JP5449072B2 - 安水の生物学的好気処理におけるｃｏｄ濃度シミュレーション方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、コークス製造工程で発生する安水の処理に関し、より具体的には、生物学的好気処理プロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法及び装置に関する。

近年の閉鎖性水域におけるＣＯＤ総量規制は強化傾向にあり、下水道、産業排水、工場排水での対策が急務である。ＣＯＤの総量規制値を遵守するためには、その原因物質を特定し、どこまで処理すれば基準を満たせるかを予測することが必要である。これまで下水道分野では、活性汚泥法等の生物学的処理プロセスによる下水の処理方法が取られてきた。その運転管理は主に管理者の経験に基づいて行われていることが多く、安定した処理水質を得ることは困難であった。例えば、流入水質が変動した場合に、変更すべき操作条件、操作量は下水処理場ごとに異なっていた。

そこで、管理者の経験に依存しない水質予測及び運転支援ツールとして、ＩＷＡ（国際水協会）の提唱する活性汚泥モデル（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｓｌｕｄｇｅ Ｍｏｄｅｌ；ＡＳＭ）が提案されている。活性汚泥モデルは、大きく次の手順から構成されている。
（１）流入水のＣＯＤ濃度を、溶解性不活性有機物、易分解性有機物、浮遊不活性有機物、遅分解性有機物等の性質によって分画し、それぞれＣＯＤ濃度ベースの変数と設定する。
（２）従属栄養生物の増殖や自己分解等のプロセスごとに、変数間の化学量論及びプロセスの反応速度式を設定する。
（３）化学量論係数及び反応速度定数のパラメーターを、酸素呼吸速度試験又は水質の実測データからのキャリブレーションにより決定する。
（４）シミュレーションを実行し、生物処理槽、処理水のＣＯＤ濃度等が算出される。
この活性汚泥モデルは管理ツールとして提案されており、活性汚泥モデルを用いた下水処理管理システムが提案されている。（例えば、特許文献１）

一方、コークス製造工程で発生する安水は、下水と同様に生物学的処理プロセスによる処理が行われている。しかし、安水は下水と成分が異なるため、この安水処理プロセスの生分解性を有する化合物成分濃度を活性汚泥モデル適用により予測するＣＯＤシミュレーション方法について、活性汚泥モデルが適用された事例はない。

特開２００３−３０００９３公報

建設省都市局下水道部・厚生省生活衛生局水道環境部監修、日本、社団法人日本下水道協会、下水試験方法、１９９７年８月２５日 味埜俊、活性汚泥モデル、日本、株式会社環境新聞社、２００５年1月３１日 Ｊ．Ｓ．Ｃｅｃｈ、Ｊ．Ｃｈｕｄｏｂａ ａｎｄ Ｐ．Ｇｒａｕ、Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ＡｃｔｉｖａｔｅｄＳｌｕｄｇｅ Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ、Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．１７、ｐｐ．２５９−２７２、１９８４

生物学的好気処理における水質シミュレーション方法として活性汚泥モデルが一般的であるが、このモデルを安水に適用し、処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）濃度のシミュレーションを行った事例はない。この理由として、活性汚泥モデルでは、下水のようにＣＯＤ主要成分が特定不可能な複数成分から構成されているため、大きく「易分解性」や「難分解性」のＣＯＤ濃度に分類され、それによって生物学的好気処理するときの流入廃水と処理水のＣＯＤ濃度のみを予測している。一方、安水のようにＣＯＤ主要成分が特定可能な原因成分から構成されている廃水では、廃水中の成分ごとに生分解性が異なるため、「易分解性」や「難分解性」のような大きい分類では、生物学的好気処理するときの流入廃水と処理水のＣＯＤ濃度が十分に予測できないためである。

本発明者らの先願である、生物学的好気処理における水質シミュレーション方法（特願２００８−２９２５１９）では、上記廃水中の特定可能な原因成分それぞれの濃度について、生物学的好気処理による処理水中の各成分濃度についてシミュレーション可能ではあるが、処理水中ＣＯＤ濃度の予測はされていない。

また、安水の生物学的好気処理では、流入する安水の含有成分濃度、組成などが変動すること、及び、微生物濃度が変動することが、処理水の水質予測を困難にさせている。

本発明では、コークス製造工程で発生する安水を、生物反応槽内で生物学的好気処理するプロセスにおいて、安水中の既知成分及び未知成分の処理水中成分ＣＯＤ濃度を予測する新たな活性汚泥モデルを構築し、生物学的好気処理後の処理水中ＣＯＤ濃度を予測可能なＣＯＤシミュレーション方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、安水のようにＣＯＤが化学分析等によって成分が特定可能な複数の成分から構成されている安水を対象に、安水中の成分ごと生分解性が異なることに着目し、安水中の溶解性ＣＯＤ濃度を特定可能な成分（既知成分）ＣＯＤ濃度と、未知成分ＣＯＤ濃度と、難分解性ＣＯＤ濃度とに分画し、さらに既知成分を各成分に分画することにより、既知成分及び未知成分の生物学的好気処理をシミュレーションし、処理水中ＣＯＤ濃度を既知成分ＣＯＤ濃度と、未知成分ＣＯＤ濃度と、難分解性ＣＯＤ濃度との総和によって求めることにより、安水中ＣＯＤの主な原因成分となるフェノール、チオ硫酸、チオシアンを含む安水を生物反応槽内で生物学的好気処理するプロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーションが可能であることを見出した。

本発明は、具体的には、以下の［１］〜［１０］である。
［１］コークス製造工程で発生する安水を、微生物を使用した生物反応槽にて生物学的好気処理するプロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法であって、
前記生物反応槽へ流入する前記安水に含まれる、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析する分析工程と、
前記各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記各既知成分濃度の分析値をＣＯＤ濃度に換算することにより、前記各既知成分濃度に対応する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定する既知成分ＣＯＤ分画工程と、
事前に、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に含まれる残存する前記フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び残存する溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析し、前記残存する各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記残存する各既知成分濃度に対応する残存する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定し、前記残存する溶解性ＣＯＤ濃度から前記残存する各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値を差し引くことにより、事前に難分解性ＣＯＤ濃度を決定する難分解性ＣＯＤ分画工程と、
前記分析工程で得られた溶解性ＣＯＤ濃度から前記既知成分ＣＯＤ分画工程で得られた各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値及び前記難分解性ＣＯＤ分画工程で得られた難分解性ＣＯＤ濃度を差し引くことにより、前記生物反応槽へ流入する安水に含まれる未知成分ＣＯＤ濃度を決定する未知成分分画工程と、
前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度、並びに、化学量論パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する増殖収率、反応速度式パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する飽和定数、最大比増殖速度を設定するパラメーター設定工程と、
前記生物反応槽の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定工程と、
前記既知成分ＣＯＤ濃度、前記未知成分ＣＯＤ濃度、前記難分解性ＣＯＤ濃度、前記増殖収率、前記飽和定数、前記最大比増殖速度、前記微生物の種類、濃度、及び前記測定した溶存酸素濃度を用いて、演算式（１）の計算により、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する計算工程と、
当該算出された残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度に、難分解性ＣＯＤ濃度を加算することにより、処理水における残存する溶解性ＣＯＤ濃度を算出する処理水ＣＯＤ濃度算出工程
を有することを特徴とする安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。

但し、Ｃ_i：各既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度
ｉ：各既知成分ＣＯＤ及び未知成分ＣＯＤの種類を表す通し番号
Ｐ_ij：化学量論パラメーター
ｊ：各プロセスを表す通し番号
ρ_j：反応速度式（反応速度式パラメーターを含む速度式）

［２］前記パラメーター設定工程は、
（ア）前記流入する安水、及び、安水の処理水において、事前に時系列的に別途採取した溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度と、溶存酸素濃度を用い、キャリブレーションによって決定する方法、
（イ）溶存酸素計を用いて連続的に溶存酸素濃度を計測するバッチ試験装置を使用し、前記生物反応槽中の微生物及び前記安水中の対象成分を用いて、酸素消費速度試験の酸素消費速度データ、及び溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列データから決定する方法
のいずれかの方法を用いて、パラメーターを設定することを特徴とする、［１］に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。

［３］前記難分解性ＣＯＤ分画工程において、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に替えて、前記生物反応槽内の微生物と前記安水とを反応させたバッチ試験後の処理水を用いて、事前に前記難分解性ＣＯＤ濃度を決定することを特徴とする、［１］又は［２］に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。

