(57)【要約】【課題】標準活性汚泥法における有機排水の処理において、排水中の窒素及びリンをより効率良く除去することができる調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システムを提供することである。【解決手段】実施形態の調整区画制御装置は、好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽における前記調整区画の運用形態を制御する装置であって、調整区画制御部を持つ。調整区画制御部は、前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する。【選択図】図１
2019217484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽における前記調整区画の運用形態を制御する装置であって、
前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御部を備える、
調整区画制御装置。
【請求項２】
前記調整区画制御部は、予め定められた前記調整区画の運用計画を示す情報に基づいて前記調整区画の運用形態を変更する、
請求項１に記載の調整区画制御装置。
【請求項３】
前記調整区画制御部は、異なる運用条件ごとに定められた複数の前記運用計画を示す情報のうちから制御時の運用条件に応じた情報を選択する、
請求項２に記載の調整区画制御装置。
【請求項４】
前記調整区画制御部は、予め定められた前記処理負荷の変動パターンを示す情報に基づいて現在の処理負荷の大きさを取得し、前記現在の処理負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する、
請求項１に記載の調整区画制御装置。
【請求項５】
前記調整区画制御部は、異なる運用条件ごとに定められた複数の前記変動パターンを示す情報のうちから制御時の運用条件に応じた情報を選択する、
請求項４に記載の調整区画制御装置。
【請求項６】
前記調整区画制御部は、前記被処理水の流量の変動パターン又は計測値と、前記被処理水の水質の変動パターン又は計測値とに基づいて前記処理負荷を推定し、推定した前記処理負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する、
請求項１に記載の調整区画制御装置。
【請求項７】
前記水質の変動パターンは、前記被処理水に含まれる有機物、窒素、又はリンの量に関する指標値の変動パターンである、
請求項６に記載の調整区画制御装置。
【請求項８】
前記指標値は、前記生物反応槽内の被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンに関する酸化還元電位である、
請求項７に記載の調整区画制御装置。
【請求項９】
前記調整区画制御部は、前記生物反応槽内に供給される空気の量を前記生物反応槽内の被処理水の溶存酸素濃度が所定の目標値に追従するように制御される送風機の風量に基づいて前記処理負荷を推定し、推定した前記処理負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する、
請求項１に記載の調整区画制御装置。
【請求項１０】
前記送風機の風量は、前記生物反応槽の流出部付近における被処理水の溶存酸素濃度又はアンモニア濃度に基づいて制御される、
請求項９に記載の調整区画制御装置。
【請求項１１】
前記調整区画制御部によって決定された前記調整区画の運用形態を、前記生物反応槽の流出部付近における被処理水、又は前記生物反応槽から流出した被処理水のアンモニア濃度に基づいて補正する運用形態補正部をさらに備える、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の調整区画制御装置。
【請求項１２】
好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽における前記調整区画の運用形態を制御する方法であって、
前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する、
調整区画制御方法。
【請求項１３】
好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽における前記調整区画の運用形態を制御するコンピュータに、
前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更するステップ
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽と、
前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御装置と、
を備える有機排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生活排水を浄化する下水処理場等では、水中の有機汚濁物質を除去する最も代表的なプロセスとして標準活性汚泥法が多く採用されている。標準活性汚泥法は、水中に空気を供給する曝気槽において、好気微生物の働きにより水中の有機汚濁物質を酸化分解するものである。しかしながら、放流先の富栄養化の原因となりうる窒素やリンは、標準活性汚泥法では十分に除去できない。そこで、有機物の分解とともに、窒素及びリンの除去を実現する方法として、標準活性汚泥法の変形である窒素除去型の循環式硝化脱窒法やリン除去型の嫌気−好気活性汚泥法（ＡＯ法）、窒素・リン同時除去型の嫌気−無酸素-好気活性汚泥法（Ａ２Ｏ）法などの高度処理プロセスの導入が進められている。
【０００３】
しかしながら、既存の排水処理装置に高度処理方法を導入するためには、生物反応槽内に新たな嫌気槽、無酸素槽及び好気槽を設ける必要がある。具体的には、攪拌機、ポンプなどの新たな機器の導入に加え、それらの機器を設置するためのコンクリート躯体の新設が必要となる。このため、既存の排水処理装置に高度処理方法を導入するためには多くのコストがかかり、このことが高度処理方法の導入を妨げる一因となっている。このような課題を解決するための一方法として、散気管のバルブ開度を調整することにより生物反応槽内の調整区画を嫌気槽、微好気槽又は好気槽として切り替えることを可能にする好気容積比制御方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、従来の好気容積比制御方法は、窒素及びリンの濃度に基づいて調整区画を制御するフィードバック制御方式であり、日単位又は週単位での水質改善には効果的であるものの、数時間オーダでの水質改善には不向きであるという課題があった。特に、流入する被処理水の水質の時間変動が大きい処理施設では、負荷の高い時間帯に水質が悪化してしまう可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０９７９７６号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、標準活性汚泥法における有機排水の処理において、排水中の窒素及びリンをより効率良く除去することができる調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の調整区画制御装置は、好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な１以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽における前記調整区画の運用形態を制御する装置であって、調整区画制御部を持つ。調整区画制御部は、前記被処理水の処理負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記処理負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態における運用計画情報の具体例を説明する図。
