(57)【要約】【課題】反応槽への流入量制御により、処理水水質を満足させつつ、放流汚濁負荷の最小化を図る水処理プロセスにおける水処理装置および処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽を含む水処理プロセスのための水処理装置であって、水処理装置は、反応槽流出水の汚濁物質濃度を推定する処理水水質推定部と、水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定する放流負荷推定部と、処理水水質推定部による推定値と、放流負荷推定部による推定値とから、反応槽への流入水の流量を設定する流量設定部を備えたことを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。【選択図】図１
2018138289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽を含む水処理プロセスのための水処理装置であって、
水処理装置は、
前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度を推定する処理水水質推定部と、
前記水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定する放流負荷推定部と、
前記処理水水質推定部による推定値と、前記放流負荷推定部による推定値とから、前記反応槽への流入水の流量を設定する流量設定部を備えたことを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記処理水水質推定部は、前記下水の汚濁物質濃度と、前記反応槽への流入水の流量と、前記反応槽の活性汚泥濃度とから、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度を推定することを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記放流負荷推定部は、前記下水の汚濁物質濃度と、前記下水および前記反応槽への流入水の流量と、前記処理水水質推定部による推定値とから、前記水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定することを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項４】
水処理プロセスは、前記下水のうち、前記反応槽への流入水を除いた下水については、前記反応槽における活性汚泥による処理とは異なる処理を経て、簡易処理水として放流するものである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記水処理装置の前記放流負荷推定部による推定値は、前記反応槽からの流出水による汚濁物質の負荷量の推定値と、前記簡易処理水による汚濁物質の負荷量の推定値との合計値であることを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記流量設定部は、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を持ち、前記処理水水質推定部による推定値が、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を超過しないように、前記反応槽への流入水の流量を制御することを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記流量設定部は、前記処理水水質推定部による推定値が、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を超過しない範囲において、前記放流負荷推定部による推定値が最小となるように、前記反応槽への流入水の流量を制御することを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度を計測する処理水水質計を備え、
前記流量設定部は、前記処理水水質計による計測値を用いて前記反応槽への流入水の流量をさだめることを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項８】
前記水処理プロセスは、前記反応槽への流入水を制御可能な流量制御弁を備えている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記流量設定部が与えた設定値に応じて前記流量制御弁を制御することを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項９】
