CN103676820B

CN103676820B - 上下水道管理系统以及方法

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Publication number: CN103676820B
Application number: CN201310341528.0A
Authority: CN
Inventors: 横井浩人; 三宫丰; 西田佳记; 武本刚; 馆隆广
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: CN103676820A; JP2014061508A; JP5918672B2

Abstract

本发明提供上下水道管理系统以及方法，制定考虑了电力供给量的上水以及下水设施的运转计划来降低上下水处理上的风险。在上下水道管理系统中，管理净水设施以及输配水设施中的水运用、以及下水道设施中的下水处理量的运用的管理服务器具有：水运用/下水处理计划制定单元，其使用提供给净水设施以及输配水设施、以及下水道设施的电力供给量的数据、以及水需求预测数据以及下水流量预测数据，分别制定上下水道设施中的水运用计划和下水处理计划；输配水设施控制单元，其使用由水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制输配水设施的配水池水位以及送水压力；和鼓风机控制单元，其使用由水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制下水道设施的鼓风机的风量。

Description

上下水道管理系统以及方法

技术领域

本发明涉及上下水道管理系统以及方法，特别涉及用于将电力供给量作为输入信息来制定上下水道管理计划并支援该计划运用的面向上下水道处理设施的控制管理。

背景技术

近年来，由于与电力供给相关的新技术的导入和社会性要因，指出电力供给量有可能恒久成为不稳定。例如，能举出以下那样的要因。

·分散电源(智能电网)化

·伴随发电厂的老化等(事故率上升、设备的淘汰)的电力供给能力的降低

·在都市部的电力需求量增大引起的相对供给量不足

·异常气象引起的例外的电力需求的增大

·未考虑电力需求峰值的电力供给体制下的经营

为此，谋求考虑了这样的电力供给量不足引起的水质和水量的风险的管理手法和系统。具体地，在水道中，有伴随输配水的流量变动的红水(redwater)的发生、伴随净水厂内处理水量的时间变化的暂时的过滤性能的降低、伴随取水的流量的变动的原水(rawwater)浊度的上升等。另外，在下水道中，能举出未对流入水量进行充分曝气(aeration)而引起的有机物和氮的去除性能的降低、与曝气的变动长期较大相伴的活性污泥(特别是硝化细菌)的功能降低等。

另外，在承担水道事业和下水道事业的地方自治体等中，为了经营的合理化，有合并组织来进行一体的经营的倾向。通过组织的合并能带来人才的流通、设备、部件等的共享、分析中心的合并等的益处，关于净水厂和下水处理厂的运用，分别个别进行，这是实情。原因在于，为了使1天内的水道水的需求模式与流入下水处理厂的流入模式对应，需要对各个设施个别地进行适宜化来运用。为此，合并带给与运用相关的节能和成本下降的效果不明确。

在水道中，输配水工序的泵动力的电力使用量较大，另外，在下水道中，生物反应工序中的用于鼓风机(blower)动力的电力使用量较大。上下水道中的电力使用量整体上占国内的电力的约1％的消耗。不仅因为节能法的要求，从经营合理化的观点出发，对节能和成本下降的意识也有所提高。

在这样的环境下，若导入伴随电力供给量不足来考虑需求和供给的费用体系、即电力使用的峰值的夏季的白天的电力量单价高、夜间单价低的费用体系，则在一天中有电力使用的峰值的上下水道中影响较大。为此，在一体经营的管理下，谋求应用与节能和成本下降具体关联的管理手法和系统。

例如，在专利文献1中，提出了一种系统，作为上水道设施中的自动运转控制系统，具备：保存由上水道设施测量出的水质、过程数据的监视信息DB(DataBase：数据库)；保存与水质安全相关的评价指标的算出式的评价指标格DB；保存用于设备的运转控制的多个操作量算出式的操作量算出式DB；使用这些数据来对评价指标进行评价，进行与评价指标相应的操作量算出式的选定和操作量算出，控制上水道设施的设备。该技术通过对应于与水质安全相关的评价指标的值来从有多个的操作量算出式中选择合适的算出式，来进行运转控制，例如进行凝结剂的注入，能避免与水质相关的风险。

