SUMO SUMO Wiki

Wiki カテゴリ&ファイル

ホーム Home
SUMO スターターキット SUMO Starter kit
SUMO 技術リファレンス SUMO Technical Reference
上級ユーザー向けトピック Advanced User Topics
開発者向けトピック Developer Topics
デジタルツインツールキット Digital Twin Toolkit

目次

はじめに

このページには、Sumoで利用可能なプロセスユニット（process unit）の詳細な説明が含まれています。あるいは、将来的に含まれる予定です。このコンテンツは継続的に更新しています。

反応槽（bioreactor）

SBR (Sequencing Batch Reactor)（回分式活性汚泥法）

概要

SBRプロセスユニットは、Sumoにおいて回分式活性汚泥反応槽を実装したものです。

ポート仕様

SBRプロセスユニットには、表3.1に示すとおり3つのポートがあります。

ポート名 説明
Inp
SBRの入力ポートは、SBRタンクへの給水に使用します。現在、Sumoには特定のサイクルフェーズでのみ給水を行う自動機構はありません。ユーザーはSBRサイクル構造に同期させた給水パターンを手動で指定する必要があります（例：入力ファイル経由）。
Decant
デカント（decant）ポートの流れは、SBRサイクルの構成に従って制御されます。SBRからのデカンティングはこのポートを通じて行われます。デカントポートの流れは手動でも制御でき、その場合、反応槽が混合相にあればポートに現れる水質はバルク水質となり、混合していなければ上澄水（supernatant）の水質と等しくなります。
Uflow
アンダーフロー（underflow）ポートの流れは、SBRサイクルの構成に従って制御されます。SBRからの汚泥引き抜きはこのポートを通じて行われます。アンダーフローは手動でも制御でき、その場合、反応槽が混合されていればバルク水質が利用でき、混合していなければ反応槽の沈降した画分が利用できます。
表3.1 - SBRのポート仕様

ユーザーが利用可能なパラメータ

表3.2、表3.3および表3.4に、ユーザーが利用可能な全パラメータリストを示します。これらのパラメータはすべて、SumoにおけるSBRの運転を説明するセクションで扱われています。

記号 名称
デフォルト

 単位
Atank 表面積
1000.0

 m2
htank,max タンクが満杯のときの深さ
5.00

 m
hdecant このレベルまでデカントする
3.50

 m
表3.2 - SBRの物理パラメータ

記号 名称
デフォルト
単位
tcycle サイクル長
6
h
treact 反応フェーズの長さ
4
h
tsettle 沈降フェーズの長さ
1
h
tdecant デカントフェーズの長さ
0.9
h
twaste 引き抜きフェーズの長さ
0.1
h
tidle アイドリングフェーズの長さ
0
h
toffset サイクルオフセット
0
h
SRTtarget ターゲットSRT
10
d
XTSS,decant,target 処理水固形物濃度
20
g.m-3
XTSS,sludge,target 汚泥濃度
10000
g.m-3
表3.3 - SBRの運転パラメータ

記号 名称
デフォルト
単位
SO2,input 溶存酸素（O2）セットポイント入力
2
g O2/m3
α アルファ（清水/排水）係数
0.7
-
hsea 海抜高度
200
m
hdiff,floor ディフューザーのタンク底からの距離
0.2
m
ddiff ディフューザーの床面密度（ディフューザー面積/タンク面積）
0.1
m2/m2
Adiff ディフューザー1基あたりの面積
0.0373
m2
表3.4 - SBRの曝気設定

SBRサイクルの構成

SBRの運転は、表3.5に従ってフェーズから構築されるサイクルに編成されます。サイクルの長さはパラメータ tcycle に時間単位で指定できます。表3.5にサイクルフェーズの簡単な概要を示します。各フェーズは以下のセクションで詳しく説明します。

フェーズ名 反応あり 混合
反応フェーズ はい はい
沈降フェーズ いいえ いいえ
デカントフェーズ いいえ いいえ
アイドリングフェーズ いいえ いいえ
表3.5 - Sumoで実装されているSBRサイクルの構成

