水処理方法を適用した一実施例の下水処理プラントの系統構成を示す。図示のように、本実施例の下水処理プラント１は、独立した複数Ｎ（Ｎ＝２以上、図示例では４系列）の水処理系列２−１、２−２、２−３、２−４を有して形成されている。各水処理系列２−１〜２−４は、同一構成の水処理プロセスを適用することもできるが、異なる水処理プロセスを適用することもできる。本実施例では、各水処理系列２−１〜２−４は同一に構成されているとして、各水処理系列２−１について詳細構成のみを示している。
【００２２】
本実施例の下水処理プラント１の原水である下水５０は、最初沈殿池３に流入されるようになっている。最初沈殿池３では、流入された下水中の固形分を沈殿除去するようになっている。最初沈殿池３の上澄み液は、下水分配装置４によって各水処理系列２−１〜２−４に分配されようになっている。この下水分配装置４は、具体的には弁、ポンプ、堰などを有して構成される。各水処理系列２−１〜２−４に分配された下水はそれぞれ浄化処理され、それらの処理水は処理水分配装置５を介して中水の複数Ｍ（Ｍ＝２以上、図示例では３つの用途）の用途別に設けられた中水貯水池６Ａ、６Ｂ、６Ｃに一旦貯留されて、各用途Ａ，Ｂ，Ｃに供給されるようになっている。処理水分配装置５は、各水処理系列２−１〜２−４から排出される処理水を、各用途Ａ，Ｂ，Ｃの需要水量及び需要水質を満足するように、そのままあるいは混合して、各用途Ａ，Ｂ，Ｃに適合した水質の中水７、８、９を生成して、中水貯水池６Ａ、６Ｂ、６Ｃに分配するようになっている。なお、処理水分配装置５は、具体的には弁、ポンプ、堰などで構成することができる。また、流入下水量に対する中水の需要水量が少ない場合は、放流水１０として河川等に排出するようになっている。
【００２３】
各水処理系列２−１〜２−４の構成は、水処理系列２−１に代表して示すように、下水分配装置４から供給される下水が流入される活性汚泥処理槽１１と、活性汚泥処理槽１１により処理された処理水が流入される最終沈殿池１２と、最終沈殿池１２の上澄み水が流入されるオゾン処理槽１３とを備えて構成される。活性汚泥処理槽１１には、槽内に酸素を注入する酸素供給用ブロワ１４と、槽内の処理水を循環させる循環ポンプ１５と、凝集剤貯留槽１６から槽内に凝集剤を注入する凝集剤注入ポンプ１７が設けられている。最終沈殿池１２には、沈殿された汚泥の一部を活性汚泥処理槽１１に戻す汚泥循環ポンプ１８と、余剰汚泥を系外に排出する汚泥排出ポンプ１９を備えて構成される。また、最終沈殿池１２から排出される上澄み水には、薬剤貯留槽２０から薬剤注入ポンプ２１を介して、例えば塩素が注入されるようになっている。オゾン処理槽１３には、槽内にオゾンの気泡を注入するオゾン発生器２２が設けられている。つまり、活性汚泥処理槽１１においてエアレーションすることにより、溶解性BODを活性汚泥に取り込ませ、最終沈殿池１２で活性汚泥を沈降分離して清澄な上澄み液を得て、最後に殺菌のため塩素を注入する。次いで、オゾン処理槽１３において、脱色及び脱臭と残留している有機物をさらに分解して浄化するようになっている。
【００２４】
このように構成される各水処理系列２−１〜２−４は、下水分配装置４及び処理水分配装置５と共に、運転制御装置３０によって制御されるようになっている。この運転制御装置３０には、流入下水量予測値３１、流入下水水質予測値３２、用途Ａ〜Ｃ別の用途別需要水量３３と、用途Ａ〜Ｃ別の用途別需要水質３４などのデータが入力されている。また、運転制御装置３０には、入力される上記データに従って、各水処理系列２−１〜２−４の最適な運転条件（運転パラメータ）、及び処理水分配装置５における混合条件を計算する運転条件計算手段４０が設けられている。そして、運転制御装置３０は、運転条件計算手段４０の計算結果に基づいて、各水処理系列２−１〜２−４と下水分配装置４と処理水分配装置５に運転制御指令を出力するようになっている。各水処理系列２−１〜２−４に対する運転制御指令は、具体的には、  酸素供給用ブロワ１４、汚泥循環ポンプ１８、処理水の循環ポンプ１５、汚泥排出ポンプ１９、凝集剤注入ポンプ１７、薬剤注入ポンプ２１、オゾン発生器２２がある。
【００２５】
