(57)【要約】【課題】吸光度スペクトルや発光スペクトルを用いた水質検出の精度を高めること。精度の高い水質検出に基づき、水質浄化装置の運転の安定化を実現すること。【解決手段】被測定水（原水１８）の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法、この水質検出方法を用いた水質浄化装置の運転方法である。ろ過前の被測定水のスペクトルとろ過後の前記被測定水のスペクトルとの差分を表す差分スペクトルを濁度値で除して波長全域スペクトルを算出し、この波長全域スペクトルを前記被測定水の濁質固有の単位スペクトルに用いている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、
ろ過前の被測定水のスペクトルとろ過後の前記被測定水のスペクトルとの差分を表す差分スペクトルを濁度値で除して波長全域スペクトルを算出し、この波長全域スペクトルを前記被測定水の濁質固有の単位スペクトルに用いることを特徴とする水質検出方法。
【請求項２】
被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、
前記被測定水の濁度値を測定する処理と、
前記濁度値に濁質固有の単位スペクトルを乗算して波長全域の濁質スペクトル曲線を作成する処理と、
前記被測定水が持つスペクトルを前記濁質スペクトル曲線の減算により補正する処理と、
補正された前記スペクトルにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の存在割合又は含有成分の濃度を算出する処理と、
を含むことを特徴とする水質検出方法。
【請求項３】
被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、
ろ過前の被測定水のスペクトルとろ過後の前記被測定水のスペクトルとの差分を表す差分スペクトルを濁度値で除して波長全域スペクトルを算出し、この波長全域スペクトルを前記被測定水の濁質固有の単位スペクトルとし、この単位スペクトルと標準物質の濁質単位スペクトルを比較し、被測定水に含まれている濁質成分中の有機性成分が過剰であるか、無機性成分が過剰であるかを判断することを特徴とする水質検出方法。
【請求項４】
被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを制御情報に用いる水質浄化装置の運転方法であって、
前記被測定水の濁度値を測定する処理と、
前記濁度値に濁質固有の単位スペクトルを乗算して波長全域の濁質スペクトル曲線を作成する処理と、
前記被測定水が持つスペクトルを前記濁質スペクトル曲線の減算により補正する処理と、
補正された前記スペクトルにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の存在割合又は含有成分の濃度を算出する処理と、
算出された前記濃度により運転条件を制御する処理と、
を含むことを特徴とする水質浄化装置の運転方法。
【請求項５】
前記運転条件の制御は、凝集剤の選定や添加量、ｐＨ調整用の酸又はアルカリの添加量の調整であることを特徴とする請求項４記載の水質浄化装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工場、研究施設、発電施設、酪農業、遊戯施設等から排出される産業廃水、ビル、一般家庭、宿泊施設、入浴施設、飲食店、病院等の医療機関、各種学校等の教育施設及び運動施設等から排出される生活廃水等の各種排水の浄化に用いられる生物処理に関し、特に、その水質検出方法及び水質浄化装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濁度の測定法には、ガラス繊維ろ紙、有機性ろ過膜、金属製ろ過膜を用いたろ過・重量法（手分析法：ＪＩＳ）、ホルマジン（＝硫酸ヒドラジン＋ヘキサメチレンテトラミン溶液）を標準液とする光散乱方式（自動計測法：ＪＩＳ）、簡易的な方法として、カオリンを標準液とし波長６６０ｎｍ付近で吸光度又は散乱光を測定するカオリン濁度法等がある。
【０００３】
水中の有機物汚濁を表す指標には、化学的酸素消費量（ＣＯＤ）や生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）があり、ＪＩＳに分析法が規定されている。また、被測定水に対する紫外線吸光度を測定し、水のＣＯＤを相関的に表示する水質監視用紫外線吸光度自動計測法が、同様にＪＩＳ法に規定されている。この場合、使用波長は２５３．７ｎｍである。
【０００４】
水中の有機物の浄化に用いられる浄化装置では、係る処理方法に基づいて測定されたＣＯＤやＢＯＤで運転条件を制御している。例えば、活性汚泥を用いる好気性生物処理装置では一般的に、装置に流入する原水に含まれるＢＯＤを測定し、浄化装置の処理能力に応じて被処理水の流量を調整したり、活性汚泥量を調整したり、曝気に必要なブロアー出力や活性汚泥の機械攪拌速度を調整したりしている。
【０００５】
被処理水に凝集剤（凝結剤）を添加して濁質をフロック化して沈殿させ、濁質の濃度を低減させる凝集装置があるが、係る凝集装置では、適正な凝集剤を選定し、その添加量やｐＨを決定しなければならない。そこで、凝集装置に流入する濁質の濃度を上記濁度の測定方法を用いて測定し、その測定値を凝集装置の制御に用いている。
【０００６】
このような水処理についての従来技術に関し、次のような特許文献１〜３が存在している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１０７７９６号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平９−１６４３９３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平６−６６７１８号公報
【００１０】
特許文献１に開示の技術は、下水処理プロセスシミュレータシステムに関する技術であって、紫外線吸光度計測法で得た原水情報をＩＡＷＱ活性モデルシミュレーションに活用するものである。特許文献２に開示の技術は、返流水に含まれる難分解性物質の処理方法に関する技術であって、紫外線吸光度（２６０ｎｍ値）を難分解性物質の指標として用いている。特許文献３に開示の技術は、多数の水処理性能インジケータの同時監視に関する技術であって、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で水系システムのスペクトルを分析し、そのスペクトルにケモメトリックス演算規則を適用し、性能インジケータの濃度を同時に測定すること等を内容としている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水の吸光度又は発光スペクトルを測定し、予め作成されたキャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  ）曲線と照らし合わせることにより、水中の含有成分の濃度を相関表示する方法は迅速性、簡便性及び連続性から有効である。特に、紫外線波長を用いた吸光光度計は、ＣＯＤ相関濃度計として排水処理装置の運転管理に対応されている。
