(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含有する被処理水が供給され、供給された前記被処理水に対して生物処理を行って汚泥を含有する汚泥含有水を生成する生物処理部と、
前記汚泥含有水に含有される汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う可溶化処理部と、
前記生物処理部内に配設され、前記汚泥含有水を汚泥と処理水とに分離する固液分離部と、
前記固液分離部が分離した汚泥の一部を、返送汚泥として前記生物処理部の前記汚泥含有水内に返送する返送配管と、
前記返送配管に接続されてあり、前記固液分離部が分離した汚泥から前記返送汚泥を除いた残りの汚泥を廃棄汚泥として前記生物処理部の外部へ廃棄する廃棄配管と、
前記廃棄配管に接続されてあり、前記廃棄汚泥の廃棄量を測定する第１測定部と、
前記生物処理部に供給される前記被処理水の有機物負荷を測定する第２測定部と、
前記可溶化処理部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第２測定部により測定される前記有機物負荷に基づいて前記処理条件を設定し、
前記第１測定部により測定される前記廃棄量に応じて、設定された前記処理条件を調整する調整制御を行うことにより、前記廃棄量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる、
水処理システム。
【請求項２】
前記制御部は、
測定される前記有機物負荷に基づいて、前記可溶化処理部による前記可溶化処理が行われない場合の廃棄汚泥の予測廃棄量を予測演算し、
演算された前記予測廃棄量に基づいて、前記可溶化処理の前記処理条件を設定し、
前記調整制御において、演算された前記予測廃棄量と測定される前記廃棄量との差分に応じて、設定された前記処理条件を調整する、
請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記予測廃棄量に基づき、前記可溶化処理部による前記可溶化処理により減容する、前記汚泥含有水に含有される汚泥の減容目標量を設定し、
前記調整制御において、演算された前記予測廃棄量と測定される前記廃棄量との差分が前記減容目標量になるように、設定された前記処理条件を調整する、
請求項２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記汚泥含有水に含有される汚泥の、前記生物処理部内における変化量を示す設定された第１調整値を用いて前記予測廃棄量を予測演算し、
演算された前記予測廃棄量に基づき、前記汚泥含有水中の汚泥の内、前記可溶化処理を行う汚泥の量である処理汚泥量を、前記可溶化処理部の減容能力を示す設定された第２調整値を用いて決定し、
前記処理汚泥量に基づいて、前記可溶化処理の実行量を、設定された第３調整値を用いて決定し、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、前記第１調整値、前記第２調整値、前記第３調整値、の少なくとも１つを調整する、
請求項２または請求項３に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記可溶化処理部は、オゾンガスを生成するオゾン生成部を備え、
前記可溶化処理部による前記可溶化処理は、前記汚泥含有水に対して生成されたオゾンガスを供給する、
請求項１から請求項４のいずれか１項記載の水処理システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、前記可溶化処理を間欠的に実行する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記制御部は、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、間欠的に実行される前記可溶化処理の実行間隔と、前記可溶化処理の実行１回あたりの実行時間との比率が目標範囲内となるように、前記可溶化処理の実行間隔、前記実行時間、の少なくとも一方を調整する、
請求項６に記載の水処理システム。
【請求項８】
前記可溶化処理部は、オゾンガスを生成するオゾン生成部と、該オゾン生成部により生成されたオゾンガスを濃縮する濃縮部と、を備え、
前記可溶化処理部による前記可溶化処理は、前記汚泥含有水に対して濃縮されたオゾンガスを供給する、
請求項６または請求項７に記載の水処理システム。
【請求項９】
前記可溶化処理部は、前記生物処理部内の前記汚泥含有水の内から、前記可溶化処理を行う量の前記汚泥含有水を移送して前記可溶化処理を行う反応部と、
前記反応部と前記濃縮部との間に設けられ、前記濃縮部内を減圧する減圧装置と、を備え、
前記濃縮部は、前記オゾン生成部により生成されたオゾンガスを該濃縮部の内部において吸着剤に吸着させ、
前記制御部は、間欠的に実行される前記可溶化処理において、
前記可溶化処理の実行中において前記減圧装置を稼働させることで前記濃縮部内で前記吸着剤に吸着されたオゾンガスを濃縮させ、濃縮されたオゾンガスを前記反応部内の前記汚泥含有水に供給し、
前記可溶化処理の停止中において前記減圧装置を停止させる、
請求項８に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記可溶化処理部は、前記減圧装置と前記濃縮部との間に開閉弁を備え、
前記制御部は、
間欠的に実行される前記可溶化処理における、前記減圧装置の稼働あるいは停止に応じて、前記開閉弁の開閉を制御する、
請求項９に記載の水処理システム。
【請求項１１】
前記開閉弁は、
前記減圧装置と前記開閉弁との間を接続する流路を、前記濃縮部に連通させる経路と、大気開放させる経路と、を選択的に確保する三方弁であり、
前記制御部は、間欠的に実行される前記可溶化処理において、
前記可溶化処理の実行中に前記流路を前記濃縮部に連通させ、前記可溶化処理の実行停止中に前記流路を大気開放させるように前記三方弁を制御する、
請求項１０に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記可溶化処理の実行停止中に、前記三方弁の制御により、一端が大気に開放された大気開放配管に前記流路を連通させ、
前記大気開放配管の一端は、前記反応部から前記流路内に流入した前記汚泥含有水を、該大気開放配管を介して前記生物処理部内へ移送可能な位置に配置される、
請求項１１に記載の水処理システム。
【請求項１３】
前記可溶化処理部は、前記生物処理部の外部に排出された汚泥に対して、嫌気性微生物による分解を行う嫌気性消化槽を備える、
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項１４】
有機物を含む被処理水に対して生物処理を行う生物処理工程により汚泥を含有する汚泥含有水を生成し、前記汚泥含有水中の汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う水処理方法において、
前記生物処理工程を行う生物処理部において行われ、前記汚泥含有水を汚泥と処理水とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程により分離した汚泥の一部を、返送汚泥として前記生物処理部に返送配管を介して返送する返送工程と、
前記固液分離工程により分離した汚泥から前記返送汚泥を除いた残りの汚泥を廃棄汚泥として前記返送配管に接続してある廃棄配管を介して前記生物処理部の外部へ廃棄する廃棄工程と、
前記可溶化処理が行われて、前記廃棄配管を通過する前記廃棄汚泥の廃棄量を測定する廃棄汚泥情報測定工程と、
前記生物処理部に供給される前記被処理水の有機物負荷を測定する廃水情報測定工程と、
前記廃水情報測定工程により測定される前記有機物負荷に基づいて前記処理条件を設定する処理条件設定工程と、
前記廃棄汚泥情報測定工程により検出される前記廃棄量に応じて、前記処理条件設定工程で設定された前記処理条件を調整することにより、前記廃棄量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる調整制御を行う処理条件調整工程と、を備えた、
水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、水処理システムおよび水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性物質等の汚泥を含有する廃水等を処理する方法として、微生物を利用した標準活性汚泥法等の水処理方法が知られている。この処理方法では、微生物を含んだ汚泥を用いて廃水の処理を行う。廃水の処理の進行に伴い廃水の浄化が促されるが、一方で微生物の増殖が進行する。廃水の処理が進む一方で汚泥中の微生物が増殖した場合、微生物と他の浮遊物等とを含む汚泥が過剰に発生し得る。過剰に発生した汚泥は、廃棄物として処分する必要がある。【０００３】
微生物を含んだ汚泥を用いて廃水の処理を行う上述の処理方法は、具体的には、曝気を行う生物処理槽に好気性の微生物を存在させ、この生物処理槽に廃水を流入させて生物処理を行う。このとき、生物処理によって生物処理槽内に汚泥が過剰に発生し得るため、生成された汚泥は、廃水の浄化に必要な汚泥と、廃水の浄化に必要のない過剰に発生した汚泥とを共に含有する。【０００４】
廃水の浄化に必要のない過剰に発生した汚泥は、水処理に不必要な汚泥であるため、生物処理槽の外部へと排出する必要がある。排出された汚泥は、産業廃棄物として、焼却処分、埋め立て処分、または嫌気条件下での発酵処分等の廃棄処分が施される。汚泥の廃棄処分には、多大なエネルギー、コスト、および新たな用地が必要となる。そのため、廃棄する必要のある汚泥の量の低減が求められている。廃棄する必要のある汚泥の量を低減させる方法のひとつとして、オゾンガスを利用する方法がある。【０００５】
オゾンガスを用いた汚泥の量の低減方法では、生物処理槽において微生物により生物処理を行った汚泥をオゾンガスにより可溶化する。そしてこの可溶化した汚泥を生物処理槽に返送し、曝気性槽内の活性のある微生物によって資化して分解することで、その結果として、廃棄する必要のある汚泥が減容される。この場合、例えば、注入するオゾンガスの量が過剰であると、生物処理槽内の廃水の浄化に必要な汚泥も分解されて、生物処理後の水質が悪化したり、オゾンガスの製造コストが不必要に増加したりする虞がある。一方、注入するオゾンガスの量が不足すると、汚泥を可溶化できない虞があり、廃棄する必要のある汚泥の量の低減が不十分となって、汚泥の廃棄処分コストが増加するという問題が生じる。【０００６】
そのため、汚泥に供給するオゾンガスの量、可溶化処理を行う汚泥の量、等の可溶化処理条件を適切に設定する水処理システムとしての、以下に示す汚水処理装置（例えば、特許文献１参照）、有機性生物処理装置（例えば、特許文献２参照）、廃水処理システム（例えば、特許文献３参照）が開示されている。【０００７】
例えば、汚水処理装置は、生物処理槽と、汚泥に対して再基質化処理を行う再基質化手段と、制御手段と、を備える。制御手段は、生物処理槽内の非活性汚泥の濃度、生物処理槽中の流入基質の濃度、生物処理槽中の再基質の可溶化成分濃度とから、生物処理槽に供給できる再基質化汚泥の一日あたりの第１量と、この第１量を達成した場合に排出が必要な余剰汚泥の一日あたりの第２量とを算出する。この算出において、演算部は、記憶部から第１量及び第２量の算出に必要な係数を読み出している。排出ラインには流量計が設けられる。余剰汚泥制御手段は、流量計により測定される排出ラインを通る余剰汚泥の量が、算出された第２量に到達したかどうかを判定し、前記第１量および第２量が満たされるように、濃縮汚泥の再基質化手段への導入および排出ラインによる余剰汚泥の外部への排出を切り替えるライン切り替え手段を切り替える。【０００８】
例えば、有機性生物処理装置は、曝気槽から構成される好気性生物処理系と、オゾン処理系と、制御装置と、を備える。制御装置は、有機性廃液を曝気槽に導入して好気性生物処理する好気性生物処理工程と、好気性生物処理系内の汚泥を一部引き抜いてオゾン処理により易性物分解性に改質する改質処理工程と、改質処理汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを備える。制御装置は、有機性廃液中のＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｏｘｙｇｅｎ  ｄｅｍａｎｄ）濃度の変動に応じて、オゾン処理系に導入する汚泥の量を調整する。【０００９】
例えば、廃水処理システムは、生物処理を行う曝気槽と、オゾン反応槽と、制御装置と、を備える。曝気槽から引き抜かれた汚泥含有水は、高濃度オゾンガスと混合された後、オゾン反応槽に流入する。オゾン反応槽には、高濃度オゾンガスによって改質された改質汚泥が貯留される。改質汚泥は、曝気槽に返送される。曝気槽に設けられた測定器は、曝気槽における有機物量の増加、微生物による有機物分解量の増加を検知し、制御装置に測定信号を送る。制御装置は測定器からの測定信号を受けて、曝気槽内の有機物量および微生物による有機物分解量に応じて、曝気量、オゾンガス量、汚泥含有水の引き抜き量、を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２４１１１号公報（特許請求の範囲、段落［００３１］〜［０１０１］、図１〜図３）
【特許文献２】特開平８−２５２５９３号公報（特許請求の範囲、段落［００３８］〜［００３９］、図３）
【特許文献３】特開２０１３−２２６５３６号公報（段落［００１８］〜［００３４］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１のような汚泥処理装置では、再基質化装置へ送る濃縮汚泥量（第１量）と、この第１量に応じた排出する余剰汚泥量（第２量）を予め算出している。そして、実際に排出される余剰汚泥量の測定値が、この予め算出して決定された第２量に到達するように、ライン切り替え手段を制御している。
しかしながら、可溶化処理条件である第１量を決定した後であっても汚泥を取り巻く水処理環境は時々刻々と変化し得る。第１量を決定した後の水処理環境の変化に応じ、汚泥分解に関わる生物処理槽内の微生物の活性、資化性、種類も変化し得る。それらが変化した場合、低減できる汚泥の量（汚泥減少量）も変動し得る。低減できる汚泥の量（汚泥減少量）が変動した場合、決定した可溶化処理条件である第１量に過不足が生じ、低減する汚泥量を適量に調整できない虞があるという問題があった。【００１２】
