特許 6246624 排水の処理装置および排水の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6246624

(24)【登録日】2017年11月24日

(45)【発行日】2017年12月13日

(54)【発明の名称】排水の処理装置および排水の処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/34 20060101AFI20171204BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20171204BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/34 101B

   C02F3/34 101C

   C02F3/12 J

【請求項の数】10

【全頁数】33

(21)【出願番号】特願2014-46969(P2014-46969)

(22)【出願日】2014年3月10日

(65)【公開番号】特開2015-27659(P2015-27659A)

(43)【公開日】2015年2月12日

【審査請求日】2016年12月16日

(31)【優先権主張番号】特願2013-47170(P2013-47170)

(32)【優先日】2013年3月8日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2013-137438(P2013-137438)

(32)【優先日】2013年6月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591043581

【氏名又は名称】東京都

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】濱本 亜希

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 浩一

(72)【発明者】

【氏名】小林 政行

(72)【発明者】

【氏名】草野 吏

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 重浩

【審査官】 松元 麻紀子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０１２４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０５１１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８０４９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／３４

Ｃ０２Ｆ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒素含有排水を所定速度で流下させる硝化槽と、
前記硝化槽内を流下する前記窒素含有排水中に含まれるアンモニア性窒素が順次硝化されるように前記窒素含有排水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給可能に構成された散気手段と、
前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最下流側に係る流出位置近傍を含む所定位置に配設され、各配設位置における窒素含有排水の酸化還元電位を計測する、第１の酸化還元電位計測手段から前記流出位置近傍に係る第ｎ（ｎ：２以上の自然数）の酸化還元電位計測手段と、
事前実験により、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置ごとにそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したか否かを確認するための目標酸化還元電位を設定し、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段により計測された各酸化還元電位がそれぞれの配設位置における目標酸化還元電位にそれぞれ接近するように、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の各配設位置の略上流側における、散気手段による気体の供給量を制御する散気量制御手段と、
を備えた排水の処理装置において、
前記第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、前記事前実験により設定される目標酸化還元電位の代わりに、前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から、前記事前実験により設定される、第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率に対して、前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から前記第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が小さくなり、かつ、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への上昇率が大きくなるようにして設定される、第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を用いる
ことを特徴とする排水の処理装置。

【請求項2】

前記第１の酸化還元電位計測手段が、前記第ｎ−１の酸化還元電位計測手段である
ことを特徴とする請求項１に記載の排水の処理装置。

【請求項3】

第ｉ−１（ｉ：２≦ｉ≦ｎ−２のすべての自然数）の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、および第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、前記第ｉ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が、前記第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率以下になるように設定されるものを用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の排水の処理装置。

【請求項4】

前記窒素含有排水の流れ方向に沿った途中位置の上流側である前段区間の全体における硝化率を把握する前段硝化率把握手段と、
あらかじめ算出された前記前段区間の全体における硝化率と前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する前段関係保持手段と、
前記前段関係保持手段により保持された前記前段区間の全体における硝化率と前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前記前段硝化率把握手段により把握された前記前段区間の全体における硝化率の最新値に基づいて、前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度を最小にする前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲と前記前段区間の全体における硝化率の最新値との大小関係を把握する前段大小関係把握手段と、
前記前段大小関係把握手段により把握された前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲と前記前段区間の全体における硝化率の最新値との大小関係に基づいて、前記前段区間の全体における硝化率の次なる最新値が前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように前記途中位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する途中位置目標値補正手段と、を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水の処理装置。

【請求項5】

前記途中位置の下流側である後段区間の全体における平均の硝化速度を把握する後段硝化速度把握手段と、
あらかじめ算出された前記後段区間の全体における平均の硝化速度と前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する後段関係保持手段と、
前記後段関係保持手段により保持された前記後段区間の全体における平均の硝化速度と前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前記後段硝化速度把握手段により把握された前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値に基づいて、前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度を最小にする前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲と前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値との大小関係を把握する後段大小関係把握手段と、
前記後段大小関係把握手段により把握された前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲と前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値との大小関係に基づいて、前記後段区間の終点位置で達成すべき硝化水質が達成される限度で、前記後段区間の全体における平均の硝化速度の次なる最新値が前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように前記後段区間の終点位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する終点位置目標値補正手段と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載の排水の処理装置。

【請求項6】

窒素含有排水を所定速度で流下させる硝化ステップと、
前記窒素含有排水中に含まれるアンモニア性窒素が順次硝化されるように前記窒素含有排水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気ステップと、
前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最下流側に係る流出位置近傍を含む所定位置に配設された、第１の酸化還元電位計測手段から前記流出位置近傍に係る第ｎ（ｎ：２以上の自然数）の酸化還元電位計測手段により、各配設位置における窒素含有排水の酸化還元電位を計測する計測ステップと、
事前実験により、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置ごとにそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したか否かを確認するための目標酸化還元電位を設定し、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段により計測された各酸化還元電位がそれぞれの配設位置における目標酸化還元電位にそれぞれ接近するように、前記第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の各配設位置の略上流側における、それぞれの気体の供給量を制御する散気量制御ステップと、
を含む排水の処理方法において、
前記散気量制御ステップにおいて、前記第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、前記事前実験により設定される目標酸化還元電位の代わりに、前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から、前記事前実験により設定される、第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への上昇率に対して、前記窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から前記第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が小さくなり、かつ、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が大きくなるようにして設定される、第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を用いる
ことを特徴とする排水の処理方法。

【請求項7】

前記散気量制御ステップにおいて、前記第１の酸化還元電位計測手段が、前記第ｎ−１の酸化還元電位計測手段である
ことを特徴とする請求項６に記載の排水の処理方法。

【請求項8】

前記散気量制御ステップにおいて、第ｉ−１（ｉ：２≦ｉ≦ｎ−２のすべての自然数）の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、および第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、前記第ｉ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が、前記第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から前記第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率以下になるように設定されるものを用いる
ことを特徴とする請求項６に記載の排水の処理方法。

【請求項9】

前記窒素含有排水の流れ方向に沿った途中位置の上流側である前段区間の全体における硝化率を把握する前段硝化率把握ステップと、
あらかじめ算出された前記前段区間の全体における硝化率と前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する前段関係保持ステップと、
前記前段関係保持ステップにおいて保持された前記前段区間の全体における硝化率と前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前記前段硝化率把握ステップにおいて把握された前記前段区間の全体における硝化率の最新値に基づいて、前記前段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度を最小にする前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲と前記前段区間の全体における硝化率の最新値との大小関係を把握する前段大小関係把握ステップと、
前記前段大小関係把握ステップにおいて把握された前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲と前記前段区間の全体における硝化率の最新値との大小関係に基づいて、前記前段区間の全体における硝化率の次なる最新値が前記前段区間の全体における硝化率の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように前記途中位置に係る前記酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する途中位置目標値補正ステップと、をさらに含む
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の排水の処理方法。

【請求項10】

前記途中位置の下流側である後段区間の全体における平均の硝化速度を把握する後段硝化速度把握ステップと、
あらかじめ算出された前記後段区間の全体における平均の硝化速度と前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する後段関係保持ステップと、
前記後段関係保持ステップにおいて保持された前記後段区間の全体における平均の硝化速度と前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前記後段硝化速度把握ステップにおいて把握された前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値とに基づいて、前記後段区間の全体における亜硝酸窒素生成速度を最小にする前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲と前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値との大小関係を把握する後段大小関係把握ステップと、
前記後段大小関係把握ステップにおいて把握された前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲と前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最新値との大小関係に基づいて、前記後段区間の終点位置で達成すべき硝化水質が達成される限度で、前記後段区間の全体における平均の硝化速度の次なる最新値が前記後段区間の全体における平均の硝化速度の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように前記後段区間の終点位置に係る前記酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する終点位置目標値補正ステップと、をさらに含む
ことを特徴とする請求項９に記載の排水の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒素含有排水である排水の処理装置および排水の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生活排水や工場排水などの排水中に含まれるアンモニア性窒素は、排水の放流先となる湖沼や内湾などの閉鎖性水域における溶存酸素の低下や富栄養化現象の原因になる。そのため、多くの排水処理設備においては、一般に硝化処理が行われる。硝化処理とは、反応槽内の排水に投入した微生物や排水中に元々存在する微生物を利用して、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に硝化する処理である。

【0003】

このような硝化処理においては、微生物活動や反応槽の運転条件などの変化によって、反応副生成物として亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）ガスが発生することが知られている。Ｎ₂Ｏガスは温室効果ガスであり、その温室効果は二酸化炭素ガスの約３１０倍と非常に高い。また、Ｎ₂Ｏガスは、フロンガスと同様に、成層圏のオゾン層を破壊するオゾン層破壊ガスとしても知られている。そのため、地球環境保護の観点から、大気中へのＮ₂Ｏガスの拡散を抑制することが急務となっている。

【0004】

この硝化処理の工程は、以下に示す、化学反応式（１）および化学反応式（２）によりアンモニアが酸化されて亜硝酸となる工程と、化学反応式（３）により亜硝酸が酸化されて硝酸となる工程と、を含む。また、以下に示す化学反応式（１）により生成されたＮＨ₂ＯＨは、化学反応式（２）により酸化されてＮＯ₂^-となるが、ＮＨ₂ＯＨの一部は、化学反応式（４）により酸化されてＮ₂Ｏとなる。

【0005】

ＮＨ₃＋Ｏ₂＋２e^-＋２Ｈ^＋→ＮＨ₂ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ …（１）
ＮＨ₂ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→ＮＯ₂^-＋５Ｈ^＋＋４ｅ⁻ …（２）
ＮＯ₂^-＋０．５Ｏ₂→ＮＯ₃^- …（３）
ＮＨ₂ＯＨ＋０．５Ｏ₂→０．５Ｎ₂Ｏ＋１．５Ｈ₂Ｏ …（４）

【0006】

この硝化反応を促進するためには、排水中に１．５ｍｇ／Ｌ程度の溶存酸素が残存していることが必要である。そのため、硝化処理においては、ブロワから空気による曝気を行って、必要な溶存酸素量を確保している。

【0007】

また、従来の排水の処理方法は、窒素含有排水の流れ方向に沿って配列された複数段の硝化槽において、アンモニア酸化細菌（ＡＯＢ）および亜硝酸酸化細菌（ＮＯＢ）を利用して窒素含有排水中に含まれるアンモニア性窒素を段階的に硝化する硝化ステップを含んでいた。そして、この硝化ステップが、各硝化槽の曝気量を調整することによって各硝化槽の酸化還元電位（ＯＲＰ）がそれぞれ、各硝化槽においてアンモニア酸化細菌活性（ＡＯＢ活性）を亜硝酸酸化細菌活性（ＮＯＢ活性）と同等もしくはそれ以下に維持するための目標酸化還元電位になるように制御する散気量制御ステップを含んでいる（特許文献１参照）。このような排水の処理方法によれば、窒素含有排水を生物処理する際の亜硝酸窒素（Ｎ₂Ｏ）の発生を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１−１０４５８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、上述した排水の処理方法においては、目標酸化還元電位は、各硝化槽においてアンモニア酸化細菌活性（ＡＯＢ活性）が、亜硝酸酸化細菌活性（ＮＯＢ活性）と同等もしくはそれ以下に維持されるように、硝化槽ごとにあらかじめ実験データを蓄積することによって設定される。ここで、ＡＯＢ活性とＮＯＢ活性との大小関係は、それぞれの菌の酸化速度を測定することにより確認する必要がある。

