JP2005199116A - Aeration air quantity controller for sewage treatment plant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aeration air quantity controller for a sewage treatment plant capable of always maintaining satisfactory water quality and reducing an aeration air quantity. <P>SOLUTION: In the water treatment using a biological reactor with an aerobic vessel 12, an aeration device supplies air to the aerobic vessel in accordance with the aeration air quantity target value. Therein, the aeration air quantity controller of sewage treatment plant is provided with an ammonia meter 41 of measuring an ammonia nitrogen concentration in the aerobic vessel, an ammonia control target setting means 41 of setting the ammonia nitrogen concentration target value of discharge water from the aerobic vessel and an ammonia controller 40 which calculates the aeration air quantity target value allowing the measured ammonia nitrogen concentration to approach the set ammonia nitrogen concentration target value. From the viewpoint of water flow direction of the aerobic vessel, an ammonia meter 26 is located on the position of going upstream about 25-35 % from the outlet part and the control target value of an ammonia nitrogen concentration is set to be nearly 1 mg/L to 3 mg/L. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、好気槽を有する生物反応槽により水処理を行う下水処理場の曝気風量制御装置に関する。   The present invention relates to an aeration air volume control device for a sewage treatment plant that performs water treatment using a biological reaction tank having an aerobic tank.

従来の下水処理場では、活性汚泥法と呼ばれるプロセスにより主に有機物を除去していた。しかし、近年、湖沼、湾などの閉鎖性水域で富栄養化が進行してきていることから、有機物のみならず富栄養化の原因物質である窒素、リンをも除去する下水高度処理の要求が増大してきている。   Conventional sewage treatment plants mainly remove organic substances by a process called activated sludge process. However, as eutrophication has progressed in closed water areas such as lakes and bays in recent years, there has been an increasing demand for advanced treatment of sewage to remove not only organic substances but also nitrogen and phosphorus, which are the causative substances of eutrophication. Have been doing.

図９は本発明を適用する下水処理場の１つの系列の処理系統図である。同図において、大元の水配管より送り込まれた下水が流入ポンプ１によって１つの系列に圧送される。系列内の下水は最初沈殿地２に流入するようになっており、その流出側が水配管５１によって嫌気槽１０の流入側に結合されている。この嫌気槽１０には無酸素槽１１及び好気槽１２が順次に連結され、さらに、好気槽１２の流出側が水配管５２によって最終沈殿池１３の流入側に結合されており、この最終沈殿地１３の流出側には処理水を送り出す水配管６０が結合されている。   FIG. 9 is a treatment system diagram of one series of sewage treatment plants to which the present invention is applied. In the figure, the sewage fed from the main water pipe is pumped in one line by the inflow pump 1. The sewage in the series is first introduced into the sedimentation site 2, and the outflow side is connected to the inflow side of the anaerobic tank 10 by the water pipe 51. An anaerobic tank 11 and an aerobic tank 12 are sequentially connected to the anaerobic tank 10, and the outflow side of the aerobic tank 12 is connected to the inflow side of the final sedimentation tank 13 by a water pipe 52. A water pipe 60 for sending treated water is coupled to the outflow side of the ground 13.

また、好気槽１２の循環水取出口に水配管５３が結合され、この水配管５３を介して、循環ポンプ１４が無酸素槽１１に循環水を供給するようになっている。最終沈殿地１３に水配管５４及び水配管５５が結合され、このうち、水配管５４を介して、返送ポンプ１５が最終沈殿地１３の処理水の一部を嫌気槽１０に返送し、水配管５５を介して、余剰ポンプ１７が汚泥を排出するようになっている。さらに、最初沈殿地２に初沈引抜ポンプ１８が結合され、この初沈引抜ポンプ１８は最初沈殿地２に沈殿した汚泥を、水配管５８を介して、余剰ポンプ１７からの汚泥と一緒にして排出する。この系列内の好気槽１２には、曝気装置９が設けられている。   In addition, a water pipe 53 is coupled to the circulating water outlet of the aerobic tank 12, and the circulation pump 14 supplies the circulating water to the anoxic tank 11 through the water pipe 53. A water pipe 54 and a water pipe 55 are connected to the final sedimentation site 13, and among these, the return pump 15 returns a part of the treated water of the final sedimentation site 13 to the anaerobic tank 10 through the water pipe 54. The surplus pump 17 discharges sludge through 55. Further, the first settling pump 18 is coupled to the first settling site 2, and the first settling pump 18 combines the sludge that has settled on the first settling site 2 together with the sludge from the surplus pump 17 through the water pipe 58. Discharge. The aerobic tank 12 in this series is provided with an aeration device 9.

図９に示した汚水処理プロセスは、有機物、窒素及びリンの同時除去を行う代表的なプロセスであり、嫌気−無酸素−好気プロセス又はＡ２０プロセスと呼ばれている。以下、簡単にこのプロセスにおける窒素・リン除去のメカニズムを説明する。   The sewage treatment process shown in FIG. 9 is a typical process for simultaneous removal of organic substances, nitrogen and phosphorus, and is called an anaerobic-anoxic-aerobic process or A20 process. The mechanism of nitrogen / phosphorus removal in this process will be briefly described below.

（ａ）窒素の除去
好気槽１２において、曝気装置９により供給される酸素を利用して、硝化菌はアンモニア性窒素（NH4-N）を亜硝酸性窒素（NO2-N）、硝酸性窒素（NO3-N）に酸化する。循環ポンプ１４により無酸素槽１１に送り込まれた亜硝酸性窒素（NO2-N）、硝酸性窒素（NO3-N）は、無酸素条件下で流入下水中の有機物を栄養源とする脱窒細菌による硝酸性呼吸あるいは亜硝酸性呼吸により、窒素ガス（N2）へと還元され、系外に除去される。 (A) Removal of Nitrogen In the aerobic tank 12, using oxygen supplied by the aeration apparatus 9, nitrifying bacteria convert ammonia nitrogen (NH 4 -N) to nitrite nitrogen (NO 2 -N), nitric acid Oxidizes to basic nitrogen (NO 3 -N). Nitrite nitrogen (NO 2 -N) and nitrate nitrogen (NO 3 -N) sent to the anoxic tank 11 by the circulation pump 14 are removed from the organic matter in the inflowing sewage under nutrient-free conditions. It is reduced to nitrogen gas (N 2 ) by nitrate respiration or nitrite respiration by nitrogen bacteria and removed out of the system.

窒素除去反応を化学式で表すと次のようになる。
硝化反応は、
NH4 ++2O2→NO2 -+2H2O …（１）
NO2 -+1/2O2→NO3 - …（２）
脱窒反応として、有機物としてメタノールが使われた場合の反応を記すと、
6NO3 -+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH- …（３）
となる。 The nitrogen removal reaction is represented by the following chemical formula.
The nitrification reaction is
NH 4 + + 2O 2 → NO 2 - + 2H 2 O ... (1)
NO 2 - + 1 / 2O 2 → NO 3 - ... (2)
As a denitrification reaction, the reaction when methanol is used as an organic substance is described.
6NO 3 - + 5CH 3 OH → 3N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O + 6OH - ... (3)
It becomes.

（ｂ）リンの除去
曝気槽の前段に配置された嫌気槽１０で、活性汚泥中のリン蓄積細菌は、酢酸などの有機酸を体内に蓄積し、リン酸（PO4）を放出する。この過剰放出したリン酸態のリンを曝気槽の後段に配置された好気槽１２でリン蓄積細菌のリン過剰摂取作用を利用して、嫌気槽１０で放出された以上のリン酸態のリンを活性汚泥に吸収させることによりリンを除去する。 (B) Removal of phosphorus In the anaerobic tank 10 arranged in the front stage of the aeration tank, phosphorus accumulating bacteria in the activated sludge accumulate organic acids such as acetic acid in the body and release phosphoric acid (PO 4 ). The excessively released phosphorous phosphorus is used in the aerobic tank 12 arranged at the latter stage of the aeration tank, and the phosphorous phosphorus more than that released in the anaerobic tank 10 is utilized by the phosphorus excessive intake action of the phosphorus accumulating bacteria. Phosphorus is removed by absorbing activated carbon in activated sludge.

すなわち、この反応を進行させるためには、酢酸などの有機酸が必要となる。雨水流入時には有機酸濃度が薄くなり、リン蓄積菌が利用できる有機物が減少することから、リンの吐き出し反応が十分に行われなくなるため、後に続くリンの過剰摂取反応も不十分となる場合があり、生物学的なリンの除去のみでは目標となる水質が得られない場合がある。   In other words, an organic acid such as acetic acid is required to advance this reaction. When the rainwater flows in, the organic acid concentration decreases and the organic matter that can be used by phosphorus-accumulating bacteria decreases, so that the phosphorus discharge reaction is not sufficiently performed, and the subsequent excessive intake reaction of phosphorus may be insufficient. However, the target water quality may not be obtained only by removing biological phosphorus.

そこで、これを補填するためにポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸鉄などの凝集剤を貯える凝集剤貯留槽を備え、これら凝集剤を注入してリン酸アルミニウムやリン酸鉄の形でリン成分を沈殿させることによりリンを除去する方法もある。その反応式を以下に示す。
Al3++3PO4 -→Al(PO4)3 …（４） Therefore, in order to compensate for this, a flocculant storage tank that stores flocculants such as polyaluminum chloride, aluminum sulfate, and iron sulfate is provided, and these flocculants are injected to add phosphorus components in the form of aluminum phosphate and iron phosphate There is also a method of removing phosphorus by precipitation. The reaction formula is shown below.
Al 3+ + 3PO 4 − → Al (PO 4 ) 3 (4)

下水処理場では各系列の返送ポンプ、循環ポンプ、余剰汚泥引抜ポンプ、曝気装置を適正に運転し、返送流量、循環流量、余剰汚泥引抜量、曝気風量を適正な値に管理することにより、窒素、リン及び有機物がそれぞれの放流水質の規制値を超えないように運転する必要がある。このうち曝気装置9は微生物による窒素、リン及び有機物除去の際に必要となる溶存酸素を供給するもので、下水処理場の運転コストの４０〜６０％を占めるものである。   In the sewage treatment plant, the return pump, circulation pump, surplus sludge extraction pump, and aeration device of each series are operated appropriately, and the return flow rate, circulation flow rate, surplus sludge extraction amount, and aeration air volume are controlled to appropriate values. Therefore, it is necessary to operate so that phosphorus and organic substances do not exceed the regulation values of the respective discharged water quality. Of these, the aeration apparatus 9 supplies dissolved oxygen necessary for removing nitrogen, phosphorus and organic substances by microorganisms, and accounts for 40 to 60% of the operating cost of the sewage treatment plant.

