WO2020241382A1 - 水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents

Abstract

平板に付着している微生物の量を、非接触センサからの情報から推定し、推定結果に基づいて、水処理運転を自動制御することが可能な水処理システムを提供する。実施形態によれば、微生物が付着した平板を、一部が原水に浸漬するように回転させながら、微生物によって原水を浄化する水処理システムは、平板への微生物の付着量を推定する付着量推定部と、付着量推定部による推定結果に基づいて、平板の単位時間あたりの回転数を変化させる回転数切換部とを有し、水処理システムの運転を制御するコントローラを備えている。

Description

水処理システムおよび水処理方法

　本発明の実施形態は、下水、農業排水、および工場排水等の有機排水を、微生物により浄化する水処理システムおよび水処理方法に関する。

　下水等の有機物を含有する有機排水を浄化する水処理システムでは、一般に、微生物による生物処理（以降、「微生物処理」と称する）が用いられている。この種の微生物処理を活用した水処理システムの一つとして、回転円板法を用いた水処理システムがある。

　回転円板法は、円板状の平板の表面に、例えば特許文献１および特許文献２に開示されているように、バチルス属の菌（以降、「バチルス菌」と称する）のような有用微生物（以降、単に「微生物」と称する）を優占的に付着し易くするための繊維状の接触体を配し、円板状の平板を、モータ等の動力を使って回転させながら、接触体に付着したバチルス菌のような微生物と原水とを接触させることによって、微生物の働きにより、原水中の有機物や窒素成分を除去する方法である。

　バチルス菌を優占化することで、水処理過程で発生する余剰汚泥量を削減できること、臭気の発生を抑制できること、良好な有機物ならびに窒素除去性能が得られること、また、特許文献３に開示されているように、後段に活性汚泥法の生物反応槽を配置した場合、生物反応槽の負荷を低減できることから、生物反応槽のブロワの消費電力を大幅に低減できるなどの効果が得られることが知られている。

　一方で、円板状の平板に微生物が過剰に付着すると、微生物に酸素を十分に供給できなくなるために、浄化性能が悪化する。このため、平板に過剰に付着した微生物を剥離等により除去するための洗浄操作が必要となる。

　この洗浄操作の要否は、従来、オペレータによる定期点検の結果に基づいて決定されている。すなわち、オペレータは、円板状の平板を定期的に目視点検し、平板に微生物が過剰に付着していることを発見すると、洗浄操作が実施され、過剰な微生物が、円板状の平板から剥離等より除去されている。

日本国特開２００９－１６６０３８号公報 日本国特開２００７－３０１５１１号公報 日本国特開２０００－１８９９９１号公報

　しかしながら、水処理システムの維持管理コストの低減化、省力化、運転の効率化等が要求されている昨今の状況から、人的な作業を極力排除した自動運転に対するニーズが高まっている。

　本発明が解決しようとする課題は、平板に付着している微生物の量を、非接触センサからの情報から推定し、推定結果に基づいて、水処理運転を自動制御することが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することである。

　実施形態の水処理システムは、微生物が付着した平板を、一部が原水に浸漬するように回転させながら、微生物によって原水を浄化する水処理システムであって、コントローラを備えている。コントローラは、平板への微生物の付着量を推定する付着量推定部と、付着量推定部による推定結果に基づいて、平板の単位時間あたりの回転数を変化させる回転数切換部とを有し、水処理システムの運転を制御する。

図１は、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図２は、回転円板装置を前面側（図１における原水導入側）から見た構成例を含む、第１の実施形態の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。 図３は、第１の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図４は、単位時間あたりの回転数が同じ場合における回転円板体への微生物付着量と、回転円板体の回転時に得られるモータ電流値との関係を例示する図である。 図５は、第１の実施形態の変形例２におけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図６は、回転円板体の単位時間あたりの回転数と、回転円板体の回転時に電流計によって測定される電流値との関係を例示するグラフである。 図７は、第１の実施形態の変形例３の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図であり、回転円板装置を前面側（図１における原水導入側）から見た状態を例示する図である。 図８は、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図９は、回転円板装置を前面側（図８における原水導入側）から見た構成例を含む、第２の実施形態の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。 図１０は、第２の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図１１は、第２の実施形態の変形例１の水処理システムにおける回転円板装置の構成例を含む、水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。 図１２は、第２の実施形態の変形例２における回転円板装置の構成例を含む、水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。 図１３は、第２の実施形態の変形例３の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図１４は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図１５は、第３の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図１６は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる微生物の付着量制御を説明するための図である。 図１７は、第４の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図１８は、第４の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図１９は、平板に付着した微生物の付着量と汚泥返送量との関係を説明するための図である。 図２０は、第４の実施形態の変形例２の水処理システムの構成例を示す概念図である。 図２１は、第４の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図２２は、第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図２３は、第５の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図２４は、音波受信器によって受信される音波のエネルギーと周波数との一般的な関係を例示する図である。 図２５は、音波受信器によって受信される音波のエネルギーと周波数との別の関係を例示する図である。 図２６は、１つの間隙部に４つの検知部を配置する配置例を示す回転円板装置の部分側面図である。 図２７は、図２６に示す回転円板装置を前面側（図２６おける左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。 図２８は、図２２に示す回転円板装置を前面側（図２２における左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。 図２９は、第５の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図３０は、第５の実施形態の変形例４の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図３１は、第５の実施形態の変形例４における回転円板装置を前面側（図２２における左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。 図３２は、第６の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図３３は、第６の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図３４は、第７の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図３５は、第７の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図３６は、第８の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。 図３７は、第８の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。 図３８は、第８の実施形態の変形例２の水処理システムの構成例を示す概念図である。 図３９は、第８の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　以下、本発明の代表的な実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施形態は下記に限定されない。また、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を用いて示し、重複説明を避ける。

　（第１の実施形態）
　第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　図１は、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　水処理システム１００は、下水、農業排水、および工場排水等の有機排水のような原水ｗを、バチルス菌のような微生物を活用した微生物処理によって浄化するシステムである。

　図１は、水処理システムの構成例を示す概念図である。図１に例示するように、水処理システム１００は、回転円板装置１０と、モータ２０と、電流計２５と、コントローラ４０と、監視装置５０とを備えている。図１では、回転円板装置１０を、原水ｗの流れ方向に沿って見た構成例を示している。

　回転円板装置１０は、水処理タンク１１を備えている。水処理タンク１１には、図中左側から原水ｗが導入される。水処理タンク１１は、その内部に、一定の間隔Ｌで平行に配置された複数の回転円板体１２を備えている。回転円板体１２は、例えば、多孔質の材料から構成され得る。

　図２は、回転円板装置を前面側（図１における原水導入側）から見た構成例を含む、第１の実施形態の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。

　水処理タンク１１の上方は、必要に応じて、筐体カバー７０によって覆われていてもよい。

　水処理タンク１１の底面には、汚泥引抜配管６０が接続され、汚泥引抜配管６０には、汚泥引抜弁６１が設けられている。

　各回転円板体１２は、円の中心を中心に貫通穴が設けられており、該貫通穴に挿入されたシャフト１３に固定される。これによって、各回転円板体１２は、シャフト１３の長軸方向（図１における左右方向、図２における奥行方向）に沿って、一定の間隔Ｌを保ってそれぞれ平行に配置される。

　各回転円板体１２の表面である端面１２ａには、バチルス菌のような微生物を、優占的に付着し易くするための接触体１４が配置されている。接触体１４の具体的な構成については、特に限定しないが、特許文献１、特許文献２に開示されているような繊維状の接触体を使用することができる。

　水処理タンク１１には、原水ｗが導入されるが、各回転円板体１２は、全体が原水ｗによって浸漬されるのではなく、下側である一部のみが原水ｗによって浸漬され、原水ｗによって浸漬されている部分よりも上側は気相７２中にあるように水処理タンク１１内に設置される。

　これによって、各回転円板体１２は、上側が空気に接し、下側が原水ｗによって浸漬される。このような構成は、例えば、シャフト１３を、水処理タンク１１の上縁高さとほぼ同じ高さに、水平に配置することによって達成される。これによって、水処理タンク１１が原水ｗによって満水になっても、回転円板体１２は、下側半分しか原水ｗによって浸漬されないので、少なくとも上側半分は、空気に接することになる。

　図１に戻り、シャフト１３は、モータ２０からの駆動力によって回転し、これによって、各回転円板体１２も、図２に示す矢印Ｒに示すように、シャフト１３を中心として回転する。すなわち、各回転円板体１２は、各回転円板体１２の中心を通って各回転円板体１２の端面１２ａと直交する中心線１５を中心に回転する。この回転速度は、水処理システム１００の運転時において、例えば１０ｒｐｍである。

　このように、各回転円板体１２が、シャフト１３の回転により回転方向Ｒに回転することによって、接触体１４に付着した微生物は、気相７２中においては、空気中の酸素を取り込み、原水ｗに浸漬されている間は、原水ｗ中の有機物や窒素成分を酸化分解する。これによって、原水ｗから有機物や窒素成分を除去された処理水ｘが、水処理タンク１１から排出される。

　しかしながら、このような浄化運転の継続に伴い、接触体１４、つまり回転円板体１２の表面に付着している微生物が増殖する。また、前述したように、回転円板体１２は、多孔質の材料から構成され得るので、微生物は、回転円板体１２の表面のみならず、回転円板体１２の内部（空隙内）にも付着し得る。

　回転円板体１２に付着している微生物が過剰に増殖すると、これら微生物に十分な酸素が行き渡らなくなり、浄化性能が低下する。さらには、原水ｗに含まれる汚泥の嫌気化により臭気が増加したり、処理水ｘの透視度が低下するといった悪影響が生じる場合もある。

　したがって、回転円板体１２に微生物が過剰に付着しないように管理する必要がある。このため、コントローラ４０は、回転円板体１２に付着している微生物の付着量を推定し、微生物が過剰に付着しているとの推定結果が得られた場合には、回転円板体１２に付着している微生物の付着量が、適切な範囲内に保たれるように、水処理システム１００の運転を制御する。

　図３は、第１の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　コントローラ４０は、回転円板体１２への微生物の付着量を推定するための付着量推定部４１と、付着量推定部４１による推定結果に基づいて、回転円板体１２の洗浄の要否を判定する洗浄要否判定部４２と、通常運転時と洗浄時とで回転円板体１２の単位時間（例えば、１分間）あたりの回転数を切り換える回転数切換部４３とを備えている。

　監視装置５０は、水処理システム１００のオペレータとのインターフェースとして機能し、運転時回転数設定部５１と、洗浄時回転数設定部５２と、例えばディスプレイのような表示部５３とを備えている。

　オペレータは、運転時回転数設定部５１から、通常運転時の回転円板体１２の単位時間あたりの回転数ｃ（例えば、１０ｒｐｍ）を設定することができる。また、オペレータは、洗浄時回転数設定部５２から、洗浄時の回転円板体１２の単位時間あたりの回転数ｄ（例えば、１００ｒｐｍ）を設定することができる。洗浄時の回転円板体１２の単位時間あたりの回転数ｄとしては、回転円板体１２に付着した微生物を剥離するために、高速回転させる必要があるので、通常運転時の１０倍以上の値とするのが好適である。

　運転時回転数設定部５１において設定された運転時回転数ｃと、洗浄時回転数設定部５２において設定された洗浄時回転数ｄとは、回転数切換部４３へ出力され、回転数切換部４３において保持される。

　回転数切換部４３は、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力されない限り、運転時回転数ｃを、モータ２０へ出力する。

　運転時回転数ｃが出力されることに応じてモータ２０が駆動し、運転時回転数ｃで指定された回転数（例えば、１０ｒｐｍ）となるように、シャフト１３を回転させる。

　モータ２０には、電流計２５が接続されており、電流計２５は、駆動時のモータ２０のモータ電流を連続的に測定し、測定した電流値ａを付着量推定部４１へ出力する。

　図４は、単位時間あたりの回転数が同じ場合における回転円板体への微生物付着量と、回転円板体の回転時に得られるモータ電流値との関係を例示する図である。

　回転円板体１２への微生物の付着量が増加すると、回転円板体１２を回転させる際のトルクが上昇する。このため、図４に例示するように、単位時間あたりの回転数が同じであっても、電流計２５によって測定される電流値ａは、微生物付着量の増加に伴い増加する。

