JP3460211B2 - 下水処理制御装置 - Google Patents
下水処理制御装置Info
- Publication number
- JP3460211B2 JP3460211B2 JP10059094A JP10059094A JP3460211B2 JP 3460211 B2 JP3460211 B2 JP 3460211B2 JP 10059094 A JP10059094 A JP 10059094A JP 10059094 A JP10059094 A JP 10059094A JP 3460211 B2 JP3460211 B2 JP 3460211B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sludge
- target value
- amount
- mlss
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、都市下水や産業廃水の
ように、有機物を含む汚水を浄化する活性汚泥法による
下水処理の制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の下水処理制御装置の構成を図２に
示す。管路１より曝気槽２に流入する下水の水量、ｐ
Ｈ、流入水懸濁物質濃度、および流入水有機物濃度を流
入下水量測定計１０、ｐＨ測定計１１、懸濁物質濃度計
１２、有機物濃度計１３で検出してその検出信号を演算
装置２７に出力する。曝気槽２内に流入した下水と沈澱
槽から返送された返送汚泥との混合液の溶存酸素濃度、
ＭＬＳＳ、および水温を溶存酸素濃度計１４、ＭＬＳＳ
計１５、水温計１６で検出してその検出信号を演算装置
２７に出力する。曝気槽２から流出した混合液の有機物
濃度およびＭＬＳＳを有機物濃度計１７およびＭＬＳＳ
計１８で検出してその検出信号を演算装置２７に出力す
る。混合液が沈澱槽３で沈降分離された処理水を管路７
より装置外に放出され、その処理水の懸濁物質濃度、有
機物濃度およびｐＨを懸濁物質濃度計１９、有機物濃度
計２０およびｐＨ測定計２１で検出してその検出信号を
演算装置２７に出力する。返送汚泥量、返送汚泥濃度、
余剰汚泥量、余剰汚泥濃度、および曝気風量を返送汚泥
量測定計２２、返送汚泥濃度計２３、余剰汚泥引抜量測
定計２４、余剰汚泥濃度計２５、および曝気風量測定装
置２６で検出してその検出信号を演算装置２７に出力す
る。ＭＬＳＳ計１５と余剰汚泥引抜量測定計２４によっ
て検出した信号を余剰汚泥量演算装置３９に出力する。
流入下水量測定計１０、ＭＬＳＳ計１８および返送汚泥
濃度計２３によって検出した信号を、返送汚泥量演算装
置４１に出力する。溶存酸素濃度計１４と曝気風量測定
装置２６によって検出した信号を曝気風量演算装置４３
に出力する。４は曝気槽に汚泥を返送する管路、５は曝
気槽内に設けた散気管、６はブロワーで、制御装置３２
により送風量を制御するようにしてある。８は管路４に
設けた返送汚泥ポンプで、制御装置３３により返送汚泥
量を制御するようにしてある。９は沈殿槽の汚泥を外部
に放出する引抜汚泥ポンプで、制御装置３４により汚泥
の引抜量を制御するようにしてある。２７は演算装置
で、自己回帰モデル演算装置２８、選択装置２９、修正
自己回帰モデル演算装置３０、最適化装置３１、計測値
記憶装置３５、予測値演算装置３６、予測値記憶装置３
７、および比較装置３８から構成されており、各計測器
で計測した計測値の検出信号を記憶装置３５に記憶す
る。４０は、余剰汚泥量加算装置で、余剰汚泥量演算装
置３９からの信号と最適化装置３１の信号を入力して制
御装置３４に出力するようにしてある。４２は返送汚泥
量加算装置で、返送汚泥量演算装置４１の信号と最適化
装置３１の信号を入力して制御装置３３に出力するよう
にしてある。４４は曝気風量演算装置４３の信号と最適
化装置３１の信号を入力して制御装置３２に出力するよ
うにしてある。この演算装置２７では、記憶装置に記憶
している信号から自己回帰モデル演算装置２８でつぎの
順序で自己回帰モデルの作成を行う。下水処理装置にお
いて現在のプロセスの状態は過去のプロセスの状態の線
形結合によってその大部分を表現できる。いま時刻ｎに
おけるプロセスの状態をｋ次元の全変数ベクトルＸ
（ｎ）で表すとその自己回帰表現は次のようになる。 【０００３】 【数１】 【０００４】但しＸ（ｎ−ｍ）は時刻ｎよりｍ時点前の
全変数ベクトル、Ｕ（ｎ）は白色雑音ベクトル、Ａ
（ｍ）は自己回帰モデルの回帰係数行列、Ｍは自己回帰
モデルの最適次数である。 （１）式の回帰係数Ａ（ｍ）の要素ａij（ｍ）は、次の
連立一次方程式の解として求められる。 【０００５】 【数２】 【０００６】但し、ＲihはＸのｉ,ｈ行の要素の相互関
数である。また白色雑音ベクトルＵ（ｎ）の要素を ei
(n)とすると、その分散σei2 は次のようになる。 【０００７】 【数３】 【０００８】なおモデルの最適次数Ｍは、予測誤差を示
す（４）式のＭＦＰＥ（Ｍ）を最小にする値である。 【０００９】 【数４】 【００１０】但し、ここでＮはデータ数、 【００１１】 【数５】 【００１２】‖ｄM ‖は分散共分散行列推定値である。
