JPH0438474B2 - - Google Patents
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- JPH0438474B2 JPH0438474B2 JP58139369A JP13936983A JPH0438474B2 JP H0438474 B2 JPH0438474 B2 JP H0438474B2 JP 58139369 A JP58139369 A JP 58139369A JP 13936983 A JP13936983 A JP 13936983A JP H0438474 B2 JPH0438474 B2 JP H0438474B2
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- Japan
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
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- Activated Sludge Processes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、曝気槽を用いて汚水や天然水などの
の原水を浄化する水処理プラントの制御装置にか
かり、特に曝気槽のDO（溶存酸素）濃度を一定
にするための送風量の制御に関するものである。
の原水を浄化する水処理プラントの制御装置にか
かり、特に曝気槽のDO（溶存酸素）濃度を一定
にするための送風量の制御に関するものである。
［発明の技術的背景とその問題点］
鉄イオンやマンガンイオンなどの還元性無機物
を大量に含む天然水を浄化する水処置プラント、
または活性汚泥を用いて一般の下水や有機性廃水
などの汚水を処理する水処理プラントにおいて、
曝気槽に流入した天然水や汚水は、曝気されるこ
とによつて酸化され、酸化物や汚泥となつて固形
化し、沈殿池や過池でこれらの固形物が水と分
離されることによつて清澄となる。
を大量に含む天然水を浄化する水処置プラント、
または活性汚泥を用いて一般の下水や有機性廃水
などの汚水を処理する水処理プラントにおいて、
曝気槽に流入した天然水や汚水は、曝気されるこ
とによつて酸化され、酸化物や汚泥となつて固形
化し、沈殿池や過池でこれらの固形物が水と分
離されることによつて清澄となる。
このような水処理プラントにおいては、曝気の
条件すなわち曝気槽のDO濃度によつて、浄化の
効果と運転の安定性およびエネルギ消費量が影響
される。
条件すなわち曝気槽のDO濃度によつて、浄化の
効果と運転の安定性およびエネルギ消費量が影響
される。
すなわち、浄化の効果を高め且つ過曝気を防止
して送風機のエネルギ消費量を節減するために
は、曝気槽のDO濃度を一定の値に保持する必要
がある。
して送風機のエネルギ消費量を節減するために
は、曝気槽のDO濃度を一定の値に保持する必要
がある。
従来曝気槽のDO濃度を一定に保持するための
制御方法には、曝気槽にDO濃度計を設け、その
指示値が目標の値になるように送風量を自動的に
調節するフイードバツク制御方法、前記フイード
バツク制御においてその制御出力を原水の流量の
値によつて補正するカスケード制御方法、さらに
前記フイードバツク制御またはカスケード制御に
おいて制御入力であるDO濃度の偏差（DO濃度
の目標値とDO濃度計の指示値との差）を曝気槽
の他のプロセス値例えば懸濁物濃度によつて補正
する方法などがある。
制御方法には、曝気槽にDO濃度計を設け、その
指示値が目標の値になるように送風量を自動的に
調節するフイードバツク制御方法、前記フイード
バツク制御においてその制御出力を原水の流量の
値によつて補正するカスケード制御方法、さらに
前記フイードバツク制御またはカスケード制御に
おいて制御入力であるDO濃度の偏差（DO濃度
の目標値とDO濃度計の指示値との差）を曝気槽
の他のプロセス値例えば懸濁物濃度によつて補正
する方法などがある。
しかしながら、上記従来方法はすべてPID調節
計などによるフイードバツク制御を基本とするも
ので、従つて必然的に応答遅れがあり、原水の流
入流量や有機物濃度または還元性無機物の濃度な
どの変化、すなわち制御の外乱が比較的小さい場
合は、その応答遅れは十分短かい時間内で補償さ
れるが、大雨などによつてこれらの外乱が大きく
且つその変動幅も高い場合は、過度の応答遅れの
ほかオーバシユートや振動現象が現れるなどし
