(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水をディッチ内に流入し、上記ディッチ内に設けた機械式曝気装置により活性汚泥処理を行い、上記被処理水中の窒素成分を除去するオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置において、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍離れた領域の任意の地点の溶存酸素濃度を計測する手段、上記溶存酸素濃度の計測値と、０〜１［ｍｇ／リットル］の値に予め設定された上記溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えたことを特徴とするオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項２】
被処理水をディッチ内に流入し、上記ディッチ内に設けた機械式曝気装置により活性汚泥処理を行い、上記被処理水中の窒素成分を除去するオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置において、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍離れた範囲に設置された少なくとも１つ以上の溶存酸素濃度計測手段、この溶存酸素濃度計測手段で計測された溶存酸素濃度の計測値を用いて、ディッチ内溶存酸素濃度が、０［ｍｇ／リットル］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算手段、この演算手段で演算された演算値と、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に予め設定された、上記基準値に達する地点の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えたことを特徴とするオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項３】
ディッチ内の任意の地点で計測した活性汚泥微生物の濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の目標値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項４】
ディッチ内の任意の地点で計測した活性汚泥微生物濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の基準値に達する地点の目標値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項５】
ディッチ内の任意の地点に設置された水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段、これらの計測値より、溶存酸素濃度の目標値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１または３記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項６】
ディッチ内の任意の地点に設置された水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段、これらの計測値より、溶存酸素濃度の基準値に達する地点の目標値を補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項２または４記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項７】
ディッチ内の任意の地点に設置された活性汚泥微生物の濃度を計測する手段、処理水の水質を計測する手段、水質の計測値と予め定められた水質の目標値との偏差に応じて活性汚泥微生物濃度の目標値を演算する演算器、上記活性汚泥微生物濃度の目標値と上記活性汚泥微生物濃度の計測値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を出力する調節計、及び上記汚泥引き抜き量の目標値に従い、汚泥引き抜き量を調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項８】
処理水の水質を計測する手段、水質の計測値と予め定められた水質の目標値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を演算する調節計、上記汚泥引き抜き量の目標値に従い、汚泥引き抜き量を調節する調節手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【請求項９】
ディッチへの流入負荷を計測する手段、及び流入負荷の計測値より曝気装置の回転数または浸漬深さの基準値のフィードフォワード量を演算する手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、オキシデーションディッチ水処理装置の制御装置、特に水処理プロセスにおいて富栄養化の原因物質である下水中の窒素成分を効率的に除去するための制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
「オキシデーションディッチ法の技術資料」（日本下水道事業団技術開発部・下水道事業団業務普及協会、昭和６１年１月）にも記載されているように、オキシデーションディッチ水処理法とは、家庭下水を主とする一般下水の沈砂・スクリーン処理後の下水を、機械式曝気装置を有する無終端水路（ディッチ）を反応タンクとして活性汚泥処理を行い、連続式処理ではさらに最終沈澱池内において浮遊物質を除去する一連の下水処理方式である。
【０００３】
近年、上水道源である閉鎖水域が富栄養化し赤潮やかび臭微生物の繁殖が頻発しているため、その原因物質である下・廃水中の窒素の除去が求められいる。オキシデーションディッチ法では、ディッチ内で溶存酸素の存在する好気領域と溶存酸素の存在しない嫌気領域とを空間的（流れ方向）に形成し、好気状態で進行する硝化反応と嫌気状態で進行する脱窒反応とを組み合わせて下水中の窒素を除去することができる。
【０００４】
図４３は、従来のオキシデーションディッチ水処理装置の一例を示す構成図である。図４３において、１はディッチ、２は曝気ロータである。３は曝気ロータの駆動装置であり、駆動力伝達手段３ａで曝気ロータ２と接続されている。４は越流せきである。１３は越流せき４の高さを変えるための駆動装置であり、駆動力伝達手段１３ａで越流せき４と接続されている。５は沈澱池、６は余剰汚泥を排出するためのポンプ、７は汚泥をディッチ１に返送するためのポンプである。８はディッチ内の任意の地点に設置された溶存酸素濃度計である。また、ａは下水をディッチ１に導入するための配管、ｂはディッチ１からの流出水を沈澱池５に導入するための配管、ｃは沈澱処理水を放流するための配管、ｄは沈澱池より汚泥を引き抜くための配管、ｅはポンプ６により引き抜かれた汚泥を余剰汚泥として排出するための配管、ｆはポンプ７によりディッチ１に返送される汚泥を流通させるための配管である。
【０００５】
次に、動作について説明する。下水は配管ａを介してディッチ１に導入される。ディッチ１では、曝気ロータ２により処理に必要な酸素が供給されるほか、流入下水とディッチ１内の活性汚泥とが混合攪拌され、混合液に流速が与えられてディッチ１内を循環する。曝気ロータ２による酸素供給量の調節は曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを変えることによって行われる。曝気ロータ２の回転数の変更は駆動装置３を操作することによって、浸漬深さの変更は越流せき４の駆動装置１３を操作することによって行われる。
溶存酸素濃度計８では、ディッチ１内の溶存酸素濃度が計測される。水処理装置の運転管理者は、この計測値を見ながら適宜曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを調節する。もし、これらの調節がうまくいき、ディッチ１内に好気領域と嫌気領域とが適切に形成されれば、下水中の窒素が良好に除去される。
【０００６】
一方、活性汚泥処理された混合液は配管ｂを介して沈澱池５に導入される。沈澱池５では、活性汚泥混合液の固液分離が行われる。上澄水は配管ｃを介して放流される。濃縮された汚泥は配管ｄを介して引き抜かれる。汚泥の一部は余剰汚泥としてポンプ６により配管ｅを介して系外に排出され、一部は返送汚泥としてポンプ７により配管ｆを介してディッチ１に戻される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は、運転管理者がディッチ内の溶存酸素濃度の計測値などを参考にして機械的曝気装置、たとえば曝気ロータの回転数や浸漬深さを調節していた。しかし、家庭下水を主とする一般下水は流量や性状が著しく変動するので、その変動に応じてディッチ内で空間的に好気状態と嫌気状態とを適切に形成し、常に良好な水質を確保することは難しいという問題点があった。
【０００８】
また、ディッチへの流入流量が増えるときは沈澱池に流出する流量も増加するので、活性汚泥混合液の固液分離が十分に行えないため、常に良好な水質を確保することが難しいという問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、オキシデーションディッチ水処理装置の曝気ロータの回転数もしくは浸漬深さもしくは汚泥引き抜き量を適切に制御することにより下水中の窒素成分を常に良好に除去し、良好な水質を確保することのできる、オキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を得ることを目的としている。
また、沈澱池に流出する流量を適切に制御することにより固液分離処理を良好に行い、常に良好な水質を確保することのできる、オキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、曝気装置のディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍離れた領域の任意の地点の溶存酸素濃度を計測する手段、上記溶存酸素濃度の計測値と、０〜１［ｍｇ／リットル］の値に予め設定された上記溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えたものである。
【００１１】
本発明の請求項２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、曝気装置のディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍離れた範囲に設置された少なくとも１つ以上の溶存酸素濃度計測手段、この溶存酸素濃度計測手段で計測された溶存酸素濃度の計測値を用いて、ディッチ内溶存酸素濃度が、０［ｍｇ／リットル］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算手段、この演算手段で演算された演算値と、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に予め設定された、上記基準値に達する地点の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えたものである。
【００１２】
本発明の請求項３に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の任意の地点で計測した活性汚泥微生物の濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の目標値を補正する補正手段を備えたものである。
【００１３】
本発明の請求項４に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の任意の地点で計測した活性汚泥微生物濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の基準値に達する地点の目標値を補正する補正手段を備えたものである。
【００１４】
本発明の請求項５に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の任意の地点に設置された水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段、これらの計測値より、溶存酸素濃度の目標値を補正する補正手段を備えたものである。
【００１５】
本発明の請求項６に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の任意の地点に設置された水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段、これらの計測値より、溶存酸素濃度の基準値に達する地点の目標値を補正する補正手段を備えたものである。
【００１６】
本発明の請求項７に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、処理水の水質を計測する手段、水質の計測値と予め定められた水質の目標値との偏差に応じて活性汚泥微生物濃度の目標値を演算する演算器、上記活性汚泥微生物濃度の目標値と上記活性汚泥微生物濃度の計測値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を出力する調節計、及び上記汚泥引き抜き量の目標値に従い、汚泥引き抜き量を調節する調節手段を備えたものである。
【００１７】
本発明の請求項８に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、処理水の水質を計測する手段、水質の計測値と予め定められた水質の目標値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を演算する調節計、上記汚泥引き抜き量の目標値に従い、汚泥引き抜き量を調節する調節手段を備えたものである。
【００１８】
本発明の請求項９に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチへの流入負荷を計測する手段、及び流入負荷の計測値より曝気装置の回転数または浸漬深さの基準値のフィードフォワード量を演算する手段を備えたものである。
【００１９】
【作用】
請求項１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の特定区間内の溶存酸素濃度を計測し、この計測値を用いて曝気ロータの回転数あるいは浸漬深さを調節することにより、計測地点の溶存酸素濃度を一定に保ち、ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成する。
【００２０】
請求項２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の特定区間内の溶存酸素濃度を計測し、この計測値を用いて溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点を推定し、これが常時所定の地点にあるように曝気ロータの回転数あるいは浸漬深さを調節することにより、ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成する。
【００２１】
