特開 2025-17158 排水負荷の推定方法および排水処理方法

(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】P2025017158

(43)【公開日】2025-02-05

(54)【発明の名称】排水負荷の推定方法および排水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20250129BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 T

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120082

(22)【出願日】2023-07-24

(71)【出願人】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 瑞季

(72)【発明者】

【氏名】大木 康一

(72)【発明者】

【氏名】竹林 哲

(57)【要約】

【課題】排水の水質項目または運転管理項目を、排水接触型計器へのスライムの付着を防止して安定して計測することができる排水負荷の推定方法、および排水処理を安定して行うことができる排水処理方法を提供する。
【解決手段】単独系列または複数系列からの排水が調整槽に流入され、前記調整槽から排水が送水される排水処理設備の排水負荷を推定する方法。前記調整槽よりも上流側、かつ、複数系列の場合は各系列からの排水の合流部より下流側において、排水接触側計器で水質項目または運転管理項目を測定または推定し、測定値または推定値に基づいて排水負荷を推定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単独系列または複数系列からの排水が調整槽に流入され、前記調整槽から排水が送水される排水処理設備の排水負荷を推定する方法であって、
前記調整槽への流入排水は少なくとも一定じかに上はスライム発生を抑制できる水質であり、
前記調整槽よりも上流側、かつ、複数系列の場合は各系列からの排水の合流部より下流側において、排水接触型計器で水質項目または運転管理項目を測定または推定し、測定値または推定値に基づいて排水負荷を推定する、排水負荷の推定方法。

【請求項2】

前記スライム発生を抑制できる水質とは、水温４０℃以上、ｐＨ４以下、ｐＨ９以上及びＯＲＰ７５０ｍＶ以上のうち少なくともいずれか１つの条件を満たす、請求項１に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項3】

前記排水接触型計器で測定する水質項目または運転管理項目は、汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目であり、
前記調整槽へ流入する排水の第１流量を測定し、
測定した前記汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第１流量を用いて、前記排水処理設備への排水流入部（排水処理流入部）の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目を推定する、請求項１又は２に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項4】

前記排水処理設備に流入する排水の第２流量を測定し、
推定した前記排水流入部の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第２流量を用いて、前記排水処理流入部の排水負荷を推定する、請求項３に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法で推定した排水負荷が所定値以上の場合、前記調整槽への流入排水の流入先を前記調整槽から高負荷調整槽へ切り替える、排水処理方法。

【請求項6】

前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記排水処理設備へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【請求項7】

前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記調整槽へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【請求項8】

前記排水が流入される調整槽が並列多段であり、推定した排水負荷が所定値を超えないような流量で、前記調整槽から前記排水処理設備へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排水の汚濁負荷あるいは汚濁負荷と相関する項目を調整槽より手前で連続的または定期的に測定し、排水処理流入部の排水負荷を推定する方法、及び推定した排水負荷を元に排水処理への流入量を調節したり、高負荷排水を振り分けたりすることで排水処理を安定化させる排水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

飲料、食品などの製造工場から排出される排水は、製造品目や製造量、製造ラインの洗浄経過時間などにより、濃度や排水量が大きく変動する場合が多い。排水の負荷により適した排水処理の運転条件が異なる場合が多く、排水の負荷変動が大きい場合には処理状況に影響を及ぼす場合がある。

【0003】

特に有機性排水は排水処理として好気処理や嫌気処理といった生物処理を行うことが一般的であるが、排水負荷が大きいと生物の処理能力を超えて生物処理が破綻し、処理水質が悪化する等の問題が発生する恐れがある。

【0004】

また、フェントン反応による処理や吸着などの物理化学処理による処理においても、添加する薬剤や吸着剤の必要量が変化するため、処理設備に流入する排水の負荷の変動を把握することは重要である。

【0005】

従来は、運転員が定期的に排水を採取・分析することで、排水処理流入部の排水負荷を把握し、高負荷排水が流入した際には、別の槽へ緊急避難する、希釈をする、排水処理への流入量を減らすなどの対策を手動で行っていた。しかし、この方法では、常に人の手で行うため連続的な測定ができず、高負荷排水の流入を見逃したり、対策が遅れたりすることで、排水処理が破綻し、処理水質が悪化することがあった。従って、流入する排水の負荷を連続的に把握し、排水処理が破綻しないよういち早く対策を取ることは非常に重要である。

【0006】

特許文献１では、生物処理の入口近傍で、ＣＯＤ（Chemical Oxygen
Demand）もしくはＴＯＣ（Total Organic Carbon）及び流量を測定することで、排水処理流入部の排水負荷を評価しているが、生物処理の入口近傍での測定では、計器へのスライム付着により安定的な計測に課題がある。