このようにして自己回帰係数、モデル次数および白色雑
音の分散（固有ノイズ）がもとめられ、自己回帰モデル
が作成される。次に、下水処理装置の被制御変数即ち処
理水有機物濃度、処理水懸濁物質濃度、ＭＬＳＳを一定
に保つために、この自己回帰モデルを構成する多数のシ
ステム変数の中で、被制御変数に寄与するシステム変数
を選別する必要がある。いまＫ個のシステム変数が伝達
要素によって結ばれた閉ループにおいて、ａij（ｆ）を
変数ｘi （ｆ）とｘj （ｆ）とを結ぶ伝達要素のｘ
i （ｆ）からのｘj （ｆ）への周波数応答関数とし、ｕ
i （ｆ）をｘi （ｆ）の内部雑音の周波数領域における
表現とすると、 【００１３】 【数６】 【００１４】が得られる。ここで、 【００１５】 【数７】 【００１６】とおけば、 【００１７】 【数８】 【００１８】ここでｂij（ｆ）はｊ番目の変数の固有ノ
イズｕj （ｆ）が、フィードバックループを通してｉ番
目のシステム変数ｘi （ｆ）へおよぼす影響を示す。
（７）式のパワースペクトル領域における表現式は、 【００１９】 【数９】 【００２０】但し、ｐ（ｕj ）（ｆ）は周波数ｆにおけ
る固有ノイズｕj のパワースペクトル密度である。さら
に周波数ｆにおけるｘi （ｆ）のパワースペクトル密度
ｐii（ｆ）のうちｕj （ｆ）に寄与する部分をｑ
ij（ｆ）とすると、 q ij（f)= ｜b ij（f)｜2 ・P(U j )(f) ・・・・・（９） となる。ここで、のｑij（ｆ）をノイズ寄与率という。
つまり、例えばあるシステム変数Ａに対するシステム変
数Ｂ，Ｃ，Ｄの寄与率が、それぞれ３５％、４０％、２
５％と求まると、システム変数Ｃ，Ｂ，Ｄの順で、シス
テム変数Ａに影響を与えていることになる。また計測値
の変動域は、標準偏差を求めることによって容易に推定
できる。標準偏差Ｓは（１０）式から得られ、 【００２１】 【数１０】 【００２２】計測値の９９．７％は、（１１）式で得ら
れるＸi の範囲になると考えて良い。 【００２３】 【数１１】 【００２４】したがって、刻々得られる計測値が（１
１）式の変動域に含まれているか否かによって、正常、
異常の判定を下すことが可能となる。選択装置２９では
自己回帰モデル演算装置２８からの出力により（９）、
（１０）式に基づいて、被制御変数すなわち処理水の有
機物濃度、懸濁物質濃度および曝気槽内のＭＬＳＳ濃度
に対するシステム変数の影響度を演算し、修正自己回帰
モデル演算装置３０に出力する。修正自己回帰モデル演
算装置３０では、記憶装置３５の計測値を当てはめ、修
正自己回帰モデルを作成する。この修正自己回帰モデル
演算装置３０は処理水の水質に重要な影響力をもつ変数
のみにによって構成された修正自己回帰モデルを作成
し、最適化装置３１へ数式モデルとして出力する。また
修正自己回帰モデル演算装置３０からの出力は、予測演
算装置３６にも入力され、この予測演算装置３６では、
現時刻に採取した計測値を修正自己回帰モデルにも適用
して未来時刻の計測値を算出し、この予測値を予測記憶
装置３７へ出力する。比較装置３８では、計測値と予測
記憶装置３７に記憶されている当該時刻の予測値を比較
し、その予測誤差を演算する。その演算の結果、予測誤
差が大きいと判定された場合、すなわち使用している修
正自己回帰モデルが適切でないと判断した場合は、自己
回帰モデル演算装置に２８に信号を出力し、自己回帰モ
デルの更新を行う。このようにして、使用している修正
自己回帰モデルがモデルとして不適切と判断された時点
で、モデルは自動的に更新される。次の最適化装置３１
では、修正自己回帰モデルに時々刻々の計測値を入力し
て、最適化制御信号の算出を行い、その制御信号を余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４に出力する。一方、余剰汚泥量演算
装置３９では、現時刻の曝気槽内ＭＬＳＳと余剰汚泥引
抜量から、曝気槽内ＭＬＳＳが概ね一定となるように余
剰汚泥量の演算を行い、この値を余剰汚泥量加算装置４
０に出力する。また返送汚泥量演算装置４１では、流入
の下水量、曝気槽２から流出した混合液のＭＬＳＳ、お
よび返送汚泥濃度から、沈澱槽３内の総汚泥量が概ね一
定となるように返送汚泥量の演算を行い、この値を返送
汚泥量加算装置４２に出力する。また曝気風量演算装置
４３では、溶存酸素濃度と曝気風量から、曝気槽２内の
溶存酸素濃度が概ね一定となるように曝気風量の演算を
行い、この値を曝気風量加算装置４４に出力する。余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４では、最適化装置３１からの最適化
制御信号と各々の演算装置からの信号を加算し、それら
の加算信号を引抜汚泥ポンプの制御装置３４、返送汚泥
ポンプの制御装置３３、ブロワーの制御装置３２に与え
る。そして、これらの制御装置の出力信号により制御が
おこなわれる。このような下水処理制御装置において、
