JP2011230069A

JP2011230069A - 汚水処理装置の曝気運転制御システムおよび曝気運転制御方法

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Publication number: JP2011230069A
Application number: JP2010103554A
Authority: JP
Inventors: Kiyomi Yamaura; 清美山浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2011-11-17

Abstract

【課題】生活排水の状況に合わせて曝気槽内における微生物の活性度が最適となるように曝気ブロアの運転を制御できるようにする。
【解決手段】曝気槽１６０内の汚水の水温を温度センサ２４０により検出するとともに、微生物による浄化が行われた処理水のｐＨをｐＨセンサ４８０により検出し、検出した水温およびｐＨに基づいて、曝気ブロア２２０を間欠運転させる際の停止時間と稼動時間との比率である運転比率を運転比率設定部３４０が比率パターン記憶部３６０に設定することにより、曝気槽１６０に流入する汚水の量、化学的性質、水温といった生活排水の状況のほか、汚水中に含まれる有機物を分解する微生物の活性度合いなど、多くの要因が反映された結果の値である処理水のｐＨの値や水温に応じて曝気ブロア２２０の間欠運転が制御されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚水処理装置の曝気運転制御システムおよび曝気運転制御方法に関し、特に、曝気槽内の微生物を利用して汚水を浄化させる方式の汚水処理装置に適用して好適なものである。

従来、曝気槽内の微生物を利用して汚水を浄化させる方式の汚水処理装置が提供されている。この種の汚水処理装置では、曝気槽に流入し汚水に含まれる有機物を微生物に消化させることにより、汚水を浄化させている。また、微生物を活性化させるために、曝気ブロア（送風機）により曝気槽内に酸素を送るように構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

一般に、曝気槽に流入する汚水の量は時間に応じて変化する。例えば、一般家庭や事業所などにおいて、人の活動時間帯は生活排水が頻繁に生じて曝気槽に汚水が流入することも多くなるが、深夜は曝気槽への流入がほとんどなくなる。また、排水される汚水の温度も変化し、それに応じて微生物の活性の度合いも変化する。その一方、多くの汚水処理装置では、曝気ブロアは２４時間連続運転されている。このため、状況によっては過剰曝気となることがあった。

過剰曝気で曝気槽に送り込まれる酸素が多すぎると、微生物の活動が活発になりすぎて、硝化作用（アンモニアから亜硝酸や硝酸を生ずる微生物による作用）により過度にｐＨが低下する。その結果、汚水処理装置から放流される処理水は酸性を示すことになってしまう。この問題を解決するために、曝気ブロアをタイマにより間欠的に運転する方法も存在するが、生活排水の状況に合わせてきめ細かな制御をすることができないという問題がある。

これに対して、上記特許文献１に記載の技術では、浄化槽本体内の温度を検知する温度センサを浄化槽本体内に設け、予め所定の制御温度を設定する。そして、制御温度に対する浄化槽本体内の温度が高いときには曝気時に反応槽へ送風する総空気量を少なくし、制御温度に対する浄化槽本体内の温度が低いときには曝気時に反応槽へ送風する総空気量を多くするようにしている。

また、上記特許文献２に記載の技術では、曝気攪拌槽の水温を測定し、水温に応じた適当な運転パターンに従って曝気攪拌槽の間欠運転を制御するようにしている。また、特許文献２に記載の技術では、曝気攪拌槽内の溶存酸素（ＤＯ）を測定し、溶存酸素量に応じた風量を決定して曝気ブロアの風量を制御するようにしている。

特開２０００−５８９号公報特開２００２−２２４６８７号公報

しかしながら、水温や溶存酸素量の測定結果に基づく曝気ブロアの運転制御では、必ずしも最適な曝気量に制御することができないという問題があった。微生物の活性状況は、汚水の水温や溶存酸素量だけでなく、汚水中に含まれる有機物の量その他の複雑な要素が絡んで変動する。そのため、微生物の活性状況を掴むための一部のパラメータに過ぎない水温や溶存酸素量を測定しても、微生物の活性度が最適となるように曝気量の制御を行うことは困難である。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、生活排水の状況に合わせて曝気槽内における微生物の活性度が最適となるように曝気ブロアの運転を制御できるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、曝気槽内の汚水の水温を温度センサにより検出するとともに、微生物による浄化が行われた処理水のｐＨをｐＨセンサにより検出し、検出した水温およびｐＨに基づいて、曝気ブロアを間欠運転させる際の停止時間と稼動時間との比率である運転比率を設定するようにしている。

上記のように構成した本発明において検出される処理水のｐＨの値は、曝気槽に流入する汚水の量、化学的性質、水温といった生活排水の状況のほか、汚水中に含まれる有機物を分解する微生物の活性度合いなど、多くの要因が反映された結果の値である。本発明によれば、そのような性質を持った処理水のｐＨが検出され、そのｐＨの値や水温に応じて曝気ブロアの間欠運転が制御されるので、生活排水の状況に合わせて曝気槽内における微生物の活性度が最適となるように曝気ブロアの運転を制御することができる。

