特開 2023-163691 フロック状態制御装置、汚泥処理設備、汚泥凝集設備、汚泥濃縮設備、フロック状態制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023163691

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】フロック状態制御装置、汚泥処理設備、汚泥凝集設備、汚泥濃縮設備、フロック状態制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B01D 21/30 20060101AFI20231102BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20231102BHJP

   C02F 11/147 20190101ALI20231102BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20231102BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

B01D21/30 A

B01D21/01 C ZAB

C02F11/147

G01B11/02 H

G01N21/17 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022074758

(22)【出願日】2022-04-28

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行日 令和３年１２月１５日 刊行物 ＴＳＫ技報 Ｎｏ．２４ Ｐ．１６～２３

(71)【出願人】

【識別番号】523183714

【氏名又は名称】月島ＪＦＥアクアソリューション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100206391

【弁理士】

【氏名又は名称】柏野 由布子

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(71)【出願人】

【識別番号】504193837

【氏名又は名称】国立大学法人室蘭工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100140718

【弁理士】

【氏名又は名称】仁内 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】深澤 淳基

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 真也

【テーマコード（参考）】

2F065

2G059

4D059

【Ｆターム（参考）】

2F065AA21

2F065AA26

2F065AA58

2F065FF04

2F065JJ26

2F065QQ04

2F065QQ08

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ26

2F065QQ31

2F065QQ42

2F065QQ43

2F065TT08

2G059AA01

2G059BB06

2G059DD04

2G059EE02

2G059FF01

2G059FF04

2G059KK04

2G059MM02

2G059MM05

4D059AA03

4D059BE04

4D059BE26

4D059BE27

4D059BE55

4D059BE56

4D059BF02

4D059BH02

4D059DA24

4D059DB11

4D059EA01

4D059EA20

4D059EB06

4D059EB11

4D059EB20

(57)【要約】

【課題】フロックの重なりを減らすために汚泥の濃度を希釈したり新たな装置を追加したりすることなく、後段の配管中より撮影が容易かつ、より凝集剤の調整を早期に行うことが可能な場所でフロックの状態を適切に制御することが可能なフロック状態制御装置、汚泥処理設備、汚泥凝集設備、汚泥濃縮設備、フロック状態制御方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得部と、前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析部と、前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御部と、を備えるフロック状態制御装置。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得部と、
前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析部と、
前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御部と、
を備えるフロック状態制御装置。

【請求項2】

前記分析部は、前記間隙の度合に対する数値解析によって得られる前記間隙の特徴量を示す特徴量情報に基づき、前記間隙の度合の適正を判定し、判定結果を前記分析結果として出力する、
請求項１に記載のフロック状態制御装置。

【請求項3】

前記分析部は、前記特徴量情報に基づき前記間隙の度合の適正を分類する分類モデルを用いて、前記分類モデルに対して前記特徴量情報を入力することで出力される分類結果に基づき、前記間隙の度合が適正であるか否かを判定する、
請求項２に記載のフロック状態制御装置。

【請求項4】

前記分析部は、前記数値解析によって前記間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率とを示す分類情報を取得し、前記分類情報を前記特徴量情報として前記分類モデルへ入力する、
請求項３に記載のフロック状態制御装置。

【請求項5】

前記分析部は、前記数値解析によって前記間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率との関係を示すヒストグラムの画像を取得し、前記画像を前記特徴量情報として前記分類モデルへ入力する、
請求項３に記載のフロック状態制御装置。

【請求項6】

前記分析部は、前記間隙の度合として前記間隙の径の大きさを検出して分析する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置。

【請求項7】

前記取得された凝集汚泥画像に基づき、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域とを判定する領域判定部、
をさらに備え、
前記分析部は、前記間隙の領域と判定された領域における前記間隙の度合を分析する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置。

【請求項8】

前記領域判定部は、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域との関係を機械学習した学習済みモデルを用いて、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域とを判定する、
請求項７に記載のフロック状態制御装置。

【請求項9】

前記学習済みモデルは、セマンティックセグメンテーションを用いて、入力された凝集汚泥画像の各画素が間隙の領域又は間隙以外の領域のいずれであるかを判定するように機械学習を行ったモデルである、
請求項８に記載のフロック状態制御装置。

【請求項10】

前記凝集汚泥画像に基づき、オプティカルフローを用いて前記フロックの速度ベクトルを検出し、前記検出した速度ベクトルのベクトル値が所定の閾値未満となった際の凝集汚泥画像を取得する画像選定部、
をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置。

【請求項11】

前記薬注率制御部は、前記間隙の度合が目標の度合となるように前記凝集剤の薬注率を制御し、
前記目標の度合は、前記凝集混和槽の後段にある設備における運転効率が最大となるように設定される、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置。

【請求項12】

前記目標の度合は、前記汚泥の濃度に応じて設定される、
請求項１１に記載のフロック状態制御装置。

【請求項13】

前記間隙の度合が前記目標の度合となるように、前記凝集混和槽へ送る前記汚泥を撹拌するミキサの回転数又は前記凝集混和槽にて前記凝集汚泥を撹拌する撹拌機の回転数のうち少なくとも一方の前記回転数を制御する回転数制御部、
をさらに備える請求項１１に記載のフロック状態制御装置。

【請求項14】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置を備える汚泥処理設備。

【請求項15】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置を備える汚泥凝集設備。

【請求項16】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフロック状態制御装置を備える汚泥濃縮設備。

【請求項17】

凝集汚泥画像取得部が、凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得過程と、
分析部が、前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析過程と、
薬注率制御部が、前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御過程と、
を含むフロック状態制御方法。

【請求項18】

コンピュータを、
凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得手段と、
前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析手段と、
前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御手段と、
として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フロック状態制御装置、汚泥処理設備、汚泥凝集設備、汚泥濃縮設備、フロック状態制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

汚泥等の被処理物の濃縮あるいは脱水を目的として固液分離装置が水処理場等の施設において用いられている。このような固液分離装置としては、例えば、汚泥に凝集剤が添加された被処理物を円筒状の濾過スクリーン内に供給し、濾過スクリーン内に配置されたスクリューを回転駆動させ被処理物を濾過して濾液を排出する濃縮装置がある。一般に、凝集剤を添加する量を増やすと、被処理物の固液分離が促進される傾向がある。
このような凝集剤の注入量を制御するにあたり、例えば、凝集混和槽等における汚泥を撮像し、その凝集された汚泥（例えばフロック）の形成状況（例えばフロックの面積）に応じて、凝集剤の注入量を制御する方法がある。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、凝集混和槽から出た配管ラインで懸濁物質のフロックを撮影し、凝集汚泥の評価を行う技術が開示されている。当該技術では、例えば、脱水機の原液供給管に含まれる懸濁物質を撮像し、撮像した画像に写るフロックの２値画像から数回分のフロックの平均面積、あるいはフロック１個当たりの平均面積を算出し、当該平均面積とあらかじめ設定したフロックの基準面積とを比較することで凝集剤の注入量の適正値を算出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２３８９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、撮影した画像に写るフロックが他のフロックと重なっている場合には、各フロックの面積を正確に算出することができない。この場合、凝集剤の注入量が適切に算出されず、フロックの状態を適切に制御することができない。フロックの重なりを減らすために、汚泥の濃度を希釈することが考えられるが、希釈用の装置を別途設ける必要がある。あるいは、撮影した画像に写るフロックの重なりを減らすため、原液の配管ラインにテレビカメラを配設し、フロックの重なりが少なく、脈動のない適度な流速に下がる配管中でフロックの大きさを撮影する必要がある。

