JP2003200190A - 下水処理場水質制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下水処理場からの処理水の窒素、リンの水質を
常に良好に維持すること。 【解決手段】下水処理場に流入する流入水の窒素成分と
有機物成分とのＣ／Ｎ比を用いて、下水処理場における
循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚
泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくと
も一つを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、曝気槽を備えた下
水処理場から放流される処理水の水質を制御する下水処
理場水質制御装置に係り、特に下水処理場に流入する流
入水の窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）、リン
成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）等の水質バランス
が悪化したような場合においても、下水処理場から放流
される処理水の窒素、リンの水質を常に良好に維持でき
るようにした下水処理場水質制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、湖沼、湾等の閉鎖性水域では、富
栄養化が進行してきており、これらの原因物質である窒
素、リンの下水処理場から閉鎖性水域への流出を抑制す
る必要がある。

【０００３】このため、従来の下水処理場においては、
活性汚泥法と呼ばれるプロセスにより、有機物除去を行
なうようにしてきているが、最近では、湖沼、湾等の閉
鎖性水域における富栄養化の進行から、窒素、リンの除
去も行なう高度処理の要求が増大してきている。

【０００４】そして、かかる要求に応えるための下水処
理場として、生物学的硝化脱窒反応、生物学的脱リン反
応、凝集剤添加による脱リン反応等を利用して、下水処
理場に流入する流入水の窒素またはリンを除去する、曝
気槽を備えた下水処理場が実現されてきている。

【０００５】図７は、上記各種水処理プロセスのうち、
脱窒素・脱リンを行なう高度処理プロセスの一つであ
る、凝集剤注入型嫌気−無酸素−好気法（凝集剤注入Ａ
₂ Ｏ法）と呼ばれるプロセスから構成される曝気槽を備
えた下水処理場の構成例を示すフロー図である。

【０００６】図７において、下水処理場に流入する流入
水１は、一つは、水配管５０、弁２４を介して最初沈殿
池２に流入し、水配管５１を介して、嫌気槽１０と無酸
素槽１１と曝気装置９を備えた好気槽１２との組み合わ
せから構成される曝気槽の嫌気槽１０に流入する。

【０００７】また、もう一つは、水配管５０、水配管５
９、初沈バイパス弁２３を介して嫌気槽１０に流入し、
曝気槽により処理した後に、水配管５２、最終沈殿池１
３、水配管６０を介して、処理水３として放流される。

【０００８】一方、炭素源貯留槽２１からは、炭素源注
入ポンプ１９、水配管５７を介して、嫌気槽１０に炭素
源が注入される。

【０００９】また、凝集剤貯留槽２２からは、ＰＡＣ注
入ポンプ１６、水配管５６を介して、好気槽１２に凝集
剤が注入される。

【００１０】一方、好気槽１２の非処理水は、水配管５
３、循環ポンプ１４を介して、無酸素槽１１に返流され
る。

【００１１】また、最終沈殿池１３の沈殿水は、水配管
５４、返送ポンプ１５を介して、嫌気槽１０に返流され
る。

【００１２】さらに、最終沈殿池１３の最終汚泥水は、
水配管５５、余剰ポンプ１７を介して、汚泥貯留槽２０
に放流される。

【００１３】さらにまた、最初沈殿池２の初沈汚泥水
は、初沈引抜ポンプ１８、水配管５８を介して、汚泥貯
留槽２０に放流される。

【００１４】以上のような曝気槽を備えた下水処理場に
おいて、まず、窒素除去は、次のようにして行なわれ
る。

【００１５】好気槽１２において、アンモニア性窒素
（ＮＨ₄ −Ｎ）は硝化菌の働きにより、亜硝酸性窒素
（ＮＯ₂ −Ｎ）、硝酸性窒素（ＮＯ₃ −Ｎ）に酸化され
る。

【００１６】循環ポンプ１４により、無酸素槽１１に送
り込まれた亜硝酸性窒素（ＮＯ₂ −Ｎ）、硝酸性窒素
（ＮＯ₃ −Ｎ）は、無酸素条件下で有機物を栄養源とす
る脱窒細菌による硝酸性呼吸あるいは亜硝酸性呼吸によ
り、窒素ガス（Ｎ₂ ）へと還元され、系外に除去され
る。

【００１７】この際、脱窒反応に必要な有機物が十分で
なければ良好な窒素除去は行われない。

【００１８】この有機物を補填するための手段として、
初沈バイパス弁２３を開き、弁２４を閉じることによっ
て、最初沈殿池２をバイパスして有機物を確保する方
法、炭素源貯留槽２１に蓄えられたメタノール、エタノ
ール、酢酸、廃酢酸、グルコース等の炭素源を注入する
方法、最初沈殿池２で発生した引抜汚泥を曝気槽に投入
する方法等がある。

【００１９】次に、リン除去は、次のような機構で行な
われる。

【００２０】曝気槽の前段に配置された嫌気槽１０で、
活性汚泥中のリン蓄積細菌は、酢酸等の有機酸を体内に
蓄積し、リン酸（ＰＯ₄ ）が放出される。

【００２１】この過剰放出したリン酸態のリンは、曝気
槽の後段に配置された好気槽１２において、リン蓄積細
菌のリン過剰摂取作用を利用して、嫌気槽１０で放出さ
れた以上のリン酸態のリンを活性汚泥に吸収させること
により、リン除去が行なわれる。

【００２２】すなわち、このような反応を進行させるた
めには、酢酸等の有機酸が水素供与体として必要とな
る。

【００２３】雨水流入時には、有機酸濃度が薄くなり、
リン蓄積菌が利用できる有機物が減少することから、十
分なリンの吐き出し反応が十分に行なわれなくなるた
め、後に続くリンの過剰摂取反応も不十分となる。

【００２４】そこで、これを補填するために、窒素除去
の場合と同様な手段で、リン除去に必要な炭素源を確保
するか、もしくは凝集剤貯留槽２２に蓄えられたポリ塩
化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄等の凝集剤
を注入して、リン酸アルミニウムやリン酸鉄の形でリン
成分を沈殿させることによって、リンを除去するように
している。

【００２５】図８は、従来の下水処理場水質制御装置の
一構成例を示すブロック図である。

【００２６】図８において、下水処理場に流入する流入
水１は、水配管１２０を介して、無酸素槽１００と曝気
装置１０３を備えた好気槽１０１との組み合わせから構
成される曝気槽の無酸素槽１００に流入し、曝気槽によ
り処理した後に、水配管１２１、最終沈殿池１０２、水
配管１２２を介して、処理水３として放流される。

【００２７】一方、好気槽１０１の非処理水は、循環ポ
ンプ１０４を介して、無酸素槽１００に返流される。

【００２８】また、最終沈殿池１０２の沈殿水は、水配
管１２３、返送ポンプ１０５を介して、無酸素槽１００
に返流される。

【００２９】一方、好気槽１０１には、アンモニア性窒
素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計１０６が設置
され、その計測値１０６ａが出力される。

【００３０】また、制御目標値設定器１０８では、制御
目標値１０８ａが設定される。

【００３１】さらに、制御部１０７では、アンモニア性
窒素濃度計１０６からの計測値１０６ａと、制御部１０
７により設定された制御目標値１０８ａとの偏差に基づ
いて、曝気装置１０３を調節するための操作量１０７ａ
が得られ、曝気装置１０３に与えられる。

【００３２】これにより、曝気槽内のアンモニア濃度を
一定に保つように、制御が行なわれる。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】（ａ）しかしながら、
図８に示すような、好気槽１０１で硝化処理後のアンモ
ニア性窒素濃度を基に、曝気装置１０３の曝気風量をフ
ィードバック（ＦＢ）制御により調節を行なうような制
御では、下水処理場に流入する流入水量の変動が大きい
にもかかわらず、曝気槽における微生物による水質反応
が比較的遅いことから、このようなフィードバック制御
のみでは、操作量１０７ａの変化に対する水質反応の応
答が遅く、処理水の水質を良好に保つことが困難である
という問題がある。

【００３４】（ｂ）また、硝化反応の制御のみでは、亜
硝酸性窒素、硝酸性窒素が残存し、放流水のｐＨの低下
および最終沈殿池において、脱窒反応に起因するＮ₂ ガ
ス発生に伴なう汚泥浮上の問題がある。

【００３５】脱窒は、循環ポンプ１０４を用いて、無酸
素槽１００に硝化液を循環させて脱窒を行なうが、従来
では、この循環流量は、一定量もしくは流入流量に対す
る比率制御で運転されているケースがほとんどであり、
より脱窒を良好に行なうための制御が必要とされてい
る。

【００３６】一方、脱窒を良好に行なうためには、炭素
源の確保が必要であり、流入水の窒素成分と有機物成分
との比（Ｃ／Ｎ比）が減少したような場合には、脱窒能
が低下するという問題がある。

【００３７】（ｃ）さらに、下水処理場に設置されたア
ンモニア性窒素濃度計、硝酸性窒素濃度計、全窒素濃度
計等の窒素成分濃度計、およびリン酸濃度計、全リン計
等のリン成分濃度計は、下水中の浮遊成分によって汚れ
等が付着し易く、異常値を示すことが多いため、制御用
のセンサとしては不安定、低精度で、利用が困難であ
る。

【００３８】また、上記濃度計がサンプリングしてろ過
する方式であっても、サンプリング管が詰まる等のメン
テナンス上の問題もある。

【００３９】（ｄ）リン成分と有機物成分との比（Ｃ／
Ｐ比）がある程度確保されている場合は、生物学的脱リ
ンのみでもある程度のリン除去が可能であるが、Ｃ／Ｐ
比が小さくリン蓄積性細菌の利用できる有機物量が流入
のリンに対して小さくなると、炭素源の確保を何らかの
手段で行なうか、ポリ塩化アルミニウム等の凝集剤の注
入するかを行なわなければ、リン除去が難しくなってい
る。

【００４０】この際、炭素源をどの程度注入するのかは
経験的に行なわれていること、また凝集剤の過注入によ
るコスト、および処理水へのポリ塩化アルミニウムの流
出等が、問題となっている。

