(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に硝化処理した後の処理水の水質を、前記被処理水に含有されている成分の濃度に基づいて計算された最大反応速度の値をパラメータに用いて予測するシミュレーション方法であって、
アンモニア酸化細菌によるアンモニア性窒素の酸化反応の最大反応速度の値をパラメータに用い、しかも、前記被処理水中の塩化物イオン濃度を変数とし該塩化物イオン濃度の値が増大した際に最大反応速度の値が増大する関数で塩化物イオン濃度と関係付けられた前記最大反応速度の値をパラメータに用いて前記硝化処理後の処理水の水質を予測することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項２】
前記最大反応速度の値をＶAOB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記塩化物イオン濃度の値をＤCL（ｍｇ／ｌ）として、前記被処理水に塩化物イオンが含有されていない場合の最大反応速度の値をＶAOB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記関数をｆAOB（ｘ）とした際に、下記式（１）
【数１】
0005255818.tif 000066
によって最大反応速度の値（ＶAOB）が塩化物イオン濃度（ＤCL）と関係付けられておりしかも、前記関数ｆAOB（ｘ）は、下記式（２）
【数２】
0005255818.tif 000067
を満たす（ｘ、ｙ）の軌跡が、下記式（３）
【数３】
0005255818.tif 000068
で与えられる直線と、下記式（４）
【数４】
0005255818.tif 000069
で与えられる直線との間を通る直線または曲線となる関数である請求項１記載のシミュレーション方法。
【請求項３】
窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に硝化処理した後の処理水の水質を、前記被処理水に含有されている成分の濃度に基づいて計算された最大反応速度の値をパラメータに用いて予測するシミュレーション方法であって、
亜硝酸酸化細菌による亜硝酸性窒素の酸化反応の最大反応速度の値をパラメータに用い、しかも、前記被処理水中の塩化物イオン濃度を変数とし該塩化物イオン濃度の値が増大した際に最大反応速度の値が減少する関数で塩化物イオン濃度と関係付けられた前記最大反応速度の値をパラメータに用いて前記硝化処理後の処理水の水質を予測するシミュレーション方法。
【請求項４】
前記最大反応速度の値をＶNOB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記塩化物イオン濃度の値をＤCL（ｍｇ／ｌ）として、前記被処理水に塩化物イオンが含有されていない場合の最大反応速度の値をＶNOB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記関数をｆNOB（ｘ）とした際に、下記式（９）
【数５】
0005255818.tif 000070
によって最大反応速度の値（ＶNOB）が塩化物イオン濃度（ＤCL）と関係付けられておりしかも、前記関数ｆNOB（ｘ）は、下記式（１０）
【数６】
0005255818.tif 000071
を満たす（ｘ、ｙ）の軌跡が、下記式（１１）
【数７】
0005255818.tif 000072
で与えられる直線と、下記式（１２）
【数８】
0005255818.tif 000073
で与えられる直線との間を通る直線または曲線となる関数である請求項３記載のシミュレーション方法。
【請求項５】
窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に脱窒処理した後の処理水の水質を、前記被処理水に含有されている成分の濃度に基づいて計算された最大反応速度の値をパラメータに用いて予測するシミュレーション方法であって、
硝酸還元細菌による硝酸性窒素の還元反応の最大反応速度の値をパラメータに用い、しかも、前記被処理水中の塩化物イオン濃度を変数とし該塩化物イオン濃度の値が増大した際に最大反応速度の値が減少する関数で塩化物イオン濃度と関係付けられた前記最大反応速度の値をパラメータに用いて前記脱窒処理後の処理水の水質を予測するシミュレーション方法。
【請求項６】
前記最大反応速度の値をＶNARB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記塩化物イオン濃度の値をＤCL（ｍｇ／ｌ）として、前記被処理水に塩化物イオンが含有されていない場合の最大反応速度の値をＶNARB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記関数をｆNARB（ｘ）とした際に、下記式（１７）
【数９】
0005255818.tif 000074
によって最大反応速度の値（ＶNARB）が塩化物イオン濃度（ＤCL）と関係付けられておりしかも、前記関数ｆNARB（ｘ）は、下記式（１８）
【数１０】
0005255818.tif 000075
を満たす（ｘ、ｙ）の軌跡が、下記式（１９）
【数１１】
0005255818.tif 000076
で与えられる直線と、下記式（２０）
【数１２】
0005255818.tif 000077
で与えられる直線との間を通る直線または曲線となる関数である請求項５記載のシミュレーション方法。
【請求項７】
窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に脱窒処理した後の処理水の水質を、前記被処理水に含有されている成分の濃度に基づいて計算された最大反応速度の値をパラメータに用いて予測するシミュレーション方法であって、
亜硝酸還元細菌による亜硝酸性窒素の還元反応の最大反応速度の値をパラメータに用い、しかも、前記被処理水中の塩化物イオン濃度を変数とし該塩化物イオン濃度の値が増大した際に最大反応速度の値が減少する関数で塩化物イオン濃度と関係付けられた前記最大反応速度の値をパラメータに用いて前記脱窒処理後の処理水の水質を予測するシミュレーション方法。
【請求項８】
前記最大反応速度の値をＶNIRB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記塩化物イオン濃度の値をＤCL（ｍｇ／ｌ）として、前記被処理水に塩化物イオンが含有されていない場合の最大反応速度の値をＶNIRB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）、前記関数をｆNIRB（ｘ）とした際に、下記式（２５）
【数１３】
0005255818.tif 000078
によって最大反応速度の値（ＶNIRB）が塩化物イオン濃度（ＤCL）と関係付けられておりしかも、前記関数ｆNIRB（ｘ）は、下記式（２６）
【数１４】
0005255818.tif 000079
を満たす（ｘ、ｙ）の軌跡が、下記式（２７）
【数１５】
0005255818.tif 000080
で与えられる直線と、下記式（２８）
【数１６】
0005255818.tif 000081
で与えられる直線との間を通る直線または曲線となる関数である請求項７記載のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水処理、例えば、下水処理、工場排水処理などにおいて、処理の効率化、処理能力の高度化、水処理に用いられるエネルギーの省力化、水処理のコストの低コスト化などが進められている。
例えば、種々の条件下でのプロセスの挙動を経験に基づいて予測して処理水の水質を一定以上に維持すべく、水処理施設の運転条件の設定を行なう手法は、種々の条件下でのプロセスの挙動を定量的に予測することが困難であるため、水処理が非効率的であり、エネルギーの浪費、コストの増加をもたらすおそれがあることから改良が求められている。
このようなことから、経験に基づく種々の条件下でのプロセスの挙動の予測に代えて、細菌群の増殖や死滅などの反応を計算するシミュレーションが導入され、より定量的な予測を行なうことが試みられている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
この内、特許文献２には、下水処理プロセスを構成する単位装置を部品としてモデル化するＩＡＷＱ（現「ＩＷＡ」）活性汚泥モデルＮｏ．２を有し、ＩＡＷＱ（現「ＩＷＡ」）活性汚泥モデルＮｏ．２によりモデル成分入力値に基づいて部品毎にモデル成分出力値を求めるシミュレータと、下水処理プロセスに導入される被処理水中の成分等をオンラインで計測する計測手段と、計測値とモデル成分入力値を含む相関式を用いた変換手段を有し、計測手段からの計測値を変換手段の相関式を用いてモデル成分入力値に変換する演算手段とを備えた下水処理プロセスシミュレータシステムが開示されている。
そして、前記特許文献２に記載の発明は、被処理水の水質と処理水質に基づき、反応速度論定数をキャリブレーションするものである。
【０００４】
しかし、生物処理における処理水の水質は、種々の要因に影響を受け、たとえ処理水質に基づくキャリブレーションを実施して、一旦は、実際の処理水質に近いシミュレーション結果が得られたとしても、時間の経過とともに、実際の処理水質とシミュレーション結果との乖離が大きくなる。
したがって、頻繁にキャリブレーションをやり直さなければ処理水質の予測精度を低下させてしまうこととなる。
すなわち、従来のシミュレーション方法やシミュレーション装置においては、予測精度の低下を抑制しつつキャリブレーションの手間を削減することが困難であるという問題を有している。
また、このようなシミュレーションによって処理水質の予測を実施しつつ生物処理工程を実施する生物処理方法や生物処理装置においては、予測精度の低下を防止することが困難なことから、実際の処理水質を確認する作業などの手間を削減することが困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２３３９３号公報
【特許文献２】特開２０００−１０７７９６号公報
【特許文献３】特公平７−１０６３５７号公報
【特許文献４】特開平９−４７７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、キャリブレーションの手間を削減させ得るシミュレーション方法ならびにシミュレーション装置の提供を課題としている。
また、本発明は、要する手間を削減し得る生物処理方法や生物処理装置の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に硝化処理あるいは脱窒処理する際には、被処理水中の塩化物イオンが細菌による硝化、脱窒の反応に影響を与えており、しかも、その量に応じた影響を与えていることを見出し本発明の完成にいたったのである。
【０００８】
すなわち、本発明に係るシミュレーション方法は、窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に硝化処理あるいは脱窒処理した後の処理水の水質を、前記被処理水に含有されている成分の濃度に基づいて計算された最大反応速度の値をパラメータに用いて予測するシミュレーション方法であって、前記被処理水中の塩化物イオン濃度を変数とする関数の計算結果に基づいて前記最大反応速度の値を計算することにより、前記塩化物イオン濃度との間に関数関係を有する状態で、前記最大反応速度の値をパラメータに用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、窒素成分を含有する被処理水を細菌によって生物学的に硝化処理あるいは脱窒処理した後の処理水の水質を予測すべく実施するシミュレーションにおいて、硝化、脱窒の反応に影響を与える塩化物イオンの濃度を最大反応速度の値に反映させることができ、シミュレーション結果と実際の処理水の水質との乖離を抑制させ得る。
すなわち、キャリブレーションの手間を削減させ得るシミュレーション方法ならびにシミュレーション装置を提供し得る。
【００１３】
また、そのことによって実際の処理水質の確認頻度を低減させることができ、生物処理方法や生物処理装置に要する手間を削減させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施形態の生物学的水処理のシミュレーション方法について、窒素成分を処理対象物質として含有する排水を被処理水として、硝化処理、脱窒処理などの生物処理工程を実施する場合を例に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態のシミュレーション方法により各生物処理工程後の処理水の水質を予測しつつ排水の生物学的処理が実施される生物処理装置を示す概略ブロック図である。
図中１は、排水を一連の処理工程に導入するための第一連絡管であり、２は、該第一連絡管１により排水（被処理水）が導入される硝化槽を表している。
【００１６】
３は、硝化槽２から排出される処理水が流通される第二連絡管であり、４は、この第二連絡管３を通じて硝化槽２の処理水が被処理水として流入される脱窒槽を表している。
【００１７】
５は、脱窒槽４から排出される処理水が流通される第三連絡管であり、６は、この第三連絡管５を通じて脱窒槽４の処理水が被処理水として流入される再曝気槽を表している。
【００１８】
７は、再曝気槽６から排出される処理水が流通される第四連絡管であり、８は、この第四連絡管７を通じて再曝気槽６の処理水が被処理水として流入される沈殿槽を表している。
【００１９】
さらに、９は、沈殿槽８から沈殿分離された上澄液が分離液として系外に排出される第五連絡管である。
また、ここでは、詳述しないがこの図１に示す生物処理装置には、前記沈殿槽８で沈殿分離された汚泥の一部を系外に余剰汚泥として排出するための連絡管（以下「汚泥引抜き配管」ともいう）ならびに、前記沈殿槽８で沈殿分離された汚泥の一部を硝化槽２に返送するための連絡管（以下「返送汚泥配管」ともいう）とが備えられている。
【００２０】
前記硝化槽２に第一連絡管１を通じて導入される被処理水（排水）には、通常、アンモニア性窒素が含有されている。