【0007】

スライムが発生する条件としては、一般的にｐＨ４～９、水温１５～３５℃、ＢＯＤ（Biochemical
Oxygen Demand）濃度３０ｍｇ／Ｌ以上であることが知られている。排水処理の原水は、排水処理の手前に設けられた水槽（以下、調整槽と呼ぶ）にて水質変動が平準化され、微生物などのスライムが生成しやすい上記条件に入りやすい。特に、後段の排水処理が生物処理である場合はその傾向が顕著であるため、調整槽もしくは調整槽より後段の排水を計器で計測する場合は、計器へのスライム付着やサンプリング管の閉塞により正確に計測できなくなる懸念がある。加えて、調整槽もしくは調整槽より後段での計測では、計測器で測定を始めてから結果が出るまでのタイムラグを考慮すると、槽内が高負荷排水となったことを検知できても、対策が遅れる、すでに槽内負荷が高いため後段の高負荷運転が続く、希釈が必要となるなどの可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１３－１３８９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、排水の汚濁負荷あるいは汚濁負荷と相関する項目を、計器へのスライムの付着を防止して安定して計測することができる排水負荷の推定方法、および排水処理を安定して行うことができる排水処理方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、鋭意検討した結果、酸・アルカリ洗浄排水、酸化剤等の殺菌成分を含むなど、スライム発生を抑制できる水質（例えば水温４０℃以上またはｐＨ４以下またはｐＨ９以上またはＯＲＰ７５０ｍＶ以上）の排水が一定時間以上（例えば排水の流入時間全体の２割以上）流入する場合は、微生物が継続的に増殖しがたく、スライムの発生が抑制されるため、このような排水水質変動のある場合は、調整槽や調整槽の後段でなく調整槽の上流側にて排水接触型の計器で計測することにより、計器へのスライム付着のリスクを抑制でき、上記目的が達成されることを見出した。当該排水水質変動については、例えば単独系列から流入する場合は、前記系列における製品の製造品目の違いや製造ラインの洗浄工程などにより、時間帯によって前記スライム発生を抑制できる水質の条件に入る場合がある。複数系列から流入する場合は、ある系列における製品の製造品目の違いや製造ラインの洗浄工程などによる水質変動で、当該系列の排水が時間帯によって前記スライム抑制水質の条件に入る場合があることに加え、水質の異なる別系列の排水が流入されるタイミングで、別系列の流入排水または複数系列の混合排水が前記スライム発生を抑制できる水質の条件に入る場合がある。本発明はかかる知見に基づくものである。

【0011】

［１］ 単独系列または複数系列からの排水が調整槽に流入され、前記調整槽から排水が送水される排水処理設備の排水負荷を推定する方法であって、
前記調整槽への流入排水は少なくとも一定時間以上はスライム発生を抑制できる水質であり、
前記調整槽よりも上流側、かつ、複数系列の場合は各系列からの排水の合流部より下流側において、排水接触型計器で水質項目または運転管理項目を測定または推定し、測定値または推定値に基づいて排水負荷を推定する、排水負荷の推定方法。

【0012】

［２］ 前記スライム発生を抑制できる水質とは、水温４０℃以上、ｐＨ４以下、ｐＨ９以上及びＯＲＰ７５０ｍＶ以上のうち少なくともいずれか１つの条件を満たす、［１］に記載の排水負荷の推定方法。

【0013】

［３］ 前記排水接触型計器で測定する水質項目または運転管理項目は、汚濁負荷又は汚濁負荷と相関する項目であり、
前記調整槽へ流入する排水の第１流量を測定し、
測定した前記汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第１流量を用いて、前記排水処理設備への排水流入部（排水処理流入部）の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目を推定する、［１］又は［２］に記載の排水負荷の推定方法。

【0014】

［４］ 前記排水処理設備に流入する排水の第２流量を測定し、
推定した前記排水処理流入部の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第２流量を用いて、前記排水処理流入部の排水負荷を推定する、［３］に記載の排水負荷の推定方法。

【0015】

［５］ ［４］に記載の方法で推定した排水負荷が所定値以上の場合、前記調整槽への流入排水の流入先を前記調整槽から高負荷調整槽へ切り替える、排水処理方法。

【0016】

［６］ 前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記排水処理設備へ送水する、［５］に記載の排水処理方法。

【0017】

［７］ 前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記調整槽へ送水する、［５］に記載の排水処理方法。

