CN115335137A - 水处理装置及水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种水处理装置，利用分离膜(3)将对被处理水进行了生物反应的处理水进行固液分离并进行水处理，其中，具备：膜面曝气供给部(10)，向上述分离膜(3)的膜面供给空气而进行膜面曝气；辅助曝气供给部(8)，与上述膜面曝气供给部(10)不同，供给上述生物反应所使用的空气而进行曝气；以及控制部(20)，根据由上述膜面曝气供给部(10)向上述膜面供给的曝气量即膜面曝气量，控制从上述辅助曝气供给部(8)供给的曝气量即辅助曝气量。

Description

水处理装置及水处理方法

技术领域

本申请涉及水处理装置及水处理方法。

背景技术

作为处理含有有机物和氨态氮等污浊物的排水(以下称为“被处理水”)的方法，使用膜分离活性污泥法(MBR：Membrane Bio Reactor)，该膜分离活性污泥法使用微生物分解被处理水中的有机物，并且利用分离膜进行固液分离。

在膜分离活性污泥法的前段的处理中，为了在蓄积有活性污泥的生物反应槽中氧化或分解被处理水中的污浊物，向活性污泥进行空气供给(以下称为辅助曝气)。此时，控制辅助曝气的曝气量，以使生物反应槽的溶解氧浓度(DO：Dissolved Oxygen)相对于某个目标值成为恒定。

在膜分离活性污泥法的后段的处理中，在膜分离槽中通过膜过滤进行固液分离。在使用分离膜的过滤处理中，伴随分离膜的持续使用，污浊物质附着在分离膜的表面和孔中而产生堵塞(结垢)。因此，从分离膜的下部(在此，是以重力方向为基准按上下划分的情况下的下部)供给空气(膜面曝气)，通过气泡和被处理水的上升流使分离膜表面的附着物剥离，从而抑制结垢。伴随着分离膜的堵塞的发展，分离膜的膜间压差上升，因此，膜面曝气量基于膜间压差而被控制。

提出了辅助曝气量和膜面曝气量的控制方法(例如，参照专利文献1)。膜面曝气量根据过滤开始以后的膜间压差的目标值和基于与分离膜的堵塞相关的测定值计算出的膜间压差的预测值来控制。通过PI控制来控制辅助曝气量，以使生物反应槽的DO成为由水处理装置的操作者提供的DO目标值。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-18940号公报

发明内容

发明要解决的课题

膜面曝气不仅防止过滤膜的堵塞，而且通过向膜分离槽内的被处理水供给空气，也促进生物处理。因此，如在先技术那样，在仅基于生物反应槽的DO控制辅助曝气的情况下，在膜面曝气量增加时，有可能由生物反应槽供给了必要以上的辅助曝气。

本申请公开了用于解决上述那样的课题的技术，其目的在于提供一种能够适当地控制辅助曝气量来良好地保持处理水质，并且抑制过剩的曝气的水处理装置及水处理方法。

用于解决课题的方案

本申请所公开的水处理装置，利用分离膜将对被处理水进行了生物反应的处理水进行固液分离并进行水处理，其特征在于，

该水处理装置具备：

膜面曝气供给部，向所述分离膜的膜面供给空气而进行膜面曝气；

辅助曝气供给部，与所述膜面曝气供给部不同，供给所述生物反应所使用的空气而进行曝气；以及

控制部，根据由所述膜面曝气供给部向所述膜面供给的曝气量即膜面曝气量，控制从所述辅助曝气供给部供给的曝气量即辅助曝气量。

发明的效果

根据本申请公开的水处理装置及水处理方法，能够提供一种能够适当地控制辅助曝气量来良好地保持处理水质，并且抑制过剩的曝气的水处理装置及水处理方法。

附图说明

图1是实施方式1～5的水处理装置的结构图。

图2是实施方式2的水处理装置的结构图。

图3是实施方式3的水处理装置的结构图。

图4是实施方式4的水处理装置的结构图。

图5是实施方式5的水处理装置的结构图。

图6是表示实施方式1～5的水处理装置的信号处理涉及的硬件结构的一例的图。

具体实施方式

实施方式1

基于图1对实施方式1的水处理装置进行说明。图1是表示本实施方式1～5的水处理装置整体的整体结构图。图中，带箭头的实线表示流体在内部流动的配管及流体的流动的方向，带箭头的虚线表示构成本实施方式的水处理装置的各构成要素间的信号的流动即信号线及信号的流动的方向(以下说明的图3～图5也同样)。

