JP2012252671A

JP2012252671A - 汚水流入量算出方法及び汚水流入量算出装置

Info

Publication number: JP2012252671A
Application number: JP2011127132A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakajima; 稔中島
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-07
Also published as: JP5779001B2

Abstract

【課題】汚水の揚水量が大きく変化した場合であっても汚水流入量を正確に算出すること。
【解決手段】制御装置１０が、所定時間毎の汚水揚水量Ｑ_０の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数を利用して任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉ１を算出し、任意の時間ｔにおける汚水揚水量Ｑ_０と汚水４の水位Ｌとを利用して任意の時間における汚水流入量Ｑ_ｉ２を算出し、算出された汚水流入量Ｑ_ｉ１と汚水流入量Ｑ_ｉ２との重み付け和を任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉとして算出する。これにより、汚水４の揚水量が大きく変化した場合であっても汚水流入量Ｑ_ｉを正確に算出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ井への汚水の流入量を算出する汚水流入量算出方法及び汚水流入量算出装置に関するものである。

一般に、水処理プラント設備（以下、プラント設備と略記）は汚水が沈砂池を介してポンプ井に流れ込む構成になっているために、ポンプ井への汚水の流入量（以下、汚水流入量と略記）を正確に計測することは困難である。このため、汚水流入量を利用してプラント設備の挙動をシミュレーションする場合や汚水流入量の傾向を調査する場合には、演算によって汚水流入量を算出する必要がある。このような背景から、演算によって汚水流入量を算出するシステムが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−２７２３３６号公報

しかしながら、特許文献１記載のシステムは、ポンプ井からの汚水の揚水量とポンプ井内における汚水の水位の変化量とに基づいて汚水流入量を算出する構成になっている。このため、特許文献１記載のシステムによれば、汚水を揚水するポンプの運転台数が変化した時等、汚水の揚水量が大きく変化した時には、汚水の揚水量の変化と水位の変化との間に遅れ時間が発生するために、汚水流入量を正確に算出することができなくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、汚水の揚水量が大きく変化した場合であっても、汚水流入量を正確に算出可能な汚水流入量算出方法及び汚水流入量算出装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る汚水流入量算出方法は、ポンプ井への汚水の流入量を算出する汚水流入量算出方法であって、所定時間毎の汚水の揚水量の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水の流入量の変化を示す関数を利用して、任意の時間における汚水の流入量を第１汚水流入量として算出するステップと、任意の時間における汚水の揚水量と水位とを利用して、任意の時間における汚水の流入量を第２汚水流入量として算出するステップと、第１汚水流入量と第２汚水流入量との重み付け和を任意の時間における汚水の流入量として算出するステップと、を含む。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る汚水流入量算出装置は、ポンプ井への汚水の流入量を算出する汚水流入量算出装置であって、所定時間毎の汚水の揚水量の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水の流入量の変化を示す関数を利用して、任意の時間における汚水の流入量を第１汚水流入量として算出する手段と、任意の時間における汚水の揚水量と水位とを利用して任意の時間における汚水の流入量を第２汚水流入量として算出する手段と、第１汚水流入量と第２汚水流入量との重み付け和を任意の時間における汚水の流入量として算出する手段と、を備える。

本発明に係る汚水流入量算出方法及び汚水流入量算出装置によれば、汚水の揚水量が大きく変化した場合であっても、汚水流入量を正確に算出することができる。

図１は、本発明の一実施形態である汚水流入量算出装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。図２は、本発明の一実施形態である汚水流入量演算処理の流れを示すフローチャートである。図３は、汚水揚水量の積算値から汚水流入量を算出する方法を説明するための図である。図４は、汚水揚水量の積算値から汚水流入量を算出する方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である汚水流入量算出装置の構成及びその動作（汚水流入量算出方法）について説明する。

〔水処理プラント設備の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である汚水流入量算出装置が適用される水処理プラント設備の構成について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である汚水流入量算出装置が適用される水処理プラント設備の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である汚水流入量算出装置が適用される水処理プラント設備１は、沈砂池２からポンプ井３内に流れ込んだ汚水４を吐出渠５に揚水する吸水ポンプ６を備えている。吐出渠５に揚水された汚水４は、初沈槽，曝気槽，終沈槽などを備える水処理設備７に供給されて処理される。

