JPS621558B2 - - Google Patents
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- JPS621558B2 JPS621558B2 JP8443082A JP8443082A JPS621558B2 JP S621558 B2 JPS621558 B2 JP S621558B2 JP 8443082 A JP8443082 A JP 8443082A JP 8443082 A JP8443082 A JP 8443082A JP S621558 B2 JPS621558 B2 JP S621558B2
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- aeration tank
- dissolved oxygen
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- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、汚水処理システムの曝気槽内の溶
存酸素濃度を一定に保つために使用される溶存酸
素濃度制御装置に関する。
存酸素濃度を一定に保つために使用される溶存酸
素濃度制御装置に関する。
汚水処理システム、例えば下水処理システムに
おいて、処理水質は、曝気槽内の汚水の溶存酸素
濃度（以下DO値と略記）に依存するので、DO値
を最適値に保つことが重要である。
おいて、処理水質は、曝気槽内の汚水の溶存酸素
濃度（以下DO値と略記）に依存するので、DO値
を最適値に保つことが重要である。
第１図は、下水処理システムにおける溶存酸素
濃度制御装置（以下DO制御装置と略記）の従来
例で、図において、１は管路であり、外部から空
気が流入する。管路１には、空気の流れ方向に順
に、バルブ２、風量計３、送風機４が設けられて
いる。さらにその先方で管路１は、曝気槽５の中
に設置されている散気管６に接続されている。バ
ルブ２は空気の供給量を制御し、風量計３は管路
１を流れる風量を検出する。また、送風機４は管
路１を介して散気管６に空気を供給し、散気管６
は曝気槽５中の汚水に空気を放出する。曝気槽５
中のDO値はこの散気管６から放出される風量に
よつてコントロールされる。７は溶存酸素濃度計
（以下DO計と略記）で、曝気槽中の酸素濃度を検
出し、その信号を信号変換器８に供給する。信号
変換器８は、検出信号をDO値DOfに変換し比較
器９に供給する。比較器９は、DO指令値DOpと
曝気槽内の汚水のDO値DOfとを比較し、その差
信号をPI（比例、積分）調節器１０に供給する。
PI調節器１０はこの差信号に基づき必要送気量を
設定し、送気量制御指令C1をバルブ制御装置１
１に供給する。バルブ制御装置１１は、送気量制
御指令C1と風量計３からの情報とに基づいてバ
ルブ２の開度を制御し、必要送気量が曝気槽５に
供給されるようにする。
濃度制御装置（以下DO制御装置と略記）の従来
例で、図において、１は管路であり、外部から空
気が流入する。管路１には、空気の流れ方向に順
に、バルブ２、風量計３、送風機４が設けられて
いる。さらにその先方で管路１は、曝気槽５の中
に設置されている散気管６に接続されている。バ
ルブ２は空気の供給量を制御し、風量計３は管路
１を流れる風量を検出する。また、送風機４は管
路１を介して散気管６に空気を供給し、散気管６
は曝気槽５中の汚水に空気を放出する。曝気槽５
中のDO値はこの散気管６から放出される風量に
よつてコントロールされる。７は溶存酸素濃度計
（以下DO計と略記）で、曝気槽中の酸素濃度を検
出し、その信号を信号変換器８に供給する。信号
変換器８は、検出信号をDO値DOfに変換し比較
器９に供給する。比較器９は、DO指令値DOpと
曝気槽内の汚水のDO値DOfとを比較し、その差
信号をPI（比例、積分）調節器１０に供給する。
PI調節器１０はこの差信号に基づき必要送気量を