て、曝気槽のDO濃度を目標の値に制御すること
ができなくなる。
計などによるフイードバツク制御を基本とするも
ので、従つて必然的に応答遅れがあり、原水の流
入流量や有機物濃度または還元性無機物の濃度な
どの変化、すなわち制御の外乱が比較的小さい場
合は、その応答遅れは十分短かい時間内で補償さ
れるが、大雨などによつてこれらの外乱が大きく
且つその変動幅も高い場合は、過度の応答遅れの
ほかオーバシユートや振動現象が現れるなどし
て、曝気槽のDO濃度を目標の値に制御すること
ができなくなる。
さらにDO濃度計の指示値が所定値以下のとき
は送風を行ない、所定値以上のときは送風を停止
するというオンオフ制御を用いたものもあるが、
この場合も応答遅れが大きいので大雨などによる
急激な外乱があると送風が遅れてDO濃度の著し
い低下を招くと共に大雨が止んだときは逆に過曝
気の状態になつてDO濃度の異常上昇を招くとい
う問題がある。
は送風を行ない、所定値以上のときは送風を停止
するというオンオフ制御を用いたものもあるが、
この場合も応答遅れが大きいので大雨などによる
急激な外乱があると送風が遅れてDO濃度の著し
い低下を招くと共に大雨が止んだときは逆に過曝
気の状態になつてDO濃度の異常上昇を招くとい
う問題がある。
［発明の目的］
本発明は、DO濃度計および風量計の検出値を
所定の周期で順次記憶し、これを用いて所定の演
算で送風量の設定を行ない、これによつて曝気槽
のDO濃度を安定に制御できる水処理プラントの
制御装置を提供することを目的としている。
所定の周期で順次記憶し、これを用いて所定の演
算で送風量の設定を行ない、これによつて曝気槽
のDO濃度を安定に制御できる水処理プラントの
制御装置を提供することを目的としている。
［発明の概要］
本発明は、曝気槽を用いて原水を浄化する水処
理プラントの制御装置において、曝気槽のDO濃
度を所定の周期で検出し所定の上限値および下限
値と比較してDO濃度が上限値以上、上限値と下
限値の中間、下限値以下の何れの範囲にあるかを
判別する判定器と、上記判定器の出力を順次記憶
する判定メモリ回路と、曝気槽への送風量を検出
し上記所定の周期で順次記憶するQAメモリ回路
と、上記判定メモリ回路およびQAメモリ回路に
記憶された前回周期のDO濃度と送風量および今
回周期のDO濃度と送風量から所定の演算式によ
つて次回周期に対する送風量の目標値を算出する
演算器を備え、これによつてDO濃度が上記上限
値と下限値の間に安定に保持されるように送風量
を制御するものである。
理プラントの制御装置において、曝気槽のDO濃
度を所定の周期で検出し所定の上限値および下限
値と比較してDO濃度が上限値以上、上限値と下
限値の中間、下限値以下の何れの範囲にあるかを
判別する判定器と、上記判定器の出力を順次記憶
する判定メモリ回路と、曝気槽への送風量を検出
し上記所定の周期で順次記憶するQAメモリ回路
と、上記判定メモリ回路およびQAメモリ回路に
記憶された前回周期のDO濃度と送風量および今
回周期のDO濃度と送風量から所定の演算式によ
つて次回周期に対する送風量の目標値を算出する
演算器を備え、これによつてDO濃度が上記上限
値と下限値の間に安定に保持されるように送風量
を制御するものである。
［発明の実施例］
本発明の一実施例を第１図に示す。
第１図において、原水は水路Ａから曝気槽１に
流入し、風量計２と送風弁３と送風機４が設置さ
れている管路Ｂから送られ散気管５を通して散気
された空気によつて曝気され、空気中の酸素によ
る酸化を受けたあと水路Ｃを通つて図示しない沈
殿池または過池に導かれる。
流入し、風量計２と送風弁３と送風機４が設置さ
れている管路Ｂから送られ散気管５を通して散気
された空気によつて曝気され、空気中の酸素によ
る酸化を受けたあと水路Ｃを通つて図示しない沈
殿池または過池に導かれる。
曝気槽１にはDO濃度計６が設置されており、
その指示値CPVはDO濃度の上限値CHと下限値CL
をそれぞれ入力する端子７，８を有する判定器９
に伝送される。
その指示値CPVはDO濃度の上限値CHと下限値CL
をそれぞれ入力する端子７，８を有する判定器９
に伝送される。
判定器９に伝送されたDO濃度計６の指示値
CPVが、上限値CH以上であるか（状態Ｘ）、また
は上限値CHと下限値CLの間であるか（状態Ｙ）、
または下限値CL以下であるか（状態Ｚ）を判定
しその判定結果Ｘ，Ｙ，Ｚを判定メモリ回路１０
に制御周期毎に伝送する。
CPVが、上限値CH以上であるか（状態Ｘ）、また