【0018】

[８] 前記排水が流入される調整槽が並列多段であり、推定した排水負荷が所定値を超えないような流量で、前記調整槽から前記排水処理設備へ送水する、［５］に記載の排水処理方法。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、排水の汚濁負荷又は汚濁負荷と相関する項目などの水質項目または運転管理項目を、計器へのスライムの付着を防止して安定して計測することができる。また、本発明によれば、排水処理を安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図2】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図3】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図4】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図5】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図6】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図7】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図8】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図9】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図10】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図11】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図12】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図13】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【図14】同実施形態に係る排水処理システムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る排水処理システムは、調整槽１と、調整槽１の後段（下流側）に設置された排水処理設備３と、調整槽１の前段（上流側）に設けられた汚濁負荷測定部４と、調整槽１へ流入する排水の流量を測定する第１流量測定部５と、排水処理設備３へ流入する排水の流量を測定する第２流量測定部１０と、排水処理設備３の流入部（調整槽１の出口）における排水負荷を推定する演算部６とを備える。演算部６は例えばコンピュータである。

【0022】

調整槽１には、単独系列からの排水が流入するか、複数系列からの排水が同時にまたは異なるタイミングで合流され流入する。調整槽１へ流入する排水は、酸・アルカリ洗浄排水、酸化剤等の殺菌成分を含むなど、スライム発生を抑制できる水質（例えば、水温４０℃以上、ｐＨ４以下、ｐＨ９以上及びＯＲＰ（酸化還元電位）７５０ｍＶ以上のうち、少なくともいずれか１つの条件を満たす水質）の排水が一定時間以上（例えば、排水の流入時間全体の２割以上を占める）である。

【0023】

汚濁負荷測定部４は、調整槽１に流入する排水の汚濁負荷を、比較的短い時間間隔で定期的に、又は連続的に測定する。本実施形態では、汚濁負荷としてＴＯＣ濃度を測定する例について説明するが、測定項目はＴＯＣ濃度に限定されず、ＣＯＤ濃度やＳＳなど他の汚濁負荷を示す指標であってもよい。また、測定する汚濁負荷は、汚濁負荷に相関する項目を含み、例えば、電気伝導度やブリックス糖度が挙げられる。

【0024】

汚濁負荷測定部４は、調整槽１より上流側、かつ複数系列の場合は各系列からの排水の合流部より下流側において、計器を排水に浸漬して汚濁負荷（ＴＯＣ濃度）を測定する。

【0025】

調整槽１は１槽以上設けられており、後述のように複数の調整槽１が並列に配置されていてもよい。調整槽１の容積などの仕様は特に限定されない。調整槽１は、水質や水量の変動が調整され緩和されることを目的として、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）３０分以上を有するものと定義する。

【0026】

調整槽１へ流入する排水の流量を測定する第１流量測定部５は、流量計でもよいし、調整槽１がバッチ通水の場合は調整槽１における単位時間当たりの水位増加量から算出するものでも良い。もしくは調整槽１が連続通水の場合は、調整槽１の貯留量変化と調整槽からの排出流量の和から、調整槽１へ流入する排水の流量を算出しても良い。

【0027】

排水処理設備３は、排水に含まれる汚れや油分などを取り除く処理を行う。排水の処理方式や系統数は特に限定されない。処理方式としては、例えば好気性、嫌気性を含めたいわゆる生物処理、フェントン処理や活性炭処理などの物理化学処理が挙げられる。

【0028】

排水処理設備３へ流入する排水の流量を測定する第２流量測定部１０は、流量計でもよいし、調整槽１がバッチ通水の場合は調整槽１における単位時間当たりの水位減少量から算出するものでも良い。

【0029】

演算部６は、汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度、及び第１流量測定部５が測定した流量を用いて、排水処理設備３の流入部（調整槽１の出口）におけるＴＯＣ濃度を推定する。また、演算部６は、推定したＴＯＣ濃度、及び第２流量測定部１０が測定した流量を用いて、排水処理設備３に送水される排水負荷（ｋｇ－ＴＯＣ／ｄａｙ）を推定する。

【0030】

汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度、及び第１流量測定部５が測定した流量を用いて、排水処理設備３の流入部（以下、「排水処理流入部」とも記載する。）におけるＴＯＣ濃度を推定する方法は、各種提案されている滞留水槽の濃度計算モデルで行えるが、例えば調整槽１が連続通水かバッチ通水かによって、以下のような異なる推定方法を用いることができる。

【0031】

＜連続通水の時＞
推定方法（１）－１
調整槽１より上流側で測定したＴＯＣ濃度を、調整槽１での滞留時間に近い時間で移動平均化することで、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。例えば、調整槽１での滞留時間が５０分である場合、現在から５０分前までのＴＯＣ濃度測定結果の平均を、（調整槽１から排出される）排水処理流入部のＴＯＣ濃度とみなすことができる。

【0032】

推定方法（２）－１
調整槽１より上流側で測定したＴＯＣ濃度と流量から、完全混合槽モデルを用いて調整槽１に流入した排水濃度の変化を推定し、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0033】