設定し、送気量制御指令C1をバルブ制御装置１
１に供給する。バルブ制御装置１１は、送気量制
御指令C1と風量計３からの情報とに基づいてバ
ルブ２の開度を制御し、必要送気量が曝気槽５に
供給されるようにする。
さて、このような下水処理システムへの流入負
荷は、深夜から早朝にかけて激減するため、DO
値を一定に保つために必要な送気量が殆んど不要
になる処理場もある。しかし、この場合でも、曝
気槽５内の汚水を空気撹拌するために、曝気風量
をあるレベル以下には絞れず、このため深夜から
早朝の間は過剰曝気せざるをえなくなり、その結
果、DO値は指令値DOpよりもずつと高くなる。
ところが、流入汚水は早朝から急増するために、
酸素が急激に消費されDO値も激減する。このよ
うな状態のもとでも、PI調節器１０はDO値がDO
指令値DOp以下にならなければ、送気量を増加さ
せるための送気量制御指令を出さない。以上述べ
た状況を第２図に示す。図において横軸は時間
ｔ、縦軸は溶存酸素濃度DOおよび流水量Ｖを表
わす。また、L1は溶存酸素濃度DOfを表わす曲
線、L2は流入水量を表わす曲線、L3はDO指令値
DOpを示す直線、t1は送風量を増加させるための
送気量制御指令が出された時刻である。なおこの
指令は、溶存酸素濃度DOfがDO指令値DOp以下
に減少したために出されたものである。
荷は、深夜から早朝にかけて激減するため、DO
値を一定に保つために必要な送気量が殆んど不要
になる処理場もある。しかし、この場合でも、曝
気槽５内の汚水を空気撹拌するために、曝気風量
をあるレベル以下には絞れず、このため深夜から
早朝の間は過剰曝気せざるをえなくなり、その結
果、DO値は指令値DOpよりもずつと高くなる。
ところが、流入汚水は早朝から急増するために、
酸素が急激に消費されDO値も激減する。このよ
うな状態のもとでも、PI調節器１０はDO値がDO
指令値DOp以下にならなければ、送気量を増加さ
せるための送気量制御指令を出さない。以上述べ
た状況を第２図に示す。図において横軸は時間
ｔ、縦軸は溶存酸素濃度DOおよび流水量Ｖを表
わす。また、L1は溶存酸素濃度DOfを表わす曲
線、L2は流入水量を表わす曲線、L3はDO指令値
DOpを示す直線、t1は送風量を増加させるための
送気量制御指令が出された時刻である。なおこの
指令は、溶存酸素濃度DOfがDO指令値DOp以下
に減少したために出されたものである。
ところで、PI調節器１０は、定常状態における
送気量とDO値との関係に基づいて各パラメータ
が定められているため、送気量制御指令C1が出
されても、実際のDO値DOfとDO指令値DOpの差
が小さい間は、送気量も少ない。そのため上述の
ように急激にDO値が減少した場合は、DO値DOf
がDO指令値DOpよりもかなり低い状態、すなわ
ち、酸素不足の状態に落ち込み、しかもその状態
が長時間続き処理水質を損うという欠点があつ
た。
送気量とDO値との関係に基づいて各パラメータ
が定められているため、送気量制御指令C1が出
されても、実際のDO値DOfとDO指令値DOpの差
が小さい間は、送気量も少ない。そのため上述の
ように急激にDO値が減少した場合は、DO値DOf
がDO指令値DOpよりもかなり低い状態、すなわ
ち、酸素不足の状態に落ち込み、しかもその状態
が長時間続き処理水質を損うという欠点があつ
た。
この発明は、上述の事情に鑑み、流入負荷が急
増しても、DO値をDO指令値付近に保持すること
ができるDO制御装置を提供するもので、曝気槽
へ供給する空気量を、前記曝気槽内に設けられた
溶存酸素濃度計の出力に基づいて制御し、これに
より前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制御する溶存
酸素濃度制御装置において、前記溶存酸素濃度計
を前記曝気槽の流出部より上流側に設置し、この
溶存酸素濃度計の出力に基づいて前記曝気槽内に
送気された酸素が気相から液相へ移動する移動速
度と溶存酸素が消費される酸素消費速度との差の
時間的な減少率を算出する判定器と、この判定器
において算出された前記減少率に基づいて、前記
曝気槽内へ供給すべき送気量を算出する演算手段
とを設け、前記演算手段の出力にしたがつて前記
曝気槽内へ供給する空気量を制御することを特徴
とする。
増しても、DO値をDO指令値付近に保持すること
ができるDO制御装置を提供するもので、曝気槽
へ供給する空気量を、前記曝気槽内に設けられた
溶存酸素濃度計の出力に基づいて制御し、これに
より前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制御する溶存
酸素濃度制御装置において、前記溶存酸素濃度計
を前記曝気槽の流出部より上流側に設置し、この
溶存酸素濃度計の出力に基づいて前記曝気槽内に
送気された酸素が気相から液相へ移動する移動速
度と溶存酸素が消費される酸素消費速度との差の
時間的な減少率を算出する判定器と、この判定器
において算出された前記減少率に基づいて、前記
曝気槽内へ供給すべき送気量を算出する演算手段
とを設け、前記演算手段の出力にしたがつて前記
曝気槽内へ供給する空気量を制御することを特徴
とする。
次に、この発明の動作原理について説明する。
一般に、曝気槽内におけるDO濃度Ｃの経時変化
は次の式で表わされる（井出 哲夫編、水処理工
学、技報堂出版、1976年６月30日、p246参照）。
一般に、曝気槽内におけるDO濃度Ｃの経時変化
は次の式で表わされる（井出 哲夫編、水処理工
学、技報堂出版、1976年６月30日、p246参照）。
dC／dt＝Kla（Cs−Ｃ）−Rr ……(a)
ここで、Kla：総括容量係数（１／ｈ）
Cs：酸素飽和濃度（mg／）
Rr：酸素消費速度（mg／・ｈ）
(a)式において、右辺の第１項は、曝気槽へ注入
された酸素が気相から液相へ移動する速度（酸素
移動速度）を表し、右辺の第２項は、汚泥による
酸素消費速度を意味する。
された酸素が気相から液相へ移動する速度（酸素
移動速度）を表し、右辺の第２項は、汚泥による
酸素消費速度を意味する。
この場合、曝気槽内では、流入した汚水と送気
された酸素とが多量に存在するから、上記(a)式の
右辺第１項、第２項ともゼロにはならない。一
方、曝気槽の流出部では、曝気が終了した汚泥が
多量に存在するため、総括容量係数Klaがゼロと
なり、(a)式の右辺第１項はゼロになる。
された酸素とが多量に存在するから、上記(a)式の
右辺第１項、第２項ともゼロにはならない。一
方、曝気槽の流出部では、曝気が終了した汚泥が
多量に存在するため、総括容量係数Klaがゼロと
なり、(a)式の右辺第１項はゼロになる。
本発明では、曝気槽内のDO濃度変化を検出
し、(a)式の左辺、すなわちdC／dtをゼロにしよ
うとするものである。つまり、(a)式より、 Ｃ＝Cs−Rr／Kla ……(b) を目標状態とする制御である。これにより、曝気
槽内のDO濃度の急激な変化を抑制する方向の補
正制御が行なわれる。
し、(a)式の左辺、すなわちdC／dtをゼロにしよ
うとするものである。つまり、(a)式より、 Ｃ＝Cs−Rr／Kla ……(b) を目標状態とする制御である。これにより、曝気
槽内のDO濃度の急激な変化を抑制する方向の補
正制御が行なわれる。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
する。
第３図は、本発明の一実施例によるDO制御装
置の構成を示すブロツク図である。図において、
DO計７は、曝気槽内の流出部より上流側に設置
され、曝気槽５内のDO値を検出するものであ
る。また、１２は判定器であり、ｎ個のDO値Ｓ
（０）、SS（１）、……、Ｓ（ｎ−１）を記憶でき
るものとする。判定器１２は信号変換器８から供
給されるDO値DOfを一定時間Ｔごとにサンプル
し、サンプリング・データＳ（０）とし、サンプ
リング前のデータＳ（ｉ）（ｉ＝０、１……、ｎ
−２）は順次ｉをｉ＋１として再記憶する。これ
に応じてサンプリング前のデータＳ（ｎ−１）は
サンプリングごとに破棄される。
置の構成を示すブロツク図である。図において、
DO計７は、曝気槽内の流出部より上流側に設置
され、曝気槽５内のDO値を検出するものであ
る。また、１２は判定器であり、ｎ個のDO値Ｓ
（０）、SS（１）、……、Ｓ（ｎ−１）を記憶でき
るものとする。判定器１２は信号変換器８から供
給されるDO値DOfを一定時間Ｔごとにサンプル
し、サンプリング・データＳ（０）とし、サンプ
リング前のデータＳ（ｉ）（ｉ＝０、１……、ｎ
−２）は順次ｉをｉ＋１として再記憶する。これ
に応じてサンプリング前のデータＳ（ｎ−１）は
サンプリングごとに破棄される。
次に、あらかじめ定めた時間間隔mTのDO減
少量ΔDOnを ΔDOn＝Ｓ（ｍ）−Ｓ（０） ……（１） なる式によつて求め、この値があらかじめ定めた
設定値Ｄよりも小さい場合は ΔDOn＝０ ……（２） として、又大きい場合は（１）式の値をそのまま
演算器１３に出力する。
少量ΔDOnを ΔDOn＝Ｓ（ｍ）−Ｓ（０） ……（１） なる式によつて求め、この値があらかじめ定めた
設定値Ｄよりも小さい場合は ΔDOn＝０ ……（２） として、又大きい場合は（１）式の値をそのまま
演算器１３に出力する。
演算器１３はDO減少傾向を緩和するのに必要
な送気量q2をあらかじめ設定された定数K2を用
いて次式で計算し、加算器１４に供給する。
な送気量q2をあらかじめ設定された定数K2を用
いて次式で計算し、加算器１４に供給する。
q2＝K2・ΔDOn ……（３）
一方比較器９は、DO指令値DOpとDO値DOfと
の差信号e1（＝DOp−DOf）をPI調節器１０に供
給する。PI調節器１０はこのe1に q1＝max｛K1（e1＋１／τ∫e1dt）、Ymin｝ … （４） なる演算を施し、送気量q1を求める。この式で
K1、τ、Yminはあらかじめ定められた定数であ
りYminは必要最小送気量である。（２）式の
K1、e1は差信号e1に比例する値で、比例動作（Ｐ
動作）分を表し、（K1／τ）∫e1dtは積分動作
（Ｉ動作）分を表している。またq1はK1（e1＋１／τ ∫e1dt）とYminの大きい方の値をとる。
の差信号e1（＝DOp−DOf）をPI調節器１０に供
給する。PI調節器１０はこのe1に q1＝max｛K1（e1＋１／τ∫e1dt）、Ymin｝ … （４） なる演算を施し、送気量q1を求める。この式で
K1、τ、Yminはあらかじめ定められた定数であ
りYminは必要最小送気量である。（２）式の
K1、e1は差信号e1に比例する値で、比例動作（Ｐ
動作）分を表し、（K1／τ）∫e1dtは積分動作
（Ｉ動作）分を表している。またq1はK1（e1＋１／τ ∫e1dt）とYminの大きい方の値をとる。
加算器１４は必要風量ｑを
ｑ＝q1＋q2 ……（５）
なる式より求め、バルブ制御装置１１に送気量制
御指令として供給する。バルブ制御装置１１は、
必要風量ｑと風量計３からの情報に基づいてバル
ブ２の開度を制御する。こうして、曝気槽５に流
入する空気量が適切にコントロールされる。
御指令として供給する。バルブ制御装置１１は、
必要風量ｑと風量計３からの情報に基づいてバル
ブ２の開度を制御する。こうして、曝気槽５に流
入する空気量が適切にコントロールされる。
第４図は、本実施例によるDO値制御の改善効
果を図示したもので、第２図の各部に対応する部
分には同一の符号を付してある。図において、
DO値DOfは、10時頃から急激に減少しはじめる
が、まだ従来方法の制御を受けている。そして11
時ごろになり、DO減少率ΔDOsが設定値Ｄを超
えると、本実施例による制御が開始される。図中
のt2はこの場合の送気量制御指令が出された時刻
である。ここで、第４図と第２図（従来）とを比
較すると、第２図では、曲線Ｌ１で示されるDO
値DOfが、指令値（1.5mg／）を越えた時刻t1
