JP2735379B2 - 汚泥引き抜き制御装置 - Google Patents

汚泥引き抜き制御装置

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JP2735379B2 JP2309903A JP30990390A JP2735379B2 JP 2735379 B2 JP2735379 B2 JP 2735379B2 JP 2309903 A JP2309903 A JP 2309903A JP 30990390 A JP30990390 A JP 30990390A JP 2735379 B2 JP2735379 B2 JP 2735379B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、下水道処理設備等に利用される汚泥引き抜
き制御装置に係わり、特に汚泥貯留槽内で分離される濃
縮汚泥と上澄水とのうち濃縮汚泥が目標界面レベルとな
るように引き抜き制御を行う汚泥引き抜き制御装置に関
する。
(従来の技術) 従来、この種の汚泥引き抜き制御には幾つかあり、そ
の1つは汚泥をサイクリックに引き抜く制御装置であ
り、他の1つは汚泥界面のレベルを測定し、かつ、この
界面レベルを一定に保つように汚泥を引き抜く制御装置
である。
先ず、第1の制御装置は第7図に示すように、汚泥貯
留槽(以下貯留槽と称する)1内の汚泥2を引き抜くた
め、プリセットタイマー3の出力値および流量計6から
の流量信号を入力するプリセットカウンター7の出力値
を、オン・オフ制御シーケンス回路5に入力させ、この
シーケンス回路5から得られる信号により引き抜き弁4
をサイクリックに開閉制御するものである。
次に、第2の制御装置は第8図に示すように、貯留槽
1の汚泥界面レベルを汚泥界面計11で測定し、この測定
値PVが汚泥目標界面レベル(SV)12となるように、この
両者の偏差をPI動作型の調節計15に入力して得られる操
作出力MVを、VVVFインバータ(可変電圧可変周波数イン
バータ)14等の回転数コントローラに与えて、引き抜き
ポンプ13の回転数を制御するものである。
(発明が解決しようとする課題) しかし、第1の制御装置では、引き抜き汚泥濃度に注
目する制御構成をとっていないので、投入汚泥量の変動
が激しい場合には、汚泥濃度がアンバランスとなる。
一方、第2の制御装置は、投入汚泥量が多いときには
一様な濃度が得られやすく、制御上良好であるが、投入
汚泥量が減少してくると、貯留槽内の沈降汚泥の圧接効
果が働き、汚泥界面レベルが下がってくる現象が生ず
る。このため、汚泥の引き抜きを止めてしばらく休止す
るような状態となることから、汚泥濃度が益々濃くな
り、ポンプ圧送の負荷が増大して効率的な運転ができな
い。このように汚泥濃度のアンバランスによるプラント
設備の問題点として、汚泥濃度が薄い場合、脱水設備の
効率が悪くなる。他方、汚泥濃度が濃い場合、送泥する
設備の効率が悪くなる。また、汚泥濃度が濃い場合、流
体の粘性率、比重が高くなり、配管圧損を上昇させるこ
とになる。そのため、送泥配管が長くなると、極端な場
合送泥が不可能となる。
本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、貯留
槽から濃縮汚泥を引き抜く場合、貯留槽内に投入する投
入汚泥量が大きく変動する場合でも引き抜き汚泥の濃度
をほぼ一定にでき、送泥設備の負荷増大を抑えることが
できる汚泥引き抜き制御装置を提供することを目的とす
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明は、沈殿池等から発
生する余剰汚泥を汚泥貯留槽に投入し、この貯留槽内の
汚泥を濃縮汚泥と上澄水とに分離するとともに、濃縮汚
泥が目標界面レベルとなるように引き抜き制御を行う汚
泥引き抜き制御装置において、汚泥貯留槽に投入される
投入汚泥量を測定する流量測定手段と、汚泥貯留槽内の
