JP5637748B2 - Water quality information calculation method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、生物反応槽における窒素態の消長の演算に好適な水質情報演算方法及び装置に関する。 The present invention relates to a water quality information calculation method and apparatus suitable for calculating the fluctuation of nitrogen state in a biological reaction tank.
温暖化問題において、下水処理プロセスから発生する一酸化二窒素ガスが問題視されている。一酸化二窒素ガスは、二酸化炭素の310倍の温室効果があり、下水処理場全体の温室効果ガス排出量の10%に相当する。しかし、現在のところ、その生成量は制御されていないのが実情である。 In the global warming problem, nitrous oxide generated from the sewage treatment process is regarded as a problem. Nitrogen monoxide gas has a greenhouse effect 310 times that of carbon dioxide, and corresponds to 10% of the greenhouse gas emissions of the entire sewage treatment plant. However, at present, the amount of generation is not controlled.
一酸化二窒素ガスは、下水処理プロセスの窒素除去の過程で発生する。その発生量については、〔非特許文献1〕に記載のように、亜硝酸性窒素量との相関が指摘されている。一酸化二窒素ガスの発生量を推定して制御するためには、硝化反応におけるアンモニア性窒素と硝酸性窒素の中間生成物であり、且つ脱窒反応における硝酸性窒素と窒素ガスの微量な中間生成物である亜硝酸性窒素の量を推定する必要がある。 Nitrous oxide gas is generated during the nitrogen removal process of the sewage treatment process. About the generation amount, a correlation with the amount of nitrite nitrogen is pointed out as described in [Non-patent Document 1]. In order to estimate and control the amount of nitrous oxide generated, it is an intermediate product of ammonia nitrogen and nitrate nitrogen in the nitrification reaction, and a slight amount of nitrate nitrogen and nitrogen gas in the denitrification reaction. It is necessary to estimate the amount of product nitrite nitrogen.
下水処理プロセスにおける各成分量の推定には、〔非特許文献2〕に記載のように、例えば国際水協会が提案する標準的な活性汚泥モデルであるASMを実装した水質情報演算処理装置が用いられる。水質情報演算処理装置については、例えば、〔特許文献1〕,〔特許文献2〕に記載のものがある。 For the estimation of the amount of each component in the sewage treatment process, as described in [Non-Patent Document 2], for example, a water quality information processing unit equipped with ASM, which is a standard activated sludge model proposed by the International Water Association, is used. It is done. As for the water quality information calculation processing device, for example, there are those described in [Patent Document 1] and [Patent Document 2].
ASMは、微生物の増殖や分解などの反応プロセスに関与する複数の成分の反応モデルマトリクスと、個々の反応プロセスの反応速度を記述する反応速度式で構成され、これらのマトリクスと反応速度式には、半飽和定数や反応速度定数などの多くの係数が関与する。標準的なASMでは、反応速度の係数調整による実計測水質の再現(キャリブレーション)の簡易化のため、例えば硝化・脱窒反応に関わる窒素態の成分を、アンモニア性窒素と窒素酸化物の2成分に近似している。
ASM consists of a reaction model matrix of multiple components involved in reaction processes such as the growth and decomposition of microorganisms, and a reaction rate equation that describes the reaction rate of each reaction process. Many factors such as half-saturation constant and reaction rate constant are involved. In standard ASM, in order to simplify the reproduction (calibration) of the actual measurement water quality by adjusting the coefficient of reaction rate, for example, nitrogen components related to nitrification / denitrification reaction are replaced with ammonia nitrogen and
ASMにおける硝化反応の経路を数1に、脱窒反応の経路を数2に示す。
The nitrification reaction route in ASM is shown in
キャリブレーションの困難さは、一つの反応速度の係数調整が複数の成分の量に影響を与えることにある。例えば、キャリブレーションの困難度を、反応速度の係数調整が影響を与える成分数の合計で定義する場合は、数1の反応速度の調整は、NH4,NOx,N2の量に影響を与え、数2の反応速度の調整は、NOx,N2の量に影響を与えるため、困難度は5となる。
The difficulty of calibration is that adjustment of one reaction rate coefficient affects the amount of a plurality of components. For example, when the calibration difficulty level is defined as the total number of components that the reaction rate coefficient adjustment affects, the reaction rate adjustment in
困難度5の程度でのキャリブレーションは容易である。その容易さから、ASMを実装した水処理プロセスシミュレータは、これまで多くの下水処理プロセスを再現できており、運転支援や設計支援のシミュレーションに利用されてきた。 Calibration at a difficulty level of 5 is easy. Because of its ease, a water treatment process simulator equipped with ASM has been able to reproduce many sewage treatment processes so far and has been used for simulation of operation support and design support.
窒素酸化物の大部分は硝酸性窒素であり、ASMでは窒素態の成分をアンモニア性窒素と窒素酸化物のみの合計としている。しかし、厳密には、亜硝酸性窒素と一酸化二窒素(溶存態)が微量に含まれる。これを推定するため、従来の技術である〔特許文献3〕では、必要とする中間生成物を加えている。ここでは、亜硝酸性窒素を硝化反応の中間生成物に、亜硝酸性窒素と一酸化二窒素(溶存態)を脱窒反応の中間生成物として加えている。硝化反応の経路を数3に、脱窒反応の経路を数4に示す。
Most of the nitrogen oxides are nitrate nitrogen, and in ASM, the nitrogen component is the sum of ammonia nitrogen and nitrogen oxide alone. However, strictly speaking, nitrite nitrogen and dinitrogen monoxide (dissolved state) are contained in trace amounts. In order to estimate this, in the conventional technique [Patent Document 3], a necessary intermediate product is added. Here, nitrite nitrogen is added to the intermediate product of the nitrification reaction, and nitrite nitrogen and dinitrogen monoxide (dissolved state) are added as intermediate products of the denitrification reaction. The route of nitrification reaction is shown in
上述した〔特許文献3〕の場合、成分数が増加して、それぞれの反応が影響を与える成分数も増加する。その結果、キャリブレーションの困難度は18となるため、キャリブレーションの困難さが実用上の課題であった。 In the case of [Patent Document 3] described above, the number of components increases, and the number of components affected by each reaction also increases. As a result, since the calibration difficulty level is 18, the difficulty of calibration has been a practical problem.
又、多くのキャリブレーションで使用実績のある数1,数2と共通する反応がないため、これまでのキャリブレーションにより求めた係数値を利用できず、改めてキャリブレーションする手間が生じるといった課題があった。また、温暖化抑制では、一酸化二窒素ガスの抑制が必要となるが、〔特許文献1〕では一酸化二窒素ガスと一酸化二窒素(溶存態)の関係についての記述はなく、一酸化二窒素ガスの発生量を予測できないといった課題があった。
In addition, since there is no common reaction with
本発明の目的は、処理場から生成する水質,温室効果ガスの可視化でき、演算した一酸化二窒素ガスの量の大きさの評価やその抑制手段の検討が可能である水質情報演算方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a water quality information calculation method and apparatus capable of visualizing water quality and greenhouse gas generated from a treatment plant, evaluating the amount of the calculated amount of dinitrogen monoxide gas, and examining its suppression means. Is to provide.
