JP6845775B2 - 水処理制御装置及び水処理システム - Google Patents
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Description
本発明は、活性汚泥（ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｓｌｕｄｇｅ）を用いた水処理装置を制御する水処理制御装置及び水処理システムに関する。
下水処理場では、一般的に以下の手順で下水を処理している。まず、沈砂池・最初沈殿池にて固形分が除去される。最初沈殿池で分離した固形分は最初沈殿池汚泥として汚泥処理へと移送される。最初沈殿池からの流出水は、生物反応槽にて微生物（活性汚泥）の働きにより、有機物や窒素、リンを除去する。その後、最終沈殿池にて活性汚泥を重力沈降により沈降分離させ、その上澄み水を放流水として公共用水域へ放流する。最終沈殿池にて沈降分離した活性汚泥は生物反応槽へと返送され、再び下水処理に利用される。
下水と雨水を同一の管で下水処理場へと集約する合流式下水道では、一般的に最大計画汚水量を超える流入下水は、簡易処理として最初沈殿池における固形分の除去、そしてその後の消毒処理を経て、公共用水域へと放流される。簡易処理では、従来の生物処理がなされず、放流先への環境負荷の低減が課題となっている。
下水と雨水を同一の管で下水処理場へと集約する合流式下水道では、一般的に最大計画汚水量を超える流入下水は、簡易処理として最初沈殿池における固形分の除去、そしてその後の消毒処理を経て、公共用水域へと放流される。簡易処理では、従来の生物処理がなされず、放流先への環境負荷の低減が課題となっている。
そこで、生物処理量を増やし、簡易処理放流量を減少させる方法として、例えば、非特許文献１が提案されており、良好な処理水水質を維持しつつ、放流汚濁負荷を低減できることが確認されている。
また、既存のシステムを利用し、直接放流等してよいか否かを正しく判断でき、且つ直接放流等の操作も自動的に行う下水処理システムを提案するものとして、例えば、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１では、ポンプ全揚水量と降雨量を入力し流入量の増加状況を、ファジー推論を実行して流入水の希釈状況演算部に出力する流入量増加状況演算部と、この流入量増加状況演算部の出力と溶存酸素濃度値及び反応槽送風量とを入力して流入水の希釈状況を、ファジー推論を実行する希釈状況演算部と、この推論された希釈状況に応じて、例えば河川放流ポンプの起動／停止等の指令を出力する判定／操作指令部より構成される流入水処理演算部を有する水処理システムが開示されている。
また、既存のシステムを利用し、直接放流等してよいか否かを正しく判断でき、且つ直接放流等の操作も自動的に行う下水処理システムを提案するものとして、例えば、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１では、ポンプ全揚水量と降雨量を入力し流入量の増加状況を、ファジー推論を実行して流入水の希釈状況演算部に出力する流入量増加状況演算部と、この流入量増加状況演算部の出力と溶存酸素濃度値及び反応槽送風量とを入力して流入水の希釈状況を、ファジー推論を実行する希釈状況演算部と、この推論された希釈状況に応じて、例えば河川放流ポンプの起動／停止等の指令を出力する判定／操作指令部より構成される流入水処理演算部を有する水処理システムが開示されている。
山本高弘ほか、大阪市における既存施設を利用した合流式下水道の改善、環境システム計測制御学会誌、第１０巻第２号（２００６年）
しかしながら、非特許文献１に記載される水処理システム及び特許文献１に記載される下水処理システムでは、生物反応槽への受入可能量は最初沈殿池や最終沈殿池における固液分離能力に制限される。そのため、例えば降雨開始時において下水管内に蓄積した汚濁物質が一気に流入するファーストフラッシュや、下水濃度のピーク時といった流入負荷が高い場合に、沈殿池の汚泥堆積状況によっては生物反応槽への流入量を制限しなければならない可能性がある。
そこで、本発明は、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合であっても、生物処理量を最大限確保しつつ、放流汚濁負荷を低減し得る水処理制御装置及び水処理システムを提供する。
そこで、本発明は、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合であっても、生物処理量を最大限確保しつつ、放流汚濁負荷を低減し得る水処理制御装置及び水処理システムを提供する。
上記課題を解決するため、本発明に係る水処理制御装置は、少なくとも、被処理水である下水に含まれる固形分を沈降分離するする最初沈殿池と、前記最初沈殿池より流出する流出水の一部若しくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記反応槽より流出する流出水を活性汚泥と処理水とに沈降分離する最終沈殿池と、を有する水処理装置を制御する水処理制御装置であって、降雨情報を取得する降雨情報取得部と、前記降雨情報に基づき前記下水の流入量を予測する流入下水量予測部と、前記流入下水量予測部の予測値に基づき、前記最初沈殿池からの汚泥引抜量及び／又は前記最終沈殿池からの汚泥引抜量を制御する汚泥引抜量制御部と、を備え、前記汚泥引抜量制御部は、前記反応槽に設置されるＭＬＳＳ計測部により計測される活性汚泥濃度及び前記降雨情報に基づき予測された下水の流入量に基づき、前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値を求め、汚泥濃度計により計測される前記最終沈殿池からの引抜汚泥における活性汚泥濃度及び前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値に基づき、前記最終沈殿池からの引抜汚泥量を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る水処理システムは、（１）少なくとも、被処理水である下水に含まれる固形分を沈降分離するする最初沈殿池と、前記最初沈殿池より流出する流出水の一部若しくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記反応槽より流出する流出水を活性汚泥と処理水とに沈降分離する最終沈殿池を有する水処理装置と、（２）降雨情報を取得する降雨情報取得部と、前記降雨情報に基づき前記下水の流入量を予測する流入下水量予測部と、前記流入下水量予測部の予測値に基づき前記最初沈殿池からの汚泥引抜量及び／又は前記最終沈殿池からの汚泥引抜量を制御する汚泥引抜量制御部を有する水処理制御装置と、を備え、前記水処理装置は、前記反応槽に設置されるＭＬＳＳ計測部と、前記最終沈殿池からの引抜汚泥における活性汚泥濃度を計測する汚泥濃度計を備え、前記汚泥引抜量制御部は、前記ＭＬＳＳ計測部により計測される活性汚泥濃度及び前記降雨情報に基づき予測された下水の流入量に基づき、前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値を求め、前記汚泥濃度計により計測された活性汚泥濃度及び前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値に基づき、前記最終沈殿池からの引抜汚泥量を制御することを特徴とする。
また、本発明に係る水処理システムは、（１）少なくとも、被処理水である下水に含まれる固形分を沈降分離するする最初沈殿池と、前記最初沈殿池より流出する流出水の一部若しくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記反応槽より流出する流出水を活性汚泥と処理水とに沈降分離する最終沈殿池を有する水処理装置と、（２）降雨情報を取得する降雨情報取得部と、前記降雨情報に基づき前記下水の流入量を予測する流入下水量予測部と、前記流入下水量予測部の予測値に基づき前記最初沈殿池からの汚泥引抜量及び／又は前記最終沈殿池からの汚泥引抜量を制御する汚泥引抜量制御部を有する水処理制御装置と、を備え、前記水処理装置は、前記反応槽に設置されるＭＬＳＳ計測部と、前記最終沈殿池からの引抜汚泥における活性汚泥濃度を計測する汚泥濃度計を備え、前記汚泥引抜量制御部は、前記ＭＬＳＳ計測部により計測される活性汚泥濃度及び前記降雨情報に基づき予測された下水の流入量に基づき、前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値を求め、前記汚泥濃度計により計測された活性汚泥濃度及び前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値に基づき、前記最終沈殿池からの引抜汚泥量を制御することを特徴とする。
