JP6250388B2 - Operating condition calculation device and water treatment system provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、下水処理設備等に設けられる、好気槽を含む生物反応槽を備えた水処理システムに関する。特に、上記水処理システムの運転条件を算出する技術に関する。 The present invention relates to a water treatment system provided with a biological reaction tank including an aerobic tank provided in a sewage treatment facility or the like. In particular, the present invention relates to a technique for calculating operating conditions of the water treatment system.
従来、生活排水などの下水の水処理システムの一つとして、膜分離活性汚泥法(MBR:Membrane Bio-Reactor)で再生水を製造する水処理システムが知られている。例えば、特許文献1に記載の水処理システムは、原水(流入下水)を貯溜する原水槽と、原水中の汚濁物質を活性汚泥で生物処理する一連の生物反応槽と、原水と活性汚泥が混合した被処理液から汚泥を膜分離する膜分離槽と、濾過された処理水が流入する濾過水槽とを備えている。一連の生物反応槽には、嫌気槽、無酸素槽、及び曝気装置を備えた好気槽などが含まれている。これらの生物反応槽で、炭素系有機物、窒素含有化合物、リン含有化合物などの原水に含まれる汚濁物質の除去が行われる。
Conventionally, a water treatment system for producing reclaimed water by a membrane separation activated sludge method (MBR: Membrane Bio-Reactor) is known as one of sewage water treatment systems such as domestic wastewater. For example, the water treatment system described in
上記水処理システムの好気槽には、好気槽に微細気泡を供給するための曝気装置が備えられている。曝気装置は、好気槽底部で気泡を放出するノズルと、ノズルへ空気を圧送するブロワなどで構成されている。好気槽の底部へ供給された微細気泡により、好気槽の被処理液の溶存酸素が高められるとともに、被処理液が撹拌される。流入水の水質は時間に応じて変動するため、必要となる曝気装置の送風量についても時間に応じて刻々と変動する。そのため、好気槽内に設置された溶存酸素計により槽内の溶存酸素濃度を計測し、槽内の溶存酸素濃度が一定に保たれるように送風量をコントロールする溶存酸素一定制御が広く利用されている。最近では、より精度が高い好気槽アンモニア態窒素濃度一定制御する技術が提案されている。これは、好気槽に設置されたアンモニア計によりアンモニア態窒素濃度を常時計測し、槽内のアンモニア態窒素濃度が一定に保たれるように送風量を自動制御する技術である。 The aerobic tank of the water treatment system includes an aeration apparatus for supplying fine bubbles to the aerobic tank. The aeration apparatus includes a nozzle that discharges bubbles at the bottom of the aerobic tank and a blower that pumps air to the nozzle. The fine bubbles supplied to the bottom of the aerobic tank increase the dissolved oxygen in the liquid to be processed in the aerobic tank and stir the liquid to be processed. Since the quality of the influent water varies depending on the time, the required air volume of the aeration apparatus also varies every moment depending on the time. Therefore, the dissolved oxygen constant control that measures the dissolved oxygen concentration in the tank with the dissolved oxygen meter installed in the aerobic tank and controls the amount of blast so that the dissolved oxygen concentration in the tank is kept constant is widely used. Has been. Recently, a technique for controlling the concentration of ammonia nitrogen in the aerobic tank with higher accuracy has been proposed. This is a technique in which the ammonia nitrogen concentration is constantly measured by an ammonia meter installed in an aerobic tank, and the air flow rate is automatically controlled so that the ammonia nitrogen concentration in the tank is kept constant.
また、上記水処理システムの膜分離槽には、被処理液から汚泥を膜分離する分離膜が設けられている。このような膜分離槽には、一般に、分離膜を洗浄するためのスクラビング装置が備えられる。このスクラビング装置は、分離膜の下方で気泡を放出するノズルと、ノズルへ空気を圧送するブロワなどで構成されている。分離膜の下方に供給された気泡により、分離膜表面を通過する上昇流が形成され、さらに、分離膜に振動が与えられることにより、分離膜への汚泥の付着が防止されるとともに付着した汚泥が除去される。スクラビング装置のブロワは、通常、分離膜メーカーが推奨する送風量で定速運転される。 The membrane separation tank of the water treatment system is provided with a separation membrane that separates sludge from the liquid to be treated. Such a membrane separation tank is generally provided with a scrubbing device for cleaning the separation membrane. This scrubbing device includes a nozzle that discharges bubbles below the separation membrane, and a blower that pumps air to the nozzle. The bubbles supplied below the separation membrane form an upward flow that passes through the surface of the separation membrane, and vibration is applied to the separation membrane, thereby preventing the sludge from adhering to the separation membrane and adhering sludge. Is removed. The blower of the scrubbing device is usually operated at a constant speed with an air flow recommended by the separation membrane manufacturer.
上記曝気装置のブロワ及びスクラビング装置のブロワの稼働に必要なエネルギーは、水処理システムの運転エネルギーにおいて大きな割合を占めている。上記特許文献1では、曝気装置の稼働エネルギーの削減について検討されているが、スクラビング装置の稼働エネルギーについては未検討である。
The energy required for operating the blower of the aeration apparatus and the blower of the scrubbing apparatus occupies a large proportion of the operating energy of the water treatment system. In
スクラビング装置は分離膜の洗浄を目的とするものであるが、スクラビング装置により膜分離槽の被処理液中へ供給される気泡により好気槽と同様に被処理液が曝気される。この曝気効果により、膜分離槽の被処理液のアンモニア態窒素濃度が幾分か減少するので、曝気装置のブロワの送風量は膜分離槽での曝気効果を考慮した値とすることが望ましい。例えば、曝気装置のブロワの送風量を増やした場合、好気槽から膜分離槽へ流入する被処理液のアンモニア態窒素濃度は低くなる。このような場合には、スクラビング装置のブロワ送風量を減らすことができる。一方で、スクラビング装置のブロワ送風量が減ると、分離膜の洗浄効果が低下するので、分離膜のメンテナンス間隔が短くなるという不都合が生じる。 The scrubbing device is intended to clean the separation membrane, but the liquid to be treated is aerated by the bubbles supplied into the liquid to be treated in the membrane separation tank by the scrubbing device as in the aerobic tank. Because of the aeration effect, the concentration of ammonia nitrogen in the liquid to be treated in the membrane separation tank is somewhat reduced. Therefore, it is desirable that the blower volume of the blower of the aeration apparatus be a value considering the aeration effect in the membrane separation tank. For example, when the blower volume of the blower of the aeration apparatus is increased, the ammonia nitrogen concentration of the liquid to be treated flowing from the aerobic tank to the membrane separation tank is lowered. In such a case, the blower blowing amount of the scrubbing device can be reduced. On the other hand, if the amount of blower blown by the scrubbing device is reduced, the cleaning effect of the separation membrane is reduced, which causes a disadvantage that the maintenance interval of the separation membrane is shortened.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、膜分離活性法を用いた水処理システムにおいて、分離膜で濾過された処理水のアンモニア態窒素濃度と分離膜のメンテナンス間隔が所定の条件を満たし、且つ、システムに備えられるブロワの稼働エネルギーを極力小さくすることができる水処理システムの運転条件を求める技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and in a water treatment system using a membrane separation activation method, the ammonia nitrogen concentration of the treated water filtered through the separation membrane and the maintenance interval of the separation membrane satisfy predetermined conditions. And it aims at providing the technique which calculates | requires the operating condition of the water treatment system which can make the operating energy of the blower with which a system is equipped as small as possible.
