JP5775296B2 - 下水処理場の運転支援装置及び運転支援方法 - Google Patents
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Landscapes
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
OD:必要酸素量(kgO2/日)
OD1:BODの酸化に必要な酸素量(kgO2/日)=A(kgO2/kgBOD)
×{除去BOD(kgBOD/日)−脱窒量(kgN/日)×K(kgBOD/kgN)}
A:除去BOD当たりに必要な酸素量
K:脱窒により消費されるBOD量
OD2:内生呼吸に必要な酸素量(kgO2/日)=B(kgO2/kgMLVSS・日)×VA(m3)
×MLVSS(kgMLVSS/m3)
B:単位MLVSS当たりの内生呼吸による酸素消費量
VA:好気部分の反応タンク容量
OD3:硝化反応に必要な酸素量(kgO2/日)=C(kgO2/kgN)
×硝化したKj-N量(kgN/日)
C:硝化反応に伴い消費される酸素量
硝化したKj-N量:(流入Kj-N量)−(流出Kj-N量)
−(余剰汚泥によるKj-N除去量)
OD4:反応タンク流出水により系外に出る酸素量(kgO2/日)
EA:混合液に対する酸素移動効率
ρ:空気の密度
OW:空気中の酸素の重量比
α:C-BODの単位当たりの曝気風量
β:N-BODの単位当たりの曝気風量
γ:MLSS量の単位当たりの曝気風量
OR:反応タンクに流入する下水中の有機物と窒素を除去するために必要な酸素量
[kg-O2/時間]
A:除去BODあたりに必要な酸素量[kg-O2/kg-BOD]
F:反応タンクに流入する下水の水量 [m3/時間]
YB:反応タンクでのBOD除去率。水処理設備の処理能力を考慮して設定する[−]
BODin:反応タンクに流入する下水のBOD濃度 [mg/L]
K:脱窒により消費されるBOD量[kg-BOD/kg-N]
RN:汚泥返送比 [−]
NO:反応タンク末端に設置された硝酸性窒素濃度計の計測値[mg/L]
C:硝化反応により消費される酸素量[kg-O2/kg-N]
YN:流入ケルダール窒素の硝化率(流入ケルダール窒素量から余剰汚泥によるケルダ
ール窒素除去量を減じ、これを流入ケルダール窒素量で除した値)。実績値を利
用するか、流入水質・流入水量やMLSSなどを考慮して設定する[−]
KjNin:反応タンクに流入する下水のケルダール窒素濃度 [mg/L]
B:内生呼吸係数(単位MLVSSあたりの内生呼吸による酸素消費量)
[kg-O2/(kg-MLVSS・時間)]
VA:好気部分の反応タンク容積[m3]
MLVSS:反応タンクに設置されたMLSS濃度計の計測値に、MLVSS/MLSS比を乗じ
て算出する[mg/L]
F_out:反応タンク末端から流出する水量で、返送汚泥量などを含む[m3/時間]
NH:反応タンク末端に設置されたアンモニア性窒素濃度計の計測値 [mg/L]
NH_sv:反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値[mg/L]
c_BC:CODinに係るBODin換算乗数
d_B:BODin換算定数
であり、これらの値は下水処理場によって、また、同じ下水処理場においても季節変動等により変化するものであることから、反応タンクに流入する下水の水質分析を行い、図22の例に示すような相関式を算出することにより定める。
c_KNN:NHinに係るKjNin換算乗数
d_KNH:KjNin換算定数
であり、これらの値は下水処理場によって、また、同じ下水処理場においても季節変動等により変化するものであることから、反応タンクに流入する下水の水質分析を行い、図23の例に示すような相関式を算出することにより定める。
OR:必要酸素量
EA1:混合液に対する酸素移動効率
ρ:空気の密度
OW:空気中の酸素の重量比
c_E:酸素移動効率算出乗数[%・(時間/Nm3) d_E]
AR:曝気風量、ここでは必要な曝気風量と等しい[Nm3/時間]
d_E:酸素移動効率算出指数[−]
c_ KNT:TNinに係るKjNin換算乗数
d_KNT:KjNin換算定数
であり、これらの値は下水処理場によって、また、同じ下水処理場においても季節変動等により変化するものであることから、反応タンクに流入する下水の水質分析を行い、相関式を算出することにより定める。
c_BC1:CODinに係るBODin換算乗数
c_BSS1:SSinに係るBODin換算乗数
d_B1:BODin換算定数
であり、これらの値は反応タンクに流入する下水の水質分析により定める。
c_KNN1:NHinに係るKjNin換算乗数
c_KNSS1:SSinに係るKjNin換算乗数
d_KNH1:KjNin換算定数
であり、これらの値は反応タンクに流入する下水の水質分析により定める。