請求項３、５に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の活性汚泥微生物濃度、もしくは水温、ｐＨなどの微生物活性に影響を与える因子を計測し、この計測値を用いてディッチ内の特定区間内の溶存酸素濃度の制御目標値を補正することにより、常時ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成する。
【００２２】
請求項４、６に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチ内の活性汚泥微生物濃度もしくは水温、ｐＨなどの微生物活性に影響を与える因子を計測し、この計測値を用いて溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点の制御目標値を補正することにより、常時ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成する。
【００２３】
請求項７、８に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、処理水質を計測し、この計測値が一定になるように活性汚泥微生物濃度の目標値あるいは汚泥引き抜き量の目標値を変更して制御することにより、ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成すると同時に、水処理を行うための微生物量に過不足がないようにする。
【００２４】
請求項９に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置は、ディッチへの流入負荷を計測し、この計測値を用いて曝気ロータの回転数あるいは浸漬深さの制御基準値を補正することにより、常時ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成する。
【００２５】
【実施例】
発明者らは、長年、オキシデーデョンディッチ水処理プロセスにおいて窒素などを効率的に除去し、安定に高度処理を行うための運用制御方法について、動力学モデルに基づく計算機シミュレーションを繰り返し、検討してきた。その結果、制御を行うために有用ないくつかの法則を発見し、この発明に到達した。まず、計算機シミュレーションに用いた動力学モデルについて、以下に説明する。
【００２６】
有機物除去反応の動力学モデルを式１で表す。これは、文献（「Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｐｒｏｓｅｓｓ」（ＡＳＣＥ（ＥＥ）、１９７９））に記載されているステンストロム（Ｓｔｅｎｓｔｒｏｍ）のモデルに基づいて構成したものである。
【００２７】
【数１】
0003983825.tif 000002
【００２８】
ここに、
rXS、rXA、rXI：生成速度                 ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
Y1、Y2：収率
KS ：半飽和定数                         ［ｍｇ／Ｌ］
KfS：半飽和定数
XT：ＭＬＳＳ（活性汚泥微生物）濃度    ［ｍｇ／Ｌ］
XS：ＭＬＳＳの蓄積部分濃度            ［ｍｇ／Ｌ］
XA：ＭＬＳＳの活性部分濃度            ［ｍｇ／Ｌ］
XI：ＭＬＳＳの不活性部分濃度          ［ｍｇ／Ｌ］
fs：XS／XT
fsM：fsの最大値
S  ：有機物濃度                         ［ ｍｇ／Ｌ］
RT ：移動係数                           ［ｈ-1］
RXA：最大比増殖速度                     ［ｈ-1］
RXI：最大比死亡速度                     ［ｈ-1］
である。ただし、Ｌはリットルを表わす。
【００２９】
また、硝化反応の動力学モデルを式２で表す。これも、上記文献に記載されているステンストロム（Ｓｔｅｎｓｔｒｏｍ）のモデルに基づいて構成したものである。
【００３０】
【数２】
0003983825.tif 000003
【００３１】
ここに、
rXNS、rXNB：生成速度                             ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
rSNO3、rSNO2、rSNH4：硝化反応による基質生成速度  ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
XNS：ニトロソモナス（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）の濃度［ｍｇ／Ｌ］
XNB：ニトロバクタ（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｅｒ）の濃度    ［ｍｇ／Ｌ］
DO：溶存酸素濃度                                     ［ｍｇ／Ｌ］
μNS(DO)、μNB(DO)：モノ（Ｍｏｎｏｄ）による比増殖速度関数［ｈ-1］
μNSM、μNBM：最大比増殖速度                         ［ｈ-1］
DXNS、DXNB：比死亡速度                               ［ｈ-1］
rHNH4：有機物除去反応による基質生成速度          ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
KDO：半飽和定数                                  ［ｍｇ／Ｌ］
である。
【００３２】
また、脱窒反応の動力学モデルを式３で表す。これは、「水処理工学」（技報堂出版、１９７６）および文献（「Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ」（Ｄｅｐ．  ｏｆ  Ｓａｎｉｔａｒｙ  ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｕｎｉｖ．  ｏｆ  Ｄｅｎｍａｒｋ、１９７２））に記載のデータより作成したものである。
【００３３】
rDNO3= -(RHN+RSN)XA
rDNH4= (0.25RSN+0.02RHNY3)XA
rDXS= -2.21RHNXA
rDXA=(RHNY3-2.0RSN)XA                                ・・・・（３）
【００３４】
ここに、
rDNO3、rDNH4、rDXS、rDXA：脱窒反応による生成速度 ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
RHN：生合成型脱窒速度定数                        ［ｈ-1］
RSN：内生型脱窒速度定数                          ［ｈ-1］
Y3：収率
である。
【００３５】
また、溶存酸素濃度の収支は式４で表す。
【００３６】
【数３】
0003983825.tif 000004
【００３７】
ここに、
rHDO：有機物除去による酸素消費速度      ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
rNDO：硝化による酸素消費速度            ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
rDO ：酸素移動速度                      ［ｍｇ／Ｌ・ｈ］
YNS、YNB：収率
KLa ：総括酸素移動容量係数              ［ｈ-1］
DOs ：飽和溶存酸素濃度                  ［ｍｇ／Ｌ］
である。
【００３８】
また、動力学パラメータは表１のように設定した。
【００３９】
【表１】
0003983825.tif 000005
【００４０】
また、ディッチ内混合は、図１に示すような循環流を考慮した流下方向の槽列モデルで近似し、各槽間の物質収支をとった。
【００４１】
また、装置条件は「オキシデーションディッチ法に用いる機械式ばっ気装置の開発（建設省技術評価書第８２４０２号）」を参考にして表２のように設定した。
【００４２】
【表２】
0003983825.tif 000006
【００４３】
また、曝気ロータの特性は、式５のように設定した。
【００４４】
【数４】
0003983825.tif 000007
【００４５】
ここに、
OC ：ロータ１［ｍ］あたりの酸素供給速度  ［ｋｇ−Ｏ2／ｍ・ｈ］
NN ：酸素供給効率（軸動力）              ［ｋｇ−Ｏ2／ｋＷｈ］
KLa：総括酸素移動容量係数                ［ｈ-1］
q  ：消費動力                            ［ｋＷ］
Vm ：池内平均流速                        ［ｍ／ｓ］
L  ：水路長                              ［ｍ］
φ ：推進力に用いられる投入動力の割合
Pr ：動力投入密度                        ［Ｗ／ｍ3］
Vu ：ロータ周速度                        ［ｍ／ｓ］
ζ ：水路損失係数
【００４６】
図２、図３、図４は、ＭＬＳＳ濃度を３０００［ｍｇ／Ｌ］と設定して、各々曝気ロータ浸漬深さを１５［ｃｍ］、２０［ｃｍ］、２４［ｃｍ］と変化させ、各図の（ａ）（ｂ）（ｃ）において、各々曝気ロータ回転数を４８［ｒｐｍ］、６０［ｒｐｍ］、７１［ｒｐｍ］と変化させて上記シミュレーションを行ったときのディッチ内溶存酸素濃度分布と処理水中全窒素濃度との関係を示す図である。横軸はディッチを流下方向に６等分した地点を示し、図１に示すように、曝気ロータ設置地点（下水流入地点）Ａから順にＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ（処理水流出地点）と名前をつけている。縦軸は溶存酸素濃度を示す。グラフ内右肩の数字はＦ点での全窒素濃度を示し、かっこ内左側はアンモニア性窒素濃度、右側は硝酸性窒素濃度を示す。
【００４７】
同様に、図５、図６、図７はＭＬＳＳ濃度を４０００［ｍｇ／Ｌ］と設定してシミュレーションを行ったときの結果を示す図であり、図８、図９、図１０はＭＬＳＳ濃度を５０００［ｍｇ／Ｌ］と設定してシミュレーションを行ったときのディッチ内溶存酸素濃度分布と処理水中全窒素濃度との関係を示す図である。
【００４８】
これらの図より、処理水中の全窒素濃度が低いとき、硝酸性窒素分とアンモニア性窒素分とは同程度残存していることがわかる。理解を助けるために、横軸にＦ点での硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差を、縦軸に両者の和、すなわち全窒素濃度をとった図を図１１に示す。ＭＬＳＳ濃度が３０００［ｍｇ／Ｌ］（実線）、４０００［ｍｇ／Ｌ］（点線）、５０００［ｍｇ／Ｌ］（一点鎖線）いずれのときも、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差が０のとき、全窒素濃度は最小となる。このことより、発明者らは「処理水中の硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度とが同程度残存するようにすれば、処理水中の全窒素濃度を最小に抑制することができる」という第１の法則を見いだした。
【００４９】
また、図１１から、ＭＬＳＳ濃度が高い方が、処理水中の全窒素濃度をより小さくできることもわかる。このことより、発明者らは「さらに窒素を高度に除去するためには、ＭＬＳＳ濃度を高く保つ必要がある」という第２の法則を見いだした。
【００５０】
第１および第２の法則を実際のオキシデーションディッチ水処理プロセスの運用に適用すれば、下水中の窒素の高度処理を達成することが可能となる。発明者らは、さらに、窒素濃度の計測や分析を必要としないより簡便な方法を発見するために、先の図２〜図１０をより注意深く調べた。これらの図によると、ＭＬＳＳ濃度がいずれの場合も、溶存酸素濃度がＣ〜Ｄ点付近で消失するとき、すなわち好気領域と嫌気領域とがほぼ等しく形成され硝化・脱窒がバランスよく起こっているとき、処理水中の全窒素濃度が低いことがわかる。
この好気領域と嫌気領域の境界の最適点は硝化速度と脱窒速度との比に依存するとも言える。理解を助けるために、硝化速度を通常の値の１０倍に設定した場合（表１のμNSM、μNBMを１０倍にする）のシミュレーション結果を図１２、図１３、図１４に、脱窒速度を通常の値の１０倍に設定した場合（表１のRHN、RSNを１０倍にする）のシミュレーション結果を図１５、図１６、図１７に示す。図の見方は図２〜図１０と同様である。
【００５１】
図１２、図１３、図１４では、溶存酸素濃度がＢ点付近で消失するとき、処理水中の全窒素濃度が低い。これは、硝化速度が脱窒速度に比べて大きいと、好気領域が短くてもよいため、処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近から前方（曝気ロータ側）にずれているのである。一方、図１５、図１６、図１７では、溶存酸素濃度がＥ点付近で消失するとき、処理水中の全窒素濃度が低い。これは、脱窒速度が硝化速度に比べて大きいと、嫌気領域が短くてもよいため、処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近から後方にずれているのである。
【００５２】
このシミュレーションの条件は、あくまでも理解を助けるために実際の現象と無関係に設定したものであり、実際に硝化速度および脱窒速度が文献値から大きく逸脱することはありえない。ただし、水温、ｐＨ、酸化還元電位などは硝化速度および脱窒速度に若干の影響を及ぼし、その影響の度合いは硝化速度と脱窒速度とで異なる。このことより、発明者らは「通常、窒素除去に対して最適な好気領域と嫌気領域との境界はディッチ中央付近である。ただし、その位置は、水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動に対して影響を受ける」という第３の法則を見いだした。
【００５３】
最後に、ディッチ内の溶存酸素濃度分布に関して、曝気ロータ回転数と浸漬深さが同じでも、ＭＬＳＳ濃度が異なると溶存酸素濃度分布の勾配が異なることが図２〜図１０よりわかる。理解を助けるために、横軸にＡ点での溶存酸素濃度、縦軸にＦ点での全窒素濃度をとった図を図１８に示す。この図より、ＭＬＳＳ濃度が高いほど全窒素濃度が最小となるＡ点での溶存酸素濃度が高いことがわかる。第３の法則を導出する際にも述べたように、処理水中の全窒素濃度が低いとき、ＭＬＳＳ濃度がいずれの場合も溶存酸素濃度はＣ〜Ｄ点付近で消失していた。すなわち、ＭＬＳＳ濃度が高いほど、勾配の急な溶存酸素濃度分布が形成されているのである。このことより、発明者らは「ＭＬＳＳ濃度が高いほど、溶存酸素濃度分布が急勾配となる」という第４の法則を見いだした。
【００５４】
参考例１．
以下、本発明に係る参考例を図について説明する。図１９は参考例１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図１９において、図４３と同一符号は同一または相当部分を示している。また、１００は沈澱処理水を放流するための配管ｃに取り付けられた硝酸性窒素濃度計、１０１は同じくアンモニア性窒素濃度計である。１０２は、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差と予め定められた濃度差の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１０２ａで駆動装置３と接続されている。１０３は濃度差の目標値を設定するための設定器であり、信号線１０３ａで調節計１０２と接続されている。設定器１０３に設定する目標値は、第１の法則より−１０〜１０［ｍｇ−Ｎ／Ｌ］の範囲、望ましくは０［ｍｇ−Ｎ／Ｌ］近傍とするとより効果的である。なお、［ｍｇ−Ｎ／Ｌ］は窒素Ｎの濃度を表わす単位を示している。