［４］前記フェノールを前記未知成分ＣＯＤ濃度に含め、前記既知成分をチオ硫酸、チオシアンとして、前記各工程を実施することを特徴とする、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。

［５］前記流入する安水の水量と、前記既知成分ＣＯＤ濃度と、前記未知成分ＣＯＤ濃度と、前記難分解性ＣＯＤ成分濃度の経時データ、及び、前記生物学的反応槽の容積を用いて、前記計算工程において演算式（１）の計算と併せて物質収支を計算することにより、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。

［６］コークス製造工程で発生する安水を、微生物を使用した生物反応槽にて生物学的好気処理するプロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置であって、
前記生物反応槽へ流入する前記安水に含まれる、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析する分析手段と、
前記各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記各既知成分濃度の分析値をＣＯＤ濃度に換算することにより、前記各既知成分濃度に対応する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定する既知成分ＣＯＤ分画手段と、
事前に、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に含まれる残存する前記フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び残存する溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析し、前記残存する各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記残存する各既知成分濃度に対応する残存する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定し、前記残存する溶解性ＣＯＤ濃度から前記残存する各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値を差し引くことにより、事前に難分解性ＣＯＤ濃度を決定する難分解性ＣＯＤ分画手段と、
前記分析手段で得られた溶解性ＣＯＤ濃度から前記既知成分ＣＯＤ分画手段で得られた各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値及び前記難分解性ＣＯＤ分画手段で得られた難分解性ＣＯＤ濃度を差し引くことにより、前記生物反応槽へ流入する安水に含まれる未知成分ＣＯＤ濃度を決定する未知成分分画手段と、
前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度、並びに、化学量論パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する増殖収率、反応速度式パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する飽和定数、最大比増殖速度を設定するパラメーター設定手段と、
前記生物反応槽の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段と、
前記既知成分ＣＯＤ濃度、前記未知成分ＣＯＤ濃度、前記難分解性ＣＯＤ濃度、前記増殖収率、前記飽和定数、前記最大比増殖速度、前記微生物の種類、濃度、及び前記測定した溶存酸素濃度を用いて、演算式（１）の計算により、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する計算手段と、
当該算出された残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度に、難分解性ＣＯＤ濃度を加算することにより、処理水における残存する溶解性ＣＯＤ濃度を算出する処理水ＣＯＤ濃度算出手段
を有することを特徴とする安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

但し、Ｃ_i：各既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度
ｉ：各既知成分ＣＯＤ及び未知成分ＣＯＤの種類を表す通し番号
Ｐ_ij：化学量論パラメーター
ｊ：各プロセスを表す通し番号
ρ_j：反応速度式（反応速度式パラメーターを含む速度式）

［７］前記パラメーター設定手段は、
（ア）前記流入する安水、及び、安水の処理水において、事前に時系列的に別途採取した溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度と、溶存酸素濃度を用い、キャリブレーションによって決定する装置、
（イ）溶存酸素計を用いて連続的に溶存酸素濃度を計測するバッチ試験装置を使用し、前記生物反応槽中の微生物及び前記安水中の対象成分を用いて、酸素消費速度試験の酸素消費速度データ、及び溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列データから決定する装置
のいずれかの装置を用いて、パラメーターを設定することを特徴とする、［６］に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

［８］前記難分解性ＣＯＤ分画手段において、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に替えて、前記生物反応槽内の微生物と前記安水とを反応させたバッチ試験後の処理水を用いて、事前に前記難分解性ＣＯＤ濃度を決定することを特徴とする、［６］又は［７］に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

［９］前記フェノールを前記未知成分ＣＯＤ濃度に含め、前記既知成分をチオ硫酸、チオシアンとして、前記各手段を実施することを特徴とする、［６］〜［８］のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

［１０］前記流入する安水の水量と、前記既知成分ＣＯＤ濃度と、前記未知成分ＣＯＤ濃度と、前記難分解性ＣＯＤ成分濃度の経時データ、及び、前記生物学的反応槽の容積を用いて、前記計算手段において演算式（１）の計算と併せて物質収支を計算することにより、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する、［６］〜［９］のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

本発明の奏する効果は以下のとおりである。
コークス製造工程で発生する安水を生物反応槽で処理する際に、生物反応槽に流入する安水中の既知成分濃度と、溶解性ＣＯＤ濃度とを測定し、溶解性ＣＯＤ濃度から既知成分ＣＯＤ濃度及び難分解性ＣＯＤ濃度を差し引くことにより、未知成分ＣＯＤ濃度を求め、活性汚泥モデルを適用することにより、安水を生物学的好気処理した後の処理水ＣＯＤ濃度を予測することができる。すなわち、流入する安水中のフェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、及び、溶解性ＣＯＤ濃度を測定することにより、生物学的好気処理後の処理水のＣＯＤ濃度を予測することができる。

また、本発明によれば、流入する安水の含有成分濃度、組成などが変動したとしても、溶解性ＣＯＤ濃度と、既知成分ＣＯＤ濃度と、難分解性ＣＯＤ濃度とを分析し、シミュレーションに入力することにより計算可能である。また、微生物濃度の計算を行うため、微生物濃度の変動を含めた計算が可能である。

本発明に係るＣＯＤ分画を示す概念図である。 本発明に係る、安水の生物学的処理プロセスの水質シミュレーション方法を示す構成図である。 フェノール濃度とＣＯＤ_Mnの相関関係を示す図である。 酸素消費速度試験装置の構成図である。 本発明に係る実施例１におけるシミュレーション結果を示す図である。 本発明に係る実施例２における未知成分ＣＯＤ濃度の経時変化を示す図である。 本発明に係る実施例２におけるシミュレーション結果を示す図である。 本発明に係る実施例３におけるシミュレーション結果を示す図である。 本発明に係る実施例４における、安水の生物学的処理プロセスの水質シミュレーション方法を示す構成図である。 本発明に係る実施例４におけるシミュレーション結果を示す図である。

図１は、本発明における安水ＣＯＤ分画を示した図である。ＣＯＤは水に溶解しない固形性ＣＯＤと、溶解性ＣＯＤに分けられる。これは、例えばろ紙を用いて分離を行うことにより、ろ紙に残ったものを固形性ＣＯＤ、ろ液を溶解性ＣＯＤとして得られる。本発明は、生分解と関係が深い溶解性ＣＯＤの生分解を対象としたシミュレーション方法である。固形性ＣＯＤはほとんど生分解されず、最終的には沈降分離によって除去されるため、本発明では対象外とする。

溶解性ＣＯＤは、生分解性ＣＯＤ及び生分解性がほとんど無い難分解性ＣＯＤに分けられる。これは、後述するが、例えば安水を生物反応槽にて生物学的好気処理を実施した処理水、又は、安水と生物反応槽内微生物を反応させるバッチ試験後の処理水において、処理後の溶解性ＣＯＤ濃度及び既知成分濃度を分析し、処理水溶解性ＣＯＤ濃度から処理水既知成分ＣＯＤ濃度を差し引くことにより得られる。難分解性ＣＯＤ濃度は、流入する安水において、変動が少なく、濃度としても小さい。そのため、多少の変動があっても問題なく溶解性ＣＯＤの予測が可能である。

さらに、生分解性ＣＯＤは、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの既知成分ＣＯＤ及びそれ以外の生分解性のあるＣＯＤである未知成分ＣＯＤに分けられる。通常、安水では、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの既知成分で生分解性ＣＯＤの６〜８割程度を占め、未知成分ＣＯＤは全体の２〜４割程度である。よって、既知成分のシミュレーションでもある程度の精度が得られるが、未知成分のシミュレーションと併せることによって更なる精度向上が可能となる。安水における未知成分ＣＯＤは生分解しやすく、工場ごとに未知成分の組成がほとんど変わらないことから、ひと括りに未知成分ＣＯＤと置き、その挙動を把握することが可能である。さらに、既知成分のうち生分解しやすいフェノールを未知成分ＣＯＤに含めて計算することも可能である。

図２は、本発明による安水のＣＯＤ濃度シミュレーション方法のフローを例示した図である。また、図中の各「工程」は各「手段」に替えることができ、安水のシミュレーション装置を例示した図でもある。

