KR100638158B1 - Sewage treatment system - Google Patents

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KR100638158B1
KR100638158B1 KR1020040071965A KR20040071965A KR100638158B1 KR 100638158 B1 KR100638158 B1 KR 100638158B1 KR 1020040071965 A KR1020040071965 A KR 1020040071965A KR 20040071965 A KR20040071965 A KR 20040071965A KR 100638158 B1 KR100638158 B1 KR 100638158B1
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 생물반응조에서의 수질을 목표치 레벨에 도달시킴이 불가능한 정황이 발생했다 하여도, 정황에 따른 적절한 수질 제어를 실행하는 것을 과제로 한다. This invention makes it a subject to implement appropriate water quality control according to the situation, even if the situation where the water quality in a biological reactor cannot reach | attain the target value level generate | occur | produced.

수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 수질 제어 목표치 설정기(22)로부터 입력한 수질 제어 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부를, 유입유량계(27) 및 전질소 농도계(28)로부터의 계측 데이터와, 질화균 농도 추정치에 의거하여 판정한다. 판정 결과 실행수단(25)은, 판정 결과가 도달 불가능한 것인 경우, 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정되어 있는 목표치를 도달 가능한 레벨로 변경하든가, 또는, 변경할 수 없는 경우에는, 콘트롤러(23)의 블로어(13)에 대한 조작량을 소정 레벨 이하로 유지한다. The water quality control target value determination means 24 determines whether or not the water quality control target value input from the water quality control target value setter 22 is reachable, and the measurement data from the inflow flow meter 27 and the total nitrogen concentration meter 28; Judgment is made based on the estimated bacterial concentration. The determination result execution means 25 changes the target value set in the water quality control target value setter 22 to a level that can be reached when the determination result is unreachable, or when it cannot change, the controller 23. ) The amount of operation of the blower 13 is kept below a predetermined level.

하수 처리 시스템, 수질 제어.Sewage treatment system, water quality control.

Description

하수 처리 시스템{SEWAGE TREATMENT SYSTEM} Sewage Treatment System {SEWAGE TREATMENT SYSTEM}

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 하수 처리 시스템의 구성도.1 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 하수 처리 시스템의 구성도.2 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 하수 처리 시스템의 구성도. 3 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a third embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에서의 유입 수질 데이터베이스(33)에 보존되어 있는 데이터에 대한 설명도이며, 도 4(a)은 보존 데이터예를 나타내는 도표, 도 4(b)는 이 보존 데이터예에 의거하여 얻어지는 유입 전질소 농도의 패턴예를 나타내는 특성도.FIG. 4 is an explanatory view of data stored in the inflow water quality database 33 in FIG. 3, FIG. 4A is a chart showing an example of conservation data, and FIG. 4B is based on this conservation data example. The characteristic diagram which shows the pattern example of the inflow total nitrogen concentration obtained.

도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 하수 처리 시스템의 구성도.5 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a fourth embodiment of the present invention.

도 6은 도 5의 주요부 구성에 대한 설명도이며, 도 6(a)은 유입 부하량 예측수단(36)이 예측한 유입 질소 부하량의 패턴예를 나타내는 특성도, 도 6(b)은 목표치 계획수단(37)이 작성한 목표치 계획에 대한 설명도.FIG. 6 is an explanatory view of the configuration of the main part of FIG. 5, FIG. 6 (a) is a characteristic diagram showing a pattern example of the inflow nitrogen load estimated by the inflow load prediction means 36, and FIG. 6 (b) is the target value planning means. Explanatory drawing about target value plan which 37 made.

도 7은 종래의 하수 처리 시스템의 구성도.7 is a block diagram of a conventional sewage treatment system.

부호의 설명Explanation of the sign

1: 유입밸브1: inlet valve

2: 최초침전지2: first settler

3: 생물반응조3: bioreactor

4: 혐기조4: anaerobic tank

5: 무산소조5: anaerobic tank

6: 호기조6: aerobic

7: 최종침전지7: final settler

8: 우회밸브8: bypass valve

9: 탄소원 저류조9: carbon source storage tank

10: 탄소원 주입펌프10: carbon source injection pump

11: 응집제 저류조11: flocculant storage tank

12: 응집제 주입펌프12: flocculant injection pump

13: 블로어13: blower

14: 산기관14: diffuser

15: 반송펌프15: return pump

16: 반송펌프16: conveying pump

17: 초기침전 인발펌프17: Initial settling drawing pump

18: 잉여펌프18: surplus pump

19: 오니저류조19: Sludge tank

20: 암모니아성 질소 농도계20: ammonia nitrogen concentration meter

21: 감시장치21: monitoring device

21A: 감시장치21A: Surveillance Device

21B: 감시장치21B: Surveillance Device

21C: 감시장치21C: Surveillance Device

21D: 감시장치21D: Surveillance

22: 수질 제어 목표치 설정기22: water quality control target setter

23: 콘트롤러23: controller

24: 수질 제어 목표치 판정수단24: water quality control target value determination means

25: 판정 결과 실행수단25: determination result execution means

26: 표시부26: display unit

27: 유입유량계27: inflow meter

28: 전질소 농도계28: total nitrogen concentration meter

29: 순환유량계29: circulating flowmeter

30: 질산성 질소 농도계30: nitrate nitrogen concentration meter

31: 질산성 질소 농도계31: nitrate nitrogen concentration meter

32: 처리수 전질소 농도계32: treated water total nitrogen concentration meter

33: 유입 수질 데이터베이스33: influent water quality database

34: 유입 수질 예측수단34: Inflow water quality prediction means

35: 유입 부하량 데이터베이스35: Influent Load Database

36: 유입 부하량 예측수단36: inflow load prediction means

37: 목표치 계획수단37: target planner

본 발명은, 도시 하수나 산업 배수 등의 처리를 행하는 하수 처리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sewage treatment system for treating municipal sewage, industrial wastewater and the like.

하수 처리 시스템에 의해 처리된 물은 최종적으로는 하천 등에 방류되지만, 이 방류된 처리수에 기인하여, 근년, 호수, 늪, 만 등의 폐쇄성 수역에서 소위“부영양화”현상이 진행하여 문제로 되고 있다. “부영양화 현상”이란, 배수중에 함유되는 질소나 인이 영양분으로 되어 식물성 플랑크톤이 대량 발생하는 현상이며, 수질오탁이나 악취, 또는 어패류에로의 악영향 등을 불러 일으키는 환경오염의 한 유형이다.The water treated by the sewage treatment system is finally discharged to rivers and the like, but due to the discharged treated water, so-called "eutrophication" has been a problem in the closed waters of lakes, swamps and bays in recent years. . "Nutriation phenomenon" is a phenomenon in which large amounts of phytoplankton occur due to the nutrients of nitrogen and phosphorus contained in the drainage, which is a type of environmental pollution causing adverse effects on water pollution, bad smell, or fish and shellfish.

이러한 부영양화 현상의 발생을 저지하기 위해서는, 그 원인 물질인 질소나 인의, 하수 처리 시스템으로부터 폐쇄성 수역으로의 유출량을 억제할 필요가 있다. 한편, 종래의 통상의 하수 처리 시스템에서는, 활성오니법으로 불리우는 프로세스에 의해 유기물의 제거만을 행하였지만, 이러한 활성오니법에서는 질소나 인의 제거는 유효하게 행하여지지 않는다. 그 때문에, 최근의 하수 처리 시스템에서는, 예를 들면 특개평9-248596호 공보 및 특개평11-244894호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 유기물뿐만 아니라, 질소나 인에 대하여서도 제거를 행할 수 있는 고도(高度) 처리(處理) 시스템을 채용하는 예가 많아지고 있다.In order to prevent the occurrence of such eutrophication, it is necessary to suppress the outflow of nitrogen and phosphorus as the causative substances from the sewage treatment system to the closed water. On the other hand, in the conventional conventional sewage treatment system, only organic matter is removed by a process called an activated sludge process, but nitrogen and phosphorus are not effectively removed by such an activated sludge process. Therefore, in recent sewage treatment systems, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-248596 and 11-244894, removal can be performed not only for organic matter but also for nitrogen and phosphorus. In many cases, an advanced processing system is adopted.

도 7은, 상기와 같은 고도 처리 시스템을 채용한 종래의 하수 처리 시스템의 구성도이다. 이 도 7에서, 도시를 생략한 침사지(沈砂池)로부터의 유입 하수는 유입밸브(1)을 통하여 최초침전지(2)에 보내져, 여기서 침사지에서는 제거할 수 없었던 작은 모래나 먼지 등이 제거되게 되어 있다.7 is a configuration diagram of a conventional sewage treatment system employing the above advanced treatment system. In FIG. 7, inflow sewage from the immersion paper (not shown) is sent to the initial immersion battery 2 through the inflow valve 1, where small sand, dust, and the like which cannot be removed from the immersion paper are removed. have.

최초침전지(2)를 통과한 하수는, 다음에 생물반응조(3)에 보내지게 되어 있다. 이 생물반응조(3)는, 소위“응집제 주입 A2O법”이라고 불리우는 프로세스 처리를 행하는 유형의 것이며, 혐기조(4), 무산소조(5), 및 호기조(6)에 의해 구성되어 있다. 또한, 이 생물반응조(3)에서, 활성오니 중에 함유되는 호기성 미생물에 의한 유기물의 제거가 행해짐과 동시에, 질소 및 인의 제거도 동시에 행해지게 되어 있다.The sewage having passed through the initial settler 2 is then sent to the bioreactor 3. This bioreactor 3 is of a type which carries out a process treatment called "coagulant injection A2O method", and is comprised by the anaerobic tank 4, the anaerobic tank 5, and the aerobic tank 6. As shown in FIG. In this bioreactor 3, organic matters are removed by aerobic microorganisms contained in activated sludge, and nitrogen and phosphorus are simultaneously removed.

생물반응조(3)에서 처리가 행해진 처리수는, 다음에 최종침전지(7)에 보내져, 여기서 활성오니와 상등액으로 분리되어, 상징액은 염소혼화지(도시하지 않음)에서 소독된 뒤, 하천 등에 방류되게 되어 있다. The treated water subjected to the treatment in the bioreactor 3 is then sent to the final settler 7 where it is separated into activated sludge and supernatant, and the supernatant is disinfected in a chlorine mixed paper (not shown) and discharged into a river or the like. It is supposed to be.

우회(bypass)밸브(8)는, 혐기조(4)에 존재하는 인(燐)축적세균을 활성화시키기 위하여 유입 하수 중에 많이 함유되는 유기물을 직접 공급하는 경우에 사용하는 것이다.The bypass valve 8 is used for directly supplying organic substances contained in the influent sewage in order to activate the phosphorus accumulation bacteria present in the anaerobic tank 4.

탄소원 주입펌프(10)는, 탄소원 저류조(9)에 저류되어 있는 메탄올, 에탄올, 초산, 폐초산, 글루코오스 등의 탄소원을 주입하여, 혐기조(4)에 존재하는 인축적세균을 활성화시키기 위한 것이다.The carbon source injection pump 10 is for injecting carbon sources such as methanol, ethanol, acetic acid, spent acetic acid, glucose, and the like stored in the carbon source storage tank 9 to activate the accumulation bacteria present in the anaerobic tank 4.

응집제 주입펌프(12)는, 응집제 저류조(11)에 저류되어 있는 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄, 황산철 등의 인 성분을 침전시키기 위한 응집제(PAC)를 호기조(6)에 대하여 공급하기 위한 것이다.The coagulant injection pump 12 supplies the coagulant (PAC) for precipitating phosphorus components such as polyaluminum chloride, aluminum sulfate and iron sulfate stored in the coagulant storage tank 11 to the aerobic tank 6.

호기조(6)의 아랫쪽에는 폭기장치로서의 블로어(13)가 부착되어 있어, 이 블로어(13)로부터의 공기가 호기조(6) 내에 배설된 산기관(散氣管)(14)을 경유하여 활성오니 중의 호기성 미생물에 공급되게 되어 있다. 호기조(6) 내의 물은 폭기에 의해 교반되어 완전혼합된 상태로 되고, 이 상태에서 공급된 공기에 의해 호기성 미생물이 활성화되어 유기물의 분해ㆍ자화가 촉진되게 된다.A blower 13 as an aeration device is attached to the bottom of the aerobic tank 6, and air from the blower 13 is activated in the sludge through the diffuser 14 disposed in the aerobic tank 6. It is intended to be supplied to aerobic microorganisms. The water in the aerobic tank 6 is agitated by aeration to be completely mixed, and the aerobic microorganisms are activated by the air supplied in this state to promote decomposition and magnetization of organic matter.

호기조(6) 내의 물의 일부는, 순환펌프(15)에 의해 무산소조(5)로 순환되게 되어 있다. 또한, 최종침전지(7)의 저부로부터 인발(引拔)된 활성오니는, 반송펌프(16)에 의해 혐기조(4)의 입구로 반송되게 되어 있다.A part of the water in the aerobic tank 6 is circulated to the anoxic tank 5 by the circulation pump 15. In addition, the activated sludge drawn out from the bottom of the final settler 7 is conveyed to the inlet of the anaerobic tank 4 by the transfer pump 16.

