JP4639275B2 - 下水処理運転支援装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、下水処理技術に関し、特に雨天における下水処理運転を支援するための下水処理運転支援技術に関する。

下水処理場では、下水管を介して流入する下水を浄化する際、沈殿処理や微生物処理など、ある程度時間がかかる処理が必要となる。このため、雨天時など下水流入量が大幅に増加して下水処理が追いつかない場合には、滞水池への一時的な取り込みや下水処理の簡略化など、各種の下水処理運転を適切に切り替えて、流入下水を効率よく処理する必要がある。したがって、下水処理運転では、下水流入量の変化に備えた計画や準備が必要となり、下水処理運転にとって下水流入量を正確に予測することは極めて重要なファクターとなる。

このような下水処理場へ流入する下水の流入量を予測する技術として、下水流入量を示す流入量データとこの流入量データに対応する気象データとを含む履歴データにより非線形のブラックボックス予測モデルを作成し、このブラックボックス予測モデルを用いて、入力された予測条件に対応する下水の流入量をリアルタイムで予測する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
この技術によれば、将来の下水流入量を十分な信頼性を持って予測することが可能となり、下水処理運転に役立てることができる。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
特開２００２−２０８７３４号公報

実際の下水処理運転において、オペレータは下水流入量だけでなく他の多くのファクターを考慮して運転方法を判断する必要がある。
例えば、下水流入量の変化や滞水池の滞水状況を考慮して、所望水準に放流水の水質を保つよう、高級処理、簡易処理、放流処理、および滞水処理の運転タイミングや、滞水処理で滞水する量を判断する必要がある。また、滞水状況や滞水のためのポンプの能力を考慮し、下水流入量の変化に応じてポンプの運転台数、運転開始タイミング、さらにはポンプ運転のための自家発電設備の起動要否を判断する必要がある。

したがって、上記従来技術によれば正確な下水流入量が予測できるものの、オペレータの経験や勘に基づき多くのファクターを考慮して下水処理の運転方法を判断する必要があるため、経験の浅いオペレータでは適切に運転することができず、特に大雨や長雨の場合にはベテランのオペレータであっても判断が難しいという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、予測流入量に基づき下水処理運転を適切に支援できる下水処理運転支援装置およびプログラムを提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかる下水処理運転支援装置は、各予測期間に流入する下水の予測流入量に基づいて、各種下水処理を行う下水処理設備を用いた下水処理運転を支援する下水処理運転支援装置であって、各下水処理で処理できる下水の処理量を含む下水処理設備の設備情報を記憶する記憶部と、設備情報と各予測期間における予測流入量とに基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出する処理量算出手段と、処理量算出手段で算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で画面表示する運転状況表示手段とを備えている。

この際、処理量算出手段で、処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示手段で、滞水処理の要否を予測期間ごとに表示するようにしてもよい。

また、処理量算出手段で、処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示手段で、滞水池の滞水状況として滞水池の貯留量が所望の値へ到達する到達時点を表示するようにしてもよい。

また、処理量算出手段で、各予測期間における予測流入量と流入下水を一時貯留する滞水池の各予測期間における貯留状況とに基づいて各下水処理を運転する優先順位を決定し、この優先順位に基づいて当該予測流入量を各下水処理に順次振り分けることにより当該予測期間における各下水処理での処理量を算出するようにしてもよい。

この際、処理量算出手段で、任意の予測期間で下水流入量を各下水処理のうち高級処理に加えて滞水処理または簡易処理へ振り分ける際、簡易処理に比較して滞水処理へ優先して振り分けるようにしてもよい。

あるいは、処理量算出手段で、任意の予測期間で下水流入量を滞水処理へ振り分ける際、滞水池の貯留量が所定の貯留指定量に到達するまで滞水処理へ振り分け、残りの下水流入量を簡易処理へ振り分けるようにしてもよい。

また、処理量算出手段で、オペレータから指定された貯留指定量に基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示手段で、処理量算出手段で算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で表示するようにしてもよい。

あるいはまた、処理量算出手段で、異なる貯留指定量ごとに各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、得られた算出結果のうちから所定の評価基準に応じて所望の算出結果を選択し、運転状況表示手段で、処理量算出手段で選択した算出結果の各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で表示するようにしてもよい。

また、本発明にかかるプログラムは、各予測期間に流入する下水の予測流入量に基づいて、各種下水処理を行う下水処理設備を用いた下水処理運転を支援する下水処理運転支援装置のコンピュータに、各下水処理で処理できる下水の処理量を含む下水処理設備の設備情報を記憶部で記憶する記憶ステップと、設備情報と各予測期間における予測流入量とに基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出する処理量算出ステップと、処理量算出ステップで算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で画面表示する運転状況表示ステップとを実行させるようにしたものである。

この際、処理量算出ステップで、処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示ステップで、滞水処理の要否を予測期間ごとに表示するようにしてもよい。

また、処理量算出ステップで、処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示ステップで、滞水池の滞水状況として滞水池の貯留量が所望の値へ到達する到達時点を表示するようにしてもよい。

また、処理量算出ステップで、各予測期間における予測流入量と流入下水を一時貯留する滞水池の各予測期間における貯留状況とに基づいて各下水処理を運転する優先順位を決定するステップと、この優先順位に基づいて当該予測流入量を各下水処理に順次振り分けることにより当該予測期間における各下水処理での処理量を算出するステップとを実行させるようにしてもよい。

この際、処理量算出ステップで、任意の予測期間で下水流入量を各下水処理のうち高級処理に加えて滞水処理または簡易処理へ振り分ける際、簡易処理に比較して滞水処理へ優先して振り分けるステップを実行させるようにしてもよい。

あるいは、処理量算出ステップで、任意の予測期間で下水流入量を滞水処理へ振り分ける際、滞水池の貯留量が所定の貯留指定量に到達するまで滞水処理へ振り分けるステップと、残りの下水流入量を簡易処理へ振り分けるステップとを実行させるようにしてもよい。

また、処理量算出ステップで、オペレータから指定された貯留指定量に基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示ステップで、処理量算出ステップで算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示ステップにより表示するようにしてもよい。

あるいはまた、処理量算出ステップで、異なる貯留指定量ごとに各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、得られた算出結果のうちから所定の評価基準に応じて所望の算出結果を選択し、運転状況表示ステップで、処理量算出ステップで選択した算出結果の各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で表示するようにしてもよい。

本発明によれば、設備情報と各予測期間における予測流入量とに基づいて各下水処理での処理量が予測期間ごとに算出され、これら各処理量に基づいて各下水処理の運転要否が予測期間ごとに画面表示されるため、将来の各予測期間において必要となる下水処理を正確に予測して画面表示することができる。
したがって、予測流入量に基づき下水処理運転を適切に支援できるため、オペレータの経験や勘に基づき多くのファクターを考慮して運転方法を判断する必要がなくなり、経験の浅いオペレータでも適切に下水処理運転を行うことができ、大雨や長雨の場合でも、経験の有無にかかわらず適切に下水処理運転を行うことができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の構成を示すブロック図である。
この下水処理運転支援装置１は、全体として入力情報に対して所定の演算処理を行うコンピュータからなり、入出力インターフェース部（以下、入出力Ｉ／Ｆ部という）１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられている。

本実施の形態は、演算処理部１５により、各予測期間における予測流入量に基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、これら各下水処理での処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部１３で画面表示することにより、流入する下水に対して各種下水処理を行う下水処理施設での下水処理運転を支援するようにしたものである。

