(57)【要約】【課題】多大な設備投資を伴うことなく、水処理設備の余力に応じてその安定した運用を図ることのできる水処理設備の運転管理システムを提供する。【解決手段】水処理設備に設けられて、該水処理設備における水処理の安定化を図る運転管理システムであって、前記水処理設備の処理水負荷と現在の処理水負荷とから該水処理設備の余力を評価し（余力評価手段）、評価した余力が不足するときには前記水処理設備の適正な水負荷と前記現在の処理水量とから前記水処理設備への供給水の低減水量を求める（低減水量決定手段）。そして決定した低減水量に応じて前記複数の設備において作動させるべき排水回収系を求めて排水の回収を指示し（排水回収指示手段）、これによってその排水負荷を適正化する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の設備からそれぞれ排出される水を浄化する水処理設備に設けられて、該水処理設備における水処理の安定化を図る運転管理システムであって、
前記水処理設備の処理限界水負荷と現在の処理水負荷とから該水処理設備の余力を評価する余力評価手段と、
評価した余力が不足するとき、前記水処理設備の適正な水負荷と前記現在の処理水量とから前記水処理設備への低減すべき処理水量を決定する低減水量決定手段と、
決定した低減水量に応じて前記複数の設備において作動させるべき排水回収系を求めて排水の回収を指示する排水回収指示手段と
を具備したことを特徴とする水処理設備の運転管理システム。
【請求項２】
前記複数の設備における排水回収系は、予め前記複数の設備の各仕様に応じて、原水としてそのまま、若しくは改質後の再利用可能な排水を排出する設備と当該設備の排水系から回収した排水を再利用可能な設備とを求めて構築されて選択的に運用されるものであって、
複数の排水回収系毎に、その排水回収系で回収し得る排水回収量が求められているものである請求項１に記載の水処理設備の運転管理システム。
【請求項３】
前記水処理設備は、複数種の水処理部を多段階に備えたものであって、
前記余力評価手段は、各水処理部毎に求められる余力の中で最も小さい余力を前記水処理設備の余力として評価するものである請求項１に記載の水処理設備の運転管理システム。
【請求項４】
前記複数の設備は、工場における水利用設備であって、
前記水処理設備は、廃水を浄化して排出する廃水処理設備からなる請求項１に記載の水処理設備の運転管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の設備からそれぞれ排出される水を浄化する水処理設備の安定した運用を図ることのできる水処理設備の運転管理システムに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
工場等から排出される廃水を浄化する水処理設備は、例えば図１に示すように貯留槽１、嫌気槽２、好気槽３、沈殿槽４、三次処理設備５、そして脱水機６等からなる複数種の設備を多段に備えて構成される。そして上記廃水中に含まれる有害物質等を除去した後、清浄化した処理水を河川等に放流することで環境汚染を防止する役割を担っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでシミュレーション技術の発達により各種水処理設備の仕様に応じてその処理能力の限界（上限）を評価することが可能となってきた。このようにして評価される処理能力の限界に従えば、例えば図２に示すようにその処理水量（排水負荷）に応じて水処理設備の余力を評価することが可能となり、水処理設備が有する処理能力を最大限に活かしてその運用を管理することが可能となる。
【０００４】
具体的には一時的に処理水量の増加が見込まれてその処理能力（限界）を超えるような場合には、例えばバッファ用の貯留槽を用いて処理対象水（廃水）を緊急退避的に蓄えたり、或いは水処理設備にて或る程度浄化した処理水に新水（清浄水）を混合することで、その放流基準（排水基準）を満たす等の対策を講じることが可能となる。しかしながら定常的に処理水量が増加する場合には、水処理設備の処理能力自体を高めることが必要であり、多大な設備投資が必要となる。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、多大な設備投資を伴うことなく、水処理設備の余力に応じてその安定した運用を図ることのできる水処理設備の運転管理システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成すべく本発明に係る水処理設備の運転管理システムは、水処理設備に廃水を供給する上流側の工場等の設備が、一般的には複数の工程にそれぞれ対応する設備からなり、且つこれらの設備間においてその排水を回収して、その排水をそのまま若しくは改質後に再利用可能な設備があることに着目したもので、前記水処理設備の余力評価結果に応じて水処理設備への低減すべき処理水量を求め、その低減水量に一致するように前記複数の設備において排水を再利用することにより、その排水負荷（処理水量）を適正化して該水処理設備の安定した運用を図るようにしたものである。
