JPH0790234B2

JPH0790234B2 - 活性汚泥による下水処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH0790234B2
Application number: JP1217359A
Authority: JP
Inventors: 昭二渡辺; 研二馬場; 伊智朗圓佛; 捷夫矢萩; 晴美松崎; 幹雄依田; 直樹原; 能勝浅田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0381645A; US5324431A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、下水中に懸濁する有機物質を活性汚泥により
処理する方法及び装置に係り、特に活性汚泥の沈降性を
予測する方法とその予測結果に基づいて沈降性を制御す
る方法に関する。

〔従来の技術〕

上水処理設備或いは下水処理設備では、液中の活性汚泥
等の懸濁物質を重力により沈降させて水を浄化すること
が一般に行なわれている。

液中の懸濁物質が沈降しない或いは沈降状態が悪くなる
と、懸濁物質が処理水とともに流出することになり、水
質を悪化させることになる。

従来は、懸濁物質の凝集状態等を目視により観察したり
或いは手分析により測定し、これらの結果に基づいてオ
ペレータの経験と勘により沈降性を評価していた。この
方法は、当然のことながら個人差を伴い、信頼性が乏し
い。

このようなことから、本発明者らは下水処理設備におい
て、凝集性微生物（ズークレア性微生物）と糸状性微生
物の出現状態を画像処理によつて求め、活性汚泥の沈降
状態が現在どうなつているかを判定する方法を提案して
きた。この方法は特開昭60−31886号公報に示されてい
る。

また、上水処理設備において、画像処理により認識した
フロツクの輝度情報からフロツクの沈降性を求め、現在
の沈降状態の良否を評価する方法を提案してきた。この
方法は特開昭63−269043号公報に示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、いずれも沈降性が現時点でどうなつて
いるかを判断しているにすぎない。現在は沈降状態が良
くても将来はどうなるかわからない。また沈降状態が悪
いことを確認してから対応策をとつたのでは既に手遅れ
である。

本当に必要なのは、沈降状態が将来どの方向に向かうの
かを現時点で評価して適切な対応をとることである。

上記従来技術は、将来の沈降状態を予測する方法を提供
するものではない。また、将来の沈降状態を予測するこ
とはできない。

本発明の目的は、将来の沈降状態の予測機能を持つた液
中懸濁物質の処理方法及び処理装置を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、懸濁物質の現在の出現状態に基づ
いて将来の沈降状態を予測して制御を行なうようにした
液中懸濁物質の処理方法及び処理装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、液中に懸濁する有機物質を活性汚泥によって
処理する方法において、該活性汚泥を撮像し撮像情報を
画像処理して凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と体積量
（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求めるこ
と、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わ
されるバルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわた
って求めること、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積で
もって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バル
キング評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキング
評価指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向から
活性汚泥の沈降性を予測することを特徴とする活性汚泥
による下水処理方法にある。

また、本発明は、下水中に懸濁する有機物質を活性汚泥
によって処理する方法において、更に前記予測結果に基
づいて沈降性に影響を及ぼす因子を制御することにあ
る。

下水中の活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バルキング評
価指標値（Sv）とは、後述の第10図に示すように密接な
相関関係を有しており、バルキング評価指標値（Sv）の
値がある範囲内では（SVI）の値はほぼ一定に保たれる
が、それよりも（Sv）の値が小さくなると（SVI）の値
が直線的に増加する。（SVI）の値が増加すれば活性汚
泥が沈降しにくくなることから、（Sv）の値が時間経過
に伴って変化する傾向を見ることにより活性汚泥の沈降
性を予測することができる。また、曝気空気量或いは返
送汚泥量或いは凝集剤の量を調節することで、沈降性を
制御することができる。

更に本発明は、酸素を含むガスで曝気し下水中の有機物
質を活性汚泥で処理する曝気槽と、該曝気槽から流出し
た水を収容し活性汚泥を固液分離する沈殿池とを具備す
る下水処理装置において、該曝気槽内の活性汚泥を拡大
して撮像する撮像手段と、得られた撮像情報から画像処
理により活性汚泥中の凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と
体積量（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求
め、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わ
されるバルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわた
って求める手段と、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積
でもって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バ
ルキング評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキン
グ評価指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向か
ら活性汚泥の沈降性を予測する手段とを備えたことを特
徴とする活性汚泥による下水処理装置にある。