次に、図１を参照して、本実施の形態にかかる下水処理支援装置１の構成について詳細に説明する。
入出力Ｉ／Ｆ部１１は、外部装置と通信回線や通信網を介してデータ通信を行う回路部からなり、下水流入量の予測に用いるデータ、運転状況の予測に用いる各下水処理の運転状況やその予測結果、さらには下水処理運転支援装置で用いる各種プログラムをやり取りする機能を有している。
操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操作を検出して演算処理部１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＣＲＴなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの制御に基づき下水処理の運転支援に関する各種情報を画面表示する機能を有している。

記憶部１４は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１５での処理に用いる各種処理情報を記憶する機能を有している。
記憶部１４で記憶される主な処理情報としては、事例ベース１４Ａ、予測流入量１４Ｂ、設備情報１４Ｃ、予測処理量１４Ｄ、およびプログラム１４Ｐがある。

事例ベース１４Ａは、実際に計測した下水流入量を示す流入量データとこの流入量データに対応する気象データとを含む履歴データから作成された非線形のブラックボックス予測モデルである。この事例ベース１４Ａは、演算処理部１５で作成してもよく、外部装置で作成したものを入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して記憶部１４へ格納してもよい。
予測流入量１４Ｂは、予測期間ごと、例えば１時間あたりに流入する下水の下水流入量である。この予測流入量１４Ｂは、後述する演算処理部１５の流入量予測手段１５Ａにより、事例ベース１４Ａを用いて所望の予測条件に基づき各予測期間ごとに予測される。

設備情報１４Ｃは、下水処理場に設けられている各設備の仕様や能力に関する情報であり、例えば最大貯留量Ｑｃｍａｘ、貯留指定量Ｑｃｔｈ、最大滞水量Ｑｒｍａｘ、最大高級処理量Ｑｈｍａｘ、最大簡易処理量Ｑｌｍａｘ、最大浄化処理量Ｑｐｍａｘ、ポンプ情報などがある。
このほか、設備情報１４Ｃには、下水処理場における予測開始時点での運転状況を示す運転状況情報として、例えば滞水池の蓄積量などの情報が含まれる。この運転状況情報は、後述する演算処理部１５の情報取得手段１５Ｂにより、下水処理場の各設備に設けられたセンサから入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して取得してもよく、オペレータの操作により操作入力部１２から入力してもよい。

また、設備情報１４Ｃには、下水流入量の予測に用いる予測条件情報として、例えば流入量予測直前に計測された下水流入量や各予測期間における気象データ（予報）などの情報が含まれる。この予測条件情報のうち、下水流入量については後述する演算処理部１５の情報取得手段１５Ｂにより、下水処理場に設けられた流量計から入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して取得してもよく、気象データについては外部装置から入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して取得してもよい。あるいは、これら予測条件情報をデータオペレータの操作により操作入力部１２から入力してもよい。
このようにして設備情報１４Ｃは、取得あるいは入力され記憶部１４へ格納される。

なお、最大貯留量Ｑｃｍａｘは滞水池に貯留可能な総貯留量である。貯留指定量Ｑｃｔｈは滞水池の余力貯留量を決定するためのしきい値である。最大滞水量Ｑｒｍａｘは、流入下水を一時貯留する滞水池に対して単位時間あたりに滞水できる下水の処理量である。最大高級処理量Ｑｈｍａｘは、単位時間あたりに高級処理できる下水の処理量である。最大簡易処理量Ｑｌｍａｘは、単位時間あたりに簡易処理できる下水の処理量である。最大浄化処理量Ｑｐｍａｘは、単位時間あたりに高級処理と簡易処理とで浄化処理できる下水の処理量である。ポンプ情報は、流入した下水を汲み上げるポンプの台数、能力、発電設備起動の要否を示す情報である。

予測処理量１４Ｄは、各予測期間において各下水処理で処理する下水の処理量である。この予測処理量１４Ｄは、後述する演算処理部１５の処理量算出手段１５Ｃにより算出される。また、運転状況表示手段１５Ｄにより参照されて各下水処理の運転要否が判断され、画面表示部１３で運転支援画面に表示される。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５に読み込まれて実行されることにより各種機能手段を実現するプログラムであり、外部装置、記録媒体、あるいは通信網から入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して読み込まれ、予め記憶部１４に格納される。

演算処理部１５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、これらハードウェアと記憶部１４のプログラム１４Ｐとを協働させて下水処理運転支援のための処理を行う各種機能手段を実現する機能部である。
演算処理部１５で実現される主な機能手段としては、流入量予測手段１５Ａ、情報取得手段１５Ｂ、処理量算出手段１５Ｃ、および運転状況表示手段１５Ｄがある。

流入量予測手段１５Ａは、記憶部１４の事例ベース１４Ａを用いて、所定の予測条件に対応する下水の流入量を将来の予測期間ごとにリアルタイムで予測し、その予測結果を予測流入量１４Ｂとして出力する機能を有している。この流入量予測手段１５Ａや事例ベース１４Ａの詳細については、例えば特許文献１に記載の下水流入量予測技術などの公知の推論システムを用いればよく、ここでの詳細な説明は省略する。なお、流入量予測については、非線形のブラックボックス予測モデルを用いた推論システムに限定されるものではなく、他のモデルを用いた推論システムを用いてもよい。

情報取得手段１５Ｂは、入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して下水処理場の各設備に設けられたセンサから、あるいは操作入力部１２でのオペレータ操作から、下水処理場内の各設備の運転状況を取得し、設備情報１４Ｃとして出力する機能と、前述した予測条件情報を入出力Ｉ／Ｆ部１１や操作入力部１２を介して取得し、設備情報１４Ｃとして出力する機能とを有している。

処理量算出手段１５Ｃは、将来の各予測期間における予測流入量１４Ｂ、予測開始時における設備情報１４Ｃに基づき、各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、予測処理量１４Ｄとして出力する機能を有している。
運転状況表示手段１５Ｄは、予測処理量１４Ｄに基づき、将来の各予測期間における各下水処理の運転要否を示す運転状況を、画面表示部１３の運転支援画面に画面表示する機能を有している。

［下水処理場］
次に、図２を参照して、本実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１が適用される一般的な下水処理場について説明する。図２は、本実施の形態にかかる下水処理運転支援装置が適用される下水処理場の構成を示す説明図である。

沈砂池（スクリーン）２０は、下水管を介して集められた汚水や雨水などの下水から、砂や大きなゴミを取り除く機能を有している。以下では、任意の期間内に沈砂池２０へ流入する下水の流入量を下水流入量と呼び、任意の予測期間ｔ内に流入する下水の流入量を予測流入量Ｑｔという。
下水ポンプ２１は、沈砂池２０から下水を汲み上げる電動ポンプである。汲み上げられた下水は、直接放流路２２、滞水池２３、および分配槽２４へ配分される。

直接放流路２２は、沈砂池２０から下水ポンプ２１で汲み上げられた下水を後段の浄化設備へ供給することなく海や河川に放流するための経路であり、台風などにより下水流入量が極めて多く、後述する高級処理および簡易処理からなる浄化処理や、滞水処理が追いつかない場合に利用される。以下では、単位時間あたりに下水ポンプ２１から直接放流路２２を介して直接放流される下水の放流量を直接放流量Ｑｄという。

滞水池２３は、沈砂池２０から下水ポンプ２１で汲み上げられた下水を一時的に滞水する滞水処理を行うための設備である。大雨などにより下水流入量が増大して浄化処理が追いつかない場合に下水を滞水しておき、浄化処理に余裕ができた時点で滞水池の下水が処理される。以下では、単位時間あたりに下水ポンプ２１から滞水池２３に滞水される下水の処理量を滞水量Ｑｒといい、その最大値を最大滞水量Ｑｒｍａｘという。また、滞水池２３に貯留できる下水の最大値（満水量）を最大貯留量Ｑｃｍａｘといい、任意の予測時点において滞水池２３に貯留されている下水の貯留量を滞水貯留量Ｑｃという。また、滞水池２３での貯留余力を確保するために任意に設定される貯留量のしきい値を貯留指定量Ｑｃｔｈという。