また、上記特許文献２のような有機性生物処理装置では、好気性生物処理系に導入される有機性廃液のＢＯＤ濃度を検出している。そして、検出されたＢＯＤ濃度の変動に応じて、オゾン処理系にて改質処理を行う汚泥の量である可溶化処理条件を調整している。
しかしながら、前述のように、汚泥分解に関わる生物処理槽内の微生物の活性、資化性、種類も変化し得え、生物処理において低減できる汚泥の量（汚泥減少量）も変動し得る。上記特許文献１のように好気性生物処理系に導入される有機性廃液のＢＯＤ濃度に応じて可溶化処理条件を調整する方法では、調整された可溶化処理条件に生物処理系におけるこれらの変動要因が加味されていない。
さらに、汚泥中にはオゾンと反応せず、微生物によって分解されない砂、重金属等の無機物が含有される場合がある。ＢＯＤ濃度による汚泥の可溶化処理条件の調整では、調整された可溶化処理条件にこの無機物が加味されていない。
よって、このような可溶化処理条件を用いて注入したオゾンガスの量が、最適なオゾンガス注入量から過不足を生じ、汚泥の廃棄処分コストが増加する虞があるという問題があった。【００１３】
また、上記特許文献３のような廃水処理システムでは、測定器により曝気槽における有機物量の増加、微生物による有機物分解量の増加を検知している。そしてこの測定器からの測定信号に応じて、曝気量、オゾンガス量、汚泥含有水の引き抜き量、等の可溶化処理条件を調整している。
しかしながら、測定器は曝気槽における有機物量の変動を検知している。前述のように、汚泥中にはオゾンと反応せず、微生物によって分解されない無機物が含有される場合がある。そのため、このような有機物量の変動に基づく可溶化条件の調整では、調整された可溶化処理条件にこの無機物が加味されていない。
よって、この場合においても、このような可溶化処理条件を用いて注入したオゾンガスの量が、最適なオゾンガス注入量から過不足を生じ、汚泥の廃棄処分コストが増加する虞があるという問題があった。【００１４】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、汚泥を取り巻く水処理環境が変化する場合でも、過不足ない汚泥の可溶化処理を実行することで、廃棄する汚泥量を適量に調整しつつ、汚泥の廃棄処分コストを低減することが可能な、水処理システムおよび水処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願に開示される水処理システムは、
有機物を含有する被処理水が供給され、供給された前記被処理水に対して生物処理を行って汚泥を含有する汚泥含有水を生成する生物処理部と、
前記汚泥含有水に含有される汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う可溶化処理部と、
前記生物処理部内に配設され、前記汚泥含有水を汚泥と処理水とに分離する固液分離部と、
前記固液分離部が分離した汚泥の一部を、返送汚泥として前記生物処理部の前記汚泥含有水内に返送する返送配管と、
前記返送配管に接続されてあり、前記固液分離部が分離した汚泥から前記返送汚泥を除いた残りの汚泥を廃棄汚泥として前記生物処理部の外部へ廃棄する廃棄配管と、
前記廃棄配管に接続されてあり、前記廃棄汚泥の廃棄量を測定する第１測定部と、
前記生物処理部に供給される前記被処理水の有機物負荷を測定する第２測定部と、
前記可溶化処理部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第２測定部により測定される前記有機物負荷に基づいて前記処理条件を設定し、
前記第１測定部により測定される前記廃棄量に応じて、設定された前記処理条件を調整する調整制御を行うことにより、前記廃棄量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる、
ものである。
また本願に開示される水処理方法は、
有機物を含む被処理水に対して生物処理を行う生物処理工程により汚泥を含有する汚泥含有水を生成し、前記汚泥含有水中の汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う水処理方法において、
前記生物処理工程を行う生物処理部において行われ、前記汚泥含有水を汚泥と処理水とに分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程により分離した汚泥の一部を、返送汚泥として前記生物処理部に返送配管を介して返送する返送工程と、
前記固液分離工程により分離した汚泥から前記返送汚泥を除いた残りの汚泥を廃棄汚泥として前記返送配管に接続してある廃棄配管を介して前記生物処理部の外部へ廃棄する廃棄工程と、
前記可溶化処理が行われて、前記廃棄配管を通過する前記廃棄汚泥の廃棄量を測定する廃棄汚泥情報測定工程と、
前記生物処理部に供給される前記被処理水の有機物負荷を測定する廃水情報測定工程と、
前記廃水情報測定工程により測定される前記有機物負荷に基づいて前記処理条件を設定する処理条件設定工程と、
前記廃棄汚泥情報測定工程により検出される前記廃棄量に応じて、前記処理条件設定工程で設定された前記処理条件を調整することにより、前記廃棄量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる調整制御を行う処理条件調整工程と、を備えた、
ものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願に開示される水処理システムおよび水処理方法によれば、汚泥を取り巻く水処理環境が変化する場合でも、過不足ない汚泥の可溶化処理を実行することで、廃棄する汚泥量を適量に調整しつつ、汚泥の廃棄処分コストを低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１による水処理システムの構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１による水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
【図３】実施の形態２による水処理システムの構成を示す模式図である。
【図４】実施の形態２による水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
【図５】実施の形態３による水処理システムの構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態３による水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
【図７】実施の形態４による水処理システムの構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態５による水処理システムの構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態５による水処理システムの他の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る水処理システム１００および水処理方法について説明する。
なお、以下に示す実施の形態は一例であり、これらの実施の形態によって本願が限定されるものではない。
図１は実施の形態１による水処理システム１００の構成を示す模式図である。
【００１９】
水処理システム１００は、微生物による分解作用を利用して、被処理水としての廃水Ｘを浄化処理する装置である。
図１に示すように、水処理システム１００は、第２測定部としての廃水測定部１０と、生物処理部としての廃水処理部２０と、可溶化処理部３０と、第１測定部としての廃棄汚泥測定部４０と、制御部としての制御装置５０と、を備える。
以下、上記各部の詳細について説明する。
【００２０】
生活排水、工場排水等の有機物を含有する廃水Ｘは、流入配管６１を介して当該水処理システム１００の廃水処理部２０に流入する。
廃水測定部１０は、この流入配管６１上に設けられて、廃水処理部２０に流入する廃水Ｘの有機物負荷を導出するための廃水情報を測定する。
【００２１】
廃水測定部１０は、第１流量計１１と第１センサ１２とから構成される。これら第１流量計１１と第１センサ１２は、それぞれ信号線１１ａ、１２ａにより制御装置５０に接続される。
第１流量計１１は、廃水Ｘの廃水情報として、廃水Ｘの流量（瞬時流量あるいは積算流量）を測定する。第１流量計１１の測定値は、信号線１１ａを介して制御装置５０に入力される。第１センサ１２は、廃水Ｘの廃水情報として、廃水Ｘの有機物濃度等の水質を測定する。第１センサ１２の測定値は、信号線１２ａを介して制御装置５０に入力される。
【００２２】
なお、測定された廃水情報の制御装置５０への入力方法は、特に限定されるものではなく、上記のように信号線１１ａ、１２ａを介してアナログ信号を制御装置５０に送信する方法でも良い。あるいは、図示しないタッチパネル等を利用して手動で制御装置５０に測定値を入力する方法でも良い。
【００２３】
なお、第１流量計１１は、廃水Ｘの流量を測定できれば特にその構成は限定されない。例えば、第１流量計１１として、電磁式流量計、カルマン渦式流量計、ダイヤフラム式流量計等の公知の流量計を使用できる。
また、廃水測定部１０の第１センサ１２は、廃水Ｘの有機物濃度等の水質を測定できれば、特にその構成は限定されず、ＴＯＣ計（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）、ＣＯＤ計（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｍａｎｄ）等の公知のセンサを使用できる。ＴＯＣおよびＣＯＤは紫外吸光度と相関関係があるため、吸光光度計等を用いて間接的に有機物濃度を測定しても良い。また、手分析による手動測定でも良いし、自動測定装置を用いた自動測定でも良い。
【００２４】
次に、廃水Ｘに対して微生物による生物処理を行う廃水処理部２０について説明する。
廃水処理部２０は、生物処理槽２１と、固液分離槽２２と、を備える。この生物処理槽２１と固液分離槽２２とは、配管６２により接続される。
生物処理槽２１内には、育成された微生物等の集合体である汚泥が貯留される。そして生物処理槽２１内では、流入する廃水Ｘに含有される有機物を、この汚泥中の微生物により分解する生物処理が行われて、汚泥を含有する汚泥含有水（以降、汚泥含有処理水Ｙと称す）が生成される。生成された汚泥含有処理水Ｙは、後述する可溶化処理部３０による可溶化処理が行われて、後段の固液分離槽２２に配管６２を介して移送される。
【００２５】
固液分離槽２２では、汚泥含有処理水Ｙに含まれる固形分である汚泥が沈降される。こうして固液分離槽２２内において汚泥含有処理水Ｙは、汚泥と、浄化された上澄液である処理水Ｚとに分離される。
【００２６】
固液分離槽２２内の汚泥は、沈殿汚泥配管６３を介して固液分離槽２２の下部から排出される。排出された汚泥の一部は沈殿汚泥返送ポンプ８０の稼働により、沈殿汚泥返送配管６４を介して生物処理槽２１に返送される。排出された汚泥の残りは、汚泥廃棄ポンプ８１の稼働により、汚泥廃棄配管６５を介して廃水処理部２０の外部へと廃棄される。
基本的には、廃水処理部２０を管理する管理者が、生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙに含まれる汚泥の濃度が、廃水処理部２０ごとに決まっている管理値で一定となるように、廃水処理部２０の外部に汚泥を廃棄する。
【００２７】
固液分離槽２２内の処理水Ｚは、生物処理槽２１から固液分離槽２２に移送された汚泥含有処理水Ｙの量と同程度の量だけ、浄化水配管６９を介して排出される。
なお、処理水Ｚの排出方法は特に限定されないが、オーバーフロー方式を採用すると、ポンプ等の動力を必要とせずに、固液分離槽２２に移送された汚泥含有処理水Ｙの量と、固液分離槽２２から排出する処理水Ｚの量とを同程度にできる。
【００２８】
なお、生物処理槽２１の構成は特に限定されず、嫌気槽、無酸素槽、好気槽を含むＡ２Ｏ法（ａｎａｅｒｏｂｉｃ−ａｎｏｘｉｃ−ｏｘｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、ＯＤ（ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｄｉｔｃｈ  ｐｒｏｃｅｓｓ、オキシデーションディッチ法）等、公知の技術を使用できる。ただし、有機物を含有する廃水処理の効率性の観点から、生物処理槽２１の少なくとも一部に好気性条件の環境が存在することが望ましい。好気性条件の環境は、生物処理槽２１の底部の所定の位置に散気装置を設け、ブロア、コンプレッサ、又はポンプ等の空気供給機器を用いて存在させる。
また、固液分離槽２２としては、沈殿槽、または膜分離槽等を用いる。膜分離槽を用いる場合、いわゆる膜分離活性汚泥法で使用される膜モジュールを使用すれば良い。
【００２９】
次に、生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙに含有される汚泥に対して可溶化処理を行う可溶化処理部３０について説明する。
可溶化処理部３０は、反応部としてのオゾン反応槽３１と、オゾン生成部としてのオゾン発生器３２と、移送ポンプ８２と、を備える。
【００３０】
オゾン発生器３２は、当該オゾン発生器３２にオゾンガスの原料を供給する図示しない原料供給装置と、当該オゾン発生器３２を冷却する図示しない冷却装置とに接続される。そして、オゾン発生器３２は、冷却装置により冷却されながら、原料供給装置から供給される原料を元にオゾンガスを生成する。生成されたオゾンガスは、オゾンガス配管６８を介してオゾン反応槽３１に供給される。
【００３１】
また、オゾン反応槽３１は、移送配管６６により生物処理槽２１に接続される。そして、生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙは、この移送配管６６上に設けられた移送ポンプ８２の稼働によって、移送配管６６を介してオゾン反応槽３１へ移送される。
オゾン反応槽３１へ移送された汚泥含有処理水Ｙは、オゾン反応槽３１に供給されたオゾンガスと反応して可溶化処理される。
【００３２】
また、オゾン反応槽３１には、オゾン反応槽３１の汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１に返送する返送配管６７が接続される。そして汚泥が可溶化された汚泥含有処理水Ｙは、この返送配管６７を介して生物処理槽２１に返送される。
