JP2001334287A - 活性汚泥プロセスのシミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】活性汚泥処理プロセスにおいて、曝気装置や溶
存酸素計の組み合わせや、その運転条件などを支援でき
るシミュレーション装置を提供する。 【解決手段】シミュレータ２０では、土木、機械、計
装、運転の構成を容易に変更でき、水質の観点から最適
設計を探索する。このため、反応槽寸法設定手段３２、
曝気装置位置設定手段３３、運転条件設定手段３７など
によって条件を設定した後に、計装演算手段４０によっ
てシミュレーションを繰り返し、最適な下水高度処理を
選定する。この結果、プロセス内の水質変動を把握で
き、プロセス全体が最適な除去性能を発揮するために
は、何処の土木構造や機械、計装、運転条件を改善すべ
きか容易に把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
ンを行う活性汚泥プロセスのシミュレーション装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】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。生物学的な窒素除去機構を利
用した下水高度処理とは、生物反応槽に溶存酸素の存在
しない状態（無酸素状態）を作り出し、酸素が存在する
好気状態と組合せて窒素除去を実現する方法である。

【０００３】代表的な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。また、小規模下水処理場に適用されてい
る「オキシデーションディッチ法」は、水深の浅い無終
端水路を生物反応槽とし、曝気装置の酸素供給を制御す
ることにより、反応槽内に好気ゾーンと無酸素ゾーンを
作り、窒素を除去する方法である。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。

【０００４】地方への下水道の普及に伴い、新規処理場
に採用されている処理方法として、オキシデーションデ
ィッチ法（以下OD法と略す）が著しく多くなっている。
OD法は、最初沈殿池を設けず、機械式曝気装置を有する
水深の浅い無終端水路を反応タンクとして、低負荷条件
で活性汚泥処理を行い、最終沈殿池で固形分離を行う下
水処理方式である。OD法に用いられる曝気装置は活性汚
泥処理に必要な酸素を供給するほか、生物反応槽である
オキシデーションディッチ（以下OD槽と略す）内の活性
汚泥と流入下水を混合撹拌し、混合液に流速を与えてOD
槽内を循環させるとともに活性汚泥を沈降しないように
する。OD法は固形物滞留時間（SRT）が長く、硝化反応
が進みやすいために、窒素除去性能に優れている。

【０００５】OD法の運転方式では、OD槽を好気ゾーンと
無酸素ゾーンに分割して行う連続曝気と、時間によって
曝気装置は曝気と無酸素撹拌を交互に行う間欠曝気があ
げられる。連続曝気の窒素処理は、好気ゾーンでの硝化
反応と、嫌気ゾーンでの脱窒反応を利用するものであ
り、窒素の除去性能はこの微妙な好気ゾーンと嫌気ゾー
ンのバランスに左右される。間欠曝気での窒素処理は、
エアレーション装置の曝気時間帯で硝化反応を、無酸素
撹拌時間帯で脱窒反応を組合せる仕組みであり、窒素の
除去性能は曝気装置の曝気スケジュールに依存する。従
来、OD法の窒素処理はOD槽を好気ゾーンと無酸素ゾーン
に分割して行う連続運転が主流であったが、近年、好気
ゾーンと無酸素ゾーンに分けることができない小容量の
OD槽が増えていることから、間欠曝気による自動制御も
検討されるようになった。

【０００６】OD法は負荷変動に強く、窒素除去に優れて
いると言われているが、連続運転、間欠運転のどちらも
OD槽内の硝化・脱窒反応を適切に維持しなければ、高い
窒素除去率を得ることができない。有機物、リン、窒素
除去を目的とした下水高度処理は、関連している各種微
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。特に、好気条件すなわち溶存酸素濃度をどの
ように制御すれば、放流水中の窒素除去を維持できるか
については非常に重要である。