この曝気装置9からの溶存酸素の供給量が少なすぎれば、水質は悪化する。一方、溶存酸素の供給量が多くなると運転コストがかかる。すなわち、この曝気装置９を適正に制御することにより、水質の維持及び運転コストの削減を達成することが可能となる。   If the amount of dissolved oxygen supplied from the aeration device 9 is too small, the water quality deteriorates. On the other hand, when the supply amount of dissolved oxygen is increased, the operation cost is increased. That is, by appropriately controlling the aeration apparatus 9, it is possible to maintain water quality and reduce operating costs.

一方、高度処理を導入した下水処理場においては、放流水のアンモニア性窒素濃度（以下、単にアンモニア濃度と略記する）はできるだけゼロとするような完全硝化が求められている。これは、（１）式〜（３）式に示すような脱窒反応を促進させるためには、好気槽でできるだけ、アンモニアを硝酸に変換させておくことが必要となること、及び、下水処理場の規制値の一つとしてＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）があるが、アンモニアが残存しているとＢＯＤが高くなってしまうためである。   On the other hand, in a sewage treatment plant where advanced treatment is introduced, complete nitrification is required so that the ammonia nitrogen concentration (hereinafter simply abbreviated as ammonia concentration) of the discharged water is as zero as possible. This is because it is necessary to convert ammonia into nitric acid as much as possible in the aerobic tank in order to promote the denitrification reaction as shown in the formulas (1) to (3), and sewage One of the regulation values of the treatment plant is BOD (Biochemical Oxygen Demand), but BOD increases if ammonia remains.

図１０はこの種の従来の下水処理場の曝気風量制御装置の構成を、図９に示す下水処理系統と併せて示したブロック図である。これは、下水処理系列の好気槽１２に設置された溶存酸素濃度計２５の計測値を、設定手段１０１によって設定された溶存酸素濃度（以下、溶存酸素をＤＯとも言う）制御目標値３１になるように曝気風量コントローラ２０１を構成するＤＯコントローラ３０により、曝気装置９を制御する構成になっている（特許文献１参照。）。   FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of this type of conventional aeration air volume control device for a sewage treatment plant, together with the sewage treatment system shown in FIG. This is because the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 installed in the aerobic tank 12 of the sewage treatment series is set to the dissolved oxygen concentration (hereinafter also referred to as DO) control target value 31 set by the setting means 101. The aeration apparatus 9 is controlled by the DO controller 30 that constitutes the aeration air volume controller 201 (see Patent Document 1).

図１１はこの種の従来のもう１つの下水処理場の曝気風量制御装置の構成を、図９に示す下水処理系統と併せて示したブロック図である。これは下水処理系列の好気槽１２に設置されたアンモニア計２６の計測値を、設定手段１０２によって設定されたアンモニア制御目標値４１になるように曝気風量コントローラ２０２を構成するアンモニアコントローラ４０により、曝気装置９を制御する構成になっている（特許文献２参照。）。
特開平１１−２４４８９４号公報 特開２００３−１３６０８６号公報 FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of another conventional aeration air volume control device of this type of sewage treatment plant, together with the sewage treatment system shown in FIG. This is due to the ammonia controller 40 constituting the aeration air volume controller 202 so that the measured value of the ammonia meter 26 installed in the aerobic tank 12 of the sewage treatment series becomes the ammonia control target value 41 set by the setting means 102. It is the structure which controls the aeration apparatus 9 (refer patent document 2).
JP 11-244894 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-136086

図１０に示した曝気風量制御装置は図１１に示すアンモニア計２６と比較して安価で維持管理が容易な溶存酸素濃度計２５を利用しており、初期コストが安く、維持管理が容易である。その反面、溶存酸素という間接的な指標に基づいて曝気量を制御しているため、放流水質を常に維持するためには高い溶存酸素目標値で運転する必要があり、曝気にかかる運転コストが嵩むという問題があった。   The aeration air volume control device shown in FIG. 10 uses a dissolved oxygen concentration meter 25 that is cheaper and easier to maintain than the ammonia meter 26 shown in FIG. 11, so that the initial cost is low and the maintenance is easy. . On the other hand, since the amount of aeration is controlled based on an indirect index of dissolved oxygen, it is necessary to operate at a high target value of dissolved oxygen in order to always maintain the discharged water quality, which increases the operating cost for aeration. There was a problem.

一方、図１１に示した曝気風量制御装置は、図１０に示した溶存酸素濃度計２５と比較して、初期コストが高く、センサの維持管理が大変である。その反面、通常、有機物の除去、リンの吸収速度に比べ、硝化菌の硝化速度が遅いため、硝化に必要な酸素を供給すれば、有機物、リン及び窒素除去に必要な風量を確保できるという考えに基づき、アンモニア濃度を指標として、曝気風量の制御を行う装置であり、放流水質を維持しつつ、曝気にかかる運転コストを削減する運転が可能となる。   On the other hand, the aeration air volume control device shown in FIG. 11 has a higher initial cost than the dissolved oxygen concentration meter 25 shown in FIG. On the other hand, the nitrification rate of nitrifying bacteria is usually slower than the rate of organic matter removal and phosphorus absorption, so if oxygen necessary for nitrification is supplied, it is possible to secure the air volume necessary for organic matter, phosphorus and nitrogen removal. Based on the above, it is a device that controls the amount of aeration air using the ammonia concentration as an index, and can be operated to reduce the operating cost for aeration while maintaining the quality of the discharged water.

しかしながら、図１１に示した装置においては、雨天時など流入水の全窒素濃度が著しく低下し、１０ｍｇ／Ｌ以下まで低下した場合においては、必然的に硝化に必要な曝気風量が少なくなることから、好気槽１２のアンモニアのみを指標とした制御をするだけでは、好気槽１２の末端部での溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌ程度まで低下する場合があり、その後、流入水質の濃度が上昇した場合に処理を悪化させる場合があることが分かった。   However, in the apparatus shown in FIG. 11, when the total nitrogen concentration of the influent water is significantly reduced, such as in rainy weather, and when it is reduced to 10 mg / L or less, the amount of aeration air necessary for nitrification is inevitably reduced. If the control is performed using only ammonia in the aerobic tank 12 as an index, the dissolved oxygen concentration at the end of the aerobic tank 12 may decrease to about 1 mg / L, and then the concentration of the influent water increases. It has been found that the processing may be worsened if

また、図１１に示した装置におけるアンモニア計２６は水質監視の観点から好気槽１２の出口付近に設置されることが多かった。好気槽１２の出口部分では、アンモニアの制御目標値をゼロに近い値にする必要があるが、アンモニア計２６の測定精度が低濃度ではあまりよくないという問題があり、さらに、アンモニア濃度と曝気風量の関係が非線形の関係にあり、濃度が低いほど、除去される単位アンモニア当たりの必要風量が多くなることから、センサ誤差に対する曝気風量の感度が大きく、制御が困難になるという問題もあった。   Further, the ammonia meter 26 in the apparatus shown in FIG. 11 is often installed near the outlet of the aerobic tank 12 from the viewpoint of water quality monitoring. At the outlet portion of the aerobic tank 12, it is necessary to set the ammonia control target value to a value close to zero, but there is a problem that the measurement accuracy of the ammonia meter 26 is not so good at a low concentration. There is a problem that the relationship between the air volume is non-linear, and the lower the concentration, the greater the required air volume per unit ammonia to be removed. .

実際のところ、好気槽１２内のアンモニアは後段に行くほど処理が進むことから、入口から出口に向かって濃度分布を持っている。本来であれば、放流水に近い好気槽の出口付近にアンモニア計を設置することが望ましいが、上述の問題により制御性能がよくないという問題があった。   As a matter of fact, the ammonia in the aerobic tank 12 has a concentration distribution from the inlet toward the outlet because the processing proceeds toward the later stage. Originally, it is desirable to install an ammonia meter near the outlet of the aerobic tank close to the discharge water, but there is a problem that the control performance is not good due to the above-mentioned problem.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、常に良好な水質を維持しつつ、曝気風量を削減することのできる下水処理場の曝気風量制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an aeration air volume control device for a sewage treatment plant capable of reducing the aeration air volume while always maintaining good water quality. There is.

請求項１に係る発明は、好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、好気槽の放流水のアンモニア性窒素濃度目標値が設定するアンモニア制御目標設定手段と、計測されたアンモニア性窒素濃度を設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算するアンモニアコントローラと、を備え、アンモニア計を好気槽の総長さに対して、出口部分から上流方向に略２５〜３５％遡った位置に設置し、かつ、アンモニア性窒素濃度の制御目標値を略１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定した、ことを特徴とするものである。   The invention according to claim 1 is an aeration air volume control device for a sewage treatment plant including an aeration apparatus that supplies air to an aerobic tank according to an aeration air volume target value when performing water treatment in a biological reaction tank having an aerobic tank. The ammonia meter that measures the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank, the ammonia control target setting means that the ammonia nitrogen concentration target value of the effluent water in the aerobic tank is set, and the measured ammonia nitrogen concentration are set An ammonia controller that calculates the aeration air flow target value so as to approach the ammonia nitrogen concentration target value, and the ammonia meter goes back approximately 25 to 35% upstream from the outlet portion with respect to the total length of the aerobic tank The control target value of ammonia nitrogen concentration is set to about 1 mg / L to 3 mg / L.

請求項２に係る発明は、好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って前記好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、前記好気槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度目標値を設定するアンモニア制御目標設定手段と、前記好気槽内の溶存酸素濃度の下限値を設定する溶存酸素濃度下限設定手段と、計測されたアンモニア性窒素濃度が設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算するアンモニアコントローラ、及び、計測された溶存酸素濃度が設定された溶存酸素濃度下限値以下になった場合、前記の曝気風量目標値を補正する溶存酸素下限コントローラを含む曝気風量コントローラと、を備えたことを特徴とするものである。   The invention according to claim 2 is an aeration air volume control device for a sewage treatment plant comprising an aeration apparatus that supplies air to the aerobic tank according to a target aeration air volume when water treatment is performed in a biological reaction tank having an aerobic tank. In the above, an ammonia meter for measuring the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank, a dissolved oxygen concentration meter for measuring the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank, and an ammonia nitrogen concentration target value in the aerobic tank Ammonia control target setting means for setting, a dissolved oxygen concentration lower limit setting means for setting the lower limit value of the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank, and the measured ammoniacal nitrogen concentration target ammonia nitrogen concentration target value Ammonia controller that calculates the aeration air volume target value so as to approach, and when the measured dissolved oxygen concentration is less than or equal to the lower limit value of the dissolved oxygen concentration, the aeration air volume target value And aeration amount controller including a dissolved oxygen lower controller correction to, is characterized in that it comprises a.

