JP2005125229A - Sewerage treatment system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the proper control of water quality corresponding to a situation even if the situation incapable of allowing water quality in a biological reaction tank to arrive at a target value level is brought about. <P>SOLUTION: A water-quality control target value judging means 24 judges whether the water-quality control target value, inputted from a water-quality control target value setting device 22 is attainable, on the basis of the measured data from an inflow flowmeter 27 and a total nitrogen concentration meter 28 and a nitrifying bacteria concentration estimate value. A judge result practice means 25 alters the target value set to the water-quality control target value setting device 22 to an attainable level when a judge result is unattainable or holds the operation quantity of a controller 23 over a blower 13 to a predetermined level or below in the case of unalterability. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、都市下水や産業排水等の処理を行う下水処理システムに関するものである。   The present invention relates to a sewage treatment system for treating municipal sewage and industrial wastewater.

下水処理システムにより処理された水は最終的には河川等に放流されるが、この放流された処理水に起因して、近年、湖沼や湾などの閉鎖性水域で所謂「富栄養化」現象が進行して問題となっている。富栄養化現象とは、排水中に含まれる窒素やリンが栄養分となって植物性プランクトンが大量発生する現象であり、水質汚濁や悪臭、あるいは魚介類への悪影響などを招く環境汚染の１つの形態である。   The water treated by the sewage treatment system is eventually discharged into rivers, etc., but due to the discharged treated water, the so-called “eutrophication” phenomenon has recently occurred in closed waters such as lakes and bays. Has become a problem. The eutrophication phenomenon is a phenomenon in which nitrogen and phosphorus contained in the wastewater become nutrients and a large amount of phytoplankton is generated. This is one of the environmental pollution that causes water pollution, bad odor, or adverse effects on fish and shellfish. It is a form.

このような富栄養化現象の発生を阻止するためには、その原因物質である窒素やリンの、下水処理システムから閉鎖性水域への流出量を抑制する必要がある。一方、従来の通常の下水処理システムでは、活性汚泥法と呼ばれるプロセスにより有機物の除去のみを行っていたが、このような活性汚泥法では窒素やリンの除去は有効に行われない。そのため、近時の下水処理システムでは、例えば特許文献１，２に開示されているように、有機物ばかりでなく、窒素やリンについても除去を行うことが可能な高度処理システムを採用している例が多くなってきている。   In order to prevent the occurrence of such eutrophication phenomenon, it is necessary to suppress the outflow amount of nitrogen and phosphorus, which are causative substances, from the sewage treatment system to the closed water area. On the other hand, in the conventional normal sewage treatment system, only organic substances are removed by a process called an activated sludge method. However, such activated sludge method does not effectively remove nitrogen and phosphorus. Therefore, in the recent sewage treatment system, as disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example, an advanced treatment system that can remove not only organic substances but also nitrogen and phosphorus is adopted. There are many more.

図７は、上記のような高度処理システムを採用した従来の下水処理システムの構成図である。この図において、図示を省略してある沈砂池からの流入下水は流入弁１を通って最初沈殿地２に送られ、ここで沈砂池では除去できなかった小さな砂やゴミ等が除去されるようになっている。   FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional sewage treatment system employing the above-described advanced treatment system. In this figure, inflow sewage from a settling basin, not shown, is first sent to the settling site 2 through the inflow valve 1 so that small sand or dust that could not be removed in the settling basin is removed here. It has become.

最初沈殿地２を通った下水は、次に生物反応槽３に送られるようになっている。この生物反応槽３は、所謂「凝集剤注入Ａ2Ｏ法」と呼ばれるプロセス処理を行うタイプのものであり、嫌気槽４、無酸素槽５、及び嫌気槽６により構成されている。そして、この生物反応槽３において、活性汚泥中に含まれる好気性微生物による有機物の除去が行われると共に、窒素及びリンの除去も同時に行われるようになっている。   The sewage that first passes through the sedimentation site 2 is then sent to the biological reaction tank 3. The biological reaction tank 3 is of a type that performs a so-called “flocculating agent injection A 2 O method”, and includes an anaerobic tank 4, an oxygen-free tank 5, and an anaerobic tank 6. And in this biological reaction tank 3, while removing the organic substance by the aerobic microorganisms contained in activated sludge, removal of nitrogen and phosphorus is also performed simultaneously.

生物反応槽３で処理が行われた処理水は、次に最終沈殿地７に送られ、ここで活性汚泥と上澄み液に分離され、上澄み液は塩素混和池（図示せず）で消毒された後、河川等に放流されるようになっている。   The treated water treated in the biological reaction tank 3 is then sent to the final sedimentation site 7 where it is separated into activated sludge and supernatant, and the supernatant is sterilized in a chlorine mixing pond (not shown). Later, it is released into rivers.

バイパス弁８は、嫌気槽４に存在するリン蓄積細菌を活性化させるために流入下水中に多く含まれる有機物を直接供給する場合に用いるものである。   The bypass valve 8 is used when directly supplying an organic substance contained in the inflowing sewage directly in order to activate the phosphorus accumulating bacteria existing in the anaerobic tank 4.

炭素源注入ポンプ１０は、炭素源貯溜槽９に貯溜されているメタノール、エタノール、酢酸、廃酢酸、グルコースなどの炭素源を注入し、嫌気槽４に存在するリン蓄積細菌を活性化させるためのものである。   The carbon source injection pump 10 injects carbon sources such as methanol, ethanol, acetic acid, waste acetic acid and glucose stored in the carbon source storage tank 9 to activate the phosphorus accumulating bacteria present in the anaerobic tank 4. Is.

凝集剤注入ポンプ１２は、凝集剤貯溜槽１１に貯溜されているポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄などのリン成分を沈殿させるための凝集剤（ＰＡＣ）を好気槽６に対して供給するためのものである。   The flocculant injection pump 12 supplies the aerobic tank 6 with a flocculant (PAC) for precipitating phosphorus components such as polyaluminum chloride, aluminum sulfate, and iron sulfate stored in the flocculant storage tank 11. Is for.

好気槽６の下方には曝気装置としてのブロア１３が取り付けられており、このブロア１３からの空気が好気槽６内に配設された散気管１４を介して活性汚泥中の好気性微生物に供給されるようになっている。好気槽６内の水は撹拌機（図示略）により撹拌されて完全混合された状態になっており、この状態で供給された空気により好気性微生物が活性化されて有機物の分解・資化が促進されることになる。   A blower 13 as an aeration device is attached below the aerobic tank 6, and the air from the blower 13 is aerobic microorganisms in the activated sludge through a diffuser pipe 14 disposed in the aerobic tank 6. To be supplied. The water in the aerobic tank 6 is stirred and completely mixed by a stirrer (not shown), and the aerobic microorganisms are activated by the air supplied in this state to decompose and assimilate organic matter. Will be promoted.

好気槽６内の水の一部は、循環ポンプ１５により無酸素槽５へ循環されるようになっている。また、最終沈殿地７の底部から引き抜かれた活性汚泥は返送ポンプ１６により嫌気槽４の口元部へ返送されるようになっている。   A part of the water in the aerobic tank 6 is circulated to the anoxic tank 5 by the circulation pump 15. In addition, the activated sludge extracted from the bottom of the final sedimentation site 7 is returned to the mouth of the anaerobic tank 4 by the return pump 16.

更に、最初沈殿地２の底部に溜まった余剰汚泥は初沈引抜ポンプ１７により引き抜かれて汚泥貯溜槽１９に送られ、最終沈殿地７の底部に溜まり返送ポンプ１６により嫌気槽４側へ返送しきれなかった余剰汚泥も汚泥貯溜槽１９に送られるようになっている。   Further, the excess sludge accumulated at the bottom of the first sedimentation site 2 is extracted by the initial sedimentation pump 17 and sent to the sludge storage tank 19, accumulated at the bottom of the final sedimentation site 7 and returned to the anaerobic tank 4 side by the return pump 16. The excess sludge that could not be removed is also sent to the sludge storage tank 19.

好気槽６にはアンモニア性窒素濃度計２０が配設されており、アンモニア性窒素（NH4ーN）の濃度が計測されるようになっている。また、監視装置２１は水質制御目標値設定器２２を有しており、好気槽６におけるアンモニア性窒素濃度についての目標値が出力されるようになっている。コントローラ２３は、アンモニア性窒素濃度計２０により計測されたアンモニア性窒素濃度が水質制御目標値設定器２２により設定された目標値に一致するように、ブロア１３の制御を行うようになっている。   The aerobic tank 6 is provided with an ammonia nitrogen concentration meter 20 to measure the concentration of ammonia nitrogen (NH 4 -N). Further, the monitoring device 21 has a water quality control target value setting device 22 so that a target value for the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank 6 is output. The controller 23 controls the blower 13 so that the ammonia nitrogen concentration measured by the ammonia nitrogen concentration meter 20 matches the target value set by the water quality control target value setter 22.

次に、図７の構成における窒素除去及びリン除去に関する作用につき説明する。まず、窒素除去につき説明すると、好気槽６では、ブロア１３により供給される酸素を利用して、硝化菌がアンモニア性窒素（NH4-N）を亜硝酸性窒素（NO2-N）、硝酸性窒素（NO3-N）に酸化する。そして、循環ポンプ１５により好気槽６から無酸素槽５に送り込まれた亜硝酸性窒素（NO2-N）、硝酸性窒素（NO3-N）は、無酸素条件下で有機物を栄養源とする脱窒細菌による硝酸性呼吸あるいは亜硝酸性呼吸により窒素ガス（N2）へと還元され、系外に除去される。 Next, the effect | action regarding nitrogen removal and phosphorus removal in the structure of FIG. 7 is demonstrated. First, nitrogen removal will be described. In the aerobic tank 6, nitrifying bacteria convert ammonia nitrogen (NH 4 -N) to nitrite nitrogen (NO 2 -N) using oxygen supplied by the blower 13. Oxidizes to nitrate nitrogen (NO 3 -N). The nitrite nitrogen (NO 2 -N) and nitrate nitrogen (NO 3 -N) fed from the aerobic tank 6 to the anaerobic tank 5 by the circulation pump 15 provide organic nutrients under no oxygen conditions. It is reduced to nitrogen gas (N 2 ) by nitrate respiration or nitrite respiration by denitrifying bacteria and removed from the system.

この場合、脱窒反応に必要な有機物が充分に供給されなければ良好な窒素除去は行われない。この有機物を補填するための方策として、流入弁１を閉じた状態でバイパス弁８を開き、最初沈殿池をバイパスして流入下水を嫌気槽４に供給することや、炭素源貯留槽９に蓄えられたメタノール、エタノール、酢酸、廃酢酸、グルコースなどの炭素源を嫌気槽４に注入すること、あるいは最初沈殿池７で発生した引抜汚泥を好気槽６に投入することなどが行われる。   In this case, good nitrogen removal cannot be performed unless organic substances necessary for the denitrification reaction are sufficiently supplied. As a measure to compensate for this organic matter, the bypass valve 8 is opened with the inflow valve 1 closed, the initial settling basin is bypassed, and the inflow sewage is supplied to the anaerobic tank 4 or stored in the carbon source storage tank 9. The obtained carbon source such as methanol, ethanol, acetic acid, waste acetic acid and glucose is injected into the anaerobic tank 4, or the extracted sludge generated in the first sedimentation tank 7 is input into the aerobic tank 6.

