CN102209688A - 水质模拟方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水质模拟方法和装置，该方法包含下述工序：分析工序，其对流入到生物反应槽中的废水中的化合物成分的各成分浓度进行分析；COD换算工序，其将所述各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；参数设定工序，其设定化学计量参数和反应速度公式参数；溶解氧浓度测定工序，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；计算工序，其使用所述各成分的COD浓度、参数以及溶解氧浓度，计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度；以及成分浓度换算工序，其将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度。

Description

水质模拟方法和装置

技术领域

本发明涉及包含工业废水或工厂废水的废水的处理，更详细地，涉及在含有具有生物分解性的化合物成分的废水的生物学需氧处理工艺中的水质模拟方法和装置。本申请主张2008年11月14日向日本申请的特愿2008-292519号的优先权，并将其内容引用于此。

背景技术

近年的封闭性水域的水质规定处于强化趋势，下水道、工业废水、工厂废水的对策是当务之急。为了遵守水质规定值，需要预测将哪个成分处理到哪种程度为止才满足标准。以往，在下水通领域中，采用了活性污泥法等利用生物学处理工艺的污水的处理方法。其运转管理大多主要基于管理者的经验而进行，难以得到稳定的处理水质。例如，在流入水质改变的情况下，应该改变的操作条件、操作量在各个污水处理场中不同。

因此，作为不依赖于管理者的经验的水质预测和运转支援工具，提出了IWA(国际水协会)提倡的活性污泥模型(Activated Sludge Model；ASM)。活性污泥模型大体由以下工序构成：

(1)将流入废水的COD浓度根据溶解性不活泼性有机物、易分解性有机物、浮游不活泼性有机物、慢速分解性有机物等的性质来划分，分别设定成COD浓度基础的变量；

(2)在异养生物的增殖和自分解等各个工艺中，设定变量间的化学计量和工艺的反应速度公式；

(3)通过耗氧速度试验或来自水质的实测数据的校准，确定化学计量系数和反应速度常数的参数；

(4)实行模拟，计算出生物处理槽、处理水的COD浓度等。

该活性污泥模型作为管理工具而被提出，并提出了使用了活性污泥模型的污水处理管理系统(以下，参照专利文献1)。

另一方面，对于具有与污水不同的成分的工业废水或工厂废水等，也进行利用生物学处理工艺的工业废水或工厂废水的处理。但是，对于这些废水，没有在水质模拟方法中应用活性污泥模型的先例。

尤其是由钢铁厂的焦炭工厂产生的废水被称作氨水，并以苯酚、硫代硫酸、硫氰酸为主要成分，但是，它们是不包含在污水中的成分，未见对于活性污泥模型的适用性进行了研究的先例。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-300093公报

非专利文献

非专利文献1；味埜俊、活性污泥モデル、日本、株式会社環境新聞社、2005年1月31日

非专利文献2；J.S.Cech、J.Chudoba and P.Grau、Determination of KineticConstants of Activated Sludge Microorganisms、Water Science andTechnology、Vol.17、pp.259-272、1984

发明内容

发明所要解决的问题

如上所述，作为生物学需氧处理中的水质模拟方法，一般使用活性污泥模型，但是，没有应用于工业废水或工厂废水的生物学需氧处理的先例。作为其原因，可举出以下两点。

(1)在活性污泥模型中，可举出以下情况；仅对污水那样的混合有多种成分的废水进行生物学需氧处理时的流入废水和处理水的COD浓度进行预测，但是不能预测具有生物分解性的化合物成分的浓度。例如，在焦炭制造过程中产生的氨水中，氨水中所含的苯酚是废水标准项目之一，需要通过模拟来预测苯酚浓度，但是，在活性污泥模型中，特别是对氨水那样的混合有多种成分的废水进行生物学需氧处理后的处理水中的苯酚浓度难以进行预测，因此，将活性污泥模型适用于工业废水或工厂废水中的意义较小。

(2)在工业废水或工厂废水中含有溶解性慢速分解性的有机物(表面活性剂，例如直链烷基苯磺酸等)、或者无机物(例如，硫代硫酸、硫氰酸)。但是，在活性污泥模型中，在作为对象的城市污水中并不含有那么多的分解速度非常慢的溶解性慢速分解性成分，未考虑对模型的氧平衡造成的影响。即，由于最初溶解性慢速分解性成分的概念不包含在活性污泥模型中，因此，难以将活性污泥模型应用于工业废水或工厂废水中。

因此，本发明的目的在于提供一种水质模拟方法和装置，该方法和装置在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的工业废水或工厂废水等废水进行生物学需氧处理的工艺中构建新的活性污泥模型，在生物学需氧处理后能够推定废水中的该化合物的浓度如何变化。

用于解决问题的手段

本发明的目的在于提供一种能够应用于含有具有生物分解性的化合物成分的工业废水或工厂废水的水质模拟方法，该方法通过对废水中的各种成分进行划分，并对各种成分设定将成分分解的细菌的种类和变量以及反应工艺，从而利用了活性污泥模型的生物学需氧处理工艺的模拟成为可能，求出处理水中的成分浓度，进而，即使是含有溶解性慢速分解性成分的废水，由于对废水中的各种成分进行划分，因此不存在使用溶解性慢速分解性成分这一概念，利用了活性污泥模型的生物学需氧处理工艺的模拟成为可能。

