JP5001659B2 - 溶存酸素量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理槽における溶存酸素量を制御する溶存酸素量制御装置に関するものである。

排水を処理する方法としては、例えば、排水処理槽内で、排水中の有機性窒素を生物学的な硝化反応及び脱窒反応により窒素ガスに還元する方法が知られている。この硝化反応は溶存酸素量が一定以上の好気状態で行われる一方、脱窒反応は溶存酸素量がほぼ０の嫌気状態で行われる。

また、一般的な排水処理設備においては、脱窒反応を行う排水処理槽と硝化反応を行う排水処理槽とを多段に連結して配置する多段型や、長手方向に長い排水処理槽内における排水の流れの中で脱窒、硝化反応を行うプラグフロー型が多く採用されている。そのため、硝化反応を進めるために排水処理槽内に供給する空気の風量である散気量を増やして溶存酸素量を高くし過ぎると、脱窒反応における嫌気状態を維持するのが困難になり、脱窒反応が低下してしまう場合がある。よって、従来、溶存酸素量を一定の範囲に保つよう制御する溶存酸素量制御装置が用いられている。

この溶存酸素量制御装置としては、例えば非特許文献１に記載されているＰＩＤ制御型の溶存酸素量制御装置が知られている。この溶存酸素量制御装置は、設定された溶存酸素量と検出された溶存酸素量との偏差にＰＩＤ制御を施して排水処理槽に散気する散気量を求め、この散気量に基づいて排水処理槽に散気して曝気するものである。
湯川和夫、浜本陽一、「回分式活性汚泥法におけるＤＯ制御方法」、社団法人日本下水道協会、昭和６０年、第２２回下水道研究発表会講演集、４５４頁−４５６頁

ところで、排水処理槽の溶存酸素量は、酸素の消費量と供給量との微妙なバランスの上に存在する値である。そして、酸素の消費量は、例えば、排水処理槽の送水量、水質、水温、返送汚泥量、循環汚泥量、及び微生物の量やその種類、活性度等により変動する一方、酸素の供給量は、排水の槽内滞留時間、排水の酸素持込量、排水の水温や水質等により変動する。そのため、例えば散気量の変更量（操作量）に対する溶存酸素量の応答（フィードバック量）の間には、大きな時間の遅れが生じ、しかもこの遅れは、上述の変動要因により変化してしまう。

ここで、上記従来技術においては、排水処理槽における溶存酸素量をリアルタイムに制御するため、この時間の遅れに対応できないおそれがあった。さらに、この遅れは変動要因により変化するものであるため、制御定数を合わせて対応することは不可能である。従って、排水処理槽における溶存酸素量は、目標値に対してオーバーシュートやハンチングする等不安定なものになる場合があった。

そこで、本発明は、排水処理槽における溶存酸素量を安定化することができる溶存酸素量制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明に係る溶存酸素量制御装置は、排水処理槽に酸素を供給する酸素供給手段を制御して、排水処理槽における溶存酸素量を目標値に制御するための溶存酸素量制御手段であって、設定された溶存酸素量設定値に基づいて、酸素供給手段を制御するための基準設定値を求める基準設定値取得手段と、溶存酸素量設定値と検出された溶存酸素量検出値との偏差を求める偏差取得手段と、偏差の絶対値を積分した積分絶対値を求める積分絶対値取得手段と、偏差及び積分絶対値に基づいて、基準設定値を補正する補正値を求める補正手段と、基準設定値及び補正値に基づいて、酸素供給手段を制御する制御手段と、を備え、補正手段は、積分絶対値が所定値のときに、偏差を用いて補正値を変更することを特徴とする。

