(57)【要約】【課題】送風機の運転に要する電力を低減することができる送風機の制御方法を提供する。【解決手段】下水処理場において集合管を介して複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、集合管と複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、基準給気管に設けられた風量制御弁の開度および基準給気管の測定風量に基づいて風量制御弁の実圧損を算出し、算出された実圧損が目標圧損となるようにＰＩＤ制御により集合管の設定圧力を決定し、集合管の測定圧力が設定圧力となるように少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する。【選択図】図１
2018075573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場において集合管を介して複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、
前記集合管と前記複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、
前記基準給気管に設けられた風量制御弁の開度および前記基準給気管の測定風量に基づいて前記風量制御弁の実圧損を算出し、算出された実圧損が目標圧損となるようにＰＩＤ制御により前記集合管の設定圧力を決定し、
前記集合管の測定圧力が前記設定圧力となるように前記少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する、送風機の制御方法。
【請求項２】
前記複数の給気管のそれぞれについて、当該給気管に設けられた風量制御弁のＣＶ値を当該給気管の測定風量で割って選択参照値を算出し、
算出された選択参照値のうちで最も高い選択参照値の給気管を前記基準給気管として選択する、請求項１に記載の送風機の制御方法。
【請求項３】
下水処理場において集合管を介して複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、
前記集合管と前記複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、
前記基準給気管に設けられた風量制御弁の開度が予め定められた目標開度となるようにＰＩＤ制御により前記集合管の設定圧力を決定し、
前記集合管の測定圧力が前記設定圧力となるように前記少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する、送風機の制御方法。
【請求項４】
前記複数の給気管のそれぞれには風量制御弁が設けられており、
前記複数の給気管のうちで風量制御弁の開度が最も大きい給気管を前記基準給気管として選択する、請求項３に記載の送風機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場における送風機の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場では、複数の送風機から集合管を介して複数の反応タンクに空気が供給される（例えば、特許文献１参照）。集合管と複数の反応タンクとは複数の給気管によってそれぞれ接続され、各給気管には風量制御弁が設けられる。一般的に、各風量制御弁は、対応する反応タンク内の汚水の溶存酸素濃度に基づいて制御される。一方、送風機は、集合管の測定圧力が設定圧力となるようにＰＩＤ制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公平４−９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、下水処理場では、送風機の運転に要する電力が総消費電力のうちでかなり高い割合を占める。従って、送風機の運転に要する電力を削減することが望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、送風機の運転に要する電力を低減することができる送風機の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、従来の送風機の制御方法では、集合管の設定圧力が高く設定されて給気管の風量制御弁で大きな圧損が生じていることに着目し、これを改善することを考案した。本発明は、このような観点からなされたものである。
【０００７】
すなわち、本発明の一つの側面からの送風機の制御方法は、下水処理場において集合管を介して複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、前記集合管と前記複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、前記基準給気管に設けられた風量制御弁の開度および前記基準給気管の測定風量に基づいて前記風量制御弁の実圧損を算出し、算出された実圧損が目標圧損となるようにＰＩＤ制御により前記集合管の設定圧力を決定し、前記集合管の測定圧力が前記設定圧力となるように前記少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、送風機の吐出圧力の目標値である集合管の設定圧力を、基準給気管に設けられた風量制御弁での実圧損が目標圧損となる程度に低く抑えることができる。従って、送風機の運転に要する電力を低減することができる。
【０００９】
前記複数の給気管のそれぞれについて、当該給気管に設けられた風量制御弁のＣＶ値を当該給気管の測定風量で割って選択参照値を算出し、算出された選択参照値のうちで最も高い選択参照値の給気管を前記基準給気管として選択してもよい。この構成によれば、風量制御弁の実圧損が最も低い給気管を基準給気管として選択することができる。