【0006】

上述の課題を鑑み、本発明の目的は、フロックの重なりを減らすために汚泥の濃度を希釈したり新たな装置を追加したりすることなく、後段の配管中より撮影が容易かつ、より凝集剤の調整を早期に行うことが可能な場所でフロックの状態を適切に制御することが可能なフロック状態制御装置、汚泥処理設備、汚泥凝集設備、汚泥濃縮設備、フロック状態制御方法、及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフロック状態制御装置は、凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得部と、前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析部と、前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御部と、を備える。

【0008】

本発明の一態様に係る汚泥処理設備は、フロック状態制御装置を備える。

【0009】

本発明の一態様に係る汚泥凝集設備は、フロック状態制御装置を備える。

【0010】

本発明の一態様に係る汚泥濃縮設備は、フロック状態制御装置を備える。

【0011】

本発明の一態様に係るフロック状態制御方法は、凝集汚泥画像取得部が、凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得過程と、分析部が、前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析過程と、薬注率制御部が、前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御過程と、を含む。

【0012】

本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得手段と、前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析手段と、前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御手段と、として機能させる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、汚泥の濃度を希釈したり新たな装置を追加したりすることなく、フロックの状態を適切に、かつ、より早期に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態に係る汚泥処理設備の構成の一例を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係るＰＣの機能構成の一例を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る凝集汚泥画像の一例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る凝集汚泥画像の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係る凝集汚泥画像の一例を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係る凝集剤の薬注率と間隙面積の関係の一例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態に係る間隙面積と加温効率の関係の一例を示す図である。

【図11】本発明の実施形態に係るＰＣにおける処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施形態に係る具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

【0016】

＜１．汚泥処理設備の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態に係る汚泥処理設備の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る汚泥処理設備の構成の一例を示す図である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の汚泥処理設備は、例えば、凝集混和槽１、濃縮機２、脱水機３、カメラ１０、ＰＣ（Personal Computer）２０、及びＰＬＣ（Programmable Logic Controller）３０を備える。汚泥処理設備には、汚泥凝集設備と汚泥濃縮設備が含まれている。汚泥凝集設備は、例えば、凝集混和槽１、カメラ１０、ＰＣ２０、及びＰＬＣ３０を備える。汚泥濃縮設備は、例えば、凝集混和槽１、濃縮機２、カメラ１０、ＰＣ２０、及びＰＬＣ３０を備える。

【0018】

（１）凝集混和槽１
凝集混和槽１は、例えば下水処理場から発生して供給された混合生汚泥等の下水汚泥のような汚泥Ａに凝集剤Ｂを添加して凝集する設備である。
図１に示すように、凝集混和槽１には、高速ミキサ１Ａから汚泥Ａが供給される。高速ミキサ１Ａには、凝集剤Ｂ（例えば高分子凝集剤）がポンプ１Ｂによって供給されて汚泥Ａに添加、混合される。高速ミキサ１Ａには、高速ミキサ１Ａの中心軸に沿った回転軸１ａに撹拌羽根１ｂが取り付けられ、上部にモーター１ｃが設けられている。高速ミキサ１Ａでは、モーター１ｃによって回転軸１ａ及び撹拌羽根１ｂが回転することにより汚泥Ａと凝集剤Ｂが撹拌され、混合される。
凝集混和槽１は、凝集剤Ｂと混合された汚泥Ａが底部から供給されて保持される縦方向に延びる中心軸を有する有底円筒状の凝集槽１Ｃを備えている。この凝集槽１Ｃには、凝集槽１Ｃの中心軸に沿った回転軸１ｄに撹拌羽根１ｅが取り付けられて、凝集槽１Ｃの上部に設けられたモーター１ｆによって回転軸１ｄ及び撹拌羽根１ｅが回転することにより汚泥Ａと凝集剤Ｂを撹拌、混合する撹拌手段１Ｄが設けられている。この撹拌手段１Ｄによって凝集剤Ｂと撹拌、混合されて凝集したフロックを含む凝集汚泥Ｃは、凝集槽１Ｃの上部から抜き出されて濃縮機２に供給される。

【0019】

（２）濃縮機２
濃縮機２は、凝集混和槽１によって固形分がある程度凝集した凝集汚泥Ｃを濃縮する設備である。本実施形態における濃縮機２は縦型濾過濃縮機であって、凝集混和槽１から供給された凝集汚泥Ｃが保持される、凝集槽１Ｃと同様の縦方向に延びる中心軸を有する有底円筒状の濃縮槽２Ａを備えており、凝集汚泥Ｃは濃縮槽２Ａの上部から濃縮槽２Ａ内に供給される。ただし、この濃縮槽２Ａの胴部はウェッジワイヤーやパンチングメタル等によって形成された濃縮濾過スクリーン２ａとされるとともに、この濃縮濾過スクリーン２ａの外周はジャケット状の濾液室２ｂとされている。

【0020】

また、この濃縮槽２Ａには、濃縮槽２Ａの中心軸に沿った回転軸２ｃにスクリュー２ｄが取り付けられて、濃縮槽２Ａの上部に設けられたモーター２ｅによって回転軸２ｃ及びスクリュー２ｄが回転することにより凝集汚泥Ｃを搬送する搬送手段２Ｂが設けられている。濃縮槽２Ａの上部から供給された凝集汚泥Ｃは、この搬送手段２Ｂによって下方に搬送されつつ、濃縮濾過スクリーン２ａによって水分が分離されて濃縮され、濃縮槽２Ａの底部から抜き出されて濃縮汚泥Ｄとして濃縮汚泥供給路４に供給される。

【0021】

なお、この濃縮槽２Ａと上記凝集槽１Ｃの底部は、下方に向かうに従い縮径する円錐台状に形成されている。また、濃縮濾過スクリーン２ａによって凝集汚泥Ｃから分離された水分は濾液室２ｂに収容され、返流水Ｅとして処理される。

【0022】

さらに、本実施形態では、上記濃縮機２に、５０℃以上１００℃未満の範囲の温度、望ましくは６０℃以上９０℃以下の範囲の温度の濃縮温水Ｆがポンプ２Ｃによって供給されて、凝集混和槽１から供給された凝集汚泥Ｃと混合される。濃縮機２には、例えば、図示されない濃縮温水供給手段によって濃縮温水Ｆが供給されてもよいし、脱水機３の排水管３Ｈから排出される排水Ｊが濃縮温水Ｆとして供給されてもよい。

【0023】

ここで、濃縮機２の搬送手段２Ｂの回転軸２ｃは中空の円筒状とされるとともに、この回転軸２ｃの円筒壁部には多数（複数）の貫通孔が形成されている。そして、濃縮温水Ｆは、回転軸２ｃの下端から回転軸２ｃ内に供給されて上記貫通孔から噴出させられ、凝集混和槽１から濃縮槽２Ａ内に供給されて保持された凝集汚泥Ｃに供給されて混合される。これにより、本実施形態では、この濃縮機２において凝集汚泥Ｃが加熱されて蛋白質が熱変性し、保水されていた水分が分離して濃縮温水Ｆとともに返流水Ｅとして排出され、濃縮汚泥Ｄが所定の濃度に濃縮される。

【0024】

こうして濃縮された濃縮汚泥Ｄが供給される濃縮汚泥供給路４には、濃縮汚泥Ｄを脱水機３に送り出すポンプ４Ａが設けられているとともに、このポンプ４Ａと脱水機３との間には高速ミキサ４Ｂが設けられている。この高速ミキサ４Ｂには、ポリ硫酸第二鉄（ＰＦＳ）等の無機凝集剤や高分子凝集剤のような凝集剤Ｇがポンプ４Ｃによって供給されて濃縮汚泥Ｄに添加、混合される。