B(T0):参照温度T0における内生呼吸係数[kg-O2/(kg-MLVSS・時間)]
k_BT:水温補正係数[−]
BODv(n):ステップnにおける緩衝タンクから流出する下水のBOD濃度[mg/L]
BODv(n-1):ステップn-1における緩衝タンクから流出する下水のBOD濃度[mg/L]
dt:一定の時間間隔[時間]
Vv:緩衝タンクの容積[m3]
RN:汚泥返送比[−]
F(n):ステップnにおける反応タンクに流入する下水の量[m3/時間]
BODin(n):ステップnにおける反応タンクに流入する下水のBOD濃度[mg/L]
KjN(n):ステップnにおける緩衝タンクから流出する下水の
ケルダール窒素濃度[mg/L]
KjNv(n-1):ステップn-1における緩衝タンクから流出する下水の
ケルダール窒素濃度[mg/L]
dt:一定の時間間隔[時間]
Vv:緩衝タンクの容積[m3]
RN:汚泥返送比[−]
F(n):ステップnにおける反応タンクに流入する下水の量[m3/時間]
KjNin(n):ステップnにおける反応タンクに流入する下水の
ケルダール窒素濃度[mg/L]
OR(t)_補正:補正後の必要酸素量[kg-O2/時間]
k_OS(t):曝気係数[−]
k_OS_0:曝気係数の初期値[−]
g_OS_N:比例ゲイン [1/(mg-N/L)]
T_I:積分定数[hr]
e(t):反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の計測値と目標値との偏差[mg-N/L]
PV_N(t):反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の計測値[mg-N/L]
SV_N(t):反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値[mg-N/L]
である。
A:除去BODあたりに必要な酸素量[kg-O2/kg-BOD]
F:反応タンクに流入する下水の水量 [m3/時間]
YB:反応タンクでのBOD除去率。処理場の処理能力を考慮して設定する[−]
BODin:反応タンクに流入する下水のBOD濃度 [mg/L]
K:脱窒により消費されるBOD量[kg-BOD/kg-N]
RN:汚泥返送比 [−]
NO:反応タンク末端に設置された硝酸性窒素濃度計の測定値 [mg/L]
C:硝化反応により消費される酸素量[kg-O2/kg-N]
YN:流入ケルダール窒素の硝化率(流入ケルダール窒素量から余剰汚泥によるケルダ
ール窒素除去量を減じ、これを流入ケルダール窒素量で除した値)。実績値を利
用するか、流入水質・流入水量やMLSSなどを考慮して設定する[−]
KjNin:反応タンクに流入する下水のケルダール窒素濃度 [mg/L]
B:内生呼吸係数(単位MLVSSあたりの内生呼吸による酸素消費量)
[kg-O2/(kg-MLVSS・時間)]
VA:好気部分の反応タンク容積[m3]
MLVSS:水質測定ユニットに設置されたSS濃度計で測定した反応タンクの
MLSSの測定値に、MLVSS/MLSS比を乗じて算出する[mg/L]
Claims (14)
- 下水を反応タンクと反応タンク内に設置された散気装置と散気装置に接続された曝気装置とを備えた活性汚泥法による水処理設備で処理するうえで必要となる曝気風量を表示する曝気風量表示部を備えた下水処理場の運転支援装置において、
反応タンクに流入する下水の水量または処理水の水量を計測する流量計と、
反応タンクに流入する下水の有機物成分濃度を計測するCOD濃度計またはBOD濃度計と、
反応タンクに流入する下水の窒素成分濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計または全窒素濃度計と、
反応タンクのMLSS濃度を計測するMLSS濃度計と、
反応タンク末端または最終沈殿池にアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計と硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計のうち少なくともひとつを設け、
上記の流量計とCOD濃度計またはBOD濃度計の計測値に基づいて算出したBOD負荷量に反応タンクでのBOD除去率を乗じた値から、反応タンク末端または最終沈殿池に硝酸性窒素濃度計を設置した場合は硝酸性窒素濃度計の計測値に基づいて算出した脱窒により消費されるBOD量を減じ、硝酸性窒素濃度計を設置しない場合は流入ケルダール窒素量や余剰汚泥発生量及び脱窒条件などによって算出した硝酸性窒素濃度に基づいて算出した脱窒により消費されるBOD量を減じて、反応タンクで活性汚泥により酸化されるBOD量を算出し、前記BOD量からBODの酸化に必要な酸素量を算出する、下記数17のA×F(YB×BODin−K×RN×NO)の項に示す第1の算出手段と、