は上限値CHと下限値CLの間であるか（状態Ｙ）、
または下限値CL以下であるか（状態Ｚ）を判定
しその判定結果Ｘ，Ｙ，Ｚを判定メモリ回路１０
に制御周期毎に伝送する。
一方、管路Ｂの風量計２の指示値である送風量
QAは制御周期毎にQAメモリ回路１１に伝送され
る。
QAは制御周期毎にQAメモリ回路１１に伝送され
る。
演算器１２は制御周期毎に判定メモリ回路１０
およびQAメモリ回路１１からそれぞれDO濃度の
判定結果Ｘ，Ｙ，Ｚと送風量QAを読み取り、後
述する演算によつて次周期に対する送風量の目標
値QSVを算出し、その値を設定器１３に伝達す
る。
およびQAメモリ回路１１からそれぞれDO濃度の
判定結果Ｘ，Ｙ，Ｚと送風量QAを読み取り、後
述する演算によつて次周期に対する送風量の目標
値QSVを算出し、その値を設定器１３に伝達す
る。
演算器１２で行なわれる演算の一つは、今回の
制御周期と前回の制御周期のDO濃度の判定結果
Ｘ，Ｙ，Ｚを分類する演算である。
制御周期と前回の制御周期のDO濃度の判定結果
Ｘ，Ｙ，Ｚを分類する演算である。
また演算器１２ではQAメモリ回路１１から読
出した今回の制御周期Ｎと前回の制御周期（Ｎ−
１）の風量計２の指示値QA（Ｎ），QA（Ｎ−１）か
ら判定メモリ回路１０に記憶した判定結果Ｘ（Ｎ
−１），Ｙ（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ−１）および現在の判
定結果Ｘ（Ｎ），Ｙ（Ｎ），Ｚ（Ｎ）に応じて下記(1)
式〜(5)式の演算を行なつて次回の制御周期（Ｎ＋
１）の送風量の目標値QSV（Ｎ＋１）を算出する。
出した今回の制御周期Ｎと前回の制御周期（Ｎ−
１）の風量計２の指示値QA（Ｎ），QA（Ｎ−１）か
ら判定メモリ回路１０に記憶した判定結果Ｘ（Ｎ
−１），Ｙ（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ−１）および現在の判
定結果Ｘ（Ｎ），Ｙ（Ｎ），Ｚ（Ｎ）に応じて下記(1)
式〜(5)式の演算を行なつて次回の制御周期（Ｎ＋
１）の送風量の目標値QSV（Ｎ＋１）を算出する。
QSV（Ｎ＋１）＝QA（Ｎ）＋QA（Ｎ−１）／２……(1)
〔ifX（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ）またはＺ（Ｎ−１），
Ｘ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１＋K1）×QA（Ｎ）……(2) 〔ifY（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ）またはＺ（Ｎ−１），
Ｙ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１−K2）×QA（Ｎ）……(3) 〔ifX（Ｎ−１），Ｙ（Ｎ）またはＹ（Ｎ−１），
Ｘ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１＋K1）〓QA（Ｎ）＋K3×QA
（Ｎ−１） ……(4) 〔if（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１−K2）×QA（Ｎ）−K4×QA（Ｎ
−１） ……(5) 〔ifX（Ｎ−１），Ｘ（Ｎ）〕 ここに、K1，K2，K3，K4は定数であり、水処
理プラントに固有の値である。
Ｘ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１＋K1）×QA（Ｎ）……(2) 〔ifY（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ）またはＺ（Ｎ−１），
Ｙ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１−K2）×QA（Ｎ）……(3) 〔ifX（Ｎ−１），Ｙ（Ｎ）またはＹ（Ｎ−１），
Ｘ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１＋K1）〓QA（Ｎ）＋K3×QA
（Ｎ−１） ……(4) 〔if（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ）〕 QSV（Ｎ＋１）＝（１−K2）×QA（Ｎ）−K4×QA（Ｎ
−１） ……(5) 〔ifX（Ｎ−１），Ｘ（Ｎ）〕 ここに、K1，K2，K3，K4は定数であり、水処
理プラントに固有の値である。
