(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物により下水を処理する水処理装置において、
好気状態と無酸素状態とに切り替えられる複数の切替槽を含む反応槽と、
少なくとも前記切替槽に設置された散気部と、
前記散気部に空気を供給するブロワと、
前記反応槽への流入水の流量を推定する流入流量推定部と、
前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定する流入アンモニア濃度推定部と、
前記切替槽への風量を推定する第１風量推定部と、
前記切替槽への風量を制御する風量制御部と、
前記切替槽でのアンモニア濃度を推定する切替槽アンモニア濃度推定部とを備え、
前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記第１風量推定部の出力値と、前記流入流量推定部の出力値とから、前記切替槽でのアンモニア濃度減少量を演算する第１アンモニア減少量演算機能を備え、
前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記流入アンモニア濃度推定部の出力値と、前記第1アンモニア減少量演算機能により演算した前記切替槽でのアンモニア濃度減少量とから、前記切替槽でのアンモニア濃度を推定し、
複数の前記切替槽のうち、予め設定した目標アンモニア濃度に対して、前記切替槽アンモニア濃度推定部の出力値が前記目標アンモニア濃度以下となる前記切替槽では、前記風量制御部により無酸素状態に制御し、その他の前記切替槽は好気状態に制御することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１の水処理装置において、
前記風量制御部では、前記切替槽への風量を予め設定した微曝気風量設定値、もしくは零に風量を低減し、前記切替槽を擬似無酸素状態、もしくは無酸素状態に制御することを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１、又は請求項２の水処理装置において、
前記切替槽を、前記反応槽の最も下流に設置することを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちの一つの水処理装置において、前記切替槽が好気槽の下流側に設置された構成であり、
前記好気槽への風量を推定する第２風量推定部を備え、
前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記第２風量推定部の出力値と、前記流入流量推定部の出力値とから、好気槽でのアンモニア濃度減少量を演算する第２アンモニア減少量演算機能を備え、
前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記流入アンモニア濃度推定部の出力値と、前記第２アンモニア減少量演算機能により演算した好気槽でのアンモニア濃度減少量と、前記第１アンモニア減少量演算機能により演算した切替槽でのアンモニア濃度減少量とから、前記切替槽でのアンモニア濃度を推定することを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちの一つの水処理装置において、
前記流入流量推定部が、日時と、曜日と、降水量とのうち少なくとも一つの項目を用いて前記反応槽への流入水の流量を推定する、もしくは流入流量計測手段を用いて前記反応槽への流入水の流量を計測することを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちの一つの水処理装置において、
前記流入アンモニア濃度推定部が、日時と、曜日と、降水量と、前記反応槽への流入水の流量とのうち少なくとも一つの項目を用いて、前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定することを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちの一つの水処理装置において、
