CN110494395A - 膜分离活性污泥的废水处理方法、废水处理装置和废水处理系统管理程序 - Google Patents

Abstract

一种废水处理方法，其特征在于，在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，通过光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行观察和图像处理，根据其结果来控制废水处理条件。

Description

膜分离活性污泥的废水处理方法、废水处理装置和废水处理 系统管理程序

技术领域

本发明涉及利用膜分离活性污泥处理污水、工业废水等时的废水处理方法、废水处理装置和废水处理系统管理程序。

背景技术

膜分离法具有节省能源空间以及过滤水质提高等优点，因此在各种领域中的使用不断扩大。例如，在处理污水、工业废水时所采用的膜分离活性污泥法，是在生物反应槽内进行生物处理，使用浸渍于反应槽内的过滤膜等将活性污泥固液分离，得到澄清的处理水的处理方法。

这样的膜分离活性污泥法，为了不使活性污泥自身或流入反应槽的被处理液中的夹杂物等固体成分附着在分离膜表面导致过滤效率降低，通过设置于过滤膜下部的散气管将空气等进行散气，利用由气泡和上升气流带来的分离膜的振动效果和搅拌效果，使分离膜表面的附着物的附着剥离并进行过滤。

即便如此，如果对被处理液进行膜过滤，则伴随处理水量，在膜表面、膜细孔内的污染物质的蓄积量不断增大，导致处理水量、水质的降低或膜过滤压力上升成为问题。为了长期以低压维持膜过滤压力、持续稳定运行，关键在于进行监控以使活性污泥的状态维持在适合膜过滤的状态。

至今为止，作为活性污泥的状态监控技术，提出了在以往的通过沉降分离进行的生物处理方法中，出于监控活性污泥的絮凝体(凝集颗粒)的沉降难易度的目的，使用显微镜评价絮凝体自身或作为絮凝体解体引起沉降不良的原因的丝状微生物的技术。

专利文献1提出了评价絮凝体稠密性的技术，专利文献2提出了评价丝状微生物量，据此判断絮凝剂添加量的技术。另外，专利文献3和4提出了用于连续高精度拍摄活性污泥，将丝状微生物、微小动物的移动量等的特征量定量化的观察用夹具和系统，专利文献5提出了使用光学传感器评价絮凝体粒径的变化的技术。另外，非专利文献1提出了采用模糊诊断技术的活性污泥法的控制技术。此外，专利文献6提出了在膜分离活性污泥法中，为了对根据水温、负荷变动而变化的活性污泥性状进行监控，将活性污泥预先分离为絮凝体(凝集颗粒)和水相，监控活性污泥的水相与膜过滤水的有机物浓度差，调整活性污泥浓度的技术，专利文献7提出了监控活性污泥的水相的有机物浓度，在超过预定值时通过提高槽内的空气散气量来抑制膜过滤压力上升的技术。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平2-229597号公报

专利文献2：日本特开平1-111491号公报

专利文献3：日本特开2015-181374号公报

专利文献4：日本特开2015-160283号公报

专利文献5：日本特许第3912535号公报

专利文献6：日本特许第5822264号公报

专利文献7：日本特许第5868217号公报

非专利文献1：学会期刊“EICA”第3件第2号(1998)基于模糊功能诊断系统的活性污泥法的运行支持

发明内容

膜分离活性污泥法中，以往的利用沉降分离进行的生物处理法与固液分离方法不同。根据本发明人的见解，膜分离活性污泥法中的活性污泥的管理基准不是絮凝体的沉降难易度，优选基于活性污泥的水相的澄清度、也就是以接近膜孔的大小容易使膜堵塞的水相悬浮物的存在的评价。为了防止膜的过滤压力上升，得到稳定的过滤水质，关键在于进行活性污泥槽的运行管理，确保活性污泥的水相澄清，将水相悬浮物尽可能地进行生物分解从而使其减少。

像专利文献1这样评价絮凝体的稠密性的技术中，由于监控对象不同，无法得到水相悬浮物的信息。另外，像专利文献2这样监控在絮凝体的沉降性恶化了的活性污泥中容易成为优先品种的丝状微生物量，并据此添加絮凝剂时，由于絮凝剂自身会成为膜的过滤压力上升的原因，因此无法应用于膜分离活性污泥法。

专利文献3、4中，使用具有评价流路的观察用夹具，连续观察活性污泥，监控丝状微生物量、活动的微小动物的移动量，但监控对象不同。即、无法得到水相悬浮物的信息，无法在用于抑制膜过滤压力上升的运行控制中利用。

像专利文献5这样使用光学传感器评价絮凝体粒径的变化时，即使能够检测到整体的变化，也无法区分其中容易使膜堵塞的水相悬浮物的存在，因此无法在用于抑制膜过滤压力上升的运行控制中利用。

专利文献6、7分别利用分析设备测定活性污泥的水相部分和膜过滤水的有机物浓度，根据其浓度差进行用于膜面清洗的曝气量调整、调整作为过滤对象的活性污泥浓度的控制。该方法利用分析设备进行测定花费时间，运行控制花费时间，并且只能得到有机物浓度的信息，因此有时无法进行最佳的运行控制。

非专利文献1通过模糊功能诊断实施微生物观测，但膜分离活性污泥法中的膜过滤压力上升并不仅仅是由于活性污泥中的微生物种类、个数，由于监控对象不同，具有无法在用于抑制膜过滤压力上升的运行控制中利用之类的问题。

本发明的目的是改善使用废水处理装置的有机性废水处理槽的运行方法，所述废水处理装置具有利用活性污泥对污水或工业废水等有机性废水进行处理的生物处理槽、和将该生物处理槽内的活性污泥进行固液分离的膜过滤装置。具体而言，连续监控活性污泥的状态，将成为引起膜的过滤压力上升的原因的水相悬浮物简单且即时地可视化和定量化。其目的是提供在发生膜的过滤压力上升、过滤水质恶化等异常情况之前，通过利用上述信息进行适当的运行控制，维持适合膜过滤的污泥状态，长期实现稳定的膜过滤运行的废水处理方法。

为解决上述课题，本发明具有以下技术构成。

(1)一种废水处理方法，其特征在于，在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，通过光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对所拍摄的图像进行处理，将根据处理的所述图像信息求出的管理参数与预先设定的管理基准范围进行比较，判定膜分离活性污泥槽的运行状况。

(2)根据(1)的废水处理方法，其特征在于，在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，通过光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对所拍摄的图像进行处理，区分絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，进而在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，判定活性污泥的状态。

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算的值组合至少两个以上进行计算。

(3)根据(1)或(2)所述的废水处理方法，其特征在于，絮凝区域和/或水相区域的所述管理参数是面积、周长、絮凝区域之间的距离、个数、亮度中的至少一者的合计值、最大值、最小值、平均值、中值、偏差值中的任一者。

(4)根据(1)～(3)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，计算单位视场的絮凝区域的总面积，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，从而进行判定。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，计算单位视场的被水相区域所包围的一定面积以下的絮凝区域的总面积，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，从而进行判定。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥时，对于与膜过滤水混合的混合液、将活性污泥进行离心分离得到的水相部分、以及过滤分离出的过滤水中的至少一者，在进行脱气和/或搅拌之后再进行拍摄。

(7)根据(1)～(6)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在判定为偏离所述管理基准范围的情况下输出与废水处理条件相关的警告和/或控制信息。

(8)根据(1)～(7)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在判定为偏离所述管理基准范围的情况下输出警告和/或控制信息的废水处理条件是以下的至少一者：

(A)被处理水流入浓度和流入量；

(B)过滤流量；

(C)过滤时间或过滤停止时间；

(D)曝气量或曝气时间；

(E)营养盐添加量；

(F)化学品添加量；

(G)活性污泥量；

(H)返回处理水量；

(I)预处理工序的工作条件；

(J)后处理工序的工作条件；

(K)活性污泥槽温度调整条件；

(L)膜元件的工作条件；

(M)膜元件清洗条件；

(N)散气管清洗条件。

(9)根据(7)或(8)所述的废水处理方法，其特征在于，在远离对从所述膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄的场所的、通过通信设备连接的地方进行所述判定，输出所述警告和/或控制信息。

(10)根据(7)～(9)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，基于所输出的控制信息来控制所述废水处理条件。

(11)根据(10)所述的废水处理方法，其特征在于，基于所得到的所述管理参数来判定活性污泥浓度(MLSS)，在该结果高于预定的管理基准范围的情况下进行活性污泥提取操作，在该结果低于预定的管理基准范围的情况下进行活性污泥浓缩操作。

(12)根据(10)或(11)所述的废水处理方法，其特征在于，通过光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，判定活性污泥的水相悬浮物量，在该结果高于预定的管理基准范围的情况下进行被处理水流入量和/或过滤流量减少操作，在该结果低于预定的管理基准范围的情况下进行被处理水流入量和/或过滤流量增加操作。

(13)一种废水处理装置，是采用膜分离活性污泥法处理废水的废水处理装置，其特征在于，具有以下单元：从膜分离活性污泥槽中采集活性污泥的单元；通过光学单元拍摄所采集的活性污泥的拍摄单元；区分所拍摄的图像的絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数的图像处理单元；以及基于计算出的管理参数和/或管理参数的经时变化量来判定所述膜分离活性污泥槽的运行状况的判定单元。

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算出的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算出的值组合至少两个以上进行计算。

(14)根据(13)所述的废水处理装置，其特征在于，所述判定单元设置在远离对从所述膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄的场所的、通过通信设备连接的地方，所述废水处理装置具有以下单元：在判定结果偏离预先设定的管理基准范围的情况下输出警告和/或控制条件的输出单元；以及与所输出的控制条件中的任一者相对应地进行控制的控制单元。

(15)一种废水处理系统管理程序，其特征在于，为了管理采用膜分离活性污泥法处理废水的废水处理系统，使电脑控制以下单元：从膜分离活性污泥槽中采集活性污泥的单元；通过光学单元拍摄所采集的活性污泥的拍摄单元；以及区分所拍摄的图像的絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数的图像处理单元，并且使所述电脑作为基于计算出的管理参数和/或管理参数的经时变化量来判定所述膜分离活性污泥槽的运行状况的判定单元工作。

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算出的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算出的值组合至少两个以上进行计算。

本发明在膜分离活性污泥法中，将成为引起膜的过滤压力上升的原因的活性污泥的水相悬浮成分简单且即时地可视化和定量化，并监控其增减，由此能够在膜的过滤压力上升之前，进行适当的运行控制，实现长期稳定的膜过滤运行。