運転条件計算手段４０は、流入下水水質と水処理系列２−Ｎの運転条件から処理水水質を計算できる下水処理プロセスの水質計算モジュールを備えて構成される。この水質計算モジュールは、水質に関する物質収支を計算する理論モデルあるいは過去の実績データを内挿した計算モデルのうち少なくとも1つが含まれる。水質に関する物質収支を計算する理論モデルとしては、例えばＩＷＡ（国際水協会、International Water Association）が提案しているIWA Activated Sludge Model(ASM)がある。このモデルは、活性汚泥を構成する微生物を分類し、それぞれの微生物の増殖と死滅、固形物と溶解性有機物の加水分解などの反応を考慮したものである。過去の実績データを内挿した計算モデルは、例えば運転条件と除去率の実績値をマトリクスで備え、所望する運転条件での除去率を内挿して求めるものがある。
【００２６】
そして、運転条件計算手段４０には、流入下水量予測値３１、流入下水水質予測値３２、用途別需要水量３３、用途別需要水質３４が入力条件として与えられる。流入下水量予測値３１は、過去の流入下水水量実績値に基づいた値を与えることが有効である。通常、流入下水の水量は、季節、曜日、時刻によって異なるため、流入下水水量予測値３１は経時変化する値となる。今後、雨天が予測される場合には、将来の降雨量予測情報に基づいた管路内の流下計算結果をもとに流入下水水量予測値３１を与えることができる。
【００２７】
流入下水水質予測値３２も、過去の流入下水水質実績値に基づいた与えることが有効である。水量と同様に、水質も季節、曜日、時刻により異なるため、流入下水水質予測値３２は経時変化する値となる。水質項目としては、汚濁物質、溶解性有機物、溶解性窒素成分、溶解性リン成分、水温、ｐＨなどが挙げられる。
【００２８】
用途別需要水量３３は、農業用水、工業用水、浄水原水、修景用水、水洗便所洗浄水、冷却用水、散水用水など中水の各種用途で必要とされる水量である。この用途別需要水量３３は一定値の場合もあるが、経時変化する値である場合が多い。例えば図１では用途Ａから用途Ｃまで３種類の用途を想定しているため、用途別需要水量３３の情報も３種類必要となる。
【００２９】
用途別需要水質３４は、上述した中水の各種用途で必要とされる水質である。この値は経時変化しない一定値として与えられる。
【００３０】
運転条件計算手段４０によって、各水処理系列２−１〜２−４の最適な運転条件（運転パラメータ）、処理水分配装置５における混合条件、及び下水分配装置４の分配条件を計算するアルゴリズムの一例を、図２〜図４を参照して以下に説明する。
【００３１】
いま、中水の用途Ａ〜Ｃとして、工業用水、水洗便所洗浄水、農業用水の３種類が求められているとする。それぞれの中水の需要水量と需要水質及びその他の特徴事項を、図２のように仮定する。このような異なる需要水量と需要水質の用途に対し、運転条件計算手段４０において、下水処理プラント１の運転条件を最適化する。ここで、それぞれの用途の需要水量と需要水質を満足するために、複数の水処理系列の処理水を混合して中水を製造する中水の融通も可能として運転条件を最適化する。
【００３２】
水量と水質を考慮した適正な運転条件を求める手法として、解析的に最適解を導出する方法もあるが、次の理由（１）、（２）からここでは総当り法の適用について述べる。
【００３３】
（１）下水処理プロセスの運転量は秒や分のオーダーで値を変更するものではないため、瞬間的に解を求める必要性はない
（２）理論的に求めた解であっても、需要水質や需要水量のパターンによっては最適解を求められない可能性がある
総当り法を導入する際の計算手順は、図３のフローチャートに示したようになる。
【００３４】
すなわち、図３に示すように、流入下水量予測値３１、流入下水水質予測値３２、用途別需要水量３３、用途別需要水質３４を取り込み（Ｓ１）、流入下水量予測値３１を水処理系列２―Ｎの系列に分配する（Ｓ２）。このとき、等分配を基本とするが、下水分配装置４を用いて系列毎の処理水量を変えた場合についても検討に含める。また、流入下水量予測値３１の変動や用途別需要水量３３などに合わせて、一定時間ごとに区切って処理水量の分配を設定することが可能であり、この場合は分配パターンとして認識できる。
【００３５】
次に、各系列Ｎの運転条件を操作可能な範囲内で変更し、それらを組み合わせた複数の運転パターンを設定する（Ｓ３）。次いで、設定された全運転パターンについて各運転パターンごとの各系列Ｎの処理水水質を水質計算モジュールにより求める（Ｓ４）。また、各運転パターンについて、使用電力量と薬剤使用量から成る運転費用（ユーティリティコスト）と、発生する汚泥量を求めておく。なお、夜間電力を導入している機場に対しては、その料金体系を反映してユーティリティコストを計算する。次に、総当り法を用い、用途別需要水量３３と用途別需要水質３４を満足するようなステップＳ３の運転パターンを探索する（Ｓ５）。この場合、各系列Ｎの処理水を単独で、又は混合することを含めて、用途別需要水量３３と用途別需要水質３４を満足する運転パターンも探索する。
