JP7122989B2

JP7122989B2 - 水処理プラント運転支援装置及び水処理プラント

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Publication number: JP7122989B2
Application number: JP2019049273A
Authority: JP
Inventors: 佳記西田; 伊智朗圓佛; 暁佐々木; 正美畑山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: JP2020151611A

Description

本発明は、活性汚泥を使用する水処理プラントの水処理プラント運転支援装置及び水処理プラントに関する。

下水処理場では、一般的に以下の手順で下水を処理する。

まず、沈砂池や最初沈殿池にて、下水中の固形分を除去する。最初沈殿池にて除去される固形分は、最初沈殿池汚泥として、汚泥処理へ移送される。また、最初沈殿池にて固形分が除去された最初沈殿池流出水は、反応槽にて微生物（活性汚泥）の働き（生物処理）により、有機物、窒素、リンが除去される。

その後、最終沈殿池にて、活性汚泥を沈殿させ、その上澄み水（以下、処理水と称する）を消毒し、公共用水域へ放流する。最終沈殿池にて沈殿し、処理水と分離された活性汚泥は、反応槽へ返送され、再び、下水処理に使用される。

また、下水と雨水とを同一の管を使用して、下水処理場へ集約する合流式下水道では、一般的に以下の手順で下水を処理する。

つまり、雨天時に、最大計画水量を超過する下水は、簡易処理として、最初沈殿池にて固形分が除去された後に消毒され、そして、簡易処理水として、公共用水域へ放流される。

簡易処理水は、生物処理が実施されずに、公共用水域へ放流されるため、下水処理が不十分となる可能性が高く、放流先である公共用水域における水質悪化が懸念される。

そこで、こうした本技術分野の背景技術として、非特許文献１がある。非特許文献１には、可能な限り生物処理を実施し、簡易処理水を減少させる雨天時下水活性汚泥処理法が、記載されている。そして、非特許文献１には、この雨天時下水活性汚泥処理法により、放流汚濁負荷量を低減することができることが記載されている。

また、こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１８－１１８１８４号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合であっても、生物処理量を最大限確保しつつ、活性汚泥の流出を抑制する水処理制御装置及び水処理システムが記載されている（要約参照）。

そして、この特許文献１には、最初沈殿池から流入する被処理水を活性汚泥により処理する反応槽、最終沈殿池、簡易処理水を放流するためのバイパス配管、及び、流量調整弁を有する水処理システムが記載され、更に、反応槽へ流入する被処理水の流量を計測する流量計、反応槽の活性汚泥濃度を計測するＭＬＳＳ計と、ＭＬＳＳ計により計測される活性汚泥濃度計測値に基づき、反応槽へ流入する被処理水の流量上限値を算出する流量上限値算出部、流量上限値を超過せぬよう流量調整弁の開度を制御する流量調整弁開度制御部を有する水処理制御装置が記載されている（要約参照）。

特開２０１８－１１８１８４号公報

山本高弘ほか、大阪市における既存施設を利用した合流式下水道の改善、環境システム計測制御学会誌、第１０巻第２号（２００５年）

非特許文献１及び特許文献１には、放流汚濁負荷量を低減し、活性汚泥の流出を抑制することが記載されている。

しかし、非特許文献１及び特許文献１には、最終沈殿池における活性汚泥の滞留に伴う時間遅れについては記載されていない。例えば、現在の処理水の懸濁物質濃度が問題ない範囲であった場合には、反応槽に流入する水量を維持する運転を継続する。しかし、その後、短時間で、処理水の懸濁物質濃度が基準値を超過する可能性もある。

そこで、本発明は、少なくとも１つ以上の運転条件において、将来の処理水の懸濁物質濃度などの汚泥流出指標を推定し、表示する水処理プラント運転支援装置及び水処理プラントを提供する。

上記課題を解決するため、本発明の水処理プラント運転支援装置は、反応槽の活性汚泥濃度を推定する活性汚泥濃度推定部と、反応槽へ流入する反応槽流入水の流量を推定する反応槽流入水流量推定部と、最終沈殿池から引き抜かれる引抜汚泥量を推定する引抜汚泥流量推定部と、最終沈殿池から流出する処理水のＳＳ濃度である汚泥流出指標を推定する汚泥流出指標推定部と、汚泥流出指標推定部にて推定される汚泥流出指標を表示する表示部と、を有し、更に、活性汚泥濃度推定部と、反応槽流入水流量推定部と、引抜汚泥流量推定部と、の過去から現在までの出力値、及び、反応槽のＭＬＳＳ濃度、反応槽流入水の流量、引抜汚泥量の将来の推定値に基づいて、最終沈殿池に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値を推定し、予め設定する対応関係に基づいて、最終沈殿池に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値から、将来の処理水のＳＳ濃度を推定する流出汚泥濃度推定部を有し、表示部が、処理水のＳＳ濃度である汚泥流出指標と共に、流出汚泥濃度推定部にて推定される将来の処理水のＳＳ濃度を表示することを特徴とする。

