JPH01135599A - 沈澱池の排泥制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は沈澱池の汚泥を排出するための制御装置に関す
るものである。

Ｂ３発明の概要 本発明は高速凝集沈澱池や検流式の沈澱池の汚泥をタイ
マにより所定周期で排出させる排泥制御装置において、 操作員の実際の排泥操作のデータをコントローラ等に格
納し、原水濁度等の検出値と前記データにもとずいて排
泥周期及び排泥時間の設定値を決定することによ−って
、　　　　　　　□排泥制御を自動化し、かつ設備費用
を抑えるようにしたものである。

Ｃ１従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 現在浄水場の薬品沈澱池における排泥操作は、タイマを
用いて排泥周期と排泥時間を例えば夫々ｌＯ分、１分と
いったように設定してできるだけ連続排泥に近い形で行
っている。□この排泥方法ではタイマに設定する排泥周
期と排泥時間とを操作員の共力や経験により原水水質特
に濁度の変化に応じて随時手動設定により変更していか
なければならない。そのため洪水期や融雪期等の高濁度
発生時に排泥周期を短くしかつ排泥時間を長くするよう
にタイムリーに頻繁１こ設定変更をしなければならず、
しかも昼夜の別なく行わなければならない。また真冬の
渇水期には原水濁度は低濃度となり、沈澱池滞留汚泥が
腐敗しないように排泥周期と排泥時間を設定して排泥操
作を行うと共に、突然の台風等の洪水時には大幅な設定
変更を真夜中でも実施しなければならず、これを怠ると
沈澱池の処理水質が悪化してしまう。このように排泥操
作自体については、排泥弁を自動開閉したり排泥ポンプ
を自動的にオン／オフするので自動化されているが、排
泥周期と排泥時間をいくらに設定するかといった設定行
為は操作員の共力と経験に従って人為的に決められてい
る。しかしながらこのような人為的な設定を行う方法は
操作員の負担が大きいという問題がある。

また沈澱池の排泥制御を完全自動化する方法として、原
水濁度にもとずく発生汚泥量を推定し、沈澱池内に滞留
する汚泥を汚泥界面計や汚泥濃度計の各検出値にもとず
いてミニコンピユータ等の計算機により推定して排泥量
を決定することも検討されている。しかしながらこの方
法は排泥汚泥濃度計（例えば５％フルスケール）、汚泥
界面計及び原水濁計等の水質計測器並びに原水流量計や
排泥流量計等の多くの計測機器、制御機器に加えてミニ
コンピユータクラスの計算機が必要となり、設備費用が
高騰する上、その割には汚泥滞留状態の推定精度は多く
の外乱のために低い。

本発明の目的は、沈澱池の排泥制御を自動化し、かつ設
備投資を少なくすることにある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明では、例えばスラリー循環型高速凝集沈澱池を対
象とする場合、２次撹拌室の汚泥濃度及び原水濁度の検
出値をファジーコントローラ等に入力し、ファジー演算
やＰＩＤ演算を行って出力信号として排泥周期及び排泥
時間の各設定値を出力する。ファジーコントローラ等の
内部で行う制御方法は、経験豊かな操作員の制御方法を
まねる形式をとっている。実際の高速凝集沈殿池の２次
撹拌室に例えば０〜５０００ｍｇ／４を測定範囲とする
汚泥濃度計を設置し、操作員によるタイマの手動設定に
もとずく排泥操作を１年間に亘って実施した結果を第４
図に示す。この図かられかるように原水濁度が上昇する
につれて２次撹拌室の汚泥濃度も増加し、操作員は原水
濁度が上昇するにつれて排水周期を短かく、排水時間を
長くとって、前記泥濃度の上昇を一定に抑えている。本
発明はこの原理をコントローラ等に組み込んで排泥制御
を自動化したものであり、具体的には排泥周期及び排泥
時間の各設定値を求めるフィードフォワード制御部と、
この各設定値に対する補正値を求めるフィードバック制
御部と、前記設定値及び補正値にもとずいてタイマを設
定するタイマ設定部とから構成される。

