KR20200106960A - 폭기량 제어 시스템 및 폭기량 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
폭기량 제어 시스템의 운전비를 저감 가능한 폭기량 제어 시스템 및 수처리 방법을 얻는다. 피처리수를 저류하는 막 분리조(2) 내의 분리막(3)에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템(100)에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 제어 장치(7)와, 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 장치(5)와, 폭기 장치(5)가 공급한 기체에 대한 분리막(3)의 막 간 압력차의 변화량을 측정하는 측정 장치(6)를 구비하고, 측정 장치(6)가 산출한, 폭기 장치(5)가 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막(3)의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 측정 장치(6)가 산출한, 폭기 장치(5)가 제 2 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막(3)의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제어 장치(7)는, 제 3 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 분리막을 이용한 폭기량(aeration amount) 제어 시스템 및 폭기량 제어 방법에 관한 것이다.
유기물 함유의 배출수(drained water)(이하 "피처리수(treatment target water)"라고 한다)를 처리하는 방법으로서, 미생물을 이용하여 피처리수 중의 유기물을 분해함과 아울러, 분리막에 의한 고액(固液) 분리를 행하는 막분리 활성오니법(MBR : Membrane Bio Reactor)이 이용되고 있다. 분리막을 이용한 여과 처리는, 분리막의 계속적인 사용에 따라, 분리막의 표면과 구멍 내에 오염 물질이 부착되어 막힘(파울링(fouling))이 발생한 경우, 여과 성능이 서서히 저하된다.
막분리 활성오니법은, 분리막의 파울링에 기인하는 여과 성능의 저하를 억제하기 위해, 분리막의 하부에 폭기(aeration) 장치를 마련한다. 분리막의 하부에 마련된 폭기 장치는, 분리막을 향하여 공기 등을 폭기하고, 기포와, 피처리수의 상승류에 의해 분리막 표면의 부착물을 박리시킨다. 폭기 장치의 폭기에 요하는 에너지 비용은, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비(operating cost)의 약 절반에 달한다고 산출되고 있다. 따라서, 폭기 장치에 의한 폭기량을 억제하는 기술이 요구되고 있다.
특허문헌 1에는, 막 분리 장치의 운전 방법으로서, 분리막의 막 간 압력차를 측정하고, 막 간 압력차가 사전에 설정한 소정의 상승 속도로 유지되도록 폭기량을 제어하는 방법이 제안되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법은, 막 간 압력차의 기준치와 측정치의 차이에 근거하여, 폭기량의 목표치를 일정한 비율로 증가시킨다.
그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 막 분리 장치의 운전 방법은, 미리 정한 일정한 비율로 폭기량의 목표치를 증가시킨 경우에, 파울링 억제에 필요한 폭기량을 넘을 우려가 있다. 증가시킨 목표치가 파울링 억제에 필요한 폭기량을 넘는 경우는, 폭기 장치의 폭기에 요하는 에너지 비용의 개선이 가능하게 될 수 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 감안하여, 폭기량 제어 시스템의 운전비를 저감 가능한 폭기량 제어 시스템 및 폭기량 제어 방법을 얻는 것에 있다.
본 발명에 따른 폭기량 제어 시스템은, 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 제어 장치와, 제어 장치가 결정한 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 장치와, 폭기 장치가 공급한 기체에 대한 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 측정하는 측정 장치를 구비하고, 측정 장치가 산출한, 폭기 장치가 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 측정 장치가 산출한, 폭기 장치가 제 2 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제어 장치는, 제 3 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭기량 제어 방법은, 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 폭기량 결정 스텝과, 폭기량 결정 스텝에 의해 결정한 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 스텝과, 폭기 스텝에 의해 공급한 기체에 대한 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 산출하는 변화량 산출 스텝을 구비하고, 측정 장치가 산출한, 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 측정 장치가 산출한, 제 2 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제 3 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폭기량 제어 시스템은, 폭기량의 목표치 증감을 통해서 폭기에 요하는 에너지 비용의 저감이 가능하고, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 폭기량 제어 방법은, 폭기량의 목표치 증감을 통해서 폭기에 요하는 에너지 비용의 저감이 가능하고, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 변화량 산출부 및 제어 장치의 구성을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템에 있어서, 막 간 압력차와 폭기량의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 변화량 산출부 및 제어 장치의 구성을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템에 있어서, 막 간 압력차와 폭기량의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템의 제어 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 폭기량 제어 시스템 및 폭기량 제어 방법에 따른 실시의 형태를 상세하게 설명한다. 또, 이하에 나타내는 실시의 형태는 일례이고, 이들 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템(100)의 구성도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 폭기량 제어 시스템(100)은, 피처리수(1)가 유입되는 막 분리조(2)와, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)에 침지되도록 배치되고, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)를 여과하는 분리막(3)과, 분리막(3)에 의해 여과된 처리수를 흡인하는 여과 펌프(4)와, 분리막(3)을 향하여 피처리수(1)로의 폭기를 행하는 폭기 장치(5)와, 분리막(3)의 막 간 압력차의 변화량을 측정하는 측정 장치(6)와, 폭기 장치(5)의 폭기량을 제어하는 제어 장치(7)를 구비한다.
막 분리조(2)에는 피처리수(1)가 유입되게 되어 있고, 분리막(3)을 거쳐서 처리수를 배수하는 여과수 배관(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 막 분리조(2)는, 피처리수(1)를 받아들여 피처리수(1)를 저류할 수 있는 재료로 구성되고, 예컨대, 콘크리트, 스테인리스, 수지 등에 의해 구성되어 있다.
분리막(3)은, 피처리수(1)의 고액 분리를 행한다. 고액 분리란, 피처리수를 오염 물질과 처리수로 분리하는 처리를 가리킨다. 분리막(3)은, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)에 대하여 침지되도록 배치되어 있고, 여과수 배관을 거쳐서 여과 펌프(4)에 접속되어 있다. 여과 펌프(4)는, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)를 흡인한다. 폭기량 제어 시스템(100)은, 분리막(3)에 의해 피처리수 중의 오염 물질을 제거함으로써 처리수를 얻는다.
