申请日2015.12.24
公开(公告)日2016.07.06
IPC分类号C02F3/00; C02F3/30
摘要
本发明提供能适当控制向好氧槽的混合液供给的空气量的水处理系统以及该系统的曝气风量控制方法。水处理系统具备：测定配备曝气装置的好氧槽中活性污泥混合液氨态氮浓度的第一测氨计;测定流入一系列的生物反应槽的原水的氨态氮浓度的第二测氨计;基于作为曝气装置曝气风量目标值的目标操作量控制曝气装置曝气风量的曝气风量控制装置;生成目标操作量的曝气风量计算装置;曝气风量计算装置具有：包括生成反馈目标操作量信号的第一操作量计算单元的反馈控制系统;包括根据原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量生成先行目标操作量信号的第二操作量计算单元的前馈控制系统;将反馈目标操作量信号以及先行目标操作量信号进行加法运算的加法运算单元。
摘要附图
权利要求书
1.一种水处理系统，具备：
具有配备曝气装置的好氧槽、和设置于该好氧槽的上游侧的至少一个以上的厌氧槽或无氧槽，并且基于活性污泥法进行水处理的一系列的生物反应槽;
测定所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度的第一测氨计;
测定流入所述一系列的生物反应槽的原水的氨态氮浓度的第二测氨计;
基于作为所述曝气装置的曝气风量的目标值的目标操作量控制所述曝气装置的曝气风量的曝气风量控制装置;和
生成所述目标操作量的曝气风量计算装置;
所述曝气风量计算装置具有：
反馈控制系统，该反馈控制系统包括基于所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度与其设定值之间的偏差生成反馈目标操作量信号的第一操作量计算单元;
前馈控制系统，该前馈控制系统包括根据所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量生成先行目标操作量信号的第二操作量计算单元;和
加法运算单元，该加法运算单元将所述反馈目标操作量信号以及所述先行目标操作量信号进行加法运算而生成所述目标操作量。
2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于，
所述第二操作量计算单元形成为如下结构：
算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成使该先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制的所述先行目标操作量信号。
3.根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于，
所述规定的期间形成为能够根据所述一系列的生物反应槽中活性污泥混合液的滞留时间进行设定的结构。
4.根据权利要求2或3所述的水处理系统，其特征在于，
所述第二操作量计算单元形成为如下结构：
算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成至少一个复制波形，所述至少一个复制波形从表示该先行目标操作量随时间变化的基准波形起在时间轴方向上逐一错开规定的第一单位期间，并且根据所述规定的期间选择所述基准波形以及所述复制波形中的至少两个波形，在所选择的波形中选择所述先行目标操作量最大的值，以此生成所述先行目标操作量信号。
5.一种水处理系统的曝气风量控制方法，
是具备一系列的生物反应槽的水处理系统的曝气风量控制方法，所述一系列的生物反应槽具有配备曝气装置的好氧槽、和设置于该好氧槽的上游侧的至少一个以上的厌氧槽或无氧槽，并且基于活性污泥法进行水处理，
所述曝气风量控制方法具有：
基于作为所述曝气装置的曝气风量的目标值的目标操作量控制所述曝气装置的曝气风量的风量控制工序;和
生成所述目标操作量的目标操作量计算工序;
所述目标操作量计算工序具有：
测定所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度的混合液测定工序;
测定流入所述一系列的生物反应槽的原水的氨态氮浓度的原水测定工序;
基于所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度与其设定值之间的偏差生成反馈目标操作量信号的反馈信号生成工序;
根据所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量生成先行目标操作量信号的先行信号生成工序;和
将所述反馈目标操作量信号以及所述先行目标操作量信号进行加法运算而生成所述目标操作量的操作量生成工序。
6.根据权利要求5所述的水处理系统的曝气风量控制方法，其特征在于，
