JPH05237491A - 排水処理装置 - Google Patents

排水処理装置

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JPH05237491A
JPH05237491A JP4332292A JP4332292A JPH05237491A JP H05237491 A JPH05237491 A JP H05237491A JP 4332292 A JP4332292 A JP 4332292A JP 4332292 A JP4332292 A JP 4332292A JP H05237491 A JPH05237491 A JP H05237491A
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JP
Japan
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wastewater
control
fuzzy
interface
treatment
Prior art date
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Pending
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JP4332292A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Inoue
潔 井上
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INR Kenkyusho KK
Original Assignee
INR Kenkyusho KK
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Publication date
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Priority to JP4332292A priority Critical patent/JPH05237491A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 従来の熟練オペレータのノウハウをコンピュ
ータに取り込んで、排水処理における曝気制御を最適に
実行する。 【構成】 産業もしくは家庭排水の排水処理装置におい
て、処理水のDO、温度、発生ガス及びpHの少なくと
も1つを検出する検出器を設けると共に、該検出器の検
出値を設定値と比較した偏差値を曖昧な量として入力す
るインタフェース81,82,83と、入力偏差の変数のために
設定した所定数の曖昧制御規則を数値データとして書き
込んだ記憶装置10と、該記憶装置のデータを用いて前記
インタフェースからの入力値から最適出力を推論選択し
各推論結果を合成してDO制御操作量として出力するフ
ァジィ推論を実行する中央演算処理装置9 と、該中央演
算処理装置の出力をDO制御装置もしくはディスプレイ
に供給するインタフェース11とから成るファジィ制御器
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排水の処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】食品製造、石油化学等の分野で生じる産
業排水とか家庭からの生活排水等を、好気性微生物を使
って処理する活性汚泥処理において、通気量の制御につ
いては従来より熟練オペレータに頼っている。その場
合、オペレータは通常、水温とか発生ガス、pH等を計
り、過去の経験に基づいて制御データを解析し、DO制
御を行なうようにしている。しかしながら近時コンピュ
ータの発展により、これをコンピュータ化して自動的に
制御しようとする試みがなされたが、この熟練オペレー
タの経験や勘に多くを依存するプロセス制御では、それ
が数式モデルに乗り切らないため、コンピュータにより
PID制御をするわけにはいかなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の熟練オ
ペレータのノウハウをコンピュータに取り込んで、排水
処理における曝気制御を最適に実行することを目的とす
るものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、産業もし
くは家庭排水の排水処理装置において、処理水のDO、
温度、発生ガス及びpHの少なくとも1つを検出する検
出器を設けると共に、該検出器の検出値を設定値と比較
した偏差値を曖昧な量として入力するインタフェース
と、入力偏差の変数のために設定した所定数の曖昧制御
規則を数値データとして書き込んだ記憶装置と、該記憶
装置のデータを用いて前記インタフェースからの入力値
から最適出力を推論選択し各推論結果を合成してDO制
御操作量として出力するファジィ推論を実行する中央演
算処理装置と、該中央演算処理装置の出力をDO制御装
置もしくはディスプレイに供給するインタフェースとか
ら成るファジィ制御器を設けたことを特徴とする排水処
理装置によって達成し得る。
【0005】
【作用】上記の如く、本発明は、処理水のDO、温度、
発生ガス及びpHの少なくとも1つを検出する検出器を
設けると共に、該検出器の検出値を設定値と比較した偏
差値を曖昧な量として入力するインタフェースと、入力
偏差の変数のために設定した所定数の曖昧制御規則を数
値データとして書き込んだ記憶装置と、該記憶装置のデ
ータを用いて前記インタフェースからの入力値から最適
出力を推論選択し各推論結果を合成してDO制御操作量
として出力するファジィ推論を実行する中央演算処理装
置と、該中央演算処理装置の出力をDO制御装置もしく
はディスプレイに供給するインタフェースとから成るフ
ァジィ制御器を設けたことを特徴とするものであるか
ら、曝気制御に関する熟練オペレータのノウハウを取り
入れてコンピュータ制御することができ、このようなコ
ンピュータによる自動制御によって常に最良のDO制御
が可能となり、安定した排水処理を達成できるものであ
る。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に説
明する。図1は活性汚泥による生活排水処理のプロセス
である。通常、生活排水中の80%は水分、残り20%が固
形物であり、そして、この固形物中の90%は炭水化物、
脂肪、タンパク質、核酸等の有機物であり、10%が無機
物である。無機物にはP 2 5 50%、SO2 15%、Na
2 O 11 %、CaO 9%、MgO、K2 O、Fe 2 3
等が含まれる。排水1は沈澱槽に導入されて沈澱処理2
され、次にこのような排水中に単細胞の原生生物等を含
む活性汚泥3を加えて処理する。活性汚泥は好気性微生
物の集落で、バクテリア等の細菌が最も多く、繊毛虫類
などの原生生物が含まれている。このような活性汚泥を
混合した排水を曝気4すると、有機物は酸化されて活性
汚泥に吸着抑留され、酵素の働きで徐々に微生物の栄養
となって摂取される。このようにして有機物は次第に微
