JP6619242B2 - 水処理システム - Google Patents
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Description
本発明は、活性汚泥（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ）を用いた水処理装置を備え、当該水処理装置を制御する水処理システムに関する。
下水処理場をはじめとする水処理プラント（水処理装置）では、環境汚濁物質を除去するために様々な水処理プロセスが導入されている。一般的な処理方式である標準活性汚泥法では、主に有機物の除去を対象としている。近年では、更なる環境負荷低減のため、窒素（特にアンモニア性窒素）やリンの除去を目的とした高度処理の普及が進められている。
有機物やアンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)、リンは、溶存酸素（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ：以下、ＤＯと称する）が存在する好気状態において主に除去される。例えば、アンモニア性窒素では、好気状態において硝化細菌により硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へと酸化する反応（硝化）により除去される。そのため、下水処理では、適切な処理水質の実現には十分な酸素供給（曝気）が必要となるが、省エネの観点から過剰な曝気を抑制し、消費電力を低減することも求められている。
所望する処理水質の安定的な達成、並びに消費電力の削減を目的に、様々な曝気制御方式が提案されている。例えば、曝気風量を一定に制御する風量一定制御、流入下水の流量に対する曝気風量の比に基づき制御する空気倍率制御、好気槽のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）に基づき制御するＤＯ制御等が実施されている。近年では、精度が向上してきたアンモニア計を用い、計測したアンモニア性窒素濃度に基づき制御するアンモニア制御を実施する動きが盛んとなってきている。処理対象であるアンモニア性窒素を計測するため、従来のＤＯ制御などに比べ、処理目標値への追随性が向上し、より適正な曝気風量の制御が可能となる。
有機物やアンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)、リンは、溶存酸素（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ：以下、ＤＯと称する）が存在する好気状態において主に除去される。例えば、アンモニア性窒素では、好気状態において硝化細菌により硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へと酸化する反応（硝化）により除去される。そのため、下水処理では、適切な処理水質の実現には十分な酸素供給（曝気）が必要となるが、省エネの観点から過剰な曝気を抑制し、消費電力を低減することも求められている。
所望する処理水質の安定的な達成、並びに消費電力の削減を目的に、様々な曝気制御方式が提案されている。例えば、曝気風量を一定に制御する風量一定制御、流入下水の流量に対する曝気風量の比に基づき制御する空気倍率制御、好気槽のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）に基づき制御するＤＯ制御等が実施されている。近年では、精度が向上してきたアンモニア計を用い、計測したアンモニア性窒素濃度に基づき制御するアンモニア制御を実施する動きが盛んとなってきている。処理対象であるアンモニア性窒素を計測するため、従来のＤＯ制御などに比べ、処理目標値への追随性が向上し、より適正な曝気風量の制御が可能となる。
アンモニア計は、下水処理場での設置台数も少なく、新規に購入する必要がある場合が多く、校正などの維持管理業務や、消耗品費用が新たに発生する。そこで、計測器の設置台数を削減するため、計測器の設置を代表系列に限定し、代表系列での制御目標から、計測器を設置していない系列での制御目標を設定する方法が提案されている。
例えば、特許文献１では、全ての系列の曝気装置の散気効率を入力する散気効率入力部、入力された散気効率に基づきアンモニア計が設置される系列の曝気装置に対する他の系列の曝気装置のそれぞれの散気効率比を求める散気効率比演算部、アンモニア計が設置される系列の曝気装置を、アンモニア性窒素濃度の計測値をアンモニア性窒素濃度目標値に近づける曝気風量目標値を演算するコントローラ、及びコントローラで演算された曝気風量目標値に上記散気効率比を乗算しアンモニア計が設置されない他の系列の曝気装置の曝気風量目標値を演算する曝気風量演算部を有する構成が開示されている。
例えば、特許文献１では、全ての系列の曝気装置の散気効率を入力する散気効率入力部、入力された散気効率に基づきアンモニア計が設置される系列の曝気装置に対する他の系列の曝気装置のそれぞれの散気効率比を求める散気効率比演算部、アンモニア計が設置される系列の曝気装置を、アンモニア性窒素濃度の計測値をアンモニア性窒素濃度目標値に近づける曝気風量目標値を演算するコントローラ、及びコントローラで演算された曝気風量目標値に上記散気効率比を乗算しアンモニア計が設置されない他の系列の曝気装置の曝気風量目標値を演算する曝気風量演算部を有する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献１に記載される構成では、各系列の曝気装置の散気効率は一度入力されるとその後、更に変更入力を行うものではなく、すなわち、予め設定された散気効率は変更することなく使用される。従って、曝気装置の劣化等により当初の散気効率から変化し、その変化量も系列によって異なる可能性が想定される。このような場合、各系列の風量の設定精度が低下し、過剰な曝気による消費電力の増加や、曝気不足による処理性能低下を招く恐れがある。
そこで、本発明は、各系列の散気装置の散気効率の経時変化を考慮し各系列の散気装置への曝気風量を設定することで、散気効率の経時変化に影響されることなく曝気風量を最適に制御可能とし得る水処理システムを提供する。
そこで、本発明は、各系列の散気装置の散気効率の経時変化を考慮し各系列の散気装置への曝気風量を設定することで、散気効率の経時変化に影響されることなく曝気風量を最適に制御可能とし得る水処理システムを提供する。
上記課題を解決するため、本発明の水処理システムは、少なくとも好気槽を含む反応槽と、前記好気槽に設けられた散気部を有する複数の系列を備え、前記複数の系列全てに設けられ前記散気部の散気効率を所定の周期にて推定又は計測する散気特性取得部と、一の系列の前記好気槽に設置される水質計と、各系列の前記散気部へ空気を供給するブロワと、を有する水処理装置と、前記ブロワより各系列の散気部へ供給される空気の風量を制御する風量制御部と、を備え、前記風量制御部は、前記水質計の計測値に基づき前記一の系列への目標風量を求める第１目標風量演算部と、前記散規則性取得部より得られる推定又は計測された散気効率に基づき、前記一の系列の散気部に対する前記水質計を有さない他の系列の散気部の散気効率比を求める散気効率比演算部と、少なくとも、前記一の系列への目標風量及び前記散気効率比に基づき、前記他の系列への目標風量を求める第２目標風量演算部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、各系列の散気装置の散気効率の経時変化を考慮し各系列の散気装置への曝気風量を設定することで、散気効率の経時変化に影響されることなく曝気風量を最適に制御可能とし得る水処理システムを提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本明細書において、「散気性能を表す指標」とは、例えば、散気部に接続される散気配管の圧力損失或いは、反応槽である好気槽内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）に基づき後述する回帰式におけるｂｉ（ｔ）のことを意味する。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
図１に、本発明の一実施例に係る実施例１の水処理システムの概略全体構成図を示す。図１において、実線は配管を示し、点線は信号線を示している。本実施例に係る水処理システム１は、生活廃水又は工業用排水等の下水（被処理水）を、標準活性汚泥法において、活性汚泥を用いて有機物とアンモニア性窒素を除去する水処理装置２及び、風量制御部３を備える。
（水処理装置）
図１に示すように、水処理装置２は、被処理水である下水の流入側より順に、好気槽（反応槽）４−１及び最終沈殿池５−１より構成される系列１と、同様に、被処理水である下水の流入側より順に、好気槽（反応槽）４−２及び最終沈殿池５−２より構成される系列２とを備え、系列１及び系列２は活性汚泥を用いた同一の処理方式、すなわち、標準活性汚泥法を用いるものである。また、系列１における好気槽（反応槽）４−１には複数の散気部６−１が設けられ、系列２における好気槽（反応槽）４−２には複数の散気部６−２が設けられている。以下では、系列１における好気槽（反応槽）４−１及び系列２における好気槽（反応槽）４−２を４槽構成とする場合を例に説明するが、槽数はこれに限られるものではなく適宜設定される。
系列１の好気槽（反応槽）４−１には、流入配管１４及び流入配管１４より分岐する系列１流入配管１４−１を介して被処理水である下水が流入すると共に、返送ポンプ９−１が設置された系列１返送汚泥配管１７−１を介して最終沈殿池５−１より返送汚泥が流入し、活性汚泥中の硝化細菌により、アンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)を硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へ酸化する硝化が行われる。また、好気性従属栄養細菌による有機物酸化が行われる。
同様に、系列２の好気槽（反応槽）４−２には、流入配管１４及び流入配管１４より分岐する系列２流入配管１４−２を介して被処理水である下水が流入すると共に、返送ポンプ９−２が設置された系列２返送汚泥配管１７−２を介して最終沈殿池５−２より返送汚泥が流入し、活性汚泥中の硝化細菌により、アンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)を硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へ酸化する硝化が行われる。また、好気性従属栄養細菌による有機物酸化が行われる。
（水処理装置）
図１に示すように、水処理装置２は、被処理水である下水の流入側より順に、好気槽（反応槽）４−１及び最終沈殿池５−１より構成される系列１と、同様に、被処理水である下水の流入側より順に、好気槽（反応槽）４−２及び最終沈殿池５−２より構成される系列２とを備え、系列１及び系列２は活性汚泥を用いた同一の処理方式、すなわち、標準活性汚泥法を用いるものである。また、系列１における好気槽（反応槽）４−１には複数の散気部６−１が設けられ、系列２における好気槽（反応槽）４−２には複数の散気部６−２が設けられている。以下では、系列１における好気槽（反応槽）４−１及び系列２における好気槽（反応槽）４−２を４槽構成とする場合を例に説明するが、槽数はこれに限られるものではなく適宜設定される。
系列１の好気槽（反応槽）４−１には、流入配管１４及び流入配管１４より分岐する系列１流入配管１４−１を介して被処理水である下水が流入すると共に、返送ポンプ９−１が設置された系列１返送汚泥配管１７−１を介して最終沈殿池５−１より返送汚泥が流入し、活性汚泥中の硝化細菌により、アンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)を硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へ酸化する硝化が行われる。また、好気性従属栄養細菌による有機物酸化が行われる。
同様に、系列２の好気槽（反応槽）４−２には、流入配管１４及び流入配管１４より分岐する系列２流入配管１４−２を介して被処理水である下水が流入すると共に、返送ポンプ９−２が設置された系列２返送汚泥配管１７−２を介して最終沈殿池５−２より返送汚泥が流入し、活性汚泥中の硝化細菌により、アンモニア性窒素(ＮＨ４−Ｎ)を硝酸性窒素(ＮＯ３−Ｎ)へ酸化する硝化が行われる。また、好気性従属栄養細菌による有機物酸化が行われる。
系列１の最終沈殿池５−１及び系列２の最終沈殿池５−２は、上澄み液と活性汚泥１６−１，１６−２とを重力沈降により沈降分離する設備である。沈降分離後の上澄み液は、処理水としてそれぞれ系列１流出配管１５−１及び系列２流出配管１５−２により系外に放流される。
また、最終沈殿池５−１及び最終沈殿池５−２には、底面に沈殿する活性汚泥１６−１，１６−２を掻き寄せる汚泥掻寄機（図示せず）が設けられている。汚泥掻寄機は、所定の間隔でチェーンに取り付けられた複数のフライト、最終沈殿池５−１，５−２の水上部に設置された駆動装置により回転力が伝達される駆動軸の両端に設けられた駆動スプロケットホイール、駆動スプロケットホイールの下流側に配置された中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの下流側であって最終沈殿池５−１，５−２の底面付近に配置されたテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、及び最終沈殿池５−１，５−２の底面付近であってテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの上流側に配置されたヘッド軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールを備える。複数のフライトが所定間隔にて取り付けられたチェーンが、これら、駆動スプロケットホイール及び従動スプロケットホイールに２条平行に張架され、駆動装置により循環駆動される。フライトは、この２条平行に張架されたチェーンを渡るように所定間隔にて取り付けられた平板形状を有する。そして、最終沈殿池５−１，５−２の下流側から上流側へ向かう方向に沿ってチェーンが移動する際、チェーンに取り付けられたフライトにより、最終沈殿池５−１，５−２の底面に沈殿する活性汚泥１６−１，１６−２は汚泥ピットに掻き寄せられる。汚泥ピットに掻き寄せられた活性汚泥１６−１，１６−２は、それぞれ返送ポンプ９−１，９−２により、系列１返送汚泥配管１７−１及び系列２返送汚泥配管１７−２を介して、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２へと返送され、再度一連の生物処理に供される。
また、最終沈殿池５−１及び最終沈殿池５−２には、底面に沈殿する活性汚泥１６−１，１６−２を掻き寄せる汚泥掻寄機（図示せず）が設けられている。汚泥掻寄機は、所定の間隔でチェーンに取り付けられた複数のフライト、最終沈殿池５−１，５−２の水上部に設置された駆動装置により回転力が伝達される駆動軸の両端に設けられた駆動スプロケットホイール、駆動スプロケットホイールの下流側に配置された中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、中間軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの下流側であって最終沈殿池５−１，５−２の底面付近に配置されたテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイール、及び最終沈殿池５−１，５−２の底面付近であってテール軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールの上流側に配置されたヘッド軸の両端に設けられた従動スプロケットホイールを備える。複数のフライトが所定間隔にて取り付けられたチェーンが、これら、駆動スプロケットホイール及び従動スプロケットホイールに２条平行に張架され、駆動装置により循環駆動される。フライトは、この２条平行に張架されたチェーンを渡るように所定間隔にて取り付けられた平板形状を有する。そして、最終沈殿池５−１，５−２の下流側から上流側へ向かう方向に沿ってチェーンが移動する際、チェーンに取り付けられたフライトにより、最終沈殿池５−１，５−２の底面に沈殿する活性汚泥１６−１，１６−２は汚泥ピットに掻き寄せられる。汚泥ピットに掻き寄せられた活性汚泥１６−１，１６−２は、それぞれ返送ポンプ９−１，９−２により、系列１返送汚泥配管１７−１及び系列２返送汚泥配管１７−２を介して、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２へと返送され、再度一連の生物処理に供される。
図１に示すように、系列１における好気槽（反応槽）４−１に設けられる複数の散気部６−１は、系列１散気配管１８−１及び風量弁８−１を介してブロワ７に接続され、好気槽（反応槽）４−１に空気が供給される。また、同様に、系列２における好気槽（反応槽）４−２に設けられる複数の散気部６−２は、系列２散気配管１８−２及び風量弁８−２を介してブロワ７に接続され、好気槽（反応槽）４−２に空気が供給される。散気部６−１と風量弁８−１とを接続する系列１散気配管１８−１であって、風量弁８−１側には風量計１３−１が設置され、風量計１３−１により計測される系列１散気配管１８−１を通流する空気の風量計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。
また、流入配管１４より分岐し系列１の好気槽（反応槽）４−１へ接続される系列１流入配管１４−１には流量計１１−１が設置され、流量計１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。同様に、流入配管１４より分岐し系列２の好気槽（反応槽）４−２へ接続される系列２流入配管１４−２には流量計１１−２が設置され、流量計１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。なお、ここで、流量計１１−１及び流量計１１−２は、流量推定部としても機能する。系列１における好気槽（反応槽）４−１には、水質計としてのアンモニア計１０が設置され、アンモニア計１０により計測されるアンモニア性窒素濃度の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。系列１における好気槽（反応槽）４−１のうち最終段（４槽目）に設けられる散気部６−１と風量弁８−１とを接続する系列１散気配管１８−１であって、散気部６−１側には散気特性計測部として機能する圧力計１２−１が設置されている。圧力計１２−１により計測される散気部６−１の圧力損失の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。また、系列２における好気槽（反応槽）４−２のうち最終段（４槽目）に設けられる散気部６−２と風量弁８−２とを接続する系列２散気配管１８−２であって、散気部６−２側には散気特性計測部として機能する圧力計１２−２が設置されている。圧力計１２−２により計測される散気部６−２の圧力損失の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。