【００４１】本発明の目的は、下水処理場に流入する流
入水の窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）、リン
成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）等の水質バランス
が悪化したような場合においても、下水処理場から放流
される処理水の窒素、リンの水質を常に良好に維持する
ことが可能な下水処理場水質制御装置を提供することに
ある。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、曝気槽を備えた下水処理場から放流される処理水
の水質を制御する下水処理場水質制御装置において、請
求項１に対応する発明では、下水処理場に流入する流入
水の窒素成分濃度を計測する窒素成分濃度計測手段と、
下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計測す
る有機物成分濃度計測手段と、窒素成分濃度計測手段お
よび有機物成分濃度計測手段により計測された窒素成分
濃度および有機物成分濃度に基づいて、下水処理場に流
入する流入水の窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ
比）を演算するＣ／Ｎ比演算手段と、基準となる基準Ｃ
／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手段と、基準Ｃ／Ｎ
比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ比とＣ／Ｎ比演
算手段により演算されたＣ／Ｎ比との差分に基づいて、
下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風量、炭
素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパス
弁のうちの少なくとも一つを制御する操作量を出力する
制御手段とを備えている。

【００４３】従って、請求項１に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する流
入水のＣ／Ｎ比を演算し、基準Ｃ／Ｎ比との差分に基づ
いて、下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風
量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バ
イパス弁のうちの少なくとも一つを制御することによ
り、下水処理場に流入する流入水のＣ／Ｎ比の水質バラ
ンスが悪化したような場合においても、下水処理場から
放流される処理水の窒素の水質を常に良好に維持して、
窒素除去を行なうことができる。

【００４４】また、請求項２に対応する発明では、下水
処理場に流入する流入水のリン成分濃度を計測するリン
成分濃度計測手段と、下水処理場に流入する流入水の有
機物成分濃度を計測する有機物成分濃度計測手段と、リ
ン成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手段によ
り計測されたリン成分濃度および有機物成分濃度に基づ
いて、下水処理場に流入する流入水のリン成分と有機物
成分との比（Ｃ／Ｐ比）を演算するＣ／Ｐ比演算手段
と、基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手
段と、Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｐ比
とＣ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との差分
に基づいて、下水処理場における返送流量、曝気風量、
炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返流水流
量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御する
操作量を出力する制御手段とを備えている。

【００４５】従って、請求項２に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する流
入水のＣ／Ｐ比を演算し、基準Ｃ／Ｐ比との差分に基づ
いて、下水処理場における返送流量、曝気風量、炭素源
注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初
沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御することに
より、下水処理場に流入する流入水のＣ／Ｐ比の水質バ
ランスが悪化したような場合においても、下水処理場か
ら放流される処理水のリンの水質を常に良好に維持し
て、リン除去を行なうことができる。

【００４６】さらに、請求項３に対応する発明では、下
水処理場に流入する流入水の窒素成分濃度を計測する窒
素成分濃度計測手段と、下水処理場に流入する流入水の
リン成分濃度を計測するリン成分濃度計測手段と、下水
処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計測する有
機物成分濃度計測手段と、窒素成分濃度計測手段および
有機物成分濃度計測手段により計測された窒素成分濃度
および有機物成分濃度に基づいて、下水処理場に流入す
る流入水の窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）を
演算するＣ／Ｎ比演算手段と、リン成分濃度計測手段お
よび有機物成分濃度計測手段により計測されたリン成分
濃度および有機物成分濃度に基づいて、下水処理場に流
入する流入水のリン成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ
比）を演算するＣ／Ｐ比演算手段と、基準となる基準Ｃ
／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手段と、基準となる
基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手段と、基準Ｃ／
Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ比とＣ／Ｎ比
演算手段により演算されたＣ／Ｎ比との差分、およびＣ
／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｐ比とＣ／Ｐ
比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との差分に基づい
て、下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風
量、炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返流
水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御
する操作量を出力する制御手段とを備えている。

【００４７】従って、請求項３に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する流
入水のＣ／Ｎ比を演算すると共に、下水処理場に流入す
る流入水のＣ／Ｐ比を演算し、基準Ｃ／Ｎ比との差分、
および基準Ｃ／Ｐ比との差分に基づいて、下水処理場に
おける循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、
凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパ
ス弁のうちの少なくとも一つを制御することにより、下
水処理場に流入する流入水のＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比の水質
バランスが悪化したような場合においても、下水処理場
から放流される処理水の窒素、リンの水質を常に良好に
維持して、窒素、リン除去を行なうことができる。

【００４８】一方、無酸素槽と好気槽、もしくは嫌気槽
と無酸素槽と好気槽との組み合わせから構成される曝気
槽を備えた下水処理場から放流される処理水の水質を制
御する下水処理場水質制御装置において、請求項４に対
応する発明では、無酸素槽中の硝酸性窒素濃度を計測す
る硝酸性窒素濃度計測手段と、無酸素槽に流入する流入
水の有機物成分濃度と計測する有機物成分濃度計測手段
と、硝酸性窒素濃度計測手段および有機物成分濃度計測
手段により計測された硝酸性窒素濃度および有機物成分
濃度に基づいて、硝酸性窒素と有機物成分との比（Ｃ／
Ｎ比）を演算するＣ／Ｎ比演算手段と、基準となる基準
Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手段と、基準Ｃ／
Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ比とＣ／Ｎ比
演算手段により演算されたＣ／Ｎ比との差分に基づい
て、下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風
量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バ
イパス弁のうちの少なくとも一つを制御する操作量を出
力する制御手段とを備えている。

【００４９】従って、請求項４に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、無酸素槽中の硝酸性窒素
濃度と無酸素槽に流入する流入水の有機物成分濃度とに
基づいて、硝酸性窒素と有機物成分とのＣ／Ｎ比を演算
し、基準Ｃ／Ｎ比との差分に基づいて、下水処理場にお
ける循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余
剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のうちの少な
くとも一つを制御することにより、下水処理場に流入す
る流入水のＣ／Ｎ比の水質バランスが悪化したような場
合においても、下水処理場から放流される処理水の窒素
の水質を常に良好に維持して、窒素除去を行なうことが
できる。また、硝酸性窒素濃度計測手段および有機物成
分濃度計測手段を下水処理場の流入部分に設置しないよ
うな場合にも適用することができ、さらに曝気槽部分で
の濃度を計測することにより、制御性をより一層良好と
することができる。

【００５０】また、請求項５に対応する発明では、嫌気
槽中のリン成分濃度を計測するリン成分濃度計測手段
と、嫌気槽に流入する流入水の有機物成分濃度と計測す
る有機物成分濃度計測手段と、リン成分濃度計測手段お
よび有機物成分濃度計測手段により計測されたリン成分
濃度および有機物成分濃度に基づいて、リン成分と有機
物成分との比（Ｃ／Ｐ比）を演算するＣ／Ｐ比演算手段
と、基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手
段と、Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｐ比
と前記Ｃ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との
差分に基づいて、下水処理場における返送流量、曝気風
量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バ
イパス弁のうちの少なくとも一つを制御する操作量を出
力する制御手段とを備えている。

【００５１】従って、請求項５に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、嫌気槽中のリン成分濃度
と嫌気槽に流入する流入水の有機物成分濃度とに基づい
て、リン成分と有機物成分とのＣ／Ｐ比を演算し、基準
Ｃ／Ｐ比との差分に基づいて、下水処理場における返送
流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水
流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御す
ることにより、下水処理場に流入する流入水のＣ／Ｐ比
の水質バランスが悪化したような場合においても、下水
処理場から放流される処理水のリンの水質を常に良好に
維持して、リン除去を行なうことができる。また、リン
成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手段を下水
処理場の流入部分に設置しないような場合にも適用する
ことができ、さらに曝気槽部分での濃度を計測すること
により、制御性をより一層良好とすることができる。

【００５２】さらに、請求項６に対応する発明では、無
酸素槽中の硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計
測手段と、嫌気槽中のリン成分濃度を計測するリン成分
濃度計測手段と、下水処理場に流入する流入水の有機物
成分濃度を計測する有機物成分濃度計測手段と、窒素成
分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手段により計
測された窒素成分濃度および有機物成分濃度に基づい
て、窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）を演算す
るＣ／Ｎ比演算手段と、リン成分濃度計測手段および有
機物成分濃度計測手段により計測されたリン成分濃度お
よび有機物成分濃度に基づいて、リン成分と有機物成分
との比（Ｃ／Ｐ比）を演算するＣ／Ｐ比演算手段と、基
準となる基準Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手段
と、基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手
段と、基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／
Ｎ比とＣ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比との
差分、およびＣ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ
／Ｐ比とＣ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比と
の差分に基づいて、下水処理場における循環流量、返送
流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水
流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御す
る操作量を出力する制御手段とを備えている。

【００５３】従って、請求項６に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、無酸素槽中の硝酸性窒素
濃度と下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度と
に基づいて、窒素成分と有機物成分とのＣ／Ｎ比を演算
すると共に、嫌気槽中のリン成分濃度と下水処理場に流
入する流入水の有機物成分濃度とに基づいて、リン成分
と有機物成分とのＣ／Ｐ比を演算し、基準Ｃ／Ｎ比、お
よびＣ／Ｐ比との差分に基づいて、下水処理場における
循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚
泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくと
も一つを制御することにより、下水処理場に流入する流
入水のＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比の水質バランスが悪化したよ
うな場合においても、下水処理場から放流される処理水
の窒素、リンの水質を常に良好に維持して、窒素、リン
除去を行なうことができる。また、硝酸性窒素濃度計測
手段、リン成分濃度計測手段、および有機物成分濃度計
測手段を下水処理場の流入部分に設置しないような場合
にも適用することができ、さらに曝気槽部分での濃度を
計測することにより、制御性をより一層良好とすること
ができる。

【００５４】一方、請求項７に対応する発明では、上記
請求項１、請求項３、請求項４、請求項６のいずれか１
項に対応する発明の下水処理場水質制御装置において、
窒素成分濃度計測手段として、アンモニア性窒素濃度、
または全窒素濃度のいずれかを計測する濃度計を用い、
また有機物成分濃度計測手段として、生物化学的酸素要
求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ、ＣＯ
Ｄｃｒ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）のいずれかを計測す
る濃度計を用いるようにしている。

