曝気槽の監視方法
【課題】判断の基準となる内生呼吸の酸素消費速度を、汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態の酸素消費速度として表示することにより、排水処理施設の管理者が曝気槽の処理状態、負荷状態、及び汚泥の活性状態の変化等を視覚的に把握できる曝気槽の監視方法を実現することを目的とする。
【解決手段】曝気槽２内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液のＲｒを測定し、曝気槽２内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定したＲｒ分布と汚泥の内生呼吸のＲｒを比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示する曝気槽の監視方法。
【解決手段】曝気槽２内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液のＲｒを測定し、曝気槽２内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定したＲｒ分布と汚泥の内生呼吸のＲｒを比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示する曝気槽の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理施設において、下水道や工場などから排出される有機物を含んだ被処理水である排水を微生物によって酸化分解処理する主要処理工程である曝気槽の監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場や工場・事業所等での有機性排水処理は、微生物を使った活性汚泥法によりなされている。
【０００３】
活性汚泥法は、活性汚泥中の好気性微生物（細菌、原生動物など）が排水中の有機物を代謝作用によって二酸化炭素と水に分解するものであり、処理効率が高く、経済的な排水の処理方法として広く普及している。しかし、汚泥中の微生物は様々な要因により有機物の分解特性が変化するため、連続的かつ安定的に排水処理を行うには適正な運転管理を行う必要がある。
【０００４】
排水処理における管理対象項目としては、溶存酸素濃度（以下、ＤＯと省略）、ｐＨ、酸化還元電位（以下、ＯＲＰと省略）、汚泥濃度（以下、ＭＬＳＳと省略）が代表的であり、これら以外に、水温、流入水量、汚泥容量なども測定され。管理者はこれら複数の計測項目の変化を監視しながら排水処理が適正となるよう曝気風量やＭＬＳＳ、流入負荷量、薬剤注入量などを調整し曝気槽を運転管理している。
【０００５】
ところで、近年は企業や国・地方自治体等の社会的責任がクローズアップされてきており、排水処理においてもコスト削減のみならず、環境負荷低減のさらなる追及が求められている。例えば、公共下水処理分野では同時に測定した複数の管理対象項目に基づいて、最適な運転条件を数学モデルの数値計算によって推定し、曝気槽を自動管理する高度な計測制御技術や、ＡＤＳＬや光ファイバー等の高速ブロードバンドサービスの普及によって、遠隔地の処理場を一箇所で集中管理する遠方監視技術の導入が進みつつある。しかし、このような計測制御・監視技術が食品工場等の事業系排水処理分野に適用されている例は少ない。その理由は次の３点である。
・事業系排水処理施設では高度な技術を導入する為のコストが捻出できない。
・公共下水処理に比べ工場の操業状況により流入負荷の変動が大きく、計測制御技術の適 用が技術的に困難。
・事業系排水処理施設の管理者は工場の操業状況や季節変動の影響など、長年培ってきた 経験と勘があり、装置による自動運転に対して心理的な抵抗がある。
【０００６】
従って、事業系の中・大規模排水処理施設では、ほとんどの処理場において管理者を常時配置し、有人で運転管理が行われている。しかし、近年の少子高齢化の進行により、排水処理施設管理のノウハウが熟練管理者から若手管理者へ伝承されなくなってきているため、排水処理施設の管理に不慣れな管理者を支援するため、上記（１）〜（３）の課題を解決できる曝気槽の監視技術が求められている。
【０００７】
そこで、排水処理の形式、制御の目的、処理場の規模、排水の性状等に応じて（１）溶存酸素濃度による監視、（２）酸素消費速度（以下、Ｒｒと省略）による監視、（３）曝気槽の状態による監視、など各種の監視方法が提案・実施されている。以下、これらについて説明する。
（１）溶存酸素濃度による監視
曝気槽の溶存酸素濃度を連続計測して曝気槽の状態を表示する方法である。曝気槽の溶存酸素濃度は、曝気槽への酸素供給速度と曝気槽内の汚泥のＲｒの比を表しており、酸素供給速度が一定であれば、汚泥のＲｒにより増減する。また、Ｒｒは負荷の有無大小により変化し、溶存酸素濃度もこれに合わせて変化するので、連続的に溶存酸素濃度の時間変化を計測することにより曝気槽の負荷状態を視覚的に把握することができる。しかし、このような溶存酸素濃度による曝気槽の監視技術は、曝気槽への酸素供給速度が常に一定であるという仮定に基づいており、この仮定が成り立たないと正しく曝気槽の状態を把握できない。曝気槽の酸素供給能力は総括酸素移動容量係数（以下、ＫＬａと省略）で表されるが、この値は汚泥の濃度や散気管の目詰まり等の影響により変化し一定ではない。また、測定もかなりの手間と労力を要するため、曝気槽が稼動中にＫＬａを計測して補正することは困難である。
（２）Ｒｒによる監視
汚泥のＲｒを直接測定する方法である。この方法は、汚泥のＲｒと負荷量に相関があることを利用しており、Ｒｒの計測値から負荷量を推定して表示するものである。この方法によればＫＬａの変動の影響を除外して、曝気槽に流入する負荷の変化を得ることができる。
しかし、この方法ではＲｒの良否を判断する基準が明確でない為、相対的な負荷の大小を知るに留まり、曝気槽の状態を判断することまではできない。
（３）曝気槽の状態による監視
曝気槽の流下方向に沿って複数箇所のＲｒから曝気槽の処理状態を判断して表示する曝気槽の監視方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
この方法では、負荷が連続的に流入、流出する押し出し流れ型の活性汚泥法において、Ｒｒは上流から下流にかけて減少していく分布を示すことを利用し、曝気槽における流下方向のＲｒの分布を測定し、予め設定した標準のＲｒの分布と計測したＲｒの分布を表示して比較することにより曝気槽の状態の良否を判断するものである。
【特許文献１】特開昭６１−８６６２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１５６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の特許文献１及び２に記載の方法は、あらかじめ設定した標準のＲｒの分布との比較という方法で曝気槽の状態を表示し、かつ判断するものであるが、汚泥のＲｒは負荷以外にも水温変化や流入負荷の性状により変化するため、標準のＲｒの分布を一義的に定義できず、曝気槽の状態を正しく判断し、表示するのは困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、判断の基準となる内生呼吸の酸素消費速度を、汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態の酸素消費速度として表示することにより、排水処理施設の管理者が曝気槽の処理状態、負荷状態、及び汚泥の活性状態の変化等を視覚的に把握できる曝気槽の監視方法を実現することを目的とする。
【００１０】
さらに、曝気槽の状態を判断して表示することにより、不慣れな管理者でも曝気槽の状態を適切に把握することができる曝気槽の監視方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明の曝気槽の監視方法は、曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液のＲｒを測定し、曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定したＲｒ分布と汚泥の内生呼吸のＲｒを比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、判断の基準となる内生呼吸の酸素消費速度を、汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態の酸素消費速度として表示することにより、排水処理施設の管理者が曝気槽の処理状態、負荷状態、及び汚泥の活性状態の変化等を視覚的に把握できる曝気槽の監視方法が得られる。
【００１３】
さらに、汚泥の活性状態の変化を反映した基準により曝気槽の状態を判断して表示でき、不慣れな管理者でも曝気槽の状態を適切に把握することができる曝気槽の監視方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施の形態による曝気槽の監視方法は、曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液の酸素消費速度分布を測定し、曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定した酸素消費速度分布と汚泥の内生呼吸の酸素消費速度を比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示するものである。
【００１５】
本実施の形態によれば、酸素消費速度分布と内生呼吸の酸素消費速度の比較だけではなく、汚泥容量を所定値と比較することで、酸素消費速度分布と内生呼吸の比較だけによるよりも、より正確な排水処理状況の監視を実現することができる。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、内生呼吸の酸素消費速度は、無負荷状態における混合液の酸素消費速度の測定値とするものである。
【００１７】
本実施の形態によれば、内生呼吸の酸素消費速度を曝気槽内の混合液から直接測定することにより、より正確な内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽へ流入する負荷がない状態とするものである。
【００１９】
本実施の形態によれば、曝気槽に負荷が無い日や時間が予め特定できる場合などにおいて、容易に無負荷状態と判別でき内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２０】
本発明の第４の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽の流れ方向に沿って複数箇所で測定した酸素消費速度分布の傾きが水平の状態とするものである。
【００２１】
本実施の形態によれば、曝気槽の負荷が無い状態であることを酸素消費速度の分布の傾きから判断できるようになり、曝気槽の負荷が流入しない日や時間を予め特定することが不要となる。
【００２２】
本発明の第５の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽の流れ方向の最下流部から混合液を採取し、採取した混合液を曝気して残留負荷を全て消費させた状態とするものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、最も残留負荷が低い最下流部の混合液を強制的に無負荷の状態にすることにより、曝気槽が必ずしも適当な頻度で無負荷の状態にならないような場合においても、確実に内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２４】
本発明の第６の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第５の実施の形態による曝気槽の監視方法において、採取した混合液は、曝気する前に上澄みと懸濁物に分離し、上澄みを負荷のない清水で置換するものである。
【００２５】
本実施の形態によれば、混合液中に残留した負荷を強制的に取り除くことにより、無負荷状態にするための曝気時間を大幅に短縮することができる。
【００２６】
本発明の第７の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低いとき、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とするものである。
【００２７】
本実施の形態によれば、微生物の活性度が下がり、測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度以下となった場合でも、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とすることにより、曝気槽が無負荷の状態にならない場合においても、活性度の変化に追従し、内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２８】
本発明の第８の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥容量は、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した汚泥容量とするものである。
【００２９】
本実施の形態によれば、曝気槽から沈殿槽へ流出する直前の汚泥の汚泥容量に基づいて、排水処理が適正かどうかを判断することができるため、沈殿槽における汚泥と処理水の沈降分離性を正確に把握することが可能となる。
【００３０】
本発明の第９の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸よりも大きく、かつ、汚泥容量が所定値よりも大きい場合に、汚泥による排水処理が不足している、と判断するものである。
