JP2001038342A - 水処理プロセスの運転方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、複数の各水処理サイトにおけ
るシミュレータのメンテナンス作業の負担を低減し、か
つモデル更新などを適切に行える水処理プロセスの運転
方法および装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、中央センター１００の中央処理
装置１１０で複数の水処理サイト２０のシミュレータ
（モデル）１３０を管理しておき、中央センター１００
の中央処理装置１１０で複数の水処理サイト２０のシミ
ュレーションを実行し、そのシミュレーション結果をシ
ミュレーションした当該水処理サイト２０に情報ネット
ワーク５０を介して伝送するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場や下水処理
場などの複数の水処理サイトをシミュレータを用いて運
転監視する水処理プロセスの運転方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】浄水場や下水処理場などの水処理サイト
を計算機を用いて計算機制御することは既に実用に供さ
れ、良く知られていることである。このように計算機制
御される水処理サイトにおいては水処理プロセスの挙動
を再現するプロセスシミュレータを用いて運転監視する
ことが行われている。

【０００３】従来、プロセスシミュレータを用いて運転
監視するには水処理サイト毎に設置される計算機装置で
シミュレーションするようにしている。水処理プロセス
をシミュレータを用いて運転監視することは、例えば特
開平１０ー１１８６２７号公報に記載されている。

【０００４】なお、水処理プロセスとは浄水処理プロセ
スや下水処理プロセスのことであり、水処理サイトとは
浄水場や下水処理場のことである。

【０００５】従来のプロセスシミュレータは、シミュレ
ータ（計算機装置）を設置した水処理サイトに固有のも
のであり、パラメータのチューニング等の調整やモデル
更新などのメンテナンス作業は、当該水処理サイトの担
当者が行うようにしている。

【０００６】しかし、水処理サイトにおいても省力化が
進められており、シミュレータ等の情報処理系に専任の
担当者を置くことは実際上困難のためメンテナンス作業
が十分に行われないというのが実状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、シミュ
レータのメンテナンス作業が十分ではない場合があるた
め、シミュレータによる操作量の設定や処理水質の予測
などが実用的な精度で行えなくなることがある。このた
め、例えば、凝集剤や塩素、曝気風量などの操作量が適
切に維持できず、運転コストを上昇させるだけでなく、
処理水質を悪化させる事態を発生することを避けられな
い。また、メンテナンス作業を行う場合にも、専任でな
い担当者が行う場合が多いため、作業にかかる負担が大
きいものとなり、さらに、モデルの更新などはソフトウ
ェアの改造を伴うことが多いため、最新の知見を反映し
た更新は、各水処理サイトにとって大きな負担となる。

【０００８】本発明の目的は、複数の各水処理サイトに
おけるシミュレータのメンテナンス作業の負担を低減
し、かつモデル更新などを適切に行える水処理プロセス
の運転方法および装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、複数の水処理サイトと中央センターを情報ネット
ワークで接続し、中央センターの中央処理装置で複数の
水処理サイトのシミュレータ（モデル）を管理してお
き、中央センターの中央処理装置で複数の水処理サイト
のシミュレーションを実行し、そのシミュレーション結
果をシミュレーションした当該水処理サイトに情報ネッ
トワークを介して伝送するようにしたことにある。

【００１０】を特徴とする水処理プロセスの運転方法。

【００１１】本発明によれば、複数の水処理サイトのシ
ミュレータ（モデル）を中央センターで一元管理してメ
ンテナンスできるので、各水処理サイトでのメンテナン
ス作業負担を軽減できる。また、中央センターで複数の
水処理サイトのシミュレータを運用することにより、モ
デル係数のチューニングやモデル修正に関するノウハウ
の蓄積が図れ、シミュレータ性能の向上が期待できる。
これにより、水処理の運転監視がより適正に行われるこ
とになり、運転コストの削減と処理水質の安定化を図れ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施例を説明する。

【００１３】図１に本発明の一実施例を示す。

【００１４】図１において、中央センター１００は中央
計算機１１０とシュミレータ１３０を有するサーバ１２
０とで構成される。中央センター１００と４つの水処理
サイト２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、専用の通信
回線やインターネットなどの情報ネットワーク50で結ば
れている。

【００１５】水処理サイト２０a〜２０ｄは、水処理サ
イト２０aに一例を示すように構成されている。水処理
サイト２０aは下水処理場の水処理プロセス１０の例を
示し、流入下水と処理水の水質を計測する水質センサ７
ａ，７ｂ計測データが通信回線（イントラネット）５を
介して計算機１５に取込まれ、また、計算機１５からア
クチュアータ８に操作信号が通信回線５を介して与えら
れる。なお、制御監視情報は説明を簡略化するため水質
情報のみを示している。

【００１６】次に動作を説明する。

【００１７】水処理サイト２０ａの制御監視情報は、水
質センサ7ａ，７ｂで計測された水質データなどであ
り、サイト内のイントラネット5を経由して計算機15に
取込まれる。計算機１５のメモリ（図示せず）に格納さ
れた制御監視情報は、情報ネットワーク５０を介して中
央センター１００の中央計算機１１０に伝送される。

【００１８】中央計算機１１０はサーバー１２０内に保
存されているシミュレータライブラリ群のなかから、当
該水処理サイト２０ａに対応するタイプのシミュレータ
１３０を起動する。シミュレータ１３０は水処理サイト
２０aから送られてきた制御監視情報を用いて、処理水
質などのシミュレーションを行い、操作量を決定する。

【００１９】シミュレータ１３０で決定した操作量は中
央計算機１１０により情報ネットワーク５０を経由し
て、水処理サイト２０aの計算機１５に送られ、計算機
１５による操作量の決定支援または制御に用いられる。

【００２０】計算機１５によって最終的に設定された操
作量がアクチュエータ8に伝えられて、実際の操作が行
われる。水処理サイト２０a以外の他の水処理サイト２
０b,２０c,２０ｄについても同様な運転が行われる。

【００２１】このように、中央センター100は複数の水
処理サイト２０ａ〜２０ｄのシミュレータを一元管理し
て各水処理サイト２０ａ〜２０ｄの運転を支援する。

【００２２】図２にシミュレータ１３０における動作手
順のフローチャートを示す。

【００２３】シミュレータ１３０はシミュレータの起動
判定を行い、必要な時点でのみシミュレーションを実施
する。起動判定の要否は一定周期で繰り返して行う。一
定周期は水処理サイト２０の制御周期などに基づき予め
設定する。

【００２４】さて、ステップＳ１において一定周期時間
毎にシミュレータ１３０の起動が必要か判定する。ステ
ップＳ２ではステップＳ１の判断結果を判定し、シミュ
レータ１３０の起動が必要と判定された場合には、ステ
ップＳ３で対象とする水処理サイト２０のプロセスデー
タ（制御監視情報）を読み取る。プロセスデータは、そ
の都度、情報ネットワーク５０を介して読み込んだり、
シミュレータ１３０の起動とは無関係に所定の周期で読
み込んで保存しておいたデータを使用することもでき
る。

【００２５】中央計算機１１０はステップＳ４において
読み込んだプロセスデータを用いてシミュレータ130を
実行する。浄水処理の場合には、薬品沈殿池濁度を予測
して凝集剤注入量を決定したり、トリハロメタン濃度を
予測して適正な塩素注入量を決定したりする。また、下
水処理の場合には、最終沈殿池のBODやSSを予測して、
曝気槽での送風量（または、目標DO濃度）やMLSS濃度
（または、返送, 余剰汚泥量）などを決定する。

【００２６】シミュレータ130はステップＳ５でこれら
のシミュレーション実行結果を中央計算機１１０により
情報ネットワーク５０を介して水処理サイト２０の計算
機１５へ送信する。

【００２７】計算機１５はステップＳ６においてシミュ
レータ１３０からの出力をCRT（図示せず）に表示す
る。また、計算機１５はシミュレータ１３０で決定した
操作量をそのまま制御に用いる場合には、ステップＳ７
において操作量信号をアクチュエータ8に与え水処理プ
ロセス１０を運転する。

【００２８】このようになシミュレーション処理が一定
周期で繰り返し行われる。

【００２９】次に、シミュレータ起動要否の判定（図２
のステップＳ１）の仕方について具体的に説明する。図
３〜図５にそれぞれ一例を示す。

【００３０】図３はオンデマンド型の一例である。

【００３１】図３では、起動要否の判定を水処理サイト
２０ａ側で実行する。水処理サイト２０ａの運用管理者
が計算機１５に接続されたキーボード１７からシミュレ
ータ１３０の起動要求を入力して中央計算機１１０に送
信する。この起動要求信号は、計算機１５からイントラ
ネット５を経由して情報ネットワーク５０を通り、中央
計算機１１０に送られる。

【００３２】水処理サイト２０ａからの起動要求信号に
基づき中央センター１００で実行されたシミュレーショ
ン結果は、中央計算機１１０から情報ネットワーク５
０、イントラネット５を通して計算機１５に戻される。
図３には、起動要求信号とシミュレーション結果情報の
流れを四角枠で囲んだ数字１〜７と矢印で示している。

【００３３】図３に示すオンデマンド型では、水処理サ
イト２０で処理異常が発生した場合などに必要に応じて
シミュレータ１３０によるシミュレーション情報を得る
ことができる。

【００３４】図４にイベントトリガー型の一例を示す。

【００３５】図４でも起動要否の判定を水処理サイト２
０ａ側で実行する。図３に示すオンデマンド型は、オフ
ライン的な入力によってシミュレータ１３０の起動要求
を出したのに対して、イベントトリガー型では水処理サ
イト２０ａの計算機１５内でオンライン的に起動要求信
号を発生する。

【００３６】計算機１５は、予め設定した起動条件を満
足するかどうかを水質センサ７ａ，７ｂなどのプロセス
データに基づいて判定する。起動条件は、例えば、処理
水質が対象となり、この値が基準値を越えた場合（処理
異常というイベント発生）に対して、シミュレータ１３
０の起動要求信号が出力される。

【００３７】図４に示すイベントトリガー型のでは、運
転管理者などの介在がなくとも、必要な場合に自動的に
シミュレーション情報を得ることができる。

【００３８】図５にプッシュ型の一例を示す。

【００３９】図５では、起動判定を中央センター１００
の中央計算機１１０側で実行する。この場合には、中央
計算機１１０側に図４のイベントトリガー型と同様な起
動条件判定機能を持たせり、複数の水処理サイト２０の
起動順番を設定する。いずれの場合にしても、水処理サ
イト２０側の要否判定でなく、中央計算機１１０側の判
定によって必要と求められた場合に、中央計算機１１０
側からシミュレーション情報を水処理サイト２０ａ側に
強制的に送信する。

【００４０】以上のように図３〜図５に示すようにして
シミュレータ１３０の起動要否を判定するのであるが、
これらの３つの方法のうち、各水処理サイト２０に最も
適切な方法を選択することもできるし、３つを組み合わ
せた方法とすることもできる。

【００４１】次に、シミュレータ１３０によるシミュレ
ーションは水処理サイト２０の特性に基いて行わせるこ
ともできる。

【００４２】水処理サイト２０の日間の運転パターン
は、その給水区域や処理区域によって大きく異なる。例
えば、住宅地を主な処理区域とする下水処理場の場合、
洗濯や炊事、風呂などの生活パターンが直接反映された
下水流入のパターンとなり、特定に決まった時間帯に流
入量のピークが発生する。

【００４３】このような流入量のピーク時間帯には、施
設構造物（曝気槽など）の能力に対して余裕の小さい運
転となるため、深夜や明け方の低流量の時間帯に比べる
と、より厳密な運転制御を要求される。また、商業地区
や工業地帯を処理区域とする下水処理場の場合に、休日
や操業日に依存して週間での流量変動が大きく、特定の
日に厳密な運転を要求される。

【００４４】このように、水処理サイト２０毎に日間や
週間での運転制御の難しさ異なるので、手動運転でも良
い時間帯、シミュレータ１３０によるシミュレーション
結果を利用して運転する時間帯や日を区分することで、
無駄がなく、中央計算機１１０の負荷も少ない運用が可
能となる。

【００４５】具体的には、水処理サイト２０の計算機１
５に登録された下水流入量や水需要量のパターンに従っ
て、シミュレータ１３０の起動要求信号を水処理サイト
２０から中央センター１００に送信する。あるいは、中
央センター１００の中央計算機１１０に下水流入量や水
需要量のパターンを登録しておき、シミュレータ１３０
を起動させるようにすることもできる。

【００４６】このようにして複数の水処理サイトのシミ
ュレーションを実行するのであるが、中央センター１０
０の中央処理装置１１０で複数の水処理サイト２０のシ
ミュレータ（モデル）１３０を管理しておき、中央セン
ター１００の中央処理装置１１０で複数の水処理サイト
２０のシミュレーションを実行し、そのシミュレーショ
ン結果をシミュレーションした当該水処理サイト２０に
情報ネットワーク５０を介して伝送するようにしてい
る。

【００４７】したがって、複数の水処理サイト２０のシ
ミュレータ（モデル）１３０を中央センター１００で一
元管理してメンテナンスできるので、各水処理サイト２
０でのメンテナンス作業負担を軽減できる。また、中央
センター１００で複数の水処理サイト２０のシミュレー
タを運用することにより、モデル係数のチューニングや
モデル修正に関するノウハウの蓄積が図れ、シミュレー
タ性能の向上が期待できる。これにより、水処理の運転
監視がより適正に行われることになり、運転コストの削
減と処理水質の安定化を図れる。

【００４８】なお、上述した実施例は、水処理サイト20
の水処理プロセス10に設置した水質センサ7によってシ
ミュレータ130の実行を行う場合を説明したが、例え
ば、水処理プロセス10内に設置したITVカメラで撮影し
た映像を中央センター100の画像処理装置に送る場合な
どにも適用できるは勿論のことである。

【００４９】ITVカメラの撮影対象が、浄水処理プロセ
スの着水井の水を引いた水槽内の魚群行動である場合に
は、原水水質監視のバイオアッセイシステムにも適用で
きる。この場合には、画像処理装置を各水処理サイト２
０に設置する必要がなく、複数の水処理サイト２０から
の映像を中央センター１００の画像処理装置で処理でき
るため、全体としての設備費用を低減できる。また、技
術開発によって改善された最新の画像処理機構に更新す
る場合にも、中央センター１００での更新のみで済むた
め、各水処理サイト２０に対して常に最適なシステムで
運用できる効果も得られる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、複数の水処理サイトに
対して、中央センターから情報ネットワークを介してプ
ロセスシミュレータの情報を送信できるので、シミュレ
ータのメンテナンス作業を一元化して行うことができ
る。これにより、各水処理サイトでのメンテナンス作業
が軽減できると共に、シミュレータの信頼性を高く維持
できるので、運転操作に係るコスト低減や処理水質の安
定化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の動作説明用のフロー図である。

【図３】シミュレーション実行の説明図である。

【図４】シミュレーション実行の説明図である。

【図５】シミュレーション実行の説明図である。

【符号の説明】

5…イントラネット、7…水質センサ、8…アクチュエー
タ、10…水処理プロセス、15…計算機、17…キーボー
ド、20…水処理サイト、50…情報ネットワーク、100…
中央センター、110…中央計算機、120…サーバ、130…
シミュレータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の水処理サイトと中央センターを情報
   ネットワークで接続し、前記中央センターの中央処理装
   置で前記複数の水処理サイトのシミュレータを管理して
   おき、前記中央センターの中央処理装置で複数の水処理
   サイトのシミュレーションを実行し、そのシミュレーシ
   ョン結果をシミュレーションした当該水処理サイトに前
   記情報ネットワークを介して伝送するようにしたことを
   特徴とする水処理プロセスの運転方法。
2. 【請求項２】計算機制御される複数の水処理サイトと中
   央センターを情報ネットワークで接続し、前記中央セン
   ターの計算機装置で前記複数の水処理サイトのモデルを
   一元管理しておき、前記中央センターの計算機装置で前
   記複数の水処理サイトのモデルを用いて運転状況に関す
   るシミュレーションを実行してシミュレーション結果を
   シミュレーションした当該水処理サイトに前記情報ネッ
   トワークを介して伝送し、前記当該水処理サイトは伝送
   されてきたシミュレーション結果に基づき計算機制御さ
   れることを特徴とする水処理プロセスの運転方法。
3. 【請求項３】計算機制御される複数の水処理サイトと中
   央センターを情報ネットワークで接続し、前記中央セン
   ターの計算機装置で前記複数の水処理サイトのモデルを
   一元管理しておき、前記中央センターでは前記水処理サ
   イトの水量変動量によりシミュレーションの要否を判定
   し前記中央センターの計算機装置で前記複数の水処理サ
   イトのモデルを用いて運転状況に関するシミュレーショ
   ンを実行してシミュレーション結果をシミュレーション
   した当該水処理サイトに前記情報ネットワークを介して
   伝送し、前記当該水処理サイトは伝送されてきたシミュ
   レーション結果に基づき計算機制御されることを特徴と
   する水処理プロセスの運転方法。
4. 【請求項４】水処理を行う複数の水処理サイトと、前記
   複数の水処理サイトのシミュレータを管理して各水処理
   サイトのシミュレーションを実行したシミュレーション
   結果をシミュレーションした当該水処理サイトに伝送す
   る中央処理装置を備えた中央センターと、前記中央セン
   ターと前記複数の水処理サイトとの間の情報伝送を行う
   情報ネットワークとを具備することを特徴とする水処理
   プロセスの運転装置。
5. 【請求項５】計算機制御される複数の水処理サイトと中
   央センターを情報ネットワークで接続したものにおい
   て、前記複数の水処理サイトのシミュレータを管理して
   各水処理サイトのシミュレーションを実行したシミュレ
   ーション結果をシミュレーションした当該水処理サイト
   に伝送する中央処理装置を備えた中央センターを設けた
   ことを特徴とする水処理プロセスの運転装置。
6. 【請求項６】計算機制御される複数の水処理サイトと中
   央センターを情報ネットワークで接続したものにおい
   て、前記複数の水処理サイトのモデルを一元管理してお
   き、前記複数の水処理サイトのモデルを用いて運転状況
   に関するシミュレーションを実行してシミュレーション
   結果をシミュレーションした当該水処理サイトに前記情
   報ネットワークを介して伝送する計算機装置を備えた中
   央センターを設けたことを特徴とする水処理プロセスの
   運転装置。