曝気槽内のＭＬＳＳと溶存酸素濃度、および沈澱槽内の
総汚泥量を概ね一定値に維持することによって、システ
ムの安定化を図り、かつ処理水の安定化を、修正自己回
帰モデルによる最適制御系によって実現するようにして
ある。 【００２５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものはつぎのような問題点がある。 （１）自己回帰モデル演算装置２８はある一定の期間記
憶装置３５に記憶している信号を利用して自己回帰モデ
ルの作成を行うが、この上位制御系の演算装置から余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４に出力される制御信号は不規則に変
動する信号である（以下、ノイズという）。従って、こ
のノイズの絶対値が大きくなったとき、処理水の水質に
悪影響を及ぼすことがある。例えば、降雨時に曝気槽２
に流入する下水の量が多くなるが、曝気風量加算装置４
４に与えられるノイズが偶然に負の大きな値であれば、
風量不足の状態となり処理水の有機物濃度あるいは処理
水懸濁物質濃度が高い値を示すことが考えられる。 （２）自己回帰モデルの作成期間は、システムの安定化
を図るための特定項目、例えば、曝気槽内のＭＬＳＳ、
溶存酸素濃度、沈澱槽内の総汚泥量等は目標値から外れ
ることがあるので、処理場の運転員に不安感を与えるこ
とになる。更に自己回帰モデル作成後の制御実施時にお
いても、上位制御系の演算装置から制御信号が下位制御
系の余剰汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２
および曝気風量加算装置４４に与えられるので、同様な
状況がおきる。本発明は、このような欠点を取り除くた
めに改良を施したもので、自己回帰モデル作成の期間に
おいても処理水の水質低下を防止し、且つシステムの安
定化を図るための特定項目の目標値からの外れを少なく
して、処理水の水質を被制御変数とする自己回帰モデル
による最適制御系を実現することを目的とするものであ
る。 【００２６】本発明は、曝気槽内のＭＬＳＳを制御する
余剰汚泥量演算装置と沈殿槽内の総汚泥量を制御する返
送汚泥量演算装置と前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制御
する曝気風量演算装置とを備え、前記ＭＬＳＳと前記総
汚泥量と前記溶存酸素濃度を特定項目として、その安定
化を図る下位の制御系と、この下位の制御系をも処理装
置の一部として包含する線形モデルを使用した上位の制
御系と、を具備した下水処理制御装置において、手分析
データから計算されたＭＬＳＳ目標値と前記上位制御系
の演算装置の最適化装置の出力を入力して前記余剰汚泥
量演算装置に出力するＭＬＳＳ目標値加算装置と、手分
析データから計算された総汚泥量目標値と前記最適化装
置の出力を入力して前記返送汚泥量演算装置に出力する
総汚泥量目標値加算装置と、手分析データから計算され
た溶存酸素目標値と前記最適化装置の出力を入力して曝
気風量を演算する前記曝気風量演算装置とを設けたこと
を特徴としている。 【００２７】 【作用】したがって、自己回帰モデル作成の期間におい
ても処理水水質の低下を防止し、且つシステムの安定化
を図るための特定項目の目標値からの外れを少なくし
て、処理水水質の変動を抑制する制御系を実現すること
ができる。 【００２８】 【実施例】以下、本発明を図１に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は下水処理制御装置の構成図を
示すもので、図２と同一のものには同一の符号を付して
詳細な説明を省略する。４５はＭＬＳＳ目標値加算装置
で、手分析データから計算されたＭＬＳＳ目標値４６と
最適化装置３１の出力とを演算して余剰汚泥量演算装置
３９に出力するようにしてある。４７は総汚泥量目標値
加算装置で、手分析データから計算された総汚泥量目標
値４８と最適化装置３１の出力とを演算して返送汚泥量
演算装置４１に出力するようにしてある。４９は溶存酸
素目標値加算装置で、手分析データから計算された溶存
酸素目標値５０と最適化装置３１の出力とを演算して曝
気風量演算装置４３に出力するいま最適化装置３１から
の目標値調整量をSPopt 、手分析データから計算された
目標値をSPman とすると、ＭＬＳＳ目標値加算装置、総
汚泥量目標値加算装置および溶存酸素目標値加算装置か
らの出力信号SPout は、（１２）式によって与えられ
る。 SPout=F(SPopa ＋SPman,L,H) ......................（１２） SPopa=F(SPopt,ーD,D) ......................（１３） 但し、L とH は目標値の上限値と下限値、D は目標値調
整量の振幅であり、F(X0,Y1,Y2) は次式で定義される関
数である F(X0,Y1,Y2) ＝Y1 ( X0 ＜Y1 ) ..................（１４−１） ＝X0 ( Y1 ≦X0≦Y2 ) ..................（１４−２） ＝Y2 ( X0 ＞Y2 ) ..................（１４−３） ここでL とH は、操作機器の性能とプロセスの状態から