上記の流量計とアンモニア性窒素濃度計または全窒素濃度計の計測値に基づき算出したケルダール窒素負荷量から、余剰汚泥によるケルダール窒素除去量を減じ、反応タンク末端または最終沈殿池にアンモニア性窒素濃度計を設置した場合は反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度計の計測値から反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度の目標値を減じた値から算出した反応タンクから流出するアンモニア性窒素量を加え、アンモニア性窒素濃度計を設置しない場合は反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値から算出した反応タンクから流出するアンモニア性窒素量を減じて反応タンクで活性汚泥により酸化されるケルダール窒素量を算出し、前記ケルダール窒素量から硝化反応に必要な酸素量を算出する、下記数17のC×F×YN×KjNinの項及びC×F_out×(NH−NH_sv)の項に示す第2の算出手段と、
上記のMLSS濃度計の計測値に基づき、内生呼吸に必要な酸素量を算出する、下記数17のB×VA×MLVSSの項に示す第3の算出手段とを設け、
第1の算出手段によって算出したBODの酸化に必要な酸素量と、第2の算出手段によって算出した硝化反応に必要な酸素量と、第3の算出手段によって算出した内生呼吸に必要な酸素量とを合計することにより反応タンクに流入する下水中のBODとケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を算出する第4の算出手段を設け、
第4の算出手段によって算出した必要な酸素量と散気装置の性能曲線とに基づいて必要な曝気風量を算出する第5の算出手段を設け、
第5の算出手段によって算出した必要な曝気風量を曝気風量表示部に表示することを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 上記請求項1の下水処理場の運転支援装置において、
反応タンクに流入する下水の浮遊物成分濃度を計測するSS濃度計または濁度計を設け、
反応タンクに流入する下水のCOD濃度を計測するCOD濃度計の計測値と上記のSS濃度計または濁度計の計測値から反応タンクに流入する下水のBOD濃度を算出する、下記数18に示す手段と、
反応タンクに流入する下水のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度の計測値と上記のSS濃度計または濁度計の計測値から反応タンクに流入する下水のケルダール窒素濃度を算出する、下記数19に示す手段を設けたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 上記請求項1または2の下水処理場の運転支援装置において、
反応タンクに流入する下水の水温または反応タンクの水温または最終沈殿池の水温または放流水の水温を計測する温度計を設け、
温度計の計測値に基づいて内生呼吸に必要な酸素量を算出する、下記数20に示す手段を設けたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 上記請求項1〜3のいずれかに記載の下水処理場の運転支援装置において、
流入負荷を易分解成分と難分解成分に分けて必要酸素量を算出する手段を設けたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。 - 上記請求項1〜4のいずれかに記載の下水処理場の運転支援装置において、
反応タンクに流入する下水の濃度変化に対して、反応タンク内で生じる濃度変化の時間的な遅れの影響を演算する、下記数21及び数22に示す手段を設けたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 上記請求項1〜5のいずれかに記載の下水処理場の運転支援装置において、
反応タンク末端または最終沈殿池に設置されたアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計の計測値と反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度の目標値との偏差、または、反応タンク末端または最終沈殿池に設置された硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計の計測値と反応タンク末端または最終沈殿池の硝酸性窒素濃度の目標値との偏差に基づいて、
必要酸素量をフィードバック調整する、下記数23〜数25に示す手段を備えたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 上記請求項1〜6のいずれかに記載の下水処理場の運転支援装置において、
算出した曝気風量を、