（11時30分頃）に至つてようやく送気量制御指令
が発せられて、送気量の増加が図られているが、
第４図では、DO値DOfの減少率が設定値より大
きくなつた時刻t2（11時頃）に送気量制御指令が
出されている。この結果、第２図では、DO値
DOfは、時刻t1から次第に落ち込み、13時頃には
0.6mg／にまで落ち込んでしまい、15時頃にな
つてやつと指令値に回復するのに対して、第４図
ではこのような落ち込みがまつたくない。すなわ
ち、この実施例では、DO値の急激な減少傾向が
緩和され、DO値DOfはDO指令値まで除々に減少
していく。そして13時頃にDO値の減少率ΔDOs
が再び設定値Ｄより小さくなり、従来方法による
制御に戻つた時にもDO値はDO指令値付近に保た
れる。
果を図示したもので、第２図の各部に対応する部
分には同一の符号を付してある。図において、
DO値DOfは、10時頃から急激に減少しはじめる
が、まだ従来方法の制御を受けている。そして11
時ごろになり、DO減少率ΔDOsが設定値Ｄを超
えると、本実施例による制御が開始される。図中
のt2はこの場合の送気量制御指令が出された時刻
である。ここで、第４図と第２図（従来）とを比
較すると、第２図では、曲線Ｌ１で示されるDO
値DOfが、指令値（1.5mg／）を越えた時刻t1
（11時30分頃）に至つてようやく送気量制御指令
が発せられて、送気量の増加が図られているが、
第４図では、DO値DOfの減少率が設定値より大
きくなつた時刻t2（11時頃）に送気量制御指令が
出されている。この結果、第２図では、DO値
DOfは、時刻t1から次第に落ち込み、13時頃には
0.6mg／にまで落ち込んでしまい、15時頃にな
つてやつと指令値に回復するのに対して、第４図
ではこのような落ち込みがまつたくない。すなわ
ち、この実施例では、DO値の急激な減少傾向が
緩和され、DO値DOfはDO指令値まで除々に減少
していく。そして13時頃にDO値の減少率ΔDOs
が再び設定値Ｄより小さくなり、従来方法による
制御に戻つた時にもDO値はDO指令値付近に保た
れる。
以上説明したように、この発明は、曝気槽内の
DO値の時間的減少率を求め、DO値の減少率が設
定値を超えるとその減少率に応じた信号を出力す
る判定器と、前記判定器からの出力信号に基づい
て送気量を算定する演算手段とを設けたので、次
の効果をあげることができる。
DO値の時間的減少率を求め、DO値の減少率が設
定値を超えるとその減少率に応じた信号を出力す
る判定器と、前記判定器からの出力信号に基づい
て送気量を算定する演算手段とを設けたので、次
の効果をあげることができる。
DO濃度の落ち込みをなくすことができる。
流入負荷が急激に増加し、曝気槽内のDO濃
度が急激に減少すると、これを補正する制御が
行なわれるから、DO濃度は指令値から落ち込
むことがない。これにより、曝気槽内の微生物
に常時適量の酸素を供給でき、これを保護する
ことができる。
度が急激に減少すると、これを補正する制御が
行なわれるから、DO濃度は指令値から落ち込
むことがない。これにより、曝気槽内の微生物
に常時適量の酸素を供給でき、これを保護する
ことができる。
省電力化を図ることができる。
従来のPI制御によるDO濃度一定制御では、
第２図の12時〜15時の間にみられるような、
DO濃度の落ち込みを避けるために、DO濃度の
指令値を最適値（例えば、1.5mg／）よりも
高め（例えば、2.0mg／）に設定するのが実
情であつた。このため、本発明に比べ、１日当
たりの送気量が相当に多く、従つて消費電力も
多かつた。
第２図の12時〜15時の間にみられるような、
DO濃度の落ち込みを避けるために、DO濃度の
指令値を最適値（例えば、1.5mg／）よりも
高め（例えば、2.0mg／）に設定するのが実
情であつた。このため、本発明に比べ、１日当
たりの送気量が相当に多く、従つて消費電力も
多かつた。
これに対して、この発明では、このような急激