【００５５】従って、請求項７に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、窒素成分濃度計測手段と
して、アンモニア性窒素濃度、全窒素濃度を計測する濃
度計を用い、また有機物成分濃度計測手段として、生物
化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯ
ＤＭｎ、ＣＯＤｃｒ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）を計測
する濃度計を用いることにより、正味のＣ／Ｎ比を演算
することができる。

【００５６】また、請求項８に対応する発明では、上記
請求項２、請求項３、請求項５、請求項６のいずれか１
項に対応する発明の下水処理場水質制御装置において、
リン成分濃度計測手段として、リン酸性リン濃度、全リ
ン濃度のいずれかを計測する濃度計を用い、また有機物
成分濃度計測手段として、生物化学的酸素要求量（ＢＯ
Ｄ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ、ＣＯＤｃｒ）、
全有機炭素量（ＴＯＣ）のいずれかを計測する濃度計を
用いるようにしている。

【００５７】従って、請求項８に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、リン成分濃度計測手段と
して、リン酸性リン濃度、全リン濃度を計測する濃度計
を用い、また有機物成分濃度計測手段として、生物化学
的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭ
ｎ、ＣＯＤｃｒ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）を計測する
濃度計を用いることにより、正味のＣ／Ｐ比を演算する
ことができる。

【００５８】さらに、請求項９に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する発明
の下水処理場水質制御装置において、下水処理場に流入
する流入水の紫外線（ＵＶ）強度を計測する紫外線計測
手段と、紫外線計測手段により計測された紫外線強度と
有機物成分濃度との相関関係に基づいて、当該紫外線強
度を有機物成分濃度に換算する換算手段とを備え、換算
手段により換算された有機物成分濃度を、有機物成分濃
度計測手段により計測された有機物成分濃度の代わりに
使用するようにしている。

【００５９】従って、請求項９に対応する発明の下水処
理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する流
入水の紫外線（ＵＶ）強度を計測する紫外線計測手段を
用い、当該紫外線強度を有機物成分濃度に換算して得ら
れた有機物成分濃度を使用することにより、連続測定を
行なうことができ、かつ計測手段としての安定性が高い
ものとすることができる。

【００６０】一方、請求項１０に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項９のいずれか１項に対応する発明
の下水処理場水質制御装置において、下水処理場に流入
する流入水の流量、窒素成分濃度計測手段、リン成分濃
度計測手段、有機物成分濃度計測手段、紫外線計測手段
による水質成分の計測値、および手分析による水質試験
結果の各時系列データを蓄える流入水質データベース
と、流入水質データベースに蓄えられた時系列データに
基づいて、下水処理場に流入する流入水の窒素成分濃
度、リン成分濃度、有機物成分濃度のうちの少なくとも
一つを予測する流入水質予測手段とを備え、流入水質予
測手段により予測された窒素成分濃度、リン成分濃度、
有機物成分濃度を使用して、Ｃ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比を演算
するようにしている。

【００６１】従って、請求項１０に対応する発明の下水
処理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する
流入水の流量、水質成分の計測値、および手分析による
水質試験結果の各時系列データに基づいて、下水処理場
に流入する流入水の窒素成分濃度、リン成分濃度、有機
物成分濃度のうちの少なくとも一つを予測し、当該予測
値を使用して、Ｃ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比を演算することによ
り、窒素成分濃度計測手段、リン成分濃度計測手段、有
機物成分濃度計測手段の設置が困難な場合、あるいは窒
素成分濃度計測手段、リン成分濃度計測手段、有機物成
分濃度計測手段が故障したような場合においても、十分
に制御を行なうことができる。

【００６２】また、請求項１１に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に対応する発
明の下水処理場水質制御装置において、下水処理場に流
入する流入水の流量を計測する流量計測手段を備え、制
御手段としては、流量計測手段により計測された流量
値、基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ
比とＣ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比との差
分、およびＣ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／
Ｐ比とＣ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との
差分に基づいて、下水処理場における循環流量、返送流
量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流
量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御する
操作量を出力するようにしている。

【００６３】従って、請求項１１に対応する発明の下水
処理場水質制御装置においては、下水処理場に流入する
流入水の流量を計測する流量計測手段を用い、当該流量
計測手段による流量計測値、基準Ｃ／Ｎ比とＣ／Ｎ比と
の差分、および基準Ｃ／Ｐ比とＣ／Ｐ比との差分に基づ
いて、下水処理場における循環流量、返送流量、曝気風
量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バ
イパス弁のうちの少なくとも一つを制御することによ
り、下水処理場に流入する流入水の流量の大小によって
処理水の流量が水質が変化したような場合においても、
制御性を常に良好に維持することができる。

【００６４】さらに、請求項１２に対応する発明では、
上記請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に対応する
発明の下水処理場水質制御装置において、曝気槽通過後
の処理水、もしくは曝気槽内の処理水の水質成分を計測
する少なくとも一つの水質計測手段と、水質計測手段に
より計測された水質成分の計測値とあらかじめ設定され
た水質成分の目標値との差分に基づいて、制御手段から
出力される操作量を補正する制御補正手段とを付加して
いる。

【００６５】従って、請求項１２に対応する発明の下水
処理場水質制御装置においては、曝気槽通過後の処理
水、もしくは曝気槽内の処理水の水質成分を計測し、当
該水質成分の計測値と水質成分の目標値との差分に基づ
いて、制御手段から出力される操作量を補正することに
より、処理水の水質を常に良好に維持することができ
る。

【００６６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００６７】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による下水処理場水質制御装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００６８】すなわち、本実施の形態による下水処理場
水質制御装置は、図１に示すように、前記図７に、有機
物成分濃度計測手段であるＴＯＣ計４と、窒素成分濃度
計測手段であるアンモニア濃度計５と、Ｃ／Ｎ比演算部
６と、基準Ｃ／Ｎ比設定器７と、制御部８とを付加した
構成としている。

【００６９】なお、前記図７における弁２４、水配管５
９、初沈バイパス弁２３については、図１ではその図示
を省略している。

【００７０】ＴＯＣ計４は、前記水配管５１に設置して
おり、下水処理場に流入する流入水１の有機物成分濃度
である全有機炭素量（ＴＯＣ）４ａを計測する。

【００７１】アンモニア濃度計５は、同水配管５１に設
置しており、下水処理場に流入する流入水１の窒素成分
濃度である全窒素濃度５ａを計測する。

【００７２】Ｃ／Ｎ比演算部６は、ＴＯＣ計４およびア
ンモニア濃度計５により計測された全有機炭素量４ａお
よび全窒素濃度５ａに基づいて、下水処理場に流入する
流入水１の窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）６
ａを演算する。

【００７３】基準Ｃ／Ｎ比設定器７は、基準となる基準
Ｃ／Ｎ比７ａを設定する。

【００７４】制御部８は、基準Ｃ／Ｎ比設定器７により
設定された基準Ｃ／Ｎ比７ａとＣ／Ｎ比演算部６により
演算されたＣ／Ｎ比６ａとの差分に基づいて、下水処理
場における炭素注入ポンプ１９の流量を調節する操作量
８ａを出力する。

【００７５】次に、以上のように構成した本実施の形態
による下水処理場水質制御装置の作用について説明す
る。

【００７６】図１において、最初沈殿池２から曝気槽に
流入する水配管５１上に取り付られたＴＯＣ計４の計測
値である全有機炭素量（ＴＯＣ）４ａと、全窒素計５の
計測値である全窒素濃度５ａは、信号線４ａ，５ａを介
して、Ｃ／Ｎ比演算部６に入力され、これらを基にＣ／
Ｎ比が演算される。

【００７７】この場合の演算式としては、例えば下記の
ような式（１．１）で表わされる。

【００７８】

【数１】

【００７９】Ｐ_CN：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｃ_TOC：流入水ＴＯＣ濃度、Ｃ_TN：流入水全窒素濃度 上記式（１．１）により演算されたＣ／Ｎ比は、信号線
６ａを介して制御部８へ入力される。

【００８０】一方、基準Ｃ／Ｎ比設定器７によって、基
準Ｃ／Ｎ比が設定される。

【００８１】制御部８では、Ｃ／Ｎ比演算部６により演
算されたＣ／Ｎ比と基準Ｃ／Ｎ比との偏差に基づき、炭
素源注入量目標値が、例えば下記の式（１．２）式に示
すような式によって演算され、炭素源注入量目標値とな
るように、炭素源注入量が調整される。

【００８２】

【数２】

【００８３】ＳＶＱ_carbon,t：時刻ｔにおける炭素源注
入量目標値 Ｐ_CN,t：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｐ_Cnbase：効率的窒素除去を行なうための基準Ｃ／Ｎ比 Ｑ_in：下水処理場流入流量 Ｃ_carbonTOC：炭素源のＴＯＣ濃度 Ｃ_T-Nin,t：流入水のＴ−Ｎ濃度 一方、基準Ｃ／Ｎ比設定器７によって設定される基準Ｃ
／Ｎ比Ｐ_Cnbaseの値は、対象となる下水処理場によって
異なるが、効率的な窒素除去を行なうためには、ＢＯＤ
／ｔ−Ｎ比として３〜４を確保することが必要であると
いうことから、ＢＯＤ／ＴＯＣ比を加味して、４〜６程
度の値を設定することが好ましい。

【００８４】炭素源のＴＯＣ濃度Ｃ_carbonTOCは、使用
する炭素源（メタノール、エタノール、酢酸、廃酢酸、
グルコースｅｔｃ）と溶液の濃度が既知であれば、容易
に求めることができる。

【００８５】上記式（１．２）式により演算された炭素
源注入量目標値に応じて、炭素源注入量が調整される。

【００８６】本下水処理場水質制御装置によって、Ｃ／
Ｎ比が低下した場合、すなわち効率的窒素除去に必要と
される有機物量が不足した時にのみ、必要量の炭素源を
注入することができ、炭素源の過剰注入のない効率的な
窒素除去を行なうことができる。

【００８７】上述したように、本実施の形態による下水
処理場水質制御装置では、以下のような効果を得ること
ができる。

【００８８】（ａ）制御対象として、炭素源注入ポンプ
１９を使用するようにしているため、注入量に応じたＣ
／Ｎ比を容易に演算することができ、過剰な炭素源の注
入を行なうことなく、効率的窒素除去を行なうために必
要とされるＣ／Ｎ比以上の値に保つことが可能となる。

