排水処理方法及び排水処理装置
【課題】実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供する。
【解決手段】有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法を用いた排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【解決手段】有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法を用いた排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置に関するものであり、特に、処理槽にて発生する炭酸ガスの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水又は有機性の工場排水を生物学的に処理する活性汚泥法において、有機物の処理状態を連続して観察（≒測定）することは、本来、非常に重要な行為のはずである。しかしながら、有機物の処理状態を直接的かつ連続的に測定する方法は未だ世の中に存在しない。
【０００３】
近い能力を有する測定装置として、例えば、紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素）計、バイオセンサー型ＢＯＤ（Biochemical oxygen demand：生物化学的酸素要求量）計がその代表として挙げられる。しかし、これら計器は、以下の特徴を有しているが、直接的かつ連続的な測定とは言い難い。
【０００４】
まず、有機汚濁モニタ（紫外線吸光度法）は、対象物に紫外線を透過させたときの光の吸収度合いから有機物濃度を間接的に換算する方法である。この方法は、排水中の有機物の成分が変わると換算係数を変える必要があり、大幅な水質変動がある場合には追従性に乏しい。また、液中に固形物が存在すると外乱となる。最近では、その影響を差し引くための工夫（２波長式等の方法）も考案されてはいるが、汚泥のように固形物（≒生物細胞）を多量に含む液体の測定には一般的に不向きと考えられる。
【０００５】
次に、連続式ＴＯＣ計は、原理上、対象物中の全ての炭素量を検知してしまい、生物反応に寄与する有機物のみを抽出することができないのが本方式の難点である。また、１回の測定に数分〜数十分の時間を要することから、数秒単位での有機物濃度変化を追うのは困難である。さらに、測定対象が汚泥の場合、生物細胞中の炭素量も併せて検知してしまうため、液中の有機物の濃度を測る場合にはろ過等の操作が必要となる。したがって、この点からもリアルタイムでの検知が困難である。
【０００６】
次に、バイオセンサー型ＢＯＤ計は、ＴＯＣ計とは原理が異なり、生物分解に関わる有機物のみを消費酸素量から算出することが可能である。しかしながら、数秒単位での有機物濃度変化を追うのが困難であり、１回の測定に数分〜数十分の時間が必要であること、及び汚泥含有液を測定するのに不向きという点ではＴＯＣ計と同様である。また、バイオセンサー型ＢＯＤ計での測定速度はＪＩＳ規格に準ずるＢＯＤ法よりも格段に早いものの、ＢＯＤ計メーカー指定の特定の菌を用いるため、実排水処理設備に存在する菌とは異なる傾向を示す場合がある。
【０００７】
このような理由により、より直接的かつ連続的に測定が可能な装置が望まれている。
【０００８】
ここで、下水又は有機性の工場排水を生物学的に処理する活性汚泥法においては、有機物が分解されて炭酸ガスと水になるのが特徴である。そこで、炭酸ガスを管理することにより、有機物の処理状態を連続して観察（≒測定）することが考えられる。
【０００９】
この点に着目した、従来技術として、例えば特許文献１に開示された活性汚泥処理プラント曝気槽の制御方法では、図５に示すように、曝気槽１０１における処理水の流下方向に複数の捕集器１０２を配置して、曝気槽１０１の空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を捕らえている。これにより、曝気槽１０１における処理水の流下距離とその距離における炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生濃度との関係を求め、その平均値により原水量、送気量を加減し、また、流下距離の１０〜２０％の処で炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度が最大となるよう活性汚泥量を加減するものとなっている。
【００１０】
また、例えば特許文献２に開示された排水処理装置２００では、図６に示すように、処理槽２０１内の大気相２０２に設けられ、かつ該大気相２０２の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段２０３と、この二酸化炭素濃度検出手段２０３からの出力に応じて曝気手段２０４の曝気量を制御する曝気制御手段２０５とを備えている。
【００１１】
さらに、例えば特許文献３に開示された排水処理装置３００では、図７に示すように、排水の一部と汚泥の一部とを反応容器３０１内に導入し、該反応容器３０１内の溶存炭酸ガス濃度の変化を溶存炭酸ガス濃度測定器３０２にて測定し、該濃度変化の状態によって排水のＢＯＤ負荷を推測すると共に、推測したＢＯＤ負荷に対応させて曝気槽３１０への酸素導入量を調節している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５３−８５９５６号公報（１９７８年７月２８日公開）
【特許文献２】特開平６−１２６２９４号公報（１９９４年５月１０日公開）
【特許文献３】特開２００１−３４７２８８号公報（２００１年１２月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、処理槽にて発生する炭酸ガスを測定する場合、現実的には、以下の問題が存在する。
【００１４】
すなわち、図８に示すように、下方から一定流量で空気を供給する場合、理想系においては、反応槽内で発生する炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生量が変化しない限り、上部で検知される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度も変化しない。そして、このような反応槽を３つ並設した場合においても、図９（ａ）に示すように、どのポイントにおいても空気が真上に浮上し、その結果、各反応槽内で発生する炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生量は同じ値である。
【００１５】
しかしながら、現実には、反応槽内の液中においては乱流が発生しており、空気は真上には浮上しない。この結果、図９（ｂ）に示すように、同じ有機物分解反応が反応槽内で起こっていても、下方からの空気で希釈される倍率が各々の場所で異なっているので、検知される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度も変わってしまう。この結果、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は反応槽の上面の各位置でバラつきが発生するので、反応槽の上面における各位置での炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の測定値には信頼性がない。
【００１６】
この問題に関して、上記従来の特許文献１に開示された活性汚泥処理プラント曝気槽の制御方法では、曝気槽１０１における処理水の流下方向に複数の捕集器１０２を配置して、曝気槽１０１の空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を捕らえているが、現実には、処理水の流下方向に沿って旨く炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を把握することはできないと考えられる。
【００１７】
また、特許文献２に開示された排水処理装置２００でも、処理槽２０１内における大気相２０２での１点での二酸化炭素濃度検出手段２０３による検出では、処理槽２０１内の二酸化炭素濃度の平均を求めているとすることはできない。
【００１８】
一方、特許文献３に開示された排水処理装置３００では、実際の曝気槽３１０での溶存炭酸ガス濃度ではなく、曝気槽３１０から採取した排水の一部と汚泥の一部を反応容器３０１内に導入して溶存炭酸ガス濃度を測定しており、上述した曝気槽３１０の上方での炭酸ガス濃度測定による炭酸ガス濃度のばらつきを回避している点で評価できる。
【００１９】
しかしながら、特許文献３に開示された排水処理装置３００の反応容器３０１には、曝気手段が存在しないので、曝気槽３１０の状態を再現しているとはいい難い。また、この場合、大気に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測るのではなく溶存炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測っているが、センサ部が水中に浸漬しているため、検知面の汚濁による出力値の変動が懸念される。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の排水処理方法は、上記課題を解決するために、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法において、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴としている。
【００２２】
すなわち、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法においては、従来、実排水処理装置における実排水処理槽の処理状態を把握する際に、現存する例えば紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ計、バイオセンサー型ＢＯＤ計等の計器でもある程度の状態把握は可能であった。しかし、有機物の処理状態を示す直接的な指標ではない、又は連続的に測れない等の課題があり、双方を十分に満たす測定器ではなかった。
【００２３】
これに対して、本発明の排水処理方法では、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応（≒炭酸ガス（ＣＯ２ ）の排出）に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定する。
【００２４】
この結果、本発明では、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行っている。このため、ミニチュア反応槽での処理は、曝気により酸素供給がなされるので、実排水処理槽と同様の好気性処理が行われ、実排水処理槽での処理を再現しているといえる。
【００２５】
また、本発明では、実排水処理槽の管理指標として炭酸ガス濃度を用いることにより、有機物の処理状態を示す直接的な指標とすると共に、リアルタイムで連続的な測定を可能とするものとなっている。
【００２６】
ところで、実排水処理槽において炭酸ガス濃度を測定する場合、実排水処理槽の液中においては曝気により乱流が発生しているので、広範な実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度は均一ではない。このため、実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度を多点測定して平均値を求める等しなければ、測定値が実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度を反映しないことになる。また、炭酸ガス濃度の多点測定は、多数の炭酸ガス濃度計を必要とし、実質的ではない。
【００２７】
そこで、本発明では、実排水処理槽の実排水及び実汚泥を用いて連続的に供給させ曝気も行うミニチュア反応槽、つまり実排水処理槽のミニチュア版を用いて炭酸ガス濃度を測定する。このミニチュア反応槽での炭酸ガス濃度測定においては、ミニチュア反応槽の上面の面積は小さいので、ミニチュア反応槽における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス量を全て量ることができ、ミニチュア反応槽における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス量を反映している。
【００２８】
この結果、ミニチュア反応槽によって、実排水処理槽と同様の有機物分解状況を直接的かつリアルタイムで連続的に精度良く把握することが可能となる。具体的には、数秒で１回の測定が可能である。これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用等が可能になる。
【００２９】
したがって、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法を提供することができる。
【００３０】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽とミニチュア反応槽との容量比率に基づいて流入させると共に、上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させることが好ましい。具体的には、実排水処理槽における実排水量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽への実排水量の流入量を増減制御し、実排水処理槽における実汚泥量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽への実汚泥量の流入量を増減制御する。
【００３１】
これにより、ミニチュア反応槽では、実排水処理槽と同じ滞留時間を確保できる。また、上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させるので、より忠実に該実排水処理槽の処理状態を再現できるようになる。
【００３２】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することが好ましい。
【００３３】
これにより、溶存酸素に関して、より忠実に該実排水処理槽の処理状態を再現できるようになる。
【００３４】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬して、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することが可能である。
