JPH05253590A - 排水処理プロセスシミュレータ - Google Patents
排水処理プロセスシミュレータInfo
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- JPH05253590A JPH05253590A JP4053973A JP5397392A JPH05253590A JP H05253590 A JPH05253590 A JP H05253590A JP 4053973 A JP4053973 A JP 4053973A JP 5397392 A JP5397392 A JP 5397392A JP H05253590 A JPH05253590 A JP H05253590A
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- water quality
- parameter
- value
- evaluation function
- function
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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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パラメータの同定に必要な実験回数が少な
く、データの解析が容易で、かつオンライン上での稼働
が可能な排水処理プロセスシミュレータを提供する。 【構成】 排水の水質因子とパラメータの関係式を水質
関数として格納する水質関数格納部２と、排水の水質因
子の実測値を入力するための実測値入力部１と、水質評
価因子の実測値と理論値との誤差を評価関数として格納
する評価関数格納部３と、この評価関数が最小となるパ
ラメータ値をシンプレックス法により探索するパラメー
タ値探索部４、及び出力部５とにより排水処理プロセス
シミュレータを構成する。
く、データの解析が容易で、かつオンライン上での稼働
が可能な排水処理プロセスシミュレータを提供する。 【構成】 排水の水質因子とパラメータの関係式を水質
関数として格納する水質関数格納部２と、排水の水質因
子の実測値を入力するための実測値入力部１と、水質評
価因子の実測値と理論値との誤差を評価関数として格納
する評価関数格納部３と、この評価関数が最小となるパ
ラメータ値をシンプレックス法により探索するパラメー
タ値探索部４、及び出力部５とにより排水処理プロセス
シミュレータを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、下水処理等における
排水処理プロセスの制御装置に関し、特に硝化脱窒プロ
セスの制御因子の最適値を求めるシミュレータに関す
る。
排水処理プロセスの制御装置に関し、特に硝化脱窒プロ
セスの制御因子の最適値を求めるシミュレータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ワークステーション等の計算機設
備を利用して、活性汚泥処理等の排水処理プロセスの運
転管理が行われている。その手法の一つとしてシミュレ
ータの活用が挙げられ、このようにシミュレータを活用
することにより、プロセスの予測、運転管理目標値の決
定等の運転支援が可能となっている。
備を利用して、活性汚泥処理等の排水処理プロセスの運
転管理が行われている。その手法の一つとしてシミュレ
ータの活用が挙げられ、このようにシミュレータを活用
することにより、プロセスの予測、運転管理目標値の決
定等の運転支援が可能となっている。
【０００３】しかし、シミュレータが有効に機能するた
めには、シミュレータに含まれる各種のパラメータを適
正に入力する必要がある。このようなパラメータのなか
でも、特に微生物反応に関与する動力学的パラメータ
は、水質の予測精度に大きな影響を与える。
めには、シミュレータに含まれる各種のパラメータを適
正に入力する必要がある。このようなパラメータのなか
でも、特に微生物反応に関与する動力学的パラメータ
は、水質の予測精度に大きな影響を与える。
【０００４】従って、各種パラメータ、特に動力学的パ
ラメータの同定手法を検討することが重要な課題となっ
ている。