在图1中，被处理水经由配管a流入水处理槽100。在该水处理槽100中，通过生物反应对被处理水进行净化处理，得到处理水。即，在水处理槽100中，生成与被处理水相比被净化的液体即处理水和包含活性污泥的固形物。

另外，在水处理槽100中设置有分离膜3，通过该分离膜3，对生成的处理水和固形物进行固液分离。

另外，在该分离膜3上经由配管c连接有过滤泵4，该过滤泵4经由分离膜3吸引水处理槽100内的活性污泥等固形物，由此进行固液分离。固液分离后的滤液从过滤泵4经由配管d被排出。

而且，在膜分离槽2内固液分离的活性污泥经由配管e返送到水处理槽100，剩余部分经由配管f被排出到外部。

在此，在水处理槽100中设置有第一散气部5，从辅助曝气供给部8经由第一散气部5向水处理槽100进行空气供给(辅助曝气)。通过在水处理槽100内混合空气和活性污泥，被处理水中的有机物或氮成分被氧化或分解。

另外，在水处理槽100中设置有第二散气部6，从膜面曝气供给部10经由第二散气部6向分离膜3进行空气供给(膜面曝气)。

并且，为了抑制伴随分离膜3的持续使用而产生的结垢，从分离膜3的下部供给空气，通过气泡及水处理槽100中的流体的上升流使分离膜3表面的附着物剥离。

此外，控制器20经由信号线12a接收由压力测定部12测定的压力测定值，并经由信号线20a将该值传输到辅助曝气供给部。辅助曝气供给部根据该压力测定值，使向第一散气部5的辅助曝气量变化。在该情况下，上述压力测定值受到从膜面曝气供给部10供给的空气供给(膜面曝气)的量的影响而变动，因此，作为结果，控制部根据膜面曝气量而控制辅助曝气量。

另外，也可以在上述控制部中设置目标辅助曝气量设定部，该目标辅助曝气量设定部设定用于设定作为目标向辅助曝气供给部供给的辅助曝气量的目标辅助曝气量。通过设置目标辅助曝气量设定部，根据压力测定部的压力测定值，能够更高精度地向辅助曝气供给部的第一散气部5供给辅助曝气量，能够更高效地净化被处理水。

另外，由于在膜面曝气中，水处理槽100内的活性污泥和空气也混合，因此进行被处理水中所包含的有机物或氮成分被氧化或分解的反应。

实施方式2

接着，使用图2对实施方式2的水处理装置进行说明。图2是表示本实施方式2的水处理装置整体的整体结构图。另外，对于与图1共同的水处理装置的构成要素，简化说明。

在图2中，在蓄积了活性污泥的生物反应槽1中，通过生物反应对经由配管a流入的被处理水进行净化处理，将净化处理后的流出水排出到配管b。经由配管b从生物反应槽1排出的流出水流入膜分离槽2。在膜分离槽2中设置有分离膜3。分离膜3经由配管c与过滤泵4连接，过滤泵4经由分离膜3吸引膜分离槽2内的活性污泥，由此进行固液分离。固液分离后的滤液从过滤泵4经由配管d被排出。

另外，在膜分离槽2内固液分离的活性污泥经由配管e返送到生物反应槽1，剩余部分经由配管f被排出到外部。

在此，在生物反应槽1中设置有第一散气部5，从辅助曝气供给部8经由第一散气部5进行向生物反应槽1的空气供给(辅助曝气)。通过在生物反应槽1内混合空气和活性污泥，被处理水中的有机物或氮成分被氧化或分解。

另一方面，在膜分离槽2中设置有第二散气部6，从膜面曝气供给部10经由第二散气部6对设置于膜分离槽2的分离膜3进行空气供给(膜面曝气)。

并且，为了抑制伴随分离膜3的持续使用而产生的结垢，从分离膜3的下部供给空气，通过气泡及被处理水的上升流使分离膜3表面的附着物剥离。

但是，由于在膜面曝气中膜分离槽2内的活性污泥和空气也混合，因此与生物反应槽1同样，在膜分离槽2内也进行被处理水中的有机物或氮成分被氧化或分解的反应。

此外，目标辅助曝气量设定部7计算从第一散气部5供给的辅助曝气量的目标值，经由信号线7a将辅助曝气量的目标值发送到上述辅助曝气供给部8。该辅助曝气供给部8将与由目标辅助曝气量设定部7计算出的辅助曝气量的目标值对应的分量的空气经由配管g供给到第一散气部5。

