JP2004136208A - 水処理装置、水処理方法及び水処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】水中の有機物の吸着処理又は分解処理を安定化するとともに、処理に要するエネルギーロスの低減を図ること。
【解決手段】処理手段（プラント２、セレクター４、第１の曝気槽６、第２の曝気槽８及び沈殿池１０）で水中の有機物を吸着処理又は分解処理する。この処理手段の処理前及び処理後の水のスペクトルを計測する。各計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算し、その演算結果に基づいて処理手段への流入水の量、処理手段の処理能力の何れか一方又は双方を制御する。この結果、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化とともに、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工場、研究施設、発電施設、酪農業、遊戯施設等から排出される産業廃水、ビル、一般家庭、宿泊施設、入浴施設、飲食店、病院等の医療機関、各種学校等の教育施設及び運動施設等から排出される生活廃水等の各種廃水の浄化に用いられる生物処理に関し、特に、その水中の有機物の吸着処理又は分解処理を用いる水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物を含有する水を浄化する水処理には、（１）　生物分解を利用するもの、（２）　酸化剤や触媒と接触させ、又は、酸化剤や触媒を添加して化学分解させるもの、（３）　熱や圧力等の物理的な力を利用して燃焼分解させるもの、（４）　紫外線や超音波を利用して分解するもの、（５）　吸着材を用いて吸着除去するもの等が実用化されている。
【０００３】
このような水処理及びその処理装置の設計には、一般的に処理が想定される水種、濃度、水量の最大値を設定した上で、模擬水を調整するとともに、小型試験装置を形成し、模擬水によるその小型試験装置の性能を確認する。このとき得られたデータを元に諸条件を決定し、実際の処理装置を設計する。例えば、好気性生物処理装置であれば、先ず汚泥が馴養できるかどうかを調べ、次に、原水／汚泥接触時間と処理水質の関係を求め、最後に水温やｐＨの影響を詰める。このデータから活性汚泥槽の性能曲線が作成され、必要な槽の段数、容積、曝気するためのブロワーの容量等が設計される。
【０００４】
水中の有機物質濃度を表わす指標は、化学的酸素消費量（ＣＯＤ）、生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）等が用いられている。水中の有機物の浄化では、一般的に予め想定した水種（＝物質）　、濃度、水量の最大値で設計されているので安定処理が行われるが、実際には、原水の水質や水量が一定であるとは限らない。このため、設計した最大値、又は予想される平均値に安全率を考慮した条件で運転することが行われ、係る運転形態では、大きなエネルギーロスとなる。そこで、処理装置の入口に水質モニター（ＣＯＤ計やＴＯＣ計）を設置して水質を確認し、安全率を見ながら運転する方法が採られている。
【０００５】
このような水処理についての従来技術に関し、次のような特許文献１〜４が存在している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０７７９６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−１６４３９３号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平６−６６７１８号公報
【０００９】
特許文献１に開示の技術は、下水処理プロセスシミュレータシステムに関する技術であって、紫外線吸光度計測法で得た原水情報をＩＡＷＱ活性モデルシミュレーションに活用するものである。特許文献２に開示の技術は、返流水に含まれる難分解性物質の処理方法に関する技術であって、紫外線吸光度（２６０ｎｍ値）を難分解性物質の指標として用いている。特許文献３に開示の技術は、多数の水処理性能インジケータの同時監視に関する技術であって、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で水系システムのスペクトルを分析し、そのスペクトルにケモメトリックス演算規則を適用し、性能インジケータの濃度を同時に測定すること等を内容としている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、物質毎に分解性や吸着特性が異なっている。特に、生物を利用する分解装置では、その生物に対して毒性がある物質が流入すると、生物活性が低下し、毒性を示す物質だけでなく他の有機物質の分解性まで低下してしまうことになる。水中に含まれている有機物質を合計して表わす、従来のＣＯＤやＴＯＣの指標を用いて流入水の濃度を監視して運転することは危険性を伴う。また、生物の活性を加味する指標には、ＢＯＤがあるが、ＪＩＳ法に則った正式な測定では５日間程度の時間を要し、現場においてリアルタイムでの運転管理指標としては不向きである。また、生物の活性指標を表わす呼吸速度測定法（又は生物活性度測定法）　は、生物槽の生物活性自体の瞬時値を表わす指標には有効であるが、流入水及び流出水の成分を同定することができない。また、この方法は非連続性であって、温度やｐＨ等の他の要因による生物活性の低下の補正に対応し難いため、生物装置以外には適用することができない。また、予備実験で各種流入物質に対する処理能力が求められていても、流入水中に含まれる各物質の濃度、割合は不明であることから、安全率を高く設定した運転をせざるを得ない。このように処理すべき水の水質等の分析上の課題が、効率的な水処理の障害となっている。
【００１１】
また、流出水の水質を計測器を用いて監視することは、下流側に汚水を漏洩させないために重要である。従来の水質情報は水中の有機物質の合計を監視しているに過ぎない。有機物分解では、被分解物質が分解されるか否か、即ち、１００％分解か０％分解かの二者択一ではない。有機物分解には、一度に完全分解されてしまう場合、反応副生成物を生じる中間経路を伴う場合等、種々の分解経路が存在し、物質そのものの性質による場合や分解条件による場合等、分解経路は一定ではない。流出水に反応副生成物が存在している場合には、従来の簡易な測定法では監視情報が不足し、係る情報では処理装置の運転を安定化することができない。このため、汚水漏洩を防止するには、十分な余裕のある条件設定が必要となり、エネルギーロスが増大するという問題点がある。
【００１２】
従来、水質情報を得るには、ガスクロマトグラフィー法、液体クロマトグラフィー法、ＮＭＲ法等、水中の有機物成分を同定する手法が用いられているが、廃水等の混合水系において、有機物成分を同定するとともに、その濃度を同時に測定することは厄介であり、指示薬を入れる等の手法を併用したとしても難しい。また、懸濁物等の不純物が含まれる廃水では、被計測水を計測装置に導入する前に、懸濁物等の不純物を予め除去する等の前処理が必要である。このため、従来の物質同定手法は、現場での水質の連続測定には不向きであり、分析法についても改善が望まれていたのである。
【００１３】