또한, 최초침전지(2)의 저부에 모인 잉여 오니는 초기침전 인발펌프(17)에 의해 인발되어 오니저류조(19)에 보내져, 최종침전지(7)의 저부에 모여 반송펌프(16)에 의해 혐기조(4)측으로 완전히 반송하지 않았던 잉여 오니도 오니저류조(19)에 보내지게 되어 있다.In addition, the surplus sludge collected at the bottom of the initial settler 2 is drawn by the initial settling drawing pump 17 and sent to the sludge storage tank 19 to be collected at the bottom of the final settler 7 to the anaerobic tank by the transfer pump 16. The surplus sludge that has not been completely returned to the (4) side is also sent to the sludge storage tank 19.

호기조(6)에는 암모니아성 질소 농도계(20)가 배설되어 있어, 암모니아성 질소(NH4-N)의 농도가 계측되게 되어 있다. 또한, 감시장치(21)는 수질 제어 목표치 설정기(22)를 갖고 있어, 호기조(6)에서의 암모니아성 질소 농도에 대한 목표치가 출력되게 되어 있다. 콘트롤러(23)는, 암모니아성 질소 농도계(20)에 의해 계측된 암모니아성 질소 농도가 수질 제어 목표치 설정기(22)에 의해 설정된 목표치에 일치하도록, 블로어(13)의 제어를 행하게 되어 있다.An ammonia nitrogen concentration meter 20 is arranged in the aerobic tank 6, and the concentration of ammonia nitrogen (NH 4 -N) is measured. Moreover, the monitoring apparatus 21 has the water quality control target value setter 22, and the target value with respect to the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank 6 is output. The controller 23 controls the blower 13 so that the ammonia nitrogen concentration measured by the ammonia nitrogen concentration meter 20 coincides with the target value set by the water quality control target value setter 22.

다음에, 도 7의 구성에서의 질소 제거 및 인 제거에 관한 작용에 대하여 설명한다. 우선, 질소 제거에 대하여 설명하면, 호기조(6)에서는, 블로어(13)에 의해 공급되는 산소를 이용하여, 질화균이 암모니아성 질소(NH4-N)를 아질산성 질소 (NO2-N), 질산성 질소(NO3-N)로 산화시킨다. 또한, 순환펌프(15)에 의해 호기조(6)로부터 무산소조(5)에 이송된 아질산성 질소(NO2-N), 질산성 질소(NO3-N)는, 무산소 조건 하에서 유기물을 영양원으로 하는 탈질세균에 의한 질산성 호흡 또는 아질산성 호흡에 의해 질소 가스(N2)로 환원되어, 계외로 제거된다.Next, the operation regarding nitrogen removal and phosphorus removal in the configuration of FIG. 7 will be described. First, the nitrogen removal will be described. In the aerobic tank 6, the nitrifying bacteria replace ammonia nitrogen (NH 4 -N) with nitrite nitrogen (NO 2 -N) using oxygen supplied by the blower 13. And oxidize with nitric acid nitrogen (NO 3 -N). In addition, nitrite nitrogen (NO 2 -N) and nitrate nitrogen (NO 3 -N) transferred from the aerobic tank (6) to the anoxic tank (5) by the circulation pump (15) make organic matter a nutrient source under anoxic conditions. It is reduced to nitrogen gas (N 2 ) by nitric acid breathing or nitrite breathing by denitrifying bacteria and is removed out of the system.

이 경우, 탈질반응에 필요한 유기물이 충분히 공급되지 않으면, 양호한 질소 제거는 행해지지 않는다. 이 유기물을 보충하기 위한 방책으로서, 우회밸브(8)를 열어, 최초침전지를 우회하여 유입 하수를 혐기조(4)에 공급하거나, 탄소원 저류조(9)에 모여진 메탄올, 에탄올, 초산, 폐초산, 글루코오스 등의 탄소원을 혐기조(4)에 주입하거나, 또는 최종침전지(7)에서 발생한 인발오니를 혐기조(4)에 투입하는 것 등이 행해진다.In this case, good nitrogen removal is not performed unless the organic substance necessary for denitrification is sufficiently supplied. As a measure for replenishing this organic matter, the bypass valve 8 is opened to bypass the initial settler and supply inflow sewage to the anaerobic tank 4, or methanol, ethanol, acetic acid, waste acetic acid and glucose collected in the carbon source storage tank 9. Injecting a carbon source such as the same into the anaerobic tank 4, or injecting a draw sludge generated in the final settler (7) into the anaerobic tank (4).

여기서, 질소 제거반응은, 화학식으로 다음과 같이 표현된다. 즉, 질화반응은, 식(1) 및 식(2)와 같이 된다.Here, the nitrogen removal reaction is represented by the following formula. That is, nitriding reaction becomes like Formula (1) and Formula (2).

NH4 + + 2O2 → NO2 - + 2H2O …… 식(1) NH 4 + + 2O 2 → NO 2 - + 2H 2 O ... … Formula (1)

NO2 - + 1/2O2 → NO3 - …… 식(2) NO2                             -+ 1 / 2O2 → NO3                             -                              … … Formula (2)

또한, 탈질반응은, 유기물로서 메탄올이 사용된 경우의 반응을 기재하면 식(3)과 같이 된다. In the denitrification reaction, the reaction in the case where methanol is used as the organic substance is described as Formula (3).

6NO3 - + 5CH30H → 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH- …… 식(3)6NO3                             -+ 5CH30H → 3N2+ 5CO2+ 7H2O + 6OH-                              … … Formula (3)

콘트롤러(23)는, 상기와 같은 반응이 촉진되도록, 암모니아성 질소 농도계(20)로부터의 계측 데이터, 및 수질 제어 목표치 설정기(22)로부터의 목표치의 입력에 의거하여 블로어(13)의 회전을 제어한다.The controller 23 rotates the blower 13 based on the input of the measurement data from the ammonia nitrogen concentration meter 20 and the target value from the water quality control target value setter 22 so that the above reaction is promoted. To control.

다음에, 인 제거에 대하여 설명하면, 혐기조(4)에서, 활성오니 중의 인축적세균은, 초산 등의 유기산을 체내에 축적하고, 인산(PO4)을 과잉 방출한다. 이 과잉 방출된 인산 형태의 인은 호기조(6)에 보내지지만, 호기조(6)에서는 인축적세균의 인 과잉섭취작용의 이용에 의해, 혐기조(4)에서 방출된 이상의 인산 형태의 인이 활성오니에 흡수된다. 이로써, 인 제거가 행해진다.Next, the phosphorus removal will be described. In the anaerobic tank 4, the accumulation bacteria in the activated sludge accumulate organic acids such as acetic acid in the body and excessively release phosphoric acid (PO 4 ). Phosphorus in the form of excessively released phosphoric acid is sent to the aerobic tank (6), but in the aerobic tank (6), the phosphorus in the form of more than the phosphoric acid released from the anaerobic tank (4) is activated by the use of the phosphorus excess intake action of the accumulation bacteria Is absorbed in. Thereby, phosphorus removal is performed.

상기와 같은 반응을 진행시키기 위해서는, 초산 등의 유기산이 수소 공여체로서 필요하게 된다. 그러나, 빗물 유입시에는 유기산 농도가 희박해져서 인축적균이 이용할 수 있는 유기물이 감소하므로, 인의 토출반응이 충분히 행해지지 않게 되어, 뒤에 이어지는 인의 과잉섭취반응도 불충분하게 된다.In order to advance the above reaction, an organic acid such as acetic acid is required as the hydrogen donor. However, at the time of rainwater inflow, the concentration of organic acid is diminished and the organic matter available to the accumulation bacteria decreases, so that the discharge reaction of phosphorus is not sufficiently performed, and the subsequent excess intake reaction of phosphorus is also insufficient.

이것을 보충하기 위해서, 질소 제거의 경우와 같은 방책으로 인 제거에 필요한 탄소원을 확보하거나, 또는 응집제 저류조(11)에 저장된 폴리염화알루미늄, 황산알루미늄, 황산철 등의 응집제(PAC)를 주입하여 인산알루미늄이나 인산철의 형태로 인 성분을 침전시킴으로써 인을 제거한다.In order to supplement this, a carbon source necessary for phosphorus removal is secured in the same manner as in the case of nitrogen removal, or a coagulant (PAC) such as polyaluminum chloride, aluminum sulfate, or iron sulfate stored in the coagulant storage tank 11 is injected to make aluminum phosphate. Or phosphorus by precipitating the phosphorus component in the form of iron phosphate.

A13+ + PO4 3- → AlP04 …… 식(4)A1 3+ + PO 4 3- → AlP0 4 ... … Formula (4)

유입 하수에 함유되는 질소의 제거, 및 인의 제거는, 상기와 같은 생물 반응 을 이용하여 행해지고, 콘트롤러(23)는 질소 농도 및 인 농도가 목표치(고정치)에 이르도록 각 프로세스 기기의 제어를 행하고 있다.Removal of nitrogen contained in the influent sewage and removal of phosphorus are performed using the above-described biological reactions, and the controller 23 controls each process device so that the nitrogen concentration and the phosphorus concentration reach a target value (fixed value). have.

그러나, 유입 하수의 유입량이 크게 변동하여(예를 들면 강우시), 그 때문에 하수 중에 포함되는 질소 농도 및 인 농도도 크게 변동하는 일이 있다. 여기서, 인 농도에 관해서는, 강우시에 하수유입량이 급격하게 증대했다 하여도, 응집제나 탄소원 등의 주입량을 증가시킴으로써 목표치 레벨을 유지하기가 용이하므로, 거의 문제는 생기지 않는다. However, the inflow of inflow sewage is greatly varied (e.g. during rainfall), so that the nitrogen concentration and phosphorus concentration contained in the sewage may fluctuate greatly. Here, regarding the phosphorus concentration, even if the amount of sewage inflow increases rapidly during rainfall, the target value level is easily maintained by increasing the amount of injected flocculant, carbon source or the like, so that there is almost no problem.

한편, 질소 농도에 관해서는, 생물반응조(3)에서의 처리수의 체류시간이나 생물반응 속도와의 관계상, 일정 레벨 이상 유입량이 증가한 경우에는, 수질을 목표치에 도달시킴이 불가능한 경우가 생긴다. 또한, 이러한 경우, 콘트롤러(23)는, 질소 농도를 목표치에 도달시킴이 불가능함에도 불구하고, 블로어(13)의 폭기풍량을 최대치 레벨까지 증가시켜 가게 되나, 이러한 제어는 전력의 낭비를 가져와, 헛된 전력 비용의 상승을 부르는 원인이 된다.On the other hand, with regard to the nitrogen concentration, when the inflow amount of a certain level or more increases, it is impossible to reach the target water quality due to the residence time of the treated water in the bioreactor 3 and the bioreaction rate. In this case, the controller 23 increases the aeration volume of the blower 13 to the maximum level even though it is impossible to reach the target nitrogen concentration, but such control leads to waste of power and waste. It causes a rise in power costs.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 생물반응조에서의 수질을 목표치 레벨에 도달시킴이 불가능한 정황이 발생했다 하여도, 정황에 따른 적절한 수질 제어를 실행할 수 있는 하수 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sewage treatment system capable of performing appropriate water quality control according to the situation even when a situation in which the water quality in the biological reactor cannot reach the target level is generated. Doing.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 제1항 기재의 발명은, 최초침전지, 생물반응조, 및 최후침전지를 포함하는 하수 처리 프로세스를 구비하고, 이들 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량을 제어함으로써, 상기 생물반응조에서의 수질을 미리 설정한 수질 제어 목표치에 도달시키도록 수질 제어를 행하는 하수 처리 시스템에 있어서, 소정의 계측 데이터 및 예측 데이터 중 어느 하나 또는 쌍방의 입력에 의거하여 수질 한계 예측치를 연산하고, 그 수질 한계 예측치와 상기 수질 제어 목표치의 비교에 의거하여 그 수질 제어 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부를 판정하는 수질 제어 목표치 판정수단과, 상기 수질 제어 목표치 판정수단이 도달 불가능한 것이라는 취지로 판정한 경우, 그 판정 결과를 알림과 동시에, 그 수질 제어 목표치를 달성 가능한 레벨로 변경하거나 또는 상기 소정의 프로세스 기기의 조작량을 고정하는, 판정 결과 실행수단을 구비한 것을 특징으로 한다.As a means for solving the said subject, the invention of Claim 1 is equipped with the sewage treatment process containing an initial settler, a bioreactor, and a last settler, and controls the operation amount of the predetermined process apparatus provided in these sewage treatment processes. Thus, in the sewage treatment system which performs water quality control so that the water quality in the said bioreactor reaches a predetermined water quality control target value, the water quality limit prediction value is based on either or both of predetermined measurement data and prediction data. Water quality control target value determination means for calculating whether or not the water quality control target value is reachable based on a comparison between the water quality limit prediction value and the water quality control target value, and determining that the water quality control target value determination means is unreachable. In that case, we inform the judgment result and the water quality And determination result execution means for changing the control target value to a level attainable or fixing the operation amount of the predetermined process device.

