JP4716684B2 - Wastewater treatment simulation system - Google Patents

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Description

本発明は、排水処理設備の処理挙動予測、解析、制御、設備設計、運転計画策定に用いられる排水処理シミュレーションシステムに関する。   The present invention relates to a wastewater treatment simulation system used for processing behavior prediction, analysis, control, facility design, and operation plan formulation of a wastewater treatment facility.

近年、閉鎖域の環境富養化防止のために排水基準が厳しくなりつつある。排水中のBODを安価に除去する方法としては、活性汚泥法があり、さらに窒素、リンを生物学的に除去する方法として、嫌気好気循環により汚泥中の菌相を変化させるAO、A2O法が良く知られている。   In recent years, drainage standards have become stricter to prevent environmental enrichment in closed areas. As a method for removing BOD in wastewater at a low cost, there is an activated sludge method. Further, as a method for biologically removing nitrogen and phosphorus, AO and A2O methods for changing the flora in sludge by anaerobic aerobic circulation Is well known.

窒素除去については、好気環境における絶対好気性硝化細菌によるアンモニアの硝化、嫌気環境における脱窒細菌による脱窒と、作用細菌種が異なり機構が明確である為に、その運転管理については、ランニングコストとの兼ね合い以外には大きな問題は生じない。   Regarding nitrogen removal, the mechanism of nitrification of ammonia by absolute aerobic nitrifying bacteria in an aerobic environment and denitrification by denitrifying bacteria in an anaerobic environment is different and the mechanism is clear. There is no major problem other than cost.

しかしながら、リン除去については、リン除去を司るリン蓄積菌の作用機構が複雑である為、その装置設計、運転条件決定、安定運転に非常に多くの労力を要する。一般には、リン蓄積菌は、嫌気環境で体内のポリリン酸を分解するエネルギーを用いて嫌気環境で他細菌に対し優先的に栄養源を摂取し、好気環境では体内の有機物をエネルギー源として増殖活動及び液中のオルトリンを吸収し、体内にポリリン酸の形として貯蔵すると言われるが、その作用は完全には解明されてはいない。   However, with regard to phosphorus removal, the mechanism of action of the phosphorus-accumulating bacteria responsible for phosphorus removal is complicated, so that much effort is required for the device design, operation condition determination, and stable operation. In general, phosphorus-accumulating bacteria preferentially ingest nutrients to other bacteria in anaerobic environments using energy that decomposes polyphosphate in the anaerobic environment, and grow in the aerobic environment using organic matter in the body as an energy source It is said that it absorbs activity and ortholine in the fluid and stores it in the body as polyphosphoric acid, but its action has not been fully elucidated.

生物学的な脱窒・脱リンを定量化するために、国際水環境学会により活性汚泥中の微生物活動を数学モデルで表現した「活性汚泥モデル」ASM1が発表されている。その後バージョンアップが重ねられ、現時点では、ASM3(例えば非特許文献1参照)が最新の数学モデルとなる。ただし、このうち、生物学的リン除去が計算可能であるのは、ASM2(例えば非特許文献2参照)、ASM2d(例えば非特許文献3参照)であり、最新のASM3で生物学的リン除去を計算する為には、EAWAGから発表されたBio−Pモジュール(例えば非特許文献4参照)等のリン蓄積菌モデルオプションを用いなければならない。   In order to quantify biological denitrification and dephosphorization, the “Activated Sludge Model” ASM1, which expresses microbial activity in activated sludge as a mathematical model, has been published by the International Society for Water Environment. Thereafter, version upgrades are repeated, and at present, ASM3 (see, for example, Non-Patent Document 1) is the latest mathematical model. Of these, however, biological phosphorus removal can be calculated in ASM2 (see, for example, Non-Patent Document 2) and ASM2d (see, for example, Non-Patent Document 3), and biological phosphorus removal in the latest ASM3. In order to calculate, a phosphorus accumulating bacteria model option such as Bio-P module published by EAWAG (for example, see Non-Patent Document 4) must be used.

活性汚泥モデルの普及により、生物学的排水処理の定量化が大きく前進し、それを用いた運転管理や装置設計などを行う動きが活発化している。ただし、活性汚泥モデル自体は、多数のパラメータ及び微分方程式を含むため、その使用方法を熟知しないと扱いづらい欠点があった。そこで、専門的な知識が無くとも、活性汚泥モデルを用いて処理設備の定量予測・解析を行う手段として、専門的な部分は、ブラックボックスとしてシミュレーションソフト化されつつあり(例えば、WEST:登録商標、AQUASIM:登録商標、GPS-X:登録商標、AquaNavi:登録商標)、その利用機会は急速に増大傾向にある。
W.Gujer Wat.Sci.Tech.39(1)183〜193(1999) Wat.Sci.Tech.31(2)、1−11(1995) Henze Wat.Sci.Tech.Vol39,No.1,pp165−182(1999) L.RIEGER Wat.Res.Vol.35、No.16、pp3887−3903(2001) 東京都下水道局 第40回下水道研究発表会講演集p192 日立プラント建設 第37回下水道研究発表会講演集P.431 古屋 水環境学会誌Vol.23 No.5(2000)
With the popularization of activated sludge models, the quantification of biological wastewater treatment has made great progress, and the movement to perform operation management and equipment design using it has become active. However, since the activated sludge model itself includes a large number of parameters and differential equations, it has a drawback that it is difficult to handle unless it is thoroughly used. Therefore, even if there is no specialized knowledge, as a means to perform quantitative prediction / analysis of treatment equipment using activated sludge model, the specialized part is being made into simulation software as a black box (for example, WEST: registered trademark) , AQUASIM: registered trademark, GPS-X: registered trademark, AquaNavi: registered trademark), and the use opportunities thereof are rapidly increasing.
W. Gujar Wat. Sci. Tech. 39 (1) 183-193 (1999) Wat. Sci. Tech. 31 (2), 1-11 (1995) Henze Wat. Sci. Tech. Vol 39, No. 1, pp165-182 (1999) L. RIEGER Wat. Res. Vol. 35, no. 16, pp 3887-3903 (2001) Tokyo Metropolitan Sewerage Bureau 40th sewer research presentation lecture p192 Hitachi Plant Construction 37th Sewerage Research Presentation Lecture 431 Furuya Journal of Japan Society on Water Environment Vol.23 No. 5 (2000)