本発明の一態様に係る運転条件演算装置は、
処理水アンモニア態窒素濃度閾値と分離膜メンテナンス間隔閾値の入力を受け付ける入力受付手段と、
好気槽アンモニア態窒素濃度及びスクラビング風量を含む状態値を設定する状態値設定手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及びブロワ動力の関係を示すブロワ動力算出情報が記憶された第1の記憶手段と、
前記ブロワ動力算出情報を利用して、前記状態値に基づく前記ブロワ動力を算出するブロワ動力算出手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及び処理水アンモニア態窒素濃度の関係を示す処理水アンモニア態窒素濃度算出情報が記憶された第2の記憶手段と、
前記処理水アンモニア態窒素濃度算出情報を利用して、前記状態値に基づく前記処理水アンモニア態窒素濃度を算出する処理水アンモニア態窒素濃度算出手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及び分離膜メンテナンス間隔の関係を示す分離膜メンテナンス間隔算出情報が記憶された第3の記憶手段と、
前記分離膜メンテナンス間隔算出情報を参照して、前記状態値に基づく前記分離膜メンテナンス間隔を算出する分離膜メンテナンス間隔算出手段と、
前記ブロワ動力に正の第1係数を掛けて前記ブロワ動力を評価する第1項、前記処理水アンモニア態窒素濃度を評価する第2項、及び前記分離膜メンテナンス間隔を評価する第3項を含む評価関数を用いて、前記処理水アンモニア態窒素濃度が前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値より大きいとき、及び、前記分離膜メンテナンス間隔が前記分離膜メンテナンス間隔閾値より小さいときの少なくとも一方で過大となるような評価値を算出する評価値算出手段と、
異なる複数の前記状態値に基づいて算出された複数の前記評価値の中から、最も小さい前記評価値と対応する前記状態値を最適運転条件とする最適運転条件算出手段とを、備えているものである。
An operating condition calculation device according to one aspect of the present invention is provided.
Input receiving means for receiving input of the treated water ammonia nitrogen concentration threshold and the separation membrane maintenance interval threshold;
A state value setting means for setting a state value including an aerobic tank ammonia nitrogen concentration and a scrubbing air volume;
A first storage means for storing blower power calculation information indicating the relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume, and the blower power;
By using the blower power calculation information, and blower power calculating means for calculating the blower power based on the state value,
A second storage means for storing treated water ammonia nitrogen concentration calculation information indicating a relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume and the treated water ammonia nitrogen concentration;
By using the treated water ammonia nitrogen concentration calculation information, the treated water ammonia nitrogen concentration calculating means for calculating said processed water ammonia nitrogen concentration based on the state value,
A third storage means for storing separation membrane maintenance interval calculation information indicating the relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume, and the separation membrane maintenance interval;
Referring to the separation membrane maintenance interval calculation information, a separation membrane maintenance interval calculating means for calculating said separation membrane maintenance intervals based on the state value,
A first term for evaluating the blower power by multiplying the blower power by a positive first coefficient; a second term for evaluating the concentration of ammonia nitrogen in the treated water; and a third term for evaluating the separation membrane maintenance interval. Using an evaluation function, at least one of the treatment water ammonia nitrogen concentration and the separation membrane maintenance interval is smaller than the treatment water ammonia nitrogen concentration threshold and the separation membrane maintenance interval threshold is excessive. Evaluation value calculating means for calculating such an evaluation value;
Optimal operating condition calculation means that uses, as an optimal operating condition, the state value corresponding to the smallest evaluation value among the plurality of evaluation values calculated based on the plurality of different state values. It is.
上記運転条件演算装置によれば、処理水アンモニア態窒素濃度が処理水アンモニア態窒素濃度閾値以下であり、分離膜メンテナンス間隔が分離膜メンテナンス間隔閾値以上であり、且つ、ブロワ動力がより小さくなるような最適運転条件が算出される。したがって、算出された最適運転条件に基づいてブロワ(曝気ブロワとスクラビングブロワ)が駆動されれば、分離膜で濾過された処理水のアンモニア態窒素濃度と分離膜のメンテナンス間隔が所定の条件を満たし、且つ、システムに備えられるブロワの稼働エネルギーを極力小さくすることができる。 According to the above operating condition computing device, the treated water ammonia nitrogen concentration is less than or equal to the treated water ammonia nitrogen concentration threshold, the separation membrane maintenance interval is greater than or equal to the separation membrane maintenance interval threshold, and the blower power is reduced. Optimal operating conditions are calculated. Therefore, if the blower (aeration blower and scrubbing blower) is driven based on the calculated optimum operating conditions, the ammonia nitrogen concentration of the treated water filtered by the separation membrane and the maintenance interval of the separation membrane satisfy the predetermined conditions. In addition, the operating energy of the blower provided in the system can be reduced as much as possible.
上記運転条件演算装置において、前記評価関数が、前記第1項と、前記処理水アンモニア態窒素濃度に第2係数を掛けた前記第2項と、第3係数を前記分離膜メンテナンス間隔で割った前記第3項との和として表わされ、
前記評価値算出手段が、前記処理水アンモニア態窒素濃度と前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値とを比較し、前記処理水アンモニア態窒素濃度が前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値より大きいときに、それ以外のときと比較して過大な前記第2係数を用い、
前記分離膜メンテナンス間隔と前記分離膜メンテナンス間隔閾値とを比較し、前記分離膜メンテナンス間隔が前記分離膜メンテナンス間隔閾値より小さいときに、それ以外のときと比較して過大な前記第3係数を用いて、前記評価値を算出するように構成されていてよい。
In the operating condition computing device, wherein the evaluation function is divided before Symbol a first term, a second term obtained by multiplying the second coefficient in the treated water ammonia nitrogen concentration, a third factor in the separation membrane maintenance intervals And is expressed as the sum of the third term,
The evaluation value calculating means compares the treated water ammonia nitrogen concentration with the treated water ammonia nitrogen concentration threshold, and when the treated water ammonia nitrogen concentration is greater than the treated water ammonia nitrogen concentration threshold, Using the second coefficient that is excessive compared to other times,
The separation membrane maintenance interval and the separation membrane maintenance interval threshold value are compared, and when the separation membrane maintenance interval is smaller than the separation membrane maintenance interval threshold value, the third coefficient that is excessive compared to the other cases is used. Te, have good be configured to calculate the evaluation values.
上記運転条件演算装置が、最適解探索アルゴリズムを用いて前記状態値を遷移させることにより、前記異なる複数の前記状態値を算出する状態値算出手段を更に備えていることがよい。 The operating condition calculation device may further include state value calculation means for calculating the plurality of different state values by causing the state value to transition using an optimal solution search algorithm.
