WO2017030138A1 - 水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具、これを用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置および状態評価方法 - Google Patents

水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具、これを用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置および状態評価方法 Download PDF

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treatment tank
water treatment
sludge
activated sludge
water
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真治 岡谷
翔太 泉
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東レ株式会社
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
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    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a technique for observing sludge water collected from a water treatment tank (aeration tank, sedimentation tank, etc.) and evaluating the state of activated sludge in the water treatment tank from the obtained image.
  • Patent Document 1 a “filtrating hindrance microorganism monitoring device” has been proposed that can automatically measure the number of diatoms that are hindering filtering.
  • Microscope for observing specimens from water purification plants ITV camera for taking images of microscopes, model signals based on image signals from ITV cameras, identifying diatoms that are filtering obstacles, and counting them
  • An image recognition device adopting a method and means for automatically changing the field of view of the microscope, and the image recognition device is configured to automatically count the number of diatoms that are filtration-damaging microorganisms in water purification treatment. ing.
  • Sample water is sent from the water treatment tank to the sampling water tank 105 by a sampling pump.
  • the tip (lower part) of a holder 161 containing a microscope 106 having a light source is immersed in the test water from the upper part.
  • the tip of the holder 161 is made of transparent glass.
  • a stage 103 is provided in the lower part of the sampling water tank 105 so as to face the front end surface of the holder 161, and can be moved in the vertical direction by the stage driving device 131.
  • the test water is captured by sandwiching the spacer 132 between the stage 103 and the front end surface of the holder 161 and bringing the stage 103 into contact with the front end surface of the holder 161, and this becomes a sample of the test water.
  • an image of the specimen can be obtained by the microscope 106.
  • This image is picked up by an ITV camera, and the image signal is output to an image recording device and an image recognition device.
  • the image recognition device identifies microorganisms and outputs the number of appearances.
  • the stage driving device 131 When the observation of the specimen is completed, the stage driving device 131 operates in the reverse direction to lower the stage 103 to the original position.
  • the stage 103 When the stage 103 is lowered, the specimen that has been observed is poured by the sampled water being stirred, and the holder 161, the stage 103, and the like are ultrasonically cleaned in the sampling water tank 105.
  • the stage driving device 131 is operated again to raise the stage 103, capture the water sample between the stage 103, the spacer 132 and the holder 161, and perform image recognition as a new sample in the same manner as described above. In this way, image recognition of a predetermined number of field images is automatically performed by automatically changing the specimen.
  • the stage driving device 131 can also be configured to move the stage 103 also in the horizontal direction.
  • Patent Document 2 a “water treatment floc monitoring method and apparatus” has been proposed that can quickly and accurately monitor the floc aggregation performance during the water treatment process without requiring much labor.
  • Patent Document 2 an opening 212 a is formed at the bottom of the imaging container 212, and a transparent plate 217 is attached to the opening 212 a, and a space 216 a communicating with the outside is provided between the transparent plate 217 and the sample dish 216. Is formed.
  • the sample tray 216 includes a spacer 215 that is interposed between a flat plate-like back plate 214 to which the air tube 202 is attached via the air port 213 to form a space 216a.
  • the specimen is infiltrated into the space 216a, and pressurized air is supplied from the fusible tube 202 to break the floc of the specimen in the space 216a.
  • a fine pressure vibration is applied from the squirt tube 202 into the space 216a to quickly agglomerate the fine flocs into large flocs.
  • an illuminator 218, a magnifying optical system 219 including an objective lens 219a, and a video camera 220 that captures a magnified image of the magnifying optical system 219 are accommodated.
  • the movement of the floc is photographed by the video camera 220, and the floc aggregation performance is required by performing image processing.
  • Such a water treatment floc monitoring device is used to automatically measure the aggregation performance of the water treatment floc during the water treatment process, and a part of the image detection probe is immersed in the raw water of the water treatment facility. To be installed.
  • the image detection probe is connected to the control unit on the water via the support pipe, and in this state, necessary electrical system connection and air system connection are performed, and the water treatment floc is performed according to the sequence control performed by the controller.
  • the agglomeration performance is automatically measured.
  • the water sample is observed with a microscope through a holder whose tip is made of transparent glass, and a phase difference image is not acquired. It is difficult to recognize various bacteria and sludge. When observing transparent fungi, sludge and water, it is difficult to find the difference because transparent fungi, sludge and water have the same degree of transmittance. Yes, observation is suitable for imaging the phase difference that occurs when bacteria and sludge are permeated. Further, since the thickness of the specimen is not necessarily a suitable thickness, it is difficult to recognize the sludge shape. In addition, only the appearance number of diatoms is calculated in the first place, and there is no evaluation standard regarding the cohesiveness of sludge.
  • the purpose of the present invention is to judge whether the activated sludge is good or bad by evaluating the state of the activated sludge in the water treatment tank and the state of the activated sludge in the water treatment tank. And it is providing the state evaluation apparatus and state evaluation method of the water treatment tank activated sludge which can reduce the loss by state deterioration.
  • the present invention is a jig for a water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus for evaluating the state of activated sludge in a water treatment tank, and is transparent with a gap of 0.01 to 0.10 mm.
  • the transparent member is inclined so that the evaluation flow path gradually narrows toward a portion having a gap of 0.01 to 0.10 mm. It is preferable to be provided.
  • the jig for the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus of the present invention is inclined so that the transport channel gradually becomes narrower toward the transparent member having the gap of 0.01 to 0.10 mm. It is preferable to be provided.
  • the present invention is a water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus using the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus jig, which is collected from the water treatment tank to the transport channel, or the water treatment From the liquid feeding means piped directly to the tank and feeding the sludge water, the imaging means for imaging the sludge water sent by the liquid feeding means through the evaluation flow path, and the captured image obtained by the imaging means Image processing means for obtaining a state index of activated sludge in the water treatment tank, and evaluation means for evaluating the sludge state of the water treatment tank from the state index.
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus of the present invention preferably includes a liquid feed control means for controlling a liquid feed amount of the liquid feed means.
  • the captured image is a phase difference image or a bright field image.
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus includes a liquid feed stopping unit that stops the flow of the sludge water for a certain period of time or physically closes both ends of the transparent flow path. Is preferred.
  • the image processing means preferably includes sludge recognition means for recognizing a sludge area in the activated sludge from the captured image.