上記目的を達成するために、本発明の水質情報演算方法は、活性汚泥による硝化反応における複数の窒素態の成分の反応速度を演算する水質情報演算方法において、前記複数の窒素態の成分が、第一のアンモニア性窒素と、窒素酸化物,第二のアンモニア性窒素と、亜硝酸性窒素と、硝酸性窒素であって、前記第一のアンモニア性窒素が前記窒素酸化物へと酸化する第一の硝化反応経路と、前記第二のアンモニア性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記硝酸性窒素へと酸化する第二の硝化反応経路とで構成されるモデルを用いて前記反応速度を演算するものである。 In order to achieve the above object, the water quality information calculation method of the present invention is a water quality information calculation method for calculating reaction rates of a plurality of nitrogen components in a nitrification reaction with activated sludge, wherein the plurality of nitrogen components are: A first ammoniacal nitrogen, a nitrogen oxide, a second ammonia nitrogen, a nitrite nitrogen, and a nitrate nitrogen, wherein the first ammonia nitrogen is oxidized to the nitrogen oxide. The reaction rate is calculated using a model composed of one nitrification reaction path and a second nitrification reaction path in which the second ammoniacal nitrogen is oxidized to the nitrate nitrogen via the nitrite nitrogen. To do.
又、前記複数の窒素態の成分が、窒素酸化物と、第一の窒素ガス,硝酸性窒素と、亜硝酸性窒素と、第二の窒素ガスであって、前記窒素酸化物が前記第一の窒素ガスへと還元する第一の脱窒反応経路と、前記硝酸性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記第二の窒素ガスへと還元する第二の脱窒反応経路と、で構成されるモデルを用いて前記反応速度を演算するものである。 The plurality of nitrogen components are nitrogen oxide, first nitrogen gas, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, and second nitrogen gas, and the nitrogen oxide is the first nitrogen gas. A first denitrification reaction path for reducing the nitrogenous nitrogen gas, and a second denitrification reaction path for reducing the nitrate nitrogen to the second nitrogen gas via the nitrite nitrogen. The reaction rate is calculated using a model.
又、前記複数の窒素態の成分が、第一のアンモニア性窒素と、窒素酸化物と、第一の窒素ガス,第二のアンモニア性窒素と、亜硝酸性窒素と、硝酸性窒素と、第二の窒素ガスであって、前記第一のアンモニア性窒素が前記窒素酸化物へと酸化し、前記窒素酸化物が前記第一の窒素ガスへと還元する第一の硝化脱窒反応経路と、前記第二のアンモニア性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記硝酸性窒素へと酸化し、前記硝酸性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記第二の窒素ガスへと還元する第二の硝化脱窒反応経路と、で構成されるモデルを用いて前記反応速度を演算するものである。 In addition, the plurality of nitrogen components include first ammonia nitrogen, nitrogen oxide, first nitrogen gas, second ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, A first nitrification denitrification reaction path in which the first ammoniacal nitrogen is oxidized to the nitrogen oxide, and the nitrogen oxide is reduced to the first nitrogen gas, Second nitrification wherein the second ammonia nitrogen is oxidized to the nitrate nitrogen through the nitrite nitrogen, and the nitrate nitrogen is reduced to the second nitrogen gas through the nitrite nitrogen The reaction rate is calculated using a model composed of a denitrification reaction path.
又、本発明の水質情報演算装置は、流入水の水量と水質を設定する流入条件設定手段と、処理プロセスの寸法や生物反応槽の分割を設定する土木構造設定手段と、ポンプ流量やブロワ流量を設定する運転操作量設定手段と、生物反応槽,最終沈殿池の処理水の水質を演算する水質演算手段と、表示手段を備え、前記表示手段には、前記ポンプと前記ブロワの消費電力から算出した電力由来の温室効果ガス排出量と、前記一酸化二窒素ガスの量から算出した温室効果ガス排出量と、前記水質演算手段により上記の水質情報演算方法で求めた前記処理水の水質及び一酸化二窒素ガスの量を表示するものである。 The water quality information calculation device of the present invention includes inflow condition setting means for setting the amount and quality of influent water, civil engineering structure setting means for setting the dimensions of the treatment process and the division of the biological reaction tank, pump flow rate and blower flow rate. The operation amount setting means for setting the water, the water quality calculation means for calculating the quality of the treated water in the biological reaction tank and the final sedimentation basin, and the display means, the display means from the power consumption of the pump and the blower The calculated amount of greenhouse gas emissions derived from electricity, the amount of greenhouse gas emissions calculated from the amount of nitrous oxide gas, the quality of the treated water obtained by the water quality information calculation method by the water quality calculation means, and The amount of nitrous oxide gas is displayed.
本発明によれば、処理場から生成する水質,温室効果ガスの可視化が可能になり、演算した一酸化二窒素ガスの量の大きさの評価やその抑制手段の検討が可能となる。 According to the present invention, it is possible to visualize the water quality and greenhouse gas generated from the treatment plant, and it is possible to evaluate the calculated amount of nitrous oxide gas and to examine the suppression means.
