JP2001198590A

JP2001198590A - 活性汚泥水処理装置のシミュレーション方法および装置

Info

Publication number: JP2001198590A
Application number: JP2000010367A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hara; 直樹原; Fumitomo Kimura; 文智木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-07-24

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、目標処理水条件を満たす適切
な生物反応槽の組み合わせや容積などの土木構造や運転
条件の設計を支援できる活性汚泥水処理装置のシミュレ
ーション装置を提供することにある。【解決手段】本発明の特徴とするところは、活性汚泥水
処理装置における下水の処理工程毎の下水の同じ水質項
目をシミュレーション演算により求めて下水の処理工程
順に表示装置に表示するようにしたことにある。換言す
ると、本発明は流入下水、処理水と活性汚泥水処理装置
における下水の処理工程毎の下水との同じ水質項目をシ
ミュレーション演算により求めて下水の流下方向順に表
示装置に表示するようにしたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流入下水の硝化脱
窒処理を行う活性汚泥プロセスの設計や運転を支援する
ために水質のシミュレーションを行う活性汚泥水処理装
置のシミュレーション方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場は活性汚泥と呼ばれる微生物
群によって汚水を浄化しており、この処理を活性汚泥プ
ロセスと称している。現在稼動している下水処理場の大
半は活性汚泥プロセスで、有機物の除去を主目的とした
標準活性汚泥法を採用している。

【０００３】標準活性汚泥法は、流入下水中の有機物を
生物反応槽で活性汚泥に摂取あるいは酸化分解させた
後、後段に設けられた最終沈殿池で活性汚泥を沈降させ
て上澄液を放流する。

【０００４】近年、富栄養化防止に向けて、リン・窒素
の規制強化が進められているが、従来の標準活性汚泥法
で設計された現有施設ではリン・窒素の規制値をクリア
することが困難である。下水中からの窒素やリンを除去
可能な方法は下水高度処理法と呼称され、大別して物理
化学的方法と生物学的方法がある。

【０００５】生物学的方法は既存施設である標準活性汚
泥法を改造して構築可能であることから、下水処理場に
導入されつつある。標準活性汚泥法は生物反応槽全体に
空気を供給しているので、生物反応槽は常に溶存酸素が
存在する好気状態になっている。これに対して、生物学
的なリン・窒素除去機構を利用した下水高度処理とは、
生物反応槽に溶存酸素の存在しない嫌気状態を作り出
し、好気状態と組合せてリン除去、窒素除去を実現する
方法である。

【０００６】代表的なリン除去プロセスである「嫌気―
好気活性汚泥法」は、生物反応槽の前段を嫌気槽に、後
段を好気槽にして、微生物によるリン放出とリン過剰摂
取現象を利用して下水中のリンを除去する処理方法であ
る。また、生物学的窒素除去プロセスである「循環式硝
化脱窒法」は、生物反応槽の前段を嫌気槽、後段を好気
槽とし、好気槽で生成された硝酸性窒素を嫌気槽に循環
することによって硝酸性窒素を窒素ガスとして除去する
方法である。

【０００７】リン・窒素同時除去プロセスは上記２つの
プロセスを組み合わせた「嫌気―無酸素―好気法」が代
表的な処理法である。ここで無酸素状態とは、溶存酸素
は存在しないが、硝酸性窒素(NO3)のように窒素酸化物
が存在する状態である。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。よっ
て、嫌気槽や好気槽など生物反応槽の容積や組合せを最
適に構築し、さらに適切な運転を実施せねばならない。

【０００８】しかし、これまで有機物、リン、窒素の複
雑な反応過程を算出し提示できる方法がなく、下水高度
処理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水質と量、生物反応槽構
成、運転条件に対しては予測できない事態が発生し、そ
の都度対策を講じるという問題があった。例えば、下水
高度処理施設設計マニュアル（案）などの設計指針によ
れば、稼動している一部の下水処理場の実績値を用いて
各種高度処理方式に所要な嫌気槽、無酸素槽および好気
槽の容積の設計法を提供しているが、流入水条件の異な
る他の処理場への適用には課題があった。また、既存の
標準活性汚泥法への改造については何ら記載されていな
い。

