JP2021109139A - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排水処理に用いられる情報処理装置、情報処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing apparatus, an information processing method and a program used for wastewater treatment.
従来より、排水に含まれている窒素成分、具体的に、アンモニアを構成するアンモニア性窒素をその排水(以下、「原水」という。)から除去するために用いられる排水処理装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1の排水処理装置は第1の処理槽及び第2の処理槽を備える。第1の処理槽は散気装置及びアンモニア酸化細菌を有し、第2の処理槽はアナモックス細菌を有する。第1の処理槽において、散気装置は空気を原水に供給し、アンモニア酸化細菌は原水に含まれるアンモニアと、原水に供給された空気とに基づいてアンモニアを酸化し、亜硝酸を生成する。したがって、第1の処理槽を充水する排水はアンモニア性窒素及び亜硝酸を構成する亜硝酸性窒素を有する。 Conventionally, a wastewater treatment device used for removing a nitrogen component contained in wastewater, specifically, ammoniacal nitrogen constituting ammonia from the wastewater (hereinafter referred to as "raw water") has been known. (See, for example, Patent Document 1.). The wastewater treatment apparatus of Patent Document 1 includes a first treatment tank and a second treatment tank. The first treatment tank has an air diffuser and ammonia-oxidizing bacteria, and the second treatment tank has anamox bacteria. In the first treatment tank, the air diffuser supplies air to the raw water, and the ammonia-oxidizing bacteria oxidize ammonia based on the ammonia contained in the raw water and the air supplied to the raw water to produce nitrite. Therefore, the wastewater that fills the first treatment tank has ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen that constitutes nitrite.
排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が1.5:1〜1:1.5のとき、その比率を構成する排水(以下、当該比率を「適正比率」といい、当該排水を「適正中間排水」という。)は第2の処理槽に送水される。第2の処理槽において、アナモックス細菌はアナモックス反応(式1)に従って適正中間排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換し、適正中間排水からアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を除去する。 When the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in the wastewater is 1.5: 1 to 1: 1.5, the wastewater that constitutes that ratio (hereinafter, the ratio is referred to as the "appropriate ratio", and the wastewater is the wastewater. Is referred to as "appropriate intermediate wastewater") is sent to the second treatment tank. In the second treatment tank, the anamox bacteria convert the ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in the proper intermediate wastewater into nitrogen gas according to the anamox reaction (Equation 1), and the ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen from the proper intermediate wastewater. To remove.
ところで、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が適正比率であるか否かは、例えば、アンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度を測定することによって判別される。排水処理装置の管理者がアンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度を測定し、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が適正比率であるとき、その排水は適正中間排水として第2の処理槽に送水される。 By the way, whether or not the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater is an appropriate ratio is determined by, for example, measuring the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen. When the manager of the wastewater treatment equipment measures the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen and the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen is an appropriate ratio, the wastewater is the second appropriate intermediate wastewater. Water is sent to the treatment tank.
一方、排水処理装置の管理者はアンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度を測定し、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が適正比率よりも大きいとき、散気装置から供給される空気を増量し、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が適正比率よりも小さいとき、散気装置から供給される空気を減量する。これらにより、アンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度は変化し、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が適正比率に調節される。 On the other hand, the manager of the wastewater treatment equipment measures the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen, and when the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen is larger than the appropriate ratio, it is supplied from the air diffuser. Increase the amount of air and decrease the amount of air supplied from the air diffuser when the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen is smaller than the proper ratio. As a result, the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen change, and the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen is adjusted to an appropriate ratio.
しかしながら、アンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度を測定する測定器は正確な濃度を測定するために校正されなければならず、測定器を校正する負担は大きい。また、各測定器は一定期間使用されると、頻繁に校正されていても正確な濃度を測定することができなくなるため、定期的に交換しなければならない。一般的に、各測定器は高価であるため、定期的な交換が必要になれば、排水処理装置を維持管理する経済的負担は増加する。すなわち、各測定器のメンテナンスに関する負担は大きいという問題がある。 However, the measuring instrument for measuring the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen must be calibrated in order to measure the accurate concentration, and the burden of calibrating the measuring instrument is heavy. In addition, after a certain period of use, each measuring instrument cannot measure an accurate concentration even if it is calibrated frequently, and therefore must be replaced regularly. In general, each measuring instrument is expensive, and if regular replacement is required, the financial burden of maintaining the wastewater treatment equipment increases. That is, there is a problem that the burden of maintenance of each measuring instrument is large.