【0010】

すなわち、目標酸化還元電位の設定に際しては、時間の手間のかかる煩雑な作業を余儀なくされており、Ｎ₂Ｏの発生の抑制効果が効率的に得られないという問題があった。

【0011】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、亜酸化窒素の発生の抑制効果を効率良く得られるような目標酸化還元電位の設定を、時間および手間を要すことなく容易に行うことができる排水の処理装置および排水の処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る排水の処理装置は、窒素含有排水を所定速度で流下させる硝化槽と、硝化槽内を流下する窒素含有排水中に含まれるアンモニア性窒素が順次硝化されるように窒素含有排水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給可能に構成された散気手段と、窒素含有排水の流れ方向に沿った最下流側に係る流出位置近傍を含む所定位置に配設され、各配設位置における窒素含有排水の酸化還元電位を計測する、第１の酸化還元電位計測手段から流出位置近傍に係る第ｎ（ｎ：２以上の自然数）の酸化還元電位計測手段と、事前実験により、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置ごとにそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したか否かを確認するための目標酸化還元電位を設定し、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段により計測された各酸化還元電位がそれぞれの配設位置における目標酸化還元電位にそれぞれ接近するように、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の各配設位置の略上流側における、散気手段による気体の供給量を制御する散気量制御手段と、を備えた排水の処理装置において、第１から第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の各配設位置における目標酸化還元電位として、事前実験により設定される目標酸化還元電位の代わりに、窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から、事前実験により設定される、第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率に対して、窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が小さくなり、かつ、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が大きくなるようにして設定される、第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を用いることを特徴とする。

【0013】

本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、第１の酸化還元電位計測手段が、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段であることを特徴とする。

【0014】

本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、第ｉ−１（ｉ：２≦ｉ≦ｎ−２のすべての自然数）の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、および第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、第ｉ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率以下になるように設定されるものを用いることを特徴とする。

【0015】

本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、窒素含有排水の流れ方向に沿った途中位置の上流側である前段区間における硝化率を把握する前段硝化率把握手段と、あらかじめ算出された前段区間における硝化率と亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する前段関係保持手段と、前段関係保持手段により保持された前段区間における硝化率と亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前段硝化率把握手段により把握された前段区間における硝化率の最新値に基づいて、亜硝酸窒素生成速度を最小にする前段区間における硝化率の最適範囲と前段区間における硝化率の最新値との大小関係を把握する前段大小関係把握手段と、前段大小関係把握手段により把握された前段区間における硝化率の最適範囲と前段区間における硝化率の最新値との大小関係に基づいて、前段区間における硝化率の次なる最新値が前段区間における硝化率の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように途中位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する途中位置目標値補正手段と、を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明に係る排水の処理装置は、上記の発明において、途中位置の下流側である後段区間における硝化速度を把握する後段硝化速度把握手段と、あらかじめ算出された後段区間における硝化速度と亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する後段関係保持手段と、後段関係保持手段により保持された後段区間における硝化速度と亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および後段硝化速度把握手段により把握された後段区間における硝化速度の最新値に基づいて、亜硝酸窒素生成速度を最小にする後段区間における硝化速度の最適範囲と後段区間における硝化速度の最新値との大小関係を把握する後段大小関係把握手段と、後段大小関係把握手段により把握された後段区間における硝化速度の最適範囲と後段区間における硝化速度の最新値との大小関係に基づいて、後段区間の終点位置で達成すべき硝化水質が達成される限度で、後段区間における硝化速度の次なる最新値が後段区間における硝化速度の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように後段区間の終点位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する終点位置目標値補正手段と、を備えることを特徴とする。

【0017】

本発明に係る排水の処理方法は、窒素含有排水を所定速度で流下させる硝化ステップと、窒素含有排水中に含まれるアンモニア性窒素が順次硝化されるように窒素含有排水に対して流れ方向の略全域に亘って気体を供給する散気ステップと、窒素含有排水の流れ方向に沿った最下流側に係る流出位置近傍を含む所定位置に配設された、第１の酸化還元電位計測手段から流出位置近傍に係る第ｎ（ｎ：２以上の自然数）の酸化還元電位計測手段により、各配設位置における窒素含有排水の酸化還元電位を計測する計測ステップと、事前実験により、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置ごとにそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したか否かを確認するための目標酸化還元電位を設定し、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段により計測された各酸化還元電位がそれぞれの配設位置における目標酸化還元電位にそれぞれ接近するように、第１から第ｎの酸化還元電位計測手段の各配設位置の略上流側における、それぞれの気体の供給量を制御する散気量制御ステップと、を含む排水の処理方法において、散気量制御ステップにおいて、第１から第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の各配設位置における目標酸化還元電位として、事前実験により設定される目標酸化還元電位の代わりに、窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から、事前実験により設定される、第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率に対して、窒素含有排水の流れ方向に沿った最上流側に係る流入位置における理論上の酸化還元電位から第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が小さくなり、かつ、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｎの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が大きくなるようにして設定される、第１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位および第ｎ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を用いることを特徴とする。

【0018】

本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、第１の酸化還元電位計測手段が、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段であることを特徴とする。

【0019】

本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、第ｉ−１（ｉ：２≦ｉ≦ｎ−２のすべての自然数）の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位、および第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位として、第ｉ−１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率が、第ｉの酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位から第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位への正の上昇率以下になるように設定されるものを用いることを特徴とする。

【0020】

本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、窒素含有排水の流れ方向に沿った途中位置の上流側である前段区間における硝化率を把握する前段硝化率把握ステップと、あらかじめ算出された前段区間における硝化率と亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する前段関係保持ステップと、前段関係保持ステップにおいて保持された前段区間における硝化率と亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および前段硝化率把握ステップにおいて把握された前段区間における硝化率の最新値に基づいて、亜硝酸窒素生成速度を最小にする前段区間における硝化率の最適範囲と前段区間における硝化率の最新値との大小関係を把握する前段大小関係把握ステップと、前段大小関係把握ステップにおいて把握された前段区間における硝化率の最適範囲と前段区間における硝化率の最新値との大小関係に基づいて、前段区間における硝化率の次なる最新値が前段区間における硝化率の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように途中位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する途中位置目標値補正ステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0021】

本発明に係る排水の処理方法は、上記の発明において、途中位置の下流側である後段区間における硝化速度を把握する後段硝化速度把握ステップと、あらかじめ算出された後段区間における硝化速度と亜硝酸窒素生成速度との相関関係を保持する後段関係保持ステップと、後段関係保持ステップにおいて保持された後段区間における硝化速度と亜硝酸窒素生成速度との相関関係、および後段硝化速度把握ステップにおいて把握された後段区間における硝化速度の最新値とに基づいて、亜硝酸窒素生成速度を最小にする後段区間における硝化速度の最適範囲と後段区間における硝化速度の最新値との大小関係を把握する後段大小関係把握ステップと、後段大小関係把握ステップにおいて把握された後段区間における硝化速度の最適範囲と後段区間における硝化速度の最新値との大小関係に基づいて、後段区間の終点位置で達成すべき硝化水質が達成される限度で、後段区間における硝化速度の次なる最新値が後段区間における硝化速度の最適範囲との大小の差を小さくする方向に向かうように後段区間の終点位置に係る酸化還元電位計測手段の配設位置における目標酸化還元電位を補正する終点位置目標値補正ステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係る排水の処理装置および排水の処理方法によれば、亜酸化窒素の発生の抑制効果を効率良く得られるように、目標酸化還元電位の設定を時間および手間を要することなく容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図2A】図２Ａは、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置における槽ごとのＯＲＰ値の各種プロファイルを示すグラフである。

【図2B】図２Ｂは、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置における槽ごとのアンモニア性窒素濃度の各種プロファイルを示すグラフである。

【図3】図３は、Ｎ₂Ｏガスの発生を抑制するメカニズムを説明するためのグラフである。

【図4A】図４Ａは、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置における一定硝化型を採用した場合の、槽ごとのＯＲＰ目標値を示すグラフである。

【図4B】図４Ｂは、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置における後段硝化型を採用した場合の、槽ごとのＯＲＰ目標値を示すグラフである。

【図5】図５は、本発明の第２の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図6】図６は、本発明の第３の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図7】図７は、本発明の第４の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図8】図８は、本発明の第４の実施形態による排水の処理装置によるＮ₂Ｏ排出係数と総送風量との時間経過による変化を示すグラフである。

【図9】図９は、本発明の第５の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、本発明の第６の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、本発明の第７の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、本発明の第８の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図13】図１３は、本発明の第９の実施形態による排水の処理装置の構成を示す模式図である。

【図14】図１４は、本発明の第９の実施形態によるＮ₂Ｏ生成速度における、排水の処理装置の前段区間の硝化率依存性を示すグラフである。

【図15】図１５は、本発明の第９の実施形態によるＮ₂Ｏ生成速度における、排水の処理装置の後段区間の硝化速度依存性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。

【0025】

（第１の実施形態）
（排水の処理装置の構成）
まず、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置について説明する。図１は、この第１の実施形態による排水の処理装置を示す。

【0026】

図１に示すように、本発明の第１の実施形態による排水の処理装置１は、第１〜第ｎの複数段、例えば６段（ｎ＝６）の硝化槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ、固液分離槽４、汚泥返送経路５、および情報処理部１０を備える。硝化槽２ａには、窒素含有排水としての窒素含有処理原水（以下、処理原水）が流入する。硝化槽２ａ〜２ｆは、処理原水の流れ方向に沿って直列に配列されている。それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおいては、硝化槽２ａに流入した処理原水が被処理水として順次生物処理される。すなわち、各硝化槽２ａ〜２ｆにおいては、好気条件下で、処理原水中に含まれるアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に硝化されるとともに、処理原水中に含まれるリンが活性汚泥中に取り込まれる。情報処理部１０は、例えばＰＣなどのハードウェアと、このＰＣに対して所定の情報処理を実行させるプログラムなどのソフトウェアとを有して構成される。

【0027】

それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにはそれぞれに対応して、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）計３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆと、散気部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと、酸化還元電位（ＯＲＰ）計７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆと、攪拌機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとが設けられている。散気部６ａ〜６ｆにはそれぞれ、散気量を制御する制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを介して、気体として例えば空気を供給するブロワ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが連結されている。散気部６ａ〜６ｆはそれぞれ、ブロワ８ａ〜８ｆのそれぞれから供給される空気を利用して、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆ内に貯留されている活性汚泥に対して散気を行う。なお、これらのＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆは、排水の処理装置１において必ずしも設ける必要はない。また、攪拌機１１ａ〜１１ｆにおいても、必要に応じて設置され、必ずしも設ける必要はない。