【０００９】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、
例えば、1995年に国際水環境協会（IAWQ）が発表した
「活性汚泥モデル NO2」（IAWQ:IAWQ Scientific and T
echnical Report No.3,Activated Sludge Model No.2,1
995）が提案されている。また、特開平１０−２３５３
３３号公報、特開平８−３２３３９３号公報、のよう
に、下水処理プロセスシミュレーターによって水質を計
算する方法が提案されている。

【００１０】

【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 NO2」
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することを提示しているだけで
あれ。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、生物
反応槽の流体モデル、最終沈殿池の流体モデルが必要
で、さらに、流入下水の質と量、生物反応槽の容積と構
成、送気条件、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。従って、上述の「活性汚泥モデルNO
2」のみでは下水高度処理の設計に適用できず、まして
や適切な運転条件を決定することはできない。

【００１１】一方、特開平１０−２３５３３３号公報の
下水処理シミュレータは生物反応モデルに流体や反応条
件を組み合わせて活性汚泥プロセスをシミュレーション
する方法である。しかし、特開平１０−２３５３３３号
公報にはソフトウエアの概念は記載されいるが、生物反
応槽の容積、構成、組み合わせについてはなんら記載さ
れていない。

【００１２】特開平８−３２３３９３号公報の循環式硝
化脱窒法の水質シミュレーション装置では、硝化液循環
法にの数値シミュレーションによって窒素濃度や窒素除
去率などを計算し、時系列トレンドデータとして提示し
ている。しかし、数時間に及ぶ嫌気槽と好気槽において
リンや窒素や有機物がどのように変動し、除去されてい
るかを提示しておらず、硝化反応や脱膣反応過程の進行
状況を把握することは出来ない。また、リン除去につい
てはなんら考慮されておらず、放流水のリンや窒素の濃
度が低く、除去率が高い結果が得られたとしても、反応
槽の容積や槽列の構成が十分なのか、さらに返送汚泥
量、循環量、溶存酸素などの運転条件が適切であるか否
かは判断できない。

【００１３】リン由来の水質汚濁の防止には、嫌気槽で
リンを放出する反応と、好気槽でリンを摂取する反応と
いう２つの工程が必要である。生物学的リン除去法の運
用に当たっては、リンが嫌気槽において十分に放出され
ることが前提となるので、嫌気槽と好気槽のリンの計測
が必須である。また、最終沈殿池に貯留されている活性
汚泥も嫌気状態に置かれるためリン放出の可能性があ
る。また、生物反応槽内の有機物や溶存酸素の流動も十
分考慮せねばならない。

【００１４】嫌気槽に流入した溶存酸素は、嫌気状態を
破壊しリン放出を阻害するため、後段のリン摂取が不十
分になり、処理水中にリンが残留する。このような溶存
酸素による反応阻害の対策には、嫌気槽の容積を増や
す、又は嫌気槽に隔壁を入れて溶存酸素の拡散を防止す
るなど、土木構造も検討しなければならない。同様に窒
素除去についても、好気槽では硝化反応によるアンモニ
ア性窒素の減少と硝酸性窒素の増加、無酸素槽では脱窒
反応による硝酸性窒素の減少が進行する。

【００１５】理論的には嫌気・好気環境の異なる２つ以
上の生物反応槽の組み合わせによって生物学的なリン・
窒素除去を実現できる下水高度処理は構築できる。下水
高度処理において、リン、窒素などの汚濁物質は処理出
口に流れながら徐々に減少するのではなく、複雑な増減
の挙動を示す。従って、処理水の水質のみを検討しても
下水高度処理の適切な設計や運転は不可能である。生物
反応槽の入口から最終沈殿池出口にかけて水質変動を計
算し、理解しやすいように表示することが非常に重要で
あるにもかかわらず、従来技術では対応できない。