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の下水処理場の曝気風量制御装置において、曝気風量コントローラは、前記アンモニアコントローラと計測された溶存酸素濃度が設定された溶存酸素濃度の下限値に近づくよう曝気風量目標値を演算する溶存酸素コントローラとを含み、計測された溶存酸素濃度とアンモニア性窒素濃度の値と設定された溶存酸素濃度下限値、アンモニア性窒素濃度目標値に基づいて、アンモニアコントローラと溶存酸素濃度コントローラの切替を行う、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to claim 2, wherein the aeration air volume controller is set to the lower limit value of the dissolved oxygen concentration in which the dissolved oxygen concentration measured with the ammonia controller is set. A dissolved oxygen controller that calculates the target value of the aeration air volume so as to approach the ammonia, based on the measured dissolved oxygen concentration and ammonia nitrogen concentration, the lower limit of dissolved oxygen concentration, and the ammonia nitrogen concentration target The controller and the dissolved oxygen concentration controller are switched.

請求項４に係る発明は、好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、前記好気槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度目標値を設定するアンモニア制御目標設定手段と、前記好気槽内の溶存酸素濃度の下限値を設定する溶存酸素濃度下限設定手段と、計測されたアンモニア性窒素濃度が設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう溶存酸素濃度目標値を演算するアンモニアコントローラ、及び、計測された溶存酸素濃度が演算された溶存酸素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算すると共に、アンモニアコントローラにより演算された溶存酸素濃度目標値が設定された溶存酸素濃度の下限値以下となった場合は、溶存酸素濃度の下限値を溶存酸素濃度目標値として曝気風量目標値を演算する溶存酸素コントローラを含む曝気風量コントローラと、を備えたことを特徴とするものである。   The invention according to claim 4 is an aeration air volume control device of a sewage treatment plant including an aeration apparatus that supplies air to an aerobic tank according to an aeration air volume target value when performing water treatment in a biological reaction tank having an aerobic tank. An ammonia meter for measuring the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank, a dissolved oxygen concentration meter for measuring the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank, and a target value for the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank The ammonia control target setting means for setting, the dissolved oxygen concentration lower limit setting means for setting the lower limit value of the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank, and the measured ammonia nitrogen concentration close to the set ammoniacal nitrogen concentration target value When calculating the aeration air flow target value so that the measured dissolved oxygen concentration approaches the ammonia concentration controller that calculates the dissolved oxygen concentration target value, and the measured dissolved oxygen concentration In addition, when the dissolved oxygen concentration target value calculated by the ammonia controller is less than or equal to the set lower limit value of the dissolved oxygen concentration, the aeration air flow target value is calculated using the lower limit value of the dissolved oxygen concentration as the dissolved oxygen concentration target value. And an aeration air volume controller including a dissolved oxygen controller.

請求項５に係る発明は、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の下水処理場の曝気風量制御装置において、アンモニア計を好気槽の水の流れ方向で見て、終端から略２５〜３５％上流に遡った位置に設置し、かつ、アンモニア性窒素濃度の制御目標値を略１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定した、ことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to any one of the second to fourth aspects, when the ammonia meter is viewed in the flow direction of the water in the aerobic tank, it is approximately 25 from the end. The control target value of ammonia nitrogen concentration is set to approximately 1 mg / L to 3 mg / L.

請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の下水処理場の曝気風量制御装置において、生物反応槽の流入水量を計測する流入流量計と、流入水の全窒素濃度を計測する流入全窒素計と、を備え、アンモニアコントローラは、それぞれ計測された流入水量及び全窒素濃度をも加味して曝気風量目標値を演算する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to any one of claims 1 to 5, wherein an inflow flow meter for measuring the amount of inflow water in the biological reaction tank and total nitrogen in the inflow water An ammonia controller that measures the concentration, and the ammonia controller calculates a target value of the aeration air amount in consideration of the measured inflow water amount and the total nitrogen concentration, respectively.

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の下水処理場の曝気風量制御装置において、流入全窒素計の異常を判断する異常判断部を備え、異常と判断された場合には、アンモニアコントローラは、流入流量計計測値情報のみを加味して曝気風量目標値を演算する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to claim 6, further comprising an abnormality determination unit for determining abnormality of the inflowing total nitrogen meter, and when it is determined as abnormal, the ammonia controller Is characterized in that only the inflow flow meter measurement value information is taken into account to calculate the aeration air volume target value.

請求項８に係る発明は、請求項７に記載の下水処理場曝気風量制御装置において、異常判断部は、全窒素計機器本体の異常及び伝送異常等のハードウェアの故障の他に、計測値の時系列データの偏差が所定の閾値を超えたことを異常判断基準とすることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the sewage treatment plant aeration air volume control device according to claim 7, wherein the abnormality determination unit includes a measured value in addition to a hardware failure such as an abnormality of the total nitrogen meter main body and a transmission abnormality. The time-series data deviation exceeds a predetermined threshold value as an abnormality determination criterion.

上記のように構成することにより、常に良好な水質を維持しつつ、曝気風量を削減することのできる下水処理場の曝気風量制御装置を提供することができる。   By comprising as mentioned above, the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which can reduce aeration air volume, always maintaining favorable water quality can be provided.

以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings.

図１は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第１実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、従来装置を示す図１１と同一の符号を付したものはそれぞれは同一の要素を示している。ここに示した下水処理プロセスは、前述した嫌気槽１０、無酸素槽１１及び好気槽１２を含むＡ２０プロセスである。また、好気槽１２の曝気装置９を制御するために、好気槽１２にアンモニア計２６が設置されている。また、図示省略の監視装置上に設けられた設定手段１０２によってアンモニア制御目標値４１Ａが設定され、曝気風量コントローラ２０２はアンモニアコントローラ４０を備えており、アンモニア計２６の計測値及び設定手段１０２のアンモニア制御目標値４１Ａが、それぞれ信号線を介して入力される。曝気風量コントローラ２０２の出力は、信号線を介して、曝気装置9に供給される。特に、本実施例では、好気槽１２の入口部分から出口部分までの距離に対して、アンモニア計２６を入口部分から７０％の地点、すなわち、出口部分から３０％の地点に設置し、かつ、設定手段１０２によりアンモニア制御目標値を２ｍｇ／Ｌとしている。なお、曝気風量コントローラ２０２は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０の機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of an aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to the present invention together with its application target. In the figure, the same reference numerals as FIG. 11 showing a conventional device are shown. Those marked with indicate the same elements. The sewage treatment process shown here is an A20 process including the anaerobic tank 10, the oxygen-free tank 11, and the aerobic tank 12 described above. In order to control the aeration device 9 in the aerobic tank 12, an ammonia meter 26 is installed in the aerobic tank 12. Further, the ammonia control target value 41A is set by the setting means 102 provided on the monitoring device (not shown), the aeration air volume controller 202 includes the ammonia controller 40, the measured value of the ammonia meter 26 and the ammonia of the setting means 102. The control target value 41A is input via each signal line. The output of the aeration air volume controller 202 is supplied to the aeration apparatus 9 via a signal line. In particular, in this embodiment, the ammonia meter 26 is installed at a point 70% from the inlet part, that is, a point 30% from the outlet part with respect to the distance from the inlet part to the outlet part of the aerobic tank 12, and The setting unit 102 sets the ammonia control target value to 2 mg / L. The aeration air volume controller 202 incorporates a signal processing device such as a microprocessor, and the function of the ammonia controller 40 can be realized by software.

上記のように構成された第１実施例の動作について、特に、従来装置と構成を異にする点を中心にして以下に説明する。下水処理場に流入する下水は流入ポンプ1により、嫌気槽１０、無酸素槽１１及び最終沈殿池１３を含む生物反応槽に供給される。好気槽１２に設置されたアンモニア計２６の計測値は、曝気風量コントローラ２０２に伝送される。曝気風量コントローラ２０２の内部に存在するアンモニアコントローラ４０は、監視装置上の設定手段１０２のアンモニア制御目標値４１Ａに従うように、例えば、ＰＩコントローラにより曝気装置９の風量目標値を演算する。本実施例による曝気風量演算式の一例を（５），（６）式に示す。

Figure 2005199116
The operation of the first embodiment configured as described above will be described below with a focus on differences from the conventional apparatus. Sewage flowing into the sewage treatment plant is supplied by an inflow pump 1 to a biological reaction tank including an anaerobic tank 10, anoxic tank 11, and final sedimentation tank 13. The measurement value of the ammonia meter 26 installed in the aerobic tank 12 is transmitted to the aeration air volume controller 202. The ammonia controller 40 existing inside the aeration air volume controller 202 calculates the air volume target value of the aeration apparatus 9 by, for example, a PI controller so as to follow the ammonia control target value 41A of the setting means 102 on the monitoring device. An example of the aeration air volume calculation formula according to this embodiment is shown in formulas (5) and (6).
Figure 2005199116

ただし、
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qair0：曝気風量初期値(m3/min)
KpNH4：比例ゲイン(m6/g・min)
TINH4：積分定数(min)
e NH4 (t)：偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計計測値(mg/L)
である。 However,
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qair 0 : Aeration air flow initial value (m 3 / min)
Kp NH4 : Proportional gain (m 6 / g · min)
T INH4 : Integration constant (min)
e NH4 (t): Deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Ammonia meter measurement (mg / L)
It is.

曝気装置９は（５），（６）式で演算された曝気風量目標値に従うように、曝気風量調節弁の開度調整及び曝気装置（ブロア）をインバータによって速度制御することにより曝気風量を調節する。   The aeration apparatus 9 adjusts the aeration air volume by adjusting the opening of the aeration air volume control valve and controlling the speed of the aeration apparatus (blower) with an inverter so as to follow the aeration air volume target value calculated by the equations (5) and (6). To do.

図２は、ある処理場における実際の流入水質データ及び流入流量データを入力として、活性汚泥モデルを利用してアンモニアコントローラによる制御シミュレーションを行った結果である。シミュレーションはアンモニア計２６の設置位置を変更させて行っており、図２には、各位置でアンモニア濃度２ｍｇ／Ｌに制御した場合の放流水最大アンモニア濃度及び平均曝気風量がプロットされている。図中の曲線Ｐから明らかなように、平均曝気風量はアンモニア計２６を後段部（図面の左側）に設置する程、小さくなるが、その一方で放流水のアンモニア濃度は曲線Ｑに示すように悪化する。平均曝気風量の削減はコスト削減につながる。処理水のアンモニア濃度はゼロに近い方が望ましいが、逆に曝気風量が大きくなる。   FIG. 2 is a result of performing a control simulation by an ammonia controller using an activated sludge model using actual inflow water quality data and inflow flow rate data at a certain treatment plant as inputs. The simulation is performed by changing the installation position of the ammonia meter 26, and FIG. 2 plots the maximum discharged water ammonia concentration and the average aeration air volume when the ammonia concentration is controlled to 2 mg / L at each position. As is apparent from the curve P in the figure, the average aeration air volume becomes smaller as the ammonia meter 26 is installed at the rear stage (left side of the drawing), while the ammonia concentration of the discharged water is as shown by the curve Q. Getting worse. Reduction of the average aeration volume leads to cost reduction. The ammonia concentration of the treated water is preferably close to zero, but the aeration air volume becomes large conversely.