【００１２】
しかしながら、多成分が溶け込んでいる被処理水から測定されるスペクトルは、多成分の各スペクトルが重合したスペクトルであるため、本来測定すべき物質や成分以外の物質も測定してしまう問題があった。このため、予め他の測定方法、分析方法を用いてキャリブレーション曲線を作成しても、含有成分の存在比が変わると、著しく精度が低下することになる。特に、従来の単波長を使う計器による測定方法では、表示値に狂いが生じても、それを発見することができず、表示された濃度を信頼できない。係る問題を解決したのが、イオンクロマトグラフィー等の定量分析機器で用いられているケモメトリックス演算規則によるスペクトル解析の導入である。これは、多成分を演算抽出し濃度表示するものであり、既に実用化されている。
【００１３】
例えば、下水に含まれる成分で紫外線波長に吸収を持つ成分には、濁質、硝酸性窒素、各種有機物及び界面活性剤等がある。これらの成分の基礎スペクトル（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を予め用意すれば、波長全域から選ばれる数点以上の波長において、測定したスペクトル（Ｓ）に基礎スペクトルを当てはめ（Ｓ＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ）、数学的に回帰計算をして係数（ａ、ｂ、ｃ）を求め、この存在係数から濃度表示することができる。即ち、ケモメトリックス演算規則を用いた測定手法である。
【００１４】
このようなケモメトリックス演算規則を用いても、測定結果には誤差が生じるおそれがある。第１に、濁質のスペクトルは、硝酸性窒素や有機物成分の示す固有のスペクトルが特異的に現れる低波長域で特に大きく、濁度が高い場合には、ケモメトリックス演算手法を用いても、硝酸性窒素や有機物成分を抽出することが難しく、誤差が生じる。第２に、実際の水系における濁質のスペクトルは、標準物質を用いて測定したものとは異なり、予め実験室等で合成して基礎スペクトルを作ることが難しく、そのため、ケモメトリックス演算規則に当てはめるときに誤差が大きく、改善が必要である。
【００１５】
このため、このような測定精度に問題を持つ測定機器や測定方法を用いて水質浄化装置の運転を制御することは危険であり、安定処理を行うためには、精度の良い連続的な水質測定が要望されていたのである。
【００１６】
このような従来技術の課題に対し、特許文献１〜３に開示された技術では、水質の測定精度に限界があり、水質浄化装置の運転において、安定処理を実現することはできなかった。
【００１７】
そこで、本発明は、吸光度スペクトルや発光スペクトルを用いた水質検出の精度を高めた水質検出方法を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、精度の高い水質検出に基づき、水質浄化装置の運転の安定化を実現した水質浄化装置の運転方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した本発明の水質検出方法及び水質浄化装置の運転方法の構成は以下の通りである。
【００２０】
本発明の水質検出方法は、被測定水（原水１８）の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、ろ過前の被測定水のスペクトルとろ過後の前記被測定水のスペクトルとの差分を表す差分スペクトルを濁度値で除して波長全域スペクトルを算出し、この波長全域スペクトルを前記被測定水の濁質固有の単位スペクトルに用いることを特徴とする。
【００２１】
この水質検出方法にあっては、被測定水のスペクトルを測定する。次に、被測定水をろ過して得た清澄水のスペクトルを測定する。即ち、これは濁質成分を除いた被測定水のスペクトルが得られることになる。そして、これらスペクトルの差分を波長全域に亘って求めることにより、濁質成分のスペクトルが得られる。このスペクトルを別の手段で測定された濁度値で除算すれば、濁質固有の単位スペクトルが得られる。この単位スペクトルを用いることにより、被測定水の水質を濁質毎に高精度に検出することができる。
【００２２】
本発明の水質検出方法は、被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、前記被測定水の濁度値を測定する処理と、前記濁度値に濁質固有の単位スペクトルを乗算して波長全域の濁質スペクトル曲線を作成する処理と、前記被測定水が持つスペクトルを前記濁質スペクトル曲線の減算により補正する処理と、補正された前記スペクトルにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の存在割合又は含有成分の濃度を算出する処理とを含むことを特徴とする。
【００２３】
この水質検出方法においても、先ず、被測定水のスペクトルを測定し、次に、被測定水をろ過して得た清澄水のスペクトルを測定し、即ち、これは濁質成分を除いた被測定水のスペクトルを求める。これらスペクトルの差分を波長全域に亘って求め、濁質成分のスペクトルを得て、濁度値で除算すれば、濁質固有の単位スペクトルが得られる。
【００２４】
係る処理を行えば、大きな濁質成分を除去でき、他の成分を効果的にケモメトリックス手法で抽出分配することができるが、濁質成分自体に変化の少ないような水系では、一度作成した濁質固有の単位スペクトルをケモメトリックス演算規則に使うこともできる。そこで、濁度を別の手段を使って求め、又は仮に波長６６０ｎｍ付近の吸光度で予め検量線を作成し、これを利用して求め、前述の濁質固有の単位スペクトルに乗算する。係る操作によって、被測定水中の濁質成分のスペクトルを抽出することができる。そこで、被測定水のスペクトルからこの濁質成分スペクトルを全域で差し引けば、濁質成分以外のスペクトルが残るので、この残りのスペクトルにケモメトリックス演算規則を適用すれば、各成分の存在係数を効率良く導くことができ、高精度な濃度表示が可能になる。
【００２５】
本発明の水質検出方法は、被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを測定して水質を検出する水質検出方法であって、ろ過前の被測定水のスペクトルとろ過後の前記被測定水のスペクトルとの差分を表す差分スペクトルを濁度値で除して波長全域スペクトルを算出し、この波長全域スペクトルを前記被測定水の濁質固有の単位スペクトルとし、この単位スペクトルと標準物質の濁質単位スペクトルを比較し、被測定水に含まれている濁質成分中の有機性成分が過剰であるか、無機性成分が過剰であるかを判断することを特徴とする。
【００２６】
即ち、濁質固有のスペクトルと、別途測定した標準物質の濁質スペクトルを比較対照することで、被測定水に含まれている濁質成分について、有機性成分が過剰であるか、無機性成分が過剰であるかを判定することができる。この場合、無機性物質が多い場合には低波長域で吸光度スペクトルが高くなるのに対し、有機性物質が多い場合にはスペクトルは低く現れる。そこで、標準物質を表すデータを比較データとして準備すれば、このデータ間の比較対照により、その相違が被測定水中の濁質成分の変化を表す情報となる。この手法は、濁質成分が頻繁に変化する水系で特に有効であり、濁質成分の情報（有機質や無機質）が得られるだけでなく、その他の含有成分をケモメトリックス演算規則を用いて算出する場合にも著しくその精度を向上させることができる。