【図３】第１の実施形態における運用計画情報の具体例を説明する図。
【図４】第１の実施形態の有機排水処理システム１００の動作例を示すフローチャート。
【図５】第２の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図６】第２の実施形態において制御バルブの開度を決定する方法を説明する図。
【図７】第２の実施形態において制御バルブの開度を決定する方法を説明する図。
【図８】第３の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図９】第４の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図１０】第４の実施形態における流入負荷量の推定モデルの具体例を示す図。
【図１１】第５の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図１２】第６の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図。
【図１３】第６の実施形態における流入パターン及び負荷レベルの具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システムを、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図１に示す有機排水処理システム１００は、処理対象の水（以下「被処理水」という。）の流れに関して上流側から順に最初沈澱池１、生物反応槽２及び最終沈澱池３を有し、生物反応槽２の調整区画の制御に関する運用計画設定部４１及び調整区画制御部４２と、被処理水の曝気風量を調整する風量コントローラ５とを備える。簡単のため、図１では、最初沈澱池１、生物反応槽２及び最終沈澱池３を水平に記載しているが、実際には、被処理水が上流側から下流側に自然流下するように、最初沈澱池１、生物反応槽２、最終沈澱池３の順に高低差（勾配）が設けられている。
【００１１】
最初沈澱池１は、有機排水処理システム１００に流入する被処理水（以下「原水」ともいう。）を貯え、比較的比重の大きい浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solids）を沈澱させる水槽である。最初沈澱池１においてＳＳが分離された被処理水の上澄み水は後段の生物反応槽２に送られる。なお、最初沈澱池１の底部には、沈澱した汚泥を適宜排出する汚泥排出ラインが設けられている。
【００１２】
生物反応槽２は、微生物の働きによって被処理水中の有機物、リン及び窒素を分解除去する機構を備えた水槽である。生物反応槽２は、嫌気区画２１と、調整区画２２と、好気区画２３とに分けられる。嫌気区画２１は嫌気領域であり、好気区画２３は好気領域である。調整区画２２は、被処理水が嫌気雰囲気に調整される嫌気領域、好気雰囲気に調整される好気領域、又はそれらの中間の雰囲気である微好気雰囲気に調整される微好気領域のいずれかに調整可能な領域である。各領域は、上流側から順に、嫌気区画２１、調整区画２２、好気区画２３の順に配置される。生物反応槽２において、好気領域は、生物反応槽２の内容積の一定量（一般に３０〜６０％であることが望ましい）を占めるように構成され、残りが嫌気領域又は微好気領域に割り当てられる。図１は、第１調整区画２２−１及び第２調整区画２２−２の２つの調整区画２２が設けられた例を示す。調整区画２２の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００１３】
各領域には、被処理水の曝気手段としてエアレーション設備が備えられている。具体的には、エアレーション設備は、ブロアＢ１と、ブロアＢ１が送出する空気を各領域に導く空気配管Ｌ１と、空気配管Ｌ１に設けられた風量調整弁Ｖ１と、空気配管Ｌ１から各領域に分岐する分岐管Ｌ２１、Ｌ２２−１、Ｌ２２−２、Ｌ２３−１及びＬ２３−２と、各分岐管に設けられた制御バルブＶ２１、Ｖ２２−１、Ｖ２２−２、Ｖ２３−１及びＶ２３−２と、各分岐管の先端に取り付けられた散気板Ａ１、Ａ２−１、Ａ２−２、Ａ３−１及びＡ３−２と、を備える。ここで、嫌気領域である嫌気区画２１の制御バルブＶ２１は常に閉状態に制御され、好気領域である好気区画２３の制御バルブＶ２３−１及びＶ２３−２は常に開状態に制御される。好気区画２３において有機物、リン及び窒素が除去された被処理水は後段の最終沈澱池３に送られる。
【００１４】
最終沈澱池３は、生物反応槽２から流出する被処理水を貯え、被処理水中に残存するＳＳを沈澱させる水槽である。最終沈澱池３においてＳＳが分離された被処理水の上澄み水は処理済み水として放流される。なお、最終沈澱池３には、被処理水の一部を生物反応槽２に返送する返送配管３１及び返送ポンプ３２が設けられる。返送配管３１及び返送ポンプ３２により、最終沈澱池３の被処理水の一部が、常時、生物反応槽２の上流部に戻される。また、実際には最終沈澱池３の下流側には図示しない消毒設備が設けられ、消毒設備において消毒された被処理水が処理済み水として河川や海洋に放流される。
【００１５】
運用計画設定部４１は、調整区画制御部４２に対して調整区画２２の運用計画を設定する。運用計画は、調整区画２２をどのような領域（嫌気領域、好気領域又は微好気領域）として運用するかを時系列に定めた計画である。運用計画設定部４１は、運用計画を示す情報（以下「運用計画情報」という。）を生成又は取得することにより、調整区画２２の制御計画を設定する。運用計画設定部４１は、運用計画に関する情報の入力を受け付け、入力情報に基づいて運用計画情報を生成してもよいし、他の装置から運用計画情報を取得するように構成されてもよい。
【００１６】
調整区画制御部４２は、運用計画設定部４１によって設定された運用計画に基づいて調整区画２２を制御する。具体的には、調整区画制御部４２は、各調整区画２２に備えられた制御バルブＶ２２−１及びＶ２２−２の開度を調節することにより、調整区画２２を嫌気領域、好気領域又は微好気領域のいずれかに調整する。各調整区画２２は、対応する制御バルブの開度が０％に制御されることで嫌気領域となり、所定以上の開度に制御されることで好気領域となる。また、各調整区画２２が、１００％の開度で好気領域となる場合、５〜１５％の開度で微好気領域となる。