生物処理槽２１に返送された可溶化された汚泥は、生物処理槽２１内の微生物により分解されて減容する。
【００３３】
なお、可溶化処理部３０は、汚泥を可溶化処理できれば上記のようにオゾンガスを用いたオゾン酸化法による可溶化処理方法に限定するものではなく、高熱細菌法、水熱処理法、超音波法、酸・アルカリ処理法等の公知の技術を適用できる。
【００３４】
次に、廃水処理部２０の外部に排出される汚泥の汚泥情報を測定する廃棄汚泥測定部４０について説明する。
固液分離槽２２において分離された汚泥は、前述のように、その一部は沈殿汚泥返送配管６４を介して生物処理槽２１に返送され、残りは汚泥廃棄配管６５を介して廃水処理部２０の外部へと廃棄される。
【００３５】
廃棄汚泥測定部４０は、汚泥廃棄配管６５上に設けられ、廃水処理部２０の外部に廃棄される汚泥の量を導出する廃棄汚泥情報を測定する。
廃棄汚泥測定部４０は、第２流量計４１と第２センサ４２とから構成される。これら第２流量計４１と第２センサ４２は、それぞれ信号線４１ａ、４２ａにより制御装置５０に接続される。
【００３６】
第２流量計４１は、廃棄される汚泥の廃棄汚泥情報として、汚泥廃棄配管６５を介して排出される汚泥の流量（瞬時流量あるいは積算流量）を測定する。第２流量計４１の測定値は、信号線４１ａを介して制御装置５０に入力される。
また、第２センサ４２は、廃棄される汚泥の廃棄汚泥情報として、排出される汚泥の濃度を測定する。第２センサ４２の測定値は、信号線４２ａを介して制御装置５０に入力される。
【００３７】
なお、測定された廃棄汚泥情報の制御装置５０への入力方法は、特に限定されるものではなく、上記のように信号線４１ａ、４２ａを介してアナログ信号を制御装置５０に送信する方法でも良い。あるいは、図示しないタッチパネル等を利用して手動で制御装置５０に測定値を入力する方法でも良い。
【００３８】
また、第２流量計４１は、廃水処理部２０の外部に廃棄される汚泥の量を測定できれば特にその構成は限定されない。第２流量計４１としては公知の流量計を使用できるが、測定対象が汚泥であることから、測定対象物の流量を非接触で測定できる電磁式流量計、超音波式流量計等が好ましい。
また、第２センサ４２は、固液分離槽２２から排出される汚泥の濃度を測定することができれば特にその構成は限定されず、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄｓ）濃度計、濁度計等の公知のセンサを使用できる。また、手分析による手動測定でも良いし、自動測定装置を用いた自動測定でも良い。手分析の場合は、下水道試験法に則り、濾紙を使用した分析、遠心分離器を使用した分析等の公知の分析方法が利用できる。
【００３９】
制御装置５０は、オゾン発生器３２と信号線３２ａにより接続され、移送ポンプ８２と信号線８２ａにより接続される。
こうして制御装置５０は、廃水測定部１０および廃棄汚泥測定部４０から、信号線１１ａ、１２ａ、４１ａ、４２ａを介して入力される測定情報に基づいて、信号線３２ａを介してオゾン発生器３２を制御し、信号線８２ａを介して移送ポンプ８２を制御する。
【００４０】
以上のように、有機物を含む廃水Ｘは、生物処理槽２１における生物処理により有機物が分解されて汚泥を含有する汚泥含有処理水Ｙとなる。そして生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙは、可溶化処理部３０に移送されて汚泥が可溶化され、生物処理槽２１に返送される。返送された可溶化された汚泥は、生物処理槽２１内で生物分解されて減容される。減容された汚泥は、その一部は生物処理槽２１において利用され、残りは廃水処理部２０の外部へと排出される。
【００４１】
なお、可溶化処理部３０のオゾン反応槽３１の構成は、汚泥含有処理水Ｙにオゾンガスを供給することができる公知の技術を使用すれば良く、特に限定されない。例えば、オゾン反応槽３１が汚泥含有処理水Ｙを貯留でき、かつ散気管、気液混合器であるエジェクタ等が設置されている槽とし、散気管、エジェクタ等を介してこの槽にオゾンガスを供給しても良い。あるいは、オゾン反応槽３１がエジェクタ等の気液混合器そのものであり、オゾンガス配管６８から直接オゾンガスが槽内に供給される構成としても良い。
【００４２】
また、オゾン反応槽３１内におけるオゾンガスと汚泥の反応方式も、バッチ方式、ＣＳＴＲ（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｓｔｉｒｒｅｄ  ｔａｎｋ  ｒｅａｃｔｏｒ、連続槽型反応器）方式、ＰＦＲ（プラグフロー）方式等、公知の技術を使用すればよく、特に限定されない。
例えば、オゾン反応槽３１が汚泥含有処理水Ｙを貯留できる槽であり、移送ポンプ８２により汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１に貯留、保持し、この汚泥含有処理水Ｙに対してオゾン発生器３２で生成したオゾンガスを散気管、エジェクタ等の気液混合器を介して供給した後、汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１に返送する場合は、バッチ方式となる。
【００４３】
また、例えば、オゾン反応槽３１が汚泥含有処理水Ｙを貯留できる槽であり、移送ポンプ８２により汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１に流入させると同時に返送手段を用いて汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１に返送する。そして、その間にオゾン発生器３２で生成したオゾンガスを散気管、エジェクタ等の気液混合器を介して供給する場合は、ＣＳＴＲ方式となる。さらに、オゾン反応槽３１がエジェクタ等の気液混合器そのものである場合は、ＰＦＲ方式となる。
【００４４】
また、オゾン発生器３２に供給されるオゾンガスの原料は特に限定されない。
例えば、原料として、液体酸素、又はＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、若しくはＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）で生成した酸素を用いることができる。必要に応じ、供給される酸素の流量に対して０．０５％〜５％の窒素、空気、又は二酸化炭素を添加する添加ガス供給部を配置しても良い。
【００４５】
また、オゾン発生器３２で生成するオゾンガスの濃度は特に限定されないが、汚泥含有処理水Ｙ中の汚泥を効率的に可溶化させることと、現状のオゾン発生器３２のみで生成可能なオゾンガス濃度と、を考慮し、オゾンガス濃度は１００ｇ／Ｎｍ３以上４００ｇ／Ｎｍ３以下が好ましく、２５０ｇ／Ｎｍ３以上４００ｇ／Ｎｍ３以下がより好ましい。
オゾンガス濃度が上記範囲よりも低い場合、汚泥含有処理水Ｙ中の汚泥の可溶化が効率的に進まず、生物処理槽２１内において汚泥を低減させることができなかったり、必要なオゾン量が大幅に増加して、オゾン製造コストが大幅に増加したりする可能性がある。また現状では、濃度４００ｇ／Ｎｍ３以上のオゾンガスをオゾン発生器３２単独で発生させることは困難である。
【００４６】
また、オゾン発生器３２を冷却する冷却装置の構成としては、例えば、オゾン発生器３２を冷却するための冷却媒体を循環させる循環ポンプと、オゾン発生器３２において発生した熱を吸収して温度が上昇した冷却媒体を冷却する冷却器とを備える構成が良い。冷却器としては、液体−液体型、及び、液体−気体型から選択した熱交換型冷却器、又は、液体−フロン冷媒型のチラー等を用いても良い。
また、極低温下で冷却を行う場合には、冷凍機を用いても良い。冷却媒体としては、一例として、一般的な水道水を用いても良い。その他、不凍液又はスケール除去剤等が混入された水、イオン交換水、又は純水を用いても良い。更に、エチレングリコール又はエタノール等を用いても良い。
【００４７】
また、汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１へ移送する移送ポンプ８２は、構成の一例であり、汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１に移送できれば、この構成に限定するものではない。また、生物処理槽２１が前述した嫌気槽、無酸素槽、好気槽を含むＡ２Ｏ法、ＯＤ法である場合、好気性条件の環境にある好気槽から汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１へ移送する構成であることが好ましい。
【００４８】
また、オゾン反応槽３１から生物処理槽２１への汚泥含有処理水Ｙの返送手段は特に限定されず、例えば、図示しないポンプを使用して生物処理槽２１へ返送しても良い。あるいは、オゾン反応槽３１が生物処理槽２１よりも物理的に高い位置にある場合は、自然落下により汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１に返送しても良い。また、生物処理槽２１が前述した嫌気槽、無酸素槽、好気槽を含むＡ２Ｏ法、ＯＤ法である場合、嫌気槽に汚泥含有処理水Ｙを返送する構成であることが好ましいが、無酸素槽、好気槽に返送することもできる。
【００４９】
次に、上記のように構成された水処理システム１００の水処理方法について、図を用いて説明する。
図２は、実施の形態１に係る水処理システム１００の水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
本実施の形態１に係る水処理方法は、廃水情報測定工程、否減容汚泥予測工程、処理条件設定工程、可溶化処理工程、廃棄汚泥情報測定工程、汚泥減少量算出工程、処理条件調整工程、を含む。
【００５０】
先ず、本実施の形態の水処理方法は、処理すべき水の一例である廃水Ｘが生物処理槽２１に流入し、生物処理槽２１内において廃水Ｘの生物処理が施され、汚泥を含有した汚泥含有処理水Ｙとなる。汚泥含有処理水Ｙは固液分離槽２２に移送され、汚泥含有処理水Ｙは処理水Ｚと汚泥とに分離される。分離された汚泥は、沈殿汚泥配管６３を介して固液分離槽２２の外部に排出される。その排出された汚泥の一部は、生物処理槽２１に返送され、もう一方は、廃水処理部２０の外部へと廃棄される。これは水処理方法の工程の一例である。
【００５１】
そして、本実施の形態に係る水処理方法は、以下に説明する廃水情報測定工程から処理条件調整工程までの各工程を実行する。
【００５２】
先ず、処理すべき水の一例である廃水Ｘが生物処理槽２１に流入（供給）されると、廃水測定部１０により廃水Ｘの廃水情報である流量と有機物濃度とを測定する（図２のステップＳ１、廃水情報測定工程）。
【００５３】
次に、制御装置５０は、測定された廃水Ｘの流量と有機物濃度とから、可溶化処理部３０を稼働させず汚泥の可溶化処理をしない場合（汚泥の減容を行わない場合）に、廃水処理部２０の外部に排出される汚泥、即ち、廃棄する必要があると予測される汚泥の量を予測演算する（図２のステップＳ２、否減容時汚泥予測工程）。
以降、この可溶化処理部３０で汚泥を可溶化しない場合に、廃棄する必要があると予測される汚泥の量を、予測排出汚泥量Ｍと称す。
【００５４】
具体的には、制御装置５０は、廃水Ｘの流量と有機物濃度との積により有機物負荷を算出する。そして制御装置５０は、算出した有機物負荷に対して、可溶化処理部３０を備えた廃水処理部２０の固有の係数を乗ずることで、予測排出汚泥量Ｍを演算する。
より具体的には、制御装置５０は、次の関係式により、予測排出汚泥量Ｍを演算する。
Ｍ（ｋｇ／日）＝係数α×廃水Ｘの流量（ｍ３／日）×廃水Ｘの有機物濃度（ｋｇ／ｍ３）・・・式（１）
【００５５】
上記係数α（第１調整値）は、生物処理槽２１における微生物の増殖に起因する汚泥の増加量を示す値が予め設定される。即ち、廃水Ｘの流量×有機物濃度、により得られる有機物負荷に対して、汚泥の増加量を示す係数αを乗算することで、生物処理槽２１内において増殖する汚泥分が加味された予測排出汚泥量Ｍが算出される。
なお、微生物の増殖率は、生物処理槽２１が設置されている環境によって異なる。例えば生物処理槽２１が気温の高い地域に設置される場合と、気温の低い地域に設置される場合とで微生物の増殖率は異なる。よって上記係数αは、生物処理槽２１が設置されている環境情報を加味した、生物処理槽２１ごとの固有の値が予め設定される。
【００５６】
さらに、上記係数αは、生物処理槽２１内に蓄積するオゾンと反応せず微生物によって分解されない砂、重金属等の無機物の量を示す値が加味された値となっている。生物処理槽２１内に蓄積する無機物の量は、生物処理槽２１が設置されている環境ごとに異なる。例えば、無機物の含有量が多い廃水Ｘが流入する地域に設置される場合と、無機物の含有量が少ない廃水Ｘが流入する地域に設置されている場合とで、生物処理槽２１内において蓄積する無機物量は異なる。よって、上記係数αに加味される無機物の量には、生物処理槽２１が設置されている環境情報を加味した、生物処理槽２１ごとの固有の値が予め設定される。
【００５７】
また上記係数αの設定においては、例えば、可溶化処理部３０を稼働しない場合に廃棄する必要のあった汚泥の量に関するデータと、流入する廃水Ｘの流量および水質のデータと、の関係を示す第１データを取得し、この第１データに基づいて係数αを設定することもできる。
【００５８】
上記のように設定された係数αを用いることで、制御装置５０は、生物処理槽２１における微生物の増殖に起因する汚泥の増加量、生物処理槽２１内に蓄積される無機物量、の情報を含んだ、予測排出汚泥量Ｍを算出できる。
なお、係数αには、上記の微生物の増殖、無機物量以外の、他の汚泥量変動要因を示す値を加味させてもよく、係数αは、生物処理槽２１内における汚泥の変化量を示すことができれば良い。
【００５９】
次に、制御装置５０は、算出された予測排出汚泥量Ｍに基づいて、可溶化処理部３０による可溶化処理を行う際の処理条件を設定する（図２のステップＳ３、処理条件設定工程）。
以降、この可溶化処理を行う際の処理条件を可溶化処理条件と称す。
具体的には、制御装置５０は、可溶化処理条件として、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量と、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量と、を決定する。
【００６０】
より具体的には、制御装置５０は次の関係式により予測排出汚泥量Ｍに基づき、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する必要のある汚泥の量、即ち、可溶化処理を行う必要のある汚泥の量を算出する。この可溶化処理を行う必要のある汚泥の量を処理汚泥量Ｐ１と称す。