此外，目标膜面曝气量计算部9计算从第二散气部6供给的膜面曝气量的目标值，经由信号线9a将膜面曝气量的目标值发送给膜面曝气供给部10。在膜面曝气供给部10中，将与由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值对应的分量的空气经由配管h供给到第二散气部6。

另外，为了测定生物反应槽1内的DO(溶解氧浓度)，DO测定部11设置于生物反应槽1内。该DO测定部11也能够设置在生物反应槽1内的任意的场所，但为了测定流入到生物反应槽1的被处理水在生物反应槽1内的处理结束的时刻的DO，优选在接近配管b的位置设置DO测定部11。

另外，用于测定流体的压力的压力测定部12设置于配管c，测定由过滤泵4过滤被处理水时的、配管c位置处的流体的压力(膜间压差)。由压力测定部12测定的膜间压差经由信号线12a发送到目标膜面曝气量计算部9。

而且，目标水质设定部13基于从目标膜面曝气量计算部9经由信号线9b发送来的膜面曝气量的目标值，计算生物反应槽1的DO的目标值。由目标水质设定部13计算出的DO的目标值经由信号线13a被发送到目标辅助曝气量设定部7。在该目标辅助曝气量设定部7中，由DO测定部11测定的DO经由信号线11a被发送，计算辅助曝气量的目标值，以使生物反应槽1的DO成为由目标水质设定部13计算出的DO的目标值。另外，在本实施方式中，控制部20通过上述目标水质设定部13和上述目标辅助曝气量设定部7，控制向生物反应槽1供给的来自辅助曝气供给部的辅助曝气量。

接着，说明利用上述目标膜面曝气量计算部9的膜面曝气量的目标值的计算方法。利用目标膜面曝气量计算部9，基于压力测定部12测定的膜间压差，计算膜面曝气量的目标值。由上述的压力测定部12测定的膜间压差是分离膜3的结垢的发展程度的指标，分离膜3的结垢越发展，膜间压差越增加。另一方面，定期地利用药液清洗该分离膜，消除分离膜的结垢。

另外，利用药液清洗分离膜的频度(以下，也简称为药液清洗的频度)鉴于分离膜的特性或水处理装置的运转状况，在1周～6个月左右的期间内按各处理场来确定。在该期间，从膜面曝气供给部10供给适当的膜面曝气量，以防止分离膜3急速结垢而膜间压差超过按各处理场确定的上限值(例如30kPa)。

在此，只要利用目标膜面曝气量计算部9确定膜面曝气量的目标值以使在用药液进行清洗的期间内膜间压差不达到上限值，则也可以用任何方法确定膜面曝气量的目标值。例如，可考虑调制膜面曝气量的目标值以使膜间压差以规定的速度上升的方法，或与膜间压差成比例地增加膜面曝气量的目标值的方法等。

此外，由压力测定部12测定的膜间压差随着过滤的持续而变化，因此，由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值也是随着过滤的持续而变化的值。

接着，对利用目标水质设定部13的DO的目标值的计算方法进行说明。DO的目标值基于由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值来确定，以使在膜面曝气量的目标值增加的情况下DO的目标值减少，在膜面曝气量的目标值减少的情况下DO的目标值增加。

作为一例，基于(1)式来确定DO的目标值。

DO＊＝A1/Qm+D1···(1)

其中，DO＊是生物反应槽1的DO的目标值，A1、D1是正的常数，Qm是膜分离槽2的膜面曝气量。

通过基于上述(1)式来确定DO的目标值，DO的目标值被确定为，在膜面曝气量的目标值增加的情况下DO的目标值减少，在膜面曝气量的目标值减少的情况下DO的目标值增加。

此外，(1)式的常数A1、D1是预先设定的值，以计算在膜面曝气量Qm供给到膜分离槽2的情况下从过滤泵4排出的处理水的水质(处理水质)为了满足管理基准所需的DO的目标值DO＊，通过过去的运转数据的统计解析或使用了活性污泥模型等的模拟来计算。

另外，(1)式的常数D1优选设定比各处理场中的生物反应槽1的DO的下限值大的值，由此，DO＊可靠地超过DO的下限值，因此能够得到良好的处理水质。

此外，在目标辅助曝气量设定部7中，通过基于由DO测定部11测定的DO与由目标水质设定部13计算出的DO的目标值的差值的PI控制，计算出辅助曝气量的目标值。由此，确定辅助曝气量的目标值，以使由DO测定部11测定的DO成为由目标水质设定部13计算出的DO的目标值。