現在の実装では、生物反応は反応フェーズでのみ発生し、そのとき反応槽の内容物は完全に攪拌されます。

反応フェーズ

表3.5に示すとおり、独立した給水フェーズはありません。専用の給水フェーズを設ける代わりに、反応フェーズの一部を反応槽への給水に充てることができます。現在、Sumoには特定の反応フェーズでのみ給水を行う自動給水機構はなく、ユーザーはSBRサイクル構造に同期させた給水パターンを手動で指定する必要があります（例：入力ファイル経由）。

反応フェーズ中は、ユーザーが指定した生物モデルに従ってすべての生物反応方程式が計算され、対応する状態変数および計算変数がユーザーマニュアルで説明されている一般インターフェースを通じて利用可能になります。

沈降フェーズ

現在Sumoに実装されている沈降手法は非常にシンプルです。沈降効率は、オーバーフローポートおよびポンプポートでの目標処理水TSS値（すなわち沈殿池の上澄水中のTSS）と、沈降汚泥中の目標TSS濃度をユーザーが指定することによって決定されます。

沈降自体は、反応槽が沈降フェーズに入ると瞬時に発生します。沈降フェーズ中は混合も生物反応も行われません。上澄水はオーバーフローポートおよびポンプポートを通じて利用でき、沈降汚泥はアンダーフローポートを通じて利用できます。

沈降フェーズの長さはパラメータ tsettle（時間単位）によって決定されます。

デカントフェーズ

現在Sumoは固定容量のデカンティングで動作します。デカンティング中は反応槽で混合が行われないため、それぞれのポートを通じて2つの相が利用できます。デカントフェーズの長さはパラメータ tdecant によって決定され、デカントする容量は実際の容量から表面積にデカント目標レベルを乗じた値を差し引いて（m3単位で）決定されます。

汚泥引き抜きもデカントフェーズの最後の数分間に発生します。引き抜きフェーズの継続時間はパラメータ twaste（h）によって決定されます。1回の引き抜きフェーズで引き抜かれる汚泥量（g/d）も、実際のTSS質量を目標SRTとサイクル数で割った値からユーザーが決定します。引き抜き汚泥の容量と流量は、引き抜くべき汚泥質量、沈降汚泥の懸濁物質濃度、および引き抜き期間の継続時間を用いて決定されます。

アイドルフェーズ

アイドリングフェーズの長さは、全サイクル長と、反応・沈降・デカントの各フェーズの継続時間の合計との差です。アイドリングフェーズ中は混合も生物反応も行われません。

BAF (Biologically Aerated Filters)（生物曝気式ろ過装置）

要点

モデルの説明

この複合ユニットは、2つの垂直バイオフィルム反応槽ゾーンを持つ上向流生物ろ過装置で、曝気は底部または中間高さのいずれかで行われます。逆洗は連続的なプロセス流としてシミュレートされます。

底部反応槽コンパートメントの容量と対応する深さは、ユーザーが入力する総容量に対する割合によって決定されます。上部コンパートメントについては、残りの割合が指定された総容量と深さの残余を占めます。

BAFの担体特性は、その基礎となるバイオフィルムサブユニットで使用されるものとは通常異なり、メインユニットの入力パラメータからそこへマッピングされます。このタイプのプロセスユニットでは担体が水没していると仮定されるため、担体充填度は1 m3/m3にハードコーディングされており、担体上部の水位は担体によって押しのけられる水量に依存します。

底部から空気供給を行うBAFユニットは、完全曝気型の構成です。曝気ガス組成は底部について定義され、上部コンパートメントの入力ガス組成は底部からのオフガス（off-gas）と同じになります。

中間から空気供給を行う場合、BAFユニットは脱窒型の構成になります。底部には空気が導入されず、曝気ガス組成は上部コンパートメントについて定義されます。

サブユニット内部に垂直方向に層状化したガス相を持つ複合ユニットでは、底部以外のコンパートメントに対して収支方程式の拡張が必要になります。完全曝気型のBAFユニットでは、空気が底部で導入されるため、