このような従来技術の課題に対し、特許文献１〜３に開示された技術では、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化や、その処理に要するエネルギーロスの低減を実現することができなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、汚水の漏洩防止上、処理前後の水質監視が極めて重要であり、水中の物質毎に分解性や吸着特性が相違するものの、有機物成分の同定及び濃度の測定が光学的な手法で可能であるとの知見に基づき提案されたものであって、その目的は、水中の有機物の吸着処理又は分解処理を安定化するとともに、処理に要するエネルギーロスの低減を図った水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決した本発明の水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムの構成は以下の通りである。
【００１６】
本発明の水処理装置は、例えば、活性汚泥法による形態を示す図１を参照して説明すると、水中の有機物を吸着処理又は分解処理する処理手段（プラント２、セレクター４、第１の曝気槽６、第２の曝気槽８及び沈殿池１０）と、この処理手段の処理前及び処理後の水のスペクトルを計測する計測手段（センサー４６、４８）と、この計測手段で得られた各計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算し、その演算結果に基づいて前記処理手段への流入水の量、前記処理手段の処理能力の何れか一方又は双方を制御する制御手段（コンピュータ５０、ホストコンピュータ５４）とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
処理手段では、廃水等の水に含有する有機物を吸着又は分解により、水の浄化が行われる。この処理手段の吸着処理又は分解処理の前後の水について、計測手段は、吸光度スペクトル又は発光スペクトルを計測する。この計測データを受けた制御手段は演算処理と制御処理とを実行し、演算処理ではそのスペクトルデータにケモメトリックス（Ｃｈｅｍｏｍｅｔｒｉｃｓ）演算規則を適用し、水の含有成分の同定と濃度を演算し、制御処理ではその演算結果を用いて処理手段への流入水の量、処理手段の処理能力の何れか一方又は双方の制御が行われる。ケモメトリックス演算規則は計量化学に関する演算手法であって、化学データの化学パターン認識と多変量解析に関する手段であり、本発明では、スペクトルデータの解析に用いている。このようなスペクトルデータ解析によって、極めて精度の高い含有物質の同定と濃度が演算され、係る演算結果を用いているので、流入水の量又は処理手段の処理能力の何れか一方又は双方の制御の精度を高めることができ、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００１８】
本発明の水処理装置において、前記計測手段のスペクトルの計測は、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で行うことを特徴とする。即ち、係る波長範囲で吸光度又は発光スペクトルを計測すれば、制御に必要な含有物質の同定やその濃度を高精度に演算することができる。
【００１９】
本発明の水処理装置において、前記制御手段は、前記演算結果に基づいて前記処理手段における処理時間を制御することを特徴とする。即ち、処理手段への流入水の量又は処理能力の制御の他、同一の処理能力であれば、処理手段における処理すべき水の処理時間、滞留時間を制御することで、処理能力の制御と同様の効果を実現できる。
【００２０】
本発明の水処理装置において、前記制御手段は、処理前後の水の各計測値を比較し、前記流入水に含まれない成分が流出水の成分に存在している場合、該流出水を前記処理手段の前記流入水側に戻して再処理を施すことを特徴とする。即ち、汚水の漏洩を防止するには再処理が有効であり、流出水を流入水側に戻すことにより再処理を行う。この再処理は、処理前後の水の各計測値を比較し、流入水に含まれない成分が流出水の成分に存在している場合を条件とすることで、流出させるべきでない物質の流出を防止でき、しかも、同定された物質に対応した処理を的確に行うことができ、排水による汚染を防止することができる。
【００２１】
本発明の水処理装置において、前記処理手段が、前記有機物を生物分解するものであることを特徴とする。
【００２２】
本発明の水処理装置において、前記処理手段が、酸化剤又は触媒の何れか一方又は双方を用いる化学分解によるものであることを特徴とする。
【００２３】
本発明の水処理装置において、前記処理手段が、熱又は圧力の何れか一方又は双方を用いて蒸発分離又は燃焼分解させるものであることを特徴とする。
【００２４】
本発明の水処理装置において、前記処理手段が、紫外線又は超音波の何れか一方又は双方によって分解するものであることを特徴とする。
【００２５】
本発明の水処理装置において、前記処理手段が、粒状、板状又は繊維状の吸着材を充填した吸着手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の水処理装置において、前記計測手段は、吸収又は発光で分析するものであって、且つＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲダイオードアレイ分光光度計を用いたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の水処理装置において、有機物の吸着処理又は分解処理をする前記処理手段が該処理手段とは異なる異種処理手段と同一槽内に設置され、又は前記処理手段が前記異種処理手段と直列又は並列に配置されたことを特徴とする。即ち、処理手段の設置形態には種々のものがあり、単独又は他の装置との併設、又は、その設置方式も直列又は並列の各種の方式を取ることができ、このような設置形態に拘わらず、本発明の水処理装置によれば、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明の水処理方法は、有機物の吸着処理又は分解処理をする処理と、この処理前後の水のスペクトルを計測する処理と、前記処理前後の水のスペクトルの計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する処理と、その演算結果に基づいて処理すべき水の量又は処理能力の何れか又は双方を制御する処理とを備えたことを特徴とする。即ち、この処理方法は、
（１）　浄化処理
（２）　計測処理
（３）　演算処理
（４）　制御処理
を含んでいる。浄化処理は、水中の有機物の吸着処理又は分解処理であり、係る処理は、有機物の生物分解、酸化剤又は触媒の何れか一方又は双方を用いる化学分解、熱又は圧力の何れか一方又は双方を用いる蒸発分離又は燃焼分解、紫外線又は超音波の何れか一方又は双方による分解等の処理による。その処理における有機物の吸着には、粒状、板状又は繊維状の吸着材を用いることができる。そして、計測処理では、ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲダイオードアレイ分光光度計等を用いて水の吸光度スペクトル、発光スペクトルを計測する。制御処理の基礎となる演算処理では、処理前後の水の計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する。そして、制御手段では、制御対象である処理手段に対し、演算結果を用いて処理すべき水の量又は処理能力の何れか又は双方を制御する。この場合、処理には、処理能力の制御、処理能力を変化させることなく処理手段における水の処理時間、滞留時間の制御を含んでいる。