【００５５】
次に、動作について説明する。処理水中の硝酸性窒素濃度は硝酸性窒素濃度計１００で、アンモニア性窒素濃度はアンモニア性窒素濃度計１０１で計測される。それぞれの計測値は信号線１００ａおよび１０１ａを介して調節計１０２に伝えられる。調節計１０２では、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差と予め定められた濃度差の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を、例えば式６に従って出力する。
【００５６】
Ｒrot＝Ｒrot0＋ＫRDN（ＤＮ*−ＤＮ）                      ・・・（６）
ここに、
Ｒrot ：曝気ロータの回転数の目標値
Ｒrot0：定数
ＫRDN ：定数
ＤＮ* ：（硝酸性窒素濃度−アンモニア性窒素濃度）の目標値
ＤＮ  ：硝酸性窒素濃度−アンモニア性窒素濃度
である。
この演算に必要な濃度差の目標値ＤＮ* は、設定器１０３の出力として信号線１０３ａを介して得られる。調節計１０２の出力Ｒrot は信号線１０２ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００５７】
これにより、濃度差ＤＮが目標値ＤＮ* よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度差ＤＮが目標値ＤＮ* よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても、処理水中の硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度とが同程度残存するように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節すれば、好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように調節でき、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００５８】
参考例２．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２０は参考例２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２０において、１０４は硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差と予め定められた濃度差の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１０３ａで濃度差の目標値を設定するための設定器１０３と接続されている。参考例１と同様、設定器１０３に設定する目標値は、−１０〜１０［ｍｇ−Ｎ／Ｌ］の範囲、望ましくは０［ｍｇ−Ｎ／Ｌ］近傍とするとより効果的である。１２は曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算する演算器であり、調節計１０４と信号線１０４ａで接続されている。１３は越流せき４の高さを変えるための駆動装置であり、駆動力伝達手段１３ａで越流せき４と、信号線１２ａで演算器１２と接続されている。その他は図１９と同様である。
【００５９】
次に動作について説明する。調節計１０４では、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差と予め定められた濃度差の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式７に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0＋ＫDDN（ＤＮ*−ＤＮ）                    ・・・（７）
ここに、
Ｄrot ：曝気ロータの浸漬深さの目標値
Ｄrot0：定数
ＫDDN ：定数
である。
この演算に必要な硝酸性窒素濃度の計測値は硝酸性窒素濃度計１００の出力として信号線１００ａを介して、またアンモニア性窒素濃度の計測値はアンモニア性窒素濃度計１０１の出力として信号線１０１ａを介して得られる。濃度差の目標値ＤＮ* は、設定器１０３の出力として信号線１０３ａを介して得られる。調節計１０４の出力Ｄrot は信号線１０４ａを介して演算器１２に伝えられる。
演算器１２では、曝気ロータ２の浸漬深さの目標値Ｄrot から越流せき４の高さの目標値を、例えば式８に従って演算する。
Ｈ＝Ｈ0＋Ｄrot                                       ・・・（８）
ここに、
Ｈ ：越流せきの高さの目標値
Ｈ0：定数
である。
演算器１２の出力Ｈは信号線１２ａを介して駆動装置１３に伝えられ、曝気ロータ２の浸漬深さが調節される。
【００６０】
これにより、濃度差ＤＮが目標値ＤＮ* よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度差ＤＮが目標値ＤＮ* よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００６１】
なお、図２０では調節計１０４の出力である浸漬深さの目標値Ｄrot を演算器１２で越流せき４の高さの目標値Ｈに演算する例を示したが、式７および式８の演算を一度に調節計１０４で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【００６２】
参考例３．
上記参考例１、２では、硝酸性窒素濃度からアンモニア性窒素濃度を減じたが、アンモニア性窒素濃度から硝酸性窒素濃度を減じても同様の効果を奏する。
【００６３】
参考例４．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２１は参考例４に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２１において、１０５は、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１０５ａで駆動装置３と接続されている。１０６は濃度比の目標値を設定するための設定器であり、信号線１０６ａで調節計１０５と接続されている。設定器１０６に設定する目標値は、第１の法則より０．１〜１０の範囲、望ましくは１近傍とするとより効果的である。その他は図１９と同様である。
【００６４】
次に、動作について説明する。調節計１０５では、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を、例えば式９に従って出力する。
Ｒrot＝Ｒrot0＋ＫRRN1（ＲＮ1*−ＲＮ1）                 ・・・（９）
ここに、
ＫRRN1：定数
ＲＮ1*：（硝酸性窒素濃度／アンモニア性窒素濃度）の目標値
ＲＮ1 ：硝酸性窒素濃度／アンモニア性窒素濃度
である。
この演算に必要な硝酸性窒素濃度の計測値は硝酸性窒素濃度計１００の出力として信号線１００ａを介して、またアンモニア性窒素濃度の計測値はアンモニア性窒素濃度計１０１の出力として信号線１０１ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ1*は、設定器１０６の出力として信号線１０６を介して得られる。調節計１０５の出力Ｒrot は信号線１０５ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００６５】
これにより、濃度比ＲＮ1 が目標値ＲＮ1*よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ1 が目標値ＲＮ1*よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００６６】
参考例５．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２２は参考例５に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２２において、１０７は硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比と予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１０６ａで濃度差の目標値を設定するための設定器１０６と接続されている。参考例４と同様、設定器１０６に設定する目標値は、０．１〜１０の範囲、望ましくは１近傍とするとより効果的である。調節計１０７は信号線１０７ａで曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算する演算器１２とも接続されている。その他は図２０と同様である。
【００６７】
次に動作について説明する。調節計１０７では、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式１０に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0＋ＫDRN1（ＲＮ1*−ＲＮ1）               ・・・（１０）
ここに、
ＫDRN1：定数
である。
この演算に必要な硝酸性窒素濃度の計測値は硝酸性窒素濃度計１００の出力として信号線１００ａを介して、またアンモニア性窒素濃度の計測値はアンモニア性窒素濃度計１０１の出力として信号線１０１ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ1*は、設定器１０６の出力として信号線１０６ａを介して得られる。調節計１０７の出力Ｄrot は信号線１０７ａを介して演算器１２に伝えられる。以下、参考例２と同様、越流せき４の高さを調整して曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。
【００６８】
これにより、濃度比ＲＮ1 が目標値ＲＮ1*よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ1 が目標値ＲＮ1*よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００６９】
なお、図２２では調節計１０７の出力である浸漬深さの目標値を演算器１２で越流せき４の高さの目標値に演算する例を示したが、演算を一度に調節計１０７で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【００７０】
参考例６．
上記参考例４、５では、硝酸性窒素濃度をアンモニア性窒素濃度で除したが、アンモニア性窒素濃度を硝酸性窒素濃度で除しても、同様の効果を奏する。
【００７１】
参考例７．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２３は参考例７に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２３において、２５は沈澱処理水を放流するための配管ｃに取り付けられた全窒素濃度計である。１０８は、全窒素濃度に対する硝酸性窒素濃度の濃度比と、予め定められた上記濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線２５ａで全窒素濃度計２５と、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０８ａで駆動装置３と接続されている。１０９は濃度比の目標値を設定するための設定器であり、信号線１０９ａで調節計１０８と接続されている。設定器１０９に設定する目標値は、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度を足したものが全窒素濃度であり、また、第１の法則に示したように、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度がほぼ等しいとき処理水中の全窒素濃度を最小に抑制することができることから、硝酸性窒素濃度と、全窒素濃度との比が１：１０から９：１０の範囲、最適な比としては１：２になるように設定するとよい。即ち、全窒素濃度に対する硝酸性窒素濃度の濃度比としては、０．１〜０．９の範囲、望ましくは０．２５〜０．７５、最適値としては０．５近傍とすると効果的である。その他は図２１と同様である。
【００７２】
次に、動作について説明する。調節計１０８では、硝酸性窒素濃度と全窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を、例えば式１１に従って出力する。
Ｒrot＝Ｒrot0＋ＫRRN2（ＲＮ2*−ＲＮ2）               ・・・（１１）
ここに、
ＫRRN2：定数
ＲＮ2*：（硝酸性窒素濃度／全窒素濃度）の目標値
ＲＮ2 ：硝酸性窒素濃度／全窒素濃度
である。
この演算に必要な硝酸性窒素濃度の計測値は硝酸性窒素濃度計１００の出力として信号線１００ａを介して、また全窒素濃度の計測値は全窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ2*は、設定器１０９の出力として信号線１０９を介して得られる。調節計１０８の出力Ｒrot は信号線１０８ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００７３】
これにより、濃度比ＲＮ2 が目標値ＲＮ2*よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ2 が目標値ＲＮ2*よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００７４】
参考例８．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２４は参考例８に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２４において、１１０は全窒素濃度に対する硝酸性窒素濃度の濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線２５ａで全窒素濃度計２５と、信号線１００ａで硝酸性窒素濃度計１００と、信号線１０９ａで濃度差の目標値を設定するための設定器１０９と接続されている。参考例７と同様、設定器１０９に設定する目標値は、０．１〜０．９の範囲、望ましくは０．２５〜０．７５、最適値としては０．５近傍とすると効果的である。調節計１１０は曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算する演算器１２とも接続されている。その他は図２２と同様である。
【００７５】
次に動作について説明する。調節計１１０では、硝酸性窒素濃度と全窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式１２に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0＋ＫDRN2（ＲＮ2*−ＲＮ2）             ・・・（１２）
ここに、
ＫDRN2：定数
である。