本発明によれば、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合であっても、生物処理量を最大限確保しつつ、放流汚濁負荷を低減し得る水処理制御装置及び水処理システムを提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
図１に、本発明の一実施例に係る実施例１の水処理システムの概略全体構成図を示す。図１において、実線は配管を示し、点線は信号線を示している。本実施例に係る水処理システム１は、生活廃水又は工業用排水等の下水（被処理水）を、標準活性汚泥法において、活性汚泥を用いて有機物等を除去する水処理装置２及び、水処理制御装置３を備える。
（水処理装置２の構成）
図１に示すように、水処理装置２は、被処理水である下水の流入側より順に、最初沈殿池４、好気槽（反応槽）５及び最終沈殿池６を備える。好気槽（反応槽）５は、図１に示すように４段又は４槽直列に設けられている。なお、以下では、好気槽（反応槽）５が４槽直列に設けられる場合を一例として示すが、槽数はこれに限られるものではなく適宜設定されるものである。
図１に示すように、水処理装置２は、被処理水である下水の流入側より順に、最初沈殿池４、好気槽（反応槽）５及び最終沈殿池６を備える。好気槽（反応槽）５は、図１に示すように４段又は４槽直列に設けられている。なお、以下では、好気槽（反応槽）５が４槽直列に設けられる場合を一例として示すが、槽数はこれに限られるものではなく適宜設定されるものである。
最初沈殿池４には、例えば、図示しない沈砂池より被処理水である下水１００が流入し、最初沈殿池４内で下水（被処理水）１００に含まれる固形分が最初沈殿池汚泥１０１として重力沈降により沈降分離される。最初沈殿池汚泥１０１は、最初沈殿池汚泥ポンプ７を通じて、図示しない汚泥処理へと移送される。最初沈殿池汚泥１０１の流路に設置された最初沈殿池汚泥流量計１６は、最初沈殿池汚泥ポンプ７により最初沈殿池４から引き抜かれる最初沈殿池汚泥１０１の流量を計測する。計測された最初沈殿池汚泥１０１の流量は、信号線を介して後述する水処理制御装置３へ出力される。また、最初沈殿池４の上流側に設置される流量計１２は、最初沈殿池４へ流入する下水（被処理水）１００の流量を計測する。計測された下水１００の流量は、信号線を介して後述する水処理制御装置３へ出力される。
また、最上流側（初段）の好気槽（反応槽）５には、最初沈殿池４から流出する最初沈殿池流出水１０２と、返送汚泥１０３とが流入し、活性汚泥中の好気性従属栄養細菌による有機物酸化等が行われる。また、好気槽（反応槽）５には散気部８が設置されている。散気部８には、ブロワ９が接続され、空気が供給される。
最終沈殿池６は、上澄み液と活性汚泥とを重力沈降により沈降分離する施設である。沈降分離後の上澄み液は、処理水１０４として系外に放流される。また、沈降分離した活性汚泥１０６の一部は返送汚泥１０３として、返送ポンプ１０により好気槽（反応槽）５へと返送され、再度一連の生物処理に供される。沈降分離した活性汚泥１０６の他の一部は余剰汚泥１０５として余剰汚泥ポンプ１１により図示しない汚泥処理へと移送される。
（水処理制御装置３の構成）
図２は、図１に水処理制御装置３の機能ブロック図である。図２に示すように、水処理制御装置３は、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の流量基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３は、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
図２は、図１に水処理制御装置３の機能ブロック図である。図２に示すように、水処理制御装置３は、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の流量基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３は、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
下水流量時間変化データベース２５は、過去の実績データを格納するものであり、例えば、１日単位では時間帯に応じた下水流量、また、例えば１年単位では、季節ごとの下水流量の時間変化をそれぞれ対応付けて格納している。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
計測値取得部２４は、最初沈殿池４の上流側に設置された流量計１２により計測される下水１００の流量計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。また、計測値取得部２４は、最初沈殿池汚泥１０１の流路に設置された最初沈殿池汚泥流量計１６により計測される最初沈殿池４から引き抜かれた最初沈殿池汚泥１０１の流量計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。計測値取得部２４は、取得された下水１００の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して流入下水量予測部１５へ転送する。また、計測値取得部２４は、取得された最初沈殿池汚泥１０１の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７へ転送する。
降雨情報取得部１４は、雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。そして、降雨情報取得部１４は、取得した処理区域内の降雨量等の降雨情報を、流入下水量予測部１５へ内部バス３１を介して転送する。
降雨情報取得部１４は、雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。そして、降雨情報取得部１４は、取得した処理区域内の降雨量等の降雨情報を、流入下水量予測部１５へ内部バス３１を介して転送する。
流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）、及び降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量を予測する。流入下水量予測部１５は、予測した未来の下水１００の流量を汚泥引抜量制御部１７へ内部バス３１を介して転送する。
ここで、流入下水量予測部１５における下水１００の流量の予測方法について概説する。まず、流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）、及び下水流量時間変化データベース２５に格納される過去の実績データとしての下水１００の流量の時間変化に基づき、未来の下水１００の流量を予測する。あわせて、流入下水量予測部１５は、降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報、及び降雨量−流入水量相関データベース２６に格納される過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量との関係に基づき、未来の雨水の流入量を予測する。そして、流入下水量予測部１５は、予測した未来の下水１００流量及び未来の雨水の流入量を合算し、下水１００の流量を予測する。
ここで、流入下水量予測部１５における下水１００の流量の予測方法について概説する。まず、流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）、及び下水流量時間変化データベース２５に格納される過去の実績データとしての下水１００の流量の時間変化に基づき、未来の下水１００の流量を予測する。あわせて、流入下水量予測部１５は、降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報、及び降雨量−流入水量相関データベース２６に格納される過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量との関係に基づき、未来の雨水の流入量を予測する。そして、流入下水量予測部１５は、予測した未来の下水１００流量及び未来の雨水の流入量を合算し、下水１００の流量を予測する。