汚泥界面レベルを測定する汚泥界面測定手段と、流量測
定手段で測定された投入汚泥量から界面レベル修正値を
演算する投入量・設定界面修正値演算手段と、汚泥界面
測定手段で測定された汚泥界面レベルの変化率から界面
レベル修正値を演算する界面変化率・設定界面修正値演
算手段と、投入量・設定界面修正値演算手段からの界面
レベル修正値と界面変化率・設定界面修正値演算手段か
らの界面レベル修正値とを入力し、最適界面修正値を演
算する界面修正値演算手段と、界面修正値演算手段で演
算された最適界面修正値に基づき目標界面レベルを修正
する界面レベル修正手段とを具備している。
(作用) 従って、本発明は以上のような手段を講じたことによ
り、貯留槽へ投入する投入汚泥量の負荷変動および実際
の貯留槽内で測定している汚泥界面レベルの界面変化率
により目標とする貯留槽内の汚泥界面レベルを変化させ
て汚泥が引き抜かれることから、従来装置に比べて引き
抜き汚泥の濃度がほぼ一様になる。このため、極端に濃
い濃度の引き抜き汚泥の発生を防止でき、下水処理場に
おける送泥設備の省エネ化、過剰な設備容量の抑制がで
き、運転上および施設面で有利となる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の概略構成を示す図であり、貯留槽
1内に投入される投入汚泥量を流量計例えば電磁流量計
21により測定し、この測定値を投入量−設定界面修正値
演算器22に入力し、修正値Laを求める。この演算器22の
機能は、第2図に示すように投入量(投入汚泥量)Fが
大のときは界面レベルを高くし、また逆に投入量Fが小
のときは界面レベルを低くするものである。第2図の特
性カーブについては、プラント毎に違った特性を有し、
これは経験値より決められ、これを修正値Laとしたもの
である。
貯留槽1内の汚泥界面レベルを汚泥界面計23に測定
し、この測定値PVを界面変化率−設定界面修正値演算器
24に入力し、ここで界面レベルを修正する修正値Lbを演
算するものである。この演算器24の機能は、第3図に示
すように汚泥界面変化率dL0/dtが正方向(増加時)のと
き修正界面レベルは高い方に修正した修正値Lbを出力
し、また逆に汚泥界面変化率dL0/dtが負方向(減少時)
のとき修正界面レベルは低い方に修正した修正値Lbを出
力するものである。第3図の特性カーブの決定は、経験
値によるものであり、汚泥界面変化率dL0/dtの零近傍で
は、プラント一般的な傾向を示し、この場合には修正レ
ベルの変化はなく、その領域を越えた汚泥界面変化率dL
0/dtのところでは、修正レベルを大きく変えていくよう
な特性である。
この演算器22,24で演算された修正値La,Lbはそれぞれ
界面修正値演算器25に入力し、ここで界面修正値Lsを、 Ls=f(La,Lb) の関数で求められる。演算器25で演算された界面修正値
Lsは加算器26に入力され、ここで所期の汚泥界面目標レ
ベルSVに界面修正値Lsを加えて、界面目標値を決定す
る。リミッタ27は、加算器26で算出された算出値が実際
の貯留槽1のレベルから外れる目標値とならないように
上・下限値を適正値に設定するものである。PI型の調節
計28は、リミッタ27からの出力信号を入力してこの出力
信号に応じた操作出力信号MVにより、貯留槽1の送泥側
の配管に設けられている引き抜き弁29の開度または引き
抜きポンプ31の速度を回転数コントローラ30により制御
し、前記汚泥界面計23で測定された測定値PVが前記最適
目標界面レベルになるように制御される。
次に、以上のように構成された実施例装置の動作につ
いて第4図および第5図を参照して説明する。運転開始
する前に、第1図に示す汚泥界面目標レベルSVを設定す
る。この状態で、下水処理場の最初沈殿池や最終沈殿
池、その他から集められた投入汚泥は、貯留槽1に投入
される。この場合の投入汚泥量は、流量計21により測定
され、この測定値が投入量−設定界面修正値演算器22に