【0028】

また、酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ａ〜７ｆはそれぞれ、各硝化槽２ａ〜２ｆ内の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する装置である。ＯＲＰ計７ａ〜７ｆはそれぞれ、計測した酸化還元電位の値を情報処理部１０に入力する。すなわち、ＯＲＰ計７ｆが第ｎの酸化還元電位計測手段を構成し、これより上流側のＯＲＰ計７ａ〜７ｅがそれぞれ、第１の酸化還元電位計測手段〜第ｎ−１の酸化還元電位計測手段を構成する。なお、ｎは２以上の自然数であり、この第１の実施形態においては、ｎ＝６である。

【0029】

また、亜酸化窒素測定手段としてのＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆはそれぞれ、各硝化槽２ａ〜２ｆ内の亜酸化窒素量を計測する装置である。なお、これらのＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆは、排水の処理装置１において、Ｎ₂Ｏガスの排出量を計測する必要がある場合に設置される。

【0030】

また、各散気部６ａ〜６ｆにそれぞれ連結された制御弁９ａ〜９ｆは、例えば空気流量制御弁などによって構成され、情報処理部１０からの制御信号に従って各硝化槽の曝気量を個別に制御する。すなわち、情報処理部１０は、散気量制御手段の一部としての散気量制御部を構成するソフトウェアにおけるプログラムを有する。そして、散気量制御部は、散気量制御手段の一部としての、各ブロワ８ａ〜８ｆ、および各ブロワ８ａ〜８ｆに対応する各制御弁９ａ〜９ｆをそれぞれ個別に制御する。これにより、散気量制御部は、各散気部６ａ〜６ｆによる散気量をそれぞれ独立して制御する。また、攪拌機１１ａ〜１１ｆはそれぞれ、各硝化槽２ａ〜２ｆにおける、各散気部６ａ〜６ｆからの空気や内部の活性汚泥を攪拌するためのものである。

【0031】

固液分離槽４には、被処理水の流れに沿った最も下流側の硝化槽２ｆから流出した被処理水が流入する。固液分離槽４では、被処理水が分離液４ａと活性汚泥４ｂとに分離され、活性汚泥４ｂは、攪拌機４ｃによって攪拌される。また、固液分離槽４の側壁には、配管（図示せず）が接続されており、この配管を介して消毒処理された分離液４ａが系外に排出される。また、固液分離槽４の底部には、ポンプ５ａを備えた汚泥返送経路５が接続されており、固液分離槽４の底部に堆積した活性汚泥４ｂを例えば硝化槽２ａに返送する。これにより、硝化槽２ａ内の生物量を所定量に維持できる。

【0032】

さて、以上のように構成された排水の処理装置１において、本発明者の従来の知見によれば、硝化槽２ａ〜２ｆの被処理水に含まれるアンモニア酸化細菌（ＡＯＢ）および亜硝酸酸化細菌（ＮＯＢ）において、ＡＯＢ活性がＮＯＢ活性以下になる条件下（ＡＯＢ活性≦ＮＯＢ活性）、特にＮＯＢ活性をＡＯＢ活性とほぼ等しい中庸の条件下において、Ｎ₂Ｏの増加が抑制されることが分かっている。しかしながら、このような知見に基づく従来型の目標酸化還元電位の設定においては、全ての硝化槽２ａ〜２ｆのそれぞれについてあらかじめ実験データを蓄積する必要がある。そのため、従来型の目標酸化還元電位の設定においては、時間と手間のかかる煩雑な作業を余儀なくされ、Ｎ₂Ｏの発生の抑制効果が効率的に得られないという問題があった。

【0033】

そこで、本発明者はＮ₂Ｏの増加を抑制すべく鋭意検討を行い、この第１の実施形態による排水の処理装置において３通りの運転方法の検討を行った。図２Ａは、３通りの運転方法による、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおける目標となるＯＲＰ値を示すグラフである。図２Ｂは、処理原水に対して最初に硝化処理を行う硝化槽２ａにおいて、被処理水のアンモニア性窒素濃度が例えば１２ｍｇ／Ｌの場合における、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆのアンモニア性窒素濃度を、運転方法の違いによって区別したグラフである。なお、アンモニア性窒素は最終的に例えば１ｍｇ／Ｌまで減少させる。

【0034】

まず、第１の運転方法としては、図２Ａに示すように、目標となるＯＲＰ値を、硝化槽２ａ〜２ｆにおける被処理水の流れ方向に沿って、ほぼ直線状に増加させる（図２Ａ中、直線矢印）。この運転方法を、本明細書においては一定硝化型の運転方法と称する。

【0035】

一定硝化型の運転方法の場合、硝化槽２ａ〜２ｆのそれぞれにおいて、アンモニア性窒素濃度の減少量がほぼ等しくなるように硝化処理が行われる。そして、図２Ｂに示すように、一定硝化型の運転方法においては、アンモニア性窒素濃度の推移は比較的直線状の減少になる（図２Ｂ中、直線矢印）。

【0036】

第２の運転方法としては、図２Ａに示すように、目標となるＯＲＰ値を、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて傾きが大きくなるように増加させ、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて傾きが小さくなるように増加させる。この運転方法においては、目標となるＯＲＰ値の推移は、被処理水の流れ方向に沿った硝化槽２ａ〜２ｆに対して上に凸状になる（図２Ａ中、上に凸矢印）。この運転方法を、本明細書においては前段硝化型の運転方法と称する。

【0037】

前段硝化型の運転方法の場合、比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて硝化反応が進行してアンモニア性窒素濃度の減少量の変化率が大きい一方、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて硝化反応が抑制されてアンモニア性窒素濃度の減少量の変化率が小さくなる。そして、図２Ｂに示すように、前段硝化型の運転方法においては、アンモニア性窒素濃度の推移は下に凸状の減少になる（図２Ｂ中、下に凸矢印）。

【0038】

第３の運転方法としては、図２Ａに示すように、前段硝化型の運転方法とは反対に、目標となるＯＲＰ値を、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて傾きが小さくなるように増加させ、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて傾きが大きくなるように増加させる。この運転方法においては、目標となるＯＲＰ値の推移は、被処理水の流れ方向に沿った硝化槽２ａ〜２ｆに対して下に凸状になる（図２Ａ中、下に凸矢印）。この運転方法を、本明細書においては後段硝化型の運転方法と称する。

【0039】

後段硝化型の運転方法の場合、比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて硝化反応が抑制されてアンモニア性窒素濃度の減少量の変化率が小さく抑えられ、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて硝化反応が進行してアンモニア性窒素濃度の減少量が大きくなる。そして、図２Ｂに示すように、後段硝化型の運転方法においては、アンモニア性窒素濃度の推移は上に凸状の減少になる（図２Ｂ中、上に凸矢印）。

【0040】

以上の３通りの運転方法においては、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、アンモニア性窒素濃度が例えば１２ｍｇ／Ｌの状態における目標となるＯＲＰ値を例えば０ｍＶとする。そして、最終的にアンモニア性窒素濃度が例えば１ｍｇ／Ｌ程度まで減少する場合には、目標となるＯＲＰ値は例えば１２０ｍＶとなる。すなわち、アンモニア性窒素濃度に対して、目標となるＯＲＰ値はほぼ逆相関関係になる。

【0041】

以上の３通りの運転方法によって運転を行う場合には、排水の処理装置１における情報処理部１０が、目標となるＯＲＰ値になるように、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおけるそれぞれの散気部６ａ〜６ｆの散気量を独立して個別に制御する。例えば、情報処理部１０は、ＯＲＰ計７ｂにより計測されるＯＲＰ値を上昇させる場合は散気部６ｂの散気量を増加させ、ＯＲＰ値を低下させる場合は散気部６ｂの散気量を減少させるような制御を行う。

【0042】

ここで、以上の３通りの運転方法のうちの、望ましい後段硝化型の運転方法と、従来の一定硝化型および前段硝化型の運転方法とを比較しつつ、ＯＲＰ値の設定方法について説明を行う。図３は、処理水の流れ方向に沿った、第１槽から第ｎ槽までの複数の槽における、図２Ｂに対応するＮ₂Ｏ排出係数の推移の概略を示すグラフである。

【0043】

図１および図３に示すように、本発明者は、Ｎ₂Ｏ計３ａ〜３ｆによって、前段硝化型、一定硝化型および後段硝化型の運転方法において、各硝化槽２ａ〜２ｆにおけるＮ₂Ｏ排出係数を計測した。その結果、被処理水の流れ方向に沿ったＮ₂Ｏ排出係数に関して、前段硝化型の運転方法においては、被処理水の流れ方向に沿って硝化槽２ａ〜２ｆのうちの比較的前段の位置に高いピークが形成されることが分かった。また、一定硝化型の運転方法においては、被処理水の流れ方向に沿って硝化槽２ａ〜２ｆのほぼ中間の位置に前段硝化型におけるピークの高さに比して低いピークが形成されることが分かった。なお、本発明者が実験から得た知見によれば、少なくとも一定硝化型の運転方法においては、ＡＯＢ活性がＮＯＢ活性以下になる（ＡＯＢ活性≦ＮＯＢ活性）。

【0044】

これに対し、後段硝化型の運転方法においては、被処理水の流れ方向に沿った下流側に、前段硝化型および一定硝化型におけるピークの高さに比して一番低いピークが形成されることが確認された。なお、本発明者が実験から得た知見によれば、後段硝化型の運転方法であれば、確実にＡＯＢ活性がＮＯＢ活性以下になる（ＡＯＢ活性≦ＮＯＢ活性）。そして、一定硝化型の運転方法におけるＮ₂Ｏの総排出量（細実線のグラフと横軸との囲む面積に相当）に対して、後段硝化型の運転方法におけるＮ₂Ｏの総排出量（細点線のグラフと横軸との囲む面積に相当）は、２０％程度低減していることが確認された。また、前段硝化型の運転方法におけるＮ₂Ｏの総排出量（一点鎖線のグラフと横軸との囲む面積に相当）に対して、後段硝化型の運転方法におけるＮ₂Ｏの総排出量（実線のグラフと横軸との囲む面積に相当）は、４０％程度低減していることが確認された。すなわち、本発明者は、Ｎ₂Ｏの総排出量の低減効果については、前段硝化型、一定硝化型、および後段硝化型の順に向上することが一般に成立することを確認した。

【0045】

以上の事実から、本発明者は、普遍的にＮ₂Ｏを低減するためには、排水の処理装置１において後段硝化型の運転方法が採用するのが望ましいことを想起するに至った。

【0046】

次に、Ｎ₂Ｏをより一層低減しようとする観点からすれば後段硝化型の運転方法が採用するのが望ましいとの知見に基づいて、ＯＲＰ計７ａ〜７ｆの配設位置ごとに、それぞれの配設位置で達成すべき処理水質を達成したかどうかを確認するための目標酸化還元電位であるＯＲＰ目標値を設定する方法について説明する。