【００１７】
風量コントローラ５は、風量調整弁Ｖ１の開度を制御する。具体的には、風量コントローラ５は、好気区画２３の流出部付近に設けられたＤＯ計Ｓ１によって計測される被処理水の溶存酸素濃度（ＤＯ：Dissolved Oxygen）が所定の目標値に追従するように風量調整弁Ｖ１の開度を決定する。なお、ＤＯの目標値としては、１〜３［ｍｇ／Ｌ］程度が一般的である。
【００１８】
嫌気領域では、ＯＲＰ（Oxidation-reduction Potential：酸化還元電位）値が負値（より詳細には−２００ｍＶ以下）となる。すなわち、嫌気領域の被処理水は還元状態にあるといえる。そして、還元状態にある被処理水においては、微生物のリンの吐き出しが促進されるとともに、硝酸性窒素から窒素ガスへの還元反応が促進される。このような作用によって被処理水中の窒素が無害な窒素ガスとして大気に放出されることで、被処理水中の窒素を除去することができる。
【００１９】
また、好気領域では、ＯＲＰ値が正値（より詳細には５０ｍＶ以上）となる。すなわち、好気領域の被処理水は酸化状態にあるといえる。そして、酸化状態にある被処理水においては、微生物のリンの吸収が促進されるとともに、アンモニアから硝酸イオンへの酸化反応が促進される。このような作用によって被処理水中のリン及びアンモニアを除去することができる。
【００２０】
一方、微好気領域では、被処理水のＯＲＰ値が−５０〜５０ｍＶの範囲の値となるように曝気風量が調整される。微好気雰囲気に調整された被処理水においては、硝酸イオンから窒素への還元反応と、アンモニアから硝酸イオンへの酸化反応とが同時に進む。
【００２１】
以下、実施形態の有機排水処理システムによって被処理水から窒素及びリンが除去される原理とともに、運用計画情報の設定方法について具体的に説明する。
【００２２】
まず、窒素除去の原理について説明する。被処理水中の窒素成分の大半はアンモニア性窒素（ＮＨ４＋）の形態で存在する。このアンモニア性窒素は、酸素が存在する条件（好気条件）下において、活性汚泥中の硝化菌の働きによって硝酸性窒素（ＮＯ３−）に酸化される。この酸化反応（硝化反応ともいう）は、具体的には次の式（１）で表される。
【００２３】
【化１】
2019217484.tif 000003
【００２４】
この反応は、空気が多く供給される好気領域において主に進行する。一般的に被処理水中にアンモニア性窒素が多く残存すると窒素由来のＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：生物化学酸素要求量）が高くなる。そのため、一般に有機排水処理施設ではアンモニア性窒素を施設ごとに定められた所定の目標値以下に抑えることが望まれる。
【００２５】
このように生成された硝酸性窒素は、酸素なしの条件（嫌気条件）下において、脱窒菌の働きによって窒素ガスに還元される。この還元反応（脱窒反応ともいう）は、具体的には次の式（２）で表される。
【００２６】
【化２】
2019217484.tif 000004
【００２７】
この反応は、空気が供給されない嫌気領域において主に進行する。式（２）におけるＨは、下水中の有機物質（水素供与体）によって供与されるため、この反応の促進のためには有機物が必要となる。この有機物は、被処理水（有機排水）中にもともと含まれている有機物によって賄われてもよいし、アルコールやカルボン酸等が被処理水に注入されることによって賄われてもよい。
【００２８】
このように、好気領域では式（１）の反応が主に進行し、嫌気領域では式（２）反応が主に進行する。一方、微好気領域では式（１）の反応と式（２）の反応とが同時に進行する。
【００２９】
ここで、式（１）の酸化反応が十分に進行しない場合、式（２）の還元反応に必要な硝酸イオンが十分に発生しない。この場合、式（２）の反応も十分に進まなくなり、十分な量の窒素ガスが発生しなくなる。そのため、被処理水中の全窒素濃度を十分に低下させることができない。従って、被処理水中のアンモニア濃度及び全窒素濃度が高い場合には式（１）の反応を促進する必要がある。この場合、好気領域を拡大することで式（１）の反応を促進する。
【００３０】
また、式（１）の反応が十分に進行している場合であっても、式（２）の反応が十分に進まない場合もある。この場合も同様に、被処理水中の全窒素濃度を十分に低下させることができない。従って、被処理水中のアンモニア濃度が低いにも係わらず全窒素濃度が高い場合にも式（４）の反応を促進する必要がある。この場合、微好気雰囲気を拡大することで式（１）の反応を促進する。
【００３１】
続いて、リン除去の原理について説明する。活性汚泥中に存在するリン蓄積菌は体内に蓄積したリンを嫌気条件下において吐出するとともに、ＰＨＡ（Poly Hydroxy Alkanoates）と呼ばれる有機物を体内で合成する。一方、リン蓄積菌は、好気条件下では、体内に蓄積したＰＨＡをエネルギー源として、嫌気条件下で吐出した以上のリンを吸収する。リンを体内に蓄えたリン蓄積菌は最終沈澱池３で余剰汚泥として引き抜かれる。すなわち、吐出量と吸収量との差の量のリンが水中から除去されることになる。
【００３２】
また、リン蓄積菌によるリンの除去は、嫌気領域の容積が大きいほど効果的に進む場合が多い。また、リンの流入量が多い時間帯にリンの吸収を促進するためには好気領域の容積を大きくする必要があるが、リンの流入量が少ない時間帯には好気領域の容積を小さくしても十分にリンの吸収が進む。このため、リンの流入量が少ない時間帯には好気領域の縮小及び嫌気領域の拡大によってＰＨＡの合成量を増加させ、リンの流入量が多い時間帯には嫌気領域の縮小及び好気領域の拡大によってリンの吸収を促進することで効率良くリンを除去できると考えられる。
【００３３】
ここで、有機排水処理システム１００における被処理水の処理負荷（以下「流入負荷」という。）は、有機排水処理１００に流入する被処理水の水量に基づいて、例えば次の式（３）のように表すことができる。
【００３４】
【数１】
2019217484.tif 000005
【００３５】
式（３）においてＬｉｎはリン、窒素又は有機物の流入負荷量［ｇ／ｍｉｎ］を表し、Ｑｉｎは生物反応槽２に流入する被処理水の流量［ｍ３／ｍｉｎ］を表し、Ｓｉｎは生物反応槽２に流入する被処理水におけるリン、窒素又は有機物の濃度［ｇ／ｍ３］を表す。例えば、窒素の濃度は、全窒素濃度、アンモニア濃度、ケルダール窒素濃度等の窒素を含む物質の濃度の総和によって表される。また、リンの濃度は、全リン濃度、リン酸濃度等のリンを含む物質の濃度の総和によって表される。また、有機物の濃度は、ＢＯＤやＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機体炭素）等の濃度を用いて取得することができる。
【００３６】