제2항 기재의 발명은, 제1항 기재의 발명에 있어서, 상기 생물반응조에서의 수질은 그 생물반응조의 일부를 구성하는 호기조에서의 암모니아성 질소 농도이며, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량은 상기 호기조에 설치된 블로어의 폭기풍량인 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, the water quality in the bioreactor is ammonia nitrogen concentration in an aerobic tank constituting a part of the bioreactor, and is a predetermined process provided in the sewage treatment process. The operation amount of the device is characterized in that the aeration air volume of the blower installed in the exhalation tank.

제3항 기재의 발명은, 제1항 기재의 발명에 있어서, 상기 생물반응조에서의 수질은, 그 생물반응조의 일부를 구성하는 호기조 전단(前段)의 무산소조, 또는 그 무산소조 전단의 혐기조에서의 질산성 질소 농도이며, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량은, 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량인 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 3, in the invention according to claim 1, the water quality in the bioreactor is an anoxic tank of an aerobic tank front end that constitutes a part of the bioreactor, or a quality in an anaerobic tank of the anoxic tank front end. The acid nitrogen concentration, and the operation amount of the predetermined process equipment provided in the sewage treatment process is characterized in that the carbon source injection amount of the carbon source injection pump to the anoxic tank or anaerobic tank.

제4항 기재의 발명은, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 기재의 발명에 있어 서, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은 상기 소정의 계측 데이터만에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, 그 계측 데이터는 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량 및 전(全)질소 농도를 포함하는 것임을 특징으로 한다.In the invention according to claim 4, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data, and the measurement The data is characterized by including the flow rate and total nitrogen concentration of the sewage entering the sewage treatment process.

제5항 기재의 발명은, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 기재의 발명에 있어서, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은 상기 소정의 계측 데이터 및 예측 데이터의 쌍방에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, 그 계측 데이터는 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량이며, 그 예측 데이터는 그 유입하는 하수의 전질소 농도에 대한 과거의 시계열 데이터인 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the water quality control target value determination means performs the determination based on both of the predetermined measurement data and the prediction data. The measurement data is the flow rate of sewage flowing into the sewage treatment process, and the prediction data is historical time series data on the total nitrogen concentration of the incoming sewage.

제6항 기재의 발명은, 제1항 기재의 발명에 있어서, 상기 소정의 예측 데이터에 의거하여 목표치 계획을 작성하고, 이 작성한 목표치 계획을 상기 수질 제어 목표치로서 설정하는 목표치 계획수단을 구비한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 6, wherein the invention according to claim 1 includes target value planning means for creating a target value plan based on the predetermined prediction data and setting the created target value plan as the water quality control target value. It features.

제7항 기재의 발명은, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은 상기 소정의 계측 데이터만에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, 그 계측 데이터는 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량, 및 상기 호기조로부터 상기 무산소조로 순환되는 처리수에 대한 순환유량 및 질산성 질소 농도를 포함하는 것임을 특징으로 한다.In the invention according to claim 7, the water quality control target value determination means performs the determination based only on the predetermined measurement data, and the measurement data is based on the flow rate of the sewage flowing into the sewage treatment process, and the aerobic tank. It characterized in that it comprises a circulating flow rate and the nitrate nitrogen concentration for the treated water circulated to an anoxic tank.

제8항 기재의 발명은, 제3항 기재의 발명에 있어서, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 생물반응조를 구성하는 상기 혐기조, 상기 무산소조, 및 상기 호기조에 대한 각 하수의 스텝 유입량으로 한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 8 is, in the invention according to claim 3, the amount of operation of a predetermined process device installed in the sewage treatment process is replaced with the amount of carbon source injection into the anoxic tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump. It is characterized by setting it as the step inflow amount of each sewage to the said anaerobic tank, the said anoxic tank, and the said aerobic tank which comprise a reaction tank.

제9항 기재의 발명은, 제3항 기재의 발명에 있어서, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 최초침전지를 우회하여 상기 생물반응조에 유입하는 최초침전지 우회유량으로 한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 9 is, in the invention according to claim 3, the amount of operation of a predetermined process device installed in the sewage treatment process is replaced with the amount of carbon source injection into the oxygen-free tank or anaerobic tank of the carbon source injection pump. Bypassing the settling basin characterized in that the first settling bypass flow rate flowing into the bioreactor.

제10항 기재의 발명은, 제3항 기재의 발명에 있어서, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 소정의 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 혐기조 또는 상기 무산소조에 대한 상기 최초침전지의 저부로부터의 생오니 투입량으로 한 것, 또는 상기 최초침전지의 저부로부터의 생오니를 발효시켜 생성한 발효물의 상기 혐기조에 대한 생오니 발효물 투입량으로 한 것을 특징으로 한다.In the invention according to claim 10, in the invention according to claim 3, the anaerobic tank is replaced with an operation amount of a predetermined process device installed in the sewage treatment process, instead of the carbon source injection amount for the anoxic tank or the anaerobic tank of the carbon source injection pump. Or inputting raw sludge from the bottom of the initial settler to the anoxic bath, or inputting raw sludge into the anaerobic tank of fermentation product produced by fermenting the raw sludge from the bottom of the initial settler. do.

제11항 기재의 발명은, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항 기재의 발명에 있어서, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 생물반응조에서의 수질을 결정하는 물질의 수지를 연산하는 물질수지 모델, 또는 그 물질의 수지 연산 결과의 과거 데이터를 출력하는 통계 모델에 의해 구성되는 것임을 특징으로 한다.In the invention according to claim 11, the invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the water quality control target value determining means is a substance resin for calculating a resin of a substance for determining the water quality in the bioreactor. And a statistical model for outputting historical data of the resin calculation result of the substance.

제12항 기재의 발명은, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 기재의 발명에 있어서, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 수질 한계 예측치를 복수 단계로 나누어 연산함과 동시에, 그 복수 단계의 각 예측치와 상기 수질 제어 목표치 간의 차이에 따라, 상기 판정을 복수 단계마다 행하는 것임을 특징으로 한다.In the invention according to claim 12, in the invention according to any one of claims 1 to 11, the water quality control target value determining means calculates the water quality limit predicted value into a plurality of steps and at the same time. According to the difference between each predicted value of the and said water quality control target value, it is characterized by making a said determination every several steps.

제13항 기재의 발명은, 제12항 기재의 발명에 있어서, 상기 수질 제어 목표 치 판정수단에 의한 상기 복수 단계마다의 판정 결과를 표시하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 13 is provided with a display unit for displaying the determination result for each of the plurality of steps by the water quality control target value determination means according to the invention according to claim 12.

이하, 본 발명의 각 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다. 단, 도 7에 나타낸 것과 같은 구성 요소에는 동일 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 각 실시 형태에서는, 질소 제거만을 문제로 하고 있기 때문에, 탄소원 주입펌프(10)의 주입처를 혐기조(4)가 아니고 무산소조(5)로 하고 있지만, 본 발명은, 주입처를 혐기조(4)로 한 구성, 및 주입처를 혐기조(4) 및 무산소조(5)의 쌍방으로 한 구성 중 어느 하나를 포함하는 것이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, each embodiment of this invention is described based on drawing. However, the same components as shown in Fig. 7 are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. In addition, in each of the following embodiments, only the removal of nitrogen is a problem, and therefore, the injection destination of the carbon source injection pump 10 is not the anaerobic tank 4 but the anoxic tank 5, but in the present invention, the injection destination is the anaerobic tank. (4) and any one of the structure which made the injection destination both the anaerobic tank 4 and the anaerobic tank 5 is included.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 하수 처리 시스템의 구성도이다. 도 1이 도 7과 다른 점은, 상기한 탄소원 주입펌프(10)의 주입처 외에, 감시장치(21)가 감시장치(21A)로 되어 있는 점, 혐기조(4)의 입구측에 전질소 농도계(28)가 마련되어 있는 점이다. 또한, 감시장치(21A)는, 수질 제어 목표치 설정기(22) 외에, 수질 제어 목표치 판정수단(24), 판정 결과 실행수단(25), 및 표시부(26)를 갖고 있다.1 is a configuration diagram of a sewage treatment system according to a first embodiment of the present invention. 1 differs from FIG. 7 in that the monitoring device 21 is a monitoring device 21A in addition to the injection destination of the carbon source injection pump 10 described above, and the total nitrogen concentration meter at the inlet side of the anaerobic tank 4. (28) is provided. In addition to the water quality control target value setter 22, the monitoring device 21A includes water quality control target value determination means 24, determination result execution means 25, and a display unit 26.

수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 수질 제어 목표치 설정기(22)로부터 입력한 수질 제어 목표치, 즉 암모니아성 질소 농도가 도달 가능한 것인지의 여부를, 유입유량계(27) 및 전질소 농도계(28)로부터의 계측 데이터와, 임의의 방법(예를 들면, 시험 또는 시뮬레이션 등)에 의해 추정한 질화균 농도 추정치에 의거하여 판정하는 것이다. 또한, 수질 제어 목표치 판정수단(24)이 행하는 판정 동작의 주기는 임의의 시간으로 설정함이 가능하지만, 본 실시 형태에서는 약 1시간 마다 판정 동작을 행함을 상정하고 있다.The water quality control target value determination means 24 determines whether the water quality control target value input from the water quality control target value setter 22, that is, whether ammonia nitrogen concentration is reachable, is the inflow flow meter 27 and the total nitrogen concentration meter 28. The determination is made based on the measurement data from and the nitride bacterium concentration estimate estimated by an arbitrary method (for example, a test or a simulation). In addition, although the period of the determination operation which the water quality control target value determination means 24 performs can be set to arbitrary time, it is assumed in this embodiment that a determination operation is performed about every 1 hour.

판정 결과 실행수단(25)은, 수질 제어 목표치 판정수단(24)의 판정 결과가 도달 불가능한 것인 경우에, 그 도달 불가능인 취지를 표시부(26)에 표시하여, 오퍼레이터의 주의를 촉구하게 되어 있다. 또한, 이 경우, 판정 결과 실행수단(25)은, 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정되어 있는 목표치를 도달 가능한 레벨로 변경하든가, 또는 도달 가능한 레벨로 변경할 수 없는 경우에는, 콘트롤러(23)가 블로어(13)에 대한 조작량을 고정하여, 블로어(13)의 폭기풍량이 일정 레벨 이상으로 되지 않도록 제어할 것을 지령하게 되어 있다.When the determination result of the water quality control target value determination means 24 is unreachable, the determination result execution means 25 displays on the display unit 26 that the unreachability is not reached and prompts the operator's attention. . In this case, the determination result execution means 25 changes the target value set in the water quality control target value setter 22 to a level that can be reached, or when the controller 23 cannot change to a level that can be reached. To control the operation amount with respect to the blower 13, and to control so that the aeration air volume of the blower 13 may not become above a predetermined level.

다음에, 상기와 같이 구성되는 제1 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다. 호기조(6)에 부착된 암모니아성 질소 농도계(20)의 계측치는, 콘트롤러(23)로 보내지고, 콘트롤러(23) 내에서는, 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정된 암모니아성 질소 농도 목표치에 가까워지도록 블로어(13)의 폭기풍량이 연산된다.Next, the effect | action of 1st Embodiment comprised as mentioned above is demonstrated. The measured value of the ammonia nitrogen concentration meter 20 attached to the aerobic tank 6 is sent to the controller 23, and the controller 23 is close to the ammonia nitrogen concentration target value set in the water quality control target value setter 22. The amount of aeration air of the blower 13 is calculated.

질화반응은 산소가 부족한 상태에서는 진행하지 않으므로, 암모니아성 질소 농도가 목표치 이상인 경우는 폭기풍량을 증가시키고, 목표치 이하인 경우는 폭기풍량을 감소시키면, 과부족이 없는 적정한 폭기량 제어를 행할 수 있다.Since the nitriding reaction does not proceed in the state of lack of oxygen, if the ammonia nitrogen concentration is higher than or equal to the target value, the aeration air volume is increased, and if it is lower than or equal to the target value, the aeration amount can be controlled appropriately without excess or deficiency.

폭기풍량 연산식은, 예를 들면 콘트롤러가 PI콘트롤러인 경우, 식(1.1)의 형태로 나타난다. 단, Qair(t)는 시각 t에서의 폭기풍량 목표치〔m3/min〕, Qair0는 폭기풍량 초기치〔m3/min〕, Kp는 비례 이득(proportional gain)〔m6/g·min〕, T I 는 적분정수〔min〕, △t는 제어 주기〔min〕, e(t)는 편차〔mg/L〕, SVNH4(t)는 암모니아성 질소 농도 목표치〔mg/L〕, PVNH4(t)는 암모니아성 질소 농도계 계측치〔mg/L〕이다.The aeration air flow rate calculation equation is expressed in the form of equation (1.1), for example, when the controller is a PI controller. Qair (t) is the target value of aeration air volume [m 3 / min] at time t, Qair 0 is the initial value of aeration air volume [m 3 / min], and Kp is proportional gain [m 6 / g · min]. Where T I is the integral constant [min], Δt is the control period [min], e (t) is the deviation [mg / L], SV NH4 (t) is the ammonia nitrogen concentration target value [mg / L], PV NH4 (t) is an ammonia nitrogen concentration meter measurement [mg / L].

