JPH02237699A - 活性汚泥プロセスの水質制御方法 - Google Patents
活性汚泥プロセスの水質制御方法Info
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- JPH02237699A JPH02237699A JP1057573A JP5757389A JPH02237699A JP H02237699 A JPH02237699 A JP H02237699A JP 1057573 A JP1057573 A JP 1057573A JP 5757389 A JP5757389 A JP 5757389A JP H02237699 A JPH02237699 A JP H02237699A
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Classifications
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Activated Sludge Processes (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ．産業上の利用分野
本発明は水質制御方法に係り、特に活性汚泥プロセスに
おける水質制御方法に関する。
おける水質制御方法に関する。
Ｂ．発明の概要
本発明は、活性汚泥プロセスの水質制御方法において、
活性汚泥滞留時間（ＳＲＴ）設定値を変更すると共に、
プロセスの非線形特性を補償するために制御ゲインをＳ
ＲＴ設定値によって補正することにより、 処理水質を一定制御する。
プロセスの非線形特性を補償するために制御ゲインをＳ
ＲＴ設定値によって補正することにより、 処理水質を一定制御する。
Ｃ．従来の技術
活性汚泥処理プロセスは、微生物を用いて廃水中の有機
物を効率良く酸化分解する方法で、処理コストが安く、
維持管理が容易で安定している等、多くの特長を有する
ことから広く普及している。
物を効率良く酸化分解する方法で、処理コストが安く、
維持管理が容易で安定している等、多くの特長を有する
ことから広く普及している。
しかし、微生物代謝を利用しているため、水温．溶存酸
素濃度（ＤＯ１度）、活性汚泥浮遊物（ＭＬＳＳ）濃度
などの変動により処理水質が影響を受けることが知られ
ている。これらの環境因子のうち、ＤＯ濃度とＭＬＳＳ
Ｉ１度は可制御因子であり、ＤＯ濃度についてはＤｏ計
を用い送風滑を操作因子としたＤｏ一定制御が、またＭ
ＬＳＳ濃度については処理系内汚泥量を計測し余剰汚泥
量を操作因子とした汚泥滞留時間（ＳＲＴ）制御が実用
化されている。これにより、負荷変動によらず、曝気槽
内のＤＯ濃度やＭＬＳＳ濃度を一定に制御することが可
能になった。
素濃度（ＤＯ１度）、活性汚泥浮遊物（ＭＬＳＳ）濃度
などの変動により処理水質が影響を受けることが知られ
ている。これらの環境因子のうち、ＤＯ濃度とＭＬＳＳ
Ｉ１度は可制御因子であり、ＤＯ濃度についてはＤｏ計
を用い送風滑を操作因子としたＤｏ一定制御が、またＭ
ＬＳＳ濃度については処理系内汚泥量を計測し余剰汚泥
量を操作因子とした汚泥滞留時間（ＳＲＴ）制御が実用
化されている。これにより、負荷変動によらず、曝気槽
内のＤＯ濃度やＭＬＳＳ濃度を一定に制御することが可
能になった。
Ｄ．発明が解決しようとする課題
上記各操作因子の制御目標値であるＤＯ設定値やＳＲＴ
設定値は運転管理者の経験により試行錯誤で設定や設定
変更が行われる場合が多い。また、その設定値変更する
場合、ＤｏおよびＳＲＴのどちらの設定値を変更しても
処理水質は変化し、干渉が強いので、どちらか一方は一
定にしておいて他の一方の設定値を変更する方式が採ら
れている。
設定値は運転管理者の経験により試行錯誤で設定や設定
変更が行われる場合が多い。また、その設定値変更する