更にまた、本発明は、酸素含有ガスで曝気し流入下水中
の溶解性或いは非溶解性汚濁物質を活性汚泥で処理する
曝気槽と、該曝気槽から流出した水を収容し活性汚泥を
固液分離する沈殿池と、分離された活性汚泥の一部を前
記曝気槽に返送する手段と、分離された活性汚泥の一部
を系外に排出する手段と、前記曝気槽内の活性汚泥を撮
像する手段と、得られた撮像情報から画像処理により活
性汚泥中の凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と体積量
（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求め、凝集
性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の出現長さ
（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わされるバ
ルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわたって計算
する手段と、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積でもっ
て表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バルキン
グ評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキング評価
指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向から活性
汚泥の沈降性を予測する手段と、該予測結果に基づいて
活性汚泥の沈降性に影響を及ぼす因子を制御する手段と
を備えたことを特徴とする活性汚泥による下水処理装置
にある。

なお、本発明においてバルキング評価指標値（Sv）とし
て、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）ⁿ/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））の値、
あるいは凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）／（糸状性微生
物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））の
値を採用することもできる。

本発明は、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微
生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））
で表わされる値と、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積
でもって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）とが、第1
0図に示すように極めて密接な相関を有していることを
究明したことに基づいている。

従って、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生
物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で
表わされる値をバルキング評価指標値（Sv）として採用
し、この値が時間経過に伴って変化する傾向をみること
により、活性汚泥の沈降性が悪化する方向にあるのか否
かを予測することができる。また、活性汚泥が沈降しに
くくなる方向にあるときには、早急に沈降させやすくす
るための方策をとることができる。

〔作用〕

本発明は、前述のように凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）
²/（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体
積量（Ｖ））によって得られる値、或いは凝集性微生物
の平均粒径（Ｒ）ⁿ/（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／
凝集性微生物の体積量（Ｖ））によって得られる値、或
いは凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）／（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））によっ
て得られる値をバルキング評価指標値（Sv）とすること
により、活性汚泥の沈降性を予測できることを明らかに
したことにある。具体的には、前記バルキング評価指標
値（SV）と活性汚泥の単位重量当りの沈降容積でもって
表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）とが極めて密接な
相関を有しており、前記バルキング評価指標値（Sv）の
値が時間経過に伴って変化する傾向を見ることにより活
性汚泥の沈降性を予測できることを明らかにしたことに
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は活性汚泥による下水処理設備への適用例で、処理機
能をまず、簡単に説明する。家庭や工場等から排出され
た下水は、前処理プロセス（図示せず）で粗大な夾雑物
を除いた後、原水４として最初の沈澱池３に流入し、前
処理で除去できなかつた浮遊固形物質を重力沈降により
沈殿させる。沈殿物質は生汚泥10として系外に引抜か
れ、汚泥処理施設（図示せず）で濃縮，脱水，乾燥，焼
却などにより処理される。一方、上澄液は沈後水５とし
て曝気槽１に導かれ、活性汚泥と称す微生物群との混合
液15となる。この混合液15は曝気槽１の底部に設置され
た散気管11から噴射される空気８により撹拌されるとと
もに酸素が供給され、液中の汚染物質が活性汚泥の働き
により処理される。例えば、有機物は炭酸ガスや水に変
換され、アンモニア性窒素は硝酸性あるいは亜硝酸性窒
素に酸化されるとともに活性汚泥自身が自己増殖する。
この過程でリンの取込み等も行われる。曝気槽１から流
出した混合液15は最終沈殿池２で活性汚泥が重力沈降
し、その上澄液は処理水６として殺菌処理を受けた後、
河川や海に放流される。一方、沈殿した活性汚泥は高濃
度となり、その大部分は返送汚泥７として曝気槽１に再
循環され、増殖分に相当する一部を余剰汚泥９として系
外に排出し、生汚泥10と同様に処理される。処理設備に
よつては、余剰汚泥９を一たん最初の沈殿池３に導いた
後、生汚泥と一緒に系外に排出する場合もある。また、
最初の沈殿池３を設置しないで、あるいは最初の沈殿池
３を介さないで原水４を直接曝気槽１に導入することも
ある。

