JPS6030675A - 下水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は微生物利用プロセスに係わシ、特に沈降性に優
れた微生物を培養するに好適な環境を維持できる微生物
利用プロセスの制御装置に関する。

〔発明の背景〕

微生物利用プロセスにおいては微生物の代謝機能及び増
殖機能が応用され、有用物質の生産、有害物質の処理な
どに適用されている。これらのプロセスでは、微生物が
反応の生体であるので微生物の管理がきわめて重要であ
る。

下水処理プロセスの場合では、活性汚泥と呼ばれる微生
物群が系内で培養され、この活性汚泥が下水中の有機物
を除去している。活性汚泥は沈殿池で分離されて循環し
再び下水処理に利用される。

活性汚泥微生物の管理が不適当であると、活性汚泥フロ
ック（活性汚泥の集合凝集塊）の沈降性が悪化して系内
から流出する。

この原因は、活性汚泥微生物中において糸状菌、例えば
スフアエロティラス（８ｐｈａｅｒｏｔｉＪｕｓ　）の
異常増殖にある。この異常増殖は、通常（１）エアレー
ションタンクの溶存酸素濃度が適切でない、（２）有機
物負荷が適切でないなどの理由に起因する。したがって
、糸状菌の異常増殖あるいはその兆候が認められた時に
は前記理由（１）、　（２）が適切になるようにプロセ
スを操作すれば良い。ところが、糸状菌の検出は経験の
深い人が、主に顕、微鏡を用いて目視により判断したり
、あるいは写真撮影結果から糸状菌量はキルビメータ等
により測定している。このため、判断するのに時間を要
し、また、目視の場合には判断が主観的であって誤差が
太きいという問題点がある。

このため、実質的にはプロセスの溶存酸素濃度や有機物
負荷の制御目標値を設定することができない。したがっ
て、制御操作は糸状菌が異常繁殖した後に実施されるこ
とになり、糸状菌検出の初期の段階で未然にその異常増
殖を防止できない。

このため、プロセスの処理水質が悪化したり、活性汚泥
の一部が流出する欠点がある。

一方、同じ微生物利用プロセスでも糸状菌、子のう函、
放射菌、担子菌などの糸状性微生物による有用物質、例
えば抗生物質の生産プロセスがある。例エバ、ペニシリ
ン生産プロセスではペニシリウム　クリソジナム（ｐｅ
ｎ　、　ｃｈｒｙｓｏｇｅｎｕｍ　）などが培養され、
またストレグトマインン生産プロセスではストレグトマ
イセス　グリセウス（Ｓｔｒｅｐｔｍｙｃｅｓ　ｇｒｉ
ｓｅｕｓ　）などが培養されて抗生物質を生産する。抗
生物質の糸状菌の増殖速度及び基質消費速度は攪拌力の
影響を強く受けることが知られている。これは菌体の培
養液の粘度が増加する為に、菌体への酸素供給及び菌体
の酸素吸収速度が低下することに主な原因がおる。

ところが、培養槽内の糸状菌量を計測することが困難で
あるために、糸状菌の増殖速度を計測することができな
い。通常、糸状菌量は遠沈後乾燥させて固形物重量とし
て算出している。しかし、この方法では計測に少くとも
３時間以上も時間がかかるため、酸素供給を適切に維持
して生産効率を向上できない欠点を有する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、糸状菌の代謝及び増殖を制御すること
により効率の向上とプロセス維持管理性の向上をはかれ
る微生物利用プロセスの制御装置を提供することにおる
。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は糸状菌の顕微鏡像を画像処理して、糸状
菌量が検出できることを発見したことに基づくものであ
シ、この検出値を用いて微生物利用プロセスの制御指標
、例えば溶存酸素濃度、有機物負荷、微生物の代謝ある
いは増殖能力などに影響を及ぼす因子を制御するように
したことにおる。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の実施列を示す。

