JPH0531489A - 活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置 - Google Patents
活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置Info
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- JPH0531489A JPH0531489A JP3193969A JP19396991A JPH0531489A JP H0531489 A JPH0531489 A JP H0531489A JP 3193969 A JP3193969 A JP 3193969A JP 19396991 A JP19396991 A JP 19396991A JP H0531489 A JPH0531489 A JP H0531489A
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- 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
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- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファジイ制御により、簡単なシステムで外乱
因子に対して追従できる高性能な活性汚泥制御装置を得
る。 【構成】 余剰汚泥の制御にあたってファジイ制御を用
い、このファジイ制御部を活性容量示標計とファジイ演
算処理器によって構成する。
因子に対して追従できる高性能な活性汚泥制御装置を得
る。 【構成】 余剰汚泥の制御にあたってファジイ制御を用
い、このファジイ制御部を活性容量示標計とファジイ演
算処理器によって構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は活性汚泥プロセスの汚泥
量制御装置に関するものである。
量制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、排水は、活性汚泥微生物により
好気的(脱窒,脱リンが必要な場合は一部嫌気的プロセ
スを含む)に分解処理される。この分解と同時に活性汚
泥微生物は増殖するため、その汚泥の一部は、余剰汚泥
として処理系外に排出される。
好気的(脱窒,脱リンが必要な場合は一部嫌気的プロセ
スを含む)に分解処理される。この分解と同時に活性汚
泥微生物は増殖するため、その汚泥の一部は、余剰汚泥
として処理系外に排出される。
【0003】現在までに、余剰汚泥の制御方式として、
(1)1日当たりの目標引き抜き汚泥量を設定し、余剰
の積算流量がその設定値になるまで引き抜く方法(定量
引き抜き方式)、(2)曝気槽内汚泥量の一定割合を毎
日引き抜く(汚泥日令制御,SA制御)、(3)処理系
内汚泥量の一定割合を毎日引き抜く(平均汚泥滞留時間
制御,SRT制御)等が提案され、一部実用化されてい
る。
(1)1日当たりの目標引き抜き汚泥量を設定し、余剰
の積算流量がその設定値になるまで引き抜く方法(定量
引き抜き方式)、(2)曝気槽内汚泥量の一定割合を毎
日引き抜く(汚泥日令制御,SA制御)、(3)処理系
内汚泥量の一定割合を毎日引き抜く(平均汚泥滞留時間
制御,SRT制御)等が提案され、一部実用化されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】現在の余剰汚泥制御方
式(定量引き抜き制御,SA制御,SRT制御)は汚泥
の沈降特性が変化すると制御が発散状態となる場合があ
る。ここで、汚泥の沈降特性は、例えば、汚泥容量示標
(sludge volume index,以下、S
VIと略す)によって定量的な評価が可能である。一般
に糸状細菌が多量に増殖すると、汚泥の沈降特性は悪化
し、SVI値は上昇する。SVIが上昇すると(イ)最
終沈澱池における汚泥の滞留時間が長くなる、(ロ)沈
澱した汚泥の圧密濃度が低下することが知られている。
式(定量引き抜き制御,SA制御,SRT制御)は汚泥
の沈降特性が変化すると制御が発散状態となる場合があ
る。ここで、汚泥の沈降特性は、例えば、汚泥容量示標
(sludge volume index,以下、S
VIと略す)によって定量的な評価が可能である。一般
に糸状細菌が多量に増殖すると、汚泥の沈降特性は悪化
し、SVI値は上昇する。SVIが上昇すると(イ)最
終沈澱池における汚泥の滞留時間が長くなる、(ロ)沈
澱した汚泥の圧密濃度が低下することが知られている。
【0005】最終沈澱池における汚泥滞留時間が長くな
ると、最終沈澱池内汚泥量が増加し、その結果、曝気槽
内汚泥量は減少する。即ち、SVI値が変動すると最終
沈澱池内汚泥量(MF)と曝気槽内汚泥量(MA)との
比(MF/MA比)が変化すると言いかえることができ
る。従って、曝気槽内汚泥量の一定割合を毎日引き抜く
SA制御の場合、SVI変動により引き抜き目標値が変
化し、適正な制御ができなくなる。また、SVIが上昇
すると、沈澱した汚泥の圧密濃度が低下するため、これ
に伴って返送および余剰汚泥濃度も低下する。この場
合、定量引き抜き制御では、正味の引き抜き固形物量
(Kg/日)が変化するため、SA制御と同様適正な制
御ができない。一方、SRT制御の場合、処理系内汚泥
量、特に最終沈澱池内汚泥量を、正確に把握することが
困難であるため実用化が難しい。
ると、最終沈澱池内汚泥量が増加し、その結果、曝気槽
内汚泥量は減少する。即ち、SVI値が変動すると最終
沈澱池内汚泥量(MF)と曝気槽内汚泥量(MA)との
比(MF/MA比)が変化すると言いかえることができ
る。従って、曝気槽内汚泥量の一定割合を毎日引き抜く
SA制御の場合、SVI変動により引き抜き目標値が変
化し、適正な制御ができなくなる。また、SVIが上昇
すると、沈澱した汚泥の圧密濃度が低下するため、これ
に伴って返送および余剰汚泥濃度も低下する。この場
合、定量引き抜き制御では、正味の引き抜き固形物量
(Kg/日)が変化するため、SA制御と同様適正な制
御ができない。一方、SRT制御の場合、処理系内汚泥
量、特に最終沈澱池内汚泥量を、正確に把握することが
困難であるため実用化が難しい。
【0006】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的はファジイ規則を応用して簡単なシステ
ムで外乱因子に対して十分な精度で追従できる高性能な
活性汚泥制御装置を提供することである。
ので、その目的はファジイ規則を応用して簡単なシステ
ムで外乱因子に対して十分な精度で追従できる高性能な
活性汚泥制御装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、曝気槽内の活性汚泥浮遊物量と活性汚泥
沈澱率を基に汚泥容量示標を算出する汚泥容量示標計
と、この汚泥容量示標と汚泥滞留時間設定値および余剰
汚泥流量を基にファジイ規則に従って余剰汚泥量の目標
値を算出する演算処理器によってファジィ制御部を構成
する。
成するために、曝気槽内の活性汚泥浮遊物量と活性汚泥
沈澱率を基に汚泥容量示標を算出する汚泥容量示標計
と、この汚泥容量示標と汚泥滞留時間設定値および余剰
汚泥流量を基にファジイ規則に従って余剰汚泥量の目標
値を算出する演算処理器によってファジィ制御部を構成
する。
【0008】
【作用】本発明においては、ファジイ制御規則に基づき
SRT制御を行う。SVI計(SV計+MLSS計)か
らの出力値を本制御装置への入力とし、このSVI値と
SRT目標値からファジイ制御規則に従って余剰汚泥量
の目標値を出力する。ファジイ制御の後件部規則の線形
式に含まれるパラメータを重回帰分析により求める。こ
の場合、重回帰分析に必要な入力データは、直接実処理
施設において測定するか、または、数式モデルによる定
常解析より求めることができる。数式モデルを利用する
場合は、数式モデルに含まれる各種プラントモデル用パ
ラメータを解析による出力値と実処理施設における測定
値との差が最小になるように最適化した後、利用する。
ここで、重回帰分析への入力データとは、SVI値が安
定しているときの、SRT−SVI−Qwのデータであ
る。
SRT制御を行う。SVI計(SV計+MLSS計)か
らの出力値を本制御装置への入力とし、このSVI値と
SRT目標値からファジイ制御規則に従って余剰汚泥量
の目標値を出力する。ファジイ制御の後件部規則の線形
式に含まれるパラメータを重回帰分析により求める。こ
の場合、重回帰分析に必要な入力データは、直接実処理
施設において測定するか、または、数式モデルによる定
常解析より求めることができる。数式モデルを利用する
場合は、数式モデルに含まれる各種プラントモデル用パ
ラメータを解析による出力値と実処理施設における測定
値との差が最小になるように最適化した後、利用する。
ここで、重回帰分析への入力データとは、SVI値が安
定しているときの、SRT−SVI−Qwのデータであ
る。
【0009】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1〜図8を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【0010】図1は本発明の実施例による活性汚泥プロ
セスの汚泥量制御装置を示すもので、同図において1は
曝気槽、2は最終沈澱池、3は余剰汚泥ポンプ、4は余
剰汚泥流量計である。5は活性汚泥浮遊物計、6は活性
汚泥沈澱率計、7は活性汚泥浮遊物計5の活性汚泥浮遊
物量MLSSと活性汚泥沈澱率計6の活性汚泥沈澱率S
Vを入力として汚泥容量示標(SVI)を算出する汚泥
容量示標計である。8はこの汚泥容量示標計7によって
算出された汚泥容量示標と余剰汚泥流量計4の余剰汚泥
流量Qwを入力としてファジイ演算する演算処理器で、
この演算処理器8と汚泥容量示標計7によってファジイ
制御部9が構成される。
セスの汚泥量制御装置を示すもので、同図において1は
曝気槽、2は最終沈澱池、3は余剰汚泥ポンプ、4は余
剰汚泥流量計である。5は活性汚泥浮遊物計、6は活性
汚泥沈澱率計、7は活性汚泥浮遊物計5の活性汚泥浮遊
物量MLSSと活性汚泥沈澱率計6の活性汚泥沈澱率S
Vを入力として汚泥容量示標(SVI)を算出する汚泥
容量示標計である。8はこの汚泥容量示標計7によって
算出された汚泥容量示標と余剰汚泥流量計4の余剰汚泥
流量Qwを入力としてファジイ演算する演算処理器で、
この演算処理器8と汚泥容量示標計7によってファジイ
制御部9が構成される。
【0011】すなわち、図1の汚泥量制御装置では、曝
気槽1の出口付近にSVI計7(SV計5+MLSS計
6)を設置し、演算処理器8に検出信号を入力する。演
算処理器8ではSVI値と汚泥滞留時間SRTの設定値
SRTset値から目標引き抜き汚泥量を算出し、この
値に基づいて余剰汚泥ポンプ3の運転時間(間欠引き抜
きの場合)や余剰汚泥流量調節弁(連続引き抜きの場
合)を制御する。
気槽1の出口付近にSVI計7(SV計5+MLSS計
6)を設置し、演算処理器8に検出信号を入力する。演
算処理器8ではSVI値と汚泥滞留時間SRTの設定値
SRTset値から目標引き抜き汚泥量を算出し、この
値に基づいて余剰汚泥ポンプ3の運転時間(間欠引き抜
きの場合)や余剰汚泥流量調節弁(連続引き抜きの場
合)を制御する。
【0012】ファジイ制御部9で使われるファジイ制御
規則とこれに基づく推論の形式は種々あるが、ここで
は、その構造およびパラメータの同定を行った。
規則とこれに基づく推論の形式は種々あるが、ここで
は、その構造およびパラメータの同定を行った。
【0013】ファジイ制御部9による制御規則の一般式
を式1に示す。
を式1に示す。
【0014】
【数1】
【0015】ここで、mは入力変数の数、i=1,2,
3,……n:ルール数である。
3,……n:ルール数である。
【0016】ここでは一例として次の6つの制御規則を
考える。
考える。
【0017】
【数2】
【0018】入力(SRT設定値(SRT0),SVI
(SVI0))に対する前件部の適合度ω1,ω2,ω
3,ω4,ω5,ω6は、
(SVI0))に対する前件部の適合度ω1,ω2,ω
3,ω4,ω5,ω6は、
【0019】
【数3】
【0020】全体の推論結果(出力,Qw0)は、これ
らの重み付き平均値とする。
らの重み付き平均値とする。
【0021】
【数4】
【0022】パラメータの同定手順を図2に示す。ここ
での実施例は、対象プロセスを数式モデル化し、シミュ
レーションにより検討した結果である。まず第一に、定
常解析により種々のSRT設定値におけるSVIと余剰
汚泥量(Qw)の関係を求めた。この結果を図3に示
す。これより、Qw−SRT−SVIの関係が明らかと
なる。
での実施例は、対象プロセスを数式モデル化し、シミュ
レーションにより検討した結果である。まず第一に、定
常解析により種々のSRT設定値におけるSVIと余剰
汚泥量(Qw)の関係を求めた。この結果を図3に示
す。これより、Qw−SRT−SVIの関係が明らかと
なる。
【0023】このQw−SRT−SVIの関係を入力デ
ータとし、重回帰分析により後件部に含まれるパラメー
タ、a11〜a63の同定を行った。まず、式(2)の
制御規則を用いて前件部の適合度ω1〜ω6を求め、式
(4)より出力である余剰汚泥量(Qw0)を算出す
る。ただし、ここでは前件部のメンバーシップ関数とし
て図4と図5を用いた(従って、A11=3,A12=
6,A21=4,A22=8,A23=12,A24=
16,A31=14,A32=18,A41=50,A
42=300,A51=150,A52=400)。重
回帰分析では、定常解析より求められるQwと前述した
ファジイ規則より算出されるQw(Qw0)との差の自
乗和が最小になるように後件部パラメータ、a11〜a
63および定数項を決定することになる。表1に同定結
果の一例を示す。
ータとし、重回帰分析により後件部に含まれるパラメー
タ、a11〜a63の同定を行った。まず、式(2)の
制御規則を用いて前件部の適合度ω1〜ω6を求め、式
(4)より出力である余剰汚泥量(Qw0)を算出す
る。ただし、ここでは前件部のメンバーシップ関数とし
て図4と図5を用いた(従って、A11=3,A12=
6,A21=4,A22=8,A23=12,A24=
16,A31=14,A32=18,A41=50,A
42=300,A51=150,A52=400)。重
回帰分析では、定常解析より求められるQwと前述した
ファジイ規則より算出されるQw(Qw0)との差の自
乗和が最小になるように後件部パラメータ、a11〜a
63および定数項を決定することになる。表1に同定結
果の一例を示す。
【0024】
【表1】
【0025】動的シミュレーションによる性能検証とし
て、同定したパラメータを用いて、次の2種類の制御方
式(RUN1,RUN2)についてそれぞれシミュレー
ションを行い、本ファジイ制御方式の有効性を検証し
た。
て、同定したパラメータを用いて、次の2種類の制御方
式(RUN1,RUN2)についてそれぞれシミュレー
ションを行い、本ファジイ制御方式の有効性を検証し
た。
【0026】RUN1:本ファジイ制御方式 RUN2:1日当たりの余剰汚泥量を一定に制御した場
合 ただし、ここでは、外乱因子としてSVIを図6に示す
ように、ランプ状に変動させた場合についてシミュレー
ションした。結果を図7と図8に示す。本ファジイ制御
方式(RUN1)の場合、余剰汚泥量を操作することに
より、SVI変動時でもプロセス内の総汚泥量(M)は
ほぼ一定に維持されているのに対して、余剰汚泥量を一
定に制御(RUN2)の場合は、SVI値の上昇に伴い
処理系内の汚泥分布(MF/MA比変動など)が変化
し、また、汚泥の圧密濃度や余剰汚泥濃度が低下するた
め、定量引き抜き条件下では実質的な引き抜き固形物量
が減少する。この結果、図8に示すように、処理系内汚
泥量(M)は徐々に増加する。即ち、SRTやF/M比
は一定に維持できなくなる。
合 ただし、ここでは、外乱因子としてSVIを図6に示す
ように、ランプ状に変動させた場合についてシミュレー
ションした。結果を図7と図8に示す。本ファジイ制御
方式(RUN1)の場合、余剰汚泥量を操作することに
より、SVI変動時でもプロセス内の総汚泥量(M)は
ほぼ一定に維持されているのに対して、余剰汚泥量を一
定に制御(RUN2)の場合は、SVI値の上昇に伴い
処理系内の汚泥分布(MF/MA比変動など)が変化
し、また、汚泥の圧密濃度や余剰汚泥濃度が低下するた
め、定量引き抜き条件下では実質的な引き抜き固形物量
が減少する。この結果、図8に示すように、処理系内汚
泥量(M)は徐々に増加する。即ち、SRTやF/M比
は一定に維持できなくなる。
【0027】
【発明の効果】本発明は以上の如くであって、余剰汚泥
の制御にあたってファジイ制御を用い、このファジイ制
御部を、曝気槽内の活性汚泥浮遊物量と活性汚泥沈澱率
を基に沈澱容量示標を算出する汚泥容量示標計と、この
汚泥容量示標と汚泥滞留時間設定値および余剰汚泥流量
を基にファジイ規則に従って余剰汚泥量の目標値を算出
する演算処理器によって構成したものである。従って、
下記のような効果が得られる。
の制御にあたってファジイ制御を用い、このファジイ制
御部を、曝気槽内の活性汚泥浮遊物量と活性汚泥沈澱率
を基に沈澱容量示標を算出する汚泥容量示標計と、この
汚泥容量示標と汚泥滞留時間設定値および余剰汚泥流量
を基にファジイ規則に従って余剰汚泥量の目標値を算出
する演算処理器によって構成したものである。従って、
下記のような効果が得られる。
【0028】(イ)SVI値やSRT目標値の変更に対
して速やかに追従し、そのSRT目標量に対応する、処
理系内汚泥量(M)やF/M比に制御できる。 (ロ)SVI変動時もMやF/M比を一定にできるた
め、最終沈澱池からの汚泥の流出を最少限に抑えること
ができる。即ち、SVI変動による最終沈澱池内汚泥量
を予測し、フィードフォワード的に余剰汚泥量を制御す
ることが可能となる。 (ハ)水質計測項目はSVI(SV+MLSS濃度)の