＜バッチ通水の時＞
推定方法（３）－１
調整槽１に流入した全ＴＯＣ重量（ｇ）を調整槽１に流入した全水量（ｍ^３）で除することで、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。調整槽１へ流入した全ＴＯＣ重量や全水量を正確に把握するためには、調整槽入口バルブ開閉信号やポンプ発停信号を入手し、入口バルブ「開」から「閉」まで、又はポンプが稼働している時間のＴＯＣ濃度及び水量を積算し、負荷を算出することが望ましい。バルブ開閉信号やポンプ発停信号の入手が難しい場合は、調整槽１の水位変化から調整槽１に排水が流入しているタイミングを把握しても良い。

【0034】

演算部６は、上記の推定方法（１）－１、（２）－１、（３）－１のいずれかで推定した排水処理流入部のＴＯＣ濃度と、第２流量測定部１０が測定した排水処理流入部の流量から、排水負荷（ｋｇ－ＴＯＣ／ｄａｙ）を以下の式１にて推定する。

【0035】

式１： 排水負荷（ｋｇ－ＴＯＣ／ｄａｙ）＝排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×排水処理流入部の流量（ｍ^３／ｈ）×２４ｈ／１０００

【0036】

図２のように、調整槽１と排水処理設備３との間に、調整槽２が調整槽１と直列に並んで設けられている場合には、まず調整槽１出口のＴＯＣ濃度（推定値Ａ）を推定する。調整槽２は１槽以上設けられており、後述のように複数の調整槽２が並列に配置されていてもよい。調整槽２の容積などの仕様は特に限定されない。図１と同様に、調整槽１が連続通水かバッチ通水かで推定方法が異なり、連続通水の場合は上記の推定方法（１）－１又は（２）－１、バッチ通水の場合は推定方法（３）－１にて調整槽１出口のＴＯＣ濃度（推定値Ａ）を推定する。

【0037】

次に、上記のようにして求めた調整槽１出口のＴＯＣ濃度（推定値Ａ）と、第３流量測定部８が測定した調整槽２に流入する排水の流量から、排水処理流入部（調整槽２の出口）のＴＯＣ濃度（推定値Ｂ）を推定する。ここでも、調整槽２が連続通水かバッチ通水かで推定方法が異なり、連続通水の場合は以下の推定方法（１）－２又は（２）－２、バッチ通水の場合は推定方法（３）－２を用いて、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（推定値Ｂ）を推定する。

【0038】

推定方法（１）－２
ＴＯＣ濃度（推定値Ａ）を調整槽２での滞留時間に近い時間で移動平均化することで排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0039】

推定方法（２）－２
ＴＯＣ濃度（推定値Ａ）と調整槽２に流入する流量から、完全混合槽モデルを用いて調整槽２に流入した排水濃度の変化を推定し、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0040】

推定方法（３）－２
調整槽２に流入した全ＴＯＣ重量（ｇ）を調整槽２に流入した全水量（ｍ^３）で除することで、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0041】

調整槽２へ流入する排水の流量を測定する第３流量測定部８は、流量計でもよいし、調整槽２がバッチ通水の場合は調整槽２における単位時間当たりの水位増加量から算出するものでも良い。もしくは調整槽２が連続通水の場合は、調整槽２の貯留量変化と調整槽からの排出流量の和から、調整槽２へ流入する排水の流量を算出しても良い。

【0042】

このようにして求めた排水処理流入部のＴＯＣ濃度（推定値Ｂ）と、第２流量測定部１０が測定した排水処理流入部の流量から、排水負荷（ｋｇ－ＴＯＣ／ｄａｙ）を上記の式１にて推定する。

【0043】

次に、図３に示すように、調整槽１と排水処理設備３との間に、調整槽２Ａ、２Ｂが並列に設けられ、調整槽２Ｂから調整槽１へ排水が返送されている場合について考える。調整槽１から流出した排水は、調整槽２Ａ又は２Ｂに流入する。調整槽２Ａから流出した排水は、排水処理設備３に流入する。調整槽２Ｂから流出した排水は、調整槽１へ返送される。

【0044】

第４流量測定部１３は、調整槽２Ｂへ流入する排水の流量を測定するものであり、流量計で測定しても良いし、調整槽２Ｂにおける単位時間当たりの水位増加量から算出しても良い。第５流量測定部１５は、調整槽２Ｂから調整槽１へ返送される排水の流量を測定するものであり、流量計で測定しても良いし、調整槽２Ｂにおける単位時間当たりの水位減少量から算出しても良い。

【0045】

この場合、調整槽１へ排水を返送する調整槽２Ｂはバッチ通水であることが条件であり、調整槽１および調整槽２Ａは連続通水、バッチ通水いずれでも良い。調整槽２Ａは、１槽以上設けられており、複数の調整槽２Ａが並列に配置されていてもよい。

【0046】

まず、調整槽１の上流側で測定したＴＯＣ濃度及び第４流量測定部１３が測定した流量から、以下の推定方法（３）―３により、調整槽２Ｂ内の排水のＴＯＣ濃度（推定値Ｃ）を推定する。