【００２７】
本発明の水質浄化装置の運転方法は、被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを制御情報に用いる水質浄化装置の運転方法であって、前記被測定水の濁度値を測定する処理と、前記濁度値に濁質固有の単位スペクトルを乗算して波長全域の濁質スペクトル曲線を作成する処理と、前記被測定水が持つスペクトルを前記濁質スペクトル曲線の減算により補正する処理と、補正された前記スペクトルにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の存在割合又は含有成分の濃度を算出する処理と、算出された前記濃度により運転条件を制御する処理とを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る水質検出方法を用いることにより、水中の有機物成分、例えば特定物質Ａの濃度、もしくは総括してＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣ濃度等を表示できるようにすれば、有機物処理装置等の水質浄化装置の運転条件を連続して監視し、制御することができる。水質浄化装置として例えば、生物処理装置では、投入量（即ち、原水流量と滞留時間）の決定や、返送する汚泥、余剰抜き出し汚泥の量又はその流量を設定又は調整することができる。水質浄化装置として例えば、有機物処理装置が紫外線、超音波、電解等から選択される何れか１つ又は２以上を用いた電気化学的手段によるものであれば、投入量の決定や、必要な電力（電流、電圧の何れか一方又は双方）を調整することができる。熱、圧力の何れか一方又は双方によって燃焼分解するものや、酸化剤、触媒の何れか一方又は双方を用いる化学分解法によるもの、又は適当な吸着材を使って有機物を吸着除去するものであっても、同様にして運転条件を決定、変更したり、異常値を予め検知することができる。また、これは、連続して高精度に含有成分濃度を測定できるので、運転条件の制御を連続的に行うことができるとともに、状況の急変に即応することができ、安全性の高い制御を実現することができる。
【００２９】
本発明の水質浄化装置の運転方法において、前記運転条件の制御は、凝集剤の選定や添加量、ｐＨ調整用の酸又はアルカリの添加量の調整であることを特徴とする。即ち、上記水質検出方法により得られる上記情報を水質浄化装置として例えば、凝集装置に適用することができる。この場合、濁質成分の変化に伴い凝集剤の変更すべき情報が得られ、最適な凝集剤の選定や添加量又はｐＨ調整のための酸やアルカリの注入量を決定できる。例えば、被処理水である原水中の濁質が無機成分が多い場合は、無機凝結剤を増量し、ノニオンやアニオン系の有機凝結剤の選定ができ、それに必要なｐＨ調整も容易になる。また、被処理水中に有機成分の濁質が多い場合には、無機凝結剤の添加量を減量し、カチオン系の有機凝結剤を選定することができる。従って、被処理水中の濁質成分の変化を連続的に監視することで、凝集剤を効果的に使用することができ、その結果、凝集剤の使用量の低減化に寄与することができる。即ち、従来方法では濁質の成分変化についての情報が得られていないため、連続的に最適な凝集剤及びその添加量を選定することができなかったのに対し、本発明によれば、最適な運転情報が得られる結果、装置の積極的な運転制御及び管理を行うことができ、安定した処理とともに、処理の効率化を図ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水質検出方法のフローチャートを示している。
【００３１】
この水質検出方法では、ステップＳ１で被測定水の第１のスペクトルとして吸光度スペクトル又は発光スペクトルを測定する。例えば、図２は、ＴＳ処理場の被測定水である原水のスペクトルデータを示している。ステップＳ２では同様の被測定水からろ過によって清澄水を得て、この清澄水について同様の第２のスペクトルを測定する。例えば、図３は、ＴＳ処理場の被測定水である原水のろ液のスペクトルデータを示している。被測定水の清澄水は、静置・自然沈降法や充填材を用いたろ過、各種膜を用いた膜ろ過、及び凝結剤を併用する凝集法、分級機や遠心分離機等によって濁質成分を沈降させて固液分離する重力分離法等により得ることができる。即ち、清澄水のスペクトルでは、濁質成分が除かれた被測定水のスペクトルが得られる。
【００３２】
ステップＳ３では、これら第１及び第２のスペクトルの差分を波長全域に亘って求める。即ち、この処理で濁質成分のスペクトルが得られる。また、ステップＳ４では、別の手段により被測定水の濁度を測定する。そして、ステップＳ５では、ステップＳ３で求められた差分スペクトルを、ステップＳ４で求められた濁度値で除算することにより、濁質固有の単位スペクトルが求められる。例えば、図４は、ＴＳ処理場の被測定水である原水の濁度スペクトルであり、このデータは図２及び図３に示す各スペクトルデータから求められた濁質固有の単位スペクトルデータを示している。
【００３３】
以上の処理において、ステップＳ１の被測定水のスペクトル測定、ステップＳ４の濁度の測定は検出器を用いて行われ、得られたデータ処理は例えば、演算プログラムを用いてコンピュータによる演算処理により実現することができ、ステップＳ５で得られた単位スペクトルを用いれば、以下に示す方法により、被測定水の水質を濁質毎に高精度に検出することが可能である。
【００３４】
次に、図５は、本発明の第２の実施の形態に係る水質検出方法のフローチャートを示している。
【００３５】
この水質検出方法は、第１の実施の形態で述べた単位スペクトルの算出を利用するものであり、ステップＳ１１では予め濁質固有の単位スペクトルを作成する。即ち、被測定水のスペクトルを測定し、次に、被測定水をろ過して得た清澄水のスペクトルを測定し、即ち、これは濁質成分を除いた被測定水のスペクトルを求める。これらスペクトルの差分を波長全域に亘って求め、濁質成分のスペクトルを得て、濁度値で除算すれば、濁質固有の単位スペクトルが得られる。
【００３６】
このような処理によれば、大きな濁質成分を除去できるので、他の成分を効果的にケモメトリックス手法で抽出分配することが可能である。しかし、濁質成分自体に変化の少ないような水系では、一度作成した濁質固有の単位スペクトルをケモメトリックス演算規則に使うこともできる。
【００３７】
そこで、ステップＳ１２では被測定水の吸収又は発光スペクトルを測定し、ステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、濁度を別の手段を使って求め（ステップＳ１４）、又は仮に波長６６０ｎｍ付近の吸光度で予め検量線を作成し、ステップＳ１２で測定したスペクトルを利用して濁度を求め、ステップＳ１１で求められている濁質固有の単位スペクトルに乗算する。係る操作によって、被測定水中の濁質成分のスペクトルを抽出することができる。