ラメータの同定手法を検討することが重要な課題となっ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の解析方
法にては、各パラメータを同定するためには全てのパラ
メータについて実験を行う必要がある。
法にては、各パラメータを同定するためには全てのパラ
メータについて実験を行う必要がある。
【０００６】従って実験回数が非常に多くなるうえ、実
験データの解析も複雑となる。このため現場の計算機シ
ステムをオンラインで稼働することも非常に困難になっ
ている。
験データの解析も複雑となる。このため現場の計算機シ
ステムをオンラインで稼働することも非常に困難になっ
ている。
【０００７】例えば、活性汚泥法においては好気性条件
下で炭素系基質（ＢＯＤ）除去や、硝化反応を行うこと
が主目的であったが、この好気性条件と嫌気性条件とを
組み合わせることで、窒素除去、即ち脱窒が可能とな
る。
下で炭素系基質（ＢＯＤ）除去や、硝化反応を行うこと
が主目的であったが、この好気性条件と嫌気性条件とを
組み合わせることで、窒素除去、即ち脱窒が可能とな
る。
【０００８】この脱窒反応を数式モデル化し、システム
の解析や運転システム等に利用するためには、反応式に
含まれる複数のパラメータを同定しなければならない。
の解析や運転システム等に利用するためには、反応式に
含まれる複数のパラメータを同定しなければならない。
【０００９】例えば、脱窒速度（ＲＡＮ）は、ＢＯＤ資
化微生物濃度（Ｘ）に比例し、硝酸性窒素（ＮＯ3）
と、溶解性ＢＯＤ成分濃度（Ｓ）に関してはMonod式、
溶存酸素濃度（ＤＯ）に関しては逆Monod式の形で律速
を受け、またpＨによる影響（ＧpＨ）も考慮すると、次
式にて表される。
化微生物濃度（Ｘ）に比例し、硝酸性窒素（ＮＯ3）
と、溶解性ＢＯＤ成分濃度（Ｓ）に関してはMonod式、
溶存酸素濃度（ＤＯ）に関しては逆Monod式の形で律速
を受け、またpＨによる影響（ＧpＨ）も考慮すると、次
式にて表される。
【００１０】 ＲＡＮ＝−ＫＤＮ・Ｓ/(ＫＳＳＤＮ＋Ｓ)・ＮＯ3/(ＫＳＮＤＮ＋ＮＯ3)・ＫＳＤ Ｏ１/(ＫＳＤＯ１＋ＤＯ）・ＧpＨ・Ｘ…（１） ここで、ＲＡＮ＝脱窒速度(mg/l/h）、ＫＤＮ＝最大比
脱窒速度係数(1/h)、ＫＳＳＤＮ＝溶解性ＢＯＤ成分半
飽和定数(mg/l)、ＧpＨ＝脱窒に対するpＨ修正項(無次
元数、例えば6.5≦pＨにおいてＧpＨ＝１、5＜pＨ＜6.5
においてＧpＨ＝１−ＫpＨ(6.5−pＨ)、ただしＫpＨ＝
定数）ＫＳＤＯ１＝ＤＯ濃度半飽和定数(mg/l)である。
脱窒速度係数(1/h)、ＫＳＳＤＮ＝溶解性ＢＯＤ成分半
飽和定数(mg/l)、ＧpＨ＝脱窒に対するpＨ修正項(無次
元数、例えば6.5≦pＨにおいてＧpＨ＝１、5＜pＨ＜6.5
においてＧpＨ＝１−ＫpＨ(6.5−pＨ)、ただしＫpＨ＝
定数）ＫＳＤＯ１＝ＤＯ濃度半飽和定数(mg/l)である。
【００１１】これより明らかなように、脱窒反応だけで
も同定しなければならないパラメータは、ＫＳＳＤＮ、
ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１、ＫpＨ等がある。また、脱窒
反応の温度依存性も考慮すると更にパラメータ数は増加
する。
も同定しなければならないパラメータは、ＫＳＳＤＮ、
ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１、ＫpＨ等がある。また、脱窒
反応の温度依存性も考慮すると更にパラメータ数は増加
する。
【００１２】このような場合、従来は各パラメータごと
に実験条件を設定して各実験データに基づく解析から対
応するパラメータの同定を行っていた。このため全パラ
メータを同定するためには実験回数が多くなり、また各
実験についてはその実験条件の設定を厳密に行わなけれ
ばならなかった。
に実験条件を設定して各実験データに基づく解析から対
応するパラメータの同定を行っていた。このため全パラ
メータを同定するためには実験回数が多くなり、また各
実験についてはその実験条件の設定を厳密に行わなけれ
ばならなかった。
【００１３】本発明は上記背景の下になされたものであ
り、パラメータの同定に必要な実験回数が少なく、デー
タの解析が容易で、かつオンライン上での稼働が可能な
