(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】複数の設備からそれぞれ排出される水を浄化する複数の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、前記各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各水処理設備の余力をそれぞれ評価し（余力評価手段）、評価した余力が不足する水処理設備があるとき、この水処理設備における適正な水負荷と前記現在の処理水量とから低減すべき処理水量を求める（低減水量決定手段）。そして前記各水処理設備の余力に応じて上記低減すべき処理水量の振り分け先を決定して前記複数の設備から前記複数の水処理設備への排水系を切り替える（排水系制御手段）。【選択図】　　　図３
2004073987.tif 000002
【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複数の水処理設備に設けられて、上記各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、
前記各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各水処理設備の余力をそれぞれ評価する余力評価手段と、
評価した余力が不足する水処理設備があるとき、この水処理設備における適正な排水負荷と前記現在の処理水量とから低減すべき処理水量を求める低減水量決定手段と、
前記各水処理設備の余力に応じて上記低減すべき処理水量の振り分け先を決定して前記複数の設備から前記複数の水処理設備への排水系を切り替える排水系制御手段と
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】
前記各水処理設備は、それぞれ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その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３】
前記複数の設備は、工場における水利用設備であって、
前記複数の水処理設備は、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な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、工場等における複数の水使用設備のそれぞれに対応して、各水使用設備からそれぞれ排出される廃水を浄化する複数の水処理設備が設けられることに着目したものである。そこで前記各水処理設備の余力に応じて前記複数の水使用設備から前記各水処理設備への排水系を切り替え制御し、各水処理設備にそれぞれ供給される処理水量を調整することでその排水負荷（処理水量）を適正化し、これによって各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）を浄化する複数の水処理設備に設けられて、各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、
特に前記各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各水処理設備の余力をそれぞれ評価し（余力評価手段）、評価した余力が不足する水処理設備があるとき、この水処理設備における適正な排水負荷と前記現在の処理水量とから低減すべき処理水量を求める（低減水量決定手段）。そして前記各水処理設備の余力に応じて上記低減すべき処理水量の振り分け先を決定して前記複数の設備から前記複数の水処理設備への排水系を切り替え（排水系制御手段）、これによって各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】
ちなみに前記各水処理設備は、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その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。
【０００９】
【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、１１，１２，１３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等をそれぞれ備えて構成される複数の廃水処理設備である。また２１，２２，２３は工場等における複数の水使用設備である。これらの各水使用設備２１，２２，２３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からそれぞれ廃水される水（廃水）は、基本的には前記各廃水処理設備１１，１２，１３をそれぞれ介して浄化処理された後、河川等に放流される。
【００１０】
尚、複数の水使用設備（工場設備）２１，２２，２３と複数の廃水処理設備１１，１２，１３と間には、各水使用設備２１，２２，２３からそれぞれ排出される廃水を別の系の廃水処理設備１１，１２，１３にそれぞれ選択的に供給する為の補助排水系が設けられている。これらの補助排水系は、バルブ３１，〜３６の開閉により選択的に連通されるものであり、またその供給水量も上記バルブ３１，３２，〜３６の開弁量によって適宜調整し得るようになっている。
【００１１】
さて水処理設備の運転管理システムは、図３に示すように前記各廃水処理設備１１，１２，１３の余力をそれぞれ評価する余力評価手段４１と、評価した余力に従って余力が不足する廃水処理設備が見出されたとき、その廃水処理設備における適正な排水負荷と前記現在の処理水量とから当該廃水処理設備を安定に運転する上で低減すべき処理水量を求める低減水量決定手段４２とを備える。更に運転管理システムは、前記各廃水処理設備１１，１２，１３の余力に従って、他の廃水処理設備が上記低減水量を受け入れるだけの余力を有しているか否かを調べ、余力のある廃水処理設備に対して前記低減水量を追加供給する排水系制御手段４３を備える。
【００１２】
具体的にはこの排水系制御手段４３は、前記各廃水処理設備１１，１２，１３の余力に従って決定された前記水使用設備２１，２２，２３から前記各廃水処理設備１１，１２，１３への排水供給量に従って前述したバルブ３１，〜３６を選択的に制御し、これによってその排水系を切り替える役割を担っている。この排水系の切り替え制御により、例えば水使用設備２１から排出される廃水が当該水使用設備２１に付随して設けられた廃水処理設備１１のみならず、他の廃水処理設備１２，１３にも供給されるようになる。尚、このような排水系制御を行うに際しては、前述した低減水量に応じて他の廃水処理設備に供給する水量が調整されることは言うまでもない。
【００１３】