【００１０】
また、本発明の別の側面からの送風機の制御方法は、下水処理場において集合管を介し
て複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、前記集合管と前記複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、前記基準給気管に設けられた風量制御弁の開度が予め定められた目標開度となるようにＰＩＤ制御により前記集合管の設定圧力を決定し、前記集合管の測定圧力が前記設定圧力となるように前記少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する、ことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、送風機の吐出圧力の目標値である集合管の設定圧力を、基準給気管に設けられた風量制御弁での実圧損が目標圧損となる程度に低く抑えることができる。従って、送風機の運転に要する電力を低減することができる。
【００１２】
例えば、前記複数の給気管のそれぞれには風量制御弁が設けられており、前記複数の給気管のうちで風量制御弁の開度が最も大きい給気管を前記基準給気管として選択してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、送風機の運転に要する電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る送風機の制御方法を実行する送風システムの概略構成図である。
【図２】風量制御弁の開度とＣＶ値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係る送風機の制御方法を実行する、下水処理場における送風システム１を示す。下水処理場は、汚水を貯留する複数の反応タンク１１を含み、送風システム１は、それらの反応タンク１１に集合管３を介して空気を供給する複数の送風機２を含む。ただし、送風機２は必ずしも複数設けられている必要はなく、１つだけ設けられていてもよい。
【００１６】
本実施形態では、送風システム１が反応タンク１１と同数の溶存酸素制御装置５１および風量制御装置５２を含むとともに、１つの圧力制御装置５３を含む。ただし、全ての溶存酸素制御装置５１および風量制御装置５２が１つのユニットとして構成されていてもよいし、全ての風量制御装置５２および圧力制御装置５３が１つのユニットとして構成されていてもよい。
【００１７】
具体的に、各送風機２は、吐出管２１により集合管３と接続されている。集合管３には、全ての送風機２から当該集合管３に集められた空気の圧力を測定する圧力計３１と、当該集合管３内の空気の温度を測定する温度計３２が設けられている。なお、温度計３２は、各吐出管２１に設けられていてもよい。
【００１８】
各送風機２は、圧力制御装置５３により制御される。圧力制御装置５３には、圧力計３１からの測定圧力Ｐｎと温度計３２からの測定温度Ｔが入力される。圧力制御装置５３は、集合管３の測定圧力Ｐｎに基づいて送風機２の運転台数を決定するとともに、運転される送風機２を、集合管３の測定圧力Ｐｎが設定圧力Ｐｓとなるように各送風機２の風量設定を変えることでＰＩＤ制御する。
【００１９】
集合管３は、複数の給気管４により反応タンク１１とそれぞれ接続されている。各給気管４には、当該給気管４の風量を変更する風量制御弁４２が設けられている。また、各給気管４には、当該給気管４の風量を測定する風量計４１が設けられている。図例では、風
量計４１が風量制御弁４２の上流側に位置しているが、風量制御弁４２の下流側に位置していてもよい。各風量制御弁４２は、風量制御装置５２により制御される。風量制御装置５２には、風量計４１からの測定風量Ｑｎが入力される。
【００２０】
各給気管４は反応タンク１１内まで延びており、給気管４の先端には散気パネル４３が設けられている。各反応タンク１１には、当該反応タンク１１内の汚水の溶存酸素濃度ＤＯを測定する溶存酸素濃度計１２が設けられている。溶存酸素濃度計１２で測定された溶存酸素濃度ＤＯは、対応する溶存酸素制御装置５１に入力される。
【００２１】
各溶存酸素制御装置５１は、溶存酸素濃度ＤＯに基づいて、対応する反応タンク１１に対する要求風量Ｑｓを決定する。要求風量Ｑｓは、対応する風量制御装置５２に送信される。
【００２２】
各風量制御装置５２は、風量計４１からの測定風量Ｑｎが要求風量Ｑｓとなるように風量制御弁４２の開度Ｘを調整する。各風量制御装置５２から圧力制御装置５３へは、風量制御弁４２の開度Ｘと測定風量Ｑｎが送信される。
【００２３】
圧力制御装置５３は、まず、給気管４のうちの１つを基準給気管として選択する。圧力制御装置５３には、各給気管４に設けられた風量制御弁４２のＣＶ値に関する性能曲線が予め格納されている。ＣＶ値は、風量制御弁４２の容量を示す数値であり、図２に示すように開度Ｘが大きくなると高くなる。
【００２４】
圧力制御装置５３は、各給気管４について、現在の開度Ｘでの風量制御弁４２のＣＶ値を当該給気管４の測定風量Ｑｎで割って選択参照値（＝ＣＶ／Ｑｎ）を算出する。その後、圧力制御装置５３は、算出された選択参照値のうちで最も高い選択参照値の給気管４を基準給気管として選択する。
【００２５】
次に、圧力制御装置５３は、基準給気管に設けられた風量制御弁４２の開度Ｘおよび基準給気管の測定風量Ｑｎに基づいて集合管３の設定圧力Ｐｓを決定する。まず、圧力制御装置５３は、現在の開度Ｘでの風量制御弁４２のＣＶ値、測定風量Ｑｎおよび測定温度Ｔを用いて、例えば、以下の式１により、風量制御弁４２の実圧損ΔＰｎを算出する。