分配槽２４は、沈砂池２０から下水ポンプ２１で汲み上げられた下水や、滞水池２３からの下水を浄化処理する際、その下水を各系統に分配するための設備である。以下では、単位時間あたりに分配槽２４から配分される下水の量を浄化処理量Ｑｐといい、その最大値を最大浄化処理量Ｑｐｍａｘという。
最初沈殿池（第１沈殿池）２５は、分配槽２４からの下水が時間をかけて緩やかに流れていく間に主として有機質の細かい浮遊物を沈殿および分離させる機能を有している。

反応タンク（ばっ気槽）２６は、最初沈殿池２５で沈殿処理を終えた下水に活性汚泥を加え、微生物の活発な活動に必要な量の空気を吹き込みながら撹拌する設備である。ここでは、６〜８時間かけて撹拌することにより、下水中に溶けている有機物が微生物の栄養として吸収され、水や二酸化炭素に分解される。また、最初沈殿池２５で沈殿しない細かい浮遊性の有機物も、微生物の周囲に付着して、フロックと呼ばれる沈殿しやすい塊となる。

最終沈殿池（第２沈殿池）２７は、反応タンク２６からの下水について、その上澄み水とフロックの集まりである活性汚泥とに分離するための設備である。
これら反応タンク２６と最終沈殿池２７により、浄化処理のうち浄化効果の高い高級処理が実現される。以下では、単位時間あたりに最初沈殿池２５から反応タンク２６へ分配される下水の量を高級処理量Ｑｈといい、その最大値を最大高級処理量Ｑｈｍａｘという。

簡易処理経路２８は、最初沈殿池２５で沈殿処理を終えた下水を反応タンク２６と最終沈殿池２７をバイパスさせるための経路である。浄化処理のうち、最初沈殿池２５で沈殿処理だけを行い、簡易処理経路２８を経由させて高級処理を省略する処理を簡易処理といい、高級処理に比較して浄化効果が低い。簡易処理は、高級処理が追いつかない場合に利用される。以下では、単位時間あたりに最初沈殿池２５から簡易処理経路２８へ分配される下水の量を簡易処理量Ｑｌといい、その最大値を最大簡易処理量Ｑｌｍａｘという。
接触タンク２９は、高級処理または簡易処理された下水を海や河川に放流する前に、その下水に塩素を投入して消毒するための設備である。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図３および図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の運転状況予測処理を示すフローチャートである。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の運転状況予測動作を示す動作フローである。

下水処理運転支援装置１の演算処理部１５は、予測処理開始タイミングの到来、あるいは操作入力部１２を介したオペレータからの指示操作に応じて、図３に示す運転状況予測処理を開始する。
まず、演算処理部１５は、情報取得手段１５Ｂにより、予測処理実行開始時点における滞水池２３の滞水貯留量Ｑｃや直前の下水流入量（実績）、さらには予測条件情報１６などの入力情報１７を取得し、設備情報１４Ｃとして記憶部１４へ格納する（ステップ１００）。

次に、演算処理部１５は、流入量予測手段１５Ａにより、上記予測条件情報１６に基づき事例ベース１４Ａを参照して、将来の各予測期間における下水流入量Ｑｔ（ｔ＝０〜ｎ）を予測し、予測流入量１４Ｂとして記憶部１４へ格納する（ステップ１０１）。これにより、下水処理場への下水流入量が予測期間ごと、例えば０〜２２時間後まで１時間（予測期間長＝１時間）ごとに合計２３個の予測期間についてそれぞれ予測される。この際、Ｑ０（ｔ＝０）は、最初の予測期間、すなわち予測処理実行開始時点から１時間経過するまでの期間に流入する合計流入量である。

続いて、演算処理部１５は、処理量算出手段１５Ｃにより、予測期間ｔにおける予測流入量Ｑｔを記憶部１４の予測流入量１４Ｂから取得し（ステップ１０２）、記憶部１４の設備情報１４Ｃのポンプ情報を参照して、予測期間ｔ内に予測流入量Ｑｔ分の下水を沈砂池２０から引き上げるのに必要な下水ポンプ２１の使用台数を算出する（ステップ１０３）。この場合、各下水ポンプ２１の処理能力に基づき予測流入量Ｑｔを割り振っていけばよい。

また、これら使用する下水ポンプ２１のうち自家発電設備の起動が必要なものがある場合、起動すべき自家発電設備の台数を算出する（ステップ１０４）。下水ポンプ２１には、非常用として自家発電設備で駆動可能な予備ポンプが設けられており、増水時のみ使用される。使用する下水ポンプ２１の台数のうち予備ポンプが使用される場合は、その使用ポンプの消費電力に応じて自家発電設備を起動する台数を算出すればよい。

そして、演算処理部１５は、処理量算出手段１５Ｃにより、予測期間ｔにおける予測流入量Ｑｔに基づき各下水処理での処理量を算出する処理量算出処理を実行し、得られた当該予測期間ｔにおける各下水処理での処理量を予測処理量１４Ｄとして記憶部１４へ格納する（ステップ１０５）。なお、処理量算出処理の詳細については後述する。

次に、演算処理部１５は、運転状況表示手段１５Ｄにより、記憶部１４の予測処理量１４Ｄを参照して、当該予測期間ｔにおける各下水処理の運転要否を判断し、各下水処理の運転要否を当該予測期間ｔと関連付けて画面表示部１３の運転支援画面へ表示する（ステップ１０６）。
また、演算処理部１５は、運転状況表示手段１５Ｄにより、予測期間ｔにおける各下水処理での処理量に基づき滞水池２３の滞水状況を判断し、その滞水状況として所望の滞水貯留量への到達を当該予測期間ｔと関連付けて画面表示部１３の運転支援画面へマーク表示する（ステップ１０７）。

このようにして、予測期間ｔに対する運転状況予測処理を終了した後、未処理の予測期間がある場合（ステップ１０８：ＹＥＳ）、演算処理部１５は、次の予測期間を選択した後（ステップ１０９）、前述したステップ１０２へ戻って次の予測期間ｔ＝ｔ＋１における運転状況予測処理を開始する。
一方、予測流入量が得られた各予測期間に対する運転状況予測処理がすべて終了した場合（ステップ１０８：ＮＯ）、演算処理部１５は、予測処理実行開始時点を基準とした一連の運転状況予測処理を終了し、例えば１時間後の予測処理開始タイミングの到来、あるいは操作入力部１２を介したオペレータからの指示操作まで待機し、次の予測処理開始時点を基準とした運転状況予測処理を開始する。

このように、本実施の形態では、演算処理部１５の処理量算出手段１５Ｃにより、将来の各予測期間ｔにおける下水の予測流入量Ｑｔに基づいて各下水処理での処理量を予測期間ｔごとに算出し、運転状況表示手段１５Ｄにより、これら処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ｔごとに画面表示部１３で表示するようにしたので、将来の各予測期間において必要となる下水処理を正確に予測して画面表示することができる。