脱窒型構成のBAFユニットでは、空気が上部で導入されるため、

複合ユニットのサブユニット内部に垂直方向に段階化したガス相があると、上部以外のコンパートメントに対して飽和深度の補正が必要になります。静水圧は液深とともに増加するため、あるコンパートメントの上にある水柱の全高さを、そのセクション自体の実効飽和深度（デフォルトではコンパートメント深さの半分）に加算する必要があります。

例ファイル

以下は、例として使用される構成設定です（ホームページの BAF plant.sumo にあります）。ここでは、沈殿処理した排水を処理するために2つのBAFユニットが直列に設計されています。

BAFの構成例

Input タブ

BAF1の反応槽入力情報

結果

BAF1のDOプロファイル BAF2のDOプロファイル 頻繁に測定される変数の質量流量情報を示す表 UASB (Upflow anaerobic sludge blanket reactor)（上向流嫌気性汚泥床反応槽）

SumoのUASBモデルは、複雑さのレベルが異なる2つのバージョンで開発されました。

a) 完全混合アプローチ

これは、懸濁増殖・沈降機能・引き抜きポンプを備えた完全混合反応槽の複合ユニットです。このタイプのユニットでは、反応槽内のTSS濃度は均一であると仮定され、沈降機能の固形物除去率（percent removal）を調整することで、ユーザー定義の目標値へ経験的に制御されます。ただし、指定された反応槽TSSの非沈降性画分は捕捉されない場合があります。沈降機能の汚泥アンダーフローは、ユーザーが入力する流量割合に従って戻し混合されます。引き抜きポンプの体積流量は、完全混合プロセスユニットモデルのTSS濃度に基づき、ユーザーが指定する汚泥質量流量目標値によって決定されます。

b) 3コンパートメントアプローチ

これは、懸濁増殖・沈降機能・引き抜きポンプを備えた、垂直3コンパートメントに基づく複合ユニットです。汚泥床（sludge bed）および汚泥ブランケット（sludge blanket）反応槽コンパートメントの容量と対応する深さは、ユーザーが入力する総容量に対する割合によって決定されます。沈降ゾーンコンパートメントについては、残りの割合が指定された総容量と深さの残余を占めます。このタイプのユニットでは、汚泥床・汚泥ブランケット・沈降ゾーン間のTSS濃度の分布はロジスティック関数によって推定され、その分布曲線に従って各コンパートメントの沈降機能の固形物除去率を操作することで平均TSSが目標化されます。汚泥床のTSSは目標平均TSSによって駆動されますが、入力された非沈降性固形物画分が捕捉されないようにする関数を用いて調整されます。汚泥ブランケットと沈降ゾーンのTSSは、実際の平均TSS濃度に基づいて調整され、汚泥床のTSSが目標範囲に達しない場合でも妥当な汚泥分布を保つようにします。

この3コンパートメントの概念では、ユーザーが指定した流入水の体積流量割合が、汚泥ブランケットおよび沈降ゾーンへ直接ショートサーキットすると仮定されます。沈降機能の汚泥アンダーフローは、ユーザーが入力する流量割合に従って各コンパートメントで戻し混合されます。引き抜きポンプの体積流量は、汚泥床のTSS濃度（最下部コンパートメントから引き抜かれる）に基づき、ユーザーが指定する汚泥質量流量目標値によって決定されます。サブユニット内部に垂直方向に層状化したガス相を持つ複合ユニットでは、底部以外のコンパートメントに対して収支方程式の拡張が必要になります。コンパートメント化されたモデル概念のUASBでは、ガスは汚泥ブランケットと沈降ゾーンを通過するため、

複合ユニットのサブユニット内部に垂直方向に段階化したガス相があると、上部以外のコンパートメントに対して飽和深度の補正が必要になります。静水圧は液深とともに増加するため、あるコンパートメントの上にある水柱の全高さを、そのセクション自体の実効飽和深度（デフォルトではコンパートメント深さの半分）に加算する必要があります。

