JP2006075804A

JP2006075804A - 下水処理場運用支援装置

Info

Publication number: JP2006075804A
Application number: JP2004265638A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Matsumoto; 本泰明松; Takumi Obara; 原卓巳小; Naoto Yoshizawa; 澤直人吉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】処理水の水質を維持し、かつ、運用コストを最低に抑える制御支援情報をオペレータに提示する下水処理場運用支援装置を提供する。
【解決手段】処理方式が同じである複数系列の下水処理プロセスを有し、各系列毎に、水質センサの計測値が制御目標値に一致するように、プロセスの状態を変化させるアクチュエータを制御するに当たり、処理水の水質を第２の水質センサ８５〜８７で計測すると共に、下水処理プロセスの状態を状態計測手段８１〜８４で計測し、運用コスト評価関数に従って、第２の水質センサで計測された処理水の水質及び状態計測手段で計測された下水処理プロセスの状態に対応する前記アクチュエータの運用コストを運用コスト評価関数演算手段７１ａで演算し、演算された各系列での運用コストを運用コスト比較手段７１ｂで比較し、その比較結果により、各系列におけるアクチュエータの制御に関する支援情報を制御支援手段７２ａが画面に表示する。
【選択図】図２

Description

本発明は、下水処理場の運用を支援する下水処理場運用支援装置に関する。

下水処理場では活性汚泥法と呼ばれるプロセスにより主に有機物を除去していたが、近年、湖沼、湾などの閉鎖性水域で富栄養化が進行してきていることから、有機物の除去だけでなく富栄養化の原因物質である窒素、リンの除去をも行う下水高度処理の要求が増大してきている。有機物、窒素及びリンを同時に除去する代表的なプロセスとして、一般にＡ_２Ｏプロセスと称されている、嫌気−無酸素−好気の池を持つプロセスがあげられる。

図５は、Ａ_２Ｏプロセス及びこれを制御する従来の下水処理場水質制御装置の構成を示すブロック図である（例えば、下記の特許文献１参照）。同図において、被処理水としての下水は水配管５０を介して最初沈殿地２に導かれ、その流入流量を制御するために流入ポンプ１が設けられている。この最初沈殿地２には、水配管５１を介して、嫌気槽１０が接続されている。そして、この嫌気槽１０には無酸素槽１１及び好気槽１２が順次に接続されている。好気槽１２の被処理水の流出側には、水配管５２を介して、最終沈殿池１３が接続され、この最終沈殿池１３から、水配管６０を介して、処理水が排水される。

ここで、好気槽１２には、その内部に曝気を供給する曝気装置９が設けられている。また、好気槽１２から無酸素槽１１に被処理水を還流させるために、これらの間に水配管５３によって接続された循環ポンプ１４と、最終沈殿池１３の汚泥を嫌気槽１０に返送するために、これらの間に水配管５４で接続された返送ポンプ１５とが設けられている。さらに、最終沈殿池１３から余剰の汚泥を引き抜くために、その底部に水配管５５で接続された余剰ポンプ１７と、最初沈殿地２から汚泥を引き抜くために、その底部に水配管５８で接続された初沈引抜ポンプ１８とが設けられている。

一方、曝気装置９を制御するために、最初沈殿地２と嫌気槽１０とを接続する水配管５１の経路に、被処理水の流量を計測する流量計３と、被処理水のアンモニア濃度を検出するアンモニア濃度計５とが設けられ、それぞれ信号線３ａ、５ａによって負荷量演算部６に接続されている。負荷量演算部６は被処理水の汚濁負荷量を演算して演算結果を出力するもので、その出力端が信号線６ａによって制御部７に接続されている。また、汚濁負荷量の基準値を設定する制御目標値設定器８が信号線８ａによって制御部７に接続されている。制御部７は信号線７ａによって曝気装置９に接続され、汚濁負荷量がその基準値に一致するように曝気装置９を制御するものである。