一般に、下水処理運転では、所望の水準内に放流水の水質を保つよう、高級処理、簡易処理、放流処理の処理切替タイミングを判断する必要がある。また、滞水池での滞水状況や滞水のためのポンプの能力を考慮し、下水流入量の変化に応じてポンプの運転台数、運転開始タイミング、さらにはポンプ運転のための自家発電設備の起動要否を判断する必要がある。このため、正確な下水流入量が予測できても、オペレータの経験や勘に基づき多くのファクターを考慮して運転方法を判断する必要があるため、経験の浅いオペレータでは適切に運転することができず、特に大雨や長雨の場合には、ベテランのオペレータであっても判断が難しい。

本実施の形態によれば、前述した各下水処理の運転要否を予測期間ごとに運転支援画面へ表示されるため、予測流入量に基づき下水処理運転を適切に支援できるため、オペレータの経験や勘に基づき多くのファクターを考慮して運転方法を判断する必要がなくなり、経験の浅いオペレータでも適切に下水処理運転を行うことができ、大雨や長雨の場合でも、経験の有無にかかわらず適切に下水処理運転を行うことができる。

また、滞水処理は、高級処理、簡易処理、および直接放流の各下水処理と組み合わせて運転されるとともに、滞水貯留量に応じて滞水処理の継続可否を判断する必要があり、その運転状況を事前にイメージするのは難しいといわれている。本実施の形態によれば、処理量算出手段１５Ｃにより、流入する下水の滞水処理に関する処理量を予測期間ごとに算出し、運転状況表示手段１５Ｄにより、その滞水処理の要否を予測期間ごとに表示するようにしたので、滞水処理の運転状況を容易に把握できる。
この際、滞水貯留量が所望の貯留量に到達する到達時点を表示してもよく、滞水処理の要否だけでなくその滞水処理による滞水貯留量も把握でき、滞水状況全体を容易に把握できる。

［処理量算出動作］
次に、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１における処理量算出動作について詳細に説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１における処理量算出処理を示すフローチャートである。
演算処理部１５は、図３のステップ１０５において、処理量算出手段１５Ｃにより、予測期間ｔにおける予測流入量Ｑｔに基づき各下水処理での処理量を算出するため、図５に示すような処理量算出処理を実行する。

この処理量算出処理は、下水処理優先順位決定処理（ステップ１１０〜１２０）と、処理量配分処理（ステップ１２１）の２つの処理手順から構成されている。
下水処理優先順位決定処理は、予測期間ｔにおける予測流入量Ｑｔと滞水池２３での滞水状況に基づき、流入する下水に対する下水処理の優先順位を決定する処理である。処理量配分処理は、下水処理優先順位決定処理で決定された優先順位に基づき予測流入量Ｑｔを各下水処理に配分することにより、各下水処理での下水処理量を決定する処理である。

まず、処理量算出手段１５Ｃは、予測期間ｔにおける予測流入量Ｑｔと最大高級処理量Ｑｈｍａｘとを比較し（ステップ１１０）、予測流入量Ｑｔが最大高級処理量Ｑｈｍａｘ以下の場合（ステップ１１０：ＹＥＳ）、予測流入量Ｑｔのすべてを高級処理で処理可能と判断し、優先順位として「高級処理」のみを採用する（ステップ１１１）。
この後、処理量算出手段１５Ｃは、上記優先順位に基づき処理量配分処理を行った後（ステップ１２１）、一連の処理量算出処理を終了する。この場合、予測流入量Ｑｔはすべて高級処理量Ｑｈに配分され、Ｑｔ→Ｑｈとなる。

一方、ステップ１１０において、予測流入量Ｑｔが最大高級処理量Ｑｈｍａｘを上回る場合（ステップ１１０：ＮＯ）、処理量算出手段１５Ｃは、予測流入量Ｑｔと最大浄化処理量Ｑｐｍａｘとを比較する（ステップ１１２）。
この際、予測流入量Ｑｔが最大浄化処理量Ｑｐｍａｘ以下の場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、さらに滞水貯留量Ｑｃと貯留指定量Ｑｃｔｈとを比較する（ステップ１１３）。

ここで、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈより少ない場合（ステップ１１３：ＹＥＳ）、予測流入量Ｑｔを高級処理で処理し、残りを滞水処理により処理可能と判断し、優先順位として「高級処理→滞水」を採用する（ステップ１１４）。
この後、処理量算出手段１５Ｃは、上記優先順位に基づき処理量配分処理を行った後（ステップ１２１）、一連の処理量算出処理を終了する。この場合、予測流入量Ｑｔは高級処理量Ｑｈに最大高級処理量Ｑｈｍａｘ分だけ配分されるとともに、残りが滞水量Ｑｒに配分され、Ｑｔ→Ｑｈａｍｘ＋Ｑｒとなる。

一方、ステップ１１３において、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈ以上の場合（ステップ１１３：ＮＯ）、貯留指定量Ｑｃｔｈ以上の滞水処理を回避するため、予測流入量Ｑｔを高級処理で処理し、残りを簡易処理により処理可能と判断し、優先順位として「高級処理→簡易処理」を採用する（ステップ１１５）。
この後、処理量算出手段１５Ｃは、上記優先順位に基づき処理量配分処理を行った後（ステップ１２１）、一連の処理量算出処理を終了する。この場合、予測流入量Ｑｔは高級処理量Ｑｈに最大高級処理量Ｑｈｍａｘ分だけ配分されるとともに、残りが簡易処理量Ｑｌに配分され、Ｑｔ→Ｑｈｍａｘ＋Ｑｌとなる。

一方、ステップ１１２において、予測流入量Ｑｔが最大浄化処理量Ｑｐｍａｘを上回る場合（ステップ１１２：ＮＯ）、処理量算出手段１５Ｃは、滞水貯留量Ｑｃと貯留指定量Ｑｃｔｈとを比較する（ステップ１１６）。
ここで、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈより少ない場合（ステップ１１６：ＹＥＳ）、予測流入量Ｑｔを高級処理で処理し、次に滞水処理により当該予測期間ｔにおいて貯留指定量Ｑｃｔｈまで滞水処理を行う。そして、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈへ到達した時点で、残りを簡易処理し、余った分を最大滞水量Ｑｒｍａｘで最大貯留量Ｑｃｍａｘまで滞水処理し、それでも処理仕切れない分は直接放流するものと判断し、優先順位として「高級処理→滞水（Ｑｃｔｈまで）→簡易処理→滞水（Ｑｃｍａｘまで）→直接放流」を採用する（ステップ１１７）。

この後、処理量算出手段１５Ｃは、上記優先順位に基づき処理量配分処理を行った後（ステップ１２１）、一連の処理量算出処理を終了する。この場合、予測流入量Ｑｔは高級処理量Ｑｈに最大高級処理量Ｑｈｍａｘ分だけ配分され、次に滞水貯留量Ｑｃが当該予測期間ｔにおいて貯留指定量Ｑｃｔｈまで到達するような滞水量Ｑｒで滞水処理が行われる。そして、未処理分が生じる場合は簡易処理Ｑｌへ配分され、さらに最大簡易処理量Ｑｌｍａｘ超える分については、滞水貯留量Ｑｃが最大貯留量Ｑｃｍａｘとなるまで最大滞水量Ｑｒｍａｘで滞水処理を行う。したがって、Ｑｔ→Ｑｈｍａｘ＋Ｑｒ（Ｑｃｔｈまで）が基本で、ＱｃがＱｃｔｈに達した後、Ｑｌを開始する。そして、残り分がある場合は、Ｑｌ＝Ｑｌｍａｘとし、その残り分については、さらにＱｒｍａｘ（Ｑｃｍａｘまで）を加え、この後の残り分についてはＱｄとなる。