【００１６】このように、下水高度処理の設計や運転支
援を目的としたシミュレータには活性汚泥処理プロセス
の入口から出口にかけての水質の計算、及び表示できる
手段が不可欠であるが、特開平８−３２３３９３号公
報、特開平１０−２３５３３３号公報の下水処理シミュ
レータにはなんら考慮されていない。

【００１７】本発明は上記点に対処して成されたもの
で、そのの目的とするところ目標処理水条件を満たす適
切な生物反応槽の組み合わせや容積などの土木構造や運
転条件の設計を支援できる活性汚泥水処理装置のシミュ
レーション方法および装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、活性汚泥水処理装置における下水の処理工程毎の
下水の同じ水質項目をシミュレーション演算により求め
て下水の処理工程順に表示装置に表示するようにしたこ
とにある。

【００１９】換言すると、本発明は流入下水、処理水と
活性汚泥水処理装置における下水の処理工程毎の下水と
の同じ水質項目をシミュレーション演算により求めて下
水の流下方向順に表示装置に表示するようにしたことに
ある。

【００２０】なお、本発明においては、望ましくは返送
汚泥についても同じ水質項目をシミュレーション演算に
より求めて表示装置に表示し、また、複数種類の水質項
目を同一画面に同時に表示するのが望ましい本発明はこ
のように活性汚泥水処理装置における下水の処理工程毎
の下水の同じ水質項目をシミュレーション演算により求
めて下水の処理工程順（流下方向順）に表示装置に表示
している。

【００２１】生物学的にリンや窒素を除去する下水高度
処理の設計においては、反応槽の分割数、分割されたそ
れぞれの反応槽の長さ、嫌気と好気の多段化、循環の多
段化、さらに流入下水を複数の反応槽に分配して流入さ
せるステップ流入もあるので、検討すべきプラント構成
は数多く存在している。シミュレーションを用いてプラ
ントを設計する場合、単に放流水のリンや窒素を計算し
ただけではプラントがどの程度の除去性能を有している
のか判断できず、最適な構成とサイズの決定は困難であ
る。例えば、嫌気槽と好気槽と最終沈殿池から構成さ
れた「嫌気―好気活性汚泥法」では、下流側の好気槽の
リン摂取性能は、常に上流側の嫌気槽のリン放出量に左
右されており、さらに最終沈殿池内の貯留活性汚泥にお
いてもリンが放出される。仮に好気槽を長くしたときに
除去率が改善されたとしても、単に好気槽のリン摂取量
が増加したのかこれ以外の要因もあるのかは判断できな
い。

【００２２】プラントの一連の反応の結果によって放流
水のリンは変動しているので、本発明のように流入水、
嫌気槽、好気槽、放流水、返送汚泥に残留しているリン
を提示することによって、除去性能を向上させるには何
処の槽の容積を検討すれば良いかが明確になり、最適設
計を容易に行なえる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は本発明を活性汚泥プロセス
のシミュレーション装置に適用した一実施例である。

【００２４】図１は、嫌気槽１ａ，無酸素槽１ｂ，好気
槽１ｃの３槽の生物反応槽１と、好気槽１ｃから無酸素
槽１ｂに循環する嫌気―無酸素―好気法を示している。

【００２５】流入下水は沈砂池（図示せず）にて土砂、
ゴミなど大きな固形物を沈降除去したのち、最初沈殿池
（図示せず）に流入する。最初沈殿池では固形物を沈降
除去し、有機物、アンモニア性窒素、リンなどを含む上
澄み液は生物反応槽１への流入水３として送られる。