なお、Ｓｉｎは除去する対象の物質（ここではリン、窒素及び有機物であり、以下「対象物質」という。）の量に相関する量であればよく、必ずしも対象物質の濃度である必要はない。例えば、被処理水の紫外線吸光度（ＵＶ：Ultra Violet）は、被処理水中の有機物量と相関があることが知られている。この場合、有機物の流入負荷の計算において、紫外線吸光度がＳｉｎとして用いられてもよい。
【００３７】
また、流入負荷は、上記のように対象物質ごとの負荷量として取得されてもよいし、各対象物質による負荷の度合いを考慮した１つ総合的な負荷量として計算されてもよい。各対象物質による負荷の度合いを考慮する場合、流入負荷は例えば次の式（４）で表すことができる。
【００３８】
【数２】
2019217484.tif 000006
【００３９】
式（４）において、Ｌｉｎ_ｔｏｔａｌはリン、窒素及び有機物に関する総合的な流入負荷量を表す。ＳＰは生物反応槽２に流入する被処理水のリン濃度を表し、ＳＮは生物反応槽２に流入する被処理水の窒素濃度を表し、ＳＢＯＤは生物反応槽２に流入する被処理水のＢＯＤ濃度を表す。また、ａＰはリンに関する重み付け係数を表し、ａＮは窒素に関する重み付け係数を表し、ａＢＯＤは有機物に関する重み付け係数を表す。
【００４０】
一般に、有機排水処理システムに流入する被処理水の水質（以下「流入水質」という。）や水量（以下「流入流量」という。）は人の生活パターンに相関して変動することが知られている。例えば、オフィス街などでは、人の活動が多い日中に排水量が多くなり、人の活動が少ない夜間に排水量が少なくなる。また、流入水質も、概ね排水量の変動に相関して変動する。そのため、流入負荷の変動パターンは、流入水質や流入流量の変動に基づいて予測することができる。そのため、簡易的には、流入流量の変動パターンに基づいて運用計画を決定することができる。また、より適切な運用計画が必要になる場合には、上記の式（３）や式（４）等によって算出される流入負荷量の変動パターンに基づいて運用計画を決定することができる。なお、有機物、窒素及びリンの流入負荷の変動パターンは概ね同じであることが多いため、そのような場合にはいずれかの流入負荷量に基づいて運用計画を決定してもよい。
【００４１】
図２及び図３は、第１の実施形態における運用計画情報の具体例を説明する図である。図２は流入負荷の変動パターンの一例を示し、図３は図２の変動パターンを持つ流入負荷を考慮して設定された運用計画情報の具体例を示す。図２に示す変動パターンは、９時から２０時までの間の流入負荷が第１閾値を超過し、１２時から１８時までの間の流入負荷が第１閾値より高い第２閾値を超過することを表している。このような場合、流入負荷が第２閾値を超過する１２時から１８時までの時間帯では好気領域を最大化し、流入負荷が第１閾値から第２閾値の間にある９時から１２時までの時間帯、及び１８時から２０時までの時間帯では好気領域を縮小し、それ以外の時間帯では好気領域を最小化する運用が考えられる。このような運用は、図３に示すような運用計画情報を設定することにより実現される。
【００４２】
図３に示す運用計画情報は、第１調整区画及び第２調整区画について１時間ごとに計画された運用計画を表し、以下のような調整区画の運用を実現するものである。
［１］０〜９時    …第１調整区画及び第２調整区画の両方を嫌気領域として運用
［２］９〜１２時  …第１調整区画を嫌気領域、第２調整区画を好気領域として運用
［３］１２〜１８時…第１調整区画及び第２調整区画の両方を好気領域として運用
［４］１８〜２０時…第１調整区画を嫌気領域、第２調整区画を好気領域として運用
［５］２０〜０時  …第１調整区画及び第２調整区画の両方を嫌気領域として運用
【００４３】
このような運用計画情報に基づく調整区画制御部４２の動作により、１２時から１８時までの時間帯［１］では好気領域が最大化され、９時から１２時までの時間帯［２］、及び１８時から２０時までの時間帯［４］では好気領域が縮小され、それ以外の時間帯［３］及び［５］では好気領域が最小化される。
【００４４】
なお、図３に示す運用計画情報は各調整区画２２を嫌気領域又は好気領域として運用する場合の運用計画を表しているが、運用計画情報は各調整区画２２を微好気領域として運用する運用計画を含んでもよい。
【００４５】
図４は、第１の実施形態の有機排水処理システム１００の動作例を示すフローチャートである。まず、調整区画制御部４２は調整区画の運用計画情報を取得する（ステップＳ１０１）。例えば、調整区画制御部４２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を備え、運用計画設定部４１によって設定された運用計画情報を予め記憶装置に記憶していてもよい。また、運用計画設定部４１が運用計画情報を保持している場合、調整区画制御部４２は、運用計画設定部４１に運用計画情報の提供を要求してもよい。
【００４６】
続いて、調整区画制御部４２は、取得した運用計画情報に基づいて現在時刻における調整区画の運用計画を取得する（ステップＳ１０２）。例えば、運用計画情報が図２に示したように設定されている場合、調整区画制御部４２は現在時刻に最も近い“時刻”の値を持つレコードから第１調整区画及び第２調整区画の運用計画を取得する。
【００４７】
続いて、調整区画制御部４２は、取得した現在の運用計画が前回の運用計画と同じであるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、調整区画制御部４２は、前回取得した運用計画を上述の記憶装置に記録しておき、記憶装置に記録している運用計画と、現在の運用計画とを比較する。現在の運用計画が前回の運用計画と同じである場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、調整区画の状態を変更する必要がないため、調整区画制御部４２は所定時間の待機（ステップＳ１０４）の後にステップＳ１０１に処理を戻す。ここでの待機時間は、調整区画の制御周期に応じて決定されてよい。
【００４８】
一方、現在の運用計画が前回の運用計画と異なる場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、調整区画制御部４２は第１調整区画の運用計画に基づいて第１調整区画の制御バルブの開度を決定する（ステップＳ１０５）。また、調整区画制御部４２は第２調整区画の運用計画に基づいて第２調整区画の制御バルブの開度を決定する（ステップＳ１０６）。例えば、調整区画制御部４２は、調整区画の運用形態（嫌気領域、好気領域又は微好気領域）とバルブ開度との対応関係を示す情報（以下「対応情報」という。）を予め記憶しておき、現在の運用計画における調整区画の運用形態に応じたバルブ開度を選択することにより、第１調整区画及び第２調整区画のバルブ開度を決定する。
【００４９】
続いて、調整区画制御部４２は、決定したバルブ開度に基づき第１調整区画及び第２調整区画の制御バルブの開度を変更する（ステップＳ１０６及びＳ１０７）。調整区画制御部４２は、制御バルブの開度を変更すると、所定時間の待機（ステップＳ１０４）の後にステップＳ１０１に処理を戻す。
