JPH11244896A

JPH11244896A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH11244896A
Application number: JP10053074A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fujisaki; 克己藤崎; Takuya Furuhashi; 拓也古橋; Naoki Nakatsugawa; 直樹中津川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】水量や水質の変動の影響に応じて、装置全体
として最適制御を行う制御機能を備えた水処理装置を提
供すること。【解決手段】流量調整槽４と、オゾン発生器１と、オ
ゾン処理槽２と、生物処理槽３と、処理前の水の汚濁負
荷量を測定する第１の水質計測センサ６と、オゾン処理
槽２を通った水の生物分解性を測定する第２の水質計測
センサ７と、流量調整槽４からオゾン処理槽２と生物処
理槽３へ水を送る送水ポンプ９、１０と、第１及び第２
の水質計測センサ６、７からの計測値を取り込んで、オ
ゾン発生器１のオゾン発生量を制御するとともに、オゾ
ン処理槽２と生物処理槽３とによって最適な水の分割処
理が行えるように送水ポンプ９、１０を制御するコント
ローラ５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は難分解性物質を含む
水を、オゾンと微生物により処理する水処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、水中に含まれる油分やトリクロロ
エチレン等の難分解性物質は、水処理において有機物汚
染の重要な問題となっている。しかし、これらの難分解
性物質に対して前処理段階で物理化学的な手段を施すこ
とにより、分解ないし化学組成変更を実施することで、
容易に生物分解が可能となり、通常の生物処理で分解で
きるケースがある。

【０００３】上記において適用する物理化学的手段とし
ては、湿式酸化処理のような高温高圧化で分子量を低減
する手段や、塩素、過酸化水素、オゾン等の酸化剤ある
いは紫外線照射により物質の一部を分解したり構造を変
える手段がある。そして、これらの手段の適用により生
物分解性を向上させる試みが数多く行われている。例え
ば、図１４は、特開平６−２５４５７７号におけるオゾ
ンの前処理装置付きの水処理装置である。この装置で
は、オゾン処理槽４２に、原水配管４８から排水（汚
水）が流入し、オゾン発生器４１からはオゾンが注入さ
れて反応処理される。オゾン処理槽４２で処理されたオ
ゾン処理水は、移流管４９を通ってオゾン処理水貯留槽
４３に一時貯留された後、移流管５０を通って生物処理
槽４４に入り、そこで生物処理されて移流管５１より処
理水となって排出される。

【０００４】このときのオゾン発生量は次のように制御
されている。すなわち、オゾン処理水貯留槽４３から出
たオゾン処理水を、オゾン除去槽４５においてオゾンを
除去した後、水質計測センサ４６によってその生物分解
性（ＢＯＤ）を測定し、その結果をもとに、コントロー
ラ４７でオゾン発生器４１を制御して、オゾン発生量が
調整されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記水処理装
置のような従来の装置では、流入水における水量や水質
の変動が生じた場合のオゾン処理系と生物処理系との処
理分担が最適化されておらず、流入負荷変動に対して安
定的かつ効率的に目標水質を達成することが困難であっ
た。

【０００６】特に、油分に代表されるノルマルヘキサン
抽出物質（Ｎ−ＨＥＸ）などの比較的生物分解が悪く、
化学的酸素要求量（ＣＯＤ）に対する生物化学的酸素要
求量（ＢＯＤ）の割合が高い排水に対して、水処理装置
全体としての処理負荷の適正な分担が困難であった。

【０００７】本発明は、生物分解が困難もしくは分解速
度が遅いいわゆる難分解性物質を含む水の処理におい
て、水量や水質の変動の影響に応じて、装置全体として
最適制御を行う制御機能を備えた水処理装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、処理しようと
する水を取り込んでその流入水量を調節する流量調整手
段と、オゾンを発生するオゾン発生手段と、前記流量調
整手段から水を前記オゾン発生手段からオゾンをそれぞ
れ取り込んで難分解性物質を分解するオゾン処理手段
と、前記流量調整手段と前記オゾン処理手段とから水を
取り込んで生物分解する生物処理手段と、処理前の水の
汚濁負荷量を測定する第１の計測手段と、前記オゾン処
理手段を通った水の生物分解性を測定する第２の計測手
段と、前記流量調整手段から前記オゾン処理手段と前記
生物処理手段へ水を送る送水手段と、前記第１及び第２
の計測手段からの計測値を取り込んで、前記オゾン発生
手段のオゾン発生量を制御するとともに、前記オゾン処
理手段と前記生物処理手段とによって最適な水の分割処
理が行えるように前記送水手段を制御する制御手段とを
備えたものである。

