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特開2024-47774送気量制御装置、水処理システム、送気量制御方法、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】P2024047774
(43)【公開日】2024-04-08
(54)【発明の名称】送気量制御装置、水処理システム、送気量制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
C02F 3/12 20230101AFI20240401BHJP
C02F 3/34 20230101ALI20240401BHJP
【ＦＩ】
C02F3/12 J
C02F3/34 101C
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022153449
(22)【出願日】2022-09-27
(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
(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
(71)【出願人】
【識別番号】500433959
【氏名又は名称】月島ジェイテクノメンテサービス株式会社
(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
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 真也
(72)【発明者】
【氏名】矢澤 伸弘
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 央貴
(72)【発明者】
【氏名】深澤 淳基
(72)【発明者】
【氏名】木村 葵
(72)【発明者】
【氏名】橋本 悠司
(72)【発明者】
【氏名】篠野 充
【テーマコード（参考）】
4D028
4D040
【Ｆターム（参考）】
4D028BC24
4D028BD06
4D028CA09
4D028CC04
4D028CD00
4D028CE03
4D040BB05
4D040BB57
4D040BB65
4D040BB91
(57)【要約】
【課題】生物反応槽への空気の送気量を最適に制御するためのコストを削減することが可能な送気量制御装置、水処理システム、送気量制御方法、及びプログラムを提供する。
【解決手段】アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、を備える送気量制御装置。
【選択図】図２
【解決手段】アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、を備える送気量制御装置。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、
を備える送気量制御装置。
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、
を備える送気量制御装置。
【請求項2】
第１のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が前記第２のアンモニア態窒素濃度であり、前記第１のタイミングよりも後で前記アンモニア計によって前記第１のアンモニア態窒素濃度が計測された第２のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が第３のアンモニア態窒素濃度であるとして、前記第２のアンモニア態窒素濃度に対する前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する濃度予測部、
をさらに備え、
前記送気量算出部は、予測された前記第３のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記空気の目標送気量を算出する、
請求項１に記載の送気量制御装置。
をさらに備え、
前記送気量算出部は、予測された前記第３のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記空気の目標送気量を算出する、
請求項１に記載の送気量制御装置。
【請求項3】
前記濃度予測部は、前記第２のアンモニア態窒素濃度と、前記生物反応槽へ流入する際の下水のアンモニア態窒素濃度が変化する要因を示す要因情報と、前記下水を処理するプロセスで計測されるプロセス計測情報と、前記第３のアンモニア態窒素濃度との関係を機械学習した予測モデルを用いて、前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する、
請求項２に記載の送気量制御装置。
請求項２に記載の送気量制御装置。
【請求項4】
前記空気の送気量の制御後に前記アンモニア計によって計測される前記第１のアンモニア態窒素濃度が前記好気槽における目標アンモニア態窒素濃度となるよう、算出された前記空気の目標送気量を補正するフィードバック制御部、
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送気量制御装置。
をさらに備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送気量制御装置。
【請求項5】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の送気量制御装置を備える水処理システム。
【請求項6】
濃度逆算部が、アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算過程と、
送気量算出部が、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出過程と、
送気量制御部が、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御過程と、
を含む送気量制御方法。
送気量算出部が、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出過程と、
送気量制御部が、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御過程と、
を含む送気量制御方法。
【請求項7】
コンピュータを、
アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算手段と、
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出手段と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御手段と、
として機能させるためのプログラム。
アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算手段と、
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出手段と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御手段と、
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、送気量制御装置、水処理システム、送気量制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、下水処理場では、活性汚泥法を用いた水処理システムによって生活排水などの下水の処理が行われている。当該水処理システムでは、例えば生物反応槽において水中の汚濁物質が微生物によって分解され、きれいな処理水を得ることができる。微生物の活動には酸素が必要であり、生物反応槽には外部から空気が送気される。生物反応槽にて酸素が不足すると処理水の水質が悪化してしまう。このため、酸素が不足しないように生物反応槽へ空気を送気する必要があるが、空気の送気量に応じたコストがかかるため、空気が過剰に送気されることを抑制する必要があった。
【0003】
そこで、生物反応槽への空気の送気量を制御するための技術が各種提案されている。例えば、下記特許文献１には、生物反応槽へ流入する原水のアンモニア態窒素濃度を原水槽に設けられたアンモニア計で計測し、好気槽のアンモニア態窒素濃度を好気槽に設けられたアンモニア計で計測し、各アンモニア態窒素濃度に基づき生物反応槽への空気の送気量を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５６０８０２７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、上記特許文献１の技術では、生物反応槽への空気の送気量を制御するためにフィードフォワードとフィードバックを組合せた制御を行う場合、少なくとも２つのアンモニア計を用いる必要がある。アンモニア計の維持に相応のコストが必要であるため、生物反応槽への空気の送気にかかるコストを削減するためには、アンモニア計の数も減らすことが望まれる。
【0006】
上述の課題を鑑み、本発明の目的は、生物反応槽への空気の送気量を最適に制御するためのコストを削減することが可能な送気量制御装置、水処理システム、送気量制御方法、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送気量制御装置は、アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、を備える。
【0008】
本発明の一態様に係る水処理システムは、送気量制御装置を備える。
【0009】
本発明の一態様に係る送気量制御方法は、濃度逆算部が、アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算過程と、送気量算出部が、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出過程と、送気量制御部が、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御過程と、を含む。