決定されるものであり、またD は全制御系に対する上位
制御系の寄与度をどの程度にするかということから決め
られる。各目標値加算装置から、このような制御信号
を、余剰汚泥量演算装置３９、返送汚泥量演算装置４１
および曝気風量加算装置４３に出力することにすれば、
システムの安定化を図るための特定項目である曝気槽内
のＭＬＳＳと溶存酸素濃度、あるいは沈澱槽内の総汚泥
量は、ほぼ目標値どうりの値が維持でき、且つ処理水水
質の変動を抑制することが可能となる。 【００２９】 【発明の効果】上述したように本発明によれば、自己回
帰モデル作成の期間においても処理水水質の低下を防止
することができ、制御実施時においては、被制御変数の
安定化を目的とした自己回帰モデルによる最適制御系の
実現が可能となる。また上記両期間において、システム
の安定化を図るための特定項目の計測値は、ほぼ目標値
どうりの値を維持することができるので、処理場の運転
員に不安感を与えることはない。
ように、有機物を含む汚水を浄化する活性汚泥法による
下水処理の制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の下水処理制御装置の構成を図２に
示す。管路１より曝気槽２に流入する下水の水量、ｐ
Ｈ、流入水懸濁物質濃度、および流入水有機物濃度を流
入下水量測定計１０、ｐＨ測定計１１、懸濁物質濃度計
１２、有機物濃度計１３で検出してその検出信号を演算
装置２７に出力する。曝気槽２内に流入した下水と沈澱
槽から返送された返送汚泥との混合液の溶存酸素濃度、
ＭＬＳＳ、および水温を溶存酸素濃度計１４、ＭＬＳＳ
計１５、水温計１６で検出してその検出信号を演算装置
２７に出力する。曝気槽２から流出した混合液の有機物
濃度およびＭＬＳＳを有機物濃度計１７およびＭＬＳＳ
計１８で検出してその検出信号を演算装置２７に出力す
る。混合液が沈澱槽３で沈降分離された処理水を管路７
より装置外に放出され、その処理水の懸濁物質濃度、有
機物濃度およびｐＨを懸濁物質濃度計１９、有機物濃度
計２０およびｐＨ測定計２１で検出してその検出信号を
演算装置２７に出力する。返送汚泥量、返送汚泥濃度、
余剰汚泥量、余剰汚泥濃度、および曝気風量を返送汚泥
量測定計２２、返送汚泥濃度計２３、余剰汚泥引抜量測
定計２４、余剰汚泥濃度計２５、および曝気風量測定装
置２６で検出してその検出信号を演算装置２７に出力す
る。ＭＬＳＳ計１５と余剰汚泥引抜量測定計２４によっ
て検出した信号を余剰汚泥量演算装置３９に出力する。
流入下水量測定計１０、ＭＬＳＳ計１８および返送汚泥
濃度計２３によって検出した信号を、返送汚泥量演算装
置４１に出力する。溶存酸素濃度計１４と曝気風量測定
装置２６によって検出した信号を曝気風量演算装置４３
に出力する。４は曝気槽に汚泥を返送する管路、５は曝
気槽内に設けた散気管、６はブロワーで、制御装置３２
により送風量を制御するようにしてある。８は管路４に
設けた返送汚泥ポンプで、制御装置３３により返送汚泥
量を制御するようにしてある。９は沈殿槽の汚泥を外部
に放出する引抜汚泥ポンプで、制御装置３４により汚泥
の引抜量を制御するようにしてある。２７は演算装置
で、自己回帰モデル演算装置２８、選択装置２９、修正
自己回帰モデル演算装置３０、最適化装置３１、計測値
記憶装置３５、予測値演算装置３６、予測値記憶装置３
７、および比較装置３８から構成されており、各計測器
で計測した計測値の検出信号を記憶装置３５に記憶す
る。４０は、余剰汚泥量加算装置で、余剰汚泥量演算装
置３９からの信号と最適化装置３１の信号を入力して制
御装置３４に出力するようにしてある。４２は返送汚泥
量加算装置で、返送汚泥量演算装置４１の信号と最適化
装置３１の信号を入力して制御装置３３に出力するよう
にしてある。４４は曝気風量演算装置４３の信号と最適
化装置３１の信号を入力して制御装置３２に出力するよ
うにしてある。この演算装置２７では、記憶装置に記憶
している信号から自己回帰モデル演算装置２８でつぎの
順序で自己回帰モデルの作成を行う。下水処理装置にお
いて現在のプロセスの状態は過去のプロセスの状態の線
形結合によってその大部分を表現できる。いま時刻ｎに
おけるプロセスの状態をｋ次元の全変数ベクトルＸ
（ｎ）で表すとその自己回帰表現は次のようになる。 【０００３】 【数１】 【０００４】但しＸ（ｎ−ｍ）は時刻ｎよりｍ時点前の
全変数ベクトル、Ｕ（ｎ）は白色雑音ベクトル、Ａ
（ｍ）は自己回帰モデルの回帰係数行列、Ｍは自己回帰
モデルの最適次数である。 （１）式の回帰係数Ａ（ｍ）の要素ａij（ｍ）は、次の
連立一次方程式の解として求められる。 【０００５】 【数２】 【０００６】但し、ＲihはＸのｉ,ｈ行の要素の相互関
数である。また白色雑音ベクトルＵ（ｎ）の要素を ei
(n)とすると、その分散σei2 は次のようになる。 【０００７】 【数３】 【０００８】なおモデルの最適次数Ｍは、予測誤差を示