入力される。貯留槽1に投入された汚泥は、沈降効果を
利用して濃縮汚泥層と上澄水に分離されていく。この濃
縮汚泥層と上澄水の境界面は、常に汚泥界面計23により
測定され、この測定値PVが界面変化率−設定界面修正値
演算器24と調節計28に入力され、これにより汚泥界面レ
ベルが一定になるように制御される。
しかして、投入汚泥量が多くなってきたとき、後述す
るように目標界面レベルが徐々に高く設定され、これに
より従来の界面レベル一定制御方式に比べて濃縮汚泥引
き抜き量が少なくなるため、送泥設備への負荷変動を抑
えることができる。また、引き抜き汚泥濃度の分布状態
が投入汚泥量の増加前の状態に近い状況を示すので、引
き抜いたとき得られる濃縮汚泥濃度が一定値に近いもの
になる。
第4図はこれを説明するための図であり、(a)は初
期時の貯留槽1内の汚泥濃度分布を示しており、貯留槽
1内の引き抜き管側、すなわち底面側は約2%の濃度と
なっており、これより遠ざかる側、すなわち設定界面側
では、1%の濃度となっている。(b)は投入汚泥量が
増加したとき、界面レベルを一定にしたときの汚泥濃度
分布を示しており、貯留槽1内の引き抜き管側は1.2〜
1.5%の濃度となっており、また設定界面側では(a)
と同様に1%の濃度となっていることから、貯留槽1内
の濃度分布がほぼ一様になっているものと見る事ができ
る。(c)は前述した構成により、汚泥界面レベルを高
くしたときの濃度分布を示しており、この場合は、汚泥
界面レベルを上げる事で、引き抜き量は初期時に近いも
のとなるため、貯留槽1内の濃度分布は(a)と同様
に、設定界面側は1%の濃度で、引き抜き管側は約2%
の濃度となっている。このように、投入汚泥量が多い場
合には、安定した汚泥濃度で引き抜きが可能である。こ
の点は前述した従来の第2の例も同様である。
一方、貯留槽1内への投入汚泥量が少なくなってきた
場合の動作を第5図を参照して説明する。(d)は初期
時の貯留槽1内の汚泥濃度分布を示しており、貯留槽1
内の引き抜き管側は約2%の濃度となっており、また設
定界面側は1%の濃度となっている。(e)は前述した
従来装置の第2の例と同様に界面設定レベルを一定に制
御したときの汚泥濃度分布を示しており、この場合前述
の従来装置では汚泥の引き抜きを止めてしばらく休止す
るような事になり、これによって設定界面側の濃度は圧
接効果により1%から0.7〜1%と設定濃度より益々薄
くなっていき、また底面側は3〜3.5%と益々濃い濃度
の汚泥が貯まる様子を示している。(f)は本発明によ
る引き抜きを行った場合の汚泥濃度分布状況を示し、第
1図の回路で設定界面レベルを下げる事で汚泥引き抜き
が行われるため、濃度分布は(d)と同様に、界面側の
濃度は1%で、底面側は約2%となることから、常に安
定した汚泥濃度を得る事ができる。
従って、以上のような実施例の構成によれば、貯留槽
1内へ投入する投入汚泥量の負荷変動は流量計21に測定
され、また実際の貯留槽1内の汚泥界面レベルの界面変
化率は汚泥界面計23により測定され、両測定値から目標
とする槽1内の汚泥界面レベルが界面修正値演算器25で
演算されるので、引き抜き汚泥量が平滑的に行われるこ
とから、引き抜き汚泥の濃度がほぼ一様に保てる。この
ため、極端に濃度の汚泥の引き抜きの発生を防止でき、
下水道処理における送泥設備の負荷増大を抑えることが
できる。従って、送泥設備の省エネ化、過剰な設備容量
の抑制となり、運転上および施設面で有利となる。
次に、本発明の具体的な実施例について第6図を参照
して説明する。なお、この具体例においては前記実施例
の同一部分には同一符号にaないしbを付して説明す
る。前記特性関数発生回路22aは、流量計21からの投入
汚泥量信号Fに対応した汚泥界面レベル修正値Laを算出
する。この算出原理は、前述の投入量−設定界面修正値
演算器22と同一である。変化率演算回路24aは、汚泥界
面計23からの界面レベル信号Ldを入力して界面変化率dL
