JP5138903B2 - 排水処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物処理水槽内の溶存酸素濃度を制御する排水処理装置及びその制御方法に関する。

例えば活性汚泥法によって排水の浄化を行う排水処理装置では、排水の浄化を行う曝気槽などの生物処理水槽に、気泡を発生する散気管が配置され、散気管はブロワに接続され、該ブロワにより空気の供給を受ける。生物処理水槽は微生物によって排水を清浄化するための水槽であり、水槽内には微生物が生存するための酸素と、微生物が排水中の汚廃物を分解するのに必要な酸素が要求される。ブロワによって空気を供給して、水槽内に散気管から気泡を放出し、空気中の酸素を水槽の中の排水に溶かすように設けられている。供給する空気の量は多過ぎても少な過ぎても排水処理を適切に行い得ない。そこで、ブロワの運転制御を行って、水槽内に供給する空気の量を調整する。このような排水処理装置は、例えば特許文献１に示される。
特開平５−１６１８９８号公報

特許文献１に記載の排水処理装置では、生物処理水槽に設ける溶存酸素計は１台であり、この溶存酸素計で測定した溶存酸素濃度に基づいてブロワの回転数を制御し、溶存酸素濃度が低い場合にはブロワの回転数を高めて空気の供給量を多くし、逆に溶存酸素濃度が高い場合にはブロワの回転数を下げて空気の供給量を少なくして、生物処理水槽内の溶存酸素濃度を自動的に一定とするよう調節している。

しかし、溶存酸素計が使用中に劣化したり故障したりして、正しい溶存酸素濃度を指し示さなくなることがある。そのような状態を放置すると、微生物による排水処理を適切に行い得ないという課題がある。また、定期的に溶存酸素計を生物処理水槽から抜き出して検査を行うとすると、検査の期間中は排水処理ができず、また、定期検査の前に溶存酸素計の誤差が大きくなったり故障したりする場合にはそもそも対応できないという課題が存在する。

本発明は、例えば溶存酸素計の劣化又は故障に起因する溶存酸素濃度制御の失敗又は排水処理の停止を防止することを目的とする。

本発明は、生物処理水槽と、前記生物処理水槽に散気管を介して空気を送り込むブロワと、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度をそれぞれ測定する第一、第二、第三の溶存酸素計と、前記ブロワの運転を制御する制御装置とを備え、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度を制御する排水処理装置であって、前記制御装置は、前記第一、第二、第三の溶存酸素計の出力値相互の差分を演算する演算手段と、前記演算手段により演算される差分と基準値とを比較して前記溶存酸素計が正常か否かを判定する判定手段と、前記判定手段により正常と判定される溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御するブロワ制御手段と、を有し、前記判定手段は、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第一の溶存酸素計を正常と判定し、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第一の溶存酸素計を異常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第二の溶存酸素計を正常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第二の溶存酸素計を異常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第三の溶存酸素計を正常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第三の溶存酸素計を異常と判定し、前記ブロワ制御手段は、前記第一の溶存酸素計が正常と判定される場合に当該第一の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、前記第一の溶存酸素計が異常で前記第二及び第三の溶存酸素計が正常と判定される場合に前記第二の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、前記第一、第二、第三の溶存酸素計がすべて異常と判定される場合に前記ブロワの運転の制御を停止することを特徴とする。

本発明の好適な実施の形態によれば、排水処理装置は警報装置を備え、前記判定手段は、異常と判定する溶存酸素計が存在すれば前記警報装置を作動させる。

本発明の他の側面は、生物処理水槽と、前記生物処理水槽に散気管を介して空気を送り込むブロワと、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度をそれぞれ測定する第一、第二、第三の溶存酸素計とを備え、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度を制御する排水処理装置の制御方法であって、前記第一、第二、第三の溶存酸素計の出力値相互の差分を演算する演算手順と、前記演算手順で演算される差分と基準値とを比較して前記複数の溶存酸素計が正常か否かを判定する判定手順と、前記判定手順で正常と判定される溶存酸素計の出力値に基づいてブロワの運転を制御するブロワ制御手順と、を含み、前記判定手順で、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第一の溶存酸素計を正常と判定し、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第一の溶存酸素計を異常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第二の溶存酸素計を正常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第二の溶存酸素計を異常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第三の溶存酸素計を正常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第三の溶存酸素計を異常と判定し、前記ブロワ制御手順で、前記第一の溶存酸素計が正常と判定される場合に当該第一の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、前記第一の溶存酸素計が異常で前記第二及び第三の溶存酸素計が正常と判定される場合に前記第二の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、前記第一、第二、第三の溶存酸素計がすべて異常と判定される場合に前記ブロワの運転の制御を停止することを特徴とする。