　付着量推定部４１は、図４に例示するような関係に基づいて、電流計２５によって測定された電流値ａから、回転円板体１２に付着している微生物付着量として、回転円板体１２に付着している微生物の膜厚、すなわち付着量ｂを推定し、推定した付着量ｂを表示部５３へ出力し、電流値ａおよび付着量ｂを洗浄要否判定部４２へ出力する。

　オペレータは、付着量推定部４１によって推定された付着量ｂを、表示部５３から表示することによって、確認することができる。

　洗浄要否判定部４２は、付着量推定部４１からの電流値ａが、図４に示す洗浄判定電流値よりも高ければ、回転円板体１２に微生物が過剰に付着しているとみなし、回転円板体１２を洗浄する必要があると判定し、モータ２０および回転数切換部４３へ洗浄指令ｅを出力する。

　回転数切換部４３は、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力されると、洗浄時回転数ｄを、モータ２０へ出力する。これによって、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力された場合、モータ２０へ、洗浄指令ｅと洗浄時回転数ｄとの両方が出力される。

　モータ２０へ、洗浄指令ｅと洗浄時回転数ｄとの両方が出力されると、運転モードが、通常運転から洗浄工程に切り換わり、モータ２０は、回転数を、運転時回転数ｃで指定された回転数から、洗浄時回転数ｄで指定された回転数へと切り換え（例えば、１０ｒｐｍから１００ｒｐｍへ切り換え）て、シャフト１３を所定期間（数分～数１０分程度）回転させる。

　このような洗浄工程により、回転円板体１２に過剰に付着していた微生物は、回転円板体１２から剥離され、水処理タンク１１の底に溜まる。

　なお、洗浄工程中は、水処理タンク１１への原水ｗの導入を停止することが望ましいが、原水ｗの導入を停止せず、原水ｗを導入しながら洗浄を実施してもよい。

　水処理タンク１１の底面には、汚泥引抜配管６０が接続され、汚泥引抜配管６０には、汚泥引抜弁６１が設けられている。

　所定期間の洗浄工程の終了後、汚泥引抜弁６１の開操作を行う。これによって、水処理タンク１１の底に溜まった微生物が、汚泥引抜配管６０を介して、水処理タンク１１から排出される。なお、汚泥引抜弁６１の開操作は、水処理タンク１１への原水ｗの導入を停止して行う。

　このように過剰な微生物を水処理タンク１１から排出した後は、汚泥引抜弁６１の閉操作を行い、水処理タンク１１への原水ｗの導入を再開するとともに、洗浄要否判定部４２からの洗浄指令ｅの出力を解除する。

　これによって、回転数切換部４３は、モータ２０に、運転時回転数ｃを出力するようになり、水処理システム１００の運転モードが、洗浄工程から通常運転に復帰する。なお、洗浄要否判定部４２からの洗浄指令ｅの出力の解除は、オペレータが、監視装置５０からコマンドを入力することよって手動で実施してもよいし、汚泥引抜弁６１の閉操作と連動して自動的に行われるようにしてもよいが、これらに限定されない。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１００によれば、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂを推定し、微生物が過剰に付着していると判定した場合には、洗浄工程に切り換わることによって、回転円板体１２に付着した過剰な微生物を除去することができる。これによって、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂを、常に適切な範囲内に保つことができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水処理性能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　なお、このような運転は、オペレータの介在無く、自動的に行われるために、オペレータの負荷が大幅に低減され、省力化を実現することも可能となる。

　また、微生物の付着量ｂの推定は、電流計２５によって測定されるモータ２０の電流値ａに基づいて行われ、一般的な水処理システムにおいて広く用いられているＤＯ計やｐＨ計のような各種水質センサを用いる必要はない。電流計２５は、ＤＯ計やｐＨ計のような水質センサよりも安価であり、またこれら水質センサとは異なり、メンテナンスも簡便であるので、本実施形態の水処理システム１００は、コストを抑え、かつ、メンテナンスの負荷を低減することも可能となる。

　さらに、本実施形態の水処理システム１００では、洗浄は、回転円板体１２の回転数を、通常運転時よりも増加させることだけで実現され、洗浄のための特別な設備対応は不要であるので、簡素な構成で実現することが可能である。

　このように、本実施形態の水処理システム１００によれば、維持管理コストの低減化、省力化、運転の効率化、および構成の簡素化を実現することが可能となる。

　以上、第１の実施形態の水処理システム１００について説明したが、第１の実施形態の水処理システム１００は、以下のような変形例１、２、３によって実現することも可能である。

　（第１の実施形態の変形例１）
　第１の実施形態の変形例１では、前述した第１の実施形態とは異なり、回転円板体１２の単位時間あたりの回転数の設定に関し、回転数ｃおよび回転数ｄを、監視装置５０から設定するのではなく、コントローラ４０の回転数切換部４３に、内部パラメータとして直接設定する。

　これによって、監視装置５０から運転時回転数設定部５１および洗浄時回転数設定部５２を省略することができるので、構成をより簡素化することが可能となる。

　（第１の実施形態の変形例２）
　第１の実施形態の変形例２では、前述した第１の実施形態とは異なり、単位時間あたりの回転数を、回転円板体１２への微生物の付着量に基づいて動的に変化させる。

　図５は、第１の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　付着量推定部４１は、図３を用いて前述したように、通常運転時において、電流値ａから、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂを推定する。図５に示す付着量推定部４１は、推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２および表示部５３のみならず、回転数切換部４３へも出力することが、図３と異なっている。

　回転数切換部４３は、付着量ｂに基づいて、通常運転時における単位時間あたりの回転数ｃを決定し、モータ２０へ出力する。回転数ｃの決定方法としては、限定される訳ではないが、例えば、基準とする付着量ｂと、そのときの回転数ｃとを予め定めておき、付着量ｂが１０％増加したら、回転数ｃも１０％増加させ、逆に付着量ｂが１０％減少したら、回転数ｃも１０％減少させるようにする。

　このように、通常運転時、回転円板体１２の単位時間あたりの回転数を、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂに基づいて動的に変化させることによって、過剰に付着した微生物を、通常運転しながら除去することができるので、洗浄工程へ切り換わる頻度を下げることができ、より稼働率を高めることが可能となる。

　なお、このように回転円板体１２の回転数を動的に変化させて運転する場合における洗浄工程への切り換えについて、以下に説明する。

　図６は、回転円板体の単位時間あたりの回転数と、回転円板体の回転時に電流計によって測定される電流値との関係を例示するグラフである。

　図６における直線（１）は、回転円板体１２に微生物が付着していない場合における回転数Ｘと電流値ａとの関係を示す直線であり、一般にａ（Ｘ）＝αＸと表される。一方、図６における直線（２）は、回転円板体１２に微生物が付着した場合における回転数Ｘと電流値ａとの関係を示す直線であり、一般にａ（Ｘ）＝αＸ＋δと表される。なお、α、δは、何れも正の実数である。

　図６に示すように、回転円板体１２は、微生物が付着することによって、単位時間あたり同じ回転数で回転する場合であっても、測定される電流値は、バイアス電流δの分だけ高くなる。

　したがって、洗浄要否判定部４２は、電流値ａに基づいて、単位時間あたりの回転数に対するバイアス電流δの大きさが、所定値よりも大きい場合に、回転円板体１２に微生物が過剰に付着していると判定し、洗浄指令ｅを出力する。

　このように、本変形例によれば、通常運転時、回転円板体１２の単位時間あたりの回転数を、回転円板体１２への微生物の付着量に基づいて動的に変化させる場合であっても、適切に洗浄工程に切り換えることができる。

　（第１の実施形態の変形例３）
　第１の実施形態の変形例３では、前述した第１の実施形態とは異なり、回転円板体１２の洗浄工程において、より洗浄効果を高めるために、回転円板体１２を高速回転させることに加えて、回転円板体１２に気泡を衝突させる。

　図７は、第１の実施形態の変形例３の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図であり、回転円板装置を前面側（図１における原水導入側）から見た状態を例示する図である。

　図７に示す構成は、水処理タンク１１内に、回転円板体１２の下方に、散気管６２を備えていることと、水処理タンク１１の外部に、散気管６２に空気を送る送風機６３を備えていることとが、図２に示す構成と異なっている。

　洗浄要否判定部４２は、洗浄が必要であると判定すると、洗浄指令ｅを、モータ２０のみならず、送風機６３へも出力する。

　送風機６３は、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力されることに応じて動作し、散気管６２へ空気を供給する。

　散気管６２の表面には、多数の小さな穴（図示せず）が設けられており、送風機６３から供給された空気は、この穴を通過する際に気泡ｆとなり、原水ｗ中を上昇し、散気管６２の上方に位置する回転円板体１２に衝突する。

　これによって、回転円板体１２は、洗浄工程中は、高速回転していることに加えて、下方から気泡ｆが衝突することによって、付着している微生物が、より効率的に除去される。

　なお、回転円板体１２のさらなる洗浄手段として、上部からのシャワリングや、超音波洗浄や、振動等を適用してもよい。気泡ｆを衝突させることに加えて、これらのいずれかを、あるいはこれらを任意に組み合わせて実施してもよい。

　このように、本変形例によれば、洗浄時における洗浄効果を、より高めることが可能となる。

　なお、本変形例では、送風機６３を洗浄用のみに使用する例を示したが、送風機６３は、水処理タンク１１内の水のショートパス防止を目的に常に運転しておき、洗浄指令ｅが出力された洗浄工程中にのみ、送風量を大きくし、微生物の洗浄を行う構成であってもよい。その際の風量は、限定されるものではないが、たとえば、洗浄工程時の風量を通常運転時の風量の５倍以上とすることが好適である。

　（第２の実施形態）
　第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第２の実施形態では、第１の実施形態に、さらに撮像部を備えている。

　図８は、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図９は、回転円板装置を前面側（図８における原水導入側）から見た構成例を含む、第２の実施形態の水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。

　図１０は、第２の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　本実施形態の水処理システム１１０では、図９に例示されているように、水処理タンク１１の上方を覆う筐体カバー７０の内側の空間である気相７２中に、例えばＣＣＤカメラのような撮像部７１が配置されている。

　図８は、回転円板装置１０を、上側から見た構成例を示している。図８を図１と比較して分かるように、水処理システム１１０は、電流計２５を備えておらず、撮像部７１を備えている点が、水処理システム１００と異なる。

　また、図９は、撮像部７１が、筐体カバー７０の天板の内面に固定されている例を示しているが、撮像部７１は、筐体カバー７０の側板の内面に固定されていても、あるいは、気相７２中であれば、筐体カバー７０以外の、図示しない専用の固定部材に固定されていても構わない。

　なお、図８では、撮像部７１は、水処理タンク１１の上方から外れているように表されているが、これは図面が複雑になることを避けるために便宜上このようにしただけであり、実際には、図９に示すように、撮像部７１は、水処理タンク１１の上方側に設けられている。

　このような構成の水処理システム１１０でもまた、第１の実施形態と同様に、回転円板装置１０によって原水ｗの浄化運転が継続されると、接触体１４、すなわち回転円板体１２の表面に付着した微生物が増殖し、付着量ｂを増して行く。これに応じて、隣接する回転円板体１２同士の間の間隔Ｌは狭まり、空隙長さΔＬ（Ｌ＞ΔＬ）となる。

　撮像部７１は、このような回転円板体１２の状態を、気相７２中の回転円板体１２の上方側から撮像し、撮像結果である画像情報ｇを、付着量推定部４１に出力する。画像情報ｇに含まれる画像は、微生物の有無により大きく色調が異なる。

　付着量推定部４１は、このような画像情報ｇに対して画像解析を行い、画像情報ｇの数値化を行うことによって、各間隔Ｌについて、空隙長さΔＬを推定する。前述したように、画像情報ｇに含まれる画像は、微生物の有無により大きく色調が異なるので、付着量推定部４１は、色調の違いを利用して、空隙長さΔＬを、容易に、かつ高い精度で推定することができる。

　付着量推定部４１はさらに、多少ばらつきはあっても微生物は一様に増殖するという仮定に基づいて、（Ｌ－ΔＬ）／２によって、各回転円板体１２について、付着した微生物の付着量ｂを推定することもできる。空隙長さΔＬの精度が高いことから、付着量ｂもまた同様に、高い精度で推定される。

　付着量推定部４１は、すべての空隙長さΔＬを、洗浄要否判定部４２に出力する。また、空隙長さΔＬの代わりに、あるいはそれに加えて、付着量ｂを、洗浄要否判定部４２に出力してもよい。さらに、画像情報ｇを表示部５３に出力する。これによって、オペレータは、表示部５３から、画像情報ｇを観察することが可能となるので、回転円板体１２への微生物の付着度合を視覚的に把握することが可能となる。