また、図２の処理水とは、連続処理の場合は生物学的好気処理後の処理水、バッチ処理の場合は所定時間経過後の槽内水をいう。

また、生物学的好気処理とは、基質と微生物が存在し、ばっ気装置を有する反応槽において、ばっ気を行うことにより溶存酸素を供給しながら、混合・撹拌を行い、基質と微生物を接触・反応させることにより、基質を分解処理する方法をいう。

図２に示すように、本発明によるＣＯＤ濃度シミュレーション方法１は、生物学的好気処理プロセスに流入する安水を分析する分析工程２と、流入する安水のフェノール、チオ硫酸、チオシアンの既知成分濃度とＣＯＤ濃度との相関関係３を用いて既知成分ＣＯＤ濃度５に換算する既知成分ＣＯＤ換算分画工程４と、安水を生物反応槽にて生物学的好気処理を実施した処理水、又は、安水と生物反応槽内微生物を反応させるバッチ試験後の処理水において、処理水に残存する溶解性ＣＯＤ濃度及び既知成分濃度を分析し、溶解性ＣＯＤ濃度から既知成分ＣＯＤ濃度を差し引くことにより難分解性ＣＯＤ濃度６を決定する難分解性ＣＯＤ分画工程７と、分析工程２で得られた流入する安水の溶解性ＣＯＤ濃度８から既知成分ＣＯＤ濃度５及び難分解性ＣＯＤ濃度６を差し引くことにより流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を決定する未知成分ＣＯＤ分画工程１０と、化学量論パラメーター（増殖収率）及び反応速度式パラメーター（飽和定数及び最大比増殖速度）、並びにフェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度のパラメーターを設定するパラメーター設定工程１１と、生物反応槽の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定工程１２、パラメーター及び溶存酸素濃度及び流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５及び流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を用いて、前述の演算式（１）の計算により、安水を生物学的好気処理した処理水の予測既知成分ＣＯＤ濃度１３及び処理水の予測未知成分ＣＯＤ濃度１４をシミュレーションして算出する計算工程１５と、算出された処理水の予測既知成分ＣＯＤ濃度１３及び予測未知成分ＣＯＤ濃度１４に、難分解性ＣＯＤ濃度６を加算することにより、処理水の予測ＣＯＤ濃度１７を算出する処理水予測ＣＯＤ濃度算出工程１６を備えている。

後述するが、上記パラメーター設定では、事前に別途溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、溶存酸素濃度の時系列データがあることが望ましい。一方、シミュレーションに用いるフェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、溶存酸素濃度は時系列データである必要はなく、求める時間断面のデータでもよい。例えば、現在より１０日後までのシミュレーションを行う場合には、現在のフェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度、難分解性ＣＯＤ濃度が１０日間一定であると仮定して入力することも可能である。

また、求める時間断面は、生物反応槽の滞留時間を考慮して、その時間前のデータを用いることが望ましい。例えば、現在の処理水におけるフェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度、難分解性ＣＯＤ濃度を求める際に、滞留時間１０時間の生物反応槽であれば、１０時間前の流入する安水のデータを用いることが望ましい。

分析工程２では、流入する安水のＣＯＤ濃度、フェノール、チオ硫酸、チオシアン濃度の既知成分濃度を分析する方法について指定されないが、毎回同じ分析方法を用いることが望ましい。例えば、ＣＯＤ濃度についてはＪＩＳ Ｋ０１０２ １００℃過マンガン酸における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤ_Mn）、又は、二クロム酸カリウムによる酸素消費量（ＣＯＤ_Cr）、フェノール濃度についてはＪＩＳ Ｋ０１０２吸光光度法、チオ硫酸、チオシアン濃度についてはイオンクロマト分析、ＭＬＳＳ濃度については前記した非特許文献１等により分析できる。各分析方法には、分析方法の違いによる分析値の誤差を防ぐため、本発明において一貫して同じ方法を用いることが望ましい。

相関関係３は、既知成分濃度とＣＯＤ濃度から得られるものである。例として、図３にフェノール濃度、チオ硫酸、チオシアンと、ＣＯＤ_Mn濃度との実測値に基づく相関関係を示す。その結果、フェノール、チオ硫酸、チオシアン１ｍｇあたりの酸素消費量は、それぞれ２．１ｍｇ、０．４８ｍｇ、１．０ｍｇであった。また、相関関係を求める際には、分析工程においてＣＯＤ濃度を測定した方法と同じＣＯＤ_Cr又はＣＯＤ_Mnのいずれの分析方法を用いることが望ましく、分析方法は一貫して同じ方法を用いる。

このように、既知成分濃度と、ＣＯＤ濃度との相関関係を求める際には、ＣＯＤ_Crを用いなくても、ＣＯＤ_Mnの分析結果を用いることができるので、ＣＯＤ_Crのように危険かつ有害性のある薬品を用いた分析を行わなくてもよいという利点がある。

また、この他にも、各成分濃度とＣＯＤ濃度の相関関係を簡易に得る方法として、成分の理論的酸素消費量を化学反応式から算出する方法もある。例えば、フェノール、チオ硫酸、チオシアン１ｍｇあたりの理論的酸素消費量は、以下の化学反応式（１）〜（３）；
Ｃ₆Ｈ₅ＯＨ ＋ ７Ｏ₂ → ６ＣＯ₂ ＋ ３Ｈ₂Ｏ ・・・（１）
Ｓ₂Ｏ₃ ^2- ＋ ２Ｏ₂ ＋ Ｈ₂Ｏ → ２ＳＯ₄ ^2- ＋ ２Ｈ⁺ ・・・（２）
ＳＣＮ^- ＋ ２Ｏ₂ ＋ ２Ｈ₂Ｏ → ＳＯ₄ ^2- ＋ ＮＨ₄ ⁺ ＋ ＣＯ₂ ・・・（３）
を用いて、それぞれ、２．３８ｍｇ、０．５７ｍｇ、１．１ｍｇと算出される。

ここで、図３の酸素消費量と、理論的酸素消費量とが異なるのは、ＣＯＤ_Mnによる分析では理論的に完全に酸化させる酸化力がないため、低く見積もられるためである。

既知成分ＣＯＤ換算分画工程４では、上記相関関係３を用いて、分析工程２で得られた既知成分濃度を既知成分ＣＯＤ濃度５に換算するものである。

また、チオ硫酸、チオシアンのような硫黄化合物は、ここで硫黄換算してシミュレーションを行うことも可能である。これにより、チオ硫酸、チオシアンを硫黄成分として分けて考えることにより、ＣＯＤとしてカウントされない硫酸イオン成分等が算出可能となる。これにより、硫黄の物質収支を追跡することが可能となり、硫黄成分の挙動が把握できる。但し、硫黄換算することにより硫黄の物質収支を取る場合であっても、酸素の物質収支は取れているので、シミュレーションに影響することはない。また、硫黄化合物を分解する微生物は、一般的には硫黄酸化細菌と考えられており、それらは有機物を分解する従属栄養細菌と異なり、互いに作用を及ぼしあうことがないと考えられる。そのため、硫黄化合物をその他の成分と分けて考えることにより、精度が高まる。その場合、チオ硫酸、チオシアン１ｍｇの硫黄換算値は、前記化学反応式（１）〜（３）より、それぞれ０．５７ｍｇ、０．５５ｍｇと算出される。

難分解性ＣＯＤ分画工程７では、安水を生物反応槽にて生物学的好気処理を実施した処理水、又は、安水と生物反応槽内微生物を反応させるバッチ試験後の処理水において、処理後の溶解性ＣＯＤ濃度及び既知成分濃度を分析し、処理水溶解性ＣＯＤ濃度から処理水の既知成分ＣＯＤ濃度を差し引くことにより難分解性ＣＯＤ濃度６を決定する。ここでは所定時間の生物処理によって分解されない、すなわちシミュレーションの前後で変化しない難分解性ＣＯＤを定量することが目的である。上記生物学的好気処理及びバッチ試験では、溶解性ＣＯＤが経時的にほとんど減少しない状態まで処理することが望ましい。減少しない状態の判断基準はシミュレーションの精度に関連し、例えば、シミュレーション予測の精度を±５％以内に設定する場合、バッチ試験において、シミュレーションで対象とする生物反応槽の滞留時間が経過しても、バッチ試験の溶解性ＣＯＤ濃度の減少が元の溶解性ＣＯＤ濃度の５％以内となる状態が考えられる。シミュレーション予測の精度を事前に決定していない場合は、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０２ 生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）の分析方法を用いて、５日間の分解処理を行うことで、減少しない状態と判断することができる。また、生物学的好気処理では通常、生分解性ＣＯＤが十分分解される処理時間を採用しているが、場合によっては分解時間が不足していることもあるため、安定的に処理しているときのデータを取得する必要があるが、データ取得が困難な場合はバッチ試験により確認することが望ましい。