【0047】

すなわち、この第１の実施形態においては、まず、一方で、事前計測により窒素含有排水の最上流側に係る流入位置における処理開始時のＯＲＰ目標値を設定する。他方で、窒素含有排水の最下流側に係る流出位置の近傍に係る最終段の第ｎの酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ｆの配設位置におけるＯＲＰ目標値のみを、従来技術によるＯＲＰ目標値の設定方法である事前実験により設定する。これにより、図４Ａに示すような、従来技術によるＯＲＰ目標値が得られる。

【0048】

続いて、第１の酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ａから第ｎ−１の酸化還元電位計測手段であるＯＲＰ計７ｅの配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定を、事前実験により設定する従来技術によるＯＲＰ目標値の設定方法に代えて、以下の方法により行う。すなわち、ＯＲＰ計７ａの配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定は、処理開始時のＯＲＰ値からＯＲＰ計７ｆの配設位置におけるＯＲＰ目標値への上昇率に対して、処理開始時のＯＲＰ値からＯＲＰ計７ａの配設位置におけるＯＲＰ目標値への上昇率が小さくなるようにすることにより行う。なお、ＯＲＰ目標値の設定に際しては、ＯＲＰ目標値がそれぞれのＯＲＰ計７ａ〜７ｆの配設地点において達成すべき処理水質を達成したか否かを確認する、本来的な機能を発揮できる必要がある点に注意を要する。

【0049】

また、ＯＲＰ計７ｅの配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定は、処理開始時酸化還元電位からＯＲＰ計７ｆの配設位置におけるＯＲＰ目標値への上昇率に対して、ＯＲＰ計７ｅの配設位置におけるＯＲＰ目標値からＯＲＰ計７ｆの配設位置におけるＯＲＰ目標値への上昇率が大きくなるようにすることにより行う。なお、ＯＲＰ目標値の設定に当たっては、ＯＲＰ目標値がそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したかどうかを確認する本来的な機能を発揮できる必要がある点に注意する。

【0050】

さらに、ＯＲＰ計７ｂ〜７ｄの配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定は、第ｉ−１の酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ｂの配設位置におけるＯＲＰ目標値、第ｉの酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ｃの配設位置におけるＯＲＰ目標値、および第ｉ＋１の酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ｄの配設位置におけるＯＲＰ目標値として、ＯＲＰ計７ｂの配設位置におけるＯＲＰ目標値からＯＲＰ計７ｃの配設位置におけるＯＲＰ目標値への正の上昇率が、ＯＲＰ計７ｃの配設位置におけるＯＲＰ目標値からＯＲＰ計７ｄの配設位置におけるＯＲＰ目標値への正の上昇率以下になるようにすることにより行う（ｉ：２≦ｉ≦ｎ−２のすべての自然数）。なお、ＯＲＰ目標値の設定に際しては、ＯＲＰ目標値がそれぞれの地点で達成すべき処理水質を達成したか否かを確認する本来的な機能を発揮できる必要がある点に注意する。

【0051】

以上の第１の実施形態によるＯＲＰ目標値の設定方法によれば、ＯＲＰ計７ａ〜７ｆの全ての配設位置について事前実験によりＯＲＰ目標値を設定する従来技術によるＯＲＰ目標値の設定方法に比して、最終段のＯＲＰ計７ｆの配設位置におけるＯＲＰ目標値のみを事前実験から設定し、それより上流側のＯＲＰ計７ａ〜７ｅの各配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定を事前実験により行う必要がなく、情報処理部１０による機械的計算で設定することができる。そのため、従来に比してＯＲＰ目標値の設定を時間および手間を要することなく容易に行うことができ、亜酸化窒素の発生の抑制効果を効率良く得ることができる。

【0052】

そして、図１に示すように、情報処理部１０は、各硝化槽２ａ〜２ｆのそれぞれのＯＲＰ計７ａ〜７ｆによって、ＯＲＰ値の連続測定データをモニタリングしつつ、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆのＯＲＰ値が、図４Ｂに示すＯＲＰ目標値（目標酸化還元電位）になるように、制御弁９ａ〜９ｆを制御する。これによって、情報処理部１０は、排水の処理装置１においては、それぞれの図４Ｂに示すＯＲＰ目標値になるように、散気部６ａ〜６ｆの散気量を制御する。換言すると、情報処理部１０は、各硝化槽２ａ〜２ｆにおけるそれぞれのＯＲＰ値が、上述したＯＲＰ目標値Ｖ₁〜Ｖ_nになるように、第１槽の硝化槽２ａから第ｎ槽の硝化槽２ｆにおけるＯＲＰ値をそれぞれ、略上流側における各散気部６ａ〜６ｆによる曝気量を調整することによって制御する。なお、ここで、ＯＲＰ計７ａ〜７ｆの各配設位置の略上流側における、散気部６ａ〜６ｆによる曝気量の調整とは、このように反応槽を複数槽から構成する場合において、少なくとも、各ＯＲＰ計７ａ〜７ｆの各配設位置である各硝化槽２ａ〜２ｆに設けられる各散気部６ａ〜６ｆによる曝気量の調整という意味である。具体的に例えば、硝化槽２ｃにおけるＯＲＰ値を制御する場合、この第１の実施形態のようにＯＲＰ計７ｃの配設位置である硝化槽２ｃに設けられる散気部６ｃのみの曝気量を調整する方法はもちろん、散気部６ｃの曝気量に加えて、硝化槽２ｃより上流側に係る硝化槽２ａや硝化槽２ｂにそれぞれ設けられる散気部６ａや散気部６ｂの曝気量をも調整する方法を用いても良い。

【0053】

そして、以上のように後段硝化型の運転方法に従ってＯＲＰ目標値が設定され、これらのＯＲＰ目標値になるように硝化槽２ａ〜２ｆが制御されている場合、ＤＯ制御の場合に比して、Ｎ₂Ｏガスの排出量が約２０％低減できるとともに、散気部６ａ〜６ｆからの空気量も約２０％削減できることが確認された。

【0054】

また、上述した特許文献１においては、複数の硝化槽の酸化還元電位が、各硝化槽でＡＯＢ活性をＮＯＢ活性と同等もしくはそれ以下（ＡＯＢ活性≦ＮＯＢ活性）に維持するための目標酸化還元電位になるように、制御する方法が記載されている。ところが、この第１の実施形態による運転方法によれば、特許文献１に記載された方法に比して、Ｎ₂Ｏガスをより一層低減できることが確認された。また、硝酸性窒素（ＮＯ₃−Ｎ）濃度についても、１０〜２０％低減できることが確認された。

【0055】

以上説明した第１の実施形態によれば、Ｎ₂Ｏガスの発生の抑制効果を効率良く得られるようなＯＲＰ目標値の設定を、時間および手間を要することなく容易に行うことができるとともに、これらのＯＲＰ目標値の設定に基づいて、各硝化槽２ａ〜２ｆにおいて散気される空気量を制御して、それぞれのＯＲＰ値を制御していることにより、これらの散気部６ａ〜６ｆから散気量も削減することができて電力使用量を削減できるとともに、Ｎ₂Ｏガスの排出量を削減できるので、環境保護に寄与することができる。

【0056】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、この第２の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0057】

図５に示すように、この第２の実施形態による排水の処理装置２１においては、第１の実施形態と異なり、５槽の硝化槽２ａ〜２ｅの前段に、脱リンなどを行う嫌気槽１２が設けられている。嫌気槽１２には、処理原水が流入するとともに固液分離槽４からの返送汚泥が流入する。また、嫌気槽１２には、攪拌機１２ａが設けられており、嫌気槽１２内を攪拌可能に構成されている。また、嫌気槽１２には、計測の必要に応じてＮ₂Ｏ計３ｇが設置される。すなわち、この排水の処理装置２１は、嫌気−好気法（ＡＯ法）を実行するための処理装置である。また、５槽の硝化槽２ａ〜２ｅにおいて、最終段のＯＲＰ計７ｅが第ｎの酸化還元電位計測手段を構成し、これより上流側のＯＲＰ計７ａ〜７ｄがそれぞれ、第１〜第ｎ−１の酸化還元電位計測手段を構成する。なお、この第２の実施形態においては、ｎ＝５である。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0058】

この第２の実施形態によれば、硝化槽の数が５槽であり、さらに前段に嫌気槽１２を設けている構成以外は第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0059】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、この第３の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0060】

図６に示すように、この第３の実施形態による排水の処理装置３１においては、第２の実施形態と異なり、４槽の硝化槽２ａ〜２ｄの前段で嫌気槽１２の後段に、脱窒処理を行う無酸素槽１３が設けられている。無酸素槽１３には、嫌気槽１２から被処理水が流入するとともに、最終段の硝化槽２ｄからポンプ１４ａによって硝化液が返送されて流入する。また、無酸素槽１３には、攪拌機１３ａが設けられており、無酸素槽１３内を攪拌可能に構成されている。また、無酸素槽１３には、計測の必要に応じてＮ₂Ｏ計３ｈが設置される。すなわち、この排水の処理装置３１は、嫌気−無酸素−好気法（Ａ₂Ｏ法）を実行するための処理装置である。また、４槽の硝化槽２ａ〜２ｄにおいて、最終段のＯＲＰ計７ｄが第ｎの酸化還元電位計測手段を構成し、これより上流側のＯＲＰ計７ａ〜７ｃがそれぞれ、第１〜第ｎ−１の酸化還元電位計測手段を構成する。なお、この第３の実施形態においては、ｎ＝４である。その他の構成については、第１および第２の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0061】

この第３の実施形態によれば、硝化槽の数が４槽であり、さらに嫌気槽１２の後段に無酸素槽１３を設けている以外は第１および第２の実施形態と同様であるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0062】

（第４の実施形態）
（排水の処理装置の構成）
次に、本発明の第４の実施形態による排水の処理装置について説明する。図７は、この第４の実施形態による排水の処理装置を示す。

【0063】

図７に示すように、本発明の第４の実施形態による排水の処理装置４１は、第１〜第ｎの複数段、例えば６段（ｎ＝６）の硝化槽２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ、固液分離槽４、汚泥返送経路５、および情報処理部１０を備える。硝化槽２ａには、窒素含有処理原水（以下、処理原水）が流入する。硝化槽２ａ〜２ｆは、被処理水の流れ方向に沿って直列に配列されている。それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおいては、硝化槽２ａに流入した処理原水が被処理水として順次生物処理され、好気条件下で処理原水中に含まれるアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に硝化される。

【0064】

それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにはそれぞれに対応して、亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）計３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆと、散気部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆと、攪拌機１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆとが設けられている。また、散気部６ａ〜６ｆにはそれぞれ、散気量を制御する制御弁９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆを介して、気体として例えば空気を供給するブロワ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが連結されている。散気部６ａ〜６ｆはそれぞれ、ブロワ８ａ〜８ｆのそれぞれから供給される空気を利用して、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆ内に貯留されている活性汚泥に対して散気を行う。また、攪拌機１１ａ〜１１ｆは、必要に応じて設置され、必ずしも設ける必要はない。

