特開 2024-171309 排水の処理における異常を検出するためのシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラム

(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】P2024171309

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】排水の処理における異常を検出するためのシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/34 20230101AFI20241204BHJP

【ＦＩ】

C02F3/34 101A

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024033742

(22)【出願日】2024-03-06

(62)【分割の表示】P 2023088082の分割

【原出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】523201524

【氏名又は名称】株式会社Ｎｏｃｎｕｍ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100107489

【弁理士】

【氏名又は名称】大塩 竹志

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】渡部 龍一

【テーマコード（参考）】

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D040BB02

4D040BB52

4D040BB91

(57)【要約】

【課題】排水の処理における異常を検出するためのシステムを提供すること。
【解決手段】本発明のシステムは、時間の経過に伴って、複数回、排水内のｐＨ値を特定する手段と、排水内の特定された複数のｐＨ値の推移に基づいて、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか否かを判定する手段と、反応に異常が発生していると判定される場合に、反応に異常が発生している旨の警告を提示する手段とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本明細書に記載の発明。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排水の処理における異常を検出するためのシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、硝化脱窒反応を用いた排水処理が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開第２００９－０２２８６５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、硝化脱窒反応に異常が発生しているか否かを、排水の汚泥濃度分布およびｐＨ値などに基づいて判定する手法が、開示されている。しかしながら、排水の汚泥濃度分布を測定するための装置は、余分にコストがかかり、設置スペースも必要となる。

【0005】

本発明は、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つの局面において、本発明のシステムは、排水の処理における異常を検出するためのシステムであり、前記システムは、時間の経過に伴って、複数回、前記排水内のｐＨ値を特定する手段と、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移に基づいて、前記排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか否かを判定する手段と、前記反応に異常が発生していると判定される場合に、前記反応に異常が発生している旨の警告を提示する手段とを備える。

【0007】

本発明の１つの実施形態では、前記反応に異常が発生しているか否かを判定する手段は、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移が所定の推移を示すか否かを判定する手段と、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移が前記所定の推移を示す場合に、前記反応に異常が発生していると判定する手段とを備えていてもよい。

【0008】

本発明の１つの実施形態では、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移が前記所定の推移を示すか否かを判定する手段は、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移から、所定の時間毎のｐＨ値を特定する手段と、各ｐＨ値について、前記ｐＨ値の近傍の他のｐＨ値と前記ｐＨ値との相加平均値を算出することによって、前記所定の時間毎のｐＨ値に対応する前記所定の時間毎の相加平均値を特定する手段と、前記所定の時間毎の相加平均値を離散値から連続値に変換し、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数を生成する手段と、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在するか否かを判定する手段と、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在する場合に、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移が前記所定の推移を示すと判定する手段とを含んでいてもよい。

【0009】

本発明の１つの実施形態では、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在するか否かを判定する手段は、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数を微分する手段と、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数の導関数に対して求根アルゴリズムを適用し、解が存在するか否かを判定する手段と、前記解が存在する場合に、前記所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在すると判定する手段とを含んでいてもよい。

【0010】

本発明の１つの実施形態では、前記所定の時間毎の相加平均値は、時刻ｔ－Ｎから時刻ｔまでの相加平均値であり、Ｎは、ｔ未満の正の値であり、前記システムは、前記解が存在しない場合に、時刻ｔ－Ｎより前のある時刻ｓのｐＨ値を特定し、前記時刻ｓのｐＨ値の近傍の他のｐＨ値と前記時刻ｓのｐＨ値との相加平均値を算出することによって、時刻ｓの相加平均値を特定する手段と、（前記時刻ｔの相加平均値）－（前記時刻ｓの相加平均値）をΔＸとして算出する手段と、前記ΔＸが正の値であるか否かを判定する手段とをさらに備え得、前記ΔＸが正の値ではないと判定される場合に、前記反応に異常が発生していないと判定されてもよい。