未知成分ＣＯＤ分画工程１０では、分析工程２で得られた流入する安水溶解性ＣＯＤ濃度８から流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５及び難分解性ＣＯＤ濃度６を差し引くことにより流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を決定する。未知成分は、安水ではフェノール、チオ硫酸、チオシアン以外のＣＯＤ成分であり、生分解性を有する有機物、無機物のことを指す。

また、この未知成分ＣＯＤ濃度を求める際に、分析方法の誤差などによって、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５と難分解性ＣＯＤ濃度６の和が溶解性ＣＯＤ濃度を超えてしまう可能性があるが、この場合、未知成分ＣＯＤ濃度が無視できる程度に低いと考え、未知成分ＣＯＤ濃度をゼロとして計算してもよい。

また、既知成分であるフェノールを未知成分に含めて簡易にシミュレーションを行ってもよい。これによりフェノール濃度を分析する必要がなく、分析工程２で流入する安水の溶解性ＣＯＤ濃度８、チオ硫酸、チオシアン濃度のみの分析でシミュレーションが可能となる。但し、未知成分分解におけるパラメーターがフェノール濃度の変動により影響を受ける可能性があるため、シミュレーションにあたっては、後述のキャリブレーションの頻度を多くする等、慎重にパラメーター設定を行う必要がある。

また、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列変化から、未知成分を複数成分に分画し、シミュレーションを実施してもよい。例えば、バッチ試験等における未知成分ＣＯＤ濃度の時系列変化において、反応初期の未知成分ＣＯＤ濃度分解速度と、それ以降の分解速度が大きく異なる場合には、未知成分ＣＯＤ濃度を２成分に分画し、未知成分ａ及び未知成分ｂなどとしてシミュレーションを行う。

パラメーター設定工程１１では、フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度、並びに、化学量論パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する増殖収率、反応速度式パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する飽和定数、最大比増殖速度を設定する。設定方法については、大きく分けて（Ａ）実験を行って、ある条件での実験データを解析する方法と、（Ｂ）文献値を拾う方法が挙げられ、前者によりパラメーター設定を行う方法が望ましい。

上記（Ａ）の方法について以下に述べる。この方法は、（ア）流入する安水、及び、安水の処理水において、シミュレーションを実施する前に、時系列的に別途採取したサンプルを用いて、溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度と、生物反応槽における溶存酸素濃度をそれぞれ分析・測定し、後述する演算式（２）などを用いることにより、シミュレーションにおけるパラメーターを、キャリブレーションによって決定する方法、（イ）溶存酸素計を用いて連続的に溶存酸素濃度を計測するバッチ試験装置を使用し、生物反応槽中の微生物と、流入する安水、又は、安水中の成分をバッチ容器内で反応させる酸素消費速度試験において、酸素消費速度データ、及び溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列データを採取し、後述する演算式（３）〜（６）などを用いることにより、シミュレーションにおけるパラメーターを決定する方法のうち（ア）又は（イ）のいずれかの方法を用いて、事前にパラメーターを設定する。但し、上記難分解性ＣＯＤ濃度は、事前に難分解性ＣＯＤ分画工程７から決定してもよいが、（ア）の処理水中溶解性ＣＯＤ濃度、又は、（イ）のバッチ試験終了時の溶解性ＣＯＤ濃度も、操作としては同じことを実施するため、これにより決定してもよい。また、未知成分の決定については、未知成分ＣＯＤ分画工程１０により求める。

上記（ア）の時系列実測値データについて、具体的なデータ取得方法は指定しないが、濃度変化がわかるような時系列データを採取する。例えば、１週間の処理水水質をシミュレーションするのであれば、その間の３点以上、例えば、２日、４日、６日経過時のデータを取得することが望ましい。また、時系列実測値データは安定したものが望ましく、例えば上記の場合、流入する安水の含有成分濃度、組成などが１週間の間で大きく変動しているデータは望ましくない。変動の大きさの基準は、例えば、シミュレーション予測の精度を±５％以内に設定する場合、シミュレーション生物処理時間（滞留時間）の時間間隔で流入する安水の含有成分濃度の変動幅が５％以内であるものを用いることができる。

上記（ア）のキャリブレーションによって決定する方法は、特に指定しないが、例えば、市販のＡＳＭシミュレーションソフトＡＱＵＡＳＩＭによって、時系列実測値、計算値及び時系列実測値の標準偏差から、下記演算式（２）：

｛式中、χ²（ｐ）は、対象とするモデルパラメーターｐのχ²の値であり、ｙ_meas,mは、ｍ番目の時系列データの実測値（成分濃度または酸素消費速度）であり、ｙ_m（ｐ）は、モデルパラメーターｐの値を仮定したときの、ｍ番目の時系列データの計算値（成分濃度または酸素消費速度）であり、σ_meas,mは、ｍ番目の時系列データの実測値の標準偏差又は実測値全体の標準偏差であり、そしてｎは、データポイントの数である。｝
によりχ²の値を求め、χ²の値が最小となったときのパラメーターの値を用いる方法がある。パラメーターの値を求める方法は特に指定しないが、シンプレックス法、モンテカルロ法、遺伝的アルゴリズム等の数値解析手法によるものが望ましい。

上記（イ）の酸素消費速度試験の酸素消費速度データからパラメーターを決定する方法は、図４の試験装置を用いる。図４で、酸素消費速度試験装置２１に、生物学的処理プロセスで用いる微生物汚泥２２、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に硝化する際の酸素消費を抑制するため硝化阻害剤２３を添加し、撹拌装置２４で酸素消費速度試験装置２１の液を混合する。栄養塩の不足による微生物の活性の低下を防ぐため、栄養塩２５を添加してもよい。次に、酸素消費速度試験装置２１に対象とする成分２６を添加し、溶存酸素濃度計２７によって溶存酸素濃度の経時変化を測定する。溶存酸素濃度の記録はデータ記録装置２８で行ってもよい。測定中は溶存酸素濃度を一定以上に制御するため、制御値を下回ったときに空気供給装置２９で空気を供給してもよい。ｐＨを一定に制御するため、ｐＨ計３０でｐＨを測定し、酸・アルカリ供給装置３１で酸又はアルカリを供給し、制御してもよい。酸素消費速度試験装置２１の温度を制御するため、ヒーター３２を備えた恒温水槽３３を用いてもよい。

対象とする成分（以下、成分Ａと表記する）を添加して得られた溶存酸素濃度及び酸素消費速度の経時変化からパラメーターを決定する方法は特に限定されないが、例えば増殖収率については、成分ＡのＣＯＤ換算濃度と、酸素消費量から、下記演算式（３）：

｛式中、Ｙ_Aは、成分Ａを分解する微生物の増殖収率であり、Ｓ_A,CODは、成分ＡのＣＯＤ換算濃度であり、そしてＯ_2measは、酸素消費量の実測値である。｝
によって求めることができる。

増殖収率をより厳密に求める方法には、内生呼吸による酸素消費速度を事前に求め、上記酸素消費量の実測値から内生呼吸による酸素消費速度を差し引くことにより、増殖に使われた酸素消費速度を求めることができる。

最大比増殖速度、飽和定数の値を決定する方法については特に限定されないが、例えば、前記した非特許文献２にある方法を用いて求めることができる。すなわち、この方法は、酸素消費速度試験で用いる微生物汚泥を1時間、ばっ気した後に、微生物汚泥を様々な希釈率で安水と混合し、酸素消費速度を測定する方法である。測定中は溶存酸素濃度を一定に保つように、ばっ気による制御を行う。次に、測定された酸素消費速度を汚泥濃度で除すことにより比酸素消費速度を求め、比酸素消費速度から内生呼吸による酸素消費速度を引いたもの（比基質酸化速度）を求める。比内生呼吸速度とは、成分Ａを添加しないときの内生呼吸による酸素消費速度であり、その求め方は、酸素消費速度試験において、成分Ａを添加せずに行ったときの酸素消費速度から求められる。このとき、比増殖速度と比基質酸化速度の間には、下記演算式（４）：