【００３６】
そして、用途別需要水量３３と用途別需要水質３４を満足する運転パターンのうち、ユーティリティコストが最小になる組合せと、排出汚泥量が最小になる組合せの最適な運転パターンを抽出する（Ｓ６）。以上のアルゴリズムによって、流入下水量予測値３１及び流入下水水質予測値３２の条件に対し、用途別需要水量３３と用途別需要水質３４を満足し、かつユーティリティコスト又は排出汚泥量を最小にする系列Ｎごとの最適な運転条件を求めることができる。
【００３７】
次いで、運転制御装置３０は、最適な運転パターンの運転条件に従って、下水分配装置４に制御指令を出力して各水処理系列２−１〜２−４に下水を分配し、各水処理系列２−１〜２−４に運転制御指令を出力し、さらに処理水分配装置５に制御指令を出力して各水処理系列２−１〜２−４から排出される処理水を単独又は混合して、対応する中水貯留地６Ａ〜６Ｃに供給させる。
【００３８】
上記実施例によりユーティリティコストが最小となるような最適な運転条件を計算した結果の一例を、図４と図５に示す。これらの例においては、図３のステップＳ２における運転条件の変更に係る一定時間を６時間としているが、これに限らず、３０分、１時間など、より短い間隔で設定してもよい。
【００３９】
図４に示すように、流入下水量が変動し、工業用水の需要水量は一定である。また、水洗便所洗浄水は図示のように変動するものとしている。農業用水は時間的に変動しているが、図２に示した条件のとおり、１日単位で需要水量を供給することを前提としている。図示のように、工業用水と水洗便所洗浄水は、それぞれ系列１及び系列２の処理水を供給することで需要水量を確保できる。農業用水としての中水は、９時から２１時までは系列３の処理水のみを供給し、２１時から翌日9時までは水処理系列３の処理水に加えて、系列１及び系列２の処理水を混合して供給するべき計算結果が得られた。また、各時間帯における工業用水、水洗便所洗浄水及び農業用水の合計と、流入下水量との差は、系列４の処理及び他の系列の余剰水と合わせて放流水として河川等に放流される。
【００４０】
このように、本実施例のアルゴリズムを用いると、複数の系列の処理水を異なる用途の中水として供給する際の混合及び分配を適正化することができる。図４の値に従って、運転制御装置３０は、下水分配装置４に制御指令を出力して各水処理系列２−１〜２−４に下水を分配するとともに、各水処理系列２−１〜２−４に運転制御指令を出力して各水処理系列の処理水水質を制御する。さらに、処理水分配装置５に制御指令を出力して各水処理系列２−１〜２−４から排出される処理水を単独又は混合して用途別需要水量３３を満足するよう制御する。
【００４１】
図５は、各水処理系列２−１〜２−４の酸素供給用ブロワ１４の散気量の出力結果である。図示のように、高度な水質が求められる工業用水を供給する系列１のブロワ散気量は、他の系列２、３、４のブロワ散気量に対して多い。一方、溶解性有機物や溶解性窒素、溶解性リンが残存していても問題がない農業用水を主に供給する系列３のブロワ散気量は、活性汚泥が沈降せず、かつ活性汚泥の死滅量が過多にならない程度に少なくすべき結果となった。このように、本実施例のアルゴリズムを用いると、各系列ごとに酸素供給用ブロワの散気量の適正値が運転制御指令として出力される。この値に従って、酸素供給用ブロワ１４を操作することにより、各用途の中水の需要水質が満足されるように、各系列の運転が制御される。
【００４２】
以上、中水の混合量と酸素供給用ブロワ散気量の適正値の出力結果について説明したが、この他の運転条件、例えばポンプ流量や凝集剤の注入量、塩素注入量などに関しても同様の結果を出力として得ることができる。
【００４３】
また、適正解の算出手法として、上記実施例では、総当り法を用いた場合の手順とその試算例に関して述べたが、この代わりに遺伝子アルゴリズムや最急降下法、モンテカルロ法を用いることができる。
【００４４】
以上、説明したように、本実施例１によれば、下水処理プラントの運転制御装置３０に運転条件計算手段４０を設けることによって、中水のそれぞれの用途の需要水量と需要水質を満足し、かつユーティリティコストまたは排出汚泥量を最小とする運転が可能となる。
【００４５】
すなわち、中水には様々な用途が想定され、それぞれの用途に対して必要な水質は異なる。例えば、修景用水として中水を使う場合は十分に脱色及び脱臭されている必要があるが、農業用水として使う場合には脱色及び脱臭は完全でなくても良く、逆に有機物、溶解性リン及び窒素が残留していることが望まれることもあるから、それぞれに対応した水処理装置を設ける必要がある。