場合、ＤｏおよびＳＲＴのどちらの設定値を変更しても
処理水質は変化し、干渉が強いので、どちらか一方は一
定にしておいて他の一方の設定値を変更する方式が採ら
れている。
例えば、ＤＯ設定値を一定（例えば：ｌｌｙ／（１）に
しておいて、ＳＲＴ設定値を処理水質を監視しながら変
更する方法が行われている。
しておいて、ＳＲＴ設定値を処理水質を監視しながら変
更する方法が行われている。
ここで問題となるのは、処理水質のずれ即ち偏差に対し
て、ＳＲＴの設定値をどのように調節したら良いか明ら
かでなかった。この理由は、ＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ濃
度などの菌体濃度との関係や、処理水質の定量的な関係
が不明だったことによる。
て、ＳＲＴの設定値をどのように調節したら良いか明ら
かでなかった。この理由は、ＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ濃
度などの菌体濃度との関係や、処理水質の定量的な関係
が不明だったことによる。
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、ＳＲＴ設定値を適切に変更することにより、処理
水質を一定制御できる高性能にして高信頼性な水質制御
装置を提供することである。
的は、ＳＲＴ設定値を適切に変更することにより、処理
水質を一定制御できる高性能にして高信頼性な水質制御
装置を提供することである。
Ｅ，課題を解決するための手段と作用
本発明は、上述の目的を達成するために、（１）ＳＲＴ
設定値を変更することにより処理水質（処理水ＢＯＤ濃
度やアンモニア性窒素（硝化率）等）を一定に制御する
。
設定値を変更することにより処理水質（処理水ＢＯＤ濃
度やアンモニア性窒素（硝化率）等）を一定に制御する
。
（２）プロセスに存在する非線形特性、即ち、ＳＲＴ設
定値とＭＬＳＳ（ＸＮ）濃度との関係を線形化する。
定値とＭＬＳＳ（ＸＮ）濃度との関係を線形化する。
（３）このプロセスの非線形特性をＭｏｎｏｄ式で表現
する。
する。
（４）プロセスの非線形特性を補償するため、制御ゲイ
ンをＳＲＴ設定値によって補正する。
ンをＳＲＴ設定値によって補正する。
（５）この補正式は例えば、プロセスの非線形特性をＭ
ｏｎｏｄ式で表した場合、制御ゲインがＳＲＴの自乗に
比例する。
ｏｎｏｄ式で表した場合、制御ゲインがＳＲＴの自乗に
比例する。
Ｆ．実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
フィールド実験データを用いて、定常シュミレーシジン
解析した結果、処理水のアンモニア性窒素濃度が一定条
件では、ＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ濃度および硝化菌（Ｘ
Ｎ）濃度との関係は、第３図の曲線ｐ３に示すように、
ＳＲＴ設定値の上昇に伴いＭＬＳＳ濃度やＸＮ濃度も増
加するがその増加率（ΔＸＮ／ΔＳＲＴ，ΔＭＬ Ｓ
Ｓ／Ａ Ｓ ＲＴ）は一定ではなく、ＳＲＴ設定値が低
い程大きいことが判明した。また、一般に、微生物反応
速度に及ぼずＭ ｆ， Ｓ Ｓ濃度やＸＮ濃度の影響は
、第４図の曲線Ｑ４に示すように、ＭＬＳＳ濃度やＸＮ
ｉｌ１度が上昇するに従って比例的に増加することが知
られている。
解析した結果、処理水のアンモニア性窒素濃度が一定条
件では、ＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ濃度および硝化菌（Ｘ
Ｎ）濃度との関係は、第３図の曲線ｐ３に示すように、
ＳＲＴ設定値の上昇に伴いＭＬＳＳ濃度やＸＮ濃度も増
加するがその増加率（ΔＸＮ／ΔＳＲＴ，ΔＭＬ Ｓ
Ｓ／Ａ Ｓ ＲＴ）は一定ではなく、ＳＲＴ設定値が低
い程大きいことが判明した。また、一般に、微生物反応