本発明の各実施例を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1の水質情報演算処理装置に実装するモデル演算手段における複数の窒素態の成分の反応経路を示す。この反応経路で、複数の窒素態の成分は、第一のアンモニア性窒素1,窒素酸化物2,第二のアンモニア性窒素4,亜硝酸性窒素5,硝酸性窒素6である。
FIG. 1 shows a reaction path of a plurality of nitrogen components in a model calculation means implemented in the water quality information calculation processing apparatus of Example 1 of the present invention. In this reaction path, the plurality of nitrogen components are
実線で示す反応10,反応11,反応12は硝化反応である。反応10は、第一のアンモニア性窒素1の窒素酸化物2への酸化反応である。反応11は、第二のアンモニア性窒素4の亜硝酸性窒素5への酸化反応である。反応12は、亜硝酸性窒素5の硝酸性窒素6への酸化反応である。これらの反応は、ある反応速度で生じ、例えば反応10の反応速度は、第一のアンモニア性窒素1が窒素酸化物2に変化する速度である。
第一のアンモニア性窒素1,窒素酸化物2,反応10で構成される第一の硝化反応経路である反応経路80は、従来利用されてきた標準的な活性汚泥モデルASMの反応経路である。実施例1では、反応経路80とは別に、第二のアンモニア性窒素1,亜硝酸窒素5,硝酸性窒素6で構成される第二の硝化反応経路である反応経路81を考慮している。この反応経路81を反応経路80と独立して設けることは、標準的な反応経路に中間生成物を加えることに相当する。
A
実施例1では、反応経路80とは別に反応経路81を、独立ではなく並列して設けることで、標準的な活性汚泥モデルの反応経路80において調整された反応速度の係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
In the first embodiment, the
例えば、まず、実測値又は設定値として入力されたアンモニア性窒素と窒素酸化物の量を元に、これらの量を再現するように、反応10の反応速度式に含まれる係数を調整する。次に、実測値又は設定値として入力されたアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素と硝酸性窒素の量を元に、これらの量を再現するように、反応11と反応12の反応速度式に含まれる係数を調整する。以上の手順により、標準的な活性汚泥モデルの反応経路80において調整された係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
For example, first, based on the amounts of ammonia nitrogen and nitrogen oxides input as measured values or set values, the coefficients included in the reaction rate equation of the
上述の手順中に以下に説明する方法を用いることで、キャリブレーションの手間を低減でき、且つ妥当な亜硝酸性窒素5の量を求めることができる。
By using the method described below during the above-described procedure, the labor of calibration can be reduced, and an appropriate amount of
この方法では、次の仮定を設けている。すなわち、反応10と反応11の反応速度を等しくし、第一のアンモニア性窒素と第二のアンモニア性窒素の量を等しくする。
This method makes the following assumptions. That is, the reaction rates of the
硝化反応の経路は、NH4→NO2→NO3で表されるが、中間生成物のNO2の量はNH4,NO3と比較して一般的に小さいため、時間ステップを大きくとると、NH4の減少速度とNO3の増加速度は同程度である。したがって、反応10の反応速度は、実用的には反応11の反応速度と同程度とみなせる。そこで、反応10の反応速度と反応11の反応速度を同じ値に設定する。これらの反応速度が等しいため、反応経路80と第一のアンモニア性窒素の量と、反応経路81の第二のアンモニア性窒素の量は等しくなり、これらは同じ成分とみなせる。
The route of the nitrification reaction is represented by NH 4 → NO 2 → NO 3 , but the amount of NO 2 in the intermediate product is generally small compared to NH 4 and NO 3 , so if a large time step is taken The decrease rate of NH 4 and the increase rate of NO 3 are about the same. Therefore, the reaction rate of the
以上の仮定により、キャリブレーション時の困難度を低減できる。標準的な活性汚泥モデルである反応経路80では、反応10の反応速度の調整に対して影響を受ける成分数が2成分とるため、困難度は2となる。
Based on the above assumption, the difficulty during calibration can be reduced. In the
これに対して、反応経路80と独立して反応経路81を設ける従来技術では、反応速度の調整に対して影響を受ける成分数は、反応11に対して3成分、反応12に対して2成分で困難度は5と激増する。
On the other hand, in the conventional technique in which the
実施例1の仮定により、反応経路80のキャリブレーションで、第二のアンモニア性窒素4の量と、反応速度11は決定されているため、反応速度81のキャリブレーションの困難度は、反応12に対して2成分で、実施例1の方法による困難度は2+2=4となり、従来技術の困難度より小さくできる。
Since the amount of the second
また、窒素酸化物2,亜硝酸性窒素3,硝酸性窒素4は互いに独立な変数ではない。実施例1では標準的な活性汚泥モデルにより求めた窒素酸化物2の量と、一酸化二窒素ガスの生成量を予測するために求めた亜硝酸性窒素3の量が重要となる。このため、硝酸性窒素4の量を従属変数として、数5の関係式で定義する。
Further,
標準的な活性汚泥モデルの反応経路80に対して、新たに加える反応速度の例を以下に示す。
An example of a reaction rate newly added to the
反応12は酸化反応のため、酸素が多い場合に進行する。反応12の反応速度を数6に示す。
以上のように、実施例1によれば、従来技術におけるキャリブレーションの困難さという課題を解決できる。また、反応経路80は、これまで利用された標準的な活性汚泥モデルの反応経路であり、既にキャリブレーションを実施して反応速度の計数値を決定している場合がある。その場合、反応経路81における反応12の反応速度に関する計数値を決定すればよく、キャリブレーションの手間を低減できる。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to solve the problem of difficulty in calibration in the related art. The
本実施例では反応12の反応速度をMonod式で表したが、他のモデル式でもよく、定数や場合分けによる不連続値を用いてもよい。また、これらの線形和でもよい。また、変数とする成分は、ここで示した成分には限らず、他の成分を用いてもよい。
In this example, the reaction rate of the
本実施例の亜硝酸性窒素3の量を求めるプロセスは、アンモニア性窒素1と窒素酸化物2を求める演算プロセスから独立しているため、標準的な活性汚泥モデルASMに限らず、硝化反応と脱窒反応による成分の量の変化を記述するいかなるモデルにおいても、適用が可能である。
Since the process for determining the amount of
本実施例では、亜硝酸性窒素3と硝酸性窒素4の量を求めるプロセスにおいて、それらを合わせた量である窒素酸化物2に関する反応速度を始めに求めることで、キャリブレーションの困難さを緩和できることについて述べたが、同様の方法を、同様の関係を有する他の成分A,成分B,成分Aと成分Bの合わせた量である成分Cについて適用してもよい。
In this example, in the process of determining the amounts of
また、本実施例では中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、一酸化二窒素の溶存態などをさらに加えてもよい。 In this example, nitrite nitrogen was considered as an intermediate product, but a dissolved state of dinitrogen monoxide may be further added.
また、本実施例では、硝化プロセスの中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、必ずしも亜硝酸性窒素に限らず、一酸化二窒素ガスの前駆物質として定義してもよい。この場合、キャリブレーション時に亜硝酸性窒素の実測または設定値として入力された値を再現する必要はない。 In this embodiment, nitrite nitrogen is considered as an intermediate product of the nitrification process. However, it is not necessarily limited to nitrite nitrogen, and may be defined as a precursor of nitrous oxide gas. In this case, it is not necessary to reproduce the value input as an actual measurement or set value of nitrite nitrogen during calibration.
