CN104418428B - 水处理控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的水处理控制装置包括：流入水；生物反应槽；作为生物反应槽的一部分、位于上游侧的上游侧需氧槽；作为生物反应槽的一部分、位于下游侧的下游侧需氧槽；流入水质推定部；推定上游侧需氧槽水质的上游侧需氧槽水质推定部；推定下游侧需氧槽水质的下游侧需氧槽水质推定部；根据流入水质推定部与上游侧需氧槽水质推定部的推定结果运算向上游侧需氧槽的风量的上游侧需氧槽风量运算部；根据上游侧需氧槽水质推定部与下游侧需氧槽水质推定部的推定结果运算向下游侧需氧槽的风量的下游侧需氧槽风量运算部，用下游侧需氧槽推定部推定的水质是溶解氧浓度，用流入水质推定部与上游侧需氧槽水质推定部推定的水质是因基于氧的氧化而值发生变动的物质。

Description

水处理控制装置

技术领域

本发明涉及主要控制污水处理场的处理水的水质的水处理控制装置。

背景技术

在需要应对环境问题的现今，对于污水处理场，除了要求向公共水域放流的处理水的水质提高之外，还要求节能化。

在污水处理场中，利用被称作活性污泥的微生物悬浊液将污水中的有机物、氮等除去。将利用鼓风机向活性污泥吹送空气的反应槽称作需氧槽，在需氧槽中，有机物利用基于微生物的同化、异化反应而被摄取、消耗，进而被除去。流入污水中的氮的大部分以氨态氮的形式存在，但其在存在氧的情况下会被硝化菌氧化成硝酸盐氮。该硝酸盐氮的一部分残留在回流污泥中，向上游侧回流。此时，发生向氮气还原的脱氮反应，氮成分被除去。另一方面，若因硝化不完全而在放流水中残留氨态氮，则担心对放流水域的水生生物带来影响、溶解氧(DO)消耗，因此，为了维持放流地点的环境，要求硝化反应的适当管理。因此，需要合理地控制利用消耗大量电力的鼓风机进行的风量供给。在风量供给量不足的情况下，会引发硝化不充分所导致的对环境造成的负面影响。或者，在风量供给量过度的情况下，由于硝化结束后也不必要地供给风量，因此消耗电力增大。

在污水处理的控制中，有将设置在需氧槽的下游侧末端的DO测量计的DO用作控制指标的DO控制。通过以将需氧槽的下游侧的末端DO保持为恒定的方式控制鼓风机风量，由此维持微生物的活性，控制有机物除去、硝化反应(例如，非专利文献1)。

近年来，由于计测活性污泥中的氨态氮浓度的氨测量计的精度的提高、适合个别生物反应槽的小容积的鼓风机的控制性提高，因此，对于向单系列的生物反应槽供给的鼓风机风量的控制，研究了使用氨测量计的控制方式(非专利文献2)。在将需氧槽概念性地分割为上游侧与下游侧来考虑的情况下，在上游侧的需氧槽末端设置氨测量计，在下游侧的需氧槽末端设置DO测量计。在上游侧的氨浓度的计测值超过目标值的情况下，增加下游侧的DO的目标值，控制鼓风机风量。在低于目标值的情况下，降低DO的目标值。另外，由于与空气接触的时间因流入流量的不同而变化，因此随着流入流量增减，DO的目标值也相应地增减。该控制方法从根本上说是DO控制，通过使DO的目标值与上游侧的氨浓度相应地改变，由此实现目标的氨浓度。

在专利文献1的方法中，根据向生物反应槽流入的污水的流量、向各需氧槽供给的风量以及设置于各个需氧槽的氨测量计的测量值，来运算向各需氧槽供给的、预先设定的各需氧槽中的硝化量所需的风量，从而以适量的风量进行硝化。

非专利文献1：“污水道设施规划、设计指南与解说”2009年版、发行单位日本污水道协会

非专利文献2：远藤和广：使用氨测量计与DO测量计的送风量控制系统的开发、第47回污水道研究发表会演讲集、pp.918-920(2010)

专利文献1：日本特开2012-170883

在非专利文献1的方法中，DO虽是与微生物的反应活性相关的参数，但并非是在硝化反应中应当考虑的氨态氮自身。因此，存在因流入流量、流入水质的变动而导致风量不足或者风量过剩的情况。

在非专利文献2的方法中，根据上游侧的需氧槽末端的氨浓度决定向全部需氧槽供给的风量，因此，在自氨测量计到达下游侧的流入污水的流入时的氨负荷比上游侧的流入氨负荷大的情况下，风量整体过剩，消耗能量有时会增大。相反，在自氨测量计到达下游侧的流入污水的流入时的氨负荷比上游侧的流入氨负荷小的情况下，由于氨负荷大的上游侧的风量变小，因此在到达下游侧的时刻，氨负荷比可处理负荷大，存在放流水质变差的课题。

专利文献1的方法通过在各需氧槽设置氨测量计来实施精细的控制，但除了在非专利文献1中普通的处理场的设置所推荐的需氧槽末端的DO测量计之外，还在需氧槽末端设置高价的氨测量计，存在成本方面的课题。

另外，非专利文献1、非专利文献2、专利文献1中的控制方法针对单一的生物反应槽，通常，在以多系列的生物反应槽进行处理的污水处理中，在各个生物反应槽分别设置控制所必需的计测器、鼓风机等的控制设备，从成本方面考虑并不实用。在上述的控制方法中，存在没有明示以多系列的生物反应槽进行处理的控制方式的课题。