【００８９】（ｂ）有機物成分を計測するセンサとして
ＴＯＣ計４を、窒素成分を計測するセンサとして全窒素
計５を使用するようにしているため、正味の有機物、窒
素比を演算することが可能となる。

【００９０】（ｃ）基準Ｃ／Ｎ比設定器７により、基準
Ｃ／Ｎ比Ｐ_Cnbaseを設定しさえすれば、全てのパラメー
タを演算することが可能であるため、パラメータ調整の
必要がない。

【００９１】（ｄ）全窒素計５、ＴＯＣ計４を最初沈殿
池２通過後の水配管５１に配しているため、水配管５０
に配した場合に比べて、汚れによるセンサ値異常の可能
性が少なくなり、また曝気槽に流入する正味のＣ／Ｎ比
を演算することが可能となる。

【００９２】（変形例１）図１の窒素成分濃度計５、お
よび有機物成分濃度計４の取付位置としては、水配管５
０に取り付けるようにしてもよい。

【００９３】また、最初沈殿池２や流入渠、沈砂池、ポ
ンプ井等、曝気槽の前段部であれば、いずれの位置でも
使用することができる。

【００９４】（変形例２）図１の有機物成分濃度計４と
しては、ＴＯＣ計でなくても、ＢＯＤ計、ＣＯＤ計のい
ずれを使用するようにしてもよい。

【００９５】また、窒素成分濃度計５としては、全窒素
計でなくても、下水処理場に流入する流入水１の窒素成
分のほとんどはアンモニア性窒素であることから、アン
モニア性窒素濃度計を使用するようにしてもよい。

【００９６】（変形例３）図１の窒素成分濃度計５とし
ては、無酸素槽１１内に取り付けられた硝酸性窒素計を
使用するようにしてもよい。

【００９７】（変形例４）炭素源としては、メタノー
ル、エタノール、酢酸、廃酢酸、グルコース等がある。

【００９８】また、図１の最初沈殿池２の引抜汚泥、お
よびそれを発酵させたものを使用するようにしてもよ
い。

【００９９】（変形例５）図１の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、炭素源注入量以外に、循環
流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流
量、返流水流量、初沈バイパス弁のいずれであってもよ
い。

【０１００】例えば、制御部８によって演算される操作
量８ａが循環流量である場合には、例えば下記の式
（１．３）に示されるような演算式によって、目標値が
演算される。

【０１０１】

【数３】

【０１０２】ＳＶＱ_cir,t：時刻ｔにおける炭素源注入
量目標値 Ｐ_CN,t：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｐ_Cnbase：効率的窒素除去を行なうためのＣ／Ｎ比 Ｑ０：定数 Ｋ：比例定数 Ｑ０の定数は、一定流量、もしくは流入流量に対する比
率制御の目標値であってもよい。

【０１０３】これにより、Ｃ／Ｎ比が不足している時に
は循環流量が増加する方向に、Ｃ／Ｎ比が十分な時には
循環流量が減少する方向にそれぞれ制御され、窒素除去
を効率的に行なうことができる。

【０１０４】（変形例６）図１の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、上記記載のもの一つだけを
制御するものでなく、複数のものを制御するようにして
もよい。

【０１０５】例えば、制御部８によって演算される操作
量８ａとして、上記炭素源注入量および返流水流量を選
択した場合には、Ｃ／Ｎ比が基準Ｃ／Ｎ比設定器７によ
って設定された値よりも大きい場合には、下記の式
（１．４）に示すような形で返流水流量が制御され、ま
たＣ／Ｎ比が基準Ｃ／Ｎ比設定器７によって設定された
値よりも小さい場合には、炭素源注入量が前記式（１．
２）に示されるような形で制御される。

【０１０６】このように組み合わせて、切り替え制御す
るようにしてもよい。

【０１０７】すなわち、汚泥貯留槽２０から返流される
返流水は、下水管から流れてくる流入水に比べて、窒素
負荷が高くＣ／Ｎ比が小さいため、返流水量を増加させ
ると、Ｃ／Ｎ比を下げる方向に作用する。

【０１０８】Ｃ／Ｎ比が大きい場合には、返流水量が多
くなる方に制御目標値の演算が行なわれる。

【０１０９】また、Ｃ／Ｎ比が小さくなってくると、返
流水量が少なくなる方に制御目標値の演算を行なう。

【０１１０】

【数４】

【０１１１】ＳＶＱ_cir,t：時刻ｔにおける炭素源注入
量目標値 Ｐ_CN：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｐ_Cnbase：基準Ｃ／Ｎ比 Ｔ_I ：積分時間 Ｑ０：定数 Ｋ：比例定数 Ｃ／Ｎ比が、基準Ｃ／Ｎ比設定器７によって設定された
値よりも小さく、炭素源が不足した場合には、返流水量
はゼロの方向に向かい、Ｐ_CN,t＜Ｐ_Cnbaseではゼロとな
る。

【０１１２】一方で、Ｐ_CN,t＜Ｐ_Cnbaseの時は、炭素源
注入量は上記のように増加の方向に向かう。

【０１１３】また、上記のような切り替え制御でなく、
同時に二つ以上の操作量を制御するものでもよい。

【０１１４】（変形例７）対象プロセスとしては、以下
に示すような水処理プロセスのいずれに適用するように
してもよい。

【０１１５】標準活性汚泥法 Ａ₂ Ｏ法（嫌気−無酸素−好気法） ＡＯ法（嫌気−好気法） 硝化内生脱窒法 循環式硝化脱窒法 ＯＤ法 ステップ注入法 回分式活性汚泥法 間欠曝気法 担体投入型活性汚泥法 担体投入Ａ₂ Ｏ法 担体投入ＡＯ法 担体投入硝化内生脱窒法 担体投入循環式硝化脱窒法 担体投入ＯＤ法 担体投入ステップ注入法 担体投入回分式活性汚泥法 担体投入間欠曝気法 凝集剤注入型活性汚泥法 凝集剤注入Ａ₂ Ｏ法 凝集剤注入ＡＯ法 凝集剤注入硝化内生脱窒法 凝集剤注入循環式硝化脱窒法 凝集剤注入ＯＤ法 凝集剤注入ステップ注入法 凝集剤注入回分式活性汚泥法 凝集剤注入間欠曝気法 膜分離型活性汚泥法 膜分離型Ａ₂ Ｏ法 膜分離型ＡＯ法 膜分離型硝化内生脱窒法 膜分離型循環式硝化脱窒法 膜分離型ＯＤ法 膜分離型ステップ注入法 膜分離型回分式活性汚泥法 膜分離型間欠曝気法 なお、上記の他に、担体投入、凝集剤併用型のプロセ
ス、またはＡＯＡＯ法等、各種Ａ₂ Ｏ法の変法のいずれ
に用いるようにしてもよい。

【０１１６】（変形例８）図１の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、下水処理場に流入する流入
水１のＣ／Ｎ比が演算される時点と曝気槽に流入するま
でのタイムラグを考慮した、下記の式（１．５）に示す
ようなものとしてもよい。

【０１１７】

【数５】

【０１１８】ＳＶＱ_carbon,t：時刻ｔにおける炭素源注
入量目標値 Ｐ_CN：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｐ_Cnbase：基準Ｃ／Ｎ比 Ｑ_in,t-Δt：時刻ｔ−Δｔにおける下水処理場流入流量 Ｃ_carbonTOC：炭素源のＴＯＣ濃度 Ｃ_T-Nin,t：時刻ｔ−Δｔにおける流入水全窒素濃度 （変形例９）下水処理場に流入する流入水１の有機物成
分濃度を直接計測したものでなくても、紫外線（ＵＶ）
強度を計測するＵＶ計により計測された紫外線（ＵＶ）
強度と有機物成分濃度との相関関係から、下水処理場に
流入する流入水１の有機物成分濃度を求めた換算値を使
用するようにしてもよい。

【０１１９】例えば、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）値
は、ＵＶ値と一般に高い相関関係にあると言われてお
り、下記の式（１．６）に示すような式によって、ＣＯ
Ｄ値を推定することができる。

【０１２０】

【数６】

【０１２１】Ｃ_COD：ＣＯＤ推定値 Ｃ_UV：ＵＶ計測値 ａ，ｂ：定数 これにより、ＣＯＤ計等の有機物成分濃度計が設置され
ていないような下水処理場においても、処理対象水の汚
れ等の影響を受け難い、より安定的なセンサであるＵＶ
計の計測値を利用して、制御を行なうことができる。

【０１２２】（変形例１０）図１の制御部８によって演
算される操作量８ａ出力としては、偏差（Ｐ_CN,t−Ｐ
_CNbase）に一次比例するものでなくとも、偏差に基づい
たものであればどのようなものでもよい。

【０１２３】例えば、偏差の対数ｌｏｇ（Ｐ_CN,t−Ｐ
_CNbase）に比例したもの、指数関数ｅｘｐ（Ｐ_CN,t−Ｐ
_CNbase）、べき乗（Ｐ_CN,t−Ｐ_CNbase）ⁿ に比例したも
の等や、それらを複合したものでもよい。

【０１２４】（変形例１１）Ｃ／Ｎ比としては、有機物
成分濃度計４および窒素成分濃度計５の各計測値から演
算されたものでなくとも、過去の流入水質パターンを利
用して予測された予測値を用いて演算されたものであっ
てもよい。

【０１２５】（変形例１２）下水処理場に流入する流入
水１の流入流量に対する流量比率制御の比率を補正する
ものや、ＤＯ制御の制御目標値を補正するものであって
もよい。

【０１２６】（変形例１３）図１のＣ／Ｎ比演算部６に
加えて、Ｃ／Ｐ比演算部を備え、これらによって演算さ
れたＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比に基づいて、循環流量、返送流
量、曝気風量、炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥
流量、返流水流量のうちの少なくとも一つのものを調節
するようにしてもよい。

【０１２７】（変形例１４）図１の好気槽１２の後段
部、水配管５２、最終沈殿池１３、水配管６０等、生物
学的水処理がほぼ完了している部分に取り付けられた水
質センサを用いたフィードバック（ＦＢ）制御により、
制御量を補正するようにしてもよい。

【０１２８】（第２の実施の形態）図２は、本実施の形
態による下水処理場水質制御装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、図７と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【０１２９】すなわち、本実施の形態による下水処理場
水質制御装置は、図２に示すように、前記図７に、有機
物成分濃度計測手段であるＴＯＣ計４と、リン成分濃度
計測手段である全リン濃度計２５と、Ｃ／Ｐ比演算部
６′と、基準Ｃ／Ｐ比設定器７′と、制御部８とを付加
した構成としている。

【０１３０】なお、前記図７における弁２４、水配管５
９、初沈バイパス弁２３については、図２ではその図示
を省略している。

【０１３１】ＴＯＣ計４は、前記水配管５１に設置して
おり、下水処理場に流入する流入水１の有機物成分濃度
である全有機炭素量（ＴＯＣ）４ａを計測する。

【０１３２】全リン濃度計２５は、同水配管５１に設置
しており、下水処理場に流入する流入水１のリン成分濃
度である全リン濃度２５ａを計測する。

【０１３３】Ｃ／Ｐ比演算部６′は、ＴＯＣ計４および
全リン濃度計２５により計測された全有機炭素量４ａお
よび全リン濃度２５ａに基づいて、下水処理場に流入す
る流入水１のリン成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）
６′ａを演算する。

【０１３４】基準Ｃ／Ｐ比設定器７′は、基準となる基
準Ｃ／Ｐ比７′ａを設定する。

【０１３５】制御部８は、基準Ｃ／Ｐ比設定器７′によ
り設定された基準Ｃ／Ｐ比７′ａとＣ／Ｐ比演算部６′
により演算されたＣ／Ｐ比６′ａとの差分に基づいて、
下水処理場におけるＰＡＣ注入ポンプ１６の流量を調節
する操作量８ａを出力する。

【０１３６】次に、以上のように構成した本実施の形態
による下水処理場水質制御装置の作用について説明す
る。

【０１３７】図２において、最初沈殿池２から曝気槽に
流入する水配管５１上に取り付けられたＴＯＣ計４の計
測値である全有機炭素量（ＴＯＣ）４ａと、全リン計２
５の計測値である全リン濃度２５ａは、信号線４ａ，２
５ａを介して、Ｃ／Ｐ比演算部６′に入力され、これら
を基にＣ／Ｐ比が演算される。

【０１３８】この場合の演算式としては、例えば下記の
ような式（２．１）で表わされる。

【０１３９】

【数７】

【０１４０】Ｐ_CP,t：時刻ｔにおけるＣ／Ｐ比 Ｃ_TOC：流入水ＴＯＣ濃度、 Ｃ_TP：流入水全リン濃度 上記式（２．１）により演算されたＣ／Ｐ比は、信号線
６ａ′を介して制御部８へ入力される。

【０１４１】一方、基準Ｃ／Ｐ比設定器７′によって、
基準Ｃ／Ｐ比が設定される。

【０１４２】制御部８では、Ｃ／Ｐ比演算部６′により
演算されたＣ／Ｐ比と基準Ｃ／Ｐ比との偏差に基づき、
ＰＡＣ注入量目標値が、例えば下記の式（２．２）式に
示すような式によって演算され、ＰＡＣ注入量目標値と
なるように、ＰＡＣ流量が調整される。

【０１４３】

【数８】

【０１４４】ＳＶＱ_PAC,t：時刻ｔにおけるＰＡＣ注入
量目標値 Ｐ_CP：時刻ｔにおけるＣ／Ｐ比 Ｐ_Cnbase：基準Ｃ／Ｐ比 Ｑ０：定数 Ｋ：比例定数 なお、Ｑ０の定数は、一定流量、もしくは流入流量に対
する比率制御の目標値でもよい。

【０１４５】基準Ｃ／Ｐ比設定器７′によって設定され
る基準Ｃ／Ｐ比Ｐ_CPbaseの値は、対象となる下水処理場
によって異なるが、効率的なリン窒素の同時除去を行な
うためには、ＢＯＤ／Ｔ−Ｐ比として２５程度を確保す
ることが必要であるということから、ＢＯＤ／ＴＯＣ比
を加味して、３０〜４５程度の値を設定することが好ま
しい。

【０１４６】本下水処理場水質制御装置によって、Ｃ／
Ｐ比が小さい場合には、生物学的リン除去の効率が低下
するため、ＰＡＣの注入量が増大する方向に向かい、逆
にＣ／Ｐ比が大きい場合には、ＰＡＣの注入量が減少す
る方向に向かう。

【０１４７】上述したように、本実施の形態による下水
処理場水質制御装置では、以下のような効果を得ること
ができる。

【０１４８】（ａ）制御対象として、ＰＡＣ注入ポンプ
１６を使用するようにしているため、Ｃ／Ｐ比が低く生
物学的リン除去が困難な場合でも、放流水質のリン濃度
を悪化させることなくリン除去を行なうことが可能とな
る。

【０１４９】（ｂ）有機物成分を計測するセンサとして
ＴＯＣ計４を、リン成分を計測するセンサとして全リン
計２５を使用するようにしているため、正味の有機物、
リン比を演算することが可能となる。

【０１５０】（ｃ）基準Ｃ／Ｐ比設定器７′により基準
Ｃ／Ｐ比Ｐ_CPbaseを設定しさえすれば、パラメータはＫ
とＱ０の二つと少なく、パラメータ調整を比較的容易に
行なうことが可能となる。

【０１５１】（ｄ）全リン計２５、ＴＯＣ計４を最初沈
殿池２通過後の水配管５１に配しているため、水配管５
０に配した場合に比べて、汚れによるセンサ値異常の可
能性が少なくなり、また曝気槽に流入する正味のＣ／Ｐ
比を演算することが可能となる。

【０１５２】（変形例１）図２のリン成分濃度計２５、
および有機物成分濃度計４の取付位置としては、水配管
５０に取り付けるようにしてもよい。

【０１５３】また、最初沈殿池２や流入渠、沈砂池、ポ
ンプ井等、曝気槽の前段部であれば、いずれの位置でも
使用することができる。

【０１５４】（変形例２）図２の有機物成分濃度計４と
しては、ＴＯＣ計でなくても、ＢＯＤ計、ＣＯＤ計のい
ずれを使用するようにしてもよい。

【０１５５】また、リン成分濃度計２５としては、全リ
ン計でなくても、下水処理場に流入する流入水１のリン
成分のほとんどはリン酸性リンであることから、リン酸
性リン濃度計を使用するようにしてもよい。

【０１５６】（変形例３）図２の全リン計２５として
は、嫌気槽１０内に取り付けられたリン酸性リン計を使
用するようにしてもよい。

【０１５７】（変形例４）図２の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、ＰＡＣ（凝集剤）注入量以
外に、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流
量、返流水流量のいずれであってもよい。

【０１５８】（変形例５）図２の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、上記記載のもの一つだけを
制御するものでなく、複数のものを制御するようにして
もよい。

【０１５９】（変形例６）対象プロセスとしては、前述
したような水処理プロセスのいずれに適用するようにし
てもよい。

【０１６０】また、担体投入、凝集剤併用型のプロセ
ス、またはＡＯＡＯ法等、各種Ａ₂ Ｏ法の変法のいずれ
に用いるようにしてもよい。

【０１６１】（変形例７）図２の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、下水処理場に流入する流入
水１のＣ／Ｐ比が演算される時点と曝気槽に流入するま
でのタイムラグを考慮したものとしてもよい。

【０１６２】（変形例８）下水処理場に流入する流入水
１の有機物成分濃度を直接計測したものでなくても、紫
外線（ＵＶ）強度を計測するＵＶ計により計測された紫
外線（ＵＶ）強度と有機物成分濃度との相関関係から、
下水処理場に流入する流入水１の有機物成分濃度を求め
た換算値を使用するようにしてもよい。

【０１６３】（変形例９）Ｃ／Ｐ比は、有機物成分濃度
計と窒素成分濃度計の計測値から演算されたものでなく
とも、後述するような手法で予測された予測値を用いた
ものであっても良い。（請求項１０の発明） （変形例１０）図２の制御部８によって演算される操作
量８ａ出力としては、偏差（Ｐ_CN,t−Ｐ_CNbase））に一
次比例するものでなくとも、偏差に基づいたものであれ
ばどのようなものでもよい。

【０１６４】例えば、偏差の対数ｌｏｇ（Ｐ_CN,t−Ｐ
_CNbase）に比例したもの、指数関数ｅｘｐ（Ｐ_CN,t−Ｐ
_CNbase）、べき乗（Ｐ_CN,t−Ｐ_CNbase）ⁿ に比例したも
の等や、それらを複合したものでもよい。

【０１６５】（変形例１１）Ｃ／Ｐ比としては、有機物
成分濃度計４およびリン成分濃度計２５の各計測値から
演算されたものでなくとも、過去の流入水質パターン等
を利用して予測された予測値を用いて演算されたもので
あっても良い。

【０１６６】（変形例１２）下水処理場に流入する流入
水１の流入流量に対する流量比率制御の比率を補正する
ものや、ＤＯ制御の制御目標値を補正するものであって
もよい。

【０１６７】（変形例１３）図２のＣ／Ｐ比演算部６′
に加えて、Ｃ／Ｎ比演算部を備え、これらによって演算
されたＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比に基づいて、循環流量、返送
流量、曝気風量、炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚
泥流量、返流水流量のうちの少なくとも一つのものを調
節するようにしてもよい。

【０１６８】（変形例１４）図２の好気槽１２の後段
部、水配管５２、最終沈殿池１３、水配管６０等、生物
学的水処理がほぼ完了している部分にとりつけられた水
質センサを用いたフィードバック（ＦＢ）制御により、
制御量を補正するようにしてもよい。

