JPH0462798B2 - - Google Patents
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- JPH0462798B2 JPH0462798B2 JP58140419A JP14041983A JPH0462798B2 JP H0462798 B2 JPH0462798 B2 JP H0462798B2 JP 58140419 A JP58140419 A JP 58140419A JP 14041983 A JP14041983 A JP 14041983A JP H0462798 B2 JPH0462798 B2 JP H0462798B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Activated Sludge Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、例えば活性汚泥中の微生物を活性汚
泥を培養するのに好適な状態に制御して処理水質
を向上する水中の微生物の監視制御装置に関す
る。
泥を培養するのに好適な状態に制御して処理水質
を向上する水中の微生物の監視制御装置に関す
る。
活性汚泥プロセスは生物学的下水処理法の１つ
で、好気性微生物の酸化分解作用を利用して下水
中の有機物を処理するものである。このプロセス
は好気性状態に維持される曝気槽と、微生物を重
力沈降させる沈殿池とから構成される。活性汚泥
プロセスの運転管理上、特に重要なことは沈降性
に優れた微生物を培養することである。これは、
微生物の沈降性が悪くなると、沈殿池から微生物
が流出して処理水質を悪化させるばかりでなく、
プロセス系内の総微生物量の低下を招いて処理不
能となるためである。
で、好気性微生物の酸化分解作用を利用して下水
中の有機物を処理するものである。このプロセス
は好気性状態に維持される曝気槽と、微生物を重
力沈降させる沈殿池とから構成される。活性汚泥
プロセスの運転管理上、特に重要なことは沈降性
に優れた微生物を培養することである。これは、
微生物の沈降性が悪くなると、沈殿池から微生物
が流出して処理水質を悪化させるばかりでなく、
プロセス系内の総微生物量の低下を招いて処理不
能となるためである。
一般に、活性汚泥の沈降性は微生物相の影響に
よるものとされている。活性汚泥プロセスでよく
出現する微生物は50種類程度と言われている。
よるものとされている。活性汚泥プロセスでよく
出現する微生物は50種類程度と言われている。
これらの微生物群の総称である活性汚泥を大別
すると、２つの微生物群に分類できる。１つは凝
集性の有るズーグレアタイプの微生物で、良好な
フロツクを形成するため沈降性に優れている。他
方は糸状性の微生物で、フロツクから糸がはみ出
した様に生息し、フロツク相互の接近を妨害する
ため沈降性及び圧密性に劣つている。この糸状性
微生物が増殖しすぎるとバルキング状態（汚泥膨
化）を引き起こし、固液分離ができず沈殿池から
活性汚泥が流出してしまう。また、糸状性微生物
がなく、ズーグレア性微生物が支配的である場合
においても、フロツクが小径であると、フロツク
が沈降しづらいために沈殿池から流出し、処理水
を悪化させることがある。
すると、２つの微生物群に分類できる。１つは凝
集性の有るズーグレアタイプの微生物で、良好な
フロツクを形成するため沈降性に優れている。他
方は糸状性の微生物で、フロツクから糸がはみ出
した様に生息し、フロツク相互の接近を妨害する
ため沈降性及び圧密性に劣つている。この糸状性
微生物が増殖しすぎるとバルキング状態（汚泥膨
化）を引き起こし、固液分離ができず沈殿池から
活性汚泥が流出してしまう。また、糸状性微生物
がなく、ズーグレア性微生物が支配的である場合
においても、フロツクが小径であると、フロツク
が沈降しづらいために沈殿池から流出し、処理水
を悪化させることがある。
したがつて、沈降性の優れた活性汚泥を培養す
るには、ズーグレア性微生物と糸状性微生物のバ
ランスがとれ、フロツクが適度の大きさにあるこ
とが必要である。一方、ズーグレア性微生物及び
糸状性微生物の増殖は、曝気槽における有機物負
荷あるいは曝気条件等により異なることが知られ
ている。ところで、活性汚泥プロセスの処理対象
となる都市下水の流入条件は一日単位、さらに季
節等で大きく変化する。このような条件下で沈降
性の優れた微生物相を維持するには、活性汚泥の
状態を常時監視し、微生物相に対応した運転操作
を行わなければならない。しかし、現状の各種運
転操作は微生物相の情報を考慮しておらず、オペ
レータの勘と経験に基づいて行われている。これ
は、微生物相の判定法に原因している。
るには、ズーグレア性微生物と糸状性微生物のバ
ランスがとれ、フロツクが適度の大きさにあるこ
とが必要である。一方、ズーグレア性微生物及び
糸状性微生物の増殖は、曝気槽における有機物負
荷あるいは曝気条件等により異なることが知られ
ている。ところで、活性汚泥プロセスの処理対象
となる都市下水の流入条件は一日単位、さらに季
節等で大きく変化する。このような条件下で沈降
性の優れた微生物相を維持するには、活性汚泥の
状態を常時監視し、微生物相に対応した運転操作
を行わなければならない。しかし、現状の各種運
転操作は微生物相の情報を考慮しておらず、オペ
レータの勘と経験に基づいて行われている。これ
は、微生物相の判定法に原因している。
活性汚泥の状態を把握する方法として、一般的