上記運転条件演算装置によれば、好適な最適運転条件を算出するために適切な状態値を設定することができる。 According to the operating condition calculation device, it is possible to set an appropriate state value in order to calculate a suitable optimum operating condition.
本発明に係る水処理システムは、
被処理液の好気性処理が行われる好気槽と、
前記好気槽の前記被処理液中へエアを送る曝気ブロワと、
前記好気槽で処理された前記被処理液を濾過して処理水とする分離膜を有する膜分離槽と、
前記膜分離槽の被処理液中へ前記分離膜の下方からエアを送るスクラビングブロワと、
前記運転条件演算装置と、
前記運転条件演算装置から前記最適運転条件の出力を受け取る出力装置とを備えているものである。
The water treatment system according to the present invention is:
An aerobic tank in which the aerobic treatment of the liquid to be treated is performed;
An aeration blower for sending air into the liquid to be treated in the aerobic tank;
A membrane separation tank having a separation membrane for filtering the liquid to be treated treated in the aerobic tank to obtain treated water;
A scrubbing blower for sending air from below the separation membrane into the liquid to be treated in the membrane separation tank;
The operating condition calculation device;
And an output device for receiving an output of the optimum operating condition from the operating condition computing device.
上記水処理システムによれば、処理水アンモニア態窒素濃度が処理水アンモニア態窒素濃度閾値以下であり、分離膜メンテナンス間隔が分離膜メンテナンス間隔閾値以上であり、且つ、ブロワ動力がより小さくなるような水処理システムの運転条件が算出される。したがって、算出された運転条件に基づいて水処理システムが運転されれば、分離膜で濾過された処理水のアンモニア態窒素濃度と分離膜のメンテナンス間隔が所定の条件を満たし、且つ、システムに備えられるブロワの稼働エネルギーを極力小さくすることができる。 According to the water treatment system, the treatment water ammonia nitrogen concentration is less than or equal to the treatment water ammonia nitrogen concentration threshold, the separation membrane maintenance interval is greater than or equal to the separation membrane maintenance interval threshold, and the blower power is smaller. The operating conditions of the water treatment system are calculated. Therefore, if the water treatment system is operated based on the calculated operation condition, the ammonia nitrogen concentration of the treated water filtered by the separation membrane and the maintenance interval of the separation membrane satisfy the predetermined condition, and the system is prepared. The operating energy of the blower can be reduced as much as possible.
上記水処理システムにおいて、前記出力装置が、前記最適運転条件に基づいて前記曝気ブロワと前記スクラビングブロワの少なくとも一方の動作を制御する制御装置であってよい。 In the water treatment system, the output device may be a control device that controls the operation of at least one of the aeration blower and the scrubbing blower based on the optimum operation condition.
上記水処理システムによれば、運転条件演算装置で算出された最適運転条件を利用して、曝気ブロワとスクラビングブロワの少なくとも一方の動作が制御される。そして、曝気ブロワとスクラビングブロワの少なくとも一方の稼働エネルギーを、従来の定速運転と比較して、削減できる。 According to the water treatment system, the operation of at least one of the aeration blower and the scrubbing blower is controlled using the optimum operation condition calculated by the operation condition calculation device. In addition, the operating energy of at least one of the aeration blower and the scrubbing blower can be reduced as compared with the conventional constant speed operation.
上記水処理システムにおいて、前記出力装置が、前記最適運転条件を表示出力する表示装置と前記最適運転条件を印字出力する印字装置のうち少なくとも一方であってよい。 In the water treatment system, the output device may be at least one of a display device that displays and outputs the optimum operating condition and a printing device that prints and outputs the optimum operating condition.
上記水処理システムによれば、システムの管理者が、表示装置及び印字装置の少なくとも一方に出力された最適運転条件を知得し、この最適運転条件に基づいて水処理システムを運転させることができる。 According to the water treatment system, the system administrator can know the optimum operation condition output to at least one of the display device and the printing device, and can operate the water treatment system based on the optimum operation condition. .
本発明によれば、分離膜で濾過された処理水のアンモニア態窒素濃度と分離膜のメンテナンス間隔が所定の条件を満たし、且つ、システムに備えられるブロワの稼働エネルギーを極力小さくすることができる水処理システムの運転条件を求めることができる。 According to the present invention, water in which the concentration of ammonia nitrogen in the treated water filtered through the separation membrane and the maintenance interval of the separation membrane satisfy predetermined conditions, and the operating energy of the blower provided in the system can be minimized. The operating conditions of the processing system can be determined.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.
本発明の一実施形態に係る水処理システムは、膜分離活性汚泥法(MBR:Membrane Bio-Reactor)を利用して下水を浄化するためのシステムである。図1に示されるように、水処理システム10は、原水槽2と、嫌気槽31、無酸素槽32、好気槽33及び膜分離槽34から成る一連の生物反応槽3と、濾過水槽57とを備えている。
