JPS59154199A - 活性汚泥消化工程の制御方法 - Google Patents
活性汚泥消化工程の制御方法Info
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- JPS59154199A JPS59154199A JP58027676A JP2767683A JPS59154199A JP S59154199 A JPS59154199 A JP S59154199A JP 58027676 A JP58027676 A JP 58027676A JP 2767683 A JP2767683 A JP 2767683A JP S59154199 A JPS59154199 A JP S59154199A
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- tank
- digestion
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- solid
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Treatment Of Sludge (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は活性汚泥法王水処理場におけるメタンガス回収
方法に係シ、汚泥処理嫌気消化プロセスのメタンガス発
生効率を最大ならしめる活性汚泥消化工程の制御方法に
関する。
方法に係シ、汚泥処理嫌気消化プロセスのメタンガス発
生効率を最大ならしめる活性汚泥消化工程の制御方法に
関する。
現在、下水処理場の汚泥処理工程に嫌気性消化を採用し
ている処理場は約40優に達しているが、この嫌気性処
理過程で発生するメタンガスを回収して利用すれば、処
理場全体の使用−力の約80チの電力が賄えるといわれ
ている。従って、この嫌気性消化工程を効率よく制御す
ることによシできるだけ多くのメタンガスを回収するこ
とは、エネルギー資源の有効利用という観点から極めて
重要なことである。
ている処理場は約40優に達しているが、この嫌気性処
理過程で発生するメタンガスを回収して利用すれば、処
理場全体の使用−力の約80チの電力が賄えるといわれ
ている。従って、この嫌気性消化工程を効率よく制御す
ることによシできるだけ多くのメタンガスを回収するこ
とは、エネルギー資源の有効利用という観点から極めて
重要なことである。
第1図は下水処理場における従来の汚泥消化プロセスの
説明図を示し、濃縮工程を終えた汚泥は、汚泥投入管1
から消化槽2へ投入され、ここで嫌気性細菌によシ分解
処理が行われ、メタンガスと炭酸ガスを発生する。発生
ガスは管8によって回収される。消化反応後の汚泥は、
管4をとおして固液分離槽5へと流入する。この上澄液
は、管6から水処理工程へ、又、沈殿濃縮した汚泥は管
7から引抜かれ、脱水工程へと送られる。従来この嫌気
性消化工程に′電算機を応用して制御を行った例はなく
、公知されている制御方式も、PHあるいは温度に関す
るものがほとんどであった。
説明図を示し、濃縮工程を終えた汚泥は、汚泥投入管1
から消化槽2へ投入され、ここで嫌気性細菌によシ分解
処理が行われ、メタンガスと炭酸ガスを発生する。発生
ガスは管8によって回収される。消化反応後の汚泥は、
管4をとおして固液分離槽5へと流入する。この上澄液
は、管6から水処理工程へ、又、沈殿濃縮した汚泥は管
7から引抜かれ、脱水工程へと送られる。従来この嫌気
性消化工程に′電算機を応用して制御を行った例はなく
、公知されている制御方式も、PHあるいは温度に関す
るものがほとんどであった。
本発明は上記事情に鑑みてなされ、電算機を応用して発
生メタンガスをできるだけ多く回収することのできる、
活性化汚泥消化工程の制御方法を提供することを目的と
する。
生メタンガスをできるだけ多く回収することのできる、
活性化汚泥消化工程の制御方法を提供することを目的と
する。
本発明は、消化槽への投入汚泥の濃度、及び固液分1i
jiI槽からの引抜汚泥の濃度を入力値として、槽から
のメタン発生速度を最大ならしめる汚泥の操作を、電算
機からの指示に基づいて行なわせることによシ、上記目
的を達成するものである。
jiI槽からの引抜汚泥の濃度を入力値として、槽から
のメタン発生速度を最大ならしめる汚泥の操作を、電算
機からの指示に基づいて行なわせることによシ、上記目
的を達成するものである。
以下、本発明の実施例について□説明する。第2図は本
発明の構成を示し、同図においては、消化汚泥の引抜管
7から分枝した汚泥循環管8を設け、汚泥循環管8をと