【0010】
本発明の一態様に係るプログラムは、コンピュータを、アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算手段と、逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出手段と、算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御手段と、として機能させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、生物反応槽への空気の送気量を最適に制御するためのコストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係る送気量制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図3】本実施形態に係るアンモニア態窒素と生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）との関係の一例を示す図である。
【図4】本実施形態に係るアンモニア態窒素と浮遊物質量（ＳＳ）との関係の一例を示す図である。
【図5】本実施形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
＜１．水処理システムの概略構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態に係る水処理システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
図１に示す水処理システム１は、下水処理場において活性汚泥法によって下水処理を行うためのシステムである。下水処理場には、例えば家庭や工場などで排出された下水（原水）が下水管を通って運ばれてくる。下水処理場へ運ばれた下水は、まず、沈砂池（不図示）へ運ばれる。沈砂池では、下水から大きなごみや土砂が除去される。次に、下水は、水処理システム１へ運ばれる。水処理システム１では、下水から小さなごみや砂の除去、汚濁物質の分解などが行われる。次に、下水（上澄み水）は、消毒設備（不図示）へ運ばれる。消毒設備では、下水の消毒が行われる。消毒された下水は、河川などに放流される。
まず、図１を参照して、本実施形態に係る水処理システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る水処理システムの概略構成を示す図である。
図１に示す水処理システム１は、下水処理場において活性汚泥法によって下水処理を行うためのシステムである。下水処理場には、例えば家庭や工場などで排出された下水（原水）が下水管を通って運ばれてくる。下水処理場へ運ばれた下水は、まず、沈砂池（不図示）へ運ばれる。沈砂池では、下水から大きなごみや土砂が除去される。次に、下水は、水処理システム１へ運ばれる。水処理システム１では、下水から小さなごみや砂の除去、汚濁物質の分解などが行われる。次に、下水（上澄み水）は、消毒設備（不図示）へ運ばれる。消毒設備では、下水の消毒が行われる。消毒された下水は、河川などに放流される。
【0015】
図１に示すように、本実施形態に係る水処理システム１は、最初沈殿池１０と、生物反応槽２０と、散気装置２４と、ブロワ２５と、調整弁２６と、流量計２７と、アンモニア計２８と、ポンプ２９と、最終沈殿池３０と、ポンプ３２と、送気量制御装置１００とを有する。
【0016】
最初沈殿池１０は、沈砂池から流入した下水に含まれる小さなごみや砂などを沈殿させることで除去する設備である。最初沈殿池１０は、沈殿した小さなごみや砂などからなる初沈汚泥１１を除去した下水を排水する。最初沈殿池１０から排水された下水は、生物反応槽２０へ運ばれる。なお、最初沈殿池１０にて除去された初沈汚泥１１は、汚泥処理施設へ運ばれて処理される。また、汚泥処理設備で発生した排水（例えば、汚泥濃縮装置から排出される分離液など）は返流水として沈砂池へ送られ、下水と併せて水処理システム１で処理されてもよい。
【0017】
生物反応槽２０は、初沈汚泥１１が除去された下水に含まれる汚濁物質を活性汚泥法によって除去する設備である。
図１に示すように、生物反応槽２０は、嫌気槽２１と、無酸素槽２２と、好気槽２３とを有する。
図１に示すように、生物反応槽２０は、嫌気槽２１と、無酸素槽２２と、好気槽２３とを有する。
【0018】
嫌気槽２１には、最初沈殿池１０から排水された下水と、後述する最終沈殿池３０から排出された活性汚泥を主とする返送汚泥が運ばれる。嫌気槽２１は、外部から空気が送気されないため、下水には酸素が溶け込んでいない状態である。このため、返送汚泥に含まれる微生物の活動により、微生物からリンが放出される。
【0019】
無酸素槽２２には、嫌気槽２１にて処理された下水と、好気槽２３からポンプ２９により送水される循環水が運ばれる。無酸素槽２２は、嫌気槽２１と同様に、外部から空気が送気されないため、下水には酸素が溶け込んでいない状態である。無酸素槽２２では、微生物（脱窒菌）が無酸素の状態から呼吸のための酸素を得るために、下水中の亜硝酸イオン（ＮＯ２
－）や硝酸イオン（ＮＯ３
－）を分解する。窒素は、分解されて窒素ガスとなり、大気中に放出される。
【0020】
好気槽２３には、無酸素槽２２にて処理された下水が運ばれる。また、好気槽２３には、散気装置２４が設けられている。
散気装置２４は、ブロワ２５（送風機の一例）から送気される空気を、好気槽２３の下水中に気泡にして放出する装置である。
散気装置２４とブロワ２５との間の任意の位置には、ブロワ２５から散気装置２４へ送気される空気の送気量を調整するための調整弁２６が設けられている。調整弁２６の動作は、後述する送気量制御装置１００によって制御される。
また、散気装置２４と調整弁２６との間の任意の位置には、調整弁２６によって調整され散気装置２４へ送気される空気の送気量を計測するための流量計２７が設けられている。以下、流量計２７によって計測される送気量は、「計測送気量」とも称される。流量計２７が計測した計測送気量は、送気量制御装置１００へ送信される。
また、好気槽２３には、好気槽２３で処理されている下水のアンモニア態窒素濃度（第１のアンモニア態窒素濃度）を計測するためのアンモニア計２８が設けられている。以下、アンモニア計２８によって計測されるアンモニア態窒素濃度（第１のアンモニア態窒素濃度）は、「計測アンモニア態窒素濃度」とも称される。アンモニア計２８が計測した計測アンモニア態窒素濃度は、送気量制御装置１００へ送信される。
なお、アンモニア計２８は、好気槽２３で処理されている下水のアンモニア態窒素濃度を計測可能であれば、好気槽２３の任意の位置に設けられていてもよいし、好気槽２３に直接設けられていなくてもよい。
散気装置２４は、ブロワ２５（送風機の一例）から送気される空気を、好気槽２３の下水中に気泡にして放出する装置である。
散気装置２４とブロワ２５との間の任意の位置には、ブロワ２５から散気装置２４へ送気される空気の送気量を調整するための調整弁２６が設けられている。調整弁２６の動作は、後述する送気量制御装置１００によって制御される。
また、散気装置２４と調整弁２６との間の任意の位置には、調整弁２６によって調整され散気装置２４へ送気される空気の送気量を計測するための流量計２７が設けられている。以下、流量計２７によって計測される送気量は、「計測送気量」とも称される。流量計２７が計測した計測送気量は、送気量制御装置１００へ送信される。
また、好気槽２３には、好気槽２３で処理されている下水のアンモニア態窒素濃度（第１のアンモニア態窒素濃度）を計測するためのアンモニア計２８が設けられている。以下、アンモニア計２８によって計測されるアンモニア態窒素濃度（第１のアンモニア態窒素濃度）は、「計測アンモニア態窒素濃度」とも称される。アンモニア計２８が計測した計測アンモニア態窒素濃度は、送気量制御装置１００へ送信される。
なお、アンモニア計２８は、好気槽２３で処理されている下水のアンモニア態窒素濃度を計測可能であれば、好気槽２３の任意の位置に設けられていてもよいし、好気槽２３に直接設けられていなくてもよい。
【0021】
上述のようにして、生物反応槽２０は、嫌気槽２１、無酸素槽２２、及び好気槽２３を通して汚濁物質を除去した下水を排水する。生物反応槽２０から排水された下水は、最終沈殿池３０へ運ばれる。また、生物反応槽２０から排水された下水の一部は、循環水としてポンプ２９によって無酸素槽２２へ運ばれる。
【0022】
最終沈殿池３０は、生物反応槽２０から流入した下水に含まれる活性汚泥を沈殿させることで除去する設備である。最終沈殿池３０は、沈殿した活性汚泥すなわち終沈汚泥３１を除去した上澄み水を排水する。最終沈殿池３０から排水された上澄み水は、上述した消毒設備へ運ばれて処理される。なお、最終沈殿池３０にて除去された終沈汚泥３１の一部は、ポンプ３２によって嫌気槽２１へ運ばれる。残りの終沈汚泥３１は、余剰汚泥として汚泥処理施設へ運ばれて処理される。
【0023】
送気量制御装置１００は、好気槽へ送気される空気の送気量を制御するための装置である。送気量制御装置１００は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）やサーバ装置などによって実現される。
送気量制御装置１００は、アンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度に基づき、好気槽２３への送気量を制御する。
また、送気量制御装置１００は、アンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度に基づき、フィードバック制御を行う。
なお、送気量制御装置１００による各制御の詳細については後述する。
送気量制御装置１００は、アンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度に基づき、好気槽２３への送気量を制御する。