前記反応槽の上流に、前記下水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段を設置し、前記流入アンモニア濃度推定部が、日時と、曜日と、降水量と、前記反応槽への流入水の流量と、前記有機物濃度計測手段の出力値とのうち少なくとも一つの項目を用いて、前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定することを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥を用いた水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場をはじめとする水処理プラントでは、環境汚濁物質を除去するための様々な水処理プロセスが導入されている。例えば、有機物を除去対象としている標準活性汚泥法では、生物反応槽の全てが好気槽となっており、曝気により空気が供給されている。好気槽では、好気性従属栄養細菌が有機物を酸化し、下水中の有機物は除去される。
【０００３】
一方、閉鎖性水域の環境保全のため、有機物除去に加えて窒素除去の必要性が高まってきている。一般的な窒素除去は、好気状態での硝化と、無酸素状態での脱窒から実現される。硝化は好気状態において、硝化細菌が酸素を用い、下水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）を硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）へ酸化する反応である。脱窒は無酸素状態において、脱窒細菌が有機物を用い、ＮＯ３−ＮをＮ２ガスへ還元する反応である。脱窒により生成するＮ２ガスは大気中へ放出されるため、液相中から窒素は除去される。
【０００４】
一般的な下水処理プロセスでは、反応槽は好気槽や無酸素槽といったように状態が固定されている。そのため、流入負荷によっては、処理が過不足になるおそれがある。好気、無酸素、好気槽の構成の硝化内生脱窒法を例にとると、好気槽の容積に対し、流入窒素負荷が低い場合、好気槽の途中でＮＨ４−Ｎ濃度が目標値を満たし、それ以降の曝気が過剰となる可能性がある。一方、流入窒素負荷が高い場合、好気槽での硝化能力が不十分となり、ＮＨ４−Ｎ濃度が目標水質を満足しないおそれがある。
【０００５】
そこで、過剰曝気の抑制、窒素除去の向上のため、硝化の進行状況に合わせて、好気状態と無酸素状態を切り替えられる切替槽を設ける方法が提案されている。例えば、特許文献１では、好気槽の下流に切替槽を設置し、酸素消費速度計を用いて好気槽での硝化の進行を評価し、切替槽の状態を制御している。特許文献２では、好気槽の上流に切替槽を設置し、アンモニア計等の計測手段により計測した好気槽でのアンモニア性窒素濃度が閾値以下の場合、切替槽を無酸素状態としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１７７８９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１２４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術においてアンモニア計や酸素消費速度計など一般的な下水処理場では普及していない計測器を設置する必要があり、計測器の購入費や消耗品等の交換費用、また校正等の維持管理作業が発生する。
【０００８】
また、先行技術では、好気槽の計測値に基づき、切替槽の状態を制御しており、切替槽での硝化の進行は考慮されていない。そのため、切替槽での状態は単一のものとなっており、切替槽が複数ある場合、ＮＨ４−Ｎが残存している上流側の切替槽は好気状態、目標アンモニア濃度を達成した下流側の切替槽は無酸素状態といったような制御は困難である。特許文献１のように切替槽を好気槽の下流に設置する構成では、計測器を設置する好気槽の位置によっては、その上流で目標アンモニア濃度を達成する場合が考えられ、更なる風量削減、窒素除去の余地があると考えられる。また、特許文献１や特許文献２では、切替槽の状態制御は、ブロワに加えて、撹拌機やドラフトチューブエアレータの制御が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明は微生物により下水を処理する水処理装置において、
好気状態と無酸素状態とに切り替えられる複数の切替槽を含む反応槽と、少なくとも前記切替槽に設置された散気部と、前記散気部に空気を供給するブロワと、前記反応槽への流入水の流量を推定する流入流量推定部と、前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定する流入アンモニア濃度推定部と、前記切替槽への風量を推定する第１風量推定部と、
