JP2002320990A - 曝気機の自動運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 法流入負荷が時間的に変動するだけでなく、
１週間から１ヵ月程度の期間においても、１日当りの負
荷（合計水量）が２倍以上に大きく変動する比較的小規
模の汚水処理施設において、曝気機を負荷変動に応じて
運転し、安定した処理性能を保持させることができる曝
気機の自動運転制御方法を提供すること。 【解決手段】 有機性汚水を処理する曝気槽に設置した
曝気機により、活性汚泥に酸素を供給する曝気機の自動
運転制御方法において、流入汚水の負荷量を数段階に区
分し、各区分ごとに、自動制御時の曝気条件と、自動制
御停止時のバックアップ運転の方法とを設定した運転モ
ードを設け、該運転モードを時系列的に１日を単位とし
て選択、設定できるようにし、予め選択、設定された前
記運転モードにて曝気機を自動制御運転又はバックアッ
プ運転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生活排水等の有機
性汚水を、活性汚泥により生物的に処理する曝気機の自
動運転制御方法に関し、特に、流入する汚水の負荷量が
時間変動だけでなく、日間変動としても大きい場合にも
利用することができる曝気機の自動運転制御方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、生活排水等の有機性汚水を、活性
汚泥により生物的に処理する曝気処理方法において、曝
気機を自動制御するものとして、曝気槽のＤＯ（溶存酸
素）、ＯＲＰ（酸化還元電位）、ｐＨ等を計測し、これ
らの制御因子を一定値にするか、制御因子の変化率を解
析するかして、いわゆるフィードバック制御を行い、自
動運転により流入負荷の時間変動に応じて空気（酸素）
を供給する方法が試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフィードバック制御による曝気機の自動運転制御方
法では、汚水負荷量の時間変動に対応した空気（酸素）
量を供給できるものの、ＤＯ計をはじめとする制御機器
に來雑物が付着したり、計測部位が破損した場合には運
転が停止するという問題があった。また、一部にはバッ
クアップ機能を有するものもあるが、故障を検知して、
予め設定したタイマー運転に自動で切替える程度の機能
で、必ずしも十分に信頼性のある運転ができないという
問題があった。さらに、休日に流入する水量が通常の２
倍程度に増加する観光地のように、１週間の間で流入負
荷が大きく変動するような場合には、安定性や信頼性の
面から自動制御そのものが難しく、また、故障した場合
には、単一のタイマー設定値では対応できないという問
題があった。

【０００４】本発明は、上記従来の曝気機の制御方法が
有する問題点に鑑み、流入負荷が時間的に変動するだけ
でなく、１週間から１ヵ月程度の期間においても、１日
当たりの負荷（合計水量）が２倍以上に大きく変動する
比較的小規模の汚水処理施設において、曝気機を負荷変
動に応じて運転し、安定した処理性能を保持させること
ができる曝気機の自動運転制御方法を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の曝気機の自動運転制御方法は、有機性汚水
を処理する曝気槽に設置した曝気機により、活性汚泥に
酸素を供給する曝気機の自動運転制御方法において、流
入汚水の負荷量を数段階に区分し、各区分ごとに、自動
制御時の曝気条件と、自動制御停止時のバックアップ運
転の方法とを設定した運転モードを設け、該運転モード
を時系列的に１日を単位として選択、設定できるように
し、予め選択、設定された前記運転モードにて曝気機を
自動制御運転又はバックアップ運転することを特徴とす
る。

【０００６】この曝気機の自動運転制御方法は、流入汚
水の負荷量の変動に対して、予め数段階に区分し、この
区分ごとに予め設定した運転モードによって、曝気機の
運転台数等の曝気条件が設定されており、また、負荷の
時間変動に対しては、通常通り、曝気槽内に設けたセン
サーに基いて運転が行われるため、１日当たりの処理量
が大きく変動するような場合でも常に安定した処理性能
を得ることができる。また、センサーの異常等により、
自動制御が停止した場合には、その日の負荷に対応した
バックアップ運転に自動的に切り替わるため、自動制御
が停止したまま数日間運転することになっても、処理性
能が悪化するなどの問題が生じることがない。

【０００７】この場合において、自動制御時の曝気条件
として、制御のための計測値としてＤＯ濃度を用い、計
測制御するためのＤＯ規定値と、使用する曝気機の台数
・回転数等の運転方法とを予め設定することができる。

【０００８】これにより、使用する曝気機の台数やＤＯ
規定値等の最適な曝気条件が運転モードに組込まれるた
め、負荷の日間変動と時間変動の両方に追従して、安定
した処理性能を保持することが可能となる。

【０００９】また、自動制御停止時のバックアップ運転
の方法として、使用する曝気機の台数と、タイマー運転
の時間とを予め設定することができる。

【００１０】これにより、運転モードに適合した曝気機
の運転方法がタイマー設定値により予め組込まれるた
め、自動制御が停止しタイマー運転に切り替わっても、
流入負荷の日間変動に対応し、処理性能が悪化すること
なく運転を継続することが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の曝気機の自動運転
制御方法の実施の形態を図面に基いて説明する。

【００１２】本発明は、１週間から１ヵ月先の運転を予
め設定する方法で、日間変動の周期を考慮して設定でき
る日数を決め、汚水負荷量（汚水流入量）に対しては、
０％〜１００％、または水量として０〜計画日最大汚水
量までの範囲を４段階程度に区分する。例えば、設定で
きる日数を１週間として曜日で表示し、負荷を０〜２５
％、２５〜５０％、５０〜７５％、７５〜１００％の４
段階の運転モードに区分し、現在の曜日から１週間先ま
で、１日ごとに負荷の運転モードを選択、設定できるよ
うに構成する。

【００１３】運転管理者は、その日までのデータや周期
変動、観光人口の変動等を考慮し、１週間先まで、１日
ごとに運転モードの選択、設定を行う。それぞれの運転
モードには、自動制御のための設定値や曝気機の運転方
法（運転台数や曝気用駆動装置の回転数など）、及びセ
ンサー等の故障により自動制御が停止した時のバックア
ップ運転の方法（負荷の運転モードに適した運転タイマ
ーの設定値等）が予め設定され、負荷の時間変動に対し
ては、曝気機がＤＯ等の計測データにより追従運転する
ように組込まれている。

【００１４】流入負荷の日間変動に対しては、予め設定
した運転モードによって、曝気機の運転台数等の曝気条
件が設定されており、また、負荷の時間変動に対して
は、曝気槽内に設けたセンサーに基いて運転が行われる
ため、常に安定した処理性能が得られる。また、センサ
ーの異常等により、自動制御が停止した場合には、その
日の負荷に対応したバックアップ運転に自動的に切り替
わるため、自動制御が停止したまま、数日間運転するこ
とになっても、処理性能が悪化するなどの問題が生じな
い。

【００１５】以下、本発明を実施例に基いて説明する。
図１は、本発明の自動運転制御方法の一実施例として、
実際に運転モードを設定するパネルを示したもので、設
定できる日数は１週間（７日間）が最も実用的であるた
め、１週間を曜日で表わしている。なお、１週間よりも
もっと大きい周期で負荷変動するような施設において
は、１ヵ月のカレンダーで表示することも可能である。

【００１６】また、運転モードは、負荷に応じてＡから
Ｄの４段階とし、ボタンスイッチを押すことにより、曜
日ごとにＡ〜Ｄの何れかの運転モードを選択、設定でき
るよう構成している。運転モードの区分は、例えば、Ａ
が負荷として０〜２５％、Ｂが２５〜５０％、Ｃが５０
〜７５％、Ｄが７５〜１００％とするが、運転モードの
分割数や幅は、必ずしもこれに限定されるものではな
い。なお、図１では、運転モードの設定状況が一目で分
かるように４つの運転モードボタンを並べて構成してい
るが、タッチパネル等を用いることにより、１箇所のス
イッチで運転モードの切替えと設定運転モードの表示が
できるよう構成することも可能である。

【００１７】図１において、曜日の欄の斜線をかけた部
分は現在の曜日を表わし、斜線をかけた運転モードボタ
ンは、運転管理者が設定した水曜日から次の火曜日まで
の運転モードを示している。すなわち、現在の水曜日
は、Ｂ運転モードで運転されており、その後は、Ｂ→Ｂ
→Ｄ→Ｃ→Ａ→Ｂと１日ごとに自動的に切り変わってい
く。万一、不適切な運転モードに設定した場合には、当
日でも運転モードを変更できるように構成する。

【００１８】一方、ＡからＤの各運転モードには、予め
曝気機の運転方法と、バックアップ運転の方法が組込ま
れている。例えば、図２に示すような小規模処理用のオ
キシデーションディッテでは、曝気槽１に複数台の曝気
機２が設置され、ＤＯ計３により制御装置４を介して、
曝気機の運転・停止が行われる。なお、５は流入水、６
は排出水を示す。このような設備において、負荷の小さ
いＡやＢの運転モードでは、曝気機２を全台数運転する
必要はないため、各運転モードに対して運転する曝気機
２の台数を設定しておく。曝気機２の台数が少ない時
は、駆動装置にインバータ等の回転数制御手段を設け、
運転台数と回転数を各運転モードごとに設定することも
可能である。また、制御に用いるセンサーもＤＯ計に限
定されず、ＯＲＰ計やＰＨ計等を用いることも可能であ
る。

【００１９】また、バックアップ運転は、曝気機２をタ
イマー運転するのが最も簡便で、例えば各運転モードの
負荷において、曝気量が不足せず、また過剰とならない
程度の曝気が行えるよう、曝気機２の運転台数と運転時
間とを設定しておく。バックアップ運転に至る原因は、
通常は、センサーの不良に起因するものが大部分である
が、曝気機自身が故障した場合も考慮して、１つの運転
モードに複数のバックアップ運転の方法を設定しておく
のがより好ましい。

【００２０】次に、本実施例の作用を説明する。図３
は、負荷の時間変動に対応するための、制御方法の１例
を示したもので、図２の設備において、ＤＯ計３により
計測したＤＯ値の時間変動を図示している。曝気機２は
全台数を同時に運転し、曝気槽１内のＤＯ値が予め設定
した規定値に達した時点で曝気を停止し、嫌気条件に切
替える。嫌気条件では、曝気機２を停止しても良いが、
嫌気と好気を１台で行える曝気攪拌機を用いることによ
り、嫌気攪拌を行うことがより好ましい。

【００２１】また、嫌気条件は、タイマーにより所定の
時間、保持する方法が最も簡便であるが、他のセンサー
と組合せて制御することも可能である。嫌気運転を所定
時間行った後、曝気運転を再開し、以上の操作を繰り返
し行う。このような制御においては、負荷が大きい時間
帯ほど、ＤＯが上昇し難いため、図３に示す曝気のよ
うに、負荷の小さい時間帯の曝気に比べて長くなる。
すなわち、曝気時間の増減によって、負荷変動の時間変
動に追従することになる。

【００２２】次に、運転モードＡのように流入水５がわ
ずかな場合において、１００％負荷に近い運転モードＤ
のように、４台の曝気機２の全台数を用いて同一の制御
を行った場合、極めて短い時間でＤＯ値が上昇してしま
う恐れがあるため、安定した運転ができなくなる。そこ
で、運転モードＡでは、曝気機２台は使用せず、残りの
２台だけで、上記と同様に好気・嫌気運転を行うことに
より、極端なＤＯ上昇を防ぎ、より適切な制御を行うこ
とができる。

【００２３】また、それぞれの負荷におけるＤＯの変動
パターンを考慮して、ＤＯ規定値を運転モードごとに設
定することにより、制御の最適化を行うことができる。
このように、１週間の間に、負荷が２倍以上に大きく変
動しても、使用する曝気機の台数やＤＯ規定値等の最適
な曝気条件が、設定した運転モードに組込まれているた
め、負荷の日間変動と時間変動の両方に追従して、安定
した処理性能を保持することが可能となる。

【００２４】一方、センサー等の異常によって、自動制
御が停止した場合、本発明が対象とするような小規模の
処理施設では、常駐の管理者がいないため、予め設定し
た運転方法に自動切替えする必要がある。その場合、１
つの運転方法では、負荷と曝気条件が必ずしも合致しな
いため、急激に酸素不足になったり、逆に過曝気になっ
て、処理性能が悪化する恐れがあるが、本実施例では、
設定した運転モードに適合した曝気機２の運転方法がタ
イマー設定値等により予め組込まれているため、自動制
御が停止し、タイマー運転に切り替わっても、少なくと
も１週間は、処理性能が悪化することなく、運転を継続
することが可能である。

【００２５】このように、本実施例では、日間変動の周
期を考慮して、設定できる日数を決め、汚水負荷量の範
囲を４段階度に区分し、現在から設定可能な日数分だ
け、１日ごとに負荷の運転モードを選択、設定できるよ
うに構成し、運転管理者は、その日までのデータや周期
変動、観光人口の変動等を考慮し、１日ごとに運転モー
ドの選択、設定を行う。それぞれの運転モードには、負
荷に応じた自動制御のための設定値や曝気装置の運転方
法（運転台数や曝気用駆動装置の回転数など）、及びセ
ンサー等の故障により自動制御が停止した時のバックア
ップ運転の方法（負荷の運転モードに適した運転タイマ
ーの設定値等）が予め設定され、また、負荷の時間変動
に対しては、曝気機がＤＯ等の計測データにより追従運
転するように組込まれているため、観光地のように、流
入負荷の日間変動と時間変動の両者が大きい処理施設に
おいても、自動制御運転を行うことができ、常に安定し
た処理性能を確保できるという効果を有する。また、万
一、自動制御が停止するという事故が生じても、負荷の
日間変動を考慮したバックアップ運転を行うことができ
るため、故障後すぐに対応しなくても、処理性能が悪化
する恐れがなく、維持管理が容易で信頼性の高い制御シ
ステムとすることができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の曝気機の自動運転制御方法によ
れば、流入汚水の負荷量の変動に対して、予め数段階に
区分し、この区分ごとに予め設定した運転モードによっ
て、曝気機の運転台数等の曝気条件が設定されており、
また、負荷の時間変動に対しては、通常通り、曝気槽内
に設けたセンサーに基いて運転が行われるため、観光地
のように流入負荷の日間変動と時間変動の両者が大きい
処理施設においても、曝気機の自動制御運転を行うこと
ができ、常に安定した処理性能を得ることができる。ま
た、センサーの異常等により、自動制御が停止した場合
には、その日の負荷に対応したバックアップ運転に自動
的に切り替わるため、自動制御が停止したまま数日間運
転することになっても、処理性能が悪化するなどの問題
が生じることがない。

【００２７】また、自動制御時の曝気条件として、制御
のための計測値としてＤＯ濃度を用い、計測制御するた
めのＤＯ規定値と、使用する曝気機の台数・回転数等の
運転方法とを予め設定することにより、使用する曝気機
の台数やＤＯ規定値等の最適な曝気条件が運転モードに
組込まれるため、負荷の日間変動と時間変動の両方に追
従して、安定した処理性能を保持することが可能とな
る。

【００２８】さらに、自動制御停止時のバックアップ運
転の方法として、使用する曝気機の台数と、タイマー運
転の時間とを予め設定することにより、運転モードに適
合した曝気機の運転方法がタイマー設定値により予め組
込まれるため、自動制御が停止しタイマー運転に切り替
わっても、流入負荷の日間変動に対応し、処理性能が悪
化することなく運転を継続することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動運転制御方法の一実施例を示す制
御盤の運転モード設定パネルの説明図である。

【図２】同実施例を適用する曝気処理設備を示す平面図
である。

【図３】同実施例の計測制御システムの一例を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１ 曝気槽 ２ 曝気機 ３ ＤＯ計 ４ 制御装置 ５ 流入水 ６ 排出水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性汚水を処理する曝気槽に設置した
   曝気機により、活性汚泥に酸素を供給する曝気機の自動
   運転制御方法において、流入汚水の負荷量を数段階に区
   分し、各区分ごとに、自動制御時の曝気条件と、自動制
   御停止時のバックアップ運転の方法とを設定した運転モ
   ードを設け、該運転モードを時系列的に１日を単位とし
   て選択、設定できるようにし、予め選択、設定された前
   記運転モードにて曝気機を自動制御運転又はバックアッ
   プ運転することを特徴とする曝気機の自動運転制御方
   法。
2. 【請求項２】 自動制御時の曝気条件として、制御のた
   めの計測値としてＤＯ濃度を用い、計測制御するための
   ＤＯ規定値と、使用する曝気機の台数・回転数等の運転
   方法とを予め設定するようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の曝気機の自動運転制御方法。
3. 【請求項３】 自動制御停止時のバックアップ運転の方
   法として、使用する曝気機の台数と、タイマー運転の時
   間とを予め設定するようにしたことを特徴とする請求項
   １又は２記載の曝気機の自動運転制御方法。