所述先行信号生成工序算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成使该先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制的所述先行目标操作量信号。
说明书
水处理系统以及该系统的曝气风量控制方法
技术领域
本发明涉及设置于污水处理设备等且具备包括好氧槽在内的生物反应槽的水处理系统。尤其涉及上述水处理系统中的好氧槽的曝气风量的控制。
背景技术
以往，已知有在生活排水等的排水处理中，使用活性污泥净化排水的水处理系统。这样的水处理系统例如具备贮留原水(流入污水)的原水槽、对原水和活性污泥相混合的活性污泥混合液(以下简称为“混合液”)中的污染物质进行生物处理的一系列的生物反应槽、和从混合液中沉淀分离污泥的沉淀槽。一系列的生物反应槽包括厌氧槽、无氧槽以及好氧槽等，在这些反应槽中进行原水中含有的碳类有机物、含氮化合物、含磷化合物等污染物质的去除。
在上述水处理系统中，好氧槽内具备用于对混合液进行曝气的曝气装置。通过对混合液进行曝气，可以提高活性污泥微生物的活动所需的混合液中的溶解氧浓度，或者可以对混合液进行搅拌。当通过曝气装置向好氧槽的混合液供给的空气量(以下称为“曝气风量”)不足时，处理水的水质恶化。
为了防止这一问题，提出了基于好氧槽内的氨态氮浓度对好氧槽的曝气风量进行反馈控制的结构(参照专利文献1)。此外，除了好氧槽内的氨态氮浓度以外还对流入一系列的生物反应槽中的原水的氨态氮浓度进行测定，并且基于原水的氨态氮浓度对曝气风量进行前馈控制的结构也被提出(参照专利文献2)。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特开2005-199116号公报;
专利文献2：日本特开2012-66231号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
然而，在如上所述的除了反馈控制以外还进行前馈控制的结构中，也同样存在难以达到适当的曝气风量的情况。
本发明鉴于上述问题而形成，其目的是提供能够适当地控制向好氧槽的混合液供给的空气量的水处理系统以及该系统的曝气风量控制方法。
解决问题的手段：
根据本发明的一种形态的水处理系统具备：具有配备曝气装置的好氧槽、和设置于该好氧槽的上游侧的至少一个以上的厌氧槽或无氧槽，并且基于活性污泥法进行水处理的一系列的生物反应槽;测定所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度的第一测氨计;测定流入所述一系列的生物反应槽的原水的氨态氮浓度的第二测氨计;基于作为所述曝气装置的曝气风量的目标值的目标操作量控制所述曝气装置的曝气风量的曝气风量控制装置;和生成所述目标操作量的曝气风量计算装置;所述曝气风量计算装置具有：反馈控制系统，该反馈控制系统包括基于所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度与其设定值之间的偏差生成反馈目标操作量信号的第一操作量计算单元;前馈控制系统，该前馈控制系统包括根据所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量生成先行目标操作量信号的第二操作量计算单元;和加法运算单元，该加法运算单元将所述反馈目标操作量信号以及所述先行目标操作量信号进行加法运算而生成所述目标操作量。
根据上述结构，基于好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度执行反馈控制，且执行与原水氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的前馈控制。借助于此，可以从原水氨态氮浓度变化的开始起与之相匹配地改变曝气风量，因此即使是对于难以通过反馈控制追随的氨态氮浓度的急剧变化，也能够控制为适当的曝气风量。又，在原水的氨态氮浓度的值本身较高但是单位时间内的变化量较小的情况下，可以减小由前馈控制进行的曝气风量的变化。在这样的情况下，仅通过反馈控制便能够充分应对，因此抑制因前馈控制而引起的过剩的曝气风量的变化，可以控制为适当的曝气风量且谋求电力的节省。
