JP2502856Y2 - 水質制御装置 - Google Patents
水質制御装置Info
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- JP2502856Y2 JP2502856Y2 JP1989124240U JP12424089U JP2502856Y2 JP 2502856 Y2 JP2502856 Y2 JP 2502856Y2 JP 1989124240 U JP1989124240 U JP 1989124240U JP 12424089 U JP12424089 U JP 12424089U JP 2502856 Y2 JP2502856 Y2 JP 2502856Y2
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- rate
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Activated Sludge Processes (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は水質制御装置に関するものである。
B.考案の概要 本考案は、呼吸速度の自動計測装置を用いた活性汚泥
プロセスの管理制御において、 水温の影響を考慮して、呼吸速度の計測値を標準温度
に変換して制御システムに利用することにより、 高性能な水質制御装置を得る。
プロセスの管理制御において、 水温の影響を考慮して、呼吸速度の計測値を標準温度
に変換して制御システムに利用することにより、 高性能な水質制御装置を得る。
C.従来の技術 活性汚泥プロセスには、BOD資化細菌や硝化菌が生息
し、炭素系基質（BOD,TOC）やアンモニア性窒素を好気
的条件下で酸化処理している。この酸化処理する過程で
消費された酸素量は呼吸速度（rr）と呼ばれ、次式で示
すことができる。
し、炭素系基質（BOD,TOC）やアンモニア性窒素を好気
的条件下で酸化処理している。この酸化処理する過程で
消費された酸素量は呼吸速度（rr）と呼ばれ、次式で示
すことができる。
rr＝aL・ΔＬ＋aN・ΔＮ＋ｂ・MLSS ……（１） ここで、rr呼吸速度（mgO2/l/時／）、aL，aNは単位
基質除去量当たりの必要酸素量（mgO2/mgBOD,mgO2／mgN
H4−Ｎ）、ｂは内生呼吸速度定数（1/時）、ΔL,ΔＮは
炭素系，硝化系基質除去速度（mg/l/時,mg/l/時）、MLS
Sは活性汚泥浮遊物濃度（MLSS濃度）（mg/l）である。
基質除去量当たりの必要酸素量（mgO2/mgBOD,mgO2／mgN
H4−Ｎ）、ｂは内生呼吸速度定数（1/時）、ΔL,ΔＮは
炭素系，硝化系基質除去速度（mg/l/時,mg/l/時）、MLS
Sは活性汚泥浮遊物濃度（MLSS濃度）（mg/l）である。
基質除去速度ΔL,ΔＮおよび内生呼吸速度定数ｂ値は水
温により大きく変化する。
温により大きく変化する。
各反応速度への温度特性の一例を第２図に示す。第２
図において曲線Ｃは炭素系基質除去速度ΔＬに関する温
度係数θＬの温度特性、曲線Ｄは硝化系基質除去速度Δ
Ｎに関する温度係数θＮの温度特性、曲線Ｅは内生呼吸
速度θｂの温度特性を示す。
図において曲線Ｃは炭素系基質除去速度ΔＬに関する温
度係数θＬの温度特性、曲線Ｄは硝化系基質除去速度Δ
Ｎに関する温度係数θＮの温度特性、曲線Ｅは内生呼吸
速度θｂの温度特性を示す。
第２図より明らかなように、ΔL,ΔN,b等の各項目に
より温度特性が異なり、約10℃上昇すると反応速度は約
２倍程度変化することが判る。ただし、第２図において
は30℃における反応速度を100％として示した。
より温度特性が異なり、約10℃上昇すると反応速度は約
２倍程度変化することが判る。ただし、第２図において
は30℃における反応速度を100％として示した。
D.考案が解決しようとする課題 上述のように、呼吸速度は曝気槽の水温により変化す
るので、呼吸速度で曝気槽を管理制御する場合は、この
点を考慮した温度補正をしなければならない。また、温
度による影響は基質除去速度（ΔL,ΔＮ）、内生呼吸速
度常数（ｂ）でそれぞれ異なるため、各項目ごとに補正
しなければならない。
るので、呼吸速度で曝気槽を管理制御する場合は、この
点を考慮した温度補正をしなければならない。また、温
度による影響は基質除去速度（ΔL,ΔＮ）、内生呼吸速
度常数（ｂ）でそれぞれ異なるため、各項目ごとに補正
しなければならない。
従来、呼吸速度（rr）による管理制御は検討されてい
るが、温度の補正については考慮されておらず、従っ
て、水温変動時にはこれが外乱となり安定した制御が行