そして制御装置５０は、算出された処理汚泥量Ｐ１から、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量（Ｐ２とする）を演算する。
【００６１】
Ｐ１（ｋｇ／日）＝Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００×係数β・・・式（２）
Ｐ２（ｋｇ／日）＝Ｐ１（ｋｇ／日）×（１００／濃度（％））・・・式（３）
【００６２】
上記式（２）における汚泥減容率とは、可溶化処理部３０で汚泥を可溶化しない場合に廃棄する必要があると予測される汚泥の量（予測排出汚泥量Ｍ）に対する、可溶化処理によって低減させる汚泥の量の割合の目標値（減容目標値）のことである。例えば、算出された予測排出汚泥量Ｍが１００（ｋｇ／日）とすると、この１００（ｋｇ／日）の汚泥を可溶化処理により２０（ｋｇ／日）にまで減容する場合は、汚泥減容率を８０％と設定する。
汚泥減容率が大きいほど汚泥の廃棄処分コストを低減することができるが、生物処理槽２１内に蓄積する無機物の割合は大きくなる。逆に、汚泥減容率が小さいほど汚泥の廃棄処分コストが増加するが、生物処理槽２１内に蓄積する無機物の割合は小さくなる。そのため、汚泥減容率には、廃水Ｘ中に含まれる無機物の量、汚泥の廃棄処分コストの低減目標値等によって、廃水処理部２０ごとに適当な固有の値を設定しておく。
【００６３】
また、上記式（２）における係数β（第２調整値）は、可溶化処理により減容できる実際の汚泥の減容能力を示す値が設定される。例えば、生物処理槽２１および可溶化処理部３０が、１０（ｋｇ／日）の汚泥を１ｋｇ（ｋｇ／日）にまで減容可能な能力を有する場合、９０％の減容能力を示す値が設定される。
減容能力は、生物処理槽２１が設置される環境、可溶化処理部３０の構成、等に依存するため、これらを考慮して適当な固有の値を設定しておく。
【００６４】
また、上記式（３）における濃度（％）は、汚泥含有処理水Ｙに含まれる汚泥の濃度を示す値である。例えば、１００ｋｇの汚泥含有処理水Ｙ中に２０ｋｇの汚泥が含有される場合は、濃度２０％となる。
【００６５】
さらに、制御装置５０は、次の関係式により、予測排出汚泥量Ｍに基づき、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量を演算する。このオゾンガスの量を可溶化処理を行う実行量Ｂと称す。
【００６６】
Ｂ（ｋｇ／日）＝Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００×係数β×係数φ
＝Ｐ１（ｋｇ／日）×係数φ・・・式（４）
【００６７】
上記（４）式における係数φ（第３調整値）は、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送され可溶化処理される汚泥の単位重量（１ｋｇ）当たりに注入するオゾンガスの量を示す。よって、係数φの値は汚泥１ｋｇを十分に可溶化するのに必要なオゾンガスの量となるよう設定される。このようにオゾンガスの量等の可溶化処理を行う実行量Ｂは、係数φにより調整して決定可能である。
【００６８】
このように制御装置５０は、ステップＳ３の処理条件調整工程において、可溶化処理条件として、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂとを設定する。
【００６９】
次に、制御装置５０は、設定された可溶化処理条件に基づいて、汚泥含有処理水Ｙに含まれる汚泥の可溶化処理を実行する（図２のステップＳ４、可溶化処理工程）。
具体的には、制御装置５０は、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量が、設定された量Ｐ２（ｋｇ／日）となるように移送ポンプ８２の稼働を制御する。
また、制御装置５０は、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量が、設定された実行量Ｂ（ｋｇ／日）となるようにオゾン発生器３２の稼働を制御する。
【００７０】
次に、制御装置５０は、ステップＳ４の可溶化処理工程の実行中あるいは実行後において、廃棄汚泥測定部４０により、廃水処理部２０の外部へと廃棄された汚泥の流量および濃度を測定する（図２のステップＳ５、廃棄汚泥情報測定工程）。
【００７１】
次に、制御装置５０は、測定された廃棄汚泥の流量および濃度と、予測排出汚泥量Ｍとから、可溶化処理の結果として減容された分の汚泥量を算出する（図２のステップＳ６、汚泥減少量算出工程）。
具体的には、先ず制御装置５０は、以下関係式により、測定された廃棄汚泥の流量および濃度から、可溶化処理した結果として実際に汚泥廃棄配管６５から廃棄した汚泥の量を算出する。この算出された汚泥の量を排出汚泥量Ｑと称す。
【００７２】
Ｑ（ｋｇ／日）＝固液分離槽２２から排出された汚泥の流量（ｍ３／日）×固液分離槽２２から排出された汚泥の濃度（ｋｇ／ｍ３）・・・式（５）
【００７３】
そして制御装置５０は、可溶化処理による減容を行わない場合に廃棄される予測排出汚泥量Ｍと、可溶化処理をして実際に廃棄された排出汚泥量Ｑとから、可溶化処理工程の結果として減容された分の汚泥量を算出する。この減容された分の汚泥量を、汚泥減少量Ｔと称す。具体的には、次の関係式で、汚泥減少量Ｔを算出できる。
【００７４】
Ｔ（ｋｇ／日）＝Ｍ（ｋｇ／日）−Ｑ（ｋｇ／日）・・・式（６）
【００７５】
このように制御装置５０が、可溶化処理の結果として減容された分の汚泥減少量Ｔを常に演算することにより、微生物の活性、資化性、種類、あるいは代謝阻害物質の流入等様々な要因によって変動する汚泥減少量Ｔ（分解された汚泥の量）を常に把握することが可能となる。
【００７６】
最後に、制御装置５０は、算出された汚泥減少量Ｔに基づき、予め設定された可溶化処理条件を調整する調整制御を行う（図２のステップＳ７、処理条件調整工程）。
具体的には、制御装置５０は、以下に示すように、把握した汚泥減少量Ｔと、可溶化処理部３０で汚泥を可溶化しない場合に廃棄する必要があると予測される予測排出汚泥量Ｍに対して汚泥減容率を乗じた値を１００で除算した値と、の大小関係により可溶化処理条件を調整する調整制御を行う。
【００７７】
Ｔ（ｋｇ／日）＞  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
Ｔ（ｋｇ／日）＝  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
Ｔ（ｋｇ／日）＜  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
【００７８】
前述のように、汚泥減容率とは、可溶化処理部３０で汚泥を可溶化しない場合に廃棄する必要があると予測される汚泥の量に対する、可溶化処理によって低減させる汚泥の量の割合の目標値（減容目標値）である。よって上記数式の右辺の、Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００は、可溶化処理の結果として減容される分の汚泥量の減容目標量（ｋｇ／日）となる。
【００７９】
制御装置５０は、Ｔ（ｋｇ／日）＞  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件である、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２とオゾンガスの量である実行量Ｂとを小さくする調整を行う。
制御装置５０は、Ｔ（ｋｇ／日）＝  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件の調整は行わない。
制御装置５０は、Ｔ（ｋｇ／日）＜  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件である、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２とオゾンガスの量である実行量Ｂとを大きくする調整を行う。
【００８０】
このように制御装置５０は、可溶化処理の結果として実際に減容された分の汚泥減少量Ｔ（ｋｇ／日）が、可溶化処理の結果として減容される分の減容目標量（ｋｇ／日）に追従するように、予め設定された可溶化処理条件の調整を行う。
なお、制御装置５０が、可溶化処理の調整として可溶化処理条件である汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２とオゾンガスの量である実行量Ｂの両方を同時に調整する例を示したがこれに限定するものではなく、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２、オゾンガスの量である実行量Ｂの少なくとも一方を調整できれば良い。
【００８１】
制御装置５０による可溶化処理条件の調整は、例えば、制御装置５０が式（３）に示される係数βの値を変数として書き換えることにより、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２を調整できる。また例えば、制御装置５０が式（４）に示される係数βと係数φの値を変数として書き換えることにより、オゾンガスの量を調整できる。
【００８２】
具体的には、Ｔ（ｋｇ／日）＞  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合、式（３）および式（４）の係数βと係数φを所定量だけ小さくすることで、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂを小さくする修正を実行できる。
また、Ｔ（ｋｇ／日）＝  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合、係数βと係数φを調整せず、その値を維持することで、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂの調整がなされない。
また、Ｔ（ｋｇ／日）＜  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合、式（３）および式（４）の係数βと係数φを所定量だけ大きくすることで、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂを大きくする調整を実行できる。
【００８３】
上記のような係数β、φを用いた可溶化処理条件の調整方法は一例であり、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂが調整可能であれば、制御装置５０による調整方法は特に限定されない。
【００８４】
以上のように、制御装置５０は、可溶化処理条件である、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２とオゾンガスの量である実行量Ｂとを決定した後において、汚泥分解に関わる生物処理槽２１内の微生物の活性、資化性、種類の変化、代謝阻害物質の流入等様々な要因によって、低減できる汚泥の量（汚泥減少量Ｔ）が変動する場合でも、排出汚泥量Ｑを監視することで、この排出汚泥量Ｑの変化を可溶化処理条件に反映させることで、低減する汚泥量を適量に調整できる。さらには、基本的には、廃水処理部２０ごとに決まっている管理値で一定となるように、廃水処理部２０の外部に汚泥を廃棄する管理者が、人為的、あるいは機器の故障などにより誤って必要以上に汚泥を廃棄してしまった場合、必要よりも少ない量しか廃棄できなかった場合等であっても、制御装置５０はこれを排出汚泥量Ｑの変化として検知して可溶化処理条件に反映できる。
【００８５】
なお、以上に示した各工程は、本水処理方法の一例である。
例えば、制御装置５０はステップＳ２の否減容汚泥予測工程の式（１）において、廃水Ｘの流量と有機物濃度とから廃水Ｘの有機物負荷を導出し、これに係数αを乗じて予測排出汚泥量Ｍを算出した。しかしながら予測排出汚泥量Ｍの算出はこの方法に限定するものではない。
例えば、生物処理槽２１に流入する廃水Ｘの水質が安定しており、通年でほぼ一定である場合は、廃水測定部１０を第１流量計１１のみで構成することもできる。その場合、制御装置５０は、予測排出汚泥量Ｍを次のように算出しても良い。
【００８６】
Ｍ（ｋｇ／日）＝係数α（ｋｇ／ｍ３）×廃水Ｘの流量（ｍ３／日）・・・式（１Ａ）
但し、係数αには廃水Ｘの有機物濃度を示す値を加味させる。
【００８７】
あるいは、廃水処理部２０の生物処理槽２１に流入する廃水Ｘの流量が安定しており、通年でほぼ一定である場合は、廃水測定部１０を第１センサ１２のみで構成することもできる。その場合、制御装置５０は、予測排出汚泥量Ｍを次のように算出しても良い。
【００８８】
Ｍ（ｋｇ／日）＝係数α（ｍ３／日）×廃水Ｘの有機物濃度（ｋｇ／ｍ３）・・・式（１Ｂ）
但し、係数αには廃水Ｘの流量を示す値を加味させる。
【００８９】
また、汚泥を可溶化しない場合に廃棄する必要があると予測される予測排出汚泥量Ｍを演算できれば、廃水測定部１０の構成、および、制御装置５０による演算方法は、上記に示したものに限定しない。制御装置５０による予測排出汚泥量Ｍの演算は、可溶化処理部３０を導入した廃水処理部２０の個々の特徴および構成に応じた、演算式を用いることが可能である。
【００９０】
また、式（４）における係数φの値は、汚泥が十分に可溶化できれば、特に限定されないが、０．０１以上０．０５以下が好ましく、０．０２以上０．０３以下がより好ましい。係数φの値が上記範囲よりも小さいと汚泥の可溶化が不十分となり、生物処理槽２１内において汚泥を低減させることができない虞がある。一方、係数φの値が上記範囲よりも大きいと、汚泥の可溶化に必要のない過剰のオゾンガスが汚泥含有処理水Ｙ中に注入されることになり、汚泥含有処理水Ｙ中の未反応のオゾンガスが増加したり、オゾン製造コストが大幅に増加したりする虞がある。
したがって、制御装置５０の処理条件調整工程において、係数φの値を変数として書き換える調整方法の場合、０．０２以上０．０３以下の範囲に初期値を設定し、０．０１を最小値、０．０５を最大値として係数φの値を書き換えることが好ましい。
【００９１】