【0047】

推定方法（３）－３
調整槽２Ｂに流入した全ＴＯＣ重量（ｇ）を調整槽２Ｂに流入した全水量（ｍ^３）で除することで、調整槽２ＢのＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0048】

次に、上記のようにして求めた調整槽２ＢのＴＯＣ濃度（推定値Ｃ）と、第５流量測定部１５が測定した流量と、調整槽１の上流側で測定したＴＯＣ濃度および流量から、調整槽１出口のＴＯＣ濃度（推定値Ｄ）を推定する。調整槽１が連続通水の場合は推定方法（２）－３、調整槽１がバッチ通水の場合は推定方法（３）－４により推定する。

【0049】

推定方法（２）－３
調整槽１の上流側で測定したＴＯＣ濃度及び流量と、調整槽２ＢのＴＯＣ濃度（推定値Ｃ）と、調整槽２Ｂから調整槽１に流入する流量とから、完全混合槽モデルを用いて調整槽１に流入した排水濃度の変化を推定し、調整槽１出口のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0050】

推定方法（３）－４
調整槽１に流入した全ＴＯＣ重量（ｇ）を、調整槽１に流入した全水量（ｍ^３）で除することで、調整槽１出口のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。全ＴＯＣ重量及び全水量は、調整槽１の上流側で測定したＴＯＣ重量及び水量に、調整槽２Ｂから返送されたＴＯＣ重量及び水量をそれぞれ加算することで算出する。

【0051】

次に、上記のようにして求めた調整槽１出口のＴＯＣ濃度（推定値Ｄ）と、調整槽２Ａに流入する流量から、排水処理流入部（調整槽２Ａの出口）のＴＯＣ濃度（推定値Ｅ）を推定する。調整槽２Ａが連続通水の場合は推定方法（１）－３又は（２）－４、バッチ通水の場合は推定方法（３）－５にて排水処理流入部のＴＯＣ濃度（推定値Ｅ）を推定する。

【0052】

推定方法（１）－３
ＴＯＣ濃度（推定値Ｄ）を調整槽２Ａでの滞留時間に近い時間で移動平均化することで排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0053】

推定方法（２）－４
ＴＯＣ濃度（推定値Ｄ）と調整槽２Ａに流入する流量から、完全混合槽モデルを用いて調整槽２Ａに流入した排水濃度の変化を推定し、排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0054】

推定方法（３）－５
調整槽２Ａに流入した全ＴＯＣ重量（ｇ）を調整槽２Ａに流入した全水量（ｍ^３）で除することで排水処理流入部のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）を推定する。

【0055】

このようにして求めた排水処理流入部のＴＯＣ濃度（推定値Ｅ）と、第２流量測定部１０が測定した排水処理流入部の流量から、排水負荷（ｋｇ－ＴＯＣ／ｄａｙ）を上記の式１にて推定する。

【0056】

本実施形態によれば、ｐＨ、水温、水質の変動が大きくスライムが発生しにくい調整槽１の上流側で汚濁負荷（又は汚濁負荷と相関する項目）を測定するため、安定して精度良く汚濁負荷を測定できる。また、測定した汚濁負荷及び流量から排水処理流入部の排水負荷を推定し、この推定値から、高負荷排水の流入を迅速に検知できる。推定した排水負荷を元に、排水処理が破綻しないように、排水処理への流入量を制御したり、高負荷排水を高負荷調整槽へ振り分けたりすることで、排水処理を安定化させることができる。

【0057】

図４は、図１に示す排水処理システムに高負荷調整槽１２を設けた構成を示す。図４に示す構成では、高負荷調整槽１２は、調整槽１と並列に配置される。バルブ１７Ａ、１７Ｂの開閉を制御することで、移送ポンプ１１により送水される排水を、調整槽１と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えることができる。

【0058】

演算部６は、汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度、及び第１流量測定部５が測定した流量を取得し、上記の推定方法（１）－１、（２）－１、（３）－１のいずれかにより排水処理流入部のＴＯＣ濃度を推定する。また、演算部６は、推定したＴＯＣ濃度、及び第２流量測定部１０が測定した流量を用いて、排水処理流入部の排水負荷を推定し、排水処理設備３へ流入しても問題ないか否かを判断する。

【0059】

演算部６は、排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、バルブ１７Ａを閉、バルブ１７Ｂを開とし、排水を高負荷調整槽１２へ流入させる。排水の流入先を高負荷調整槽１２へ切り替えた後も、移送ポンプ２０により調整槽１から排水処理設備３へ排水が送水され、演算部６は排水処理流入部のＴＯＣ濃度の推定及び排水負荷の推定を継続して行う。