【0011】

本発明の１つの実施形態では、前記システムは、前記ΔＸが正の値であると判定される場合に、時刻ｓから時刻ｔ－Ｎまでの所定の時間毎のｐＨ値に対応する相加平均値の算出と、前記時刻ｔの相加平均値と前記時刻ｓから時刻ｔ－Ｎまでの所定の時間毎のｐＨ値に対応する相加平均値との差分の算出とを行うことによって、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移が上昇傾向であるか否かを判定する手段をさらに備え得、前記反応に異常が発生しているか否かを判定する手段は、時刻ｔ－Ｎから時刻ｔまでの相加平均値の推移が上昇傾向であると判定される場合に、前記反応に異常が発生していると判定してもよい。

【0012】

本発明の１つの実施形態では、前記排水内のｐＨ値を特定する手段は、前記排水内のｐＨ値、アンモニウムイオン濃度、亜硝酸イオン濃度のうちの少なくとも１つを測定する手段を含んでいてもよい。

【0013】

本発明の１つの局面において、本発明の方法は、排水の処理における異常を検出するためのシステムにおいて実行される方法であり、前記システムは、プロセッサ部を備え、前記方法は、前記プロセッサ部が、時間の経過に伴って、複数回、前記排水内のｐＨ値を特定することと、前記プロセッサ部が、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移に基づいて、前記排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか否かを判定することと、前記プロセッサ部が、前記反応に異常が発生していると判定される場合に、前記反応に異常が発生している旨の警告を提示することとを含む。

【0014】

本発明の１つの局面において、本発明のプログラムは、排水の処理における異常を検出するためのシステムにおいて実行されるプログラムであり、前記システムは、プロセッサ部を備え、前記プログラムは、前記プロセッサ部によって実行されると、時間の経過に伴って、複数回、前記排水内のｐＨ値を特定することと、前記排水内の前記特定された複数のｐＨ値の推移に基づいて、前記排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか否かを判定することと、前記反応に異常が発生していると判定される場合に、前記反応に異常が発生している旨の警告を提示することとを少なくとも実行することを前記プロセッサ部に行わせる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラムを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】連続式排水処理のうち、硝化脱窒反応に係る部分の仕組みの概略図

【図2】排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステム２００の構成の一例を示す図

【図3】コンピュータシステム２１０において実行される処理の一例を示す図

【図4】図３のステップＳ３０２における処理の一例を示す図

【図5】図４のステップＳ４０４における処理の一例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0018】

１．硝化脱窒反応を用いた排水処理の仕組み
一般的に、連結された複数の槽を利用して排水処理を行う連続式排水処理と、単一の槽を利用して排水処理を行う回文式排水処理とが存在する。

【0019】

図１は、連続式排水処理のうち、硝化脱窒反応に係る部分の仕組みの概略図である。

【0020】

排水は、第１の槽１１０および第２の槽１２０を通る間に、硝化脱窒反応によって処理される。第１の槽１１０は、曝気装置１３０と第１の活性汚泥１４０とを備える。第１の槽１１０では、いわゆる硝化反応が進行する。硝化反応は、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応（２ＮＨ_４ ^＋＋Ｏ_２→２ＮＯ_２ ^－＋２Ｈ_２Ｏ＋４Ｈ^＋）と、亜硝酸イオンが硝酸イオンに変化する反応（２ＮＯ_２ ^－＋Ｏ_２→２ＮＯ_３ ^－）とを含む。第１の活性汚泥１４０は、硝化反応を進行させるための硝化細菌を備える。第１の槽１１０において硝化反応を終えて生成された亜硝酸イオンおよび硝酸イオンは、第２の槽１２０に流入される。