えなかった。
るが、温度の補正については考慮されておらず、従っ
て、水温変動時にはこれが外乱となり安定した制御が行
えなかった。
本考案は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その
目的は呼吸速度の計測値を標準温度に換算し、その値と
設定値を比較し、その偏差が無くなるように溶存酸素濃
度目標値を制御することにより、高性能な水質制御装置
を提供することである。
目的は呼吸速度の計測値を標準温度に換算し、その値と
設定値を比較し、その偏差が無くなるように溶存酸素濃
度目標値を制御することにより、高性能な水質制御装置
を提供することである。
E.課題を解決するための手段 本考案は上述の目的を達成するために、被処理水の活
性汚泥浮遊物濃度で、被処理水中に生存する活性汚泥の
炭素基質除去速度と内生呼吸速度の和である呼吸速度と
硝化反応に伴う呼吸速度をそれぞれ除して各呼吸率を演
算する演算手段および被処理水の水温により前記各呼吸
率の温度補正値を演算する呼吸率温度補正演算手段から
なる呼吸率演算回路（８）と、この温度補正された各呼
吸率と各呼吸率設定値を基に溶存酸素目標値を算出する
溶存酸素演算回路（９）と、前記被処理水中の溶存酸素
濃度と前記溶存酸素目標値を基に、前記被処理水中の溶
存酸素濃度を制御する溶存酸素制御回路（10）と、によ
って構成したことを特徴とする。
性汚泥浮遊物濃度で、被処理水中に生存する活性汚泥の
炭素基質除去速度と内生呼吸速度の和である呼吸速度と
硝化反応に伴う呼吸速度をそれぞれ除して各呼吸率を演
算する演算手段および被処理水の水温により前記各呼吸
率の温度補正値を演算する呼吸率温度補正演算手段から
なる呼吸率演算回路（８）と、この温度補正された各呼
吸率と各呼吸率設定値を基に溶存酸素目標値を算出する
溶存酸素演算回路（９）と、前記被処理水中の溶存酸素
濃度と前記溶存酸素目標値を基に、前記被処理水中の溶
存酸素濃度を制御する溶存酸素制御回路（10）と、によ
って構成したことを特徴とする。
F.作用 水温の影響を考慮し呼吸速度の計測値を標準温度に変
換してその値を制御システムに利用する。温度の補正方
法としては、炭素系基質除去に係る呼吸率（ATU-kr）
と、硝化反応に係る呼吸率（Nit-kr）のそれぞれ個別に
補正する。温度補正式としては数理モデル式を利用し、
必要な定数を外部設定する。ATU-krによる管理やNit-kr
による管理、またkrによる管理など必要に応じて制御に
使う指標を選択，組合わせする。さらに、呼吸速度（呼
吸率）の計測値を標準温度に換算し、その値と設定値
（目標値）を比較し、その偏差がなくなるようにDO濃度
（送風量）又はSRT（余剰汚泥量）を操作する。
換してその値を制御システムに利用する。温度の補正方
法としては、炭素系基質除去に係る呼吸率（ATU-kr）
と、硝化反応に係る呼吸率（Nit-kr）のそれぞれ個別に
補正する。温度補正式としては数理モデル式を利用し、
必要な定数を外部設定する。ATU-krによる管理やNit-kr
による管理、またkrによる管理など必要に応じて制御に
使う指標を選択，組合わせする。さらに、呼吸速度（呼
吸率）の計測値を標準温度に換算し、その値と設定値
（目標値）を比較し、その偏差がなくなるようにDO濃度
（送風量）又はSRT（余剰汚泥量）を操作する。
G.実施例 以下に本考案の実施例を第１図を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は、本考案の実施例による水質制御装置を示す
もので、同図において１は曝気槽、２は曝気槽１内に空
気を送入するブロワ、３は最終沈澱池、４は溶存酸素
（DO）計、５は活性汚泥浮遊物（MLSS）計、６は呼吸速
度計、７は水温計である。また、第１図において８は呼
吸率演算回路で、MLSS計５のMLSS信号S2,呼吸速度計６
の呼吸速度信号S3および水温計７の温度信号S4を入力と
し、温度補正をして呼吸率を演算する。９は溶存酸素演
算回路で、呼吸率演算回路８の呼吸率信号S5とDO計４の
DO信号および呼吸率設定信号S6を入力とし、DO濃度目標
値を演算する。10は溶存酸素量（DO）制御回路で、DO計
のDO信号S1と第２の演算回路９のDO目標値信号S7を入力
とし、DO濃度を制御する。
もので、同図において１は曝気槽、２は曝気槽１内に空
気を送入するブロワ、３は最終沈澱池、４は溶存酸素
（DO）計、５は活性汚泥浮遊物（MLSS）計、６は呼吸速
度計、７は水温計である。また、第１図において８は呼
吸率演算回路で、MLSS計５のMLSS信号S2,呼吸速度計６
の呼吸速度信号S3および水温計７の温度信号S4を入力と