前記水処理プロセスは、前記反応槽への流入水を、流入ゲートを介して得ている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の水処理プロセスのための水処理装置であって、
前記水処理装置は、前記流量設定部が与えた設定値を含む情報を表示可能な表示部を備えていることを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項１０】
被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記下水の流量を計測する第１流量計と、
前記反応槽への流入水の流量を計測する第２流量計と、前記反応槽の活性汚泥濃度を計測するＭＬＳＳ計とを含む水処理プロセスのための水処理装置であって、
水処理装置は、
前記下水中の汚濁物質濃度を推定する流入水質推定部と、
前記下水の汚濁物質濃度と、前記反応槽への流入水の流量と、前記反応槽の活性汚泥濃度とから、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度を推定する処理水水質推定部と、
前記下水の汚濁物質濃度と、前記下水および前記反応槽への流入水の流量と、前記処理水水質推定部による推定値とから、前記水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定する放流負荷推定部と、
前記処理水水質推定部による推定値と、前記放流負荷推定部による推定値とから、前記反応槽への流入水の流量設定値を定める流量設定部を備えていることを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。
【請求項１１】
被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽を含む水処理プロセスのための水処理方法であって、
前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度を推定し、前記水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定し、前記汚濁物質濃度の推定値と、前記負荷量の推定値とから、前記反応槽への流入水の流量を定めることを特徴とする水処理プロセスのための水処理方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の水処理プロセスのための水処理方法であって、
前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を有し、前記汚濁物質濃度の推定値が、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を超過しないように、前記反応槽への流入水の流量を定めることを特徴とする水処理プロセスのための水処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の水処理プロセスのための水処理方法であって、
前記汚濁物質濃度の推定値が、前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の上限値を超過しない範囲において、前記汚濁物質濃度の推定値が最小となるように、前記反応槽への流入水の流量を定めることを特徴とする水処理プロセスのための水処理方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の水処理プロセスのための水処理方法であって、
前記反応槽からの流出水の汚濁物質濃度の推定値から定まる第１の流量と、汚濁物質の負荷量の推定値から定まる第２の流量を比較し、第２の流量が第１の流量未満である時第２の流量を定め、第２の流量が第１の流量以上である時第１の流量を定めることを特徴とする水処理プロセスのための水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥を用いた水処理プロセスのための水処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの水処理プロセスでは、一般的に以下の手順で下水を処理している。まず、沈砂池・最初沈殿池にて固形分を除去した後、生物反応槽にて、曝気により微生物（活性汚泥）に酸素を供給して、下水中の有機物や窒素、リンを除去する。その後、最終沈殿池にて活性汚泥を沈降分離させ、その上澄み水を放流水として公共用水域へ放流する。最終沈殿池にて沈降分離した活性汚泥は生物反応槽へと返送され、再び下水処理に利用される。
【０００３】
この場合に、下水と雨水を同一の管で処理場へと集約する合流式下水道では、一般的に最大計画汚水量を超える流入下水は、簡易処理として最初沈殿池における固形分の除去、そしてその後の消毒処理を経て、公共用水域へと放流される。