そして、本発明の水処理プラントは、本発明の水処理プラント運転支援装置を有するものである。

本発明によれば、少なくとも１つ以上の運転条件において、将来の処理水の懸濁物質濃度などの汚泥流出指標を推定し、表示する水処理プラント運転支援装置及び水処理プラントを提供することができる。

なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、下記の実施例の説明により明らかにされる。

実施例１に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。実施例１に係る処理水１０４の懸濁物質濃度の推定フローを示すフローチャートである。実施例１に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。実施例２に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。実施例２に係る将来の処理水１０４の懸濁物質濃度及び懸濁物質濃度の上限値に到達する時刻の推定フローを示すフローチャートである。実施例２に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。実施例３に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。実施例３に係る処理水１０４の懸濁物質濃度の推定フローを示すフローチャートである。実施例３に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。

以下、図面を使用して、本発明の実施例を説明する。なお、同一又は類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。

図１は、実施例１に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。

本実施例に記載する水処理装置（水処理プラント）Ｓは、標準活性汚泥法を使用し、反応槽にて微生物（活性汚泥）の働き（生物処理）により、有機物を除去するものである。

なお、本実施例では、標準活性汚泥法を使用する水処理装置Ｓを説明するが、例えば、嫌気好気活性汚泥法や循環式硝化脱窒法など、反応槽及び最終沈殿池を有する水処理装置であれば、本発明を適用することができる。

この水処理装置Ｓは、最初沈殿池１と、反応槽の一形態である好気槽２と、最終沈殿池３と、を有する。そして、この水処理装置Ｓは、後述する水処理プラント運転支援装置を有する。

最初沈殿池１には、下水（被処理水）１００が流入する。最初沈殿池１では、流入した下水１００中の固形分（最初沈殿池汚泥）が沈殿し、固形分と上澄み水とを分離する。その上澄み水（最初沈殿池流出水）１０６（一部又は全て）は、好気槽流入水１０１として、好気槽２に流入する。最初沈殿池流出水１０６の一部は消毒され、簡易処理水１０２として、系外（例えば、公共用水域）に放流される場合がある。

好気槽（反応槽）２には、好気槽流入水１０１と返送汚泥１０３とが流入する。好気槽２では、返送汚泥（活性汚泥）１０３に生存する好気性従属栄養細菌（微生物）により、生物処理（有機物酸化等）が実施される。また、好気槽２には、散気部４が設置される。そして、散気部４には、ブロワ５が接続され、好気槽２に空気が供給される。

最終沈殿池３には、好気槽２から流出する好気槽流出水（最終沈殿池流入水）が流入する。最終沈殿池３では、流入した好気槽流出水中の固形分（活性汚泥）が沈殿し、固形分と上澄み水（処理水１０４）とを分離する。その処理水１０４は消毒され、系外（例えば、公共用水域）に放流される。つまり、処理水１０４は、最終沈殿池３から流出する。

また、最終沈殿池３には、傾斜板１８が設置される。傾斜板１８は、活性汚泥の沈殿効率を向上させる。傾斜板１８を設置することにより、好気槽流入水１０１の流量を増加させることができる。なお、本実施例では、最終沈殿池３に傾斜板１８を設置するが、この傾斜坂１８は、必ずしも設置されなくともよい。

また、処理水１０４と分離された一部の活性汚泥は、返送汚泥１０３として、返送汚泥ポンプ６により、好気槽２へ返送され、再度、生物処理に使用される。残りの活性汚泥は、余剰汚泥１０５として、余剰汚泥ポンプ７により、汚泥処理へ移送される。

また、本実施例に記載する水処理装置Ｓは、各種センサを有する。

最初沈殿池１と好気槽２とを接続する流路には、好気槽流入水１０１の流量を計測する流量計８が設置される。なお、本実施例では、流量計８を設置し、好気槽流入水１０１の流量を計測するが、例えば、最初沈殿池流出水１０６の流量（図示しない流量計により計測）から簡易処理水１０２の流量（図示しない流量計により計測）を減算し、好気槽流入水１０１の流量を算出してもよいし、下水１００の流量（図示しない流量計により計測）から最初沈殿池１の引抜汚泥量（図示しない計測計により計測）及び簡易処理水１０２の流量を減算し、好気槽流入水１０１の流量を算出してもよい。

このように、好気槽流入水１０１の流量は、計測又は算出により、設定される。これらを総称して、好気槽流入水流量推定部と称することができる。つまり、例えば、流量計８は、好気槽流入水流量推定部である。