そして、前記硝化槽２には、アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌などを含む活性汚泥が収容されており、前記被処理水の導入によって硝化槽２に導入される処理対象物質であるアンモニア性窒素は、前記活性汚泥と前記被処理水とにより硝化槽２に形成されてなる混合相中において細菌によって分解（酸化）される。
【００２１】
前記アンモニア酸化細菌としては、例えば、ニトロソモナス（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）、ニトロソコッカス（Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ）などが挙げられ、前記亜硝酸酸化細菌としては、例えば、ニトロバクター（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）、ニトロスピラ（Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ）などが挙げられる。
【００２２】
また、酸化能力を発揮する細菌として、被処理水中の有機物質の分解において酸化能力を発揮する細菌が活性汚泥中にさらに含有されていてもよく、このような細菌としては、例えば、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属細菌、ズーグレア（Ｚｏｏｇｌｏｅａ）属細菌、マイクロコッカス（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）属細菌などが挙げられる。
【００２３】
この硝化槽２には、流入される被処理水中の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度計と、流入される被処理水と汚泥とによってこの硝化槽２に形成される混合相について実施される各種測定値をパラメータとして脱窒槽４に向けて流下される処理水の水質を予測するシミュレーション装置（図示せず）が設けられている。
このシミュレーション装置には、汚泥に含まれている細菌による硝化反応の最大反応速度の値がパラメータに用いられており、しかも、この最大反応速度の値は、この硝化槽２においてアンモニア酸化細菌に負荷されるアンモニア性窒素の量と前記塩化物イオン濃度との双方に対して関数関係を有する状態でパラメータに用いられている。
このシミュレーション装置によるシミュレーション方法については、後段において詳述する。
【００２４】
前記脱窒槽４には、硝酸還元細菌、亜硝酸還元細菌、亜酸化窒素還元細菌等を含む活性汚泥が収容されており、前記硝化槽２の処理水（脱窒槽４における被処理水）の導入によって脱窒槽４に導入される処理対象物質である硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、および、亜酸化窒素などは、前記活性汚泥と前記被処理水とにより脱窒槽４に形成されてなる混合相中において前記細菌によって分解（還元）される。
そして、この細菌によって亜硝酸性窒素や硝酸性窒素などを窒素ガスに還元し、該窒素ガスを大気中に放散することで被処理水から窒素成分が除去される。
【００２５】
前記脱窒槽４の活性汚泥には、処理対象物質に対して還元能力を発揮する細菌として、例えば、脱窒活性に関与する細菌を含有させることができ、例えば、アルカリジェネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属細菌、アゾアルカス（Ａｚｏａｒｃｕｓ）属細菌、パラッコッカス（Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ）属細菌、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属細菌などが挙げられる。
【００２６】
この脱窒槽４には、硝化槽２から流入される被処理水中の塩化物イオン濃度を測定する塩化物イオン濃度計と、流入される被処理水と活性汚泥とによりこの脱窒槽４に形成される混合相について実施される各種測定値をパラメータとして再曝気槽６に向けて流下される処理水の水質を予測するシミュレーション装置が設けられている。
このシミュレーション装置には、汚泥に含まれている細菌による脱窒反応の最大反応速度の値がパラメータに用いられており、しかも、この最大反応速度の値は、この脱窒槽４において細菌に負荷される処理対象物質の量と前記塩化物イオン濃度との双方に関数関係を有する状態でパラメータに用いられている。
【００２７】
このシミュレーション装置によるシミュレーション方法については、後段において詳述する。
【００２８】
前記再曝気槽６には、脱窒槽４の処理水（脱窒槽４から導入される被処理水）中に残留する有機物を好気条件下において分解除去するための曝気手段（図示せず）が備えられている。
【００２９】
前記沈殿槽８は、前記再曝気槽６から導入される被処理水に含有される活性汚泥などの固形成分を液体成分と沈殿分離するために必要な平均滞留時間を確保すべく、被処理水の流入量に対する十分な容積を有するよう形成されている。
【００３０】
なお、ここでは詳述しないが、従来公知の生物処理装置に採用されている各種構成ならびに改良を本発明の効果を損ねない範囲において本実施形態の生物処理装置にも採用することができる。
【００３１】
次いで、上記生物処理装置を用いた生物処理方法におけるシミュレーション方法について説明する。
【００３２】
前記シミュレーション装置に用いられる水質のシミュレーションモデルとしては、最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌１個あたりに単位時間（例えば、一日）に負荷される処理対象物質の量ならびに塩化物イオン濃度との関数関係を、ＩＷＡ（世界水協会）により作成された、ＡＳＭ１、ＡＳＭ２、ＡＳＭ２ｄ、ＡＳＭ３などに組み込んで改良したものを用いることができる。
なかでも、モデルの拡張が容易であるという観点から、ＡＳＭ３に基づいて改良することが好ましい。
【００３３】
例えば、このＡＳＭ３に基づいたモデルに対して、最大反応速度の値と生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される前記処理対象物質の量ならびに塩化物イオン濃度との間に所定の関係が保たれるように関数をシミュレーション装置に組み込んでシミュレーションを実施する。
【００３４】
ここで、この最大反応速度の値と生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される前記処理対象物質の量ならびに塩化物イオン濃度との間に設ける関数の定義について説明する。
【００３５】
この関数については、まず、前記被処理水に塩化物イオンが含有されていない場合の最大反応速度の値と生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される前記処理対象物質の量との相関関係を求めるべく複数のデータを採取し、該データ群による回帰分析を実施するなどして定めることができる。
なお、この“被処理水に塩化物イオンが含有されていない”との用語は、本明細書中においては、“塩化物イオンが全く含有されていないか含有されていたとしても微量で無視できる程度の状態”を意図して用いている。
通常、被処理水中の塩化物イオン濃度が５００ｍｇ／ｌ以下であれば、“被処理水に塩化物イオンが含有されていない状態”とみなすことができる。
【００３６】
また、“最大反応速度”との用語は、一個の細菌が一時間あたりに分解するアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素などの処理対象物質の最大質量を意図しており、例えば、生物処理工程において単位時間あたりの処理対象物質の濃度変化の量：ΔＳ（ｆｇ／ｍ3／ｈ）と、生物処理工程において用いられている単位体積あたりの細菌数：ｎ（ｃｏｐｉｅｓ／ｍ3）とを求めて計算して求めることができる。
【００３７】
例えば、この塩化物イオンが含有されていない状態としてみなすことができ、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度：Ｖ0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）については、硝化、脱窒などの生物処理工程において単位時間あたりの処理対象物質の濃度変化の量：ΔＳ（ｆｇ／ｍ3／ｈ）と、生物処理工程において用いられている単位体積あたりの細菌数：ｎ（ｃｏｐｉｅｓ／ｍ3）とを求めて下記式（１）
【００３８】
【数１】
0005255818.tif 000002
【００３９】
を計算して求めることができる。
【００４０】
なお、単位時間あたりに分解される処理対象物質の濃度変化量（ΔＳ）については、処理対象物質を含む溶液と処理対象物質を分解する細菌を含む汚泥とを混合した試料を作製して、該試料中の処理対象物質の濃度の経時変化を測定するなどして測定することができる。
【００４１】
また、細菌数（ｃｏｐｙ）の単位については、換算係数を用いて、生物量（ＣＯＤｃｒ）の単位に置き換えた状態でシミュレーションに採用することも可能であり、例えば、細菌数：１ｃｏｐｙ＝３．９６５×１０-10ｍｇ−ＣＯＤｃｒなる換算係数で細菌数（ｃｏｐｙ）を生物量（ＣＯＤｃｒ）の単位に換算して採用することができる。
【００４２】
この硝化、脱窒などの生物処理工程において細菌１個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素などの処理対象物質の量：Ｌ（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）については、硝化処理あるいは脱窒処理の工程において単位時間あたりに単位体積あたりに負荷される処理対象物質の量：Ｑ（ｆｇ／ｍ3／ｄａｙ）と、生物処理工程において用いられている単位体積あたりの細菌数：ｎ（ｃｏｐｉｅｓ／ｍ3）とを求めて下記式（２）
【００４３】
【数２】
0005255818.tif 000003
【００４４】
を計算して求めることができる。
【００４５】
なお、この“生物処理工程において細菌一個あたりに単位時間に負荷される処理対象物質の量”とは、“生物処理工程に外部から導入される処理対象物質の量”ならびに“生物処理工程において他の細菌などによって産生される処理対象物質の量”などを合計した“処理対象物質の量”を意図している。
【００４６】
また、生物処理工程において単位時間あたりに単位体積あたりに負荷される処理対象物質の量（Ｑの値）については、１日間の実測を必要とするものではなく、例えば、半日の負荷の値を実測してその値を倍にして１日あたりの値に換算することもでき、逆に、２日以上の実測を実施して得られた実測値を測定日数で除して１日あたりの値に換算することもできる。
【００４７】
そして、塩化物イオンの影響がない状態（被処理水に塩化物イオンが含有されていないとみなすことができる状態）における生物処理工程において、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量：Ｌ（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）の値が変化した場合に最大反応速度の値：Ｖ0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）の値がどのように変化するかを、例えば、数点〜数十点のデータを採取して、該データをもとに分析を実施する。
【００４８】
通常、これらのデータは、硝化、脱窒処理の工程において細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量をｘ軸（横軸）とし、最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると右肩上がりの点群を形成する。
なお、最大反応速度の値については、後段において説明する測定方法によって定め得る。
【００４９】
すなわち、これらの点群は、下記式（３）
【００５０】
【数３】
0005255818.tif 000004
【００５１】
におけるｙ1の値をｘの値の増大とともに増大させる関数Ａ（ｘ）と
下記式（４）
【００５２】
【数４】
0005255818.tif 000005
【００５３】
におけるｙ2の値をｘの値の増大とともに増大させ、しかも、ｙ2＞ｙ1となる関数Ｂ（ｘ）との間に、その殆どを存在させることができる。
したがって、このＡ（ｘ）とＢ（ｘ）との間を通る関数ｇ（ｘ）を適宜設定して、生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量（Ｌ値）との間に下記式（５）
【００５４】
【数５】
0005255818.tif 000006
【００５５】
となる関数関係を設定することが好ましい。
すなわち、硝化、脱窒処理において細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量（Ｌ）が実質上とり得る範囲において、Ｂ（Ｌ）＞ｇ（Ｌ）＞Ａ（Ｌ）の関係となるようにして上記式（５）となる関数関係を設定することが好ましい。
【００５６】
なお、この生物処理工程において細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量（Ｌ）が実質上とり得る値の範囲とは、例えば、アンモニア酸化細菌によるアンモニア酸化の工程においては、通常、１００〜４０００（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）である。
また、例えば、亜硝酸酸化細菌による亜硝酸酸化の工程（硝化処理工程）においては、通常、１０００〜６００００（fｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）である。
また、例えば、硝酸還元細菌による硝酸還元の工程（脱窒処理工程）においては、通常、５〜８０（fｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）である。