【０１６９】（第３の実施の形態）図３は、本実施の形
態による下水処理場水質制御装置の構成例を示すブロッ
ク図であり、図４と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【０１７０】すなわち、本実施の形態による下水処理場
水質制御装置は、図３に示すように、前記図４に、紫外
線計測手段であるＵＶ計３０と、流量計測手段である流
量計３１と、ＮＨ₄ 計３２と、窒素成分濃度計測手段で
あるＴ−Ｎ計３３と、リン成分濃度計測手段であるＴ−
Ｐ計３４と、流入水質データベース２６と、気象情報予
測部２７と、流入水質パターンデータベース２８と、流
入水質予測部２９と、基準Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比設定器７″
と、ＵＶ→ＢＯＤ換算器３７と、Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算
部６″と、流入比率設定器３８と、制御部８と、処理水
質判定部３６と、制御補正部３５とを付加した構成とし
ている。

【０１７１】なお、前記図７における弁２４、水配管５
９、初沈バイパス弁２３、炭素源貯留槽２１、炭素源注
入ポンプ１９、水配管５７については、図３ではその図
示を省略している。

【０１７２】ＵＶ計３０は、前記水配管５１に設置して
おり、下水処理場に流入する流入水１の紫外線（ＵＶ）
強度を計測する。

【０１７３】流量計３１は、同水配管５１に設置してお
り、下水処理場に流入する流入水１の流量を計測する。

【０１７４】ＮＨ₄ 計３２は、前記好気槽１２に設置し
ており、好気槽１２内のアンモニア濃度を計測する。

【０１７５】Ｔ−Ｎ計３３は、前記水配管６１に設置し
ており、処理水３の全窒素濃度を計測する。

【０１７６】Ｔ−Ｐ計３４は、同水配管６１に設置して
おり、処理水３の全リン濃度を計測する。

【０１７７】流入水質データベース２６は、ＵＶ計３０
により計測された紫外線（ＵＶ）強度、ＮＨ₄ 計３２に
より計測されたアンモニア濃度、Ｔ−Ｎ計３３により計
測された全窒素濃度、Ｔ−Ｐ計３４により計測された全
リン濃度、流量計３１により計測された流量、および日
常の水質試験である手分析による水質試験結果の各時系
列データを蓄える。

【０１７８】気象情報予測部２７は、気象情報を予測す
る。

【０１７９】流入水質パターンデータベース２８は、流
入水質データベース２６に蓄積されたデータに基づい
て、流入水質パターンを作成し記憶する。

【０１８０】流入水質予測部２９は、流入水質パターン
データベース２８に蓄えられたＴ−Ｎの水質パターン
と、気象情報予測部２７二より予測された気象情報とに
基づいて、下水処理場に流入する流入水の窒素成分濃
度、リン成分濃度、有機物成分濃度のうちの少なくとも
一つを予測する。

【０１８１】基準Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比設定器７″は、基準
Ｃ／Ｎ比、および基準Ｃ／Ｐ比を設定する。

【０１８２】ＵＶ→ＢＯＤ換算器３７は、ＵＶ計３０に
より計測された紫外線（ＵＶ）強度を、生物化学的酸素
要求量（ＢＯＤ）に換算する。

【０１８３】Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算部６″は、流入水質
予測部２９により予測された窒素成分濃度、リン成分濃
度、有機物成分濃度と、Ｎ比Ｃ／Ｐ比基準設定器７″に
より設定された基準Ｃ／Ｎ比、基準Ｃ／Ｐ比と、ＵＶ→
ＢＯＤ換算器３７により換算されたＢＯＤとに基づい
て、Ｃ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比を演算する。

【０１８４】流入比率設定器３８は、下水処理場に流入
する流入水１の流量に対する曝気風量、循環流量、ＰＡ
Ｃ注入流量の比率を設定する。

【０１８５】制御部８は、Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算部６″
により演算されたＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比とＣ／Ｎ比Ｃ／Ｐ
比基準設定器７″により設定された基準Ｃ／Ｎ比、基準
Ｃ／Ｐ比それぞれの偏差に基づいて、曝気装置９、循環
ポンプ１４、ＰＡＣ注入ポンプ１６を調節するの操作量
を出力する。

【０１８６】処理水質判定部３６は、ＮＨ₄ 計３２によ
り計測されたアンモニア濃度と、Ｔ−Ｎ計３３により計
測された全窒素濃度と、Ｔ−Ｐ計３４により計測された
全リン濃度とに基づいて、処理水３の水質状態を判定す
る。

【０１８７】制御補正部３５は、処理水質判定部３６に
より判定された処理水３の水質状態と、あらかじめ設定
された水質成分の目標値との差分に基づいて、制御部８
から出力される曝気装置９、循環ポンプ１４、ＰＡＣ注
入ポンプ１６に対する操作量を補正する。

【０１８８】次に、以上のように構成した本実施の形態
による下水処理場水質制御装置の作用について、図４乃
至図６に示す関係図を用いて説明する。

【０１８９】図３において、最初沈殿池２から嫌気槽１
０に接続される水配管５１上に取り付けられたＵＶ計３
０の計測値である紫外線強度が、ＵＶ→ＢＯＤ換算器３
７によってＢＯＤ値に換算され、信号線を介して、Ｃ／
Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算部６″に入力される。

【０１９０】下水処理場に流入する流入水１の流入水質
である窒素成分濃度、およびリン成分濃度は、下記に示
すような方法で予測される。

【０１９１】流入水質データベース２６には、日常の水
質試験により測定された水質の時系列データと流量計３
１による流量計測値、およびＵＶ計３０によるＵＶ計測
値の時系列データが保持されている。

【０１９２】

【表１】

【０１９３】流入水質パターンデータベース２８には、
天候、降雨量、降雨継続時間、降雨強度、気温等の気象
情報、季節、平日、日曜等、日イベント毎に流入水質パ
ターンが記憶されている。

【０１９４】これは、流入水質データベース２６に蓄積
されたデータより作成されるものであるが、この流入水
質パターンは、下水処理場のオペレータが自由に変更す
ることができる。

【０１９５】例えば、図４は、平日、夏、晴れの日の流
入Ｔ−Ｎ変動パターンを示す図である。

【０１９６】Ｔ−Ｎの水質パターンは、図４に示すよう
に午前中にピークがある。

【０１９７】Ｔ−Ｐの水質パターンも、同様に午前中に
ピークがある。

【０１９８】なお、図４中、○印は、流入水質データベ
ース２６に蓄えられたデータである。

【０１９９】流入水質予測部２９では、その日の日イベ
ントと気象情報予測部２７によって予測された気象情報
を基に類似日を選び出し、その日のＴ−Ｎの水質パター
ンが水質パターンデータベース２８から選び出される。

【０２００】この場合、もし、その日のある時刻にＴ−
Ｎが測定され、その値が流入水質データベース２６に入
力されれば、そのデータを基に、例えば図５に示すよう
に、異なるＴ−Ｎの水質パターンが選定され、日変動パ
ターンが補正される。

【０２０１】また、流量計３１の計測値、ＵＶ計３０に
よる計測値等、流入水質データベース２６に蓄積されて
くるデータにより、類似日を再検索して、日変動パター
ンが随時更新される。

【０２０２】この流入水質予測部２９で予測されたＴ−
Ｎ濃度、Ｔ−Ｐ濃度は、信号線を介してＣ／Ｎ比Ｃ／Ｐ
比演算部６″に入力される。

【０２０３】Ｃ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算部６″では、下記の
式（３．１）、式（３．２）に基づき、Ｃ／Ｎ比、Ｃ／
Ｐ比が、それぞれ演算される。

【０２０４】

【数９】

【０２０５】Ｐ_CN,t：時刻ｔにおけるＣ／Ｎ比 Ｃ_BOD：流入水ＢＯＤ濃度換算値、 Ｃ_TN：流入水全窒素濃度予測値

【数１０】

【０２０６】Ｐ_CP,t：時刻ｔにおけるＣ／Ｐ比 Ｃ_BOD：流入水ＢＯＤ濃度換算値、 Ｃ_TP：流入水全リン濃度予測値 一方、流入比率設定部３８によって、流入流量に対する
曝気風量、循環流量、ＰＡＣ注入流量の比率Ｒblow，Ｒ
cir，Ｒpacが、それぞれ設定される。

【０２０７】そして、このＣ／Ｎ比Ｃ／Ｐ比演算部６″
により演算されたＣ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比と、基準Ｃ／Ｎ比
Ｃ／Ｐ比設定器７″により設定された基準Ｃ／Ｎ比、基
準Ｃ／Ｐ比とのそれぞれの偏差に基づいて、循環流量と
ＰＡＣ注入量の流入流量に対する比率が補正される。

【０２０８】

【数１１】

【０２０９】ＳＶＱ_blow,t：曝気風量目標値 ＳＶＱ_cir,t：循環流量目標値 ＳＶＱ_pac,t：ＰＡＣ流量目標値 Ｑ_in,t：時刻ｔにおける流入流量 Ｐ_CNbase：基準Ｃ／Ｎ比 Ｐ_CPbase：基準Ｃ／Ｐ比 Ｓblow，Ｓcir，Ｓpac：制御補正量 Ｋ１，Ｋ２：定数

【０２１０】

【数１２】

【０２１１】Ｃ_NH4,t：時刻ｔにおけるアンモニア性窒
素濃度 Ｃ_T-N,t：時刻ｔにおける全窒素濃度 Ｃ_T-P,t：時刻ｔにおける全リン濃度 Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５：定数 上記式（３．３）〜式（３．５）により、Ｃ／Ｎ比が不
足した場合には、循環流量が増加し、Ｃ／Ｐ比が不足し
た場合には、ＰＡＣ注入量が増加する。

【０２１２】制御補正量（Ｓblow，Ｓcir，Ｓpac）は、
下記の式（３．６）〜式（３．８）によって、それぞれ
演算される。

【０２１３】最終沈殿池１３通過後の配管６０に取り付
けられたＴ−Ｎ計３３の計数値、Ｔ−Ｐ計３４の計数
値、およびＮＨ₄ 計３２の計数値を基に、処理水３の水
質状態を判定する処理水質判定部３６により、Ｔ−Ｎ，
Ｔ−Ｐの処理が悪化傾向にあると判定された場合に、補
正がかけられる。

【０２１４】すなわち、例えば図６（ａ）〜（ｃ）に示
すように、（１）Ｔ−Ｎ計３３，Ｔ−Ｐ計３４の計測値
が連続的に上昇している場合（図６（ａ））、（２）Ｔ
−Ｎ計３３，Ｔ−Ｐ計３４の計測値が処理悪化判定値以
上になり一定時間経った場合（図６（ｂ））、（３）Ｔ
−Ｎ計３３，Ｔ−Ｐ計３４の計測値がある一定の時間幅
の中で急激な濃度上昇があった場合（図６（ｃ））等
に、処理水３の水質が悪化したと判定される。

【０２１５】このようなことから、処理水質判定部３６
で処理水の悪化が判定された場合には、次のようなロジ
ックによって制御量が補正される。

【０２１６】（１）処理水Ｔ−Ｎが悪化し、好気槽１２
内のＮＨ₄ 計３２による計測値が、ある一定の基準値よ
りも高い場合には、例えば上記式（３．６）によって曝
気風量に補正がかけられる。

【０２１７】（２）処理水Ｔ−Ｎが悪化し、処理水Ｔ−
Ｎ計３３の計測値と好気槽１２内のＮＨ₄ 計３２による
計測値との差がある一定以上である場合には、脱窒処理
が不良と判定し、例えば上記式（３．７）によって循環
流量に補正がかけられる。

【０２１８】（３）処理水Ｔ−Ｐが悪化した場合には、
例えば上記式（３．８）によってＰＡＣ流量に補正がか
けられる。

【０２１９】上述したように、本実施の形態による下水
処理場水質制御装置では、以下のような効果を得ること
ができる。

【０２２０】（ａ）下水処理場に流入する流入水１の窒
素成分濃度、リン成分濃度としては、予測値を用いるよ
うにしているため、窒素成分濃度計、リン成分濃度計が
取り付けられないような機場でも、適用することが可能
となる。

【０２２１】（ｂ）有機物成分濃度計の代わりに、比較
的高精度で連続測定が可能なＵＶ計３０を利用して、有
機物成分濃度を測定するようにしているため、より一層
効果的な制御を実施することが可能となる。

【０２２２】（ｃ）放流水質の全窒素、全リン計の計測
値を用いて、フィードバック（ＦＢ）制御により操作量
を補正するようにしているため、処理水３の水質を悪化
させることがなく制御を行なうことが可能となる。

【０２２３】（ｄ）好気槽１２に取り付けられたアンモ
ニア計３２によって、処理水３の全窒素の悪化が硝化不
良によるものなのか脱窒不良によるものなのかを判定し
て、曝気風量、循環流量を制御するようにしているた
め、より一層効率的な窒素除去を行なうことが可能とな
る。

【０２２４】（変形例１）図３の流量計３１、およびＵ
Ｖ計３０の取付位置としては、水配管５０に取り付ける
ようにしてもよい。

【０２２５】また、最初沈殿池２や流入渠、沈砂池、ポ
ンプ井等、曝気槽の前段部であれば、いずれの位置でも
使用することができる。

【０２２６】さらに、流量計３１の代わりに、ポンプ井
に設置される水位計の計測値から、Ｑ−Ｈカーブで流量
を演算したものを使用することもできる。

【０２２７】（変形例２）紫外線（ＵＶ）強度ではな
く、有機物成分を直接測定する濃度計の計測値を有機物
成分濃度として用いるようにしてもよい。

【０２２８】（変形例３）下水処理場に流入する流入水
１のリン成分濃度および窒素成分濃度としては、水配管
５０，５１、最初沈殿池２や流入渠、沈砂池、ポンプ井
等、曝気槽の前段部に取り付けられたＴ−Ｐ計、ＰＯ₄
計およびＴ−Ｎ計、ＮＨ₄ 計の計測値を利用するように
してもよい。

【０２２９】（変形例４）水配管５０，５１、最初沈殿
池２や流入渠、沈砂池、ポンプ井等、曝気槽の前段部に
Ｔ−Ｐ計、ＰＯ₄ 計およびＴ−Ｎ計、ＮＨ₄ 計が取り付
けられているような下水処理場においても、流入水質パ
ターン予測により予測された値を用いて、制御を行なう
ようにしてもよい。

【０２３０】（変形例５）図１の制御部８によって演算
される操作量８ａとしては、循環流量、返送流量、曝気
風量、炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返
流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくともいずれか
一つであってもよい。

【０２３１】（変形例６）図３の処理水３のＴ−Ｎ計３
３、およびＴ−Ｐ計３４の取付位置としては、水配管６
０の位置でなくとも、好気槽１２の後段部、水配管５
２、最終沈殿池１３等、生物学的水処理がほぼ完了して
いる部分であればいずれの位置であってもよい。

【０２３２】（変形例７）制御補正用に処理水３の窒素
成分を計測する窒素成分濃度計５としては、Ｔ−Ｎ計３
３でなくとも、アンモニア性窒素濃度、硝酸性窒素濃
度、亜硝酸性窒素濃度のうちいずれであってもよく、ま
た一つでなく複数を用いて補正を行なうようにしてもよ
い。

【０２３３】（変形例８）制御補正用に処理水３のリン
成分を計測するリン成分濃度計としては、Ｔ−Ｐ計３４
でなくとも、リン酸性リン濃度であってもよく、また一
つでなく複数を用いて補正を行なうようにしてもよい。

【０２３４】（変形例９）制御補正は、好気槽１２の後
段部、水配管５２、最終沈殿池１３、水配管６０等、生
物学的水処理がほぼ完了している部分に取り付けられた
ＤＯ計、ＯＲＰ計、ｐＨ計、ＳＳ計、ＭＬＳＳ計、ＵＶ
計等の水質センサ等、いずれを用いて行なうようにして
もよい。

【０２３５】（変形例１０）図３の制御部８によって演
算される操作量出力としては、上記に示すような偏差に
一次比例するものでなくとも、偏差に基づいたものであ
ればどのようなものでもよい。

【０２３６】例えば、偏差の対数に比例したもの、指数
関数、べき乗に比例したもの等や、それらを複合したも
のでもよい。

【０２３７】（変形例１１）制御補正部３５よる出力と
しては、偏差に一次比例するものでなくとも、偏差に基
づいたものであればどのようなものでもよい。

【０２３８】例えば、偏差の対数に比例したもの、指数
関数、べき乗に比例したもの等や、それらを複合したも
のでもよい。

【０２３９】（その他の実施の形態）尚、本発明は、上
記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階で
はその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施す
ることが可能である。例えば、上記各実施の形態では、
嫌気槽と無酸素槽と好気槽との組み合わせから構成され
る曝気槽を備えた下水処理場に本発明を適用した場合に
ついて説明したが、これに限らず、無酸素槽と好気槽と
の組み合わせから構成される曝気槽を備えた下水処理場
についても、本発明を前述と同様に適用して同様の作用
効果を得ることができる。

【０２４０】また、各実施の形態は可能な限り適宜組合
わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効
果を得ることができる。さらに、上記各実施の形態には
種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構
成要件における適宜な組合わせにより、種々の発明を抽
出することができる。例えば、実施の形態に示される全
構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が
解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも
一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効
果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成
要件が削除された構成を発明として抽出することができ
る。

【０２４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の下水処理
場水質制御装置によれば、流入水の窒素成分と有機物成
分とのＣ／Ｎ比、または／およびリン成分と有機物成分
とのＣ／Ｐ比を用いて、下水処理場における循環流量、
返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返
流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制
御するようにしているので、下水処理場に流入する流入
水の窒素成分と有機物成分とのＣ／Ｎ比、リン成分と有
機物成分とのＣ／Ｐ比等の水質バランスが悪化したよう
な場合においても、下水処理場から放流される処理水の
窒素、リンの水質を常に良好に維持して、窒素、リン除
去を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による下水処理場水質制御装置の第１の
実施の形態を示すブロック図。