このような水処理設備において、活性汚泥の管理は重要
な運転業務内容の１つである。特に、沈降性の良好な活
性汚泥を形成する維持管理が要求される。活性汚泥の沈
降性悪化は、バルキングと称され最終沈殿池２からの汚
泥流出の危険を増すのみならず、曝気処理機能さらには
汚泥処理機能にも大きな負担を強いる。沈降性の良好な
汚泥を維持できれば、前述の心配は起こらない、それゆ
え、活性汚泥の沈降特性を把握し、悪化する前兆あるい
はその兆候を早期に予知することは、きわめて有効であ
る。本発明はこの観点に立ち、バルキングの予知法と予
知に基づく運転管理方式を提供するもので、以下にその
詳細を説明する。

20は混合液15を観察する撮像装置で、曝気槽１に浸漬さ
れ。撮像装置20は、活性汚泥に出現している微生物相を
判読できるように拡大光像機構と、その拡大光像の輝度
情報を電気信号化するTVカメラと、撮像対象とする混合
液15に光を照射する照明機構、並びに混合液入替機構を
有することが望ましい。TVカメラはモノクロ，カラーの
いずれも適用できる。撮像装置20で得られた混合液15の
一部を対象とした濃淡画像（原画像）は、明るさを反映
したアナログ信号として画像処理装置30に出力される。
図示していないが、画像処理装置30に出力した信号を分
岐してモニターTVに映像することも可能である。

画像処理装置30は入力された濃淡画像から、第２図にそ
の一例を示す処理を経て、活性汚泥に出現している微生
物相の特徴量を認識，演算する。まず、入力信号30aは
画像処理回路31で微生物相の抽出とそれぞれの画素数演
算が実行される。その実行手順の一例を第３図に示す。
入力信号30aは変換器301でアナログ信号をデイジタル信
号に変換され、濃淡画像メモリ302に格納される。画像
メモリ302は例えば256×256画素で構成される格納エリ
アを持ち、格納画像の各画素は明るさに対応した輝度情
報ｇ（i,j）を有する。活性汚泥に出現する微生物とし
ては、一般にフロツク形成菌と糸状性微生物、及び原生
動物で、このうち、汚泥沈降性に深く関与するのは前２
者である。第４図は撮像装置20の照明方式を透過光と
し、拡大光像機構の焦点が一致している場合の活性汚泥
混合液の濃淡画像ｇ（i,j）の例で、Ａ−Ａ′に沿つた
輝度分布をとると第５図に示すように液相部Ｂは高く、
糸状性微生物Ｆ、及び原生動物Ｍとフロツク形成菌Ｚの
順で輝度が低くなる。画像メモリ302の濃淡画像は強調
処理手段303で液相部と活性汚泥部の境界が鮮明となる
ようにフイルタリング処理して輝度を修正する。この修
正濃淡画像ｇ′（i,j）は濃淡画像メモリ304に格納され
る。強調処理手段303における輝度修正は、特に液相部
との輝度差が小さい糸状微生物Ｆを鮮明にすることが重
要となる。これは例えば３×３画素で構成する空間フイ
ルタを用いて実行することができる。この輝度修正によ
り、種々の微生物相を精度良く画像抽出できる効果があ
る。修正濃淡画像ｇ′（i,j）は２値化処理手順305に入
力され、所定の輝度レベルShを基準として、次式に示す
処理を行い、活性汚泥の存在領域〔Ｂ（i,j）＝１〕と
液相領域〔Ｂ（i,j）＝０〕を分離抽出し、２値化画像Ｂ（i,j）
は２値化画像メモリ306に格納される。所定輝度Shは固
定化で良いが、修正濃淡画像ｇ′（i,j）のヒストグラ
ムと呼ばれる輝度と画素数の頻度分布に対応して変化さ
せてもよい。この場合の輝度値Shは、第６図に示すよう
に、液相部Ｂのピーク輝度値P₁より所定値低い値、ある
いは液相部Ｂの下方に現われる鞍部を示す輝度値P₂とす
ることもできる。この輝度値Sh変更により撮像装置20の
照明強度が変化しても活性汚泥を精度良く抽出すること
が可能となる。