也可以是所述第二操作量计算单元形成为如下结构：算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成使该先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制的所述先行目标操作量信号。根据该结构，在原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量表示原水的氨态氮浓度的上升的情况下，在使与该变化量相对应的操作量成为曝气风量的先行目标操作量后，即使原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量表示原水的氨态氮浓度的减少的情况下，也能够使先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制。因此，在氨态氮浓度的上升时，迅速地执行跟随着好氧槽的活性污泥混合液中氨态氮浓度的上升的曝气风量的增加控制，与此同时，在氨态氮浓度的减少时，抑制因前馈控制而引起过剩的曝气风量的变化，从而能够可靠地进行好氧槽中的曝气处理且可靠地减少处理后的氨态氮浓度。
也可以是所述规定的期间形成为能够根据所述一系列的生物反应槽中活性污泥混合液的滞留时间进行设定的结构。曝气处理所需的时间随着一系列的生物反应槽中的活性污泥混合液的滞留时间而变化，因此根据活性污泥混合液的滞留时间改变抑制曝气风量的减少的期间，从而能够可靠地进行好氧槽中的曝气处理且可靠地减少处理后的氨态氮浓度。
也可以是所述第二操作量计算单元形成为如下结构：算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成至少一个复制波形，所述至少一个复制波形从表示该先行目标操作量随时间变化的基准波形起在时间轴方向上逐一错开规定的第一单位期间，并且根据所述规定的期间选择所述基准波形以及所述复制波形中的至少两个波形，在所选择的波形中选择所述先行目标操作量最大的值，以此生成所述先行目标操作量信号。根据该结构，通过复制并重叠基准波形，实现先行目标操作量的减少在减少抑制期间得到抑制这样的处理。因此，能够使该处理成为比较简单的运算处理。
又，根据本发明的另一种形态的水处理系统的曝气风量控制方法是具备一系列的生物反应槽的水处理系统的曝气风量控制方法，所述一系列的生物反应槽具有配备曝气装置的好氧槽、和设置于该好氧槽的上游侧的至少一个以上的厌氧槽或无氧槽，并且基于活性污泥法进行水处理，所述曝气风量控制方法具有：基于作为所述曝气装置的曝气风量的目标值的目标操作量控制所述曝气装置的曝气风量的风量控制工序;和生成所述目标操作量的目标操作量计算工序;所述目标操作量计算工序具有：测定所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度的混合液测定工序;测定流入所述一系列的生物反应槽的原水的氨态氮浓度的原水测定工序;基于所述好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度与其设定值之间的偏差生成反馈目标操作量信号的反馈信号生成工序;根据所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量生成先行目标操作量信号的先行信号生成工序;和将所述反馈目标操作量信号以及所述先行目标操作量信号进行加法运算而生成所述目标操作量的操作量生成工序。
根据上述方法，基于好氧槽的活性污泥混合液的氨态氮浓度执行反馈控制，且执行与原水氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的前馈控制。借助于此，可以从原水氨态氮浓度变化的开始起与之相匹配地改变曝气风量，因此即使是对于难以通过反馈控制追随的氨态氮浓度的急剧变化，也能够控制为适当的曝气风量。又，在原水的氨态氮浓度的值本身较高但是单位时间内的变化量较小的情况下，可以减小由前馈控制进行的曝气风量的变化。在这样的情况下，仅通过反馈控制便能够充分应对，因此抑制因前馈控制而引起的过剩的曝气风量的变化，可以控制为适当的曝气风量且谋求电力的节省。
也可以是所述先行信号生成工序算出与所述原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量相对应的先行目标操作量，并且生成使该先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制的所述先行目标操作量信号。根据该方法，在原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量表示原水的氨态氮浓度的上升的情况下，在使与该变化量相对应的操作量成为曝气风量的先行目标操作量后，即使原水的氨态氮浓度的单位时间内的变化量表示原水的氨态氮浓度的减少的情况下，也能够使先行目标操作量的减少在规定的期间得到抑制。因此，在氨态氮浓度的上升时，迅速地执行跟随着好氧槽的活性污泥混合液中氨态氮浓度的上升的曝气风量的增加控制，与此同时，在氨态氮浓度的减少时，抑制因前馈控制而引起过剩的曝气风量的变化，从而能够可靠地进行好氧槽中的曝气处理且可靠地减少处理后的氨态氮浓度。
发明效果：
根据本发明，能够适当地控制向好氧槽的混合液供给的空气量。