そこで、最大アンモニア濃度を０．５ｍｇ／Ｌに設定した場合の最適設置位置は図２より、好気槽１２の出口部分より上流方向へ３０％遡った地点であると想定されるため、このような設置位置としている。   Therefore, the optimum installation position when the maximum ammonia concentration is set to 0.5 mg / L is assumed to be a point 30% upstream from the outlet portion of the aerobic tank 12 from FIG. The installation position.

かくして、本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第１実施例によれば、アンモニア計２６の設置位置を好気槽出口から３０％だけ遡った地点とすることにより、アンモニア計の測定精度の高い２ｍｇ／Ｌで制御することが可能となり、かつ、流入流量、流入水質が変動した場合においても放流水のアンモニア濃度をほぼゼロ（最大０．５ｍｇ／Ｌ以下）に制御することが可能となる。このように、図１１に示した従来の曝気風量制御装置に比べて、測定精度の高い濃度で制御が可能となるので、より効率的な曝気風量制御が可能となり、曝気風量削減に伴うコスト削減効果を得ることが可能となる。   Thus, according to the first embodiment of the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to the present invention, the ammonia meter is measured by setting the installation position of the ammonia meter 26 as a point that is 30% backward from the aerobic tank outlet. It is possible to control at a high accuracy of 2 mg / L, and to control the ammonia concentration of the effluent water to almost zero (up to 0.5 mg / L or less) even when the inflow flow rate and inflow water quality fluctuate. It becomes. In this way, since it is possible to control at a concentration with higher measurement accuracy compared to the conventional aeration air volume control device shown in FIG. 11, more efficient aeration air volume control is possible, and cost reduction associated with aeration air volume reduction is possible. An effect can be obtained.

なお、アンモニア濃度の制御目標値は２ｍｇ／Ｌに限定されず、測定精度が高く制御性が良好な１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌの範囲であればいずれでもよく、その際のアンモニア計設置位置は好気槽の総長さに対して出口部分から上流方向に略２５％〜３５％遡った位置であれば、上記の実施例と略同様な効果が得られる。   The control target value of the ammonia concentration is not limited to 2 mg / L, and may be any range from 1 mg / L to 3 mg / L where the measurement accuracy is high and the controllability is good. If the position is approximately 25% to 35% upstream from the outlet portion in the upstream direction with respect to the total length of the aerobic tank, substantially the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

図３は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第２実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、第１実施例を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は好気槽１２に溶存酸素濃度計２５とアンモニア計２６とが設置され、監視装置３０１上に、アンモニア制御目標設定器４１及びＤＯ下限設定器１３１を備え、曝気風量コントローラ２０３はアンモニアコントローラ４０とＤＯ下限コントローラ１３０とを備えている。ここで、溶存酸素濃度計２５及びアンモニア計２６は、信号線を介して、曝気風量コントローラ２０３の入力端に接続され、ＤＯ下限設定器１３１及びアンモニア制御目標設定器４１も、信号線を介して、曝気風量コントローラ２０３の入力端に接続されている。曝気風量コントローラ２０３の出力端は、信号線を介して、曝気装置9に接続されている。これら以外は、図１に示した第１実施例と同一に構成されている。なお、曝気風量コントローラ２０３は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０及びＤＯ下限コントローラ１３０の機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to the present invention together with the application target thereof, and in FIG. 3 is the same as FIG. 1 showing the first embodiment. The elements are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In this embodiment, a dissolved oxygen concentration meter 25 and an ammonia meter 26 are installed in the aerobic tank 12, and an ammonia control target setting device 41 and a DO lower limit setting device 131 are provided on the monitoring device 301. A controller 40 and a DO lower limit controller 130 are provided. Here, the dissolved oxygen concentration meter 25 and the ammonia meter 26 are connected to the input end of the aeration air volume controller 203 via a signal line, and the DO lower limit setting unit 131 and the ammonia control target setting unit 41 are also connected via a signal line. The aeration air volume controller 203 is connected to the input terminal. The output end of the aeration air volume controller 203 is connected to the aeration apparatus 9 via a signal line. Other than these, the configuration is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The aeration air volume controller 203 has a built-in signal processing device such as a microprocessor, and the functions of the ammonia controller 40 and the DO lower limit controller 130 can be realized by software.

上記のように構成された本実施例の動作について、特に、図１に示した第１実施例と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。下水処理場に流入する下水は、流入ポンプ1により、生物反応槽に供給される。好気槽１２に設置されたアンモニア計２６の計測値は、曝気風量コントローラに伝送される。曝気風量コントローラ２０３を構成するアンモニアコントローラ４０は、監視装置３０１上のアンモニア制御目標設定器４１で設定されたアンモニア制御目標値に従うように、例えば、ＰＩコントローラにより曝気装置９の風量目標値を演算する。一方、溶存酸素濃度計２５の計測値が曝気風量コントローラ２０３に伝送されると、ＤＯ下限値コントローラ１３０では、溶存酸素濃度計２５の計測値が監視装置のＤＯ下限設定器１３１で設定されたＤＯ下限設定値を可能な限り下回らないように曝気風量の補正を行う。本発明による曝気風量演算式の一例を（７），（８）式に示す。

Figure 2005199116
The operation of the present embodiment configured as described above will be described below with a focus on the differences from the first embodiment shown in FIG. Sewage flowing into the sewage treatment plant is supplied to the biological reaction tank by the inflow pump 1. The measured value of the ammonia meter 26 installed in the aerobic tank 12 is transmitted to the aeration air volume controller. The ammonia controller 40 constituting the aeration air volume controller 203 calculates the air volume target value of the aeration apparatus 9 by, for example, a PI controller so as to follow the ammonia control target value set by the ammonia control target setting unit 41 on the monitoring device 301. . On the other hand, when the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 is transmitted to the aeration air volume controller 203, the DO lower limit controller 130 sets the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 to the DO lower limit setting device 131 of the monitoring device. The aeration air volume is corrected so as not to fall below the lower limit set value as much as possible. An example of an aeration air volume calculation formula according to the present invention is shown in formulas (7) and (8).
Figure 2005199116

ただし、
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qair0：曝気風量初期値(m3/min)
KpNH4：比例ゲイン(m6/g・min)
TINH4：積分定数(min)
e NH4 (t)：偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計計測値(mg/L)
△ＲDO（ｔ）：曝気風量補正値
である。 However,
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qair 0 : Aeration air flow initial value (m 3 / min)
Kp NH4 : Proportional gain (m 6 / g · min)
T INH4 : Integration constant (min)
e NH4 (t): Deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Ammonia meter measurement (mg / L)
ΔR DO (t): Aeration air volume correction value.

ここで、（７）式中の曝気風量補正値（△ＲDO（ｔ））の一例を（９），（１０）式に示す。

Figure 2005199116
Here, examples of the aeration air amount correction value (ΔR DO (t)) in the equation (7) are shown in the equations (9) and (10).
Figure 2005199116

ただし、
MINDO(t):DO下限設定値(mg/L)
PV DO(t)：溶存酸素濃度（DO）計計測値(mg/L)
ＫDO：比例ゲイン(m6/g・min)
である。 However,
MIN DO (t): DO lower limit setting value (mg / L)
PV DO (t): Measured value of dissolved oxygen concentration (DO) meter (mg / L)
K DO : Proportional gain (m 6 / g · min)
It is.

曝気装置9は（７），（８）式、（９），（１０）式で演算された曝気風量目標値に従うように、曝気風量調節弁の開度調整および曝気装置（ブロア）をインバータにより速度制御することにより曝気風量を調節する。   The aeration device 9 uses an inverter to adjust the opening of the aeration air volume control valve and the aeration device (blower) so as to follow the aeration air volume target value calculated by equations (7), (8), (9), (10). Aeration volume is adjusted by speed control.

かくして、第２実施例によれば、アンモニア計２６の計測値により曝気装置９を制御することから、図１０に示した従来の装置に比べて曝気風量を削減することが可能で、かつ、図１１に示した従来の装置に比べて、溶存酸素濃度が下限値以下にならないように制御されるので、流入水質の急激な急変動があった場合においても、安定した処理水を供給することが可能となる。   Thus, according to the second embodiment, since the aeration apparatus 9 is controlled by the measurement value of the ammonia meter 26, the aeration air volume can be reduced as compared with the conventional apparatus shown in FIG. Since the dissolved oxygen concentration is controlled so as not to be lower than the lower limit value as compared with the conventional apparatus shown in FIG. It becomes possible.

図４は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第３実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、第２実施例を示す図３と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は好気槽１２に溶存酸素濃度計２５とアンモニア計２６とが設置され、監視装置３０１上に、アンモニア制御目標設定器４１及びＤＯ下限設定器１３１を備え、曝気風量コントローラ２０４はアンモニアコントローラ４０と、ＤＯコントローラ３０と、溶存酸素濃度計２５及びアンモニア計２６の各計測値に基づいて、ＤＯコントローラ３０の出力とアンモニアコントローラ４０の出力とのいずれか一方を選択して出力する切替判断部５０とを備え、この切替判断部５０の出力端が、信号線により、曝気装置９に接続されている。なお、溶存酸素濃度計２５が、信号線により、ＤＯコントローラ３０及び切替判断部５０に接続され、アンモニア計２６が、信号線により、アンモニアコントローラ４０及び切替判断部５０に接続されている。また、ＤＯ下限設定器１３１が、信号線により、ＤＯコントローラ３０に接続され、アンモニア制御目標設定器４１が、信号線により、アンモニアコントローラ４０に接続されている。これら以外は、図３に示した第２実施例と同一に構成されている。なお、曝気風量コントローラ２０４は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０、ＤＯ下限コントローラ１３０及び切替判断部５０の各機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to the present invention, together with the application target, and is the same as FIG. 3 showing the second embodiment in the figure. The elements are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the present embodiment, a dissolved oxygen concentration meter 25 and an ammonia meter 26 are installed in the aerobic tank 12, and an ammonia control target setting device 41 and a DO lower limit setting device 131 are provided on the monitoring device 301. Based on the measured values of the controller 40, the DO controller 30, the dissolved oxygen concentration meter 25 and the ammonia meter 26, the switching determination for selecting and outputting either the output of the DO controller 30 or the output of the ammonia controller 40. And an output end of the switching determination unit 50 is connected to the aeration apparatus 9 by a signal line. The dissolved oxygen concentration meter 25 is connected to the DO controller 30 and the switching determination unit 50 through a signal line, and the ammonia meter 26 is connected to the ammonia controller 40 and the switching determination unit 50 through a signal line. Further, the DO lower limit setting device 131 is connected to the DO controller 30 through a signal line, and the ammonia control target setting device 41 is connected to the ammonia controller 40 through a signal line. Except for these, the configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG. Note that the aeration air volume controller 204 incorporates a signal processing device such as a microprocessor, and the functions of the ammonia controller 40, the DO lower limit controller 130, and the switching determination unit 50 can be realized by software.