これに対応して、排水処理装置の管理者が自己の直感や経験に基づいて散気装置から供給される空気の量を調節し、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を調節する場合がある。この場合、特定の排水処理装置の管理者のみがアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を調節することができ、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を自動的に調節することができないという問題がある。 Correspondingly, the wastewater treatment equipment manager may adjust the amount of air supplied from the air diffuser based on his intuition and experience, and adjust the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen. be. In this case, only the manager of a specific wastewater treatment device can adjust the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen, and cannot automatically adjust the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen. There's a problem.
本発明の目的は、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を自動的に制御することができる情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an information processing apparatus, an information processing method, and a program capable of automatically controlling the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in waste water.
上記目的を達成するために、本発明の情報処理装置は、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を前記排水から除去する排水処理に用いられる情報処理装置であって、前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得手段と、前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出手段と、前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出手段と、前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the information processing apparatus of the present invention is an information processing apparatus used for wastewater treatment for removing ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater, and information on the wastewater. An acquisition means for acquiring relationship verification data having a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing. By using the relationship verification data, the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information can be obtained. The derivation means to be derived, the third information used as the first information constituting the relational expression, and the fourth information used as the second information constituting the relational expression are acquired, and the third information is obtained. And the calculation means for calculating the difference value between the concentration of ammoniacal nitrogen and the concentration of nitrite nitrogen related to the fourth information using the relational expression, and according to the calculated difference value. It is characterized by comprising a control means for controlling the concentration of the nitrite nitrogen.
上記目的を達成するために、本発明の情報処理方法は、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を前記排水から除去する排水処理に用いられる情報処理方法であって、前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得ステップと、前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出ステップと、前記関係性検証データを取得した後に、前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出ステップと、前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the information processing method of the present invention is an information processing method used for wastewater treatment for removing ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater, and information on the wastewater. Acquiring the relationship verification data having a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing as By using the relationship verification data, the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information can be obtained. The derivation step to be derived, the third information used as the first information constituting the relational expression after the relationship verification data is acquired, and the second information used as the second information constituting the relational expression. With the calculation step of acquiring the information of 4 and calculating the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen related to the third information and the fourth information using the relational expression. It is characterized by having a control step for controlling the concentration of the nitrite nitrogen according to the calculated difference value.
上記目的を達成するために、本発明のプログラムは、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を前記排水から除去する排水処理に用いられる情報処理方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記情報処理方法は、前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得ステップと、前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出ステップと、前記関係性検証データを取得した後に、前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出ステップと、前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the program of the present invention is a program for causing a computer to execute an information processing method used for wastewater treatment for removing ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater. The information processing method includes a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing as the information of the wastewater. The acquisition step for acquiring the relationship verification data to have, the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information. , The derivation step derived by using the relationship verification data, the third information used as the first information constituting the relational expression after acquiring the relationship verification data, and the relational expression. The fourth information used as the second information is acquired, and the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen related to the third information and the fourth information is obtained. It is characterized by having a calculation step calculated by using a relational expression and a control step of controlling the concentration of the nitrite nitrogen according to the calculated difference value.
本発明によれば、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を自動的に制御することができる。 According to the present invention, the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater can be automatically controlled.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態において排水を処理する際に用いられる排水処理装置10の構成を概略的に示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a wastewater treatment apparatus 10 used when treating wastewater in the embodiment of the present invention.