【００３１】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内部に無く、かつ、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が不可能になりつつある状態、すなわち排水処理として問題となりつつある状態を把握することが可能となる。
【００３２】
本発明の第１０の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸よりも大きく、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が適正である、と判断するものである。
【００３３】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内に無いが、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態、すなわち排水処理として適正な状態を把握することが可能となる。
【００３４】
本発明の第１１の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低く、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とし、汚泥による排水処理が過剰である、と判断するものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、活性汚泥の水温変化、排水の水質変化等により内生呼吸が変動する場合においても、曝気槽における排水処理の過不足を精度よく検出することが可能となる。
【００３６】
本発明の第１２の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度と等しく、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が過剰である、と判断するものである。
【００３７】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内の最下流部にあるが、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態、すなわち排水処理として適正な状態を把握することが可能となる。
【００３８】
本発明の第１３の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥による排水処理が適正かどうかの判断は、酸素消費速度と同時にＭＬＳＳを測定して酸素利用速度係数を算出し、酸素利用速度係数を酸素利用速度の代わりに用いて行うものである。
【００３９】
本実施の形態によれば、汚泥の濃度変化による酸素消費速度の影響を除去でき、単に酸素消費速度のみを測定するよりも正確に微生物の活性による酸素消費速度を求めることが可能となる。
【００４０】
本発明の第１４の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥による排水処理が適正かどうかの判断は、汚泥容量と同時にＭＬＳＳを測定して汚泥容量指標を算出し、汚泥容量指標を汚泥容量の代わりに用いて行うものである。
【００４１】
本実施の形態によれば、汚泥の濃度変化による汚泥容量の影響を除去でき、単に汚泥容量のみを測定するよりも正確に汚泥と処理水の沈降分離性を把握することが可能となる。
【００４２】
本発明の第１５の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、排水の処理状況を文字で表示するものである。
【００４３】
本実施の形態によれば、施設の管理者が曝気槽の状態が適正かどうか容易に確認することができる。
【００４４】
本発明の第１６の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、排水の処理状況を図で表示するものである。
【００４５】
本実施の形態によれば、施設の管理者が曝気槽の状態が適正かどうか容易に確認することができる。
【００４６】
以下、本発明の実施例における曝気槽の監視方法について、図面を参照して説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における曝気槽の制御方法の一例を示すシステム図で、制御対象を含んだ排水処理系１０と計測制御系２０を示している。
【００４８】
■排水処理系１０の構成と動作
排水処理系１０は排水を一時的に貯留する調整槽１と、排水と活性汚泥の混合液を曝気することにより、微生物によって排水中の有機物を酸化分解する曝気槽２と、曝気槽２で処理された混合液を重力によって活性汚泥と処理水とに沈降分離する沈殿槽３で構成されている。ここで、矢印は排水及び混合液の流れの方向を表している。
【００４９】
処理対象の有機物を含んだ排水は調整槽１に流入して貯留され、ここである程度の負荷変動は平均化されほぼ一定の流量・負荷となって曝気槽２へと送られる。
【００５０】
曝気槽２では排水と汚泥が混合され混合液となると共に曝気ブロア６から空気が散気管４を介して送り込まれ、散気管４から発生した有酸素気泡が酸素を混合液中に供給すると共に混合液を撹拌する。
【００５１】
曝気槽２内部では、微生物が酸素を消費しながら有機物を体内に取り込み、続いて有機物を酸化分解して水と二酸化炭素に分解する。微生物による有機物の酸化分解は曝気槽２の最上流部から最下流部へ流れるにつれて進行し、混合液は沈殿槽３へと流入する。
【００５２】
沈殿槽３に送り込まれた混合液は重力により汚泥と上澄み液に沈降分離され、上澄み液は処理水として系外へと放流される。沈降分離された汚泥の一部は返送汚泥として曝気槽２の上流部へ戻され生物処理に再利用される。
【００５３】
■計測制御系２０の構成と動作
計測制御系２０は内部にＲｒ計測槽１１と汚泥容量（ＳＶ）計測槽３０と制御部１２と制御部１２に表示部９０とを有している。
【００５４】
Ｒｒ計測槽１１はＤＯセンサー１３、温度センサー１４、計測槽散気管１５、撹拌機１７を備え、計測槽散気管１５は空気配管によってエアーポンプ１６に接続されている。
【００５５】
曝気槽２にはＲｒサンプリングポンプ７が流れ方向に沿って最上流部と最下流部を含む複数箇所に配置されており、Ｒｒサンプリングポンプ７は混合液採取弁８を介してＲｒ計測槽１１の流入口１８に接続されている。Ｒｒ計測槽１１の底部にはＲｒ計測槽流出口２７があり、Ｒｒ計測槽流出口２７はＲｒ計測槽排出弁２１を介して曝気槽２の最上流部近傍に接続されている。更に、曝気槽２の最下流部にはＳＶサンプリングポンプ９が配置されており、ＳＶ計測槽３０へ混合液を供給するようになっている。ＳＶ計測槽３０の底部にはＳＶ計測槽流出口３１があり、ＳＶ計測槽流出口３１はＳＶ計測槽排出弁２２を介して、曝気槽最下流部に接続されている。
【００５６】
制御部１２はエアーポンプ１６、撹拌機１７、インバーター５、Ｒｒサンプリングポンプ７、ＳＶサンプリングポンプ９、Ｒｒ計測槽排出弁２１、ＳＶ計測槽排出弁２２と電気的に接続されており（図中、破線で示す）、各機器の運転制御が可能となっている。また、ＤＯセンサー１３および温度センサー１４の測定信号線（図中、破線で示す）はそれぞれ制御部１２に接続されており、測定信号を制御部１２へ取り込むことが可能となっている。また、計測データや判断結果は表示部９０に文字や図で表示することが可能となっている。尚、図１において、Ｒｒサンプリングポンプ７、混合液採取弁８、Ｒｒ計測槽排出弁２１、ＳＶ計測槽排出弁２２の信号線は便宜上１本の破線で示しているが、各機器は個別に制御できるようになっている。
【００５７】
なお、Ｒｒ計測槽１１、ＳＶ計測槽３０にはセンサー類の洗浄用として、Ｒｒ洗浄配管２５、ＳＶ洗浄配管２６が接続されており、水道水や地下水等の清澄な水が供給されるようになっている。
【００５８】
まず、酸素消費速度の測定は次のように行う。Ｒｒサンプリングポンプ７のうち１台を作動させ、作動させたＲｒサンプリングポンプ７に対応した混合液採取弁８を開き（通常、混合液採取弁８は閉じた状態である）、混合液を流入口１８からＲｒ計測槽１１へ流入させ、混合液をＲｒ計測槽１１に一定量貯留する。次に、エアーポンプ１６と撹拌機１７を作動させ、計測槽散気管１５によってＲｒ計測槽１１内の混合液を曝気すると同時に、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定も開始する。測定開始後、制御部１２へＤＯセンサー１３、温度センサー１４の測定値が一定時間ごとに逐次記録され、Ｒｒ計測槽１１内の混合液のＤＯが曝気により上昇し、一定となったところで撹拌機１７は作動させつつ、エアーポンプ１６の作動を停止することにより、Ｒｒ計測槽１１内の混合液の酸素消費速度をＤＯの減少曲線から算出する。なお、酸素消費速度は水温による変化が大きいため、制御部１２にて温度の変化分を補償することにより、温度の影響を排除することが出来る。
【００５９】
ＤＯがほぼ０になったらＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定を停止し、Ｒｒ計測槽排出弁２１を開いて、Ｒｒ計測槽１１内部の混合液をＲｒ計測槽流出口２７より曝気槽２へ返送する。ここで、曝気槽２に返送する位置は処理水への影響を考慮し曝気槽２の最上流部であることが望ましい。混合液を曝気槽２へ返送した後は、Ｒｒ洗浄配管２５より、水道水や地下水などの洗浄水をＲｒ計測槽１１へ流入させ、計測槽散気管１５及び撹拌機１７を作動させて、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４、Ｒｒ計測槽１１の洗浄を行うことが望ましい。
【００６０】
上記のようにして酸素消費速度を測定するが、この測定を曝気槽２の最上流部から最下流部まで順次に測定していくことにより、曝気槽２内の酸素利用速度分布を得ることが可能となる。
【００６１】
次に、汚泥容量の測定は次のように行う。ＳＶサンプリングポンプ９を作動させ、曝気槽２最下流部の混合液をＳＶ計測槽３０へ流入させ、汚泥容量を測定し、測定値は制御部１２へと送られる。測定終了後、ＳＶ計測槽排出弁２２を開いて、ＳＶ計測槽３０内部の混合液をＳＶ計測槽流出口３１より曝気槽２へ返送する。混合液を曝気槽２へ返送した後は、ＳＶ洗浄配管２６より、水道水や地下水などの洗浄水をＳＶ計測槽３０へ流入させ、ＳＶ計測槽３０の洗浄を行うことが望ましい。
【００６２】
以上が排水処理系１０および計測制御系２０の構成と動作であるが、ここで、曝気槽２内部での排水の処理状況について図２を用いてさらに詳しく説明する。
【００６３】
曝気槽２内部に流入した排水は曝気槽２の最上流部で汚泥と混合され、汚泥中の微生物は、負荷である排水中の有機物を急速に体内に取り込む。この際、微生物は多量に酸素を消費するため酸素消費速度は最上流部で最も高い値を示したあと急激に低下する（図中のＡ部）。
【００６４】
混合液が曝気槽２を流下するにつれて、微生物は体内に取り込んだ有機物を徐々に酸化分解するため、酸素消費速度は下流に行くに従い徐々に低下する。そして、微生物が体内に取り込んだ有機物を全て分解すると、有機物の消費を伴わない呼吸、いわゆる内生呼吸状態となり、酸素消費速度は一定となる。
【００６５】
ここで、曝気槽２の状況は大きく（１）処理過剰Ａ、（２）処理過剰Ｂ、（３）最適処理、（４）処理不足の４つに分類することができ、（１）〜（４）の各状況を判断する上でのポイントは有機物を分解する呼吸が内生呼吸に遷移する位置（内生呼吸遷移点）が「曝気槽２内のどの位置にあるか」と、「沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離を良好に行えるかどうか」である。次に（１）〜（４）の各状況の判断方法を説明する。
（１）処理過剰Ａ
図２中でｂに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より上流側となり、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行える場合は、内生呼吸遷移点より下流側の汚泥は酸化分解処理を行っていないことになり、流入負荷に対して曝気等の処理が過剰であると判断できる。
（２）処理過剰Ｂ
図２中でｆに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部にあり、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行える場合は、曝気槽２内で汚泥による酸化分解処理は終わっていないが、排水処理としては余裕があることになり、流入負荷に対して曝気等の処理が過剰であると判断できる。
（３）最適処理
図２中でａに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より後ろ、すなわち曝気槽２内で内生呼吸遷移点に到達しない場合は、曝気槽２の最下流部でも微生物の体内に有機物が残留している事になる。しかし、沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行えるのであれば、流入負荷に対して曝気等の処理は過不足なく、排水処理としては最も効率が良い状況であると判断できる。
（４）処理不足
図２中でｃに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より後ろ、すなわち曝気槽２内で内生呼吸遷移点に到達せず、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が行えない状況であれば、排水処理として処理が不足している状況であると判断できる。
【００６６】