一方、ステップ１１６において、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈ以上の場合（ステップ１１６：ＹＥＳ）、処理量算出手段１５Ｃは、滞水貯留量Ｑｃと最大貯留量Ｑｃｍａｘとを比較する（ステップ１１８）。
ここで、滞水貯留量Ｑｃが最大貯留量Ｑｃｍａｘ下回る場合（ステップ１１８：ＹＥＳ）、予測流入量Ｑｔを高級処理と簡易処理で処理し、残りを最大貯留量Ｑｃｍａｘまで滞水処理し、それでも処理仕切れない分は直接放流するものと判断し、優先順位として「高級処理→簡易処理→滞水（Ｑｃｍａｘまで）→直接放流」を採用する（ステップ１１９）。したがって、Ｑｔ→Ｑｈｍａｘ＋Ｑｌｍａｘ＋Ｑｒ（Ｑｃｍａｘまで）となり、残り分についてはＱｄとなる。

また、ステップ１１８において、滞水貯留量Ｑｃが最大貯留量Ｑｃｍａｘ以上の場合（ステップ１１８：ＮＯ）、最大貯留量Ｑｃｍａｘ以上の滞水処理ができないことから、予測流入量Ｑｔを高級処理、簡易処理、および直接放流で処理するものと判断し、優先順位として「高級処理→簡易処理→直接放流」を採用する（ステップ１２０）。したがって、Ｑｔ→Ｑｈｍａｘ＋Ｑｌｍａｘ＋Ｑｄとなる。

このように、任意の予測期間において流入下水量を高級処理に加えて滞水処理または簡易処理へ振り分ける場合（ステップ１１２：ＹＥＳ）、簡易処理に比較して滞水処理へ優先して振り分けるようにしたので（ステップ１１３，ステップ１１４，ステップ１１５）、雨の降り始めに発生する汚れのひどい下水すなわちファーストフラッシュを優先して滞水池２３へ滞水することができる。これにより、その後、下水流入量が減少して高級処理に余裕ができた時点で滞水池２３のファーストフラッシュを順次高級処理することができ、ファーストフラッシュが簡易処理あるいは直接放流で放流される場合と比較して、下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる。

また、滞水貯留量Ｑｃに対するしきい値として、最大貯留量Ｑｃｍａｘより少ない貯留指定量Ｑｃｔｈを設け、任意の予測期間において流入下水量を滞水処理へ振り分ける場合、滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈに到達する分まで滞水処理へ優先して振り分け、残りの下水流入量を簡易処理へ振り分けるようにしたので（ステップ１１３，ステップ１１４，ステップ１１５）、その後、さらに下水流入量が増加した場合には、滞水貯留量Ｑｃが最大貯留量Ｑｃｍａｘとなるまでさらに滞水処理を行うことができる（ステップ１１７，ステップ１１９）。これにより、貯留指定量Ｑｃｔｈを設けずに最大貯留量Ｑｃｍａｘまで一度に滞水する場合と比較して、その後の下水流入量の増加にある程度対応して、直接放流の開始時点を先延ばしすることができ、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる。

［処理量算出例］
次に、処理量算出例について説明する。ここでは、下水処理場における最大高級処理量Ｑｈｍａｘが１．５[m³/sec]で、最大簡易処理量Ｑｌｍａｘが１．２Ｑｈａｍｘ＝１．８[m³/sec]の場合で、さらに貯留指定量Ｑｃｔｈが１００００[m³]で、その滞水配管の太さからその最大滞水量Ｑｒｍａｘが１１[m³/sec]に制限されている場合を考える。

このような設備構成において、任意の予測期間ｔにおいて予測流入量Ｑｔが１５[m³/sec]あり、予測期間ｔの開始時点における滞水池２３での滞水貯留量Ｑｃが７３００[m³]の場合、Ｑｔ＞Ｑｈａｍｘ（ステップ１１０：ＮＯ）→Ｑｔ＞Ｑｐｍａｘ（ステップ１１２：ＮＯ）→Ｑｃ＜Ｑｃｔｈ（ステップ１１６：ＹＥＳ）と判断されて下水処理の優先順序としてステップ１１７が選択される。

次に、各下水処理の処理量が上記優先順序に基づき予測流入量Ｑｔから順に減算されてそれぞれ算出される。
まず、優先順位の最も高い高級処理については、Ｑｔ＝１５[m³/sec]でありＱｈｍａｘ＝１．５[m³/sec]であることから、Ｑｈｍａｘ分だけ振り分けられ、残りの下水流入量Ｑ１は、
Ｑ１＝Ｑｔ−Ｑｈｍａｘ＝１５−１．５＝１３．５[m³/sec]
となる。

優先順位が次に高い滞水処理については、予測期間ｔの開始時点においてＱｃ＜Ｑｃｔｈなので貯留指定量Ｑｃｔｈまで滞水処理することができる。ここで、予測期間ｔ内に滞水できる残りの滞水可能量Ｑｃ１は、
Ｑｃ１＝Ｑｃｔｈ−Ｑｃ＝１００００−７３００＝２７００[m³]
であることから、予測期間ｔ内で２７００[m³]を滞水するための滞水処理量Ｑｒ１は、
Ｑｒ１＝Ｑｃ１／１[h]＝２７００[m³]／３６００[sec]＝０．７５[m³/sec]
となり、このＱｒ１分が滞水処理に振り分けられる。よって、残りの下水流入量Ｑ２は、
Ｑ２＝Ｑ１−０．７５＝１３．５−０．７５＝１２．７５[m³/sec]
となる。

優先順位が次に高い簡易処理については、Ｑｌｍａｘ＝１．８[m³/sec]なので、Ｑｌｍａｘ分だけ振り分けられ、残りの下水流入量Ｑ３は、
Ｑ３＝Ｑ２−１．８＝１２．７５−１．８＝１０．９５[m³/sec]
となる。
ここで、残りの下水処理量Ｑ３を処理する必要があるので、次の優先順位である滞水処理を最大滞水量Ｑｒｍａｘで、ＱｃがＱｃｍａｘとなるまで行う。この際、前述した上位の優先順位での滞水処理を見込んで、この優先順位で行う滞水処理の滞水最大量をＱｒ２＝１０[m³/sec]とした場合、予測期間ｔ内に滞水できる総滞水可能量Ｑｃ２は、
Ｑｃ２＝Ｑｒ２×１[h]＝１０×３６００[sec]＝３６０００[m³/h]
となり、予測期間ｔの終了時点における滞水貯留量Ｑｃ’は
Ｑｃ’＝Ｑｃｔｈ＋Ｑｃ２＝１００００＋３６０００＝４６０００[m³]
となる。

よって、残りの下水流入量Ｑ４は、
Ｑ４＝Ｑ３−Ｑｒ２＝１０．９５−１０＝０．９５[m³/sec]
となる。
この場合、未処理分Ｑ４がまだ存在することから、優先順位の最後にある直接放流が用いられ、その処理量Ｑｄ＝０．９５だけ、直接放流が行われることになる。

なお、以上で説明した処理量算出例については、あくまでも一例であり、本実施の形態が上記処理算出例に限定されるものではなく、例えば各下水処理場での実際の運転管理方法に応じて上記処理算出例を修正してもよい。特に、各下水処理場の設備については、その規定を超えるある程度のオーバーシュートに対しても処理可能なよう、余裕を持って設計されているため、これを利用して処理量を算出してもよい。

例えば、滞水配管から制限されるＱｒｍａｘに関して、上記算出例ではＱｒｍａｘ＝Ｑｒ２＋１[m³/sec]と見なした場合について説明したが、Ｑｒ２に比較して小さいＱｒ１を余裕処理分すなわち処理量算出の誤差と見なし、Ｑｒｍａｘ＝Ｑｒ２として算出してもよく、各下水処理の処理量をオペレータが把握しやすい。あるいは、Ｑｒｍａｘ＝Ｑｒ２＋Ｑｒ１として処理量を算出してもよく、余裕処理分を利用せず、各下水処理の処理量を厳密に算出できる。