しかしながら、上述した従来技術によるシミュレーションシステムでは、装置構造特有の混合分布を表現できないという問題がある。装置内の混合分布は特に溶存酸素濃度分布に顕著に表れ、それにより嫌気・好気環境を利用する脱窒・脱リンの挙動が大きく異なることが知られている(特願2002−298603、特願2004−021246;出願人 三菱レイヨン)。その影響による計算誤差を微生物反応速度のパラメータの調整で回避することは本質的な対策でなく、物理的な因子をモデリングしなければ、そのシミュレーションモデルの汎用性はない。   However, the above-described simulation system according to the prior art has a problem that a mixture distribution peculiar to the device structure cannot be expressed. It is known that the mixing distribution in the apparatus is particularly prominent in the dissolved oxygen concentration distribution, whereby the behavior of denitrification and dephosphorization utilizing an anaerobic / aerobic environment is greatly different (Japanese Patent Application No. 2002-298603, Application 2004-021246; applicant Mitsubishi Rayon). Avoiding calculation errors due to the influence by adjusting the parameters of the microbial reaction rate is not an essential measure, and the simulation model is not versatile unless physical factors are modeled.

混合分布を簡易的に表現する方法として、好気槽内に無酸素領域を所定割合設定する手法(例えば非特許文献5参照)や、直接CFD等と連結して膨大な計算を行う手法(例えば非特許文献6参照)があるが、前者は本質的でなく、後者は気液二相流を計算しなければならないため、計算負荷が甚大で迅速な出力が不可能である。   As a method of simply expressing the mixture distribution, a method of setting a predetermined ratio of anaerobic regions in the aerobic tank (for example, refer to Non-Patent Document 5), a method of performing enormous calculation by directly connecting to CFD or the like (for example, However, the former is not essential, and the latter has to calculate a gas-liquid two-phase flow. Therefore, the calculation load is enormous and rapid output is impossible.

前記手法を用いずに槽内分布を表現する手法としては、利用者が槽内の混合状態を槽列モデル化することにより表すしかないが(非特許文献7参照)、槽列間での物質移動を推測することが困難であることが問題となる。   As a method of expressing the distribution in the tank without using the above technique, the user can only express the mixed state in the tank by modeling the tank row (see Non-Patent Document 7), but the substance between the tank rows The problem is that it is difficult to guess the movement.

また、第2の問題点としては、専門的な部分をブラックボックス化しすぎるために、その汎用性が低下することにある。特に、活性汚泥法を用いる場合は完全混合状態を前提とすることが主であるため、溶解成分と浮遊成分は、均一に移送されるものとして扱われるが、槽内混合分布、沈降、ろ過を表現する場合には、溶解成分と浮遊成分は任意の割合で移送できるように設定可能でなければならない。   Further, the second problem is that the specialized part is too black-boxed, and the versatility is lowered. In particular, when using the activated sludge method, it is mainly assumed that a completely mixed state is used, so dissolved and suspended components are handled as being transported uniformly. When expressed, dissolved and suspended components must be configurable so that they can be transferred in any proportion.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、専門的な知識、膨大な計算負荷、物理試験を必要とせずに、装置内の混合分布状態を考慮した排水処理挙動を予測することができる排水処理シミュレーションシステムを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to achieve wastewater treatment behavior considering the mixed distribution state in the apparatus without requiring specialized knowledge, enormous computational load and physical testing. It is to provide a wastewater treatment simulation system that can be predicted.

本発明者らは鋭意検討の結果、処理水槽内のエアリフト旋回流を、化学工学分野における多数の気泡塔相関式のうち2式を連立させ、かつモンテカルロ法でその解を得ることにより、迅速に実際の旋回流量と同程度の流量を概算できることを見つけ、さらにその手法を排水処理シミュレーションシステム内に任意で使用する手法を構築することにより、排水処理シミュレーションシステムの汎用性を高め、本発明に至った。
即ち、本発明における排水処理シミュレーションシステムは、処理槽及び処理槽内の上昇流発生部の諸寸法と曝気条件を入力することにより、槽内に発生する旋回流量を、気泡スリップ速度と圧力バランスの2式をモンテカルロ法で解き、得られた解の平均値を旋回流量とするサブルーチン(1)と、槽内を数個の領域に仮想分割して前記旋回流により循環が行われるとした部分槽列モデルを使用し槽内組成変化を計算するサブルーチン(2)を有し、ユーザが任意の処理槽に対して完全混合計算を行うかエアリフト旋回流計算を行うかを選択可能として、エアリフト旋回流計算を行う場合はサブルーチン(1)、(2)を実行することにより、該処理槽の流出組成を算出することを特徴とする。
As a result of intensive investigations, the present inventors have quickly made the airlift swirl flow in the treated water tank by combining two of the many bubble column correlation equations in the chemical engineering field and obtaining the solution by the Monte Carlo method. By finding that a flow rate comparable to the actual swirling flow rate can be estimated, and by constructing a method that optionally uses that method in the wastewater treatment simulation system, the versatility of the wastewater treatment simulation system is improved, leading to the present invention. It was.
That is, the wastewater treatment simulation system according to the present invention inputs the dimensions and aeration conditions of the treatment tank and the upward flow generation portion in the treatment tank, thereby converting the swirling flow rate generated in the tank to the bubble slip speed and the pressure balance. Subroutine (1) where two equations are solved by the Monte Carlo method and the average value of the obtained solution is a swirl flow rate, and a partial tank in which the inside of the tank is virtually divided into several regions and circulation is performed by the swirl flow The subroutine (2) for calculating the composition change in the tank using the column model is provided, and the user can select whether to perform the complete mixing calculation or the air lift swirl flow calculation for an arbitrary processing tank. When the calculation is performed, the outflow composition of the treatment tank is calculated by executing subroutines (1) and (2).

また、上記旋回流算出における乱数探索時に、仮定した旋回流量値を解として認識させるための誤差判定値eを徐々に小さくしていくことが好ましい。これにより、分散を抑えた精度の高い解を得ることができるようになる。   In addition, it is preferable to gradually reduce the error determination value e for recognizing the assumed swirling flow rate value as a solution during the random number search in the swirling flow calculation. As a result, a highly accurate solution with reduced dispersion can be obtained.