ここで、窒素除去反応は化学式で次のように表現される。すなわち、硝化反応は、式（１）及び式（２）のようになる。
NH4 ++2O2→NO2 -+2H2O …… 式（１）
NO2 -+1/2O2→NO3 - …… 式（２） Here, the nitrogen removal reaction is expressed by the following chemical formula. That is, the nitrification reaction is as shown in Equation (1) and Equation (2).
NH 4 + + 2O 2 → NO 2 - + 2H 2 O ...... formula (1)
NO 2 - + 1 / 2O 2 → NO 3 - ...... Formula (2)

また、脱窒反応は、有機物としてメタノールが使われた場合の反応を記すと式（３）のようになる。、
6NO3 -+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH- …… 式（３） In addition, the denitrification reaction is represented by the formula (3) when methanol is used as an organic substance. ,
6NO 3 - + 5CH 3 OH → 3N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O + 6OH - ...... formula (3)

コントローラ２３は、上記のような反応が促進されるように、アンモニア性窒素濃度計２０からの計測データ、及び水質制御目標値設定器２２からの目標値の入力に基づきブロア１３の回転を制御する。   The controller 23 controls the rotation of the blower 13 based on the measurement data from the ammonia nitrogen concentration meter 20 and the target value input from the water quality control target value setter 22 so that the above reaction is promoted. .

次に、リン除去につき説明すると、嫌気槽４において、活性汚泥中のリン蓄積細菌は、酢酸などの有機酸を体内に蓄積し、リン酸（PO4）を過剰放出する。この過剰放出されたリン酸態のリンは好気槽６に送られるが、好気槽６ではリン蓄積細菌のリン過剰摂取作用の利用により、嫌気槽４で放出された以上のリン酸態のリンが活性汚泥に吸収される。これにより、リン除去が行われる。 Next, phosphorus removal will be described. In the anaerobic tank 4, the phosphorus accumulating bacteria in the activated sludge accumulate organic acids such as acetic acid in the body and excessively release phosphoric acid (PO 4 ). The excessively released phosphorous phosphorus is sent to the aerobic tank 6, and in the aerobic tank 6, the amount of phosphate more than that released in the anaerobic tank 4 is utilized by utilizing the phosphorus excessive intake action of the phosphorus accumulating bacteria. Phosphorus is absorbed by activated sludge. Thereby, phosphorus removal is performed.

上記のような反応を進行させるためには、酢酸などの有機酸が水素供与体として必要となる。しかし、雨水流入時には有機酸濃度が薄くなり、リン蓄積菌が利用できる有機物が減少することから、リンの吐き出し反応が充分に行われなくなり、後に続くリンの過剰摂取反応も不十分となる。   In order to proceed the above reaction, an organic acid such as acetic acid is required as a hydrogen donor. However, when rainwater flows in, the organic acid concentration decreases, and the organic matter that can be used by phosphorus accumulating bacteria decreases, so that the phosphorus discharge reaction is not sufficiently performed, and the subsequent excessive intake reaction of phosphorus is also insufficient.

これを補填するために、窒素除去の場合と同様な方策でリン除去に必要な炭素源を確保するか、あるいは凝集剤貯留槽１１に蓄えられたポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄などの凝集剤（PAC）を注入してリン酸アルミニウムやリン酸鉄の形でリン成分を沈殿させることによりリンを除去する。
Al3++3PO4 -→Al(PO4)3 …… 式（４）
特開平９−２４８５９６号公報 特開平１１−２４４８９４号公報 In order to compensate for this, a carbon source necessary for phosphorus removal is secured by the same measures as in the case of nitrogen removal, or agglomeration of polyaluminum chloride, aluminum sulfate, iron sulfate, etc. stored in the flocculant storage tank 11 Phosphorus is removed by injecting agent (PAC) and precipitating the phosphorus component in the form of aluminum phosphate or iron phosphate.
Al 3+ + 3PO 4 − → Al (PO 4 ) 3 …… Formula (4)
Japanese Patent Laid-Open No. 9-248596 JP 11-244894 A

流入下水に含まれる窒素の除去、及びリンの除去は、上記のような生物反応を利用して行われ、コントローラ２３は窒素濃度及びリン濃度が目標値（固定値）に達するように各プロセス機器の制御を行っている。   The removal of nitrogen contained in the inflowing sewage and the removal of phosphorus are performed using the biological reaction as described above. Control is performed.

しかし、流入下水の流入量が大きく変動し（例えば降雨時）、そのため下水中に含まれる窒素濃度及びリン濃度も大きく変動することがある。ここで、リン濃度に関しては、降雨時に下水流入量が急激に増大したとしても、凝集剤や炭素源などの注入量を増加させることで目標値レベルを維持することが容易であるため、殆ど問題は生じない。   However, the amount of inflowing sewage varies greatly (for example, during rainfall), and therefore the concentration of nitrogen and phosphorus contained in the sewage may also vary greatly. Here, with regard to phosphorus concentration, even if the sewage inflow rate suddenly increases during rainfall, it is easy to maintain the target value level by increasing the injection amount of the coagulant, carbon source, etc. Does not occur.

一方、窒素濃度に関しては、生物反応槽３における処理水の滞留時間や生物反応速度との関係上、一定レベル以上流入量が増加した場合には水質を目標値に到達させることが不可能な場合が生じる。そして、このような場合、コントローラ２３は窒素濃度を目標値に到達させることができないにもかかわらず、ブロア１３の曝気風量を最大値レベルまで増加させていくことになるが、このような制御は電力の浪費をもたらし、徒に電力コストのアップを招く原因となる。   On the other hand, regarding the nitrogen concentration, when the inflow rate exceeds a certain level due to the residence time of the treated water in the biological reaction tank 3 and the biological reaction speed, the water quality cannot reach the target value. Occurs. In such a case, the controller 23 increases the aeration air volume of the blower 13 to the maximum value level even though the nitrogen concentration cannot reach the target value. This causes waste of power and causes the power cost to increase.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、生物反応槽における水質を目標値レベルに到達させることができない情況が発生したとしても、情況に応じた適切な水質制御を実行することが可能な下水処理システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a situation where the water quality in the biological reaction tank cannot reach the target value level occurs, it is possible to execute appropriate water quality control according to the situation. It aims to provide a simple sewage treatment system.

上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、最初沈殿地、生物反応槽、及び最後沈殿地を含む下水処理プロセスを備え、これら下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を制御することにより、前記生物反応槽における水質を予め設定した水質制御目標値に到達させるように水質制御を行う下水処理システムにおいて、所定の計測データ及び予測データのうちのいずれか又は双方の入力に基づき水質限界予測値を演算し、該水質限界予測値と前記水質制御目標値との比較に基づき該水質制御目標値が到達可能なものであるか否かを判定する水質制御目標値判定手段と、前記水質制御目標値判定部が到達不可能なものである旨を判定した場合、該判定結果のガイダンスを行うと共に、該水質制御目標値を所定レベルに変更するか又は前記所定プロセス機器の操作量を所定レベルにホールドする、判定結果実行手段と、を備えたことを特徴とする。   As means for solving the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is provided with a sewage treatment process including an initial settling site, a biological reaction tank, and a final settling site, and a predetermined process device installed in these sewage treatment processes. In a sewage treatment system that performs water quality control so that the water quality in the biological reaction tank reaches a preset water quality control target value by controlling the operation amount, either or both of predetermined measurement data and prediction data Water quality control target value for calculating whether the water quality control target value is reachable based on a comparison between the water quality limit predicted value and the water quality control target value. When it is determined that the determination means and the water quality control target value determination unit are unreachable, the determination result is guided and the water quality control target value is set to a predetermined value. It holds the operation amount of or the predetermined process device to change to the bell in a predetermined level, the determination result execution means, characterized by comprising a.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記生物反応槽における水質は、該生物反応槽の一部を構成する好気槽でのアンモニア性窒素濃度であり、前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量は、前記好気槽に設置されたブロアの曝気風量である、ことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the water quality in the biological reaction tank is an ammonia nitrogen concentration in an aerobic tank constituting a part of the biological reaction tank, and the sewage treatment process The operation amount of the predetermined process equipment installed in the aerobic tank is an aeration amount of a blower installed in the aerobic tank.

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記生物反応槽における水質は、該生物反応槽の一部を構成する好気槽前段の無酸素槽、又は該無酸素槽前段の嫌気槽での硝酸性窒素濃度であり、前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量は、炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量である、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, wherein the water quality in the biological reaction tank is an anaerobic tank in front of the aerobic tank constituting a part of the biological reaction tank, It is nitrate nitrogen concentration in an anaerobic tank, and the operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is a carbon source injection amount to the anoxic tank or anaerobic tank of a carbon source injection pump. And

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データのみに基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量及び全窒素濃度を含むものである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data. It includes the flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process and the total nitrogen concentration.

請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データ及び予測データの双方に基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量であり、該予測データは該流入する下水の全窒素濃度についての過去の時系列データである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the water quality control target value determination means performs the determination based on both the predetermined measurement data and the prediction data. The measurement data is a flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process, and the prediction data is past time-series data about the total nitrogen concentration of the sewage flowing into the sewage treatment process.

請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の予測データに基づき目標値計画を作成し、この作成した目標値計画を前記水質制御目標値として設定する目標値計画手段を備えた、ことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the target value planning means for creating a target value plan based on the predetermined prediction data and setting the created target value plan as the water quality control target value. It is characterized by having.

請求項７記載の発明は、前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データのみに基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量、並びに前記好気槽から前記無酸素槽へ循環される処理水についての循環流量及び硝酸性窒素濃度を含むものである、ことを特徴とする。   According to the seventh aspect of the present invention, the water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data, and the measurement data includes the flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process, and the preferred value. It includes the circulation flow rate and nitrate nitrogen concentration of the treated water circulated from the air tank to the oxygen-free tank.

請求項８記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記生物反応槽を構成する前記嫌気槽、前記無酸素槽、及び前記好気槽に対する各下水のステップ流入量とした、ことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the invention according to claim 3, wherein the operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is the amount of carbon source injected into the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump. Instead of this, the step inflow amount of each sewage to the anaerobic tank, the anoxic tank, and the aerobic tank constituting the biological reaction tank is used.

請求項９記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記最初沈殿地をバイパスして前記生物反応槽に流入する最初沈殿地バイパス流量とした、ことを特徴とする。   The invention according to claim 9 is the invention according to claim 3, wherein the operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is the amount of carbon source injected into the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump. Instead, the first sedimentation site bypass flow rate that bypasses the first sedimentation field and flows into the biological reaction tank is used.

請求項１０記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記嫌気槽若しくは前記無酸素槽に対する前記最初沈殿地の底部からの生汚泥投入量としたこと、又は前記最初沈殿地の底部からの生汚泥を発酵させて生成した発酵物の前記嫌気槽に対する生汚泥発酵物投入量とした、ことを特徴とする。   The invention according to claim 10 is the invention according to claim 3, wherein the amount of operation of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is the amount of carbon source injected into the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump. Instead of the anaerobic tank or the anaerobic tank, the input amount of raw sludge from the bottom of the first sedimentation area, or the anaerobic fermentation product produced by fermenting raw sludge from the bottom of the first sedimentation area It is characterized by the amount of raw sludge fermentation product input to the tank.

請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記水質制御目標値判定手段は、前記生物反応槽における水質を決定する物質の収支を演算する物質収支モデル、又は該物質の収支演算結果の過去データを出力する統計モデルにより構成されるものである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 11 is the material balance model according to any one of claims 1 to 10, wherein the water quality control target value determining means calculates a balance of a substance that determines water quality in the biological reaction tank, Or it is comprised by the statistical model which outputs the past data of the balance calculation result of this substance, It is characterized by the above-mentioned.