第１の実施形態による曝気制御システムの構成例を示すブロック図である。第１の実施形態による曝気制御システムにおいて使用される各種情報の例を示す図である。第１の実施形態による曝気制御システムの動作例を示すフローチャートである。第１の実施形態による検出処理の動作例を示すフローチャートである。第１の実施形態による運転比率算出処理の動作例を示すフローチャートである。第１の実施形態による制御処理の動作例を示すフローチャートである。第２の実施形態による曝気制御システムの構成例を示すブロック図である。第２の実施形態による検出処理の動作例を示すフローチャートである。第２の実施形態による運転比率算出処理の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態による曝気制御システム１００の構成例を示すブロック図である。図１において、１２０は微生物を利用して汚水を浄化させる汚水処理装置であり、嫌気性ろ床槽（第１室）１４０、嫌気性ろ床槽（第２室）１５０、曝気槽１６０、沈殿槽１７０および消毒槽１８０を備えて構成されている。

嫌気性ろ床槽（第１室）１４０では、水洗トイレからのし尿や台所・風呂などからの排水（生活排水）などの汚水の中の浮遊物を取り除く処理と、嫌気性ろ床槽（第１室）１４０内部に設けられたろ材（図示せず）に付いている嫌気性微生物（酸素の存在しない場所で生存可能な微生物）が汚水の中の有機物を分解する処理とが行われる。嫌気性ろ床槽（第１室）１４０で処理された汚水は、嫌気性ろ床槽（第２室）１５０に流入する。

嫌気性ろ床槽（第２室）１５０では、嫌気性ろ床槽（第１室）１４０から流入した汚水に対して、嫌気性ろ床槽（第１室）１４０で行われた処理と同様の処理が再び行われる。嫌気性ろ床槽（第２室）１５０で処理された汚水は、曝気槽１６０に流入する。

曝気槽１６０では、曝気槽１６０内に空気を送る曝気ブロア２２０から十分空気が送り込まれている状態の中で、嫌気性ろ床槽（第２室）１５０から流入した汚水が曝気槽１６０の中を循環し、曝気槽１６０内部に設けられた接触材（図示せず）に付いている好気性微生物（酸素の存在する場所でのみ生存可能な微生物）により有機物を分解する処理（浄化処理）が行われる。また、曝気槽１６０では、接触材へ過剰に付着した好気性微生物を曝気ブロワ２２０から送り込まれる空気を使ってはく離させる処理（逆洗浄処理）が所定の時間帯（例えば、深夜時間帯の１０〜２０分）に行われる。

曝気槽１６０で浄化処理が行われた浄化処理水は、沈殿槽１７０に流入する。沈殿槽１７０では、曝気槽１６０から流入した浄化処理水のうち、微生物の塊（汚泥）は沈み、上澄み水が処理水として消毒槽１８０へ送られる。消毒槽１８０では、沈殿槽１７０から流入された処理水が塩素剤で滅菌・消毒され、衛生的に安全な水にして放流される。

曝気ブロア２２０は、曝気槽１６０で行われる浄化処理の際、好気性微生物が汚水中の有機物を分解するために大量の酸素を必要とするため、ブロア運転制御部４６０の制御を受けて、曝気槽１６０内に所定風量（例えば、４５［リットル／分］）の空気を間欠的に送る。また、曝気ブロア２２０は、曝気槽１６０に対して逆洗浄処理を行うときは、ブロア運転制御部４６０の制御を受けて、曝気槽１６０内に所定風量の空気を非間欠的に送る。

２４０は温度センサであり、曝気槽１６０内の汚水の水温を検出するために曝気槽１６０内に配置されている。２６０は温度検出部であり、所定時間（例えば、１０分）毎に、温度センサ２４０の出力値を参照して曝気槽１６０内の汚水の水温を検出する。そして、温度検出部２６０は、検出した水温を温度メモリ２８０に逐次記憶させる。

３００は水温移動平均算出部であり、温度メモリ２８０に記憶されている水温の直近の所定時間（例えば、２４時間）にわたる移動平均値（以下、水温移動平均値という）を算出する。そして、水温移動平均算出部３００は、算出した水温移動平均値を示す水温情報を温度メモリ２８０に記憶させる。すなわち、水温移動平均算出部３００は、温度検出部２６０により１０分おきに水温が検出されるたびに、水温移動平均値を算出して温度メモリ２８０に更新して記憶させる。

３２０はｐＨ入力受付部であり、操作部（図示せず）に対するユーザ操作を介して、消毒槽１８０内の処理水のｐＨの入力を受け付ける。本実施形態では、汚水処理装置１２０の保守点検業者が、保守点検（例えば１回／２月）のタイミングで、持ち運び可能なｐＨセンサ４８０を用いて消毒槽１８０内の処理水のｐＨを手作業で検出する。そして、保守点検業者は、操作部を介して、検出したｐＨの入力を行う。ｐＨ入力受付部３２０は、ｐＨの入力を受け付けた場合には、そのｐＨを示すｐＨ情報を運転比率設定部３４０の運転比率更新部４００に出力する。

運転比率設定部３４０は、水温移動平均算出部３００から出力された水温情報により示される水温移動平均値、および、ｐＨ入力受付部３２０に入力が受け付けられたｐＨに基づいて、曝気ブロア２２０の停止時間と稼動時間との比率である運転比率を設定する。この運転比率の設定処理を行うために、運転比率設定部３４０は、比率パターン記憶部３６０、増減パターン記憶部３８０および運転比率更新部４００を備えている。