　なお、画像情報ｇの数値化は、必ずしも付着量推定部４１によって実施する必要はなく、付着量推定部４１によって実施する代わりに、撮像部７１に内蔵された機能で実施しても、あるいは、別の外部演算機器で実施してもよい。なお、撮像部７１や別の外部演算機器が数値化を行った場合、数値化を行った撮像部７１や別の外部演算機器は、数値化の結果を、付着量推定部４１に出力し、付着量推定部４１は、数値化の結果を使って、各間隔Ｌについて、前述したように空隙長さΔＬや、空隙長さΔＬから算出される付着量ｂを決定する。

　洗浄要否判定部４２は、付着量推定部４１から出力されたすべての空隙長さ△Ｌを総和する。そして、総和の結果が、所定値以下であった場合、回転円板体１２に微生物が過剰に付着していると判定し、洗浄指令ｅを出力する。

　または、洗浄要否判定部４２は、付着量推定部４１から出力された空隙長さ△Ｌから、代表的な空隙長さΔＬを選定し、選定した空隙長さΔＬが、所定値以下であった場合、回転円板体１２に微生物が過剰に付着していると判定し、洗浄指令ｅを出力してもよい。

　代表的な空隙長さΔＬを選定する場合の例としては、例えば、前述したように、多少ばらつきはあっても、微生物は一様に増殖するという仮定に基づいて、回転円板装置１０において中央側に存在する隣接する２つの回転円板体１２間の空隙長さΔＬ（例えば、図８に示すように、８枚の回転円板体１２が水処理タンク１１に配置されている場合、左側から４番目の回転円板体１２（＃４）と、左から５番目の回転円板体１２（＃５）との間の空隙長さΔＬ４）を代表的な空隙長さΔＬとして選定することができる。

　あるいは、図８中において最も左側にある回転円板体１２（＃１）と、左から２番目の回転円板体１２（＃２）との間の空隙長さΔＬ１を、代表的な空隙長さΔＬとしてもよい。なぜなら、原水ｗは、図８中左側から水処理タンク１１に導入されるので、図８中左側にある回転円板体１２ほど微生物が多く付着していると考えられるからである。

　洗浄要否判定部４２は、選定した空隙長さΔＬが、所定値以下であった場合、回転円板体１２に微生物が過剰に付着していると判定し、洗浄指令ｅを出力する。

　単一の空隙長さΔＬに基づく洗浄要否の具体的な判定基準の一例としては、隣接する回転円板体１２同士の間の間隔Ｌが５ｃｍの場合には、空隙長さΔＬが１ｃｍ以下となった場合に洗浄指令ｅを出力することが挙げられる。

　なお、上記では、洗浄要否判定部４２が、空隙長さΔＬに基づいて洗浄の要否を判定する例について説明したが、洗浄要否判定部４２は、空隙長さΔＬの代わりに、第１の実施形態で説明したように、付着量ｂに基づいて洗浄の要否を判定することもできる。

　付着量ｂに基づく洗浄要否の具体的な判定基準の一例としては、隣接する回転円板体１２同士の間隔Ｌが、数ｃｍ～１０ｃｍのオーダである場合、付着量ｂが２ｃｍ以上となった場合に洗浄指令ｅを出力することが挙げられる。

　洗浄工程については、第１の実施形態で説明した通りであるので、重複説明を避ける。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１１０は、水処理システム１００と同様の作用効果を奏することができることに加えて、以下のような独自の作用効果を奏することができる。

　すなわち、水処理システム１１０は、撮像部７１によって撮像された画像情報ｇに基づいて推定される空隙長さΔＬや付着量ｂに基づいて、洗浄の要否を判定することができる。

　水処理システム１１０では、撮像部７１は、水中ではなく気相７２中に配置され、気相７２から回転円板体１２の状態を撮像するため、撮像された画像情報ｇは鮮明である。したがって、空隙長さΔＬや付着量ｂを高い精度で推定することができ、洗浄要否判定部４２において、高い信頼性で洗浄要否の判定を行うことが可能となる。

　また、撮像部７１は、水中ではなく気相７２中に配置されることから、撮像部７１の洗浄は、ワイパによる自動洗浄程度でよく、ほぼメンテナンスフリーでの運用が可能である。

　さらには、画像情報ｇを、表示部５３から表示することもできるので、オペレータは、表示部５３から表示される画像情報ｇを確認することによって、回転円板体１２への微生物の付着度合を視覚的に把握することもできる。

　このように、本実施形態の水処理システム１１０のように、水処理システム１００における電流計２５の代わりに撮像部７１を備えた構成とし、画像情報ｇに基づいて微生物の過剰な付着を判定することによっても、撮像部７１の導入による余分なメンテナンスの手間が発生することなく、水処理システム１００と同様に、維持管理コストの低減化、省力化、運転の効率化、および構成の簡素化を実現することが可能となる。

　また、例えば、撮像部７１として複数台のカメラを設置し、回転円板装置１０の状態を３次元計測し、その情報を３Ｄ化した画像として、監視装置５０の表示部５３に表示することも可能である。

　以上、第２の実施形態の水処理システム１１０について説明したが、第２の実施形態の水処理システム１１０も、第１の実施形態の水処理システム１００と同様に、第１の実施形態の変形例１、２、３で説明したような構成を適用することができる。それに加えて、第２の実施形態の水処理システム１１０はさらに、以下のような変形例１、２、３によって実現することも可能である。

　（第２の実施形態の変形例１）
　第２の実施形態の変形例１では、前述した第２の実施形態とは異なり、撮像部７１の代わりに、レーザ測距計や光電センサ等を適用する。

　図１１は、第２の実施形態の変形例１の水処理システムにおける回転円板装置を側面側から見た構成例を含む、水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。

　図１１に例示されるように、本変形例でもまた、水処理タンク１１は、図９と同様に上方が筐体カバー７０によって覆われているが、気相７２中には、撮像部７１は設けられておらず、代わりに、レーザ測距計８０が設けられている。

　レーザ測距計８０は、代表として選定された回転円板体１２に付着している微生物までの距離を測定し、測定結果ｉを、付着量推定部４１へ出力する。代表とする回転円板体１２の選定方法としては、前述したように、多少ばらつきはあっても、微生物は一様に増殖するという仮定に基づいて、図１１に示すように、中央側にある回転円板体１２（＃４）を、代表とすることができる。

　付着量推定部４１は、レーザ測距計８０からの測定結果ｉに基づいて、微生物の付着量を推定する。レーザ測距計８０が設けられている場所は既知であるので、レーザ測距計８０から、代表とする回転円板体１２（＃４）までの距離および方位も予め知られている。この方位は、図１１に示す照射角θ（鉛直方向に対する角度）に相当する。したがって、付着量推定部４１は、レーザ測距計８０から、代表的な回転円板体１２（＃４）までの距離および方位と、レーザ測距計８０からの測定結果ｉとを使って、代表とする回転円板体１２（＃４）に付着している微生物の付着量ｂを推定することができる。

　また、レーザ測距計８０の代わりに、反射型の光電式測距センサを適用することもできる。反射型の光電式測距センサは、可視光、赤外光を、例えば、代表とする回転円板体１２（＃４）の表面に投光し、反射光を受光することによって、回転円板体１２（＃４）の表面までの距離を測定する。付着量推定部４１は、このような光電式測距センサによって得られた測定結果に基づいても、レーザ測距計８０からの測定結果ｉと同様に、代表とする回転円板体１２（＃４）に付着している微生物の付着量ｂを推定することができる。付着量推定部４１は、推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２へ出力する。

　洗浄要否判定部４２は、推定された付着量ｂに基づいて、洗浄の要否を判定する。その他の構成については、前述した通りであるので、説明を省略する。

　このように、本変形例によれば、撮像部７１に代えて、レーザ測距計８０または光電式測距センサを適用することも可能である。

　（第２の実施形態の変形例２）
　第２の実施形態の変形例２では、前述した第２の実施形態とは異なり、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂの推定のために必要な情報を取得するために、撮像部７１と、レーザ測距計８０と、光電式測距センサ８１とをともに適用する。

　図１２は、第２の実施形態の変形例２における回転円板装置を側面側から見た構成例を含む、水処理システムの部分的な構成例を示す概念図である。

　図１２に例示されるように、本変形例でも、前述した第２の実施形態と同様に、水処理タンク１１は、図９と同様に上方が筐体カバー７０によって覆われているが、気相７２中には、撮像部７１と、レーザ測距計８０と、光電式測距センサ８１とが既知の場所に設置されている。

　撮像部７１は前述したように、画像情報ｇを、付着量推定部４１へ出力する。

　レーザ測距計８０は前述したように、測定結果ｉである代表的な回転円板体１２（例えば、回転円板体１２（＃４））の表面までの距離を、付着量推定部４１へ出力する。

　光電式測距センサ８１は、測定結果ｊである代表的な回転円板体１２（例えば、回転円板体１２（＃６））の表面までの距離を、付着量推定部４１へ出力する。

　付着量推定部４１は、前述したように、画像情報ｇから付着量ｂを推定する。また、前述したように、測定結果ｉからも付着量ｂを推定する。また、測定結果ｉから付着量ｂを推定する場合と同様な手法で、測定結果ｊからも付着量ｂを推定する。

　付着量推定部４１はこのようにして、付着量ｂを同時に３つ推定することができる。そして、同時に推定された３つの付着量ｂをすべて洗浄要否判定部４２へ出力する。

　洗浄要否判定部４２は、同時に出力された３つの付着量ｂのうち、何れかの値、あるいは平均値が、所定値よりも大きい場合に、洗浄指令ｅを出力する。

　このような構成とすることで、回転円板体１２に微生物が過剰に付着している状態を、保守的に判定し、洗浄指令ｅを出力することができる。また、撮像部７１、レーザ測距計８０、および光電式測距センサ８１のうちの何れかが故障した場合であっても、微生物の付着量ｂを推定し、必要な場合には洗浄指令ｅを出力することができる。

　なお、上記では、撮像部７１、レーザ測距計８０、および光電式測距センサ８１のすべてを利用する場合について説明したが、これらのうちの何れか２つを用いる構成であってもよい。撮像部７１、レーザ測距計８０、および光電式測距センサ８１のうちの２つを用いる構成であっても、一方が故障しても、微生物の付着量ｂを推定し、必要な場合には、洗浄指令ｅを出力することができる。

　（第２の実施形態の変形例３）
　第２の実施形態の変形例３では、前述した第２の実施形態とは異なり、画像情報ｇを、微生物の付着量ｂの推定のためのみならず、微生物の嫌気度を判定するためにも利用し、さらに、洗浄要否の判定のために、付着量ｂと嫌気度との両方を考慮する。

　図１３は、第２の実施形態の変形例３の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　図１３に例示するコントローラ４０は、図１０に例示するコントローラ４０に、嫌気度判定部４４を付加した構成をしている。

　嫌気度判定部４４は、撮像部７１から出力された画像情報ｇを受け取り、画像情報ｇに基づいて、微生物の嫌気度の高低を判定し、判定結果ｋを洗浄要否判定部４２に出力する。回転円板体１２に付着している微生物の量が適切であり、微生物に適切に空気が供給されている場合、微生物の膜の色は通常、茶色から茶褐色の色を呈する。

　一方、回転円板体１２に微生物が過剰に付着し、微生物に十分な空気供給がなされない場合、微生物の膜の色が黒色化する。嫌気度判定部４４は、画像情報ｇを画像解析して得られる色調から、微生物の膜の色が、茶色から茶褐色である場合、嫌気度低と判定し、微生物の膜の色が黒色化している場合、嫌気度高と判定する。

　嫌気度高低の具体的な判定基準の一例としては、例えば、画像情報ｇが、ＲＧＢ値で赤、緑、青のすべてが４０以下となった場合に黒色化したとみなし、嫌気度高と判定し、それ以外の場合は、嫌気度低と判定することができる。

　洗浄要否判定部４２には、図１０を用いて説明したように、付着量推定部４１から空隙長さΔＬや付着量ｂが出力されることに加えて、本変形例では、図１３に示すように、嫌気度判定部４４からの判定結果ｋも出力される。

　洗浄要否判定部４２は、空隙長さΔＬあるいは付着量ｂに基づいて、回転円板体１２に微生物が過剰に付着していると判定した場合のみならず、嫌気度判定部４４からの判定結果ｋが嫌気度大であることを示す場合にも、洗浄指令ｅを出力する。