請求項１２記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明において、前記水質制御目標値判定手段は、前記水質限界予測値を複数段階に分けて演算すると共に、該複数段階の各予測値と前記水質制御目標値との間の差分に応じて、前記判定を複数段階毎に行うものである、ことを特徴とする。   The invention according to claim 12 is the invention according to any one of claims 1 to 11, wherein the water quality control target value determining means divides the water quality limit predicted value into a plurality of stages and calculates the plurality of stages. According to the difference between each predicted value and the water quality control target value, the determination is performed for each of a plurality of stages.

請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、前記水質制御目標値判定手段による前記複数段階毎の判定結果を表示する表示部を備えた、ことを特徴とする。   A thirteenth aspect of the invention is characterized in that in the twelfth aspect of the invention, a display unit is provided for displaying the determination results for each of the plurality of stages by the water quality control target value determination means.

上記構成によれば、生物反応槽における水質を目標値レベルに到達させることができない情況が発生したとしても、情況に応じた適切な水質制御を実行することが可能になる。   According to the said structure, even if the situation which cannot make the water quality in a biological reaction tank reach | attain a target value level generate | occur | produces, it becomes possible to perform appropriate water quality control according to the situation.

以下、本発明の各実施形態を図に基づき説明する。但し、図７と同様の構成要素には同一符号を付して重複した説明を省略する。また、以下の各実施形態では、窒素除去のみを問題にしているため、炭素源注入ポンプ１０の注入先を嫌気槽４ではなく無酸素槽５にしているが、本発明は、注入先を嫌気槽４にした構成、並びに注入先を嫌気槽４及び無酸素槽５の双方にした構成のいずれをも含むものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the same components as those in FIG. Further, in each of the following embodiments, since only nitrogen removal is a problem, the injection destination of the carbon source injection pump 10 is the anaerobic tank 5 instead of the anaerobic tank 4, but the present invention is anaerobic. This includes both the configuration in the tank 4 and the configuration in which the injection destination is both the anaerobic tank 4 and the anaerobic tank 5.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る下水処理システムの構成図である。図１が図７と異なる点は、上記した炭素源注入ポンプ１０の注入先の他に、監視装置２１が監視装置２１Ａとなっている点、嫌気槽４の入側に全窒素濃度計２８が設けられている点である。そして、監視装置２１Ａは、水質制御目標値設定器２２の他に、水質制御目標値判定手段２４、判定結果実行手段２５、及び表示部２６を有している。   FIG. 1 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to the first embodiment of the present invention. 7 differs from FIG. 7 in that, in addition to the injection destination of the carbon source injection pump 10 described above, the monitoring device 21 is a monitoring device 21A, and the total nitrogen concentration meter 28 is on the inlet side of the anaerobic tank 4. It is a point provided. The monitoring device 21 </ b> A includes a water quality control target value determining unit 24, a determination result executing unit 25, and a display unit 26 in addition to the water quality control target value setting unit 22.

水質制御目標値判定手段２４は、水質制御目標値設定器２２から入力した水質制御目標値すなわちアンモニア性窒素濃度が到達可能なものであるか否かを、流入流量計２７及び全窒素濃度計２８からの計測データと、何らかの方法（例えば、試験又はシミュレーション等）により推定した硝化菌濃度推定値とに基づき判定するものである。なお、水質制御目標値判定手段２４が行う判定動作の周期は任意の時間に設定することが可能であるが、本実施形態では約１時間毎に判定動作を行うことを想定している。   The water quality control target value judging means 24 determines whether or not the water quality control target value inputted from the water quality control target value setting unit 22, that is, the ammonia nitrogen concentration can be reached, by the inflow flow meter 27 and the total nitrogen concentration meter 28. Is determined on the basis of the measured data from the nitrifying bacteria and an estimated value of the concentration of nitrifying bacteria estimated by some method (for example, test or simulation). The cycle of the determination operation performed by the water quality control target value determination unit 24 can be set to an arbitrary time, but in the present embodiment, it is assumed that the determination operation is performed about every hour.

判定結果実行手段２５は、水質制御目標値判定手段２４の判定結果が到達不可能なものである場合に、その到達不可能である旨を表示部２６に表示してオペレータの注意を促すようになっている。また、この場合、判定結果実行手段２５は、水質制御目標値設定器２２に設定されている目標値を到達可能なレベルに変更するか、あるいは到達可能なレベルに変更できない場合には、コントローラ２３がブロア１３に対する操作量をホールドしてブロア１３の曝気風量が一定レベル以上にならないように制御することを指令するようになっている。   When the determination result of the water quality control target value determination unit 24 is unreachable, the determination result execution unit 25 displays the fact that the determination is not possible on the display unit 26 so as to call the operator's attention. It has become. In this case, the determination result executing means 25 changes the target value set in the water quality control target value setting unit 22 to a reachable level or cannot change the target value to a reachable level. Holds the operation amount for the blower 13 and instructs to control so that the aeration air amount of the blower 13 does not exceed a certain level.

次に、上記のように構成される第１の実施形態の作用につき説明する。好気槽６に取り付けられたアンモニア性窒素濃度計２０の計測値は、コントローラ２３へ送られ、コントローラ２３内では水質制御目標値設定器２２に設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくようにブロア１３の曝気風量が演算される。   Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. The measurement value of the ammonia nitrogen concentration meter 20 attached to the aerobic tank 6 is sent to the controller 23, and approaches the ammonia nitrogen concentration target value set in the water quality control target value setting unit 22 in the controller 23. The aeration air volume of the blower 13 is calculated.

硝化反応は酸素が不足した状態では進まないため、アンモニア性窒素濃度が目標値以上である場合は曝気風量を増加させ、目標値以下である場合は曝気風量を減少させれば、過不足のなく適正な曝気量制御を行うことができる。   The nitrification reaction does not proceed when oxygen is insufficient, so if the ammonia nitrogen concentration is above the target value, increase the aeration air volume, and if it is below the target value, decrease the aeration air volume, there will be no excess or deficiency. Appropriate aeration control can be performed.

曝気風量演算式は例えば、コントローラがPIコントローラの場合、式（1.1）の形で示される。但し、Qair(t)は時刻ｔにおける曝気風量目標値〔m3/min〕、Qair0 は曝気風量初期値〔m3/min〕、Kpは比例ゲイン〔m6/g・min〕、TIは積分定数〔min〕、△ｔは制御周期〔min〕、e(t)は偏差〔mg/L〕、SVNH4(t)はアンモニア性窒素濃度目標値〔mg/L〕、PV NH4 (t)はアンモニア性窒素濃度計計測値〔mg/L〕である。 For example, when the controller is a PI controller, the aeration air volume calculation formula is shown in the form of formula (1.1). Where Qair (t) is the target value of the aeration air volume at time t [m 3 / min], Qair 0 is the initial value of the aeration air volume [m 3 / min], Kp is the proportional gain [m 6 / g · min], T I Is the integration constant [min], Δt is the control cycle [min], e (t) is the deviation [mg / L], SV NH4 (t) is the ammonia nitrogen concentration target value [mg / L], PV NH4 (t ) Is the ammonia nitrogen concentration meter measurement [mg / L].

曝気風量コントローラが、式（1.1）のような形で示されるPIコントローラである場合、目標値SVNH4よりもアンモニア性窒素濃度計測値PVNH4が大きい場合は、曝気風量が増大する方向に、逆に目標値SVNH4よりもアンモニア性窒素濃度計測値PVNH4が小さい場合は、曝気風量が減少する方向に曝気風量目標値が演算される。

Figure 2005125229
If the aeration air volume controller is a PI controller shown in the form of equation (1.1), if the ammonia nitrogen concentration measurement value PV NH4 is larger than the target value SV NH4 , the aeration air volume increases in the reverse direction. On the other hand, when the ammonia nitrogen concentration measurement value PV NH4 is smaller than the target value SV NH4 , the aeration air volume target value is calculated in the direction in which the aeration air volume decreases.
Figure 2005125229

好気槽６においては、硝化が促進されアンモニア性窒素濃度ができるだけ残存しない方がよいので、通常、好気槽６の末端付近で0.5〜1〔mg/L〕のアンモニア性窒素濃度目標値が設定される。しかしながら、流入流量と流入全窒素濃度の積である流入負荷量が大きい場合には、たとえどれだけ風量を吹いてもアンモニア性窒素を除去できないという状況が生じる場合がある。   In the aerobic tank 6, nitrification should be promoted and ammonia nitrogen concentration should not remain as much as possible. Therefore, the ammonia nitrogen concentration target value of 0.5 to 1 [mg / L] is usually near the end of the aerobic tank 6. Is set. However, when the inflow load amount, which is the product of the inflow flow rate and the inflow total nitrogen concentration, is large, there may be a situation in which ammonia nitrogen cannot be removed no matter how much airflow is blown.

このようなばあいに目標値が固定のまま制御が行われると、最大曝気風量まで風量が増大し風量が過大になってしまう。そこで、この制御目標値が達成可能なものであるか否かを水質制御目標値判定手段２４が判定する。   In such a case, if the control is performed while the target value is fixed, the air volume increases to the maximum aeration air volume and the air volume becomes excessive. Therefore, the water quality control target value determination means 24 determines whether or not this control target value can be achieved.

図１において、嫌気槽４、無酸素槽５、及び好気槽６はそれぞれ完全混合槽であると仮定すると、嫌気槽４、及び無酸素槽５では硝化は基本的には発生せず、液体の混合と加水分解に伴う窒素成分の溶出があるのみである。   In FIG. 1, assuming that the anaerobic tank 4, the anaerobic tank 5, and the aerobic tank 6 are respectively complete mixing tanks, nitrification basically does not occur in the anaerobic tank 4 and the anaerobic tank 5, and the liquid There is only elution of the nitrogen component accompanying the mixing and hydrolysis.

ここで、嫌気槽４でのアンモニア性窒素の物質収支を計算すると式（1.2）のようになる。但し、Snh4(1）は嫌気槽アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、Qinは流入流量〔m3/day〕、Snh4inは流入水アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、Qretは返送流量〔m3/day〕、Snh4(4)は沈殿池アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、V(1)は嫌気槽容積〔m3〕、△x1は嫌気槽加水分解にともなうアンモニア性窒素の溶出速度〔g/day〕である。

Figure 2005125229
Here, when the mass balance of ammonia nitrogen in the anaerobic tank 4 is calculated, the equation (1.2) is obtained. However, Snh4 (1) is the anaerobic tank ammonia nitrogen concentration [mg / L], Qin is the inflow flow rate [m3 / day], Snh4in is the inflow water ammonia nitrogen concentration [mg / L], and Qret is the return flow rate [m3 / L]. day), Snh4 (4) is the precipitation tank ammonia nitrogen concentration (mg / L), V (1) is the anaerobic tank volume (m3), and Δx1 is the elution rate of ammonia nitrogen accompanying the anaerobic tank hydrolysis (g / L). day].
Figure 2005125229

同様にして、無酸素槽５でのアンモニア性窒素の物質収支を計算すると式（１．３）のようになる。但し、Snh4(2）は無酸素槽アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、Qinは流入流量〔m3/day〕、Qcirは循環流量〔m3/day〕、Snh4(3)は好気槽アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、V(2)は無酸素槽容積〔m3〕、△x2は無酸素槽加水分解にともなうアンモニア性窒素の溶出速度〔g/day〕である。

Figure 2005125229
Similarly, when the mass balance of ammonia nitrogen in the oxygen-free tank 5 is calculated, the equation (1.3) is obtained. However, Snh4 (2) is oxygen-free tank ammonia nitrogen concentration [mg / L], Qin is inflow flow [m3 / day], Qcir is circulation flow [m3 / day], and Snh4 (3) is aerobic tank ammonia. The nitrogen concentration [mg / L], V (2) is the oxygen-free tank volume [m3], and Δx2 is the ammonia nitrogen elution rate [g / day] accompanying the oxygen-free tank hydrolysis.
Figure 2005125229