おして、消化汚泥を消化槽2に循環することも、可能な
構成とした場合を示している。
発明の構成を示し、同図においては、消化汚泥の引抜管
7から分枝した汚泥循環管8を設け、汚泥循環管8をと
おして、消化汚泥を消化槽2に循環することも、可能な
構成とした場合を示している。
すなわち、メタン発生速度を最大にするための投入、引
抜き、循環の汚泥流量は、電算機中に内蔵する数学モデ
ルによシ求める。消化工程は消化槽と固液分離槽に分れ
てお)、消化槽の反応は、(イ)投入汚泥の加水分解、
(ロ)加水分解基質からの脂肪酸生成、(ハ)脂肪酸か
らメタンと炭酸ガス生成の8過程があシ、(ロ)と(ハ
)の過程にはそれぞれ酸生成菌、メタン生成菌が関与す
る。
抜き、循環の汚泥流量は、電算機中に内蔵する数学モデ
ルによシ求める。消化工程は消化槽と固液分離槽に分れ
てお)、消化槽の反応は、(イ)投入汚泥の加水分解、
(ロ)加水分解基質からの脂肪酸生成、(ハ)脂肪酸か
らメタンと炭酸ガス生成の8過程があシ、(ロ)と(ハ
)の過程にはそれぞれ酸生成菌、メタン生成菌が関与す
る。
したがって、連続プロセスにおける消化反応は、(イ)
加水分解過程 (as、/dt)−(F、 ・8,1+FB−8,R−
F−8P)/’V−K11・(SP−8pu(ロ)酸生
成過程 (dsa /dt ;1=(FR−8,−F−8,)/
V−+−Kh ・(Sp−8pu −α)−μ、・′X
4/Y。
加水分解過程 (as、/dt)−(F、 ・8,1+FB−8,R−
F−8P)/’V−K11・(SP−8pu(ロ)酸生
成過程 (dsa /dt ;1=(FR−8,−F−8,)/
V−+−Kh ・(Sp−8pu −α)−μ、・′X
4/Y。
s’、=s。
(dX、/dt)=(Fu −X、R−F−XI)/V
+μm ・X、−Kd、 ・X−(ハ) メタン生成過
程 (d 8m /a t )=(Fn =S m −F−
8m )/V+84−p m ・Xm/今。
+μm ・X、−Kd、 ・X−(ハ) メタン生成過
程 (d 8m /a t )=(Fn =S m −F−
8m )/V+84−p m ・Xm/今。
(dXm/dt)=(FaXmu−FXm )/’V”
f−μ、 @X、、−Kd、 −X−Q = D−’V
’Ycn ・μ、jXrnと表わされる。
f−μ、 @X、、−Kd、 −X−Q = D−’V
’Ycn ・μ、jXrnと表わされる。
ここに、
Sp:消化槽の汚泥濃度Cv’13〕S、 I:投入汚
泥濃度Cv’13〕SpR*循環汚泥濃度(引抜汚泥濃
度) Ciノ〕F■=投入汚泥流菫(4/h’) F
R:循項汚泥流鉦〔−8/h〕F:消化槽流入汚泥全流
量〔4/h〕 Spu:入口平均汚泥濃度〔i沼〕 S、:溶解基質濃度〔i矛〕 X、:消化槽酸生成菌濃度〔1石〕 X、R:循環汚泥中酸生成菌濃度〔シ2〕S1:脂肪酸
濃度Cg/−e〕Xパ消化槽メタン菌濃度〔12〕Sシ
:酸生成過程で得られるS。
泥濃度Cv’13〕SpR*循環汚泥濃度(引抜汚泥濃
度) Ciノ〕F■=投入汚泥流菫(4/h’) F
R:循項汚泥流鉦〔−8/h〕F:消化槽流入汚泥全流
量〔4/h〕 Spu:入口平均汚泥濃度〔i沼〕 S、:溶解基質濃度〔i矛〕 X、:消化槽酸生成菌濃度〔1石〕 X、R:循環汚泥中酸生成菌濃度〔シ2〕S1:脂肪酸
濃度Cg/−e〕Xパ消化槽メタン菌濃度〔12〕Sシ
:酸生成過程で得られるS。
XmR:循環汚泥中メタン菌濃度〔e!〕Q:メタンガ
ス発生流量(、g/h )Kh:加水分解定数[h−’
) μ、:酸生成菌比増殖速度〔h−1〕 Y、:酸生成菌の収率〔1〕 Kda:酸生成菌自己分解係数[h−1)μ、R:メタ
ン菌比増殖速度[:h−JYIIl:メタン菌の収率〔
1〕 K、、、:メタン菌自己分解係数(h−”:IYCH:
メタンガスの収率[mol/g〕D:気体1molの体
積C4/rrIo 1 ]V:消化僧の液体部の体積〔
p〕 である。
ス発生流量(、g/h )Kh:加水分解定数[h−’
) μ、:酸生成菌比増殖速度〔h−1〕 Y、:酸生成菌の収率〔1〕 Kda:酸生成菌自己分解係数[h−1)μ、R:メタ
ン菌比増殖速度[:h−JYIIl:メタン菌の収率〔
1〕 K、、、:メタン菌自己分解係数(h−”:IYCH:
メタンガスの収率[mol/g〕D:気体1molの体
積C4/rrIo 1 ]V:消化僧の液体部の体積〔
p〕 である。
又、固体分離槽のモデルは次のように表わされる。
S′P ”” ” Sp 72w d
(aspB /dt )=(S、: −5pR)/Tx
′j=”Xa/”wd、 X!、、=F・X、/F、
、。
′j=”Xa/”wd、 X!、、=F・X、/F、
、。
(dX、R/dt)=(XニーXaR)/T(dXra