排水処理プロセスシミュレータを提供することを目的と
する。
り、パラメータの同定に必要な実験回数が少なく、デー
タの解析が容易で、かつオンライン上での稼働が可能な
排水処理プロセスシミュレータを提供することを目的と
する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は排水の水質因子とパラメータの関係式を水
質関数として格納する水質関数格納部と、排水の水質因
子の実測値を入力するための実測値入力部と、前記パラ
メータの値を最適化するパラメータ最適化手段を備えた
排水処理プロセスシミュレータであって、前記パラメー
タ最適化手段は、前記水質評価因子の実測値と理論値と
の誤差を評価関数として格納する評価関数格納部と、こ
の評価関数が最小となるパラメータ値をシンプレックス
法により探索するパラメータ値探索部とからなることを
特徴とする。
に、本発明は排水の水質因子とパラメータの関係式を水
質関数として格納する水質関数格納部と、排水の水質因
子の実測値を入力するための実測値入力部と、前記パラ
メータの値を最適化するパラメータ最適化手段を備えた
排水処理プロセスシミュレータであって、前記パラメー
タ最適化手段は、前記水質評価因子の実測値と理論値と
の誤差を評価関数として格納する評価関数格納部と、こ
の評価関数が最小となるパラメータ値をシンプレックス
法により探索するパラメータ値探索部とからなることを
特徴とする。
【００１５】
【作用】一般に、この種の排水処理プロセスにおいては
調べるべき水質因子の種類が非常に多くなり、またこれ
らの水質因子が依存するパラメータの種類も多くなる。
更に、これら水質因子とパラメータとの関係式は、理論
式や経験式等により比較的容易に得られるが、これらの
関係式は一般に非常に複雑となるので、上記パラメータ
の値を同定することは非常に難しい。
調べるべき水質因子の種類が非常に多くなり、またこれ
らの水質因子が依存するパラメータの種類も多くなる。
更に、これら水質因子とパラメータとの関係式は、理論
式や経験式等により比較的容易に得られるが、これらの
関係式は一般に非常に複雑となるので、上記パラメータ
の値を同定することは非常に難しい。
【００１６】本発明においては水質因子とパラメータと
の関係式を水質関数として水質関数格納部に格納し、こ
の水質関数の理論値と、実測値入力部から得られる実測
値との誤差を評価関数としている。
の関係式を水質関数として水質関数格納部に格納し、こ
の水質関数の理論値と、実測値入力部から得られる実測
値との誤差を評価関数としている。
【００１７】更に、パラメータ値探索部にて、シンプレ
ックス法によりこの評価関数の値が最小となるようにパ
ラメータ値の探索を行う。このようにシンプレックス法
を用いることで最適なパラメータ値を迅速かつ正確に同
定することができる。
ックス法によりこの評価関数の値が最小となるようにパ
ラメータ値の探索を行う。このようにシンプレックス法
を用いることで最適なパラメータ値を迅速かつ正確に同
定することができる。
【００１８】
【実施例】本実施例においては回分法による脱窒過程に
おいて、シンプレックス法を用いて４種のパラメータＫ
ＤＮ，ＫＳＳＤＮ，ＫＳＮＤＮ，ＫＳＤＯ１の最適化を
行った。以下、回分実験に基づく脱窒過程パラメータの
同定手順と実験及び解析結果を述べる。
おいて、シンプレックス法を用いて４種のパラメータＫ
ＤＮ，ＫＳＳＤＮ，ＫＳＮＤＮ，ＫＳＤＯ１の最適化を
行った。以下、回分実験に基づく脱窒過程パラメータの
同定手順と実験及び解析結果を述べる。
【００１９】まず、嫌気性条件下の回分実験により、水
質因子としてＴＯＣ，ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−
Ｎ，有機態窒素，アルカリ度，pＨ，ＤＯを選択し、こ
れら各水質因子の時系列データを求めた。その結果を表
１に示す。
質因子としてＴＯＣ，ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−
Ｎ，有機態窒素，アルカリ度，pＨ，ＤＯを選択し、こ
れら各水質因子の時系列データを求めた。その結果を表
１に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】次に、脱窒過程の数式モデルを含むシミュ