【００３５】
すなわち、活性汚泥法による生物反応において水温は重要な因子である。そこで、本発明では、ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬する。これにより、ミニチュア反応槽を実排水処理槽と同じ温度環境下におくことができるので、実排水処理槽での活性汚泥法による生物反応を、ミニチュア反応槽にて再現することが可能となる。したがって、ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することは、実排水処理槽における有機物の処理状態を把握することになる。
【００３６】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することが好ましい。
【００３７】
すなわち、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス濃度計の測定精度が低下する傾向がある。そこで、ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することによって、ミニチュア反応槽にて発生する水分の多い炭酸ガス中の水分を除去し、炭酸ガス濃度計の測定精度が低下するのを防止することが可能となる。
【００３８】
本発明の排水処理方法では、一台の炭酸ガス濃度計を用いると共に、前記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、上記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定することが可能である。
【００３９】
すなわち、炭酸ガス濃度計にて得られる測定値は、大気中の炭酸ガス濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス濃度との合算値である。このため、有機物分解由来の炭酸ガス濃度を求めるためには、大気中の炭酸ガス濃度を求める必要がある。しかし、炭酸ガス濃度計を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【００４０】
そこで、本発明では、ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定する。これにより、一台の炭酸ガス濃度計にて、有機物分解由来の炭酸ガス濃度を求めることが可能となる。また、コスト削減を図ることができる。
【００４１】
本発明の排水処理方法では、前記炭酸ガス濃度の測定値に基づいて、前記実排水処理槽の操作条件を制御することが好ましい。
【００４２】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用が現実のものとして可能になる。
【００４３】
本発明の排水処理装置は、上記課題を解決するために、前記記載の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、上記ミニチュア反応槽には、上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられていることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、実排水処理槽での活性汚泥処理を、ミニチュア反応槽にて再現できる。また、炭酸ガス濃度測定手段にて、ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定することにより、実排水処理槽における有機物の処理状態を把握することができる。
【００４５】
したがって、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の排水処理方法は、以上のように、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定する方法である。
【００４７】
本発明の排水処理装置は、以上のように、実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、上記ミニチュア反応槽には、上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられているものである。
【００４８】
それゆえ、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明における排水処理装置の実施の一形態を示すものであって、排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における排水処理装置の他の実施の形態を示すものであって、ミニチュア反応槽を恒温槽に収容した排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明における排水処理装置のさらに他の実施の形態を示すものであって、ミニチュア反応槽を実排水処理槽に浸漬した排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】上記排水処理装置にて測定した炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を示すグラフである。
【図５】従来の排水処理装置の構成を示す断面図である。
【図６】従来の他の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のさらに他の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】活性汚泥法による排水処理装置における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図である。
【図９】（ａ）は理想系での活性汚泥法による排水処理槽における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図であり、（ｂ）は現実での活性汚泥法による排水処理槽における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５１】
最初に、本実施の形態の排水処理装置の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【００５２】
本実施の形態の排水処理装置１は、下水又は有機性の工場排水等の有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法を用いて処理するものであり、図１に示すように、実排水処理装置１０と、この実排水処理装置１０から分岐して設けられたミニチュア排水処理装置２０との２つに大別することができる。
【００５３】
上記実排水処理装置１０は、図１に示すように、排水貯留槽１１と実排水処理槽１２と沈殿槽１３とを備えている。
【００５４】
上記実排水処理装置１０では、実排水処理槽１２に好気性微生物からなる高濃度の活性汚泥を浮遊させ、そこに排水貯留槽１１から有機性の排水を連続的に投入し、散気管１２ａにて曝気して好気性処理する。これにより、有機性の排水は、炭酸ガス（ＣＯ２ ）と水とに分解される。この炭酸ガス（ＣＯ２ ）は、一部は実排水処理槽１２の排水に溶存されると共に、他の一部は排水貯留槽１１の排水の上面から大気中に放散される。
【００５５】
排水貯留槽１１にて好気性処理された排水及び活性汚泥は、沈殿槽１３に導入される。沈殿槽１３では、活性汚泥が沈澱されると共に、上澄水を分離して取り出すことにより、処理水を得ることができる。上記沈殿槽１３に溜まった汚泥は、返送汚泥として実排水処理槽１２にその一部が戻される一方、余剰汚泥は、廃棄処理等される。
【００５６】
一方、ミニチュア排水処理装置２０は、図１に示すように、例えば１リットル程度の大きさのミニチュア反応槽２１、攪拌機２２、曝気手段としてのエアーポンプ２３、ガス流量計２４、実排水供給手段としての液送ポンプ２５、実汚泥供給手段としての汚泥ポンプ２６、及び炭酸ガス濃度測定手段としての炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を有している。尚、ミニチュア反応槽２１の容量は、他の大きさでもよい。
【００５７】
攪拌機２２の軸は、ミニチュア反応槽２１の蓋２１ａに取り付けられたメカニカルシール２１ｂを介しているため、ミニチュア反応槽２１における槽外のガスが軸周りから容易に浸入しない構造となっている。
【００５８】
上記ミニチュア排水処理装置２０では、ミニチュア反応槽２１に、例えば工場排水を貯留する実排水処理装置１０の排水貯留槽１１からの排水を液送ポンプ２５にて連続的に供給すると共に、実排水処理装置１０の沈殿槽１３からの汚泥を、汚泥返送管２６ａを通して所定量連続的に汚泥ポンプ２６にて供給する。
【００５９】
そして、ミニチュア反応槽２１においては、下方よりエアーポンプ２３にてエアーによる曝気手段としての散気管２１ｃを介して曝気を行う。このときのエアー供給量は、ガス流量計２４にて管理される。
【００６０】
これにより、ミニチュア反応槽２１の内部では、実排水処理槽１２と同様の生物による有機物分解反応が起こる。反応後、処理水を含む汚泥は、流入した排水の排水量及び汚泥量に応じて、ミニチュア反応槽２１から押し出されることによって、ミニチュア反応槽２１の槽内の液量バランスが保たれ、連続的な処理がなされる。
【００６１】
ここで、ミニチュア反応槽２１へ供給する排水の流量及び汚泥返送の流量は、ミニチュア反応槽２１と実排水処理槽１２との容量比率から逆算して設定する。これにより、実排水処理装置１０と同じ滞留時間を確保でき、より忠実に実排水処理装置１０の処理状態を再現できるようになる。
【００６２】
このミニチュア排水処理装置２０を使用することによって、ミニチュア反応槽２１の槽内において、実排水処理装置１０の実排水処理槽１２の槽内と同様の反応が起こる。つまり、供給された排水中の有機物が汚泥中の細菌で分解される際に生成する炭酸ガス（ＣＯ２ ） を排出する反応が起こる。このため、炭酸ガス（ＣＯ２ ）は、ミニチュア反応槽２１内の大気中に排出される。ここで、ミニチュア排水処理装置２０には処理水含有汚泥越流口が設けられており、この処理水含有汚泥越流口は大気に開放状態となっている。したがって、ミニチュア反応槽２１内の大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）は順次拡散し、細菌の有機物分解度合いに応じた連続的な変化を示すようになっている。
【００６３】
そして、本実施の形態のミニチュア排水処理装置２０には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７が設けられている。この炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７は、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）が赤外線を吸収する性質を利用して、測定する空気の一方から赤外線のビームを照射し、もう一方で照射した赤外線がどの程度減衰したかを測定することによって、発光部と受光部の間にある炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する仕組みになっている。測定に要する時間は数秒である。
【００６４】
この結果、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、ミニチュア反応槽２１の処理水上面における大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を容易に短時間で測定することができる。このため、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）の測定値から通常の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を差し引けば、ミニチュア反応槽２１の処理水上面の大気中に放散される炭酸ガス（ＣＯ２ ）を算出することができる。
【００６５】
したがって、わざわざ実排水処理装置１０の全体を覆蓋して炭酸ガス（ＣＯ２ ）を測るというような大掛かりな作業・設備なくして、実排水処理槽１２での微生物の代謝状態を、直接的かつ連続的に、リアルタイムで把握することができるようになる。
【００６６】
すなわち、ミニチュア排水処理装置２０の特徴は、ミニチュア版のミニチュア反応槽２１にて実排水処理装置１０の実排水処理槽１２を再現した上で、反応に伴う直接的な指標である炭酸ガス（ＣＯ２ ）を検知することにあり、取り扱いが困難な水及び汚泥をサンプリング不要な点が魅力的である。
【００６７】
ここで、本実施の形態では、このようなミニチュア反応槽２１の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定した後、このミニチュア排水処理装置２０からの炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の出力を基に、実排水処理槽１２への排水流入量、曝気量、汚泥返送率、及び水温等の操作条件を自動制御して管理するようになっている。具体的には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度が低いときには、例えば、生物の活性が低下していると捉え、排水流入量を少なくしたり、曝気量を多くしたり、汚泥返送率を上げたり、或いは水温を上げたりする。
【００６８】
尚、本発明においては、排水流入量、曝気量、汚泥返送率、及び水温等の操作条件は、必ずしも全てではなく、少なくとも一つの単位操作の操作条件でよい。また、本発明においては、操作条件を必ず自動制御して管理する必要はなく、手動で操作条件を変更してもよい。
【００６９】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施の形態では、液送ポンプ２５における排水の供給量、及び汚泥ポンプ２６での汚泥の供給量は一定であった。しかしながら、本発明においては、特にこれに限定するものではない。すなわち、実排水処理装置１０において、実排水処理槽１２への供給排水量又は返送汚泥量が時間的に大きく変動するような場合は、実排水処理装置１０の排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付け、その情報に基づいて、ミニチュア反応槽２１への排水供給流量及び汚泥供給流量を実排水処理装置１０に比例させる形で随時、実排水処理装置１０の排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付け、コントロールすることが再現精度向上に有効である。