図2は、本発明の実施例2の水質情報演算処理装置に実装するモデル演算手段における複数の窒素態の成分の反応経路を示す。複数の窒素態の成分は、窒素酸化物2,第一の窒素ガス3,亜硝酸性窒素5,硝酸性窒素6,第二の窒素ガス7である。
FIG. 2 shows a reaction path of a plurality of nitrogen components in a model calculation means implemented in the water quality information calculation processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The plurality of nitrogen components are
点線で示す反応13,反応14,反応15は脱窒反応である。反応13は、窒素酸化物2の第一の窒素ガス3への還元反応である。反応14は、硝酸性窒素6の亜硝酸性窒素5への還元反応である。反応15は、亜硝酸性窒素5の第二の窒素ガス7への還元反応である。これらの反応は、ある反応速度で生じ、例えば反応13の反応速度は、窒素酸化物2が第一の窒素ガス3に変化する速度である。
窒素酸化物2,第一の窒素ガス3と、反応13で構成される第一の脱窒反応経路である反応経路90は、従来利用されてきた標準的な活性汚泥モデルASMの反応経路である。実施例2では、反応経路90とは別に、亜硝酸窒素5,硝酸性窒素6,窒素ガス7で構成される第二の脱窒反応経路である反応経路91を考える。この反応経路を反応経路90と独立して設けることは、標準的な反応経路に中間生成物を加えることに相当する。
A
実施例2では、反応経路90とは別に反応経路91を、独立ではなく並列して設けることで、標準的な活性汚泥モデルの反応経路90において調整された反応速度の係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
In Example 2, the
例えば、まず、実測値又は設定値として入力されたアンモニア性窒素と窒素酸化物の量を元に、これらの量を再現するように、反応13の反応速度式に含まれる係数を調整する。次に、実測値又は設定値として入力された亜硝酸性窒素と硝酸性窒素の量を元に、これらの量を再現するように、反応14と反応15の反応速度式に含まれる係数を調整する。以上の手順により、標準的な活性汚泥モデルの反応経路90において調整された係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
For example, first, based on the amounts of ammonia nitrogen and nitrogen oxides input as measured values or set values, the coefficients included in the reaction rate equation of the
上述の手順中に以下に説明する方法を用いることで、キャリブレーションの手間を低減でき、且つ妥当な亜硝酸性窒素5の量を求めることができる。
By using the method described below during the above-described procedure, the labor of calibration can be reduced, and an appropriate amount of
この方法では、次の仮定を設けている。反応13と反応15の反応速度を等しくし、第一の窒素ガスと第二の窒素ガスの量を等しくする。
This method makes the following assumptions. The reaction rates of the
又、脱窒反応の経路では、中間生成物としてNO2を考慮する。溶存態の一酸化二窒素N2Oは、NO2と比較して微量で、全窒素態の量に対しては十分小さいため、ここでは無視した。その結果、脱窒反応の経路は、NO3→NO2→N2で表されるが、中間生成物のNO2の量はNO3,N2と比較して一般的に小さく、時間ステップを大きくとると、NO3の減少速度とN2の増加速度は同程度である。したがって、反応13の反応速度は、実用的には反応15の反応速度と同程度とみなせる。そこで、実施例2では反応13の反応速度と反応15の反応速度を同じ値とした。これらの反応速度が等しいため、反応経路90と反応経路91には同一の窒素ガス5が含まれることとなる。
In the denitrification route, NO 2 is considered as an intermediate product. Dissolved dinitrogen monoxide N 2 O is negligible in comparison with NO 2 and is negligible because it is sufficiently small relative to the amount of total nitrogen. As a result, the route of the denitrification reaction is represented by NO 3 → NO 2 → N 2 , but the amount of intermediate product NO 2 is generally smaller than NO 3 and N 2, and the time step is reduced. taking large, the rate of increase in decline rate and N 2 of the NO 3 are comparable. Therefore, the reaction rate of the
以上のように仮定することにより、キャリブレーション時の困難度を低減できる。標準的な活性汚泥モデルである反応経路90では、反応13の反応速度の調整に対して影響を受ける成分数が2成分とるため、困難度は2となる。反応経路90と独立して反応経路91を設ける従来技術では、反応速度の調整に対して影響を受ける成分数は、反応14に対して3成分、反応15に対して2成分で困難度は5と激増する。
By assuming as described above, the difficulty level during calibration can be reduced. In the
本実施例の仮定により、反応経路90のキャリブレーションで、第二の窒素ガス7の量と、反応速度13は決定されている。したがって、反応速度91のキャリブレーションの困難度は、反応14に対して2成分であり、本実施例では、困難度は2+2=4となり、従来技術の困難度より小さくできる。
Based on the assumption of this embodiment, the amount of the
また、窒素酸化物2,亜硝酸性窒素3,硝酸性窒素4は互いに独立な変数ではない。本実施例では標準的な活性汚泥モデルにより求めた窒素酸化物2の量と、一酸化二窒素ガスの生成量を予測するために求めた亜硝酸性窒素3の量が重要となる。したがって、硝酸性窒素4の量を従属変数として、上述した数5の関係式で定義する。
Further,
これにより、計算誤差の蓄積や他の反応プロセスの干渉により、上式の関係が成立しないという不合理を避けることができる。 Thereby, it is possible to avoid the unreasonable fact that the relationship of the above equation is not satisfied due to accumulation of calculation errors and interference of other reaction processes.
標準的な活性汚泥モデルの反応経路90に対して、新たに加える反応速度の例を以下に示す。
The example of the reaction rate newly added with respect to the
反応14は還元反応のため、酸素が少ない場合に進行する。反応14の反応速度を数7に示す。
Since
以上のように、本実施例によれば、従来技術におけるキャリブレーションの困難さという課題を解決できる。また、反応経路90は、これまで利用された標準的な活性汚泥モデルの反応経路であり、既にキャリブレーションを実施して反応速度の計数値を決定している場合がある。その場合は、反応経路91における反応14の反応速度に関する計数値を決定すればよく、キャリブレーションの手間を低減できる。
As described above, according to the present embodiment, the problem of the difficulty of calibration in the conventional technique can be solved. Further, the
本実施例では反応14の反応速度をMonod式で表したが、他のモデル式でもよく、定数や場合分けによる不連続値を用いてもよい。また、これらの線形和でもよい。また、変数とする成分は、ここで示した成分には限らず、他の成分を用いてもよい。
In this example, the reaction rate of the
本実施例の亜硝酸性窒素3の量を求めるプロセスは、窒素酸化物2と第一の窒素ガス3の量を求める演算プロセスから独立しているため、標準的な活性汚泥モデルASMに限らず、硝化反応と脱窒反応による成分の量の変化を記述するいかなるモデルにおいても、適用が可能である。
Since the process for obtaining the amount of
本実施例では、亜硝酸性窒素3と硝酸性窒素4の量を求めるプロセスにおいて、それらを合わせた量である窒素酸化物2に関する反応速度を始めに求めることで、キャリブレーションの困難さを緩和できることについて述べたが、同様の方法を、同様の関係を持つ他の成分A,成分B,成分Aと成分Bの合わせた量である成分Cについて適用してもよい。
In this example, in the process of determining the amounts of
また、本実施例では中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、一酸化二窒素の溶存態などをさらに加えてもよい。 In this example, nitrite nitrogen was considered as an intermediate product, but a dissolved state of dinitrogen monoxide may be further added.
また、本実施例では、硝化・脱窒プロセスの中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、必ずしも亜硝酸性窒素に限らず、一酸化二窒素ガスの前駆物質として定義してもよい。この場合、キャリブレーション時に亜硝酸性窒素の実測または設定値として入力された値を再現する必要はない。 In this embodiment, nitrite nitrogen is considered as an intermediate product of the nitrification / denitrification process. However, it is not necessarily limited to nitrite nitrogen, and may be defined as a precursor of nitrous oxide gas. In this case, it is not necessary to reproduce the value input as an actual measurement or set value of nitrite nitrogen during calibration.