d/dtを求めるものである。特性関数発生回路24dは、変
化率演算回路24aで演算した界面変化率dLd/dtを入力
し、ここで汚泥界面レベル修正値Lbを算出するもので、
この算出原理は、前述の界面変化率−設定界面修正値演
算器24同一である。修正値演算回路25aは、前記汚泥界
面レベル修正値LaおよびLbに対する要因重みづけする係
数をそれぞれa,bとして、各修正値La,Lbを単純に加算し
て最終修正値Loを求めるものである。修正値加算回路26
aは、所期の目標界面レベルLs1と、前記修正値演算回路
25aの最終修正値Loとを加算して目標設定界面レベルLs
を求めるものである。リミッタ27aは、修正値加算回路2
6aで算出した目標設定界面レベルLsの上下限値を適正範
囲に制限するリミッタである。偏差計算回路28aは、リ
ミッタ27aの出力Lsと汚泥界面計23からの界面レベル信
号Ldの偏差Δを算出するものである。PI制御演算回路28
bは、偏差計算回路28aの偏差Δを入力してPI動作の調節
を行い操作出力信号MVを出力するものである。回転数コ
ントローラ例えばVVVFインバータ30は、PI制御演算回路
28bの操作出力信号MVを入力し、この操作出力信号MVに
応じてポンプ31を可変速運転を行うものである。なお、
ポンプ31と貯留槽1の引き抜き管との間には引き抜き弁
32が設けられている。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、貯留槽から濃縮
汚泥を引き抜く場合、貯留槽内に投入する投入汚泥量が
大きく変動する場合でも引き抜き汚泥の濃度をほぼ一定
にでき、送泥設備の負荷増大を抑えることができる汚泥
引き抜き制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による汚泥引き抜き制御装置の概略構成
を示す図、第2図および第3図は各々第1図の投入量・
設定界面修正値演算器および界面変化率・設定界面修正
値演算器の機能説明図、第4図および第5図はそれぞれ
第1図の作用効果説明図、第6図は第1図の具体的な実
施例の説明図、第7図および第8図はそれぞれ異なる従
来の汚泥引き抜き制御装置の課題を説明するための図で
ある。 1……濃縮汚泥貯留槽、21……流量計、22……投入量・
設定界面修正値演算器、23……汚泥界面計、24……界面
変化率・設定界面修正値演算器、25……界面修正値演算
器、26……加算器、27……リミッタ、28……PI型の調節
計、29……引き抜き弁、30……回転コントローラ、31…
…ポンプ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】沈殿池等から発生する余剰汚泥を汚泥貯留
    槽に投入し、この貯留槽内の汚泥を濃縮汚泥と上澄水と
    に分離するとともに、前記濃縮汚泥が目標界面レベルと
    なるように引き抜き制御を行う汚泥引き抜き制御装置に
    おいて、 前記汚泥貯留槽に投入される投入汚泥量を測定する流量
    測定手段と、 前記汚泥貯留槽内の汚泥界面レベルを測定する汚泥界面
    測定手段と、 前記流量測定手段で測定された投入汚泥量から界面レベ
    ル修正値を演算する投入量・設定界面修正値演算手段
    と、 前記汚泥界面測定手段で測定された汚泥界面レベルの変
    化率から界面レベル修正値を演算する界面変化率・設定
    界面修正値演算手段と、 前記投入量・設定界面修正値演算手段からの界面レベル
    修正値と前記界面変化率・設定界面修正値演算手段から
    の界面レベル修正値とを入力し、最適界面修正値を演算
    する界面修正値演算手段と、 この界面修正値演算手段で演算された最適界面修正値に
    基づき前記目標界面レベルを修正する界面レベル修正手
    段と を具備した汚泥引き抜き制御装置。
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