【0065】

また、被処理水の流れ方向に沿ったほぼ中央の位置の硝化槽２ｃおよび最終段の位置の硝化槽２ｆにはそれぞれ、酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ａ，７ｂが設けられている。ＯＲＰ計７ａ，７ｂはそれぞれ、各硝化槽２ｃ，２ｆ内の酸化還元電位（ＯＲＰ）を測定する装置であり、計測した酸化還元電位の値を情報処理部１０に入力する。そして、最終段のＯＲＰ計７ｂが第ｎの酸化還元電位計測手段として第２の酸化還元電位計測手段を構成し、これより上流側のＯＲＰ計７ａが第１の酸化還元電位計測手段を構成する。すなわち、この第４の実施形態においては、ｎ＝２であり、第ｎ−１の酸化還元電位計測手段が第１の酸化還元電位計測手段として用いられる。

【0066】

また、亜酸化窒素測定手段としてのＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆはそれぞれ、各硝化槽２ａ〜２ｆ内の亜酸化窒素量を計測する装置である。なお、これらのＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆは、排水の処理装置１においてＮ₂Ｏガスの排出量を計測する必要がある場合に設置され、必ずしも設置する必要はない。

【0067】

また、各散気部６ａ〜６ｆにそれぞれ連結された制御弁９ａ〜９ｆは、例えば空気流量制御弁などによって構成され、情報処理部１０からの制御信号に従って各硝化槽の曝気量を個別に制御する。すなわち、情報処理部１０は、各ブロワ８ａ〜８ｆ、および各ブロワ８ａ〜８ｆに対応する各制御弁９ａ〜９ｆをそれぞれ個別に制御することにより、各散気部６ａ〜６ｆによる散気量をそれぞれ独立して制御する。また、攪拌機１１ａ〜１１ｆはそれぞれ、各硝化槽２ａ〜２ｆにおける、各散気部６ａ〜６ｆからの空気や内部の活性汚泥を攪拌するためのものである。

【0068】

固液分離槽４には、被処理水の流れに沿った最も下流側の硝化槽２ｆから流出した被処理水が流入する。固液分離槽４では、被処理水が分離液４ａと活性汚泥４ｂとに分離され、活性汚泥４ｂは、攪拌機４ｃによって攪拌される。また、固液分離槽４の側壁には、配管（図示せず）が接続されており、この配管を介して消毒処理された分離液４ａが系外に排出される。また、固液分離槽４の底部には、ポンプ５ａを備えた汚泥返送経路５が接続されており、固液分離槽４の底部に堆積した活性汚泥４ｂを例えば硝化槽２ａに返送する。これにより、硝化槽２ａ内の生物量を所定量に維持できる。

【0069】

（ＯＲＰ目標値の設定方法）
次に、本発明者は、上述したＮ₂Ｏをより一層低減しようとする観点からすれば後段硝化型の運転方法が採用するのが望ましいとの知見に基づいて、ＯＲＰ計７ａ，７ｂの配設位置ごとに、それぞれの配設位置で達成すべき処理水質を達成したかどうかを確認するための目標酸化還元電位であるＯＲＰ目標値を設定する方法について説明する。

【0070】

すなわち、この第４の実施形態においては、まず、一方で、事前計測により窒素含有排水の最上流側に係る流入位置における処理開始時のＯＲＰ値を設定する。他方で、窒素含有排水の最下流側に係る流出位置の近傍に係る、最終段の第ｎの酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ｂの配設位置におけるＯＲＰ目標値を、従来技術によるＯＲＰ目標値の設定方法である事前実験により設定する。

【0071】

続いて、第１の酸化還元電位計測手段としてのＯＲＰ計７ａにおけるＯＲＰ目標値の設定を、事前実験により設定する従来技術によるＯＲＰ目標値の設定方法に代えて、次の方法により行う。すなわち、ＯＲＰ計７ａの配設位置におけるＯＲＰ目標値の設定は、処理開始時のＯＲＰ値からＯＲＰ計７ｂの配設位置におけるＯＲＰ目標値への正の上昇率に対して、処理開始時のＯＲＰ値からＯＲＰ計７ａの配設位置におけるＯＲＰ目標値への上昇率が小さくなるようにすることにより行う。なお、ＯＲＰ目標値の設定に際しては、ＯＲＰ目標値がそれぞれのＯＲＰ計７ａ，７ｂの配設地点において達成すべき処理水質を達成したか否かを確認する、本来的な機能を発揮できる必要がある点に注意を要する。

【0072】

以上により、被処理水の流れ方向に沿った最上流側に係る硝化槽２ａの流入位置における理論上のＯＲＰ値Ｖ₀（ここでは、Ｖ₀＝０とする）から、これらのＯＲＰ計７ａの配設位置におけるＯＲＰ目標値Ｖ₁およびＯＲＰ計７ｂの配設位置におけるＯＲＰ目標値Ｖ₂を散気量の制御に用いる。

【0073】

そして、図７に示すように、情報処理部１０は、各硝化槽２ａ〜２ｆのうちの、最終段の硝化槽２ｆのＯＲＰ計７ｂと、中間の硝化槽２ｃのＯＲＰ計７ａによって、ＯＲＰ値の連続測定データをモニタリングする。そして、情報処理部１０は、それぞれのＯＲＰ計７ａ，７ｂによるＯＲＰ値が、ＯＲＰ目標値Ｖ₁，Ｖ₂になるように、それぞれの制御弁９ａ〜９ｆを制御して、それぞれの散気部６ａ〜６ｆの散気量を制御する。なお、例えばＯＲＰ計７ａにより計測されるＯＲＰ値を上昇または低下させるにはそれぞれ、ＯＲＰ計７ａより略上流側の散気部６ａ〜６ｃからの散気量を増加または減少させる。同様にＯＲＰ計７ｂにより計測されるＯＲＰ値を上昇または低下させるにはそれぞれ、ＯＲＰ計７ｂより略上流側の散気部６ｄ〜６ｆからの散気量を増加または減少させる。なお、ここで、ＯＲＰ計７ａ，７ｂの各配設位置の略上流側における、散気部６ａ〜６ｆによる曝気量の調整とは、このように反応槽を複数槽から構成する場合においては、少なくとも、ＯＲＰ計７ａ，７ｂの各配設位置である各硝化槽２ｃ，２ｆに設けられる各散気部６ｃ、６ｆによる曝気量の調整という意味であり、例えば硝化槽２ｃにおけるＯＲＰ値を制御する場合、この第４の実施形態のように、ＯＲＰ計７ａの配設位置である硝化槽２ｃに設けられる散気部６ｃ及び硝化槽２ｃより上流側に係る硝化槽２ａ，２ｂに設けられる散気部６ａ，６ｂの曝気量を調整する方法はもちろん、散気部６ｃのみの曝気量を調整する方法を用いることが可能である。

【0074】

図８は、以上のように構成されたＯＲＰ計７ａ，７ｂを用いて曝気量の制御を行う排水の処理装置４１と、従来の溶存酸素（ＤＯ）計を用いて曝気量の制御を行う排水の処理装置とにおいて、処理原水の処理を所定期間行った場合における、Ｎ₂Ｏ排出係数の時間推移と総送風量の時間経過との計測結果を示すグラフである。なお、これらの実験条件を表１に示す。表１において、「ＯＲＰ２点制御」のパターンが、本発明による排水の処理装置４１における条件であり、「ＤＯ制御」のパターンが、従来の排水の処理装置における条件である。

【0075】

【表1】

【0076】

図８から、後段硝化型の運転方法に従ってＯＲＰ目標値が設定され、これらのＯＲＰ目標値になるように硝化槽２ａ〜２ｆにおける空気量が制御されている場合、従来技術によるＤＯ制御の場合に比して、Ｎ₂Ｏガスの排出量が約３５％以上削減されているとともに、散気部６ａ〜６ｆから供給される総送風量（総空気量）も約１０％削減できることが分かる。

【0077】

以上説明した第４の実施形態によれば、Ｎ₂Ｏの削減効果を有するＯＲＰ目標値の設定を容易に行うことができ、このＯＲＰ目標値の設定によって得られた、被処理水の流れ方向に沿った最終段の位置と、この最終段の位置より上流側の位置との少なくとも２点の位置においてＯＲＰ値を計測し、このＯＲＰ値に基づいて、各硝化槽２ａ〜２ｆにおいて散気される空気量を制御していることにより、Ｎ₂Ｏガスの排出量を削減できるとともに、曝気に用いる空気の空気量をも削減することができるので、電力使用量を削減でき、環境保護に寄与できる。

【0078】

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図９は、この第５の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0079】

図９に示すように、この第５の実施形態による排水の処理装置５１においては、第４の実施形態と異なり、５槽の硝化槽２ａ〜２ｅを備え、ＯＲＰ計７ｂが最終段の硝化槽２ｅに設けられているとともに、ＯＲＰ計７ａが、被処理水の流れ方向に沿った上流側の硝化槽２ｂに設けられている。また、５槽の硝化槽２ａ〜２ｅの前段に、脱リンなどを行う嫌気槽１２が設けられている。嫌気槽１２には、処理原水が流入するとともに固液分離槽４からの返送汚泥が流入する。また、嫌気槽１２には、攪拌機１２ａが設けられており、嫌気槽１２内を攪拌可能に構成されている。また、嫌気槽１２には、計測の必要に応じてＮ₂Ｏ計３ｇが設置される。すなわち、この排水の処理装置５１は、嫌気−好気法（ＡＯ法）を実行するための処理装置である。その他の構成については、第４の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0080】

この第５の実施形態によれば、硝化槽の数が５槽であり、さらに前段に嫌気槽１２を設けている構成以外は第４の実施形態と同様であるので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0081】

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１０は、この第６の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0082】

図１０に示すように、この第６の実施形態による排水の処理装置６１においては、第５の実施形態と異なり、４槽の硝化槽２ａ〜２ｄを備え、ＯＲＰ計７ｂが最終段の硝化槽２ｄに設けられているとともに、ＯＲＰ計７ａが、被処理水の流れ方向に沿った上流側の硝化槽２ｂに設けられている。また、４槽の硝化槽２ａ〜２ｄの前段で嫌気槽１２の後段に、脱窒処理を行う無酸素槽１３が設けられている。無酸素槽１３には、嫌気槽１２から被処理水が流入するとともに、最終段の硝化槽２ｄからポンプ１４ａによって硝化液が返送されて流入する。また、無酸素槽１３には、攪拌機１３ａが設けられており、無酸素槽１３内を攪拌可能に構成されている。また、無酸素槽１３には、計測の必要に応じてＮ₂Ｏ計３ｈが設置される。すなわち、この排水の処理装置６１は、嫌気−無酸素−好気法（Ａ₂Ｏ法）を実行するための処理装置である。その他の構成については、第４および第５の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0083】

この第６の実施形態によれば、硝化槽の数が４槽であり、さらに嫌気槽１２の後段に無酸素槽１３を設けている以外は第４および第５の実施形態と同様なので、第４および第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0084】

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１１は、この第７の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0085】