この演算に必要な全窒素濃度の計測値は全窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して、また硝酸性窒素濃度の計測値は硝酸性窒素濃度計１００の出力として信号線１００ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ2*は、設定器１０９の出力として信号線１０９ａを介して得られる。調節計１１０の出力Ｄrot は信号線１１０ａを介して演算器１２に伝えられる。
【００７６】
これにより、濃度比ＲＮ2 が目標値ＲＮ2*よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ2 が目標値ＲＮ2*よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果を奏する。
【００７７】
なお、図２４では調節計１１０の出力である浸漬深さの目標値Ｄrot を演算器１２で越流せき４の高さの目標値に演算する例を示したが、演算を一度に調節計１１０で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【００７８】
参考例９．
上記参考例７、８では、硝酸性窒素濃度を全窒素濃度で除したが、全窒素濃度を硝酸性窒素濃度で除しても、同様の効果を奏する。ただし、この時の濃度比の目標値は１〜１０の範囲、望ましくは１．３〜４．０、最適値としては２近傍とすると効果的である。
【００７９】
参考例１０．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２５は参考例１０に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２５において、１１１は全窒素濃度に対するアンモニア性窒素濃度の濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線２５ａで全窒素濃度計２５と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１１１ａで駆動装置３と接続されている。１１２は濃度比の目標値を設定するための設定器であり、信号線１１２ａで調節計１１１と接続されている。設定器１１２に設定する目標値は、参考例７で述べたと同様に、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度を足したものが全窒素濃度であり、また、第１の法則に示したように、硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度がほぼ等しいとき処理水中の全窒素濃度を最小に抑制することができることから、アンモニア性窒素濃度と全窒素濃度との比が１：１０から９：１０の範囲、最適な比としては１：２になるように設定するとよい。即ち、全窒素濃度に対するアンモニア性窒素濃度の濃度比としては、０．１〜０．９の範囲、望ましくは０．２５〜０．７５、最適値としては０．５近傍とすると効果的である。その他は図２３と同様である。
【００８０】
次に、動作について説明する。調節計１１１では、アンモニア性窒素濃度と全窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を、例えば式１３に従って出力する。
Ｒrot＝Ｒrot0−ＫRRN3（ＲＮ3*−ＲＮ3）             ・・・（１３）
ここに、
ＫRRN3：定数
ＲＮ3*：（アンモニア性窒素濃度／全窒素濃度）の目標値
ＲＮ3 ：アンモニア性窒素濃度／全窒素濃度
である。
この演算に必要なアンモニア窒素濃度の計測値はアンモニア性窒素濃度計１０１の出力として信号線１０１ａを介して、また全窒素濃度の計測値は全窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ3*は、設定器１１２の出力として信号線１１２を介して得られる。調節計１１１の出力Ｒrot は信号線１１１ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００８１】
これにより、濃度比ＲＮ3 が目標値ＲＮ3*よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ3 が目標値ＲＮ3*よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００８２】
参考例１１．
本発明に係る他の参考例を図について説明する。図２６は参考例１１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２６において、１１３は全窒素濃度に対するアンモニア性窒素濃度の濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線２５ａで全窒素濃度計２５と、信号線１０１ａでアンモニア性窒素濃度計１０１と、信号線１１２ａで濃度差の目標値を設定するための設定器１１２と接続されている。調節計１１３は曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算する演算器１２とも接続されている。その他は図２４と同様である。
【００８３】
次に動作について説明する。調節計１１３では、アンモニア性窒素濃度と全窒素濃度との濃度比と、予め定められた濃度比の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式１４に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0−ＫDRN3（ＲＮ3*−ＲＮ3）             ・・・（１４）
ここに、
ＫDRN3：定数
である。
この演算に必要な全窒素濃度の計測値は全窒素濃度計２５の出力として、またアンモニア窒素濃度の計測値はアンモニア性窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して得られる。濃度比の目標値ＲＮ3*は、設定器１１２の出力として信号線１１２ａを介して得られる。調節計１１３の出力Ｄrot は信号線１１３ａを介して演算器１２に伝えられる。
【００８４】
これにより、濃度比ＲＮ3 が目標値ＲＮ3*よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に濃度比ＲＮ3 が目標値ＲＮ3*よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、良好な処理水質を安定して保つことができるようになる。
【００８５】
なお、図２６では調節計１１３の出力である浸漬深さの目標値を演算器１２で越流せき４の高さの目標値に演算する例を示したが、演算を一度に調節計１１３で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【００８６】
参考例１２．
上記参考例１０、１１では、アンモニア性窒素濃度を全窒素濃度で除したが、全窒素濃度をアンモニア性窒素濃度で除しても同様の効果を奏する。ただし、この時の濃度比の目標値は、参考例９と同様、１〜１０の範囲、望ましくは１．３〜４．０、最適値としては２近傍とすると効果的である。
【００８７】
実施例１．
本発明の請求項１に係る一実施例を図について説明する。図２７は実施例１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２７において、８は溶存酸素濃度計であり、曝気ロータ２の設置地点を起点としたディッチ１の中央付近、望ましくは曝気ロータ２の設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度を計測する。第３の法則で示したように、窒素除去に対して最適な好気領域と嫌気領域との境界はディッチ中央付近であるため、ディッチ１の中央、ないしやや前方（曝気ロータ２側）の溶存酸素濃度を計測することにより、好気領域の終端がディッチ１の中央付近にくることを確実に検出することができる。曝気ロータ２に近いところの溶存酸素濃度を計測したのでは、流入負荷の変動が大きく溶存酸素濃度の分布が不安定なオキシデーションディッチでは好気領域の終端位置を推測することが難しいし、ディッチ１の中央より後方では、好気領域が短すぎることを検知できないので、曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度を計測するのが最も適当である。
【００８８】
９は溶存酸素濃度の計測値と、予め定められた溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と、信号線９ａで駆動装置３と接続されている。１０は溶存酸素濃度の目標値を設定するための設定器であり、信号線１０ａで調節計９と接続されている。設定器１０に設定する目標値は、好気領域の終端よりもやや前方の溶存酸素濃度であるから、０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値、望ましくは０〜１［ｍｇ／Ｌ］に設定するのが適当である。その他は図４３と同様である。
【００８９】
次に、動作について説明する。曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度は溶存酸素濃度計８で計測される。溶存酸素濃度の計測値は信号線８ａを介して調節計９に伝えられる。調節計９では、溶存酸素濃度の計測値と、予め定められた溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を、例えば式１５に従って出力する。
Ｒrot＝Ｒrot0＋ＫRDO（ＤＯ*−ＤＯ）                 ・・・（１５）
ここに、
ＫRDO ：定数
ＤＯ* ：溶存酸素濃度の目標値
ＤＯ  ：溶存酸素濃度の計測値
である。
この演算に必要な溶存酸素濃度の目標値ＤＯ* は、設定器１０の出力として信号線１０ａを介して得られる。調節計９の出力Ｒrot は信号線９ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００９０】
これにより、溶存酸素濃度の計測値ＤＯが目標値ＤＯ* よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に溶存酸素濃度の計測値ＤＯが目標値ＤＯ* よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても、好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節するので、窒素濃度の計測や分析を行わずに良好な処理水質を安定して保つことができるという効果を奏する。
【００９１】
実施例２．
本発明の請求項１に係る他の実施例を図について説明する。図２８は実施例２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２８において、１１は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の計測値と、予め０［ｍｇ／Ｌ］近傍に設定された溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と、信号線１０ａで溶存酸素濃度の目標値を設定するための設定器１０と接続されている。１２は曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算する演算器であり、調節計１１と信号線１１ａで接続されている。１３は越流せき４の高さを変えるための駆動装置であり、駆動力伝達手段１３ａで越流せき４と、信号線１２ａで演算器１２と接続されている。その他は図２７と同様である。
【００９２】
次に動作について説明する。調節計１１では、溶存酸素濃度の計測値と予め定められた溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式１６に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0＋ＫDDO（ＤＯ*−ＤＯ）                ・・・（１６）
ここに、
ＫDDO ：定数
である。
この演算に必要な溶存酸素濃度の計測値ＤＯは溶存酸素濃度計８の出力として信号線８ａを介して、また溶存酸素濃度の目標値ＤＯ* は設定器１０の出力として信号線１０ａを介して得られる。調節計１１の出力Ｄrotは信号線１１ａを介して演算器１２に伝えられる。
【００９３】
演算器１２の出力は信号線１２ａを介して駆動装置１３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００９４】
これにより、溶存酸素濃度の計測値ＤＯが目標値ＤＯ* よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に溶存酸素濃度の計測値ＤＯが目標値ＤＯ* よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、窒素濃度の計測や分析を行わずに良好な処理水質を安定して保つことができるという効果を奏する。
【００９５】
なお、図２８では調節計１１の出力である浸漬深さの目標値を演算器１２で越流せき４の高さの目標値に演算する例を示したが、演算を一度に調節計１１で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【００９６】
実施例３．
本発明の請求項２に係る一実施例を図について説明する。図２９は実施例３に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図２９において、１４は溶存酸素濃度の計測値と曝気ロータ２の回転数とからディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算器であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と、信号線２ａで曝気ロータ２と接続されている。溶存酸素濃度計８は、ディッチ１の中央付近よりも前方、すなわち曝気ロータ設置地点を起点としたディッチの中央付近までの範囲、望ましくは曝気ロータ２の設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍だけ離れた地点までの範囲に設置する。なぜなら、溶存酸素濃度計８での計測値を起点とした溶存酸素濃度分布を演算し、好気領域の終端がディッチ１の中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を調節することが目的だからである。１５は溶存酸素濃度の基準値を設定するための設定器であり、信号線１５ａで演算器１４と接続されている。設定器１５に設定する基準値は、好気領域の終端を示す溶存酸素濃度であるから、０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値、望ましくは０〜１［ｍｇ／Ｌ］に選択するのが適当である。１６はディッチ１内溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値（演算地点）と、当該地点の目標値（目標地点）との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計であり、信号線１４ａで演算器１４と、信号線１６ａで曝気ロータ２の駆動装置３と接続されている。１７は当該地点の目標値を設定するための設定器であり、信号線１７ａで調節計１６と接続されている。設定器１７に設定する目標値は、第３の法則よりディッチ１の中央付近とするのがよいから、曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜３／４倍だけ離れた地点までの範囲から選択するのが適当である。その他は図２７と同様である。