本発明によれば、例えば溶存酸素計のうちの1台に故障が発生しても、ブロワの運転制御を停止するという事態を避けることができ、排水処理装置の能力を最大限発揮することができる。

本発明の好適な実施の形態では、溶存酸素計を生物処理水槽から抜き出すことなく正常でない溶存酸素計を直ちに検出しうる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

排水処理装置１は、生物処理水槽１１と、生物処理水槽１１に散気管１２を介して空気を送り込むブロワ１３と、生物処理水層１１内の溶存酸素濃度を測定する３台の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、ブロワ１３の運転を制御する制御装置１４と、誤差が拡大又は故障した溶存酸素計を示す警報装置１７とを備えうる。制御装置１４は、溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃの出力値である溶存酸素濃度データ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ相互の差分を演算する演算手段１４１と、演算手段１４１で演算される各差分と予め設定される基準値とを比較して溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃが正常か異常かを判定する判定手段１４２と、判定手段１４２によって正常と判定される溶存酸素計の少なくとも一つの出力値に基づいてブロワ１３の運転を制御するブロワ制御手段１４３とを有しうる。

例えば３つの溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対して、予めブロワ１３の運転制御の基礎とすべき溶存酸素濃度出力値とされる優先順位が付される。今、第一の溶存酸素計１５ａに第一優先順位、第二の溶存酸素計１５ｂに第二優先順位、第三の溶存酸素計１５ｃに第三優先順位が付されるとする。いずれの溶存酸素計にも誤差の拡大ないし故障が発生していない状況のもとでは、制御装置１４の中のブロワ制御手段１４３は、第一の溶存酸素計１５ａが出力する溶存酸素濃度に基づいて、生物処理水槽内の溶存酸素濃度を所定値に保つために必要な空気の供給量に対応するブロワの回転数にブロワ１３を制御する。第一の溶存酸素計１５ａの検知する溶存酸素濃度が所定値を下回ると、ブロワ制御手段１４３はブロワ１４の回転数を増大させて、生物処理水槽内に供給する空気量を増大させる。逆に、第一の溶存酸素計１５ａの検知する溶存酸素濃度が所定値を上回ると、ブロワ制御手段１４３はブロワ１３の回転数を減少させて、生物処理水槽内に供給する空気量を減少させる。このようにして、生物処理水槽内の溶存酸素濃度は活性汚泥中の微生物の排水処理作用に最適なように自動的に維持される。

もし、第一の溶存酸素計１５ａが誤差の拡大あるいは故障を示す場合には、第二の溶存酸素計１５ｂが出力する溶存酸素濃度に基づいてブロワ１３の回転数がブロワ制御手段１４３によって制御される。また、誤差の拡大あるいは故障を示すと判断された第一の溶存酸素計１５ａは、排水処理装置１から抜き出され、点検修理に回される。

第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃが検出した溶存酸素濃度のデータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃはすべて制御装置１４中の演算手段１４１に提供される。演算手段１４１は、溶存酸素濃度のデータ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ相互間の差分｜１６ａ−１６ｂ｜、｜１６ａ−１６Ｃ｜、｜１６ｂ−１６ｃ｜を演算する。判定手段１４２は、差分｜１６ａ−１６ｂ｜、｜１６ａ−１６Ｃ｜、｜１６ｂ−１６ｃ｜と予め定める基準値とを比較し、当該差分｜１６ａ−１６ｂ｜、｜１６ａ−１６ｃ｜、｜１６ｂ−１６ｃ｜が基準値の範囲内か否かによって第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃが正常か異常かを判定する。判定手段１４２で異常な溶存酸素計があると判定されると、警報装置１７によって異常な溶存酸素計の発生が警報され、異常と判定された溶存酸素計が排水処理装置から抜き出され、点検修理されうる。

第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃのすべてが異常と判定される場合には、溶存酸素計の出力する溶存酸素濃度に基づくブロワ１３の運転制御は直ちに停止され、ブロワ１３の運転は手動運転に切り替えられる。