速度に及ぼずＭ ｆ， Ｓ Ｓ濃度やＸＮ濃度の影響は
、第４図の曲線Ｑ４に示すように、ＭＬＳＳ濃度やＸＮ
ｉｌ１度が上昇するに従って比例的に増加することが知
られている。
第３図の曲線Ｑ３と第４図の曲線１２４に示す結果から
次のことが言える。
次のことが言える。
（１）処理水質を一定に維持するためにＳｒｌＴ設定値
を変更して制御ずる場合、ＳＲＴとＭＬＳＳ（ＸＮ）ａ
度の関係が非線形であるため、現在のＳＲＴ設定値がい
くつであるかにより最適な変更幅が異なる。例えば、第
３図の曲ｔｌＡ１２ ３ではＳＩＩＴ（１）の方がＳＩ
ＬＴ（２）に比べて増加率すなわちゲインが大きいため
単位ｓｒｔ’ｒ設定値変更に伴うＭＬＳＳ （ＸＮ）ａ
度の増加はＳＲＴ（１）の場合の方が大きい。
を変更して制御ずる場合、ＳＲＴとＭＬＳＳ（ＸＮ）ａ
度の関係が非線形であるため、現在のＳＲＴ設定値がい
くつであるかにより最適な変更幅が異なる。例えば、第
３図の曲ｔｌＡ１２ ３ではＳＩＩＴ（１）の方がＳＩ
ＬＴ（２）に比べて増加率すなわちゲインが大きいため
単位ｓｒｔ’ｒ設定値変更に伴うＭＬＳＳ （ＸＮ）ａ
度の増加はＳＲＴ（１）の場合の方が大きい。
（２）これにより、ＳＲＴ設定値によらずゲインを一定
にするためには、線形化（ΔＭＬＳＳ／ΔＳＲＴ，ΔＸ
Ｎ／ΔＳＲＴ）を一定にする必要がある。この手段とし
て、一般に非線形特性をモデル式で表し、それを線形化
する方式が採られる。
にするためには、線形化（ΔＭＬＳＳ／ΔＳＲＴ，ΔＸ
Ｎ／ΔＳＲＴ）を一定にする必要がある。この手段とし
て、一般に非線形特性をモデル式で表し、それを線形化
する方式が採られる。
本発明においては、処理水のアンモニア性窒素濃度が一
定の条件で、ＳＲＴ設定値と硝化菌濃度ＸＮとの関係を
用いる。この関係は次に示すモノド（Ｍｏｎｏｄ）式で
近似できることが明らかとなった。
定の条件で、ＳＲＴ設定値と硝化菌濃度ＸＮとの関係を
用いる。この関係は次に示すモノド（Ｍｏｎｏｄ）式で
近似できることが明らかとなった。
ここで、ＫはＳＲＴが無限大の場合のＸＮ値すなわち最
大ＸＮ濃度であり、Ｋｃは飽和定数でＸＮが最大値（こ
の場合はＫ）の５０％になるＳＲＴ設定値を表す。この
パラメータＫおよびＫｃの値は式（１）の両辺の逆数を
とり、ｌ／ＸＮおよび１／ＳＲＴを新しい変数とした場
合の直線関係の傾きと切辺より求めることができる。い
ま、Ｋ一１５．５８，Ｋｃ＝１７．９５とすると第１図
および第２図に示すような特性を得た。
大ＸＮ濃度であり、Ｋｃは飽和定数でＸＮが最大値（こ
の場合はＫ）の５０％になるＳＲＴ設定値を表す。この
パラメータＫおよびＫｃの値は式（１）の両辺の逆数を
とり、ｌ／ＸＮおよび１／ＳＲＴを新しい変数とした場
合の直線関係の傾きと切辺より求めることができる。い
ま、Ｋ一１５．５８，Ｋｃ＝１７．９５とすると第１図
および第２図に示すような特性を得た。
次に、非線形な関係を線形化、すなわちどのＳＲＴ設定
値においてもゲインが一定になるように制御パラメータ
ゲインを修正する必要がある。このためには、ＳＲＴと
ＭＬＳＳ （ＸＮ）との関係が線形になるようにＳＲＴ
と制御ゲインとの関係を決める必要がある。即ち、制御
ゲインをＣＳＫとすると、 ＣＳＫ＝ｆ （ＳＲＴ） ・・・・・・（２）とな
る。ＣＳＫとＳＲＴ設定値との関係は次の通りである。
値においてもゲインが一定になるように制御パラメータ
ゲインを修正する必要がある。このためには、ＳＲＴと
ＭＬＳＳ （ＸＮ）との関係が線形になるようにＳＲＴ
と制御ゲインとの関係を決める必要がある。即ち、制御
ゲインをＣＳＫとすると、 ＣＳＫ＝ｆ （ＳＲＴ） ・・・・・・（２）とな
る。ＣＳＫとＳＲＴ設定値との関係は次の通りである。
ＣＳＫ＝Ｋ．（１ ８＋ＳＲＴ）″ ・・・・・・（３
）ここで、Ｋ，は定数である。
）ここで、Ｋ，は定数である。
上記実施例の水質制御方法によれば、第５図〜第８図に