し、温度補正をして呼吸率を演算する。９は溶存酸素演
算回路で、呼吸率演算回路８の呼吸率信号S5とDO計４の
DO信号および呼吸率設定信号S6を入力とし、DO濃度目標
値を演算する。10は溶存酸素量（DO）制御回路で、DO計
のDO信号S1と第２の演算回路９のDO目標値信号S7を入力
とし、DO濃度を制御する。
第１図の水質制御装置において、活性汚泥処理プロセ
スは曝気槽1,プロワ２および最終沈澱池３からなり、最
終沈澱池３で固液分離され沈澱した汚泥は返送汚泥回路
で曝気槽１に戻される。また、増殖した汚泥の一部は、
余剰汚泥回路よりプロセス外へ排除される。曝気槽１で
は、ブロワ２により空気を供給し、好気条件下でBODや
硝化が行われる。
スは曝気槽1,プロワ２および最終沈澱池３からなり、最
終沈澱池３で固液分離され沈澱した汚泥は返送汚泥回路
で曝気槽１に戻される。また、増殖した汚泥の一部は、
余剰汚泥回路よりプロセス外へ排除される。曝気槽１で
は、ブロワ２により空気を供給し、好気条件下でBODや
硝化が行われる。
呼吸速度計６を用いた制御システムにおいて、呼吸速
度計６は曝気槽１に設置し、一定周期（例えば30分）毎
に呼吸速度rr（Ｔ），炭素基質除去に伴う呼吸速度ATU-
rr（Ｔ），硝化に伴う呼吸速度Nit-rr（Ｔ）からなる呼
吸速度信号S3を出力する。rrとATU-rrおよびNit-rrとの
関係は式（２）で示される。
度計６は曝気槽１に設置し、一定周期（例えば30分）毎
に呼吸速度rr（Ｔ），炭素基質除去に伴う呼吸速度ATU-
rr（Ｔ），硝化に伴う呼吸速度Nit-rr（Ｔ）からなる呼
吸速度信号S3を出力する。rrとATU-rrおよびNit-rrとの
関係は式（２）で示される。
rr（Ｔ）＝ATU-rr（Ｔ）＋Nit-rr（Ｔ） ……（２） ここでＴは曝気槽水温（℃）,ATU-rr（Ｔ）＝aL・Δ
Ｌ＋ｂ・MLSS,Nit-rr＝aN・ΔＮである。ただし、実際
の測定では、rr（Ｔ）とATU-rr（Ｔ）のみ測定し、式
（２）を用いてNit-rr（Ｔ）を計算により求める。ま
た、ATU-rr（Ｔ）の測定は、硝化抑制剤（例えば、アリ
ルチオ尿素ATU）を添加して行う。
Ｌ＋ｂ・MLSS,Nit-rr＝aN・ΔＮである。ただし、実際
の測定では、rr（Ｔ）とATU-rr（Ｔ）のみ測定し、式
（２）を用いてNit-rr（Ｔ）を計算により求める。ま
た、ATU-rr（Ｔ）の測定は、硝化抑制剤（例えば、アリ
ルチオ尿素ATU）を添加して行う。
次に、呼吸率演算回路８による温度補正および呼吸率
演算について述べると、呼吸率とは単位汚泥量当たりの
呼吸速度でrr,ATU-rr,Nit-rrについて次式で定義され
る。
演算について述べると、呼吸率とは単位汚泥量当たりの
呼吸速度でrr,ATU-rr,Nit-rrについて次式で定義され
る。
従って、呼吸率演算回路８において呼吸率の演算には
呼吸速度測定のMLSS濃度値が必要となる。実際の制御シ
ステムでは、曝気槽１にMLSS計５を設置し、呼吸速度
（rr,ATU-rr）測定時のMLSS値をホールドし、rr,ATU-
rr,Nit-rrが求められる時点で式（３）〜（５）を用い
て呼吸率を演算する。すなわち、呼吸率演算回路８は、
呼吸速度測定時の曝気槽水温（Ｔ）から標準温度に換算
して演算する回路である。
呼吸速度測定のMLSS濃度値が必要となる。実際の制御シ
ステムでは、曝気槽１にMLSS計５を設置し、呼吸速度
（rr,ATU-rr）測定時のMLSS値をホールドし、rr,ATU-
rr,Nit-rrが求められる時点で式（３）〜（５）を用い
て呼吸率を演算する。すなわち、呼吸率演算回路８は、
呼吸速度測定時の曝気槽水温（Ｔ）から標準温度に換算
して演算する回路である。
一般に標準温度は、15℃または20℃とする場合が多
い。呼吸率演算回路８により、15℃に換算する場合、AT
U-krおよびNit-krについてそれぞれ式（６），式（７）
で演算する。
い。呼吸率演算回路８により、15℃に換算する場合、AT
U-krおよびNit-krについてそれぞれ式（６），式（７）
で演算する。
ここで、ATU-kr（15）,Nit-kr（15）はそれぞれ15℃
における呼吸率（mgO2/gss/時）、θＬは炭素系基質除
去に関する温度係数、θＮは硝化反応速度に関する温度
係数、θｂは内生呼吸速度に関する温度係数、Ｋは定数
である。
における呼吸率（mgO2/gss/時）、θＬは炭素系基質除
去に関する温度係数、θＮは硝化反応速度に関する温度
係数、θｂは内生呼吸速度に関する温度係数、Ｋは定数
である。
本考案においてはBOD除去に伴う呼吸速度と内生呼吸