レータに上記表１に示される結果を入力し、最適化処理
を行う。
レータに上記表１に示される結果を入力し、最適化処理
を行う。
【００２２】この排水処理シミュレータの機能ブロック
図を図１に示す。
図を図１に示す。
【００２３】図１に示されるように、このシミュレータ
は実測値入力部１及び水質関数格納部２から得られる水
質因子の理論値と実測値との誤差を、パラメータ値探索
部４において非線形計画法であるシンプレックス法を用
いて算出する。
は実測値入力部１及び水質関数格納部２から得られる水
質因子の理論値と実測値との誤差を、パラメータ値探索
部４において非線形計画法であるシンプレックス法を用
いて算出する。
【００２４】尚、誤差の算出方法としては他の非線形計
画法である最急降下法、切除平面法等を用いることが可
能であるが、シンプレックス法が最も信頼性が高く、例
えば最急降下法を用いると、計算時間を多少短縮できる
場合もあるが、安定性、つまり確実に最適値に収束する
という点においてシンプレックス法が優れている。
画法である最急降下法、切除平面法等を用いることが可
能であるが、シンプレックス法が最も信頼性が高く、例
えば最急降下法を用いると、計算時間を多少短縮できる
場合もあるが、安定性、つまり確実に最適値に収束する
という点においてシンプレックス法が優れている。
【００２５】この際、理論値と実測値との誤差は種々の
方法により定義することができる。例えば、理論値と実
測値との差の絶対値の和を誤差と定義することもでき、
またこの差の自乗和を誤差と定義することもできる。
方法により定義することができる。例えば、理論値と実
測値との差の絶対値の和を誤差と定義することもでき、
またこの差の自乗和を誤差と定義することもできる。
【００２６】従って、誤差を評価関数として予め定義す
るとともに、この評価関数を評価関数格納部３に格納
し、この評価関数に基づいてパラメータ値探索部にてパ
ラメータの同定を行う。
るとともに、この評価関数を評価関数格納部３に格納
し、この評価関数に基づいてパラメータ値探索部にてパ
ラメータの同定を行う。
【００２７】上記方法によりパラメータ値を同定した後
に、その結果を出力部５により出力する。以下、その詳
細を説明する。
に、その結果を出力部５により出力する。以下、その詳
細を説明する。
【００２８】まず、上記各水質因子について数式モデル
を設定する。この数式モデルは各種文献等から適宜選択
し、また使用状況等に応じて適宜修正等を加えても良
い。
を設定する。この数式モデルは各種文献等から適宜選択
し、また使用状況等に応じて適宜修正等を加えても良
い。
【００２９】本実施例においてはＮＯx−ＮとしてＮＯ3
を用いた。そのモデル数式を以下に示す。
を用いた。そのモデル数式を以下に示す。
【００３０】
【数１】 dＮＯ3(i)/dt ＝Ｑ(i-1)・ＮＯ3(i-1)／Ｖ(i) ＋ＡＬＰＨＡ(i)・ＱＩＮ・ＮＯ3ＩＮ／Ｖ(i) ＋ＲＡＭＤＡ(i)・(Ｒ2-Ｒ1)・ＱＩＮ・ＮＯ3(ＡＮ％)／Ｖ(i) −Ｑ(i)・ＮＯ3(i)／Ｖ(i)−ＹＮＯ3・ＲＯＮ(i)＋ＲＡＮ(i) …(２) また、ＴＯＣについては以下の（３）、（４）、（５）式
に基づいて理論値を算出する。
に基づいて理論値を算出する。
【００３１】
【数２】 ＲＯＢ(i) ＝−ＫＢＯ・ＤＯ(i)／(ＤＯ(i)＋ＫＳＤＯ１) ・ＴＯＣ(i)・ＭＬＳＳ(i)…（３） ＲＡＮ(i)＝−ＫＤＮ・ＴＯＣ(i)／(ＫＳＳＤＮ＋ＴＯＣ(i)) ・ＮＯ3(i)／(ＫＳＮＤＮ＋ＮＯ3(i)) ・ＫＳＤＯ１／(ＫＳＤＯ１＋ＤＯ(i)) ・ＧpＨ・ＭＬＳＳ(i) …（４） dＳ(i)/dt＝Ｑ(i-1)・Ｓ(i-1)／Ｖ(i)＋ＡＬＰＨＡ(i)・ＱＩＮ ・ＳＩＮ／Ｖ(i)＋ＲＡＭＤＡ(i)・(Ｒ2−Ｒ1)・ＱＩＮ ・Ｓ(ＡＮ％)／Ｖ(i)−ＹＳＸ・{ＲＫＤＸ(i)＋ＲＫＤＸＮ(i)} ＋ＲＯＢ(i)＋ＲＡＢ(i)＋ＹＳＮ・ＲＡＮ(i) …（５） ただし、ＴＯＣ＝溶解性ＢＯＤ成分濃度 ＫＢＯ＝酸素消費を伴う溶解性ＢＯＤ除去速度係数（L/
mg/h） ＤＯ＝溶存酸素濃度，Ｑ(i)＝リアクターｉからの流出
流量 ＱＩＮ＝流入流量、ＳＩＮ＝流入溶解性ＢＯＤ成分濃
度、 ＲＡＭＤＡ(i) Ｖ(i)＝リアクターiの容積、 ＡＮ％＝直列完全混合槽近似リアクター数、Ｒ１＝返送
率、Ｒ２＝循環率 ＲＯＢ＝酸素消費を伴う溶解性ＢＯＤ除去速度 ＹＳＮ＝除去mgＢＯＤ／除去mgＮＯ3−Ｎ、 尚、本実施例においてはＲＡＢ(i)は定数として扱っ
た。
mg/h） ＤＯ＝溶存酸素濃度，Ｑ(i)＝リアクターｉからの流出
流量 ＱＩＮ＝流入流量、ＳＩＮ＝流入溶解性ＢＯＤ成分濃
度、 ＲＡＭＤＡ(i) Ｖ(i)＝リアクターiの容積、 ＡＮ％＝直列完全混合槽近似リアクター数、Ｒ１＝返送
率、Ｒ２＝循環率 ＲＯＢ＝酸素消費を伴う溶解性ＢＯＤ除去速度 ＹＳＮ＝除去mgＢＯＤ／除去mgＮＯ3−Ｎ、 尚、本実施例においてはＲＡＢ(i)は定数として扱っ
た。
【００３２】また、ＭＬＳＳ、ＮＨ4−Ｎ、有機態窒
素、アルカリ度、pＨ、ＤＯについても上記ＴＯＣ、Ｎ
Ｏ3と同様に４種のパラメータＫＤＮ，ＫＳＳＤＮ，Ｋ
ＳＮＤＮ，ＫＳＤＯ１に関する数式モデル（水質関数）
を設定し、この水質関数を水質関数格納部に格納した。
素、アルカリ度、pＨ、ＤＯについても上記ＴＯＣ、Ｎ
Ｏ3と同様に４種のパラメータＫＤＮ，ＫＳＳＤＮ，Ｋ
ＳＮＤＮ，ＫＳＤＯ１に関する数式モデル（水質関数）
を設定し、この水質関数を水質関数格納部に格納した。
【００３３】上記４種のパラメータの値が定まれば、Ｔ
ＯＣ，ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−Ｎ，有機態窒素，
アルカリ度，pＨ，ＤＯの各水質因子について理論値が
算出される。従って、シンプレックス法により上記各水
質因子における理論値と実測値の差ができるだけ小さく
なるようにパラメータを最適化する。
ＯＣ，ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−Ｎ，有機態窒素，
アルカリ度，pＨ，ＤＯの各水質因子について理論値が
算出される。従って、シンプレックス法により上記各水
質因子における理論値と実測値の差ができるだけ小さく
なるようにパラメータを最適化する。
【００３４】本実施例においては、ＴＯＣ，ＭＬＳＳ，
ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−Ｎ，有機態窒素,アルカリ度，pＨ，
ＤＯの各水質因子において理論値と実測値との差を算出
し、これら各項目における差の自乗和を誤差（評価関
数）とした。
ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−Ｎ，有機態窒素,アルカリ度，pＨ，
ＤＯの各水質因子において理論値と実測値との差を算出
し、これら各項目における差の自乗和を誤差（評価関
数）とした。
【００３５】この評価関数（ＡＢＲＡ）が最小となるよ
うに、シンプレックス法を用いてパラメータの最適化を
行った。
うに、シンプレックス法を用いてパラメータの最適化を
行った。
【００３６】
【数３】 ＡＢＲＡ＝ΣiΣj（Ｘ'ji−Ｘji） …（６） ここで、Ｘ'ji:ｊ水質(ＴＯＣ，ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，
ＮＯX−Ｎ，有機態窒素,アルカリ度，pＨ，ＤＯ)のｉ時
間経過後の実験データ Ｘji:ｊ水質のｉ時間経過後の計算値 また、Σi，Σjは、それぞれｉ項目及びｊ項目における
総和を表す。以下、シンプレックス法について説明す
る。
ＮＯX−Ｎ，有機態窒素,アルカリ度，pＨ，ＤＯ)のｉ時
間経過後の実験データ Ｘji:ｊ水質のｉ時間経過後の計算値 また、Σi，Σjは、それぞれｉ項目及びｊ項目における
総和を表す。以下、シンプレックス法について説明す
る。
【００３７】まず、シンプレックスとはｎ次元のベクト
ル空間Ｒn上において(ｎ＋１)個のアフィン独立な頂点
を有する凸多面体（２次元平面においては３角形、３次
元空間においては四面体）のことである。
ル空間Ｒn上において(ｎ＋１)個のアフィン独立な頂点
を有する凸多面体（２次元平面においては３角形、３次
元空間においては四面体）のことである。
【００３８】次に、シンプレックス法とは、最初に基準
となるシンプレックスを構成し、このシンプレックスの
各頂点における評価関数の値を比較し、その結果に基づ
いてこのシンプレックスを変形していくことにより、評
価関数の極値探索を行う方法である。
となるシンプレックスを構成し、このシンプレックスの