上記のように構成された本実施例の動作について、特に、図１に示した第１実施例と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。下水処理場に流入する下水は流入ポンプ１により、生物反応槽に供給される。好気槽１２に設置されたアンモニア計２６の計測値は、曝気風量コントローラを構成するアンモニアコントローラ４０に伝送される。アンモニアコントローラ４０では、監視装置上のアンモニア制御目標設定器４１で設定されたアンモニア制御目標値に従うように、例えば、（１１），（１２）式に示すようなＰＩコントローラにより、曝気装置９の風量目標値を演算する。一方、溶存酸素濃度計２５の計測値が曝気風量コントローラを構成するＤＯ下限コントローラ１３０に伝送される。ＤＯ下限コントローラ１３０では、溶存酸素濃度計２５の計測値が監視装置のＤＯ下限設定器１３１により設定されたＤＯ値となるように、例えば、（１３），（１４）式に示すようなＰＩコントローラにより、曝気装置９の風量目標値を演算する。   The operation of the present embodiment configured as described above will be described below with a focus on the differences from the first embodiment shown in FIG. Sewage flowing into the sewage treatment plant is supplied to the biological reaction tank by the inflow pump 1. The measured value of the ammonia meter 26 installed in the aerobic tank 12 is transmitted to the ammonia controller 40 constituting the aeration air volume controller. In the ammonia controller 40, the air volume of the aeration apparatus 9 is adjusted by, for example, a PI controller as shown in equations (11) and (12) so as to follow the ammonia control target value set by the ammonia control target setting device 41 on the monitoring device. Calculate the target value. On the other hand, the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 is transmitted to the DO lower limit controller 130 constituting the aeration air volume controller. In the DO lower limit controller 130, for example, a PI controller as shown in equations (13) and (14) so that the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 becomes the DO value set by the DO lower limit setting device 131 of the monitoring device. Thus, the air volume target value of the aeration apparatus 9 is calculated.

切替判断部５０は、アンモニアコントローラ４０とＤＯコントローラ３０のいずれの風量目標値を使用するかを判断する。この切替ロジックを以下に説明する。この場合、制御切替時のチャタリングが起こらないように、増加傾向にある場合と減少傾向にある場合とで実際の切替値に差を持たせて、ヒステリシス特性に従って切替をしている。   The switching determination unit 50 determines which airflow target value of the ammonia controller 40 or the DO controller 30 is used. This switching logic will be described below. In this case, in order to prevent chattering at the time of control switching, the actual switching value is different between the case of increasing tendency and the case of decreasing tendency, and switching is performed according to the hysteresis characteristics.

ここで、アンモニアコントローラ４０による制御をアンモニア制御、ＤＯコントローラ３０による制御をＤＯ制御と定義すると、
[アンモニア制御and
（（PVDO(t)≦DOmin−αDO）and（PVNH4(t)≦SVNH4(t)−αNH４））or（PVDO(t)≦DO最下限値−αDO）｝]のとき、
DOminを目標値としたDO制御（SV DO(t)＝DOmin）に切り替える。 Here, the control by the ammonia controller 40 is defined as ammonia control, and the control by the DO controller 30 is defined as DO control.
[Ammonia control and
((PV DO (t) ≦ DOmin−α DO ) and (PV NH4 (t) ≦ SV NH4 (t) −α NH4 )) or (PV DO (t) ≦ DO lower limit value −α DO )}] When
Switch to DO control (SV DO (t) = DOmin) with DOmin as the target value.

[DO制御and
｛（PVDO(t)≧DOmin+αDO）or（（PVDO(t)≧DO最下限値+αDO）and（PV nh4 (t)≧SV nh4(t)+αNH４））｝]のとき、
アンモニア制御に切り替える。
ただし、
PV DO (t)：DO計の計測値
SV DO(t)：DO濃度目標値
αDO：DOヒステリシス値
αNH4：アンモニアヒステリシス値
DO最下限値：DO最下限値＊
DOmin：DO下限設定値
PV nh4 (t)：アンモニア計の計測値
SV nh4(t)：アンモニア濃度目標値
DO最下限値＊を設定しているのはDO下限値を目標とした制御を実施した場合においても、1時間に数分程度は、下限値を下回る可能性があるため、そのような場合にも制御上問題が生じることがないように設定しており、これはコントローラ内部にその値を記憶させておけば良く、監視装置上から設定する必要はないものである。 [DO control and
{(PV DO (t) ≧ DOmin + α DO ) or ((PV DO (t) ≧ DO lower limit + α DO ) and (PV nh4 (t) ≧ SV nh4 (t) + α NH4 ))}] When,
Switch to ammonia control.
However,
PV DO (t): Measured value of DO meter
SV DO (t): DO concentration target value α DO : DO hysteresis value α NH4 : Ammonia hysteresis value
DO minimum limit : DO minimum limit *
DOmin: DO lower limit setting value
PV nh4 (t): Measurement value of ammonia meter
SV nh4 (t): Ammonia concentration target value
The DO minimum limit value * is set even when control is performed with the DO lower limit value as the target, because it may be less than the lower limit value for several minutes per hour. However, it is sufficient to store the value in the controller, and there is no need to set it from the monitoring device.

図５は上記の選択関係を示したモード遷移図であり、アンモニアについては１つの閾値ＮＨ４ｒｅｆが設定され、ＤＯについてはＤＯ下限値ＤＯｍｉｎとＤＯ最下限値ＤＯ最下限とが設定されている。アンモニアの濃度が閾値ＮＨ４ｒｅｆを超え、かつ、ＤＯがＤＯ最下限値ＤＯ最下限を超える場合はアンモニアコントローラ４０の出力を選択し、ＤＯがＤＯ最下限値ＤＯ最下限をよりも低い場合にはＤＯコントローラ３０の出力を選択する。また、アンモニアの濃度が閾値ＮＨ４ｒｅｆよりも低い場合、ＤＯがＤＯ下限値ＤＯｍｉｎを超えておればアンモニアコントローラ４０の出力を選択し、ＤＯ下限値ＤＯｍｉｎを超えていなければＤＯコントローラ３０の出力を選択する。 FIG. 5 is a mode transition diagram showing the above selection relationship. For ammonia, one threshold NH 4ref is set, and for DO, the DO lower limit value DO min and the DO minimum limit value DO minimum limit are set. . When the ammonia concentration exceeds the threshold NH 4ref and DO exceeds the DO lower limit DO lower limit , the output of the ammonia controller 40 is selected. When DO is lower than the DO lower limit DO lower limit , The output of the DO controller 30 is selected. Further, when the concentration of ammonia is lower than the threshold NH 4Ref, DO selects the output of the ammonia controller 40 if I exceeds the DO lower limit DO min, the output of the DO controller 30 does not exceed the DO lower limit DO min Select.

アンモニアコントローラ４０は次の（１１），（１２）式を用いて曝気風量を演算する。コントローラ切替時には切替がスムーズに行われるようトラッキング処理を行う（Qair0に前回風量値を使用する。）。

Figure 2005199116
The ammonia controller 40 calculates the aeration air volume using the following equations (11) and (12). When the controller is switched, tracking processing is performed so that the switching is performed smoothly (the previous airflow value is used for Qair 0 ).
Figure 2005199116

ただし、
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qair0：曝気風量初期値(m3/min)
KpNH4：比例ゲイン(m6/g・min)
TINH4：積分定数(min)
e NH4 (t)：偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計の計測値(mg/L)
である。 However,
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qair 0 : Aeration air flow initial value (m 3 / min)
Kp NH4 : Proportional gain (m 6 / g · min)
T INH4 : Integration constant (min)
e NH4 (t): Deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Measurement value of ammonia meter (mg / L)
It is.

ＤＯコントローラ３０は次の（１３），（１４）式を用いて曝気風量を演算する。

Figure 2005199116
The DO controller 30 calculates the aeration air volume using the following equations (13) and (14).
Figure 2005199116

ただし、
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qair0：曝気風量初期値(m3/min)
KpDO：比例ゲイン(m6/g・min)
TIDO：積分定数(min)
e DO (t)：偏差(mg/L)
MINDO(t):DO下限値(mg/L)
PV NH4(t)：DO計の計測値(mg/L)
である。 However,
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qair 0 : Aeration air flow initial value (m 3 / min)
Kp DO : Proportional gain (m 6 / g · min)
T IDO : Integration constant (min)
e DO (t): Deviation (mg / L)
MIN DO (t): DO lower limit (mg / L)
PV NH4 (t): DO meter measurement value (mg / L)
It is.

曝気装置9は（１１），（１２）式又は（１３），（１４）式で演算された曝気風量目標値に従うように、曝気風量調節弁の開度調整および曝気装置（ブロア）をインバータにより速度制御することによって曝気風量を調節する。   The aeration apparatus 9 uses an inverter to adjust the opening degree of the aeration air volume control valve and the aeration apparatus (blower) so as to follow the aeration air volume target value calculated by the expressions (11), (12) or (13), (14). Aeration volume is adjusted by speed control.

かくして、第３実施例によれば、アンモニア計の計測値により曝気風量を制御することから、図１０に示した従来装置に比べて曝気風量を削減することが可能で、かつ、図１１に示した従来装置に比べて、溶存酸素濃度が閾値以下にならないように制御されるので、流入水質の急激な変動があった場合においても、安定した処理水を供給することが可能となる。   Thus, according to the third embodiment, since the aeration air volume is controlled by the measured value of the ammonia meter, it is possible to reduce the aeration air volume as compared with the conventional apparatus shown in FIG. 10, and as shown in FIG. Since the dissolved oxygen concentration is controlled so as not to be lower than the threshold value as compared with the conventional apparatus, it is possible to supply stable treated water even when the influent water quality changes rapidly.

また、アンモニアコントローラ、ＤＯコントローラをそれぞれ独立に調整できるので、第２実施例と比較して、比例ゲインや積分定数の制御パラメータの決定が容易である。そして、この特徴から、既存設備でＤＯコントローラのみが導入されている場合に、新たにアンモニアコントローラを導入することが容易であるという利点も得られる。   In addition, since the ammonia controller and the DO controller can be adjusted independently, it is easier to determine control parameters such as a proportional gain and an integral constant than in the second embodiment. And from this characteristic, when only the DO controller is introduced in the existing equipment, there is also an advantage that it is easy to newly introduce the ammonia controller.