な落ち込みが避けられるから、最適のDO濃度を
指令値として設定でき、大きな省電力化の効果を
得ることができる。
な落ち込みが避けられるから、最適のDO濃度を
指令値として設定でき、大きな省電力化の効果を
得ることができる。
第１図は従来の溶存酸素濃度制御装置の構成を
示すブロツク図、第２図は従来の溶存酸素濃度制
御装置における溶存酸素濃度と流入水量の経時変
化および溶存酸素濃度と送気量制御指令発生時刻
t1との関係を示す図、第３図は本発明の一実施例
の構成を示すブロツク図、第４図は同実施例にお
ける溶存酸素濃度と流水量の経時変化および溶存
酸素濃度と送気量制御指令発生時刻t2との関係を
示す図である。 ５……曝気槽、７……溶存酸素濃度計、１２…
…判定器、１３……演算器（演算手段）、１４…
…加算器。
示すブロツク図、第２図は従来の溶存酸素濃度制
御装置における溶存酸素濃度と流入水量の経時変
化および溶存酸素濃度と送気量制御指令発生時刻
t1との関係を示す図、第３図は本発明の一実施例
の構成を示すブロツク図、第４図は同実施例にお
ける溶存酸素濃度と流水量の経時変化および溶存
酸素濃度と送気量制御指令発生時刻t2との関係を
示す図である。 ５……曝気槽、７……溶存酸素濃度計、１２…
…判定器、１３……演算器（演算手段）、１４…
…加算器。
Claims (1)
- １ 曝気槽へ供給する空気量を、前記曝気槽内に
設けられた溶存酸素濃度計の出力に基づいて制御
し、これにより前記曝気槽内の溶存酸素濃度を制
御する溶存酸素濃度制御装置において、前記溶存
酸素濃度計を前記曝気槽の流出部より上流側に設
置し、この溶存酸素濃度計の出力に基づいて前記
曝気槽内に送気された酸素が気相から液相へ移動
する移動速度と溶存酸素が消費される酸素消費速
度との差の時間的な減少率を算出する判定器と、
この判定器において算出された前記減少率に基づ
いて、前記曝気槽内へ供給すべき送気量を算出す
る演算手段とを設け、前記演算手段の出力にした
がつて前記曝気槽内へ供給する空気量を制御する
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 |
|---|---|---|---|
| JP57084430A JPS58202093A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57084430A JPS58202093A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202093A JPS58202093A (ja) | 1983-11-25 |
| JPS621558B2 true JPS621558B2 (ja) | 1987-01-14 |
Family
ID=13830364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57084430A Granted JPS58202093A (ja) | 1982-05-19 | 1982-05-19 | 溶存酸素濃度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202093A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115583721B (zh) * | 2022-09-23 | 2023-11-07 | 浙江数翰科技有限公司 | 基于污水处理的ai智能曝气方法及系统 |
-
1982
- 1982-05-19 JP JP57084430A patent/JPS58202093A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58202093A (ja) | 1983-11-25 |
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