す（４）式のＭＦＰＥ（Ｍ）を最小にする値である。 【０００９】 【数４】 【００１０】但し、ここでＮはデータ数、 【００１１】 【数５】 【００１２】‖ｄM ‖は分散共分散行列推定値である。
このようにして自己回帰係数、モデル次数および白色雑
音の分散（固有ノイズ）がもとめられ、自己回帰モデル
が作成される。次に、下水処理装置の被制御変数即ち処
理水有機物濃度、処理水懸濁物質濃度、ＭＬＳＳを一定
に保つために、この自己回帰モデルを構成する多数のシ
ステム変数の中で、被制御変数に寄与するシステム変数
を選別する必要がある。いまＫ個のシステム変数が伝達
要素によって結ばれた閉ループにおいて、ａij（ｆ）を
変数ｘi （ｆ）とｘj （ｆ）とを結ぶ伝達要素のｘ
i （ｆ）からのｘj （ｆ）への周波数応答関数とし、ｕ
i （ｆ）をｘi （ｆ）の内部雑音の周波数領域における
表現とすると、 【００１３】 【数６】 【００１４】が得られる。ここで、 【００１５】 【数７】 【００１６】とおけば、 【００１７】 【数８】 【００１８】ここでｂij（ｆ）はｊ番目の変数の固有ノ
イズｕj （ｆ）が、フィードバックループを通してｉ番
目のシステム変数ｘi （ｆ）へおよぼす影響を示す。
（７）式のパワースペクトル領域における表現式は、 【００１９】 【数９】 【００２０】但し、ｐ（ｕj ）（ｆ）は周波数ｆにおけ
る固有ノイズｕj のパワースペクトル密度である。さら
に周波数ｆにおけるｘi （ｆ）のパワースペクトル密度
ｐii（ｆ）のうちｕj （ｆ）に寄与する部分をｑ
ij（ｆ）とすると、 q ij（f)= ｜b ij（f)｜2 ・P(U j )(f) ・・・・・（９） となる。ここで、のｑij（ｆ）をノイズ寄与率という。
つまり、例えばあるシステム変数Ａに対するシステム変
数Ｂ，Ｃ，Ｄの寄与率が、それぞれ３５％、４０％、２
５％と求まると、システム変数Ｃ，Ｂ，Ｄの順で、シス
テム変数Ａに影響を与えていることになる。また計測値
の変動域は、標準偏差を求めることによって容易に推定
できる。標準偏差Ｓは（１０）式から得られ、 【００２１】 【数１０】 【００２２】計測値の９９．７％は、（１１）式で得ら
れるＸi の範囲になると考えて良い。 【００２３】 【数１１】 【００２４】したがって、刻々得られる計測値が（１
１）式の変動域に含まれているか否かによって、正常、
異常の判定を下すことが可能となる。選択装置２９では
自己回帰モデル演算装置２８からの出力により（９）、
（１０）式に基づいて、被制御変数すなわち処理水の有
機物濃度、懸濁物質濃度および曝気槽内のＭＬＳＳ濃度
に対するシステム変数の影響度を演算し、修正自己回帰
モデル演算装置３０に出力する。修正自己回帰モデル演
算装置３０では、記憶装置３５の計測値を当てはめ、修
正自己回帰モデルを作成する。この修正自己回帰モデル
演算装置３０は処理水の水質に重要な影響力をもつ変数
のみにによって構成された修正自己回帰モデルを作成
し、最適化装置３１へ数式モデルとして出力する。また
修正自己回帰モデル演算装置３０からの出力は、予測演
算装置３６にも入力され、この予測演算装置３６では、
現時刻に採取した計測値を修正自己回帰モデルにも適用
して未来時刻の計測値を算出し、この予測値を予測記憶
装置３７へ出力する。比較装置３８では、計測値と予測
記憶装置３７に記憶されている当該時刻の予測値を比較
し、その予測誤差を演算する。その演算の結果、予測誤
差が大きいと判定された場合、すなわち使用している修
正自己回帰モデルが適切でないと判断した場合は、自己
回帰モデル演算装置に２８に信号を出力し、自己回帰モ
デルの更新を行う。このようにして、使用している修正
自己回帰モデルがモデルとして不適切と判断された時点
で、モデルは自動的に更新される。次の最適化装置３１
では、修正自己回帰モデルに時々刻々の計測値を入力し
て、最適化制御信号の算出を行い、その制御信号を余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４に出力する。一方、余剰汚泥量演算
装置３９では、現時刻の曝気槽内ＭＬＳＳと余剰汚泥引
抜量から、曝気槽内ＭＬＳＳが概ね一定となるように余
剰汚泥量の演算を行い、この値を余剰汚泥量加算装置４
０に出力する。また返送汚泥量演算装置４１では、流入
の下水量、曝気槽２から流出した混合液のＭＬＳＳ、お
よび返送汚泥濃度から、沈澱槽３内の総汚泥量が概ね一
定となるように返送汚泥量の演算を行い、この値を返送
汚泥量加算装置４２に出力する。また曝気風量演算装置
４３では、溶存酸素濃度と曝気風量から、曝気槽２内の
溶存酸素濃度が概ね一定となるように曝気風量の演算を
行い、この値を曝気風量加算装置４４に出力する。余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４では、最適化装置３１からの最適化
制御信号と各々の演算装置からの信号を加算し、それら
の加算信号を引抜汚泥ポンプの制御装置３４、返送汚泥
ポンプの制御装置３３、ブロワーの制御装置３２に与え