【００５０】
このように構成された第１の実施形態の有機排水処理システム１００は、流入負荷に応じて調整区画を嫌気領域、好気領域又は微好気領域として運用する調整区画制御部４２を備える。調整区画制御部４２は、流入負荷の高い時間帯には好気領域を拡大して活性汚泥中の硝化菌の働きを活性化させることにより窒素の酸化反応を促進し、流入負荷の低い時間帯には好気領域を縮小して嫌気領域を拡大することでリン蓄積菌の吸収力を向上させる。このような調整区画の制御により、第１の実施形態の有機排水処理システム１００は、標準活性汚泥法における有機排水の処理において、排水中の窒素及びリンをより効率良く除去することができる。
【００５１】
また、第１の実施形態の有機排水処理システム１００では、調整区画の運用計画を流入負荷の変動パターンに応じて設定することができる。そのため、第１の実施形態の有機排水処理システム１００によれば、ユーザは、より自由度の高い方法で調整区画の制御に関する設定を行うことができる。また、このような設定方法によれば、流入負荷の変動パターンが既知であり、変動パターンが短期間に大きく変動しない場合（特異日を除く）、運用計画情報を一旦設定すれば頻繁に更新する必要がないため、システムの運用管理に係る労力を軽減することができる。さらに、このような設定方法によれば、調整区画の制御のためのセンサを設置する必要がないためシステムの運用コストを低減することができる。
【００５２】
（変形例）
図４のフローチャートにおいて、調整区画制御部４２によって参照される運用計画情報は、運用計画設定部４１によって任意のタイミングで更新されてもよい。
【００５３】
調整区画制御部４２は、天候や季節、カレンダーなどの諸条件（運用条件の一例）に応じた複数パターンの運用計画情報を制御時の状況に応じて使い分けるように構成されてもよい。例えば、通常時用、雨天時用、休祝日用又は季節別の運用計画情報を予め登録しておく。この場合、運用計画設定部４１が、監視画面等を介して指定された運転計画情報を、使用すべき運転計画情報として設定するように構成されてもよいし、天候や季節、カレンダーの情報に基づいて使用すべき運転計画情報を決定するように構成されてもよい。
【００５４】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図５に示す有機排水処理システム１００ａは、運用計画設定部４１に代えて流入パターン設定部４３を備える点、調整区画制御部４２に代えて調整区画制御部４２ａを備える点で第１の実施形態の有機排水処理システム１００と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるため図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００５５】
流入パターン設定部４３は、調整区画制御部４２ａに対して流入負荷の変動パターン（以下「流入パターン」という。）を設定する。運用計画設定部４１が流入パターンに基づいて決定された運用計画を設定したのに対し、流入パターン設定部４３は、運用計画の元となる流入パターンを設定する点で運用計画設定部４１と異なる。流入負荷は、過去の運転データなどを用いて第１の実施形態と同様の方法で取得されてよい。
【００５６】
調整区画制御部４２ａは、流入パターン設定部４３によって設定された流入パターンを示す情報（以下「流入パターン情報」という。）に基づいて調整区画２２の制御バルブの開度を決定し、決定したバルブ開度に基づき第１調整区画及び第２調整区画の制御バルブの開度を変更する。
【００５７】
図６及び図７は、第２の実施形態において制御バルブの開度を決定する方法を説明する図である。図６は流入パターンの具体例を示し、図７は流入負荷量と調整区画２２の運用形態との対応関係の具体例を示す。例えば、調整区画制御部４２ａは、予め設定された複数の閾値に基づいて流入負荷量を複数の負荷レベルに分類する。図６は、第１閾値未満の流入負荷量を第１レベルに、第１閾値以上第２閾値未満の流入負荷量を第２レベルに、第２閾値以上の流入負荷量を第３レベルに、それぞれ分類した例である。分類する負荷レベルの数は３つ以上であってもよいし、３つ以下であってもよい。
【００５８】
調整区画制御部４２ａは、分類した負荷レベルに応じて調整区画２２の運用形態を決定する。例えば、調整区画制御部４２ａは、第１調整区画及び第２調整区画について図７に示すような対応関係を示す情報を予め記憶しておき、各調整区画について負荷レベルに応じた運用形態を決定する。図７の例では、流入負荷量が第２レベルである場合、第１調整区画の運用形態が嫌気領域に、第２調整区画の運用形態が好気領域に、それぞれ決定される。調整区画制御部４２ａは、決定した各調整区画の運用形態に基づいて、第１の実施形態と同様の方法で各調整区画の制御バルブの開度を決定する。
【００５９】
このような制御により、流入負荷量が多い時間帯Ｐ３１、Ｐ３２及びＰ３３（第３レベル）においては第１調整区画及び第２調整区画の両方が好気領域として運用され、流入負荷量が中程度である時間帯Ｐ２１、Ｐ２２及びＰ２３（第２レベル）においては第１調整区画が嫌気領域として第２調整区画が好気領域として運用され、流入負荷量が少ない時間帯Ｐ１（第１レベル）においては第１調整区画及び第２調整区画の両方が嫌気領域として運用される。
【００６０】
このように構成された第２の実施形態の有機排水処理システム１００ａによれば、流入負荷量の大きさに応じた調整区画２２の運用形態を決定することができ、第１の実施形態の有機排水処理システム１００と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
（変形例）
調整区画制御部４２ａは、第１の実施形態における運用計画情報と同様に、天候や季節、カレンダーなどの諸条件に応じた複数の流入パターン情報を制御時の状況に応じて使い分けるように構成されてもよい。
【００６２】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図８に示す有機排水処理システム１００ｂは、流入流量計Ｓ２及び流入ＴＮ計Ｓ３をさらに備える点、調整区画制御部４２ａに代えて調整区画制御部４２ｂを備える点、流入パターン設定部４３に代えて流入負荷算出部４４及び負荷レベル設定部４５を備える点で第２の実施形態の有機排水処理システム１００ａと異なる。その他の構成については、第２の実施形態と同様であるため図５と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
流入流量計Ｓ２は、有機排水処理システム１００ｂに流入する被処理水の流量（以下「流入流量」という。）を計測するセンサである。流入流量計Ｓ２は、所定の計測周期ごとに被処理水の流量を計測し、その計測値を流入負荷算出部４４に出力する。
【００６４】