【００２６】生物反応槽１には最初沈殿池からの流入水
３と返送汚泥管５からの返送汚泥（活性汚泥）が流入
し、撹拌混合が行われる。一方、生物反応槽１には、送
気管１２、送気装置１３を介してブロワ１１から空気が
送気される。さらに、生物反応槽１では、循環ポンプ８
によって循環汚泥管９を介して好気槽１ｃから無酸素槽
１ｂへ汚泥を循環する。ここで、嫌気槽１ａには溶存酸
素（DO）と硝酸性窒素（NO３）がともに存在しない状態
であり、主にりん（PO4-P）の放出反応が進行する。

【００２７】嫌気槽１ａにおいて活性汚泥は体内に蓄積
していたりんを加水分解して下水中に放出する。また，
活性汚泥はリン放出と同時に有機物を吸着し菌体内に蓄
積する。この生物反応によって，嫌気槽１aではリンが
増加し，有機物が減少する。

【００２８】無酸素槽１bには嫌気槽１aから流出した下
水と返送汚泥の混合水、及び好気槽１cからの循環水が
流入し、機械撹拌設備（図示せず）で撹拌混合される。
無酸素槽１ｂでは好気槽１ｃから硝酸性窒素（NO３）が
循環され、かつ溶存酸素の存在しない環境になり、硝酸
性窒素は還元されて窒素ガス（N2）として大気中に放出
される。これを脱窒反応と呼んでいる。

【００２９】好気槽１cの底部には散気管１３が設置さ
れており、ブロワ１１から空気管１２を介して送気され
た空気が散気管１３によって散気し、好気槽１c内の下
水と活性汚泥からなる混合液を撹拌するとともに酸素を
供給する。好気槽１c内の混合液の汚濁物質は、酸素供
給により活発化した活性汚泥の働きにより処理される。
例えば、活性汚泥は有機物を吸着し、供給された空気中
の酸素を吸収して有機物を酸化分解して炭酸ガスと水に
する。また、りんは好気条件において、活性汚泥中の菌
体内に蓄積され、嫌気槽１aで放出された以上に摂取さ
れて流入下水中の濃度よりも減少する。また、アンモニ
ア性窒素は硝酸性窒素に酸化される。これを硝化反応と
呼んでいる。なお、これら有機物、リン、アンモニア性
窒素などの汚濁物質の一部は活性汚泥の増殖にも利用さ
れる。

【００３０】このような生物反応槽１での生物反応後の
処理水は最終沈殿池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、上澄液を塩素消毒した後、放
流管１０によって放流する。最終沈殿池２の沈降汚泥の
一部は返送ポンプ４によって返送汚泥管５を介して生物
反応槽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、返送汚泥量と流入下水量の比
率の制御によって運転される。循環ポンプ８は、循環液
量の制御や、循環液量と流入下水量の比率の制御によっ
て運転される。余剰ポンプ６は、余剰汚泥量の制御や、
余剰泥量と流入下水量の比率の制御によって運転され
る。ブロワ１１は、ブロワ風量の制御、好気槽１ｃの溶
存酸素の制御によって運転される。

【００３１】以上説明した嫌気―無酸素―好気法を対象
としたシミュレータ（シミュレーション装置）２０の構
成について図１にて説明する。

【００３２】シミュレータ２０はデータ設定装置３０、
データベース４０、演算装置５０、データ編集手段６
０、時刻設定手段６２、入出力装置７０から構成され
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。

【００３３】データ設定装置３０はシミュレーションに
必要なデータを入出力装置７０のキーボード７１または
マウス７２を用いて入力される。データ設定装置３０に
入力されるシミュレーションデータはモニタ７３に表示
される。

【００３４】流入条件設定手段３１は流入下水量と流入
水質の濃度を設定する。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。

【００３５】反応槽寸法設定手段３２は生物反応槽１の
有効幅、有効長さおよび有効水深の寸法データを設定す
る。反応槽分割数設定手段３３は生物反応槽１の分割数
および分割された各反応槽１ａ，１ｂ，１ｃの長さを設
定する。嫌気・好気槽設定手段３４は、分割した各反応
槽１ａ，１ｂ，１ｃに空気を供給するか否かを設定す
る。本実施例では嫌気槽1a、無酸素槽１ｂには空気を供
給しない設定とし、好気槽１ｃには供給するように設定
している。