【０００７】
即ち、本発明は、例えば工場における複数の水利用設備からそれぞれ排出される水（廃水）を浄化する水処理設備に設けられて、該水処理設備における水処理の安定化を図る運転管理システムに係り、
特に前記水処理設備の処理限界水負荷と現在の処理水負荷とから該水処理設備の余力を評価し（余力評価手段）、評価した余力が不足するときには前記水処理設備の適正な水負荷と前記現在の処理水量とから前記水処理設備への低減水量を求める（低減水量決定手段）。そして決定した低減水量に応じて前記複数の設備において作動させるべき排水回収系を求めて排水の回収を指示し（排水回収指示手段）、これによって水処理設備の排水負荷を適正化することを特徴としている。
【０００８】
ちなみに前記複数の設備における排水回収系は、予め前記複数の設備の各仕様に応じて、原水として再利用可能な排水を排出する設備と当該設備の排水系から回収した排水を再利用可能な設備とを求めて構築され、バルブ等を介して選択的に運用されるものからなる。尚、各排水回収系で回収し得る排水回収量は、上記各設備の仕様等に応じて各排水回収系毎に定められる。
【０００９】
また回収排水は、再利用先の要求に基づき、そのままでも、或いは改質しても良い。この際の改質手段としては、生物処理、凝集、吸着、イオン変換、濾過、逆浸透膜処理等、その目的にあった従来の水処理手段を採用することができる。またスケール防止剤や腐食防止剤の添加により改質することも本発明の意図する範囲である。
【００１０】
また前記水処理設備は、例えば貯留槽、嫌気槽、好気槽、沈殿槽等の複数種の水処理部を多段階に備えて構成され、前記余力評価手段は、各水処理部毎に求められる余力の中で最も小さい余力を前記廃水処理設備の全体的な余力として評価するように構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る水処理設備の運転管理システムについて説明する。
図３はこの実施形態に係る水処理設備の運転管理システムの全体的な概略構成を示すものであって、１０は前述した図１に示すように貯留槽１、嫌気槽２、好気槽３、沈殿槽４、三次処理設備５、そして脱水機６等を備えて構成される廃水処理設備である。また２１，２２，２３，２４は工場等における複数の水使用設備である。これらの水使用設備２１，２２，２３，２４は、基本的には原水（新水）を用いてその製造部品を洗浄する等の処理を行うもので、いわゆる水のユースポイントからなる。そしてこれらの各水使用設備２１，２２，２３，２４からそれぞれ廃水される水（廃水）は、一括して廃水処理設備１０に供給され、浄化処理された後、河川等に放流される。
【００１２】
尚、複数の水使用設備２１，２２，２３，２４間には、その水使用の仕様に応じて排水回収系が設けられる。この排水回収系は、各水使用設備２１，２２，２３，２４からそれぞれ排出される水を原水として再利用可能な設備があるか否かを調べることで、特定の水使用設備の排水系からその排水を回収し、回収した水を特定の水使用設備の給水系に戻すように構成される。ちなみに排水を回収して再利用し得るか否かは、各水使用設備２１，２２，２３，２４からの排水の水質が、各水使用設備２１，２２，２３，２４においてそれぞれ必要とする供給水の水質基準を満たしているか否かを判定することによってなされる。尚、排水の水質が所定の水質基準を満たしていない場合には、生物処理、凝集、吸着、イオン変換、濾過、逆浸透膜処理等、その目的にあった水処理手段を用いて改質するようにすれば良い。またスケール防止剤や腐食防止剤を添加して改質することも可能である。
【００１３】
このような判定の下で、図３に示す水使用設備においては４系統の排水回収系が設定されている。尚、各排水回収系における排水回収量は、前記各水使用設備２１，２２，２３，２４の仕様等に応じて定められる。またこれらの排水回収系を介して排水を回収するか否かは、各排水回収系に設けられたバルブの開閉により選択的に制御される。
【００１４】
さて水処理設備の運転管理システムは、図３に示すように廃水処理設備１０の余力を評価する余力評価手段１１と、評価した余力に従って前記水処理設備の適正な水負荷と前記現在の処理水負荷とから前記水処理設備への低減水量を決定する低減水量決定手段１２と、上記水量の低減が実現するように前記水処理設備に対して排水の回収を指示する回収指示手段１３とを備えることを特徴としている。この回収指示手段１３は、前述した排水回収系の作動を指示することのみならず、排水回収系の設置を促すことも含む。
【００１５】