A water treatment system according to an embodiment of the present invention is a system for purifying sewage using a membrane separation activated sludge method (MBR: Membrane Bio-Reactor). As shown in FIG. 1, the
原水槽2には、流入した下水が一時的に貯えられている。原水槽2の流出側は、配管52によって一連の生物反応槽3の最も上流側に位置する嫌気槽31の流入側と接続されている。配管52には、原水槽2に貯えられた原水を嫌気槽31へ圧送する供給ポンプ51が設けられている。
The
生物反応槽3は、上流側から嫌気槽31、無酸素槽32、好気槽33及び膜分離槽34の順に設けられている。本実施の形態において、嫌気槽31、無酸素槽32、好気槽33及び膜分離槽34は一つの反応槽を隔壁で仕切ることにより形成されているが、これらのうち少なくとも一つが独立した処理槽であってもよい。嫌気槽31と無酸素槽32、無酸素槽32と好気槽33、好気槽33と膜分離槽34は、それぞれ隔壁に形成された開口によって連通している。
The
好気槽33では、被処理液の好気的処理を行うために被処理液を曝気するための曝気装置9が設けられている。曝気装置9は、好気槽33の底部に配置されたノズル91と、ノズル91へ空気を圧送する曝気ブロワ92とを備えている。この曝気装置9により、好気槽33の底部から被処理液に微細気泡(エア)が吹き込まれる。好気槽33に吹き込まれた気泡の上昇により被処理液が攪拌されるとともに、被処理液が曝気されて被処理液の溶存酸素量が高められる。曝気ブロワ92の送風量(以下、「曝気風量」という)は、制御装置4により制御される。
In the
膜分離槽34には、被処理液から汚泥を分離する分離膜ユニット35が設けられている。分離膜ユニット35には多数の分離膜が備えられている。分離膜ユニット35は、膜分離槽34と濾過水槽57とを接続する配管56の始端部分に設けられている。配管56には、処理水を圧送する排出ポンプ55が設けられている。
The
また、膜分離槽34には、分離膜ユニット35を洗浄するためのスクラビング装置7が設けられている。スクラビング装置7は、分離膜ユニット35の下方に配置されたノズル71と、ノズル71へ空気を圧送するスクラビングブロワ72とを備えている。スクラビングブロワ72からノズル71へ圧送された空気は、ノズル71から膜分離槽34の液層中へ微細気泡(スクラビングエア)として放出される。この気泡が分離膜ユニット35の膜表面近傍を上昇することで、分離膜ユニット35の膜表面近傍に上昇流が発生し、さらに、分離膜ユニット35に振動が与えられる。これにより、分離膜ユニット35の膜表面に付着した汚泥が除去されるとともに、膜表面への汚泥の付着が抑制される。スクラビングブロワ72の送風量(以下、「スクラビング風量」という)は、制御装置4により制御される。
The
原水槽2の流出側近傍には、原水槽2から一連の生物反応槽3へ流入する原水のアンモニア態窒素濃度(以下では、アンモニア態窒素濃度を「NH4濃度」と表示する)を計測する原水アンモニア計61が設けられている。また、好気槽33の流出側近傍には、好気槽33から流出する被処理液のNH4濃度を計測する好気槽アンモニア計62が設けられている。さらに、濾過水槽57には、濾過水槽57へ放流された処理水のNH4濃度を計測する処理水アンモニア計63が設けられている。なお、処理水のアンモニア計63については、無くても本発明には問題ない。
In the vicinity of the outflow side of the
図2は水処理システム10の制御構成を示すブロック図である。水処理システム10の運転は制御装置4により制御されている。制御装置4には、原水アンモニア計61、好気槽アンモニア計62、及び処理水アンモニア計63が接続されている。制御装置4は、これらのアンモニア計61,62,63の計測値に基づいて、供給ポンプ51、排出ポンプ55の動作を制御する。また、制御装置4は、後述する運転条件演算装置8の演算結果に基づいて曝気装置9の曝気ブロワ92と、スクラビング装置7のスクラビングブロワ72の動作を制御する。
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the
ここで、上記構成の水処理システム10による再生水製造プロセスについて説明する。再生水製造プロセスでは、原水に含まれる有機物、窒素(アンモニア態窒素(NH4-N)と有機態窒素)、及びリン等の除去が行われる。
Here, the reclaimed water production process by the
原水槽2に貯えられた原水は、供給ポンプ51の稼働により配管52を通じて嫌気槽31へ送られる。嫌気槽31に流入した原水は、活性汚泥と混ぜ合わされる。嫌気槽31の活性汚泥中のリン蓄積細菌は、原水中の有機物を体内に取り込んで、体内に保持していたリン酸(PO4)を放出する。嫌気槽31の被処理液は、隔壁の開口を通じて無酸素槽32へ流入する。
The raw water stored in the
無酸素槽32では、嫌気槽31から流入した被処理液と、好気槽33から戻された窒素と酸素とが結びついた被処理液とが混ぜ合わされる。無酸素槽32の脱窒細菌が窒素に付いた酸素を奪って呼吸することにより、窒素はガスとなって放出される。無酸素槽32の被処理液は、隔壁の開口を通じて好気槽33へ流入する。
In the
好気槽33では、活性汚泥に含まれる従属栄養生物が酸素を取り込み、有機物を分解する。また、好気槽33では、好気条件下でリンを過剰摂取するリン蓄積細菌が、嫌気槽31で放出された以上のリン酸態のリンを取り込む。リンを蓄積した活性汚泥は余剰汚泥として、膜分離槽34の底部から系外へ排出される。さらに、好気槽33では、アンモニア態窒素が酸化されて亜硝酸態窒素(NO2-N)、硝酸態窒素(NO3-N)となる。好気槽33の被処理液は、膜分離槽34へ流入する。膜分離槽34の被処理液は、分離膜ユニット35で濾過されることにより浄化された処理水となって、配管56を通じて濾過水槽57へ圧送される。なお、濾過水槽57に加えて又は代えて、処理水の使用設備へ処理水が送られてもよい。
In the
ここで、運転条件演算装置8について説明する。運転条件演算装置8は、処理水のNH4濃度が規制値以下であり、且つ、分離膜ユニット35の分離膜のメンテナンス間隔が適切な範囲であることを計算条件として、運転エネルギーをより低く抑えることのできる水処理システム10の最適運転条件を算出する装置である。水処理システム10の最適運転条件には、曝気ブロワ92とスクラビングブロワ72のうち少なくとも一方の運転条件が含まれている。
Here, the operating
図3は運転条件演算装置8の概略構成を示すブロック図である。運転条件演算装置8は、演算装置80、入力装置81(入力受付手段)、記憶装置82(記憶手段)、印字装置83、及び表示装置84などを備えている。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the operating
演算装置80は、CPU(Central Processing Unit)の他、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、I/F(Interface)、I/O(Input/output Port)等を有している(いずれも図示せず)。ROMには、CPUが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。CPUが実行するプログラムは、フレキシブルディスク、CD−ROM、メモリカード等の各種記憶媒体に保存されており、これらの記憶媒体からROMにインストールされる。RAMには、プログラム実行時に必要なデータが一時的に記憶される。I/Fは、外部装置(例えば、入力装置81や記憶装置82)とのデータ送受信を行う。I/Oは、各種センサの検出信号の入力/出力を行う。
The
演算装置80には、入力装置81が情報の入力が可能となるように接続されている。入力装置81を通じて演算装置80へ、1巡目好気槽NH4濃度、1巡目スクラビング風量、処理水NH4濃度閾値、及び膜メンテナンス間隔閾値などが入力される。なお、入力装置81から演算装置80へ入力される各種情報が、制御装置4から演算装置80へ入力されてもよい。また、演算装置80には、制御装置4、印字装置83、及び表示装置84などの出力装置が情報の出力が可能となるように接続されている。
An
さらに、演算装置80には、記憶装置82が情報の送受信が可能となるように接続されている。演算装置80は、各種演算を行う際に、適宜記憶装置82に記憶されている情報を読み出して使用することができる。記憶装置82には、曝気ブロワ性能曲線、スクラビングブロワ性能曲線、曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報、処理水NH4濃度−スクラビング風量関係情報、及び、膜メンテナンス間隔−好気槽NH4濃度−スクラビング風量関係情報などが記憶されている。なお、本実施形態では1つの記憶装置82に上記各情報が記憶されるように示されているが、各情報が個別の記憶装置82に記憶されていてもよい。また、記憶装置82に記憶された各情報が、演算装置80の内部メモリに記憶されていてもよい。
Further, a