流入ＴＮ計Ｓ３は、有機排水処理システム１００ｂに流入する被処理水の全窒素濃度（ＴＮ：Total Nitrogen）を計測するセンサである。流入ＴＮ計Ｓ３は、所定の計測周期ごとに被処理水の全窒素濃度を計測し、その計測値を流入負荷算出部４４に出力する。
【００６５】
流入負荷算出部４４は、流入流量計Ｓ２及び流入ＴＮ計Ｓ３から出力される流入流量及び全窒素濃度の計測データに基づいて有機排水処理システム１００ｂの流入負荷量を算出する。具体的には、流入負荷算出部４４は、流入流量に全窒素濃度を乗じることで流入負荷量を算出する。流入負荷算出部４４は、算出した流入負荷量を調整区画制御部４２ｂに出力する。
【００６６】
負荷レベル設定部４５は、調整区画制御部４２ｂに対して流入負荷の負荷レベルを設定する。流入パターン設定部４３が流入負荷の変動パターンである流入パターンを設定したのに対し、負荷レベル設定部４５は流入負荷を分類するための負荷レベルを設定する点で流入パターン設定部４３と異なる。また、設定される負荷レベルは、運転員等が過去の運転データなどに基づいて決定してよい。
【００６７】
調整区画制御部４２ｂは、流入負荷算出部４４によって算出された流入負荷量と、負荷レベル設定部４５によって設定された負荷レベルとに基づいて調整区画２２の運用形態を決定する。すなわち、第２の実施形態が予め設定された流入負荷量の変動パターンに基づいて制御時の流入負荷量を取得するものであったのに対し、第３の実施形態は制御時の実測値に基づいて流入負荷量を算出するものである。このように制御時の流入負荷量を取得する方法は異なるものの、取得した流入負荷量に基づいて調整区画２２の運用形態を決定する方法は、第２の実施形態と同様である（図６及び図７参照）。
【００６８】
このように構成された第３の実施形態の有機排水処理システム１００ｂは、制御時の実測値に基づく流入負荷量を用いて調整区画２２の運用形態を決定することができる。そのため、流入負荷の変動パターンが想定と異なった場合であっても適切な形態で調整区画２２を運用することができ、標準活性汚泥法における有機排水の処理において、排水中の窒素及びリンをより効率良く除去することができる。
【００６９】
（変形例）
第３の実施形態では、全窒素濃度に基づいて流入負荷量を算出する実施例を示したが、被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンの量に関する指標値であれば、流入負荷量は他のどのような指標値に基づいて算出されてもよい。例えば、流入負荷量は、ＢＯＤや、ＣＯＤ、アンモニア濃度等を用いて算出されてもよい。
【００７０】
第３の実施形態では、有機排水処理システム１００ｂにおける流入流量及び全窒素濃度（流入水質）の両方の実測値に基づいて流入負荷量を算出したが、流入流量及び流入水質の一方は実測値ではなく予測値であってもよい。例えば、流入水質の時間単位の変動パターンを予め設定しておき、変動パターンから予測される制御時の流入水質と流入流量の実測値とを乗じることで流入負荷量を算出してもよい。また、例えば、流入流量の時間単位の変動パターンを予め設定しておき、変動パターンから予測される制御時の流入流量と流入水質の実測値とを乗じることで流入負荷量を算出してもよい。
【００７１】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図９に示す有機排水処理システム１００ｃは、流入流量計Ｓ２及び流入ＴＮ計Ｓ３に代えてアンモニア性窒素濃度計Ｓ４を備える点、流入負荷算出部４４に代えて推定モデル設定部４６及び流入負荷推定部４７を備える点、調整区画制御部４２ｂに代えて調整区画制御部４２ｃを備える点で第３の実施形態の有機排水処理システム１００ｂと異なる。その他の構成については、第３の実施形態と同様であるため図８と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００７２】
アンモニア性窒素濃度計Ｓ４は、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の濃度を計測するセンサである。例えば、アンモニア性窒素濃度計Ｓ４は、嫌気区画２１の流入部付近の水質を計測可能な位置に設置される。アンモニア性窒素濃度計Ｓ４は、所定の計測周期ごとに被処理水のアンモニア性窒素濃度を計測し、その計測値を流入負荷推定部４７に出力する。
【００７３】
推定モデル設定部４６は、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素濃度に基づいて流入負荷を推定するための推定モデルを流入負荷推定部４７に設定する。一般に、有機排水処理システム１００ｃの流入負荷量は、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素濃度に相関することが知られている。推定モデル設定部４６は、このような相関性に基づき、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素濃度と流入負荷量との関係を示す推定モデルを流入負荷推定部４７に設定する。
【００７４】
図１０は、第４の実施形態における流入負荷量の推定モデルの具体例を示す図である。例えば、推定モデルは、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の濃度を入力して流入負荷量を出力する関数として表される。一般に、生物反応槽２に流入する被処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の濃度が高くなるほど流入負荷量も大きくなることが知られている。そのため、推定モデルは、例えば図１０に示す一次関数や指数関数として表すことができる。推定モデルは、他の単調増加関数で表されてもよい。
【００７５】
図９の説明に戻る。流入負荷推定部４７は、アンモニア性窒素濃度計Ｓ４によって計測された被処理水のアンモニア性窒素濃度と、推定モデル設定部４６によって予め設定されている推定モデルとに基づいて流入負荷量を推定する。
【００７６】
調整区画制御部４２ｃは、流入負荷推定部４７によって推定された流入負荷量と、負荷レベル設定部４５によって設定された負荷レベルとに基づいて調整区画２２の運用形態を決定する。すなわち、第３の実施形態が有機排水処理システム１００ｂに流入する被処理水の水質（流入水質）の計測値に基づいて制御時の流入負荷量を算出したのに対し、第４の実施形態は生物反応槽２に流入する被処理水の水質（ここではアンモニア性窒素濃度）の計測値と予め設定された推定モデルとに基づいて流入負荷量を推定するものである。このように制御時の流入負荷量を取得する方法は異なるものの、取得した流入負荷量に基づいて調整区画２２の運用形態を決定する方法は、第２の実施形態（又は第３の実施形態）と同様である（図６及び図７参照）。
【００７７】
このように構成された第４の実施形態の有機排水処理システム１００ｃは、制御時における流入負荷量を生物反応槽２に流入する被処理水の水質の計測値に基づいて推定する。一般に、有機排水処理システムでは生物反応槽に水質計が備えられていることが多い。そのため、第４の実施形態の有機排水処理システム１００ｃによれば、流入水質を計測していない場合であっても、生物反応槽２における被処理水の水質を計測することにより、適切な形態で調整区画２２を運用することができる。