さらに、エアリフト旋回流計算を実行する処理槽については、GUIにて当該槽への流入位置及び当該槽からの流出位置を選択できるようにし、サブルーチン(2)内の部分槽列モデルにおける各領域の物質収支を数式化した微分方程式中に、他槽からの流入項、他槽への流出項に係数を乗じたものを加えておき、選択した接続位置によってその係数値を変更することが好ましい。これにより、あらゆる接続位置に対して対応可能な形態にしておくことができるようになる。   Furthermore, with respect to the processing tank for executing the airlift swirl flow calculation, it is possible to select the inflow position to the tank and the outflow position from the tank by using the GUI, and each region in the partial tank row model in the subroutine (2) is selected. It is preferable to add a coefficient obtained by multiplying an inflow term from another tank and an outflow term to another tank by a coefficient into the differential equation obtained by formulating the mass balance, and change the coefficient value according to the selected connection position. Thereby, it becomes possible to make it possible to cope with any connection position.

さらに、これらの排水処理シミュレーションシステムでは、微生物反応速度の算出にIWAの活性汚泥モデルASM1、ASM2、ASM2d、ASM3及びこれらのリン蓄積菌作用プロセスと有機物蓄積プロセスを変更した独自活性汚泥モデルのうちいずれかを用いることが好ましい。   Furthermore, in these wastewater treatment simulation systems, any one of the IWA activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d, ASM3 and their own activated sludge models in which these phosphorus accumulating bacterial action processes and organic matter accumulating processes are changed for the calculation of the microbial reaction rate. It is preferable to use these.

さらに、これらの排水処理シミュレーションシステムでは、処理槽Aと処理槽Bの間を流体が移動することを設定する際に、その流量に加えて固形分と溶解成分の移送比率を設定できるようにしておくことが好ましい。これにより、活性汚泥法を用いる場合は完全混合状態を前提としないシミュレーションが可能となる。   Furthermore, in these wastewater treatment simulation systems, when setting that the fluid moves between the treatment tank A and the treatment tank B, in addition to the flow rate, the transfer ratio of the solid content and the dissolved component can be set. It is preferable to keep it. Thereby, when using an activated sludge method, the simulation which does not presuppose a perfect mixing state is attained.

この発明によれば、本発明の形式による排水処理シミュレーションにより、化学工学的な専門的な知識や、流動解析などの膨大な計算負荷、物理試験を必要とせずに、エアリフト旋回流を伴う装置内の混合分布状態を考慮した排水処理挙動を簡易予測することが可能となり、また一方でユーザが様々な装置形態のモデリングが可能となる。さらに、複雑な装置形態モデリングにおいても計算値が異常値(負値など)となり難いため計算値の信頼性がより高くなり、所望の排水水質基準を満たすための試行錯誤を行うことなくプラント運転条件変更方針が明確となり、環境への悪影響(富栄養化)を低減できる。   According to the present invention, the wastewater treatment simulation in the form of the present invention can be applied to the inside of the apparatus with the airlift swirl flow without requiring specialized knowledge in chemical engineering, enormous computational load such as flow analysis, and physical test. It is possible to easily predict the wastewater treatment behavior in consideration of the mixed distribution state, and on the other hand, the user can model various apparatus configurations. Furthermore, even in complex equipment configuration modeling, the calculated values are unlikely to become abnormal values (such as negative values), so the reliability of the calculated values is higher, and the plant operating conditions without trial and error to meet the desired wastewater quality standards The change policy becomes clear and adverse environmental impacts (eutrophication) can be reduced.

以下、本発明の一実施形態による排水処理シミュレーションシステムを図面を参照して説明する。   Hereinafter, a wastewater treatment simulation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態による排水処理シミュレーションシステムを示す概略ブロック図である。図において、入力部1は、処理槽及び処理槽内の上昇流発生部の諸寸法(処理槽の底面積、処理槽の液深、処理槽内部上昇流領域(ライザー)の底面積、処理槽底部からライザー下端までの距離、液面からライザー上端までの距離、ライザー下部の周長、散気管の設置位置と曝気条件(曝気風量)を入力する。
なお、処理槽内部上昇流領域(ライザー)は、下降流領域との間で、物理的な仕切りによって区画されている必要は必ずしもない。仕切りを設けない場合は、処理槽底部からライザー下端までの距離、液面からライザー上端までの距離については、これらに相当する値を、散気管の設置位置と曝気条件を基に、計算により求める。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a wastewater treatment simulation system according to this embodiment. In the figure, the input unit 1 is the dimensions of the treatment tank and the upflow generation part in the treatment tank (the bottom area of the treatment tank, the liquid depth of the treatment tank, the bottom area of the treatment tank internal upflow region (riser), the treatment tank Enter the distance from the bottom to the lower end of the riser, the distance from the liquid level to the upper end of the riser, the circumference of the lower part of the riser, the installation position of the air diffuser and the aeration condition (aeration air volume).
Note that the treatment tank internal upward flow region (riser) does not necessarily have to be partitioned by a physical partition with the downward flow region. When no partition is provided, for the distance from the bottom of the treatment tank to the lower end of the riser and the distance from the liquid level to the upper end of the riser, the corresponding values are obtained by calculation based on the installation position of the aeration tube and the aeration conditions. .