  • the image processing means may include a microorganism recognition means for recognizing microorganisms in the activated sludge from the captured image.
  • the image processing unit includes a microorganism movement amount recognition unit that identifies a change in the position of the microorganism as a movement amount of the microorganism from a plurality of the captured images.
  • the microorganism movement amount recognition means may include a discrimination means that discriminates between a change in the position of the microorganism and a change in the captured image caused by convection due to the weight of sludge water, and recognizes only the change in the position of the microorganism. .
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus of the present invention includes an evaluation flow path gap varying unit that arbitrarily varies the gap of the evaluation flow path.
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation method of the present invention is collected from the water treatment tank in the evaluation flow path disposed with the transparent member facing each other with a gap of 0.01 to 0.10 mm, or From step A which is directly piped to the water treatment tank and feeds sludge water, step B which picks up the sludge water sent in step A through the evaluation flow path, and the captured image obtained in step B Step C for obtaining a state index of activated sludge in the water treatment tank; and Step D for evaluating a sludge state in the water treatment tank from the state index.
  • step A it is preferable to control the amount of the sludge water fed.
  • step B a phase contrast image or a bright field image of the sludge water may be taken.
  • the amount of sludge water fed is controlled by stopping the flow of the sludge water for a certain time or by physically closing both ends of the transparent flow path.
  • the said step C recognizes the sludge area
  • the step C recognizes microorganisms in the activated sludge from the captured image. Furthermore, it is also preferable to identify a change in the position of the microorganism as a movement amount of the microorganism from a plurality of the captured images. Further, it is even more preferable to discriminate between the change in the position of the microorganism and the change in the previous captured image caused by the convection due to the weight of the sludge water and recognize only the change in the position of the microorganism.
  • Step A arbitrarily varies the gap of the evaluation flow path.
  • a transparent member is arranged facing the transparent member. Sludge water is sent from the water treatment tank to the evaluation channel, and a phase difference image or bright field image of the sludge water is taken through the evaluation channel, and the imaged image is processed to obtain an activated sludge state index in the water treatment tank. As a result, it becomes possible to improve the recognizability of the sludge floc and quantify the accurate sludge state.
  • FIG. 1A is a figure showing typically the whole composition of the state evaluation device of the water treatment tank activated sludge in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1C is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a phase difference image of sludge water.
  • FIG. 3 is an image obtained by extracting the S (saturation) component of the image shown in FIG.
  • FIG. 4 is an image obtained by binarizing the luminance information of the image shown in FIG.
  • FIG. 3 is an image obtained by extracting the S (saturation) component of the image shown in FIG.
  • FIG. 4 is an image obtained by binarizing the luminance information of the image shown in FIG.
  • FIG. 3 is an
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a phase difference image of sludge water.
  • FIG. 6 is an image obtained by extracting the S (saturation) component of the image shown in FIG.
  • FIG. 7 is an image obtained by binarizing the image shown in FIG. 6 and further performing shape discrimination processing.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a phase difference image of sludge water.
  • FIG. 9 is an image obtained by binarizing the image shown in FIG.
  • FIG. 10 is an image obtained by filtering the image shown in FIG. 9 and further performing shape determination processing.
  • FIG. 11 is an image obtained by filling the image shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a phase difference image of sludge water.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a bright-field image of sludge water.
  • FIG. 14 is an image showing the first frame (image A) of the time difference image.
  • FIG. 15 is an image showing the second frame (image B) of the time difference image.
  • FIG. 16 is an image showing the third frame (image C) of the time difference image.
  • FIG. 17 is a difference image showing image A ⁇ image B.
  • FIG. 18 is a difference image showing image B-image C.
  • FIG. 19 is a difference image showing image B-image A.
  • FIG. 20 is a difference image showing image B-image C.
  • FIG. 21 is a diagram showing a conventional filtration disorder microorganism monitoring apparatus.
  • FIG. 22 is a diagram showing a conventional water treatment floc monitoring device.
  • FIG. 1A is a diagram schematically showing an overall configuration of a water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus in one embodiment of the present invention.
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus 1 is a liquid feed for feeding the sludge water 10 into the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus jig 20 and the evaluation flow path 14 of the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus jig 20.
  • the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus jig 20 has a pair of upper and lower transparent members 9 such as transparent glass and acrylic resin placed on the gantry 8 facing each other.
  • .Evaluation flow path 14 having a 1 mm interval, and a conveying flow communicating with the evaluation flow path 14 in order to send the sludge water 10 sent from the pipe 12 directly connected to the water treatment tank to the evaluation flow path 14 to the evaluation flow path 14 And a road 13.
  • phase difference / bright field switching / optical filter means 7 When the phase difference / bright field switching / optical filter means 7 obtains a phase difference image, the phase difference is imaged with a ring slit, a phase difference plate, a dedicated objective lens, etc. (not shown).
  • the liquid feeding means 11 may feed the sludge water 10 collected in advance.
  • the lens 4 is not particularly limited as long as the necessary magnification and field of view can be secured.
  • the direction sandwiched by the transparent member 9 is not restricted in the vertical direction, and the light source 3 and the imaging means 2 are provided on the opposite sides of the evaluation flow path 14 so that the light passes through the surface of the evaluation flow path 14.
  • the phase difference / bright field switching / optical filter means 7 and the like may be set.
  • the operation of the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus 1 shown in FIG. 1A will be described.
  • the sludge water 10 of the activated sludge in the water treatment tank is transferred from the water treatment tank (not shown) to the evaluation flow path 14 formed by the transparent member 9 placed on the gantry 8 via the transfer flow path 13. It is sent.
  • the liquid feeding means 11 includes liquid feeding control means (not shown) for controlling the liquid feeding amount.
  • the liquid feeding control unit can stop the liquid feeding unit 11 for a certain period of time by stopping the operation of the liquid feeding unit 11 of the sludge water 10. If the sludge water 10 can be smoothly fed in, the speed of the liquid feeding is not particularly limited.
  • both ends (sludge water inlet and outlet) of the evaluation flow path 14 may be physically blocked.
  • electromagnetic valves are provided at both ends of the transparent flow path.
  • the interval between the transparent members 9 constituting the evaluation flow path 14 is preferably 0.01 to 0.1 mm.
  • the light from the light source 3 passes through the phase difference / bright field switching / optical filter means 7, the transparent member 9 constituting the evaluation flow path 14, and the sludge water 10 as indicated by arrows in the figure. This light is imaged by the imaging means 2 to which the lens 4 is attached.