速度の和であるATU-rr（または、ATU-kr）と、硝化反応
に伴う呼吸速度であるNit-rr（またはNit-kr）の２項目
の呼吸速度に分け、それぞれ、BOD（またはTOC等）指標
や硝化（または、アンモニア濃度等）指標として制御に
利用する。
速度の和であるATU-rr（または、ATU-kr）と、硝化反応
に伴う呼吸速度であるNit-rr（またはNit-kr）の２項目
の呼吸速度に分け、それぞれ、BOD（またはTOC等）指標
や硝化（または、アンモニア濃度等）指標として制御に
利用する。
本考案によれば、rrをATU-rrとNit-rrに分割すること
により、BOD除去制御と硝化制御をそれぞれ別の指標で
正確に管理できる。
により、BOD除去制御と硝化制御をそれぞれ別の指標で
正確に管理できる。
実際に利用する場合は、ATU-kr（Ｔ），水温（Ｔ）は
計測値であり、θＬ，θＮ，θｂ,Kは設定値となる。た
だし、水温（Ｔ）は、呼吸速度測定時の曝気槽水温を温
度計より読み込んで演算に用いる。以上より、標準温度
（15℃）での曝気槽内呼吸率（ATU-kr（15）,Nit-kr（1
5））を求めることができる。
計測値であり、θＬ，θＮ，θｂ,Kは設定値となる。た
だし、水温（Ｔ）は、呼吸速度測定時の曝気槽水温を温
度計より読み込んで演算に用いる。以上より、標準温度
（15℃）での曝気槽内呼吸率（ATU-kr（15）,Nit-kr（1
5））を求めることができる。
次に、標準温度に換算した呼吸率（ATU-kr（15）,Nit
-kr（15））を用いて、曝気槽における呼吸率が負荷変
動などの外乱によらず一定に管理するための制御システ
ムについて説明する。
-kr（15））を用いて、曝気槽における呼吸率が負荷変
動などの外乱によらず一定に管理するための制御システ
ムについて説明する。
呼吸率ATU-kr,Nit-krを一定に制御するためには、通
常DO濃度（ブロワ送風量）またはSRT（余剰汚泥量）が
操作因子となる。ここでは、一例として、ATU-krを一定
に制御するためにDO定値制御回路の目標DO濃度を操作す
る場合について説明すると、溶存酸素演算回路９は、AT
U-krの測定値ATU-kr，呼吸率演算回路８の呼吸率信号S5
であるATU-kr（15）と呼吸率設定値信号S6であるATU-kr
（15）setおよび現在のDO目標値から新しいDO目標値を
演算（例えばPI演算）する回路で、次の演算を行う。
常DO濃度（ブロワ送風量）またはSRT（余剰汚泥量）が
操作因子となる。ここでは、一例として、ATU-krを一定
に制御するためにDO定値制御回路の目標DO濃度を操作す
る場合について説明すると、溶存酸素演算回路９は、AT
U-krの測定値ATU-kr，呼吸率演算回路８の呼吸率信号S5
であるATU-kr（15）と呼吸率設定値信号S6であるATU-kr
（15）setおよび現在のDO目標値から新しいDO目標値を
演算（例えばPI演算）する回路で、次の演算を行う。
ε（ｔ）＝ATU-kr（15）set−ATU-kr（15） ・・・（８） DOset（ｔ＋１）＝DOset（ｔ）＋kPε（ｔ）＋kI∫ε
（ｔ）dt ・・・（９） ここで、ε（ｔ）は時刻ｔにおける偏差、DOsetは時刻
ｔにおける目標値、DOset（ｔ＋１）は時刻（ｔ＋１）
における目標値、kPは比例定数、kIは積分定数である。
この結果、ATU-kr測定値とATU-kr（15）set値が一致す
るように目標値が操作される。溶存酸素制御回路10はDO
目標値信号S7とDO信号S1を基にブロワ２を制御して曝気
槽１内の溶存酸素量を制御する。
（ｔ）dt ・・・（９） ここで、ε（ｔ）は時刻ｔにおける偏差、DOsetは時刻
ｔにおける目標値、DOset（ｔ＋１）は時刻（ｔ＋１）
における目標値、kPは比例定数、kIは積分定数である。
この結果、ATU-kr測定値とATU-kr（15）set値が一致す
るように目標値が操作される。溶存酸素制御回路10はDO
目標値信号S7とDO信号S1を基にブロワ２を制御して曝気
槽１内の溶存酸素量を制御する。
H.考案の効果 本考案は上述の如くであって、次のような効果が得ら
れる。
れる。
（１）呼吸速度（呼吸率）の温度補正により精度よく安
定した制御が可能となる。
定した制御が可能となる。
（２）炭素系基質除去速度（ΔＬ），硝化系基質除去速
度（ΔＮ），内生呼吸速度定数（ｂ）をそれぞれ個別に
温度補正できるため、必要に応じて、例えば、硝化系基
質除去速度（ΔＮ）のみを使用する場合は、Nit-krの測
定値を15℃に換算して利用することができ、応用範囲，
利用方法が拡大した。
度（ΔＮ），内生呼吸速度定数（ｂ）をそれぞれ個別に
温度補正できるため、必要に応じて、例えば、硝化系基