【０００４】
また、簡易処理に係る流量制御では、例えば特許文献１に例示されるように、下水の流入量の増加状況と、好気槽のＤＯ（溶存酸素）濃度と送風量とに基づいて、流入下水の希釈状況を推定し、予め設定した閾値と比較することで、反応槽による通常の活性汚泥処理を行わない処理を実行すべきか否かを判定する方法が提示されている。これにより、従来は熟練の作業者が実施していた簡易放流の可否の判断を自動化でき、作業者の負担を軽減できる。
【０００５】
一方、簡易処理では、従来の生物処理がなされず、放流先への環境負荷の低減が課題となっている。そこで、簡易処理量を減らし、生物処理量を増加させる方法が非特許文献１などにより提案されており、良好な処理水水質を維持しつつ、放流汚濁負荷を低減できることが確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４４８５０４３号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】山本高弘ほか、大阪市における既存施設を利用した合流式下水道の改善、環境システム計測制御学会誌、第１０巻第２号（２００６年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載される構成では、流入下水が十分に希釈されているかどうかを判断し、簡易放流を実施する構成となっているが、簡易放流量を低減し、放流負荷を削減する機構は存在しない。
【０００９】
また、非特許文献１に記載される水処理システムでは、生物処理量を過度に増加させてしまった場合、処理時間の短縮、また活性汚泥（ＭＬＳＳ）濃度の希釈により、処理能力が低下し、計画放流水質を超過するとともに、放流負荷を最小化することが困難となる恐れがある。そのため、反応槽への流入量制御において効率化の余地があると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は反応槽への流入量制御により、処理水水質を満足させつつ、放流汚濁負荷の最小化を図る水処理プロセスのための水処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は「被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽を含む水処理プロセスのための水処理装置であって、水処理装置は、
反応槽流出水の汚濁物質濃度を推定する処理水水質推定部と、水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定する放流負荷推定部と、処理水水質推定部による推定値と、放流負荷推定部による推定値とから、反応槽への流入水の流量を設定する流量設定部を備えたことを特徴とする水処理プロセスのための水処理装置。」としたものである。
【００１２】
また本発明は「被処理水の下水の一部もしくは全てを活性汚泥により処理する反応槽を含む水処理プロセスのための水処理方法であって、反応槽流出水の汚濁物質濃度を推定し、水処理プロセスから放流される汚濁物質の負荷量を推定し、汚濁物質濃度の推定値と、放流負荷の推定値とから、反応槽への流入水の流量を定めることを特徴とする水処理プロセスのための水処理方法。」としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合に、計画放流水質を満足しつつ、汚濁物質の除去量を最大化し、放流汚濁負荷を低減する水処理制御装置を提供することが可能となる。
【００１４】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係る水処理プロセスＳの構成を示す構成図。
【図２】好気槽流入水の流量と処理水有機物濃度、放流負荷の関係を表す概念図。
【図３】実施例１に係る好気槽流入水の流量制御フローを示す図。
【図４】実施例２に係る水処理プロセスＳの構成を示す構成図。
【図５】実施例３に係る水処理プロセスＳの構成を示す構成図。
【図６】実施例３に係る好気槽流入水の流量制御フローを示す図。
【図７】実施例４に係る水処理プロセスＳの構成を示す構成図。
【図８】実施例４に係る表示部における表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図１は、実施例１に係る水処理プロセスＳの構成を示す構成図である。この水処理プロセスＳは、標準活性汚泥法において、活性汚泥を利用して有機物等を除去する。
【００１７】
図１に水処理プロセスの構成を示すように、水処理プロセスＳは、主な構成要素として最初沈殿池１と好気槽２と最終沈殿池３とを有し、これらが直列に配置されて構成されている。これらの主な構成要素の機能について簡単に説明すると、以下のとおりである。
【００１８】
初段の最初沈殿池１には下水１００が流入し、最初沈殿池１において下水１００の固形分を沈降分離する。
【００１９】
次段の好気槽２は、反応槽としての機能を果たしている。好気槽２には、最初沈殿池１からの好気槽流入水１０１と、返送汚泥１０２とが流入し、活性汚泥中の好気性従属栄養細菌による有機物酸化等が行われる。また、好気槽２には散気部４が設置されている。散気部４には、ブロワ５が接続され、空気が供給される。
【００２０】
最終段の最終沈殿池３は、上澄み液と活性汚泥とを沈降分離する施設である。沈降分離後の上澄み液は、処理水１０３として系外に放流される。また、沈降分離した活性汚泥は返送汚泥１０２として、返送ポンプ６により好気槽２へと返送され、再度一連の生物処理に利用される。
【００２１】
なお、主な構成要素に対する付随的な系統として、以下の系統が敷設されている。最初沈殿池１からは簡易処理水１０４を適宜分離排出する簡易処理水系統が設置されている。また最終沈殿池３で沈降分離した活性汚泥の一部を返送汚泥１０２として返送ポンプ６により好気槽２へと返送する活性汚泥返送系統が設置されている。さらにブロワ５を介して好気槽２の散気部４に空気を供給する散気供給系統が設置されている。
【００２２】
以上は、水処理プロセスＳにおける主な構成要素とこれに付属する付随的な系統を示しているが、水処理プロセスＳにおける制御に関する構成として、以下に示すセンサ、操作端並びに制御部が設けられている。
【００２３】
実施例１に係る水処理プロセスＳにおいて使用されるセンサは、以下のようである。まず、最初沈殿池１の上流側に第１流量計７が設置され、下水１００の流量を計測する。また最初沈殿池１の上流側に第１ＵＶ計（有機汚濁物質濃度測定器）８が設置され、下水１００の有機物濃度を計測する。最初沈殿池１と好気槽２とを結ぶ流路に第２流量計９が設置され、好気槽流入水１０１の流量を計測する。さらに好気槽２には、ＭＬＳＳ計１０が設置され、好気槽２のＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ  ｌｉｑｕｏｒ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄの略。好気槽内の活性汚泥浮遊物質）濃度を計測する。
【００２４】
実施例１に係る水処理プロセスＳにおける操作端は、以下のようである。まず、流量計９の上流には操作端として流量調整弁１１が設置され、好気槽４に流入する流入水１０１の流量を、流量設定部１４からの指令に応じて制御する。下水１００のうち、好気槽２へ流入しないものについては、簡易処理水系統により簡易処理水１０４としてろ過・消毒等の処理を経た後、公共用水域へ放流される。なおその他の操作端としては、返送ポンプ６およびブロワ５があり、それぞれ返送汚泥１０２の量、好気槽２に与えられる散気量などが制御可能とされている。
【００２５】
水処理装置３０は、処理水水質推定部１２と放流負荷推定部１３と流量設定部１４により構成されている。
【００２６】
処理水水質推定部１２は、第１ＵＶ計８と、第２流量計９と、ＭＬＳＳ計１０とに接続されて、下水１００の有機物濃度、好気槽流入水１０１の流量、好気槽２内の活性汚泥浮遊物質濃度の計測値を入力している。ここでは、下水１００の有機物濃度と、好気槽流入水１０１の流量と、好気槽２のＭＬＳＳ濃度とから成る関数により、好気槽２での有機物の除去濃度、ならびに処理水１０３の有機物濃度を推定する。
【００２７】
放流負荷推定部１３は、第１流量計７と、第１ＵＶ計８と、第２流量計９と、処理水水質推定部１２とに接続されて、下水１００および好気槽流入水１０１の流量と、下水１００の有機物濃度と、処理水１０３の有機物濃度の推定値を入力している。この放流負荷推定部１３では、下水１００および好気槽流入水１０１の流量と、下水１００の有機物濃度と、処理水１０３の有機物濃度の推定値とから成る関数により、水処理プロセスＳからの放流水、つまり処理水１０３および簡易処理水１０４の有機物の放流負荷の合計を推定する。
【００２８】
流量設定部１４は、処理水水質推定部１２と、放流負荷推定部１３と、第２流量計９とに接続され、流量調整弁１１を制御している。流量設定部１４では、処理水水質推定部１２において推定した処理水１０３の有機物濃度と、放流負荷推定部１３において推定した水処理プロセスＳからの有機物の放流負荷とから、好気槽流入水１０１の流量を設定する。その後、図示せぬ制御装置は、第２流量計９による計測値が、流量設定部１４が与えた設定値となるように、流量調整弁１１の開度を制御する。
【００２９】
ここで、処理水水質推定部１２における処理水１０３の有機物濃度の推定方法について概説する。
【００３０】