  • the phase difference / bright field switching / optical filter means 7 includes a ring slit, a phase difference plate, a dedicated objective lens, and the like so that the phase difference image and the bright field image can be switched and observed.
  • phase difference / bright field switching / optical filter means 7 may be controlled by an electric signal or manually by an observer at an arbitrary timing.
  • the captured image acquired by the imaging unit 2 is sent to the image processing unit 5 for image processing. By performing image processing, it is possible to obtain a state index of activated sludge in the water treatment tank.
  • the state index is an evaluation standard in which sludge floc aggregation, the number of bacteria, the amount of movement of microorganisms, and the like described later are quantified and comprehensively taken into consideration. From this state index, the evaluation means 6 evaluates the sludge state of the water treatment tank.
  • the imaged objects are broadly divided into treated water (non-sludge area) and sludge area as the background.
  • treated water non-sludge area
  • sludge area a region of treated water
  • floc-forming bacteria garbage and microorganisms contained in floc-forming bacteria
  • filamentous bacteria filamentous bacteria.
  • treated water which is a non-sludge area
  • the color is gray
  • the saturation is low.
  • the sludge area is a collection of various bacteria called floc-forming bacteria, so there is some variation, but it has high brightness and its color is white, red or yellow, and the saturation is generally high. .
  • filamentous bacteria are imaged with medium to low brightness and the color is imaged in blue, and the saturation is moderate.
  • the luminance is low in the 500 to 800 nm wavelength component, which is a green to red component, with respect to the background treated water, but the blue component is At a certain wavelength component of 500 nm or less, the luminance is medium as in the background.
  • phase difference image of the sludge water sent from the water treatment tank is shown in FIG.
  • an image in which the S (saturation) component is extracted as shown in FIG. 3 is obtained.
  • this extracted component is converted into luminance, and the obtained luminance information is binarized, an image as shown in FIG. 4 is obtained and can be separated into a non-sludge region (treated water) 21 and a sludge region 22.
  • Labeling is performed in a state where the sludge area 22 and the non-sludge area 21 are separated, and the number and area of sludge are counted to quantify the cohesiveness of sludge per image.
  • the number of sludges is large and the area per sludge is small and tends to disperse, or the number of sludges is small and the area per sludge is large and tends to agglomerate.
  • Filamentous bacteria present in sludge water are detected as follows.
  • phase difference image of the sludge water sent from the water treatment tank is shown in FIG. Similarly to the above, this is treated as an HLS image, and an image obtained by extracting the S (saturation) component as shown in FIG. 6 by performing filter processing using information on the S (saturation) component of the HLS image. Is obtained. By binarizing this image and performing shape discrimination processing such as pattern matching, an image as shown in FIG. 7 is obtained, and the filamentous bacteria 23 can be detected.
  • FIG. 8 to FIG. 11 show the detection procedure using only the phase difference image.
  • FIG. 9 shows an image obtained by binarizing the phase difference image as shown in FIG.
  • an image shown in FIG. 10 is obtained.
  • an image shown in FIG. 11 is obtained.
  • 12 and 13 show a phase difference image and a bright field image of a bell bellworm. In the bright field image as shown in FIG. 13, the detection accuracy can be further improved by masking the image of FIG. 9 by taking advantage of the fact that the brightness of the bellworm is low.
  • the liquid feeding means 11 is preferably a pump capable of controlling liquid feeding / stopping by an external electric signal and controlling the liquid feeding speed. However, if the liquid feeding / stopping / liquid feeding speed can be controlled, the pump is particular. Absent. Alternatively, it is possible to temporarily close the inlet side and outlet side of the flow path and stop the flow of sludge water in the space of the transparent member 9.
  • image C-image B Shown in It can be determined that the microorganism 24 was present (replaced) in an area where the difference processing result shows a difference.
  • image A-image B and image B-image A are calculated (see FIGS. 17 and 19), and it can be determined that the light and darkness is reversed and that the microorganism 24 is in the paired region.
  • image B-image C and image C-image B are calculated (see FIGS. 18 and 20), and it can be determined that the light and darkness is reversed and that the microorganisms 24 are in the paired region.
  • the pair When the pair is found, it can be obtained as the amount of movement of the microorganism 24 by measuring the distance of the pair.
  • the unit time can be adjusted by changing the image acquisition interval or changing the calculation interval of continuously acquired images. No particular attention to unit time.
  • the moving amount per unit time is the moving speed of the microorganism 24. By repeating this, the total amount of movement of one microorganism 24 can also be calculated.
  • the sludge floc itself may be destroyed, and the shape measurement result of the sludge floc may be affected.
  • the gap can be suitably maintained only during observation, and in other cases, the gap can be greatly widened. As a result, it is possible to prevent clogging of dust in the flow path and reduce the load such as sludge water filtering work.
  • the mechanism for changing the gap in the evaluation flow path 14 is not particularly particular, and is performed by changing the thickness in the vertical direction of the space by an electric signal or by manually changing the thickness.
  • the jig is provided with an inclination so that the flow path becomes narrower toward a portion having a gap of 0.01 to 0.10 mm.
  • the transparent member 9 constituting the evaluation flow path 14 which is a part of the jig 20 for the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus is 0.01 to An inclination is provided so as to gradually narrow toward a portion having a gap of 0.10 mm.
  • the transfer flow path 13 constituting the water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus jig 20 is provided with a gap of 0.01 to 0.10 mm. An inclination is provided so as to gradually become narrower toward the transparent member 9 constituting the evaluation flow path 14. As shown in FIG. 1B or 1C, if the jig 20 for water treatment tank activated sludge state evaluation apparatus is configured, versatility increases.
  • the diameter of the piping 12 cannot be determined freely. To make the device versatile, it is better to handle any pipe diameter. Since the transparent member has a gap of 0.01 to 0.10 mm, when the pipe 12 having a large diameter is used, there is no local fluctuation of the flow rate if the boundary portion that creates the gap with the pipe 12 is extremely wide. Depending on the diameter of the pipe 12, it is necessary to design the depth side widely. If the depth required for observation is several mm, a depth many times longer than that is required, which is not economical and requires extra space. If the depth is designed to be narrow, extreme flow rate fluctuations will occur, and liquid feeding at a strong pressure will be required. There is also an increased risk of clogging.
  • 1B and 1C can flexibly cope with the diameter of the existing pipe 12, and can be configured to save space and use unnecessary liquid feeding pressure.
  • FIG. 1B the transparent member is realized by precise processing.
  • FIG. 1C does not require precise processing of the transparent member. There is no difference in performance regardless of which one is selected for each situation. Determine which one to use in view of economics.
  • the present invention can be effectively used for evaluating the state of activated sludge in a water treatment tank.

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Abstract

水処理槽の活性汚泥の状態を自動評価する。０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けて透明部材を対向させて構成された評価流路に、水処理槽から採取された、あるいは水処理槽に直接配管されて、汚泥水を送り込み、送りこまれた汚泥水の位相差像あるいは明視野像を、評価流路を通して撮像する。得られた撮像画像から水処理槽の活性汚泥の状態指標を求め、この状態指標から水処理槽の汚泥状態を評価する。

Description

水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具、これを用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置および状態評価方法
　本発明は、水処理槽（曝気槽、沈殿槽など）から採取した汚泥水を観察し、得られた画像から水処理槽の活性汚泥の状態を評価する技術に関する。
　浄水処理において、ろ過障害微生物である珪藻類の出現個数を自動計測できる「ろ過障害微生物監視装置」が提案されている（特許文献１）。浄水場の検水の標本を観察するマイクロスコープと、マイクロスコープの像を撮るＩＴＶカメラと、ＩＴＶカメラからの画像信号を受けろ過障害微生物である珪藻類を同定し、計数を行う、モデルベーストマッチング方式を採用した画像認識装置と、前記マイクロスコープの視野画像を自動的に変える手段とからなり、画像認識装置は浄水処理のろ過障害微生物である珪藻類の出現個数を自動計数できるように構成されている。
　より具体的には、図２１に示すような構成となっている。水処理槽から検水をサンプリングポンプでサンプリング水槽１０５に送られる。サンプリング水槽１０５には、上部から光源を備えたマイクロスコープ１０６が内蔵されたホルダ１６１の先端（下部）が検水の中に浸されている。ホルダ１６１の先端は透明ガラスでできている。サンプリング水槽１０５内下部にはホルダ１６１の先端面と対向するようにステージ１０３が設けられ、ステージ駆動装置１３１で上下方向に移動できるようになっている。ステージ１０３とホルダ１６１先端面の間にスペーサ１３２をはさんで、ステージ１０３をホルダ１６１先端面に当接させることで検水が捕捉され、これが検水の標本となる。
　この標本はステージ１０３の上にセットされた状態となっているので、マイクロスコープ１０６により標本の画像が得られる。この画像はＩＴＶカメラで撮像され、その画像信号が画像記録装置及び画像認識装置に出力される。画像認識装置は微生物の同定をし、その出現個数を出力する。
　標本の観察が終わると、ステージ駆動装置１３１が前記と逆に動作してステージ１０３を元の位置まで下げる。ステージ１０３が下がると観察の終わった標本が撹拌されている検水により流されるとともにホルダ１６１、ステージ１０３などがサンプリング水槽１０５内で超音波洗浄される。
　再びステージ駆動装置１３１が動作してステージ１０３を上昇させてステージ１０３、スペーサ１３２及びホルダ１６１の間に検水を捕捉し、新たな標本として上記同様に画像認識を行う。このように、標本を自動的に変えて所定数の視野像の画像認識を自動的に行う。また、ステージ駆動装置１３１は、ステージ１０３を水平方向にも移動できるよう構成することもできる。
　また、水処理工程中のフロックの凝集性能を、多大の労力を必要とせず、迅速にかつ正確に監視できる「水処理フロックの監視方法およびその装置」が提案されている（特許文献２）。図２２に示すように、撮像容器２１２の底部に開口２１２ａが形成され、この開口２１２ａに透明板２１７が取付けられており、透明板２１７と検体皿２１６との間に外部に連通する空間２１６ａが形成されている。検体皿２１６は噴気管２０２が噴気口２１３を介して取り付けられた平板状の背影板２１４との間に介在され空間２１６ａを形成するスペーサ２１５とからなっている。この空間２１６ａ内に検体を浸入させ、噴気管２０２から加圧空気を供給して空間２１６ａ内の検体のフロックを破砕する。次に噴気管２０２から空間２１６ａ内に微圧振動を与えて、微細フロックを迅速に凝集させ大きなフロックとする。撮像容器２１２の内部には、照明器２１８と、対物レンズ２１９ａを含む拡大光学系２１９と、この拡大光学系２１９の拡大像を撮像するビデオカメラ２２０とが収容されている。フロックの動きがビデオカメラ２２０で撮影され、画像処理を行なうことによりフロックの凝集性能が求められるというものである。
　すなわち、検体皿２１６の空間２１６ａ内に浸入した検体中のフロックを空気調整装置からの加圧空気により破砕した後、振動発生装置により空間内に微圧振動を与えると、検体内がわずかに撹拌され微細フロックが迅速に凝集して大きなフロックとなる。この間のフロックの動きを撮影手段により撮影し、画像処理手段により処理するよう構成されている。
　このような水処理フロックの監視装置は、水処理工程中の水処理フロックの凝集性能を自動的に測定するために用いられるもので、水処理設備の原水中に画像検出プローブの一部が没する状態に設置される。この場合、画像検出プローブは水上の制御部と支持管を介して連結され、この状態で、必要な電気系統の接続、空気系統の接続が行なわれ、制御器が行うシーケンス制御に従って、水処理フロックの凝集性能が自動的に測定される。
　検体中の懸濁粒子である小フロックが大きなフロックに迅速に凝集する進行過程はビデオカメラで撮影され、撮影した画像に対して画像処理手段内において、濃淡処理、２値化処理、および穴埋め・細線化などの２値処理、さらに画像計測が行なわれ、凝集指標が算出される。
日本国特許第３７７７６６１号公報 日本国特許第３１１０２２６号公報
　特許文献１の「ろ過障害微生物監視装置」によれば、先端が透明ガラスでできたホルダを介してマイクロスコープで検水を観察しており、位相差像を取得していないので検水中の透明な菌や汚泥の認識が困難である。透明の菌や汚泥と水を観察する時に、透過率や反射率の差で画像化すると、透明の菌や汚泥と水は同程度の透過率を持っているため、違いを見出すことが困難であり、菌や汚泥を透過する際に生じる位相差を画像化する観察が適している。また、標本の厚みが必ずしも好適な厚みではないので、汚泥の形状認識が難しい。加えて、そもそも珪藻類の出現個数だけを求めるもので、汚泥の凝集性に関する評価基準がない。