具体而言，本发明为以下的[1]～[6]：

[1]一种水质模拟方法，其是在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中的水质模拟方法，其包含以下工序：

分析工序，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定工序，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定工序，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算工序，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中各成分的COD浓度，

[数学式1]

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

{式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式(包含反应速度公式参数的速度公式)。}；以及

成分浓度换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度。

[2]根据上述[1]所述的水质模拟方法，其中，所述参数设定工序使用下述方法(1)和方法(2)中任意的方法来设定所述化学计量参数和所述反应速度参数，

所述方法(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的方法；

所述方法(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出耗氧速度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的方法。

[3]根据权利要求[1]或[2]所述的水质模拟方法，其中，所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，具有下述工序：

硫换算工序，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算工序；

硫计算工序，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算工序，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

[4]一种水质模拟装置，其为在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中使用的水质模拟装置，其包含以下机构：

分析机构，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定机构，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定机构，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算机构，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度，

[数学式2]

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

{式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式(包含反应速度公式参数的速度公式)。}；以及

成分浓度换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度。

[5]根据权利要求[4]所述的水质模拟装置，其中，所述参数设定机构使用下述机构(1)和机构(2)中任意的机构来设定所述化学计量参数和所述反应速度公式参数，

所述机构(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的机构；

所述机构(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出耗氧速度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的机构。

[6]根据权利要求[4]或[5]所述的水质模拟装置，其中，所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，具有下述机构：

硫换算机构，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算机构；

硫计算机构，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算机构，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

发明效果

本发明所起的効果如下所述。

对含有具有生物分解性的化合物成分的工业废水或工厂废水，通过将流入废水中的各成分浓度变换为COD浓度，并应用活性污泥模型，从而能够预测处理水的各成分浓度。另外，在活性污泥模型中，对于作为对象之外的溶解性慢速分解性成分，也能够通过设定将该成分分解的细菌的种类，计算出处理水的成分浓度。另外，由于在求出各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系时，能够使用COD_Mn的分析结果，因此，可以不进行COD_Cr那样的使用了具有危险和有害性的药品的分析。

附图说明

[图1]为表示本发明所涉及的废水的生物学处理工艺的水质模拟方法的构成图。

[图2A]为表示苯酚浓度与COD_Mn的相互关系的图。

[图2B]为表示硫代硫酸浓度与COD_Mn的相互关系的图。

[图2C]为表示硫氰酸浓度与COD_Mn的相互关系的图。

[图3]为耗氧速度试验装置的构成图。

[图4]为表示本发明所涉及的实施例1中的模拟结果的图。

[图5]为表示本发明所涉及的实施例2中的模拟结果的图。

[图6]为表示本发明所涉及的实施例3中的模拟结果的图。

具体实施方式

废水中所含的成分分为不溶于水的浮游成分和溶解性成分。其通过使用例如滤纸进行分离，可得到残留在滤纸上的物质作为浮游成分，得到滤液作为溶解性成分。在本发明中，是以与生物分解的关系大的溶解性成分的生物分解为对象的模拟方法。浮游成分由于基本不被生物分解，最终通过沉降分离而被除去，因此，在本发明中不作为对象。

溶解性成分被分为生物分解性成分和几乎无生物分解性的难分解性成分。难分解性成分本来生物分解就困难，浓度也小。而且，虽然生物分解性成分包含难以利用分析进行定性、定量的未知成分，但是作为废水中的比例为少量，因此可以忽略。例如，在氨水中，除了苯酚、硫代硫酸、硫氰酸以外的成分相当于此。从以上情况出发，即使忽略废水中的难分解性成分和未知成分，也可以预测本发明的具有生物分解性的化合物成分。

图1为例示了本发明的废水的水质模拟方法的流程图。另外，图中的各“工序”可以替换成各“机构”，也是例示了废水的水质模拟装置的图。

这里，作为废水，例示了由钢铁厂的焦炭工厂产生的氨水，但是，本发明的适用废水并不限定于氨水，对于食品工业、化学工业、药品工业、涂装工业、纤维工业、染色工业等工业废水或工厂废水，只要含有具有生物分解性的化合物成分，均可以适用。例如，在氨水中，含有作为具有生物分解性的有机物成分的苯酚、作为无机物成分的硫代硫酸和硫氰酸。

另外，关于图1的处理水，在连续处理的情况下，是指生物学需氧处理后的流出水；在分批处理的情况下，是指经过规定时间后的槽内水。

另外，生物学需氧处理是指在存在基质和细菌的具有曝气装置的反应槽中，边通过进行曝气来供给溶解氧，边通过进行混合和搅拌使基质与细菌接触并反应，从而将基质分解处理的方法。

如图1所示，本发明的水质模拟方法1包含下述工序：分析工序2，其对流入到生物学需氧处理工艺中的工业废水或工厂废水的成分浓度进行分析；COD换算工序4，其使用各成分浓度与COD浓度的相互关系3，将各成分换算成COD浓度9；参数设定工序6，其设定化学计量参数(增殖收率)和反应速度公式参数(饱和常数和最大比增殖速度)、以及将化合物成分分解的细菌的种类和浓度的参数5；溶解氧浓度测定工序8，其测定生物反应槽的溶解氧浓度7；计算工序10，其使用参数5、溶解氧浓度7和COD浓度9，通过所述运算式(1)计算出生物学处理水的各成分的COD浓度11；以及，成分浓度换算工序12，其通过使用各成分浓度与COD浓度的相互关系3，将各成分的COD浓度11再换算成各成分浓度，计算出处理水的各成分浓度13。