【００３６】循環ルート設定手段３５は生物反応槽１内
での循環ルートを、また循環汚泥量設定手段３６は反応
槽１内での汚泥循環量を設定する。運転条件設定手段３
７はブロワ１１から生物反応槽１への送風量、沈殿池２
から嫌気槽1aへの返送汚泥量、余剰汚泥量などの運転条
件を設定する。

【００３７】このようなデータ設定装置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。

【００３８】モデル演算装置５０はデータベース４０に
格納されたシミュレーション条件に基づき、生物モデル
演算手段５１、輸送モデル演算手段５２および風量モデ
ル演算手段５３を用いて、生物反応槽、最終沈殿池、返
送汚泥、及び余剰汚泥の水質、汚泥濃度及び流量をシミ
ュレーション計算し、その結果をデータベース４０に格
納する。生物モデル演算手段５１は、生物反応によっ
て変化する水質および汚泥濃度の変化を計算する。生物
モデル演算手段５１としては、国際水環境協会（IAWQ）
が発表した「活性汚泥モデルNO2」などで公知のモデル
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することもできる。

【００３９】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は送風量から好気槽１ｃに供給される溶存酸素を
計算する。

【００４０】これら生物モデル演算手段５１、輸送モデ
ル演算手段５２および風量モデル演算手段５３で構成さ
れるモデル演算手段３０の計算結果はデータベース４０
に格納される。

【００４１】データ編集手段６０は、データベース４０
に格納されたシミュレーション演算データを参照しデー
タ編集を行いモニタ７３に出力する。データ編集手段６
１はデータベース４０の水質データを参照してデータ編
集を行う。棒グラフ、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編集した水質データ
を入出力手段７０に送信する。

【００４２】図２にデータ編集手段６０による水質デー
タの画面表示例を示す。図２は生物反応槽１を５つの反
応槽に分割した場合におけるモニタ７３への表示例を示
している。

【００４３】モニタ７３には、流入水（流入下水）、分
割された反応槽（No1〜5）、最終沈殿池２からの放流
水、及び返送汚泥の水質を下水の処理工程順（下水の流
下順）に表示している。図２は、時刻１０：００におけ
るリン除去過程を把握するために必要なデータを１画面
に表示している。

【００４４】図２において、横軸は位置を表し、縦軸は
水質を表す。下水の流下方向に向う水質の変動を表現す
るために横軸は左から右に流入水、反応槽No.1、反応槽
No.2、反応槽No.3、反応槽No.4、反応槽No.5、放流水、
返送汚泥とし、各位置に於ける溶存酸素（ＤＯ）、有機
物（Ｔ−ＢＯＤ）、リン（ＰＯ４−Ｐ）を同時に表示す
る。

【００４５】横軸の反応槽数は、反応槽分割設定手段３
３において設定された値に従って自動的に変更する。な
お、図２はデープロットによって下水の流下方向の水質
を表示しているが、棒グラフや他の表示形式を用いても
よいし、嫌気、無酸素、好気においてプロットを色分け
し、生物生息の環境条件を同時に明示することもでき
る。また、指定した時刻の水質を表示しても良いし、流
入水の時刻を基本時間として各流下位置に達するまでの
遅れ時間を計算して表示しても良いし、２４時間の平均
値を表示しても良い。

【００４６】図３に、データ編集手段６０がモニタ７３
に表示する水質データの他の画面表示例を示す。

【００４７】図３は生物反応槽１を５つに分割した場合
のモニタ７３への表示例である。図３は時刻１０：００
における窒素除去を把握するために必要なデータを１画
面に表示している。