目標値に達成可能かどうかを判断するには定常状態で考えればよいので、式（1.2）、式（1.3）の左辺を0とおいて整理をすると、式（1.4）が得られる。但し、a1,a2は定数である。

Figure 2005125229
To determine whether the target value can be achieved, it may be considered in a steady state. Therefore, when the left side of Expression (1.2) and Expression (1.3) is set to 0, Expression (1.4) is obtained. However, a1 and a2 are constants.
Figure 2005125229

そして、好気槽でのアンモニア性窒素濃度の物質収支を考えると式（1.5）のようになる。但し、Snh4(3)は好気槽アンモニア性窒素濃度〔mg/L〕、V(3)は好気槽容積〔m3〕、△x3は好気槽加水分解、有機物除去にともなうアンモニア性窒素の溶出速度〔g/day〕、Rnh4は硝化菌の増殖にともなうアンモニア性窒素の減少速度〔g/day〕である。

Figure 2005125229
Then, considering the mass balance of ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank, the equation (1.5) is obtained. However, Snh4 (3) is the aerobic tank ammonia nitrogen concentration (mg / L), V (3) is the aerobic tank volume [m3], and Δx3 is the aerobic tank hydrolysis and organic nitrogen removal due to organic matter removal. Elution rate [g / day], Rnh4 is the rate of decrease of ammoniacal nitrogen [g / day] accompanying the growth of nitrifying bacteria.
Figure 2005125229

硝化菌の増殖に伴うアンモニア性窒素の減少速度は、式（1.6）で示される。但し、μautは硝化菌の最大比増殖速度、Yautは硝化菌の収率、SO2(3)は好気槽溶存酸素濃度〔mg/L〕、Salk(3)は好気槽アルカリ度〔mg/L〕、Xautは硝化菌濃度〔mg/L〕、KO2,Knh4,Kalkは半飽和定数である。

Figure 2005125229
The rate of decrease of ammonia nitrogen accompanying the growth of nitrifying bacteria is expressed by the formula (1.6). However, μaut is the maximum specific growth rate of nitrifying bacteria, Yaut is the yield of nitrifying bacteria, SO2 (3) is the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank (mg / L), and Salk (3) is the aerobic tank alkalinity [mg / L] and Xaut are nitrifying bacteria concentrations [mg / L], and KO2, Knh4, and Kalk are half-saturation constants.
Figure 2005125229

溶存酸素及びアルカリ度による硝化阻害のない条件（最大効率で硝化が起こる条件）では、式（1.6）は式（1.7）のようになる。
Rnh4,max=μaut/Yaut・Snh4(3)/（Snh4(3)+Knh4)・Xaut(3) …… 式（1.7） Under conditions where nitrification is not inhibited by dissolved oxygen and alkalinity (conditions where nitrification occurs at maximum efficiency), equation (1.6) becomes equation (1.7).
Rnh4, max = μaut / Yaut ・ Snh4 (3) / (Snh4 (3) + Knh4) ・ Xaut (3) ...... Formula (1.7)

式（1.5）の右辺=0とおくと定常状態でのアンモニア濃度を計算できる。式（1.4）、式（1.7）を式（1.5）に代入し、右辺=0とおくと、式（1.8）が得られる。

Figure 2005125229
If the right side of Equation (1.5) is set to 0, the ammonia concentration in the steady state can be calculated. Substituting Equation (1.4) and Equation (1.7) into Equation (1.5) and setting the right side = 0, Equation (1.8) is obtained.
Figure 2005125229

ここで、流入水の硝酸性窒素、亜硝酸性窒素はほとんど存在しないと考えられるため、加水分解などにより生ずるアンモニア性窒素はほぼ流入水の有機性窒素起因のものであると考えられる。よって、式（1.8）は式（1.9）のように書き換えることができる。ここで、ST-Ninは流入水の全窒素濃度（mg/L）である。また、（1.9）式を解いて、正の解を取り出すと、式（1.10）のようになる。

Figure 2005125229
Here, since it is considered that there is almost no nitrate nitrogen or nitrite nitrogen in the influent water, the ammonia nitrogen generated by hydrolysis or the like is considered to be almost attributable to the organic nitrogen in the inflow water. Therefore, equation (1.8) can be rewritten as equation (1.9). Here, ST-Nin is the total nitrogen concentration (mg / L) of the influent water. Also, solving equation (1.9) and taking out a positive solution yields equation (1.10).
Figure 2005125229

μautは水温T（℃）に依存するパラメータで、μaut=1.12(T-20)、Yaut＝0.24,Knh4=1である。式（1.10）は、硝化阻害のない条件（最大効率で硝化が起こる条件）により求められた解であるので、アンモニア性窒素濃度の限界値となる。 μaut is a parameter depending on the water temperature T (° C.), and μaut = 1.12 (T-20) , Yaut = 0.24, Knh4 = 1. Equation (1.10) is a solution obtained under conditions that do not inhibit nitrification (conditions in which nitrification occurs at maximum efficiency), and thus is a limit value of the ammoniacal nitrogen concentration.

ST-Ninは全窒素濃度計２８、Qinは流入流量計２７により計測されているので、Xaut（3)の値がわかれば、目標値に制御可能か否かを式（1.10）の判別式にて判定することが可能である。   Since ST-Nin is measured by the total nitrogen concentration meter 28 and Qin is measured by the inflow flow meter 27, if the value of Xaut (3) is known, whether or not it can be controlled to the target value is expressed by the discriminant of equation (1.10). Can be determined.

Xaut(3)（硝化菌濃度）は、直接測定することは困難なので、その際の硝化速度試験の結果より推定したり、活性汚泥モデルを利用したシミュレーション等何らかの方法により推定する必要がある。   Xaut (3) (nitrifying bacteria concentration) is difficult to measure directly, so it must be estimated from the results of the nitrification rate test at that time or by some method such as simulation using an activated sludge model.

シミュレーションによって求める場合、Xaut(3)は曝気槽内での固形物の滞留時間A-SRTをどのくらいとるかによって変化するため、その前の運転条件（1週間分程度）と流入水質、流入流量（時系列データがなければ平均データでよい）を入力として、シミュレーションを行い、Xaut(3)が定常状態に落ちついた値とすればよい。通常、これは50〜100程度の値に落ち着くと考えられる。この値は、週１回〜月1回程度の頻度で更新される必要がある。   When calculated by simulation, Xaut (3) varies depending on the solid residence time A-SRT in the aeration tank, so the previous operating conditions (about one week), influent water quality, inflow rate ( If there is no time series data, the average data may be used as an input, and a simulation is performed to obtain a value at which Xaut (3) settles in a steady state. Usually, this is considered to settle to a value of about 50-100. This value needs to be updated with a frequency of once a week to once a month.

このようにして、Xaut（硝化菌濃度）が推定できれば、水質制御目標値判定手段２４に硝化菌濃度推定値を入力することによって、式（1.10）を用いて目標値が達成可能なものであるか否かを判断することができる。   If Xaut (nitrifying bacteria concentration) can be estimated in this way, the target value can be achieved by using the formula (1.10) by inputting the nitrifying bacteria concentration estimated value to the water quality control target value determining means 24. It can be determined whether or not.

例えば、第１の条件として、Xaut（3）＝80〔mg/L〕、ST-Nin=30 〔mg/L〕、水温20〔℃〕、Snh4ref=1 〔mg/L〕、V3=1000〔m3〕、Qin=4000〔m3/day〕とした場合、(1.10）式で求められる解（限界値）は、0.54 〔mg/L〕となり等式を満たすので、pH及びDOの低下による硝化阻害がなければ制御可能である。   For example, as the first condition, Xaut (3) = 80 [mg / L], ST-Nin = 30 [mg / L], water temperature 20 [° C.], Snh4ref = 1 [mg / L], V3 = 1000 [ When m3] and Qin = 4000 [m3 / day], the solution (limit value) obtained by equation (1.10) is 0.54 [mg / L], which satisfies the equation, so nitrification is inhibited by lowering pH and DO. If there is no control, it can be controlled.

また、第２の条件として、Xaut（3）＝80〔mg/L〕、ST-Nin=30 〔mg/L〕、水温20〔℃〕、Snh4ref=1 〔mg/L〕、V3=1000〔m3〕、Qin=8000〔m3/day〕とした場合、（1.10）式で求められる解（限界値）は、2.03〔mg/L〕で、本目標値はどれだけ曝気風量を吹いても滞留時間の関係上制御できないことがわかる。   As the second condition, Xaut (3) = 80 [mg / L], ST-Nin = 30 [mg / L], water temperature 20 [° C.], Snh4ref = 1 [mg / L], V3 = 1000 [ When m3] and Qin = 8000 [m3 / day], the solution (limit value) obtained by equation (1.10) is 2.03 [mg / L], and this target value stays no matter how much aeration air is blown. It can be seen that control is not possible due to time.

第２の条件のような場合は、オペレータに目標値制御ができないことをガイダンスするか若しくは、ガイダンスすると同時に達成可能な目標値の逆演算を行う（（1.10）式の演算を行う）。本演算は最大で除去できる条件を基に演算しているので、逆演算した値をそのまま制御目標値とするのではなく、それよりもいくらか大きい値を制御目標値として設定するよう演算する。   In the case of the second condition, the operator is informed that the target value cannot be controlled, or the target value that can be achieved is inversely calculated at the same time as the guidance is performed (the calculation of (1.10) is performed). Since this calculation is based on conditions that can be removed at the maximum, the value obtained by reverse calculation is not used as it is as the control target value, but is calculated so as to set a value somewhat larger than that as the control target value.

すなわち、△Snh4をバイアス値（0.5程度）、Snh4ref(auto)を目標値自動演算値とすれば式（1.11）が得られる。この場合、解が2.03〔mg/L〕なのでバイアスをとって3程度を制御目標値とすると制御可能になる。
Snh4ref(auto)= Snh4(3)lim+△Snh4 …… 式（1.11） That is, if ΔSnh4 is a bias value (about 0.5) and Snh4ref (auto) is a target value automatic calculation value, Expression (1.11) is obtained. In this case, since the solution is 2.03 [mg / L], it is possible to control by taking a bias and setting about 3 as the control target value.
Snh4ref (auto) = Snh4 (3) lim + △ Snh4 …… Formula (1.11)

以上説明した第１の実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。第１に、達成可能な目標値を自動演算するので、流入負荷量が高い場合に関して、従来のアンモニア性窒素濃度計を利用したPI制御に比べ風量を削減することができる。第２に、流入水質を初沈の越流部分で測定しており、曝気槽に流入する窒素成分を正確に把握できているので、より正確な目標値判定が可能である。   According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained. First, since the achievable target value is automatically calculated, the air volume can be reduced compared to the PI control using a conventional ammonia nitrogen concentration meter when the inflow load is high. Secondly, the inflow water quality is measured at the overflow portion of the initial settling, and the nitrogen component flowing into the aeration tank can be accurately grasped, so that the target value can be determined more accurately.

なお、第１の実施形態は上述した形態の他に、次のような形態をも広く包含するものである。   In addition to the above-described embodiments, the first embodiment broadly includes the following embodiments.

（１）流入流量計２７、及び全窒素濃度計２８の位置は嫌気槽４の上流側地点であればどこでもよく、例えば、最初沈殿地２の上流側、あるいは流入弁１の上流側であってもよい。 (1) The position of the inflow flow meter 27 and the total nitrogen concentration meter 28 may be anywhere on the upstream side of the anaerobic tank 4, for example, upstream of the first sedimentation place 2 or upstream of the inflow valve 1. Also good.