　これによって、本変形例の水処理システムは、洗浄工程への切り換わりのタイミングを、より適切に決定することが可能となる。

　（第３の実施形態）
　第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第３の実施形態では、第２の実施形態に、栄養剤貯留槽および栄養剤添加部をさらに備えている。

　図１４は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図１４に図示される水処理タンク１１は、図１２のように側面側から見た状態である。

　図１５は、第３の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　図１６は、第３の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる微生物の付着量制御を説明するための図である。

　第３の実施形態の水処理システム１２０には、第２の実施形態の水処理システム１１０と同様に、回転円板装置１０の気相７２に撮像部７１が設けられているが、水処理システム１１０とは異なり、栄養剤貯留槽９０と、栄養剤添加部９１とをさらに備えている。また、コントローラ４０は、栄養剤添加判定部４５を備えている。

　付着量推定部４１は、第２の実施形態で説明したように、画像情報ｇに基づいて推定した微生物の付着量ｂを、栄養剤添加判定部４５にも出力する。

　図１６に示すように、栄養剤添加判定部４５は、付着量ｂが、所定値Ｑ以下である場合、栄養剤添加部９１へ動作指令ｍを出力する。

　栄養剤貯留槽９０は、微生物の増殖を促進する栄養剤ｎを貯蔵したタンクである。栄養剤ｎとしては、シリカやマグネシウムの成分を有する栄養剤が好適である。

　栄養剤添加部９１は、例えばポンプであり、栄養剤添加判定部４５からの動作指令ｍに応じて動作し、栄養剤貯留槽９０に貯蔵されている栄養剤ｎを原水ｗに添加する。

　これによって、原水ｗ中における微生物の増殖を促進することができ、回転円板体１２の表面に付着する微生物の付着量ｂを増加させることができる。一方、回転円板体１２の表面に付着した微生物の付着量ｂが、所定値Ｑよりも大きい場合、栄養剤添加判定部４５は、動作指令ｍを出力しないので、栄養剤添加部９１は動作せず、栄養剤貯留槽９０から原水ｗに栄養剤ｎが添加されることはない。

　また、図１６に示すように、本実施形態の水処理システム１２０は、微生物の付着量ｂが、適切な膜厚の上限である所定値Ｉよりも大きい場合には、前述したように洗浄要否判定部４２が洗浄指令ｅを出力するので、洗浄工程に切り換わることにより、付着している微生物を剥離等により回転円板体１２から除去することができる。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１２０は、栄養剤ｎの添加と、洗浄との組み合わせによって、回転円板体１２の表面に付着した微生物の付着量ｂを適切な範囲内に保つように制御することができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　なお、付着量推定部４１は、付着量ｂを推定するために、撮像部７１からの画像情報ｇのみならず、前述したように電流計２５からの電流値ａや、レーザ測距計８０による測定結果ｉ、光電式測距センサ８１による測定結果ｊのうちの少なくとも１つを用いることができる。

　以上、第３の実施形態の水処理システム１２０について説明したが、第３の実施形態の水処理システム１２０も、第１の実施形態の水処理システム１００と同様に、第１の実施形態の変形例１、２、３で説明したような構成を適用することができる。第３の実施形態の水処理システム１２０はさらに、以下のような変形例１によって実現することも可能である。

　（第３の実施形態の変形例１）
　第３の実施形態の変形例１では、前述した第３の実施形態とは異なり、栄養剤ｎの添加に関し、栄養剤ｎを添加するか否かのみを制御する所謂オン／オフ制御しか行わないのではなく、添加する栄養剤ｎの量を、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに基づいて、動的に変化させる。

　具体的には、栄養剤添加判定部４５は、付着量ｂの値が大きいほど、添加量の値を、より小さな値になるように決定し、付着量ｂの値が小さいほど、添加量の値を、より大きな値になるように決定する。

　栄養剤添加判定部４５は、このように決定した添加量の値を指定する動作指令ｍを、栄養剤添加部９１へ出力する。

　栄養剤添加部９１は、動作指令ｍで指定された添加量の栄養剤ｎを添加するように動作する。具体的には、動作指令ｍで指定された添加量に応じた時間動作する。すなわち、動作指令ｍで指定された添加量の値が、小さな値であれば、栄養剤添加部９１は、短い時間しか動作せず、動作指令ｍで指定された添加量の値が、大きな値であれば、栄養剤添加部９１は、長い時間動作する。

　これによって、付着量ｂの値が小さいほど、栄養剤添加部９１は、より長い時間動作するので、より多くの栄養剤ｎが添加され、微生物の増殖が促進される。逆に、付着量ｂの値が大きいほど、栄養剤添加部９１は、より短い時間しか動作しないので、少量の栄養剤ｎしか添加されず、微生物の増殖はさほど促進されない。

　このように、添加する栄養剤ｎの量を、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂに基づいて動的に決定することによって、付着量ｂが適切な範囲内に保たれるように、動的に制御することができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。なお、本変形例では栄養剤の添加量を時間で制御する方法を示したが、その方法に限定されず、たとえば栄養剤添加ポンプをインバータ付きの可変速ポンプとし、ポンプの回転数により流量の増減を制御する方法、または栄養剤添加ポンプの出口側配管に流量調整弁を配し、その調整弁の制御により流量の増減を制御する方法としてもよい。

　（第４の実施形態）
　第４の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第４の実施形態は、生物反応と組み合わせた実施例である。

　図１７は、第４の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図１７に図示される水処理タンク１１は、図１２のように側面側から見た状態である。

　図１８は、第４の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　第４の実施形態の水処理システム１３０は、第２の実施形態の水処理システム１１０と同様に、回転円板装置１０の気相７２中に、撮像部７１が配置されている。しかしながら、水処理システム１１０とは異なり、散気管９３が配置された生物反応槽９２と、散気管９３へ空気を供給する送風機９４と、沈殿池９５と、沈殿池９５と水処理タンク１１との間に接続された汚泥返送配管９７と、汚泥返送配管９７に設けられた汚泥返送部９６とをさらに備えている。また、コントローラ４０は、汚泥返送判定部４６を備えている。

　生物反応槽９２には、回転円板装置１０からの処理水ｘが導入される。生物反応槽９２では、処理水ｘ中に残存する有機物等の汚濁物質が、微生物の集合体である活性汚泥の働きによりさらに分解される。これにより、高度な処理水を得ることができる。生物反応槽９２では、送風機９４から空気を供給された散気管９３において気泡が生成され、この気泡中の酸素が生物反応槽内の活性汚泥中の微生物により利用され、有機物等の汚濁物質が酸化分解される。

　活性汚泥等の固形物を含む処理水ｙは、生物反応槽９２から排出されると沈殿池９５へ導入される。処理水ｙに含まれる固形物は、沈殿池９５において沈殿することによって、処理水ｙの固液分離がなされる。固液分離後の液分である処理水ｚは、消毒工程等を経たのちに最終的には河川等の放流先に放流される。固液分離後の固形分は、水処理タンク１１に返送される。この返送される固形分を返送汚泥と呼ぶ。

　付着量推定部４１は、第２の実施形態で説明したように画像情報ｇに基づいて推定した微生物の付着量ｂを、汚泥返送判定部４６にも出力する。

　汚泥返送判定部４６は、付着量ｂが、所定値以下である場合、汚泥返送部９６へ動作指令ｐを出力する。

　汚泥返送部９６は、例えばポンプであって、汚泥返送判定部４６からの動作指令ｐに応じて動作する。汚泥返送部９６が設けられている汚泥返送配管９７は、沈殿池９５の底部に接続されている。したがって、汚泥返送部９６が動作すると、沈殿池９５に沈殿している汚泥が、汚泥返送部９６によって、汚泥返送配管９７に吸引され、回転円板装置１０へ移送される。汚泥には、微生物が含まれているので、これによって、回転円板装置１０に微生物が返送される。

　このように、コントローラ４０は、付着量推定部４１によって推定された微生物の付着量ｂに基づいて、汚泥返送部９６の動作を制御し、汚泥を回転円板装置１０へ返送することによって、回転円板装置１０へ微生物を供給する。

　これによって、微生物の量が少ない場合には、微生物を含む汚泥を回転円板装置１０へ返送することによって、原水ｗ中の微生物の量を増やすことができる。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１３０によれば、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂに基づいて、汚泥の返送を制御することができるので、前述した洗浄工程と組み合わせることによって、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂを適切に維持することができ、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　これによって、回転円板装置１０は、後段に設けられた生物反応槽９２の負荷を下げることができる。このため、生物反応槽９２は、前段に回転円板装置１０がない構成（たとえば、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法）に比べて、送風機９４の電力消費コストを大幅に低減できるのみならず、生物反応槽９２のサイズも縮小できるなどの効果を奏することができる。

　従って、既設の生物反応処理プロセスが標準活性汚泥法などの活性汚泥を利用した水処理プロセスを採用している場合、その前段部に、回転円板装置１０を含む水処理システムを導入することで、省エネルギー化ならびに水質環境の安定化を図ることが可能となる。

　以上、第４の実施形態の水処理システム１３０について説明したが、第４の実施形態の水処理システム１３０も、第１の実施形態の水処理システム１００と同様に、第１の実施形態の変形例１、２、３で説明したような構成を適用することができる。第４の実施形態の水処理システム１３０はさらに、以下のような変形例１、２によって実現することも可能である。

　（第４の実施形態の変形例１）
　第４の実施形態の変形例１では、前述した第４の実施形態とは異なり、汚泥の返送に関し、返送するか否かのみを制御する所謂オン／オフ制御しか行わないのではなく、返送する汚泥の量を、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂに基づいて、動的に決定する。

　図１９は、平板に付着した微生物の付着量と汚泥返送量との関係を説明するための図である。

　汚泥返送判定部４６は、図１９に示すように、付着量ｂが所定値ｕ以下であり、汚泥返送部９６を動作させる場合、付着量ｂが小さくなるほど、汚泥返送量が多くなるように、汚泥返送部９６を、より長時間動作させる。

　汚泥返送判定部４６は、汚泥返送量に対応する汚泥返送部９６の動作時間を指定した動作指令ｐを、汚泥返送部９６へ出力する。

　汚泥返送部９６は、動作指令ｐで指定された汚泥返送量の値が小さければ、短い時間しか動作せず、値が大きければ、長い時間動作する。

　これによって、付着量ｂが所定値ｕ以下である場合、付着量ｂの値が小さいほど、汚泥返送部９６は、より長い時間動作し、水処理タンク１１へ、より多くの汚泥が返送され、結果的に、原水ｗに、より多くの微生物が供給される。

　なお、付着量ｂが所定値ｕよりも大きい場合には、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力されることにより、前述したような洗浄工程に切り換わり、洗浄が開始されることによって、回転円板体１２に付着した微生物が除去される。

　このように、水処理タンク１１へ返送する汚泥の量を、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂに基づいて動的に決定することと、洗浄工程との組み合わせによって、付着量ｂが適切な範囲内に保たれるように、動的に制御することができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等の水処理性能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。なお、本変形例では、汚泥返送量を時間で制御する方法を示したが、その方法に限定されず、たとえば汚泥返送ポンプをインバータ付きの可変速ポンプとし、ポンプの回転数により流量の増減を制御する方法、または汚泥返送ポンプの出口側配管に流量調整弁を配し、その調整弁の制御により流量の増減を制御する方法としてもよい。

　（第４の実施形態の変形例２）
　図２０は、第４の実施形態の変形例２の水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図２１は、第４の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　第４の実施形態の変形例２の水処理システム１４０は、前述した第４の実施形態の水処理システム１３０とは異なり、図２０に示すように、第３の実施形態の水処理システム１２０と第４の実施形態の水処理システム１３０とを組み合わせた構成をしている。さらに、コントローラ４０は、図２１に示すように、図１５に示す栄養剤添加判定部４５と、図１８に示す汚泥返送判定部４６との両方を備え、付着量推定部４１は、図５を用いて説明したように、付着量ｂを、回転数切換部４３へ出力する。

　このような構成により、コントローラ４０は、付着量推定部４１によって推定された微生物の付着量ｂに基づいて、栄養剤添加部９１による栄養剤ｎの添加の有無、および汚泥返送部９６による汚泥の返送の有無のうちの少なくとも何れかを制御することができる。

　あるいは、コントローラ４０は、付着量推定部４１によって推定された微生物の付着量ｂに基づいて、栄養剤添加部９１による栄養剤ｎの添加量、および汚泥返送部９６による汚泥の返送量のうちの少なくとも何れかを制御することもできる。