【0025】

（３）脱水機３
脱水機３は、濃縮機２によって濃縮され、凝集剤Ｇが添加、混合された濃縮汚泥Ｄを脱水する設備である。脱水機３においては、ケーシング３Ａ内に濃縮汚泥Ｄを濾過する濾過スクリーン３Ｂが配置されており、この濾過スクリーン３Ｂによって分けられたケーシング３Ａ内の複数の空間のうち、第１の空間３Ａ１に濃縮汚泥Ｄが供給される。本実施形態における脱水機３は、縦型のスクリュープレスであって、しかもケーシング３Ａと同軸の縦方向に延びる軸線を中心とした円筒状又は円錐状をなしてケーシング３Ａ内に配設される第２の上記濾過スクリーン３Ｂとしての内濾過スクリーン３ａを備えている。また、脱水機３は、内濾過スクリーン３ａと同軸の円筒状又は円錐状をなして内濾過スクリーン３ａの外側に間隔をあけてケーシング３Ａ内に配設される外濾過スクリーン３ｂを備えている。また、脱水機３は、上記軸線回りに捩れる螺旋状をなして内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間に収容され、モーター３ｃによって上記軸線を中心に内濾過スクリーン３ａ及び外濾過スクリーン３ｂに対して相対的に回転させられるリボンスクリュー３ｄを備えている。

【0026】

そして、これら内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂとの間の空間が上記第１の空間３Ａ１とされて濃縮汚泥Ｄが供給されるとともに、内濾過スクリーン３ａの内側の空間と外濾過スクリーン３ｂの外側のケーシング３Ａ内の空間とが第２の空間３Ａ２とされている。この第２の空間３Ａ２には、図示されない脱水温水供給手段から、５０℃以上１００℃未満の範囲、望ましくは６０℃以上９０℃以下の範囲の温度の脱水温水Ｈがポンプ３Ｐにより供給される。なお、これら内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂも、ウェッジワイヤーやパンチングメタル等によって形成される。

【0027】

ケーシング３Ａは上記軸線を中心とした有底円筒状である。濃縮汚泥Ｄは、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂの底部を連結する円環板状の連結板３ｅに接続された供給管３ｆを介して、上記第１の空間３Ａ１にケーシング３Ａの底部から供給される。供給された濃縮汚泥Ｄは、リボンスクリュー３ｄの相対的な回転によって上方に搬送されながら、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂによって水分が分離される。

【0028】

また、ケーシング３Ａ内の上部には、円環板状の基板３Ｃが配設されて、外濾過スクリーン３ｂは、この基板３Ｃの内周部に取り付けられて固定される。さらに、この基板３Ｃよりも上方のケーシング３Ａの上部開口部には蓋体３Ｄが配設され、内濾過スクリーン３ａは、この蓋体３Ｄに取り付けられて固定されるとともに、上記モーター３ｃは、この蓋体３Ｄ上に配置され、内濾過スクリーン３ａの上部を覆う円筒状のスクリュー支持体を介してリボンスクリュー３ｄを回転させる。なお、本実施形態では、このように内濾過スクリーン３ａ及び外濾過スクリーン３ｂがケーシングに固定されて、リボンスクリュー３ｄがモーター３ｃにより回転されるが、逆にリボンスクリュー３ｄを固定して内濾過スクリーン３ａ及び外濾過スクリーン３ｂを回転させてもよく、リボンスクリュー３ｄと内濾過スクリーン３ａ及び外濾過スクリーン３ｂとを互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。

【0029】

さらに、これら基板３Ｃと蓋体３Ｄの間のケーシング３Ａ内における上部の空間は排出室３Ｅとされるとともに、この排出室３Ｅにおける第１の空間３Ａ１の円環状の上部開口部は排出口３Ｆとされる。この排出口３Ｆには、外周側に向かうに従い上方に向かう上記軸線を中心とした円錐台状の外周面を有する圧搾リング３Ｇが配設されている。リボンスクリュー３ｄによって第１の空間３Ａ１を上方に搬送されつつ水分が分離して濃縮汚泥Ｄから脱水された脱水汚泥Ｉは、排出口３Ｆから圧搾リング３Ｇにより圧搾されながら排出室３Ｅに流出して排出される。

【0030】

また、脱水温水Ｈも、本実施形態ではケーシング３Ａ底部からケーシング３Ａ内の第２の空間３Ａ２に供給される。こうして第２の空間３Ａ２に供給された脱水温水Ｈは、第１の空間３Ａ１内の濃縮汚泥Ｄを加熱し、これによって濃縮汚泥Ｄの蛋白質が熱変性することにより保水されていた水分が分離し、内濾過スクリーン３ａと外濾過スクリーン３ｂによって濾過されて、濃縮汚泥Ｄを加熱することにより冷却された脱水温水Ｈとともに、第２の空間３Ａ２から立ち上げられた排水管３Ｈから排水Ｊとして排出される。

【0031】

（４）カメラ１０
カメラ１０は、凝集槽１Ｃにて凝集剤Ｂによって汚泥Ａが凝集されたフロックを含む凝集汚泥Ｃを撮像した画像（静止画像又は動画像）を取得する。カメラ１０は、ＰＣ２０と通信可能に接続されており、撮像した凝集汚泥Ｃの画像（以下、「凝集汚泥画像」とも称される）をＰＣ２０へ送信する。
カメラ１０が設けられる位置は、凝集汚泥Ｃを撮像可能であれば任意の位置であってよい。例えば、カメラ１０は、図１に示すように凝集槽１Ｃの上部に凝集槽１Ｃの内部を撮像可能に設けられる。なお、カメラ１０が設けられる位置は凝集槽１Ｃの上部に限定されない。また、カメラ１０は、凝集槽１Ｃの内部を撮像可能であれば、凝集槽１Ｃの内側に設けられてもよいし、凝集槽１Ｃの外側に設けられてもよい。さらに、カメラ１０は、凝集槽１Ｃに設けられた撹拌手段１Ｄの撹拌羽根１ｅが定点の位置にあるときを撮影タイミングとして凝集汚泥Ｃを撮像するようにしてもよい。この場合には、例えば、凝集槽１Ｃに設けられた撹拌手段１Ｄの撹拌羽根１ｅがカメラ１０の撮影位置を通過した直後に撮影することにより、フロックが静止、あるいは、フロックの動きが緩慢である状態の画像を撮影しやすくなる。

【0032】

（５）ＰＣ２０
ＰＣ２０は、凝集混和槽１にて形成される凝集汚泥Ｃにおけるフロックの状態を制御する装置であり、フロック状態制御装置の一例である。フロック状態制御装置は、例えばサーバ装置であってもよい。
ＰＣ２０は、カメラ１０が撮像した凝集汚泥画像をカメラ１０から受信する。本実施形態に係るＰＣ２０は、一例として、カメラ１０から受信した凝集汚泥画像に基づき、フロックの状態を判定し、制御する。例えば、ＰＣ２０は、凝集汚泥画像から評価対象領域に存在する複数のフロック間に生じている間隙の度合を分析することで、フロックの状態を判定する。評価対象領域は、凝集汚泥画像において評価の対象となる領域であって、凝集汚泥画像が示す領域の全体であってもよいし、凝集汚泥画像が示す領域の一部であってもよい。間隙の度合は、評価対象領域に生じている間隙の程度を示す情報である。例えば、間隙の度合は、間隙の面積、間隙の径（直径又は半径）、間隙の大きさ（幅、最大長）、間隙の数などである。

【0033】

ＰＣ２０は、得られた凝集汚泥画像から間隙の度合を検出し、この間隙の度合に対して数値解析を行うことで、間隙の特徴量を示す情報（以下、「特徴量情報」とも称される）を取得する。特徴量情報は、例えば、間隙の平均面積、間隙の径分布、間隙の数に基づく算出値、間隙の度合を階級ごとに分類した情報（以下、「分類情報」とも称される）、分類情報をヒストグラムで示した画像（以下、「ヒストグラム画像」とも称される）などを示す。
間隙の平均面積は、検出された間隙の面積の平均を示す面積である。
間隙の径分布は、例えば、最頻径（モード径）、中央径（メディアン径）、平均径などである。最頻径は、検出された間隙の径（直径又は半径）のうち、一番出現頻度の高い径である。中央径は、検出された間隙の径（直径又は半径）の累積頻度が５０％となる径である。平均径は、検出された間隙の径（直径又は半径）の平均を示す径である。
間隙の数に基づく算出値は、例えば、検出された間隙の数によって算出される値である。
分類情報は、数値解析によって間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率とを示す情報である。各階級に対応する度数は、例えば、各階級に分けられた特徴量の数である。また、各階級に対応する比率は、各階級に分けられた特徴量の数の比率である。
ヒストグラム画像は、数値解析によって間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率との関係を示すヒストグラムの画像である。
ＰＣ２０は、算出した間隙の特徴量に基づき、間隙の度合の適正を判定し、フロックの状態を判定する。

【0034】

ＰＣ２０は、ＰＬＣ３０と通信可能に接続されている。ＰＣ２０は、フロックの状態を制御するための制御信号をＰＬＣ３０へ送信する。本実施形態に係るＰＣ２０は、一例として、ポンプ１Ｂの回転数を制御する信号、又は、高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御する信号をＰＬＣ３０へ送信する。
ポンプ１Ｂの回転数を制御することで、ポンプ１Ｂから高速ミキサ１Ａへ供給される凝集剤Ｂの量を制御することができる。これにより、汚泥Ａに添加される凝集剤Ｂの薬注率を制御することができる。なお、薬注率は、凝集剤の添加割合であり、汚泥の固形物重量に対する凝集剤の固形物重量である。
高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御することで、高速ミキサ１Ａの回転軸１ａ及び撹拌羽根１ｂの回転を制御することができる。これにより、高速ミキサ１Ａにおける汚泥Ａと凝集剤Ｂの混合具合を制御することができる。

【0035】

なお、別の実施形態として、ＰＣ２０は、撹拌手段１Ｄのモーター１ｆの回転数を制御する信号をＰＬＣ３０へ送信するようにしてもよい。撹拌手段１Ｄのモーター１ｆの回転数を制御することで、撹拌手段１Ｄの回転軸１ｄ及び撹拌羽根１ｅの回転を制御することができる。これにより撹拌手段１Ｄにおける汚泥Ａと凝集剤Ｂの混合具合を制御することができる。

【0036】

（６）ＰＬＣ３０
ＰＬＣ３０は、制御対象の動作を制御する装置である。ＰＬＣ３０は、ＰＣ２０から受信する制御信号に基づき、制御対象の動作を制御する。制御信号には、例えば、各制御対象の制御量を示す制御値が含まれる。制御対象は、例えば、ポンプ１Ｂと高速ミキサ１Ａのモーター１ｃである。制御対象がポンプ１Ｂの場合、ＰＬＣ３０は、ＰＣ２０から受信する制御信号に基づき、ポンプ１Ｂの回転数を制御する。また、制御対象が高速ミキサ１Ａのモーター１ｃである場合、ＰＬＣ３０は、ＰＣ２０から受信する制御信号に基づき、高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御する。

【0037】

＜２．ＰＣの機能構成＞
以上、図１を参照して、汚泥処理設備の構成について説明した。続いて、図２から図１０を参照して、ＰＣ２０の機能構成について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るＰＣ２０の機能構成の一例を示す図である。
図２に示すように、ＰＣ２０は、入力部２１０、通信部２２０、記憶部２３０、出力部
２４０、及び制御部２５０を備える。

【0038】

（１）入力部２１０
入力部２１０は、ユーザによる入力を受け付ける機能を有する。入力部２１０は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置によって実現される。当該入力装置は、ＰＣ２０がハードウェアとして予め備える装置であってもよいし、ＰＣ２０に外部接続される装置であってもよい。

【0039】

（２）通信部２２０
通信部２２０は、各種情報の送受信を行う機能を有する。例えば、通信部２２０は、カメラ１０から凝集汚泥画像を受信する。また、通信部２２０は、制御信号をＰＬＣ３０へ送信する。

【0040】

（３）記憶部２３０
記憶部２３０は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部２３０は、記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＮＡＳ（Network Attached Storage）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access read/write Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又はこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。

【0041】

（４）出力部２４０
出力部２４０は、各種情報を出力する機能を有する。出力部２４０は、例えば、ディスプレイ等の表示装置などによって実現される。当該表示装置は、ＰＣ２０がハードウェアとして予め備える装置であってもよいし、ＰＣ２０に外部接続される装置であってもよい。

【0042】

（５）制御部２５０
制御部２５０は、ＰＣ２０全般の動作を制御する機能を有する。制御部２５０は、例えば、ＰＣ２０がハードウェアとして備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）にプログラムを実行させることによって実現される。
図２に示すように、制御部２５０は、凝集汚泥画像取得部２５１、画像選定部２５２、領域判定部２５３、分析部２５４、薬注率制御部２５５、及び回転数制御部２５６を備える。

【0043】

（５－１）凝集汚泥画像取得部２５１
凝集汚泥画像取得部２５１は、凝集汚泥画像を取得する機能を有する。例えば、凝集汚泥画像取得部２５１は、カメラ１０が撮像してＰＣ２０へ送信し、ＰＣ２０の通信部２２０が受信した凝集汚泥画像を取得する。

【0044】

ここで、図３から図５を参照して、フロックの状態と、フロック間に生じる間隙の度合との関係について説明する。図３から図５は、凝集汚泥画像の一例を示す図である。図３から図５には、一例として、間隙の度合が間隙の面積であり、特徴量が間隙の平均面積である例が示されている。

【0045】

図３には、各間隙の面積の平均値が１５０である凝集汚泥画像４０が示されている。凝集汚泥画像４０に写る凝集汚泥に生じている間隙は、例えば、間隙４１である。
図４には、各間隙の面積の平均値が６００である凝集汚泥画像５０が示されている。凝集汚泥画像５０に写る凝集汚泥に生じている間隙は、例えば、間隙５１である。
図５には、各間隙の面積の平均値が１０００である凝集汚泥画像６０が示されている。凝集汚泥画像６０に写る凝集汚泥に生じている間隙は、例えば、間隙６１である。

【0046】

図３から図５では、凝集汚泥画像４０、凝集汚泥画像５０、凝集汚泥画像６０の順に、凝集剤の注入量が多くなっている。凝集汚泥画像４０、凝集汚泥画像５０、及び凝集汚泥画像６０をそれぞれ比較すると、凝集剤の注入量を上げると、各間隙の面積の平均値が大きくなり、凝集剤の注入量を下げると各間隙の面積の平均値が小さくなっていることが分かる。これより、フロックの面積ではなく間隙の面積（以下、「間隙面積」とも称される）に基づき、フロックの状態の良し悪しを判定することができる。
また、図３から図５では、間隙の径については、凝集剤の注入量を上げると各間隙の径が大きくなり、凝集剤の注入量を下げると各間隙の径が小さくなっていることが分かる。間隙の数については、凝集剤の注入量を上げると間隙の数が少なくなり、凝集剤の注入量を下げると間隙の数が多くなっていることが分かる。これより、フロックの径や数ではなく間隙の径（以下、「間隙径」とも称される）又は間隙の数（以下、「間隙数」とも称される）に基づき、フロックの状態の良し悪しを判定することもできる。
フロックが他のフロックと重なっている場合には、フロックの度合（面積、径、数など）を正確に算出することができない。不正確なフロックの度合を用いると、フロックの状態を正確に把握することもできない。一方、間隙の度合はフロックの重なり等の影響を受けることがないため、１つ１つの間隙の度合を精度高く算出することができる。よって、フロックの度合ではなく間隙の度合を用いることで、フロックの状態の把握や制御をより精度高く行うことができる。