（２）流入流量計２７、全窒素濃度計２８、及びアンモニア性窒素濃度計２０の計測値は、式（1.12）、又は式（1.13）のような演算式によってフィルタリング処理されたものでもよい。但し、PV(t)は時刻tにおけるセンサ計測値、FTは0〜1のフィルタ係数、nは整数である。
PV (t)＝（1-FT）・PV (t−△t) + FT・PV(ｔ) …… 式（1.12）

Figure 2005125229
(2) The measured values of the inflow flow meter 27, the total nitrogen concentration meter 28, and the ammonia nitrogen concentration meter 20 may be filtered by an arithmetic expression such as Expression (1.12) or Expression (1.13). However, PV (t) is a sensor measurement value at time t, FT is a filter coefficient of 0 to 1, and n is an integer.
PV (t) = (1-FT) · PV (t− △ t) + FT · PV (t) ...... Formula (1.12)
Figure 2005125229

（３）アンモニア性窒素濃度限界予測値は式（1.10）に限定されず、物質収支をより詳細にまたは簡略に扱ったモデル及び統計モデルなど限界濃度を出力するモデルであればどのようなものでも良い。例えば、流入水質データ、及び流量データから、好気槽６のアンモニア性窒素濃度限界値を式（1.14）のような式で予測するものであってもよい。
Snh4(3)lim=a・ST-Nin・Qin+ｂ …… 式（1.14）
但し、 a，bは定数、ST-Ninは流入水全窒素濃度(mg/L)、Qinは流入流量（m3/day)である。 (3) The ammonia nitrogen concentration limit predicted value is not limited to the formula (1.10), and any model that outputs the limit concentration, such as a model that deals with the material balance in more detail or simply and a statistical model, can be used. good. For example, the ammonia nitrogen concentration limit value of the aerobic tank 6 may be predicted from the inflow water quality data and the flow rate data by an expression such as Expression (1.14).
Snh4 (3) lim = a ・ ST-Nin ・ Qin + b ...... Formula (1.14)
Where a and b are constants, ST-Nin is the total nitrogen concentration (mg / L) of influent, and Qin is the inflow rate (m3 / day).

（４）式（1.10）のXaut（3）の測定方法は、シミュレーションにより算出する方法に限らず、実際に硝化速度試験をした結果から、Xaut(3)の存在量を推定するものであってもよいし、その他の方法で求めるものであってもよい。 (4) The measurement method of Xaut (3) in equation (1.10) is not limited to the method of calculating by simulation, but the amount of Xaut (3) is estimated from the results of actual nitrification rate tests. Alternatively, it may be obtained by other methods.

（５）第１の実施形態における生物反応槽３は所謂「凝集剤Ａ2Ｏ法」と呼ばれるプロセス処理を行うタイプのものであったが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、その他、AOプロセス、循環式硝化脱窒プロセスなどのような下水処理プロセスを行うものであっても良く、あるいは更に、担体投入、凝集剤併用型のプロセスまたは、AOAO法などの各種A2O法の変法を用いるものであってもよい。 (5) The biological reaction tank 3 in the first embodiment is of a type that performs a process called a so-called “flocculating agent A2O method”, but is not necessarily limited thereto, and other than that, the AO process, A sewage treatment process such as a circulatory nitrification denitrification process may be performed, or a process using a carrier, a coagulant combined type, or a modification of various A 2 O methods such as the AOAO method may be used. It may be a thing.

（６）ブロア１３の制御を行うコントローラ２３はPIコントローラに限定されるわけではなく、PIDコントローラなど目標値と計測値との偏差に基づいて演算を行うものであればどのようなものであってもよい。 (6) The controller 23 that controls the blower 13 is not limited to the PI controller, and any controller that performs a calculation based on the deviation between the target value and the measured value, such as a PID controller. Also good.

（７）判定結果実行手段２５は、水質制御目標値判定手段２４が現在設定されている目標値を到達不可能なものであると判定した場合に、その目標値を到達可能な所定レベルに変更するものではなくとも、その旨のガイダンスだけを行い、ブロア１３の操作量を所定レベルにホールドするだけのものであってもよい。 (7) When the determination result execution unit 25 determines that the water quality control target value determination unit 24 cannot reach the currently set target value, the target value is changed to a predetermined level that can be reached. Even if it does not do, only the guidance to that effect may be performed and the operation amount of the blower 13 may be simply held at a predetermined level.

（８）上記の演算では、溶存酸素の制約がないという条件を前提にしているが、実際上は曝気を行うブロア１３の容量は決まっており、最大風量を吹いても溶存酸素濃度（DO）が上がらず、硝化が起こらない場合がある。そこで、最大供給できる曝気風量をQair,maxとし、好気槽６での溶存酸素濃度（DO）の物質収支をとると式（1.15）が得られる。但し、Klaは総括移動容量係数、Qair,maxは最大曝気風量〔m3/day〕、SO2,satは飽和溶存酸素濃度〔mg/L〕、RCODは従属栄養細菌による酸素消費速度〔〔ｇ/ｍ3〕/day〕である。この式（1.15）を用いてアンモニア濃度限界値を求めるようにしてもよい。

Figure 2005125229
すなわち、式（1.15）の右辺＝0とおいてSO2(3)について解き、最大風量の時のDO(SO2max,(3))を計算して、式（1.14）によりアンモニア濃度限界値Snh4limを求めるようにしてもよい。なお、最大風量時のDO(SO2max,(3))の演算は式（1.14）に限定されるわけではなく、過去の統計などに基づき、式（1.16）のような演算式で予測するものであってもよい。但し、a,bは定数である。
SO2max,(3)=a・Qair,max+b …… （1.16） (8) The above calculation is based on the premise that there is no restriction of dissolved oxygen. However, the capacity of the blower 13 that performs aeration is determined in practice, and the dissolved oxygen concentration (DO) even if the maximum air volume is blown. May not rise and nitrification may not occur. Therefore, when the maximum amount of aeration air that can be supplied is Qair, max and the mass balance of dissolved oxygen concentration (DO) in the aerobic tank 6 is taken, the equation (1.15) is obtained. However, Kla is the overall movement capacity coefficient, Qair, max is the maximum aeration volume [m 3 / day], S O2 , sat is the saturated dissolved oxygen concentration [mg / L], R COD is the oxygen consumption rate by heterotrophic bacteria [[[ g / m 3 ] / day]. You may make it obtain | require ammonia concentration limit value using this Formula (1.15).
Figure 2005125229
 That is, solve for SO2 (3) with the right side of Equation (1.15) = 0, calculate DO (SO2max, (3)) at maximum airflow, and obtain the ammonia concentration limit value Snh4lim using Equation (1.14) It may be. Note that the calculation of DO (SO2max, (3)) at the time of maximum airflow is not limited to equation (1.14), but based on past statistics, it is predicted with an equation such as equation (1.16). There may be. However, a and b are constants.
SO2max, (3) = a ・ Qair, max + b (1.16)

（９）限界濃度予測モデルは誤差をもつと考えられるので、例えば、「絶対に不可能な目標値」、「達成困難な目標値」、及び「ぎりぎり達成可能な目標値」など３つの出力に分け、表示部２６の監視画面上に３本の線で表示するようにしてもよい。 (9) Since the limit concentration prediction model is considered to have an error, for example, there are three outputs such as “an absolutely impossible target value”, “a difficult target value”, and “achievable target value”. Alternatively, it may be displayed on the monitoring screen of the display unit 26 with three lines.

次に、本発明の第２の実施形態を図２の構成図に基づき説明する。図２が図１と異なる主な点は、コントローラ２３の入出力が異なる点、及び監視装置２１Ｂにおける水質制御目標値判定手段２４の入力が異なる点である。   Next, a second embodiment of the present invention will be described based on the configuration diagram of FIG. 2 differs from FIG. 1 in that the input / output of the controller 23 is different and the input of the water quality control target value determination means 24 in the monitoring device 21B is different.

すなわち、本実施形態では制御対象となる水質が無酸素槽５での硝酸性窒素濃度であり、コントローラ２３は、硝酸性窒素濃度計３１により計測された硝酸性窒素濃度が水質制御目標値設定器２２により設定された目標値に一致するように、炭素源注入ポンプ１０の注入量を制御するようになっている。   That is, in this embodiment, the water quality to be controlled is the nitrate nitrogen concentration in the anoxic tank 5, and the controller 23 determines that the nitrate nitrogen concentration measured by the nitrate nitrogen concentration meter 31 is the water quality control target value setter. The injection amount of the carbon source injection pump 10 is controlled so as to coincide with the target value set by 22.

また、水質制御目標値判定手段２４は、水質制御目標値設定器２２から入力した水質制御目標値すなわち硝酸性窒素濃度が到達可能なものであるか否かを、流入流量計２７、循環流量計２９、及び硝酸性窒素濃度計３０からの計測データと、何らかの方法（例えば、試験又はシミュレーション等）により推定した脱窒菌濃度推定値とに基づき判定するようになっている。   Further, the water quality control target value determination means 24 determines whether the water quality control target value input from the water quality control target value setter 22, that is, the nitrate nitrogen concentration is reachable, whether or not the inflow flow meter 27, the circulation flow meter. 29 and the measurement data from the nitrate nitrogen concentration meter 30 and the denitrifying bacteria concentration estimated value estimated by some method (for example, test or simulation).

次いで、上記のような構成を有する第２の実施形態の作用につき説明する。コントローラ２３は、有機物が不足した状態では脱窒反応が進まないため、硝酸性窒素濃度が目標値以上に残存している場合は炭素源注入ポンプ１０の注入量を増加させ、一方、硝酸性窒素濃度が目標値以下である場合は炭素源注入量を減少させるようにすれば、過不足のない適正な炭素源投入量制御を行えることになる。   Next, the operation of the second embodiment having the above configuration will be described. Since the denitrification reaction does not proceed when the organic substance is insufficient, the controller 23 increases the injection amount of the carbon source injection pump 10 when the nitrate nitrogen concentration remains above the target value. When the concentration is less than the target value, if the carbon source injection amount is decreased, an appropriate carbon source input amount control without excess or deficiency can be performed.

炭素源投入量演算式は例えば、コントローラがPIコントローラの場合、式（2.1）の形で示される。但し、Qcar(t)は時刻ｔにおける炭素源注入量目標値〔m3/min〕、Qair0は炭素源注入量初期値〔m3/min〕、Kpは比例ゲイン〔m6/g・min〕、TIは積分定数〔min〕、△ｔは制御周期〔min〕、e(t)は偏差〔mg/L〕、SVNO3(t)は硝酸性窒素濃度目標値〔mg/L〕、PV NO3 (t)は無酸素槽硝酸性窒素濃度計計測値〔mg/L〕である。

Figure 2005125229
For example, when the controller is a PI controller, the carbon source input amount calculation formula is shown in the form of formula (2.1). Where Qcar (t) is the target carbon source injection amount at time t [m 3 / min], Qair 0 is the initial carbon source injection amount [m 3 / min], and Kp is the proportional gain [m 6 / g · min , T I is the integral constant [min], Δt is the control period [min], e (t) is the deviation [mg / L], SV NO3 (t) is the nitrate nitrogen concentration target value [mg / L], PV NO3 (t) is an anoxic tank nitrate nitrogen concentration meter measurement [mg / L].
Figure 2005125229

コントローラが、式（2.1）のような形で示されるPIコントローラである場合、目標値SVNO3よりも硝酸性窒素濃度計測値PVNO3が大きい場合は、炭素源注入量が増大する方向に、逆に目標値SVNO3よりも硝酸性窒素濃度計測値PVNO3が小さい場合は、炭素源注入量が減少する方向に炭素源注入量目標値が演算される。 When the controller is a PI controller represented by the formula (2.1), if the measured nitrate PV concentration PV NO3 is larger than the target value SV NO3 , the carbon source injection amount will increase. On the other hand, when the nitrate nitrogen concentration measurement value PV NO3 is smaller than the target value SV NO3 , the carbon source injection target value is calculated in the direction in which the carbon source injection amount decreases.