また、送気量制御装置１００は、アンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度に基づき、フィードバック制御を行う。
なお、送気量制御装置１００による各制御の詳細については後述する。
【0024】
＜２．送気量制御装置の機能構成＞
以上、本実施形態に係る水処理システム１の概略構成について説明した。続いて、図２から図４を参照して、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、送気量制御装置１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０とを備える。
以上、本実施形態に係る水処理システム１の概略構成について説明した。続いて、図２から図４を参照して、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。
図２に示すように、送気量制御装置１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０とを備える。
【0025】
（１）通信部１１０
通信部１１０は、外部装置と通信を行う機能を有する。外部装置は、送気量制御装置１００の外部に設けられた装置である。外部装置には、例えば、流量計２７やアンモニア計２８などのセンサ装置、調整弁２６などの制御対象となる機器などが含まれる。
通信部１１０は、外部装置から受信する情報を制御部１３０へ出力する。例えば、通信部１１０は、流量計２７から受信する計測送気量やアンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度を制御部１３０へ出力する。
また、通信部１１０は、制御部１３０から入力される信号を外部装置へ送信する。例えば、通信部１１０は、制御部１３０から入力される調整弁２６の制御信号を調整弁２６へ送信する。
通信部１１０は、外部装置と通信を行う機能を有する。外部装置は、送気量制御装置１００の外部に設けられた装置である。外部装置には、例えば、流量計２７やアンモニア計２８などのセンサ装置、調整弁２６などの制御対象となる機器などが含まれる。
通信部１１０は、外部装置から受信する情報を制御部１３０へ出力する。例えば、通信部１１０は、流量計２７から受信する計測送気量やアンモニア計２８から受信する計測アンモニア態窒素濃度を制御部１３０へ出力する。
また、通信部１１０は、制御部１３０から入力される信号を外部装置へ送信する。例えば、通信部１１０は、制御部１３０から入力される調整弁２６の制御信号を調整弁２６へ送信する。
【0026】
（２）記憶部１２０
記憶部１２０は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部１２０は、送気量制御装置１００がハードウェアとして備える記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、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。
図２に示すように、記憶部１２０は、予測モデル１２１を記憶する。
なお、予測モデル１２１の詳細については後述する。
記憶部１２０は、各種情報を記憶する機能を有する。記憶部１２０は、送気量制御装置１００がハードウェアとして備える記憶媒体、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、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。
図２に示すように、記憶部１２０は、予測モデル１２１を記憶する。
なお、予測モデル１２１の詳細については後述する。
【0027】
（３）制御部１３０
制御部１３０は、送気量制御装置１００の動作全般を制御する機能を有する。制御部１３０は、例えば、送気量制御装置１００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１３０は、逆算情報取得部１３１と、濃度逆算部１３２と、予測情報取得部１３３と、濃度予測部１３４と、算出情報取得部１３５と、送気量算出部１３６と、アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７と、アンモニア制御フィードバック制御部１３８と、送気量制御部１３９とを備える。
制御部１３０は、送気量制御装置１００の動作全般を制御する機能を有する。制御部１３０は、例えば、送気量制御装置１００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１３０は、逆算情報取得部１３１と、濃度逆算部１３２と、予測情報取得部１３３と、濃度予測部１３４と、算出情報取得部１３５と、送気量算出部１３６と、アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７と、アンモニア制御フィードバック制御部１３８と、送気量制御部１３９とを備える。
【0028】
（３－１）逆算情報取得部１３１
逆算情報取得部１３１は、逆算情報を取得する機能を有する。逆算情報は、濃度逆算部１３２によるアンモニア態窒素濃度の逆算に必要な情報である。例えば、逆算情報は、計測アンモニア態窒素濃度、生物反応槽２０の設計に関する情報、好気槽２３における水質の推算式を示す情報、下水を処理するプロセスで計測される情報などである。
逆算情報取得部１３１は、逆算情報を取得する機能を有する。逆算情報は、濃度逆算部１３２によるアンモニア態窒素濃度の逆算に必要な情報である。例えば、逆算情報は、計測アンモニア態窒素濃度、生物反応槽２０の設計に関する情報、好気槽２３における水質の推算式を示す情報、下水を処理するプロセスで計測される情報などである。
【0029】
計測アンモニア態窒素濃度は、アンモニア計２８によって計測されたアンモニア態窒素濃度である。
逆算情報取得部１３１は、通信部１１０を介して、アンモニア計２８から計測アンモニア態窒素濃度を取得する。
逆算情報取得部１３１は、通信部１１０を介して、アンモニア計２８から計測アンモニア態窒素濃度を取得する。
【0030】
生物反応槽２０の設計に関する情報（以下、「設計情報」とも称される）は、例えば、生物反応槽２０の容量、散気装置２４の効率、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ：Biochemical Oxygen Demand）として計測される汚濁物質の酸化に必要なＢＯＤの単位あたりの酸素量、脱窒により消費される汚泥の単位あたりの酸素量、溶解性ＢＯＤの汚泥転換率、浮遊物質量（ＳＳ：Suspended Solid）の汚泥転換率、汚泥の自己分解係数、余剰汚泥の窒素含有率などである。
なお、設計情報は、ユーザによって予め設定される情報であり、例えば記憶部１２０に記憶されている。逆算情報取得部１３１は、記憶部１２０から設計情報を取得する。
なお、設計情報は、ユーザによって予め設定される情報であり、例えば記憶部１２０に記憶されている。逆算情報取得部１３１は、記憶部１２０から設計情報を取得する。
【0031】
好気槽２３における水質の推算式を示す情報（以下、「推算式情報」とも称される）は、例えば、ＢＯＤとアンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）との相関式、ＳＳとアンモニア態窒素との相関式、ＢＯＤと溶解性ＢＯＤ（Ｓ－ＢＯＤ：Soluble-Biochemical Oxygen Demand）の相関式などである。
ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤなどは、連続計測することが難しく、その取得にコストがかかる場合がある。そこで、本実施形態では、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤの各々と、計測アンモニア態窒素濃度との相関関係を予め取得し、この相関関係からＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤを算出するための相関式を予め用意した。これにより、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤの取得にかかるコストを削減し、逆算アンモニア態窒素濃度の算出精度を向上することを可能とした。
なお、推算式情報は、ユーザによって予め用意される情報であり、例えば記憶部１２０に記憶されている。逆算情報取得部１３１は、記憶部１２０から推算式情報を取得する。
ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤなどは、連続計測することが難しく、その取得にコストがかかる場合がある。そこで、本実施形態では、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤの各々と、計測アンモニア態窒素濃度との相関関係を予め取得し、この相関関係からＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤを算出するための相関式を予め用意した。これにより、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｓ－ＢＯＤの取得にかかるコストを削減し、逆算アンモニア態窒素濃度の算出精度を向上することを可能とした。
なお、推算式情報は、ユーザによって予め用意される情報であり、例えば記憶部１２０に記憶されている。逆算情報取得部１３１は、記憶部１２０から推算式情報を取得する。
【0032】
下水を処理するプロセスで計測される情報（以下、「プロセス計測情報」とも称される
）は、例えば、送気量、下水流入量、酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxidation Reduction Potential）、活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ：Mixed Liquor Suspended Solids）、溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）、水素イオン指数（ｐＨ）、水温、循環水量、返送汚泥量などである。