【００７１】
したがって、これを満たすために、例えば、ミニチュア排水処理装置２０においても、ミニチュア反応槽２１への排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付けて随時、排水供給量及び汚泥返送量をコントロールすることが好ましい。
【００７２】
また、例えば、ＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素）計を付加する実排水処理装置１０での実排水処理槽１２の槽内にＤＯ濃度が過不足なく存在する場合は問題ない。しかしながら、特にＤＯ＜１ｍｇ／Ｌとなって酸素不足に陥っている場合には、有機物分解が不十分になっている可能性もあり、その状態をミニチュア反応槽２１の槽内で再現してやる必要がある。
【００７３】
このような場合は、実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の槽内の実ＤＯ濃度を測定してエアー供給量を調整する必要性から、ミニチュア反応槽２１にＤＯ計とそのコントローラとを付加することが望ましい。
【００７４】
このように、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置１において、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【００７５】
すなわち、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法においては、従来、実排水処理装置における実排水処理槽の処理状態を把握する際に、現存する例えば紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ計、バイオセンサー型ＢＯＤ計等の計器でもある程度の状態把握は可能であった。しかし、有機物の処理状態を示す直接的な指標ではない、又は連続的に測れない等の課題があり、双方を十分に満たす測定器ではなかった。
【００７６】
これに対して、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応（≒炭酸ガス（ＣＯ２ ）の排出）に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【００７７】
この結果、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と該実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行っている。このため、ミニチュア反応槽２１での処理は、曝気により酸素供給がなされるので、実排水処理槽１２と同様の好気性処理が行われ、実排水処理槽１２での処理を再現しているといえる。
【００７８】
また、本実施の形態では、実排水処理槽１２の管理指標として炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を用いることにより、有機物の処理状態を示す直接的な指標とすると共に、リアルタイムで連続的な測定を可能とするものとなっている。
【００７９】
ところで、実排水処理槽１２において炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する場合、実排水処理槽１２の液中においては曝気により乱流が発生しているので、広範な実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は均一ではない。このため、実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス濃度を多点測定して平均値を求める等しなければ、測定値が実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を反映しないことになる。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の多点測定は、多数の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を必要とし、実質的ではない。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、実排水処理槽１２の実排水及び実汚泥を用いて連続的に供給させ曝気も行うミニチュア反応槽２１、つまり実排水処理槽１２のミニチュア版を用いて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。このミニチュア反応槽２１での炭酸ガス（ＣＯ２ ）測定においては、ミニチュア反応槽２１の上面の面積は小さいので、ミニチュア反応槽２１における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス（ＣＯ２ ）量を全て量ることができ、ミニチュア反応槽２１における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス（ＣＯ２ ）量を反映している。
【００８１】
この結果、ミニチュア反応槽２１によって、実排水処理槽１２と同様の有機物分解状況を直接的かつリアルタイムで連続的に精度良く把握することが可能となる。具体的には、数秒で１回の測定が可能である。
【００８２】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽１２の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用等が可能になる。
【００８３】
したがって、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置１を提供することができる。
【００８４】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１において、実排水処理槽１２への実排水と該実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽１２とミニチュア反応槽２１との容量比率に基づいて流入させると共に、実排水処理槽１２における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽２１への流入量に反映させることが好ましい。具体的には、実排水処理槽１２における実排水量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽２１への実排水量の流入量を増減制御し、実排水処理槽１２における実汚泥量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽２１への実汚泥量の流入量を増減制御する。
【００８５】
これにより、実排水処理槽１２と同じ滞留時間を確保できる。また、実排水処理槽１２における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽２１への流入量に反映させるので、より忠実に実排水処理槽１２の処理状態を再現できるようになる。
【００８６】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１において、実排水処理槽１２の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することが好ましい。
【００８７】
これにより、溶存酸素に関して、より忠実に実排水処理槽１２の処理状態を再現できるようになる。
【００８８】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の測定値に基づいて、実排水処理槽１２の操作条件を制御する。
【００８９】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽１２の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用が現実のものとして可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態の排水処理装置１は、本実施の形態の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、実排水処理槽１２とは別にミニチュア反応槽２１が設けられている。そして、ミニチュア反応槽２１には、実排水処理槽１２への実排水を該ミニチュア反応槽２１に連続的に供給する実排水供給手段としての液送ポンプ２５と、実排水処理槽１２から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段としての汚泥ポンプ２６と、ミニチュア反応槽２１を曝気する曝気手段としてのエアーポンプ２３及び散気管２１ｃと、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス（ＣＯ２ ）を測定する炭酸ガス濃度測定手段としての炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７とが備えられている。
【００９１】
上記の構成によれば、実排水処理槽１２での活性汚泥処理を、ミニチュア反応槽２１にて再現できる。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定することにより、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を把握することができる。
【００９２】
したがって、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理装置１を提供することができる。
【００９３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置では、前記実施の形態１の排水処理方法及び排水処理装置の構成に加えて、ミニチュア反応槽２１の温度管理を行っている点が異なっている。
【００９５】
すなわち、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、図２に示すように、ミニチュア反応槽２１を恒温槽３０に収容している。この理由は、生物反応において、水温は重要な因子であるため、実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の水温を測定した上で、ミニチュア反応槽２１の水温をヒーター、或いは冷却機等を使用してコントロールすることが好ましいためである。
【００９６】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給ラインにマスフローコントローラ３１を設けることにより、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給流量をコントロールできるようにしている。
【００９７】
すなわち、大気を圧縮して空気供給するタイプのエアーポンプ２３を使用する場合、エアー供給流量が不安定になる場合がある。したがって、小さい容量のミニチュア反応槽２１に対して、その変動量の影響が無視できない場合が起こり得る。この場合、基本的には、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給流量が不安定であっても、そのエアー供給流量の経時変化を把握しておけば、有機物分解量の時間的変化を追うことは可能である。
【００９８】
しかしながら、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給ラインにマスフローコントローラ３１を設けることにより、マスフローコントローラ３１にてエアー供給流量を調整して流量を常時一定に保持しておく方が、エアー供給を安定的に行うことができると共に、流量に関するデータ処理が容易になる上、処理状態の変化を直感的に把握し易くなるという利点がある。
【００９９】
ところで、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて得られる測定値は、前述したように、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度との合算値である。したがって、ミニチュア排水処理装置２０のエアー供給源として、空気ボンベを使用する場合はこの限りではないが、大気を圧縮して空気供給するタイプのエアーポンプ２３を使用する場合、元となる大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は、測定環境の変化、例えば、天候、周辺の人の呼吸等により常に変動する。このため、大気中の正確な炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を把握するためには、エアーポンプ２３の吸込口における大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を連続的に測定して、ベースライン補正、つまり大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の補正を行うことが好ましい。
【０１００】
このためには、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意し、一方で大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定し、他方でミニチュア反応槽２１から排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定し、その差分を有機物由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度として求めることが好ましい。しかしながら、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、図２に示すように、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路に三方弁３２を設けている。この三方弁３２は、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、エアーポンプ２３周辺の大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路との２つの経路に切り替え可能となっている。