次に、図５に示したプロセス及び制御装置の動作について以下に説明する。被処理水としての下水は、水配管５０を介して最初沈殿地２に流入し、その後、最初沈殿地２から、水配管５１を介して嫌気槽１０に流出する。嫌気槽１０で処理された被処理水は、無酸素槽１１に流出し、無酸素槽１１において無酸素処理された後、好気槽１２に流出する。

また、好気槽１２内の被処理水に対して曝気装置９から酸素が供給されて被処理水は好気処理される。好気槽１２内の被処理水は、水配管５２を介して最終沈殿池１３に流入し、この最終沈殿池１３内において沈殿処理される。最終沈殿池１３内の被処理水は、処理水となって水配管６０により外部へ排出される。最終沈殿池１３の一部の汚泥は、水配管５４を介して返送ポンプ１５により嫌気槽１０内へ戻され、余剰の汚泥は、水配管５５を介して余剰ポンプ１７により引き抜かれて外部に排出される。さらに、好気槽１２内の被処理水の一部は、水配管５３を介して循環ポンプ１４により無酸素槽１１へ戻される。最初沈殿地２にて沈殿した汚泥は、水配管５８を介して初沈引抜ポンプ１８により外部に排出される。

この間、水配管５１に設けられた流量計３は、水配管５１中を流れる被処理水の流量を計測し、その計測信号を、信号線３ａを介して負荷量演算部６に送信する。また、水配管５１に設けられたアンモニア濃度計５は、水配管５１中を流れる被処理水中のアンモニア濃度を計測し、その計測信号を信号線５ａを介して負荷量演算部６に送信する。

負荷量演算部６は、流量計３の計測信号とアンモニア濃度計５の計測信号とに基づいて、流量とアンモニア平均濃度とを乗じて汚濁負荷量を演算し、演算した汚濁負荷量を、信号線６ａを介して制御部７に送信する。制御目標値設定器８には、アンモニア平均濃度と被処理水の平均流量とが入力され、制御目標値設定器８は入力されたアンモニア平均濃度と被処理水の平均流量とを乗じて、汚濁負荷量を演算し、この汚濁負荷量を信号線８ａを介して制御部７に送信する。

制御部７は、負荷量演算部６からの汚濁負荷量と制御目標値設定器８からの汚濁負荷量の基準値との偏差に基づいて、曝気装置９の曝気量目標値を演算し、この曝気量目標値を、信号線７ａを介して曝気装置９に送信する。曝気装置９は、曝気量目標値に従って好気槽１２に空気を送り込む。

この水質制御装置によれば、汚濁負荷量の基準値として、被処理水のアンモニアの平均濃度に被処理水の平均流量を乗じた値を用いていることから、過不足なく硝化反応に必要な曝気を好気槽１２に送ることができる。
特開２００３−１３６０８６号公報

上述した従来の下水処理場水質制御装置は、被処理水の水質を評価する基準としてアンモニア濃度を用いているが、これに代えて、溶存酸素濃度、窒素成分濃度、リン成分濃度等を用いることもある。そこで、例えば、溶存酸素濃度を水質評価の基準とする場合には、アンモニア濃度計５の代わりに溶存酸素濃度計を用い、制御目標値設定器８には溶存酸素の平均濃度を入力すれば良い。このように、アンモニア濃度の代わりに溶存酸素濃度を用いた場合、制御部７で演算される曝気量の目標値も変わる可能性がある。

一般に、下水処理場においては、曝気装置の運用コストが下水処理場の運用コストの４０〜６０％を占めると言われている。したがって、水質を評価する基準がアンモニア濃度、溶存酸素濃度、窒素成分濃度、リン成分濃度のいずれであるかによって運用コストは変化する。

また、Ａ_２Ｏプロセスにおいては、循環ポンプ１４による循環量制御、返送ポンプ１５による返送量制御、余剰ポンプ１７による余剰汚泥量制御も行われており、それらの制御量が変化すると運用コストも変化する。さらに、曝気装置を制御する制御パラメータの設定状態によっても運用コストが変化する。