また、可溶化処理部３０による可溶化処理が、オゾンガスを用いた可溶化処理以外の、例えば、高熱細菌法、水熱処理法、超音波法、酸・アルカリ処理法等の他の可溶化処理方法にて行う場合は、係数φは、例えばこれら他の可溶化処理方法による実行量Ｂを調整できる値とする。例えば、水熱処理法では、係数φは、水の圧力、温度である実行量Ｂを調整する係数とし、酸・アルカリ処理法では、係数φはこれら薬品の添加量である実行量Ｂを調整する係数とする。
【００９２】
また上記では、制御装置５０は、ステップＳ７の処理条件調整工程において、式（４）に示される係数βと係数φの両方を変数として書き換える例を示した。しかしながら、以下に説明するように係数φを固定値としても良い。
汚泥１ｋｇを十分に可溶化するのに必要なオゾンガスの量は、基本的には、オゾン反応槽３１の構成、オゾン反応槽３１内におけるオゾンガスと汚泥の反応方式（バッチ方式、ＣＳＴＲ方式、ＰＦＲ方式）、あるいはオゾン発生器３２が発生させるオゾンガスの濃度、等によって一意に決まる値である可能性が高い。したがって、オゾン反応槽３１の構成、オゾン反応槽３１内におけるオゾンガスと汚泥との反応方式、あるいはオゾン発生器３２が発生させるオゾンガスの濃度が固定されているのであれば、汚泥１ｋｇを十分に可溶化するのに必要なオゾンガスの量である係数φの値は固定値とできる場合がある。
その場合、式（３）、式（４）に示される係数βのみを変数として書き換えても、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂの調整は可能である。
【００９３】
また、式（３）の係数βの値は、微生物の活性、資化性、種類、あるいは代謝阻害物質の流入等様々な要因によって変動する。書き換える係数βの値は、特に限定されるものではないが、２．５以上４．０以下が好ましく、３．０以上３．４以下がより好ましい。係数βの値が上記範囲よりも小さいと可溶化する汚泥の量が不十分で、生物処理槽２１内において汚泥を低減させることができない虞がある。一方、係数βの値が上記範囲よりも大きいと、生物処理槽２１内の廃水Ｘの浄化に必要な汚泥も分解されて、処理水Ｚの水質が悪化する虞がある。
したがって、係数βの値を変数として書き換える場合、３．０以上３．４以下の範囲に初期値を設定し、２．５を最小値、４．０を最大値として係数βの値を書き換える調整を行うことが好ましい。
【００９４】
なお、式（１）における係数αを可溶化処理条件とし、変数として調整しても良い。このように係数αを調整することで、汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂの調整とを実行することも可能になる。
【００９５】
ところで、生物処理槽２１に流入する廃水Ｘの流量および水質がともに安定している等の理由により、予測排出汚泥量Ｍがほとんど変動しない場合等は、廃水測定部１０を設けずに、予測排出汚泥量Ｍを固定値として設定しても良い。
この場合、制御装置５０は、汚泥減少量Ｔと、固定値の予測排出汚泥量Ｍに対して汚泥減容率を乗じた値を１００で除算した値と、の大小関係により、可溶化処理条件を調整する。
【００９６】
また、可溶化処理条件の調整のタイミングも特に限定されない。廃水測定部１０と廃棄汚泥測定部４０の測定値を連続的に制御装置５０に入力し、連続的に入力される測定値に応じて、可溶化処理部３０の可溶化処理条件の設定と可溶化処理の実行、および可溶化処理の調整を連続的に行っても良い。あるいは、可溶化処理条件の調整を１日に１回として、ある当日の可溶化処理条件の調整を、その前日の廃水測定部１０の測定値と廃棄汚泥測定部４０の測定値に基づいて実施しても良い。
【００９７】
また、上記式（２）で用いられる汚泥減容率の値は、廃水Ｘ中に含まれる無機物、汚泥の廃棄処分コストの低減目標値等によって、廃水処理部２０ごとに適当な固有の値を設定すれば、特に限定されるものではないが、５０％以上９５％以下が好ましく、７０％以上９０％以下がより好ましい。汚泥減容率が上記範囲よりも小さい場合、廃棄汚泥の処分コストが増加し、可溶化処理部３０を導入するコストメリットが小さくなる可能性が非常に高くなる虞がある。一方、汚泥減容率が上記範囲よりも大きい場合、オゾンと反応せず微生物によって分解されない砂、重金属等の無機物が生物処理槽内に過剰に蓄積して、汚泥中の微生物に酸素が行き渡らなくなったり、無機物が処理水に流出したりする等して処理水質が悪化するリスクが非常に高くなる虞がある。
【００９８】
上記のように構成された本実施の形態の水処理システムは、
有機物を含有する被処理水が供給され、供給された前記被処理水に対して生物処理を行って汚泥を含有する汚泥含有水を生成する生物処理部と、
前記汚泥含有水に含有される汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う可溶化処理部と、
前記可溶化処理部による前記可溶化処理が行われて前記生物処理部の外部に排出される汚泥の排出汚泥量を測定する第１測定部と、
前記可溶化処理部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
測定された前記排出汚泥量に応じて、設定された前記処理条件を調整する調整制御を行うことにより、前記排出汚泥量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる、
ものである。
【００９９】
このように、水処理システム１００の制御装置５０は、測定された排出汚泥量Ｑに応じて、設定された可溶化処理条件である、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂとを調整する調整制御を行う。こうして、排出汚泥量Ｑの変化が可溶化処理条件に反映させる。
これにより、可溶化処理条件を決定した後において、汚泥を取り巻く水処理環境の変化に応じて可溶化処理により低減できる汚泥の量が変動する場合であっても、水処理環境の変化が反映される排出汚泥量Ｑに基づいて可溶化処理条件を調整することで、過不足のない可溶化処理が確保できる。これにより、廃棄する汚泥の量を適量に調整できると共に、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の削減等が可能となる。
【０１００】
また、排出される排出汚泥量Ｑには無機物が含まれているため、排出汚泥量Ｑに基づいた可溶化処理条件の調整は、廃水Ｘに含有される無機物量が加味された可溶化処理条件の調整となる。これにより、更に精度よい可溶化処理条件の調整が可能となる。
【０１０１】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムは、
前記被処理水の有機物負荷を測定する第２測定部を備え、
前記制御部は、
前記処理条件を、測定される前記有機物負荷に基づいて設定し、
前記調整制御において、測定される前記有機物負荷と、測定される前記排出汚泥量とに応じて、設定された前記処理条件を調整する、
ものである。
【０１０２】
このように水処理システム１００の制御装置５０は、測定された廃水Ｘの有機物負荷に基づいて可溶化処理条件を設定する。これにより、設定される可溶化処理条件は、可溶化対象である有機物の実際の負荷量に基づいた精度良い値となる。そのため、可溶化処理における過剰なオゾンガス使用等を抑止できる。また、その後の調整制御における可溶化処理条件の調整量を小さくして、水処理システム１００を構成する各装置の負担を低減できる。
また、制御装置５０は、調整制御において、測定された排出汚泥量Ｑに加え、供給される廃水Ｘの有機物負荷に応じて可溶化処理条件を調整する。これにより、更に精度よい可溶化処理条件の調整が可能となる。
【０１０３】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムは、
前記制御部は、
測定される前記有機物負荷に基づいて、前記可溶化処理部による前記可溶化処理が行われない場合に前記生物処理部の外部に排出される汚泥の予測排出汚泥量Ｍを予測演算し、
演算された前記予測排出汚泥量に基づいて、前記可溶化処理の前記処理条件を設定し、
前記調整制御において、演算された前記予測排出汚泥量と測定される前記排出汚泥量との差分に応じて、設定された前記処理条件を調整する、
ものである。
【０１０４】
このように制御装置５０は、測定された廃水Ｘの有機物負荷に基づいて、可溶化処理が行われない場合に廃棄される予測排出汚泥量Ｍを予測演算する。そしてこの予測排出汚泥量Ｍに基づいて可溶化処理条件を設定する。これにより、設定される可溶化処理条件は、生物処理槽２１内における微生物の増殖により増加する汚泥の増加量、生物処理槽２１内に蓄積する無機物量等を加味した予測排出汚泥量Ｍに基づく精度良い値となる。そのため、可溶化処理における過剰なオゾンガス使用等を抑止できる。また、その後の調整制御における可溶化処理条件の調整量を小さくして、水処理システム１００を構成する各装置の負担を低減できる。
そしてこのように制御装置５０は、調整制御において、予測排出汚泥量Ｍと測定された排出汚泥量Ｑとの差分である排出汚泥量Ｑに応じて可溶化処理条件を調整する。
このように、可溶化処理条件に基づいて汚泥の可溶化処理を行った結果として実際に低減された汚泥減少量Ｔを把握し、把握した汚泥減少量Ｔに基づいて可溶化処理条件を調整する。こうして、水処理環境の変化が反映される汚泥減少量Ｔに基づいて可溶化処理条件を調整することで、過不足のない更に精度良い可溶化処理が確保できる。これにより、廃棄する汚泥の量を更に適量に調整できると共に、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の更なる削減が可能となる。
【０１０５】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムは、
前記制御部は、
前記予測排出汚泥量に基づき、前記可溶化処理部による前記可溶化処理により減容する、前記汚泥含有水に含有される汚泥の減容目標量を設定し、
前記調整制御において、演算された前記予測排出汚泥量と測定される前記排出汚泥量との差分が前記減容目標量になるように、設定された前記処理条件を調整する、
ものである。
【０１０６】
このように制御装置５０は、汚泥減少量Ｔを、減容目標量となるように可溶化処理条件を調整するため、生物処理槽２１内における過剰な無機物の蓄積を抑制して微生物の活性度を確保できると共に、無機物が処理水に流出することによる処理水Ｚの水質悪化の抑制が可能となる。
【０１０７】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムの制御部は、
前記汚泥含有水に含有される汚泥の、前記生物処理部内における変化量を示す設定された第１調整値を用いて前記予測排出汚泥量を予測演算し、
演算された前記予測排出汚泥量に基づき、前記汚泥含有水中の汚泥の内、前記可溶化処理を行う汚泥の量である処理汚泥量を、前記可溶化処理部の減容能力を示す設定された第２調整値を用いて決定し、
前記処理汚泥量に基づいて、前記可溶化処理の実行量を、設定された第３調整値を用いて決定し、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、前記第１調整値、前記第２調整値、前記第３調整値、の少なくとも１つを調整する、
ものである。
【０１０８】
このように予測排出汚泥量Ｍを、生物処理槽２１内における汚泥の変動量を示す、様々な変動要因が加味された係数αに基づいて算出するため、更に精度良い値とできる。
さらに、処理汚泥量Ｐ１を、精度良く算出された予測排出汚泥量Ｍと、実際の可溶化処理部の減容能力を示す係数βとに基づいて算出するため、更に精度良い値とできる。
さらに可溶化処理の実行量Ｂを、精度良く算出された処理汚泥量Ｐ１に基づいて決定するため、可溶化処理における過剰なオゾンガス使用等を抑止できる。また、その後の調整制御における可溶化処理条件の調整量を小さくして、水処理システム１００を構成する各装置の負担を低減できる。
【０１０９】
そして制御装置５０は、これら係数α、係数β、係数φを調整することで可溶化処理条件を調整する。これら係数α、係数β、係数φは、それぞれ、生物処理槽２１内における汚泥の変動量、可溶化処理部の減容能力、可溶化処理の実行量に基づく値が予め設定されるが、設定されたこの値は、汚泥を取り巻く水処理環境が時々刻々と変化するに応じて最適な値とならない場合が生じる。よって制御装置５０が、調整制御において、水処理環境の変化が反映される排出汚泥量Ｑに基づいて、これら係数α、係数β、係数φを調整することで、更に精度良い可溶化処理条件の調整が可能となる。
【０１１０】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムの可溶化処理部は、
オゾンガスを生成するオゾン生成部を備え、
前記可溶化処理部による前記可溶化処理は、前記汚泥含有水に対して生成されたオゾンガスを供給する、
ものである。
【０１１１】
このように可溶化処理としてオゾンを用いたオゾン酸化法を用いることで、汚泥含有処理水Ｙの殺菌、脱臭効果が向上する。
【０１１２】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理方法は、
有機物を含む被処理水に対して生物処理を行って汚泥を含有する汚泥含有水を生成し、前記汚泥含有水中の汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う水処理方法において、
前記可溶化処理が行われて、前記生物処理を行う生物処理部の外部に排出される汚泥の排出汚泥量を測定する廃水情報測定工程と、
検出される前記排出汚泥量に応じて、設定された前記処理条件を調整することにより、前記排出汚泥量の変化を前記可溶化処理の前記処理条件に反映させる調整制御を行う処理条件調整工程と、を備えた、
ものである。
【０１１３】
これにより、可溶化処理条件を決定した後において、汚泥を取り巻く水処理環境の変化に応じて可溶化処理により低減できる汚泥の量が変動する場合であっても、水処理環境の変化が反映される排出汚泥量Ｑに基づいて可溶化処理条件を調整することで、過不足のない可溶化処理が確保できる。これにより、廃棄する汚泥の量を適量に調整できると共に、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の削減等が可能となる。
【０１１４】
実施の形態２．
以下、本願の実施の形態２を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
図３は、実施の形態２による水処理システム２００の構成を示す模式図である。
図４は、実施の形態２に係る水処理システム２００の水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