図1の排水処理装置10は、排水に含まれるアンモニア性窒素を除去する窒素除去処理を実行するために用いられ、処理槽10a及び処理槽10bを備える。処理槽10aは、散気装置11、ポンプP1、及びカラム12,13を有するとともに、酸素存在下でアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換する不図示のアンモニア酸化細菌を有し、ポンプP1はカラム12に接続され、カラム13はカラム12に接続されている。処理槽10bはポンプP2及び窒素除去領域14を有し、窒素除去領域14には不図示のアナモックス細菌が存在している。
The wastewater treatment apparatus 10 of FIG. 1 is used to perform a nitrogen removal treatment for removing ammoniacal nitrogen contained in wastewater, and includes a
原水が処理槽10aに充水されると、散気装置11が駆動する。散気装置11は空気を原水に供給し、アンモニア酸化細菌は原水に含まれるアンモニアを酸化して亜硝酸を生成する。これにより、原水はアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む排水(以下、「中間排水」という。)に変化する。
When the raw water is filled in the
次いで、ポンプP1が駆動すると、中間排水が処理槽10aを循環し、中間排水はポンプP1からカラム12に供給される。カラム12は、例えば、円筒管であり、カラム12の一端は処理槽10aの底部に固定されることによって閉塞され、カラム12の他端は処理槽10aを充水する中間排水の水面から突出して開口している。したがって、カラム12は処理槽10aの底部に固定される固定部12aと、中間排水の水面から突出している開口部12bとを有する。
Next, when the pump P1 is driven, the intermediate wastewater circulates in the
また、カラム12は、中間排水を固定部12aの周辺にポンプP1からカラム12の内部に供給するための供給部12cと、開口部12bの周辺に供給部12cからカラム12の内部に供給された中間排水を排出する排出部12dとを備える。中間排水は供給部12cからカラム12の内部に供給され、固定部12aから開口部12bの方向に流れる上向流12eをカラム12の内部に形成し、排出部12dからカラム12の外部に排出される。カラム12の外部に排出された中間排水はカラム13の内部に供給される。
Further, the
カラム13は、例えば、円筒管であり、カラム13の一端は処理槽10aの底部に固定されることによって閉塞され、カラム13の他端は処理槽10aを充水する中間排水の水面から突出して開口している。したがって、カラム13は処理槽10aの底部に固定される固定部13aと、中間排水の水面から突出している開口部13bとを有する。
The column 13 is, for example, a cylindrical tube, one end of the column 13 is closed by being fixed to the bottom of the
また、カラム13は、固定部13aの周辺にカラム12の外部に排出された中間排水をカラム13の内部に供給するための供給部13cと、開口部13bの周辺に供給部13cからカラム13の内部に供給された中間排水を排出する排出部13dとを備える。中間排水は供給部13cからカラム13の内部に供給され、固定部13aから開口部13bの方向に流れる上向流13eをカラム13の内部に形成し、排出部13dからカラム13の外部に排出される。
Further, the column 13 has a
ところで、処理槽10aには、アナモックス細菌等の各種細菌を包含する活性汚泥(以下、「菌含有汚泥」という。)が存在している。中間排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素は、菌含有汚泥を構成する活性汚泥を通過して汚泥の中心に位置するアナモックス細菌に到達する。アナモックス細菌は活性汚泥を通過したアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素に基づいて窒素ガスを産生して中間排水からアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を除去する。
By the way, activated sludge containing various bacteria such as anamox bacteria (hereinafter, referred to as "bacterial-containing sludge") exists in the
菌含有汚泥はカラム12の内部を通過する上向流12eの線速度に応じて分級される。具体的に、菌含有汚泥は、上向流12eがカラム12の内部に形成されているとき、カラム12の内部に滞留する滞留汚泥と、排出部12dから排出される排出汚泥とに分級され、排出汚泥はカラム12の内部を通過する中間排水と共に排出部12dからカラム12の外部に排出されてカラム13に供給される。
The fungus-containing sludge is classified according to the linear velocity of the
排出汚泥はカラム13の内部を通過する上向流13eの線速度に応じて分級される。具体的に、排出汚泥は、上向流13eがカラム13の内部に形成されているとき、カラム13の内部に残留する残留汚泥と、排出部13dから排出されるカラム外部汚泥とに分級され、カラム外部汚泥はカラム13の内部を通過する中間排水と共に排出部13dからカラム13の外部に排出されてカラム13の外部に排出される。つまり、カラム12の内部に上向流12eが形成され且つカラム13の内部に上向流13eが形成されているとき、カラム12の内部に存在する菌含有汚泥は滞留汚泥であり、カラム13の内部に存在する菌含有汚泥は残留汚泥である。
The discharged sludge is classified according to the linear velocity of the
菌含有汚泥は上向流12e,13eによって分級されるため、例えば、軽量の菌含有汚泥ほどカラム12,13の外部に排出されやすく、重量の菌含有汚泥ほどカラム12,13の内部に存在しやすい。したがって、カラム12において、滞留汚泥の比重は排出汚泥の比重よりも大きく、カラム13において、残留汚泥の比重はカラム外部汚泥の比重よりも大きい。菌含有汚泥の比重は、通常、アナモックス細菌を包含する活性汚泥の量によって決まるため、大抵の場合、滞留汚泥を構成する活性汚泥の量は排出汚泥を構成する活性汚泥の量よりも多く、残留汚泥を構成する活性汚泥の量はカラム外部汚泥を構成する活性汚泥の量よりも多い。
Since the fungus-containing sludge is classified by the
一般的に、アナモックス細菌は高濃度の亜硝酸、例えば、20mg-N/L以上の亜硝酸に暴露されることによって不活性化する。しかしながら、高濃度の亜硝酸がアナモックス細菌を包含する菌含有汚泥に暴露されても、菌含有汚泥のアナモックス細菌は活性汚泥に保護されているため、不活性化し難い。また、アナモックス細菌を包含する活性汚泥の量が多いほど、菌含有汚泥のアナモックス細菌は不活性化し難い。
すなわち、内部に滞留汚泥が存在するカラム12及び内部に残留汚泥が存在するカラム13を処理槽10aに配置することにより、アナモックス細菌が活性汚泥により亜硝酸から適切に保護されるため不活性化することがなく、窒素除去処理を効率的に実行することができる。