上記構成の運転条件演算装置8は、状態値設定手段73、ブロワ動力算出手段74、処理水NH4濃度算出手段75、膜メンテナンス間隔算出手段76、評価値算出手段77、最適運転条件算出手段78、及び、状態値算出手段79としての機能を有する。運転条件演算装置8は、演算装置80でROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとCPU等のハードウェアとが協働することにより、上記機能手段として機能し、後述する各処理を行うように構成されている。なお、運転条件演算装置8は単一のCPUにより各処理を実行してもよいし、複数のCPUの組み合わせにより各処理を実行してもよい。
The operating
続いて、上記構成の運転条件演算装置8の演算処理の流れを、具体的な数値例(実施例1)を挙げて説明する。図4は運転条件演算装置で行われる処理の流れを示すフローチャートである。図5は曝気風量−好気槽NH4濃度の関係を示す情報の一例であって、曝気風量を好気槽NH4濃度の関数として示したグラフである。このグラフの横軸は好気槽NH4濃度であり、縦軸は曝気風量である。図6はブロワの性能曲線の一例であって、ブロワへ供給される電力を風量の関数として示したグラフである。このグラフの横軸は風量を表し、縦軸は電力を表している。このグラフには曝気ブロワ92のブロワ性能曲線とスクラビングブロワ72の性能曲線とがプロットされている。図7は処理水NH4濃度−好気槽NH4濃度−スクラビング風量の関係を示す情報の一例であって、処理水NH4濃度を好気槽NH4濃度の関数として示したグラフである。このグラフの横軸は好気槽NH4濃度を表し、縦軸は処理水NH4濃度を表している。このグラフには、スクラビング風量がBa,Bb,Bc(但し、Ba<Bb<Bc)の場合の処理水NH4濃度と好気槽NH4濃度の関係がそれぞれ示されている。図8は膜メンテナンス間隔−好気槽NH4濃度−スクラビング風量の関係を示す情報の一例であって、膜メンテナンス間隔を好気槽NH4濃度の関数として示したグラフである。このグラフの横軸は好気槽NH4濃度を表し、縦軸は膜メンテナンス間隔を表している。このグラフには、スクラビング風量がBa,Bb,Bc(但し、Ba<Bb<Bc)の場合の膜メンテナンス間隔と好気槽NH4濃度の関係がそれぞれ示されている。図9は実施例1の演算の過程及び演算結果を示す表である。なお、運転条件演算装置8には、評価関数の算出回数Nが記憶されている。実施例1では、N=3である。
Subsequently, the flow of calculation processing of the operation
運転条件演算装置8は、初めに、1巡目の評価関数J1を算出する。図4に示されるように、運転条件演算装置8は、まず、n=1に初期化し(ステップS1)、次に、計算条件を取得し(ステップS2)、続いて、1巡目の状態値を取得する(ステップS3)。
The operating
ステップS2において、入力装置81は処理水NH4濃度閾値と膜メンテナンス間隔閾値との入力を受け付け、運転条件演算装置8はこれらを計算条件として取得する。処理水NH4濃度閾値は、処理水のNH4濃度の上限値である。処理水NH4濃度閾値は、例えば、処理水のNH4濃度規制値とすることができる。膜メンテナンス間隔閾値は、膜メンテナンス間隔の下限値である。
In step S2, the
ステップS3において、入力装置81は1巡目の好気槽NH4濃度と1巡目のスクラビング風量との入力を受け付け、運転条件演算装置8はこれらを1巡目の状態値として取得する。1巡目の好気槽NH4濃度は任意に設定できる設定値である。但し、1巡目の好気槽NH4濃度として、好気槽アンモニア計62の測定値や、初期設定値が用いられてもよい。1巡目の好気槽NH4濃度は、好気槽33のNH4濃度として妥当な範囲から任意の値が採用される。また、1巡目のスクラビング風量は、任意に設定できる設定値である。1巡目のスクラビング風量は、スクラビング風量として妥当な範囲から任意の値が採用される。但し、1巡目のスクラビング風量として、スクラビングブロワ72に設定された送風量の初期値や、演算中の暫定的なスクラビングブロワ72の送風量が用いられてもよい。実施例1においては、1巡目の好気槽NH4濃度は5mg/Lであり、1巡目のスクラビング風量は771NL/minである(図9、参照)。
In step S3, the
続いて、運転条件演算装置8は、1巡目の状態値を設定する(ステップS4)。ここで、状態値設定手段73は、取得した1巡目の好気槽NH4濃度と1巡目のスクラビング風量とを1巡目の状態値として運転条件演算装置8に設定する。
Subsequently, the operating
運転条件演算装置8は、設定された1巡目の状態値に基づく1巡目のブロワ動力を算出する(ステップS5)。ブロワ動力は、曝気ブロワ92の動力と、スクラビングブロワ72の動力との和である。ここで、ブロワ動力算出手段74は、例えば、図5に示されるような、曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報と1巡目の好気槽NH4濃度に基づいて、1巡目の曝気風量を算出する演算を行う。なお、本実施形態に係る曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報はグラフであるが、この情報は式又はテーブルとして記憶装置82に記憶されていてもよい。
The operating
さらに、ブロワ動力算出手段74は、図6に示されるような、曝気ブロワ92の性能曲線と算出された1巡目の曝気風量とに基づいて、曝気ブロワ92の動力を算出する。同様に、ブロワ動力算出手段74は、スクラビングブロワ72の性能曲線と1巡目のスクラビング風量とに基づいて、スクラビングブロワ72の動力を算出する。そして、ブロワ動力算出手段74は、算出された曝気ブロワ92の動力とスクラビングブロワ72の動力とを足し合わせて、ブロワ動力を算出する。なお、曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報、曝気ブロワ92の性能曲線、及び、スクラビングブロワ72の性能曲線は、状態値も含んで、ブロワ動力を算出するためのブロワ算出情報に該当する。このようなブロワ動力算出情報を利用してブロワ動力を算出することによれば、複雑な演算を省くことができる。実施例1において、算出された1巡目のブロワ動力は1.950kWhである(図9、参照)。
Further, the blower power calculation means 74 calculates the power of the
また、運転条件演算装置8は、設定された1巡目の状態値に基づく1巡目の処理水NH4濃度を算出する(ステップS6)。ここで、処理水NH4濃度算出手段75は、例えば、図7に示されるような、処理水NH4濃度−好気槽NH4濃度−スクラビング風量関係情報、即ち、処理水NH4濃度を算出するための処理水NH4濃度算出情報を記憶装置82から読み出す。処理水NH4濃度算出手段75は、処理水NH4濃度算出情報を利用して、1巡目の好気槽NH4濃度と1巡目のスクラビング風量とに基づいて、1巡目の処理水NH4濃度を算出する。なお、本実施形態に係る処理水NH4濃度算出情報はグラフであるが、この情報は式又はテーブルとして記憶装置82に記憶されていてもよい。このように処理水NH4濃度算出情報を利用して処理水NH4濃度を算出することによれば、複雑な演算を省くことができる。実施例1において、算出された1巡目の処理水NH4濃度は1.0mg/Lである(図9、参照)。
Further, the operating
さらに、運転条件演算装置8は、設定された1巡目の状態値に基づく1巡目の膜メンテナンス間隔を算出する(ステップS7)。ここで、膜メンテナンス間隔算出手段76は、例えば、図8に示されるような、膜メンテナンス間隔−好気槽NH4濃度−スクラビング風量関係情報、即ち、膜メンテナンス間隔を算出するための膜メンテナンス間隔算出情報を記憶装置82から読み出す。そして、膜メンテナンス間隔算出手段76は、膜メンテナンス間隔算出情報を利用して、1巡目の好気槽NH4濃度と1巡目のスクラビング風量とに基づいて、1巡目の膜メンテナンス間隔を算出する。なお、本実施形態に係る膜メンテナンス間隔算出情報はグラフであるが、この情報は式又はテーブルとして記憶装置82に記憶されていてもよい。このように膜メンテナンス間隔算出情報を利用して膜メンテナンス間隔を算出することによれば、複雑な演算を省くことができる。実施例1において、算出された1巡目の膜メンテナンス間隔は47日である(図9、参照)。
Furthermore, the operating
上記ステップS5〜S7の順序は問わず、どのステップの演算を先に行っても構わない。また、曝気ブロワ性能曲線、スクラビングブロワ性能曲線、曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報、処理水NH4濃度算出情報、及び、膜メンテナンス間隔算出情報は、シミュレーション結果に基づいて作成することもできるが、水処理システム10で試験運転を行って得た実測値に基づいて作成してもよい。
Regardless of the order of the steps S5 to S7, the calculation of any step may be performed first. The aeration blower performance curve, scrubbing blower performance curve, aeration air volume-aerobic tank NH4 concentration relationship information, treated water NH4 concentration calculation information, and membrane maintenance interval calculation information can also be created based on simulation results. Alternatively, the