【0021】

第２の槽１２０は、第２の活性汚泥１５０を備える。第２の槽１２０では、いわゆる脱窒反応が進行する。脱窒反応は、亜硝酸イオンが窒素に変化する反応（２ＮＯ_２ ^－＋３Ｈ_２→Ｎ_２＋２ＯＨ^－＋２Ｈ_２Ｏ）と、硝酸イオンが窒素に変化する反応（２ＮＯ_３ ^－＋５Ｈ_２→Ｎ_２＋２ＯＨ^－＋４Ｈ_２Ｏ）とを含む。第２の活性汚泥１５０は、脱窒反応を進行させるための脱窒細菌を備える。第２の槽１２０において脱窒反応を終えて生成された処理水は、第２の槽１２０から流出される。

【0022】

なお、図１に示される実施形態では、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応（２ＮＨ_４ ^＋＋Ｏ_２→２ＮＯ_２ ^－＋２Ｈ_２Ｏ＋４Ｈ^＋）と亜硝酸イオンが硝酸イオンに変化する反応（２ＮＯ_２ ^－＋Ｏ_２→２ＮＯ_３ ^－）との両方が同一の槽において発生する例が説明されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応（２ＮＨ_４ ^＋＋Ｏ_２→２ＮＯ_２ ^－＋２Ｈ_２Ｏ＋４Ｈ^＋）および亜硝酸イオンが硝酸イオンに変化する反応（２ＮＯ_２ ^－＋Ｏ_２→２ＮＯ_３ ^－）は、相互に連結された別個の槽において発生させてもよい。

【0023】

２．排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステムの構成
出願人は、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水内の処理における硝化脱窒反応の異常を検出することを可能にするために、硝化脱窒反応のうちの硝化反応に注目した。アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が進行している場合には、排水内のｐＨ値は低減する。従って、出願人は、排水内のｐＨ値が低減していないことを検出することによって、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が正常に進行していないことが分かり、排水内の処理に異常が発生していると判断することができると考えた。

【0024】

出願人は、特に、連続式排水処理においてアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が進行する槽に注目し、その槽内の排水のｐＨ値の推移を監視することによって、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することが十分に可能であると考えた。

【0025】

図２は、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステム２００の構成の一例を示す。

【0026】

図２に示される実施形態では、システム２００は、排水の処理における異常を検出するためのシステムコンピュータシステム２１０と、排水内のｐＨ値を特定するための装置２２０_１～２２０_Ｍとを備える。コンピュータシステム２１０は、インターネット２３０を介して、装置２２０_１～２２０_Ｍのそれぞれと通信することが可能なように構成されている。ここで、Ｍは、１以上の整数である。

【0027】

コンピュータシステム２１０は、排水の処理に関する情報を管理する管理会社のための処理を実行する情報処理システムである。図２に示される実施形態では、コンピュータシステム２１０は、インターフェース部２１１と、１つ以上のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含むプロセッサ部２１２と、メモリ部２１３とを含む。コンピュータシステム２１０のハードウェア構成は、その機能を実現できる限りにおいて特に限定されず、単一のマシンで構成されていてもよく、複数台のマシンを組み合わせて構成されたものであってもよい。

【0028】

インターフェース部２１１は、装置２２０_１～２２０_Ｍのそれぞれとの通信を制御する。

【0029】

メモリ部２１３には、処理を実行するために必要とされるプログラムやそのプログラムを実行するために必要とされるデータ等が格納されている。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ部２１３に格納するかは問わない。例えば、プログラムは、メモリ部２１３にプリインストールされていてもよい。あるいは、プログラムは、インターネット２３０などのネットワークを経由してダウンロードされることによってメモリ部２１３にインストールされるようにしてもよいし、光ディスクやＵＳＢなどの記憶媒体を介してメモリ部２１３にインストールされるようにしてもよい。

【0030】

プロセッサ部２１２は、コンピュータシステム２１０全体の動作を制御する。プロセッサ部２１２は、メモリ部２１３に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、コンピュータシステム２１０は、所望のステップを実行する装置として機能することが可能であり、コンピュータシステム２１０のプロセッサ部２１２は、所望の機能を達成する手段として動作することが可能である。