【００３８】
そして、ステップＳ１５では、被測定水のスペクトルからこの濁質成分のスペクトルを全域で減算する。この演算処理の結果、濁質成分以外のスペクトルが残るので、ステップＳ１６では、残りのスペクトルにケモメトリックス演算規則を適用する。この結果、各成分の存在係数を効率良く導くことができ、高精度な濃度表示が可能になる。
【００３９】
ケモメトリックス演算規則によるスペクトル分解法について説明すると、被測定水のスペクトルＳは、水中に物質Ａ〜Ｚまでの様々なスペクトルＸ、Ｙ、Ｚ・・・が合成されているものとする。即ち、スペクトルＳは、
Ｓ＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＋・・・                ・・・（１）
で表すことができる。但し、式（１）  において、
Ｓ：被測定水のスペクトル
Ｘ：成分Ａ固有の単位スペクトル
Ｙ：成分Ｂ固有の単位スペクトル
Ｚ：成分Ｃ固有の単位スペクトル
：
ａ、ｂ、ｃ・・・：各成分の存在係数
である。
【００４０】
ここで、ケモメトリックス演算規則は、被測定水のスペクトルＳに対して式（１）  が当てはまると仮定し、各係数ａ、ｂ、ｃ・・・を数点以上の波長位置で回帰計算して求める。これを簡略的に、物質Ａ、Ｂ、Ｃの３種類が水中に存在している例を図６及び図７に示す。
【００４１】
図６及び図７において、横軸は波長、縦軸は吸光度を示しており、図７では、波長１における物質Ａの単位スペクトルをＸ１、Ｂの単位スペクトルをＹ１、Ｃの単位スペクトルをＺ１とする。同様に、波長２における各値をＸ２、Ｙ２、Ｚ２、波長３における各値をＸ３、Ｙ３、Ｚ３、波長４における各値をＸ４、Ｙ４、Ｚ４とする。また、図６においては、被測定水のスペクトルＳを測定したとき、波長１ではＳ１、波長２ではＳ２、波長３ではＳ３、波長４ではＳ４であったとする。このとき、各スペクトルＳ１〜Ｓ４は、上記仮定下で次の式で与えられることになる。
【００４２】
Ｓ１＝ａ＊Ｘ１＋ｂ＊Ｙ１＋ｃ＊Ｚ１            ・・・（２）
Ｓ２＝ａ＊Ｘ２＋ｂ＊Ｙ２＋ｃ＊Ｚ２            ・・・（３）
Ｓ３＝ａ＊Ｘ３＋ｂ＊Ｙ３＋ｃ＊Ｚ３            ・・・（４）
Ｓ４＝ａ＊Ｘ４＋ｂ＊Ｙ４＋ｃ＊Ｚ４            ・・・（５）
【００４３】
各式（２）  〜（５）  において、各係数ａ、ｂ、ｃは各成分の存在比である。故に、各係数ａ、ｂ、ｃを求めて予め用意した成分毎の濃度−スペクトルデータを参照すれば、各成分の濃度が判る。実際の廃水では、含有する物質がＡ〜Ｚであり、無数であるため、係数ａ、ｂ、ｃを求めるための連立方程式を立てることができない。しかも、エラーの存在も無視できない。そこで、各係数ａ、ｂ、ｃ・・・に適当な数値を入れ、スペクトルＳ１〜Ｓｎまで適合するように、換言すれば、予め設定した確率の範囲に入るように、回帰計算を施して解を求める方法がケモメトリックス演算規則である。そして、このケモメトリックス演算規則を用いて図６に示す被測定水のスペクトルＳから求められた成分Ａ固有の単位スペクトルＸは図７の（Ａ）、成分Ｂ固有の単位スペクトルＹは図７の（Ｂ）、成分Ｃ固有の単位スペクトルＺは図７の（Ｃ）のように求められる。
【００４４】このようなケモメトリックス演算規則を適用すれば、無数の含有物質からなる廃水中の物質の同定と濃度をパターン化し、解析することが可能であり、その演算結果は実際の浄化処理の制御に適用しても何等の不都合はなく、精度の高い処理が実現でき、その結果、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００４５】
そして、この水質検出方法によれば、濁質固有のスペクトルと、別途測定した標準物質の濁質スペクトルを比較対照することで、被測定水に含まれている濁質成分について、有機性成分が過剰であるか、無機成分が過剰であるかを判定することができる。この場合、無機質が多い場合には低波長域で吸光度スペクトルが高くなるのに対し、有機性物質が多い場合にはスペクトルは例えば、図８に示すように、低く現れる。図８は、単位濁度スペクトル群の一例を示し、ａはＴＳ処理場の原水における単位スペクトル、ｂはＫＧ処理場の原水における単位スペクトル、ｃはＴＳ処理場の活性汚泥水の単位スペクトル、ｄはカオリン濁度を示している。従って、標準物質を表すデータを比較データとして準備すれば、このデータ間の比較対照により、その相違が被測定水中の濁質成分の変化を表す情報となる。
【００４６】
次に、図９は、本発明の水質浄化装置の運転方法の実施の形態に係る水処理システムを示している。なお、図９に示す処理システムは本発明の１つの実施の形態を説明するにすぎないものであって、係る実施の形態が本発明の水質浄化装置の運転方法そのものを示すものでもなく、図９に示す形態に本発明が制限されるものでもない。
【００４７】
この水処理システムでは、被測定水の吸収スペクトル又は発光スペクトルを制御情報に用いた運転方法の実施の形態であって、係る運転方法には、被測定水の濁度値を測定する処理と、濁度値に濁質固有の単位スペクトルを乗算して波長全域の濁質スペクトル曲線を作成する処理と、被測定水が持つスペクトルを濁質スペクトル曲線の減算により補正する処理と、補正されたスペクトルにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の存在割合又は含有成分の濃度を算出する処理と、算出された濃度により運転条件を制御する処理とを含んでいる。
【００４８】
この水処理システムには、水処理の処理手段として、例えば、微生物を用いて浄化処理を行う生物処理プラント（以下単に「プラント」と称する）２が設置され、この実施の形態に係るプラント２には、水中の有機物を分解処理する生物処理を実行するための具体的な構成としてセレクター４、第１の曝気槽６、第２の曝気槽８及び沈殿池１０が設置されている。図９は、本発明の実施の形態を説明するための代表的なシステムを示したものであり、実際の処理手段としては、これらの全てが設置される必要はない。この場合、セレクター４は糸状性細菌の発生を抑制するために高負荷条件となるように設計された小型の曝気槽である。これらセレクター４及び曝気槽６、８には、曝気処理のため、エアーフィルター１２及びブロワー１４を介して空気が供給されている。プラント２の処理能力の制御としての空気の供給量は、ブロワー１４を回転させる図示しないモーター等の駆動源の回転数によって制御される。
【００４９】
セレクター４の前段に設置された原水槽１６には図示しない工場ラインから処理すべき廃水等の原水１８が溜められ、この原水１８は原水ポンプ２０でセレクター４に導かれる。この原水１８が処理対象であるとともに水質検出の対象である被測定水である。セレクター４で曝気処理、及び微生物による浄化処理が施された水は、曝気槽６で微生物による浄化処理を経て曝気槽８に導かれ、再び微生物による浄化処理が行われ、沈殿池１０に導かれる。沈殿池１０にはその上澄水を処理水２２として河川等に排水する手段として排水ライン２４が形成されている。この排水ライン２４には処理水２２を圧送するポンプ２６が設けられているとともに、排水ライン２４を開閉するバルブ２８が設けられている。これらポンプ２６及びバルブ２８は、プラント２における原水１８及び処理途上の水の滞留ないし生物処理の処理時間を制御する手段を構成している。また、この排水ライン２４から処理水２２を河川等に直接排水することができない場合を想定し、排水ライン２４と原水槽１６との間には返送ライン３０が設置され、この返送ライン３０を開閉する手段としてバルブ３２が設けられている。処理水２２の外部への排出、原水槽１６への返送は、バルブ２８、３２の開閉により何れか一方又は双方を選択的に行うことができ、その排出量又は返送量はバルブ２８、３２の開度によって調整できる。
