JPH0356115B2 - - Google Patents

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JPH0356115B2
JPH0356115B2 JP59118913A JP11891384A JPH0356115B2 JP H0356115 B2 JPH0356115 B2 JP H0356115B2 JP 59118913 A JP59118913 A JP 59118913A JP 11891384 A JP11891384 A JP 11891384A JP H0356115 B2 JPH0356115 B2 JP H0356115B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Activated Sludge Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は都市下水や産業廃水のように有機物を
含む汚水を浄化する下水処理システムの監視装置
に関するものである。
〔背景技術〕
一般に都市下水の下水処理システムは、第1図
に示すように有機物質を含む下水を管路1より曝
気槽2に導入し、曝気槽2には、沈殿池3から引
抜いた返送汚泥が道路4を介して返送されるとと
もに、散気管5より曝気槽内にブロワー6から圧
送された空気が供給され、管路1からの流入下水
と管路4からの返送汚泥は曝気槽内で攪拌混合さ
れ、下水中の有機物質は活性汚泥により沈降性の
良い汚泥に変換して沈殿池3に導かれる。
沈殿池3においては処理水と汚泥に沈降分離さ
れ、清澄水は管路7から放流され、沈殿池に沈殿
した汚泥の大部分は返送汚泥ポンプ8により引抜
かれて管路4を介して曝気槽内に返送され残りの
汚泥は引抜泥汚ポンプ9により排出される。
以上述べた下水処理システムにおいて、各種水
質データを計測、収集し、表示することは公知で
ある。
また、前記水質データをシステムの状態監視に
利用するため、上限値、下限値を計測値と共に表
示したり、あらかじめ設定された値を越えたり、
下回つたりした場合に警報を発するようにした装
置も公用されている。
ところが、このような従来の監視装置では、処
理水の水質の悪化といつたような事故に対して
は、オペレータが水質項目間の因果関係を経験等
にもとづいて考えながら各水質項目を点検して行
く必要があり、未熟練オペレータでは正常に復旧
させるのが非常に困難であつた。
〔先行出願の開示〕
そこで、水質項目間の因果関係をあらかじめ設
定しておき、ある水質項目を表示する際、その因
果関係に従つてその水質項目に影響する項目を索
引して表示させることにすることを提案したもの
として特開昭56−111087がある。
しかしながら該提案のように、個々の下水処理
システムごとの特徴や、プロセスの季節的な変動
を考えずに、その因果関係を画一的に設定してお
くことは、危険であり、しかも因果関係自体を把
握することもきわめて困難であると言わざるを得
ない。
〔発明の目的〕
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、個々の下水処理システムの特徴や季節変動
が処理プロセスに与える影響を考慮して、下水処
理システムの異常を検知し、その原因を表示する
下水処理システムの監視装置を提供することを目
的とする。
〔発明の構成〕
上記目的を達成するため、本発明では、他の水
質項目(以後、システム変数と称する)が、ある
システム変数に影響を与える度合(以後、寄与率
と称する)を、自己回帰モデルから算出し、その
寄与率の大きい順に因果関係が強いとみなして、
該寄与率の大きなシステム変数の順に、そのシス
テム変数の現在値が異常がないかどうかを検知し
て表示するような下水処理システムの表示装置を
構成したことを特長としている。
具体的には、流入下水量、流入水のPH、流入水
有機物濃度、溶存酸素濃度、曝気槽出口の水温、
曝気槽内混合液浮遊物質濃度(以下、MLSSとい
う)、放流水の懸濁物質、放流水のPH、放流水有
機物濃度、返送汚泥量、返送汚泥濃度、余剰汚泥
引抜量、曝気風量を測定する測定装置と、これら
測定装置の検出信号からプロセスの状態を表わす
統計的自己回帰モデルの係数を推定演算する係数