｛式中、μ_Aは、成分Ａを分解する微生物の比増殖速度であり、そしてｒ_oxは、比基質酸化速度である。｝
に示す関係が成り立つ。

一方、比増殖速度μ_Aと最大比増殖速度μ_A,maxとの間には、下記演算式（５）：

｛式中、μ_A,maxは、成分Ａを分解する微生物の最大比増殖速度であり、Ｋ_Aは、成分Ａ濃度のＣＯＤ換算値に対する飽和定数であり、Ｓ_A,CODは、成分ＡのＣＯＤ換算濃度であり、Ｓ_O2は、溶存酸素濃度であり、そしてＫ_O2は、溶存酸素濃度に対する飽和定数である。｝
に示すミカエリス−メンテン式が成り立つ。

ここで、酸素消費速度試験では溶存酸素濃度を高濃度に維持するため、Ｓ_O2／（Ｋ_O2＋Ｓ_O2）の値はほぼ１とみなせる。したがって、比増殖速度は成分濃度のみの関数とみなせる。以上より、演算式（４）で得られた比増殖速度μ_Aの値と成分濃度とのプロットが得られ、そのプロットに演算式（５）の式をフィッティングすることにより、微生物の比最大増殖速度及び成分Ａに対する飽和定数が求まる。

フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分を分解する微生物の種類および濃度を決定する方法については、特に限定されないが、種類については、基本的に一成分に対し一種類の微生物がその分解に対応することが望ましい。さらに、実験データや文献をもとに、複数成分を1種類の微生物が分解することもあるため、実際の現象に即した計算予測や計算予測精度の向上のためには複数成分1種類の微生物が対応するよう設定してもよい。但し、一成分を複数種類の微生物が分解することもあり得るが、それらは同じような分解作用を示すことが多く、また、微生物の種類を増やすことにより計算量が増加するため、一成分に対し一種類の微生物を対応させることが望ましい。本発明では、フェノール、未知成分については従属栄養細菌がその分解に対応するものとするが、未知成分のうち成分特定及び定量が容易なものがあれば、それに対応する種類の微生物を設定してもよい。微生物の濃度については、化合物成分有機物成分及び無機物成分を用いた酸素消費速度が、下記演算式（６）：

｛式中、ＯＵＲは、酸素消費速度であり、そしてＸ_Aは、成分Ａを分解する微生物の濃度のＣＯＤ値であり、そしてＹ_A、Ｓ_A、Ｋ_O2、及びＳ_O2は、演算式（３）〜（５）に定義したものである。｝
で表されることが多く、この式を用いる方法がある。

すなわち、演算式（６）で、最大比増殖速度、成分Ａに対する飽和定数は、前記の方法で決定され、酸素消費速度試験では溶存酸素濃度を高濃度に維持するため、Ｓ_O2／（Ｋ_O2＋Ｓ_O2）の値はほぼ１とみなせる。このことから、酸素消費速度は成分Ａを分解する微生物の濃度のみの関数として表される。したがって、成分Ａ濃度分析値を演算式（６）に代入して求めたＯＵＲ計算値と、酸素消費速度試験で得られるＯＵＲ実測値をフィッティングすることにより、Ｘ_Aを決定することができる。

上記（Ｂ）の文献値を拾う方法については、例えば、前記した非特許文献３に典型的なパラメーター値が記述されており、好気条件下での従属栄養生物の収率は０．６３とされている。この値をパラメーター値として設定してもよいが、対象とする安水性状等によって値が異なる可能性があるため、なるべく上記（Ａ）の方法により設定するほうが望ましい。また、安水の含有成分濃度、組成などの違いによるパラメーター値の変動に対しては、所望のシミュレーション精度が得られない場合に再設定を行うことが望ましい。例えば、シミュレーション予測の精度を５％以内に設定した場合は、実績値とシミュレーション値との誤差が５％以上になった際に、再設定を行う。

溶存酸素濃度１２は、生物学的処理プロセスに溶存酸素濃度計を設置し、生物反応槽の溶存酸素濃度を測定した値を用いる方法、又は、パラメーター設定工程１１で溶存酸素濃度をパラメーターとして扱い、キャリブレーションにより決定した値を用いる方法のいずれでもよい。但し、生物反応槽の溶存酸素濃度を測定した値を用いる方法では、時系列データを採取し、シミュレーションの入力値として用いることが望ましい。時系列データの採取が困難な場合は、計算を行う時間断面の溶存酸素濃度を用いる。例えば、現在より１０日後までのシミュレーションを行う場合には、現在の溶存酸素濃度が１０日間一定であると仮定して入力する。

計算工程１５は、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５と、流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９と、溶存酸素濃度と、パラメーターを用いて、処理水の予測既知成分ＣＯＤ濃度１３と、予測未知成分ＣＯＤ濃度１４を求める。計算には、ＩＷＡ活性汚泥モデルをベースとした前述の演算式（１）を用いる。但し、難分解性ＣＯＤ濃度は生分解性の無いＣＯＤであるため、計算工程には含めない。シミュレーションでは生物反応槽内の反応時間におけるＣＯＤ濃度が求まるため、ある滞留時間経過後のＣＯＤ濃度が処理水ＣＯＤ濃度と一致する。

さらに、計算工程１５では、ｐＨ、アルカリ度、アンモニア濃度等の影響を含めたシミュレーションを行ってもよい。その計算方法の指定はしないが、例えば、Ｃ_iに水素イオン濃度、溶存二酸化炭素濃度、アンモニア濃度等を追加し、Ｐ_ijに水素イオン濃度、溶存二酸化炭素濃度、アンモニア濃度等の化学量論パラメーターを追加し、ρ_jに反応速度式を追加して、計算を行ってもよい。また、生物学的処理において生物自身の自己分解が与える影響を加味することによって予測精度を上げるため、化学量論パラメーターに浮遊不活性有機物に変換される割合、反応速度パラメーターに好気条件下における生物の比内生呼吸速度を設定してもよいが、通常は影響が少ないので、設定しなくてもよい。

また、流入する安水の変動については、流量、濃度が考えられる。これらの変動をシミュレーションするには、流量、濃度の経時データを元に、例えば演算式（７）により計算することによって、処理水の濃度を求めることが可能である。

但し、Ｃ_i：各既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度
ｉ：各既知成分ＣＯＤ及び未知成分ＣＯＤの種類を表す通し番号
Ｐ_ij：化学量論パラメーター
ｊ：各プロセスを表す通し番号
ρ_j：反応速度式（反応速度式パラメーターを含む速度式）
Ｑ：安水の水量
ｉｎ：流入する安水を表す表記
ｏｕｔ：流出する安水を表す表記
Ｖ：生物学的反応槽の容積

この演算式によれば、連続的に変化する安水の流量、濃度の経時データを入力することにより、生物反応槽での流入、流出によるＣＯＤ濃度変化を求めることが可能である。

処理水のＣＯＤ濃度算出工程１６では、処理水の予測既知成分ＣＯＤ濃度１３と、処理水の予測未知成分ＣＯＤ濃度１４と、難分解性ＣＯＤ濃度６を合計することにより、処理水の予測ＣＯＤ濃度１７を算出する。

実施例１：実安水を対象としたバッチ試験のシミュレーション（フェノールを既知成分として扱う）
以下、安水を対象としたバッチ試験のシミュレーション方法について、特に、フェノールを既知成分として扱った場合の説明をする。バッチ試験は１Ｌの反応容器に、人工海水及び実安水及び活性汚泥を添加し、ＭＬＳＳ濃度は５００ｍｇ／Ｌ程度で２４時間行った。この試験時間については、事前にバッチ試験により検討し、溶解性ＣＯＤに変化が見られなくなる時間を確認した上で、処理するのに十分な時間を設定した。測定は、溶存酸素濃度計により溶存酸素濃度を測定し、ｐＨ計によりｐＨを測定した。また、溶存酸素濃度は３．２５ｍｇ／Ｌ、ｐＨは７．５に制御した。