　さらには、図５で説明したように、通常運転時、回転円板体１２を、付着量ｂに基づいて決定される回転数で回転させることもできる。

　このような構成によって、回転円板体１２の表面に付着した微生物が少ない場合には、微生物の増殖を促進し、逆に多い場合には、微生物の増殖を抑制したり、回転円板体１２の表面に付着した微生物を除去することによって、回転円板体１２の表面に付着した微生物の付着量ｂが、適切な範囲内となるように柔軟に制御することができる。これによって、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　（第５の実施形態）
　第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第５の実施形態では、音波検知を利用して、回転円板体への微生物の付着量を推定する。

　図２２は、第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムにおける回転円板装置の構成例を示す概念図である。

　図２２は、第５の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図２３は、第１の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　図２２に示す水処理システム１５０における回転円板装置１０は、図１に示す回転円板装置１０を上方から見た場合に対応しており、筐体カバー７０の内側に、音波発信源３１および音波受信器３２を備えている。１つの音波発信源３１と、対向配置された１つの音波受信器３２との対で、１つの検知部を構成する。

　検知部は、回転円板体１２への微生物の付着量の推定のための検知を行う非接触センサであって、各検知部は、図２２に例示するように、１つの音波発信源３１と、対向配置された１つの音波受信器３２との対によって構成される。音波発信源３１は、対を構成している音波受信器３２に向けて音波Ｓを発信し、音波受信器３２は、この音波Ｓを受信し、受信した音波Ｓのエネルギーに対応する受信信号ｓを、コントローラ４０の付着量推定部４１へ出力する。

　対を構成している音波発信源３１および音波受信器３２は、気相７２中において、回転円板体１２の上端よりも低い、同一高さに配置される。さらに、音波発信源３１から発信された音波Ｓが、端面１２ａに対して平行に、すなわち間隙部１６の延伸方向に、間隙部１６内を通過し、音波受信器３２によって受信されるように、音波発信源３１と音波受信器３２とが対向配置される。

　接触体１４の表面に微生物が付着していない状態では、間隙部１６の幅は、間隔Ｌと等しい。しかしながら、微生物が増殖し、接触体１４の表面に付着すると、間隙部１６の幅は、間隔Ｌよりも狭くなる。

　間隙部１６の幅が狭くなると、音波Ｓが通りにくくなるので、音波受信器３２が受信する音波Ｓのエネルギーも低くなる。水処理システム１５０は、この現象を利用して、コントローラ４０の付着量推定部４１において、微生物の付着量を推定する。

　対を構成している音波発信源３１および音波受信器３２は、気相７２中において、例えば、回転円板体１２の上端から、回転円板体１２の半径ｒのおよそ１／３ｒ低い高さに配置されている。このように、音波発信源３１および音波受信器３２は、回転円板体１２の上端よりもある程度低い高さに配置するのが好ましい。なぜなら、回転円板体１２が回転する際、回転円板体１２の外端は、最も強い遠心力を受けるので、遠心力によって回転円板体１２から落ちる微生物の量も多く、結果として、推定される微生物の付着量が、少なくなるからである。

　図２３に示すように、コントローラ４０は、付着量推定部４１、洗浄要否判定部４２、および回転数切換部４３を備えている。

　監視装置５０は、水処理システム１５０のオペレータとのインターフェースとして機能し、運転時回転数設定部５１と、洗浄時回転数設定部５２と、例えばディスプレイのような表示部５３とを備えている。

　付着量推定部４１は、音波受信器３２から出力された受信信号ｓを受信し、受信信号ｓから、回転円板体１２の表面における微生物の付着量ｂを推定する。この原理を、以下に説明する。

　図２４は、音波受信器によって受信される音波のエネルギーと周波数との一般的な関係を例示する図である。

　図２４において縦軸Ｅは、音波受信器３２によって受信された音波Ｓのエネルギーを、横軸λは、周波数を表し、曲線α１は、間隙部１６に微生物が存在しない場合、すなわち、回転円板体１２の表面に微生物が付着していない場合に、音波受信器３２によって受信される音波Ｓのエネルギー分布の例を表し、曲線α２は、間隙部１６に微生物が存在する場合、すなわち、回転円板体１２の表面に微生物が付着している場合に、音波受信器３２によって受信される音波Ｓのエネルギー分布の例を表している。曲線α１と曲線α２とを比較して分かるように、回転円板体１２の表面に微生物が付着すると、付着量に応じて、ピークエネルギーがΔＥ減少する。

　付着量推定部４１は、回転円板体１２の表面における微生物の付着量と、ピークエネルギーの減少量ΔＥとの相関関係を予め把握しておく。そして、音波受信器３２から受信信号ｓが出力された場合には、この相関関係から、回転円板体１２の表面における微生物の付着量を推定する。そして推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２と、監視装置５０の表示部５３とへ出力する。

　なお、図２４は、回転円板体１２の表面における微生物の付着の有無に関わらず、ピークエネルギーを示す周波数が変化しない例を示しているが、回転円板体１２の表面に微生物が付着すると、付着量に応じてピークエネルギーを示す周波数がシフトする場合もある。

　図２５は、音波受信器によって受信される音波のエネルギーと周波数との別の関係を例示する図である。

　図２５は、回転円板体１２の表面における微生物の付着量に応じて、ピークエネルギーを示す周波数がΔλシフトする例を示しており、曲線α１は、回転円板体１２の表面に微生物が付着していない場合に、音波受信器３２によって受信される音波Ｓのエネルギー分布の例を表し、曲線α３は、回転円板体１２の表面に微生物が付着している場合に、音波受信器３２によって受信される音波Ｓのエネルギー分布の例を表している。曲線α１と曲線α３とを比較して分かるように、回転円板体１２の表面に微生物が付着すると、付着量に応じて、ピークエネルギーを示す周波数がΔλシフトするとともに、ピークエネルギーがΔＥ減少する。

　この場合もまた、付着量推定部４１は、回転円板体１２の表面における微生物の付着量と、ピークエネルギーの減少量ΔＥとの相関関係を予め把握しておく。そして、音波受信器３２から受信信号ｓが出力された場合には、この相関関係から、回転円板体１２の表面における微生物の付着量を推定する。そして推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２と、監視装置５０の表示部５３とへ出力する。

　なお、図２２に例示されているように、回転円板装置１０に配置される検知部３０は１つに限定されず、複数であっても良い。

　図２２に例示されているように、各間隙部１６にそれぞれ検知部３０が配置されている場合、各検知部３０の音波受信器３２は、それぞれ受信信号ｓを付着量推定部４１へ出力する。これによって、付着量推定部４１は、各間隙部１６の幅の減少を把握し、それに基づいて各回転円板体１２の表面における微生物の付着量を推定することができる。例えば、間隙部１６（＃１）の幅の減少を把握すると、減少量の半分ずつが、回転円板体１２（＃１）の間隙部１６（＃１）側の表面と、回転円板体１２（＃２）の間隙部１６（＃１）側の表面とにそれぞれ付着したと推定する。

　なお、図２２では、一例として、すべての間隙部１６に対して、１つの検知部３０、すなわち一対の音波発信源３１および音波受信器３２が配置された構成が示されている。しかしながら、検知部３０は、必ずしもすべての間隙部１６に対して配置する必要はなく、代表的な幾つかの間隙部１６のみに対して配置するようにしても良い。また、１つの間隙部１６に対して、複数の検知部３０を配置しても良い。

　代表的な間隙部１６のみに検知部３０を配置する場合の例について説明する。

　代表的な間隙部１６は、原水ｗの濃度が最も高い間隙部１６とすることが好ましい。例えば、図２２に示す例では、間隙部１６（＃１）に相当する。なぜなら、原水ｗの濃度が高い側（図２２中左側）ほど汚濁濃度は高く、微生物はより成長し易く、付着量も多くなるからである。従って、間隙部１６（＃１）は、図２２に例示する７つの間隙部１６の中では、微生物の存在量が最も多いと考えられるからである。

　なお、図２２における間隙部１７のように、水処理タンク１１の内壁と回転円板体１２（＃１）との間、および、水処理タンク１１の内壁と回転円板体１２（＃８）との間は、隣接する２つの回転円板体１２間の間隙ではないので、代表的な間隙部の検討から除外する。

　次に、１つの間隙部１６に、複数の検知部３０を配置する場合の例について説明する。

　図２６は、１つの間隙部に４つの検知部を配置する配置例を示す回転円板装置の部分側面図である。

　図２７は、図２６に示す回転円板装置を前面側（図２６おける左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。

　図２６では、特に図１における間隙部１６（＃１）、１６（＃２）、１６（＃３）を含む部分が拡大表示されている。

　図２６に例示するように、各間隙部１６（＃１）、１６（＃２）、１６（＃３）において、４つの検知部３０ａ～ｄが、シャフト１３の長軸方向（図２２中左右方向）および回転円板体１２の高さ方向（図２２中奥行方向）にそれぞれ、少しずつシフトするように配置されている。

　例えば、４つの検知部３０ａ（＃２）、３０ｂ（＃２）、３０ｃ（＃２）、３０ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の端面１２ａからの距離が異なる。すなわち、４つの音波発信源３１ａ（＃２）、３１ｂ（＃２）、３１ｃ（＃２）、３１ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の端面１２ａからの距離が異なり、４つの音波受信器３２ａ（＃２）、３２ｂ（＃２）、３２ｃ（＃２）、３２ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の端面１２ａからの距離が異なる。

　また、例えば、４つの検知部３０ａ（＃２）、３０ｂ（＃２）、３０ｃ（＃２）、３０ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の上端部からの高さが異なる。すなわち、４つの音波発信源３１ａ（＃２）、３１ｂ（＃２）、３１ｃ（＃２）、３１ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の上端部からの高さが異なり、４つの音波受信器３２ａ（＃２）、３２ｂ（＃２）、３２ｃ（＃２）、３２ｄ（＃２）はそれぞれ、回転円板体１２（＃２）の上端部からの高さが異なる。

　また、図２７には、１つの間隙部１６に配置された４対の音波発信源３１ａ～ｄおよび音波受信器３２ａ～ｄの、回転円板体１２との高さ関係の一例が示されている。

　４つの検知部３０ａ～ｄとも、気相７２中において、回転円板体１２の上端部よりも低い高さに、一対の音波発信源３１および音波受信器３２が同じ高さに配置される。

　これによって、音波発信源３１ａから発信された音波Ｓａが、端面１２ａに対して平行に、すなわち間隙部１６の延伸方向に、間隙部１６内を通過し、音波受信器３２ａによって受信される。同様に、音波発信源３１ｂから発信された音波Ｓｂが、音波受信器３２ｂによって、音波発信源３１ｃから発信された音波Ｓｃが、音波受信器３２ｃによって、音波発信源３１ｄから発信された音波Ｓｄが、音波受信器３２ｄによって受信される。

　これによって、音波Ｓａ、音波Ｓｂ、音波Ｓｃ、および音波Ｓｄともに、進行方向は、水平方向でかつ、端面１２ａに対して平行となるが、シャフト１３の長軸方向（図２６中左右方向）における位置、および回転円板体１２の高さ方向（図２６および図２７中上下方向）における位置は異なる。

　４つの音波発信源３１ａ～ｄ、および４つの音波受信器３２ａ～ｄをそれぞれ、シャフト１３の長軸方向および回転円板体１２の高さ方向に対して、少しずつシフトするように配置させているのは、以下の理由による。

　まず、４つの検知部３０を、シャフト１３の長軸方向にシフトするように配置させている理由は、微生物の付着度合いを、動的に把握可能とするためである。

　図２６に例示するように、４つの検知部３０を、シャフト１３の長軸方向に沿って、回転円板体１２に近い方から検知部３０ａ→３０ｂ→３０ｃ→３０ｄの順に配置すれば、最初に音波受信器３２ａによる受信エネルギーの減少を検知し、次に音波受信器３２ｂによる受信エネルギーの減少を検知するという具合に、回転円板体１２への微生物の付着度合いを段階的に確実に把握できるようになる。

　なお、図２６に例示されるように、検知部３０ｃ、３０ｄは、間隙部１６の幅内に完全に配置されているものの、検知部３０ａは、間隙部１６の幅内ではなく、回転円板体１２の側面に配置されており、検知部３０ｂは、間隙部１６の幅内に一部が配置されているものの、残りの部分は回転円板体１２の側面に配置されている。