【0060】

その後、推定される排水負荷が低くなったタイミングで、排水の流入先を高負荷調整槽１２から調整槽１へ切り替える。また、演算部６は、高負荷調整槽１２から排水処理設備３へ排水を送水するように移送ポンプ１９を制御する。調整槽１からの排水に高負荷調整槽１２からの排水が混合されて、排水処理設備３に流入する。移送ポンプ１９を制御し、排水処理が破綻しないように、高負荷調整槽１２から送水される排水の流量を調整することが好ましい。

【0061】

演算部６が、バルブ１７Ａ、１７Ｂの開閉のタイミングをモニタの画面などに表示し、作業員が表示に従って手動でバルブ１７Ａ、１７Ｂの開閉制御を行ってもよい。同様に、演算部６が、移送ポンプ１９，２０の送水タイミングがわかるようにモニタの画面などに表示し、作業員が表示に従って手動でポンプを動かしてもよい。また移送ポンプ１９，２０の代わりに合流点の下流側に移送ポンプを設置して、調整槽１および高負荷調整槽からの排水が合流する手前にそれぞれ切り替えバルブを設けることで、１台の移送ポンプで運転できるようにしても良い。

【0062】

図４に示す構成では、排水負荷が低くなったタイミングで、高負荷調整槽１２内の排水を排水処理設備３へ送水する構成について説明したが、図５に示すように、高負荷調整槽１２内の排水を調整槽１へ送水してもよい。

【0063】

図６に示す構成では、排水の汚濁負荷は考慮せずに排水を調整槽１および調整槽１´に任意に送水する。調整槽２へ排水を送水する時はバルブ７Ａを開、バルブ７Ｂを閉とし、調整槽２´へ排水を送水する時はバルブ７Ａを閉、バルブ７Ｂを開とする。また、調整槽２および２´のうち、排水が流入していない方の調整槽から排水処理設備３へ排水を送水する。演算部６は排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、移送ポンプ１９´および２０´を制御し、排水処理が破綻しない排水負荷(ＴＯＣ濃度×流量)となるように、調整槽１および調整槽１´から送水される排水の流量を調整する。演算部６が、移送ポンプ１９´，２０´の送水量がわかるようにモニタの画面などに表示を出し、作業員が表示に従って手動でポンプを動かしてもよい。また移送ポンプ１９´，２０´の代わりに合流点の下流側に移送ポンプを設置して、調整槽１および高負荷調整槽１２からの排水が合流する手前にそれぞれ切り替えバルブを設けることで、１台の移送ポンプで運転できるようにしても良い。

【0064】

図７は、図２に示す排水処理システムの調整槽２と並列に高負荷調整槽１２を設けた構成を示す。バルブ７Ａ、７Ｂの開閉を制御することで、調整槽１から送水される排水を、調整槽２と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えることができる。

【0065】

演算部６は、汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度、及び第１流量測定部５が測定した流量を取得し、上記の推定方法（１）－１、（２）－１、（３）－１のいずれかにより調整槽１出口のＴＯＣ濃度を推定する。

【0066】

演算部６は、推定した調整槽１出口のＴＯＣ濃度と、第３流量測定部８が測定した調整槽２に流入する排水の流量を用いて、上記の推定方法（１）－２、（２）－２、（３）－２のいずれかにより、排水処理流入部（調整槽２出口）のＴＯＣ濃度を推定する。また、演算部６は、推定した排水処理流入部のＴＯＣ濃度と、第２流量測定部１０が測定した排水処理流入部の流量から、上記の式１により、排水処理流入部の排水負荷を推定する。

【0067】

演算部６は、排水負荷が高く（排水負荷が所定値以上であり）、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、バルブ７Ａを閉、バルブ７Ｂを開とし、調整槽１から送水された排水を高負荷調整槽１２へ流入させる。排水の流入先を高負荷調整槽１２へ切り替えた後も、移送ポンプ２０により調整槽２から排水処理設備３へ排水が送水され、演算部６は、調整槽１出口のＴＯＣ濃度の推定、排水処理流入部のＴＯＣ濃度の推定及び排水負荷の推定を継続して行う。

【0068】

その後、推定される排水負荷が低くなった（排水負荷が所定値未満となった）タイミングで、排水の流入先を高負荷調整槽１２から調整槽２へ切り替える。演算部６は、高負荷調整槽１２から排水処理設備３へ排水を送水するように移送ポンプ１９を制御する。調整槽２からの排水に高負荷調整槽１２からの排水が混合されて、排水処理設備３に流入する。移送ポンプ１９を制御し、排水処理が破綻しないように、高負荷調整槽１２から排水処理設備３へ送水される排水の流量を調整することが好ましい。

