JPS6099392A - 汚水処理プラントの送風量制御装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は活性汚泥を用いた汚水処理プラントのはつき槽
のＤｏ濃度を一定に保持するための送風量制御装置に関
するものである。

［発明の技術的背景とその問題点コ 活性汚泥を用いて都市下水や工場廃水などの汚水を浄化
する汚水処理プラントは、通常はつき槽と沈殿池（最終
沈殿池）から構成されている。

多種多様な発生源から集められた汚水は沈砂。

前ばつき、前沈殿などの１次処理プロセスで簡易処理さ
れたあと、この汚水処理プラントで二次処理される。

すなわち−次処理を受けた汚水は、はつき檜において沈
殿池から返送された返送汚泥と混合接触し、ばつきされ
た気体中の酸素と上記汚水中の有機物が活性汚泥（以下
汚泥と略記する）に吸収されて酸化反応が生じ、これ（
：よって汚水が浄化される。

また汚泥は酸化反応によって増殖し、増殖した汚泥は沈
殿池で固液分離され、大部分は返送汚泥としてばつき槽
へ返送されると共に増殖による増加分は余剰汚泥として
引抜かれ、系外に排出される０ 上記のような水処理プラントにおいては、ばっきの条件
すなわちばつき惜の溶存ｒＲ，素（以下ＤＯと略記する
）濃度によって、浄化の効果と安定性および送風機のエ
ネルギ消費量が影響される。

従って浄化の効率を高かめかつ過ばつきを防止して運転
の消費エネルギを節減するためには、ばつき檀のＤＯ旋
度を一定の値に保つ必要がある。

一方ばつき槽のＤＯ濃［は送風量のほかに流入汚水の性
質や運転の条件によって変化し、特に流入汚水の流量と
有機物の負荷変動（二よって大きく変化する。

例えは第１図は流入の汚水量Ｑ８が都市下水を浄化する
汚水処理プラントでステップ状に変化した時のＤＯ＠　
［Ｃ，の変化を測定した実験結果の一例を示すもので、
実線ａは汚水流量Ｑｓの変化、実線すはばつき伯のほぼ
中央のＤＯ誤度ＣＰ変化を送風量と返送汚泥流量を一定
で運転した場合について示している。

第１図に示すように汚水流量Ｑ８が増加すると有機物の
負荷が高くなり、酸化に酸素が消費されてＤｏ濃度はは
じめ急降下し、ある時間後すなわちｔＩ点以降はゆっく
りと低下している。これはｔＩ点の前段と後段ではＤＯ
濃度の変化する機構が異っているからである。

すなわち前段では汚水流量Ｑ８の増大によって有機物負
荷量が増大し、汚泥に吸収された有機物を酸化するため
ｌ二ＤＯ磯度が低下するが、さらに流量の増大は汚泥の
練度を低下させるのでＤＯ＠度は破線Ｃで示した汚泥濃
度一定に補正したＬ）Ｏ＠［よりは若干低くなっている
。

後段では前段での機構に加えてさらに次の２つの機構が
働く。

すなわち１１点直後にＤＯ濃度が急激に下がるのは、汚
水流量の増大によってはつき榴の汚泥が沈殿池に流入し
、沈殿池の汚泥蓋が増大して返送汚泥流量が高くなり、
高い濃度の返送汚泥がばっき檀に流入して、ばつき槽の
汚泥濃度（以下ＭＬ８Ｓと略記する）が高くなって、酸
素の消費量が増大する機構が働くからである。

他の機構は後段において全体的にゆっくりとＤＯ旋度が
低下している現象を説明するもので、有機物負荷の増大
によって汚泥に吸収された有機物が、ばつき桶の滞留時
間内で完全に酸化されず、返送汚泥中にはまだ酸化され
るべき有機物を含んでおり、これが次第（：蓄積される
という機構である。

また実線ｄは返送汚泥の酸素消費速度（以下Ｒｒと略記
する）の時間的変化を示している。

上記のように外乱（汚水流量の増大）に対してばつき桶
の１１０６度を目標の値に保つための送風量制御装置は
、前記説明の前段と後段のＤＯ′６１度の変化機構の双
方に対応するものでなければならない。

すなわち前段の早い変化に対応する制御と後段の遅い変
化に対応する制御とを同時に行なう必要がある。

従来ばつき槽のＤＯｇｒ１度を一定に保つための制御に
は、ばつき櫨のＤＯ＃度計の指示値とその目標値の偏差
にもとづいて送風量を修正するフィードバック制御方法
やこのフィードバック制御方法においてさらに上記偏差
を汚水流量で修正するカスケード制御方法などが用いら
れている。

しかしながら前者のフィードバック制御において、前述
のＤＯ９度の前段の早い変化に追随させるために制御ゲ
インを高くすると、後段の遅い変化では過度の応答をし
てオーバシュートを生じ、逆に後段の遅い変化に追随さ
せるために制御ゲインを低くすると、前段の早い変化に
追随できず応答遅れが生ずるので、汚水の流入量が日間
１週間および季節的に変化する汚水処理プラントの送に
量制御には使用できない。