第１図は本発明を下水処理プロセス適用した列でちる。

曝気槽１０には下水流入管２０からの汚水と返送汚泥管
３０からの返送汚泥とが流入する。一方、プロワ−４０
は空気管５０を介して送風し、散気装置６０から曝気槽
１０に空気を供給する。曝気槽１０内の返送汚泥と汚水
は攪拌混合される。返送汚泥すなわち活性汚泥は供給さ
れた空気中の酸素を吸収して、汚水中の溶解性有機物を
好気性代謝によシ分解し、炭酸ガスと水とにする。除去
された有機物の一部は活性汚泥の菌体増殖に充てられる
。活性汚泥と汚水の混合後は沈殿池７０に導かれ、ここ
で活性汚泥の菌体が重力沈降する。一方、有機物を除去
された汚水は処理水管８０を経て、図示しない塩素滅菌
工程を経て放流される。

沈殿池７０内に沈降した活性汚泥は汚泥排出管９０から
引き抜かれ、増殖分は余剰汚泥として余剰汚泥ポンプ１
００によシ排出され、一方残シの大部分の活性汚泥は返
送汚泥ポンプ１１０及び返送汚泥管３０によシ再び曝気
槽１０に返送される。

曝気槽１０内の活性汚泥をサンプリング管１２０によシ
採取し糸状菌検出装置１３０に導き糸状菌量ｆを計測す
る糸状菌量設定器１４０には糸状菌量の目標値ｆ傘が設
定されておシ、その偏差Δｆを調節計１５０，１５１に
入力する。

Δｆ＝ｆ−ｆ”　・・・・・・・・・（す調節計１５０
，１５１は偏差信号Δｆの大きさに応じてプロセスを操
作する。操作端としてはプロワ−４０，返送汚泥ポンプ
１１０、余剰汚泥ポンプ１００である。

さて、第１図の動作を説明する前に、糸状菌検出装置１
３０について説明する。

第２図に糸状菌検出装置１３０の詳細構成を示す。

サンプリング管１２０’ｉ介して採取した混合液はポン
プ１３１により検出板１３２に導かれ後に排液管１３３
から排出される。排液は普通曝気槽１０に戻される。検
出板１３２の上面には僅かな間隙を有して光学顕微鏡な
どの観察装置１３３が配置されている。検出板１３２は
光学顕微鏡の焦点が合うような厚さの薄いものが望まし
い。なお、光学顕微鏡観察の定法に従って、サンプル液
をスライドグラス上に滴下し、カバーグラスをかぶせて
検鏡するようにすることもできる。光学顕微鏡が明視野
のときは検鏡対象は黒く、液は白くうっる。

ビジコンカメラ１３４は観察装置１３３よシ得た像を輝
度情報に変換する。像は例えば２５６×２５６の画素に
分割される。濃淡情報処理装置１３５はビジコンカメラ
１３４で得た輝度情報をＡ−Ｄ変換してディジタル信号
に変換する。第３図に変換された画像の例を示す。Ｚは
活性汚泥フロックのうち凝集性及び沈降性に優れた、例
えばズーグレア（Ｚｏｏｇｌｏｅａ　）性徴生物塊で、
Ｆは沈降性の悪い糸状菌を示す。Ｂは背景すなわち液で
ある。なお、微生物塊Ｚにおいてハツチングを施した部
分は黒く見えることを意味している。

第４図は第３図におけるＡ−Ａ線上の輝度分布を示した
ものである。第４図よシわかるように、液部分Ｂは明る
い為に輝度が高く、フロック部分Ｚは黒く映るため輝度
が低くなる。一方糸状菌Ｆは両者の中間の輝度となる。