分析工序2对于分析成分浓度的方法没有指定，但是优选每次使用相同的分析方法。例如，关于苯酚浓度，可以通过JIS K0102吸光光度法进行分析；关于硫代硫酸、硫氰酸浓度，可以通过离子色谱法进行分析；关于MLSS浓度，可以通过上述的非专利文献1等进行分析。

相互关系3由各成分浓度与COD浓度得到。作为例子，图2A～图2C表示基于苯酚浓度、硫代硫酸、硫氰酸与COD_Mn浓度的实测值的相互关系。其结果是，每1mg的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸的耗氧量分别为2.1mg、0.48mg、1.0mg。另外，求算相互关系时，优选使用与在分析工序中测定COD浓度的方法相同的COD_Cr或COD_Mn的任意的分析方法，分析方法一贯地使用相同的方法。

这样，在求算已知成分浓度与COD浓度的相互关系时，即使不使用COD_Cr，也可以使用COD_Mn的分析结果，因此具有可以不进行像COD_Cr那样使用了具有危险和有害性的药品的分析的优点。

另外，除此之外，作为简易地得到各成分浓度与COD浓度的相互关系的方法，还有由化学反应式计算出成分的理论耗氧量的方法。例如，每1mg的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸的理论耗氧量通过使用以下的化学反应式(1)～(3)，计算出分别为2.38mg、0.57mg、1.1mg。

[化学式1]

C₆H₅OH+7O₂→6CO₂+3H₂O…(1)

[化学式2]

S₂O₃ ^2-+2O₂+H₂O→2SO₄ ^2-+2H⁺…(2)

[化学式3]

SCN^-+2O₂+2H₂O→SO₄ ^2-+NH₄ ⁺+CO₂…(3)

COD换算工序4通过使用相互关系3，将在分析工序2中得到的各成分浓度换算成COD浓度。这里，换算成COD浓度是因为在活性污泥模型中可以用作最好的尺度。即，如上述非专利文献1所述，具有仅用COD就能够表现出有机物或生物或者所利用的氧这一系列电子等量的关系、并且能够取得氧平衡的优点。也可以不换算成COD浓度，仅利用各成分浓度进行计算，但是由于不能活用上述优点，因此不现实。

这里，硫代硫酸、硫氰酸等硫化合物也可以换算成硫来进行模拟，在后述的成分浓度换算工序12中，再变换成各成分浓度。由此，通过考虑将硫代硫酸、硫氰酸划分为硫成分，可以计算出作为COD未被统计的硫酸根离子成分等。由此，可以追踪硫的质量平衡，能够把握硫成分的变动。但是，即使是通过硫换算取得硫呐质量平衡的情况，由于取得了氧的质量平衡，因此，不会影响到模拟。另外，分解硫化合物的细菌一般被认为是硫氧化细菌，认为它们与分解有机物的异养细菌不同，不会互相作用，因此将硫化合物与其它成分分开考虑，从而使精度得以提高。此时，每1mg的硫代硫酸、硫氰酸的硫换算值通过上述化学反应式(2)～(3)分别计算为0.57mg、0.55mg。

另外，关于由成分浓度向COD的换算，通过一贯地使用理论耗氧量或COD_Cr或COD_Mn中的任意一者，与后述的成分浓度换算工序12相同。

作为参数5，使用作为各成分的化学计量参数的增殖收率和作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度。

另外，为了在生物学处理中加进生物自身的自分解带来的影响，还可以在反应速度参数中设定在需氧条件下的生物的比内源呼吸速度，但是，通常影响较小，因此，也可以不设定。

参数设定工序6进行大致区分，可举出(A)进行实验并对一定条件下的实验数据进行解析的方法、和(B)整理文献值的方法，优选通过前者进行参数设定。

关于上述(A)的方法，如下所述。该方法通过使用下述方法(1)或方法(2)中的任意一个方法来事先设定参数，所述方法(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的方法；所述方法(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出耗氧速度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的方法。

关于上述方法(1)的时间序列实测值数据，虽然未指定具体的数据取得方法，但是采集浓度变化清楚的时间序列数据。例如，如果模拟1周的处理水水质，则优选选取其间的3个点以上，例如选取经过2日、4日、6日时的数据。另外，优选时间序列实测值数据是稳定的数据，例如，在上述情况下，不优选流入的氨水的含有成分浓度、组成等在1周的期间内大幅度变动的数据。变动的大小的标准例如在将模拟预测的精度设定在±5％以内的情况下，可以使用在模拟生物处理时间(停留时间)的时间间隔中流入的氨水的含有成分浓度的变动幅度为5％以内的标准。

通过上述方法(1)的校准来确定的方法，没有特别指定，但是，例如，有下述方法：利用市售的模拟软件AQUASIM，通过下述运算式(2)由时间序列实测值、计算值和时间序列实测值的标准偏差求出x²的值，使用x²的值成为最小时的参数的值。求算参数的值的方法没有特别指定，但是优选为利用单纯形法、蒙特卡罗法、遗传算法等数值解析方法。