処理水１０３の有機物濃度は、好気槽２に流入した際の有機物濃度から、好気槽２内での除去濃度を減じた値となる。好気槽２に流入した際の有機物濃度は、第１ＵＶ計８による計測値を用いて算出する。好気槽２内での除去濃度は、（１）式に示すように概念的に微生物当たりの反応速度、微生物量（ＭＬＳＳ濃度）を積分した値となる。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
ここで、ｆ（ｔ）（ｍｇ／ｇＳＳ／ｈ）は微生物量当たりの反応速度、Ｘ（ｔ）（ｇＳＳ／Ｌ）はＭＬＳＳ濃度、Δｔ（ｈ）：制御周期である。
【００３３】
（１）式における反応速度ｆ（ｔ）は、（２）式のような活性汚泥の反応モデルで表される。なお、ＤＯ濃度については、推定値やＤＯ計による計測値でも良い。
【００３４】
【数２】
2018138289.tif 000004
【００３５】
ここで、ＳＯ（ｍｇ／Ｌ）はＤＯ濃度、ＳＳ（ｍｇ／Ｌ）は有機物濃度、ｋＳＴＯ（ｍｇ／ｇＳＳ／ｄ）は最大比貯蔵速度、ＫＯ（ｍｇ／Ｌ）はＤＯ濃度に係る飽和定数、ＫＳ（ｍｇ／Ｌ）は有機物に係る飽和定数である。
【００３６】
いま、単位時間当たりに好気槽２に流入する好気槽流入水１０１および返送汚泥１０２を一つの塊（流体塊）と考える。好気槽２内に存在する流体塊を対象とすると、その流体塊がこれまでに除去された有機物濃度は、好気槽２の流入時（ｔ＝ｔ０）から現時刻（ｔ＝ｔｍ）までの（１）式に示す除去濃度の積分値となる。時刻ｔｍについては、第２流量計９による好気槽流入水１０１の流量を基に流体計算等により下水の流下を追跡することで算出することができる。
【００３７】
一方、対象の流体塊が現時刻（ｔ＝ｔｍ）から好気槽２を流出するまでに除去される有機物濃度は、好気槽２を流出する推定時刻（ｔ＝ｔｍ＋ｎΔｔ）を用いて、上述と同様に推定することができる。時刻ｔｍ＋ｎΔｔについては、時刻ｔ＋Δｔにおける好気槽流入水１０１の流量と、好気槽２流出部までの体積を基に算出する。つまり、好気槽流入水１０１の流量が多いと時刻ｔｍ＋ｎΔｔは小さく、流量が小さいと時刻ｔｍ＋ｎΔｔは大きくなる。また、ＭＬＳＳ濃度についても、好気槽流入水１０１の流量を関数とし、流量増加によるＭＬＳＳ希釈を考慮する。
【００３８】
処理水１０３濃度の推定については、所定の範囲に存在する流体塊に対して実施し、各流体塊の推定結果を流量設定部１４に出力する。
【００３９】
次に、放流負荷推定部１３における水処理プロセスＳからの有機物放流負荷の推定方法について概説する。水処理プロセスＳからの放流負荷源としては、処理水１０３と簡易処理水１０４がある。
【００４０】
水処理プロセスＳからの有機物放流負荷の算出式を（３）式に示す。
【００４１】
【数３】
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【００４２】
処理水１０３からの放流負荷は、処理水水質推定部１２より推定した処理水１０３の有機物濃度Ｃｅｆと、好気槽流入水１０１の流量Ｑｅｆの積で表される。一方、簡易処理水１０４の放流負荷は、ＵＶ計８により計測した下水１００の有機物濃度Ｃｐｒと、第１流量計７により計測した下水１００の流量Ｑｉｎと好気槽流入水１０１の流量Ｑｅｆの差分との積で表される。
【００４３】
放流負荷の推定についても、所定の範囲に存在する流体塊に対して実施し、各流体塊の放流負荷の合計値を流量設定部１４に出力する。
【００４４】
図２は、好気槽流入水１０１の流量と、処理水水質推定部１２により推定した処理水１０３の有機物濃度、および放流負荷推定部１３により推定した水処理プロセスＳからの有機物放流負荷との関係例を示す概念図である。図２は、横軸に反応タンクへの流入流量、縦軸に有機物放流負荷（ｋｇ／ｈ）、処理水有機物濃度（ｍｇ／Ｌ）を示しており、図表上に放流負荷の特性と処理水水質の特性を表している。
【００４５】
図２の特性によれば、横軸に示した好気槽流入水１０１の流量の増加に伴い、ＭＬＳＳ濃度の低下、処理時間の短縮といった理由により、縦軸に示した処理水濃度（処理水水質）の上昇につながると考えられる。
【００４６】
一方、水処理プロセスＳからの有機物放流負荷については、横軸に示した好気槽流入水１０１の流量、つまり活性汚泥で処理する下水量が増えるにつれ、縦軸に示した放流負荷は低減していくが、過度に好気槽２への流入量を増加すると、除去濃度の低下が顕著となり、放流負荷は上昇する。
【００４７】
つまり、横軸に示した好気槽流入水１０１の流量の増加に対して、処理水濃度（処理水水質）は増加傾向を示すが、水処理プロセスＳからの有機物放流負荷は最小値を有するような特性を示している。
【００４８】
このような関係を踏まえ、流量設定部１４において、好気槽流入水１０１の流量を設定する。実施例１に係る好気槽流入水の流量制御フローを図３に示す。なお、図３のフローにおいて、処理水水質推定部１２、放流負荷推定部１３、流量設定部１４での処理範囲が示されている。これによれば、処理ステップＳ１０１から処理ステップＳ１０５までが一連の処理の事前準備段階における処理、処理ステップＳ１０６が処理水水質推定部１２の処理、処理ステップＳ１０７が放流負荷推定部１３の処理、処理ステップＳ１０８から処理ステップＳ１１０までが流量設定部１４における処理となる。