続いて、運転条件演算装置8は、評価関数J1を算出する際に用いる第2係数aと第3係数bとを決定する(ステップS8)。ここで、評価値算出手段77は、1巡目の処理水NH4濃度と処理水NH4濃度閾値とを比較し、1巡目の処理水NH4濃度が処理水NH4濃度閾値以下であれば、第2係数a=0. 1とする。また、1巡目の処理水NH4濃度が処理水NH4濃度閾値より大きければ、第2係数a=10000とする。なお、第2係数aは、0.1又は10000であるが、これら2値は上記に限定されるものではない。第2係数aは、処理水NH4濃度が処理水NH4濃度閾値より大きいときに、それ以外のときと比較して過大(例えば、100〜100000倍)となる値であればよい。
Subsequently, the operating
さらに、評価値算出手段77は、1巡目の膜メンテナンス間隔と膜メンテナンス間隔閾値とを比較し、1巡目の膜メンテナンス間隔が膜メンテナンス間隔閾値以上であれば、第3係数b=0.1とする。また、1巡目の膜メンテナンス間隔が膜メンテナンス間隔閾値より小さければ、第3係数b=10000とする。なお、第3係数bは、0.1又は10000であるが、これら2値は上記に限定されるものではない。第3係数bは、膜メンテナンス間隔が分離膜メンテナンス間隔閾値より小さいときに、それ以外のときと比較して過大(例えば、100〜100000倍)となる値であればよい。 Further, the evaluation value calculation means 77 compares the film maintenance interval of the first round with the film maintenance interval threshold. If the film maintenance interval of the first round is equal to or greater than the film maintenance interval threshold, the third coefficient b = 0.1. To do. Also, if the first cycle of the membrane maintenance interval is smaller than the membrane maintenance interval threshold, the third coefficient b = 10000. The third coefficient b is 0.1 or 10000, but these two values are not limited to the above. The third coefficient b only needs to be a value that is excessive (for example, 100 to 100,000 times) when the membrane maintenance interval is smaller than the separation membrane maintenance interval threshold.
次に、運転条件演算装置8は、1巡目のブロワ動力、1巡目の処理水NH4濃度、1巡目の膜メンテナンス間隔、第2係数a、及び第3係数bを用いて、1巡目の評価値J1を算出する(ステップS9)。ここで、評価値算出手段77は次式1に示される評価関数を用いて、n巡目の評価値Jnを算出する。係数a,bは、処理水NH4が処理水アンモニア態窒素濃度閾値より大きいとき、及び、膜メンテナンス間隔が膜メンテナンス間隔閾値より小さいときの少なくとも一方で過大となるような評価値Jnが算出されるように、評価関数を特徴づけている。
Next, the operating
(式1:評価関数)
Jn=[第1係数k×n巡目ブロワ動力]+[第2係数a×n巡目処理水NH4濃度]+[第3係数b/n巡目膜メンテナンス間隔]
(Formula 1: Evaluation function)
J n = [first coefficient k × n cycle blower power] + [second coefficient a × n cycle treated
上記評価関数の第1項はブロワ動力を評価する項であり、第2項は処理水NH4濃度を評価する項であり、第3項は膜メンテナンス間隔を評価する項である。第1係数kは、ブロワ動力値を重みづけする定数又は変数である。実施例1では、第1係数k=1とされ、1巡目の評価値J1=1×1.95+0.1×1.0+0.1/47=2.052と算出される(図9、参照)。 The first term of the evaluation function is a term for evaluating the blower power, the second term is a term for evaluating the NH4 concentration of the treated water, and the third term is a term for evaluating the membrane maintenance interval. The first coefficient k is a constant or variable that weights the blower power value. In the first embodiment, the first coefficient k = 1 and the first round evaluation value J 1 = 1 × 1.95 + 0.1 × 1.0 + 0.1 / 47 = 2.052 is calculated (see FIG. 9).
運転条件演算装置8は、前回までに算出された評価値の中から1つの評価値Jを選択し、評価値Jに対応する状態値を最適運転条件として選択する(ステップS10)。ここで、最適運転条件算出手段78は、算出された1巡目の評価値J1と、前回までに算出された評価値とを比較して、値が小さい方を評価値Jとして選択する。1巡目の評価値J1には、前回までに算出された評価値が存在しない。そこで、最適運転条件算出手段78は、予め運転条件演算装置8に記憶された評価値Jの基準値と1巡目の評価値J1とを比較するか、あるいは、無条件に1巡目の評価値J1を評価値Jとして選択する。
The operation
以上説明したステップS1〜ステップS10の処理で、1巡目の評価値J1の演算が終了する。運転条件演算装置8は、n=1≠Nであるので(ステップS11でNO)、nを1つ増やしてn=n+1=2として(ステップS13)、遷移した状態値を算出する(ステップS14)。
Or in the process of step S1~ step S10 described, operation of the first round of the evaluation value J 1 is completed. Since n = 1 ≠ N (NO in step S11), the operating
ステップS14において、状態値算出手段79は、1巡目の状態値と異なる2巡目の状態値(2巡目の好気槽NH4濃度と2巡目のスクラビング風量)を算出する。2巡目の好気槽NH4濃度と2巡目のスクラビング風量は、最適解探索アルゴリズムを用いて、評価値Jの値が最小となるように算出される。最適解探索アルゴリズムとして、例えば、粒子群最適化法が用いられる。このように最適解探索アルゴリズムを用いて状態値が算出されることにより、より好適な状態値を得ることができる。実施例1において、算出された2巡目の好気槽NH4濃度は5mg/L、2巡目のスクラビング風量は617NL/minである(図9、参照)。 In step S14, the state value calculation means 79 calculates a second round state value (the second round aerobic tank NH4 concentration and the second round scrubbing air volume) different from the first round state value. The aerobic tank NH4 concentration in the second round and the scrubbing air volume in the second round are calculated using the optimal solution search algorithm so that the evaluation value J is minimized. For example, a particle swarm optimization method is used as the optimal solution search algorithm. Thus, a more suitable state value can be obtained by calculating a state value using the optimal solution search algorithm. In Example 1, the calculated aerobic tank NH4 concentration in the second round is 5 mg / L, and the scrubbing air volume in the second round is 617 NL / min (see FIG. 9).