【０１０２】
これにより、１台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を、三方弁３２を定期的に切り替えることにより、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度測定と、エアーポンプ２３周辺の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度測定とを交互に切り替えて行うことができる。また、これにより、高価な炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を１台で済ますことができ、経費節減に繋がる。
【０１０３】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、図２に示すように、三方弁３２と炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７との間に、除湿機３３を設けている。
【０１０４】
すなわち、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の原理及び特性にもよるが、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下すると言われている。そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７へ経路に除湿機３３を設けてガス中の水分を除去している。尚、除湿機３３の除湿原理としては、例えば、冷却、中空糸等を利用したものを利用することが可能である。尚、できればその湿度変化も観察しておくことが好ましい。
【０１０５】
このように、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定するときには、除湿した後、測定する。
【０１０６】
すなわち、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下する傾向がある。そこで、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定するときには、除湿した後、測定することによって、ミニチュア反応槽２１にて発生する水分の多い炭酸ガス（ＣＯ２ ）中の水分を除去し、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下するのを防止することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、一台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を用いると共に、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路中に三方弁３２を設け、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路とに切り替えて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【０１０８】
すなわち、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて得られる測定値は、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度との合算値である。このため、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求めるためには、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求める必要がある。しかし、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【０１０９】
そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路中に三方弁３２を設け、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路とに切り替えて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。これにより、一台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求めることが可能となる。また、コスト削減を図ることができる。
【０１１０】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１１】
前記実施の形態２においては、ミニチュア反応槽２１の水温をコントロールするために、ミニチュア反応槽２１を恒温槽３０に収容していた。
【０１１２】
しかしながら、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置３では、図３に示すように、ミニチュア反応槽２１の水温をコントロールするために、ミニチュア反応槽２１を実排水処理槽１２に浸漬している点が異なっている。
【０１１３】
すなわち、前述したように、生物反応において水温は重要な因子である。そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１を実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の水面付近に浸漬させ、ミニチュア反応槽２１の水温を、実排水処理槽１２の水温に合わせるようにしている。これにより、ミニチュア反応槽２１の水温を前述したヒーター又は冷却機等を使用してコントロールするのに比べて、コスト及び安定性の点から効率的である。
【０１１４】
このように、本実施の形態の排水処理方法で及び排水処理装置３では、ミニチュア反応槽２１を、実排水処理槽１２に浸漬して、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【０１１５】
これにより、ミニチュア反応槽２１を実排水処理槽１２と同じ温度環境下におくことができるので、実排水処理槽１２での活性汚泥法による生物反応を、ミニチュア反応槽２１にて再現することが可能となる。したがって、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定することは、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を把握することになる。
【０１１６】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１１７】
本実施例では、実施の形態２において説明した排水処理装置２についての検証実験について、図２及び図４に基づいて説明する。
【０１１８】
図２に示す排水処理装置２の具体的構成として、まず、容積約１０００ｍＬの塩ビ製のミニチュア反応槽２１に活性汚泥を約６５０ｍＬ充填し、上部を蓋２１ａで閉めた。尚、蓋２１ａにはメカニカルシール２１ｂを介した攪拌機２２を取り付けた。これにより、図示しない攪拌モーターの軸からのガス漏れを防ぎつつ、攪拌モーターが回転することによりミニチュア反応槽２１の槽内の活性汚泥は攪拌される仕組みになっている。
【０１１９】
また、ミニチュア反応槽２１には、側面の５箇所に以下の治具が取り付けられている。（ア）排水流入口（排水貯留槽１１に繋ぎ込み）
（イ）汚泥流入口（沈殿槽１３に繋ぎ込み）
（ウ）処理水含有汚泥越流口（廃液タンクに繋ぎ込み）
（エ）エアー供給口（マスフローコントローラ３１を介してエアーポンプ２３に繋ぎ込み）
（オ）ガス排出口（除湿機３３（冷却＋中空糸）を介して、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７に繋ぎ込み）
これらに必要配管等を全て繋ぎ込み、実線部を恒温槽３０内に配置した上で、以下の条件で運転を試みた。
（１）排水供給流量：１ｍＬ／分（スキムミルク。期間中の平均ＴＯＣ：７３０ｍｇ／Ｌ）
（２）汚泥供給流量：０．８ｍＬ／ｍｉｎ（ＭＬＳＳ：約７０００ｍｇ／Ｌ）
（３）ミニチュア反応槽２１の槽内ＭＬＳＳ：約３５００ｍｇ／Ｌ
（４）処理温度
（ａ）ｔ＝０．０〜０．９日：恒温槽内温度：２５℃設定で運転
（ｂ）ｔ＝０．９〜１．９日：恒温槽内温度：１５℃設定で運転
（ｃ）ｔ＝１．９〜２．９日：恒温槽内温度：１０℃設定で運転
（ｄ）ｔ＝２．９〜３．１日：恒温槽内温度：２５℃設定で運転
上記条件で運転したときの炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度に関するデータを、図４に示す。尚、図４において、プロットした点が、上下に波打っているのは、１台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７でミニチュア反応槽２１からの排出ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、曝気に使用している空気（大気）中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度とを交互に測定しているためである。詳細には、三方弁３２の切り替えにより、３０分毎にミニチュア反応槽２１からの排出ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を２分間測定し、その後、インターバルの間に曝気に使用する空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定した。また、図４において、プロットした点の上限レベルが排ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と使用した空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の合算値である。さらに、下端が使用した空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を示す。
【０１２０】
図４に示すように、水温条件を変更した場合の排ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度（≒有機物分解に関わる直接的な代謝物）を連続的に測定でき、かつな応答変化を遅れなく明確に測定できていることが判る。
【０１２１】
尚、本実施例では３０分毎に炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定しているが、測定頻度を増やすためには、数分で１回の測定が可能である。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を増設する等の工夫をすれば、連続測定も可能である。
【０１２２】
さらに、本実施例では、水温変化の一例を示したものとなっている。しかしながら、ミニチュア排水処理装置２０では、その他条件を変更させた場合も同様に変化を観測することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 排水処理装置
２ 排水処理装置
３ 排水処理装置
１０ 実排水処理装置
１１ 排水貯留槽
１２ 実排水処理槽
１２ａ 散気管（曝気手段）
１３ 沈殿槽
２０ ミニチュア排水処理装置
２１ ミニチュア反応槽
２１ａ 蓋
２１ｂ メカニカルシール
２１ｃ 散気管
２２ 攪拌機
２３ エアーポンプ（曝気手段）
２４ ガス流量計
２５ 液送ポンプ（実排水供給手段）
２６ 汚泥ポンプ（実汚泥供給手段）
２７ 炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計（炭酸ガス濃度測定手段）
３０ 恒温槽
３１ マスフローコントローラ
３２ 三方弁
３３ 除湿機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置に関するものであり、特に、処理槽にて発生する炭酸ガスの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水又は有機性の工場排水を生物学的に処理する活性汚泥法において、有機物の処理状態を連続して観察（≒測定）することは、本来、非常に重要な行為のはずである。しかしながら、有機物の処理状態を直接的かつ連続的に測定する方法は未だ世の中に存在しない。
【０００３】
近い能力を有する測定装置として、例えば、紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ（Total Organic Carbon：全有機炭素）計、バイオセンサー型ＢＯＤ（Biochemical oxygen demand：生物化学的酸素要求量）計がその代表として挙げられる。しかし、これら計器は、以下の特徴を有しているが、直接的かつ連続的な測定とは言い難い。
【０００４】
まず、有機汚濁モニタ（紫外線吸光度法）は、対象物に紫外線を透過させたときの光の吸収度合いから有機物濃度を間接的に換算する方法である。この方法は、排水中の有機物の成分が変わると換算係数を変える必要があり、大幅な水質変動がある場合には追従性に乏しい。また、液中に固形物が存在すると外乱となる。最近では、その影響を差し引くための工夫（２波長式等の方法）も考案されてはいるが、汚泥のように固形物（≒生物細胞）を多量に含む液体の測定には一般的に不向きと考えられる。
【０００５】
次に、連続式ＴＯＣ計は、原理上、対象物中の全ての炭素量を検知してしまい、生物反応に寄与する有機物のみを抽出することができないのが本方式の難点である。また、１回の測定に数分〜数十分の時間を要することから、数秒単位での有機物濃度変化を追うのは困難である。さらに、測定対象が汚泥の場合、生物細胞中の炭素量も併せて検知してしまうため、液中の有機物の濃度を測る場合にはろ過等の操作が必要となる。したがって、この点からもリアルタイムでの検知が困難である。
【０００６】
次に、バイオセンサー型ＢＯＤ計は、ＴＯＣ計とは原理が異なり、生物分解に関わる有機物のみを消費酸素量から算出することが可能である。しかしながら、数秒単位での有機物濃度変化を追うのが困難であり、１回の測定に数分〜数十分の時間が必要であること、及び汚泥含有液を測定するのに不向きという点ではＴＯＣ計と同様である。また、バイオセンサー型ＢＯＤ計での測定速度はＪＩＳ規格に準ずるＢＯＤ法よりも格段に早いものの、ＢＯＤ計メーカー指定の特定の菌を用いるため、実排水処理設備に存在する菌とは異なる傾向を示す場合がある。
