JPH0857466A - 下水処理場の汚水処理量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 流入下水量が多くなって所定値を越えた場
合、汚水の一部が一時的に汚水調整池４に蓄えられる。
流入下水量が少なくなり、最初沈澱池３へ流入する汚水
量を計測する流量計７の計測値が目標汚水処理量設定部
９ａで設定された目標汚水処理量以下になった場合、自
動制御部１０によって汚水調整ポンプ６の動作が制御さ
れ、汚水調整池４に蓄えられている汚水が沈砂池１へ返
送される。上記自動制御部１０は、上記流量計７の計測
値が上記目標汚水処理量に近づくように、汚水調整ポン
プ６の回転数および運転台数を制御する。 【効果】 最初沈澱池３へ流入する汚水量が、略、目標
汚水処理量に保持され、従来よりも汚水処理量の時間変
動幅が少なくなり、効率的な下水処理場の運転が行え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水処理場、特に汚水
処理量を調整するための汚水調整池が設けられた下水処
理場に供され、汚水調整池に一時的に蓄えられた汚水の
返送量を制御することによって下水処理場において処理
される汚水の量を制御する下水処理場の汚水処理量制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場では、下水道管を通って下水
処理場へ流入する下水は、その中に含まれる土砂類（径
0.２ｍｍ以上の非腐敗性の無機物）が沈砂池で除去さ
れ、さらに、木片、荒砂、プラスチック等のゴミが除渣
装置（スクリーン）で除去された後、所定容量のポンプ
井に流入する。下水は自然流下により地下数メートルの
所にあるポンプ井に流入するため、下水（汚水）は、ポ
ンプ井に設けられた汚水ポンプによって地表に揚水さ
れ、後段の処理設備に供給される。揚水後の処理設備と
しては、複数の処理系へ汚水を分配するための分配槽、
分配槽から流入する汚水中の微細な浮遊固形物を沈澱除
去する最初沈澱池、生物酸化により汚水中の有機物を分
解除去する曝気槽、この曝気槽で生じた汚泥フロック
（かたまり）を沈澱除去する最終沈澱池、および塩素水
の注入により滅菌処理する塩素混和槽があり、これらの
処理設備での処理を経て清澄な処理水が放流される。

【０００３】上記のような下水処理場に流入する下水の
量は、時間、天候、曜日等の要因で大きく変動する。通
常、ポンプ井から汚水を揚水して後段の処理設備に供給
する汚水の量は、ポンプ井水位が略一定になるように自
動制御されており、下水処理場への流入下水量が変動す
ると、必然的に汚水処理量も変動する。

【０００４】そこで、従来より、この汚水処理量の変動
幅を小さくするために、汚水調整池を設け、一定以上の
汚水が最初沈澱池へ流入した場合に汚水調整ゲートを開
いて一次処理（最初沈澱）後の汚水を上記汚水調整池に
一時的に貯留し（処理量のピークカット）、貯留してい
る汚水を夜間等、下水処理場への流入下水量が少量にな
ったときに沈砂池へ戻すようになっている。

【０００５】上記汚水調整池と沈砂池との間を連結する
配管には、汚水調整池の汚水を沈砂池へ返送するための
汚水調整ポンプが設けられている。この汚水調整ポンプ
の吐出流量を計測するための吐出流量計が配管に設けら
れている場合、該吐出流量計の計測値が目標吐出量とな
るように該汚水調整ポンプの回転数と運転台数を制御す
ればよいが、設備の予算面で吐出流量計を設けていな
い、或いは設置スペースの面で吐出流量計を設けること
ができない場合がある。