분리막(3)은, 중공사막(hollow fiber membrane), 평막(flat membrane) 등과 같은 고체와 액체를 분리할 수 있는 재료로 구성되고, 예컨대, RO(Reverse Osmosis)막, NF(Nanofiltration)막, UF(Ultrafiltration)막, MF(Microfiltration)막 등에 의해 구성되어 있다.
폭기 장치(5)는, 분리막(3)의 아래쪽에 배치되고, 분리막(3)을 향하여 피처리수(1)로의 폭기를 행하기 위한 복수의 폭기 구멍이 형성된 폭기관(51)과, 폭기관(51)에 기체를 공급하는 기체 공급부(52)를 구비한다.
폭기 장치(5)는, 분리막(3)의 하부에 설치된 폭기관(51)으로부터 공기 등의 기체를 폭기하고, 기포와 기포에 의해 발생한 피처리수(1)의 상승류에 의해 분리막(3) 표면의 부착물을 박리시켜, 분리막(3)의 파울링을 억제한다. 분리막(3)의 막 면적당 폭기량은, 0.01~10(㎥/hr/㎡)이 되도록 제어되고 있다.
기체 공급부(52)는, 제어 장치(7)에 접속되어 있고, 제어 장치(7)로부터의 출력에 근거하여 폭기관(51)으로의 기체의 공급을 행한다.
분리막(3)에 의한 고액 분리를 계속하면, 폭기 장치(5)에 의한 폭기로는, 분리막(3)에 부착ㆍ퇴적된 오염 물질을 완전히 제거할 수 없게 된다. 폭기 장치(5)에 의한 폭기로 완전히 제거할 수 없는 분리막(3)에 부착ㆍ퇴적된 오염 물질을 제거하기 위해, 분리막(3)을 향하여 오존수, 차아염소산나트륨 등에 의한 역세척을 행한다. 분리막(3)의 표면과 구멍 내에 부착ㆍ퇴적된 오염 물질은, 역세척에 의해 배출된다. 또한, 분리막(3)의 표면과 구멍 내에 부착ㆍ퇴적된 미생물은, 역세척에 의해 살균된다. 분리막(3)은, 막 간 압력차가 미리 결정된 값, 예컨대 25㎪에 도달한 경우에 세정된다.
측정 장치(6)는, 분리막(3)의 막 간 압력차의 변화량을 측정한다. 측정 장치(6)는, 분리막(3)과 여과 펌프(4)의 사이의 여과수 배관에 배치되고, 분리막(3)의 막 간 압력차를 측정하는 압력 측정부(61)와, 압력 측정부(61)가 측정한 막 간 압력차로부터 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을 산출하는 변화량 산출부(62)를 구비하고 있다. 막 간 압력차란, 분리막(3)의 일차 측, 즉 투과되지 않은 물 측과, 이차 측, 즉 투과된 물 측의 사이의 압력차이다.
측정 장치(6)는, 압력 측정부(61)의 막 간 압력차의 값에 의해 분리막(3)의 파울링의 정도를 파악할 수 있다. 막 여과 처리를 계속하면, 분리막(3)은, 서서히 막히고, 막 간 압력차가 상승한다. 압력 측정부(61)는, 막 간 압력차를 측정할 수 있는 계기이고, 디지털 또는 아날로그 어느 쪽이라도 사용 가능하다. 또한, 측정 장치(6)는, 압력 측정부(61)에서 측정한 막 간 압력차를 보존할 수 있는 플렉서블 디스크, CD-ROM, 메모리 카드 등의 각종 기억 매체를 갖는다.
변화량 산출부(62)는, 압력 측정부(61)에서 측정한 막 간 압력차로부터, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을 산출하고, 산출한 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을 제어 장치(7)에 출력한다. 실시의 형태 1에서는, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을, 막 간 압력차 상승 속도로서 산출한다. 막 간 압력차 상승 속도란, 단위 시간당 막 간 압력차가 상승하는 속도이다. 변화량 산출부(62)는, 예컨대, 도 2(a)에 나타내는 바와 같은 CPU(1000a)가 메모리(1001a)에 기억된 프로그램을 실행하는 소프트웨어 제어에 의해 실현하는 것이 가능하다. 또, 압력 측정부(61)는, 여과수 배관 내의 압력만을 측정하는 계기일 수 있고, 막 간 압력차는, 변화량 산출부(62)에 의해 산출하는 구성이더라도 좋다.
제어 장치(7)는, 폭기 장치(5)의 폭기량을 제어한다. 또한, 제어 장치(7)는, 측정 장치(6)의 측정치에 근거하여 폭기 장치(5)의 폭기량을 제어하고 있다. 제어 장치(7)는, 예컨대, 도 2(b)에 나타내는 바와 같은 CPU(1000b)가 메모리(1001b)에 기억된 프로그램을 실행하는 소프트웨어 제어에 의해 실현하는 것이 가능하다.
제어 장치(7)는, 기록부(71)와, 변화량 비교부(72)와, 폭기량 산출부(73)와, 폭기량 제어부(74)를 구비한다.
기록부(71)는, 변화량 산출부(62) 및 폭기량 제어부(74)와 접속된다. 기록부(71)는, 폭기량 정보로서, 변화량 산출부(62)에서 산출된 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량과, 변화량을 산출했을 때의 폭기량 제어부(74)에 의해 폭기 제어되고 있는 폭기량을 서로 관련지어 기록한다.
변화량 비교부(72)는, 기록부(71)에 기록되어 있는 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량인 제 1 변화량과, 변화량 산출부(62)에서 제 1 변화량보다 후에 산출된 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량인 제 2 변화량을 비교한다. 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 명령을 산출하고, 산출한 폭기량 산출 명령을 폭기량 산출부(73)에 출력한다. 폭기량 산출 명령이란, 폭기량 산출부(73)가 폭기량을 산출하기 위한, 변화량 비교부(72)의 변화량의 비교 결과를 포함하는 정보이다.