さらに、例えば、亜硝酸還元細菌による亜硝酸還元の工程（脱窒処理工程）においては、通常、５〜１２０（fｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）である。
【００５７】
さらに、前記関数ｇ（ｘ）としては、Ｌの値の増大とともにＶ0の値を増大させる関数を選定することが好ましい。
なお、この“Ｌの値の増大とともにＶ0の値を増大させる関数”としては、横軸にＬの値、縦軸にＶ0の値をとってこの関数をグラフ化したときに、全体が右上がりの状態になっている状態であれば、局所的にＬの値の増大によってＶ0の値が低下する場合を含んでいてもよい。
そして、一般的な生物処理においてシミュレーション結果を実際の処理水質により近似させ得る点においてこの関数ｇ（ｘ）としては、下記一般式（６）
【００５８】
【数６】
0005255818.tif 000007
【００５９】
（ただし、ａ、ｂ、ｃは定数）などで定義される関数から選定することが好ましい。
【００６０】
このようなＬの値の増大とともにＶ0の値を増大させる関数を選定することで、シミュレーションの精度をより向上させ得る。
【００６１】
そして、処理水の水質の予測精度をさらに向上させてキャリブレーションの手間をいっそう削減させるべく、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値：Ｖ0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）と、塩化物イオン濃度の影響を反映させるための関数とによって細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量と被処理水中の塩化物イオンの濃度とのそれぞれに関数関係を有する状態で最大反応速度の値をパラメータとしてシミュレーション装置に用いる。
【００６２】
次いで、この塩化物イオン濃度の影響を反映させるための関数について説明する。
この関数を設定すべく、まずは、塩化物イオンを含む被処理水が流入された場合の影響についての調査を実施する。
この塩化物イオンの影響については、上記と同様にして、生物処理工程に導入される被処理水の塩化物イオン濃度の値：ＤCL（ｍｇ／ｌ）が既知の場合の最大反応速度：Ｖ（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）を求め、上記において求めた塩化物イオンが含有されていない状態での最大反応速度の値（Ｖ0）とを比較することにより求めることができる。
【００６３】
この塩化物イオン濃度については、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の３５．３の項に従う）などにより測定することができ、また、イオン電極法等を用いた塩化物イオンセンサによっても測定可能である。
【００６４】
なお、このとき、通常、データは、生物処理の工程において流入される被処理水中の塩化物イオン濃度をｘ軸（横軸）とし、最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると反応の種類によって右肩上がりまたは右肩下がりのいずれかの傾向を有する点群が形成される。
【００６５】
具体的には、硝化処理の工程において流入される被処理水中の塩化物イオン濃度をｘ軸（横軸）とし、アンモニア酸化細菌によるアンモニア酸化の最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると右肩上がりの点群を形成する。
【００６６】
また、硝化処理の工程において流入される被処理水中の塩化物イオン濃度をｘ軸（横軸）とし、亜硝酸酸化細菌による亜硝酸酸化の最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると右肩下がりの点群を形成する。
【００６７】
また、脱窒処理の工程において流入される被処理水中の塩化物イオン濃度をｘ軸（横軸）とし、硝酸還元細菌による硝酸還元の最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると右肩下がりの点群を形成する。
【００６８】
さらに、脱窒処理の工程において流入される被処理水中の塩化物イオン濃度をｘ軸（横軸）とし、亜硝酸還元細菌による亜硝酸還元の最大反応速度の値をｙ軸（縦軸）とする平面にプロットすると右肩下がりの点群を形成する。
【００６９】
したがって、この塩化物イオン濃度の値を変数とする関数：ｆ（ｘ）を、下記式（７）
【数７】
0005255818.tif 000008
【００７０】
となるように定めて最大反応速度の値に反映させることができる。
ここで、Ｖ0については、上記式（５）にて処理対象物質の量：Ｌ（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）を変数とする関数ｇ（ｘ）の計算結果により与えられていることから、最大反応速度の値は、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量ならびに塩化物イオン濃度の双方との間に関数関係を有する状態で定義され、下記式（８）
【００７１】
【数８】
0005255818.tif 000009
【００７２】
により定義されることとなる。
次いで、硝化、脱窒の各生物処理工程におけるシミュレーション装置ならびにシミュレーション方法について、より詳しく説明する。
【００７３】
（硝化工程）
前記硝化槽２においては、主として、アンモニア性窒素がアンモニア酸化細菌によって亜硝酸性窒素に分解されるアンモニア酸化と、該アンモニア酸化によって形成された亜硝酸性窒素の一部又は全部が亜硝酸酸化細菌によって硝酸性窒素に酸化される亜硝酸酸化との二つの工程が実施されることから、それぞれについてパラメータを設定する。
【００７４】
（アンモニア酸化について）
硝化槽２における、アンモニア性窒素の酸化反応は、例えば、従来のモデルでは、下記式（９）のようにして与えられてきた。
【００７５】
【数９】
0005255818.tif 000010
【００７６】
ただし、
μNH4：最大比増殖速度（１／ｄａｙ）
ＹNH4：増殖収率（ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ ＮＨ4−Ｎ）
ＳO2：溶存酸素濃度（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＳNH4：溶解性のアンモニア濃度（ｇ ＮＨ4−Ｎ／ｍ3）
ＳALK：アルカリ度（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＫO2：溶存酸素飽和係数（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＫNH4：アンモニア飽和係数（ｇ ＮＨ4−Ｎ／ｍ3）
ＫALK：アルカリ度飽和係数（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＸNH4：硝化槽内のアンモニア酸化細菌濃度（ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ3）
【００７７】
そして、このμNH4、ＹNH4については定数であることから、一個の細菌が一時間あたりに分解する処理対象物質の最大質量（最大反応速度）である（μNH4／ＹNH4）の値は、従来のモデルにおいては定数として与えられてきた。
また、被処理水中の塩化物イオン濃度（ＤCL）などの因子については、全く検討されていない状態であった。
【００７８】
一方で本実施形態にかかるシミュレーション装置には、上記式（９）のモデルに代えて、下記式（１０）を組み込んで用いる。
【００７９】
【数１０】
0005255818.tif 000011
【００８０】
ただし、
ＤCL：硝化工程に流入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬAOB：細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量（ｆｇ  ＮＨ4−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
ＳO2：溶存酸素濃度（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＳNH4：溶解性のアンモニア濃度（ｇ ＮＨ4−Ｎ／ｍ3）
ＳALK：アルカリ度（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＫO2：溶存酸素飽和係数（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＫNH4：アンモニア飽和係数（ｇ ＮＨ4−Ｎ／ｍ3）
ＫALK：アルカリ度飽和係数（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＸNH4：硝化槽内のアンモニア酸化細菌濃度（ｃｏｐｉｅｓ／ｍ3）
なお、細菌数（ｃｏｐｙ）に代えて、生物量（ＣＯＤｃｒ）をシミュレーションに採用することが可能である点については先に述べたとおりである。
【００８１】
そして、一個の細菌が一時間あたりに分解する処理対象物質の最大質量（すなわち、最大反応速度（式（９）における（μNH4／ＹNH4））をこの通常、細菌１個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量を変数とする関数（ｇAOB（ＬAOB））と塩化物イオン濃度を変数とする関数（ｆAOB（ＤCL））との積とすることにより、処理水の水質の予測精度を従来のシミュレーションに比べて向上させることができ、キャリブレーションの手間を削減させ得る。
【００８２】
なお、この式（１０）における細菌１個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量を変数とする関数（ｇAOB（ＬAOB））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（１１）
【００８３】
【数１１】
0005255818.tif 000012
【００８４】
におけるｙAOB1の値をｘの値の増大とともに増大させる関数ＡAOB（ｘ）と下記式（１２）
【００８５】
【数１２】
0005255818.tif 000013
【００８６】
におけるｙAOB2の値をｘの値の増大とともに増大させ、しかも、ｙAOB2＞ｙAOB1となる関数ＢAOB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、アンモニア酸化細菌によりアンモニア性窒素の酸化を実施させる場合においては、前記関数ＡAOB（ｘ）を下記式（１３）
【００８７】
【数１３】
0005255818.tif 000014
【００８８】
（ただし、ａ1＝７．０×１０2、ｂ1＝５．５×１０3、ｃ1＝−７．０×１０）
とし、前記関数ＢAOB（ｘ）を下記式（１４）
【００８９】
【数１４】
0005255818.tif 000015
【００９０】
（ただし、ａ2＝７．０×１０2、ｂ2＝５．５×１０3、ｃ2＝８．０×１０）で与えられる関数とすることでシミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【００９１】
また、上記式（１０）における塩化物イオン濃度を変数とする関数（ｆAOB（ＤCL））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（１５）
【００９２】
【数１５】
0005255818.tif 000016
【００９３】
におけるｙAOB3の値をｘの値の増大とともに増大させる関数ＣAOB（ｘ）と下記式（１６）
【００９４】
【数１６】
0005255818.tif 000017
【００９５】
におけるｙAOB4の値をｘの値の増大とともに増大させ、しかも、ｙAOB4＞ｙAOB3となる関数ＤAOB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、アンモニア酸化細菌によりアンモニア性窒素の酸化を実施させる場合においては、前記関数ＣAOB（ｘ）を下記式（１７）
【００９６】
【数１７】
0005255818.tif 000018
【００９７】
とし、前記関数ＤAOB（ｘ）を下記式（１８）
【００９８】
【数１８】
0005255818.tif 000019
【００９９】
で与えられる関数とすることでシミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１００】
すなわち、例えば、このアンモニア酸化細菌による生物処理工程における最大反応速度を、以下の式（１９）
【０１０１】
【数１９】
0005255818.tif 000020
【０１０２】
ただし、
ＶAOB：アンモニア酸化細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：硝化処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬAOB：アンモニア酸化細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量（ｆｇ  ＮＨ4−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
により定義付けてシミュレーション装置のパラメータとして用いることができる。
【０１０３】
（亜硝酸酸化について）
【０１０４】
硝化槽２における、亜硝酸性窒素の酸化反応は、例えば、従来のモデルでは、下記式（２０）のようにして与えられてきた。
【数２０】
0005255818.tif 000021
【０１０５】
ただし、
μNO2：最大比増殖速度（１／ｄａｙ）
ＹNO2：増殖収率（ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ ＮＯ2−Ｎ）