ｔた後者のカスケード制御においては汚水流量に送風量
が比例して増減するので、ＤＯｆａ度の早い変化には追
随できるが、大雨など汚水流量の増大時間が長時間にな
った場合や後段の遅い変化が前段の早い変化とは時刻的
に重さなった場合には後段の遅いＤＯ変化に追随できず
過度の応答をしてオーバシュートする原因となっている
。

さらに上記従来方法における制御周期は応答性を良好に
保つために数１０秒から数分の一定時間であり、従って
送風量を頻繁に変更しなくてはならず、このため送風量
を調節する送風弁の稼動率が高くなって送風弁の疲労に
よる故障の原因となっている。

［発明の目的コ 本発明は上記の問題を考慮してなされたもので、汚水流
入量や有機物負荷が急激に変動してもげつき槽のＤＯｉ
度を目標の値に保ち、かつ送風弁の疲労を低減する汚水
処理プラントの送風量制御装置を提供するものである。

［発明の概要］ 本発明は、ばつ＠槽と沈殿池を備え、ばつき槽に空気な
送入し活性汚泥を介して汚水を酸化すると共に沈殿池の
沈降汚泥の一部なばつき槽に返送する汚水処理プラント
のはつｔ！槽内のＤＯ濃度を所定値に保つためにはつき
靭への送風量を所定の制御周期で制御する汚水処理プラ
ントの送風量制御装置において、ＤＯ濃度が所定の上下
限に対してどのように変化しているかを判定する判断回
路と、送風量と汚水の流入流量の比として空気倍率を算
出する除算Ｎ路と、上記判定結果、空気倍率、汚水流量
および返送汚泥の酸素消費速度から次の制御周期に対す
る送風量目標値を算出する演算回路を設け、上記算出し
た送風量目標値を基準としてはつき槽への送風量を制御
し、これによって汚水流量の急減な変化や有機物負荷量
の変動に対するＤＯ濃度一定制御の応答を速め、はつき
の過不足を防止すると共に送風機の動作責務を軽減する
ようにしたものである。

［発明の実施例コ 本発明の一実施例を第２図に示す。

汚水は図示しない一次処理工程から流量計１を含む水路
人を通ってｄつき楕２に流入し、風量計３、送風弁４、
送風機５．管路Ｂ１散気管６を通って送入された空気で
ばつきされ、空気中の酸素による酸化を受けたあと水路
Ｃを通って沈殿池７に導かれる。

ばつき槽２にはＤＯ濃度計８が設置されており、その指
示値ＣＰは制御周期ごとに順次ＤＯ濃度の上限値ＣＨと
下限値ＣＬを入力する接点９．ｌＯを有する判断回路１
１に伝送され、今回の指示値ＣＰおよび前回の指示値Ｃ
Ｐ′が上記上限値ＣＨと下限値ｃＬの間であるか、上限
値０Ｍ以上であるか、ｉｆｃは下限値ｃＬ以下であるか
が判定され、判定結果ｌはメモリ回路１２に入力される
。

して計算され上記メモリ回路１２に入力される。

上記判定結果ｌは、下表６−示すように今回の制御周期
と前回の制御周期のＤＯ娘Ｊ＆　Ｃｐ’　＋　ＣＰの縮
η囲ｉ二よって１〜９までの値として決定される０また
沈殿池７で沈降製編した汚泥は管路りより引抜かれ、そ
の一部は管路Ｅより会剰汚泥とじて系外に排出されるが
、大部分は管路Ｆを通ってはつき槽２に返送汚泥として
返送される０管路Ｆ６；は返送汚泥の酸素消費速度Ｒｒ
を測定するＲｒ計１４が設置されている。

演算器１５はメモリ回路１２から■）す１の判定結果ｌ
と、今回の制御周期と前回の制御周期の空気倍率Ｇおよ
びσと、流量計１とＲｒ計１４の現在の１旨示値Ｑ８お
よびＲｒを読み取り、後述する諸演算く二よって送風量
の目標値Ｑｓｖを算出し、設定器１６１：出力する。

演算器１５で行われる計算の一つは上記Ｒｒ力為ら下記
（１）式を用いて以下の計算式に用いられるｆｌｉｌＪ
御ゲインＫｌ（＋＝１〜６）を修正することである。

　Ｒｒ Ｋｉ　：　Ｋｉ　、−−−−−−−−−−−−−−−−
−”−−−−−−（１）Ｒｒ。

ここでＲｒｏは定数、Ｋ１はＲｒｏに対応する和１ｊ御
ゲインである。

また演算機１５で行われる他の計算は、上記修正された
制御ゲインＫｉと空気倍率ＯおよびＧ′から上記洒定結
果工に応じて式のいづれか一つを用Ｖ１て空気倍率の補
正量ΔＧをめることである。