（風量制御部）
図２は、図１に示す風量制御部３の機能ブロック図である。図２に示すように、風量制御部３は、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、風量弁開度演算部３３、計測値取得部３４、少なくとも詳細後述する各種演算式を格納する記憶部３５、入力Ｉ／Ｆ３６、及び出力Ｉ／Ｆ３７を備え、これらは相互に内部バス３８を介して接続されている。第１目標風量演算部３１ａは、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂは、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。散気効率比演算部３２は、圧力計１２−１により計測される散気部６−１の圧力損失の計測値に基づき散気部６−１の散気効率を求めると共に、圧力計１２−２により計測される散気部６−２の圧力損失の計測値に基づき散気部６−２の散気効率を求め、散気効率比を算出する。風量弁開度演算部３３は、ブロワ７と系列１の散気部６−１とを接続する系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１への開度指令値並びに、ブロワ７と系列２の散気部６−２とを接続する系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２への開度指令値を算出する。なお、第２目標風量演算部３１ｂは、第１目標風量演算部３１ａにより算出された系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量、散気効率比演算部３２により算出された散気効率比、流量計１１−１により計測された好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、及び流量計１１−２により計測された好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値に基づき、系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
また、流入配管１４より分岐し系列１の好気槽（反応槽）４−１へ接続される系列１流入配管１４−１には流量計１１−１が設置され、流量計１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。同様に、流入配管１４より分岐し系列２の好気槽（反応槽）４−２へ接続される系列２流入配管１４−２には流量計１１−２が設置され、流量計１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。なお、ここで、流量計１１−１及び流量計１１−２は、流量推定部としても機能する。系列１における好気槽（反応槽）４−１には、水質計としてのアンモニア計１０が設置され、アンモニア計１０により計測されるアンモニア性窒素濃度の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。系列１における好気槽（反応槽）４−１のうち最終段（４槽目）に設けられる散気部６−１と風量弁８−１とを接続する系列１散気配管１８−１であって、散気部６−１側には散気特性計測部として機能する圧力計１２−１が設置されている。圧力計１２−１により計測される散気部６−１の圧力損失の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。また、系列２における好気槽（反応槽）４−２のうち最終段（４槽目）に設けられる散気部６−２と風量弁８−２とを接続する系列２散気配管１８−２であって、散気部６−２側には散気特性計測部として機能する圧力計１２−２が設置されている。圧力計１２−２により計測される散気部６−２の圧力損失の計測値は、信号線を介して風量制御部３へ出力される。
（風量制御部）
図２は、図１に示す風量制御部３の機能ブロック図である。図２に示すように、風量制御部３は、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、風量弁開度演算部３３、計測値取得部３４、少なくとも詳細後述する各種演算式を格納する記憶部３５、入力Ｉ／Ｆ３６、及び出力Ｉ／Ｆ３７を備え、これらは相互に内部バス３８を介して接続されている。第１目標風量演算部３１ａは、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂは、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。散気効率比演算部３２は、圧力計１２−１により計測される散気部６−１の圧力損失の計測値に基づき散気部６−１の散気効率を求めると共に、圧力計１２−２により計測される散気部６−２の圧力損失の計測値に基づき散気部６−２の散気効率を求め、散気効率比を算出する。風量弁開度演算部３３は、ブロワ７と系列１の散気部６−１とを接続する系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１への開度指令値並びに、ブロワ７と系列２の散気部６−２とを接続する系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２への開度指令値を算出する。なお、第２目標風量演算部３１ｂは、第１目標風量演算部３１ａにより算出された系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量、散気効率比演算部３２により算出された散気効率比、流量計１１−１により計測された好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、及び流量計１１−２により計測された好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値に基づき、系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
これら、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、及び風量弁開度演算部３３は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。なお、ここで演算結果又は演算過程のデータをＲＡＭに代えて記憶部３５に格納するよう構成しても良い。
図２に示すように、入力Ｉ／Ｆ３６は、系列１の好気槽（反応槽）４−１に設置されるアンモニア計１０により計測されるアンモニア性窒素濃度の計測値、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される圧力計１２−１により計測される散気部６−１の圧力損失の計測値、系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される圧力計１２−２により計測される散気部６−２の圧力損失の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値を入力する。なお、図２では、上記各計測器からの計測値を１つの信号線に重畳する信号配線として表記しているが、これは、図面の記載の便宜上このように表記したものであり、実際には、それぞれの計測器毎に設けられた信号線を介して、入力Ｉ／Ｆ３６に並列に入力される信号配線となっている。
また、出力Ｉ／Ｆ３７は、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１へ開度指令値を出力すると共に、系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２へ開度指令値を出力する。なお、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、風量弁開度演算部３３及び計測値取得部３４の詳細については後述する。
また、出力Ｉ／Ｆ３７は、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１へ開度指令値を出力すると共に、系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２へ開度指令値を出力する。なお、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、風量弁開度演算部３３及び計測値取得部３４の詳細については後述する。
次に、水処理システム１、すなわち、水処理装置２及び風量制御部３の動作の概要について以下に説明する。
まず、流量推定部としても機能する流量計１１−１は、系列１流入配管１４−１を介して系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量を計測し、同様に、流量推定部としても機能する流量計１１−２は、系列２流入配管１４−２を介して系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量を計測する。系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−１は、散気部６−１の圧力損失を計測し、系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−２は、散気部６−２の圧力損失を計測する。
まず、流量推定部としても機能する流量計１１−１は、系列１流入配管１４−１を介して系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量を計測し、同様に、流量推定部としても機能する流量計１１−２は、系列２流入配管１４−２を介して系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量を計測する。系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−１は、散気部６−１の圧力損失を計測し、系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−２は、散気部６−２の圧力損失を計測する。
風量制御部３を構成する第１目標風量演算部３１ａは、系列１の好気槽（反応槽）４−１に設置される水質計としてのアンモニア計１０により計測される好気槽（反応槽）４−１内のアンモニア性窒素濃度の計測値に基づき、系列１への目標風量を求め設定する。系列２については、風量制御部３を構成する第２目標風量演算部３１ｂは、設定された系列１への目標風量、圧力計１２−１により計測された散気部６−１の圧力損失の計測値、圧力計１２−２により計測された散気部６−２の圧力損失の計測値、流量計１１−１、流量計１１−２によりそれぞれ計測された系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量、及び系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量と、に基づき系列２への目標風量を求め設定する。
次に、系列１及び系列２への風量制御の概要について説明する。風量制御部３を構成する風量弁開度演算部３３は、系列１散気配管１８―１に設置される風量計１３−１により計測された風量計測値と上述の設定された系列１への目標風量との差分に応じて、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１の開度を制御する。また、系列２については、風量弁開度演算部３３は、系列２散気配管１８―２に設置される風量計１３−２により計測された風量計測値と上述の設定された系列２への目標風量との差分に応じて、系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２の開度を制御する。
風量制御部３を構成する第１目標風量演算部３１ａにおける系列１への目標風量の設定方法について以下に説明する。第１目標風量演算部３１ａは、アンモニア計１０により計測された系列１の好気槽（反応槽）４−１内のアンモニア性窒素濃度が、所望のアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう、フィードバック制御により、系列１への目標風量を設定する。系列１への目標風量の設定は、以下の式（１）、式（２）に従う。
風量制御部３を構成する第１目標風量演算部３１ａにおける系列１への目標風量の設定方法について以下に説明する。第１目標風量演算部３１ａは、アンモニア計１０により計測された系列１の好気槽（反応槽）４−１内のアンモニア性窒素濃度が、所望のアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう、フィードバック制御により、系列１への目標風量を設定する。系列１への目標風量の設定は、以下の式（１）、式（２）に従う。
ここで、ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列１への目標風量設定値、ＮＨ４（ｔ）［ｍｇ―Ｎ／Ｌ］：時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内のアンモニア性窒素濃度、ＮＨ４ｔｇｔ［ｍｇ―Ｎ／Ｌ］：アンモニア性窒素濃度目標値、Δｔ［ｍｉｎ］：データ採取間隔（サンプリング間隔）、ＫＰ［ｍ３（ｇａｓ）・ｍ３（ｗａｔｅｒ）／（ｇ―Ｎ・ｍｉｎ）］：比例ゲイン、Ｔｉ［ｍｉｎ］：積分時間である。
風量制御部３を構成する散気効率比演算部３２における散気部６−１、散気部６−２の散気効率、及び散気効率比の演算方法について以下に説明する。
散気装置（散気部６−１、散気部６−２）は、使用に伴い生物膜（例えば、バイオフィルム）が繁殖する。すなわち、バイオファウリングなどにより目詰まりが発生する。目詰まりは、圧力損失の増大、酸素移動効率の低下につながる。そのため、散気部６−１、散気部６−２の圧力損失を計測し、基準となる圧力損失（基準圧力損失）と比較することで、散気効率の低下を評価できる。例えば、散気効率比演算部３２において、以下の式（３）に示すように、基準となる圧力損失（基準圧力損失）に対する現在の圧力損失の増加率に応じて、散気効率を演算する。そして、以下の式（４）により、系列１に対する系列２の散気効率比を演算する。
散気装置（散気部６−１、散気部６−２）は、使用に伴い生物膜（例えば、バイオフィルム）が繁殖する。すなわち、バイオファウリングなどにより目詰まりが発生する。目詰まりは、圧力損失の増大、酸素移動効率の低下につながる。そのため、散気部６−１、散気部６−２の圧力損失を計測し、基準となる圧力損失（基準圧力損失）と比較することで、散気効率の低下を評価できる。例えば、散気効率比演算部３２において、以下の式（３）に示すように、基準となる圧力損失（基準圧力損失）に対する現在の圧力損失の増加率に応じて、散気効率を演算する。そして、以下の式（４）により、系列１に対する系列２の散気効率比を演算する。
ここで、αｉ（ｔ）[−]：時刻tにおける散気部６−ｉの散気効率（ｉ＝１もしくは２）、Ｐｉ（ｔ）［ｋＰａ］：圧力計１２−ｉ（ｉ＝１もしくは２）により計測した時刻tにおける散気部６−ｉの圧力損失、Ｐｉ＿ｓｔｄ［ｋＰａ］：散気部６−ｉにおける基準圧力損失、α(t)［−］：時刻tにおける系列１に対する系列２の散気効率比、ｊｉ，ｋｉ［−］：係数である。なお、「基準圧力損失」とは、散気部６−ｉの最初の運転時において圧力計１２−ｉにて計測された圧力計測値である。
風量制御部３を構成する第２目標風量演算部３１ｂにおける系列２への目標風量の設定方法について以下に説明する。
下水処理では、生物処理での消費量以上のＤＯ（溶存酸素）を曝気により供給する必要がある。生物処理での酸素消費量は、流入する汚濁負荷量、所望の水質、また微生物の呼吸量により決定されるが、流入下水の水質や微生物濃度の変動が少ない場合、流入流量に大きく影響を受ける。すなわち、生物処理での酸素消費量は、被処理水である下水の流入流量に依存する。仮に、好気槽（反応槽）内の微生物濃度が一定の場合において、生物処理での酸素消費量は、被処理水である下水の流入流量と比例関係にある。また、曝気により供給した酸素が、どれだけ好気槽（反応槽）に溶解するかは、気泡の大きさなど散気装置の性能（散気効率）によって定まる。
下水処理では、生物処理での消費量以上のＤＯ（溶存酸素）を曝気により供給する必要がある。生物処理での酸素消費量は、流入する汚濁負荷量、所望の水質、また微生物の呼吸量により決定されるが、流入下水の水質や微生物濃度の変動が少ない場合、流入流量に大きく影響を受ける。すなわち、生物処理での酸素消費量は、被処理水である下水の流入流量に依存する。仮に、好気槽（反応槽）内の微生物濃度が一定の場合において、生物処理での酸素消費量は、被処理水である下水の流入流量と比例関係にある。また、曝気により供給した酸素が、どれだけ好気槽（反応槽）に溶解するかは、気泡の大きさなど散気装置の性能（散気効率）によって定まる。
そこで、まず以下の式（５）に示すように、各系列における酸素消費量の推定値を、流量計（系列１）１１−１及び流量計（系列２）１１−２により計測した被処理水である下水の流入流量から算出する。次に、以下の式（６）に従い、系列１への目標風量に、以下の式（５）で算出した推定酸素消費量の比を乗ずると共に上述の式（４）で算出した散気効率比で除することで、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量を設定する。また、系列２への目標風量には下限値と上限値を設定し、以下の式（７）、式（８）に基づき、状況に応じて系列２への目標風量として下限値または上限値を設定する。ここで、系列２の目標風量の上限値は、例えば、ブロワ７より供給する曝気風量が好気槽（反応槽）４−２内の活性汚泥による要求酸素量又はブロワ７などの消費電力を考慮して適宜設定される。また、系列２の目標風量の下限値については、例えば、少なくとも好気槽（反応槽）４−２内の活性汚泥が散気部６−２を介して系列２散気配管１８−２へと逆流することを防止し得る風量に設定される。
ここで、ＡＯＲｉ（ｔ）［ｋｇＯ２／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列ｉでの酸素消費量の推定値（ｉ＝１もしくは２）、Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける被処理水である下水の流入流量の計測値（ｉ＝１もしくは２）、ＱＢｉ＿ｓｅｔ（ｔ）［ｍｇ／Ｌ］：時刻ｔにおける系列ｉへの目標風量設定値（ｉ＝１もしくは２）、ＱＢｍｉｎ［ｍ３／ｍｉｎ］：系列２の目標風量の下限値、ＱＢｍａｘ［ｍ３／ｍｉｎ］：系列２の目標風量の上限値、α(ｔ)［−］：時刻ｔにおける系列２に対する系列１の散気効率比、ｈｉ［ｋｇＯ２／ｍ３］：係数である。