各頂点における評価関数の値を比較し、その結果に基づ
いてこのシンプレックスを変形していくことにより、評
価関数の極値探索を行う方法である。
【００３９】例えば、本実施例においては最適化したい
パラメータ種はＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳ
ＤＯ１の４種であるので、本実施例における評価関数は
これら４種のパラメータを変数として、
パラメータ種はＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳ
ＤＯ１の４種であるので、本実施例における評価関数は
これら４種のパラメータを変数として、
【００４０】
【数４】 評価関数ＡＢＲＡ＝ｆ(ＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤ
Ｎ、ＫＳＤＯ１）の形に設定される。
Ｎ、ＫＳＤＯ１）の形に設定される。
【００４１】以下、本実施例に即して説明する。まず基
準となるシンプレックスを構成する。具体的には、ＫＤ
Ｎ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１の各初期値
（文献値、経験値等を適宜選択して決定する）をａ，
ｂ，ｃ，ｄとして
準となるシンプレックスを構成する。具体的には、ＫＤ
Ｎ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１の各初期値
（文献値、経験値等を適宜選択して決定する）をａ，
ｂ，ｃ，ｄとして
【００４２】
【数５】 Ｘ１＝（ ａ， ｂ， ｃ， ｄ） Ｘ2＝（1.5ａ， ｂ， ｃ， ｄ） Ｘ3＝（ ａ，1.5ｂ， ｃ， ｄ） Ｘ4＝（ ａ， ｂ，1.5ｃ， ｄ） Ｘ5＝（ ａ， ｂ， ｃ，1.5ｄ） の５つの頂点を有するシンプレックスを構成した。この
シンプレックスを基本シンプレックスとする。
シンプレックスを基本シンプレックスとする。
【００４３】次に、これら各頂点における評価関数ｆ
（ＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１）の値
を計算する。尚、頂点Ｘ1における評価関数値はｆ
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と表されるが、簡単のためこの値を
ｆ（ｘ1）と略記する。同様に頂点Ｘiにおける評価関数
値をｆ（ｘi）と表すものとする。
（ＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳＮＤＮ、ＫＳＤＯ１）の値
を計算する。尚、頂点Ｘ1における評価関数値はｆ
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と表されるが、簡単のためこの値を
ｆ（ｘ1）と略記する。同様に頂点Ｘiにおける評価関数
値をｆ（ｘi）と表すものとする。
【００４４】例えば、頂点のＸ1については上記ＴＯＣ
の0時間経過後の理論値をＫＤＮ＝ａ、ＫＳＳＤＮ＝
ｂ、ＫＳＮＤＮ＝ｃ、ＫＳＤＯ１＝ｄとして算出し、こ
の理論値と実測値との差の自乗を算出する。
の0時間経過後の理論値をＫＤＮ＝ａ、ＫＳＳＤＮ＝
ｂ、ＫＳＮＤＮ＝ｃ、ＫＳＤＯ１＝ｄとして算出し、こ
の理論値と実測値との差の自乗を算出する。
【００４５】同様に、0.5時間、1.0時間、1.5時間、2.0
時間経過後についても理論値と実測値との差(誤差)の自
乗を算出し、これらの和をとる。
時間経過後についても理論値と実測値との差(誤差)の自
乗を算出し、これらの和をとる。
【００４６】同様に、ＭＬＳＳ，ＮＨ4−Ｎ，ＮＯX−
Ｎ，有機態窒素，アルカリ度，pＨ，ＤＯの各水質因子
についても上記方法により誤差の自乗和を算出する。
Ｎ，有機態窒素，アルカリ度，pＨ，ＤＯの各水質因子
についても上記方法により誤差の自乗和を算出する。
【００４７】その後、更に上記各水質因子における誤差
の自乗和の総和を算出し、これを頂点Ｘ1における評価
関数値とする。
の自乗和の総和を算出し、これを頂点Ｘ1における評価
関数値とする。
【００４８】同様に、Ｘ2〜Ｘ5の各頂点についても評価
関数値を算出し、Ｘ1〜Ｘ5の各頂点における評価関数の
値を比較する。
関数値を算出し、Ｘ1〜Ｘ5の各頂点における評価関数の