このように、水質評価の基準、ポンプの制御量、制御パラメータ等の相異によって運用コストが大きく変化するにも拘わらず、従来の下水処理場水質制御装置は、被処理水の水質を維持するに当たって、運用コストを最低に抑えるための総合的な評価を行うものではなかった。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は高度処理プロセスを有する下水処理場において、処理水の水質を維持し、かつ、運用コストを最低に抑える制御支援情報をオペレータに提示する下水処理場運用支援装置を提供することにある。

本発明は、処理方式が同じである複数系列の下水処理プロセスを有し、各系列毎に、被処理水の水質を水質センサで計測すると共に、被処理水の水質の制御目標値を設定手段で設定し、水質センサの計測値が設定手段の制御目標値に一致するように、制御手段がプロセスの状態を変化させるアクチュエータを制御する下水処理場の運用を支援するもので、下水処理プロセスによって処理された処理水の水質を計測する第２の水質センサと、下水処理プロセスの状態を計測する状態計測手段と、下水処理プロセスによる処理水の水質及び下水処理プロセスの状態を因子とする運用コスト評価関数に従って、第２の水質センサで計測された処理水の水質及び状態計測手段で計測された下水処理プロセスの状態に対応するアクチュエータの運用コストを演算する運用コスト評価関数演算手段と、演算された各系列での運用コストを比較する運用コスト比較手段と、運用コスト比較手段の比較結果により、各系列におけるアクチュエータの制御に関する支援情報を画面に表示する制御支援手段とを備えた下水処理場運用支援装置である。

本発明は上記のように構成したことにより、高度処理プロセスを有する下水処理場において、処理水の水質を維持し、かつ、運用コストを最低に抑える制御支援情報をオペレータに提示する下水処理場運用支援装置が提供される。

〔第１の実施の形態〕
図１は本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスと併せてアクチュエータ及びこれを制御するためのセンサの配置例を示した図である。同図において、下水処理場に流入する被処理水としての下水は、１号流入ポンプ１、２号流入ポンプ１０１、３号流入ポンプ２０１によってそれぞれ系列１、系列２、系列３に供給される。各系列に流入する下水は等量となるように１号流入ポンプ１、２号流入ポンプ１０１、３号流入ポンプ２０１は制御される。

系列１、系列２、系列３は互いに等しい処理能力を持ち、同一に構成されるが、特に区別する必要のある場合、系列１を構成する要素には「１号」を、系列２を構成する要素には「２号」を、系列３を構成する要素には「３号」を付して説明する。なお、１つの系列内の構成及び動作についてはこれらの号番号を省略することとし、詳細が示された系列１について以下に説明する。

系列１において、流入ポンプ１から供給される下水は最初沈殿地２に導かれる。この最初沈殿地２には、水配管５１を介して、嫌気槽１０が接続されている。そして、この嫌気槽１０には無酸素槽１１及び好気槽１２が順次に接続されている。好気槽１２の被処理水の流出側には、水配管５２を介して、最終沈殿池１３が接続され、この最終沈殿池１３から、水配管６０を介して、処理水が排水される。

このうち、好気槽１２には、その内部に曝気を供給する曝気装置９が設けられている。また、好気槽１２から無酸素槽１１に被処理水を還流させるために、これらの間に水配管５３によって接続された循環ポンプ１４と、最終沈殿池１３の汚泥を嫌気槽１０に返送するために、これらの間に水配管５４で接続された返送ポンプ１５とが設けられている。さらに、最終沈殿池１３から余剰の汚泥を引き抜くために、その底部に水配管５５で接続された余剰ポンプ１７と、最初沈殿地２から汚泥を引き抜くために、その底部に水配管５８で接続された初沈引抜ポンプ１８とが設けられている。