池・ラグーンのモデリング - Gen2 vs Gen3

Gen2とGen3は、池（pond）およびラグーン（lagoon）システムに適用される2つの異なるモデリング概念を表します。Gen2モデルはもともと曝気通性ラグーン（aerated facultative lagoon）をシミュレートするために開発され、Gen3モデルは藻類システム向けに開発されました。Gen3の池モデルは、より高度で強力なモデルであるため、池とラグーンの両方についてほとんどの場合これを使用すべきです。 例えば、Gen2モデルとは異なり、Gen3モデルは藻類の光合成と熱交換／温度モデリングを含んでいます。Gen2モデルは、このモデリング手法の既存ユーザー向けに引き続き利用可能です。

a) Gen2：流量ベースの池層間交換

概要

Gen2の池／ラグーンモデルは、（1）水柱（Water Column）と（2）堆積物（Sediments）または汚泥層（Sludge layer）を表すために、可変容量の反応槽（EQタンク）を2つ利用する「複合ユニット」です。以下の図に示すように、このモデルには水柱と堆積層間の交換を表すための多数のパイプ接続（P1からP18）が含まれています。層間の交換はパイプ流でモデル化されており、この点が、層間の交換を「フラックス」として明示的にモデル化する第3世代の池モデルとは異なります。例えば、水柱から堆積層への固形物の沈降は、Gen3モデルでは液体容量（流量）のバルク移動なしにモデル化されますが、Gen2モデルではパイプP6およびP7を通じた流量を必要とします。Gen3の池モデルについては次のセクションで説明します。

図：流量ベースの層間交換を持つGen2池の複合フロー模式図

モデルの輸送プロセス

水柱から堆積物層への固形物の沈降：

デフォルトのモデル構成では、池のTSS除去は水柱の下流側のP6でモデル化されます。P7を通じた固形物の捕捉はゼロに設定されていますが、基礎となるPUファイルで変更できます。これは上級ユーザー向けの機能です。池のTSS除去は、以下の図に示す「Treatment Performance / Sludge Blanket Management」入力フォームでユーザーが指定します。

図：Gen2池／ラグーンモデルの%TSS捕捉入力フォーム ショートサーキットまたはバイパス：

水柱を迂回する流れはP17でモデル化されます。この流量パーセンテージは、上図に示す「Treatment Performance / Sludge Blanket Management」入力フォームで指定します。

水柱と堆積物の可変深さ：

堆積物が池の底部に蓄積するにつれて、水柱の深さと容量の減少がP3を通じた流量のポンピングによってモデル化されます。堆積物からのP10を通じた流量のポンピングは、図2の「Treatment Performance / Sludge Blanket Management」入力フォームで指定された目標堆積物固形物濃度を達成するようにモデル化されます。このパラメータのデフォルト値は100,000 mg/L（10%固形物）ですが、サイト固有の要因により変動する場合があります。

堆積物から水柱への底生フィードバック：

アンモニア、リン酸塩、揮発性脂肪酸（VFA）などの溶存成分は、P15で堆積物から水柱へ運ばれます。デフォルトのモデル構成では、溶存成分のみが返送され、粒子状物質は「BenthicFeedbackSeparator」で堆積層内に完全に保持される点に注意してください。堆積物から水柱への底生フィードバックの速度は、以下の図に示す「Benthic Feedback」入力フォームの「Rate of benthic exchange」として指定します。底生交換の速度が高いほど、堆積物ゾーンのアンモニアおよびリン酸塩濃度が減少するのが観察されるはずです。

図：Gen2池／ラグーンモデルの底生交換速度入力フォーム 堆積物のスカウリング（洗掘）：

堆積層が最大許容深さに達した場合、堆積物のスカウリングによって粒子状物質と溶存物質の両方がP11を通じて池の処理水へ戻され、ユーザーが指定した%TSS捕捉率は達成されない可能性が高くなります。堆積層の最大許容深さは、上図に示す「Benthic Feedback」入力フォームで定義される水柱の最小深さを基準として定義されます。