風量制御部３を構成する風量弁開度演算部３３による風量弁（系列１）８−１及び風量弁（系列２）８−２の開度制御は、風量計１３−１により計測された系列１への風量計測値、風量計１３−２により計測された系列２への風量計測値が、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂによりそれぞれ設定した系列１、系列２の目標風量に近づくよう、フィードバック的に制御する。風量弁（系列１）８−１及び風量弁（系列２）８−２の開度（開度指令値）は、以下の式（１０）に基づき設定する。
ここで、ＶＯｉ（ｔ）［−］：時刻ｔにおける風量弁８−ｉの開度（ｉ＝１もしくは２）、ＱＢｉ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列ｉへの風量計測値（ｉ＝１もしくは２）、ＱＢｉ＿ｓｅｔ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列ｉへの目標風量設定値（ｉ＝１もしくは２）、Δt［ｍｉｎ］：データ採取間隔（サンプリング間隔）、Ｋｐ＿ｉ［ｍｉｎ／ｍ３］：系列ｉでの比例ゲイン（ｉ＝１もしくは２）、ＴI＿ｉ［ｍｉｎ］：系列ｉでの積分時間（ｉ＝１もしくは２）である。
このように、本実施例では、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の圧力損失を所定の周期にて計測することにより、散気効率の経時変化が常に把握され、曝気風量の設定に用いられる。これにより、系列によって処理量や曝気風量が不足、もしくは過剰となることを抑制でき、安定的に所望の処理水質を確保できる。
以下に、風量制御部３を構成する、第１目標風量演算部３１ａ、第２目標風量演算部３１ｂ、散気効率比演算部３２、及び風量弁開度演算部３３による処理の詳細について説明する。
（第１目標風量演算部）
図３は、風量制御部３を構成する第１目標風量演算部３１ａの処理フロー図である。
図３に示すように、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に設置されるアンモニア計１０により計測された、時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４（図２）に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第１目標風量演算部３１ａへ転送する。これにより、第１目標風量演算部３１ａは、系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値を取得する（ステップＳ１１）。
続いて、ステップＳ１２では、第１目標風量演算部３１ａは、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に予め格納される、アンモニア性窒素濃度目標値ＮＨ４ｔｇｔ（系列１）を読み出す。
（第１目標風量演算部）
図３は、風量制御部３を構成する第１目標風量演算部３１ａの処理フロー図である。
図３に示すように、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に設置されるアンモニア計１０により計測された、時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４（図２）に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第１目標風量演算部３１ａへ転送する。これにより、第１目標風量演算部３１ａは、系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値を取得する（ステップＳ１１）。
続いて、ステップＳ１２では、第１目標風量演算部３１ａは、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に予め格納される、アンモニア性窒素濃度目標値ＮＨ４ｔｇｔ（系列１）を読み出す。
第１目標風量演算部３１ａは、ステップＳ１１にて取得した時刻ｔにおけるアンモニア性窒素濃度ＮＨ４（ｔ）の計測値と、ステップＳ１２にて記憶部３５より読み出したアンモニア性窒素濃度目標値ＮＨ４ｔｇｔの差分ｅ（ｔ）を算出する（ステップＳ１３）。ここで差分ｅ（ｔ）は、上述の式（２）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（２）は予め記憶部３５に格納され、第１目標風量演算部３１ａが当該演算式である式（２）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（２）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ１４では、第１目標風量演算部３１ａは、ステップＳ１３にて算出した差分ｅ（ｔ）に基づき、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値、すなわち、系列１散気配管１８−１を通流させる風量の目標値を上述の式（１）を演算することにより算出する。なお、上記同様、式（１）を予め記憶部３５に格納しても良く、また、式（１）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納しても良い。
ステップＳ１５では、第１目標風量演算部３１ａは、算出した系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ１５に代えて、算出した系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を、内部バス３８を介して後述する、第２目標風量演算部３１ｂ及び風量弁開度演算部３３へ転送する構成としても良い。
（散気効率比演算部）
図４は、風量制御部を構成する散気効率比演算部の処理フロー図である。
図４に示すように、散気効率比演算部３２は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５に予め格納される、系列１の散気部６−１の基準圧力損失Ｐ１＿ＳＴDを読み出す（ステップＳ２１）。
ステップＳ２２では、系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２は、系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値を取得する。
ステップＳ１４では、第１目標風量演算部３１ａは、ステップＳ１３にて算出した差分ｅ（ｔ）に基づき、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値、すなわち、系列１散気配管１８−１を通流させる風量の目標値を上述の式（１）を演算することにより算出する。なお、上記同様、式（１）を予め記憶部３５に格納しても良く、また、式（１）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納しても良い。
ステップＳ１５では、第１目標風量演算部３１ａは、算出した系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ１５に代えて、算出した系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を、内部バス３８を介して後述する、第２目標風量演算部３１ｂ及び風量弁開度演算部３３へ転送する構成としても良い。
（散気効率比演算部）
図４は、風量制御部を構成する散気効率比演算部の処理フロー図である。
図４に示すように、散気効率比演算部３２は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５に予め格納される、系列１の散気部６−１の基準圧力損失Ｐ１＿ＳＴDを読み出す（ステップＳ２１）。
ステップＳ２２では、系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２は、系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値を取得する。
続いて、ステップＳ２３では、散気効率比演算部３２は、ステップＳ２１にて記憶部３５より読み出した系列１の散気部６−１の基準圧力損失Ｐ１＿ＳＴDと、ステップＳ２２にて取得した系列１の散気部６−１の圧力損失Ｐ１（ｔ）の計測値に基づき、時刻ｔにおける系列１の散気部６−１の散気効率α１（ｔ）を算出する。ここで系列１の散気部６−１の散気効率α１（ｔ）は、上述の式（３）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（３）は、予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２が当該演算式である式（３）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（３）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ２４では、散気効率比演算部３２は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５に予め格納される、系列２の散気部６−２１の基準圧力損失Ｐ２＿ＳＴDを読み出す。
ステップＳ２５では、系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２は、系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値を取得する。
ステップＳ２５では、系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２は、系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値を取得する。
続いて、ステップＳ２６では、散気効率比演算部３２は、ステップＳ２４にて記憶部３５より読み出した系列２の散気部６−２の基準圧力損失Ｐ２＿ＳＴDと、ステップＳ２５にて取得した系列２の散気部６−２の圧力損失Ｐ２（ｔ）の計測値に基づき、時刻ｔにおける系列２の散気部６−１の散気効率α２（ｔ）を算出する。ここで系列２の散気部６−２の散気効率α２（ｔ）は、上述の式（３）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（３）は、予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２が当該演算式である式（３）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（３）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ２７では、散気効率比演算部３２は、ステップＳ２６にて算出された系列２の散気部６−１の散気効率α２（ｔ）を、ステップＳ２３にて算出された系列１の散気部６−１の散気効率α１（ｔ）で除して（除算し）、散気効率比α（ｔ）を算出する。ここで、散気効率比α（ｔ）は、上述の式（４）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（４）は、予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２が当該演算式である式（４）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（４）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ２８では、散気効率比演算部３２は、算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ２８に代えて、算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して後述する、第２目標風量演算部３１ｂへ転送する構成としても良い。
（第２目標風量演算部）
図５は、風量制御部３を構成する第２目標風量演算部３１ｂの処理フロー図である。
図５に示すように、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂへ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂは、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）を算出する（ステップＳ３１）。ここで時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂが当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ２８では、散気効率比演算部３２は、算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ２８に代えて、算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して後述する、第２目標風量演算部３１ｂへ転送する構成としても良い。
（第２目標風量演算部）
図５は、風量制御部３を構成する第２目標風量演算部３１ｂの処理フロー図である。
図５に示すように、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂへ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂは、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）を算出する（ステップＳ３１）。ここで時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂが当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ３２では、系列２流入配管１４−２に設置される流量計１１−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂへ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂは、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）を算出する。ここで時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂが当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ３３では、第２目標風量演算部３１ｂは、ステップＳ３２にて算出した時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）を、ステップＳ３１にて算出した時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）で除して（除算し）、推定酸素消費量比（ＡＯＲ２（ｔ）／ＡＯＲ２（ｔ））を算出する。
続いて、ステップＳ３４では、第２目標風量演算部３１ｂは、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域にそれぞれ格納された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）及び散気効率比α（ｔ）を読み出す。
続いて、ステップＳ３４では、第２目標風量演算部３１ｂは、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域にそれぞれ格納された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）及び散気効率比α（ｔ）を読み出す。
続いて、ステップＳ３５では、第２目標風量演算部３１ｂは、ステップＳ３３にて算出された推定酸素消費量比（ＡＯＲ２（ｔ）／ＡＯＲ２（ｔ））を、ステップ３４にて読み出した散気効率比α（ｔ）で除し（除算し）、更に、ステップＳ３４にて読み出した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を乗ずる（乗算する）。これにより、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を算出する。ここで、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の式（６）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（６）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂが当該演算式である式（６）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（６）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ３６では、第２目標風量演算部３１ｂは、先ず、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に予め格納される系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ及び上限値ＱＢｍａｘを読み出す。その後、第２目標風量演算部３１ｂは、ステップ３５にて算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）と、読み出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ及び上限値ＱＢｍａｘとを比較する。比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が目標風量の下限値ＱＢｍｉｎよりも大きく上限値ＱＢｍａｘよりも小さい場合はステップＳ３７へ進む。一方比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ以下の場合はステップＳ３８へ進む。他方比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が上限値ＱＢｍａｘ以上の場合はステップＳ３９へ進む。
ステップＳ３７では、第２目標風量演算部３１ｂは、ステップ３５にて算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ３８では、第２目標風量演算部３１ｂは、目標風量の下限値ＱＢｍｉｎを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ３９では、第２目標風量演算部３１ｂは、目標風量の上限値ＱＢｍａｘを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