폭기량 산출부(73)는, 수신한 폭기량 산출 명령에 근거하여 폭기 장치(5)의 목표 폭기량을 산출하고, 목표 폭기량을 폭기량 제어부(74)에 출력한다. 폭기량 산출부(73)는, 변화량 비교부(72)의 비교 결과로서, 제 1 변화량이 제 2 변화량보다 큰 경우는, 제 2 변화량과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 폭기량을 목표 폭기량으로서 산출한다. 폭기량의 감소량은 0.01~5(㎥/hr/㎡)의 범위인 것이 바람직하고, 폭기량의 감소 비율은 10~50%의 범위인 것이 바람직하다. 폭기량 산출부(73)는, 변화량 비교부(72)의 비교 결과로서, 제 1 변화량이 제 2 변화량보다 작은 경우는, 제 2 변화량과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 폭기량을 목표 폭기량으로서 산출한다. 또, 폭기량의 증가량 및 증가 비율은, 폭기량의 감소량 및 감소 비율과 동일한 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 폭기량 산출부(73)는, 목표 폭기량의 산출로부터 일정 시간이 경과하여 다음의 목표 폭기량을 산출하는 타이밍이 되면, 목표 폭기량의 산출로부터 일정 시간의 동안에서의 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을 산출시키기 위한 변화량 산출 명령을 변화량 산출부(62)에 출력한다.
폭기량 제어부(74)는, 폭기량 산출부(73)에 의해 산출된 폭기량에 근거하여, 기체 공급부(52)가 공급하는 기체량을 제어하여, 폭기 장치(5)에 폭기를 실행시킨다. 폭기량 제어부(74)에 의한 기체 공급부(52)의 제어는, 예컨대 인버터 제어를 들 수 있다. 또한, 폭기량 제어부(74)는, 변화량 산출부(62)에 있어서 변화량이 산출된 시점에서의 폭기량을 기록부(71)에 송신한다. 또, 폭기량을 기록부(71)에 송신하는 기능은, 폭기량 산출부(73)가 구비하는 구성으로 하더라도 좋다.
도 3은 폭기량 제어 시스템(100)의 제어 흐름도이다. 폭기량 제어 시스템(100)의 폭기량 제어 시스템(100) 방법에 대하여, 도 3에 나타내는 제어 흐름도를 이용하여 설명한다.
폭기량 제어 시스템(100)이 폭기량 제어를 실행하고 있는 동안은, 여과 펌프(4)는, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)를 연속적으로 흡인한다. 폭기량 제어 시스템(100)의 여과 처리가 개시되면, 초기화 스텝 S1a에서는, 제어 장치(7)는, n=1로 초기화한다. 다음으로 폭기 스텝 S2a에서는, 폭기량 산출부(73)는, 제 1 목표 폭기량으로서, 미리 설정된 폭기량 Q1에서의 폭기를 실행한다. 제 1 목표 폭기량 Q1은, 분리막(3)의 파울링을 억제할 수 있는 폭기량으로서 타당한 범위로부터 임의의 값이 채용된다. 예컨대, 폭기 장치(5)의 최대 풍량을 설정한다.
변화량 산출 스텝 S3a에서는, 폭기 스텝 S2a 개시로부터 시간 T1이 경과하면, 폭기량 산출부(73)는, 측정 장치(6)에 변화량 산출 명령을 출력한다. 측정 장치(6)는, 변화량 산출 명령을 수신하여 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1을 산출한다. 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1의 산출은, 압력 측정부(61)에 있어서 폭기 스텝 S2a 개시 시에 측정된 막 간 압력차 P1과, 측정 장치(6)가 변화량 산출 명령을 수신 시에 측정된 막 간 압력차 P2를 이용하여 이하에 나타내는 식 (1)에 근거하여 산출된다.
R1=(P2-P1)/T1 … (1)
또, 시간 T1은 막 간 압력차 상승 속도를 산출하기 위해 필요한 시간이고, 1시간으로부터 1일, 나아가 1주의 어느 기간이더라도 좋다. 또한, 시간 T1은 일정한 기간일 필요는 없고, 변화량 산출 스텝을 실행할 때마다 변경하는 구성으로 하더라도 좋다.
기록 스텝 S4a에서는, 기록부(71)는, 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1 및 제 1 목표 폭기량 Q1을 서로 관련지어 기록한다.
변화량 비교 스텝 S5a에서는, 변화량 비교부(72)는, 기록부(71)에 기록되어 있는 변화량 산출 스텝 S3a에 있어서, n=n-1회째에 산출된 폭기량 감소 전의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 상승 속도 Rn -1과, 변화량 산출 스텝 S3a에 있어서 n회째 산출된 폭기량 감소 후의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 상승 속도 Rn을 비교한다. 다시 말해, n=2의 경우에 변화량 비교 스텝 S5a에서는, 변화량 비교부(72)는, 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1과, 제 2 막 간 압력차 상승 속도 R2를 비교한다. 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 명령을 산출하고, 산출한 폭기량 산출 명령을 폭기량 산출부(73)에 출력한다. 막 간 압력차 상승 속도 Rn -1이, 막 간 압력차 상승 속도 Rn보다 큰 경우는 폭기량 결정 스텝 S6a로 진행하고, 막 간 압력차 상승 속도 Rn-1이, 막 간 압력차 상승 속도 Rn보다 작은 경우는 폭기량 감소 스텝 S8a로 진행한다.
또, n=1회째의 경우는, n=n-1회째에 산출된 폭기량 감소 전의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 상승 속도 Rn-1이 존재하지 않기 때문에, 폭기량 감소 스텝 S8a로 진행한다.
폭기량 결정 스텝 S6a에서는, 폭기량 산출부(73)는, 막 간 압력차 상승 속도 Rn과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 폭기량을 목표 폭기량으로서 산출한다. 다시 말해, n=2의 경우에 폭기량 결정 스텝 S6a에서는, 폭기량 산출부(73)는, 제 2 목표 폭기량 Q2로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 제 3 목표 폭기량 Q3을 산출한다.
폭기 스텝 S7a에서는, 폭기량 제어부(74)는, 목표 폭기량 Qn에서의 폭기를 실행한다.
폭기량 감소 스텝 S8a에서는, 폭기량 산출부(73)는, 제 1 목표 폭기량 Q1로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 폭기량인 제 2 목표 폭기량 Q2를 산출한다. 다시 말해, n=2의 경우는, 제 2 목표 폭기량 Q2로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 제 3 목표 폭기량 Q3을 산출한다.
가산 스텝 S9a에서는, 제어 장치(7)는, n을 1 늘려 n=n+1로 하여 폭기 스텝 S2a로 돌아간다.