【０００９】また、前記生物処理手段において、難分解
性物質に対し分解能の高い微生物製剤を使用するように
したものである。

【００１０】また、前記オゾン処理手段で生成した排ガ
スを、前記流量調整手段と前記生物処理手段の何れか一
方あるいは両方へ送るようにしたものである。

【００１１】また、水の汚濁負荷量から空気中の臭気成
分量を推定し、その測定量に基づいて前記オゾン発生手
段のオゾン発生量を増加させ、前記オゾン処理手段にお
いて難分解性物質と臭気成分とを同時に分解するように
したものである。

【００１２】さらに、論理モデルを適用して処理しよう
とする水の水質を予測し、この予測に基づいて前記制御
手段を動作させるようにしたものである。

【００１３】また、論理モデルを適用して処理しようと
する水の水質を予測し、この予測値と実測値とを比較し
て実測値の信頼性をチェックするようにしたものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て油含有排水を対象として図面を用いて説明する。

【００１５】実施形態１図１は本発明の実施の形態１に係る水処理装置の一例を
示す構成図である。図において、１はオゾン発生器、２
はオゾン処理槽、３は生物処理槽、４は流量調整槽、５
はオゾン発生器１のオゾン発生量及び流量調整４からの
排水を制御するコントローラ、６、７は第１及び第２の
水質計測センサ、８はオゾン処理水からオゾンを除去す
るためのオゾン除去槽、９、１０は第１及び第２の送水
ポンプ、１５は原水配管、１６、１７は送水するための
送水管、１８、１９はオーバーフロー水を流すための移
流管である。

【００１６】この水処理装置は次のようにを動作する。
まず、原水配管１５から流量調整槽４に流入する排水に
は多量の油分等の難分解物質が含有されているととも
に、流量の時系列変動が大きいものとする。この排水が
原水配管１５から流量調整槽４に流入すると、そこで流
入水量の変動を吸収するとともに、第１の水質計測セン
サ６により生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸
素要求量（ＣＯＤ）、ノルマルヘキサン抽出物質（Ｎ−
ＨＥＸ）、浮遊物質（ＳＳ）等の対象排水の制御に必要
な水質項目を測定する。コントローラ５はこれらの測定
値を取り込んで処理負荷を求め、その処理負荷に応じ
て、後段のオゾン処理槽２と生物処理槽３へ送る水量を
第１及び第２の送水ポンプ９、１０で制御するととも
に、オゾン発生器１を制御してオゾン処理槽２へのオゾ
ン注入量を調整する。

【００１７】流量調整槽４の排水は、コントローラ５の
制御に応じて、一部が第１の送水ポンプ９及び送水管１
６を経由してオゾン処理槽２に入り、残りが第２の送水
ポンプ１０及び送水管１７を経由して生物処理槽３に入
る。生物処理槽３はまた、移流管１８を介してオゾン処
理槽２で反応処理された排水をも受け入れ、生物処理し
た後、移流管１９より排出する。一方、オゾン処理槽２
からの排水の一部は、オゾン除去槽８に入ってオゾンが
除去される。このオゾン除去後の排水の生物分解性（Ｂ
ＯＤ）を第２の水質計測センサ７で測定し、この測定値
もまたコントローラ５に入力されて、オゾン発生器１の
オゾン発生量の制御に利用される。第２の水質計測セン
サ７は必ずしも必要なものではないが、オゾン処理後の
水質を計測して処理が計算どおりに行われているのかを
実測するとともに、測定値を基に制御系にフィードバッ
クかけるために、使用することが強く望まれる。

【００１８】なお、ＢＯＤ、ＣＯＤ、Ｎ−ＨＥＸ、ＳＳ
を測定する各水質計測センサ６、７に関しては、市販の
計測装置が考案商品化されているため、それらを自動計
測装置として用いてコントローラ５とのデータ通信に利
用できる。