このような本発明の溶存酸素量制御装置では、設定値取得手段により求められた基準設定値と、補正手段により求められた補正値とに基づいて、排水処理槽に酸素を供給する酸素供給手段が制御手段により制御される。この補正値は、溶存酸素量設定値と溶存酸素量検出値との偏差の絶対値を積分した積分絶対値が所定値のときに、偏差を用いて変更される。従って、酸素供給手段は、偏差の積算が所定値のときに、その供給量を変更することになる。すなわち、排水処理槽における溶存酸素量は、従来のリアルタイム制御ではなく、いわゆるＯＮ、ＯＦＦ制御されることになる。

このとき、補正手段が求める補正値は、積分絶対値が所定値のときにおける偏差を用いて変更される。これにより、例えば偏差が大きかったり小さかったりする場合には、この偏差に見合う分だけ補正値を大きく又は小さく増減でき、すなわち酸素供給手段が供給する酸素量を偏差に見合う分だけ大きく又は小さく増減することが可能となる。また、例えば積分絶対値が所定値のときにおける偏差がプラスの値又はマイナスの値である場合でも、この偏差に応じて補正値をマイナス又はプラスの方向に変更、すなわち酸素量を偏差に応じてマイナス又はプラスの方向に変更することができる。従って、溶存酸素量の変動を考慮した補正が可能となる。

加えて、偏差の絶対値が大きい、すなわち溶存酸素量の変動が大きい場合には、積分絶対値が所定値となり易く、よって基準設定値を補正する間隔が短くなる。一方、偏差の絶対値が小さい、すなわち溶存酸素量の変動が小さい場合には、積分絶対値が所定値となり難く、よって基準設定値を補正する間隔が長くなる。これにより、溶存酸素量の変動を一層考慮した補正が可能となる。

従って、本発明の溶存酸素量制御装置は、例えば、現状の溶存酸素量から勘案して排水処理槽に供給する酸素供給量を所定量だけ増減させた後、溶存酸素量の変化を監視し、そしてさらに酸素供給量を所定量だけ増減させて溶存酸素量を一定の範囲に保つという人間の操作感覚に近いものになる。従って、操作量とフィードバック量とに遅れ時間が存在し、さらに外乱によりその遅れ時間が変動する場合であっても、従来のリアルタイム制御に比し、遅れ時間を考慮した精度良い溶存酸素量の制御が可能となり、排水処理槽における溶存酸素量を安定化させることができる。

ここで、例えば溶存酸素量が目標値に対して増え過ぎてしまったとき、この溶存酸素量が目標値になるように制御されると、供給する酸素量が比較的急激に減らされるため、逆に溶存酸素量が目標値に対して少なくなり過ぎる、すなわち溶存酸素量が目標値に対して少ない方向にオーバーシュートしてしまう場合があり、また、例えば溶存酸素量が目標値に対して減り過ぎてしまったとき、この溶存酸素量が目標値になるように制御されると、供給する酸素量が比較的急激に増やされるため、逆に溶存酸素量が目標値に対して増え過ぎる、すなわち溶存酸素量が目標値に対して大きい方向にオーバーシュートしてしまう場合がある。

そこで、偏差を積分した積分値を求める積分値取得手段と、溶存酸素量検出値が目標値に達する前の所定値のときに、積分値に基づいて、補正値の補正度合いを小さくするように補正値を変更する予測制御手段と、を更に備えることが好ましい。これによれば、溶存酸素量検出値が目標値に達する前の所定値のときに、積分値に基づいて例えば当該積分値に見合った分だけ補正値を増減させる等して補正値の補正度合いを小さくするように補正値を変更することで、オーバーシュートする方向と逆方向の補正を加えることになる。従って、溶存酸素量の目標値に対するハンチングを防止することが可能となり、排水処理槽における溶存酸素量を一層安定化させることができる。