８０作用 フィードフォワード制御部では、タイマを手動設定した
行った実際の排泥操作にもとすくデータから得られた、
原水濁度及び撹拌室内の汚泥濃度の各々と排泥周期との
関係、及び原水濁度及び前期汚泥濃度の各々と排泥時間
との関係を予め記憶すると共に、これら関係と原水濁度
及び前記汚泥濃度の各検出値とにもとずいて排泥周期及
び排泥時間の各設定値を求める。またフィードフォワー
ド制ｍ部では、前記排泥操作時のデータにもとずいて得
られた原水濁度と前記汚泥濃度の目標値との関係を予め
記憶すると共に、この関係と原水濁度の検出値とから前
記汚泥濃度の目標値を求め、前記汚泥濃度の検出値が前
記目標値となるように排泥周期及び排泥時間の各設定値
の夫々について補正値を求める。そして前記排泥周期の
設定値及び補正値の加算値を排泥周期としてかつ前記排
泥　□時間の設定値及び補正値の加算値を排泥時間とし
てタイマを設定する。

Ｆ、実施例 第１図は本発明の実施例を示す図である。■は高速凝集
沈澱池であり、この沈澱池１は、原水を導入管！、を介
して円錐台状の撹拌室のうらの下部側の１次撹拌室！、
に導入し、撹拌手段！、の撹拌により汚泥を凝集沈澱さ
せて排出管１４を通じて排出させると共に、汚泥を含む
原水を上部側の２次撹拌室１１を通じてその上端より越
流させ、固液分離部！、にて固液分離を行うものである
。

前記導入Ｗ１．及び２次撹拌室１゛ｉこは夫々濁度計２
及び汚泥濃度計３が設置されている。４１はフィードフ
ォワード（以下ｒＦＦＪという）制御部であり、経験豊
かな操作員の排泥操作にもとずいて得られたデータを予
め記憶すると共に、このデータと前記濁度計２及び汚泥
濃度計３の各検出値とにもとずいて排泥周期の設定値Ｄ
Ｓと排泥時間の設定値ＤＴとを算出する機能を有する。

前記データは、操作員が例えば１年間ｊこ亘ってタイマ
の手動設定により排泥操作を行うことによって得られた
原水濁度及び二次撹拌室ｌ、の汚泥濃度と排泥周期との
各関係（第２図（ａ）、（ｂ））、及び原水濁度及び前
記汚泥濃度と排泥時間との各関係（第３図（ａ）、（ｂ
））であり、操作員の確率的設定値から求められたもの
である。

４．はフィードバック（以下ｒＦＢＪという）制御部で
あり、時間遅れを考慮して一定時間後の汚泥濃度計３の
検出値をＦＢ制御入力信号として・用い、この値が目標
値となるようにＤＳ、ＤＴの値を補正する。この目標値
については、操作員が理想的な排泥制御を行った場合第
４図に示すように原水濁度と前記汚泥濃度とが巨視的に
は直線的な関係があることから、この関係と濁度計２の
検出値とから求められる。この場合汚泥濃度＝ａＸ原水
濁度十ｂ（ａ、ｂは定数）の直線式を利用してもよいし
、あるいは第５図に示すようにステップ状の関係を利用
してもよく、この実施例では第５図の関係から目標値を
求めている。具体的には前記ＦＢ制御部４．は、汚泥濃
度の検出値及び目標値の偏差に応じたＤＳの補正値ΔＤ
ＳとＤＴの補正値ΔＤＴとを出力゛する。

４、はタイマ設定部であり、排泥周期及び排泥時間の各
々についてＦＦ制御部４Ｉの出力及びＦＢ制御部４．の
出力の加算値であるＤＳ＋ΔＤＳとＤＴ＋ΔＤＴとを求
め、ＤＳ＋ΔＤＳを排泥周期としかつＤＴ＋ΔＤＴを排
泥時間として図示しないタイマを設定する機能を持って
いる。またＶは排泥弁、Ｍはモータであって、これらに
より排泥手段が構成され、前記タイマにより排泥周期と
排泥時間が制御される。以上においてこの例では、前記
ＦＦ＠＠部４□、ＦＢ制御Ｆ４４．及びタイマ設定部４
．はディジタルコントローラ（例えば５ＬＤＣ）４内に
組み込まれている。