生物に転化し、活性汚泥は増殖する。処理された排水は
再び沈澱処理5され、分離された上澄は放流6され、沈
殿した汚泥はルート7を経て返送されて循環して排水処
理に利用される。
【0007】以上のような活性汚泥による作用を利用し
て有機系排水の処理を行なうが、この処理は微生物の酸
化増殖作用による処理であるため多量の酸素供給が必要
であり、これによって処理効率が大きく相違してくる。
又、有機物の質、基質濃度等によっても処理効率は異な
ってくる。微生物の生死によりpHが変化し、又、温度
が10℃上がれば約2倍の活性化が行なわれ、反応速度は
一般に√Tに比例して進行するので、この温度係数を考
慮に入れて処理することが必要である。従来このような
場合における通気量の制御は、熟練したオペレータの経
験や勘に依存して行なわれていたが、本発明はこれを制
御規則としてファジィ制御するものである。
【0008】図2には、本発明に係る排水処理装置に用
いられるファジィ制御器の一実施例が示されている。本
発明においては、先ず始めに、曝気処理される前、或い
は後の処理水(排水)中にセンサを挿入して排水のDO
を測定する。清浄な水には通常7〜14ppmのDOが含
まれており、この範囲において規準設定値をインタフェ
ースI/O 81 に設定する。インタフェースI/O 81
は検出値と設定値を比較した偏差Eを曖昧な量として入
力する機能を有する。入力信号はCPU(中央演算処理
装置)9に入力し、ファジィ推論が実行される。10は所
定数の曖昧制御規則を書き込んだファジィメモリであ
り、この内容は経験的に決定する。基本ルールは、偏差
E、Δt時間に偏差の変化分がΔE、操作量の変化分が
Δuであるとき、 1: E=0 and ΔE=PB → Δu=NB 2: E=PB and ΔE=0 → Δu=NB 3: E=0 and ΔE=NB → Δu=NB 4: E=NB and ΔE=0 → Δu=PB 5: E=0 and ΔE=0 → Δu=0 これを表にまとめれば次のようになる。
【0009】
【表1】
【0010】更に熟練オペレータのノウハウを入れて改
良すると表2の制御規則をつくることができる。
【0011】
【表2】
【0012】図2において、11はCPU9の出力を曝気
装置等に供給するためのインタフェースである。CPU
9はDOの偏差値及びΔEをI/0 81 から入力し、こ
の入力値から最適出力を推論選択するファジィ推論を実
行する。こうして選択した操作量の変化分をDO制御の
ために出力しインタフェース11を通してエアレーション
用のモーター制御等を行う。
【0013】又、処理水の検出信号としては、処理水の
温度(T)や、発生ガスの種類、例えばCO2 、H
2 S、アンモニア等の検出、或いはpH検出も同時に行
なうことができる。このような検出値の偏差は他のイン
タフェース82、83、・・・を通して入力しCPU9によ
りファジィ推論を実行する。各入力偏差の変数のために
もメモリ10に所定数の曖昧制御規則を離散的な数値デー
タとして書き込んでおき、それを入力値から最適出力を
推論選択する。各推論結果はそれを合成して所要の操作
量として出力する。この各ルールで得た推論結果を合成
するには、重心法とか加重平均法が用いられるが、前者
の重心法は定性的に理解しやすく、数式化しにくい制御
に有効である。CPU9の出力はインタフェース11を経
て曝気用のモータ制御回路に出力されるが、出力をディ
スプレイに表示してオペレータと対話形式で制御器の操
作をすることができる。画面がディスプレイ上に表示さ
れ、常にどの規則が主に働いているかすぐわかるように
することができる。ディスプレイ部はスイッチの切換え
により、制御量、操作量、設定値を表示するほか、サン
プリング時点で最も効いている制御規制の番号を表示す
る。なお、処理水のpHは菌類、微生物等の生死によっ
て4〜9.5 の範囲で変化するが、通常は 6.5〜7程度が
よく、酵素反応の活性はpH、温度等によって変化す
る。
【0014】又、発生ガスは、分解、酸化、還元等の反
応によって発生し、例えば藻類の光合成により、 CO2 +2H2 O→CH2 O+O2 +H2 O CH2 O+O2 →CO2 +H2 O という反応が行なわれてCO2 ガスが発生する。又、酵
素反応によっても下記の如く各種ガスが発生する。 C6 125 +6O2 →6CO2 +6H2 O 2NH4 +2O2 →4H2 O+N2 5S+2H2 O+6NO3 →5SO4 +3N2 +4H
【0015】図3は好気性サイクルを示すもので、窒素
化合物、炭素化合物、硫黄の分解によってアンモニア、
CO2 、H2 Sが生成し、その酸化、分解、還元によっ
て硝酸、CO2 、硫黄が発生する。従ってこのような発
生ガスを各々センサで検知して、その偏差をCPU9に
入力し、ファジィ推論を実行することによってオペレー
タの経験に基づいた最良のDO制御の信号入力を得るこ
とができ、長年の経験や勘の積み重ねによる知識をコン
ピュータ制御に利用して最良の排水処理を行ない得るも
のである。
【0016】以上は好気性処理についてファジィ制御を
利用して処理することについて説明したが、活性汚泥と
は異なる嫌気性細菌を用いて排水中の有機物をメタンガ
スCH4 と炭酸ガスCO2 に分解する嫌気性処理の場合
にも同様にファジィ制御を利用することができる。なお
この嫌気性処理の場合はDO値を常に一定値以下に保つ
ようにすればよい。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明は排水処理におい
て、処理水のDO、温度、発生ガス及びpHの少なくと
も1つを検出する検出器を設けると共に、該検出器の検
出値を設定値と比較した偏差値を曖昧な量として入力す
るインタフェースと、入力偏差の変数のために設定した
所定数の曖昧制御規則を数値データとして書き込んだ記
憶装置と、該記憶装置のデータを用いて前記インタフェ
ースからの入力値から最適出力を推論選択し各推論結果
を合成してDO制御操作量として出力するファジィ推論
を実行する中央演算処理装置と、該中央演算処理装置の
出力をDO制御装置もしくはディスプレイに供給するイ
ンタフェースとから成るファジィ制御器を設けたことを
特徴とするものであるから、熟練オペレータの経験、勘
のノウハウを制御に取り入れて、コンピュータによる自
動制御により常に最良のDO制御をすることができる。
従って好気性微生物を用いた場合は最良のDO制御によ
り酸化増殖作用を盛んにして処理効率を高め、逆に嫌気
性処理の場合はDO値を常に一定値以下に保つようにし
て安定した処理効果を得るようにすることができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る排水処理装置の一実施例のプロセ
ス構成図である。
【図2】本発明に係る排水処理装置のファジィ制御器の
一実施例の構成図である。
【図3】本発明に係る排水処理装置において実施される
好気性サイクルの説明図である。
【符号の説明】
1 排水 2,5 沈澱槽 3,7 活性汚泥 4 曝気槽 6 放流 81,82,83 インタフェース 9 CPU 10 記憶装置 11 インタフェース