【0031】

図２に示される実施形態では、コンピュータシステム２１０は、データベース部２４０に接続されている。データベース部２４０には、Ｂスプライン補間のためのｓｐｌｅｖ関数を示す情報、求根アルゴリズムを示す情報、ｋｐｓｓ関数を示す情報などが格納されているが、これらに限定されない。

【0032】

装置２２０_１は、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が発生する槽（例えば、図１に示される第１の槽１１０）に設置されている。装置２２０_１は、排水内のｐＨ値を特定するために、排水内の所定のパラメータを測定することが可能なように構成されている。排水内の所定のパラメータは、排水内のｐＨ値であってもよいし、排水内のアンモニウムイオン濃度であってもよいし、亜硝酸イオン濃度であってもよい。装置２２０_１は、排水内の所定のパラメータを測定することが可能である限りにおいて、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が発生する槽の内側に設置されていてもよいし、ンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が発生する槽の外側に設置されていてもよい。装置２２０_２～２２０_Ｍのそれぞれについても同様である。

【0033】

なお、図２に示される実施形態では、装置２２０_１～２２０_Ｍのそれぞれがインターネット２３０を介してコンピュータシステム２１０と通信可能であると説明したが、本発明はこれに限定されない。インターネット２３０の代わりに任意のタイプのネットワークを用いることも可能である。

【0034】

また、図２に示される実施形態では、データベース部２４０は、コンピュータシステム２１０の外部に設けられているが、本発明はこれに限定されない。データベース部２４０をコンピュータシステム２１０の内部に設けることも可能である。データベース部２４０の構成は、特定のハードウェア構成には限定されない。例えば、データベース部２４０は、単一のハードウェア部品で構成されてもよいし、複数のハードウェア部品で構成されてもよい。例えば、データベース部２４０は、コンピュータシステム２１０の単一の外付けハードディスク装置として構成されてもよいし、ネットワークを介して接続されるクラウド上のストレージとして構成されてもよい。

【0035】

３．コンピュータシステムにおいて実行される処理
図３は、コンピュータシステム２１０において実行される処理の一例を示す。図３に示される各ステップは、例えば、コンピュータシステム２１０のプロセッサ部２１１によって実行される。以下、図３に示される各ステップを説明する。

【0036】

ステップＳ３０１：時間の経過に伴って、複数回、排水内のｐＨ値が特定される。排水内のｐＨ値は、装置２２０_１によって測定された排水内の所定のパラメータに基づいて、特定される。

【0037】

例えば、装置２２０_１がｐＨ値を測定する場合、コンピュータシステム２１０は、装置２２０_１によって測定されたｐＨ値を装置２２０_１から受信することによって、排水内のｐＨ値を特定することが可能である。例えば、装置２２０_１が排水内のアンモニウムイオン濃度を測定する場合、コンピュータシステム２１０は、装置２２０_１によって測定された排水内のアンモニウムイオン濃度を装置２２０_１から受信し、装置２２０_１から受信された排水内のアンモニウムイオン濃度に基づいて、排水内のｐＨ値を算出することによって、排水内のｐＨ値を特定することが可能である。例えば、装置２２０_１が排水内の亜硝酸イオン濃度を測定する場合、コンピュータシステム２１０は、装置２２０_１によって測定された排水内の亜硝酸イオン濃度を装置２２０_１から受信し、装置２２０_１から受信された排水内の亜硝酸イオン濃度に基づいて、排水内のｐＨ値を算出することによって、排水内のｐＨ値を特定することが可能である。

【0038】

排水内のｐＨ値は、例えば、所定の期間毎（例えば、３０分毎、１時間毎、３時間毎、６時間毎、１２時間毎、２４時間毎）に、特定される。排水内のｐＨ値は、コンピュータシステム２１０が、排水内の所定のパラメータを装置２２０_１から所定の期間毎に受信することによって、その受信の度に（すなわち、所定の期間毎に）排水内の所定のパラメータに基づいて、特定されてもよい。あるいは、排水内のｐＨ値は、コンピュータシステム２１０が、排水内の所定のパラメータを装置２２０_１から所定の期間内に複数回受信し、所定の期間内に受信された排水内の複数の所定のパラメータの中から、所定の期間毎の所定のパラメータを抽出することによって、排水内の所定のパラメータに基づいて、特定されてもよい。