送気量は、好気槽２３への空気の送気量であり、流量計２７によって計測される。
下水流入量は、最初沈殿池１０から生物反応槽２０へ流入する下水の流入量であり、当該流入量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
酸化還元電位は、嫌気槽２１における下水の酸化還元電位であり、当該酸化還元電位を計測可能な任意の位置に設けられＯＲＰ計（不図示）によって計測される。
活性汚泥浮遊物質は、好気槽２３における下水の活性汚泥浮遊物質であり、当該活性汚泥浮遊物質を計測可能な任意の位置に設けられたＭＬＳＳ計（不図示）によって計測される。
溶存酸素は、好気槽２３における下水の溶存酸素であり、当該溶存酸素を計測可能な任意の位置に設けられたＤＯ計（不図示）によって計測される。
水素イオン指数は、好気槽２３における下水の水素イオン指数であり、当該水素イオン指数を計測可能な任意の位置に設けられたｐＨ計（不図示）によって計測される。
水温は、好気槽２３における下水の水温であり、当該水温を計測可能な任意の位置に設けられた水温計（不図示）によって計測される。
循環水量は、生物反応槽２０から排水された下水のうちポンプ２９によって無酸素槽２２へ運ばれる循環水の量であり、当該循環水の量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
返送汚泥量は、最終沈殿池３０にて除去された終沈汚泥３１のうちポンプ３２によって嫌気槽２１へ運ばれる返送汚泥の量であり、当該返送汚泥の量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
逆算情報取得部１３１は、通信部１１０を介して、上述した各種の計測装置からプロセス計測情報を取得する。
）は、例えば、送気量、下水流入量、酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxidation Reduction Potential）、活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ：Mixed Liquor Suspended Solids）、溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）、水素イオン指数（ｐＨ）、水温、循環水量、返送汚泥量などである。
送気量は、好気槽２３への空気の送気量であり、流量計２７によって計測される。
下水流入量は、最初沈殿池１０から生物反応槽２０へ流入する下水の流入量であり、当該流入量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
酸化還元電位は、嫌気槽２１における下水の酸化還元電位であり、当該酸化還元電位を計測可能な任意の位置に設けられＯＲＰ計（不図示）によって計測される。
活性汚泥浮遊物質は、好気槽２３における下水の活性汚泥浮遊物質であり、当該活性汚泥浮遊物質を計測可能な任意の位置に設けられたＭＬＳＳ計（不図示）によって計測される。
溶存酸素は、好気槽２３における下水の溶存酸素であり、当該溶存酸素を計測可能な任意の位置に設けられたＤＯ計（不図示）によって計測される。
水素イオン指数は、好気槽２３における下水の水素イオン指数であり、当該水素イオン指数を計測可能な任意の位置に設けられたｐＨ計（不図示）によって計測される。
水温は、好気槽２３における下水の水温であり、当該水温を計測可能な任意の位置に設けられた水温計（不図示）によって計測される。
循環水量は、生物反応槽２０から排水された下水のうちポンプ２９によって無酸素槽２２へ運ばれる循環水の量であり、当該循環水の量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
返送汚泥量は、最終沈殿池３０にて除去された終沈汚泥３１のうちポンプ３２によって嫌気槽２１へ運ばれる返送汚泥の量であり、当該返送汚泥の量を計測可能な任意の位置に設けられた流量計（不図示）によって計測される。
逆算情報取得部１３１は、通信部１１０を介して、上述した各種の計測装置からプロセス計測情報を取得する。
【0033】
ここで、図３を参照して、本実施形態に係るアンモニア態窒素と生物化学的酸素要求量との関係について説明する。図３は、本実施形態に係るアンモニア態窒素と生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）との関係の一例を示す図である。
【0034】
図３には、横軸を入口側アンモニア態窒素、縦軸を生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）として、実測値に基づき入口側アンモニア態窒素と生物化学的酸素要求量との関係がプロットされている。このプロットに基づく近似直線ＡＳＬ１から、ＢＯＤとアンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）との相関式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めることができる。
【0035】
【0036】
図４には、横軸を入口側アンモニア態窒素、縦軸を浮遊物質量（ＳＳ）として、実測値に基づき入口側アンモニア態窒素と浮遊物質量との関係がプロットされている。このプロットに基づく近似直線ＡＳＬ２から、ＳＳと入口側アンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）との相関式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を求めることができる。
【0037】
なお、Ｓ－ＢＯＤについては、下水において一般的に使用される以下の式（１）によって算出することができる。
Ｓ－ＢＯＤ，ｉｎ＝ＢＯＤ，ｉｎ×２／３ …（１）
Ｓ－ＢＯＤ，ｉｎ＝ＢＯＤ，ｉｎ×２／３ …（１）
【0038】
（３－２）濃度逆算部１３２
濃度逆算部１３２は、アンモニア態窒素濃度を逆算する機能を有する。例えば、濃度逆算部１３２は、好気槽２３で処理されている下水の計測アンモニア態窒素濃度に基づき、当該下水が生物反応槽２０で処理される前であって当該下水が生物反応槽２０へ流入する際のアンモニア態窒素濃度を逆算する。以下、濃度逆算部１３２によって逆算されるアンモニア態窒素濃度（第２のアンモニア態窒素濃度）は、「逆算アンモニア態窒素濃度」とも称される。
濃度逆算部１３２は、アンモニア態窒素濃度を逆算する機能を有する。例えば、濃度逆算部１３２は、好気槽２３で処理されている下水の計測アンモニア態窒素濃度に基づき、当該下水が生物反応槽２０で処理される前であって当該下水が生物反応槽２０へ流入する際のアンモニア態窒素濃度を逆算する。以下、濃度逆算部１３２によって逆算されるアンモニア態窒素濃度（第２のアンモニア態窒素濃度）は、「逆算アンモニア態窒素濃度」とも称される。
【0039】
具体的に、濃度逆算部１３２は、逆算情報取得部１３１によって取得される、計測アンモニア態窒素濃度を含む逆算情報に基づき、逆算アンモニア態窒素濃度を算出する。
まず、濃度逆算部１３２は、実際にブロワ２５から好気槽２３へ送気された空気の送気量に基づき、好気槽２３へ供給された酸素濃度（ＳＯＲ）を以下の式（２）によって算出する。
ＳＯＲ＝ｆ（Ｇｓ，Ｅａ，ρ，Ｏｗ）
＝Ｇｓ×Ｅａ／１００×ρ×Ｏｗ×２４×｛２７３／（２７３＋２０）｝…（２）
上記式（２）において、Ｇｓは実際の送気量、Ｅａは散気装置の酸素移動効率、ρは空気の密度、Ｏｗは空気中の酸素重量比である。なお、上記式（２）は、２０℃、１気圧でのＳＯＲを算出する場合の式である。
まず、濃度逆算部１３２は、実際にブロワ２５から好気槽２３へ送気された空気の送気量に基づき、好気槽２３へ供給された酸素濃度（ＳＯＲ）を以下の式（２）によって算出する。
ＳＯＲ＝ｆ（Ｇｓ，Ｅａ，ρ，Ｏｗ）
＝Ｇｓ×Ｅａ／１００×ρ×Ｏｗ×２４×｛２７３／（２７３＋２０）｝…（２）
上記式（２）において、Ｇｓは実際の送気量、Ｅａは散気装置の酸素移動効率、ρは空気の密度、Ｏｗは空気中の酸素重量比である。なお、上記式（２）は、２０℃、１気圧でのＳＯＲを算出する場合の式である。
【0040】
次いで、濃度逆算部１３２は、算出したＳＯＲに基づき、実際の運転時に必要な酸素量（ＡＯＲ）を以下の式（３）によって算出する。
ＡＯＲ＝ｆ（ＳＯＲ，Ｃｓｗ，Ｃｓ，Ｃｏａ，ｒ，Ｈ，Ｔ，α，β，Ｐ）
＝ＳＯＲ×［｛１．０２４＾（Ｔ－２０）×α（β×Ｃｓ×ｒ－Ｃｏａ）｝／（Ｃｓｗ×ｒ）］×（Ｐ／１０１．３） …（３）
上記式（３）において、Ｃｓｗは２０℃における清水の飽和酸素濃度，ＣｓはＴ℃における清水の飽和酸素濃度，Ｃｏａは活性汚泥混合液の平均ＤＯ濃度，ｒは散気水深によるＣｓの補正係数，Ｈは散気水深，Ｔは活性汚泥混合液の水温，αは総括酸素移動容量係数の清水に対する差異の補正係数，βは飽和溶存酸素濃度の清水に対する差異の補正係数，Ｐは大気圧である。なお、ｒは、以下の式（４）によって算出される。
ｒ＝１／２×［｛（１０．２４＋Ｈ）／１０．２４｝＋１］ …（４）
ＡＯＲ＝ｆ（ＳＯＲ，Ｃｓｗ，Ｃｓ，Ｃｏａ，ｒ，Ｈ，Ｔ，α，β，Ｐ）
＝ＳＯＲ×［｛１．０２４＾（Ｔ－２０）×α（β×Ｃｓ×ｒ－Ｃｏａ）｝／（Ｃｓｗ×ｒ）］×（Ｐ／１０１．３） …（３）
上記式（３）において、Ｃｓｗは２０℃における清水の飽和酸素濃度，ＣｓはＴ℃における清水の飽和酸素濃度，Ｃｏａは活性汚泥混合液の平均ＤＯ濃度，ｒは散気水深によるＣｓの補正係数，Ｈは散気水深，Ｔは活性汚泥混合液の水温，αは総括酸素移動容量係数の清水に対する差異の補正係数，βは飽和溶存酸素濃度の清水に対する差異の補正係数，Ｐは大気圧である。なお、ｒは、以下の式（４）によって算出される。
ｒ＝１／２×［｛（１０．２４＋Ｈ）／１０．２４｝＋１］ …（４）
【0041】
次いで、濃度逆算部１３２は、算出したＡＯＲに基づき、アンモニア態窒素濃度を以下の式（５）によって逆算する。
ＡＯＲ＝ＤＢ＋ＤＮ＋ＤＥ＋ＤＯ …（５）