上述の演算における計算式と、前述の判定器９
の判定結果との関係を求める順序を第２図のフロ
ーチヤートに示す。CN，CN-1はそれぞれ今回の
制御周期および前回の制御周期におかるDO計６
の指示値である。
の判定結果との関係を求める順序を第２図のフロ
ーチヤートに示す。CN，CN-1はそれぞれ今回の
制御周期および前回の制御周期におかるDO計６
の指示値である。
次に上記本発明の制御装置が具体的にどう作動
するかについて第３図のタイムチヤートを参照し
て説明する。
するかについて第３図のタイムチヤートを参照し
て説明する。
第３図では制御周期を20分としており、第３図
Ａは(2)式で制御が行なわれた時の曝気槽のDO濃
度の制御周期ごとの変化を示したものである。
Ａは(2)式で制御が行なわれた時の曝気槽のDO濃
度の制御周期ごとの変化を示したものである。
これは(2)式の演算によつて送風量QAが増加し
た制御の場合で、外乱が無ければ破線(a)のように
20分後には一定のDO濃度になるような応答す
る。
た制御の場合で、外乱が無ければ破線(a)のように
20分後には一定のDO濃度になるような応答す
る。
実線(b)で示した実際のDO濃度の応答は外乱を
受けて破線のようにはスムーズでない。しかし20
分後にはほぼ一定のDO濃度になつており、適正
な制御が行なわれたことが分る。
受けて破線のようにはスムーズでない。しかし20
分後にはほぼ一定のDO濃度になつており、適正
な制御が行なわれたことが分る。
第３図Ｂは、今回の制御周期で(2)式による制御
をしたところ、時点Ｄで外乱が入りDO濃度CPV
が上限値CHを越え、次回の制御周期において(1)
式の制御を行なつた場合である。
をしたところ、時点Ｄで外乱が入りDO濃度CPV
が上限値CHを越え、次回の制御周期において(1)
式の制御を行なつた場合である。
前回の制御周期では曝気不足であり、今回の制
御周期では過曝気となつたので、適正な曝気の送
風量は前回と今回の制御周期の送風量の中間の値
である筈である。
御周期では過曝気となつたので、適正な曝気の送
風量は前回と今回の制御周期の送風量の中間の値
である筈である。
(1)式はこれらの送風量の値の平均値を次回の送
風量の目標値としたもので、過不足が無くなり制
御はうまくいつている。
風量の目標値としたもので、過不足が無くなり制
御はうまくいつている。
しかしながら、従来方法であるPID調節計によ
る送風量制御装置によると、制御周期が数秒から
数分という短いきめ細かな制御であるにもかかわ
らず、外乱に対する応答遅れを防止するためには
制御ゲインを高めねばならず、従つて急激な外乱
があるとDO濃度のオーバーシユートが生じ、ま
たオーバーシユートを防止するために制御ゲイン
を低くしなければならず、従つて応答遅れがはげ
しくなつて制御が出来なくなるものであつた。
る送風量制御装置によると、制御周期が数秒から
数分という短いきめ細かな制御であるにもかかわ
らず、外乱に対する応答遅れを防止するためには
制御ゲインを高めねばならず、従つて急激な外乱
があるとDO濃度のオーバーシユートが生じ、ま
たオーバーシユートを防止するために制御ゲイン
を低くしなければならず、従つて応答遅れがはげ
しくなつて制御が出来なくなるものであつた。
上述のように、本発明の水処理プラントの制御
装置を活性汚泥法の水処理プラントに適用する
と、曝気槽のDO濃度が常に目標の範囲に保た
れ、過曝気や曝気不足がなくなり、健全な活性汚
泥が増殖して処理水質を良好に保つことができ
る。
装置を活性汚泥法の水処理プラントに適用する
と、曝気槽のDO濃度が常に目標の範囲に保た
れ、過曝気や曝気不足がなくなり、健全な活性汚
泥が増殖して処理水質を良好に保つことができ
る。
さらに、本発明の制御装置を上記実施例以外の
汚水や還元性物質を大量に含くむ天然水の水処理
プラントに適用すれば、酸化が遅滞なく進行し、
酸化生成物である固形物の発生効率が改善され、
曝気槽の次の水処理プロセスである沈殿池や過
池での浄化効率を高く維持して良質の処理水を生
産でき、さらに過曝気を防止して送風機の消費エ
ネルギを節減することができる。
汚水や還元性物質を大量に含くむ天然水の水処理
プラントに適用すれば、酸化が遅滞なく進行し、
酸化生成物である固形物の発生効率が改善され、
曝気槽の次の水処理プロセスである沈殿池や過
池での浄化効率を高く維持して良質の処理水を生
産でき、さらに過曝気を防止して送風機の消費エ
ネルギを節減することができる。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、DO濃度