附图说明

图1A是表示采用膜分离活性污泥法的废水处理的流程的一例。

图1B是表示膜分离活性污泥法中的活性污泥槽内的被处理水的流动的一例。

图1C是表示膜分离活性污泥法中的平膜元件的一部分的放大图的一例。

图2是表示本发明的方式的一例的概略图。

图3是表示本发明涉及的图像处理的方式的一例的拍摄图像。

图4是表示本发明涉及的膜分离活性污泥法的废水处理的流程的一例。

图5是表示本发明涉及的观察用夹具的形态的一例的概略图。

图6是表示本发明涉及的状态恶化的污泥图像和显示方式的一例的概略图。

图7是表示本发明涉及的状态优化的污泥图像和显示方式的一例的概略图。

具体实施方式

图1A和图1B将本发明的优选实施方式中采用的一般的膜分离活性污泥处理的流程概略化。

首先，通过原水供给泵6向膜分离活性污泥槽3供给废水1，利用活性污泥的吸附、微生物带来的分解作用，将废水中的有机物、氮气等除去、处理。然后，活性污泥被浸渍型膜分离单元2过滤，过滤了的过滤水5储存在过滤水槽4，然后进行再利用或放流。

以往的沉降分离型的标准活性污泥法中，为了使污泥沉降分离而得到处理水，活性污泥浓度(MLSS)以1,500mg/L～8,000mg/L左右进行管理，但在膜分离活性污泥法中，为了利用膜进行分离，可以提高槽内的污泥浓度，处理槽内的活性污泥浓度(MLSS)以3,000mg/L～25,000mg/L左右、更优选为7,000～18,000mg/L左右运行。固液分离方法不同，因此用于管理活性污泥的状态的指标也应该分别采用适当的指标。为了利用浸渍型膜分离单元过滤活性污泥，可以在浸渍型膜分离单元2与过滤水槽4之间设置泵等，为了施加水头压力差，可以使过滤水槽4内的过滤水位低于活性污泥槽3内的活性污泥1的水位。再者，图1A和图1B中，通过吸引泵9实施过滤。膜分离活性污泥槽3只要能够储存活性污泥，将浸渍型膜分离单元2浸渍，就没有特别限制，优选使用混凝土槽、纤维增强塑料槽等。另外，膜分离活性污泥槽3的内部可以被分割为多个，可以将分割为多个的槽之中的一部分作为将浸渍型膜分离单元2浸渍的槽利用，将其它的作为脱氮槽或生物处理槽利用，使活性物质在分割的槽之间循环。

在过滤运行(一边供给气体一边进行过滤的运行)时，为了向活性污泥供给氧气、以及除去在浸渍型膜分离单元中的分离膜元件附着的活性污泥，在浸渍型膜分离单元2的下方设置散气管8，利用空气泵(空气供给装置)7连续始终进行空气供给。在分离膜元件为平膜的情况下，从散气管出来的气泡8a，在平膜元件与相邻的平膜元件2a之间，连同活性污泥的向上流动一起通过，此时，使附着在膜面的活性污泥从膜面剥离。导入膜分离活性污泥槽3的活性污泥，是废水处理等通常所利用的活性污泥，作为种子污泥通常使用其它废水处理设施的提取污泥等。活性污泥法通过利用微生物在废水中的生物降解性高的有机物作为饵，能够进行水的净化。

过滤水槽4只要能够储存过滤水就没有特别限制，可优选使用混凝土、纤维增强塑料槽等。

在此，对于本实施方式中构成浸渍型膜分离单元2的膜元件所使用的膜没有特别限定，可以是平膜、中空纤维膜的任一者。将本实施方式中优选使用的平膜元件的一例示于图1C。对于膜的结构没有特别限定，例如可以采用以下结构的任一者：将平膜与框架5的两面接合而成的平膜元件结构；平膜呈螺旋状卷绕而成的平膜元件结构；包含平膜对和密封部且具有可挠性的平膜元件结构，所述平膜对具有以透过侧的面相对的方式配置的两枚平膜、以及设置在所述平膜之间的集水流路，所述密封部在所述平膜的周缘部将平膜之间密封；将多个中空纤维膜捆扎成束的中空纤维膜元件结构。本实施方式中优选使用的平膜由基材2c和分离功能层2b构成，可以在基材2c与分离功能层2b之间具有构成该分离功能层的树脂和基材混合存在的层。分离功能层相对于基材可以为对称结构，也可以为非对称结构。

由分离功能层2b和基材2c形成的平膜中，基材2c具有支持分离功能层2b、赋予平膜强度的功能。作为构成基材2c的材质，可以是有机基材、无机基材等，没有特别限定，从容易轻量化的观点出发优选有机基材。作为有机基材，可举出纤维素纤维、纤维素三乙酸纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等有机纤维构成的编织物、无纺布。其中，特别优选比较容易控制密度的无纺布。

为了维持膜的耐久性和过滤性能，平膜的分离功能层2b的厚度优选在0.001～0.5mm(1μm～500μm)、更优选在0.05～0.2mm(50μm～200μm)的范围中选择。作为分离功能层，从孔径控制、耐久性的观点出发优选使用交联高分子，从成分的分离性能的观点出发可优选使用在多孔性支持层上层叠使多官能胺和多官能酰卤缩聚而成的分离功能层、有机无机混合功能层等而形成的膜。另外，也可以使用纤维素膜、聚偏二氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚砜膜之类的多孔性支持层且具有分离功能和支持体功能这两者的膜。可以是分离功能层和多孔性支持层由单一层实现的膜。

作为平膜，可使用超滤膜、精滤膜的任一者。另外，可以根据分离对象物质的大小而选择、组合适当的一种以上的膜的浸渍型膜分离单元2所使用的精滤膜，其孔径为0.01μm～10μm左右，与一般利用分子筛进行分离的超滤膜相比网眼更粗，通常操作压力在减压状态下200kPa以下运行。

本实施方式中，在使浸渍型膜分离单元2浸渍于活性污泥槽时，可以排列多个，也可以重叠多段。在排列多个的情况下，可以使浸渍型膜分离单元的与装填多个平膜元件的方向平行的侧面彼此相邻而排列，在重叠多段的情况下，可以使浸渍型膜分离单元的与装填多个平膜元件的方向垂直的面彼此上下段相邻而重叠。在此，采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，稳定运行是指在运行期间中，过滤压力不会上升到预先设定的管理范围以上，处理水质不会偏离预先设定的管理范围的状态。如果作为过滤对象的活性污泥的状态恶化，则会导致膜的过滤压力上升，因此稳定地维持管理将活性污泥的状态十分重要。在此，对于表示活性污泥的状态的指标没有特别限定，可举出活性污泥量、粘度、水相悬浮物量等，综合判断这些信息，管理活性污泥的状态。

活性污泥量的测定方法，以往采用污水试验法(1997年版)(日本污水处理协会发行)记载的用于测定活性污泥浓度(MLSS)的蒸发残留物测定方法、活性污泥悬浮物质测定方法等。活性污泥浓度(MLSS)测定方法，在通过离心分离、玻璃纤维滤纸将活性污泥进行固液分离之后，将残留固体成分以105～110℃加热干燥大约2小时，根据其质量计算悬浮物质浓度。另外，有时也会使用市售的活性污泥浓度(MLSS)浓度计。

粘度的测定方法使用毛细管粘度计、落球粘度计、同轴双圆筒形旋转粘度计、单圆筒形旋转粘度计、圆锥平板形旋转粘度计、振动式粘度计等市售的粘度计进行。其中，对于活性污泥，优选使用同轴双圆筒形旋转粘度计、单圆筒形旋转粘度计、圆锥平板形旋转粘度计。使附属的转子浸渍于活性污泥，读取指示值进行测定。可以根据预先调整了水温、浓度的校正用标准液的粘度与指示值之间的关系换算为表观粘度。

活性污泥由被称为絮凝体的固体相和其以外的水相以及水相悬浮物构成。絮凝体是指在活性污泥中，微生物或其代谢物及残骸、其它流入水中所含的混入物、析出物等固体构成的絮凝物。水相是指在活性污泥中，存在于絮凝体的周围以及絮凝体内的空隙的水分。

关于絮凝体的大小，大多为直径1～1000μm左右，其中可例示在10～100μm粒度分布极大的例子。

另一方面，产生的微生物的残骸、代谢物等，成为无法进入絮凝体的胶状或悬浮物存在于水相中。其大小可例示直径为50μm以下、更优选为10μm以下、进一步优选为1μm以下，在本发明中，将预定尺寸以上的作为絮凝体，将预定尺寸以下的作为水相悬浮物，由此区分。典型地，如上所述在直径1～50μm的范围内设定作为区分边界线的预定尺寸，但也可以根据活性污泥的状况适当设定上述预定尺寸。

本发明的实施方式中，利用光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，作为活性污泥的水相悬浮物量，除了计算在水相区域中存在的一定面积以下的絮凝区域的总面积、或者上述一定面积以下的絮凝区域的面积相对于水相区域的面积之比以外，在将被水相区域包围的絮凝区域的面积包含在水相区域的面积中计算比例的情况等，可以采用与一定面积以下的絮凝区域的面积相对于水相区域的面积的比例具有相关性的任何量。特别是在活性污泥量的总量发生变动的情况下，为了与水相悬浮物量的变动区分，优选采用面积比。

在膜分离活性槽内实施过滤运行时，通过由于曝气而生成的旋流使絮凝体从膜面剥离，水相和水相中所含的膜的孔径以下的大小的水相悬浮物穿过膜，作为膜过滤水排出。本实施方式中，稳定状态的活性污泥是指通过微生物顺利进行生物处理的状态，是产生的微生物的残骸、代谢物被其它微生物分解而进入絮凝体，水相悬浮物量少的状态。另一方面，在由于水温变动、水质变动等，使生物处理条件的平衡崩溃的情况下，微生物的残骸、代谢物的生成量增加，不能及时分解、进入絮凝体，导致水相悬浮物量增加或絮凝体分散。随着水相悬浮物量增多，在通过膜时，会在膜的表面或孔内附着、累积，容易堵塞膜。本发明中将这样的活性污泥称为状态恶化的活性污泥，也利用水相悬浮物的总量来判断膜分离活性污泥法中的活性污泥的状态是否良好。