に光学顕微鏡が用いられている。顕微鏡を用いて
微生物の種類やその数を観察することにより、活
性汚泥の状態を知ることができる。従来、この情
報を読みとる手段としては、顕微鏡像そのものを
目視で観察するか、あるいは写真撮影してその撮
像結果を目視で観察する方式がとられていた。し
かし、この情報を読みとることのできる熟練オペ
レータは少数であり、また、微生物に詳しい熟練
オペレータでも解析に長時間を費し、頻度の高い
観察が困難であつた。さらに糸状性微生物の出現
数は、撮像結果から個々の長さを手分析により割
り出し、総延長数を求めるという労苦があつた。
に光学顕微鏡が用いられている。顕微鏡を用いて
微生物の種類やその数を観察することにより、活
性汚泥の状態を知ることができる。従来、この情
報を読みとる手段としては、顕微鏡像そのものを
目視で観察するか、あるいは写真撮影してその撮
像結果を目視で観察する方式がとられていた。し
かし、この情報を読みとることのできる熟練オペ
レータは少数であり、また、微生物に詳しい熟練
オペレータでも解析に長時間を費し、頻度の高い
観察が困難であつた。さらに糸状性微生物の出現
数は、撮像結果から個々の長さを手分析により割
り出し、総延長数を求めるという労苦があつた。
したがつて、顕微鏡像による活性汚泥の解析に
は、専門知識を持つ熟練オペレータでも長時間を
要し、頻繁に観察をすることができず、観察結果
がプラント運転に反映されていない問題点があつ
た。
は、専門知識を持つ熟練オペレータでも長時間を
要し、頻繁に観察をすることができず、観察結果
がプラント運転に反映されていない問題点があつ
た。
なお、水中の浮遊物を光電変換を利用して計測
する公知例として特開昭54−143296号広報がある
が、具体的な手法は示されていない。
する公知例として特開昭54−143296号広報がある
が、具体的な手法は示されていない。
本発明の目的は、ズークレア性微生物と糸状生
微生物の出現状況を検出し、これらの微生物情報
を管理指標とすることにより沈降性の優れた微生
物相を形成させることができるようにした水中の
微生物の監視制御装置を提供するにある。
微生物の出現状況を検出し、これらの微生物情報
を管理指標とすることにより沈降性の優れた微生
物相を形成させることができるようにした水中の
微生物の監視制御装置を提供するにある。
本発明の目的は、水中に存在する微生物相を撮
像し輝度情報に変換する撮像手段と、該輝度情報
を２値化して糸状性微生物とズーグレア性微生物
のそれぞれの出現数を求める画像処理手段と、得
られたそれぞれの微生物の出現数の比較に基いて
微生物の成長に影響する因子を制御する手段とを
有することを特徴とする水中の微生物の監視制御
装置によつて達成される。
像し輝度情報に変換する撮像手段と、該輝度情報
を２値化して糸状性微生物とズーグレア性微生物
のそれぞれの出現数を求める画像処理手段と、得
られたそれぞれの微生物の出現数の比較に基いて
微生物の成長に影響する因子を制御する手段とを
有することを特徴とする水中の微生物の監視制御
装置によつて達成される。
撮像情報を画像処理して糸状性微生物に関する
画素を抽出して画像処理し、画像処理して得られ
た情報から該糸状性微生物とフロツク性微生物の
微生物量を求めることは好ましい。
画素を抽出して画像処理し、画像処理して得られ
た情報から該糸状性微生物とフロツク性微生物の
微生物量を求めることは好ましい。
本発明は、顕微鏡像を画像処理することにより
糸状性微生物とズーグレア性微生物の出現状態を
自動的に検出できることを見出したことを基本原
理とし、糸状性微生物とズーグレア性微生物の出
現比率を指標として曝気空気量、あるいは返送汚
泥量、あるいは余剰汚泥量を操作して沈降性に優
れた微生物相を形成して、処理水質の向上とプロ
セスの安定化を図つたものである。
糸状性微生物とズーグレア性微生物の出現状態を
自動的に検出できることを見出したことを基本原
理とし、糸状性微生物とズーグレア性微生物の出
現比率を指標として曝気空気量、あるいは返送汚
泥量、あるいは余剰汚泥量を操作して沈降性に優
れた微生物相を形成して、処理水質の向上とプロ
セスの安定化を図つたものである。
第１図に一例として活性汚泥プロセスを対象と
した実施例を示す。１は曝気槽であり、有機物を
含む流入水３と活性汚泥を含む返送汚泥４を導入
し、空気７を散気管８から噴射する。２は沈殿池
で、曝気槽１の流出液の固液分離を行い、上澄液
を処理水５として放流し、沈降した活性汚泥の大
部分を返送汚泥４として曝気槽１に循環し、一部
を余剰汚泥６として系外に抜出す。このようなプ
ロセスにおいて、本発明は活性汚泥中の微生物相
に基づいて運転操作するものである。
した実施例を示す。１は曝気槽であり、有機物を
含む流入水３と活性汚泥を含む返送汚泥４を導入
し、空気７を散気管８から噴射する。２は沈殿池
で、曝気槽１の流出液の固液分離を行い、上澄液
を処理水５として放流し、沈降した活性汚泥の大
部分を返送汚泥４として曝気槽１に循環し、一部
を余剰汚泥６として系外に抜出す。このようなプ
ロセスにおいて、本発明は活性汚泥中の微生物相
に基づいて運転操作するものである。
微生物相判定装置１１は、曝気槽１から活性汚
泥混合液をサンプリング管９により採取して、こ
の液中の微生物相すなわち糸状性微生物とズーグ
レア性微生物を判定する。この判定法について以
下具体的に説明する。
泥混合液をサンプリング管９により採取して、こ
の液中の微生物相すなわち糸状性微生物とズーグ