具体的には、図４にその概略的な処理手順を示すように先ず廃水処理設備１０の余力を評価し［ステップＳ１］、該廃水処理設備１０において余力のない（余力が不足する）場合には、どの設備が不足しているかを特定する［ステップＳ２］。具体的には廃水処理設備１０が、前述した図１に示したように貯留槽１、嫌気槽２、好気槽３、沈殿槽４、および三次処理設備５等の多段に構成された複数の設備からなるとき、これらの各設備における現在の処理指標とその処理限界指標（上限値）とをそれぞれ比較することで、各設備における余力をそれぞれ求める。そしてこれらの設備の中で余力が不足する（設定値以下）設備、具体的には余力が零［０］となっている設備、または余力がマイナスとなっている設備を特定する。
【００１６】
そして特定した設備における水負荷、例えば図５に示すような排水負荷（処理水量）とその処理効果の関係、およびその最適な処理目標とから、当該設備における処理を最適化する上で過剰となっている処理水量を、前記水使用設備において低減すべき低減水量として求める［ステップＳ３］。即ち、廃水処理設備１０が反応支配型のものである場合、図５に処理効果特性を示すように、その処理効果は排水負荷（処理水量）が大きくなるに従って減少する傾向にある。従って当該設備における処理効果を期待通りに発揮させるには、その排水負荷（処理水量）を抑えることが必要である。そこで現在の処理水量（排水負荷）から所定の処理効果が期待できる排水負荷まで、その供給水量を低減するに必要な低減水量を求める。
【００１７】
しかる後、上述した如く決定した低減水量に応じて前記水使用設備において排水を回収し、再利用する排水回収系を決定する［ステップＳ４］。この排水回収系の決定は、前述した如く複数の排水回収系を選択的に設定可能な場合、どの排水回収系を作動させれば上述した排水回収量を満たすことができるかを調べることによってなされる。この際、前記各水使用設備２１，２２，２３，２４からそれぞれ回収し得る排水の水質等に応じて複数の排水回収系に優先順位を付けておき、その優先順位に従って排水を回収すべき排水回収系を順に決定して行くようにしても良い。
【００１８】
そして作動させるべき排水回収系が決定されたならば、その旨を前記水使用設備に指示（通知）し、該当する排水回収系を選択的に作動させることで排水の再利用を図り、当該水使用設備から廃水処理設備１０に供給される排水量を抑制する［ステップＳ５］。そして廃水処理設備１０に供給される排水量を低減し、該廃水処理設備１０における処理水量（廃水負荷）を抑えることで、所望とする水質基準の処理水が得られるまでその処理効果を高める。
【００１９】
かくして上述した如くして廃水処理設備１０の運転を管理する運転管理システムによれば、該廃水処理設備１０に廃水を供給する上流側の水使用設備における排水の再利用可能能力を有効に活用して上記廃水処理設備１０の排水負荷を制御し、放流基準を満たす水質基準の処理水が得られるまで廃水処理設備１０の処理効果を容易に高めることができる。従って徒に廃水処理設備１０の処理能力を高めなくても、その廃水処理設備１０が持つ処理能力を十分に活かして廃水処理を効果的に行うことが可能となる。換言すれば廃水処理設備１０を増設したり、改造する等してその処理能力を高めなくても、既存の設備仕様のままで、その処理能力を最大限に活かした運用を図ることが可能となる。
【００２０】
尚、前記水使用設備が前述した排水回収系を備えていない場合には、前述した如く求められる低減水量に応じて排水回収系の増設を指示するようにすれば良い。このようにして排水回収系を増設するに必要な設備コストは、一般的に廃水処理設備１０自体を増設・改造する上での設備コストに比較して安価である上、廃水の再利用によって使用水量自体を抑えることができるので、経済的効果が絶大である等の効果がある。
【００２１】
ここで前述した廃水処理設備１０における余力について今少し詳しく説明すると、廃水処理設備１０における処理能力は、基本的には当該廃水処理設備１０を構成する前述した貯留槽１、嫌気槽２、好気槽３、沈殿槽４等の仕様に応じて定まる設計最大排水負荷により規定することができる。従って上記設計最大排水負荷と現処理水量とを比較することにより、その差分を余力として求めることができる。そして現処理水量が設計最大排水負荷を越えるような場合、前述した排水の回収による再利用を指示するようにすれば良い。
【００２２】
しかし他の水負荷指標を採用することも可能である。例えば前記貯留槽１、嫌気槽２、好気槽３、沈殿槽４等の運転状況に応じた余力の評価を行うことも可能である。具体的には貯留槽１においては、その流入水量が増加し、その制限値を越えた場合にはオーバーブローが行われる。従って貯留槽１の余力を評価して排水の回収を指示する場合には、図６（ａ）に示すように貯留槽１においてオーバーブローが生じる推移の限界値よりも低い上限値を設定し、流入水量が上記上限値に達したときに排水回収指示を与えるようにすれば良い。或いは指標として、貯留槽１内における処理水の滞留時間に依存する水質の変化に着目し、図６（ｂ）に示すように貯留槽１に貯留された排水の水質（ｐＨ値）を監視し、その水質が所定の管理範囲よりも低下したときに排水回収指示を与えるようにしても良い。
【００２３】