Generally, anamox bacteria are inactivated by exposure to high concentrations of nitrite, eg, 20 mg-N / L or more of nitrite. However, even if a high concentration of nitrite is exposed to the fungus-containing sludge containing the anamox bacteria, the anamox bacteria in the fungus-containing sludge are protected by the activated sludge and are therefore difficult to inactivate. Further, the larger the amount of activated sludge containing anamox bacteria, the more difficult it is for the anamox bacteria in the bacterium-containing sludge to be inactivated.
That is, by arranging the
本実施の形態において、上向流12e,13eの線速度はポンプP1によって制御されているが、上向流12e,13eのそれぞれの線速度を独立して制御するポンプ等の制御手段が設けられてもよい。また、本実施の形態において、上向流12e,13eは異なる線速度であることを前提とし、例えば、上向流12eの線速度は100m/day以上1000m/day以下の範囲内で制御し、上向流13eの線速度は50m/day以上500m/day以下の範囲内で制御するのがよい。
In the present embodiment, the linear velocities of the
原水が処理槽10aに充水されるとともに、散気装置11及びポンプP1が駆動されてから一定時間が経過したとき、中間排水は適正中間排水として処理槽10bに送水される。本実施の形態において、適正中間排水が所定の基準を充足していることを前提とし、所定の基準はアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素等の無機窒素化合物濃度に基づいて決定される。すなわち、中間排水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率が適正比率になるようにアンモニア性窒素が低減されたとき、中間排水は所定の基準を充足し、適正中間排水として処理槽10aから処理槽10bに送水される。適正比率は処理槽10bにおいて実行される処理に応じて適宜設定することが可能であり、一般的に、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率が1.5:1〜1:1.5の範囲で設定される。安定した窒素除去処理を考慮すると、より好ましい適正比率は1.5:1〜1:1の範囲である。
When the raw water is filled in the
処理槽10bが適正中間排水によって充水されると、処理槽10bのポンプP2が駆動し、適正中間排水は処理槽10bを循環する。適正中間排水は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を有し、処理槽10bを循環するとき、窒素除去領域14を通過する。窒素除去領域14は、例えば、アナモックス細菌が付着した担体を有する。アナモックス細菌を付着させる担体には、例えば、樹脂成形体、活性炭、又は不織布等が用いられる。窒素除去領域14において、アナモックス細菌は適正中間排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素に基づくアナモックス反応(式1)に従って窒素ガスを産生する。窒素ガスは適正中間排水から放出され、その結果、適正中間排水からアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素は除去される。
When the
ところで、従来より、中間排水に関する複数の情報、例えば、pH、電気伝導度、酸化還元電位、温度、及び溶存酸素量は市販されている汎用センサーによって自動的に測定され、これらの測定結果はリアルタイムで確認することができ、その信頼性も高い。一方、中間排水に関する他の情報、例えば、アンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、又は硝酸性窒素濃度等の無機窒素化合物濃度を測定するためには高額且つメンテナンスが煩雑なセンサーを使用しなければならない。そのため、これらの無機窒素化合物濃度はリアルタイムで確認することができず、排水処理装置の管理者が手動で一日毎又は一週毎等、定期的に測定することによって漸く確認することができる。そうすると、適正中間排水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率を適正比率に制御することは簡単ではない。 By the way, conventionally, a plurality of information regarding intermediate wastewater, for example, pH, electrical conductivity, redox potential, temperature, and dissolved oxygen amount are automatically measured by a commercially available general-purpose sensor, and these measurement results are obtained in real time. It can be confirmed at, and its reliability is high. On the other hand, other information about intermediate effluents, such as inorganic nitrogen compound concentrations such as ammoniacal nitrogen concentration, nitrite nitrogen concentration, or nitrate nitrogen concentration, must be used with expensive and maintenance-intensive sensors. Must be. Therefore, the concentrations of these inorganic nitrogen compounds cannot be confirmed in real time, and can be confirmed gradually by the administrator of the wastewater treatment apparatus manually measuring the concentrations on a regular basis such as daily or weekly. Then, it is not easy to control the ratio of ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen in the proper intermediate wastewater to the proper ratio.