【００９７】
次に、動作について説明する。演算器１４では、例えば式１７に従ってディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点の、溶存酸素濃度計８設置地点からの流下方向の距離を演算する。
ｘ＝（ＤＯ−ＤＯ**）／Ｒr×Ｖ（Ｒrot）            ・・・（１７）
ここに、
0003983825.tif 000008
である。
この演算に必要な溶存酸素濃度の計測値ＤＯは溶存酸素濃度計８の出力として信号線８ａを介して、また曝気ロータ２の回転数Ｒrot は曝気ロータ２の出力として信号線２ａを介して得られる。溶存酸素濃度の基準値ＤＯ**は設定器１５の出力として信号線１５ａを介して得られる。演算結果ｘは信号線１４ａを介して調節計１６に伝えられる。なお、ディッチ１内混合液の循環流速Ｖ（Ｒrot） は、曝気ロータ２の回転数Ｒrot より求めずに流速計を用いて直接計測してもよい。
調節計１６では、例えば式１８に従ってディッチ１内溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘと当該地点の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する。
Ｒrot＝Ｒrot0＋ＫRx（ｘ*−ｘ）                    ・・・（１８）
ここに、
ＫRx：定数
ｘ* ：ディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点の、溶存酸素濃度計８設置地点からの流下方向の距離の目標値である。
この演算に必要なディッチ１内の溶存酸素濃度が基準値に達する地点の目標値ｘ* は設定器１７の出力として信号線１７ａを介して得られる。調節計１６の出力Ｒrot は信号線１６ａを介して駆動装置３に伝えられ、曝気ロータ２の回転数が調節される。
【００９８】
これにより、溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘが目標値ｘ* よりも小さければ、曝気ロータ２の回転数が増加し、好気領域を伸長させる。逆に溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘが目標値ｘ* よりも大きければ、曝気ロータ２の回転数が減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の回転数を自動的に調節するので、窒素濃度の計測や分析を行わずに良好な処理水質を安定して保つことができるという効果を奏する。
【００９９】
実施例４．
本発明の請求項２に係る他の実施例を図について説明する。図３０は実施例４に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３０において、８および１８は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍だけ離れた地点までの範囲に設置された２本の溶存酸素濃度計である。１９は溶存酸素濃度８、１８の計測値からディッチ１内溶存酸素濃度が０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算器であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と、信号線１８ａで溶存酸素濃度計１８と、信号線１５ａで溶存酸素濃度の基準値を設定するための設定器１５と接続されている。演算器１９は信号線１９ａで曝気ロータ２の回転数を出力する調節計１６とも接続されている。その他は図２９と同様である。
【０１００】
次に、動作について説明する。演算器１９では、例えば式１９に従ってディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点の溶存酸素濃度計８設置地点からの流下方向の距離を演算する。
ｘ＝Ｌ×（ＤＯ１−ＤＯ**）／（ＤＯ１−ＤＯ２）        ・・・（１９）
ここに、
Ｌ    ：溶存酸素濃度計８と溶存酸素濃度計１８との距離
ＤＯ１：溶存酸素濃度計８による計測値
ＤＯ２：溶存酸素濃度計１８による計測値
である。
この演算に必要な溶存酸素濃度の計測値ＤＯ１、ＤＯ２は溶存酸素濃度計８および溶存酸素濃度計１８の出力として信号線８ａおよび信号線１８ａを介して得られる。溶存酸素濃度の基準値ＤＯ**は設定器１５の出力として信号線１５ａを介して得られる。また、演算結果ｘは信号線１９ａを介して調節計１６に伝えられ、以下、実施例３と同様にして曝気ロータ２の回転数が調節される。
【０１０１】
この実施例では、実施例３の効果に加えて、好気領域の終端の位置を直接溶存酸素濃度の分布から演算するので、より緻密に曝気ロータ２の回転数の調節を行うことができるという効果がある。
【０１０２】
実施例５．
本発明の請求項２に係るさらに他の実施例を図について説明する。図３１は実施例５に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３１において、２０は演算器１４で演算された、ディッチ１内溶存酸素濃度が０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値に予め設定された基準値に達する地点の演算値と、ディッチ１内の曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜３／４倍だけ離れた地点までの範囲に予め設定された当該地点の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を出力する調節計であり、信号線１４ａで演算器１４と接続されている。演算器１４は実施例３と同様、溶存酸素濃度計８の計測値と曝気ロータ２の回転数とからディッチ１内溶存酸素濃度が基準値に達する地点を演算するものである。調節計２０は信号線１７ａで当該地点の目標値を設定するための設定器１７と、信号線２０ａで曝気ロータ２の浸漬深さの目標値から越流せき４の高さの目標値を演算するための演算器１２とも接続されている。その他は図２９と同様である。
【０１０３】
次に、動作について説明する。調節計２０では、ディッチ１内溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値と、当該地点の目標値との偏差に応じて曝気ロータ２の浸漬深さの目標値を、例えば式２０に従って出力する。
Ｄrot＝Ｄrot0＋ＫDx（ｘ*−ｘ）                     ・・・（２０）
ここに、
ＫDx：定数
である。
この演算に必要なディッチ１内溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘは演算器１４の出力として信号線１４ａを介して、また当該地点の目標値ｘ* は設定器１７の出力として信号線１７を介して得られる。演算結果Ｄrot は信号線２０ａを介して演算器１２に伝えられる。
【０１０４】
これにより、溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘが目標値ｘ* よりも小さければ、曝気ロータ２の浸漬深さが増加し、好気領域を伸長させる。逆に溶存酸素濃度が基準値に達する地点の演算値ｘが目標値ｘ* よりも大きければ、曝気ロータ２の浸漬深さが減少し、好気領域を短縮させる。すなわち、ディッチ１への流入負荷が変動しても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータ２の浸漬深さを自動的に調節するので、窒素濃度の計測や分析を行わずに良好な処理水質を安定して保つことができるという効果を奏する。
【０１０５】
なお、図３１では調節計２０の出力である浸漬深さの目標値を演算器１２で越流せき４の高さの目標値に演算する例を示したが、演算を一度に調節計２０で行い、演算器１２を省略しても同様の効果を奏する。
【０１０６】
実施例６．
実施例５では溶存酸素濃度の計測値と曝気ロータ２の回転数から溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点を推定する例を示したが、実施例４で示したように２つ以上の溶存酸素濃度計を用いて直接溶存酸素濃度の分布を求め、溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点を演算してもよい。この場合の実施例の装置構成は図３０とほぼ同様であるが、調節計１６および駆動装置３のかわりに調節計２０、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。これにより、実施例５の効果に加えて、より緻密に曝気ロータ２の浸漬深さの調節を行うことができるという効果を奏する。
【０１０７】
実施例７．
本発明の請求項３に係る一実施例を図について説明する。図３２は実施例７に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３２において、２１はディッチ１内の活性汚泥微生物の濃度を計測する微生物濃度計であり、ディッチ１内の任意の地点に設置される。２２は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値を演算する演算器であり、微生物濃度計２１と信号線２１ａで、調節計９と信号線２２ａで接続されている。２３は溶存酸素濃度の基準値を設定する設定器であり、信号線２３ａで演算器２２と接続されている。その他は図２７と同様である。
【０１０８】
次に、動作について説明する。第４の法則でも述べたように、ＭＬＳＳ濃度（活性汚泥微生物濃度）が高いほどディッチ内の溶存酸素濃度分布は急勾配となる。すなわち、好気領域の終端よりもやや前方の溶存酸素濃度は、活性汚泥微生物濃度が高いときはやや大きめになり、活性汚泥微生物濃度が低いときはやや小さめになる。そこで、演算器２２では、例えば式２１によって溶存酸素濃度の目標値を補正する。
ＤＯ*H＝ＤＯ*＋ＫSS（ＭＬＳＳ−ＭＬＳＳ0）         ・・・（２１）
ここに、
ＤＯ*H   ：補正した溶存酸素濃度目標値（活性汚泥微生物濃度を考慮した補正値）
ＤＯ*    ：溶存酸素濃度目標値
ＫSS     ：定数
ＭＬＳＳ ：活性汚泥微生物濃度の計測値
ＭＬＳＳ0：活性汚泥微生物濃度の基準値
である。
この演算に必要な活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳは微生物濃度計２１の出力として信号線２１ａを介して、また溶存酸素濃度の目標値ＤＯ* は設定器２３の出力として信号線２３ａを介して得られる。演算結果ＤＯ*Hは信号線２２ａを介して曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計９に伝えられ、以下、図２７に示す実施例１と同様に動作する。
【０１０９】
これにより、活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳが基準値ＭＬＳＳ0 よりも大きいとき、曝気ロータ２から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値ＤＯ* は大きめに補正される。よって、溶存酸素濃度分布が急勾配となることに対応できる。逆に、活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳが基準値ＭＬＳＳ0 よりも小さいとき、溶存酸素濃度の目標値ＤＯ* は小さめに補正される。よって、溶存酸素濃度分布が緩勾配となることに対応できる。すなわち、実施例１の効果に加えて、「ＭＬＳＳ濃度が高いほどディッチ内の溶存酸素濃度分布は急勾配となる」という第４の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１１０】
実施例８．
実施例７では曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図３２とほぼ同様であるが、調節計９および駆動装置３のかわりに調節計１１、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例２の効果に加えて、「ＭＬＳＳ濃度が高いほどディッチ内の溶存酸素濃度分布は急勾配となる」という第４の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１１１】
実施例９．
本発明の請求項４に係る一実施例を図について説明する。図３３は実施例９に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３３において、２４は溶存酸素濃度の計測値、曝気ロータ２の回転数および活性汚泥微生物濃度の計測値から、ディッチ１内溶存酸素濃度が、０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算器であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と接続されている。溶存酸素濃度計８は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍だけ離れた地点までの範囲に設置される。演算器２４は信号線２ａで曝気ロータ２と、信号線１５ａで溶存酸素濃度の基準値を設定するための設定器１５とも接続されている。また、信号線２１ａで微生物濃度計２１と、信号線２４ａで曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計１６とも接続されている。その他は図２９と同様である。
【０１１２】
次に、動作について説明する。演算器２４では、例えば式１７および式２２によってディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する。
ｘH＝ｘ×Ｒｒ0／Ｒｒ（ＭＬＳＳ）
Ｒｒ（ＭＬＳＳ）＝Ｒｒ0＋ＫMLSS（ＭＬＳＳ−ＭＬＳＳ0）  ・・・（２２）
ここに、
0003983825.tif 000009
である。
式２２の演算に必要な活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳは微生物濃度計２１の出力として信号線２１ａを介して得られる。演算結果ｘH は信号線２４ａを介して曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計１６に伝えられ、以下、図２９に示す実施例３と同様に動作する。
【０１１３】
これにより、活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳが大きいとき溶存酸素消費速度の項Ｒｒ（ＭＬＳＳ）が大きくなるので、基準値到達地点の距離ｘH は距離ｘに対し短めに補正される。よって、溶存酸素濃度分布が急勾配となることに対応できる。逆に、活性汚泥微生物濃度の計測値ＭＬＳＳが小さいときは溶存酸素消費速度の項Ｒｒ（ＭＬＳＳ）が小さくなるので、基準値到達地点の距離ｘH は距離ｘに対し長めに補正される。よって、溶存酸素濃度分布が緩勾配となることに対応できる。すなわち、実施例３の効果に加えて、「ＭＬＳＳ濃度が高いほどディッチ内の溶存酸素濃度分布は急勾配となる」という第４の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１１４】