【0039】

ステップＳ３０２：排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか否かが判定される。この処理は、ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移に基づいて、実行される。判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、処理はステップＳ３０３に進み、判定結果が「Ｎｏ」の場合には、処理はステップＳ３０４に進む。この処理の一例は、図４を参照して詳細に説明される。

【0040】

例えば、コンピュータシステム２１０（特に、コンピュータシステム２１０のプロセッサ部２１１）が、ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移が所定の推移を示すか否かを判定し、ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移が所定の推移を示すと判定された場合には、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していると判定し、ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移が所定の推移を示さないと判定された場合には、水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していないと判定され得る。

【0041】

所定の推移は、例えば、排水内のｐＨ値が局所的時間において上昇していること、排水内のｐＨ値が広域的時間において上昇していること、排水内のｐＨ値が極小を有するように推移していることなどを含むが、これらに限定されない。

【0042】

ステップＳ３０３：排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生しているか旨の警告が提示される。この警告は、例えば、コンピュータシステム２１０が、コンピュータシステム２１０のディスプレイに警告を表示することによって、コンピュータシステム２１０のユーザに対して、コンピュータシステム２１０のディスプレイを介して提示されてもよいし、コンピュータシステム２１０が、コンピュータシステム２１０のユーザが所有するユーザ装置に警告を送信することによって、コンピュータシステム２１０のユーザに対して提示されてもよい。

【0043】

ステップＳ３０４：少なくとも１回、排水内のｐＨ値が特定される。この処理は、図３のステップＳ３０１と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

【0044】

図４は、図３のステップＳ３０２における処理の一例を示す。図４に示される各ステップは、例えば、コンピュータシステム２１０のプロセッサ部２１１によって実行される。以下、図４に示される各ステップを説明する。

【0045】

ステップＳ４０１：ステップＳ３０１において特定された排水内の複数のｐＨ値から、所定の時間毎のｐＨ値が特定される。この処理は、ステップＳ３０１において特定された排水内の複数のｐＨ値から、所定の時間毎のｐＨ値を抽出および／または選択することによって、達成される。

【0046】

ステップＳ４０２：ステップＳ４０１において特定された所定の時間毎のｐＨ値のそれぞれについて、そのｐＨ値の近傍の他のｐＨ値とそのｐＨ値との相加平均値が算出される。これにより、ステップＳ４０１において特定された所定の時間毎のｐＨ値の各々に対応する所定の時間毎の相加平均値が特定される。なお、本明細書において、そのｐＨ値の「近傍の他のｐＨ値」は、そのｐＨ値から所定の時間範囲内に特定された他のｐＨ値をいう。また、所定の時間範囲は、槽のサイズおよび構造に依存してあらかじめ決定されているものである。便宜上、ステップＳ４０２において特定された所定の時間毎の相加平均値は、「時刻ｔ－Ｎから時刻ｔまで」において特定されたものであるとする。なお、Ｎは、ｔ未満の正の値である。

【0047】

例えば、表１に示されるように、ステップＳ４０１において、１時間毎のｐＨ値が特定されたとする。また、２時間以内を「近傍」とする。この場合、例えば、「２時のｐＨ値」に対応する「２時の相加平均値」は、「０時のｐＨ値」と「１時のｐＨ値」と「２時のｐＨ値」と「３時のｐＨ値」と「４時のｐＨ値」との相加平均値６．９９４＝（７．００＋６．９８＋６．９９＋６．９８＋７．０２）／５である。例えば、「３時のｐＨ値」に対応する「２時の相加平均値」は、「１時のｐＨ値」と「２時のｐＨ値」と「３時のｐＨ値」と「５時のｐＨ値」と「６時のｐＨ値」との相加平均値（６．９８＋６．９９＋６．９８＋７．０２＋７．０４）／５＝７．００２である。このようにして、所定の時間毎のｐＨ値の各々に対応する所定の時間毎の相加平均値が特定される。表１に示されるように、これらの所定の時間毎の相加平均値は、離散値である。