好気槽２には、好気槽２の活性汚泥（以下、ＭＬＳＳ（ＭｉｘｅｄＬｉｑｕｏｒＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄ）と称する）濃度を計測するＭＬＳＳ濃度計９が設置される。なお、本実施例では、ＭＬＳＳ濃度計９を設置し、好気槽２のＭＬＳＳ濃度を計測するが、例えば、返送汚泥１０３又は余剰汚泥１０５の汚泥濃度、好気槽流入水１０１の流量、返送汚泥１０３又は余剰汚泥１０５の流量、に基づいて、好気槽２のＭＬＳＳ濃度を算出（推定）してもよい。

このように、好気槽２のＭＬＳＳ濃度は、計測又は算出（推定）により、設定される。これらを総称して、ＭＬＳＳ濃度推定部と称することができる。つまり、例えば、ＭＬＳＳ濃度計９は、ＭＬＳＳ濃度推定部である。

返送汚泥１０３の流路には、返送汚泥１０３の流量を計測する返送汚泥流量計１０が設置される。

余剰汚泥１０５の流路には、余剰汚泥１０５の流量を計測する余剰汚泥流量計１１が設置される。

なお、本実施例では、返送汚泥流量計１０及び余剰汚泥流量計１１を設置し、返送汚泥１０３の流量及び余剰汚泥１０５の流量を、それぞれ計測するが、例えば、返送汚泥流量計１０を設置し、最終沈殿池３の引抜汚泥量（図示しない計測計により計測）から、返送汚泥１０３の流量を減算し、余剰汚泥１０５の流量を算出してもよいし、余剰汚泥流量計１１を設置し、最終沈殿池３の引抜汚泥量から、余剰汚泥１０５の流量を減算し、返送汚泥１０３の流量を算出してもよい。

このように、返送汚泥１０３の流量及び余剰汚泥１０５の流量は、計測又は算出により、設定される。これらを総称して、引抜汚泥流量推定部と称することができる。つまり、例えば、返送汚泥流量計１０及び余剰汚泥流量計１１は、引抜汚泥流量推定部である。

最終沈殿池３の下流側の処理水１０４の流路には、処理水１０４の懸濁物質（以下、ＳＳ（ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ）と称する）濃度を計測するＳＳ濃度計１２が設置される。

なお、本実施例では、ＳＳ濃度計１２を設置し、処理水１０４のＳＳ濃度を計測するが、例えば、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、好気槽流入水１０１の流量、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量を使用して、過去から現在までの処理水１０４のＳＳ濃度を推定（算出）してもよい。

このように、処理水１０４のＳＳ濃度は、計測又は推定（算出）により、設定される。これらを総称して、汚泥流出指標推定部と称することができる。つまり、例えば、ＳＳ濃度計１２は、汚泥流出指標推定部である。また、例えば、後述の流出汚泥濃度推定部１３も、汚泥流出指標推定部である。

このように、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、好気槽（反応槽）２のＭＬＳＳ濃度を推定するＭＬＳＳ濃度推定部と、好気槽２へ流入する好気槽（反応槽）流入水１０１の流量を推定する好気槽（反応槽）流入水流量推定部と、最終沈殿池３から引き抜かれる引抜汚泥量を推定する引抜汚泥流量推定部と、汚泥流出指標（例えば、処理水１０４のＳＳ濃度や汚泥界面高さ）を推定する汚泥流出指標推定部と、を有する。

そして、汚泥流出指標推定部が、ＭＬＳＳ濃度推定部と、好気槽流入水流量推定部と、引抜汚泥流量推定部と、の出力値に基づいて、将来の汚泥流出指標を推定するものである。

また、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、流出する汚泥の濃度を推定する流出汚泥濃度推定部１３、処理水１０４のＳＳ濃度計測値（過去及び現在）（算出値の場合もある。以下、同様）及び処理水１０４のＳＳ濃度推定値（将来）を表示する表示部１４を有する。

つまり、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、流出汚泥濃度推定部１３と、汚泥流出指標推定部にて推定される汚泥流出指標を表示する表示部１４と、を有する。

流出汚泥濃度推定部１３は、流量計８、ＭＬＳＳ濃度計９、返送汚泥流量計１０、余剰汚泥流量計１１に接続され、これらセンサが計測する計測値（好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量）を使用し、過去から現在までの計測値（算出値の場合もある。以下、同様）と将来の推定値（設定値）を設定し、そして、過去から現在までの計測値と将来の推定値（設定値）とに基づいて、将来の処理水１０４のＳＳ濃度を推定する。

表示部１４は、ＳＳ濃度計１２と流出汚泥濃度推定部１３とに接続され、ＳＳ濃度計１２にて計測される処理水１０４のＳＳ濃度（ＳＳ濃度計測値）と、流出汚泥濃度推定部１３にて推定される将来の処理水１０４のＳＳ濃度（ＳＳ濃度推定値）と、を表示する。

図２は、実施例１に係る処理水１０４の懸濁物質濃度の推定フローを示すフローチャートである。

ここでは、流出汚泥濃度推定部１３における将来の処理水１０４のＳＳ濃度の推定方法を説明する。

最初に、Ｓ１０１において、処理水１０４のＳＳ濃度を推定する推定対象期間（時刻ｔ～時刻ｔ＋ｎ・Δｔ）を設定する。なお、ｎは任意の整数とし、必要とする推定対象期間に基づき設定する。

次に、Ｓ１０２において、現時刻ｔにおける、計測値（好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量）を、例えば、流量計８、ＭＬＳＳ濃度計９、返送汚泥流量計１０、余剰汚泥流量計１１から入力する。

次に、Ｓ１０３において、Ｓ１０２において取得した現時刻ｔにおける計測値に基づいて、推定対象期間における好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量のそれぞれの推定値（設定値）を推定（設定）する。なお、本実施例では、好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量の推定対象期間中の推定値（設定値）として、現時刻ｔで計測された計測値（例えば、好気槽流入水１０１の流量（３００m³/h）、好気槽２のＭＬＳＳ濃度（１５００mg/L）、返送汚泥１０３の流量（１００m³/h）、余剰汚泥１０５の流量（１m³/min）を使用し、それぞれの推定値（設定値）を推定（設定）する。

また、本実施例では、好気槽流入水１０１の流量、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度について、推定対象期間中の推定値（設定値）として、現時刻ｔにおける推定値（設定値）を使用するが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、将来の好気槽流入水１０１の流量に、運転管理者が、予め設定した計画水量を、使用してもよい。将来の好気槽２のＭＬＳＳ濃度に、将来の好気槽流入水１０１の流量の増加（減少）に伴い、減少（増加）する濃度を、使用してもよい。将来の返送汚泥１０３の流量や将来の余剰汚泥１０５の流量は、一定値を使用してもよいし、将来の好気槽流入水１０１の流量に比例するような流量を、使用してもよい。

次に、Ｓ１０４において、過去から現在までの計測値（好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量）、及び、推定対象期間（将来）における推定値（設定値）に基づいて、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値を推定する。

最後に、Ｓ１０５において、予め設定する対応関係に基づいて、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値から、処理水１０４のＳＳ濃度を推定する。この対応関係としては、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値と処理水１０４のＳＳ濃度との関係を示す関係式（統計的な処理）を使用してもよいし、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値と処理水１０４のＳＳ濃度との関係を、表などに保存し、この保存された表などを使用してもよい。

ここで、Ｓ１０４において、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定方法について説明する。

単位時間当たりに最終沈殿池３に流入する活性汚泥を１つの汚泥柱とみなし、汚泥柱の位置の情報、汚泥柱の汚泥濃度の情報、汚泥界面高さを、計算周期ごとに更新する。

汚泥柱の位置については、押出し流れの概念に基づいて、流入水の流量に比例した距離だけ、汚泥柱は水平方向に移動するものとする。

汚泥柱の汚泥濃度については、汚泥界面高さに反比例して上昇するものとする。

そして、汚泥界面高さは、式（１）にて算出される界面下降速度V_downに基づいて、下降するものとする。

各時刻における水平方向及び鉛直方向の変化を追跡し、最終沈殿池３の最下流部に到達した時刻における汚泥界面高さを、式（１）を使用して、算出する。

ここで、V_down(ｔ)(m/h)は、時刻ｔにおける界面下降速度、X(ｔ)(g/L)は、時刻ｔにおける汚泥柱の汚泥濃度、Q_in(ｔ)(m³/h)は、時刻ｔにおける好気槽流入水１０１の流量、Q_r(ｔ)(m³/h)は、時刻ｔにおける返送汚泥１０３の流量、Q_ex(ｔ)(m³/h)は、時刻ｔにおける余剰汚泥１０５の流量、A(m²)は、最終沈殿池３の表面積、V_o(m/h)、k(L/g)(m³/h)は、係数である。

なお、本実施例では、式（１）における係数V_o(m/h)、k(L/g)(m³/h)は、一定値を使用しているが、雨天時における活性汚泥の沈降性の変化を考慮して、係数を設定してもよい。活性汚泥の沈降性とは、好気槽２における微生物の特性を示すものである。また、ＳＳ濃度計１２にて計測される処理水１０４のＳＳ濃度（ＳＳ濃度計測値）と、流出汚泥濃度推定部１３にて推定される処理水１０４のＳＳ濃度（ＳＳ濃度推定値）と、の差分に基づいて、係数を補正してもよい。

そして、この界面下降速度V_downに基づいて、時刻ｔにおける汚泥界面高さを算出する。

図３は、実施例１に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。

表示部１４は、例えば、左側に「現在の運転情報」を、右側に「将来の処理水ＳＳ濃度予測」を、表示する。

「現在の運転情報」として、現時刻ｔにおける、好気槽流入水１０１の流量である好気槽流入水流量、返送汚泥１０３の流量である返送汚泥流量、余剰汚泥１０５の流量である余剰汚泥流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度である好気槽ＭＬＳＳ濃度、処理水１０４のＳＳ濃度である処理水ＳＳ濃度（ＳＳ濃度計測値）を、表示する。

なお、好気槽流入水流量、返送汚泥流量、余剰汚泥流量、好気槽ＭＬＳＳ濃度、処理水ＳＳ濃度は、それぞれ、現時刻ｔにおける、計測値（好気槽流入水１０１の流量、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度）である。

「将来の処理水ＳＳ濃度予測」として、例えば、好気槽流入水流量のグラフや処理水ＳＳ濃度のグラフを表示する。

好気槽流入水流量のグラフは、好気槽流入水１０１の流量の計測値の時間変化を示すものであり、過去から現在（現時刻ｔ）までの計測値（好気槽流入水１０１の流量）と将来（時刻ｔ＋ｎ・Δｔ）の推定値（好気槽流入水１０１の流量）とが表示される。なお、本実施例では、現在（現時刻ｔ）から将来（時刻ｔ＋ｎ・Δｔ）までの好気槽流入水１０１の流量（推定値（設定値））は一定（増加や減少はなし）と推定（設定）される。

処理水ＳＳ濃度のグラフは、将来の処理水１０４のＳＳ濃度予測に関する情報であり、処理水１０４のＳＳ濃度の計測値及び推定値の時間変化を示すものである。つまり、過去から現在（現時刻ｔ）までの計測値（処理水１０４のＳＳ濃度）と将来（時刻ｔ＋ｎ・Δｔ）の推定値（処理水１０４のＳＳ濃度）とが表示される。

つまり、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、生物処理が実施される好気槽２に流入する好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、好気槽２から流出する好気槽流出水が流入する最終沈殿池３にて分離される活性汚泥の流量（返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量）、に基づいて、汚泥流出指標（例えば、処理水１０４のＳＳ濃度又は／及び汚泥界面高さ）を推定する流出汚泥濃度推定部１３と、流出汚泥濃度推定部１３にて推定される汚泥流出指標を表示する表示部１４と、を有する。

このように、本実施例では、現時刻（現在）の処理水１０４のＳＳ濃度は問題ない範囲であったため、好気槽２に流入する好気槽流入水１０１の水量を維持する運転を継続する。しかし、その後、将来の処理水１０４のＳＳ濃度が上昇することがわかる。

つまり、本実施例では、運転管理者に、現在の運転を継続した場合には、将来の処理水１０４のＳＳ濃度が上昇することを、早期に、示唆することができる。

このように、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、雨天時の合流式下水道において、例えば、運転管理者に、将来の処理水１０４のＳＳ濃度の上昇を、早期に、示唆することができ、運転管理者は、簡易処理水１０２の流量を増加させ、好気槽流入水１０１の流量を減少させるなどの、運転条件を切り替えて、公共用水域への汚泥流出を抑制することができる。これにより、雨天時の合流式下水道において、特に、公共用水域における水質悪化の懸念が払拭される。

なお、本実施例では、汚泥流出指標として、処理水１０４のＳＳ濃度を使用するが、汚泥流出指標として、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さを使用してもよい。汚泥流出指標として、汚泥界面高さを使用する場合、式（１）を使用して、汚泥界面高さを算出してもよいし、汚泥界面高さを計測する汚泥界面高さ計測計を最終沈殿池３に設置して、汚泥界面高さを計測してもよい。

また、計測値（好気槽流入水１０１の流量、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度）を使用して、過去から現在まで、及び、推定対象期間における汚泥界面高さを推定（算出）してもよい。

また、本実施例では、表示部１４に、現在の運転情報、特に、現在の処理水ＳＳ濃度を表示するが、これに加えて、将来（任意の時刻）の処理水ＳＳ濃度を表示してもよい。

このように、本実施例に記載する水処理プラントの運転支援装置は、雨天時であっても、最終沈殿池３における活性汚泥の滞留に伴う時間遅れを考慮することができ、生物処理が実施される水量、つまり、好気槽流入水１０１の水量を、最大化すると共に、活性汚泥の系外（例えば、公共用水域）への流出を抑制することができる。

また、本実施例に記載する水処理プラントの運転支援装置は、将来の処理水１０４のＳＳ濃度の上昇を、早期に、示唆することができるため、将来の処理水１０４のＳＳ濃度の上昇を抑制することができる。

また、雨天時の下水処理において、活性汚泥の系外への流出の抑制と、生物処理が実施される水量の増加と、を実現できる。

このように、本実施例によれば、将来の汚泥流出指標を推定することができる。これにより、運転管理者は、将来の汚泥流出指標の変化を早期に把握することができると共に、適切な運転条件を選択することができ、雨天時の下水処理において、汚泥流出の抑制と生物処理が実施される水量の増加を、安定的に、両立することができる。

実施例１では、流出汚泥濃度推定部１３において、将来の処理水１０４のＳＳ濃度を推定し、表示部１４において、将来の処理水１０４のＳＳ濃度を表示する。

実施例２では、実施例１の構成に加えて、予め設定した処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に、処理水１０４のＳＳ濃度が到達する時刻を算出し、表示部１４において、その時間も表示する。

図４は、実施例２に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。

以下、実施例１（図１）と異なる点について説明する。

流出汚泥上限設定部１５は、流出汚泥濃度推定部１３と接続する。流出汚泥上限設定部１５は、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値を設定する。流出汚泥濃度推定部１３は、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻を算出する。

表示部１４は、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻として、「上限値到達時刻」を表示する。

図５は、実施例２に係る将来の処理水１０４の懸濁物質濃度及び懸濁物質濃度の上限値に到達する時刻の推定フローを示すフローチャートである。

以下、実施例１（図２）と異なる点について説明する。

最初に、Ｓ２０１において、推定対象期間に加えて、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値を設定する。

そして、Ｓ２０２～Ｓ２０５（Ｓ１０２～Ｓ１０５と同様）が実施される。

最後に、Ｓ２０６において、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻を算出する。

図６は、実施例２に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。

以下、実施例１（図３）と異なる点について説明する。

表示部１４は、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻として、「上限値到達時刻」も表示する。

本実施例では、１０：３０（３０分後）に、処理水１０４のＳＳ濃度が処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達することが表示される。つまり、現時刻（現在）の処理水１０４のＳＳ濃度は問題ない範囲であったため、好気槽２に流入する好気槽流入水１０１の水量を維持する運転を継続する場合、現時刻から３０分後に、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達することがわかる。

このように、運転管理者に、処理水１０４のＳＳ濃度が処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻を、定量的に、示唆することができるため、運転管理者は、より早期に、運転条件を切り替えることができる。

なお、本実施例では、汚泥流出指標として、処理水１０４のＳＳ濃度を使用するが、実施例１と同様に、汚泥流出指標として、最終沈殿池３に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さを使用してもよい。この場合、流出汚泥上限設定部１５は、汚泥界面高さの上限値を設定する。

また、流出汚泥濃度推定部１３は、Ｓ２０４において、汚泥界面高さが、汚泥界面高さの上限値に到達する時刻を算出する。

なお、本実施例では、表示部１４において、推定対象期間における処理水１０４のＳＳ濃度の表示は、一様（点線）であるが、例えば、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻以降の、処理水１０４のＳＳ濃度の表示を、変化（例えば、実線や鎖線、色の変更など）させてもよい。

つまり、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、流出汚泥濃度推定部１３、表示部１４に加えて、汚泥流出指標（例えば、処理水１０４のＳＳ濃度又は／及び汚泥界面高さ）の上限値を設定する流出汚泥上限設定部１５を有する。

そして、流出汚泥濃度推定部１３は、汚泥流出指標が、汚泥流出指標の上限値に到達する時刻を算出する。また、表示部１４は、汚泥流出指標の上限値に到達する時刻として、「上限値到達時刻」も表示する。

このように、運転管理者に、汚泥流出指標が汚泥流出指標の上限値に到達する時刻を、定量的に、示唆することができるため、運転管理者は、より早期に、運転条件を切り替えることができる。

実施例３では、実施例２の構成に加えて、更に、降雨情報取得部１６及び将来流入水量推定部１７を有する。

そして、実施例１及び実施例２では、１つの運転条件のもと、将来の処理水１０４のＳＳ濃度の変化を推定し、表示する。一方、本実施例では、複数の運転条件のもと、将来の処理水１０４のＳＳ濃度の変化を推定し、表示する。

図７は、実施例３に係る水処理装置Ｓの構成を示す構成図である。

以下、実施例２（図４）と異なる点について説明する。

降雨情報取得部１６は、下水処理の区域における降雨量などの降雨情報を取得する。

将来流入水量推定部１７は、流量計８と降雨情報取得部１６とに接続する。将来流入水量推定部１７では、流量計８が計測する好気槽流入水１０１の流量と、降雨情報取得部１６が取得する降雨情報と、を使用して、複数の運転情報の推定方法に基づき、将来の好気槽流入水１０１の流量を推定する。なお、例えば、将来流入水量推定部１７は、好気槽流入水流量推定部である。

複数の運転情報の推定方法としては、例えば、好気槽流入水１０１の流量として、（１）最初沈殿池流出水１０６の全流量と推定、（２）計画水量の２．０倍までの流量と推定、（３）現時刻の流量と推定、などが、降雨情報が考慮され、設定される。

そして、流出汚泥濃度推定部１３は、将来流入水量推定部１７と接続される。流出汚泥濃度推定部１３は、計測値（好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量）を使用し、過去から現在までの計測値と将来の推定値（設定値）を設定し、そして、過去から現在までの計測値と将来の推定値（設定値）とに基づいて、将来の処理水１０４のＳＳ濃度を推定する。

なお、複数の推定方法について、それぞれの将来の好気槽流入水１０１の流量に対応する将来の処理水１０４のＳＳ濃度を、推定する。

表示部１４は、流出汚泥濃度推定部１３において推定される複数の将来の処理水１０４のＳＳ濃度を表示する。

図８は、実施例３に係る処理水１０４の懸濁物質濃度の推定フローを示すフローチャートである。

以下、実施例２（図５）と異なる点について説明する。

最初に、Ｓ３０１～Ｓ３０２（Ｓ２０１～Ｓ２０２と同様）が実施される。

次に、Ｓ３０３において、将来流入水量推定部１７は、降雨情報取得部１６から降雨情報を取得する。

次に、Ｓ３０４において、将来流入水量推定部１７は、降雨情報と下水処理場への流入水量との関係を予め記録したデータベース等を使用して、下水１００の流量や最初沈殿池流出水１０６の流量を推定する。なお、最初沈殿池流出水１０６の流量は、下水１００の流量から最初沈殿池１の引抜汚泥量を減算して、算出することもできる。また、推定対象期間における最初沈殿池１の引抜汚泥量は、現時刻における値、又は、所定の値を使用することができる。

次に、Ｓ３０５において、複数の推定方法に基づいて、推定対象期間における好気槽流入水１０１の流量を推定（設定）する。

次に、Ｓ３０６（Ｓ２０４と同様）が実施される。

最後に、Ｓ３０７において、複数の好気槽流入水１０１の流量に対応する複数の将来の処理水１０４のＳＳ濃度を推定する。

また、それぞれの処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する時刻を算出してもよい。

図９は、実施例３に係る表示部１４における表示例を示す説明図である。

以下、実施例２（図６）と異なる点について説明する。

表示部１４は、更に、運転情報の推定方法が表示される。

運転情報の推定方法としては、例えば、推定対象期間中の好気槽流入水１０１の流量として、（１）Ｎｏ.１：最初沈殿池流出水１０６の全流量と推定、（２）Ｎｏ．２：計画水量の２．０倍までの流量と推定、（３）Ｎｏ．３：現時刻の流量と推定、などが、降雨情報が考慮され、設定される。なお、本実施例では、推定対象期間中の返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度は、現時刻の値が設定される。

表示部１４は、複数の好気槽流入水１０１の流量（Ｎｏ.１～Ｎｏ．３）を表示する。そして、表示部１４は、複数の好気槽流入水１０１の流量に対応する複数の将来の処理水１０４のＳＳ濃度（Ｎｏ.１～Ｎｏ．３）も表示する。

本実施例では、Ｎｏ．１の場合は、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する可能性が高いことがわかる。一方、Ｎｏ．２やＮｏ．３の場合は、処理水１０４のＳＳ濃度が、処理水１０４のＳＳ濃度の上限値に到達する可能性が低いことがわかる。

そして、運転管理者は、Ｎｏ．２とＮｏ．３とを比較し、好気槽流入水１０１の流量が多いＮｏ．２の運転情報を選択し、運転条件を切り替えることができる。

これにより、運転管理者は、適切な運転条件を選択することができ、汚泥流出の抑制と生物処理が実施される水量の最大化を実現することができる。もちろん、これまでの運転実績、運転ノウハウ、運転管理項目を考慮することもできる。

なお、本実施例では、運転情報の推定方法として、３つ場合を使用するが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、将来の処理水１０４のＳＳ濃度が上限値以下となる最大の好気槽流入水１０１の流量を算出し、将来の処理水１０４のＳＳ濃度を推定してもよい。

なお、本実施例では、将来の返送汚泥１０３の流量と将来の余剰汚泥１０５の流量とを現時刻の値とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、返送汚泥１０３の流量については、所定の流量や、将来の好気槽流入水１０１の流量に比例した値を設定してもよし、余剰汚泥１０５の流量については、所定の流量や、将来の好気槽流入水１０１の流量に比例した値を設定してもよい。

なお、本実施例では、将来の好気槽２のＭＬＳＳ濃度を現時刻の値とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、返送汚泥１０３や余剰汚泥１０５の汚泥濃度の推定値、好気槽流入水１０１および返送汚泥１０３の流量の推定値から、ＭＬＳＳ濃度を推定してもよい。

なお、本実施例では、表示部１４において、複数の好気槽流入水１０１の流量に基づく将来の処理水１０４のＳＳ濃度の表示は、一様（全て点線）であるが、例えば、これらの表示をそれぞれ相違させてもよく、推奨される運転条件（運転方法）の将来の処理水１０４のＳＳ濃度を区別して表示してもよい。

つまり、本実施例に記載する水処理プラント運転支援装置は、ＭＬＳＳ濃度推定部、好気槽流入水流量推定部、引抜汚泥流量推定部の少なくとも一つの推定部が、複数の推定方法に基づいて、複数の将来の出力値（計測値（好気槽流入水１０１の流量、好気槽２のＭＬＳＳ濃度、返送汚泥１０３の流量、余剰汚泥１０５の流量））を推定（設定）し、汚泥流出指標推定部が、複数の将来の出力値に基づいて、複数の将来の汚泥流出指標（例えば、処理水１０４のＳＳ濃度又は／及び汚泥界面高さ）を推定する。

これにより、本実施例によれば、複数の運転条件における将来の汚泥流出指標（例えば、処理水１０４のＳＳ濃度又は／及び汚泥界面高さ）を推定し、比較することができる。これにより、運転管理者は、将来の汚泥流出指標の変化を早期に把握できると共に、適当な運転条件を選択することができ、雨天時の下水処理において、汚泥流出の抑制と生物処理量が実施される水量の増加（最大化）を、安定的に、両立することができる。

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、本発明を分かり易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有するものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１・・・最初沈殿池
２・・・好気槽
３・・・最終沈殿池
４・・・散気部
５・・・ブロワ
６・・・返送汚泥ポンプ
７・・・余剰汚泥ポンプ
８・・・流量計
９・・・ＭＬＳＳ濃度計
１０・・返送汚泥流量計
１１・・余剰汚泥流量計
１２・・ＳＳ濃度計
１３・・流出汚泥濃度推定部
１４・・表示部
１５・・流出汚泥上限設定部
１６・・降雨情報取得部
１７・・将来流入水量推定部
１８・・傾斜板
１００・下水
１０１・好気槽流入水
１０２・簡易処理水
１０３・返送汚泥
１０４・処理水
１０５・余剰汚泥
１０６・最初沈殿池流出水
Ｓ・・・水処理装置

Claims

反応槽のＭＬＳＳ濃度を推定するＭＬＳＳ濃度推定部と、前記反応槽へ流入する反応槽流入水の流量を推定する反応槽流入水流量推定部と、最終沈殿池から引き抜かれる引抜汚泥量を推定する引抜汚泥流量推定部と、前記最終沈殿池から流出する処理水のＳＳ濃度である汚泥流出指標を推定する汚泥流出指標推定部と、前記汚泥流出指標推定部にて推定される前記汚泥流出指標を表示する表示部と、を有し、
更に、前記ＭＬＳＳ濃度推定部と、前記反応槽流入水流量推定部と、前記引抜汚泥流量推定部と、の過去から現在までの出力値、及び、前記反応槽のＭＬＳＳ濃度、前記反応槽流入水の流量、前記引抜汚泥量の将来の推定値に基づいて、前記最終沈殿池に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値を推定し、予め設定する対応関係に基づいて、前記最終沈殿池に沈殿した活性汚泥の汚泥界面高さの推定値から、将来の処理水のＳＳ濃度を推定する流出汚泥濃度推定部を有し、
前記表示部が、前記処理水のＳＳ濃度である汚泥流出指標と共に、前記流出汚泥濃度推定部にて推定される将来の処理水のＳＳ濃度を表示することを特徴とする水処理プラント運転支援装置。
前記汚泥流出指標の上限値を設定する流出汚泥上限設定部を有することを特徴とする請求項１に記載の水処理プラント運転支援装置。
前記流出汚泥濃度推定部は、前記汚泥流出指標が、前記汚泥流出指標の上限値に到達する時刻を算出することを特徴とする請求項１に記載の水処理プラント運転支援装置。
前記表示部は、前記汚泥流出指標の上限値に到達する時刻を表示することを特徴とする請求項３に記載の水処理プラント運転支援装置。
前記ＭＬＳＳ濃度推定部、前記反応槽流入水流量推定部、前記引抜汚泥流量推定部の少なくとも一つの推定部が、複数の推定方法に基づいて、複数の将来の推定値を推定し、
前記流出汚泥濃度推定部が、複数の将来の推定値に基づいて、複数の将来の処理水のＳＳ濃度を推定することを特徴とする請求項１に記載の水処理プラント運転支援装置。
降雨情報を取得する降雨情報取得部と、前記降雨情報を使用して、将来の反応槽流入水の流量を推定する将来流入水量推定部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の水処理プラント運転支援装置。
最初沈殿池と、最終沈殿池と、請求項１に記載の水処理プラント運転支援装置と、を有することを特徴とする水処理プラント。
前記最終沈殿池に、傾斜板が設置されることを特徴とする請求項７に記載の水処理プラント。