本発明によれば、排水処理槽における溶存酸素量を安定化することが可能な溶存酸素量制御装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本発明の第１実施形態に係る溶存酸素量（ＤＯ値）制御装置であるＤＯ制御装置について、図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るＤＯ制御装置を示す概略回路図であり、図２は図１のＤＯ制御装置の処理手順を示すフローチャートであり、図３は図１に示すＤＯ制御装置の作用を説明するための線図である。このＤＯ制御装置１は、排水を生物的に処理する排水処理施設に用いられるものであり、具体的には、排水処理槽に酸素を供給する酸素供給手段である、例えば送風機の風量調整弁の開度を制御して供給する風量を制御し、この処理槽の溶存酸素量であるＤＯ値を制御するものである。

図１に示すように、ＤＯ制御装置１は、乗算器（基準設定値取得手段）２と減算器（偏差取得手段）３とを備えている。乗算器２は、例えば実験等により予め求められた比例定数αと、予め設定されたＤＯ設定値とを掛け合せて設定風量（基準設定値）を求める。この乗算器２には、加算器４が接続されており、設定風量を加算器４に出力する。

減算器３は、ＤＯ設定値から、例えば検出器で検出されたＤＯ検出値を減算して、ＤＯ設定値とＤＯ検出値とのＤＯ偏差を求める。この減算器３には、乗算器５と絶対値変換器６とが接続されており、これらのそれぞれにＤＯ偏差を出力する。

乗算器５は、入力されたＤＯ偏差と、例えば実験等により予め求められた比例定数βとを掛け合せてＤＯ偏差に応じた風量を求める。この乗算器５には、スイッチ７ａを介して積分器８が接続されており、積分器８にこのＤＯ偏差に応じたＤＯ偏差風量を出力する。

一方、絶対値変換器６は、入力されたＤＯ偏差の絶対値であるＤＯ偏差絶対値を求める。この絶対値変換器６には、積分器（積分絶対値取得手段）９が接続されており、積分器９にこのＤＯ偏差絶対値を出力する。積分器９は、入力されたＤＯ偏差絶対値を積分してＤＯ偏差絶対値の積分値を求める。この積分器９には、比較器１０が接続されていると共にスイッチ７ｂを介してリセット器１１が接続されており、比較器１０にＤＯ偏差絶対値の積分値を出力する。

比較器１０は、入力されたＤＯ偏差絶対値の積分値と、例えば実験等により予め求められた定数Ｋ１とを比較する。なお、Ｋ１は０より大きい値であり、ここでは、好ましいとして、３００ｐｐｍ・ｓとしている。この比較器１０には、リレー１２を介して上記スイッチ７ａ，７ｂが接続されている。リセット器１１は、入力されたＤＯ偏差絶対値の積分値をリセットして０にする。

積分器８は、入力されたＤＯ偏差風量を積分し、ＤＯ偏差風量の積分値を求める。この積分器８には、加算器４が接続され、求められたＤＯ偏差風量の積分値を補正風量として加算器４に出力する。

加算器４は、入力された設定風量にＤＯ偏差風量の積分値である補正風量を加算して基準風量を求め、後続の減算器１３に基準風量を出力する。そして、減算器１３は、入力された基準風量から、例えば風量計により検出された風量検出値を減算して風量偏差を求め、この風量偏差を制御指令値として外部へ出力する。

ここで、ＤＯ制御装置１では、リレー１２は、ＤＯ偏差絶対値の積分値が定数Ｋ１より小さいときにはスイッチ７ａ，７ｂを開き、偏差絶対値の積分値が定数Ｋ１以上のときにはスイッチ７ａ，７ｂを閉じるように接続されている。すなわち、偏差絶対値の積分値が定数Ｋ１より大きいときに、乗算器５と積分器８と、積分器９とリセット器１１と、がそれぞれ接続されることになる。

なお、絶対値変換器６、積分器９は積分絶対値取得手段を構成し、乗算器５、スイッチ７ａ，７ｂ、積分器８、比較器１０、リセット器１１、及びリレー１２は補正手段を構成し、加算器４及び減算器１３は制御手段を構成する。ちなみに、制御手段としては、加算器４だけで構成されていてもよく、この場合、基準風量を制御指令値として外部に出力して風量を制御してもよい。