活性汚泥は曝気を過剰に行って、処理過剰が進行すると菌体外物質の生産不足による汚泥の沈降性の悪化などが生じる恐れがあり、一方、処理不足が進行しても、菌体内に有機物が残存して蓄積し、微生物の有機物の吸収能力が低下し、汚泥の沈降分離性が悪化する。つまり、曝気槽２の運転状況を最適に制御するためには、内生呼吸遷移点が曝気槽内部に無い場合でも、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態を判断し、表示することが最大のポイントである。
【００６７】
次に本実施の形態における曝気槽の監視方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
図３においてＲ1〜Ｒ4はＲｒ計測槽１１で測定された曝気槽２における流れ方向の酸素消費速度を表し、Ｒ1が最上流部における値を、Ｒ4が最下流部における値を表す。Ｎは測定時点の内生呼吸の酸素消費速度を表す。
【００６９】
まずＲ1〜Ｒ4を測定する。
【００７０】
次に、Ｒ1とＲ2を比較し、Ｒ1＞Ｒ2であれば、曝気槽に流入する負荷があると判断する。一方、Ｒ1＞Ｒ2でなければ、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4とみなすことができ、曝気槽２内で酸素消費速度分布の傾きは無く、曝気槽２は無負荷すなわち内生呼吸状況と判断できるため、Ｒ4を内生呼吸の値としてＮを更新する。
【００７１】
次に負荷があると判断した場合は、現在の内生呼吸の酸素消費速度ＮとＲ4を比較し、Ｒ4＞Ｎであれば、最下流部の酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より大きいことになり、さらにＳＶ＞Ｃであれば、汚泥の沈降性も悪化しつつあるため、処理が不足していると判断でき、曝気風量を増加するよう制御する。一方、Ｒ4＞ＮかつＳＶ＜Ｃであれば、流入負荷に対して曝気等の処理は過不足なく、処理は適正と判断できる。尚、Ｃは所定値としてあらかじめ入力する値であるが、ＳＶ30で５０％以下とするのが望ましい。Ｃを大きく設定し過ぎると、汚泥の沈降分離性の悪化が止まらなくなり、汚泥のキャリーオーバーによる環境汚染を引き起こす場合があるので注意が必要である。
【００７２】
次に、Ｒ4＜ＮかつＳＶ＜Ｃの場合は、水温の変化や排水の水質変化等により、汚泥の活性度が低下したことによる影響と判断でき、Ｒ4の値を強制的に内生呼吸の酸素消費速度としてＮを更新し、かつ処理が過剰と判断できる。一方、Ｒ4＜ＮかつＳＶ＞Ｃの場合は、何らかの原因によって汚泥の活性度が低下し、かつ汚泥の沈降分離性も悪化しつつある状態のため、安全のため処理不足と判断する。
【００７３】
次に、Ｒ4＞ＮでもなくＲ4＜Ｎでもない状態、つまりＲ4＝ＮかつＳＶ＜Ｃの場合は、曝気槽２の最下流部で汚泥の活性度は内生呼吸となっており、かつ汚泥の沈降分離性も良好であるため、処理過剰と判断する。一方、Ｒ4＝ＮかつＳＶ＞Ｃの場合は、曝気槽２の最下流部で汚泥の活性度は内生呼吸となっているが、何らかの原因で汚泥の沈降分離性が悪化しつつある状態のため、安全のため処理不足と判断する。
【００７４】
ここで、流下方向における４箇所の酸素消費速度及び内生呼吸の酸素消費速度が得られたので、表示部９０にこの結果を表示する。表示部９０への表示方法の一例として、図４（ａ）のように横軸に経過日時、縦軸に各酸素消費速度の測定値及び内生呼吸の酸素消費速度を表示すれば、管理者は内生呼吸の酸素消費速度という基準を目安に、曝気槽２の負荷の有無や内生呼吸の酸素消費速度の変化を視覚的に捉えることができる。また、別の表示方法として、図４（ｂ）のように横軸に曝気槽２の位置をとり、現在の内生呼吸の酸素消費速度と測定時間毎の酸素消費速度の分布を表示することにより、曝気槽２の処理状態をより詳細に把握することもできる。
【００７５】
このように、判断の基準を汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態での酸素消費速度とすることにより、曝気槽２の状態を適切に表示することができる。
【００７６】
次に、判断結果を管理者が曝気槽２の状態を把握できるように表示部９０に表示する。処理状態の判断結果の表示方法としては図５で示した酸素消費速度の経時変化を示すグラフや横軸に曝気槽２の位置を示すグラフを表示し、同時に、現在の処理状況を「処理は適正です」、「処理が過剰です」、「処理が不足しています」のように文字で表示するとわかりやすい。また、図５に示すように、曝気槽２の絵を表示し、例えば（ａ）のように処理適正の時は曝気槽２の中の汚泥の色が標準的な汚泥の色を示す黄土色を、処理不足のときは（ｂ）のように黒色に近い色にするなど、その状況によって色や絵を変化させるようにすれば、管理者が曝気槽２の状態をより理解しやすい。
【００７７】
このように、曝気槽２の状態をグラフにより視覚的に表示するだけでなく、処理状態の判断まで行って結果を表示することにより、熟練した管理者を支援するだけでなく不慣れな管理者でも曝気槽２の状態を適切に把握することができる。
【００７８】
ここで、従来の曝気槽の監視方法では酸素消費速度の分布の傾きが変わる変曲点で内生呼吸遷移点の位置が適正かどうか判断するが、あらかじめ事前に調査測定した最適な酸素消費速度の分布との比較を用いる方法によっているため、汚泥の活性が変化した場合は最適な酸素消費速度の分布が変化するので、例えば図２におけるａが変化することになるので、内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を誤る。
【００７９】
しかし上記のように、本実施の形態では内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を内生呼吸の酸素消費速度の値と比較しており、内生呼吸の酸素消費速度を常に曝気槽２の混合液を用いて更新することができるため、活性度が変化した場合でも内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を正しく行うことができる。かつ、内生呼吸遷移点が曝気槽２内部に無い場合でも、沈殿槽３において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態を判断し、良好な処理水質を維持しつつ、正確な曝気槽の監視方法を実現することができる。
【００８０】
尚、本実施の形態では測定位置を４箇所で説明したが、測定箇所数は処理場の設置状況や処理の要求精度、コスト等により決定すればよく、設置箇所が多い方が緻密な制御が行えるがその分コストが上昇する。
【００８１】
次に、ある事業所の排水処理施設における酸素消費速度分布について説明する。
【００８２】
図６は、ある事業所の排水処理施設における酸素消費速度の流れ方向の分布を表している。
【００８３】
ここでは、事業所が稼動している日と非稼動日において計測を行い、非稼働日は流入負荷が０であった。
【００８４】
図６にあるように稼働日における酸素消費速度は曝気槽２の最上流部が非常に高い値を示し、下流に行くに従い急激に低下し、最下流部の手前でほぼ一定の状況となった。ここではＲ1＞Ｒ2であるので稼働日に負荷があることが図から判断できる。
【００８５】
また、流入負荷が０の非稼働日における酸素消費速度は、曝気槽の位置によらず一定であり、Ｒ1≒Ｒ2≒Ｒ3≒Ｒ4であるので無負荷状態であることが判断でき、この値は内生呼吸の酸素消費速度Ｎとなる。
【００８６】
このＮを稼働日の酸素消費速度の分布と比較することにより、内生呼吸遷移点は図４の５の位置であることがわかり、稼働日においては曝気過剰であり曝気量を低減することにより省エネルギーが実現できることがわかった。このように、本発明の曝気槽の監視方法は実際の処理施設に適用可能である。
【００８７】
以上のように、本実施の形態によれば、活性汚泥が最適な状況となるように曝気槽を監視し、制御することができるようになり、事業所等での繁忙期や休日、夜間など、負荷量が急激に変動するような場合でも従来のように安全を見て曝気過多で運転する必要が無くなり省エネルギーが図れると同時に、急な負荷の変動に対応するための管理者を常時配置させる必要が無くなり、管理コストの低減にも寄与できる。
【００８８】
尚、本実施の形態では酸素消費速度で内生呼吸遷移点を特定する方法で説明したが、通常、曝気槽は汚泥濃度を一定に保つように運転されているのでこの方法で問題は無い。
【００８９】
しかし、より正確な検知を行うには計測槽に汚泥濃度計を設置し、酸素消費速度を汚泥濃度で除した単位汚泥重量あたりの酸素消費速度いわゆる酸素利用速度係数（Ｋｒ）を用いる方がより正確に内生呼吸遷移点を特定できる。また、汚泥容量についても、汚泥容量を汚泥濃度で除した汚泥容量指標（汚泥の占める容積）を用いる方がより正確に汚泥の沈降分離性を判断することができる。一般に汚泥容量指標は３００ｍｇ／ｌ以下とするのが望ましい。
【００９０】
尚、本実施の形態において、制御対象を曝気風量として説明したが、曝気槽２の制御対象は曝気風量に限定されるものではなく、曝気槽２内の返送汚泥量や、負荷の流入量などを制御対象としてもよい。
【００９１】
また、酸素消費速度の測定を別槽のＲｒ計測槽１１を用いて測定する方法で説明したが、酸素消費速度の測定方法は曝気槽２内で直接測定する方法を用いてもよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、無負荷状態の判別を曝気槽２の酸素消費速度の分布の傾きが水平であることで判断すると説明したが、例えば曝気槽２に負荷が流入しない日や時間があらかじめわかっており特定できる場合などにおいては、酸素消費速度の分布の傾きを調べる必要が無く、無負荷状態になる時間の酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とすればよい。
【００９３】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷の変動幅が大きく、急激に変化する事業所等の排水処理施設の曝気槽などにも適用でき、汚泥の活性度の変化にも対応可能な曝気槽の監視方法が得られる。
【００９４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の曝気槽の制御方法における他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成や作用を有するものについては同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態は、実施の形態１のうち無負荷状態における内生呼吸の酸素消費速度を測定する方法として、曝気槽２の流入負荷が無い日に測定するのではなく、無負荷状態を強制的に作り出す方法としたものである。
【００９６】
実施の形態１においては、非稼働日や夜間などの無負荷状態が適当な頻度で現れる場合を想定しているが、事業所によっては無負荷状態が長期間得られない場合や、全く得られない場合も考えられる。
【００９７】
このような場合は内生呼吸の酸素消費速度が更新できなくなり汚泥の活性度の変化による影響に追随できなくなり内生呼吸遷移点を正確に特定できなくなる。このような場合に対処するため、本実施の形態は強制的に無負荷状態を作り出し、内生呼吸の酸素消費速度を測定するものである。
【００９８】
図７において、Ｒｒ計測槽１１には汚泥界面計４３が設置されており、汚泥界面計４３の信号線は制御部１２に接続されている。計測槽の下方には汚泥受槽４１が設置され、Ｒｒ計測槽１１の底部と配管で接続されており、配管の途中には汚泥受槽流入弁４４が設置されている。また、汚泥受槽４１の底部とＲｒ計測槽の上部は配管で接続されており、配管の途中には循環ポンプ４２が配置されている。
【００９９】
次に本実施の形態の処理動作について説明する。
【０１００】
内生呼吸の酸素消費速度を測定する場合、最も残留負荷が低いと考えられる最下流部の位置のＲｒサンプリングポンプ７を動作させ、そのポンプの混合液採取弁８を開いて混合液を流入口１８からＲｒ計測槽１１へ流入させる。
【０１０１】
混合液はＲｒ計測槽１１に一定量貯留されたのち、一定時間静止させることにより重力沈降により汚泥と上澄み液に分離される。
【０１０２】
ここで、汚泥界面計４３の信号から測定値が安定したことを判断した段階で汚泥界面計４３の値がＲｒ計測槽１１の底面と一致するまで汚泥を汚泥受槽４１に排出する。
【０１０３】
残りの上澄み液はＲｒ計測槽流出口２７から曝気槽２へ返送する。
【０１０４】
ここで、汚泥受槽４１の汚泥は循環ポンプ４２でＲｒ計測槽１１にもどし、次にＲｒ洗浄配管２５からＲｒ計測槽１１に元の混合液の量と等量となるように水道水・地下水等を供給する。次に、エアーポンプ１６と撹拌機１７を作動させ、計測槽散気管１５によってＲｒ計測槽１１内の混合液を曝気すると同時に、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定も開始する。測定開始後、制御部１２へＤＯセンサー１３、温度センサー１４の測定値が一定時間ごとに逐次記録され、Ｒｒ計測槽１１内の混合液のＤＯが曝気により上昇し、一定となったところで撹拌機１７は作動させつつ、エアーポンプ１６の作動を停止することにより、Ｒｒ計測槽１１内の混合液の酸素消費速度をＤＯの減少曲線から算出する。
【０１０５】
ここで、上澄みを水道水や地下水等で置換せず、採取した混合液を連続曝気するだけでも無負荷状態にすることができるが、微生物による負荷の消費には長時間を要する場合もあり、上澄みを水道水や地下水等で置換することにより混合液の残留負荷を大幅に低減できるので安定段階までの曝気時間を短縮することが可能となる。
【０１０６】
尚、水道水や地下水は排水処理系の処理水を利用することもできるが、測定の安定性や処理水の悪化の影響を考慮すると排水処理系とは別の水道水や地下水を用いることが望ましい。
【０１０７】