比率パターン記憶部３６０は、曝気槽１６０内の汚水の水温に応じた運転比率を表す比率パターンテーブルを記憶する。図２（ａ）は、本実施形態による比率パターンテーブルの例を示す図である。図２（ａ）に示すように、曝気槽１６０内の汚水の水温（例えば、５〜４５℃）に応じて、全体（例えば３０分）に対する停止時間の割合である運転比率Ｃがそれぞれ記憶される。なお、図２（ａ）に示す比率パターンテーブルにおいて、各水温に応じた運転比率Ｃの初期値は０［％］（連続運転であることを示す）であり、ｐＨ入力受付部３２０によりｐＨの入力が受け付けられたタイミングで、当該運転比率Ｃの値は運転比率更新部４００により更新される。

増減パターン記憶部３８０は、曝気槽１６０内の汚水の水温および消毒槽１８０内の処理水のｐＨに応じた運転比率の増減値ΔＣを表す増減パターンテーブルを記憶する。図２（ｂ）は、本実施形態による増減パターンテーブルの例を示す図である。図２（ｂ）に示すように、処理水のｐＨが同じ値でも、曝気槽１６０内の汚水の水温が低水温域、中水温域および高水温域のどれに属するのかによって運転比率の増減値ΔＣは変わってくる（ｐＨ＝７の中性を除く）。

例えば、ｐＨの値が７より大きい場合（処理水がアルカリ性の場合）、増減値ΔＣは負の値としている。これは、好気性微生物の活性化を進めることによりｐＨを下げるため、運転比率を下げて曝気ブロア２２０の稼働時間を増やす必要があるためである。また、ｐＨの値が大きいほど増減値ΔＣの絶対値は大きくしている。これは、ｐＨの値が大きいほど好気性微生物の活性化をより進めることによりｐＨを下げるため、運転比率をより下げて曝気ブロア２２０の稼働時間を増やす必要があるためである。

また、高水温域に比べて低水温域および中水温域の増減値ΔＣの絶対値を大きくしている。これは、曝気槽１６０内の処理水の水温が低いほど、運転比率をより下げて曝気ブロア２２０の稼動時間を長くすることにより、曝気槽１６０内の好気性微生物を活性化しやすくするためである。

また、ｐＨの値が７未満の場合（処理水が酸性の場合）、増減値ΔＣは正の値としている。これは、好気性微生物の活性化を抑制することによりｐＨを上げるため、運転比率を上げて曝気ブロア２２０の停止時間を増やす必要があるためである。また、ｐＨの値が小さいほど増減値ΔＣの絶対値は大きくしている。これは、ｐＨの値が小さいほど好気性微生物の活性化をより抑制することによりｐＨを上げるため、運転比率をより上げて曝気ブロア２２０の停止時間を増やす必要があるためである。

また、低水温域、中水温域、高水温域の順番で増減値ΔＣの絶対値を大きくしている。これは、曝気槽１６０内の処理水の水温が高いほど、運転比率をより上げて曝気ブロア２２０の停止時間を長くすることにより、曝気槽１６０内の好気性微生物を活性化しにくくするためである。

なお、ｐＨの値が７の場合（処理水が中性の場合）、「低水温域」、「中水温域」、「高水温域」の何れにおいても増減値が０となっているのは、放流水の基準値（ｐＨ＝５．８〜８．６）内で最も適切と言われるｐＨが７であり、ｐＨをあえて変動させる制御は不要だからである。

運転比率更新部４００は、温度メモリ２８０に記憶された水温情報により示される水温移動平均値およびｐＨ入力受付部３２０から出力されたｐＨ情報により示されるｐＨに応じた増減値ΔＣを、増減パターン記憶部３８０を参照して取得する。そして、運転比率更新部４００は、比率パターン記憶部３６０の比率パターンテーブルを参照して、温度メモリ２８０に記憶されている現在の（最新の）水温に対応する運転比率Ｃの値を、その運転比率Ｃの値と増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣとを足した値Ｃ＋ΔＣ（以下、加算値という）に更新する。

ここで、加算値が９０より大きい場合には、運転比率更新部４００は、運転比率Ｃの値を９０に更新する。これは、曝気ブロア２２０の稼働時間をある程度確保しておかないと、曝気槽１６０内の好気性微生物が生存できないためである。また、加算値が０より小さい場合には、運転比率更新部４００は、運転比率Ｃの値を０に更新する。

また、運転比率更新部４００は、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが正の値である場合、比率パターン記憶部３６０を参照して、温度メモリ２８０に記憶されている現在の水温より大きい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率の値（更新後の値）と同じ値にそれぞれ更新する。例えば、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが＋５である場合、現在の水温が２０[℃]であるとき、現在の水温より大きい各水温（２１〜４５［℃］）に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率の値に更新する。

このような更新処理を行うことにより、増減値ΔＣが正の値の場合（すなわち、好気性微生物の活性化を抑制することによりｐＨを上げたい場合）、好気性微生物の活性化が進んでしまう幅広い水温の範囲でｐＨを上げる制御がかかり、処理水を中性化するのに要する時間を短縮することができる。

また、運転比率更新部４００は、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが負の値である場合、比率パターン記憶部３６０を参照して、温度メモリ２８０に記憶されている現在の水温より小さい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率の値（更新後の値）にそれぞれ更新する。例えば、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが−５である場合、現在の水温が３５[℃]であるとき、現在の水温より小さい各水温（５〜３４［℃］）に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率の値に更新する。

