JPS60232291A - 溶存酸素濃度制御装置 - Google Patents
溶存酸素濃度制御装置Info
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- JPS60232291A JPS60232291A JP59087893A JP8789384A JPS60232291A JP S60232291 A JPS60232291 A JP S60232291A JP 59087893 A JP59087893 A JP 59087893A JP 8789384 A JP8789384 A JP 8789384A JP S60232291 A JPS60232291 A JP S60232291A
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- Japan
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- air volume
- air
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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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は活性汚泥を用いた汚水処理プロセス（二おいて
、曝気槽内の溶存酸素濃度（以下ＤＯと呼ぶ）を所要値
（二制御する溶存酸素濃度制御装置（ニーするものであ
る。
、曝気槽内の溶存酸素濃度（以下ＤＯと呼ぶ）を所要値
（二制御する溶存酸素濃度制御装置（ニーするものであ
る。
活性汚泥処理プロセスでは、汚濁水は沈殿などの前処理
を経て曝気槽（二流入し、活性汚泥（＝よって分解され
て沈殿しやすいフロックを形成し、さら（＝沈殿池に流
入し、沈殿した汚泥の一部は活性汚泥として回収されて
曝気槽（二返送され、ｌＡ９の汚泥は余剰汚泥として排
出される。
を経て曝気槽（二流入し、活性汚泥（＝よって分解され
て沈殿しやすいフロックを形成し、さら（＝沈殿池に流
入し、沈殿した汚泥の一部は活性汚泥として回収されて
曝気槽（二返送され、ｌＡ９の汚泥は余剰汚泥として排
出される。
活性汚泥プロセスでは曝気槽内のＤＯが低下すると処理
効率を低下し逆１： ＤＯが上昇すると７０ツク形成が
不完全となって沈殿プロセスの効率低下を招くので曝気
槽内のＤＯを所定範四（二制御することが必要である。
効率を低下し逆１： ＤＯが上昇すると７０ツク形成が
不完全となって沈殿プロセスの効率低下を招くので曝気
槽内のＤＯを所定範四（二制御することが必要である。
曝気槽のＤＯの制御は、曝気槽への送風量を調整するこ
とによって可能である。
とによって可能である。
一般（＝送風量ＵとＤＯ値Ｘとの間口は下Ｈ己（１）式
の関係がある。
の関係がある。
ｄｘ ＝ａ、 ｕｂ （Ｈ（リ−ｘ）−Ｒ，−１１）ｔ
ここ（二Ｘ：曝気槽内のＤＯ［ｐｐｍ）Ｕ：送風量 〔
ｍ列〕 ｉ（θ戸水温θ〔℃〕（−おける胞和ＤＯ（ｐｐｍ）Ｒ
ｒ：酸素消費速度［、ｐｐｍ／ｆ（）ａ、ｂ・・・プロ
セス固有の定数 （１）式から、操作量である送風ｉｕと被制御量である
ＤＯ値Ｘとの非線形な関係があたえられるので、送風量
Ｕの制御（二よってＤＯ値Ｘの制御が可能となる。
ｍ列〕 ｉ（θ戸水温θ〔℃〕（−おける胞和ＤＯ（ｐｐｍ）Ｒ
ｒ：酸素消費速度［、ｐｐｍ／ｆ（）ａ、ｂ・・・プロ
セス固有の定数 （１）式から、操作量である送風ｉｕと被制御量である
ＤＯ値Ｘとの非線形な関係があたえられるので、送風量
Ｕの制御（二よってＤＯ値Ｘの制御が可能となる。
送風量を操作量としたＤＯ制御装置の従来−例を第１図
（＝示す。
（＝示す。
５１１図（＝おいて、曝気用の空気は送風機１、管路２
ＪＬｔ制御弁３を通って曝気槽４（＝送られ、散気管５
を介して曝気槽内（＝放出される。
ＪＬｔ制御弁３を通って曝気槽４（＝送られ、散気管５
を介して曝気槽内（＝放出される。
曝気槽のＤｏ値Ｘおよび送風流量ＵはそれぞれＤＯ検出
器６および風量検出器７で検出され、制御装置８を介し