水相悬浮物量的测定方法例如采用污水试验法(1997年版)(日本污水处理协会发行)记载的溶解性物质测定法等，除了离心分离以外，有利用玻璃纤维滤纸、定量滤纸进行固液分离，将水相以105～110℃加热干燥大约2小时，根据其质量计算水相悬浮物浓度的方法。另外，也采用将使用定量滤纸进行固液分离后的滤液作为水相，使用市售的散射光浊度计测定其浊度的方法。另外，也进行代替浊度测定TOC(总有机碳)，当微生物的残骸、代谢物的生成量增加时，基于TOC浓度也相对增加的倾向，判断水相浮悬浮量的方法。

这些都需要将预先通过固液分离提取活性污泥的水相的操作，从采集活性污泥后到得出结果为止需要花费时间，并且只能得到水相悬浮物的总量的信息。在膜分离活性污泥法中，为了进行适合于抑制膜的压差上升的活性污泥的状态管理，不仅需要水相悬浮物量的信息，也需要活性污泥量等的信息，因此也需要进行上述的MLSS测定，归纳这些结果综合判断活性污泥的状态花费时间，存在对策控制慢之类的问题。

因此，本发明中在采集活性污泥之后，对于是否能够即时地综合判断活性污泥的状态进行了认真研究，结果发现通过利用作为光学单元的显微镜使活性污泥可视化并分析其图像，能够同时取得水相区域和絮凝区域这两者的信息，能够即时地综合判断活性污泥的状态。

下面，对本发明的优选方式的详细情况进行说明。

利用图2对本发明的实施方式进行说明。本发明在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，为了在发生膜的过滤压力上升之前对于成为膜的过滤压力上升原因的活性污泥的状态恶化进行检测，从膜分离活性污泥槽3中采集活性污泥，利用由光学单元(光学显微镜)41和摄像机(拍摄单元)43构成的拍摄单元拍摄活性污泥，通过图像处理单元42进行预先设定了条件的图像处理，通过判定单元48与预先设定的管理基准范围进行比较，判定当前的活性污泥的状态是否在管理基准范围内。

光学单元41为了可视化而使用显微镜。对于显微镜没有特别限定，可以是透过型也可以是落射型，可以是立体显微镜、相位差显微镜、微分干涉显微镜、荧光显微镜、透过型或扫描型的电子显微镜等，其中，在本发明的观察对象以及不需要预处理能够直接观察等的操作性上，最优选透过型的相位差显微镜。

利用显微镜观察活性污泥，通过摄像机43拍摄的情况下，可以将作为观察对象的活性污泥向载玻片上滴下一定量，盖上盖玻片，放置在显微镜台上进行观察，也可以向两枚玻璃板的间隙中连续地输送活性污泥，适当进行观察。另外，可以使用后述的专用的观察用夹具44。

摄像机43可以是彩色摄像机也可以是单色摄像机，为了也将活性污泥的色调等作为数值信息获取，优选彩色摄像机。如果是搭载有计测功能的摄像机，则能够在拍摄图像之后，在预先设定的条件下进行图像处理，即时地进行数值化，因此优选。

本实施方式中，直径为50μm以上判断为絮凝体，直径为50μm以下判断为水相悬浮物，因此摄像机43只要具有能够对其进行观察并拍摄的分辨率即可。为了对絮凝体或水相悬浮物分别进行确认、判断，实施与拍摄时的噪音区分开的图像处理，优选以2像素×2像素以上进行图像化，视场的空间分辨率优选为500nm/像素以下，更优选为300nm/像素以下。

本实施方式中，光学单元41和摄像机43，最优选具有：使500～800nm的波长范围的光线透过的波长选择单元；在所述光线透过拍摄对象时产生相位差的相位差产生单元；以及拍摄通过所述相位差产生单元产生了相位差的透过光线，获得图像的拍摄单元。

图像处理单元42优选具有：在所述拍摄图像中，提取500～800nm的波长范围的图像信息元素，作成提取图像的元素提取单元；将所述提取图像替换为所述拍摄图像的转换单元；以预定阈值作成候选区域的提取图像的单元；将多个候选区域的提取图像合成的单元；以及将提取的区域各自的形状特征数值化，得到图像信息元素的数值组的单元。图像信息元素是指絮凝区域、水相悬浮物的图像中的作为图像的特征量，可举出色调、明亮度、饱和度、像素数、色度、辉度等。从这些之中提取一个或两个以上图像信息元素作成提取图像，进而转换为处理后图像。在一个或两个以上图像信息元素中，分别设定阈值，合成多个候选区域的提取图像，将判定阈值后的多个结果进行理论运算，由此将提取的区域的形状特征数值化，得到其他图像信息元素的数值组。

另外，关注于所述500～800nm的波长的成分的图像，例如可以在使用以卤素光源等为代表的具有大范围输出波段的光源对所述拍摄对象进行相位差观察的情况下的拍摄图像中，在图像处理的阶段提取500～800nm的波长的成分从而取得。

图3表示本实施方式涉及的提取图像的形态的一例。利用显微镜对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行相位差观察时，根据构成元素的折射率、厚度的关系，以下述明亮度、颜色进行观察，活性污泥被大体分为絮凝体、微生物等固体相，以及作为非絮凝区域的水相。

对于辉度、颜色不能一概而论，絮凝区域61虽然根据构成成分、状态而会存在参差变动，但总体上与水相相比辉度、色彩度更高，并且其颜色为白色或红色、黄色、黑色或棕色。

作为非絮凝区域的水相区域62，作为背景以中程度的辉度拍摄，颜色为灰色，饱和度低。此外，例如丝状细菌、微小动物常以中～低辉度、颜色为蓝色、饱和度为中程度拍摄。

对于单位视场的絮凝区域61的提取没有特别限定，可以将拍摄图像转换为由色彩、饱和度、明亮度这三个成分构成的HSV空间，提取S(饱和度)成分，得到在显示饱和度成分时替换为显示装置的像素亮度进行显示的图像，由此可以利用HSV图像的S(彩度)成分的信息。从而，能够在与作为非絮凝区域的水相区域62之间形成大的对比，以饱和度的高低进行二值化处理并进行区分。此外，也可以将RGB(红绿蓝)摄像机拍摄的图像分解为R、G、B的信息，求出各成分的灰度曲线，得到仅为R的、仅为G的、或将R和G合成的图像。也可以进行辉度信息或其它成分或采用其它方法进行的二值化处理。

关于阈值，观察预先拍摄的活性污泥的图像和辉度分布并任意设定，使用该阈值作成二值化处理的图像，比较处理前后的图像，存在差异的情况下，反复修正阈值，从而设定适当的阈值。可以对于拍摄图像结合各种图像处理滤波器后的结果设定阈值。例如对以拉普拉斯滤波器为代表的边缘提取处理的结果设定阈值，比较拍摄图像的各像素的锐化处理的结果值与阈值的大小，由此进行拍摄图像的二值化。另外，可以对二值化后的图像实施膨胀处理、收缩处理或将它们组合的处理等，从图像中除去噪音成分。

另外，也可以通过将图像信息进行理论运算，高精度地得到目标区域的信息。例如，可以根据在单位视场图像的总面积中所占的絮凝区域来求出总面积比，或者将絮凝区域的周长除以面积求出真圆度，区分絮凝区域与其以外的异物。这些可以通过人工任意计算，也可以利用预先设定的计算软件自动计算。

本实施方式中，图像处理单元42，将拍摄图像如图3那样对单位视场区分为形成絮凝体的区域(絮凝区域61)和其以外的非絮凝区域(水相区域62)，并进行二值化处理，作为絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，取得图像信息元素，利用图像信息元素在以下的至少一个条件下进行计算，算出管理参数。

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算的值组合至少两个以上进行计算。

作为管理参数，可举出面积、轴长、区域间距、面积比、个数、辉度、色度、饱和度等。区域间距例如可举出絮凝体的各区域的重心之间的距离、区域与区域的最近的部位之间的距离等。另外，本发明中，利用图像信息元素在上述(a)～(d)中的至少一个条件下进行计算，进而算出其它管理参数。对于管理参数没有特别限定，例如可例示以下。

(i)絮凝区域总面积和/或水相区域总面积

(ii)絮凝区域与水相区域的总面积比

(iii)絮凝区域和/或水相区域数量

(iv)絮凝区域和/或水相区域的辉度

(v)絮凝区域和/或水相区域的周长

(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比

(vii)被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比

(viii)一定色调或一定辉度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比

(ix)一定色调或一定辉度以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比

具体而言，(iv)絮凝区域和/或水相区域的辉度，优选使用(a)在絮凝区域和/或水相区域中分别求出的作为图像处理元素的辉度。

(i)絮凝区域总面积和/或水相区域总面积、(iii)絮凝区域和/或水相区域数量、(v)絮凝区域的轴长，优选(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像处理元素计算的管理参数组合至少两个以上进行计算。

(ii)絮凝区域和水相区域的总面积比，优选(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的总面积值组合至少两个以上进行计算。此时，包含在被水相区域包围的絮凝区域的面积中进行计算。再者，本实施方式中提到“使用被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的总面积之比”的情况下，除了上述一定面积以下的絮凝区域的面积相对于水相区域的面积之比以外，在将被水相区域包围的絮凝区域的面积包含在水相区域的面积中计算比例的情况下等，可以使用与一定面积以下的絮凝区域的面积相对于水相区域的面积的比例相关的任何量。另外，在计算比例的情况下，除了区域的面积以外，可以利用区域的个数、各区域的平均或合计的辉度等，计算各区域的比例。

(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比、(vii)被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比、(viii)一定色调或一定辉度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比、(ix)一定色调或一定辉度以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比，优选(d)将在(a)～(c)中计算的值组合至少两个以上进行计算，根据任意设置的阈值进行分类。

计算(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比的方法，具体而言，可例示在判断水相区域和絮凝区域之后，判断被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域，最后算出水相区域与被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积的合计，计算在水相区域的面积中所占的被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域面积比率的方法。在计算絮凝区域的面积比时，作为分母，被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的总面积可以包含在水相区域的面积中也可以不包含，可以包含在絮凝区域的面积中也可以不包含。如果是被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域和/或水相区域的面积，可以原样使用如上所述算出的各区域的面积。

计算(vii)被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比的方法，与(vi)同样地，可例示在判断水相区域和絮凝区域之后，判断被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域，最后算出絮凝区域与被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域的面积的合计，计算在絮凝区域的面积中所占的被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域面积比率的方法。(viii)、(ix)也优选采用与(vi)、(vii)同样的步骤，代替面积使用辉度、色调的信息进行计算。

表1例示出包含上述(a)～(i)的由图像信息元素得到的管理参数、判定的活性污泥的状态、以及根据判定结果进行控制的废水处理条件。另外，表2例示出对纤维系工业废水的膜分离活性污泥进行图像处理的结果。