【０１１５】
実施の形態２に係る水処理システム２００は、基本的な構成および動作は実施の形態１と同様であるが、制御装置５０が間欠制御部２５１を備え、この間欠制御部２５１による可溶化処理を行う点が異なる。この間欠制御部２５１は、オゾン発生器３２、移送ポンプ８２とそれぞれ信号線３２ａ、８２ａに接続される。
【０１１６】
本実施の形態２に係る水処理システム２００においては、間欠制御部２５１が、オゾン反応槽３１における汚泥含有処理水Ｙへのオゾンガスの注入が間欠的に行われるように制御する機能を備える。具体的には、移送ポンプ８２によりオゾン反応槽３１に汚泥含有処理水Ｙを移送し、オゾン反応槽３１においてオゾン発生器３２で発生させたオゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入し、可溶化処理された汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１に返送する、という可溶化処理の一連の工程が、所定の時間間隔で間欠的に実施されるように、間欠制御部２５１がオゾン発生器３２および移送ポンプ８２の起動、停止を間欠的に制御する。
【０１１７】
この間欠制御部２５１を備えることによって、汚泥を可溶化する時間帯と、汚泥を可溶化しない時間帯を設けることができる。
可溶化処理部３０により、生物処理槽２１内から移送した汚泥含有処理水Ｙ中の汚泥を可溶化し続けると、廃水Ｘの浄化を行う生物処理槽２１内の微生物の活性が低下することが明らかとなった。生物処理槽２１内の微生物の活性が低下すると、可溶化された汚泥を微生物が分解できなくなり、汚泥を低減できなくなる虞がある。しかし、汚泥を可溶化しない時間帯を設けると、可溶化しない時間帯において微生物の活性が回復するため、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制できる。
【０１１８】
すなわち、可溶化処理を行う際に、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２（ｋｇ／日）と、汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂ（ｋｇ／日）とを小さくして、長時間、連続的に可溶化処理を実行する。この場合、廃水Ｘの浄化を行う生物処理槽２１内の微生物の活性が低下し、処理水Ｚの有機物濃度が増加する虞がある。一方、汚泥含有処理水Ｙの流量Ｐ２とオゾンガスの流量である実行量Ｂとを大きくして、短時間で間欠的に可溶化処理を実行すると、汚泥を可溶化しない時間帯を設けることができるため、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制できる。
【０１１９】
制御装置５０の間欠制御部２５１には、一日あたりの可溶化処理の実行回数、および可溶化処理１回あたりの可溶化処理の実行時間、それぞれの下限値および上限値のデータが格納されている。
【０１２０】
以下、この間欠制御部２５１による制御が行われる、本実施の形態の水処理システム２００の水処理方法について説明する。
本実施の形態３に係る水処理方法は、廃水情報測定工程、否減容汚泥予測工程、処理条件設定工程、可溶化処理工程、可溶化処理停止工程、廃棄汚泥情報測定工程、汚泥減少量算出工程、処理条件修正工程を含む。
実施の形態１と同様のステップＳ１の廃水情報測定工程、ステップＳ２の否減容汚泥予測工程を経て、制御装置５０は、本実施の形態のステップＳ２０３の処理条件設定工程を行う。
【０１２１】
具体的には、制御装置５０の間欠制御部２５１は、算出された予測排出汚泥量Ｍの値と、単位時間当たりに生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、単位時間当たりにオゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂと、格納されている可溶化処理実行回数および可溶化処理時間の下限値および上限値と、に基づいて、可溶化処理条件として、可溶化処理の実行回数と、可溶化処理の実行時間とを設定する（図４のステップＳ２０３、処理条件設定工程）。
なお、このように一日あたりの可溶化処理の実行回数と、可溶化処理の実行時間とが設定されることに従い、可溶化処理を行わない時間、即ち、可溶化処理の実行間隔も同時に設定される。
【０１２２】
次に、間欠制御部２５１は、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量が、設定された単位時間あたりの量Ｐ２（ｋｇ／時）となるように移送ポンプ８２の稼働を制御する。また、制御装置５０は、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量が、設定された単位時間あたりの実行量Ｂ（ｋｇ／時）となるようにオゾン発生器３２の稼働を制御する（図４のステップＳ４、可溶化処理工程）。このステップＳ４における可溶化処理の実行時間は、ステップＳ２０３で設定した可溶化処理実行時間に従って行う。
【０１２３】
次に、間欠制御部２５１は、ステップＳ２０３で設定された実行間隔分、移送ポンプ８２とオゾン発生器３２を停止させて可溶化処理を停止する（図４のステップＳ２０４ａ、可溶化処理停止工程）。
【０１２４】
次に、間欠制御部２５１は、ステップＳ４の可溶化処理を行った累積実行回数が、ステップＳ２０３で設定された可溶化処理の実行回数に達しているかを判定する（図４のステップＳ２０４ｂ）。
可溶化処理を行った累積実行回数が、設定された可溶化処理実行回数に達していない場合は（図４のステップＳ２０４ｂ、ＮＯ）、間欠制御部２５１はステップＳ４に戻り可溶化処理を行う。
こうして、ステップＳ２０３で設定した可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間とに従って、ステップＳ４とステップＳ２０４ａとは交互に実行される。そして、その実行中、あるいは実行後において、実施の形態１と同様の廃棄汚泥情報測定工程を行う（図４のステップＳ５）。
【０１２５】
そして間欠制御部２５１は、ステップＳ２０４ｂにおいて、可溶化処理を行った累積実行回数が、ステップＳ２０３で設定された可溶化処理実行回数に達すると（図４のステップＳ２０４ｂ、ＹＥＳ）、汚泥減少量Ｔを算出するステップＳ６の汚泥減少量算出工程に移行する。
【０１２６】
最後に、間欠制御部２５１は、把握した汚泥減少量Ｔに基づき、設定された可溶化処理条件である、可溶化処理の実行回数、可溶化処理の実行時間を調整する可溶化処理条件調整工程を行う（図４のステップＳ２０７）。
【０１２７】
具体的には、間欠制御部２５１は、実施の形態１の同じ以下の関係式に基づいて可溶化処理条件を調整する調整制御を行う。
Ｔ（ｋｇ／日）＞  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
Ｔ（ｋｇ／日）＝  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
Ｔ（ｋｇ／日）＜  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００
【０１２８】
間欠制御部２５１は、Ｔ（ｋｇ／日）＞  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件である、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の少なくとも一方を小さくする調整を行う。
間欠制御部２５１は、Ｔ（ｋｇ／日）＝  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件の調整は行わない。
間欠制御部２５１は、Ｔ（ｋｇ／日）＜  Ｍ（ｋｇ／日）×汚泥減容率（％）／１００の場合は、可溶化処理条件である、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の少なくとも一方を大きくする調整を行う。
【０１２９】
なお、可溶化処理の実行間隔は特に限定されるものではないが、目標範囲として、２時間以上１２時間以下が好ましく、３時間以上６時間以下がより好ましい。可溶化処理の実行間隔が大きいほど、微生物の活性が回復する時間が長くなるため、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制する効果が大きくなる。しかし、この場合、オゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの流量Ｐ２と、オゾンガスの流量である実行量Ｂとを大きくする必要があるため、オゾン発生器３２、および移送ポンプ８２のサイズと動力は大きくなる。そのため、イニシャルコスト、およびランニングコストが増加する虞がある。よって、これらイニシャルコスト、およびランニングコストの増加を抑制しつつ、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制する効果を得ることを鑑みると、上記の範囲が好ましい。
【０１３０】
また、可溶化処理部３０で汚泥を可溶化処理する可溶化処理の実行時間も特に限定されるものではなく、可溶化処理の実行間隔よりも短い時間で適宜、設定すれば良い。可溶化処理の実行時間が短いほど生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制する効果が大きくなるが、オゾン発生器３２、および移送ポンプ８２のサイズと動力が大きくなり得るため、イニシャルコスト、およびランニングコストが増加する。
【０１３１】
したがって、可溶化処理の実行時間を、可溶化処理の実行間隔で除した値を「実行時間／実行間隔比」と定義すると、目標範囲として「実行時間／実行間隔比」は、０．０５以上０．２０以下が好ましい。例えば、可溶化処理実行時間が２０分で、実行間隔が１８０分のとき、「実行時間／実行間隔比」は０．１１となる。この場合、１日当たりの可溶化処理の実行回数は８回で、その可溶化処理の実行時間は１回当たり２０分となる。
【０１３２】
このように、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の調整範囲は、上記のような目標範囲内となるように設定すれば良い。すなわち、制御装置５０の間欠制御部２５１において、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の下限値と上限値を予め設定しておくことで、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の調整を上記のような適切な目標範囲内で行うことができる。
【０１３３】
なお、単位時間当たりに生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、単位時間当たりにオゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂとが固定である場合は、制御装置５０が調整する可溶化処理条件を、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間として間欠制御部２５１が調整できる。
しかしながら、単位時間当たりの汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂとが固定でない場合においても、汚泥減少量Ｔに基づいて、制御装置５０による汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、オゾンガスの量である実行量Ｂとを調整しつつ、間欠制御部２５１による可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間の調整を行うことも可能である。
【０１３４】
上記のように構成された本実施の形態の水処理システムの制御部は、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、前記可溶化処理を間欠的に実行する、
ものである。
【０１３５】
このような構成とすることで、実施の形態１と同様の効果を奏し、汚泥を取り巻く水処理環境の変化に応じて可溶化処理により低減できる汚泥の量が変動する場合であっても、過不足のない可溶化処理が確保できる。これにより、廃棄する汚泥の量を適量に調整できると共に、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の削減等が可能となる。
また、可溶化処理条件の調整として、微生物の活性を制御可能な、間欠的な可溶化処理を行う。これにより、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制しつつ、廃棄する汚泥の量を適量に調整できる。また、可溶化された汚泥を、活性が維持された微生物が効率的に分解するため、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の更なる削減が可能となる。
【０１３６】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムの制御部は、
前記調整制御における設定された前記処理条件の調整として、間欠的に実行される前記可溶化処理の実行間隔と、前記可溶化処理の実行１回あたりの実行時間との比率が目標範囲内となるように、前記可溶化処理の実行間隔、前記実行時間、の少なくとも一方を調整する、
ものである。
【０１３７】
これにより、オゾン発生器３２、および移送ポンプ８２のサイズと動力に依存する、イニシャルコスト、およびランニングコストの増加を抑制しつつ、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制できる。
また、可溶化処理の実行間隔と、可溶化処理の実行時間との比率が目標範囲となるように調整を行うことで、可溶化処理の実行時間に応じた微生物の活性の回復期間を設定できる。これにより、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を更に抑制できる。
【０１３８】
実施の形態３．
以下、本願の実施の形態３を、上記実施の形態２と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態２と同様の部分は同一符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