ただし、暗視野による検鏡のときは、検鏡対象が白く、
液部分が黒くうつるので、第４図の輝度分布は上下逆と
なる。

第２図における輝度設定回路１３６は糸状菌Ｆのみを抽
出するために、フロック部２よシも高い輝度でかつ糸状
菌Ｆよりも低い輝度レベルＳｔと糸状菌Ｐよりも高い輝
度で液部分Ｂよシも低い輝度レベルＢｈを設定する。糸
状菌抽出回路１３７は設定信号５ｔｒ８ｈとｉ行ｊ列の
画素の輝度信号ＳＩＪによって糸状菌Ｆの画素を抽出す
る。すなわち、盪行ｊ列の糸状菌Ｆの画素ｔ”ｆｔｌと
すると、次式 ％式％（２） （３） によって、糸状菌Ｆに対応する画素のみの信号を′１”
レベルする。第４図に示す場合の処理例を第５図に示し
、第６図に第３図から抽出された糸状菌Ｆの画像例を示
す。ただし、（２）、　（３）式は明視野の場合を示す
。暗視野の場合は不等号は全て逆となる。

糸状菌量演算回路１３８は、糸状菌抽出回路１３７によ
って抽出された画素信号ｆＩｊの“１”レベルを加算し
て糸状菌量をめる。すなわち１次式で糸状菌量ｆ１ｔ−
求める。

一画面のみにおける糸状菌量ｆ、だけではばらつきが出
るので、複数の画面について糸状菌量ｆ、を演算し、そ
の平均値で評価する方が望ましい。ｎ画面の平均値Ｇ−
は次式のようになる。

本発明者らは、この考え方に基づいて下水処理プロセス
の曝気槽よシえた活性汚泥混合液を用いて、実際の糸状
菌の長さＬをキルビメータを用いて測定して糸状菌検出
装置１３０で検出した糸状菌量ｆ、とを比較したところ
第７図に示すような関係になった。丸印が糸状菌検出装
置１３０による検出値である。この関係を式で示すと（
６）式のようになる。

ｆ　＝　ａ　−ｆ　、　＋　ｂ　・＝（６）ここで、ａ
、ｂは定数である。

このようにして糸状菌量の絶対値を画像処理によシ客観
的に、しかも迅速に計測することができる。

ところで、糸状菌は溶存酸素が低濃度だと繁殖し易い性
質がある。また、有機物負荷に対しては第８図に示すよ
うに適切な負荷範囲が存在する。

第８図は横軸に有機物負荷Ｆ／Ｍ’に示し、縦軸に汚泥
容量指標５ｖｒｉ示したもので、Ｓｖ工が大きくなると
糸状菌量も多くなる。このことから分るように糸状菌量
の増加を抑制するためには溶存酸素濃度を高くすること
と有機物負荷を適切な値に維持すれば良いことが分る。

第１図においては調節計１５０によシブロワー４０を操
作して溶存酸素濃度を制御し、調節計１５１によシ返送
汚泥ポンプ１１０と余剰汚泥ポンプｌＯＯを操作して有
機物負荷を制御するようにしている。

第９図に第１図に示す溶存酸素濃度制御の具体例を示す
。

溶存酸素濃度目標値演算回路１６０は糸状菌量の計測値
信号ｆと糸状・菌量設定器１４０に設定されている目標
値ｆ＊との偏差信号Δｆｌ入力し、第１０図に示すよう
な関係の溶存酸素濃度目標値ＤＯ”　’ｉ出力する。目
標［ＤＯ”には上限イ直Ｄｏ、、、と下限値ＤＯ，，Ｉ
ｈｔ−設けて過曝気の防止と最低ＤＯレベルを確保する
ようにしている。調節計ｉｓｏは溶存酸素濃度目標値Ｄ
Ｏ傘と溶存酸素濃度計１７０で検出した計測値ＤＯの偏
差ΔＤＯを入力する。偏差ΔＤｏは次式で計算する。

ΔＤＯ＝ＤＯ−Ｄｏ中　・旧・・・・・（７）調節計１
８０は濃度偏差ΔＤＯが正のときは溶存酸素濃度を低下
させるために、曝気空気量が減少するようにプロワ−４
０を操作する。例えば、プロワ−４０の回転数を低下さ
せる。一方、濃度偏差ΔＤｏが負の場合には溶存酸素濃
度を増加させるために、曝気空気量が増加するようにプ
ロワ−４０を操作する。

