JPH11104614A - 汚水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 搬入が見込まれる汚水の全てを受け入れなが
ら、その汚水を効率的に処理し得る制御手段を備えた汚
水処理装置を提供する。 【解決手段】 貯留槽が過去に受け入れた汚水の受入実
績に基づいて所定の期間における汚水の搬入量を予測処
理し（受入予測手段）、貯留槽および処理手段に関する
制約・運転条件を参照しながら上記の予測結果に基づい
て貯留槽から処理手段への汚水の投入計画を立案する
（計画立案手段）。そしてこの投入計画に従って処理手
段への汚水の投入量を制御することで（投入量制御手
段）、処理手段での負荷変動を押さえながら、貯留槽で
の汚水貯留量を適正に保って受入予測された汚水の搬入
量の全てを定常的に処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水、し尿、工場
排水等の汚水を貯留槽に一旦貯えた後、活性汚泥や蒸発
濃縮、脱水、濾過、膜分離、触媒酸化、凝縮処理等の処
理手段にて浄化するに際し、前記貯留槽に対する汚水の
搬入予測量に応じて前記処理手段への汚水投入量を効果
的に制御することのできる汚水処理装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】水処理施設、例えばし尿を浄化す
るし尿処理施設では、所謂バキュームカーにより持ち込
まれるし尿の全てを受け入れ、これを処理する必要があ
る。しかし上記の如く持ち込まれるし尿の量が、定常的
に略一定であるとは言い難い。これ故、処理手段である
活性汚泥処理槽等による処理量を定常的に維持すること
が困難である。そこで従来では処理槽よりも大きめの容
量を有し、搬入されたし尿を一時的に貯える貯留槽を設
けることで、搬入量の多寡に拘わることなく処理槽への
投入量を均一化し、これによって処理槽での処理負担を
定常化しながら処理することが試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、貯留槽
を設けるといえどもその容量には限度があり、日々変化
する搬入量のばらつきの全てを吸収しながら、処理槽で
の処理量を定常化することは甚だ困難である。特に搬入
量が急激に増えると、貯留槽から溢れる（オーバーフロ
ーする）虞が生じる。また休日等に搬入が途絶えて貯留
槽に残された量が少なくなると、処理槽を効率的に、且
つ安定に稼働させ得るだけの投入量を確保できなくなる
ことがある。すると処理槽における活性汚泥の処理能力
（例えばアンモニア性窒素の酸化能力）が低下すると言
う不具合が生じる。

【０００４】そこで従来では、オペレータの経験と判断
に基づいて、現在の搬入状況と貯留槽における残留量と
から少し先の処理状況を予測し、その予測結果に従って
処理槽に対する投入量を調整している。特に貯留槽にお
いて溢れが生じたり、逆に空にならないように管理しな
がら、処理が安定に行われるようにしている。しかしな
がら上記調整は、専らオペレータの経験・判断の下で手
動で行われるので、活性汚泥に対する窒素負荷を均一化
して、常に安定な運転状態（処理状況）を確保すること
が非常に困難であった。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、オペレータの経験や判断に委ね
ることなしに汚水の搬入量を効果的に予測し、この予測
結果に従って処理手段に対する投入量を効率的に制御し
て、その安定な運転を確保することのできる汚水処理装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明に係る汚水処理装置は、汚水を貯える貯留槽と、
この貯留槽から導かれる汚水の処理手段とを備えたもの
であって、特に前記貯留槽から処理手段への汚水の投入
量を制御する投入管理装置においては、前記貯留槽が過
去に受け入れた汚水の受入量に関する受入実績に基づい
て汚水の搬入量を予測し（受入予測手段）、貯留槽に関
する制約条件および処理主多段に関する処理条件を参照
しながら上記予測結果に基づいて貯留槽から処理手段へ
の汚水の投入計画を立案して（計画立案手段）、この投
入計画に従って所定の処理単位時間における前記処理手
段への汚水の投入量を制御する（投入量制御手段）よう
にしたことを特徴としている。

【０００７】特に請求項２に記載するように、所定の処
理単位時間（例えば１日）毎に求められた汚水の受入量
とその処理単位を特定する情報とを蓄積したデータベー
スを参照して、例えば過去１ヶ月からなる最近の受入実
績と、例えば１年前の同じ時期のような、現時点と類似
する条件での受入実績とに従い、更に現時点までに予約
された汚水の搬入情報とに基づいて、これから搬入が見
込まれる汚水量を予測することを特徴としている。

【０００８】更には請求項３に記載するように、前記処
理手段の処理能力を見込んで求められる該処理手段での
汚水の処理量と、前記貯留槽に貯えられる汚水の量と
を、前記処理単位時間毎に予測することで、受入予測さ
れた汚水の搬入量の全てを略定常化して処理し得るよう
に、その投入計画を立案することを特徴としている。即
ち、本発明はデータベースとして蓄積された現在までの
汚水の受入実績に従って、現時点から少し先までにおけ
る汚水の搬入状況を予測処理し、現時点での汚水処理状
況を踏まえながら上記予測結果に基づいて処理手段に対
する汚水の投入計画を自動的に立案することを特徴とし
ている。そして投入量制御に対するオペレータの処理負
担をなくし、貯留槽での汚水の溢れやその貯留量の極端
な減少を防止しながら、処理手段の負荷変動を押さえる
ように汚水投入量を最適化し、これによって処理手段で
の活性汚泥による処理効率の安定化を図るようにしたこ
とを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る汚水処理装置について、し尿の活性汚泥
処理を例にとり説明する。図１は汚水処理装置の概略的
な構成を示すブロック図で、１は搬入されたし尿を受け
入れて一時的に貯える貯留槽、２は上記貯留槽１から投
入されるし尿を活性汚泥処理して浄化する処理槽であ
る。また３は貯留槽１へのし尿の受入を管理すると共
に、処理槽２での汚水処理状況を監視しながら、前記貯
留槽１から処理槽２への投入量を制御する投入管理装置
である。尚、上記処理槽２は、例えば活性汚泥によりし
尿中に含まれる有機質成分を分解して浄化するものであ
る。

【００１０】さて投入管理装置３は、マイクロプロセッ
サを主体として構成されるされるもので、概略的にはバ
キュームカー等を介して貯留槽１に搬入されるし尿の搬
入量を予測する受入予測手段１１と、処理槽２での活性
汚泥処理の状況を監視する処理監視手段１２と、貯留槽
１における貯留状況や処理槽２における活性汚泥処理に
対する制約条件等の下で、前記受入予測手段１１にて求
められた予測結果に従って貯留槽１から処理槽２へのし
尿の投入計画を立案する投入計画立案手段１３と、立案
された投入計画に従って処理槽２に対する投入量を調整
する投入量制御手段１４とを備えている。

【００１１】特に処理槽２へのし尿の投入計画の立案
は、後述するように所定の期間（投入計画の立案期間）
に亘って予測される搬入量の全てを貯留槽１に受け入れ
ると共に、貯留槽１において溢れが生じることなく、且
つその貯留量が大幅に減少することがないようにしなが
ら、しかも処理槽２での処理量を略一定化し、その負荷
変動が所定の制約条件内に収まるように、上記期間内に
おける所定の処理単位時間毎の投入量、具体的には毎日
の投入量を決定することによってなされる。

【００１２】この投入計画の立案について今少し詳しく
説明すると、この処理は図２にその処理概念をダイヤグ
ラムとして示すように、先ず受入予測手段１１を用い
て、例えば今後１ヶ月間の搬入量を予測することが開始
される。この受入予測処理は、具体的には、例えばデー
タベースとして蓄積されている過去の受入実績データを
オンライン入力して過去１ヶ月の受入実績を求める［処
理ａ］と共に、前年度の同じ時期における受入実績デー
タから、その増減傾向を示す対前月受入比を求め［処理
ｂ］、更にこれらの実績情報に加えて業者から通知され
た受入予定の情報を参酌することで［処理ｃ］、今後１
ヶ月の受入量を求めることによってなされる［処理
ｄ］。具体的には日曜・休日にはバキュームカーによる
搬入がないこと、また日々の定常的な搬入量がどの程度
であるか、また搬入量が増加・減少する特定の時期であ
るか、更には業者からの通知により、大量の搬入が予定
されている日が存在するかが調べられる。そしてこれら
の情報に従って、今後１ヶ月間における日々の搬入量、
換言すれば貯留槽１における受入量が予測される。

【００１３】さて処理槽２に対する投入計画の立案処理
は、先ず上述した如く求められた予測結果に対して、例
えばオンラインデータとして入力される希釈情報に基づ
いて、希釈水による希釈倍率を設定し［処理ｅ］、浄化
処理に適した濃度条件における、今後１ヶ月において処
理すべき総投入量を求める［処理ｆ］ことから開始され
る。即ち、処理槽２での処理負荷は、 [負荷] ＝ [濃度] × [投入量] として決定されることから、該処理槽２での負荷を把握
して１日当たりの処理負荷の変動を押さえながら、処理
槽２に対する投入量を制御するべく上述した如く総投入
量が求められる。

【００１４】一方、貯留槽１における設備仕様に基づい
て、該貯留槽１における望ましい貯留レベルを求める
［処理ｇ］と共に、貯留に関する制約条件等を求める
［処理ｈ］。具体的には１日当たりに搬入が見込まれる
最大搬入量に対して、その全てを受け入れ可能な余裕を
見込んで設定される貯留槽１での貯留レベルが求められ
る。また搬入がない日が続く場合であっても、処理槽２
に対して或る程度安定に供給し得る量のし尿を貯え、貯
留槽１の機能を有効に発揮させ得る貯留レベルが求めら
れる。

【００１５】また同時に処理槽２での現在の処理状況
や、処理槽２の設備仕様によって規定される処理能力に
従って、該処理槽２における負荷が安定するような運転
条件が求められる［処理ｉ］。即ち、処理槽２での負荷
変動を低減し、その負荷変動が所定の制限範囲内に納ま
るような運転条件（投入条件）を求める。また処理槽２
に対する投入関連スケジュール、例えば投入窒素負荷の
情報を、オペレータからの入力情報に基づいて設定する
［処理ｊ］。

【００１６】しかして貯留槽１から処理槽２への投入計
画は、例えば総投入量をベースとして求められる１日当
たりの投入量の平均値を、貯留槽１および処理槽２にお
ける上述した制約条件や、搬入予測結果に従って修正
し、逐次調整しながら立案される［処理ｋ］。即ち、今
後１ヶ月に処理すべきし尿量として予測された総投入量
をベースとして、その平均値を１日当たりに処理槽２に
投入すべき投入量として求める。そしてこの平均値（１
日当たりの汚水投入量）を、前述した搬入予測結果や、
処理槽２での処理負荷に関する制約条件等に従って処理
槽２での処理負荷が所定の変動範囲内に収まるように、
また貯留槽１での貯留レベルが所定の変動範囲内に収ま
るように、その予測期間の各処理日毎に逐次的に修正す
ることで、その投入計画を立案する。

【００１７】尚、この投入計画の立案に際しては、貯留
槽１での貯留量と、処理槽２の運転条件（例えば処理能
力）とを関連付けるニューラルネットワークを用い、そ
の処理状況を予測しながら実行するようにしても良い。
また予め設定した予測モデルに従って搬入状況や処理状
況をシミュレートしながら、その運転状況が前述した制
約条件を満たすように日々の投入量を調整して、その投
入計画を立案するようにしても良い。

【００１８】従って上述した処理手続きによれば、例え
ば前年度の同じ時期における受入実績から求められる増
減の傾向に基づいて過去１ヶ月間の受入実績を補正し、
これに業者から予約された搬入予定を加えることで、今
後１ヶ月における搬入量を効果的に予測することができ
る。そしてこの予測結果に従って、処理槽２に対する投
入量を計画立案することができるので、オペレータの経
験と判断に頼ることなしに、処理槽２への投入量を調整
して効率的に処理を実行することができる。しかも処理
槽２における活性汚泥の処理能力を略一定に保ち得る適
正な処理量を投入しながら、予測された総投入量の全て
を効率的に、且つ安定に処理することが可能となる。

【００１９】例えば図３(ａ)に示すように、日曜・休日
における搬入を零(０)として１ヶ月間の受入予測がなさ
れたとき、この予測結果に基づいて１ヶ月間に搬入され
る全てを活性汚泥処理し得るように、例えば図３(ｂ)に
示すように処理槽２に毎日投入する投入量を決定する為
の投入計画が立案される。この際、上記投入計画の下で
貯留槽１に貯められたし尿を処理しながら、前述した図
３(ａ)に示す受入予測結果に応じて搬入されたときの、
該貯留槽１に残される量（残留量）が図３(ｃ)に示すよ
うに予測される。この予測残量に従って、その残留レベ
ルに対する制約条件が満たされているか否かが判断さ
れ、例えば溢れる虞がある場合や、貯留量が大幅に少な
くなるような場合、前記投入計画の修正が行われる。

【００２０】同様にして前記投入計画の下で処理槽２に
対して投入した場合における該処理槽２での処理能力
（例えばアンモニア性窒素の酸化能力）が、例えば図３
(ｄ)に示すように予測される。そしてこの処理槽２の負
荷変動予測結果から、その負荷変動が所定の制約条件の
範囲内にあるか否かの判断が行われる。そして、例えば
処理負荷が処理槽２の処理能力を越えるような場合や、
処理負荷が大幅に少なく、活性汚泥に含まれる微生物が
大幅に死滅することが見込まれるような場合には、前記
投入計画の修正処理が実行される。

【００２１】このようにして貯留槽１および処理槽２に
対する制約条件（運転条件）が満たされるように、日々
の投入量を修正しながら貯留槽１から処理槽２への投入
計画を立案処理することにより、オペレータの経験に頼
ることなしに処理装置の安定した効率的な運転を実現す
る投入量制御が可能となる。特に一時的に大量の搬入が
見込まれる日が存在する場合であっても、これを見込ん
で投入計画を立案することができるので、処理槽２にお
ける処理負荷を均一化しながら効率の良い処理が可能と
なる。しかも予測された搬入量の全てを貯留槽１に受け
入れると言う前提条件の下で、貯留槽１での溢れや貯留
量の極端な減少を招くことなく、予測された受入量の全
てを処理することが可能となる等の効果が奏せられる。

【００２２】尚、本発明の上述した実施形態は、バキュ
ームカーによりし尿を搬入する場合を例に、その処理単
位を１日として説明したが、例えば下水を活性汚泥処理
する場合にも同様に適用することができる。この場合も
同様に、日毎等、所定の処理単位毎の貯留量を求めて処
理槽に対する投入計画を立案すれば良い。要は本発明は
その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施すること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、搬
入された汚水を貯える貯留槽と、この貯留槽から導かれ
る汚水の処理手段とを備えた汚水処理装置において、貯
留槽が過去に受け入れた汚水の受入量に関する受入実績
に基づいて汚水の搬入量を予測処理すると共に、貯留槽
および処理手段に関する種々の条件を参照しながら上記
の予測結果に基づいて貯留槽から処理手段への汚水の投
入計画を立案し、この投入計画に従って処理手段への汚
水の投入量を制御するので、オペレータを煩わすことな
く、その実績データに基づく安定した汚水の投入制御を
実行することが可能となる。

【００２４】特に請求項２に示すように最近の受入実績
と、現時点と類似する時期的条件での受入実績とに従っ
てこれから搬入が見込まれる汚水量を予測し、更には請
求項３に示すように処理手段の処理能力に応じて求めら
れる該処理手段での汚水の処理量と、前記貯留槽におけ
る汚水の残留量とを予測しながら、受入予測された汚水
搬入量の全てを略定常化して処理し得るように、その投
入計画を立案するので、貯留槽での汚水の溢れやその貯
留量の極端な減少を防止しながら、処理手段の負荷変動
を押さえるように汚水投入量を最適化することができる
ので、処理手段での、例えば活性汚泥による処理効率の
安定化を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏
せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る汚水処理装置の概略
的なブロック構成図。

【図２】本発明の実施形態における特徴的な処理で或る
汚水の受入予測と、汚水投入計画の立案処理の概念を示
すブロックダイヤグラム。

【図３】本発明に係る汚水処理装置で予測された貯留槽
における汚水の受入計画、処理槽に対する汚水の投入計
画、貯留槽における汚水の残留量予測、処理槽での負荷
変動予測の結果をそれぞれ対比して示す図。

【符号の説明】

１ 貯留槽 ２ 処理槽 ３ 投入管理装置 １１ 受入予測手段 １２ 処理監視手段 １３ 投入計画手段 １４ 投入量制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 汚水を貯える貯留槽と、この貯留槽から
   導かれる汚水の処理手段とを備え、 前記貯留槽から処理手段への汚水の投入量を制御する投
   入管理装置は、前記貯留槽が過去に受け入れた汚水の受
   入量に関する受入実績に基づいて汚水の搬入量を予測す
   る受入予測手段と、前記貯留槽に関する制約条件および
   前記処理手段に関する処理条件を参照して前記予測結果
   に基づいて前記貯留槽から処理手段への汚水の投入計画
   を立案する計画立案手段と、上記投入計画に従って所定
   の処理単位時間における前記処理手段への汚水の投入量
   を制御する投入量制御手段とを具備したことを特徴とす
   る汚水処理装置。
2. 【請求項２】 前記受入実績は、所定の処理単位時間毎
   に求められた現時点までの汚水の受入量とその処理単位
   を特定する情報とからなるデータベースとして与えられ
   るものであって、 汚水の搬入量の予測は、上記データベースから求められ
   る最近の受入実績と、前記データベースから求められる
   現時点と類似する条件での受入実績と、予約された汚水
   の搬入情報とに基づいて、前記所定の処理単位時間毎に
   搬入されると見込まれる汚水の量を求めるものである請
   求項１に記載の汚水処理装置。
3. 【請求項３】 前記汚水の投入計画は、前記処理手段の
   処理能力を見込んで求められる該処理手段での汚水の処
   理量と、前記貯留槽に貯えられる汚水の量とを、前記処
   理単位時間毎に予測して、受入予測された汚水の搬入量
   の全てを処理し得るように立案されることを特徴とする
   請求項１に記載の汚水処理装置。