［マーク表示動作］
次に、図６を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１におけるマーク表示動作について詳細に説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１におけるマーク表示処理を示すフローチャートである。
演算処理部１５は、図３のステップ１０７において、運転状況表示手段１５Ｄにより、予測期間ｔにおける滞水貯留量に基づき滞水状況として所望の滞水貯留量へ到達したことを表示するため、図６に示すようなマーク表示処理を実行する。

まず、運転状況表示手段１５Ｄは、直前予測期間ｔ−１の開始時点における滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）と最大貯留量Ｑｃｍａｘとを比較し（ステップ１３０）、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）が最大貯留量Ｑｃｍａｘを下回る場合（ステップ１３０：ＹＥＳ）、予測期間ｔの開始時点における滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）と最大貯留量Ｑｃｍａｘとを比較する（ステップ１３１）。
ここで、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）が最大貯留量Ｑｃｍａｘ以上の場合（ステップ１３１：ＹＥＳ）、この予測期間ｔの開始時点においてＱｃがＱｃｍａｘを超えたと判断し、運転状況表示手段１５Ｄは、画面表示部１３の運転支援画面で、予測期間ｔに関連付けて滞水池２３が満水であることを示す満水マークを表示し（ステップ１３２）、一連のマーク表示処理を終了する。

一方、ステップ１３０において、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）が最大貯留量Ｑｃｍａｘ以上の場合（ステップ１３０：ＮＯ）、あるいはステップ１３１において、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）が最大貯留量Ｑｃｍａｘを下回る場合（ステップ１３１：ＮＯ）、運転状況表示手段１５Ｄは、直前予測期間ｔ−１の開始時点における滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）と貯留指定量Ｑｃｔｈとを比較する（ステップ１３３）。
ここで、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）が貯留指定量Ｑｃｔｈを下回る場合（ステップ１３３：ＹＥＳ）、運転状況表示手段１５Ｄは、予測期間ｔの開始時点における滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）と貯留指定量Ｑｃｔｈとを比較する（ステップ１３４）。

この際、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）が貯留指定量Ｑｃｔｈ以上の場合（ステップ１３４：ＹＥＳ）、この予測期間ｔにおいてＱｃがＱｃｔｈを超えたと判断し、運転状況表示手段１５Ｄは、画面表示部１３の運転支援画面で、予測期間ｔに関連付けて滞水池２３が貯留指定量へ到達したことを示す指定量マークを表示し（ステップ１３５）、一連のマーク表示処理を終了する。
また、ステップ１３３において、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ−１）が貯留指定量Ｑｃｔｈ以上の場合（ステップ１３３：ＮＯ）、あるいはステップ１３４において、滞水貯留量Ｑｃ（ｔ）が貯留指定量Ｑｃｔｈを下回る場合（ステップ１３４：ＮＯ）、いずれのマークも表示することなく一連のマーク表示処理を終了する。

このように、運転支援画面において、滞水貯留量Ｑｃが所望の貯留量、例えば貯留指定量Ｑｃｔｈや最大貯留量Ｑｃｍａｘ（満水）に到達する到達時点を表示するようにしたので、滞水処理の要否だけでなくその滞水処理による滞水貯留量も把握でき、滞水状況全体を容易に把握できる。なお、マーク表示する貯留量については、オペレータが任意に設定してもよい。
また、滞水量Ｑｒに基づき、Ｑｃが所望の貯留量に達する時間位置を正確に算出し、当該予測区間内の対応する時間位置にマークを表示するようにしてもよい。

［運転支援画面の表示例］
次に、図７を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置による運転支援画面の表示例について説明する。図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置による運転支援画面の表示例である。
この運転支援画面には、予測結果表示領域３０、運転状況表示領域３１、滞水状況表示領域３２、ポンプ運転状況表示領域３３、および下水流入量表示領域３４が設けられている。

予測結果表示領域３０は、予測開始時点から所定期間後までの予測期間（ｔ＝０〜ｎ）における予測結果として、予測期間での総流入量、高級処理量、簡易処理量、および直接放出量が表示されている。
一方、運転状況表示領域３１、滞水状況表示領域３２、ポンプ運転状況表示領域３３、および下水流入量表示領域３４については、横軸が時間軸を示すグラフが表示され、現在時刻４０の左側にそれまでの運転経過（予測履歴）を示す実績表示領域４１が設けられ、現在時刻４０の右側に将来の運転予測を示す予測表示領域４２が設けられている。

このうち、運転状況表示領域３１には、高級処理、簡易処理、および直接放流の各下水処理に関する運転要否が表示シンボル（矩形）の表示有無により、予測期間ごとにグラフィック表示されている。例えば、現在時刻「16:50」から１時間後までの期間では「高級処理」だけを運転しておけばよいが、時刻「02:50」から１時間後までの期間では「高級処理」に加えて「簡易処理」を運転する必要があることがわかる。
この際、「高級処理」、「簡易処理」、および「直接放流」の各下水処理を示す表示シンボルは異なった色を用いて表示されており、特に各下水処理のうち運転をなるべく控えるべき処理ほど、すなわち「高級処理」→「簡易処理」→「直接放流」の順に視認性や警告性の高い色が用いられている。

滞水状況表示領域３２には、下水ポンプ２１で汲み上げた下水を滞水池２３へ滞水する滞水処理に関する運転要否が表示シンボル（矩形）の表示有無により、予測期間ごとにグラフィック表示されている。例えば、現在時刻「16:50」から１時間後までの期間では「滞水処理」の必要はないが、時刻「02:50」から１時間後までの期間では「滞水処理」を運転する必要があることがわかる。

また、滞水状況表示領域３２の時間軸に合わせて、滞水池２３の滞水貯留量Ｑｃが所望の貯留量、ここでは貯留指定量Ｑｃｔｈや最大貯留量Ｑｃｍａｘ（満水）に到達する到達時点の位置に、表示シンボル（三角マーク）が表示されている。例えば、時刻「02:50」には指定量マーク５０が表示されており、この時点で滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈに到達することがわかる。また、時刻「14:50」付近には満水マーク５１が表示されており、この時点で滞水貯留量Ｑｃが最大貯留量Ｑｃｍａｘ（満水）に到達することがわかる。
これにより、滞水処理の要否だけでなくその滞水処理による滞水貯留量も把握でき、滞水状況全体を容易に把握できる。

ポンプ運転状況表示領域３３には、下水ポンプ２１の各ポンプ（１台目から６台目まで）に関する運転要否が表示シンボル（矩形）の表示有無により、予測期間ごとにグラフィック表示されている。例えば、現在時刻「16:50」から１時間後までの期間では「１台目」のポンプだけを運転しておけばよいが、時刻「02:50」から１時間後までの期間では「１台目」〜「５台目」までのポンプを運転する必要があることがわかる。
この際、「５台目」，「６台目」のポンプについては、その運転に自家発電設備の起動が必要となることから、他のポンプに比べて視認性や警告性の高い色の自家発電シンボル５２が用いられている。これにより、自家発電設備を起動する必要があることが容易に確認でき、その起動のための準備作業の必要性を容易に想起できる。

下水流入量表示領域３４には、下水処理場へ流入する下水の流入量について、その下水流入量実績グラフ５３と下水流入量予測グラフ５４が表示されている。例えば、現在時刻「16:50」から１時間後までの期間では予測流入量が「1.0 m³/s」程度であるが、時刻「02:50」から１時間後までの期間では「5.0 m³/s」まで増大することがわかる。