【０００７】
このような理由により、より直接的かつ連続的に測定が可能な装置が望まれている。
【０００８】
ここで、下水又は有機性の工場排水を生物学的に処理する活性汚泥法においては、有機物が分解されて炭酸ガスと水になるのが特徴である。そこで、炭酸ガスを管理することにより、有機物の処理状態を連続して観察（≒測定）することが考えられる。
【０００９】
この点に着目した、従来技術として、例えば特許文献１に開示された活性汚泥処理プラント曝気槽の制御方法では、図５に示すように、曝気槽１０１における処理水の流下方向に複数の捕集器１０２を配置して、曝気槽１０１の空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を捕らえている。これにより、曝気槽１０１における処理水の流下距離とその距離における炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生濃度との関係を求め、その平均値により原水量、送気量を加減し、また、流下距離の１０〜２０％の処で炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度が最大となるよう活性汚泥量を加減するものとなっている。
【００１０】
また、例えば特許文献２に開示された排水処理装置２００では、図６に示すように、処理槽２０１内の大気相２０２に設けられ、かつ該大気相２０２の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段２０３と、この二酸化炭素濃度検出手段２０３からの出力に応じて曝気手段２０４の曝気量を制御する曝気制御手段２０５とを備えている。
【００１１】
さらに、例えば特許文献３に開示された排水処理装置３００では、図７に示すように、排水の一部と汚泥の一部とを反応容器３０１内に導入し、該反応容器３０１内の溶存炭酸ガス濃度の変化を溶存炭酸ガス濃度測定器３０２にて測定し、該濃度変化の状態によって排水のＢＯＤ負荷を推測すると共に、推測したＢＯＤ負荷に対応させて曝気槽３１０への酸素導入量を調節している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５３−８５９５６号公報（１９７８年７月２８日公開）
【特許文献２】特開平６−１２６２９４号公報（１９９４年５月１０日公開）
【特許文献３】特開２００１−３４７２８８号公報（２００１年１２月１８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、処理槽にて発生する炭酸ガスを測定する場合、現実的には、以下の問題が存在する。
【００１４】
すなわち、図８に示すように、下方から一定流量で空気を供給する場合、理想系においては、反応槽内で発生する炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生量が変化しない限り、上部で検知される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度も変化しない。そして、このような反応槽を３つ並設した場合においても、図９（ａ）に示すように、どのポイントにおいても空気が真上に浮上し、その結果、各反応槽内で発生する炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生量は同じ値である。
【００１５】
しかしながら、現実には、反応槽内の液中においては乱流が発生しており、空気は真上には浮上しない。この結果、図９（ｂ）に示すように、同じ有機物分解反応が反応槽内で起こっていても、下方からの空気で希釈される倍率が各々の場所で異なっているので、検知される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度も変わってしまう。この結果、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は反応槽の上面の各位置でバラつきが発生するので、反応槽の上面における各位置での炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の測定値には信頼性がない。
【００１６】
この問題に関して、上記従来の特許文献１に開示された活性汚泥処理プラント曝気槽の制御方法では、曝気槽１０１における処理水の流下方向に複数の捕集器１０２を配置して、曝気槽１０１の空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を捕らえているが、現実には、処理水の流下方向に沿って旨く炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を把握することはできないと考えられる。
【００１７】
また、特許文献２に開示された排水処理装置２００でも、処理槽２０１内における大気相２０２での１点での二酸化炭素濃度検出手段２０３による検出では、処理槽２０１内の二酸化炭素濃度の平均を求めているとすることはできない。
【００１８】
一方、特許文献３に開示された排水処理装置３００では、実際の曝気槽３１０での溶存炭酸ガス濃度ではなく、曝気槽３１０から採取した排水の一部と汚泥の一部を反応容器３０１内に導入して溶存炭酸ガス濃度を測定しており、上述した曝気槽３１０の上方での炭酸ガス濃度測定による炭酸ガス濃度のばらつきを回避している点で評価できる。
【００１９】
しかしながら、特許文献３に開示された排水処理装置３００の反応容器３０１には、曝気手段が存在しないので、曝気槽３１０の状態を再現しているとはいい難い。また、この場合、大気に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測るのではなく溶存炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測っているが、センサ部が水中に浸漬しているため、検知面の汚濁による出力値の変動が懸念される。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の排水処理方法は、上記課題を解決するために、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法において、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴としている。
【００２２】
すなわち、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法においては、従来、実排水処理装置における実排水処理槽の処理状態を把握する際に、現存する例えば紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ計、バイオセンサー型ＢＯＤ計等の計器でもある程度の状態把握は可能であった。しかし、有機物の処理状態を示す直接的な指標ではない、又は連続的に測れない等の課題があり、双方を十分に満たす測定器ではなかった。
【００２３】
これに対して、本発明の排水処理方法では、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応（≒炭酸ガス（ＣＯ２ ）の排出）に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定する。
【００２４】
この結果、本発明では、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行っている。このため、ミニチュア反応槽での処理は、曝気により酸素供給がなされるので、実排水処理槽と同様の好気性処理が行われ、実排水処理槽での処理を再現しているといえる。
【００２５】
また、本発明では、実排水処理槽の管理指標として炭酸ガス濃度を用いることにより、有機物の処理状態を示す直接的な指標とすると共に、リアルタイムで連続的な測定を可能とするものとなっている。
【００２６】
ところで、実排水処理槽において炭酸ガス濃度を測定する場合、実排水処理槽の液中においては曝気により乱流が発生しているので、広範な実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度は均一ではない。このため、実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度を多点測定して平均値を求める等しなければ、測定値が実排水処理槽における上面の大気中の炭酸ガス濃度を反映しないことになる。また、炭酸ガス濃度の多点測定は、多数の炭酸ガス濃度計を必要とし、実質的ではない。
【００２７】
そこで、本発明では、実排水処理槽の実排水及び実汚泥を用いて連続的に供給させ曝気も行うミニチュア反応槽、つまり実排水処理槽のミニチュア版を用いて炭酸ガス濃度を測定する。このミニチュア反応槽での炭酸ガス濃度測定においては、ミニチュア反応槽の上面の面積は小さいので、ミニチュア反応槽における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス量を全て量ることができ、ミニチュア反応槽における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス量を反映している。
【００２８】
この結果、ミニチュア反応槽によって、実排水処理槽と同様の有機物分解状況を直接的かつリアルタイムで連続的に精度良く把握することが可能となる。具体的には、数秒で１回の測定が可能である。これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用等が可能になる。
【００２９】
したがって、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法を提供することができる。
【００３０】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽とミニチュア反応槽との容量比率に基づいて流入させると共に、上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させることが好ましい。具体的には、実排水処理槽における実排水量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽への実排水量の流入量を増減制御し、実排水処理槽における実汚泥量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽への実汚泥量の流入量を増減制御する。
【００３１】
これにより、ミニチュア反応槽では、実排水処理槽と同じ滞留時間を確保できる。また、上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させるので、より忠実に該実排水処理槽の処理状態を再現できるようになる。
【００３２】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することが好ましい。
【００３３】
これにより、溶存酸素に関して、より忠実に該実排水処理槽の処理状態を再現できるようになる。
【００３４】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬して、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することが可能である。
【００３５】
すなわち、活性汚泥法による生物反応において水温は重要な因子である。そこで、本発明では、ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬する。これにより、ミニチュア反応槽を実排水処理槽と同じ温度環境下におくことができるので、実排水処理槽での活性汚泥法による生物反応を、ミニチュア反応槽にて再現することが可能となる。したがって、ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することは、実排水処理槽における有機物の処理状態を把握することになる。
【００３６】
本発明の排水処理方法では、前記ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することが好ましい。
【００３７】
すなわち、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス濃度計の測定精度が低下する傾向がある。そこで、ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することによって、ミニチュア反応槽にて発生する水分の多い炭酸ガス中の水分を除去し、炭酸ガス濃度計の測定精度が低下するのを防止することが可能となる。
【００３８】
本発明の排水処理方法では、一台の炭酸ガス濃度計を用いると共に、前記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、上記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定することが可能である。
【００３９】
すなわち、炭酸ガス濃度計にて得られる測定値は、大気中の炭酸ガス濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス濃度との合算値である。このため、有機物分解由来の炭酸ガス濃度を求めるためには、大気中の炭酸ガス濃度を求める必要がある。しかし、炭酸ガス濃度計を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【００４０】
そこで、本発明では、ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定する。これにより、一台の炭酸ガス濃度計にて、有機物分解由来の炭酸ガス濃度を求めることが可能となる。また、コスト削減を図ることができる。
【００４１】
本発明の排水処理方法では、前記炭酸ガス濃度の測定値に基づいて、前記実排水処理槽の操作条件を制御することが好ましい。
【００４２】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用が現実のものとして可能になる。
【００４３】