【００４９】
図３の流量制御フローでは、まず処理ステップＳ１０１において、計画水量（１．０  Ｑｓｈ）、処理水１０３の有機物濃度基準値（Ｃｅｆｆ＿ｔｇｔ）を設定する。次に処理ステップＳ１０２において第１流量計７により下水１００の流量（Ｑｉｎ）を取得し、処理ステップＳ１０３において計画水量（１．０  Ｑｓｈ）と下水１００の流量（Ｑｉｎ）を比較し、下水１００の流量（Ｑｉｎ）が大きければ（Ｙｅｓ）、処理ステップＳ１０４において雨天時処理制御として、好気槽流入水１０３の流量を計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以上とする。一方処理ステップＳ１０３において、下水１００の流量（Ｑｉｎ）が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以下であれば（Ｎｏ）、処理ステップＳ１０５において通常の処理を継続し、下水１００の全量を好気槽２に流入させる。
【００５０】
処理ステップＳ１０３において、下水１００の流量（Ｑｉｎ）が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以上であれば、処理ステップＳ１０４において雨天時処理を開始する。この場合処理ステップＳ１０６において、まず処理水水質推定部１２により推定した処理水１０３の有機物濃度が、処理水１０３の有機物濃度の基準値（Ｃｅｆｆ＿ｔｇｔ）となる各流体塊の流量のうち最小の流量（Ｑｕｐ＿ｌｍｔ）を算出する。
【００５１】
次に処理ステップＳ１０７において、放流負荷推定部１３により推定した水処理プロセスＳからの有機物放流負荷が最小となる流量（Ｑｔｇｔ）を算出する。処理ステップＳ１０８において、Ｑｕｐ＿ｌｍｔ、Ｑｔｇｔを比較し、ＱｔｇｔがＱｕｐ＿ｌｍｔ未満であれば処理ステップＳ１０９においてＱｔｇｔを好気槽流入水１０１への流量として設定する。一方処理ステップＳ１０８において、ＱｔｇｔがＱｕｐ＿ｌｍｔ以上であれば、処理ステップＳ１１０においてＱｕｐ＿ｌｍｔを設定値とする。
【００５２】
図２には、処理ステップＳ１０６から処理ステップＳ１１０による処理内容が図示されている。この図で処理水濃度（処理水水質）と水処理プロセスＳからの有機物放流負荷は、それぞれ処理水水質推定部１２と放流負荷推定部１３から求められる可変の特性（入力信号に応じて可変）であり、処理水濃度（処理水水質）から最小の流量（Ｑｕｐ＿ｌｍｔ）が算出され、水処理プロセスＳからの有機物放流負荷から最小となる流量（Ｑｔｇｔ）が求められる。これらの大小比較結果に応じて（Ｑｕｐ＿ｌｍｔ）あるいは（Ｑｔｇｔ）が設定値として定められていく。
【００５３】
本発明の実施例１によれば、活性汚泥の反応モデルを用いて処理水１０３の有機物濃度、および水処理プロセスＳからの放流負荷を予測して反応槽への流入量を制御することで、計画水質を満足しつつ、放流負荷を低減できる。
【００５４】
なお、実施例１では、標準活性汚泥法を導入している水処理プロセスＳを想定したが、例えば嫌気好気活性汚泥法や循環式硝化脱窒法など、最終沈殿池を備え、活性汚泥を用いた処理方式であれば、適用可能である。
【００５５】
また実施例１では、下水１００のうち、好気槽２に流入しないものについては簡易処理水１０４としてろ過・消毒等の処理をすることとしたが、これに限らず、例えば貯留設備や雨天時処理設備に移送することとしてもよい。
【００５６】
また実施例１では、第１流量計７を最初沈殿池１の上流に設置したが、最初沈殿池１から流量調整弁１１までの間に設置してもよい。また、第１ＵＶ計８についても最初沈殿池１の上流に設置したが、最初沈殿池１および最初沈殿池１から好気槽２までの間に設置してもよい。
【００５７】
また実施例１では、流入水質推定部として第１ＵＶ計８を用いたが、例えばＣＯＤ計など有機物濃度を推定・計測できるものであればよい。また、晴天時や雨天時の下水１００の水質変動を記録したデータベースを活用してもよい。また、本実施例では、汚濁物質として有機物としたが、窒素やリンなどでもよく、例えば流入水質推定部としてアンモニア計を用いてもよい。
【００５８】
また実施例１では、放流負荷推定部１３において、水処理プロセスＳからの放流負荷として処理水１０３由来の放流負荷と簡易処理水１０４由来の放流負荷の合計値を算出し、流量設定部１４において水処理プロセスＳからの放流負荷を最小とする好気槽流入水１０１の流量を設定した。放流負荷推定部１３では、例えば好気槽２内での除去量（＝除去濃度×下水量）を、下水１００の流入有機物負荷から減ずることで、水処理プロセスＳからの放流負荷を算出してもよい。つまり、好気槽２内での除去量を最大化する流量を、好気槽流入水１０１の流量として設定してもよい。