【図２】本発明による下水処理場水質制御装置の第２の
実施の形態を示すブロック図。

【図３】本発明による下水処理場水質制御装置の第３の
実施の形態を示すブロック図。

【図４】同第３の実施の形態による下水処理場水質制御
装置における作用を説明するための関係図。

【図５】同第３の実施の形態による下水処理場水質制御
装置における作用を説明するための関係図。

【図６】同第３の実施の形態による下水処理場水質制御
装置における作用を説明するための関係図。

【図７】凝集剤注入型嫌気−無酸素−好気法（凝集剤注
入Ａ₂ Ｏ法）のプロセスから構成される曝気槽を備えた
下水処理場の構成例を示すフロー図。

【図８】従来の下水処理場水質制御装置の一構成例を示
すブロック図。

【符号の説明】

１…流入水 ２…最初沈殿池 ３…処理水 ４…ＴＯＣ計 ５…Ｔ−Ｎ計 ６…Ｃ／Ｎ比演算部 ６′…Ｃ／Ｐ比演算部 ６″…Ｃ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比演算部 ７…基準Ｃ／Ｎ比設定器 ７′…基準Ｃ／Ｐ比設定器 ７″…基準Ｃ／Ｎ比、Ｃ／Ｐ比設定器 ８…制御部 ９…曝気装置 １０…嫌気槽 １１…無酸素槽 １２…好気槽 １３…最終沈殿池 １４…循環ポンプ １５…返送ポンプ １６…ＰＡＣ注入ポンプ １７…余剰ポンプ １８…初沈引抜ポンプ １９…炭素源注入ポンプ ２０…汚泥貯留槽 ２１…炭素源貯留槽 ２２…凝集剤貯留槽 ２３…初沈バイパス弁 ２４…弁 ２５…Ｔ−Ｐ計 ２６…流入水質データベース ２７…気象情報予測部 ２８…水質パターンデータベース ２９…流入水質予測部 ３０…ＵＶ計 ３１…流量計 ３２…ＮＨ₄ 計 ３３…Ｔ−Ｎ計 ３４…Ｔ−Ｐ計 ３５…制御補正部 ３６…処理水質判定部 ３７…ＵＶ→ＢＯＤ換算器 ３８…流入比率設定器 ５０〜６０…水配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 3/34 １０１ Ｃ０２Ｆ 3/34 １０１Ｃ Ｇ０５Ｄ 21/00 Ｇ０５Ｄ 21/00 Ａ (72)発明者 山中 理 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 本木 唯夫 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 柴本 吉広 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 初鹿 行雄 大阪府大阪市北区大淀中１丁目１番30号 株式会社東芝関西支社内 Ｆターム(参考） 4D028 AA08 CA00 CA09 CA12 CB03 CC01 CC02 CE02 4D040 BB05 BB07 BB25 BB57 BB65 BB72 BB91 BB93 5H309 AA07 BB20 CC05 DD08 DD13 DD14 DD37 DD38 EE03 GG02 HH12 JJ06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曝気槽を備えた下水処理場から放流され
   る処理水の水質を制御する下水処理場水質制御装置にお
   いて、 前記下水処理場に流入する流入水の窒素成分濃度を計測
   する窒素成分濃度計測手段と、 前記下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計
   測する有機物成分濃度計測手段と、 前記窒素成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測された窒素成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、前記下水処理場に流入する流入水の窒素成
   分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）を演算するＣ／Ｎ比
   演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手
   段と、 前記基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ
   比と前記Ｃ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比と
   の差分に基づいて、前記下水処理場における循環流量、
   返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返
   流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制
   御する操作量を出力する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。
2. 【請求項２】 曝気槽を備えた下水処理場から放流され
   る処理水の水質を制御する下水処理場水質制御装置にお
   いて、 前記下水処理場に流入する流入水のリン成分濃度を計測
   するリン成分濃度計測手段と、 前記下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計
   測する有機物成分濃度計測手段と、 前記リン成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測されたリン成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、前記下水処理場に流入する流入水のリン成
   分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）を演算するＣ／Ｐ比
   演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手段
   と、 前記Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｐ比と
   前記Ｃ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との差
   分に基づいて、前記下水処理場における返送流量、曝気
   風量、炭素源注入量、凝集剤注入量、余剰汚泥流量、返
   流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制
   御する操作量を出力する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。
3. 【請求項３】 曝気槽を備えた下水処理場から放流され
   る処理水の水質を制御する下水処理場水質制御装置にお
   いて、 前記下水処理場に流入する流入水の窒素成分濃度を計測
   する窒素成分濃度計測手段と、 前記下水処理場に流入する流入水のリン成分濃度を計測
   するリン成分濃度計測手段と、 前記下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計
   測する有機物成分濃度計測手段と、 前記窒素成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測された窒素成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、前記下水処理場に流入する流入水の窒素成
   分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）を演算するＣ／Ｎ比
   演算手段と、 前記リン成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測されたリン成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、前記下水処理場に流入する流入水のリン成
   分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）を演算するＣ／Ｐ比
   演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手
   段と、 基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手段
   と、 前記基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ
   比と前記Ｃ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比と
   の差分、および前記Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された
   基準Ｃ／Ｐ比と前記Ｃ／Ｐ比演算手段により演算された
   Ｃ／Ｐ比との差分に基づいて、前記下水処理場における
   循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、凝集剤
   注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁の
   うちの少なくとも一つを制御する操作量を出力する制御
   手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。のいずれか一つもしくは複数を制御する制御部と、 を備えたことを特徴とする下水処理場水質制御装置。
4. 【請求項４】 無酸素槽と好気槽、もしくは嫌気槽と無
   酸素槽と好気槽との組み合わせから構成される曝気槽を
   備えた下水処理場から放流される処理水の水質を制御す
   る下水処理場水質制御装置において、 前記無酸素槽中の硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素
   濃度計測手段と、 前記無酸素槽に流入する流入水の有機物成分濃度と計測
   する有機物成分濃度計測手段と、 前記硝酸性窒素濃度計測手段および有機物成分濃度計測
   手段により計測された硝酸性窒素濃度および有機物成分
   濃度に基づいて、硝酸性窒素と有機物成分との比（Ｃ／
   Ｎ比）を演算するＣ／Ｎ比演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手
   段と、 前記基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ
   比と前記Ｃ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比と
   の差分に基づいて、前記下水処理場における循環流量、
   返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返
   流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくとも一つを制
   御する操作量を出力する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。
5. 【請求項５】 嫌気槽と好気槽、もしくは嫌気槽と無酸
   素槽と好気槽との組み合わせから構成される曝気槽を備
   えた下水処理場から放流される処理水の水質を制御する
   下水処理場水質制御装置において、 前記嫌気槽中のリン成分濃度を計測するリン成分濃度計
   測手段と、 前記嫌気槽に流入する流入水の有機物成分濃度と計測す
   る有機物成分濃度計測手段と、 前記リン成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測されたリン成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、リン成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）
   を演算するＣ／Ｐ比演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手段
   と、 前記Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｐ比と
   前記Ｃ／Ｐ比演算手段により演算されたＣ／Ｐ比との差
   分に基づいて、前記下水処理場における返送流量、曝気
   風量、炭素源注入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈
   バイパス弁のうちの少なくとも一つを制御する操作量を
   出力する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。
6. 【請求項６】 嫌気槽と無酸素槽と好気槽との組み合わ
   せから構成される曝気槽を備えた下水処理場から放流さ
   れる処理水の水質を制御する下水処理場水質制御装置に
   おいて、 前記無酸素槽中の硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素
   濃度計測手段と、 前記嫌気槽中のリン成分濃度を計測するリン成分濃度計
   測手段と、 前記下水処理場に流入する流入水の有機物成分濃度を計
   測する有機物成分濃度計測手段と、 前記窒素成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測された窒素成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、窒素成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｎ比）
   を演算するＣ／Ｎ比演算手段と、 前記リン成分濃度計測手段および有機物成分濃度計測手
   段により計測されたリン成分濃度および有機物成分濃度
   に基づいて、リン成分と有機物成分との比（Ｃ／Ｐ比）
   を演算するＣ／Ｐ比演算手段と、 基準となる基準Ｃ／Ｎ比を設定する基準Ｃ／Ｎ比設定手
   段と、 基準となる基準Ｃ／Ｐ比を設定するＣ／Ｐ比設定手段
   と、 前記基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定された基準Ｃ／Ｎ
   比と前記Ｃ／Ｎ比演算手段により演算されたＣ／Ｎ比と
   の差分、および前記Ｃ／Ｐ比設定手段により設定された
   基準Ｃ／Ｐ比と前記Ｃ／Ｐ比演算手段により演算された
   Ｃ／Ｐ比との差分に基づいて、前記下水処理場における
   循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注入量、余剰汚
   泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のうちの少なくと
   も一つを制御する操作量を出力する制御手段と、 を備えて成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記請求項１、請求項３、請求項４、請
   求項６のいずれか１項に記載の下水処理場水質制御装置
   において、 前記窒素成分濃度計測手段として、アンモニア性窒素濃
   度、または全窒素濃度のいずれかを計測する濃度計を用
   い、 また、前記有機物成分濃度計測手段として、生物化学的
   酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭ
   ｎ、ＣＯＤｃｒ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）のいずれか
   を計測する濃度計を用いるようにしたことを特徴とする
   下水処理場水質制御装置。
8. 【請求項８】 前記請求項２、請求項３、請求項５、請
   求項６のいずれか１項に記載の下水処理場水質制御装置
   において、 前記リン成分濃度計測手段として、リン酸性リン濃度、
   全リン濃度のいずれかを計測する濃度計を用い、 また、前記有機物成分濃度計測手段として、生物化学的
   酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤＭ
   ｎ、ＣＯＤｃｒ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）のいずれか
   を計測する濃度計を用いるようにしたことを特徴とする
   下水処理場水質制御装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１
   項に記載の下水処理場水質制御装置において、 前記下水処理場に流入する流入水の紫外線（ＵＶ）強度
   を計測する紫外線計測手段と、 前記紫外線計測手段により計測された紫外線強度と有機
   物成分濃度との相関関係に基づいて、当該紫外線強度を
   有機物成分濃度に換算する換算手段とを備え、 前記換算手段により換算された有機物成分濃度を、前記
   有機物成分濃度計測手段により計測された有機物成分濃
   度の代わりに使用するようにしたことを特徴とする下水
   処理場水質制御装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項１乃至請求項９のいずれか
    １項に記載の下水処理場水質制御装置において、 前記下水処理場に流入する流入水の流量、前記窒素成分
    濃度計測手段、リン成分濃度計測手段、有機物成分濃度
    計測手段、紫外線計測手段による水質成分の計測値、お
    よび手分析による水質試験結果の各時系列データを蓄え
    る流入水質データベースと、 前記流入水質データベースに蓄えられた時系列データに
    基づいて、前記下水処理場に流入する流入水の窒素成分
    濃度、リン成分濃度、有機物成分濃度のうちの少なくと
    も一つを予測する流入水質予測手段とを備え、 前記流入水質予測手段により予測された窒素成分濃度、
    リン成分濃度、有機物成分濃度を使用して、前記Ｃ／Ｎ
    比、Ｃ／Ｐ比を演算するようにしたことを特徴とする下
    水処理場水質制御装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の下水処理場水質制御装置において、 前記下水処理場に流入する流入水の流量を計測する流量
    計測手段を備え、 前記制御手段としては、前記流量計測手段により計測さ
    れた流量値、前記基準Ｃ／Ｎ比設定手段により設定され
    た基準Ｃ／Ｎ比と前記Ｃ／Ｎ比演算手段により演算され
    たＣ／Ｎ比との差分、および前記Ｃ／Ｐ比設定手段によ
    り設定された基準Ｃ／Ｐ比と前記Ｃ／Ｐ比演算手段によ
    り演算されたＣ／Ｐ比との差分に基づいて、前記下水処
    理場における循環流量、返送流量、曝気風量、炭素源注
    入量、余剰汚泥流量、返流水流量、初沈バイパス弁のう
    ちの少なくとも一つを制御する操作量を出力するように
    したことを特徴とする下水処理場水質制御装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項１乃至請求項１１のいずれ
    か１項に記載の下水処理場水質制御装置において、 前記曝気槽通過後の処理水、もしくは前記曝気槽内の処
    理水の水質成分を計測する少なくとも一つの水質計測手
    段と、 前記水質計測手段により計測された水質成分の計測値と
    あらかじめ設定された水質成分の目標値との差分に基づ
    いて、前記制御手段から出力される操作量を補正する制
    御補正手段と、 を付加して成ることを特徴とする下水処理場水質制御装
    置。