演算装置と、推定した自己回帰モデルから清澄水
の有機物濃度、懸濁物質濃度およびMLSSに影響
を及ぼすシステム変数を選別する選択装置と、前
記測定装置の出力信号から標準偏差を算出する標
準偏差演算装置と、前記選択装置および前記標準
偏差演算装置の出力信号を記憶する記憶装置と、
標準偏差を用いて計測値の検定を行い計測値が異
常であれば前記選択装置によつて選択されたシス
テム変数について点検を実施する異常検出装置
と、その点検結果を表示する表示装置とを備え
て、異常事態の発生と、その推定原因の調査結果
を知らしめようとするものである。
〔発明の原理〕
理解を容易にするため、自己回帰モデルについ
て説明する。
下水処理装置において、現在のプロセスの状態
は過去のプロセス状態の線形結合によつてその大
部分を表現できる。いま時刻nにおけるプロセス
の状態をk次元の全変数ベクトルX(n)で表わ
すと、その自己回帰表現は次のようになる。
X(n)=Mm=1 A(m)・X(n−m)+U(n) ……(1) 但しX(n−m)は時刻nよりm時点前の全変
数ベクトル、U(n)は白色雑音ベクトル、A
(m)は自己回帰モデルの回帰係数、Mは自己回
帰モデルの最適次数である。
(1)式の回帰係数A(m)の要素ij(m)は次の連
立一次方程式の解として求められる。Mm=1 Kj=1 aij(m)・Rjh(l-m)=Rih(l) ……(2) (h=1、2…、k:1=1、2、……M) ただし、Rih(l)はXのi、h行の要素の相
互相関関数である。また白色雑音ベクトルU(n)
の要素をi(n)とすると、その分散σ2iはつぎの
ようになる。
σ2i=Rii(o)−Mm=1 Kj=1 aij(m)・Rij(m) ……(3) なおモデルの最適次数Mは予測誤差を示す(4)式
のMFPE(M)を最小にする値である。
MFPE(M)={1+M・k+1/N}k・ {1−M・k+1/N}-k・‖dM‖ ……(4) ただし、Nはデータ数、‖dM‖はU(n)の分
数共分散行列推定値である。またMFPEは多次
元最終予測誤差Multiple Final Prediction
Errorの頭文字である。
このようにして自己回帰係数、モデル次数およ
び白色雑音の分散(固有ノイズ)が求められ、自
己回帰モデルが作成される。
つぎに、下水処理装置の被制御変数すなわち放
流水有機物濃度、放流水懸濁物質濃度、MLSSを
一定に保つために、この自己回帰モデルを構成す
る多数のシステム変数の中で、被制御変数に寄与
するシステム変数を選別する必要がある。
いまK個のシステム変数が伝達要素によつて結
ばれた閉レープにおいて、aij(f)を変数Xi(f)と変
数Xj(f)とを結ぶ伝達要素のxj(f)からxi(f)への周
波数応答関数とし、Ui(f)をxi(f)の内部雑音の周
波数領域における表現とすると、 xi(f)=Kj=1 aij(f)・xj(f)+Ui(f) ……(5) 但しj≠1 がえられる。
ここで 〔bij(f)〕=b11(f) b21(f) 〓 〓 bk1(f) b12(f) b22(f) 〓 〓 bk2(f) … … … … b1k(f) b2k(f) 〓 〓 bkk(f)=1−a11(f) −a21(f) 〓 〓 −ak1(f)−a12(f) −a22(f) 〓 〓 −ak2(f) … … … … −a1k(f) −a2k(f) 〓 〓 1−akk(f) ……(6) とおけば i(f)=Kj=1 bij(f)・Uj(f) ……(7) ここでbij(f)はj番目の変数の固有ノイズUj(f)
が、フイードバツクループを通してi番目システ
ム変数i(f)へ及ぼす影響を示す。
(7)式のパワースペクトル領域における表現式は Pii(f)=Kj=1 |bij(f)|2・P(Uj)(f) ……(8) ただしP(Uj)(f)は周波数fにおける固有ノイ
ズUjのパワースペクトル密度である。さらに周
波数fにおけるxi(f)のパワースペクトル密度のう
ちUj(f)に寄与する部分をqij(f)とすると、 qij(f)=|ij(f)|2P(Uj)(f) ……(9) となる。
本出願では、このqij(f)を寄与率と称する。
つまり、例えばあるシステム変数Aに対するシ
ステム変数B、C、Dの寄与率が、それぞれ35
%、40%、25%と求まると、システム変数C、