前記切替槽への風量を制御する風量制御部と、前記切替槽でのアンモニア濃度を推定する切替槽アンモニア濃度推定部とを備え、前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記第１風量推定部の出力値と、前記流入流量推定部の出力値とから、前記切替槽でのアンモニア濃度減少量を演算する第１アンモニア減少量演算機能を備え、前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記流入アンモニア濃度推定部の出力値と、前記第1アンモニア減少量演算機能により演算した前記切替槽でのアンモニア濃度減少量とから、前記切替槽でのアンモニア濃度を推定し、複数の前記切替槽のうち、予め設定した目標アンモニア濃度に対して、前記切替槽アンモニア濃度推定部の出力値が前記目標アンモニア濃度以下となる前記切替槽では、前記風量制御部により無酸素状態に制御し、その他の前記切替槽は好気状態に制御することを特徴とするものである。
【００１０】
更に、本発明は水処理装置において、前記風量制御部では、前記切替槽への風量を予め設定した微曝気風量設定値、もしくは零に風量を低減し、前記切替槽を擬似無酸素状態、もしくは無酸素状態に制御することを特徴とするものである。
【００１１】
更に、本発明は水処理装置において、前記切替槽を、前記反応槽の最も下流に設置することを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明は水処理装置において、前記切替槽が好気槽の下流側に設置された構成であり、前記好気槽への風量を推定する第２風量推定部を備え、前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記第２風量推定部の出力値と、前記流入流量推定部の出力値とから、好気槽でのアンモニア濃度減少量を演算する第２アンモニア減少量演算機能を備え、前記切替槽アンモニア濃度推定部が、前記流入アンモニア濃度推定部の出力値と、前記第２アンモニア減少量演算機能により演算した好気槽でのアンモニア濃度減少量と、前記第１アンモニア減少量演算機能により演算した切替槽でのアンモニア濃度減少量とから、前記切替槽でのアンモニア濃度を推定することを特徴とするものである。
【００１３】
更に、本発明は水処理装置において、
前記流入流量推定部が、日時と、曜日と、降水量とのうち少なくとも一つの項目を用いて前記反応槽への流入水の流量を推定する、もしくは流入流量計測手段を用いて前記反応槽への流入水の流量を計測することを特徴とするものである。
【００１４】
更に、本発明は水処理装置において、前記流入アンモニア濃度推定部が、日時と、曜日と、降水量と、前記反応槽への流入水の流量とのうち少なくとも一つの項目を用いて、前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定することを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明は水処理装置において、
前記反応槽の上流に、前記下水の有機物濃度を計測する有機物濃度計測手段を設置し、前記流入アンモニア濃度推定部が、日時と、曜日と、降水量と、前記反応槽への流入水の流量と、前記有機物濃度計測手段の出力値とのうち少なくとも一つの項目を用いて、前記反応槽への流入水のアンモニア濃度を推定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、好気槽を有する下水処理装置において、新規計測器を用いず、各反応槽のNH4-N濃度を推定し、切替槽の状態を制御する。これにより、新規計測器に掛かる費用、維持管理作業を低減できる。また、計測器の設置位置に制限されず、切替槽の状態を制御できるため、風量削減、窒素除去向上を両立できる。さらに、風量制御のみで切替槽の状態制御が可能であるため、撹拌機などの導入が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。
【図２】実施例１に係る制御フロー図
【図３】シミュレータ上での風量とＮＨ４−Ｎ濃度の減少量の関係
【図４】切替槽２−ａ、２−ｂの状態ごとの、下水および各反応槽でのＮＨ４−Ｎ濃度
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。この水処理装置Ｓは、活性汚泥を利用して有機物と窒素を除去する。
【００２０】
（水処理装置の構成）
図１に示すように、水処理装置Ｓは、主な構成要素として、好気槽１と、切替槽２（２ａおよび２ｂ）と、最終沈殿池３とを有している。これらの構成要素の機能について、以下に説明する。