分析工程２は、生物学的処理プロセスに流入する排水中の溶解性ＣＯＤ濃度及び既知成分濃度を分析する工程であるが、ここでは上記のバッチ試験装置中のフェノール、チオ硫酸、チオシアンの初期成分濃度であり、フェノール濃度についてはＪＩＳ Ｋ０１０２吸光光度法、チオ硫酸、チオシアン濃度についてはイオンクロマト分析、ＭＬＳＳ濃度については非特許文献１の遠心分離法により確認を行った。

得られた分析データをもとに、流入する安水の既知成分ＣＯＤ換算工程４では、上記フェノール、チオ硫酸、チオシアンとＣＯＤ_Mnとの関係式をもとに流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５を決定した。難分解性ＣＯＤ分画工程７では、難分解性ＣＯＤ濃度６を、バッチ試験２４時間経過後の処理水溶解性ＣＯＤ濃度から処理水既知成分ＣＯＤ濃度を差し引くことにより決定した。未知成分ＣＯＤ分画工程１０では、流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を、流入する安水の溶解性ＣＯＤ濃度８から流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５及び難分解性ＣＯＤ濃度６を差し引くことにより決定した。

パラメーター設定工程１１では、増殖収率、最大比増殖速度、飽和定数、及び後述する計算工程１５で用いる従属栄養細菌濃度、チオ硫酸分解細菌濃度、及び、チオシアン分解細菌濃度を設定した。設定方法は、酸素消費速度試験の酸素消費速度データから決定する方法については、キャリブレーションによる方法を行った。キャリブレーションには市販のＡＳＭシミュレーションソフトＡＱＵＡＳＩＭを用いた。具体的には、実測値、計算値及び実測値の標準偏差から、演算式（２）に示されるχ²の値を求め、χ²の値が最小となったときのパラメーターの値を算出した。実測値については、事前に行った成分ごとのバッチ試験から、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度の経時変化を得た。流入する安水の難分解性ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度は本実施例のバッチ試験結果から求めた。計算値は、後述する計算工程１５の方法により求めた。溶存酸素濃度は、バッチ試験の制御値３．２５ｍｇ／Ｌを用いた。

計算工程１５は、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５、溶存酸素濃度及びパラメーターを用いて、バッチ試験のフェノール、チオ硫酸、チオシアン濃度の既知成分ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度の経時変化のシミュレーションを行い、処理水の溶解性ＣＯＤ濃度の計算精度を確認した。計算方法は、前記演算式（１）を用いた。表１は、計算に用いた各成分濃度Ｃ_i及び化学量論パラメーター、反応速度パラメーターを示す。表２は、プロセスρ_jにおける化学量論の関係を表しており、例えば、プロセスρ₁の従属栄養細菌の増殖では、従属栄養細菌（Ｘ_H）に対してＰ₁₁＝−１／Ｙ_Pheの割合でフェノール濃度が増加し、Ｐ₄₁＝１−１／Ｙ_Pheの割合でＳ_O2が増加することを表す。表３は、計算に用いる反応速度式を示す。例えば、プロセスρ₁のフェノール分解細菌の増殖では、フェノール濃度の増加速度は演算式（８）のように表される。

｛式中、Ｓ_Pheは、フェノール濃度であり、ｔは、時間であり、Ｓ_O2は、溶存酸素濃度であり、Ｋ_O2は、溶存酸素濃度に対する飽和定数であり、Ｋ_Pheは、フェノール濃度に対する飽和定数であり、Ｘ_Pheは、フェノール分解細菌濃度であり、そしてμ_PheとＹ_Pheは、表１〜３中で定義したものである。｝
で表される。

また、チオ硫酸、チオシアンについては、硫黄当量で計算を行った。また、１種類の硫黄酸化細菌がこれらの２成分を分解することも考えられるが、ここではチオ硫酸、チオシアンに対して、それぞれの成分に対して分解する微生物を設定した。

上記のシミュレーションの結果を図５に示す。図５は、本実施例の溶解性ＣＯＤ濃度の経時変化及びシミュレーション結果を示す。以上述べたように、本実施例によれば、安水の生物学的好気処理において、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの既知成分ＣＯＤ濃度５、及び、難分解性ＣＯＤ濃度６、及び、未知成分ＣＯＤ濃度９に分画し、活性汚泥モデルを適用することにより、処理水のＣＯＤ濃度を予測できる。

実施例２：実安水を対象としたバッチ試験のシミュレーション（フェノールを未知成分として扱う）
以下、実施例１においてフェノールを未知成分として扱うと設定したときのシミュレーション方法について説明する。バッチ試験は実施例１と同様の条件で行った。但し、分析工程２ではフェノール濃度を測定しなかった。流入する安水の既知成分ＣＯＤ換算工程４では、上記フェノールを除き、チオ硫酸、チオシアンとＣＯＤ_Mnとの関係式をもとに流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５を決定した。難分解性ＣＯＤ分画工程６は、実施例１と同様に行った。流入する安水の未知成分ＣＯＤ分画工程１０では、流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を、流入する安水の溶解性ＣＯＤ濃度８から流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５（フェノールを除く）及び難分解性ＣＯＤ濃度６を差し引くことにより決定した。
但し、バッチ試験結果より、反応初期の未知成分ＣＯＤ濃度の分解速度と、それ以降の分解速度が異なると考えられたため、未知成分ＣＯＤ濃度を未知成分ａ及び未知成分ｂに分画し、パラメーター設定及びシミュレーションを実施した。詳細は計算工程１５で後述する。

パラメーター設定工程１１は、実施例１と同様に行った。
計算工程１５は、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５、溶存酸素濃度及びパラメーターを用いて、バッチ試験のフェノールを除いたチオ硫酸、チオシアン濃度の既知成分ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度の経時変化のシミュレーションを行い、処理水溶解性ＣＯＤ濃度の計算精度を確認した。計算方法は、前記演算式（１）を用いた。表４は、計算に用いた各成分濃度Ｃ_i及び化学量論パラメーター、反応速度パラメーターを示す。表５は、プロセスρ_jにおける化学量論の関係を示す。表６は、計算に用いる反応速度式を示す。

ここで、未知成分の分解は図６のような結果となり、６０分以降で大きく分解速度が減少したことから、未知成分ａ及び未知成分ｂに分画し、それぞれ成分濃度及び化学量論及び反応速度式を設定した。フェノール及び未知成分ａ及び未知成分ｂは従属栄養細菌によって分解されると考えられるため、同様の化学量論関係、反応速度式を設定した。但し、これらの成分におけるパラメーター値は異なるため、同じ分解速度式にはならない。

また、チオ硫酸、チオシアンについては、実施例１と同様に、硫黄当量で計算を行った。

上記のシミュレーションの結果を図７に示す。図７は、本実施例の溶解性ＣＯＤ濃度の経時変化及びシミュレーション結果を示す。以上述べたように、本実施例によれば、安水の生物学的好気処理において、フェノールを未知成分に含めることにより、チオ硫酸、チオシアンの既知成分ＣＯＤ濃度と、難分解性ＣＯＤ濃度と、フェノールとを含む未知成分ＣＯＤ濃度（２成分）に分画し、活性汚泥モデルを適用することにより、処理水のＣＯＤ濃度を予測できる。このことによって、分析工程２でフェノール濃度の分析を行わずに、簡易に処理水溶解性ＣＯＤ濃度をシミュレーション可能である。但し、未知成分分解におけるパラメーターがフェノール濃度の変動により影響を受ける可能性があるため、シミュレーションにあたっては、キャリブレーションの頻度を多くする等、慎重にパラメーター設定を行う必要がある。

実施例３：実安水を対象とした連続試験データからのシミュレーション
以下、実施例２と同様にフェノールを未知成分として扱い、かつ連続試験データから処理水ＣＯＤシミュレーションを行う方法について説明する。連続試験は実安水に対して、前段より２００Ｌの反応槽を２槽、１００Ｌの反応槽を１槽、沈降槽を１槽連結し、滞留時間１２時間程度で運転を行い、２ヶ月間連続処理を行った。分析工程２では、実施例２と同様に、フェノール濃度を測定しなかった。流入する安水の既知成分ＣＯＤ換算工程４では、実施例２と同様に、上記フェノールを除き、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５を決定した。難分解性ＣＯＤ分画工程７は、生分解性ＣＯＤが安定的に処理されているときの処理水データをもとに、溶解性ＣＯＤ濃度から、既知成分のＣＯＤ濃度を差し引くことにより求めた。未知成分ＣＯＤ分画工程１０では、実施例２と同様に流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を決定した。未知成分ＣＯＤ濃度については、実施例２と同様に、未知成分ａ及び未知成分ｂに分画し、パラメーター設定を実施した。