運転条件演算装置8は、ステップS4に戻って、2巡目の演算を行う。ステップS4では、算出された2巡目の好気槽NH4濃度と2巡目のスクラビング風量とが2巡目の状態値として設定され、ステップS5からステップS9までの処理が繰り返される。実施例1において、算出された2巡目のブロワ動力は1.888kWh、2巡目の処理水NH4濃度は1.3mg/L、膜メンテナンス間隔は32日である。そして、算出された2巡目の評価値J2は=2.021である(図9、参照)。
The operating
2巡目のステップS10において、最適運転条件算出手段78は、算出された2巡目の評価値J2と1巡目の評価値J1とを比較して、値が小さい方を評価値Jとして選択し、評価値Jに対応する状態値を最適運転条件として選択する。実施例1においては、1巡目の評価値J1=2.052であり、2巡目の評価値J2は=2.021であるため、二巡目の評価値J2が評価値Jとして選択される。 In step S10 in the second cycle, the optimum operation condition calculating means 78 compares the evaluation value of the calculated second cycle J 2 and 1 round of the evaluation value J 1, evaluation values J a smaller value And the state value corresponding to the evaluation value J is selected as the optimum operating condition. In Example 1, an evaluation value J 1 = 2.052 for 1 round, since the second round of the evaluation value J 2 is = 2.021, the evaluation value J 2 of second round is selected as the evaluation value J .
2巡目の演算が終了すると、運転条件演算装置8は、n=2≠Nであるため(ステップS11でNO)、nを1つ増やしてn=n+1として(ステップS13)、更に遷移した状態値を算出する(ステップS14)。ここで、状態値算出手段79は、1巡目及び2巡目の状態値と異なる3巡目の状態値(3巡目の好気槽NH4濃度と3巡目のスクラビング風量)を算出する。これにより、1巡目、2巡目、3巡目の各演算において、異なる状態値と対応する評価値Jnが算出されることとなる。実施例1において、算出された3巡目の好気槽NH4濃度は10mg/L、3巡目のスクラビング風量は617NL/minである(図9、参照)。
When the calculation of the second round is completed, since n = 2 ≠ N (NO in step S11), the operation
運転条件演算装置8は、再びステップS4に戻って、算出された3巡目の好気槽NH4濃度と3巡目のスクラビング風量とを3巡目の状態値として設定し、ステップS5からステップS9までの処理を行う。実施例1において、算出された3巡目のブロワ動力は1.854kWh、3巡目の処理水NH4濃度は7.2mg/L、膜メンテナンス間隔は26日である。そして、算出された3巡目の評価値J3は=72386である(図9、参照)。
The operating
3巡目のステップS10において、最適運転条件算出手段78は、算出された3巡目の評価値J3とそれよりも前に算出された評価値Jとを比較して、値が小さい方を評価値Jとして選択し、評価値Jに対応する状態値を最適運転条件として選択する。実施例1においては、それまでの評価値J=J2は=2.021であり3巡目の評価値J3は=72386であるため、それまでの評価値J=J2が評価値Jとして選択される(ステップS10)。 In step S10 in 3 round, optimal operating condition calculating means 78, as compared with 3 round of evaluation value J 3, which is calculated and the evaluation value J calculated before it, a smaller value The evaluation value J is selected, and the state value corresponding to the evaluation value J is selected as the optimum operation condition. In Example 1, since the previous evaluation value J = J 2 is 2.021 and the third evaluation value J 3 is = 72386, the previous evaluation value J = J 2 is selected as the evaluation value J. (Step S10).
3巡目の評価値の演算が終了すると、運転条件演算装置8は、n=3=Nであるので(ステップS11でYES)、評価値の演算を終了して、最適運転条件を演算結果として制御装置4へ出力する(ステップS12)。ここで、最適運転条件算出手段78は、選択された評価値J(=J2)と対応する状態値に基づいて、最適運転条件に関する情報を生成し、最適運転条件に関する情報を出力する。この最適運転条件には、好気槽NH4濃度、スクラビングブロワ72の運転条件を示すスクラビング風量、ブロワ動力予測値、処理水NH4濃度予測値、膜メンテナンス間隔予測値などが含まれている。さらに、最適運転条件に、曝気ブロワ92の運転条件である曝気風量が含まれていてもよい。曝気風量は、曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報と最適運転条件の好気槽NH4濃度とに基づいて算出することができる。
When the calculation of the evaluation value in the third round is completed, since the operation
最適運転条件の好気槽NH4濃度とスクラビング風量とは、選択された評価値Jを算出するために用いた状態値がそれぞれ採用される。最適運転条件のブロワ動力予測値、処理水NH4濃度予測値、及び膜メンテナンス間隔予測値は、選択された評価値Jを算出するときに算出されたブロワ動力、処理水NH4濃度、及び膜メンテナンス間隔がそれぞれ採用される。実施例1においては、選択された評価値Jは2巡目の評価値J2であるので、好気槽NH4濃度が5mg/L、スクラビング風量が617NL/minと、ブロワ動力予測値が1.888kWh、処理水NH4濃度予測値が1.3mg/L、膜メンテナンス間隔予測値が32日である最適運転条件に関する情報が生成され、出力される。 The state value used to calculate the selected evaluation value J is adopted for the aerobic tank NH4 concentration and the scrubbing air volume under the optimum operating conditions. The predicted blower power, the treated water NH4 concentration predicted value, and the membrane maintenance interval predicted value under the optimum operating conditions are the blower power, treated water NH4 concentration, and membrane maintenance interval calculated when calculating the selected evaluation value J. Are adopted. In Example 1, since the selected evaluation value J is the evaluation value J 2 of the second round, the aerobic tank NH4 concentration is 5 mg / L, the scrubbing air volume is 617 NL / min, and the predicted blower power is 1.888 kWh. Then, information on the optimum operating condition in which the predicted NH4 concentration of the treated water is 1.3 mg / L and the predicted value of the membrane maintenance interval is 32 days is generated and output.