一般而言，DO与辅助曝气量之间存在正相关，辅助曝气量越增加，溶解于生物反应槽1内的被处理水的氧量越增加，因此DO越增加。另一方面，辅助曝气量越减少，DO越减少。

在上述(1)式中，由于在膜面曝气量增加的情况下DO的目标值减少，因此，辅助曝气量的目标值也随之减少。另外，由于通过膜面曝气量增加而膜分离槽2内的生物处理被加速，因此，即使减少生物反应槽1的辅助曝气量，也能够将最终的处理水质抑制在管理基准以下，并且抑制过剩的辅助曝气。

另外，在(1)式中，由于在膜面曝气量减少的情况下，DO的目标值增加，因此，辅助曝气量的目标值也随之增加。由于通过膜面曝气量减少而膜分离槽2内的生物处理被减速，因此，通过增加生物反应槽1的辅助曝气量，能够将最终的处理水质抑制在管理基准以下。

根据以上的结构，在实施方式2中，通过在膜分离槽2的膜面曝气量增加的情况下减少生物反应槽1的DO的目标值，且在膜分离槽2的膜面曝气量减少的情况下增加生物反应槽1的DO的目标值，能够良好地保持处理水质，并且抑制过剩的辅助曝气。

另外，以上，对生物反应槽1和膜分离槽2被分割为2个槽的情况进行了说明，但并不限于此，即使在1个槽内进行基于生物反应的净化处理的生物反应区域和设置有分离膜3的膜分离区域共存的情况下，也起到同样的效果。

实施方式3

基于图3对实施方式3的水处理装置进行说明。图3是实施方式3的水处理装置的整体结构图。

如该图所示，在配管a上设置有用于测定流入生物反应槽1的被处理水的流入负荷的流入负荷测定部14。流入负荷测定部14通常具备流量计和污浊物浓度计(氨态氮浓度计、全氮浓度计、BOD计、COD计等)中的一个以上的测量设备。另外，在根据经验能够预先预测污浊物浓度的情况下，也可以仅设置流量计。这里，BOD是Biochemical Oxygen Demand(生化需氧量)的简称，COD是Chemical Oxygen Demand(化学需氧量)的简称。

另外，在流量计和污浊物浓度计均具备的情况下，能够将流入生物反应槽1的被处理水的流量与污浊物浓度的积作为流入负荷来计算。另外，在不具备流量计的处理场，也可以使用流入渠的开度等来代替流量计。而且，为了考虑季节等的影响，除了流量计或污浊物浓度计之外，还可以配备水温计。

另外，为了考虑经由配管e返送到生物反应槽1的活性污泥的量来测定流入负荷，也可以将流入负荷测定部14设置在生物反应槽内的配管a或配管e附近的位置。由流入负荷测定部14测定的流入负荷经由信号线14a发送到目标水质设定部13。其它的结构与实施方式2相同，对相同部分或相当部分标注相同的附图标记，省略说明。

接着，对利用目标水质设定部13的DO的目标值的计算方法进行说明。DO的目标值基于由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值和由流入负荷测定部14测定的流入负荷来计算。作为例子，基于(2)式确定DO的目标值。

DO＊＝A2/Qm+B2×Sin+D2···(2)

其中，DO＊表示生物反应槽1的DO的目标值，A2、B2和D2表示正的常数，Qm表示膜分离槽2的膜面曝气量，Sin表示由流入负荷测定部14测定的流入负荷。

在(2)式中，常数A2、B2、D2是预先设定的值，以计算在膜面曝气量Qm供给到膜分离槽2的情况下从过滤泵4排出的处理水的水质(处理水质)为了满足管理基准所需的DO的目标值DO＊，通过过去的运转数据的统计解析或使用了活性污泥模型等的模拟来计算。

另外，(2)式的常数D2优选设定比各处理场中的生物反应槽1的DO的下限值大的值，由此，DO＊可靠地超过DO的下限值，因此能够得到良好的处理水质。

另外，与实施方式2的不同点在于，在DO的目标值的计算式中，引入了与流入负荷成比例的运算式(+B2×Sin)。在一般的城市污水处理场中，晴天时在1日中流入负荷的变动呈现一定的模式。最为熟知的变动模式是在早晨和傍晚呈现流入负荷的峰值的模式。