即ち、上述した排水系制御は、図４にその概略的な処理手順を示すように先ず各廃水処理設備１１，１２，１３の余力をそれぞれ評価し、余力のない（余力が不足する）場合には、どの廃水処理設備１１〜１３が余力不足であるかを特定する［ステップＳ１］。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水量とその処理限界（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（許容値以下）設備、具体的には余力が零［０］となっているな設備、または余力がマイナスとなっている設備を特定する。
【００１４】
そして特定した廃水処理設備における図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、当該廃水処理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、低減すべき処理水量として求める［ステップＳ２］。即ち、廃水処理設備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。従って廃水処理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。そこで余力のない廃水処理設備における現在の処理水量（排水負荷）を所定の処理効果が期待できる排水負荷まで低減するに必要な水量を低減水量として求める。
【００１５】
一方、残された他の廃水処理設備の余力に従い、その余力が上述した廃水処理設備から低減すべき水量を受け入れるだけの余裕があるか否かを調べる［ステップＳ３］。そしてその余力に余裕がある場合には、その廃水処理設備の余力に応じて前述した余力のない廃水処理設備から新たに受け入れるべき排水量を決定する。換言すれば余力のない廃水処理設備においける処理水量の過剰分を、どの廃水処理装置に振り分けるかを決定する［ステップＳ４］。
【００１６】
しかる後、上述した如く決定した排水の振り分け先に従って前記補助排水系を選択的に連通させて前記各水使用設備２１，２２，２３からそれぞれ排出される廃水の供給先を調整し、各廃水処理設備１１，１２，１３の排水負荷をそれぞれ適正化する［ステップＳ５］。この際、前記各廃水処理設備１１，１２，１３の処理能力に応じて、廃水の振り分け先に優先順位を付けておくことも可能である。
【００１７】
かくして上述した如くして複数の廃水処理設備１１，１２，１３の運転を管理する運転管理システムによれば、余力が不足する廃水処理設備での処理水量の一部を、余力のある別の廃水処理設備にて処理することができるので、複数の廃水処理設備１１，１２，１３の総合的な処理能力を十分に活かして廃水処理を実行することが可能となる。従って特定の水使用設備の排水量が増大するような場合であっても、その水使用設備に付随する廃水処理設備の処理能力を高める必要がないので、その設備コストが嵩むことがない。そして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。
【００１８】
尚、前記水使用設備２１，２２，２３と廃水処理設備１１，１２，１３との間に、その排水供給路を切り替える手段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１１，１２，１３１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ので、経済的効果が絶大である等の効果がある。
【００１９】
ここで前述した各廃水処理設備１１，１２，１３における余力について今少し詳しく説明する。廃水処理設備における処理能力は、基本的には当該廃水処理設備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。
【００２０】
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水位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。
【００２１】
また好気槽３においては、水負荷の指標として図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良い。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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
このように廃水処理装置１１，１２，１３をそれぞれ構成する貯留槽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。従って前記各廃水処理装置１１，１２，１３の余力をそれぞれ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その廃水処理装置１１，１２，１３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。
【００２５】
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１１，１２，１３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１１，１２，１３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。更には廃水処理装置や水使用設備の数も特に限定されない。
【００２６】
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。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の水処理設備の余力を評価し、その余力に応じて上記各水処理設備にそれぞれ処理水を供給する設備からの処理水供給系を切り替えるので、多大な設備投資を行うことなしに各水処理設備の安定した運用を図ることが可能である。しかも既存の設備の処理能力を有効に活用して排水処理を行うことができるので、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
１１，１２，１３　廃水処理設備
２１，２２，２３　水使用設備（工場設備）
３１，３２，〜３６　バルブ
４１　余力評価手段
４２　低減水量決定手段
４３　排水系制御手段
【図１】
2004073987.tif 000003
【図２】
2004073987.tif 000004
【図３】
2004073987.tif 000005
【図４】
2004073987.tif 000006
【図５】
2004073987.tif 000007
【図６】
2004073987.tif 000008
【図７】
2004073987.tif 000009
【図８】
2004073987.tif 000010
【図９】
2004073987.tif 000011
【図１０】
2004073987.tif 000012