ΔＧ＝Ｋｌ−Ｇ−−−−−（ｉｆＩ＝１）−−−−−−
−−−−−−（２）ΔＱ＝４２・Ｇ−−一−（目Ｉ＝９
）　−−−−−−−−−−−一−−（ａｌ△Ｇ　＝　Ｋ
ｇ−Ｋｇ・Ｇ＋（１−に７）・Ｋ４・Ｇ’（Ｉｆ　Ｉ＝
２　ｏｒ　６）−−−−−−−−−−−−−−（４） ΔＧ　＝　−ＫＢ−に５・Ｇ−（１−に６）ＫＢ−０’
（ｉｆ　Ｉ＝４ｏｒ８）−−−−−−−−−−−−−（
５） ΔＧ　＝　Ｋｇ　−Ｇ＋　（１−に９　）　−Ｇ”　（
目Ｉ　＝　３　ｏｒ　７　）　−−−−−（６）ここで
に７．に８．に９は１み係数であり、個々の汚水処理プ
ラントに特有の定数である。なおｉ＝５のときはΔＧ＝
Ｑとなる。

さらに演算器１５は上記（２）〜（６）式でめた璧気倍
率の補正量△Ｇと金目の制御周期の空似倍＋Ｇ＞よび流
噴耐１の現在の指示値Ｑ８から、込に魚の設足器１６に
設定すべき次回の送風量目標値（Ｊｓｖを灰の（７）式
を用いて算出する。

Ｑｓｖ　＝　（Ｇ＋ΔＧ）・ＱＢ　”’　−−−−−−
−−−−−−−−−”−（７）演算器１：）における上
記計算の手順を記３図のフローチャートに示した。

つぎに本発明の制御装置で送Ｋ　ｔ　Ｉ制御をおこなつ
た時のばつき＠Ｄｏ濃度の制御結果の一例を第４図に示
す。

第４図においては、制御周期は２０分であり、第４図（
Ａ）は汚水の流入量Ｑｓの変化９Ｍ４図（Ｂ）はＤＯ濃
度Ｃｐの変化、第４図（Ｃ）は送風ｌｃ　ＱＡの制御結
果である。

第４図（Ｂ）の実線ａは本発明の制御装置で送風量を運
転した場合のＤＯ濃度を示し、破＃）！ｂはこの実施例
の水処理プラントの１系列を従来の制御装置で制御周期
を１分で運転した場合のＤＯ濃度の変化である。

ｔＰ、４図（Ｂ）から明らかなように本発明の制御装４
によると、設定の上限値と下限値から大きくずれること
はない。

従来の制御装置では、汚水の流入−の増大する１１点で
応答遅れがあり、かつ返送汚泥の濃度が高゛くなる１３
点と返送汚泥Ｒｒが高くなる１８点で大きくオーバシュ
ートしている。

先に記述したように従来の制御装置の制御ゲインを汚水
の流入量の増大する１１点での応答を良くするため仁高
くするとｈ　’１点での応答遅れは改善されるが、ｔ４
点と１８点でのオーバシュートはさらに大きくなる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の制御装置を活性汚泥法の汚
水処理プラントに適用すると、ばっき伯のＤＯ９度が常
に目標の鞍四に保たれ、過ばっきやばつき不足がなくな
り、健全な活性汚泥が生育して処理水質を良好に保つと
同時に、過ばっきを防止して送風機の消費エネルギを節
減し、さらに送風弁の稼動頻夏を着しく低下させて送風
弁の寿命を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は汚水流電のステップ変動に対するＤｏ一度の応
答の実験結果の一例を示すタイムチャート。 第２図は本発明の一実施例を示す系統図、第３図は本発
明における演３！動作を示すフローチャート、第４図は
本発明の効果を示す運転タイムチャートである。 １・・・流量計　２・・・ばつき槽 ３・・・風斂計　４・・・送風弁 ５・・・送風機　６・・・散気管 ７・・・沈殿池　８・・・Ｄｏ濃度計 １１・・・判断回路　１２・・・メモリ回路１３・・・
除算回路　１４・・・Ｒｒ針Ｉ５・・・演算器　１６・
・・設定器 代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（Ｉよが１名）第１図 １２　因 １ 第　３　図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｄつき柳と沈殿池を備え、はつき槽に空気を送入し活性
   汚泥を介して汚水を酸化すると共に沈殿池の沈降汚泥の
   一部をばつき榴に返送する汚水処理プラントのばつき槽
   内のＤＯ畝度を所定値に保つためにはつき槽への送風量
   を所定の制御周期で制御する汚水処理プラントの送風量
   制御装置において、上記ＤＯ濃槻が所定の上下限に対し
   てどのように変化しているかを判定する判断回路と、上
   記送風量と汚水の流入流量の比として空気倍率を算出す
   る除算回路と、上記判定結果、上記空気倍率、上記汚水
   流量および返送汚泥の酸素消費速度から次の制御周期に
   対する送風量目標値を算出する演算回路を備え、上記算
   出した送風量目標値を基準としてはつき槽への送風量を
   制御することを特徴とする汚水処理プラントの送に量制
   ＠１装置。