在此，由于在晴天时流入负荷的变动幅度比较小，因此，在(2)式中使DO的目标值变动的主要原因大多是膜面曝气量的目标值(Qm＊)。因此，在晴天时的运转中，在膜分离槽2的膜面曝气量增加的情况下，生物反应槽1的DO的目标值减少，在膜分离槽2的膜面曝气量减少的情况下，生物反应槽1的DO的目标值增加。

另一方面，在雨天时，通过被处理水被雨水稀释，流入负荷急剧减少。例如，在一般的城市污水中，在晴天时的平均的被处理水的氨态氮浓度为20～30mg-N/L左右的情况下，在雨天时被处理水的氨态氮浓度也有时减少到1mg-N/L。这样，在因雨天而使流入负荷大幅度减少的情况下，生物反应槽所需的辅助曝气量也随之大幅度减少。

如实施方式2所示，在基于(1)式计算DO的目标值的情况下，当膜面曝气量不取决于流入负荷的值而减少时，辅助曝气量增加。但是，如本实施方式那样，通过基于(2)式计算DO的目标值，在雨天时流入负荷急剧减少的情况下，DO的目标值的计算中的流入负荷(Sin)的贡献增大，DO的目标值减少(导出运算结果)。

由此，即使在膜面曝气量减少的情况下，生物反应槽的DO的目标值也不会增大到必要以上。另外，由此能够抑制利用生物反应槽1的过剩的辅助曝气的供给。

根据以上的结构，在实施方式3中，通过基于膜分离槽2的膜面曝气量和流入生物反应槽1的被处理水的流入负荷来计算生物反应槽1的DO的目标值，能够良好地保持处理水质，并且抑制过剩的辅助曝气。

实施方式4

基于图4对实施方式4的水处理装置进行说明。图4是本实施方式的水处理装置的整体结构图。

测定生物反应槽1内的污浊物浓度的污浊物浓度测定部15的浓度测定器设置在生物反应槽1内。该浓度测定器的设置场所也能够设置在生物反应槽1内的任意场所，但主要作用是测定流入到生物反应槽1的被处理水在生物反应槽1内的处理结束了的时刻的污浊物浓度，因此，优选在更接近配管b的位置设置污浊物浓度测定部15的浓度测定器。另外，污浊物浓度测定部15的浓度测定器也可以设置在配管b上。

另外，污浊物浓度测定部15也可以设置在膜分离槽2内，但为了更准确地测定在生物反应槽1内处理的被处理水的污浊物浓度，优选在生物反应槽1内或配管b上设置污浊物浓度测定部15。这里，污浊物浓度测定部15具有的污浊物浓度计是用于测定被处理水中的污浊物浓度的测量器，作为污浊物浓度计，其例子有氨态氮浓度计、全氮浓度计、BOD计、COD计等测量设备。在污浊物浓度测定部15中具备这些污浊物浓度计中的一个以上的测量设备。

接着，经由信号线15a将由上述污浊物浓度测定部15测定的污浊物浓度发送到目标辅助曝气量设定部7。利用目标辅助曝气量设定部7，计算辅助曝气量的目标值，以使生物反应槽1的污浊物浓度成为在目标水质设定部13中计算出的污浊物浓度的目标值。

其它的结构与实施方式2相同，对相同部分或相当部分标注相同的附图标记，省略说明。

接着，对利用目标水质设定部13的污浊物浓度的目标值的计算方法进行说明。下面，对作为污浊物浓度测定部15具备氨态氮浓度计的情况进行说明，但具备其它的测量器的情况也是同样的。污浊物浓度的目标值基于由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值来计算。例如，基于以下所示的(3)式来确定污浊物浓度的目标值。

NH₄＊＝A3×Qm+D3···(3)

在此，NH₄＊是生物反应槽1的氨态氮浓度的目标值，A3、D3是正的常数，Qm是膜分离槽2的膜面曝气量。

(3)式的常数A3、D3是预先设定的值，以计算在膜面曝气量Qm供给到膜分离槽2的情况下从过滤泵4排出的处理水的水质(处理水质)为了满足管理基准所需的生物反应槽1内的氨态氮浓度的目标值NH₄＊，通过过去的运转数据的统计解析或使用了活性污泥模型等的模拟来计算。