なお、糸状菌の増殖や死滅による糸状菌量の増減は急激
には起らないので、これらの溶存酸素濃度目標値ＤＯＩ
の変更操作は１日に１回前後実施するようにしても良い
。

このようにして、溶存酸素濃度を変更することによって
糸状菌の異常繁殖を抑制することができる。

第１１図には、第１図で示した有機物負荷制御の具体例
を示す。有機物負荷Ｆ／Ｍは次式で定義される。

Ｆ／Ｍ＝流入有機物量／曝気槽内活性汚泥固形物量　・
・・・・・・・・（８） 流入有機物量は通常操作出来ないので、曝気槽内活性汚
泥固形物量全操作することになる。曝気槽内活性汚泥固
形物量は次式で与えられる。

Ｍ　ｔ　＝　Ｖ　ｔＸ　Ｍ　ａ　・・・・・・・・・（
９）ここで、Ｍｔ：曝気槽内活性汚泥固形物量ｖｔ：曝
気槽内混合液量 Ｍｌ：曝気槽内活性汚泥濃度（・汚泥濃度と略称する。

） である。

曝気槽内混合液量ＶＡは不変であるので、活性汚泥固形
物量Ｍｉを操作するには汚泥濃度Ｍ、を操作すればよい
。曝気槽内活性汚泥濃度Ｍ、を制御するには通常返送汚
泥量を操作することによル行１う。しかし、返送汚泥量
の操作範囲には限界がおるので余剰汚泥量も操作するよ
うにしている。

以下具体的に説明する。曝気槽１０内の活性汚泥をす／
ブリング管１２０によって糸状菌検出装置１３０に導い
て検出する。具体的には、上述したように糸状菌量ｆ、
請求め糸状菌量信号ｆｌ得る。検出信号ｆが目標値ｆ＊
よシ大きく糸状菌量偏差Δｆが正極性で大きいと過負荷
状態である。

この場合には汚泥濃度Ｍｌｒ大きくして有機物負荷Ｆ／
Ｍを低下させる。汚泥濃度Ｍ、を大きくするには返送汚
泥量が増加するように返送汚泥ポンプ１１０の回転数を
高くする。あるいはプロセス内の活性汚泥量が増加する
ように余剰汚泥量を減少させる。余剰汚泥量を減少させ
るには余剰汚泥ポンプ１００の運転時間を短くする。

一方、糸状菌偏差Δｆが負であれば、逆に返送汚泥ポン
プ１１００回転数を低くするか、又は余剰汚泥ポンプ１
００の運転時間を長くする。

これらの具体的操作法について以下に説明する。

汚泥濃度演算回路１９０は偏差信号Δｆを入力し、第１
２図に示すような関係で汚泥濃度目標値Ｍ−を演算する
。ここで、第１２図に示すように目標値Ｍ−には上限値
Ｍ＊、、ｌ＠ｚ及び下限値Ｍａｎｉ１ｍを設定する。汚
泥濃度計２００によって検出した汚泥濃度Ｍ、と目標値
Ｍ−を比較し偏差ΔＭ、をめ調節計１５に加える。

ΔＭ、＝Ｍ、−Ｍ、＊　・・・・・・・・・αＱ調節計
１５１は汚泥濃度偏差信号ΔＭ、が正のときは汚泥濃度
Ｍ、が減少するように、返送汚泥ポンプ１１００回転数
を減少させるか、又は、余剰汚泥ポンプｌＯＯの運転時
間を長くする。逆に、汚泥濃度偏差ΔＭ、が負のときは
汚泥濃度Ｍ、が増加するように返送汚泥ポンプ１１００
回転数を増加させるか、又は余剰汚泥ポンプ１ｏｏの運
転時間を短くする。

なお、糸状菌の増殖、死滅、あるいは活性汚泥微生物相
の変化は急激には起らないので、返送汚泥ポンプ１１０
及び余剰汚泥ポンプ１００の変更操作頻度は１日１回前
後実施するだけでも所期の効果を奏し得る。

次に、汚泥濃度を制御する場合流入下水量が少ないと有
機物負荷が低すぎて、糸状菌が繁殖する場合も、１うる
。この場合には第１３図に示すように、流入下水流量を
検出して、この検出値が小さい場合には、返送汚泥ポン
プ１１０又は余剰汚泥ポンプ１００の操作方向を逆に操
作する。具体的には汚泥濃度偏差ΔＭ、が正の時に返送
汚泥ポンプ１１０の回転数を増加させるか、又は余剰汚
泥ポンプの起動頻度を減少させる。

このようにして、汚泥濃度Ｍ、を変更することで、有機
物負荷を制御できるので、糸状菌の異常繁殖をさけるこ
とができる。

第１３図に本発明をペニシリン牛歩プロセスに適用した
実進例を示す。

培養槽３００において糸状菌であるペニシリン生産菌、
例えばペニシリウム　クリソンナムヲ含む基質含有培養
液３１０が好気条件で培養される。

好気条件に維持するには酸素を供給する必要がある。酸
素供給装置３２０からの酸素あるいは酸素含有ガスをコ
ンプレッサ３３０によシ制御弁３４０を介して培養槽３
００内に圧入する。圧入ガスは散気装置３５０から培養
液３１０内に供給されて培養液中に溶解吸収される。培
養液３１０中の溶存酸素をペニシリン生産糸状菌（糸状
菌と略称する。）が吸収する。糸状菌は酸素を用いた好
気性代謝によって増殖すると共に代謝産物であるペニシ
リンを生産する。

供給酸素と培養液との気液接触、及び溶存酸素の糸状菌
への吸収を促進するために、モータ３６０によって攪拌
翼３７０を駆動させ培養液３１０を攪拌する。モータ３
６０は培養液表面に発生する泡を消す為に消泡具３８０
も駆動する。

この培養槽３００から培養液３１０ｆ、サンプル管３９
０により少量サンプリングして糸状菌検出装置４００に
おいて糸状菌量ｆｌ計測する。糸状菌検出装置４００は
第２図に示した糸状菌検出装置１３０と同様の構成でお
る。光学顕微鏡１３３によシ拡大画像を得て、ビジコン
カメラ１３４によシ画像を輝度情報に変換する。輝度情
報処理装置１３５はビジコンカメラ１３４からの輝度情
報をディジタル信号に変換する。第１４図は、ペニシリ
ン生産糸状菌画像をこのようにして変換した例（ただし
、明視野）を示し、第１５図は、Ａ　−Ａ／線上におけ
る輝度分布を示す。このように糸状菌に相当する画素の
輝度は液部分の輝度よシ低い値を示す。ただし、検鏡が
暗視野の場合は、輝度分布は上下逆になる。輝度レベル
改定回路１３６は糸状菌Ｆを抽出する為の輝度レベルを
設定する。

液部分の輝度レベルを８ｂとすると、輝度レベル８ｂＪ
：ｐ低い輝度レベルが糸状菌となる。この境界レベルｔ
８ｔとする。境界輝度レベルＳｔは次式でめられる。

Ｓ　Ａ　：　ａ−８ｂ　・・”−（１１）ａ：定数 定数ａの値は例えば０．９前後である。

糸状菌抽出回路１３７は輝度レベル設定回路１３６の設
定する境界レベルＳｔに基づいて、輝度情報処理装置１
３５よシ受けたｉ行ｊ列の画素の輝度Ｓ１１から、糸状
菌のみの画素ｆ目を抽出する。この抽出法は次式によシ
行う。

ＳＩＪ≦Ｓｔのときｆｌｊ＝１　・・・・・・・・・ａ
りＳＩｊ＞ＳＬのときｆＢ＝０　・・・・・・・・・０
３なおαり、６階式は明視野の場合でおって、暗視野の
場合の不等号は全て逆となる。

第１３図では糸状菌が凝集塊を形成しても凝集塊を糸状
菌と見なしている、第２図の糸状菌量演算回路１３８で
は糸状菌抽出回路１３７の信号ｆ目を（４）式によシ加
算して糸状菌量ｆ、を出力する。平均値をめるには（５
）式によって糸状菌量の平均値ｆ７がまる。

このようにして、糸状菌検出装置４００は糸状菌量ｆ、
ｌ計算し糸状菌量信号ｆ、ヲ出力する。

一方、供給ガスの酸素濃度０２鳳、を酸素濃度計４３１
によって計測し、同様に、排ガス中の酸素濃度０ｕｓｔ
ｓ　ｔ−酸素濃度計４３０によシ計測する。

ここで供給ガス量Ｑ５とすると、培養槽３００における
酸素吸収速度Ａ　６２は次式で計算される。

Ａ・２＝Ｑ、・（０２＋−０２−ｔ　）　・・・・・・
・・・（Ｌ４）酸素吸収速度演算回路４５０は酸素濃度
計４３０と４３１の検出信号０２１．及びＯ冨＊ｗｔを
入力し１式の計算を実施する。なお、供給ガスの酸素濃
度０２１ｍが一定の場合、例えば空気を用いる場合は、
酸素濃度計４３１は不要となる。また、供給ガス量Ｑ、
１５ｆ変動する場合には、図示しないが供給ガス量Ｑ１
を計測してこれを考慮する必要がある。

酸素吸収速度演算回路４６０は糸状菌検出装置４００の
糸状菌量信号ｆと演算回路４５０の酸素吸収速度信号Ａ
ａ２を入力し糸状菌の酸素消費速度Ｒａ　２を次式によ
シ演算する。

Ｒ−ｚ　＝　Ａ−２／　（ｆ・Ｖｂ）　・・・・・・・
・・（１９Ｖｂ：培養液量 調節計４８０は演算回路４６０の酸素消費速度信号孔、
２と酸素消費速度設定回路４７０の目標値信号Ｒ０２＊
との消費速度偏差信号ΔＲ６２を入力される。酸素消費
速度偏差ΔＲａ　２は次式で計算される。なお目標値Ｒ
ｅ　ｓ　”は実験によシ決定される。

ΔＲ−ｇ＝Ｒ−ｓ　Ｒ−２”　ｍｍｍ（Ｌｅ調節計４８
０はｃｌｅ式に示す偏差信号ΔＲａ　２に基づいて、ま
ず攪拌力を操作し、次に酸素供給量を操作する。偏差Δ
Ｒｅ　２が正であればその大きさに応じてモータ３６０
の回転数を減少させ、負であればその大きさに応じてモ
ータ３６・００回転数を増加させる。モータ３６０の回
転数を制御する際、過渡の攪拌は菌体を破壊する危険が
あシ、緩やかすぎるとデッドスペースを生成し易くなる
。これを防止するため、モータ３６０の回転数ｒには第
１６図に示すように上限値ｒ１．８と下限値ｒｗ＋１ｍ
を設ける。

モータｉ６０の回転数を操作したとき、回転数ｒが上限
値１□８以上又は下限値ｒ＋ａ１ｍ以下になったら、次
に酸素供給量を操作する。調節計４８０はモータ３６０
の回転速度信号ｒを入力し、上限値ｒｗａｘ以上あるい
は下限値以下になったことでモータ３６０の回転数制御
から酸素供給量制御に切換える。酸素供給量はコンプレ
ッサー３３００回転数と制御弁３４０の開度を制御して
調節する。

酸素供給装置３２０として吸着剤を用い加減圧操作によ
シ酸素富化ガスを製造するＰＥＡ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ　
５ｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ　）装置を用いると
酸素濃度を変更することができる。第１７図に示すよう
に、通常は酸素濃度を例えばｓ　ｏ　ｖｏｔ％で運転し
ておき、酸素消費速度偏差ΔＲａ　２が正になったらそ
の大きさに応じて供給ガスの酸素濃度０２１．を低下さ
せる。逆に、酸素消費速度偏差ΔＲ，２が負であればそ
の大きさに応じて酸素濃度０２１、を増加させる。第１
７図で酸素濃度０２１１が２０％が下限値となっている
のは空気の酸素含有率以下にする必要がないためである
。

培養液の酸素吸収速度はモータ３６０の回転数、コンプ
レッサ３３０による供給ガス量と供給ガスの酸素濃度の
いずれも大きい程早くなる。すなわち、酸素吸収量は多
くなる。このようにして、酸素吸収速度及び酸素消費速
度を操作できるので、糸状菌の増殖能力及び抗生物質生
産能力を高く維持することができる。

なお、第１３図の実施例において培養液３１０の溶存酸
素濃度を計測し、この計測値を用いて培養液３１０の溶
存酸素濃度を適切に操作することもできる。

次に、微生物の代謝能力を制御するには好気性培養の場
合酸素消費速度でなく炭酸ガ子発生速度を制御指標とす
ることができる。また、酸素を供給しない嫌気性培養の
場合にも、生成ガス発生速度、例えばメタンガスや炭酸
ガスの発生速度などが制御指標となシうる。ここでは好
気性培養における。

第１８図に炭酸ガス発生速度を制御指標とする実施例を
示す。

第１８図において第１３図と同一記号のものは相当物を
示す。

培養槽３００の排ガス中の炭酸ガス濃度ＣＯｇｅｍｔを
炭酸ガス濃度計４３２で計測する。炭酸ガス発生速度演
算回路４６１は糸状菌量検出装置４００の糸状菌量ｆと
流量計４９０の供給ガス流量。１および炭酸ガス濃度計
４３２の炭酸ガス濃度Ｃｏｇ　ａ＋＋ｔを入力し、次式
に従って炭酸ガス発生速度Ｒ１゜２を演算する。

Ｒ１゜２＝Ｑ１・Ｃｏ、。□／（ｆ−ｖｂ）　、、０．
、、、、、αη炭酸ガス発生速度設定器４７０に設定さ
れている炭酸ガス発生速度目標値凡用＊と計測値几０．
冨を比較し偏差ΔＢ０．！　を次式で計算する。

ΔＲ＃＠２＝Ｒ＠。＠　Ｒｅ。２市　・・・・・・・・
・α呻調節計４８０はこの偏差信号ΔＲ−ｉｔ入力し第
１３図の実施例と同様にして供給酸素量を操作する。炭
酸ガス発生速度偏差ΔＲ，，２が正のときは供給酸素量
を減少するようにしモータ３６０とコンプレッサ３３０
の回転数を低下させ、制御弁３４０の開度を小さくシ、
また酸素供給装置３２０の酸素濃度を低下させる。逆の
場合にはこれらを大きくする。

このようにして、培養糸状菌の炭酸ガス発生速度を適切
に維持することで、糸状菌の代謝能力を高く維持でき、
この結果有用物質の生産効率を高めることができる。

第１９図に本発明の他の実施例を示す。

第１９図に示す実施例は糸状菌の基質を順次添加してい
く流加培養法に本発明を適用した具体例を示す。

第１９図において第１８図と同一記号のものは相当物を
示す。基質貯留槽５００内に基質５１０が貯留されてい
る。この基質５１０は基質供給管５２０を介して基質供
給ポンプ５３°０によシ培養槽３００に供給される。基
質供給ポンプ５３０による基質供給量が第１８図の実施
例と同様に炭酸ガス発生速度偏差ΔＲ１，３に基づいて
操作される。

第２０図に示すように、炭酸ガス発生速度Ｒ１，２は培
養槽３００内の糸状菌量Ｍ′と基質量Ｆとの比すなわち
Ｆ’　／Ｍ’と比例関係にある。

従って培養液３１０の基質濃度が培養槽３００内の糸状
菌量に対して相対的に高い時には炭酸ガス発生速度Ｒ１
，２が高くなる。このため偏差ΔＲ，，２は正になる。

このときには偏差ΔＢ６．２が零になるまで基質供給量
が減少させる。偏差ΔＲ０゜２が零になると基質供給ポ
ンプ５３０を停止させる。

逆に、基質濃度が低くなる時には炭酸ガス発生速度Ｒ１
，２が低くなるので偏差ΔＢ。、２が負になる。

このときには、基質供給ポンプ５３０を操作して基質供
給ｔを増加させる。

このようにして、炭酸ガス発生速度Ｒ＠　＠　１１が目
標値となるように基質供給量を操作するので、糸状菌の
代謝能力を高く維持できる。この結果、抗生物質などの
代謝物質の生産効率を高く維持できる。

なお第１９図の実施例は基質供給量のみを操作している
が、第１８図の実施例のように酸素供給量の操作と組み
合わせることもできる。また、本発明は、糸状菌量を計
測して、その代謝能力あるいは増殖能力を制御するもの
であり、代謝能力及び増殖能力に影響を及ぼす因子であ
るｐＨ，温度なども操作した方がよシ良いプロセス制御
を実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、微生物利用プロセスの糸状菌量を画像
処理によりめることによシ糸状菌の増殖能力及び代謝能
力を計測することができ、さらに、これらの能力を適正
に維持するよう微生物利用プロセスを操作できる。この
結果、微生物利用プロセスの効率を大幅に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は糸状
菌検出装置の一例を示す構成図、第３図は微生物の画像
−倒置、第４図は微生物画像の輝度レベルを示す図、第
５図は輝度レベルの２値化の一例図、第６図は糸状菌の
画像図、第７図は糸状菌検出装置の検出特性図、第８図
は下水処理プロセスの特性図、第９図は第１図の一部を
詳細に記載した構成図、第１０図は溶存酸素濃度目標値
の特性図、第１１図は第１図の一部を詳細に記載した他
の構成図、第１２図は汚泥濃度目標値の特性図、第１３
図は本発明の他の実施例を示す構成図、第１４図は糸状
菌の画像図、第１５図は糸状菌の輝度レベルを示す図、
第１６図はモータ回転数の特性図、第１７図は酸素濃度
の特性図、第１８図、第１９図はそれぞれ本発明の他の
実施例を示す構成図、第２０図は炭酸ガス発生速度の特
性図である。 １０・・・曝気槽、７０・・・沈殿池、４０・・・ブロ
ワ−１１００・・・余剰汚泥ボンダ、１１０・・・返送
汚泥ポンプ、１３０及び４００・・・糸状菌検出装置、
３００・・・培養槽、３２０・・・酸素供給装置、３３
０・・・コンプレッサー、３４０・・・制御弁、３６０
・・・モータ、５００・・・基質貯留タンク、５３０・
・・基質供給ボン篤　１　図 １５θ 拓　２２ 躬　３　虐 第４−図 第　５２ 荊　Ｇ　２ 葛　７　図 □□□−」 ・θ 躬　８　図 ね 把　７　口 躬　／θ２ 一□　〇　□士 乙Ｊ も　１１　口 ］ −」 括／２　Ｄ −４−０□士 Δヂ 躬　／３　口 晒１４．２ 躬　Ｉｓ邑 躬　７９　図 ３３θ 佑　２０２ し、・＝６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微生物の代謝能力を利用し、有害物質の除去又は有
   用物質の生産を行う微生物利用プロセスにおいて、糸状
   性微生物の微生物量を画像処理によって計測し、該計測
   値を利用して前記微生物の代謝能力及び代謝能力に影響
   する因子を操作することを特徴とする微生物利用プロセ
   スの制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記画像処理は微
   生物を観察したときの観察画素の輝度分布から糸状菌に
   対応する画素のみを抽出することを特徴とする微生物利
   用プロセスの制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記観察画素の輝
   度が上限設定値と下限設定値との間にある画素を糸状菌
   に対応する画素とみなすことを特徴とする微生物利用プ
   ロセスの制御装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記観察画素の輝
   度が所定値以下又は以上の画素を糸状菌に対応する画素
   とみなすことを特徴とする微生物利用プロセスの制御装
   置。