図５は、実施の形態３による水処理システム３００の構成を示す模式図である。
図６は、実施の形態３に係る水処理システム３００の水処理方法の動作フローを説明するフロー図である。
【０１３９】
実施の形態３に係る水処理システム３００は、基本的な構成および動作は実施の形態２と同様であるが、可溶化処理部３０は、オゾンガス配管６８上に設けられた、濃縮部としてのオゾン濃縮器３３３と、開閉弁３３４と、減圧装置３３５と、を備える。
オゾン濃縮器３３３とオゾン発生器３２とは、酸素ガス返送配管７２により接続される。さらに、間欠制御部２５１は、開閉弁３３４と減圧装置３３５とに、信号線３２ａにより接続される。
そして間欠制御部２５１が、濃縮されたオゾンガスをオゾン反応槽３１内に間欠的に供給するように、これらオゾン濃縮器３３３と、開閉弁３３４と、減圧装置３３５とを制御する点が異なる。
【０１４０】
図５に示すように、オゾン濃縮器３３３はオゾン発生器３２の下流側に設けられる。
また、このオゾン濃縮器３３３とオゾン反応槽３１との間に減圧装置３３５は設けられる。また、開閉弁３３４は、オゾン濃縮器３３３と減圧装置３３５との間に設けられる。
【０１４１】
オゾン濃縮器３３３は、オゾン発生器３２が発生したオゾンガスを吸着して濃縮する装置であり、オゾンガスを吸着し得る材料を収容する空間を有する。オゾンガスを吸着し得る材料としては、特に限定されず、シリカゲル等の吸着剤を用いることができる。
【０１４２】
開閉弁３３４を閉めた状態で、吸着剤が収容されているオゾン濃縮器３３３内の空間を低温、高圧の状態にした状態で、オゾン発生器３２により生成したオゾンガスをオゾン濃縮器３３３に送ることで、オゾン濃縮器３３３内の吸着剤にオゾンガスを吸着できる。このとき、酸素ガス返送配管７２を設けることで、オゾン発生器３２がオゾンガスをオゾン濃縮器３３３に送った際に吸着されなかった副産物である酸素ガスを、オゾン発生器３２に返送できる。これにより、返送された酸素ガスをオゾンガスの原料としてオゾン発生器３２で再利用できる。
【０１４３】
また、オゾン濃縮器３３３においては、オゾンガスを吸着させる吸着剤が収容されている空間の温度と圧力とを調整する制御を行うことによって最適なオゾンの吸着と濃縮の条件を形成し、高濃度に濃縮したオゾンガスを生成できる。吸着剤が収容されている空間を高温、または低圧の状態にすることで、比較的容易に４００ｍｇ／Ｌ以上の濃度の濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入できる。具体的には、最大２０００ｍｇ／Ｌまでの濃度の濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入できる。
【０１４４】
汚泥含有処理水Ｙへの濃縮オゾンガスの注入は、開閉弁３３４を開き、減圧装置３３５を稼働することで、吸着剤が収容される空間を減圧させることで行う。吸着剤の吸着特性により、オゾン以外の原料ガス種の吸着剤からの脱着率に比べ、オゾンガスの吸着剤からの脱着率は低いため、吸着剤が収容される空間が減圧されると、オゾン以外の原料ガス種が優先的に排気され、オゾン濃度が高まる。こうして濃縮オゾンガスが生成できる。
また、減圧装置３３５は、出力側が正圧となる構成を有する。これにより濃縮オゾンガスの供給対象のオゾン反応槽３１内の圧力よりも、オゾン濃縮器３３３内の圧力が低い状態であっても、オゾンガスをオゾン反応槽３１内に供給できる。ただし、オゾン反応槽３１内、あるいはオゾンガス配管６８内の圧力よりも、オゾン濃縮器３３３内の圧力が常に高い状態である等、減圧装置３３５が、出力側が正圧となる構成を有していなくとも濃縮オゾンガスをオゾン反応槽３１に供給できる場合は、出力側が正圧となる構成を有していなくてもよい。
【０１４５】
このように、開閉弁３３４が閉じ、減圧装置３３５が停止している時間が、濃縮オゾンガスがオゾン反応槽３１内に供給されず、オゾン反応槽３１で汚泥を可溶化しない時間である。
また、開閉弁３３４が開いて、減圧装置３３５が稼働している時間が、濃縮オゾンガスがオゾン反応槽３１内に供給されて、オゾン反応槽３１で汚泥を可溶化する時間となる。
【０１４６】
以下、本実施の形態の水処理システム３００の水処理方法について説明する。
本実施の形態３に係る水処理方法は、廃水情報測定工程、否減容汚泥予測工程、処理条件設定工程、オゾン吸着工程、可溶化処理工程、可溶化処理停止工程、廃棄汚泥情報測定工程、汚泥減少量算出工程、処理条件調整工程、を含む。
【０１４７】
実施の形態１と同様のステップＳ１の廃水情報測定工程、ステップＳ２の否減容汚泥予測工程を経て、制御装置５０は、本実施の形態のステップＳ３０３の処理条件設定工程を行う。
【０１４８】
具体的には、制御装置５０の間欠制御部２５１は、算出された予測排出汚泥量Ｍの値と、単位時間当たりに生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量Ｐ２と、単位時間当たりにオゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入するオゾンガスの量である実行量Ｂと、格納されている可溶化処理の実行回数および可溶化処理の実行時間の下限値および上限値と、に基づいて、可溶化処理条件を設定する（図６のステップＳ３０３、処理条件設定工程）。
設定される可溶化条件は、可溶化処理の実行回数としての一日あたりの開閉弁３３４が開く回数および減圧装置３３５が稼働する回数と、可溶化処理の実行時間としての開閉弁３３４が開く時間および減圧装置３３５が稼働する稼働時間と、である。
【０１４９】
このように、可溶化処理の実行回数と、溶化処理の実行時間とが設定されることで、開閉弁３３４が開かない時間および減圧装置３３５が稼働しない時間、即ち、可溶化処理の実行間隔も設定されることになる。
【０１５０】
次に、間欠制御部２５１は、開閉弁３３４を閉めた状態で、吸着剤が収容されている空間を低温、高圧の状態にしてオゾン発生器３２により生成したオゾンガスをオゾン濃縮器３３３に送ることで、オゾンガスを吸着剤に吸着させる（図６のステップＳ３０３ａ）。
この時、オゾンガスが既に吸着された状態であれば、このステップＳ３０３ａは実行せずに後段の工程に移っても良い。
【０１５１】
次に、間欠制御部２５１は、生物処理槽２１からオゾン反応槽３１に移送する汚泥含有処理水Ｙの量が、設定された単位時間あたりの量Ｐ２（ｋｇ／時）となるように移送ポンプ８２の稼働を制御する。
また、制御装置５０は、オゾン反応槽３１において汚泥含有処理水Ｙに注入する濃縮オゾンガスの量が、設定された単位時間あたりの実行量Ｂ（ｋｇ／時）となるように、開閉弁３３４を開くと共に減圧装置３３５を稼働させて、濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入する（図６のステップＳ３０４、可溶化処理工程）。
なお、この可溶化処理の実行時間は、ステップＳ３０３で設定した開閉弁３３４が開く時間と、減圧装置３３５が稼働する稼働時間とに従って行う。
【０１５２】
次に、間欠制御部２５１は、ステップＳ３０３で設定された可溶化処理の実行間隔分、開閉弁３３４を閉じると共に、移送ポンプ８２、減圧装置３３５を停止させ、オゾン反応槽３１における可溶化処理を停止する（図６のステップＳ３０４ａ、可溶化処理停止工程）。
このステップＳ３０４ａの実行中、即ち、可溶化処理の停止中に並行して、オゾン吸着工程（図６のステップＳ３０３ｂ）を実行することが好ましい。
【０１５３】
次に、間欠制御部２５１は、ステップＳ３０４の可溶化処理を行った累積実行回数が、ステップＳ３０３で設定された可溶化処理の実行回数に達しているかを判定する（図６のステップＳ３０４ｂ）。
可溶化処理を行った累積実行回数が、設定された可溶化処理の実行回数に達していない場合は（図６のステップＳ３０４ｂ、ＮＯ）、間欠制御部２５１はステップＳ３０４に戻り可溶化処理を行う。
こうして、ステップＳ３０３で設定した可溶化処理の実行回数としての開閉弁３３４が開く回数、および減圧装置３３５が稼働する回数と、可溶化処理の実行時間としての開閉弁３３４が開く時間、および減圧装置３３５が稼働する時間と、に従って、ステップＳ３０４とステップＳ３０４ａは交互に実行される。そしてその実行中、あるいは実行後において、実施の形態１と同様の廃棄汚泥情報測定工程を行う（図６のステップＳ５）。
【０１５４】
そして間欠制御部２５１は、ステップＳ３０４ｂにおいて、開閉弁３３４が開いた回数、および減圧装置３３５が稼働した回数の累積である、可溶化処理を行った累積実行回数が、設定された可溶化処理の実行回数に達すると（図６のステップＳ３０４ｂ、ＹＥＳ）、汚泥減少量Ｔを算出するステップＳ６の汚泥減少量算出工程に移行する。
【０１５５】
最後に、間欠制御部２５１は、把握した汚泥減少量Ｔに基づき、設定された可溶化処理条件である、可溶化処理の実行回数と可溶化処理の実行時間を調整する可溶化処理条件調整工程を行う（図６のステップＳ３０７）。
【０１５６】
以上のように、本実施の形態３に係る水処理システム３００においては、制御装置５０が調整する可溶化処理条件を、可溶化処理の実行回数としての、開閉弁３３４が開く回数、および減圧装置３３５が稼働する回数と、可溶化処理の実行時間としての、開閉弁３３４が開く時間、および減圧装置３３５が稼働する時間とできる。
【０１５７】
なお、以上のように、減圧装置３３５とオゾン濃縮器３３３との間に開閉弁３３４を設け、減圧装置３３５の稼働あるいは停止に応じて、開閉弁３３４の開閉を制御することで、以下のような効果を得ることができる。
【０１５８】
本実施の形態３に係る水処理システム３００では、濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入している時には、減圧装置３３５によりオゾン濃縮器３３３内の空間を減圧させるため、オゾンガス配管６８内も減圧された状態となる。ここで濃縮オゾンガスの注入が終わり、減圧装置３３５を停止させるとオゾン反応槽３１とオゾンガス配管６８との間で圧力差が生じ、オゾン反応槽３１から開閉弁３３４までの間のオゾンガス配管６８内を汚泥が逆流する。しかしながら、減圧装置３３５の停止に応じて開閉弁３３４を閉じることで、オゾンガス配管６８内を汚泥含有処理水Ｙが逆流した場合でも、開閉弁３３４によりこの逆流を停止できる。
【０１５９】
なお、オゾン濃縮器３３３から汚泥含有処理水Ｙに注入する濃縮オゾンガスの濃度は特に限定されないが、６００ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。濃縮オゾンガスの濃度が上記範囲よりも小さい場合、汚泥との反応性、および接触効率が向上することによるオゾン量減少に伴うランニングコストの低下よりも、オゾン濃縮器３３３を設置することによる初期費用の増加の方が大きく、システム全体のライフサイクルコストが増加する。一方、濃縮オゾンガスの濃度が上記範囲よりも大きい場合、オゾン分子の自己分解が促進されるため、オゾン濃縮器３３３で発生させた濃縮オゾンガス中のオゾンの大部分がオゾンガス配管６８上で酸素ガスに戻る可能性がある。
【０１６０】
また、オゾン発生器３２からオゾン濃縮器３３３に送るオゾンガスの濃度は、ランニングコストの観点から、１５０ｍｇ／Ｌ以上３１０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、１９０ｍｇ／Ｌ以上２９０ｍｇ／Ｌ以下の範囲とするのがさらに好ましい。
【０１６１】
なお、前述した通り、オゾン発生器３２が生成したオゾンガスの吸着、濃縮、および可溶化処理を効率的に行うためには、可溶化処理を行わない可溶化処理の実行間隔中に、開閉弁３３４を閉めた状態で、吸着剤が収容されている空間を低温、高圧の状態にしてオゾン発生器３２により発生させたオゾンガスをオゾン濃縮器３３３に送ることで、オゾンガスを吸着させるのが良い。
【０１６２】
また、設定された可溶化処理を行う可溶化処理の実行時間中には、開閉弁３３４を開き、減圧装置３３５を稼働して、吸着剤が収容されている空間を減圧させることで、オゾンガスを濃縮して、発生した濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入するのが良い。
また、このように開閉弁３３４が開いて、減圧装置３３５が稼働している時間は、移送ポンプ８２を稼働させ、生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙをオゾン反応槽３１へ移送する。
【０１６３】
また、オゾン濃縮器３３３が複数系列ある場合、オゾン濃縮器３３３内に吸着剤が収容されている空間が複数ある場合は、例えば、オゾン濃縮器３３３内の第１の空間に収容される吸着剤にオゾンガスを吸着させるのと同時に、オゾン濃縮器３３３内の第２の空間から濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入できる。
【０１６４】
また、減圧装置３３５としては、オゾン濃縮器３３３内の吸着剤が収容されている空間を減圧させることができれば特に限定されず、真空ポンプ、エジェクタ等の公知の減圧装置を使用することができる。また、汚泥含有処理水Ｙへの濃縮オゾンガスの注入は吸着剤が収容されている空間の温度を上昇させることでも実施可能であり、その場合は、減圧装置３３５の代わりにヒーター、低温恒温水槽等をオゾン濃縮器３３３に設置し、これらヒーター、低温恒温水槽等の設定温度を調整すると良い。
【０１６５】
上記のように構成された本実施の形態の水処理システムによると、
前記可溶化処理部は、オゾンガスを生成するオゾン生成部と、該オゾン生成部により生成されたオゾンガスを濃縮する濃縮部と、を備え、
前記可溶化処理部による前記可溶化処理は、前記汚泥含有水に対して濃縮されたオゾンガスを供給する、
ものである。
【０１６６】
このような構成とすることで、実施の形態１、２と同様の効果を奏し、可溶化処理条件を決定した後において、汚泥を取り巻く水処理環境の変化に応じて可溶化処理により低減できる汚泥の量が変動する場合であっても、水処理環境の変化が反映される排出汚泥量Ｑに基づいて可溶化処理条件を調整すため、過不足のない可溶化処理を確保でき、従って、廃棄汚泥の量を適量に調整できる。こうして、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の削減が可能となる。
【０１６７】