図１１に示すように、この第７の実施形態による排水の処理装置７１においては、第１〜第６の実施形態と異なり、硝化槽７２が単一槽から構成されている。この硝化槽７２においては、処理原水が流入する位置から被処理水の流れ方向に沿った下流側に、複数、具体的には例えば２つのＯＲＰ計７ａ，７ｂが順に設けられている。これらのうちの最終段のＯＲＰ計７ｂは、硝化槽７２における被処理水の流れ方向に沿った最下流側の位置に設けられている。ＯＲＰ計７ａは、ＯＲＰ計７ｂに対して、被処理水の流れ方向に沿った上流側の所定位置に設けられている。この所定位置は、上述した第４〜第６の実施形態におけるＯＲＰ計７ｂの設置位置とするのが望ましい。なお、硝化槽７２に３つ以上のＯＲＰ計を設ける場合には、少なくとも最終段に１つのＯＲＰ計を設ける以外は、上述した第４〜第６の実施形態におけるＯＲＰ値の計測位置に対応した位置に設けることが望ましい。また、複数のＮ₂Ｏ計３ａ〜３ｆはそれぞれ、硝化槽７２において被処理水の流れ方向に沿って略等間隔に順次設けられている。その他の構成については、第４の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0086】

この第７の実施形態によれば、硝化槽７２を単一槽から構成していること以外は、第４の実施形態と同様であるので、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0087】

（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図１２は、この第８の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0088】

図１２に示すように、この第８の実施形態による排水の処理装置８１においては、第７の実施形態と異なり、単一槽からなる硝化槽８２の内部に、ＯＲＰ計７ａ，７ｂの設置位置に対応した２つの散気部８６ａ，８６ｂが設けられている。これらの散気部８６ａ，８６ｂには、単一のブロワ８ａから空気が供給される。そして、情報処理部１０は、ＯＲＰ計７ａにより計測されたＯＲＰ値に基づいて、このＯＲＰ計７ａより被処理水の流れ方向に沿った略上流側における散気部８６ａからの散気量を制御する。同様に、情報処理部１０は、ＯＲＰ計７ｂにより計測されたＯＲＰ値に基づいて、このＯＲＰ計７ｂより被処理水の流れ方向に沿った略上流側における散気部８６ｂからの散気量を制御する。これらの散気部８６ａ，８６ｂの散気量はそれぞれ、制御弁９ａ，９ｂにより調整される。その他の構成については、第４および第７の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0089】

この第８の実施形態によれば、硝化槽８２を単一槽から構成し、さらにＯＲＰ計７ａ，７ｂに対応した散気部８６ａ，８６ｂを設けている以外は第４および第７の実施形態と同様であるので、第４および第７の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0090】

（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。図１３は、この第９の実施形態による排水の処理装置を示す模式図である。

【0091】

図１３に示すように、第９の実施形態による排水の処理装置９１は、第１の実施形態による排水の処理装置に対してアンモニア濃度計測手段としてのアンモニア計９２ａ，９２ｂ，９２ｃが設けられている。アンモニア計９２ａは、処理原水に含まれるアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度を計測可能に構成されている。アンモニア計９２ｂは、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの途中位置としての略中間位置に設置され、このアンモニア計９２ｂより上流側が硝化領域の前段区間となる。また、アンモニア計９２ｂは、例えば硝化槽２ｃ内の被処理水に含まれるアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度を計測可能に構成されている。アンモニア計９２ｃは、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの終点位置としての下流側位置に設置され、このアンモニア計９２ｃより上流側かつアンモニア計９２ｂより下流側が硝化領域の後段区間を構成する。また、アンモニア計９２ｃは、例えば硝化槽２ｆ内の被処理水に含まれるアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度を計測する。なお、アンモニア計９２ｂは、硝化槽２ａ〜２ｆにおけるいずれかの硝化槽に設置可能であるが、散気量を制御する観点から、硝化槽２ａ，２ｆ以外に設置するのが好ましい。

【0092】

また、情報処理部１０は、散気量制御手段の一部としての散気量制御部を構成するソフトウェアに従って各部を制御可能に構成されている。そして、散気量制御部は、散気量制御手段の一部を構成する、各ブロワ８ａ〜８ｆ、および各ブロワ８ａ〜８ｆに対応する各制御弁９ａ〜９ｆをそれぞれ個別に制御する。これにより、各散気部６ａ〜６ｆによる散気量はそれぞれ独立して制御される。また、情報処理部１０は、各種シミュレーションを実行可能に構成されているとともに、排水の処理装置９１における各種実験データがテーブル状に読み出しおよび書き出し可能に格納された制御手段としても用いられる。さらに、情報処理部１０は、詳細は後述するがソフトウェアとして、前段硝化率把握部、前段関係保持部、前段大小関係把握部、途中位置目標値補正部、後段硝化速度把握部、後段関係保持部、後段大小関係把握部、および終点位置目標値補正部を有して構成されている。そして、情報処理部１０は、これらの各部を構成するソフトウェアによって処理装置９１における情報に基づいて、情報を処理したり各部を制御したりする。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0093】

図１４は、本発明者が行った実験およびシミュレーションにより得られたＮ₂Ｏの生成速度の前段区間硝化率依存性の一例を示すグラフである。また、図１５は、この第９の実施形態によるＮ₂Ｏの生成速度における排水の処理装置の後段区間硝化速度依存性の一例を示すグラフである。

【0094】

すなわち、本発明者は、上述したアンモニア計９２ｂにより中間位置の計測に基づいて算出される前段区間硝化率を種々変化させて、アンモニア計９２ｃの計測位置である下流側位置でのアンモニア性窒素濃度を計測した。なお、第９の実施形態において硝化率は、以下の（５）式から求められる。
｛（流入位置（硝化槽２ａ）におけるアンモニア性窒素濃度−アンモニア計９２ｂにより計測されるアンモニア性窒素濃度）／（流入位置におけるアンモニア性窒素濃度）｝×１００％ ……（５）

【0095】

ここで、流入位置におけるアンモニア性窒素濃度とは、アンモニア計９２ａにより計測される処理原水のアンモニア性窒素濃度に対して、返送汚泥とともに返送された返送水の流入分を考慮したアンモニア性窒素濃度である。具体的な一例を挙げると、処理原水の流入量Ｑ₁、返送水の返送量Ｑ₂に対して、流入位置（硝化槽２ａ）におけるアンモニア性窒素濃度は、処理原水のアンモニア性窒素濃度のＱ₁／（Ｑ₁＋Ｑ₂）倍になる。

【0096】

そして、本発明者は、アンモニア計９２ｂの設置位置（中間位置）において計測される前段区間の硝化率（前段区間硝化率）を種々の硝化率として、下流側の硝化槽２ｆ（末端槽）におけるアンモニア性窒素濃度を測定し、硝化槽２ｆにおけるアンモニア性窒素濃度が単調減少することを知見した。

【0097】

ここで、Ｎ₂Ｏが生じる発生経路においては、以下の化学反応式（６），（７）のように、ＮＯ₂^-が還元されてＮ₂Ｏとなる。すなわち、Ｎ₂Ｏは、主にアンモニア酸化細菌（ＡＯＢ）による亜硝酸の還元により生成される。
ＮＨ₂ＯＨ＋ＮＯ₂^-→Ｎ₂Ｏ＋Ｈ₂Ｏ＋ＯＨ^- …（６）
Ｈ₂＋ＮＯ₂^-→０．５Ｎ₂Ｏ＋０．５Ｈ₂Ｏ＋ＯＨ^- …（７）

【0098】

また、本発明者は、前段区間における硝化率（前段区間硝化率）を種々の硝化率として、硝化槽２ａ〜２ｆにおけるＮ₂Ｏ生成速度の導出を試みた。なお、上述したようにＮ₂Ｏは、ＡＯＢのアンモニア酸化に伴って生成される。そして、詳細は後述するが、本発明者がシミュレーションおよび実験に基づいて鋭意検討を行った結果、Ｎ₂Ｏ生成速度が以下の（８）式から導出可能であることを知見するに至った。
Ｎ₂Ｏ生成速度＝アンモニア酸化速度×Ｎ₂Ｏ転換率 ……（８）

【0099】

そして、（８）式に関して本発明者が実験およびシミュレーションに基づいた鋭意検討により得た知見によれば、アンモニア酸化速度は、ＡＯＢの生物学的定数に基づき、アンモニア濃度および溶存酸素（ＤＯ）濃度に依存し、Ｎ₂Ｏ転換率は、亜硝酸濃度およびＤＯ濃度に依存する。すなわち、上述した化学反応式（６），（７）によって、（８）式のＮ₂Ｏ生成速度に影響があることを知見した。

【0100】

また、上述したように、ＡＯＢ活性がＮＯＢ活性以下になる条件下（ＡＯＢ活性≦ＮＯＢ活性）、特にＮＯＢ活性がＡＯＢ活性とほぼ等しくなる中庸の条件下においては、Ｎ₂Ｏの増加が抑制される。一方、一般的に微生物の倍化速度は、ＮＯＢに比してＡＯＢの方が倍程度大きい。これらの点から、本発明者は、ＡＯＢ活性に着目して、Ｎ₂Ｏを抑制するためにＡＯＢに含まれる微生物の区別に着目した。ＡＯＢには種々の微生物が含まれ、具体的には、Nitrosospira属、およびNitorosomonas属などが含まれる。本発明者の知見によれば、アンモニア酸化活性に関しては、ＮＥＵ（Nitorosomonas属）のアンモニア酸化活性は、Ｎｓｏ１９０（主に、Nitrosospira属）のアンモニア酸化活性より大きい。

【0101】

そこで、本発明者は、これらのNitrosospira属およびNitorosomonas属の微生物に着目して、種々実験およびシミュレーションを行った。ここで、本発明者の従来の知見から、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおける微生物の増殖速度については、以下の（９）式、（１０）式および（１１）式が成立することが分かっている。なお、（９）〜（１１）式において、ｄＸ_SPR／ｄｔはＡＯＢのNitrosospira属の増殖速度、ｄＸ_MNS／ｄｔはＡＯＢのNitorosomonas属の増殖速度、ｄＸ_NOB／ｄｔはＮＯＢの増殖速度である。また、Ｓ_O2は溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）であって、例えば、硝化槽２ｆにおいて２．０ｍｇとして硝化槽２ｃにおいて０〜２．０ｍｇ／Ｌで種々の値とし、これらの値に応じて、硝化槽２ｂ，２ｄ，２ｅにおけるＤＯ濃度Ｓ_O2も種々の値としたものである。また、Ｓ_NH4はアンモニア濃度であって、例えばＤＯ濃度Ｓ_O2を種々の値とした場合に、そのＤＯ濃度Ｓ_O2ごとに対応させた各硝化槽２ａ〜２ｆにおけるアンモニア濃度Ｓ_NH4である。また、Ｓ_NO2は亜硝酸濃度である。さらに、Ｘ_SPRはNitrosospira属の微生物濃度、Ｘ_MNSはNitorosomonas属の微生物濃度、Ｘ_NOBはＮＯＢの微生物濃度であり、Ｋ^SPR_O2、Ｋ^SPR_NH4、μ^SPR_max、Ｋ^MNS_O2、Ｋ^MNS_NH4、μ_max^MNS、μ^NOB_max、Ｋ^NOB_O2、およびＫ^NOB_NO2については、以下の表２に示す定数である。なお、これらの定数については、必ずしもこれらの定数に限定されるものではなく、種々の定義に基づく定数を採用可能である。また、ｂ^SPR、ｂ^MNS、およびｂ^NOBはそれぞれ、Nitrosospira属、Nitorosomonas属、およびＮＯＢの死滅係数である。