２値化画像Ｂ（i,j）は、まず縮退処理手段307に入力さ
れ、情報“1"の領域を判断し、この領域が端から１画像
ずつ削られる。この処理により、１ないし２画素幅の糸
状性微生物は消え、フロツク形成菌などが残る。縮退画
像は２値化画像メモリ308に記載され、膨張処理手段309
で情報“1"の入力領域は全周に渡つて１画素ずつ拡げら
れる。これらの縮退及び膨張処理は１回以上実施し、各
々の実行回数は一致させる。膨張画像は、糸状性微生物
が消去されたフロツク状の微生物のみが抽出された画像
で、２値化画像メモリ310に格納される。マスク処理手
段311では、膨張画像と修正濃淡画像ｇ′（i,j）を重ね
合せ、膨張画像の情報“1"入力領域に充当する修正濃淡
画像領域を部分抽出し、画像メモリ312に格納する。部
分抽出画像は２値化処理手段313で（１）式と同様な処
理が実行され、フロツク部を正確に抽出して２値化画像
メモリ314に記憶される。この２値化処理における基準
輝度Sh′はSh以下とするラベリング処理手段315はフロ
ツク抽出画像の個々のフロックに対してナンバ付けを
し、さらに面積演算手段316でナンバ付けされた個々の
フロックの画素数を演算し、画面上のフロツク数n_jと個
々のフロツク面積f_i（画素基準）が出力される。

一方、２値化画像メモリ306に記載されている２値化画
像Ｂ（i,j）は細線化処理手段317に入力され、抽出物体
の長さを変えないで、全て１画素幅の線抽出し、２値化
画像メモリ318に格納される。差分処理手段319は細線化
画像と２値化画像メモリ314のフロツク抽出画像を差分
演算してフロツク領域を消去し、糸状性微生物のみを抽
出する。この糸状体抽出画像は２値化画像メモリ320に
記憶される。画素演算手段321は糸状体抽出画像におけ
る情報“1"の入力画素を全画面に渡つて積算演算し、糸
状性微生物の総画素数l_jを出力する。ここで出力された
総画素数l_jは、細線化画像における抽出物体の線幅が全
て１画素幅であるため、１画面全体の糸状性微生物の出
現長さに相当する。

第３図では撮像画像30aを直接処理して微生物相の各種
特徴量を抽出しているが、予め活性汚泥の混入していな
いブランク画像を濃淡画像メモリに記憶させ、この画像
と撮像画像30aを差分し、差分画像の全画素に特定値を
加算した差分濃淡画像を処理対象としても良い。この差
分濃淡画像を用いることにより、照明機構の強度むらを
解消でき、抽出精度を高める効果がある。また、上述の
実施例では、原生動物をフロツク部として認識したが、
原生動物を除いたフロツク個数n_jと面積f_iを求めても支
障ない。これは、同じ混合液を時間を置いて複数回撮像
し、これらの複数画像を差分処理して位置変化した領域
を抽出し、演算対象とする画像から抽出した領域を除去
することにより運動生体である原生動物を除くことがで
きる。原生動物の除去は、フロツク形成菌の特徴を正確
に抽出する効果がある。さらに、実行手順過程の各種処
理画像をモニターTVに表示して抽出状態の観察や評価を
行い、基準輝度Sh等の設定値判定を実施してもよい。こ
の場合の微生物相ごとの抽出画像を色分けして合成表示
し、撮像濃淡画像と比較可能にすると良い。なお、糸状
体抽出画像から糸状性微生物の総画素数l_jは、予めノイ
ズ処理を実行した後演算することもできる。

画像処理回路31から出力された１画面当りのフロツク数
n_j,個々のフロツク面積f_i、及び糸状性微生物出現画素
数l_jは第１の特徴量演算回路33に入力され、各種特徴量
が演算される。まず糸状性微生物の出現量L_j（m/ml）は
次式で求められる。ここで、ｌは１画素当りの実長さ、 L_j＝K₁・l_j・l/v …（２）ｖは撮像対象容積で、K₁は定数である。一方、フロツク
特徴量はまず、ナンバ付けされた個々のフロツクの画素
面積f_iと等価の円を仮定し、次式により、各フロツクの
平面径r_iを算出する。ここでa_gは１画素当りの実視野面
積である。と r_i＝（４・f_i・a_g/π）^1/2 …（３）ころで、本実施例で対象としている活性汚泥の微生物相
を認識するには、撮像装置20における撮像対象混合液の
厚みを数百μｍ以下とする必要がある。これに対して、
活性汚泥は数mmの塊状を成すものもあり、撮像装置20の
液厚みが基準となつて形状が変化する。この模様を第７
図に示す。すなわち、液厚ｔ以上の汚泥は饅頭型を成
し、平面径が変化する。この場合、汚泥が占める体積v_i
は不変と考えると、次式に基づいてその自由粒径R_iを算
出できる。