気泡スリップ速度算出部2は、ガス・液比から気泡スリップ速度を算出する。ガスホールドアップ算出部3は、気泡スリップ速度からライザーのガスホールドアップを算出する。流路抵抗算出部4は、処理槽とライザーとの幾何学比から槽内旋回流の流路抵抗を算出する。槽内旋回流量算出部5は、気泡スリップ速度と圧力バランスの2式をモンテカルロ法で解き、得られた解の平均値を旋回流量として算出する。より具体的には、エアリフトによる槽内旋回流量Q1を、設定された値に基づき、乱数発生手段を用いて算出する。そして、ガス・液比から気泡スリップ速度を算出し、ライザーのガスホールドアップを算出する。続いて、ライザーのガスホールドアップ、設定された値に基づき処理槽とライザーの幾何学比から演算される槽内旋回流の流路抵抗から、槽内旋回流Q2を算出して記憶する。そして、あらかじめ設定された誤差eと|Q1−Q2|との大小を比較し、e>|Q1−Q2|の場合にはQ1、Q2の少なくともいずれか一方を格納する。以上の、槽内旋回流量Q1の仮定、槽内旋回流量Q2の算出、大小比較結果を繰り返すことにより格納された少なくとも1つ以上の槽内旋回流量の平均値を代表値とする。また、上記代表旋回流量を計算する過程において、設定誤差範囲を徐々に減算することにより、格納される旋回流量値の精度を向上させるようにしてもよい。 The bubble slip speed calculation unit 2 calculates the bubble slip speed from the gas / liquid ratio. The gas holdup calculation unit 3 calculates the gas holdup of the riser from the bubble slip speed. The flow path resistance calculation unit 4 calculates the flow path resistance of the swirl flow in the tank from the geometric ratio between the treatment tank and the riser. The in-tank swirling flow rate calculation unit 5 solves two equations of the bubble slip velocity and the pressure balance by the Monte Carlo method, and calculates the average value of the obtained solutions as the swirling flow rate. More specifically, the in-tank swirling flow rate Q1 by the air lift is calculated using random number generation means based on the set value. Then, the bubble slip velocity is calculated from the gas / liquid ratio, and the gas holdup of the riser is calculated. Subsequently, the in-tank swirl flow Q2 is calculated and stored from the flow resistance of the in-tank swirl flow calculated from the gas hold-up of the riser and the geometric ratio between the treatment tank and the riser based on the set value. Then, the preset error e is compared with | Q1-Q2 |, and if e> | Q1-Q2 |, at least one of Q1 and Q2 is stored. The average value of at least one in-tank swirling flow stored by repeating the above assumption of the in-tank swirling flow rate Q1, calculation of the in-tank swirling flow rate Q2, and the magnitude comparison result is used as a representative value. Further, in the process of calculating the representative swirling flow, by gradually subtracting the setting error range, it may be to improve the accuracy of the turning rate value stored.

槽内組成変化算出部6は、少なくとも完全混合型、エアリフト旋回流発生型の2種から選択された混合状態が、エアリフト旋回流発生型、もしくはそれに類するものである場合に、槽内を数個の領域(少なくとも曝気部、非曝気部の2領域以上)に仮想分割して前記旋回流で内液が循環するとした部分槽列モデル(微分方程式:微分方程式群q:dSi,j/dt={Σ(Fk,j*Si,k)−Si,j*ΣFj,m+Ri,j*V}/V :Si,j:領域j第i成分濃度、Fk,j:領域kから領域jへの流量、Ri,j:微生物数学モデルにより算出される領域j第i成分反応速度、Vj:領域j体積)を使用し、該処理槽への流入組成、流入量を引数として代入することによりqを解いて槽内組成変化を計算する。流出組成算出部7は、槽内組成変化算出部6の一部として、処理槽への流入組成、流入量に基づいて、該処理槽の流出組成を算出する。記憶部8は、処理槽及び処理槽内の上昇流発生部の諸寸法と曝気条件や、槽内旋回流量Q1、槽内旋回流量Q2、槽内旋回流量平均値などを記憶する。表示部9は、各種メニュー画面や、データ入力画面などを表示する。 The composition change calculation unit 6 in the tank has several pieces in the tank when the mixing state selected from at least two types of the complete mixing type and the airlift swirl flow generation type is the airlift swirl flow generation type or the like. And a partial tank array model (differential equation: differential equation group q: dS i, j / dt =) in which the internal liquid circulates in the swirl flow by virtually dividing the region into at least two regions of the aerated portion and the non-aerated portion. {Σ (F k, j * S i, k ) −S i, j * ΣF j, m + R i, j * V j } / V j : Si, j: region j i-th component concentration, Fk, j: The flow rate from the region k to the region j, Ri, j: the region j i-th component reaction rate calculated by the microbial mathematical model, Vj: the region j volume), and the inflow composition to the treatment tank and the inflow amount are arguments By substituting as follows, q is solved and the composition change in the tank is calculated. The outflow composition calculation part 7 calculates the outflow composition of this processing tank based on the inflow composition and inflow amount to a processing tank as a part of the composition change calculation part 6 in a tank. The storage unit 8 stores the dimensions and aeration conditions of the treatment tank and the upward flow generation part in the treatment tank, the tank turning flow rate Q1, the tank turning flow rate Q2, the tank turning flow average value, and the like. The display unit 9 displays various menu screens, data input screens, and the like.

なお、上述した各部は、コンピュータのソフトウエアにより実現され、市販の排水処理シミュレーションソフトウエアを改造したものでも、また新たに独自で作成したシミュレーションソフトウエアでもよい。ここでは、汎用プログラミングソフトウエアを用いて作成した排水処理シミュレーションソフトウエアを例に説明する。   Each unit described above is realized by computer software, and may be a modification of commercially available wastewater treatment simulation software, or newly created simulation software. Here, the wastewater treatment simulation software created using general-purpose programming software will be described as an example.

次に、上述した排水処理シミュレーションシステムの動作について説明する。ここで、図2ないし図5は、排水処理シミュレーションシステムの動作を説明するためのフローチャートである。また、図6ないし図15は、排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。   Next, the operation of the above-described wastewater treatment simulation system will be described. 2 to 5 are flowcharts for explaining the operation of the wastewater treatment simulation system. 6 to 15 are schematic diagrams showing examples of screens of the wastewater treatment simulation system.

まず、図6に示すメイン画面を表示する(S1)。そして、図6に示すメイン画面のメインメニューAから「槽の設定」が選択されると(S2の「槽の設定」)、図7に示す槽設定フォームが展開される(S3)。図7に示す槽設定フォームには、槽容積、液温、曝気条件を設定する(S4)他に、槽の形態を設定する為のボタンBが存在する。ボタンB上には、現在の槽形態が表示される。デフォルトでは、槽形態は「完全混合槽」となっている。   First, the main screen shown in FIG. 6 is displayed (S1). When “tank setting” is selected from the main menu A on the main screen shown in FIG. 6 (“tank setting” in S2), the tank setting form shown in FIG. 7 is developed (S3). The tank setting form shown in FIG. 7 includes a button B for setting the tank form in addition to setting the tank volume, the liquid temperature, and the aeration condition (S4). On button B, the current tank form is displayed. By default, the tank configuration is “complete mixing tank”.

次に、ボタンBが押されると、図8に示す槽形態の詳細設定フォームが展開される(S5)。詳細設定フォームには、現在選択している槽の番号の他に、槽形態をリストCから選択できる。リストCにおいて、「ドラフトチューブ付MBR」を選択すると(S6)、図9に示すパネルDが表示される(S7)。   Next, when the button B is pressed, the tank-shaped detailed setting form shown in FIG. 8 is developed (S5). In the detailed setting form, in addition to the number of the currently selected tank, the tank form can be selected from the list C. When “MBR with draft tube” is selected in the list C (S6), a panel D shown in FIG. 9 is displayed (S7).