폭기풍량 콘트롤러가, 식(1.1)과 같은 형태로 나타나는 PI콘트롤러인 경우, 목표치 SVNH4보다도 암모니아성 질소 농도 계측치 PVNH4가 큰 경우는, 폭기풍량이 증대하는 방향으로, 역으로 목표치 SVNH4보다도 암모니아성 질소 농도 계측치 PVNH4가 작은 경우는, 폭기풍량이 감소하는 방향으로 폭기풍 중량 목표치가 연산된다.When the aeration air flow rate controller is a PI controller represented by the form as shown in the formula (1.1), when the ammonia nitrogen concentration measurement value PV NH4 is larger than the target value SV NH4 , the aeration air volume increases in the direction of increasing the ammonia than the target value SV NH4. When the measured nitrogen concentration concentration PV NH4 is small, the aeration air weight target value is calculated in the direction of decreasing the aeration air volume.

Figure 112004040826389-pat00001
Figure 112004040826389-pat00001

호기조(6)에서는, 질화가 촉진되어 암모니아성 질소 농도가 가능한 한 잔존하지 않는 것이 좋으므로, 통상, 호기조(6)의 말단 부근에서 0.5∼1〔mg/L〕의 암모니아성 질소 농도 목표치가 설정된다. 그러나, 유입유량과 유입 전질소 농도의 곱인 유입부하량이 큰 경우에는, 예를 들어 어느 정도 풍량을 늘려도 암모니아성 질소를 제거할 수 없는 상황이 생기는 경우가 있다.In the aerobic tank 6, it is preferable that the nitriding is promoted so that the ammonia nitrogen concentration does not remain as long as possible, and therefore, a target value of ammonia nitrogen concentration of 0.5 to 1 [mg / L] is usually set near the end of the aerobic tank 6. do. However, in the case where the inflow load, which is the product of the inflow flow rate and the inflow total nitrogen concentration, is large, there may be a situation in which ammonia nitrogen cannot be removed even if the airflow is increased to some extent.

이러한 경우에 목표치가 고정인 채로 제어가 행해지면, 최대 폭기풍량까지 풍량이 증대하여 풍량이 과대하게 되어 버린다. 그런데, 이 제어 목표치가 달성 가능한 것인지 여부를 수질 제어 목표치 판정수단(24)이 판정한다.In this case, if control is performed while the target value is fixed, the air volume increases up to the maximum aeration air volume and the air volume becomes excessive. By the way, the water quality control target value determination means 24 determines whether this control target value is achievable.

도 1에 있어서, 혐기조(4), 무산소조(5), 및 호기조(6)는 각각 완전혼합조라 고 가정하면, 혐기조(4), 및 무산소조(5)에서는 질화는 기본적으로는 발생하지 않고, 액체의 혼합과 가수분해에 수반하는 질소 성분의 용출이 있을 뿐이다.In Fig. 1, assuming that the anaerobic tank 4, the anaerobic tank 5, and the aerobic tank 6 are completely mixed tanks, nitrification does not basically occur in the anaerobic tank 4 and the anaerobic tank 5, and the liquid There is only the elution of the nitrogen component accompanying the mixing and hydrolysis of.

여기서, 혐기조(4)에서의 암모니아성 질소의 물질수지를 계산하면, 식(1.2)과 같이 된다. 단, Snh4(1)는 혐기조 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, Qin는 유입유량〔m3/day〕, Snh4in는 유입수 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, Qret는 반송유량〔m3/day〕, Snh4(4)는 침전지 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, V(1)는 혐기조 용적〔m3〕, △x1은 는 혐기조 가수분해에 수반하는 암모니아성 질소의 용출속도〔g/day〕이다.Here, when the mass balance of ammonia nitrogen in the anaerobic tank 4 is calculated, it becomes as Formula (1.2). Where Snh4 (1) is anaerobic ammonia nitrogen concentration [mg / L], Qin is the inflow flow rate [m 3 / day], Snh4in is the influent ammonia nitrogen concentration [mg / L], and Qret is the return flow rate [m 3 / day], Snh4 (4) is the sedimentation basin ammonia nitrogen concentration [mg / L], V (1) is the anaerobic tank volume [m 3 ], and Δx1 is the elution rate of ammonia nitrogen accompanying anaerobic bath hydrolysis [g / day].

Figure 112004040826389-pat00002
Figure 112004040826389-pat00002

마찬가지로 하여, 무산소조(5)에서의 암모니아성 질소의 물질수지를 계산하면, 식(1.3)과 같이 된다. 단, Snh4(2)는 무산소조 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, Qin은 유입유량〔m3/day〕, Qcir는 순환유량〔m3/day〕, Snh4(3)는 호기조 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, V(2)는 무산소조 용적〔m3〕, △x2는 무산소조 가수분해에 수반하는 암모니아성 질소의 용출속도〔g/day〕이다.Similarly, the mass balance of ammonia nitrogen in the oxygen-free tank 5 is calculated as shown in equation (1.3). However, Snh4 (2) is anoxic crude ammonia nitrogen concentration [mg / L], Qin is the inflow flow rate [m 3 / day], Qcir is the circulation flow rate [m 3 / day], and Snh4 (3) is the aerobic bath ammonia nitrogen concentration [Mg / L], V (2) is the anoxic bath volume [m 3 ], and [Delta] x2 is the elution rate of ammonia nitrogen accompanying the anoxic bath hydrolysis [g / day].

Figure 112004040826389-pat00003
Figure 112004040826389-pat00003

목표치에 달성 가능한지 여부를 판단함에는 정상 상태에서 고려하면 좋으므 로, 식(1.2), 식(1.3)의 좌변을 0으로 하여 정리하면, 식(1.4)가 얻어진다. 단, a1, a2는 정수이다.In determining whether the target value is achievable, it may be considered in a steady state. Thus, when the left side of Equation (1.2) and (1.3) is set to 0, Equation (1.4) is obtained. However, a1 and a2 are integers.

Figure 112004040826389-pat00004
Figure 112004040826389-pat00004

또한, 호기조에서의 암모니아성 질소 농도의 물질수지를 고려하면 식(1.5)과 같이 된다. 단, Snh4(3)는 호기조 암모니아성 질소 농도〔mg/L〕, V(3)는 호기조 용적〔m3〕, △x3는 호기조 가수분해, 유기물 제거에 수반하는 암모니아성 질소의 용출속도〔g/day〕, Rnh4는 질화균의 증식에 수반하는 암모니아성 질소의 감소속도〔g/day〕이다.In addition, considering the mass balance of the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank it is as shown in equation (1.5). Where Snh4 (3) is the aerobic ammonia nitrogen concentration [mg / L], V (3) is the aerobic tank volume [m 3 ], and Δx3 is the aerobic bath hydrolysis and elution rate of ammonia nitrogen with organic matter removal [g / day], Rnh4 is the reduction rate [g / day] of ammonia nitrogen accompanying the growth of nitride bacteria.

Figure 112004040826389-pat00005
Figure 112004040826389-pat00005

질화균의 증식에 수반하는 암모니아성 질소의 감소속도는, 식(1.6)으로 나타난다. 단, μaut는 질화균의 최대비증식속도, Yaut는 질화균의 수율, SO2(3)는 호기조 용존산소 농도〔mg/L〕, Salk(3)는 호기조 알칼리도〔mg/L〕, Xaut는 질화균농도〔mg/L〕, K02, Knh4, Kalk는 반포화(半飽和)정수이다.The reduction rate of ammonia nitrogen accompanying the growth of nitride bacteria is represented by equation (1.6). Where μaut is the maximum specific growth rate of nitride bacteria, Yaut is the yield of nitride bacteria, SO2 (3) is the aerobic dissolved oxygen concentration [mg / L], Salk (3) is the aerobic alkalinity [mg / L], and Xaut is the nitride Bacterial concentration [mg / L], K02, Knh4, and Kalk are half-saturation constants.

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용존산소 및 알칼리도에 의한 질화 저해가 없는 조건(최대 효율로 질화가 일 어나는 조건)에서는, 식(1.6)은 식(1.7)과 같이 된다.In a condition where nitriding is not inhibited by dissolved oxygen and alkalinity (a condition where nitriding occurs at maximum efficiency), equation (1.6) becomes as shown in equation (1.7).

Figure 112004040826389-pat00007
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식(1.5)의 우변=0으로 두면, 정상 상태에서의 암모니아 농도를 계산할 수 있다. 식(1.4), 식(1.7)을 식(1.5)에 대입하고, 우변=0으로 하면, 식(1.8)이 얻어진다.If the right side of equation (1.5) is set to 0, the ammonia concentration at steady state can be calculated. Substituting equation (1.4) and equation (1.7) into equation (1.5) and making the right side = 0, equation (1.8) is obtained.

Figure 112004040826389-pat00008
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여기서, 유입수의 질산성 질소, 아질산성 질소는 거의 존재하지 않는다고 생각되므로, 가수분해 등에 의해 생기는 암모니아성 질소는 거의 유입수의 유기성 질소에 기인한 것으로 생각된다. 따라서, 식(1.8)은, 식(1.9)과 같이 고쳐쓸 수 있다. 여기서, ST-Nin는, 유입수의 전질소 농도(mg/L)이다. 또한, (1.9)식을 풀어 바른 해답을 도출하면 식(1.10)과 같이 된다.Here, since nitrate nitrogen and nitrite nitrogen in the influent are considered to be hardly present, ammonia nitrogen generated by hydrolysis or the like is considered to be almost attributable to the organic nitrogen in the influent. Therefore, equation (1.8) can be rewritten as in equation (1.9). Here, ST-Nin is the total nitrogen concentration (mg / L) of inflow water. In addition, solving the equation (1.9) and deriving the correct solution gives the equation (1.10).

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,
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단,
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,
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only,

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이며, Snh4(3)lim은 호기조 암모니아성 질소 농도 하한 예측치이다.Snh4 (3) lim is the lower limit of the aerobic ammonia nitrogen concentration.

μaut는 수온T(˚C)에 의존하는 파라미터로서, μaut=1.12(T-20), Yaut=0.24, Knh4=1이다. 식(1.10)은, 질화 저해가 없는 조건(최대 효율로 질화가 일어나는 조건)에 의해 구해진 해답이므로, 암모니아성 질소 농도의 한계치로 된다.μaut is a parameter depending on the water temperature T (° C), and μaut = 1.12 (T-20) , Yaut = 0.24, and Knh4 = 1. Equation (1.10) is a solution obtained by a condition without nitriding inhibition (a condition in which nitriding occurs at maximum efficiency), and thus the limit value of ammonia nitrogen concentration is obtained.

ST-Nin는 전질소 농도계(28), Qin는 유입유량계(27)에 의해 계측되고 있으므로, Xaut(3)의 값이 알려지면, 목표치로 제어 가능한지 여부를 식(1.10)의 판별식으로 판정할 수 있다.Since ST-Nin is measured by the total nitrogen concentration meter 28 and Qin by the inflow flow meter 27, when the value of Xaut (3) is known, it can be determined by the discriminant of Equation (1.10) whether the target value can be controlled. Can be.

Xaut(3)(질화균농도)는, 직접 측정하는 것은 곤란하므로, 그 때의 질화속도시험의 결과에 의해 추정하거나, 활성오니 모델을 이용한 시뮬레이션 등의 어느 방법에 의해 추정하거나 할 필요가 있다.Since it is difficult to measure Xaut (3) (nitride bacteria concentration) directly, it is necessary to estimate it by the method of the nitriding rate test at that time, or by any method, such as simulation using an active sludge model.

시뮬레이션에 의해서 구하는 경우, Xaut(3)는 폭기조 내에서의 고형물의 체류시간 A-SRT를 어느 정도로 취할 지에 따라 변화하므로, 그 전의 운전조건(1주간분 정도)과 유입 수질, 유입유량(시계열 데이터가 없으면, 평균 데이터로 좋음)을 입력으로 하고, 시뮬레이션을 행하여, Xaut(3)가 정상 상태에 낙착된 값으로 하면 좋다. 통상, 이것은 50∼100정도의 값으로 낙착된다고 생각된다. 이 값은, 주 1회∼월 1회 정도의 빈도로 갱신할 필요가 있다.When obtained by simulation, Xaut (3) changes depending on how long the residence time A-SRT of the solid in the aeration tank is to be taken, so that the previous operating conditions (about one week), the inflow water quality, and the inflow flow rate (time series data) If not, it is good to use the average data) as input and perform simulation to set the value where Xaut (3) falls in the steady state. Usually, it is thought that this will fall to a value of about 50-100. This value needs to be updated at a frequency of about once a week to about once a month.

이와 같이 하여, Xaut(질화균 농도)를 추정할 수 있으면, 수질 제어 목표치 판정수단(24)에 질화균 농도 추정치를 입력함으로써, 식(1.1O)을 사용하여 목표치가 달성 가능한지 여부를 판단할 수 있다.In this way, if Xaut (nitride bacterium concentration) can be estimated, by inputting the nitride bacterium concentration estimation value to the water quality control target value determination means 24, it is possible to determine whether the target value can be achieved by using Equation (1.1O). have.