R_i＝｛ｔ（r_i−ｔ）²/24＋π・t²（r_i−ｔ）/48｝^1/3…
（５）単位容積当りのフロツク数N_jは次式から求まる。

N_j＝n_j/v …（６）このフロツク数N_iと自由粒径R_iより、処理画面の平均粒
径R_jが演算できる。さらに、フロツク体積量V_jを次式で演算する。ここでK₂は演算定数である。これらの１処理画面に対する糸状性微生物長
L_j,フロツク形成菌の個数N_j,平均粒径R_j及び体積量V_jは
第２の特徴量演算回路35に出力される。

第２特徴量演算回路35では、所定処理画面数Ｐにおける
各種特徴量を演算する。所定処理画面数Ｐは画像処理回
路31の実行周期に対応して設定する。例えば実行周期が
１分間隔で、１時間毎に計測情報を出力したい場合には
Ｐ＝60を設定する。活性汚泥の性状変化は遅いとされて
いるが、少なくとも１日１回以上の計測情報を出力する
ように処理画面数Ｐを設定するのが良い。第２特徴量演
算回路35では、入力された各種特徴量の記憶手段を持
ち、所定画面数Ｐを計数された段階で次式に基づき各種
特徴量を演算し、出力信号30b を出力する。

第２特徴量演算回路35から出力された糸状性微生物長Ｌ
（ｔ），フロツク形成菌の個数Ｎ（ｔ），平均粒径Ｒ
（ｔ）及び体積量Ｖ（ｔ）は第３の特徴量演算回路37に
入力され、次式に基づいて評価指標Sv（ｔ）が演算され
る。この指標は画像計測情報のみから求まるものであ
る。個々の画像計測情報及び評価指標はデータフアイル40に格納される。

50は診断装置で、第８図に示すように、沈降性診断回路
52と運転判定回路55を有する。沈降性診断回路52は画像
計測情報に基づいて活性汚泥性状を診断し、沈降性悪化
時の要因を判定する。診断手順の一例を第９図に示す。
評価指標Sv（ｔ）はまず評価回路521に入力され、活性
汚泥の沈降特性を評価する。これは、本発明者らが実験
的に鋭意検討した結果、（10）式で提案した評価指標Sv
（ｔ）により汚泥沈降性を予知できることから可能とな
つた。第10図にその結果を示す。この図によれば、一定
時間静置後の単位活性汚泥量当りの沈殿容積で、汚泥沈
降性の良否を示すSVI（Sludge Volume Index:汚泥容量
示標）は評価指標Sv（ｔ）が大きくなるに従い低下し、
沈降性が良くなる傾向を示す。さらに、評価指標Sv
（ｔ）の変化に対して、SVIがあまり変化しない領域が
存在している。この領域をSVI一定域と呼ぶ。汚泥沈降
性の悪化、すなわち、バルキングは一般的にSVIが200な
いし300（ml/g・汚泥）以上となつた場合を指す。第10
図におけるSVI一定域は、バルキングと称されない沈降
性の良好な状態で形成されることが判明した。このこと
は、提案した指標で汚泥沈降性を評価でき、その増減傾
向を求めることによりバルキングを予知できることを示
している。提案した評価指標Sv（ｔ）は、懸濁物質の界
面沈降速度として一般的に知られているロビンソン（Ro
binson）の関係式にも合致し、理論的にも裏付けされた
ものである。この式は、次式に示すように、懸濁物質の
粒径d,密度数Δρ及び粘度μで沈降速度ｕが表わされて
いる。ところで、SVI は一定時間後の界面を基準とした活性汚泥容積であるた
め、界面沈降速度ｕの逆数と考えることができる。換言
すれば、SVIは上式の形で表現できる可能性があり、構
成因子を画像計測情報で置き換えることができれば（1
1）式の関係が示されるものと考える。そこで、粒径ｄ
にフロツク自由粒径Ｒ（ｔ）を、粘度μ及び密度差Δρ
の要因として単位容積当りの糸状性微生物長Ｌ（ｔ）と
フロツク体積量Ｖ（ｔ）を用いた（10）式を提案し、SV
Iの評価を試みたところ、第10図の関係を得た。なお、
粘度と密度差の要因に糸状性微生物長とフロツク体積量
を用いたのは、フロツク同士の凝集を妨害し、摩擦抵抗
を増加させる役割、すなわち、粘性を高める効果と、フ
ロツク形成菌外の突出量は見かけ密度を低下させる役割
を糸状性微生物が持ち、その度合はフロツク体積量に対
する糸状性微生物長に影響されるものと推測されたこと
による。第10図の関係を式化すれば（12）式となり、す
なわち、（11）式と同形で表現できることがわか SVI＝K₃（Sv（ｔ））^-1 …（12）る。