ここで、１号曝気装置９を制御するために１号好気槽１２に１号アンモニア濃度計２５及び１号溶存酸素濃度計２６が設けられ、２号曝気装置１０９を制御するために２号アンモニア濃度計１２５及び２号溶存酸素濃度計１２６が設けられ、３号曝気装置２０９を制御するために３号アンモニア濃度計２２５及び３号溶存酸素濃度計２２６が設けられている。各系列のアンモニア濃度計及び溶存酸素濃度計は流れの方向で互いに同等の位置に設置されている。

また、運用コストを演算するために、曝気装置９の曝気風量を測定して計測信号ａを出力する曝気風量計８１、循環ポンプ１４の循環流量を測定して計測信号ｂを出力する循環流量計８２、返送ポンプ１５の返送流量を測定して計測信号ｃを出力する返送流量計８３、余剰ポンプ１７により排出される余剰汚泥を測定して計測信号ｄを出力する余剰汚泥計８４、１号最終沈殿地１３から排出される処理水の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）を測定して計測信号ｅを出力するＶＶ計８５、全リン濃度を測定して計測信号ｆを出力するＴＰ計８６、全窒素濃度を測定して計測信号ｇを出力するＴＮ計８７がそれぞれ設けられている。

系列２及び系列３においてもこれと同様な測定を行う計測器が設けられている。なお、アンモニア濃度計２５及び溶存酸素濃度計２６が本発明の水質センサに対応し、曝気風量計８１、循環流量計８２、返送流量計８３及び余剰汚泥計８４が本発明の状態計測手段に対応し、ＶＶ計８５、ＴＰ計８６及びＴＮ計８７が本発明の第２の水質センサに対応している。

図２は系列１、系列２、系列３の各曝気装置を制御する制御系統と、下水処理場運用支援装置とを併せて示したブロック図である。このうち、制御系統は、１〜３号曝気装置９，１０９，２０９を制御する１〜３号アンモニアコントローラ３０，１３０，２３０及び１〜３号ＤＯコントローラ４０，１４０，２４０と、アンモニア濃度の目標値を設定する１〜３号制御目標値設定器３１，１３１，２３１と、溶存酸素濃度を設定する１〜３号制御目標値設定器４１，１４１，２４１とを備えている。

このうち、１〜３号アンモニアコントローラ３０，１３０，２３０には、それぞれ、信号線２５ａ，１２５ａ，２２５ａによって１〜３号アンモニア濃度計２５，１２５，２２５が接続され、信号線２５ｂ，１２５ｂ，２２５ｂによって１〜３号曝気装置９，１０９，２０９が接続され、さらに、信号線３１ａ，１３１ａ，２３１ａによって１〜３号制御目標値設定器３１，１３１，２３１が接続され、信号線４１ａ，１４１ａ，２４１ａによって１〜３号制御目標値設定器４１，１４１，２４１が接続されている。

なお、制御情報設定・記憶部７４には、アンモニア濃度一定制御であるか溶存酸素濃度一定制御であるかの制御モード情報、コントローラの制御パラメータ情報及び制御目標値情報が保存されており、オペレータがこれらの情報を選択して１〜３号制御目標値設定器３１，１３１，２３１及び１〜３号制御目標値設定器４１，１４１，２４１、１〜３号アンモニアコントローラ３０，１３０，２３０及び１〜３号ＤＯコントローラ４０，１４０，２４０に入力するように構成されている。

次に、下水処理場運用支援装置は、系列１〜３の各計測器の計測信号ａ〜ｇを入力し、一定時間内の各系列毎の水質及び制御状態を因子とする運用コスト評価関数に従って、計測信号ａ〜ｇに対応する運用コストを演算して演算結果を支援情報として提供する運用コスト評価関数演算部７１ａ、このコスト評価関数演算部７１ａの演算結果の比較を行い、他の系列と比較して運用コストが嵩む系列に関して制御モードや制御パラメータを変更する旨の支援情報を提供する運用コスト比較部７１ｂを備えた運用コスト評価関数演算装置７１と、提供された支援情報を制御支援部７２ａに表示してオペレータ７３に提供する制御支援情報表示装置７２とを備えている。