【0102】

【数1】

【数2】

【数3】

【0103】

【表2】

【0104】

また、本発明者の知見によれば、Nitrosospira属およびNitorosomonas属によるアンモニア酸化速度γ^SPR_NH4，γ^MNS_NH4については、以下の（１２）式および（１３）式が成立することが知られている。また、ＮＯＢによる亜硝酸酸化速度γ^NOB_NO2については、以下の（１４）式が成立することが知られている。なお、（１２）〜（１４）式において、Ｙ_SPR、Ｙ_MNS、Ｙ_NOBはそれぞれ、収率である。

【0105】

【数4】

【数5】

【数6】

【0106】

しかしながら、上述した微生物増殖速度、ならびにアンモニア酸化速度および亜硝酸酸化速度のみでは、各硝化槽２ａ〜２ｆにおけるＮ₂Ｏ生成速度をシミュレーションによって導出することは極めて困難であった。そこで、本発明者は、さらなる実験および鋭意検討を行い、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおいて、ＤＯ濃度と亜硝酸濃度とに基づいたＮ₂Ｏ転換率を導出することを想起した。

【0107】

そして、本発明者が種々の実験およびシミュレーションを行った結果、本発明者は、Nitrosospira属およびNitorosomonas属のぞれぞれのＮ₂Ｏ転換率η^SPR，η^MNSが、以下の（１５）式および（１６）式により導出可能であることを案出した。なお、η^SPR_maxは、Nitrosospira属による最大Ｎ₂Ｏ転換率である定数であって、その値は例えば４０であり、η^MNS_maxは、Nitorosomonas属による最大Ｎ₂Ｏ転換率である定数であって、その値は例えば１１である。また、Ｋ^SPR_{η_O2}は、Nitrosospira属による回分試験結果から導いた酸素濃度に対する飽和定数であり、Ｋ^MSN_{η_O2}は、Nitorosomonas属による回分試験結果から導いた酸素濃度に対する飽和定数であって、その値はいずれも例えば０．０７である。

【0108】

【数7】

【数8】

【0109】

（１５）式に示すように、Nitrosospira属によるＮ₂Ｏ転換率は、ＤＯ濃度Ｓ_O2および亜硝酸濃度Ｓ_NO2に基づいて導出され、（１６）式に示すように、Nitorosomonas属によるＮ₂Ｏ転換率は、ＤＯ濃度Ｓ_O2に基づいて導出される。

【0110】

また、（８）式におけるＮ₂Ｏ生成速度は、Nitrosospira属およびNitorosomonas属によるＮ₂Ｏ生成速度の合計値であり、以下の（１７）式により導出される。
Ｎ₂Ｏ生成速度
＝Nitrosospira属によるＮ₂Ｏ生成速度＋Nitorosomonas属によるＮ₂Ｏ生成速度
＝（γ^SPR_NH4・η^SPR）＋（γ^MNS_NH4・η^MNS）……（１７）

【0111】

そして、上述した（８）〜（１７）式に基づいて、表３に示す一例としての運転条件である境界条件を設定することによって、Ｎ₂Ｏ生成速度の前段区間硝化率依存性が導出できる。これにより、本発明者は、Ｎ₂Ｏ生成速度と前段区間硝化率との関係において、図１４に示すような、Ｎ₂Ｏ生成速度の前段区間硝化率依存性の傾向を導出可能であることを知見した。

【0112】

【表3】

【0113】

具体的に図１４に示すように、Ｎ₂Ｏ生成速度は、前段区間硝化率が０％から所定の第１の硝化率である例えば２５％程度まで増加させた範囲において減少する。さらに、前段区間硝化率を、第１の硝化率を超えて増加させると、Ｎ₂Ｏ生成速度も第１の硝化率より高い第２の硝化率としての例えば８０％程度まで単調増加する。そして、第２の硝化率を超えると、Ｎ₂Ｏ生成速度は、前段区間硝化率の増加に伴って単調減少する。

【0114】

すなわち、Ｎ₂Ｏ生成速度は、前段区間硝化率が５０％以下の第１の硝化率の場合に極小（図１４中Ａ囲み部）となり、第１の硝化率より高い第２の硝化率の場合に極大（図１４中Ｂ囲み部）となることが判明した。そして、本発明者が種々実験および検討を行った結果、この傾向は硝化槽を用いた一般の排水の処理装置において生じる傾向であることが判明した。なお、図１４から、前段区間硝化率を５０％以下にするのが好ましいことが分かるが、この場合には、中間位置より後段側において硝化率を増加させる必要がある。これは後段硝化型の運転方法となることから、本発明者の実験および鋭意検討によって後段硝化型の運転方法が好ましいことが改めて確認された。

【0115】

また、本発明者は後段硝化型の運転方法についてさらなる実験および鋭意検討を行った。そして、本発明者は、中間位置の硝化槽としての硝化槽２ｃと、末端槽としての硝化槽２ｆとの間における平均のアンモニア酸化速度である後段区間硝化速度について検討を行った。その結果、図１５に示す、Ｎ₂Ｏの生成速度における排水の処理装置の段部の硝化速度依存性を確認するに至った。

【0116】

図１５に示すように、Ｎ₂Ｏ生成速度は、後段区間硝化速度が増加するのに伴って所定硝化速度である例えば２．９ｍｇＮ／Ｌｈまで単調減少し、所定の後段区間硝化速度を超えると増加する。すなわち、Ｎ₂Ｏの生成速度においては、極小値を取るような後段区間硝化速度における所定硝化速度が存在することが判明した。なお、後段区間硝化速度は、アンモニア計９２ｃにより計測されたアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度と、アンモニア計９２ｂにより計測されたアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度とに基づき、上述の（１２）式と（１３）式とから算出可能である。

【0117】

以上の図１４および図１５におけるＮ₂Ｏ生成速度に関する鋭意検討に基づいて、本発明者は、排水の処理装置における運転方法として、次の運転方法を採用することを想起した。すなわち、まず、あらかじめ排水の処理装置９１において、アンモニア計９２ａ〜９２ｃを用いて、中間位置としての硝化槽２ｃにおける硝化率の最適値を計測する。この場合、まず、排水の処理装置９１から排出される処理水において所望とされる水質を確保するために、最終段の末端槽としての硝化槽２ｆにおけるアンモニア性窒素濃度を規定する。そして、その末端槽における被処理水のアンモニア性窒素濃度を、所望とするアンモニア性窒素濃度にするために、前段区間硝化率における目標の硝化率および後段区間硝化速度における目標の硝化速度を決定する。

【0118】

具体的には、末端槽としての硝化槽２ｆにおいて所望とされるアンモニア性窒素濃度を１．０ｍｇＮ／Ｌ以下とした場合においては、前段区間硝化率における目標の硝化率を例えば２２％以上にするのが好ましい。この場合、目標の硝化率としては、Ｎ₂Ｏ生成速度が極小になる領域（図１４中Ａ囲み部）の近傍に設定することが好ましい。なお、先端槽としての硝化槽２ａにおけるアンモニア性窒素濃度が１２ｍｇＮ／Ｌであるとする。また、後段硝化型の運転方法を採用する観点から、目標硝化率は、５０％以下にするのが好ましい。そして、目標の硝化率の範囲に基づいて、中間位置より下流側である後段の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいては、目標の硝化速度を最終的な所望とするアンモニア性窒素濃度が得られる硝化速度とする。この場合、図１５に示すグラフに基づいて、目標とする硝化速度は、Ｎ₂Ｏ生成速度が極小になる領域（図１５中Ｃ囲み部）内またはこの領域の近傍から選択するのが望ましい。

【0119】

なお、上述した目標の硝化率および目標の硝化速度については、流入水質（アンモニア性窒素濃度）、流入水の流量、および運転条件が明確である場合、シミュレーションを行うことによっても、最適な範囲を推定することが可能である。例えば流入水質および表３に示すような条件が明確である場合には、シミュレーションによってあらかじめ最適な目標の硝化率の範囲および目標の硝化速度の範囲を設定可能である。他方、これらの条件が不明である場合に、排水の処理装置９１において、あらかじめアンモニア計によるアンモニア性窒素濃度の計測が必要になる。

【0120】

具体的に、図２Ｂに示すように、処理原水に対して最初に硝化処理を行う硝化槽２ａにおいて、被処理水のアンモニア性窒素濃度が例えば１２ｍｇ／Ｌであるとする。そして、被処理水を硝化槽２ｂ〜２ｆに順次流下させることで、順次化学反応式（１）〜（３）による反応を進行させて硝化処理を行い、アンモニア性窒素を、最終的に１ｍｇ／Ｌまで減少させる。ここで、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおける硝化処理の運転方法としては、後段硝化型の運転方法を採用する。後段硝化型の運転方法においては、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの、比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて硝化処理を抑制させてアンモニア性窒素濃度の減少量を小さく抑える。ここでは、硝化槽２ｃにおける硝化率を、上述した目標の硝化率、すなわち硝化率の最適範囲になるようにする。また、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて硝化反応を進行させて、上述した目標の硝化速度、すなわち硝化速度の最適範囲内になるように確保して、アンモニア性窒素濃度の減少量を大きくする。このように決定された後段硝化型の運転方法においては、アンモニア性窒素濃度の推移は上に凸状の減少になる（図２Ｂ中、上に凸矢印）。

【0121】

このような後段硝化型の運転方法を実施するために、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおける目標となるＯＲＰ値を設定する。そして、図２Ｂにおける後段硝化型が示すようなアンモニア性窒素濃度のプロファイルを作成した後、図２Ｂに示す後段硝化型のプロファイルに応じて、図２Ａに示すような後段硝化型のＯＲＰ値を設定する。すなわち、これらの硝化率の最適範囲と硝化速度の最適範囲とが互いに満足するように、硝化率および硝化速度が選択され、選択された硝化率および硝化速度に基づいて、硝化槽２ａ〜２ｆにおける目標ＯＲＰ値が設定される。なお、アンモニア性窒素濃度が例えば１２ｍｇ／Ｌの状態における目標となるＯＲＰ値は、例えば０ｍＶに設定されるが、必要に応じて例えば−５０ｍＶとすることも可能である。そして、最終的にアンモニア性窒素濃度を、所望のアンモニア硝化水質としての例えば１ｍｇ／Ｌ程度にまで減少させる場合には、目標となるＯＲＰ値は例えば１２０ｍＶとなる。すなわち、アンモニア性窒素濃度のプロファイルに対して、目標となるＯＲＰ値はほぼ逆相関関係になる。