本発明の排水処理装置は、上記課題を解決するために、前記記載の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、上記ミニチュア反応槽には、上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられていることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、実排水処理槽での活性汚泥処理を、ミニチュア反応槽にて再現できる。また、炭酸ガス濃度測定手段にて、ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定することにより、実排水処理槽における有機物の処理状態を把握することができる。
【００４５】
したがって、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の排水処理方法は、以上のように、ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定する方法である。
【００４７】
本発明の排水処理装置は、以上のように、実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、上記ミニチュア反応槽には、上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられているものである。
【００４８】
それゆえ、実排水処理槽における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明における排水処理装置の実施の一形態を示すものであって、排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明における排水処理装置の他の実施の形態を示すものであって、ミニチュア反応槽を恒温槽に収容した排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明における排水処理装置のさらに他の実施の形態を示すものであって、ミニチュア反応槽を実排水処理槽に浸漬した排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】上記排水処理装置にて測定した炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を示すグラフである。
【図５】従来の排水処理装置の構成を示す断面図である。
【図６】従来の他の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のさらに他の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】活性汚泥法による排水処理装置における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図である。
【図９】（ａ）は理想系での活性汚泥法による排水処理槽における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図であり、（ｂ）は現実での活性汚泥法による排水処理槽における空気供給と炭酸ガス（ＣＯ２ ）発生との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５１】
最初に、本実施の形態の排水処理装置の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の排水処理装置の構成を示すブロック図である。
【００５２】
本実施の形態の排水処理装置１は、下水又は有機性の工場排水等の有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法を用いて処理するものであり、図１に示すように、実排水処理装置１０と、この実排水処理装置１０から分岐して設けられたミニチュア排水処理装置２０との２つに大別することができる。
【００５３】
上記実排水処理装置１０は、図１に示すように、排水貯留槽１１と実排水処理槽１２と沈殿槽１３とを備えている。
【００５４】
上記実排水処理装置１０では、実排水処理槽１２に好気性微生物からなる高濃度の活性汚泥を浮遊させ、そこに排水貯留槽１１から有機性の排水を連続的に投入し、散気管１２ａにて曝気して好気性処理する。これにより、有機性の排水は、炭酸ガス（ＣＯ２ ）と水とに分解される。この炭酸ガス（ＣＯ２ ）は、一部は実排水処理槽１２の排水に溶存されると共に、他の一部は排水貯留槽１１の排水の上面から大気中に放散される。
【００５５】
排水貯留槽１１にて好気性処理された排水及び活性汚泥は、沈殿槽１３に導入される。沈殿槽１３では、活性汚泥が沈澱されると共に、上澄水を分離して取り出すことにより、処理水を得ることができる。上記沈殿槽１３に溜まった汚泥は、返送汚泥として実排水処理槽１２にその一部が戻される一方、余剰汚泥は、廃棄処理等される。
【００５６】
一方、ミニチュア排水処理装置２０は、図１に示すように、例えば１リットル程度の大きさのミニチュア反応槽２１、攪拌機２２、曝気手段としてのエアーポンプ２３、ガス流量計２４、実排水供給手段としての液送ポンプ２５、実汚泥供給手段としての汚泥ポンプ２６、及び炭酸ガス濃度測定手段としての炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を有している。尚、ミニチュア反応槽２１の容量は、他の大きさでもよい。
【００５７】
攪拌機２２の軸は、ミニチュア反応槽２１の蓋２１ａに取り付けられたメカニカルシール２１ｂを介しているため、ミニチュア反応槽２１における槽外のガスが軸周りから容易に浸入しない構造となっている。
【００５８】
上記ミニチュア排水処理装置２０では、ミニチュア反応槽２１に、例えば工場排水を貯留する実排水処理装置１０の排水貯留槽１１からの排水を液送ポンプ２５にて連続的に供給すると共に、実排水処理装置１０の沈殿槽１３からの汚泥を、汚泥返送管２６ａを通して所定量連続的に汚泥ポンプ２６にて供給する。
【００５９】
そして、ミニチュア反応槽２１においては、下方よりエアーポンプ２３にてエアーによる曝気手段としての散気管２１ｃを介して曝気を行う。このときのエアー供給量は、ガス流量計２４にて管理される。
【００６０】
これにより、ミニチュア反応槽２１の内部では、実排水処理槽１２と同様の生物による有機物分解反応が起こる。反応後、処理水を含む汚泥は、流入した排水の排水量及び汚泥量に応じて、ミニチュア反応槽２１から押し出されることによって、ミニチュア反応槽２１の槽内の液量バランスが保たれ、連続的な処理がなされる。
【００６１】
ここで、ミニチュア反応槽２１へ供給する排水の流量及び汚泥返送の流量は、ミニチュア反応槽２１と実排水処理槽１２との容量比率から逆算して設定する。これにより、実排水処理装置１０と同じ滞留時間を確保でき、より忠実に実排水処理装置１０の処理状態を再現できるようになる。
【００６２】
このミニチュア排水処理装置２０を使用することによって、ミニチュア反応槽２１の槽内において、実排水処理装置１０の実排水処理槽１２の槽内と同様の反応が起こる。つまり、供給された排水中の有機物が汚泥中の細菌で分解される際に生成する炭酸ガス（ＣＯ２ ） を排出する反応が起こる。このため、炭酸ガス（ＣＯ２ ）は、ミニチュア反応槽２１内の大気中に排出される。ここで、ミニチュア排水処理装置２０には処理水含有汚泥越流口が設けられており、この処理水含有汚泥越流口は大気に開放状態となっている。したがって、ミニチュア反応槽２１内の大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）は順次拡散し、細菌の有機物分解度合いに応じた連続的な変化を示すようになっている。
【００６３】
そして、本実施の形態のミニチュア排水処理装置２０には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７が設けられている。この炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７は、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）が赤外線を吸収する性質を利用して、測定する空気の一方から赤外線のビームを照射し、もう一方で照射した赤外線がどの程度減衰したかを測定することによって、発光部と受光部の間にある炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する仕組みになっている。測定に要する時間は数秒である。
【００６４】
この結果、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、ミニチュア反応槽２１の処理水上面における大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）を容易に短時間で測定することができる。このため、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）の測定値から通常の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を差し引けば、ミニチュア反応槽２１の処理水上面の大気中に放散される炭酸ガス（ＣＯ２ ）を算出することができる。
【００６５】
したがって、わざわざ実排水処理装置１０の全体を覆蓋して炭酸ガス（ＣＯ２ ）を測るというような大掛かりな作業・設備なくして、実排水処理槽１２での微生物の代謝状態を、直接的かつ連続的に、リアルタイムで把握することができるようになる。
【００６６】
すなわち、ミニチュア排水処理装置２０の特徴は、ミニチュア版のミニチュア反応槽２１にて実排水処理装置１０の実排水処理槽１２を再現した上で、反応に伴う直接的な指標である炭酸ガス（ＣＯ２ ）を検知することにあり、取り扱いが困難な水及び汚泥をサンプリング不要な点が魅力的である。
【００６７】
ここで、本実施の形態では、このようなミニチュア反応槽２１の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定した後、このミニチュア排水処理装置２０からの炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の出力を基に、実排水処理槽１２への排水流入量、曝気量、汚泥返送率、及び水温等の操作条件を自動制御して管理するようになっている。具体的には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度が低いときには、例えば、生物の活性が低下していると捉え、排水流入量を少なくしたり、曝気量を多くしたり、汚泥返送率を上げたり、或いは水温を上げたりする。
【００６８】
尚、本発明においては、排水流入量、曝気量、汚泥返送率、及び水温等の操作条件は、必ずしも全てではなく、少なくとも一つの単位操作の操作条件でよい。また、本発明においては、操作条件を必ず自動制御して管理する必要はなく、手動で操作条件を変更してもよい。
【００６９】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００７０】
例えば、上記実施の形態では、液送ポンプ２５における排水の供給量、及び汚泥ポンプ２６での汚泥の供給量は一定であった。しかしながら、本発明においては、特にこれに限定するものではない。すなわち、実排水処理装置１０において、実排水処理槽１２への供給排水量又は返送汚泥量が時間的に大きく変動するような場合は、実排水処理装置１０の排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付け、その情報に基づいて、ミニチュア反応槽２１への排水供給流量及び汚泥供給流量を実排水処理装置１０に比例させる形で随時、実排水処理装置１０の排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付け、コントロールすることが再現精度向上に有効である。
【００７１】
したがって、これを満たすために、例えば、ミニチュア排水処理装置２０においても、ミニチュア反応槽２１への排水供給ライン及び汚泥返送ラインへ流量計を取り付けて随時、排水供給量及び汚泥返送量をコントロールすることが好ましい。
【００７２】
また、例えば、ＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素）計を付加する実排水処理装置１０での実排水処理槽１２の槽内にＤＯ濃度が過不足なく存在する場合は問題ない。しかしながら、特にＤＯ＜１ｍｇ／Ｌとなって酸素不足に陥っている場合には、有機物分解が不十分になっている可能性もあり、その状態をミニチュア反応槽２１の槽内で再現してやる必要がある。
【００７３】
このような場合は、実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の槽内の実ＤＯ濃度を測定してエアー供給量を調整する必要性から、ミニチュア反応槽２１にＤＯ計とそのコントローラとを付加することが望ましい。
【００７４】
このように、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置１において、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【００７５】
すなわち、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法においては、従来、実排水処理装置における実排水処理槽の処理状態を把握する際に、現存する例えば紫外線吸光度法を利用した有機汚濁モニタ、連続式ＴＯＣ計、バイオセンサー型ＢＯＤ計等の計器でもある程度の状態把握は可能であった。しかし、有機物の処理状態を示す直接的な指標ではない、又は連続的に測れない等の課題があり、双方を十分に満たす測定器ではなかった。
【００７６】
これに対して、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応（≒炭酸ガス（ＣＯ２ ）の排出）に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【００７７】
この結果、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１に、実排水処理槽１２への実排水と該実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行っている。このため、ミニチュア反応槽２１での処理は、曝気により酸素供給がなされるので、実排水処理槽１２と同様の好気性処理が行われ、実排水処理槽１２での処理を再現しているといえる。
【００７８】
また、本実施の形態では、実排水処理槽１２の管理指標として炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を用いることにより、有機物の処理状態を示す直接的な指標とすると共に、リアルタイムで連続的な測定を可能とするものとなっている。
【００７９】
ところで、実排水処理槽１２において炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する場合、実排水処理槽１２の液中においては曝気により乱流が発生しているので、広範な実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は均一ではない。このため、実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス濃度を多点測定して平均値を求める等しなければ、測定値が実排水処理槽１２における上面の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を反映しないことになる。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の多点測定は、多数の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を必要とし、実質的ではない。
【００８０】
そこで、本実施の形態では、実排水処理槽１２の実排水及び実汚泥を用いて連続的に供給させ曝気も行うミニチュア反応槽２１、つまり実排水処理槽１２のミニチュア版を用いて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。このミニチュア反応槽２１での炭酸ガス（ＣＯ２ ）測定においては、ミニチュア反応槽２１の上面の面積は小さいので、ミニチュア反応槽２１における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス（ＣＯ２ ）量を全て量ることができ、ミニチュア反応槽２１における槽内の活性汚泥による有機物分解処理にて発生した炭酸ガス（ＣＯ２ ）量を反映している。
【００８１】
この結果、ミニチュア反応槽２１によって、実排水処理槽１２と同様の有機物分解状況を直接的かつリアルタイムで連続的に精度良く把握することが可能となる。具体的には、数秒で１回の測定が可能である。
【００８２】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽１２の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用等が可能になる。
【００８３】
したがって、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理方法及び排水処理装置１を提供することができる。
【００８４】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１において、実排水処理槽１２への実排水と該実排水処理槽１２から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽１２とミニチュア反応槽２１との容量比率に基づいて流入させると共に、実排水処理槽１２における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽２１への流入量に反映させることが好ましい。具体的には、実排水処理槽１２における実排水量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽２１への実排水量の流入量を増減制御し、実排水処理槽１２における実汚泥量が変動したときには、その変動に伴って、ミニチュア反応槽２１への実汚泥量の流入量を増減制御する。
【００８５】
これにより、実排水処理槽１２と同じ滞留時間を確保できる。また、実排水処理槽１２における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽２１への流入量に反映させるので、より忠実に実排水処理槽１２の処理状態を再現できるようになる。
【００８６】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、ミニチュア反応槽２１において、実排水処理槽１２の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することが好ましい。
【００８７】
これにより、溶存酸素に関して、より忠実に実排水処理槽１２の処理状態を再現できるようになる。
【００８８】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置１では、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の測定値に基づいて、実排水処理槽１２の操作条件を制御する。
【００８９】
これにより、これまで困難とされてきた、実排水処理槽１２の処理状態の良否判定、並びに運転操作の変更及び自動制御への適用が現実のものとして可能になる。
【００９０】
また、本実施の形態の排水処理装置１は、本実施の形態の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、実排水処理槽１２とは別にミニチュア反応槽２１が設けられている。そして、ミニチュア反応槽２１には、実排水処理槽１２への実排水を該ミニチュア反応槽２１に連続的に供給する実排水供給手段としての液送ポンプ２５と、実排水処理槽１２から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段としての汚泥ポンプ２６と、ミニチュア反応槽２１を曝気する曝気手段としてのエアーポンプ２３及び散気管２１ｃと、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス（ＣＯ２ ）を測定する炭酸ガス濃度測定手段としての炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７とが備えられている。
【００９１】
上記の構成によれば、実排水処理槽１２での活性汚泥処理を、ミニチュア反応槽２１にて再現できる。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定することにより、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を把握することができる。
【００９２】
したがって、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を精度良く連続的に把握し得る排水処理装置１を提供することができる。
【００９３】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置では、前記実施の形態１の排水処理方法及び排水処理装置の構成に加えて、ミニチュア反応槽２１の温度管理を行っている点が異なっている。
【００９５】
すなわち、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、図２に示すように、ミニチュア反応槽２１を恒温槽３０に収容している。この理由は、生物反応において、水温は重要な因子であるため、実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の水温を測定した上で、ミニチュア反応槽２１の水温をヒーター、或いは冷却機等を使用してコントロールすることが好ましいためである。
【００９６】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給ラインにマスフローコントローラ３１を設けることにより、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給流量をコントロールできるようにしている。
【００９７】
すなわち、大気を圧縮して空気供給するタイプのエアーポンプ２３を使用する場合、エアー供給流量が不安定になる場合がある。したがって、小さい容量のミニチュア反応槽２１に対して、その変動量の影響が無視できない場合が起こり得る。この場合、基本的には、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給流量が不安定であっても、そのエアー供給流量の経時変化を把握しておけば、有機物分解量の時間的変化を追うことは可能である。
【００９８】
しかしながら、ミニチュア反応槽２１へのエアー供給ラインにマスフローコントローラ３１を設けることにより、マスフローコントローラ３１にてエアー供給流量を調整して流量を常時一定に保持しておく方が、エアー供給を安定的に行うことができると共に、流量に関するデータ処理が容易になる上、処理状態の変化を直感的に把握し易くなるという利点がある。
【００９９】
ところで、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて得られる測定値は、前述したように、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度との合算値である。したがって、ミニチュア排水処理装置２０のエアー供給源として、空気ボンベを使用する場合はこの限りではないが、大気を圧縮して空気供給するタイプのエアーポンプ２３を使用する場合、元となる大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度は、測定環境の変化、例えば、天候、周辺の人の呼吸等により常に変動する。このため、大気中の正確な炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を把握するためには、エアーポンプ２３の吸込口における大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を連続的に測定して、ベースライン補正、つまり大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の補正を行うことが好ましい。
【０１００】
このためには、例えば、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意し、一方で大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定し、他方でミニチュア反応槽２１から排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定し、その差分を有機物由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度として求めることが好ましい。しかしながら、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、図２に示すように、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路に三方弁３２を設けている。この三方弁３２は、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、エアーポンプ２３周辺の大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路との２つの経路に切り替え可能となっている。
【０１０２】
これにより、１台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を、三方弁３２を定期的に切り替えることにより、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度測定と、エアーポンプ２３周辺の大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度測定とを交互に切り替えて行うことができる。また、これにより、高価な炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を１台で済ますことができ、経費節減に繋がる。
【０１０３】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、図２に示すように、三方弁３２と炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７との間に、除湿機３３を設けている。
【０１０４】
すなわち、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の原理及び特性にもよるが、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下すると言われている。そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７へ経路に除湿機３３を設けてガス中の水分を除去している。尚、除湿機３３の除湿原理としては、例えば、冷却、中空糸等を利用したものを利用することが可能である。尚、できればその湿度変化も観察しておくことが好ましい。
【０１０５】
このように、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定するときには、除湿した後、測定する。
【０１０６】
すなわち、一般に湿度が高い場合には、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下する傾向がある。そこで、ミニチュア反応槽２１内の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定するときには、除湿した後、測定することによって、ミニチュア反応槽２１にて発生する水分の多い炭酸ガス（ＣＯ２ ）中の水分を除去し、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７の測定精度が低下するのを防止することが可能となる。
【０１０７】
また、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置２では、一台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を用いると共に、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路中に三方弁３２を設け、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路とに切り替えて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【０１０８】
すなわち、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて得られる測定値は、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度との合算値である。このため、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求めるためには、大気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求める必要がある。しかし、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を２台用意することは、初期費用の増大に繋がる。
【０１０９】
そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路中に三方弁３２を設け、ミニチュア反応槽２１から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路と、大気から炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７への経路とに切り替えて炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。これにより、一台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７にて、有機物分解由来の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を求めることが可能となる。また、コスト削減を図ることができる。
【０１１０】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１１１】
前記実施の形態２においては、ミニチュア反応槽２１の水温をコントロールするために、ミニチュア反応槽２１を恒温槽３０に収容していた。
【０１１２】
しかしながら、本実施の形態の排水処理方法及び排水処理装置３では、図３に示すように、ミニチュア反応槽２１の水温をコントロールするために、ミニチュア反応槽２１を実排水処理槽１２に浸漬している点が異なっている。
【０１１３】
すなわち、前述したように、生物反応において水温は重要な因子である。そこで、本実施の形態では、ミニチュア反応槽２１を実排水処理装置１０における実排水処理槽１２の水面付近に浸漬させ、ミニチュア反応槽２１の水温を、実排水処理槽１２の水温に合わせるようにしている。これにより、ミニチュア反応槽２１の水温を前述したヒーター又は冷却機等を使用してコントロールするのに比べて、コスト及び安定性の点から効率的である。
【０１１４】
このように、本実施の形態の排水処理方法で及び排水処理装置３では、ミニチュア反応槽２１を、実排水処理槽１２に浸漬して、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定する。
【０１１５】
これにより、ミニチュア反応槽２１を実排水処理槽１２と同じ温度環境下におくことができるので、実排水処理槽１２での活性汚泥法による生物反応を、ミニチュア反応槽２１にて再現することが可能となる。したがって、ミニチュア反応槽２１内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定することは、実排水処理槽１２における有機物の処理状態を把握することになる。
【０１１６】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１１７】
本実施例では、実施の形態２において説明した排水処理装置２についての検証実験について、図２及び図４に基づいて説明する。
【０１１８】
図２に示す排水処理装置２の具体的構成として、まず、容積約１０００ｍＬの塩ビ製のミニチュア反応槽２１に活性汚泥を約６５０ｍＬ充填し、上部を蓋２１ａで閉めた。尚、蓋２１ａにはメカニカルシール２１ｂを介した攪拌機２２を取り付けた。これにより、図示しない攪拌モーターの軸からのガス漏れを防ぎつつ、攪拌モーターが回転することによりミニチュア反応槽２１の槽内の活性汚泥は攪拌される仕組みになっている。
【０１１９】
また、ミニチュア反応槽２１には、側面の５箇所に以下の治具が取り付けられている。（ア）排水流入口（排水貯留槽１１に繋ぎ込み）
（イ）汚泥流入口（沈殿槽１３に繋ぎ込み）
（ウ）処理水含有汚泥越流口（廃液タンクに繋ぎ込み）
（エ）エアー供給口（マスフローコントローラ３１を介してエアーポンプ２３に繋ぎ込み）
（オ）ガス排出口（除湿機３３（冷却＋中空糸）を介して、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７に繋ぎ込み）
これらに必要配管等を全て繋ぎ込み、実線部を恒温槽３０内に配置した上で、以下の条件で運転を試みた。
（１）排水供給流量：１ｍＬ／分（スキムミルク。期間中の平均ＴＯＣ：７３０ｍｇ／Ｌ）
（２）汚泥供給流量：０．８ｍＬ／ｍｉｎ（ＭＬＳＳ：約７０００ｍｇ／Ｌ）
（３）ミニチュア反応槽２１の槽内ＭＬＳＳ：約３５００ｍｇ／Ｌ
（４）処理温度
（ａ）ｔ＝０．０〜０．９日：恒温槽内温度：２５℃設定で運転
（ｂ）ｔ＝０．９〜１．９日：恒温槽内温度：１５℃設定で運転
（ｃ）ｔ＝１．９〜２．９日：恒温槽内温度：１０℃設定で運転
（ｄ）ｔ＝２．９〜３．１日：恒温槽内温度：２５℃設定で運転
上記条件で運転したときの炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度に関するデータを、図４に示す。尚、図４において、プロットした点が、上下に波打っているのは、１台の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７でミニチュア反応槽２１からの排出ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と、曝気に使用している空気（大気）中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度とを交互に測定しているためである。詳細には、三方弁３２の切り替えにより、３０分毎にミニチュア反応槽２１からの排出ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を２分間測定し、その後、インターバルの間に曝気に使用する空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定した。また、図４において、プロットした点の上限レベルが排ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度と使用した空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度の合算値である。さらに、下端が使用した空気中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を示す。
【０１２０】
図４に示すように、水温条件を変更した場合の排ガス中の炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度（≒有機物分解に関わる直接的な代謝物）を連続的に測定でき、かつな応答変化を遅れなく明確に測定できていることが判る。
【０１２１】
尚、本実施例では３０分毎に炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度を測定しているが、測定頻度を増やすためには、数分で１回の測定が可能である。また、炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計２７を増設する等の工夫をすれば、連続測定も可能である。
【０１２２】
さらに、本実施例では、水温変化の一例を示したものとなっている。しかしながら、ミニチュア排水処理装置２０では、その他条件を変更させた場合も同様に変化を観測することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法及び排水処理装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 排水処理装置
２ 排水処理装置
３ 排水処理装置
１０ 実排水処理装置
１１ 排水貯留槽
１２ 実排水処理槽
１２ａ 散気管（曝気手段）
１３ 沈殿槽
２０ ミニチュア排水処理装置
２１ ミニチュア反応槽
２１ａ 蓋
２１ｂ メカニカルシール
２１ｃ 散気管
２２ 攪拌機
２３ エアーポンプ（曝気手段）
２４ ガス流量計
２５ 液送ポンプ（実排水供給手段）
２６ 汚泥ポンプ（実汚泥供給手段）
２７ 炭酸ガス（ＣＯ２ ）濃度計（炭酸ガス濃度測定手段）
３０ 恒温槽
３１ マスフローコントローラ
３２ 三方弁
３３ 除湿機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法において、
ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽とミニチュア反応槽との容量比率に基づいて流入させると共に、
上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させることを特徴とする請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬して、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項６】
一台の炭酸ガス濃度計を用いると共に、
前記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、
上記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項７】
前記炭酸ガス濃度の測定値に基づいて、前記実排水処理槽の操作条件を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、
実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、
上記ミニチュア反応槽には、
上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、
上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、
該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、
該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項１】
有機性排水を生物学的に処理する活性汚泥法による排水処理方法において、
ミニチュア反応槽に、実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを連続的に供給した上で曝気を行い、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽への実排水と該実排水処理槽から排出された実汚泥とを、該実排水処理槽とミニチュア反応槽との容量比率に基づいて流入させると共に、
上記実排水処理槽における実排水量及び実汚泥量の変動を、ミニチュア反応槽への流入量に反映させることを特徴とする請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記ミニチュア反応槽では、前記実排水処理槽の溶存酸素濃度と同じ溶存酸素濃度となるように曝気量を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記ミニチュア反応槽を、実排水処理槽に浸漬して、該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出された炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする請求項１，２又は３記載の排水処理方法。
【請求項５】
前記ミニチュア反応槽内の炭酸ガス濃度を測定するときには、除湿した後、測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項６】
一台の炭酸ガス濃度計を用いると共に、
前記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路中に三方弁を設け、
上記ミニチュア反応槽から炭酸ガス濃度計への経路と、大気から炭酸ガス濃度計への経路とに切り替えて炭酸ガス濃度を測定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項７】
前記炭酸ガス濃度の測定値に基づいて、前記実排水処理槽の操作条件を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の排水処理方法に使用される排水処理装置であって、
実排水処理槽とは別にミニチュア反応槽が設けられていると共に、
上記ミニチュア反応槽には、
上記実排水処理槽への実排水を該ミニチュア反応槽に連続的に供給する実排水供給手段と、
上記実排水処理槽から排出された実汚泥を連続的に供給する実汚泥供給手段と、
該ミニチュア反応槽を曝気する曝気手段と、
該ミニチュア反応槽内の有機物分解反応に伴い大気中に排出される炭酸ガス濃度を測定する炭酸ガス濃度測定手段とが備えられていることを特徴とする排水処理装置。
【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２０１３−８１９２５（Ｐ２０１３−８１９２５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２５２９５（Ｐ２０１１−２２５２９５）
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１２日（２０１１．１０．１２）
【出願人】（０００００３９４２）日新電機株式会社 (328)
【Ｆターム（参考）】
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