【００２９】
そして、本発明の水処理プログラムは、有機物の吸着処理又は分解処理の前後で計測されたスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算するステップと、その演算結果に基づいて処理すべき水の量又は処理能力の何れか又は双方の制御データを演算するステップとを備えたことを特徴とする。即ち、この水処理プログラムは、水処理装置に水処理方法を実施させるプログラムであって、スペクトルデータの演算ステップと、その演算結果を用いた制御データの演算ステップとを含んでいる。前者の演算ステップでは、有機物の吸着処理又は分解処理の前後で計測されたスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算し、後者の演算ステップでは、その演算結果を用いて処理すべき水の量や処理能力の内容を表す制御データを演算する。このような水処理プログラムを用いることにより、既存又は新設の水処理装置を用いて本発明に係る水処理方法を実現でき、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムの実施の形態に係る水処理システムの概要を示している。なお、図１に示す処理システムは本発明の１つの実施の形態を説明するにすぎないものであって、係る実施の形態が本発明の水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムそのものを示すものでもなく、図１に示す形態に本発明が制限されるものでもない。
【００３１】
この水処理システムには、水処理の処理手段として、例えば、微生物を用いて浄化処理を行う生物処理プラント（以下単に「プラント」と称する）２が設置され、この実施の形態に係るプラント２には、水中の有機物を分解処理する生物処理を実行するための具体的な構成としてセレクター４、第１の曝気槽６、第２の曝気槽８及び沈殿池１０が設置されている。処理手段としては、これらの全てが設置される必要はない。この場合、セレクター４は糸状性細菌の発生を抑制するために高負荷条件となるように設計された小型の曝気槽である。これらセレクター４及び曝気槽６、８には、曝気処理のため、エアーフィルター１２及びブロワー１４を介して空気が供給されている。プラント２の処理能力の制御としての空気の供給量は、ブロワー１４を回転させる図示しないモーター等の駆動源の回転数によって制御される。
【００３２】
セレクター４の前段に設置された原水槽１６には図示しない工場ラインから処理すべき廃水等の原水１８が溜められ、この原水１８は原水ポンプ２０でセレクター４に導かれる。セレクター４で曝気処理、及び微生物による浄化処理が施された水は、曝気槽６で微生物による浄化処理を経て曝気槽８に導かれ、再び微生物による浄化処理が行われ、沈殿池１０に導かれる。沈殿池１０にはその上澄水を処理水２２として河川等に排水する手段として排水ライン２４が形成されている。この排水ライン２４には処理水２２を圧送するポンプ２６が設けられているとともに、排水ライン２４を開閉するバルブ２８が設けられている。これらポンプ２６及びバルブ２８は、プラント２における原水１８及び処理途上の水の滞留ないし生物処理の処理時間を制御する手段を構成している。また、この排水ライン２４から処理水２２を河川等に直接排水することができない場合を想定し、排水ライン２４と原水槽１６との間には返送ライン３０が設置され、この返送ライン３０を開閉する手段としてバルブ３２が設けられている。処理水２２の外部への排出、原水槽１６への返送は、バルブ２８、３０の開閉により何れか一方又は双方を選択的に行うことができ、その排出量又は返送量はバルブ２８、３０の開度によって調整できる。
【００３３】
また、沈殿池１０には、沈殿した汚泥３４を排出する汚泥排出ライン３６、この汚泥排出ライン３６を開閉するバルブ３８が設けられているとともに、汚泥３４をセレクター４側に返送する汚泥返送ライン４０が形成され、この汚泥返送ライン４０には汚泥３４を圧送する返送汚泥ポンプ４２、汚泥返送ライン４０を開閉するバルブ４４が設置されている。汚泥３４の排出又は返送は、バルブ３８、４４の開閉によって選択的に行われ、開度により排出量又は返送量が調整される。汚泥排出ライン３６から排出される汚泥３４は図示しない脱水機に導かれて脱水処理が施される。
【００３４】
そして、プラント２の入口側には、処理前の水のスペクトルを計測する計測手段として、流入水である原水１８の成分及びその濃度を検出する第１の計測手段であるセンサー４６が設置されている。このセンサー４６は、例えば、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度スペクトル又は発光スペクトルを用いて被処理水である原水１８のスペクトルを計測する。また、センサー４６は、破線で示すように、原水槽１６又はその工場ライン側に設置してもよい。
【００３５】
また、プラント２の出口側には、処理後の水のスペクトルを計測する計測手段として、流出水である処理水２２の成分及びその濃度を検出する第２の計測手段であるセンサー４８が設置されている。このセンサー４８は、例えば、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度スペクトル又は発光スペクトルを用いてプラント２の処理水２２のスペクトルを計測する。また、センサー４８は、破線で示す位置に設置してもよく、曝気槽８から沈殿池１０に導かれる処理水４９を測定対象としてもよい。
【００３６】
また、このプラント２には、センサー４６、４８等の計測手段で得られた各計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する演算手段、その演算結果に基づいてプラント２への流入水の量、プラント２の処理能力の何れか又は双方を制御する制御手段としてコンピュータ５０が設置されている。各センサー４６、４８で検出された成分や濃度等を表すデータは、常時又は適時にコンピュータ５０に取り込まれ、演算情報及び制御情報として用いられる。また、コンピュータ５０の制御出力は、ブロワー１４のモータ、原水ポンプ２０、ポンプ２６、バルブ２８、３２、３８、４４、返送汚泥ポンプ４２等の各種制御対象に加えられている。
【００３７】
また、コンピュータ５０は、インターネット等の各種情報ネットワーク媒体５２を通して管理者等に設置されたホストコンピュータ５４に接続されて必要なデータの授受が可能な構成とされ、また、ホストコンピュータ５４と連係されたデータ保存手段であるデータベース５６が設置され、コンピュータ５０やホストコンピュータ５４によるデータ処理でデータベース化された各種データがデータベース５６に格納される。この実施の形態では、コンピュータ５０において、センサー４６、４８の検出出力から成分や濃度等に変換ないしは表示する形態としているが、必ずしもこれによる必要はなく、センサー４６、４８の検出データを直接ホストコンピュータ５４に送信し、ホストコンピュータ５４にて演算処理や制御処理を行う形態であってもよい。
【００３８】
また、この実施の形態では、単一のコンピュータ５０で構成しているが、例えば、図２に示すように、演算手段である演算部５８と、制御手段である制御部６０とを別個のコンピュータで構成してもよい。