다음으로, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량 막 간 압력차와 폭기량의 관계를 설명한다.
발명자들이 예의 검토한 결과, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량과 폭기량의 사이에는 도 4와 같은 관계가 성립하는 것을 발견했다.
도 4는 막 간 압력차와 폭기량의 관계를 나타내는 설명도이다. 세로축은 막 간 압력차(㎪), 가로축은 여과 시간(T)을 나타내고 있다. 도 4의 각 선은 폭기량의 차이를 나타내고 있고, Q2, Q3 및 Q4는, Q1로부터 일정한 양 또는 일정한 비율로 서서히 감소시킨 폭기량이다. 폭기량의 크기는 Q1>Q2>Q3>Q4의 관계이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 막 간 압력차 상승 속도는, Q1, Q2 및 Q3에 있어서 큰 차이는 없고, Q4에 있어서 급격하게 증가하고 있다. 다시 말해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 폭기량이 작아지면 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량(막 간 압력차 상승 속도)이 급격하게 증가하는 것이 분명해졌다. 이하, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량(막 간 압력차 상승 속도)이 급격하게 증가하는 점을 변화점으로 한다.
도 4에서, 막 간 압력차 상승 속도는, 변화점보다 큰 폭기량에서의 폭기를 실행하더라도 약간 저감할 수 있을 뿐인 것이 분명해졌다. 다시 말해, 변화점에서의 폭기를 실행하는 것에 의해, 변화점보다 큰 폭기량에서의 폭기를 실행하는 경우와 비교하여 약간 막 간 압력차 상승 속도는 상승하지만, 폭기에 요하는 에너지 비용은, 세정 등의 운전비와 비교하여 대폭 크기 때문에, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비는 저감된다.
도 3에 나타내는 제어 흐름에서는, 폭기량 제어 시스템(100)은, 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1이 제 2 막 간 압력차 상승 속도 R2보다 큰 경우는 제 3 목표 폭기량 Q3으로서 제 2 목표 폭기량 Q2보다 작은 값을 산출하고, 제 1 막 간 압력차 상승 속도 R1이 제 2 막 간 압력차 상승 속도 R2보다 작은 경우는 제 3 목표 폭기량 Q3으로서 제 2 목표 폭기량 Q2보다 큰 값을 산출한다. 다시 말해, 폭기량 제어 시스템(100)은, 도 3에 나타내는 제어 흐름에 의해, 변화점에서의 폭기를 실행할 수 있다. 따라서, 폭기량 제어 시스템(100)은, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
도 3에 나타낸 폭기량 제어 시스템(100)의 제어 방법에서는, 목표 폭기 스텝 S7a는, 폭기량 결정 스텝 S6a에서 산출된 목표 폭기량인 변화점에서의 폭기를 계속하는 구성이다. 도 3에 나타내는 초기화 스텝 S1a로부터 목표 폭기 스텝 S7a까지의 조작을 1회의 변화점 검출 조작으로 한다. 폭기량 제어 시스템(100)의 제어 방법에서는, 이 변화점 검출 조작을 반복 실행하는 것이 바람직하다. 폭기량 제어 시스템(100)은, 2회째의 변화점 검출 조작을 실행하는 경우는, 목표 폭기 스텝 S7a의 후에 미리 설정된 목표 폭기량 Q1을 폭기량 결정 스텝 S6a에서 산출된 목표 폭기량으로 변경하고, 폭기량 감소 스텝 S8a에서 감소시키는 폭기량의 소정의 양 또는 소정의 비율을 1회째의 변화점 검출 조작 시보다 작게 하고, 초기화 스텝 S1a로 돌아가는 구성으로 하더라도 좋다. 폭기량 제어 시스템(100)에 의한 2회째의 변화점 검출 조작은, 폭기량 감소 스텝 S8a에서 감소시키는 폭기량의 소정의 양 또는 소정의 비율을 1회째의 변화점 검출 조작 시보다 작게 하기 때문에, 변화점을 보다 상세하게 검출할 수 있다.
도 5는 폭기량 제어 시스템(100)의 제어 흐름도이다. 폭기량 제어 시스템(100)의 폭기량 제어 방법의 변형예에 대하여, 도 5에 나타내는 제어 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 3에 나타낸 제어 흐름은, 변화량 산출 스텝 S3a에 있어서 막 간 압력차 상승 속도를 산출하고 있었지만, 도 5에 나타내는 제어 흐름은, 변화량 산출 스텝 S3b에 있어서, 막 간 압력차 상승 속도가 아닌, 막 간 압력차 증가량을 산출하는 구성이다.
폭기량 제어 시스템(100)의 여과 처리가 개시되면, 초기화 스텝 S1b에서는, 제어 장치(7)는, n=1로 초기화한다. 다음으로 폭기 스텝 S2b에서는, 폭기량 산출부(73)는, 제 1 목표 폭기량으로서, 미리 설정된 폭기량 Q1에서의 폭기를 실행한다. 제 1 목표 폭기량 Q1은, 분리막(3)의 파울링을 억제할 수 있는 폭기량으로서 타당한 범위로부터 임의의 값이 채용된다. 예컨대, 폭기 장치(5)의 최대 풍량을 설정한다.
변화량 산출 스텝 S3b에서는, 폭기 스텝 S2b 개시로부터 시간 T가 경과하면, 폭기량 산출부(73)는, 측정 장치(6)에 변화량 산출 명령을 출력한다. 측정 장치(6)는, 변화량 산출 명령을 수신하여 제 1 막 간 압력차 증가량 ΔP1을 산출한다. 제 1 막 간 압력차 증가량 ΔP1의 산출은, 압력 측정부(61)에 있어서 폭기 스텝 S2b 개시 시에 측정된 막 간 압력차 P1과, 측정 장치(6)가 변화량 산출 명령을 수신 시에 측정된 막 간 압력차 P2를 이용하여 이하에 나타내는 식 (2)에 근거하여 산출된다.
ΔP1=P2-P1 … (2)
기록 스텝 S4b에서는, 기록부(71)는, 제 1 막 간 압력차 증가량 ΔP1 및 제 1 목표 폭기량 Q1을 서로 관련지어 기록한다.