发明内容

用于解决课题的手段

为了实现以上的课题，本发明的水处理控制装置的特征在于，该水处理控制装置包括：流入水，其是被处理水；生物反应槽，其供所述流入水流入；上游侧需氧槽，其作为所述生物反应槽的一部分，位于上游侧；下游侧需氧槽，其作为所述生物反应槽的一部分，位于下游侧；流入水质推定部，其推定所述流入水的水质；上游侧需氧槽水质推定部，其推定所述上游侧需氧槽的水质；下游侧需氧槽水质推定部，其推定所述下游侧需氧槽的水质；上游侧需氧槽风量运算部，其根据所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部的推定结果来运算向所述上游侧需氧槽供给的风量；以及下游侧需氧槽风量运算部，其根据所述上游侧需氧槽水质推定部与所述下游侧需氧槽水质推定部的推定结果来运算向所述下游侧需氧槽供给的风量，利用所述下游侧需氧槽推定部推定的水质是溶解氧浓度，利用所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部推定的水质是因基于氧的氧化而值发生变动的物质。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，所述水处理控制装置是包括如下部分的水处理设备：一个或者多个流入水组，其不包含所述流入水；生物反应槽组，其供各个所述流入水组流入；上游侧需氧槽组，其位于各个所述生物反应槽组的上游侧；下游侧需氧槽组，其位于各个所述生物反应槽组的下游侧；流入水组流量推定部，其推定所述流入水组与所述流入水的流量的总和即总流量；上游侧需氧槽组风量运算部，其运算向所述上游侧需氧槽组与所述上游侧需氧槽供给的总上游侧需氧槽风量；下游侧需氧槽组风量运算部，其运算向所述下游侧需氧槽组与所述下游侧需氧槽供给的总下游侧需氧槽风量；以及流入水流量推定部，其推定所述流入水的流量，利用所述上游侧需氧槽组风量运算部运算出的所述总上游侧需氧槽风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和所述上游侧需氧槽风量的乘积，利用所述下游侧需氧槽组风量运算部运算出的所述总下游侧需氧槽风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和所述下游侧需氧槽风量的乘积。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，利用所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部推定的水质是氨态氮。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，该水处理控制装置具备上游侧需氧槽水质目标值运算部，该上游侧需氧槽水质目标值运算部根据利用所述流入水质推定部推定出的所述流入水的水质来运算所述上游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，该水处理控制装置具备生物反应槽风量运算部，该生物反应槽风量运算部根据利用所述上游侧需氧槽风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量与利用所述下游侧需氧槽风量运算部运算出的下游侧需氧槽风量，来运算向所述生物反应槽供给的生物反应槽风量。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，所述水处理控制装置是包括如下部分的水处理设备：一个或者多个流入水组，其不包含所述流入水；生物反应槽组，其供各个所述流入水组流入；流入水组流量推定部，其推定所述流入水组与所述流入水的流量的总和即总流量；总生物反应槽组风量运算部，其运算向所述生物反应槽组供给的总生物反应槽组风量；以及流入水流量推定部，其推定所述流入水的流量，利用所述生物反应槽组风量运算部运算出的总生物反应槽组风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和利用所述生物反应槽风量运算部运算出的所述生物反应槽风量的乘积。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，该水处理控制装置具备下游侧需氧槽水质目标值运算部，该下游侧需氧槽水质目标值运算部根据利用所述上游侧需氧槽水质推定部推定出的水质来运算所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，利用所述下游侧需氧槽水质目标值运算部运算出的所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值是根据下游侧差量水质-下游侧目标水质关系运算出的，所述下游侧差量水质-下游侧目标水质关系是所述上游侧需氧槽的水质与处理水目标水质之差和所述下游侧需氧槽的水质的目标值之间的关系，根据利用所述下游侧需氧槽水质推定部推定出的水质与所述处理水目标水质之差来运算所述下游侧需氧槽推定部的水质的目标值。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，所述下游侧风量运算部根据下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值来运算所述下游侧需氧槽风量。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，所述上游侧风量运算部是根据风量-上游侧差量水质关系运算出的，所述风量-上游侧差量水质关系是所述上游侧需氧槽风量与所述流入水的水质和所述上游侧需氧槽的水质之差之间的关系，根据利用所述流入水质推定部推定出的水质与利用所述上游侧需氧槽水质推定部推定出的水质之差来运算所述上游侧需氧槽风量。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，该水处理控制装置具备运算结果显示部，该运算结果显示部显示所述上游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值与所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

此外，在所述水处理控制装置的基础上，本发明的特征在于，所述运算结果显示部显示利用所述上游侧风量运算部运算的所述上游侧需氧槽风量与利用所述下游侧需氧槽风量运算部运算的所述下游侧风量。

发明效果

根据本发明，能够适当地控制污水处理的水质并且抑制消耗能量。另外，对于多系列的处理，能够发挥与具备控制设备的系列同等程度的控制效果。

附图说明

图1是实施例1的水处理控制装置的结构图。

图2是表示针对多个流入氨态氮浓度的适当的硝化处理过程的图。

图3是表示相对于流入氨态氮浓度的目标氨态氮浓度的曲线图。

图4是表示相对于累计风量的处理氨态氮浓度的曲线图。

图5是表示相对于下游侧需氧槽的氨态氮负荷的目标DO的曲线图。

图6是实施例1的控制流程图。

图7是示表示流体块的移流的图和运算式。

图8是表示风量配分函数的曲线图。

图9是时刻t_n的各流体块的参数。

图10是画面显示部的例子。

图11是实施例2的水处理控制装置的结构图。

图12是实施例3的水处理控制装置的结构图。

图13是实施例4的水处理控制装置的结构图。

附图标记说明

1：流入水

1-0：总流入水

1-1～1-3：流入水组

2：处理水

10：生物反应槽

10-1～10-3：生物反应槽组

11：上游侧需氧槽

11-1～11-3：上游侧需氧槽组

12：下游侧需氧槽

12-1～12-3：下游侧需氧槽组

20：流量计

21：氨测量计(流入)