図６は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第４実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、第３実施例を示す図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は好気槽１２に溶存酸素濃度計２５とアンモニア計２６とが設置され、監視装置３０１上に、アンモニア制御目標設定器４１及びＤＯ下限設定器１３１を備え、曝気風量コントローラ２０５はアンモニアコントローラ４０ＡとＤＯコントローラ３０とを備えている。このうち、溶存酸素濃度計２５が、信号線により、ＤＯコントローラ３０に接続され、アンモニア計２６が、信号線により、アンモニアコントローラ４０Ａに接続されている。また、ＤＯ下限設定器１３１が、信号線により、ＤＯコントローラ３０に接続され、アンモニア制御目標設定器４１が、信号線により、アンモニアコントローラ４０Ａに接続されている。この場合、アンモニアコントローラ４０Ａの曝気風量目標値がＤＯコントローラ３０に加えられ、このＤＯコントローラ３０の出力端が、信号線により、曝気装置９に接続されている。これら以外は、図４に示した第３実施例と同一に構成されている。なお、曝気風量コントローラ２０５は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０Ａ及びＤＯコントローラ３０の機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to the present invention together with the application target, and is the same as FIG. 4 showing the third embodiment in the figure. The elements are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In this embodiment, a dissolved oxygen concentration meter 25 and an ammonia meter 26 are installed in the aerobic tank 12, and an ammonia control target setting device 41 and a DO lower limit setting device 131 are provided on the monitoring device 301. A controller 40A and a DO controller 30 are provided. Among these, the dissolved oxygen concentration meter 25 is connected to the DO controller 30 via a signal line, and the ammonia meter 26 is connected to the ammonia controller 40A via a signal line. Further, the DO lower limit setting device 131 is connected to the DO controller 30 via a signal line, and the ammonia control target setting device 41 is connected to the ammonia controller 40A via a signal line. In this case, the aeration air amount target value of the ammonia controller 40A is added to the DO controller 30, and the output end of the DO controller 30 is connected to the aeration device 9 by a signal line. Except for these, the configuration is the same as that of the third embodiment shown in FIG. Note that the aeration air volume controller 205 incorporates a signal processing device such as a microprocessor, and the functions of the ammonia controller 40A and the DO controller 30 can be realized by software.

上記のように構成された本実施例の動作について、特に、図４に示した第３実施例と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。下水処理場に流入する下水は流入ポンプ1により、生物反応槽に供給される。好気槽１２に設置されたアンモニア計２６の計測値は、曝気風量コントローラ２０５を構成するアンモニアコントローラ４０Ａに伝送され、アンモニアコントローラ４０Ａでは、監視装置３０１上のアンモニア制御目標設定器４１で設定されたアンモニア制御目標値に従うように、例えば、（１５），（１６）式に示すようなＰＩコントローラにより、ＤＯの制御目標値を演算する。一方、溶存酸素濃度計２５の計測値が曝気風量コントローラを構成するＤＯコントローラ３０に伝送され、ＤＯコントローラ３０では、溶存酸素濃度計２５の計測値がアンモニアコントローラ４０Ａで演算されたＤＯの制御目標値となるよう曝気装置９の風量目標値を演算する。アンモニアコントローラ４０Ａで演算されたＤＯ制御目標値がＤＯ下限値設定器１３０の値より低い場合は、ＤＯ下限設定器１３１に設定されたＤＯとなるように曝気装置９の風量目標値が演算される。   The operation of the present embodiment configured as described above will be described below with a focus on the differences from the third embodiment shown in FIG. The sewage flowing into the sewage treatment plant is supplied to the biological reaction tank by the inflow pump 1. The measured value of the ammonia meter 26 installed in the aerobic tank 12 is transmitted to the ammonia controller 40A constituting the aeration air volume controller 205, and the ammonia controller 40A sets the ammonia control target setting device 41 on the monitoring device 301. In order to follow the ammonia control target value, for example, the control target value of DO is calculated by a PI controller as shown in equations (15) and (16). On the other hand, the measured value of the dissolved oxygen concentration meter 25 is transmitted to the DO controller 30 that constitutes the aeration air volume controller, and the DO controller 30 calculates the DO control target value calculated by the ammonia controller 40A. The air volume target value of the aeration apparatus 9 is calculated so that When the DO control target value calculated by the ammonia controller 40A is lower than the value of the DO lower limit setter 130, the air volume target value of the aeration apparatus 9 is calculated so as to be the DO set in the DO lower limit setter 131. .

すなわち、アンモニアコントローラ４０Ａは次の（１５），（１６）式でＤＯ制御目標値を演算し、その値がＤＯ下限設定器１３１の設定値より大きいとき、ＤＯコントローラ３０は（１７），（１８）式に従って曝気量目標値を演算し、アンモニアコントローラ４０Ａで演算されたＤＯ制御目標値がＤＯ下限設定器１３１で設定されたＤＯ下限値より小さい場合には（１９），（２０）式に従って曝気風量目標値を演算する。

Figure 2005199116
That is, the ammonia controller 40A calculates the DO control target value by the following equations (15) and (16), and when the value is larger than the set value of the DO lower limit setter 131, the DO controller 30 sets (17), (18 ) To calculate the aeration amount target value according to the equation, and when the DO control target value calculated by the ammonia controller 40A is smaller than the DO lower limit value set by the DO lower limit setter 131, aeration is performed according to the equations (19) and (20). Calculate air flow target value.
Figure 2005199116

ただし、
SVDO(t)：DO制御目標値(mg/L)
DO0：DO初期設定値（mg/L)
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qair0：曝気風量初期値(m3/min)
Kp NH4DO：アンモニアコントローラの比例ゲイン(-)
TINH4DO：アンモニアコントローラの積分定数(min)
eNH4(t)：アンモニア偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計計測値(mg/L)
KpDO：DOコントローラの比例ゲイン(m6/g・min)
TIDO：DOコントローラの積分定数(min)
e DO (t)：DO偏差(mg/L)
MINDO(t):DO下限値(mg/L)
PV NH4(t)：DO計計測値(mg/L)
である。 However,
SV DO (t): DO control target value (mg / L)
DO 0 : DO initial setting value (mg / L)
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qair 0 : Aeration air flow initial value (m 3 / min)
Kp NH4DO : proportional gain of ammonia controller (-)
T INH4DO : Ammonia controller integral constant (min)
e NH4 (t): ammonia deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Ammonia meter measurement (mg / L)
Kp DO : Proportional gain of DO controller (m 6 / g · min)
T IDO : DO controller integral constant (min)
e DO (t): DO deviation (mg / L)
MIN DO (t): DO lower limit (mg / L)
PV NH4 (t): DO meter measurement value (mg / L)
It is.

かくして、第４実施例によれば、アンモニア計の計測値により曝気風量を制御することから、図１０に示した従来装置に比べて曝気風量を削減することが可能で、かつ、図１１に示した従来装置に比べて、溶存酸素濃度が閾値以下にならないように制御されるので、流入水質の急変動があった場合においても、安定した処理水を供給することが可能となる。   Thus, according to the fourth embodiment, since the aeration air volume is controlled by the measured value of the ammonia meter, it is possible to reduce the aeration air volume as compared with the conventional apparatus shown in FIG. 10, and as shown in FIG. Compared to the conventional apparatus, since the dissolved oxygen concentration is controlled so as not to be lower than the threshold value, stable treated water can be supplied even when the influent water quality is suddenly changed.

また、第３実施例と比較した場合、制御モードの切替がないため、チャタリングなどの心配がなく安定した制御を行える利点がある。   Further, when compared with the third embodiment, since there is no switching of the control mode, there is an advantage that stable control can be performed without worrying about chattering.

図７は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第５実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、第３実施例を示す図４と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は最初沈殿地２と嫌気槽１０との間に、流入流量計３及び流入全窒素計４を設け、これらを信号線によって、曝気風量コントローラ２０６を構成するアンモニアコントローラ４０Ｂに接続することによって、アンモニアコントローラ４０Ｂが流入流量及び流入全窒素をも参照して曝気風量目標値を演算するように構成した点が図４と構成を異にし、これ以外は全て図４と同一に構成されている。なお、曝気風量コントローラ２０６は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０Ｂ、ＤＯコントローラ３０及び切替判断部５０の各機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to the present invention together with the application target, and is the same as FIG. 4 showing the third embodiment in the figure. The elements are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In this embodiment, an inflow flow meter 3 and an inflow total nitrogen meter 4 are initially provided between the sedimentation site 2 and the anaerobic tank 10, and these are connected to an ammonia controller 40 </ b> B constituting the aeration air volume controller 206 by a signal line. 4 is different from the configuration in FIG. 4 in that the ammonia controller 40B is configured to calculate the aeration air volume target value with reference to the inflow rate and the total inflow nitrogen, and all other configurations are the same as those in FIG. Yes. The aeration air volume controller 206 incorporates a signal processing device such as a microprocessor, and can realize the functions of the ammonia controller 40B, the DO controller 30, and the switching determination unit 50 by software.

上記のように構成された第５実施例の動作について、特に、図４に示す第３実施例と構成を異にする部分について説明することとする。アンモニアコントローラ４０Ｂは、最初沈殿地２の出口配管に取り付けられた流入流量計３と流入全窒素計４の情報を取り入れ、下記の（２１），（２２）式のような演算により曝気風量目標値を演算する。

Figure 2005199116
The operation of the fifth embodiment configured as described above will be described in particular with respect to the parts different from the third embodiment shown in FIG. The ammonia controller 40B takes in the information of the inflow flow meter 3 and the inflow total nitrogen meter 4 attached to the outlet pipe of the first sedimentation site 2 and calculates the aeration air volume target value by the calculation of the following formulas (21) and (22). Is calculated.
Figure 2005199116

ただし、
Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qin(t)：時刻ｔにおける流入流量計の計測値(m3/min)
ST-Nin（t)：流入全窒素計の計測値（mg/L)
c0：窒素負荷率初期値(L/mg)
KpNH4：比例ゲイン(L2/mg2)
TINH4：積分定数(min)
e NH4 (t)：偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計の計測値(mg/L)
である。 However,
Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qin (t): Measurement value of inflow flowmeter at time t (m 3 / min)
S T-Nin (t): Measurement value of inflow total nitrogen meter (mg / L)
c 0 : Nitrogen load factor initial value (L / mg)
Kp NH4 : Proportional gain (L 2 / mg 2 )
T INH4 : Integration constant (min)
e NH4 (t): Deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Measurement value of ammonia meter (mg / L)
It is.

アンモニアコントローラ４０Ｂが上記（１０），（１１）式に代えて（２１），（２２）式により曝気風量目標値を演算する以外は、第３実施例と同様の動作を行う。   The same operation as in the third embodiment is performed except that the ammonia controller 40B calculates the aeration air volume target value using the equations (21) and (22) instead of the equations (10) and (11).