【００４８】図３において、下水の流下方向に向う水質
の変動を表現するために横軸は左から右に流入水、反応
槽No.1、反応槽No.2、反応槽No.3、反応槽No.4、反応槽
No.5、放流水、返送汚泥とし、各位置に於ける溶存酸素
（ＤＯ）、有機物（Ｔ−ＢＯＤ）、アンモニア性窒素
（ＮＨ４−Ｎ）、硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）を同時に表
示する。

【００４９】図４に嫌気・好気槽設定手段３４による設
定画面例を示す。図４は生物反応槽１を５つに分割した
場合のモニタ７３への表示例である。

【００５０】モニタ７３には分割された反応槽（No1〜
5）、ブロワ１１、送気管１２、送気装置１３、及び調
整弁１４のシンボルを表示する。調整弁１４のシンボル
をマウス７２をクリックすることによって送気の有無、
並びに送気量の割合を設定する。例えば、調整弁１４の
開度範囲が０〜１００％のとき、開度０％の場合は嫌気
槽、それ以外は好気槽になり、調節弁開度が大きけれ
ば、それだけ送気量の割合も多くなる。嫌気槽と好気槽
は、槽の色、調整弁の色、あるいは泡のシンボルの有無
などで区別する。

【００５１】図５に時刻設定手段６２による設定画面例
を示す。図５は時刻設定手段６２の設定をモニタ７３に
表示したときの一例で、表示する水質データの時刻を
２：００に設定し、１画面に表示可能な水質一覧の中か
らりん（PO4-P）を選択した例である。

【００５２】図６にシミュレーション手順のフロー図を
示す。

【００５３】図６において、ステップＳ１では、流入条
件設定手段３１で流入水量および流入水質（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、反応槽寸法設定
手段３２によって生物反応槽の幅、水深、長さを設置
し、反応槽分割設定手段３３によって生物反応槽の分割
数と、各槽の長さを設定する。ステップＳ３では、嫌気
・好気槽設定手段３４によって各反応槽の送気有無を設
定し、循環液がある場合には循環ルートと循環量を設定
する。以上の設定によって生物反応槽の構造が定義され
る。

【００５４】ステップＳ３からステップＳ４に移行し
て、運転条件設定手段３７によって返送ポンプ４の制御
条件（返送汚泥量または返送率の目標値）、余剰ポンプ
６の制御条件（余剰汚泥量または余剰汚泥率目標値）、
及びブロワ１１の制御条件（送気量または溶存酸素濃度
目標値）を設定し、また、循環汚泥量設定手段３６は循
環ポンプ８の制御条件（循環液量または循環率目標値）
を設定する。

【００５５】ステップＳ５では、これまでのシミュレー
ション設定条件に基づいてモデル演算手段５０がシミュ
レーションを実行し、生物反応槽１や放流水の水質、生
物反応槽内の汚泥濃度、返送汚泥濃度、余剰汚泥濃度な
どを計算する。ステップＳ５からステップＳ６に移行
し、データ編集手段６０、時刻設定手段６２によって流
入水、生物反応槽、放流水、返送汚泥の水質を編集して
モニタ７３に表示する。

【００５６】ステップＳ７では、放流水の有機物、窒
素、りんの値が許容範囲内かを判定する。放流水質の目
標値は処理場によって項目も値も異なるが、例えば全窒
素１０mg/L、リン０．５mg/L、有機物（BOD）１０mg/L
程度が目安とされている。ステップＳ７で許容範囲内と
判定するとステップＳ８に進み、許容範囲外であればス
テップＳ４に戻り運転条件を変更して再度ステップＳ
５，Ｓ６の処理を繰返し実行する。

【００５７】ステップＳ８において、好気槽における硝
酸性窒素の生成とアンモニア性窒素の減少、無酸素槽に
おける硝酸性窒素の残量から窒素除去工程が良好の場合
は適切と判断しステップＳ９に進み、硝化不足あるいは
硝化過剰などによって不適と判定した場合は処理が不適
と判断しステップＳ４に戻る。