【０００６】上記のような理由によって吐出流量計が存
在しない場合、従来では、オペレータが手動にて汚水調
整ポンプの運転／停止を切り替えながら汚水調整ポンプ
を間欠運転するか、或いはコントローラの制御により汚
水調整ポンプの間欠運転を行う（タイムスケジュールに
従って、毎日、決められた時間に汚水調整ポンプの運転
／停止を所定回数繰り返す）ようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来で
は、汚水調整ポンプの吐出流量計が存在しない場合、汚
水調整ポンプを間欠運転することになるので、汚水処理
量が一定せず、安定した汚水処理ができない。即ち、汚
水調整ポンプを間欠運転することによって沈砂池への流
入汚水量（流入下水量＋汚水調整池からの返送汚水量）
が変動し、ポンプ井から揚水される汚水の水量、即ち、
下水処理場の各プロセス設備に供給される汚水量が安定
しない。例えば、曝気槽では汚水処理量に応じて曝気量
を制御する（送風機の運転制御を行う）曝気量制御が行
われ、最終沈澱池では汚水処理量に応じて沈澱した汚泥
（活性汚泥）を返送ポンプで曝気槽に返送する返送汚泥
制御が行われ、塩素混和槽では汚水処理量に応じて塩素
水の注入量を制御する薬液注入制御が行われるというよ
うに、各プロセス設備では、汚水処理量に応じた各種制
御が必要である。各プロセス設備では汚水処理量に応じ
たＰＩＤ制御が行われているが、汚水処理量が安定して
いないと各プロセス設備の制御量の変動が大きくなり、
パンチング等によって無駄な電力が消費されることにな
るので、効率的な下水処理場の運転を行うことができな
い。

【０００８】本発明は、上記に鑑みなされたものであ
り、その目的は、汚水処理量の時間変動幅を少なくして
効率的な下水処理場の運転を可能とする下水処理場の汚
水処理量制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る汚水処理量
制御装置は、下水処理場への流入下水に対して所定の汚
水処理（例えば、最初沈澱等の１次処理、活性汚泥処理
等の２次処理、塩素混和等の滅菌処理等）を施す汚水処
理手段と、上記汚水処理手段による汚水処理量を調整す
るために、下水処理場への流入下水量が所定値を越えた
場合に、汚水の一部を一時的に貯留する汚水調整池と、
上記汚水調整池の汚水を、下水処理場の下水流入部（例
えば、沈砂池）へ戻す汚水返送手段（例えば、汚水調整
ポンプ）とを備えた汚水処理場に設けられ、汚水処理量
を略一定に保つように制御するものであって、上記の課
題を解決するために、以下の手段が講じられていること
を特徴としている。

【００１０】即ち、上記汚水処理量制御装置は、上記下
水流入部と汚水処理手段との間に設けられ、上記下水流
入部から上記汚水処理手段へ流入する汚水量を計測する
計測手段（例えば、流量計）と、任意の目標汚水処理量
を設定する目標汚水処理量設定手段と、上記計測手段に
よって計測される汚水処理手段へ流入する汚水量の計測
値が、上記目標汚水処理量設定手段で設定された目標汚
水処理量以下のとき、上記計測値が上記目標汚水処理量
に近づくように、上記汚水返送手段の動作を制御する制
御手段とを備えている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、下水処理場への流入下水
量が多くなって予め設定された所定値を越えた場合、汚
水の一部が一時的に汚水調整池に蓄えられる一方、上記
流入下水量が少なくなり、計測手段によって計測される
汚水処理手段へ流入する汚水量の計測値が目標汚水処理
量設定手段で設定された目標汚水処理量以下になった場
合、制御手段によって汚水返送手段の動作が制御され、
上記汚水調整池に蓄えられた汚水が下水処理場の下水流
入部へ返送されるようになっている。