次に上述実施例の作用について述べる。今原水が沈澱池
Ｉに導入され、ここで撹拌手段！、による凝集作用によ
って固液分離が行われ処理水が放流されているとする。

このとき原水の濁度及び２次撹拌室１．の汚泥濃度の各
検出値がＦＦ制御部４Ｉに入力され、濁度の検出値ＴＢ
と第２図（ａ）及び第３図（ａ）１こ示す関係とから排
泥周期ＤＳ１及び排泥時間ＤＴｌを求めると共に、汚泥
濃度の検出値ＳＳと第２図（ｂ）及び第３図（ｂ）に示
す関係とから排泥周期ＤＳ、及び排泥時間ＤＴ。

を求め、更にＤＳＩ及びＤＳ、から設定値であるＤＳを
求め、またＤＴＩ及びＤＴ、から設定値であるＤＴを求
める。一方ＦＢ＠ｌｌ１部４．にて第５図の関係からＴ
Ｈに対応する汚泥濃度の目標値ＳＳ。

が求められ、このＳＳｏと検出値であるＳＳとの偏差分
に応じた補正値へ〇Ｓ及びΔＤＴが出力される。そして
タイマ設定部４．にてＤＳ＋ΔＤＳとＤＴ＋ΔＤＴとが
演算され、排泥周期がＤＳ＋ΔＤＳとなるように、また
排泥時間がＤＴ＋ΔＤＴとなるように図示しないタイマ
を設定し、この設定値に応じて排泥手段が制御される。

第６図は本発明の他の実施例を示す図であり、この実施
例ではディジタルコントローラに代わってファンジ−コ
ントローラを用いている。図中５８は設定量用の状態計
測認定部、５．は設定量推定規則格納部、５ｓは補正量
用の状態計測認定部５４は補正量推定規則格納部、５６
はファジー推論部、５、は設定値決定部、５７は補正値
決定部、５．はタイマ設定部であり、これがファジーコ
ントローラ５内に組み込まれている。

この実施例では、原水濁度の検出値と２次撹拌室１．の
汚泥濃度の検出値の両方が前記状態計測認定部５８．５
！のいずれにも入力されると共に補正量用の状態計測認
定部５ｓには更に処理水の濁度が入力され設定量用及び
補正量用の計測値が認定される。そしてこれらの値に夫
々前記推定規則格納部５２．５４の推定規則が適用され
、その結果がファジー推論部５．に入力されるー。更に
ファジー推論部５．の演算結果にもとずいて、設定値決
定部５．にてＤＳ及びＤＴが決定されると共に補正値決
定部５フにてΔＤＳ及びΔＤＴが決定され、タイマ設定
部５．により排泥周期がＤＳ＋ΔＤＳとなるように、ま
た排泥時間がＤＴ＋ΔＤＴとなるように図示しないタイ
マを設定する。以上において第６１！１に示す実施例で
は、ファジー推論１１５、及び設定値決定部５．がＦＦ
制御部に相当し、ファジー推論部５６及び補正値決定部
５．がＦ　Ｂ　ｌｉＪ御部に相当する。