【００５８】ステップＳ９では下水の流下方向のリンと
有機物の水質変化からリンの放出と過剰摂取がバランス
良く進行している場合は適切と判定し、適切な下水高度
処理が決定できたのでシミュレーションを終了する。ス
テップＳ９でリン放出が不十分などリン除去工程が不良
の場合は、ステップＳ４に戻る。

【００５９】なお、ステップＳ８の判定を放流水質とし
たが、除去率ととしてもよく、また運転時の使用電力量
から判定することもできる。ステップＳ８とＳ９の判定
においても運転時の使用電力量から判定してもよく、ま
た、ステップＳ７、Ｓ８、及びＳ９の判定は、人間が実
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。

【００６０】このようにして活性汚泥プロセスのシミュ
レーションを行うのであるが、生物反応槽の分割、嫌気
・好気槽の組合せ、及び運転条件を色々と変えて試行
し、流入水、それぞれの反応槽、放流水、返送汚泥の順
に水質の変動を表示することによって、プロセス内の水
質変動を的確に把握できる。プロセス全体が最適な除去
性能を発揮するためには、何処の土木構造や運転条件を
改善すべきか容易に把握できる。また、上流側の反応が
下流側に与える影響を把握できるので、プロセスを総合
的に判断できる。

【００６１】最終沈殿池２からの放流水は活性汚泥が沈
降分離した後の上澄液のため、生物学的なリン・窒素反
応は進行しないが、最終沈殿池内に沈殿貯留した活性汚
泥は嫌気状態になるので、脱窒反応によって硝酸性窒素
は低下し、リン放出によってリンは増加する。すなわ
ち、生物反応槽１からの流出水質と最終沈殿池２の汚泥
貯留時間によって、リン窒素の除去率は変化するが、そ
の状況は最終沈殿池２から引抜かれた返送汚泥水質に表
れており、放流水と返送汚泥の水質を並べて表示するこ
とによってプラント全体の除去率の中で最終沈殿池に依
存している分を的確に把握できる。最終沈殿池の汚泥貯
留時間は、最終沈殿池２の寸法や返送汚泥量や余剰汚泥
量によって決るため、流入下水から放流水の水質に加え
て返送汚泥の水質を表示することは窒素除去性能を高め
るための最終沈殿池２の寸法の最適化や返送汚泥量の最
適化にも有効である。

【００６２】なお、上述の実施例は循環式硝化脱窒処理
装置について説明したが、他の活性汚泥水処理装置であ
っても同様な効果が得られることは明らかなことであ
る。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、活性汚泥水処理装置に
おける下水の処理工程毎の下水の同じ水質項目をシミュ
レーション演算により求めて下水の処理工程順（流下方
向順）に表示装置に表示するようにしているので、一連
の反応の結果によって変動している放流水の水質項目の
除去性能を向上させるには何処の槽の容積を検討すれば
良いかが明確になり、最適設計を容易に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明によるシミュレーション結果を示す画面
表示例である。

【図３】本発明によるシミュレーション結果を示す画面
表示例である。

【図４】本発明によるシミュレーション条件を示す画面
表示例である。

【図５】本発明による時刻の設定を示す画面表示例であ
る。

【図６】本発明によるシミュレーション手順を示すフロ
ー図である。

【符号の説明】

１…生物反応槽、２…最終沈殿池、３…流入水、１１…
ブロワ、１３…送気装置、１４…調整弁、２０…シミュ
レータ、３０…データ設定手段、３１…流入条件設定手
段、３２…反応槽寸法設定手段、３３…反応槽分割設定
手段、３４…嫌気・好気槽設定手段、３５…循環ルート
設定手段、３６…循環汚泥量設定手段、３７…運転条件
設定手段、４０…データベース、５０…モデル演算手
段、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、６２…時刻設定手段、７０…入出力装置、７１…キ
ーボード、７２…マウス、７３…モニタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D028 AA08 AB00 BB07 BC18 BC28 CA01 CA07 CA09 CA11 CA12 CC00 CC05 CC07 CD01 CD08 CE03 4D040 BB05 BB32 BB57 BB65 BB66 BB72 BB91