【０００７】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
ていない流入下水の水質と量、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
を講じている。例えば、下水高度処理施設設計マニュア
ル（案）や、小規模下水道計画・設計・維持管理指針と
解説などの指針によれば、稼動している一部の処理場の
実績値を用いて各種高度処理方式に所要の設計法や運転
管理法を提供しているが、流入水条件や方式の異なる他
の処理場への適用には課題があった。

【０００８】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、
海外では1995年、国際水環境協会（IAWQ）が発表した活
性汚泥モデルNo.2（IAWQ：IAWQ Scientific and Techni
cal Report No.3,Activated Sludge Model No.2,1995）
が提案されている。また、特開平８−３２３３９３号公
報、特開平１０−４３７８７号公報のように、下水処理
プロセスシミュレータによって水質を計算する方法が提
案されている。

【０００９】

【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NO.２
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しているのみで、このモデルを
用いたシミュレータを提示しているわけではない。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。

【００１０】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
況を把握できないので、曝気装置と溶存酸素の計測位置
の関係などの計装条件や、曝気・非曝気などの運転条件
が適切であるか否かは判断できない。また、OD法への適
用についてはなんら記載されていない。

【００１１】特開平１０−４３７８７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１０−４３７８７にはOD槽を
複数の完全混合槽に分割されたとき、流れに伴う物質収
支の概念について記載されているのみで、土木構造や機
器構成を考慮しておらず、曝気装置の位置と放流水質の
関係、DO制御の最適化は利用不可能である。

【００１２】一方、窒素由来の水質汚濁の防止には、好
気状態での硝化反応と無酸素状態での脱窒反応との２つ
工程をバランスよく行わないと高い窒素除去率が得られ
ない。このために、OD槽の形状や、OD槽の水路長や、曝
気装置の組合せは非常に重要である。さらに、曝気装置
を連続運転しDO槽内に好気ゾーンと無酸素ゾーンを常に
形成させる連続曝気方式と、曝気装置の曝気と非曝気を
繰り返すことによってOD槽全体を好気・無酸素とする間
欠曝気方式のそれぞれにおいて、OD槽内の溶存酸素をど
のように維持すれば窒素除去率が高くできるのかは、OD
槽の形状、水路長、曝気装置の仕様、DO計の配置から判
断せねばならない。このとき、DO槽の混合液は短い時間
でOD槽内を周回するので、OD槽内における基質や溶存酸
素の流動も十分考慮せねばならない。例えば、曝気装置
から供給される溶存酸素は、微生物反応に消費されなが
らOD槽内を周回するため、曝気装置から流下するに従っ
て、溶存酸素は徐々に低下する。連続曝気の場合、DOの
濃度勾配は好気ゾーンと無酸素ゾーンになり、硝化と脱
窒に直接影響を与える。DOの管理は硝化と脱窒の生物反
応は大きな影響を与え、窒素の除去性能の限界を決めて
しまう。

【００１３】このように、土木構造、曝気装置、DO計の
配置、及びDO目標値などの緒条件から、窒素除去性能を
計算提示できる手段が不可欠であるが、特開平１０−４
３７８７の下水処理シミュレータにはこれらに対する考
慮がない。

【００１４】このように、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、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、機器の配置や仕様の最適条件を探索し、
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、特開平８−３２３３９３号公報、特開平
１０−４３７８７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。

【００１５】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、目標処理水条件を満たす適切な生物反応槽
の土木構造、曝気装置、計装、運転条件の設計を支援で
きる活性汚泥プロセスのシミュレーション装置を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、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プロセスのシミュレーション装置
であって、生物反応槽内の曝気装置の位置を設定する曝
気装置位置設定手段と、曝気装置の溶存酸素供給能力を
設定する曝気仕様設定手段と、生物反応槽の水質を演算
するモデル演算装置と、該演算装置の演算結果に基づい
てDO計測位置とDO目標値を演算する計装演算手段を具備
したことを特徴とする。