ＳO2：溶存酸素濃度（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＳNO2：溶解性の亜硝酸濃度（ｇ ＮＯ2−Ｎ／ｍ3）
ＳALK：アルカリ度（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＫO2：溶存酸素飽和係数（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＫNO2：亜硝酸飽和係数（ｇ ＮＯ2−Ｎ／ｍ3）
ＫALK：アルカリ度飽和係数（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＸNO2：硝化槽内の亜硝酸酸化細菌濃度（ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ3）
【０１０６】
そして、このμNO2、ＹNO2については定数であることから、一個の細菌が一時間あたりに分解する処理対象物質の最大質量（最大反応速度）である（μNO2／ＹNO2）の値は、従来のモデルにおいては定数として与えられてきた。
また、被処理水中の塩化物イオン濃度（ＤCL）などの因子については、全く検討されていない状態であった。
【０１０７】
一方で本実施形態にかかるシミュレーション装置には、上記式（２０）のモデルに代えて、下記式（２１）を組み込んで用いる。
【０１０８】
【数２１】
0005255818.tif 000022
【０１０９】
ただし、
ＤCL：硝化工程に流入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNOB：細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量（ｇ ＮＯ2−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
ＳO2：溶存酸素濃度（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＳNO2：溶解性の亜硝酸濃度（ｇ ＮＯ2−Ｎ／ｍ3）
ＳALK：アルカリ度（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＫO2：溶存酸素飽和係数（ｇ Ｏ2／ｍ3）
ＫNO2：亜硝酸飽和係数（ｇ ＮＯ2−Ｎ／ｍ3）
ＫALK：アルカリ度飽和係数（ｍｏｌｅ  ＨＣＯ3／ｍ3）
ＸNO2：硝化槽内の亜硝酸酸化細菌濃度（ｃｏｐｉｅｓ／ｍ3）
【０１１０】
なお、この式（２１）における細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量を変数とする関数（ｇNOB（ＬNOB））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（２２）
【０１１１】
【数２２】
0005255818.tif 000023
【０１１２】
におけるｙNOB1の値をｘの値の増大とともに増大させる関数ＡNOB（ｘ）と下記式（２３）
【０１１３】
【数２３】
0005255818.tif 000024
【０１１４】
におけるｙNOB2の値をｘの値の増大とともに増大させ、しかも、ｙNOB2＞ｙNOB1となる関数ＢNOB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、亜硝酸酸化細菌により亜硝酸性窒素の酸化を実施させる場合においては、前記関数ＡNOB（ｘ）を下記式（２４）
【０１１５】
【数２４】
0005255818.tif 000025
【０１１６】
（ただし、ａ3＝２．５×１０4、ｂ3＝９．５×１０4、ｃ3＝−１．７×１０3）
とし、前記関数ＢNOB（ｘ）を下記式（２５）
【０１１７】
【数２５】
0005255818.tif 000026
【０１１８】
（ただし、ａ4＝２．５×１０4、ｂ4＝９．５×１０4、ｃ4＝２．２×１０3）
として、このＡNOB（ｘ）とＢNOB（ｘ）との間を通って、そして、細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量を変数とする関数によってこの亜硝酸酸化細菌による亜硝酸性窒素の酸化反応の最大反応速度を定義することにより、シミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１１９】
また、上記式（２１）における塩化物イオン濃度を変数とする関数（ｆNOB（ＤCL））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（２６）
【０１２０】
【数２６】
0005255818.tif 000027
【０１２１】
におけるｙNOB3の値をｘの値の増大とともに減少させる関数ＣNOB（ｘ）と下記式（２７）
【０１２２】
【数２７】
0005255818.tif 000028
【０１２３】
におけるｙNOB4の値をｘの値の増大とともに減少させ、しかも、ｙNOB4＞ｙNOB3となる関数ＤNOB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、亜硝酸酸化細菌により亜硝酸性窒素の酸化を実施させる場合においては、前記関数ＣNOB（ｘ）を下記式（２８）
【０１２４】
【数２８】
0005255818.tif 000029
【０１２５】
とし、前記関数ＤNOB（ｘ）を下記式（２９）
【０１２６】
【数２９】
0005255818.tif 000030
【０１２７】
で与えられる関数とすることでシミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１２８】
すなわち、例えば、この亜硝酸酸化細菌による生物処理工程における最大反応速度を、以下の式（３０）
【０１２９】
【数３０】
0005255818.tif 000031
【０１３０】
ただし、
ＶNOB：亜硝酸酸化細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：硝化処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNOB：亜硝酸酸化細菌１個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量（ｆｇ ＮO2−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
により定義付けてシミュレーションのパラメータとして用いることができる。
【０１３１】
（脱窒工程）
（硝酸還元）
前記脱窒槽４における、硝酸還元細菌による硝酸性窒素の還元反応についても、上記と同様にその還元反応の最大反応速度：ＶNARB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）を下記式（３１）
【０１３２】
【数３１】
0005255818.tif 000032
【０１３３】
ただし、
ＶNARB：硝酸還元細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：脱窒処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNARB：硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される硝酸性窒素量（ｆｇ ＮO3−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
に記載のごとく塩化物イオン濃度と関数関係を有し、且つ、硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される硝酸性窒素量と関数関係を有する状態でシミュレーションに用いる。
【０１３４】
なお、この式（３１）における細菌一個あたりに一日に負荷される硝酸性窒素量を変数とする関数（ｇNARB（ＬNARB））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（３２）
【０１３５】
【数３２】
0005255818.tif 000033
【０１３６】
におけるｙNARB1の値をｘの値の増大とともに減少させる関数ＡNARB（ｘ）と下記式（３３）
【０１３７】
【数３３】
0005255818.tif 000034
【０１３８】
におけるｙNARB2の値をｘの値の増大とともに減少させ、しかも、ｙNARB2＞ｙNARB1となる関数ＢNARB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、硝酸還元細菌により硝酸性窒素の還元を実施させる場合においては、前記関数ＡNARB（ｘ）を下記式（３４）
【０１３９】
【数３４】
0005255818.tif 000035
【０１４０】
（ただし、ａ7＝１．０×１０2、ｂ7＝８．５×１０2  、ｃ7＝−２．０）
とし、前記関数ＢNARB（ｘ）を下記式（３５）
【０１４１】
【数３５】
0005255818.tif 000036
【０１４２】
（ただし、ａ8＝１．０×１０2、ｂ8＝８．５×１０2、ｃ8＝１．８）
として、このＡNARB（ｘ）とＢNARB（ｘ）との間を通って、そして、細菌一個あたりに一日に負荷される硝酸性窒素を変数とする関数によってこの硝酸還元細菌による硝酸性窒素の還元反応の最大反応速度を定義することにより、シミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１４３】
また、上記式（３１）における塩化物イオン濃度を変数とする関数（ｆNARB（ＤCL））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（３６）
【０１４４】
【数３６】
0005255818.tif 000037
【０１４５】
におけるｙNARB3の値をｘの値の増大とともに減少させる関数ＣNARB（ｘ）と下記式（３７）
【０１４６】
【数３７】
0005255818.tif 000038
【０１４７】
におけるｙNARB4の値をｘの値の増大とともに減少させ、しかも、ｙNARB4＞ｙNARB3となる関数ＤNAIRB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、硝酸還元細菌により硝酸性窒素の還元を実施させる場合においては、前記関数ＣNARB（ｘ）を下記式（３８）
【０１４８】
【数３８】
0005255818.tif 000039
【０１４９】
とし、前記関数ＤNARB（ｘ）を下記式（３９）
【０１５０】
【数３９】
0005255818.tif 000040
【０１５１】
で与えられる関数とすることでシミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１５２】
すなわち、例えば、この硝酸還元細菌による生物処理工程における最大反応速度を、以下の式（４０）
【０１５３】
【数４０】
0005255818.tif 000041
【０１５４】
ただし、
ＶNARB：硝酸還元細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：脱窒処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNARB：硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される硝酸性窒素量（ｆｇ ＮＯ3−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
により定義付けてシミュレーションのパラメータとして用いることができる。
【０１５５】
（亜硝酸還元）
前記脱窒槽４における、亜硝酸還元細菌による亜硝酸性窒素の還元反応においては、その還元反応の最大反応速度：ＶNIRB（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）を下記式（４１）
【０１５６】
【数４１】
0005255818.tif 000042
【０１５７】
ただし、
ＶNIRB：亜硝酸還元細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：脱窒処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNIRB：亜硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量（ｆｇ ＮO2−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
に記載のごとく塩化物イオン濃度と関数関係を有し、且つ、亜硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量と関数関係を有する状態でシミュレーションに用いる。
【０１５８】
なお、この式（４１）における細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量を変数とする関数（ｇNIRB（ＬNIRB））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（４２）
【０１５９】
【数４２】
0005255818.tif 000043
【０１６０】
におけるｙNIRB1の値をｘの値の増大とともに減少させる関数ＡNIRB（ｘ）と下記式（４３）
【０１６１】
【数４３】
0005255818.tif 000044
【０１６２】
におけるｙ2の値をｘの値の増大とともに減少させ、しかも、ｙNIRB2＞ｙNIRB1となる関数ＢNIRB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、亜硝酸還元細菌により亜硝酸性窒素の還元を実施させる場合においては、前記関数ＡNIRB（ｘ）を下記式（４４）
【０１６３】
【数４４】
0005255818.tif 000045
【０１６４】