また、可溶化処理条件の調整として可溶化処理を間欠的に行うため、汚泥を可溶化しない時間帯を設けることが可能となり、生物処理槽２１内の微生物の活性の低下を抑制できる。こうして、可溶化された汚泥を、活性が維持された微生物が効率的に分解するため、汚泥の廃棄処分コスト、廃棄に係るエネルギー、廃棄用地の更なる削減が可能となる。
【０１６８】
さらに、高い濃度の濃縮オゾンガスを汚泥含有処理水Ｙに注入できるため、オゾンガスの流量を小さくできる。濃度が高く、流量が小さいオゾンガスほど汚泥との反応性、および接触効率が向上するため、汚泥含有処理水Ｙ中の汚泥を少ないオゾン量で効率的に可溶化できる。これにより、汚泥含有処理水Ｙ中の汚泥を少ないオゾン量で効率的に可溶化することができ、汚泥の廃棄処分コストをさらに低減できる。
【０１６９】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムによると、
前記可溶化処理部は、前記生物処理部内の前記汚泥含有水の内から、前記可溶化処理を行う量の前記汚泥含有水を移送して前記可溶化処理を行う反応部と、
前記反応部と前記濃縮部との間に設けられ、前記濃縮部内を減圧する減圧装置と、を備え、
前記濃縮部は、前記オゾン生成部により生成されたオゾンガスを該濃縮部の内部において吸着剤に吸着させ、
前記制御部は、間欠的に実行される前記可溶化処理において、
前記可溶化処理の実行中において前記減圧装置を稼働させることで前記濃縮部内で前記吸着剤に吸着されたオゾンガスを濃縮させ、濃縮されたオゾンガスを前記反応部内の前記汚泥含有水に供給し、
前記可溶化処理の停止中において前記減圧装置を停止させる、
ものである。
【０１７０】
このような構成とすることで、制御装置５０の間欠制御部２５１が間欠的に可溶化処理を行う際において、汚泥を可溶化させる可溶化処理の実行、休止を、減圧装置３３５の稼働、停止により制御できる。これにより制御装置５０の間欠的な可溶化処理の制御を容易に行うことができる。
【０１７１】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムによると、
前記可溶化処理部は、前記減圧装置と前記濃縮部との間に開閉弁を備え、
前記制御部は、
間欠的に実行される前記可溶化処理における、前記減圧装置の稼働あるいは停止に応じて、前記開閉弁の開閉を制御する、
ものである。
【０１７２】
このような構成とすることで、可溶化処理の休止に応じてオゾンガス配管６８内に汚泥含有処理水Ｙが逆流する場合でも、開閉弁３３４によりこの逆流を停止できるため、オゾン濃縮器３３３内に汚泥含有処理水Ｙが逆流することを抑止できる。これにより、システムの安定化が可能になり、信頼性を向上できる。
【０１７３】
実施の形態４．
以下、本願の実施の形態４を、上記実施の形態３と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態３と同様の部分は同一符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
図７は、実施の形態４による水処理システム４００の構成を示す模式図である。
【０１７４】
実施の形態４に係る水処理システムは、基本的な構成および動作が実施の形態３と同様であるが、オゾンガス配管６８上に開閉弁３３４の代わりに三方弁４３４が設けられている点が異なる。
この三方弁４３４の第１、第２、第３の接続口はそれぞれ、オゾンガス配管６８ａ、オゾンガス配管６８ｂ、一端４７０Ｅが大気開放された大気開放配管４７０、に接続される。
このように三方弁４３４は、減圧装置３３５と当該三方弁４３４との間を接続する流路であるオゾンガス配管６８ａを、オゾン濃縮器３３３に連通させる経路と、大気開放させる経路と、を選択的に確保可能としている。
【０１７５】
ところで、実施の形態３に係る水処理システムでは、前述のように、濃縮オゾンガスの注入が終わり減圧装置３３５を停止させると、オゾン反応槽３１から開閉弁３３４までの間のオゾンガス配管６８内を汚泥が逆流する。このとき、開閉弁３３４が汚泥と接触しての逆流を停止させるが、開閉弁３３４に接触した汚泥が開閉弁３３４に固着して開閉弁３３４の開閉動作ができなくなる場合がある。一方、本実施の形態４に係る水処理システムにおいては、開閉弁３３４の代わりに、三方弁４３４を備えている。
以下、この三方弁４３４の切り替えにより、オゾン反応槽３１内にオゾンガスの供給を行う制御を説明する。
【０１７６】
オゾン反応槽３１内にオゾンガスを供給する前に、間欠制御部２５１は、三方弁４３４を切り替えて、オゾンガス配管６８ａを大気開放配管４７０に連通させてオゾンガス配管６８ａ内を大気開放させる。そしてこの状態で、オゾン濃縮器３３３内の吸着剤が収容されている空間を低温、高圧の状態にしてオゾン発生器３２により生成したオゾンガスをオゾン濃縮器３３３に送ることで、オゾンガスを吸着させる。
【０１７７】
次に、間欠制御部２５１は、三方弁４３４を切り替えて、オゾンガス配管６８ａをオゾンガス配管６８ｂに連通させることで、オゾン反応槽３１とオゾン濃縮器３３３とを接続する経路を確保する状態にして濃縮オゾンガスをオゾン反応槽３１内に供給する。
【０１７８】
濃縮オゾンガスの供給が終わった段階で、間欠制御部２５１は、オゾンガス配管６８ａ内を再び大気開放させる経路を確保するように三方弁４３４を切り替える。この場合、減圧装置３３５は、大気から空気を吸引する状態となる。大気から空気を吸引している状態では、オゾン反応槽３１と三方弁４３４の間では圧力差がほとんど生じない。そのため、オゾン反応槽３１に設置された減圧装置３３５を停止させたとしても、オゾン反応槽３１から三方弁４３４までの間のオゾンガス配管６８ａ内を汚泥が逆流することを防ぐことができる。
【０１７９】
また、オゾン反応槽３１から三方弁４３４までの間のオゾンガス配管６８内を汚泥が逆流したとしても、逆流した汚泥は大気開放配管４７０を介して大気に放出されるため、オゾンガス配管６８内に汚泥が残留することがなく、汚泥が三方弁４３４に固着することを抑制できる。このとき、大気開放配管４７０の一端４７０Ｅは、生物処理槽２１の上方に設けることが望ましい。大気開放配管４７０の一端４７０Ｅを生物処理槽２１の上方に設けることで、オゾンガス配管６８内に汚泥含有処理水Ｙが逆流したとしても、オゾンガス配管６８内に流入した汚泥を、大気開放配管４７０を介して生物処理槽２１に戻すことができる。
【０１８０】
なお、大気開放配管４７０の一端４７０Ｅを配置する位置は、生物処理槽２１上に限定するものではなく、オゾンガス配管６８内に流入した汚泥含有処理水Ｙを生物処理槽２１内へ移送可能な位置であれば良い。
【０１８１】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムによると、
前記開閉弁は、
前記減圧装置と前記開閉弁との間を接続する流路を、前記濃縮部に連通させる経路と、大気開放させる経路と、を選択的に確保する三方弁であり、
前記制御部は、間欠的に実行される前記可溶化処理において、
前記可溶化処理の実行中に前記流路を前記濃縮部に連通させ、前記可溶化処理の実行停止中に前記流路を大気開放させるように前記三方弁を制御する、
ものである。
【０１８２】
このような構成とすることで、減圧装置３３５を停止させたとしても、オゾン反応槽３１から三方弁４３４までの間のオゾンガス配管６８ａ内を汚泥が逆流することを抑制できる。これにより汚泥の開閉弁３３４への固着を抑止できる。こうして、開閉弁３３４の開閉動作を補償できるため、システムの安定化が可能になり、信頼性を向上できる。
【０１８３】
また、上記のように構成された本実施の形態の水処理システムによると、
前記制御部は、前記可溶化処理の実行停止中に、前記三方弁の制御により、一端が大気に開放された大気開放配管に前記流路を連通させ、
前記大気開放配管の一端は、前記反応部から前記流路内に流入した前記汚泥含有水を、該大気開放配管を介して前記生物処理部内へ移送可能な位置に配置される、
ものである。
【０１８４】
このような構成とすることで、オゾンガス配管６８内に汚泥含有処理水Ｙが逆流したとしても、オゾンガス配管６８内に流入した汚泥含有処理水Ｙを大気開放配管４７０を介して生物処理槽２１に戻すことができる。これにより、システムの安定化が可能になり、信頼性を向上できる。
【０１８５】
実施の形態５．
以下、本実施の形態５を、上記実施の形態１と異なる箇所を中心に図を用いて説明する。上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付し、特に必要のない限り説明を省略する。
図８は、実施の形態５による水処理システム５００ａの構成を示す模式図である。
【０１８６】
図８に示す実施の形態５に係る水処理システム５００ａは、図１に示した水処理システム１００と図示上のレイアウトが異なるが、基本的な構成および動作は水処理システム１００と同様であるが、可溶化処理部３０に可溶化対象の汚泥を移送する移送配管６６が、生物処理槽２１の代わりに、固液分離槽２２から排出された汚泥を移送する沈殿汚泥配管６３に接続される点が異なる。
【０１８７】
固液分離槽２２において分離された汚泥は、沈殿汚泥配管６３と移送配管６６とを介して、移送ポンプ８２の稼働によりオゾン反応槽３１に移送される。そしてオゾン反応槽３１は、このように固液分離槽２２において分離された汚泥に対して可溶化処理を行う。
【０１８８】
固液分離槽２２において分離された汚泥は、生物処理槽２１内の汚泥含有処理水Ｙに含まれる汚泥が固液分離槽２２において沈殿濃縮されたものであることから、オゾンガスとの反応性が高い。従って、汚泥を少ないオゾン量で効率的に可溶化できる。これにより、汚泥の廃棄処分コストを更に低減できる。
【０１８９】
なお、この構成では、制御装置５０は、可溶化処理条件として、固液分離槽２２からオゾン反応槽３１に移送する汚泥の量を用いる。そして制御装置５０は、汚泥減少量Ｔに基づき、予め設定された可溶化処理条件である、オゾンガスの量である実行量Ｂの調整と、固液分離槽２２からオゾン反応槽３１に移送する汚泥の量、を調整する調整制御を行う。
【０１９０】
以下、上記水処理システム５００ａとは異なる構成の本実施の形態５の水処理システム５００ｂについて説明する。
図９は、実施の形態５による水処理システム５００ｂの構成を示す模式図である。
本実施の形態５に係る水処理システム５００ｂは、基本的な構成および動作が水処理システム５００ｂと同様であるが、可溶化処理部３０は、嫌気性微生物が生育される嫌気性消化槽５３３を備える。そしてオゾン反応槽３１において可溶化された汚泥が移送される返送配管６７は、生物処理槽２１の代わりに嫌気性消化槽５３３に接続される。また、嫌気性消化槽５３３は消化汚泥廃棄配管７１と接続され、この消化汚泥廃棄配管７１は汚泥廃棄配管６５に接続される。
【０１９１】
本実施の形態５に係る水処理システム５００ｂにおいては、オゾン反応槽３１において可溶化した汚泥を、嫌気性微生物が生育されている嫌気性消化槽５３３に移送し、嫌気性消化槽５３３内の嫌気性微生物に可溶化した汚泥を分解させる。嫌気性消化槽５３３の一部の嫌気性微生物は、嫌気性消化槽５３３に移送される汚泥の量と同量だけ消化汚泥廃棄配管７１を介して排出される。
【０１９２】
嫌気性消化槽５３３のｐＨ、温度等を適当な値に維持することにより、嫌気性消化槽５３３において、可溶化した汚泥を嫌気性微生物に分解させることで、メタンガス、二酸化炭素ガス等を含む消化ガスを生成できる。消化ガスはガス発電機を利用することで電気を作り出す資源として活用できるため、生物処理槽２１内の汚泥を低減するだけでなく、売電で収入を得たり、廃水処理部２０を運転するのにかかる電気代の一部に補填したりできる。
【０１９３】
嫌気性消化槽５３３に移送される汚泥の濃度が高いほど、効率的に消化ガスを得ることができるため、移送配管６６上、あるいは返送配管６７上に脱水機等の汚泥濃縮装置を設けても良い。汚泥濃縮装置としては特に限定されず、ろ過式脱水機、遠心分離式脱水機、重力式濃縮機等の公知の装置を用いることができる。
【０１９４】
なお、本実施の形態５に係る水処理システムでは、廃水処理部２０の外部に廃棄される汚泥の量を測定する廃棄汚泥測定部４０を汚泥廃棄配管６５上だけでなく、消化汚泥廃棄配管７１上にも追加で設けても良い。その場合には、汚泥廃棄配管６５と消化汚泥廃棄配管７１を接続しなくても良い。また、沈殿汚泥配管６３を介して固液分離槽２２の外部に輸送される汚泥のうち、沈殿汚泥返送配管６４を介して生物処理槽２１に返送される汚泥以外の全ての汚泥を、移送配管６６を介してオゾン反応槽３１に送る場合は、汚泥廃棄配管６５は設けなくても良い。その場合には、廃棄汚泥測定部４０を消化汚泥廃棄配管７１上に設けることができる。
【０１９５】
上記のように構成された本実施の形態の水処理システムは、
前記可溶化処理部は、前記生物処理部の外部に排出された汚泥に対して、嫌気性微生物による分解を行う嫌気性消化槽を備える、
ものである。
【０１９６】
これにより、嫌気性消化槽５３３において、可溶化した汚泥を嫌気性微生物に分解させることで、メタンガス、二酸化炭素ガス等を含む消化ガスを発生できる。これにより、生物処理槽２１内の汚泥を低減するだけでなく、売電で収入を得たり、廃水処理部２０を運転するのにかかる電気代の一部に補填したりできるため、その分、汚泥の廃棄処分コストをさらに低減できる。
【０１９７】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１９８】
２０  廃水処理部（生物処理部）、３０  可溶化処理部、３１  オゾン反応槽（反応部）、３２  オゾン発生器（オゾン生成部）、４０  廃棄汚泥測定部（第１測定部）、５０  制御装置（制御部）、６８ａ  オゾンガス配管（流路）、３３３  オゾン濃縮器（濃縮部）、３３４  開閉弁、３３５  減圧装置、４３４  三方弁、５３３  嫌気性消化槽、１００，２００，３００，４００，５００ａ，５００ｂ  水処理システム。
【要約】
廃水（Ｘ）に対して生物処理を行って汚泥を含有する汚泥含有処理水（Ｙ）を生成する生物処理部（２０）と、汚泥含有水（Ｙ）中の汚泥に対して、設定された処理条件に基づいて可溶化処理を行う可溶化処理部（３０）と、可溶化処理が行われて生物処理部（３０）の外部に排出される汚泥の排出汚泥量（Ｑ）を測定する廃棄汚泥測定部（４０）と、制御装置（５０）と、を備え、制御装置（５０）は、測定された排出汚泥量（Ｑ）に応じて、設定された処理条件を調整する調整制御を行うことにより、排出汚泥量（Ｑ）の変化を処理条件に反映させる。【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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