図3は、本発明の実施例3の水質情報演算処理装置に実装するモデル演算手段における複数の窒素態の成分の反応経路を示す。複数の窒素態の成分は、第一のアンモニア性窒素1,窒素酸化物2,第一の窒素ガス3,第二のアンモニア性窒素4,亜硝酸性窒素5,硝酸性窒素6,第二の窒素ガス7である。
FIG. 3 shows reaction paths of a plurality of nitrogen components in the model calculation means implemented in the water quality information calculation processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. The plurality of nitrogen components are:
実線で示す反応10,反応11,反応12は硝化反応である。反応10は第一のアンモニア性窒素1の窒素酸化物2への酸化反応である。反応11は第二のアンモニア性窒素4の亜硝酸性窒素5への酸化反応である。反応12は亜硝酸性窒素5の硝酸性窒素6への酸化反応である。
点線で示す反応13,反応14,反応15は脱窒反応である。反応13は窒素酸化物2の第一の窒素ガス3への還元反応である。反応14は硝酸性窒素6の亜硝酸性窒素5への還元反応である。反応15は亜硝酸性窒素5の第二の窒素ガス7への還元反応である。これらの反応は反応速度を持ち、例えば反応10の反応速度は第一のアンモニア性窒素1が窒素酸化物2に変化する速度である。
第一のアンモニア性窒素1,窒素酸化物2,第一の窒素ガス3と、反応10,反応13で構成される第一の硝化脱窒反応経路である反応経路100は、従来利用されてきた標準的な活性汚泥モデルASMの反応経路である。
A
本実施例では、反応経路100とは別に、第二のアンモニア性窒素1,亜硝酸窒素5,硝酸性窒素6,窒素ガス7で構成される第二の硝化脱窒反応経路である反応経路101を考える。この反応経路を反応経路100と独立して設けることは、標準的な反応経路に中間生成物を加える際の、従来技術に相当する。
In this embodiment, in addition to the
本実施例では、反応経路100とは別に反応経路101を、独立ではなく並列して設けることで、標準的な活性汚泥モデルの反応経路100において調整された反応速度の係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
In this embodiment, by providing the
例えば、まず、実測値又は設定値として入力されたアンモニア性窒素と窒素酸化物の量を元に、これらの量を再現するように、反応10と反応13の反応速度式に含まれる係数を調整する。次に、実測値又は設定値として入力されたアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素と硝酸性窒素の量を元に、これらの量を再現するように、反応11と反応12と反応14と反応15の反応速度式に含まれる係数を調整する。以上の手順により、標準的な活性汚泥モデルの反応経路100において調整された係数値に影響を与えることなく、亜硝酸性窒素5の量を求める係数値を取得するモデル演算手段を提供できる。
For example, first, based on the amounts of ammonia nitrogen and nitrogen oxides input as measured values or set values, the coefficients included in the reaction rate equations of
上述の手順に、以下で説明する方法を用いることで、キャリブレーションの手間を低減でき、且つ妥当な亜硝酸性窒素5の量を求めることができる。
By using the method described below in the above-described procedure, the labor of calibration can be reduced, and an appropriate amount of
この方法では、次の仮定を設ける。すなわち、反応10と反応11の反応速度を等しくし、第一のアンモニア性窒素と第二のアンモニア性窒素の量を等しくする。且つ、反応13と反応15の反応速度を等しくし、第一の窒素ガスと第二の窒素ガスの量を等しくする。
In this method, the following assumptions are made. That is, the reaction rates of the
硝化反応の経路は、NH4→NO2→NO3で表されるが、中間生成物のNO2の量はNH4,NO3と比較して一般的に小さいため、時間ステップを大きくとると、NH4の減少速度とNO3の増加速度は同程度である。したがって、反応10の反応速度は、実用的には反応11の反応速度と同程度とみなせる。そこで、反応10の反応速度と反応11の反応速度を同じ値とする。これらの反応速度が等しいため、反応経路100と第一のアンモニア性窒素の量と、反応経路101の第二のアンモニア性窒素の量は等しくなり、これらは同じ成分となる。
The route of the nitrification reaction is represented by NH 4 → NO 2 → NO 3 , but the amount of NO 2 in the intermediate product is generally small compared to NH 4 and NO 3 , so if a large time step is taken The decrease rate of NH 4 and the increase rate of NO 3 are about the same. Therefore, the reaction rate of the
脱窒反応の経路では、中間生成物としてNO2を考慮する。溶存態の一酸化二窒素N2Oは、NO2と比較して微量で、全窒素態の量に対しては十分小さいため、ここでは無視した。その結果、脱窒反応の経路は、NO3→NO2→N2で表されるが、中間生成物のNO2の量はNO3,N2と比較して一般的に小さく、時間ステップを大きくとると、NO3の減少速度とN2の増加速度は同程度である。したがって、反応13の反応速度は、実用的には反応15の反応速度と同程度である。そこで実施例3では反応13の反応速度と反応15の反応速度を同じ値とした。これらの反応速度が等しいため、反応経路100と反応経路101には同一の窒素ガス5が含まれることとなる。
In the route of denitrification reaction, NO 2 is considered as an intermediate product. Dissolved dinitrogen monoxide N 2 O is negligible in comparison with NO 2 and is negligible because it is sufficiently small relative to the amount of total nitrogen. As a result, the route of the denitrification reaction is represented by NO 3 → NO 2 → N 2 , but the amount of intermediate product NO 2 is generally smaller than NO 3 and N 2, and the time step is reduced. taking large, the rate of increase in decline rate and N 2 of the NO 3 are comparable. Therefore, the reaction rate of
以上の仮定により、キャリブレーション時の困難度を低減できる。反応経路100の困難度は5である。従来技術により、これと独立して反応経路101を設けると、反応速度の調整に対して影響を受ける成分数は、反応11に対して4成分、反応12に対して3成分、反応13に対して3成分、反応15に対して2成分となり、困難度は12と激増する。
Based on the above assumption, the difficulty during calibration can be reduced. The difficulty level of the
本実施例のように仮定することにより、反応経路100のキャリブレーションにより、第二のアンモニア性窒素4と第二の窒素ガス7の量と、反応速度11と反応速度15は決定されている。したがって、反応速度101のキャリブレーションの困難度は、反応12に対して2成分、反応14に対して2成分の合計4で、本実施例の方法による困難度は5+4=9となり、従来技術の困難度より小さくできる。
Assuming the present embodiment, the amounts of the
また、窒素酸化物2,亜硝酸性窒素3,硝酸性窒素4は互いに独立な変数ではない。本実施例では標準的な活性汚泥モデルにより求めた窒素酸化物2の量と、一酸化二窒素ガスの生成量を予測するために求めた亜硝酸性窒素3の量が重要となる。したがって、硝酸性窒素4の量を従属変数として、上述した数5の関係式で定義する。
Further,
これにより、計算誤差の蓄積や他の反応プロセスの干渉により、上式の関係が成立しないという不合理を避けることができる。 Thereby, it is possible to avoid the unreasonable fact that the relationship of the above equation is not satisfied due to accumulation of calculation errors and interference of other reaction processes.