上記のように構成された第１の実施の形態の動作のうち、Ａ_２Ｏプロセスの動作は背景技術の欄で説明したと同様であるので省略し、制御モードに対応する制御系の動作及び下水処理場運用支援に関する部分を中心にして以下に説明する。

先ず、制御モードがアンモニア濃度一定制御であれば、１〜３号アンモニア濃度計２５，１２５，２２５の各検出値がそれぞれ１〜３号制御目標値設定器３１，１３１，２３１の制御目標値になるように１〜３号アンモニアコントローラ３０，１３０，２３０がそれぞれ１〜３号曝気装置９，１０９，２０９の風量目標値を演算する。１〜３号曝気装置９，１０９，２０９は、演算された風量目標値になるように、風量調節弁（図示せず）の開度調節及び曝気装置（ブロワ）のインバータ制御により風量を調節する。

次に、制御モードが溶存酸素濃度一定制御であれば、１〜３号溶存酸素濃度計２６，１２６，２２６の各検出値がそれぞれ１〜３号制御目標値設定器４１，１４１，２４１の制御目標値になるように１〜３号ＤＯコントローラ４０，１４０，２４０が１〜３号曝気装置９，１０９，２０９の風量目標値を演算する。１〜３号曝気装置９，１０９，２０９は、演算された風量目標値になるように、風量調節弁の開度調節及び曝気装置のインバータ制御により風量を調節する。

上述したように、本実施の形態ではアンモニア濃度一定制御と溶存酸素濃度一定制御とは互いに同等な制御系であるため、アンモニア濃度一定制御について説明すれば、これをアンモニア濃度一定制御の用語に置き換えれば済むため、以下、アンモニア濃度を制御するものとして説明する。アンモニア濃度一定制御中、各系列の曝気風量計８１、循環流量計８２、返送流量計８３及び余剰汚泥計８４の各計測信号ａ，ｂ，ｃ，ｄと、第２の水質センサとしてのＶＶ計８５、ＴＰ計８６及びＴＮ計８７の計測信号ｅ，ｆ，ｇと、各コントローラ３０，１３０，２３０で演算された風量目標値とが運用コスト評価関数演算装置７１に伝送される。

運用コスト評価関数演算装置７１においては、運用コスト評価関数演算部７１ａが各系列毎に、例えば、以下に示す運用コスト評価関数の演算を一定時間ごとに行う。
Ｊ＝ＥＣ＋ＯＣ …（１）
ここで、ＥＣは単位流量当たりの放流水質コストであり、ＯＣは単位流量当たりの運用コストであって、例えば、次式で定義する。

ただし、
ＢＯＤ：生物学的酸素要求量［ｍ^３/ｄ］
ＴＮ：全窒素濃度［ｍ^３/ｄ］
ＴＰ：全リン濃度［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｅｆ：処理水の放流水量［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｂ：曝気風量［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｃｉｒｃ：循環流量［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｒｅｔ：返送流量［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｅｘ：余剰汚泥引抜量［ｍ^３/ｄ］
Ｑ_ｐａｃ：凝集剤投入量［ｍ^３/ｄ］
ｗ_１〜ｗ_８：コスト換算係数に対応する重み係数
である。なお、重み係数ｗ_１〜ｗ_８はポンプやプロワ等の機器の動力費により決められる。このように定義した運用コスト評価関数を予め定めた演算周期により、各系列毎に演算し、その結果を制御支援情報表示装置７２に伝送して制御支援部７２ａに表示する。

また、運用コスト比較部７１ｂは各系列の運用コスト評価関数演算結果の比較を行い、運用コスト評価関数演算結果が他の系列と比較して劣る系列に関しては、制御モード及び制御パラメータ（目標値、比例ゲイン、積分定数、制御周期等）の少なくとも一方を変更する旨の支援情報を制御支援情報表示装置７２に伝送して制御支援部７２ａに表示し、画面を通してオペレータ７３に提供する。オペレータ７３は支援情報に基づいて制御情報設定・記憶部７４の出力状態に介入して、制御モードや制御パラメータを変更する。