【００３９】
この水処理装置を用いた水処理方法の実施の形態について、例えば、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
ステップＳ１では、プラント２で原水１８の浄化処理を行う。即ち、原水槽１６から原水ポンプ２０を動作させて原水１８をセレクター４、曝気槽６、８及び沈殿池１０に流し、有機物の吸着処理及び分解処理を実行する。ステップＳ２では、この処理において、センサー４６の計測データ、センサー４８の計測データを取り込む。即ち、スペクトルデータの取込み処理を行い、ステップＳ３では、取り込んだスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する。この演算結果は、プラント２の制御情報として用いられる。
【００４１】
プラント２の制御として、ステップＳ４では、演算結果から流水量の調整が必要であるか否かを判定し、必要である場合にはステップＳ５に移行し、流水量の調整を行う。即ち、浄化処理が遅延している場合には、プラント２での原水１８の処理時間を長くするために原水ポンプ２０の回転数を低下させ、原水供給量を抑制する。また、浄化処理が進行している場合には、原水供給量を増大させる。
【００４２】
このような流水量の調整の後、又は流水量調整が不要な場合には、ステップＳ６に移行し、処理能力の調整が必要か否かを判定する。この場合、処理能力は、セレクター４、曝気槽６、８に対する曝気量等に依存するので、この実施の形態では、処理能力の調整としてブロワー１４の回転数によって処理能力が調整される。そこで、ステップＳ６で処理能力の調整が必要な場合には、ステップＳ７に移行し、回転数を増加又は減少させ、処理能力を最適化する。
【００４３】
このような処理能力の調整の後、又は処理能力が不要な場合には、ステップＳ８に移行し、排水処理が行われ、浄化された処理水２２が外部に排出される。この結果、既存又は新設の水処理装置を用いて本発明に係る水処理方法を実現でき、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００４４】
ところで、ステップＳ８の排水処理では、例えば、図４のフローチャートに示す排水処理制御が行われる。この排水処理制御では、ステップＳ１１でセンサー４８から取り込まれたスペクトルデータの演算結果とセンサー４６から取り込まれたスペクトルデータの演算結果とを比較し、流入水に含まれない成分が流出水に存在するか否か即ち、異常があるか否かを判定し、原水１８にはない成分が処理水２２中に含まれている場合、即ち、処理水２２中の成分が原水１８には存在していなかった場合には、ステップＳ１２に移行し、返送処理を行う。この返送処理は、排水ライン２４のバルブ２８を閉じ、返送ライン３０のバルブ３２を開くとともに、ポンプ２６を駆動して返送ライン３０から原水槽１６に処理水２２を戻し、プラント２で再処理を行う。また、このような再処理の結果、又は、ステップＳ１１で流入水に含まれない成分が流出水に存在するという異常な状態が検出されなかった場合には、ステップＳ１３に移行し、バルブ２８を開き、処理水２２を外部に排出する。このような返送による再処理により、処理水２２の浄化を高め、信頼性の高い水処理を実現することができる。この場合、一部の処理水２２を返送ライン３０から原水槽１６に常時戻すようにしてもよい。
【００４５】
この処理中のステップＳ３における演算処理において、ケモメトリックス演算規則によるスペクトル分解法の概略を説明すると、原水１８等の被測定水のスペクトルＳは水中に物質Ａ〜Ｚまでの様々なスペクトルＸ、Ｙ、Ｚ・・・が合成されているものとする。即ち、スペクトルＳは、
Ｓ＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃＺ＋・・・　　　　　　　　　・・・（１）
で表すことができる。但し、式（１）　において、
Ｓ：被計測水のスペクトル
Ｘ：成分Ａ固有の単位スペクトル
Ｙ：成分Ｂ固有の単位スペクトル
Ｚ：成分Ｃ固有の単位スペクトル
：
ａ、ｂ、ｃ・・・：各成分の存在係数
である。
【００４６】
ここで、ケモメトリックス演算規則は、被測定水のスペクトルＳに対して式（１）　が当てはまると仮定し、各係数ａ、ｂ、ｃ・・・を数点以上の波長位置で回帰計算して求める。これを簡略的に、物質Ａ、Ｂ、Ｃの３種類が水中に存在しているとすれば、ケモメトリックス演算規則の適用例である被測定水のスペクトルＳを例えば、図５に示す。
【００４７】
図５において、横軸は波長、縦軸は吸光度を示しており、波長１における物質Ａの単位スペクトルをＸ１、Ｂの単位スペクトルをＹ１、Ｃの単位スペクトルをＺ１とする。同様に、波長２における各値をＸ２、Ｙ２、Ｚ２、波長３における各値をＸ３、Ｙ３、Ｚ３、波長４における各値をＸ４、Ｙ４、Ｚ４とする。一方、被測定水のスペクトルＳを測定したとき、波長１ではＳ１、波長２ではＳ２、波長３ではＳ３、波長４ではＳ４であったとする。このとき、各スペクトルＳ１〜Ｓ４は、上記仮定下で次の式で与えられることになる。
【００４８】
Ｓ１＝ａ＊Ｘ１＋ｂ＊Ｙ１＋ｃ＊Ｚ１　　　　　　・・・（２）
Ｓ２＝ａ＊Ｘ２＋ｂ＊Ｙ２＋ｃ＊Ｚ２　　　　　　・・・（３）
Ｓ３＝ａ＊Ｘ３＋ｂ＊Ｙ３＋ｃ＊Ｚ３　　　　　　・・・（４）
Ｓ４＝ａ＊Ｘ４＋ｂ＊Ｙ４＋ｃ＊Ｚ４　　　　　　・・・（５）
【００４９】
各式（２）　〜（５）　において、各係数ａ、ｂ、ｃは各成分の存在比である。故に、各係数ａ、ｂ、ｃを求めて予め用意した成分毎の濃度−スペクトルデータを参照すれば、各成分の濃度が判る。実際の廃水では、含有する物質がＡ〜Ｚであり、無数であるため、係数ａ、ｂ、ｃを求めるための連立方程式を立てることができない。しかも、エラーの存在も無視できない。そこで、各係数ａ、ｂ、ｃ・・・に適当な数値を入れ、スペクトルＳ１〜Ｓｎまで適合するように、換言すれば、予め設定した確率の範囲に入るように、回帰計算を施して解を求める方法がケモメトリックス演算規則である。そして、このケモメトリックス演算規則を用いて図５に示す被測定水のスペクトルＳから求められた成分Ａ固有の単位スペクトルＸは図６の（Ａ）、成分Ｂ固有の単位スペクトルＹは図６の（Ｂ）、成分Ｃ固有の単位スペクトルＺは図６の（Ｃ）のように求められる。
【００５０】このようなケモメトリックス演算規則を適用すれば、無数の含有物質からなる廃水中の物質の同定と濃度をパターン化し、解析することが可能であり、その演算結果は実際の浄化処理の制御に適用しても何等の不都合はなく、精度の高い処理が実現でき、その結果、水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化、処理に要するエネルギーロスの低減を図ることができる。
【００５１】
そして、この実施の形態では、プラント２に流入する原水１８に対し、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度又は発光スペクトルを計測する。このスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の同定と濃度を演算する。その演算値とプラント２の固有の性能曲線を対比して、プラント２に供給する原水１８の流量とプラント２を運転するための諸条件（基礎条件）を設定する。
【００５２】