水処理プラント設備１は、制御系として、水位センサ８，汚水揚水量センサ９，及び制御装置１０を備えている。水位センサ８は、ポンプ井３内における汚水４の水位Ｌを検出し、検出された水位Ｌを示す電気信号を制御装置１０に入力する。汚水揚水量センサ９は、吸水ポンプ６によって吐出渠５に揚水される汚水４の流量を汚水揚水量Ｑ_０として検出し、検出された汚水揚水量Ｑ_０を示す電気信号を制御装置１０に入力する。

制御装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの演算処理装置によって構成されている。制御装置１０は、後述する汚水流入量演算処理を実行することによって任意の時間ｔにおける水処理プラント設備１への汚水４の流入量Ｑ_ｉ（以下、汚水流入量Ｑ_ｉと略記）を算出する機能と、吸水ポンプ６の回転数や吐出渠５と吸水ポンプ６との間に設けられた開閉弁１１の開度を制御することによって、ポンプ井３内における汚水４の水位Ｌを所定範囲内に制御する機能とを有している。

〔汚水流入量算出方法〕
このような構成を有する水処理プラント設備１では、制御装置１０が以下に示す汚水流入量演算処理を実行することによって、任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、汚水流入量演算処理を実行する際の制御装置１０の動作について説明する。

図２は、本発明の一実施形態である汚水流入量演算処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すフローチャートは、制御装置１０に対してオペレータが汚水流入量演算処理の開始を指示したタイミングで開始となり、汚水流入量演算処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、制御装置１０が、所定時間毎の汚水揚水量Ｑ_０のデータ（例えば日報データなど）を用いて任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出する。具体的には、制御装置１０は、図３に示すように、汚水揚水量センサ９から入力された電気信号に基づいて、所定時間毎（本例では１時間毎）の汚水揚水量Ｑ_０の積算値ｈ_１〜ｈ_２４を記憶している。そこで、制御装置１０は、汚水流入量Ｑ_ｉと汚水揚水量Ｑ_０とが１対１対応すると仮定して、各時間帯における汚水流入量Ｑ_ｉの変化を表す１次関数ｙ＝ａ_ｎｘ＋ｂ_ｎを導出する。ここで、１次関数中のパラメータｘ，ｙはそれぞれ時間及び汚水流入量Ｑ_ｉを示し、パラメータａ_ｎ，ｂ_ｎは時間帯ｎ毎に定められる係数を示している。

例えば、図４（ａ）に示すように０時〜１時の時間帯（ｎ＝１）では、制御装置１０は、０時〜１時の間の汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数ｙ＝ａ_１ｘ＋ｂ_１の積分値が０〜１時の間の汚水揚水量Ｑ_０の積算値ｈ_１と一致すると仮定して、１次関数ｙ＝ａ_１ｘ＋ｂ_１の係数ａ_１，ｂ_１を算出する。また、図４（ｂ）に示すように１時〜２時の時間帯（ｎ＝２）では、制御装置１０は、１時〜１．５時の間の汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数ｙ＝ａ_１ｘ＋ｂ_１の積分値と１．５時〜２時の間の汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数ｙ＝ａ_２ｘ＋ｂ_２の積分値との和が１時〜２時の間の汚水揚水量Ｑ_０の積算値ｈ_２と一致すると仮定して、１次関数ｙ＝ａ_２ｘ＋ｂ_２の係数ａ_２，ｂ_２を算出する。