【００１７】また、前記計装演算手段は、水質除去率を
演算する除去率演算手段（実施例では、窒素除去率演算
手段）を具備し、該除去率演算手段による除去率が最大
となるDO計測位置とDO目標値を結果として出力させ、曝
気装置とDO計の位置関係を的確に把握できる。あるい
は、前記計装演算手段は、DO計測位置を変化させる位置
移動手段と、DO目標値を変化させる目標値自動演算手段
を具備し、DO計測位置とDO目標値の最適条件を自動的に
探索できる。

【００１８】また、前記位置移動手段は、DOを前記曝気
装置設置位置を基準に流下方向に移動させながら実施す
ることを特徴とする。また、前記除去率演算手段は、曝
気装置をDOを目標値として運転した場合の窒素除去率を
計算することを特徴とする。また、前記計装演算手段
は、判定手段を具備し、前記水質除去率が高くかつ電力
量が低いDO計測位置とDO目標値を結果として出力するこ
とを特徴とする。

【００１９】本発明によれば以下のような作用効果があ
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、
最適な構成と運転方法の決定は難しい。例えば、OD法の
窒素除去性能は、好気と無酸素ゾーンにおける反応に左
右されており、これを定量的に評価しなければならな
い。窒素除去性能は、流入水質条件、OD槽の構造、曝気
装置の仕様と位置、DO計の位置によって異なるので、単
に放流水質から仮に窒素除去率が改善されたことが分か
ったとしても、その要因がどこにあるのかは判断できな
い。プラントの一連の反応の結果によって放流水の窒素
は変動しているので、従来技術のように１箇所の水質を
表示するのではなく、本発明のように土木、機械、計装
の整合を提示することによって、除去性能を向上させる
ことが明確になり、最適設計を容易に行なえる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図２は本発明を適用する活性汚泥
プロセスの一例である。長円形オキシデーションディッ
チ法（OD法）の例で、有機物、アンモニア性窒素、リン
などを含む流入汚水は生物反応槽１への流入水３として
送られる。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。生物反応槽１は、深さ1.0〜2.5m
程度の環状あるいは長円形の水路を設けている。曝気装
置９は、生物反応槽１の活性汚泥反応に必要な酸素を供
給するほか、生物反応槽１の活性汚泥と流入水３を混合
撹拌し、混合液に流速を与えて無終端水路の生物反応槽
１内を循環させるとともに汚泥を沈降しないようにす
る、いわば、曝気と撹拌の２つ機能を有する。曝気装置
９には、横軸式、縦軸式、スクリュー式、散気方式など
様々の方式があり、水面を撹拌混合したり、空気を送り
込むことによって酸素を供給している。

【００２１】曝気装置９の曝気運転方式には、事前に設
定したスケジュールに従って曝気と非曝気を繰り返すタ
イマー方式や、溶存酸素濃度（DO）計１０を配置し、こ
の計測データに基づいて曝気と非曝気を自動的に繰り返
すDO制御方式制御がある。ＤＯ制御方式には連続曝気と
間欠曝気の２つがある。連続曝気は生物反応槽１の前半
を好気状態に、後半を無酸素状態に保ち、一つの生物反
応槽内において硝化反応と脱窒反応を同時に行う方式で
ある。ＤＯ目標値を維持するように曝気装置９の曝気と
非曝気を繰り返す。一方、間欠曝気は目標DOに達するま
で曝気を継続して生物反応槽１全体を好気状態にし、目
標DOに達した後はしばらく非曝気として無酸素状態とす
ることで、硝化反応と脱窒反応を交互に繰り返す。

【００２２】曝気されている時間は、生物反応槽１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、流入下水中の
アンモニア性窒素は硝酸性窒素（NO３）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、ア
ンモニア性窒素、リン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。

【００２３】非曝気の時間は、曝気装置９は撹拌混合の
みを行う。この時、生物反応槽１内では、曝気時間帯に
生成された硝酸性窒素（NO３）がDOの存在しない環境に
置かれ、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。こ
のように、アンモニア性窒素は、硝化反応と脱窒反応を
経て水中から除去される。