曝気風量が制御目標値に一致するように曝気装置を制御する曝気風量制御装置の制御目標値として、
曝気風量制御装置に転送する手段を備えたことを特徴とする下水処理場の運転支援装置。 - 下水を反応タンクと反応タンク内に設置された散気装置と散気装置に接続された曝気装置とを備えた活性汚泥法による水処理設備で処理するうえで必要となる曝気風量を表示する曝気風量表示部を備えた下水処理場の運転支援装置において、
反応タンクに流入する下水の水量を計測する流量計と、
反応タンクに流入する下水のCOD濃度を計測するCOD濃度計と、
反応タンク末端の硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計を設け、
反応タンクに下水が流入する水路と反応タンク末端からポンプを用いて交互に採水を行い、自動洗浄機能を備えた水質測定ユニットに導入し、水質測定ユニットに設置したアンモニア性窒素濃度計とSS濃度計により反応タンクに流入する下水のアンモニア性窒素濃度とSS濃度及び反応タンク混合液のアンモニア性窒素濃度とSS濃度を計測する手段を設け、
上記の流量計とCOD濃度計の計測値に基づき、反応タンクに流入する下水の濃度変化に対して、反応タンク内で生じる濃度変化の時間的な遅れの影響を演算することにより算出したBOD負荷量に反応タンクでのBOD除去率を乗じた値から、反応タンク末端に設置された硝酸性窒素濃度計の計測値に基づいて算出した脱窒により消費されるBOD量を減じて反応タンクで活性汚泥により酸化されるBOD量を算出し、前記BOD量からBODの酸化に必要な酸素量を算出する、下記数26のA×F(YB×BODin−K×RN×NO)の項に示す第1の算出手段と、
上記の流量計と反応タンクに流入する下水のアンモニア性窒素濃度の計測値に基づき、反応タンクに流入する下水の濃度変化に対して、反応タンク内で生じる濃度変化の時間的な遅れの影響を演算することにより算出したケルダール窒素負荷量から、余剰汚泥による窒素除去量を減じ、反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の計測値から反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値を減じた値から算出した反応タンクから流出するアンモニア性窒素量を加えることにより反応タンクで活性汚泥により酸化されるケルダール窒素量を算出し、前記ケルダール窒素量から硝化反応に必要な酸素量を算出する、下記数26のC×F×YN×KjNinの項に示す第2の算出手段と、
反応タンク末端のSS濃度の計測値に基づき、内生呼吸に必要な酸素量を算出する、下記数26のB×VA×MLVSSの項に示す第3の算出手段とを設け、
第1の算出手段によって算出したBODの酸化に必要な酸素量と、第2の算出手段によって算出した硝化反応に必要な酸素量と、第3の算出手段によって算出した内生呼吸に必要な酸素量とを合計することにより反応タンクに流入する下水中のBODとケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を算出する第4の算出手段を設け、
反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の計測値と反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値との偏差及び反応タンク末端に設置された硝酸性窒素濃度計の計測値と反応タンク末端の硝酸性窒素濃度の目標値との偏差に基づいて、第4の算出手段により算出された必要酸素量をフィードバック調整する、下記数27〜数29に示す第5の算出手段を設け、
第5の算出手段によって算出した必要な酸素量と散気装置の性能曲線とに基づいて必要な曝気風量を算出する第6の算出手段を設け、
第6の算出手段によって算出した必要な曝気風量を曝気風量表示部に表示することを特徴とする下水処理場の運転支援装置。
- 下水を活性汚泥法による水処理設備で処理するうえで必要となる曝気風量を算出する下水処理場の運転支援方法において、
反応タンクに流入する下水の水量または処理水の水量を流量計により計測し、
反応タンクに流入する下水の有機物成分濃度をCOD濃度計またはBOD濃度計により計測し、
反応タンクに流入する下水の窒素成分濃度をアンモニア性窒素濃度計または全窒素濃度計により計測し、
反応タンクのMLSS濃度をMLSS濃度計により計測し、
反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度と硝酸性窒素濃度のうち少なくともひとつをアンモニア性窒素濃度計または硝酸性窒素濃度計により計測し、
