JPH1157780A

JPH1157780A - 下水処理場、その計測装置およびその支援装置

Info

Publication number: JPH1157780A
Application number: JP9215351A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tsutsumi; 正彦堤; Masao Kaneko; 子政雄金; Shozaburo Furube; 部正三郎古; Kazuhiko Noguchi; 口和彦野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】下水処理場における処理水の各種濃度を精度
良く求めることができる計測装置を提供する。【解決手段】下水処理場に計測装置６６が設置されて
おり、この計測装置６６は下水処理場の処理水をろ過す
る限外ろ過膜モジュール７と、ろ過膜モジュール７に接
続された測定槽４０とを備えている。測定槽４０には、
アンモニアイオン濃度計４１、全窒素濃度計４２、およ
びｐＨ計４３が各々設置されている。測定槽４０には、
ｐＨ調整を行なうための水酸化ナトリウム溶液貯水槽４
５と、濃度計のキャリブレーションを行なう標準液槽４
６が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、嫌気性無酸素好気
法（Ａ2 Ｏ）、循環式硝化脱窒法、嫌気好気活性汚泥法
（ＡＯ法）、凝集剤添加活性汚泥法等の生物学的処理も
しくは生物学的処理と化学的処理の組み合わせで下水中
の窒素・リンを除去する窒素・リン除去型下水処理場、
窒素・リンの除去を高効率でかつ安定して運転管理する
ための計測装置および支援装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の窒素・リン除去型下水処理場およ
びその計測装置について、図２５および図２６により説
明する。

【０００３】図２５において、下水処理場は、下水が配
管１８を介して流入する嫌気部２ａと、好気部２ｂとを
有する反応タンク２と、反応タンク２に配管１９を介し
て接続された沈殿タンク３とを備えている。沈殿タンク
３の底部と反応タンク２の流入側は、返送ポンプ６を有
する配管２１によって接続され、また好気部２ｂには配
管２２を介してブロア５が接続されている。

【０００４】さらに沈殿タンク３には、ポンプ１４を有
する配管２３，２４によって限外ろ過膜モジール７が接
続され、この限外ろ過膜モジュール７には配管２５によ
ってろ液貯水槽８が接続されている。またろ液貯水槽８
には、ポンプ１５を有する配管２７によって、撹拌機１
２を有する測定槽９が接続されている。

【０００５】図２５において下水１中の窒素、リン成分
は、反応タンク２の嫌気部２ａで脱窒とリンの吐き出し
が行なわれ、好気部２ｂで硝化とリンの過剰摂取が起こ
る。このようにして窒素、リン成分は除去され、除去さ
れた水は沈殿タンク３内へ供給される。この沈殿タンク
３の一部はポンプ１４を駆動して限外ろ過膜モジュール
へ供給され、この膜モジュール７で水中の固形物が捕捉
されて、清澄水がろ液貯水槽８および測定槽９へ供給さ
れる。この測定槽９内の供給水に対して、アルカリ液貯
水槽１３内のアルカリ液がポンプ１６によって投入され
る。この間、ｐＨ計１１によってｐＨが測定され、制御
装置１７によってｐＨ１１となるよう調整される。この
時の測定槽９内のアンモニア濃度値は、アンモニア濃度
計１１によって計測される。

【０００６】図２６において、下水処理水質シミュレー
タ３０と、ＤＯ制御モデルを核としたシミュレータ本体
部３１と、ＤＯ制御モデルのパラメータ調節部３２と、
制御目標値設定部３３と、マンマシンインターフェイス
部３４と、プロセスインターフェイス部３５とプロセス
データベース部３６とが示されている。

【０００７】図２６において一定の周期で例えば５分周
期で、プロセスデータ信号３９がプロセスインターフェ
イス部３５を介してプロセスデータベース部３６内に格
納される。このプロセスデータベース部３６内のデータ
は、随時あるいは一定の周期でシミュレータ本体部３１
内に送信され、このシミュレータ本体部３１のＤＯ制御
モデルによりＤＯシミュレーションが実施される。その
出力値である反応タンク内のＤＯデータは、マンマシン
インターフェイス部３４を介してオペレータ３７に表示
される。

【０００８】この結果をオペレータ３７は観察して、制
御目標値設定部３３にＳＶ値を入力する。このとき、Ｓ
Ｖ値を介して制御目標値信号３８が下位の制御装置へ送
信され、目標値の変更がなされる。パラメータを変更し
たい場合は、パラメータ調節部３２へ変更パラメータを
入力し、この変更パラメータは、シミュレータ本体部３
１へ送られてパラメータが更新される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図２５および図２６に
示す従来の下水処理場には、以下のような問題が生じて
いる。

【００１０】すなわち、窒素とリンの両者の除去特性を
評価するためには、３種類〜５種類のセンサが必要であ
り、したがって、次のような問題が発生する。（１）少なくとも３種類以上の複数個のセンサを用いる
ので、１つが故障すると、窒素・リン除去特性の評価が
不可能となる。また、バックアップのセンサを常時準備
して、故障時に取り替えたり、各々の校正や保守点検等
のメンテナンスを行なっても非常に複雑、手間がかか
り、制御用のみならず計測・監視用としてもても利用す
ることができなかった。（２）また、前記窒素、リンの濃度計測用の流入水とし
て、限外ろ過膜モジュール７のようにろ過して固形物を
除去した清澄水中の溶解性物質を測定対象としている
が、膜の運転管理、特に膜の洗浄、交換等のメンテナン
スが多くなり、制御用あるいは監視用のセンサとしては
使用することが困難であった。（３）さらに、下水１中の窒素あるいはリン濃度が変動
した時に、処理水４あるいは反応タンク２内の窒素ある
いはリン濃度を計測するだけでは、実際の窒素除去率あ
るいはリン除去率が正確に把握できないので、風量やＳ
ＲＴ等の操作量目標値の最適化に使用することが困難で
あった。

【００１１】さらにまた、（４）パラメータ調節部３２でパラメータを調節する機
能はあるものの、各モデルのパラメータの種類は多く、
パラメータフィッティングがオペレータ３７側で容易に
実施できない。このパラメータ調節部３２がオートチュ
ーニング機能を有していても、生物反応主体の下水処理
プロセスであるので、実測値との偏差が生じる。（５）プロセスデータベース部３６内のＰＶ値を入力値
としてシミュレータ本体部３１がシミュレーションを実
行した場合、シミュレーションモデルの入力値およびプ
ロセスのＰＶ値が各々多種類あり、その時の状態量が正
確な入力条件とならなかった。したがって、シミュレー
ションモデルの入力値とプロセスのＰＶ値が必ずしも一
致せず、正確なシミュレーションが実施することが困難
であった。（６）制御目標値設定がオペレータ３７の意志のみによ
るので、高度な知識を有するオペレータであれば正確な
設定値が入力できるが、同知識を有さないオペレータで
は正確な設定値を入力することが困難である。（７）下水処理プロセスを変更した場合、例えば全面曝
気方式から反応タンク内に複数個の仕切を配し、後段の
タンクのみを曝気するよう方式に変更したり、硝化液循
環ラインを配したり、ステップ注入の流量比を変更した
りした場合、パラメータ調整ができなくなり、かつモデ
ルそのものを変更して全面的に支援システムを再構築し
なければならない。（８）部材を連結して下水処理プロセスを構築する場
合、各部材の連結によりシミュレータ本体部３１のプロ
グラムを書き換える必要があり、コーティング、コンパ
イル、リンクといったプログラミング技術が必要であ
る。プログラミング技術を有するオペレータ３７であれ
ば可能であるが、その技術を持たないオペレータ３７で
は自由に構築することができず、また、部品を画像イメ
ージで表示した場合に、下水処理プロセスの臨場感が表
現できず、現場サイドで使用しずらいものとなってい
る。（９）シミュレーションした結果をトレンドグラフある
いはデータファイルで表示した場合、シミュレーション
の傾向はつかめるものの、シミュレーションの数値間の
関係や、動的変動の理由、あるいはシミュレーション結
果そのものの評価を、熟練していないオペレータ３７で
はすることが困難であり、制御目標値の設定、運転管理
の最適化等運転支援に利用することができない。（10）また図２５の計測装置において計測された窒素・
リン濃度計のプロセス値が不安定であり、制御用のデー
タとしては使用することができなかった。（11）またこの計測装置では計測項目が多く、制御入力
信号の誤差が大きくなり、制御用のデータとして使用す
ることが困難であった。（12）またこの計測装置もしくは既存の下水処理水質セ
ンサ、例えばＤＯ計、ＭＬＳＳ計、ｐＨ計等のセンサで
は、操作量で対応できない外乱、例えば下水１中に毒物
が混入したり、または下水１の流量やブロア５の故障あ
るいは長期停電等により反応タンク２内の微生物活性が
低下した場合、制御不能となり、下水処理を行うことが
できなくなった。（13）近年問題になりつつある温暖化ガス、ＣＯ₂（二
酸化炭素）やＮ₂Ｏ（亜酸化窒素）、特にＮ₂Ｏガス
は、硝化反応もしくは脱窒反応が不十分である場合に発
生する。このような温暖化ガスは環境上排出できなくな
り、この温暖化ガスを排出しないように運転管理する必
要がある。しかしながら、図２５のような計測装置ある
いは図２６のような計測および制御装置では、管理する
ことが不可能であった。