（風量弁開度演算部）
図６は、風量制御部３を構成する風量弁開度演算部３３の処理フロー図である。
図６に示すように、風量弁開度演算部３３は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ４１）。
続いて、図６に示すように、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する（ステップＳ４２）。
ステップＳ３８では、第２目標風量演算部３１ｂは、目標風量の下限値ＱＢｍｉｎを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ３９では、第２目標風量演算部３１ｂは、目標風量の上限値ＱＢｍａｘを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
（風量弁開度演算部）
図６は、風量制御部３を構成する風量弁開度演算部３３の処理フロー図である。
図６に示すように、風量弁開度演算部３３は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ４１）。
続いて、図６に示すように、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する（ステップＳ４２）。
ステップＳ４３では、風量弁開度演算部３３は、ステップＳ４２にて取得した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）と、ステップＳ４１にて読み出した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ１（ｔ）を算出する。ここで差分ｅ１（ｔ）は、上述の式（１０）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（１０）は、予め記憶部３５に格納され、風量弁開度演算部３３が当該演算式である式（１０）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１０）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ４４では、風量弁開度演算部３３は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。
ステップＳ４５では、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を取得する。
ステップＳ４５では、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を取得する。
ステップＳ４６では、風量弁開度演算部３３は、ステップＳ４５にて取得した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）と、ステップＳ４４にて読み出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ２（ｔ）を算出する。ここで差分ｅ２（ｔ）は、上述の式（１０）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（１０）は、予め記憶部３５に格納され、風量弁開度演算部３３が当該演算式である式（１０）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１０）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ４７では、風量弁開度演算部３３は、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ１（ｔ）、及び系列２散気配管１８―２に設置される風量弁８−２の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ２（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６、計測値取得部３４、及び内部バス３８を介して取得する。
ステップS４８では、ステップＳ３７にて取得された系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ４３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ４６にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）を風量弁開度演算部３３が実行することにより算出される。
ステップＳ４９では、風量弁開度演算部３３は、ステップＳ４８にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ開度指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
ステップS４８では、ステップＳ３７にて取得された系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ４３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ４６にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）を風量弁開度演算部３３が実行することにより算出される。
ステップＳ４９では、風量弁開度演算部３３は、ステップＳ４８にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ開度指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
なお、本実施例では、標準活性汚泥法を用いる水処理装置２を一例として説明したが、これに限られず、例えば、嫌気好気活性汚泥法又は循環式硝化脱窒法等、好気槽を有する処理方式であれば、同様に適用できる。また、本実施例では、２系列のみを対象としたが、３系列以上を有する水処理装置においても、各系列における処理方式が同一であれば、同様に適用できる。
また、本実施例では、硝化制御への適用を想定し、水質計としてアンモニア計１０を用いる場合を示したが、例えば、有機物除去、窒素除去、或いはリン除去に関する制御を行う系列への適用も可能である。その場合、水質計として、硝酸性窒素濃度、全窒素濃度、リン酸性リン濃度、全リン濃度や、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）、ＣＯＤＭｎ（過マンガン酸カリウムによる酸素要求量）、ＣＯＤＣｒ（ニクロム酸カリウムによる酸素要求量）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）などの有機物濃度を計測する計測器を用いても良い。
また、本実施例では、硝化制御への適用を想定し、水質計としてアンモニア計１０を用いる場合を示したが、例えば、有機物除去、窒素除去、或いはリン除去に関する制御を行う系列への適用も可能である。その場合、水質計として、硝酸性窒素濃度、全窒素濃度、リン酸性リン濃度、全リン濃度や、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ）、ＣＯＤＭｎ（過マンガン酸カリウムによる酸素要求量）、ＣＯＤＣｒ（ニクロム酸カリウムによる酸素要求量）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）などの有機物濃度を計測する計測器を用いても良い。
なお、本実施例では、一例として４槽構造を有する系列１の好気槽（反応槽）４−１のうち最終段（４槽目）の好気槽（反応槽）４−１内に、アンモニア計１０を設置し、フィードバック的に系列１への目標風量を設定したが、アンモニア計１０の設置位置についてはこれに限られるものではない。
例えば、アンモニア計１０を系列１の全ての好気槽（反応槽）４−１の下流側から３５〜５０％に設置した場合、対象とするアンモニア性窒素濃度が高いため、誤差が生じても制御精度への影響を小さくできる。また、通常、アンモニア性窒素濃度が低い領域ほどアンモニア計は劣化し易いとされることから、アンモニア計の長寿命化も期待できる。なお、仮に、上述の４槽構造を有する系列１の好気槽（反応槽）４−１では、下流側から３５％〜５０％の位置とは、上流側から３槽目（３段目）の好気槽（反応槽）４−１に相当し、この３槽目（３段目）の好気槽（反応槽）４−１内の中央部は下流側から３７.５％の位置に相当する。
また、仮に、アンモニア性窒素濃度が低い領域においても精度良く計測でき、性能を長期間維持できるアンモニア計を用いる場合は、系列１の全ての好気槽（反応槽）４−１の下流側から０％〜２５％の位置、或いは最終段の好気槽（反応槽）４−１の下流側である処理水流出部に設置しても良い。この場合、より処理水流出部に近い位置にアンモニア計を設置し、フィードバック制御を行うことで、最終的な目標水質への追随性を向上できる。なお、仮に、系列１の好気槽（反応槽）４−１を、５槽構造を有する構成とした場合、上流側から４槽目（４段目）の好気槽（反応槽）４−１内における最下流側の位置が、上記下流側から２０％の位置に相当する。
例えば、アンモニア計１０を系列１の全ての好気槽（反応槽）４−１の下流側から３５〜５０％に設置した場合、対象とするアンモニア性窒素濃度が高いため、誤差が生じても制御精度への影響を小さくできる。また、通常、アンモニア性窒素濃度が低い領域ほどアンモニア計は劣化し易いとされることから、アンモニア計の長寿命化も期待できる。なお、仮に、上述の４槽構造を有する系列１の好気槽（反応槽）４−１では、下流側から３５％〜５０％の位置とは、上流側から３槽目（３段目）の好気槽（反応槽）４−１に相当し、この３槽目（３段目）の好気槽（反応槽）４−１内の中央部は下流側から３７.５％の位置に相当する。
また、仮に、アンモニア性窒素濃度が低い領域においても精度良く計測でき、性能を長期間維持できるアンモニア計を用いる場合は、系列１の全ての好気槽（反応槽）４−１の下流側から０％〜２５％の位置、或いは最終段の好気槽（反応槽）４−１の下流側である処理水流出部に設置しても良い。この場合、より処理水流出部に近い位置にアンモニア計を設置し、フィードバック制御を行うことで、最終的な目標水質への追随性を向上できる。なお、仮に、系列１の好気槽（反応槽）４−１を、５槽構造を有する構成とした場合、上流側から４槽目（４段目）の好気槽（反応槽）４−１内における最下流側の位置が、上記下流側から２０％の位置に相当する。
更に、本実施例ではフィードバック制御を用いた水処理システムを一例として説明したが、フィードフォワード制御に基づき、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を制御する構成としても良い。例えば、被処理水である下水が１槽目（初段）の好気槽（反応槽）４−１へ流入する流入部、すなわち、系列１流入配管１４−１にアンモニア計を設置し、計測される被処理水である下水のアンモニア性窒素濃度に基づき、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を制御する構成としても良い。
また、標準活性汚泥法または嫌気好気活性汚泥法といった硝化液の循環を有さない水処理装置では、被処理水である下水及び、最終沈殿池５−１からの返送汚泥が流入し、混合する嫌気槽または好気槽にアンモニア計を設置する構成としても良い。
一方に、循環式硝化脱窒法または嫌気無酸素好気法といった硝化液の循環を有する水処理装置では、循環された硝化液が流入する無酸素槽にアンモニア計を設置する構成としても良い。
また、標準活性汚泥法または嫌気好気活性汚泥法といった硝化液の循環を有さない水処理装置では、被処理水である下水及び、最終沈殿池５−１からの返送汚泥が流入し、混合する嫌気槽または好気槽にアンモニア計を設置する構成としても良い。
一方に、循環式硝化脱窒法または嫌気無酸素好気法といった硝化液の循環を有する水処理装置では、循環された硝化液が流入する無酸素槽にアンモニア計を設置する構成としても良い。
また、本実施例では、系列１の系列１流入配管１４−１に流量計１１−１を、系列２の系列２流入配管１４−２に流量計１１−２を設置する構成としたが、必ずしも系列毎に流量計を設置しなくとも良い。例えば、系列毎への分岐点（流入配管１４より各系列へ分岐する分岐点）より上流側に１つの流量計を設置し、流入配管１４へ流入する被処理水である下水の流入流量を計測し、予め設定した分配比によって、各系列の流量を算出する構成としても良い。更に、流量計を設置せず、各系列へ流入する被処理水である下水の過去の流入流量実績データを格納するデータベースを用意し、各系列の流量を推定する構成としても良い。この場合、各系列の流量を推定する構成要素を流量制御部と称する。以下では、特に、ことわりのない限り、流量計は、流量推定部に置き換え可能である。
なお、本実施例では、風量弁（系列１）８−１及び風量弁（系列２）８−２の開度（開度指令値）、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値を、ＰＩ制御に基づき設定したが、制御方法としてはＰ制御やＰＩＤ制御に基づき設定しても良い。また、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値に上限値、下限値を設定しても良い。
なお、本実施例では、系列１、系列２への風量をそれぞれ風量弁８−１、風量弁８−２により制御したが、インレットベーン制御など風量制御が可能なブロワ７の場合、併せてブロワ７の風量を制御しても良く、また、系列毎にブロワ７が設置されている場合には、ブロワ７のみで系列１及び系列２への風量を制御する構成としても良い。
なお、本実施例では、系列１、系列２への風量をそれぞれ風量弁８−１、風量弁８−２により制御したが、インレットベーン制御など風量制御が可能なブロワ７の場合、併せてブロワ７の風量を制御しても良く、また、系列毎にブロワ７が設置されている場合には、ブロワ７のみで系列１及び系列２への風量を制御する構成としても良い。
なお、本実施例では、上述の式（３）での散気効率の演算に用いた、圧力計１２−１、圧力計１２−２によりそれぞれ計測される、散気部６−１、散気部６−２の圧力損失の計測値、また、上述の式（５）での酸素消費量の推定値の算出に用いた被処理水である下水流入流量を時刻ｔにおける瞬時値としたが、任意の期間の平均値を用いても良い。
なお、本実施例では、式（５）における酸素消費量の推定値の算出に、被処理水である下水の流入流量のみを用いる構成としたがこれに限られるものではない。例えば、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内に、微生物濃度計（ＭＬＳＳ計：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）または水温計を設置し、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２の上流側に水質計を設置し、ＭＬＳＳ濃度または水温、被処理水である下水の水質を含んだ関数により、酸素消費量の推定値を算出する構成としても良い。
なお、本実施例では、式（５）における酸素消費量の推定値の算出に、被処理水である下水の流入流量のみを用いる構成としたがこれに限られるものではない。例えば、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内に、微生物濃度計（ＭＬＳＳ計：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）または水温計を設置し、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２の上流側に水質計を設置し、ＭＬＳＳ濃度または水温、被処理水である下水の水質を含んだ関数により、酸素消費量の推定値を算出する構成としても良い。
以上の通り、本実施例によれば、各系列の散気装置の散気効率の経時変化を考慮し各系列の散気装置への曝気風量を設定することで、散気効率の経時変化に影響されることなく曝気風量を最適に制御可能とし得る水処理システムを提供することが可能となる。
具体的には、本実施例によれば散気装置（散気部）の圧力損失を所定の周期にて計測することにより、散気効率の経時変化が常に把握され曝気風量の設定に用いられることから、系列によって処理量や曝気風量が不足、もしくは過剰となることを抑制でき、安定的に所望の処理水質を確保することが可能となる。
具体的には、本実施例によれば散気装置（散気部）の圧力損失を所定の周期にて計測することにより、散気効率の経時変化が常に把握され曝気風量の設定に用いられることから、系列によって処理量や曝気風量が不足、もしくは過剰となることを抑制でき、安定的に所望の処理水質を確保することが可能となる。
図７は、本発明の他の実施例に係る実施例２の水処理システムの概略全体構成図である。実施例１では、系列１散気配管１８−１であって散気部６−１側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−１、及び系列２散気配管１８−２であって散気部６−２側に設置される散気特性計測部として機能する圧力計１２−２を備え、それぞれ、散気部６−１の圧力損失及び散気部６−２の圧力損失を計測する構成とした。これに対し、本実施例では、上記圧力計１２−１及び圧力計１２−２に代えて、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１を設置すると共に、系列２の好気槽（反応槽）４−２に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２を設置する構成とした点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では実施例１と重複する説明を省略する。
図７に示すように、本実施例の水処理装置２は、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に設置される溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１、及び、系列２の好気槽（反応槽）４−２内に設置される溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２を備える。溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値は、信号線を介して風量制御部３ａへ出力される。また、溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値は、信号線を介して風量制御部３ａへ出力される。その他の構成については、上述の実施例１の水処理装置２と同様である。