（ただし、ａ5＝６．０×１０1、ｂ5＝３．５×１０2  、ｃ5＝−７．０）
とし、前記関数ＢNIRB（ｘ）を下記式（４５）
【０１６５】
【数４５】
0005255818.tif 000046
【０１６６】
（ただし、ａ6＝６．０×１０1、ｂ6＝３．５×１０2、ｃ6＝３．０）
として、このＡNIRB（ｘ）とＢNIRB（ｘ）との間を通って、そして、細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素を変数とする関数によってこの亜硝酸還元細菌による亜硝酸性窒素の還元反応の最大反応速度を定義することにより、シミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１６７】
また、上記式（４１）における塩化物イオン濃度を変数とする関数（ｆNIRB（ＤCL））は、変数をｘ（ただし、ｘ＞０）としたときに下記式（４６）
【０１６８】
【数４６】
0005255818.tif 000047
【０１６９】
におけるｙNIRB3の値をｘの値の増大とともに減少させる関数ＣNIRB（ｘ）と下記式（４７）
【０１７０】
【数４７】
0005255818.tif 000048
【０１７１】
におけるｙNIRB4の値をｘの値の増大とともに減少させ、しかも、ｙNIRB4＞ｙNIRB3となる関数ＤNIRB（ｘ）との間を通る関数であり、通常、亜硝酸還元細菌により亜硝酸性窒素の還元を実施させる場合においては、前記関数ＣNIRB（ｘ）を下記式（４８）
【０１７２】
【数４８】
0005255818.tif 000049
【０１７３】
とし、前記関数ＤNIRB（ｘ）を下記式（４９）
【０１７４】
【数４９】
0005255818.tif 000050
【０１７５】
で与えられる関数とすることでシミュレーションの予測精度をいっそう向上させ得る。
【０１７６】
すなわち、例えば、この亜硝酸還元細菌による生物処理工程における最大反応速度を、以下の式（５０）
【０１７７】
【数５０】
0005255818.tif 000051
【０１７８】
ただし、
ＶNIRB：亜硝酸還元細菌による最大反応速度（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）
ＤCL：脱窒処理工程に導入される被処理水中の塩化物イオン濃度（ｍｇ／ｌ）
ＬNIRB：亜硝酸還元細菌一個あたりに一日に負荷される亜硝酸性窒素量（ｆｇ ＮＯ2−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）
により定義付けてシミュレーションのパラメータとして用いることができる。
【０１７９】
なお、上記に示した細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素あるいは硝酸性窒素などの処理対象物質の量と最大反応速度との関係については、要すれば、下記に示す方法により求めてシミュレーション装置に組み込むようにしてもよい。
【０１８０】
（最大反応速度）
（アンモニア酸化速度）
硝化槽の活性汚泥（硝化汚泥）中に含まれる細菌によるアンモニア酸化速度の測定（アンモニア酸化速度試験）は、以下のように行なう。
【０１８１】
５００ｍｌ容三角フラスコに、希釈水［１ｌあたりの組成：炭酸水素ナトリウム  ２４０ｍｇ、ＢＯＤ−Ａ液〔ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、緩衝液（ｐＨ７．２）〕１ｍｌ、ＢＯＤ−Ｂ液（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、硫酸マグネシウム溶液）  １ｍｌ、ＢＯＤ−Ｃ液（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、塩化カルシウム溶液）  １ｍｌ、ＢＯＤ−Ｄ液〔ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、塩化鉄（ＩＩＩ）溶液〕１ｍｌ、残部  水］  ３９０ｍｌを入れ、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの塩化アンモニウム水溶液  １０ｍｌを添加して、混合物Ａを調製する。ついで、５００ｍｌ容三角フラスコ内の混合物Ａを、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０分間以上曝気し、溶液Ａを得る。ここで、溶液ＡのｐＨを測定する。
【０１８２】
硝化汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、硝化汚泥試料を得る。
【０１８３】
その後、得られた硝化汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記溶液Ａと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、塩化アンモニウムに由来するアンモニア性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０１８４】
また、前記硝化汚泥試料と前記溶液Ａとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の１４の項に従い、汚泥濃度を測定する。
【０１８５】
塩化アンモニウムに由来するアンモニア性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０１８６】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４２．５の項に従う）を行なうことにより、アンモニア性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりのアンモニア性窒素の量の変化を算出し、これをアンモニア酸化の最大反応速度とすることができる。
【０１８７】
（亜硝酸酸化速度）
一方、硝化汚泥中に含まれる細菌による亜硝酸酸化速度の測定（亜硝酸酸化速度試験）は、以下のように行なう。
【０１８８】
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水  ３９０ｍｌを入れ、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの亜硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加して、混合物Ｂを調製する。ついで、５００ｍｌ容三角フラスコ内の混合物Ｂを、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０分間以上曝気し、溶液Ｂを得る。ここで、溶液ＢのｐＨを測定する。
【０１８９】
硝化汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、硝化汚泥試料を得る。
【０１９０】
その後、得られた硝化汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記溶液Ｂと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０１９１】
また、前記硝化汚泥試料と前記溶液Ｂとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０１９２】
亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０１９３】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．１．２の項に従う）を行なうことにより、亜硝酸性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりの亜硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを亜硝酸酸化の最大反応速度として求めることができる。
【０１９４】
（硝酸還元速度）
脱窒槽の活性汚泥（脱窒汚泥）中に含まれる細菌による硝酸還元速度の測定（硝酸還元速度試験）は、以下のように測定する。
【０１９５】
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水３８０ｍｌを入れ、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加し、ついで、メタノール水溶液〔５０００ｍｇメタノール／ｌ〕  １０ｍｌを添加して、混合物Ｃを調製する。その後、前記混合物Ｃに、散気球により窒素ガスを吹き込み、１０分間脱気する。ここで、前記混合物ＣのｐＨを測定する。前記５００ｍｌ容三角フラスコに、シリコン栓をし、撹拌しながら窒素ガスを吹き込み、該５００ｍｌ容三角フラスコ内の気相中の空気を除く。その後、１ｌ容テドラーバックに窒素ガスを吹き込み、前記５００ｍｌ容三角フラスコのシリコン栓に設置する。
【０１９６】
脱窒汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、脱窒汚泥試料を得る。
【０１９７】
その後、得られた脱窒汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記混合物Ｃと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、硝酸ナトリウムに由来する硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０１９８】
また、前記脱窒汚泥試料と前記混合物Ｃとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０１９９】
硝酸ナトリウムに由来する硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０２００】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．２．５の項に従う）を行なうことにより、硝酸性窒素の量を測定する。
分析結果より単位時間あたりの硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを硝酸還元反応の最大反応速度として求めることができる。
【０２０１】
（亜硝酸還元速度）
一方、脱窒槽の活性汚泥（脱窒汚泥）中に含まれる細菌による亜硝酸還元速度の測定（亜硝酸還元速度試験）は、以下のように測定する。
【０２０２】
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水３８０ｍｌを入れ、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの亜硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加し、ついで、メタノール水溶液〔５０００ｍｇメタノール／ｌ〕  １０ｍｌを添加して、混合物Ｄを調製する。その後、前記混合物Ｄに、散気球により窒素ガスを吹き込み、１０分間脱気する。ここで、前記混合物ＤのｐＨを測定する。前記５００ｍｌ容三角フラスコに、シリコン栓をし、撹拌しながら窒素ガスを吹き込み、該５００ｍｌ容三角フラスコ内の気相中の空気を除く。その後、１ｌ容テドラーバックに窒素ガスを吹き込み、前記５００ｍｌ容三角フラスコのシリコン栓に設置する。
【０２０３】
脱窒汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、脱窒汚泥試料を得る。
【０２０４】
その後、得られた脱窒汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記混合物Ｄと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０２０５】
また、前記脱窒汚泥試料と前記混合物Ｄとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０２０６】
亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、活性汚泥濃度を測定する。
【０２０７】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．１．２の項に従う）を行なうことにより、亜硝酸性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりの亜硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを亜硝酸還元反応の最大反応速度として求めることができる。
【０２０８】
（細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量）
生物処理工程において細菌１個あたりに一日に負荷される前記処理対象物質の量は、生物処理工程に単位時間あたりに単位体積あたりに外部から導入される処理対象物質の量と、生物処理工程において単位時間あたりに単位体積あたりに産生される処理対象物質の量との合計量と、生物処理工程において用いられている単位体積あたりの細菌数とを求めることで計算により求め得る。
この内、生物処理工程に単位時間あたりに単位体積あたりに外部から導入される処理対象物質の量については、例えば、被処理水の流入量と該被処理水中の処理対象物質濃度とを測定して、一日あたりに硝化槽や脱窒槽などへ流入される処理対象物質の量を計算により求めて、硝化槽や脱窒槽などの容積で除して求めることができる。また、生物処理工程において産生される処理対象物質の量は、通常、この処理対象物質の元になる物質が外部から生物処理工程に導入される量と同等とみなすことができ、アンモニア酸化細菌が収容されている硝化槽における亜硝酸性窒素の産生量は、硝化槽に外部から導入されるアンモニア性窒素の量と同等とみなすことができる。さらに、単位体積あたりの細菌数については、硝化槽や脱窒槽などの汚泥を分析して細菌数を求めて硝化槽や脱窒槽などの容積で除して求めることができる。