質除去速度（ΔＮ）のみを使用する場合は、Nit-krの測
定値を15℃に換算して利用することができ、応用範囲，
利用方法が拡大した。
（３）温度補正は、簡単な数理モデル式で示すことがで
き、制御システムの利用が容易となった。
き、制御システムの利用が容易となった。
第１図は本考案の実施例による水質制御装置のブロック
図、第２図は反応速度の温度特性である。 １……曝気槽、２……ブロワ、３……最終沈澱池、４…
…溶存酸素（DO計）、５……一活性汚泥浮遊物（MLSS）
計、６……呼吸速度計、７……水温計、８……呼吸率演
算回路、９……溶存酸素（DO）演算回路、10……溶存酸
素（DO）制御回路。
図、第２図は反応速度の温度特性である。 １……曝気槽、２……ブロワ、３……最終沈澱池、４…
…溶存酸素（DO計）、５……一活性汚泥浮遊物（MLSS）
計、６……呼吸速度計、７……水温計、８……呼吸率演
算回路、９……溶存酸素（DO）演算回路、10……溶存酸
素（DO）制御回路。
Claims (1)
- 【請求項１】被処理水の活性汚泥浮遊物濃度で、被処理
水中に生存する活性汚泥の炭素基質除去速度と内生呼吸
速度の和である呼吸速度と硝化反応に伴う呼吸速度をそ
れぞれ除して各呼吸率を演算する手段および被処理水の
水温により前記各呼吸率の温度補正値を演算する呼吸率
温度補正演算手段からなる呼吸率演算回路（８）と、こ
の温度補正された各呼吸率と各呼吸率設定値を基に溶存
酸素目標値を算出する溶存酸素演算回路（９）と、 前記被処理水中の溶存酸素濃度と前記溶存酸素目標を基
に、前記被処理水中の溶存酸素濃度を制御する溶存酸素
制御回路（10）と、によって構成したことを特徴とする
水質制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989124240U JP2502856Y2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 水質制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989124240U JP2502856Y2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 水質制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0361995U JPH0361995U (ja) | 1991-06-18 |
| JP2502856Y2 true JP2502856Y2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=31672172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989124240U Expired - Lifetime JP2502856Y2 (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 水質制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2502856Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012245422A (ja) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Hitachi Ltd | 水処理プロセス制御装置 |
| WO2016132510A1 (ja) * | 2015-02-19 | 2016-08-25 | 三菱重工業株式会社 | 工業排水処理システム及び処理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63200896A (ja) * | 1987-02-16 | 1988-08-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 水処理装置 |
| JPS6412699U (ja) * | 1987-07-09 | 1989-01-23 |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP1989124240U patent/JP2502856Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0361995U (ja) | 1991-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |