JPH01310184A - ポンプ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、下水処理場に設置された主ポンプの台数制御
を行うポンプ制御装置に係わり、特に下水処理場の処理
負荷を平滑化する処理を行うポンプ制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、この種の下水処理場においては、下水管渠から
の下水が流入ゲートを経て沈砂池に入り、ここで粗目ス
クリーンおよび細目スクリーンを用いて下水に含まれる
土砂を沈澱された後、後続のポンプ井に導入する。この
ポンプ井には主ポンプ群が設置され、台数制御指令に基
づいて主ポンプ群の中から必要とする台数の主ポンプを
選択的に稼働しながら土砂沈澱後の下水を後続の処理設
備へ揚水吐出する構成となっている。

ところで、従来１以上のような下水処理場では、沈砂池
、ポンプ井等の貯水流量を利用することなく、ポンプ井
の水位から処理設備への揚水目標流量値を演算により決
定し、この決定された揚水目標流量値に基づいて主ポン
プの運転台数を制御している。その結果、下水処理場入
り側のポンプ井の水位を管理することはできるものの、
主ポンプによる揚水後の処理設備における処理負荷は殆
んど下水処理場入り側の流入流量に依存する関係にある
。

（発明が解決しようとする課題） 従って、以上のようなポンプ制御装置を用いた場合、揚
水後の処理負荷がそのまま下水処理場入り側の流入流量
と同じパターンとなるために、熟練の操作員が自ら判断
し手動介入を行いながら主ポンプの台数を決定しない限
り、平滑化した負荷状態で下水処理を行うことはできな
い。

本発明は以上のような不具合を解決するためになされた
もので、沈砂池およびポンプ井等の下水処理場入り側貯
水容量を利用することにより、ポンプによる揚水後の下
水処理の処理負荷の平滑化を実現するポンプ制御装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を達成するための手段） 本発明によるポンプ制御装置は上記目的を達成するため
に、ポンプ井の水位信号により沈砂池。

ポンプ井等の下水処理場入り側の貯水量を推定する貯水
量推定手段と、各ポンプの揚水流量と前記貯水量推定手
段によって推定された貯水量の変化とから流入流量を推
定する流入流量推定手段と、この流入流量推定手段で推
定された流入流量に基づいて所望とする日数分の流入流
量パターンを得て記憶する統計処理手段と、この統計処
理手段によって得られた前日までの流入流量パターンと
前記貯水量とから少なくとも先１日分の処理負荷を平滑
化するスケジュリングを行う処理負荷平滑化計画手段と
、この計画手段により得られた計画値と前記ポンプ井の
水位信号とに基づいて前記ポンプ井の水位を時々刻々管
理するための揚水流量目標値を決定する揚水流量目標値
決定手段とを備え、この揚水流量目標値に基づいてポン
プ台数を制御するものである。

また、本発明は、新たに天候データ入力部を追加し、統
計処理手段で得られた流入流量を天候別に記憶処理する
ものである。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、ポンプ井の水位信号から沈砂池、ポンプ井等の下水処
理場入り側の貯水量を推定し、この貯水量の変化と各ポ
ンプの揚水流量とから流入流量を推定する。更に、この
推定流入流量に基づいて所望とする日数分の流入流量パ
ターンを得て記憶した後、前日までの流入流量パターン
と前記貯水量とから少なくとも先１日分の処理負荷を平
滑化する計画を立て、この計画値と前記ポンプ井の水位
信号とに基づいて前記ポンプ井の水位を時々刻々管理す
るための揚水流量目標値を決定する。そして、この揚水
流量目標値に基づいてポンプ台数を制御することにより
、貯水量に応じてポンプ井の水位を適切に管理し、かつ
、揚水後の処理負荷を平滑化するものである。

（実施例） 以下、本発明装置の一実施例について第１図を参照して
説明する。先ず、下水処理場入り側の構成は、下水管渠
１１の出力端より流入ゲート１２、下水中に含まれる土
砂等を沈澱する沈砂池１３、土砂等沈澱後の下水を一時
的に貯留し主ポンプ群１４にて後続の処理設備（図示せ
ず）へ揚水吐出するポンプ井１５の順序で配設されてい
る。

１６は粗目スクリーン、１７は細目スクリーンである。

そして、前記ポンプ井１５および主ポンプ群１４の出力
流路にはそれぞれ水位検出器１８および流量検出器１９
が設けられ、これら水位検出器１８で検出したポンプ井
１５の水位信号ｈ′および流量検出器１９で検出した総
吐出流量信号ｑ′がそれぞれポンプ制御装置２０へ送出
する構成となっている。

このポンプ制御装置２０は、前記流量検出器１９からの
総吐出流量信号ｑ′に基づいて揚水流ｆｆ１ｑを取得す
る揚水吐出流量検出部２１のほか、ポンプ井水位検出部
２２および貯水量推定部２３から成り前記水位検出器１
８からの水位信号ｈ′からポンプ井水位りを取得し予め
定めた関数に基づいて沈砂池１３．ポンプ井１５等の処
理場入り側の貯水量ｖを推定する貯水量推定手段を備え
ている。

更に、このポンプ制御装置２０には、前記貯水量推定部
２３で得られた貯水量Ｖの変化分と前記揚水吐出流量検
出部２１で得られた揚水流量ｑとから流入流全日を推定
する流入流量推定手段２４、前記流入流量推定手段２４
で推定した流入流量ｉを用いて少なくとも１日分の流入
流量パターンを時系列的データに変換して記憶する統計
処理手段２５、前日までに得られた流入流量パターンｑ
ｌと現在の貯水ｍｖとから少なくとも先１日分の処理負
荷を平滑化するための計画を立てる処理負荷平滑化計画
手段２６、この計画手段２６で得られた処理負荷の計画
値と時々刻々変化するポンプ井水位りとから実際の制御
目標値となる揚水流量目標値を得る揚水流量目標値決定
手段２７等が設けられている。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

処理場入り側のポンプ井１５および主ポンプ群１４の出
力流路に設けた水位検出器１８および流量検出器１９で
それぞれポンプ井１５の水位信号ｈ′および総吐出流量
信号ｑ′を検出しポンプ制御装置２０に送出すると、こ
のポンプ制御装置２０のポンプ井水位検出部２２ではポ
ンプ井１５の水位信号ｈ′からポンプ井水位りを得、こ
のポンプ井水位りを貯水量推定部２３および揚水流量目
標値決定手段２７へ送出する。ここで、貯水量推定部２
３はポンプ井水位検出部２２からのポンプ井水位りを受
けると予め決定された関数で定まる貯水ｆｆ１ｖに変換
して流入流量推定手段２４へ送出する。一方、前記流量
検出器１９で検出した総吐出流量信号ｑ′はポンプ制御
装置２０の揚水吐出流量検出部２１において揚水流量ｑ
として得た後、同様に流入流量推定手段２４へ送出する
。

ここで、流入流量推定手段２４は、貯水ｆｆ１ｖの変化
分と揚水吐出流量検出部２１で得た揚水流量ｑとから流
入流量ｉを推定する。この推定の一例を上げると、ある
所定時間△を内に貯水量がＶｌからＶに変化し、この間
の揚水流量をｑとすると、流入流量ｉは、 Ｅｒ−ｔ　（Ｖ−Ｖｌ　）　／ΔＢ　＋ｑなる式で推定
できる。しかし、実際上、流量測定条件、ノイズ等の混
入等の問題があり、そのため種々の状況を考慮しながら
必要に応じて係数等を乗算することにより流入流量を推
定する。なお、推定手段は上式に限定されるものではな
い。

以上のようにして得られた流入流量の推定値は順次統計
処理手段２５に送られるが、ここでは例えば１日分につ
いて時系列的な流入流量パターンを作成しメモリに記憶
する。但し、同じ時刻の流入流量に較べある一定値以上
の偏差があるとき、または流入流量の時間的変化がある
一定値以上の値を持つときには雨天時であると判断し統
計処理のデータとして取り扱わないことにする。従って
、統計処理手段２５では少なくとも前日１日分の流入ａ
量パターンを確保することになる。

二のようにして前日１日分の流入流量パターンを得たな
らば、処理負荷平滑化計画手段２６はその前日までに得
られた流入流量パターンと現在の貯水量Ｖとから、先１
日分の処理負荷をある程度平坦とする平滑化する計画を
立てていく。すなわち、この平滑化処理は例えばある一
定値以上の流入流量をピークカットし、夜間の少ない流
入流量の時間帯に加えることとする。なお、時間幅は例
えば１時間毎とし、またピークカットレベルは例えば零
〜（最大値−平均値）　／ｍ　（ｍは正の整数）ずつ増
加させていき、最も処理負荷が平滑となるレベルを試行
すればよい。但し、このとき、貯水量上下限の制約を満
たす必要がある。こうして得られた処理負荷の計画値は
揚水流量目標値決定手段２７に送られる。この揚水流量
目標値決定手段２７では処理負荷の計画値と前記ポンプ
井水位検出部２２から時々刻々送られて来るポンプ井水
位信号りとから揚水流量目標値ｑ　ｒｅｒを決定し、こ
の揚水流量目標値ｑ　ｒａｔを台数増減指令として用い
て主ポンプ群１４の中から必要な台数のポンプの電動機
２８を選択的に駆動し揚水処理を行う。

従って、以上のような実施例の構成によれば、ポンプ井
１５の水位信号ｈ′から沈砂池１３．ポンプ井１５等の
処理場入り側の貯水量Ｖを推定し、この貯水ｆｆ１ｖの
変化と主ポンプ群１４の揚水流量ｑから流入流量４を推
定し、例えば１日分の流入流量パターンを得るようにし
たので、１日分の流入流量の変化状態をほぼ正確に把握
できる。しかも、この１日分の流入流量パターンは晴天
時において昼間には多く、夜間には少なくなるので、昼
・間の負荷をピークカットし、その分を夜間に処理する
ように先１日分の処理負荷を平滑化する計画を立てるこ
とにより、貯水流量に応じた水位の管理を適切に行うこ
とができ、かつ、熟練操作員並みのポンプ台数の制御が
可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

揚水流量目標値を決定するに際し、熟練したオペレータ
の運転ノウハウ２９を用いることによりキキスパートシ
ステムを適用し、次のような定式化により揚水流量目標
値を決定してもよい。

運転ノウハウの定式化は、例えばポンプ井水位りが中位
に近く、流入流量が平日の流入流量パターンからあまり
外れていないならば、予定通り処理負荷計画値を揚水流
量目標値ｑ　ｒｅｆ’とし、台数増減指令として主ポン
プ群１４の中から必要な台数のポンプを選択して揚水処
理を行う。また、揚水流量目標値決定手段２７において
ポンプ井水位りが高く、しかも水位変化が大きく、流入
流量が平日の流入流量パターンから外れている場合、ポ
ンプ井水位りを制御するために処理負荷計画値に水位制
御ループを加算することにより、揚水流量目標値を得る
。また、ポンプ井水位りが高いが、流入流量が平日のパ
ターン通りであるならば、処理負荷計画値に水制御ルー
プを若干加算することにより、揚水流量目標値を得る。

ポンプ井水位が低い場合にも同様な手法を採り入れて揚
水流量目標値を得ることができる。

また、プラント運用に入る前に運転ノウハウが明確に定
義できるならば、キエスパートシステムに代えてロジッ
ク的な構成で展開させることも可能である。また、統計
処理手段２５における統計処理方法は日ごとでなく、曜
日毎に分類することもできる。この場合にはカレンダ機
能を持つメモリ自体を備えればよい。さらに、沈砂池１
３．ポンプ井１５等の貯水量は天候等に左右されるので
、統計処理方法は例えば天候毎に分類することも可能で
ある。この場合には統計処理手段２５に新たに天候デー
タ入力部を追加し、操作員が天候状態のデータを入力す
ると、流入流量パターンを天候別に記憶する構成として
もよい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 請求項１によれば、沈砂池、ポンプ井等の処理場入り側
の貯水容量を有効に生かしつつ、熟練操作員並みに処理
負荷を平滑化することかでき、かつ、ポンプ井の水位の
状況に応じて揚水流量を適切に管理することが可能とな
るポンプ制御装置を提供できる。

請求項２においては、天候を考慮しながら処理負荷を平
滑化することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係わる下水処理場入り側を含むポンプ
制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。 １３・・・沈砂池、１４・・・主ポンプ群、１５・・・
ポンプ井、１８・・・水位検出器、１９・・・流量検出
器、２０・・・ポンプ制御装置、２１・・・揚水吐出流
量検出部、２２・・・ポンプ井水位検出部、２３・・・
貯水量推定部、２４・・・流入流量推定手段、２５・・
・統計処理手段、２６・・・処理負荷平滑化計画手段、
２７・・・揚水流量目標値決定手段、２つ・・・運転ノ
ウハウ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプ井の水位信号により沈砂池、ポンプ井等の
   下水処理場入り側の貯水量を推定する貯水量推定手段と
   、各ポンプの揚水流量と前記貯水量推定手段によって推
   定された貯水量の変化とから流入流量を推定する流入流
   量推定手段と、この流入流量推定手段で推定された流入
   流量に基づいて所望とする日数分の流入流量パターンを
   得て記憶する統計処理手段と、この統計処理手段によっ
   て得られた前日までの流入流量パターンと前記貯水量と
   から少なくとも先１日分の処理負荷を平滑化するスケジ
   ュリングを行う処理負荷平滑化計画手段と、この計画手
   段により得られた計画値と前記ポンプ井の水位信号とに
   基づいて前記ポンプ井の水位を時々刻々管理するための
   揚水流量目標値を決定する揚水流量目標値決定手段とを
   備え、この揚水流量目標値に基づいてポンプ台数を制御
   することを特徴とするポンプ制御装置。
2. （２）ポンプ井の水位信号により沈砂池、ポンプ井等の
   下水処理場入り側の貯水量を推定する貯水量推定手段と
   、各ポンプの揚水流量と前記貯水量推定手段によって推
   定された貯水量の変化とから流入流量を推定する流入流
   量推定手段と、天候データを入力する天候データ入力部
   と、前記流入流量推定手段で推定された流入流量に基づ
   いて所望とする日数分の流入流量パターンを得ると共に
   この流入流量パターンを前記天候データ入力部からの天
   候データ別に記憶する統計処理手段と、この統計処理手
   段によって得られた前日までの流入流量パターンと前記
   貯水量とから少なくとも先１日分の処理負荷を平滑化す
   るスケジュリングを行う処理負荷平滑化計画手段と、こ
   の計画手段により得られた計画値と前記ポンプ井の水位
   信号とに基づいて前記ポンプ井の水位を時々刻々管理す
   るための揚水流量目標値を決定する揚水流量目標値決定
   手段とを備え、この揚水流量目標値に基づいてポンプ台
   数を制御することを特徴とするポンプ制御装置。