【０２０９】
この内、被処理水中の処理対象物質濃度については、例えば、処理対象物質がアンモニア性窒素である場合には、ＪＩＳ  Ｋ０１０２にしたがって、インドフェノール青吸光光度法、中和滴定法、イオン電極法、イオンクロマトグラフ法などにより測定することができる。
また、亜硝酸性窒素については、ＪＩＳ  Ｋ０１０２にしたがって、吸光光度法、イオンクロマトグラフ法などにより測定することができる。
また、硝酸性窒素については、ＪＩＳ  Ｋ０１０２にしたがって、還元蒸留−吸光光度法、銅・カドミウムカラム還元−吸光光度法、イオンクロマトグラフ法などにより測定することができる。
さらに、全窒素の測定方法としては、例えば、総和法、ケルダール窒素法、還元蒸留ケルダール法、紫外線吸光光度法などが挙げられる（「下水試験方法」、上巻、１９９７年版、財団法人 日本下水道協会参照）。
【０２１０】
また、活性汚泥（硝化汚泥または脱窒汚泥）中に含まれる各種細菌の細菌数は、例えば、活性汚泥（硝化汚泥または脱窒汚泥）に含まれる細菌に由来するＤＮＡを抽出して、リアルタイムＰＣＲに代表される各種の核酸検出方法により定量することができる。
【０２１１】
活性汚泥（硝化汚泥または脱窒汚泥）に含まれる細菌に由来するＤＮＡの抽出は、土壌からのＤＮＡの抽出に用いられる手法、例えば、活性汚泥中の細菌を物理的手段（ビーズなど）により破砕し、ＤＮＡを抽出することなどにより行なわれうる。ＤＮＡの単離には、特に限定されないが、例えば、商品名：ＦａｓｔＤＮＡ  ＳＰＩＮ  Ｋｉｔ  ｆｏｒ  Ｓｏｉｌ〔キュービオジェン（Ｑｂｉｏｇｅｎｅ）社製〕、商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）などが用いられうる。具体的には、例えば、商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）を用いた場合、以下のように活性汚泥からＤＮＡを単離することができる。
【０２１２】
各反応槽から活性汚泥（硝化汚泥または脱窒汚泥）を採取し、２ｍｌ容のマイクロ遠心チューブに入れる。また、活性汚泥の固形物濃度（ＭＬＳＳ濃度）が、１５００〜２０００ｍｇ／ｌである場合、２ｍｌの活性汚泥、２０００〜３０００ｍｇ／ｌである場合、１．５ｍｌの活性汚泥、３０００〜５０００ｍｇ／ｌである場合、１ｍｌの活性汚泥、５０００〜７０００ｍｇ／ｌである場合、０．７ｍｌの活性汚泥、７０００〜１００００ｍｇ／ｌである場合、０．５ｍｌの活性汚泥を採取する。
【０２１３】
その後、前記マイクロ遠心チューブに入れた活性汚泥を、２０６３０×ｇ（１５００ｒｐｍ）、２分間、４℃の遠心分離および２０６３０×ｇ（１５０００ｒｐｍ）、３０秒間、４℃の遠心分離に供する。ついで、得られた活性汚泥を、予め６５℃に加温した４５０μｌのＬｙｓｉｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＢＢ〔商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）に添付〕に懸濁させる。
【０２１４】
その後、得られた懸濁物を、Ｂｅａｄｓ  Ｔｕｂｅ〔商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）に添付〕に移す。また、元のチューブを、予め６５℃に加温した４５０μｌのＬｙｓｉｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＢＢで洗浄し、洗浄後に得られた懸濁物を前記Ｂｅａｄｓ  Ｔｕｂｅに移す。前記Ｂｅａｄｓ  Ｔｕｂｅ中の懸濁物に、５０μｌのＬｙｓｉｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ２０Ｓ〔商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）に添付〕を添加し、混和させる。
【０２１５】
その後、得られた混合物を、６５℃で１５分間維持し、ついで、ビーズ式破砕機〔商品名：Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｅｒ（株式会社ニッポンジーン製）〕に供して、３０００ｒｐｍで、９０秒間、Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇを行なう。その後、得られた産物を、６５℃で４０分間、穏やかに混合しながら維持し、ついで、１２０００×ｇ、１分間、２０℃で遠心分離し、上清  約６６０μｌを２ｍｌのチューブに回収する。前記上清に、４４０μｌのＰｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ〔商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）に添付〕を添加し、混和させる。その後、６００μｌのクロロホルムを添加し、穏やかに撹拌し、ついで、１２０００×ｇ、１５分間、２０℃の遠心分離にて、水層９００μｌを２ｍｌチューブに回収する。得られた産物に、等量（９００μｌ）のＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ〔商品名：ＩＳＯＩＬ  ｆｏｒ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｅａｔｉｎｇ（株式会社ニッポンジーン製）に添付〕を添加し、混合する。得られた産物を遠心分離し、得られた沈殿物を、Ｗａｓｈ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎで洗浄する。その後、得られた沈殿物に１ｍｌの７０容量％  エタノールと２μｌの商品名：Ｅｔｈａｃｈｉｎｍａｔｅ（株式会社ニッポンジーン製）とを添加して、エタノール沈殿を行ない、ＤＮＡの沈殿物を得る。得られたＤＮＡの沈殿物に、２００μｌのＴＥ緩衝液（組成：１０ｍＭ  Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ８．０）、０．１ｍＭ  ＥＤＴＡ）を添加し、該ＤＮＡを溶解させ、ＰＣＲ用ＤＮＡ試料を得ることができる。
【０２１６】
そして、リアルタイムＰＣＲにより、活性汚泥中に含まれる各種細菌の細菌数を定量することができる。
この場合、活性汚泥から抽出した核酸試料と、活性汚泥中に含まれる細菌に適したプライマー対およびプローブとを用いて、定量対象となる細菌の核酸の増幅に適したＰＣＲ条件（温度、時間、サイクル）で反応を行なうことにより、活性汚泥中に含まれる各種細菌および細菌数が定量される。前記プライマー対としては、例えば、アンモニア酸化細菌数定量用として、ＣＴＯ  １８９ｆＡ／Ｂ、ＣＴＯ  １８９ｆＣ、ＲＴ１ｒなど、亜硝酸酸化細菌の一種であるＮｉｔｒｏｓｐｉｒａ数定量用として、ＮＳＲ１１１３ｆ、ＮＳＲ１２６４ｒなどが挙げられる。また、前記プローブとしては、アンモニア酸化細菌定量用として、ＴＭＰ１、亜硝酸酸化細菌の一種であるＮｉｔｒｏｓｐｉｒａ数定量用として、ＮＳＲ１１４３Ｔａｑなどが挙げられる。
【０２１７】
具体的には、例えば、アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌および真正細菌それぞれの細菌数は、アンモニア酸化細菌について、ＣＴＯ  １８９ｆＡ／Ｂ〔ＧＧＡＧＲＡＡＡＧＣＡＧＧＧＧＡＴＣＧ（配列番号：１）〕およびＣＴＯ  １８９ｆＣ〔ＧＧＡＧＧＡＡＡＧＴＡＧＧＧＧＡＴＣＧ（配列番号：２）〕をフォワードプライマー〔例えば、ＣＴＯ  １８９ｆＡ／Ｂ：ＣＴＯ  １８９ｆＣ＝２：１の混合物〕とし、ＲＴ１ｒ〔ＣＧＴＣＣＴＣＴＣＡＧＡＣＣＡＲＣＴＡＣＴＧ（配列番号：３）〕をリバースプライマーとするプライマー対と、ＴＭＰ１〔ＣＡＡＣＴＡＧＣＴＡＡＴＣＡＧＲＣＡＴＣＲＧＣＣＧＣＴＣ（配列番号：４）〕プローブとを有するプライマー／プローブセット；亜硝酸酸化細菌について、ＮＳＲ１１１３ｆ〔ＣＣＴＧＣＴＴＴＣＡＧＴＴＧＣＴＡＣＣＧ（配列番号：５）〕とＮＳＲ１２６４ｒ〔ＧＴＴＴＧＣＡＧＣＧＣＴＴＴＧＴＡＣＣＧ（配列番号：６）〕とのプライマー対と、ＮＳＲ１１４３Ｔａｑ〔ＡＧＣＡＣＴＣＴＧＡＡＡＧＧＡＣＴＧＣＣＣＡＧＧ（配列番号：７）〕のプローブとを有するプライマー／プローブセットを用いたＴａｑＭａｎ法により定量化されうる。
【０２１８】
なお、それぞれのプローブとしては、５’末端をＦＡＭ（６−ｃａｒｂｏｘｙｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ）、３’末端をＴＡＭＲＡ（６−ｃａｒｂｏｘｙｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌｒｈｏｄａｍｉｎｅ）で標識したものが挙げられる。
【０２１９】
また、硝酸還元細菌数の定量用プライマー対として、ｎａｒＨ５０Ｆ、ｎａｒＨｒ３Ｂなどが挙げられる。
具体的には、硝酸還元細菌定量用として、ｎａｒＨ５０Ｆ 〔ＡＡＲＴＧＹＡＴＣＧＧＹＴＧＣＣＡ（配列番号：８）〕をフォワードプライマーとし、ｎａｒＨｒ３Ｂ〔ＴＣＣＣＡＲＫＣＣＴＴＧＧＧＲＴＡＧ（配列番号：９）〕をリバースプライマーとするプライマー対としたＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ法などにより定量化されうる。
【０２２０】
また、亜硝酸還元細菌数の定量用プライマー対として、ｎｉｒＫ８７６、ｎｉｒＫ１０４０およびｃｄ３ａＦ、Ｒ３ｃｄなどが挙げられる。
具体的には、亜硝酸還元細菌定量用として、ｎｉｒＫ８７６ 〔ＡＴＹＧＧＣＧＧＶＡＹＧＧＣＧＡ（配列番号：１０）〕をフォワードプライマーとし、ｎｉｒＫ１０４０ 〔ＧＣＣＴＣＧＡＴＣＡＧＲＴＴＲＴＧＧＴＴ（配列番号：１１）〕をリバースプライマーとするプライマー対、ｃｄ３ａＦ 〔ＧＴＳＡＡＣＧＴＳＡＡＧＧＡＲＡＣＳＧＧ（配列番号：１２）〕をフォワードプライマーとし、Ｒ３ｃｄ〔ＧＡＳＴＴＣＧＧＲＴＧＳＧＴＣＴＴＧＡ（配列番号：１３）〕をリバースプライマーとするプライマー対としたＳＹＢＲ Ｇｒｅｅｎ法により定量化されうる。
【０２２１】
前記リアルタイムＰＣＲには、濃度が１０7、１０6、１０5、１０4、１０3、または１０2コピー／５μｌ／１反応であるサンプルを用いて作成された検量線が用いられる。具体的には、前記検量線は、リアルタイムＰＣＲの対象となる遺伝子に対応する核酸をＰＣＲにより増幅し、その後、プラスミドベクターにクローニングした組み換えプラスミドを用いて作成されたものである。例えば、亜硝酸酸化細菌の場合、ＮＳＲ１１１３ｆとＮＳＲ１２６４ｒとのプライマー対を用いて、亜硝酸酸化細菌に特異的な１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子を増幅させ、得られた産物をプラスミドベクターにクローニングして得られた組み換えプラスミドを検量線作成用のスタンダードとして用いた。前記リアルタイムＰＣＲは、濃度（遺伝子数）が既知のスタンダードサンプルと、試料から精製したＤＮＡ（１ｎｇ、若しくは、１０ｎｇ）を鋳型として用いて行なわれる。通常、前記リアルタイムＰＣＲは、１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子や水質の浄化に係わる酵素をコードする遺伝子、例えば、アンモニア酸化細菌の１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子〔Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．、２００１年発行、第６７巻、第９７２頁〜第９７６頁〕、亜硝酸酸化細菌の一種であるニトロスピラの１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子〔Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．、２００３年発行、第３７巻、第３４３頁〜第３５１頁〕、硝酸還元細菌のｎａｒＨ遺伝子〔参考文献：Ｒａｌｆ  Ｐｅｔｒｉ ａｎｄ  Ｊｏｈａｎｎｅｓ  Ｆ．Ｉｍｈｏｆｆ，２０００年，Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２３巻，４７頁〜５７頁〕、亜硝酸還元細菌のｎｉｒＳ（シトクロムｃｄ１タイプの亜硝酸還元酵素）遺伝子〔ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｅｃｏｌｏｇｙ ２００４年発行、第４９巻、第４０１頁〜第４１７頁〕、ｎｉｒＫ（銅含有タイプの亜硝酸還元酵素）遺伝子〔Ｊ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｍｅｔｈｏｄｓ．、２００４年発行、第５９巻、第３２７頁〜第３３５頁〕などをターゲットとして行なわれる。
【０２２２】
スタンダードサンプルそれぞれの濃度のＣｔ値（閾値とＰＣＲの増幅曲線が交わる点）を算出し、Ｃｔ値と濃度との関係から検量線を作成する。一方、試料ＤＮＡについてもＣｔ値を求め、スタンダードサンプルから作成した検量線に当てはめることにより、リアルタイムＰＣＲに使用した試料ＤＮＡ  １ｎｇ若しくは、１０ｎｇあたりの前記遺伝子のコピー数を求める。最終的に、例えば、活性汚泥１ｍｌあたりの細菌数は、下記式（５１）
【０２２３】
【数５１】
0005255818.tif 000052
【０２２４】
から導かれる。
【０２２５】
なお、リアルタイムＰＣＲのターゲットとする遺伝子は、細菌の種類により１個の細菌細胞に存在する数が異なるので、上記式（５１）から求めた細菌数を遺伝子数で割ることにより、正確な細菌数を算出することができる。
【０２２６】
リアルタイムＰＣＲ法により得られた細菌数から、下記式（５２）
【０２２７】
【数５２】
0005255818.tif 000053
【０２２８】
に基づき、細菌（アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌、硝酸還元細菌、亜硝酸還元細菌）の濃度（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）を求める。