以下では、排水処理装置の管理者が手動で測定した無機窒素化合物濃度と、汎用センサーによって自動的に測定されたpH及び電気伝導度等の中間排水に関する各情報との関係性を求め、将来の短い期間、例えば、1か月先又は1週間先までの無機窒素化合物濃度を予測し、中間排水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率を簡単に制御するメカニズムについて説明する。 In the following, the relationship between the concentration of inorganic nitrogen compounds manually measured by the manager of the wastewater treatment equipment and each information related to intermediate wastewater such as pH and electrical conductivity automatically measured by a general-purpose sensor will be determined in the future. A mechanism for predicting the concentration of an inorganic nitrogen compound for a short period of time, for example, one month or one week ahead, and easily controlling the ratio of ammoniacal nitrogen to nitrite nitrogen in the intermediate wastewater will be described.
図2は、図1の排水処理装置10を用いて処理される排水から得られる複数の情報の関係性を調査するために用いられる情報処理装置20の構成を概略的に示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of an
図2の情報処理装置20は、CPU21(取得手段、導出手段、算出手段、制御手段)、RAM22、ROM23、HDD24、及びデータ入力部25を備え、これらは内部バス26を介して互いに接続されている。CPU21は、ROM23又はHDD24に格納されたプログラムをCPU21のワークメモリであるRAM22に展開して実行する。また、中間排水に関する複数の情報、例えば、アンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、pH、電気伝導度、酸化還元電位、温度、及び溶存酸素量の測定値はデータ入力部25から入力されてROM23又はHDD24に格納される。CPU21は、HDD24に格納された中間排水に関する各情報の測定値を用いて重回帰分析を実行し、各情報のいずれかを他の情報を用いて予測する回帰式(関係式)を導出する。
The
図3は、図2の情報処理装置20によって実行される回帰式導出処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態において、CPU21が中間排水に関する各情報の測定値を用いて予め重回帰分析を実行する。ところで、単に中間排水のアンモニア性窒素の濃度から亜硝酸性窒素の濃度を差し引いた濃度差分値ΔNを予測の対象である目的変数とし且つ中間排水のpH及び電気伝導度を目的変数と因果関係のある説明変数とする関数は、説明変数に用いられる電気伝導度が中間排水に含まれる全てのイオンの影響を強く受けて激しく変動するため、線形関係(一次関数)として導出されない。一方、適正比率を構成する中間排水のアンモニア性窒素の濃度と亜硝酸性窒素の濃度に基づく濃度差分値ΔNと、その中間排水のpH及び電気伝導度とから得られる関数は一次関数を用いて近似することが実験的に確認された。したがって、図3の回帰式導出処理は、適正比率を構成する中間排水について濃度差分値ΔNを目的変数とし且つpH及び電気伝導度を説明変数とする回帰式を得るために実行されることを前提とする。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of the regression equation derivation process executed by the
図3において、まず、同一のタイミングで採取された中間排水のアンモニア性窒素の濃度、亜硝酸性窒素の濃度、pH(第1の情報)、及び電気伝導度(第2の情報)によって構成されるセットデータ(情報群)を複数有する関係性検証データD1(例えば、表1参照。)がHDD24に格納されている。CPU21は、関係性検証データD1を参照し(S31、取得ステップ)、セットデータ毎にアンモニア性窒素の濃度から亜硝酸性窒素の濃度を差し引いて濃度差分値ΔNを算出し(S32)、算出された濃度差分値ΔN、pH、及び電気伝導度によって構成されるセットデータを複数有する新たな関係性検証データD2(例えば、表2参照。)を取得する(S33)。
In FIG. 3, first, it is composed of the concentration of ammoniacal nitrogen, the concentration of nitrite nitrogen, pH (first information), and electrical conductivity (second information) of the intermediate wastewater collected at the same timing. Relationship verification data D 1 (see, for example, Table 1) having a plurality of set data (information groups) is stored in the
続いて、CPU21は、新たな関係性検証データD2を用いて重回帰分析を実行し(S34)、濃度差分値ΔNを目的変数とし且つpH及び電気伝導度を説明変数とする回帰式(式2)を導出して(S35、導出ステップ)本処理を終了する。
Then,
濃度差分値ΔN=係数β0+係数β1×電気伝導度+係数β2×pH ・・・(式2) Concentration difference value ΔN = coefficient β 0 + coefficient β 1 × electrical conductivity + coefficient β 2 × pH ・ ・ ・ (Equation 2)