【００５９】
また実施例１では、微生物の反応モデルとして（２）式を例示したが、これに限らず有機物除去を再現できる単一もしくは複数のモデルでも良い。また、除去対象が有機物以外の汚濁物質の場合は、該当する対象項目の除去を再現するモデルを利用するのがよい。
【実施例２】
【００６０】
実施例１では、好気槽流入水１０１を全て好気槽２の最上流から流入させたが、好気槽流入水１０１の一部を好気槽中段もしくは後段にステップ流入させる水処理プロセスにも適用可能である。以下、ステップ流入がある装置への適用例を説明する。
【００６１】
図４は、好気槽流入水１０１の一部を好気槽中段もしくは後段にステップ流入させる場合の水処理プロセスＳの構成図を示す。
【００６２】
この場合の系統においては、最初沈殿池１の下流に好気槽流入水１０１とステップ流入水１０５を分岐する流路があり、ステップ流入水１０５は好気槽２の後段に流入する。好気槽流入水１０１の流量は、下水１００の流量が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）を超えない限り下水１００の流量とし、下水１００の流量が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以上の場合は計画水量で固定とする。
【００６３】
一方、ステップ流入水１０５の流量は第２流量計９により計測されるとともに、流量調整弁１１によりその流量は制御される。ステップ流入水１０５の流量制御方法は、実施例１における好気槽流入水１０１の流量制御方法と同様である。下水１００のうち、好気槽流入水１０１とステップ流入水１０５を差し引いたものが簡易処理水１０４としてろ過・消毒等の処理を経て放流される。
【００６４】
以上の構成により、ステップ流入がある装置においても、実施例１と同様の効果が得られる。
【００６５】
なお、実施例２では、ステップ流入水１０５の流量を制御することとしたが、流量計および流量調整弁を好気槽流入水１０１の流路にも設置し、好気槽流入水１０１の流量を制御してもよい。
【実施例３】
【００６６】
実施例１、実施例２では、活性汚泥の反応モデルを用いて処理水１０３の有機物濃度、水処理プロセスＳからの放流負荷を予測し、好気槽流入水１０１の流量を制御した。
【００６７】
実施例３では、実施例１、実施例２の構成に加え、処理水水質計の計測値に基づく流量制御を追加し、処理水１０３の水質の信頼性を高める。以下に、実施例３について説明する。
【００６８】
図５に実施例３に係る水処理プロセスＳの構成図を示す。実施例１、実施例２と異なる点を説明する。実施例３では、第２ＵＶ計１５を新たに追加設置しており、この計測値を制御に反映させている。第２ＵＶ計１５は、処理水水質計として最終沈殿池３の下流に設置し、処理水１０３の有機物濃度を計測する。第２ＵＶ計１５は流量設定部１４に接続されている。
【００６９】
流量設定部１４では、実施例１と同様に、処理水水質推定部１２による処理水１０３の有機物濃度の推定値と、放流負荷推定部１３による水処理プロセスＳからの放流負荷の推定値とに加え、第２ＵＶ計１５による処理水１０３の有機物濃度計測値も用いて、好気槽流入水１０１の流量を制御する設定値を定める。
【００７０】
図６に実施例３における好気槽流入水１０１の流量制御フローを示す。なお、図６のフローにおいて、処理水水質推定部１２、放流負荷推定部１３、流量設定部１４での処理範囲が示されている。これによれば、処理ステップＳ２０１から処理ステップＳ２０８までが一連の処理の事前準備段階における処理、処理ステップＳ２０９が処理水水質推定部１２の処理、処理ステップＳ２１０が放流負荷推定部１３の処理、処理ステップＳ２１１から処理ステップＳ２１３までが流量設定部１４における処理となる。
【００７１】
図６の処理フローでは、まず処理ステップＳ２０１において、計画水量（１．０  Ｑｓｈ）、処理水１０３の有機物濃度基準値（Ｃｅｆｆ＿ｔｇｔ）を設定する。次に処理ステップＳ２０２において、第１流量計７により下水１００の流量（Ｑｉｎ）を取得し、処理ステップＳ２０３において計画水量（１．０  Ｑｓｈ）と下水１００の流量（Ｑｉｎ）を比較して、下水１００の流量（Ｑｉｎ）が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）より大きければ（Ｙｅｓ）、処理ステップＳ２０４に移行する。一方処理ステップＳ２０３において、下水１００の流量（Ｑｉｎ）が計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以下であれば（Ｎｏ）、処理ステップＳ２０５において通常の処理を継続する。
【００７２】