a / d’ )−(X’m −x−R)、/’rこと
に、 F、a : 引抜汚泥流it (−6/h:] T
: 時定数〔h〕例えば、このようなモデルを使用して
、FI、FR9F v dのいくつかの値の組合せにつ
いて演算を行ない、その中から、Qを最大ならしめる組
合せFl。
a / d’ )−(X’m −x−R)、/’rこと
に、 F、a : 引抜汚泥流it (−6/h:] T
: 時定数〔h〕例えば、このようなモデルを使用して
、FI、FR9F v dのいくつかの値の組合せにつ
いて演算を行ない、その中から、Qを最大ならしめる組
合せFl。
F、+、 、?、を選択するようにすればよい。もちろ
んこれらの値は与えられた機絨的制約の範囲でのみ変化
させるようにする。
んこれらの値は与えられた機絨的制約の範囲でのみ変化
させるようにする。
一方、モデルはつねに実際プロセスを正しく表わすとは
限らないので、定時間毎または実際の値と計算値との差
がある値以上になったときはモデルのパラメタを修正(
更新)する必要がある。この手段を設けることによって
時変なパラメタにも対処し得るものとなる。方法として
は、モデルの計算出力のうち測定可能なもの、すなわち
メタン発生流IQと循環汚泥濃度SpRを、実際値と比
較し次のような評価関数J、 を最小とするようなパラメータの最適組合せ、K:、α
△μt、μ”、y”、y:’、に、t” 、Ka:、T
”;yc苓を選択し、新たにモデルのパラメタとすれば
よい。以上によって最適化制御が実現する。
限らないので、定時間毎または実際の値と計算値との差
がある値以上になったときはモデルのパラメタを修正(
更新)する必要がある。この手段を設けることによって
時変なパラメタにも対処し得るものとなる。方法として
は、モデルの計算出力のうち測定可能なもの、すなわち
メタン発生流IQと循環汚泥濃度SpRを、実際値と比
較し次のような評価関数J、 を最小とするようなパラメータの最適組合せ、K:、α
△μt、μ”、y”、y:’、に、t” 、Ka:、T
”;yc苓を選択し、新たにモデルのパラメタとすれば
よい。以上によって最適化制御が実現する。
さて上記第2図において、汚泥投入管1をとおして消化
槽2へ流入する汚泥は、その濃度を検出器9により測定
され、一方引抜汚泥濃度も検出器14よシ測定されて、
画濃度信号は汚泥流型演算回路21へ送られる。この演
算回路21では、消化工程の数学モデルを使い、前記方
法によってメタン発生速度を最大ならしめる投入汚泥流
量、引抜汚泥流量、循環汚泥流量を演算し、各調節計1
7.18.20にそれらの設定値を与える。これにより
、メタン発生速度は運転条件中最大に保たれる。
槽2へ流入する汚泥は、その濃度を検出器9により測定
され、一方引抜汚泥濃度も検出器14よシ測定されて、
画濃度信号は汚泥流型演算回路21へ送られる。この演
算回路21では、消化工程の数学モデルを使い、前記方
法によってメタン発生速度を最大ならしめる投入汚泥流
量、引抜汚泥流量、循環汚泥流量を演算し、各調節計1
7.18.20にそれらの設定値を与える。これにより
、メタン発生速度は運転条件中最大に保たれる。
一方、投入汚泥の流量および濃度はそれぞれ検出器10
と9から、また引抜汚泥の流量、および濃度は検出器1
8と14から、循環汚泥流量は検出器15から、そして
発生メタンガス流量は、発生ガス流瀘計11とメタン濃
度計12からの信号を受けてメタンガス流量を算出する
乗算回g19から、それぞれ検出信号がモデル修正回路
16へ送られる。
と9から、また引抜汚泥の流量、および濃度は検出器1
8と14から、循環汚泥流量は検出器15から、そして
発生メタンガス流量は、発生ガス流瀘計11とメタン濃
度計12からの信号を受けてメタンガス流量を算出する
乗算回g19から、それぞれ検出信号がモデル修正回路
16へ送られる。
上記モデル修正回路16では、投入汚泥の製置と流量を
入力としてモデル計算によシ、メタンガス発生流電と引
抜汚泥濃度とを求める。そしてこれと実測値との誤差を
最小とするパラメタを新たに探索して求め、演算回路2
1中のモデルパラメタの更新を行う。このパラメタ更新
は定時間毎、あるいは実測値と計算値の誤差がある範囲
をこえた場合に自動的に行なわれる。
入力としてモデル計算によシ、メタンガス発生流電と引
抜汚泥濃度とを求める。そしてこれと実測値との誤差を
最小とするパラメタを新たに探索して求め、演算回路2
1中のモデルパラメタの更新を行う。このパラメタ更新
は定時間毎、あるいは実測値と計算値の誤差がある範囲
をこえた場合に自動的に行なわれる。
以上により、プロセスの特性変化によって最適点(最大
メタン発生速度が得られる操作の組合せ)が変わっても
