JP2012066231A - 水処理システム及びその曝気風量制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再生水製造システム1は、嫌気槽3、無酸素槽4および好気槽5から成る一連の生物反応槽10と、原水のアンモニア態窒素濃度を計測する第1のアンモニア計31と、目標操作量を生成する曝気風量演算部41と、目標操作量に基づいて曝気装置9の曝気風量を制御する曝気風量制御部91とを備える。曝気風量演算部41は、原水アンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成するFF操作量関数F1(x)要素71と、目標操作量先行信号に対して原水が好気槽5に流入するまでに要する時間を補正する無駄時間要素75とを含むフィードフォワード制御系48と、好気槽アンモニア態窒素濃度に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御系49とを有する。
【選択図】図3
Description
前記曝気風量演算装置は、原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成する第1の操作量演算要素と、前記目標操作量先行信号に対し、前記原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する補正を行う無駄時間要素とを含むフィードフォワード制御系を有するものである。
前記一連の生物反応槽に流入する原水のアンモニア態窒素濃度を計測し、計測された前記原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成し、前記目標操作量先行信号に対し、前記一連の生物反応槽に流入する原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する無駄時間を補正し、補正された前記目標操作量先行信号に基づいて目標操作量を生成し、生成された前記目標操作量に基づいて前記曝気装置の曝気風量を制御するものである。
前記一連の生物反応槽に流入する原水のアンモニア態窒素濃度を計測し、計測された前記原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成し、前記目標操作量先行信号に対し、前記一連の生物反応槽に流入する原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する無駄時間を補正し、前記好気槽のアンモニア態窒素濃度を計測し、前記好気槽のアンモニア態窒素濃度とアンモニア態窒素濃度設定値との偏差に基づいて、目標操作量帰還信号を生成し、補正された前記目標操作量先行信号と前記目標操作量帰還信号とを加算して目標操作量を生成し、生成された前記目標操作量に基づいて前記曝気装置の曝気風量を制御するものである。
原水槽2から嫌気槽3に流入する原水には、アンモニア態窒素(NH4-N)と有機体窒素とが含まれている。嫌気槽3、無酸素槽4および好気槽5において、有機態窒素はアンモニア態窒素に変化する。さらに、好気槽5において、硝化細菌により、アンモニア態窒素が亜硝酸態窒素(NO2-N)、硝酸態窒素(NO3-N)に酸化する。循環ポンプ62により膜分離槽6から無酸素槽4に送り込まれた循環水に含まれる亜硝酸態窒素および硝酸態窒素(NO3-N)は、無酸素条件下で原水中の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)へと還元されて系外へ放出される。
嫌気槽3で、活性汚泥中のリン蓄積細菌は、酢酸などの原水中の有機物を体内に取り込んで、保持していたリン酸(PO4)を放出する。好気槽5では、好気条件下でリンを過剰摂取するリン蓄積細菌が、嫌気槽3で放出された以上のリン酸態のリンを取り込む。リンを蓄積した活性汚泥は余剰汚泥として、膜分離槽6から配管59を通じて系外へ放出される。
好気槽5では、活性汚泥に含まれる従属栄養生物が酸素を取り込み、原水中の有機物を活性汚泥中に蓄積し、分解する。さらに、上述の通り、原水中の有機物は、嫌気槽3や無酸素槽4で消費される。
2 原水槽
3 嫌気槽
4 無酸素槽
5 好気槽
6 膜分離槽
7 濾過水槽
8 分離膜
9 曝気装置
10 生物反応槽
31 第1のアンモニア計
32 第2のアンモニア計
40 制御装置
41 曝気風量演算部
42 移動平均演算部
43 曝気操作量データベース
48 フィードフォワード制御系
49 フィードバック制御系
91 曝気風量制御部
51 供給ポンプ
55 排出ポンプ
71 FF操作量関数F1(x)要素(第1の操作量演算要素)
72 流入量補正関数F2(u)要素
73 曝気風量移動平均補正関数F3(v)要素
75 無駄時間要素
79 FB操作量演算要素(第2の操作量演算要素)
Claims (10)