　また、特許文献２の「水処理フロックの監視方法およびその装置」では、撮像容器の底部に透明板を介して、透明板と検体皿の間に浸入した原水をビデオカメラで観察しており、特許文献１と同様に、位相差像を取得していないので透明な菌や汚泥の認識が難しい。
　本発明の目的は、水処理槽の活性汚泥の状態を評価する水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具と、水処理槽活性汚泥の状態を評価することで、活性汚泥の良し悪しを判断し、状態悪化によるロスを削減するができる水処理槽活性汚泥の状態評価装置および状態評価方法を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明は水処理槽の活性汚泥の状態を評価する水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具であって、０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けて透明部材を対向して配置した評価流路と、前記評価流路と連通し前記活性汚泥の汚泥水を搬送する搬送流路と、を備えることを特徴とする。
　本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具は、前記透明部材が、前記０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた部分に向けて前記評価流路が次第に狭くなるように傾斜が設けられていることが好ましい。
　また、本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具は、前記搬送流路が、前記０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた前記透明部材に向けて次第に狭くなるように傾斜が設けられていることが好ましい。
　また、本発明は、前記の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具を用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置であって、搬送流路に水処理槽から採取された、あるいは前記水処理槽に直接配管されて、汚泥水を送り込む送液手段と、前記送液手段で送られた前記汚泥水を、前記評価流路を通して撮像する撮像手段と、前記撮像手段で得られた撮像画像から前記水処理槽の活性汚泥の状態指標を求める画像処理手段と、前記状態指標から前記水処理槽の汚泥状態を評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置は、前記送液手段の送液量を制御する送液制御手段を備えることが好ましい。
　また、本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置において、前記撮像画像が位相差像あるいは明視野像であると好適である。
　本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置は、前記送液制御手段が前記汚泥水の送流を一定時間止める、あるいは前記透明流路の両端を物理的に閉塞する送液停止手段を備えることが好ましい。
　前記の水処理槽活性汚泥状態評価装置において、画像処理手段は撮像画像から活性汚泥中の汚泥領域を認識する汚泥認識手段を備えることがよい。
　また、前記の水処理槽活性汚泥状態評価装置において、画像処理手段が撮像画像から活性汚泥中の微生物を認識する微生物認識手段を備えることもよい。ここで、画像処理手段は、複数枚の前記撮像画像から前記微生物の位置変化を微生物の移動量として識別する微生物移動量認識手段を備えることがよい。さらに、この微生物移動量認識手段は、微生物の位置変化と、汚泥水の自重による対流で起こる前記撮像画像の変化とを弁別し、前記微生物の位置変化だけを認識する、判別手段を備えるとよい。
　また、本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置は、前記評価流路の隙間を任意に可変する評価流路隙間可変手段を備えることが好ましい。
　また、本発明の水処理槽活性汚泥の状態評価方法は、０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けて透明部材を対向させて配置した評価流路に、水処理槽から採取された、あるいは前記水処理槽に直接配管されて、汚泥水を送り込むステップＡと、前記ステップＡで送りこまれた汚泥水を、前記評価流路を通して撮像するステップＢと、前記ステップＢで得られた撮像画像から前記水処理槽の活性汚泥の状態指標を求めるステップＣと、前記状態指標から前記水処理槽の汚泥状態を評価するステップＤと、を備えることを特徴とする。
　前記ステップＡにおいて、前記汚泥水の送液量を制御することがよい。
　前記ステップＢにおいて、前記汚泥水の位相差像あるいは明視野像を撮像するとよい。
　前記ステップＡは、前記汚泥水の送流を一定時間止める、あるいは前記透明流路の両端を物理的に閉塞することで、前記汚泥水の送液量を制御すると、さらによい。
　また、前記ステップＣは、前記撮像画像から前記活性汚泥中の汚泥領域を認識することが好ましい。
　また、前記ステップＣは、前記撮像画像から前記活性汚泥中の微生物を認識することが好ましい。さらに、複数枚の前記撮像画像から前記微生物の位置変化を微生物の移動量として識別することも好ましい。また、前記微生物の位置変化と、前記汚泥水の自重による対流で起こる前期撮像画像の変化とを弁別し、前記微生物の位置変化だけを認識するとより一層好ましい。
　前記本発明の水処理槽活性汚泥の状態評価方法において、ステップＡは、評価流路の隙間を任意に可変することが好ましい。
　本発明の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具と、これを用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置および状態評価方法によれば、好適な隙間を設けて透明部材を対向させて配置した評価流路に水処理槽から汚泥水を送り込んで、汚泥水の位相差像あるいは明視野像を評価流路を通して撮像し、撮像画像を画像処理して水処理槽の活性汚泥の状態指標を求めることで、汚泥フロックの認識性を向上させるとともに正確な汚泥状態を定量化することが可能となる。
図１Ａは、本発明の一実施形態における水処理槽活性汚泥の状態評価装置の全体構成を模式的に示す図である。 図１Ｂは、本発明の他の一実施形態における水処理槽活性汚泥の状態評価装置の全体構成を模式的に示す図である。 図１Ｃは、本発明の他の一実施形態における水処理槽活性汚泥の状態評価装置の全体構成を模式的に示す図である。 図２は、汚泥水の位相差画像の一例を示す図である。 図３は、図２に示す画像のＳ（彩度）成分を抽出した画像である。 図４は、図３に示す画像の輝度情報を２値化処理した画像である。 図５は、汚泥水の位相差画像の一例を示す図である。 図６は、図５に示す画像のＳ（彩度）成分を抽出した画像である。 図７は、図６に示す画像を２値化処理し、さらに形状判別処理した画像である。 図８は、汚泥水の位相差画像の一例を示す図である。 図９は、図８に示す画像を２値化処理した画像である。 図１０は、図９に示す画像をフィルタ処理し、さらに形状判別処理した画像である。 図１１は、図１０に示す画像を穴埋め処理した画像である。 図１２は、汚泥水の位相差画像の一例を示す図である。 図１３は、汚泥水の明視野画像の一例を示す図である。 図１４は、時間差画像の１コマ目（画像Ａ）を示す画像である。 図１５は、時間差画像の２コマ目（画像Ｂ）を示す画像である。 図１６は、時間差画像の３コマ目（画像Ｃ）を示す画像である。 図１７は、画像Ａ－画像Ｂを示す差分画像である。 図１８は、画像Ｂ－画像Ｃを示す差分画像である。 図１９は、画像Ｂ－画像Ａを示す差分画像である。 図２０は、画像Ｂ－画像Ｃを示す差分画像である。 図２１は、従来のろ過障害微生物監視装置を示す図である。 図２２は、従来の水処理フロックの監視装置を示す図である。