計および風量計の検出値を所定の周期で順次記憶
し、前回および今回のデータをもとにして次回の
送風設定量を演算し、これによつて曝気槽のDO
濃度を安定に制御できる合理的な水処理プラント
の制御装置が得られる。
計および風量計の検出値を所定の周期で順次記憶
し、前回および今回のデータをもとにして次回の
送風設定量を演算し、これによつて曝気槽のDO
濃度を安定に制御できる合理的な水処理プラント
の制御装置が得られる。
第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２
図は第１図における演算器１２の演算動作を示す
フローチヤート、第３図は本発明の制御動作の一
例を示すタイムチヤートである。 １……曝気槽、２……風量計、３……送風弁、
４……送風機、５……散気管、６……DO濃度
計、９……判定器、１０……判定メモリ回路、１
１……QAメモリ回路、１２……演算器、１３…
…設定器。
図は第１図における演算器１２の演算動作を示す
フローチヤート、第３図は本発明の制御動作の一
例を示すタイムチヤートである。 １……曝気槽、２……風量計、３……送風弁、
４……送風機、５……散気管、６……DO濃度
計、９……判定器、１０……判定メモリ回路、１
１……QAメモリ回路、１２……演算器、１３…
…設定器。
Claims (1)
- １ 曝気槽を用いて原水を浄化する水処理プラン
トの制御装置において、曝気槽のDO濃度を所定
の周期で検出し所定の上限値および下限値と比較
してDO濃度が上限値以上、上限値と下限値の
間、または下限値以下のいずれの範囲にあるかを
判別する判定器と、前記判定器の出力を順次記憶
する判定メモリ回路と、曝気槽への送風量を検出
し前記所定の周期で順次記憶するQAメモリ回路
と、前記判定メモリ回路およびQAメモリ回路に
記憶された前回周期のDO濃度の判定結果と送風
量および今回周期のDO濃度の判定結果と送風量
から送風量の前回値と今回値の平均値に今回値を
所定の率を割増し及び割引き、さらにそれぞれに
前回送風量の所定の寄与率で加算および減算する
ことによつて次回周期に対する送風量の目標値を
算出する演算器とを備えたことを特徴とする水処
理プラントの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139369A JPS6031890A (ja) | 1983-08-01 | 1983-08-01 | 水処理プラントの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58139369A JPS6031890A (ja) | 1983-08-01 | 1983-08-01 | 水処理プラントの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6031890A JPS6031890A (ja) | 1985-02-18 |
| JPH0438474B2 true JPH0438474B2 (ja) | 1992-06-24 |
Family
ID=15243718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58139369A Granted JPS6031890A (ja) | 1983-08-01 | 1983-08-01 | 水処理プラントの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6031890A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5558025B2 (ja) * | 2009-04-23 | 2014-07-23 | 住友重機械エンバイロメント株式会社 | 制御装置 |
| CN104925936B (zh) * | 2015-06-12 | 2016-10-05 | 西安理工大学 | 一种自动化控制废水生物处理系统溶氧浓度的方法 |
-
1983
- 1983-08-01 JP JP58139369A patent/JPS6031890A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6031890A (ja) | 1985-02-18 |
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