[数学式3]

${\mathrm{\χ}}^2\left(p\right)=\underset{m=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left(\frac{y_{\mathrm{meas},m}-y_m\left(p\right)}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{meas},m}}\right)}^2...\left(2\right)$

{式中，x²(p)为作为对象的模型参数p的x²的值，y_meas，m为第m次的时间序列数据的实测值(成分浓度或耗氧速度)，y_m(p)为假定了模型参数p的值时的第m次的时间序列数据的计算值(成分浓度或耗氧速度)，σ_meas，m为第m次的时间序列数据的实测值的标准偏差或实测值整体的标准偏差，并且n为数据点的数。}。

由上述方法(2)的耗氧速度试验的耗氧速度数据确定参数的方法使用图3的试验装置。在图3中，在耗氧速度试验装置21中添加在生物学处理工艺中使用的微生物污泥22、用于抑制在氨性氮被硝化成硝酸性氮时的耗氧的硝化抑制剂23，通过搅拌装置24对耗氧速度试验装置21的液体进行混合。为了防止由营养盐的不足而引起的微生物活性下降，可以添加营养盐25。接着，在耗氧速度试验装置21中添加对象成分26，通过溶解氧浓度计27来测定溶解氧浓度的经时变化。溶解氧浓度的记录还可以利用数据记录装置28进行。测定中为了将溶解氧浓度控制在一定浓度以上，还可以在低于控制值时利用空气供给装置29来供给空气。为了稳定地控制pH，可以利用pH计30测定pH，利用酸和碱供给装置31供给酸或碱并进行控制。为了控制耗氧速度试验装置21的温度，可以使用具有加热器32的恒温水槽33。

由添加对象成分(以下记为成分A)而得到的溶解氧浓度和耗氧速度的经时变化来确定参数的方法没有特别指定，但是，例如关于增殖收率，可以由成分A的COD换算浓度和耗氧量通过下述运算式(3)求出。

[数学式4]

$Y_A=\frac{S_A-O_{2\mathrm{meas}}}{S_a}......\left(3\right)$

{式中，Y_A为将成分A分解的细菌的增殖收率，S_A，COD为成分A的COD换算浓度，并且O_2meas为耗氧量的实测值。}

对于更严密地求出增殖收率的方法，可以通过事先求出内源呼吸的耗氧速度，由上述耗氧量的实测值减去内源呼吸的耗氧速度，求出增殖所使用的耗氧速度，但是在本发明中，并不特别指定该方法。

关于确定最大比增殖速度、饱和常数的值的方法，没有特别指定，但是，例如，可以利用上述非专利文献2中的方法求出。即，为将在耗氧速度试验中使用的微生物污泥曝气1小时后，以各种稀释率将微生物污泥与废水混合，测定耗氧速度的方法。测定中，利用曝气来进行控制，使得溶解氧浓度保持一定。接着，通过用测定的耗氧速度除以污泥浓度，求出比耗氧速度，求出由比耗氧速度减去内源呼吸的耗氧速度得到的值(比基质氧化速度)。比内源呼吸速度是指生物自身的自分解时的内源呼吸的耗氧速度，其求解方法是由在耗氧速度试验中不添加成分A地进行时的耗氧速度而求出。此时，在比增殖速度与比基质氧化速度之间，下述运算式(4)所示的关系成立。

[数学式5]

${\mathrm{\μ}}_A=\left(\frac{Y_A}{1-Y_A}\right)r_{\mathrm{OX}}...\left(4\right)$

{式中，μ_A为将成分A分解的细菌的比增殖速度，Y_A为将成分A分解的细菌的增殖收率，并且r_OX为比基质氧化速度。}

另一方面，在比增殖速度μ_A与最大比增殖速度μ_A，max之间，下述运算式(5)所示的米氏式成立。

[数学式6]

${\mathrm{\μ}}_A={\mathrm{\μ}}_{A,\max }\frac{S_{A,\mathrm{COD}}}{K_A+S_{A,\mathrm{COD}}}\frac{S_{O2}}{K_{O2}+S_{O2}}.........\left(5\right)$

{式中，μ_A，max为将成分A分解的细菌的最大比增殖速度，K_A为相对于成分A的COD浓度的饱和常数，S_A，COD为成分A的COD换算浓度，SO₂为溶解氧浓度，并且K_O2为相对于溶解氧浓度的饱和常数。}

这里，在耗氧速度试验中将溶解氧浓度维持在高浓度，因此S_O2/(K_O2+S_O2)的值大致看作为1。因此，比增殖速度看作仅为成分浓度的函数。根据以上情况，可以得到利用运算式(4)得到的比增殖速度μ_A的值与成分浓度的曲线，通过在该曲线上拟合运算式(5)的公式，求出微生物的比最大增殖速度和相对于成分A的饱和常数。

关于确定将化合物成分分解的细菌的种类和浓度的方法，没有特别指定，但是关于种类，优选基本上相对于一种成分，一种细菌与其分解相对应。进一步，从实验数据和文献的知识可以看出，具有一种细菌分解多种成分的可能性的情况下，为了切合实际的现象的计算预测和提高计算预测精度，还可以设定一种细菌对应于多种成分。但是，虽然也有多种细菌分解一种成分的情况，但是，它们大多显示出相同的分解作用，另外，为了通过增加细菌的种类来增加计算量，优选使一种细菌对应于一种成分。关于细菌的浓度，使用了化合物成分的耗氧速度大多用下述运算式(6)来表示，具有使用该公式的方法。

[数学式7]

$\mathrm{OUR}={\mathrm{\μ}}_{A,\max }\frac{1-Y_A}{Y_A}\frac{S_A}{K_A+S_A}\frac{S_{O2}}{K_{O2}+S_{O2}}{X}_A...\left(6\right)$

{式中，OUR为耗氧速度，并且X_A为将成分A分解的细菌的浓度，并且Y_A为将成分A分解的细菌的增殖收率，K_A为相对于成分A浓度的COD换算值的饱和常数，S_A为成分A的COD换算浓度，K_O2为相对于溶解氧浓度的饱和常数，S_O2为溶解氧浓度。}

即，利用运算式(6)，最大比增殖速度、相对于成分A的饱和常数由上述方法确定，由于在耗氧速度试验中将溶解氧浓度维持在高浓度，因此S_O2/(K_O2+S_O2)的值大致看作为1。由此，耗氧速度表示仅为将成分A分解的细菌的浓度的函数。因此，能够通过将在耗氧速度试验中得到的OUR实测值代入运算式(6)中来确定X_A。

关于上述(B)整理文献值的方法，例如，在上述的非专利文献1中记载有典型的参数值，在需氧条件下的异养生物的收率为0.63。也可以将该值设定为参数值，但是，由于具有根据对象废水的不同而值不同的可能性，因此，优选尽可能通过上述(A)的方法来设定。

溶解氧浓度7可以采用下述方法中的任一者来得到：使用在生物学处理工艺中设置溶解氧浓度计而测定生物反应槽的溶解氧浓度而得到的值的方法、或者使用在参数设定工序6中将溶解氧浓度作为参数并通过校准而确定的值的方法。

计算工序10使用COD浓度9、溶解氧浓度7和参数5，求出处理水的各成分的COD浓度11。计算中所使用的模型通过以IWA活性污泥模型为基础的的上述运算式(1)，计算出处理水的各成分的COD浓度11。处理水的各成分的COD浓度11通过在成分浓度换算工序12中使用相互关系3，能够再变换为处理水的各成分的成分浓度值13。

进一步，在计算工序10中，还可以进行包含pH、碱度、氨浓度等影响的模拟。其计算方法没有指定，但是，例如可以在C_i中追加氢离子浓度、溶解二氧化碳浓度、氨浓度等，在P_ij中追加氢离子浓度、溶解二氧化碳浓度、氨浓度等化学计量参数，在ρ_j中追加反应速度公式，进行计算。另外，为了通过在生物学处理中加进生物自身的自分解带来的影响来提高预测精度，可以在反应速度参数中设定在需氧条件下的生物的比内源呼吸速度，1但是，由于通常影响较小，因此，也可以不设定。在设定的情况下，可以通过下述运算式(7)求出。

[数学式8]

$\frac{d{X}_A}{\mathrm{dt}}=P_A\·{\mathrm{\ρ}}_A-b{X}_A..........\left(7\right)$

{式中，X_A为将成分A分解的细菌的浓度，并且P_A为将成分A分解的工艺中的化学计量参数，并且ρ_A为将成分A分解的工艺中的化学动力学参数，并且b是X_A自分解时的比内源呼吸速度常数。}

实施例

实施例1：以苯酚、硫代硫酸、硫氰酸为对象的的分批试验的模拟(一 种细菌分解一种成分的情况)

以下基于附图来说明本发明的实施方式。图1为表示生物学处理工艺的水质模拟方法的构成和计算的流程的框图。

以下对将作为具有生物分解性的化合物成分的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸作为对象的分批试验的模拟方法进行说明。分批试验为在1L的反应容器中添加苯酚浓度为100mg/L、硫代硫酸浓度为100mg/L、硫氰酸浓度为10mg/L的成分，在MLSS浓度为5000mg/L下进行。试验中通过溶解氧浓度计测定溶解氧浓度，通过pH 计测定pH。另外，将溶解氧浓度控制为3.25mg/L、将pH控制为7.5。

分析工序2为对流入到生物学处理工艺中的废水中的成分浓度进行分析的工序，但是，这里为上述分批试验装置中的初期成分浓度，由各成分的添加量计算出，同时关于苯酚浓度，通过JIS K0102吸光光度法进行确认；关于硫代硫酸、硫氰酸浓度，通过离子色谱分析进行确认；关于MLSS浓度，通过上述的非专利文献1的离心分离法进行确认。COD换算工序4为将在分析工序2中得到的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸的浓度换算成COD浓度的COD换算工序。在COD换算中，通过图2A～图2C中所示的苯酚浓度、硫代硫酸浓度以及硫氰酸浓度与COD_Mn浓度的相互关系3来进行换算，将苯酚、硫代硫酸、硫氰酸的浓度换算成处理水的各成分的COD浓度11。

参数设定工序6进行在计算工序10中使用的参数设定。

参数5设定增殖收率、最大比增殖速度、饱和常数、以及在后述的计算工序10中使用的苯酚分解细菌浓度、硫代硫酸分解细菌浓度以及硫氰酸分解细菌浓度。设定方法研究了由耗氧速度试验的耗氧速度数据确定的方法、以及校准的方法，结果发现均能得到妥当的值，但是，由于在这次情况中，由耗氧速度试验得到的参数值多少存在偏差，因此使用了校准的方法。校准使用了市售的模拟软件AQUASIM。具体地，由实测值、计算值以及实测值的标准偏差求出运算式(2)中所示的x²的值，计算出x²的值成为最小时的参数的值。实测值由事先进行了的每种成分的分批试验得到成分浓度的经时变化。计算值通过后述的计算工序10的方法求出。

溶解氧浓度7使用了分批试验的控制值3.25mg/L。

计算工序10使用废水的各成分的COD浓度9、溶解氧浓度7以及参数5进行分批试验的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸浓度的经时变化的模拟，求出处理水的各成分的COD浓度11。计算方法使用了上述运算式(1)。在以下的表1中表示计算所使用的各成分浓度C_i以及化学计量参数、反应速度参数。

表1

以下的表2表示工艺ρ_j中的化学计量的关系，例如，在工艺ρ₁的苯酚分解细菌的增殖中，表示相对于苯酚分解细菌(X_Phe)，苯酚浓度以P₁₁＝-1/Y_Phe的比例变化，S_O2以P₄₁＝-(1-Y_Phe)/Y_Phe的比例变化。

以下的表3表示计算中使用的反应速度公式。

表3

例如，在工艺ρ₁的苯酚分解细菌的增殖中，苯酚浓度的增加速度用下述运算式(7)表示。

[数学式9]

$\frac{d{S}_{\mathrm{Phe}}}{\mathrm{dt}}=-\frac{{\mathrm{\μ}}_{\mathrm{Phe}}}{Y_{\mathrm{Phe}}}\·\frac{S_{O2}}{K_{O2}+S_{O2}}\·\frac{S_{\mathrm{Phe}}}{K_{\mathrm{Phe}}+S_{\mathrm{phe}}}\·X_{\mathrm{Phe}}...\left(7\right)$

{式中、S_Phe为苯酚浓度，t为时间，S_O2为溶解氧浓度，K_O2为相对于溶解氧浓度的饱和常数，K_Phe为相对于苯酚浓度的饱和常数，X_Phe为苯酚分解细菌浓度，并且μ_Phe为苯酚分解细菌的最大比增殖速度，Y_Phe为苯酚分解细菌的增殖收率。}

成分浓度换算工序12与COD换算工序4同样地，通过图2A～图2C中所示的苯酚、硫代硫酸、硫氰酸浓度与COD浓度的相互关系3，将处理水的各成分COD浓度11再换算为各成分浓度。

上述的模拟的结果表示在图4中。图4表示分批试验的各成分浓度的经时变化。如上所述，根据本实施例，在含有具有生物分解性的化合物成分的废水的生物学需氧处理工艺中，能够通过适用活性污泥模型来预测处理水的各成分浓度。进而，由于原本地对苯酚、硫代硫酸、硫氰酸的各成分分别进行计算，因此，不管是单独的成分还是两种成分的组合，都能够预测处理水的各成分浓度。

实施例2：以苯酚、硫代硫酸、硫氰酸为对象的分批试验的模拟(一种 细菌分解两种成分的情况)

以下对设定为一种细菌(硫成分分解细菌)分解实施例1中的硫代硫酸、硫氰酸这两种成分时的模拟方法进行说明。在此，以硫代硫酸、硫氰酸分解细菌为硫成分分解细菌，在实际的处理中，推测硫成分分解细菌相当于硫氧化细菌。

模拟在与图1相同的流程下进行，具有生物分解性的化合物成分、分批试验方法、分析工序2、参数设定工序6、溶解氧浓度7以及成分浓度换算工序12以与实施例1相同的方法进行。其中，COD换算工序4、成分浓度换算工序12变更为硫换算工序，将表1的成分浓度、化学计量参数、反应速度参数按照以下的表4中所示进行设定，另外，在计算工序10中，将硫代硫酸分解细菌浓度和硫氰酸分解细菌浓度归为硫成分分解细菌浓度，表示在以下的表4中。

表4

另外，如以下的表5所示，在工艺ρ₂、ρ₃中的化学计量关系中，由硫代硫酸和硫氰酸的分解引起的细菌增殖在硫成分分解细菌中产生。

另外，如以下的表6所示，将工艺ρ2、ρ3中的反应速度公式的细菌浓度的项置换成硫成分分解细菌。

表6

上述的模拟的结果表示在图5中。图5表示分批试验的各成分浓度的经时变化。与图4相比，硫代硫酸的分解速度提高。其主要原因是，在实施例1中，分为硫代硫酸分解细菌(X_S2O3)和硫氰酸分解细菌(X_SCN)，计算出各自的分解细菌浓度，但是，本实施例中，由于设定为以硫成分分解细菌这一种细菌来分解硫代硫酸和硫氰酸这两种成分，因此硫代硫酸分解细菌(X_S2O3)和硫氰酸分解细菌(X_SCN)的增殖总括到硫成分分解细菌浓度(X_S)中。另外，关于硫氰酸，利用参数设定工序6通过校准来设定硫成分分解细菌浓度(X_S)时，成为比实施例1的X_SCN初期值低一些的结果，分解速度略微降低，但是未发现大的区别。

在此，实施例1与本实施例是否均可，优选通过实验值与计算值的比较、能否计算与实际现象接近的反应等来判断和选择。在本实施例中，认为可以提高计算值的精度。

如上所述，根据本实施例，关于确定将具有生物分解性的化合物成分分解的细菌的种类和浓度的方法，基本上对于一种成分，优选一种细菌与其分解相对应，但是，为了提高切合实际的现象的计算预测和计算预测精度，还可以设定一种细菌对应于多种成分。另外，通过将硫代硫酸、硫氰酸浓度换算为硫浓度，可以追踪硫的质量平衡，能够把握硫成分的变动。另外，进行了考虑到比内源呼吸速度的计算，结果为能够无视的范围，未见明确的差异。

实施例3：以甲酚为对象的耗氧速度试验的模拟

以下对以作为具有生物分解性的有机物成分的邻甲酚为对象的耗氧速度试验的模拟方法进行说明。

耗氧速度试验为在1L的反应容器中添加邻甲酚浓度为15mg/L的成分，在MLSS浓度为330mg/L下进行。试验中通过溶解氧浓度计测定溶解氧浓度，通过pH计测定pH。另外，控制溶解氧浓度为3.25mg/L、pH为7.5。

分析工序2为对流入到生物学处理工艺中的废水中的成分浓度进行分析的工序。在此为上述的耗氧速度试验装置中的初期成分浓度，但是，关于邻甲酚浓度，利用JIS K0102吸光光度法进行了确认。在COD换算工序4中，为将在分析工序2中得到的邻甲酚浓度换算为COD浓度的COD换算工序。关于COD换算，由下述化学反应式(4)计算出邻甲酚的理论耗氧量。其结果是，每1mg的邻甲酚的理论耗氧量为2.52mg。

[化学式4]

C₇H₇OH+8.5O₂→7CO₂+4H₂O…(4)

通过该相互关系3进行换算，将邻甲酚浓度换算为COD浓度9。参数设定工序6进行在计算工序10中使用的参数设定。

参数5设定增殖收率、最大比增殖速度、饱和常数、以及在后述的计算工序10中使用的甲酚分解细菌浓度。设定方法是由邻甲酚的COD换算浓度与由耗氧速度试验得到的耗氧量通过运算式(3)求出增殖收率。具体地，由于按照成为13mg/L的方式添加邻甲酚，因此，根据相互关系3，COD浓度成为32.7mg/L。

求算此时的耗氧量时，需要经常观察在耗氧速度试验中的溶解氧浓度的减少。但是，在试验中，为了使溶解氧浓度为3.25mg/L 而进行曝气，因此不能求出此时的正确的耗氧速度。因此，这里，由曝气前后的无曝气时的耗氧速度的值进行线形近似来求出曝气时的耗氧速度。例如，以时间t₁的耗氧速度为10mg/L/hr、以时间t₂的耗氧速度为7.5mg/L/hr，使用下述运算式(8)求出在时间t₁至时间t₂之间进行曝气时其间的时间T的耗氧速度。但是，并不限于此，也可以使用其它的近似方法。

[数学式10]

${\mathrm{OUR}}_T=\frac{2.5}{t_2-t_1}(T-t_1)+10...\left(8\right)$

{式中、OUR_T为时间T的耗氧速度，t₁为曝气前的时间，t₂为曝气后的时间，并且T为曝气期间想要求出耗氧速度的时间。}

通过用时间对这样求出的耗氧速度进行积分，由耗氧量为13.9mg/L计算出增殖收率为(32.7-13.9)/32.7＝0.57。另外，认为分解细菌对应于甲酚分解细菌。最大比增殖速度、饱和常数、以及甲酚分解细菌浓度利用校准的方法求出，由实测值、计算值以及实测值的标准偏差求出运算式(2)中所示的x²的值，计算出x²的值最小时的参数的值。耗氧速度和成分浓度的实测值，在本实施例中的耗氧速度试验中实测求出。计算值通过后述的计算工序10的方法求出。

溶解氧浓度7使用了分批试验的控制值3.25mg/L。

计算工序10使用COD浓度9、溶解氧浓度7以及参数5，对邻甲酚浓度的经时变化进行模拟，求出处理水的邻甲酚的COD浓度11。计算方法使用了运算式(1)。以下的表7表示计算中使用的各成分浓度和参数。

表7

以下的表8表示计算中使用的化学计量。

表8

并且以下的表9表示计算中使用的反应速度公式。

表9

成分浓度换算工序12与COD换算工序4同样地，通过邻甲酚浓度与COD浓度的相互关系3，将处理水的邻甲酚COD浓度11再换算为邻甲酚浓度13。

上述的模拟结果表示在图6中。图6表示邻甲酚浓度的经时变化。如上所述，根据本实施例，本发明还可以适用于除了苯酚、硫代硫酸、硫氰酸以外的成分，即使在相互关系3中使用理论耗氧量，也可以求出成分浓度。

工业上的利用可能性

根据本发明，在活性污泥模型中，关于作为对象以外的溶解性慢速分解性成分，也可以通过设定将其成分分解的细菌的种类来计算处理水的成分浓度，在工业上有用。

符号说明

1 水质模拟方法的概要图

2 分析工序

3 各成分与COD浓度的相互关系

4 COD换算工序

5 参数

6 参数设定工序

7 溶解氧浓度

8 溶解氧浓度测定工序

9 COD浓度

10 计算工序

11 处理水的各成分COD浓度

12 成分浓度换算工序

13 处理水的各成分浓度

21 耗氧速度试验装置

22 微生物污泥

23 硝化抑制剂

24 搅拌装置

25 营养盐

26 对象成分

27 溶解氧浓度计

28 数据记录装置

29 空气供给装置

30 pH计

31 酸和碱供给装置

32 加热器 33恒温水槽

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种水质模拟方法，其是在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中的水质模拟方法，其包含以下工序：

分析工序，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定工序，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定工序，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算工序，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度，

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式，所述反应速度公式为包含反应速度公式参数的速度公式；以及

成分浓度换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度，

所述参数设定工序是使用下述方法(1)和方法(2)中任意的方法来设定所述化学计量参数和所述反应速度公式参数的工序，

所述方法(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的方法；

所述方法(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出耗氧速度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的方法，

所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，采用下述工序：

硫换算工序，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算工序；

硫计算工序，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算工序，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

2.一种水质模拟装置，其为在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中使用的水质模拟装置，其包含以下机构：

分析机构，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定机构，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定机构，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算机构，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度，

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式，所述反应速度公式为包含反应速度公式参数的速度公式；以及

成分浓度换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度，

所述参数设定机构是使用下述机构(1)和机构(2)中任意的机构来设定所述化学计量参数和所述反应速度公式参数的机构，

所述机构(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的机构；

所述机构(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出溶解氧浓度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的机构，

所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，采用下述机构：

硫换算机构，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算机构；

硫计算机构，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算机构，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

Claims (6)

1.一种水质模拟方法，其是在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中的水质模拟方法，其包含以下工序：

分析工序，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定工序，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定工序，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算工序，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度，

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式，所述反应速度公式为包含反应速度公式参数的速度公式；以及

成分浓度换算工序，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度。

2.根据权利要求1所述的水质模拟方法，其中，所述参数设定工序使用下述方法(1)和方法(2)中任意的方法来设定所述化学计量参数和所述反应速度公式参数，

所述方法(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的方法；

所述方法(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出耗氧速度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的方法。

3.根据权利要求1或2所述的水质模拟方法，其中，所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，具有下述工序：

硫换算工序，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算工序；

硫计算工序，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算工序，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

4.一种水质模拟装置，其为在生物反应槽内对含有具有生物分解性的化合物成分的废水进行生物学需氧处理的工艺中使用的水质模拟装置，其包含以下机构：

分析机构，其对流入到所述生物反应槽中的所述废水中的所述化合物成分的各成分浓度进行分析；

COD换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将各成分浓度的分析值换算成各成分的COD浓度；

参数设定机构，其设定作为化学计量参数的增殖收率、作为反应速度公式参数的饱和常数、最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度；

溶解氧浓度测定机构，其测定所述生物反应槽的溶解氧浓度；

计算机构，其使用所述各成分的COD浓度、所述增殖收率、所述饱和常数、所述最大比增殖速度、以及将所述化合物成分分解的细菌的种类和浓度、以及溶解氧浓度，通过下述运算式(1)计算出在所述生物学反应槽内进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的COD浓度，

$\frac{d{C}_i}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{ij}}\·{\mathrm{\ρ}}_j...\left(1\right)$

式中，C_i为各成分浓度，i为表示各成分的连续编号，P_ij为化学计量参数，j为表示各工艺的连续编号，并且ρ_j为反应速度公式，所述反应速度公式为包含反应速度公式参数的速度公式；以及

成分浓度换算机构，其基于所述各成分浓度与选自COD_Cr、COD_Mn和理论耗氧量中的一个COD浓度的相互关系，将该计算出的生物学处理水的各成分的COD浓度换算成各成分浓度。

5.根据权利要求4所述的水质模拟装置，其中，所述参数设定机构使用下述机构(1)和机构(2)中任意的机构来设定所述化学计量参数和所述反应速度公式参数，

所述机构(1)为使用在所述流入的废水和处理水中事先按照时间序列另外采集的各个具有生物分解性的化合物成分浓度和溶解氧浓度，通过校准来确定的机构；

所述机构(2)为分别对于所述各成分，各成分单独地进行所述生物学需氧处理，连续地测定溶解氧浓度，由该测定值计算出溶解氧浓度，由该计算出的耗氧速度的数据来确定的机构。

6.根据权利要求4或5所述的水质模拟装置，其中，所述废水为在焦炭制造工序中产生的氨水，在所述化合物成分中，有机物成分为苯酚，并且，无机物成分为硫代硫酸和硫氰酸；

对于硫代硫酸和硫氰酸的模拟，具有下述机构：

硫换算机构，其对硫代硫酸和硫氰酸浓度进行硫换算来代替所述COD换算机构；

硫计算机构，其计算出在所述生物学反应槽中进行了所述生物学需氧处理后的处理水中的各成分的硫浓度；以及

硫再换算机构，其将该计算出的生物学处理水的各成分的硫浓度再换算成硫代硫酸浓度和硫氰酸浓度。

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