【0047】

（５－２）画像選定部２５２
画像選定部２５２は、凝集汚泥画像取得部２５１が取得した凝集汚泥画像から、フロックの状態の制御により適した画像を選定する機能を有する。例えば、画像選定部２５２は、凝集汚泥画像取得部２５１が取得した凝集汚泥画像に対して、オプティカルフロー（ＯＦ）を使用し、フロックの速度ベクトルを検出するための画像処理を行う。そして、画像選定部２５２は、オプティカルフローによるフロックの速度ベクトルの検出結果に応じて、凝集汚泥画像を選定する。

【0048】

具体的に、画像選定部２５２は、凝集汚泥画像取得部２５１が取得した凝集混和槽１内の凝集汚泥画像（複数の静止画像あるいは動画像）からオプティカルフローを使用しフロックの速度ベクトル（即ちフロックの動き）を検出し、検出したフロックの速度ベクトルのベクトル値が所定の閾値未満となった際の凝集汚泥画像を取得する。ベクトル値は、例えば、検出した複数の速度ベクトルのｘ成分又はｙ成分の合計値である。他にも、速度ベクトルの大きさ（絶対値）であってよく、また、速度ベクトルのｘ成分又はｙ成分の合計値だけでなく、平均値であってもよい。所定の閾値は、例えば、凝集混和槽１内におけるフロックが静止していると判定できる値、あるいは、フロックの動きが緩慢であると判定できる値であることが好ましい。

【0049】

かかる構成により、画像選定部２５２は、フロックが静止している時の凝集汚泥画像あるいはフロックの動きが緩慢である時の凝集汚泥画像を選定して取得することができる。即ち、画像選定部２５２は、凝集混和槽１における撹拌の影響により汚泥が流動的であり鮮明でない凝集汚泥画像を排除することができる。
これにより、ＰＣ２０は、フロックの状態を制御するにあたり、フロックがより鮮明である凝集汚泥画像を用いることができるため、フロックが鮮明でない凝集汚泥画像を用いる場合と比較してフロックの状態の制御の精度を高めることができる。

【0050】

（５－３）領域判定部２５３
領域判定部２５３は、凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域における間隙の領域と間隙以外の領域とを判定する機能を有する。例えば、領域判定部２５３は、機械学習モデルを用いて、画像選定部２５２によって取得された凝集汚泥画像の評価対象領域における間隙の領域と間隙以外の領域とを判定する。当該機械学習モデルは、凝集汚泥画像の評価対象領域における間隙の領域と間隙以外の領域との関係を機械学習した学習済みモデルである。

【0051】

領域判定部２５３が用いる機械学習モデルは、例えば、セマンティックセグメンテーション（ＳＳ）を用いて、入力された凝集汚泥画像の各画素が間隙の領域又は間隙以外の領域のいずれであるかを判定するように機械学習を行った学習済みモデルである。当該学習済みモデルは、例えば、予め人が「間隙の領域」と「間隙以外の領域」を別々の色で塗った画像を教師データとして用いる。当該モデルは、原画像から教師データと同じように「間隙の領域」と「間隙以外の領域」を分類できるニューラルネットワークモデルを機械学習の手法によって学習し、分類するための特徴量を自動抽出して作成する。

【0052】

領域判定部２５３は、セマンティックセグメンテーションを用いて機械学習を行った学習済みモデルに対して画像選定部２５２が取得した凝集汚泥画像を入力する。学習済みモデルは、入力された凝集汚泥画像の各画素を「間隙の領域」又は「間隙以外の領域」のいずれかに分類した結果を出力する。領域判定部２５３は、学習済みモデルが出力した結果を判定結果として取得する。

【0053】

なお、領域判定部２５３は、上述の学習済みモデルを用いず、２値化などの画像処理によって凝集汚泥画像の各画素を「間隙の領域」又は「間隙以外の領域」のいずれかに分類してもよい。また、領域判定部２５３は、凝集汚泥画像に対して、ガウシアンフィルタによる前処理を行ってもよい。

【0054】

（５－４）分析部２５４
分析部２５４は、凝集汚泥画像に基づき、間隙の度合を分析する機能を有する。例えば、分析部２５４は、画像選定部２５２によって取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数のフロック間に生じている間隙の度合を分析する。具体的に、分析部２５４は、領域判定部２５３が取得した判定結果に基づき、凝集汚泥画像において間隙の領域と判定された領域における間隙の度合を分析する。一例として、分析部２５４は、間隙面積の大きさ、間隙径（直径又は半径）の大きさ、間隙数などを検出して分析する。
なお、分析部２５４は、複数の間隙が連続している場合、複数の間隙を１つの間隙とみなして、間隙の度合を検出する。

【0055】

分析部２５４は、検出した間隙の度合に対する数値解析によって得られる間隙の特徴量情報に基づき、間隙の度合の適正を判定し、判定結果を分析結果として出力する。例えば、分析部２５４は、間隙の特徴量情報に基づき間隙の度合の適正を分類する分類モデルを用いて、間隙の度合が適正であるか否かを判定する。当該分類モデルは、例えば、間隙の特徴量情報と間隙の度合の適正との関係を機械学習によって学習した学習済みモデルである。分析部２５４が用いる分類モデルは、例えば、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）やランダムフォレストなどによって機械学習を行ったモデルである。
分析部２５４は、当該分類モデルに対して特徴量情報を入力することで出力される分類結果に基づき、間隙の度合が適正であるか否かを判定する。

【0056】

例えば、分析部２５４が間隙の平均面積を特徴量情報として分類モデルへ入力したとする。この場合、分類モデルは、入力された間隙の平均面積に基づき、間隙の度合（この場合は面積）が適正であるか否かを示す判定結果を出力する。そして、分析部２５４は、分類モデルから出力された判定結果に基づき、間隙の度合が適正であるか否かを判定する。
また、分析部２５４が分類情報を特徴量情報として分類モデルへ入力したとする。この場合、分類モデルは、入力された分類情報に基づき、間隙の度合の各階級と各階級に対応する度数又は比率との関係が適正であるか否かを示す判定結果を出力する。そして、分析部２５４は、分類モデルから出力された判定結果に基づき、間隙の度合が適正であるか否かを判定する。
また、分析部２５４がヒストグラム画像を特徴量情報として分類モデルへ入力したとする。この場合、分類モデルは、入力されたヒストグラム画像が示すヒストグラムの形に基づき、間隙の度合の各階級と各階級に対応する度数又は比率との関係が適正であるか否かを示す判定結果を出力する。そして、分析部２５４は、分類モデルから出力された判定結果に基づき、間隙の度合が適正であるか否かを判定する。