また好気槽３においては、水負荷として図７に示すように当該好気槽３から排出される排水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）濃度をその管理条件値と比較し、そのＣＯＤ濃度に応じて該好気槽３における処理水の滞留時間を調整するようにすればよい。具体的にはＣＯＤ濃度が条件値に達したとき、その滞留時間を延長するようにすれば良い。ちなみに好気槽３における処理水の滞留時間とその酸素消費速度は、図８に示すように、滞留時間が長くなるに従って酸素消費速度が減少する関係を有する。尚、上記滞留時間は、好気槽３における［槽容量／排水処理量］として定義される。そして好気槽３が所定の滞留時間内で処理できるＣＯＤ量はその積分値（面積）として求められる。従って好気槽３に供給する排水の量を少なくしてその滞留時間を延ばせば、これに伴って延長した滞留時間分、好気槽３において処理できるＣＯＤ処理量が増大するので、ＣＯＤ濃度の超過を効果的に防止し、好気槽３が持つ処理能力を十分に発揮させることが可能となる。
【００２４】
更に沈殿槽４においては、図９に示すようにその汚泥沈降速度が好気槽３から供給される処理水のＭＬＳＳ（活性汚泥浮遊物質）濃度に依存する。従って水負荷としてＭＬＳＳ濃度によって規定される汚泥沈降速度の下限値に応じて沈殿槽４における水面積負荷の上限値を定め、その水面積負荷を監視して排水の回収指示を発し、これによって沈殿槽４からの懸濁物質ＳＳのリークを防止するようにすれば良い。尚、上記水面積負荷は、沈殿槽４における［排水処理量／沈殿槽面積］として定義される。
【００２５】
或いは水負荷の指標として、沈殿槽４における排水処理量と、その汚泥界面のレベルとを採用し、沈殿槽４からの懸濁物質ＳＳのリークを防止し、これによって処理水の水質を確保することも可能である。即ち、沈殿槽４における処理水の水面から汚泥界面までの距離は、例えば図１０に示すようにその排水処理量に依存し、廃水処理量の増加に伴って上記距離が少なくなる。従って最低限確保すべき排水処理量に相当する上記汚泥界面までの距離（レベル）を下限値として定め、上記汚泥界面のレベルを監視して前述した排水の回収を指示するようにすれば、該沈殿槽４における処理能力を確保することが可能となる。
【００２６】
このように廃水処理装置１０を構成する貯留槽１や沈殿槽４等の排水処理能力は、その種別によってそれぞれ異なる。従って前記廃水処理装置１０の余力を評価するに際しては、上述したように各部の処理能力（排水処理量の余力）をそれぞれ求め、その余力が最も少ないものを廃水処理装置１０の全体の処理能力（排水処理量の余力）を規定するものとして求めるようにすれば良い。
【００２７】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば廃水処理装置１０の構成は上述した例に限定されるものでは、その余力を評価するに際しても種々の手法を採用可能である。また廃水処理装置１０を用いて廃水を処理する上流側の設備についても上述した例に限定されるものではなく、その排水回収系も設備仕様に応じて定めれば良いものである。またここでは廃水処理を例に説明したが、用水処理を行う場合にも同様に適用することができ、要は本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、水処理設備の余力を評価し、その余力に応じて上記水処理設備に処理水を供給する設備において再利用可能な排水の回収を指示するので、多大な設備投資を行うことなしに水処理設備の安定した運用を図ることが可能である。しかも排水の回収による再利用を積極的に図ることができるので、その運用コストの低減も効果的に図ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水処理設備の一例を示す図。
【図２】水処理設備における排水負荷（処理水量）の余力を説明するための図。
【図３】本発明の一実施形態に係る水処理設備の運用管理システムの概略構成図。
【図４】図３に示す運用管理システムにおける概略的な処理手順の一例を示す図。
【図５】排水負荷（処理水量）とその処理効果の関係、およびその処理目標とから求められる排水回収量を示す図。
【図６】貯留槽の余力の評価手法の例を説明する為の図。
【図７】好気槽の余力の評価手法の例を説明する為の図。
【図８】好気槽における排水回収効果を説明するための図。
【図９】沈殿槽における汚泥沈降速度と処理水のＭＬＳＳ濃度との関係を示す図。
【図１０】沈殿槽における汚泥界面レベルと廃水処理量との関係を示す図。
【符号の説明】
１　沈殿槽
２　嫌気槽
３　好気槽
４　沈殿槽
１０　廃水処理設備
１１　余力評価手段
１２　低減水量決定手段
１３　回収指示手段
２１，２２，２３，２４　水使用設備
【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】
2004073988.tif 000010
【図９】
2004073988.tif 000011
【図１０】
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