無酸素槽５において、脱窒が促進され硝酸性窒素濃度ができるだけ残存しない方が水質的にはよいので、通常、好気槽６の末端付近で0.1〜0.5〔mg/L〕の硝酸性窒素濃度目標値が設定される。しかしながら、無酸素槽５に流入する硝酸性窒素負荷量が大きい場合には、たとえどれだけ炭素源を注入しても窒素を除去できないという状況が生じる場合がある。   In the anaerobic tank 5, it is better in terms of water quality that denitrification is promoted and nitrate nitrogen concentration does not remain as much as possible. A density target value is set. However, when the load of nitrate nitrogen flowing into the oxygen-free tank 5 is large, there may be a situation where nitrogen cannot be removed no matter how much carbon source is injected.

このような場合、目標値が固定のまま制御が行われると、脱窒反応を促進できないにもかかわらず最大炭素源注入量まで注入量が増大し、過大な炭素源注入が行われてしまう。そこで、水質制御目標値判定手段２４がこの目標値に対する判定を行うことになる。 In such a case, if the control is performed while the target value is fixed, the injection amount increases to the maximum carbon source injection amount even though the denitrification reaction cannot be promoted, and an excessive carbon source injection is performed. Therefore, the water quality control target value determination means 24 makes a determination for this target value.

図２において、嫌気槽４、無酸素槽５、及び好気槽６はそれぞれ完全混合槽であると仮定すると、流入水にはほとんど硝酸性窒素は存在せず、嫌気槽４でもほとんど存在しないと考えてよい。したがって、無酸素槽５に流入する硝酸性窒素は循環ポンプ１５によって好気槽６から循環してくるもののみであると考えることができる。   In FIG. 2, assuming that the anaerobic tank 4, the anaerobic tank 5, and the aerobic tank 6 are each a complete mixing tank, there is almost no nitrate nitrogen in the influent, and there is almost no anaerobic tank 4. You can think about it. Therefore, it can be considered that nitrate nitrogen flowing into the anaerobic tank 5 is only circulated from the aerobic tank 6 by the circulation pump 15.

無酸素槽での硝酸性窒素の物質収支を計算すると、式（2.2）のようになる。但し、Sno3(2）は無酸素槽硝酸性窒素濃度〔mg/L〕、Qinは流入流量〔m3/day〕、Sno3(3)は好気槽硝酸性窒素濃度〔mg/L〕、Qretは返送流量〔m3/day〕、Qcirは循環流量〔m3/day〕、V(2)は無酸素槽容積〔m3〕、Rno3は脱窒菌の増殖に伴う硝酸性窒素の減少〔g/day〕である。

Figure 2005125229
When the mass balance of nitrate nitrogen in the anoxic tank is calculated, equation (2.2) is obtained. However, Sno3 (2) is anaerobic tank nitrate nitrogen concentration [mg / L], Qin is inflow rate [m3 / day], Sno3 (3) is aerobic tank nitrate nitrogen concentration [mg / L], and Qret is Return flow rate [m3 / day], Qcir is the circulation flow rate [m3 / day], V (2) is the oxygen-free tank volume [m3], and Rno3 is the decrease in nitrate nitrogen accompanying the growth of denitrifying bacteria [g / day]. is there.
Figure 2005125229

脱窒菌の増殖に伴う硝酸性窒素の減少速度は、式（2.3）で示される。但し、μHは従属栄養菌（脱窒菌）の最大比増殖速度、Yｈは従属栄養菌（脱窒菌）の収率、SO2(2)は無酸素槽溶存酸素濃度〔mg/L〕、Sno3(2)は無酸素槽硝酸性窒素濃度〔mg/L〕、Scod(2)は無酸素槽有機物濃度〔mg/L〕、Xh(2)は無酸素槽従属栄養細菌濃度〔mg/L〕である。

Figure 2005125229
The rate of decrease of nitrate nitrogen accompanying the growth of denitrifying bacteria is expressed by equation (2.3). Where μH is the maximum specific growth rate of heterotrophic bacteria (denitrifying bacteria), Yh is the yield of heterotrophic bacteria (denitrifying bacteria), SO2 (2) is the dissolved oxygen concentration in the anaerobic tank [mg / L], Sno3 (2 ) Is anoxic tank nitrate nitrogen concentration [mg / L], Scod (2) is anoxic tank organic matter concentration [mg / L], Xh (2) is anaerobic heterotrophic bacteria concentration [mg / L] .
Figure 2005125229

炭素源は補充されるので、炭素源が本反応の律速となることはない。好気槽６からの溶存酸素の持込はないと仮定すると、無酸素槽５での硝酸性窒素の最大除去速度Rno3は式（2.4）で表される。
Rno3=ηno3・μH・（1-YH） /2.86YH・Sno3(2)/(Sno3(2)+Kno3)・Xh(2) …… 式（2.4） Since the carbon source is replenished, the carbon source does not become the rate-limiting factor for this reaction. Assuming that no dissolved oxygen is brought from the aerobic tank 6, the maximum removal rate Rno3 of nitrate nitrogen in the anaerobic tank 5 is expressed by the formula (2.4).
Rno3 = ηno3 ・ μH ・ (1-YH) /2.86YH ・ Sno3 (2) / (Sno3 (2) + Kno3) ・ Xh (2) …… Formula (2.4)

ここで、式（2.2）の右辺=0とおくと定常状態での硝酸性窒素濃度を計算できる。式（2.4）を式（2.2）に代入し、右辺＝0とおくと式（2.5）が得られる。少なくとも本条件を満たしていない場合には、目標値に制御することは不可能である。

Figure 2005125229
Here, if the right side of equation (2.2) is set to 0, the nitrate nitrogen concentration in the steady state can be calculated. Substituting equation (2.4) into equation (2.2) and setting the right side = 0, equation (2.5) is obtained. If at least this condition is not satisfied, it is impossible to control the target value.
Figure 2005125229

（2.5）式を解いて求まるSno3(2)が硝酸性窒素濃度の限界目標値（Sno3lim）である。なお、Qcir，Qin，Qret等の流量は流量計（図示を省略しているものもある）により計測されており、Sno3(3)は硝酸性窒素濃度計３０により計測されている。また、V(2)は無酸素槽の容積なので既知である。   Sno3 (2) obtained by solving equation (2.5) is the limit target value of nitrate nitrogen concentration (Sno3lim). The flow rates of Qcir, Qin, Qret, etc. are measured by a flow meter (some are not shown), and Sno3 (3) is measured by the nitrate nitrogen concentration meter 30. V (2) is known because it is the volume of an oxygen-free tank.

μHは水温T（℃）に依存するパラメータであり、国際的標準モデルであるASM2dのパラメータ値を参考にすれば、μH=6.0・1.07(T-20）で、YH＝0.63、ηno3＝0.8、Kno3＝0.5となる。よって、Xh（2)（従属栄養菌濃度）の値がわかれば、目標値が到達可能なものであるか否かを式（2.5）の判別式に基づき判定することが可能である。 μH is a parameter that depends on the water temperature T (° C). By referring to the parameter value of ASM2d, an international standard model, μH = 6.0 · 1.07 (T-20) , YH = 0.63, ηno3 = 0.8, Kno3 = 0.5. Therefore, if the value of Xh (2) (heterotrophic bacteria concentration) is known, it can be determined based on the discriminant of equation (2.5) whether the target value is reachable.

ここで、Xh(2)は直接測定することは困難なので、活性汚泥モデルを利用したシミュレーションにより推定するか、あるいはMLSSからの補正係数による換算やMLVSSで代用するなど何らかの方法により推定する必要がある。MLVSSは微生物量の指標となるもので、汚泥中に含まれている微生物の大半は従属栄養菌であるため、Xh(2)＝0.9×MLVSSとすることにより概略値を求めることができる。本推定値は週１回〜月１回程度の頻度で更新される必要がある。   Here, Xh (2) is difficult to measure directly, so it must be estimated by simulation using an activated sludge model, or estimated by some method such as conversion with a correction coefficient from MLSS or substitution with MLVSS. . MLVSS is an indicator of the amount of microorganisms, and since most of the microorganisms contained in the sludge are heterotrophic bacteria, an approximate value can be obtained by setting Xh (2) = 0.9 × MLVSS. This estimated value needs to be updated at a frequency of once a week to once a month.

上記のようないずれかの方法によって、従属栄養菌濃度すなわち脱窒菌濃度Xh(2)が推定できれば、式（2.6）を用いて、目標値が到達可能なものであるか否かを判定することができる。
Sno3ref(auto)= {-b+（ｂ2-4a・c）}/2a+△Sno3 …… 式（2.6） If the heterotrophic bacteria concentration, that is, the denitrifying bacteria concentration Xh (2) can be estimated by any of the above methods, use Equation (2.6) to determine whether the target value is reachable. Can do.
Sno3ref (auto) = {-b + (b 2 -4a ・ c)} / 2a + △ Sno3 …… Formula (2.6)

但し、△Sno3はバイアス値（0.1程度）であり、Snh4ref(auto)は目標値自動演算値である。また、、a,b,cは下記のように定義されるものである。
a=Qcir/V(2)
b=ηno3・μH ・(1-YH)/2.86YH・Xh(2)+(Qin+Qret+Qcir)・Kno3/V(2)−Qcir/V(2)・Sno3(3)
c= Qcir・Kno3/V(2) However, ΔSno3 is a bias value (about 0.1), and Snh4ref (auto) is a target value automatic calculation value. Moreover, a, b, and c are defined as follows.
a = Qcir / V (2)
b = ηno3 ・ μH ・ (1-YH) /2.86YH ・ Xh (2) + (Qin + Qret + Qcir) ・ Kno3 / V (2) −Qcir / V (2) ・ Sno3 (3)
c = Qcir ・ Kno3 / V (2)

水質制御目標値判定手段２４は、式（2.6）により求められた限界目標値から、水質制御目標値設定器２２に設定されている目標値が到達困難なものであると判定すると、その旨を判定結果実行手段２５に知らせる。   When the water quality control target value determining means 24 determines that the target value set in the water quality control target value setting unit 22 is difficult to reach from the limit target value obtained by the equation (2.6), it indicates that. The determination result executing means 25 is notified.

判定結果実行手段２５は、オペレータに目標値までの制御ができないことを表示部２６を介してガイダンスすると同時に、達成可能な目標値を逆演算し、これを水質制御目標値設定器２２の新たな設定値に変更する。この演算は最大で除去できる窒素負荷量をもとにしているので、逆演算した値をそのまま制御目標値とするのではなく、それよりもいくらか大きい値を制御目標値に設定している。   The determination result executing means 25 provides guidance to the operator that the control up to the target value cannot be performed via the display unit 26, and at the same time, reversely calculates the achievable target value, and calculates the new target value of the water quality control target value setter 22 Change to the set value. Since this calculation is based on the amount of nitrogen load that can be removed at the maximum, the reversely calculated value is not used as the control target value as it is, but a value somewhat larger than that is set as the control target value.