【0057】

なお、分析部２５４は、間隙の度合のうち、度合の大きい順に少なくとも１つの度合（例えば最大値）又は度合の小さい順に少なくとも１つの度合（例えば最小値）を除いてから、間隙の度合に対する数値解析を行ってもよい。複数の間隙が連続している場合、分析部２５４は、複数の間隙を１つの間隙とみなした上で、間隙の度合の大きさに順位付けを行う。そして、分析部２５４は、順位付けした間隙の度合のうち上位にあるものと下位にあるものを除外して、間隙の度合に対する数値解析を行う。例えば、間隙の度合が間隙面積である場合、分析部２５４は、複数の間隙の各々の面積のうち、最大の面積と最小の面積を除外してから、間隙の平均面積を特徴量として算出する。
これにより、分析部２５４は、凝集汚泥を撮像した際のノイズ（例えば汚泥中のごみや泡など）や揺らぎ（例えば撹拌の影響など）に起因する判定の誤差を減らすことができる。

【0058】

また、分析部２５４は、分類モデルを用いずに、間隙の度合が適正であるか否かを判定してもよい。例えば、分析部２５４は、間隙の度合が適正であるか否かを判定する基準となる閾値と特徴量情報が示す値との比較によって、間隙の度合が適正であるか否かを判定してもよい。
当該閾値は、例えば、汚泥処理設備の過去の運転実績に基づきユーザによって適正な値が設定される。特徴量情報が示す値は撹拌速度や汚泥の濃度などにより変化する。これにより、適正な薬注量(薬注率)と各値との関係も変化する。そのため、ユーザは、各装置(槽の大きさ、撹拌装置の形状など)にて実際に運転(試運転など)を行うことで、薬注量が適正となる、適正な閾値の検討を行う。

【0059】

ここで、図６から図８を参照して、分類情報とヒストグラムの関係について説明する。図６から図８は、本発明の実施形態に係るヒストグラムの一例を示す図である。図６から図８に示すグラフ（ヒストグラム）の横軸は階級を示し、縦軸は度数を示している。図６から図８では、一例として、間隙の度合が間隙の半径であり、横軸の階級は間隙の半径の大きさによる階級を示し、縦軸の度数は各階級に分けられた半径の数（即ち間隙数）を示しているものとする。

【0060】

図６には、凝集汚泥画像の評価対象領域にて検出された間隙数が１６５個であり、平均半径が９．９であり、半径の大きさの上位３個が４２．６、３３．７、３３．１である場合のヒストグラムが示されている。
図７には、凝集汚泥画像の評価対象領域にて検出された間隙数が７１個であり、平均半径が１０．３であり、半径の大きさの上位３個が３７．０、３４．５、３３．６である場合のヒストグラムが示されている。
図８には、凝集汚泥画像の評価対象領域にて検出された間隙数が１７９個であり、平均半径が７．９であり、半径の大きさの上位３個が３０．４、２５．６、２１．９である場合のヒストグラムが示されている。

【0061】

図６から図８に示すヒストグラムと分類モデルを用いて、間隙の度合が適正であるか否かの判定を実際に行った結果、図６のヒストグラムに関する間隙の度合は適正であり、図７及び図８のヒストグラムに関する間隙の度合は適正でないと判定された。
図７のヒストグラムでは間隙数が７１個であり、間隙の度合が適正であると判定された図６のヒストグラムの間隙数１６５個と比較して明らかに少ない。
図８のヒストグラムでは平均半径が７．９であり、間隙の度合が適正であると判定された図６のヒストグラムの平均半径９．９と比較して明らかに小さい。上位３個の半径の大きさについても同様である。
以上より、分類モデルは、図６のヒストグラムに関する間隙の度合が適正であることを正とした場合、図７と図８のヒストグラムに関する間隙の度合の適正判定を正しく行えている。

【0062】

（５－５）薬注率制御部２５５
薬注率制御部２５５は、間隙の度合の分析結果に基づき、凝集剤の薬注率を制御する機能を有する。例えば、薬注率制御部２５５は、分析部２５４によって間隙の度合が適正でないと判定された場合、間隙の度合が目標の度合となるように、凝集剤の薬注率を制御する。例えば、薬注率制御部２５５は、凝集剤の薬注率と間隙の度合の関係から、間隙の度合を目標の度合に近づけるためのポンプ１Ｂの回転数を決定する。そして、薬注率制御部２５５は、決定したポンプ１Ｂの回転数を示す制御信号を、通信部２２０からＰＬＣ３０へ送信する。

【0063】

ここで、図９を参照して、凝集剤の薬注率と間隙の度合の関係について説明する。図９は、本発明の実施形態に係る凝集剤の薬注率と間隙面積の関係の一例を示す図である。図９では、一例として、間隙の度合が間隙面積である例が示されている。図９に示すグラフの横軸は凝集剤の薬注率（％）を示し、縦軸は間隙面積を示している。
図９に示すグラフより、薬注率が上昇するにつれて間隙面積も大きくなっていることが分かる。しかしながら、凝集剤の薬注率がある程度上昇すると、それ以上凝集剤の薬注率が上昇した場合には間隙面積が小さくなっていることが分かる。これは、過薬注によりフロックが分散してフロック径が小さくなったものと推測される。

【0064】

薬注率制御部２５５は、図９に示したような凝集剤の薬注率と間隙面積の関係に基づき、間隙面積が目標面積となるように、凝集剤の薬注率を制御する。例えば、図９に示すように、目標面積が１３００に設定されているとする。間隙面積が１３００よりも小さい場合、薬注率制御部２５５は、凝集剤の薬注率を上昇させることで間隙面積を目標面積に近づけることができる。一方、間隙面積が１３００よりも大きい場合、薬注率制御部２５５は、凝集剤の薬注率を上昇させることで間隙面積を目標面積に近づけてもよいし、凝集剤の薬注率を低下させることで間隙面積を目標面積に近づけてもよい。

【0065】

ここで、目標の度合の設定について説明する。例えば、目標の度合は、凝集混和槽１の後段にある設備における運転効率を考慮して設定される。一例として、目標の度合は、運転効率が最大となるように設定される。
凝集混和槽１の後段の設備は、例えば図１に示す濃縮機２である。濃縮機２が一般的な濃縮機である場合、運転効率は濃縮機２における濃縮効率である。濃縮機２が加温濃縮機である場合、運転効率は濃縮機２における加温効率である。加温効率は、例えば、以下の（１）式によって算出される。
加温効率（％）＝ΔＴａｃｔ／ΔＴｉｄｅ×１００ …（１）
上記（１）式において、
ΔＴａｃｔ＝濃縮汚泥温度－原汚泥温度 …（２）
ΔＴｉｄｅ＝（Ｔ１×Ｑ１＋Ｔ２×Ｑ２）／（Ｑ１＋Ｑ２） …（３）
であり、上記（３）式において、Ｔ１は原汚泥温度（凝集汚泥温度）、Ｔ２は温水温度、Ｑ１は濃縮汚泥流量、Ｑ２は温水流量である。

【0066】

ここで、図１０を参照して、間隙の度合と加温効率の関係について説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る間隙面積と加温効率の関係の一例を示す図である。図１０では、一例として、間隙の度合が間隙面積である例が示されている。図１０に示すグラフの横軸は間隙面積を示し、縦軸は加温効率（％）を示している。
図１０に示す各グラフの傾向より、間隙面積が大きくなるにつれて加温効率が上昇する傾向にあることが分かる。しかしながら、間隙面積がある程度大きくなると、それ以上間隙面積が大きくなった場合には加温効率が低下する傾向にあることが分かる。これは即ち、フロックが大きすぎても加温効率が低下することがあるといえる。