脱汚泥（Desludging）：

P10に接続された「Desludging」フロースプリッターは、堆積層からの汚泥の手動除去をシミュレートするために使用できます。「Steady state」では、モデルは「Treatment Performance / Sludge Blanket Management」で指定された目標「Steady state depth of sediments」を達成するために必要な脱汚泥流量を計算します。動的シミュレーションでは、ユーザーは「Volume of sludge removed in a day」を指定する必要があり、デフォルトはゼロです。この値は動的に指定でき、例ファイル「Three lagoons in series」で示され、以下の図に示すように、数年間の運転後に脱汚泥を行う様子をシミュレートできます。

図：5年後に脱汚泥イベントを伴う池の堆積物深さ蓄積のシミュレーション 池の反応モデル：

水柱と堆積物は、すべての標準Sumoモデルライブラリと互換性がありますが、最速のシミュレーション時間のためには Mini_Sumo が推奨されます。水柱と堆積層でモデル化される反応の違いは、酸素の利用可能性、水理学的・固形物滞留時間、および固形物濃度にのみ関係します。ほとんどの場合、堆積層はメタンを生成し、水柱はBOD負荷と池の表面積の比率および機械式曝気に応じて好気的または嫌気的になり得ます。

池の曝気：

酸素移動は、自然表面移動、機械式表面曝気、または水中散気式曝気の組み合わせによって水柱へモデル化されます。デフォルトの散気式曝気モデルは「Coarse bubble（粗大気泡）」ですが、これはSUMOモデル設定の「Configure」ステップで変更できます。風量または機械式曝気のエネルギー入力は「Aeration settings」入力フォームで変更できます。

b) Gen3：フラックスベースの池層間交換

概要

Gen3モデルのデフォルトの深さ（1.5 m）および曝気強度（0.5 W/m3）は、藻類の光合成と自然表面曝気が酸素供給の主な駆動要因となる通性池（facultative pond）を代表するものです。ただし、これらのデフォルト値はユーザーが指定でき、嫌気性池や、より高い機械式曝気強度を持つラグーンを含む幅広い酸化池（waste stabilization pond）の設計をシミュレートできます。

SUMO22のGen3池／ラグーンモデルは、水柱から堆積物への粒子状物質の沈降をフラックスとして明示的にモデル化しており、そのためGen2モデルよりも単純かつ強力なモデリング手法です。Gen2モデルとは異なり、藻類の光合成と、温度の動的シミュレーションのための熱交換を含んでいます。

図：水柱と堆積物間の粒子状物質および溶存物質の交換と、加熱・冷却を含む表面交換を明示的にモデル化するGen3池モデルの模式図

輸送モデル

SUMOの「INPUT」タブのモデル入力パラメータを以下の表に示します。「Heat transfer parameters（熱伝達パラメータ）」は、「CONFIGURE」タブで「Calculate heat loss and gain」オプションが選択されている場合にのみ表示される点に注意してください。

容量と水理

Gen3池モデルの物理入力パラメータを以下の表に示します。

名称 デフォルト 単位 コメント
初期液体容量 96,000 m3 シミュレーション開始時の液体容量。
最大液体容量 96,000 m3 デフォルトの流入水流量24,000 m3/dのもとで4日間の水理学的滞留時間を確保するように設定された容量。サイト条件に合わせて変更してください。
最大液深 1.5 m 表面積は容量とこの深さに基づいて計算されます。
堆積物の初期容量 6,400 m3 シミュレーション開始時の堆積物容量。

沈降速度

Gen3モデルにおける沈降プロセスを支配するモデルパラメータを以下の表に示します。

名称 デフォルト 単位 コメント
粒子状物質の沈降速度 0.5 d-1
従属栄養生物、硝化菌、藻類を除くすべての粒子状物質の一次沈降速度。
通常従属栄養生物の沈降速度 0.5 d-1
従属栄養生物の一次沈降速度。
硝化菌の沈降速度 0.05 d-1
硝化菌の一次沈降速度。
藻類の沈降速度 0.05 d-1
藻類の一次沈降速度。
非沈降性TSS 15 g.m-3
水柱のTSS濃度がこの値に近づくと、すべての粒子状物質の沈降速度がゼロに切り替わります。このパラメータ値を上げることで、水柱のTSS濃度を所望の値に較正できます。
スカウリングプロセスのための堆積層画分 0.8 無次元
堆積物容量と全液体容量の比がこの値に近づくと、堆積層から水柱への粒子状物質の放出（スカウリング）が作動します。

堆積物または汚泥層

Gen3モデルにおける沈降プロセスを支配するモデルパラメータを以下の表に示します。

名称 デフォルト 単位 コメント
堆積物中の全固形物または乾燥物質（XDM）の濃度 0.1 -
堆積物の容量は、その層内の固形物質量をこの値で割って計算されます。デフォルト値の0.1、すなわち10%の乾燥固形物は、100,000 g/m3相当の濃度に対応します。
脱汚泥により1日あたりに除去される堆積物容量 0 m3.d-1
脱汚泥により1日あたりに除去される固形物の容量。このパラメータは動的シミュレーションでのみ使用され、動的入力としてシミュレートするのが最適です。
堆積物の定常状態深さ 0.1 m
定常状態シミュレーションでは、モデルはこの堆積物深さを達成するために必要な平均日次汚泥除去量に相当する値を計算します。

底生放出

Gen3モデルにおける底生放出を支配するモデルパラメータを以下の表に示します。底生放出とは、堆積物から水柱への溶存物質の交換を指します。

名称 デフォルト 単位 コメント
汚泥ブランケット中の溶存物質の拡散定数 1.00E-04 m2.d-1
堆積物から水柱への溶存成分の拡散速度を支配します。
堆積物と水柱の界面における物質移動抵抗層 0.01 m
堆積物から水柱への溶存成分の拡散速度の計算に使用されます。
水柱における気泡発生の飽和比 1.5 無次元
光合成によって生成される酸素の気泡形成は、液温と大気分圧から計算される飽和濃度の倍数としてモデル化されます。
堆積物における気泡発生の飽和比 10 無次元
嫌気性消化によって生成されるメタンの気泡形成は、液温と大気分圧から計算される飽和濃度の倍数としてモデル化されます。

環境パラメータ

Gen3モデルにおける光合成と熱交換を支配する環境モデルパラメータを以下の表に示します。

名称 デフォルト 単位 コメント
藻類の光合成のための日射量 - 深さ平均 100 W.m-2
光合成活動に有用な波長スペクトルにおける深さ平均日射量。日変動および季節変動を考慮するため、動的入力として指定してください。
光合成の最適照射量 - 深さ平均 100 W.m-2
最適な光合成活動のための日射量。
光消散切替係数を計算するためのTSS濃度 100 g.m-3
遮光効果を考慮します。水柱のTSS濃度がこの値を超える高負荷の池では、光合成による増殖はシミュレートされません。低負荷の池では、水柱のTSS（藻類成分を含む）がこの値に達するまで藻類の増殖が発生します。この値は深さによって変動し、較正パラメータとして使用できます。
池の加熱のための日射量 200 W.m-2
熱モデルで使用される日射量。
風速 10 km.h-1
熱モデルにおける対流の計算に使用されます。
気温 15 °C
熱モデルおよび曝気モデルで使用されます。

地温 15 °C
熱モデルで使用されます。

相対湿度 70 %
熱モデルで使用されます。

機械式曝気設定

Gen3モデルにおける機械式曝気を支配するモデルパラメータを以下の表に示します。

名称 デフォルト 単位 コメント
曝気システムの電力（wire power） 50 kW
標準曝気効率 1.5 kg O2/kWh
モーター効率 70 %
アルファ（排水/清水）係数 0.9 無次元
海抜高度 200 m

熱伝達パラメータ

Gen3モデルにおける熱交換を支配するモデルパラメータを以下の表に示します。この表は、SUMOの「CONFIGURE」タブで「Calculate heat loss and gain」オプションが選択されている場合にのみ表示される点に注意してください。

名称 デフォルト 単位 コメント
壁面の風による熱伝達速度 8.37E+04 J.m-2.K
長波大気放射熱項のためのステファン・ボルツマン定数 5.67E-08 J.m-2.s-1.K-4
長波大気放射熱項のための水表面の放射率 9.70E-01 無次元
長波大気放射熱項のための大気放射係数 8.50E-01 無次元
長波大気放射熱項のための水の反射率 3.00E-02 無次元
空気の熱容量 1.00E+00 J.g-1.K-1
生物反応熱 8.00E-03 MJ.g COD-1

生物モデル

Gen3池モデルは、Sumo1、Sumo2、Mini_Sumo、Sumo2C、Sumo2S、Sumo4Nを含むすべての標準SUMO生物反応速度モデルと互換性があり、加えて藻類の光合成も含むという特徴があります。

増殖は、ユーザーが入力する「Solar radiation for algal photosynthesis - depth averaged」に依存します。これは、時刻（夜間は日光がありません）、緯度と季節、雲量、および池の深さによって変動する可能性があります。深さ平均日射量を指定する際にこれらの要因を考慮するのはユーザーの責任です。日射量の日変動および季節変動の指定は、Input Dynamicsを使用して可能です。

流入水中の粒子状物質や藻類自体による水柱内の遮光の影響は、パラメータ「TSS concentration for calculating light extinction switching factor」を用いて考慮されます。シミュレートされた水柱のTSS濃度がこの値に近づくと、「Solar radiation for algal photosynthesis - depth averaged」に指定された値にかかわらず、藻類の増殖速度はゼロに切り替わります。

藻類の増殖には栄養源としてのアンモニアの同化が伴いますが、アンモニアが制限要因となる場合は硝酸塩が同化されます。増殖のためにリンと二酸化炭素も同化されます。

藻類の呼吸は、酸素が利用可能な場合にシミュレートされます。呼吸とは、酸素を用いた酸化によって藻類を水、CO2、アンモニア、リン酸塩に変換することを意味します。酸素が存在しない場合、呼吸速度はゼロに切り替わり、藻類の死滅が作動します。死滅とは藻類が粒子状有機物、アンモニア、リン酸塩へと溶解することを意味し、酸素が存在しない池の堆積物中で発生します。

図：ユーザーが入力する日射量と、シミュレートされた水柱TSSに基づいて計算される遮光係数を考慮する「LightSwitch」パラメータを含む藻類増殖モデル

物質収支

COD、TP、TN、O2、および熱の物質収支は、表・棒グラフ・円グラフへの便利な出力用に提供されます。これらのデータは、池全体ではなく水柱の物質収支を表します。以下の図に示すように、池が定常状態にあるとき、最下段の項目は100%またはそれに近い値になるはずです。

このテーブルは、池が定常状態にあるかどうかを示すことに加えて、池の挙動を支配する最も重要なプロセスを示すことができます。この例では、機械式曝気（項目D）がPond 1では光合成（項目I）より重要であるが、Pond 2ではそうではないことがわかります。

変換プロセス

TP、TN、藻類、硝化菌の各プロセスに関わる変換速度は、池の挙動についてさらなる洞察を与えます。以下の図に示すように、紫色の棒「Settling of TN to sediments」が水色の棒「Release of ammonia from sediments」より大きいことは、堆積層における窒素の正味の蓄積を示しています。さらに、ピンク色の棒「Assimilation rate for TN by all OHOs」がTNの沈降速度と同程度の大きさであることは、全体のTN収支における従属栄養同化の役割を示しています。

「Algal processes」および「Nitrifier processes」を調べることで、増殖速度・沈降・処理水への流出速度の相対的な大きさについての洞察が得られます。