以上説明した第２の実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。第１に、無酸素槽への硝酸性窒素流入負荷量が高い場合、達成可能な目標値を自動演算するので、通常の硝酸性窒素濃度計を利用した制御に比べ炭素源注入量を削減することができる。第２に、無酸素槽に流入する硝酸性窒素濃度計を循環配管上に設置しているため、無酸素槽に流入する硝酸性窒素負荷量を直接演算することができ、より正確な目標値判定が可能となる。   According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained. First, when the nitrate nitrogen inflow load into the anoxic tank is high, the achievable target value is automatically calculated, so the carbon source injection amount is reduced compared to control using a normal nitrate nitrogen concentration meter. be able to. Second, since the nitrate nitrogen concentration meter that flows into the oxygen-free tank is installed on the circulation pipe, the nitrate nitrogen load that flows into the oxygen-free tank can be directly calculated, and a more accurate target value Judgment is possible.

なお、第２の実施形態は上述した形態の他に、次のような形態をも広く包含するものである。また、第１の実施形態の終わりに述べた（５），（６），（７）及び（９）の形態は、この第２の実施形態においても同様に包含される。   In addition to the above-described embodiments, the second embodiment widely includes the following embodiments. Further, the forms (5), (6), (7) and (9) described at the end of the first embodiment are similarly included in the second embodiment.

（１）硝酸性窒素濃度計３０を循環配管上に配設できない場合、最終沈殿地７の出側又は入側のいずれかに配設されている処理水全窒素濃度計３２と、好気槽６内に配設されたアンモニア性窒素濃度計２０との間の各計測値の差分を基にして、循環される硝酸性窒素濃度を演算するようにしてもよい。 (1) When the nitrate nitrogen concentration meter 30 cannot be disposed on the circulation pipe, the treated water total nitrogen concentration meter 32 disposed on either the exit side or the entry side of the final sedimentation site 7 and an aerobic tank The circulating nitrate nitrogen concentration may be calculated on the basis of the difference between the measured values with the ammonia nitrogen concentration meter 20 disposed in the inside 6.

（２）流入流量計２７、循環流量計２７、硝酸性窒素濃度計３０，３１の計測値はフィルタリング処理されたものでもよい。この場合に用いる演算式は、第１の実施形態において述べた式（1.12）又は式（1.13）と同じになる。 (2) The measured values of the inflow flow meter 27, the circulation flow meter 27, and the nitrate nitrogen concentration meters 30, 31 may be filtered. The arithmetic expression used in this case is the same as Expression (1.12) or Expression (1.13) described in the first embodiment.

（３）目標値判定に使う判定式は式（2.5）に限定されず、物質収支をより詳細にまたは簡略に扱ったモデル及び過去のデータを利用した統計モデルなど限界濃度を出力するモデルであればどのようなものであってもよい。 (3) The judgment formula used for target value judgment is not limited to the formula (2.5), and it may be a model that outputs the limit concentration, such as a model that handles the material balance in more detail or simply and a statistical model that uses past data. Anything may be used.

次に、本発明の第３の実施形態を図３の構成図に基づき説明する。図３が図１と異なる主な点は、監視装置２１Ｃに流入水質データベース３３及び流入水質予測手段３４が付設されている点、全窒素濃度計２８が省略されている点である。   Next, a third embodiment of the present invention will be described based on the configuration diagram of FIG. 3 differs from FIG. 1 in that an influent water quality database 33 and an influent water quality predicting means 34 are attached to the monitoring device 21C, and that the total nitrogen concentration meter 28 is omitted.

すなわち、本実施形態では、流入水質予測手段３４が流入水質データベース３３を検索して運転当日に類似する日における全窒素濃度を予測するようになっている。そして、水質制御目標値判定手段２４は、この予測値と、流入流量計２７からの計測値と、硝化菌濃度推定値とから水質制御目標値についての判定を行うようになっている。   That is, in this embodiment, the influent water quality predicting means 34 searches the influent water quality database 33 to predict the total nitrogen concentration on a day similar to the operation day. Then, the water quality control target value determination means 24 determines the water quality control target value from the predicted value, the measured value from the inflow flow meter 27, and the nitrifying bacteria concentration estimated value.

図４は、流入水質データベース３３に保存されているデータについての説明図であり、（ａ）は保存データ例を示す図表、（ｂ）はこの保存データ例に基づき得られる流入全窒素濃度のパターン例を示す特性図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram of data stored in the influent water quality database 33, where (a) is a chart showing an example of stored data, and (b) is a pattern of inflow total nitrogen concentration obtained based on this stored data example. It is a characteristic view which shows an example.

図４（ａ）の保存データは、ある１日すなわち２００３年８月１日（火曜）における流入全窒素量、流入流量、降雨量等のデータが１時間のサンプリング周期毎に記載されたものである。流入水質データベース３３には、このようなデータが複数日にわたって登録されている。この登録データは、オペレータが手分析を行った結果を入力したものでもよく、あるいは水質センサを用いて計測したデータを入力したものなど、どのようなものであってもよい。   The stored data in FIG. 4 (a) is a record of data such as total inflow nitrogen, inflow, rainfall, etc. on a certain day, that is, August 1, 2003 (Tuesday), every sampling period of 1 hour. is there. Such data is registered in the influent water quality database 33 over a plurality of days. This registered data may be any data such as data input by a result of manual analysis by an operator or data input using a water quality sensor.

流入水質予測手段３４は、下水処理制御の運転が行われる当該日に最も類似する日に係る登録データを、流入水質データベース３３に保存されている登録データから抽出し、この抽出したデータを流入水質予測値として水質制御目標値判定手段２４に出力する。   The influent water quality predicting means 34 extracts the registration data relating to the date most similar to the day on which the operation of the sewage treatment control is performed, from the registration data stored in the influent water quality database 33, and the extracted data is used as the influent water quality. The predicted value is output to the water quality control target value determination means 24.

図４（ｂ）の特性図は、この抽出された保存データを時系列的に示したものである。この図に示されるように、通常、降雨がなければ、ピーク地点が昼頃及び夕方頃に存在する山形の波形となる。   The characteristic diagram of FIG. 4B shows the extracted stored data in time series. As shown in this figure, normally, if there is no rain, the peak point is a mountain-shaped waveform that exists around noon and evening.

本実施形態の水質制御目標値判定手段２４は、流入水質予測手段３４からの予測値を全窒素濃度計２８（図１）からの計測値の代わりに入力し、更に、第１の実施形態と同様に、流入流量計２７からの計測値、及び硝化菌濃度推定値を入力する。そして、これらの入力に基づき、水質制御目標値設定器２２に設定されている目標値が到達可能なものであるか否かにつき判定を行う。   The water quality control target value determination means 24 of the present embodiment inputs the predicted value from the influent water quality prediction means 34 instead of the measurement value from the total nitrogen concentration meter 28 (FIG. 1), and further with the first embodiment. Similarly, the measured value from the inflow flowmeter 27 and the estimated nitrifying bacteria concentration are input. Then, based on these inputs, it is determined whether or not the target value set in the water quality control target value setting unit 22 is reachable.

上述した第３の実施形態では、流入全窒素濃度を過去のトレンドデータから予測するようにしているので、高価な全窒素濃度計を省略することができ、また、効率の良い曝気風量制御を行うことができる。したがって、システムのコストダウンに寄与することができる。   In the third embodiment described above, since the inflowing total nitrogen concentration is predicted from past trend data, an expensive total nitrogen concentration meter can be omitted, and efficient aeration air volume control is performed. be able to. Therefore, it can contribute to the cost reduction of the system.

なお、図３に示した例では、データベースに保存されたデータに基づき流入全窒素濃度を予測していたが、このような予測を行う方法は必ずしもデータベースを用いる方法に限定されるわけではない。例えば、流入流量計２７の他に、ＵＶ計及びＳＳ計などの水質センサを用い、式（3.1）に基づき流入全窒素濃度PT-Nを予測するようにしてもよい。但し、Qinは流入流量、SSは流入SS計計測値、UVinは流入UV計計測値、a,b,c,dは定数である。
PT-N＝a・Qin+b・SSin+ｃ・UVin+d …… 式（3.1） In the example shown in FIG. 3, the inflowing total nitrogen concentration is predicted based on the data stored in the database. However, the method for performing such prediction is not necessarily limited to the method using the database. For example, in addition to the inflow flow meter 27, a water quality sensor such as a UV meter and an SS meter may be used to predict the inflow total nitrogen concentration PTN based on the equation (3.1). However, Qin is an inflow flow rate, SS is an inflow SS meter measurement value, UVin is an inflow UV meter measurement value, and a, b, c, and d are constants.
P TN = a ・ Qin + b ・ SSin + c ・ UVin + d ...... Formula (3.1)

また、第１の実施形態の終わりに述べた（１）〜（９）の形態は第３の実施形態においても包含されるものである。   The forms (1) to (9) described at the end of the first embodiment are also included in the third embodiment.

次に、本発明の第４の実施形態を図５の構成図に基づき説明する。図５が図１と異なる主な点は、監視装置２１Ｄに流入負荷量データベース３５、流入負荷量予測手段３６、及び目標値計画手段３７が付設されている点、全窒素濃度計２８が省略されている点である。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described based on the configuration diagram of FIG. 5 differs from FIG. 1 in that the monitoring apparatus 21D is provided with an inflow load amount database 35, an inflow load amount prediction means 36, and a target value planning means 37, and the total nitrogen concentration meter 28 is omitted. It is a point.

すなわち、本実施形態では、流入負荷量予測手段３６が流入負荷量データベース３５を検索して運転当日に類似する日における流入水質パターン及び流入流量パターンを抽出し、これらの積を流入負荷量として予測するようになっている。なお、流入負荷量データベース３５に保存されているデータの内容は、図４（ａ）に示したのと同様のものである。   That is, in this embodiment, the inflow load amount prediction means 36 searches the inflow load amount database 35 to extract the inflow water quality pattern and the inflow flow rate pattern on the day similar to the operation day, and predicts these products as the inflow load amount. It is supposed to be. The contents of the data stored in the inflow load amount database 35 are the same as those shown in FIG.

図６（ａ）は、流入負荷量予測手段３６が予測した流入窒素負荷量のパターン例を示す特性図である。通常、降雨がなければ、ピーク地点が昼頃及び夕方頃に存在する山形の波形となるが、流量及び全窒素の双方のピーク地点が昼及び夕方に存在するため、図４（ｂ）に示した水質のみの変動に比べて、この負荷量の変動の方が大きなものとなっている。   FIG. 6A is a characteristic diagram showing a pattern example of the inflow nitrogen load amount predicted by the inflow load amount prediction means 36. Normally, if there is no rainfall, the peak point will be a mountain-shaped waveform that exists around noon and around the evening, but since both peak points of flow rate and total nitrogen exist at noon and evening, it is shown in FIG. This variation in load is greater than the variation in water quality alone.

目標値計画手段３７は、流入負荷量予測手段３６が予測した流入負荷量に基づき、図６（ｂ）に示すような、好気槽６におけるアンモニア性窒素濃度の目標値計画を作成する。そして、目標値計画手段３７が作成した目標値計画は水質制御目標値設定器２２に出力され、この目標値計画の値が水質制御目標値として水質制御目標値設定器２２に設定される。また、水質制御目標値判定手段２４は、流入負荷量予測手段３６から流入負荷量の予測値を入力している。したがって、目標値計画手段３７で作成した目標値が、一旦、水質制御目標値設定器２２に設定された後は、第１の実施形態と同様の作用となる。   The target value planning unit 37 creates a target value plan of the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank 6 as shown in FIG. 6B based on the inflow load amount predicted by the inflow load amount prediction unit 36. Then, the target value plan created by the target value planning means 37 is output to the water quality control target value setter 22, and the value of this target value plan is set in the water quality control target value setter 22 as the water quality control target value. In addition, the water quality control target value determination unit 24 inputs the predicted value of the inflow load amount from the inflow load amount prediction unit 36. Therefore, once the target value created by the target value planning unit 37 is once set in the water quality control target value setting unit 22, the same operation as in the first embodiment is performed.