【００５０】
また、沈殿池１０には、沈殿した汚泥３４を排出する汚泥排出ライン３６、この汚泥排出ライン３６を開閉するバルブ３８が設けられているとともに、汚泥３４をセレクター４側に返送する汚泥返送ライン４０が形成され、この汚泥返送ライン４０には汚泥３４を圧送する返送汚泥ポンプ４２、汚泥返送ライン４０を開閉するバルブ４４が設置されている。汚泥３４の排出又は返送は、バルブ３８、４４の開閉によって選択的に行われ、開度により排出量又は返送量が調整される。汚泥排出ライン３６から排出される汚泥３４は図示しない脱水機に導かれて脱水処理が施される。
【００５１】
そして、プラント２の入口側には、処理前の水のスペクトルを測定する測定手段として、流入水である原水１８を被測定水としてその成分及びその濃度を検出する第１の測定手段であるセンサー４６が設置されている。このセンサー４６は、例えば、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度スペクトル又は発光スペクトルを用いて被処理水である原水１８のスペクトルを測定する。また、センサー４６は、破線で示すように、原水槽１６又はその工場ライン側に設置してもよい。
【００５２】
また、プラント２の出口側には、処理後の水のスペクトルを測定する測定手段として、流出水である処理水２２の成分及びその濃度を検出する第２の測定手段であるセンサー４８が設置されている。このセンサー４８は、例えば、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度スペクトル又は発光スペクトルを用いてプラント２の処理水２２のスペクトルを測定する。また、センサー４８は、破線で示す位置に設置してもよく、曝気槽８から沈殿池１０に導かれる処理水４９を測定対象としてもよい。
【００５３】
また、このプラント２には、センサー４６、４８等の測定手段で得られた各測定値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する演算手段、その演算結果に基づいてプラント２への流入水の量、プラント２の処理能力の何れか又は双方を制御する制御手段としてコンピュータ５０が設置されている。各センサー４６、４８で検出された成分や濃度等を表すデータは、常時又は適時にコンピュータ５０に取り込まれ、演算情報及び制御情報として用いられる。また、コンピュータ５０の制御出力は、ブロワー１４のモータ、原水ポンプ２０、ポンプ２６、バルブ２８、３２、３８、４４、返送汚泥ポンプ４２等の各種制御対象に加えられている。
【００５４】
また、コンピュータ５０は、インターネット等の各種情報ネットワーク媒体５２を通して管理者等に設置されたホストコンピュータ５４に接続されて必要なデータの授受が可能な構成とされ、また、ホストコンピュータ５４と連係されたデータ保存手段であるデータベース５６が設置され、コンピュータ５０やホストコンピュータ５４によるデータ処理でデータベース化された各種データがデータベース５６に格納される。この実施の形態では、コンピュータ５０において、センサー４６、４８の検出出力から成分や濃度等に変換ないしは表示する形態としているが、必ずしもこれによる必要はなく、センサー４６、４８の検出データを直接ホストコンピュータ５４に送信し、ホストコンピュータ５４にて演算処理や制御処理を行う形態であってもよい。
【００５５】
また、この実施の形態では、単一のコンピュータ５０で構成しているが、例えば、図１０に示すように、演算手段である演算部５８と、制御手段である制御部６０とを別個のコンピュータで構成してもよい。
【００５６】
この処理システムの運転方法について、例えば、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
ステップＳ２１では、プラント２で原水１８の浄化処理を行う。即ち、原水槽１６から原水ポンプ２０を動作させて原水１８をセレクター４、曝気槽６、８及び沈殿池１０に流し、有機物の吸着処理及び分解処理を実行する。ステップＳ２２では、この処理において、センサー４６、４８の測定データを取り込む。即ち、スペクトルデータの取込み処理を行い、ステップＳ２３では、取り込んだスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する。この演算結果は、プラント２の制御情報として用いられる。
【００５８】
プラント２の制御として、ステップＳ２４では、演算結果から流水量の調整が必要であるか否かを判定し、必要である場合にはステップＳ２５に移行し、流水量の調整を行う。即ち、浄化処理が遅延している場合には、プラント２での原水１８の処理時間を長くするために原水ポンプ２０の回転数を低下させ、原水供給量を抑制する。また、浄化処理が進行している場合には、原水供給量を増大させる。
【００５９】
このような流水量の調整の後、又は流水量調整が不要な場合には、ステップＳ２６に移行し、処理能力の調整が必要か否かを判定する。この場合、処理能力は、セレクター４、曝気槽６、８に対する曝気量等に依存するので、この実施の形態では、処理能力の調整としてブロワー１４の回転数によって処理能力が調整される。そこで、ステップＳ２６で処理能力の調整が必要な場合には、ステップＳ２７に移行し、回転数を増加又は減少させ、処理能力を最適化する。この処理の他、バルブ４４、返送汚泥ポンプ４２を調整してセレクター４、曝気槽６、８のＭＬＳＳ濃度の適正化を図ってもよい。
【００６０】
このような処理能力の調整の後、又は処理能力が不要な場合には、ステップＳ２８に移行し、排水処理が行われ、浄化された処理水２２が外部に排出される。この結果、既存又は新設の水処理装置を用いて本発明に係る運転方法を実現でき、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００６１】
ところで、ステップＳ２８の排水処理では、例えば、図１２のフローチャートに示す排水処理制御が行われる。この排水処理制御では、ステップＳ３１でセンサー４８から取り込まれたスペクトルデータの演算結果から処理水質を監視するだけでなく、センサー４６から取り込まれたスペクトルデータの演算結果との比較を行う。即ち、流入水に含まれない成分が流出水に存在するか否か即ち、異常があるか否かを判定し、原水１８にはない成分が処理水２２中に含まれている場合、即ち、処理水２２中の成分が原水１８には存在していなかった場合には、ステップＳ３２に移行し、返送処理を行う。この返送処理は、排水ライン２４のバルブ２８を閉じ、返送ライン３０のバルブ３２を開くとともに、ポンプ２６を駆動して返送ライン３０から原水槽１６に処理水２２を戻し、プラント２で再処理を行う。また、このような再処理の結果、又は、ステップＳ３１で流入水に含まれない成分が流出水に存在するという異常な状態が検出されなかった場合には、ステップＳ３３に移行し、バルブ２８を開き、処理水２２を外部に排出する。このような返送による再処理により、処理水２２の浄化を高め、信頼性の高い水処理を実現することができる。この場合、一部の処理水２２を返送ライン３０から原水槽１６に常時戻すようにしてもよい。