예를 들면, 제1 조건으로서, Xaut(3)=80〔mg/L〕, ST-Nin=30〔mg/L〕, 수온 20〔˚C〕, Snh4ref=1〔mg/L〕, V3=1000〔m3〕, Qin=4000〔m3/day〕로 한 경우, (1.10)식으로 구해지는 해답(한계치)은, 0.54〔mg/L〕로 되는 등식을 만족하므로, pH 및 DO의 저하에 의한 질화 저해가 없으면 제어 가능하다.For example, as the first condition, Xaut (3) = 80 [mg / L], ST-Nin = 30 [mg / L], water temperature 20 [° C], Snh4ref = 1 [mg / L], V3 = When 1000 [m 3 ] and Qin = 4000 [m 3 / day], the solution (limit value) obtained by the formula (1.10) satisfies the equation of 0.54 [mg / L]. If there is no inhibition of nitriding by, control is possible.

또한, 제2 조건으로서, Xaut(3)=80〔mg/L〕, ST-Nin=30〔mg/L〕, 수온 20〔˚C〕, Snh4ref=1〔mg/L〕, V3=1000〔m3〕, Qin=8000〔m3/day〕로 한 경우, (1.10)식에서 구해지는 해답(한계치)은, 2.03〔mg/L〕로써, 본 목표치는 어느 정도 폭기풍량을 불어도 체류시간의 관계상 제어할 수 없음을 알 수 있다.Further, as the second condition, Xaut (3) = 80 [mg / L], ST-Nin = 30 [mg / L], water temperature 20 [° C], Snh4ref = 1 [mg / L], V3 = 1000 [ m 3 ], when Qin = 8000 [m 3 / day], the solution (limit value) obtained in Eq. (1.10) is 2.03 [mg / L], and this target value is related to the residence time regardless of how much aeration air is blown. It can be seen that the phase cannot be controlled.

제2 조건 같은 경우는, 오퍼레이터에게 목표치 제어가 불가능함을 알리든가, 또는 알림과 동시에 달성 가능한 목표치의 역연산을 행한다((1.10)식의 연산을 행함). 본 연산은 최대로 제거할 수 있는 조건을 기초로 연산하기 때문에, 역연산한 값을 그대로 제어 목표치로 하는 것이 아니라, 그것보다도 다소 큰 값을 제어 목표치로서 설정하도록 연산한다.In the case of the second condition, the operator is informed that the target value control is impossible, or the inverse operation of the target value that can be achieved at the same time as the notification is performed (the expression (1.10) is performed). Since the operation is performed based on the condition that can be removed to the maximum, the calculation operation is not performed as the control target value as it is, but rather a value larger than that is set as the control target value.

즉, △Snh4를 바이어스치(0.5 정도), Snh4ref(auto)를 목표치 자동 연산치로 하면, 식(1.11)이 얻어진다. 이 경우, 해답이 2.03〔mg/L〕이므로, 바이어스를 취하여 3 정도를 제어 목표치로 하면 제어 가능하게 된다.That is, if DELTA Snh4 is a bias value (about 0.5) and Snh4ref (auto) is a target value automatic calculation value, equation (1.11) is obtained. In this case, since the answer is 2.03 [mg / L], it is possible to control when bias is set to about 3 as the control target value.

Figure 112004040826389-pat00012
Figure 112004040826389-pat00012

이상 설명한 제1 실시 형태에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.첫째로, 달성 가능한 목표치를 자동 연산하므로, 유입 부하량이 높은 경우에 관해서, 종래의 암모니아성 질소 농도계를 이용한 PI 제어에 비하여 풍량을 삭감할 수 있다. 둘째로, 유입 수질을 최초침전의 월류(越流)부분에서 측정하고 있어, 폭기조에 유입하는 질소성분을 정확하게 파악할 수 있으므로, 보다 정확한 목표치 판정이 가능하다.According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained. First, since the target value that can be achieved is automatically calculated, the air volume compared with the PI control using the conventional ammonia nitrogen concentration meter in the case where the inflow load is high. Can be reduced. Secondly, the inflow water quality is measured at the overflow part of the initial settling, so that the nitrogen component flowing into the aeration tank can be accurately identified, so that a more accurate target value can be determined.

또한, 제1 실시 형태는 상술한 형태 외에, 다음과 같은 형태도 넓게 포함하는 것이다.In addition to the above-described embodiment, the first embodiment also broadly includes the following forms.

(1) 유입유량계(27), 및 전질소 농도계(28)의 위치는, 혐기조(4)의 상류측 지점이면 어디라도 좋고, 예를 들면, 최초침전지(2)의 상류측, 또는 유입밸브(1)의 상류측이라도 좋다.(1) The position of the inflow flowmeter 27 and the total nitrogen concentration meter 28 may be anywhere upstream of the anaerobic tank 4, for example, the upstream side of the initial settler 2 or the inflow valve ( The upstream side of 1) may be sufficient.

(2) 유입유량계(27), 전질소 농도계(28), 및 암모니아성 질소 농도계(20)의 계측치는, 식(1.12), 또는 식(1.13)같은 연산식에 의해 필터링 처리된 것이라도 좋다. 단, PV(t)는 시각 t에서의 센서 계측치, FT는 O∼1의 필터 계수, n은 정수이다.(2) The measured values of the inflow flowmeter 27, the total nitrogen concentration meter 28, and the ammonia nitrogen concentration meter 20 may be filtered by the equation (1.12) or equation (1.13). However, PV (t) is a sensor measurement value at time t, FT is a filter coefficient of 0-1, and n is an integer.

Figure 112004040826389-pat00013
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Figure 112004040826389-pat00014
Figure 112004040826389-pat00014

(3) 암모니아성 질소 농도 한계 예측치는 식(1.1O)에 한정되지 않고, 물질수지를 보다 상세하게 또는 간략하게 취급한 모델 및 통계 모델 등 한계 농도를 출력하는 모델이면, 어떠한 것이라도 좋다. 예를 들면, 유입 수질 데이터, 및 유량 데이터로부터, 호기조(6)의 암모니아성 질소 농도 한계치를 식(1.14)과 같은 식으로 예측하는 것이라도 좋다.(3) The ammonia nitrogen concentration limit prediction value is not limited to the formula (1.1O), and any model may be used as long as the model outputs a limit concentration such as a model or a statistical model that handles the mass balance in more detail or simply. For example, from the inflow water quality data and the flow rate data, the ammonia nitrogen concentration limit value of the aerobic tank 6 may be predicted by an equation (1.14).

Figure 112004040826389-pat00015
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단, a, b는 정수, ST-Nin는 유입수 전질소 농도(mg/L), Qin는 유입 유량(m3/day)이다.Where a and b are integers, ST-Nin is the influent total nitrogen concentration (mg / L), and Qin is the influent flow rate (m 3 / day).

(4) 식(1.10)의 Xaut(3)의 측정 방법은, 시뮬레이션에 의해 산출하는 방법에 한하지 않고, 실제로 질화 속도 시험을 한 결과로부터, Xaut(3)의 존재량을 추정하는 것이라도 좋고, 기타 방법으로 구하는 것이라도 좋다.(4) The method of measuring Xaut (3) in Equation (1.10) is not limited to the method calculated by simulation, and the amount of Xaut (3) may be estimated from the results of the actual nitriding rate test. It may be obtained by other means.

(5) 제1 실시 형태에서의 생물반응조(3)는, 소위 "응집제 A2O법"이라고 불리우는 프로세스 처리를 행하는 타입의 것이었지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 기타, AO 프로세스, 순환식 질화 탈질 프로세스 등과 같은 하수 처리 프로세스를 행하는 것이어도 좋고, 또는, 담체 투입, 응집제 병용형의 프로세스 또는, AOAO법 등의 각종 A2O법의 변법을 사용하는 것이라도 좋다.(5) The bioreactor 3 in the first embodiment was of a type that performs a process treatment called a "coagulant A2O method", but is not necessarily limited thereto. In addition, the AO process and cyclic nitriding denitrification A sewage treatment process such as a process may be performed, or alternatively, various A 2 O methods such as a carrier injection, a coagulant combination type, or an AOAO method may be used.

(6) 블로어(13)의 제어를 행하는 콘트롤러(23)는, PI콘트롤러에 한정되는 것이 아니고, PID콘트롤러 등 목표치와 계측치의 편차에 의거하여 연산을 행하는 것이면, 어떠한 것이라도 좋다.(6) The controller 23 for controlling the blower 13 is not limited to the PI controller, and may be any type as long as the controller 23 performs calculation based on a deviation between a target value and a measured value such as a PID controller.

(7) 판정 결과 실행수단(25)은, 수질 제어 목표치 판정수단(24)이 현재 설정되어 있는 목표치를 도달 불가능한 것으로 판정한 경우에, 그 목표치를 도달 가능한 소정 레벨로 변경하는 것이 아니라 하더라도, 그 취지의 알림만을 행하고, 블로어(13)의 조작량을 고정할 뿐인 것이라도 좋다.(7) When the determination result execution means 25 determines that the target value currently set by the water quality control target value determination means is unreachable, even if the target value is not changed to a predetermined level reachable, Only the notification of the effect may be performed and the operation amount of the blower 13 may be fixed.

(8) 상기의 연산에서는, 용존산소의 제약이 없다는 조건을 전제로 하고 있지만, 실제로는 폭기를 행하는 블로어(13)의 용량은 정해져 있어, 최대 풍량을 불어도 용존산소 농도(DO)가 오르지 않고, 질화가 일어나지 않는 경우가 있다. 그런데, 최대 공급 가능 폭기풍량을 Qair,max로 하고, 호기조(6)에서의 용존산소 농도(DO)의 물질수지를 취하면 식(1.15)이 얻어진다. 단, Kla는 총괄이동용량계수, Qair,max는 최대 폭기풍량〔m3/day〕, SO2,sat는 포화 용존산소 농도〔mg/L〕, RCOD 는 종속영양세균에 의한 산소소비속도〔〔g/m3〕/day〕이다. 이 식(1.15)을 사용해, 암모니아 농도 한계치를 구하도록 해도 좋다.(8) Although the above calculation is based on the condition that there is no restriction of dissolved oxygen, in practice, the capacity of the blower 13 to perform aeration is determined, and even if the maximum air volume is blown, the dissolved oxygen concentration DO does not rise, Nitriding may not occur. By the way, the maximum supplyable aeration air volume is Qair, max, and the mass balance of dissolved oxygen concentration DO in the aerobic tank 6 is taken to obtain the equation (1.15). Where Kla is the overall capacity factor, Qair, max is the maximum aeration volume [m 3 / day], S O 2 , sat is the saturated dissolved oxygen concentration [mg / L], and R COD is the rate of oxygen consumption by heterotrophic bacteria [ [G / m 3 ] / day]. This equation (1.15) may be used to determine the ammonia concentration limit.

Figure 112004040826389-pat00016
Figure 112004040826389-pat00016

즉, 식(1.15)의 우변=0으로 두고 S02(3)에 대해서 풀어, 최대 풍량시의 DO(S02max,(3))을 계산하고, 식(1.14)에 의해 암모니아 농도 한계치 Snh4lim를 구하도록 해도 좋다. 또한, 최대 풍량시의 DO(SO2max,(3))의 연산은, 식(1.14)에 한정되는 것이 아니고, 과거의 통계 등에 의거하여, 식(1.16)과 같은 연산식으로 예측하는 것이라도 좋다. 단, a, b는 정수이다.That is, even if the right side of Equation (1.15) is set to 0, S02 (3) is solved, the DO (S02max, (3)) at the maximum air volume is calculated, and the ammonia concentration limit Snh4lim is obtained by Equation (1.14). good. In addition, the calculation of DO (SO2max, (3)) at the maximum air flow rate is not limited to the equation (1.14), and may be predicted by the same calculation formula as the equation (1.16) based on past statistics and the like. A and b are integers.

SO2max,(3)= aㆍQair,max + b …… 식(1.16)SO2max, (3) = aQair, max + b... … Formula (1.16)

(9) 한계농도 예측 모델은 오차를 갖는다고 생각되므로, 예를 들면, "절대로 불가능한 목표치", "달성 곤란한 목표치", 및 "가까스로 달성 가능한 목표치"등 3개의 출력으로 나누어, 표시부(26)의 감시 화면상에 3개의 선으로 표시하도록 하여 도 좋다.(9) Since the limit concentration prediction model is considered to have an error, it is divided into three outputs, for example, "an absolutely impossible target value", "a difficult target value", and "a barely achievable target value". Three lines may be displayed on the monitoring screen.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를, 도 2의 구성도에 의거하여 설명한다. 도 2가 도 1과 다른 주된 점은, 콘트롤러(23)의 입출력이 다른 점, 및 감시장치(21B)에서의 수질 제어 목표치 판정수단(24)의 입력이 다른 점이다.Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on the block diagram of FIG. 2 is different from FIG. 1 in that the input / output of the controller 23 is different, and the input of the water quality control target value determination means 24 at the monitoring device 21B is different.