【００２４】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
澄み液を塩素消毒した後、放流管８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OD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、事前に設
定したタイマー引き抜きのスケジュールに従って運転さ
れる。余剰ポンプ６は、余剰汚泥量の制御や、事前に設
定したタイマー引き抜きのスケジュールによって運転さ
れる。

【００２５】以上説明したDO法を対象としたシミュレー
タ２０の構成について説明する。図１は本発明の一実施
例によるシミュレータの機能ブロック図を示す。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。また、モニ
タ７３は、データベース６０に格納されたデータを棒グ
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表示する。

【００２６】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、DO、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。反応槽寸法
設定手段３２は生物反応槽１の水路幅、水路長さおよび
有効水深の寸法データを設定する。曝気装置位置設定手
段３３は生物反応槽１のなかの曝気装置９の位置を設定
する。曝気仕様設定手段３５は、曝気装置９の酸素供給
性能と撹拌性能を設定する。酸素供給性能は例えば、酸
素総括移動係数、酸素溶解効率などである。また、撹拌
性能は例えば、生物反応槽１内に与える流速である。運
転条件設定手段３７は曝気装置の曝気と非曝気の運転方
法、沈殿池２から生物反応槽１への返送汚泥量、余剰汚
泥量などの運転条件を設定する。これらのシミュレーシ
ョン条件はデータベース６０に格納される。

【００２７】モデル演算装置５０はデータベース６０に
設定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DO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６０に格納
する。

【００２８】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（IAW
Q）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。

【００２９】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、曝気装置の仕様に基づいてプ
ロセス全体の流量の変化を計算する。溶存酸素モデル演
算手段５３は曝気装置から生物反応槽１に供給されるDO
を計算する。これら生物モデル演算手段５１、輸送モデ
ル演算手段５２および溶存酸素モデル演算手段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
６０に格納される。

【００３０】計装演算手段４０は、データベース６０に
格納されたシミュレーション条件を参照してモデル演算
装置５０を用いて例えば窒素のシミュレーションを実行
し、その計算結果から、DO計測位置と制御目標値を演算
し、データベース６０に格納する。計装演算手段４０
は、位置移動手段４６、目標値設定手段４７、窒素除去
シミュレーション手段４８、判定手段４９から構成され
ている。

【００３１】位置移動手段４６は、生物反応槽内のDO濃
度計の位置を移動し、曝気装置とDO計の相対位置を自動
的に変化させる。目標値設定手段４７は、DO目標値を自
動的に変化させる。窒素除去シミュレーション手段４８
は、位置移動手段４６によるDO計の位置と目標値設定手
段４７によるDO濃度目標値の条件、及びデータベース６
０に格納されたシミュレーション条件に従って除去率を
計算する。判定手段４９は窒素除去シミュレーション手
段４８の結果から、例えば窒素除去率が高くかつ曝気装
置の動力費用が低い条件を抽出し、データベース６０に
格納する。

【００３２】図３に窒素除去率のシミュレーションの実
施例を示す。DO目標値を変更した場合の、窒素除去率の
シミュレーション結果の一例である。図３(a)は、曝気
装置の流下方向の一個所にDO計を設置し、このDO計の値
が目標値を維持できるように曝気装置の曝気、非曝気を
制御させて窒素除去率を計算した。さらに、DOの目標値
を段階的に変化させて、窒素除去率の変化をプロットす
ると、除去率を最大とするDOの目標値の関係を求めるこ
とができる。このように、DOの目標値を適切に設定する
ことによって、窒素除去率を最大にすることができるこ
とをシミュレーションと実験によって見出した。また、
図３(b)は、DOの目標値を段階的に変化させて、曝気装
置の運転に要した電力量を計算した一例である。

【００３３】図４に窒素除去率のシミュレーションの複
数例を示す。図４(a)は、図３で説明したDO目標値と窒
素除去率のシミュレーションを、DO計の位置を変えて実
施した例である。DO計の位置によって、除去率を最大に
保つためのDO目標値が変化することも、シミュレーショ
ンと実験によって見出した。