すなわち、制御装置１０は、以下に示す数式（１），（２）を以下に示す行列式（３）に当てはめることによって、各時間帯ｎにおける汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数ｙ＝ａ_ｎｘ＋ｂ_ｎを導出する。なお、以下に示す数式（２）は、時間帯ｎにおける１次関数ｙ＝ａ_ｎｘ＋ｂ_ｎが隣接する時間帯ｎ＋１の中間位置において時間帯ｎ＋１の１次関数ｙ＝ａ_ｎ＋１ｘ＋ｂ_ｎ＋１に接続するための境界条件を示している。各時間帯ｎにおける汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数ｙ＝ａ_ｎｘ＋ｂ_ｎを導出することによって、制御装置１０は任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出することができる。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、汚水流入量演算処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、制御装置１０が、汚水揚水量センサ９によって検出された汚水揚水量Ｑ_０の瞬時値を用いて任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出する。具体的には、制御装置１０は、汚水揚水量センサ９によって検出された汚水揚水量Ｑ_０，水位センサ８によって検出された汚水４の水位Ｌの時間変化量ｄＬ／ｄｔ，及び水位センサ８によって検出された汚水４の水位Ｌにおけるポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を以下に示す数式（４）に代入することによって、任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出する。

なお、制御装置１０内には予め汚水４の水位Ｌとポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）との関係を示すテーブルデータが格納されており、制御装置１０はこのテーブルデータを参照して汚水４の水位Ｌにおけるポンプ井３の断面積Ｓ（Ｌ）を特定する。また、制御装置１０は、任意の時間ｔ前後の瞬時値の平均値を利用する、すなわち瞬時値を平滑化することによって汚水流入量Ｑ_ｉを算出することにより、汚水の揚水量が大きく変化した場合であっても汚水流入量を正確に算出できるようにするとよい。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、汚水流入量演算処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御装置１０が、ステップＳ１の処理によって算出された汚水流入量Ｑ_ｉとステップＳ２の処理によって算出された汚水流入量Ｑ_ｉとの重み付け和を算出し、算出された重み付け和の値を水処理プラント設備１への汚水４の流入量Ｑ_ｉとする。具体的には、制御装置１０は、ステップＳ１の処理によって算出された汚水流入量Ｑ_ｉを汚水流入量Ｑ_ｉ１、ステップＳ２の処理によって算出された汚水流入量Ｑ_ｉを汚水流入量Ｑ_ｉ２として、以下に示す数式（５）に汚水流入量Ｑ_ｉ及び汚水流入量Ｑ_ｉ２を代入することによって、任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉを算出する。ここで、数式（５）中のパラメータｒは、０以上１以下の値であり、オペレータが適宜設定可能な値である。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の汚水流入量演算処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である汚水流入量演算処理では、制御装置１０が、所定時間毎の汚水揚水量Ｑ_０の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水流入量Ｑ_ｉの変化を示す１次関数を利用して任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉ１を算出し、任意の時間ｔにおける汚水揚水量Ｑ_０と汚水４の水位Ｌとを利用して任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉ２を算出し、算出された汚水流入量Ｑ_ｉ１と汚水流入量Ｑ_ｉ２との重み付け和を任意の時間ｔにおける汚水流入量Ｑ_ｉとして算出するので、汚水４の揚水量が大きく変化した場合であっても汚水流入量Ｑ_ｉを正確に算出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１水処理プラント設備
２沈砂池
３ポンプ井
４汚水
５吐出渠
６吸水ポンプ
７水処理設備
８水位センサ
９汚水揚水量センサ
１０制御装置

Claims

ポンプ井への汚水の流入量を算出する汚水流入量算出方法であって、
所定時間毎の汚水の揚水量の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水の流入量の変化を示す関数を利用して、任意の時間における汚水の流入量を第１汚水流入量として算出するステップと、
任意の時間における汚水の揚水量と水位とを利用して、任意の時間における汚水の流入量を第２汚水流入量として算出するステップと、
第１汚水流入量と第２汚水流入量との重み付け和を任意の時間における汚水の流入量として算出するステップと、
を含むことを特徴とする汚水流入量算出方法。
ポンプ井への汚水の流入量を算出する汚水流入量算出装置であって、
所定時間毎の汚水の揚水量の積算値を利用して導出された所定時間毎の汚水の流入量の変化を示す関数を利用して、任意の時間における汚水の流入量を第１汚水流入量として算出する手段と、
任意の時間における汚水の揚水量と水位とを利用して任意の時間における汚水の流入量を第２汚水流入量として算出する手段と、
第１汚水流入量と第２汚水流入量との重み付け和を任意の時間における汚水の流入量として算出する手段と、
を備えることを特徴とする汚水流入量算出装置。