【００４６】
しかし、本実施例のように、流入される原水を独立した複数の水処理系列に分配し、各水処理系列で処理された処理水を単独又は混合して複数の需要先の需要水量及び需要水質にそれぞれ適合した処理水を生成して各需要先に供給するようにすることにより、それぞれの用途に対して必要な水質を合理的に製造することができる。また、流入下水量や中水の需要水量の変動に対応して、複数の水処理系列を備えた水処理プラントの各に図処理系列の運転条件を変更することにより、効果的に需要に適した中水を製造することができる。
【００４７】
さらに、複数種類の中水を製造するにあたって、運転費用又は汚泥発生量を最小化することができる。
【実施例２】
【００４８】
図６に、本発明の水処理方法を適用した他の実施例の下水処理プラントの系統構成を示す。図示のように、本実施例が図１の実施例と相違する点は、運転制御装置３０の運転条件計算手段４０の入力条件の一つとして、中水貯水池６Ａ、６Ｂ、６Ｃの貯留量３５を加えたことにある。つまり、本実施例は、中水貯水池６Ａ、６Ｂ、６Ｃをバッファとして考慮することにより、需要水量への柔軟性が増すため、ユーティリティコストあるいは排出汚泥をさらに低減できる。
【００４９】
本実施例の中水貯水池を含めて最適な運転条件を計算する際にも、総当り法、遺伝子アルゴリズム、モンテカルロ法は有効である。また、計算の手順は実施例１の場合と同様である。この計算結果としては、実施例１の運転条件の他に、貯留量の望ましい時間的推移が出力される。この時間的推移の計算結果に従い、処理水分配装置５の関係する弁やポンプを直接に操作することで、より効果的な下水処理プラントの運転が可能となる。
【実施例３】
【００５０】
図７に、本発明の水処理方法を適用したさらに他の実施例の下水処理プラントの系統構成を示す。図示のように、本実施例が図１の実施例と相違する点は、運転条件計算手段４０により得られた計算結果を表示手段３６に表示するようにしたことにある。これにより、オペレータは、表示手段３６に表示された運転条件等の計算結果を確認して、その運転条件等の妥当性を判断することができる。また、水処理分配装置５で分配された各用途の水について、各水処理系列２１〜２４の混合された比率を表示手段３６へ出力し、運転結果の妥当性を判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の水処理方法を適用した一実施例の下水処理プラントの系統構成である。
【図２】工業用水、水洗便所洗浄水、農業用水の需要水量及び需要水質の一例を示す図である。
【図３】図１実施例の下水処理プラントの運転制御装置における運転条件計算の手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】ユーティリティコストが最小となるような最適な運転条件を計算した結果として、各水処理系列の処理水量の時間変化と各水処理系列の処理水を混合して中水を製造する一例を示す図である。
【図５】ユーティリティコストが最小となるような最適な運転条件を計算した結果として、各水処理系列のブロワ散気量の時間変化の一例を示す図である。
【図６】本発明の水処理方法を適用した他の実施例の下水処理プラントの系統構成を示す図である。
【図７】本発明の水処理方法を適用したさらに他の実施例の下水処理プラントの系統構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  下水処理プラント
２−１〜２−４  水処理系列
３  最初沈殿池
４  下水分配装置
５  処理水分配装置
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  中水貯水池
７、８、９  中水
１０  放流水
１１  活性汚泥処理槽
１２  最終沈殿池
１３  オゾン処理槽
１４  酸素供給用ブロワ
１５  循環ポンプ
１６  凝集剤貯留槽
１７  凝集剤注入ポンプ
１８  汚泥循環ポンプ
１９  汚泥排出ポンプ
２０  塩素貯留槽
２１  塩素注入ポンプ
２２  オゾン発生器
３０  運転制御装置
３１  流入下水量予測値
３２  流入下水水質予測値
３３  用途別需要水量
３４  用途別需要水質
４０  運転条件計算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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