、これに追従した、最もメタン発生効率のよい制御が行
いつる。第8図は上記本発明の作用を示すフローチャー
トである。
メタン発生速度が得られる操作の組合せ)が変わっても
、これに追従した、最もメタン発生効率のよい制御が行
いつる。第8図は上記本発明の作用を示すフローチャー
トである。
なお、本発明の他の実施例として、流量の調整を弁では
なくポンプの台数、またはモータ回転数で行うこともで
きる。また、投入汚泥の流量が汚泥の負荷電によシ決め
られてしまい任意に操作できない場合vも循環汚泥流量
と引抜汚泥流蓋のみが操作変数となる。また、本発明の
中で使用している消化プロセスの数学モデルは記載の例
以外のモデルを使用してもよい。たとえば酸生成過程は
メタン生成過程に比べ速いので、 S4=に、 ・(s、−5pu −α)などと、直接
に酸生成過程で得られる脂肪酸濃度を算出してもよい。
なくポンプの台数、またはモータ回転数で行うこともで
きる。また、投入汚泥の流量が汚泥の負荷電によシ決め
られてしまい任意に操作できない場合vも循環汚泥流量
と引抜汚泥流蓋のみが操作変数となる。また、本発明の
中で使用している消化プロセスの数学モデルは記載の例
以外のモデルを使用してもよい。たとえば酸生成過程は
メタン生成過程に比べ速いので、 S4=に、 ・(s、−5pu −α)などと、直接
に酸生成過程で得られる脂肪酸濃度を算出してもよい。
さらにまた、回路21と16は、機能は別だがモデルは
共通で使用することができる。
共通で使用することができる。
かくして本発明によれば、常にメタンガスを最大発生効
率で得ることができ、これを燃焼しガスエンジンにて発
゛螺を行っていけば電力の回収ができ、経済的な効果が
大きい。またメタン発生量を多くすることは残シかすの
汚泥量を減じることになるので脱水工程への負荷が軽く
な9、凝集剤も少なくて済む。等の効果が得られる、
率で得ることができ、これを燃焼しガスエンジンにて発
゛螺を行っていけば電力の回収ができ、経済的な効果が
大きい。またメタン発生量を多くすることは残シかすの
汚泥量を減じることになるので脱水工程への負荷が軽く
な9、凝集剤も少なくて済む。等の効果が得られる、
第1図は下水処理場における従来の汚泥消化プロセスの
説明図、第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第8図は本発明の作用を示すフローチャートである。 1・・・汚泥投入管、3・・・発生ガス引抜管、4・・
・連絡管、6・・・上澄水放流管、7・・・汚泥引抜管
。 8・・・汚泥循環管、9・・・投入汚泥濃度検出器、1
0・・・投入汚泥流量検出器、 11・・・発生ガス流量検出器、 12・・・メタン濃度検出器、 18・・・引抜汚泥流量検出器、 14・・・引抜汚泥濃度検出器、 15・・・循環汚泥流量検出器。 (7817)代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1
名)第 1 図 第2図
説明図、第2図は本発明の一実施例を示すブロック図、
第8図は本発明の作用を示すフローチャートである。 1・・・汚泥投入管、3・・・発生ガス引抜管、4・・
・連絡管、6・・・上澄水放流管、7・・・汚泥引抜管
。 8・・・汚泥循環管、9・・・投入汚泥濃度検出器、1
0・・・投入汚泥流量検出器、 11・・・発生ガス流量検出器、 12・・・メタン濃度検出器、 18・・・引抜汚泥流量検出器、 14・・・引抜汚泥濃度検出器、 15・・・循環汚泥流量検出器。 (7817)代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1
名)第 1 図 第2図
Claims (3)
- (1)活性汚泥法による汚泥処理工程中の嫌気性消化工
程が1槽または2槽の嫌気性消化槽とそれにつづく固液
分離槽から構成される下水処理場において、前記消化槽
への投入汚泥の濃度、及び前記固液分鴫槽からの引抜汚
泥の濃度を消化工程の数学モデルを内蔵する′電子計算
機に入力し、前記嫌気性消化工程中槽から発生するメタ
ンガス発生速度を最大ならしめる投入汚泥と引抜汚泥の
流量を算出し、この算出値を指示値として各汚泥量を制
御することを特徴とする活性汚泥消化工程の制御方法。 - (2)活性汚泥法による汚泥処理工程中の嫌気性消化工
程が1槽または2槽の嫌気性消化槽とそれにつづく固液
分離槽及び固液分離槽から消化槽への汚泥循環工程が加
わる下水処理場において、前記消化槽への投入汚泥の濃
度、及び前記固液分離槽からの引抜汚泥の濃度を消化工
程の数学モデルを内蔵する電子計算機に入力し、前記嫌
気性消化工程中槽から発生するメタンガス発生速度を最