値を比較する。
【００４９】この際、シンプレックスの頂点をＸi（ｉ
＝１，２，３，４，５）とするとともに、
＝１，２，３，４，５）とするとともに、
【００５０】
【数６】 Ｘh…評価関数の最大値を与える点、 Ｘs…評価関数の２番目に大きな値を与える点 Ｘl…評価関数の最小値を与える点 Ｘa…Ｘh以外の頂点から生成される図心{Ｘa＝1/n(Σi
Ｘi−Ｘh)} と定義する。
Ｘi−Ｘh)} と定義する。
【００５１】次に、上記各頂点Ｘh，Ｘs，Ｘl，Ｘaをも
とにして図４のアルゴリズムに示されるように新たな頂
点を作成し、基本シンプレックスから適当な頂点を削除
するとともにこの新たに作成された頂点を加えることに
より新しいシンプレックスを構成する。
とにして図４のアルゴリズムに示されるように新たな頂
点を作成し、基本シンプレックスから適当な頂点を削除
するとともにこの新たに作成された頂点を加えることに
より新しいシンプレックスを構成する。
【００５２】以下、（７）式に示される収束判定式によ
り収束と判定されるまで上記手法を繰り返し、収束時に
おけるＸlの値を上記４種のパラメータ値とすることで
パラメータの最適化を行う。
り収束と判定されるまで上記手法を繰り返し、収束時に
おけるＸlの値を上記４種のパラメータ値とすることで
パラメータの最適化を行う。
【００５３】
【数７】
【００５４】尚、図４のアルゴリズムにおいては以下に
示される基本手続きを用いている。
示される基本手続きを用いている。
【００５５】
【数８】 鏡映（refrection）：ＸaとＸhから鏡映点Ｘrを作る。
【００５６】Ｘr＝（１＋α）Ｘa−αＸh，α＞０ 拡張（exppansion）：Ｘr方向に拡張を行う。
【００５７】Ｘe＝γＸr＋（１−γ）Ｘa，γ＞１ 収縮（contraction）:ＸhをＸaの方向に収縮させる。
【００５８】Ｘc＝βＸh＋（１−β）Ｘa，１＞β＞０ 縮小（reduction）：すべての頂点をＸlの方向へ縮小す
る。
る。
【００５９】Ｘi＝0.5（Ｘi＋Ｘl） 上記最適化処理によって上記ＫＤＮ、ＫＳＳＤＮ、ＫＳ
ＮＤＮ、ＫＳＤＯ１の各パラメータを同定した。尚、通
常上記α、β、γの値としてそれぞれ1，0.5，2の値が
用いられており、本実施例においてもこれらの値を採用
した。
ＮＤＮ、ＫＳＤＯ１の各パラメータを同定した。尚、通
常上記α、β、γの値としてそれぞれ1，0.5，2の値が
用いられており、本実施例においてもこれらの値を採用
した。
【００６０】このパラメータを用いてＴＯＣ、ＮＯx−
Ｎの各脱窒反応モデルについて理論値を算出し、実測値
との比較を行った。その結果を図２及び図３に示す。
尚、これらの図において、実線は理論値、各プロットは
実測値を示す。
Ｎの各脱窒反応モデルについて理論値を算出し、実測値
との比較を行った。その結果を図２及び図３に示す。
尚、これらの図において、実線は理論値、各プロットは
実測値を示す。
【００６１】これらの図から、ＴＯＣ、ＮＯx−Ｎとも
に実測値は理論値上によくのっており、良好な結果が得
られていることがわかる。
に実測値は理論値上によくのっており、良好な結果が得
られていることがわかる。
【００６２】尚、上記シンプレックス法等の非線形計画
法の詳細は、"非線形計画法"(今野浩、山下 浩 著、
日科技連出版社)による。
法の詳細は、"非線形計画法"(今野浩、山下 浩 著、
日科技連出版社)による。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば排
水処理システムにおいてパラメータの値を迅速かつ正確
に同定することができる。従って、以下の効果が得られ
る。
水処理システムにおいてパラメータの値を迅速かつ正確
に同定することができる。従って、以下の効果が得られ
る。
【００６４】（１）排水処理プロセスのより適切な運転
が可能となるので処理水質が向上し、放流先環境への影
響を最大限に抑えることができる。
が可能となるので処理水質が向上し、放流先環境への影
響を最大限に抑えることができる。
【００６５】（２）効率的な運転が可能となるので、運
転コストの面でも有利となる。
転コストの面でも有利となる。
【００６６】（３）熟練を要さず容易かつ正確に運転が
できるので、人的資源の効率的運用が可能となり省力化
に寄与する。
できるので、人的資源の効率的運用が可能となり省力化
に寄与する。
【図１】本発明の一実施例に係る排水処理プロセスの運
転支援システムの機能ブロック図
転支援システムの機能ブロック図
【図２】ＴＯＣ濃度の実測値及び理論値を示すグラフ
【図３】ＮＯx−Ｎ濃度の実測値及び理論値を示すグラ
フ
フ
【図４】シンプレックス法におけるアルゴリズムの説明
図
図
１…実測値入力部 ２…水質関数格納部 ３…評価関数格納部 ４…パラメータ探索部 ５…出力部
Claims (1)
- 【請求項１】 排水の水質因子とパラメータの関係式を
水質関数として格納する水質関数格納部と、 排水の水質因子の実測値を入力するための実測値入力部
と、 前記パラメータの値を最適化するパラメータ最適化手段
を備えた排水処理プロセスシミュレータであって、 前記パラメータ最適化手段は、 前記水質評価因子の実測値と理論値との誤差を評価関数
として格納する評価関数格納部と、 この評価関数が最小となるパラメータ値をシンプレック
ス法により探索するパラメータ値探索部とからなること
を特徴とする排水処理プロセスシミュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04053973A JP3111604B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 排水処理プロセスシミュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04053973A JP3111604B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 排水処理プロセスシミュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05253590A true JPH05253590A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3111604B2 JP3111604B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=12957596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04053973A Expired - Fee Related JP3111604B2 (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | 排水処理プロセスシミュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3111604B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245653A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Kurita Water Ind Ltd | 処理装置の運転支援方法、水処理装置の運転支援方法及びその装置 |
| JP2022068357A (ja) * | 2017-06-30 | 2022-05-09 | 横河電機株式会社 | 水処理施設における運転支援装置 |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP04053973A patent/JP3111604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003245653A (ja) * | 2002-02-25 | 2003-09-02 | Kurita Water Ind Ltd | 処理装置の運転支援方法、水処理装置の運転支援方法及びその装置 |
| JP2022068357A (ja) * | 2017-06-30 | 2022-05-09 | 横河電機株式会社 | 水処理施設における運転支援装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3111604B2 (ja) | 2000-11-27 |
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