なお、曝気により供給された酸素は、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率に応じて、その一部が系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の被処理水中に溶解する。溶解した酸素は生物処理で消費されるが、被処理水中に溶解した酸素の一部は溶存酸素（ＤＯ）として、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内に残存する。
図９は、図７に示す風量制御部３ａの機能ブロック図である。図９に示すように、風量制御部３ａは、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’、散気効率比演算部３２’、風量弁開度演算部３３’、計測値取得部３４、少なくとも詳細後述する各種演算式を格納する記憶部３５、入力Ｉ／Ｆ３６、及び出力Ｉ／Ｆ３７を備え、これらは相互に内部バス３８を介して接続されている。
第１目標風量演算部３１ａ’は、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂ’は、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
散気効率比演算部３２’は、詳細後述するように、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値に基づき、系列２に対する系列１の散気効率比を算出する。
第１目標風量演算部３１ａ’は、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂ’は、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
散気効率比演算部３２’は、詳細後述するように、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値に基づき、系列２に対する系列１の散気効率比を算出する。
風量弁開度演算部３３’は、ブロワ７と系列１の散気部６−１とを接続する系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１への開度指令値並びに、ブロワ７と系列２の散気部６−２とを接続する系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２への開度指令値を算出する。なお、第２目標風量演算部３１ｂ’は、第１目標風量演算部３１ａ’により算出された系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量、散気効率比演算部３２’により算出された散気効率比、流量計１１−１により計測された好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、及び流量計１１−２により計測された好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量の計測値に基づき、系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
これら、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。なお、ここで演算結果又は演算過程のデータをＲＡＭに代えて記憶部３５に格納するよう構成しても良い。
ここで、図８に、曝気風量、生物処理での酸素消費量、ＤＯ濃度（溶存酸素濃度）、及び散気効率の関係の概念図を示す。図８は、横軸を（曝気風量／酸素消費量）とし、縦軸をＤＯ濃度（溶存酸素濃度）としたときの、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率の相違による変化を表している。図８に示すように、好気槽（反応槽）内での生物処理による酸素消費量に対し、散気装置（散気部）から曝気される風量が多くなるに従い、好気槽（反応槽）内の被処理水中のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）は、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率の如何を問わず高くなる傾向を示す。しかしながら、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率が高い状態においては、ＤＯ濃度（溶存酸素濃度）の上昇は急峻であるのに対し、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率が低い状態においては、ＤＯ濃度（溶存酸素濃度）の上昇は緩やかとなる。すなわち、ＤＯ濃度（溶存酸素濃度）と散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率とは、相関関係を有する。例えば、使用に伴い散気装置（散気部６−１、散気部６−２）に生物膜（例えば、バイオフィルム）が繁殖し、バイオファウリングなどにより目詰まりが発生した場合、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率は低下し、ＤＯ濃度（溶存酸素濃度）の上昇は緩やかとなる。このことから、曝気風量及び好気槽（反応槽）内での生物処理による酸素消費量に対するＤＯ濃度（溶存酸素濃度）との関係を用いることで、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）の散気効率を推定できる。
具体的には、好気槽（反応槽）内に残存する溶存酸素量（以下、溶存酸素の残存量と称する）、散気装置（散気部６−１、散気部６−２）から好気槽（反応槽）内へ供給した溶存酸素量（以下、供給溶存酸素量と称する）、及び、好気槽（反応槽）内での生物処理による酸素消費量（以下、好気槽（反応槽）で消費された酸素量と称する）は、以下の関係を満たす。
（溶存酸素の残存量）＝（供給溶存酸素量）−（好気槽（反応槽）で消費された酸素量）
ここで、溶存酸素の残存量は、時刻ｔにおける好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯｉ（ｔ））の被処理水が最終沈殿池５−ｉへ流出した流出量と等価であることから、時刻ｔにおける好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯｉ（ｔ））と上記流出量との積で表せる。また、上記流出量は、系列ｉ流入配管１４−ｉを介して好気槽（反応槽）４−ｉへ流入する被処理水である下水の流入流量（Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ））と等しいことから、以下の式（１１）に変換できる。
（溶存酸素の残存量）＝（供給溶存酸素量）−（好気槽（反応槽）で消費された酸素量）
ここで、溶存酸素の残存量は、時刻ｔにおける好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯｉ（ｔ））の被処理水が最終沈殿池５−ｉへ流出した流出量と等価であることから、時刻ｔにおける好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯｉ（ｔ））と上記流出量との積で表せる。また、上記流出量は、系列ｉ流入配管１４−ｉを介して好気槽（反応槽）４−ｉへ流入する被処理水である下水の流入流量（Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ））と等しいことから、以下の式（１１）に変換できる。
ここで、ＤＯｉ（ｔ）［ｍｇ／Ｌ］：時刻ｔにおける好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値（ｉ＝１もしくは２）、Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける被処理水である下水の流入流量の計測値（ｉ＝１もしくは２）、ＱＢｉ（ｔ）［ｍ３／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列ｉへの風量計測値（ｉ＝１もしくは２）、αｉ（ｔ）[−]：時刻tにおける散気部６−ｉの散気効率（ｉ＝１もしくは２）、ＡＯＲｉ（ｔ）［ｋｇＯ２／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列ｉでの酸素消費量の推定値（ｉ＝１もしくは２）である。なお、ＡＯＲｉ（ｔ）は、上述の式（５）で算出され、流入流量の計測値Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ）に比例する。また、αｉ（ｔ）は、単位風量当たりの溶存可能酸素量を表す指標でもある。
式（１１）の両辺を、ＡＯＲｉ（ｔ）で除して（除算して）以下の式（１２）が導出される。
式（１２）において、Ｑｉｎ＿ｉ（ｔ）／ＡＯＲｉ（ｔ）＝ａとし、以下の式（１３）が導出される。ここで、ＡＯＲｉ（ｔ）は、上述の式（５）に示すようにＱｉｎ＿ｉ（ｔ）に比例することから係数ａに置き換えている。
式（１３）の両辺をａで除して（除算して）以下の式（１４）が導出される。
式（１４）において、係数の置き換えを行い、以下の（１５）が導出される。
式（１５）において、ｂｉ（ｔ）は、αｉ（ｔ）／ａであり、時刻tにおける散気部６−ｉの散気効率を表す係数である。 なお、散気部６−ｉの散気効率は経時変化するため、例えば、１週間程度のｂｉ（ｔ）を記憶部３５に格納し、１日毎に更新する。
また、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値、及び上述の式（５）により算出される生物処理による酸素消費量を、例えば１週間など一定期間記録し記憶部３５に格納する。
散気効率比演算部３２’は、上述の式（１５）に示す回帰式を算出し、系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数である係数ｂ１（ｔ）、及び系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）を求める。求めた係数ｂ１（ｔ）及び係数ｂ２（ｔ）用いて、散気効率比演算部３２’は、以下の式（１６）により、系列１に対する系列２への散気効率比α（ｔ）を演算する。
ここで、ｃ［ｍｇ／Ｌ］，ｍ，及びｎは係数である。
以下に、風量制御部３ａを構成する、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’による処理の詳細について説明する。
（第１目標風量演算部）
第１目標風量演算部３１ａ’は、実施例１と同様に、図３に示すステップＳ１１〜ステップＳ１５を実行し、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を算出する。
（散気効率比演算部）
図１０は、風量制御部３ａを構成する散気効率比演算部３２’の処理フロー図である。
ステップＳ５１では、流量計（系列１）１１−１により計測される時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した系列１の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
以下に、風量制御部３ａを構成する、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’による処理の詳細について説明する。
（第１目標風量演算部）
第１目標風量演算部３１ａ’は、実施例１と同様に、図３に示すステップＳ１１〜ステップＳ１５を実行し、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を算出する。
（散気効率比演算部）
図１０は、風量制御部３ａを構成する散気効率比演算部３２’の処理フロー図である。
ステップＳ５１では、流量計（系列１）１１−１により計測される時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した系列１の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
ステップＳ５２では、流量計（系列２）１１−２により計測される時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ２（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
続いて、ステップＳ５３では、散気効率比演算部３２’は、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される時刻ｔにおける系列１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される時刻ｔにおける系列２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
ステップ５４では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ５１にて算出した時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）、取得された時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）、及び、ステップＳ５３にて取得された時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）に基づき系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）を算出する。ここで、系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）は、上述の式（１１）〜式（１５）の演算式を実行することにより得られる。なお、式（１１）〜式（１５）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１１）〜式（１５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１１）〜式（１５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ５５では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ５２にて算出した時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）、取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ２（ｔ）、及び、ステップＳ５３にて取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）に基づき系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）を算出する。ここで、系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）は、上述の式（１１）〜式（１５）の演算式を実行することにより得られる。なお、式（１１）〜式（１５）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１１）〜式（１５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１１）〜式（１５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ５６では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ５４にて算出した系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）を、ステップＳ５５にて算出した系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）で除した（除算した）値に基づき、散気効率比α（ｔ）を算出する。ここで、散気効率比α（ｔ）は、上述の式（１６）の演算式を実行数することにより得られる。式（１６）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１６）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１６）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ５７では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ５６にて算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ格納する。
（第２目標風量演算部）
図１１は、風量制御部３ａを構成する第２目標風量演算部３１ｂ’の処理フロー図である。
図１１に示すように、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）を算出する（ステップＳ６１）。ここで時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂ’が当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ５７では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ５６にて算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ格納する。
（第２目標風量演算部）
図１１は、風量制御部３ａを構成する第２目標風量演算部３１ｂ’の処理フロー図である。
図１１に示すように、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）を算出する（ステップＳ６１）。ここで時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂ’が当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ６２では、系列２流入配管１４−２に設置される流量計１１−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する被処理水である下水の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を取得し、時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）を算出する。ここで時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）は、上述の式（５）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（５）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂ’が当該演算式である式（５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ６３では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、ステップＳ６２にて算出した時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）を、ステップＳ６１にて算出した時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）で除して（除算し）、推定酸素消費量比（ＡＯＲ２（ｔ）／ＡＯＲ２（ｔ））を算出する。