【0067】

薬注率制御部２５５は、図１０に示したような間隙の度合と加温効率の関係に基づき、間隙の度合が加温効率の最大となる度合となるように、凝集剤の薬注率を制御する。例えば、図１０に示すグラフの例では、間隙面積が１２５０前後で加温効率が最大となる。即ち、目標面積が１２５０前後に設定される。そして、薬注率制御部２５５は、間隙面積が目標面積である１２５０前後に近づくように、図９の例の場合と同様にして凝集剤の薬注率を制御する。

【0068】

また、目標の度合は、汚泥の濃度に応じて設定されてもよい。例えば、薬注率制御部２５５は、汚泥の濃度に応じた目標の度合を設定し、間隙の度合が当該目標の度合に近づくように凝集剤の薬注率を制御する。これにより、フロックの状態を制御するために、汚泥の濃度を調整する必要がなくなる。即ち、汚泥を希釈したり新たな装置を追加したりして汚泥の濃度を調整することなく、フロックの状態を制御することができる。

【0069】

（５－６）回転数制御部２５６
回転数制御部２５６は、回転数を制御する機能を有する。例えば、回転数制御部２５６は、間隙の度合が目標の度合となるように、凝集混和槽１へ送る汚泥を撹拌するミキサの回転数又は凝集混和槽１にて凝集汚泥を撹拌する撹拌機の回転数のうち少なくとも一方の回転数を制御する。

【0070】

例えば、回転数制御部２５６は、間隙の度合が目標の度合となるように、凝集混和槽１へ送る汚泥を撹拌する高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御する。例えば、回転数制御部２５６は、モーター１ｃの回転数と間隙の度合との関係から、間隙の度合を目標の度合に近づけるためのモーター１ｃの回転数を決定する。そして、回転数制御部２５６は、決定したモーター１ｃの回転数を示す制御信号を、通信部２２０からＰＬＣ３０へ送信する。

【0071】

また、回転数制御部２５６は、間隙の度合が目標の度合となるように、凝集混和槽内の汚泥を撹拌する撹拌手段１Ｄのモーター１ｆの回転数を制御してもよい。この場合、例えば、回転数制御部２５６は、モーター１ｆの回転数と間隙の度合との関係から、間隙の度合を目標の度合に近づけるためのモーター１ｆの回転数を決定する。そして、回転数制御部２５６は、決定したモーター１ｆの回転数を示す制御信号を、通信部２２０からＰＬＣ３０へ送信する。

【0072】

なお、本実施形態では、間隙の度合を目標の度合に近づけるために、回転数制御部２５６による制御よりも薬注率制御部２５５による制御を優先的に行う。これは、薬注率を先に制御する方が時間的な効率が良く、フロック状態を変化させやすいためである。薬注率制御部２５５による制御のみで間隙の度合を目標の度合に近づけることができた場合、回転数制御部２５６は、制御を行わなくてもよい。一方、薬注率制御部２５５による制御のみで間隙の度合を目標の度合に近づけることができない場合、回転数制御部２５６は、制御を行う。

【0073】

＜３．処理の流れ＞
以上、図２から図１０を参照して、ＰＣ２０の機能構成について説明した。続いて、図１１を参照して、ＰＣ２０における処理の流れについて説明する。図１１は、本発明の実施形態に係るＰＣ２０における処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図１１には、一例として、回転数制御部２５６が高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御する例が示されている。

【0074】

図１１に示すように、まず、ＰＣ２０の凝集汚泥画像取得部２５１は、カメラ１０が撮像してＰＣ２０へ送信し、ＰＣ２０の通信部２２０が受信した凝集汚泥画像を取得する（ステップＳ１０１）。

【0075】

次いで、ＰＣ２０の画像選定部２５２は、凝集汚泥画像取得部２５１が取得した凝集汚泥画像に対して、オプティカルフローを使用しフロックの速度ベクトルを検出するための画像処理を行う（ステップＳ１０２）。
フロックの速度ベクトルの検出後、画像選定部２５２は、フロックの速度ベクトルの検出結果に応じて、凝集汚泥画像を選定する（ステップＳ１０３）。

【0076】

次いで、ＰＣ２０の領域判定部２５３は、機械学習モデルを用いて、画像選定部２５２が取得した凝集汚泥画像における間隙の領域と間隙以外の領域を判定する（ステップＳ１０４）。

【0077】

次いで、ＰＣ２０の分析部２５４は、間隙の度合の分析を行う（ステップＳ１０５）。具体的に、分析部２５４は、領域判定部２５３による判定結果に基づき、凝集汚泥画像において間隙の領域と判定された領域における間隙の度合を検出する。

【0078】

次いで、分析部２５４は、間隙の特徴量の解析を行う（ステップＳ１０６）。具体的に、分析部２５４は、分析によって検出した間隙の度合に対する数値解析によって、間隙の特徴量を示す特徴量情報を取得する。

【0079】

次いで、分析部２５４は、間隙の度合の適正判定を行う（ステップＳ１０７）。具体的に分析部２５４は、解析によって得られた間隙の特徴量情報を分類モデルへ入力し、分類モデルから出力される判定結果から間隙の度合が適正であるか否かを判定する。

【0080】

次いで、分析部２５４は、間隙の度合の適正の判定結果を確認する（ステップＳ１０８）。間隙の度合が適正である場合（ステップＳ１０８／ＹＥＳ）、薬注率を制御する必要はない。そのため、ＰＣ２０は、処理をステップＳ１０１へ戻し、次に取得される凝集汚泥画像について処理を繰り返す。一方、間隙の度合が適正でない場合（ステップＳ１０８／ＮＯ）、ＰＣ２０は、処理をステップＳ１０９へ進める。

【0081】

処理がステップＳ１０９へ進んだ場合、ＰＣ２０の薬注率制御部２５５は、凝集剤の薬注率を制御する（ステップＳ１０９）。具体的に、薬注率制御部２５５は、間隙の度合が目標の度合となるように、凝集剤の薬注率を制御する。

【0082】

薬注率の制御後、ＰＣ２０は、間隙の度合が目標の度合に近づいて適正となったか否かを確認する（ステップＳ１１０）。間隙の度合が適正となった場合（ステップＳ１１０／ＹＥＳ）、高速ミキサ１Ａを制御する必要はない。そのため、ＰＣ２０は、処理をステップＳ１０１へ戻し、次に取得される凝集汚泥画像について処理を繰り返す。一方、間隙の度合が適正とならなかった場合（ステップＳ１１０／ＮＯ）、ＰＣ２０は、処理をステップＳ１１１へ進める。

【0083】

処理がステップＳ１１１へ進んだ場合、回転数制御部２５６は、高速ミキサ１Ａを制御する（ステップＳ１１１）。具体的に、回転数制御部２５６は、間隙の度合が目標の度合となるように高速ミキサ１Ａのモーター１ｃの回転数を制御する。
高速ミキサ１Ａの制御後、ＰＣ２０は、処理をステップ１０１へ戻し、次に取得される凝集汚泥画像について処理を繰り返す。

【0084】

＜４．具体例＞
以上、図１１を参照して、ＰＣ２０における処理の流れについて説明した。続いて、図１２を参照して、具体例について説明する。図１２は、本発明の実施形態に係る具体例を示す図である。図１２では、一例として、間隙の度合が間隙面積である例が示されている。