このような更新処理を行うことにより、増減値ΔＣが負の値の場合（すなわち、好気性微生物の活性化を進めることによりｐＨを下げたい場合）、好気性微生物の活性化が抑制されてしまう幅広い水温の範囲でｐＨを下げる制御がかかり、処理水を中性化するのに要する時間を短縮することができる。

４２０は逆洗浄時間情報記憶部であり、曝気槽１６０に対して逆洗浄処理を行うべき時間帯を示す逆洗浄時間情報を記憶する。４４０はタイマーであり、所定時間（例えば、３０分）毎にカウントを開始した後、比率パターン記憶部３６０の比率パターンテーブルおよび現在の水温に基づいてブロア運転制御部４６０により設定されたタイムアウト時間を経過したときにタイムアウトしてカウントを終了する。

ブロア運転制御部４６０は、現在時刻が逆洗浄処理を行うべき時間帯に含まれない場合、温度メモリ２８０に記憶されている現在の水温に応じた運転比率Ｃを比率パターン記憶部３６０に記憶されている比率パターンテーブルを参照して取得し、その取得した運転比率Ｃに従って曝気ブロア２２０を間欠運転させる。具体的には、ブロア運転制御部４６０は、タイマー４４０を利用して所定時間毎に、次の式（１）により求められる停止時間だけ曝気ブロア２２０の運転を停止した後に、所定時間から停止時間を減算した稼働時間だけ曝気ブロア２２０を運転させる制御を行う。
停止時間＝所定時間（３０分）＊（現在の水温に応じた運転比率／１００）・・・（式１）

また、ブロア運転制御部４６０は、現在時刻が逆洗浄処理を行うべき時間帯に含まれる場合、曝気槽１６０の逆洗浄処理を行うために曝気ブロア２２０を運転させる制御を行う。

次に、第１の実施形態による曝気制御システム１００の動作を説明する。図３は、第１の実施形態による曝気制御システム１００の動作例を示すフローチャートである。図３に示す各処理は、曝気制御システム１００が起動した後、曝気制御システム１００が停止するまで繰り返し行われる。図３に示すように、曝気制御システム１００の動作は大きく分けて、検出処理（ステップＳ１００）、運転比率算出処理（ステップＳ１２０）および制御処理（ステップＳ１４０）から構成される。

まず、図３の検出処理（ステップＳ１００）の詳細について説明する。図４は、第１の実施形態による曝気制御システム１００の検出処理の動作例を示すフローチャートである。まず、温度検出部２６０は、図示しない内部時計を参照して、所定時間（例えば、１０分）が経過したか否かについて判定する（ステップＳ２００）。もし、所定時間が経過していないと温度検出部２６０にて判定した場合（ステップＳ２００にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図４における処理を終了する。

一方、所定時間が経過したと温度検出部２６０にて判定した場合（ステップＳ２００にてＹＥＳ）、温度検出部２６０は、温度センサ２４０の出力値を参照して曝気槽１６０内の汚水の水温を検出する（ステップＳ２１０）。そして、温度検出部２６０は、検出した水温を温度メモリ２８０に記憶させる。

次に、水温移動平均算出部３００は、温度メモリ２８０に記憶されている水温の所定時間（例えば、２４時間）にわたる移動平均値を算出する（ステップＳ２２０）。そして、水温移動平均算出部３００は、算出した水温移動平均値の値を示す水温情報を温度メモリ２８０に記憶させる。その後、曝気制御システム１００は図４における処理を終了する。

次に、図３の運転比率算出処理（ステップＳ１２０）の詳細について説明する。図５は、第１の実施形態による曝気制御システム１００における運転比率算出処理の動作例を示すフローチャートである。まず、ｐＨ入力受付部３２０は、操作部（図示せず）に対するユーザ操作を介して、消毒槽１８０内の処理水のｐＨの入力を受け付けたか否かについて判定する（ステップＳ３００）。もし、ｐＨの入力を受け付けていないとｐＨ入力受付部３２０にて判定した場合（ステップＳ３００にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図５における処理を終了する。

一方、ｐＨの入力を受け付けたとｐＨ入力受付部３２０にて判定した場合（ステップＳ３００にてＹＥＳ）、ｐＨ入力受付部３２０は、入力を受け付けたｐＨを示すｐＨ情報を運転比率設定部３４０の運転比率更新部４００に出力する。次に、運転比率更新部４００は、温度メモリ２８０に記憶された水温情報により示される水温移動平均値およびｐＨ入力受付部３２０から出力されたｐＨ情報により示されるｐＨに応じた増減値ΔＣを、増減パターン記憶部３８０を参照して取得する（ステップＳ３１０）。

次に、運転比率更新部４００は、温度メモリ２８０に記憶されている現在の水温に対応する運転比率Ｃの値を、比率パターン記憶部３６０を参照して取得し、その運転比率Ｃの値と増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣとを加算する（ステップＳ３２０）。次に、運転比率更新部４００は、ステップＳ３２０にて求めた加算値（Ｃ＋ΔＣ）が９０［％］より大きいか否かについて判定する（ステップＳ３３０）。