　本発明の望ましい実施の形態について、以下の通り図面を参照しながら説明する。
　図１Ａは、本発明の一つの実施形態における水処理槽活性汚泥状態評価装置の全体構成を模式的に示す図である。水処理槽活性汚泥状態評価装置１は、水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０と、水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０の評価流路１４に汚泥水１０を送り込む送液手段１１と、評価流路１４を通して汚泥水１０を撮像する撮像手段２と、画像処理手段５と、水処理槽の状態を評価する評価手段６と、汚泥水１０の位相差像と明視野像を切り替えて観察するための位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７とで構成されている。また、水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０は、架台８に載置された上下１対の例えば、透明ガラスやアクリル樹脂などの透明部材９を対向して配置した０．０１～０．１ｍｍの間隔の評価流路１４と、評価流路１４に水処理槽に直結された配管１２から送り込まれた汚泥水１０を評価流路１４に送るため、評価流路１４に連通した搬送流路１３と、を備える。
　位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７は位相差像を得る際に、図示しないリングスリット、位相差板、専用対物レンズなどで位相差を画像化する。送液手段１１は事前に採取した汚泥水１０を送液するようにしていてもよい。レンズ４は必要な倍率、視野を確保できれば特にこだわらない。透明部材９で挟む方向は上下方向に制約されず、評価流路１４の面に光が通過するように、評価流路１４を挟んで光源３と撮像手段２とが反対側に設け、レンズ４、位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７等を設定すればよい。
　図１Ａに示す水処理槽活性汚泥状態評価装置１の動作について説明する。図示しない水処理槽から送液手段１１により、水処理槽の活性汚泥の汚泥水１０が搬送流路１３を介して、架台８に載置された透明部材９で形成された評価流路１４に送り込まれる。送液手段１１は、送液量を制御する送液制御手段（図示しない）を備えている。送液制御手段は、汚泥水１０の送液手段１１の運転を停止して送液を一定時間停止することができる。送液の速度は、円滑に汚泥水１０を送り込むことが出来れば、特にこだわらないが、汚泥水１０の粘度などによっては観察には直接影響しないものの不都合が生じることもあるため、加速や減速を制御したり一定の速度で送液することを選択できることが好ましい。また、送液を一定時間停止する代わりに、評価流路１４の両端（汚泥水の入り口と出口）を物理的に閉塞してもよい。物理的に閉塞するために、例えば、透明流路の両端に電磁弁を設ける。これにより、透明流路では、一時的に汚泥水１０の流れが停止する。これについては、後述する。
　汚泥水１０に含まれる汚泥フロックの大きさを考慮すると、評価流路１４を構成する透明部材９の間隔は０．０１～０．１ｍｍで好適である。光源３からの光は、図中に矢印で示すように、位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７、評価流路１４を構成する透明部材９、汚泥水１０を透過する。この光をレンズ４が取り付けられた撮像手段２で撮像する。位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７は、位相差画像と明視野画像とを切り替えて観察できるように、リングスリット、位相差板、専用対物レンズなどで構成されている。位相差画像を撮像する場合には、リングスリット、位相差板、専用対物レンズなどを通して観察し、明視野画像を撮像する場合には、リングスリット、位相差板、専用対物レンズなどを通さずに観察する。位相差・明視野切替・光学フィルタ手段７は、電気信号によって切り替えを制御しても、観察者が任意のタイミングで手動により切り替えても良い。撮像手段２が取得した撮像画像は画像処理手段５に送られて画像処理が行われる。画像処理を行うことで水処理槽の活性汚泥の状態指標を求めることができる。ここで、状態指標とは、後述する汚泥フロックの凝集性・菌の数・微生物の移動量などを数値化し、総合勘案した評価基準のことである。この状態指標から、評価手段６は水処理槽の汚泥状態を評価する。
　次に画像処理手段５が行う画像処理と、評価手段６が行う活性汚泥の状態指標から水処理槽の汚泥状態の評価について説明する。
　水処理槽から送り込まれた汚泥水を位相差観察すると、撮像されたオブジェクトは背景である処理水（非汚泥領域）と汚泥領域に大別され、汚泥領域には汚泥の固形分の主成分であるフロック形成細菌、フロック形成細菌に含まれてゴミや微生物、そして糸状性細菌が存在する。これらを位相差顕微鏡により観察した場合、構成要素の屈折率や厚みの関係から次のような明るさや色味で観察される。なお以降、輝度値について記述する場合、特に波長について言及しない場合は、可視波長領域内ではすべての波長で同様の傾向を示すものとする。
　第一に、非汚泥領域である処理水は、背景として中程度の輝度で撮像され、色味はグレーであり彩度が低い。
　第二に、汚泥領域は、フロック形成細菌と呼ばれるさまざまな細菌の集合体であるため多少のばらつきはあるものの、高輝度かつその色味は白あるいは赤や黄色であり、また彩度が総じて高い。
　第三に、糸状性細菌は、中～低輝度で撮像され色味は青色に撮像され、その彩度は中程度である。
　なお、汚泥領域のフロック形成細菌に存在するゴミや微生物については、さまざまなゴミや微生物が映り込むため、その輝度や色味を一概に述べることはできない。しかし、ゴミについては低輝度かつ色味は黒あるいは茶色に撮像されることが多い。また微生物についてはフロック形成細菌と同様に高輝度かつ色味は白あるいは赤や黄色に撮像されることが多い。
　ここで糸状性細菌のＲＧＢ成分それぞれの輝度に着目すると、背景である処理水に対して、緑～赤色の成分である５００～８００ｎｍの波長成分では輝度が低く撮像されるが、青色の成分である５００ｎｍ以下の波長成分では背景と同様に中程度の輝度である。
　汚泥領域と非汚泥領域を認識することについて説明する。
　水処理槽から送られた汚泥水の位相差画像の一例を図２に示す。これをＨＬＳ画像として扱い、ＨＳＬ画像のＳ（彩度）成分の情報を利用したフィルタ処理を行うことで、図３に示すようなＳ（彩度）成分を抽出した画像が得られる。この抽出した成分を輝度に変換し、得られた輝度情報を２値化処理すると、図４に示すような画像が得られ、非汚泥領域（処理水）２１と汚泥領域２２とに分離できる。