なお、前記１細菌あたりの乾燥重量には、測定値あるいは文献値〔文献値の例：０．２８ｐｇ／細胞、Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ（２００２），６８，２４５−２５３）などの値が用いられる。
また、前記換算係数は、下記式（５３）
Ｃ5Ｈ7Ｏ2Ｎ＋５Ｏ2  →  ５ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋ＮＨ3  ・・・（５３）
から、細菌の酸素消費量（５×３２）を分子量（１１３）で割ることにより計算できる。この場合、前記の換算係数は、１．４１６である。
これを細胞１つあたりに換算すると、１細胞 ＝０．２８ｐｇ×１．４１６ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍｇ−ＳＳ＝３．９６５×10-10ｍｇ−ＣＯＤｃｒとなる。
【０２２９】
通常、前記式（１９）（３０）（４０）（５０）などに示す関数によって最大反応速度を定義し、パラメータとして用いることにより精度の高いシミュレーションを実施させることができるが、上記に説明した実測データを採用することによって、より実際の生物処理工程に合致した関数を求めてシミュレーション装置に組み込むことでより精度の高いシミュレーションを実施させることができ、キャリブレーションの手間をよりいっそう削減させることができる。
【０２３０】
なお、このシミュレーション装置に組み込まれる設定項目としては、上記に説明した以外に、例えば、被処理水の溶存酸素（ｍｇ−Ｏ2／ｌ）、溶解性不活性有機物質（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、易分解性有機物質（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、アルカリ度（ｍｏｌｅＨＣＯ3／ｌ）、浮遊不活性有機物質（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、遅分解性有機物質（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、従属栄養細菌（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、従属栄養細菌の細胞内貯蔵有機物質（ｍｇ−ＣＯＤ／ｌ）、浮遊物質（ｍｇ−ＳＳ／ｌ）などが挙げられる。
【０２３１】
また、このシミュレーション装置は、適宜設定を変更して、他の生物学的処理におけるシミュレーションを実施させることも可能である。
【０２３２】
このようなシミュレーション装置でのシミュレーションを実施しつつ生物処理を実施することにより、予想外に処理対象物質を多く含んだ処理水を次段の処理に流下させてしまって正常な状態への復旧に手間取ったり、あるいは、過剰に時間を掛けて処理を実施してしまったりするなど生物処理に係る手間が必要以上に増大することを抑制させることができ、生物処理方法を効率のよいものとし得る。
したがって、生物処理装置の運転に要する手間も削減させることができ、運転コストの低減なども図ることができる。
【０２３３】
なお、このシミュレーション方法やシミュレーション装置、あるいは、これらを用いた生物処理方法ならびに生物処理装置は、上記例示に限定されるものではない。
【実施例１】
【０２３４】
次いで、実施例を示して、より詳しく説明するが、本発明は、これらの例に限定されるものではない。
【０２３５】
１．最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係調査
（塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値（Ｖ0）の測定）
（アンモニア酸化細菌の反応速度）
アンモニア酸化細菌の反応速度は、以下のようにして測定を実施する。
５００ｍｌ容三角フラスコに、希釈水［１ｌあたりの組成：炭酸水素ナトリウム  ２４０ｍｇ、ＢＯＤ−Ａ液〔ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、緩衝液（ｐＨ７．２）〕１ｍｌ、ＢＯＤ−Ｂ液（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、硫酸マグネシウム溶液）  １ｍｌ、ＢＯＤ−Ｃ液（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、塩化カルシウム溶液）  １ｍｌ、ＢＯＤ−Ｄ液〔ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の２１の項に従う、塩化鉄（ＩＩＩ）溶液〕１ｍｌ、残部  水］  ３９０ｍｌを入れ、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの塩化アンモニウム水溶液  １０ｍｌを添加して、混合物Ａを調製する。ついで、５００ｍｌ容三角フラスコ内の混合物Ａを、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０分間以上曝気し、溶液Ａを得る。ここで、溶液ＡのｐＨを測定する。
【０２３６】
硝化汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、硝化汚泥試料を得る。
【０２３７】
その後、得られた硝化汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記溶液Ａと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、塩化アンモニウムに由来するアンモニア性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０２３８】
また、前記硝化汚泥試料と前記溶液Ａとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の１４の項に従い、汚泥濃度を測定する。
【０２３９】
塩化アンモニウムに由来するアンモニア性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０２４０】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４２．５の項に従う）を行なうことにより、アンモニア性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりのアンモニア性窒素の量の変化を算出し、この変化量を塩化物イオンの影響がない状態でのアンモニア酸化の最大反応速度（ＶAOB0）とする。
【０２４１】
上記測定方法により、汚泥濃度の異なる試料を約５０点測定し、最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係を調査した。
得られた結果を、最大反応速度の値を縦軸に、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量を横軸としたグラフにプロットした。
結果を図２に示す。
【０２４２】
この図２からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値が定数ではないこと、ならびに、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量の増大にともなってこの最大反応速度の値が増大していることがわかる。
さらに、最大反応速度をＶAOB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）とし、細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素量をＬAOB（ｆｇ ＮＨ4−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）とした際に、ＶAOB0とＬAOBとが下記式（５４）
【０２４３】
【数５３】
0005255818.tif 000054
【０２４４】
に良く一致する関係にあることがわかる。
【０２４５】
（亜硝酸酸化細菌の反応速度）
亜硝酸酸化細菌の反応速度は、以下のようにして測定を実施する。
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水  ３９０ｍｌを入れ、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの亜硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加して、混合物Ｂを調製する。ついで、５００ｍｌ容三角フラスコ内の混合物Ｂを、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０分間以上曝気し、溶液Ｂを得る。ここで、溶液ＢのｐＨを測定する。
【０２４６】
硝化汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、硝化汚泥試料を得る。
【０２４７】
その後、得られた硝化汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記溶液Ｂと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０２４８】
また、前記硝化汚泥試料と前記溶液Ｂとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０２４９】
亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０２５０】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．１．２の項に従う）を行なうことにより、亜硝酸性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりの亜硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを塩化物イオンの影響がない状態での亜硝酸酸化の最大反応速度（ＶNOB0）として求める。
【０２５１】
上記測定法により、汚泥濃度の異なる試料を約５０点測定し、最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質（アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素）の量との相関関係を調査した。
得られた結果を、最大反応速度の値を縦軸に、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量を横軸としたグラフにプロットした。
結果を図３に示す。
【０２５２】
この図３からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値が定数ではないこと、ならびに、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量の増大にともなってこの最大反応速度の値が増大していることがわかる。
【０２５３】
さらに、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度をＶNOB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）とし、細菌一個あたりに一日に負荷されるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との合計量をＬNOB（ｆｇ（ＮＨ4＋ＮＯ2）−Ｎ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）とした際に、ＶNOB0とＬNOBとが下記式（５５）
【０２５４】
【数５４】
0005255818.tif 000055
【０２５５】
に良く一致する関係にあることがわかる。
ここでＬNOBをアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との合計量としたのは、硝化槽内でアンモニア性窒素はアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に転換され、亜硝酸酸化細菌には亜硝酸性窒素として、通常、この合計量が負荷されるためである。
【０２５６】
（硝酸還元速度）
脱窒汚泥中に含まれる細菌による硝酸還元速度の測定（硝酸還元速度試験）は、以下のようにして実施する。
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水３８０ｍｌを入れ、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加し、ついで、メタノール水溶液〔５０００ｍｇメタノール／ｌ〕  １０ｍｌを添加して、混合物Ｃを調製する。その後、前記混合物Ｃに、散気球により窒素ガスを吹き込み、１０分間脱気する。ここで、前記混合物ＣのｐＨを測定する。前記５００ｍｌ容三角フラスコに、シリコン栓をし、撹拌しながら窒素ガスを吹き込み、該５００ｍｌ容三角フラスコ内の気相中の空気を除く。その後、１ｌ容テドラーバックに窒素ガスを吹き込み、前記５００ｍｌ容三角フラスコのシリコン栓に設置する。
【０２５７】
脱窒汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、脱窒汚泥試料を得る。
【０２５８】
その後、得られた脱窒汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記混合物Ｃと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、硝酸ナトリウムに由来する硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０２５９】