処理ステップＳ２０４では、第２ＵＶ計１５により処理水１０３の有機物濃度（Ｃｅｆｆ）を取得し、処理ステップＳ２０６では有機物濃度基準値（Ｃｅｆｆ＿ｔｇｔ）と有機物濃度（Ｃｅｆｆ）を比較して、有機物濃度（Ｃｅｆｆ）が小さければ（Ｙｅｓ）、雨天時処理制御として、処理ステップＳ２０７において好気槽流入水１０３の流量を計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以上とする。
【００７３】
一方、処理ステップＳ２０６の処理において処理水１０３の有機物濃度（Ｃｅｆｆ）が有機物濃度基準値（Ｃｅｆ＿ｔｇｔ）より高ければ（Ｎｏ）、処理ステップＳ２０８において計画水量（１．０  Ｑｓｈ）以上は好気槽２に流入させず、通常処理において水質向上を図る制御変更を実施する。処理ステップＳ２０９以降は、実施例１などと同様であるので、説明を省略する。
【００７４】
実施例３では、第２ＵＶ計１５による処理水１０３の有機物濃度計測値を用いたフィードバック機能を設けることで、実施例１、実施例２の効果に加え、計画放流水質（処理水水質基準値）に対する処理水水質の超過を防止できる。
【００７５】
なお、実施例３では、処理水水質計として第２ＵＶ計１５を用いたが、流入水質推定部と同じ対象項目を計測できるものであれば良い。また、設置位置についても、最終沈殿池３の下流に限らず、最終沈殿池３内に設置してもよい。
【実施例４】
【００７６】
上記の実施例１から実施例３では、流量調整弁１１を用い、水処理装置３０内の流量設定部１４からの設定信号に応じて（図示せぬ制御装置において）定められる制御信号により好気槽流入水１０１の流量を自動で制御したが、流量調整弁１１が設置されておらず、ゲート・堰などで好気槽流入水１０１の流量を手動で調整している場合も考えられる。
【００７７】
そこで、実施例４では、図示せぬ制御装置により直接流量調整弁１１を制御するのではなく、水処理装置３０にさらに適正流量表示部１７を追加して、適正流量表示部１７を備えた水処理装置３１を構成したものである。なお、適正流量表示部１７を備えた水処理装置３１は、基本的に他の実施例と同じ機能構成を有している。以下に、実施例４について説明する。
【００７８】
図７に実施例４に係る水処理プロセスＳの構成図を示す。基本的な構成は実施例３と同一であるため、実施例３と異なる点を説明する。
【００７９】
図７では、流入ゲート１６が流量調整弁１１の代わりに最初沈殿池１の下流に設置されており、作業者Ｍが手動にて好気槽流入水１０１の流量を調整する。また、流量設定部１４の後段に、適正流量表示部１７を備えている。適正流量表示部１７では、流量設定部１４の演算結果を表示するが、その際に他の各種計測量や演算した値を合わせて表示するのがよい。
【００８０】
表示の例を図８に示す。表示部の画面には、例えば下水１００の流量に対し、好気槽流入水１０１の適正流量および現在の流量を表示する。これにより作業者Ｍは、適正流量になるように、流入ゲート１６の高さ等を調整できる。
【００８１】
実施例４では、流量調整弁１１が設置されておらず、好気槽流入水１０１の流量の自動制御が困難な場合においても、適正流量表示部１７を備えることで、実施例１、実施例２、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
なお、実施例４では、適正流量表示部１７に下水１００の流量、好気槽流入水１０１の適正流量および現在の流量を表示したが、他の情報として例えば流入ゲート１６の適正高さや、簡易処理水１０４の流量算出値、処理水水質推定部１２による処理水１０３の有機物濃度の推定値、放流負荷推定部１３による水処理プロセスＳからの有機物の放流負荷の推定値、第２ＵＶ計１５による処理水１０３の有機物濃度を表示してもよい。また、処理水水質推定部１２や放流負荷推定部１３、第２ＵＶ計１５による出力を基に、水質悪化や放流負荷上昇といった作業者Ｍに注意喚起する表示を追加してもよい。
【符号の説明】
【００８３】
Ｓ：水処理プロセス
１００：下水
１０１：初沈流出水
１０２：返送汚泥
１０３：処理水
１０４：簡易処理水
１０５：ステップ流入水
１：最初沈殿池
２：好気槽
３：最終沈殿池
４：散気部
５：ブロワ
６：返送ポンプ
７：第１流量計
８：第１ＵＶ計
９：第２流量計
１０：ＭＬＳＳ計
１１：流量調整弁
１２：処理水水質推定部
１３：放流負荷推定部
１４：流量設定部
１５：第２ＵＶ計
１６：流入ゲート
１７：適正流量表示部
３０：水処理装置
３１：水処理装置
【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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【図８】
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