したがつて、評価回路521では評価指標Sv（ｔ）と設定
値Sv＊との比較により沈降性の良否を判定し、Sv（ｔ）
≦Sv＊ならバルキングの警報表示を監視装置60に出力す
るとともに、バルキング要因を検索回路522で検索す
る。設定値Sv＊は例えば、SVI一定域でバルキングの境
界値を設定する。要因検索はフロツク個数Ｎ（ｔ）とフ
ロツク平均粒径Ｒ（ｔ）から実施できる。例えば、Ｎ
（ｔ）が多く、かつ、Ｒ（ｔ）が小さければ低有機物負
荷、あるいは低溶存酸素濃度、逆にＮ（ｔ）が少なく、
かつ、Ｒ（ｔ）が大きければ高有機物負荷と判断し、そ
の要因を監視装置60に出力する。一方、Sv（ｔ）＞Sv＊
の場合、判定回路523で評価指標の増減傾向を求め、少
なくとも減少傾向時には汚泥沈降性悪化状態を監視装置
60に表示する。さらに、第２の要因検索回路524でその
要因がフロツク平均粒径か又は糸状性微生物の影響かを
判定し、その結果を監視装置60に出力する。評価指標の
増減傾向及び要因判定は計測時間の異なる複数個の各々
の画像情報を用いることにより実施できる。運転判定回
路54は監視装置60に表示された内容に基づいて判断した
オペレータの運転方式を判定する。

監視装置60は少なくとも表示機能と入力機能を持ち、入
力機能からオペレータの判断結果を入力する。入力情報
としては、操作量の選定とその設定量、あるいは選定操
作量に対する制御指標の目的値等が対象となる。例えば
曝気空気量を選定した場合には設定空気量か又は溶存酸
素濃度目標値、返送汚泥量を選定した場合には設定返送
流量や返送比率、あるいは曝気槽１の混合液の汚泥濃度
目標値、さらに余剰汚泥量を操作量として選定した場合
には設定引抜き流量や固形物質量、あるいは汚泥日令や
曝気槽汚泥濃度の目標値等である。これらの操作量の選
定及び設定値入力は、沈降性診断回路52からの出力情
報、並びに出力情報により判定した糸状体のタイプ、水
質分析結果に基づくオペレータの経験知識を利用して実
行することができる。また、バルキング要因が画像計測
情報から検索可能な場合、評価指標Sv（ｔ）とその設定
値Sv＊の偏差量に対応して該当要因の設定操作量、ある
いは制御指標目標値を変更することができる。

運転判定回路55はオペレータの入力情報を判定し、その
操作条件を制御装置70に出力する。制御装置70は運転判
定回路55の出力情報に基づいて、曝気空気量調節手段7
4、あるいは返送汚泥量調途手段72、あるいは余剰汚泥
量調節手段76が該定量となるように操作する。操作量調
節のためのプラント情報としては流入水量5A,返送汚泥
量7A,余剰汚泥量9A,曝気空気量8A,曝気槽DO15A及び汚泥
濃度15B,返送汚泥濃度7Bを制御装置70に入力させる。