このＤＯ制御装置１により排水処理槽のＤＯ量を制御する場合、図２に示すように、まず、減算器３によりＤＯ設定値とＤＯ検出値とのＤＯ偏差を求め（Ｓ１）、絶対値変換器６によりＤＯ偏差絶対値を求め（Ｓ２）、積分器９によりこのＤＯ偏差絶対値を積分して、ＤＯ偏差絶対値の積分値を求める（Ｓ３）。

次に、図３に示すように、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１より小さい場合（矢印Ａ１〜Ａ４の範囲）には、スイッチ７ａが開で補正風量は変更されず、現状の補正風量すなわち矢印Ａ１〜Ａ４の範囲において積分器８に蓄積されているＤＯ偏差風量の積分値を補正風量として求める（図２のＳ４→Ｓ６）。

一方、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達したとき（Ｂ１〜Ｂ３）にあっては、比較器１０はリレー１２を作動させてスイッチ７ａ，７ｂを閉とする。これにより、乗算器５と積分器８とが接続され、ＤＯ偏差に応じたＤＯ偏差風量が積分器８に蓄積されて補正風量が変更される。これと同時に、積分器９とリセット器１１とが接続され、積分器９で積分されたＤＯ偏差絶対値の積分値が０となる。

ＤＯ偏差絶対値の積分値が０となったことより、比較器１０では、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１より小さいと判定され、リレー１２を作動して、スイッチ７ａ，７ｂを開とし、乗算器５と積分器８とを遮断し、積分器９とリセット器１１とを遮断する。従って、実質的に、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達したときにのみ、ＤＯ偏差風量が積分器８に蓄積される。換言すると、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達したときを風量変更点Ｂ１〜Ｂ３として、当該風量変更点Ｂ１〜Ｂ３の時にのみ、補正風量は、ＤＯ偏差風量だけ加算されることになる（Ｓ４→Ｓ５）。

最後に、ＤＯ設定値から乗算器２により求められた設定風量と、積分器８により蓄積されている補正風量とを加算して、基準風量を求め（Ｓ６）、減算器１３により基準風量と風量検出値との偏差である風量偏差を求める（Ｓ７）。これにより、この風量偏差を制御指令値として、例えば送風機の風量調整弁に出力し、風量調整弁における開度を制御し排水処理槽に供給する風量を制御して、排水処理槽におけるＤＯ値を目標値であるＤＯ設定値に制御することができる。

このように本実施形態によれば、乗算器２で求められた設定風量と、積分器８で求められた補正風量とを加算することにより基準風量を求め、この基準風量と風量検出値との偏差から、例えば風量調整弁を制御する制御指令値である風量偏差が求められる。補正風量は、ＤＯ設定値とＤＯ検出値とのＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達したときのみに、ＤＯ偏差を用いて変更される。従って、風量調整弁は、ＤＯ偏差の積分値がＫ１に達したとき、すなわち風量変更点のときのみに、その開度を変更して供給する風量を変更することになる。従って、風量変更点のＤＯ偏差のみが風量に反映され、風量変更点から次の風量変更点までのＤＯ偏差は風量に関係しない。その結果、風量をいわゆるＯＮ、ＯＦＦ制御することができ、排水処理槽におけるＤＯ値をいわゆるＯＮ、ＯＦＦ制御することが可能となる。

このとき、補正風量は、風量変更点におけるＤＯ偏差を用いて変更される。これにより、このＤＯ偏差が大きかったり（例えば、図３の矢印Ｒ１）、このＤＯ偏差が小さかったり（例えば、矢印Ｚ１）する場合には、このＤＯ偏差に見合う分だけ補正風量を大きく（例えば、矢印Ｒ２）、又は小さく（例えば、矢印Ｚ２）増減でき、すなわち送風機が供給する風量をＤＯ偏差に見合う分だけ大きく又は小さく増減することが可能となる。