この基礎条件で運転したとき、プラント２から流出する処理水２２に対し、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で吸光度又は発光スペクトルを計測する。このスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分の同定と濃度を演算する。この演算によって得られた値が、予め規定した値よりも高い場合には、プラント２へ流入する原水１８を停止するか又は減量し、プラント２から流出する処理水２２を抑制し、又は原水１８側へ返送ライン３０により返送し、再処理を行う。
【００５３】
ところで、スペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用するためには、予め各種物質のパラメータを準備しておく必要があるが、計測データの精度に応じて実際の水質との相関精度が高くなるので、予め原水１８の水質が判る場合には、多くのパラメータを準備することが望ましい。この場合、原水１８の含有物質が不明である場合には、ガスクロマトグラフィー法や液体クロマトグラフィー法、ＮＭＲ法等を用いて同定することにより、パラメータを作成すればよい。
【００５４】
また、スペクトル計測法としては、外部設置型によるサンプリング計測法、投げ込み型による直接測定法があり、何れでも適用できるが、後者の方がサンプリング等の機構が不要であり、サンプリングに関わる誤差（チューブへの付着、吸着、移送時間中での分解等）　が少なく好ましい。この種の機器は、例えばオーストリア・　Ｓ：：ＣＡＮ社製の製品、フランス・ＳＥＣＯＭＡＭ社製の製品等で実用化されているので、これを利用できる。
【００５５】
また、計測されたスペクトルデータから得られる情報はコンピュータ５０によって分配され、成分とその濃度が求められ、コンピュータ５０の表示器に表示やプリントアウトすることができる。
【００５６】
このような演算結果である成分や濃度は、従来のＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣのような一括的な表わし方ではなく、物質Ａ〜Ｚまでの存在割合と濃度を表示でき、その演算結果を用いてプラント２に対する流入水の量や処理能力の制御等、緻密な運転管理が可能となる。この結果、安定した水処理（＝浄化処理）とともに、エネルギーロスの低減によって効率のよい処理を実現することができる。
【００５７】
この手法を使うことで、物質Ａ〜Ｘを同定できる。これは即ち、該水処理装置に流入する成分の、該装置における分解性として表わすことができる。例えば、昜分解性の物質Ａと、中分解性の物質Ｂと、難分解性の物質Ｃが含まれていることが判った場合には、第１に、物質Ｃの入口濃度に対してそれを予め規定した濃度まで下げるために必要なプラント２の性能曲線と対比し、条件（原水１８の流量や、プラント２の諸条件）を仮に設定する。第２に、物質Ｂの入口濃度に対して仮に設定した前記条件で処理が可能であるかを性能曲線で対比して過不足を求め、過不足であれば、物質Ｂの条件に合わせた別の条件を設定する。また、物質Ａの入口濃度に対する性能曲線と対比し、過不足がなければ、その条件を設定する。第３に、全体の有機物濃度に対する補正係数を掛けて、プラント２の運転条件を設定する。このような条件設定によれば、安定性が高く、効率のよい処理ができる。
【００５８】
ところで、プラント２で発生する突発的な反応や乱れにはプラント２からの流出水である処理水２２の成分を監視することが有効である。基本的には、前記の運転制御によって処理の最適化や処理性能が高められるので、処理水２２には有機物質が含まれることはないが、有機物質が流出する場合を想定した処理を行うことは、水処理の安全性、信頼性を高める上で有効である。
【００５９】
（１）　原水１８中に含まれる成分と処理水２２中の成分が同じであり、且つ存在比が同じ場合
この原因は、プラント２内で偏流が起きている、一部が機能していない等のトラブルが予想される。このような場合にはプラント２を停止して改善処理が必要があるが、原水１８が流入し、即座に対応が取れない場合には、原水ポンプ２０の回転を低減させて原水１８の供給を減容調整すると同時に、バルブ２８を閉、バルブ３２を開としてポンプ２６を駆動し、処理水２２を返送ライン３０から原水槽１６側へ返送する。このような処理を持続すると、処理水２２の濃度を規定値以下にすることができ、プラント２の処理条件を監視して条件設定を変更し、最適条件の設定後、処理水２２を排水ライン２４から放流する。
【００６０】
（２）　原水１８中に含まれる成分群の一部が処理水２２中に現れた場合
これは、未処理成分の処理に必要な条件が設定されていないことが予想され、設定条件を変更すればよい。条件変更に必要な期間中は、原水１８の供給停止が最もよいが、原水１８の供給を減容し、処理水２２を原水１８側へ返送し、循環運転を行うか、下流側への漏洩を防止するため、図示しない別の収容タンク等に移送する。
【００６１】
（３）　原水１８に含まれない成分群が処理水２２中に存在した場合
これは、プラント２が分解装置であれば、その分解処理が不十分であって、処理が中間段階であることを表し、処理条件を見直す必要がある。この場合、その変更期間中は、原水１８の供給停止が最もよいが、原水１８の供給を減容し、処理水２２を原水１８側へ返送し、循環運転を行うか、下流側への漏洩を防止するため、図示しない別の収容タンク等に移送する。
【００６２】
プラント２が吸着装置であれば、吸着材の中で化学反応又は微生物反応による分解反応が起きていることが想定される。この場合には、直ちにプラント２の運転を停止させ、吸着材の交換や再生処理を行えばよい。
【００６３】
このように、プラント２に流入する原水１８とプラント２から流出する処理水２２とに含まれる成分を比較するので、従来の単なる濃度指標にはない情報が得られ、係る情報に基づいて処理条件を変更する等、優れたトラブルシューティングが可能となり、より安定した運転を実現できる。この場合、予め原水１８に流入する成分が判っていれば、分解反応による中間副生成物は、経験的又は試験的に把握することができるので、その物質固有のパラメータを準備することが可能となる。
【００６４】
また、センサー４６で計測されたスペクトルデータから原水１８等に不明な成分の存在が確認された場合には、他の測定手段を用いてその物質を同定し、パラメータを設定することができる。一般的には、昜分解性や中分解性の成分であれば、中間副生成物が発生することは稀であるので、この場合には例えば、難分解性の物質と仮定し、この物質について、原水１８及び処理水２２を監視し、その結果に応じてプラント２の運転条件を変更すればよい。
【００６５】
そして、プラント２の水処理には、水中の微生物の代謝活動を利用することができる。生物処理には、大別すると、好気性生物処理（活性汚泥処理）と嫌気性生物処理とがある。微生物を利用する活性汚泥処理では、水中の有機物質を分解するだけでなく、窒素やリンを含有する物質や物質を取り込んだり、変質させたり、分解することができる。例えば、活性汚泥に適用すれば、予め各物質に対するプラント２の性能が判っているので、原水１８に含まれる成分や濃度と比較して、最適な汚泥濃度（即ち、ＭＬＳＳ又はＭＬＶＳＳで代用）　、滞留時間（即ち、原水１８と汚泥との接触時間はプラント２の処理槽容積、原水流量及び返送汚泥流量の関係で決定される）、曝気量（ブロワー１４の出力、例えば、ブロワー１４のモータを駆動するインバータの周波数）　を決定すればよい。滞留時間が決まれば、最適な汚泥濃度に対する返送汚泥の濃度と水の流量から、原水１８の供給流量が決まる。この場合、流入成分に合わせて原水１８又はセレクター４及び曝気槽６、８の温度やｐＨを調整してもよい。また、スペクトルデータから生物分解性難易度が判明するので、糸状性細菌の発生が予測可能となり、バルキング防止対策（例えば、各運転条件の変更、薬剤の注入等）を早期に取ることができる。また、後者の嫌気性生物処理では、原水１８の供給流量と温度、ｐＨ、ＯＲＰ等の条件を決定し、プラント２の処理能力を調整すればよい。