【００１２】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、嫌気無酸素好気法（Ａ2 Ｏ）、循環式硝
化脱窒法、嫌気好気活性汚泥法（ＡＯ法）、凝集剤添加
活性汚泥法等の生物学的処理もしくは生物学的処理と化
学的処理の組み合わせで下水中の窒素・リンを除去する
窒素・リン除去型下水処理場において、窒素・リンの除
去を高効率でかつ安定して運転管理するための下水処理
場、計測装置および支援装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、嫌気部と曝気
装置を有する好気部とを有する反応タンクと、沈殿タン
クとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を
返送ポンプを有する返送汚泥管で接続した脱窒素、脱リ
ン型下水処理場に設置された計測装置において、沈殿タ
ンクからの処理水を採水する採水装置と、採水装置で採
水された処理水を貯留する測定槽と、測定槽内に設けら
れるとともに各種イオン濃度を測定するイオン濃度計
と、測定槽内のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、イオン
濃度計をキャリブレーションするため標準物質を測定槽
内に供給する標準物質供給装置とを備えたことを特徴と
する下水処理場の計測装置、嫌気部と曝気装置を有する
好気部とを有する反応タンクと、反応タンクに接続され
た沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンク
の流入側を返送汚泥ポンプを有する返送汚泥管で接続
し、反応タンクの流入側に毒物検出センサを設けるとと
もに、反応タンクの嫌気部に中和剤注入装置を接続し、
毒物検出センサからの信号に基づいて中和剤注入装置を
制御する中和剤注入制御装置を設けたことを特徴とする
下水処理場、嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンク
とを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返
送汚泥ポンプを有する返送汚泥管で接続し、反応タンク
の流入側に高圧曝気装置を有する曝気槽と、沈殿槽を順
次設けるとともに、曝気槽と反応タンクの好気部との間
に開閉弁を有する配管を設け、反応タンクの好気部に呼
吸速度計を設け、呼吸速度計からの信号に基づいて、呼
吸速度制御装置によって開閉弁を制御して曝気槽内の活
性化微生物を好気部へ供給することを特徴とする下水処
理場、嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有する反
応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備
え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥
ポンプを有する返送汚泥管で接続し、反応タンク内の気
相中のＮＯ₂ガスを測定するＮＯ₂ガス濃度計を設け、
ＮＯ₂ガス濃度計からの信号に基づいて曝気装置を制御
する曝気装置制御装置を設けたことを特徴とする下水処
理場、嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有する反
応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備
え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥
ポンプを有する返送汚泥管で接続し、反応タンクの嫌気
部と好気部との間に、好気部の下水を嫌気部へ戻す戻し
配管を設け、嫌気部のうち戻し配管近傍にＤＯ計を設け
るとともに、このＤＯ計からの信号に基づいて曝気装置
を制御する曝気装置制御装置を設けたことを特徴とする
下水処理場、嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの
底部と反応タンクの流入側を返送ポンプを有する返送汚
泥管で接続した、脱窒素、脱リン型下水処理場の支援装
置において、反応タンクおよび沈殿タンクにおける各種
水質データを保管するオンラインデータベース部と、オ
ンラインデータベース部からの水質データに基づいて、
反応タンクの水質反応モデルを用いて、水質に関するシ
ミュレーションを行なう水質シミュレータと、水質シミ
ュレータからの結果から曝気装置および返送ポンプの最
適制御目標値を求める制御目標値最適演算部とを備えた
ことを特徴とする下水処理場、嫌気部と、曝気装置を有
する好気部とを有する反応タンクと、沈殿タンクとを備
え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送ポン
プを有する返送汚泥管で接続した、脱窒素、脱リン型下
水処理場の支援装置において、反応タンクおよび沈殿タ
ンクにおけるオンラインの各種水質データを保管するオ
ンラインデータベース部と、反応タンクおよび沈殿タン
クにおけるオフラインの各種水質データを保管するオフ
ラインデータベース部と、オンラインデータベース部と
オフラインデータベース部の各データ時刻を修正するサ
ンプリング時間差修正部とを設けたことを特徴とする下
水処理場の支援装置である。

【００１４】本発明によれば、採水した液中の各種イオ
ン濃度を各々の最適ｐＨに制御することによって迅速に
測定することができ、また各濃度計を標準物質で一定期
間おきにキャリブレーションすることにより、校正が正
確に実施される。

【００１５】また本発明によれば、流入水中の毒物が測
定され、この数値により毒物に対する中和剤が注入制御
される。

【００１６】さらに反応タンク内に配された呼吸速度計
からの信号に基づいて曝気槽内の活性化微生物が反応タ
ンク内へ供給される。

【００１７】また反応タンク内気相中のＮ₂Ｏガス濃度
が計測され、この濃度に基づいて曝気装置制御装置にお
いてにおいて反応タンクの好気タンクの曝気装置が制御
される。

【００１８】また嫌気部において硝化液循環液が供給さ
れる近傍部分にＤＯ計が設けられているので、好気部で
は硝化反応もしくはリンの過剰摂取反応が進行し、かつ
嫌気部では脱窒反応もしくはリンの放出反応が同時に維
持されるよう、ＤＯ計からの信号に基づいて曝気装置を
制御することができる。

【００１９】また、オンラインデーターベース部からの
データを入力値として、下水処理の水質シミュレータで
各種制御目標値によるシミュレーションが実施され、こ
の出力値の中で最も水質が良好な目標値が選定される。

【００２０】また、本発明によれば、オンラインもしく
はオンラインのデータベース部の各データが、サンプリ
ング時刻点に一致される。

【００２１】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態以上、図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。図１乃至図４は本発明の第１の実施の形態を示す
図である。

【００２２】図１に示すように、下水処理場は配管１８
から下水が流入する嫌気部２ａと、好気部２ｂとを有す
る反応タンク２と、反応タンク２に配管１９を介して接
続された沈殿タンク３とを備え、沈殿タンク３の下部と
配管１８とは返送ポンプ６を有する配管（返送汚泥管）
２１によって接続されている。また好気部２ｂには、配
管２２を介してブロア５が接続されている。

【００２３】また沈殿タンク３には、ポンプ４７を有す
る配管５１によって限外ろ過膜モジュール７が接続さ
れ、この限外ろ過膜モジュール７と沈殿タンク３とは配
管５６により接続されている。

【００２４】また限外ろ過膜モジュール７には、配管５
２を介して測定槽４０が接続され、この測定槽４０の底
部には開閉弁５０を有する配管５３が接続されている。

【００２５】また図１に示すように、測定槽４０にはポ
ンプ４８を有する配管５４によって、水酸化ナトリウム
溶液貯水槽４５が接続されている。さらに測定槽４０に
はポンプ４９を有する配管５５によって、標準液槽４６
が接続されている。

【００２６】さらにまた、測定槽４０には、アンモニア
イオン濃度計４１と、全窒素濃度計４２と、ｐＨ計４３
とが各々設置されている。また測定槽４０には撹拌機４
４が設けられている。