また、風量変更点におけるＤＯ偏差がプラスの値（例えば、図３の矢印Ｒ１）、又はマイナスの値（例えば、図３の矢印Ｚ１）であったりする場合でも、このＤＯ偏差に応じて補正風量をマイナスの方向に変更（例えば、矢印Ｒ２）、又はプラスの方向に変更（例えば、矢印Ｚ２）する、すなわち酸素量を偏差に応じてマイナス又はプラスの方向に変更することができる。従って、ＤＯ値の変動を考慮したＤＯ値の補正が可能となる。

加えて、ＤＯ偏差絶対値が大きい、すなわちＤＯ値の変動が大きい場合には、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達し易く、よって設定風量を補正する間隔が短くなる（例えば、矢印Ａ２）。一方、ＤＯ偏差絶対値が小さい、すなわちＤＯ値の変動が小さい場合には、ＤＯ偏差絶対値の積分値がＫ１に達し難く、よって設定風量を補正する間隔が長くなる（例えば、矢印Ａ３）。これにより、ＤＯ値の変動を考慮したＤＯ値の補正が一層可能となる。

従って、ＤＯ制御装置１は、現状のＤＯ値から勘案して排水処理槽に供給する風量を増減させ、ＤＯ値の変化を所定の時間だけ監視しつつ、その変化を考慮して再び風量を増減させてＤＯ値を一定の範囲に保つという人間の操作感覚に近いものになる。すなわち、排水処理槽のように風量変化量（操作量）とそれに対応するＤＯ値の変化量（フィードバック量）とに遅れ時間が存在し、さらに外乱によりその遅れ時間が変動する場合であっても、遅れ時間を考慮した精度良いＤＯ値の制御が可能となり、排水処理槽におけるＤＯ値を安定化させることができる。その結果、一般的な排水処理施設における排水処理槽のＤＯ値制御に採用されている従来のリアルタイム制御に比し、好適にＤＯ値を制御できる。

また、排水処理槽におけるＤＯ値は、たとえ供給する酸素量が一定であっても前述の変動要因により常に変化する特有のものであり、よって同一の排水処理槽内であっても、その箇所によって大きな違いが生じる。さらに、排水処理工程には脱窒反応や硝化反応等の種々の反応が含まれており、各処理工程で必要とされる酸素量も異なる。そこで、本実施形態におけるＤＯ検出値は、例えばプラグフロー型の処理槽である場合にはその槽内を流れる排水の後流側、例えば多段型の処理槽である場合には後段側の処理槽で検出されており、このように排水の流れの後側位置でＤＯ値を検出して制御することにより、排水処理槽全域において、ＤＯ値を十分に確保でき、好適にＤＯ値を安定化することが可能となる。

また、ＤＯ制御装置１は、結果として排水処理槽におけるＤＯ値を制御するものであるが、実際には、酸素供給手段である例えば送風機が排水処理槽に供給する風量を制御する。風量制御は、その制御の応答性に優れるものであり、精度良い制御が可能なものである。従って、このように酸素供給手段を制御してＤＯ値を制御することにより、ＤＯ値を精度良く制御して安定化させることが可能である。

さらに、このＤＯ制御装置１は、既設の一般的なＤＯ制御装置に代えて用いることが可能であり、汎用性に非常に優れている。

次に、本発明の第２実施形態に係る溶存酸素量制御装置であるＤＯ制御装置２０について、図４〜図６に基づいて説明する。図４は本発明の第２実施形態に係るＤＯ制御装置を示す概略回路図であり、図５は図４のＤＯ制御装置の処理手順を示すフローチャートであり、図６は図４に示すＤＯ制御装置の作用を説明するための線図であり、図４及び図５においては点線で囲んだものが上記第１実施形態に追加した構成である。ここでは、第１実施形態と同一の説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