大ならしめる投入汚泥、引抜汚泥、及び循環汚泥の流量
を算出し、この算出値を指示値として各汚泥流址を制御
することを特徴とする活性汚泥消化工程の制御方法。 - (3)活性汚泥法による汚泥処理工程中の嫌気性消化工
程が1槽または2槽の嫌気性消化槽とそれにつづく固液
分離槽及び固液分離槽から消化槽への汚泥循環工程とが
加わる下水処理場において、前記消化槽への投入汚泥の
濃度、及び前記固液分離槽からの引抜汚泥の濃度を消化
工程の数学モデルを内蔵し、かつ内蔵された消化工程数
学モデルによシ計算されたメタンガス発生速度及び引抜
汚泥濃度がそれらの実測値と等しくさせるモデルパラメ
タを自動探索する手段を設けてなる電子計算機に入力し
、前記手段によシ得られたモデルパラメタを有するモデ
ルを用いて最大メタンガス発生速度を産む投入、引抜、
循環の各汚泥流量設定値を算出して、各汚泥流量を制御
することを特徴とする活性汚泥消化工程の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027676A JPS59154199A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 活性汚泥消化工程の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027676A JPS59154199A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 活性汚泥消化工程の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59154199A true JPS59154199A (ja) | 1984-09-03 |
Family
ID=12227556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58027676A Pending JPS59154199A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 活性汚泥消化工程の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59154199A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109184933A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-11 | 山东交通学院 | 沼气内燃发电机组的协同优化控制方法及系统 |
| JP2019051458A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 水ing株式会社 | 脱水システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5594693A (en) * | 1979-01-12 | 1980-07-18 | Hitachi Ltd | Device for controlling concentration of floating substances in digestion vessel |
-
1983
- 1983-02-23 JP JP58027676A patent/JPS59154199A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5594693A (en) * | 1979-01-12 | 1980-07-18 | Hitachi Ltd | Device for controlling concentration of floating substances in digestion vessel |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019051458A (ja) * | 2017-09-13 | 2019-04-04 | 水ing株式会社 | 脱水システム |
| JP2022001369A (ja) * | 2017-09-13 | 2022-01-06 | 水ing株式会社 | 脱水システム |
| CN109184933A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-11 | 山东交通学院 | 沼气内燃发电机组的协同优化控制方法及系统 |
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