続いて、ステップＳ６４では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域にそれぞれ格納された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）及び散気効率比α（ｔ）を読み出す。
続いて、ステップＳ６４では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域にそれぞれ格納された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）及び散気効率比α（ｔ）を読み出す。
続いて、ステップＳ６５では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、ステップＳ６３にて算出された推定酸素消費量比（ＡＯＲ２（ｔ）／ＡＯＲ２（ｔ））を、ステップ６４にて読み出した散気効率比α（ｔ）で除し（除算し）、更に、ステップＳ６４にて読み出した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を乗ずる（乗算する）。これにより、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を算出する。ここで、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の式（６）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（６）は予め記憶部３５に格納され、第２目標風量演算部３１ｂ’が当該演算式である式（６）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（６）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ６６では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、先ず、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に予め格納される系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ及び上限値ＱＢｍａｘを読み出す。その後、第２目標風量演算部３１ｂ’は、ステップ６５にて算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）と、読み出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ及び上限値ＱＢｍａｘとを比較する。比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が目標風量の下限値ＱＢｍｉｎよりも大きく上限値ＱＢｍａｘよりも小さい場合はステップＳ６７へ進む。一方比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ以下の場合はステップＳ６８へ進む。他方比較の結果、算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）が上限値ＱＢｍａｘ以上の場合はステップ６９へ進む。
ステップＳ６７では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、ステップ６５にて算出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ６８では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、目標風量の下限値ＱＢｍｉｎを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ６９では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、目標風量の上限値ＱＢｍａｘを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
（風量弁開度演算部）
図１２は、風量制御部３ａを構成する風量弁開度演算部３３’の処理フロー図である。
図１２に示すように、風量弁開度演算部３３’は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ７１）。
続いて、図１２に示すように、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３’へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する（ステップＳ７２）。
ステップＳ６８では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、目標風量の下限値ＱＢｍｉｎを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
ステップＳ６９では、第２目標風量演算部３１ｂ’は、目標風量の上限値ＱＢｍａｘを、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値として格納する。
（風量弁開度演算部）
図１２は、風量制御部３ａを構成する風量弁開度演算部３３’の処理フロー図である。
図１２に示すように、風量弁開度演算部３３’は、内部バス３８を介して記憶部３５にアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ７１）。
続いて、図１２に示すように、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３’へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する（ステップＳ７２）。
ステップＳ７３では、風量弁開度演算部３３’は、ステップＳ７２にて取得した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）と、ステップＳ７１にて読み出した時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ１（ｔ）を算出する。ここで差分ｅ１（ｔ）は、上述の式（１０）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（１０）は、予め記憶部３５に格納され、風量弁開度演算部３３’が当該演算式である式（１０）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１０）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ７４では、風量弁開度演算部３３’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５の所定の記憶領域に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。
ステップＳ７５では、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３’へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を取得する。
ステップＳ７５では、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、内部バス３８を介して風量弁開度演算部３３’へ転送する。これにより、風量弁開度演算部３３’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を取得する。
ステップＳ７６では、風量弁開度演算部３３’は、ステップＳ７５にて取得した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）と、ステップＳ７４にて読み出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ２（ｔ）を算出する。ここで差分ｅ２（ｔ）は、上述の式（１０）の演算式を実行することにより得られる。なお、上述の通り式（１０）は、予め記憶部３５に格納され、風量弁開度演算部３３’が当該演算式である式（１０）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１０）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ７７では、風量弁開度演算部３３’は、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ１（ｔ）、及び系列２散気配管１８―２に設置される風量弁８−２の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ２（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６、計測値取得部３４、及び内部バス３８を介して取得する。
ステップS７８では、ステップＳ７７にて取得された系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ７３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ７６にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３’は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）を風量弁開度演算部３３’が実行することにより算出される。
ステップＳ７９では、風量弁開度演算部３３’は、ステップＳ７８にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ開度指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
ステップS７８では、ステップＳ７７にて取得された系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ７３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ７６にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３’は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）を風量弁開度演算部３３’が実行することにより算出される。
ステップＳ７９では、風量弁開度演算部３３’は、ステップＳ７８にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ開度指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
本実施例では、散気部６−ｉの散気効率αｉ（ｔ）の変化は、好気槽（反応槽）４−ｉ内に溶け込む酸素量に影響を及ぼすことに着目し、好気槽（反応槽）４−ｉ内の被処理水である下水の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）を計測し、曝気風量、好気槽（反応槽）４−ｉ内での生物処理による消費酸素量との関係の変化を所定の周期にて把握する構成としている。そのため、本実施例によれば、散気部の散気効率の変化をより精度よく評価することが可能となる。
また、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、各系列の好気槽（反応槽）内の被処理水である下水中の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）を計測する構成を有することにより、風量弁開度演算部３３’による系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２の開度制御後、すなわち、曝気風量制御による効果を容易に把握することができる。
また、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、各系列の好気槽（反応槽）内の被処理水である下水中の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）を計測する構成を有することにより、風量弁開度演算部３３’による系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２の開度制御後、すなわち、曝気風量制御による効果を容易に把握することができる。
図１３に、本発明の他の実施例に係る実施例３の風量制御部の機能ブロック図を示し、図１４に実施例３の風量制御部を構成する散気効率比演算部の処理フロー図を、図１５に実施例３の風量制御部を構成する第２目標風量演算部の処理フロー図を、図１６に実施例３の風量制御部を構成する風量弁開度演算部の処理フロー図を示す。なお、本実施例に係る水処理装置の構成は、上述の実施例２で示した図７の構成と同一である。本実施例では、実施例２で示した系列２への目標風量に加え、系列２への補正後の目標風量を求め、当該求めた系列２への補正後の目標風量と上記実施例２に示した系列２の目標風量を比較し、大となるいずれか一方を系列２への目標風量とするよう構成した点が、実施例２と異なる。以下では、実施例２と重複する説明を省略する。
図１３に示すように、風量制御部３ｂは、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’’、散気効率比演算部３２’、風量弁開度演算部３３’’、計測値取得部３４、少なくとも詳細後述する各種演算式を格納する記憶部３５、入力Ｉ／Ｆ３６、及び出力Ｉ／Ｆ３７を備え、これらは相互に内部バス３８を介して接続されている。
第１目標風量演算部３１ａ’は、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂ’’は、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
散気効率比演算部３２’は、詳細後述するように、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値に基づき、系列２に対する系列１の散気効率比を算出する。
第１目標風量演算部３１ａ’は、系列１散気配管１８−１を通流し散気部６−１より系列１の好気槽（反応槽）４−１へ供給される空気の目標風量を算出する。第２目標風量演算部３１ｂ’’は、系列２散気配管１８−２を通流し散気部６−２より系列２の好気槽（反応槽）４−２へ供給される空気の目標風量を算出する。
散気効率比演算部３２’は、詳細後述するように、流量計（系列１）１１−１により計測される好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、流量計（系列２）１１−２により計測される好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される風量計測値、及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される風量計測値に基づき、系列２に対する系列１の散気効率比を算出する。
風量弁開度演算部３３’’は、ブロワ７と系列１の散気部６−１とを接続する系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１への開度指令値並びに、ブロワ７と系列２の散気部６−２とを接続する系列２散気配管１８−２に設置される風量弁８−２への開度指令値を算出する。なお、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、実施例２において図１１に示したステップＳ６１〜Ｓ６９までの処理に加え、詳細後述する処理を並行して実行し、系列２の好気槽（反応槽）への補正後の目標風量を算出する。
これら、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’’は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。なお、ここで演算結果又は演算過程のデータをＲＡＭに代えて記憶部３５に格納するよう構成しても良い。
本実施例の第２目標風量演算部３１ｂ’’は、まず、上述の実施例２において説明した図１１に示すステップＳ６１〜ステップＳ６９までの処理を実行し、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値を算出する。更に、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、並行して、以下の式（１７）、式（１８）に従い、系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が、系列１の好気槽（反応槽）４−１と同様になるような系列２への目標風量を演算する。系列毎に好気槽（反応槽）への下水（被処理水）の流入流量が異なると、アンモニア性窒素の除去量に相違が生じる恐れがある。そのため、式（１７）、式（１８）により算出した目標風量に対し、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１及び系列２流入配管１４−２に設置される流量計１１−２によりそれぞれ計測された、系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する下水（被処理水）の流入流量と系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する下水（被処理水）の流入流量との相違を補正する係数を乗ずることで、系列２への補正後の目標風量を求め設定する。
ここで、ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）［ｍ3／ｍｉｎ］：時刻ｔにおいて、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量、ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）［ｍ3／ｍｉｎ］：時刻ｔにおける系列２への目標風量設定値、ＤＯｉ（ｔ）［ｍｇ／Ｌ］：時刻ｔにおける系列ｉの好気槽（反応槽）４−ｉ内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値（ｉ＝１もしくは２）、Δｔ［ｍｉｎ］：データ採取間隔、ＫＰ［ｍ3（ｇａｓ）・ｍ3（ｗａｔｅｒ）／（ｇ・ｍｉｎ）］：比例ゲイン、Ｔｉ［ｍｉｎ］：積分時間である。
以下に、風量制御部３ｂを構成する、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’’による処理の詳細について説明する。
（第１目標風量演算部）
第１目標風量演算部３１ａ’は、実施例１と同様に、図３に示すステップＳ１１〜ステップＳ１５を実行し、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を算出する。
（散気効率比演算部）
図１４は、風量制御部３ｂを構成する散気効率比演算部３２’の処理フロー図である。
ステップＳ８１では、流量計（系列１）１１−１により計測される時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した系列１の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
（第１目標風量演算部）
第１目標風量演算部３１ａ’は、実施例１と同様に、図３に示すステップＳ１１〜ステップＳ１５を実行し、系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量を算出する。
（散気効率比演算部）
図１４は、風量制御部３ｂを構成する散気効率比演算部３２’の処理フロー図である。
ステップＳ８１では、流量計（系列１）１１−１により計測される時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した系列１の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿１（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列１）１９−１により計測される系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
ステップＳ８２では、流量計（系列２）１１−２により計測される時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して、計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を、内部バス３８を介して散気効率比演算部３２’へ転送する。これにより、散気効率比演算部３２’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２に流入する被処理水である下水の流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を取得する。また、散気効率比演算部３２’は、取得した流入流量の計測値Ｑｉｎ＿２（ｔ）を用いて、上述の式（５）の演算式を実行し、時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）算出すると共に、溶存酸素濃度計（系列２）１９−２により計測される系列２の好気槽（反応槽）４−２内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ２（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
続いて、ステップＳ８３では、散気効率比演算部３２’は、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測される時刻ｔにおける系列１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）及び系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測される時刻ｔにおける系列２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して取得する。
ステップ８４では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ８１にて算出した時刻ｔにおける系列１の酸素消費量の推定値ＡＯＲ１（ｔ）、取得された時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ１（ｔ）、及び、ステップＳ８３にて取得された時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）に基づき系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）を算出する。ここで、系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）は、上述の式（１１）〜式（１５）の演算式を実行することにより得られる。なお、式（１１）〜式（１５）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１１）〜式（１５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１１）〜式（１５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ８５では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ８２にて算出した時刻ｔにおける系列２の酸素消費量の推定値ＡＯＲ２（ｔ）、取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値ＤＯ２（ｔ）、及び、ステップＳ８３にて取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）に基づき系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）を算出する。ここで、系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）は、上述の式（１１）〜式（１５）の演算式を実行することにより得られる。なお、式（１１）〜式（１５）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１１）〜式（１５）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１１）〜式（１５）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ８６では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ８４にて算出した系列１の散気部６−１の散気効率を表す係数ｂ１（ｔ）を、ステップＳ８５にて算出した系列２の散気部６−２の散気効率を表す係数ｂ２（ｔ）で除した（除算した）値に基づき、散気効率比α（ｔ）を算出する。ここで、散気効率比α（ｔ）は、上述の式（１６）の演算式を実行数することにより得られる。式（１６）は予め記憶部３５に格納され、散気効率比演算部３２’が当該演算式である式（１６）を読み出し実行する。なお、これに代えて、予め式（１６）をプログラムとして組み込み、図示しないＲＯＭに格納する構成としても良い。
ステップＳ８７では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ８６にて算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ格納する。
（第２目標風量演算部）
図１５は、風量制御部３ｂを構成する第２目標風量演算部３１ｂ’’の処理フロー図であって、実施例２において図１１に示した処理と並行して実行される処理フローである。
図１５に示すように、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に設置される溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値を取得する（ステップＳ９１）。
ステップＳ８７では、散気効率比演算部３２’は、ステップＳ８６にて算出した散気効率比α（ｔ）を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域へ格納する。
（第２目標風量演算部）
図１５は、風量制御部３ｂを構成する第２目標風量演算部３１ｂ’’の処理フロー図であって、実施例２において図１１に示した処理と並行して実行される処理フローである。
図１５に示すように、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に設置される溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値を取得する（ステップＳ９１）。
続いて、ステップＳ９２では、系列２の好気槽（反応槽）４−２内に設置される溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、系列２の好気槽（反応槽）４−２内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ２（ｔ）の計測値を取得する。
ステップＳ９３では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、ステップ９２にて取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ２（ｔ）の計測値と、ステップＳ９１にて取得された系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値との差分ｅ（ｔ）を算出する。ここで、差分ｅ（ｔ）は上述の式（１８）を第２目標風量演算部３１ｂ’’が実行することにより算出される。
ステップＳ９３では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、ステップ９２にて取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ２（ｔ）の計測値と、ステップＳ９１にて取得された系列１の好気槽（反応槽）４−１内の時刻ｔにおける溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）ＤＯ１（ｔ）の計測値との差分ｅ（ｔ）を算出する。ここで、差分ｅ（ｔ）は上述の式（１８）を第２目標風量演算部３１ｂ’’が実行することにより算出される。
次に、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に予め格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ９４）。
ステップＳ９５では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、ステップＳ９３にて算出された差分ｅ（ｔ）と、ステップＳ９４にて記憶部３５より読み出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）に基づき、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）を算出する。ここで、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）は、上述の式（１７）を第２目標風量演算部３１ｂ’’が実行することにより算出される。
ステップＳ９５では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、ステップＳ９３にて算出された差分ｅ（ｔ）と、ステップＳ９４にて記憶部３５より読み出した時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）に基づき、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）を算出する。ここで、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）は、上述の式（１７）を第２目標風量演算部３１ｂ’’が実行することにより算出される。
続いて、系列１流入配管１４−１に設置される流量計１１−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、時刻ｔにおける系列１への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値を取得する（ステップＳ９６）。
ステップＳ９７では、系列２流入配管１４−２に設置される流量計１１−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、時刻ｔにおける系列２への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を取得する。
ステップＳ９７では、系列２流入配管１４−２に設置される流量計１１−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２へ流入する下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を、内部バス３８を介して第２目標風量演算部３１ｂ’’へ転送する。これにより、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、時刻ｔにおける系列２への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を取得する。
ステップＳ９８では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、ステップＳ９５にて算出された時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）、ステップＳ９６にて取得された時刻ｔにおける系列１への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値、及びステップＳ９７にて取得された時刻ｔにおける系列２への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値に基づき、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量（補正後）を算出する。ここで、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量（補正後）は、第２目標風量演算部３１ｂ’’が、時刻ｔにおける系列２への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿２（ｔ）の計測値を、時刻ｔにおける系列１への下水（被処理水）の流入流量Ｑｉｎ＿１（ｔ）の計測値で除した（除算した）値に基づき、系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）を補正することにより得られる。これにより、ステップＳ９５にて算出された系列２への目標風量が、系列１及び系列２へ流入する下水（被処理水）の流入流量の相違に基づき補正され、補正後の値が系列２への目標風量（補正後）として得られる。
ステップＳ９９では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、算出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ９９に代えて、算出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量を、内部バス３８を介して後述する風量弁開度演算部３３’’へ転送する構成としても良い。
（風量弁開度演算部）
図１６は、風量制御部３ｂを構成する風量弁開度演算部３３’’の処理フロー図である。
図１６に示すように、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ１０１）。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の第１目標風量演算部３１ａ’により算出された目標風量（図３）である。
ステップＳ１０２では、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）、すなわち、系列１散気配管１８−１内を通流する時刻ｔにおける風量計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量開度演算部３３’’へ転送する。これにより風量開度演算部３３’’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する。
ステップＳ９９では、第２目標風量演算部３１ｂ’’は、算出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量を、内部バス３８を介して記憶部３５の所定の記憶領域に格納する。なお、ステップＳ９９に代えて、算出した系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量を、内部バス３８を介して後述する風量弁開度演算部３３’’へ転送する構成としても良い。
（風量弁開度演算部）
図１６は、風量制御部３ｂを構成する風量弁開度演算部３３’’の処理フロー図である。
図１６に示すように、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す（ステップＳ１０１）。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の第１目標風量演算部３１ａ’により算出された目標風量（図３）である。
ステップＳ１０２では、系列１散気配管１８−１に設置される風量計１３−１により計測された、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）、すなわち、系列１散気配管１８−１内を通流する時刻ｔにおける風量計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を、内部バス３８を介して風量開度演算部３３’’へ転送する。これにより風量開度演算部３３’’は、時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）を取得する。
ステップＳ１０３では、風量弁開度演算部３３’’は、ステップＳ１０２にて得られた時刻ｔにおける系列１の好気槽（反応槽）４−１への風量計測値ＱＢ１（ｔ）と、ステップＳ１０１にて取得された系列１の好気槽（反応槽）４−１への目標風量設定値ＱＢ１＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ１（ｔ）を算出する。ここで、差分ｅ１（ｔ）は上述の式（１０）を風量弁開度演算部３３’’が実行することにより算出される。
ステップＳ１０４では、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の第２目標風量演算部３１ｂ’’により算出された補正後の目標風量設定値（図１５）である。
ステップＳ１０５では、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の実施例２において説明した図１１のステップＳ６８により系列２の目標風量設定値として格納された目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ、図１１のステップＳ６７により記憶部３５に格納された系列２の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）、及び、図１１のステップＳ６９により系列２の目標風量設定値として格納された目標風量の上限値ＱＢｍａｘ、のうちいずれか１つの値である。
ステップＳ１０４では、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の第２目標風量演算部３１ｂ’’により算出された補正後の目標風量設定値（図１５）である。
ステップＳ１０５では、風量弁開度演算部３３’’は、内部バス３８を介して記憶部３５へアクセスし、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）を読み出す。ここで、記憶部３５に格納される、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）は、上述の実施例２において説明した図１１のステップＳ６８により系列２の目標風量設定値として格納された目標風量の下限値ＱＢｍｉｎ、図１１のステップＳ６７により記憶部３５に格納された系列２の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）、及び、図１１のステップＳ６９により系列２の目標風量設定値として格納された目標風量の上限値ＱＢｍａｘ、のうちいずれか１つの値である。
ステップＳ１０６では、風量弁開度演算部３３’’は、ステップＳ１０４にて読み出された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）と、ステップＳ１０５にて読み出された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）とを比較する。比較の結果、補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）及び目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）のうち、より大きな風量となるいずれか一方を選択する。
ステップＳ１０７では、系列２散気配管１８−２に設置される風量計１３−２により計測された、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）、すなわち、系列２散気配管１８−２内を通流する時刻ｔにおける風量計測値は、入力Ｉ／Ｆ３６及び内部バス３８を介して計測値取得部３４に取り込まれる。計測値取得部３４は、取り込んだ時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を、内部バス３８を介して風量開度演算部３３’’へ転送する。これにより風量開度演算部３３’’は、時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）を取得する。
ステップＳ１０８では、風量弁開度演算部３３’’は、ステップＳ１０７にて取得された時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への風量計測値ＱＢ２（ｔ）と、ステップＳ１０６にて選択された系列２への補正後の目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）又は系列２への目標風量設定値ＱＢ２＿ｓｅｔ（ｔ）との差分ｅ１（ｔ）を算出する。ここで、差分ｅ１（ｔ）は上述の式（１０）により算出される。
ステップＳ１０９では、風量弁開度演算部３３’’は、系列１散気配管１８−１に設置される風量弁８−１の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ１（ｔ）、及び系列２散気配管１８―２に設置される風量弁８−２の時刻ｔにおける開度計測値ＶＯ２（ｔ）を、入力Ｉ／Ｆ３６、計測値取得部３４、及び内部バス３８を介して取り込む。
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９にて取り込まれた系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ１０３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ１０８にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３’’は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）により算出される。
ステップＳ１１１では、風量弁開度演算部３３’’は、ステップＳ１１０にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９にて取り込まれた系列１の風量弁８−１の開度計測値ＶＯ１（ｔ）、系列２の風量弁８−２の開度計測値ＶＯ２（ｔ）、ステップＳ１０３にて得られた差分ｅ１（ｔ）、及びステップＳ１０８にて得られた差分ｅ２（ｔ）に基づき、風量弁開度演算部３３’’は、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を算出する。ここで、系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度は、上述の式（９）により算出される。
ステップＳ１１１では、風量弁開度演算部３３’’は、ステップＳ１１０にて算出した系列１の風量弁８−１の開度及び系列２の風量弁８−２の開度を、それぞれ指令値として、内部バス３８及び出力Ｉ／Ｆ３７を介して系列１の風量弁８−１及び系列２の風量弁８−２へ出力する。
なお、本実施例では、図１５に示すように、第２目標風量演算部３１ｂ’’がステップＳ９１〜ステップＳ９９までを実行し、系列２の好気槽（反応槽）４−２への補正後の目標風量設定値を算出する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、図１５に示すステップＳ９５にて算出される、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様になるような系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）を、系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）として、記憶部３５に格納する構成としても良い。この場合、風量弁開度演算部３３’’の処理フローとして図１６に示すステップＳ１０４は、記憶部３５より系列２への目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）を読み出す処理となる。
また、本実施例では、水処理装置２の構成を実施例２の構成（図７）と同様としたが、これに代えて、図１に示す水処理装置２の構成において、更に、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１を設置すると共に、系列２の好気槽（反応槽）４−２内に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２を設置する構成としても良い。この場合、図１６に示すステップＳ１０５は、図５に示すステップＳ３７〜ステップＳ３９のうちの何れか１つの値が、記憶部３５から時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）として読み出される。
また、本実施例では、水処理装置２の構成を実施例２の構成（図７）と同様としたが、これに代えて、図１に示す水処理装置２の構成において、更に、系列１の好気槽（反応槽）４−１内に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−１を設置すると共に、系列２の好気槽（反応槽）４−２内に溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１９−２を設置する構成としても良い。この場合、図１６に示すステップＳ１０５は、図５に示すステップＳ３７〜ステップＳ３９のうちの何れか１つの値が、記憶部３５から時刻ｔにおける系列２の好気槽（反応槽）４−２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）として読み出される。
なお、本実施例では、目標風量ＱＢ２_ＤＯ（ｔ）として、時刻ｔにおいて系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）が同様となるような系列２への目標風量設定値ＱＢ２_ｓｅｔ（ｔ）を算出したが、系列２内の好気槽（反応槽）４−２内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）は、系列１の好気槽（反応槽）４−１内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）と同等、もしくは補正係数数を加算又は乗算した値としても良い。ここで、補正係数としては、例えば系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２へそれぞれ流入する下水（被処理水）の流入流量の比、または、系列１の好気槽（反応槽）４−１及び系列２の好気槽（反応槽）４−２内のそれぞれのＭＬＳＳ濃度の比を用いても良い。
上述の通り、風量制御部３ｂを構成する、第１目標風量演算部３１ａ’、第２目標風量演算部３１ｂ’’、散気効率比演算部３２’、及び風量弁開度演算部３３’’が動作することにより、水質計（例えば、アンモニア計）を用いた風量制御を実行している系列１の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の計測値に基づく方法と、水質計が設置される系列１の好気槽（反応槽）への目標風量設定値及び好気槽（反応槽）内における生物処理による酸素消費量の推定値に基づく方法の２通りの方法により、それぞれ、水質計が設置されない他の系列２への目標風量設定値を求め、当該求めた他の系列２への目標風量設定値のうち処理性能の観点からより安全側の目標風量設定値を選択することで、処理水の水質を良好に保つことができる。
本実施例によれば、実施例１及び実施例２の効果に加え、水処理装置の処理性能の観点からより安全側の目標風量設定値を選択することで、処理水の水質を良好に維持することが可能となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
１・・・水処理システム
２・・・水処理装置
３，３ａ，３ｂ・・・風量制御部
４−１，４−２・・・好気槽（反応槽）
５−１，５−２・・・最終沈殿池
６−１，６−２・・・散気部
７・・・ブロワ
８−１，８−２・・・風量弁
９−１，９−２・・・返送ポンプ
１０・・・アンモニア計
１１−１，１１−２・・・流量計
１２−１，１２−２・・・圧力計
１３−１，１３−２・・・風量計
１４・・・流入配管
１４−１・・・系列１流入配管
１４−２・・・系列２流入配管
１５−１・・・系列１流出配管
１５−２・・・系列２流出配管
１６−１，１６−２・・・活性汚泥
１７−１・・・系列１返送汚泥配管
１７−２・・・系列２返送汚泥配管
１８−１・・・系列１散気配管
１８−２・・・系列２散気配管
１９−１，１９−２・・・溶存酸素濃度計（ＤＯ計）
３１ａ，３１ａ’・・・第１目標風量演算部（系列１）
３１ｂ，３１ｂ’, ３１ｂ’’・・・第２目標風量演算部（系列２）
３２，３２’・・・散気効率比演算部
３３，３３’，３３’’・・・風量弁開度演算部
３４・・・計測値取得部
３５・・・記憶部
３６・・・入力Ｉ／Ｆ
３７・・・出力Ｉ／Ｆ
３８・・・内部バス
２・・・水処理装置
３，３ａ，３ｂ・・・風量制御部
４−１，４−２・・・好気槽（反応槽）
５−１，５−２・・・最終沈殿池
６−１，６−２・・・散気部
７・・・ブロワ
８−１，８−２・・・風量弁
９−１，９−２・・・返送ポンプ
１０・・・アンモニア計
１１−１，１１−２・・・流量計
１２−１，１２−２・・・圧力計
１３−１，１３−２・・・風量計
１４・・・流入配管
１４−１・・・系列１流入配管
１４−２・・・系列２流入配管
１５−１・・・系列１流出配管
１５−２・・・系列２流出配管
１６−１，１６−２・・・活性汚泥
１７−１・・・系列１返送汚泥配管
１７−２・・・系列２返送汚泥配管
１８−１・・・系列１散気配管
１８−２・・・系列２散気配管
１９−１，１９−２・・・溶存酸素濃度計（ＤＯ計）
３１ａ，３１ａ’・・・第１目標風量演算部（系列１）
３１ｂ，３１ｂ’, ３１ｂ’’・・・第２目標風量演算部（系列２）
３２，３２’・・・散気効率比演算部
３３，３３’，３３’’・・・風量弁開度演算部
３４・・・計測値取得部
３５・・・記憶部
３６・・・入力Ｉ／Ｆ
３７・・・出力Ｉ／Ｆ
３８・・・内部バス
Claims (9)
- 少なくとも好気槽を含む反応槽と、前記好気槽に設けられた散気部を有する複数の系列を備え、前記複数の系列全てに設けられ前記散気部の散気効率を所定の周期にて推定又は計測する散気特性取得部と、一の系列の前記好気槽に設置される水質計と、各系列の前記散気部へ空気を供給するブロワと、を有する水処理装置と、
前記ブロワより各系列の散気部へ供給される空気の風量を制御する風量制御部と、を備え、
前記風量制御部は、
前記水質計の計測値に基づき前記一の系列への目標風量を求める第１目標風量演算部と、
前記散気特性取得部より得られる推定又は計測された散気効率に基づき、前記一の系列の散気部に対する前記水質計を有さない他の系列の散気部の散気効率比を求める散気効率比演算部と、
少なくとも、前記一の系列への目標風量及び前記散気効率比に基づき、前記他の系列への目標風量を求める第２目標風量演算部と、を有することを特徴とする水処理システム。 - 請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記散気特性取得部は、前記ブロワと前記散気部とを接続する散気配管のうち前記散気部側に設置される圧力計を有し、前記圧力計により計測される前記散気部の圧力損失に基づき当該散気部の散気効率を取得することを特徴とする水処理システム。 - 請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記水処理装置は、各系列の前記反応槽へ流入する被処理水の流量を計測する流量計又は前記被処理水の流量を推定する流量推定部と、前記ブロワと前記散気部とを接続する散気配管のうち前記ブロワ側に設置される風量計と、を備え、
前記散気特性取得部は、前記複数の系列全てに設置され前記好気槽の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計を有し、
前記散気効率比演算部は、少なくとも、前記反応槽へ流入する被処理水の流量及び前記風量計による風量計測値並びに前記溶存酸素濃度計による溶存酸素濃度に基づき、前記散気効率比を求めることを特徴とする水処理システム。 - 請求項３に記載の水処理システムにおいて、
前記第２目標風量演算部は、前記一の系列及び前記他の系列の溶存酸素濃度計測値が同様となる前記他の系列への目標風量を求め、前記一の系列及び前記他の系列の前記反応槽へ流入する被処理水の流量に基づき、前記他の系列への目標風量を補正することを特徴とする水処理システム。 - 請求項４に記載の水処理システムにおいて、
前記風量制御部は、
前記第２目標風量演算部により得られる、前記一の系列への目標風量及び前記散気効率比に基づき求められた前記他の系列への目標風量と、前記一の系列及び前記他の系列の前記反応槽へ流入する被処理水の流量に基づき補正された前記他の系列への補正後の目標風量を比較し、より大きい値を示す一方を選択し前記他の系列への目標風量とすることを特徴とする水処理システム。 - 請求項２に記載の水処理システムにおいて、
前記風量制御部は、予め前記他の系列への目標風量の上限値及び下限値を格納する記憶部を備え、
前記第２目標風量演算部は、
前記一の系列への目標風量及び前記散気効率比に基づき求めた前記他の系列の目標風量と前記記憶部に格納される目標風量の上限値及び下限値を比較し、
前記求めた他の系列の目標風量が前記下限値以下の場合、前記下限値を前記他の系列の目標風量として前記記憶部へ格納し、
前記求めた他の系列の目標風量が前記上限値以上の場合、前記上限値を前記他の系列の目標風量として前記記憶部へ格納し、
前記求めた他の系列の目標風量が前記下限値より大きく前記上限値より小さい場合、前記求めた他の系列の目標風量を前記記憶部へ格納することを特徴とする水処理システム。 - 請求項６に記載の水処理システムにおいて、
前記記憶部へ予め格納される前記他の系列への目標風量の上限値は、前記他の系列の好気槽内の活性汚泥による要求酸素量又は前記ブロワの消費電力により設定され、
前記記憶部へ予め格納される前記他の系列への目標風量の下限値は、前記他の系列の好気槽内の活性汚泥が前記散気部を介して前記散気配管へ逆流することを防止し得る風量に設定されることを特徴とする水処理システム。 - 請求項２乃至請求項７のうち、いずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
前記水質計は、アンモニア性窒素濃度、硝酸性窒素濃度、全窒素濃度、リン酸性リン濃度、全リン濃度、生物化学的酸素要求量、及び全有機炭素のうちいずれか一つを計測する計測器であることを特徴とする水処理システム。 - 請求項８に記載の水処理システムにおいて、
前記水質計は、アンモニア性窒素濃度を計測する計測器であり、
前記水質計の設置位置が、前記一の系列の全ての前記好気槽のうち下流側から０〜５０％の位置であることを特徴とする水処理システム。
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