かくして、図７に示した第５実施例によれば、流入流量及び流入全窒素濃度の情報を取り入れて曝気風量目標値を演算するため、流入流量、流入水質の負荷変動に迅速に対応できることとなり、アンモニア制御の目標値に対する追従性が高められる。これにより、安定的に良好な水質を維持することが可能となる。   Thus, according to the fifth embodiment shown in FIG. 7, since the aeration air volume target value is calculated by taking in the information of the inflow flow rate and the total inflow nitrogen concentration, it is possible to quickly cope with the load fluctuation of the inflow flow rate and the inflow water quality. In addition, the followability to the target value of ammonia control is improved. Thereby, it becomes possible to stably maintain good water quality.

図８は本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第６実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図であり、図中、第５実施例を示す図７と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本実施例は流入全窒素計４の出力信号に基づいてその機器の異常を判断したり、流入全窒素計４に測定対象下水が導水されないことを判断したりする全窒素計異常判断部４ｊを設け、この全窒素計異常判断部４ｊが異常信号を出力した場合には、曝気風量コントローラ２０６を構成するアンモニアコントローラ４０Ｃが流入全窒素計４の計測値を使用しないで、正常時とは異なる演算式によって曝気流量目標値を演算するようにした点が図７に示す第５実施例と構成を異にし、これ以外は第５実施例と全く同様に構成されている。なお、曝気風量コントローラ２０７は、マイクロセッサ等の信号処理装置を内蔵し、アンモニアコントローラ４０Ｃ及びＤＯコントローラ３０の機能をソフトウェアで実現することができる。   FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the aeration air volume control device of the sewage treatment plant according to the present invention, together with the application target, and is the same as FIG. 7 showing the fifth embodiment in the figure. The elements are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In the present embodiment, an all-nitrogen meter abnormality determining unit 4j that determines an abnormality of the device based on an output signal of the inflowing total nitrogen meter 4 or determines that measurement target sewage is not introduced into the inflowing total nitrogen meter 4 is provided. When the total nitrogen meter abnormality determination unit 4j outputs an abnormality signal, the ammonia controller 40C constituting the aeration air volume controller 206 does not use the measurement value of the inflow total nitrogen meter 4, and is different from the normal operation. The configuration is different from the fifth embodiment shown in FIG. 7 in that the aeration flow rate target value is calculated by the equation, and the other configuration is exactly the same as the fifth embodiment. Note that the aeration air volume controller 207 incorporates a signal processing device such as a microprocessor, and the functions of the ammonia controller 40C and the DO controller 30 can be realized by software.

上記のように構成された第６実施例の動作について、特に、図７に示す第５実施例と構成を異にする部分を中心にして以下に説明することとする。アンモニアコントローラ４０Ｃは、最初沈殿地２の出口配管に取り付けられた流入流量計３と流入全窒素計４の情報を取り入れ、前述した（２１），（２２）式のような演算を行って曝気風量目標値を演算する。これに対して、全窒素計異常判断部４ｊにより流入全窒素計４が異常と判断された場合には、流入全窒素計４の計測値を使用せずに（２３），（２４）式に示す演算を行って曝気風量目標値を演算する。

Figure 2005199116
The operation of the sixth embodiment configured as described above will be described below with a focus on the difference from the fifth embodiment shown in FIG. The ammonia controller 40C takes in the information of the inflow flow meter 3 and the inflow total nitrogen meter 4 that are attached to the outlet pipe of the first sedimentation site 2 and performs calculations such as the formulas (21) and (22) described above to obtain the aeration air volume. Calculate the target value. On the other hand, when the total nitrogen meter abnormality determination unit 4j determines that the inflow total nitrogen meter 4 is abnormal, the measured values of the inflow total nitrogen meter 4 are not used and the equations (23) and (24) are used. The aeration air flow target value is calculated by performing the calculation shown in FIG.
Figure 2005199116

Qair (t)：時刻ｔにおける曝気風量目標値(m3/min)
Qin(t)：時刻ｔにおける流入流量計計測値(m3/min)
ｄ0：空気倍率初期値(-）
KpNH4：比例ゲイン(L/mg)
TINH4：積分定数(min)
e NH4 (t)：偏差(mg/L)
SVNH4(t):アンモニア制御目標値(mg/L)
PV NH4(t)：アンモニア計計測値(mg/L)
である。 Qair (t): Aeration target value at time t (m 3 / min)
Qin (t): Inflow flow meter measurement at time t (m 3 / min)
d 0 : Initial value of air magnification (-)
Kp NH4 : Proportional gain (L / mg)
T INH4 : Integration constant (min)
e NH4 (t): Deviation (mg / L)
SV NH4 (t): Ammonia control target value (mg / L)
PV NH4 (t): Ammonia meter measurement (mg / L)
It is.

また、全窒素計異常判断部４ｊでは、流入全窒素計４の機器本体の故障及び計測値の伝送異常など通常の故障のみならず、下記（２５），（２６）式に示すように全窒素計計測値の時系列データの偏差を監視し、偏差がある閾値以上である場合には異常と判断する。

Figure 2005199116
Further, in the total nitrogen meter abnormality determination unit 4j, not only a normal failure such as a failure of the main body of the inflow total nitrogen meter 4 and an abnormal transmission of measured values, but also a total nitrogen as shown in the following equations (25) and (26) The deviation of the time series data of the measured value is monitored, and if the deviation is greater than a certain threshold, it is determined as abnormal.
Figure 2005199116

ただし、
ST-Nin（t)：時刻ｔにおける流入全窒素計計測値（mg/L)
ST-Nin（t-△ｔ）：時刻ｔ-△tにおける流入全窒素計計測値
ST-Ninmax：全窒素計偏差異常判定値
である。 However,
S T-Nin (t): Total inflow nitrogen measurement at time t (mg / L)
S T-Nin (t-Δt): Total nitrogen meter measured value at time t-Δt
ST-Ninmax : Total nitrogen meter deviation abnormality judgment value.

かくして、第６実施例によれば、流入全窒素計４の異常時には流入流量情報のみを使用した（２３），（２４）式に自動的に切り替わるので、センサ異常による制御異常になることがなく、また、アンモニア計２６のみを使用したコントローラよりも追従性高く制御を行うことが可能となる。   Thus, according to the sixth embodiment, when the inflow total nitrogen meter 4 is abnormal, it automatically switches to the equations (23) and (24) using only the inflow flow rate information, so there is no control abnormality due to sensor abnormality. In addition, it becomes possible to perform control with higher followability than a controller using only the ammonia meter 26.

また、サンプリングポンプにより流入全窒素計４に下水を導水し、計測するタイプの全窒素計においては、配管上に設置されたろ過機の目詰まり等により、対象水を導水できない場合がある。このような場合、計測値が急激に低下するという現象が見られるが、計測器側では機器異常を判断できない場合がある。このような場合に計測値の偏差を監視することにより、この問題を解消している。   Moreover, in the total nitrogen meter of the type which introduces and measures sewage to the inflow total nitrogen meter 4 with a sampling pump, the target water may not be guided due to clogging of the filter installed on the pipe. In such a case, there is a phenomenon that the measured value rapidly decreases, but there may be a case where the instrument abnormality cannot be determined on the measuring instrument side. In such a case, this problem is solved by monitoring the deviation of the measured value.

他の実施例Other examples

上述した各実施例は曝気流量制御対象のプロセスがＡ２０プロセスである場合について説明したが、本発明はこれに適用を限定されず、例えば、標準活性汚泥プロセス、循環式硝化脱窒プロセス、Ａ０プロセス、担体投入型プロセス、ステップ流入プロセスなど曝気を行う下水処理プロセスであればどのようなプロセスに適用することができる。   In each of the above-described embodiments, the case where the process for controlling the aeration flow rate is the A20 process has been described. However, the present invention is not limited to this application. For example, the standard activated sludge process, the circulating nitrification denitrification process, and the A0 process Any sewage treatment process that performs aeration, such as a carrier input process or a step inflow process, can be applied.

また、図７に示した第５実施例又は図８に示した第６実施例においては、流入流量計３及び流入全窒素計４を最初沈殿地２の出口配管に設置したが、本発明はこの位置に限らず、最初沈殿地２の内部であっても、最初沈殿地２の入口配管であっても、処理系列に流入する流入流量及び全窒素を計測し得る場所であれば、いずれの位置でもよい。   Further, in the fifth embodiment shown in FIG. 7 or the sixth embodiment shown in FIG. 8, the inflow flow meter 3 and the inflow total nitrogen meter 4 are first installed in the outlet piping of the settling site 2, but the present invention Not only this position, but also the inside of the first sedimentation site 2 or the inlet pipe of the first sedimentation site 2 as long as it is a place where the inflow flow rate and the total nitrogen flowing into the treatment system can be measured. It may be a position.

さらにまた、上記の各実施例ではアンモニアコントローラやＤＯコントローラとして、（５）式〜（２４）式で表される位置型のＰＩコントローラを用いたが、本発明はこれに限定されず、速度型であってもよいし、ＰＩＤコントローラでもよく、制御目標値に追従するように働くコントローラであれば、どのようなものでもよい。   Furthermore, in each of the above embodiments, the position type PI controller represented by the formulas (5) to (24) is used as the ammonia controller or the DO controller. However, the present invention is not limited to this, and the speed type is used. It may be a PID controller or any controller that works so as to follow the control target value.

また、第１実施例において説明したように、アンモニア計を好気槽１２の水の流れ方向で見て、出口部分から上流方向に略２５〜３５％遡った位置に設置し、かつ、アンモニア性窒素濃度の制御目標値を略１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定する技術を上記第２乃至第６実施例に適用する異によって、常に良好な水質を維持しつつ、曝気風量を削減するという効果をさらに確実なものとすることができる。   Further, as described in the first embodiment, the ammonia meter is installed at a position that is approximately 25 to 35% upstream from the outlet portion when viewed in the direction of water flow in the aerobic tank 12, and is ammoniac. The effect of reducing the amount of aeration air while always maintaining good water quality by applying the technique for setting the control target value of the nitrogen concentration to approximately 1 mg / L to 3 mg / L to the second to sixth embodiments. Can be further ensured.