第７図は他の発明の実施例を示す図であり、この実施例
は、沈澱池が検流式のものである点、及び２次撹拌室の
汚泥濃度に代わりに沈澱池の排泥ピットの汚泥濃度と汚
泥界面の各検出値をＦＦ制御部とＦＢ＠１部の入力信号
としている点において先述の発明と異なっている。第７
図中６は検流式の沈澱池であり、この沈澱池６ではフロ
ック形成池６．より流入した原水が固液分離され、沈澱
した汚泥分が図示しない汚泥かき寄せ機で排泥ピット６
！にかき集められる。７は濁度計であり、フロック形成
池６１内の原水濁度を検出する。８は汚泥濃度及び汚泥
界面レベルを検出する機能を備えた光式の汚泥濃度・界
面計であり、排泥ピット６、内の各位を検出する。６．
は傾斜板沈降装置である。９はディジタルコントローラ
９１はＦＦ制御部、９ｊはＦＢ制御部９．はタイマ設定
部である。ＦＦ制御部９．では汚泥濃度・界面計８より
の汚泥濃度の検出値を汚泥界面の検出値にもとずいて修
正し、修正した汚泥濃度と濁度計７よりの検出値とにも
とずいて第１図に示す実施例と同様にして第２図の関係
を用いてＤＳとＤＴとを決定する。このとき排泥ピット
６、内の汚泥濃度と原水濁度とは同様に第４図に示す関
係にあると予測されるので、ＦＢ制御部９ｆにて例えば
第５図に示す関係を用いて原水濁度に応じた汚泥濃度の
目標値を求め、排泥ピット６、内の汚泥濃度が目標値付
近に維持されるように補正制御する。即ち第１図に示す
実施例と同様にＦＢ制御部９．からΔＤＳ、ΔＤＴが出
力され、タイマ設定部９．によりＤＳ＋ΔＤＳを排泥周
期として、またＤＴ＋ΔＤＴを排泥時間としてタイマを
設定する。

ここでＦＦ制御部９Ｉ及びＦＢ制御部９．における汚泥
濃度・界面計８からの入力信号としては、汚泥濃度の検
出値のみあるいは汚泥界面の検出値のみを用いてもよい
。

また従来のマニュアル制御では、汚泥界面と排泥管６４
丙の排泥濃度を見ながらタイマー設定値を定めていたが
、排泥濃度は０〜５％の間で変化するので、排泥管６４
に直接挿入した汚泥濃度計からの検出値は信頼性が低い
。従って本発明では、排泥ピット６、上に汚泥濃度・界
面計８を配置して、その検出値を利用することが信頼性
の向上の点から望ましい。

更に検流式の沈澱池の排泥制御においても、ディジタル
コントローラに代えて第６図に示すようなファジーコン
トローラを用いることもできる。

この場合２次撹拌室！、の汚泥濃度の代わりに、前記汚
泥濃度・界面計８からの汚泥濃度及び汚泥界面の両方の
検出値が用いられるかあるいはそのうちの一方が用いら
れる。このようにファジーコントローラを利用して、更
にあいまいな情報を用いてファジー制御すれば、ΔＤＳ
やΔＤＴの決定精度が高まること等から、よりきめ細か
い制御を行うことができる。