22：氨测量计

23：溶解氧浓度计

31：上游侧需氧槽水质目标值运算部

32：上游侧需氧槽风量运算部

33：下游侧需氧槽水质目标运算部

34：下游侧需氧槽风量运算部

35：风量运算部

36：风量控制部

37：上游侧风量控制部

38：下游侧风量控制部

51：总流量计

52：总上游侧需氧槽风量运算部

53：总下游侧需氧槽风量运算部

54：总风量运算部

55：总风量控制部

具体实施方式

根据附图对本发明的各实施例进行说明。

(实施例1)

图1是本发明的实施例1的结构图。

本实施例是在标准活性污泥法中应用了本水处理工序控制装置的例子，对利用活性污泥处理污水的生物反应槽10的处理进行控制。由活性污泥填满的生物反应槽10被分割成上游侧需氧槽11与下游侧需氧槽12。从风量控制部36向生物反应槽10整体、即上游侧需氧槽11与下游侧需氧槽12送入空气。流入水1首先向上游侧需氧槽11流入，由来自风量控制部36的空气与活性污泥进行处理。处理后的流入水向下游侧需氧槽12流入，由来自风量控制部36的空气与活性污泥进一步进行处理，作为处理水2向系统外放流。

在作为流入水质推定部的氨测量计(流入)21，计测流入水1中的氨态氮浓度。根据计测出的氨态氮浓度，利用上游侧需氧槽水质目标值运算部31来运算上游侧需氧槽的氨态氮浓度的目标值。根据设置在上游侧需氧槽11的末端的作为上游侧需氧槽水质推定部的氨测量计22的测量值、前述的上游侧需氧槽的氨态氮浓度的目标值，利用上游侧需氧槽风量运算部32来运算向上游侧需氧槽11吹送的最佳风量。在下游侧需氧槽水质目标运算部33，根据利用流量计20计测出的处理水1的流量与氨测量计22的测量值，来运算下游侧需氧槽的溶解氧浓度(DO)的目标值，作为下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。根据运算出的DO的目标值以及设置在下游侧需氧槽的末端的作为下游侧需氧槽水质推定部的溶解氧浓度计23的计测值，利用下游侧需氧槽风量运算部34来运算向下游侧需氧槽12吹送的最佳风量。

在本实施例中，能够控制的风量仅是从风量控制部36向生物反应槽10吹送的总风量，无法单独控制上游侧需氧槽风量以及下游侧需氧槽风量。即，根据各个计算结果，利用生物反应槽风量运算部35来运算向生物反应槽10吹送的总风量。

首先，作为控制对象即污水处理场固有的参数，获取运转条件与水质等的关系。在本实施例中，组合以国际水协会(IWA)的活性污泥模型(ASM)为代表的微生物反应模型以及表示污水处理场的工序的流程模型而使用污水水质模拟。在该污水水质模拟中再现了作为处理对象的处理场的处理过程之后，运算运转条件与水质等的关系。

图2是氨态氮浓度的向流下方向变化的变化例，是假设相对于不同的流入氨浓度，以使处理水氨态氮浓度为目标值1mgN/L的风量进行运转的情况下的结果。根据相对于各种条件而使处理水氨态氮浓度为目标值的结果，来构建在控制中使用的近似曲线的关系式。图3是流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系。将需氧槽1～需氧槽4作为上游侧需氧槽11，将氨测量计22设置在上游侧需氧槽11的末端即需氧槽4。根据该图给出了如下启示，即，相对于预先设定的目标值而言，在流入水的水质发生变动的情况下，通过使中间的目标值变化来进行稳定的处理。图4以风量-上游侧差量水质关系表示流入水的水质与上游侧需氧槽的水质的差量即由上游侧需氧槽11处理后的氨态氮浓度(流入值-氨测量计位置的值)和向上游侧需氧槽供给的风量即处理所需要的累计风量之间的关系。可知，随着累计风量增加，被处理后的氨态氮浓度增大。图5是下游侧差量水质-下游侧目标水质关系，是下游侧需氧槽的水质的目标值即目标DO相对于根据上游侧需氧槽的水质与处理水目标水质的差量导出的、向下游侧需氧槽12流入的氨态氮浓度的负荷(浓度×流量)的关系。目标DO是为了实现目标水质所需的DO值。由此可知，若负荷增大，则需要采用较大的目标DO。