パネルDでは、エアリフト旋回流を計算するために必要な入力項目が設定される(S8)。より詳細には、図9に示すフィールドD1では曝気槽の幾何学形状を入力する。図10に示すフィールドD2では、曝気条件を入力する。また、図11に示すフィールドD3では、旋回流量を手入力するか計算で求めるかを選択できる。そして、図12に示すフィールドD4では、他槽からの流入位置と他槽への流出位置を選択するリストEにより、流入・流出位置を設定する。   In panel D, input items necessary for calculating the airlift swirl flow are set (S8). More specifically, in the field D1 shown in FIG. 9, the geometric shape of the aeration tank is input. In the field D2 shown in FIG. 10, an aeration condition is input. Further, in the field D3 shown in FIG. 11, it is possible to select whether the swirling flow rate is manually input or calculated. And in the field D4 shown in FIG. 12, the inflow / outflow position is set by the list E for selecting the inflow position from the other tank and the outflow position to the other tank.

このように、GUIにて当該槽への流入位置及び当該槽からの流出位置を選択できるようにし、後述する旋回流量を算出する際に、部分槽列モデルにおける各領域の物質収支を数式化した微分方程式中に、他槽からの流入項、他槽への流出項に係数を乗じたものを加えておき、選択した接続位置によってその係数値を変更することにより、あらゆる接続位置に対して対応可能にできる。   In this way, the GUI allows the inflow position to the tank and the outflow position from the tank to be selected, and when calculating the swirling flow rate to be described later, the material balance of each region in the partial tank row model is mathematically expressed. In the differential equation, the inflow term from other tanks and the outflow term to other tanks multiplied by a coefficient are added, and the coefficient value is changed according to the selected connection position, so that it can be applied to any connection position. It can be made possible.

より具体的には、上記微分方程式について他槽からの流入項、他槽への流出項を記述し、それら流入項、流出項にある係数aを乗算しておき、演算上分割された処理槽への他槽からの流入位置、及び他槽への流出位置の組み合わせに認識番号nを与え、認識番号nを選択することにより該認識番号に該当する流入位置、流出位置を記入した処理槽を、図12に示すように図表示する。そして、認識番号nを槽内分割数Nで除算した商n1と剰余n2を算出し、n1、n2が領域nを表すq内微分方程式認識番号nと等しい場合にa=1、等しくない場合にa=0を返すようにし、nの値に基づきq内各微分方程式の流入項、流出項のオンオフを行うことによりあらゆる流入位置、流出位置に対応可能とする。   More specifically, the inflow term from the other tank and the outflow term to the other tank are described for the differential equation, and the processing tank divided in terms of calculation is multiplied by the coefficient a in the inflow term and the outflow term. An identification number n is given to the combination of the inflow position from the other tank and the outflow position to the other tank, and the processing tank in which the inflow position and the outflow position corresponding to the recognition number are entered by selecting the identification number n As shown in FIG. Then, the quotient n1 and the remainder n2 obtained by dividing the recognition number n by the division number N in the tank are calculated, and when n1 and n2 are equal to the q-internal differential equation recognition number n representing the region n, a = 1, not equal By returning a = 0 and turning on / off the inflow term and the outflow term of each differential equation in q based on the value of n, it is possible to deal with any inflow position and outflow position.

次に、これらの設定が終了した後、図12に示すボタンFが押されると、フィールドD3で手入力が選択されたか否かを判断する(S9)。そして、フィールドD3で手入力が選択された場合には、入力値をそのまま旋回流量とし(S10)、部分槽列を内部に生成する(S12)。一方、フィールドD3で計算で求めることが選択された場合には、旋回流算出サブルーチンを起動して旋回流量を算出し(S11)、部分槽列を内部に生成する(S12)。   Next, after these settings are completed, when the button F shown in FIG. 12 is pressed, it is determined whether or not manual input is selected in the field D3 (S9). When manual input is selected in the field D3, the input value is directly used as the turning flow rate (S10), and a partial tank row is generated inside (S12). On the other hand, when it is selected to calculate in the field D3, a swirl flow calculation subroutine is activated to calculate a swirl flow rate (S11), and a partial tank row is generated inside (S12).

ここで、上記旋回流算出サブルーチンについて詳細に説明する。旋回流算出サブルーチンでは、まず、ダウンカマー部の液相線流速u1を乱数を用いて仮定する(S20)。次に、ダウンカマー部の液相線流速u1からRouhani式(化学工学便覧改訂五版 p.275)を用いてライザー部のガスホールドアップεGRを算出する(S21)。 Here, the swirl flow calculation subroutine will be described in detail. In the swirl flow calculation subroutine, first, the liquidus flow velocity u1 of the downcomer portion is assumed using a random number (S20). Next, the gas hold-up ε GR of the riser portion is calculated from the liquidus flow velocity u1 of the downcomer portion using the Rouhani equation (Chemical Engineering Handbook Revised 5th Edition p.275) (S21).

次に、得られたガスホールドアップεGRおよび槽内旋回流の流路抵抗ら、ドラフトチューブ内外の圧力バランス式としてChisti式(下式)を用いて、ダウンカマー部の液相線流速u2を算出する(S22)。 Next, the obtained gas hold-up ε GR and the flow resistance of the swirling flow in the tank are used to calculate the liquidus flow velocity u2 of the downcomer section using the Chisti equation (the following equation) as the pressure balance equation inside and outside the draft tube. Calculate (S22).

Figure 0004716684
Figure 0004716684

ここで、ULR:上昇線流速、g:重力加速度、Z:液深、εGR:上昇流部ガスホールドアップ、εGD:下降流部ガスホールドアップ、K:塔頂抵抗、K:塔底抵抗、A:上昇部面積、A:下降部面積である。 Here, U LR : Ascending line flow velocity, g: Gravity acceleration, Z: Liquid depth, ε GR : Upflow part gas holdup, εGD : Downflow part gas holdup, K T : Tower top resistance, K B : Tower bottom resistance, A R : rising part area, A D : falling part area.

次に、液相線流速u1と液相線流速u2との偏差が内部設定値よりも小さい場合には、液相線流速u1をメモリ上に蓄積する(S23)。次に、得られた液相線流速u1の個数が所定量以上となった時に、得られた全ての液相線流速u1の平均値をダウンカマーの下降線流速として旋回流量を算出する(S24)。この時、図7に示す槽設定フォームのボタンBのテキストプロパティをエアリフト旋回流れ発生型の一種である「ドラフトチューブ付MBR」に変更する(S25)。以降、プログラム上でドラフトチューブ付MBRとして認識される(図13)。   Next, when the deviation between the liquidus flow velocity u1 and the liquidus flow velocity u2 is smaller than the internally set value, the liquidus flow velocity u1 is accumulated in the memory (S23). Next, when the number of the obtained liquidus flow velocities u1 is equal to or larger than a predetermined amount, the swirling flow rate is calculated using the average value of all the obtained liquidus flow velocities u1 as the downcomer descending line velocities (S24). ). At this time, the text property of the button B of the tank setting form shown in FIG. 7 is changed to “MBR with draft tube” which is a type of air lift swirl flow generation type (S25). Thereafter, it is recognized as an MBR with a draft tube on the program (FIG. 13).

次に、図2に説明を戻すと、図6に示すメイン画面のメインメニューAから「流量の設定」が選択されると(S2の「流量の設定」)、図14に示す水力学的条件を入力する為のフォームを展開する(図4のS30)。ここでは、原水流入量、濾過水流量、余剰汚泥量、凝集剤注入量、循環流量の設定(S31)の他に、循環(オーバーフロー含)の固形分輸送ブロック率αを入力することが可能である(S32)。具体的には、循環の吸引側と吐出側の各槽をリストG、Hから選択すると、現在選択している循環パスの流量がテキストボックスIに表示され、かつ固形分ブロック率αの設定ボタンJが表示される。ボタンJを押すと、αが入力可能となる。αは実際の演算上では固形成分の移送項にのみ乗じられる。   Next, returning to FIG. 2, when “setting of flow” is selected from the main menu A of the main screen shown in FIG. 6 (“setting of flow” in S2), the hydraulic conditions shown in FIG. The form for inputting "is expanded (S30 in FIG. 4). Here, in addition to the raw water inflow rate, filtered water flow rate, surplus sludge amount, flocculant injection amount, and circulation flow rate setting (S31), it is possible to input the solid content transport block rate α of circulation (including overflow). Yes (S32). Specifically, when each tank on the suction side and the discharge side of the circulation is selected from the lists G and H, the flow rate of the currently selected circulation path is displayed in the text box I, and the solid content block rate α setting button J is displayed. When button J is pressed, α can be input. α is multiplied only by the solid component transfer term in actual calculation.

また、図6に示すメイン画面のメインメニューA中の「計算のコントロール」から「積分計算」(図示せず)が選択されると(S2の「積分計算」)、図15に示すように、積分の最大刻み、最小刻みの他に、演算対象変数Φの最大変化幅dΦ/Φを入力する部分Kを持つフォームを展開する(S40)。ここでは、積分の最大刻み、最小刻みの他に、演算対象変数Φの最大変化幅dΦ/Φが設定される(S41)。入力した値はメモリ上に保持され、シミュレーション実行時に使用される(後述)。   Further, when “integral calculation” (not shown) is selected from “calculation control” in the main menu A of the main screen shown in FIG. 6 (“integral calculation” in S2), as shown in FIG. In addition to the maximum and minimum increments of integration, a form having a portion K for inputting the maximum change width dΦ / Φ of the variable to be calculated Φ is developed (S40). Here, in addition to the maximum and minimum increments of integration, the maximum change width dΦ / Φ of the calculation target variable Φ is set (S41). The input value is stored in the memory and used when executing the simulation (described later).

そして、微生物モデルの設定、初期値の設定、計算の設定、出力の設定を行った後、メイン画面上のボタンLが押されると(S2の「シミュレーションの実行」)、必要入力項目の入力が完了されているかを判断し(S15)、必要入力項目が全て入力されている場合には、シミュレーションが開始される(S16)。計算過程で、「ドラフトチューブ付MBR」として登録されている処理槽は、通常積分ルーチン(完全混合槽槽列計算)を経由せず、旋回流による循環を行う部分槽列計算サブルーチンを経由し、フィールドD4で設定した流出位置の組成を通常積分ルーチンへ返す操作を行う。   Then, after setting the microorganism model, setting the initial value, setting the calculation, and setting the output, when the button L on the main screen is pressed ("Simulation execution" in S2), the necessary input items are input. It is determined whether it has been completed (S15). If all necessary input items have been input, a simulation is started (S16). In the calculation process, the processing tank registered as “MBR with draft tube” does not normally go through the integration routine (complete mixing tank tank calculation), but through the partial tank row calculation subroutine that performs circulation by swirling flow, An operation of returning the composition of the outflow position set in the field D4 to the normal integration routine is performed.

また、これらの積分過程において、全槽(ドラフトチューブ付MBRとして登録されている場合には全領域)について、全演算対象パラメータΦのdΦ/Φが設定値となる積分刻み幅dhを算出する。全dhの中で最も小さい値が積分幅として採用され、積分が進行する。   Further, in these integration processes, an integral step width dh is calculated for all tanks (all areas when registered as MBR with a draft tube) where dΦ / Φ of all calculation target parameters Φ are set values. The smallest value among all dh is adopted as the integration width, and the integration proceeds.

より具体的には、各槽の微生物反応を表す微分方程式を積分する際に、変数の最大変化幅dXmax、積分最大刻み幅Δmaxを設定し、第i槽、第j成分Sj,iの反応速度Rj,iを格納し、Δij=dXmax×Sj,i/Rj,iと、Δmaxとを比較し、Δmax>Δijの場合にΔmax=Δijとする操作を全てのi,jについて行い、一連の操作から得られたΔmaxを積分刻み幅として積分を行うことにより、変数値の異常変化、すなわち負値や発散を回避する。   More specifically, when integrating the differential equation representing the microbial reaction in each tank, the maximum change width dXmax of variables and the maximum integration step Δmax are set, and the reaction rate of the i-th tank and j-th component Sj, i Rj, i is stored, Δij = dXmax × Sj, i / Rj, i is compared with Δmax, and when Δmax> Δij, Δmax = Δij is performed for all i, j, and a series of operations By performing the integration using Δmax obtained from the above as an integration step size, an abnormal change of the variable value, that is, a negative value or divergence is avoided.