【００１２】上記制御手段による汚水調整池から下水流
入部への汚水返送制御は、計測手段によって計測される
汚水処理手段へ流入する汚水量の計測値が目標汚水処理
量設定手段で設定された目標汚水処理量に近づくよう
に、汚水返送手段の動作を制御するフィードバック制御
である。これにより、その時の流入下水量に応じた量の
汚水が汚水調整池から下水流入部へ返送され、汚水処理
手段へ流入する汚水量（流入下水量＋汚水調整池からの
返送汚水量）が、略、目標汚水処理量に保持される。即
ち、従来よりも汚水処理量の時間変動幅が少なくなり、
安定した量の汚水を処理できる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１４】本実施例に係る下水処理場は、図１に示す
ように、下水道管を通って下水処理場へ流入する下水中
の土砂類（径0.２ｍｍ以上の非腐敗性の無機物）を除去
するための沈砂池（下水流入部）１と、複数系統の処理
系へ汚水を分配するための分配槽２と、汚水中の微細な
浮遊固形物を沈澱除去する最初沈澱池（汚水処理手段）
３と、汚水処理量を調整するために設けられ、流入下水
量が所定値を越えた場合に、一次処理（最初沈澱）後の
汚水を一時的に貯留する汚水調整池４と、最初沈澱池３
と汚水調整池４との間に設けられた汚水調整ゲート５
と、汚水調整池の汚水を沈砂池へ返送するための汚水調
整ポンプ（汚水返送手段）６と、最初沈澱池３へ流入す
る汚水量（以下、初沈流入量と称する）を計測するため
の流量計（以下、初沈流入量計と称する）７と、上記汚
水調整ゲート５および上記汚水調整ポンプ６の動作を制
御する汚水調整池制御装置８とを備えている。本実施例
に係る下水処理場の汚水処理量制御装置は、上記初沈流
入量計（計測手段）７と汚水調整池制御装置８とによっ
て構成される。

【００１５】本実施例では、汚水調整池４と汚水調整ゲ
ート５との間に、汚水返送手段として、可変速運転可能
な２台のポンプを含む合計３台の汚水調整ポンプ６…が
設けられているものとする。

【００１６】上記沈砂池１の下流には、図示しないポン
プ井があり、このポンプ井には、汚水を揚水して上記分
配槽２へ供給するための図示しない汚水揚水ポンプが設
けられている。この汚水揚水ポンプの運転は、図示しな
いコントローラにより自動制御されている。この汚水揚
水ポンプの制御はポンプ井水位一定制御であり、上記コ
ントローラは、ポンプ井に設けられた水位計の値が設定
目標水位になるように、上記汚水揚水ポンプの運転（回
転数および運転台数）を自動制御するようになってい
る。

【００１７】また、上記最初沈澱池３の後段には、図示
しない汚水処理手段として、生物酸化により汚水中の有
機物を分解除去する曝気槽、この曝気槽に空気（または
酸素）を供給するブロワ、曝気槽で生じた活性汚泥を沈
澱除去する最終沈澱池、この最終沈澱池に沈澱した活性
汚泥の一部を上記曝気槽へ返送するための汚泥返送ポン
プ、および処理水に塩素水を注入して滅菌処理する塩素
混和槽が設けられている。

【００１８】上記汚水調整池制御装置８は、下水流入量
の時間変動に対応して汚水処理量のピークカットを行
い、安定した処理を行うために汚水調整ゲート５および
汚水調整ポンプ６を制御し、汚水調整池４の汚水量を調
節する。

【００１９】上記汚水調整池制御装置８は、制御に必要
な各種の値を設定するための入力設定部９と、上記入力
設定部９の設定値に基づいて汚水調整ポンプ６の動作を
自動制御する自動制御部（制御手段）１０と、上記自動
制御部１０の出力に基づいて可変速運転可能な汚水調整
ポンプ６の回転数を調節する回転数調節部１１と、上記
自動制御部１０の出力に基づいて各汚水調整ポンプ６の
運転／停止を切り換える運転／停止切換部１２と、汚水
調整ゲート５の開閉動作を制御する図示しないゲート制
御部とを備えている。

【００２０】上記入力設定部９は、目標とする汚水処理
量を設定するための目標汚水処理量設定部（目標汚水処
理量設定手段）９ａと、ＰＩＤ制御用のパラメータを設
定するためのＰＩＤパラメータ設定部９ｂと、各汚水調
整ポンプ６の定格を設定するためのポンプ定格設定部９
ｃと、汚水調整ポンプ６の台数制御用のパラメータを設
定するための台数制御パラメータ設定部９ｄと、３台の
汚水調整ポンプ６の運転順序を設定するための運転順序
設定部９ｅとを有している。この入力設定部９として
は、例えばＣＲＴ（Cathode-Ray Tube) 画面上の各入力
設定項目に、キーボードやマウス等の入力装置を用いて
設定値を入力するマン・マシン・インタフェース等を用
いることができる。