本実施の形態において、例えば、重回帰分析が実行された日前の190日間に採取された複数のセットデータからなる関係性検証データD1(以下、当該関係性検証データD1を「関係性検証データD190」という。)、又は重回帰分析が実行された日前の90日間に採取された複数のセットデータからなる関係性検証データD1(以下、当該関係性検証データD1を「関係性検証データD90」という。)を用いて上記式2の回帰式が導出された。 In the present embodiment, for example, the relationship verification data D 1 (hereinafter, the relationship verification data D 1) composed of a plurality of set data collected in 190 days before the day when the multiple regression analysis is executed is referred to as “relationship verification”. Data D 190 ”), or relationship verification data D 1 consisting of a plurality of set data collected 90 days before the day when the multiple regression analysis was performed (hereinafter, the relationship verification data D 1 is referred to as“ relationship ”. The regression equation of Equation 2 above was derived using the verification data D 90 ”).
CPU21が関係性検証データD190,D90を用いて上記式2の回帰式を導出したとき、導出された上記式2の各回帰式の決定係数は、それぞれ0.84、0.94であった。また、関係性検証データD190,D90を構成する各セットデータのうちアンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度のそれぞれの値を用いて算出した濃度差分値Δ(以下、「実測差分値Δm」という。)と、関係性検証データD190,D90を構成する各セットデータのうちpH及び電気伝導度を用いて上記式2の各回帰式から算出された濃度差分値Δ(以下、「算出差分値ΔC」という。)と、の誤差の絶対値は、それぞれ30mg-N/L以下、20mg-N/L以下であった。
When the
すなわち、濃度差分値ΔNを目的変数とし且つpH及び電気伝導度を説明変数とする上記式2の回帰式は決定係数が高く、また、実測差分値Δm及び算出差分値ΔCの誤差の絶対値も小さい。したがって、上記式2の回帰式から算出された算出差分値ΔCは実測差分値Δmを示す値として用いてもよいことがわかった。 That is, the regression equation of the above equation 2 for the and pH and conductivity as the objective variable and the explanatory variable density difference ΔN has a high coefficient of determination, also the absolute error of the measured difference value delta m and the calculated difference value delta C The value is also small. Therefore, it was found that the calculated difference value delta C calculated from the regression equation of the above formula 2 may be used as a value indicating the measured difference value delta m.
さらに、関係性検証データD90を用いて導出された回帰式の決定係数は、その他の関係性検証データD190を用いて導出された回帰式の決定係数よりも高く、また、関係性検証データD90に基づく実測差分値Δm及び算出差分値ΔCの誤差の絶対値は、その他の関係性検証データD190に基づく実測差分値Δm及び算出差分値ΔCの誤差の絶対値よりも小さい。したがって、例えば、算出差分値ΔCが特定の日時の中間排水のpH及び電気伝導度、並びに、上記式2の回帰式を用いて算出されるとき、上記式2の回帰式はその特定の日時から遠くない時期、例えば、その特定の日時から3月以内の中間排水に関する関係性検証データD1に基づいて導出されているのがよいことがわかった。 Further, the coefficient of determination of the regression equation derived using the relationship verification data D 90 is higher than the coefficient of determination of the regression equation derived using the other relationship verification data D 190, and the relationship verification data absolute value of the error of the measured difference value delta m and the calculated difference value delta C based on D 90, rather than the absolute value of the error of the measured difference value delta m and the calculated difference value delta C based on other relevant verification data D 190 small. Thus, for example, pH and electric conductivity of the intermediate effluent calculated difference value delta C is specific date and time, and, when it is calculated using the regression equation above equation 2, the regression equation of the equation 2 is the particular time and date timing not far from, for example, it was found that it is preferable are derived based on the relationship verification data D 1 relates to an intermediate drainage within March from that particular time.