実施例１０．
上記実施例９では曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図３３とほぼ同様であるが、調節計１６および駆動装置３のかわりに調節計２０、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例５の効果に加えて、「ＭＬＳＳ濃度が高いほどディッチ内の溶存酸素濃度分布は急勾配となる」という第４の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１１５】
実施例１１．
本発明の請求項７に係る一実施例を図について説明する。図３４は実施例１１に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３４において、２５は沈澱処理水を放流するための配管ｃに取り付けられた全窒素濃度計である。２６はディッチ１内のＭＬＳＳ濃度と処理水中の全窒素濃度との関係を記憶させてある記憶回路であり、信号線２５ａで全窒素濃度計２５と接続されている。演算器２２は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値を演算するものである。２７は処理水中の全窒素濃度の目標値を設定する設定器であり、信号線２７ａで記憶回路２６と接続されている。２８は記憶回路２６より出力されるＭＬＬＳ濃度の目標値とＭＬＳＳ濃度の計測値との偏差に応じて余剰汚泥引き抜き量を出力する調節計であり、信号線２６ａで記憶回路２６と、信号線２１ｂで微生物濃度（ＭＬＳＳ濃度）計２１と、信号線２８ａで余剰汚泥引き抜きポンプ６と接続されている。その他は図３２と同様である。
【０１１６】
次に、動作について説明する。処理水中の全窒素濃度は配管ｃに取り付けられた全窒素濃度計２５で計測される。全窒素濃度の計測値は信号線２５ａを介して記憶回路２６に伝えられる。記憶回路２６では処理水中の全窒素濃度の計測値と、予め定められた全窒素濃度の目標値とからディッチ１内のＭＬＳＳ濃度の目標値を決定する。処理水中の全窒素濃度の目標値は設定器２７により設定される。目標値は１個だけでもよいし、上限値と下限値の２個を設定してもよい。ここでは説明を簡潔にするために前者の場合について述べる。設定された目標値は信号線２７ａにより記憶回路２６に伝えられる。
【０１１７】
さて、記憶回路２６にはディッチ１内のＭＬＳＳ濃度と処理水中の全窒素濃度との関係が記憶させてある。即ち、窒素を高度に除去するためには、ＭＬＳＳ濃度を高く保つ必要がある（第２の法則）ことが示されたが、図３５は最適な水質を得る一例であり、横軸はディッチ１内のＭＬＳＳ濃度［ｍｇ／Ｌ］を、縦軸は処理水中の全窒素濃度［ｍｇ／Ｌ］を示す。図中の曲線は、ある流入負荷に対しロータ条件をかえてシミュレーションした結果のうち、最も処理水質が良好だったときの全窒素濃度とＭＬＳＳ濃度の関係を示している。図３５に従い、処理水中の全窒素濃度の計測値と予め定められた目標値とからディッチ１内のＭＬＳＳ濃度の目標値を決定するアルゴリズムを説明する。
【０１１８】
計画値どおりの流量、例えば図３５では１５［ｍ3 ／ｈ］の下水が流入するとき、目標値どおりの処理水質が得られるようにＭＬＳＳ濃度が設定してある（Ａ点）。全窒素濃度計測値が目標値よりも悪い場合は、流入流量が増加しているはずである。そこで、全窒素濃度の計測値と最初に設定された現在のＭＬＳＳ濃度との組み合わせから、流入流量を推定する（Ｂ点）。例えば図３５では２０［ｍ3 ／ｈ］となる。この新しい流入流量をパラメータとしたＭＬＳＳ濃度−全窒素濃度曲線に従い、目標水質を得るための新しいＭＬＳＳ濃度目標値を決定する（Ｃ点）。全窒素濃度の計測値が目標値よりも良好な場合も、同様に新しいＭＬＳＳ濃度目標値を決定することができる。この新しいＭＬＳＳ濃度目標値は調節計２８に伝えられる。調節計２８では、例えば式２３に従って余剰汚泥引き抜き量の目標値を出力する。
Ｑdrw＝Ｑdrw0＋ＫSS（ＭＬＳＳ*−ＭＬＳＳ）            ・・・（２３）
ここに、
Ｑdrw    ：余剰汚泥引き抜き量の目標値
Ｑdrw0   ：定数
ＫSS     ：定数
ＭＬＳＳ*：ディッチ１内ＭＬＳＳ濃度の目標値（新しいＭＬＳＳ）
である。
【０１１９】
前述したように、ディッチ１内ＭＬＳＳ濃度の目標値ＭＬＳＳ* は記憶回路２６の出力として信号線２６ａを介して得られる。また、ディッチ１内ＭＬＳＳ濃度の計測値ＭＬＳＳは信号線２１ｂを介して微生物濃度計２１より得られる。調節計２８の出力は信号線２８ａを介して余剰汚泥引き抜きポンプ６に伝えられ、所定量で余剰汚泥が引き抜かれる。
【０１２０】
これにより、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度が維持される。一方、曝気ロータ２の回転数はＭＬＳＳ濃度計２１の計測値による補正を行いながら調節されるので、実施例７の効果に加えて、さらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１２１】
実施例１２．
本発明の請求項７に係る他の実施例を図について説明する。図３６は実施例１２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３６において、２９は全窒素濃度計２５の計測値と予め定められた目標値との偏差に応じてディッチ１内ＭＬＳＳ濃度の目標値を演算する演算器であり、信号線２５ａで配管ｃに取り付けられた全窒素濃度計２５と、信号線２７ａで全窒素濃度の目標値を設定するための設定器２７と、信号線２９ａで余剰汚泥引き抜き量の調節計２８と接続されている。その他は図３４と同様である。
【０１２２】
次に、動作について説明する。演算器２９では、例えば式２４に従ってディッチ１内ＭＬＳＳ濃度の目標値を出力する。
ＭＬＳＳ*＝ＭＬＳＳ0＋ＫTN1（ＴＮ*−ＴＮ）          ・・・（２４）
ここに、
ＭＬＳＳ0：定数
ＫTN1    ：定数
ＴＮ*    ：全窒素濃度の目標値
ＴＮ     ：全窒素濃度の計測値
である。
この演算に必要な全窒素濃度の目標値ＴＮ* は、設定器２７の出力として信号線２７ａを介して、また全窒素濃度の計測値ＴＮは全窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して得られる。演算結果ＭＬＳＳ* は信号線２９ａを介して調節計２８に伝えられる。
【０１２３】
これにより、全窒素濃度の計測値ＴＮが目標値ＴＮ* よりも大きければ、余剰汚泥引き抜き量が減少し、系内に保持される汚泥総量が増加する。よってディッチ１内のＭＬＳＳ濃度が増加するので、処理水中の全窒素濃度は低減する方向に向かう。逆に全窒素濃度の計測値ＴＮが目標値ＴＮ* よりも小さければ、余剰汚泥引き抜き量が増加し、系内に保持される汚泥総量は減少する。一方、曝気ロータ２の回転数はＭＬＳＳ濃度計２１の計測値による補正を行いながら調節される。すなわち、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度が維持され、そのＭＬＳＳ濃度に対して最適な好気領域長になるように曝気ロータ２の回転数が調節されるので、実施例１１と同様の効果を奏する。なお、本実施例ではＭＬＳＳ濃度の目標値ＭＬＳＳ* を、演算によって求めているので、記憶回路２６を用いた実施例２３のものより簡単な構成となる。
【０１２４】
実施例１３．
上記実施例１１、１２では、最適化されたＭＬＳＳ濃度の基準値とＭＬＳＳ濃度の計測値を用いてディッチ内の特定区間の溶存酸素濃度の制御目標値を補正する例に対して、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度を演算し、このＭＬＳＳ濃度の目標値になるように汚泥の引き抜き量をコントロールしたが、補正を行なわないものであってもよい。この場合の実施例の装置構成として、図３４、図３６中の演算器２２、設定器２３を省略するかわりに設定器１０を具備し、溶存酸素濃度目標値の設定を設定器１０で行う構成が考えられる。これにより、実施例１１、１２よりも簡単な装置構成でほぼ同様の効果を奏する。また、これに類似する装置構成として、図１９〜図２６に微生物濃度計２１、記憶回路２６、設定器２７および調節計２８を具備し、全窒素濃度計２５、もしくは硝酸性窒素濃度計１００およびアンモニア性窒素濃度計１０１からの出力信号を用いて余剰汚泥引き抜き量の調節を行うという構成が考えられる。これにより、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度が維持されると同時に、好気領域長の制御も適切に行われるので、参考例１〜１２の効果に加えて、さらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１２５】
実施例１４．
本発明の請求項７に係るさらに他の実施例を図について説明する。図３７は実施例１４に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３７において、記憶回路２６と演算器２２は信号線２６ｂで接続されている。上記実施例１１では計測されたＭＬＳＳ濃度を用いてディッチ内の特定区間の溶存酸素濃度の制御目標値を補正する例に対して、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度を演算し、このＭＬＳＳ濃度の目標値になるように汚泥の引き抜き量をコントロールしたが、計測されるＭＬＳＳ濃度はいずれ上記ＭＬＳＳ濃度の目標値になるので、本実施例１４では記憶回路２６より出力されるＭＬＳＳ濃度の目標値ＭＬＳＳ* を、計測されＭＬＳＳ濃度の代わりに演算器２２に入力し、溶存酸素濃度の目標値の補正を行った。
このようにすることにより、水処理を行うための微生物量に過不足がないように素早く対処できる。
【０１２６】
実施例１５．
実施例１２に対しても実施例１４と同様、演算器２９より出力されるＭＬＳＳ濃度の目標値ＭＬＳＳ* を演算器２２に入力し、溶存酸素濃度の目標値の補正の際に、計測されるＭＬＳＳ濃度の代わりに用いてもよい。
【０１２７】
実施例１６．
本発明の請求項８に係る一実施例を図について説明する。図３８は実施例１６に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３８において、３０は全窒素濃度計２５の計測値と予め定められた全窒素濃度目標値との偏差に応じて余剰汚泥引き抜き量の目標値を出力する調節計であり、信号線２５ａで配管ｃに取り付けられた全窒素濃度計２５と、また信号線３０ａで余剰汚泥引き抜きポンプ６と接続されている。２７は全窒素濃度の目標値を設定する設定器であり、信号線２７ａで調節計３０と接続されている。その他は図３２と同様である。
【０１２８】
次に、動作について説明する。調節計３０では、例えば式２５に従って余剰汚泥引き抜き量の目標値を出力する。
Ｑdrw＝Ｑdrw0＋Ｋdrw（ＴＮ*−ＴＮ）              ・・・（２５）
ここに、
ＫTN2：定数
である。
この演算に必要な全窒素濃度の目標値ＴＮ* は、設定器２７の出力として信号線２７ａを介して、また全窒素濃度の計測値ＴＮは全窒素濃度計２５の出力として信号線２５ａを介して得られる。演算結果Ｑdrw は信号線３０ａを介して余剰汚泥引き抜きポンプ６に伝えられる。
【０１２９】
これにより、全窒素濃度の計測値ＴＮが目標値ＴＮ* よりも大きければ、余剰汚泥引き抜き量が減少し、系内に保持される汚泥総量が増加する。よってディッチ１内のＭＬＳＳ濃度が増加するので、処理水中の全窒素濃度は低減する方向に向かう。逆に全窒素濃度の計測値ＴＮが目標値ＴＮ* よりも小さければ、余剰汚泥引き抜き量が増加し、系内に保持される汚泥総量は減少する。一方、曝気ロータ２の回転数はＭＬＳＳ濃度計２１の計測値による補正を行いながら調節される。すなわち、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度が維持され、そのＭＬＳＳ濃度に対して最適な好気領域長になるように曝気ロータ２の回転数が調節されるので、実施例７の効果に加えて、さらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１３０】
実施例１７．
上記実施例１６では、最適化されたＭＬＳＳ濃度の基準値を用いてディッチ内の特定区間の溶存酸素濃度の制御目標値を補正する例に対して、目標水質を達成するように汚泥の引き抜き量をコントロールしたが、補正を行なわないものであってもよい。この場合の実施例の装置構成として、図３８中の微生物濃度計２１、演算器２２、設定器２３を省略するかわりに設定器１０を具備し、溶存酸素濃度目標値の設定を設定器１０で行う構成が考えられる。これにより、実施例１６よりも簡単な装置構成でほぼ同様の効果を奏する。また、これに類似する装置構成として、図１９〜図２６に設定器２７および調節計３０を具備し、全窒素濃度計２５、もしくは硝酸性窒素濃度計１００およびアンモニア性窒素濃度計１０１からの出力信号を用いて余剰汚泥引き抜き量の調節を行うという構成が考えられる。これにより、目標水質を達成するために最適なＭＬＳＳ濃度が維持されると同時に、好気領域長の制御も適切に行われるので、参考例１〜１２の効果に加えて、さらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１３１】
実施例１８．
上記実施例１１〜１７では、曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図３４、３６、３７、３８とほぼ同様であるが、調節計９および駆動装置３のかわりに調節計１１、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例２あるいは実施例８の効果に加えてさらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１３２】
実施例１９．
実施例１１〜１８では、ディッチ１内の特定区間の溶存酸素濃度の計測値を用いて曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを調節する例を示したが、実施例３〜６、９、１０のように溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点を推定し、これが常時所定の地点にあるように曝気ロータ２の回転数あるいは浸漬深さを調節するやり方でもよい。この場合の実施例の装置構成は図３４、３６、３７、３８とほぼ同様であるが、例えば回転数の調節を行う場合、その部分の構成が図３３のようになる。浸漬深さの調節を行う場合は、調節計１６および駆動装置３のかわりに調節計２０、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例３〜６、９、１０の効果に加えてさらに安定して良好な処理水質が得られると同時に系内の活性汚泥微生物量に過不足が生じないという効果を奏する。
【０１３３】
実施例２０．
実施例１１〜１９では、処理水中の全窒素濃度を計測する例を示したが、処理水の水質を示す指標であればこれに限らず、有機物濃度や全リン濃度などを計測してもよい。
【０１３４】
実施例２１．
参考例１〜１２、実施例１１〜２０では、硝酸性窒素濃度計１００やアンモニア性窒素濃度計１０１等の処理水質を計測する手段を沈澱処理水を放流するための配管ｃに設置する例を示したが、これら濃度計の設置順はどちらが先でも良い。また、上記処理水質を計測する手段はディッチ１からの流出水を沈澱池５に導入するための配管ｂ、もしくはディッチ１内の処理水流出地点付近に設置してもよい。
【０１３５】
実施例２２．
本発明の請求項５に係る一実施例を図について説明する。図３９は実施例２２に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図３９において、３１はディッチ１内の水温を計測する温度計であり、ディッチ内の任意の地点に設置される。３２は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値を演算する演算器であり、温度計３１と信号線３１ａで、調節計９と信号線３２ａで接続されている。３３は溶存酸素濃度の目標値を演算するためのパラメータを設定する設定器であり、信号線３３ａで演算器３２と接続されている。その他は図２７と同様である。
【０１３６】
次に、動作について説明する。第３の法則でも述べたように、処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける。詳細には、硝化速度が脱窒速度に対して大きいとき前方（曝気ロータ側）にずれ、脱窒速度が硝化速度に対して大きいとき後方にずれる。そこで、演算器３２では、例えば式２６に従って溶存酸素濃度の目標値を演算する。
ＤＯH1*＝ＤＯ*×ＫDθDT-20／ＫNθNT-20              ・・・（２６）
ここに、
ＤＯH1*  ：溶存酸素濃度目標値（水温を考慮した補正値）
ＫD      ：水温２０゜Cのときの脱窒速度
θD      ：定数
ＫN      ：水温２０゜Cのときの硝化速度
θN      ：定数
Ｔ       ：温度
である。
この演算に必要なディッチ１内の水温Ｔは温度計３１の出力として信号線３１ａを介して、また演算のためのパラメータは設定器３３の出力として信号線３３ａを介して得られる。演算結果ＤＯH1*は信号線３２ａを介して曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計９に伝えられる。
【０１３７】
これにより、脱窒速度が硝化速度に対して大きいとき曝気ロータ２から流下方向にディッチ長の１／４から１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値は大きめに補正される。よって、処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近よりも後方にずれることに対応できる。逆に、硝化速度が脱窒速度に対して大きいとき溶存酸素濃度の目標値は小さめに補正される。よって処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近よりも後方にずれることに対応できる。すなわち、実施例１の効果に加えて、「処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける」という第３の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１３８】
実施例２３．
実施例２２では曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図３９とほぼ同様であるが、調節計９および駆動装置３のかわりに調節計１１、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例２の効果に加えて、「処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける」という第３の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１３９】
実施例２４．
本発明の請求項６に係る一実施例を図について説明する。図４０は実施例２４に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図４０において、３４は溶存酸素濃度の計測値、曝気ロータ２の回転数およびディッチ１内の水温の計測値とからディッチ１内溶存酸素濃度が０［ｍｇ／Ｌ］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算器であり、信号線８ａで溶存酸素濃度計８と接続されている。溶存酸素濃度計８は曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍だけ離れた地点までの範囲に設置される。演算器３４は信号線２ａで曝気ロータ２と、信号線１５ａで溶存酸素濃度の基準値を設定するための設定器１５とも接続されている。また、信号線３１ａで温度計３１と、信号線３４ａで曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計１６とも接続されている。その他は図２９と同様である。
【０１４０】
次に、動作について説明する。演算器３４では、例えば式１７および式２７によってディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する。
ＸH2＝Ｘ×ＫDθDT-20／ＫNθNT-20                   ・・・（２７）
ここに、
ＸH2：ディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点の溶存酸素濃度計８設置地点からの流下方向の距離（水温を考慮した補正値）
である。
式２７の演算に必要な活性汚泥微生物濃度の計測値は微生物濃度計３１の出力として信号線３１ａを介して得られる。演算結果ＸH2は信号線３４ａを介して曝気ロータ２の回転数の目標値を出力する調節計１６に伝えられる。
【０１４１】
これにより、脱窒速度が硝化速度に対して大きいとき溶存酸素濃度の基準値到達地点の距離ＸH2は距離Ｘに対して長めに補正される。よって、処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近よりも後方にずれることに対応できる。逆に、硝化速度が脱窒速度に対して大きいとき溶存酸素濃度の基準値到達地点の距離ＸH2は距離Ｘに対して短めに補正される。よって処理水質に対して最適な好気領域の終端位置がディッチ中央付近よりも後方にずれることに対応できる。すなわち、実施例３の効果に加えて、「処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける」という第３の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１４２】
実施例２５．
実施例２４では曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図４０とほぼ同様であるが、調節計１６および駆動装置３のかわりに調節計２０、演算器１２および駆動装置１３で曝気ロータ２の浸漬深さを調節する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例５の効果に加えて、「処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける」という第３の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１４３】
実施例２６．
実施例２２〜２５ではディッチ１内の特定区間の溶存酸素濃度の目標値を水温のみを考慮して補正する例を示したが、実施例７〜２１のようにＭＬＳＳ濃度を考慮した補正も同時に行うやり方でもよい。この場合の実施例の装置構成は図３２、３３あるいは図３４、３６とほぼ同様であるが、水温計３１からの信号を信号線３１ａを介して演算器２２に入力し、例えば式２８によって曝気ロータ２設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍だけ離れた地点の溶存酸素濃度の目標値を演算する。
ＤＯH2*＝ＤＯH*×ＫDθDT-20／ＫNθNT-20            ・・・（２８）
【０１４４】
あるいは水温計３１からの信号を信号線３１ａを介して演算器２４に入力し、例えば式２９によってディッチ１内溶存酸素濃度が予め定められた溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する。
ＸH2＝ＸH×ＫDθDT-20／ＫNθNT-20                  ・・・（２９）
【０１４５】
また、曝気ロータ２の浸漬深さの調節を行う場合は調節計９または１６、および駆動装置３のかわりに調節計１１または２０、演算器１２、および駆動装置１３で構成する。演算器１２は省略することもできる。
【０１４６】
これにより、実施例７〜２１の効果に加えて、「処理水質に対して最適な好気領域の終端位置は水温、ｐＨ、酸化還元電位など微生物活性に影響を与える因子の変動の影響を受ける」という第３の法則を考慮した、より正確な好気領域の調節を行なうことができるという効果を奏する。
【０１４７】
実施例２７．
実施例２２〜２６では温度計を用いる例を示したが、ｐＨ計あるいは酸化還元電位計を用いても同様の効果を奏する。この場合式２６〜２９で示した演算の代わりに、ｐＨあるいは酸化還元電位が硝化速度と脱窒速度とに与える影響を考慮した演算を行う。
【０１４８】
実施例２８．
本発明の請求項９に係る一実施例を図について説明する。図４１は実施例２８に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図４１において、３５は下水をディッチ１に導入するための配管ａに取り付けられた流量計である。３６は曝気ロータ２の回転数の基準値を演算する演算器であり、信号線３５ａで流量計３５と、信号線３５ａで曝気ロータ２の回転数の目標値を演算する調節計９と接続されている。その他は図２７と同様である。
【０１４９】
次に、動作について説明する。実施例１で示したように、ディッチ１内の特定区間内の溶存酸素濃度を計測し、この計測値を用いて曝気ロータ２の回転数を調節することにより計測地点の溶存酸素濃度を一定に保つようにすれば、ディッチ１内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成することができ、良好な処理水質を得ることができる。ただし、この方法では、槽内での生物化学的反応が進み溶存酸素濃度に変化が生じて初めて曝気ロータの調節が行われるので、急激な流入負荷変動のあったときに、対応が遅れる可能性がある。よってディッチ１に流入する下水の流量を計測し、この計測値を用いて予め曝気ロータ２の回転数の基準値を調節しておいた上で、好気領域と嫌気領域のバランスの調節を行うようにすれば、急激な流入流量の変動に対しても安定して良好な処理水質を保つことができる。
【０１５０】
ディッチ１に流入する下水の流量は配管ａに取り付られた流量計３５で計測され、信号線３５ａを介して演算器３６に伝えられる。演算器３６では、例えば式３０によって曝気ロータ２の回転数の基準値Ｒrot0が演算される。
Ｒrot0＝ＫQinＱin                                  ・・・（３０）
ここに、
ＫQin：定数
Ｑin ：ディッチ１に流入する下水の流量
である。
この演算結果は信号線３５ａを介して曝気ロータ２の回転数の目標値を演算する調節計９に伝えられる。
【０１５１】
これにより、流入流量が大きいとき曝気ロータ２の回転数の基準値が予め大きめに設定される。逆に、流入流量が小さいとき曝気ロータ２の回転数の基準値が予め小さめに設定される。これにより、実施例１３の効果に加えて、急激な流入流量の変動に対しても安定して良好な処理水質を保つことができるという効果を奏する。
【０１５２】
実施例２９．
実施例２８では曝気ロータ２の回転数を調節する例を示したが、曝気ロータ２の浸漬深さを調節してもよい。この場合の実施例の装置構成は図４１とほぼ同様であるが、調節計９および駆動装置３のかわりに調節計１１、演算器１２および駆動装置１３で構成し、演算器３４の演算結果（曝気ロータ２の浸漬深さの基準値）を調節計１１に入力する。演算器１２は省略することもできる。これにより、実施例２の効果に加えて、急激な流入流量の変動に対しても安定して良好な処理水質を保つことができるという効果を奏する。
【０１５３】
実施例３０．
実施例２８、２９ではディッチ１内の特定区間の溶存酸素濃度の計測値を用いて曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを調節する例を示したが、溶存酸素濃度が予め定めた基準値になる地点を推定し、これが常時所定の地点にあるように曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを調節するやり方、さらに微生物濃度や温度、ｐＨ、酸化還元電位などの微生物活性を考慮して溶存酸素濃度あるいは基準値到達点を補正するやり方、もちろん硝酸性窒素濃度、アンモニア性窒素濃度および全窒素濃度の濃度差や濃度比を用いて曝気ロータ２の回転数もしくは浸漬深さを調節するやり方でも同様の効果を奏する。これらの場合の実施例の装置構成は、図４１同様、流量計３５ならびに演算器３６を具備すればよく、演算器３６の演算結果を曝気ロータ２の回転数調節計あるいは浸漬深さ調節計に入力する。
【０１５４】
実施例３１．
実施例２８〜３０ではディッチ１への下水の流入流量の計測値を用いる例を示したが、ディッチ１からの流出流量の計測値を用いても同様の効果を奏する。
【０１５５】
実施例３２．
実施例２８〜３０ではディッチ１への下水の流入流量の計測値を用いる例を示したが、流入汚濁物、例えば全窒素の濃度の計測値を用いても同様の効果を奏する。
【０１５６】
実施例３３．
実施例２８〜３０ではディッチ１への下水の流入流量の計測値を用いる例を示したが、これに流入汚濁物、例えば全窒素の濃度を乗じた流入全窒素量を用いても同様の効果を奏する。
【０１５７】
参考例１３．
本発明に係る参考例を図について説明する。図４２は参考例１３に係るオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。図４２において、３７はディッチ１からの流出水を沈澱池５に導入するための配管ｂに取り付けられた流量計である。３８は越流せき４の高さの目標値を出力する調節計であり、信号線３７ａで流量計３７と、信号線３８ａで越流せき４の駆動装置１３と接続されている。その他は図４３と同様である。
【０１５８】
次に、動作について説明する。ディッチ１から流出する流量は配管ｂに取り付られた流量計３７で計測され、信号線３７ａを介して調節計３８に伝えられる。調節計３８では、例えば式３１によって越流せき４の高さの目標値が演算される。
Ｈ＝Ｈ0＋ＫQout（Ｑout−Ｑout0）                   ・・・（３１）
ここに、
ＫQout：係数
Ｑout ：ディッチ１から流出する流量
Ｑout0：ディッチ１から流出する流量の基準値
である。
この演算結果Ｈは信号線３８ａを介して駆動装置１３に伝えられ、越流せき４の高さが調節される。
【０１５９】
これにより、ディッチ１から流出する流量Ｑout が基準値Ｑout0よりも大きければ、越流せき４の高さＨが高くなり、流出量すなわち沈澱池５への流入量が低減されると同時に、曝気ロータ２の浸漬深さが増し曝気量が増加する。逆に、ディッチ１から流出する流量Ｑout が基準値Ｑout0よりも小さければ、越流せき４の高さＨが低くなり、流出量すなわち沈澱池５への流入量が増加すると同時に、曝気ロータ２の浸漬深さが減り曝気量が低減する。つまり、ディッチ１に流入する下水の流量が変動しても、沈澱池５に流出する流量は常に一定に保たれ、沈澱池５では固液分離処理が良好に行われるという効果を奏する。さらに、曝気ロータ２の浸漬深さも同時に調節できるという効果を奏する。
【０１６０】
実施例３４．
上記実施例および参考例のうち、曝気ロータの浸漬深さを調節する例では、越流せきの高さを変える場合について述べたが、曝気ロータ自体の設置位置を変更するようにしても同様の効果を奏する。
【０１６１】
なお、以上述べた各実施例および参考例では、曝気ロータを用いる場合について示したが、その他の曝気装置、例えば軸流ポンプ型曝気装置、スクリュー型曝気装置などを用いる場合にも適用できる。
【０１６２】
また、上記各実施例および参考例では、窒素を除去する場合について示したが、その他の汚濁物、例えば有機物あるいはリンを除去する場合にも適用できる。
【０１６３】
さらに、上記各実施例および参考例では、時間連続のアナログ式で構成したが、時間不連続のアナログ式（サンプル値式）やデジタル式で構成しても同様の効果を奏する。
【０１６４】
また、上記実施例および参考例では、制御回路構成を示したが、これを計算機内にプログラム化して実装しても同様の効果を奏する。
【０１６５】
また、上記実施例でおよび参考例は、制御回路を閉ループで構成したが、制御目標値をオペレータに提示する運転支援システムとして構成することもできる。
【０１６６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によればオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を、曝気装置のディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の１／４〜１／２倍離れた領域の任意の地点の溶存酸素濃度を計測する手段、上記溶存酸素濃度の計測値と、０〜１［ｍｇ／リットル］の値に予め設定された上記溶存酸素濃度の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えた構成としたので、窒素濃度の計測や分析を行わなくても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように自動的に調節することができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１６７】
また、請求項２の発明によればオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を、曝気装置のディッチ内での設置地点から流下方向にディッチ長の０〜１／２倍離れた範囲に設置された少なくとも１つ以上の溶存酸素濃度計測手段、この溶存酸素濃度計測手段で計測された溶存酸素濃度の計測値を用いて、ディッチ内溶存酸素濃度が、０［ｍｇ／リットル］近傍の値に予め設定された溶存酸素濃度の基準値に達する地点を演算する演算手段、この演算手段で演算された演算値と、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に予め設定された、上記基準値に達する地点の目標値との偏差に応じて、上記曝気装置の上記ディッチ内での設置地点と上記ディッチ内の被処理水流出地点との中央付近に好気領域と嫌気領域との境界がくるように、上記曝気装置の回転数または浸漬深さの目標値を出力する調節計、及び上記回転数または上記浸漬深さの目標値に従い、上記曝気装置の回転数または浸漬深さを調節する調節手段を備えた構成としたので、窒素濃度の計測や分析を行わなくても好気領域の終端がディッチ中央付近にくるように曝気ロータの回転数を自動的に調節することができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１６８】
また、請求項３の発明によればディッチ内の任意の地点の活性汚泥微生物濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の目標値を補正するようにしたので、より正確な好気領域の調節ができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１６９】
また、請求項４の発明によればディッチ内の任意の地点の活性汚泥微生物濃度の計測値、または活性汚泥微生物濃度の目標値より、溶存酸素濃度の基準値に達する地点を補正するようにしたので、より正確な好気領域の調節ができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１７０】
また、請求項５の発明によれば、ディッチ内の任意の地点に水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段を設け、これらの計測値より溶存酸素濃度の目標値を補正するようにしたので、より正確な好気領域の調節ができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１７１】
また、請求項６の発明によれば、ディッチ内の任意の地点に水温、ｐＨ、酸化還元電位の少なくとも一つを計測する手段を設け、これらの計測値より溶存酸素濃度の基準値に達する地点の目標値を補正するようにしたので、より正確な好気領域の調節ができ、良好な処理水質を安定して保つことができるという効果がある。
【０１７２】
また、請求項７の発明によればオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を、ディッチ内の任意の地点に設置された活性汚泥微生物の濃度を計測する手段と、処理水の水質を計測する手段と、水質の計測値と予め定められた目標値との偏差に応じて活性汚泥微生物濃度の目標値を演算する演算器と、活性汚泥微生物濃度の目標値と計測値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を出力する調節計と、汚泥引き抜き量の目標値に従い汚泥引き抜き量を調節する手段とを具備するようにしたので、ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成すると同時に、水処理を行うための微生物量に過不足が生じないという効果がある。
【０１７３】
また、請求項８の発明によればオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を、処理水の水質を計測する手段と、水質の計測値と予め定められた目標値との偏差に応じて汚泥引き抜き量の目標値を演算する調節計と、汚泥引き抜き量の目標値に従い汚泥引き抜き量を調節する手段とを具備するようにしたので、ディッチ内に好気領域と嫌気領域とを適切に形成すると同時に、水処理を行うための微生物量に過不足が生じないという効果がある。
【０１７４】
また、請求項９の発明によればオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を、ディッチへの流入負荷を計測する手段と、流入負荷の計測値より曝気ロータの回転数もしくは浸漬深さの基準値のフィードフォワード量を演算する手段とを具備するようにしたので、良好な処理水質をより安定して保つことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる第１〜４の法則を発見するに至った計算機シミュレーションに用いた槽列モデルを示す説明図である。
【図２】  ＭＬＳＳ濃度を３０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを１５［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図３】  ＭＬＳＳ濃度を３０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２０［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図４】  ＭＬＳＳ濃度を３０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２４［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図５】  ＭＬＳＳ濃度を４０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを１５［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図６】  ＭＬＳＳ濃度を４０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２０［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図７】  ＭＬＳＳ濃度を４０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２４［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図８】  ＭＬＳＳ濃度を５０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを１５［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図９】  ＭＬＳＳ濃度を５０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２０［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１０】  ＭＬＳＳ濃度を５０００［ｍｇ／Ｌ］、曝気ロータ浸漬深さを２４［ｃｍ］と設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１１】  Ｆ点での硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との差と、全窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】  硝化速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１３】  硝化速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１４】  硝化速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１５】  脱窒速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１６】  脱窒速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１７】  脱窒速度を１０倍に設定して計算機シミュレーションを行なった結果を示すグラフである。
【図１８】  Ａ点での溶存酸素濃度とＦ点での全窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図１９】  本発明の参考例１によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２０】  本発明の参考例２によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２１】  本発明の参考例４によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２２】  本発明の参考例５によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２３】  本発明の参考例７によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２４】  本発明の参考例８によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２５】  本発明の参考例１０によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２６】  本発明の参考例１１によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２７】  本発明の実施例１によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２８】  本発明の実施例２によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図２９】  本発明の実施例３によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３０】  本発明の実施例４によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３１】  本発明の実施例５によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３２】  本発明の実施例７によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３３】  本発明の実施例９によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３４】  本発明の実施例１１によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３５】  本発明の実施例１１によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置の記憶回路２６に記憶されるＭＬＳＳ濃度と全窒素濃度との関係を示すグラフである。
【図３６】  本発明の実施例１２によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３７】  本発明の実施例１４によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３８】  本発明の実施例１６によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図３９】  本発明の実施例２２によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図４０】  本発明の実施例２４によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図４１】  本発明の実施例２８によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図４２】  本発明の参考例１３によるオキシデーションディッチ水処理装置の制御装置を示す構成図である。
【図４３】  従来のオキシデーションディッチ水処理装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  ディッチ
２  曝気ロータ
３  駆動装置
４  越流せき
５  沈澱池
６  ポンプ
８、１８  溶存酸素濃度計
９、１１、１６、２０、２８、３０、３８、１０２、１０４、１０７、１０８、１１０、１１１、１１３  調節計
１０、１５、１７、２３、２７、３３、１０３、１０６、１０９、１１２  設定器
１２、１４、１９、２２、２４、２９、３２、３４、３６  演算器
１３  駆動装置
２１  微生物濃度計
２５  全窒素濃度計
２６  記憶回路
３１  温度計
３５、３７  流量計
１００  硝酸性窒素濃度計
１０１  アンモニア性窒素濃度計
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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