즉, 본 실시 형태에서는, 제어 대상으로 되는 수질이 무산소조(5)에서의 질산성 질소 농도이며, 콘트롤러(23)는, 질산성 질소 농도계(31)에 의해 계측된 질산성 질소 농도가 수질 제어 목표치 설정기(22)에 의해 설정된 목표치에 일치하도록, 탄소원 주입펌프(10)의 주입량을 제어하게 되어 있다.That is, in the present embodiment, the water quality to be controlled is the nitrate nitrogen concentration in the anoxic tank 5, and the controller 23 has the nitrate nitrogen concentration measured by the nitrate nitrogen concentration meter 31 in the water quality control target value. The injection amount of the carbon source injection pump 10 is controlled to match the target value set by the setter 22.

또한, 수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 수질 제어 목표치 설정기(22)로부터 입력한 수질 제어 목표치, 즉 질산성 질소 농도가 도달 가능한 것인지의 여부를, 유입유량계(27), 순환유량계(29), 및 질산성 질소 농도계(30)로부터의 계측 데이터의, 어느 방법(예를 들면, 시험 또는 시뮬레이션등)에 의해 추정한 탈질균 농도 추정치에 의거하여 판정하게 되어 있다.Further, the water quality control target value determination means 24 determines whether the water quality control target value input from the water quality control target value setter 22, that is, whether the nitrate nitrogen concentration is reachable, is the inflow flowmeter 27 and the circulation flowmeter 29. ) And the measurement data from the nitrate nitrogen concentration meter 30 are determined based on the estimated value of denitrifying bacteria concentration estimated by any method (for example, test or simulation).

그 다음에, 상기와 같은 구성을 갖는 제2 실시 형태의 작용에 대하여 설명한다. 콘트롤러(23)는, 유기물이 부족한 상태에서는 탈질반응이 진행되지 않기 때문에, 질산성 질소 농도가 목표치 이상으로 잔존하고 있는 경우는 탄소원 주입펌프(10)의 주입량을 증가시키고, 한편, 질산성 질소 농도가 목표치 이하인 경우는 탄소원 주입량을 감소시키도록 하면, 과부족이 없는 적정한 탄소원 투입량 제어를 행할 수 있는 것으로 된다.Next, the operation of the second embodiment having the above-described configuration will be described. Since the denitrification reaction does not proceed in a state where the organic matter is insufficient, when the nitrate nitrogen concentration remains above the target value, the controller 23 increases the injection amount of the carbon source injection pump 10, and on the other hand, the nitrate nitrogen concentration When is lower than the target value, if the carbon source injection amount is reduced, it becomes possible to control the appropriate carbon source input amount without excess and deficiency.

탄소원 투입량 연산식은, 예를 들면 콘트롤러가 PI콘트롤러인 경우, 식(2.1) 의 형태로 나타난다. 단, Qcar(t)는 시각 t에서의 탄소원 주입량 목표치〔m3/min〕, Qairo는 탄소원 주입량 초기치〔m3/min〕, Kp는 비례 이득〔m6/gㆍmin〕, TI은 적분정수〔min〕, △t는 제어 주기〔min〕, e(t)는 편차〔mg/L〕, SVNO3(t)는 질산성 질소 농도 목표치〔mg/L〕, PVNO3(t)는 무산소조 질산성 질소 농도계 계측치〔mg/L〕이다.The carbon source input formula is expressed in the form of formula (2.1), for example, when the controller is a PI controller. Qcar (t) is the target value of carbon source injection amount [m 3 / min] at time t, Qair o is the initial value of carbon source injection amount [m 3 / min], Kp is proportional gain [m 6 / g · min], and T I is Integral constant [min], Δt are control periods [min], e (t) is deviation [mg / L], SV NO3 (t) is the nitrate nitrogen concentration target value [mg / L], PV NO3 (t) is It is an anoxic-nitrogen nitrate nitrogen concentration meter measurement [mg / L].

Figure 112004040826389-pat00017
Figure 112004040826389-pat00017

콘트롤러가, 식(2.1)과 같은 형태로 나타나는 PI콘트롤러인 경우, 목표치 SVNO3보다도 질산성 질소 농도 계측치 PVNO3가 큰 경우는, 탄소원 주입량이 증대하는 방향으로, 역으로 목표치 SVNO3보다도 질산성 질소 농도 계측치 PVNO3가 작은 경우는, 탄소원 주입량이 감소하는 방향으로 탄소원 주입량 목표치가 연산된다.When the controller is a PI controller represented by the form as shown in Equation (2.1), when the nitrate nitrogen concentration measurement value PV NO3 is larger than the target value SV NO3 , the carbon source injection amount is increased, and conversely, the nitrate nitrogen is higher than the target value SV NO3. When the concentration measurement value PV NO3 is small, the carbon source injection amount target value is calculated in a direction in which the carbon source injection amount decreases.

무산소조(5)에 있어서, 탈질이 촉진되어 질산성 질소 농도가 가능한 한 잔존하지 않는 것이 수질적으로는 좋으므로, 통상, 호기조(6)의 말단 부근에서 0.1∼0.5〔mg/L〕의 질산성 질소 농도 목표치가 설정된다. 그렇지만, 무산소조(5)에 유입하는 질산성 질소 부하량이 큰 경우에는, 예를 들면 어느 정도 탄소원을 주입하여도 질소를 제거할 수 없는 상황이 생기는 경우가 있다.In the oxygen-free tank 5, since it is good in water quality that denitrification is accelerated | stimulated and nitrate nitrogen concentration does not remain as much as possible, it is usually 0.1-0.5 [mg / L] nitric acid vicinity in the vicinity of the terminal of the aerobic tank 6. The nitrogen concentration target is set. However, when the nitrate nitrogen load flowing into the oxygen-free tank 5 is large, there may arise a situation in which nitrogen cannot be removed even if a carbon source is injected to some extent, for example.

이러한 경우, 목표치가 고정인 채로 제어가 행해지면, 탈질반응을 촉진할 수 없음에도 불구하고 최대 탄소원 주입량까지 주입량이 증대하여, 과대한 탄소원 주입이 행해져 버린다. 그런데, 수질 제어 목표치 판정수단(24)이 이 목표치에 대한 판정을 행하는 것으로 된다.In this case, if control is performed while the target value is fixed, the injection amount increases up to the maximum carbon source injection amount even though the denitrification reaction cannot be promoted, and excessive carbon source injection is performed. By the way, the water quality control target value determination means 24 determines the target value.

도 2에 있어서, 혐기조(4), 무산소조(5), 및 호기조(6)는 각각 완전혼합조라고 가정하면, 유입수에는 거의 질산성 질소는 존재하지 않고, 혐기조(4)에서도 거의 존재하지 않는다고 생각해도 좋다. 따라서, 무산소조(5)에 유입하는 질산성 질소는, 순환펌프(15)에 의해서 호기조(6)로부터 순환하여 오는 것만이라고 생각할 수 있다.In Fig. 2, assuming that the anaerobic tank 4, the anaerobic tank 5, and the aerobic tank 6 are completely mixed tanks, it is considered that there is almost no nitrate nitrogen in the influent and little in the anaerobic tank 4. Also good. Therefore, it can be considered that nitrate nitrogen flowing into the oxygen-free tank 5 only circulates from the aerobic tank 6 by the circulation pump 15.

무산소조에서의 질산성 질소의 물질수지를 계산하면, 식(2.2)과 같이 된다. 단, Sno3(2)는 무산소조 질산성 질소 농도〔mg/L〕, Qin는 유입유량〔m3/day〕, Sno3(3)는 호기조 질산성 질소 농도〔mg/L〕, Qret는 반송유량〔m3/day〕, Qcir는 순환유량〔m3/day〕, V(2)는 무산소조 용적〔m3〕, Rno3는 탈질균의 증식에 수반하는 질산성 질소의 감소〔g/day〕이다.When the mass balance of nitrate nitrogen in the anoxic tank is calculated, it is as in Formula (2.2). However, Sno3 (2) is anoxic crude nitrate nitrogen concentration [mg / L], Qin is the inflow flow rate [m 3 / day], Sno3 (3) is the aerobic nitric acid concentration [mg / L], and Qret is the return flow rate [ m 3 / day], Qcir is the circulation flow rate [m 3 / day], V (2) is the anaerobic bath volume [m 3 ], and Rno 3 is the decrease in nitrate nitrogen [g / day] accompanying the growth of denitrification bacteria.

Figure 112004040826389-pat00018
Figure 112004040826389-pat00018

탈질균의 증식에 수반하는 질산성 질소의 감소속도는, 식(2.3)으로 나타난다. 단, μH는 종속영양균(탈질균)의 최대비증식속도, YH는 종속영양균(탈질균)의 수율, SO2(2)는 무산소조 용존산소 농도〔mg/L〕, Sno3(2)는 무산소조 질산성 질소 농도〔mg/L〕, Scod(2)는 무산소조 유기물 농도〔mg/L〕, Xh(2)는 무산소조 종속영 양세균 농도〔mg/L〕이다.The rate of decrease of nitrate nitrogen accompanying the growth of denitrification bacteria is represented by equation (2.3). However, μH is the maximum specific growth rate of heterotrophic bacteria (denitrifying bacteria), YH is the yield of heterotrophic bacteria (denitrifying bacteria), SO2 (2) is anoxic dissolved oxygen concentration [mg / L], and Sno3 (2) is anoxic. Nitrate nitrogen concentration [mg / L], Scod (2) is anoxic crude organic concentration [mg / L], and Xh (2) is anoxic crude heterotrophic concentration [mg / L].

Figure 112004040826389-pat00019
Figure 112004040826389-pat00019

탄소원은 보충되므로, 탄소원이 본 반응의 속도결정으로 되지는 않는다. 호기조(6)로부터의 용존산소의 들어옴이 없다고 가정하면, 무산소조(5)에서의 질산성 질소의 최대 제거 속도 Rno3는 식(2.4)으로 나타난다.Since the carbon source is replenished, the carbon source does not become a rate determination of the present reaction. Assuming that no dissolved oxygen enters the aerobic tank 6, the maximum removal rate Rno3 of the nitrate nitrogen in the anoxic tank 5 is represented by equation (2.4).

Figure 112004040826389-pat00020
Figure 112004040826389-pat00020

여기서, 식(2.2)의 우변=0으로 하면 정상(定常) 상태에서의 질산성 질소 농도를 계산할 수 있다. 식(2.4)를 식(2.2)에 대입하고, 우변=0으로 하면, 식(2.5)이 얻어진다. 적어도 본 조건을 만족하지 않는 경우에는, 목표치로 제어하는 것은 불가능하다.If the right side of equation (2.2) is set to 0, the nitrate nitrogen concentration in the steady state can be calculated. Substituting equation (2.4) into equation (2.2) and making the right side = 0, equation (2.5) is obtained. If at least this condition is not satisfied, control to the target value is impossible.

Figure 112004040826389-pat00021
Figure 112004040826389-pat00021

(2.5)식을 풀어 구해지는 Sno3(2)가, 질산성 질소 농도의 한계 목표치(Sno31im)이다. 또한, Qcir, Qin, Qret 등의 유량은 유량계(도시를 생략하고 있는 것도 있음)에 의해 계측되고 있고, Sno3(3)는 질산성 질소 농도계(30)에 의해 계측되고 있다. 또한, V(2)는, 무산소조의 용적이므로 이미 알려져 있다.Sno3 (2) obtained by solving the equation (2.5) is the limit target value (Sno31im) of the nitrate nitrogen concentration. In addition, the flow volume of Qcir, Qin, Qret, etc. is measured by the flowmeter (not shown), and Sno3 (3) is measured by the nitrate nitrogen concentration meter 30. As shown in FIG. In addition, since V (2) is the volume of an anoxic tank, it is already known.

μH는 수온 T (˚C)에 의존하는 파라미터이며, 국제적 표준 모델인 ASM2d의 파라미터치를 참고로 하면, μH=6.0ㆍ1.07(T-20)이고, YH=0.63,

Figure 112004040826389-pat00022
=0.8, Kno3=0.5로 된다. 따라서, Xh(2)(종속영양균 농도)의 값이 알려지면, 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부를, 식(2.5)의 판별식에 의거하여 판정할 수 있다.μH is a parameter depending on the water temperature T (° C), and referring to the parameter value of the international standard model ASM2d, μH = 6.0 · 1.07 (T-20) , and YH = 0.63,
Figure 112004040826389-pat00022
= 0.8 and Kno3 = 0.5. Therefore, if the value of Xh (2) (dependent nutrient concentration) is known, whether or not the target value can be reached can be determined based on the discriminant of Equation (2.5).

여기서, Xh(2)는 직접 측정하는 것은 곤란하므로, 활성오니 모델을 이용한 시뮬레이션에 의해 추정하든가, 또는 MLSS로부터의 보정계수에 의한 환산이나 MLVSS로 대용하는 등 어느 방법에 의해 추정할 필요가 있다. MLVSS는 미생물량의 지표로 되는 것으로서, 오니 중에 포함되어 있는 미생물의 대부분은 종속영양균이기 때문에, Xh(2)=0.9×MLVSS로 함으로써 개략치를 구할 수 있다. 본 추정치는, 주 1회∼월 1회 정도의 빈도로 갱신할 필요가 있다.Since it is difficult to measure Xh (2) directly, it is necessary to estimate it by any method, such as estimating by simulation using an active sludge model, substituting it by the conversion coefficient from MLSS, or substituting for MLVSS. Since MLVSS is an indicator of the amount of microorganisms, and most of the microorganisms contained in the sludge are heterotrophic bacteria, an approximate value can be obtained by setting Xh (2) = 0.9 x MLVSS. This estimate needs to be updated at a frequency of about once a week to about once a month.