【００７８】
（変形例）
第４の実施形態では、アンモニア性窒素濃度に基づいて流入負荷量を推定する実施例を示したが、被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンの量に関する指標値であれば、流入負荷量は他のどのような指標値に基づいて推定されてもよい。例えば、推定モデルは、ＢＯＤや、ＣＯＤ、アンモニア濃度等を用いて流入負荷量を推定するものであってもよい。また、一般に、流入負荷量が高くなるとＯＲＰ（酸化還元電位）が低下する。そのため、推定モデルは、ＯＲＰとの相関性に基づいて流入負荷量を推定するものであってもよい。
【００７９】
流入負荷量の推定に用いる被処理水の水質は、求められる推定精度を実現可能な推定モデルを構築することができれば、生物反応槽２の流入部以外で計測されてもよい。一般に、生物反応槽２の流入部に近い部分で水質が計測されるほど、流入負荷量の推定モデルをより簡単にすることができる。
【００８０】
流入負荷量の推定モデルは、図１０に示したような１つの入力変数を持つ関数ではなく、複数の入力変数を持つ関数であってもよい。例えば、流入負荷量の推定モデルは、アンモニア性窒素濃度に加えて、各種の運転条件を入力変数とするものであってもよい。ここでいう運転条件とは、返送ポンプ３２が生物反応槽２に返送する汚泥の量（返送汚泥率）、ブロアＢ１の送風量、調整区画２２の状態、生物反応槽２の汚泥濃度、生物反応槽２における被処理水の溶存酸素濃度等の各種指標値を意味する。推定モデルは、これらの運転状態に基づき、例えば、一般的に知られている活性汚泥モデル（ＡＳＭ：ACTIVATED SLUDGE MODEL）等の微生物反応を記述した数式モデルで流入負荷量を推定するものであってもよい。
【００８１】
（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図１１に示す有機排水処理システム１００ｄは、アンモニア性窒素濃度計Ｓ４を備えない点、風量計Ｓ５をさらに備える点、推定モデル設定部４６に代えて推定モデル設定部４６ｄを備える点、流入負荷推定部４７に代えて流入負荷推定部４７ｄを備える点で第４の実施形態の有機排水処理システム１００ｃと異なる。その他の構成については、第４の実施形態と同様であるため図９と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００８２】
風量計Ｓ５は、ブロアＢ１の送風量を計測するセンサである。風量計Ｓ５は、所定の計測周期ごとにブロアＢ１の送風量を計測し、その計測値を流入負荷推定部４７ｄに出力する。
【００８３】
推定モデル設定部４６ｄは、ブロアＢ１による生物反応槽２への送風量に基づいて流入負荷を推定するための推定モデルを流入負荷推定部４７ｄに設定する。一般に、有機排水処理システムに対する流入負荷量が大きいほど、生物反応槽２における微生物の酸素消費量が多くなる。そのため、生物反応槽２の流出部付近における被処理水のＤＯを一定に保つ場合、風量コントローラ５は流入負荷量の増加に応じてブロアＢ１の送風量を増加させるように風量調整弁Ｖ１の開度を制御する。推定モデル設定部４６ｄは、このような関係性に基づき、生物反応槽２への送風量と流入負荷量との関係を示す推定モデルを流入負荷推定部４７ｄに設定する。
【００８４】
このように構成された第５の実施形態の有機排水処理システム１００ｄは、制御時における流入負荷量を風量コントローラ５によって制御される生物反応槽２への送風量に基づいて推定する。一般に、有機排水処理システムでは生物反応槽への送風量を計測する風量計が備えられていることが多い。そのため、第５の実施形態の有機排水処理システム１００ｄによれば、流入負荷量を推定するためセンサを新たに設置することなく適切な形態で調整区画２２を運用することができる。
【００８５】
（変形例）
第４の実施形態と同様に、流入負荷量の推定モデルは複数の入力変数を持つ関数であってもよい。例えば、流入負荷量の推定モデルは、送風量に加えて、第４の実施形態と同様の各種の運転条件を入力変数とするものであってもよい。
【００８６】
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図１２に示す有機排水処理システム１００ｅは、負荷レベル設定部４５に代えて負荷レベル設定部４５ｅを備える点、生物反応槽２の流出部付近における被処理水のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計Ｓ６及び運用形態補正部４８をさらに備える点で第３の実施形態の有機排水処理システム１００ｂと異なる。その他の構成については、第３の実施形態と同様であるため図８と同じ符号を付すことにより説明を省略する。なお、本実施形態では、運用形態補正部４８の機能を説明するために、生物反応槽２がＮ（３以上の整数）個の調整区画２２−１〜２２−Ｎを持つ場合を想定するが、生物反応槽２が持つ調整区画２２の数は１つ以上であればよい。
【００８７】
負荷レベル設定部４５ｅは、調整区画制御部４２ｂに対して流入負荷の負荷レベルを設定する点では第３の実施形態における負荷レベル設定部４５と同様であるが、調整区画２２の数に応じた数の負荷レベルを設定する点で第３の実施形態における負荷レベル設定部４５と異なる。具体的には、負荷レベル設定部４５ｅは、Ｎ個の調整区画２２に応じてＮ＋１個の負荷レベル（第１レベル〜第Ｎレベル）を設定する。
【００８８】
図１３は、第６の実施形態における流入パターン及び負荷レベルの具体例を示す図である。この場合、調整区画制御部４２ｂは、第３の実施形態と同様に、第１調整区画〜第Ｎ調整区画のそれぞれについて負荷レベルと運用形態との対応関係を示す情報を予め記憶しておき、各調整区画について負荷レベルに応じた運用形態を決定する。例えば、調整区画制御部４２ｂは、負荷レベルが第１レベルである場合には全ての調整区画２２を嫌気領域とし、負荷レベルが第２レベルである場合には第１調整区画から第Ｎ−１調整区画までを嫌気領域、第Ｎ調整区画を好気領域とし、負荷レベルが第ｉレベル（ｉは３〜Ｎまでの整数）である場合には、第１調整区画から第ｋ調整区画（ｋ＝Ｎ−（ｉ−１））までのｋ個の調整区画を嫌気領域と、第ｋ＋１調整区画から第Ｎ調整区画までのｉ−１個の調整区画を好気領域とする。
【００８９】
なお、運用形態ごとの調整区画の数が負荷レベルに基づいて決定されれば、各調整区画の運用形態を決定する方法は上記と異なる方法であってもよい。調整区画制御部４２ｂは、このように決定した各調整区画の運用形態を運用形態補正部４８に出力する。なお、第６の実施形態における調整区画制御部４２ｂは、各調整区画についての運用形態の決定のみを行い、制御バルブの制御までは行わない。実際の制御バルブの制御は次の運用形態補正部４８によって行われる。
【００９０】