【００１９】次に、オゾン発生量の制御について説明す
る。排水中の含有物質は対象により異なるため、対象排
水毎にオゾンの発生量を変える必要がある。一般に、オ
ゾンは不飽和結合を持つ有機物との反応性が高いことが
知られている。表１に、有機物とオゾンとの反応に関し
て、あるオゾン処理条件の下のＣＯＤ対象物質の除去率
（ＣＯＤ除去率）の例を示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】油分を含む有機性排水の場合、油分以外に
蛋白質や多糖類、あるいは芳香族等の環状化合物などオ
ゾンに反応する有機物が多数含まれており、しかもその
濃度や割合が時間とともに変動するケースが多い。した
がって、流量調整槽４に流入する排水の各成分とその濃
度を直接求めるのは困難であり、求められた場合でも演
算に多くの時間を要し、効率的でない。

【００２２】そこで、本発明では、オゾン処理槽２にお
ける反応機構をモデル化することでオゾン発生器１での
オゾン発生量を決定する。例えば、オゾンによるＣＯＤ
除去モデルを考える場合、図２に示すような反応モデル
を想定する。

【００２３】図２に示すオゾンによるＣＯＤ除去モデル
では、オゾン処理による可溶化や低分子化の過程と浮遊
物質を考慮し、水中に存在する物質を反応速度により２
種類に大別する。すなわち、浮遊物質、高分子物質及び
低分子物質の一部の反応速度の大きい物質群をオゾン反
応物質群２８とし、オゾン反応物質群２８以外の物質と
その酸化物などの反応速度の小さい物質群をオゾン反応
中間物質群２９とする。オゾン反応物質群２８は第１段
階の酸化により一部は無機化し、一部はオゾン反応中間
物質群２９に変化する。オゾン反応物質群２８がオゾン
反応中間物質群２９に変化する割合がρである。オゾン
反応中間物質群２９はさらに酸化されて無機物３０とな
る。

【００２４】上記条件の下、式（１）、（２）、
（３）、（４）に示すような速度式が仮定できる。ｄＣ_S／ｄｔ＝−ｋ' ₁Ｃ_s［０₃］ …（１）ｄＣ_A／ｄｔ＝−ｋ₁Ｃ_A［０₃］ …（２）ｄＣ_B／ｄｔ＝（１−α）ｋ₁Ｃ_A［０₃］＋（１−α' ）ｋ' ₁Ｃ_s［０₃］−ｋ₂Ｃ_B［０₃］ …（３）Ｃ＝Ｃ_S＋Ｃ_A＋Ｃ_B …（４）上記速度式において、［Ｏ₃］：オゾン濃度、Ｃ_S：浮
遊物質のＣＯＤ（ｃｒ）、Ｃ_A：オゾン反応物質群２８
のＣＯＤ（ｃｒ）、Ｃ_B：オゾン反応中間物質群２９の
ＣＯＤ（ｃｒ）、Ｃ：全体のＣＯＤ（ｃｒ）、ｋ₁：オ
ゾン反応物質群２８全体の反応速度定数、ｋ' _1:オゾン
反応物質群２８の浮遊物質の反応速度定数、ｋ₂：オゾ
ン反応中間物質群２９の反応速度定数（ｋ₁，ｋ' ₁＞
ｋ₂）、α：オゾン反応物質群２８が分解されてオゾン
反応中間物質群２９に変化する際に減少するＣＯＤ（ｃ
ｒ）の割合、α' ：オゾン反応物質群２８の浮遊物質が
分解されてオゾン反応中間物質群２９に変化する際に減
少するＣＯＤ（ｃｒ）の割合である。なお、ＣＯＤ（ｃ
ｒ）は、重クロム酸カリウムを用いて測定したＣＯＤを
示している。

【００２５】上記速度式における各ＣＯＤ（ｃｒ）は第
１及び第２の水質計測センサ６、７により実測し、反応
速度定数、及びオゾン反応物質群２８やその浮遊物質が
分解されてオゾン反応中間物質群２９に変化する際に減
少するＣＯＤ（ｃｒ）の割合等のパラメータは、先の実
測値を基にコントローラ５で決定して、オゾン発生量を
制御する。