　検知部３０ａ、３０ｂのように、間隙部１６の幅内に完全に配置されない場合であっても、回転円板体１２は、前述したように、多孔質からなり得るので、音波発信源３１ａから発信された音波Ｓａは、多孔質である回転円板体１２内を通過して、音波受信器３２ａによって受信される。同様に、音波発信源３１ｂから発信された音波Ｓｂは、多孔質である回転円板体１２内を通過して、音波受信器３２ｂによって受信される。

　そして、多くの微生物が多孔質内に存在するほど、受信される音波のエネルギーの減少量は多く、多孔質内に存在する微生物の量が少ないほど、受信される音波のエネルギーの減少量は少ないので、付着量推定部４１は、回転円板体１２の内部における微生物の付着の状態をも把握することができる。

　次に、４つの検知部３０を、回転円板体１２の上下方向にシフトするように配置させている理由は、音波受信器３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ間での受信信号の干渉を抑えるためである。

　すなわち、図２６に例示するように、１つの間隙部１６に複数の検知部３０を配置した場合、複数の音波受信器３２間（例えば、各音波受信器３２ａ～ｄ間）における受信信号ｓの干渉が懸念される。そのため、各音波受信器３２を少しでも物理的に隔離するために、４つの検知部３０を回転円板体１２の高さ方向にシフトさせて配置する。

　これによって、１つの間隙部１６に複数の検知部３０を配置する場合であっても、各音波受信器３２による受信信号ｓの干渉を抑え、微生物の付着量を高い精度で評価することが可能となる。

　なお、受信信号ｓの干渉を防ぐために、４つの検知部３０を、回転円板体１２の高さ方向にシフトさせて配置する代わりに、検知部３０毎に、異なる波長の音波Ｓを使用するようにしても良い。これは例えば、検知部３０毎に、音波発信源３１から、異なる周波数の音波Ｓを発信したり、あるいは、音波受信器３２において、異なる音波Ｓを受信することによって実現される。

　このように、コントローラ４０は、付着量推定部４１によって推定された付着量ｂに応じて、第１の実施形態で説明したように、洗浄要否判定部４２および回転数切換部４３によって、水処理システム１５０の運転を制御する。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１５０によれば、音波発信源３１および音波受信器３２のように、非接触センサである検知部３０による検知結果に基づいて、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂを推定し、微生物が過剰に付着していると判定した場合には、運転モードを洗浄工程に切り換えることによって、回転円板体１２に付着した過剰な微生物を除去することができる。

　つまり、洗浄実施の要否の判定を、管理者による定性的な判定ではなく、検知部３０による検知結果から得られる定量的に結果に基づいて行うことができる。これによって、回転円板体１２における微生物の付着量ｂを、適切な範囲内に保つことができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水処理運転を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　なお、このような運転は、オペレータの介在無く、自動的に行われるために、オペレータの負荷が大幅に低減され、省力化を実現することも可能となる。

　また、検知部３０としては、一般的な水処理システムにおいて広く用いられているＤＯ計やｐＨ計のような各種水質センサを用いず、安価な音波発信源３１および音波受信器３２を用いて実現できることから、コストダウンを図ることができる。また、音波発信源３１および音波受信器３２を液浸させず非接触で用いることから、使用寿命の延長、誤動作リスクの低減、ランニングコストの低減、およびメンテナンスの容易化を実現することができる。

　なお、上記説明では、一例として、音波発信源３１および音波受信器３２は、筐体カバー７０の内面に固定されているが、筐体カバー７０が、音波Ｓを通過させる材質から構成されているのであれば、音波発信源３１および音波受信器３２を、筐体カバー７０の外側に配置することもできる。

　また、水処理タンク１１が、音波Ｓを通過する材質から構成されているのであれば、音波発信源３１および音波受信器３２を、原水ｗの液面よりも低い位置に配置することもできる。

　図２８は、回転円板装置を前面側（図２２における左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。

　図２８に示す構成では、水処理タンク１１は、音波Ｓを通過する材質から構成されている。そして、音波発信源３１および音波受信器３２は、原水ｗの液面よりも低い位置に配置されている。この場合、音波発信源３１から発信された音波Ｓは、少なくとも原水ｗ中を通過して、音波受信器３２によって受信されるが、音波Ｓは気相７２中よりも液相中の方が速く伝搬するので、音波受信器３２は、気相７２中を通過する場合よりも、音波Ｓを早く受信することができる。しかしながら、この場合、受信信号ｓは、原水ｗ中の固形物等による影響を受けるので、その影響が大きい場合には、図２２、および図２７に例示するように、音波発信源３１および音波受信器３２を、気相７２中に配置することが好ましい。

　図２８のように、音波発信源３１および音波受信器３２を、原水ｗの液面よりも低い位置に配置する場合であっても、音波発信源３１および音波受信器３２は、水処理タンク１１の外側に配置されるので、原水ｗ内に液浸されることはない。したがって、前述と同様に、音波発信源３１および音波受信器３２の使用寿命も長く、また、メンテナンスもほぼ不要とすることができる。

　（第５の実施形態の変形例１）
　第５の実施形態でも、第１の実施形態の変形例１と同様に、運転時回転数ｃおよび洗浄時回転数ｄを、監視装置５０から設定するのではなく、コントローラ４０の回転数切換部４３に、内部パラメータとして直接設定することもできる。

　これによって、監視装置５０から、運転時回転数設定部５１および洗浄時回転数設定部５２を省略することができるので、構成をより簡素化することが可能となる。

　（第５の実施形態の変形例２）
　第５の実施形態でも、第１の実施形態の変形例２と同様に、通常運転時における回転円板体１２の回転数を、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに応じて動的に変化させることができる。

　図２９は、第５の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　付着量推定部４１は、図２３を用いて前述したように、通常運転時において、検知部３０による検知結果に基づいて、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂを推定する。図２９に示す付着量推定部４１は、推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２および表示部５３のみならず、回転数切換部４３へも出力することが、図２３と異なっている。

　回転数切換部４３は、この付着量ｂに基づいて、運転時回転数ｃを決定し、モータ２０へ出力する。運転時回転数ｃの決定方法としては、第１の実施形態の変形例２で説明した通りであるので、省略する。

　このように、本変形例によっても、第１の実施形態の変形例２で説明したように、回転円板体１２への微生物の付着量が適切な範囲内に保たれるように、あらかじめ水処理システム１００の運転を制御することができるので、通常運転から洗浄工程へと運転モードを切り換える頻度を低下させることができ、もって、水処理システム１５０の稼働率を高めることが可能となる。

　（第５の実施形態の変形例３）
　第５の実施形態の水処理システム１５０では、洗浄工程時には、回転円板体１２に過剰に付着した微生物を除去するために、回転円板体１２を、通常運転時よりも高速回転させる例について説明したが、第１の実施形態の変形例３と同様に、洗浄工程時における洗浄効果をより高めるために、回転円板体１２の高速回転に加えて、さらに回転円板体１２に気泡を衝突させるようにしてもよい。

　このような本変形例によれば、洗浄時における洗浄効果を、より高めることが可能となる。

　（第５の実施形態の変形例４）
　上記変形例３では、回転円板体１２への微生物の付着量ｂと、気泡ｆの量との関係については言及されていないが、本変形例では、通常運転時に、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに応じて、気泡ｆの量を動的に変化させながら散気管６２から発生させる。

　図３０は、第５の実施形態の変形例４の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　図３０に示すブロック図は、図２３に示すブロック図と比べて、コントローラ４０に、散気管制御部４８を備えた点が異なる。また、付着量推定部４１は、付着量ｂを、散気管制御部４８へも出力する。

　図３１は、第５の実施形態の変形例４における回転円板装置を前面側（図２２における左側面側）から見た別の構成例を示す概念図である。

　図３１には、図２２に示す水処理タンク１１内に、回転円板体１２の下方に、散気管６２を備えていることと、水処理タンク１１の外部に、散気管６２に空気を送る送風機６３を備えていることとが示されている。

　散気管制御部４８は、付着量推定部４１から出力された付着量ｂの値に応じて、散気管６２への空気の供給量を決定し、供給量に対応する制御信号ｈを、送風機６３へ出力する。

　送風機６３は、この制御信号ｈに従って、散気管制御部４８によって決定された供給量で、散気管６２へ空気を供給する。

　このようにして、本変形例では、通常運転時に、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに応じて、気泡ｆの量を動的に変化させながら散気管６２から発生させることができる。これによって、回転円板体１２に付着した微生物を、通常運転しながら除去することができるので、回転円板体１２への微生物の付着量が適切な範囲内に保たれるように、あらかじめ水処理システム１５０の運転を制御することができる。

　これによって、回転円板体１２に付着した微生物の付着量ｂを、常に適切な範囲内に保つことができるので、通常運転から洗浄工程へと運転モードを切り換える頻度を低下させることができ、もって、水処理システムの稼働率を高めることが可能となる。

　（第６の実施形態）
　第６の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第６の実施形態は、回転円板体を板厚方向から挟むように音波発信源と音波受信器とを配置した構成としている。

　図３２は、第６の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図３３は、第６の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　図３２に示す水処理システム１６０の構成は、図２２に示す水処理システム１５０の構成と比較して、検知部３０の配置方向のみが異なっている。すなわち、図２２では、音波発信源３１と音波受信器３２との対は、回転円板体１２の端面１２ａに対して平行になるように、間隙部１６の延伸方向に対向配置されていたのに対し、図３２では、音波発信源３１と音波受信器３２との対は、図２２の配置方向と直交するように、回転円板体１２を板厚方向から挟むようにそれぞれ配置されている。

　このように音波発信源３１と音波受信器３２との対を配置することによって、音波発信源３１から発信された音波Ｓは、回転円板体１２を通過した後に、音波受信器３２によって受信される。回転円板体１２は、多孔質の材料から形成されている。したがって、音波発信源３１から発信された音波Ｓは、回転円板体１２を通過することができる。

　回転円板体１２に微生物が付着すると、付着量に応じて回転円板体１２の孔が閉塞されることによって、回転円板体１２の空間比率が低下し、音波Ｓも通りにくくなるので、音波受信器３２が受信する音波Ｓのエネルギーも低くなる。水処理システム１６０は、この現象を利用して、回転円板体１２の空間比率を決定し、空間比率に基づいて、微生物の付着量ｂを推定する。

　このために、水処理システム１６０は、図３３に示すように、コントローラ４０に空間比率決定部４９を備えている。

　第５の実施形態と同様に、音波受信器３２は、受信信号ｓを出力するが、本実施形態では、この受信信号ｓは、付着量推定部４１へ出力されるのではなく、空間比率決定部４９へ出力される。

　空間比率決定部４９は、受信信号ｓに基づいて、回転円板体１２における空間比率Ｇを決定し、決定した空間比率Ｇを、付着量推定部４１に出力する。

　付着量推定部４１は、空間比率Ｇに基づいて、回転円板体１２への微生物の付着量ｂを推定する。

　このような構成によっても、第５の実施形態で説明したものと同様の作用効果を奏することができる。なお、図３２では、例として、すべての回転円板体１２にそれぞれ音波発信源３１と音波受信器３２との対が配置されている構成が示されている。しかしながら、第５の実施形態で説明したように、必ずしもすべての回転円板体１２を対象に音波発信源３１と音波受信器３２との対を配置する必要はなく、代表的な回転円板体１２のみに音波発信源３１と音波受信器３２との対を配置しても良い。

　代表的な回転円板体１２としては、微生物が増殖する量が最も多い、原水ｗ側の回転円板体１２（＃１）とすることができる。

　また、図３２では、同一の回転円板体１２に対して、音波発信源３１と音波受信器３２との対を一対しか配置していない例しか示していないが、同一の回転円板体１２に複数の対を配置しても良い。この場合、隣接する対の音波発信源３１からの音波Ｓ同士の干渉を防ぐために、対毎に、音波発信源３１および音波受信器３２の配置高さや配置位置を変えてもよい。

　なお、本実施形態のように、音波発信源３１と音波受信器３２との対を、回転円板体１２を板厚方向から挟むように配置する場合、液相中に配置することは好ましくなく、図３２に例示するように、気相７２中に配置することが好ましい。なぜなら、音波発信源３１と音波受信器３２とを液相中に配置させるためには、音波発信源３１と音波受信器３２とを液浸させないように、防水カバー内に収納する必要があるなど、設備上の追加コストが発生することに加え、メンテナンスの手間も増えるからである。

　（第７の実施形態）
　第７の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第７の実施形態は、第５および第６の実施形態に、栄養剤貯留槽および栄養剤添加部をさらに備えている。