【表1】

【0048】

このように、所定の時間毎のｐＨ値の各々について相加平均値を取ることによって、新たな排水の流入によるｐＨ値の変動への影響を低減させ、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応が発生している第１の活性汚泥１４０内の細菌の数の変動によるｐＨ値の変動への影響を増大させることができる。

【0049】

ステップＳ４０３：ステップＳ４０２において特定された所定の時間毎の相加平均値が離散値から連続値に変換され、これにより、所定の時間毎の相加平均値の連続関数が生成される。ステップＳ４０２において特定された所定の時間毎の相加平均値の離散値から連続値への変換は、所定の時間毎の相加平均値（離散値）の間を補間するためのものである。この変換は、例えば、ステップＳ４０２において特定された所定の時間毎の相加平均値のそれぞれにｓｐｌｅｖ関数を適用してＢスプライン補間することによって、達成され得る。この処理は、ｓｐｌｅｖ関数を示す情報を格納しているデータベース部２４０を参照して実行され得る。

【0050】

ステップＳ４０４：ステップＳ４０３において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在するか否かが判定される。判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、処理はステップＳ４０５に進み、判定結果が「Ｎｏ」の場合には、処理はステップＳ４０６に進む。この処理の一例は、図５を参照して詳細に説明される。

【0051】

ステップＳ４０５：ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移が所定の推移を示す（すなわち、排水内のｐＨ値が極小を有するように推移している）と判定され、ステップＳ３０２の判定結果「Ｎｏ」に従って、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していると判定される。

【0052】

ステップＳ４０６：ステップＳ３０１において特定された排水内のｐＨ値の推移が所定の推移を示さないと判定され、ステップＳ３０２の判定結果「Ｙｅｓ」に従って、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していないと判定される。

【0053】

なお、図４に示される実施形態では、所定の時間毎の相加平均値の連続関数を生成するために、ｓｐｌｅｖ関数を使用する例が説明されたが、本発明は、これに限定されない。所定の時間毎の相加平均値の連続関数を生成するために、他のｐｙｔｈｏｎ関数が使用されてもよい。例えば、所定の時間毎の相加平均値の連続関数を生成するために、ｉｎｔｅｒｐ１ｄ、Ａｋｉｍａ１ＤＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｏｒ、ｓｐｌｐｒｅｐなどが使用されてもよい。

【0054】

図５は、図４のステップＳ４０４における処理の一例を示す。図５に示される各ステップは、例えば、コンピュータシステム２１０のプロセッサ部２１１によって実行される。以下、図５に示される各ステップを説明する。

【0055】

ステップＳ５０１：ステップＳ４０３において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数が微分される。これにより、所定の時間毎の相加平均値の連続関数の導関数が生成される。

【0056】

ステップＳ５０２：ステップＳ５０１において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の導関数に対して、求根アルゴリズムが適用される。この処理は、求根アルゴリズムを格納しているデータベース部２４０を参照して実行される。

【0057】

ステップＳ５０３：ステップＳ５０２においてステップＳ５０１において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の導関数に対して求根アルゴリズムが適用された結果、ステップＳ５０１において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の導関数に解が存在するか否かが判定される。判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、ステップＳ４０３において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在すると判定されるため、処理は図４のステップＳ４０５に進み、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していると判定され、判定結果が「Ｎｏ」の場合には、処理はステップＳ５０４に進む。

【0058】

ステップＳ５０４：図４のステップＳ４０１と同様に、時刻ｔ－Ｎより前の時刻ｓのｐＨ値を特定し、図４のステップＳ４０２と同様に、時刻ｓのｐＨ値の近傍の他のｐＨ値と時刻ｓのｐＨ値との相加平均値を算出する。これにより、時刻ｓの相加平均値が特定される。なお、ｓは、ｓ＜ｔ－Ｎを満たす正の値である。