上記式（５）において、ＤＢはＢＯＤの酸化に必要な酸素量、ＤＮは硝化反応に必要な酸素量、ＤＥは内生呼吸に必要な酸素量、ＤＯは反応タンク流出水により系外に出る酸素量である。
ＡＯＲ＝ＤＢ＋ＤＮ＋ＤＥ＋ＤＯ …（５）
上記式（５）において、ＤＢはＢＯＤの酸化に必要な酸素量、ＤＮは硝化反応に必要な酸素量、ＤＥは内生呼吸に必要な酸素量、ＤＯは反応タンク流出水により系外に出る酸素量である。
【0042】
ＤＥは、以下の式（６）によって算出される。
ＤＥ＝ｆ（Ｂ，Ｖａ，Ｘａ’）
＝Ｂ×Ｖａ×Ｘａ’／１０００ …（６）
上記式（６）において、Ｂは活性汚泥内の微生物量（ＭＬＶＳＳ：Mixed liquor volatile suspended solid）の単位当たりの内生呼吸による酸素消費量、Ｖａは好気槽容量、Ｘａ’はＭＬＶＳＳである。
ＤＥ＝ｆ（Ｂ，Ｖａ，Ｘａ’）
＝Ｂ×Ｖａ×Ｘａ’／１０００ …（６）
上記式（６）において、Ｂは活性汚泥内の微生物量（ＭＬＶＳＳ：Mixed liquor volatile suspended solid）の単位当たりの内生呼吸による酸素消費量、Ｖａは好気槽容量、Ｘａ’はＭＬＶＳＳである。
【0043】
ＤＯは、以下の式（７）によって算出示される。
ＤＯ＝ｆ（ＣＯＡ，Ｑｉｎ，Ｑｒ，Ｑｃ）
＝ＣＯＡ×（Ｑｉｎ＋Ｑｒ＋Ｑｃ）／１０００ …（７）
上記式（７）において、ＣＯＡは好気槽末端の溶存酸素量、Ｑｉｎは流入水量、Ｑｒは返送汚泥量、Ｑｃは循環水量である。
ＤＯ＝ｆ（ＣＯＡ，Ｑｉｎ，Ｑｒ，Ｑｃ）
＝ＣＯＡ×（Ｑｉｎ＋Ｑｒ＋Ｑｃ）／１０００ …（７）
上記式（７）において、ＣＯＡは好気槽末端の溶存酸素量、Ｑｉｎは流入水量、Ｑｒは返送汚泥量、Ｑｃは循環水量である。
【0044】
ＤＢは、以下の式（８）式によって算出される。
ＤＢ＝ｆ（ＣＢＯＤｉｎ，ＣＢＯＤｅｆｆ，Ｑｉｎ，ＬＮＯＸｄｎ，ＬＮＯＸａ，Ｋ，Ａ）
＝｛（ＣＢＯＤｉｎ－ＣＢＯＤｅｆｆ）×Ｑｉｎ／１０００－（ＬＮＯＸｄｎ－ＬＮＯＸａ）×Ｋ｝×Ａ …（８）
上記式（８）において、ＣＢＯＤｉｎは流入水ＢＯＤ、ＣＢＯＤｅｆｆは流出ＢＯＤ、ＬＮＯＸｄｎは反応タンクＮＯＴ－Ｎ負荷量、ＬＮＯＸａは反応タンクＮＯＴ－Ｎ流出量、Ｋは脱窒により消費されるＢＯＤ量、Ａは除去ＢＯＤ当たりに必要な酸素量である。
ＤＢ＝ｆ（ＣＢＯＤｉｎ，ＣＢＯＤｅｆｆ，Ｑｉｎ，ＬＮＯＸｄｎ，ＬＮＯＸａ，Ｋ，Ａ）
＝｛（ＣＢＯＤｉｎ－ＣＢＯＤｅｆｆ）×Ｑｉｎ／１０００－（ＬＮＯＸｄｎ－ＬＮＯＸａ）×Ｋ｝×Ａ …（８）
上記式（８）において、ＣＢＯＤｉｎは流入水ＢＯＤ、ＣＢＯＤｅｆｆは流出ＢＯＤ、ＬＮＯＸｄｎは反応タンクＮＯＴ－Ｎ負荷量、ＬＮＯＸａは反応タンクＮＯＴ－Ｎ流出量、Ｋは脱窒により消費されるＢＯＤ量、Ａは除去ＢＯＤ当たりに必要な酸素量である。
【0045】
ＤＮは、以下の式（９）によって算出される。
ＤＮ＝ｆ（Ｃ，ＣＫＮｉｎ，ＣＫＮｅｆｆ，Ｎｘ，ａ，ＣＳ－ＢＯＤｉｎ，ｂ，ＣＳＳｉｎ，ｃ，θ，Ｘａ，Ｑｉｎ）
＝Ｃ×｛（ＣＫＮｉｎ－ＣＫＮｅｆｆ）－Ｎｘ（ａ×ＣＳ－ＢＯＤｉｎ＋ｂ×ＣＳＳｉｎ＋ｃ×θ×Ｘａ）｝×Ｑｉｎ／１０００ …（９）
上記式（９）において、Ｃは硝化に伴い消費される酸素量、ＣＫＮｉｎは流入ケルダール窒素量ｋｊ－Ｎ、ＣＫＮｅｆｆは流出ケルダール窒素量ｋｊ－Ｎ、Ｎｘは余剰汚泥の窒素含有率、ａは溶解性ＢＯＤの汚泥転換率、ＣＳ－ＢＯＤｉｎはＳ－ＢＯＤ（溶存性ＢＯＤ）、ｂはＳＳの汚泥転換率、ＣＳＳｉｎは浮遊物質量ＳＳ、ｃは汚泥の自己分解係数、θはＨＲＴ、ＸａはＭＬＳＳである。
ＤＮ＝ｆ（Ｃ，ＣＫＮｉｎ，ＣＫＮｅｆｆ，Ｎｘ，ａ，ＣＳ－ＢＯＤｉｎ，ｂ，ＣＳＳｉｎ，ｃ，θ，Ｘａ，Ｑｉｎ）
＝Ｃ×｛（ＣＫＮｉｎ－ＣＫＮｅｆｆ）－Ｎｘ（ａ×ＣＳ－ＢＯＤｉｎ＋ｂ×ＣＳＳｉｎ＋ｃ×θ×Ｘａ）｝×Ｑｉｎ／１０００ …（９）
上記式（９）において、Ｃは硝化に伴い消費される酸素量、ＣＫＮｉｎは流入ケルダール窒素量ｋｊ－Ｎ、ＣＫＮｅｆｆは流出ケルダール窒素量ｋｊ－Ｎ、Ｎｘは余剰汚泥の窒素含有率、ａは溶解性ＢＯＤの汚泥転換率、ＣＳ－ＢＯＤｉｎはＳ－ＢＯＤ（溶存性ＢＯＤ）、ｂはＳＳの汚泥転換率、ＣＳＳｉｎは浮遊物質量ＳＳ、ｃは汚泥の自己分解係数、θはＨＲＴ、ＸａはＭＬＳＳである。
【0046】
一般的にケルダール窒素は（有機態窒素＋アンモニア態窒素）と定義される。さらに、下水は、一般的に、（有機体窒素＜＜アンモニア態窒素）であるため、ケルダール窒素(ｋｊ－Ｎ)は流入アンモニア態窒素の計測値で代表とする。即ち、（流入ケルダール窒素量ＣＫＮｉｎ＝流入アンモニア態窒素）とする。
さらに、以下の式（１０）から式（１２）を換算式として代入することで、上記式（５）から式（９）において、逆算アンモニア態窒素濃度を算出することができる。
ＣＳＳｉｎ＝流入アンモニア態窒素ＣＫＮｉｎ＋３１ …（１０）
ＣＢＯＤｉｎ＝３．７３１７×［ｋｊ－Ｎ］＋５１．８６９ …（１１）
ＣＳ－ＢＯＤｉｎ＝ＢＯＤ×２／３ …（１２）
さらに、以下の式（１０）から式（１２）を換算式として代入することで、上記式（５）から式（９）において、逆算アンモニア態窒素濃度を算出することができる。
ＣＳＳｉｎ＝流入アンモニア態窒素ＣＫＮｉｎ＋３１ …（１０）
ＣＢＯＤｉｎ＝３．７３１７×［ｋｊ－Ｎ］＋５１．８６９ …（１１）
ＣＳ－ＢＯＤｉｎ＝ＢＯＤ×２／３ …（１２）
【0047】
（３－３）予測情報取得部１３３
予測情報取得部１３３は、予測情報を取得する機能を有する。予測情報は、濃度予測部１３４による時間ずれを考慮した第３のアンモニア態窒素濃度の予測に必要な情報である。
予測情報取得部１３３は、予測情報を取得する機能を有する。予測情報は、濃度予測部１３４による時間ずれを考慮した第３のアンモニア態窒素濃度の予測に必要な情報である。
【0048】
ここで、時間ずれについて説明する。まず、第１のタイミングにおいて生物反応槽２０へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が、濃度逆算部１３２によって算出された第２のアンモニア態窒素濃度（逆算アンモニア態窒素濃度）であるとする。また、第１のタイミングよりも後でアンモニア計２８によって第１のアンモニア態窒素濃度（計測アンモニア態窒素濃度）が計測されたタイミングが第２のタイミングであるとする。また、第２のタイミングにおいて生物反応槽２０へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が第３のアンモニア態窒素濃度であるとする。この場合において、時間ずれは、第１のタイミングにおける第２のアンモニア態窒素濃度に対する、第２のタイミングにおける第３のアンモニア態窒素濃度の時間のずれを示す。なお、第３のアンモニア態窒素濃度は、後述する濃度予測部１３４によって予測されるアンモニア態窒素濃度である。このため、以下、第３のアンモニア態窒素濃度は、「予測アンモニア態窒素濃度」とも称される。
【0049】
予測情報は、例えば、逆算アンモニア態窒素濃度、生物反応槽２０へ流入する際の下水のアンモニア態窒素濃度が変化する要因を示す情報、プロセス計測情報などである。
【0050】
逆算アンモニア態窒素濃度は、濃度逆算部１３２によって算出されたアンモニア態窒素濃度である。
予測情報取得部１３３は、濃度逆算部１３２から逆算アンモニア態窒素濃度を取得する。
予測情報取得部１３３は、濃度逆算部１３２から逆算アンモニア態窒素濃度を取得する。
【0051】
生物反応槽２０へ流入する際の下水のアンモニア態窒素濃度が変化する要因を示す情報（以下、「要因情報」とも称される）は、例えば、降水量情報、月日情報、時刻情報、曜日情報、休日情報などである。
降水量情報は、下水処理場における降水量を示す情報である。降水によって雨水が下水に流入した場合には、下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
月日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる月日を示す情報である。月日によっては季節に関係する原因等により下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
時刻情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる時刻を示す情報である。時刻によっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
曜日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる曜日を示す情報である。曜日によっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
休日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる日が休日であるか否かを示す情報である。休日であるか否かによっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
なお、予測情報取得部１３３は、システム日付、インターネットなどから要因情報を取得してもよいし、ユーザによって予め用意されて記憶部１２０に記憶されている場合には記憶部１２０から要因情報を取得してもよい。
降水量情報は、下水処理場における降水量を示す情報である。降水によって雨水が下水に流入した場合には、下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
月日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる月日を示す情報である。月日によっては季節に関係する原因等により下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
時刻情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる時刻を示す情報である。時刻によっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