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の嫌気槽と好気槽に区分して仕切られ
ている生物反応槽で処理された下水を沈殿池に導き固液
分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に沈
降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにした
活性汚泥水処理装置のシミュレーションを行うものであ
って、前記活性汚泥水処理装置における前記下水の処理
工程毎の前記下水の同じ水質項目をシミュレーション演
算により求めて前記下水の処理工程順に表示装置に表示
するようにしたことを特徴とする活性汚泥水処理装置の
シミュレーション方法。
【請求項２】複数の嫌気槽と好気槽に区分して仕切られ
ている生物反応槽で処理された下水を沈殿池に導き固液
分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に沈
降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにした
活性汚泥水処理装置のシミュレーション装置において、
前記活性汚泥水処理装置における前記下水の処理工程毎
の前記下水の同じ水質項目をシミュレーション演算によ
り求めて前記下水の処理工程順に表示装置に表示するよ
うにしたことを特徴とする活性汚泥水処理装置のシミュ
レーション装置。
【請求項３】流入下水を複数の嫌気槽と好気槽に区分し
て仕切られている生物反応槽で処理して沈殿池に導き固
液分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に
沈降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにし
た活性汚泥水処理装置のシミュレーション装置におい
て、前記流入下水および前記処理水と前記活性汚泥水処
理装置における前記下水の処理工程毎の前記下水の同じ
水質項目をシミュレーション演算により求めて前記下水
の流下方向順に表示装置に表示するようにしたことを特
徴とする活性汚泥水処理装置のシミュレーション装置。
【請求項４】流入下水を複数の嫌気槽と好気槽に区分し
て仕切られている生物反応槽で処理して沈殿池に導き固
液分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に
沈降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにし
た活性汚泥水処理装置のシミュレーション装置におい
て、前記流入下水、前記活性汚泥水処理装置における前
記下水の処理工程毎の前記下水、前記処理水および前記
返送汚泥の同一時刻における同じ水質項目をシミュレー
ション演算により求めて前記下水の流下方向順に表示装
置に表示するようにしたことを特徴とする活性汚泥水処
理装置のシミュレーション装置。
【請求項５】複数の嫌気槽と好気槽に区分して仕切られ
ている生物反応槽で処理された下水を沈殿池に導き固液
分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に沈
降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにした
活性汚泥水処理装置のシミュレーションを行うものであ
って、シミュレーションの条件データを設定するデータ
設定手段と、前記シミュレーション条件データに基づき
前記活性汚泥水処理装置のシミュレーション動作を実行
するモデル演算手段と、前記モデル演算手段のシミュレ
ーション演算により求められた前記下水の処理工程毎の
前記下水の同じ水質項目を前記下水の処理工程順に表示
装置に表示するデータ編集手段とを具備することを特徴
とする活性汚泥水処理装置のシミュレーション装置。
【請求項６】流入下水を複数の嫌気槽と好気槽に区分し
て仕切られている生物反応槽で処理して沈殿池に導き固
液分離を行い上澄水を処理水として放流し前記沈殿池に
沈降した活性汚泥を前記生物反応槽に返送するようにし
た活性汚泥水処理装置のシミュレーションを行うもので
あって、シミュレーションの条件データを設定するデー
タ設定手段と、前記シミュレーション条件データに基づ
き前記循環式硝化脱窒処理装置のシミュレーション演算
を実行するモデル演算手段と、前記モデル演算手段のシ
ミュレーション演算により求められた前記流入下水およ
び前記処理水と前記活性汚泥水処理装置における前記下
水の処理工程毎の前記下水との同じ水質項目を前記下水
の流下方向順に表示装置に表示するデータ編集手段とを
具備することを特徴とする活性汚泥水処理装置のシミュ
レーション装置。