かくして、第１の実施の形態によれば、複数系列の高度処理プロセスを有する下水処理場において、最適な制御を行えうる制御支援情報をオペレータに提供することができる。

〔第２の実施の形態〕
図３は本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスにおける他の制御方法に対応するセンサの配置例を示した図であり、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、図１中の１〜３号アンモニア濃度計２５，１２５，２２５を除去し、これらの濃度計の代わりに、１〜３号流入ポンプ１，１０１，２０１の前段の下水全体の流入経路に、流入流量計３及び流入全窒素計４を設置し、流入流量の計測値と流入全窒素の計測値の積である窒素負荷量情報を各系列のアンモニアコントローラ３０，１３０，２３０（図面の簡単化のために、アンモニアコントローラ１３０，２３０を省略する）に取り込み各系列の曝気風量を演算するように構成したものである。ここで、１号アンモニアコントローラ３０においては次式の演算を行う。

ただし、
Qair1(t)：時刻ｔにおける１号曝気風量目標値[m^３/min]
Aair1(t)：１号窒素負荷倍率異数演算値[m^３/g]
TN(t)：全窒素計計測値[mg/L]
Qin(t)：流入流量計計測値[m^３/min]
Aair_０１：１号窒素負荷空気倍率係数初期値
Kp：比例ゲイン[m^６/g^２]
T1：積分定数[min]
ΔT：制御周期[min]
et：偏差[mg/L]
SVNH_４(t)：１号アンモニア目標値[mg/L]
PVNH_４(t)：アンモニア計計測値［mg/L]
である。

なお、各系列の流入流量は均等になるように制御されるので、いずれか１つの系列の流入流量及び流入窒素計を設けて、（４）式の１／３倍の演算をしないで曝気風量目標値を演算するようにしても良い。この場合、流入流量及び流入窒素計の設置位置は流入ポンプの前段に限らず、最初沈殿地の前後の水配管あるいは最初沈殿地内でも良い。

かくして、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる他、流入する被処理水の窒素負荷量情報を取り込むため、アンモニア制御の目標値追従性が高まり、運用コストの評価関数が小さくなる可能性もある。

〔第３の実施の形態〕
図４は本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスの制御系統の他の構成例を示したブロック図であり、図中、図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、１号アンモニアコントローラ３０と１号曝気装置９との間に、１号溶存酸素濃度計２６の計測信号に基づいてアンモニア濃度一定制御に制限をかける１号ＤＯリミッタ装置４７を設け、同様に、２号アンモニアコントローラ１３０と２号曝気装置１０９との間に、２号溶存酸素濃度計１２６の計測信号に基づいてアンモニア濃度一定制御に制限をかける２号ＤＯリミッタ装置１４７を設け、３号アンモニアコントローラ２３０と３号曝気装置２０９との間に、３号溶存酸素濃度計２２６の計測信号に基づいてアンモニア濃度一定制御に制限をかける３号ＤＯリミッタ装置１４７を設けた点が図２と構成を異にし、これ以外は図２と同一に構成されている。なお、図２中の下水処理場運用支援装置は図面の複雑化を回避するために省略している。

以下、図４に示した装置の動作を説明する。１〜３号ＤＯリミッタ装置４７，１４７，２４７には溶存酸素濃度の下限値及び上限値が設定されている。これら１〜３号ＤＯリミッタ装置４７，１４７，２４７は、１〜３号溶存酸素濃度計２６，１２６，２２６の計測値が上、下限値の範囲を逸脱した場合には、次の（７），（８），（１０），（１１）式に示すようにその下限値又は上限値を目標値とした溶存酸素濃度一定制御に切り替わり、上、下限値を悦脱しないように動作する。これら１〜３号ＤＯリミッタ装置４７，１４７，２４７の演算式を以下に示す。