【００２７】これらアンモニアイオン濃度計４１と、窒
素濃度計４２と、ｐＨ計４３は、各々制御装置５７に接
続され、この制御装置５７によってポンプ４７，４８，
４９および開閉弁５０が制御されるようになっている。

【００２８】また図１に示すように、限外ろ過膜モジュ
ール７、測定槽４０、水酸化ナトリウム溶液貯水槽４
５、および標準液槽４６により測定装置６６が構成され
ている。

【００２９】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。配管１８から流入した下水
は、反応タンク２内に流入し、嫌気部２ａで脱窒反応と
リンの吐き出し反応が起こり、好気部２ｂで硝化反応と
リンの過剰摂取反応が起こる。反応タンク２からの処理
水は沈殿タンク３に流入し、その後配管２０から処理水
４として排出される。沈殿部３の上澄み液は、ポンプ４
７により限外ろ過膜モジュール７まで送られる。上澄み
液は、次に膜モジュール７で液中の固形物が分離除去さ
れた後、測定槽４０内に供給される（図２のｔ０時）。

【００３０】この測定槽４０内では、ｐＨ計４３により
液中のｐＨが計測され、ｐＨ７で全窒素濃度計４２を作
動し、全窒素ＴＮを計測する（ｔ１時）。次に、ポンプ
４８を駆動して水酸化ナトリウム溶液貯水槽４５から水
酸化ナトリウム溶液を測定槽４０内に供給すると（ｔ２
時）、ｍＶが上昇し始める（ｔ３時）。ｐＨが１１にな
った時（ｔ４時）に、アンモニアイオン濃度計４１の電
位（ｍＶ）の数値を出力し、図３に示す制御装置５７内
に格納した電位Ｅとアンモニアイオン濃度ＳＮＨ4 との
相関式に基づいて、アンモニアイオン濃度データを算出
する。

【００３１】また、一定期間、例えば１日に１回、開閉
弁５３を開けて測定槽４０内の液を排出する。次にポン
プ４９を駆動して標準液槽４５から塩化アンモニウム溶
液を測定槽４０内に供給し、アンモニアイオン濃度計４
１の校正を実施する。

【００３２】本実施の形態によれば、アンモニアイオン
濃度計４１と全窒素濃度計４２との２つの組合わせを利
用したので、窒素除去特性および硝化反応と脱窒反応が
同時に計測される。また１日に１回、塩化アンモニウム
溶液を測定槽４０内に供給してアンモニアイオン濃度計
４１の校正を行なうことができる。

【００３３】なお、一般に窒素除去計測には、アンモニ
アイオン濃度（ＮＨ₄ ⁺）、亜硝酸イオン濃度（ＮＯ₂
^-）、硝酸イオン濃度（ＮＯ₃ ^-）、全窒素濃度（Ｔ
Ｎ）の中で次の濃度計の組み合わせが必要となる。

【００３４】 (a) （ＮＨ₄ ⁺）ＡＮＤ（ＴＮ） ……（１）式 (b) （ＮＨ₄ ⁺）ＡＮＤ（ＮＯ₂ ^-）ＡＮＤ（ＮＯ₃ ^-） ……（２）式 (c) （ＮＯ₂ ^-）ＡＮＤ（ＮＯ₃ ^-）ＡＮＤ（ＴＮ） ……（３）式 (d) （ＮＨ₄ ⁺）ＡＮＤ（ＮＯ₂ ^-）ＡＮＤ（ＮＯ₃ ^-）ＡＮＤ（ＴＮ） ……（４）式またリン除去計測には、リン酸イオン濃度（Ｐ
Ｏ₄ ^-）、全リン濃度（ＴＰ）の中でいずれか１種類の
濃度計が必要となる。

【００３５】 (e) （ＰＯ₄ ^-）ＯＲ（ＴＰ） ……（５）式また、窒素とリンの両者を計測するためには、次式の組
み合わせが必要となる。

【００３６】 (f) ｛(1) ＯＲ(2) ＯＲ(3) ＯＲ(4) ｝ＡＮＤ(5) ……（６）式本実施の形態において、アンモニアイオン濃度計４１と
全窒素濃度計４２の組合せの例を示したが、この代わり
に上記（１）〜（６）式のいずれかの組合せを用いても
よい。

【００３７】また、限外ろ過膜モジュール７を利用して
いるが、砂ろ過、生物膜ろ過等のろ過機能を有する装置
を用いてもよい。さらに、水酸化ナトリウム溶液貯水槽
４５によるアルカリ注入によるｐＨ制御を用いたが、酸
注入のみあるいはアルカリと酸との組み合わせが可能で
ある。各々の酸もしくはアルカリの種類も限定されな
い。

【００３８】また、沈殿タンク３内の上澄み液を採水し
たが、反応タンク３からの流入水より下流の水であれば
いずれも使用することができる。また下水処理場は図１
の嫌気好気活性汚泥法に限定されることはなく、循環式
硝化脱窒法、嫌気無酸素好気法（Ａ_２Ｏ法）、凝集剤添
加の嫌気好気法等、嫌気部と好気部を空間的に設けた反
応タンクを有する下水処理場、もしくは、間欠曝気法、
回分式活性汚泥法等、嫌気部と好気部を時間的に設けた
反応タンクを有する下水処理場に適用することができ
る。

【００３９】次に変形例について述べる。本変形例は図
１において、限外ろ過膜モジュール７と管５６を削除し
たものである。この場合、沈殿タンク３内の上澄み液
は、ポンプ４７によって管５１、管５２を介して測定槽
４０内に供給される。このように限外ろ過膜モジュール
７を介さずに、直接被処理水を測定槽４０内に供給して
各種イオン濃度の計測を行う。通常、ろ過膜モジュール
７で採水した被処理水中の固形物の除去を行なうことが
望ましいが、測定槽４０内において、ｐＨ制御した後に
撹拌機４４を停止し、３０分間静置して固形物の沈殿分
離を行う。その後、上澄みのイオン濃度を濃度計４１，
４２，４３で計測し、計測後、開閉弁５０を開けて、測
定槽４０内の固形物および上澄みを排出する。

【００４０】本変形例によれば、沈殿工程の設定時間を
３０分としたので、沈殿分離しにくい固形物も沈殿し、
測定精度が向上する。また、アンモニアイオン濃度計４
１と全窒素濃度計４２との２つの組み合わせを利用した
ので、窒素除去特性および硝化反応と脱窒反応が同時に
計測される。

【００４１】なお沈殿工程時間は３０分に限定されるこ
とはなく、１〜６０分間で設定可能としてもよい。

【００４２】第２の実施の形態次に図４により本発明の第２の実施の形態について説明
する。図４に示す第２の実施の形態は、沈殿タンク３に
開閉弁６１を有する配管６４を接続するとともに、配管
１８に開閉弁６０を有する配管６３を接続し、これらの
配管６３，６４をポンプ６２を有する配管６５に接続し
たものである。

【００４３】また図４に示すように、配管６５には図１
と同一の構成の測定装置６６が接続されている。

【００４４】他の構成は、図１に示す第１の実施の形態
と略同一である。

【００４５】図４において、開閉弁６０，６１が、一定
周期例えば１時間に１回、どちらか一方が開となり、ポ
ンプ６２を駆動させて計測装置６６内に下水を供給し、
アンモニアイオン濃度を計測する。さらに計測終了後、
開閉弁６０，６１を切り替えて、同様にアンモニアイオ
ン濃度を計測する。制御装置５７内には（７）式に示す
演算式が格納されており、この式に基づいて硝化率ＲＮ
が計算される。ＲＮ＝｛（ＳＮＨ4-in）−（ＳＮＨ4-out ）｝／（ＳＮＨ4-in）……（７）式（ＳＮＨ4-in）：流入水アンモニア濃度、（ＳＮＨ4-ou
t ）：処理水アンモニア濃度本実施例によれば、測定装置６６の流入水として反応タ
ンク２の流入水、処理水として沈殿タンク３内の上澄み
液を採水したので、反応タンク２の水処理特性が把握で
きる。また、流入水、処理水ともにポンプ６２が１つ、
開閉弁６０，６１が２つと、単純な採水構成としたの
で、採水が容易となる。

【００４６】なお、流入水は反応タンク２の流入水より
前段の流入下水、または処理水は沈殿タンク３より後段
の水を採水して評価してもよい。

【００４７】第３の実施の形態次に図５により、本発明の第３の実施の形態について説
明する。

【００４８】図５に示すように、反応タンク２と、沈殿
タンク３と、計測装置６６とを備えた下水処理場（図１
参照）に、プロセスインターフェイス部７２が接続され
ている。このプロセスインターフェイス部７２には、硝
化率演算部７０と、曝気風量目標値演算部７１とが各々
接続されている。またプロセスインターフェイス部７２
と、下水処理場との間には、曝気風量制御装置７３が配
設されている。

【００４９】図５に示すように、硝化率演算部７０にお
いては、（７）式に基づいて硝化率ＲＮが算出される。
この場合、ＳＮＨ4-inは固定した定数として扱う。この
ＲＮはプロセス値ＲＮ-sv として曝気風量目標値演算部
７１へ信号が送られ、かつ反応タンク流入水量プロセス
値信号７５（Ｑin）とともに（８）〜（10）式に基づい
て、曝気風量目標値が算出される。この目標値信号７７
はプロセスインターフェイス部７２を介して曝気風量制
御装置７３に入力され、曝気風量調整量信号７８（ＭＶ
値）としてブロア５における風量調整が実施される。ＲＮ＝｛（ＳＮＨ4-in）−（ＳＮＨ4-out ）｝／（ＳＮＨ4-in）……（７）式（ＳＮＨ4-in）：流入水アンモニア濃度、（ＳＮＨ4-ou
t ）：処理水アンモニア濃度Ｅｎ(t) ＝（ＲＮ-sv ）−（ＲＮ−pv） ……（８）式ＡＱn(t)＝ＡＱn(t-1)＋ΔＱn(t) ……（９）式 ΔＡＱn(t)＝Ｋp ［｛Ｅn(t)−Ｅn(t-1)｝＋｛（h/Ｔi)Ｅn(t)｝］×［Ｑin(t) ／Ｑin(t-1) ］^Kp ……（10）式Ｅn(t)：ｔ時の入力偏差、ＲＮ-sv ：ＲＮ（硝化率）の目標値ＲＮ-pv ：ＲＮ（硝化率）のプロセス値ＡＱn(t)：ｎ槽における曝気風量目標値Ｋp ：比例ゲイン、ｈ：制御周期、Ｔi ：積分時間Ｑin：反応タンク流入水量本実施の形態によれば、処理水のアンモニアイオン濃度
と反応タンク流入水量を入力値として、曝気風量制御目
標値を出力値とする、単純なＰＩフィードバック制御を
採用したので、硝化反応を効率よく制御することが可能
となる。

【００５０】なお硝化率による曝気風量ＰＩフィードバ
ック制御を記載したが、入力値あるいは制御方式はそれ
に限定されることはなく、以下の実施が可能である。す
なわち、入力値は硝化率のみならず、脱窒率あるいは脱
リン率あるいはそれらの組み合わせを使用できる。この
場合、表１に示すパターンで制御ループを組み込むこと
が可能である。また、いずれのパターンであっても流量
比率一定制御は組み込むことはできる。

【００５１】表１各反応率と制御出力のパターン入力値出力値硫化率曝気風量ＤＯＳＲＴ脱窒率ＭＬＳＳ初沈バイパス流量メタノール注入量脱リン率ＤＯＳＲＴＰＡＣ注入量また、流量比率一定硝化率演算曝気風量ＰＩ制御方式を
採用しているが、硝化率演算部７０のような各種反応率
演算部および曝気風量制御目標値演算部７１のような各
種制御目標値演算部において、ファジィ制御方式を採用
することも可能である。

【００５２】例えば、硝化率および窒素除去率のメンバ
ーシップ関数を各々図６と図７に、ファジィルールを表
２のように設定する。（１）硝化率（ＲＮ）が高く、窒素除去率（ＲＴＮ）も
高い場合は、現在の曝気風量目標値を維持する。（Ｙ
１）（２）ＲＮが高く、ＲＴＮが低い場合は、現在の曝気風
量目標値を維持しかつＭＬＳＳを高めるか、曝気風量目
標値をやや（１ランク）下げる。（Ｙ２）（３）ＲＮが低く、ＲＴＮも低い場合は、現在の曝気風
量目標値を大幅に上げるか、曝気風量を上げかつＳＲＴ
を高くする。（Ｙ３）

【００５３】

【表１】第４の実施の形態次に図８により本発明の第４の実施の形態について説明
する。図８に示す実施の形態は、反応タンク２への配管
１８にポンプ８５を有する配管８８を介して魚類飼育槽
８０を接続し、この魚類飼育槽８０上に魚類追跡型ＩＴ
Ｖモニタ８１を設け、さらにＩＴＶモニタ８１に毒物検
出装置８２、中和剤注入制御装置８３および中和剤貯水
槽８４を接続したものである。また魚類飼育槽８０には
開閉弁８６を有する配管８９が接続され、さらに中和剤
貯水槽８４は開閉弁８７を有する配管９０によって反応
タンク２の嫌気部２ａに接続されている。他の構成は図
１に示す第１の実施の形態と略同一である。

【００５４】なお中和剤貯水槽８４はシアンを毒物の対
象とする中和剤が格納されており、具体的には塩素ガス
を溶解した水酸化ナトリウム溶液が投入されている。

【００５５】図８において、脱窒素・脱リン型の下水処
理プロセス、特に硝化反応および脱リン反応は、流入下
水中の毒物に影響を受けやすく、少量の毒物によって硝
化微生物、脱リン微生物の死滅に至る。したがって、次
の作用により毒物の検出と毒物の中和を行う。つまり、
常時ポンプ８５を駆動して魚類飼育槽８０へ下水１を分
岐供給する。この魚類飼育槽８０内には魚類が飼育され
ており、この魚類の行動を魚類追跡型ＩＴＶモニタ８１
が常時監視している。このモニタの信号は毒物検出装置
８２へ送信され、ここで魚類速度を算出し、魚類速度が
ある一定の速度以下になれば毒物が混入したと判断し、
開閉弁８７を開けて中和剤貯水槽８４から中和剤を供給
する。この場合の化学反応式を（11）式および（12）式
に示す。ＮａＣＮ＋ＮａＯＨ＋Ｃｌ₂→ＮａＣＮＯ＋２ＮａＣｌ＋Ｈ₂Ｏ……（11）式２ＮａＣＮＯ＋４ＮａＯＨ＋３Ｃｌ₂→２ＣＯ₂＋６ＮａＣｌ＋Ｎ₂＋２Ｈ₂Ｏ ……（12）式本実施の形態によれば、魚類監視による毒物検出装置８
２を使用したので、他の吸光度法等に比べて迅速に測定
できる。

【００５６】なお、魚類追跡型ＩＴＶモニタ８１ではな
く、固定型のＩＴＶモニタと画像解析装置による毒物検
出装置を使用することができ、また、呼吸速度計を使用
することができ、さらに吸光度測定法を使用することが
できる。

【００５７】また対象とする毒物、中和剤は限定される
ことはない。

【００５８】第５の実施の形態次に図９により本発明の第５の実施の形態について説明
する。図９に示す実施の形態は、下水処理場の反応タン
ク２への配管１８にポンプ１０４を有する配管１０６を
介して、高圧ブロア１０２が取付けられた曝気槽１００
を接続するとともに、曝気槽１００に配管１０７を介し
て沈殿槽１０１を接続したものである。また沈殿槽１０
１の流出側には配管１０８が取付けられている。また沈
殿槽１０１の底部と配管１０６との間は返送ポンプ１０
３を有する配管１０３ａにより接続されている。さらに
曝気槽１００の底部には、開閉弁１０５を有する配管１
０９が接続されている。

【００５９】さらに反応タンク２の好気部２ｂには、呼
吸速度計１１１が接続され、この呼吸速度計１１１には
開閉弁１０５を制御する呼吸速度制御装置１１２が接続
されている。

【００６０】他の構成は図１に示す第１の実施の形態と
略同一である。

【００６１】図９において、配管１８内の下水１がポン
プ１０４により曝気槽１００へ送られる。曝気槽１００
では高圧ブロア１０２で十分曝気して硝化反応を高く維
持する。下水は次に曝気槽１００および沈殿槽１０１と
流れる。この間、返送ポンプ１０３によって沈殿槽１０
１底部の汚泥を返送する。空気倍率は少なくとも１０倍
以上となって、硝化反応を高く維持する。一方、呼吸速
度計１１１により好気部２ｂ内の微生物の呼吸速度を常
時測定し、このプロセス値が一定値以下となれば呼吸速
度制御装置１１２により開閉弁１０５を開けて、曝気槽
１００内の硝化反応が進んだ活性化微生物を好気部２ｂ
へ供給する。これにより、呼吸速度が低下した、すなわ
ち硝化反応および脱リン反応が低下した好気部２ｂの呼
吸速度が回復する。

【００６２】本実施の形態によれば、呼吸速度計１１１
を使用したので、好気部２ｂ内の微生物全体の活性度が
迅速に測定でき、活性度が極めて小さくなった場合、迅
速に活性化微生物を曝気槽１００から供給することが可
能となる。

【００６３】なお、図９に示す実施の形態において、下
水処理場に図１に示す計測装置を設けてもよい。

【００６４】第６の実施の形態次に図１０により本発明の第６の実施の形態について説
明する。

【００６５】図１０に示す実施の形態は、反応タンク２
の嫌気部２ａおよび好気部２ｂに、各々開閉弁１２４，
１２５を有する配管１２６，１２７を接続し、この配管
１２６，１２７にポンプ１２３および配管１２８を介し
てガスクロマトグラフ１２０を接続したものである。ガ
スクロマトグラフ１２０には曝気風量目標値演算部１２
１、およびブロア５を制御する曝気風量制御装置１２２
が順次接続されている。

【００６６】他の構成は、図１に示す第１の実施の形態
と略同一である。

【００６７】図１０において、嫌気部２ａにおいて脱窒
反応がおこり、好気部２ｂにおいて硝化反応がおこる。

【００６８】この場合、Ｎ₂Ｏガスは、硝化反応では
（13）式、脱窒反応では（14）式により発生する。

【００６９】ＮＯ₃→ＮＯ₂→ＮＯ→Ｎ₂Ｏ→Ｎ₂ ……（14）式＜脱窒反応＞この場合、硝化反応は曝気量不足によりおこり、脱窒反
応はＯＲＰが低すぎたり酸素が残存した場合におこる。

【００７０】図１０に示すように、開閉弁１２４，１２
５を一定周期で切り替えて、脱窒反応をおこす嫌気部２
ａと、硝化反応をおこす好気部２ｂの各々の気相ガスを
ポンプ１２３を駆動させてガスクロマトグラフ１２０へ
供給する。ガスクロマトグラフ１２０でＮ₂Ｏガス濃度
を計測し、曝気風量目標値演算部１２１においてＮ₂Ｏ
ガス濃度と曝気風量目標値との相関式、例えば図６と図
７に示すものと同様なファジイルールテーブルによりフ
ァジィ推論して曝気風量目標値を出力する。この目標値
は曝気風量制御装置１２２へ送信されてブロア５の制御
が行われる。

【００７１】本実施の形態によれば、開閉弁１２４，１
２５の切り替えでＮＯ₂ガス濃度を測定するので、硝化
反応および脱窒反応のＮ₂Ｏガス発生を迅速に解明する
ことができる。

【００７２】また曝気風量目標値演算部１２１でファジ
イルールを用いたので、Ｎ₂Ｏガス発生量による風量制
御が容易となる。

【００７３】なお開閉弁１２４，１２５のみ単独で硝化
反応あるいは脱窒反応個別のＮ₂Ｏガス発生量を測定す
ることが可能である。また曝気風量目標値演算部１２１
において、ファジイ以外のＰＩ制御等の他の演算式も適
用可能である。さらにＮ₂Ｏガス濃度測定のみならず、
他の温暖化ガス、例えばＣＯ₂ガス、ＣＨ₄ガス濃度を
計測してもよい。

【００７４】第７の実施の形態次に図１１により本発明の第７の実施の形態について説
明する。図１１に示す実施の形態は、反応タンク２の嫌
気部２ａと好気部２ｂとの間に、好気部２ｂの下水を嫌
気部２ａに戻すためにポンプ１３０が取付けられた配管
１３１を設け、嫌気部２ａのうち配管１３１近傍にＤＯ
計１３２を設置したものである。ＤＯ計１３２には、ブ
ロア６を制御するＤＯ一定制御装置１３３が接続されて
いる。他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一
である。

【００７５】次に図１２により、脱窒率と脱硝化率との
関係について述べる。図１２に示すように、硝化率はＤ
Ｏが高いほど高く、脱窒率は逆にＤＯが低いほど高くな
る。通常、好気部２ｂ内にＤＯ計を配置し、嫌気部２ａ
内ではＤＯ計の代わりにＯＲＰ計を配置して各々監視し
ている。本件発明者は、図１１のように戻し配管１３１
を設けた場合、硝化液が循環し嫌気部２ａに流下してい
る近傍では、好気部２ｂの高ＤＯ液と、嫌気部２ａの低
ＤＯ液が混合し、硝化反応と脱窒反応の両反応を１つの
ＤＯ計で計測することを見い出した。この部分に設置し
たＤＯ計１３２のプロセス値は、ＤＯ一定制御装置１３
３に送られ、ブロア６をフィードバック制御する。

【００７６】第８の実施の形態次に図１３により本発明の第８の実施の形態について説
明する。図１３に示す第８の実施の形態は、図１に示す
反応タンク２と沈殿タンク３とを備えた下水処理場に、
プロセスインターフェイス部１４９を接続したものであ
る。

【００７７】プロセスインターフェイス部１４９には、
オンラインデータベース部１４６が接続され、さらにま
たプロセスインターフェイス部１４９には下水処理水質
シミュレータ１４０が接続されている。このシミュレー
タ１４０はパラメータ調整部１４１と、シミュレータ本
体部１４２と、入力変換演算部１４３とからなってお
り、またシミュレータ１４０には、制御目標値演算部１
４４およびオフラインデータベース部１４５が各々接続
されている。さらに制御目標値演算部１４４およびオフ
ラインデータベース部１４５には、マンマシンインター
フェイス部１４８が接続されている。

【００７８】図１３において、シミュレータ本体部１４
２の水質モデルとして活性汚泥モデルが利用される。こ
のモデルは、アンモニア（ＳＮＨ₄）、硝酸（ＳＮ
Ｏ₃）、リン酸（ＳＰＯ₄）、易分解性有機物（Ｓ
Ｆ）、酢酸（ＳＡ）、溶存酸素（ＳＯ₂）、ＸＴＳＳ
（全浮遊物質）、ＸＨ（従属栄養生物）、ＸＡＵＴ（硝
化生物）、ＸＰＰ（リン蓄積生物）等、１７個の溶解性
あるいは浮遊性の水質成分をシミュレーションできるも
のであり、モノ−型の関数を基本としている。例えば、
硝酸の反応速度式（ＳＮＯ₃）は、（15）式のようにな
る。ｒＳＮＯ3 ＝ｄＳＮＯ3 ／ｄｔ＝−｛（１−ＹＨ）／2.86ＹＨ｝・｛μＨ・ηＮＯ3 ・（ＳＯ2 Ｎｏ）・（ＳＦＹes）・（ＳＮＨ4 Ｙes）・（ＳＮＯ3 Ｙes）・（ＳＰＯ4 Ｙes）・（ＸＨ）｝＋｛（１−ＹＨ）／2.86ＹＨ｝・｛μＨ・ηＮＯ3 ・（ＳＯ2 Ｎｏ）・（ＳＡＹes）・（ＳＮＨ4 Ｙes）・（ＳＮＯ3 Ｙes）・（ＳＰＯ4 Ｙes）・（ＸＨ）｝＋｛（１／ＹＡＵＴ）・μＡＵＴ・（ＳＯ2 Ｙes）・（ＳＮＨ4 Ｙes）・（ＳＰＯ4 Ｙes）・（ＳＡＬＫＹes）・ＸＡＵＴ｝＋｛（ＹＰＨＡ／2.86）・ｑＰＰ・（ＳＯ2 Ｎｏ）・（ＳＮＯ3 Ｙes）・（ＳＰＯ4 Ｙes）・（ｆＸＰＨＡＹes）・（ｆＸＰＰ｜nh）・ＸＰＡＯ｝＋｛（１−ＹＰＡＯ）／2.86ＹＰＡＯ）｝・｛μＰＡＯ・ηＮＯ3 ・（ＳＯ2 Ｎｏ）・（ＳＮＯ3 Ｙes）・（ｆＸＰＨＡＹes）・（ＳＮＨ4 Ｙes）・（ＳＡＬＫＹes）・（ＳＰＯ4 Ｙes）・（ＸＰＡＯ）｝ ……（15）式図１３において、下水処理場からのプロセスデータ信号
１５１が、プロセスインターフェイス部１４９を介して
オンラインデータ部１４６に格納される。このオンライ
ンデータベースは、表３に示すように、入力変換演算部
１４３で上記活性汚泥モデルの入力値に変換される。

【００７９】

【表２】変換された入力値は、シミュレータ本体部１４２にてシ
ミュレーションが実行される。この計算値は、マイマシ
ンインターフェイス部１４８を介してオペレータ１４７
に出力される。また、オペレータ４７がマンマシンイン
ターフェイス部１４８を介して入力した分析データはオ
フラインデータベース部１４５内に格納され、この手分
析データ値とシミュレーション計算値とがパラメータ調
整部１４１にて調整される。もしくはオペレータ１４７
が手動で調整する。

【００８０】さらに、制御目標値演算部１４４において
は、シミュレータ本体部１４２での出力値に基づいて目
標値の最適化が行われる。この最適化演算の手法の一例
は以下の通りである。

【００８１】好気部２ｂへのブロア５に対するＤＯ一定
制御の目標値が現在、２ｍｇ／Ｌとなっている場合、シ
ミュレータ本体部１４２において、ＤＯの目標値を１．
２５倍、１．５倍して同様のシミュレーションを行い、
各々の目標値における出力値ＳＮＨ4-out を制御目標値
演算部１４４で算出する。この中で最も出力値が良好で
あったＤＯの目標値３ｍｇ／Ｌのデータをマンマシンイ
ンターフェイス部１４８を介してオペレータ１４７に表
示する。同時に、変更した制御目標値は制御目標値演算
部１４４からプロセスインターフェイス部１４９を介し
てＤＯ一定制御装置へ制御目標値信号１５０として送信
される。

【００８２】シミュレータ本体部１４２におけるシミュ
レーションの例を以下に述べる。＜現在のプロセス目標値でのシミュレーション＞・ＤＯの目標値：２ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-in（流入水のアンモニアイオン濃度）：２０ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-out （処理水のアンモニアイオン濃度）：５ｍｇ／Ｌ＜プロセス目標値変更（目標値の１．２５倍）したシミュレーション＞・ＤＯの目標値：２．５ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-in（流入水のアンモニアイオン濃度）：２０ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-out （処理水のアンモニアイオン濃度）：３ｍｇ／Ｌ＜プロセス目標値変更（目標値の１．２５倍）したシミュレーション＞・ＤＯの目標値：３．０ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-in（流入水のアンモニアイオン濃度）：２０ｍｇ／Ｌ・ＳＮＨ4-out （処理水のアンモニアイオン濃度）：１ｍｇ／Ｌ本実施の形態によれば、水質反応モデルとしてシミュレ
ータ本体部１４２において活性汚泥モデルを使用したの
で、各種微生物と水質の反応モデルにより多種類の水質
がシミュレートでき、オペレータ１４７にプロセスの正
確な情報が供与でき、支援が高度化する。

【００８３】また入力変換演算部１４３では、活性汚泥
モデルの入力値、特に流入水質と流入水のＵＶ値との単
純な演算式を用いることができ、プロセスの１つのデー
タから１７のデータに変換でき、現実のプロセスに応じ
たシミュレーションが実施できる。

【００８４】また制御目標値演算部１４４では、１つの
制御目標値で現状の目標値の１．２５倍と１．５倍と２
段階でシミュレーションしたので、迅速に制御目標値を
最適化することができる。

【００８５】なお、水質反応モデルとして活性汚泥モデ
ルを使用したが、ＤＯ制御モデル、ＭＬＳＳ制御モデ
ル、ＴＳ（総汚泥量）制御モデル、ＳＲＴ制御モデル等
の水質反応モデルを使用することもできる。また入力変
換部１４３も本実施の形態に限定されることはなく、各
種モデルに応じたプロセスのデータおよび相関式を使用
することができる。

【００８６】さらに制御目標値演算部１４４での演算式
も本実施例に限定されることはなく、目標値変更の幅、
数値も自由に調整可能である。また、制御はＤＯ一定制
御装置を使用したが、それ以外のＳＲＴ一定制御装置ま
たは返送ポンプ６を制御するＭＬＳＳ一定制御装置等
と、活性汚泥モデルとの組み合わせも可能である。

【００８７】第９の実施の形態次に図１４により本発明の第９の実施の形態について説
明する。図１４に示す第９の実施の形態はマンマシンイ
ンターフェイス部１４８に部品情報保管部１５５および
プロセス情報保管部１５６を各々接続したものであり、
他の構成は図１３に示す第８の実施の形態と略同一であ
る。

【００８８】また、図１５はマンマシンインターフェイ
ス部１４８の図面の一例であり、画面はメッシュ化され
ている。このメッシュの位置とテキストファイル形式の
部品情報保管部１５５のファイルを関連づけ、１つのメ
ッシュに下水、タンク、パイプ、ポンプ等の部品の大き
さ、流量、汚泥濃度等の属性が割り当てられている。こ
れらのメッシュ情報はＸ１Ｙ１→Ｘ２Ｙ１→……→Ｘｎ
Ｙ１→Ｘ１Ｙ２→……→ＸｎＹ２→……→ＸｎＹｎとい
う配列で各種部品情報としてテキスト形式で部品情報保
管部１５５内に保管する。さらに、これらのリンク情報
はプロセス情報保管部１５６にテキスト形式で保管され
る。

【００８９】これらの情報は、マンマシンインターフェ
イス部１４８内に格納されたイメージデータに変換式に
基づいて部品イメージが出力され、リンクした情報に基
づいてシミュレータ本体部１４２でシミュレーションが
実行される。

【００９０】本実施の形態によれば、メッシュ画像を画
面に出力したので、オペレータ１４７が容易に部品を配
置し、プロセスを構築することが可能となる。

【００９１】なお、マンマシンインターフェイス部１４
８においてメッシュ画像を出力したが、メッシュ画像を
画面に出力しなくてもよい。つまり現実では画面はメッ
シュ上に区切られているが、そのメッシュを消去して見
えなくし、図１６のように各部品を動作可能とするマン
マシンインターフェイス部１４８を用いてもよい。

【００９２】また、メッシュ情報をテキストファイルに
保管する方法として、メッシュ画面の左上から右下方向
に順に読み込んでいたが、方向は限定されない。また、
メッシュの数、配列等は図１５に示すものに限定されな
い。

【００９３】さらに、オペレータ１４７介在のみのオフ
ラインシミュレータの構成となっているが、プロセスデ
ータベース部を使用したオンラインシミュレータにおい
ても使用可能である。

【００９４】第１０の実施の形態次に図１７により本発明の第１０の実施の形態について
説明する。図１７に示す実施の形態は、マンマシンイン
ターフェイス部１４８に画像圧縮部１６０と画像データ
保管部１６１を順次接続したものであり、他の構成は図
１４に示す第９の実施の形態と略同一である。

【００９５】図１７に示すように、デジタルカメラ等の
写真画像は、マンマシンインターフェイス部１４８を介
して、画像圧縮部１６０で圧縮処理され、画像データ保
管部１６１に保管される。部品情報のイメージを出力す
る場合は、この画像データを解凍処理する。

【００９６】本実施の形態によれば、画像圧縮部１６０
により、容量の大きい写真画像を大量に保管することが
できる。

【００９７】なお、画像圧縮部１６０を用いることな
く、そのままの状態で写真画像をマンマシンインターフ
ェイス部１４８から画像データ保管部１６１に格納する
ことも可能である。また、写真画像だけでなく、ＩＴＶ
データをオンラインで取り込み、そのイメージ図をマン
マシンインターフェイス部１４８のメッシュ内に組み込
むことも可能である。

【００９８】さらに、図１７においてオペレータ１４７
介在のみのオンラインシミュレータの構成となっている
が、プロセスデータベース部を使用したオンラインシミ
ュレータにおいても使用可能である。

【００９９】第１１の実施の形態次に図１８により本発明の第１１の実施の形態について
説明する。図１８に示す第１１の実施の形態は、下水処
理場に設置されるものであり、マンマシンインターフェ
イス部１４８にシミュレータ本体部１４２とステップフ
ァイル部１６５を接続したものである。また図１８に、
本実施の形態の作用を示す。

【０１００】図１８および図１９に示すように、ステッ
プファイル部１６５にキャラクタ１バイトの制御文字の
書き込み、読み込みが行なわれ、マンマシンインターフ
ェイス部１４８とシミュレータ本体部１４２との同期が
とられる。マンマシンインターフェイス部１４８が（Ｇ
ＵＩ）からステップファイル部１６５に“３”を書き込
むとシミュレーション本体部１４２の実行は終了する。
また、ステップファイル部１６５に“１”または“２”
が書き込まれた場合は、シミュレーション本体部１４２
のシミュレーションは実行を継続する。

【０１０１】本実施の形態によれば、ステップファイル
部１６５にキャラクタ１バイトの制御文字を使用したの
で、シミュレータ本体部１４２とマンマシンインターフ
ェイス部１４８の同期制御が容易となる。

【０１０２】なおステップファイル部１６５はテキスト
ファイル形式であれば、その数値、文字は限定されな
い。本実施の形態では、０、１、２、３を使用したが、
他の数字や記号でも良い。例えば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ等で
も可能である。また、水質反応モデルは請求の範囲記載
のモデルが使用可能である。

【０１０３】第１２の実施の形態次に図２０により本発明の第１２の実施の形態について
説明する。図２０に示す第１２の実施の形態は、マンマ
シンインターフェイス部１４８にシミュレータ本体部１
４２と、プロセスガイダンスデータベース部１７０と、
オンラインデータ解析部１７１とを接続するとともに、
オンラインデータ解析部１７に下水処理場（図１参照）
からの信号を受けるプロセスインターフェイス部１４９
を接続したものである。

【０１０４】図２０において予め、オンラインデータ解
析部１７１にシミュレーション出力値の微分値とそのガ
イダンス情報とのルールを格納しておく。このようなル
ールとしては、例えば（16）式と（17）式のエキスパー
トシステムのルールベースが考えられる。次にプロセス
データ信号１５１がプロセスインターフェイス部１４９
に入力値として入力され、さらにオンラインデータ解析
部１７１を経てシミュレータ本体部１４２に送られてシ
ミュレーションされる。その出力値である処理水アンモ
ニアイオン濃度（ＳＮＨ4-out ）の変化速度が１ｍｇ／
Ｌ／日を超えたら、オンラインデータ解析部１７１でガ
イダンス情報が求められる。そのガイダンス情報はマン
マシンインターフェイス部１４８のシミュレーション実
行画面に図２０のように出力され、オペレータ１４７の
運転管理を支援する。・ＩＦ（ｄ（ＳＮＨ4-out ）／ｄｔ）＞１ｍｇ／Ｌ／日ＴＨＥＮ（硝化反応が低下しているので曝気風量、ＳＲＴをチェックしなさい） ……（16）式・ＩＦ（ｄ（ＳＮＨ4-out ）／ｄｔ）＞５ｍｇ／Ｌ／日ＴＨＥＮ（硝化反応が非常に低下しているので曝気風量、ＳＲＴ、有害物質を大至急をチェックしなさい） ……（17）式本実施の形態によれば、図２０のようにプロセスデータ
信号１５１に基づくシミュレーションに加えて、オンラ
インデータ解析部１７１においてガイダンス情報を求め
るので、実際の下水処理場において使用可能となる。

【０１０５】また、エキスパートシステムベースのオン
ラインデータ解析部１７１を用いることにより、オペレ
ータ１４７の知識を的確に表現することができる。

【０１０６】さらに、図２１のようにマンマシンインタ
ーフェイス部１４８上においてシミュレーション出力値
のトレンドグラフ上にガイダンス情報を表示することに
より、シミュレーションの結果とガイダンス情報の関係
が容易に判断できる。

【０１０７】なお、オンラインシミュレーションのみな
らず、オペレータ１４７がデータを手入力するオフライ
ンシミュレーションにも適用できる。また、エキスパー
トシステム以外の前述したファジィルールを使用した
り、単純なＩＦ−ＴＨＥＮのアルゴリズムによるオンラ
インデータ解析部１７１を用いてもよい。

【０１０８】第１３の実施の形態次に図２２により本発明の第１２の実施の形態について
説明する。図２２に示す第１３の実施の形態は下水処理
場（図１参照）に設置されるものであり、マンマシンイ
ンターフェイス部１４８に、オフラインデータベース部
１４５とサンプリング時間差修正部１８２を接続すると
ともに、サンプリング時間差修正部１８２にプロセスイ
ンターフェイス部１８３とオンラインデータベース部１
８１を順次接続したものである。

【０１０９】次に従来のサンプリングについて、図２３
により説明する。図２３に示すように、従来、オンライ
ンデータとして用いられた処理水アンモニアイオン濃度
１８５は、バッチ分析法により求められるものであり、
サンプリングしてから１ｈ後にデータとしてオンライン
データベース部１８１内に格納される。また処理水ＵＶ
データは、サンプリングしてから１分後に同データベー
ス部１８１内に格納される。したがって、２３に示すよ
うに前記２つの水質データはサンプリング時間差があ
り、単純に相関性、運転管理用として瞬時に判断するこ
とができなかった。

【０１１０】これに対して本実施の形態では、サンプリ
ング時間差修正部１８２により、処理水アンモニアイオ
ン濃度については、（18）および（19）式に基づいて時
間差を補正する。

【０１１１】ＴＮＨ4 ＝ＴＮＨ4 −３６００（sec ） ……（18) 式ＴＵＶ＝ＴＵＶ−６０（sec ） ……（19）式この補正により図２４のようにサンプリング時間が同時
刻となって、データが表示される。また、オフラインデ
ータベース１８０内の手分析データ、例えばＢＯＤにつ
いても同様に時間差を補正してデータベース内に格納す
ることにより、マンマシンインターフェイス部１４８に
同時刻での表示がなされる。

【０１１２】本実施の形態によれば、オンラインデータ
ベース部１８１とオフラインデータベース部１８０両方
を用いることができる。サンプリング時刻が合致した両
方のデータを同時にマンマシンインターフェイス部１４
８に表示することが可能となる。

【０１１３】またマンマシンインターフェイス部１４８
への表示方法として図２４のトレンドグラフ表示を用い
たので、各データの相関が瞬時に判断できる。

【０１１４】なお、オフラインデータベース部１８０お
よびオンラインデータベース部１８１は、いずれか一方
あるいは両者とも使用することができる。

【０１１５】またマンマシンインターフェイス部１４８
への表示方法はトレンドグラフに限定されることはな
く、数値表示、回帰グラフ等により表示してもよい。

【０１１６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、測定槽内
のｐＨ制御により各種イオン濃度計の計測を行なうこと
ができ、かつ標準物質によるキャリブレーションを行う
ので、常に安定して精度の高いデータを得ることができ
る。

【０１１７】また、毒物検出センサと中和剤注入制御装
置により、操作量で対応できない外乱である、下水中の
毒物混入に迅速に対応して、安定した下水処理運転を継
続することができる。

【０１１８】また、呼吸速度計により反応タンク内の微
生物活性を測定し、下水流量の低下、ブロアの故障、長
期停電等の外乱により反応タンク内の活性度が低下した
場合にも、曝気槽から活性化微生物を反応タンクへ供給
するので、大きな外乱に迅速に対応して、安定した下水
処理運転を実施することが可能となる。

【０１１９】またＮ₂Ｏのガス濃度を計測して、それら
のガス発生を抑制するように曝気装置の風量を制御する
ので、温暖化ガスを排出しない運転制御・管理が可能と
なる。

【０１２０】また硝化液が嫌気部へ流入する近傍のＤＯ
を計測してＤＯ制御を行うことができ、硝化反応、脱窒
反応、リンの吐き出し反応、リンの過剰摂取反応が１つ
のＤＯ計で同時に測定可能となり、センサのメンテナン
ス、校正等が極めて単純になり、監視用のみならず制御
用としても使用することが可能となる。

【０１２１】また水質シミュレータからの結果を制御目
標値演算部に送ることにより、高度な知識を有さないオ
ペレータにおいてもその時の最適の目標値を選択するこ
とが可能となる。

【０１２２】また、オンラインデータベース部あるいは
オフラインデータベース部のサンプリング時間とデータ
表示時間に差があるデータについても、サンプリング時
間差修正部により同時刻に設定されるので、各種データ
間の比較や相関性を評価したり、制御用データに使用し
たりすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略構成図。

【図２】第１の実施の形態の作用を示すグラフ。

【図３】第１の実施の形態のイオン濃度計の相関を示す
グラフ。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す概略構成図。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す概略構成図。

【図６】第３の実施の形態の他の実施例を示す作用図。

【図７】第３の実施の形態の他の実施例を示す作用図。

【図８】本発明の第４の実施の形態を示す概略構成図。

【図９】本発明の第５の実施の形態を示す概略構成図。

【図１０】本発明の第６の実施の形態を示す概略構成
図。

【図１１】本発明の第７の実施の形態を示す概略構成
図。

【図１２】第７の実施の形態の作用を示すグラフ。

【図１３】本発明による第８の実施の形態を示す概略構
成図。

【図１４】本発明による第９の実施の形態を示す概略構
成図。

【図１５】第９の実施の形態の出力画面図。

【図１６】第９の実施の形態の他の出力画面図。

【図１７】本発明の第１０の実施の形態を示す概略構成
図。

【図１８】本発明の第１１の実施の形態を示す概略構成
図。

【図１９】第１１の実施の形態の作用を示す図。

【図２０】本発明の第１２の実施の形態を示す概略構成
図。

【図２１】第１２の実施の形態の作用を示すグラフ。

【図２２】本発明の第１３の実施の形態を示す概略構成
図。

【図２３】第１３の実施の形態の作用を示すグラフ。

【図２４】第１３の実施の形態の作用を示すグラフ。

【図２５】従来の技術による計測装置を示す概略構成
図。

【図２６】従来の技術による支援装置もしくは制御装置
を示す概略構成図。

【符号の説明】

２反応タンク２ａ嫌気部２ｂ好気部３沈殿タンク５ブロア６返送ポンプ７限外ろ過膜モジュール４０測定槽４１全窒素濃度計４２ｐＨ計４６標準液槽６６計測装置７０硝化率演算部７１曝気風量目標値演算部８２毒物検出装置８３中和剤注入量制御装置１１１呼吸速度計１２０ガスクロマトグラフ１２１曝気風量目標値演算部１３２ＤＯ計１４０下水処理水質シミュレータ１４１パラメータ調整部１４２シミュレータ本体部１４３入力変換演算部１４４制御目標値演算部１４５オフラインデータベース部１４６オンラインデータベース部１４８マンマシンインターフェイス部１５５部品情報保管部１５６プロセス情報保管部１６１画像データ保管部１６５ステップファイル部１７０プロセスガイダンスデータベース部１８２サンプリング時間差修正部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野口和彦東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの
底部と反応タンクの流入側を返送ポンプを有する返送汚
泥管で接続した脱窒素、脱リン型下水処理場に設置され
た計測装置において、沈殿タンクからの処理水を採水する採水装置と、採水装置で採水された処理水を貯留する測定槽と、測定槽内に設けられるとともに各種イオン濃度を測定す
るイオン濃度計と、測定槽内のｐＨを調整するｐＨ調整装置と、イオン濃度計をキャリブレーションするため標準物質を
測定槽内に供給する標準物質供給装置と、を備えたこと
を特徴とする下水処理場の計測装置。
【請求項２】測定槽の底部に、一定時間毎に内部の下水
を排出する排出装置を取付けたことを特徴とする請求項
１記載の下水処理場の計測装置。
【請求項３】沈殿タンクの流入側と測定槽とを配管で接
続するとともに、イオン濃度計は沈殿タンクの流入側と流出側の窒素およ
びリンの濃度を求めるとともに、イオン濃度計に窒素お
よびリンの濃度から反応タンクにおける脱窒率および脱
リン率を求める制御装置を接続したことを特徴とする請
求項１記載の下水処理場の計測装置。
【請求項４】制御装置は反応タンクにおける脱窒率と脱
リン率に基づいて、曝気装置および返送ポンプを制御す
ることを特徴とする請求項３記載の下水処理場の計測装
置。
【請求項５】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥ポン
プを有する返送汚泥管で接続し、反応タンクの流入側に毒物検出センサを設けるととも
に、反応タンクの嫌気部に中和剤注入装置を接続し、毒物検出センサからの信号に基づいて中和剤注入装置を
制御する中和剤注入制御装置を設けたことを特徴とする
下水処理場。
【請求項６】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥ポン
プを有する返送汚泥管で接続し、反応タンクの流入側に高圧曝気装置を有する曝気槽と、
沈殿槽を順次設けるとともに、曝気槽と反応タンクの好
気部との間に開閉弁を有する配管を設け、反応タンクの好気部に呼吸速度計を設け、呼吸速度計からの信号に基づいて、呼吸速度制御装置に
よって開閉弁を制御して曝気槽内の活性化微生物を好気
部へ供給することを特徴とする下水処理場。
【請求項７】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥ポン
プを有する返送汚泥管で接続し、反応タンク内の気相中のＮＯ₂ガスを測定するＮＯ₂ガ
ス濃度計を設け、ＮＯ₂ガス濃度計からの信号に基づいて曝気装置を制御
する曝気装置制御装置を設けたことを特徴とする下水処
理場。
【請求項８】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、反応タンクに接続された沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの底部と反応タンクの流入側を返送汚泥ポン
プを有する返送汚泥管で接続し、反応タンクの嫌気部と好気部との間に、好気部の下水を
嫌気部へ戻す戻し配管を設け、嫌気部のうち戻し配管近傍にＤＯ計を設けるとともに、このＤＯ計からの信号に基づいて曝気装置を制御する曝
気装置制御装置を設けたことを特徴とする下水処理場。
【請求項９】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを有
する反応タンクと、沈殿タンクとを備え、沈殿タンクの
底部と反応タンクの流入側を返送ポンプを有する返送汚
泥管で接続した、脱窒素、脱リン型下水処理場の支援装
置において、反応タンクおよび沈殿タンクにおける各種水質データを
保管するオンラインデータベース部と、オンラインデータベース部からの水質データに基づい
て、反応タンクの水質反応モデルを用いて、水質に関す
るシミュレーションを行なう水質シミュレータと、水質シミュレータからの結果から曝気装置および返送ポ
ンプの最適制御目標値を求める制御目標値最適演算部と
を備えたことを特徴とする下水処理場。
【請求項１０】水質シミュレータに、下水処理場の各構
成部分の特性情報を入力する構成部分情報入力部を接続
したことを特徴とする請求項９記載の下水処理場の支援
装置。
【請求項１１】水質シミュレータに、水質シミュレータ
からの出力情報と、プロセスガイダンスとの組合せパタ
ーンを格納したプロセスガイダンスデータベース部を接
続したことを特徴とする請求項９記載の下水処理場の支
援装置。
【請求項１２】嫌気部と、曝気装置を有する好気部とを
有する反応タンクと、沈殿タンクとを備え、沈殿タンク
の底部と反応タンクの流入側を返送ポンプを有する返送
汚泥管で接続した、脱窒素、脱リン型下水処理場の支援
装置において、反応タンクおよび沈殿タンクにおけるオンラインの各種
水質データを保管するオンラインデータベース部と、反応タンクおよび沈殿タンクにおけるオフラインの各種
水質データを保管するオフラインデータベース部と、オンラインデータベース部とオフラインデータベース部
の各データ時刻を修正するサンプリング時間差修正部と
を設けたことを特徴とする下水処理場の支援装置。