　図３４は、第７の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図３４に図示される水処理システム１７０において、水処理タンク１１は、図１と同様に、原水ｗの流れ方向に沿って見た状態である。

　図３５は、第７の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　第７の実施形態の水処理システム１７０は、第５の実施形態の水処理システム１５０および第６の実施形態の水処理システム１６０と同様に、回転円板装置１０の気相７２中に検知部３０を設けているが、水処理システム１５０、１６０とは異なり、回転円板装置１０の外部に、栄養剤貯留槽９０と、栄養剤添加部９１とをさらに備えている。また、コントローラ４０は、図２３に示す構成に加えて、栄養剤添加判定部４５を備えている。そして、付着量推定部４１は、推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２および表示部５３のみならず、栄養剤添加判定部４５にも出力する。

　栄養剤添加判定部４５は、図１６に示すように、回転円板体１２における微生物の付着量ｂが、所定値Ｑ以下である場合、栄養剤添加部９１へ動作指令ｍを出力する。

　栄養剤貯留槽９０は、微生物の増殖を促進する栄養剤ｎを貯蔵したタンクである。栄養剤ｎとしては、シリカやマグネシウムの成分を有する栄養剤が好適である。

　栄養剤添加部９１は、例えばポンプであり、栄養剤添加判定部４５からの動作指令ｍに応じて動作し、栄養剤貯留槽９０に貯蔵されている栄養剤ｎを原水ｗに添加する。

　このようにして、水処理タンク１１内の微生物の量が少ない場合には、原水ｗに栄養剤ｎを添加することによって、微生物の増殖を促進し、水処理タンク１１内の微生物の量を増やすことができる。

　一方、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが、所定値Ｑよりも多い場合、栄養剤添加判定部４５は、動作指令ｍを出力しないので、栄養剤添加部９１は動作せず、栄養剤貯留槽９０から原水ｗに栄養剤ｎが添加されることはない。

　しかしながら、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが、適切な付着量の上限である所定値Ｉよりも多い場合には、第５の実施形態と同様に、洗浄要否判定部４２が洗浄指令ｅを出力するので、運転モードが通常運転から洗浄工程に切り換わることにより、付着している微生物を回転円板体１２から除去することができる。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１７０は、栄養剤ｎの添加と、洗浄との組み合わせによって、回転円板体１２への微生物の付着量を適切な範囲内に保つように制御することができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　（第７の実施形態の変形例１）
　第７の実施形態の水処理システム１７０では、水処理タンク１１内の微生物の量が少ない場合には、原水ｗに栄養剤ｎを添加することによって、微生物の増殖を促進し、水処理タンク１１内の微生物の量を増やす例について説明した。

　しかしながら、本変形例１では、栄養剤ｎの添加に関し、栄養剤ｎを添加するか否かのみを制御する所謂オン／オフ制御しか行わないのではなく、添加する栄養剤ｎの量を、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに基づいて、動的に変化させる。

　これを実現するために、本変形例１では、栄養剤添加判定部４５は、微生物の付着量ｂが多いほど、より少なく、微生物の付着量ｂが少ないほど、より多くなるように添加量を決定し、決定した添加量を含む動作指令ｍを、栄養剤添加部９１へ出力する。

　これに応じて、栄養剤添加部９１は、動作指令ｍに含まれる添加量に応じて栄養剤ｎを添加するように動作する。

　また、栄養剤添加部９１の吐出量が一定であれば、栄養剤ｎの添加量の代わりに、栄養剤添加部９１の動作時間を指定してもよい。この場合も、微生物の増殖をより促進させたい場合には、より長い動作時間を設定すればよく、一方、微生物を緩慢に促進させたい場合には、より短い動作時間を設定すればよい。

　このように、添加する栄養剤ｎの量を、微生物の付着量ｂに応じて動的に決定することによって、微生物の付着量ｂが適切な範囲内に保たれるように、動的に制御することができるので、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　また、本変形例では、栄養剤添加部９１の吐出量が一定である場合を例に説明したが、栄養剤添加部９１を、インバータ付きの可変速ポンプとし、動作指令ｍにおいて、該ポンプの回転数を設定することによって、水処理タンク１１へ添加される栄養剤ｎの量を制御するようにしてもよい。

　あるいは、栄養剤添加部９１の出口側配管に、図示しない流量調整弁を配し、動作指令ｍにおいて、該調整弁の弁開度を設定することによって、水処理タンク１１へ添加される栄養剤ｎの量を制御するようにしてもよい。

　また、第７の実施形態の水処理システム１７０は、第５の実施形態および第６の実施形態のいずれかと適宜組み合わせて実施することも可能である。

　（第８の実施形態）
　第８の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

　第８の実施形態は、活性汚泥処理を組み合わせたものである。

　図３６は、第８の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図３６に図示される水処理システム１８０において、水処理タンク１１は、図１と同様に、原水ｗの流れる方向に沿って側面側から見た状態である。

　図３７は、第８の実施形態の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　第８の実施形態の水処理システム１８０は、図３６に例示するように、第５の実施形態の水処理システム１５０に、散気管９３が配置された生物反応槽９２と、散気管９３へ空気を供給する送風機９４と、沈殿池９５と、沈殿池９５と水処理タンク１１との間に接続された汚泥返送配管９７および排出配管９８と、汚泥返送配管９７に設けられた汚泥返送部９６とをさらに備えた構成をしている。沈殿池９５は、例えば膜分離槽とすることができる。排出配管９８は、焼却設備や汚泥脱水設備のような外部設備へ接続されている。

　また、図３７に例示するように、コントローラ４０は、図２３に示す構成に加えて、汚泥返送判定部４６を備えている。

　生物反応槽９２には、回転円板装置１０からの処理水ｘが導入される。生物反応槽９２では、処理水ｘ中に残存する有機物等の汚濁物質が、微生物の集合体である活性汚泥の働きによりさらに分解される。これにより、高度な処理水を得ることができる。生物反応槽９２では、送風機９４から空気を供給された散気管９３において気泡が生成され、この気泡中の酸素が生物反応槽内の活性汚泥中の微生物により利用され、有機物等の汚濁物質が酸化分解される。

　生物反応槽９２からは、活性汚泥等の固形物を含む処理水ｙが排出され、沈殿池９５へ導入される。処理水ｙに含まれる固形物は、沈殿池９５において、処理水ｙの固液分離がなされる。固液分離後の液分である処理水ｚは、消毒工程等を経た後に最終的には河川等の放流先に放流される。固液分離後の固形分は、汚泥返送部９６によって、汚泥返送配管９７を介して水処理タンク１１に返送される。この返送される固形分を返送汚泥と呼ぶ。また、固液分離後の余剰汚泥を、沈殿池９５から、排出配管９８を介して、焼却設備や汚泥脱水設備のような外部設備へ排出することもできる。これによって、余剰汚泥を、焼却設備において焼却することによって減容処理したり、汚泥脱水設備において、脱水処理することも可能である。

　付着量推定部４１は、第５の実施形態で説明したように、受信信号ｓに基づいて、回転円板体１２への微生物の付着量ｂを推定し、推定した付着量ｂを、洗浄要否判定部４２および表示部５３のみならず、汚泥返送判定部４６にも出力する。

　汚泥返送判定部４６は、付着量ｂが、所定値以下である場合、汚泥返送部９６へ動作指令ｐを出力する。

　汚泥返送部９６は、例えばポンプであって、汚泥返送判定部４６からの動作指令ｐに応じて動作する。汚泥返送部９６が設けられている汚泥返送配管９７は、沈殿池９５の底部に接続されている。したがって、汚泥返送部９６が動作すると、沈殿池９５における固液分離によって得られた汚泥が、汚泥返送部９６によって、汚泥返送配管９７内に吸引され、水処理タンク１１へ移送される。汚泥には、微生物が含まれているので、これによって、水処理タンク１１に微生物が返送される。

　このように、コントローラ４０は、付着量推定部４１によって推定された微生物の付着量ｂに基づいて、汚泥返送部９６の動作を制御し、汚泥を水処理タンク１１へ返送することによって、水処理タンク１１へ微生物を供給する。

　これによって、微生物の量が少ない場合には、微生物を含む汚泥を水処理タンク１１へ返送することによって、微生物の量を増やすことができる。

　以上説明したように、本実施形態の水処理システム１８０によれば、回転円板体１２へ付着した微生物の付着量ｂに基づいて、微生物の量が少ない場合には、水処理タンク１１へ汚泥を返送するように制御できる。したがって、回転円板体１２への微生物の付着量ｂを適切に維持することができ、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　また、これによって、生物反応槽９２の負荷を下げることができるので、生物反応槽９２は、前段に回転円板装置１０がない構成（たとえば、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法）に比べて、送風機９４の電力消費コストを大幅に低減できるのみならず、生物反応槽９２のサイズも縮小できるなどの効果を奏することができる。

　従って、既設の生物反応処理プロセスが標準活性汚泥法などの活性汚泥を利用した水処理プロセスを採用している場合、その前段部に、回転円板装置１０を導入することで、省エネルギー化ならびに水質環境の安定化を図ることが可能となる。

　（第８の実施形態の変形例１）
　第８の実施形態の水処理システム１８０では、水処理タンク１１内の微生物の量が少ない場合には、沈殿池９５から水処理タンク１１へ汚泥を返送することによって、水処理タンク１１内の微生物の量を増やす例について説明した。

　本変形例１では、汚泥の添加に関し、汚泥を添加するか否かのみを制御する所謂オン／オフ制御しか行わないのではなく、返送する汚泥の量を、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに基づいて、動的に変化させる。

　汚泥返送判定部４６は、図１９に示すように、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが所定値ｕ以下であり、汚泥返送部９６を動作させる場合、付着量ｂが小さいほど汚泥返送量が多くなるように、汚泥返送部９６を、より長時間動作させる。

　汚泥返送判定部４６は、汚泥返送量に対応する汚泥返送部９６の動作時間を指定した動作指令ｐを、汚泥返送部９６へ出力する。

　汚泥返送部９６は、動作指令ｐで指定された汚泥返送量の値が小さければ、短い時間しか動作せず、値が大きければ、長い時間動作する。

　これによって、付着量ｂが所定値ｕ以下である場合、付着量ｂが少ないほど、汚泥返送部９６は、より長い時間動作し、水処理タンク１１へ、より多くの汚泥が返送され、結果的に、原水ｗに、より多くの微生物が供給される。

　なお、付着量ｂが所定値ｕよりも大きい場合には、洗浄要否判定部４２から洗浄指令ｅが出力されることにより、前述したような洗浄工程に切り換わり、洗浄が開始されることによって、回転円板体１２に付着した微生物が除去される。

　このように、本変形例によれば、水処理タンク１１へ返送する汚泥の量を、回転円板体１２への微生物の付着量ｂに応じて動的に決定することと、洗浄工程との組み合わせによって、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが適切な範囲内に保たれるように、動的に制御することができる。これによって、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等の水処理性能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　なお、本変形例では、汚泥返送部９６の吐出量が一定である場合を例に説明したが、汚泥返送部９６を、インバータ付きの可変速ポンプとし、動作指令ｐにおいて、該ポンプの回転数を指定することによって、水処理タンク１１へ返送される汚泥の量を制御するようにしてもよい。

　あるいは、汚泥返送部９６の出口側配管に、図示しない流量調整弁を配し、動作指令ｐにおいて、該調整弁の弁開度を指定することによって、水処理タンク１１へ返送される汚泥の量を制御するようにしてもよい。

　（第８の実施形態の変形例２）
　図３８は、第８の実施形態の変形例２の水処理システムの構成例を示す概念図である。

　図３９は、第８の実施形態の変形例２の水処理システムにおけるコントローラおよび監視装置の構成例を示すブロック図である。

　第８の実施形態の変形例２の水処理システム１９０は、図３８に示すように、第７の実施形態の水処理システム１７０と、第８の実施形態の水処理システム１８０とを組み合わせた構成をしている。

　さらに、コントローラ４０は、図３９に示すように、図３５に示す栄養剤添加判定部４５と、図３７に示す汚泥返送判定部４６との両方を備え、付着量推定部４１は、前述したように受信信号ｓに基づいて、回転円板体１２への微生物の付着量ｂを推定すると、付着量ｂを、洗浄要否判定部４２、回転数切換部４３、表示部５３のみならず、栄養剤添加判定部４５および汚泥返送判定部４６へも出力する。