【0122】

後段硝化型の運転方法においては、目標となるＯＲＰ値は、硝化槽２ａ〜２ｆのうちの比較的前段側の硝化槽２ａ〜２ｃにおいて傾きが小さくなるように増加し、比較的後段側の硝化槽２ｄ〜２ｆにおいて傾きが大きくなるように増加する。この後段硝化型の運転方法においては、目標となるＯＲＰ値の推移は、図２Ｂに示すアンモニア性窒素濃度のプロファイルに基づいて、被処理水の流れ方向に沿った硝化槽２ａ〜２ｆに対して下に凸状になる（図２Ａ中、下に凸矢印）。そして、上述した目標となる各硝化槽２ａ〜２ｆにおける各ＯＲＰ値が導出された後は、排水の処理装置９１における情報処理部１０の散気量制御部が、それぞれの硝化槽２ａ〜２ｆにおいて目標となるＯＲＰ値になるように、それぞれの散気部６ａ〜６ｆの散気量を独立して個別に制御する。

【0123】

また、排水の処理装置９１の稼働中において、アンモニア計９２ａ〜９２ｃによってそれぞれ、流入する処理原水、および硝化槽２ｃ，２ｆにおけるアンモニア性窒素濃度を計測し、計測されたアンモニア性窒素濃度から前段区間硝化率および後段区間硝化速度を補正する。この補正方法について以下に説明する。

【0124】

すなわち、情報処理部１０が有する前段硝化率把握部およびアンモニア計９２ａ，９２ｂによって、前段硝化率把握手段が構成されている。前段硝化率把握部は、被処理水の流れ方向に沿ったアンモニア計９２ａの下流側かつアンモニア計９２ｂの上流側の範囲内である前段区間における硝化率を算出する。また、情報処理部１０が有する例えばハードディスクなどの記録部から構成される、前段関係保持手段としての前段関係保持部は、前段区間におけるあらかじめ算出されたＮ₂Ｏ生成速度の硝化室依存性のグラフデータをデータテーブル状に保持している。情報処理部１０は、前段関係保持部に保持された前段区間におけるＮ₂Ｏ生成速度の硝化率依存性を読み出す。これとともに、情報処理部１０は、アンモニア計９２ａ、９２ｂにより計測されたアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度から、前段区間における硝化率の最新の算出値（最新値）を算出する。また、情報処理部１０が有する前段大小関係把握部は、前段大小関係把握手段として、読み出したＮ₂Ｏ生成速度の硝化率依存性に基づいて、硝化率の最新値と、Ｎ₂Ｏ生成速度が最小になる前段区間における硝化率の最適範囲との大小関係を算出する。

【0125】

その後、情報処理部１０は、前段大小関係把握部が算出することによって把握した前段区間における硝化率に関する大小関係に基づいて、前段区間における硝化率として、前段区間での硝化率の最適範囲との差を小さくするような次なる硝化率の最新値を算出する。そして、途中位置目標値補正手段としての、情報処理部１０が有する途中位置目標値補正部から、前段区間での硝化率が次なる硝化率の最新値になるように、途中位置における酸化還元電位計測手段としての例えばＯＲＰ計３ｃにおける目標ＯＲＰ値を補正する。これとともに、ＯＲＰ計７ｃの目標ＯＲＰ値の補正に応じて、第１〜第８の実施形態と同様の設定方法に従って、ＯＲＰ計７ａ，７ｂの目標ＯＲＰ値を補正する。具体的には、前段区間硝化率を減少させる場合には、ＯＲＰ計７ｃの目標ＯＲＰ値を減少させる補正を行い、前段区間硝化率を増加させる場合には、ＯＲＰ計７ｃの目標ＯＲＰ値を増加させる補正を行う。その後、これらのＯＲＰ計７ａ〜７ｃにおけるそれぞれの目標ＯＲＰ値になるように、散気量制御手段としての情報処理部１０が散気部６ａ〜６ｃの散気量を制御する。

【0126】

また、情報処理部１０が有する後段硝化速度把握部およびアンモニア計９２ｂ，９２ｃによって、後段硝化速度把握手段が構成されている。後段硝化速度把握部は、被処理水の流れ方向に沿ったアンモニア計９２ｂの下流側かつアンモニア計９２ｃの上流側の範囲内である後段区間における硝化速度（後段区間硝化速度）を算出する。また、情報処理部１０が有する例えばハードディスクなどの記録部から構成される、後段関係保持手段としての後段関係保持部は、後段区間におけるあらかじめ算出されたＮ₂Ｏ生成速度の後段区間硝化速度依存性のグラフデータをデータテーブル状に保持している。情報処理部１０は、後段関係保持部に保持された後段区間におけるＮ₂Ｏ生成速度の後段区間硝化速度依存性を読み出す。これとともに、情報処理部１０は、アンモニア計９２ｂ、９２ｃにより計測されたアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度から、後段区間硝化速度の最新の算出値（最新値）を算出する。また、後段大小関係把握手段としての、情報処理部１０が有する後段大小関係把握部は、読み出したＮ₂Ｏ生成速度の後段区間硝化速度依存性に基づいて、後段区間硝化速度の最新値と、Ｎ₂Ｏ生成速度が最小になる後段区間硝化速度の最適範囲との大小関係を算出する。

【0127】

その後、情報処理部１０は、後段大小関係把握部が算出することによって把握した後段区間硝化速度に関する大小関係に基づいて、後段区間硝化速度として、後段区間硝化速度の最適範囲との差を小さくするような、次なる後段区間硝化速度の最新値を算出する。そして、終点位置目標値補正手段としての、情報処理部１０が有する終点位置目標補正部は、後段区間硝化速度が次なる後段区間硝化速度の最新値になるように、後段区間のアンモニア計９２ｃが設置された終点位置におけるＯＲＰ計７ｆの配設位置における目標ＯＲＰ値を補正する。これとともに、ＯＲＰ計７ｆの目標ＯＲＰ値の補正に応じて、第１〜第８の実施形態と同様の設定方法に従って、ＯＲＰ計７ｄ，７ｅの目標ＯＲＰ値を補正する。具体的には、後段区間の終点位置において達成すべき硝化水質が達成され得る限度で、後段区間硝化速度を減少させる場合には、ＯＲＰ計７ｆの目標ＯＲＰ値を減少させる補正を行い、後段区間硝化速度を増加させる場合には、ＯＲＰ計７ｆの目標ＯＲＰ値を増加させる補正を行う。その後、散気量制御手段の一部を構成する、情報処理部１０の散気量制御部が、これらのＯＲＰ計７ｄ〜７ｆにおけるそれぞれの目標ＯＲＰ値になるように、各ブロワ８ａ〜８ｆ、および散気量制御手段の一部を構成する各制御弁９ａ〜９ｆを個別に制御する。これにより、散気量制御部は、散気部６ａ〜６ｃの散気量を制御する。

【0128】

この第９の実施形態においては、アンモニア計９２ａ〜９２ｃを用いて、あらかじめ流入位置から中間位置までの前段区間における目標の前段区間硝化率、および中間位置から後段側の端末槽の間における目標の後段区間硝化速度に基づいて、硝化槽２ａ〜２ｆの各槽のＯＲＰ値を設定して、後段硝化型の運転方法を採用していることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0129】

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

【0130】

また、上述の第１の実施形態では、散気量を制御することによって各硝化槽のＯＲＰを制御したが、各硝化槽への酸化剤または還元剤の添加量を制御することによって、各硝化槽のＯＲＰを制御するようにしてもよい。この場合、酸化剤としては、純酸素、オゾン、および次亜塩素酸ナトリウムのうちの少なくとも一つ、還元剤としては、チオ硫酸ナトリウムおよび硫化ナトリウムのうちの少なくとも一つを用いることができる。

【0131】

また、上述の第１〜第３の実施形態においては、すべての硝化槽にそれぞれＯＲＰ計を設けているが、必ずしもすべての硝化槽にＯＲＰ計を設ける必要はない。すなわち、複数の硝化槽のうちの最終段の硝化槽にＯＲＰ計を設ければ、この最終段の硝化槽の位置よりも被処理水の流れ方向に沿った上流側の少なくとも１箇所にＯＲＰ計を設ければよい。

【0132】

上述の第７、第８の実施形態においては、Ｎ₂Ｏ計３ａ〜３ｆが互いに略均等に並べて設けられているが、必ずしも略均等に限定されるものではなく、Ｎ₂Ｏの濃度を計測する必要のある所望の位置に設置することが可能である。また、第７、第８の実施形態において、単一槽からなる硝化槽の前段に嫌気槽を設けたＡＯ法を実行するための処理装置にすることも可能であり、この嫌気槽の後段で硝化槽の前段に、脱窒処理を行う無酸素槽を設けたＡ₂Ｏ法を実行するための処理装置にすることも可能である。また、第７、第８の実施形態においては、硝化槽を硝化脱窒槽から構成することも可能である。

【0133】

また、上述の第１〜第７の実施形態においては、複数のブロワ８ａ〜８ｆを用いているが、必ずしも複数のブロワに限定されるものではなく、単一のブロワを用いて、制御弁９ａ〜９ｆなどによって硝化槽内への散気量を制御しても良い。

【0134】

また、上述の第９の実施形態においては、硝化率を｛（計測点におけるアンモニア性窒素の減少濃度）／（流入側アンモニア性窒素濃度）｝×１００（％）としたが、硝化率として用いる式は必ずしもこれに限定されるものではなく、｛（硝酸性窒素（ＮＯ₃−Ｎ）濃度＋亜硝酸性窒素（ＮＯ₂−Ｎ）濃度）／（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）｝×１００（％）などの他の硝化率の式を採用することも可能である。

【0135】

また、上述した第９の実施形態においては、第１の実施形態による排水の処理装置に対して、さらにアンモニア計９２ａ，９２ｂ，９２ｃを設けているが、第２〜第８の実施形態による排水の処理装置に対してさらに、アンモニア計９２ａ〜９２ｃによるアンモニア性窒素濃度を計測可能に構成することも可能である。すなわち、各種の排水の処理装置にアンモニア計９２ａ〜９２ｃを設けることにより、外部から流入する流入位置、中間位置、および下流側位置の３箇所におけるアンモニア濃度またはアンモニア性窒素濃度を計測して、これらの計測値に基づいて、運転方法を決定することも可能である。

【0136】

また、上述した第９の実施形態においては、硝化槽２ａ〜２ｆに分割された槽を用いているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、単一槽を採用しても、より少ない数の硝化槽から構成しても、より多い数の硝化槽から構成しても良い。

【符号の説明】

【0137】

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１ 処理装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，７２，８２ 硝化槽
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ Ｎ₂Ｏ計
４ 固液分離槽
４ａ 分離液
４ｂ 活性汚泥
４ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１２ａ，１３ａ 攪拌機
５ 汚泥返送経路
５ａ，１４ａ ポンプ
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，８６ａ，８６ｂ 散気部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ ＯＲＰ計
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ ブロワ
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ 制御弁
１０ 情報処理部
１２ 嫌気槽
１３ 無酸素槽
９２ａ，９２ｂ，９２ｃ アンモニア計

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】