以上、本発明の一実施例について述べたが、本発明は上
記内容に限定されるものではない。まず、画像処理装置
30での処理対象画像ｇ（i,g）の白黒を反転させても良
い。この場合、（１）式の２値化情報は逆となる。ま
た、白黒反転画像は撮像装置20の照明位置を変更する、
すなわち、活性汚泥の散乱光を撮像するような照明法に
よつても得られ、この画像に対しても上記の画像処理法
により微生物相の抽出が可能である。また、評価指標Sv
（ｔ）の算出は、第４図における液相部Ｂとフロツク部
Ｚの輝度差を求め、この輝度差を（10）式右辺の分子項
に追加し、補正しても良い。両者の輝度差は密度差と相
関し、その変化を考慮することにより沈降特性の予測精
度をより一層高めることができる。また、撮像装置20の
設置位置を限定するものでもない。例えば最終沈澱池２
の流入部に浸漬させる、さらに、浸漬しないで曝気槽混
合液15,曝気槽流出液、あるいは返送汚泥７を連続的に
サンプリングする方式でも良い。なお、（10）式の評価
指標演算にフロツク体積量を用いたが、フロツク総面積
を適用しても良い。フロツク総面積Ｆ（ｔ）は次式で演
算できる。また、フロツク平均粒径は幾何平均径としたが粒径分布を求
め、その対数平均径なども適用可能である。

上記実施例では、全体の曝気空気量、返送汚泥量、及び
余剰汚泥量を操作する方式を説明したが、本発明はこれ
に限定されるものでない。例えば、第11図に示すよう
に、曝気槽１の前段1Aと後段1Bに別個に設置した散気管
11′,11からの曝気空気７′,7と各々調節手段74′,74を
操作して設定量を変更しても良い。これは、バルキング
を発生させる糸状性微生物には前段の空気量を抑えるこ
とによりその増殖を抑制できる種類も存在し、そのよう
な糸状性微生物に適用可能となる。この場合、DO目標値
を前後段で変化させる、あるいは、前段の空気量を止
め、駆動装置101を作動して撹拌翼102を回転させて流動
化を図る方式であつても良い。

第12図は、バルキングが予知された場合に、供給装置10
5を駆動して、凝集剤106を注入する方式である。注入位
置は図のように最終沈殿池２流入部でも良いが、曝気槽
１、あるいは流入水５や曝気槽流出水を対象とすること
ができる。凝集剤としてはPAC,硫酸バンド，塩化第２
鉄、あるいは生石灰等が適用できる。この凝集剤を注入
する場合、評価指標の設定値Sv＊は第１図の実施例より
低目に設定するか、または、第１図との組合せにより、
運転条件の変更に対しても沈降性が改善されない場合に
適用すると良い。