변화량 비교 스텝 S5b에서는, 변화량 비교부(72)는, 기록부(71)에 기록되어 있는 변화량 산출 스텝 S3b에 있어서, n=n-1회째에 산출된 폭기량 감소 전의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 증가량 ΔPn -1과, 변화량 산출 스텝 S3b에 있어서 n회째 산출된 폭기량 감소 후의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 증가량 ΔPn을 비교한다. 다시 말해, 변화량 비교 스텝 S5b에서는, n=2의 경우는, 제 1 막 간 압력차 증가량 ΔP1과, 제 2 막 간 압력차 증가량 ΔP2를 비교한다. 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 명령을 산출하고, 산출한 폭기량 산출 명령을 폭기량 산출부(73)에 출력한다. 막 간 압력차 증가량 ΔPn -1이, 막 간 압력차 증가량 ΔPn보다 큰 경우는 폭기량 결정 스텝 S6b로 진행하고, 막 간 압력차 증가량 ΔPn -1이, 막 간 압력차 증가량 ΔPn보다 작은 경우는 폭기량 감소 스텝 S8b로 진행한다.
또, n=1회째의 경우는, n=n-1회째에 산출된 폭기량 감소 전의 막 간 압력차의 변화량인 막 간 압력차 증가량 ΔPn-1이 존재하지 않기 때문에, 폭기량 감소 스텝 S8b로 진행한다.
폭기량 결정 스텝 S6b에서는, 폭기량 산출부(73)는, 막 간 압력차 증가량 ΔPn과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 폭기량을 목표 폭기량 Qn으로서 산출한다. 다시 말해, n=2의 경우는, 제 2 목표 폭기량 Q2로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 제 3 목표 폭기량 Q3을 산출한다.
목표 폭기 스텝 S7b에서는, 폭기량 제어부(74)는, 목표 폭기량 Qn에서의 폭기를 실행한다.
폭기량 감소 스텝 S8b에서는, 폭기량 산출부(73)는, 제 1 목표 폭기량 Q1로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 폭기량인 제 2 목표 폭기량 Q2를 산출한다. 다시 말해, n=2의 경우는, 제 2 목표 폭기량 Q2로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 제 3 목표 폭기량 Q3을 산출한다.
가산 스텝 S9b에서는, 제어 장치(7)는, n을 1 늘려 n=n+1로 하여 폭기 스텝 S2b로 돌아간다.
실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템은 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 제어 장치와, 제어 장치가 결정한 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 장치와, 폭기 장치가 공급한 기체에 대한 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 측정하는 측정 장치를 구비하고, 측정 장치가 산출한, 폭기 장치가 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 측정 장치가 산출한, 폭기 장치가 제 2 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제어 장치는, 제 3 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성에 의해, 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템(100)에서는, 폭기량의 목표치 증감을 통해서 폭기에 요하는 에너지 비용의 저감이 가능하고, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 방법은, 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 폭기량 결정 스텝과, 폭기량 결정 스텝에 의해 결정한 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 스텝과, 폭기 스텝에 의해 공급한 기체에 대한 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 산출하는 변화량 산출 스텝을 구비하고, 측정 장치가 산출한, 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 측정 장치가 산출한, 제 2 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제 3 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성에 의해, 실시의 형태 1에 따른 폭기량 제어 시스템(100)의 폭기량 제어 방법에서는, 폭기량의 목표치 증감을 통해서 폭기에 요하는 에너지 비용의 저감이 가능하고, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
실시의 형태 2.
본 발명의 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템(200)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 실시의 형태 1과 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 그 설명을 생략하고, 구성이 상이한 부분만을 설명한다.
도 6은 폭기량 제어 시스템(200)의 구성도이다. 폭기량 제어 시스템(200)은, 분리막(3)과, 여과 펌프(4)와, 폭기관(51)과, 기체 공급부(52)와, 압력 측정부(61)와, 변화량 산출부(62)가 각각 복수 마련되어 있다. 또, 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 숫자를 부여하고, 부호의 뒤에 a, b를 부여하고 있다. 또한, 그 외의 구성은 실시의 형태 1과 동일하고, 동일한 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 또, 부호의 뒤에 a를 부여한 여과 계통을 여과 계통 a, 부호의 뒤에 b를 부여한 여과 계통을 여과 계통 b로 한다.
변화량 산출부(62a, 62b)는, 동일한 타이밍에 각 계통에 있어서의 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량을 각각 산출한다.
기록부(71)는, 변화량 산출부(62a, 62b) 및 폭기량 제어부(74)와 접속되어 있다. 기록부(71)는, 변화량 산출부(62a)에서 산출된 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량과, 변화량 산출부(62a)에 의해 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량이 산출된 시점에서의 폭기량 제어부(74)에 의해 폭기 제어되고 있는 여과 계통 a의 폭기량을 서로 관련지어 기록한다. 또한, 기록부(71)는, 변화량 산출부(62b)에서 산출된 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량과, 변화량 산출부(62b)에 의해 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량이 산출된 시점에서의 폭기량 제어부(74)에 의해 폭기 제어되고 있는 여과 계통 b의 폭기량을 서로 관련지어 기록한다.
변화량 비교부(72)는, 여과 계통 a에 있어서 산출된 단위 시간당의 변화량인 제 1 계통 a 변화량이, 여과 계통 b에 있어서, 여과 계통 a와 동일한 타이밍에 산출된 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량인 제 1 계통 b 변화량에 대하여 임계치 미만인지를 비교한다. 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 명령을 산출하고, 산출한 폭기량 산출 명령을 폭기량 산출부(73)에 출력한다. 폭기량 산출 명령이란, 폭기량 산출부(73)가 폭기량을 산출하기 위한, 변화량 비교부(72)의 변화량의 비교 결과를 포함하는 정보이다. 변화량 비교부(72)가 비교를 행하기 위한 임계치는, 적응하는 폭기량 제어 시스템에 따라 결정되는 값이다.
폭기량 산출부(73)는, 수신한 폭기량 산출 명령에 근거하여 폭기 장치(5a, 5b)의 목표 폭기량을 산출하고, 목표 폭기량을 폭기량 제어부(74)에 출력한다. 폭기량 산출부(73)는, 변화량 비교부(72)의 비교 결과가, 임계치 미만인 경우는, 폭기 장치(5a)의 목표 폭기량은, 제 1 계통 a 변화량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 폭기량으로 하고, 폭기 장치(5b)의 폭기량은 변경하지 않는다. 폭기량 산출부(73)는, 변화량 비교부(72)의 비교 결과가, 임계치 이상인 경우는, 폭기 장치(5a) 및 폭기 장치(5b)의 목표 폭기량을, 제 1 계통 a 변화량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 폭기량으로 한다.
폭기량 제어부(74)는, 폭기 장치(5a, 5b)의 폭기량이, 폭기량 산출부(73)에 의해 각각 결정된 목표 폭기량이 되도록 기체 공급부(52a, 52b)에 의한 공기의 공급을 각각 제어한다.
도 7은 폭기량 제어 시스템(200)의 제어 흐름도이다. 폭기량 제어 시스템(200)의 폭기량 제어 방법에 대하여, 도 7에 나타내는 제어 흐름도를 이용하여 설명한다.
폭기량 제어 시스템(200)의 여과 처리가 개시되면, 초기화 스텝 S1c에서는, 제어 장치(7)는, n=1로 초기화한다. 다음으로 폭기 스텝 S2c에서는, 제어 장치(7)는, 여과 계통 a에서는 제 1 계통 a 목표 폭기량으로서 미리 설정된 폭기량 Qa1, 여과 계통 b에서는 제 1 계통 b 목표 폭기량으로서 미리 설정된 폭기량 Qb에서의 폭기를 실행한다. 폭기량 Qa1, Qb는, 분리막(3)의 파울링을 억제할 수 있는 폭기량으로서 타당한 범위로부터 임의의 값이 채용된다. 미리 설정된 폭기량 Qa1, Qb는, 동일한 값이고, 예컨대, 폭기 장치(5a, 5b)의 최대 풍량을 설정한다.
폭기 스텝 S2c 개시로부터 시간 T가 경과하면, 변화량 산출 스텝 S3c에서는, 변화량 산출부(62a)는 제 1 계통 a 막 간 압력차 상승 속도 Ra1을, 변화량 산출부(62b)는 제 1 계통 b 막 간 압력차 상승 속도 Rb1을 각각 산출한다. 제 1 계통 a 막 간 압력차 상승 속도 Ra1 및 제 1 계통 b 막 간 압력차 상승 속도 Rb1의 산출은, 각 여과 계통에 있어서 식 (1)에 근거하여 산출된다.
기록 스텝 S4c에서는, 기록부(71)는, 폭기량 Qa1, 제 1 계통 a 막 간 압력차 상승 속도 Ra1 및 제 1 계통 b 막 간 압력차 상승 속도 Rb1을 서로 관련지어 기록한다.
변화량 비교 스텝 S5c에서는, 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 스텝 S3c에서, 여과 계통 b에 있어서 n회째에 산출된 막 간 압력차 상승 속도 Rbn에 대한 여과 계통 a에 있어서 n회째에 산출된 막 간 압력차 상승 속도 Ran의 비율이 임계치 이상인지를 판정한다. 변화량 비교부(72)는, 폭기량 산출 명령을 산출하고, 산출한 폭기량 산출 명령을 폭기량 산출부(73)에 출력한다. 막 간 압력차 상승 속도 Ran이, 막 간 압력차 상승 속도 Rbn에 대하여 임계치 이상인 경우는 폭기량 결정 스텝 S6c로 진행하고, 막 간 압력차 상승 속도 Ran이, 막 간 압력차 상승 속도 Rbn에 대하여 임계치 미만인 경우는 폭기량 감소 스텝 S8c로 진행한다.
또, n=1회째의 경우는, 미리 설정된 폭기량 Qa1, Qb는, 동일한 값이기 때문에, 제 1 계통 a 막 간 압력차 상승 속도 Ra1 및 제 1 계통 b 막 간 압력차 상승 속도 Rb1의 차이는 없는 것으로 하고 폭기량 감소 스텝 S8c로 진행한다.
폭기량 결정 스텝 S6c에서는, 폭기량 산출부(73)는, 막 간 압력차 상승 속도 Ran과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 증가시킨 폭기량을 여과 계통 a 및 여과 계통 b의 목표 폭기량 Qn으로서 산출한다.
폭기 스텝 S7c에서는, 폭기량 제어부(74)는, 여과 계통 a 및 여과 계통 b에 있어서 목표 폭기량 Qn에서의 폭기를 실행한다.
폭기량 감소 스텝 S8c에서는, 폭기량 산출부(73)는, 막 간 압력차 상승 속도 Ran과 대응하여 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량으로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 폭기량인 제 2 목표 폭기량 Q2를 여과 계통 a의 목표 폭기량으로서 산출한다. 다시 말해, n=2의 경우는, 제 2 목표 폭기량 Q2로부터 소정의 양 또는 소정의 비율로 감소시킨 제 3 목표 폭기량 Q3을 여과 계통 a의 목표 폭기량으로서 산출한다.
가산 스텝 S9c에서는, 제어 장치(7)는, n을 1 늘려 n=n+1로 하여 폭기 스텝 S2c로 돌아간다.
또한, 도 7에 나타낸 폭기량 제어 시스템(200)의 폭기량 제어 방법에 있어서, 막 간 압력차 상승 속도가 아닌, 막 간 압력차 증가량을 산출하는 구성으로 하더라도 좋다. 도 5에 나타낸 폭기량 제어 시스템(100)의 폭기량 제어 방법을, 도 7에 나타낸 폭기량 제어 시스템(200)의 폭기량 제어 방법에 적용함으로써, 폭기량 제어 시스템(200)에 있어서도 막 간 압력차 증가량에 근거하여 제어를 실행할 수 있다.
실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템은, 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 복수의 분리막에 대하여, 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서, 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 하는 제어 장치와, 제어 장치가 결정한 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 폭기를 행하는 폭기 장치와, 폭기 장치가 공급한 기체에 대한 복수의 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 각각 측정하는 측정 장치를 구비하고, 측정 장치가 산출한, 폭기 장치가 제 1 목표 폭기량에 근거하는 폭기를 행한 동안의 복수의 분리막의 각각 대응하는 각 제 1 변화량의 차이가 임계치 미만인 경우, 제어 장치는, 제 2 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성에 의해, 실시의 형태 2에 따른 폭기량 제어 시스템(200)은, 복수 마련된 분리막 중에서 하나의 분리막을 이용하여 폭기량의 제어를 실행할 수 있기 때문에, 제어에 이용하는 분리막 이외의 분리막에 대한 폭기량을 변화시킬 필요가 없고, 제어에 이용하는 분리막 이외의 분리막의 파울링을 억제하면서 폭기량의 목표치 증감을 통해서 폭기에 요하는 에너지 비용의 저감이 가능하고, 폭기량 제어 시스템의 전체 운전비를 저감할 수 있다.
실시의 형태 3.
본 발명의 실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템(300)의 구성에 대하여 설명한다. 또, 실시의 형태 1과 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 그 설명을 생략하고, 구성이 상이한 부분만을 설명한다.
도 8은 폭기량 제어 시스템(300)의 구성도이다. 폭기량 제어 시스템(300)은, 피처리수 정보를 취득하고 기억하는 정보 취득 장치(31)를 구비한다. 정보 취득 장치(31)는, 피처리수 정보를 취득하는 피처리수 정보 취득부(311)와, 피처리수 정보를 기억하는 기억 매체(312)에 의해 구성된다.
피처리수 정보 취득부(311)는, 피처리수 정보로서, 예컨대, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)의 수온, MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid) 농도, 피처리수(1)의 탁도, SS(Suspended Solid) 농도, 분리막(3)의 여과 플럭스, 피처리수(1) 내의 유기물 농도 등을 취득한다.
막 분리조(2) 내의 피처리수(1)의 수온은, 막 분리조(2)에 수온 센서를 설치하여 측정한다. 또한, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)의 수온은, 피처리수(1)를 수온 센서에 공급하여 측정하더라도 좋다.
피처리수(1)의 탁도, MLSS 농도 및 SS 농도는, 막 분리조(2)에 MLSS 농도 센서 혹은 탁도계 등을 설치하여 측정한다. 또한, 피처리수(1)의 탁도, MLSS 농도 및 SS 농도는, 피처리수(1)를 MLSS 농도 센서 혹은 탁도계 등에 공급하여 측정하더라도 좋다. 또한, 피처리수(1)를 채취하여, MLSS 농도, SS 농도, 탁도 등을 수동 분석으로 측정하더라도 좋다.
분리막(3)의 여과 플럭스는, 여과수 배관에 유량 센서를 설치하여 측정한다. 여과 플럭스는, 일정 시간의 여과수량을 측정하고 유량을 산출하여, 유량치를 분리막(3)의 막 면적으로 나눔으로써 측정할 수 있다.
피처리수(1) 내의 유기물 농도 등은, 막 분리조(2) 내에 총 유기 탄소 농도계, 자외선 흡광도계, 형광 강도계 등의 유기물 농도 센서를 침지시켜 측정한다. 또한, 피처리수(1) 내의 유기물 농도 등은, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)를 유기물 농도 센서에 공급하여 측정하더라도 좋다. 다시 말해, 수중의 유기물은, 총 유기 탄소 농도계, 자외선 흡광도계, 형광 강도계 등을 이용하여 직접 혹은 간접적으로 측정할 수 있으면 된다.
기억 매체(312)는, 피처리수 정보 취득부(311)에 있어서 취득된 피처리수 정보와, 기록부(71)에 기록되어 있는 폭기량 정보를 서로 관련지어 기억한다.
수온이 낮을수록 물의 점성은 높아지기 때문에, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량은 커진다. 또한, 분리막(3)은, MLSS 농도, SS 농도, 탁도 등이 높아지면 막히기 쉬워지기 때문에, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량은 커진다. 또한, 여과 플럭스가 커질수록 분리막(3)을 물이 투과하는 속도는 커지고, 분리막(3)이 막히기 쉬워지기 때문에, 막 간 압력차의 단위 시간당의 변화량은 커진다. 피처리수(1)의 유기물 지표로서, 예컨대, UV(Ultraviolet), TOC(Total Organic Carbon), COD(Chemical Oxygen Demand), BOD(Biochemical Oxygen Demand), 부식산 농도, 당 농도, 단백질 농도 등을 측정하는 것에 의해, 분리막(3)의 폐색의 원인이 되는 유기물을 정확하게 측정할 수 있다.
다음으로, 실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템(300)의 동작에 대하여 설명한다. 또, 실시의 형태 1과 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 그 설명을 생략하고, 구성이 상이한 부분만을 설명한다.
폭기량 제어 시스템(300)은, 피처리수 정보 취득부(311)에 있어서 취득된 피처리수 정보와, 기록부(71)에 기억되어 있는 폭기량 정보를 서로 관련지어 기억 매체(312)가 기억함으로써 데이터베이스를 작성한다.
또한, 정보 취득 장치(31)는, 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 것을 판정하는 기능과, 작성된 데이터베이스에 기억되어 있는 피처리수 정보를 대조하고, 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 시점에서의 적절한 폭기량을 추정하고, 목표 폭기량으로서 설정하는 기능을 갖더라도 좋다.
정보 취득 장치(31)가 상술한 기능을 갖는 경우, 폭기량 제어 시스템(300)은, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 경우에, 변화한 피처리수 정보와, 작성된 데이터베이스에 기억되어 있는 피처리수 정보를 대조하고, 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 시점에서의 적절한 폭기량을 추정하고, 목표 폭기량으로서 설정할 수 있다.
또한, 데이터베이스에 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 시점에서의 피처리수(1)의 상태에 대응한 데이터가 기억되어 있지 않은 경우에도, 데이터베이스에 기억되어 있는 데이터로부터 피처리수의 상태가 크게 변화한 시점에서의 피처리수(1)의 상태에 있어서 적절한 폭기량을 추정할 수 있다. 예컨대, 데이터베이스가 수온 10℃와 수온 30℃에 각각 대응한 데이터를 갖고 있고, 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 시점에서의 피처리수(1)의 수온이 20℃인 경우, 수온 10℃와 수온 30℃에 각각 대응한 데이터의 폭기량의 평균치를, 적절한 폭기량으로서 추정할 수 있다.
또한, 폭기량 제어 시스템(300)의 운전에 따라 데이터베이스를 갱신함으로써, 보다 상세한 데이터베이스를 작성할 수 있다.