る。そして、これらの制御装置の出力信号により制御が
おこなわれる。このような下水処理制御装置において、
曝気槽内のＭＬＳＳと溶存酸素濃度、および沈澱槽内の
総汚泥量を概ね一定値に維持することによって、システ
ムの安定化を図り、かつ処理水の安定化を、修正自己回
帰モデルによる最適制御系によって実現するようにして
ある。 【００２５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものはつぎのような問題点がある。 （１）自己回帰モデル演算装置２８はある一定の期間記
憶装置３５に記憶している信号を利用して自己回帰モデ
ルの作成を行うが、この上位制御系の演算装置から余剰
汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２および曝
気風量加算装置４４に出力される制御信号は不規則に変
動する信号である（以下、ノイズという）。従って、こ
のノイズの絶対値が大きくなったとき、処理水の水質に
悪影響を及ぼすことがある。例えば、降雨時に曝気槽２
に流入する下水の量が多くなるが、曝気風量加算装置４
４に与えられるノイズが偶然に負の大きな値であれば、
風量不足の状態となり処理水の有機物濃度あるいは処理
水懸濁物質濃度が高い値を示すことが考えられる。 （２）自己回帰モデルの作成期間は、システムの安定化
を図るための特定項目、例えば、曝気槽内のＭＬＳＳ、
溶存酸素濃度、沈澱槽内の総汚泥量等は目標値から外れ
ることがあるので、処理場の運転員に不安感を与えるこ
とになる。更に自己回帰モデル作成後の制御実施時にお
いても、上位制御系の演算装置から制御信号が下位制御
系の余剰汚泥量加算装置４０、返送汚泥量加算装置４２
および曝気風量加算装置４４に与えられるので、同様な
状況がおきる。本発明は、このような欠点を取り除くた
めに改良を施したもので、自己回帰モデル作成の期間に
おいても処理水の水質低下を防止し、且つシステムの安
定化を図るための特定項目の目標値からの外れを少なく
して、処理水の水質を被制御変数とする自己回帰モデル
による最適制御系を実現することを目的とするものであ
る。 【００２６】本発明は、曝気槽内のＭＬＳＳを制御する
余剰汚泥量演算装置と沈殿槽内の総汚泥量を制御する返
送汚泥量演算装置と前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制御
する曝気風量演算装置とを備え、前記ＭＬＳＳと前記総
汚泥量と前記溶存酸素濃度を特定項目として、その安定
化を図る下位の制御系と、この下位の制御系をも処理装
置の一部として包含する線形モデルを使用した上位の制
御系と、を具備した下水処理制御装置において、手分析
データから計算されたＭＬＳＳ目標値と前記上位制御系
の演算装置の最適化装置の出力を入力して前記余剰汚泥
量演算装置に出力するＭＬＳＳ目標値加算装置と、手分
析データから計算された総汚泥量目標値と前記最適化装
置の出力を入力して前記返送汚泥量演算装置に出力する
総汚泥量目標値加算装置と、手分析データから計算され
た溶存酸素目標値と前記最適化装置の出力を入力して曝
気風量を演算する前記曝気風量演算装置とを設けたこと
を特徴としている。 【００２７】 【作用】したがって、自己回帰モデル作成の期間におい
ても処理水水質の低下を防止し、且つシステムの安定化
を図るための特定項目の目標値からの外れを少なくし
て、処理水水質の変動を抑制する制御系を実現すること
ができる。 【００２８】 【実施例】以下、本発明を図１に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。図１は下水処理制御装置の構成図を
示すもので、図２と同一のものには同一の符号を付して
詳細な説明を省略する。４５はＭＬＳＳ目標値加算装置
で、手分析データから計算されたＭＬＳＳ目標値４６と
最適化装置３１の出力とを演算して余剰汚泥量演算装置
３９に出力するようにしてある。４７は総汚泥量目標値
加算装置で、手分析データから計算された総汚泥量目標
値４８と最適化装置３１の出力とを演算して返送汚泥量
演算装置４１に出力するようにしてある。４９は溶存酸
素目標値加算装置で、手分析データから計算された溶存
酸素目標値５０と最適化装置３１の出力とを演算して曝
気風量演算装置４３に出力するいま最適化装置３１から
の目標値調整量をSPopt 、手分析データから計算された
目標値をSPman とすると、ＭＬＳＳ目標値加算装置、総
汚泥量目標値加算装置および溶存酸素目標値加算装置か
らの出力信号SPout は、（１２）式によって与えられ
る。 SPout=F(SPopa ＋SPman,L,H) ......................（１２） SPopa=F(SPopt,ーD,D) ......................（１３） 但し、L とH は目標値の上限値と下限値、D は目標値調
整量の振幅であり、F(X0,Y1,Y2) は次式で定義される関