最適運転条件に関する情報の出力を受けた制御装置4では、最適運転条件に基づいて水処理システム10の制御が行われる。即ち、制御装置4は、最適運転条件のスクラビング風量に基づいて、スクラビングブロワ72を動作させる。なお、最適運転条件に曝気風量が含まれる場合には、制御装置4は、最適運転条件の曝気風量に基づいて、曝気ブロワ92を動作させる。但し、制御装置4が、予め記憶された曝気風量−好気槽NH4濃度関係情報と最適運転条件の好気槽NH4濃度とに基づいて曝気風量を算出し、算出された曝気風量に基づいて曝気ブロワ92を動作させてもよい。
In the
また、運転条件演算装置8は演算結果を印字装置83と表示装置84の少なくとも一方に出力してもよい(ステップS12)。水処理システム10の管理者は、印字装置83や表示装置84に出力された水処理システム10の最適運転条件に基づいて、分離膜ユニット35のメンテナンスを行う。また、水処理システム10の管理者は、印字装置83や表示装置84に出力された水処理システム10の最適運転条件に基づいて、スクラビングブロワ72や曝気ブロワ92の送風量を調整してもよい。
Further, the operating
以上に説明したように、本実施形態の水処理システム10では、運転条件演算装置8により、処理水NH4濃度が処理水NH4濃度閾値以下であり、且つ、分離膜ユニット35のメンテナンス間隔が膜メンテナンス間隔閾値以上であることを計算条件として、その算出条件のなかでブロワ動力(曝気ブロワ92の動力とスクラビングブロワ72の動力との和)がより小さくなるような水処理システム10の最適運転条件が算出される。したがって、この最適運転条件に基づいて水処理システム10が運転されれば、分離膜で濾過された処理水のアンモニア態窒素濃度と分離膜のメンテナンス間隔が所定の条件を満たし、且つ、システムに備えられるブロワの稼働エネルギーを極力小さくすることができる。
As described above, in the
10 水処理システム
2 原水槽
3 生物反応槽
31 嫌気槽
32 無酸素槽
33 好気槽
34 膜分離槽
35 分離膜ユニット
4 制御装置
7 スクラビング装置
71 ノズル
72 スクラビングブロワ
8 運転条件演算装置
81 入力装置
82 記憶装置
83 印字装置
84 表示装置
9 曝気装置
91 ノズル
92 曝気ブロワ
73 状態値設定手段
74 ブロワ動力算出手段
75 処理水NH4濃度算出手段
76 膜メンテナンス間隔算出手段
77 評価値算出手段
78 最適運転条件算出手段
79 状態値算出手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
好気槽アンモニア態窒素濃度及びスクラビング風量を含む状態値を設定する状態値設定手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及びブロワ動力の関係を示すブロワ動力算出情報が記憶された第1の記憶手段と、
前記ブロワ動力算出情報を利用して、前記状態値に基づく前記ブロワ動力を算出するブロワ動力算出手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及び処理水アンモニア態窒素濃度の関係を示す処理水アンモニア態窒素濃度算出情報が記憶された第2の記憶手段と、
前記処理水アンモニア態窒素濃度算出情報を利用して、前記状態値に基づく前記処理水アンモニア態窒素濃度を算出する処理水アンモニア態窒素濃度算出手段と、
前記好気槽アンモニア態窒素濃度、前記スクラビング風量及び分離膜メンテナンス間隔の関係を示す分離膜メンテナンス間隔算出情報が記憶された第3の記憶手段と、
前記分離膜メンテナンス間隔算出情報を参照して、前記状態値に基づく前記分離膜メンテナンス間隔を算出する分離膜メンテナンス間隔算出手段と、
前記ブロワ動力に正の第1係数を掛けて前記ブロワ動力を評価する第1項、前記処理水アンモニア態窒素濃度を評価する第2項、及び前記分離膜メンテナンス間隔を評価する第3項を含む評価関数を用いて、前記処理水アンモニア態窒素濃度が前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値より大きいとき、及び、前記分離膜メンテナンス間隔が前記分離膜メンテナンス間隔閾値より小さいときの少なくとも一方で過大となるような評価値を算出する評価値算出手段と、
異なる複数の前記状態値に基づいて算出された複数の前記評価値の中から、最も小さい前記評価値と対応する前記状態値を最適運転条件とする最適運転条件算出手段とを、
備えている運転条件演算装置。 Input receiving means for receiving input of the treated water ammonia nitrogen concentration threshold and the separation membrane maintenance interval threshold;
A state value setting means for setting a state value including an aerobic tank ammonia nitrogen concentration and a scrubbing air volume;
A first storage means for storing blower power calculation information indicating the relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume, and the blower power;
By using the blower power calculation information, and blower power calculating means for calculating the blower power based on the state value,
A second storage means for storing treated water ammonia nitrogen concentration calculation information indicating a relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume and the treated water ammonia nitrogen concentration;
By using the treated water ammonia nitrogen concentration calculation information, the treated water ammonia nitrogen concentration calculating means for calculating said processed water ammonia nitrogen concentration based on the state value,
A third storage means for storing separation membrane maintenance interval calculation information indicating the relationship between the aerobic tank ammonia nitrogen concentration, the scrubbing air volume, and the separation membrane maintenance interval;
Referring to the separation membrane maintenance interval calculation information, a separation membrane maintenance interval calculating means for calculating said separation membrane maintenance intervals based on the state value,
A first term for evaluating the blower power by multiplying the blower power by a positive first coefficient; a second term for evaluating the concentration of ammonia nitrogen in the treated water; and a third term for evaluating the separation membrane maintenance interval. Using an evaluation function, at least one of the treatment water ammonia nitrogen concentration and the separation membrane maintenance interval is smaller than the treatment water ammonia nitrogen concentration threshold and the separation membrane maintenance interval threshold is excessive. Evaluation value calculating means for calculating such an evaluation value;
Among the plurality of evaluation values calculated based on a plurality of different state values, an optimal operation condition calculation means that uses the state value corresponding to the smallest evaluation value as the optimal operation condition,
Operating condition calculation device equipped.
前記評価値算出手段は、前記処理水アンモニア態窒素濃度と前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値とを比較し、前記処理水アンモニア態窒素濃度が前記処理水アンモニア態窒素濃度閾値より大きいときに、それ以外のときと比較して過大な前記第2係数を用い、
前記分離膜メンテナンス間隔と前記分離膜メンテナンス間隔閾値とを比較し、前記分離膜メンテナンス間隔が前記分離膜メンテナンス間隔閾値より小さいときに、それ以外のときと比較して過大な前記第3係数を用いて、前記評価値を算出する、
請求項1に記載の運転条件演算装置。 The evaluation function, before Symbol a first term, a second term obtained by multiplying the second coefficient in the treated water ammonia nitrogen concentration, and the third term of the third coefficient divided by the separation membrane maintenance intervals Expressed as a sum,
The evaluation value calculation means compares the treated water ammonia nitrogen concentration with the treated water ammonia nitrogen concentration threshold, and when the treated water ammonia nitrogen concentration is greater than the treated water ammonia nitrogen concentration threshold, Using the second coefficient that is excessive compared to other times,
The separation membrane maintenance interval and the separation membrane maintenance interval threshold value are compared, and when the separation membrane maintenance interval is smaller than the separation membrane maintenance interval threshold value, the third coefficient that is excessive compared to the other cases is used. And calculating the evaluation value,
The operating condition calculation device according to claim 1.
前記好気槽の前記被処理液中へエアを送る曝気ブロワと、
前記好気槽で処理された前記被処理液を濾過して処理水とする分離膜を有する膜分離槽と、
前記膜分離槽の被処理液中へ前記分離膜の下方からエアを送るスクラビングブロワと、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の運転条件演算装置と、
前記運転条件演算装置から前記最適運転条件の出力を受け取る出力装置とを備えている、水処理システム。 An aerobic tank in which the aerobic treatment of the liquid to be treated is performed;
An aeration blower for sending air into the liquid to be treated in the aerobic tank;
A membrane separation tank having a separation membrane for filtering the liquid to be treated treated in the aerobic tank to obtain treated water;
A scrubbing blower for sending air from below the separation membrane into the liquid to be treated in the membrane separation tank;
The operating condition calculation device according to any one of claims 1 to 3 ,
A water treatment system comprising: an output device that receives an output of the optimum operation condition from the operation condition calculation device.
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