図4は、図2におけるCPU21によって実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of control processing executed by the
図4の制御処理は中間排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率を適正比率に制御するために実行される。以下において、中間排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率を1:1に制御するときに実行される制御処理の手順を説明するとともに、関係性検証データD90を用いて導出された上記式2の回帰式がHDD24に格納されていることを前提とする。
The control process of FIG. 4 is executed to control the ratio of the ammoniacal nitrogen concentration and the nitrite nitrogen concentration of the intermediate wastewater to an appropriate ratio. In the following, the procedure of the control process executed when controlling the ratio of the ammonia nitrogen concentration and the nitrite nitrogen concentration of the intermediate wastewater to 1: 1 will be described, and it will be derived using the relationship verification data D 90. It is assumed that the regression equation of the above equation 2 is stored in the
図4において、CPU21は、まず、上記式2の回帰式に基づいて濃度差分値ΔNを算出すべき日(以下、「ΔN算出日」という。)についての指示を受け付けるとともに(S41)、データ入力部25から入力されたΔN算出日に採取されたpH(第3の情報)及び電気伝導度(第4の情報)の値をHDD24に格納する(S42)。
In FIG. 4, the
次いで、CPU21はHDD24に格納されている回帰式、並びに、ΔN算出日に採取されたpH及び電気伝導度の値を用いて濃度差分値ΔNを算出する(S43、算出ステップ)。続いて、CPU21は算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値であるか否かを判別する(S44)。濃度差分値ΔNは、例えば、−100mg-N/L以上100mg-N/L以下であればよいが、ここでは、濃度差分値ΔNが関係性検証データD90を用いて導出された回帰式に基づいて算出されているので、CPU21は算出された濃度差分値ΔNが−20mg-N/L以上20mg-N/L以下であるかを判別する。
Next, the
S44の判別の結果、CPU21は、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値であるとき、中間排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率が1:1であるとして散気装置11から供給される空気量を維持して(S45)本処理を終了し、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値でないとき、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満であるか否かを判別する(S46)。
As a result of the determination in S44, the
S46の判別の結果、CPU21は、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満であるとき、散気装置11から供給される空気を減量して(S47)S44に戻り、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満でないとき、算出された濃度差分値ΔNが所定の範囲の上限値を超えていると判別し(S48)、散気装置11から供給される空気を増量して(S49)S44に戻る。
As a result of the determination in S46, when the calculated concentration difference value ΔN is less than the lower limit of the predetermined range, the
図4の制御処理によれば、関係性検証データD90を用いて導出された上記式2の回帰式が予めHDD24に格納され、上記式2の回帰式、並びに、ΔN算出日に採取されたpH及び電気伝導度の値を用いて濃度差分値ΔNが算出され(S43)、濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値であるか否かが判別される(S44)。その結果、濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値であるとき(S44でYES)、濃度差分値ΔNは概ね0mg-N/Lであり、中間排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率が1:1であると評価され、散気装置11から供給される空気量は維持される(S45)。
According to the control process of FIG. 4, the regression equation of the above equation 2 derived using the relationship verification data D 90 is stored in the
一方、濃度差分値ΔNが所定の範囲内の値でないとき(S44でNO)、濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満であるか否かが判別される(S46)。濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満であるとき、亜硝酸性窒素の濃度はアンモニア性窒素の濃度よりも高いと評価され、散気装置11から供給される空気は減量される(S47)。他方、濃度差分値ΔNが所定の範囲の下限値未満でないとき、濃度差分値ΔNが所定の範囲の上限値を超えていると判別され(S48)、亜硝酸性窒素の濃度はアンモニア性窒素の濃度よりも低いと評価され、散気装置11から供給される空気は増量される(S49)。
On the other hand, when the concentration difference value ΔN is not within a predetermined range (NO in S44), it is determined whether or not the concentration difference value ΔN is less than the lower limit of the predetermined range (S46). When the concentration difference value ΔN is less than the lower limit of the predetermined range, the concentration of nitrite nitrogen is evaluated to be higher than the concentration of ammoniacal nitrogen, and the amount of air supplied from the
したがって、濃度差分値ΔNに応じて散気装置11から供給される空気量が調節され、亜硝酸性窒素の濃度が制御される(S44〜S49、制御ステップ)。これにより、中間排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率が1:1に制御されるので、排水に含まれるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の比率を自動的に制御することができる。
Therefore, the amount of air supplied from the
また、濃度差分値ΔNは回帰式、並びに、ΔN算出日に採取されたpH及び電気伝導度の値を用いて算出される(S43)。pH及び電気伝導度の値は簡単に測定されるので、予め回帰式がHDD24に格納されていれば、測定されたpH及び電気伝導度に関連する濃度差分値ΔNは簡単且つ迅速に把握される。したがって、アンモニア性窒素の濃度及び亜硝酸性窒素の濃度を測定する測定器を使用しなくても簡単に濃度差分値ΔNは把握される。これにより、各測定器を校正する頻度を下げることができ、もって、各測定器のメンテナンスに関する負担を軽減することができる。
The concentration difference value ΔN is calculated using the regression equation and the pH and electrical conductivity values collected on the ΔN calculation date (S43). Since the values of pH and electrical conductivity are easily measured, if the regression equation is stored in the
本発明は、上述の実施の形態の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、該システム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能であり、また、1以上の機能を実現する回路によっても実現可能である。 The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device read the program. It can also be realized by the processing to be executed, and it can also be realized by the circuit that realizes one or more functions.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