汚泥引抜量制御部１７は、内部バス３１を介して転送される流入下水量予測部１５により予測した未来の下水１００の流量に基づき、最初沈殿池汚泥１０１の流量を設定する。そして、汚泥引抜量制御部１７は、最初沈殿池汚泥流量計１６による計測値が設定値と等しくなるように、最初沈殿池汚泥ポンプ７の回転数を決定し、最初沈殿池汚泥ポンプ７の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して最初沈殿池汚泥ポンプ７へ出力することで、最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御する。すなわち、最初沈殿池４からの汚泥引抜量を制御する。
上述の、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７、及び計測値取得部２４は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
（水処理制御装置３の動作）
次に水処理制御装置３の動作、すなわち、最初沈殿池汚泥１０１の流量制御方法について説明する。
図３は、図２に示す水処理制御装置３による最初沈殿池汚泥の流量制御フロー図である。図３に示すようにステップＳ１０１では、計画水量等を参考に下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ１０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
次に水処理制御装置３の動作、すなわち、最初沈殿池汚泥１０１の流量制御方法について説明する。
図３は、図２に示す水処理制御装置３による最初沈殿池汚泥の流量制御フロー図である。図３に示すようにステップＳ１０１では、計画水量等を参考に下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ１０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
ステップＳ１０３では、流入下水量予測部１５は、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））を、上述のステップＳ１０１にて設定された下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）と比較する。比較の結果、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）以上の場合にはステップＳ１０４へ進み、所定の雨天時処理（簡易処理放流）を実施した後ステップＳ１０２へ戻る。一方、比較の結果、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）未満の場合にはステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、流入下水量予測部１５は、内部バス３１を介して計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））、及び内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を予測する。ここで、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））は、上述のように、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））及び下水流量時間変化データベース２５に格納される過去の実績データとしての下水１００の流量の時間変化に基づき求められる未来の下水１００の流量と、降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報及び降雨量−流入水量相関データベース２６に格納される過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量との関係に基づき求められる未来の雨水の流入量と、を合算した値である。なお、ここで未来とは、現時刻での降雨による影響を受けた下水１００が下水処理場に到達する時刻のことを意味する。
次にステップＳ１０６では、汚泥引抜量制御部１７は、内部バス３１を介して流入下水量予測部１５から転送される予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）と比較する。比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）以下の場合にはステップＳ１０７へ進み、通常の処理を実施した後ステップＳ１０２へ戻る。一方、比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を超過する場合にはステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、汚泥引抜量制御部１７は、以下の式（１）を用いて、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に比例して最初沈殿池汚泥１０１の流量（ＱＰ（ｔ＋Δｔ））を設定する。
次に、ステップＳ１０９では、汚泥引抜量制御部１７は、最初沈殿池汚泥流量計１６による計測値が設定値（ＱＰ（ｔ＋Δｔ））と等しくなるように、最初沈殿池汚泥ポンプ７の回転数を決定し、最初沈殿池汚泥ポンプ７の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して最初沈殿池汚泥ポンプ７へ出力し、ステップＳ１０２へ戻る。
一般的に最初沈殿池汚泥１０１の流量は一定値運転か、下水１００の流量計測値に比例する。これに対し、本実施例では、現在の値よりも大きい未来の下水１００の流量に応じて、最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御する。そのため、通常の運転に比べてより多くの最初沈殿池汚泥１０１を最初沈殿池４から引き抜くことができる。これにより、最初沈殿池４における最初沈殿池汚泥１０１の存在量を低減して固液分離性能を確保し、簡易処理放流時の懸濁物質の放流負荷の低減、及び消毒効果の確保を図ることができる。
なお、本実施例では、標準活性汚泥法を導入している水処理装置２を想定したが、例えば嫌気好気活性汚泥法や循環式硝化脱窒法など、最初沈殿池及び最終沈殿池を備え、活性汚泥を用いた処理方式であれば、同様に適用可能である。
また、本実施例では、流量計１２を最初沈殿池４の上流側に設置する構成としたがこれに限られるものではない。例えば、最初沈殿池４から好気槽（反応槽）５までの間に流量計１２を設置する構成としても良い。
本実施例では、汚泥引抜量制御部１７は最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御したが、返送汚泥１０３の流量や余剰汚泥１０５の流量を制御しても良い。その際は、返送ポンプ１０や余剰汚泥ポンプ１１の回転数を制御する。また、汚泥引抜量制御部１７が、最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御すると共に、返送汚泥１０３の流量や余剰汚泥１０５の流量を制御する構成としても良い。
なお、本実施例では、汚泥引抜量制御部１７は、未来の下水１００の流量に比例するように最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御したが、未来の下水１００の流量増加が予測される際に、通常の運転よりも最初沈殿池汚泥１０１の流量が大きくなるような関数であれば良い。また、後段の図示しない汚泥処理への影響を考慮し、最初沈殿池汚泥１０１の流量上限値を設定しても良い。
また、本実施例では、流量計１２を最初沈殿池４の上流側に設置する構成としたがこれに限られるものではない。例えば、最初沈殿池４から好気槽（反応槽）５までの間に流量計１２を設置する構成としても良い。
本実施例では、汚泥引抜量制御部１７は最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御したが、返送汚泥１０３の流量や余剰汚泥１０５の流量を制御しても良い。その際は、返送ポンプ１０や余剰汚泥ポンプ１１の回転数を制御する。また、汚泥引抜量制御部１７が、最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御すると共に、返送汚泥１０３の流量や余剰汚泥１０５の流量を制御する構成としても良い。