レア性微生物を判定する。この判定法について以
下具体的に説明する。
第２図は、微生物相判定装置１１の一構成例で
ある。検出部４０は例えばプレパラートで、活性
汚泥をここで観察する。画像拡大装置４１は光学
顕微鏡のような画像を拡大する装置である。活性
汚泥を含む検出液４０を、例えばプレパラート上
に採り、明視野で検鏡すると、第３図に示すよう
なコントラストのある原画像ができる。原画像
は、明るい背景である液相部Ｂの中、暗い部分が
存在する。暗い部分は、フロツク部Ｚと糸状部Ｆ
から成り、Ｚがズーグレア性微生物、Ｆは糸状性
微生物である。ビジコンカメラ４２は、例えば順
次走査型撮像装置で、原画像を微少画素単位の輝
度情報に変換する。この輝度情報は画像情報処理
装置６０によつて画像処理され、その処理結果が
演算回路１３に入力される。画像情報処理装置６
０内の具体的な情報処理過程を第４図に示し、以
下詳細に説明する。
ある。検出部４０は例えばプレパラートで、活性
汚泥をここで観察する。画像拡大装置４１は光学
顕微鏡のような画像を拡大する装置である。活性
汚泥を含む検出液４０を、例えばプレパラート上
に採り、明視野で検鏡すると、第３図に示すよう
なコントラストのある原画像ができる。原画像
は、明るい背景である液相部Ｂの中、暗い部分が
存在する。暗い部分は、フロツク部Ｚと糸状部Ｆ
から成り、Ｚがズーグレア性微生物、Ｆは糸状性
微生物である。ビジコンカメラ４２は、例えば順
次走査型撮像装置で、原画像を微少画素単位の輝
度情報に変換する。この輝度情報は画像情報処理
装置６０によつて画像処理され、その処理結果が
演算回路１３に入力される。画像情報処理装置６
０内の具体的な情報処理過程を第４図に示し、以
下詳細に説明する。
輝度情報処理回路４３は、例えばビジコンカメ
ラ４２からの輝度情報をＡ／Ｄ変換してデイジタ
ル信号化する。第５図は、第３図のAA′線で走査
した場合の処理状態で、輝度ヒストグラムと呼ば
れるものである。横軸は任意の走査線１上におけ
る画素位置ｊを示している。第５図は、輝度を８
ビツト（256目盛）に処理したもので、明るい液
相部Ｂは高い値を示し、ズーグレア性微生物部Ｚ
は低値となり、その中間に糸状性微生物部Ｆが表
示される。この傾向は、第６図に示す複雑な原画
像においても第７図と同様な結果が得られる。
ラ４２からの輝度情報をＡ／Ｄ変換してデイジタ
ル信号化する。第５図は、第３図のAA′線で走査
した場合の処理状態で、輝度ヒストグラムと呼ば
れるものである。横軸は任意の走査線１上におけ
る画素位置ｊを示している。第５図は、輝度を８
ビツト（256目盛）に処理したもので、明るい液
相部Ｂは高い値を示し、ズーグレア性微生物部Ｚ
は低値となり、その中間に糸状性微生物部Ｆが表
示される。この傾向は、第６図に示す複雑な原画
像においても第７図と同様な結果が得られる。
液相部Ｂとフロツク部Ｆとの輝度レベルは、像
拡大装置４１とビジコンカメラ４２の計測条件に
よつて変化する。そこで、液相部Ｂとフロツク部
Ｆとの輝度レベルを選定する必要がある。
拡大装置４１とビジコンカメラ４２の計測条件に
よつて変化する。そこで、液相部Ｂとフロツク部
Ｆとの輝度レベルを選定する必要がある。
輝度レベル選定回路４４は、得られた輝度ヒス
トグラムから輝度レベルの最大値SShと最小値Sl
を取り出す回路である。第５図において、最大値
Shには液相部Ｂの輝度値が、最小値Slにはズーグ
レア性微生物Ｚの輝度値が設定される。閾値設定
回路４５はShとSl中間値に２つの閾値S1とS2を選
ぶ回路である。ここで、S1＞S2の条件とし、S1を
液相部Ｂの輝度変動範囲以下に、S2をズーグレア
性微生物部Ｚの輝度変動範囲以上に設定する。こ
の設定法により、糸状性微生物部Ｆの輝度レベル
をS1とS2の間に位置させることができる。
トグラムから輝度レベルの最大値SShと最小値Sl
を取り出す回路である。第５図において、最大値
Shには液相部Ｂの輝度値が、最小値Slにはズーグ
レア性微生物Ｚの輝度値が設定される。閾値設定
回路４５はShとSl中間値に２つの閾値S1とS2を選
ぶ回路である。ここで、S1＞S2の条件とし、S1を
液相部Ｂの輝度変動範囲以下に、S2をズーグレア
性微生物部Ｚの輝度変動範囲以上に設定する。こ
の設定法により、糸状性微生物部Ｆの輝度レベル
をS1とS2の間に位置させることができる。
輝度比較回路４６は、水平方向ｊ及び垂直方向
ｉの各画素が持つ輝度情報Sijを(1)式によつて２
値化する回路である。この操作により、糸状性微
生物が存在する画素fijの抽出が可能となる。
ｉの各画素が持つ輝度情報Sijを(1)式によつて２
値化する回路である。この操作により、糸状性微
生物が存在する画素fijの抽出が可能となる。
S1≧Sij≧S2のとき、fij＝１ …(1)
Sij＞S1又はSij＜S2のとき、fij＝０ …(2)
一方、輝度比較回路４７は次式に基づいて２値
化する回路で、ズーグレア性微生物が存在する画
素 Sij≦S2のとき Zij＝１ …(3) Sij＞S2とき Zij＝０ …(4) Zijの抽出が可能となる。ズーグレア性微生物
の画素抽出方法として、第６図の原画像のうち糸
状性微生物を除去し、ズーグレア性微生物のみを
強調抽出して２値化する方式がある。本発明はい
ずれの方式であつても良い。
化する回路で、ズーグレア性微生物が存在する画
素 Sij≦S2のとき Zij＝１ …(3) Sij＞S2とき Zij＝０ …(4) Zijの抽出が可能となる。ズーグレア性微生物