標準的な活性汚泥モデルの反応経路100に対して、新たに加える反応速度の例を以下に示す。反応12は酸化反応のため、酸素が多い場合に進行する。反応12の反応速度を上述した数6に示す。
An example of a reaction rate newly added to the
反応14は還元反応のため、酸素が少ない場合に進行する。反応14の反応速度を上述した数7に示す。
Since
以上のように本実施例により、従来技術におけるキャリブレーションの困難さという課題を解決できる。また、反応経路100はこれまで利用された標準的な活性汚泥モデルの反応経路であり、既にキャリブレーションを実施して反応速度の計数値を決定している場合がある。その場合では、反応経路101における反応12と反応14の反応速度に関する計数値のみを決定すればよく、キャリブレーションの手間を低減できる。
As described above, the present embodiment can solve the problem of difficulty in calibration in the prior art. The
本実施例では反応12と反応14の反応速度をMonod式で表したが、他のモデル式でもよく、定数や場合分けによる不連続値を用いてもよい。また、これらの線形和でもよい。また、変数とする成分は、ここで示した成分には限らず、他の成分を用いてもよい。
In this embodiment, the reaction rates of the
本実施例の亜硝酸性窒素3の量を求めるプロセスは、アンモニア性窒素1と窒素酸化物2を求める演算プロセスから独立しているため、標準的な活性汚泥モデルASMに限らず、硝化反応と脱窒反応による成分の量の変化を記述するいかなるモデルにおいても、適用が可能である。
Since the process for determining the amount of
本実施例では、亜硝酸性窒素3と硝酸性窒素4の量を求めるプロセスにおいて、それらを合わせた量である窒素酸化物2に関する反応速度をはじめに求めることで、キャリブレーションの困難さを緩和できることについて述べたが、同様の方法を、同様の関係を持つ他の成分A,成分B,成分Aと成分Bの合わせた量である成分Cについて適用してもよい。
In the present embodiment, in the process of obtaining the amounts of
また、実施例3では中間生成物として亜硝酸性窒素のみを考えたが、一酸化二窒素の溶存態などをさらに加えてもよい。 In Example 3, only nitrite nitrogen was considered as an intermediate product, but a dissolved state of dinitrogen monoxide may be further added.
また、本実施例では、硝化・脱窒プロセスの中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、必ずしも亜硝酸性窒素に限らず、一酸化二窒素ガスの前駆物質として定義してもよい。この場合、キャリブレーション時に亜硝酸性窒素の実測または設定値として入力された値を再現する必要はない。 In this embodiment, nitrite nitrogen is considered as an intermediate product of the nitrification / denitrification process. However, it is not necessarily limited to nitrite nitrogen, and may be defined as a precursor of nitrous oxide gas. In this case, it is not necessary to reproduce the value input as an actual measurement or set value of nitrite nitrogen during calibration.
図4は、本発明の実施例4の水質情報演算処理装置に実装するモデル演算手段における複数の窒素態の成分の反応経路を示す。本実施例は、実施例1の構成の反応経路101に、一酸化二窒素ガス8を加え、亜硝酸性窒素5から一酸化二窒素ガス8への反応16を加えている。
FIG. 4 shows a reaction path of a plurality of nitrogen components in a model calculation means implemented in the water quality information calculation processing apparatus of Example 4 of the present invention. In this embodiment, the
反応16の反応速度を数8に示す。
The reaction rate of
一酸化二窒素ガス8の生成には亜硝酸性窒素5の量が関係することから、亜硝酸性窒素の量[NO2]を変数とした。ここで、K7はパージ定数で、好気槽で1、嫌気槽で0である。K8は反応速度定数、定数K9は半飽和定数である。XAは硝化菌の量である。パージ定数は、N2Oが溶存態として液中に生成し、その後曝気のパージ効果によって大気中に放出されることを表した定数である。
Since the amount of
従来技術では、一酸化二窒素ガス8を脱窒反応の中間生成物としたが、一酸化二窒素6の量は極めて微量なため、実施例4では亜硝酸性窒素5から生成する最終生成物と考え、一酸化二窒素ガス8の生成による亜硝酸性窒素5の変化はないものとした。これにより、反応16によるキャリブレーションの困難度は1となる。反応経路100の困難度5の後の反応経路101の困難度は、反応12に対して3成分、反応14に対して3成分、反応16に対して1成分の、合計7なり、実施例2によるキャリブレーションの困難度は、5+7=12となる。これは、〔背景技術〕で述べた従来の技術の、N2Oの量も求める際の困難度18と比較して小さく、キャリブレーションを容易に実行できる。また、〔背景技術〕で述べた従来技術では、一酸化二窒素ガスの量の求め方が不明という課題があったが、本実施例の方法により、一酸化二窒素ガスの生成量を求めることができる。
In the prior art, the
本実施例では反応16の反応速度をMonod式で表したが、他のモデル式でもよく、定数や場合分けによる不連続値を用いてもよい。また、これらの線形和でもよい。また、変数とする成分は、ここで示した成分には限らず、他の成分を用いてもよい。
In this example, the reaction rate of the
また、本実施例では中間生成物として亜硝酸性窒素のみを考えたが、一酸化二窒素の溶存態などをさらに加えてもよい。 In this example, only nitrite nitrogen was considered as an intermediate product, but a dissolved state of dinitrogen monoxide may be further added.
また、本実施例では、硝化・脱窒プロセスの中間生成物として亜硝酸性窒素を考えたが、必ずしも亜硝酸性窒素に限らず、一酸化二窒素ガスの前駆物質として定義してもよい。この場合、キャリブレーション時に亜硝酸性窒素の実測または設定値として入力された値を再現する必要はない。 In this embodiment, nitrite nitrogen is considered as an intermediate product of the nitrification / denitrification process. However, it is not necessarily limited to nitrite nitrogen, and may be defined as a precursor of nitrous oxide gas. In this case, it is not necessary to reproduce the value input as an actual measurement or set value of nitrite nitrogen during calibration.
図5は、本発明の実施例5の水質情報演算方法を用いた水質シミュレータの構成図である。水質シミュレータ20は、流入水の水量と水質(成分)を設定する流入条件設定手段21と、処理プロセスの寸法や生物反応槽の分割を設定する土木構造設定手段22と、ポンプ流量やブロワ送風量を設定する運転操作量設定手段23と、生物反応槽,最終沈殿池の処理水の水質値を演算する水質演算手段24とで構成される。実施例1〜4で説明した窒素態の水質値を演算するモデル演算手段25は、水質演算手段24に含まれる。水質演算手段24で演算した結果は表示手段26で表示される。
FIG. 5 is a configuration diagram of a water quality simulator using the water quality information calculation method according to the fifth embodiment of the present invention. The
この水質シミュレータ20により、例えば、活性汚泥による生物処理により汚水を処理する生物反応槽と最終沈殿池とで構成される水処理プラントにおいて、この水処理プラントへの流入条件と運転操作量に対する処理水水質と一酸化二窒素の生成量の演算量を可視化できる。
In this
流入条件設定手段21では、実測値又は設定値として入力された値に基づいて、流入汚水量,流入水質の濃度を設定する。ここでの流入水質は、実施例1又は2で述べた窒素態の他、有機物やりんなどである。土木構造設定手段22は、対象とする水処理プラントの生物反応槽や最終沈殿池の容積,生物反応槽の分割数,循環流路や返送流路,ブロワ流路などの配管を設定する。運転操作量設定手段では、循環流量や返送流量などのポンプ流量や、ブロワ送風量を設定する。 The inflow condition setting means 21 sets the inflow sewage amount and the concentration of the inflow water quality based on the actual value or the value input as the set value. The influent water quality here is organic matter, phosphorus, etc. in addition to the nitrogen state described in Example 1 or 2. The civil engineering structure setting means 22 sets the volume of the biological reaction tank and final sedimentation basin of the target water treatment plant, the number of divisions of the biological reaction tank, piping such as a circulation flow path, a return flow path, and a blower flow path. In the operation amount setting means, a pump flow rate such as a circulation flow rate and a return flow rate, and a blower air flow rate are set.