【００６２】
そして、この実施の形態では、プラント２に流入する原水１８に対し、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度又は発光スペクトルを測定する。このスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の同定と濃度を演算する。その演算値とプラント２の固有の性能曲線を対比して、プラント２に供給する原水１８の流量とプラント２を運転するための諸条件（基礎条件）を設定する。
【００６３】
この基礎条件で運転したとき、プラント２から流出する処理水２２に対し、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度又は発光スペクトルを測定する。このスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の同定と濃度を演算する。この演算によって得られた値が、予め規定した値よりも高い場合には、プラント２へ流入する原水１８を停止するか又は減量し、プラント２から流出する処理水２２を抑制し、又は原水１８側へ返送ライン３０により返送し、再処理を行う。
【００６４】
ところで、スペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用するためには、予め各種物質のパラメータを準備しておく必要があるが、測定データの精度に応じて実際の水質との相関精度が高くなるので、予め原水１８の水質が判る場合には、多くのパラメータを準備することが望ましい。この場合、原水１８の含有物質が不明である場合には、ガスクロマトグラフィー法や液体クロマトグラフィー法、ＮＭＲ法等を用いて同定することにより、パラメータを作成すればよい。
【００６５】
また、スペクトル測定法としては、外部設置型によるサンプリング測定法、投げ込み型による直接測定法があり、何れでも適用できるが、後者の方がサンプリング等の機構が不要であり、サンプリングに関わる誤差（チューブへの付着、吸着、移送時間中での分解等）  が少なく好ましい。この種の機器は、例えばオーストリア・  Ｓ：：ＣＡＮ社製の製品、フランス・ＳＥＣＯＭＡＭ社製の製品等で実用化されているので、これを利用できる。
【００６６】
また、測定されたスペクトルデータから得られる情報はコンピュータ５０によって分配され、成分とその濃度が求められ、コンピュータ５０の表示器に表示やプリントアウトすることができる。
【００６７】
このような演算結果である成分や濃度は、従来のＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣのような一括的な表わし方ではなく、物質Ａ〜Ｚまでの存在割合と濃度を表示でき、その演算結果を用いてプラント２に対する流入水の量や処理能力の制御等、緻密な運転管理が可能となる。この結果、安定した水処理（＝浄化処理）とともに、エネルギーロスの低減によって効率の良い処理を実現することができる。この場合、各物質のデータベースを用いて換算することで、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣ等の物質を表示することが可能である。
【００６８】
この手法を使うことで、物質Ａ〜Ｘを同定できる。これは即ち、該処理システムに流入する成分の、該装置における分解性として表わすことができる。例えば、昜分解性の物質Ａと、中分解性の物質Ｂと、難分解性の物質Ｃが含まれていることが判った場合には、第１に、物質Ｃの入口濃度に対してそれを予め規定した濃度まで下げるために必要なプラント２の性能曲線と対比し、条件（原水１８の流量や、プラント２の諸条件）を仮に設定する。第２に、物質Ｂの入口濃度に対して仮に設定した前記条件で処理が可能であるかを性能曲線で対比して過不足を求め、過不足であれば、物質Ｂの条件に合わせた別の条件を設定する。また、物質Ａの入口濃度に対する性能曲線と対比し、過不足がなければ、その条件を設定する。第３に、全体の有機物濃度に対する補正係数を掛けて、プラント２の運転条件を設定する。このような条件設定によれば、安定性が高く、効率の良い処理ができる。
【００６９】
このように、本発明に係る水質検出方法を用いれば、水中の有機物成分、例えば特定物質Ａの濃度、もしくは総括してＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣ濃度等を表示できるようにすれば、有機物処理装置等の水質浄化装置の運転条件を連続して監視し、制御することができる。水質浄化装置として例えば、生物処理装置では、投入量（即ち、原水流量と滞留時間）の決定や、返送する汚泥、余剰抜き出し汚泥の量又はその流量を設定又は調整することができる。また、水質浄化装置として例えば、有機物処理装置が紫外線、超音波、電解等から選択される何れか１つ又は２以上を用いた電気化学的手段によるものであれば、投入量の決定や、必要な電力（電流、電圧の何れか一方又は双方）を調整することができる。熱、圧力の何れか一方又は双方によって燃焼分解するものや、酸化剤、触媒の何れか一方又は双方を用いる化学分解法によるもの、又は適当な吸着材を使って有機物を吸着除去するものであっても、同様にして運転条件を決定、変更したり、異常値を予め検知することができる。また、これは、連続して高精度に含有成分濃度を測定できるので、運転条件の制御を連続的に行うことができるとともに、状況の急変に即応することができ、安全性の高い制御を実現することができる。
【００７０】
また、運転条件の制御は、凝集剤の選定や添加量、ｐＨ調整用の酸又はアルカリの添加量の調整を行う。即ち、本発明に係る水質検出方法により得られる上記情報を水質浄化装置として例えば、凝集装置に適用することができる。この場合、濁質成分の変化に伴い凝集剤の変更すべき情報が得られ、最適な凝集剤の選定や添加量又はｐＨ調整のための酸やアルカリの注入量を決定できる。例えば、被処理水である原水中の濁質が無機成分が多い場合は、無機凝結剤を増量し、ノニオンやアニオン系の有機凝結剤の選定ができ、それに必要なｐＨ調整も容易になる。また、被処理水中に有機成分の濁質が多い場合には、無機凝結剤の添加量を減量し、カチオン系の有機凝結剤を選定できる。従って、被処理水中の濁質の成分変化を連続的に監視することで、凝集剤を効果的に使用することができ、その結果、凝集剤の使用量の低減化に寄与する。即ち、従来方法では濁質の成分変化についての情報が得られていないため、連続的に最適な凝集剤及びその添加量を選定することができなかったのに対し、本発明によれば、最適な運転情報が得られる結果、装置の積極的な運転制御及び管理を行うことができ、安定した処理とともに、処理の効率化を図ることができる。
【００７１】
なお、図９に示す実施の形態では、１つのプラント２を例に取って説明したが、本発明は、１つのプラント２からなる処理システムに限定されるものではなく、多数のプラントについての情報蓄積及びその活用を行えば、より効果的であり、例えば、図１３に示すように、複数のプラント２０１、２０２・・・２０Ｎに個別にセンサー４６、４８を設置し、これらセンサー４６、４８で検出された成分や濃度等を表すデータを処理するコンピュータ５０１、５０２・・・５０Ｎとホストコンピュータ５４とを各種情報ネットワーク媒体５２で連係させ、情報交換ネットワークを構成する。ホストコンピュータ５４には、各種データの表示や印刷等を行うデータ提示部６２が接続されている。この場合、プラント２０１、２０２・・・２０Ｎは、各センサー４６、４８の検出出力をホストコンピュータ５４に向けて適時に自動送信する構成としてもよい。この場合、図示しないデータ入力装置を用いて必要なデータや検出データをコンピュータ５０１〜５０Ｎ、ホストコンピュータ５４に入力するようにしてもよい。
【００７２】
【実施例】
以下に具体的な実施例を挙げて本発明の形態とその効果を詳細に説明するが、ここで挙げる実施例は本発明の形態の一例を示すものであって、下記の実施例を以って本発明の範囲や効果を制限するものではない。
【００７３】
（実施例１）
実施例１は、本発明を有機物処理装置、特に活性汚泥処理に対して適用した例である。
栗田工業（株）  技術開発センターのＡ系排水に対し、次のような試験装置を組んで、以下（１）  〜（３）  の３つのケースを通水試験を実施した。
【００７４】
試験装置の構成は、次の通りである。
曝気槽６、８の容量：５０Ｌ
沈澱池１０の容量：１５Ｌ
通水流量：１０Ｌ／ｈｒ
ＣＯＤ容積負荷（設計値）：０．３ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ３  ・日
ＭＬＳＳ１日当たりのＣＯＤ負荷（設計値）：０．１２ｇ−ＣＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ・日
原水水質検知手段：島津製作所社製・分光光度計ＵＶ−２２００（測定波長：２００−７５０ｎｍ）
【００７５】
（１）  本発明の水質検出方法を用いて活性汚泥処理装置を制御したケース
【００７６】
被処理水に含まれている成分を、（ｉ）  濁質、（ｉｉ）硝酸類、（ｉｉｉ）  その他有機物＝総称してＣＯＤとする、の３種類であると仮定し、それぞれの単位スペクトルを作成した。（ｉ）  濁質は、ろ過前／ろ過後のスペクトルデータの差を、濁度値で全域に亘って割ったもの。（ｉｉ）硝酸類は、硝酸を代表として市販試薬によりスペクトルデータを作成したもの。（ｉｉｉ）  ＣＯＤは、ろ過後のスペクトルに対し、上記（ｉｉ）のスペクトルデータに硝酸濃度を掛けてスペクトルを求め、このスペクトルをろ過後の前記スペクトルから引いてスペクトルを求め、このスペクトルを、別途手分析（ＪＩＳ法）により測定されたＣＯＤｃｒ値で割ったものとした。
【００７７】
これらのスペクトルデータを利用し、被処理水のスペクトルデータが次式
Ｓ＝ａ＊Ｘ＋ｂ＊Ｙ＋ｃ＊Ｚ                        ・・・（６）
で成っているとした。
【００７８】
この式（６）  において、Ｘ：濁質の単位スペクトル
Ｙ：硝酸の単位スペクトル
Ｚ：ＣＯＤの単位スペクトル
ａ、ｂ、ｃ：各成分の存在割合
である。
【００７９】
また、ケモメトリックス演算規則を適用する波長は、２１０ｎｍ、２３０ｎｍ、２５４ｎｍ、３００ｎｍ、６６０ｎｍの５位置とし、Ｓｎ＝ａＸｎ＋ｂＹｎ＋ｃＺｎで成っているとした。（ｎ：波長位置）これら５波長位置の数式を、ＰＣＡ／ＰＬＳ法からなるケモメトリックス演算規則により回帰計算してａ、ｂ、ｃを求め、各成分の濃度を算出した。濁質の単位スペクトルＸは、１日に一度作成し、更新した。
【００８０】
この計算を１日に５回実施し、ＭＬＳＳ１日当たりのＣＯＤ負荷が設計値となるように原水流量を調整した。なお、余剰汚泥引抜量は、日に一度、曝気槽のＭＬＳＳ濃度を測定し、その値に基づいて決定して必要量を引き抜いた。また、処理効果を把握するために、処理水のＣＯＤｃｒ濃度をＪＩＳ法に基づいて手分析した。このような運転を３ヶ月間続けたときの処理水のＣＯＤｃｒ分析値と（１）  の方法におけるＣＯＤ濃度相関値を例えば、図１４に示す。
【００８１】
（２）  ケモメトリックス演算規則を使った従来の水質検出法を用いたケース
【００８２】
水質検出方法に濁質の単位スペクトルのみ従来法であるカオリンの標準物質より作成した単位スペクトルデータを用いた。スペクトルデータは一度作成した後、更新はしなかった。その他、ケモメトリックス演算規則の適用や活性汚泥の運転に関しては、（１）  の例に準じた。このような運転を３ヶ月続けたときの処理水のＣＯＤｃｒ分析値と（２）  の方法におけるＣＯＤ濃度相関値を例えば、図１５に示す。
【００８３】
（３）  旧来の水質検出方法を用いて、活性汚泥処理装置を制御したケース
【００８４】
測定波長を２５４ｎｍの一波長に固定した。予め被測定水をサンプリングし、吸光度を測定した。一方でＣＯＤｃｒの濃度をＪＩＳ法によって手分析した。    このときの２５４ｎｍの吸光度とＣＯＤｃｒの関係から、キャリブレーション曲線を作成し、以降はこの曲線を用いて吸光度からＣＯＤ濃度を求めた。その他の操作は、上記（１）  に準じる。同じように３ヶ月間運転し、そのときの処理水のＣＯＤｃｒ分析値と（３）  の方法におけるＣＯＤ濃度相関値を例えば、図１６に示す。
【００８５】
（結果）
（１）  〜（３）  の３ケ月間の運転における各処理水質（ＣＯＤｃｒ手分析値）を例えば、図１７に示す。例えば、図１４〜図１６及び図１７から明らかなように、（２）  、（３）  の方法と比較して（１）  の手法を用いた場合には、求められるＣＯＤ値がＪＩＳ法に基づくＣＯＤｃｒ値に近く、かつ制御した活性汚泥処理装置の処理水質の変動が少なく、処理が安定している。従って、本発明による効果が実証されている。
【００８６】
（実施例２）
実施例２は、本発明を凝集沈殿処理に対して適用した例である。
【００８７】
栗田工業（株）技術開発センターの総合排水に対し、次のような試験装置を組んで、以下（１）  〜（３）  の３つのケースの通水試験を実施した。各ケースによる凝集処理性能の比較は、凝集薬剤の使用量と、分離した汚泥の含水率で比較した。
【００８８】
2004177122.tif 000003
汚泥の含水率は、沈澱槽の下部より抜き出したサンプルを採取し、遠心分離機で５０００Ｇ、１０分間遠心脱水し、上澄みを捨てた後の残った固形分の一部を磁性るつぼに移して、温度１０５℃、時間２４時間の乾燥前／後の重量変化から求める方法に因った。
吸光度測定：島津製作所社製ＵＶ−２２００形分光光度計
１日の実験時間：９：００−１７：００の８時間（月曜−金曜）
【００８９】
（１）  本実施例を適用して、凝集処理を行った例