B、Dの順で、システム変数Aに影響を与えてい
ることになる。
以上が、自己回帰モデルの説明である。
また計測値の変動域は、標準偏差を求めること
によつて容易に推定できる。
すなわち標準偏差Sは(10)式で得られ、 ただし=1/N・Nl=1 xi(l) 計測値は(11)式で得られるiの範囲になると
考えて良い。
−3S≦xi≦+3S ……(11) したがつて、刻々得られる計測値が、(11)式
の変動域に含まれているか否かによつて、正常、
異常の判定を下すことが可能となる。
以上が発明の原理である。
〔発明の実施例〕
第2図は、上記した原理に基づいて成された本
発明の一実施例を示す構成図である。
第2図において1から9までは第1図の同一符
号と同じものを意味し、10は流入下水量測定
計、11は流入水のPH測定計、12は流入水懸濁
物質濃度計、13は流入水有機物濃度計、14は
溶存酸素濃度計測計、15はMLSS濃度計、16
は水温計、17は曝気槽流出水有機物濃度計、1
8は曝気槽流出水MLSS計、19は放流水懸濁物
質濃度計、20は放流水有機物濃度計、21は放
流水のPH測定計、22は返送汚泥量計測計、23
は返送汚泥濃度計、24は余剰汚泥引抜量測定
計、25は余剰汚泥濃度計、26は曝気風量測定
計、27は係数演算装置、28は選択装置、29
は各計測値の標準偏差を算出する標準偏差演算装
置、30は前記選択装置によつて選択された変
数、および前記標準偏差演算装置の出力を記憶し
ておく記憶装置、31は異常検出装置、32は表
示装置である。
本発明の最適な実施に当つては、まず当該処理
場の統計的モデルおよび計測値の標準偏差を得る
ために、適切な期間(約1ケ月程度)、計測値を
採取し、統計的モデル、標準偏差を決定する。そ
してこれ以降は、刻々、放流水の水質に関わる重
要な水質項目について、通常の変動域内にあるか
否かを監視し、それを逸脱した時には、記憶装置
に記憶されている因果関係に従つて、その異常の
発生原因の調査を行う。
〔具体的動作〕
管路1より曝気槽2に流入する下水の水量、
PH、流入水懸濁物質濃度、および流入水有機物濃
度は流入下水量測定計10、PH測定計11、懸濁
物質濃度計12、有機物濃度計13によりそれぞ
れ検出され、その検出信号は、演算装置27に与
えられる。
また、曝気槽2内に流入した下水と沈殿槽3か
ら返送された返送汚泥との混合水の溶存酸素濃
度、MLSSおよび水温は溶存酸素濃度測定計1
4、MLSS計15、水温計16によりそれぞれ検
出され、その検出信号は係数演算装置27に与え
られる。また曝気槽2内で混合水が活性汚泥処理
された処理水の有機物濃度およびMLSSは、有機
物濃度計17およびMLSS計18によりそれぞれ
検出され、その検出信号は係数演算装置27に与
えられる。また処理水が沈殿槽3で沈降分離され
清澄された放流水は管路7より装置外に放流さ
れ、その放流水の懸濁物質濃度、有機物濃度およ
びPHが懸濁物質濃度計19、有機物濃度計20お
よびPH測定計21でそれぞれ検出され、係数演算
装置27に与えられる。
さらに、返送汚泥量、返送汚泥濃度、余剰汚泥
量、余剰汚泥濃度、および曝気風量が返送汚泥量
測定計22、返送汚泥濃度計23、余剰汚泥引抜
量測定計24、余剰汚泥濃度計25および風量計
26によつて検出され、係数演算装置27に与え
られる。
このようにして、係数演算装置27の自己回帰
モデル演算装置28では、入力したそれぞれの時
系列の検出信号から、前記(2)、(3)、(4)式に基づい
たモデルの最適次数M、モデルの回帰係数A(m)
及び白色雑音の分散を演算すると共に、(1)式の自
己回帰モデルを演算し、選択装置29では自己回
帰モデル演算装置28からの出力により(9)式、(10)
式に基づいて、被制御変数すなわち放流水の有機
物濃度、懸濁物質濃度、および曝気槽内のMLSS
濃度に対するシステム変数の影響度合を演算し、
その因果関係を記憶装置30へ記憶させておく。
標準偏差演算装置29は、前記係数演算装置27
に入力した測定値信号より(10)式から標準偏差を算
出し、記憶装置30へ出力し、記憶させておく。
このようにして、該処理場の自己回帰モデル及
び標準偏差が得られた後は、順次、計測される放
流水質や処理場の運転において重要な水質項目
(放流水有機物濃度、放流水懸濁物質濃度、放流