みでよく、維持管理が容易である。 (ニ)ファジイ規則を用いることにより、制御系が簡素
化される。
して速やかに追従し、そのSRT目標量に対応する、処
理系内汚泥量(M)やF/M比に制御できる。 (ロ)SVI変動時もMやF/M比を一定にできるた
め、最終沈澱池からの汚泥の流出を最少限に抑えること
ができる。即ち、SVI変動による最終沈澱池内汚泥量
を予測し、フィードフォワード的に余剰汚泥量を制御す
ることが可能となる。 (ハ)水質計測項目はSVI(SV+MLSS濃度)の
みでよく、維持管理が容易である。 (ニ)ファジイ規則を用いることにより、制御系が簡素
化される。
【図1】本発明の活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置の
ブロック図。
ブロック図。
【図2】本発明で用いるファジイ制御システムのパラメ
ータ同定手順を示すフロー図。
ータ同定手順を示すフロー図。
【図3】余剰汚泥流量Qwに対する汚泥容量示標SVI
の特性図。
の特性図。
【図4】SRTのファジイ演算特性図。
【図5】SVIのファジイ演算特性図。
【図6】SVIの特性図。
【図7】余剰汚泥流量Qwと総汚泥量の特性図。
【図8】余剰汚泥流量Qwと総汚泥量の特性図。
1…曝気槽、2…最終沈澱池、4…余剰汚泥流量計、7
…汚泥容量示標計、8…演算処理器、9…ファジイ制御
部。
…汚泥容量示標計、8…演算処理器、9…ファジイ制御
部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 曝気槽内の活性汚泥浮遊物量と活性汚泥
沈澱率を基に汚泥容量示標を算出する汚泥容量示標計
と、この汚泥容量示標と汚泥滞留時間設定値および余剰
汚泥流量を基にファジイ規則に従って余剰汚泥量の目標
値を算出する演算処理器によってファジィ制御部を構成
したことを特徴とする活性汚泥プロセスの汚泥量制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193969A JPH0531489A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3193969A JPH0531489A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0531489A true JPH0531489A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16316787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3193969A Pending JPH0531489A (ja) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | 活性汚泥プロセスの汚泥量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0531489A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997043027A1 (en) * | 1996-05-16 | 1997-11-20 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for controlling thickeners, clarifiers and settling tanks |
| EP0790617A3 (en) * | 1996-02-13 | 1998-01-07 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Apparatus having a rewritable display portion |
| WO2000047525A1 (en) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | Zeolite Australia Limited | Process for the removal of suspended and other material from waste water |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP3193969A patent/JPH0531489A/ja active Pending
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