- 曝気装置を備えた好気槽、および該好気槽の上流側に設けられた少なくとも1以上の嫌気槽又は無酸素槽を有し、活性汚泥法に基づいて水処理を行う一連の生物反応槽と、
前記一連の生物反応槽に流入する原水のアンモニア態窒素濃度を計測する第1のアンモニア計と、
前記曝気装置の目標操作量を生成する曝気風量演算装置と、
生成された前記目標操作量に基づいて前記曝気装置の曝気風量を制御する曝気風量制御装置とを備え、
前記曝気風量演算装置は、
原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成する第1の操作量演算要素と、
前記目標操作量先行信号に対し、前記原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する補正を行う無駄時間要素とを含むフィードフォワード制御系を有する、
水処理システム。 - 前記水処理システムは、前記好気槽のアンモニア態窒素濃度を計測する第2のアンモニア計を更に備え、
前記曝気風量演算装置は、前記好気槽のアンモニア態窒素濃度とアンモニア態窒素濃度設定値との偏差に基づいて、目標操作量帰還信号を生成する第2の操作量演算要素を含むフィードバック制御系と、補正された前記目標操作量先行信号と前記目標操作量帰還信号とを加算する加算要素とを更に有する、請求項1に記載の水処理システム。 - 前記曝気風量演算装置の前記フィードフォワード制御系は、
前記目標操作量先行信号を、前記好気槽への混合液の流入量の増減に対応して目標操作量が増加又は減少するように補正する、好気槽流入量補正要素を更に含む、請求項1又は請求項2に記載の水処理システム。 - 前記曝気風量演算装置の前記フィードフォワード制御系は、
前記目標操作量先行信号を、前記曝気装置の曝気風量の移動平均の増減に対応して目標操作量が減少又は増加するように補正する、曝気風量移動平均補正要素を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水処理システム。 - 前記第1の操作量演算要素は、原水のアンモニア態窒素濃度と処理水のアンモニア態窒素濃度との関係から定まる関数に基づいて前記目標操作量先行信号を生成する演算要素である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水処理システム。
- 曝気装置を備えた好気槽、および該好気槽の上流側に設けられた少なくとも1以上の嫌気槽又は無酸素槽を有し、活性汚泥法に基づいて水処理を行う一連の生物反応槽を備えた水処理システムの曝気風量制御方法であって、
前記一連の生物反応槽に流入する原水のアンモニア態窒素濃度を計測し、
計測された前記原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成し、
前記目標操作量先行信号に対し、前記一連の生物反応槽に流入する原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する無駄時間を補正し、
補正された前記目標操作量先行信号に基づいて目標操作量を生成し、
生成された前記目標操作量に基づいて前記曝気装置の曝気風量を制御する、方法。 - 曝気装置を備えた好気槽、および該好気槽の上流側に設けられた少なくとも1以上の嫌気槽又は無酸素槽を有し、活性汚泥法に基づいて水処理を行う一連の生物反応槽を備えた水処理システムの曝気風量制御方法であって、
前記一連の生物反応槽に流入する原水のアンモニア態窒素濃度を計測し、
計測された前記原水のアンモニア態窒素濃度に基づいて目標操作量先行信号を生成し、
前記目標操作量先行信号に対し、前記一連の生物反応槽に流入する原水が前記好気槽に流入するまでに要する時間に対応する無駄時間を補正し、
前記好気槽のアンモニア態窒素濃度を計測し、
前記好気槽のアンモニア態窒素濃度とアンモニア態窒素濃度設定値との偏差に基づいて、目標操作量帰還信号を生成し、
補正された前記目標操作量先行信号と前記目標操作量帰還信号とを加算して目標操作量を生成し、
生成された前記目標操作量に基づいて前記曝気装置の曝気風量を制御する、方法。 - 前記目標操作量先行信号を、さらに、前記好気槽への混合液の流入量の増減に対応して目標操作量が増加又は減少するように補正する、請求項6又は請求項7に記載の水処理システムの曝気風量制御方法。
- 前記目標操作量先行信号を、さらに、前記曝気装置の曝気風量の移動平均の増減に対応して目標操作量が減少又は増加するように補正する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の水処理システムの曝気風量制御方法。
- 前記目標操作量先行信号は、原水のアンモニア態窒素濃度と処理水のアンモニア態窒素濃度との関係から定まる関数に基づいて生成される、請求項6〜9のいずれか一項に記載の水処理システムの曝気風量制御方法。
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