【００２６】（Ａ）反応速度定数ｋ₁、ｋ' ₁決定の例反応のために供給するオゾン濃度を一定にすると、式
（１）におけるｋ' ₁、［０₃］は定数となり、式
（１）の微分方程式を解くことができる。Ｃ_S＝Ｃ_S０ｅｘｐ（−ｋ' ₁［Ｏ₃］ｔ） …（５）ある浮遊物質の初期のＣＯＤ濃度をＣ_S０と設定して
模擬排水を作成し、任意に設定したオゾン濃度
（［Ｏ₃］１＝定数）と反応時間（ｔ１＝定数）で反応
させ、オゾン反応終了後の浮遊物質のＣＯＤ濃度（Ｃ_S
１）を測定します。上記（５）式に各値（Ｃ_S＝Ｃ_S
１、ｔ＝ｔ１、［Ｏ₃］＝［Ｏ₃］１）を代入するこ
とで、ｋ' ₁が求められる。そして、これを複数の条件
でそれぞれ複数回実験を行うことにより、より高い精度
のｋ' ₁を求めることができる。ｋ₁も式（２）、
（６）より、同様にして求めることができる。Ｃ_A＝Ｃ_A０ｅｘｐ（−ｋ₁［Ｏ₃］ｔ） …（６）

【００２７】（Ｂ）ＣＯＤ減少の割合α、α' 決定の例例えばαは、オゾン反応物質群２８の初期のＣＯＤ濃度
をあらかじめ設定または測定しておき、実験にてオゾン
を一定時間以上オゾン反応物質群２８と反応させて、反
応後のＣＯＤ濃度を測ることで求めることができる。ま
た、α' も物質Ａの浮遊物質に限定して同様の実験を行
うことで求めることがでる。

【００２８】（Ｃ）反応速度定数ｋ₂決定の例オゾン濃度を一定で与えるとすると、反応速度定数
ｋ₁、ｋ' ₁やＣＯＤの減少割合α、α' は定数であ
り、Ｃ_A及びＣ_Sは式（５）、（６）で与えられている
ので、これを式（３）に代入すると、式（３）はオゾン
反応中間物質群２９のＣＯＤ（ｃｒ）であるＣ_Bと時間
ｔのみの微分方程式で表されるので、これを解いてｋ₂
を決定することができる。

【００２９】次に、オゾン処理槽２と生物処理槽３との
排水の分割方法について述べる。まず、生物処理槽３の
生物処理能力を最大限に生かす水量、具体的にはＣＯＤ
容積負荷あるいはＮ−ＨＥＸ容積負荷にできるだけ近い
水量を、コントローラ５で演算する。ここで、ＣＯＤ容
積負荷とは、１つの排水処理槽が単位時間、単位容積当
りに処理できるＣＯＤの最大量を意味し、Ｎ−ＨＥＸ容
積負荷とは、１つの排水処理槽が単位時間、単位容積当
りに処理できるＮ−ＨＥＸの最大量を意味している。な
お、ノルマルヘキサン抽出物質として反応する物質に
は、植物油、動物油、鉱物油等があり、具体的には、グ
リース、炭化水素誘導体、脂肪酸及びその誘導体、芳香
族化合物系の酸、アルコール、エーテル、エステル、界
面活性剤等を含む。

【００３０】さらに、コントローラ５により、残りの水
量をオゾン処理槽２で処理した場合の処理水の水質を演
算し、オゾン処理槽２からの排水と流量調整槽４からの
排水とを足した流入負荷を、生物処理槽３が持つ流入負
荷能力と比較する。ここで、流入負荷とは、流入する水
量や汚濁物質の量の総量を意味する。演算結果による流
入負荷が生物処理槽３の最大流入負荷能力（最大処理能
力）を越える場合には、生物処理槽３への送水量を一定
の割合で減らし、オゾン処理槽２への送水量を増やして
おいて再び演算を行う。この操作を生物処理槽３への負
荷が最大処理能力に近いところに収まるまで繰り返し
て、オゾン処理槽２と生物処理槽３とへの送水量の割合
を決定する。

【００３１】ここで、オゾン処理槽２と生物処理槽３と
への排水の分割の具体例を図３に基づいて説明する。い
ま、流量調整槽４への流水量を１．５ｍ³、ＣＯＤを
１、０００ｍｇ／Ｌ、全ＣＯＤを１、０００ｍｇ／Ｌ
ｘ１．５ｍ³＝１．５ｋｇとし、生物処理槽３につい
ては、ＣＯＤ容量負荷が１［ｋｇ／ｍ³・ｄａｙ］、容
積が１ｍ³、流入水量が１．５ｍ³／ｄａｙと仮定す
る。この場合、生物処理槽３では１日１ｋｇ以上のＣＯ
Ｄ物質は処理しきれないため、流量調整槽４に入った全
部の流入水（この場合の全ＣＯＤは１．５ｋｇ）を生物
処理槽３に送ると、その処理効率が低下する。このた
め、流入水の一部をオゾン処理槽２へ送って処理するこ
とで、生物処理槽３でのトータルのＣＯＤ量が１ｋｇを
越えないようにする。