【００３４】なお、図４(b)にDO計の位置を示すよう
に、曝気装置をNo.４に配置し、No.２，No.３位置にDO
計を設置すると、図４（a）に示すように窒素除去率を
最大にするためのDO目標値が一義的に決定できる。しか
し、DO計をNo４の位置に設置した場合のDO目標値はゼロ
になるため、DO制御には不適な場所と判断できる。この
ように、シミュレーションを用いて窒素除去率とDO目標
値の相関関係を計算することによって、適切なDO計の設
置場所を判定できる。

【００３５】図５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。OD槽を１２の位置に分割した場
合におけるモニタ７３への表示例を示している。モニタ
７３には、流入水（流入下水）、分割された反応槽（No
1〜12）、最終沈殿池２からの放流水、及び返送汚泥の
構成を表示している。図５では、シミュレーションによ
って決定した曝気装置とDO計の位置を表示している。

【００３６】次に、シミュレータの動作を説明する。図
６はシミュレータの動作を示す一実施例のフローチャー
トである。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
て生物反応槽の水路長、幅、有効水深などを設置する。
ステップＳ３では、曝気装置の位置と溶存酸素供給に関
する仕様を設定する。ステップＳ４では、運転条件定手
段３７によって返送ポンプ４の制御条件（返送汚泥量、
返送率の目標値、タイマー引抜き）、余剰ポンプ６の制
御条件（余剰汚泥量、余剰汚泥率目標値、タイマー引抜
き）を設定する。

【００３７】以上のシミュレーション設定条件に基づい
て、計装演算手段４０がシミュレーションを開始する。
ステップＳ５では位置移動手段４６が生物反応槽内でDO
計の位置を定める。初期は、曝気装置の位置であり、シ
ミュレーションの過程において段階的に流下方向に移動
させる。ステップ６では、DO計の制御目標値を定める。
初期値は例えば0.01mg／Lを設定する。

【００３８】ステップ７ではシミュレーションを実行
し、窒素除去率を計算する。ステップＳ７からステップ
Ｓ８に移行し、ステップＳ８では制御目標値が設定上下
限内をすべて設定したかを判定し、設定上下限内すべて
実施と判定するとステップS９に移行し、未済と判定す
るとステップ５に戻り、再度設定値を変更してステップ
S７の処理を繰り返し実行する。

【００３９】ステップS９では、窒素除去率が最も高い
場合のDO目標値を抽出する。ステップS１０では、DO計
の位置が生物反応槽内のすべての範囲を移動したかを判
定し、範囲内すべて実施と判定するとステップS１１に
移行し、未済と判定するとステップ５に戻り、再度設定
値を変更してステップS６からステップS9の処理を繰り
返し実行する。

【００４０】ステップＳ１１では、窒素除去率が最大と
するDO計の位置と、DO目標値を抽出する。例えば全窒素
除去率８０％以上程度が目安とされている。

【００４１】ステップＳ１２では、データ編集手段６
０、時刻設定手段６２によって、DO計の位置、目標値
を、流入水、生物反応槽、放流水、返送汚泥の水質と一
緒に編集してモニタ７３に表示する。また、曝気装置の
電力量、曝気・非曝気時間なども表示する。

【００４２】なお、ステップＳ１１の判定を除去率とし
たが、放流水質としてもよく、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Ｓ５とＳ１０、及びＳ６とS８の判定は、
ソフトウエアによって自動的に実行したが、人間が実行
しても良い。

【００４３】以上のシミュレーションを、生物反応槽の
寸法、曝気の位置、及び運転条件を変えて試行し、プロ
セス内の水質変動を把握できる。この結果、プロセス全
体が最適な除去性能を発揮するためには、どこの機器仕
様、機器配置、運転条件を改善すべきか容易に把握でき
る。また、水質除去に必要な電力量も計算できるので、
省エネを含めてプラントを総合的に判断できる。

