背景： 本処理場は、鉄塩を随時添加する最初沈殿処理に続き、後段無酸素槽への炭素源添加を伴う 5 段バーデンフォ（Five-Stage Bardenpho）プロセス構成を採用しています。 また、焼却炉から発生するスクラバー排水を処理するサイドストリーム処理設備も備えています。

規模： 34,000 m³/d、74,000 PE（人口当量）

モデリングの目的と成果：

1. 最初沈殿池および最終沈殿池まわりの固形物収支の算定
   最初沈殿池の固形物データに有意な物質収支誤差が見つかり、モデル上で補正しました。 最終沈殿池については、引抜き汚泥中の固形物を再現するため干渉沈降係数を 0.05 L/g まで大幅に引き下げ、 凝集沈降係数を 20 L/g まで引き上げました。これは、沈降の速い固形物の存在を示唆する処理水 TSS を 再現するための調整です。
2. 処理場の曝気能力のモデル化
   モデルから、約 39% の標準酸素移動効率が同定され、これは設計値と同等の水準でした。
3. 現行の炭素源注入戦略および溶存酸素の持ち込みの影響の確認
   重要な知見として、越流堰および水面からの酸素の持ち込みによって酸化されるメタノール量が、 モデルにより約 21% と予測されました。これは、適切な脱窒条件を得るために酸素濃度を下げる目的で 消費される炭素源として無視できない量です。メタノールの酸化を低減する適切な戦略を検討する提案を行いました。 これは処理場のコスト削減につながる可能性があります。
4. 水槽の運転停止が処理場の Bio-P 性能に及ぼす影響の把握
   生物学的リン除去（Bio-P）性能への影響をシミュレーションするため、複数のシナリオ解析を実施しました。 サイドストリーム処理設備からの高い返流負荷により、最初沈殿池処理水の硝酸性窒素濃度が 1.5〜3 mgN/L と高いことが、Bio-P 性能低下の要因である可能性が示されました。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本処理場は当初、生物学的リン除去と季節的な硝化・脱窒を行う 3 段の生物処理プロセスでした。 これを 5 段プロセスに改造し、Bio-P 性能を維持しつつ通年での硝化・脱窒を実現しています。

規模： 92,000 m³/d、300,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. 改造後の現状性能の再現と、Bio-P 性能の季節変動の調査
   構築したモデルは、固形物および栄養塩除去の性能を良好に再現しました。 水温は季節により 13 °C から 35 °C まで変化し、とくに夏季に Bio-P 性能が阻害されます。 夏季の Bio-P 性能低下は、微生物群集の遷移に起因すると考えられます。 SUMO の高度な Bio-P モデルを用いることで、性能低下を防ぐための緩和策を検討できます。
2. 処理水の全窒素濃度を 5 mgN/L 未満に維持しつつ、後段無酸素槽・好気槽の 必要空気量と炭素源注入量を最適化
   運転最適化のため、2 つの制御ロジックを実装・評価しました。 アンモニア計測に基づく曝気制御と、フィードフォワード型のメタノール注入制御を実装し、 アンモニアおよび硝酸性窒素の設定値を変えた複数のシナリオ解析により、 必要最小限の曝気量と炭素源量を同定しました。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、処理場のフルプラントモデルを構築し、夏季・冬季の平均的な条件を シミュレーションできるようキャリブレーションすることでした。本処理場は押出し流れ（プラグフロー）型の 設計で運転されていますが、ステップ流入運転にも対応しています。主眼は、モデルによってさまざまな 運転戦略を評価できるようにすることでした。

規模： 50,000 m³/d、150,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. プラグフロー運転とステップ流入運転の評価
   最終曝気槽へのステップ流入戦略が硝化に及ぼす影響をシミュレーションしました。 モデルは反応槽内の MLSS がより低くなることを予測しており、流入点付近のセル間の逆混合によって 固形物が処理系列全体により均等に分配される可能性が高いことを示しています。 これはプラグフロー構成で運転する場合により重要になります。 ステップ流入とプラグフローの運転切替を提案することで、消毒工程の効率とコストの両面で 最適化を図ることができます。
2. 処理水アンモニア濃度の予測に向けたモデルパラメータのキャリブレーション
   キャリブレーション済みモデルは運転モード切替時の処理水アンモニア濃度を良好に記述し、 運転員が消毒の運転コストを微調整し、必要な注入率を適切に予測できるようになりました。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、フルプラントモデルを構築し、1 年間の動的な条件をシミュレーションできるよう キャリブレーションすることでした。

規模： 47,000 m³/d、200,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. 硫黄の影響
   モデル結果に基づき、硫黄化合物を考慮した場合の影響、とくにリン除去および酸素要求量への影響を 評価しました。
2. ABAC 制御の検証
   既設のアンモニア計測に基づく曝気制御（ABAC）が、硫黄成分のモデル化の有無にかかわらず プロセスモデル上で同様に機能することを検証しました。これにより、制御設定の違いが 全窒素除去の観点から処理場全体の性能に及ぼす影響を検討できるようになりました。
3. 全窒素除去能力を予測するための IFAS ユニットの性能把握
   流動担体（mobile carrier）モデルを、生物膜およびバルクの SRT（汚泥滞留時間）計算、 半飽和定数、活性測定値とデータの比較を加えて検証・最適化し、 多数の曝気・返送戦略を精度よく検討できるようにしました。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、フルプラントモデルを構築し、さらにモデルを発展させて、 新設設備および運転戦略の性能を評価することでした。