なお、本実施例では、汚泥引抜量制御部１７は、未来の下水１００の流量に比例するように最初沈殿池汚泥１０１の流量を制御したが、未来の下水１００の流量増加が予測される際に、通常の運転よりも最初沈殿池汚泥１０１の流量が大きくなるような関数であれば良い。また、後段の図示しない汚泥処理への影響を考慮し、最初沈殿池汚泥１０１の流量上限値を設定しても良い。
次に、図１に示した水処理システム１の変形例について説明する。図４は、図１に示す水処理システム１の変形例の概略全体構成図である。上述の実施例１では、未来の下水１００の流量予測値が流量基準値を超過した際に、最初沈殿池汚泥１０１の流量を通常よりも大きくなるように最初沈殿池汚泥ポンプ７の回転数を制御した。一方で、最初沈殿池汚泥１０１を含め、返送汚泥１０３や余剰汚泥１０５の非定常な運転は、生物処理や汚泥処理にも影響を及ぼすため、必要最低限にとどめた方が望ましい。そこで、図４に示すように実施例１の変形例である水処理システム１ａでは、下水１００の有機物濃度を計測するＵＶ計１８を流入水質推定部として設置し、例えば、ファーストフラッシュなど特に負荷が高い下水の流入が見込まれる場合にのみ、最初沈殿池４または最終沈殿池６からの汚泥引抜量を増加させるように制御する。
図４では、上述の実施例１と同様の構成要素に同一の符号を付し、以下では実施例１と重複する説明を省略する。図４に示すように、ＵＶ計１８は、最初沈殿池４の上流側に設置され、下水１００の水質を計測する。計測された下水１００の水質は信号線を介して水処理制御装置３ａへ出力される。流量計１２は、最初沈殿池４へ流入する下水（被処理水）１００の流量を計測する。計測された下水１００の流量は、信号線を介して後述する水処理制御装置３ａへ出力される。返送汚泥流量計１９は、返送汚泥１０３の流路に設置され、返送汚泥１０３の流量を計測する。計測された返送汚泥１０３の流量は信号線を介して水処理制御装置３ａへ出力される。
（水処理制御装置３ａの構成）
図５は、図４に示す水処理制御装置３ａの機能ブロック図である。図５に示すように、水処理制御装置３ａは、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７ａ、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の負荷基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３ａは、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
図５は、図４に示す水処理制御装置３ａの機能ブロック図である。図５に示すように、水処理制御装置３ａは、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７ａ、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の負荷基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３ａは、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
下水流量時間変化データベース２５は、過去の実績データを格納するものであり、例えば、１日単位では時間帯応じた下水流量、また、例えば１年単位では、季節ごとの下水流量の時間変化をそれぞれ対応付けて格納している。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
計測値取得部２４は、最初沈殿池４の上流側に設置された流量計１２及びＵＶ計１８により計測される下水１００の流量計測値及び水質である汚濁物質の濃度の計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。また、計測値取得部２４は返送汚泥１０３の流路に設置された返送汚泥流量計１９により計測される返送汚泥１０３の流量計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。計測値取得部２４は、取得された下水１００の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して流入下水量予測部１５へ転送する。また、計測値取得部２４は、取得された下水１００の水質である汚濁物質の濃度の計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して流入下水量予測部１５へ転送する。更に、計測値取得部２４は、取得された返送汚泥１０３の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ａへ転送する。
降雨情報取得部１４は、雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。そして、降雨情報取得部１４は、取得した処理区域内の降雨量等の降雨情報を、流入下水量予測部１５へ内部バス３１を介して転送する。
流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）、及び降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量を予測する。流入下水量予測部１５は、予測した未来の下水１００の流量を汚泥引抜量制御部１７ａへ内部バス３１を介して転送する。また、負荷、流量、及び水質は、負荷＝流量×水質の関係にある。流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）に、水質である汚濁物質の濃度の計測値を乗ずることで、下水１００の汚濁物質の流入負荷を算出すると共に、未来の下水１００の汚濁物質の濃度を予測する。更には、流入下水量予測部１５は、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷を予測する。流入下水量予測部１５により予測された未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷は、内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ａへ転送される。
汚泥引抜量制御部１７ａは、内部バス３１を介して転送される流入下水量予測部１５により予測した未来の下水１００の流量及び未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷に基づき、返送汚泥１０３の流量を設定する。そして、汚泥引抜量制御部１７ａは、返送汚泥流量計１９による計測値が設定値と等しくなるように、返送ポンプ１０の回転数を決定し、返送ポンプ１０の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して返送ポンプ１０へ出力することで、返送汚泥１０３の流量を制御する。
（水処理制御装置３ａの動作）
次に、水処理制御装置３ａの動作、すなわち返送汚泥１０３の流量制御方法について説明する。
図６は、図５に示す水処理制御装置３ａによる返送汚泥の制御フロー図である。図６に示すように、ステップＳ２０１では、計画水量等を参考に下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ２０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））及びＵＶ計１８による下水１００の汚濁物質の濃度の計測値（Ｃｉｎ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
次に、水処理制御装置３ａの動作、すなわち返送汚泥１０３の流量制御方法について説明する。
図６は、図５に示す水処理制御装置３ａによる返送汚泥の制御フロー図である。図６に示すように、ステップＳ２０１では、計画水量等を参考に下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ２０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））及びＵＶ計１８による下水１００の汚濁物質の濃度の計測値（Ｃｉｎ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
ステップＳ２０３では、流入下水量予測部１５は、取得した下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））に、ＵＶ計１８の汚濁物質の濃度の計測値である水質（Ｃｉｎ（ｔ））を乗ずることで、下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））を算出する。