ただし、
Q´airn(t)：時刻ｔにおけるｎ号曝気風量目標出力値［(m^３/min］
Q´air_０ｎ：ｎ号曝気風量初期値［(m^３/min］、
Qairn(t)：時刻ｔにおけるｎ号曝気風量目標ＤＯリミッタ装置入力値［m^３/min］
Kp：比例ゲイン［m^６/g・min］
TI：積分定数［min］
△ｔ：制御周期［min］
e(t)：偏差［mg/L］
DOmin：溶存酸素濃度下限値［mg/L］
DOmax：溶存酸素濃度上限値［mg/L］
PV_Ｏ２ｎ(t)：ｎ号溶存酸素濃度計計測値［mg/L］
ｎ＝１〜３
である。

なお、制御の切替にはチャタリングの発生が問題となるが、チャタリングに対しては、溶存酸素濃度計測値とアンモニア濃度計測値に関するヒステリシスなどを考慮して対策すればよい。

かくして、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様な効果が得られる他、オペレータは制御支援情報表示装置によりリアルタイムで提供される情報から、最適な制御が行なわれていると推測される系列の制御状態を知ることにより、その他の系列で行なわれている曝気風量制御の制御モード、制御パラメータ、制御目標値等をリアルタイムで最適な値へ切換えることが可能となり、下水処理コストの削減や運転支援の精度向上が期待できる。

〔他の実施の形態〕
（１）本発明は上記の各実施の形態のようにＡ_２Ｏプロセスに限らず、標準活性汚泥プロセス、循環式硝化脱窒プロセス、ＡＯプロセス、担体投入型プロセス、ステップ流入プロセスなど曝気を行う下水処理プロセスであればどのようなプロセスにも適用可能である。
（２）本発明は上記の各実施の形態のように３系列に限らず、２系列以上であれば何系列の下水処理場にも適用することができる。
（３）曝気装置は上記の各実施の形態のように各系列に独立したものでなくとも、一つの曝気装置から複数の系列に空気を供給する装置で、その配管上の空気調整弁の制御を行い、曝気風量を調整するものでも良い。
（４）アンモニア計の設置位置は曝気を行っている好気槽のどの部分であっても良い。
（５）下水の流量は同量に制御する機能がなくても、単位処理水当りの運用コストを評価する機能を有するものであっても良い。
（６）運用コスト評価関数演算装置は、ポンプ、ブロワの電流計情報により、運用コストを評価する機能を有するものであっても良い。
（７）運用コスト評価関数演算装置は、ポンプ、ブロワの回転数情報により、運用コストを評価する機能を有するものであっても良い。

本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスと併せてアクチュエータ及びこれを制御するためのセンサの配置例を示した図。図１に示したプロセスの複数系列の各曝気装置を制御する制御系統と、下水処理場運用支援装置とを併せて示したブロック図。本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスにおける他の制御方法に対応するセンサの配置例を示した略図。本発明に係る下水処理場運用支援装置を適用するプロセスの制御系統の他の構成例を示したブロック図。Ａ_２Ｏプロセス及びこれを制御する従来の下水処理場水質制御装置の構成を示すブロック図。

符号の説明

１，１０１，２０１１〜３号流入ポンプ
２１号最初沈殿地
１０１号嫌気槽
１１１号無酸素槽
１２１号好気槽
１３１号最終沈殿池
１４１号循環ポンプ
１５１号返送ポンプ
１７１号余剰ポンプ
１８１号初沈引抜ポンプ
２５，１２５，２２５１〜３号アンモニア濃度計
２６，１２６，２２６１〜３号溶存酸素濃度計
３０，１３０，２３０１〜３号アンモニアコントローラ
３１，１３１，２３１，４１，１４１，２４１１〜３号制御目標値設定器
４０，１４０，２４０１〜３号ＤＯコントローラ
７１運用コスト評価関数演算装置
７２制御支援情報表示装置
７４制御情報設定・記憶部