このように、図７の運転支援画面の運転状況表示領域３１、滞水状況表示領域３２、およびポンプ運転状況表示領域３３では、高級処理、簡易処理、直接放流、および滞水処理の各下水処理の運転要否や、下水ポンプの運転要否を、表示シンボルの表示有無により予測期間ごとにグラフィック表示するようにしたので、将来、どの時点でどのような下水処理が必要となるか容易に確認でき、雨天増水に対する一連の下水処理運転についてその全体を正確に把握できるとともに、各下水処理運転のための準備作業の必要性を容易に想起できる。
特に、滞水状況表示領域３２では、滞水貯留量が所望の貯留量に到達する到達時点を表示するようにしたので、滞水処理の要否だけでなくその滞水処理による滞水貯留量も把握でき、滞水状況全体を容易に把握できる。

［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置による運転支援画面の表示例である。

前述した第１の実施の形態では、運転状況予測処理の際、規定値として記憶部１４の設備情報１４Ｃに予め設定されている貯留指定量Ｑｃｔｈを用いる場合を例として説明した。本実施の形態では、任意の貯留指定量Ｑｃｔｈに基づき運転状況予測処理を再実行させる場合について説明する。
なお、本実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１の他の構成については、前述した第１の実施の形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

図８の運転支援画面には、前述した予測結果表示領域３０、運転状況表示領域３１、滞水状況表示領域３２、ポンプ運転状況表示領域３３、および下水流入量表示領域３４に加えて、滞水池２３に関する貯留指定量Ｑｃｔｈをオペレータが任意に設定するための入力シンボルとして貯留指定量入力欄６０が設けられている。また、貯留指定量入力欄６０に設定した貯留指定量Ｑｃｔｈに基づき、前述した図３の運転状況予測処理を再実行させるための再実行ボタン６１が設けられている。

この場合、下水処理運転支援装置１の演算処理部１５は、操作入力部１２で再実行ボタン６１の押下が検出された場合、操作入力部１２を介して貯留指定量入力欄６０から取得した貯留指定量Ｑｃｔｈを用いて、処理量算出手段１５Ｃにより、運転状況予測処理を再実行する。
これにより、オペレータが所望する任意の貯留指定量Ｑｃｔｈを用いた場合の運転状況予測結果が得られる。

前述した第１の実施の形態では、滞水貯留量Ｑｃに対するしきい値として、最大貯留量Ｑｃｍａｘより少ない貯留指定量Ｑｃｔｈを設け、滞水処理を運転している際には滞水貯留量Ｑｃが貯留指定量Ｑｃｔｈに到達した時点で滞水処理を停止して簡易処理の運転を開始することにより、直接放流の開始時点を先延ばしすることができ、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる点について説明した。
この際、将来の下水流入量の変化によっては、貯留指定量Ｑｃｔｈが最大貯留量Ｑｃｍａｘに近いほうがよかったり、逆に貯留指定量Ｑｃｔｈを低く設定したほうがいい場合がある。

例えば、降雨期間が短く下水流入量が比較的少ない場合、貯留指定量Ｑｃｔｈを高めに設定して最大貯留量Ｑｃｍａｘに近い値を用いることにより、滞水池２３への滞水する下水の処理量を多くして簡易処理で処理する下水の処理量を低減させることができ、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる。

一方、降雨期間が長く、下水流入量が一旦低下した後、再び増加することが予測されている場合、貯留指定量Ｑｃｔｈを低く設定することにより、予め滞水池２３へ滞水する下水の処理量を控え、その分、早期に簡易処理を開始して順次下水を処理しておき、この後の下水流入量が増大した時点で滞水処理を再開することにより、高級処理、簡易処理、および滞水処理で下水流入量の増大に対応できる場合もあり、この場合には、直接放流を回避できることから、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる。

このように、将来予測される下水流入量に応じた貯留指定量Ｑｃｔｈを使い分けることにより、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる。したがって、本実施の形態によれば、オペレータが所望する任意の貯留指定量Ｑｃｔｈを用いた場合の運転状況予測結果を得られことができ、将来予測される下水流入量に最適な運転状況を予測できるという、極めて大きな効果が得られる。さらに、入力された貯留指定量Ｑｃｔｈだけでなく、その貯留指定量Ｑｃｔｈに前後する複数の値についても自動的に運転状況予測処理を行っておき、オペレータからの操作に応じてそれぞれの運転状況予測を切り替え表示するようにしてもよい。

なお、以上では、オペレータが任意に貯留指定量Ｑｔｈを入力して最適な運転状況を見つける場合を例として説明したが、下水処理運転支援装置１により最適な運転状況を自動的に検索するようにしてもよい。
図９は、本発明の第２の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置での運転状況検索処理を示すフローチャートである。以下、下水処理運転支援装置での運転状況検索動作について説明する。

下水処理運転支援装置１の演算処理部１５は、予測処理開始タイミングの到来、あるいは操作入力部１２を介したオペレータからの指示操作に応じて、図９に示す運転状況検索処理を開始する。
まず、演算処理部１５は、処理量算出手段１５Ｃにより、記憶部１４の設備情報１４Ｃに予め複数（あるいは範囲）指定されている貯留指定量を参照して、処理に用いる貯留指定量Ｑｃｔｈを初期化し（ステップ２００）、その貯留指定量Ｑｃｔｈを用いて前述の運転状況予測処理（図３）を実行する（ステップ２０１）。この際、ステップ１０６，１０７の表示処理については省略してもよい。

次に、演算処理部１５は、処理量算出手段１５Ｃにより、得られた予測結果ここでは各予測期間における各下水処理の処理量を記憶部１４に格納し（ステップ２０２）、未処理の貯留指定量Ｑｃｔｈがある場合（ステップ２０３：ＹＥＳ）、次の貯留指定量Ｑｃｔｈを選択した後（ステップ２０４）、前述したステップ２０１へ戻って新たな貯留指定量Ｑｃｔｈを用いた運転状況予測処理を繰り返し実行する。

一方、各貯留指定量Ｑｃｔｈを用いた運転状況予測処理がすべて終了した場合（ステップ２０３：ＮＯ）、記憶部１４の設備情報に予め設定されている評価基準を取得し（ステップ２０５）、この評価基準に基づいて、記憶部１４に格納しておいたそれぞれの予測結果を評価し、所望の予測結果を選択する（ステップ２０６）。そして、図３のステップ１０６，１０７の表示処理と同様にして、その予測結果に基づき、予測期間ごとに各下水処理の運転要否、さらには滞水状況を示す指定量マーク５０や満水マーク５１を運転支援画面に表示し（ステップ２０７）、一連の運転状況検索処理を終了する。

このように、異なる貯留指定量ごとに運転状況予測処理を実行し、得られた各予測結果から評価基準に応じて所望の予測結果を選択し、その予測結果に応じて将来の各予測期間における各下水処理の運転状況を運転支援画面に表示するようにしたので、オペレータが貯留指定量を繰り返し選択入力することなく、予測流入量に応じた最適な運転状況を表示することができる。

なお、評価基準としては、将来必要となる各下水処理に評価点を付与しておき、その合計に基づき最良の予測結果を選択すればよい。例えば、直接放流や簡易処理を回避する点を重視する場合、各予測期間で直接放流や簡易処理が必要となるごとに評価点が下がるようにしておけば、これら直接放流や簡易処理が少ない予測結果が選択でき、結果として下水処理場からの放流水の水質を高く維持することができる運転状況を予測できる。

［実施の形態の拡張］
本発明の各実施の形態では、下水処理運転支援装置１の演算処理部１５に、流入量予測手段１５Ａを設けるとともに、記憶部１４に事例ベース１４Ａを設け、将来の各予測期間における下水流入量を予測する場合を例として説明したが、これら演算処理部１５および事例ベース１４Ａを、下水処理運転支援装置１とは別個の下水流入量予測装置に構成し、下水処理運転支援装置１において、下水流入量予測装置で予測した予測流入量を、入出力Ｉ／Ｆ部１１を介して記憶部１４へ予測流入量１４Ｂとして格納するようにしてもよい。
これにより、下水処理運転支援装置１の構成を簡素化できるとともに、既存の下水流入量予測装置を利用でき、下水処理管理システムを柔軟に構成できる。

本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態にかかる下水処理運転支援装置が適用される下水処理場の構成を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の運転状況予測処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置の運転状況予測動作を示す動作フローである。 本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１における処理量算出処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置１におけるマーク表示処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置による運転支援画面の表示例である。 本発明の第２の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置による運転支援画面の表示例である。 本発明の第２の実施の形態にかかる下水処理運転支援装置での運転状況検索処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…下水処理運転支援装置、１１…入出力Ｉ／Ｆ部、１２…操作入力部、１３…画面表示部、１４…記憶部、１４Ａ…事例ベース、１４Ｂ…予測流入量、１４Ｃ…設備情報、１４Ｄ…予測処理量、１４Ｐ…プログラム、１５…演算処理部、１５Ａ…流入量予測手段、１５Ｂ…情報取得手段、１５Ｃ…処理量算出手段、１５Ｄ…運転状況表示手段、１６…予測条件情報、１７…入力情報、２０…沈砂池、２１…下水ポンプ、２２…直接放流路、２３…滞水池、２４…分配槽、２５…最初沈殿池、２６…反応タンク、２７…最終沈殿池、２８…簡易処理経路、２９…接触タンク、３０…予測結果表示領域、３１…運転状況表示領域、３２…滞水状況表示領域、３３…ポンプ運転状況表示領域、３４…下水流入量表示領域、４０…現在時刻、４１…実績表示領域、４２…予測表示領域、５０…指定量マーク、５１…満水マーク、５２…自家発電シンボル、５３…下水流入量実績グラフ、５４…下水流入量予測グラフ、６０…貯留指定量入力欄、６１…再実行ボタン、Ｑｔ…予測流入量、Ｑｒ…滞水量、Ｑｒｍａｘ…最大滞水量、Ｑｃ…滞水貯留量、Ｑｃｔｈ…貯留指定量、Ｑｃｍａｘ…最大貯留量、Ｑｈ…高級処理量、Ｑｈｍａｘ…最大高級処理量、Ｑｌ…簡易処理量、Ｑｌｍａｘ…最大簡易処理量、Ｑｐ…浄化処理量、Ｑｐｍａｘ…最大浄化処理量、Ｑｄ…直接放流量。

Claims (16)

1. 各予測期間に流入する下水の予測流入量に基づいて、各種下水処理を行う下水処理設備を用いた下水処理運転を支援する下水処理運転支援装置であって、
   各下水処理で処理できる下水の処理量を含む前記下水処理設備の設備情報を記憶する記憶部と、
   前記設備情報と各予測期間における予測流入量とに基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出する処理量算出手段と、
   前記処理量算出手段で算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で画面表示する運転状況表示手段と
   を備えることを特徴とする下水処理運転支援装置。
2. 請求項１に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、前記処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
   前記運転状況表示手段は、前記滞水処理の要否を予測期間ごとに表示する
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
3. 請求項１に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、前記処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
   前記運転状況表示手段は、前記滞水池の滞水状況として前記滞水池の貯留量が所望の値へ到達する到達時点を表示する
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
4. 請求項１に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、各予測期間における予測流入量と流入下水を一時貯留する滞水池の各予測期間における貯留状況とに基づいて各下水処理を運転する優先順位を決定し、この優先順位に基づいて当該予測流入量を各下水処理に順次振り分けることにより当該予測期間における各下水処理での処理量を算出する
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
5. 請求項４に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、任意の予測期間で下水流入量を前記各下水処理のうち高級処理に加えて滞水処理または簡易処理へ振り分ける際、簡易処理に比較して滞水処理へ優先して振り分ける
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
6. 請求項４に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、任意の予測期間で下水流入量を前記滞水処理へ振り分ける際、前記滞水池の貯留量が所定の貯留指定量に到達するまで前記滞水処理へ振り分け、残りの下水流入量を簡易処理へ振り分ける
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
7. 請求項６に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、オペレータから指定された貯留指定量に基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
   前記運転状況表示手段は、前記処理量算出手段で算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに前記画面表示部で表示する
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
8. 請求項６に記載の下水処理運転支援装置において、
   前記処理量算出手段は、異なる貯留指定量ごとに各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、得られた算出結果のうちから所定の評価基準に応じて所望の算出結果を選択し、
   前記運転状況表示手段は、前記処理量算出手段で選択した算出結果の各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに前記画面表示部で表示する
   ことを特徴とする下水処理運転支援装置。
9. 各予測期間に流入する下水の予測流入量に基づいて、各種下水処理を行う下水処理設備を用いた下水処理運転を支援する下水処理運転支援装置のコンピュータに、
   各下水処理で処理できる下水の処理量を含む前記下水処理設備の設備情報を記憶部で記憶する記憶ステップと、
   前記設備情報と各予測期間における予測流入量とに基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出する処理量算出ステップと、
   前記処理量算出ステップで算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに画面表示部で画面表示する運転状況表示ステップと
   を実行させるプログラム。
10. 請求項９に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、前記処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
    前記運転状況表示ステップで、前記滞水処理の要否を予測期間ごとに表示する
    ことを特徴とするプログラム。
11. 請求項９に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、前記処理量として流入下水を滞水池に一時貯留するための滞水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
    前記運転状況表示ステップで、前記滞水池の滞水状況として前記滞水池の貯留量が所望の値へ到達する到達時点を表示する
    ことを特徴とするプログラム。
12. 請求項９に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、各予測期間における予測流入量と流入下水を一時貯留する滞水池の各予測期間における貯留状況とに基づいて各下水処理を運転する優先順位を決定するステップと、この優先順位に基づいて当該予測流入量を各下水処理に順次振り分けることにより当該予測期間における各下水処理での処理量を算出するステップと
    を実行させるプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、任意の予測期間で下水流入量を前記各下水処理のうち高級処理に加えて滞水処理または簡易処理へ振り分ける際、簡易処理に比較して滞水処理へ優先して振り分けるステップ
    を実行させるプログラム。
14. 請求項１２に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、任意の予測期間で下水流入量を前記滞水処理へ振り分ける際、前記滞水池の貯留量が所定の貯留指定量に到達するまで前記滞水処理へ振り分けるステップと、残りの下水流入量を簡易処理へ振り分けるステップと
    を実行させるプログラム。
15. 請求項１４に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、オペレータから指定された貯留指定量に基づいて各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、
    前記運転状況表示ステップで、前記処理量算出ステップで算出した各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに前記画面表示ステップにより表示する
    ことを特徴とするプログラム。
16. 請求項１４に記載のプログラムにおいて、
    前記処理量算出ステップで、異なる貯留指定量ごとに各下水処理での処理量を予測期間ごとに算出し、得られた算出結果のうちから所定の評価基準に応じて所望の算出結果を選択し、
    前記運転状況表示ステップで、前記処理量算出ステップで選択した算出結果の各処理量に基づいて各下水処理の運転要否を予測期間ごとに前記画面表示部で表示する
    ことを特徴とするプログラム。
    

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