【００２１】上記自動制御部１０は、回転数制御部１０
ａと、運転台数制御部１０ｂとを有している。この自動
制御部１０は、マイクロコンピュータから構成され、上
記の各部１０ａ・１０ｂは、所定のプログラムを格納し
たメモリと、該プログラムを実行するＣＰＵ（Central
Processing Unit)とによって構成されるマイクロコンピ
ュータの機能モジュールである。

【００２２】上記回転数制御部１０ａは、初沈流入量計
７によって計測される初沈流入量が、上記の目標汚水処
理量設定部９ａから任意に設定した目標汚水処理量に近
づくように、可変速運転中の汚水調整ポンプ６の回転数
を、回転数調節部１１を介してＰＩＤ制御する。

【００２３】上記運転台数制御部１０ｂは、上記の回転
数制御で目標汚水処理量を補償できない場合に汚水調整
ポンプ６の運転台数の増減を制御するものであり、上記
の目標汚水処理量設定部９ａにて設定した目標汚水処理
量と、上記のポンプ定格設定部９ｃにて設定した各汚水
調整ポンプ６の定格との比較演算によって汚水調整ポン
プ６の運転台数を決定し、運転／停止切換部１２を介し
て汚水調整ポンプ６の運転台数を制御する。

【００２４】上記回転数調節部１１は、上記回転数制御
部１０ａの出力に基づいて、可変速運転している汚水調
整ポンプ６へ供給する交流電圧のピーク・ピーク振幅お
よび周波数を変化させて、該汚水調整ポンプ６の回転数
を調節する。

【００２５】上記運転／停止切換部１２は、プログラマ
ブルコントローラから構成され、上記運転台数制御部１
０ｂの出力に応じた台数の汚水調整ポンプ６が運転され
るように、運転順序設定部９ｅで設定された運転順序に
従って各汚水調整ポンプ６の運転／停止を切り換える。

【００２６】また、上記汚水調整池制御装置８は、汚水
調整池４に設けられた水位計１３の出力により、汚水調
整池４の水位を監視している。

【００２７】上記の構成において、汚水調整池制御装置
８の動作を以下に説明する。

【００２８】汚水調整池制御装置８は、初沈流入量計７
の出力により、初沈流入量を常時監視しており、初沈流
入量が予め設定されたゲート開閉用閾流量を越えた場
合、汚水調整ゲート５を開いて最初沈澱池３で処理され
た汚水を汚水調整池４へ流入させ、初沈流入量がゲート
開閉用閾流量以下になった場合、汚水調整ゲート５を閉
じるように制御する。

【００２９】上記汚水調整ゲート５の開閉タイミング
を、図２（ｂ）に示す。同図（ａ）中の実線は、下水処
理場へ流入する下水量の一日の経時変化の一例を示すも
のである。この例の場合、下水流入量が多い期間Ｂのみ
汚水調整ゲート５が開かれ、この期間の汚水処理量は、
同図（ａ）に一点鎖線で示すように、略、ゲート開閉用
閾流量に保持される。

【００３０】また、汚水調整池制御装置８は、初沈流入
量が目標汚水処理量設定部９ａにて設定された目標汚水
処理量以下になった場合、汚水調整ポンプ６を起動して
汚水調整池４の汚水を沈砂池１へ戻し、初沈流入量が上
記目標汚水処理量を越えた場合、汚水調整ポンプ６を全
台停止するように制御する。

【００３１】上記汚水調整ポンプ６の運転／停止のタイ
ミングを、図２（ｃ）に示す。尚、この図は、３台の汚
水調整ポンプ６の内の少なくとも１台が運転状態ならば
“運転”、全台停止ならば“停止”とした場合のタイミ
ングチャートである。この例の場合、下水流入量が少な
い期間Ａ・Ｃ・Ｄにおいて、少なくとも１台の汚水調整
ポンプ６が運転され、汚水調整池制御装置８によってポ
ンプの回転数制御および運転台数制御がなされる。