水PHおよびMLSS等)について監視を実施でき
る。
監視のために、異常検出装置31は記憶装置3
0に記憶させていた水質項目の標準偏差を(11)
式に適用し、該水質項目の計測値と比較すること
により、その正常、異常の判定を行う。「異常」
の判定が出た場合、記憶装置30に記憶されてい
る因果関係に基づき、異常の発生原因となつた水
質項目の調査を実施し、その結果を表示装置32
へ出し、表示を行う。
第3図に、ある稼働中の下水処理場で実測した
データを説明する。
第3図は、放流水有機物濃度に対する寄与率を
周波数帯ごとに表わしたもので、その平均値が右
端の帯グラフに示されている。
この例では、放流水有機物濃度に変動に対し、
影響の大きな順は、それ自身の29.6%は別とし
て、流入水有機物濃度16.9%、溶存酸素濃度16.8
%、流入水量16.4%の順でつづいている。
表示装置32は、これらの順で表示されるよう
にしてもよいし、パーセントをともなつて一挙に
表示してもよい。
ここでは前記自己回帰モデルを作成して、その
モデルに従つて、一定時間、状態監視を行うよう
にしたが、一定周期たとえば1ケ月ごとにデータ
を採取して自己回帰モデルおよび標準偏差を修正
するようにいてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上述べたように、当該処理システム
の特徴、季節的な変動をも考慮した上で、下水処
理システムの異常発生を、すばやく検知し、その
原因となつた水質項目の調査をも実施、表示する
ことができるので、下水処理システムの自動化、
省力化に大なる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、公知の下水処理装置のブロツク図、
第2図は本発明の実施例のブロツク図、第3図は
実測データの一例を示す図である。 1……管路、2……曝気槽、3……沈殿池、4
……管路、5……散気管、6……ブロワー、7…
…管路、8……返送汚泥ポンプ、9……引抜汚泥
ポンプ、10……流入下水量測定計、11……流
入水のPH測定計、12……流入水懸濁物質濃度
計、13……流入水有機物濃度計、14……溶存
酸素量測定計、15……MLSS濃度計、16,1
7……水温計、18……MLSS濃度計、19……
放流水懸濁物質濃度計、20……放流水有機物濃
度計、21……放流水のPH測定計、22……返送
汚泥量測定計、23……返送汚泥濃度計、24…
…余剰汚泥引抜量測定計、25……余剰汚泥濃度
計、26……曝気風量計、27……係数演算装
置、28……選択装置、29……標準偏差演算装
置、30……記憶装置、31……異常検出装置、
32……表示装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 活性汚泥処理法による下水処理システムの処
    理状況を監視する装置において、 (a) 流入下水、曝気槽、沈殿池、放流水、返送汚
    泥および引抜汚泥の各プロセス状態の時系列計
    測値を入力し、それぞれのプロセスの状態を表
    わす自己回帰モデルの係数を算出する係数演算
    装置と、 (b) 前記係数演算装置の出力を入力し、あるプロ
    セス計測値に影響を及ぼす他のプロセス計測値
    を選別する選択装置と、 (c) 前記計測値から標準偏差を算出する標準偏差
    演算装置と (d) 前記選択装置及び前記標準偏差記憶の出力を
    記憶する記憶装置と (e) 前記プロセス計測値が、前記記憶装置に記憶
    されている前記標準偏差の範囲を外れたことを
    検出する異常検出装置と、 (f) 前記異常検出装置が前記標準偏差の範囲を外
    れたことを検出したときに、前記記憶装置に記
    憶されていた前記選択装置の出力を表示する表
    示器 とを備えたことを特徴とする下水処理システムの
    監視装置。
JP59118913A 1984-06-08 1984-06-08 下水処理システムの監視装置 Granted JPS60261593A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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