상기와 같은 어느 한 방법에 의해서, 종속영양균 농도 즉 탈질균 농도 Xh(2)를 추정할 수 있으면, 식(2.6)을 사용하여, 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부를 판정할 수 있다.If it is possible to estimate the heterotrophic concentration, that is, the denitrifying bacterium concentration Xh (2) by any of the above methods, it is possible to determine whether or not the target value can be reached by using Equation (2.6).

Sno3ref(auto)=｛-b + (b2-4aㆍc)｝/2a + △Sno3 …… 식(2.6)Sno3ref (auto) = ｛-b + (b 2 -4a.c)｝ / 2a + ΔSno3... … Equation (2.6)

단, △Sno3는 바이어스치(0.1정도)이며, Sno3ref(auto)는 목표치 자동 연산치이다. 또한, a, b, c는 아래와 같이 정의되는 것이다.DELTA Sno3 is a bias value (about 0.1), and Sno3ref (auto) is a target value automatic calculation value. In addition, a, b, and c are defined as follows.

a=Qcir/V(2)a = Qcir / V (2)

b=

Figure 112004040826389-pat00023
ㆍμHㆍ(1-YH)/2.86YHㆍXh(2)+(Qin+Qret+Qcir)ㆍKno3/V(2)-Qcir/V(2)ㆍSno3(3)b =
Figure 112004040826389-pat00023
ΜH (1-YH) /2.86YHXh (2) + (Qin + Qret + Qcir) Kno3 / V (2) -Qcir / V (2) Sno3 (3)

c= QcirㆍKno3/V(2)c = QcirKno3 / V (2)

수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 식(2.6)에 의해 구해진 한계 목표치로부터, 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정되어 있는 목표치가 도달 곤란한 것으로 판정하면, 그 취지를 판정 결과 실행수단(25)에 알린다.If the water quality control target value determination means 24 determines that the target value set in the water quality control target value setter 22 is difficult to reach, from the limit target value determined by equation (2.6), the determination result execution means 25 Inform).

판정 결과 실행수단(25)은, 오퍼레이터에게 목표치까지의 제어가 불가능함을 표시부(26)를 경유하여 알림과 동시에, 달성 가능한 목표치를 역연산하고, 이것을 수질 제어 목표치 설정기(22)의 새로운 설정치로 변경한다. 이 연산은 최대로 제거할 수 있는 질소 부하량을 기준으로 하고 있으므로, 역연산한 값을 그대로 제어 목표치로 하는 것이 아니라, 그것보다도 다소 큰 값을 제어 목표치로 설정하고 있다.The determination result execution means 25 notifies the operator via the display unit 26 that the control to the target value is impossible, and inversely computes the target value that can be achieved, and sets the new set value of the water quality control target value setter 22. Change to Since this calculation is based on the nitrogen load which can be removed to the maximum, the reverse calculation value is not used as the control target value, but rather a larger value is set as the control target value.

이상 설명한 제2 실시 형태에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.첫째로, 무산소조로의 질산성 질소 유입 부하량이 높은 경우, 달성 가능한 목표치를 자동 연산하므로, 통상의 질산성 질소 농도계를 이용한 제어에 비하여 탄소원 주입량을 삭감할 수 있다. 둘째로, 무산소조에 유입하는 질산성 질소 농도계를 순환배관 상에 설치하고 있기 때문에, 무산소조에 유입하는 질산성 질소 부하량을 직접 연산할 수 있어, 보다 정확한 목표치 판정이 가능해진다.According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained. First, in the case where the nitrate nitrogen inflow load into the anoxic tank is high, the attainable target value is automatically calculated, so that control using a normal nitrate nitrogen concentration meter is performed. Compared with this, the amount of carbon source injected can be reduced. Second, since the nitrate nitrogen concentration meter flowing into the anoxic tank is provided on the circulation pipe, the nitrate nitrogen load flowing into the oxygen chamber can be directly calculated, so that a more accurate target value determination can be made.

또한, 제2 실시 형태는 상술한 형태 외에, 다음과 같은 형태도 넓게 포함하는 것이다. 또한, 제1 실시 형태의 끝부분에 기술한 (5), (6), (7), 및 (9)의 형태는, 이 제2 실시 형태에서도 마찬가지로 포함된다.In addition to the above-described embodiment, the second embodiment also broadly includes the following forms. In addition, the forms of (5), (6), (7), and (9) described at the end of the first embodiment are similarly included in this second embodiment.

(1) 질산성 질소 농도계(30)를 순환배관 상에 배설할 수 없는 경우, 최종침전지(7)의 출구측 또는 입구측 중 어느 1 측에 배설되어 있는 처리수전질소 농도계 (32)와, 호기조(6) 내에 배설된 암모니아성 질소 농도계(20)의 사이의 각 계측치의 차이를 기준으로 하여, 순환되는 질산성 질소 농도를 연산하게 해도 좋다.(1) When the nitrate nitrogen concentration meter 30 cannot be disposed on the circulation pipe, the treated water nitrogen concentration meter 32 disposed on either one of the outlet side or the inlet side of the final settler 7 and the aerobic tank The nitrate nitrogen concentration to be circulated may be calculated on the basis of the difference in each measured value between the ammonia nitrogen concentration meters 20 disposed in (6).

(2) 유입유량계(27), 순환유량계(27), 질산성 질소 농도계(30), (31)의 계측치는 필터링 처리된 것이라도 좋다. 이 경우에 사용하는 연산식은, 제1 실시 형태에서 기술한 식(1.12) 또는 식(1.13)과 같게 된다.(2) The measured values of the inflow flowmeter 27, the circulation flowmeter 27, the nitrate nitrogen concentration meter 30, and 31 may be filtered. The calculation formula used in this case is the same as the formula (1.12) or formula (1.13) described in the first embodiment.

(3) 목표치 판정에 사용하는 판정식(2.5)에 한정되지 않고, 물질수지를 보다 상세하게 또는 간략하게 취급한 모델 및 과거의 데이터를 이용한 통계 모델 등 한계 농도를 출력하는 모델이면, 어떠한 것이라도 좋다.(3) It is not limited to the determination formula (2.5) used for determination of a target value, Any model may be used as long as it outputs limit concentrations, such as a model which handled the substance balance in detail or simply, and a statistical model using past data. good.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태를 도 3의 구성도에 의거하여 설명한다.도 3이 도 1과 다른 주된 점은, 감시장치(21C)에 유입 수질 데이타베이스(33) 및 유입 수질 예측수단(34)이 부설되어 있는 점, 전질소 농도계(28)가 생략되어 있는 점이다.Next, a third embodiment of the present invention will be described based on the configuration diagram of FIG. 3. The main point in which FIG. 3 differs from FIG. 1 is the inflow water quality database 33 and the inflow water quality prediction in the monitoring apparatus 21C. The means 34 is provided, and the total nitrogen concentration meter 28 is omitted.

즉, 본 실시 형태에서는, 유입 수질 예측수단(34)이 유입 수질 데이터베이스(33)를 검색하여 운전 당일에 유사한 날에서의 전질소 농도를 예측하게 되어 있다. 또한 수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 이 예측치와, 유입유량계(27)로부터의 계측치와, 질화균 농도 추정치로부터 수질 제어 목표치에 대한 판정을 행하게 되어 있다.That is, in this embodiment, the inflow water quality prediction means 34 searches the inflow water quality database 33 to predict the total nitrogen concentration on a similar day on the operation day. In addition, the water quality control target value determination means 24 determines the water quality control target value from this predicted value, the measured value from the inflow flowmeter 27, and the nitride bacterium concentration estimated value.

도 4는, 유입 수질 데이타베이스(33)에 보존되어 있는 데이터에 대한 설명도이며, (a)는 보존 데이터예를 나타내는 도표, (b)는 이 보존 데이터예에 의거하여 얻어지는 유입 전질소 농도의 패턴예를 나타내는 특성도이다.4 is an explanatory diagram of data stored in the inflow water quality database 33, (a) is a table showing an example of preservation data, and (b) is an inflow total nitrogen concentration obtained based on this example of preservation data. It is a characteristic diagram which shows a pattern example.

도 4(a)의 보존 데이터는, 어느 하루 즉 2003년 8월 1일(화요일)의 유입 전질소량, 유입유량, 강우량 등의 데이터가, 1시간의 샘플링 주기마다 기재된 것이다. 유입 수질 데이타베이스(33)에는, 이러한 데이터가 복수일에 걸쳐서 등록되어 있다. 이 등록 데이터는, 오퍼레이터가 수작업 분석을 행한 결과를 입력한 것이라도 좋고, 또는 수질 센서를 사용하여 계측한 데이터를 입력한 것 등, 어떠한 것이라도 좋다.In the storage data of FIG. 4A, data such as inflow total nitrogen amount, inflow flow rate, and rainfall on one day, that is, August 1, 2003 (Tuesday), are described for each sampling period of one hour. In the inflow water quality database 33, such data is registered over a plurality of days. This registration data may be input by the operator by the result of the manual analysis, or may be anything, such as the input of the data measured using the water quality sensor.

유입 수질 예측수단(34)은, 하수 처리 제어의 운전이 행해지는 해당일에 가장 유사한 날에 따른 등록 데이터를, 유입 수질 데이타베이스(33)에 보존되어 있는 등록 데이터로부터 추출하고, 이 추출한 데이터를 유입 수질 예측치로서 수질 제어 목표치 판정수단(24)에 출력한다.The inflow water quality prediction means 34 extracts the registration data according to the day most similar to the day when the operation of the sewage treatment control is performed from the registration data stored in the inflow water quality database 33, and extracts the extracted data. It outputs to the water quality control target value determination means 24 as an inflow water quality prediction value.

도 4(b)의 특성도는, 이 추출된 보존 데이터를 시계열적으로 나타낸 것이다. 이 도에 나타나는 바와 같이, 통상, 강우가 없으면, 피크 지점이 낮무렵 및 저녁무렵에 존재하는 산 모양의 파형이 된다.The characteristic diagram of FIG. 4B shows the extracted stored data in time series. As shown in this figure, normally, when there is no rainfall, the peak point is a waveform of a mountain shape existing at daytime and evening.

본 실시 형태의 수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 유입 수질 예측수단(34)으로부터의 예측치를 전질소 농도계(28)(도 1)로부터의 계측치 대신 입력하고, 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 유입유량계(27)로부터의 계측치, 및 질화균 농도 추정치를 입력한다. 또한, 이들의 입력에 의거하여, 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정되어 있는 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부에 대하여 판정을 행한다.The water quality control target value determination means 24 of the present embodiment inputs the predicted value from the inflow water quality predicting means 34 in place of the measured value from the total nitrogen concentration meter 28 (FIG. 1), and is similar to the first embodiment. , The measured value from the inflow flowmeter 27, and the nitride bacterium concentration estimation value are input. Further, based on these inputs, a determination is made as to whether or not the target value set in the water quality control target value setter 22 is reachable.

상술한 제3 실시 형태에서는, 유입 전질소 농도를 과거의 추세 데이터로부터 예측하도록 하고 있으므로, 고가의 전질소 농도계를 생략할 수 있고, 또한 효율좋 게 폭기풍량 제어를 행할 수 있다. 따라서, 시스템의 비용 절감에 기여할 수 있다.In the third embodiment described above, since the inflow total nitrogen concentration is predicted from past trend data, an expensive all nitrogen concentration meter can be omitted, and the aeration volume control can be efficiently performed. Therefore, it can contribute to the cost reduction of a system.

또한, 도 3에 나타낸 예에서는, 데이타베이스에 보존된 데이터에 의거하여 유입 전질소 농도를 예측하고 있지만, 이러한 예측을 행하는 방법은 반드시 데이타베이스를 사용하는 방법에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유입유량계(27) 외에, UV계 및 SS계 등의 수질 센서를 사용하여, 식(3.1)에 의거하여 유입 전질소 농도 PT-N을 예측하게 하여도 좋다. 단, Qin는 유입유량, SS는 유입 SS계 계측치, UVin는 유입 UV계 계측치, a, b, c, d는 정수이다.In addition, in the example shown in FIG. 3, the inflow total nitrogen concentration is predicted based on the data stored in the database, but the method of performing such a prediction is not necessarily limited to the method using the database. For example, in addition to the inflow flow meter 27, a water quality sensor such as a UV system or an SS system may be used to predict the inflow total nitrogen concentration P TN based on the formula (3.1). Qin is the inflow flow rate, SS is the inflow SS measurement value, UVin is the inflow UV measurement value, and a, b, c, and d are integers.