专利文献

专利文献1：JP专利第4906799号公报

专利文献1所公开的技术是用于达成上水道设施中的水质安全、即规定的水质目标的技术，未考虑伴随电力的限制的对水量和水压的影响和派生出的对水质的影响。另外，专利文献1的技术以单一机站内的运转控制为对象，关于多个且不同的种类的设施、例如净水厂和下水道设施这两者的运转控制，则没有任何的暗示。

另外，作为与停电时的运用相关的现有技术，虽然有基于自家发电设备的导入或自然流下的输配水、下水管渠内的流入下水的暂时贮留，但都是考虑了单独的设施的针对单次的不良状况发生的对策，尚未作出伴随恒久发生的对策。

发明内容

本发明鉴于上述状况而提出，目的在于提供能制定考虑了电力供给量的上水以及下水设施的运转计划来降低上下水处理上的风险的上下水道管理系统。

本发明的上下水道管理系统优选构成为如下的上下水道管理系统：上下水道管理系统使管理服务器执行程序来管理净水设施以及输配水设施中的水运用、以及下水道设施中的下水处理量的运用，其特征在于，该管理服务器具有通过执行程序而发挥功能的如下要素：水运用/下水处理计划制定单元，其使用提供给该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施的电力供给量的数据、和水需求预测数据以及下水流量预测数据，来分别制定上下水道设施中的水运用计划和下水处理计划；输配水设施控制单元，其使用由该水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制该输配水设施的配水池水位以及送水压力；鼓风机控制单元，其使用由该水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制该下水道设施的鼓风机的风量。

本发明的上下水道管理系统中的管理方法优选构成为如下的管理方法，是上下水道管理系统中的管理方法，该上下水道管理系统使管理服务器执行程序来管理净水设施以及输配水设施中的水运用、以及下水道设施中的下水处理量的运用，其特征在于，在该管理服务器中通过执行程序来进行如下步骤：水运用/下水处理计划制定步骤，使用提供给该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施的电力供给量的数据、和水需求预测数据以及下水流量预测数据，来分别制定上下水道设施中的水运用计划和下水处理计划；输配水设施控制步骤，使用由该水运用/下水处理计划制定步骤制定的计划数据来控制该输配水设施的配水池水位以及送水压力；鼓风机控制步骤，使用由该水运用/下水处理计划制定步骤制定的计划数据来控制该下水道设施的鼓风机的风量。

发明的效果

根据本发明，能使水道和下水道的设施协作来处置电力供给量的不足，由此，与水道和下水道的个别的对策相比，能降低处理水质恶化的风险。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的上下水道管理系统的构成的图。

图2是表示一个实施方式中的管理服务器的构成的框图。

图3是一个实施方式中的水运用/下水处理计划单元进行的处理流程图。

图4是概念地说明一个实施方式中的水运用/下水处理计划修正处理的图。

图5是一个实施方式中的水运用/下水处理计划修正处理的流程图。

图6A是表示一个实施方式中的计划DB28的构成例的图。

图6B是表示一个实施方式中的计划DB28的构成例的图。

图7是其它的实施方式中的水运用/下水处理计划修正处理的流程图。

图8是表示其它的实施方式中的公告用主页的画面的示例的图。

符号说明：

具体实施方式

下面，使用附图来说明本发明的优选的实施方式。

<第1实施方式>

图1表示一个实施方式所涉及的上下水道管理系统的整体构成。

该上下水道管理系统由进行上下水道的管理的管理服务器1、监视上下水道的运用状况的终端2、提供电力信息的外部服务器3、提供气象信息的外部服务器4、净水设施200、输配水设施201、下水道设施100相互关联并通过网络5连接而构成。

下水道设施100具有如下要素而构成：管渠102、堰堤103、沉砂池113、最初沉淀池105、曝气槽106、鼓风机107、受电设备108、自家发电设备109、最终沉淀池110、测量流向沉淀池的流量的流量测量器104、测量放流的水质的水质测量器111。在下水道设施100中，下水101通过管渠102经由能调整流入下水的流量的堰堤103而被导入到沉砂池113。下水在由沉砂池113去除大的垃圾和砂粒后被送往最初沉淀池105，在此使下水缓和地流动来使细小的垃圾沉降分离。在曝气槽106中从鼓风机107向下水101提供空气，用被称作活性污泥的微生物来分解下水101中的有机物。曝气槽106因作为除去对象的物质(有机物、氮、磷)不同而其构成也不同，但作为代表，使用标准活性污泥法(好氧、有机物除去)、AO法(厌氧-好氧，有机物和磷除去)、A2O法(厌氧-缺氧-好氧，有机物、氮和磷除去)、AOAO法(厌氧-好氧-缺氧-好氧，有机物、氮和磷除去)等。

鼓风机107的电力由将外部电源引入受电设备108而得到的系统、以及/或者在下水道设施100内发电的自家发电设备109的系统提供。在曝气槽106处理过的下水被送往最终沉淀池110，对活性污泥进行沉降分离。在用放流水质测量器111测量在此得到的澄清部分水的水质后，作为放流水112放流到河川等。

外部服务器3是电力公司或关联的组织进行管理的服务器，提供各日期时间的与管辖的地域的电力供给量和预想电力使用量相关的信息。外部服务器4是气象厅或实施气象数据分发服务的组织进行管理的服务器，提供各日期时间的气温、天气、降水量、湿度等与气象相关的预测和与实绩值相关的信息。管理服务器1经由网络5从外部服务器4、5和测量器104、105等取得关联的信息，执行用于上下水道的管理的处理。终端2由该上下水道管理系统的用户操作来进行信息的输入输出，能监视上下水道的状况。

净水设施200是从取水直到净水厂为止的设施，接受来自相同的电力公司的电力供给，并由与下水道设施100相同的组织进行管理。在净水设施200中，从河川等的水源获取水道原水并将其送往净水厂。在净水厂中进行凝结沉淀、砂过滤处理以及基于氯剂的消毒处理，制造水道水。该水道水贮留在净水厂内的净水池中。

输配水设施201具有通过泵或自然流下将净水池的水道水以某送水压力送往供水区内的配水池的功能。净水池和配水池的水位(水量)根据需要和供给的平衡而变化，通常时(即电力供给量充分时)分别至少维持在规定的水平以上。

将下水道设施100中的放流水质测量器111进行的测量项目设为COD、紫外线吸光度(λ＝260mm)等有机物浓度的指标。由此，能确认在曝气槽106中的基于活性污泥的下水处理性能。

图2表示管理服务器1的构成。

管理服务器1具有如下要素而构成：与网络5连接的IF(接口)21、执行程序来实现规定的功能的CPU22、存储程序以及数据的存储器23、由用户通过管理服务器1来进行输入输出的操作的数据输入输出终端24、作为形成于存储装置的数据库(DB)的过程DB25、水质DB26、外部服务器DB27、计划DB28。

IF21经由网络5取得下水道设施100的放流水质测量器111测量的水质数据、鼓风机107的运转条件、由流量测量器104测量的流入下水流量数据、输配水设施201中的水位、送水压力等的数据(过程数据)。另外，从外部服务器3取得与日期时间对应的电力供给量等的电力信息，从外部服务器4取得与日期时间对应的气温等的气象信息。另外，IF21将通过CPU22的处理而作成的与上下水道管理计划相关的控制数据经由网络5送往净水设施200、输配水设施201、以及下水道设施100。

保存在存储器23中的在本实施例中特有的程序通过CPU22执行而实现数据收集单元232、水运用/下水处理计划制定单元233、鼓风机控制单元234、电力控制单元235、净水设施控制单元236、以及输配水设施控制单元237的各功能。

在此，数据收集单元232经由IF21取得下水道设施100的放流水质测量器111测量的水质数据、鼓风机107的运转条件、流量测量器104测量的流入下水流量数据、输配水设施201中的水位、送水压力等的数据(过程数据)，进一步从外部服务器3、4与日期时间一起取得电力信息以及气象信息。

水运用/下水处理计划制定单元233取入各DB的数据，特别考虑电力供给量和预想电力使用量来制定净水设施200、输配水设施201、下水道设施100所涉及的水运用计划以及下水处理计划。关于该处理，参照图3在后面叙述。

鼓风机控制单元234控制鼓风机107的风量，电力控制单元235根据需要，控制自家发电设备109来提供电力。另外，净水设施控制单元236控制净水设施200中的取水量，输配水控制控制单元237控制配水池水位和送水压力。作为本实施例的特征，这些控制单元都基于由水运用/下水处理计划制定单元233制定的水运用/下水处理计划来进行控制。

过程DB25与日期时间、星期几、节假日的信息一起保存与对应的鼓风机107的运转条件、从运转条件换算出的鼓风机风量、流入下水流量、输配水设施201中的输配水量、水位以及送水压力、净水设施200中的取水量相关的各数据。水质DB26保存由放流水质测量器111测量出的水质数据。

外部服务器DB27将从外部服务器3以及4取得的与电力供给量以及预想电力使用量、预想以及实绩气温、预想以及实绩天气相关的数据和与各预想以及实绩对应的日期时间一起进行保存。

在图6A、图6B示出计划DB28的构成。在此，图6A表示计划数据修正前的构成例，图6B表示计划数据修正后的构成例。计划DB28保存日期时间(每1个小时的时刻)、气温、天气、电力供给量(KW)、预想电力量(KW)、取水量(ton/h)、送水量(ton/h)、送水压力(帕斯卡)、配水池水位(％)、电力使用量(水道)(KW)、下水流入量(ton/h)、鼓风机流量(m³/h)、电力使用量(下水)(KW)、电力使用量(合计)等的数据。

在此，图6B表示进行了图3的修正处理S313(＝图5)后的计划数据。关于此，在参照图5时在后面说明。

图3表示水运用/下水处理计划单元233进行的处理动作。

在该示例中，制定今后24小时的计划。首先，在步骤(S)301和S302中，分别从外部服务器DB27取得今后24小时的电力预测信息(电力供给量和预想电力使用量)和气象信息(预想气温、预想天气)，作为至少每1个小时的数据。接下来，在S303中，从过程DB25取得过去3年间的过程数据。然后，在S304，从水质DB26取得过去24小时以内的水质数据。

在S305中，为了参考过去的运用计划，可以提取与制定对象相同的月份日期、时刻范围的过去的过程数据。对包含于该过程数据中的输配水量的实绩值进行平均，直接将平均值作为水道需求量预测值，也可以通过气温、天气以及/或者星期几、节假日信息来进行补正。例如，在与过去相比气温更高、天气更晴朗的不是双休日、节假日的工作日的情况下，能通过使水道需求量预测值增加来提高精度。

在S306中，使用水道需求量预测值来制定水运用一次计划。该制定例如设定为在需求增加的早晨的时间点使配水池的水位成为规定的水平以上。由此，能避免需求的峰值时的水道水不足，并能通过使用夜间廉价的电力来降低成本。然后，在S307中，基于制定的水运用一次计划来算出与净水以及输配水相关的各时刻的电力使用量的预测值。

另一方面，关于下水处理，在S308算出下水流入量预测值。例如，能与水需求量的预测同样地，直接使用过去的数据。进而，通过采用水需求量的实绩和预测值进行补正来提高下水流入量预测值的精度。

在S309中，使用下水流入量预测值来制定下水处理一次计划。与净水设施的情况不同，下水处理由于通常不特别贮留流入下水而是在曝气槽等中连续地进行处理，因此使下水处理一次计划中的处理量与下水流入量预测值相同。在S310中，基于下水处理一次计划来算出各时刻的电力使用量的预测值。电力使用量的预测值因各设施的设备不同而不同，有能使用逆变器非阶段性地进行调整的情况、和通过台数控制而成为阶段性的调整的情况。

接下来，在S311中，将在S307和S310算出的各时刻的电力使用量的预测值的合计(Esum)和其同时刻的电力使用量上限值(E)进行比较。在此，电力使用量上限值是指，由受电设备108得到的从电力公司送电的电力量(E1)和由自家发电设备109得到电力量(E2)的合计的最大值。其中，E1考虑在S301取得的电力供给量(E0)和预想电力使用量(Epre)来施加适当的限制。在此，使用如下的数式。

E1＝Emax(Epre/E0≤a，0＜a＜1)

E1＝Emax×(a/(1-a)×(Epre/E0-a))(Epre/E0＞a)

E＝E1+E2

在此，Emax是过去同一设施108、109中的最大电力使用量。

另一方面，E2因在自家发电设备109中使用的设备的种类不同而各时刻的供给量不同。例如，在太阳能发电中，若没有蓄电设备，则不能期待夜间的电力供给。另外，在风力发电中，由于发电量因风量变化而变化，因此需要将依赖的程度考虑得较低。另一方面，柴油发电机、利用了消化气的气体发动机、燃气涡轮等能提供稳定的电力。

在S311中，在各时刻比较Esum和Epre的大小，其结果，在出现Esum更大的时刻的情况下，在S313中进行水运用/下水处理计划的修正，以使在1天的范围内使电力使用量平均化。关于具体的示例，参照图4以及图5在后面叙述。另一方面，在满足S311的条件的情况下(S311：是)，输出水运用/下水处理计划的计划值，将该值与日期时间一起保存在计划DB28中，并结束处理。

之后，鼓风机控制单元234、净水设施控制单元236以及输配水设施控制单元237经由网络5发送基于保存于计划DB28中的计划数据的控制数据，来控制鼓风机107、净水设施200以及输配水设施201。根据情况不同，电力控制单元235能控制自家发电设备109。

图4是用于说明S313中的水运用/下水处理计划修正处理的图。(A)表示水运用/下水处理一次计划(纵轴：电力使用量)，(B)表示修正后的水运用/下水处理计划(纵轴：电力使用量)，(C)表示修正后计划中的下水处理(纵轴：基于鼓风机的曝气量/流入下水流量)曝气量。各图的横轴表示时间(日期时间)。

在(A)中，在根据水运用和下水处理的电力使用量的模式而合计出的电力量中出现峰值。这是与人的活动对应的举动，通常在早上到中午的之间出现。在该时间段，若在电力的供给区域内电力使用量增大，则在图3的流程中，需要水运用/下水处理计划的修正处理。这种情况下，在本实施例中，如(B)所示那样，进行修正处理，以使得水运用计划(即净水设施以及输配水设施中的水运用)以及下水处理计划(即下水道设施中的运用)的两者的峰值较低而平均化。

由于在水道中有配水池，因此水运用计划的应对比较容易。另一方面，下水处理由于基本按照不贮留流入的下水的方式而依次进行处理，因此电力使用的平均化比较困难。在下水处理中电力消耗的比例较大的是用于曝气的鼓风机。为此，抑制峰值时的鼓风机风量来减少使用电力量，为了应对伴随该操作而出现的水处理上的风险，如(C)所示那样，例如进行控制，以便在夜间使相对于流入下水流量的鼓风机风量增加(强化)，提高微生物的活性。

鼓风机风量的抑制和强化的程度以处理水质和基于处理水质的生物活性为指标来设定上限。另外，除此以外，优选按照不出现鼓风机风量的过剩引起的活性污泥的解体、使最终沉淀池中的活性污泥的沉降性恶化的放线菌等的微生物种的优先化这样的不良状况的方式来确定设定范围。

图5表示S313中的水运用/下水处理计划修正处理中的处理流程图。

在S501中，首先，将输配水设施201中的送水压力和规定值进行比较。在此，关于规定值，由于在水道设施设计指针中，在从配水管向供水管分支的部位的配水管内的静水压标记为0.15MPa以上且不足0.74MPa，因此，作为本实施例的送水压力的规定值，只要在该范围内即可，例如能设为0.3MPa。

在上述比较的结果是输配水压力更大的情况下，修正计划以使在S502中降低水道的送水压力，返回S307。

另一方面，在送水压力已经充分降低的情况下(S501：否)，需要根据使水道水供给的服务的质量停留在容许范围内的必要性来修正计划，以便通过其它的操作来降低电力使用量。例如在S503中，对基于水运用计划的配水池的水位和规定值进行比较。在此，关于规定值的根据如下述那样。配水池的容量设为计划一天最大供水量的8～12个小时份，但对应于特别能应对异常时等的限制，改变为适当的容量。由此，作为本实施例的配水池的水位的规定值，只要满足该基准即可，例如能设为满水的70％的水位。

在上述比较结果为水位高的情况下(S503：是)，在S504中进行使配水池的水位下降的运用，即，按照使取水量降低以及或使从净水池向配水池的送水量降低的方式来修正计划，并返回S307。

上述那样的计划的修正在水道侧比较容易实施，另外，能在难以对水道服务的级别带来影响的项目的范围内进行应对。在需要进一步降低电力使用量的情况下，下水道设施100中的电力的降低、特别用于降低鼓风机风量的计划的修正有意义。该判断在S505中以鼓风机风量/流入下水流量为指标，预先与设定的规定值进行比较。在此，关于规定值的根据如下述那样。鼓风机的风量、鼓风机风量/流入下水流量的值因流入的下水中的有机物浓度、反应槽内的活性污泥浓度(MLSS)、处理过程不同而不同，有数倍到十几倍的范围。由此，作为规定值，例如能设鼓风机风量/流入下水流量＝4(-)。

在上述比较结果为鼓风机风量/流入下水流量大于规定值的情况下，修正计划以使得鼓风机风量降低(S506)。

进而，在S507中，将流入下水流量与规定值进行比较。在此，作为规定值，例如能设定为最大流入量的80％。

在上述比较结果为流入下水流量更大的情况下(S507：是)，通过堰堤103的调整来修正计划，以使得流入下水道设施的下水量减少(S508)。由此，由于在生物处理中需要的鼓风机风量减少，因此对电力使用量的削减作出贡献。但是，由于在管渠中贮留下水，因此若变得小于规定的流量，会发生检修孔(manhole)的溢出等。为此，为了促使用户注意，在前进到S509的阶段向终端2显示警报。

上述修正处理的结果，与送水压力、配水池水位、下水流入量、鼓风机风量等相关的计划数据成为图6B所示那样。即，送水压力以及配水池水位在白天(时刻8:00～15:00左右)降低，与此相伴，在该时间段取水量、送水量减少。另外，下水流入量和鼓风机风量在夜间(23:00～3:00左右)增加，在白天(13:00～15:00)降低。图6B的示例中，修正后的计划数据是，水道的电力使用量的合计减少，但下水的电力使用量的合计没有变化。

另外，虽然为在上述的实施例中没有叙述，但作为水运用/下水处理计划修正处理，在S501或S503后追加判断取水量是否超过规定值的步骤，在其判断的结果为取水量超过规定值的情况下，通过净水设施控制单元236的控制来控制净水设施200中的取水量。

通过上述实施例的水运用/下水处理的管理，使水道设施与下水道的设施协作来处置电力供给量的不足，由此，比起个别的对策，能减轻节电的下水处理水质的恶化的风险。特别如图5的步骤的顺序那样，首先进行输配水设施201中的水管理的处理(S501～S504)，在即使如此仍不充分的情况下进行下水道设施100中的处理(S505～S508)是有意义的。这是因为，即使输配水设施中的送水压力和水位降低也不会对下水的水质带来太大的影响，此外，通过进行下水道设施中的鼓风机控制而将下水的水质保持在不太恶化的程度。

<第2实施方式>

本实施方式基于下水处理的方式和能评价其处理性能的水质等的测量来进行第1实施方式中的鼓风机风量的控制。该鼓风机控制的目的在于，恢复电力限制缓和的时间段中的活性污泥的功能。

活性污泥的处理性能的判定通过处理过程使用以下方法。

·标准活性污泥法以及AO法：处理水有机物(COD、紫外线吸光度等)，或在曝气槽出口的DO/曝气风量

·A2O法以及AOAO法：硝化率

处理水有机物浓度的上升表示未充分进行基于活性污泥的生物处理。相对于曝气量(aerationrate)(鼓风机流量/处理流量)来计算处理水有机物浓度，在与过去的水质相比处理水质恶化的情况下，错开电力限制时间段来强化曝气。具体地，在S505中，在判断为需要鼓风机风量的降低的时刻的前后，使鼓风机风量从规定的曝气量增加。增加的量在不出现污泥的解体等的不良影响的范围内，例如，设为通常时的10％程度。另外，增加的时间(长度)设为电力限制开始前最大5个小时程度，设为从电力限制刚结束之后直至处理水水质被改善为正常级别为止。

在除了有机物之外还进行氮和磷的除去的高度处理(A2O法、AOAO法)中，将氮的处理所涉及的指标即硝化率作为指标。这是因为相较于与有机物的处理相关的微生物，与硝化相关的微生物对氧的供给量的过量和不足的灵敏度较高。为了得到硝化率，设置分别测量曝气槽106的好氧槽(进行硝化的层)中的NH3-N、NO2-N、NO3-N浓度的水质测量器。取硝酸盐氮以及亚硝酸盐氮的浓度相对于总氮浓度之比，求取硝化率。

同样地，来看硝化率相对于鼓风机风量的相关，在与过去的硝化率相比性能恶化的情况下，错开电力限制时间段来强化曝气。强化的量与活性的降低程度相应变化，但将通常时的10～20％程度设为上限。

通过这样的水运用/下水处理的管理，除了第1实施方式的效果以外，还能维持下水处理中使用的活性污泥的活性不降低。由此，能维持下水处理性能，特别是好氧条件下发挥功能的硝化和有机物分解的性能，即使在电力限制下也能满足处理水质。另外，由于不是在流入下水流量为峰值时强化鼓风机风量，而是在流入下水流量少于峰值的时间段实施，因此，有能以更少的曝气量进行处理的效果。

<第3实施方式>

如图7所示，参照水运用/下水处理计划修正S313的处理流程来说明本实施方式。本实施方式抑制向下水道设施的流入下水流量，在该流量降低至规定的值时不仅向用户输出警报，还进行控制，以使在净水设施200或输配水设施201中进一步实施电力削减。

图7的S501至S508的处理与第1实施方式(图5)相同。在S507中，在判断为流入下水流量小于规定值时，在S709实施非常措施。非常措施是指(1)停止在输配水设施201中的送水，(2)停止净水设施200中的取水(即停止净水处理)，(3)最后，在下水道设施中进行下水的简易放流。若在配水池中残留有水道水，则能针对几个小时的电力限制不使水质恶化地进行应对。

进而，使用公告用服务器(未图示)将发生这样的非常措施的意思的信息不仅提供给本实施方式的上下水道管理系统的用户，还提供给成为水道的提供和下水处理的对象的地区的各利用者(水的需求者)。公告用服务器是与网络5连接的例如由上下水道管理局管理的服务器。

图8表示公告用服务器的公告用主页(HP)的画面的示例。

在该画面中包含：警报显示部800、电力供给预报的趋势图801、送水压显示地图806、表示选择地点中的将来的送水压的变化的等值线807、显示预先选择的各地点的任意的日期时间的送水压的表809。

在趋势图801中显示第1实施方式所述的电力供给量(E0)和预想电力使用量(Epre)之比802、基于未考虑电力供给量不足的水运用/下水处理计划的电力使用量803、以及基于考虑了电力供给量不足的计划的电力使用量804(在S312输出的值)，作为直到阅读时间点的实绩值和将来的预报值。

根据本实施方式，除了第1实施方式的效果以外，由于还使取水、净水、送水停止来抑制电力使用量，因此，在更严格的电力限制下也能持续提供满足基准的适当的水质的水道水。

进而，由于公开净水设施200、输配水设施201、下水道设施100中的公告用的HP来向需求者提示伴随电力限制的送水压降低等的信息，因此，能谋求向电力需求者的说明责任的提高，需求抑制带来的各设施的运用的容易化。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能进一步进行各种变形来实施。

例如，在上述实施方式中，在下水道中，由于用于鼓风机动力的电力使用量较大，因此基于水运用/下水处理计划来控制下水道设施的鼓风机风量。根据其它的示例，也可以不仅是鼓风机风量的控制，除了鼓风机风量的控制以外，还进行在下水道中电力使用量比较大的设备、机器的控制。

根据上述优选的实施方式，通过使水道和下水道的设施协作来处置电力供给量的不足，由此，比起对水道和下水道进行个别的对策，能减轻处理水质的恶化的风险。

进而，由于能维持在下水处理中使用的活性污泥的活性不降低，因此，能维持下水处理性能，特别能维持在好氧条件下发挥功能的硝化和有机物分解的性能，即使在电力限制下也能使处理水质满足。

另外，由于不是在流入下水流量为峰值时强化鼓风机风量，而是在流入下水流量少于峰值的时间段进行实施，因此有能以更少的曝气量进行处理的效果。

进而，由于使取水、净水、送水停止来抑制电力使用量，因此在更严格的电力限制下也能持续提供满足基准的适当的水质的水道水。

Claims

1.一种上下水道管理系统，使管理服务器执行程序来管理净水设施以及输配水设施中的水运用、以及下水道设施中的下水处理量的运用，其特征在于，

该管理服务器具有通过执行程序而发挥功能的如下要素：

水运用/下水处理计划制定单元，其使用提供给该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施的电力供给量的数据、和水需求预测数据以及下水流量预测数据，来分别制定上下水道设施中的水运用计划和下水处理计划；

输配水设施控制单元，其使用由该水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制该输配水设施的配水池水位以及送水压力；以及

鼓风机控制单元，其使用由该水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据来控制该下水道设施的鼓风机的风量。

2.根据权利要求1所述的上下水道管理系统，其特征在于，

所述水运用/下水处理计划制定单元算出在该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施中使用的电力使用量的预测值，

所述水运用/下水处理计划制定单元将算出的该电力使用量预测值和所述电力供给量进行比较，在该比较结果为该电力使用量超过该电力使用量预测值的情况下，操作在该净水设施中的取水量、该输配水设施的送水压力、送水量、该下水道设施的鼓风机风量以及流入下水量来制定使电力使用量预测值的峰值降低的水运用/下水处理计划。

3.根据权利要求2所述的上下水道管理系统，其特征在于，

所述水运用/下水处理计划制定单元将鼓风机风量与规定值进行比较，在该比较结果为鼓风机风量大于规定值的情况下，制定按照使鼓风机风量降低的方式进行修正的处理计划，

所述水运用/下水处理计划制定单元进一步将流入下水流量与规定值进行比较，在该比较结果为流入下水量大于规定值的情况下，制定按照用堰堤降低流入下水量的方式进行修正的处理计划，

所述鼓风机控制单元根据基于该修正后的处理计划的数据来控制该鼓风机风量，

该下水道设施的堰堤根据基于该修正后的处理计划的数据来控制该流入下水量。

4.根据权利要求2所述的上下水道管理系统，其特征在于，

所述水运用/下水处理计划制定单元求取下水处理水的有机物浓度、氧消耗量、或硝化率，

将求得的值作为指标来与从过去的下水处理的结果得到的指标的值进行比较，在判断为下水处理性能变差的情况下，在电力供给量超过电力使用量的时间段，所述鼓风机控制单元进行控制，以使鼓风机风量增加，进一步，下水道设施的堰堤进行控制，以使流入下水流量增加。

5.根据权利要求1所述的上下水道管理系统，其特征在于，

下水道设施的堰堤具有调整流入下水流量的单元，在通过在下水管渠内贮留下水来降低鼓风机风量，并且与不进行流量调整的情况相比提供给曝气槽的下水的流量小于规定值的情况下，使净水设施的取水、输配水设施的送水停止。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的上下水道管理系统，其特征在于，

在英特网上公开以下内容：考虑电力供给量和水需求预测值而算出的上下水道设施中的水运用/下水处理计划、和未考虑电力供给量而算出的上下水道设施中的水运用/下水处理计划。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的上下水道管理系统，其特征在于，

所述上下水道管理系统具有计划数据库，该计划数据库保存由所述水运用/下水处理计划制定单元制定的计划数据，

所述输配水设施控制单元以及所述鼓风机控制单元使用保存于该计划数据库中的计划数据来进行各个控制。

8.根据权利要求6所述的上下水道管理系统，其特征在于，

9.一种管理方法，是上下水道管理系统中的管理方法，该上下水道管理系统使管理服务器执行程序来管理净水设施以及输配水设施中的水运用、以及下水道设施中的下水处理量的运用，其特征在于，

在该管理服务器中通过执行程序来进行如下步骤：

水运用/下水处理计划制定步骤，使用提供给该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施的电力供给量的数据、和水需求预测数据以及下水流量预测数据，来分别制定上下水道设施中的水运用计划和下水处理计划；

输配水设施控制步骤，使用由该水运用/下水处理计划制定步骤制定的计划数据来控制该输配水设施的配水池水位以及送水压力；以及

鼓风机控制步骤，使用由该水运用/下水处理计划制定步骤制定的计划数据来控制该下水道设施的鼓风机的风量。

10.根据权利要求9所述的管理方法，其特征在于，

所述水运用/下水处理计划制定步骤中，算出在该净水设施以及该输配水设施、以及该下水道设施中使用的电力使用量的预测值，

所述水运用/下水处理计划制定步骤中，将算出的该电力使用量预测值和所述电力供给量进行比较，在该比较结果为该电力使用量超过该电力使用量预测值的情况下，操作在该净水设施中的取水量、该输配水设施的送水压力、送水量、该下水道设施的鼓风机风量以及流入下水量来制定使电力使用量预测值的峰值降低的水运用/下水处理计划。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的上下水道管理系统中的管理方法，其特征在于，

进行所述输配水设施控制步骤，在其结果为配水池水位以及送水压力不充分的情况下，进行所述鼓风机控制步骤。