利用目标辅助曝气量设定部7，通过基于由污浊物浓度测定部15测定的氨态氮浓度与由目标水质设定部13计算出的氨态氮的目标值的差值的PID控制，计算辅助曝气量的目标值。由此，确定辅助曝气量的目标值，以使由污浊物浓度测定部15测定的氨态氮浓度成为由目标水质设定部13计算出的氨态氮浓度的目标值。

与实施方式2的不同点在于，在目标水质设定部13中，计算生物反应槽1内的氨态氮浓度(污浊物浓度)的目标值。通过直接测定污浊物浓度，能够将处理水质保持恒定并且削减过剩的辅助曝气量。

与实施方式2的另一个不同点在于，氨氮浓度的目标值与膜面曝气量的目标值成比例。通常，氨态氮浓度与辅助曝气量之间存在负相关，辅助曝气量越增加，生物反应槽1内的氨态氮浓度越减少。另一方面，辅助曝气量越减少，生物反应槽1内的氨态氮浓度越增加。

在上述(3)式中，在膜面曝气量增加的情况下，由于在膜分离槽2内促进生物反应，因此生物反应槽1内的氨态氮浓度的目标值设定得较高。因此，辅助曝气量的目标值减少。另外，在上述(3)式中，在膜面曝气量减少的情况下，生物反应槽1内的氨态氮浓度的目标值减少，因此，辅助曝气量的目标值随之增加。由于通过膜面曝气量减少而膜分离槽2内的生物处理减速，因此，通过增加生物反应槽1的辅助曝气量，能够将最终的处理水质抑制在管理基准以下。

根据以上的结构，在本实施方式4中，在膜分离槽2的膜面曝气量增加的情况下，增加生物反应槽1的污浊物浓度的目标值，在膜分离槽2的膜面曝气量减少的情况下，减少生物反应槽1的污浊物浓度的目标值，由此能够良好地保持处理水质，并且抑制过剩的辅助曝气。

实施方式5

基于图5对实施方式5的水处理装置进行说明。图5是本实施方式5的水处理装置的整体结构图。

在配管a上设置有用于测定流入生物反应槽1的被处理水的流入负荷的流入负荷测定部14，这一点与上述实施方式2～4不同。流入负荷测定部14具备流量计、污浊物浓度计(氨态氮浓度计、全氮浓度计、BOD计、COD计等)中的一个以上的测量设备。在该情况下，在仅具备流量计的情况下，是在预先判明被处理水中的污浊物浓度的情况下求出流入负荷的情况，在仅具备污浊物浓度计的情况下，是在预先判明被处理水中的流量的情况下求出流入负荷的情况。在污浊物浓度计浓度流量计和污浊物浓度计均具备的情况下，能够将流入生物反应槽1的被处理水的流量与污浊物浓度的积作为流入负荷来计算。另外，本实施方式5的控制部20与实施方式2～4不同，不具备目标水质设定部。

另外，在不具备流量计的处理场，也可以使用流入渠的开度等来代替流量计。而且，为了考虑季节等的影响，也可以除了流量计或污浊物浓度计之外还配备水温计。另外，为了考虑经由配管e返送到生物反应槽1的活性污泥量而测定流入负荷，也可以将流入负荷测定部14设置在更接近生物反应槽内的配管a或配管e的位置。由流入负荷测定部14测定的流入负荷经由信号线14a发送到目标辅助曝气量设定部7。

测定膜分离槽2内的污浊物浓度的污浊物浓度测定部15的污浊物浓度计设置在膜分离槽2内。该污浊物浓度计的设置场所也能够是膜分离槽2内的任意场所。另外，污浊物浓度测定部15的污浊物浓度计也可以设置在配管c上。污浊物浓度测定部15的污浊物浓度计也可以设置在配管b、生物反应槽1内，但为了测定由生物反应槽1及膜分离槽2处理的被处理水的污浊物浓度，优选设置在膜分离槽2内或配管c上。另外，上述污浊物浓度计是用于测定被处理水中的污浊物浓度的测量器，考虑到测定目的、所要求的测定精度等，也有时使用氨态氮浓度计、全氮浓度计、BOD计、COD计等测量设备中的多个测量设备。

对目标辅助曝气量设定部7而言，经由信号线14a被发送由流入负荷测定部14测定的流入负荷，经由信号线15a被发送由污浊物浓度测定部15测定的污浊物浓度，经由信号线9b被发送由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值，计算生物反应槽1的辅助曝气量的目标值。