もし、加算値が９０［％］より大きいと運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３３０にてＹＥＳ）、運転比率更新部４００は、現在の水温に対応する運転比率Ｃの値を９０［％］に更新する（ステップＳ３４０）。その後、処理はステップＳ３８０に遷移する。一方、加算値が９０［％］より大きくないと運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３３０にてＮＯ）、運転比率更新部４００は、加算値が０［％］より小さいか否かについて判定する（ステップＳ３５０）。

もし、加算値が０［％］より小さいと運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３５０にてＹＥＳ）、運転比率更新部４００は、現在の水温に対応する運転比率Ｃの値を０［％］に更新する（ステップＳ３６０）。その後、処理はステップＳ３８０に遷移する。一方、加算値が０［％］より小さくないと運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３５０にてＮＯ）、運転比率更新部４００は、運転比率Ｃの値を、その運転比率Ｃの値と増減値ΔＣとを足した値Ｃ＋ΔＣに更新する。その後、処理はステップＳ３８０に遷移する。

ステップＳ３８０では、運転比率更新部４００は、ステップＳ３１０にて取得した増減値ΔＣが正の値であるか否かについて判定する。もし、増減値ΔＣが正の値であると運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３８０にてＹＥＳ）、運転比率更新部４００は、温度メモリ２８０を参照して現在の水温を取得し、比率パターン記憶部３６０の比率パターンテーブルにおいて現在の水温より大きい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、ステップＳ３４０、Ｓ３６０、Ｓ３７０の何れかで更新された現在の水温に対応する運転比率の値と同じ値に更新する（ステップＳ３９０）。その後、曝気制御システム１００は図５における処理を終了する。

一方、増減値ΔＣが正の値でないと運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３８０にてＮＯ）、運転比率更新部４００は、ステップＳ３１０にて取得した増減値ΔＣが負の値であるか否かについて判定する（ステップＳ４００）。もし、増減値ΔＣが負の値でない（すなわち、増減値ΔＣが０である）と運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ３９０にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図５における処理を終了する。

一方、増減値ΔＣが負の値であると運転比率更新部４００にて判定した場合（ステップＳ４００にてＹＥＳ）、運転比率更新部４００は、温度メモリ２８０を参照して現在の水温を取得し、比率パターン記憶部３６０の比率パターンテーブルにおいて、現在の水温より小さい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、ステップＳ３４０、Ｓ３６０、Ｓ３７０の何れかで更新された現在の水温に対応する運転比率の値と同じ値に更新する（ステップＳ４１０）。その後、曝気制御システム１００は図５における処理を終了する。

次に、図３の制御処理（ステップＳ１４０）の詳細について説明する。図６は、第１の実施形態による曝気制御システム１００における制御処理の動作例を示すフローチャートである。まず、ブロア運転制御部４６０は、逆洗浄時間情報記憶部４２０に記憶されている逆洗浄時間情報を参照し、内部時計（図示せず）により示される現在時刻が逆洗浄処理を行うべき時間帯に含まれる否かについて判定する（ステップＳ５００）。

もし、現在時刻が逆洗浄処理を行うべき時間帯に含まれないとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５００にてＮＯ）、ブロア運転制御部４６０は、現在時刻が深夜時間帯（例えば、０〜６［時］）に含まれるか否かについて判定する（ステップＳ５１０）。もし、現在時刻が深夜時間帯に含まれないとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５１０にてＮＯ）、処理はステップＳ５５０に遷移する。

一方、現在時刻が深夜時間帯に含まれるとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５１０にてＹＥＳ）、ブロア運転制御部４６０は、比率パターン記憶部３６０を参照して、温度メモリ２８０に記憶されている現在の水温に対応する運転比率Ｃを取得する。そして、その運転比率Ｃの値に所定値（１より大きい値。例えば１．５）を乗算する（ステップＳ５２０）。ここで、所定値を乗算して運転比率Ｃの値を大きくする（すなわち、曝気ブロア２２０の停止時間を長くする）のは、深夜時間帯は曝気槽１６０への汚水の流入がほとんどなく、曝気槽１６０内の好気性微生物の活性化を進める必要性が小さいためである。

次に、ブロア運転制御部４６０は、ステップＳ５２０にて乗算した後の運転比率Ｃの値が９０［％］より大きいか否かについて判定する（ステップＳ５３０）。もし、運転比率Ｃの値が９０［％］より大きくないとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５３０にてＮＯ）、処理はステップＳ５５０に遷移する。すなわち、ブロア運転制御部４６０は、１．５倍した運転比率Ｃの値を採用する。

一方、運転比率Ｃの値が９０［％］より大きいとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、ブロア運転制御部４６０は、運転比率Ｃの値を９０［％］とする（ステップＳ５４０）。その後、処理はステップＳ５５０に遷移する。

ステップＳ５５０では、ブロア運転制御部４６０は、内部時計を参照し、前回タイマー４４０のカウント動作を開始したときから所定時間（例えば、３０分）を経過したか否かについて判定する。もし、所定時間を経過したとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５５０にてＹＥＳ）、ブロア運転制御部４６０は、タイマー４４０にタイムアウト時間（＝３０＊（Ｃ／１００）[分]）を設定して、カウント動作を開始させる（ステップＳ５６０）。そして、ブロア運転制御部４６０は、曝気ブロア２２０の運転を停止させる（ステップＳ５７０）。その後、曝気制御システム１００は図６における処理を終了する。