【００３２】即ち、汚水調整池制御装置８の回転数制御
部１０ａは、初沈流入量計７から入力した計測値と目標
汚水処理量との偏差、およびＰＩＤパラメータ設定部９
ｂにて設定された値に基づいてＰＩＤ演算し、その結果
をカスケード信号として回転数調節部１１へ出力する。
回転数調節部１１は、上記のカスケード信号に従って、
可変運転中の汚水調整ポンプ６の回転数を調節する。上
記のＰＩＤ制御により、初沈流入量（即ち、汚水処理
量）が目標汚水処理量に近づく。

【００３３】さらに、汚水調整池制御装置８の運転台数
制御部１０ｂは、確認時間中継続して下式（１）の「運
転台数増条件」が成立した場合で、且つ、ロック時間外
であれば、運転／停止切換部１２に１台増指令を出力す
る。

【００３４】Ｌ₀ − Ｌ₁ ＞ Ｗ₁ ・・・（１） Ｌ₀ ：目標汚水処理量（設定値） Ｌ₁ ：初沈流入量（計測値） Ｗ₁ ：次に運転する汚水調整ポンプの定格 尚、上記の確認時間およびロック時間は、台数制御パラ
メータ設定部９ｄにて設定される台数制御パラメータで
ある。また、上記ロック時間とは、運転台数制御部１０
ｂが運転／停止切換部１２へ増減指令を出力した後、次
の増減指令を出力するまでのインターロック時間であ
る。

【００３５】また、上記運転台数制御部１０ｂは、確認
時間中継続して下式（２）の「運転台数減条件」が成立
した場合で、且つ、ロック時間外であれば、運転／停止
切換部１２に１台減指令を出力する。

【００３６】 Ｌ₀ − Ｌ₁ ＜ Ｗ₀ − Ｗ₁ ・・・（２） Ｗ₀ ：現在運転中の汚水調整ポンプの定格合計 また、上記運転台数制御部１０ｂは、確認時間中継続し
て下式（３）の「全台運転停止条件」が成立した場合
で、且つ、ロック時間外であれば、運転／停止切換部１
２に全台停止指令を出力する。

【００３７】Ｌ₁ ＋ α ＞ Ｌ₀ ・・・（３） α ：ヒステリシス（設定値） 上記運転／停止切換部１２は、運転台数制御部１０ｂか
らの指令に基づいて、運転順序設定部９ｅで設定された
運転順序に従って汚水調整ポンプ６の運転／停止を切り
換える。

【００３８】上記の回転数制御部１０ａによる回転数制
御および運転台数制御部１０ｂによる運転台数制御によ
り、図２（ａ）に示すように、期間Ａ・Ｃ・Ｄにおける
汚水処理量は、一点鎖線で示すように、略、目標汚水処
理量に保持される。

【００３９】以上のように、本実施例の汚水処理量制御
装置は、下水処理場への流入下水に対して所定の汚水処
理（最初沈澱等の１次処理、活性汚泥処理等の２次処
理、および塩素混和等の滅菌処理）を施す汚水処理手段
（最初沈澱池３、曝気槽、ブロワ、最終沈澱池、汚泥返
送ポンプ、および塩素混和槽）と、上記汚水処理手段に
よる汚水処理量を調整するために汚水の一部を一時的に
貯留する汚水調整池４と、上記汚水調整池４の汚水を下
水処理場の下水流入部である沈砂池１へ戻す汚水調整ポ
ンプ６とを備えた汚水処理場に設けられるものであっ
て、上記沈砂池１と汚水処理手段である最初沈澱池３と
の間に設けられ、上記沈砂池１から上記最初沈澱池３へ
流入する汚水量を計測する初沈流入量計７と、任意の目
標汚水処理量を設定する目標汚水処理量設定部９ａと、
上記初沈流入量計７によって計測される初沈流入量が、
上記目標汚水処理量設定部９ａで設定された目標汚水処
理量以下のとき、上記初沈流入量が目標汚水処理量に近
づくように、上記汚水調整ポンプ６の動作（回転数およ
び運転台数）を制御する自動制御部１０とを備えている
構成である。