表2

再者，表2中没有记载，关于表示(i)的絮凝区域总面积、水相区域总面积和(viii)的一例的低辉度絮凝区域总面积，除了总面积以外，可以计算表示最大的絮凝区域或最大的水相区域的面积的最大面积、表示最小的絮凝区域或最小的水相区域的面积的最小面积、絮凝体或水相的各区域中的平均面积、絮凝体或水相的各区域中的面积的标准偏差。关于(iv)的一例的絮凝区域平均辉度、水相区域平均辉度，可以计算RGB(红色、绿色、蓝色)各自的辉度、最大辉度、最小辉度、偏差辉度，关于(v)的一例的絮凝区域周长，可以计算最大周长、最小周长、平均周长、周长偏差。另外，状态恶化了的活性污泥中，在絮凝体周围产生透明的粘性物质，在利用光学单元41拍摄时，有时难以与水相区域区分。这样的情况下，调整光学单元41的镜片与活性污泥的距离，进行对焦操作。可以使该对焦的调整操作本身数值化，具体而言将镜片高度、光圈的变化度作为管理基准，通过判定单元(判定部)48将偏离预先设定的管理基准的情况判断为异常，通过警告输出单元(警告输出部)49将其输出。

根据本实施方式，能够即时地算出由絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息得到的作为管理参数的面积、周长、个数、区域之间的距离中的至少一项计算值和/或计算值的经时变化量。因此，通过增加连续运行的膜分离活性污泥槽中的测定频率，监控经时变化量，在偏离管理范围之前控制适当的废水处理条件，能够维持适合于膜过滤的活性污泥状态，能够在发生膜的过滤压力上升之前进行长期稳定的膜过滤运行。

膜分离活性污泥法中，在运行条件不佳或不稳定的情况下(原水水质变动、水温变动、膜的化学液清洗后等)，活性污泥的状态容易恶化，此时活性污泥的水相悬浮物量增多，如果水相悬浮物量多，则在进行膜过滤时，容易附着、积存在膜的表面或孔内，使膜堵塞。因此，用于稳定进行膜分离活性污泥法中的膜过滤运行的活性污泥的状态是否良好，仅通过絮凝区域的评价是不够的，还需要评价水相悬浮物量，监控是否有增加倾向。

一直以来，为了评价水相悬浮物，操作员现场采集活性污泥之后，通过离心分离、定量滤纸进行固液分离，测定所得到的水相的浊度、TOC(总有机碳)。但是，根据本实施方式，通过在活性污泥的图像中，计算水相区域中存在的一定面积以下的絮凝体的面积，无需进行上述通过离心分离、定量滤纸固液分离了的水相的浊度、TOC(总有机碳)测定，就能够监控水相悬浮物量。不同的活性污泥量中，即使水相区域的面积不同，也能够通过计算被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域相对于水相区域的面积的面积比来进行比较。由此，在利用光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对拍摄的图像进行处理，例如将(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比与预先设定的管理基准范围进行比较并判定，由此能够在膜分离活性污泥法中的污泥的状态恶化、膜过滤压力开始上升之前，输出警告和/或用于使运行条件适当化的控制。另外，可以使用通信设备从远处进行监控、控制。

另外，根据本实施方式，利用光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，计算拍摄的图像的(i)絮凝区域中的总面积，由此能够实时得到与采用上述活性污泥量测定法(通过玻璃纤维滤纸进行固液分离后，将残留固体成分以105～110℃加热干燥大约2小时，根据其质量计算)测定的活性污泥浓度(MLSS)同等的信息，因此优选。如果采用以往的沉降法拍摄活性污泥，与膜分离活性污泥法相比，实际的活性污泥量少，因此在拍摄的图像中水相区域的面积比絮凝区域大，根据情况有时拍摄不到絮凝区域，对于絮凝区域总面积无法得到与实际的活性污泥量的相关性，与此相对，采用膜分离活性污泥法，实际的活性污泥量多，拍摄的图像中能够拍摄絮凝区域和水相区域这两者的概率高，对于拍摄的图像中絮凝区域总面积，容易得到与实际的活性污泥量的相关性。

另外，一直以来需要采用不同的测定方法分别测定活性污泥量和水相悬浮物量，但根据本实施方式，能够在利用光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对拍摄的图像进行处理，同时进行计算、判定，因此即使远程也能够迅速准确地实施运行控制。

表2中，关于相同的活性污泥，拍摄10视场的图像，计算各图像的管理参数并进行平均，设为该活性污泥的管理参数，因此提取多个图像实施图像处理。相同的活性污泥中，如果根据1视场的拍摄结果进行图像处理，则有可能出现误差，因此优选使用多个视场的拍摄结果的平均值作为图像处理结果。通过利用尽可能多的观察区域的图像进行判断，能够提高判断精度。为了得到多个观察区域的图像，优选使用后述的观察用夹具44和输送单元75更换活性污泥，自动增加观察视场。

另外，对于一定色调或一定辉度以下的絮凝区域，可以通过图案匹配等形状判断处理、掩蔽处理等，在絮凝区域内氧供给不足而成为厌氧状态，将辉度低的特定的絮凝体面积、个数、其它丝状细菌、微小动物数量等数值化。另外，在计测微小动物的移动量等的情况下，对于相位差图像、明亮视场图像的任一者或两者，取得错开时间拍摄的多个图像，判断在对这些具有时间差的图像进行差值处理得到的结果中出现差异的区域中存在(交换)微小动物，测定距离、时间，由此能够求出微小动物的移动量。可以通过改变图像的取得间隔、连续取得的图像的计算间隔来调整单位时间。另外，也可以通过存储微小动物的大小、特征而进行跟踪。

本实施方式中，可以在拍摄时，通过积极改变活性污泥的厚度，使活性污泥形状在厚度方向上变化，根据变化前后的图像中的絮凝区域的变化程度，定量评价活性污泥的密度、凝集程度、构成成分等。厚度方向的变化可以进行多个阶段。通过在图像处理时将各阶段中的图像合成，能够不仅在二维上、也在三维上评价活性污泥的形状。

另外，通过积极改变活性污泥的厚度，能够测定与活性污泥的絮凝区域重叠、在一阶段的厚度的图像处理时无法观察到的水相悬浮物量，提高精度，因此优选。

再者，如果活性污泥量过多，以该状态难以拍摄的情况下，可以将活性污泥稀释后再进行拍摄，为了不因为稀释操作中渗透压变化导致活性污泥的凝集状态变化，可以使用采集要拍摄的活性污泥时的膜过滤水，或利用调制为相同盐浓度的盐水，使渗透压一致而进行稀释。

另外，可以通过拍摄将活性污泥离心分离后的水，仅拍摄水相区域，或拍摄进行了膜过滤的过滤水，将与离心分离后的水相区域的差值数值化，由此监控通过膜过滤容易被膜捕捉的水相悬浮物量。

此外，为了避免在活性污泥中混入气泡，或者从活性污泥槽中采集的活性污泥在拍摄前沉降分离，导致活性污泥与从活性污泥槽内采集时相比变得不均匀，可以预先进行脱气或进行搅拌后再拍摄。

本实施方式中，为了利用评价结果检测膜分离活性污泥的状态并抑制膜过滤压力上升、过滤水质恶化等，对废水处理条件进行控制，控制的对象至少为以下所示的任一项。

(A)被处理水流入浓度和流入量

(B)过滤流量

(C)过滤时间或过滤停止时间

(D)曝气量或曝气时间

(E)营养盐添加量

(F)化学品添加量

(G)活性污泥量

(H)返回处理水量

(I)预处理工序的工作条件

(J)后处理工序的工作条件

(K)活性污泥槽温度调整条件

(L)膜元件的工作条件

(M)膜元件清洗条件

(N)散气管清洗条件

图4表示本发明的实施方式的一例。利用光学单元41和摄像机43拍摄活性污泥，并利用图像处理单元42进行图像处理，由此对(i)絮凝区域的总面积、(vii)被絮凝区域包围的一定面积以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比等进行判定，在其结果偏离预先确定的管理范围的情况下，通过警告输出单元49输出警告，据此例如(G)控制活性污泥量，从而能够进行膜过滤压力上升和过滤水质恶化的抑制。

由警告输出单元49输出的警告是指告知管理参数偏离管理范围的通知，具有在装置的控制面板的画面中显示文字的功能等。可以根据紧急程度改变显示方法、可以使用声音、也可以利用通信设备在远处接收发送。

为了提高判定结果的精度，在(i)和(vii)都偏离管理范围的情况下，可以通过警告输出单元49输出警告。另外，可以阶段性地设置警告输出的显示，在(i)和(vii)仅一者偏离管理范围的情况下仅通知显示，在(i)和(vii)都偏离管理范围的情况下显示为需要进行控制。

活性污泥的状态会受到被处理水质、膜分离活性污泥工艺及其上游处理工艺的运行条件的影响而变化。为了准确掌握活性污泥的状态，需要连续或定期地从膜分离活性污泥槽中采集活性污泥，利用光学单元41和摄像机43拍摄，并通过图像处理单元42进行图像处理。因此，优选在本发明的活性污泥可视化装置52设置用于从膜分离活性污泥槽3中采集活性污泥的吸引泵47，根据来自活性污泥可视化控制部51的信号，连续或定期地采集活性污泥，使活性污泥的状态可视化。这里提到的定期可举出1天一次预设时间，或每3小时1次等。

以下，示出使用由图像信息得到的管理参数进行的控制的一例。

在膜分离活性污泥槽的生物处理中，为了使生物处理稳定化，保持流入的废水1中所含的有机物量与将其分解的膜分离活性污泥槽3中的活性污泥量的平衡十分重要。这里提到的有机物量，采用作为通常的水质指标的由BOD(生物需氧量)、COD(化学需氧量)或TOC(总有机碳量)表示的量，计算单位活性污泥量的负荷、例如BOD/MLSS负荷，管理为0.05～0.2kgBOD/kgMLSS·天左右、更优选为0.07～0.15kgBOD/kgMLSS·天左右。根据本实施方式，监控(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，絮凝区域的面积、面积比超出管理范围的情况下，判定为活性污泥内的水相悬浮物增加，污泥状态恶化，作为警告，例如显示“请确认BOD/MLSS负荷是否在管理范围内”，根据该显示内容，确认(A)作为被处理水的废水1的BOD浓度、流入量、(G)活性污泥量是否在适当范围内，在超出管理范围管理的情况下，可例示进行控制使其成为范围内。

在此，为了监控活性污泥内的水相悬浮物的增加，可以利用(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，此外也可以利用(ix)一定色调或一定灰度以下的水相区域的面积和/或相对于絮凝区域或水相区域的面积比，为了提高判定精度，也可以使用这两者。

膜分离活性污泥法中的一般的活性污泥量的管理范围为3,000～25,000mg/L，更优选为7,000～18,000mg/L左右，(i)絮凝区域的总面积超出管理范围的情况下，判定为活性污泥量增加，可以抽出活性物质而成为范围内，调节(G)活性污泥量。

另外，为了调整BOD/MLSS负荷，可以从预备槽21使用预备槽输送泵23，调整膜分离活性污泥槽3的(G)活性污泥量。另外，为了对膜分离活性污泥槽3的活性污泥的状态进行改性，可以根据显示废水滞留在膜分离活性污泥槽内的时间的HRT(液体滞留时间)、显示膜分离活性污泥槽内的活性污泥被新生成的活性污泥全部替换所需的时间的SRT(固体成分滞留时间)，将作为(I)预处理工序使用预备槽21培养的种污泥向膜分离活性污泥槽3输送，补充活性污泥。另外，在使用预备槽21作为脱氮槽的情况下，可以使用预备槽输送泵23使活性污泥循环，部分替换等。

另外，可以根据系统结构，为了调节工作膜面积，暂时将浸渍于膜分离活性污泥槽3槽内的膜元件的一部分密封，或者在多个膜元件配置于每个系列、各个系列附带吸引泵9的情况下，调整或停止一部分系列的吸引泵9的流量，由此调整(B)过滤流量，控制(L)膜元件的工作条件，从而改变表示单位膜面积的过滤流量的膜过滤流束，并且调整(A)被处理水流入浓度和流入量，调整BOD/MLSS负荷。

另外，虽然未图示，但也可以通过暂时从过滤水槽4向膜分离活性污泥槽3返送过滤水5，使(H)返送处理水量增减，调整(A)被处理水流入浓度和流入量，调整BOD/MLSS负荷。

另外，虽然未图示，但为了维持生物处理活性，附设有温度调节功能的情况下，优选作为警告显示“请确认温度调整条件”，进行设定温度的调整等，控制(K)活性污泥槽温度调整条件。例如，活性污泥槽内的温度降低或上升，活性污泥内的微生物偏离适合对流入水中的有机物进行生物分解处理的温度范围的情况下，微生物的生物分解能力降低，微生物的自我防卫功能发挥作用而产生代谢物、或被消灭、或容易使水相悬浮物增加，因此通过使活性污泥槽的温度上升或降低成为适合的温度范围，能够维持微生物的生物分解能力，在不使水相悬浮物增加的状态下稳定运行。生物处理不仅需要有机物，也需要氮、磷等微量成分，在追加调整从图4所示的(E)营养盐添加槽12添加的营养盐量的情况下，作为被处理水的废水1的水质发生变化，有时氮、磷等微量成分会暂时不足，由此导致污泥的状态恶化、絮凝体分散、水相悬浮物量增加。因此，监控(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，在絮凝区域的面积、面积比超出管理范围的情况下，判定为活性污泥内的水相悬浮物增加，污泥状态恶化，可以发出警告以追加调整从图4所示的(E)营养盐添加槽12添加的营养盐量。

此外，在追加新的化学品添加的情况下，为了确定化学品添加量，优选根据添加前后的膜分离活性污泥槽3的活性污泥的(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比的变化量来确定(F)化学品添加量。

另外，在废水1的水质变动、膜分离活性污泥槽3中的活性污泥的生物处理反应过程中，有时膜分离活性污泥槽3的活性污泥的pH值会向酸性、碱性变动。因此，在(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比超出管理范围的情况下，可以判定为活性污泥内的水相悬浮物增加，污泥状态恶化，发出“请确认pH值”这样的警告。另外，可以利用警告输出和控制设备，使图4所示的化学品添加槽14的pH计联动，在膜分离活性污泥槽3的活性污泥的pH值向酸性、碱性变动的情况下，进行控制以使得从图4所示的化学品添加槽14，作为(F)化学品添加量的调整，添加用于中和的酸(例如盐酸、硫酸)、碱(例如氢氧化钠)。(vi)的结果超出管理范围的情况下，输出的警告内容的选择，可以是基于预先另外调查的过去的实绩，最多发生的故障的顺序，也可以是预先注册的设置于膜分离活性污泥槽3的各种传感器的顺序。另外，可以另行存储警告输出，逐次变更为该处理工序中容易发生的故障的顺序。作为化学药液，除了用于调整活性污泥的pH值的酸、碱以外，可例示在膜分离活性污泥槽3的槽内或上游，向废水1添加而使水相悬浮物、溶解性物质预先凝集的凝集剂、用于抑制活性污泥起泡的消泡剂等。

另外，优选采用光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，判定活性污泥的水相悬浮物量，根据其结果，向污泥添加凝集剂时，首先进行(A)被处理水流入量和(B)过滤流量降低操作，然后进行(F)凝集剂添加操作。这是由于为了避免凝集剂自身使膜堵塞，在过滤之前，使污泥与凝集剂充分混合，水相悬浮物进入絮凝体，形成比膜的孔径大、适合于膜过滤的絮凝体后，再进行膜过滤。

在添加凝集剂后，再次采用光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，对于活性污泥的水相悬浮量，判定(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，确认其在管理基准内后，回到(A)被处理水流入量和(B)过滤流量降低前的条件，由此凝集剂自身不会使膜堵塞，能够继续进行过滤运转。

此外，根据本发明，通过在运行条件变更前后，采用光学单元对活性污泥进行拍摄和图像处理，即使不使用以往的水质分析设备进行分析，也能够即时判定其效果，因此具有大幅缩短条件变更涉及的时间。

如果长期使用过滤膜，一直以来蓄积的膜面的附着物容易导致过滤压力上升。因此，为了定期地暂时除去膜面附着物，将次氯酸钠、无机酸等化学品倒入清洗化学品添加槽16，将浸渍于膜分离活性污泥槽3槽内的(M)膜元件进行清洗，或者根据使用期间，将浸渍于膜分离活性污泥槽3槽内的膜元件更换。

这样的情况下，根据本实施方式，在清洗、更换前后，监控是否对活性污泥造成不良影响，在产生不良影响的情况下，可以变更清洗条件，或者在清洗后先添加凝集剂和/或用于中和pH值的化学品，调整污泥的状态，然后选择进行控制以再次开始过滤运行。

此外，一些特定的膜元件定期观察到过滤压力上升的情况下，采集其周围的活性污泥，监控(viii)一定色调或一定灰度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，在该絮凝区域的面积、面积比超出管理范围的情况下，认为存在位于该膜元件下方的散气管堵塞的可能性，因此优选调整气泵7的流量，清洗(N)散气管8，或者将构成散气管的例如橡胶树脂构件更换。

另一方面，可以根据膜分离活性污泥槽3的活性污泥的状态，调整吸引泵9的(C)过滤时间或过滤停止时间，或者使气泵7的(D)曝气量或曝气时间增减，或者间歇地进行调整。另外，也可以将(C)过滤时间或过滤停止时间与(D)曝气量或曝气时间分别组合进行调整。

根据本实施方式，通过连续或定期地拍摄活性污泥，监控(viii)一定色调或一定灰度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，在絮凝区域的色调从棕色变成黑色的情况下，显示“活性污泥槽内的溶解氧浓度有可能降低”这样的警告，基于该显示，测定活性污泥槽内的溶解氧浓度，确认气泵的风量是否低于管理范围，如果风量没有问题，则可能是由于散气管的堵塞，导致在槽内的一部分发生空气供给的不均，因此可以实施(N)散气管清洗。有多个散气管8的情况下，为了确定清洗的顺序，采集膜分离活性污泥槽3的多处的活性污泥，分别判定(viii)一定色调或一定灰度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，其中超出管理范围的情况下，认为可能是其附近的散气管堵塞，因此优先调整气泵7的流量，清洗其附近的散气管8，或者将构成散气管的例如橡胶树脂构件更换。

此外，对于(A)被处理水流入浓度和流入量容易变动的废水处理设施，可以一边监控是否对膜分离活性污泥槽3的活性污泥的状态造成不良影响，一边根据(A)被处理水流入浓度和流入量，调整吸引泵9的(C)过滤时间或过滤停止时间，使气泵7的(D)曝气量或曝气时间增减，或间歇地调整。另外，可以将(C)和(D)分别组合进行调整。

被处理水中含有色素成分，在膜分离活性污泥槽3的后段具备脱色工序的情况下，采集膜分离活性污泥槽3的活性污泥，判定(viii)一定色调或一定灰度以下的絮凝区域的面积和/或相对于水相区域或絮凝区域的面积比，超出管理范围的情况下，显示“请确认后处理工序的工作条件”，虽然未图示，作为(J)后处理工序，例如可以与脱色用化学品的添加装置联动，进行控制以使得尽在需要时添加。由此，能够使化学品添加量最优化，削减化学品使用量。

另外，根据本实施方式，也适合于预先存储通常的絮凝体形状，在活性污泥内与通常不同的不规则异物增加的情况下，输出警告确认(I)预处理工序，基于此确认网板的状态，确认是否由于网板的堵塞导致被处理水流入旁路等，膜分离活性污泥处理的前段的工序监控。

图5示意性地示出本发明的一实施方式中连续观察活性污泥时所使用的观察用夹具44的结构。观察用夹具44由将载置于架台71的上下一对、例如透明玻璃、丙烯酸树脂等的一对透明构件72相对配置的间隔为0.01～0.1mm的评价流路74、和从与水处理槽直接连结的输送泵46连通到评价流路74的活性污泥输送流路73构成。通过向评价流路74送入活性污泥70的输送单元75和评价流路74，利用光学单元41和摄像机43拍摄活性污泥70。再者，光学单元41具有镜41a、用于将活性污泥70的相位差图像和明亮视场图像切换观察的相位差·明亮视场切换·光学过滤单元41b、以及光源41c。对于观察用夹具44的活性污泥输送流路73以及用于维持评价流路74的间隙的构件的材质没有特别限定，优选容易加工的丙烯酸树脂、不锈钢等金属，从耐化学品性、耐磨耗性出发优选不锈钢(SUS)316制。

在此，对连续观察活性污泥时所使用的观察用夹具44的工作进行说明。

从膜分离活性污泥槽3，通过输送单元75将活性污泥70经由活性污泥输送流路73送入由载置于架台71的透明构件72形成的评价流路74。输送单元75具备控制输送量的输送控制单元(未图示)。输送单元75可以将预先采集到未图示的容器中的活性污泥70进行输送，也可以经由设置于膜分离活性污泥槽3的可动式的采集口53进行采集。输送控制单元只要能够顺利地送入活性污泥70就没有特别限定，优选能够选择以加速、减速或一定速度进行输送等，拍摄时优选暂时停止输送。拍摄时也可以代替暂时停止输送，而物理地堵塞评价流路74的两端(活性污泥的入口和出口)。为了物理堵塞，例如可以在透明流路的两端设置电磁阀。输送单元75优选为能够根据来自外部的电信号而进行输送、停止、或控制输送速度的泵等，但并不限定于此。拍摄时，暂时停止活性污泥的输送，放置一定时间，或者暂时利用堵塞评价流路74的入口侧和出口侧的电磁阀等物理堵塞单元，停止活性污泥70的流动，从而进行拍摄。像这样，通过在活性污泥70的流动停止的状态下拍摄，能够高精度地区分絮凝区域和水相区域，检测水相的悬浮物量。

对于构成评价流路74的一对透明构件72的间隙的间隔没有特别限定，考虑到絮凝体的大小，优选为0.01～0.1mm。另外，优选在构成评价流路74的透明构件72的间隔中以流路朝向设有0.01～0.10mm的间隙的部分变窄的方式设置倾斜。为了减少活性污泥输送时的堵塞，优选附设用于调整间隙的间隔的调整功能，在活性污泥输送使和观察时，使透明构件72的间隙变动。通过使评价流路74的间隙变动，仅在观察时很好地保持间隙的间隔，除此以外的情况下扩大间隙，能够防止流路中的活性污泥的堵塞。另外，如上所述，在观察时，通过积极改变流路的厚度，使活性污泥形状在厚度方向上变化，能够调整变化前后的图像中的絮凝区域的变化程度，根据该程度而将活性污泥的密度、凝集程度、构成成分等进行定量评价，因此优选。对于使评价流路74的间隙可变的调整功能没有特别限定，可以通过电信号或手动来改变间隙的上下方向的厚度。另外，也可以通过使流路的厚度一定，改变透过的光的强度、种类，由此将活性污泥的厚度方向上的密度、凝集程度、构成成分等与位置信息一起定量化。特别优选通过荧光色素等预先标记微生物，利用荧光显微镜将标记的微生物的密度、凝集程度等和位置信息一起定量化。再者，从膜分离活性污泥槽3中采集的活性污泥，根据活性污泥的搅拌状况，会在槽的底部滞留活性污泥，或者在槽的水面附近像油一样的容易浮起的成分较多等，活性污泥的状态有可能不同，因此优选采集槽内的平均状态的活性污泥。为了能够从膜分离活性污泥槽的深度方向的任意位置采集活性污泥，采集口53能够在深度方向上移动，由此能够在膜分离活性污泥槽的深度方向上采集平均的活性污泥。例如，从三种深度进行采集，各深度的活性污泥中的絮凝区域总面积之差大的情况下，判断为用于搅拌的散气管一部分堵塞，活性污泥的搅拌状况发生不均，可以清洗(N)散气管8，或者更换构成散气管的橡胶树脂构件。

采集方法没有图示，例如可以将安装了三种长度不同的采集用管的3个采集口浸渍于活性污泥槽，或者，将具有预先在深度方向上设有3处开关阀的采集口的采集管浸渍于活性污泥槽，在预定的时间打开3处之中的1处开关阀，剩余为关闭状态下，吸引污泥。

此外，可以使采集口53附带伸缩功能和方向调节功能，先在活性污泥槽的上部，沿水平方向移动到目标位置后，再在深度方向上移动，采集活性污泥。

从采集口53到吸引泵47和活性污泥可视化装置52的活性污泥的输送线46，使用一般的管、软管或水管所使用的硬质聚氯乙烯(HIVP)、不锈钢制的配管等。对于管、软管的材质没有特别限定，优选一般的硅、尼龙、聚丙烯、聚氨酯等。

关于透明构件72夹持的方向，以光沿上下方向通过评价流路74的面的方式，夹持评价流路74，设置光源41c以及用于观察和拍摄的镜41a和摄像机43，调整相位差·明亮视场切换·光学过滤单元41b的位置为合适的位置。来自光源41c的光，在图中如箭头所示，从相位差·明亮视场切换·光学过滤单元41b、构成评价流路74的透明构件72、活性污泥70透过。利用安装有镜41a的摄像机43拍摄该光。摄像机43取得的拍摄图像送至图像处理单元42。镜41a只要能够确保所需的倍率、视场，就没有特别限定，优选使用适合于絮凝体和水相悬浮物的尺寸的倍率的物镜，也可以根据各自的目的，使用倍率不同的镜。相位差·明亮视场切换·光学过滤单元41b，以能够将相位差图像和明亮视场图像切换观察的方式，由环状光阑、相位差板、专用物镜等构成。拍摄相位差图像的情况下，在透过环状光阑、相位差板、专用物镜等的状态下进行观察，拍摄明亮视场图像的情况下，在不透过环状光阑、相位差板、专用物镜等的状态下进行观察。相位差·明亮视场切换·光学过滤单元41b，可以通过电信号控制切换，也可以由观察者在任意时间手动切换。另外，虽然没有图示，可以在评价流路中将能够透光的面设置在上下左右多个方向，使透过的光从多个方向照射，利用摄像机43从多个方向拍摄。为了容易从其他方向拍摄评价流路，可以将观察用夹具自身或评价流路设为可旋转结构。

膜分离活性污泥中大多包含散气管8的气体、由于生物处理产生的气泡等气体成分，如果在包含气体的状态下利用光学单元41和摄像机43拍摄活性污泥并通过图像处理单元42进行图像处理，则有时无法进行正确处理。因此，通过在将活性污泥向光学单元41输送的输送线46设置脱气设备45，除去活性污泥的气体成分，能够进行正确的处理。

脱气设备45只要是通常能够排出气体的机构，则可以是球阀、针阀等任一设备，为了能够有效地进行排气，优选安装在输送线46的上部。

本实施方式利用由光学单元41和摄像机43构成的拍摄单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥，通过图像处理单元42进行图像处理，并且具有在该图像处理结果偏离预定的管理基准范围的情况下判定为异常的判定单元48。

如上所述，如果是搭载计测功能的摄像机，则能够在拍摄图像后，在预定的条件下进行图像处理，即时地算出图像处理元素，因此优选。关于是否偏离管理基准范围的判定，可以基于根据从过去的实绩和预先研究得到的见解而预先作成的判定式，使摄像机的控制软件搭载判定条件，也可以将图像处理结果输入搭载上述判定式的电脑等进行判定。这些都与输出异常警告的警告输出单元49连接，在偏离预先设定判定结果的管理基准范围的情况下输出警告。可以设置显示器，根据判定结果将拍摄的图像、图像处理条件、判定结果、警告内容在显示器上显示，优选也显示出与判定结果相对应的所述(A)～(N)的废水处理条件控制方法。

对于本实施方式中的评价频率没有特别限定，在膜分离活性污泥槽稳定运行的情况下，例如设为1日1次评价1小时左右，优选根据判定结果由控制单元50进行所述(A)～(N)的废水处理条件控制后，连续实施指导能够确认活性污泥的状态稳定为止。

作为评价，可例示将从膜分离活性污泥槽中采集污泥、进行拍摄、排出污泥、进行图像处理、计算图像处理元素作为1组，将其进行30组左右。评价在运行膜分离活性污泥槽的状态下实施。

通过定期地观察活性污泥的状态变化的程度，能够精度更高地并且更早地捕捉到膜分离活性污泥槽中的活性污泥的状态变化，判定是否发生异常，能够在膜的过滤压力上升之前，实施用于改善活性污泥的状态的各种废水处理条件的控制。

本实施方式中，可以设置使各种用于根据判定结果由控制单元50控制所述(A)～(N)的废水处理条件的控制单元发挥作用的废水处理系统管理程序，或者作为电脑可读取的存储介质，可以组入废水处理系统。由此，通过光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，判定活性污泥量、水相悬浮物量，在判定结果偏离预先确定的基准范围的情况下，优选显示警告，自动进行所述(A)～(N)的各种废水处理条件的控制。

另外，为了高精度判断从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥的状态变化的程度，关于将从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥与膜过滤水混合并进行拍摄的单元、将从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行离心分离而得到水相部分的单元或进行过滤分离而得到过滤水的单元、以及对所得到的水相部分或过滤水进行拍摄的单元、将从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥脱气后进行拍摄的单元，可以设置用于使其中至少任一者发挥作用的废水处理系统管理程序，或者作为电脑可读取的存储介质，组入废水处理系统，优选设为自动化。

本实施方式的活性污泥可视化装置52得到的活性污泥拍摄图像、图像处理结果，通过经由通信设备54与远程监控服务器连接，即使在远程也能够对活性污泥进行监控、判定，控制所述(A)～(N)的各种废水处理条件。废水处理系统中通常设置的根据程序逐次进行控制的控制装置PLC(可编程逻辑控制器；Programmable logic controller)、构成系统的各设备具备控制装置，与相互通信监控的分散控制系统DCS(分散控制系统；distributedcontrol system)等控制管理系统一起设置，利用远程监控装置经由互联网从控制管理系统取出运行数据，可以设置于在任意位置设置的云服务器。

由此，不需要操作员到达现场确认活性污泥的状态，能够从远程控制膜分离活性污泥程序及其上游的处理程度的运行条件，在发生过滤压力上升、过滤水质恶化等严重故障之前，实施改善对策。在此提到的远程可以是工厂内位于另一建筑物的中央管理室等，也可以是地域或国家的一个集中管理中心。

本发明用于将由活性污泥的状态恶化导致的膜的过滤压力上升抑制为最低限度，实现长期稳定运行，没有特别限定。

实施例

以下，举出实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于这些实施例。

(实施例1)

在纤维制造废水处理设施中，设置图1A～图1C所示的膜分离活性污泥装置(宽度0.1m、进深0.4m、高度0.8m、槽容积0.03m³)、6枚平膜元件(宽度0.15m×高度0.15m、有效膜面积0.029m²、聚偏二氟乙烯制)，在过滤条件(过滤通量0.5m³/m²/日、空气供给量27L/min/组件)下开始过滤运行。

关于生物处理条件，作为BOD/MLSS负荷设为0.1kgBOD/kgMLSS·日，活性污泥容量为30L，活性污泥量管理基准范围为30000±3000mg/槽。

在运行期间中，以1次/日的频率，以图2所示的方式，利用作为光学单元41的显微镜和摄像机43拍摄从膜分离活性污泥槽3中采集的活性污泥后，通过图像处理单元42对拍摄的图像进行处理，区分絮凝区域和水相区域，利用显示与预定的管理基准范围比较而得到的判定结果、以及在偏离管理基准范围的情况下显示警告的管理程序进行管理。

运行7天左右，根据利用图像得到的作为管理参数的(a)絮凝区域总面积计算出的活性污泥量显示为“34500”，示出“请调整活性污泥量”这样的警告，因此当天打开膜分离活性污泥装置的活性污泥抽取阀，抽取5L活性污泥，并进行调整补充该分膜分离活性污泥处理水。第二天，采集活性污泥，通过显微镜拍摄并进行图像处理，活性污泥量显示为“28500”，没有显示警告。

这样的运行管理持续约3个月，没有观察到膜的过滤压力上升。

为了具备与以往的利用活性污泥浓度(MLSS)的方法的互换性，利用表示絮凝区域的总面积与换算活性污泥浓度(MLSS)之间的相关关系的校正曲线实施换算，所得到的换算值与预计值没有矛盾，可知本发明的根据图像得到的管理参数是合适的。

(比较例1)

在纤维制造废水处理设施中，设置1台与实施例1不同的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例1相同)，与实施例1同时在相同的过滤条件(过滤通量0.5m³/m²/日、空气供给量27L/min/组件)下开始过滤运行。关于生物处理条件，与实施例1同样地，作为BOD/MLSS负荷设为0.1kg/kg·日，活性污泥浓度(MLSS)管理基准范围设为10000±1000mg/L。

运行7天左右，采集活性污泥送到分析机构，要求进行MLSS测定。6天后收到结果报告书为“11500mg/L”。当天(距离上次活性污泥采集约1周后)打开膜分离活性污泥装置的活性污泥抽取阀，抽取5L活性污泥，并进行调整补充该分膜分离活性污泥处理水。采集调整后的污泥送到分析机构，要求进行测定。6天后得到结果报告书为“10800mg/L”。因此，在距离上一次活性污泥采集约1周后，打开膜分离活性污泥装置的活性污泥抽取阀，抽取5L活性污泥，并进行调整补充该分膜分离活性污泥处理水。采集调整后的活性污泥送到分析机构，要求进行测定。6天后收到结果报告书为“10300mg/L”。在经过了1个月这样的运行管理时，分析机构进入繁忙时期，没能得到测定结果，因此在没有进行活性污泥抽取的状态下运行了1个月。这期间观察到膜的过滤压力与运行开始时相比大约上升1.5倍的倾向。因此，在距离上一次活性污泥采集大约1.1个月后，采集活性污泥送到分析机构要求进行测定，6天后收到结果报告书为“20000mg/L”，偏离了管理基准范围。像这样，由于活性污泥采集与结果判定存在时间差，导致用于改善活性污泥状态的控制拖后。

(实施例2)

在纤维制造废水处理设施中，并列设置两台图1A～图1C所示的膜分离活性污泥装置(宽度2m、进深1m、高度3m、槽容积6m³)、100枚平膜元件(宽度0.5m×高度1.4m、有效膜面积1.4m²、聚偏二氟乙烯制)，在过滤条件(过滤通量0.4m³/m²/日、空气供给量27L/min/组件)下开始过滤运行。

关于生物处理条件，作为BOD/MLSS负荷设为0.1kg/kg·日，活性污泥容量为3m³、活性污泥量管理基准范围为30±3kg/槽。

对于2台之中的1台膜分离活性污泥装置，在运行期间中，以1次/日的频率，以图2所示的方式利用光学单元41和摄像机43拍摄从膜分离活性污泥槽3中采集的活性污泥后，通过图像处理单元42对拍摄的图像进行处理，根据使用图像得到的作为管理参数的(i)絮凝区域总面积算出活性污泥量，并根据(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域相对于水相区域的面积比计算水相悬浮物量，利用显示与预先设定的管理基准范围比较得到的判定结果、在判定结果偏离管理基准范围的情况下显示警告的管理程序进行管理。

在运行3个月时，拍摄槽内的活性污泥，根据使用图像得到的作为管理参数的(i)絮凝区域总面积算出的活性污泥量显示为“28.5”，根据(vi)被水相区域包围的一定面积以下的絮凝区域相对于水相区域的面积比算出的水相悬浮物量显示为“25”，显示出“请确认BOD/MLSS负荷”这样的警告，因此确认了流入水质，BOD为比通常低大约1/2的值。这期间，膜分离活性污泥槽以与BOD降低前相同的过滤流量运行，压差开始逐渐上升，7天后，作为化学清洗基准的压差超过5kPa。

之后确认的结果，从显示警告的两天前开始，在工厂的定期修理中，生产线停止，仅流入BOD低的废水，5天后生产线再次开始，BOD恢复降低前的浓度。

另一方面，膜的压差超过作为化学清洗基准的压差5kPa，成为10kPa左右。因此，暂时实施膜的化学清洗。首先，使被处理废水流入预备槽，停止膜过滤和曝气。在膜浸渍于活性污泥的状态下，利用0.5％次氯酸钠进行2小时化学清洗。在化学清洗后，拍摄槽内的活性污泥，得到图6所示的图像，活性污泥量显示为“28.5”，水相悬浮物量显示为“30”，显示“请确认BOD/MLSS负荷”“请考虑添加凝集剂”这样的警告。因此，添加污泥干燥重量比为1％左右的阳离子系高分子凝集剂，进行2小时曝气后，以通常的膜过滤流量的1/10再次开始膜过滤。拍摄活性污泥，得到图7所示的图像，显示活性污泥量为“28.8”、水相悬浮物量为“10”，警告消失，因此使流入预备槽的被处理废水流入膜分离活性槽，恢复通常的过滤流量，再次开始膜过滤运行。

以通常的过滤流量再次开始膜过滤后，在运行3个月时，活性污泥量为“27”～“33”、水相悬浮物量为“5”～“10”，没有观察到膜的压差上升。

(比较例2)

使用设置于纤维制造废水处理设施的2台中剩下的1台膜分离活性污泥装置，在与实施例2同样的过滤条件(过滤通量0.4m³/m²/日、空气供给量27L/min/组件)下开始过滤运行。生物处理条件也与实施例2同样地，作为BOD/MLSS负荷设为0.1kg/kg·日，活性污泥容量未3m³，活性污泥量管理基准范围为10000±1000mg/L。

该槽中，管理者以1次/周的频率监控活性污泥的状态，从膜分离活性污泥槽3中采集活性污泥，基于污水试验法(1997年版)(日本污水处理协会发行)记载的活性污泥浓度(MLSS)测定方法，将活性污泥通过玻璃纤维滤纸(アドバンテック东洋制作，GC-25，公称孔径1μm)进行固液分离后，将残留固体成分以105～110℃加热干燥约2小时，根据其质量计算悬浮物质浓度，关于水相悬浮物量，利用浊度计(HACH制、2100Q)测定了由定量滤纸(アドバンテック东洋制作，No.5C，公称孔径1μm)进行了固液分离的过滤液的浊度。

运行初期为稳定运行，在运行开始3个月时，与实施例2同样地，在工厂的定期修理中，生产线停止，膜分离活性污泥槽约1周在BOD低的状态下以与BOD降低前相同的过滤流量运行，因此与实施例2同样地，压差逐渐上升，超过作为化学清洗基准的压差5kPa。

因此，与实施例2同样地，使被处理废水流入预备槽，停止过滤和曝气，实施膜的化学清洗(2小时)。膜的清洗条件和清洗方法也与实施例2相同。

另外，在化学清洗后的过滤运行再次开始前，为了确认活性污泥的状态，在该槽中，管理者采集活性污泥，测定活性污泥浓度(MLSS)，关于水相悬浮物量，利用浊度计测定通过定量滤纸进行固液分离得到的过滤液的浊度。因此，直到结果出来之前，有2.5小时没能再次开始过滤。

测定处的结果，活性污泥浓度(MLSS)为9500mg/L，水相悬浮物量是稳定运行时的约10倍，但管理者的工作时间有限，在该状态下以通常的膜过滤流量再次开始过滤运行。

刚刚再次开始过滤运行后，膜的过滤压差开始上升，到达作为化学清洗基准的压差5kPa，因此只能停止，停止过滤，仅实施曝气，管理者暂时回家。

第二天，管理者采集活性污泥，测定活性污泥浓度(MLSS)和水相悬浮物量。其结果，活性污泥浓度(MLSS)为9500mg/L，水相悬浮物量是稳定运行时的约25倍。因此，管理者与实施例2同样地添加污泥干燥重量比为1％左右的阳离子系高分子凝集剂，进行2小时曝气后，以通常的膜过滤流量的1/10再次开始膜过滤。

刚刚再次开始过滤运行后，膜的过滤压差开始上升，到达作为化学清洗基准的压差5kPa，观察到维持该状态的倾向。认为前一天压差上升时的影响仍然残留，再次停止过滤和曝气，实施膜的化学清洗(2小时)。

在化学清洗后的过滤运行再开前，为了确认活性污泥的状态，管理者再次采集活性污泥，测定活性污泥浓度(MLSS)，关于水相悬浮物量，利用浊度计测定由定量滤纸进行固液分离得到的过滤液的浊度。

大约2.5小时后，活性污泥浓度(MLSS)为9500mg/L，水相悬浮物量是稳定运行时的约10倍，但管理者的工作时间有限，以通常的膜过滤流量的1/10再次开始过滤运行。一段时间没有观察到压差上升，因此进行调整，被处理废水仅通常的1/10在膜分离活性污泥槽中，剩余的流入预备槽，管理者回家。

第二天，管理者采集活性污泥，测定活性污泥浓度(MLSS)和水相悬浮物量。约2.5小时后，活性污泥浓度(MLSS)为9500mg/L，水相悬浮物量是稳定运行时的约10倍，成为与2日前相同的状态。

以防万一，以通常的膜过滤流量再次开始过滤运行，符合预期，膜的过滤压差上升了，该状态下，判断无法再次开始过滤运行，更换了活性污泥。

与实施例2相比，在槽中，用于确认活性污泥的状态的活性污泥浓度(MLSS)、水相悬浮物量的测定花费时间，并且，即使在明确了活性污泥的状态恶化之后，由于管理者的工作时间，污泥状态改善也只能在第二天进行，在此期间，由活性污泥的维持所需的曝气中断导致的氧不足、由被处理水的供给中断导致的营养不足等，都会使活性污泥的状态进一步恶化，从而导致无法再次进行过滤运行。

(比较例3)

在高分子树脂制造废水处理设施中，设置图1A～图1C所示的膜分离活性污泥装置(宽度2.5m、进深10m、高度3m、槽容积75m³)、10台由100枚平膜元件(宽度0.5m×高度1.4m、有效膜面积1.4m²、聚偏二氟乙烯制)构成的膜组件，在过滤条件(过滤通量0.4m³/m²/日、空气供给量27L/min/组件)下开始过滤运行。

关于生物处理条件，作为BOD/MLSS负荷设为0.1kg/kg·日，活性污泥量管理基准范围为10000±1000mg/L。

用于曝气的气泵有2台，各自向5台膜组件供给气体。在此设为A系、B系。

在各膜组件的下侧分别设置有散气管，空气碰撞到构成组件的所有膜元件，由此清洗膜面，成为污泥饼(活性污泥的膜面堆积物)难以堆积的结果。

运行开始3个月后，仅设置于A系的5台膜组件观察到压差上升的倾向，因此停止过滤，调查原因。

了解到A系的气泵的空气流量与设定值相比有所降低。因此，取下与散气管连接的配管，确认各气泵的流量，仍然是A系的气泵的空气流量降低。

将A系的散气管与B系的气泵连接，让然观察到与设定值相比有所降低的倾向，认为A系的气泵连接的系列的散气管也发生堵塞。

以防万一，为了确认膜组件的膜面是否形成有污泥饼，从槽内提起进行了确认。

第二天，安排起重车，提起位于最远离各气泵的位置的膜组件，抽出1枚膜元件观察表面。

观察到压差上升的A系的膜元件，与没有观察到压差上升的B系的膜元件相比，膜面大面积形成污泥饼，空气没能充分碰撞，导致清洗不充分。

另外，观察到压差上升的A系周边的活性污泥的溶解氧浓度低至0.1～0.5mg/L，也观察到一部分变黑的污泥。另一方面，没有观察到压差上升的B系列的周边的活性污泥的溶解氧浓度为1～2mg/L，污泥的颜色为棕褐色。

利用自来水清洗A系所有膜元件，除去膜面饼后，回到槽中，再次连接气泵，开始空气供给，空气流量2台都显示设定值，两个系列都没有观察到压差上升。

A系的气泵的流量降低的原因是由于进气过滤器被污染，通过将其更换，空气流量恢复。

然后，对于B系，为了配合A系的条件，也暂时从槽中提起，利用自来水清洗所有膜元件之后，清洗散气管，更换气泵的进气过滤器，再次开始运行。

(实施例3)

在与比较例3相同的膜分离活性污泥装置中，之后在图2所示的形态下，利用光学单元41和摄像机43拍摄从膜分离活性污泥槽3中采集的活性污泥撮像后，通过图像处理单元42对拍摄的图像进行处理，利用显示与预先设定的管理基准范围进行比较得到的判定结果、以及在该判定结果偏离管理基准范围的情况下显示警告的管理程序进行管理。

活性污泥以1次/日的频率，从活性污泥槽的A系侧、B系侧的各膜组件的最远离气泵的位置采集并进行观察。

运行超过2个月时，在A系周边的污泥中，(viii)一定色调或一定灰度以下的絮凝区域相对于水相区域的面积比超出管理范围，显示“请确认溶解氧浓度”“请确认曝气量”这样的警告。

测定A系周边的污泥的溶解氧浓度，低至0.8mg/L，气泵的空气流量稍稍低于设定值。

因此，停止过滤和曝气，更换A系的气泵的进气过滤器，确认空气流量成为设定值。以防万一，更换了B系的气泵的进气过滤器。

另外，将A系的散气管与更换了进气过滤器后的气泵连接，确认空气流量成为设定值，B系的散气管也能够同样确认，因此不清洗散气管，再次开始膜过滤运行。

这期间，没有观察到膜过滤压差上升，即使运行经过3个月，也能够稳定运行。

像这样，通过拍摄活性污泥，连续进行监控，能够在膜过滤压差上升之前进行气泵和散气管的保守管理。

本申请基于2017年3月28日提出的日本专利申请特愿2017-062362，将其内容作为参照援引于此。

附图标记说明

1：废水(被处理水)

2：浸渍型膜分离单元

2a：平膜元件

2b：平膜分离功能层

2c：平膜基材

2d：框架

3：膜分离活性污泥槽

4：过滤水槽

5：过滤水

6：原水供给泵

7：气泵(空气供给装置)

8：散气管

8a：气泡

9：吸引泵

10：活性污泥抽取泵

11：抽取活性污泥(剩余活性污泥)

12：营养盐添加槽

13：营养盐添加泵

14：化学品添加槽

15：化学品添加泵

16：清洗化学品添加槽

17：清洗化学品添加泵

18a：营养盐添加流路切换阀

18b：营养盐添加流路切换阀

19a：清洗化学品流路切换阀

19b：清洗化学品流路切换阀

20：清洗化学品排出阀

21：预备槽

22：预备槽排水

23：预备槽输送泵

24：预备槽排水泵

25：废水(被处理水)流路切换阀

41：光学单元

41a：镜

41b：相位差·明亮视场切换·光学过滤单元

41c：光源

42：图像处理单元

43：摄像机

44：观察用夹具

45：脱气设备

46：输送线

47：吸引泵

48：判定单元(判定部)

49：警告输出单元(警告输出部)

50：控制单元

51：活性污泥可视化控制部

52：活性污泥可视化装置

53：采集口

54：通信设备

61：絮凝区域

62：水相区域(非絮凝区域)

70：活性污泥

71：架台

72：透明构件

73：活性污泥输送流路

74：评价流路

75：输送单元

Claims (15)

1.一种废水处理方法，其特征在于，在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，通过光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对所拍摄的图像进行处理，将根据处理的所述图像信息求出的管理参数与预先设定的管理基准范围进行比较，判定膜分离活性污泥槽的运行状况。

2.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，在采用膜分离活性污泥法的废水处理方法中，通过光学单元拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥后，对所拍摄的图像进行处理，区分絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，进而在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，判定活性污泥的状态，

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算的值组合至少两个以上进行计算。

3.根据权利要求1或2所述的废水处理方法，其特征在于，絮凝区域和/或水相区域的所述管理参数是面积、周长、絮凝区域之间的距离、个数、亮度中的至少一者的合计值、最大值、最小值、平均值、中值、偏差值中的任一者。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，计算单位视场的絮凝区域的总面积，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，从而进行判定。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，计算单位视场的被水相区域所包围的一定面积以下的絮凝区域的总面积，将该计算值和/或计算值的经时变化量与预先设定的管理基准范围进行比较，从而进行判定。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在拍摄从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥时，对于与膜过滤水混合的混合液、将活性污泥进行离心分离得到的水相部分、以及过滤分离出的过滤水中的至少一者，在进行脱气和/或搅拌之后再进行拍摄。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在判定为偏离所述管理基准范围的情况下输出与废水处理条件相关的警告和/或控制信息。

8.根据权利要求1～7的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在判定为偏离所述管理基准范围的情况下输出警告和/或控制信息的废水处理条件是以下的至少一者：

(A)被处理水流入浓度和流入量；

(B)过滤流量；

(C)过滤时间或过滤停止时间；

(D)曝气量或曝气时间；

(E)营养盐添加量；

(F)化学品添加量；

(G)活性污泥量；

(H)返回处理水量；

(I)预处理工序的工作条件；

(J)后处理工序的工作条件；

(K)活性污泥槽温度调整条件；

(L)膜元件的工作条件；

(M)膜元件清洗条件；

(N)散气管清洗条件。

9.根据权利要求7或8所述的废水处理方法，其特征在于，在远离对从所述膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄的场所的、通过通信设备连接的地方进行所述判定，输出所述警告和/或控制信息。

10.根据权利要求7～9的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，基于所输出的控制信息来控制所述废水处理条件。

11.根据权利要求10所述的废水处理方法，其特征在于，基于所得到的所述管理参数来判定活性污泥浓度即MLSS，在该结果高于预定的管理基准范围的情况下进行活性污泥提取操作，在该结果低于预定的管理基准范围的情况下进行活性污泥浓缩操作。

12.根据权利要求10或11所述的废水处理方法，其特征在于，通过光学单元对从膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄和图像处理，判定活性污泥的水相悬浮物量，在该结果偏离预定的管理基准范围的情况下进行被处理水流入量和/或过滤流量减少操作，在该结果低于预定的管理基准范围的情况下进行被处理水流入量和/或过滤流量增加操作。

13.一种废水处理装置，是采用膜分离活性污泥法处理废水的废水处理装置，其特征在于，具有以下单元：

从膜分离活性污泥槽中采集活性污泥的单元；

通过光学单元拍摄所采集的活性污泥的拍摄单元；

区分所拍摄的图像的絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数的行图像处理单元；以及

基于计算出的管理参数和/或管理参数的经时变化量来判定所述膜分离活性污泥槽的运行状况的判定单元，

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算出的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算出的值组合至少两个以上进行计算。

14.根据权利要求13所述的废水处理装置，其特征在于，所述判定单元设置在远离对从所述膜分离活性污泥槽中采集的活性污泥进行拍摄的场所的、通过通信设备连接的地方，

所述废水处理装置具有以下单元：

在判定结果偏离预先设定的管理基准范围的情况下输出警告和/或控制条件的输出单元；以及

与所输出的控制条件中的任一者相对应地进行控制的控制单元。

15.一种废水处理系统管理程序，其特征在于，为了管理采用膜分离活性污泥法处理废水的废水处理系统，使电脑控制以下单元：

从膜分离活性污泥槽中采集活性污泥的单元；

通过光学单元拍摄所采集的活性污泥的拍摄单元；以及

区分所拍摄的图像的絮凝区域和水相区域，取得絮凝区域和水相区域中的至少一个区域的图像信息，在以下的至少一个条件下计算根据图像信息求出的管理参数的图像处理单元，

并且使所述电脑作为基于计算出的管理参数和/或管理参数的经时变化量来判定所述膜分离活性污泥槽的运行状况的判定单元工作，

所述条件为：

(a)根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算管理参数；

(b)对于每个区域，将根据在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素计算出的管理参数组合至少两个以上；

(c)将在絮凝区域或水相区域中分别求出的图像信息元素组合至少两个以上来计算管理参数；

(d)将在(a)～(c)中计算出的值组合至少两个以上进行计算。