以上のようにして設定されたデータを基に、水質演算手段24により、生物反応槽,最終沈殿池での処理水の水質を演算する。水質演算手段24には、上述した標準的な活性汚泥モデルに各槽(生物反応槽及び最終沈殿池)での流入・流出の関係を加えた数9に示す物質収支式を用いる。 Based on the data set as described above, the water quality calculation means 24 calculates the quality of the treated water in the biological reaction tank and the final sedimentation basin. For the water quality calculation means 24, the material balance equation shown in Equation 9 is used, which is obtained by adding the relationship between inflow and outflow in each tank (biological reaction tank and final sedimentation basin) to the standard activated sludge model described above.
各生物反応槽から生成する温室効果ガスの量は、設定したポンプとブロワなどの電動機の消費電力量と、実施例4で説明した一酸化二窒素ガスの量から数10,数11により演算する。
The amount of greenhouse gas generated from each biological reaction tank is calculated from the set power consumption of an electric motor such as a pump and a blower and the amount of nitrous oxide gas described in the fourth embodiment, using
水質の輸送と反応を考慮した物質収支式により演算した、生物反応槽と最終沈殿池の処理水の水質を、表示手段26で可視化する。表示手段26では、演算結果を、棒グラフ,トレンドグラフ,一覧表などの手段で、例えばPCのモニタに出力する。 The water quality of the treated water in the biological reaction tank and the final sedimentation basin calculated by the material balance equation considering the transport and reaction of water quality is visualized by the display means 26. The display means 26 outputs the calculation result to a PC monitor, for example, by means such as a bar graph, a trend graph, and a list.
図6は、生物反応槽と最終沈殿池における、アンモニア性窒素と、硝酸性窒素と、亜硝酸性窒素の濃度の変化と、一酸化二窒素ガスの生成速度の変化を表す。 FIG. 6 shows changes in the concentrations of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen and nitrite nitrogen, and changes in the production rate of dinitrogen monoxide gas in the biological reaction tank and the final sedimentation basin.
図7は、ある生物反応槽における一酸化二窒素ガスのトレンドグラフを表す。図8は、各時刻におけるGP,GN2Oとその合計であるGtotalの変動を示す。これらにより、処理場から排出される温室効果ガスや水質の量の可視化が可能となる。 FIG. 7 shows a trend graph of nitrous oxide gas in a certain biological reaction tank. FIG. 8 shows changes in G P , G N2O and the total G total at each time. By these, it becomes possible to visualize the amount of greenhouse gas and water discharged from the treatment plant.
また、可視化した水質や温室効果ガスの情報をもとに、これらを抑制するための運転操作量の条件などを、水質シミュレータ上で探索する機能を、運転支援機能として水質シミュレータに付加しても良い。その際に、処理水の水質と排出する温室効果ガスをある重み係数で線形結合した量を環境コストと定義し、この環境コストを最小化するように運転操作量の条件を探索してもよい。この重み係数は入力値としてもよい。 In addition, a function that searches on the water quality simulator for the conditions of the operation amount to suppress these based on the visualized water quality and greenhouse gas information can be added to the water quality simulator as a driving support function. good. At that time, an amount obtained by linearly combining the quality of the treated water and the greenhouse gas to be discharged with a certain weighting factor may be defined as an environmental cost, and the condition of the operation amount may be searched so as to minimize the environmental cost. . This weighting factor may be an input value.
また、温室効果ガスの排出源として、上述の電力と一酸化二窒素ガスの他に、余剰汚泥や凝集剤を加えてもよい。 In addition to the above-mentioned electric power and dinitrogen monoxide gas, excess sludge and a flocculant may be added as a greenhouse gas emission source.
以上のように本実施例の方法により、処理場から生成する水質,温室効果ガスの可視化が可能になり、演算した一酸化二窒素ガスの量の大きさの評価やその抑制手段の検討が可能となる。 As described above, the method of the present embodiment makes it possible to visualize the water quality and greenhouse gas generated from the treatment plant, and it is possible to evaluate the amount of the calculated nitrous oxide gas and to examine the suppression means. It becomes.
20 水質シミュレータ
21 流入条件設定手段
22 土木構造設定手段
23 運転操作量設定手段
24 水質演算手段
25 モデル演算手段
26 表示手段
20
Claims (11)
前記複数の窒素態の成分が、第一のアンモニア性窒素と、窒素酸化物,第二のアンモニア性窒素と、亜硝酸性窒素と、硝酸性窒素であって、
前記第一のアンモニア性窒素が前記窒素酸化物へと酸化する第一の硝化反応経路と、
前記第二のアンモニア性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記硝酸性窒素へと酸化する第二の硝化反応経路と、
前記第二の硝化反応経路に前記亜硝酸性窒素から一酸化二窒素ガスへの反応を加えたモデルを用いて前記反応速度を演算し、
亜硝酸性窒素の量を変数として、一酸化二窒素ガスの量を演算すること、
前記第一のアンモニア性窒素の量と、前記第二のアンモニア性窒素の量を等しくし、前記第一のアンモニア性窒素から前記窒素酸化物への反応速度と、前記第二のアンモニア性窒素から前記亜硝酸性窒素への反応速度を等しくしたことを特徴とする水質情報演算方法。 In a water quality information calculation method for calculating reaction rates of a plurality of nitrogen components in a nitrification reaction by activated sludge,
The plurality of nitrogen components are first ammoniacal nitrogen, nitrogen oxides, second ammoniacal nitrogen, nitrite nitrogen, and nitrate nitrogen,
A first nitrification reaction pathway in which the first ammoniacal nitrogen is oxidized to the nitrogen oxides;
A second nitrification reaction pathway in which the second ammoniacal nitrogen is oxidized to the nitrate nitrogen via the nitrite nitrogen;
Calculate the reaction rate using a model in which a reaction from the nitrite nitrogen to nitrous oxide gas is added to the second nitrification reaction path,
Calculating the amount of nitrous oxide gas using the amount of nitrite nitrogen as a variable ,
The amount of the first ammoniacal nitrogen and the amount of the second ammoniacal nitrogen are made equal, the reaction rate from the first ammoniacal nitrogen to the nitrogen oxide, and the second ammoniacal nitrogen The water quality information calculation method characterized by equalizing the reaction rate to the nitrite nitrogen.
前記硝酸性窒素の量を、前記窒素酸化物の量と前記亜硝酸性窒素の量との差分として演算することを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method according to claim 1 or 2 ,
A water quality information calculation method, wherein the amount of nitrate nitrogen is calculated as a difference between the amount of nitrogen oxide and the amount of nitrite nitrogen.
算処理装置において、
前記複数の窒素態の成分が、窒素酸化物と、第一の窒素ガス,硝酸性窒素と、亜硝酸性窒素と、第二の窒素ガスであって、前記窒素酸化物が前記第一の窒素ガスへと還元する第一の脱窒反応経路と、
前記硝酸性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記第二の窒素ガスへと還元する第二の脱窒反応経路と、
前記第二の硝化反応経路に前記亜硝酸性窒素から一酸化二窒素ガスへの反応を加えたモデルを用いて前記反応速度を演算し、
亜硝酸性窒素の量を変数として、一酸化二窒素ガスの量を演算すること、
前記第一の窒素ガスの量と、前記第二の窒素ガスの量を等しくし、前記窒素酸化物から前記第一の窒素ガスへの反応速度と、前記亜硝酸性窒素から前記第二の窒素ガスへの反応速度を等しくしたことを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information processing unit that calculates the reaction rate of multiple nitrogen components in the denitrification reaction with activated sludge,
The plurality of nitrogen components are nitrogen oxide, first nitrogen gas, nitrate nitrogen, nitrite nitrogen, and second nitrogen gas, and the nitrogen oxide is the first nitrogen. A first denitrification pathway that reduces to gas,
A second denitrification reaction path in which the nitrate nitrogen is reduced to the second nitrogen gas via the nitrite nitrogen;
Calculate the reaction rate using a model in which a reaction from the nitrite nitrogen to nitrous oxide gas is added to the second nitrification reaction path,
Calculating the amount of nitrous oxide gas using the amount of nitrite nitrogen as a variable ,
The amount of the first nitrogen gas is equal to the amount of the second nitrogen gas, the reaction rate from the nitrogen oxide to the first nitrogen gas, and the nitrous nitrogen to the second nitrogen A water quality information calculation method characterized by equalizing the reaction rate to gas.
複数の窒素態の成分の量の入力値を元に、前記第一の脱窒反応経路における窒素態の成分の反応速度の演算の後に、前記第二の脱窒反応経路における窒素態の成分の反応速度を
演算することを特徴とする水質情報演算方法。 The water quality information calculation method according to claim 4 ,
Based on the input values of the amounts of the plurality of nitrogenous components, after calculating the reaction rate of the nitrogenous components in the first denitrification reaction route, the nitrogenous components in the second denitrification reaction route A water quality information calculation method characterized by calculating a reaction rate.
前記硝酸性窒素の量を、前記窒素酸化物の量と前記亜硝酸性窒素の量との差分として演算することを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method according to claim 4 or 5 ,
A water quality information calculation method, wherein the amount of nitrate nitrogen is calculated as a difference between the amount of nitrogen oxide and the amount of nitrite nitrogen.
前記複数の窒素態の成分が、第一のアンモニア性窒素と、窒素酸化物と、第一の窒素ガス,第二のアンモニア性窒素と、亜硝酸性窒素と、硝酸性窒素と、第二の窒素ガスであって、前記第一のアンモニア性窒素が前記窒素酸化物へと酸化し、前記窒素酸化物が前記第一の窒素ガスへと還元する第一の硝化脱窒反応経路と、
前記第二のアンモニア性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記硝酸性窒素へと酸化し、前記硝酸性窒素が前記亜硝酸性窒素を経て前記第二の窒素ガスへと還元する第二の硝化脱窒反応経路と、
前記第二の硝化反応経路に前記亜硝酸性窒素から一酸化二窒素ガスへの反応を加えたモデルを用いて前記反応速度を演算し、
亜硝酸性窒素の量を変数として、一酸化二窒素ガスの量を演算すること、
前記第一のアンモニア性窒素の量と、前記第二のアンモニア性窒素の量を等しくし、前記第一のアンモニア性窒素から前記窒素酸化物への反応速度と、前記第二のアンモニア性窒素から前記亜硝酸性窒素への反応速度を等しくし、前記第一の窒素ガスの量と、前記第二の窒素ガスの量を等しくし、前記窒素酸化物から前記第一の窒素ガスへの反応速度と、前記亜硝酸性窒素から前記第二の窒素ガスへの反応速度を等しくしたことを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method for calculating the reaction rate of multiple nitrogen components in the nitrification denitrification reaction with activated sludge,
The plurality of nitrogen components are first ammoniacal nitrogen, nitrogen oxide, first nitrogen gas, second ammoniacal nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, Nitrogen gas, wherein the first ammoniacal nitrogen is oxidized to the nitrogen oxide, and the nitrogen oxide is reduced to the first nitrogen gas;
Second nitrification wherein the second ammonia nitrogen is oxidized to the nitrate nitrogen through the nitrite nitrogen, and the nitrate nitrogen is reduced to the second nitrogen gas through the nitrite nitrogen Denitrification reaction route,
Calculate the reaction rate using a model in which a reaction from the nitrite nitrogen to nitrous oxide gas is added to the second nitrification reaction path,
Calculating the amount of nitrous oxide gas using the amount of nitrite nitrogen as a variable ,
The amount of the first ammoniacal nitrogen and the amount of the second ammoniacal nitrogen are made equal, the reaction rate from the first ammoniacal nitrogen to the nitrogen oxide, and the second ammoniacal nitrogen The reaction rate to the nitrite nitrogen is made equal, the amount of the first nitrogen gas and the amount of the second nitrogen gas are made equal, and the reaction rate from the nitrogen oxide to the first nitrogen gas And the water quality information calculation method characterized by equalizing the reaction rate from the nitrite nitrogen to the second nitrogen gas.
複数の窒素態の成分の量の入力値を元に、前記第一の硝化脱窒反応経路における窒素態の成分の反応速度の演算の後に、前記第二の硝化脱窒反応経路における窒素態の成分の反応速度を演算することを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method according to claim 7 ,
Based on the input values of the amounts of the plurality of nitrogenous components, after calculating the reaction rate of the nitrogenous components in the first nitrification / denitrification reaction route, A water quality information calculation method comprising calculating a reaction rate of a component.
前記硝酸性窒素の量を、前記窒素酸化物の量と前記亜硝酸性窒素の量との差分として演算することを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method according to claim 7 or 8 ,
A water quality information calculation method, wherein the amount of nitrate nitrogen is calculated as a difference between the amount of nitrogen oxide and the amount of nitrite nitrogen.
前記亜硝酸窒素の量を変数として一酸化二窒素ガスの量を演算することを特徴とする水質情報演算方法。 In the water quality information calculation method according to any one of claims 1 to 9 ,
A water quality information calculation method, wherein the amount of nitrous oxide gas is calculated using the amount of nitrogen nitrite as a variable.
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