【0085】

図１２には、間隙面積が目標面積となるように薬注率を制御した際の、間隙面積と薬注率の時系列変化と、当該時系列変化に対応する加温効率の時系列変化の実測値が示されている。目標面積は、１２５０±１００と設定されている。
図１２に示すように、間隙面積が１２５０±１００となるように薬注率を制御した結果、１４：５０～１５：５０までの結果が示すように、薬注率は０．４０％～０．４１％の範囲となり、加温効率は平均１１３％と高い水準を維持した。
また、薬注率の制御を行わず濃度変動により薬注率が０．３７％まで低下したことを想定した実験も行った結果、１５：５５～１６：２０までの結果が示すように、間隙面積は８００程度まで落ち込み、加温効率は１００％を下回った。
以上より、薬注率の制御によって間隙面積を適正に保つことで、加温効率を高く保つことができるといえる。また、間隙面積を適正に保つことで、薬注量を最適化することが可能となり、濃縮機２の安全運転を行うことができ、かつ、薬注量の低減（コストの低減）を図ることもできる。

【0086】

以上説明したように、本実施形態に係るＰＣ２０（フロック状態制御装置）は、凝集汚泥画像取得部２５１と、分析部２５４と、薬注率制御部２５５とを備える。
凝集汚泥画像取得部２５１は、凝集混和槽１にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する。
分析部２５４は、取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数のフロック間に生じている間隙の度合を分析する。
薬注率制御部２５５は、間隙の度合の分析結果に基づき、凝集剤の薬注率を制御する。

【0087】

かかる構成により、本実施形態に係るＰＣ２０は、フロックの重なり等の影響を受けない間隙面積を用いてフロックの状態の制御をより精度高く行うことができる。フロックの重なり等の影響を受けないため、汚泥を希釈したり新たな装置を追加したりして汚泥の濃度を調整することなく、フロックの状態を制御することができる。

【0088】

よって、本実施形態に係るＰＣ２０は、フロックの重なりを減らすために汚泥の濃度を希釈したり新たな装置を追加したりすることなく、後段の配管中より撮影が容易かつ、より凝集剤の調整を早期に行うことが可能な場所でフロックの状態を適切に制御することを可能とする。

【0089】

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述した実施形態におけるＰＣ２０の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0090】

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

【0091】

（付記１）
凝集混和槽にて凝集剤によって汚泥が凝集されたフロックを含む凝集汚泥を撮像した凝集汚泥画像を取得する凝集汚泥画像取得部と、
前記取得された凝集汚泥画像に基づき、評価対象領域に存在する複数の前記フロック間に生じている間隙の度合を分析する分析部と、
前記間隙の度合の分析結果に基づき、前記凝集剤の薬注率を制御する薬注率制御部と、
を備えるフロック状態制御装置。

【0092】

（付記２）
前記分析部は、前記間隙の度合に対する数値解析によって得られる前記間隙の特徴量を示す特徴量情報に基づき、前記間隙の度合の適正を判定し、判定結果を前記分析結果として出力する、
付記１に記載のフロック状態制御装置。

【0093】

（付記３）
前記分析部は、前記特徴量情報に基づき前記間隙の度合の適正を分類する分類モデルを用いて、前記分類モデルに対して前記特徴量情報を入力することで出力される分類結果に基づき、前記間隙の度合が適正であるか否かを判定する、
付記２に記載のフロック状態制御装置。

【0094】

（付記４）
前記分析部は、前記数値解析によって前記間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率とを示す分類情報を取得し、前記分類情報を前記特徴量情報として前記分類モデルへ入力する、
付記３に記載のフロック状態制御装置。

【0095】

（付記５）
前記分析部は、前記数値解析によって前記間隙の度合を複数の階級に分け、各階級と各階級に対応する度数又は比率との関係を示すヒストグラムの画像を取得し、前記画像を前記特徴量情報として前記分類モデルへ入力する、
付記３に記載のフロック状態制御装置。

【0096】

（付記６）
前記分析部は、前記間隙の度合として前記間隙の径の大きさを検出して分析する、
付記１から付記５のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置。

【0097】

（付記７）
前記取得された凝集汚泥画像に基づき、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域とを判定する領域判定部、
をさらに備え、
前記分析部は、前記間隙の領域と判定された領域における前記間隙の度合を分析する、
付記１から付記６のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置。

【0098】

（付記８）
前記領域判定部は、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域との関係を機械学習した学習済みモデルを用いて、前記評価対象領域における前記間隙の領域と前記間隙以外の領域とを判定する、
付記７に記載のフロック状態制御装置。

【0099】

（付記９）
前記学習済みモデルは、セマンティックセグメンテーションを用いて、入力された凝集汚泥画像の各画素が間隙の領域又は間隙以外の領域のいずれであるかを判定するように機械学習を行ったモデルである、
付記８に記載のフロック状態制御装置。

【0100】

（付記１０）
前記凝集汚泥画像に基づき、オプティカルフローを用いて前記フロックの速度ベクトルを検出し、前記検出した速度ベクトルのベクトル値が所定の閾値未満となった際の凝集汚泥画像を取得する画像選定部、
をさらに備える付記１から付記９のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置。

【0101】

（付記１１）
前記薬注率制御部は、前記間隙の度合が目標の度合となるように前記凝集剤の薬注率を制御し、
前記目標の度合は、前記凝集混和槽の後段にある設備における運転効率が最大となるように設定される、
付記１から付記１０のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置。

【0102】

（付記１２）
前記目標の度合は、前記汚泥の濃度に応じて設定される、
付記１１に記載のフロック状態制御装置。

【0103】

（付記１３）
前記間隙の度合が前記目標の度合となるように、前記凝集混和槽へ送る前記汚泥を撹拌するミキサの回転数又は前記凝集混和槽にて前記凝集汚泥を撹拌する撹拌機の回転数のうち少なくとも一方の前記回転数を制御する回転数制御部、
をさらに備える付記１１又は付記１２に記載のフロック状態制御装置。

【0104】

（付記１４）
付記１から付記１３のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置を備える汚泥処理設備。

【0105】

（付記１５）
付記１から付記１３のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置を備える汚泥凝集設備。

【0106】

（付記１６）
付記１から付記１３のいずれか１つに記載のフロック状態制御装置を備える汚泥濃縮設備。

【符号の説明】

【0107】

１…凝集混和槽、１ａ…回転軸、１Ａ…高速ミキサ、１ｂ…撹拌羽根、１Ｂ…ポンプ、１ｃ…モーター、１Ｃ…凝集槽、１ｄ…回転軸、１Ｄ…撹拌手段、１ｅ…撹拌羽根、１ｆ…モーター、２…濃縮機、２ａ…濃縮濾過スクリーン、２Ａ…濃縮槽、２ｂ…濾液室、２Ｂ…搬送手段、２ｃ…回転軸、２Ｃ…ポンプ、２ｄ…スクリュー、２ｅ…モーター、３…脱水機、３ａ…内濾過スクリーン、３Ａ…ケーシング、３Ａ１…第１の空間、３Ａ２…第２の空間、３ｂ…外濾過スクリーン、３Ｂ…濾過スクリーン、３ｃ…モーター、３Ｃ…基板、３ｄ…リボンスクリュー、３Ｄ…蓋体、３ｅ…連結板、３Ｅ…排出室、３ｆ…供給管、３Ｆ…排出口、３Ｇ…圧搾リング、３Ｈ…排水管、３Ｐ…ポンプ、４…濃縮汚泥供給路、４Ａ…ポンプ、４Ｂ…高速ミキサ、４Ｃ…ポンプ、１０…カメラ、４０…凝集汚泥画像、４１…間隙、５０…凝集汚泥画像、５１…間隙、６０…凝集汚泥画像、６１…間隙、２１０…入力部、２２０…通信部、２３０…記憶部、２４０…出力部、２５０…制御部、２５１…凝集汚泥画像取得部、２５２…画像選定部、２５３…領域判定部、２５４…分析部、２５５…薬注率制御部、２５６…回転数制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】