数である F(X0,Y1,Y2) ＝Y1 ( X0 ＜Y1 ) ..................（１４−１） ＝X0 ( Y1 ≦X0≦Y2 ) ..................（１４−２） ＝Y2 ( X0 ＞Y2 ) ..................（１４−３） ここでL とH は、操作機器の性能とプロセスの状態から
決定されるものであり、またD は全制御系に対する上位
制御系の寄与度をどの程度にするかということから決め
られる。各目標値加算装置から、このような制御信号
を、余剰汚泥量演算装置３９、返送汚泥量演算装置４１
および曝気風量加算装置４３に出力することにすれば、
システムの安定化を図るための特定項目である曝気槽内
のＭＬＳＳと溶存酸素濃度、あるいは沈澱槽内の総汚泥
量は、ほぼ目標値どうりの値が維持でき、且つ処理水水
質の変動を抑制することが可能となる。 【００２９】 【発明の効果】上述したように本発明によれば、自己回
帰モデル作成の期間においても処理水水質の低下を防止
することができ、制御実施時においては、被制御変数の
安定化を目的とした自己回帰モデルによる最適制御系の
実現が可能となる。また上記両期間において、システム
の安定化を図るための特定項目の計測値は、ほぼ目標値
どうりの値を維持することができるので、処理場の運転
員に不安感を与えることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる下水処理制御装置の実施例の構
成図 【図２】従来の下水処理制御装置の構成図 【符号の説明】 ２ 曝気槽 ３ 沈澱槽 １０ 流入下水量
測定計 １１ 流入水のｐＨ測定計 １２ 流入水懸濁
物質濃度計 １３ 流入水有機物濃度計 １４ 溶存酸素量
測定計 １５ ＭＬＳＳ濃度計 １６ 水温計 １７ 曝気槽流出水有機物濃度計 １８ ＭＬＳＳ濃
度計 １９ 処理水懸濁物質濃度計 ２０ 処理水有機
物濃度計 ２１ 処理水のｐＨ測定計 ２２ 返送汚泥量
測定計 ２３ 返送汚泥濃度計 ２４ 余剰汚泥引
抜量測定計 ２５ 余剰汚泥濃度計 ２６ 曝気風量測
定装置 ２７ 演算装置 ３１ 最適化装置 ３４ 引抜汚泥ポンプの制御装置 ３５ 計測値記憶
装置 ３６ 予測値演算装置 ３７ 予測値記憶
装置 ３８ 比較装置 ３９ 余剰汚泥量
演算装置 ４０ 余剰汚泥量加算装置 ４１ 返送汚泥量
演算装置 ４２ 返送汚泥量加算装置 ４３ 曝気風量演
算装置 ４４ 曝気風量加算装置 ４５ ＭＬＳＳ目
標値加算装置 ４６ ＭＬＳＳ目標値 ４７ 総汚泥量目
標値加算装置 ４８ 手分析総汚泥量目標値 ４９ 溶存酸素目
標値加算装置 ５０ 溶存酸素目標値
成図 【図２】従来の下水処理制御装置の構成図 【符号の説明】 ２ 曝気槽 ３ 沈澱槽 １０ 流入下水量
測定計 １１ 流入水のｐＨ測定計 １２ 流入水懸濁
物質濃度計 １３ 流入水有機物濃度計 １４ 溶存酸素量
測定計 １５ ＭＬＳＳ濃度計 １６ 水温計 １７ 曝気槽流出水有機物濃度計 １８ ＭＬＳＳ濃
度計 １９ 処理水懸濁物質濃度計 ２０ 処理水有機
物濃度計 ２１ 処理水のｐＨ測定計 ２２ 返送汚泥量
測定計 ２３ 返送汚泥濃度計 ２４ 余剰汚泥引
抜量測定計 ２５ 余剰汚泥濃度計 ２６ 曝気風量測
定装置 ２７ 演算装置 ３１ 最適化装置 ３４ 引抜汚泥ポンプの制御装置 ３５ 計測値記憶
装置 ３６ 予測値演算装置 ３７ 予測値記憶
装置 ３８ 比較装置 ３９ 余剰汚泥量
演算装置 ４０ 余剰汚泥量加算装置 ４１ 返送汚泥量
演算装置 ４２ 返送汚泥量加算装置 ４３ 曝気風量演
算装置 ４４ 曝気風量加算装置 ４５ ＭＬＳＳ目
標値加算装置 ４６ ＭＬＳＳ目標値 ４７ 総汚泥量目
標値加算装置 ４８ 手分析総汚泥量目標値 ４９ 溶存酸素目
標値加算装置 ５０ 溶存酸素目標値
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】曝気槽内のＭＬＳＳを制御する余剰汚泥量
演算装置と沈殿槽内の総汚泥量を制御する返送汚泥量演
算装置と前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制御する曝気風
量演算装置とを備え、前記ＭＬＳＳと前記総汚泥量と前
記溶存酸素濃度を特定項目として、その安定化を図る下
位の制御系と、 この下位の制御系をも処理装置の一部として包含する線
形モデルを使用した上位の制御系と、 を具備した下水処理制御装置において、 手分析データから計算されたＭＬＳＳ目標値と前記上位
制御系の演算装置の最適化装置の出力を入力して前記余
剰汚泥量演算装置に出力するＭＬＳＳ目標値加算装置
と、 手分析データから計算された総汚泥量目標値と前記最適
化装置の出力を入力して前記返送汚泥量演算装置に出力
する総汚泥量目標値加算装置と、 手分析データから計算された溶存酸素目標値と前記最適
化装置の出力を入力して曝気風量を演算する前記曝気風