上述した第４の実施形態では、流入流量と流入水質との積で表される流入負荷量をを過去のトレンドデータから予測するようにしているので、第３の実施形態と同様に、高価な全窒素濃度計を省略することができ、また、効率の良い曝気風量制御を行うことができる。したがって、システムのコストダウンに寄与することができる。   In the fourth embodiment described above, since the inflow load amount represented by the product of the inflow flow rate and the inflow water quality is predicted from the past trend data, as in the third embodiment, it is expensive. The total nitrogen concentration meter can be omitted, and efficient aeration air volume control can be performed. Therefore, it can contribute to the cost reduction of the system.

また、第１の実施形態の終わりに述べた（１）〜（９）の形態は第４の実施形態においても包含されるものである。   The forms (1) to (9) described at the end of the first embodiment are also included in the fourth embodiment.

本発明の第１の実施形態に係る下水処理システムの構成図。1 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る下水処理システムの構成図。The block diagram of the sewage treatment system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態に係る下水処理システムの構成図。The block diagram of the sewage treatment system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図３における流入水質データベース３３に保存されているデータについての説明図であり、（ａ）は保存データ例を示す図表、（ｂ）はこの保存データ例に基づき得られる流入全窒素濃度のパターン例を示す特性図。It is explanatory drawing about the data preserve | saved in the influent water quality database 33 in FIG. 3, (a) is a chart which shows the example of preservation | save data, (b) is a pattern example of the inflow total nitrogen concentration obtained based on this preservation | save data example FIG. 本発明の第４の実施形態に係る下水処理システムの構成図。The block diagram of the sewage treatment system which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図５の要部構成についての説明図であり、（ａ）は流入負荷量予測手段３６が予測した流入窒素負荷量のパターン例を示す特性図、（ｂ）は目標値計画手段３７が作成した目標値計画についての説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of the main configuration of FIG. 5, wherein (a) is a characteristic diagram showing a pattern example of the inflow nitrogen load amount predicted by the inflow load amount prediction means 36, and (b) is created by the target value planning means 37. Explanatory drawing about target value plan. 従来の下水処理システムの構成図。The block diagram of the conventional sewage treatment system.

符号の説明Explanation of symbols

１ 流入弁
２ 最初沈殿地
３ 生物反応槽
４ 嫌気槽
５ 無酸素槽
６ 好気槽
７ 最終沈殿地
８ バイパス弁
９ 炭素源貯溜槽
１０ 炭素源注入ポンプ
１１ 凝集剤貯溜槽
１２ 凝集剤注入ポンプ
１３ ブロア
１４ 散気管
１５ 返送ポンプ
１６ 返送ポンプ
１７ 初沈引抜ポンプ
１８ 余剰ポンプ
１９ 汚泥貯溜槽
２０ アンモニア性窒素濃度計
２１ 監視装置
２１Ａ 監視装置
２１Ｂ 監視装置
２１Ｃ 監視装置
２１Ｄ 監視装置
２２ 水質制御目標値設定器
２３ コントローラ
２４ 水質制御目標値判定手段
２５ 判定結果実行手段
２６ 表示部
２７ 流入流量計
２８ 全窒素濃度計
２９ 循環流量計
３０ 硝酸性窒素濃度計
３１ 硝酸性窒素濃度計
３２ 処理水全窒素濃度計
３３ 流入水質データベース
３４ 流入水質予測手段
３５ 流入負荷量データベース
３６ 流入負荷量予測手段
３７ 目標値計画手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inflow valve 2 Initial sedimentation place 3 Biological reaction tank 4 Anaerobic tank 5 Anoxic tank 6 Aerobic tank 7 Final sedimentation place 8 Bypass valve 9 Carbon source storage tank 10 Carbon source injection pump 11 Coagulant storage tank 12 Coagulant injection pump 13 Blower 14 Aeration pipe 15 Return pump 16 Return pump 17 Initial settling pump 18 Surplus pump 19 Sludge storage tank 20 Ammonia nitrogen concentration meter 21 Monitoring device 21A Monitoring device 21B Monitoring device 21C Monitoring device 21D Monitoring device 22 Water quality control target value setter 23 Controller 24 Water quality control target value determining means 25 Determination result executing means 26 Display unit 27 Inflow flow meter 28 Total nitrogen concentration meter 29 Circulating flow meter 30 Nitrate nitrogen concentration meter 31 Nitrate nitrogen concentration meter 32 Treated water total nitrogen concentration meter 33 Inflow water quality database 34 Inflow water quality prediction means 35 Inflow load quantity database 36 Inflow load quantity prediction means 37 Target value plan means

Claims (13)

最初沈殿地、生物反応槽、及び最後沈殿地を含む下水処理プロセスを備え、これら下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を制御することにより、前記生物反応槽における水質を予め設定した水質制御目標値に到達させるように水質制御を行う下水処理システムにおいて、
所定の計測データ及び予測データのうちのいずれか又は双方の入力に基づき水質限界予測値を演算し、該水質限界予測値と前記水質制御目標値との比較に基づき該水質制御目標値が到達可能なものであるか否かを判定する水質制御目標値判定手段と、
前記水質制御目標値判定部が到達不可能なものである旨を判定した場合、該判定結果のガイダンスを行うと共に、該水質制御目標値を所定レベルに変更するか又は前記所定プロセス機器の操作量を所定レベルにホールドする、判定結果実行手段と、
を備えたことを特徴とする下水処理システム。 The sewage treatment process including the first sedimentation site, the biological reaction tank, and the last sedimentation site is provided, and the water quality in the biological reaction tank is preset by controlling the operation amount of the predetermined process equipment installed in these sewage treatment processes. In a sewage treatment system that performs water quality control to reach the water quality control target value,
A water quality limit prediction value is calculated based on input of either or both of predetermined measurement data and prediction data, and the water quality control target value can be reached based on a comparison between the water quality limit prediction value and the water quality control target value Water quality control target value judging means for judging whether or not
When the water quality control target value determination unit determines that the water quality control target value is unreachable, the guidance of the determination result is performed and the water quality control target value is changed to a predetermined level or the operation amount of the predetermined process equipment A determination result executing means for holding at a predetermined level;
A sewage treatment system comprising: 前記生物反応槽における水質は、該生物反応槽の一部を構成する好気槽でのアンモニア性窒素濃度であり、
前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量は、前記好気槽に設置されたブロアの曝気風量である、
ことを特徴とする請求項１記載の下水処理システム。 The water quality in the biological reaction tank is the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank constituting a part of the biological reaction tank,
The operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is the aeration air volume of the blower installed in the aerobic tank,
The sewage treatment system according to claim 1. 前記生物反応槽における水質は、該生物反応槽の一部を構成する好気槽前段の無酸素槽、又は該無酸素槽前段の嫌気槽での硝酸性窒素濃度であり、
前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量は、炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量である、
ことを特徴とする請求項１記載の下水処理システム。 The water quality in the biological reaction tank is the concentration of nitrate nitrogen in the anaerobic tank in front of the aerobic tank that constitutes a part of the biological reaction tank, or in the anaerobic tank in front of the anoxic tank,
The operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is a carbon source injection amount for the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump.
The sewage treatment system according to claim 1. 前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データのみに基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量及び全窒素濃度を含むものである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の下水処理システム。 The water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data, and the measurement data includes a flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process and a total nitrogen concentration.
The sewage treatment system according to any one of claims 1 to 3. 前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データ及び予測データの双方に基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量であり、該予測データは該流入する下水の全窒素濃度についての過去の時系列データである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の下水処理システム。 The water quality control target value determination means performs the determination based on both the predetermined measurement data and the prediction data, the measurement data is a flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process, and the prediction data is It is past time series data about total nitrogen concentration of inflowing sewage,
The sewage treatment system according to any one of claims 1 to 3. 前記所定の予測データに基づき目標値計画を作成し、この作成した目標値計画を前記水質制御目標値として設定する目標値計画手段を備えた、
ことを特徴とする請求項１記載の下水処理システム。 A target value plan is created based on the predetermined prediction data, and the target value plan means for setting the created target value plan as the water quality control target value is provided.
The sewage treatment system according to claim 1. 前記水質制御目標値判定手段は前記所定の計測データのみに基づき前記判定を行うものであり、該計測データは前記下水処理プロセスに流入する下水の流量、並びに前記好気槽から前記無酸素槽へ循環される処理水についての循環流量及び硝酸性窒素濃度を含むものである、
ことを特徴とする請求項３記載の下水処理システム。 The water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data, and the measurement data includes the flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process and the aerobic tank to the anoxic tank. Including circulating flow rate and nitrate nitrogen concentration for treated water to be circulated,
The sewage treatment system according to claim 3. 前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記生物反応槽を構成する前記嫌気槽、前記無酸素槽、及び前記好気槽に対する各下水のステップ流入量とした、
ことを特徴とする請求項３記載の下水処理システム。 The amount of operation of a predetermined process device installed in the sewage treatment process is replaced with the amount of carbon source injected to the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump, and the anaerobic tank constituting the biological reaction tank, The oxygen tank and the step inflow amount of each sewage to the aerobic tank,
The sewage treatment system according to claim 3. 前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記最初沈殿地をバイパスして前記生物反応槽に流入する最初沈殿地バイパス流量とした、
ことを特徴とする請求項３記載の下水処理システム。 The operation amount of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is replaced with the carbon source injection amount for the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump, and the initial settling site is bypassed to the biological reaction tank. The first sedimentation site bypass flow that flows in,
The sewage treatment system according to claim 3. 前記下水処理プロセスに設置された所定プロセス機器の操作量を、前記炭素源注入ポンプの前記無酸素槽又は嫌気槽に対する炭素源注入量に代え、前記嫌気槽若しくは前記無酸素槽に対する前記最初沈殿地の底部からの生汚泥投入量としたこと、又は前記最初沈殿地の底部からの生汚泥を発酵させて生成した発酵物の前記嫌気槽に対する生汚泥発酵物投入量とした、
ことを特徴とする請求項３記載の下水処理システム。 The amount of operation of the predetermined process equipment installed in the sewage treatment process is replaced with the amount of carbon source injected into the anaerobic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump, and the initial settling site for the anaerobic tank or the anaerobic tank. The amount of raw sludge input from the bottom of the bottom, or the amount of fermented raw sludge fermented to the anaerobic tank of the fermented product produced by fermenting the raw sludge from the bottom of the first sedimentation site,
The sewage treatment system according to claim 3. 前記水質制御目標値判定手段は、前記生物反応槽における水質を決定する物質の収支を演算する物質収支モデル、又は該物質の収支演算結果の過去データを出力する統計モデルにより構成されるものである、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の下水処理システム。 The water quality control target value judging means is constituted by a material balance model for calculating a balance of a substance that determines water quality in the biological reaction tank, or a statistical model for outputting past data of a balance calculation result of the substance. ,
The sewage treatment system according to any one of claims 1 to 10. 前記水質制御目標値判定手段は、前記水質限界予測値を複数段階に分けて演算すると共に、該複数段階の各予測値と前記水質制御目標値との間の差分に応じて、前記判定を複数段階毎に行うものである、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の下水処理システム。 The water quality control target value determining means calculates the water quality limit predicted value in a plurality of stages and performs a plurality of determinations according to a difference between each predicted value in the plurality of stages and the water quality control target value. Which is done at each stage,
The sewage treatment system according to any one of claims 1 to 11, wherein 前記水質制御目標値判定手段による前記複数段階毎の判定結果を表示する表示部を備えた、
ことを特徴とする請求項１２記載の下水処理システム。 A display unit for displaying a determination result for each of the plurality of stages by the water quality control target value determination unit;
The sewage treatment system according to claim 12.
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