【００３２】例えば、生物処理槽３へ流量調整槽４から
０．５ｍ³の流水を送ると、ＣＯＤ量は０．５ｋｇ含ま
れる。残りの流水量１．０ｍ³（この場合の全ＣＯＤは
１．０ｋｇ）はオゾン処理槽２で処理した後、生物処理
槽３へ送る。いま、オゾン処理槽２での反応によって、
ＣＯＤが５００ｍｇ／Ｌに減少したとすると、オゾン処
理槽２を出る水の全ＣＯＤは、５００ｍｇ／Ｌｘ
１．０ｍ³＝０．５ｋｇとなる。従って、生物処理槽３
へ流入するトータルのＣＯＤは、＋＝１．０ｋｇと
なり、生物処理槽３の処理能力の範囲内で処理すること
が可能となる。このように、生物処理槽３の最大処理能
力を超えるような場合に、オゾン処理槽２において過剰
な分を処理することにより、生物処理槽３を安定的に動
作させることができる。

【００３３】なお、上記のように１回の演算だけで分割
量が決定できない場合には、この様な演算を複数回繰り
返して分割量を決定する。また、処理負荷が小さい場合
には生物処理槽３の能力を最大限に生かすことで、オゾ
ン処理槽２には全く送水せず、オゾン発生器１でのオゾ
ンの発生を最小限にとどめ、放電電力量を節約すること
が可能となる。

【００３４】なお、オゾン発生器１を制御するに際して
は、オゾン発生器１において運転と停止を繰り返すので
はなく、オゾン発生器１にインバータ等の電力調整器を
搭載して、インバータの電圧、周波数、電流を変化させ
ることで放電電力を制御するようにするとよい。例え
ば、オゾン発生器１に搭載する電力調整器でオゾン発生
量を１０％〜１００％の範囲で制御可能にし、オゾン処
理槽２での負荷が低い場合には、オゾン発生量を１０〜
２０％の範囲に抑えて放電電力量を低減する。これによ
り、オゾン発生器１の放電電力量を節約でき、オゾン発
生器１の短命化も防ぐことができる。

【００３５】実施形態２生物難分解性の物質に対しては、当該物質に対して分解
能の高い特定の微生物群を担体に保持したり、あるいは
微生物群や分解酵素、微生物活性助剤を投入する場合が
ある。油含有排水の場合には、特定微生物としてリパー
ゼを産生する菌群が有効であり、例えば、Ｂａｃｉｌｌ
ｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｍｉｃｒｏｃｏｃ
ｃｕｓ属等の微生物が挙げられる。油の分解酵素として
はリパーゼが有効であり、微生物活性助剤としてはサポ
ニンと呼ばれる物質が有効である。なお、上記微生物や
酵素等を１種類以上混合したものが微生物製剤として既
に市販されている。

【００３６】図４は、微生物群や酵素群を混合した微生
物製剤を投入する機構を備えた生物処理槽３を持つ水処
理装置の構成図である。ここで、図１と同一符号は同一
または相当物を示すものとする。この装置で、生物処理
槽３への流入負荷に対応して、微生物製剤投入器２５に
より、生物処理槽３への微生物製剤の投入量を変化させ
ることで、流入負荷変動に対する対応能力を更に高める
ことができる。

【００３７】微生物製剤投入器２５の投入量制御は、コ
ントローラ５により行ってもよいし、第２の水質計測セ
ンサ７からの計測値をもとに微生物製剤投入器２５自身
がコントローラ５とは独立して制御を行うようにしても
よい。

【００３８】ここで、油含有排水に対する酵素添加の有
効性を示すデータとして、表２の条件のもと、リパーゼ
を前処理にて添加したものと、無添加のものとの２系列
における油有排水に生物処理を施した時の、ＴＯＣ濃度
の経時変化を図５に示す。ＴＯＣ濃度とは、全有機炭素
のことで、全ての有機物量を知るための指標である。こ
れによれば、約５時間後以降はリパーゼ添加系がＴＯＣ
７０ｍｇ／Ｌ付近まで分解しているのに対して、リパー
ゼ無添加系はＴＯＣ１４０ｍｇ／Ｌ付近までしか分解し
ておらず、リパーゼ添加によって分解速度が約２倍にな
っていることがわかる。