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 産業もしくは家庭排水の排水処理装置に
    おいて、処理水のDO、温度、発生ガス及びpHの少な
    くとも1つを検出する検出器を設けると共に、該検出器
    の検出値を設定値と比較した偏差値を曖昧な量として入
    力するインタフェース(81,82,83)と、入力偏差の変数の
    ために設定した所定数の曖昧制御規則を数値データとし
    て書き込んだ記憶装置(10)と、該記憶装置のデータを用
    いて前記インタフェースからの入力値から最適出力を推
    論選択し各推論結果を合成してDO制御操作量として出
    力するファジィ推論を実行する中央演算処理装置(9)
    と、該中央演算処理装置の出力をDO制御装置もしくは
    ディスプレイに供給するインタフェース(11)とから成る
    ファジィ制御器を設けたことを特徴とする排水処理装
    置。
JP4332292A 1992-02-28 1992-02-28 排水処理装置 Pending JPH05237491A (ja)

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JP4332292A JPH05237491A (ja) 1992-02-28 1992-02-28 排水処理装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7449113B2 (en) 2002-09-24 2008-11-11 Advanced Aeration Control, Llc Controlling wastewater treatment processes
CN104865979A (zh) * 2015-03-02 2015-08-26 华南理工大学 一种污水处理过程自适应广义预测控制方法及系统
CN105923743A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 光大环保技术研究院(深圳)有限公司 一种渗滤液好氧反应池曝气系统模糊控制方法及系统

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