以上の通り排水処理シミュレーションシステムにおいて、演算が行われ、処理槽内の組成が計算される。なお、この廃水処理シミュレーションシステムを、廃水処理の運転支援システムに適用することも可能である。   As described above, in the wastewater treatment simulation system, calculation is performed and the composition in the treatment tank is calculated. The wastewater treatment simulation system can also be applied to an operation support system for wastewater treatment.

なお、上述の排水処理シミュレーションシステムは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した排水処理シミュレーションシステムの処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。   The above-described wastewater treatment simulation system has a computer system inside. The process of the wastewater treatment simulation system described above is stored in a computer-readable recording medium in the form of a program, and the above process is performed by the computer reading and executing this program. Here, the computer-readable recording medium means a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like. Alternatively, the computer program may be distributed to the computer via a communication line, and the computer that has received the distribution may execute the program.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

本実施形態による排水処理シミュレーションシステムを示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the waste water treatment simulation system by this embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment. 同実施形態における排水処理シミュレーションシステムの画面例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of a screen of the waste water treatment simulation system in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力部
2 気泡スリップ速度算出部
3 ガスホールドアップ算出部
4 流路抵抗算出部
5 槽内旋回流量算出部
6 槽内組成変化算出部
7 流出組成算出部
8 記憶部
9 表示部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input part 2 Bubble slip speed calculation part 3 Gas holdup calculation part 4 Flow path resistance calculation part 5 In-tank swirl flow rate calculation part 6 In-tank composition change calculation part 7 Outflow composition calculation part 8 Storage part 9 Display part

Claims (6)

水力学的操作条件と微生物数学モデルを用いて処理槽内の組成を計算する排水処理シミュレーションシステムにおいて、
処理槽の底面積、該処理槽の液深、該処理槽内の上昇流領域の底面積、該処理槽の底部から該上昇流領域の下端までの距離、該処理槽内の液面から該上昇流領域の上端までの距離、該上昇流領域の下部の周長、及び散気管の設置位置と、曝気風量とを入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された値に基づいて、エアリフトによる槽内旋回流量Q1を、乱数発生手段を用いて算出する槽内旋回流量仮定手段と、
前記槽内旋回流量Q1を利用して、前記上昇流領域のガスホールドアップを算出するガスホールドアップ算出手段と、
前記上昇流領域のガスホールドアップと、前記入力手段により入力された値とにより算出される槽内旋回流の流路抵抗から槽内旋回流量Q2を算出する槽内旋回流量算出手段と、
あらかじめ設定された誤差eと|Q1−Q2|との大小を比較し、e>|Q1−Q2|の場合にはQ1、Q2の少なくともいずれか一方を格納し、槽内旋回流量Q1の仮定、槽内旋回流量Q2の算出、大小比較結果を繰り返すことにより格納された少なくとも1つ以上の槽内旋回流量の平均値を、旋回流量とする旋回流量決定手段と、
槽内を数個の領域に分割して、前記旋回流量決定手段により決定した旋回流量により循環が行われるとし、微分方程式群により示される部分槽列モデルを使用して槽内組成変化を計算する槽内組成変化算出手段と
を具備することを特徴とする排水処理シミュレーションシステム。
In the wastewater treatment simulation system that calculates the composition in the treatment tank using the hydraulic operation conditions and the microbial mathematical model,
The bottom area of the treatment tank, the liquid depth of the treatment tank, the bottom area of the upflow region in the treatment tank, the distance from the bottom of the treatment tank to the lower end of the upflow region, and the liquid level in the treatment tank An input means for inputting the distance to the upper end of the upflow region, the circumference of the lower portion of the upflow region, the installation position of the air diffuser, and the amount of aeration air;
Based on the value input by the input means, the in-tank flow rate assumption means for calculating the in-tank swirling flow rate Q1 by the air lift using a random number generation means,
A gas hold-up calculating means for calculating a gas hold-up in the upflow region using the in-tank swirling flow rate Q1,
In-tank swirl flow rate calculating means for calculating the in-tank swirl flow rate Q2 from the flow path resistance of the in-tank swirl flow calculated from the gas hold-up in the upflow region and the value input by the input unit;
Comparing the magnitude of a preset error e with | Q1-Q2 |, if e> | Q1-Q2 |, store at least one of Q1 and Q2, and assume the swirling flow rate Q1 in the tank. Calculation of the swirling flow rate Q2 in the tank, and a swirling flow determination means that sets the average value of at least one swirling flow rate in the tank stored by repeating the magnitude comparison result as a swirling flow rate,
Dividing the inside of the tank into several areas, and assuming that circulation is performed by the swirling flow determined by the swirling flow determining means, calculate the composition change in the tank using the partial tank row model indicated by the differential equation group A wastewater treatment simulation system comprising: a tank composition change calculating means.
前記排水処理シミュレーションシステムは、
ユーザが任意の処理槽に対してエアリフト旋回流計算を行うことを選択する処理槽選択手段をさらに備え、
前記旋回流量決定手段は、前記処理槽選択手段によりエアリフト旋回流計算が選択された場合、前記入力手段により入力された前記処理槽の底面積、液深、前記処理槽内の上昇流領域の底面積、前記処理槽の底部から前記上昇流領域の下端までの距離、前記処理槽内の液面から前記上昇流領域の上端までの距離、前記上昇流領域の下部の周長、前記散気管の設置位置、散気面積、曝気風量、他処理槽からの流入位置、他処理槽への流出位置に基づいて、前記処理槽の流出組成を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の排水処理シミュレーションシステム。
The wastewater treatment simulation system includes:
The apparatus further comprises a processing tank selection means for selecting that the user performs the airlift swirl flow calculation for an arbitrary processing tank,
The swirling flow rate determining means, when air lift swirling flow calculation is selected by the processing tank selecting means , the bottom area of the processing tank , the liquid depth, the bottom of the upflow region in the processing tank, which is input by the input means. Area, distance from the bottom of the treatment tank to the lower end of the upflow region, distance from the liquid level in the treatment tank to the upper end of the upflow region, the peripheral length of the lower part of the upflow region, the diffusion tube The wastewater treatment according to claim 1, wherein the outflow composition of the treatment tank is calculated based on an installation position , an aeration area, an aeration amount, an inflow position from another treatment tank, and an outflow position to the other treatment tank. Simulation system.
前記旋回流量決定手段は、前記旋回流量を算出する際に、誤差eを徐々に減算する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の排水処理シミュレーションシステム。
The waste water treatment simulation system according to claim 1, wherein the turning flow rate determining unit gradually subtracts an error e when calculating the turning flow rate.
前記処理槽内の微生物反応を表現する前記モデルがIWAのASM1、ASM2、ASM2d、ASM3、及びそれらの有機物蓄積プロセスとリン蓄積菌作用プロセスを修正したモデルである
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載の排水処理シミュレーションシステム。
The model representing the microbial reaction in the treatment tank is IWA ASM1, ASM2, ASM2d, ASM3, and a model obtained by modifying the organic substance accumulation process and the phosphorus accumulation bacteria action process. The wastewater treatment simulation system according to any one of claims 3 to 4.
コンピュータを用いて水力学的操作条件と微生物数学モデルを用いて処理槽内の組成を計算する排水処理シミュレーション方法において、
処理槽の底面積、該処理槽の液深、該処理槽内の上昇流領域の底面積、該処理槽の底部から該上昇流領域の下端までの距離、該処理槽内の液面から該上昇流領域の上端までの距離、該上昇流領域の下部の周長、及び散気管の設置位置と、曝気風量とを入力する入力し、
入力された値にもとづいて、エアリフトによる槽内旋回流量Q1を、乱数発生手段を用いて算出し、
前記槽内旋回流量Q1を利用して、前記上昇流領域のガスホールドアップを算出し、
前記上昇流領域のガスホールドアップと、前記入力された値とより算出される槽内旋回流の流路抵抗から槽内旋回流量Q2を算出し、
あらかじめ設定された誤差eと|Q1−Q2|との大小を比較し、e>|Q1−Q2|の場合にはQ1、Q2の少なくともいずれか一方を格納し、槽内旋回流量Q1の仮定、槽内旋回流量Q2の算出、大小比較結果を繰り返すことにより格納された少なくとも1つ以上の槽内旋回流量の平均値を算出し、算出した平均値を旋回流量とし、
槽内を数個の領域に分割して、算出した前記旋回流量により循環が行われるとし、微分方程式分により示される部分槽列モデルを使用して槽内組成変化を計算する
ことを特徴とする排水処理シミュレーション方法。
In the wastewater treatment simulation method that calculates the composition in the treatment tank using the hydraulic operating conditions and the microbial mathematical model using a computer,
The bottom area of the treatment tank, the liquid depth of the treatment tank, the bottom area of the upflow region in the treatment tank, the distance from the bottom of the treatment tank to the lower end of the upflow region, and the liquid level in the treatment tank Enter the distance to the upper end of the upflow region, the circumference of the lower part of the upflow region, the installation position of the diffuser, and the aeration air volume,
Based on the input value, the turning flow rate Q1 in the tank by the air lift is calculated using a random number generating means,
Using the in-tank swirling flow rate Q1, calculate the gas holdup in the upflow region,
The in-tank swirling flow rate Q2 is calculated from the flow resistance of the in-tank swirling flow calculated from the gas hold-up in the upflow region and the input value,
Comparing the magnitude of a preset error e with | Q1-Q2 |, if e> | Q1-Q2 |, store at least one of Q1 and Q2, and assume the swirling flow rate Q1 in the tank. The average value of at least one or more in-tank swirling flow stored by repeating the calculation of the in-tank swirling flow rate Q2 and the size comparison result is calculated, and the calculated average value is defined as the swirling flow rate.
Dividing the inside of the tank into several regions, the circulation is performed by the calculated swirling flow rate, and the composition change in the tank is calculated using the partial tank row model indicated by the differential equation. Wastewater treatment simulation method.
コンピュータを用いて水力学的操作条件と微生物数学モデルを用いて処理槽内の組成を計算するために、
処理槽の底面積、該処理槽の液深、該処理槽内の上昇流領域の底面積、該処理槽の底部から該上昇流領域の下端までの距離、該処理槽内の液面から該上昇流領域の上端までの距離、該上昇流領域の下部の周長、及び散気管の設置位置と、曝気風量とを入力する入力し