Ｈ１発明の効果 本発明によれば、排泥周期及び排泥時間に対応するタイ
マ設定値を自動的に求めてタイマ設定を行っているため
排泥制御が自動化され、これにより操作員の負担が軽減
される。そして操作員の実際の排泥操作のデータにもと
ずいてＦＦ制御によりＤＳ、ＤＴを決定すると共に、Ｆ
Ｂ制御によりＤＳ、ＤＴの各補正値を求めて補正制御を
行うようにしているため、きめ細かい排泥制御を行うこ
とができ、理想的な排泥操作を実現できる。また濁度計
と汚泥濃度計や汚泥界面計、及びディジタルコントロー
ラ等のコントローラによって制御できるから、初期投資
が少なくて済み、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図（ａ）、
（ｂ）は排泥周期の決定用関係図、第３図（ａ）、（ｂ
）は排泥時間の決定用関係図、第４図は原水濁度と汚泥
濃度との関係を示すデータ図、第５図は汚泥濃度目標値
の設定用グラフ、第６図は本発明の他の実施例を示す構
成図、第７図は他の発明の実施例を示す構成図である。 ｌ・・・高速凝集沈澱池、２，７・・・濁度計、３・・
・汚泥濃度計、４．．９１・・ＦＦ＠御部、４−．９！
・・・ＦＢ制御部、４ｓ、９ｓ・・・タイマ設定部、５
・・・ファジーコントローラ、６・・・横流式沈澱池。 第１図 ホ売明の笑止イ列の講へ回 ２−濁度計 ３−−一刀χｌ茂計 ４−一一ディヲタルコントＯ−ラ ４＋−−−ＦＦ制脚部 ４、−−ＦＢ制ｍ邪 ４３−−一タイマ！５！ｉ卵 第２図 羽￥χ周期の大定用関イｙＦ、品 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）原
水濁Ｍ　（”９／ｒ）　　　　　　　　　ｆｆ１Ｚ；１
！　（ｍ９／ｌ）第３図 排χ時間の決定−用閲イ累配 （α）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）恩水
濁茂（ｍ９／ｒ）　　　　　　　　５ちア濃度（’９７
り第４図 房ＵＫ濁皮ヒ汚湿遼Ｕ支のテークに 戸しにう蜀屓　（’９／ｚ） 第５図 力泥漠皮巨県値の以定用７フフ 厚Ｘ濁演（’９／Ｚ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）汚泥を含む原水を沈澱池内の撹拌室内に導入し、
   撹拌により汚泥を凝集沈澱させて固液分離を行う沈澱池
   について、分離された汚泥の排泥周期及び排泥時間をタ
   イマにより制御する排泥制御装置において、 タイマを手動設定して行った実際の排泥操作にもとずく
   データから得られた、原水濁度及び撹拌室内の汚泥濃度
   の各々と排泥周期との関係、及び原水濁度及び前記汚泥
   濃度の各々と排泥時間との関係を予め記憶すると共に、
   これら関係と原水濁度及び前記汚泥濃度の各検出値とに
   もとずいて排泥周期及び排泥時間の各設定値を求めるフ
   ィードフォワード制御部と、前記排泥操作時のデータに
   もとずいて得られた原水濁度と前記汚泥濃度の目標値と
   の関係を予め記憶すると共に、この関係と原水濁度の検
   出値とから前記汚泥濃度の目標値を求め、前記汚泥濃度
   の検出値が前記目標値となるように排泥周期及び排泥時
   間の各設定値の夫々について補正値を求めるフィードバ
   ック制御部と、前記排泥周期の設定値及び補正値の加算
   値を排泥周期としてかつ前記排泥時間の設定値及び補正
   値の加算値を排泥時間としてタイマを設定するタイマ設
   定部とを設けてなることを特徴とする沈澱池の排泥制御
   装置。
2. （２）汚泥を含む原水を沈澱池内の撹拌室内に導入し、
   汚泥を沈澱させて固液分離を行う沈澱池について、分離
   された汚泥の排泥周期及び排泥時間をタイマにより制御
   する排泥制御装置において、タイマを手動設定して行っ
   た実際の排泥操作にもとずくデータから得られた、原水
   濁度及び汚泥界面より低い位置の汚泥濃度及び／または
   汚泥界面レベルの各々と排泥周期との関係、及び原水濁
   度及び前記汚泥濃度及び／または汚泥界面レベルの各々
   と排泥時間との関係を予め記憶すると共に、これら関係
   と原水濁度及び前記汚泥濃度及び／または汚泥界面レベ
   ルの検出値とにもとずいて排泥周期及び排泥時間の各設
   定値を求めるフィードフォワード制御部と、前記排泥操
   作時のデータにもとずいて得られた原水濁度と前記汚泥
   濃度及び／または汚泥界面レベルの目標値との関係を予
   め記憶すると共に、この関係と原水濁度の検出値とから
   前記汚泥濃度及び／または汚泥界面レベルの目標値を求
   め、前記汚泥濃度及び／または汚泥界面レベルの検出値
   が前記目標値となるように排泥周期及び排泥時間の各設
   定値の夫々について補正値を求めるフィードバック制御
   部と、前記排泥周期の設定値及び補正値の加算値を排泥
   周期としてかつ前記排泥時間の設定値及び補正値の加算
   値を排泥時間としてタイマを設定するタイマ設定部とを
   設けてなることを特徴とする沈澱池の排泥制御装置。