上記の流量計とCOD濃度計またはBOD濃度計の計測値に基づいて算出したBOD負荷量に反応タンクでのBOD除去率を乗じた値から、反応タンク末端または最終沈殿池の硝酸性窒素濃度を計測する場合は硝酸性窒素濃度計の計測値に基づいて算出した脱窒により消費されるBOD量を減じ、硝酸性窒素濃度を計測しない場合は流入ケルダール窒素量や余剰汚泥発生量及び脱窒条件などによって算出した硝酸性窒素濃度に基づいて算出した脱窒により消費されるBOD量を減じて、反応タンクで活性汚泥により酸化されるBOD量を算出し、前記BOD量から下記数30のA×F(YB×BODin−K×RN×NO)の項を用いてBODの酸化に必要な酸素量を算出し、
上記の流量計とアンモニア性窒素濃度計または全窒素濃度計の計測値に基づき算出したケルダール窒素負荷量から、余剰汚泥によるケルダール窒素除去量を減じ、反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度を計測する場合は反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度の計測値から反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度の目標値を減じた値から算出した反応タンクから流出するアンモニア性窒素量を加え、アンモニア性窒素濃度を計測しない場合は反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値から算出した反応タンクから流出するアンモニア性窒素量を減じて反応タンクで活性汚泥により酸化されるケルダール窒素量を算出し、前記ケルダール窒素量から下記数30のC×F×YN×KjNinの項及びC×F_out×(NH−NH_sv)の項を用いて硝化反応に必要な酸素量を算出し、
上記のMLSS濃度計の計測値に基づき、下記数30のB×VA×MLVSSの項を用いて内生呼吸に必要な酸素量を算出し、
BODの酸化に必要な酸素量と、硝化反応に必要な酸素量と、内生呼吸に必要な酸素量とを合計することにより反応タンクに流入する下水中のBODとケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を算出し、
前記の必要な酸素量と散気装置の性能曲線とに基づいて必要な曝気風量を算出することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。
- 上記請求項9の下水処理場の運転支援方法において、
反応タンクに流入する下水の浮遊物成分濃度をSS濃度計または濁度計により計測し、
反応タンクに流入する下水のCOD濃度を計測するCOD濃度計の計測値と上記のSS濃度計または濁度計の計測値から下記数31を用いて反応タンクに流入する下水のBOD濃度を算出し、
反応タンクに流入する下水のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計の計測値と上記のSS濃度計または濁度計の計測値から下記数32を用いて反応タンクに流入する下水のケルダール窒素濃度を算出することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。
- 上記請求項9または10の下水処理場の運転支援方法において、
反応タンクに流入する下水の水温または反応タンクの水温または最終沈殿池の水温または放流水の水温を温度計により計測し、
温度計の計測値に基づいて下記数33を用いて内生呼吸に必要な酸素量を算出することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。
- 上記請求項9〜11のいずれかに記載の下水処理場の運転支援方法において、
流入負荷を易分解成分と難分解成分に分けて必要酸素量を算出することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。 - 上記請求項9〜12のいずれかに記載の下水処理場の運転支援方法において、
反応タンクに流入する下水の濃度変化に対して、反応タンク内で生じる濃度変化の時間的な遅れの影響を下記数34及び数35を用いて演算することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。
- 上記請求項9〜13のいずれかに記載の下水処理場の運転支援方法において、
反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素濃度計により計測し、これと反応タンク末端または最終沈殿池のアンモニア性窒素濃度の目標値との偏差、または、反応タンク末端または最終沈殿池の硝酸性窒素濃度を硝酸性窒素濃度計により計測し、これと反応タンク末端または最終沈殿池の硝酸性窒素濃度の目標値との偏差に基づいて、
下記数36〜数38を用いて必要酸素量をフィードバック調整することを特徴とする下水処理場の運転支援方法。
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