【0059】

ステップＳ５０５：時刻ｔの相加平均値と時刻ｓの相加平均値との間の差分ΔＸが算出される。すなわち、（時刻ｔの相加平均値）－（時刻ｓの相加平均値）が、ΔＸとして算出される。

【0060】

ステップＳ５０６：ステップＳ５０５において算出されたΔＸが正の値であるか否かが判定される。判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、排水内のｐＨ値が上昇している可能性があるため、処理はステップＳ５０７に進み、判定結果が「Ｎｏ」の場合には、排水内のｐＨ値は上昇していないため、処理は図４のステップＳ４０６に進み、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していないと判定される。

【0061】

ステップＳ５０７：時刻ｓから時刻ｔ－Ｎまでの所定の時間毎のｐＨ値に対応する相加平均値の算出と、時刻ｔの相加平均値と時刻ｓから時刻ｔ－Ｎまでの所定の時間毎のｐＨ値に対応する相加平均値との間の差分の算出とが行われる。これにより、時刻ｔ－Ｎから時刻ｔまでより広範囲である時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移の傾向を図ることが可能である。この処理は、例えば、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値に対して、ｋｐｓｓ関数を利用して、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移が定常過程である（すなわち、上昇傾向はない）という帰無仮説を立ててＫＰＳＳ検定が実行されることによって、達成される。この処理は、ｋｐｓｓ関数を格納しているデータベース部２４０を参照して実行され得る。

【0062】

ステップＳ５０８：時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移が上昇傾向であるか否かが判定される。判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、排水内のｐＨ値が広域的時間において上昇していると判定されるため、処理は図４のステップＳ４０５に進み、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していると判定され、判定結果が「Ｎｏ」の場合には、処理は図４のステップＳ４０６に進み、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していないと判定される。例えば、ＫＰＳＳ検定を実行した結果として、特定の有意水準で帰無仮説が棄却された場合、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移が上昇傾向であると判定される。

【0063】

なお、図５に示される実施形態では、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移の傾向を図るために、ｓｐｌｅｖ関数を使用する例が説明されたが、本発明は、これに限定されない。時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移の傾向を図るために、他の検定が使用されてもよい。例えば、時刻ｓから時刻ｔまでの相加平均値の推移の傾向を図るために、ａｄｆｕｌｌｅｒ関数を用いて計算されるＡＤＦ検定などが使用されてもよい。

【0064】

なお、図５に示される実施形態では、ステップＳ５０３の判定結果が「Ｎｏ」の場合には処理はステップＳ５０４に進む例が説明されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳ５０３の判定結果が「Ｎｏ」の場合には、降下続けている排水内のｐＨ値が上昇に転じていない可能性が高いため、コンピュータシステム２１０は、ステップＳ４０３において生成された所定の時間毎の相加平均値の連続関数の極小が存在しないと判定し、従って、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していないと判定し、ステップＳ５０４～Ｓ５０８は省略されてもよい。

【0065】

なお、図５に示される実施形態では、ステップＳ５０６の判定結果が「Ｎｏ」の場合には処理はステップＳ５０７に進む例が説明されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳ５０６の判定結果が「Ｙｅｓ」の場合には、コンピュータシステム２１０は、排水内のｐＨ値が局所的時間において（すなわち、時刻ｓから時刻ｔまでにおいて）上昇していると判定し、従って、排水内のアンモニウムイオンが亜硝酸イオンに変化する反応に異常が発生していると判定し、ステップＳ５０８は省略されてもよい。

【0066】

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、排水内のｐＨ値のみに基づいて排水の処理における異常を検出することを可能にするシステムおよびそのシステムにおいて実行される方法およびプログラム等を提供するものとして有用である。

【符号の説明】

【0068】

２００ システム
２１０ コンピュータシステム
２２０_１～２２０_Ｍ 装置
２４０ データベース部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】