示すように、制御ループ内の非線形要素であるＳＲＴ設
定値とＭＬＳＳ （ＸＮ）濃度の関係が線形となるよう
に制御ゲイン（ＣＳＫ）をＳＲＴの関数として与えるこ
とにより制御機能が向上することが明らかとなった。す
なわち、第５図に示すように、水温が一定速度で低下し
た場合にＳＲＴ設定値を増加させ、処理水のアンモニア
窒素がどの程度硝酸性窒素や亜硝酸性窒素に酸化された
かを示す硝化率を５０％で一定に制御する場合を示す。
示すように、制御ループ内の非線形要素であるＳＲＴ設
定値とＭＬＳＳ （ＸＮ）濃度の関係が線形となるよう
に制御ゲイン（ＣＳＫ）をＳＲＴの関数として与えるこ
とにより制御機能が向上することが明らかとなった。す
なわち、第５図に示すように、水温が一定速度で低下し
た場合にＳＲＴ設定値を増加させ、処理水のアンモニア
窒素がどの程度硝酸性窒素や亜硝酸性窒素に酸化された
かを示す硝化率を５０％で一定に制御する場合を示す。
硝化率１００％でアンモニア窒素はゼロ、硝化率０％で
アンモニアが全量酸化されずに処理水中より流出される
。
アンモニアが全量酸化されずに処理水中より流出される
。
第６図はＲＵＮＩ，ＲＵＮ２それぞれの制御ゲインの経
時変化を示し、ＲＵＮＩは非線形（ＳＲＴとＭＬＳＳ
（ＸＮ）の非線形関係を補正するために制御ゲインを修
正しない場合）を、またＲＵＮ２は線形化した場合を示
す。ＲＵＮ２の線形化した場合は、水温の低下に伴いＳ
ＲＴが上昇するので、それに伴って制御ゲインを上げて
線形化していることが判る。
時変化を示し、ＲＵＮＩは非線形（ＳＲＴとＭＬＳＳ
（ＸＮ）の非線形関係を補正するために制御ゲインを修
正しない場合）を、またＲＵＮ２は線形化した場合を示
す。ＲＵＮ２の線形化した場合は、水温の低下に伴いＳ
ＲＴが上昇するので、それに伴って制御ゲインを上げて
線形化していることが判る。
第７図はＳＲＴ設定値の経時変化を示す。ＲＵＮｌの場
合、ＳＲＴによらずゲインが一定（第６図）であるため
、曲線ｅ８に示すようにＳＲＴが低い場合制御ゲインが
高すぎ設定値がハンチングしていることが判る。これに
対して、曲線Ｑ９に示すようにＲＵＮ２の線形化した場
合はプロセスの非線形性（ＳＲＴ対ＭＬＳＳ （ＸＮ）
特性）を補正するために制御ゲインをＳＲＴにより修正
しているため安定した設定変更が行われている。この結
果、第８図の曲線ｌ２１，に示すように線形化している
場合は、硝化率が目標値５０％の±５％以内で制御され
ていることが判る。一方、ＲＵＮＩの場合は曲線Ｉ２１
。に示すようにＳＲＴ設定値のハンチングと同期して硝
化率も変動していることが判る。
合、ＳＲＴによらずゲインが一定（第６図）であるため
、曲線ｅ８に示すようにＳＲＴが低い場合制御ゲインが
高すぎ設定値がハンチングしていることが判る。これに
対して、曲線Ｑ９に示すようにＲＵＮ２の線形化した場
合はプロセスの非線形性（ＳＲＴ対ＭＬＳＳ （ＸＮ）
特性）を補正するために制御ゲインをＳＲＴにより修正
しているため安定した設定変更が行われている。この結
果、第８図の曲線ｌ２１，に示すように線形化している
場合は、硝化率が目標値５０％の±５％以内で制御され
ていることが判る。一方、ＲＵＮＩの場合は曲線Ｉ２１
。に示すようにＳＲＴ設定値のハンチングと同期して硝
化率も変動していることが判る。
Ｇ．発明の効果
本発明は、以上の如くであって、水温変動等の外乱によ
らず処理水質（ここでは硝化率）を一定制御するためＳ
ＲＴ設定値変更する制御方式において、プロセスに存在
する非線形特性（ＳＲＴとＭＬＳＳ （ＸＮ）の関係）
を考慮して制御ゲインを修正するものであるから、制御
性（安定性，速応性など）を改善することができる。
らず処理水質（ここでは硝化率）を一定制御するためＳ
ＲＴ設定値変更する制御方式において、プロセスに存在
する非線形特性（ＳＲＴとＭＬＳＳ （ＸＮ）の関係）
を考慮して制御ゲインを修正するものであるから、制御
性（安定性，速応性など）を改善することができる。
第１図は本発明の実施例による活性汚泥プロセスの水質
制御方法におけるＳＲＴとＸＮとの関係を示す特性図、
第２図はＩ／ＸＮと１／ＳＲＴの関係を示す特性図、第
３図はＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ （ＸＮ）の関係を示す
特性図、第４図はＭＬＳＳ （ＸＮ）濃度と反応速度（
Ｒ）の関係を示す特性図、第５図は水温変動を示す特性
図、第６図は制御ゲインの変化特性図、第７図はＳＲＴ
設定値の経時変化特性図、第８図は処理水硝化率の経時
変化特性図である。 ＳＲＴ・・・活性汚泥滞留時間、ＭＬＳＳ・・・活性汚
泥浮遊物、ＸＮ・・・硝化率。 第１図 パラメータκ，κＣの決定 ＸＮ 工＝１．１５３・上中０．０６３ゞ１ ＸＮ ＳＲＴ 第３図 濃度 制御ゲインの経時変化 水温（’Ｃ） ＳＲＴ設定値 第５図 水温変動
制御方法におけるＳＲＴとＸＮとの関係を示す特性図、
第２図はＩ／ＸＮと１／ＳＲＴの関係を示す特性図、第
３図はＳＲＴ設定値とＭＬＳＳ （ＸＮ）の関係を示す
特性図、第４図はＭＬＳＳ （ＸＮ）濃度と反応速度（
Ｒ）の関係を示す特性図、第５図は水温変動を示す特性
図、第６図は制御ゲインの変化特性図、第７図はＳＲＴ
設定値の経時変化特性図、第８図は処理水硝化率の経時
変化特性図である。 ＳＲＴ・・・活性汚泥滞留時間、ＭＬＳＳ・・・活性汚
泥浮遊物、ＸＮ・・・硝化率。 第１図 パラメータκ，κＣの決定 ＸＮ 工＝１．１５３・上中０．０６３ゞ１ ＸＮ ＳＲＴ 第３図 濃度 制御ゲインの経時変化 水温（’Ｃ） ＳＲＴ設定値 第５図 水温変動
Claims (1)
- （１）微生物を用いて液体中の有機物質を酸化分解して
水質を制御する活性汚泥プロセスの水質制御方法におい
て、活性汚泥滞留時間（ＳＲＴ）設定値を変更し、プロ
セスに存在するＳＲＴ設定値と活性汚泥浮遊物濃度およ
び硝化菌濃度との関係を線形化すると共に、前記プロセ
スの非線形特性を補償するために制御ゲインをＳＲＴ設
定値によって補正することを特徴とする活性汚泥プロセ
スの水質制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057573A JPH02237699A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 活性汚泥プロセスの水質制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057573A JPH02237699A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 活性汚泥プロセスの水質制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237699A true JPH02237699A (ja) | 1990-09-20 |
Family
ID=13059592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057573A Pending JPH02237699A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 活性汚泥プロセスの水質制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02237699A (ja) |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1057573A patent/JPH02237699A/ja active Pending
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