【００４０】これにより、初沈流入量が目標汚水処理量
以下になれば、初沈流入量が目標汚水処理量に近づくよ
うに汚水調整ポンプ６の回転数制御および運転台数制御
が行われ、その時の流入下水量に応じた最適な量の汚水
が汚水調整池４から沈砂池１へ返送されるので、初沈流
入量（即ち、汚水処理量）が、略、目標汚水処理量に保
持される。したがって、従来よりも汚水処理量の時間変
動幅が少なくなり、例えば曝気槽で行われる曝気量制
御、最終沈澱池で行われる返送汚泥制御、塩素混和槽で
行われる薬液注入制御といった汚水処理手段で行われる
各種処理の制御量が安定し、効率的な下水処理場の運転
が行える。

【００４１】尚、上記では、制御対象の汚水調整ポンプ
６を３台としているが、ポンプの台数は特に限定される
ものではない。上記実施例は、あくまでも、本発明の技
術内容を明らかにするものであって、そのような具体例
にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本
発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して
実施することができるものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の水処理設備の汚水処理量制御装
置は、以上のように、下水処理場の下水流入部と汚水処
理手段との間に設けられ、上記下水流入部から上記汚水
処理手段へ流入する汚水量を計測する計測手段と、任意
の目標汚水処理量を設定する目標汚水処理量設定手段
と、上記計測手段によって計測される汚水処理手段へ流
入する汚水量の計測値が、上記目標汚水処理量設定手段
で設定された目標汚水処理量以下のとき、上記計測値が
上記目標汚水処理量に近づくように、汚水調整池の汚水
を下水流入部へ返送する汚水返送手段の動作を制御する
制御手段とを備えている構成である。

【００４３】それゆえ、下水処理場への流入下水量が少
なくなり、汚水処理手段へ流入する汚水量が設定された
目標汚水処理量以下になった場合、汚水処理手段へ流入
する汚水量が目標汚水処理量に近づくように汚水返送手
段の動作が制御され、その時の流入下水量に応じた最適
な量の汚水が汚水調整池から下水流入部へ返送されるの
で、汚水処理手段へ流入する汚水量が、略、目標汚水処
理量に保持され、従来よりも汚水処理量の時間変動幅が
少なくなり、効率的な下水処理場の運転が行えるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すものであり、下水処理
場の要部の構成を示すブロック図である。

【図２】上記下水処理場へ流入する下水量の一日の経時
変化の一例を示すと共に、上記下水処理場の汚水調整ゲ
ートの開閉タイミング、および上記下水処理場の汚水調
整ポンプの運転／停止のタイミングを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 沈砂池（下水流入部） ２ 分配槽 ３ 最初沈澱池（汚水処理手段） ４ 汚水調整池 ５ 汚水調整ゲート ６ 汚水調整ポンプ（汚水返送手段） ７ 初沈流入量計（計測手段、汚水処理量制御装置） ８ 汚水調整池制御装置（汚水処理量制御装置） ９ 入力設定部 ９ａ 目標汚水処理量設定部（目標汚水処理量設定手
段） １０ 自動制御部（制御手段） １０ａ 回転数制御部 １０ｂ 運転台数制御部 １１ 回転数調節部 １２ 運転／停止切換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下水処理場への流入下水に対して所定の汚
   水処理を施す汚水処理手段と、 上記汚水処理手段による汚水処理量を調整するために、
   下水処理場への流入下水量が所定値を越えた場合に、汚
   水の一部を一時的に貯留する汚水調整池と、 上記汚水調整池の汚水を、下水処理場の下水流入部へ戻
   す汚水返送手段とを備えた汚水処理場の汚水処理量制御
   装置であって、 上記下水流入部と汚水処理手段との間に設けられ、上記
   下水流入部から上記汚水処理手段へ流入する汚水量を計
   測する計測手段と、 任意の目標汚水処理量を設定する目標汚水処理量設定手
   段と、 上記計測手段によって計測される汚水処理手段へ流入す
   る汚水量の計測値が、上記目標汚水処理量設定手段で設
   定された目標汚水処理量以下のとき、上記計測値が上記
   目標汚水処理量に近づくように、上記汚水返送手段の動
   作を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする
   下水処理場の汚水処理量制御装置。