曜日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる曜日を示す情報である。曜日によっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
休日情報は、濃度予測部１３４による予測が行われる日が休日であるか否かを示す情報である。休日であるか否かによっては下水のアンモニア態窒素濃度が変化し得る。
なお、予測情報取得部１３３は、システム日付、インターネットなどから要因情報を取得してもよいし、ユーザによって予め用意されて記憶部１２０に記憶されている場合には記憶部１２０から要因情報を取得してもよい。
【0052】
予測情報取得部１３３が取得するプロセス計測情報は、逆算情報取得部１３１が取得したプロセス計測情報と同様である。
【0053】
（３－４）濃度予測部１３４
濃度予測部１３４は、時間ずれを考慮した第３のアンモニア態窒素濃度を予測する機能を有する。例えば、濃度予測部１３４は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報とに基づき、逆算アンモニア態窒素濃度から時間ずれを考慮した予測アンモニア態窒素濃度を予測する。
濃度予測部１３４は、予測モデル１２１を用いて、予測アンモニア態窒素濃度を予測する。予測モデル１２１は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報と、第３のアンモニア態窒素濃度（実測値）との関係を機械学習した学習済みモデルである。このため、予測モデル１２１は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報とを入力として、第３のアンモニア態窒素濃度（予測値）を出力する。
よって、濃度予測部１３４は、予測情報取得部１３３によって取得された予測情報を予測モデル１２１に入力して出力される第３のアンモニア態窒素濃度（予測値）を、予測アンモニア態窒素濃度の予測結果として取得することができる。
これにより、送気量制御装置１００は、計測アンモニア態窒素濃度から、好気槽２３において当該計測アンモニア態窒素濃度である下水が生物反応槽２０へ流入した過去の時点におけるアンモニア態窒素濃度ではなく、計測アンモニア態窒素濃度が計測された現在の時点において生物反応槽２０へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度を取得することができる。
即ち、送気量制御装置１００は、１つのアンモニア計のみを用いて、同時点における生物反応槽２０の入口側アンモニア態窒素濃度と出口側アンモニア態窒素濃度を取得することができる。
これにより、送気量制御装置１００は、現時点において生物反応槽２０の出口側のみに設けられたアンモニア計が計測した計測アンモニア態窒素濃度と時間ずれのない、現時点における入口側のアンモニア態窒素濃度を取得することができる。また、送気量制御装置１００は、当該入口側のアンモニア態窒素濃度を用いて、現時点における適切な送気量を取得して、送気量を制御することができる。よって、送気量制御装置１００は、時間ずれを考慮せずに入口側のアンモニア態窒素濃度を逆算して送気量を制御する場合と比較して、より精度高く送気量を制御することができる。
また、水処理システム１では、生物反応槽２０の入口側にアンモニア計を設ける必要がなくなり、生物反応槽２０の出口側のみにアンモニア計が設けられていればよくなるため、アンモニア計の数を削減してコストを削減することができる。
濃度予測部１３４は、時間ずれを考慮した第３のアンモニア態窒素濃度を予測する機能を有する。例えば、濃度予測部１３４は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報とに基づき、逆算アンモニア態窒素濃度から時間ずれを考慮した予測アンモニア態窒素濃度を予測する。
濃度予測部１３４は、予測モデル１２１を用いて、予測アンモニア態窒素濃度を予測する。予測モデル１２１は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報と、第３のアンモニア態窒素濃度（実測値）との関係を機械学習した学習済みモデルである。このため、予測モデル１２１は、逆算アンモニア態窒素濃度と、要因情報と、プロセス計測情報とを入力として、第３のアンモニア態窒素濃度（予測値）を出力する。
よって、濃度予測部１３４は、予測情報取得部１３３によって取得された予測情報を予測モデル１２１に入力して出力される第３のアンモニア態窒素濃度（予測値）を、予測アンモニア態窒素濃度の予測結果として取得することができる。
これにより、送気量制御装置１００は、計測アンモニア態窒素濃度から、好気槽２３において当該計測アンモニア態窒素濃度である下水が生物反応槽２０へ流入した過去の時点におけるアンモニア態窒素濃度ではなく、計測アンモニア態窒素濃度が計測された現在の時点において生物反応槽２０へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度を取得することができる。
即ち、送気量制御装置１００は、１つのアンモニア計のみを用いて、同時点における生物反応槽２０の入口側アンモニア態窒素濃度と出口側アンモニア態窒素濃度を取得することができる。
これにより、送気量制御装置１００は、現時点において生物反応槽２０の出口側のみに設けられたアンモニア計が計測した計測アンモニア態窒素濃度と時間ずれのない、現時点における入口側のアンモニア態窒素濃度を取得することができる。また、送気量制御装置１００は、当該入口側のアンモニア態窒素濃度を用いて、現時点における適切な送気量を取得して、送気量を制御することができる。よって、送気量制御装置１００は、時間ずれを考慮せずに入口側のアンモニア態窒素濃度を逆算して送気量を制御する場合と比較して、より精度高く送気量を制御することができる。
また、水処理システム１では、生物反応槽２０の入口側にアンモニア計を設ける必要がなくなり、生物反応槽２０の出口側のみにアンモニア計が設けられていればよくなるため、アンモニア計の数を削減してコストを削減することができる。
【0054】
（３－５）算出情報取得部１３５
算出情報取得部１３５は、算出情報を取得する機能を有する。算出情報は、送気量算出部１３６による送気量の算出に必要な情報である。例えば、算出情報は、予測アンモニア態窒素濃度、プロセス計測情報などである。
算出情報取得部１３５は、算出情報を取得する機能を有する。算出情報は、送気量算出部１３６による送気量の算出に必要な情報である。例えば、算出情報は、予測アンモニア態窒素濃度、プロセス計測情報などである。
【0055】
予測アンモニア態窒素濃度は、濃度予測部１３４によって予測された予測アンモニア態窒素濃度（第３のアンモニア態窒素濃度）である。算出情報取得部１３５は、濃度予測部１３４から予測アンモニア態窒素濃度を取得する。
【0056】
算出情報取得部１３５が取得する算出情報は、逆算情報取得部１３１や濃度予測部１３４が取得したプロセス計測情報と同様である。
【0057】
（３－６）送気量算出部１３６
送気量算出部１３６は、送気量を算出する機能を有する。例えば、送気量算出部１３６は、濃度予測部１３４によって予測された予測アンモニア態窒素濃度に基づき、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の適切な送気量（以下、「目標送気量」とも称される）を算出する。これにより、送気量算出部１３６は、より精度高く送気量を算出することができる。
送気量算出部１３６は、送気量を算出する機能を有する。例えば、送気量算出部１３６は、濃度予測部１３４によって予測された予測アンモニア態窒素濃度に基づき、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の適切な送気量（以下、「目標送気量」とも称される）を算出する。これにより、送気量算出部１３６は、より精度高く送気量を算出することができる。
【0058】
より具体的には、送気量算出部１３６は、算出情報取得部１３５によって取得された予測アンモニア態窒素濃度とプロセス計測情報とに基づき、目標送気量を算出する。
まず、送気量算出部１３６は、上述した式（５）から式（１２）を用いてＡＯＲを算出する。
まず、送気量算出部１３６は、上述した式（５）から式（１２）を用いてＡＯＲを算出する。
【0059】
次いで、送気量算出部１３６は、算出したＡＯＲに基づき、ＳＯＲを以下の式（１３）によって算出する。
ＳＯＲ＝ｆ（ＡＯＲ，Ｃｓｗ，Ｃｓ，Ｃｏａ，ｒ，Ｈ，Ｔ，α，β，Ｐ）
＝［（ＡＯＲ×Ｃｓｗ×ｒ）／｛１．０２４＾（Ｔ－２０）×α×（β×Ｃｓ×ｒ－Ｃｏａ）｝］×１０１．３／Ｐ …（１３）
なお、ｒは、式（４）によって算出される。
ＳＯＲ＝ｆ（ＡＯＲ，Ｃｓｗ，Ｃｓ，Ｃｏａ，ｒ，Ｈ，Ｔ，α，β，Ｐ）
＝［（ＡＯＲ×Ｃｓｗ×ｒ）／｛１．０２４＾（Ｔ－２０）×α×（β×Ｃｓ×ｒ－Ｃｏａ）｝］×１０１．３／Ｐ …（１３）
なお、ｒは、式（４）によって算出される。
【0060】
次いで、送気量算出部１３６は、算出したＳＯＲに基づき、目標送気量（＝必要送気量Ｇｓ）を以下の式（１４）式によって算出する。
Ｇｓ＝ｆ（ＳＯＲ，Ｅａ，ρ，Ｏｗ）
＝｛ＳＯＲ／（Ｅａ／１００×ρ×Ｏｗ×２４）｝×｛（２７３＋２０）／２７３｝
…（１４）
なお、上記式（１４）は、２０℃、１気圧での目標送気量を算出する場合の式である。
Ｇｓ＝ｆ（ＳＯＲ，Ｅａ，ρ，Ｏｗ）
＝｛ＳＯＲ／（Ｅａ／１００×ρ×Ｏｗ×２４）｝×｛（２７３＋２０）／２７３｝
…（１４）
なお、上記式（１４）は、２０℃、１気圧での目標送気量を算出する場合の式である。
【0061】
（３－７）アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７
アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７は、アンモニア制御のフィードバック情報を取得する機能を有する。フィードバック情報は、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によるフィードバック制御に必要な情報である。例えば、フィードバック情報は、アンモニア計２８によって計測される計測アンモニア態窒素濃度と、予め設定されている好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度とを組にした情報である。
アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７は、アンモニア制御のフィードバック情報を取得する機能を有する。フィードバック情報は、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によるフィードバック制御に必要な情報である。例えば、フィードバック情報は、アンモニア計２８によって計測される計測アンモニア態窒素濃度と、予め設定されている好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度とを組にした情報である。
【0062】
（３－８）アンモニア制御フィードバック制御部１３８
アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、フィードバック制御を行う機能を有する。例えば、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア計２８によって計測される計測アンモニア態窒素濃度が好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度となるよう補正すべき送気量（補正送気量）を算出する。送気量算出部１３６によって算出された空気の目標送気量を補正送気量と合算し補正目標送気量を算出する。
これにより、逆算アンモニア態窒素濃度、予測アンモニア態窒素濃度、目標送気量などの算出において生じる誤差の影響を軽減することができる。
アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、フィードバック制御を行う機能を有する。例えば、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア計２８によって計測される計測アンモニア態窒素濃度が好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度となるよう補正すべき送気量（補正送気量）を算出する。送気量算出部１３６によって算出された空気の目標送気量を補正送気量と合算し補正目標送気量を算出する。
これにより、逆算アンモニア態窒素濃度、予測アンモニア態窒素濃度、目標送気量などの算出において生じる誤差の影響を軽減することができる。
【0063】
（３－９）送気量制御部１３９
送気量制御部１３９は、送気量を制御する機能を有する。例えば、送気量制御部１３９は、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によって補正された空気の目標送気量となるよう、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の送気量を制御する。具体的に、送気量制御部１３９は、通信部１１０を介して、制御信号を調整弁２６へ送信し、調整弁２６の動作を制御する。これにより、送気量制御部１３９は、ブロワ２５から散気装置２４へ送気される空気の送気量が補正目標送気量となるように制御する。
送気量制御部１３９は、送気量を制御する機能を有する。例えば、送気量制御部１３９は、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によって補正された空気の目標送気量となるよう、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の送気量を制御する。具体的に、送気量制御部１３９は、通信部１１０を介して、制御信号を調整弁２６へ送信し、調整弁２６の動作を制御する。これにより、送気量制御部１３９は、ブロワ２５から散気装置２４へ送気される空気の送気量が補正目標送気量となるように制御する。
【0064】
＜３．処理の流れ＞
以上、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成について説明した。続いて、図５を参照して、本実施形態に係る処理の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以上、本実施形態に係る送気量制御装置１００の機能構成について説明した。続いて、図５を参照して、本実施形態に係る処理の流れについて説明する。図５は、本実施形態に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0065】
図５に示すように、まず、逆算情報取得部１３１は、逆算情報を取得する（ステップＳ１０１）。具体的に、逆算情報取得部１３１は、アンモニア計２８から計測アンモニア態窒素濃度を取得し、記憶部１２０から設計情報と推算式情報を取得し、不図示の各計測装置からプロセス計測情報を取得する。逆算情報取得部１３１は、取得した各情報を含む逆算情報を濃度逆算部１３２へ出力する。
次いで、濃度逆算部１３２は、逆算アンモニア態窒素濃度を算出する（ステップＳ１０２）。具体的に、濃度逆算部１３２は、逆算情報取得部１３１によって取得された逆算情報に基づき、逆算アンモニア態窒素濃度を算出する。
次いで、濃度逆算部１３２は、逆算アンモニア態窒素濃度を算出する（ステップＳ１０２）。具体的に、濃度逆算部１３２は、逆算情報取得部１３１によって取得された逆算情報に基づき、逆算アンモニア態窒素濃度を算出する。
【0066】
次いで、予測情報取得部１３３は、予測情報を取得する（ステップＳ１０３）。具体的に、予測情報取得部１３３は、濃度逆算部１３２から逆算アンモニア態窒素濃度を取得し、システム日付、インターネット、記憶部１２０などから要因情報を取得し、逆算情報取得部１３１が取得したプロセス計測情報を取得する。予測情報取得部１３３は、取得した各情報を含む予測情報を濃度予測部１３４へ出力する。
次いで、濃度予測部１３４は、予測アンモニア態窒素濃度を予測する（ステップＳ１０４）。具体的に、濃度予測部１３４は、予測情報取得部１３３によって取得された予測情報を予測モデル１２１へ入力して出力される予測アンモニア態窒素濃度を、予測アンモニア態窒素濃度の予測結果として取得する。
次いで、濃度予測部１３４は、予測アンモニア態窒素濃度を予測する（ステップＳ１０４）。具体的に、濃度予測部１３４は、予測情報取得部１３３によって取得された予測情報を予測モデル１２１へ入力して出力される予測アンモニア態窒素濃度を、予測アンモニア態窒素濃度の予測結果として取得する。
【0067】
次いで、算出情報取得部１３５は、算出情報を取得する（ステップＳ１０５）。具体的に、算出情報取得部１３５は、濃度予測部１３４から予測アンモニア態窒素濃度を取得し、逆算情報取得部１３１が取得したプロセス計測情報を取得する。
次いで、送気量算出部１３６は、目標送気量を算出する（ステップＳ１０６）。具体的に、送気量算出部１３６は、算出情報取得部１３５によって取得された予測アンモニア態窒素濃度とプロセス計測情報とに基づき、目標送気量を算出する。
次いで、送気量算出部１３６は、目標送気量を算出する（ステップＳ１０６）。具体的に、送気量算出部１３６は、算出情報取得部１３５によって取得された予測アンモニア態窒素濃度とプロセス計測情報とに基づき、目標送気量を算出する。
【0068】
アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７は、フィードバック情報を取得する（ステップＳ１０７）。具体的に、アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７は、アンモニア計２８から計測アンモニア態窒素濃度を取得し、記憶部１２０から目標アンモニア態窒素濃度を取得する。
次いで、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア態窒素濃度のフィードバック制御を行う（ステップＳ１０８）。具体的に、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７によって取得された目標アンモニア態窒素濃度と計測アンモニア態窒素濃度とに基づき、計測アンモニア態窒素濃度が好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度となるよう補正すべき送気量（補正送気量）を算出する。
次いで、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、送気量算出部１３６によって算出された目標送気量を補正送気量と合算して補正目標送気量を算出する（ステップＳ１０９）。
次いで、送気量制御部１３９は、送気量を制御する（ステップＳ１１０）。具体的に、送気量制御部１３９は、通信部１１０を介して、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によって補正された目標送気量となるよう制御信号を調整弁２６へ送信し、調整弁２６の動作を制御することで、補正目標送気量になるよう制御する。
送気量の制御後、送気量制御装置１００は、処理をステップＳ１０１から繰り返す。
次いで、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア態窒素濃度のフィードバック制御を行う（ステップＳ１０８）。具体的に、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、アンモニア制御フィードバック情報取得部１３７によって取得された目標アンモニア態窒素濃度と計測アンモニア態窒素濃度とに基づき、計測アンモニア態窒素濃度が好気槽２３における目標アンモニア態窒素濃度となるよう補正すべき送気量（補正送気量）を算出する。
次いで、アンモニア制御フィードバック制御部１３８は、送気量算出部１３６によって算出された目標送気量を補正送気量と合算して補正目標送気量を算出する（ステップＳ１０９）。
