JP7158912B2 - 調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図1に示す有機排水処理システム100は、処理対象の水(以下「被処理水」という。)の流れに関して上流側から順に最初沈澱池1、生物反応槽2及び最終沈澱池3を有し、生物反応槽2の調整区画の制御に関する運用計画設定部41及び調整区画制御部42と、被処理水の曝気風量を調整する風量コントローラ5とを備える。簡単のため、図1では、最初沈澱池1、生物反応槽2及び最終沈澱池3を水平に記載しているが、実際には、被処理水が上流側から下流側に自然流下するように、最初沈澱池1、生物反応槽2、最終沈澱池3の順に高低差(勾配)が設けられている。
[1]0~9時 …第1調整区画及び第2調整区画の両方を嫌気領域として運用
[2]9~12時 …第1調整区画を嫌気領域、第2調整区画を好気領域として運用
[3]12~18時…第1調整区画及び第2調整区画の両方を好気領域として運用
[4]18~20時…第1調整区画を嫌気領域、第2調整区画を好気領域として運用
[5]20~0時 …第1調整区画及び第2調整区画の両方を嫌気領域として運用
図4のフローチャートにおいて、調整区画制御部42によって参照される運用計画情報は、運用計画設定部41によって任意のタイミングで更新されてもよい。
図5は、第2の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図5に示す有機排水処理システム100aは、運用計画設定部41に代えて流入パターン設定部43を備える点、調整区画制御部42に代えて調整区画制御部42aを備える点で第1の実施形態の有機排水処理システム100と異なる。その他の構成については、第1の実施形態と同様であるため図1と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
調整区画制御部42aは、第1の実施形態における運用計画情報と同様に、天候や季節、カレンダーなどの諸条件に応じた複数の流入パターン情報を制御時の状況に応じて使い分けるように構成されてもよい。
図8は、第3の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図8に示す有機排水処理システム100bは、流入流量計S2及び流入TN計S3をさらに備える点、調整区画制御部42aに代えて調整区画制御部42bを備える点、流入パターン設定部43に代えて流入負荷算出部44及び負荷レベル設定部45を備える点で第2の実施形態の有機排水処理システム100aと異なる。その他の構成については、第2の実施形態と同様であるため図5と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
第3の実施形態では、全窒素濃度に基づいて流入負荷量を算出する実施例を示したが、被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンの量に関する指標値であれば、流入負荷量は他のどのような指標値に基づいて算出されてもよい。例えば、流入負荷量は、BODや、COD、アンモニア濃度等を用いて算出されてもよい。
図9は、第4の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図9に示す有機排水処理システム100cは、流入流量計S2及び流入TN計S3に代えてアンモニア性窒素濃度計S4を備える点、流入負荷算出部44に代えて推定モデル設定部46及び流入負荷推定部47を備える点、調整区画制御部42bに代えて調整区画制御部42cを備える点で第3の実施形態の有機排水処理システム100bと異なる。その他の構成については、第3の実施形態と同様であるため図8と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
第4の実施形態では、アンモニア性窒素濃度に基づいて流入負荷量を推定する実施例を示したが、被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンの量に関する指標値であれば、流入負荷量は他のどのような指標値に基づいて推定されてもよい。例えば、推定モデルは、BODや、COD、アンモニア濃度等を用いて流入負荷量を推定するものであってもよい。また、一般に、流入負荷量が高くなるとORP(酸化還元電位)が低下する。そのため、推定モデルは、ORPとの相関性に基づいて流入負荷量を推定するものであってもよい。
図11は、第5の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図11に示す有機排水処理システム100dは、アンモニア性窒素濃度計S4を備えない点、風量計S5をさらに備える点、推定モデル設定部46に代えて推定モデル設定部46dを備える点、流入負荷推定部47に代えて流入負荷推定部47dを備える点で第4の実施形態の有機排水処理システム100cと異なる。その他の構成については、第4の実施形態と同様であるため図9と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
第4の実施形態と同様に、流入負荷量の推定モデルは複数の入力変数を持つ関数であってもよい。例えば、流入負荷量の推定モデルは、送風量に加えて、第4の実施形態と同様の各種の運転条件を入力変数とするものであってもよい。
図12は、第6の実施形態の有機排水処理システムの構成例を示す図である。図12に示す有機排水処理システム100eは、負荷レベル設定部45に代えて負荷レベル設定部45eを備える点、生物反応槽2の流出部付近における被処理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S6及び運用形態補正部48をさらに備える点で第3の実施形態の有機排水処理システム100bと異なる。その他の構成については、第3の実施形態と同様であるため図8と同じ符号を付すことにより説明を省略する。なお、本実施形態では、運用形態補正部48の機能を説明するために、生物反応槽2がN(3以上の整数)個の調整区画22-1~22-Nを持つ場合を想定するが、生物反応槽2が持つ調整区画22の数は1つ以上であればよい。
第6の実施形態における各調整区画の運用形態は、他の実施形態と同様の方法で決定されてもよい。例えば、各調整区画運用形態は、予め設定された運用計画に基づいて決定されてもよいし、予め設定された流入パターンを用いて取得された流入負荷量に基づいて決定されてもよいし、推定モデルを用いて推定された流入負荷量に基づいて決定されてもよい。また、運用形態補正部48の機能が、上記の各実施形態における調整区画制御部の機能に組み込まれてもよい。
上述のとおり、微好気条件下では式(1)及び式(2)の反応が同時に進むため、リンの除去性能はあまり高くないものの、脱窒反応が進むことによる、窒素の除去性能の向上が見込める。特に、被処理水のリン濃度が低く除去すべきリンの量が少ない場合や、生物反応よりも凝集剤の添加によるリン除去を主としている場合には、調整区画を微好気領域として運用することが望ましい。そのため、このような場合には必要に応じて調整区画を微好気領域として運用する運用計画情報が設定されるとよい。
Claims (13)