실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템(300)은, 막 분리조 내의 피처리수의 피처리수 정보를 취득하는 피처리수 정보 취득부와, 피처리수 정보와, 제어 장치가 산출한 목표 폭기량과, 측정 장치가 측정한 막 간 압력차의 변화량을 서로 관련지어 기억하는 기억 매체를 갖는다.
이상의 구성에 의해, 실시의 형태 3에 따른 폭기량 제어 시스템(300)은, 막 분리조(2) 내의 피처리수(1)의 상태가 크게 변화한 경우에도, 데이터베이스에 기억되어 있는 데이터를 이용하여 재빠르게 목표 폭기량을 산출할 수 있다.
본 발명은, 실시의 형태 1 내지 3에서 설명한 형상으로 한정되는 것이 아니고, 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시의 형태를 자유롭게 조합하는 것이나, 각 실시의 형태를 적당하게, 변형, 생략하는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명을 행하였지만, 이번 개시된 실시의 형태는 모든 점에서 예시이고, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는, 특허 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
100, 200, 300 : 폭기량 제어 시스템
1 : 피처리수
2 : 막 분리조
3 : 분리막
4 : 여과 펌프
5 : 폭기 장치
6 : 측정 장치
7 : 제어 장치
31 : 정보 취득 장치
51 : 폭기관
52 : 기체 공급부
61 : 압력 측정부
62 : 변화량 산출부
71 : 기록부
72 : 변화량 비교부
73 : 폭기량 산출부
74 : 폭기량 제어부
311 : 피처리수 정보 취득부
312 : 기억 매체
1000a, 1000b : CPU
1001a, 1001b : 메모리
1 : 피처리수
2 : 막 분리조
3 : 분리막
4 : 여과 펌프
5 : 폭기 장치
6 : 측정 장치
7 : 제어 장치
31 : 정보 취득 장치
51 : 폭기관
52 : 기체 공급부
61 : 압력 측정부
62 : 변화량 산출부
71 : 기록부
72 : 변화량 비교부
73 : 폭기량 산출부
74 : 폭기량 제어부
311 : 피처리수 정보 취득부
312 : 기억 매체
1000a, 1000b : CPU
1001a, 1001b : 메모리
Claims (7)
- 피처리수(treatment target water)를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량(target aeration amount)에 근거하여 폭기(aeration)를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서,
상기 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 상기 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 상기 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 제어 장치와,
상기 제어 장치가 결정한 상기 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 상기 폭기를 행하는 폭기 장치와,
상기 폭기 장치가 공급한 상기 기체에 대한 상기 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 측정하는 측정 장치
를 구비하고,
상기 측정 장치가 산출한, 상기 폭기 장치가 상기 제 1 목표 폭기량에 근거하는 상기 폭기를 행한 동안의 상기 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 상기 측정 장치가 산출한, 상기 폭기 장치가 상기 제 2 목표 폭기량에 근거하는 상기 폭기를 행한 동안의 상기 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 상기 제어 장치는, 제 3 목표 폭기량으로서 상기 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는
것을 특징으로 하는 폭기량 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 변화량이 상기 제 2 변화량보다 작은 경우, 상기 제어 장치는, 상기 제 3 목표 폭기량으로서 상기 제 2 목표 폭기량보다 큰 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 폭기량 제어 시스템.
- 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 복수의 분리막에 대하여, 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서,
상기 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 하는 제어 장치와,
상기 제어 장치가 결정한 상기 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 상기 폭기를 행하는 폭기 장치와,
상기 폭기 장치가 공급한 상기 기체에 대한 상기 복수의 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 각각 측정하는 측정 장치
를 구비하고,
상기 측정 장치가 산출한, 상기 폭기 장치가 상기 제 1 목표 폭기량에 근거하는 상기 폭기를 행한 동안의 상기 복수의 분리막의 각각 대응하는 각 제 1 변화량의 차이가 임계치 미만인 경우, 상기 제어 장치는, 제 2 목표 폭기량으로서 상기 제 1 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는
것을 특징으로 하는 폭기량 제어 시스템.
- 제 3 항에 있어서,
상기 각 제 1 변화량의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제어 장치는, 제 2 목표 폭기량으로서 상기 제 1 목표 폭기량보다 큰 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 폭기량 제어 시스템.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막 분리조 내의 피처리수의 피처리수 정보를 취득하는 피처리수 정보 취득부와,
상기 피처리수 정보와, 상기 제어 장치가 산출한 목표 폭기량과, 상기 측정 장치가 측정한 막 간 압력차의 변화량을 서로 관련지어 기억하는 기억 매체
를 갖는 정보 취득 장치를 구비하는 폭기량 제어 시스템.
- 피처리수를 저류하는 막 분리조 내의 분리막에 대하여 목표 폭기량에 근거하여 폭기를 행하는 폭기량 제어 시스템에 있어서,
상기 목표 폭기량으로서 제 1 목표 폭기량을 결정하고, 상기 제 1 목표 폭기량을 결정한 후에 상기 목표 폭기량으로서 제 2 목표 폭기량을 결정하는 폭기량 결정 스텝과,
상기 폭기량 결정 스텝에 의해 결정한 상기 목표 폭기량에 근거하여 기체를 공급하여 상기 폭기를 행하는 폭기 스텝과,
상기 폭기 스텝에 의해 공급한 상기 기체에 대한 상기 분리막의 막 간 압력차의 변화량을 산출하는 변화량 산출 스텝
을 구비하고,
측정 장치가 산출한, 상기 제 1 목표 폭기량에 근거하는 상기 폭기를 행한 동안의 상기 분리막의 막 간 압력차의 제 1 변화량이, 상기 측정 장치가 산출한, 상기 제 2 목표 폭기량에 근거하는 상기 폭기를 행한 동안의 상기 분리막의 막 간 압력차의 제 2 변화량보다 큰 경우, 제 3 목표 폭기량으로서 상기 제 2 목표 폭기량보다 작은 값을 결정하는
것을 특징으로 하는 폭기량 제어 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 변화량이 상기 제 2 변화량보다 작은 경우, 상기 제 3 목표 폭기량으로서 상기 제 2 목표 폭기량보다 큰 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 폭기량 제어 방법.
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