【００４４】なお、上述の実施例はオキシデーションデ
ィッチ法について説明したが、他の活性汚泥水処理装置
でも同様な効果が得られることは明らかである。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、曝気装置とDO計の位置
関係と運転の最適化が図れるので、流入条件や返送や余
剰などの運転条件と組合わせてシミュレーションを実行
し、有機物、りん、窒素の除去率を容易に高めることが
できる。これによって計画と設計も容易になり、時間を
短縮できる。また、水質除去の観点から既存プラントの
妥当性を評価でき、放流水質基準を満足できる最小面積
や最小コストの算出にも利用できるので、設備の更新に
有効である。また、適切な運転条件の検討を支援するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の活性汚泥プロセスのシミュレーション
装置の一実施例を示す構成図。

【図２】本発明を適用する活性汚泥プロセスの概略の構
成図。

【図３】実施例のシミュレーション結果を示す説明図。

【図４】複数のシミュレーション結果等を示す説明図。

【図５】水質データの画面表示例を示す説明図。

【図６】本発明の一実施例によるシミュレーション手順
を示すフロー図。

【符号の説明】

１…生物反応槽、２…最終沈殿池、３…流入水、４…返
送ポンプ、５…返送汚泥管、６…余剰ポンプ、７…余剰
汚泥管、８…放流管、９…曝気装置、１０…溶存酸素濃
度計、１１…汚泥引き抜き管、２０…シミュレータ、３
０…データ設定装置、３１…流入条件設定手段、３２…
反応槽寸法設定手段、３３…曝気装置位置設定手段、３
５…曝気仕様設定手段、３７…運転条件設定手段、４０
…計装演算手段、４６…位置移動手段、４７…目標値設
定手段、４８…窒素除去シミュレーション手段、４９…
判定手段、５０…モデル演算装置、５１…生物モデル演
算手段、５２…輸送モデル演算手段、５３…溶存酸素モ
デル演算手段、６０…データベース、６３…プラント入
力手段、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 (72)発明者 武本 剛 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 木村 文智 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 Ｆターム(参考） 4D028 AA08 BB03 BD08 BD10 CA09 CA11 CA12 CB01 CB08 CC07 CE03 5B049 EE41

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水を活性汚泥法により処理する下水処
   理場をシミュレーションする装置であって、 生物反応槽内の曝気装置の位置を設定する曝気装置位置
   設定手段と、曝気装置の溶存酸素供給能力を設定する曝
   気仕様設定手段と、生物反応槽の水質を演算するモデル
   演算装置と、該モデル演算装置の演算結果に基づいて溶
   存酸素計測位置と溶存酸素目標値を演算する計装演算手
   段を具備したことを特徴とする活性汚泥プロセスのシミ
   ュレーション装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記計装演算手段は、水質除去率を演算する除去率演算
   手段を具備し、該除去率演算手段による除去率が最大と
   なる溶存酸素計測位置と溶存酸素目標値を出力すること
   を特徴とする活性汚泥プロセスのシミュレーション装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記計装演算手段は、溶存酸素計測位置を変化させる位
   置移動手段と、溶存酸素目標値を変化させる目標値設定
   手段を具備したことを特徴とする活性汚泥プロセスのシ
   ミュレーション装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記位置移動手段は、溶存酸素を前記曝気装置の設置位
   置を基準に流下方向に移動させることを特徴とする活性
   汚泥プロセスのシミュレーション装置。
5. 【請求項５】 請求項２において、 前記除去率演算手段は、溶存酸素を目標値として曝気装
   置を運転した場合の窒素除去率を計算することを特徴と
   する活性汚泥プロセスのシミュレーション装置。
6. 【請求項６】 請求項２において、 前記計装演算手段は、判定手段を具備し、前記水質除去
   率が高くかつ曝気装置の電力量が低い溶存酸素計測位置
   と溶存酸素目標値を結果として出力することを特徴とす
   る活性汚泥プロセスのシミュレーション装置。