次いで、送気量制御部１３９は、送気量を制御する（ステップＳ１１０）。具体的に、送気量制御部１３９は、通信部１１０を介して、アンモニア制御フィードバック制御部１３８によって補正された目標送気量となるよう制御信号を調整弁２６へ送信し、調整弁２６の動作を制御することで、補正目標送気量になるよう制御する。
送気量の制御後、送気量制御装置１００は、処理をステップＳ１０１から繰り返す。
【0069】
以上説明したように、本実施形態に係る送気量制御装置１００は、アンモニア計２８によって計測される、生物反応槽２０の好気槽２３で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、生物反応槽２０へ流入する際の下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する。また、送気量制御装置１００は、逆算された第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の目標送気量を算出する。また、送気量制御装置１００は、算出された空気の目標送気量となるよう、ブロワ２５から好気槽２３へ送気される空気の送気量を制御する。
【0070】
かかる構成により、送気量制御装置１００は、１つのアンモニア計のみを用いて生物反応槽２０の出口側のアンモニア態窒素濃度を計測することで入口側のアンモニア態窒素濃度を逆算し、逆算したアンモニア態窒素濃度に応じた送気量となるよう、好気槽２３への送気量を制御することができる。
よって、本実施形態に係る送気量制御装置１００は、生物反応槽への空気の送気量を最適に制御するためのコストを削減することを可能とする。
よって、本実施形態に係る送気量制御装置１００は、生物反応槽への空気の送気量を最適に制御するためのコストを削減することを可能とする。
【0071】
＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明した。続いて、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明した。続いて、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、以下に説明する各変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、各変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
【0072】
上述の実施形態では、予め生成された予測モデル１２１が送気量制御装置１００の記憶部１２０に記憶されている例について説明したが、かかる例に限定されない。例えば、送気量制御装置１００が学習機能を有し、送気量制御装置１００が機械学習によって予測モデル１２１を生成して、記憶部１２０に記憶することが可能な構成であってもよい。
また、水処理システム１が、学習機能を備えた装置を、送気量制御装置１００とは別の装置として有していてもよい。この場合、送気量制御装置１００は、当該別の装置によって生成された予測モデル１２１を記憶部１２０に記憶する。
また、いずれの場合においても、予測モデル１２１を再学習することが可能な構成であってもよい。
また、水処理システム１が、学習機能を備えた装置を、送気量制御装置１００とは別の装置として有していてもよい。この場合、送気量制御装置１００は、当該別の装置によって生成された予測モデル１２１を記憶部１２０に記憶する。
また、いずれの場合においても、予測モデル１２１を再学習することが可能な構成であってもよい。
【0073】
上述の実施形態では、生物反応槽２０における処理方式として嫌気無酸素好気法を用いる例について説明したが、かかる例に限定されない。例えば、生物反応槽２０における他の処理方式として、嫌気好気法又は標準活性汚泥法などが用いられてもよい。
生物反応槽２０における他の処理方式として嫌気好気法を用いる場合、生物反応槽２０の構成は、無酸素槽２２がなく、嫌気槽２１と好気槽２３を有する構成となる。この場合、ポンプ２９は不要となる。
また、生物反応槽２０における他の処理方式として標準活性汚泥法を用いる場合、生物反応槽２０の構成は、嫌気槽２１と無酸素槽２２がなく、好気槽２３のみを有する構成となる。この場合も同様に、ポンプ２９は不要となる。
生物反応槽２０における他の処理方式として嫌気好気法を用いる場合、生物反応槽２０の構成は、無酸素槽２２がなく、嫌気槽２１と好気槽２３を有する構成となる。この場合、ポンプ２９は不要となる。
また、生物反応槽２０における他の処理方式として標準活性汚泥法を用いる場合、生物反応槽２０の構成は、嫌気槽２１と無酸素槽２２がなく、好気槽２３のみを有する構成となる。この場合も同様に、ポンプ２９は不要となる。
【0074】
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送気量制御装置１００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。
【0075】
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。
【0076】
（付記１）
アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、
を備える送気量制御装置。
アンモニア計によって計測される、生物反応槽の好気槽で処理されている下水の第１のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記生物反応槽へ流入する際の前記下水の第２のアンモニア態窒素濃度を逆算する濃度逆算部と、
逆算された前記第２のアンモニア態窒素濃度に基づき、送風機から前記好気槽へ送気される空気の目標送気量を算出する送気量算出部と、
算出された前記空気の目標送気量となるよう、前記送風機から前記好気槽へ送気される前記空気の送気量を制御する送気量制御部と、
を備える送気量制御装置。
【0077】
（付記２）
第１のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が前記第２のアンモニア態窒素濃度であり、前記第１のタイミングよりも後で前記アンモニア計によって前記第１のアンモニア態窒素濃度が計測された第２のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が第３のアンモニア態窒素濃度であるとして、前記第２のアンモニア態窒素濃度に対する前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する濃度予測部、
をさらに備え、
前記送気量算出部は、予測された前記第３のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記空気の目標送気量を算出する、
付記１に記載の送気量制御装置。
第１のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が前記第２のアンモニア態窒素濃度であり、前記第１のタイミングよりも後で前記アンモニア計によって前記第１のアンモニア態窒素濃度が計測された第２のタイミングにおいて前記生物反応槽へ流入した下水のアンモニア態窒素濃度が第３のアンモニア態窒素濃度であるとして、前記第２のアンモニア態窒素濃度に対する前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する濃度予測部、
をさらに備え、
前記送気量算出部は、予測された前記第３のアンモニア態窒素濃度に基づき、前記空気の目標送気量を算出する、
付記１に記載の送気量制御装置。
【0078】
（付記３）
前記濃度予測部は、前記第２のアンモニア態窒素濃度と、前記生物反応槽へ流入する際の下水のアンモニア態窒素濃度が変化する要因を示す要因情報と、前記下水を処理するプロセスで計測されるプロセス計測情報と、前記第３のアンモニア態窒素濃度との関係を機械学習した予測モデルを用いて、前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する、
付記２に記載の送気量制御装置。
前記濃度予測部は、前記第２のアンモニア態窒素濃度と、前記生物反応槽へ流入する際の下水のアンモニア態窒素濃度が変化する要因を示す要因情報と、前記下水を処理するプロセスで計測されるプロセス計測情報と、前記第３のアンモニア態窒素濃度との関係を機械学習した予測モデルを用いて、前記第３のアンモニア態窒素濃度を予測する、
付記２に記載の送気量制御装置。
【0079】
（付記４）
前記空気の送気量の制御後に前記アンモニア計によって計測される前記第１のアンモニア態窒素濃度が前記好気槽における目標アンモニア態窒素濃度となるよう、算出された前記空気の目標送気量を補正するフィードバック制御部、
をさらに備える付記１から付記３のいずれか１つに記載の送気量制御装置。
前記空気の送気量の制御後に前記アンモニア計によって計測される前記第１のアンモニア態窒素濃度が前記好気槽における目標アンモニア態窒素濃度となるよう、算出された前記空気の目標送気量を補正するフィードバック制御部、
をさらに備える付記１から付記３のいずれか１つに記載の送気量制御装置。
【0080】
（付記５）
付記１から付記４のいずれか１つに記載の送気量制御装置を備える水処理システム。
付記１から付記４のいずれか１つに記載の送気量制御装置を備える水処理システム。
【符号の説明】
【0081】
１…水処理システム、１０…最初沈殿池、１１…初沈汚泥、２０…生物反応槽、２１…嫌気槽、２２…無酸素槽、２３…好気槽、２４…散気装置、２５…ブロワ、２６…調整弁、２７…流量計、２８…アンモニア計、２９…ポンプ、３０…最終沈殿池、３１…終沈汚泥、３２…ポンプ、１００…送気量制御装置、１１０…通信部、１２０…記憶部、１２１…予測モデル、１３０…制御部、１３１…逆算情報取得部、１３２…濃度逆算部、１３３…予測情報取得部、１３４…濃度予測部、１３５…算出情報取得部、１３６…送気量算出部、１３７…アンモニア制御フィードバック情報取得部、１３８…アンモニア制御フィードバック制御部、１３９…送気量制御部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】