由于其它的结构与实施方式3大致相同，因此对相同部分或相当部分标注相同的附图标记，省略说明。

接着，说明利用目标辅助曝气量设定部7的辅助曝气量的目标值的计算方法。下面，对污浊物浓度测定部15具备氨态氮浓度计作为污浊物浓度计的情况进行说明，但具备其它的测量器的情况也是相同的。辅助曝气量的目标值基于由目标膜面曝气量计算部9计算出的膜面曝气量的目标值而确定。作为具体例，基于以下所示的(4)式来确定辅助曝气量的目标值。另外，在实施方式2～4中说明的控制部的构成要素中，对于目标水质设定部，在本实施方式5的图即图5中未图示，但如下面说明的那样，通过内置于目标辅助曝气量设定部7的处理器等进行PI控制运算，实质上进行与存在目标水质设定部的情况相同的处理。

Qa＊＝A4×Qm+B4×Sin+C4×[(NH₄-NH₄＊)+{Σ(NH₄-NH₄＊)}/Ti]+D4···(4)

在此，Qa＊是生物反应槽1的辅助曝气量的目标值，A4是负的常数，B4、C4、D4是正的常数，Ti是表示积分时间(单位为秒)的值，Qm是膜分离槽2的膜面曝气量，NH₄是由污浊物浓度测定部15测定的氨态氮浓度，NH₄＊是膜分离槽2内的氨态氮浓度的目标值。另外，∑表示基于(4)式的目标辅助曝气量的计算开始之后的(NH₄-NH₄＊)的测定值的合计。例如，考虑基于(4)式的目标辅助曝气量的计算以1分钟为间隔进行的情况，1小时后的∑(NH₄-NH₄＊)的值为从刚开始基于(4)式的目标辅助曝气量的计算之后起的每1分钟的(NH₄-NH₄＊)的测量值60次的量的合计值。另外，Ti的倒数(1/Ti)是与∑(NH₄-NH₄＊)相关的常数，在1秒至3600秒的范围内调整Ti，以使由污浊物浓度测定部15测定的氨态氮浓度NH₄为NH₄＊。

在(4)式中，通过以下的(a)～(d)的四个总和来计算辅助曝气量的目标值。

(a)膜面曝气量相对于目标值的比例控制

(b)对流入负荷的比例控制

(c)用于将膜分离槽2内的氨态氮浓度控制为目标值的PI控制

(d)常数

在(a)中，对作为比例常数的A4设定负的值。由此，在膜面曝气量的目标值增加的情况下，辅助曝气量的目标值减少，在膜面曝气量的目标值减少的情况下，辅助曝气量的目标值增加。

在(b)中，引入了与流入负荷成比例的控制。在雨天等流入负荷大幅减少的情况下，生物反应槽1所需的空气量也大幅减少。此时，即使在膜面曝气量的目标值减少的情况下，有时也不一定需要增加辅助曝气量的目标值。因此，通过加上(b)的运算式，在流入负荷显著降低的情况下，能够降低辅助曝气量的目标值，因此，能够抑制生物反应槽1中的过剩的辅助曝气的供给。

在(c)中，引入了基于由污浊物浓度测定部15测定的氨态氮浓度和氨态氮的目标值的差值的PI控制的运算。由此，能够将处理水质保持为恒定，能够稳定地得到良好的处理水质。氨态氮的目标值可以在整个水处理的期间固定，也可以根据时间或季节变更，但设定各处理场确定的管理基准以下的值。

在(d)中，常数D4优选设定比各处理场中的生物反应槽1的辅助曝气量的下限值大的值，由此，辅助曝气量可靠地超过下限值，因此，能够得到良好的处理水质。

通过上述(a)～(d)的四个运算计算辅助曝气量的目标值，不仅考虑在膜分离槽2内进行的生物处理，还考虑向生物反应槽1的流入负荷或处理水质，确定辅助曝气量的目标值，因此，为了处理流入生物反应槽1的被处理水的污浊物量，能够适当地供给必要的空气量。因此，能够抑制对生物反应槽1的过剩的曝气。

根据以上的结构，基于膜面曝气量的目标值，计算辅助曝气量的目标值，以使在膜面曝气量的目标值增加的情况下，辅助曝气量的目标值减少，在膜面曝气量的目标值减少的情况下，辅助曝气量的目标值增加，除此之外，通过基于流入生物反应槽1的流入负荷与膜分离槽2内的污浊物浓度来计算辅助曝气量的目标值，从而能够良好地保持处理水质，并且抑制过剩的辅助曝气。

