JPH0683834B2 - 溶存酸素濃度制御装置 - Google Patents

溶存酸素濃度制御装置

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JPH0683834B2
JPH0683834B2 JP63139794A JP13979488A JPH0683834B2 JP H0683834 B2 JPH0683834 B2 JP H0683834B2 JP 63139794 A JP63139794 A JP 63139794A JP 13979488 A JP13979488 A JP 13979488A JP H0683834 B2 JPH0683834 B2 JP H0683834B2
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    • 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

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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、下水道処理場等に設けられた曝気槽内の溶存
酸素濃度を効率良く正確に制御する装置に関する。
(従来の技術) 下水道や工場廃水等の汚水を活性汚泥処理する曝気槽で
は、その溶存酸素濃度(DO)が少な過ぎても多過ぎても
処理能力が低下あるいは不能となる。
このため、曝気槽内のDO値を制御する装置としては、従
来よりDOフィードバック制御(以下、DO制御という)に
よるものや比率制御によるものが知られている。
DO制御による装置は、DO検出器で検出されたDO値と目標
DO値との偏差が零となるようにPI、あるいはPID演算を
して曝気槽に送り込まれる曝気風量を制御している。
ところが、曝気槽に流入する汚水の汚染度は非常に高い
ものであり、曝気槽内に設けられる前記DO検出器は直ぐ
に劣化してしまい、正確で安定したDO値を検出できな
い。また、制御対象が活性汚泥プロセスという生化学的
な反応であるため、DO制御では信頼性の高い制御はでき
ない。
このため、一般には、曝気槽に流入する汚水量と検出さ
れた曝気風量との比率に基づいて曝気風量を制御する比
率制御が多用されている。
しかしながら、比率制御は簡便で信頼性が高いものの、
常に一定の比率で曝気風量を制御しているので、無駄な
エネルギー消費が多く効率的でないという問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、従来の溶存酸素濃度制御装置にあって
は、DO制御による装置はエネルギー効率が良いものの信
頼性が低く、逆に、比率制御による装置は簡便で信頼性
が高いもののエネルギー効率が悪いという問題点があ
る。
本発明の目的は、信頼性を確保しつつエネルギー効率を
良好なものにできる溶存酸素濃度制御装置を提供するこ
とにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の溶存酸素濃度制御
装置は、曝気風量を調節して曝気槽内の溶存酸素濃度
(DO)を制御する装置において、前記曝気槽内のDO値を
検出し、このDO値がDO制御目標値と一致するように前記
曝気風量を制御するDO制御部と、DO制御中の曝気風量提
出値と曝気槽内への流入流量検出値との比率を演算する
比率演算部と、DO制御中の曝気槽内のDO値を監視するDO
値監視部と、前記比率演算部で演算される比率およびDO
値監視部で監視されるDO値をそれぞれ所定時間単位の比
率パターンおよびDO値パターンとして統計的に記憶する
統計処理部と、監視中の前記DO値が許容値を越えた場合
には、前記統計処理部に記憶された比率パターン及びDO
値パターン中から最適のパターンを選定して新たな制御
目標値を生成するパターン選定部とを備えることを特徴
とするものである。
また、他の発明では、前記パターン選定部は、蓄積され
た運転ノウハウをルールとして記憶する知識ベースと、
この知識ベース内のルールに基づき前記統計処理部に記
憶された比率制御パターン及びDO値パターン中から最適
なパターンを選定して制御目標値を生成する推論エンジ
ン部と、を含むことを特徴とするものである。
(作用) 本発明では、曝気槽内のDO値が許容値以内であれば、DO
制御が実行される。
DO値が許容値を越えると、DO制御中に記憶された比率パ
ターンおよびDO値パターン中からエネルギー効率が良く
かつDO値が許容値を越えない最適パターンが選定され、
以後、選定されたパターンに基づく比率制御が実行され
る。これにより、信頼性を確信しつつ、省エネルギー制
御が可能となる。
一方、蓄積される運転ノウハウをルール化して知識ベー
スに記憶しておけば、このルールに基づいき、さらに省
エネかつ安定した制御が可能となる。
(実施例) 第1図は、本発明が適用された溶存酸素濃度制御装置を
含む下水処理プロセスの構成を示している。
下水処理場に設けられた曝気槽1には、管路2を通して
下水や工場廃水等の汚水が流入しており、この汚水は活
性汚泥処理がされた後、処理水として曝気槽外に排出さ
れる。