【0069】

図７の構成では、バルブ７Ａ、７Ｂの開閉を制御して、調整槽１から送水される排水の流入先を切り替えていたが、図８に示すように、調整槽１から調整槽２へ送水する移送ポンプ１８Ａと、調整槽１から高負荷調整槽１２へ送水する移送ポンプ１８Ｂとを設け、移送ポンプ１８Ａ、１８Ｂの発停を制御して、排水を調整槽２と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えてもよい。演算部６が、移送ポンプ１８Ａ、１８Ｂの発停のタイミングがわかるようにモニタの画面などに表示し、作業員が表示に従って手動でポンプを動かしてもよい。

【0070】

図７に示す構成では、排水負荷が低くなったタイミングで、高負荷調整槽１２内の排水を排水処理設備３へ送水する構成について説明したが、図９に示すように、高負荷調整槽１２内の排水を調整槽２へ送水してもよい。

【0071】

図９の構成では、バルブ７Ａ、７Ｂの開閉を制御して、調整槽１から送水される排水の流入先を切り替えていたが、図１０に示すように、調整槽１から調整槽２へ送水する移送ポンプ１８Ａと、調整槽１から高負荷調整槽１２へ送水する移送ポンプ１８Ｂとを設け、移送ポンプ１８Ａ、１８Ｂの発停を制御して、調整槽１からの排水を調整槽２と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えてもよい。

【0072】

図１１に示す構成では、排水の汚濁負荷は考慮せずに排水を調整槽２および調整槽２´に任意に送水する。調整槽２へ排水を送水する時はバルブ７Ａを開、バルブ７Ｂを閉とし、調整槽２´へ排水を送水する時はバルブ７Ａを閉、バルブ７Ｂを開とする。また、調整槽２および調整槽２´のうち、排水が流入していない方の調整槽から排水処理設備３へ排水を送水する。もしくは図１２に示すように、調整槽１から調整槽２へ送水する移送ポンプ１８Ａと、調整槽２から調整槽２´へ送水する移送ポンプ１８Ｂとを設け、ポンプの発停を切り分けても良い。演算部６は排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、移送ポンプ１９´、２０´を制御し、排水処理が破綻しない排水負荷（ＴＯＣ濃度×流量）となるように、調整槽２および調整槽２´から送水される排水の流量を調整する。

【0073】

図１３は、図３に示す排水処理システムの調整槽２Ａ、２Ｂをそれぞれ調整槽２、高負荷調整槽１２とした構成を示す。バルブ７Ａ、７Ｂの開閉を制御することで、調整槽１から送水される排水を、調整槽２と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えることができる。

【0074】

演算部６は、汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度、及び第４流量測定部１３が測定した高負荷調整槽１２へ流入する排水の流量を取得し、上記の推定方法（３）－３により高負荷調整槽１２のＴＯＣ濃度を推定する。

【0075】

演算部６は、推定した高負荷調整槽１２のＴＯＣ濃度、第５流量測定部１５が測定した流量と、汚濁負荷測定部４が測定したＴＯＣ濃度と、第１流量測定部５が測定した流量を用いて、上記の推定方法（２）－３又は（３）－４により、調整槽１出口のＴＯＣ濃度を推定する。

【0076】

次に、演算部６は、推定した調整槽１出口のＴＯＣ濃度と、第３流量測定部８が測定した調整槽２に流入する排水の流量とを用いて、上記の推定方法（１）－３、（２）－４、（３）－５のいずれかにより、排水処理流入部（調整槽２出口）のＴＯＣ濃度を推定する。

【0077】

そして、演算部６は、推定した排水処理流入部のＴＯＣ濃度と、第２流量測定部１０が測定した排水処理流入部の流量から、排水負荷を上記の式１により推定する。

【0078】

演算部６は、排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、バルブ７Ａを閉、バルブ７Ｂを開とし、調整槽１から送水された排水を高負荷調整槽１２へ流入させる。排水の流入先を高負荷調整槽１２へ切り替えた後も、移送ポンプ２０により調整槽２から排水処理設備３へ排水が送水され、演算部６は、排水負荷の推定を継続して行う。

【0079】

その後、排水負荷が低くなったタイミングで、排水の流入先を高負荷調整槽１２から調整槽２へ切り替える。演算部６は、高負荷調整槽１２から調整槽１へ排水を返送するように移送ポンプ１９を制御する。

【0080】

図１３の構成では、バルブ７Ａ、７Ｂの開閉を制御して、調整槽１から送水される排水の流入先を切り替えていたが、図１４に示すように、調整槽１から調整槽２へ送水する移送ポンプ１８Ａと、調整槽１から高負荷調整槽１２へ送水する移送ポンプ１８Ｂとを設け、移送ポンプ１８Ａ、１８Ｂの発停を制御して、調整槽１からの排水を調整槽２と高負荷調整槽１２のどちらに流入させるか切り替えてもよい。