　汚泥領域２２と非汚泥領域２１を分離した状態でラベリング処理を行い汚泥の個数・面積などをカウントし、１画像あたりの汚泥の凝集性を数値化する。これによって、例えば汚泥の数は多く、汚泥一つあたりの面積が小さいと分散傾向にある、あるいは、汚泥の数は少なく、汚泥一つあたりの面積が大きいと凝集傾向にある、と判断できる。
　汚泥水に存在する糸状性細菌は以下のようにして検出する。
　水処理槽から送られた汚泥水の位相差画像の一例を図５に示す。上記と同様に、これをＨＬＳ画像して扱い、ＨＬＳ画像のＳ（彩度）成分の情報を利用したフィルタ処理を行うことで、図６に示すようなＳ（彩度）成分を抽出した画像が得られる。この画像を２値化処理し、パターンマッチングなどの形状判別処理を行うことで図７に示すような画像が得られ、糸状性細菌２３を検出することができる。
　次に、汚泥水に存在する釣鐘ムシの検出について説明する。釣鐘ムシは位相差画像と明視野画像の両方または位相差像のみを使って判別する。図８から図１１に位相差像のみを使って検出する手順を示している。図８のような位相差像を２値化処理するなどして、得られた画像を図９に示す。この画像をフィルタ処理やラベリング処理によって形状特徴を抽出すると図１０に示す画像が得られる。さらにこの画像を穴埋め処理すると図１１に示す画像となる。図１２と図１３に釣鐘ムシの位相差像と明視野像を示す。図１３のように明視野像においては、釣鐘ムシの輝度が低く撮像されることを利用して、図９の画像に対してマスキング処理するなどすればよりその検出精度が向上できる。
　送液手段１１は、外部からの電気信号によって送液・停止を制御でき、また送液速度を制御できるポンプなどが望ましいが、送液と停止また送液速度を制御できるのであればポンプにこだわらない。また、一時的に、流路の入り口側と出口側を塞いで、透明部材９の空間内に汚泥水の流れを停止することでも代用できる。
　このようにして、汚泥水１０の流れが停止している状態で撮像することで、汚泥領域に存在する微生物の動きを認識することができる。
　微生物の動きを認識することについて、具体的に説明する。
　位相差・明視野の個別、または両方の時間差画像を入手する。その時、確実に送液が止まっている必要があり、送液が止まっていても汚泥の流動があると誤った判断をすることがある。この時間差画像は何組あってもよい。時間差画像の一例として、１コマ目（画像Ａ）、２コマ目（画像Ｂ）、３コマ目（画像Ｃ）をそれぞれ図１４、図１５、図１６に示す。それぞれの画像において、微生物２４は黒で表示され、汚泥２５は白で表示される。また、これらの画像を差分処理した画像を図１７（画像Ａ－画像Ｂ）、図１８（画像Ｂ－画像Ｃ）、図１９（画像Ｂ－画像Ａ）、図２０（画像Ｃ－画像Ｂ）に示す。差分処理した結果に差が出る領域に微生物２４がいた（入れ替わった）という判断できる。たとえば、画像Ａ－画像Ｂと画像Ｂ－画像Ａの両方を計算し（図１７と図１９を参照）、明暗が反転し、かつペアになっている領域に微生物２４がいたという判断ができる。同様に画像Ｂ－画像Ｃと画像Ｃ－画像Ｂを計算し（図１８と図２０を参照）、明暗が反転し、かつペアになっている領域に微生物２４がいたという判断ができる。
　ペアが判明したら、ペアの距離を測ることでそれが微生物２４の移動量として求めることができる。画像の取得間隔を変えるか、連続取得した画像の計算間隔を変えることで、単位時間を調整することができる。単位時間には特にこだわらない。単位時間における移動量がその微生物２４の移動速度とする。これを繰り返し行なうことで一つの微生物２４が移動している総移動量も算出することができる。
　微生物の大きさや特徴を記憶することで、微妙な判断能力を向上させることもできる。
　正確に微生物の位置変化を算出するには、微生物以外の前記汚泥水が画像内で不変（位置が極力変わらない）である時間差画像を取得する必要がある。一方で、できるだけ多くの観察領域の画像を用いて判断を行なうことで、判断精度を向上できることが考えられる。できるだけ多くの観察領域の画像得るには、観察回数を増やすのが確実であるが、手作業で行なうと観察時間が膨大になってしまう。そこで本出願においては、送液手段１１によって送液を行なうことで自動的に観察回数を増やすことを行なっている。しかし送液を行なうことによって同位置の時間差画像を複数得るには、何らかの手段によって汚泥水の対流を一時的に止める必要がある。水処理槽活性汚泥の状態評価装置では、送液を停止して一定時間放置する、あるいは、一時的に、評価流路１４の入り口側と出口側を塞ぐ電磁弁などの物理的閉塞手段を用いることで汚泥水の対流を止めることが可能となる。
　汚泥水には汚泥フロック以上の大きさのゴミなどが浮遊している場合がある。事前に濾すなどの処理を加えた汚泥水を準備すれば大きなゴミなどを取り除くことは可能である。しかし、濾し作業によっては汚泥フロックそのものを破壊してしまうなど、汚泥フロックの形状測定結果に影響してしまうことが考えられる。本発明の水処理槽活性汚泥の状態評価装置では、評価流路１４の隙間を可変させることで、観察時のみ隙間を好適に保ち、それ以外の場合は隙間を大きく広げることができる。これにより、流路でのゴミの詰まりを防ぐとともに、汚泥水の濾し作業などの負荷を緩和することができる。評価流路１４の隙間を可変させる機構は、特にこだわりはなく、電気信号により空間の上下方向の厚みを変更する、手動で変化させるなどで行う。
　前記した水処理槽活性汚泥状態評価装置において、治具は０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた部分に向けて流路が狭くなるように傾斜を設けていると好ましい。例えば、図１Ｂに示す水処理槽活性汚泥状態評価装置１では、水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０の一部である評価流路１４を構成する透明部材９が、０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた部分に向けて次第に狭くなるように傾斜が設けられて構成されている。また、図１Ｃに示す水処理槽活性汚泥状態評価装置１では、水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０を構成する搬送流路１３が、０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた評価流路１４を構成する透明部材９に向けて次第に狭くなるように傾斜が設けられて構成されている。図１Ｂあるいは図１Ｃに示すように水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具２０を構成すると、汎用性が増す。
　既設の設備の配管１２を用いる場合、配管１２の径を自由に決められない。汎用性をもたらす装置にするには、どんな配管の径でも対処できる方が良い。透明部材が０．０１～０．１０ｍｍの隙間を有するため、径の大きい配管１２を用いる場合は、配管１２と隙間を生む境界部を極端に広くすれば流量の局所的な変動はないが、配管１２の径によっては奥行き側を広く設計する必要がある。観察に必要な奥行きを数ｍｍとするとその何倍も長い奥行きが必要になり経済性が悪く、スペースも余分に必要となる。奥行きを狭く設計してしまうと極端な流量の変動を生んでしまい、強い圧力での送液が必要になる。また詰まりの要因となるリスクも高まる。
　図１Ｂ、１Ｃは、既設の配管１２の径にも柔軟に対応することができ、且つ省スペースで無駄な送液の圧力も不要な構成となる。
　図１Ｂでは透明部材を精密な加工により実現させている。一方で図１Ｃは透明部材の精密な加工が不要となる。それぞれの状況に合わせてどちらを選択しても性能上の違いはない。経済性などを鑑みてどちらを使用するか判断する。