Claims

処理方式が同じである複数系列の下水処理プロセスを有し、各系列毎に、被処理水の水質を水質センサで計測すると共に、前記被処理水の水質の制御目標値を設定手段で設定し、前記水質センサの計測値が前記設定手段の制御目標値に一致するように、制御手段がプロセスの状態を変化させるアクチュエータを制御する下水処理場の運用を支援する下水処理場運用支援装置であって、
前記下水処理プロセスによって処理された処理水の水質を計測する第２の水質センサと、
前記下水処理プロセスの状態を計測する状態計測手段と、
前記下水処理プロセスによる処理水の水質及び前記下水処理プロセスの状態を因子とする運用コスト評価関数に従って、前記第２の水質センサで計測された処理水の水質及び前記状態計測手段で計測された下水処理プロセスの状態に対応する前記アクチュエータの運用コストを演算する運用コスト評価関数演算手段と、
演算された各系列での運用コストを比較する運用コスト比較手段と、
前記運用コスト比較手段の比較結果により、前記各系列における前記アクチュエータの制御に関する支援情報を画面に表示する制御支援手段と、
を備えた下水処理場運用支援装置。
前記系列がそれぞれ好気槽と、前記アクチュエータとして前記好気槽に曝気を供給する曝気装置とを含み、前記水質センサが前記好気槽のアンモニア濃度を計測するアンモニア濃度計でなり、前記制御手段は計測されたアンモニア濃度が設定された制御目標値に一致するように前記曝気装置を制御し、前記制御支援手段は前記曝気装置を制御する制御パラメータの変更に関する支援情報を画面に表示する、請求項１記載の下水処理場運用支援装置。
前記系列がそれぞれ好気槽と、前記アクチュエータとして前記好気槽に曝気を供給する曝気装置とを含み、前記水質センサが前記好気槽の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計でなり、前記制御手段は計測された溶存酸素濃度が設定された制御目標値に一致するように前記曝気装置を制御し、前記制御支援手段は前記曝気装置を制御する制御パラメータの変更に関する支援情報を画面に表示する、請求項１記載の下水処理場運用支援装置。
前記系列がそれぞれ好気槽と、前記アクチュエータとして前記好気槽に曝気を供給する曝気装置とを含み、前記水質センサが前記好気槽の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計及びアンモニア濃度を計測するアンモニア濃度計でなり、前記制御手段は計測された溶存酸素濃度が設定された制御目標値に一致するように前記曝気装置の曝気風量を制御する第１のコントローラ及び計測されたアンモニア濃度が設定された制御目標値と一致するように前記曝気装置の曝気風量を制御する第２のコントローラ、並びに前記第１及び第２コントローラのいずれを使用するかを選択する制御モード設定手段を有し、前記制御支援手段は各系列の制御モード及び制御パラメータの変更に関する支援情報を画面に表示する、請求項１記載の下水処理場運用支援装置。
前記系列がそれぞれ好気槽と、前記アクチュエータとして前記好気槽に曝気を供給する曝気装置とを含み、前記水質センサが複数系列の下水処理プロセスに流入する下水の流入量を計測する流入流量計及び全窒素を検出する全窒素計でなり、前記制御手段は流入流量の計測値と流入全窒素の計測値との積である窒素負荷量情報に基づいて、アンモニア濃度が設定された制御目標値に一致するように前記曝気装置を制御し、前記制御支援手段は前記曝気装置を制御する制御パラメータの変更に関する支援情報を画面に表示する機能を有する、請求項１記載の下水処理場運用支援装置。
前記第２のコントローラの出力経路に設けられ、前記溶存酸素計の計測値に基づいて溶存酸素濃度が所定の範囲を逸脱しないようにアンモニア窒素濃度の制御時の前記曝気装置の制御量に制限を加えるリミッタ装置を備えた、請求項４記載の下水処理場支援装置。