(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無終端水路を生物反応層とするオキシデーションディッチ（ＯＤ）法プロセスの設計支援装置において、
流入下水量と流入水質の濃度を設定する流入条件設定手段と、生物反応槽の寸法データを設定する反応槽寸法設定手段と、前記生物反応槽に対し流入位置と流出位置を設定する流入・流出位置設定手段と、前記生物反応槽内の曝気装置の位置を設定する曝気装置位置設定手段と、前記曝気装置の溶存酸素供給能力を設定する曝気仕様設定手段と、前記生物反応槽内のＤＯ計の位置を設定するＤＯ計位置設定手段と、を含むデータ設定装置を具備し、
前記データ設定装置の各設定手段により設定された設定値と溶存酸素濃度の上下限幅の設定値を用い、かつ前記生物反応槽を複数の分割槽に仮想的に分割する生物反応槽分割設定手段を用いて流入下水と返送汚泥の流入槽、最終沈殿池への流出槽、曝気装置の配置位置を前記分割槽に対応させた後、生物反応槽の水質を演算するモデル演算装置を具備し、
前記モデル演算装置は、生物モデル演算手段、輸送モデル演算手段、風量モデル演算手段を有して、前記分割された個々の分割槽、流出槽、最終沈殿池、返送汚泥などの水質を計算し、最終沈殿池からの放流水質が全窒素または全窒素除去率の目標値に達しているかを判定し、前記目標値に達していない場合は、前記ＤＯ計位置の再設定、前記曝気装置の仕様の再設定または前記生物反応槽の寸法データの再設定を行い、前記生物反応槽の水質を演算することを特徴とするオキシデーションディッチ（ＯＤ）法プロセスの設計支援装置。
【請求項２】
請求項１において、生物反応槽の形状を設定する反応槽形状設定手段を備え、無終端水路の活性汚泥処理プロセスで採用されている生物反応槽の形状のうち、少なくとも長円形、馬蹄形、円心円形から選択可能なことを特徴とするオキシデーションディッチ（ＯＤ）法プロセスの設計支援装置。
【請求項３】
請求項１において、前記流入・流出位置設定手段は生物反応槽に対し、流入下水及び返送汚泥の流入位置と最終沈殿池への流出位置を設定することを特徴とするオキシデーションディッチ（ＯＤ）法プロセスの設計支援装置。
【請求項４】
請求項１において、前記曝気仕様設定手段は、曝気装置の酸素供給性能と曝気装置の撹拌が生物反応槽に与える流速と流れ方向を設定することを特徴とするオキシデーションディッチ（ＯＤ）法プロセスの設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オキシデーションディッチ法プロセスの設計や運転を支援するシミュレーション装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地方への下水道の普及に伴い、小規模下水処理施設が多くなっている。新規処理場に採用されている処理方法として、オキシデーションディッチ（以下、ODと略す）法が著しく多い。OD法は、最初沈殿池を設けず、機械式曝気装置を有する水深の浅い無終端水路を生物反応槽として、低負荷条件で活性汚泥処理を行い、最終沈殿池で固形分離を行う下水処理方式である。
【０００３】
OD法の運転方式には、流れ方向の溶存酸素濃度（DO）の勾配により、OD槽を好気ゾーンと無酸素ゾーンに分割して行う連続運転と、時間によって曝気装置は曝気と無酸素撹拌を繰り返す間欠運転があげられる。
【０００４】
OD法は連続運転、間欠運転のどちらもOD槽内の硝化・脱窒反応を適切に維持しなければ、高い窒素除去率を得ることができない。このような下水高度処理は、有機物、リン、窒素除去に関連する各種微生物の生息環境を適切に維持することによって性能が発揮される。これまで有機物、窒素の複雑な反応過程を算出し提示できる方法がなく、OD法の設計や運転は経験と勘に依存していた。そのため、経験していない流入下水の水質と量、生物反応槽の構成、運転条件に対しては予測できない事態が発生し、そのつど対策を講じている。
【０００５】
例えば、小規模下水道計画・設計・維持管理指針と解説などの指針によれば、稼動している一部の処理場の実績値を用いて各種高度処理方式に所要の設計法や運転管理法を提供しているが、流入水条件や方式の異なる他の処理場への適用には問題が多い。
【０００６】
一方、生物反応をモデル化し、数値シミュレーションによって活性汚泥プロセスの特性を評価する方法が提案されている。生物反応のモデルの例として、海外では1995年、国際水環境協会（IAWQ）が発表した活性汚泥モデルNo.2（IAWQ：IAWQ Scientific and Technical Report No.3,Activated Sludge Model No.2,1995）が提案されている。また、特開平１０−４３７８７号公報のように、下水処理プロセスシミュレータによって水質を計算する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のなかで国際水環境協会（IAWQ）が発表した活性汚泥モデルNo.2は、活性汚泥中の微生物（菌体）の種類を定義し、関連する生物反応をモデル化しているのみで、このモデルを用いたシミュレータを提示しているわけではない。実際に活性汚泥プロセスのシミュレータを作成するには提示された生物反応モデルの他に最低でも、OD槽の流体モデル、最終沈殿池の流体モデル、曝気装置による酸素供給モデルが必要で、さらに、流入下水の質と量、OD槽の土木構造、曝気装置の送気条件、返送と余剰の運転条件などを組合せて数値計算しないと実現できない。
【０００８】
また、特開平１０−４３７８７号の下水処理シミュレータには、OD槽を複数の完全混合槽に分割したとき、プラント毎に異なるOD槽の土木構造や曝気装置がOD槽に与える流速の設定方法については、なんら記載されていず、物質収支の概念だけでは、様々なOD槽の流体モデルに対応することはできない。建設地やOD槽の形状などの制限で流入下水および返送汚泥がOD槽への流入位置、OD槽から最終沈殿池への流出位置もプラント毎に異なる。このOD槽の流入位置と流出位置は、直接OD槽の輸送に影響を与えて処理水質まで影響を及ぶ。また、OD槽は隔壁を持たない生物反応槽であるが、水質や溶存酸素は、流動や拡散および生物反応によって流れ方向に濃度勾配を生じる。
【０００９】
この濃度勾配を表現する方法として、OD槽を複数個完全混合槽に分割し、個々の分割槽の水質や溶存酸素を演算する方法が有効である。個々の分割槽の水質および溶存酸素を正確、かつ、定量に演算するためには、各種水質の輸送に関わる流入・流出位置や、曝気装置の配置位置を、個々の分割槽に対応して定義した上、流入・流出に関わる水量および水質や、曝気装置が供給する溶存酸素およびOD槽に与える流速を正確に定義しなければ、OD槽の水質および溶存酸素の濃度勾配を計算することができない。また、曝気装置のDO設定値による自動運転の場合、曝気装置とDO計の配置関係を正確に定義しなければ、OD槽の溶存酸素濃度勾配を計算することができない。
【００１０】
従って、OD槽において、流れによる物質収支を計算するシミュレータには、OD槽の形状と、OD槽の寸法と、OD槽の流入・流出といった土木構造と、曝気装置とDO計の配置位置を表現できる手段のほかに、曝気装置がOD槽に与える流速とOD槽内の流れ方向を表現できることも不可欠であるが、特開平１０−４３７８７の下水処理シミュレータにはなんら考慮されていない。
【００１１】
一方、OD法の窒素除去については、無酸素ゾーン（連続運転）または無酸素撹拌時間帯（間欠運転）での脱窒反応と好気ゾーン（連続運転）または曝気時間帯（間欠運転）での硝化反応の２つ工程を、バランスよく行わないと高い窒素除去率が得られないために、OD槽の形状、OD槽の水路長、OD槽の流入と流出などの土木構造と、曝気装置の組合せは非常に重要である。
【００１２】
また、混合液が短い時間でOD槽内を周回することで、OD槽内における水質や溶存酸素の流動も十分考慮せねばならない。例えば、曝気装置から供給されるDOは、微生物反応に消費されながら、OD槽内を周回する。曝気装置から、流れ方向に、DOが徐々に低下し、連続運転の場合、このDOの濃度勾配は好気ゾーンと無酸素ゾーンになり、硝化と脱窒に直接影響を与える。このように、硝化と脱窒の生物反応は、曝気装置の配置位置及び運転条件によって、窒素の除去性能の限界が決まってしまう。そのために、OD法の設計や運転には、生物反応に基づいた数値シミュレーションによって土木構造を決め、次に適切な運転条件を検討しなければならない。最適な運転処理は、この手順を繰り返し試行することによって初めて決定できる。
【００１３】
従って、運転支援を目的としたシミュレータには流入条件や、OD槽の形状、OD槽の寸法、OD槽の流入・流出といった土木構造、曝気装置と計測器などの機械設備の配置位置、及び運転条件を容易に変更できる手段が不可欠であるが、特開平１０−４３７８７号の下水処理シミュレータにはなんら考慮されていない。
【００１４】
本発明は、上記した従来技術の問題点に対して成されたもので、OD槽の形状、OD槽の寸法、OD槽に対する流入位置と流出位置といった土木構造、曝気装置とDO計の位置、曝気装置がOD槽に与える流速や流れ方向、ならびに各種運転条件を設定して、目標放流水条件を満たす下水シミュレーション装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は無終端水路の活性汚泥処理プロセスをシミュレーションする装置において、生物反応槽の形状を設定する手段と、設定した形状の生物反応槽の水路全長と水路幅と水深といった寸法を設定する手段と、前記生物反応槽に対し流入位置と流出位置を設定する手段と、前記生物反応槽における曝気装置とDO計の配置位置を設定する手段と、前記曝気装置の仕様を設定する手段と、運転条件を設定する手段を具備したことを特徴とする。
【００１６】
また、OD槽の形状を設定する手段は、通常OD法に用いられている複数の生物反応槽の形状、少なくとも長円形、馬蹄形、円心円形から選択し、OD槽の水路の全長と幅と水深を組み合わせることで、ほとんどの無終端水路の活性汚泥処理プロセスを表現できる。
【００１７】
また、前記の形状と寸法が設定されたOD槽に対し、流入下水及び返送汚泥の流入位置、最終沈殿池の流出位置が明確に表現できるために、OD法プロセスの土木構造を定義できる。
【００１８】
また、前記曝気装置仕様を設定する手段は、曝気装置の酸素供給性能と、曝気装置の撹拌が生物反応槽に与える流速と流れ方向を定義できる。
【００１９】
本発明によれば、OD槽の形状、OD槽の寸法、OD槽に対する流入位置と流出位置といった土木構造、曝気装置とDO計の位置、曝気装置がOD槽に与える流速や流れ方向、ならびに各種運転条件を自由に設定することによって、OD法処理プロセスの最適化の検討を可能にした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図２は本発明のシミュレーションを適用する無終端水路の活性汚泥プロセスを示す。図は長円形オキシデーションディッチ法の例で、有機物、窒素、リンなどの基質を含む流入汚水は流入水３としてOD槽１へ送られる。OD槽１には、流入水３と返送汚泥管５からの返送汚泥（活性汚泥）が流入し、混合撹拌が行われる。OD槽１には、通常、複数台の曝気装置９が設けられる。曝気装置９は、OD槽１の活性汚泥反応に必要な酸素を供給するほか、OD槽１の活性汚泥と流入水３を混合撹拌し、混合液に流速を与えて無終端水路のOD槽内を循環させるとともに汚泥を沈降しないようにする、いわば曝気と撹拌の２つ機能を有する。曝気装置９には、横軸式、縦軸式、スクリュー式、プロペラ式など様々方式があり、水面を撹拌混合したり、空気を送り込むことによって酸素を供給している。
【００２１】
曝気装置９の運転は、事前に設定した曝気スケジュールに従って曝気と非曝気を繰り返すタイマー方式や、溶存酸素濃度（DO）計１０を配置し、DO計の測定データに基づき自動運転を行う方式がある。ここでの自動運転は、例えば、DO設定値を一定にするようにPID調節計で曝気装置９の回転数を制御する方法、または、DO設定値によって曝気と非曝気を自動的に繰り返す方法などがある。
【００２２】
OD槽１の処理水と汚泥は最終沈殿池２に導かれる。最終沈殿池２では、活性汚泥を重力沈降させ、上澄み液を塩素消毒した後、放流管８によって放流する。最終沈殿池２の沈降汚泥は汚泥引き抜き管１１を介し、引き抜かれる。引き抜かれた汚泥の一部は返送ポンプ４によって返送汚泥管５を介してOD槽１へ送られ、残りの汚泥は余剰ポンプ６によって余剰汚泥管７を介して系外へ排出される。返送ポンプ４は、返送汚泥量の制御や、事前に設定したタイマー引き抜きのスケジュールに従って運転される。余剰ポンプ６は、余剰汚泥量の制御や、事前に設定したタイマー引き抜きのスケジュールによって運転される。
【００２３】
図１は本発明の一実施例によるシミュレータ２０の機能構成図である。ここでは、プラントの設計に適用した例について説明する。データ設定装置３０はシミュレーションに必要なデータをキーボード７１、またはマウス７２を用いて入力し、モニタ７３に表示される。
【００２４】
流入条件設定手段３１は流入汚水量及び流入水質の濃度の設定を行う。ここで水質とは、例えば、有機物（易分解性と難分解性）、アンモニア性窒素、全窒素、リン、浮遊物濃度、アルカリ度、溶存酸素、硝酸性窒素、水温などである。データは24時間変動パターンでもよいし、24時間を通して一定値としてもよい。
【００２５】
OD槽形状設定手段３２はOD法に用いられている複数のOD槽の形状からシミュレーション対象となる形状を選択する。OD槽寸法設定手段３３はOD槽形状設定３２で選択されたOD槽に対し、水路の有効長さ、有効幅及び有効水深の寸法データを設定する。流入・流出位置設定手段３４は、流入水３がOD槽１への流入位置、返送汚泥がOD槽１への流入位置、OD槽１から最終沈殿池２への流出位置を、それぞれ、OD槽に設定する。
【００２６】
曝気装置位置設定手段３５は、複数台の曝気装置９についてそれぞれの配置位置を、OD槽に設定する。曝気装置仕様設定手段３６は、曝気装置９の酸素供給性能や撹拌性能を設定する。酸素供給性能は、例えば、総括酸素移動係数、酸素溶解効率などであり、また、撹拌性能は、例えば、速度と回転方向によってOD槽内に与える流速や水流の流れ方向などである。DO計位置設定手段３７はDO制御を行う際のDO計をOD槽内に配置する。
【００２７】
運転条件設定手段３８は曝気装置９の曝気や非曝気の運転方法、DO計１０の設定値、最終沈殿池２からの返送汚泥量、余剰汚泥量などの運転条件設定する。これらデータ設定装置３０から設定されたシミュレーション条件はデータベース４０に格納される。また、モニタ７３に設定内容をグラフィックなどにより表示する。
【００２８】
OD槽分割手段４５は、データベース４０のシミュレーションデータを参照し、所定の方式でOD槽を複数の完全混合槽に分割し、さらに、流入・流出位置設定手段３４にて設定した流入下水および返送汚泥の流入位置、最終沈殿池への流出位置、および、曝気装置９およびDO計１０などの配置位置を分割された個々の完全混合槽に対応させて、これらのデータをデータベース40に格納する。OD槽の分割に関わる所定方式は、プロセスによって異なるが、例えば、流入下水量とOD槽の容量から滞留時間を求め、滞留時間2hr毎に１つの完全混合槽とする方法、水路長さ5m毎に１つの完全混合槽とする方法などが考えられ。
【００２９】
演算装置５０はデータベース４０のシミュレーション条件に基づき、生物モデル演算手段５１と、輸送モデル演算手段５２と、風量（溶存酸素）モデル演算手段５３を用いて、分割された個々の完全混合槽および、OD槽流出、最終沈殿池、返送汚泥、余剰汚泥の水質、汚泥濃度及び流量を計算し、その結果をデータベース４０に格納する。
【００３０】
生物モデル演算手段５１は、生物反応によって変化する水質、及び汚泥濃度の変化を計算する。これらのモデルには国際水環境協会（IAWQ）が発表した活性汚泥モデルNo.2などの公知のモデルを適用してもよいし、化学反応式から作成したモデルや実験的に求めたモデルを適用してもよい。
【００３１】
輸送モデル演算手段５２は、流入汚水量、返送汚泥量、余剰汚泥量、及び曝気装置９がOD槽へ与えた流速に伴う循環汚泥量に基づいてプロセス全体の流量の変化を計算する。風量モデル演算手段５３は曝気装置９から供給される溶存酸素を計算する。これら演算装置５０の計算結果はデータベース４０に格納される。
【００３２】
データ編集判定手段６０は、データベース４０のデータを参照し、データ編集を行い、モニタ７３に出力する。また、データベース４０のデータを参照してプロファイル、トレンドグラフ、計算結果一覧表、除去率、物質収支などの形式でデータ編集、あるいは、データ判定を行い、編集結果を入出力手段７０に送信する。ここでのデータ判定は、例えば、窒素除去率は80%以上に達するかなどである。
【００３３】
以上は、シミュレーション条件を手入力し、机上による計算例の説明である。シミュレーション装置２０の調整が完了した後は、プラント入力手段６３によって流入水量や水質を自動計測し、これらを除去可能な目標水質を維持できる風量、返送汚泥量、余剰汚泥量をシミュレーション計算し、曝気装置９の空気弁の開閉や、ポンプや計測器の制御目標値などを出力し、運転制御に適用しても良い。
【００３４】
図３にＯＤ槽土木構造決定手段の一実施例を示す。OD槽形状設定手段３２とOD槽寸法設定手段３３と流入・流出位置設定手段３４の設定をモニタ７３に表示したときの一例である。
【００３５】
まず、OD法に用いられているOD槽の形状から選択する。長円形、馬蹄形、円心円形などを有し、ここでは長円形を選択している。さらに選択したOD槽に対し、水路の幅、全長、有効水深の寸法と、流入・流出位置を自由に組合せることで、ほとんどのOD法プロセスを表現することができる。
【００３６】
図には、長円形のOD槽に対し、座標による流入と流出の位置を設定した例を示す。座標の定義は、まず、OD槽の形状、水路幅と水路全長に基づき、OD槽の平面図を構築し、OD槽の建設用地に基準点を設けることで、OD槽の任意位置を基準点に対する座標で表現できる。この基準点はどの位置でもよい。このように、X、Y座標の定義で、流入下水および返送汚泥がOD槽への流入位置、OD槽が最終沈殿池への流出位置を正確に定義することができる。また、OD槽における曝気装置9やDO計１０の配置も同様な方法で定義できる。
【００３７】
図４に曝気装置仕様設定手段の実施例を示す。曝気装置仕様設定手段３６は、曝気装置９の酸素供給性能と撹拌性能の設定を行う。撹拌性能とは、曝気装置がOD槽内に与える流速や水流の流れ方向などである。図には、スクリュー型曝気装置の酸素供給性能を曝気風量と酸素溶解効率を用いて定義する例を示す。なお、酸素供給性能定義は、酸素溶解効率の他、総括酸素移動係数や、実験によって求めた検量線を適用してもよい。また、スクリュー型曝気装置の撹拌性能は、スクリューと曝気風量がOD槽に与える平均流速および、撹拌によって生じる流れ方向を定義する。
【００３８】
図４は、OD槽内の混合液が、平均流速25cm/sec、時計回りで流れることを定義する例である。平均流速の設定は直接計測した流速を設定してもよいし、曝気装置の回転数、使用電力、曝気風量などに応じて予め求めた検量線を用いて決定してもよい。また、流れ方向の設定は、例えば、時計回りのように流れ方向を設定してもよいし、流れ方向のシンボルのクリックによって変更してもよい。曝気装置が横軸型や縦軸型のように曝気風量を発生しない場合は、酸素供給性能の定義は例えば回転数と酸素溶解効率の相関から決定し、流速の定義は回転数と流速の相関から決定してもよい。
【００３９】
図５に設定手段３０の設定条件をモニタ７３に表示する一実施例を示す。例えば、OD槽形状設定手段３２とOD槽寸法設定手段３３により、OD槽の形状と、OD槽の水路幅と長さから求めたコーナ部と長方形部の比率に基づきOD槽の縮尺平面図を描画する。さらに流入・流出位置設定手段３４の設定値に基づき、流入下水、返送汚泥及びOD槽から最終沈殿池への配管を表示する。これらの操作で対象とするOD法プロセスの土木構造の概要をグラフィックによって提示できる。
【００４０】
次に、曝気装置位置設定手段３５とDO計位置設定手段３７の設定値に基づき、曝気装置とDO計のシンボルをOD槽に描画する。次に、曝気装置仕様設定手段３６の水路の流れ方向に基づき、流れのシンボルを描画する。このように、OD法のプロセスに対応する条件設定は簡単かつ正確に行うことができる。また、曝気装置およびDO計の位置変更は、図３に示す座標の定義で行ってもよいし、図５に示す各機器の代表シンボルをOD槽内の移動で行ってもよい。
【００４１】
図６にOD槽分割設定手段によるOD槽を分割する実施例を示す。OD槽は隔壁がない無終端水路であるために、OD槽に仮想の基準点を設けることで、無終端水路のOD槽を自由に分割することができる。図には、基準点を先頭に、OD槽を、各コーナ部を１槽とし、各長方形部を均等５槽として計１２槽に分割し、各分割槽に対し、水路の流れ方向順に1〜１２のインデックスを付けた例を示す。もちろん、仮想の基準点はOD槽のどの位置でもよい、基準点の変更は基準点のシンボルをOD槽内で移動で行ってもよいし、座標による指定でもよい。
【００４２】
次に、OD槽に関わるの流入位置、流出位置、機械設備の配置位置を、見出しのインデックスを付けたOD槽に対応させる。図６には、OD槽の１槽目に流入下水を、OD槽の８槽目に返送汚泥を流入し、OD槽の７槽目から最終沈殿池へ流出し、２台の曝気装置はOD槽の４槽目と１０槽目に、DO計は９槽目に配置した例を示す。
【００４３】
演算装置５０では、設定手段３０の設定条件とOD槽分割設定手段４５のデータに基づき、OD槽の個々分割槽の水質および溶存酸素を計算する。
【００４４】
図７にシミュレーション装置によるシミュレーション結果の一実施例を示す。なお、図には、DO設定値を一定にするように調節計で曝気装置９の曝気風量を制御したときの放流水の窒素（T−N）の日平均濃度のトレンドグラフ及び、OD槽のDOプロファイルを示している。
【００４５】
図７(a)の放流水の窒素（T−N）の日平均濃度のトレンドグラフによると、現状の運転を続けると放流水質は悪化し、４日目で放流水T−Nは10mg／L を超えることを予測している。また、放流水のNH4−Nはほぼ0mg／L に近く、OD槽ではほぼ完全硝化されていることから、放流水の水質悪化は、脱窒が不十分になっっていることが分る。
【００４６】
同期間を対象とした、図７(b)のDOプロファイルによると、OD槽において、好気ゾーンと嫌気ゾーンの比率は約２：１であり、脱窒の不完全は嫌気ゾーンの不足によるものを示唆している。この場合、DO設定値を低くすることで、放流水質の改善が予想される。このように、本シミュレーション装置は、OD槽の水質およびDOの濃度勾配を計算し、適切な運転条件を提供することができる。
【００４７】
図８に本シミュレーションの手順の一例を示す。図はDO設定値による自動運転の例を示す。ステップS1では、流入条件設定手段３１によって、流入水量及び流入水質（有機物、アンモニア性窒素、リン、ＳＳ、アルカリ度、水温など）の濃度を設定する。ステップS2では、OD槽形状設定手段３２によって、OD槽の形状を選択設定し、ステップS3では、選択したOD槽に対しOD槽寸法設定手段３３により、水路の幅、水深、長さを設定し、ステップS4では、流入・流出位置設定手段３４によって、OD槽の流入・流出位置を定義する。ステップS2、S3、S4の設定によって、OD槽の土木構造を設定している。
【００４８】
ステップS5では、曝気装置位置設定手段３５によって、曝気装置の配置位置を設定する。ステップS6では、曝気装置仕様設定手段３６によって、曝気装置の酸素供給性能、OD槽に与える流速や流れ方向を設定する。ステップS7では、DO計位置設定手段３７によってDO計の配置位置を設定する。ステップS8では、DO制御の目標値を設定する。
【００４９】
ステップS9では、OD槽分割設定手段３４によってOD槽の分割数と分割状況および、流入下水と返送汚泥の流入槽、最終沈殿池へ流出槽、曝気装置とDO槽の配置位置をそれぞれ、OD槽の分割槽に対応させる。ステップS9の設定は、ユーザが実行しても良いし、ソフトウエアによって自動的に実行しても良い。次に、ステップS10で、これまでの設定条件に基づいてシミュレーションを実行し、OD槽や最終沈殿池出口の水質、OD槽内の汚泥濃度、返送汚泥濃度、余剰汚泥濃度などを計算し、データベースに格納する。
【００５０】
ステップS11では、放流水質が目標値に達しているか判定し、目標値に達していれば、適切な処理が決定できたのでステップS16に進み、目標値に達していなければステップS12に進む。ここでの目標値は、処理場によって項目も値も異なるが、例えば、放流水の全窒素10mg／L 以下、放流水の有機物（BOD）10mg／L 以下、全窒素除去率80％以上、有機物除去率90％以上などが目安とされる。なお、ステップS11の判定を放流水質としたが、省エネの観点から運転時の使用電力量なども、目標値に加えてもよい。
【００５１】
ステップS12ではDOの制御目標値が設定上下限内を全て設定したかを判断し、設定上下限内全て実施と判定すると、ステップS13に移行し、未済みの場合、ステップS8に戻り、再度設定値を変更して、ステップS8、S9、S10、S11、S12の処理を繰り返す。DO設定値を変更しても、放流水質が目標値をクリアできない場合、DO計の配置位置の移動を行い、再度シミュレーションを行う。
【００５２】
ステップS13ではDO計の配置位置がOD槽内に全て移動したかを判断し、全て移動したと判定すると、ステップS14に移行し、未済みの場合、ステップS7に戻り、再度DO計の設定位置を変更して、ステップS7、S8、S9、S10、S11、S12、S13の処理を繰り返す。DO計の配置位置の移動でも放流水質が目標値をクリアできない場合、曝気装置の性能上の限界と判定する。この場合、ステップS14にて、曝気装置の仕様変更可能かを判定し、変更可能の場合、ステップS6に戻り、曝気装置の仕様を再設定し、曝気装置の仕様は変更不可の場合、土木構造上の限界と判定する。
【００５３】
ステップS15では、土木構造の仕様変更可能かを判定し、変更可能の場合、ステップS2に戻り、土木構造上から再設定し、変更不可の場合、シミュレーション終了と判断し、ステップS16に移行する。ステップS16ではデータベース４０のデータを参照し、データ編集やガイダンスをモニタ７３に表示する。ここでのガイダンスは、例えば、ステップS11の処理で、目標値に達する場合の最適な運転条件、目標値に達していない場合の異常原因の究明や対策の選定をモニタ７３に提示する。また、ステップS11、S12、S13、S14、S15の判定は、運転員が実行しても良いし、ソフトウエアによって自動的に実行しても良い。
【００５４】
なお、図８にはDO設定値による自動運転の例を示したが、曝気スケジュールに従って曝気と非曝気を繰り返すタイマー運転でも同様な手順で、最適な曝気スケジュールを提供することができる。
【００５５】
既設のプラントでは、曝気装置の仕様や土木構造を変更することは容易ではない。そのために、本発明による維持管理が有効である。上記実施例に示したシミュレーション手順のように、ステップS1〜S6にて、流入下水の条件と既設プラントの土木構造、曝気装置の仕様を設定し、ステップS7〜S12の繰り返しで最適な運転方法を提供できる。新設処理場、または、既設処理場の改造を設計する場合、ステップS2〜S15にて、処理場建設用地と流入条件に適切したプロセスの土木構造およぶ運転方法を提供できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、反応槽となるOD槽の形状及び寸法、OD槽の流入・流出位置といった土木構造、曝気装置やDO計の配置位置、曝気装置仕様及び運転条件をさまざまに変えて試行可能なため、処理場建設用地と流入条件に適切したOD法プロセスの設計や運転を支援し、また、OD槽と最終沈殿池における有機物、リン、窒素の挙動から、異常原因の究明や対策の選定には有用な情報を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるシミュレーション装置の機能構成図。
【図２】本発明を適用する活性汚泥プロセスの概略構成図。
【図３】ＯＤ槽の土木構造の設定を示す一画面例。
【図４】曝気装置の仕様設定を示す画面例。
【図５】  OD槽の流速および流れ方向の設定を示す画面例。
【図６】  OD槽の分割手段を示す画面例。
【図７】本実施例によるシミュレーション結果を示すグラフ図。
【図８】本発明の一実施例によるシミュレーションの手順を示すフロー図。
【符号の説明】
１…OD槽、２…最終沈殿池、３…流入水、４…返送ポンプ、５…返送汚泥管、６…余剰ポンプ、７…余剰汚泥管、８…放流管、９…曝気装置、１０…DO計、１１…引き抜き管、２０…シミュレータ、３０…データ設定装置、３１…流入条件設定手段、３２…OD槽形状設定手段、３３…OD槽寸法設定手段、３４…流入・流出位置設定手段、３５…曝気装置位置設定手段、３６…曝気装置仕様設定手段、３７…DO計位置設定手段、３８…運転条件設定手段、４０…データベース、４５…OD槽分割設定手段、５０…演算装置、５１…生物モデル演算手段、５２…輸送モデル演算手段、５３…風量モデル演算手段、６０…データ編集手段、６３…プラント入力手段、７０…入出力装置、７１…キーボード、７２…マウス、７３…モニタ。
【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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