規模： 1,400,000 m³/d、3,125,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. 技術更新の影響の記述
   熱加水分解プロセス（THP）モデルを用いて、消化槽の立ち上げを評価し、将来の運転方針を検討しました。 ろ液処理設備（FTF）は 2018 年に稼働しています。モデルは 2016 年のデータでキャリブレーションし、 技術更新として FTF をモデルに追加しました。その結果は、FTF が処理場全体の運転に及ぼす影響を 理解するために活用されました。
2. 酸素移動モデルの検証
   曝気モデルは、α係数にわずかな調整を加えることで、すべての反応槽における平均送風量を 再現することができました。キャリブレーション後のα係数は、実験的に測定された値と同程度の範囲にありました。
3. 鉄注入モデルの検証
   鉄モデルは、最初沈殿池・最終沈殿池・最終処理水の T-P および O-P を再現することで検証されました。 本モデルにより、処理場における注入点での撹拌強度（現状は低い）の重要性が明らかになりました。 また、とくに消化槽における沈殿物生成の役割も示され、鉄の注入量が多いことから、 モデルでは相当量のビビアナイト生成が予測されています。
4. 運転戦略の検討
   • 高速 A ステージ：EPS（細胞外高分子物質）に基づく推定により、最初沈殿池、A ステージ、 最終処理水のコロイドを予測できる専用モデル（SUMO 2C）を開発しました。
   • 鉄塩の一部をアルミ塩に置換：鉄塩注入を取りやめてアルミ塩に置き換えると、 ビビアナイトおよび含水酸化鉄の析出は明らかに止まり、代わりに Al(OH)₃ と AlPO₄ が生成されます。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、水資源回収施設（WRRF）における 2 系列の並列処理系のモデルを構築し、 高度生物学的リン除去（EBPR）に向けた運転戦略を最適化することでした。

規模： 140,000 m³/d、345,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. 処理場運転戦略の最適化
   並列曝気槽を有する本 WRRF の構成では、A2O 方式と Westbank 型サイドストリーム EBPR 方式の いずれの運転も可能です。観測された流入シナリオと運転条件のもとで最良の性能を得るため、 返送汚泥（RAS）発酵に最適な嫌気滞留時間の決定など、運転パラメータの選定にモデリングを活用しました。 本プロジェクトは、柔軟な施設構成を持つ事業体がプロセスモデルの適用から便益を得られることを示す 好例となっています。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、薬品使用量の削減とリン回収の強化を目標として、運転最適化のために 先進的な処理場のフルプラントモデルを構築することでした。

規模： 98,000 m³/d、375,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. 処理場運転戦略の最適化
   本処理場は、米国において Ostara のストルバイト回収システムでリンを回収した最初期の施設の一つであり、 その生成物は肥料として認可・市販されています。モデリングの目的は、液相での良好なリン除去率を 維持しながら、アルミ塩の使用量を削減しストルバイト生産量を増やすよう運転を最適化することでした。 本プロジェクトは、プロセス最適化が運転コストの削減と製品販売による収益の向上に寄与した、 モデル活用の好例です。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、5 段バーデンフォプロセス構成を対象に、リアルタイムシミュレーションと プロセス制御に適用するためのデジタルツインを開発することでした。本処理場では、最適な曝気と硝化性能を 得るためにアンモニア計測に基づく曝気制御（ABAC）が導入されています。

規模： 60,000 m³/d、250,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. リアルタイムシミュレーションによる費用対効果の高い曝気制御戦略の特定
   完全にキャリブレーションされたフルプラントモデルを、SUMO の OPC-UA インターフェースを介して Emerson Ovation の OPC-UA（Open Platform Communication Unified Architecture）に接続しました。 このデジタルツインは、24 時間平均の好気 SRT に基づき、アンモニアの設定値を達成するための 溶存酸素設定値を同定するよう構成されています。データ通信、シミュレーション、設定値の同定は すべてリアルタイムで行われ、処理場は費用対効果の高い曝気制御を実現できます。

PDFパンフレットのダウンロード

背景： 本プロジェクトの目的は、既設処理場のフルプラントモデルを構築し、計画中の将来の整備について シミュレーションを行うことで、新設設備および運転戦略の性能を評価することでした。

規模： 350,000 m³/d、1,950,000 PE

モデリングの目的と成果：

1. AAA：交互活性吸着法（Alternating Activated Adsorption）の実装
   本モデルは、コンパクトな前処理ユニットを正確に表現しています。2 槽構成における A ステージの すべての機能（バイオマスの活性化、バイオマスの返送、余剰汚泥の引抜き、余剰汚泥の濃縮）を 統合しており、水理学的滞留時間およそ 2 時間で既設の最初沈殿池を改造する用途に適しています。
2. AvN：最適な窒素除去
   AvN モデルは、曝気と炭素源注入を最適化するための「アンモニア対硝酸（ammonia versus nitrate）」 制御ロジックの導入を正確に記述します。
3. inDENSE 技術の導入
   本技術は、高密度な汚泥粒子を選択的に保持することで、プロセスの処理量と性能を向上させます。 モデル結果には、改善された沈降速度と、高度生物学的リン除去（EBPR）の促進が反映されています。
4. 汚泥処理系列への CAMBI 技術の適用
   開発した熱加水分解モデルは、汚泥処理系列における変化を精度よく予測します。
5. リン回収
   CalPrex と AirPrex の各技術を評価・比較し、技術選定のための情報を提供しました。
6. サイドストリーム処理への DEMON 技術の導入
   重要となるのは、シーケンス運転されるプロセスを適切に数理表現し、アナモックスによる ショートカット反応を介した窒素除去を精度よく予測することです。

これらの技術更新により、今後数十年を見据えた、近代的でエネルギー中立な資源回収施設を構築できます。 本モデルは処理場全体の物質収支を提供し、プラント全体の性能評価、 および各プロセスの追加が処理場全体および相互に及ぼす影響の評価を可能にします。