さらに、上記実施例では、活性汚泥の酸化反応を利用し
たプロセスを対象としたが、還元反応や嫌気反応を利用
した方式にも適用できる。また、流入水量の操作、ある
いはその注入位置の可変可能なプロセスであれば流量や
位置調節を実施することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、液中懸濁物質の出現量を用いた評価指
標により沈降特性等の懸濁状態を把握できる効果があ
る。この評価指標の増減傾向を求めることにより汚泥沈
降性を予知できる。これにより沈降性悪化の対策手段を
迅速に講じることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する構成図、第２図は
活性汚泥特徴量の計測手順の一例を示すフロー図、第３
図は活性汚泥から微生物相を分離認識する手順の一例を
説明するフロー図、第４図は活性汚泥混合液の撮像画像
の一例を示す模擬図、第５図は第４図のＡ−Ａ′線で走
査した輝度分布の一例を示す説明図、第６図は第４図を
対象に輝度と画素数の関係を示す説明図、第７図は活性
汚泥の形状変化を示す説明図、第８図は画像計測情報の
利用法を示すブロツク図、第９図は汚泥沈降特性の評価
法を説明するブロツク図、第10図は評価指標と沈降特性
の関係図、第11図及び第12図は本発明の他の実施例を示
す構成図である。１……曝気槽、２……沈殿池、20……撮像装置、30……
画像処理装置、31……画像処理回路、33,35,37……特徴
量演算回路、50……診断装置、60……監視装置、70……
制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢萩捷夫茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者松崎晴美茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者依田幹雄茨城県日立市大みか町５丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者原直樹茨城県日立市大みか町５丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者浅田能勝茨城県日立市大みか町５丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献特開昭64−34497（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−31886（ＪＰ，Ａ) 特開平１−111491（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−269043（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下水中に懸濁する有機物質を活性汚泥によ
り処理する方法において、該活性汚泥を撮像し撮像情報
を画像処理して凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と体積量
（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求めるこ
と、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わ
されるバルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわた
って求めること、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積で
もって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バル
キング評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキング
評価指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向から
活性汚泥の沈降性を予測することを特徴とする活性汚泥
による下水処理方法。
【請求項２】請求項１において、前記バルキング評価指
標値（Sv）に代えて凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）ⁿ/
（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積
量（Ｖ））の値、あるいは凝集性微生物の平均粒径
（Ｒ）／（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生
物の体積量（Ｖ））の値をバルキング評価指標値（Sv）
とすることを特徴とする活性汚泥による下水処理方法。
【請求項３】下水中に懸濁する有機物質を活性汚泥によ
って処理する方法において、該活性汚泥を撮像し撮像情
報を画像処理して凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と体積
量（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求めるこ
と、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わ
されるバルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわた
って求めること、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積で
もって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バル
キング評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキング
評価指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向から
活性汚泥の沈降性を予測すること、及び該予測結果に基
づいて沈降性に影響を及ぼす因子を制御することを特徴
とする活性汚泥による下水処理方法。
【請求項４】請求項３において、前記バルキング評価指
標値（Sv）に代えて凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）ⁿ/
（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積
量（Ｖ））の値、あるいは凝集性微生物の平均粒径
（Ｒ）／（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生
物の体積量（Ｖ））の値をバルキング評価指標値（Sv）
とすることを特徴とする活性汚泥による下水処理方法。
【請求項５】酸素を含むガスで曝気し下水中の有機物質
を活性汚泥で処理する曝気槽と、該曝気槽から流出した
水を収容し活性汚泥を固液分離する沈殿池とを具備する
下水処理装置において、前記曝気槽内の活性汚泥を拡大
して撮像する撮像手段と、得られた撮像情報から画像処
理により活性汚泥中の凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と
体積量（Ｖ）及び糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求
め、凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の
出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積量（Ｖ））で表わ
されるバルキング評価指標値（Sv）を異なる時間にわた
って求める手段と、活性汚泥の単位重量当りの沈降容積
でもって表わされる活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バ
ルキング評価指標値（Sv）との相関を求めて該バルキン
グ評価指標値（Sv）が時間経過に伴って変化する傾向か
ら活性汚泥の沈降性を予測する手段とを備えたことを特
徴とする活性汚泥による下水処理装置。
【請求項６】請求項５において、前記バルキング評価指
標値（Sv）に代えて凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）ⁿ/
（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積
量（Ｖ））の値、あるいは凝集性微生物の平均粒径
（Ｒ）／（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生
物の体積量（Ｖ））の値をバルキング評価指標値（Sv）
とする手段を備えたことを特徴とする活性汚泥による下
水処理装置。
【請求項７】酸素含有ガスで曝気し流入下水中の溶解性
或いは非溶解性汚濁物質を活性汚泥で処理する曝気槽
と、該曝気槽から流出した水を収容し活性汚泥を固液分
離する沈殿池と、分離された活性汚泥の一部を前記曝気
槽に返送する手段と、分離された活性汚泥の一部を系外
に排出する手段と、前記曝気槽内の活性汚泥を撮像する
手段と、得られた撮像情報から画像処理により活性汚泥
中の凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）と体積量（Ｖ）及び
糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）を求め、凝集性微生物の
平均粒径（Ｒ）²/（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝
集性微生物の体積量（Ｖ））で表わされるバルキング評
価指標値（Sv）を異なる時間にわたって求める手段と、
活性汚泥の単位重量当りの沈降容積でもって表わされる
活性汚泥の沈降性（SVI）と前記バルキング評価指標値
（Sv）との相関を求めて該バルキング評価指標値（Sv）
が時間経過に伴って変化する傾向から活性汚泥の沈降性
を予測する手段と、該予測結果に基づいて活性汚泥の沈
降性に影響を及ぼす因子を制御する手段とを備えたこと
を特徴とする活性汚泥による下水処理装置。
【請求項８】請求項７において、前記バルキング評価指
標値（Sv）に代えて凝集性微生物の平均粒径（Ｒ）ⁿ/
（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生物の体積
量（Ｖ））の値、あるいは凝集性微生物の平均粒径
（Ｒ）／（糸状性微生物の出現長さ（Ｌ）／凝集性微生
物の体積量（Ｖ））の値をバルキング評価指標値（Sv）
とする手段を備えたことを特徴とする活性汚泥による下
水処理装置。