一方、所定時間を経過していないとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５５０にてＮＯ）、ブロア運転制御部４６０は、タイマー４４０の動作状態を確認し、タイマー４４０がタイムアウトしたか否かについて判定する（ステップＳ６１０）。もし、タイマー４４０がタイムアウトしていないとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ６１０にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図６における処理を終了する。

一方、タイマー４４０がタイムアウトしたとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ６１０にてＹＥＳ）、曝気ブロア２２０の停止時間は終了したため、ブロア運転制御部４６０は、曝気ブロア２２０の運転を開始させる（ステップＳ６２０）。その後、曝気制御システム１００は図６における処理を終了する。

なお、現在時刻が逆洗浄処理を行うべき時間帯に含まれるとブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５００にてＹＥＳ）、ブロア運転制御部４６０は、タイマー４４０の動作状態を確認し、タイマー４４０がカウント動作中であるか否かについて判定する（ステップＳ５８０）。もし、タイマー４４０がカウント動作中でない（すなわち、曝気ブロア２２０が稼動中である）とブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５８０にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図６における処理を終了する。つまり、そのまま曝気ブロア２２０の稼動状態を維持する。

一方、タイマー４４０がカウント動作中である（すなわち、曝気ブロア２２０が停止中である）とブロア運転制御部４６０にて判定した場合（ステップＳ５８０にてＹＥＳ）、ブロア運転制御部４６０は、タイマー４４０のカウント動作を停止させる（ステップＳ５９０）。そして、ブロア運転制御部４６０は、曝気ブロア２２０の運転を開始させる（ステップＳ６００）。その後、曝気制御システム１００は図６における処理を終了する。

以上詳しく説明したように、第１の実施形態では、曝気槽１６０内の汚水の水温を温度センサ２４０により検出するとともに、微生物による浄化が行われた処理水のｐＨをｐＨセンサ４８０により検出したユーザ（保守点検業者）の入力を受け付け、検出した水温およびｐＨに基づいて、曝気ブロア２２０を間欠運転させる際の停止時間と稼動時間との比率である運転比率Ｃを設定するようにしている。

このように構成した第１の実施形態によれば、曝気槽１６０に流入する汚水の量、化学的性質、水温といった生活排水の状況のほか、汚水中に含まれる有機物を分解する微生物の活性度合いなど、多くの要因が反映されたｐＨの値や水温に応じて曝気ブロア２２０の間欠運転が制御されるので、生活排水の状況に合わせて曝気槽１６０内における微生物の活性度が最適となるように曝気ブロア２２０の運転を制御することができる。

また、第１の実施形態では、温度センサ２４０により検出された水温およびｐＨセンサ４８０により検出されたｐＨに応じた増減値ΔＣを増減パターンテーブルを参照して取得し、当該取得した増減値ΔＣに基づいて比率パターンテーブルにおける運転比率Ｃの値を更新するようにしている。このようにすれば、増減パターンテーブルを参照することにより運転比率Ｃの値を更新するのに用いる増減値ΔＣを簡単に求めることができるため、水温およびｐＨを検出してから運転比率Ｃの値を短い時間で更新することができる。

また、第１の実施形態では、現在の水温に対応する運転比率Ｃの値だけでなく、増減値ΔＣが正の値か負の値かに応じて、現在の水温以上または現在の水温以下の水温に対応する運転比率Ｃの値を全て更新するようにしている。このようにすれば、増減値ΔＣが正の値である場合（すなわち、好気性微生物の活性化を抑制することによりｐＨを上げたい場合）、好気性微生物の活性化が進んでしまう幅広い水温の範囲でｐＨを上げる制御がかかり、処理水を中性化するのに要する時間を短縮することができる。また、増減値ΔＣが負の値である場合（すなわち、好気性微生物の活性化を進めることによりｐＨを下げたい場合）、好気性微生物の活性化が抑制されてしまう幅広い水温の範囲でｐＨを下げる制御がかかり、処理水を中性化するのに要する時間を短縮することができる。

なお、上記第１の実施形態では、２４時間にわたって検出した水温の移動平均値および現在のｐＨに応じた増減値ΔＣを増減パターンテーブルから取得する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現在の水温および現在のｐＨに応じた増減値ΔＣを増減パターンから取得するようにしても良い。この場合、温度センサもユーザ（保守点検業者）が点検時に持ち込んだものを使うようにしても良い。

次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。図７は、第２の実施形態による曝気制御システム１００の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、曝気制御システム１００は、図１のｐＨ入力受付部３２０、ｐＨセンサ４８０を備えていない。また、曝気制御システム１００は、ｐＨセンサ５００、ｐＨ検出部５２０、ｐＨメモリ５４０およびｐＨ移動平均算出部５６０を更に備えている。また、曝気制御システム１００は、図１の運転比率更新部４００の代わりに、運転比率更新部４００′を備えている。なお、この図７において、図１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。

ｐＨセンサ５００は、微生物による浄化が行われた処理水のｐＨを検出するために消毒槽１８０内に配置されている。ｐＨ検出部５２０は、温度検出部２６０と同様に、所定時間（例えば、１０分）毎にｐＨセンサ５００の出力値を参照して消毒槽１８０内の処理水のｐＨを検出する。そして、ｐＨ検出部５２０は、検出したｐＨをｐＨメモリ５４０に逐次記憶させる。