図４に示すように、ＤＯ制御装置２０は、絶対値変換器２１と積分器（積分値取得手段）２２とを備えている。絶対値変換器２１は、減算器３に接続されており、減算器３からＤＯ偏差が入力される。そして、絶対値変換器２１は、入力されたＤＯ偏差の絶対値であるＤＯ偏差絶対値を求め、後続の比較器２３にこのＤＯ偏差絶対値を出力する。

比較器２３は、入力されたＤＯ偏差絶対値と、例えば実験等により予め求められた定数Ｋ２とを比較する。なお、Ｋ２は０より大きい値であり、ここでは、好ましいとして、０．０５ｐｐｍとしている。この比較器２３には、リレー２４を介してスイッチ２５ａ，２５ｂが接続されている。

一方、積分器２２は、減算器３に接続されており、減算器３からＤＯ偏差が入力される。そして、ＤＯ偏差を積分してＤＯ偏差の積分値を求める。この積分器２２には、反転器２６が接続されると共にスイッチ２５ｂを介してリセット器２７が接続されており、反転器２６にＤＯ偏差の積分値を出力する。

反転器２６は、入力されたＤＯ偏差の積分値に、例えば−１を乗算してその極性を反転させる。なお、反転器２６としては、ＤＯ偏差の積分値を０から減算してその極性を反転させてもよい。この反転器２６には、スイッチ２５ａを介して乗算器２８が接続されており、乗算器２８に、このＤＯ偏差の積分値を出力する。リセット器２７は、入力されたＤＯ偏差の積分値をリセットして０にする。

乗算器２８は、入力されたＤＯ偏差の積分値と、例えば実験等により予め求められた比例定数γとを掛け合せてＤＯ偏差の積分値に応じた風量を求める。この乗算器２８には、加算器２９が接続されており、加算器２９にこのＤＯ偏差の積分値に応じた風量を出力する。

加算器２９は、前述したスイッチ７ａと積分器８との間に接続されており、乗算器５からスイッチ７ａを介して入力されたＤＯ偏差に応じた風量に、ＤＯ偏差の積分値に応じた風量を加算する。そして、この加算されたＤＯ偏差に応じた風量を後続の積分器８に出力する。

このＤＯ制御装置２０においては、リレー２４は、ＤＯ偏差絶対値が定数Ｋ２より大きいときには、スイッチ２５ａ，２５ｂを開き、ＤＯ偏差絶対値が定数Ｋ２以下のときにはスイッチ２５ａ，２５ｂを閉じるように接続されている。すなわち、偏差絶対値が定数Ｋ２以下のときに、反転器２６と乗算器２８及び積分器２２とリセット器２７とがそれぞれ接続されることになる。

なお、絶対値変換器２１、比較器２３、リレー２４、スイッチ２５ａ，２５ｂ、反転器２６、リセット器２７、乗算器２８、及び加算器２９は予測制御手段を構成する。ちなみに、絶対値変換器６，２１を一つの絶対値変換器で兼用してもよく、この場合は、この絶対値変換器の後段には、積分器９と比較器２３とが接続されることになる。

次に、このＤＯ制御装置２０により排水処理槽のＤＯ量を制御する場合について説明する。なお、図５に示すように、Ｓ１〜Ｓ７の流れは上記第１実施形態と同様である。

まず、上記第１実施形態と同様に、ＤＯ偏差を求める（Ｓ１）。次に、絶対値変換器２１によりＤＯ偏差絶対値を求める（Ｓ８）。積分器２２によりＤＯ偏差の積分値を求める（Ｓ９）。そして、ＤＯ偏差絶対値がＫ２より大きい場合、現状の積分器８に蓄積されている偏差風量の積分値を補正風量として求める（Ｓ１０→Ｓ６）。

一方、ＤＯ偏差絶対値がＫ２以下のときに（図６の矢印Ｃ１，Ｃ２）、リレー２４が作動してスイッチ２５ａ，２５ｂを閉とし、ＤＯ偏差の積分値の極性を反転させて、この積分値に応じた風量を補正風量に加算する。これと同時に、リセット器２７により積分器２２に蓄積されているＤＯ偏差の積分値が０となる。すなわち、実質的には、補正風量は、ＤＯ偏差絶対値がＫ２以下になったときのみに加算されることになる（図５のＳ１０→Ｓ１１）。換言すると、ＤＯ偏差絶対値がＫ２以下でも、Ｋ２以下になったとき以外はＤＯ偏差の積分値は０であるため補正風量は変更されない。その後、ＤＯ偏差絶対値がＫ２より大きくなると、再びリレー２４が作動されてスイッチ２５ａ，２５ｂが開とされ、積分器２２には再びＤＯ偏差が蓄積される。

このように、本実施形態にあっても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、例えばＤＯ値が目標値であるＤＯ設定値に対して増え過ぎてしまったとき、このＤＯ値が目標値になるように風量が制御されると、供給する風量が比較的急激に減らされるため、逆にＤＯ値が目標値に対して小さくなり過ぎる、すなわちＤＯ値が目標値に対して小さい方向にオーバーシュートしてしまう場合があり、また、例えばＤＯ値が目標値に対して減り過ぎてしまったとき、このＤＯ値が目標値になるように制御されると、供給する風量が比較的急激に増やされるため、逆にＤＯ値が目標値に対して増え過ぎる、すなわちＤＯ値が目標値に対して大きい方向にオーバーシュートしてしまう場合があるが、本実施形態においては、ＤＯ偏差絶対値がＫ２以下になったときＤ１，Ｄ２、すなわちＤＯ検出値が目標値に達する前のときＤ１，Ｄ２に、ＤＯ偏差の積分値に見合った分だけの風量を補正風量に加算することで、このオーバーシュートする方向と逆方向の補正を加えることができる。換言すると、例えば、電車のオーバーランを防止するために駅の手間でブレーキを掛けるように補正を加えることが可能となる。従って、ＤＯ値の目標値に対するハンチングを防止することが可能となり、排水処理槽におけるＤＯ値を一層安定化させることができる。

次に、上記第２実施形態に係るＤＯ制御装置を含む排水処理プラントについて、図７及び図８に基づいて説明する。図７は本発明の第２実施形態に係るＤＯ制御装置を含む排水処理プラントを示す概略構成図であり、図８は図７の排水処理プラントの排水処理槽におけるＤＯ値の制御結果を示す図である。この排水処理プラント３０は、有機性窒素を含む排水を生物学的に処理する施設であり、既設の排水処理プラントに上記第２実施形態に係るＤＯ制御装置２０を組み込んだものである。なお、ここでは、排水処理プラント３０にはＤＯ制御装置２０が組み込まれているが、これに代えて、上記第１実施形態のＤＯ制御装置１が組み込まれていても良い。

図７に示すように、排水処理プラント３０は、送風機における風量調節弁３１を備えており、排水処理槽におけるＤＯ値及び風量を検出する検出器３２と、検出値を表示する排水処理槽計器盤３３と、風量調節弁３１を制御するコントローラ３４と、コントローラ３４の出力を増幅する補助継電器盤３５と、を有している。ここで、コントローラ３４には、ＤＯ制御装置２０及び従来のＰＩＤ制御型ＤＯ制御装置４０が組み込まれており、ＤＯ制御装置２０又はＰＩＤ制御型ＤＯ制御装置４０は切替スイッチ３６により切り替え可能とされている。

この本実施形態においては、切替スイッチ３６によりＤＯ制御装置２０に切替え、ＤＯ制御装置２０により排水処理槽におけるＤＯ値を制御することで、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