このようにして、内生呼吸の酸素消費速度を定期的に更新し、実施の形態１と同様にして、この値を酸素消費速度の分布と比較して内生呼吸遷移点が適正な位置かどうか判断する。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷が常に高く、適切な頻度で無負荷状態が得られない場合であっても強制的に無負荷状態を作り出すことにより内生呼吸の酸素消費速度を得ることが出来、広く適用可能な曝気槽の制御方法が得られる。
【０１０９】
（実施の形態３）
汚泥容量を測定するＳＶ計測槽３０は下水試験法に従い容積１リットルで内径約６５ｍｍの円筒状の容器で構成されている。ＳＶ計測槽３０の一方には発光部５４が、発光部５４に対向する他方には光センサー５９が配置されている。
【０１１０】
光源５２は第１の集光手段５１内に配置されており、第１の集光手段５１は導光手段５３へ接続され、導光手段５３は発光部５４へと接続されている。発光部５４には乱反射層５６が備えてあり、導光手段５３内はアクリル等の導光材料が充填されており、発光部５４の発光面はＳＶ計測槽３０へ密着するようになっている。
【０１１１】
光センサー５９はＳＶ計測槽３０へ密着するように配置された第２の集光手段５８へ密着するように配置されている。光センサー５９はＳＶ計測槽３０の深さ方向へ直列に複数個並べられており、光センサーの信号線６０によって制御部１２へと接続されている。ここで、光センサー５９はフォトトランジスタ、フォトダイオード、フォトＩＣなどである。
【０１１２】
また、第１の集光手段５１はステンレスやメッキを施した鉄板や鏡など、光を反射する材質である。ＳＶ計測槽３０の上部には曝気槽等から汚泥混合液を導入してくる汚泥混合液導入管２８とＳＶ計測槽３０内を洗浄するためのＳＶ洗浄配管２６が備えてあり、ＳＶ計測槽３０の下部には測定後に汚泥混合液を排出するためのＳＶ計測槽流出口３１と、ＳＶ計測槽流出口３１に接続する汚泥混合液排出管２８およびＳＶ計測槽排出弁２２が備えられている。
【０１１３】
上記構成において、汚泥容量を測定する場合、図示しない曝気槽等から水中ポンプや陸上ポンプやエアリフトポンプ等で曝気槽内の汚泥混合液をＳＶ計測槽３０へと導入してくる。ＳＶ計測槽３０へと導入する汚泥混合液の量はタイマーや図示しない電磁流量計や図示しない液面レベルセンサーによって計測する。汚泥混合液をＳＶ計測槽３０へ導入後、３０分間静置し、濃縮汚泥５７と汚泥上澄６１との界面がどの程度の高さに位置するかを測定する。
【０１１４】
このため、光源５２を点灯し、光を第１の集光手段５１によって集光し、集めた光を導光手段５３によって発光部５４へと導き、発光部５４の乱反射層５６によって光を乱反射させ導光手段５３内で光を均一にした上で、発光部５４から面発光させてＳＶ計測槽３０へと照射するようになっている。
【０１１５】
ＳＶ計測槽３０内へ照射された光は濃縮汚泥５７では遮られるため、光センサー５９は光を検出しない。一方、汚泥上澄６１では光は遮られないため、光センサー５９は光を検出する。このように、光を検出する光センサー５９と光を検出しない光センサー５９の個数や予め設定した位置によって汚泥界面を簡単で確実に捉え、汚泥容量を測定することが可能となる。なお、静置時間（３０分）は一例であり、必要に応じて数分〜数時間で設定することが可能である。
【０１１６】
このような構成の測定装置のため測定の精度は光センサー５９の個数によって左右される。例えば、図８中では光センサー５９の数は１０個で等間隔に配置されているので、１０％刻みで汚泥容量を測定することが可能である。ここで、光センサー５９の数を２０個にすると、５％刻みで汚泥容量を測定することが可能となる。活性汚泥処理維持管理の実情からすると５％刻み程度で十分に実用に耐えうる精度であるといえる。
【０１１７】
光センサー５９の信号は信号線６０によって制御部１２へと伝えられる。
【０１１８】
汚泥容量を測定した後は、ＳＶ計測槽排出弁２２を開けて、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液を排出し、その後ＳＶ計測槽排出弁２２を閉め、ＳＶ洗浄配管２６から洗浄水を導入することで、ＳＶ計測槽３０内を洗浄するようになっている。ここで、洗浄水は水道水、地下水などの工業用水、排水処理施設の処理水などでよい。
【０１１９】
以上のような構成とすることで、光源５２の光を無駄なくＳＶ計測槽３０へ照射することができ、ＳＶ計測槽３０を透過した光を光センサー５９で確実に検知できるようなる。また、光源５２の光を発光部５４から面発光させてＳＶ計測槽３０へと照射できるので、ＳＶ計測槽３０を透過する光のムラも抑えることができ、光センサー５９に到達する光のムラも抑えることができ、安定した光の検出が可能となる。
【０１２０】
ここで、光源５２としては蛍光灯や白熱電球などが一般的であるが、ＬＥＤを用いるのが最もよい。ＬＥＤは電気エネルギーを直接光へと変換するため、輻射熱の発生がなく、光源５２から発生する輻射熱の影響によるＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液の対流を防ぎ、安定した汚泥容量を測定することが可能となる。
【０１２１】
また、光源５２の発する光は可視光であればよいが、可視光の中でも赤色であるのが望ましい。赤色の光は波長が７００ｎｍ程度と長いため、水中の懸濁物による光の減衰を受け難い性質を持っており、汚泥混合液中に懸濁物質が多い場合であっても確実に汚泥容量を測定することができる。
【０１２２】
また、光センサー５９は第２の集光手段５８によってＳＶ計測槽３０内から光を集めるため、汚泥混合液が着色等しており、光を透過しにくい性状のものであっても、確実に汚泥容量を測定することが可能となる。ここで、第２の集光手段５８はプラスチック（アクリル等）やガラスによるレンズであり、ＳＶ計測槽３０内を透過してきた光をできるだけ多く集めるために用いるものである。
【０１２３】
また、光センサー５９は感度が最大となる波長が種類によって異なるため、光源５２の光の波長にマッチした光センサー５９を選定することが重要である。
【０１２４】
図９は本発明の図８おける汚泥容量測定装置の光センサー５９部での水平断面を上側から見た構成図である。
【０１２５】
ＳＶ計測槽３０は空気層７１ｄを挟んで内面と外面から構成されており（簡単のため、図６では説明と共に省略）、外面・内面ともに発光部７５側は発光透過部７１ａ、光センサー８０側の面は受光透過部７１ｂのように光を透過するように透明な材質となっている。発光透過部７１ａ、受光透過部７１ｂ以外は外面に遮光層７１ｃ（図２中で太線で示す）が備えてあり、外部からの光を反射するようになっている。
【０１２６】
ここで、ＳＶ計測槽３０の材質はプラスチックやガラスが望ましい。また、遮光層７１ｃは簡易的にはアルミホイルでもよいが、黒色などの下塗りをした上でシルバーや白色など光を反射し易い塗料を使用しても良い。
【０１２７】
このように、ＳＶ計測槽３０に空気層７１ｄを設けることで、ＳＶ計測槽３０は断熱効果を有し、またＳＶ計測槽３０の外面は光を反射するようになる。このため、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液は外気温や輻射熱の影響を受け難く、その結果ＳＶ計測槽３０内は温度分布が均一となり、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液は対流が発生し難くなり、気温の高・低、夜・昼などの外部環境の変化に影響を受けることなく安定して汚泥容量を測定することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明による曝気槽制御方法は、下水処理場、事業所等における有機性排水の処理施設における曝気槽の監視に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１の曝気槽制御システムを示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１の曝気槽内における酸素消費速度の分布を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態１の動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１の曝気槽の状態を経過日時と酸素消費速度の関係で示したグラフ、（ｂ）は同曝気槽の状態を酸素消費速度の分布で示したグラフ
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態１の曝気槽の処理状態が適正な場合を示したグラフ、（ｂ）は同曝気槽の処理が不足の場合を示したグラフ
【図６】一般的な排水処理施設における酸素消費速度の分布を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態２の計測制御装置を示すブロック図
【図８】本実施の形態におけるＳＶ計測槽３０を示す構成図
【図９】本発明の図６おけるＳＶ計測槽３０の断面を示す構成図
【符号の説明】
【０１３０】
１ 調整槽
２ 曝気槽
３ 沈殿槽
４ 散気管
５ インバーター
６ 曝気ブロア
７ Ｒｒサンプリングポンプ
８ 混合液採取弁
９ ＳＶサンプリングポンプ
１０ 排水処理系
１１ Ｒｒ計測槽
１２ 制御部
１３ ＤＯセンサー
１４ 温度センサー
１５ 計測槽散気管
１６ エアーポンプ
１７ 撹拌機
１８ 流入口
２０ 計測制御系
２１ Ｒｒ計測槽排出弁
２２ ＳＶ計測槽排出弁
２５ Ｒｒ洗浄配管
２６ ＳＶ洗浄配管
２７ Ｒｒ計測槽流出口
２８ 汚泥混合液導入管
３０ ＳＶ計測槽
３１ ＳＶ計測槽流出口
４１ 汚泥受槽
４２ 循環ポンプ
４３ 汚泥界面計
４４ 汚泥受槽流入弁
５１ 第１の集光手段
５２ 光源
５３ 導光手段
５４ 発光部
５６ 乱反射層
５７ 濃縮汚泥
５８ 第２の集光手段
５９ 光センサー
６０ 信号線
６１ 汚泥上澄
７１ａ 発光透過部
７１ｂ 受光透過部
７１ｃ 遮光層
７１ｄ 空気層
７５ 発光部
８０ 光センサー
９０ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理施設において、下水道や工場などから排出される有機物を含んだ被処理水である排水を微生物によって酸化分解処理する主要処理工程である曝気槽の監視方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場や工場・事業所等での有機性排水処理は、微生物を使った活性汚泥法によりなされている。
【０００３】
活性汚泥法は、活性汚泥中の好気性微生物（細菌、原生動物など）が排水中の有機物を代謝作用によって二酸化炭素と水に分解するものであり、処理効率が高く、経済的な排水の処理方法として広く普及している。しかし、汚泥中の微生物は様々な要因により有機物の分解特性が変化するため、連続的かつ安定的に排水処理を行うには適正な運転管理を行う必要がある。
【０００４】
排水処理における管理対象項目としては、溶存酸素濃度（以下、ＤＯと省略）、ｐＨ、酸化還元電位（以下、ＯＲＰと省略）、汚泥濃度（以下、ＭＬＳＳと省略）が代表的であり、これら以外に、水温、流入水量、汚泥容量なども測定され。管理者はこれら複数の計測項目の変化を監視しながら排水処理が適正となるよう曝気風量やＭＬＳＳ、流入負荷量、薬剤注入量などを調整し曝気槽を運転管理している。
【０００５】
ところで、近年は企業や国・地方自治体等の社会的責任がクローズアップされてきており、排水処理においてもコスト削減のみならず、環境負荷低減のさらなる追及が求められている。例えば、公共下水処理分野では同時に測定した複数の管理対象項目に基づいて、最適な運転条件を数学モデルの数値計算によって推定し、曝気槽を自動管理する高度な計測制御技術や、ＡＤＳＬや光ファイバー等の高速ブロードバンドサービスの普及によって、遠隔地の処理場を一箇所で集中管理する遠方監視技術の導入が進みつつある。しかし、このような計測制御・監視技術が食品工場等の事業系排水処理分野に適用されている例は少ない。その理由は次の３点である。
・事業系排水処理施設では高度な技術を導入する為のコストが捻出できない。
・公共下水処理に比べ工場の操業状況により流入負荷の変動が大きく、計測制御技術の適 用が技術的に困難。
・事業系排水処理施設の管理者は工場の操業状況や季節変動の影響など、長年培ってきた 経験と勘があり、装置による自動運転に対して心理的な抵抗がある。
【０００６】
従って、事業系の中・大規模排水処理施設では、ほとんどの処理場において管理者を常時配置し、有人で運転管理が行われている。しかし、近年の少子高齢化の進行により、排水処理施設管理のノウハウが熟練管理者から若手管理者へ伝承されなくなってきているため、排水処理施設の管理に不慣れな管理者を支援するため、上記（１）〜（３）の課題を解決できる曝気槽の監視技術が求められている。
【０００７】
そこで、排水処理の形式、制御の目的、処理場の規模、排水の性状等に応じて（１）溶存酸素濃度による監視、（２）酸素消費速度（以下、Ｒｒと省略）による監視、（３）曝気槽の状態による監視、など各種の監視方法が提案・実施されている。以下、これらについて説明する。
（１）溶存酸素濃度による監視
曝気槽の溶存酸素濃度を連続計測して曝気槽の状態を表示する方法である。曝気槽の溶存酸素濃度は、曝気槽への酸素供給速度と曝気槽内の汚泥のＲｒの比を表しており、酸素供給速度が一定であれば、汚泥のＲｒにより増減する。また、Ｒｒは負荷の有無大小により変化し、溶存酸素濃度もこれに合わせて変化するので、連続的に溶存酸素濃度の時間変化を計測することにより曝気槽の負荷状態を視覚的に把握することができる。しかし、このような溶存酸素濃度による曝気槽の監視技術は、曝気槽への酸素供給速度が常に一定であるという仮定に基づいており、この仮定が成り立たないと正しく曝気槽の状態を把握できない。曝気槽の酸素供給能力は総括酸素移動容量係数（以下、ＫＬａと省略）で表されるが、この値は汚泥の濃度や散気管の目詰まり等の影響により変化し一定ではない。また、測定もかなりの手間と労力を要するため、曝気槽が稼動中にＫＬａを計測して補正することは困難である。
（２）Ｒｒによる監視
汚泥のＲｒを直接測定する方法である。この方法は、汚泥のＲｒと負荷量に相関があることを利用しており、Ｒｒの計測値から負荷量を推定して表示するものである。この方法によればＫＬａの変動の影響を除外して、曝気槽に流入する負荷の変化を得ることができる。
しかし、この方法ではＲｒの良否を判断する基準が明確でない為、相対的な負荷の大小を知るに留まり、曝気槽の状態を判断することまではできない。
（３）曝気槽の状態による監視
曝気槽の流下方向に沿って複数箇所のＲｒから曝気槽の処理状態を判断して表示する曝気槽の監視方法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。
この方法では、負荷が連続的に流入、流出する押し出し流れ型の活性汚泥法において、Ｒｒは上流から下流にかけて減少していく分布を示すことを利用し、曝気槽における流下方向のＲｒの分布を測定し、予め設定した標準のＲｒの分布と計測したＲｒの分布を表示して比較することにより曝気槽の状態の良否を判断するものである。
【特許文献１】特開昭６１−８６６２号公報
【特許文献２】特開昭６３−１５６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の特許文献１及び２に記載の方法は、あらかじめ設定した標準のＲｒの分布との比較という方法で曝気槽の状態を表示し、かつ判断するものであるが、汚泥のＲｒは負荷以外にも水温変化や流入負荷の性状により変化するため、標準のＲｒの分布を一義的に定義できず、曝気槽の状態を正しく判断し、表示するのは困難であるという課題があった。
【０００９】
そこで本発明は、判断の基準となる内生呼吸の酸素消費速度を、汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態の酸素消費速度として表示することにより、排水処理施設の管理者が曝気槽の処理状態、負荷状態、及び汚泥の活性状態の変化等を視覚的に把握できる曝気槽の監視方法を実現することを目的とする。
【００１０】
さらに、曝気槽の状態を判断して表示することにより、不慣れな管理者でも曝気槽の状態を適切に把握することができる曝気槽の監視方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明の曝気槽の監視方法は、曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液のＲｒを測定し、曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定したＲｒ分布と汚泥の内生呼吸のＲｒを比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、判断の基準となる内生呼吸の酸素消費速度を、汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態の酸素消費速度として表示することにより、排水処理施設の管理者が曝気槽の処理状態、負荷状態、及び汚泥の活性状態の変化等を視覚的に把握できる曝気槽の監視方法が得られる。
【００１３】
さらに、汚泥の活性状態の変化を反映した基準により曝気槽の状態を判断して表示でき、不慣れな管理者でも曝気槽の状態を適切に把握することができる曝気槽の監視方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の実施の形態による曝気槽の監視方法は、曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液の酸素消費速度分布を測定し、曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定した酸素消費速度分布と汚泥の内生呼吸の酸素消費速度を比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示するものである。
【００１５】
本実施の形態によれば、酸素消費速度分布と内生呼吸の酸素消費速度の比較だけではなく、汚泥容量を所定値と比較することで、酸素消費速度分布と内生呼吸の比較だけによるよりも、より正確な排水処理状況の監視を実現することができる。
【００１６】
本発明の第２の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、内生呼吸の酸素消費速度は、無負荷状態における混合液の酸素消費速度の測定値とするものである。
【００１７】
本実施の形態によれば、内生呼吸の酸素消費速度を曝気槽内の混合液から直接測定することにより、より正確な内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００１８】
本発明の第３の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽へ流入する負荷がない状態とするものである。
【００１９】
本実施の形態によれば、曝気槽に負荷が無い日や時間が予め特定できる場合などにおいて、容易に無負荷状態と判別でき内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２０】
本発明の第４の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽の流れ方向に沿って複数箇所で測定した酸素消費速度分布の傾きが水平の状態とするものである。
【００２１】
本実施の形態によれば、曝気槽の負荷が無い状態であることを酸素消費速度の分布の傾きから判断できるようになり、曝気槽の負荷が流入しない日や時間を予め特定することが不要となる。
【００２２】
本発明の第５の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第２の実施の形態による曝気槽の監視方法において、無負荷状態は、曝気槽の流れ方向の最下流部から混合液を採取し、採取した混合液を曝気して残留負荷を全て消費させた状態とするものである。
【００２３】
本実施の形態によれば、最も残留負荷が低い最下流部の混合液を強制的に無負荷の状態にすることにより、曝気槽が必ずしも適当な頻度で無負荷の状態にならないような場合においても、確実に内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２４】
本発明の第６の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第５の実施の形態による曝気槽の監視方法において、採取した混合液は、曝気する前に上澄みと懸濁物に分離し、上澄みを負荷のない清水で置換するものである。
【００２５】
本実施の形態によれば、混合液中に残留した負荷を強制的に取り除くことにより、無負荷状態にするための曝気時間を大幅に短縮することができる。
【００２６】
本発明の第７の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低いとき、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とするものである。
【００２７】
本実施の形態によれば、微生物の活性度が下がり、測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度以下となった場合でも、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とすることにより、曝気槽が無負荷の状態にならない場合においても、活性度の変化に追従し、内生呼吸の酸素消費速度を得ることができる。
【００２８】
本発明の第８の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥容量は、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した汚泥容量とするものである。
【００２９】
本実施の形態によれば、曝気槽から沈殿槽へ流出する直前の汚泥の汚泥容量に基づいて、排水処理が適正かどうかを判断することができるため、沈殿槽における汚泥と処理水の沈降分離性を正確に把握することが可能となる。
【００３０】
本発明の第９の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸よりも大きく、かつ、汚泥容量が所定値よりも大きい場合に、汚泥による排水処理が不足している、と判断するものである。
【００３１】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内部に無く、かつ、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が不可能になりつつある状態、すなわち排水処理として問題となりつつある状態を把握することが可能となる。
【００３２】
本発明の第１０の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸よりも大きく、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が適正である、と判断するものである。
【００３３】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内に無いが、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態、すなわち排水処理として適正な状態を把握することが可能となる。
【００３４】
本発明の第１１の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低く、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とし、汚泥による排水処理が過剰である、と判断するものである。
【００３５】
本実施の形態によれば、活性汚泥の水温変化、排水の水質変化等により内生呼吸が変動する場合においても、曝気槽における排水処理の過不足を精度よく検出することが可能となる。
【００３６】
本発明の第１２の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度と等しく、かつ、汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が過剰である、と判断するものである。
【００３７】
本実施の形態によれば、内生呼吸遷移点は曝気槽内の最下流部にあるが、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態、すなわち排水処理として適正な状態を把握することが可能となる。
【００３８】
本発明の第１３の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥による排水処理が適正かどうかの判断は、酸素消費速度と同時にＭＬＳＳを測定して酸素利用速度係数を算出し、酸素利用速度係数を酸素利用速度の代わりに用いて行うものである。
【００３９】
本実施の形態によれば、汚泥の濃度変化による酸素消費速度の影響を除去でき、単に酸素消費速度のみを測定するよりも正確に微生物の活性による酸素消費速度を求めることが可能となる。
【００４０】
本発明の第１４の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、汚泥による排水処理が適正かどうかの判断は、汚泥容量と同時にＭＬＳＳを測定して汚泥容量指標を算出し、汚泥容量指標を汚泥容量の代わりに用いて行うものである。
【００４１】
本実施の形態によれば、汚泥の濃度変化による汚泥容量の影響を除去でき、単に汚泥容量のみを測定するよりも正確に汚泥と処理水の沈降分離性を把握することが可能となる。
【００４２】
本発明の第１５の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、排水の処理状況を文字で表示するものである。
【００４３】
本実施の形態によれば、施設の管理者が曝気槽の状態が適正かどうか容易に確認することができる。
【００４４】
本発明の第１６の実施の形態による曝気槽の監視方法は、第１の実施の形態による曝気槽の監視方法において、排水の処理状況を図で表示するものである。
【００４５】
本実施の形態によれば、施設の管理者が曝気槽の状態が適正かどうか容易に確認することができる。
【００４６】
以下、本発明の実施例における曝気槽の監視方法について、図面を参照して説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における曝気槽の制御方法の一例を示すシステム図で、制御対象を含んだ排水処理系１０と計測制御系２０を示している。
【００４８】
■排水処理系１０の構成と動作
排水処理系１０は排水を一時的に貯留する調整槽１と、排水と活性汚泥の混合液を曝気することにより、微生物によって排水中の有機物を酸化分解する曝気槽２と、曝気槽２で処理された混合液を重力によって活性汚泥と処理水とに沈降分離する沈殿槽３で構成されている。ここで、矢印は排水及び混合液の流れの方向を表している。
【００４９】
処理対象の有機物を含んだ排水は調整槽１に流入して貯留され、ここである程度の負荷変動は平均化されほぼ一定の流量・負荷となって曝気槽２へと送られる。
【００５０】
曝気槽２では排水と汚泥が混合され混合液となると共に曝気ブロア６から空気が散気管４を介して送り込まれ、散気管４から発生した有酸素気泡が酸素を混合液中に供給すると共に混合液を撹拌する。
【００５１】
曝気槽２内部では、微生物が酸素を消費しながら有機物を体内に取り込み、続いて有機物を酸化分解して水と二酸化炭素に分解する。微生物による有機物の酸化分解は曝気槽２の最上流部から最下流部へ流れるにつれて進行し、混合液は沈殿槽３へと流入する。
【００５２】
沈殿槽３に送り込まれた混合液は重力により汚泥と上澄み液に沈降分離され、上澄み液は処理水として系外へと放流される。沈降分離された汚泥の一部は返送汚泥として曝気槽２の上流部へ戻され生物処理に再利用される。
【００５３】
■計測制御系２０の構成と動作
計測制御系２０は内部にＲｒ計測槽１１と汚泥容量（ＳＶ）計測槽３０と制御部１２と制御部１２に表示部９０とを有している。
【００５４】
Ｒｒ計測槽１１はＤＯセンサー１３、温度センサー１４、計測槽散気管１５、撹拌機１７を備え、計測槽散気管１５は空気配管によってエアーポンプ１６に接続されている。
【００５５】
曝気槽２にはＲｒサンプリングポンプ７が流れ方向に沿って最上流部と最下流部を含む複数箇所に配置されており、Ｒｒサンプリングポンプ７は混合液採取弁８を介してＲｒ計測槽１１の流入口１８に接続されている。Ｒｒ計測槽１１の底部にはＲｒ計測槽流出口２７があり、Ｒｒ計測槽流出口２７はＲｒ計測槽排出弁２１を介して曝気槽２の最上流部近傍に接続されている。更に、曝気槽２の最下流部にはＳＶサンプリングポンプ９が配置されており、ＳＶ計測槽３０へ混合液を供給するようになっている。ＳＶ計測槽３０の底部にはＳＶ計測槽流出口３１があり、ＳＶ計測槽流出口３１はＳＶ計測槽排出弁２２を介して、曝気槽最下流部に接続されている。
【００５６】
制御部１２はエアーポンプ１６、撹拌機１７、インバーター５、Ｒｒサンプリングポンプ７、ＳＶサンプリングポンプ９、Ｒｒ計測槽排出弁２１、ＳＶ計測槽排出弁２２と電気的に接続されており（図中、破線で示す）、各機器の運転制御が可能となっている。また、ＤＯセンサー１３および温度センサー１４の測定信号線（図中、破線で示す）はそれぞれ制御部１２に接続されており、測定信号を制御部１２へ取り込むことが可能となっている。また、計測データや判断結果は表示部９０に文字や図で表示することが可能となっている。尚、図１において、Ｒｒサンプリングポンプ７、混合液採取弁８、Ｒｒ計測槽排出弁２１、ＳＶ計測槽排出弁２２の信号線は便宜上１本の破線で示しているが、各機器は個別に制御できるようになっている。
【００５７】
なお、Ｒｒ計測槽１１、ＳＶ計測槽３０にはセンサー類の洗浄用として、Ｒｒ洗浄配管２５、ＳＶ洗浄配管２６が接続されており、水道水や地下水等の清澄な水が供給されるようになっている。
【００５８】
まず、酸素消費速度の測定は次のように行う。Ｒｒサンプリングポンプ７のうち１台を作動させ、作動させたＲｒサンプリングポンプ７に対応した混合液採取弁８を開き（通常、混合液採取弁８は閉じた状態である）、混合液を流入口１８からＲｒ計測槽１１へ流入させ、混合液をＲｒ計測槽１１に一定量貯留する。次に、エアーポンプ１６と撹拌機１７を作動させ、計測槽散気管１５によってＲｒ計測槽１１内の混合液を曝気すると同時に、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定も開始する。測定開始後、制御部１２へＤＯセンサー１３、温度センサー１４の測定値が一定時間ごとに逐次記録され、Ｒｒ計測槽１１内の混合液のＤＯが曝気により上昇し、一定となったところで撹拌機１７は作動させつつ、エアーポンプ１６の作動を停止することにより、Ｒｒ計測槽１１内の混合液の酸素消費速度をＤＯの減少曲線から算出する。なお、酸素消費速度は水温による変化が大きいため、制御部１２にて温度の変化分を補償することにより、温度の影響を排除することが出来る。
【００５９】
ＤＯがほぼ０になったらＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定を停止し、Ｒｒ計測槽排出弁２１を開いて、Ｒｒ計測槽１１内部の混合液をＲｒ計測槽流出口２７より曝気槽２へ返送する。ここで、曝気槽２に返送する位置は処理水への影響を考慮し曝気槽２の最上流部であることが望ましい。混合液を曝気槽２へ返送した後は、Ｒｒ洗浄配管２５より、水道水や地下水などの洗浄水をＲｒ計測槽１１へ流入させ、計測槽散気管１５及び撹拌機１７を作動させて、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４、Ｒｒ計測槽１１の洗浄を行うことが望ましい。
【００６０】
上記のようにして酸素消費速度を測定するが、この測定を曝気槽２の最上流部から最下流部まで順次に測定していくことにより、曝気槽２内の酸素利用速度分布を得ることが可能となる。
【００６１】
次に、汚泥容量の測定は次のように行う。ＳＶサンプリングポンプ９を作動させ、曝気槽２最下流部の混合液をＳＶ計測槽３０へ流入させ、汚泥容量を測定し、測定値は制御部１２へと送られる。測定終了後、ＳＶ計測槽排出弁２２を開いて、ＳＶ計測槽３０内部の混合液をＳＶ計測槽流出口３１より曝気槽２へ返送する。混合液を曝気槽２へ返送した後は、ＳＶ洗浄配管２６より、水道水や地下水などの洗浄水をＳＶ計測槽３０へ流入させ、ＳＶ計測槽３０の洗浄を行うことが望ましい。
【００６２】
以上が排水処理系１０および計測制御系２０の構成と動作であるが、ここで、曝気槽２内部での排水の処理状況について図２を用いてさらに詳しく説明する。
【００６３】
曝気槽２内部に流入した排水は曝気槽２の最上流部で汚泥と混合され、汚泥中の微生物は、負荷である排水中の有機物を急速に体内に取り込む。この際、微生物は多量に酸素を消費するため酸素消費速度は最上流部で最も高い値を示したあと急激に低下する（図中のＡ部）。
【００６４】
混合液が曝気槽２を流下するにつれて、微生物は体内に取り込んだ有機物を徐々に酸化分解するため、酸素消費速度は下流に行くに従い徐々に低下する。そして、微生物が体内に取り込んだ有機物を全て分解すると、有機物の消費を伴わない呼吸、いわゆる内生呼吸状態となり、酸素消費速度は一定となる。
【００６５】
ここで、曝気槽２の状況は大きく（１）処理過剰Ａ、（２）処理過剰Ｂ、（３）最適処理、（４）処理不足の４つに分類することができ、（１）〜（４）の各状況を判断する上でのポイントは有機物を分解する呼吸が内生呼吸に遷移する位置（内生呼吸遷移点）が「曝気槽２内のどの位置にあるか」と、「沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離を良好に行えるかどうか」である。次に（１）〜（４）の各状況の判断方法を説明する。
（１）処理過剰Ａ
図２中でｂに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より上流側となり、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行える場合は、内生呼吸遷移点より下流側の汚泥は酸化分解処理を行っていないことになり、流入負荷に対して曝気等の処理が過剰であると判断できる。
（２）処理過剰Ｂ
図２中でｆに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部にあり、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行える場合は、曝気槽２内で汚泥による酸化分解処理は終わっていないが、排水処理としては余裕があることになり、流入負荷に対して曝気等の処理が過剰であると判断できる。
（３）最適処理
図２中でａに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より後ろ、すなわち曝気槽２内で内生呼吸遷移点に到達しない場合は、曝気槽２の最下流部でも微生物の体内に有機物が残留している事になる。しかし、沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が良好に行えるのであれば、流入負荷に対して曝気等の処理は過不足なく、排水処理としては最も効率が良い状況であると判断できる。
（４）処理不足
図２中でｃに示すように、内生呼吸遷移点が曝気槽２の最下流部より後ろ、すなわち曝気槽２内で内生呼吸遷移点に到達せず、かつ沈殿槽３において処理水と活性汚泥の沈降分離が行えない状況であれば、排水処理として処理が不足している状況であると判断できる。
【００６６】
活性汚泥は曝気を過剰に行って、処理過剰が進行すると菌体外物質の生産不足による汚泥の沈降性の悪化などが生じる恐れがあり、一方、処理不足が進行しても、菌体内に有機物が残存して蓄積し、微生物の有機物の吸収能力が低下し、汚泥の沈降分離性が悪化する。つまり、曝気槽２の運転状況を最適に制御するためには、内生呼吸遷移点が曝気槽内部に無い場合でも、沈殿槽において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態を判断し、表示することが最大のポイントである。
【００６７】
次に本実施の形態における曝気槽の監視方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
図３においてＲ1〜Ｒ4はＲｒ計測槽１１で測定された曝気槽２における流れ方向の酸素消費速度を表し、Ｒ1が最上流部における値を、Ｒ4が最下流部における値を表す。Ｎは測定時点の内生呼吸の酸素消費速度を表す。
【００６９】
まずＲ1〜Ｒ4を測定する。
【００７０】
次に、Ｒ1とＲ2を比較し、Ｒ1＞Ｒ2であれば、曝気槽に流入する負荷があると判断する。一方、Ｒ1＞Ｒ2でなければ、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4とみなすことができ、曝気槽２内で酸素消費速度分布の傾きは無く、曝気槽２は無負荷すなわち内生呼吸状況と判断できるため、Ｒ4を内生呼吸の値としてＮを更新する。
【００７１】
次に負荷があると判断した場合は、現在の内生呼吸の酸素消費速度ＮとＲ4を比較し、Ｒ4＞Ｎであれば、最下流部の酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より大きいことになり、さらにＳＶ＞Ｃであれば、汚泥の沈降性も悪化しつつあるため、処理が不足していると判断でき、曝気風量を増加するよう制御する。一方、Ｒ4＞ＮかつＳＶ＜Ｃであれば、流入負荷に対して曝気等の処理は過不足なく、処理は適正と判断できる。尚、Ｃは所定値としてあらかじめ入力する値であるが、ＳＶ30で５０％以下とするのが望ましい。Ｃを大きく設定し過ぎると、汚泥の沈降分離性の悪化が止まらなくなり、汚泥のキャリーオーバーによる環境汚染を引き起こす場合があるので注意が必要である。
【００７２】
次に、Ｒ4＜ＮかつＳＶ＜Ｃの場合は、水温の変化や排水の水質変化等により、汚泥の活性度が低下したことによる影響と判断でき、Ｒ4の値を強制的に内生呼吸の酸素消費速度としてＮを更新し、かつ処理が過剰と判断できる。一方、Ｒ4＜ＮかつＳＶ＞Ｃの場合は、何らかの原因によって汚泥の活性度が低下し、かつ汚泥の沈降分離性も悪化しつつある状態のため、安全のため処理不足と判断する。
【００７３】
次に、Ｒ4＞ＮでもなくＲ4＜Ｎでもない状態、つまりＲ4＝ＮかつＳＶ＜Ｃの場合は、曝気槽２の最下流部で汚泥の活性度は内生呼吸となっており、かつ汚泥の沈降分離性も良好であるため、処理過剰と判断する。一方、Ｒ4＝ＮかつＳＶ＞Ｃの場合は、曝気槽２の最下流部で汚泥の活性度は内生呼吸となっているが、何らかの原因で汚泥の沈降分離性が悪化しつつある状態のため、安全のため処理不足と判断する。
【００７４】
ここで、流下方向における４箇所の酸素消費速度及び内生呼吸の酸素消費速度が得られたので、表示部９０にこの結果を表示する。表示部９０への表示方法の一例として、図４（ａ）のように横軸に経過日時、縦軸に各酸素消費速度の測定値及び内生呼吸の酸素消費速度を表示すれば、管理者は内生呼吸の酸素消費速度という基準を目安に、曝気槽２の負荷の有無や内生呼吸の酸素消費速度の変化を視覚的に捉えることができる。また、別の表示方法として、図４（ｂ）のように横軸に曝気槽２の位置をとり、現在の内生呼吸の酸素消費速度と測定時間毎の酸素消費速度の分布を表示することにより、曝気槽２の処理状態をより詳細に把握することもできる。
【００７５】
このように、判断の基準を汚泥の活性状態の変化を反映した無負荷状態での酸素消費速度とすることにより、曝気槽２の状態を適切に表示することができる。
【００７６】
次に、判断結果を管理者が曝気槽２の状態を把握できるように表示部９０に表示する。処理状態の判断結果の表示方法としては図５で示した酸素消費速度の経時変化を示すグラフや横軸に曝気槽２の位置を示すグラフを表示し、同時に、現在の処理状況を「処理は適正です」、「処理が過剰です」、「処理が不足しています」のように文字で表示するとわかりやすい。また、図５に示すように、曝気槽２の絵を表示し、例えば（ａ）のように処理適正の時は曝気槽２の中の汚泥の色が標準的な汚泥の色を示す黄土色を、処理不足のときは（ｂ）のように黒色に近い色にするなど、その状況によって色や絵を変化させるようにすれば、管理者が曝気槽２の状態をより理解しやすい。
【００７７】
このように、曝気槽２の状態をグラフにより視覚的に表示するだけでなく、処理状態の判断まで行って結果を表示することにより、熟練した管理者を支援するだけでなく不慣れな管理者でも曝気槽２の状態を適切に把握することができる。
【００７８】
ここで、従来の曝気槽の監視方法では酸素消費速度の分布の傾きが変わる変曲点で内生呼吸遷移点の位置が適正かどうか判断するが、あらかじめ事前に調査測定した最適な酸素消費速度の分布との比較を用いる方法によっているため、汚泥の活性が変化した場合は最適な酸素消費速度の分布が変化するので、例えば図２におけるａが変化することになるので、内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を誤る。
【００７９】
しかし上記のように、本実施の形態では内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を内生呼吸の酸素消費速度の値と比較しており、内生呼吸の酸素消費速度を常に曝気槽２の混合液を用いて更新することができるため、活性度が変化した場合でも内生呼吸遷移点が適正な位置にあるかどうかの判断を正しく行うことができる。かつ、内生呼吸遷移点が曝気槽２内部に無い場合でも、沈殿槽３において汚泥と処理水の沈降分離が可能な状態を判断し、良好な処理水質を維持しつつ、正確な曝気槽の監視方法を実現することができる。
【００８０】
尚、本実施の形態では測定位置を４箇所で説明したが、測定箇所数は処理場の設置状況や処理の要求精度、コスト等により決定すればよく、設置箇所が多い方が緻密な制御が行えるがその分コストが上昇する。
【００８１】
次に、ある事業所の排水処理施設における酸素消費速度分布について説明する。
【００８２】
図６は、ある事業所の排水処理施設における酸素消費速度の流れ方向の分布を表している。
【００８３】
ここでは、事業所が稼動している日と非稼動日において計測を行い、非稼働日は流入負荷が０であった。
【００８４】
図６にあるように稼働日における酸素消費速度は曝気槽２の最上流部が非常に高い値を示し、下流に行くに従い急激に低下し、最下流部の手前でほぼ一定の状況となった。ここではＲ1＞Ｒ2であるので稼働日に負荷があることが図から判断できる。
【００８５】
また、流入負荷が０の非稼働日における酸素消費速度は、曝気槽の位置によらず一定であり、Ｒ1≒Ｒ2≒Ｒ3≒Ｒ4であるので無負荷状態であることが判断でき、この値は内生呼吸の酸素消費速度Ｎとなる。
【００８６】
このＮを稼働日の酸素消費速度の分布と比較することにより、内生呼吸遷移点は図４の５の位置であることがわかり、稼働日においては曝気過剰であり曝気量を低減することにより省エネルギーが実現できることがわかった。このように、本発明の曝気槽の監視方法は実際の処理施設に適用可能である。
【００８７】
以上のように、本実施の形態によれば、活性汚泥が最適な状況となるように曝気槽を監視し、制御することができるようになり、事業所等での繁忙期や休日、夜間など、負荷量が急激に変動するような場合でも従来のように安全を見て曝気過多で運転する必要が無くなり省エネルギーが図れると同時に、急な負荷の変動に対応するための管理者を常時配置させる必要が無くなり、管理コストの低減にも寄与できる。
【００８８】
尚、本実施の形態では酸素消費速度で内生呼吸遷移点を特定する方法で説明したが、通常、曝気槽は汚泥濃度を一定に保つように運転されているのでこの方法で問題は無い。
【００８９】
しかし、より正確な検知を行うには計測槽に汚泥濃度計を設置し、酸素消費速度を汚泥濃度で除した単位汚泥重量あたりの酸素消費速度いわゆる酸素利用速度係数（Ｋｒ）を用いる方がより正確に内生呼吸遷移点を特定できる。また、汚泥容量についても、汚泥容量を汚泥濃度で除した汚泥容量指標（汚泥の占める容積）を用いる方がより正確に汚泥の沈降分離性を判断することができる。一般に汚泥容量指標は３００ｍｇ／ｌ以下とするのが望ましい。
【００９０】
尚、本実施の形態において、制御対象を曝気風量として説明したが、曝気槽２の制御対象は曝気風量に限定されるものではなく、曝気槽２内の返送汚泥量や、負荷の流入量などを制御対象としてもよい。
【００９１】
また、酸素消費速度の測定を別槽のＲｒ計測槽１１を用いて測定する方法で説明したが、酸素消費速度の測定方法は曝気槽２内で直接測定する方法を用いてもよい。
【００９２】
また、本実施の形態では、無負荷状態の判別を曝気槽２の酸素消費速度の分布の傾きが水平であることで判断すると説明したが、例えば曝気槽２に負荷が流入しない日や時間があらかじめわかっており特定できる場合などにおいては、酸素消費速度の分布の傾きを調べる必要が無く、無負荷状態になる時間の酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とすればよい。
【００９３】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷の変動幅が大きく、急激に変化する事業所等の排水処理施設の曝気槽などにも適用でき、汚泥の活性度の変化にも対応可能な曝気槽の監視方法が得られる。
【００９４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の曝気槽の制御方法における他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成や作用を有するものについては同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態は、実施の形態１のうち無負荷状態における内生呼吸の酸素消費速度を測定する方法として、曝気槽２の流入負荷が無い日に測定するのではなく、無負荷状態を強制的に作り出す方法としたものである。
【００９６】
実施の形態１においては、非稼働日や夜間などの無負荷状態が適当な頻度で現れる場合を想定しているが、事業所によっては無負荷状態が長期間得られない場合や、全く得られない場合も考えられる。
【００９７】
このような場合は内生呼吸の酸素消費速度が更新できなくなり汚泥の活性度の変化による影響に追随できなくなり内生呼吸遷移点を正確に特定できなくなる。このような場合に対処するため、本実施の形態は強制的に無負荷状態を作り出し、内生呼吸の酸素消費速度を測定するものである。
【００９８】
図７において、Ｒｒ計測槽１１には汚泥界面計４３が設置されており、汚泥界面計４３の信号線は制御部１２に接続されている。計測槽の下方には汚泥受槽４１が設置され、Ｒｒ計測槽１１の底部と配管で接続されており、配管の途中には汚泥受槽流入弁４４が設置されている。また、汚泥受槽４１の底部とＲｒ計測槽の上部は配管で接続されており、配管の途中には循環ポンプ４２が配置されている。
【００９９】
次に本実施の形態の処理動作について説明する。
【０１００】
内生呼吸の酸素消費速度を測定する場合、最も残留負荷が低いと考えられる最下流部の位置のＲｒサンプリングポンプ７を動作させ、そのポンプの混合液採取弁８を開いて混合液を流入口１８からＲｒ計測槽１１へ流入させる。
【０１０１】
混合液はＲｒ計測槽１１に一定量貯留されたのち、一定時間静止させることにより重力沈降により汚泥と上澄み液に分離される。
【０１０２】
ここで、汚泥界面計４３の信号から測定値が安定したことを判断した段階で汚泥界面計４３の値がＲｒ計測槽１１の底面と一致するまで汚泥を汚泥受槽４１に排出する。
【０１０３】
残りの上澄み液はＲｒ計測槽流出口２７から曝気槽２へ返送する。
【０１０４】
ここで、汚泥受槽４１の汚泥は循環ポンプ４２でＲｒ計測槽１１にもどし、次にＲｒ洗浄配管２５からＲｒ計測槽１１に元の混合液の量と等量となるように水道水・地下水等を供給する。次に、エアーポンプ１６と撹拌機１７を作動させ、計測槽散気管１５によってＲｒ計測槽１１内の混合液を曝気すると同時に、ＤＯセンサー１３、温度センサー１４による測定も開始する。測定開始後、制御部１２へＤＯセンサー１３、温度センサー１４の測定値が一定時間ごとに逐次記録され、Ｒｒ計測槽１１内の混合液のＤＯが曝気により上昇し、一定となったところで撹拌機１７は作動させつつ、エアーポンプ１６の作動を停止することにより、Ｒｒ計測槽１１内の混合液の酸素消費速度をＤＯの減少曲線から算出する。
【０１０５】
ここで、上澄みを水道水や地下水等で置換せず、採取した混合液を連続曝気するだけでも無負荷状態にすることができるが、微生物による負荷の消費には長時間を要する場合もあり、上澄みを水道水や地下水等で置換することにより混合液の残留負荷を大幅に低減できるので安定段階までの曝気時間を短縮することが可能となる。
【０１０６】
尚、水道水や地下水は排水処理系の処理水を利用することもできるが、測定の安定性や処理水の悪化の影響を考慮すると排水処理系とは別の水道水や地下水を用いることが望ましい。
【０１０７】
このようにして、内生呼吸の酸素消費速度を定期的に更新し、実施の形態１と同様にして、この値を酸素消費速度の分布と比較して内生呼吸遷移点が適正な位置かどうか判断する。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷が常に高く、適切な頻度で無負荷状態が得られない場合であっても強制的に無負荷状態を作り出すことにより内生呼吸の酸素消費速度を得ることが出来、広く適用可能な曝気槽の制御方法が得られる。
【０１０９】
（実施の形態３）
汚泥容量を測定するＳＶ計測槽３０は下水試験法に従い容積１リットルで内径約６５ｍｍの円筒状の容器で構成されている。ＳＶ計測槽３０の一方には発光部５４が、発光部５４に対向する他方には光センサー５９が配置されている。
【０１１０】
光源５２は第１の集光手段５１内に配置されており、第１の集光手段５１は導光手段５３へ接続され、導光手段５３は発光部５４へと接続されている。発光部５４には乱反射層５６が備えてあり、導光手段５３内はアクリル等の導光材料が充填されており、発光部５４の発光面はＳＶ計測槽３０へ密着するようになっている。
【０１１１】
光センサー５９はＳＶ計測槽３０へ密着するように配置された第２の集光手段５８へ密着するように配置されている。光センサー５９はＳＶ計測槽３０の深さ方向へ直列に複数個並べられており、光センサーの信号線６０によって制御部１２へと接続されている。ここで、光センサー５９はフォトトランジスタ、フォトダイオード、フォトＩＣなどである。
【０１１２】
また、第１の集光手段５１はステンレスやメッキを施した鉄板や鏡など、光を反射する材質である。ＳＶ計測槽３０の上部には曝気槽等から汚泥混合液を導入してくる汚泥混合液導入管２８とＳＶ計測槽３０内を洗浄するためのＳＶ洗浄配管２６が備えてあり、ＳＶ計測槽３０の下部には測定後に汚泥混合液を排出するためのＳＶ計測槽流出口３１と、ＳＶ計測槽流出口３１に接続する汚泥混合液排出管２８およびＳＶ計測槽排出弁２２が備えられている。
【０１１３】
上記構成において、汚泥容量を測定する場合、図示しない曝気槽等から水中ポンプや陸上ポンプやエアリフトポンプ等で曝気槽内の汚泥混合液をＳＶ計測槽３０へと導入してくる。ＳＶ計測槽３０へと導入する汚泥混合液の量はタイマーや図示しない電磁流量計や図示しない液面レベルセンサーによって計測する。汚泥混合液をＳＶ計測槽３０へ導入後、３０分間静置し、濃縮汚泥５７と汚泥上澄６１との界面がどの程度の高さに位置するかを測定する。
【０１１４】
このため、光源５２を点灯し、光を第１の集光手段５１によって集光し、集めた光を導光手段５３によって発光部５４へと導き、発光部５４の乱反射層５６によって光を乱反射させ導光手段５３内で光を均一にした上で、発光部５４から面発光させてＳＶ計測槽３０へと照射するようになっている。
【０１１５】
ＳＶ計測槽３０内へ照射された光は濃縮汚泥５７では遮られるため、光センサー５９は光を検出しない。一方、汚泥上澄６１では光は遮られないため、光センサー５９は光を検出する。このように、光を検出する光センサー５９と光を検出しない光センサー５９の個数や予め設定した位置によって汚泥界面を簡単で確実に捉え、汚泥容量を測定することが可能となる。なお、静置時間（３０分）は一例であり、必要に応じて数分〜数時間で設定することが可能である。
【０１１６】
このような構成の測定装置のため測定の精度は光センサー５９の個数によって左右される。例えば、図８中では光センサー５９の数は１０個で等間隔に配置されているので、１０％刻みで汚泥容量を測定することが可能である。ここで、光センサー５９の数を２０個にすると、５％刻みで汚泥容量を測定することが可能となる。活性汚泥処理維持管理の実情からすると５％刻み程度で十分に実用に耐えうる精度であるといえる。
【０１１７】
光センサー５９の信号は信号線６０によって制御部１２へと伝えられる。
【０１１８】
汚泥容量を測定した後は、ＳＶ計測槽排出弁２２を開けて、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液を排出し、その後ＳＶ計測槽排出弁２２を閉め、ＳＶ洗浄配管２６から洗浄水を導入することで、ＳＶ計測槽３０内を洗浄するようになっている。ここで、洗浄水は水道水、地下水などの工業用水、排水処理施設の処理水などでよい。
【０１１９】
以上のような構成とすることで、光源５２の光を無駄なくＳＶ計測槽３０へ照射することができ、ＳＶ計測槽３０を透過した光を光センサー５９で確実に検知できるようなる。また、光源５２の光を発光部５４から面発光させてＳＶ計測槽３０へと照射できるので、ＳＶ計測槽３０を透過する光のムラも抑えることができ、光センサー５９に到達する光のムラも抑えることができ、安定した光の検出が可能となる。
【０１２０】
ここで、光源５２としては蛍光灯や白熱電球などが一般的であるが、ＬＥＤを用いるのが最もよい。ＬＥＤは電気エネルギーを直接光へと変換するため、輻射熱の発生がなく、光源５２から発生する輻射熱の影響によるＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液の対流を防ぎ、安定した汚泥容量を測定することが可能となる。
【０１２１】
また、光源５２の発する光は可視光であればよいが、可視光の中でも赤色であるのが望ましい。赤色の光は波長が７００ｎｍ程度と長いため、水中の懸濁物による光の減衰を受け難い性質を持っており、汚泥混合液中に懸濁物質が多い場合であっても確実に汚泥容量を測定することができる。
【０１２２】
また、光センサー５９は第２の集光手段５８によってＳＶ計測槽３０内から光を集めるため、汚泥混合液が着色等しており、光を透過しにくい性状のものであっても、確実に汚泥容量を測定することが可能となる。ここで、第２の集光手段５８はプラスチック（アクリル等）やガラスによるレンズであり、ＳＶ計測槽３０内を透過してきた光をできるだけ多く集めるために用いるものである。
【０１２３】
また、光センサー５９は感度が最大となる波長が種類によって異なるため、光源５２の光の波長にマッチした光センサー５９を選定することが重要である。
【０１２４】
図９は本発明の図８おける汚泥容量測定装置の光センサー５９部での水平断面を上側から見た構成図である。
【０１２５】
ＳＶ計測槽３０は空気層７１ｄを挟んで内面と外面から構成されており（簡単のため、図６では説明と共に省略）、外面・内面ともに発光部７５側は発光透過部７１ａ、光センサー８０側の面は受光透過部７１ｂのように光を透過するように透明な材質となっている。発光透過部７１ａ、受光透過部７１ｂ以外は外面に遮光層７１ｃ（図２中で太線で示す）が備えてあり、外部からの光を反射するようになっている。
【０１２６】
ここで、ＳＶ計測槽３０の材質はプラスチックやガラスが望ましい。また、遮光層７１ｃは簡易的にはアルミホイルでもよいが、黒色などの下塗りをした上でシルバーや白色など光を反射し易い塗料を使用しても良い。
【０１２７】
このように、ＳＶ計測槽３０に空気層７１ｄを設けることで、ＳＶ計測槽３０は断熱効果を有し、またＳＶ計測槽３０の外面は光を反射するようになる。このため、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液は外気温や輻射熱の影響を受け難く、その結果ＳＶ計測槽３０内は温度分布が均一となり、ＳＶ計測槽３０内の汚泥混合液は対流が発生し難くなり、気温の高・低、夜・昼などの外部環境の変化に影響を受けることなく安定して汚泥容量を測定することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明による曝気槽制御方法は、下水処理場、事業所等における有機性排水の処理施設における曝気槽の監視に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施の形態１の曝気槽制御システムを示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１の曝気槽内における酸素消費速度の分布を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態１の動作を示すフローチャート
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態１の曝気槽の状態を経過日時と酸素消費速度の関係で示したグラフ、（ｂ）は同曝気槽の状態を酸素消費速度の分布で示したグラフ
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態１の曝気槽の処理状態が適正な場合を示したグラフ、（ｂ）は同曝気槽の処理が不足の場合を示したグラフ
【図６】一般的な排水処理施設における酸素消費速度の分布を示すグラフ
【図７】本発明の実施の形態２の計測制御装置を示すブロック図
【図８】本実施の形態におけるＳＶ計測槽３０を示す構成図
【図９】本発明の図６おけるＳＶ計測槽３０の断面を示す構成図
【符号の説明】
【０１３０】
１ 調整槽
２ 曝気槽
３ 沈殿槽
４ 散気管
５ インバーター
６ 曝気ブロア
７ Ｒｒサンプリングポンプ
８ 混合液採取弁
９ ＳＶサンプリングポンプ
１０ 排水処理系
１１ Ｒｒ計測槽
１２ 制御部
１３ ＤＯセンサー
１４ 温度センサー
１５ 計測槽散気管
１６ エアーポンプ
１７ 撹拌機
１８ 流入口
２０ 計測制御系
２１ Ｒｒ計測槽排出弁
２２ ＳＶ計測槽排出弁
２５ Ｒｒ洗浄配管
２６ ＳＶ洗浄配管
２７ Ｒｒ計測槽流出口
２８ 汚泥混合液導入管
３０ ＳＶ計測槽
３１ ＳＶ計測槽流出口
４１ 汚泥受槽
４２ 循環ポンプ
４３ 汚泥界面計
４４ 汚泥受槽流入弁
５１ 第１の集光手段
５２ 光源
５３ 導光手段
５４ 発光部
５６ 乱反射層
５７ 濃縮汚泥
５８ 第２の集光手段
５９ 光センサー
６０ 信号線
６１ 汚泥上澄
７１ａ 発光透過部
７１ｂ 受光透過部
７１ｃ 遮光層
７１ｄ 空気層
７５ 発光部
８０ 光センサー
９０ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液の酸素消費速度分布を測定し、前記曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定した酸素消費速度分布と汚泥の内生呼吸の酸素消費速度を比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示する曝気槽の監視方法。
【請求項２】
前記内生呼吸の酸素消費速度は、無負荷状態における混合液の酸素消費速度の測定値とすることを特徴とした請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項３】
前記無負荷状態は、前記曝気槽へ流入する負荷がない状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項４】
前記無負荷状態は、前記曝気槽の流れ方向に沿って複数箇所で測定した酸素消費速度分布の傾きが水平の状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項５】
前記無負荷状態は、前記曝気槽の流れ方向の最下流部から混合液を採取し、採取した混合液を曝気して残留負荷を全て消費させた状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項６】
採取した混合液は、曝気する前に上澄みと懸濁物に分離し、上澄みを負荷のない清水で置換する請求項５記載の曝気槽の監視方法。
【請求項７】
測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低いとき、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項８】
前記汚泥容量は、前記曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した汚泥容量であることを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項９】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が前記内生呼吸よりも大きく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも大きい場合に、汚泥による排水処理が不足している、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１０】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が前記内生呼吸よりも大きく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が適正である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１１】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低く、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とし、汚泥による排水処理が過剰である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１２】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度と等しく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が過剰である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１３】
汚泥による排水処理状況が適正かどうかの判断は、酸素消費速度と同時にＭＬＳＳを測定して酸素利用速度係数を算出し、酸素利用速度係数を酸素利用速度の代わりに用いて行う請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１４】
汚泥による排水処理状況が適正かどうかの判断は、汚泥容量と同時にＭＬＳＳを測定して汚泥容量指標を算出し、汚泥容量指標を汚泥容量の代わりに用いて行う請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１５】
排水の処理状況を文字で表示することを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１６】
排水の処理状況を図で表示することを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１】
曝気槽内における流れ方向に沿って、複数箇所の汚泥と排水の混合液の酸素消費速度分布を測定し、前記曝気槽内の汚泥の汚泥容量を測定し、測定した酸素消費速度分布と汚泥の内生呼吸の酸素消費速度を比較するとともに、測定した汚泥容量を所定値と比較することにより、汚泥による排水処理状況が適正かどうか判断し、判断した結果を外部に表示する曝気槽の監視方法。
【請求項２】
前記内生呼吸の酸素消費速度は、無負荷状態における混合液の酸素消費速度の測定値とすることを特徴とした請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項３】
前記無負荷状態は、前記曝気槽へ流入する負荷がない状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項４】
前記無負荷状態は、前記曝気槽の流れ方向に沿って複数箇所で測定した酸素消費速度分布の傾きが水平の状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項５】
前記無負荷状態は、前記曝気槽の流れ方向の最下流部から混合液を採取し、採取した混合液を曝気して残留負荷を全て消費させた状態である請求項２記載の曝気槽の監視方法。
【請求項６】
採取した混合液は、曝気する前に上澄みと懸濁物に分離し、上澄みを負荷のない清水で置換する請求項５記載の曝気槽の監視方法。
【請求項７】
測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低いとき、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項８】
前記汚泥容量は、前記曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した汚泥容量であることを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項９】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が前記内生呼吸よりも大きく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも大きい場合に、汚泥による排水処理が不足している、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１０】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が前記内生呼吸よりも大きく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が適正である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１１】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度より低く、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、測定した酸素消費速度を内生呼吸の酸素消費速度とし、汚泥による排水処理が過剰である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１２】
曝気槽の流れ方向の最下流部で測定した酸素消費速度が内生呼吸の酸素消費速度と等しく、かつ、前記汚泥容量が所定値よりも小さい場合に、汚泥による排水処理が過剰である、と判断する請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１３】
汚泥による排水処理状況が適正かどうかの判断は、酸素消費速度と同時にＭＬＳＳを測定して酸素利用速度係数を算出し、酸素利用速度係数を酸素利用速度の代わりに用いて行う請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１４】
汚泥による排水処理状況が適正かどうかの判断は、汚泥容量と同時にＭＬＳＳを測定して汚泥容量指標を算出し、汚泥容量指標を汚泥容量の代わりに用いて行う請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１５】
排水の処理状況を文字で表示することを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【請求項１６】
排水の処理状況を図で表示することを特徴とする請求項１記載の曝気槽の監視方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０２１０１（Ｐ２００９−２０２１０１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４７０６４（Ｐ２００８−４７０６４）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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