ｐＨ移動平均算出部５６０は、ｐＨメモリ５４０に記憶されているｐＨの直近の所定時間（例えば、２４時間）にわたる移動平均値（以下、ｐＨ移動平均値という）を算出する。そして、ｐＨ移動平均算出部５６０は、算出したｐＨ移動平均値を示すｐＨ情報をｐＨメモリ５４０に記憶させる。すなわち、ｐＨ移動平均算出部５６０は、ｐＨ検出部５２０により１０分おきにｐＨが検出されるたびに、ｐＨ移動平均値を算出してｐＨメモリ５４０に更新して記憶させる。

運転比率更新部４００′は、所定時間（２４時間）毎に、温度メモリ２８０に記憶された水温情報により示される水温移動平均値およびｐＨメモリ５４０に記憶されたｐＨ情報により示されるｐＨ移動平均値に応じた増減値ΔＣを、増減パターン記憶部３８０を参照して取得する。そして、運転比率更新部４００′は、運転比率更新部４００と同様にして、比率パターン記憶部３６０の比率パターンテーブルを更新する。

次に、第２の実施形態による曝気制御システム１００の動作について説明する。第２の実施形態でも、曝気制御システム１００の動作は大きく分けて、図３のように、検出処理（ステップＳ１００）、運転比率算出処理（ステップＳ１２０）および制御処理（ステップＳ１４０）から構成される。

図８は、第２の実施形態による曝気制御システム１００の検出処理（ステップＳ１００）の動作例を示すフローチャートである。まず、温度検出部２６０は、図示しない内部時計を参照して、所定時間（例えば、１０分）が経過したか否かについて判定する（ステップＳ７００）。もし、所定時間が経過していないと温度検出部２６０にて判定した場合（ステップＳ７００にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図８における処理を終了する。

一方、所定時間が経過したと温度検出部２６０にて判定した場合（ステップＳ７００にてＹＥＳ）、温度検出部２６０は、温度センサ２４０の出力値を参照して曝気槽１６０内の汚水の水温を検出する（ステップＳ７１０）。そして、温度検出部２６０は、検出した水温を温度メモリ２８０に記憶させる。

次に、水温移動平均算出部３００は、温度メモリ２８０に記憶されている水温の所定時間（例えば、２４時間）にわたる移動平均値を算出する（ステップＳ７２０）。そして、水温移動平均算出部３００は、算出した水温移動平均値の値を示す水温情報を温度メモリ２８０に記憶させる。

次に、ｐＨ検出部５２０は、ｐＨセンサ５００の出力値を参照して消毒槽１８０内の処理水のｐＨを検出する（ステップＳ７３０）。そして、ｐＨ検出部５２０は、検出したｐＨをｐＨメモリ５４０に記憶させる。

次に、ｐＨ移動平均算出部５６０は、ｐＨメモリ５４０に記憶されているｐＨの所定時間（例えば、２４時間）にわたる移動平均値を算出する（ステップＳ７４０）。そして、ｐＨ移動平均算出部５６０は、算出したｐＨ移動平均値を示すｐＨ情報をｐＨメモリ５４０に記憶させる。その後、曝気制御システム１００は図８における処理を終了する。

次に、図３の運転比率算出処理（ステップＳ１２０）について説明する。図９は、第２の実施形態による曝気制御システム１００における運転比率算出処理の動作例を示すフローチャートである。まず、運転比率更新部４００′は、内部時計の値を参照して、所定時間（例えば、２４時間）を経過したか否かについて判定する（ステップＳ８００）。もし、所定時間を経過していないと運転比率更新部４００′にて判定した場合（ステップＳ８００にてＮＯ）、曝気制御システム１００は図９における処理を終了する。

一方、所定時間を経過したと運転比率更新部４００′にて判定した場合（ステップＳ８００にてＹＥＳ）、運転比率更新部４００′は、温度メモリ２８０に記憶された水温情報により示される水温移動平均値、および、ｐＨメモリ５４０に記憶されたｐＨ情報により示されるｐＨ移動平均値に応じた増減値ΔＣを、増減パターン記憶部３８０を参照して取得する（ステップＳ８１０）。それ以降の処理は、図５のステップＳ３１０〜Ｓ４１０と同じなので図示および説明を省略する。なお、第２の実施形態による曝気制御システム１００の制御処理（ステップＳ１４０）も、第１の実施形態と全く同じなので図示および説明を省略する。

以上詳しく説明したように、第２の実施形態では、曝気槽１６０内の汚水の水温を温度センサ２４０により検出するとともに、微生物による浄化が行われた処理水のｐＨをｐＨセンサ５００により検出し、検出した水温およびｐＨに基づいて、所定時間（２４時間）毎に運転比率を設定するようにしている。

このように構成した第２の実施形態によれば、自動的に検出したｐＨや水温に応じて曝気ブロア２２０の間欠運転が制御されるので、保守点検業者がｐＨを検出して入力する第１の実施形態と比べて、保守点検業者の作業負担を軽減することができる。また、所定時間（２４時間）毎に運転比率Ｃが更新されるので、保守点検（例えば１回／２月）のタイミングで運転比率Ｃが更新される第１の実施形態と比べて、短い間隔で制御の仕方が変わり、短い期間のｐＨや水温の変化に適切に対応して曝気槽１６０内における微生物の活性度が最適となるように曝気ブロア２２０の運転を制御することができる。