本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第１実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 1st Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 第１実施例の動作を説明するために、好気槽に設置されるアンモニア計の流水方向の設置位置と、アンモニア濃度及び平均曝気風量との関係を示した線図。The diagram which showed the relationship between the installation position of the flowing direction of the ammonia meter installed in an aerobic tank, ammonia concentration, and an average aeration air volume in order to demonstrate operation | movement of 1st Example. 本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第２実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 2nd Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第３実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 3rd Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 第３実施例の動作を説明するために、アンモニア濃度と溶存酸素濃度のいずれを制御量とするかの境界を示すモード遷移図。In order to explain the operation of the third embodiment, a mode transition diagram showing a boundary of which one of ammonia concentration and dissolved oxygen concentration is a control amount. 本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第４実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 4th Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第５実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 5th Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 本発明に係る下水処理場の曝気風量制御装置の第６実施例の構成を、その適用対象と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of 6th Example of the aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant which concerns on this invention with the application object. 本発明を適用する下水処理場の１つの系列の処理系統図。The processing system diagram of one series of the sewage treatment plant to which the present invention is applied. 図９に示した下水処理場の従来の曝気風量制御装置の構成を、その下水処理系統と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the conventional aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant shown in FIG. 9 with the sewage treatment system | strain. 図９に示した下水処理場の従来のもう１つの曝気風量制御装置の構成を、その下水処理系統と併せて示したブロック図。The block diagram which showed the structure of another conventional aeration air volume control apparatus of the sewage treatment plant shown in FIG. 9 together with the sewage treatment system | strain.

符号の説明Explanation of symbols

１ 流入ポンプ
２ 最初沈殿池
３ 流入流量計
４ 流入全窒素計
９ 曝気装置
１０ 嫌気槽
１１ 無酸素槽
１２ 好気槽
１３ 最終沈殿池
１４ 循環ポンプ
１５ 返送ポンプ
１７ 余剰ポンプ
１８ 初沈引抜ポンプ
２５ 溶存酸素濃度計
２６ アンモニア計
４０，４０Ａ〜４０Ｃ アンモニアコントローラ、
３０ ＤＯコントローラ
４１ アンモニア制御目標設定器
５０ 切替判断部
１０１，１０２ 設定手段
１３０ ＤＯ下限コントローラ
１３１ ＤＯ下限設定器
２０１〜２０７ 曝気風量コントローラ
３０１ 監視装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inflow pump 2 First sedimentation basin 3 Inflow flow meter 4 Inflow total nitrogen meter 9 Aeration apparatus 10 Anaerobic tank 11 Anoxic tank 12 Aerobic tank 13 Final sedimentation tank 14 Circulation pump 15 Return pump 17 Surplus pump 18 Initial sedimentation pump 25 Dissolution Oxygen concentration meter 26 Ammonia meter 40, 40A-40C Ammonia controller,
30 DO Controller 41 Ammonia Control Target Setter 50 Switching Determination Unit 101, 102 Setting Means 130 DO Lower Limit Controller 131 DO Lower Limit Setters 201-207 Aeration Air Volume Controller 301 Monitoring Device

Claims (8)

好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って前記好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、
前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、
前記好気槽の放流水のアンモニア性窒素濃度目標値を設定するアンモニア制御目標設定手段と、
計測されたアンモニア性窒素濃度が設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算するアンモニアコントローラと、
を備え、前記アンモニア計を前記好気槽の総長さに対して、出口部分から上流方向に略２５〜３５％遡った位置に設置し、かつ、アンモニア性窒素濃度の制御目標値を略１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定した、ことを特徴とする下水処理場の曝気流量制御装置。 In performing a water treatment using a biological reaction tank having an aerobic tank, an aeration air volume control device of a sewage treatment plant including an aeration apparatus that supplies air to the aerobic tank according to an aeration air volume target value.
An ammonia meter for measuring the concentration of ammoniacal nitrogen in the aerobic tank;
Ammonia control target setting means for setting the ammonia nitrogen concentration target value of the effluent water of the aerobic tank;
An ammonia controller that calculates an aeration air volume target value so that the measured ammonia nitrogen concentration approaches the set ammoniacal nitrogen concentration target value;
The ammonia meter is installed at a position approximately 25 to 35% upstream from the outlet portion with respect to the total length of the aerobic tank, and the control target value of the ammonia nitrogen concentration is approximately 1 mg / An aeration flow rate control device for a sewage treatment plant, characterized in that it is set to L to 3 mg / L. 好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って前記好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、
前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、
前記好気槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、
前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度目標値を設定するアンモニア制御目標設定手段と、
前記好気槽内の溶存酸素濃度の下限値を設定する溶存酸素濃度下限設定手段と、
計測されたアンモニア性窒素濃度が設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算するアンモニアコントローラ、及び、計測された溶存酸素濃度が設定された溶存酸素濃度の下限値以下になった場合、前記の曝気風量目標値を補正する溶存酸素下限コントローラを含む曝気風量コントローラと、
を備えたことを特徴とする下水処理場の曝気風量制御装置。 In performing a water treatment using a biological reaction tank having an aerobic tank, an aeration air volume control device of a sewage treatment plant including an aeration apparatus that supplies air to the aerobic tank according to an aeration air volume target value.
An ammonia meter for measuring the concentration of ammoniacal nitrogen in the aerobic tank;
A dissolved oxygen concentration meter for measuring the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank;
Ammonia control target setting means for setting an ammoniacal nitrogen concentration target value in the aerobic tank;
A dissolved oxygen concentration lower limit setting means for setting a lower limit value of the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank;
An ammonia controller that calculates the target aeration air volume so that the measured ammonia nitrogen concentration approaches the set ammonia nitrogen concentration target value, and the measured dissolved oxygen concentration falls below the set lower limit of the dissolved oxygen concentration An aeration air volume controller including a dissolved oxygen lower limit controller for correcting the aeration air volume target value,
An aeration air volume control device for a sewage treatment plant. 前記曝気風量コントローラは、前記アンモニアコントローラと
計測された溶存酸素濃度が設定された溶存酸素濃度下限値に近づくよう曝気風量目標値を演算する溶存酸素コントローラとを含み、
計測された溶存酸素濃度とアンモニア性窒素濃度の値と設定された溶存酸素濃度下限値、アンモニア性窒素濃度目標値に基づいて、アンモニアコントローラと溶存酸素濃度コントローラの切替を行うことを特徴とする請求項２に記載の下水処理場の曝気風量制御装置。 The aeration air volume controller includes the ammonia controller and a dissolved oxygen controller that calculates an aeration air volume target value so that the measured dissolved oxygen concentration approaches a set lower limit value of dissolved oxygen concentration,
Switching between the ammonia controller and the dissolved oxygen concentration controller is performed based on the measured dissolved oxygen concentration and ammonia nitrogen concentration, the lower limit of dissolved oxygen concentration, and the target ammonia nitrogen concentration. Item 3. An aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to Item 2. 好気槽を有する生物反応槽により水処理を行うに当たり、曝気風量目標値に従って前記好気槽に空気を供給する曝気装置を備えた下水処理場の曝気風量制御装置において、
前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア計と、
前記好気槽内の溶存酸素濃度を計測する溶存酸素濃度計と、
前記好気槽内のアンモニア性窒素濃度目標値を設定するアンモニア制御目標設定手段と、
前記好気槽内の溶存酸素濃度の下限値を設定する溶存酸素濃度下限設定手段と、
計測されたアンモニア性窒素濃度が設定されたアンモニア性窒素濃度目標値に近づくよう溶存酸素濃度目標値を演算するアンモニアコントローラ、及び、計測された溶存酸素濃度が演算された溶存酸素濃度目標値に近づくよう曝気風量目標値を演算すると共に、アンモニアコントローラにより演算された溶存酸素濃度目標値が設定された溶存酸素濃度の下限値以下となった場合は、溶存酸素濃度の下限値を溶存酸素濃度目標値として曝気風量目標値を演算する溶存酸素コントローラを含む曝気風量コントローラと、
を備えたことを特徴とする下水処理場の曝気風量制御装置。 In performing a water treatment using a biological reaction tank having an aerobic tank, an aeration air volume control device of a sewage treatment plant including an aeration apparatus that supplies air to the aerobic tank according to an aeration air volume target value.
An ammonia meter for measuring the concentration of ammoniacal nitrogen in the aerobic tank;
A dissolved oxygen concentration meter for measuring the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank;
Ammonia control target setting means for setting an ammoniacal nitrogen concentration target value in the aerobic tank;
A dissolved oxygen concentration lower limit setting means for setting a lower limit value of the dissolved oxygen concentration in the aerobic tank;
An ammonia controller that calculates the dissolved oxygen concentration target value so that the measured ammonia nitrogen concentration approaches the set ammonia nitrogen concentration target value, and the measured dissolved oxygen concentration approaches the calculated dissolved oxygen concentration target value When the aeration air flow target value is calculated and the dissolved oxygen concentration target value calculated by the ammonia controller is less than or equal to the lower limit value of the dissolved oxygen concentration, the lower limit value of the dissolved oxygen concentration is set to the dissolved oxygen concentration target value. An aeration air volume controller including a dissolved oxygen controller that calculates the aeration air volume target value,
An aeration air volume control device for a sewage treatment plant. 前記アンモニア計を前記好気槽の水の流れ方向で見て、終端から略２５〜３５％上流に遡った位置に設置し、かつ、アンモニア性窒素濃度の制御目標値を略１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌに設定した、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の下水処理場の曝気風量制御装置。   The ammonia meter is installed at a position that is approximately 25 to 35% upstream from the end when viewed in the direction of water flow in the aerobic tank, and the control target value of the ammonia nitrogen concentration is approximately 1 mg / L to 3 mg. The aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to any one of claims 2 to 4, wherein the aeration air volume control device is set to / L. 前記生物反応槽の流入水量を計測する流入流量計と、
流入水の全窒素濃度を計測する流入全窒素計と、
を備え、前記アンモニアコントローラは、それぞれ計測された流入水量及び全窒素濃度をも加味して曝気風量目標値を演算する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の下水処理場の曝気風量制御装置。 An inflow flow meter for measuring the amount of inflow water in the biological reaction tank;
An inflow total nitrogen meter that measures the total nitrogen concentration of the inflow water,
The sewage according to any one of claims 1 to 5, wherein the ammonia controller calculates an aeration air volume target value in consideration of the measured inflow water amount and total nitrogen concentration, respectively. Aeration air volume control device for treatment plant. 前記流入全窒素計の異常を判断する異常判断部を備え、異常と判断された場合には、前記アンモニアコントローラは、流入流量計計測値情報のみを加味して曝気風量目標値を演算する、ことを特徴とする請求項６に記載の下水処理場の曝気風量制御装置。   An abnormality determination unit for determining an abnormality of the inflow total nitrogen meter, and when determined to be abnormal, the ammonia controller calculates an aeration air flow target value by taking into account only the inflow flow meter measurement value information; The aeration air volume control device for a sewage treatment plant according to claim 6. 前記異常判断部は、全窒素計機器本体の異常及び伝送異常等のハードウェアの故障の他に、計測値の時系列データの偏差が所定の閾値を超えたことを異常判断基準とすることを特徴とする請求項７に記載の下水処理場曝気風量制御装置。   The abnormality determination unit uses, as an abnormality determination criterion, the deviation of time series data of measured values exceeds a predetermined threshold in addition to hardware failures such as abnormality of all nitrogen meter device main body and transmission abnormality. The sewage treatment plant aeration air volume control device according to claim 7, characterized in.
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