- 有機排水処理システムに流入する被処理水に含まれる窒素およびリンを、好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な1以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽を用いた有機排水処理によって除去する前記有機排水処理システムに関し、前記調整区画の運用形態を制御する装置であって、
前記有機排水処理システムに流入する被処理水の処理負荷である流入負荷に関し、現在の流入負荷の大きさを予め定められた流入負荷の変動パターンに基づいて推定する流入負荷推定部と、
推定された前記現在の流入負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御部と、
を備え、
前記調整区画制御部は、前記被処理水の流入負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記流入負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する、
調整区画制御装置。 - 前記調整区画制御部は、予め定められた、前記1以上の調整区画の運用形態の各組み合わせと前記流入負荷の大きさの各範囲との対応関係を示す情報と、推定された前記現在の流入負荷の大きさとに基づいて、前記現在の流入負荷に対して適用すべき前記1以上の調整区画の運用形態の組み合わせを決定する、
請求項1に記載の調整区画制御装置。 - 前記流入負荷推定部は、異なる運用条件ごとに定められた複数の前記変動パターンのうちから制御時の運用条件に応じた変動パターンを選択して前記現在の流入負荷の大きさを推定する、
請求項1または2に記載の調整区画制御装置。 - 前記流入負荷推定部は、前記被処理水の処理負荷と前記生物反応槽への空気供給量との関係を示す推定モデルと、前記生物反応槽に空気を供給する送風機の送風量の測定値とに基づいて前記流入負荷を推定する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の調整区画制御装置。 - 前記送風機は、前記生物反応槽内に供給される空気の量を前記生物反応槽内の被処理水の溶存酸素濃度が所定の目標値に追従するように制御されるものである、
請求項4に記載の調整区画制御装置。 - 前記送風機の風量は、前記生物反応槽の流出部付近における被処理水の溶存酸素濃度又はアンモニア濃度に基づいて制御される、
請求項5に記載の調整区画制御装置。 - 前記調整区画制御部は、前記被処理水の流量の変動パターンと、前記被処理水の水質の変動パターンとに基づいて前記現在の流入負荷を推定し、推定した前記現在の流入負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の調整区画制御装置。 - 前記水質の変動パターンは、前記被処理水に含まれる有機物、窒素、又はリンの量に関する指標値の変動パターンである、
請求項7に記載の調整区画制御装置。 - 前記指標値は、前記生物反応槽内の被処理水に含まれる有機物、窒素又はリンに関する酸化還元電位である、
請求項8に記載の調整区画制御装置。 - 前記調整区画制御部によって決定された前記調整区画の運用形態を、前記生物反応槽の流出部付近における被処理水、又は前記生物反応槽から流出した被処理水のアンモニア濃度に基づいて補正する運用形態補正部をさらに備える、
請求項1から9のいずれか一項に記載の調整区画制御装置。 - 有機排水処理システムに流入する被処理水に含まれる窒素およびリンを、好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な1以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽を用いた有機排水処理によって除去する前記有機排水処理システムに関し、前記調整区画の運用形態を制御する方法であって、
前記有機排水処理システムに流入する被処理水の処理負荷である流入負荷に関し、現在の流入負荷の大きさを予め定められた流入負荷の変動パターンに基づいて推定する流入負荷推定ステップと、
推定された前記現在の流入負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御ステップと、
を有し、
前記調整区画制御ステップにおいて、前記被処理水の流入負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記流入負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する、
調整区画制御方法。 - 有機排水処理システムに流入する被処理水に含まれる窒素およびリンを、好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な1以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽を用いた有機排水処理によって除去する前記有機排水処理システムに関し、前記調整区画の運用形態を制御するコンピュータに、
前記有機排水処理システムに流入する被処理水の処理負荷である流入負荷に関し、現在の流入負荷の大きさを予め定められた流入負荷の変動パターンに基づいて推定する流入負荷推定ステップと、
推定された前記現在の流入負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御ステップと、
を実行させるものであり、
前記調整区画制御ステップには、前記被処理水の流入負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記流入負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更するステップが含まれる、
コンピュータプログラム。 - 好気領域、嫌気領域又は微好気領域のいずれかとして運用可能な1以上の調整区画と、好気領域として運用される好気区画とが被処理水の流れに沿って上流側から下流側に向かって順に配置された生物反応槽と、
前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御装置と、
を有し、
有機排水処理システムに流入する被処理水に含まれる窒素およびリンを前記生物反応槽を用いた有機排水処理によって除去する前記有機排水処理システムであって、
前記調整区画制御装置は、
前記有機排水処理システムに流入する被処理水の処理負荷である流入負荷に関し、現在の流入負荷の大きさを予め定められた流入負荷の変動パターンに基づいて推定する流入負荷推定部と、
推定された前記現在の流入負荷の大きさに応じて前記調整区画の運用形態を変更する調整区画制御部と、
を備え、
前記調整区画制御部は、前記被処理水の流入負荷が高い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が拡大するように前記調整区画の運用形態を変更し、前記流入負荷が低い時間帯には前記生物反応槽内の好気領域が縮小するように前記調整区画の運用形態を変更する、
有機排水処理システム。
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JP2018118825A JP7158912B2 (ja) | 2018-06-22 | 2018-06-22 | 調整区画制御装置、調整区画制御方法、コンピュータプログラム及び有機排水処理システム |
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