如以上说明那样，在任意一个实施方式中，由于考虑通过利用膜分离槽的膜面曝气进行的生物处理来确定利用生物反应槽的辅助曝气量，因此，在利用膜分离槽的膜面曝气量增加的情况下，利用生物反应槽的过剩的曝气被抑制。另一方面，在利用膜分离槽的膜面曝气减少的情况下，为了弥补利用膜分离槽的生物处理被抑制的情况，利用生物反应槽的曝气量增加，处理水质被良好地保持。

另外，图6表示与本申请的水处理装置的信号处理相关的硬件30的一例。如该图所示，在本装置的信号处理所涉及的硬件30中包含处理器31和存储装置32。该存储装置32具备未图示的随机存取存储器等易失性存储装置和闪存等非易失性的辅助存储装置。另外，也可以代替闪存而具备硬盘的辅助存储装置。处理器31执行从存储装置32输入的程序。在该情况下，从辅助存储装置经由易失性存储装置向处理器31输入程序。另外，处理器31可以将运算结果等数据输出到存储装置32的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存到辅助存储装置。

此外，虽然本申请记载了各种例示性的实施方式和实施例，但是一个或多个实施方式所记载的各种特征、方式和功能不限于特定的实施方式的应用，而是能够单独地或以各种组合的方式应用于实施方式。

因此，在本申请说明书所公开的技术的范围内，设想了未例示的无数的变形例。例如，包括对至少一个构成要素进行变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包括提取至少一个构成要素并与其它的实施方式的构成要素组合的情况。

附图标记的说明

1：生物反应槽；2：膜分离槽；3：分离膜；5：第一散气部；6：第二散气部；7：目标辅助曝气量设定部；7a、9a、9b、11a、12a、13a、14a、15a、20a信号线；8：辅助曝气供给部；9：目标膜面曝气量计算部；10：膜面曝气供给部；11DO测定部；12压力测定部；13：目标水质设定部；14流入负荷测定部；15：污浊物浓度测定部；20控制部；30硬件；31：处理器；32：存储装置；100水处理槽；a、b、c、d、e、f、g、h配管。

Claims (6)

1.一种水处理装置，利用分离膜将对被处理水进行了生物反应的处理水进行固液分离并进行水处理，其特征在于，

该水处理装置具备：

膜面曝气供给部，向所述分离膜的膜面供给空气而进行膜面曝气；

辅助曝气供给部，与所述膜面曝气供给部不同，供给所述生物反应所使用的空气而进行曝气；以及

控制部，根据由所述膜面曝气供给部向所述膜面供给的曝气量即膜面曝气量，控制从所述辅助曝气供给部供给的曝气量即辅助曝气量。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，

该水处理装置还具备对所述辅助曝气量的目标值即辅助曝气量目标值进行设定的目标辅助曝气量设定部，

所述目标辅助曝气量设定部在所述膜面曝气量增加的情况下减少所述辅助曝气量目标值，在所述膜面曝气量减少的情况下增加所述辅助曝气量目标值。

3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于，

该水处理装置还具备：

生物反应槽，进行所述生物反应；

水质测定部，测定所述被处理水的水质来取得水质测定值；以及

目标水质设定部，对所述生物反应槽中的水质的目标值即生物反应槽水质目标值进行设定，

所述控制部基于所述目标水质设定部所设定的所述生物反应槽水质目标值和所述水质测定部所取得的所述水质测定值，控制基于所述辅助曝气供给部的所述辅助曝气量。

4.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，

该水处理装置还具备与所述生物反应槽不同且配置有所述分离膜的膜分离槽。

5.根据权利要求3或4所述的水处理装置，其特征在于，

所述水质测定部构成为，取得以所述被处理水中的溶解氧浓度为所述水质的所述水质测定值，

所述目标水质设定部构成为，对以所述生物反应槽中的所述溶解氧浓度为所述水质的所述生物反应槽水质目标值进行设定。

6.一种水处理方法，相对于对被处理水进行了生物反应的处理水，利用分离膜进行水处理，其特征在于，

该水处理方法具备：

膜面曝气供给工序，向所述分离膜的膜面供给空气而进行膜面曝气；

辅助曝气供给工序，与所述膜面曝气供给工序不同，供给所述生物反应所使用的空气而进行曝气；以及

控制工序，根据由所述膜面曝气供给工序向所述膜面供给的曝气量即膜面曝气量，控制在所述辅助曝气供给工序中供给的曝气量即辅助曝气量。

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