ステップＳ２０４では、流入下水量予測部１５は、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））を、上述のステップＳ２０１にて設定された下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）と比較する。比較の結果、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）以上の場合にはステップＳ２０５へ進み、所定の雨天時処理（簡易処理放流）を実施した後ステップＳ２０２へ戻る。一方、比較の結果、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）未満の場合にはステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０４では、流入下水量予測部１５は、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））を、上述のステップＳ２０１にて設定された下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）と比較する。比較の結果、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）以上の場合にはステップＳ２０５へ進み、所定の雨天時処理（簡易処理放流）を実施した後ステップＳ２０２へ戻る。一方、比較の結果、下水１００の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）未満の場合にはステップＳ２０６へ進む。
ステップＳ２０６では、流入下水量予測部１５は、内部バス３１を介して計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））、及び内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））及び汚濁物質の濃度である水質（Ｃｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を予測する。
ステップＳ２０７では、流入下水量予測部１５は、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を予測する。具体的には、ステップＳ２０６で得られた未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に、未来の下水１００の汚濁物質の濃度である水質（Ｃｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を乗ずることで、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を算出する。そして、得られた未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））は、内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ａへ転送される。
ステップＳ２０７では、流入下水量予測部１５は、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を予測する。具体的には、ステップＳ２０６で得られた未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に、未来の下水１００の汚濁物質の濃度である水質（Ｃｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を乗ずることで、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を算出する。そして、得られた未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））は、内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ａへ転送される。
次にステップＳ２０８では、汚泥引抜量制御部１７ａは、内部バス３１を介して流入下水量予測部１５から転送される予測された未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）と比較する。比較の結果、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）以下の場合にはステップＳ２０９へ進み、通常の処理を実施した後ステップＳ２０２へ戻る。一方、比較の結果、未来の下水１００の汚濁物質の流入負荷（Ｌｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の負荷基準値（Ｌｉｎ_ｕｐ）を超過する場合にはステップＳ２１０へ進む。
ステップＳ２１０では、汚泥引抜量制御部１７ａは、以下の式（２）を用いて、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に比例して返送汚泥１０３の流量（Ｑｒ（ｔ＋Δｔ））を設定する。
ステップＳ２１０では、汚泥引抜量制御部１７ａは、以下の式（２）を用いて、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に比例して返送汚泥１０３の流量（Ｑｒ（ｔ＋Δｔ））を設定する。
次に、ステップＳ２１１では、汚泥引抜量制御部１７ａは、返送汚泥流量計１９による計測値が設定値（Ｑｒ（ｔ＋Δｔ））と等しくなるように、返送ポンプ１０の回転数を決定し、返送ポンプ１０の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して返送ポンプ１０へ出力し、ステップＳ２０２へ戻る。
一般的に返送汚泥１０３の流量は一定値運転か、下水１００の流量計測値に比例する。これに対し、実施例１の変形例に係る水処理制御装置３ａでは、現在の流量より多い未来の下水１００の流量に応じて、返送汚泥１０３の流量を制御する。そのため、通常の運転に比べてより多くの返送汚泥１０３を最終沈殿池６から好気槽（反応槽）５に移送することができる。これにより、一時的ではあるが、最終沈殿池６における活性汚泥の存在量を低減すると共に、好気槽（反応槽）５、特に上流側の好気槽（反応槽）５での活性汚泥濃度を高めることができる。これにより、処理水１０４への活性汚泥の流出リスクを低減すると共に、生物処理能力を高めることができる。
また、特に負荷の高い下水の流入が見込まれる場合にのみ、最初沈殿池４及び／又は最終沈殿池６からの汚泥引抜量を増加するように制御でき、生物処理や汚泥処理への影響を最低限にとどめることができる。
また、特に負荷の高い下水の流入が見込まれる場合にのみ、最初沈殿池４及び／又は最終沈殿池６からの汚泥引抜量を増加するように制御でき、生物処理や汚泥処理への影響を最低限にとどめることができる。
なお、実施例１の変形例では、流入水質推定部としてＵＶ計１８を用いたが、例えばＣＯＤ計など有機物濃度を推定・計測できるものであれば良い。また、晴天時や雨天時の下水１００の水質変動を格納したデータベースを活用しても良い。また、実施例１の変形例では、汚濁物質として有機物としたが、窒素やリンなどでも翼、例えば流入水質推定部としてアンモニア計を用いても良い。
なお、実施例１の変形例に係る水処理制御装置３ａでは、汚泥引抜量制御部１７ａは、未来の下水１００の流量に比例するように返送汚泥１０３の流量を制御したが、未来の下水１００の流量増加が予測される際に、通常の運転よりも返送汚泥１０３の流量が大きくなるような関数であれば良い。また、実施例１の変形例に係る水処理制御装置３ａでは、式（２）に基づき返送汚泥１０３の流量を制御したが、好気槽（反応槽）５の活性汚泥濃度の適正範囲を設定し、最初沈殿池流出水１０２と返送汚泥１０３との混合後の活性汚泥濃度が設定した適正範囲内となるように、最初沈殿池流出水１０２の流量と、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度とから返送汚泥１０３の流量の上下限を設定しても良い。
なお、実施例１の変形例に係る水処理制御装置３ａでは、汚泥引抜量制御部１７ａは、未来の下水１００の流量に比例するように返送汚泥１０３の流量を制御したが、未来の下水１００の流量増加が予測される際に、通常の運転よりも返送汚泥１０３の流量が大きくなるような関数であれば良い。また、実施例１の変形例に係る水処理制御装置３ａでは、式（２）に基づき返送汚泥１０３の流量を制御したが、好気槽（反応槽）５の活性汚泥濃度の適正範囲を設定し、最初沈殿池流出水１０２と返送汚泥１０３との混合後の活性汚泥濃度が設定した適正範囲内となるように、最初沈殿池流出水１０２の流量と、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度とから返送汚泥１０３の流量の上下限を設定しても良い。
以上のとおり本実施例によれば、下水（被処理水）の流入流量が急激に増加するような場合であっても、生物処理量を最大限確保しつつ、放流汚濁負荷を低減し得る水処理制御装置及び水処理システムを提供することが可能となる。
また、本実施例よれば、降雨情報などを用いて下水（被処理水）の流入量の増加を予測し、先行して沈殿池からの汚泥引抜量を制御することで、通常の運転に比べてより多くの最初沈殿池汚泥を最初沈殿池から引き抜くことができる。これにより、最初沈殿池における最初沈殿池汚泥の存在量を低減して固液分離性能を確保し、簡易処理放流時の懸濁物質の放流負荷の低減、及び消毒効果の確保を図ることができる。
また、本実施例によれば、降雨情報などを用いて下水（被処理水）の流入量の増加を予測し、先行して返送汚泥の流量を制御することで、通常の運転に比べてより多くの返送汚泥を最終沈殿池から好気槽（反応槽）に移送することができる。これにより、一時的ではあるが、最終沈殿池における活性汚泥の存在量を低減すると共に、好気槽（反応槽）、特に上流側の好気槽（反応槽）での活性汚泥濃度を高めることができる。これにより、処理水への活性汚泥の流出リスクを低減すると共に、生物処理能力を高めることができる。
また、本実施例よれば、降雨情報などを用いて下水（被処理水）の流入量の増加を予測し、先行して沈殿池からの汚泥引抜量を制御することで、通常の運転に比べてより多くの最初沈殿池汚泥を最初沈殿池から引き抜くことができる。これにより、最初沈殿池における最初沈殿池汚泥の存在量を低減して固液分離性能を確保し、簡易処理放流時の懸濁物質の放流負荷の低減、及び消毒効果の確保を図ることができる。
また、本実施例によれば、降雨情報などを用いて下水（被処理水）の流入量の増加を予測し、先行して返送汚泥の流量を制御することで、通常の運転に比べてより多くの返送汚泥を最終沈殿池から好気槽（反応槽）に移送することができる。これにより、一時的ではあるが、最終沈殿池における活性汚泥の存在量を低減すると共に、好気槽（反応槽）、特に上流側の好気槽（反応槽）での活性汚泥濃度を高めることができる。これにより、処理水への活性汚泥の流出リスクを低減すると共に、生物処理能力を高めることができる。
図７は、本発明の他の実施例に係る実施例２の水処理システムの概略全体構成図であり、図８は、図７に示す水処理制御装置の機能ブロック図である。上述の実施例１では、水処理制御装置３が、降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量を予測し、最初沈殿池汚泥１０１、及び／又は返送汚泥１０３、余剰汚泥１０５の流量を制御する構成とした。これに対し本実施例では、実施例１の構成に加え、好気槽（反応槽）５内及び返送汚泥１０３（余剰汚泥１０５）の活性汚泥濃度の計測値に基づき最終沈殿池６からの汚泥引抜流量を制御し、雨天時による流入量増加に先行して最終沈殿池６における活性汚泥の存在量を確実に低減させる構成とした点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では一部実施例１と重複する説明を省略する。
図７に示すように、本実施例に係る水処理制御装置３ｂは、余剰汚泥ポンプ１１の回転数を制御することにより、余剰汚泥１０５の流量を制御する。
ＭＬＳＳ計２０は、ＭＬＳＳ計測部として好気槽（反応槽）５内の下流側、換言すれば、最終段の好気槽（反応槽）５内に設置され、好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度を計測する。計測された好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度は、信号線を介して後述する水処理制御装置３ｂへ出力される。返送汚泥濃度計２１は、引抜汚泥濃度推定部として最終沈殿池６から好気槽（反応槽）５までの流路に設置され、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度を計測する。計測された返送汚泥１０３の活性汚泥濃度は、信号線を介して水処理制御装置３ｂへ出力される。なお、余剰汚泥１０５の活性汚泥濃度は、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度と同等とする。すなわち、返送汚泥１０３と余剰汚泥１０５とでは、活性汚泥濃度は等しく流量のみが異なる。
余剰汚泥流量計２２は、余剰汚泥１０５の流路に設置され、余剰汚泥１０５の流量を計測する。計測された余剰汚泥１０５の流量は、信号線を介して水処理制御装置３ｂへ出力される。
ＭＬＳＳ計２０は、ＭＬＳＳ計測部として好気槽（反応槽）５内の下流側、換言すれば、最終段の好気槽（反応槽）５内に設置され、好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度を計測する。計測された好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度は、信号線を介して後述する水処理制御装置３ｂへ出力される。返送汚泥濃度計２１は、引抜汚泥濃度推定部として最終沈殿池６から好気槽（反応槽）５までの流路に設置され、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度を計測する。計測された返送汚泥１０３の活性汚泥濃度は、信号線を介して水処理制御装置３ｂへ出力される。なお、余剰汚泥１０５の活性汚泥濃度は、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度と同等とする。すなわち、返送汚泥１０３と余剰汚泥１０５とでは、活性汚泥濃度は等しく流量のみが異なる。
余剰汚泥流量計２２は、余剰汚泥１０５の流路に設置され、余剰汚泥１０５の流量を計測する。計測された余剰汚泥１０５の流量は、信号線を介して水処理制御装置３ｂへ出力される。
（水処理制御装置３ｂの構成）
図８に示すように、水処理制御装置３ｂは、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７ａ、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の流量基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３ｂは、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
図８に示すように、水処理制御装置３ｂは、降雨情報取得部１４、流入下水量予測部１５、汚泥引抜量制御部１７ａ、通信Ｉ／Ｆ２３、計測値取得部２４、下水流量時間変化データベース２５、降雨量−流入水量相関データベース２６、入力Ｉ／Ｆ２７、及び出力Ｉ／Ｆ２８を備え、これらは相互に内部バス３１を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ２７は入力部２９に接続され、入力部２９を介して入力される下水１００の流量基準値等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ２８は表示部３０に接続され、表示部３０は画面上に例えば、各種設定値或いは処理区域内の降雨情報等必要に応じて所望の情報を画面上に表示する。なお、水処理制御装置３ｂは、図示しないが、好気槽（反応槽）５へ散気部８を介して供給される曝気風量を制御するため、ブロワ９を制制御する機能も有している。
下水流量時間変化データベース２５は、過去の実績データを格納するものであり、例えば、１日単位では時間帯応じた下水流量、また、例えば１年単位では、季節ごとの下水流量の時間変化をそれぞれ対応付けて格納している。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
また、降雨量−流入水量相関データベース２６は、過去に雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報と下水の流入水量とを対応付けて格納している。なお、雨量計１３に代えて雨量レーダを用いても良い。
計測値取得部２４は、最初沈殿池４の上流側に設置された流量計１２により計測される下水１００の流量計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。また、計測値取得部２４は、最終段の好気槽（反応槽）５内に設置されたＭＬＳＳ計２０により計測される好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。更に、計測値取得部２４は、返送汚泥１０３の流路に設置された返送汚泥流量計１９及び返送汚泥濃度計２１により計測される返送汚泥１０３の流量計測値及び活性汚泥濃度を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。また、計測値取得部２４は、余剰汚泥１０５の流路に設置された余剰汚泥流量計２２により計測される余剰汚泥１０５の流量計測値を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。
計測値取得部２４は、取得された下水１００の流量計測値、に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して流入下水量予測部１５へ転送する。また、計測値取得部２４は、取得された好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度、返送汚泥１０３の流量計測値、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度、及び余剰汚泥１０５の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ｂへ転送する。
計測値取得部２４は、取得された下水１００の流量計測値、に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して流入下水量予測部１５へ転送する。また、計測値取得部２４は、取得された好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度、返送汚泥１０３の流量計測値、返送汚泥１０３の活性汚泥濃度、及び余剰汚泥１０５の流量計測値に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス３１を介して汚泥引抜量制御部１７ｂへ転送する。
降雨情報取得部１４は、雨量計１３により計測された処理区域内の降雨量等の降雨情報を、通信Ｉ／Ｆ２３及び内部バス３１を介して取得する。そして、降雨情報取得部１４は、取得した処理区域内の降雨量等の降雨情報を、流入下水量予測部１５へ内部バス３１を介して転送する。
流入下水量予測部１５は、計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（計測された下水１００の流量）、及び降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量を予測する。流入下水量予測部１５は、予測した未来の下水１００の流量を汚泥引抜量制御部１７ａへ内部バス３１を介して転送する。
汚泥引抜量制御部１７ｂは、計測値取得部２４から転送された好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度及び返送汚泥１０３の活性汚泥濃度と、内部バス３１を介して転送される流入下水量予測部１５により予測した未来の下水１００の流量とに基づき、余剰汚泥１０５の流量を設定する。そして、汚泥引抜量制御部１７ｂは、余剰汚泥流量計２２による計測値が設定値と等しくなるように、余剰汚泥ポンプ１１の回転数を決定し、余剰汚泥ポンプ１１の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して余剰汚泥ポンプ１１へ出力することで、余剰汚泥１０５の流量を制御する。
（水処理制御装置３ｂの動作）
次に、水処理制御装置３ｂの動作、すなわち余剰汚泥１０５の流量制御方法について説明する。
図９は、図８に示す水処理制御装置３ｂによる余剰汚泥の流量制御フロー図である。図９に示すようにステップＳ３０１では、計画水量等を参考に下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ３０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））及びＭＬＳＳ計２０による好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度（Ｘ（ｔ））並びに返送汚泥濃度計２１による返送汚泥１０３（余剰汚泥１０５）の活性汚泥濃度（Ｘｒ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
次に、水処理制御装置３ｂの動作、すなわち余剰汚泥１０５の流量制御方法について説明する。
図９は、図８に示す水処理制御装置３ｂによる余剰汚泥の流量制御フロー図である。図９に示すようにステップＳ３０１では、計画水量等を参考に下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を、入力部２９を介して設定する。
次に、ステップＳ３０２では、流入下水量予測部１５は、流量計１２による下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））及びＭＬＳＳ計２０による好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度（Ｘ（ｔ））並びに返送汚泥濃度計２１による返送汚泥１０３（余剰汚泥１０５）の活性汚泥濃度（Ｘｒ（ｔ））を、内部バス３１を介して計測値取得部２４から取得すると共に、処理区域内の降雨量などの降雨情報を、内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から取得する。
ステップＳ３０３では、流入下水量予測部１５は、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））を、上述のステップＳ３０１にて設定された下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）と比較する。比較の結果、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）以上の場合にはステップＳ３０４へ進み、所定の雨天時処理（簡易処理放流）を実施した後ステップＳ３０２へ戻る。一方、比較の結果、下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）未満の場合にはステップＳ３０５へ進む。
ステップＳ３０５では、流入下水量予測部１５は、内部バス３１を介して計測値取得部２４から転送された下水１００の流量計測値（Ｑｉｎ（ｔ））、及び内部バス３１を介して降雨情報取得部１４から転送された処理区域内の降雨量等の降雨情報に基づき、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を予測する。
次にステップＳ３０６では、汚泥引抜量制御部１７ｂは、内部バス３１を介して流入下水量予測部１５から転送される予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）と比較する。比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）以下の場合にはステップＳ３０７へ進み、通常の処理を実施した後ステップＳ３０２へ戻る。一方、比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を超過する場合にはステップＳ３０８へ進む。
次にステップＳ３０６では、汚泥引抜量制御部１７ｂは、内部バス３１を介して流入下水量予測部１５から転送される予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））を下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）と比較する。比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）以下の場合にはステップＳ３０７へ進み、通常の処理を実施した後ステップＳ３０２へ戻る。一方、比較の結果、予測された未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））が下水１００の流量基準値（Ｑｉｎ＿ｕｐ）を超過する場合にはステップＳ３０８へ進む。