【0081】

上記実施形態では、排水処理流入部の汚濁負荷の推定、排水処理流入部の排水負荷の推定等の演算を演算部６が行う構成について説明したが、演算部６は１台のコンピュータで構成されていてもよいし、複数台のコンピュータで分散処理するものであってもよい。

【0082】

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0083】

１，２，２´ 調整槽
３ 排水処理設備
４ 汚濁負荷測定部
５ 第１流量測定部
６ 演算部
８ 第３流量測定部
１０ 第２流量測定部
１１，１９，１９´，２０，２０´ 移送ポンプ
１２ 高負荷調整槽
１３ 第４流量測定部
１５ 第５流量測定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【手続補正書】

【提出日】2024-12-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単独系列または複数系列からの排水が調整槽に流入され、前記調整槽から排水が送水される排水処理設備の排水負荷を推定する方法であって、
前記調整槽への流入排水は少なくとも一定時間以上はスライム発生を抑制できる水質であり、
前記調整槽よりも上流側、かつ、複数系列の場合は各系列からの排水の合流部より下流側において、排水接触型計器で水質項目または運転管理項目を測定または推定し、測定値または推定値に基づいて排水負荷を推定する、排水負荷の推定方法。

【請求項2】

前記スライム発生を抑制できる水質とは、水温４０℃以上、ｐＨ４以下、ｐＨ９以上及びＯＲＰ７５０ｍＶ以上のうち少なくともいずれか１つの条件を満たす、請求項１に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項3】

前記排水接触型計器で測定する水質項目または運転管理項目は、汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目であり、
前記調整槽へ流入する排水の第１流量を測定し、
測定した前記汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第１流量を用いて、前記排水処理設備への排水流入部（排水処理流入部）の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目を推定する、請求項１又は２に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項4】

前記排水処理設備に流入する排水の第２流量を測定し、
推定した前記排水流入部の汚濁負荷または汚濁負荷と相関する項目と前記第２流量を用いて、前記排水処理流入部の排水負荷を推定する、請求項３に記載の排水負荷の推定方法。

【請求項5】

請求項４に記載の方法で推定した排水負荷が所定値以上の場合、前記調整槽への流入排水の流入先を前記調整槽から高負荷調整槽へ切り替える、排水処理方法。

【請求項6】

前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記排水処理設備へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【請求項7】

前記排水の流入先を前記調整槽から前記高負荷調整槽へ切り替えた後、推定した排水負荷が所定値未満となった場合、前記高負荷調整槽内の排水を前記調整槽へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【請求項8】

前記排水が流入される調整槽が並列多段であり、推定した排水負荷が所定値を超えないような流量で、前記調整槽から前記排水処理設備へ送水する、請求項５に記載の排水処理方法。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0063】

図６に示す構成では、排水の汚濁負荷は考慮せずに排水を調整槽１および調整槽１´に任意に送水する。調整槽１へ排水を送水する時はバルブ１７Ａを開、バルブ１７Ｂを閉とし、調整槽１´へ排水を送水する時はバルブ１７Ａを閉、バルブ１７Ｂを開とする。また、調整槽１および１´のうち、排水が流入していない方の調整槽から排水処理設備３へ排水を送水する。演算部６は排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、移送ポンプ１９´および２０´を制御し、排水処理が破綻しない排水負荷(ＴＯＣ濃度×流量)となるように、調整槽１および調整槽１´から送水される排水の流量を調整する。演算部６が、移送ポンプ１９´，２０´の送水量がわかるようにモニタの画面などに表示を出し、作業員が表示に従って手動でポンプを動かしてもよい。また移送ポンプ１９´，２０´の代わりに合流点の下流側に移送ポンプを設置して、調整槽１および調整槽１´からの排水が合流する手前にそれぞれ切り替えバルブを設けることで、１台の移送ポンプで運転できるようにしても良い。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0072】

図１１に示す構成では、排水の汚濁負荷は考慮せずに排水を調整槽２および調整槽２´に任意に送水する。調整槽２へ排水を送水する時はバルブ７Ａを開、バルブ７Ｂを閉とし、調整槽２´へ排水を送水する時はバルブ７Ａを閉、バルブ７Ｂを開とする。また、調整槽２および調整槽２´のうち、排水が流入していない方の調整槽から排水処理設備３へ排水を送水する。もしくは図１２に示すように、調整槽１から調整槽２へ送水する移送ポンプ１８Ａと、調整槽１から調整槽２´へ送水する移送ポンプ１８Ｂとを設け、ポンプの発停を切り分けても良い。演算部６は排水負荷が高く、排水処理が破綻し得ると判断した場合は、移送ポンプ１９´、２０´を制御し、排水処理が破綻しない排水負荷（ＴＯＣ濃度×流量）となるように、調整槽２および調整槽２´から送水される排水の流量を調整する。