【００３９】

【表２】

【００４０】また、微生物活性助剤の有効性を示すデー
タとして、表３に示す条件の下で、サポニン添加系とサ
ポニン無添加系とによる油分解のＢＯＤの経時変化を図
６に、Ｎ−ＨＥＸの経時変化を図７にそれぞれ示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】図６において経過日数４０日までは油含有
排水に対する馴養期間であり、両系ともに差が見られな
いが、経過日数５０〜７６日においては、サポニン添加
系のＢＯＤ濃度は３０〜４０ｍｇ／Ｌ付近であるのに対
し、サポニン無添加系のＢＯＤ濃度は１００〜２５０ｍ
ｇ／Ｌの間で推移している。一方、図７において、この
期間での油分濃度はサポニン添加系が１０ｍｇ／Ｌ前後
であるのに対し、サポニン無添加系が２８ｍｇ／Ｌまで
上昇していることから、サポニン添加により油分解性能
の向上することがわかる。

【００４３】したがって、対象排水別にリパーゼやサポ
ニンの有効添加量を確認しそれらをコントローラ５に反
映した上で、生物処理槽３での汚濁負荷量から、コント
ローラ５でリパーゼやサポニン等の必要量を演算して投
入量を制御することにより、水処理装置全体の処理の安
定度を向上させることができる。

【００４４】実施形態３オゾン処理槽２においては、液中で反応するオゾン以外
に気中に放出されて余剰のオゾンを含む排ガスが生成さ
れるため、活性炭などを用いてオゾンを酸素に分解すべ
く排ガスの処理を行うのが通常である。しかし、オゾン
で分解すべき物質が多い場合にはオゾン発生量が多くな
り、排ガス中の余剰オゾン濃度も高くなる。そこで、高
濃度オゾン発生時の排ガス中の余剰オゾンを有効活用す
るために、オゾン処理槽２で発生した排ガスを装置内の
他の処理槽に送り有効活用するとよい。図８はその構成
を採用した水処理装置である。ここでは、オゾン処理槽
２と流量調整槽４との間を第１のガス管２１でつなぎ、
その間に排ガスの流量を制御する第１のバルブ１１を配
し、さらに、オゾン処理槽２と生物処理槽３との間を第
２のガス管２２でつなぎ、その間に排ガスの流量を制御
する第２のバルブ１２を配し、これらのバルブ１１、１
２をコントローラ５で制御する。なお、図１と同一符号
は同一または相当物を示すものとする。

【００４５】この構成では、例えば、気温、湿度、印加
電圧をもとにコントローラ５でオゾン発生量を推定し、
オゾン発生量が規定値以上、例えば１００ｍｇ／ｈｒ以
上の場合には第１のバルブ１１を開いて流量調整槽４へ
排ガスを送り、流量調整槽４で余剰のオゾンを有機物分
解に用いる。また、オゾン発生量が特に多い場合には、
これに加えて、第２のバルブ１２も開いて生物処理槽３
へも排ガスを送って、余剰のオゾンガスを消費するよう
にする。しかしながら、各バルブ１１、１２の制御方法
は、この例にとらわれず、オゾンの有効利用の観点から
適宜に決定するのがよい。

【００４６】実施形態４次に、本発明の水処理装置において、発生する臭気成分
の一部を削減するための構成を図９に示す。ここでは、
オゾン処理槽２と流量調整槽４との間を第３のガス管２
３でつなぎ、その間に排ガスの流量を制御する第３のバ
ルブ１３を配し、さらに、オゾン処理槽２と生物処理槽
３との間を第４のガス管２４でつなぎ、その間に排ガス
の流量を制御する第４のバルブ１４を配し、これらのバ
ルブ１３、１４をコントローラ５で制御する。なお、図
１と同一符号は同一または相当物を示すものとする。

【００４７】この構成により、生物処理槽３や流量調整
槽４から発生するトリメチルアミン等の臭気成分の一部
を、オゾン処理槽２で削減させようとするものである。
図１０には、オゾン利用によるトリメチルアミンの脱臭
効果を示す。この図は、５ｐｐｍのトリメチルアミンに
１０ｐｐｍのオゾンを反応させたもので、１５〜２０分
後に、トリメチルアミン濃度が１ｐｐｍに減少したこと
を示している。