10 排水処理装置
10a,10b 処理槽
11 散気装置
20 情報処理装置
21 CPU21
10
Claims (10)
前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得手段と、
前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出手段と、
前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出手段と、
前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする情報処理装置。 An information processing device used for wastewater treatment that removes ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater.
Relationship verification data having a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing as the wastewater information. The acquisition method to acquire and
The difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information are derived by using the relationship verification data. Derivation means and
The third information used as the first information constituting the relational expression and the fourth information used as the second information constituting the relational expression are acquired, and the third information and the fourth information are acquired. A calculation means for calculating the difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen related to the information of the above using the relational expression.
An information processing apparatus comprising: a control means for controlling the concentration of the nitrite nitrogen according to the calculated difference value.
前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得ステップと、
前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出ステップと、
前記関係性検証データを取得した後に、前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出ステップと、
前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御ステップと、を有することを特徴とする情報処理方法。 An information processing method used for wastewater treatment for removing ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater.
Relationship verification data having a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing as the wastewater information. Get step to get and get
The difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information are derived by using the relationship verification data. Derivation step and
After acquiring the relationship verification data, the third information used as the first information constituting the relational expression and the fourth information used as the second information constituting the relational expression are acquired. A calculation step of calculating the difference between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen related to the third information and the fourth information using the relational expression.
An information processing method comprising: a control step for controlling the concentration of the nitrite nitrogen according to the calculated difference value.
前記情報処理方法は、
前記排水の情報として同一のタイミングで採取された前記アンモニア性窒素の濃度、前記亜硝酸性窒素の濃度、第1の情報、及び第2の情報からなる情報群を、複数有する関係性検証データを取得する取得ステップと、
前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値、並びに、前記第1の情報及び前記第2の情報の関係を示す関係式を、前記関係性検証データを用いることによって導出する導出ステップと、
前記関係性検証データを取得した後に、前記関係式を構成する前記第1の情報として用いられる第3の情報及び前記関係式を構成する前記第2の情報として用いられる第4の情報を取得し、前記第3の情報及び前記第4の情報に関連する前記アンモニア性窒素の濃度及び前記亜硝酸性窒素の濃度の差分値を前記関係式を用いて算出する算出ステップと、
前記算出された差分値に応じて前記亜硝酸性窒素の濃度を制御する制御ステップと、を有することを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to execute an information processing method used for wastewater treatment that removes ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen contained in wastewater from the wastewater.
The information processing method is
Relationship verification data having a plurality of information groups including the concentration of the ammoniacal nitrogen, the concentration of the nitrite nitrogen, the first information, and the second information collected at the same timing as the wastewater information. Get step to get and get
The difference value between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen, and the relational expression showing the relationship between the first information and the second information are derived by using the relationship verification data. Derivation step and
After acquiring the relationship verification data, the third information used as the first information constituting the relational expression and the fourth information used as the second information constituting the relational expression are acquired. A calculation step of calculating the difference between the concentration of the ammoniacal nitrogen and the concentration of the nitrite nitrogen related to the third information and the fourth information using the relational expression.
A program comprising: a control step for controlling the concentration of the nitrite nitrogen according to the calculated difference value.
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