【００６６】
このプラント２は、酸化剤や触媒を用いる化学分解処理を用いて生物処理と同様な水処理を行うことができる。例えば、触媒酸化処理であれば、予め各物質に対するプラント２の分解性能が判っているので、原水１８に含まれる成分や濃度と比較して、最適な滞留時間から流量を決定し、それに伴う諸条件（例えば、ｐＨやＯＲＰ制御のための薬剤添加、酸化促進剤の添加、温度の制御）　等を調整してやればよい。また、触媒酸化処理が可能な複数ないし数種のプラント２を設置すれば、原水１８に含まれる成分によって、最適な触媒塔を選択して通水することも可能である。もちろん、最適な処理順序を設定し、その順番に通水して処理することも可能である。
【００６７】
プラント２の水処理において、熱や圧力といった物理的な力を付与することにより、蒸発分離や燃焼分解等の処理を適用してもよい。例えば、蒸発分離では、流入する成分に対して温度と圧力が決まるので、プラント２の性能を照らし合わせ、原水１８の流入量や流量を決定し、必要な熱や圧力を調整し、処理能力の最適化を図ることができる。この場合、燃焼分解する処理を用いる場合も同様の調整を行い、処理能力の最適化を図ることができる。
【００６８】
また、プラント２の水処理において、紫外線や超音波による分解処理を用いてもよい。例えば、紫外線を用いた分解処理では、流入する成分と濃度とプラント２の性能を照らし合わせ、原水１８の流入量や流量を決定し、必要な薬剤（例えば、ｐＨやＯＲＰを制御するための薬剤、酸化促進剤）　の添加量や温度制御をし、紫外線酸化処理に用いられる図示しない紫外線酸化装置の出力を調整すればよい。複数の波長の紫外線酸化装置を備える場合には、原水１８に含まれる成分によって最適な波長を選択したり、処理順序を設定したりすることもできる。
【００６９】
また、超音波を分解処理に利用する場合にも同様に、流入する成分と濃度とプラント２の性能を照らし合わせ、原水１８の流入量や流量を決定し、必要な薬剤（例えば、ｐＨやＯＲＰを制御するための薬剤、酸化促進剤）　の添加量や温度、圧力の制御をし、超音波分解処理に用いられる超音波照射装置の出力や照射時間を調整すればよい。複数の周波数の超音波照射装置を備える場合には、原水１８に含まれる成分によって最適な周波数を選択したり、処理順序を設定したりすることも可能である。
【００７０】
また、プラント２の水処理において、水中の有機物質の吸着処理に活性炭やゼオライト、イオン交換樹脂や各種合成吸着材を利用することができる。流入する成分に対してプラント２の性能を照らし合わせ、原水１８の流入量や流量を決定し、且つ吸着可能な水量又はその使用時間を予測でき、最適な温度やｐＨとなるように原水１８を調整することができる。この場合、時間情報に基づき、吸着材の交換や再生処理を行うことができる。プラント２から流出する処理水２２を監視すれば、より安定した処理が可能になる。複数の吸着材を充填した塔又は槽を備える場合には、原水１８に含まれる成分によって最適な吸着材を選択したり、処理順序を設定したりすることもできる。吸着材は、粒状、板状、繊維状等、何れの形状、形態でもよい。
【００７１】
また、プラント２の水処理において、水のスペクトルの測定方法は、ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲダイオードアレイ分光光度計等を用いることができ、例えば、前述のオーストリア・Ｓ：：ＣＡＮ社製の製品、フランス・ＳＥＣＯＭＡＭ社製の製品を用いることができる。計測されたスペクトルは、ケモメトリックス演算規則によって各物質パラメータと照らし合わされ、統計学的に分解できる。そこで、各物質を表すパラメータと、計測及び演算で得られたデータとを精度よく照合を行うためには、多数の情報を得るため、広い波長範囲でスペクトルの計測をすることが必要である。そこで、少なくとも紫外線領域（ＵＶ：２００〜３５０ｎｍ）の全域、可視光域（Ｖｉｓ：３５０〜７５０ｎｍ）、近赤外（ＮＩＲ：７５０〜２５００ｎｍ）の波長範囲で連続的な波長、又は多波長点で同時測定するのがよい。各物質については、パラメータの測定波長範囲に網羅するデータベースを用意すればよい。そして、ケモメトリックス演算規則により、水のスペクトルから各物質、成分が抽出され、その存在割合と濃度を分析し、コンピュータ５０の表示装置に表示することができる。
【００７２】
そして、廃水中に含まれる有機物成分が無数にあり、且つ混合系であることが多い。原水１８は、係る廃水を対象としていることから、単一の処理装置では処理ができない場合がある。そこで、複数の処理方法を備えて、原水１８に含まれる成分情報を元に、最適な処理方法を選択したり、処理順序を決定してもよい。即ち、プラント２を単位とし、複数のプラント２を設置し、処理条件を変えて直列に設置したり、並列化したり、又は、１つのプラント２においても、変更した処理条件で処理水２２に繰り返し処理を行う等の多段処理としてもよい。これらの方法は、原水１８に含まれる成分やその濃度が判明しなければプラント２の制御が困難であったが、本発明の適用により、水処理が可能となり、しかも、処理の安定化とともに効率的な処理を実現でき、地球環境への負荷の低減が可能となる。この水処理をより効果的に行うには、上流側に各種脱塩装置、固液分離装置、殺菌装置を設置したり、薬剤の投入等を行ってもよい。同じく、下流側に各種脱塩装置、固液分離装置、殺菌装置を設置したり、薬剤の投入等を行ってもよい。
【００７３】
ところで、適用する分析法の違いによる濃度差に伴う運転について言及する。特に、微生物を利用した処理では、ＣＯＤを指標として管理する場合を例に挙げると、例えば、物質Ａ＝１ｍｇ／Ｌ当たりのＣＯＤｃｒ値が１．５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ値が０．２ｍｇ／Ｌであったとする。この数値は、酸化力の強いクロム酸を使った分解では、物質Ａ＝１ｍｇを分解するときに１．５ｍｇのＯ（酸素）　を消費するのに対し、生物分解を行った場合には０．２ｍｇのＯ（酸素）　を消費する情報が得られる。この情報は、生物分解性が著しく低く、微生物を使った処理ではほとんど分解できないことを表している。そこで、簡易に単純計算すると、物質Ａの生物分解率は０．２／１．５＊１００＝１３．３％となる。一方、物質Ｂ＝１ｍｇ／Ｌ当たりのＣＯＤｃｒ値が１．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ値が１．１ｍｇ／Ｌであったとする。この数値は、酸化力の強いクロム酸を使った分解と微生物による分解を行った場合での酸素の消費量がほぼ同じであり、物質Ｂは生物分解性の高いことが判る。同じように単純な計算によって表わすと、物質Ｂの生物分解率は１．１／１．２＊１００＝９１．７％となる。
【００７４】
さて、被処理溶液の組成が、例えば、Ａ＝０ｍｇ／Ｌ、Ｂ＝１００ｍｇ／Ｌとすると、被処理溶液の濃度は、ＣＯＤｃｒ＝１２０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ＝１１０ｍｇ／Ｌとなる。この場合、微生物を使ったプラント２の出口水の濃度を予想すると、
ＣＯＤｃｒ＝１２０＊（１００−９１．７）／１００＝１０ｍｇ／Ｌ・・・（６）
ＢＯＤ＝１１０＊（１００−９１．７）／１００＝９ｍｇ／Ｌ・・・（７）
となる。そこで仮に、処理水２２の有機物濃度の管理値を、ＣＯＤｃｒとして１０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤとして９ｍｇ／Ｌとすれば、この濃度で通水してよいことになる。
【００７５】
また、被処理溶液の組成が、例えば、Ａ＝６０ｍｇ／Ｌ、Ｂ＝１５ｍｇ／Ｌとすると、被処理溶液の濃度は、ＣＯＤｃｒとして１０８ｍｇ／Ｌとなる。これは前記条件のＣＯＤｃｒ濃度より低いので、入口濃度の管理値には適合することになる。また、これをＢＯＤ濃度で表わすと、２８．５ｍｇ／Ｌとなり、この値も低くなっている。従って、係る分析手法から被処理溶液に対して安定運転ができるという情報が得られるが、この条件で運転した場合、プラント２の出口水の濃度の予想値は、
ＣＯＤｃｒ＝６０＊１．５＊（１００−１３．３）／１００＋１５＊１．２＊（１００−９１．７）／１００＝８０ｍｇ／Ｌ　　・・・（８）
となる。この場合、３０％程度の除去率となり、管理値の１０ｍｇ　ａｓ　ＣＯＤｃｒ／Ｌを大幅に超えることになる。また、ＢＯＤについては、
ＢＯＤ＝６０＊０．２＊（１００−１３．３）／１００＋１５＊１．１＊（１００−９１．７）／１００＝１２ｍｇ　ａｓ　ＢＯＤ／Ｌ　・・・（９）
となり、管理値の９ｍｇ／Ｌを超えることが予想される。
【００７６】
従って、係る水系については、原水１８の濃度監視を従来のＣＯＤやＢＯＤといった統合指標での管理は、その処理結果に問題がある。そこで、物質情報（即ち、プラント２の分解性）　が考慮されるべきことが理解できる。
【００７７】
そして、河川や湖沼、海洋への放流上、有機物濃度指標は、ＣＯＤやＢＯＤであるが、排水処理に用いられるプラント２において、安定した処理には、被処理水（原水１８）　中の成分組成を計測し、その計測濃度に対してプラント２の分解率を考慮し、その上で合計負荷量がプラント２の処理能力範囲内にあるか否かを判断しながら水処理を行うことが必要である。
【００７８】
なお、図１に示す実施の形態では、１つのプラント２を例に取って説明したが、本発明は、１つのプラント２からなる水処理装置に限定されるものではなく、多数のプラントについての情報蓄積及びその活用を行えば、より効果的であり、例えば、図７に示すように、複数のプラント２０１、２０２・・・２０Ｎに個別にセンサー４６、４８を設置し、これらセンサー４６、４８で検出された成分や濃度等を表すデータを処理するコンピュータ５０１、５０２・・・５０Ｎとホストコンピュータ５４とを各種情報ネットワーク媒体５２で連係させ、情報交換ネットワークを構成する。ホストコンピュータ５４には、各種データの表示や印刷等を行うデータ提示部６２が接続されている。この場合、プラント２０１、２０２・・・２０Ｎは、各センサー４６、４８の検出出力をホストコンピュータ５４に向けて適時に自動送信する構成としてもよい。この場合、図示しないデータ入力装置を用いて必要なデータや検出データをコンピュータ５０１〜５０Ｎ、ホストコンピュータ５４に入力するようにしてもよい。
【００７９】
【実施例】
以下に具体的な実施例を挙げて本発明の形態とその効果を詳細に説明するが、ここで挙げる実施例は本発明の形態の一例を示すものであって、下記の実施例を以って本発明の範囲や効果を制限するものではない。
【００８０】
この実施例は、本発明を有機物処理装置、特に、活性汚泥処理装置に適用した例である。この場合、被処理水として、カオリン（濁度）、フタル酸水素カリウム、クエン酸、アセトンの４種類の物質を適当な配合で純水に希釈混合して溶液を作成した。この溶液について、以下に示す試験装置を用いて、処理（１）　〜（３）　の３つの場合で通水試験を実施し、その処理水質を比較した。
【００８１】
試験装置の構成は、次の通りである。
曝気槽６の容量：１０Ｌ
曝気槽８の容量：１０Ｌ
沈澱池１０の容量：５Ｌ
通水流量（設計値）：０．６Ｌ／ｈｒ
ＢＯＤ容積負荷（設計値）：０．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３・日
ＭＬＳＳ１日当たりのＢＯＤ負荷（設計値）：０．０８ｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ・日
各槽の溶存酸素濃度：実測値で２〜３ｍｇ　ａｓ　０／Ｌとなるように送気量を調整した
各槽のＭＬＳＳ濃度：２５００±５０ｍｇ／Ｌとなるように抜出し量を調整した
原水水質検知手段：島津製作所社製・　分光光度計ＵＶ−２２００（測定波長域：２００−７５０ｎｍ）
【００８２】
（１）　本発明に係る活性汚泥制御
予め、カオリン（濁度）、フタル酸水素カリウム、クエン酸、アセトンの４種類のスペクトルを２００−７５０ｎｍでそれぞれ測定し、単位スペクトルデータを作成した。これらのスペクトルデータを利用し、被処理水のスペクトルデータは、
Ｓ＝ａ＊Ｘ＋ｂ＊Ｙ＋ｃ＊Ｚ＋ｄ＊ξ　　　　　　　・・・（１０）
である。但し、式（１０）において、
Ｘ：カオリン（濁度）の単位スペクトル
Ｙ：フタル酸水素カリウム硝酸の単位スペクトル
Ｚ：クエン酸の単位スペクトル
ξ：アセトンの単位スペクトル
ａ、ｂ、ｃ、ｄ：各成分の存在割合
である。ケモメトリックス演算規則を適用する波長は、２１０ｎｍ、２５４ｎｍ、２６２ｎｍ、２７９ｎｍ、６６０ｎｍの５位置とし、それぞれの位置において、
Ｓｎ＝ａＸｎ＋ｂＹｎ＋ｃＺｎ＋ｄξｎ　　　　　　・・・（１１）
が成立しているとした。但し、ｎ：波長位置である。
【００８３】
これら５波長位置の数式を、ＰＣＡ／ＰＬＳ法からなるケモメトリックス演算規則により回帰計算することにより、係数ａ、ｂ、ｃ、ｄを求め、各成分の濃度を算出した。この計測及び演算は、１時間に１回実施した。
【００８４】
また、各流入物質について別途物質のデータベースを検索してＢＯＤｋ／ＴｈＯＤｋの値（但し、ｋ：各物質）を調べておき、ケモメトリックス演算規則により求まった各物質の濃度に対し、ＢＯＤｋに即座に換算できる環境を整えた。このとき、原水濃度は、
ＢＯＤｔ＝ＢＯＤ１＋ＢＯＤ２＋ＢＯＤ３＋ＢＯＤ４＋ＢＯＤ５
・・・（１２）
と表わすことができる。
【００８５】
このような操作で求められた原水濃度ＢＯＤｔに対し、ＢＯＤ容積負荷、ＭＬＳＳ１日当りのＢＯＤ負荷の値が設計値となるように、１時間に１回、原水流量と引抜き汚泥の量を調整した。一方、処理効果を把握するために、処理水２２のＣＯＤｃｒ濃度をＪＩＳ法に基づいて手分析した。図８に示す試験（１）　は、係る運転を３ヶ月間続けたときの処理水質の変化を表している。
【００８６】
（２）　手分析ＣＯＤｃｒ値を用いた制御
原水１８のＣＯＤｃｒを１日に１回測定し、予めある時点で測定したＢＯＤ／ＣＯＤｃｒの計測値を使ってＢＯＤ濃度を換算して求め、ＢＯＤ容積負荷、ＭＬＳＳ１日当りのＢＯＤ負荷の値が設計値となるように、原水流量と引抜き汚泥の量を１日に１回調整した。この処理効果を把握するために、処理水２２のＣＯＤｃｒ濃度をＪＩＳ法に基づいて手分析した。図８に示す試験（２）　は、係る運転を３ヶ月間続けたときの処理水質の変化を表している。
【００８７】
（３）　予め設定した運転条件での通水処理
曝気槽６、８の溶存酸素が規定の２〜３ｍｇ　ａｓ　０／Ｌとなるように調整し、ＭＬＳＳ濃度が一定となるように汚泥抜出し量を調整し、他は、予め設定した条件のまま連続して通水処理を行った。この処理効果を把握するために、処理水２２のＣＯＤｃｒ濃度をＪＩＳ法に基づいて手分析した。図８に示す試験（３）　は、係る運転を３ヶ月間続けたときの処理水質の変化を表している。
【００８８】
このような実施例から明らかなように、本発明に係る水処理装置及び水処理方法を用いた場合の試験（１）　では、他の試験（２）　、（３）　に比較して処理水質が安定している。試験　（２）の例では、試験（３）　よりも処理水質が不安定である。よって、本発明によれば、スペクトルデータの計測から濃度換算までに要する時間が短く、迅速且つ連続的な制御が可能であり、しかも、各物質濃度の組成が判明するので、生物処理の原水管理指標であるＢＯＤを正確に表示でき、最適な運転管理が行える等、優れた水処理の実現が可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
ａ　水中の有機物の吸着処理又は分解処理の安定化とともに、処理に要するエネルギーロスを低減でき、経済的且つ信頼性の高い水処理を実現することができる。
ｂ　簡便に且つ安定して効率よく水中の有機物を対象とする水処理装置の運転管理が可能となる。
ｃ　処理手段毎の各物質に対する処理能力を求めておけば、従来のＣＯＤ、ＢＯＤ、ＴＯＣという統合的な管理指標では実現できなかった原水中の存在組成の変化に対しても対応でき、従来の成り行き型の制御から変化に即応できる積極的な制御を実現でき、有機物質の漏洩等の危険性を防止でき、効率の良い運転（省エネルギー）が可能となり、環境保全に貢献することができる。
ｄ　特に、水の含有物質及びその濃度を計測し、その計測値に応じて処理手段への流入水の量や処理能力を制御するので、含有物質及びその濃度に対応して処理の安定化を図ることができ、従来の安全率に依存した処理が回避できるとともに、処理時間の短縮化や処理に要するエネルギーを低減できる上、処理手段の小容量化、小型化に加え、添加する薬剤量の削減、送水ポンプやブロワーに掛かる電力費を削減できる等、設備コスト、処理コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理装置、水処理方法及び水処理プログラムの実施の形態に係る水処理システムの概要を示す図である。
【図２】コンピュータの構成を示すブロック図である。
【図３】水処理方法及び水処理プログラムの実施の形態を示すフローチャートである。
【図４】排水処理制御を示すフローチャートである。
【図５】ケモメトリックス演算規則を用いた水のスペクトルの分解及び合成手法例における被測定水のスペクトルを示す図である。
【図６】ケモメトリックス演算規則を用いた水のスペクトルの分解及び合成手法例における各成分固有のスペクトルを示す図である。
【図７】他の実施の形態に係る水処理システムを示すブロック図である。
【図８】実施例における各処理水質の変化を示す図である。
【符号の説明】
２　プラント（処理手段）
４　セレクター
６　第１の曝気槽
８　第２の曝気槽
１０　沈殿池
４６、４８　センサー（計測手段）
５０　コンピュータ（制御手段）
５４　ホストコンピュータ（制御手段）

Claims (13)

1. 水中の有機物を吸着処理又は分解処理する処理手段と、
   この処理手段の処理前及び処理後の水のスペクトルを計測する計測手段と、
   この計測手段で得られた各計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算し、その演算結果に基づいて前記処理手段への流入水の量、前記処理手段の処理能力の何れか一方又は双方を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする水処理装置。
2. 前記計測手段のスペクトルの計測は、２００〜２５００ｎｍの波長範囲で連続した波長又は複数の波長で行うことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
3. 前記制御手段は、前記演算結果に基づいて前記処理手段における処理時間を制御することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
4. 前記制御手段は、処理前後の水の各計測値を比較し、前記流入水に含まれない成分が流出水の成分に存在している場合、該流出水を前記処理手段の前記流入水側に戻して再処理を施すことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
5. 前記処理手段が、前記有機物を生物分解するものであることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
6. 前記処理手段が、酸化剤又は触媒の何れか一方又は双方を用いる化学分解によるものであることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
7. 前記処理手段が、熱又は圧力の何れか一方又は双方を用いて蒸発分離又は燃焼分解させるものであることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
8. 前記処理手段が、紫外線又は超音波の何れか一方又は双方によって分解するものであることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
9. 前記処理手段が、粒状、板状又は繊維状の吸着材を充填した吸着手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
10. 前記計測手段は、吸収又は発光で分析するものであって、且つＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲダイオードアレイ分光光度計を用いたことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
11. 有機物の吸着処理又は分解処理をする前記処理手段が該処理手段とは異なる異種処理手段と同一槽内に設置され、又は前記処理手段が前記異種処理手段と直列又は並列に配置されたことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
12. 有機物の吸着処理又は分解処理をする処理と、
    この処理前後の水のスペクトルを計測する処理と、
    前記処理前後の水のスペクトルの計測値にケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算する処理と、
    その演算結果に基づいて処理すべき水の量又は処理能力の何れか又は双方を制御する処理と、
    を備えたことを特徴とする水処理方法。
13. 有機物の吸着処理又は分解処理の前後で計測されたスペクトルデータにケモメトリックス演算規則を適用して含有成分と濃度を演算するステップと、
    その演算結果に基づいて処理すべき水の量又は処理能力の何れか又は双方の制御データを演算するステップと、
    を備えたことを特徴とする水処理プログラム。

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