運用形態補正部４８は、このように決定された各調整区画の運用形態をアンモニア性窒素濃度の計測値に基づいて補正し、補正後の運用形態に基づいて各調整区画の制御バルブの開度を制御する。具体的には、運用形態補正部４８は、計測されたアンモニア性窒素濃度が予め設定された目標値よりも高い場合、アンモニア性窒素濃度を低下させるため、好気領域として運用する調整区画の数を増加させる。また、運用形態補正部４８は、計測されたアンモニア性窒素濃度が目標値よりも低い場合、アンモニア性窒素濃度を高上させるため、好気領域として運用する調整区画の数を減少させる。
【００９１】
例えば、アンモニア性窒素濃度が目標値よりも高い場合、運用形態補正部４８は、好気領域を１つ増加させて所定時間待機する。この待機時間は、どのように設定されてもよいが、好気領域を増加させた効果が表れるまでにかかる時間（例えば５分以上１時間未満）であることが好ましい。運用形態補正部４８は、所定時間の待機の後、依然としてアンモニア性窒素濃度が目標値よりも高い場合、好気領域をさらに１つ増加させ、アンモニア性窒素濃度が目標値よりも低くなった場合には、好気領域をさらに１つ減少させる。
【００９２】
運用形態補正部４８は、このような動作を繰り返し実行することにより、調整区画制御部４２ｂが決定した各調整区画の運用形態を、アンモニア性窒素濃度が目標値に追従するように補正する。
【００９３】
このように構成された第６の実施形態の有機排水処理システム１００ｅは、流入負荷量に基づいて決定された各調整区画の運用形態を、生物反応槽２の流出部付近における被処理水のアンモニア性窒素濃度が目標値に追従するように補正することができる。そのため、被処理水のアンモニア濃度をより適切な濃度に制御することが可能となる。そして、アンモニア濃度が適切に制御されることにより、被処理水中のリンをより効率良く除去することが可能になる。
【００９４】
（変形例）
第６の実施形態における各調整区画の運用形態は、他の実施形態と同様の方法で決定されてもよい。例えば、各調整区画運用形態は、予め設定された運用計画に基づいて決定されてもよいし、予め設定された流入パターンを用いて取得された流入負荷量に基づいて決定されてもよいし、推定モデルを用いて推定された流入負荷量に基づいて決定されてもよい。また、運用形態補正部４８の機能が、上記の各実施形態における調整区画制御部の機能に組み込まれてもよい。
【００９５】
（各実施形態に共通の変形例）
上述のとおり、微好気条件下では式（１）及び式（２）の反応が同時に進むため、リンの除去性能はあまり高くないものの、脱窒反応が進むことによる、窒素の除去性能の向上が見込める。特に、被処理水のリン濃度が低く除去すべきリンの量が少ない場合や、生物反応よりも凝集剤の添加によるリン除去を主としている場合には、調整区画を微好気領域として運用することが望ましい。そのため、このような場合には必要に応じて調整区画を微好気領域として運用する運用計画情報が設定されるとよい。
【００９６】
第１の実施形態における生物反応槽２において、調整区画は嫌気領域、好気領域、微好気領域として運用することができる。そのため、生物反応槽２において、固定の嫌気領域及び好気領域は必ずしも必要ではなく、全ての領域が調整区画として構成されてもよい。また、一般には多くの容積が好気領域に割り当てられるため、最小構成をとる場合には、生物反応槽２には少なくとも１つの調整区画と、その後段の好気領域とが備えられればよい。
【００９７】
上記の各実施形態では、風量コントローラ５が、ＤＯ濃度に基づいて風量調整弁Ｖ１の開度を制御することによって生物反応槽２に供給される空気量を制御したが、空気量の制御は他の方法で実現されてもよい。例えば、生物反応槽２に供給される空気量は、アンモニア濃度及びＤＯ濃度に基づいて制御されてもよい（例えば、特開２００５−１９９１１６号公報参照）し、送風機の台数を調整することによって制御されてもよいし、インバータを備えた送風機の回転数を調整することによって制御されてもよい。
【００９８】
上記の各実施形態における運転計画や流入パターンは、必ずしも１日の変動パターンを表すものである必要はない。例えば、曜日によって変動パターンが異なる場合を考慮して、１週間の変動パターンを表すものであってもよい。
【００９９】
調整区画制御部は、各調整区画２２の運用形態を制御する目的に加え、所定の条件で制御バルブの開度を調整するように構成されてもよい。例えば、調整区画制御部は、散気板の目詰まりを解消するために定期的に制御バルブを開くような制御を行ってもよい。
【０１００】
また、各調整区画２２の運用形態の制御方法は、制御バルブの開度を調整する方法に限定されない。例えば、各調整区画２２にドラフトチューブエアレータが挿入された構成では、調整区画制御部は、ドラフトチューブエアレータの回転数の増減を制御することによって各調整区画２２の運用形態を変更してもよい。
【０１０１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、被処理水の流入負荷が高い時間帯には生物反応槽２内の好気領域が拡大するように調整区画２２の運用形態を変更し、流入負荷が低い時間帯には生物反応槽２内の好気領域が縮小するように調整区画２２の運用形態を変更する調整区画制御部を持つことにより、標準活性汚泥法における有機排水の処理において、排水中の窒素及びリンをより効率良く除去することができる。
【０１０２】
各実施形態における運用計画設定部、調整区画制御部、流入パターン設定部、流入負荷算出部、負荷レベル設定部、推定モデル設定部、流入負荷推定部又は運用形態補正部は、有機排水処理システムにおいて調整区画２２の運用形態を制御する調整区画制御装置として構成されてもよい。また、これらの各機能部の一部又は全部は調整区画制御装置とは異なる装置として構成されてもよい。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ…有機排水処理システム、１…最初沈澱池、２…生物反応槽、２１…嫌気区画、２２…調整区画、２３…好気領域、３…最終沈澱池、３１…返送配管、３２…返送ポンプ、４１…運用計画設定部、４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，調整区画制御部、４３…流入パターン設定部、４４…流入負荷算出部、４５，４５ｅ…負荷レベル設定部、４６，４６ｄ…推定モデル設定部、４７，４７ｄ…流入負荷推定部、４８…運用形態補正部、５…風量コントローラ、Ａ１，Ａ２−１，Ａ２−２，Ａ３−１，Ａ３−２…散気板、Ｂ１…ブロア、Ｌ１…空気配管、Ｌ２１，Ｌ２２−１，Ｌ２２−２，Ｌ２３−１，Ｌ２３−２…分岐管、Ｓ１…ＤＯ計、Ｓ２…流入流量計、Ｓ３…流入ＴＮ計、Ｓ４，Ｓ６…アンモニア性窒素濃度計、Ｓ５…風量計、Ｖ１…風量調整弁、Ｖ２１，Ｖ２２−１，Ｖ２２−２，Ｖ２３−１，Ｖ２３−２…制御バルブ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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