曝気槽入口側の前記管路2には、処理流量検出器3が取
り付けられ、曝気槽1内に流入する汚水の流量が検出さ
れている。
また、曝気槽1内には、溶存酸素濃度検出器(以下、DO
検出器という)4が設けられ、曝気槽1内の溶存酸素濃
度値(DO値)が検出されている。
そして、このDO値を制御するために、曝気槽1内には空
気吸込部5が設けられ、この空気吸込み部5から吸込ま
れる曝気風量は、風量制御部6により駆動される曝気風
量調節弁7の弁開度を調節することによって制御され
る。
また、曝気風量調節弁とファンF間には、曝気風量検出
器8が設けられている。
さらに、ファンFの下流側に設けられた吐出圧力検出器
9と、検出された吐出圧力に基づいて吸込み弁10の弁開
制御をする圧力制御部11とで圧力制御ループが形成され
ている。
溶存酸素濃度制御装置12は、プロセス入出力処理部13
と、比率演算部14と、DO値監視部15と、統計処理部16
と、省エネ比率パターン選定部17とを備え、また、DO制
御目標値入力部18と、PI、あるいはPID調節計で構成さ
れるDO制御演算部19と、制御モード切替部20とを備えて
構成されている。そして、DO検出器4で検出されるDO値
xを監視して、これが許容幅内にあれば、DO制御により
曝気風量が制御され、また許容幅外にあれば、比率制御
により曝気風量が制御される。
プロセス入出力処理部13は、処理流量検出器3,DO検出器
4及び曝気風量検出器8で検出される流入流量Q,DO値x
及び曝気風量qを取り込むとともに、前記風量制御部6
に風量制御目標値qrefを供給する。
比率演算部14は、例えば1時間単位で前記曝気風量q及
び流入流量Qとの比率k=q/Qを演算する。
統計処理部16は、運転実績を統計的に記憶するもので、
比率パターン記憶部16aとDO値パターン記憶部16bとから
成っている。比率パータン記憶部16aには、比率演算部1
4で求められた1時間単位の比率kが24時間分の比率パ
ターンとして記憶され、また、DO値パータン記憶部16b
には、DO値監視部15で監視された同じく1時間単位のDO
値が24時間分のパターンとして記憶される。
省エネ比率パターン選定部17は、監視中のDO値が許容値
以上となった場合に、制御モード切替部20へ切替指令S1
を出力するとともに、前記比率パターン及びDO値パター
ン中から最もエネルギー効率が良く、かつDO値が所定値
以内のものを選定して風量制御目標値qrefを生成する。
次に本実施例の作用を第2図のフローチャートを参照し
て説明する。
第2図に示すフローチャートは溶存酸素濃度制御層の処
理手順を示している。なお、この処理手順においては、
最初はDO検出器4が劣化しておらず、DO制御モードで運
転中であるものとする。
始めに、処理流量検出器3,DO検出器4及び曝気風量検出
器8で検出された流入流量Q,DO値x及び曝気風量qがプ
ロセス入出力処理部13を介して取り込まれ、取り込まれ
た流入流量Qと曝気風量qは比率演算部14へ、DO値はDO
値監視部15へそれぞれ供給される(ステップST1)。
比率演算部14では、供給された流入流量Qと曝気風量q
から比率k=q/Qが、1時間毎に演算され、その演算結
果が比率パターン記憶部16aに順次記憶され、24時間単
位の比率パターンが作成される。なお、流入流量Qが基
準値を大きくはずれた場合には、降雨時と判断して降雨
時用の比率パターンが別処理として作成される。また、
DO値監視部15では、供給されたDO値xが監視され、1時
間毎にDO値パターン記憶部16bに順次記憶され、24時間
単位のDO値パターンが作成される(ステップST2,ST
3)。
次に、監視中のDO値が許容値以上であるか否かが判別さ
れ(ステップST4)、許容値以下であれば、DO検出器4
はまだ劣化しておらず正常に動作しているものと判断し
てDO制御が継続して実行される。
一方、監視中のDO値が許容値以上となった場合(ステッ
プST4YES)には、DO検出器4が劣化したものと判断し、
その時点から比率制御モードに切替わる。
この場合、省エネ比率パターン選定部17は、制御モード
切替部20に切替指令S1を出力するとともに、記憶された
比率パターン及びDO値パターンから、最もエネルギー効
率が良く、かつDO値が許容幅以内のものを選定し、選定
された比率パターンに処理流量Qを乗じ、1時間毎の風
量制御目標値qrefを求め、この目標値qrefをプロセス入
出力処理部13を介して風量制御部6へ出力する(ステッ
プST6,ST7)。
そして、風量制御部6は、新たに供給された目標値qref
により曝気風量調節弁7の弁開度を調節して、曝気槽1
内の溶存酸素濃度を制御するのである。
このように本実施例では、DO制御モードで運転中に1時
間単位で比率パターンを作成して記憶するとともに、DO
値を監視して、これが許容値以上となった場合には、DO
検出器4が劣化して異常となったものと判断して、以
後、記憶された前記比率パターン中から最も省エネルギ
ーで、かつDO値が許容範囲内にあるものを選定して、比
率制御モードに切替えるようにした。そのため、通常の
比率制御に比べ、比率は一定でなく、1時間単位で比率
を見直しているので、きめ細かい制御が可能となり、DO
制御に近い省エネルギー制御が信頼性を確保しつつ実現
可能となる。
なお、本実施例では、監視中のDO値が許容値以上となっ
たときに、省エネ比率パターン選定部17から制御モード
切替部20へ切替指令S1を自動的に出力するように構成し
たが、オペレータがモニタ画面等に表示されたDO値を監
視し、これが許容値以上となったとき、手動にて切替え
るように構成してもよいことは勿論である。
第3図は本発明に係る溶存酸素濃度制御装置の他の実施
例の要部構成を示している。
この実施例は、省エネ比率パターン選定部17内に知識ベ
ース17aと、推論エンジン部17bと、入出力インタフェー
ス17cとを備えたエキスパートシステムを構成したもの
である。
知識ベース17aは、磁気ディスク装置等で構成され、入
出力インタフェース17cを介して統計処理部16から供給
されるデータを蓄積するとともに、運転ノウハウをルー
ル化して記憶するものである。
また、推論エンジン部17bは、その知識ベース17aに記憶
されたルールに基づき、最適な比率パターン及び風量制
御目標値を選定するものである。
知識ベース17aに前もって記憶される知識としては次の
ような例が考えられる。
・DO値がある与えられた範囲内に入っている場合のみ選
定許可とする。
・DO値の変動がある与えられた範囲内に入っている場合
のみ選定許可する。
・DO検出器4の検出値が信頼できない場合は選定不可と
する。
・定期検査後ある与えられた日数後はDO検出器4の検出
値は信頼できないものとする。
・通常のDO値の変動幅を逸脱した場合はDO検出器4の検
出値は信頼できないものとする。
・以上の制約を満たす中で省エネとなる比率を見出し、
解とする。
従って、この実施例では、記憶された実績データを有効
活用し、さらに信頼性の高い制御ができる。
さらに、他の実施例としては、手分析を行なっている下
水処理場では手分析結果入力部を付加した溶存酸素濃度
制御部装置12を用いることにより、手分析結果をオペレ
ータにより入力し、ある一定値以上の偏差が一定期間以
上出たらDO検出器4の検出値は信頼できないと判定させ
るように構成することも有意義である。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、DO制御モードで運
転中に所定時間単位で比率パターンを作成して記憶する
とともに、DO値を監視して、これが許容値以上となった
場合には、以後、記憶された前記比率パターン中から最
も省エネルギーで、かつDO値が許容範囲内にあるものを
選定して、比率制御モードに切替えるようにした。
このため、通常の比率制御に比べ、比率は一定でなく、
所定時間単位で比率を見直しているので、きめ細かい制
御が可能となり、DO制御に近い省エネルギー制御が信頼
性を確保しつつ実現可能となる。
また、ノウハウを知識ベースとして定式化して蓄積して
おき、この知識ベースに基づいた制御をすることによ
り、より一層、信頼性が高く、エネルギー効率の良い制
御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明が適用された溶存酸素濃度制御装置の一
実施例の構成図、第2図は同実施例の処理手順を示すフ
ローチャート、第3図は本発明の他の実施例の要部を示
す構成図である。 1……曝気槽 3……処理流量検出器 4……溶存酸素濃度(DO)検出器 6……風量制御部 8……曝気風量検出器 12……溶存酸素濃度制御装置 14……比率演算部 15……DO値監視部 16……統計処理部 16a……比率パターン記憶部 16b……DO値パターン記憶部 17……省エネ比率パターン選定部 17a……知識ベース 17b……推論エンジン部 19……DO制御演算部 20……制御モード切替部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】曝気風量を調節して曝気槽内の溶存酸素濃
    度(DO)を制御する装置において、 前記曝気槽内のDO値を検出し、このDO値がDO制御目標値
    と一致するように前記曝気風量を制御するDO制御部と、 DO制御中の曝気風量検出値と曝気槽内への流入流量検出
    値との比率を演算する比率演算部と、 DO制御中の曝気槽内のDO値を監視するDO値監視部と、 前記比率演算部で演算される比率およびDO値監視部で監
    視されるDO値をそれぞれ所定時間単位の比率パターンお
    よびDO値パターンとして統計的に記憶する統計処理部
    と、 監視中の前記DO値が許容値を越えた場合には、前記統計
    処理部に記憶された比率パターン及びDO値パターン中か
    ら最適のパターンを選定して新たな制御目標値を生成す
    るパターン選定部と、 を備えることを特徴とする溶存酸素濃度制御装置。
  2. 【請求項2】前記パターン選定部は、 蓄積された運転ノウハウをルールとして記憶する知識ベ
    ースと、 この知識ベース内のルールに基づき前記統計処理部に記
    憶された比率パターン及びDO値パターン中から最適なパ
    ターンを選定して制御目標値を生成する推論エンジン部
    と、 を含むことを特徴とする請求項1記載の溶存酸素濃度制
    御装置。
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