入力された値にもとづいて、エアリフトによる槽内旋回流量Q1を、乱数発生手段を用いて算出し、
前記槽内旋回流量Q1を利用して、前記上昇流領域のガスホールドアップを算出し、
前記上昇流領域のガスホールドアップと、前記入力された値とより算出される槽内旋回流の流路抵抗から槽内旋回流量Q2を算出し、
あらかじめ設定された誤差eと|Q1−Q2|との大小を比較し、e>|Q1−Q2|の場合にはQ1、Q2の少なくともいずれか一方を格納し、槽内旋回流量Q1の仮定、槽内旋回流量Q2の算出、大小比較結果を繰り返すことにより格納された少なくとも1つ以上の槽内旋回流量の平均値を算出し、算出した平均値を旋回流量とし、
槽内を数個の領域に分割して、算出した前記旋回流量により循環が行われるとし、微分方程式分により示される部分槽列モデルを使用して槽内組成変化を計算する
ことをコンピュータに実行させるプログラム。
To calculate the composition in the treatment tank using hydraulic operating conditions and microbial mathematical model using a computer,
The bottom area of the treatment tank, the liquid depth of the treatment tank, the bottom area of the upflow region in the treatment tank, the distance from the bottom of the treatment tank to the lower end of the upflow region, and the liquid level in the treatment tank Enter the distance to the upper end of the upflow region, the circumference of the lower part of the upflow region, the installation position of the diffuser, and the aeration air volume,
Based on the input value, the turning flow rate Q1 in the tank by the air lift is calculated using a random number generating means,
Using the in-tank swirling flow rate Q1, calculate the gas holdup in the upflow region,
The in-tank swirling flow rate Q2 is calculated from the flow resistance of the in-tank swirling flow calculated from the gas hold-up in the upflow region and the input value,
Comparing the magnitude of a preset error e with | Q1-Q2 |, if e> | Q1-Q2 |, store at least one of Q1 and Q2, and assume the swirling flow rate Q1 in the tank. The average value of at least one or more in-tank swirling flow stored by repeating the calculation of the in-tank swirling flow rate Q2 and the size comparison result is calculated, and the calculated average value is defined as the swirling flow rate.
Dividing the inside of the tank into several areas, and assuming that circulation is performed with the calculated swirl flow rate, execute a computer to calculate the composition change in the tank using the partial tank row model indicated by the differential equation Program to make.
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