【００４８】オゾンで脱臭が可能なトリメチルアミン等
の臭気成分の濃度を推定する方法の１つとして、例え
ば、処理対象毎にあらかじめ有機物負荷と臭気成分濃度
の相関関係を求めて近似式を設定し、その近似式をコン
トローラ５に記憶させて推定アルゴリズムを実現するこ
とが可能である。それによれば、推定アルゴリズムに基
づいて、排水の汚濁負荷から脱臭に必要なオゾン発生量
を加算したオゾン発生量を制御できる。

【００４９】実施形態５ここでは、本発明の水処理装置に、自己回帰モデルやカ
オス等の予測モデルを適用して、将来予測する態様を説
明する。例えば、コントローラ５においてある時点より
も一定時間後の水質データを将来予測することにより、
オゾン発生器１におけるオゾン発生量や送水ポンプ９、
１０における制御量を、その時点よりも先んじて決定す
ることができる。

【００５０】また、例えば、図１１に示すように、水質
計測センサ６または７にデータ予測機３１または３２を
搭載し、予測値と将来の実測値とを比較することで測定
データの信頼性を自己チェックすることができる。

【００５１】まず、自己回帰モデルについて説明する。
自己回帰モデルとは、定常時系列をモデル化する時系列
予測データの線形的予測手法のことであり、システム全
体を過去のシステム変数の線形結合部分とその時点にお
けるその変数固有の白色雑音部分（非線形部分）の和と
して表現する統計的モデルであり、式（７）で表現され
る。

【００５２】

【数１】

【００５３】式（７）において、Ｘ（ｓ）は時刻ｓにお
けるシステム変数Ｘの値、Ａ（ｍ）はモデルの回帰係
数、Ｍはモデル次数、ε（ｓ）は時刻ｓにおけるシステ
ム変数Ｘの白色の固有ノイズである。

【００５４】次に、カオスについて説明する。カオスと
は、時系列データの非線形予測手法の１つであり、時系
列データからその性質を表現する軌道であるアトラクタ
を再構成することにより、将来の時系列データを予測す
るのに使用する。このモデルはデータの非線形性が高い
ときに有効なモデルである。

【００５５】これらのモデルの各パラメータを過去の時
系列データより求めて、論理モデルを構築することによ
り、データの将来予測や異常なデータの自己検出が可能
になる。

【００５６】図１２は、第１の水質計測センサ６におけ
るＣＯＤの予測値とオゾン発生量との関係を示したもの
である。例えば、第１の水質計測センサ６で計測するＣ
ＯＤが将来的に１０００ｍｇ／Ｌほど上昇し、その状態
が数時間継続すると見込まれる場合には、オゾン発生器
１におけるオゾン発生量を、その予測時点で例えば５０
％増加させておくことで、その後の高負荷に対して適切
に対応することが可能となる。

【００５７】また、図１３は、第２の水質計測センサ７
におけるＣＯＤの実測値と予測値の経時変化の例を示し
たものである。これによれば、ある時点を起点に外部か
らノイズが混入し、実測値がそのノイズにより不変の値
を継続している。ここで、例えば、ＣＯＤが線形的な変
動を示す排水が対象でかつ予測モデル精度が８０％を確
保しているときに、予測値と実測値との予測誤差が５０
％を越えてしまう状態が一定期間以上、例えば１日以上
継続するような場合には、水処理装置系において異常が
発生していると自己診断することが可能になる。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、オゾン処理手
段と生物処理手段とを最適な割合で使用することによ
り、難分解性物質を含む水を効率的に分解し、安定した
水処理が可能となる。

【００５９】請求項２の発明によれば、生物処理手段で
微生物製剤を使用することで、処理負荷への対応性を向
上させることができる。

【００６０】請求項３の発明によれば、オゾン処理手段
で生成した排ガスを流量調整手段や生物処理手段へ送る
ことで、排ガス中の余剰オゾンを有効に活用することが
できる。

【００６１】請求項４の発明によれば、オゾン処理手段
において難分解性物質と一部の臭気成分を同時に分解す
ることができる。

【００６２】請求項５及び６の発明によれば、計測値や
制御値のいずれか１つ以上に対して自己回帰モデルやカ
オス等の論理モデルを適用することにより、将来予測に
よる制御や測定値の信頼性チェックが可能となり、処理
の安定性を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるオゾン処理と生物処理を併用
する水処理装置の構成図である。

【図２】本発明におけるオゾン反応モデル図の例であ
る。

【図３】本発明におけるオゾン処理槽と生物処理槽へ
の排水の分割方法についての説明図である。

【図４】本発明における水処理装置に微生物製剤投入
器を追加した構成図である。

【図５】本発明においてリパーゼを添加／無添加した
場合の油含有排水のＴＯＣ濃度の経時変化の説明図であ
る。

【図６】本発明においてサポニンを添加／無添加した
場合の油含有排水のＢＯＤ濃度の経時変化の説明図であ
る。

【図７】本発明においてサポニンを添加／無添加した
場合の油含有排水のノルマルヘキサン抽出物質の経時変
化の説明図である。

【図８】本発明におけるオゾン処理槽で発生した排ガ
スを他の処理槽で処理する場合の水処理装置の構成図で
ある。

【図９】本発明における難分解性物質と臭気成分を同
時に除去するための水処理装置の構成図である。

【図１０】本発明において臭気成分のトリクロロエチ
レンにオゾン脱臭を適用したときの経時変化の一例であ
る。

【図１１】本発明における計測値や制御値に対して論
理モデルを適用する場合の水処理装置の構成図である。

【図１２】本発明においてＣＯＤの予測値とそれに対
応したオゾン発生量との関係を示す説明図である。

【図１３】本発明においてＣＯＤの実測値と予測値の
経時変化の説明図である。

【図１４】オゾン処理と生物処理を併用する従来の水
処理装置の構成図である。

【符号の説明】

１オゾン発生器、２オゾン処理槽、３生物処理
槽、４流量調整槽、５コントローラ、６第１の水質
計測センサ、７第２の水質計測センサ、８オゾン除去
槽、９第１の送水ポンプ、１０第２の送水ポンプ、
１１第１のバルブ、１２第２のバルブ、１３第３
のバルブ、１４第４のバルブ、３１データ予測機、３
２データ予測機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０２Ｆ 1/78 ＺＡＢＣ０２Ｆ 1/78 ＺＡＢ 3/34 3/34 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理しようとする水を取り込んでその流
入水量を調節する流量調整手段と、オゾンを発生するオゾン発生手段と、前記流量調整手段から水を、前記オゾン発生手段からオ
ゾンをそれぞれ取り込んで難分解性物質を分解するオゾ
ン処理手段と、前記流量調整手段と前記オゾン処理手段とから水を取り
込んで生物分解する生物処理手段と、処理前の水の汚濁負荷量を測定する第１の計測手段と、前記オゾン処理手段を通った水の生物分解性を測定する
第２の計測手段と、前記流量調整手段から前記オゾン処理手段と前記生物処
理手段へ水を送る送水手段と、前記第１及び第２の計測手段からの計測値を取り込ん
で、前記オゾン発生手段のオゾン発生量を制御するとと
もに、前記オゾン処理手段と前記生物処理手段とによっ
て最適な水の分割処理が行えるように前記送水手段を制
御する制御手段とを備えたことを特徴とする水処理装
置。
【請求項２】前記生物処理手段において、難分解性物
質に対し分解能の高い微生物製剤を使用することを特徴
とする第１項記載の水処理装置。
【請求項３】前記オゾン処理手段で生成される排ガス
を、前記流量調整手段と前記生物処理手段の何れか一方
あるいは両方へ送ることを特徴とする請求項１または２
記載の水処理装置。
【請求項４】水の汚濁負荷量から空気中の臭気成分量
を推定し、その測定量に基づいて前記オゾン発生手段の
オゾン発生量を増加させ、前記オゾン処理手段において
難分解性物質と臭気成分とを同時に分解することを特徴
とする請求項１〜３の何れか記載の水処理装置。
【請求項５】論理モデルを適用して処理しようとする
水の水質を予測し、この予測に基づいて前記制御手段を
動作させることを特徴とする請求項１〜４の何れか記載
の水処理装置。
【請求項６】論理モデルを適用して処理しようとする
水の水質を予測し、この予測値と実測値とを比較して実
測値の信頼性をチェックすることを特徴とする請求項１
〜４の何れか記載の水処理装置。