［ｉ］    原水に対し、２００−７５０ｎｍの波長域で吸光度を測定し、［ｉｉ］原水を孔径：０．４５μｍろ紙でろ過した水に対し２００−７５０ｎｍの波長域で吸光度を測定し、［ｉ］  −［ｉｉ］を濁質成分のスペクトルとした。６６０ｎｍの吸光度からＳＳ濃度を検量し、さらに濁質成分スペクトルの２００−３５０ｎｍ間のスペクトルの形状から無機性／有機性の存在状況を把握して、無機凝結剤の注入量を決定し、続いて有機凝結剤２種の選択と注入量を決定し、さらに適するｐＨとなるように硫酸、あるいは苛性ソーダを添加して制御した。
【００９０】
具体的には、ろ過前／後の吸光度スペクトルから求めた濁質成分のスペクトル（Ｘ）を、波長６６０ｎｍの吸光度より求めたＳＳ濃度値（ｘ）で割って作成した単位濁質スペクトル（Ｘ／ｘ）において、波長２５０ｎｍの値（ｙ）に注目し、この数値に対し０．４（Ａｂｓ／ｍ）を閾値とした。つまり、０．４以下のときは有機物成分リッチと判断し有機凝結剤の内カチオン系である［２］  を、０．４より大きい場合には無機物成分リッチと判断しアニオン系である［１］  を選ぶルールとした。無機凝結剤の添加量は、予めＳＳ濃度ｖ．ｓ．添加量を決めておき（⇒添加量早見表の作成等）、波長６６０ｎｍの値より求めたＳＳ濃度に見合った量を一定量注入するが、波長：２５０ｎｍの吸光度値（ｙ）より有機物成分リッチ（０．４以下）と判断した場合には、ＳＳ濃度より求めた添加量に０．７を乗じた量を添加するように制御した。
【００９１】
以上のような制御を行った通水実験において、合計１０日間の処理で使用した凝集薬剤の量を例えば、図１８に示し、処理水の濁度を例えば、図１９に示し、分離した汚泥の含水率を例えば、図２０に示している。
【００９２】
（２）  ジャーテストを１時間に一度実施して、その情報に基づき凝集処理を行った例
【００９３】
従来法であるジャーテストを１時間に一度実施して、無機凝集剤の添加量を決定し、凝集剤２種の選択と注入量を決定し、最適なｐＨとなるように硫酸、あるいは苛性ソーダを添加して制御した。合計１０日間の処理において使用した凝集薬剤の量を例えば、図１８に示し、処理水の濁度を例えば、図１９に示し、分離した汚泥の含水率を例えば、図２０に示している。
【００９４】
（３）  ジャーテストを１回実施して条件を決定し、凝集処理を行った例
通水に先立ち、ジャーテストを実施して、無機凝結剤の注入量を決定し、有機凝結剤を決定した。通水中はこの設定は変更せず、ｐＨのみ最適になるように制御した。使用した凝集薬剤の量を例えば、図１８に示し、処理水の濁度を例えば、図１９に示し、分離した汚泥の含水率を例えば、図２０に示している。
【００９５】
（結果）
以上のような比較試験を行った結果、本発明は頻度よくジャーテストを実施した場合と同じ効果を表わし、従って、本発明の有効性が証明でき、凝集に関する薬剤処理について積極的な自動制御を行えることが実証できた。
【００９６】
以上の通り、２種類の実施例を挙げて本発明を説明したが、これらの実施例からも、水の光学的スペクトルに注目し、特に濁質に関わるスペクトルを抽出し処理すれば、従来の方法では実現することが困難であった例えば、ＣＯＤ濃度の相関表示、例えば濁質の無機性／有機性の判別が実現でき、得られた情報に基づく水質浄化装置の積極的な運転制御が行えることが理解できるであろう。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次の効果が得られる。
（１）  本発明によれば、廃水等の多成分含有水から水質監視、浄化装置の運転管理に必要な情報が精度良く得られる。
（２）  連続して、精度良く水質監視が行えることは、単に自然環境への漏洩を警告するだけでなく、浄化装置の安定した効率の良い運転制御が可能となり、汚水の漏洩を防止するとともに、電気や薬剤といった資源の使用を低減することができる。特に、濁質成分の有機性／無機性リッチのインフォメーションや、成分変化を的確に捉え、優れた水質浄化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る水質検出方法を示すフローチャートである。
【図２】ＴＳ処理場の原水のスペクトルデータを示す図である。
【図３】ＴＳ処理場の原水のろ液のスペクトルデータを示す図である。
【図４】ＴＳ処理場の原水の濁度スペクトルデータを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る水質検出方法を示すフローチャートである。
【図６】被測定水のスペクトルを示す図である。
【図７】各成分固有のスペクトルを示す図である。
【図８】単位濁度スペクトル群を示す図である。
【図９】本発明の水質浄化装置の運転方法の実施の形態に係る水処理システムの概要を示す図である。
【図１０】コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図１１】運転方法を示すフローチャートである。
【図１２】排水処理制御を示すフローチャートである。
【図１３】他の実施の形態に係る水処理システムを示すブロック図である。
【図１４】実施例１における本発明に係るＣＯＤ検出による表示値とＪＩＳ法によるＣＯＤｃｒ分析値の比較を示す図である。
【図１５】実施例１における従来検出方法による表示値とＪＩＳ法によるＣＯＤｃｒ分析値の比較を示す図である。
【図１６】実施例１における旧来検出方法による表示値とＪＩＳ法によるＣＯＤｃｒ分析値の比較を示す図である。
【図１７】実施例１における各処理水質の変化を示す図である。
【図１８】実施例２における凝集薬剤の使用量を示す図である。
【図１９】実施例２における各処理水の濁度を示す図である。
【図２０】実施例２における分離した汚泥の含水率を示す図である。
【符号の説明】
１８  原水
２２  処理水
５０  コンピュータ
５４  ホストコンピュータ
５６  データベース
【図１】
2004177122.tif 000004
【図２】
2004177122.tif 000005
【図３】
2004177122.tif 000006
【図４】
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【図５】
2004177122.tif 000008
【図６】
2004177122.tif 000009
【図７】
2004177122.tif 000010
【図８】
2004177122.tif 000011
【図９】
2004177122.tif 000012
【図１０】
2004177122.tif 000013
【図１１】
2004177122.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
2004177122.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2004177122.tif 000018
【図１６】
2004177122.tif 000019
【図１７】
2004177122.tif 000020
【図１８】
2004177122.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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