量演算装置とを設けたことを特徴とする下水処理制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059094A JP3460211B2 (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 下水処理制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059094A JP3460211B2 (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 下水処理制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07275882A JPH07275882A (ja) | 1995-10-24 |
| JP3460211B2 true JP3460211B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=14278097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10059094A Expired - Fee Related JP3460211B2 (ja) | 1994-04-13 | 1994-04-13 | 下水処理制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3460211B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100912032B1 (ko) * | 2008-05-19 | 2009-08-12 | 효성에바라엔지니어링 주식회사 | 활성 슬러지 공정을 위한 제어 장치 및 방법 |
| KR100912021B1 (ko) * | 2008-05-19 | 2009-08-12 | 효성에바라엔지니어링 주식회사 | 하수 고도 처리 시스템 및 방법 |
| KR20150111673A (ko) * | 2014-03-26 | 2015-10-06 | 부산대학교 산학협력단 | 하수처리장에서 생성되는 탈수 케이크의 발생량 관리 시스템 및 그 방법 |
| WO2017181222A1 (en) | 2016-04-18 | 2017-10-26 | Waterwerx Technology Pty Ltd | Water treatment system and method |
-
1994
- 1994-04-13 JP JP10059094A patent/JP3460211B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07275882A (ja) | 1995-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109205781B (zh) | 控制系统及控制方法 | |
| JP4492473B2 (ja) | 凝集剤注入制御装置および方法 | |
| JP4334317B2 (ja) | 下水処理システム | |
| JP6655975B2 (ja) | 曝気制御装置及び曝気制御方法 | |
| JP2010194445A (ja) | プラント運転制御装置 | |
| JP3460211B2 (ja) | 下水処理制御装置 | |
| JP3214489B2 (ja) | 汚水処理方法及び汚水処理装置 | |
| JP2020110747A (ja) | 水処理システム | |
| JPH0852458A (ja) | 下水処理場の運転支援装置 | |
| JP6805002B2 (ja) | 水処理制御装置及び水処理システム | |
| JP7484578B2 (ja) | 水処理施設の運転支援装置及び運転支援方法 | |
| JP2002177980A (ja) | 活性汚泥処理のファジィ制御装置及びその方法 | |
| JP3324656B2 (ja) | 水処理制御装置 | |
| JP2002219481A (ja) | 曝気槽の溶存酸素濃度の制御装置 | |
| WO2022029831A1 (ja) | 水質推定装置 | |
| JP6805024B2 (ja) | 水処理プロセスのための水処理装置および処理方法 | |
| JP2010088988A (ja) | 曝気槽制御方法および装置 | |
| JPH06335694A (ja) | 排水の生物学的処理装置の制御装置 | |
| JP6430324B2 (ja) | 排水の処理方法および排水の処理装置 | |
| WO2023199525A1 (ja) | 水処理システム | |
| JP2950661B2 (ja) | 水処理プラントの制御装置 | |
| JP2002336889A (ja) | 水質シミュレーション装置 | |
| JPH07121398B2 (ja) | バルキング制御装置 | |
| JPH06328091A (ja) | 生物学的処理装置の制御システムにおける汚泥容量指標推定方法 | |
| JP3072650B2 (ja) | 活性汚泥処理制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |