(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を生物処理する曝気槽を備えた生物処理装置と、該生物処理装置からの生物処理水を膜分離処理する膜分離装置とを有する排水処理装置において、
汚泥分散状態の測定データとして、顕微鏡観察によるフロック形成状況データ、膜にスライム状の物質が観察されず汚泥が密に付着している状況データ、及びＳＶＩ値データが入力され、これらの入力データに基づきファジー化エキスパートシステムにより汚泥分散状態を評価する汚泥分散状態評価手段と、
粘性物質発生状態の測定データとして、顕微鏡観察による粘性物質が生成するときに現れる原生動物の出現状況データ、汚泥がスライム状の物質と共に膜に付着している状況データ、曝気槽における発泡状況データ、及び汚泥の粘性情報データが入力され、これらの入力データに基づきファジー化エキスパートシステムにより粘性物質発生状態を評価する粘性物質発生状態評価手段と、
原水の水質データ、及び曝気槽内の水質データが入力され、これらの入力データに基づきアンモニア残留状況を評価するアンモニア残留状況評価手段と、原水の水質データ、及び曝気槽内の水質データが入力され、これらの入力データに基づき汚泥負荷を評価する汚泥負荷評価手段と、
該生物処置装置における負荷量、エアレーション量及び汚泥引抜量の制御情報を出力する制御情報出力装置とが設けられており、
前記制御情報出力装置は、
前記汚泥分散状態評価手段と前記粘性物質発生状態評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置における負荷量の制御情報を出力し、
前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、及びアンモニア残留状況評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置におけるエアレーション量の制御情報を出力し、
前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、アンモニア残留状況評価手段及び汚泥負荷評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置からの汚泥引抜量の制御情報を出力することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記汚泥分散状態評価手段は、前記顕微鏡観察によるフロック形成状況データ、膜にスライム状の物質が観察されず汚泥が密に付着している状況データ、及びＳＶＩ値データのうち、最も高く汚泥が分散していることを示すデータに基づいて汚泥分散状態を評価するものであり、
前記粘性物質発生状態評価手段は、前記顕微鏡観察による粘性物質が生成するときに現れる原生動物の出現状況データ、汚泥がスライム状の物質と共に膜に付着している状況データ、曝気槽における発泡状況データ、及び汚泥の粘性情報データのうち、最も高く粘性物質が生成していることを示すデータに基づいて粘性物質発生状態を評価するものであることを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記制御情報出力装置は、
前記汚泥分散状態評価手段と前記粘性物質発生状態評価手段の評価結果の平均値に基づいて前記生物処理装置における負荷量の制御情報を出力し、
前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、及びアンモニア残留状況評価手段の評価結果の平均値に基づいて前記生物処理装置におけるエアレーション量の制御情報を出力し、
前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、アンモニア残留状況評価手段及び汚泥負荷評価手段の評価結果の平均値に基づいて前記生物処理装置からの汚泥引抜量の制御情報を出力する
ことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水を生物処理した後膜分離処理する排水処理装置に関する。詳しくは、汚泥分散状態及び粘性物質発生状態の測定データに基づいて膜分離装置のフラックス（透過水量）低下を防ぐように運転される排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水を生物処理した後膜分離処理する排水処理装置においては、汚泥のフロック形成状況および汚泥から生成する粘性物質の寡多が、膜分離装置のフラックス維持に大きな影響を与えることが知られている。
【０００３】
具体的には、汚泥のフロック形成状況が悪化し汚泥が分散状況になると、汚泥が高密度で膜面に付着し、極端なフラックスの低下が短期間のうちに発生する。また、粘性物質の増加は、膜面にスライム状の汚泥の付着を引き起こし、フラックスの低下を引き起こす。
【０００４】
なお、前者は負荷に対する曝気量が過剰な場合に発生し、後者は汚泥負荷が高いときに発生することが知られている。
【０００５】
従来の膜利用生物処理システムでは、このような運転状況をオペレータが観察情報として収集し、他の汚泥負荷等の情報と合わせ総合的な判断を行い、経験的に負荷量、エアレーション量および汚泥引抜量の調整を行ってきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように膜分離装置のフラックスの維持はオペレータの経験的な知識に頼っているため、オペレータの実務経験に大きく依存しており、現場毎の膜フラックス管理の水準の優劣の大きな原因となっている。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決し、フラックスを安定的に高水準に維持することができる排水処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排水処理装置は、排水を生物処理する曝気槽を備えた生物処理装置と、該生物処理装置からの生物処理水を膜分離処理する膜分離装置とを有する排水処理装置において、汚泥分散状態の測定データとして、顕微鏡観察によるフロック形成状況データ、膜にスライム状の物質が観察されず汚泥が密に付着している状況データ、及びＳＶＩ値データが入力され、これらの入力データに基づきファジー化エキスパートシステムにより汚泥分散状態を評価する汚泥分散状態評価手段と、粘性物質発生状態の測定データとして、顕微鏡観察による粘性物質が生成するときに現れる原生動物の出現状況データ、汚泥がスライム状の物質と共に膜に付着している状況データ、曝気槽における発泡状況データ、及び汚泥の粘性情報データが入力され、これらの入力データに基づきファジー化エキスパートシステムにより粘性物質発生状態を評価する粘性物質発生状態評価手段と、原水の水質データ、及び曝気槽内の水質データが入力され、これらの入力データに基づきアンモニア残留状況を評価するアンモニア残留状況評価手段と、原水の水質データ、及び曝気槽内の水質データが入力され、これらの入力データに基づき汚泥負荷を評価する汚泥負荷評価手段と、該生物処置装置における負荷量、エアレーション量及び汚泥引抜量の制御情報を出力する制御情報出力装置とが設けられており、前記制御情報出力手段は、前記汚泥分散状態評価手段と前記粘性物質発生状態評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置における負荷量の制御情報を出力し、前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、及びアンモニア残留状況評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置におけるエアレーション量の制御情報を出力し、前記汚泥分散状態評価手段、粘性物質発生状態評価手段、アンモニア残留状況評価手段及び汚泥負荷評価手段の評価結果に基づいて前記生物処理装置からの汚泥引抜量の制御情報を出力することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の排水処理装置では、経験の豊富なオペレータの知識を、ファジー化エキスパートシステムによって記述し、制御システムとして組み込む。
【００１０】
この制御システムに対し、汚泥の分散状態の測定データ及び粘性物質発生状態の測定データを入力し、これらの入力データに基いて負荷量、エアレーション量又は汚泥引抜量の制御情報を出力する。この制御情報（原水投入量制御値、エアレーションの空気量及び時間制御値、汚泥引抜量制御値）により排水処理装置の自動制御が行われる。
【００１１】
本発明においては、オンライン及びオフライン情報として従来より排水処理装置の制御に利用されてきた曝気量、汚泥濃度、原水量、原水汚濁物質濃度、処理水質等の数値情報をも制御システムに入力し、これらの数値情報も勘案して上記制御情報を出力するようにしても良い。
【００１２】
これらの数値情報データは、負荷量、曝気量等の過不足に係るデータであり、前記汚泥分散状態及び粘性物質発生状態の測定データに基いて、負荷量、エアレーション量又は汚泥引抜量の過不足を判断する際、これらの数値情報データも判断のときに存在すると判断の正確さが向上するので好ましい。
【００１３】
また、これらの数値情報データに基づいて、本発明装置において具体的にどのような制御が行なわれたかを把握することができる。
【００１４】
汚泥の分散状態の測定データを得るには、
（ａ）  顕微鏡観察によるフロック形成状況、
（ｂ）  膜にスライム状の物質が観察されず、汚泥が密に付着している状況、又は
（ｃ）  ＳＶＩ（スラッジ容量指数）値
を測定する。汚泥の分散が進んでいるときには、エアレーション量を低下させる；負荷量の増加を図る；汚泥の引抜量を低下させる；といった対処が必要となる。なお、引抜量を増減すると、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を制御でき、負荷量を変えることもできる。
【００１５】
粘性物質の発生状態の測定データを得るには、
（Ａ）  顕微鏡観察による粘性物質が生成するときに現れる原生動物の出現状況、
（Ｂ）  膜にスライム状の物質とともに汚泥が付着している状況、
（Ｃ）  曝気槽における発泡の状況、又は
（Ｄ）  汚泥の粘性情報（触診による粘性状況、糖成分含有量、撹拌に要するトルク
情報、熱伝導率等）
を測定する。
【００１６】
粘性物質の発生が進行している場合には、エアレーション量の増加；汚泥負荷を減少するための負荷量の低下；汚泥引抜量の減少；といった対処が必要になる。
【００１７】
以上のような情報で、数値が得られる場合は数値として入力し、言語情報としてしか捕らえられない指標については、例えばＮ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  全く観察されない），Ｚ（Ｚｅｒｏ  若干観察される），Ｐ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  顕著に観察される）といった多段階の数値化を行うように制御規則（例えばファジールール）を設定し、この規則（ルール）に則って観察状況の数値化を行い、数値化されたデータを入力する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は実施例装置のブロック図であり、原水（本実施例ではし尿系汚水）が原水ポンプ１を介して曝気槽２に導入される。エアポンプ３から散気管４に空気が供給されて曝気が行われ、好気的に生物処理される。生物処理水は配管５から膜分離装置に導入され、膜分離処理される。透過水は系外に取り出される。濃縮水は、その一部が返送配管７によって曝気槽２へ返送され、他部は引抜配管８及び余剰汚泥引抜ポンプ９を介して引き抜かれる。
【００１９】
これらのポンプ１，３，９は制御器１０によって制御される。曝気槽２に設けられた、溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨなどを検出するセンサ１１の検出信号が該制御器１０に入力されている。
【００２０】
また、この制御器１０に対しては、キーボード等の入力装置１０ａによって次のデータが入力されている。
【００２１】
▲１▼  汚泥分散状態の測定データ。
▲２▼  粘性物質発生状態の測定データ。
▲３▼  原水のＮＨ4 −Ｎ濃度、ＢＯＤ濃度などの水質データ。
▲４▼  曝気槽内のＭＬＳＳ濃度、ＮＨ4 −Ｎ濃度、ＮＯx −Ｎ濃度、ＢＯＤ濃度などの水質データ。
▲５▼  ポンプの容量、曝気槽容積、膜分離装置の膜面積などの仕様データ。
【００２２】
ファジー化エキスパートシステムによって制御を行う場合、汚泥分散状態について前記（ａ）〜（ｃ）の各項目に関し次のように評価規則を定める。
【００２３】
３項目の判断が異なる結果を示す場合は、最も高い結果を採用するようにしてもよい（ＯＲ処理）。
【００２４】
【表１】
0004269345.tif 000002
【００２５】
同様に粘性物質発生状態について、前記（Ａ）〜（Ｄ）の各項目に関し次のように評価規則を定める。
【００２６】
４項目の判断が異なる結果を示す場合は、最も高い結果を採用するようにしてもよい（ＯＲ処理）。
【００２７】
【表２】
0004269345.tif 000003
【００２８】
なお、上記表１，２では、Ｎ，Ｚ，Ｐの３段階評価を行っているが、５段階など他の多段階評価を行っても良い。
【００２９】
表１，２のルールに則って評価された汚泥分散状態及び粘性物質発生状態の評価に基づいて負荷量、エアレーション量及び汚泥負荷量を制御するルールを表３，４，５の通り設定した。
【００３０】
ここで複数の評価結果に基く制御内容が一致しないときは、例えば、評価項目毎に、増加＝１，減少＝−１，現状維持＝０と設定して平均演算を行い、０．５超は増加、−０．５未満は減少、−０．５〜０．５は現状維持に制御する。
【００３１】
【表３】
0004269345.tif 000004
【００３２】
【表４】
0004269345.tif 000005
【００３３】
【表５】
0004269345.tif 000006
【００３４】
このような評価手順を示すと以下のようにすることができる。
【００３５】
(1) 汚泥分散状態について、表１の（ａ），（ｂ），（ｃ）を評価（Ｐ／Ｚ／Ｎ，Ｐ／Ｚ／Ｎ，Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(2) 最大値を採用（Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(3) 粘性物質発生状態について、表２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）を評価（Ｐ／Ｚ／Ｎ，Ｐ／Ｚ／Ｎ，Ｐ／Ｚ／Ｎ，Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(4) 最大値を採用（Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(5) アンモニア残留評価（Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(6) 汚泥負荷評価（Ｐ／Ｚ／Ｎ）
(7) (2),(4) の結果に基き、負荷量制御を評価（増加（１）／維持（０）／減少（−１），１／０／−１）
(8) (7) の平均値に基き、制御内容決定（増加＞０．５≧現状維持≧−０．５＞減少）
(9) (2),(4),(5) に基き、エアレーション制御を評価（１／０／−１，１／０／−１，１／０／−１）
(10) (9)の平均値に基き、制御内容決定（増加＞０．５≧現状維持≧−０．５＞減少）
(11) (2),(4),(5),(6)の結果に基き、汚泥引抜量制御を評価（１／０／−１，１／０／−１，１／０／−１，１／０／−１）
(12) (11) の平均値に基き、制御内容を決定（増加＞０．５≧現状維持≧−０．５＞減少）
以上のルールに基づき運転状況の総合的なファジー判断を行う。この判断は従来知られているファジーの演算方式（例  ファジー和による演算、マックスミニ論理積による演算）を使って行われる。
【００３６】
判断結果をデファジー化することにより負荷量、エアレーション量、汚泥引抜量の制御値を取得して、これに基づいた自動制御を実施し、汚泥の分散状況および粘性物質の発生を制御に反映させ膜フラックスの維持を考慮にいれた制御を実行した。これにより、長期にわたって高フラックスを維持できた。
【００３８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の排水処理装置にあっては、汚泥の分散状況、粘性物質の発生状況を定量的に把握し、膜フラックスを維持するよう制御するため、適切な負荷量、エアレーション量、汚泥引抜量の制御を実現できる。また、オペレータの経験に依存することなく、適切な制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る排水処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１  原水ポンプ
２  曝気槽
３  エアポンプ
４  散気管
６  膜分離装置
９  余剰汚泥引抜ポンプ
１０  制御器
【図１】
0004269345.tif 000007