て風量制御弁３の開度を調整し、これ（二よってＤＯ値
Ｘが目標値Ｘ、―制御される。
器６および風量検出器７で検出され、制御装置８を介し
て風量制御弁３の開度を調整し、これ（二よってＤＯ値
Ｘが目標値Ｘ、―制御される。
すなわち制御部ｗＬ８は入出力インタフェース部９、Ｄ
Ｏ制御＃１０、制御定数自動調整部１１および風量制御
部１２から構成され、ＤＯ制御部１０は入出力インタフ
ェース部１０を介して入力されたＤｏ検出値Ｘ、あらか
じめ設定されたＤｏ目標値Ｘ、および制御定数自動調整
部１１から入力されたＰＩ制御定数に、 、 ＴＩを用
いて下記の演算を行い、これ（二よって送風量目標値Ｕ
、を算出する。
Ｏ制御＃１０、制御定数自動調整部１１および風量制御
部１２から構成され、ＤＯ制御部１０は入出力インタフ
ェース部１０を介して入力されたＤｏ検出値Ｘ、あらか
じめ設定されたＤｏ目標値Ｘ、および制御定数自動調整
部１１から入力されたＰＩ制御定数に、 、 ＴＩを用
いて下記の演算を行い、これ（二よって送風量目標値Ｕ
、を算出する。
ｕ、 （ｎ） ＝△ｕｒ ＋ ｕ、 （ｎ−１） ・・
・・・・（２）Δｕｒ −に、 （（１３＋１− ａｎ
−１）十、３ｒ ｅｎ） −−−−−−（３）＠、””
Ｘ、−Ｘ ・・・・・・（４）ここにｕ、（ｎ）：今回
送風量目標値 ｕｒ（ｎ−１）：前回 〃 △ｕ、：送風量目標値変分 に、：比例ゲイン ＴＸ：積分時間 ｅユニ今回偏差 ａｍ−１’前回偏差 τ ：制御周期 である。
・・・・（２）Δｕｒ −に、 （（１３＋１− ａｎ
−１）十、３ｒ ｅｎ） −−−−−−（３）＠、””
Ｘ、−Ｘ ・・・・・・（４）ここにｕ、（ｎ）：今回
送風量目標値 ｕｒ（ｎ−１）：前回 〃 △ｕ、：送風量目標値変分 に、：比例ゲイン ＴＸ：積分時間 ｅユニ今回偏差 ａｍ−１’前回偏差 τ ：制御周期 である。
風量制御部１２は上記送風量目標値ｕｒと入出力インタ
７工−ス部９を介してあたえられる送風量検出値Ｕとを
入力し、両者が一致するように風量制御弁３へ開度信号
２を出力する。
７工−ス部９を介してあたえられる送風量検出値Ｕとを
入力し、両者が一致するように風量制御弁３へ開度信号
２を出力する。
制御定数自動調整部１１はあらかじめ設定したＤＯ副制
御二対する目標減衰係数ζおよび目標行き過ぎ時間ｔｐ
（ｔｉｍｅ ｔｏ ｐｅａｋ） ｌ二対応するＰＩＩ
ＩＩＩ制御の比例ゲインに、および積分時間ＴＩを演算
してＤＯ制御部ｉｏｔ二人力する。
御二対する目標減衰係数ζおよび目標行き過ぎ時間ｔｐ
（ｔｉｍｅ ｔｏ ｐｅａｋ） ｌ二対応するＰＩＩ
ＩＩＩ制御の比例ゲインに、および積分時間ＴＩを演算
してＤＯ制御部ｉｏｔ二人力する。
ここで曝気槽４の送風量Ｕ（＝対すＤＯ値Ｘの応答は前
述したよう（二非線形となるが、これを谷平に 衡点の近傍で一次遅れ系１＋Ｔｓとして線形近似すると
、ゲインにおよび時定数Ｔは次式であたえられる。
述したよう（二非線形となるが、これを谷平に 衡点の近傍で一次遅れ系１＋Ｔｓとして線形近似すると
、ゲインにおよび時定数Ｔは次式であたえられる。
Ｋ、＝ −（Ｘ（リーＸ） ・・・・・・ （５）Ｔ＝
廃・ｕｂ ・・・・・・ （６）すなわちに、Ｔは現
在の送風量ｕ、ＤＯ＠Ｅｘ、および水温θよ請求められ
る。
廃・ｕｂ ・・・・・・ （６）すなわちに、Ｔは現
在の送風量ｕ、ＤＯ＠Ｅｘ、および水温θよ請求められ
る。
この場合、設計目標としては、
（１）減衰係数ζを一定（例えば０．８）、（２） 行
過ぎ時間ｔ、を一定、 （３）−巡伝達関数の周波数応答を望ましい特性（交さ
周波数付近で−２０”／ｌｅｅ 、低周波数で＝（社）
ｄ％ｅｃ）、とする。
過ぎ時間ｔ、を一定、 （３）−巡伝達関数の周波数応答を望ましい特性（交さ
周波数付近で−２０”／ｌｅｅ 、低周波数で＝（社）
ｄ％ｅｃ）、とする。
このためＫｐ、Ｉ、を下記の演ｇ＋二よってめる。
Ｋ、＝２ζＬ−１
Ｔ工＝旦套に圧１ ・・曲（８）
ここ（−ＣＩ、Ｃ１は減衰係数ζ（二依存する定数であ
る。
る。
上記のような制御装置８を用いると、送風量およびＤＯ
の運転レベルの変化（二よる特性変ｍ（：対する制御応
答は良好であるが、流入汚水量の変動などの外乱に対し
て良好な応答を維持することは困難である。
の運転レベルの変化（二よる特性変ｍ（：対する制御応
答は良好であるが、流入汚水量の変動などの外乱に対し
て良好な応答を維持することは困難である。
これは上記ゲインにおよび時定数Ｔを算出する演算式
（５） 、 （６）では酸素消費速度Ｒ，の変化を考慮
していない（すなわち△Ｒ，＝０と仮定している）ので
、流入汚水量の変化（−よる△Ｒの変動の影響が現われ
るからである。
（５） 、 （６）では酸素消費速度Ｒ，の変化を考慮
していない（すなわち△Ｒ，＝０と仮定している）ので
、流入汚水量の変化（−よる△Ｒの変動の影響が現われ
るからである。
すなわち第１図（二示す従来の装置では、流入汚水量の
変＃（二対して良好な制御特性を得ることが困難である
。
変＃（二対して良好な制御特性を得ることが困難である
。
本発明は、流入汚水流量の変動１′″−よる影響を補正
して良好な制御特注が得られる曝気槽の溶存酸素濃度制
御装置を提供することを目的としている。
して良好な制御特注が得られる曝気槽の溶存酸素濃度制
御装置を提供することを目的としている。
本発明は、活性汚泥を用いた汚水処理プロセスの曝気槽
への送風量を調整して曝気槽の溶存酸素濃度を目標値Ｃ
二制御する溶存酸素濃度制御装置（二おいて、所望の制
御応答特性（＝対応してＰＩフィードバック制御の制御
定数を自動調整する制御定数自動調整部と、上記制御定
数を用いて溶存酸素濃度目標値（＝対応する風量信号を
出力するフィードバック制御部と、流入汚水流量の変動
（＝対応する風量信号を出力するフィードフォワード制
御部と上記フィードバックによる風量信号とフィードフ
ォワード（二よる風量信号との加算値（二対応して送風
量を制御する風量制御部を備え、これ（＝よって曝気槽
の水温変化を含む特性変動および流入汚水の流量変動の
両方に対応して曝気槽の溶存酸素濃度を所望の応答特性
で制御できるようにしたものである。
への送風量を調整して曝気槽の溶存酸素濃度を目標値Ｃ
二制御する溶存酸素濃度制御装置（二おいて、所望の制
御応答特性（＝対応してＰＩフィードバック制御の制御
定数を自動調整する制御定数自動調整部と、上記制御定
数を用いて溶存酸素濃度目標値（＝対応する風量信号を
出力するフィードバック制御部と、流入汚水流量の変動
（＝対応する風量信号を出力するフィードフォワード制
御部と上記フィードバックによる風量信号とフィードフ
ォワード（二よる風量信号との加算値（二対応して送風
量を制御する風量制御部を備え、これ（＝よって曝気槽
の水温変化を含む特性変動および流入汚水の流量変動の
両方に対応して曝気槽の溶存酸素濃度を所望の応答特性
で制御できるようにしたものである。
本発明の一実施例を第２図（二示す。
第２図は、第１図（＝比べて流入汚水流ｔＱｔを検出す
る流量検出器１３が追加されると共に、制御装置８に流
入汚水流量Ｑｗの変動（１応じて曝気風量Ｕをフィード
フォワード制御する機能が追加されておｐ、他は従来の
第２図と同じである。
る流量検出器１３が追加されると共に、制御装置８に流
入汚水流量Ｑｗの変動（１応じて曝気風量Ｕをフィード
フォワード制御する機能が追加されておｐ、他は従来の
第２図と同じである。
すなわち第２図（二おいて、フィードフォワード制御部
１４は流入汚水流ＪｔＱＩをむだ時間補正部１７を介し
て所定時間Ｄ＋たけ遅らせて入力し、下記Ｑ（１式の演
算を行ってフィードフォワード制御送風量目標値変分△
ｕＦＦを算出する。
１４は流入汚水流ＪｔＱＩをむだ時間補正部１７を介し
て所定時間Ｄ＋たけ遅らせて入力し、下記Ｑ（１式の演
算を行ってフィードフォワード制御送風量目標値変分△
ｕＦＦを算出する。
Δｕｙｙ−に＋（Ｑ＋（ｎ） Ｑｒ（ｎ−１）） °°
聞ＣＩＩここ（＝ＱＩ（ｎ） ：分画流入汚水流量Ｑｘ
（ｎ １） ：前回 １ ＫＩ＝流入汚水童（二対する送ｊ虱童の比率（定数）な
お上記むだ時間り、はＤｒＬ′ｉｋ検出器１３で検出し
た流量が実際（二曝気槽（二流入するまでの遅れ時間で
ある。
聞ＣＩＩここ（＝ＱＩ（ｎ） ：分画流入汚水流量Ｑｘ
（ｎ １） ：前回 １ ＫＩ＝流入汚水童（二対する送ｊ虱童の比率（定数）な
お上記むだ時間り、はＤｒＬ′ｉｋ検出器１３で検出し
た流量が実際（二曝気槽（二流入するまでの遅れ時間で
ある。
フィードバック市ｔ＋ｍ部１５は、ＤＯ目憚１直Ｘ、と
美検出１直Ｘとが一致するようく二丁自己のＰＩ演算を
行ってフィードバック制御送風瀘目標値変分ΔｕＦＢを
算出する。
美検出１直Ｘとが一致するようく二丁自己のＰＩ演算を
行ってフィードバック制御送風瀘目標値変分ΔｕＦＢを
算出する。
ΔｕＦＢ ＝ Ｋｐｆ（ｅａ ｅｕ−ｓ）＋ｔｐ、 ８
０ ） ”、’９．０υｅ、＝ｘ、−ｘ ・・・・・・
＠ 比例ゲインＫｐおよび積分時間ＴＩは従来の第１図の場
合と同じく、制御定数自動調整部１１からあたえられる
。
０ ） ”、’９．０υｅ、＝ｘ、−ｘ ・・・・・・
＠ 比例ゲインＫｐおよび積分時間ＴＩは従来の第１図の場
合と同じく、制御定数自動調整部１１からあたえられる
。
上記ΔｕＦＦおよびΔｕＦ１１は結合＄ １６１＝おい
て下記０式に示すよう（＝結合係数に、を用いて加算さ
れ、これ（二よって送風量目標値Ｕ、が風量制御部１２
（二あた見られる。
て下記０式に示すよう（＝結合係数に、を用いて加算さ
れ、これ（二よって送風量目標値Ｕ、が風量制御部１２
（二あた見られる。
Δｕｒ ”” Ｋ！ｌ ’ΔｕＦＦ＋ΔｕＦＢ ”…°
０ｕ、（ｎ） ＝Δｕ、十ｕｒ（ｎ−１） ・・・・・
・ （【４Ｊここｌ二Δｕｒ：送風量目標値変分 Ｋｎ：フイードフォワード結合係数（定数）である。
０ｕ、（ｎ） ＝Δｕ、十ｕｒ（ｎ−１） ・・・・・
・ （【４Ｊここｌ二Δｕｒ：送風量目標値変分 Ｋｎ：フイードフォワード結合係数（定数）である。
第２図の構成を用いると、＠気槽のＤＯ１送風量レベル
および水温の変動（二対しては制御定数自動調整部１１
およびフィードバック制御部１５が適正なフィードバッ
ク送風量目標値変分Δｕ！ｏを算出し、さら（二流入汚
水量の変動（二対してはフィードフォワード制御部１４
がそれ（″一対応するフィードフォワード送風量目標値
変分Δｕｆｆを算出しこれを結合係数に、で加算して送
風量目標１ｉｕｒとして曝気風量を制御しているので、
曝気槽自体の特性変動および流入汚水流量などの外乱の
両方（二対して所望の応答特性でＤＯを制御することが
可能となる。
および水温の変動（二対しては制御定数自動調整部１１
およびフィードバック制御部１５が適正なフィードバッ
ク送風量目標値変分Δｕ！ｏを算出し、さら（二流入汚
水量の変動（二対してはフィードフォワード制御部１４
がそれ（″一対応するフィードフォワード送風量目標値
変分Δｕｆｆを算出しこれを結合係数に、で加算して送
風量目標１ｉｕｒとして曝気風量を制御しているので、
曝気槽自体の特性変動および流入汚水流量などの外乱の
両方（二対して所望の応答特性でＤＯを制御することが
可能となる。
以上説明したよう（二本発明（二よれば、曝気槽自体の
非直線形の特性の変化、および流入汚水の流量変動の両
方（＝対応して自動的（二制御パラメータを修正し′Ｃ
所望の制御応答をあたえ、これによって曝気僧の運転効
率を高めると共（二運転員の負担を低減する合理的な溶
存酸素濃度制御装置が得られる。
非直線形の特性の変化、および流入汚水の流量変動の両
方（＝対応して自動的（二制御パラメータを修正し′Ｃ
所望の制御応答をあたえ、これによって曝気僧の運転効
率を高めると共（二運転員の負担を低減する合理的な溶
存酸素濃度制御装置が得られる。
第１図は従来の溶存酸木磯展側御装置の一例を示す系統
図、第２図は本発明の一実施例を示す系統図でおる。 １ 送風機 ３ 風童制御升 ４ ＠気槽 ６ ＤＯ険出器 ７ 風量検出器 ８ 制御装置 １３ 流量検出器 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１
名）第 １ 図
図、第２図は本発明の一実施例を示す系統図でおる。 １ 送風機 ３ 風童制御升 ４ ＠気槽 ６ ＤＯ険出器 ７ 風量検出器 ８ 制御装置 １３ 流量検出器 （８７３３）代理人 弁理士 猪 股 祥 晃（ほか１
名）第 １ 図
Claims (1)
- 活性汚泥を用いた汚水処理プロセスの曝気槽への送風量
を調整して曝気槽の溶存酸素濃度を目標値ζ：制御する
溶存酸素濃度制御装置において、所望の制御応答特性（
二対応してＰＩフィードバック制御の制御定数を自動調
整Ｔる制御定数自＃調整部と、上記制御定数を用いて溶
存酸素濃度目標値４二対応する風量信号を出力するフィ
ードバック制御部と、流入汚水流量の変動（二対応する
風量信号を出力するフィードフォワード制御部と、上記
フィードバック（二よる風量信号とフィードフォワード
による風量信号との加算値（＝対応して送風量を制御す
る風量制御部を備えたことを特徴とする溶存酸素濃度制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087893A JPS60232291A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59087893A JPS60232291A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60232291A true JPS60232291A (ja) | 1985-11-18 |
Family
ID=13927560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59087893A Pending JPS60232291A (ja) | 1984-05-02 | 1984-05-02 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60232291A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008161850A (ja) * | 2007-01-04 | 2008-07-17 | Sumiju Kansai Shisetsu Kanri Kk | 溶存酸素量制御装置 |
| CN103663674A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置及控制方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834090A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Nissin Electric Co Ltd | 下水処理用水質制御法およびその装置 |
| JPS5879594A (ja) * | 1981-11-07 | 1983-05-13 | Toshiba Corp | 活性汚泥処理プロセスにおける曝気槽内溶存酸素濃度制御方法 |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP59087893A patent/JPS60232291A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834090A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-28 | Nissin Electric Co Ltd | 下水処理用水質制御法およびその装置 |
| JPS5879594A (ja) * | 1981-11-07 | 1983-05-13 | Toshiba Corp | 活性汚泥処理プロセスにおける曝気槽内溶存酸素濃度制御方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008161850A (ja) * | 2007-01-04 | 2008-07-17 | Sumiju Kansai Shisetsu Kanri Kk | 溶存酸素量制御装置 |
| CN103663674A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-26 | 清华大学 | 一种污水处理厂鼓风曝气过程实时控制装置及控制方法 |
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