　本出願は、２０１５年８月１７日出願の日本特許出願、特願２０１５－１６０２８３に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、水処理槽の活性汚泥の状態評価に有効に利用することができる。
１　水処理槽活性汚泥状態評価装置
２　撮像手段
３　光源
４　レンズ
５　画像処理手段
６　評価手段
７　位相差・明視野切替・光学フィルタ手段
８　架台
９　透明部材
１０　汚泥水
１１　送液手段
１２　配管
１３　搬送流路
１４　評価流路
２０　水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具
２１　非汚泥領域
２２　汚泥領域
２３　糸状性細菌
２４　微生物
２５　汚泥

Claims (21)

  1. 　水処理槽の活性汚泥の状態を評価する水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具であって、
    　０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けて透明部材を対向して配置した評価流路と、前記評価流路と連通し、前記活性汚泥の汚泥水を搬送する搬送流路と、
    　を備えることを特徴とする水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具。
  2. 　前記透明部材が、前記０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた部分に向けて前記評価流路が次第に狭くなるように傾斜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具。
  3. 　前記搬送流路が、前記０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けた前記透明部材に向けて次第に狭くなるように傾斜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置用治具を用いた水処理槽活性汚泥状態評価装置であって、
    　搬送流路に水処理槽から採取された、あるいは前記水処理槽に直接配管されて、汚泥水を送り込む送液手段と、
    　前記送液手段で送られた前記汚泥水を、前記評価流路を通して撮像する撮像手段と、
    　前記撮像手段で得られた撮像画像から前記水処理槽の活性汚泥の状態指標を求める画像処理手段と、
    　前記状態指標から前記水処理槽の汚泥状態を評価する評価手段と、
    を備えることを特徴とする水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  5. 　前記送液手段の送液量を制御する送液制御手段を備える請求項４に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  6. 　前記撮像画像が位相差像あるいは明視野像である請求項４または５に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  7. 　前記送液制御手段が前記汚泥水の送流を一定時間止める、あるいは流路端を物理的に閉塞する送液停止手段を備える請求項５に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  8. 　前記画像処理手段が前記撮像画像から前記活性汚泥中の汚泥領域を認識する汚泥認識手段を備える請求項４～請求項７のいずれか１項に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  9. 　前記画像処理手段が前記撮像画像から前記活性汚泥中の微生物を認識する微生物認識手段を備える請求項４～請求項７のいずれか１項に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  10. 　前記画像処理手段が複数枚の前記撮像画像から前記微生物の位置変化を微生物の移動量として識別する微生物移動量認識手段を備える請求項９に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  11. 　前記微生物移動量認識手段が前記微生物の位置変化と、前記汚泥水の自重による対流で起こる前記撮像画像の変化とを弁別し、前記微生物の位置変化だけを認識する、判別手段を備える請求項１０に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  12. 　前記評価流路の隙間を任意に可変する評価流路隙間可変手段を備える請求項４または５に記載の水処理槽活性汚泥状態評価装置。
  13. 　０．０１～０．１０ｍｍの隙間を設けて透明部材を対向させて配置した評価流路に、水処理槽から採取された、あるいは前記水処理槽に直接配管されて、汚泥水を送り込むステップＡと、
    　前記ステップＡで送りこまれた汚泥水を、前記評価流路を通して撮像するステップＢと、
    　前記ステップＢで得られた撮像画像から前記水処理槽の活性汚泥の状態指標を求めるステップＣと、
    　前記状態指標から前記水処理槽の汚泥状態を評価するステップＤと、
    を備えることを特徴とする水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  14. 　前記ステップＡは、前記汚泥水の送液量を制御する請求項１３に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  15. 　前記ステップＢは、前記汚泥水の位相差像あるいは明視野像を撮像する請求項１３または１４に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。　
  16. 　前記ステップＡは、前記汚泥水の送流を一定時間止める、あるいは前記評価流路の両端を物理的に閉塞することで、前記汚泥水の送液量を制御する請求項１４に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  17. 　前記ステップＣは、前記撮像画像から前記活性汚泥中の汚泥領域を認識する請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  18. 　前記ステップＣは、前記撮像画像から前記活性汚泥中の微生物を認識する請求項１３から請求項１６のいずれか１項に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  19. 　前記ステップＣは、複数枚の前記撮像画像から前記微生物の位置変化を微生物の移動量として識別する請求項１８に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  20. 　前記ステップＣは、前記微生物の位置変化と、前記汚泥水の自重による対流で起こる前記撮像画像の変化とを弁別し、前記微生物の位置変化だけを認識する請求項１９に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
  21. 　前記ステップＡは、前記評価流路の隙間を任意に可変する請求項１３に記載の水処理槽活性汚泥の状態評価方法。
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