（好気槽）
好気槽１は下水１００と、返送汚泥１０２とが流入し、活性汚泥中の硝化細菌により、ＮＨ４−ＮをＮＯ３−Ｎへ酸化する硝化が行われる。また、好気性従属栄養細菌による有機物酸化が行われる。
（切替槽）
切替槽２（２−ａおよび２−ｂ）は、槽内の状態を好気状態と無酸素状態に切り替えられる槽である。切替槽２が好気状態の場合は、残存しているＮＨ４−ＮがＮＯ３−Ｎへ硝化され、好気性従属栄養菌による有機物酸化も行われる。切替槽２が無酸素状態の場合は、残存しているＮＯ３-Ｎを、活性汚泥中の脱窒細菌によりＮ２ガスへと脱窒される。
（最終沈殿池）
最終沈殿池３は、上澄み液と活性汚泥とを沈降分離する施設である。沈降分離した上澄み液は、処理水１０１として系外に放流される。また、沈降分離した活性汚泥は返送汚泥１０２として好気槽１へと返送され、再度一連の生物処理に利用される。
以下、水処理装置Ｓについてより詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、好気槽１には下水１００と、最終沈殿池３からの返送汚泥１０２が流入する。好気槽１には好気槽散気部４が設置されている。好気槽１の下流側には、切替槽２−ａおよび２−ｂが設置されており、切替槽２−ａには好気槽１からの流出水が流入し、切替槽２−ｂには切替槽２−ａからの流出水が流入する。また、切替槽２−ａ、２−ｂにはそれぞれ切替槽散気部５−ａ、５−ｂが設置されている。好気槽散気部４と、切替槽散気部５−ａと、切替槽散気部５−ｂには、ブロワ６が設置され、空気が供給される。また、切替槽散気部５−ａ、５−ｂには、風量弁７−ａ、７−ｂがそれぞれ接続されている。切替槽２−ｂの下流側には最終沈殿池３が設置されており、流路８００と返送ポンプ８を通じて好気槽１と連通している。
【００２２】
流入流量計測手段である流量計９と返送汚泥流量計１０とが、それぞれ好気槽１の上流と、流路８００とに設置されている。流量計９により、下水１００の流量を計測する。同様に、返送汚泥流量計１０により、返送汚泥１０２の流量を計測する。流量計９と、返送汚泥流量計１０とは、流入流量推定部１１に接続されている。流入流量推定部１１では、流量計９の計測値と返送汚泥流量計１０の計測値とを足し合わせることで、好気槽１への流入水の流量を算出する。
【００２３】
日時や、曜日、降水量、好気槽１への流入水の流量と、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度との関係を記録したデータベースを搭載した流入アンモニア濃度推定部１２を設置する。流入アンモニア濃度推定部１２では、流入流量推定部１１により算出した好気槽１への流入水の流量に基づき、日時や曜日、降水量を考慮して、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度を推定する。
【００２４】
風量計１３をブロワ６から各反応槽への分岐配管までに設置し、ブロワ６から供給される風量を計測する。風量計１２は、第１風量推定部および第２風量推定部である風量推定部１４に接続されている。風量推定部１４では、風量計１３により計測したブロワ６の風量から、好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂへの風量を推定する。
【００２５】
流入流量推定部１１と、流入アンモニア濃度推定部１２と、風量推定部１４とは、切替槽アンモニア濃度推定部１５に接続されている。切替槽アンモニア濃度推定部１５には第１アンモニア減少量演算機能および第２アンモニア濃度減少量演算機能が搭載されており、流入流量推定部１１により推定した好気槽１への流入水の流量と、風量推定部１４で推定した好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂへの風量とから、好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂでのアンモニア濃度の減少量を演算する。さらに、切替槽アンモニア濃度推定部１５では、演算した各反応槽でのアンモニア濃度減少量と、流入アンモニア濃度推定部１２により推定した好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度とから、好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂ内のＮＨ４−Ｎ濃度を推定する。