使用以上的关系确定所需的风量。图6表示运算过程的流程图。在时刻t＝t_n时，首先，利用流量计20获取流入流量Q(t_n)[m³/h](步骤1：以下称作S1)。接下来，获取当前时刻的曝气风量Q_B(t_n)[m³/h](S2)。本实施例中的计算方法的特征在于，计算每单位时间Δt(＝t_n-t_n-1)向生物反应槽1流入的各个流体块的位置、曝气风量以及氨处理量。图7表示计算的概念图。若在时刻t₀向生物反应槽11流入体积Q(t₀)Δt的流体块t₀，则该流体块t₀的时刻t的位置x(t₀，t)是各时刻下的流下长度Q(t)/S·Δt(S[m²]：相对于流下方向的生物反应槽11的截面积)的合计值(S3)。在该合计值为设置在上游侧需氧槽11的末端的氨测量计22的位置x＝x_NH4以上的情况下，相反，时刻t_n的氨测量计位置到达流体块流入时刻为t0(S4)。由于相对于生物反应槽11的容积V[m³]的、每单位时间Δt的风量Q_B(t)Δt与流体块的位置x处的平均值1的风量配分函数D(x)(示于图8)相应地作用于流体块的容量Q(t₀)Δt，因此，相对于在时刻t₀流入的流体块的累计风量V_B(t₀，t)[m³]是各时刻下的作用风量Q_B(t)Δt·Q(t₀)Δt/V·D(x)的累计值(S5)。接下来，利用设置在上游侧需氧槽11的末端的氨测量计22计测氨态氮浓度NH₄(t_n)(S6)。

在下游侧需氧槽风量的运算中，首先，利用下游侧需氧槽水质目标运算部33，根据氨态氮浓度与图3的关系来运算目标溶解氧浓度DO_tg(t_n)(S7)。下游侧需氧槽风量运算部34以使由溶解氧浓度计23计测出的溶解氧浓度DO(t_n)(S8)达到目标溶解氧浓度DO_tg(t_n)的方式运算下游侧需氧槽风量Q_Bd(t_n+1)(S9)。作为运算方法，有PID控制方式等，若仅考虑比例项P，例如成为数式1那样。

数式1

$Q_{\mathrm{Bd}}\left(t_{n+1}\right)=Q_B\left(t_n\right)\frac{V_d}{V}+K\{{\mathrm{DO}}_{\mathrm{tg}}\left(t_{n+1}\right)-\mathrm{DO}\left(t_n\right)+\mathrm{\α}\}$

在此，V_d[m³]是下游侧需氧槽的容量，K[m³/hr·L/mg]是比例常数，α[mg/L]是修正系数。在通过人工分析等计测处理水时，在偏离假定的水质(氨浓度等)的情况下，考虑增减修正系数α。在本实施例中，如后所述，根据下游侧需氧槽风量Q_Bd与上游侧需氧槽风量Q_Bu计算出总风量Q_B，因此，时刻t_n的下游侧需氧槽风量是Q_B(t_n)V_d/V。

在上游侧需氧槽风量的运算中，首先，计测时刻t的流入水的氨态氮浓度NH_4in(t)(S10)。水质目标值运算部31运算与在时刻t₀流入且在时刻t_n到达氨测量计22的位置的流体块t₀相关的、氨态氮浓度处理量ΔNH₄(t_n)＝NH_4in(t₀)-NH₄(t_n)(S11)。对于图4所示的风量-上游侧差量水质关系，累计风量V_B(t₀，t_n)与ΔNH₄(t_n)是向流体块t₀供给的风量-上游侧差量水质关系的实际测量值，因此，上游侧需氧槽风量运算部32使用该实际测量值来修正风量-上游侧差量水质关系(S12)。在修正中，也可以添加新的实际测量点后再次计算近似曲线，此时，也可以与追加时刻相应地改变加权系数。接下来，参照图3所示的流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系(S13)，运算与NH_4in(t_n)对应的上游侧需氧槽的水质的目标值、即目标氨态氮浓度NH_4tg(t_n)(S14)。根据该NH_4tg(t_n)算出氨态氮浓度处理量的目标值ΔNH_4tg(t_n)＝NH_4in(t_n)-NH_4tg(t_n)，参照在S12中修正后的风量-上游侧差量水质关系的曲线图，来运算相对于流体块t_n的目标累计风量V_Btg(t_n)(S16)。

图9是时刻t_n下的针对上游侧需氧槽11的各个流体块的参数，0＜i＜n(i，n是整数)。目标累计风量V_Btg(t)与累计风量V_B(t，t_n)的差量是流体块t到达x_NH4之前所需的风量。若以该差量除以到达x_NH4的时间而得到的值作为时刻t_n下的流体块所需风量ΔQ_B(t，t_n)[m³/hr]，则ΔQ_B(t，t_n)用数式2表示(S17)。

数式2

$\mathrm{\Δ}{Q}_B(t,t_n)=\{V_{\mathrm{Btg}}\left(t_n\right)-V_B(t,t_n)\}\frac{Q\left(t_n\right)}{\{x_{\mathrm{NH}4}-x(t,\mathrm{tn})\}S}$

由此，上游侧需氧槽风量Q_Bu(t_n+1)用数式3表示(S19)。

数式3

$Q_{\mathrm{Bu}}\left(t_{n+1}\right)=\underset{t=t_0}{\overset{t_n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{Q}_B(t,t_n)$

风量运算部35根据上游侧需氧槽风量Q_Bu(t_n+1)、下游侧需氧槽风量Q_Bd(t_n+1)运算生物反应槽风量Q_B(t_n+1)(数式4)(S19)。

数式4

Q_B(t_n+1)＝Q_Bu(t_n+1)+Q_Bd(t_n+1)

由此，能够导出时刻t_n+1的生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，基于此来控制风量。

根据以上的控制方式，能够同时考虑上游侧的水质控制与下游侧的水质控制。另外，在控制方式中使用的风量、水质等的关系曲线图根据实际测量值每周期更新，因此能够始终反映处理场的最新的活性污泥的性状。另外，下游侧与以往的DO控制同样地仅设置DO测量计，无需过多的计测器而能控制水质。

图10是显示上游侧需氧槽水质推定部的水质即氨态氮浓度的目标值与下游侧需氧槽水质推定部的水质即溶解氧浓度的目标值的、作为运算结果显示部的监视器画面。另外，将利用上游侧风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量与利用下游侧需氧槽风量运算部运算的所述下游侧风量分别作为上游侧、下游侧的风量计算值来显示。由此，能够始终掌握运转状况并实施适当的运转管理。

在本实施例中，利用数式4运算生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，但也可以改变Q_Bu(t_n+1)、Q_Bd(t_n+1)各自的加权系数。在提高相对于流入变动的对应性以及处理水水质的目标追随性的情况下，也可以相对于Q_Bd(t_n+1)的加权系数增大Q_Bu(t_n+1)的加权系数。在尽可能遵守处理水水质的目标值的情况下，也可以相对于Q_Bu(t_n+1)的加权系数增大Q_Bd(t_n+1)的加权系数。另外，也可以为，以在流入氨态氮浓度大的情况下提高针对流入变动的对应性、在流入氨态氮浓度小的情况下提高处理水水质的目标值的遵守性等方式改变各个加权系数。

在本实施例中，利用数式3以相等的加权系数将ΔQ_B(t，t_n)相加，但也可以在下游侧增大加权系数等进行改变。另外，也能够与实际情况相应地改变加权系数。

在本实施例中，将流体块的概念仅应用于上游侧需氧槽11，但也能够应用于下游侧需氧槽12。

在本实施例中，在流入水质推定部21使用氨测量计测量流入水中的氨态氮浓度，但也能够根据基于UV测量计的有机物浓度的测量值推定氨态氮浓度。另外，也能够根据基于流入流量、季节、时间、降雨信息等预先制作的数据库推定氨态氮浓度。

在本实施例中，流入水的水质与上游侧需氧槽的水质为氨态氮浓度，但只要所述的两种水质相同且是因氧化而变动的水质，也能够使用有机物、全氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。另外，下游侧需氧槽的水质为溶解氧浓度，但只要是因氧化而变动的水质，也能够使用氧化还原电位、氨态氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。

在本实施例中，流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系始终相同，但也能够根据处理实际情况修正该关系。

在本实施例中，将生物反应槽10分割成上游侧需氧槽11与上游侧需氧槽12，但也能够在生物反应槽设置除此以外的需氧槽、无氧槽、厌氧槽等处理槽。

(实施例2)

图11是本发明的实施例2的结构图。

在本实施例中，从前述的实施例1的结构中去掉生物反应槽风量运算部35和风量控制部36，而具备上游侧风量控制部37以及下游侧风量控制部38。上游侧需氧槽风量运算部32与上游侧风量控制部37连通，下游侧需氧槽风量运算部34与下游侧风量控制部38连通。

在实施例1中，能够控制的风量仅是从风量控制部36向生物反应槽10吹送的总风量，无法分别独立地控制上游侧需氧槽风量及下游侧需氧槽风量。即，根据各个计算结果，利用风量运算部35运算向生物反应槽10吹送的总风量。另一方面，在本实施例中，存在利用多个鼓风机、风量阀独立地进行控制的情况，将利用上游侧需氧槽风量运算部32以及下游侧需氧槽风量运算部34运算出的结果作为向上游侧需氧槽11以及下游侧需氧槽12吹送的风量直接应用。在该情况下，表示下游侧需氧槽风量Q_Bd(t_n+1)的数式1为如下的数式5。

数5

Q_Bd(t_n+1)＝Q_Bd(t_n)+K{DO_tg(t_n+1)-DO(t_n)+α}

即，由于能够独立地控制上游侧需氧槽风量与下游侧需氧槽风量，因此，使用Q_Bd(t_n)作为时刻t_n的下游侧需氧槽风量即可。由此，能够导出时刻t_n+1的生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，并基于此来控制风量。

根据以上的控制方式，能够同时考虑上游侧的水质控制与下游侧的水质控制。另外，由于在控制方式中使用的风量、水质等的关系曲线图根据实际测量值每周期更新，因此能够始终反映处理场的最新的活性污泥的性状。另外，下游侧与以往的DO控制同样地仅设置DO测量计，无需过多的计测器而能控制水质。

在本实施例中还能够应用前述的图10的监视器显示例。在该监视器画面中，示出显示上游侧需氧槽水质推定部的水质即氨态氮浓度的目标值与下游侧需氧槽水质推定部的水质即溶解氧浓度的目标值的运算结果显示部。另外，将利用上游侧风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量与利用下游侧需氧槽风量运算部运算出的所述下游侧风量分别作为上游侧、下游侧的风量计算值来显示。由此，能够始终掌握运转状况并实施适当的运转管理。

在本实施例中，利用数式4运算生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，但也可以改变Q_Bu(t_n+1)、Q_Bd(t_n+1)各自的加权系数。在提高相对于流入变动的对应性以及处理水水质的目标追随性的情况下，也可以相对于Q_Bd(t_n+1)的加权系数增大Q_Bu(t_n+1)的加权系数。在尽可能遵守处理水水质的目标值的情况下，也可以相对于Q_Bu(t_n+1)的加权系数增大Q_Bd(t_n+1)的加权系数。另外，也可以为，以在流入氨态氮浓度大的情况下提高相对于流入变动的对应性、在流入氨态氮浓度小的情况下提高处理水水质的目标值的遵守性等方式改变各个加权系数。

在本实施例中，利用数式3以相等的加权系数将ΔQ_B(t，t_n)相加，但也可以在下游侧增大加权系数等进行改变。另外，也能够与实际情况相应地改变加权系数。

在本实施例中，将流体块的概念仅应用于上游侧需氧槽11，但也能够应用于下游侧需氧槽12。

在本实施例中，在流入水质推定部21使用氨测量计测量流入水中的氨态氮浓度，但也能够根据基于UV测量计的有机物浓度的测量值推定氨态氮浓度。另外，也能够根据基于流入流量、季节、时间、降雨信息等预先制作的数据库推定氨态氮浓度。

在本实施例中，流入水的水质与上游侧需氧槽的水质为氨态氮浓度，但只要所述的两种水质相同且是因氧化而变动的水质，也能够使用有机物、全氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。另外，下游侧需氧槽的水质为溶解氧浓度，但只要是因氧化而变动的水质，也能够使用氧化还原电位、氨态氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。

在本实施例中，流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系始终相同，但也能够根据处理实际情况修正该关系。

在本实施例中，将生物反应槽10分割成上游侧需氧槽11与上游侧需氧槽12，但也能够在生物反应槽设置除此以外的需氧槽、无氧槽、厌氧槽等处理槽。

(实施例3)

图12是本发明的实施例3的结构图。

本实施例将前述的实施例1的结构扩大为多系列。随着向多系列扩大而设置有与生物反应槽10并列的生物反应槽组10-1、10-2、10-3。各个生物反应槽组10-1～10-3与生物反应槽10同样地构成为，在上游侧设置有上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3，并且在下游侧设置有下游侧需氧槽组12-1、12-2、12-3。总流入水1-0分割成流入水1以及流入水组1-1、1-2、1-3，分别向生物反应槽10的上游侧需氧槽11、生物反应槽组10-1、10-2、10-3的上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3流入。上游侧风量控制部37除了与生物反应槽10连通之外，还与生物反应槽组10-1、10-2、10-3连通。总流入水1-0的总流量利用总流量计51计测。总风量运算部54根据总流量计51的计测值与风量运算部37的运算结果，来运算向生物反应槽10供给的风量以及向生物反应槽10、生物反应槽组10-1、10-2、10-3整体供给的总风量。

在本实施例中，提供将以单一系列为对象来运算风量的实施例1的结果扩展到多系列的技术。在该技术中，作为单一系列的指标，以生物反应槽空气倍率(＝向生物反应槽10供给的风量/流入流量)作为控制目标值。即，总风量运算部54以使总空气倍率(＝总风量/总流入流量)达到生物反应槽空气倍率的方式运算总风量。基于此，总风量控制部55控制整体的总上游侧需氧槽风量与上游侧需氧槽风量。根据以上的结构，能够对向处理场流入的总流入污水吹送与具备很多控制用的计测器的生物反应槽10同等程度的空气倍率。对于流入流量的配分与空气风量的配分，通过预先以人工尽可能均匀地分配，对于总流入污水，能够期待与生物反应槽10同等程度的控制效果。如上，无需过多地增加计测器与控制部而能够实现适当地控制总流入水整体。

根据以上的控制技术，能够同时考虑上游侧的水质控制与下游侧的水质控制。另外，由于在控制技术中使用的风量、水质等的关系曲线图根据实际测量值每周期更新，因此能够始终反映处理场的最新的活性污泥的性状。

在本实施例中也能够应用前述的图10的监视器显示例。在该监视器画面中，示出显示上游侧需氧槽水质推定部的水质即氨态氮浓度的目标值与下游侧需氧槽水质推定部的水质即溶解氧浓度的目标值的运算结果显示部。另外，将利用上游侧风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量与利用下游侧需氧槽风量运算部运算出的所述下游侧风量分别作为上游侧、下游侧的风量计算值显示。由此，能够始终掌握运转状况并实施适当的运转管理。

在本实施例中，利用数式4运算生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，但也可以改变Q_Bu(t_n+1)、Q_Bd(t_n+1)各自的加权系数。在提高相对于流入变动的对应性以及处理水水质的目标追随性的情况下，也可以相对于Q_Bd(t_n+1)的加权系数增大Q_Bu(t_n+1)的加权系数。在尽可能遵守处理水水质的目标值的情况下，也可以相对于Q_Bu(t_n+1)的加权系数增大Q_Bd(t_n+1)的加权系数。另外，也可以为，以在流入氨态氮浓度大的情况下提高相对于流入变动的对应性、在流入氨态氮浓度小的情况下提高处理水水质的目标值的遵守性等方式改变各个加权系数。

在本实施例中，利用数式3以相等的加权系数将ΔQ_B(t，t_n)相加，但也可以在下游侧增大加权系数等。另外，也能够与实际情况相应地改变加权系数。

在本实施例中，将流体块的概念仅应用于上游侧需氧槽11，但也能够应用于下游侧需氧槽12。

在本实施例中，在流入水质推定部21使用氨测量计测量流入水中的氨态氮浓度，但也能够根据基于UV测量计的有机物浓度的测量值推定氨态氮浓度。另外，也能够根据基于流入流量、季节、时间、降雨信息等预先制作的数据库推定氨态氮浓度。

在本实施例中，流入水的水质与上游侧需氧槽的水质量为氨态氮浓度，但只要所述的两种水质相同且是因氧化而变动的水质，也能够使用有机物、全氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。另外，下游侧需氧槽的水质为溶解氧浓度，但只要是因氧化而变动的水质，也能够使用氧化还原电位、氨态氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。

在本实施例中，流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系始终相同，但也能够根据处理实际情况修正该关系。

在本实施例中，将生物反应槽10分割成上游侧需氧槽11与上游侧需氧槽12，但也能够在生物反应槽设置除此以外的需氧槽、无氧槽、厌氧槽等处理槽。

(实施例4)

图13是本发明的实施例3的结构图。

本实施例将前述的实施例2的结构扩大为多系列。随着向多系列扩大而设置有与生物反应槽10并列的生物反应槽组10-1、10-2、10-3。各个生物反应槽组10-1～10-3与生物反应槽10同样地构成为，在上游侧设置有上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3，并且在下游侧设置有下游侧需氧槽组12-1、12-2、12-3。总流入水1-0分割成流入水1以及流入水组1-1、1-2、1-3，分别向生物反应槽10的上游侧需氧槽11、生物反应槽组10-1、10-2、10-3的上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3流入。上游侧风量控制部37除了与上游侧需氧槽11连通之外，还与上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3连通。上游侧风量控制部38除了与下游侧需氧槽12连通之外，还与下游侧需氧槽组12-1、12-2、12-3连通。总流入水1-0的总流量利用总流量计51计测。总上游侧需氧槽风量运算部52根据总流量计51的计测值与上游侧需氧槽风量运算部32的运算结果，来运算向上游侧需氧槽11供给的风量和向上游侧需氧槽11、上游侧需氧槽组11-1、11-2、11-3整体供给的总风量。总下游侧需氧槽风量运算部53根据总流量计51的计测值与下游侧需氧槽风量运算部34的运算结果，来运算向下游侧需氧槽12供给的风量和向下游侧需氧槽12、下游侧需氧槽组12-1、12-2、12-3整体供给的总风量。

在本实施例中，提供将以单一系列作为对象运算风量的前述的实施例2的结果扩大为多系列的技术。在该技术中，作为单一系列的指标，以上游侧空气倍率(＝上游侧需氧槽风量/流入流量)与下游侧空气倍率(＝上游侧需氧槽风量/流入流量)作为控制目标值。即，总上游侧需氧槽风量运算部52以使总上游侧空气倍率(＝总上游侧需氧槽风量/总流入流量)达到上游侧空气倍率的方式运算总上游侧需氧槽风量。基于此，上游侧风量控制部37控制整体的总上游侧需氧槽风量与上游侧需氧槽风量。另外，总下游侧需氧槽风量运算部53以使总下游侧空气倍率(＝总下游侧需氧槽风量/总流入流量)达到下游侧空气倍率的方式运算总下游侧需氧槽风量。基于此，下游侧风量控制部38控制整体的总下游侧需氧槽风量与下游侧需氧槽风量。根据以上的结构，能够对向处理场流入的总流入污水吹送与具备很多控制用的计测器的生物反应槽10同等程度的空气倍率。对于流入流量的配分与空气风量的配分，通过预先以人工尽可能均匀地分配，对于总流入污水，能够期待与生物反应槽10同等程度的控制效果。如上，无需过多地增加计测器与控制部而能够适当地控制总流入水总体。

在本实施例中也能够应用前述的图10的监视器显示例。在该监视器画面中，示出显示上游侧需氧槽水质推定部的水质即氨态氮浓度的目标值与下游侧需氧槽水质推定部的水质即溶解氧浓度的目标值的运算结果显示部。另外，将利用上游侧风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量与利用下游侧需氧槽风量运算部运算出的所述下游侧风量分别作为上游侧、下游侧的风量计算值来显示。由此，能够始终掌握运转状况并实施适当的运转管理。

在本实施例中，利用数式4运算生物反应槽风量Q_B(t_n+1)，但也可以改变Q_Bu(t_n+1)、Q_Bd(t_n+1)各自的加权系数。在提高相对于流入变动的对应性以及处理水水质的目标追随性的情况下，也可以相对于Q_Bd(t_n+1)的加权系数增大Q_Bu(t_n+1)的加权系数。在尽可能遵守处理水水质的目标值的情况下，也可以相对于Q_Bu(t_n+1)的加权系数增大Q_Bd(t_n+1)的加权系数。另外，也可以为，以在流入氨态氮浓度大的情况下提高相对于流入变动的对应性、在流入氨态氮浓度小的情况下提高处理水水质的目标值的遵守性等方式改变各个加权系数。

在本实施例中，利用数式3以相等的权数将ΔQ_B(t，t_n)相加，但也可以在下游侧增大加权系数等进行改变。另外，也能够与实际情况相应地改变加权系数。

在本实施例中，将流体块的概念仅应用于上游侧需氧槽11，但也能够应用于下游侧需氧槽12。

在本实施例中，在流入水质推定部21使用氨测量计测量流入水中的氨态氮浓度，但也能够根据基于UV测量计的有机物浓度的测量值推定氨态氮浓度。另外，也能够根据基于流入流量、季节、时间、降雨信息等预先制作的数据库推定氨态氮浓度。

在本实施例中，流入水的水质与上游侧需氧槽的水质为氨态氮浓度，但只要所述的两种水质相同且是因氧化而变动的水质，也能够使用有机物、全氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。另外，下游侧需氧槽的水质为溶解氧浓度，但只要是因氧化而变动的水质，也能够使用氧化还原电位、氨态氮、硝酸盐氮、NADH等其他水质指标。

在本实施例中，流入水的水质即流入氨浓度与上游侧需氧槽的水质的目标值即目标氨态氮浓度之间的关系始终相同，但也能够根据处理实际情况修正该关系。

在本实施例中，将生物反应槽10分割成上游侧需氧槽11与下游侧需氧槽12，但也能够在生物反应槽设置除此以外的需氧槽、无氧槽、厌氧槽等处理槽。

Claims (11)

1.一种水处理控制装置，其特征在于，该水处理控制装置包括：

流入水，其是被处理水；

生物反应槽，其供所述流入水流入；

上游侧需氧槽，其作为所述生物反应槽的一部分，位于上游侧；

下游侧需氧槽，其作为所述生物反应槽的一部分，位于下游侧；

流入水质推定部，其推定所述流入水的水质；

上游侧需氧槽水质推定部，其推定所述上游侧需氧槽的水质；

下游侧需氧槽水质推定部，其推定所述下游侧需氧槽的水质；

上游侧需氧槽风量运算部，其根据所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部的推定结果来运算向所述上游侧需氧槽供给的风量即上游侧需氧槽风量；以及

下游侧需氧槽风量运算部，其根据所述上游侧需氧槽水质推定部与所述下游侧需氧槽水质推定部的推定结果来运算向所述下游侧需氧槽供给的风量即下游侧需氧槽风量，

利用所述下游侧需氧槽水质推定部推定的水质是溶解氧浓度，

利用所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部推定的水质是因基于氧的氧化而值发生变动的物质，

所述上游侧需氧槽风量运算部是根据风量-上游侧差量水质关系运算出的，

所述风量-上游侧差量水质关系是所述上游侧需氧槽风量与所述流入水的水质和所述上游侧需氧槽的水质之差之间的关系，

根据利用所述流入水质推定部推定出的水质与利用所述上游侧需氧槽水质推定部推定出的水质之差来运算所述上游侧需氧槽风量。

2.根据权利要求1所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置是包括如下部分的水处理设备：

一个或者多个流入水组，其不包含所述流入水；

生物反应槽组，其供各个所述流入水组流入；

上游侧需氧槽组，其位于各个所述生物反应槽组的上游侧；

下游侧需氧槽组，其位于各个所述生物反应槽组的下游侧；

流入水组流量推定部，其推定所述流入水组与所述流入水的流量的总和即总流量；

上游侧需氧槽组风量运算部，其运算向所述上游侧需氧槽组与所述上游侧需氧槽供给的总上游侧需氧槽风量；

下游侧需氧槽组风量运算部，其运算向所述下游侧需氧槽组与所述下游侧需氧槽供给的总下游侧需氧槽风量；以及

流入水流量推定部，其推定所述流入水的流量，

利用所述上游侧需氧槽组风量运算部运算出的所述总上游侧需氧槽风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和所述上游侧需氧槽风量的乘积，

利用所述下游侧需氧槽组风量运算部运算出的所述总下游侧需氧槽风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和所述下游侧需氧槽风量的乘积。

3.根据权利要求2所述的水处理控制装置，其特征在于，

利用所述流入水质推定部与所述上游侧需氧槽水质推定部推定的水质是氨态氮。

4.根据权利要求3所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置具备上游侧需氧槽水质目标值运算部，该上游侧需氧槽水质目标值运算部根据利用所述流入水质推定部推定出的所述流入水的水质来运算所述上游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

5.根据权利要求4所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置具备生物反应槽风量运算部，该生物反应槽风量运算部根据利用所述上游侧需氧槽风量运算部运算出的上游侧需氧槽风量和利用所述下游侧需氧槽风量运算部运算出的下游侧需氧槽风量，来运算向所述生物反应槽供给的生物反应槽风量。

6.根据权利要求5所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置是包括如下部分的水处理设备：

一个或者多个流入水组，其不包含所述流入水；

生物反应槽组，其供各个所述流入水组流入；

流入水组流量推定部，其推定所述流入水组与所述流入水的流量的总和即总流量；

总生物反应槽组风量运算部，其运算向所述生物反应槽组供给的总生物反应槽组风量；以及

流入水流量推定部，其推定所述流入水的流量，

利用所述生物反应槽组风量运算部运算出的总生物反应槽组风量的目标值是，利用所述流入水组流量推定部推定出的总流量与利用所述流入水流量推定部推定出的所述流入水的流量之比和利用所述生物反应槽风量运算部运算出的所述生物反应槽风量的乘积。

7.根据权利要求6所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置具备下游侧需氧槽水质目标值运算部，该下游侧需氧槽水质目标值运算部根据利用所述上游侧需氧槽水质推定部推定出的水质来运算所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

8.根据权利要求7所述的水处理控制装置，其特征在于，

利用所述下游侧需氧槽水质目标值运算部运算出的所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值是根据下游侧差量水质-下游侧目标水质关系运算出的，

所述下游侧差量水质-下游侧目标水质关系是所述上游侧需氧槽的水质与处理水目标水质之差和所述下游侧需氧槽的水质的目标值之间的关系，

根据利用所述下游侧需氧槽水质推定部推定出的水质与所述处理水目标水质之差，来运算所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

9.根据权利要求8所述的水处理控制装置，其特征在于，

所述下游侧需氧槽风量运算部根据下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值来运算所述下游侧需氧槽风量。

10.根据权利要求9所述的水处理控制装置，其特征在于，

该水处理控制装置具备运算结果显示部，该运算结果显示部显示所述上游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值与所述下游侧需氧槽水质推定部的水质的目标值。

11.根据权利要求10所述的水处理控制装置，其特征在于，

所述运算结果显示部显示利用所述上游侧需氧槽风量运算部运算出的所述上游侧需氧槽风量与利用所述下游侧需氧槽风量运算部运算出的所述下游侧需氧槽风量。