ここで、この説明した排水処理プラント３０において、ＤＯ制御装置２０とＰＩＤ制御型ＤＯ制御装置４０とのそれぞれを用い、排水処理槽におけるＤＯ値が所望のＤＯ値になるように制御した。具体的には、スイッチ３６により前半はＰＩＤ制御型ＤＯ制御装置４０に接続し、後半はＤＯ制御装置２０に接続した。その結果、図８に示すように、従来のＰＩＤ制御型ＤＯ制御装置４０による制御（Ｔ１の範囲）では、ＤＯ値及び風量が大きくハンチングして発散傾向にあり、さらにＤＯ値と風量との間には時間遅れが生じている。これに対し、本実施形態のＤＯ制御装置２０による制御（Ｔ２の範囲）では、ＤＯ値が安定し且つＤＯ値と風量との時間遅れも低減されている。従って、遅れ時間を考慮した精度良いＤＯ値の制御を可能とし、排水処理槽におけるＤＯ値を安定化させることができるという上記効果を確認することができた。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、酸素供給手段を送風機としてその風量調節弁の開度を制御し風量を制御しているが、例えば攪拌装置を用いて攪拌装置の回転数を制御してもよく、また、攪拌装置の攪拌羽根の浸漬深さを制御してもよい。

また、排水処理槽としては、プラグフロー型や多段型の他に、例えば完全混合型等の排水処理槽であってもよい。

本発明の第１実施形態に係るＤＯ制御装置を示す概略回路図である。 図１のＤＯ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１に示すＤＯ制御装置の作用を説明するための線図である。 本発明の第２実施形態に係るＤＯ制御装置を示す概略回路図である。 図４のＤＯ制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図４に示すＤＯ制御装置の作用を説明するための線図である。 本発明の第２実施形態に係るＤＯ制御装置を含む排水処理プラントを示す概略構成図である。 図７の排水処理プラントの排水処理槽におけるＤＯ値の制御結果を示す図である。

符号の説明

１，２０…ＤＯ制御装置、２…乗算器（基準設定値取得手段）、３…減算器（偏差取得手段）、４…積分器（制御手段）、５…乗算器（補正手段）、６…絶対値変換器（積分絶対値取得手段）、７ａ，７ｂ…スイッチ（補正手段）、８…積分器（補正手段）、９…積分器（積分絶対値取得手段）、１０…比較器（補正手段）、１１…リセット器（補正手段）、１２…リレー（補正手段）、１３…減算器（制御手段）、２１…絶対値変換器（予測制御手段）、２２…積分器（積分値取得手段）、２３…比較器（予測制御手段）、２４…リレー（予測制御手段）、２５ａ，２５ｂ…スイッチ（予測制御手段）、２６…反転器（予測制御手段）、２７…リセット器（予測制御手段）、２８…乗算器（予測制御手段）、２９…加算器（予測制御手段）。

Claims (2)

1. 排水処理槽に酸素を供給する酸素供給手段を制御して、前記排水処理槽における溶存酸素量を目標値に制御するための溶存酸素量制御装置であって、
   設定された溶存酸素量設定値に基づいて、前記酸素供給手段を制御するための基準設定値を求める基準設定値取得手段と、
   前記溶存酸素量設定値と検出された溶存酸素量検出値との偏差を求める偏差取得手段と、
   前記偏差の絶対値を積分した積分絶対値を求める積分絶対値取得手段と、
   前記偏差及び前記積分絶対値に基づいて、前記基準設定値を補正する補正値を求める補正手段と、
   前記基準設定値及び前記補正値に基づいて、前記酸素供給手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記積分絶対値が所定値のときに、前記偏差を用いて前記補正値を変更することを特徴とする溶存酸素量制御装置。
2. 前記偏差を積分した積分値を求める積分値取得手段と、
   前記溶存酸素量検出値が前記目標値に達する前の所定値のときに、前記積分値に基づいて、前記補正値の補正度合いを小さくするように前記補正値を変更する予測制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１記載の溶存酸素量制御装置。
   

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