【００２６】
切替槽アンモニア濃度推定部１５は、風量制御部１６と接続されている。風量制御部１６は、風量弁７−ａ、７−ｂと接続されており、切替槽アンモニア濃度推定部１５により推定した切替槽２−ａ、２−ｂのＮＨ４−Ｎ濃度に基づき、風量弁７−ａ、７−ｂの開度を制御する。例えば、好気槽１のＮＨ４−Ｎ濃度が目標アンモニア濃度以下であれば、風量弁７−ａ、７−ｂの開度を槽内の撹拌が維持できる最低限の風量まで低減し、切替槽２−ａ、２−ｂを、微曝気撹拌による擬似的な無酸素状態（擬似無酸素状態）に制御する。
【００２７】
図２に実施例１に係る切替槽への風量の制御フローを示す。以下、本実施例における切替槽への風量の制御フローについて詳細に説明する。
【００２８】
まず、ステップ１０１(以下、Ｓ１０１と称する)において、目標アンモニア濃度（CNH_0）を設定する。
【００２９】
次に、Ｓ１０２において、流量計９により下水１００の流量（Qw(t)）を計測し、返送汚泥流量計１０により返送汚泥１０２の流量（Qr(t)）を計測する。Ｓ１０３では、流入流量推定部１１において、下水１００の流量（Qw(t)）と返送汚泥１０２の流量（Qr(t)）の合計として、好気槽１への流入流量（Qin(t)）を算出する。
【００３０】
Ｓ１０４では、流入アンモニア濃度推定部１２により、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度（CN_in(t)）を推定する。一般的な下水処理場では、流入下水の流量や水質に変動パターンがあり、変動パターンは曜日や、降水量などの気象条件によって異なる。そこで、Ｓ１０４において、日時や、曜日、降水量、好気槽１への流入水の流量と、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度との関係を記録したデータベースを用いて、日時と、曜日と、降水量と、流入量推定部１１において算出した好気槽１への流入水の流量とから、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度（CN_in(t)）を推定する。
【００３１】
Ｓ１０５では、風量計１３により計測したブロワ６の風量を元に、風量推定部１４において、各槽への風量配分比から好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂへの風量を推定する。各槽への風量配分比は、風量弁７−a、７−ｂの開度の関数となる。例えば、算出式（１）により、各槽への風量配分比を算出する。
【００３２】
【数１】
0006375257.tif 000002
【００３３】
ここで、ＱＢ [m3/min]：ブロワ６の風量、ＱＢ（反応槽） [m3/min]：好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂのいずれかの風量、ＶＯ反応槽 [-]：好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂのいずれかの弁開度とする。また、好気槽１の弁開度（ＶＯ好気槽）は１．０とするが、好気槽１へのブロワ６からの配管において、風量弁が設置されている場合、その弁開度に従う。
【００３４】
Ｓ１０６では、切替槽アンモニア濃度推定部１５において、第１アンモニア減少量演算機能および第２アンモニア減少量演算機能を用いて、好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂのＮＨ４−Ｎ濃度を推定する。第１アンモニア減少量演算機能および第２アンモニア減少量演算機能では、各反応槽における供給風量からＮＨ４−Ｎ濃度の減少量を演算する。
図３に、本発明者が実際の下水処理場を模擬したシミュレータ上で、好気槽での供給風量とＮＨ４−Ｎ濃度の減少量の関係を調べた結果を示す。供給した風量からＮＨ４−Ｎ濃度の減少量を推定可能であることが分かる。供給した風量は、下水１００が各反応槽に滞留している間に供給された風量の積算値であるため、各反応槽への風量と、好気槽１への流入流量（Qin(t)）との関数となる。アンモニア減少量演算機能により演算した好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂでのＮＨ４−Ｎ濃度の減少量を、好気槽１への流入水のＮＨ４-Ｎ濃度から減じていくことにより、好気槽１，切替槽２−ａ、２−ｂのＮＨ４−Ｎ濃度を推定する。
【００３５】
Ｓ１０７において、切替槽２−ａ、２−ｂのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値と目標アンモニア濃度を比較する。図４に好気槽１、切替槽２−ａ、２−ｂの状態ごとの、各反応槽でのＮＨ４−Ｎ濃度の概念図を示す。好気槽１で硝化が十分に進行し、好気槽１でのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度以下となった場合、Ｓ１０８において、風量制御部１６により、風量弁７−ａ、７−ｂの開度を低減し、切替槽２−ａ、２−ｂを微曝気撹拌による擬似的な無酸素状態（擬似無酸素状態）とする（図４△のグラフ）。一方、好気槽１のＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度より高ければ、切替槽２−ａは好気状態を維持する。次に、好気状態とした切替槽２−ａにおいて硝化が十分に進行し、切替槽２−aのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度以下となった場合、切替槽２−ｂは擬似無酸素状態に制御する（図４□のグラフ）。一方、好気状態とした切替槽２−ａでの硝化が不十分であり、切替槽２−ａのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度より高ければ、好気状態を維持する（図４○のグラフ）。
【００３６】
このように、ＮＨ４計などの計測器の新規導入なしに、各反応槽のＮＨ４−Ｎ濃度を推定し、切替槽の状態を制御することで、過剰曝気の抑制、窒素除去の向上が期待できる。また、切替槽が複数ある場合においても、それぞれの切替槽のＮＨ４−Ｎ濃度の推定値に応じて擬似無酸素状態に制御する位置および数を決定することができる。
【００３７】
なお、本実施例では、流量計９により下水１００の流量を計測したが、日時、曜日、降水量と、下水１００の流量との関係を記録したデータベースを用い、日時、曜日、降水量の少なくとも一つの項目から下水１００の流量を推定しても良い。また、本実施例では、返送汚泥流量計１０により返送汚泥１０２の流量を計測したが、必ずしも返送汚泥流量計１０を設置する必要はなく、例えば返送汚泥流量を下水１００に対する流量比一定に制御している場合、下水１００の流量と、下水１００に対する流量比とから算出しても良い。
【００３８】
本実施例では、流入アンモニア濃度推定部１２は、日時や、曜日、降水量、好気槽１への流入水の流量と、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度との関係を記録したデータベースを搭載していたが、日時や、曜日、降水量と、下水１００の流量と、下水１００のＮＨ４−Ｎとの関係を記録したデータベースを搭載していても良い。その場合の好気槽1への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度の推定は以下の手順に従う。まず、日時や、曜日、降水量と、下水１００の流量と、下水１００のＮＨ４−Ｎとの関係を記録したデータベースを用いて、日時と、曜日と、降水量と、流量計９により計測した下水１００の流量とから、下水１００のＮＨ４−Ｎ濃度（CN_w(t)）を推定する。次に、水処理装置ＳにおいてＮＨ４−Ｎに関する目標水質を達成した場合を想定し、返送汚泥１０２のＮＨ４−Ｎ濃度（CN_r(t)）を目標アンモニア濃度（CNH_0）に設定する。好気槽１への流入水は、下水１００と返送汚泥１０２との混合水であるため、式（２）に基づき、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度（CN_in(t)）を推定する。
【００３９】
【数２】
0006375257.tif 000003
【００４０】
ここで、ＣＮ＿ｉｎ（ｔ）[mg/L]：時刻ｔにおける好気槽１への流入水のＮＨ４-Ｎ濃度、ＣＮ＿ｗ（ｔ）[mg/L]：時刻ｔにおける下水１００のＮＨ４-Ｎ濃度、ＣＮ＿ｒ（ｔ）[mg/L]：時刻ｔにおける返送汚泥１０２のＮＨ４-Ｎ濃度、Ｑｗ（ｔ）[m3/min]：時刻ｔにおける下水１００の流量、Ｑｒ（ｔ）[m3/min]：時刻ｔにおける返送汚泥１０２の流量とする。なお、ＣＮ＿ｒ（ｔ）は、目標アンモニア濃度（CNH_0）に設定しても良い。
【００４１】
本実施例では、流入アンモニア濃度推定部１２のデータベースにおいて、好気槽１への流入水のＮＨ４-Ｎ濃度を記録していたが、必ずしもＮＨ４−Ｎ濃度である必要はなく、全窒素濃度などＮＨ４−Ｎ濃度を推定できる指標であれば良い。また、窒素成分以外の指標においてもＮＨ４−Ｎ濃度を推定できるものであれば良く、例えば下水１００の有機物濃度と窒素濃度の比に変動パターンがある下水処理場では、好気槽１の上流に流入有機物濃度計測手段である有機物濃度計を設置し、有機物濃度計により計測した下水１００の有機物濃度から、好気槽1への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度を推定してもよい。
【００４２】
本実施例では、風量推定部１４において、風量計１３により計測したブロワ６の風量から、各反応槽への風量を推定したが、風量計１３をブロワ６から各反応槽へ接続する配管に設置し、各反応槽への風量を計測しても良い。
【００４３】
本実施例では、第１アンモニア減少量演算機能および第２アンモニア減少量演算機能において、各反応槽への風量と、好気槽１への流入水の流量の関数として、ＮＨ４−Ｎ濃度の減少量を演算したが、風量や流入流量に加えて、水温や活性汚泥濃度、有機物濃度などの水質に関する項を追加しても良い。水温や活性汚泥濃度、有機物濃度は計測器による計測値を用いても良く、またデータベースを参考にしても良い。また、好気槽などに溶存酸素（ＤＯ）計などを設置し、風量とＤＯの関係から、風量とＮＨ４−Ｎ濃度の減少量に関する関数を補正しても良い。
【００４４】
本実施例では、切替槽２を無酸素状態とする際、微曝気撹拌による擬似無酸素状態としたが、微曝気による撹拌ではなく、撹拌機を設置し、撹拌機による撹拌を実施しても良い。また、曝気停止時においても活性汚泥の逆流が生じない膜式散気装置を切替槽散気部５として使用している場合、短時間曝気を停止しても良い。
【００４５】
本実施例では、切替槽２−ａ、切替槽２−ｂの状態の制御を、それぞれ好気槽１、切替槽２−ａのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値に基づき実施したが、その制御は時間遅れを持っても良い。例えば、切替槽２−ａのＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度以下となった時刻をｔとすると、好気槽１への流入水の流量の関数で表されるΔｔを加算し、時刻ｔ＋Δｔにおいて、切替槽２−ｂの状態を擬似無酸素状態に制御しても良い。また、切替槽２（２−ａ、２−ｂ）のＮＨ４−Ｎ濃度の推定値が目標アンモニア濃度以下となった時刻において、切替槽２（２−ａ、２−ｂ）の状態を擬似無酸素状態に制御しても良い。
【００４６】
本実施例では、好気槽１と切替槽２の構成であったが、切替槽２のみの構成でも良い。また、本制御は、嫌気好気活性汚泥法や嫌気好気無酸素法など嫌気槽や無酸素槽を有する処理プロセスにおいても適用可能である。
【００４７】
本実施例では、切替槽２を水処理装置Ｓの最も下流に設置した。撹拌機により撹拌する通常の無酸素槽では脱窒気泡が生成され、最終沈殿池での活性汚泥の沈降性が低下する。そのため、無酸素槽の後段に脱窒気泡を除去するための好気槽を設置する必要がある。一方、切替槽２では、擬似無酸素状態においても微曝気により撹拌するため、脱窒気泡が除去され、後段の好気槽は不要となる。そのため、目標アンモニア濃度の設定の際に、後段の好気槽でのＮＨ４−Ｎ減少量を考慮する必要がなく、制御の信頼性が向上する。なお、好気槽を水処理装置Ｓの最も下流に設置した場合も、本制御は適用可能である。
【００４８】
本制御は、ＮＨ４計など新規計測器を用いないことを特徴としているが、ＮＨ４計を導入した場合にも適用可能である。例えば、好気槽１の上流にアンモニア計を設置し、好気槽１への流入水のＮＨ４−Ｎ濃度を計測しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
S…水処理装置
100…下水
101…処理水
102…返送汚泥
800…返送汚泥の移送流路
1…好気槽
2…切替槽
3…最終沈殿池
4…好気槽散気部
5…切替槽散気部
6…ブロワ
7…風量弁
8…返送ポンプ
9…流量計
10…返送汚泥流量計
11…流入流量推定部
12…流入アンモニア濃度推定部
13…風量計
14…風量推定部
15…切替槽アンモニア濃度推定部
16…風量制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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