パラメーター設定工程１１では、増殖収率、最大比増殖速度、飽和定数、及び後述する計算工程１５で用いる従属栄養細菌濃度、チオ硫酸分解細菌濃度、及び、チオシアン分解細菌濃度を設定した。設定方法は、本実施例で得られた１７日間の４点（０日、３日、１５日、１７日後）の流入する安水及び処理水中の溶解性ＣＯＤ濃度、チオ硫酸、チオシアン濃度の分析値、並びに、その分析値から算出した難分解性ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度のデータを、前記式（２）に代入してキャリブレーションにより決定する方法を行った。キャリブレーションには市販のＡＳＭシミュレーションソフトＡＱＵＡＳＩＭを用いた。計算値は、後述する計算工程１５の方法により求めた。溶存酸素濃度は、連続試験の制御値２．０ｍｇ／Ｌを用いた。

計算工程１５は、上記パラメーターを用いて、本実施例の連続試験の４５日後における、安水の処理水中のチオ硫酸、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションし、難分解性ＣＯＤ濃度６と足し合わせることにより、処理水ＣＯＤ濃度１７のシミュレーションを行った。計算方法は、４５日後の流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度を、前記演算式（１）に代入して行った。表４は、計算に用いた各成分濃度Ｃ_i及び化学量論パラメーター、反応速度パラメーターを示す。表５は、プロセスρ_jにおける化学量論の関係を示す。表６は、計算に用いる反応速度式を示す。また、計算結果を実測値と比較することにより、計算精度を確認した。

また、チオ硫酸、チオシアンについては、実施例１及び２と同様に、硫黄当量で計算を行った。

上記のシミュレーションの結果を図８に示す。図８は、本実施例の連続試験４５日後に流入する安水の溶解性ＣＯＤ実測値及び処理水溶解性ＣＯＤ実測値及び処理水溶解性ＣＯＤ濃度シミュレーション結果を示す。以上述べたように、本実施例によれば、安水の生物学的好気連続処理プロセスにおいて、フェノールを未知成分に含め、連続試験データからキャリブレーションによりパラメーターを設定し、そのパラメーター値を元に異なる安水が流入した場合にも、チオ硫酸、チオシアンの既知成分ＣＯＤ濃度５、及び、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、フェノールを含む未知成分ＣＯＤ濃度（２成分）に分画し、活性汚泥モデルを適用することにより、処理水のＣＯＤ濃度を予測できる。このことによって、連続処理のＣＯＤシミュレーションが可能であり、分析工程２でフェノール濃度の分析を行わずに、簡易に処理水溶解性ＣＯＤ濃度をシミュレーション可能である。但し、実施例２と同様に、未知成分分解におけるパラメーターがフェノール濃度の変動により影響を受ける可能性があるため、シミュレーションにあたっては、キャリブレーションの頻度を多くする等、慎重にパラメーター設定を行う必要がある。

実施例４：実安水の流量変動を加味したシミュレーション
以下、実施例３と同様にフェノールを未知成分として扱い、かつ流入安水量を変動させた連続試験データから処理水ＣＯＤシミュレーションを行う方法について説明する。図９は、本実施例における実安水の流量変動を加味した安水のＣＯＤ濃度シミュレーション方法のフローを例示した図である。連続試験は実施例３と同様の反応槽、沈降槽、滞留時間、試験期間で行った。ただし、流入安水量は０日目の水量を基準とし、３０日後に３．０倍へと変動させた。分析工程２では、実施例３と同様に、フェノール濃度を測定しなかった。流入する安水の既知成分ＣＯＤ換算工程４では、実施例３と同様に、上記フェノールを除き、流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度５を決定した。難分解性ＣＯＤ分画工程７は、生物分解性ＣＯＤが安定的に処理されている時の処理水データをもとに、溶解性ＣＯＤ濃度から、既知成分のＣＯＤ濃度を差し引くことで求めた。未知成分ＣＯＤ分画工程１０では、実施例３と同様に流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度９を決定した。未知成分ＣＯＤ濃度については、実施例３と同様に、未知成分ａ及び未知成分ｂに分画し、パラメーター設定を実施した。

パラメーター設定工程１１では、増殖収率、最大比増殖速度、飽和定数、及び後述する計算工程１５で用いる従属栄養細菌濃度、チオ硫酸分解細菌濃度、及び、チオシアン分解細菌濃度を設定した。設定方法は、本実施例で得られた１７日間の４点（０日、３日、１５日、１７日後）の流入する安水及び処理水中の溶解性ＣＯＤ濃度、チオ硫酸、チオシアン濃度の分析値、並びに、その分析値から算出した難分解性ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度のデータを、前記式（２）に代入してキャリブレーションにより決定する方法を行った。キャリブレーションには市販のＡＳＭシミュレーションソフトＡＱＵＡＳＩＭを用いた。計算値は、後述する計算工程１５の方法により求めた。溶存酸素濃度は、連続試験の制御値２．０ｍｇ／Ｌを用いた。

計算工程１５は、上記パラメーターを用いて、本実施例の連続試験の４５日後における、安水の処理水中のチオ硫酸、チオシアン濃度、未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションし、難分解性ＣＯＤ濃度６と足し合わせることで、処理水ＣＯＤ濃度１７のシミュレーションを行った。計算方法は、４５日後の流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度を、安水の水量及び反応槽の容積を用いて、前記演算式（８）に代入して行った。表４は、計算に用いた各成分濃度Ｃ_ｉ及び化学量論パラメーター、反応速度パラメーターを示す。表５は、プロセスρ_ｊにおける化学量論の関係を示す。表６は、計算に用いる反応速度式を示す。また、計算結果を実測値と比較することで、計算精度を確認した。

また、チオ硫酸、チオシアンについては、実施例１〜３と同様に、硫黄当量で計算を行った。

上記のシミュレーションの結果を図１０に示す。図１０は、本実施例の連続試験４５日後に流入する安水の溶解性ＣＯＤ実測値及び処理水溶解性ＣＯＤ実測値及び処理水溶解性ＣＯＤ濃度シミュレーション結果を示す。以上述べたように、本実施例によれば、安水の生物学的好気連続処理プロセスにおいて、フェノールを未知成分に含め、連続試験データからキャリブレーションによりパラメーターを設定し、そのパラメーター値を元に異なる安水が流入し、安水流入量が変動した場合にも、チオ硫酸、チオシアンの既知成分ＣＯＤ濃度５、及び、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、フェノールを含む未知成分ＣＯＤ濃度（２成分）に分画し、活性汚泥モデルを適用することで、処理水のＣＯＤ濃度を予測できる。このことによって、連続処理の流入量変動時のＣＯＤシミュレーションが可能であり、分析工程２でフェノール濃度の分析を行わずに、簡易に処理水溶解性ＣＯＤ濃度をシミュレーション可能である。ただし、実施例３と同様に、未知成分分解におけるパラメーターがフェノール濃度の変動により影響を受ける可能性があるため、シミュレーションにあたっては、キャリブレーションの頻度を多くする等、慎重にパラメーター設定を行っていく必要がある。

１ ＣＯＤ濃度シミュレーション方法
２ 分析工程
３ 成分濃度とＣＯＤ濃度の相関関係
４ 既知成分ＣＯＤ換算分画工程
５ 流入する安水の既知成分ＣＯＤ濃度
６ 難分解性ＣＯＤ濃度
７ 難分解性ＣＯＤ分画工程
８ 流入する安水の溶解性ＣＯＤ濃度
９ 流入する安水の未知成分ＣＯＤ濃度
１０ 未知成分ＣＯＤ分画工程
１１ パラメーター設定工程
１２ 溶存酸素濃度測定工程
１３ 処理水の予測既知成分ＣＯＤ濃度
１４ 処理水の予測未知成分ＣＯＤ濃度
１５ 計算工程
１６ 処理水のＣＯＤ濃度算出工程
１７ 処理水の予測ＣＯＤ濃度
２１ 酸素消費速度試験装置
２２ 微生物汚泥
２３ 硝化阻害剤
２４ 撹拌装置
２５ 栄養塩
２６ 対象成分
２７ 溶存酸素濃度計
２８ データ記録装置
２９ 空気供給装置
３０ ｐＨ計
３１ 酸・アルカリ供給装置
３２ ヒーター
３３ 恒温水槽

