JP7378972B2 - 膜処理制御システム及び膜処理制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態における下水処理プラント1の構成の具体例を示す図である。下水処理プラント1は、膜処理によって下水を浄化する膜処理プロセスを実現する各種の設備群2と、膜処理プロセスを制御する制御システム3と、を備える。例えば、設備群2は、無酸素槽21、好気槽22、膜ユニット23、膜濾過ポンプ24及び各種センサ群25を備え、MBR(Membrane Bio Reactor:膜分離活性汚泥法)プロセスを実現する。
フラックス=濾過流量÷膜面積
図7は、第2の実施形態における制御システム3aの機能構成の具体例を示す図である。制御システム3aは、洗浄周期設定部311、目標値設定部312、風量制御部313及び制御情報送信部314をさらに備える点、限界到達時間推定部310によって推定された限界到達時間Lmax及びLminが洗浄周期設定部311及び目標値設定部312に出力される点で第1の実施形態における制御システム3と異なり、その他の構成は制御システム3と同様である。そのため、図7において、制御システム3と同様の構成には図2と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
図11は、第3の実施形態における制御システム3bの機能構成の具体例を示す図である。制御システム3bは、目標値設定部312に代えて目標値設定部312bを備える点、運用モード設定部315をさらに備える点で第2の実施形態における第2の実施形態における制御システム3aと異なり、その他の構成は制御システム3aと同様である。そのため、図11において、制御システム3aと同様の構成には図7と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
Claims (13)
- 膜処理プロセスにおいて被処理水の曝気及び濾過膜の洗浄のために供給される空気の量である洗浄風量の計測値と、前記濾過膜の処理量の計測値とに基づいて、前記濾過膜の一次側と二次側との間の圧力差である膜差圧TMPを予測するための膜差圧予測モデルであって下記(1)式によって表される膜差圧予測モデルについて、
前記洗浄風量を最大風量とした場合における膜差圧の変化を前記膜差圧予測モデルに基づいて予測することにより膜差圧がその限界値に到達するのに要する最大到達時間を推定するとともに、前記洗浄風量を最小風量とした場合における膜差圧の変化を前記膜差圧予測モデルに基づいて予測することにより膜差圧がその限界値に到達するのに要する最小到達時間を推定する限界到達時間推定部と、
を備える膜処理制御システム。 - 前記限界到達時間推定部は、前記濾過膜の薬品洗浄終了後の膜差圧を初期値として、前記膜差圧が前記初期値から前記限界値に達するまでの変化を予測する、
請求項1に記載の膜処理制御システム。 - 洗浄周期ごとに同定された前記速度パラメータA又は前記膜閉塞パラメータkを、前記濾過膜の周期的な薬品洗浄の各洗浄周期における前記要因変数Xの計測値に対応づけて記憶する記憶部をさらに備え、
前記パラメータ設定部は、前記記憶部に蓄積された要因変数の計測値と、次の洗浄周期についての要因変数の計画値とに基づいて、過去の洗浄周期のうち次の洗浄周期に最も類似する洗浄周期の期間である類似期間を特定し、前記類似期間に対応づけられた前記速度パラメータA又は前記膜閉塞パラメータkを膜差圧予測モデルに設定し、
前記限界到達時間推定部は、前記類似期間に対応づけられた前記速度パラメータA又は前記膜閉塞パラメータkが設定された膜差圧予測モデルに基づいて最大到達時間及び最小到達時間を推定する、
請求項1または2に記載の膜処理制御システム。 - 前記パラメータ設定部は、前記要因変数の計画値と、前記類似期間に対応づけられた前記速度パラメータAとに基づいて、前記Aが前記要因変数の計画値の関数として表されるように、次の洗浄周期の膜差圧予測モデルにおけるθを調整する、
請求項3に記載の膜処理制御システム。 - 前記限界到達時間推定部は、前記洗浄周期よりも短い推定周期ごとに、各推定周期の開始時点における膜差圧の計測値を初期値とし、前記開始時点からの最大到達時間及び最小到達時間を推定する、
請求項3又は4に記載の膜処理制御システム。 - 膜差圧の制御目標値を設定するために用いられる速度パラメータA0及び膜閉塞パラメータk0が設定された膜差圧予測モデルに基づいて、次の洗浄周期の開始時点における膜差圧の目標値の初期値と、前記開始時点から次の薬品洗浄が必要になるまでの期間である洗浄期間と、前記薬品洗浄が必要になるタイミングでの膜差圧とを設定し、前記洗浄期間の終了時点における膜差圧が膜差圧限界値となる制御目標曲線を求め、前記制御目標曲線に基づいて次の洗浄周期における膜差圧の制御目標値を決定する目標値設定部をさらに備える、
請求項1から5のいずれか一項に記載の膜処理制御システム。 - 前記目標値設定部は、前記膜閉塞パラメータk0を予め定められた複数の値から選択可能に構成され、
前記複数の値は、前記膜閉塞パラメータkと同じ値、前記膜閉塞パラメータkよりも大きい値、及び前記膜閉塞パラメータkよりも小さい値を含む、
請求項6に記載の膜処理制御システム。 - 前記洗浄期間の計画値の入力を受け付け、前記計画値が前記限界到達時間推定部によって推定された最小到達時間から最大到達時間までの範囲に含まれる場合に、前記計画値を前記洗浄周期に設定する洗浄周期設定部をさらに備える、
請求項6又は7に記載の膜処理制御システム。 - 前記洗浄周期設定部は、前記計画値が前記範囲に含まれない場合、前記計画値が調整後の最小到達時間から最大到達時間までの範囲に含まれるように、前記膜処理プロセスの処理量を調整する、
請求項8に記載の膜処理制御システム。 - 前記洗浄周期設定部は、前記計画値が前記範囲に含まれない場合、前記計画値が調整後の最小到達時間から最大到達時間までの範囲に含まれるように、薬品洗浄終了後の膜差圧の調整を促す、
請求項8に記載の膜処理制御システム。 - 前記限界到達時間推定部によって推定された最小到達時間及び最大到達時間を所定の割合で按分した時間を前記洗浄周期に設定する洗浄周期設定部をさらに備え、
前記限界到達時間推定部は、前記洗浄周期よりも十分に短い周期で最小到達時間及び最大到達時間を推定し、推定した前記最小到達時間及び前記最大到達時間で前記洗浄周期を更新する、
請求項3から6のいずれか一項に記載の膜処理制御システム。 - 前記膜差圧は、被処理水の粘性係数を一定と仮定した場合の膜濾過抵抗によって表される、
請求項1から11のいずれか一項に記載の膜処理制御システム。 - 膜処理プロセスにおいて被処理水の曝気及び濾過膜の洗浄のために供給される空気の量である洗浄風量の計測値と、前記濾過膜の処理量の計測値とに基づいて、前記濾過膜の一次側と二次側との間の圧力差である膜差圧TMPを予測するための膜差圧予測モデルであって下記(1)式によって表される膜差圧予測モデルについて、
前記洗浄風量を最大風量とした場合における膜差圧の変化を前記膜差圧予測モデルに基づいて予測することにより膜差圧がその限界値に到達するのに要する最大到達時間を推定するとともに、前記洗浄風量を最小風量とした場合における膜差圧の変化を前記膜差圧予測モデルに基づいて予測することにより膜差圧がその限界値に到達するのに要する最小到達時間を推定する限界到達時間推定ステップと、
を有する膜処理制御方法。
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