図２は、溶存酸素計を３台使用する場合に、溶存酸素計の正常又は異常を判定し、ブロワ制御の基礎とする溶存酸素計を決定する手法の一例を示すものである。

この例では、ある特定の溶存酸素計に着目すると、当該溶存酸素計の溶存酸素濃度のデータと他の溶存酸素計の溶存酸素濃度のデータとの２つの差分のうち、一つでも基準値の範囲内であれば当該溶存酸素計は正常であり、前記２つの差分が双方とも基準値を超えれば異常であるとする判定基準を採用する。この判定基準は、２台の溶存酸素計がともに正常でなければ、それらの溶存酸素計の示すデータの差分が基準値以下という良好な一致を示さないとの考え方に立脚する。なお、２つの差分の双方とも基準値の範囲内にあるときのみ正常とし、２つの差分のうち少なくとも１つが基準値を超えるとき異常とする判定基準を採用することもできる。

また、この例では、正常と判定される中でもっとも優先順位の高い溶存酸素計をブロワ制御の基礎とする溶存酸素計に決定するとの基準を採用する。

ケース１では、第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃの出力値相互間の３つの差分がいずれも基準値の範囲内である。このケースでは、第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはすべて正常であると判定される。ブロワ制御手段１４３によるブロワ１３の運転制御は、優先順位が最も高い第一の溶存酸素計１５ａの出力値１６ａに基づいてなされる。

ケース２では、第一の溶存酸素計１５ａと第三の溶存酸素計１５ｃとの出力値の差分｜１６ｂ−１６ｃ｜のみが基準値を超える。第２の溶存酸素計１５ｂは、第三の溶存酸素計１５ｃとの出力値の差分が基準値を超えているが、第一の溶存酸素計１５ａとの差分が基準値の範囲内であることから正常と判定される。同様に第三の溶存酸素計１５ｃも正常と判定される。ブロワ１３の運転制御の基礎とされるのは第一の溶存酸素計１５ａの出力値１６ａである。

ケース３では、第二の溶存酸素計１５ｂと第三の溶存酸素計１５ｃとの出力値の差分｜１６ａ−１６ｃ｜のみが基準値を超える。ケース２と同様の考え方から、第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはすべて正常と判定され、第一の溶存酸素計１５ａの出力値１６ａがブロワ１３の運転制御の基礎とされる。このケースにおいて、第２の溶存酸素計１５ｂの出力値１６ｂは、第一、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｃの出力値１６ａ，１６ｃ双方との差分が基準値の範囲内であるのに対して、第一の溶存酸素計１５ａの出力値１６ａは、第二の溶存酸素計１５ｂの出力値１６ｂとの差分のみが基準値の範囲内である。すなわち、溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはいずれも正常であるとしても、溶存酸素計１６ｂは溶存酸素計１６ａ，１６ｃより高い水準の正常であるともいえる。したがって、このケースでは、優先順位は低いが正常の水準がより高いとみなしうる第二の溶存酸素計１５ｂの出力値１６ｂに基づいてブロワ１３を運転制御するように切り替えることも可能である。

ケース４では、第一の溶存酸素計１５ａと第ニの溶存酸素計１５ｂとの出力値の差分｜１６ａ−１６ｂ｜のみが基準値を超える。ケース３と同様に第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはすべて正常と判定される。そして、第一の溶存酸素計１５ａの出力値１６ａに基づいてブロワ１３が運転制御されるが、運転制御の基礎を正常の水準がより高いとみなしうる第三の溶存酸素計１５ｃの出力値１６ｃに切り替えることも可能である。

ケース５では、第一の溶存酸素計１５ａと第ニの溶存酸素計１５ｂとの出力値の差分｜１６ａ−１６ｂ｜のみが基準値の範囲内である。差分が基準値の範囲内となる出力値を示す第一及び第二の溶存酸素計１５ａ，１５ｂは正常と判定される。しかし、第一、第二の溶存酸素計１５ａ，１５ｂの出力値１６ａ，１６ｂとの差分がいずれも基準値を超える出力値１６ｃを示す第三の溶存酸素計１５ｃは異常と判定される。作業者は、溶存酸素計１５ｃが異常であることを警報装置を通じて知りうるので、直ちに溶存酸素計１５ｃを生物処理水槽１１より抜き出して点検修理に回すことができる。

ケース６では、第一の溶存酸素計１５ａと第三の溶存酸素計１５ｃとの出力値の差分｜１６ａ−１６ｃ｜のみが基準値の範囲内である。ケース５と同様の考え方から、第一、第三の溶存酸素計１５ａ、１５ｃが正常と判定され、第二の溶存酸素計１５ｂが異常と判定される。

ケース７では、第ニの溶存酸素計１５ｂと第三の溶存酸素計１５ｃとの出力値の差分｜１６ｂ−１６ｃ｜のみが基準値の範囲内である。ケース５と同様の考え方から、第ニ、第三の溶存酸素計１５ｂ、１５ｃが正常と判定され、第一の溶存酸素計１５ａが異常と判定される。このケースでは、溶存酸素計１５ａは点検修理に回され、ブロワ１３の回転制御の基礎とする溶存酸素計は第二の溶存酸素計１５ｂに変更される。

ケース８では、第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃの出力値相互間の３つの差分がいずれも基準値を超える。このケースでは、第一、第二、第三の溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはすべて異常であると判定される。そして、溶存酸素計１５ａ，１５ｂ，１５ｃはすべて点検修理のために抜き出され、ブロワ制御手段１４３によるブロワ１３の自動運転制御は停止され、手動制御に切り替えられる。

以上、図２に示す実施の形態では、ブロワ１３の運転制御を正常と判定される溶存酸素計のうちの１台の出力値に基づいて行うとしたが、例えば正常と判定される溶存酸素計の複数の出力値の平均値に基づいて行うようにすることも可能である。また、図２に示す実施の形態では、溶存酸素計の台数を３台としたが、４台以上としても差し支えない。

本発明の排水処理装置の全体構成を示す図である。 本発明の溶存酸素計に係る判定手法の一例を示す図である。

符号の説明

１ 排水処理装置
１１ 生物処理水槽
１２ 散気管
１３ ブロワ
１４ 制御装置
１４１ 演算手段
１４２ 判定手段
１４３ ブロワ制御手段
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 第一，第二，第三の溶存酸素計
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 第一，第二，第三の溶存酸素計の出力値
１７ 警報装置

Claims (3)

1. 生物処理水槽と、前記生物処理水槽に散気管を介して空気を送り込むブロワと、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度をそれぞれ測定する第一、第二、第三の溶存酸素計と、前記ブロワの運転を制御する制御装置とを備え、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度を制御する排水処理装置であって、
   前記制御装置は、
   前記第一、第二、第三の溶存酸素計の出力値相互の差分を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算される差分と基準値とを比較して前記溶存酸素計が正常か否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により正常と判定される溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御するブロワ制御手段と、
   を有し、
   前記判定手段は、
   前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第一の溶存酸素計を正常と判定し、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第一の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第二の溶存酸素計を正常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第二の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第三の溶存酸素計を正常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第三の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記ブロワ制御手段は、
   前記第一の溶存酸素計が正常と判定される場合に当該第一の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、
   前記第一の溶存酸素計が異常で前記第二及び第三の溶存酸素計が正常と判定される場合に前記第二の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、
   前記第一、第二、第三の溶存酸素計がすべて異常と判定される場合に前記ブロワの運転の制御を停止する
   ことを特徴とする排水処理装置。
2. 前記排水処理装置は警報装置を備え、前記判定手段は、異常と判定する溶存酸素計が存在すれば前記警報装置を作動させることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
3. 生物処理水槽と、前記生物処理水槽に散気管を介して空気を送り込むブロワと、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度をそれぞれ測定する第一、第二、第三の溶存酸素計とを備え、前記生物処理水槽内の溶存酸素濃度を制御する排水処理装置の制御方法であって、
   前記第一、第二、第三の溶存酸素計の出力値相互の差分を演算する演算手順と、
   前記演算手順で演算される差分と基準値とを比較して前記複数の溶存酸素計が正常か否かを判定する判定手順と、
   前記判定手順で正常と判定される溶存酸素計の出力値に基づいてブロワの運転を制御するブロワ制御手順と、
   を含み、
   前記判定手順で、
   前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第一の溶存酸素計を正常と判定し、前記第一と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第一と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第一の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第二の溶存酸素計を正常と判定し、前記第二と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第二と第三の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第二の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分の少なくとも一方が基準値以内である場合に前記第三の溶存酸素計を正常と判定し、前記第三と第一の溶存酸素計の出力値相互の差分及び前記第三と第二の溶存酸素計の出力値相互の差分がともに基準値を超える場合に前記第三の溶存酸素計を異常と判定し、
   前記ブロワ制御手順で、
   前記第一の溶存酸素計が正常と判定される場合に当該第一の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、
   前記第一の溶存酸素計が異常で前記第二及び第三の溶存酸素計が正常と判定される場合に前記第二の溶存酸素計の出力値に基づいて前記ブロワの運転を制御し、
   前記第一、第二、第三の溶存酸素計がすべて異常と判定される場合に前記ブロワの運転の制御を停止する
   ことを特徴とする制御方法。

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