　栄養剤添加判定部４５は、付着量ｂに基づいて、栄養剤貯留槽９０から水処理タンク１１へ添加する栄養剤ｎの添加量ｔを決定し、栄養剤添加部９１へ出力する。これに応じて、栄養剤添加部９１は、添加量ｔの栄養剤ｎを、栄養剤貯留槽９０から、水処理タンク１１へ導入される原水ｗへ添加することができる。

　汚泥返送判定部４６は、付着量ｂに基づいて、汚泥返送部９６による汚泥の返送量ｖを決定し、汚泥返送部９６へ出力する。これに応じて、汚泥返送部９６は、返送量ｖの汚泥を、沈殿池９５から水処理タンク１１へ返送することができる。

　回転数切換部４３は、付着量ｂに基づいて、回転円板体１２の単位時間あたりの回転数を決定し、決定した回転数を、モータ２０へ出力する。これに応じて、モータ２０は、決定された回転数で、回転円板体１２を回転させることができる。

　コントローラ４０は、通常運転時において、回転円板体１２への微生物の付着量ｂを適切な範囲内に保つように制御するために、以上説明したような栄養剤添加部９１による栄養剤貯留槽９０からの栄養剤ｎの添加、汚泥返送部９６による汚泥の返送、およびモータ２０の回転数の変化のうちのいずれか１つを実施することも、あるいは、いずれか２つを実施することも、あるいは３つすべてを実施することもできる。

　なお、いずれか２つを実施する場合には、単独で実施する場合の１／２の制御量とし、３つすべてを実施する場合には、同１／３の制御量とする。

　例えば、栄養剤添加部９１による栄養剤貯留槽９０からの栄養剤ｎの添加と、汚泥返送部９６による汚泥の返送との２つを実施する場合には、栄養剤ｎのみを添加する場合における添加量ｔの半分の量の栄養剤ｎを添加し、汚泥のみを返送する場合における返送量ｖの半分の量の汚泥を返送する。

　栄養剤添加部９１による栄養剤貯留槽９０からの栄養剤ｎの添加、汚泥返送部９６による汚泥の返送、およびモータ２０による回転数の変化とのすべてを実施する場合には、栄養剤ｎのみを添加する場合における添加量ｔの１／３の量の栄養剤ｎを添加し、汚泥のみを返送する場合における返送量ｖの１／３の量の汚泥を返送し、モータ２０による回転数の変化のみを実施する場合における回転数の変化量の１／３の量で回転数を変化させるという具合である。

　このような構成によって、本変形例によれば、通常運転時において、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが少ない場合には、微生物の増殖を促進し、逆に多い場合には、微生物の増殖を抑制したり、微生物を除去することによって、回転円板体１２への微生物の付着量ｂが、常に適切な範囲内に保たれるように柔軟に制御することができる。これによって、臭気の発生の抑制や、有機物および窒素の除去等に適した水質環境能を、安定的かつ持続的に提供することが可能となる。

　以上、各実施形態および変形例の水処理システムおよび水処理方法によれば、回転円板体１２のような平板に付着している微生物の付着量ｂを、電流計２５、撮像部７１、レーザ測距計８０、光電式測距センサ８１、および音波受信器３２のような非接触センサからの情報から推定することができる。そして、推定された付着量ｂに基づいて、水処理システムの運転を、自動制御することが可能となる。

　これによって、従来必要としていたオペレータによる微生物の付着に関する目視点検は不要となる。また、この自動制御によって、微生物の付着量ｂを適切な範囲内に保つことができるので、安定した水質環境を実現することが可能となる。

　さらに、付着量ｂの推定に必要な情報を提供する前述した非接触センサは、何れもほぼメンテナンスフリーであるので、新たなメンテナンスの手間は発生しない。これによって、維持管理コストの低減化、省力化、および運転の効率化をあわせて実現することが可能となる。

　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

　例えば、前述した各実施形態では、微生物が付着する平板として、回転円板体１２を例に説明したが、微生物が付着する平板は、回転円板体１２のような円板状の平板に限定されず、回転円板体１２の代わりに、例えば四角形や八角形のような多角形状の平板を使用してもよい。

Claims (29)

1. 　微生物が付着した平板を、一部が原水に浸漬するように回転させながら、前記微生物によって前記原水を浄化する水処理システムであって、
   　前記平板への前記微生物の付着量を推定する付着量推定部と、前記付着量推定部による推定結果に基づいて、前記平板の単位時間あたりの回転数を変化させる回転数切換部とを有し、当該水処理システムの運転を制御するコントローラを備える、水処理システム。
2. 　前記平板は円板であり、前記円板は、前記円板の中心を軸として回転される、請求項１に記載の水処理システム。
3. 　前記平板の回転のために使用されるモータの電流を測定する電流計をさらに備え、
   　前記付着量推定部は、前記平板が単位時間あたり固定された回転数で回転しているときに、前記電流計によって測定された前記モータの電流に基づいて、前記平板への前記微生物の付着量を推定する、請求項１に記載の水処理システム。
4. 　前記コントローラはさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量が、所定値よりも大きい場合、前記平板の洗浄が必要と判定する洗浄要否判定部を有し、
   　前記洗浄要否判定部によって、前記平板の洗浄が必要と判定された場合、前記回転数切換部は、前記平板の単位時間あたりの回転数を、前記平板の洗浄が必要と判定されていない場合よりも多くするように切り換える、請求項１に記載の水処理システム。
5. 　前記回転数切換部は、前記回転数を、前記付着量の増加量に対応させて動的に増加させる、請求項４に記載の水処理システム。
6. 　前記洗浄要否判定部によって、前記平板の洗浄が必要であると判定された場合、前記平板の浸漬した部分に衝突させるための気泡を生成する散気管をさらに備えた、請求項４に記載の水処理システム。
7. 　前記微生物が付着している前記平板の画像を撮像する撮像部をさらに備え、
   　前記付着量推定部は、前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記平板への前記微生物の付着量を推定する、請求項１に記載の水処理システム。
8. 　予め決定された場所に配置され、前記平板に付着している前記微生物までの距離を測定する測距計をさらに備え、
   　前記付着量推定部は、前記撮像部によって撮像された画像と、前記測距計によって測定された前記微生物までの距離との少なくとも何れかに基づいて、前記平板への前記微生物の付着量を推定する、請求項７に記載の水処理システム。
9. 　前記コントローラは、
   　　前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記微生物の嫌気度の高低を判定する嫌気度判定部と、
   　　前記付着量推定部によって推定された付着量が、所定値よりも大きい場合、または、前記嫌気度判定部によって嫌気度が高いと判定された場合、前記平板の洗浄が必要と判定する洗浄要否判定部とを有する、請求項７に記載の水処理システム。
10. 　前記測距計は、レーザ測距センサと、光電式測距センサとのうちの少なくとも何れかを備えた、請求項８に記載の水処理システム。
11. 　前記微生物の増殖を促進する栄養剤を前記原水に添加する栄養剤添加部をさらに備え、
    　前記コントローラは、前記付着量推定部によって推定された前記微生物の付着量に基づいて、前記栄養剤添加部による前記栄養剤の添加の要否を判定する栄養剤添加判定部を有する、請求項１に記載の水処理システム。
12. 　前記栄養剤添加判定部は、前記付着量推定部によって推定された前記微生物の付着量に基づいて、前記栄養剤添加部による前記栄養剤の添加量を決定する、請求項１１に記載の水処理システム。
13. 　前記平板が配置された槽から排出された前記原水の沈殿のための沈殿池と、
    　前記沈殿池において沈殿した前記原水からの汚泥を、前記槽に返送する汚泥返送部を備え、
    　前記コントローラは、前記付着量推定部によって推定された前記微生物の付着量に基づいて、前記汚泥返送部による汚泥の返送の要否を判定する汚泥返送判定部を有する、請求項１に記載の水処理システム。
14. 　前記汚泥返送判定部は、前記付着量推定部によって推定された前記微生物の付着量に基づいて、前記汚泥返送部による汚泥の返送量を決定する、請求項１３に記載の水処理システム。
15. 　微生物が付着した平板を、一部が原水に浸漬するように回転させながら、前記微生物によって前記原水を浄化する水処理システムであって、
    　前記平板を板厚方向から挟むように配置された一対の音波発信源および音波受信器を有し、前記平板への前記微生物の付着量の推定のための検知を行う検知部と、
    　前記平板において、前記微生物が付着していない空間比率に基づいて、前記平板への前記微生物の付着量を推定する付着量推定部と、前記検知部による検知結果に基づいて、前記平板の単位時間あたりの回転数を決定する回転数切換部とを有し、当該水処理システムの運転を制御するコントローラとを備える、水処理システム。
16. 　前記平板は円板であり、前記円板は、前記円板の中心を軸として回転される、請求項１５に記載の水処理システム。
17. 　複数の前記平板が、各平板の端面同士が略平行になるように配置され、隣接する平板同士は、所定幅を有する間隙部によって隔離され、
    　前記検知部の前記音波発信源は、前記音波受信器に向けて音波を発信し、前記音波受信器は、前記音波発信源によって発信され、前記間隙部内を通過した音波を受信し、
    　前記コントローラの前記付着量推定部は、前記音波受信器によって受信された音波のエネルギーに基づいて、前記平板への前記微生物の付着量を推定する、請求項１５に記載の水処理システム。
18. 　前記検知部の前記音波発信源および前記音波受信器からなる対は、少なくとも１つの前記間隙部に、複数配置され、前記対毎に同一の端面からの距離が異なる、請求項１７に記載の水処理システム。
19. 　前記コントローラはさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量が、所定値よりも大きい場合、前記平板の洗浄が必要と判定する洗浄要否判定部を有する、請求項１５に記載の水処理システム。
20. 　前記回転数切換部はさらに、前記洗浄要否判定部によって、前記平板の洗浄が必要と判定された場合、前記平板の単位時間あたりの回転数を、前記平板の洗浄が必要と判定されていない場合よりも多くするように切り換える、請求項１９に記載の水処理システム。
21. 　前記回転数切換部は、前記付着量推定部によって推定された付着量に対応して、前記回転数を動的に切り換える、請求項２０に記載の水処理システム。
22. 　供給された気体から、前記平板の、浸漬した部分に衝突させるための気泡を生成する散気管をさらに備え、
    　前記コントローラはさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量に応じて、前記散気管へ供給される気体の供給量を制御する散気管制御部をさらに有する、請求項１９に記載の水処理システム。
23. 　前記コントローラはさらに、前記洗浄要否判定部によって、前記平板の洗浄が必要と判定された場合、前記散気管へ気体を供給する送風機をさらに有する、請求項２２に記載の水処理システム。
24. 　前記音波発信源は、前記平板に向けて音波を発信し、前記音波受信器は、前記音波発信源によって発信され、前記平板を通過した音波を受信し、
    　前記コントローラは、前記音波受信器によって受信された音波のエネルギーに基づいて、前記平板において、前記微生物が付着していない空間比率を決定する空間比率決定部を有する、請求項１５に記載の水処理システム。
25. 　前記微生物の増殖を促進する栄養剤を前記原水に添加する栄養剤添加部をさらに備え、
    　前記コントローラはさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量に基づいて、前記栄養剤添加部による前記栄養剤の添加の要否を判定する栄養剤添加判定部を有する、請求項１５に記載の水処理システム。
26. 　前記栄養剤添加判定部はさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量に基づいて、前記栄養剤添加部による前記栄養剤の添加量を決定する、請求項２５に記載の水処理システム。
27. 　前記平板が配置された槽から排出された前記原水の沈殿のための沈殿池と、
    　前記沈殿池に沈殿した前記原水からの汚泥を、前記槽に返送する汚泥返送部とをさらに備え、
    　前記コントローラは、前記付着量推定部によって推定された付着量に基づいて、前記汚泥返送部による汚泥の返送の要否を判定する汚泥返送判定部を有する、請求項１５に記載の水処理システム。
28. 　前記汚泥返送判定部はさらに、前記付着量推定部によって推定された付着量に基づいて、前記汚泥返送部による汚泥の返送量を決定する、請求項２７に記載の水処理システム。
29. 　微生物が付着した平板を、一部が原水に浸漬するように回転させながら、前記微生物によって前記原水を浄化する、水処理システムを用いた水処理方法であって、
    　付着量推定部により、前記平板への前記微生物の付着量を推定するための検知を行い、
    　前記微生物の付着量の検知結果に基づいて、回転数切換部により、前記平板の単位時間あたりの回転数を切り換えることで、前記水処理システムの運転を制御する、水処理方法。

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