Claims (10)

1. コークス製造工程で発生する安水を、微生物を使用した生物反応槽にて生物学的好気処理するプロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法であって、
   前記生物反応槽へ流入する前記安水に含まれる、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析する分析工程と、
   前記各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記各既知成分濃度の分析値をＣＯＤ濃度に換算することにより、前記各既知成分濃度に対応する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定する既知成分ＣＯＤ分画工程と、
   事前に、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に含まれる残存する前記フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び残存する溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析し、前記残存する各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記残存する各既知成分濃度に対応する残存する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定し、前記残存する溶解性ＣＯＤ濃度から前記残存する各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値を差し引くことにより、事前に難分解性ＣＯＤ濃度を決定する難分解性ＣＯＤ分画工程と、
   前記分析工程で得られた溶解性ＣＯＤ濃度から前記既知成分ＣＯＤ分画工程で得られた各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値及び前記難分解性ＣＯＤ分画工程で得られた難分解性ＣＯＤ濃度を差し引くことにより、前記生物反応槽へ流入する安水に含まれる未知成分ＣＯＤ濃度を決定する未知成分分画工程と、
   前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度、並びに、化学量論パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する増殖収率、反応速度式パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する飽和定数、最大比増殖速度を設定するパラメーター設定工程と、
   前記生物反応槽の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定工程と、
   前記既知成分ＣＯＤ濃度、前記未知成分ＣＯＤ濃度、前記難分解性ＣＯＤ濃度、前記増殖収率、前記飽和定数、前記最大比増殖速度、前記微生物の種類、濃度、及び前記測定した溶存酸素濃度を用いて、演算式（１）の計算により、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する計算工程と、
   当該算出された残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度に、難分解性ＣＯＤ濃度を加算することにより、処理水における残存する溶解性ＣＯＤ濃度を算出する処理水ＣＯＤ濃度算出工程
   を有することを特徴とする安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。
   

   

   但し、Ｃ_i：各既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度
   ｉ：各既知成分ＣＯＤ及び未知成分ＣＯＤの種類を表す通し番号
   Ｐ_ij：化学量論パラメーター
   ｊ：各プロセスを表す通し番号
   ρ_j：反応速度式（反応速度式パラメーターを含む速度式）
2. 前記パラメーター設定工程は、
   （ア）前記流入する安水、及び、安水の処理水において、事前に時系列的に別途採取した溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度と、溶存酸素濃度を用い、キャリブレーションによって決定する方法、
   （イ）溶存酸素計を用いて連続的に溶存酸素濃度を計測するバッチ試験装置を使用し、前記生物反応槽中の微生物及び前記安水中の対象成分を用いて、酸素消費速度試験の酸素消費速度データ、及び溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列データから決定する方法
   のいずれかの方法を用いて、パラメーターを設定することを特徴とする、請求項１に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。
3. 前記難分解性ＣＯＤ分画工程において、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に替えて、前記生物反応槽内の微生物と前記安水とを反応させたバッチ試験後の処理水を用いて、事前に前記難分解性ＣＯＤ濃度を決定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。
4. 前記フェノールを前記未知成分ＣＯＤ濃度に含め、前記既知成分をチオ硫酸、チオシアンとして、前記各工程を実施することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。
5. 前記流入する安水の水量と、前記既知成分ＣＯＤ濃度と、前記未知成分ＣＯＤ濃度と、前記難分解性ＣＯＤ成分濃度の経時データ、及び、前記生物学的反応槽の容積を用いて、前記計算工程において演算式（１）の計算と併せて物質収支を計算することにより、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション方法。
6. コークス製造工程で発生する安水を、微生物を使用した生物反応槽にて生物学的好気処理するプロセスにおけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置であって、
   前記生物反応槽へ流入する前記安水に含まれる、フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析する分析手段と、
   前記各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記各既知成分濃度の分析値をＣＯＤ濃度に換算することにより、前記各既知成分濃度に対応する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定する既知成分ＣＯＤ分画手段と、
   事前に、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に含まれる残存する前記フェノール、チオ硫酸、チオシアンの各既知成分濃度及び残存する溶解性ＣＯＤ濃度を測定分析し、前記残存する各既知成分濃度と、ＣＯＤ_Cr、ＣＯＤ_Mn又はＣＯＤ理論値のＣＯＤ濃度との相関関係をもとに、前記残存する各既知成分濃度に対応する残存する各既知成分のＣＯＤ濃度を決定し、前記残存する溶解性ＣＯＤ濃度から前記残存する各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値を差し引くことにより、事前に難分解性ＣＯＤ濃度を決定する難分解性ＣＯＤ分画手段と、
   前記分析手段で得られた溶解性ＣＯＤ濃度から前記既知成分ＣＯＤ分画手段で得られた各既知成分のＣＯＤ濃度の合計値及び前記難分解性ＣＯＤ分画手段で得られた難分解性ＣＯＤ濃度を差し引くことにより、前記生物反応槽へ流入する安水に含まれる未知成分ＣＯＤ濃度を決定する未知成分分画手段と、
   前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤを分解する微生物の種類及び濃度、並びに、化学量論パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する増殖収率、反応速度式パラメーターである前記フェノール、チオ硫酸、チオシアン及び未知成分ＣＯＤに対する飽和定数、最大比増殖速度を設定するパラメーター設定手段と、
   前記生物反応槽の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段と、
   前記既知成分ＣＯＤ濃度、前記未知成分ＣＯＤ濃度、前記難分解性ＣＯＤ濃度、前記増殖収率、前記飽和定数、前記最大比増殖速度、前記微生物の種類、濃度、及び前記測定した溶存酸素濃度を用いて、演算式（１）の計算により、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する計算手段と、
   当該算出された残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度に、難分解性ＣＯＤ濃度を加算することにより、処理水における残存する溶解性ＣＯＤ濃度を算出する処理水ＣＯＤ濃度算出手段
   を有することを特徴とする安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。
   

   

   但し、Ｃ_i：各既知成分ＣＯＤ濃度及び未知成分ＣＯＤ濃度
   ｉ：各既知成分ＣＯＤ及び未知成分ＣＯＤの種類を表す通し番号
   Ｐ_ij：化学量論パラメーター
   ｊ：各プロセスを表す通し番号
   ρ_j：反応速度式（反応速度式パラメーターを含む速度式）
7. 前記パラメーター設定手段は、
   （ア）前記流入する安水、及び、安水の処理水において、事前に時系列的に別途採取した溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、及び、未知成分ＣＯＤ濃度と、溶存酸素濃度を用い、キャリブレーションによって決定する装置、
   （イ）溶存酸素計を用いて連続的に溶存酸素濃度を計測するバッチ試験装置を使用し、前記生物反応槽中の微生物及び前記安水中の対象成分を用いて、酸素消費速度試験の酸素消費速度データ、及び溶解性ＣＯＤ濃度、フェノール濃度、チオ硫酸濃度、チオシアン濃度、難分解性ＣＯＤ濃度、未知成分ＣＯＤ濃度の時系列データから決定する装置
   のいずれかの装置を用いて、パラメーターを設定することを特徴とする、請求項６に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。
8. 前記難分解性ＣＯＤ分画手段において、前記生物反応槽にて生物学的好気処理した安水の処理水に替えて、前記生物反応槽内の微生物と前記安水とを反応させたバッチ試験後の処理水を用いて、事前に前記難分解性ＣＯＤ濃度を決定することを特徴とする、請求項６又は７に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。
9. 前記フェノールを前記未知成分ＣＯＤ濃度に含め、前記既知成分をチオ硫酸、チオシアンとして、前記各手段を実施することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。
10. 前記流入する安水の水量と、前記既知成分ＣＯＤ濃度と、前記未知成分ＣＯＤ濃度と、前記難分解性ＣＯＤ成分濃度の経時データ、及び、前記生物学的反応槽の容積を用いて、前記計算手段において演算式（１）の計算と併せて物質収支を計算することにより、前記生物学的反応槽で前記生物学的好気処理した後の安水の処理水における残存する各既知成分ＣＯＤ濃度及び残存する未知成分ＣＯＤ濃度をシミュレーションして算出する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の安水の生物学的好気処理におけるＣＯＤ濃度シミュレーション装置。

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