ステップＳ３０８では、汚泥引抜量制御部１７ｂは、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））、及びＭＬＳＳ計２０による好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度（Ｘ（ｔ））並びに返送汚泥濃度計２１による返送汚泥１０３（余剰汚泥１０５）の活性汚泥濃度（Ｘｒ（ｔ））に基づき、余剰汚泥１０５の流量（Ｑｅ（ｔ＋Δｔ））を設定する。例えば、未来の最終沈殿池６への活性汚泥流入量は、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））とＭＬＳＳ計２０による好気槽（反応槽）５内の活性汚泥濃度（Ｘ（ｔ））との積で表される。この未来の最終沈殿池６への活性汚泥流入量と、最終沈殿池６からの汚泥引抜量とが等しくなるとした場合、以下の式（３）の関係が成り立つ。
式（３）から余剰汚泥１０５の流量（Ｑｅ（ｔ＋Δｔ））を導出すると式（４）の関係が成り立つ。
また、返送汚泥１０３の流量予測値（Ｑｒ（ｔ＋ｎ・Δｔ））は、未来の下水１００の流量（Ｑｉｎ（ｔ＋ｎ・Δｔ））に比例することから以下の式（５）が成り立つ。
よって、汚泥引抜量制御部１７ｂは、式（４）及び式（５）を用いて、未来の最終沈殿池６への活性汚泥流入量と、最終沈殿池６からの汚泥引抜量とが等しくなるよう余剰汚泥１０５の流量（Ｑｅ（ｔ＋Δｔ））を算出する。
次に、ステップＳ３０９では、汚泥引抜量制御部１７ｂは、余剰汚泥流量計２２による計測値が設定値（Ｑｅ（ｔ＋Δｔ））と等しくなるように、余剰汚泥ポンプ１１の回転数を決定し、余剰汚泥ポンプ１１の回転数指令を、内部バス３１及び出力Ｉ／Ｆ２８を介して余剰汚泥ポンプ１１へ出力し、ステップＳ３０２へ戻る。
一般的に余剰汚泥１０５は一定間隔で、一定量引き抜かれることが多い。これに対し、本実施例では、ＭＬＳＳ計２０及び返送汚泥濃度計２１の設置により、雨天時の下水１００の流量増加時における最終沈殿池６への活性汚泥の流入量よりも多くの活性汚泥を最終沈殿池６から引き抜くことができる。これにより、処理水１０４への活性汚泥の流出リスクを確実に低減できる。
なお、本実施例では、返送汚泥濃度計２１を設置したが、例えば、好気槽（反応槽）５への流入下水量と、返送汚泥１０３の流量と、好気槽（反応槽）５の活性汚泥濃度とから返送汚泥１０３の活性汚泥濃度を推定する構成としても良い。
なお、本実施例では、式（４）に基づき余剰汚泥１０５の流量を制御したが、必要以上の余剰汚泥１０５の引き抜は、水処理装置２ｂにおける活性汚泥の存在量の低減、生物処理能力の著しい低下につながる恐れがある。そこで、余剰汚泥１０５の引抜量の上限を設定し、その設定値に基づき余剰汚泥１０５の流量を制御する構成としても良い。
なお、本実施例では、式（４）に基づき余剰汚泥１０５の流量を制御したが、必要以上の余剰汚泥１０５の引き抜は、水処理装置２ｂにおける活性汚泥の存在量の低減、生物処理能力の著しい低下につながる恐れがある。そこで、余剰汚泥１０５の引抜量の上限を設定し、その設定値に基づき余剰汚泥１０５の流量を制御する構成としても良い。
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、雨天時の下水の流量増加時における最終沈殿池への活性汚泥の流入量よりも多くの活性汚泥を最終沈殿池から引き抜くことがで、処理水への活性汚泥の流出リスクを確実に低減することが可能となる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
１，１ａ，１ｂ…水処理システム
２，２ａ，２ｂ…水処理装置
３，３ａ，３ｂ…水処理制御装置
４…最初沈殿池
５…好気槽（反応槽）
６…最終沈殿池
７…最初沈殿池汚泥ポンプ
８…散気部
９…ブロワ
１０…返送ポンプ
１１…余剰汚泥ポンプ
１２…流量計
１３…雨量計
１４…降雨情報取得部
１５…流入下水量予測部
１６…最初沈殿池汚泥流量計
１７，１７ａ，１７ｂ…汚泥引抜量制御部
１８…ＵＶ計
１９…返送汚泥流量計
２０…ＭＬＳＳ計
２１…返送汚泥濃度計
２２…余剰汚泥流量計
２３…通信Ｉ／Ｆ
２４…計測値取得部
２５…下水流量時間変化データベース
２６…降雨量−流入水量相関データベース
２７…入力Ｉ／Ｆ
２８…出力Ｉ／Ｆ
２９…入力部
３０…表示部
３１…内部バス
１００…下水
１０１…最初沈殿池汚泥
１０２…最初沈殿池流出水
１０３…返送汚泥
１０４…処理水
１０５…余剰汚泥
１０６…沈降分離した活性汚泥
２，２ａ，２ｂ…水処理装置
３，３ａ，３ｂ…水処理制御装置
４…最初沈殿池
５…好気槽（反応槽）
６…最終沈殿池
７…最初沈殿池汚泥ポンプ
８…散気部
９…ブロワ
１０…返送ポンプ
１１…余剰汚泥ポンプ
１２…流量計
１３…雨量計
１４…降雨情報取得部
１５…流入下水量予測部
１６…最初沈殿池汚泥流量計
１７，１７ａ，１７ｂ…汚泥引抜量制御部
１８…ＵＶ計
１９…返送汚泥流量計
２０…ＭＬＳＳ計
２１…返送汚泥濃度計
２２…余剰汚泥流量計
２３…通信Ｉ／Ｆ
２４…計測値取得部
２５…下水流量時間変化データベース
２６…降雨量−流入水量相関データベース
２７…入力Ｉ／Ｆ
２８…出力Ｉ／Ｆ
２９…入力部
３０…表示部
３１…内部バス
１００…下水
１０１…最初沈殿池汚泥
１０２…最初沈殿池流出水
１０３…返送汚泥
１０４…処理水
１０５…余剰汚泥
１０６…沈降分離した活性汚泥
Claims (4)
- 少なくとも、被処理水である下水に含まれる固形分を沈降分離するする最初沈殿池と、前記最初沈殿池より流出する流出水の一部若しくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記反応槽より流出する流出水を活性汚泥と処理水とに沈降分離する最終沈殿池と、を有する水処理装置を制御する水処理制御装置であって、
降雨情報を取得する降雨情報取得部と、
前記降雨情報に基づき前記下水の流入量を予測する流入下水量予測部と、
前記流入下水量予測部の予測値に基づき、前記最初沈殿池からの汚泥引抜量及び／又は前記最終沈殿池からの汚泥引抜量を制御する汚泥引抜量制御部と、を備え、
前記汚泥引抜量制御部は、前記反応槽に設置されるＭＬＳＳ計測部により計測される活性汚泥濃度及び前記降雨情報に基づき予測された下水の流入量に基づき、前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値を求め、
汚泥濃度計により計測される前記最終沈殿池からの引抜汚泥における活性汚泥濃度及び前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値に基づき、前記最終沈殿池からの引抜汚泥量を制御することを特徴とする水処理制御装置。 - 請求項１に記載の水処理制御装置において、
前記最終沈殿池からの引抜汚泥は、余剰汚泥及び／又は前記最終沈殿池から前記反応槽へ返送される返送汚泥であることを特徴とする水処理制御装置。 - 少なくとも、被処理水である下水に含まれる固形分を沈降分離するする最初沈殿池と、
前記最初沈殿池より流出する流出水の一部若しくは全てを活性汚泥により処理する反応槽と、前記反応槽より流出する流出水を活性汚泥と処理水とに沈降分離する最終沈殿池を有する水処理装置と、
降雨情報を取得する降雨情報取得部と、前記降雨情報に基づき前記下水の流入量を予測する流入下水量予測部と、前記流入下水量予測部の予測値に基づき前記最初沈殿池からの汚泥引抜量及び／又は前記最終沈殿池からの汚泥引抜量を制御する汚泥引抜量制御部を有する水処理制御装置と、を備え、
前記水処理装置は、前記反応槽に設置されるＭＬＳＳ計測部と、前記最終沈殿池からの引抜汚泥における活性汚泥濃度を計測する汚泥濃度計を備え、
前記汚泥引抜量制御部は、
前記ＭＬＳＳ計測部により計測される活性汚泥濃度及び前記降雨情報に基づき予測された下水の流入量に基づき、前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値を求め、
前記汚泥濃度計により計測された活性汚泥濃度及び前記最終沈殿池への活性汚泥の流入量の予測値に基づき、前記最終沈殿池からの引抜汚泥量を制御することを特徴とする水処理システム。 - 請求項３に記載の水処理システムにおいて、
前記最終沈殿池からの引抜汚泥は、余剰汚泥及び／又は前記最終沈殿池から前記反応槽へ返送される返送汚泥であることを特徴とする水処理システム。
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