また、前記脱窒汚泥試料と前記混合物Ｃとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０２６０】
硝酸ナトリウムに由来する硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、汚泥濃度を測定する。
【０２６１】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．２．５の項に従う）を行なうことにより、硝酸性窒素の量を測定する。
分析結果より単位時間あたりの硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを塩化物イオンの影響がない状態での硝酸還元反応の最大反応速度（ＶNARB0）として求めることができる。
【０２６２】
上記測定方法により、塩化物イオンの影響がない状態での汚泥濃度の異なる試料を約５０点測定し、最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質量との相関関係を調査した。
得られた結果を、最大反応速度の値を縦軸に、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量を横軸としたグラフにプロットした。
結果を図４に示す。
【０２６３】
この図４からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値が定数ではないこと、ならびに、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量の増大にともなって最大反応速度の値が増大していることがわかる。
【０２６４】
さらに、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度をＶNARB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）とし、細菌１個あたりに一日に負荷される全窒素量をＬNARB（ｆｇＮ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）とした際に、ＶNARB0とＬNARBとが下記式（５６）
【０２６５】
【数５５】
0005255818.tif 000056
【０２６６】
に良く一致する関係にあることがわかる。
ここで、実施例では流入する被処理水中の全窒素量はアンモニア性窒素量と亜硝酸性窒素量と硝酸性窒素量の合計量にほぼ等しいことと、硝化槽においてほぼ全てのアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素が硝酸性窒素に転換されていたことから、硝酸還元細菌１個あたりに負荷される窒素量は被処理水中の全窒素量（Ｔ−Ｎ）に等しいとしてＬNARBの算出を行った。
仮に、全窒素量がアンモニア性窒素量と亜硝酸性窒素量と硝酸性窒素量の合計量に等しくない場合、または、硝化槽内でアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素が硝酸性窒素まで完全に硝化されない場合は、脱窒槽に流入する硝酸性窒素量をＬNARBとすることが望ましい。
【０２６７】
（亜硝酸還元細菌の反応速度）
脱窒汚泥中に含まれる細菌による亜硝酸還元速度の測定（亜硝酸還元速度試験）は、以下のように測定する。
【０２６８】
５００ｍｌ容三角フラスコに、前記希釈水３８０ｍｌを入れ、恒温槽中、３０℃に維持し、撹拌しながら、１０００ｍｇ−Ｎ／ｌの亜硝酸ナトリウム水溶液  １０ｍｌを添加し、ついで、メタノール水溶液〔５０００ｍｇメタノール／ｌ〕  １０ｍｌを添加して、混合物Ｄを調製する。その後、前記混合物Ｄに、散気球により窒素ガスを吹き込み、１０分間脱気する。ここで、前記混合物ＤのｐＨを測定する。前記５００ｍｌ容三角フラスコに、シリコン栓をし、撹拌しながら窒素ガスを吹き込み、該５００ｍｌ容三角フラスコ内の気相中の空気を除く。その後、１ｌ容テドラーバックに窒素ガスを吹き込み、前記５００ｍｌ容三角フラスコのシリコン栓に設置する。
【０２６９】
脱窒汚泥を５００ｍｌ採取し、遠心分離器によって固液分離する。得られた産物から、上澄み液を除去し、前記希釈水  ５０ｍｌに撹拌し、分散させる。得られた産物の全容量を、前記希釈水を用いて、１００ｍｌとなるように調整し、脱窒汚泥試料を得る。
【０２７０】
その後、得られた脱窒汚泥試料  １００ｍｌを、前記５００ｍｌ容フラスコに入れ、前記混合物Ｄと混合する。混合と同時に、５ｍｌ容シリンジで、前記混合により得られた試料  ５ｍｌをサンプリングし、フィルター（アドヴァンテック社製、商品名：ガラス繊維ろ紙ＧＦ−７５、孔径：０．３μｍ）で濾過する。なお、亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費されるまで（約２時間）、一定時間毎に、サンプリングを行なう。
【０２７１】
また、前記脱窒汚泥試料と前記混合物Ｄとの混合直後に、前記サンプリングとは別に、３０ｍｌの試料を採取し、汚泥濃度を測定する。
【０２７２】
亜硝酸ナトリウムに由来する亜硝酸性窒素が消費された後、残りの混合物のｐＨを測定すると共に、活性汚泥濃度を測定する。
【０２７３】
各サンプリング時点での試料を、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２の４３．１．２の項に従う）を行なうことにより、亜硝酸性窒素の量を測定する。分析結果より単位時間あたりの亜硝酸性窒素の量の変化を算出し、これを塩化物イオンの影響がない状態での亜硝酸還元反応の最大反応速度（ＶNIRB0）として求める。
【０２７４】
上記測定方法により、汚泥濃度の異なる試料を約５０点測定し、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値と、生物処理工程において細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質量との相関関係を調査した。
得られた結果を、最大反応速度の値を縦軸に、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量を横軸としたグラフにプロットした。
結果を図５に示す。
【０２７５】
この図５からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値が定数ではないこと、ならびに、細菌一個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量の増大にともなって最大反応速度の値が増大していることがわかる。
【０２７６】
さらに、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度をＶNIRB0（ｆｇ／ｃｏｐｙ／ｈ）とし、細菌１個あたりに一日に負荷される全窒素量をＬNIRB（ｆｇＮ／ｃｏｐｙ／ｄａｙ）とした際に、ＶNIRB0とＬNIRBとが下記式（５６）
【０２７７】
【数５６】
0005255818.tif 000057
【０２７８】
に良く一致する関係にあることがわかる。
ここで、実施例では流入する被処理水中の全窒素量はアンモニア性窒素量と亜硝酸性窒素量と硝酸性窒素量の合計量にほぼ等しいことと、硝化槽においてほぼ全てのアンモニア性窒素が硝酸性窒素または亜硝酸性窒素に転換されていたことから、亜硝酸還元細菌一個あたりに負荷される窒素量は被処理水中の全窒素量（Ｔ−Ｎ）に等しいとしてＬNIRBの算出を行った。
仮に、全窒素量がアンモニア性窒素量と亜硝酸性窒素量と硝酸性窒素量の合計量に等しくない場合、または、硝化槽内でアンモニアが完全に硝化されない場合は、脱窒槽に流入する硝酸性窒素と亜硝酸性窒素の合計量をＬNIRBとすることが望ましい。
【０２７９】
２．塩化物イオンの影響調査
前記溶液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにそれぞれ、２０００ｍｇ／ｌ、４０００ｍｇ／ｌの濃度となるように塩化物イオン濃度を加えた以外は、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の測定と同様に最大反応速度を測定した。
そして、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値（ＶAOB0、ＶNOB0、ＶNARB0、ＶNIRB0）を１００として、塩化物イオンを２０００ｍｇ／ｌ、４０００ｍｇ／ｌ加えた場合の最大反応速度の値（ＶAOB、ＶNOB、ＶNARB0、ＶNIRB）を求めた。
結果をそれぞれ、図６〜９に示す。
【０２８０】
この図６からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値に対して、下記式（１７）
【０２８１】
【数５７】
0005255818.tif 000058
【０２８２】
と、下記式（１８）
【０２８３】
【数５８】
0005255818.tif 000059
【０２８４】
とに示される関数ＣAOB（ｘ）と関数ＤAOB（ｘ）との間を通る関数を設定し、塩化物イオン濃度を変数としたときの計算結果を、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度（ＶAOB0）に乗じてアンモニア酸化細菌の最大反応速度（ＶAOB）とすることで、シミュレーションの精度を向上し得ることがわかる。
【０２８５】
また、この図７からも、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値に対して、下記式（２８）
【０２８６】
【数５９】
0005255818.tif 000060
【０２８７】
と下記式（２９）
【０２８８】
【数６０】
0005255818.tif 000061
【０２８９】
とに示される関数ＣNOB（ｘ）と関数ＤNOB（ｘ）との間を通る関数を設定し、塩化物イオン濃度を変数としたときの計算結果を、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度（ＶNOB0）に乗じて亜硝酸酸化細菌の最大反応速度（ＶNOB）とすることで、シミュレーションの精度を向上し得ることがわかる。
【０２９０】
さらに、図８からは、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値に対して、下記式（３８）
【０２９１】
【数６１】
0005255818.tif 000062
【０２９２】
と下記式（３９）
【０２９３】
【数６２】
0005255818.tif 000063
【０２９４】
とに示される関数ＣNARB（ｘ）と関数ＤNARB（ｘ）との間を通る関数を設定し、塩化物イオン濃度を変数としたときの計算結果を、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度（ＶNARB0）に乗じて硝酸還元細菌の最大反応速度（ＶNARB）とすることで、シミュレーションの精度を向上し得ることがわかる。
【０２９５】
さらに、図９からは、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度の値に対して、下記式（４８）
【０２９６】
【数６３】
0005255818.tif 000064
【０２９７】
と下記式（４９）
【０２９８】
【数６４】
0005255818.tif 000065
【０２９９】
とに示される関数ＣNIRB（ｘ）と関数ＤNIRB（ｘ）との間を通る関数を設定し、塩化物イオン濃度を変数としたときの計算結果を、塩化物イオンの影響がない状態での最大反応速度（ＶNIRB0）に乗じて亜硝酸還元細菌の最大反応速度（ＶNIRB）とすることで、シミュレーションの精度を向上し得ることがわかる。
【０３００】
すなわち、本発明によれば予測精度の低下を抑制しつつキャリブレーションの手間を削減させ得るシミュレーション方法などを実施させうることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０３０１】
【図１】生物処理装置を示す概略ブロック図。
【図２】アンモニア酸化細菌のアンモニア酸化反応における最大反応速度と、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係を示すグラフ。
【図３】亜硝酸酸化細菌の亜硝酸酸化反応における最大反応速度と、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係を示すグラフ。
【図４】硝酸還元細菌の硝酸還元反応における最大反応速度と、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係を示すグラフ。
【図５】亜硝酸還元細菌の亜硝酸還元反応における最大反応速度と、細菌１個あたりに一日に負荷される処理対象物質の量との相関関係を示すグラフ。
【図６】塩化物イオン濃度によるアンモニア酸化細菌の最大反応速度変化を示すグラフ。
【図７】塩化物イオン濃度による亜硝酸酸化細菌の最大反応速度変化を示すグラフ。
【図８】塩化物イオン濃度による硝酸還元細菌の最大反応速度変化を示すグラフ。
【図９】塩化物イオン濃度による亜硝酸還元細菌の最大反応速度変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【０３０２】
２：硝化槽、４：脱窒槽、６：再曝気槽、８：沈殿槽
【図１】
0005255818.tif 000082
【図２】
0005255818.tif 000083
【図３】
0005255818.tif 000084
【図４】
0005255818.tif 000085
【図５】
0005255818.tif 000086
【図６】
0005255818.tif 000087
【図７】
0005255818.tif 000088
【図８】
0005255818.tif 000089
【図９】
0005255818.tif 000090
【配列表】
0005255818000001.app