の画素抽出方法として、第６図の原画像のうち糸
状性微生物を除去し、ズーグレア性微生物のみを
強調抽出して２値化する方式がある。本発明はい
ずれの方式であつても良い。
ところで、撮像画面を分割して形成される各々
の画素は一定の長さと面積を持つことから、２値
化された情報を用いて糸状性微生物及びズーグレ
ア性微生物の出現状況を把握することができる。
の画素は一定の長さと面積を持つことから、２値
化された情報を用いて糸状性微生物及びズーグレ
ア性微生物の出現状況を把握することができる。
加算回路４８では、(1)式及び(2)式で２値化され
た糸状性微生物の画素数epi(F)を求め、加算回路
４９では(3)式及び(4)式で２値化されたズーグレア
性微生物の画素数epi(Z)を求める。積分回路５０
及び５１は次式に基づいてプレパラート全体の糸
状性微生物の総画素数Ｅ(F)、ズーグレア性微生物
の総画素数Ｅ(Z)を求める。ここで、Ｎは画面数、
ｎは走査線数である。積分回路５０で得られた画
素数Ｅ(Z)は演算回路 Ｅ(F)＝N 〓p=1 o 〓i=1 epi …(5) Ｅ(Z)＝N 〓p=1 o 〓i=1 epi …(6) 52に入力され、糸状性微生物の総長L′が求めら
れる。これは、本発明者らが全画面の原画像を写
真撮影し、キルビメータを用いて、糸状性微生物
の長さを測定したところ、(3)式で得た糸状性微生
物全画素数との間に第８図の関係を得たことによ
り初めて可能となつた。この図から、全画素数Ｅ
(F)と総長L′との間には一次相関があり、次式で表
わせることがわかる。ここで丸印は本実施例によ
り得られた値を表し、K1とｂとは係数である。
た糸状性微生物の画素数epi(F)を求め、加算回路
４９では(3)式及び(4)式で２値化されたズーグレア
性微生物の画素数epi(Z)を求める。積分回路５０
及び５１は次式に基づいてプレパラート全体の糸
状性微生物の総画素数Ｅ(F)、ズーグレア性微生物
の総画素数Ｅ(Z)を求める。ここで、Ｎは画面数、
ｎは走査線数である。積分回路５０で得られた画
素数Ｅ(Z)は演算回路 Ｅ(F)＝N 〓p=1 o 〓i=1 epi …(5) Ｅ(Z)＝N 〓p=1 o 〓i=1 epi …(6) 52に入力され、糸状性微生物の総長L′が求めら
れる。これは、本発明者らが全画面の原画像を写
真撮影し、キルビメータを用いて、糸状性微生物
の長さを測定したところ、(3)式で得た糸状性微生
物全画素数との間に第８図の関係を得たことによ
り初めて可能となつた。この図から、全画素数Ｅ
(F)と総長L′との間には一次相関があり、次式で表
わせることがわかる。ここで丸印は本実施例によ
り得られた値を表し、K1とｂとは係数である。
L′＝k1・Ｅ(F)＋ｂ …(7)
また、単位検液量の総長Ｌは次式から容易に算
出できる。ここで、ｖは供試検液量である。
出できる。ここで、ｖは供試検液量である。
Ｌ＝L′／ｖ …(8)
一方、演算回路５３はズーグレア性微生物の出
現量を求める回路である。(6)式で求めた画素数Ｅ
(Z)に画素面積ａを乗ずれば、ズーグレア性微生物
の全面積Ａ(Z)が得られる。
現量を求める回路である。(6)式で求めた画素数Ｅ
(Z)に画素面積ａを乗ずれば、ズーグレア性微生物
の全面積Ａ(Z)が得られる。
Ａ(Z)＝ａ・Ｅ(Z) …(9)
ところで、第５図に示すヒストグラムにおい
て、液相部Ｂの輝度レベルShは微生物により光吸
収のない状態の時の輝度情報であり、Slはズーグ
レア性微生物を通過した時の輝度情報で、これら
は比較的安定している。このことから、吸収係数
k2を考慮すると、Sh、Slを用いて次式によりズー
グレア性微生物の厚さｔを推定できる。ここでk2
は係数loは指数関数である。
て、液相部Ｂの輝度レベルShは微生物により光吸
収のない状態の時の輝度情報であり、Slはズーグ
レア性微生物を通過した時の輝度情報で、これら
は比較的安定している。このことから、吸収係数
k2を考慮すると、Sh、Slを用いて次式によりズー
グレア性微生物の厚さｔを推定できる。ここでk2
は係数loは指数関数である。
ｔ＝１／k2lo（Sh／Sl） …(10)
また、Shが画像処理条件で変化する場合、輝度
の差に比例する次式の形で表わすことができる。
ここでk2′は係数である。
の差に比例する次式の形で表わすことができる。
ここでk2′は係数である。
ｔ＝１／k2′lo（Sh−Sl） …(11)
したがつて、単位検液量当りのズーグレア性微
生物量Ｖ(Z)は次式で表わせる。
生物量Ｖ(Z)は次式で表わせる。
Ｖ(Z)＝ｔ・Ａ(Z)／ｖ …(12)
以上の操作により、糸状性微生物量とズーグレ
ア性微生物量を自動的に検出できる。
ア性微生物量を自動的に検出できる。
次に、ズーグレア性微生物の粒径分布を求める
方法について説明する。第６図は微生物が複数個
存在する場合の画像を示し、第７図はAA′線にお
ける輝度分布を示す。この輝度分布を閾値S′で２
値化すると第９図のように、フロツクに対応した
出力信号が得られる。ここでzij＝１がズーグレア
性のフロツク部分を示し、一方zij＝０がそれ以外
の部分を示す。この信号は、第４図の比較回路４
７で処理できる。第９図に基づいて、フロツク数
ｍ及び走査線ｉにおける各フロツク毎の画素数
epi（Zn）を積分回路５４で求め、さらに積分回路
５５で各フロツクの全画素数ｅ（Zn）を算出す
る。演算回路５６は、各フロツク毎の画素数ｅ
（Zn）を積算して、Ｅ(Z)を求め、さらに(9)式に基
づいてズーグレア性微生物の全面積Ａ(Z)を算出す
る。また、各フロツク毎の画素数が把握されてい
ることから、フロツクの粒径分布を求めることが
可能である。各フロツクの粒径は、例えば画素数
ｅ（Zn）と等価な面積を持つ円と仮定し、次式で
求めることができる。これを全フロ ｄ（Zn）＝（４・ａ・ｅ（Zn）／π）0.5 …(13) ツクについて実施すれば、粒径分布が得られる。
粒径分布の算出法は画像処理技術でよく知られて
いるので、詳細は割愛した。
方法について説明する。第６図は微生物が複数個
存在する場合の画像を示し、第７図はAA′線にお
ける輝度分布を示す。この輝度分布を閾値S′で２
値化すると第９図のように、フロツクに対応した
出力信号が得られる。ここでzij＝１がズーグレア
性のフロツク部分を示し、一方zij＝０がそれ以外
の部分を示す。この信号は、第４図の比較回路４
７で処理できる。第９図に基づいて、フロツク数
ｍ及び走査線ｉにおける各フロツク毎の画素数
epi（Zn）を積分回路５４で求め、さらに積分回路
５５で各フロツクの全画素数ｅ（Zn）を算出す
る。演算回路５６は、各フロツク毎の画素数ｅ
（Zn）を積算して、Ｅ(Z)を求め、さらに(9)式に基
づいてズーグレア性微生物の全面積Ａ(Z)を算出す
る。また、各フロツク毎の画素数が把握されてい
ることから、フロツクの粒径分布を求めることが
可能である。各フロツクの粒径は、例えば画素数
ｅ（Zn）と等価な面積を持つ円と仮定し、次式で
求めることができる。これを全フロ ｄ（Zn）＝（４・ａ・ｅ（Zn）／π）0.5 …(13) ツクについて実施すれば、粒径分布が得られる。
粒径分布の算出法は画像処理技術でよく知られて
いるので、詳細は割愛した。
このようにして糸状性微生物の総長Ｌ、ズーグ
レア性微生物量Ｖ(Z)及びその粒径分布が微生物相
判定装置１１から出力されて、第１図に示した演
算回路１３に入力される。
レア性微生物量Ｖ(Z)及びその粒径分布が微生物相
判定装置１１から出力されて、第１図に示した演
算回路１３に入力される。
演算回路１３は、まず微生物の出現比率αを次
式で演算する。一方、出現比率には沈降性が良好 α＝Ｌ／Ｖ(Z) …(14) となる範囲が存在する。その上限値をα1、下限値
をα2と設定し、(14)式で演算されたαがこの範囲に
位置する場合、偏差信号εをゼロとして出力す
る。またαがα1及びα2の範囲外にある場合、次式
によりεが演算される。
式で演算する。一方、出現比率には沈降性が良好 α＝Ｌ／Ｖ(Z) …(14) となる範囲が存在する。その上限値をα1、下限値
をα2と設定し、(14)式で演算されたαがこの範囲に
位置する場合、偏差信号εをゼロとして出力す
る。またαがα1及びα2の範囲外にある場合、次式
によりεが演算される。
α＞α1のとき、ε＝α1−α …(15)
α＜α1のとき、ε＝α2−α …(16)
風量調節回路１５は、演算回路１３から出力さ
れた偏差εに応じて風量調節装置２１を操作し、
曝気風量を制御する。風量制御はεが負であれば
風量を増加させ、εが正であれば風量を低下させ
る。さらに、糸状性微生物数が少ないα＜α2の場
合、ズーグレア性微生物量粒径分布の平均粒径
を求め、至適粒径ｄ＊との偏差に対応して風量を
補正する。具体的には、こ風量補正は＜ｄ＊で
あれば風量低減率を大きくさせ＜ｄ＊であれば
低減率を小さくする方向に行う。このような操作
により、糸状性微生物数が増加する場合には曝気
風量が増加される。一方、糸状性微生物数が少な
く、かつフロツク粒径が小さくなるにつれて曝気
風量が低減されて、溶存酸素濃度の上昇とフロツ
ク粒径の増大化がはかられる。このようにして、
微生物相に対応した曝気風量の調節が可能とな
る。
れた偏差εに応じて風量調節装置２１を操作し、
曝気風量を制御する。風量制御はεが負であれば
風量を増加させ、εが正であれば風量を低下させ
る。さらに、糸状性微生物数が少ないα＜α2の場
合、ズーグレア性微生物量粒径分布の平均粒径
を求め、至適粒径ｄ＊との偏差に対応して風量を
補正する。具体的には、こ風量補正は＜ｄ＊で
あれば風量低減率を大きくさせ＜ｄ＊であれば
低減率を小さくする方向に行う。このような操作
により、糸状性微生物数が増加する場合には曝気
風量が増加される。一方、糸状性微生物数が少な
く、かつフロツク粒径が小さくなるにつれて曝気
風量が低減されて、溶存酸素濃度の上昇とフロツ
ク粒径の増大化がはかられる。このようにして、
微生物相に対応した曝気風量の調節が可能とな
る。
曝気風量の他の制御方法を第１０図に示す。第
１０図において、比較回路１７は、演算回路１３
から出力された微生物出現比率の偏差εが負であ
れば溶存酸素濃度目標値DO＊を高くし、εが正
であればDO＊を低くさせ、さらに、設定された
DO＊と曝気槽１に設置された溶存酸素濃度計２
３の出力値DOとを比較して、DOとDO＊との偏
差信号ΔDO（＝DO−DO＊）を出力する。
１０図において、比較回路１７は、演算回路１３
から出力された微生物出現比率の偏差εが負であ
れば溶存酸素濃度目標値DO＊を高くし、εが正
であればDO＊を低くさせ、さらに、設定された
DO＊と曝気槽１に設置された溶存酸素濃度計２
３の出力値DOとを比較して、DOとDO＊との偏
差信号ΔDO（＝DO−DO＊）を出力する。
風量調節回路１５は、比較回路１７の出力信号
ΔDOに応じて風量調節装置２１例えばブロワー
を操作し、曝気風量を制御する。具体的には、
ΔDOが正のとき、曝気風量を低下させ、逆に
ΔDOが負のとき、曝気風量を増加させる。
ΔDOに応じて風量調節装置２１例えばブロワー
を操作し、曝気風量を制御する。具体的には、
ΔDOが正のとき、曝気風量を低下させ、逆に
ΔDOが負のとき、曝気風量を増加させる。
ところで、微生物の出現状態を調節するには、
前記の曝気風量の他に、有機物負荷を対象として
もよい。第１１図はその一実施例である。第１１
図において、１４は演算回路、１８は比較回路、
１６は有機物負荷調節回路、２２は有機物負荷調
節装置、２４は汚泥濃度計である。演算回路１４
では演算回路１３から出力された微生物出現比率
の偏差εに応じて有機物負荷の目標値Ｕ＊を演算
する。目標値Ｕ＊は前回の目標値U1に対して、
εが負であれば有機物負荷を低くし、εが正であ
れば高くするように設定する。比較回路１８で
は、目標値Ｕ＊と現在の有機物負荷値Ｕとを比較
する。現在の負荷Ｕは、図示しないが流入水３の
流量、あるいは流入水３の流量と有機物濃度から
求めた流入有機物量と、汚泥濃度計２４で出力さ
れた曝気槽１の混合液の汚泥濃度より求めること
ができることが知られている。Ｕ＊とＵから、Ｕ
＊となるような汚泥濃度目標値Sn＊が求められ、
汚泥濃度の実測値Snと目標値Sn＊の偏差ΔSn（＝
Sn−Sn＊）に応じて有機物負荷調節回路１６に
より有機物負荷調節装置２２例えば返送汚泥ポン
プを操作し、返送汚泥量を制御する。
前記の曝気風量の他に、有機物負荷を対象として
もよい。第１１図はその一実施例である。第１１
図において、１４は演算回路、１８は比較回路、
１６は有機物負荷調節回路、２２は有機物負荷調
節装置、２４は汚泥濃度計である。演算回路１４
では演算回路１３から出力された微生物出現比率
の偏差εに応じて有機物負荷の目標値Ｕ＊を演算
する。目標値Ｕ＊は前回の目標値U1に対して、
εが負であれば有機物負荷を低くし、εが正であ
れば高くするように設定する。比較回路１８で
は、目標値Ｕ＊と現在の有機物負荷値Ｕとを比較
する。現在の負荷Ｕは、図示しないが流入水３の
流量、あるいは流入水３の流量と有機物濃度から
求めた流入有機物量と、汚泥濃度計２４で出力さ
れた曝気槽１の混合液の汚泥濃度より求めること
ができることが知られている。Ｕ＊とＵから、Ｕ
＊となるような汚泥濃度目標値Sn＊が求められ、
汚泥濃度の実測値Snと目標値Sn＊の偏差ΔSn（＝
Sn−Sn＊）に応じて有機物負荷調節回路１６に
より有機物負荷調節装置２２例えば返送汚泥ポン
プを操作し、返送汚泥量を制御する。
具体的には、ΔSnが正のとき、返送汚泥量を減
少させ、逆にΔSnが負のとき返送汚泥量を増加さ
せる。
少させ、逆にΔSnが負のとき返送汚泥量を増加さ
せる。
これと同様に、余剰汚泥を操作することによつ
ても微生物の出現状態を調節することができる。
第１２図は余剰汚泥量を操作する一実施例であ
る。余剰汚泥量操作の指標としては次式に与えら
れる汚泥日令SAやプロセス内の総汚泥量などが
対象 SA＝（Sn・Ｖ）／（So・Qw） …(17) となるが、第１２図ではSAを例とする実施例を
示す。(17)式において、Ｖは曝気槽１の容積、Soは
返送汚泥濃度、Qwは余剰汚泥量である。
ても微生物の出現状態を調節することができる。
第１２図は余剰汚泥量を操作する一実施例であ
る。余剰汚泥量操作の指標としては次式に与えら
れる汚泥日令SAやプロセス内の総汚泥量などが
対象 SA＝（Sn・Ｖ）／（So・Qw） …(17) となるが、第１２図ではSAを例とする実施例を
示す。(17)式において、Ｖは曝気槽１の容積、Soは
返送汚泥濃度、Qwは余剰汚泥量である。
第１２図において、演算回路１２は、演算回路
１３から出力された微生物出現比率の偏差εに応
じて汚泥日令の目標値SA＊を演算する。目標値
SA＊は、前回の目標値SA1＊に対して、εが負
であれば小さく、εが正であれば高くするように
設定する。演算回路１９は、汚泥日令の目標値
SA＊と、曝気槽１に設定した汚泥濃度計２４の
実測値Sn、及び返送汚泥４ラインに設置した汚
泥濃度計２６の実測値Soが入力され、(18)式に基づ
いて余剰汚泥引抜量Qwが演算さる。
１３から出力された微生物出現比率の偏差εに応
じて汚泥日令の目標値SA＊を演算する。目標値
SA＊は、前回の目標値SA1＊に対して、εが負
であれば小さく、εが正であれば高くするように
設定する。演算回路１９は、汚泥日令の目標値
SA＊と、曝気槽１に設定した汚泥濃度計２４の
実測値Sn、及び返送汚泥４ラインに設置した汚
泥濃度計２６の実測値Soが入力され、(18)式に基づ
いて余剰汚泥引抜量Qwが演算さる。
Qw＝（Sn・Ｖ）／（So・SA） …(18)
余剰汚泥調節回路２０は、演算回路１９で演算
された引抜量Qwになるように、余剰汚泥調節装
置２５例えば、余剰汚泥ポンプを操作し、余剰汚
泥量を制御する。
された引抜量Qwになるように、余剰汚泥調節装
置２５例えば、余剰汚泥ポンプを操作し、余剰汚
泥量を制御する。
以上、活性汚泥プロセスについて具体的な実施
例を説明したが、本発明は他のプロセスに対して
も適用可能である。例えば、生物学的な脱窒素プ
ロセス、及び脱リンプロセス、あるいは糸状性細
菌を利用するペニシリン生産などの発酵プロセス
などである。
例を説明したが、本発明は他のプロセスに対して
も適用可能である。例えば、生物学的な脱窒素プ
ロセス、及び脱リンプロセス、あるいは糸状性細
菌を利用するペニシリン生産などの発酵プロセス
などである。
さらに、実施例では糸状性微生物の総長、及び
容積基準のズーグレア性微生物量を用いたが、微
生物の固形物濃度基準であつてもよい。固形物濃
度換算は、それぞれの比重が把握されていること
から、容易に行える。
容積基準のズーグレア性微生物量を用いたが、微
生物の固形物濃度基準であつてもよい。固形物濃
度換算は、それぞれの比重が把握されていること
から、容易に行える。
以上の実施例において、微生物の出現比率αを
第２図に示す構成から得られた糸状性微生物数と
ズーグレア性微生物量より求めたが、第１３図の
方式で求めることができる。第１３図において、
１１′は微生物相判定装置で、第２図の全構成、
すなわち糸状性微生物を検出するシステム構成と
同じである。制御回路１３′は、微生物相判定装
置１１′から出力された糸状性微生物総長Ｌと汚
泥濃度計２４の出力値Snとを入力し、次式によ
り出現比率α′を求める。さらに、沈降性が良好 α′＝Ｌ／Sn …(19) となる出現比率の上限値をα1′、下限値をα2′と
し、(15)式及び(16)式と同様に演算し、偏差εを求め
出力する。この出力信号εによる制御方法は前記
実施例と同様に行うことができる。
第２図に示す構成から得られた糸状性微生物数と
ズーグレア性微生物量より求めたが、第１３図の
方式で求めることができる。第１３図において、
１１′は微生物相判定装置で、第２図の全構成、
すなわち糸状性微生物を検出するシステム構成と
同じである。制御回路１３′は、微生物相判定装
置１１′から出力された糸状性微生物総長Ｌと汚
泥濃度計２４の出力値Snとを入力し、次式によ
り出現比率α′を求める。さらに、沈降性が良好 α′＝Ｌ／Sn …(19) となる出現比率の上限値をα1′、下限値をα2′と
し、(15)式及び(16)式と同様に演算し、偏差εを求め
出力する。この出力信号εによる制御方法は前記
実施例と同様に行うことができる。
本発明によれば、活性汚泥中の微生物を活性汚
泥を培養するのに好適な状態に制御して処理水質
を向上する水中の微生物の監視制御装置を提供す
ることができる。
泥を培養するのに好適な状態に制御して処理水質
を向上する水中の微生物の監視制御装置を提供す
ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図
は微生物相判定装置の構成図、第３図は活性汚泥
を対象とした顕微鏡像を示す概略図、第４図は画
像処理の情報処理過程を示すフロー図、第５図は
第３図のAA′線で走査したときの輝度ヒストグラ
ム、第６図は複数個のフロツクが存在する場合の
顕微鏡像を示す概略図、第７図は第６図のAA′線
で走査したときの輝度ヒストグラム、第８図は糸
状性微生物の総長と画素数の関係を示す特性図、
第９図は第７図をS′で２値化した場合の出力特性
図、第１０図は曝気風量制御の他の実施例を説明
する構成図、第１１図は返射汚泥量制御の一実施
例を説明する構成図、第１２図は余剰汚泥量制御
の一実施例を説明する構成図、第１３図は微生物
の出現比率を求める変形例を説明する構成図であ
る。 １……曝気槽、２……沈殿池、３……流入水、
４……返送汚泥、６……余剰汚泥、７……空気、
１１，１１′……微生物相判定装置、１３，１
３′……制御回路、１２，１４，１９……演算回
路、１５……風量調節回路、１６……有機物負荷
調節回路、２０……余剰汚泥調節回路、１７，１
８……比較回路、２１……風量調節装置、２２…
…有機負荷調節装置、２５……余剰汚泥調節装
置、２３……溶存酸素濃度計、２４，２６……汚
泥濃度計、４０……検出板、４１……像拡大装
置、４２……ビジコンカメラ、４３……輝度情報
処理回路、４４……輝度レベル選定回路、４５…
…閾値設定回路、４６，４７……輝度比較回路、
４８，４９，５４……加算回路、５０，５１，５
５……積分回路、５２，５３，５６……演算回
路。
は微生物相判定装置の構成図、第３図は活性汚泥
を対象とした顕微鏡像を示す概略図、第４図は画
像処理の情報処理過程を示すフロー図、第５図は
第３図のAA′線で走査したときの輝度ヒストグラ
ム、第６図は複数個のフロツクが存在する場合の
顕微鏡像を示す概略図、第７図は第６図のAA′線
で走査したときの輝度ヒストグラム、第８図は糸
状性微生物の総長と画素数の関係を示す特性図、
第９図は第７図をS′で２値化した場合の出力特性
図、第１０図は曝気風量制御の他の実施例を説明
する構成図、第１１図は返射汚泥量制御の一実施
例を説明する構成図、第１２図は余剰汚泥量制御
の一実施例を説明する構成図、第１３図は微生物
の出現比率を求める変形例を説明する構成図であ
る。 １……曝気槽、２……沈殿池、３……流入水、
４……返送汚泥、６……余剰汚泥、７……空気、
１１，１１′……微生物相判定装置、１３，１
３′……制御回路、１２，１４，１９……演算回
路、１５……風量調節回路、１６……有機物負荷
調節回路、２０……余剰汚泥調節回路、１７，１
８……比較回路、２１……風量調節装置、２２…
…有機負荷調節装置、２５……余剰汚泥調節装
置、２３……溶存酸素濃度計、２４，２６……汚
泥濃度計、４０……検出板、４１……像拡大装
置、４２……ビジコンカメラ、４３……輝度情報
処理回路、４４……輝度レベル選定回路、４５…
…閾値設定回路、４６，４７……輝度比較回路、
４８，４９，５４……加算回路、５０，５１，５
５……積分回路、５２，５３，５６……演算回
路。
Claims (1)
- １ 水中に存在する微生物相を撮像し輝度情報に
変換する撮像手段と、該輝度情報を２値化して糸
状性微生物とズーグレア性微生物のそれぞれの出
現数を求める画像処理手段と、得られたそれぞれ
の微生物の出現数の比較に基いて微生物の成長に
影響する因子を制御する手段とを有することを特
徴とする水中の微生物の監視制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140419A JPS6031886A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 水中の微生物の監視制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58140419A JPS6031886A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 水中の微生物の監視制御装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1242083A Division JPH02135198A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 徴生物の処理設備および廃水処理設備 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6031886A JPS6031886A (ja) | 1985-02-18 |
| JPH0462798B2 true JPH0462798B2 (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=15268273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58140419A Granted JPS6031886A (ja) | 1983-07-28 | 1983-07-28 | 水中の微生物の監視制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031886A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0737943B2 (ja) * | 1987-07-07 | 1995-04-26 | 株式会社日立製作所 | 微生物濃度検出装置 |
| JPH0790234B2 (ja) * | 1989-08-25 | 1995-10-04 | 株式会社日立製作所 | 活性汚泥による下水処理方法及び装置 |
| JP4605877B2 (ja) * | 2000-09-21 | 2011-01-05 | 前澤工業株式会社 | フロックの粒径制御方法及び水処理方法 |
| EP1832556A1 (de) * | 2006-03-07 | 2007-09-12 | Aqua Service Schwerin Beratungs- und Betriebsführungsgesellschaft mbH | Verfahren zum Betreiben einer biologischen Kläranlage |
| JP2012228645A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Hitachi Ltd | 水処理装置、水処理方法およびそのプログラム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146456A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-15 | Inoue Japax Res Inc | Organism-treated sludge discrimnator |
| JPS54148591A (en) * | 1978-05-13 | 1979-11-20 | Inoue Japax Res | Organismmtreated sludge discriminator |
| JPS59148977A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-25 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | 活性汚泥処理の良否判定装置 |
-
1983
- 1983-07-28 JP JP58140419A patent/JPS6031886A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54146456A (en) * | 1978-05-04 | 1979-11-15 | Inoue Japax Res Inc | Organism-treated sludge discrimnator |
| JPS54148591A (en) * | 1978-05-13 | 1979-11-20 | Inoue Japax Res | Organismmtreated sludge discriminator |
| JPS59148977A (ja) * | 1983-02-15 | 1984-08-25 | Nishihara Environ Sanit Res Corp | 活性汚泥処理の良否判定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6031886A (ja) | 1985-02-18 |
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