【００２６】
【数１】
2018075573.tif 000003
各記号の単位  ΔＰｎ：ｋｇ／ｃｍ2
Ｑｎ：ｍ3／ｍｉｎ
Ｔ：Ｋ
Ｐ１，Ｐ２：ｋｇ／ｃｍ2  ａｂｓ
【００２７】
式中のＰ１およびＰ２は、それぞれ風量制御弁４２の入口および出口の圧力である。ただし、式１の計算結果に対するＰ１，Ｐ２の影響は小さいため、本実施形態では、Ｐ１，Ｐ２に固定値を採用している。
【００２８】
ついで、圧力制御装置５３は、算出された実圧損ΔＰｎが目標圧損ΔＰｓ（例えば、２ｋＰａ）となるように、ＰＩＤ制御により集合管３の設定圧力Ｐｓを決定する。具体的には、実圧損ΔＰｎが目標圧損ΔＰｓよりも小さければ、それらの偏差（ΔＰｓ−ΔＰｎ）に応じて設定圧力Ｐｓを現在の値よりも大きくし、逆に実圧損ΔＰｎが目標圧損ΔＰｓよりも大きければ、それらの偏差（ΔＰｎ−ΔＰｓ）に応じて設定圧力Ｐｓを現在の値より
も小さくする。設定圧力Ｐｓを決定した後は、圧力制御装置５３は、上述したように集合管３の測定圧力Ｐｎが設定圧力Ｐｓとなるように各送風機２の風量設定を変えることで送風機２をＰＩＤ制御する。なお、設定圧力Ｐｓを決定する演算およびＰＩＤ制御は専用の演算器および制御装置で行い、決定された設定圧力Ｐｓを圧力制御装置５３へ入力してもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、送風機２の吐出圧力の目標値である集合管３の設定圧力Ｐｓを、基準給気管に設けられた風量制御弁４２での実圧損ΔＰｎが目標圧損ΔＰｓとなる程度に低く抑えることができる。従って、送風機２の運転に要する電力を低減することができる。
【００３０】
また、本実施形態では、全ての給気管４について選択参照値が算出され、これらの選択参照値の比較により基準給気管が選択されるので、風量制御弁４２の実圧損ΔＰｎが最も低い給気管４を基準給気管として選択することができる。
【００３１】
＜変形例＞
圧力制御装置５３は、基準給気管の実圧損ΔＰｎを算出する代わりに、基準給気管に設けられた風量制御弁４２の開度Ｘが予め定められた目標開度Ｘｓとなるように、集合管３の設定圧力ＰｓをＰＩＤ制御により決定してもよい。具体的には、現在の開度Ｘが目標開度Ｘｓよりも小さければ、それらの偏差（Ｘｓ−Ｘ）に応じて設定圧力Ｐｓを現在の値よりも小さくし、現在の開度Ｘが目標開度Ｘｓよりも大きければ、それらの偏差（Ｘ−Ｘｓ）に応じて設定圧力Ｐｓを現在の値よりも大きくする。
【００３２】
本変形例では、圧力制御装置５３が、給気管４のうちで風量制御弁４２の開度Ｘが最も大きい給気管４を基準給気管として選択する。ただし、前記実施形態と同様に、圧力制御装置５３が、各給気管４について選択参照値を算出し、算出された選択参照値のうちで最も高い選択参照値の給気管４を基準給気管として選択してもよい。目標開度Ｘｓは、例えば３０〜６０％の範囲内でオペレータにより任意に設定される。
【００３３】
本変形例では、前記実施形態に比べて送風機２の運転に要する電力の低減効果が小さくなるものの、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。しかも、本変形例では、開度ＸのＣＶ値への換算および実圧損ΔＰｎの算出が不要であるために、制御用のプログラムを簡易化することができる。
【００３４】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３５】
例えば、前記実施形態では、圧力制御装置５３が各給気管４の選択参照値を算出しているが、各風量制御装置５２に風量制御弁４２のＣＶ値に関する性能曲線が予め格納され、各風量制御装置５２が対応する給気管４の選択参照値を算出してもよい。
【００３６】
また、前記実施形態において、基準給気管の選択は、必ずしも選択参照値の比較によって行われる必要はなく、例えば、給気管４のうちで風量制御弁４２の開度Ｘが最も大きい給気管４が基準給気管として選択されてもよい。
【００３７】
また、各反応タンク１１に対する要求風量Ｑｓは、必ずしも溶存酸素濃度ＤＯに基づいて決定される必要はなく、例えば、汚水中の硝酸濃度やアンモニア濃度に基づいて決定されてもよいし、反応タンク１１への汚水流入量に係数を積算して算出されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１    送風システム
１１  反応タンク
２    送風機
３    集合管
４    給気管
４２  風量制御弁
４３  散気パネル
【図１】
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【図２】
2018075573.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月26日(2018.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場において集合管を介して複数の反応タンクに空気を供給する少なくとも１つの送風機の制御方法であって、
前記集合管と前記複数の反応タンクとをそれぞれ接続する複数の給気管のうちの１つを基準給気管として選択し、
前記基準給気管に設けられた風量制御弁の開度が予め定められた目標開度となるようにＰＩＤ制御により前記集合管の設定圧力を決定し、
前記集合管の測定圧力が前記設定圧力となるように前記少なくとも１つの送風機をＰＩＤ制御により制御する、送風機の制御方法。
【請求項２】
前記複数の給気管のそれぞれには風量制御弁が設けられており、
前記複数の給気管のうちで風量制御弁の開度が最も大きい給気管を前記基準給気管として選択する、請求項１に記載の送風機の制御方法。