PT-N = aㆍQin+bㆍSSin+cㆍUVin+d …… 식(3ㆍ1)P TN = a Qin + b SSin + c UVin + d. … Formula (3 · 1)

또한, 제1 실시 형태의 끝부분에 기술한 (1)∼(9)의 형태는, 제3 실시 형태에서도 포함되는 것이다.Note that the forms of (1) to (9) described at the end of the first embodiment are also included in the third embodiment.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태를, 도 5에 의거하여 설명한다. 도 5가 도 1과 다른 주된 점은, 감시장치(21D)에 유입 부하량 데이타베이스(35), 유입 부하량 예측수단(36), 및 목표치 계획수단(37)이 부설되어 있는 점, 전질소 농도계(28)가 생략되어 있는 점이다.Next, 4th Embodiment of this invention is described based on FIG. 5 is different from FIG. 1 in that the inflow load database 35, the inflow load estimation means 36, and the target value planning means 37 are attached to the monitoring apparatus 21D, and the total nitrogen concentration meter ( 28) is omitted.

즉, 본 실시 형태에서는, 유입 부하량 예측수단(36)이 유입 부하량 데이타베이스(35)를 검색하여 운전 당일에 유사한 날에서의 유입 수질 패턴 및 유입유량 패턴을 추출하고, 이들의 곱을 유입 부하량으로서 예측하게 되어 있다. 또한, 유입 부하량 데이타베이스(35)에 보존되어 있는 데이터의 내용은, 도 4(a)에 나타낸 것 과 마찬가지의 것이다.That is, in the present embodiment, the inflow load predicting means 36 searches the inflow load database 35 to extract the inflow water quality pattern and the inflow flow rate pattern on similar days on the operation day, and predict the product of these as the inflow load. It is supposed to be done. The contents of the data stored in the inflow load amount database 35 are the same as those shown in Fig. 4A.

도 6 (a)은, 유입 부하량 예측수단(36)이 예측한 유입 질소 부하량의 패턴예를 나타내는 특성도이다. 통상, 강우가 없으면, 피크 지점이 낮무렵 및 저녁무렵에 존재하는 산 모양의 파형으로 되지만, 유량 및 전질소의 쌍방의 피크 지점이 낮 및 저녁에 존재하기 때문에, 도 4(b)에 나타낸 수질만의 변동에 비하여, 이 부하량의 변동의 쪽이 큰 것으로 되어 있다.Fig. 6A is a characteristic diagram showing a pattern example of the inflow nitrogen load amount predicted by the inflow load amount prediction means 36. Figs. Normally, if there is no rainfall, the peak point becomes a mountain-shaped waveform present at daytime and evening, but since both peak points of flow rate and all nitrogen exist during the day and evening, the water quality shown in FIG. 4 (b) Compared to the fluctuation of the bay, the fluctuation of the load is larger.

목표치 계획수단(37)은, 유입 부하량 예측수단(36)이 예측한 유입 부하량에 의거하여, 도 6(b)에 나타내는 바와 같은, 호기조(6)에서의 암모니아성 질소 농도의 목표치 계획을 작성한다. 또한, 목표치 계획수단(37)이 작성한 목표치 계획은 수질 제어 목표치 설정기(22)에 출력되어, 이 목표치 계획치가 수질 제어 목표치로서 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정된다. 또한, 수질 제어 목표치 판정수단(24)은, 유입 부하량 예측수단(36)으로부터 유입 부하량의 예측치를 입력하고 있다. 따라서, 목표치 계획수단(37)으로 작성한 목표치가 일단 수질 제어 목표치 설정기(22)에 설정된 뒤는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용으로 된다.The target value planning means 37 prepares a target value plan for the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank 6 as shown in FIG. 6B based on the inflow load estimated by the inflow load prediction means 36. . The target value plan created by the target value planning means 37 is output to the water quality control target value setter 22, and the target value plan value is set in the water quality control target value setter 22 as the water quality control target value. In addition, the water quality control target value determination means 24 inputs the prediction value of the inflow load amount from the inflow load amount prediction means 36. Therefore, after the target value created by the target value planning means 37 is set in the water quality control target value setter 22, the same operation as in the first embodiment is performed.

상술한 제4 실시 형태에서는, 유입유량과 유입 수질의 곱으로 나타나는 유입 부하량을 과거의 추세 데이터로부터 예측하게 하고 있으므로, 제3 실시 형태와 같이, 고가의 전질소 농도계를 생략할 수 있고 또한, 효율좋게 폭기풍량 제어를 행할 수 있다. 따라서, 시스템의 비용 절감에 기여 할 수 있다.In the fourth embodiment described above, the inflow load amount represented by the product of the inflow flow rate and the inflow water quality is predicted from the past trend data. Thus, as in the third embodiment, an expensive all nitrogen concentration meter can be omitted, and the efficiency Aeration volume control can be performed favorably. Therefore, it can contribute to the cost reduction of the system.

또한, 제1 실시 형태의 끝부분에서 기술한 (1)∼(9)의 형태는, 제4 실시 형태에서도 포함되는 것이다.Note that the forms of (1) to (9) described at the end of the first embodiment are also included in the fourth embodiment.

상기 구성에 의하면, 생물반응조에서의 수질을 목표치 레벨에 도달시키는 것이 불가능한 정황이 발생했다 하여도, 정황에 따른 적절한 수질 제어를 실행함이 가능하게 된다.















According to the said structure, even if the situation where it is impossible to reach the target quality level of the water quality in a biological reaction tank generate | occur | produces, it becomes possible to perform appropriate water quality control according to the situation.















Claims (13)

최초침전지, 생물반응조, 및 최후침전지를 포함하는 하수 처리 프로세스를 구비하고, 이들 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량(폭기 풍량 또는 탄소원 주입량)을 제어함으로써, 상기 생물반응조에서의 수질(질산성 질소 농도 또는 암모니아성 질소 농도)을 미리 설정한 수질 제어 목표치에 도달시키도록 수질 제어를 행하는 하수 처리 시스템에 있어서, Water quality in the bioreactor (nitric acidity) is provided by having a sewage treatment process including an initial settler, a bioreactor, and a last settler, and controlling an operation amount (aeration amount of air or a carbon source injection amount) of the process equipment installed in these sewage treatment processes. In the sewage treatment system which performs water quality control so that a nitrogen concentration or ammonia nitrogen concentration) may reach the water quality control target value preset, 계측 데이터(유입하는 하수의 유량 및 전질소 농도, 또는 호기조로부터 무산소조로 순환되는 처리수에 대한 순환 유량 및 질산성 질소 농도) 및 예측 데이터(유입하는 하수의 전질소 농도에 대한 과거의 시계열 데이터) 중 어느 한 쪽 또는 쌍방의 입력에 의거하여 수질 한계 예측치를 연산하고, 그 수질 한계 예측치와 상기 수질 제어 목표치의 비교에 의거하여 그 수질 제어 목표치가 도달 가능한 것인지의 여부를 판정하는 수질 제어 목표치 판정수단과, Measurement data (flow and total nitrogen concentration of influent sewage, or circulating flow rate and nitrate nitrogen concentration for treated water circulated from an aerobic tank to anoxic tank) and predictive data (past time series data for total nitrogen concentration of influent sewage) Water quality control target value determination means for calculating a water quality limit prediction value based on either or both inputs, and determining whether the water quality control target value is reachable based on a comparison of the water quality prediction value and the water quality control target value. and, 상기 수질 제어 목표치 판정수단이 도달 불가능이라는 취지로 판정한 경우, 그 판정 결과를 알림과 동시에, 그 수질 제어 목표치를 달성 가능한 레벨로 변경하든가 또는 상기 프로세스 기기의 조작량을 고정하는, 판정 결과 실행수단을 구비한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.When it is determined that the water quality control target value determination means is unreachable, the determination result execution means for notifying the determination result and changing the water quality control target value to a level that can be achieved or fixing the operation amount of the process device. Sewage treatment system characterized in that provided. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생물반응조에서의 수질은, 그 생물반응조의 일부를 구성하는 호기조에서의 암모니아성 질소 농도이며, The water quality in the bioreactor is the ammonia nitrogen concentration in the aerobic tank constituting a part of the bioreactor, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량은, 상기 호기조에 설치된 블로어의 폭기풍량인 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The amount of operation of the process apparatus provided in the sewage treatment process is the amount of aeration air of the blower provided in the exhalation tank. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 생물반응조에서의 수질은, 그 생물반응조의 일부를 구성하는 호기조 전단의 무산소조, 또는 그 무산소조 전단의 혐기조에서의 질산성 질소 농도이며, The water quality in the bioreactor is the anoxic tank at the front of the aerobic tank that forms part of the bioreactor, or the nitrate nitrogen concentration in the anaerobic tank at the front of the anaerobic tank, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량은, 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량인 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The amount of operation of the process apparatus installed in the sewage treatment process is a carbon source injection amount to the anoxic tank or anaerobic tank of a carbon source injection pump. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 계측 데이터만에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, 그 계측 데이터는, 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량 및 전질소 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The water quality control target value determination means performs the determination based only on the measurement data, and the measurement data includes the flow rate of the sewage flowing into the sewage treatment process and the total nitrogen concentration. . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 계측 데이터 및 예측 데이터의 쌍방에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, The water quality control target value determination means performs the determination based on both the measurement data and the prediction data. 그 계측 데이터는, 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량이며, The measurement data is the flow rate of the sewage flowing into the sewage treatment process, 그 예측 데이터는, 그 유입하는 하수의 전질소 농도에 대한 과거의 시계열 데이터인 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The predictive data is historical time series data on the total nitrogen concentration of the incoming sewage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예측 데이터에 의거하여 목표치 계획을 작성하고, 이 작성한 목표치 계획을 상기 수질 제어 목표치로서 설정하는 목표치 계획수단을 구비한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.And a target value planning means for creating a target value plan based on the predicted data and setting the created target value plan as the water quality control target value. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 계측 데이터 만에 의거하여 상기 판정을 행하는 것이며, The water quality control target value determination means performs the determination based only on the measurement data, 그 계측 데이터는, 상기 하수 처리 프로세스에 유입하는 하수의 유량, 및 상기 호기조로부터 상기 무산소조로 순환되는 처리수에 대한 순환유량 및 질산성 질소 농도를 포함하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The measurement data includes a flow rate of the sewage flowing into the sewage treatment process, and a circulating flow rate and a nitrate nitrogen concentration for the treated water circulated from the aerobic tank to the anoxic tank. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 생물반응조를 구성하는 상기 혐기조, 상기 무산소조, 및 상기 호기조에 대한 각 하수의 스텝 유입량으로 한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The amount of each sewage to the anaerobic tank, the anoxic tank, and the aerobic tank which constitutes the bioreactor is replaced with the amount of operation of the process equipment installed in the sewage treatment process, instead of the carbon source injection amount to the anoxic tank or the anaerobic tank of the carbon source injection pump. The sewage treatment system characterized by the step amount of inflow. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 최초침전지를 우회하여 상기 생물반응조에 유입하는 최초침전지 우회유량으로 한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The amount of operation of the process equipment installed in the sewage treatment process is replaced with the amount of carbon source injection into the anoxic or anaerobic tank of the carbon source injection pump, and bypasses the initial settler and flows into the initial settler bypass flow flowing into the bioreactor. Sewage treatment system. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 하수 처리 프로세스에 설치된 상기 프로세스 기기의 조작량을, 상기 탄소원 주입펌프의 상기 무산소조 또는 혐기조에 대한 탄소원 주입량에 대신하여, 상기 혐기조 또는 상기 무산소조에 대한 상기 최초침전지의 저부로부터의 생오니 투입량으로 한 것, 또는 상기 최초침전지의 저부로부터의 생오니를 발효시켜 생성한 발효물의 상기 혐기조에 대한 생오니 발효물 투입량으로 한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The operating amount of the process equipment installed in the sewage treatment process is a fresh sludge input from the bottom of the initial settler to the anaerobic tank or the anaerobic tank instead of the carbon source injection amount to the anaerobic tank or the anaerobic tank of the carbon source injection pump. Or or a raw sludge fermentation product input to the anaerobic tank of a fermentation product produced by fermenting fresh sludge from the bottom of the initial settler. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 생물반응조에서의 수질을 결정하는 물질의 수지를 연산하는 물질수지 모델, 또는 그 물질의 수지 연산 결과의 과거 데이터를 출력하는 통계 모델에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The water quality control target value determination means is constituted by a mass balance model for calculating a resin of a substance for determining the water quality in the bioreactor, or a statistical model for outputting historical data of the resin calculation result of the substance. Sewage treatment system. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 수질 제어 목표치 판정수단은, 상기 수질 한계 예측치를 복수 단계로 나누어 연산함과 동시에, 그 복수 단계의 각 예측치와 상기 수질 제어 목표치 사이의 차이에 따라, 상기 판정을 복수 단계마다 행하는 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.The water quality control target value determining means calculates the water quality limit prediction value by dividing the water quality limit prediction value into a plurality of stages, and performs the determination for each of the plurality of stages according to the difference between the predicted values of the plurality of stages and the water quality control target value. Sewage treatment system. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 수질 제어 목표치 판정수단에 의한 상기 복수 단계마다의 판정 결과를 표시하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는 하수 처리 시스템.And a display unit for displaying the determination result for each of the plurality of steps by the water quality control target value determination unit.
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