なお、上記第２の実施形態では、水温移動平均値およびｐＨ移動平均値に応じた増減値ΔＣを増減パターンテーブルから取得する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現在の水温およびｐＨ移動平均値に応じた増減値ΔＣを増減パターンテーブルから取得するようにしても良い。

また、上記第１および第２の実施形態では、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが正の値である場合、比率パターンテーブルにおいて現在の水温より大きい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率Ｃの更新値に合わせて全て更新する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現在の水温より大きい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、それぞれの運転比率Ｃの値に増減値ΔＣを足した値に更新するようにしても良い。

また、上記第１および第２の実施形態では、増減パターン記憶部３８０を参照して取得した増減値ΔＣが負の値である場合、比率パターンテーブルにおいて現在の水温より小さい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、現在の水温に対応する運転比率Ｃの更新値に合わせて更新する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、現在の水温より小さい各水温に対応する運転比率Ｃの値を、それぞれの運転比率Ｃの値に増減値ΔＣを足した値に更新するようにしても良い。

また、上記第１および第２の実施形態では、運転比率Ｃを全体（例えば３０分）に対する停止時間の割合とする例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、運転比率Ｃを全体に対する稼働時間の割合としても良い。

また、上記第１および第２の実施形態では、運転比率Ｃを全体に対する停止時間の割合[％]で表す例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、運転比率Ｃを直接的に停止時間[分]で表しても良い。

また、上記第１および第２の実施形態において示した水温やｐＨの検出を行う間隔の値（１０分）、移動平均値を算出する際に用いる検出データの範囲を規定する時間の値（２４時間）および曝気ブロア２２０を間欠運転させる時間の値（３０分）はあくまで一例であり、曝気制御システム１００の運用方式に応じて適宜可変的に設定できるようにしても良い。

また、上記第１および第２の実施形態では、嫌気性ろ床槽を２室（嫌気性ろ床槽（第１室）１４０および嫌気性ろ床槽（第２室）１５０）で構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、嫌気性ろ床槽を１室（嫌気性ろ床槽（第１室）１４０）のみで構成するようにしても良い。

その他、上記第１および第２の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１００曝気制御システム
１２０汚水処理装置
１６０曝気槽
２２０曝気ブロア
２４０温度センサ
３４０運転比率設定部
３６０比率パターン記憶部
３８０増減パターン記憶部
４００，４００′ 運転比率更新部
４６０ブロア運転制御部
４８０，５００ｐＨセンサ

Claims

曝気槽内の微生物を利用して汚水を浄化させる汚水処理装置において上記曝気槽内に空気を送る曝気ブロアの運転を制御する曝気運転制御システムであって、
上記曝気槽内の汚水の水温を検出する温度センサにより検出された水温、および上記微生物による浄化が行われた処理水のｐＨを検出するｐＨセンサにより検出されたｐＨに基づいて、上記曝気ブロアの停止時間と稼動時間との比率である運転比率を設定する運転比率設定部と、
上記運転比率設定部により設定された上記運転比率に従って上記曝気ブロアを間欠運転させるブロア運転制御部とを備えたことを特徴とする汚水処理装置の曝気運転制御システム。
上記運転比率設定部は、上記曝気槽内の汚水の水温に応じた上記運転比率を表す比率パターンを記憶する比率パターン記憶部と、
上記曝気槽内の汚水の水温および上記処理水のｐＨに応じた上記運転比率の増減値を表す増減パターンを記憶する増減パターン記憶部と、
上記温度センサにより検出された水温および上記ｐＨセンサにより検出されたｐＨに応じた増減値を上記増減パターンを参照して取得し、当該取得した増減値に基づいて上記比率パターンにおける上記運転比率の値を更新する運転比率更新部とを備え、
上記ブロア運転制御部は、上記温度センサにより検出された水温に応じた上記運転比率を上記比率パターンを参照して取得し、当該取得した運転比率に従って上記曝気ブロアを間欠運転させることを特徴とする請求項１に記載の汚水処理装置の曝気運転制御システム。
上記運転比率更新部は、上記増減パターンを参照して取得した上記増減値が正の値である場合、上記温度センサにより検出された現在の水温以上の水温に対応する運転比率の値を全て上記増減値に基づいて更新し、上記増減パターンを参照して取得した上記増減値が負の値である場合、上記温度センサにより検出された現在の水温以下の水温に対応する運転比率の値を全て上記増減値に基づいて更新することを特徴とする請求項２に記載の汚水処理装置の曝気運転制御システム。
曝気槽内の微生物を利用して汚水を浄化させる汚水処理装置において上記曝気槽内に空気を送る曝気ブロアの運転を制御する曝気運転制御方法であって、
上記曝気ブロアの停止時間と稼動時間との比率である運転比率を更新するためのトリガが発生したか否かを判定する第１のステップと、
上記トリガが発生したと判断した場合、運転比率設定部が、上記曝気槽内の汚水の水温を検出する温度センサにより検出された水温、および上記微生物による浄化が行われた処理水のｐＨを検出するｐＨセンサにより検出されたｐＨに基づいて、上記曝気ブロアの停止時間と稼動時間との比率である運転比率を設定する第２のステップと、
上記第２のステップで設定された上記運転比率に従って、ブロア運転制御部が上記曝気ブロアを間欠運転させるように制御する第３のステップとを有することを特徴とする汚水処理装置の曝気運転制御方法。