(57)【要約】【課題】  良好な処理水質を安定的に保つとともに、反応タンクへの送風に用いる送風機の運転台数を最適化することで送風機の述べ運転時間を削減し、該送風機の動力に関わるエネルギー消費量を削減する。【解決手段】  同一の送風系統内に複数の送風機Ｎｏ．１〜４が並列に接続されている活性汚泥法を用いる水処理施設１において、現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値を算出する手段と、設定時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値を算出する手段と、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限値と、現在の送風機運転状況から１台運転台数を減じた状態における送風機総吸込み風量上限値とを用い、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内となるように、省エネルギー性が高いかつ頻繁なオン・オフとならないように送風機運転台数を最適化する下水処理場の運転支援装置。【選択図】図１
2018187620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の送風系統内に複数の送風機が並列に接続されている活性汚泥法を用いる下水処理場において、
現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値と、設定時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と、現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限から、送風機運転台数の追加を判断し、
現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値と、設定時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と、現時点の送風機運転状況から１台運転台数を減じた状態における送風機総吸込み風量上限から送風機運転台数の削減を判断することで、
処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内となるように、省エネルギー性が高いかつ頻繁なオン・オフとならないように送風機運転台数の指示値を与える下水処理場の運転支援装置であって、
設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値と現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値と、
現時点から設定時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値から、送風機運転台数の追加を判断し、
設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値と現時点の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値と、
現時点から設定時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と現時点の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値から、送風機運転台数の削減を判断することで、
処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内となるように、省エネルギー性が高いかつ頻繁なオン・オフとならないように送風機運転台数の指示値を与える下水処理場の運転支援装置。
【請求項２】
設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値と、現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値を、
送風機総吸込み風量の制御目標値に加算することにより、後ほど送風能力に余裕が生じた時点で不足分の補填をすることで、
処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素の変動を最小限に抑制するように、
送風機総吸込み風量の指示値と、送風機運転台数の指示値を与える請求項１記載の下水処理場の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、活性汚泥法を用いる下水処理場の運転支援装置及び運転支援方法に関する。
【技術背景】
【０００２】  従来の下水処理場の運転支援装置について、図１２を用いて説明する。下水処理場の水処理施設１は、最初沈殿池１１１と、反応タンク１１２と、最終沈殿池１１５とを備え、下水は最初沈殿池１１１において、比較的粗大な浮遊物が沈殿除去される。反応タンク１１２では、下水が活性汚泥と混合されて曝気装置１１６から散気装置１１７を介して送られる空気によって曝気され、活性汚泥に含まれる微生物の代謝作用により有機物等が除去される。活性汚泥混合液は最終沈殿池１１５において、活性汚泥が沈降することによって分離され、浄化された状態で流出する。
【０００３】  ここで曝気装置とは、微生物による有機物、窒素除去の際に必要となる空気を供給するもので、送風機と送風機により反応タンクへ供給される空気の量を調節する風量調節弁を意味し、便宜上送風機と分離して定義する。また散気装置とは、送風機から供給された空気を微細化することにより効率よく反応タンクへ酸素を供給するものである。
【０００４】  図１２において、最終沈殿池１１５と反応タンク１１２との間に、返送汚泥ポンプ１１９を有する返送ラインが設けられている。
【０００５】  下水の窒素除去のため、反応タンク１１２は曝気を行う部分（以下、好気タンクという）と曝気を行わない部分（以下、無酸素タンクという）とに分けられ、好気タンク１１４では下水中のアンモニア等の窒素化合物が酸化されて硝酸となる（以下、硝化反応という）。好気タンク１１４で生成された硝酸は好気タンク１１４から返送汚泥を通じて無酸素タンク１１３に送られ、無酸素タンク１１３における活性汚泥の硝酸呼吸の結果、窒素ガスとなり大気中に放出除去される。
【０００６】  ここで反応タンク前段部を無酸素タンクと呼称するのは、後述する曝気風量の算出過程において、タンク内で微生物の硝酸呼吸による脱窒反応の演算を用いるため、これを意識したものである。
【０００７】  図１３は、図１２における信号の流れを示すブロック図である。好気タンク１１４に設置した溶存酸素（以下、ＤＯという）濃度を測定するＤＯ計２０８の計測値とオペレーターがパラメータ設定部１０に設定したＤＯ設定値との偏差をもとにして、ＤＯコントローラ２７が必要な曝気風量を算出する。曝気風量制御装置３はＤＯコントローラ２７で算出された曝気風量を目標値として、これに曝気風量が一致するように曝気装置１１６を制御している（以下、ＤＯ制御という）。
【０００８】  図１２において、曝気装置１１６にはさらに、並列に配置されたＮｏ．１〜４送風機１２１が接続されており、これら送風機にはそれぞれＮｏ．１〜４インレットベーン１２２が接続され、フィルター１２３を通じて外気と通じている。送風機１２１と曝気装置１１６を繋ぐ送風管内の圧力を計測する圧力計２０９の計測値である送風圧力アンサー値ａ５がパラメータ設定部１０’に設定した圧力設定値に一致するよう、図１３における圧力コントローラ２８が運転中送風機インレットベーン開度の制御を行う。圧力設定値は通常、曝気装置１１６へ送る風量が不足することがないよう、オペレーターによって設定される。
【０００９】  また、実開平０７−０３５０００号公報（特許文献３）には、複数の反応タンクを有する下水処理場において、圧力計２０９および圧力コントローラ２８の替わりに、各送風機の吸込み風量計を設け、この合計値がＤＯコントローラ２７により算出した複数の反応タンク曝気風量の制御目標値に一致するよう、風量コントローラが送風機のインレットベーン開度の調節を行う手法の記載がある。
【００１０】  反応タンクへの流入負荷変動が比較的小さければ、インレットベーン開度の調節のみによって適切な圧力制御または吸込み風量制御が可能だが、流入負荷変動が大きい場合には、固定の送風機運転台数では風量の制御目標値が調節可能範囲を逸脱することがあるため、インレットベーン開度の調節に加えてＮｏ．１〜４送風機１２１の運転台数変更も組み合わせることで風量制御を行う必要が生じる。
【００１１】  反応タンクにおける曝気風量制御や、送風機の吸込み風量制御、または送風圧力制御が自動化されている例は多いが、送風機の運転台数の増減まで自動化されている例は極めて少なく、現状では殆どの下水処理場においてはオペレーターによる手動操作により運用されている。その主な原因は、現状の制御システムに台数制御の機能がないか、もしくは機能があってもインレット弁の開度などの少ない情報しか利用していないため、信頼性が不十分で利用されていない。また、必要送風量の予測機能が無いため、送風機の運転・停止のタイミングを決めるのも困難の課題であった。
【００１２】  図１４及び図１５に示す下水処理場の運転支援装置は、特開２０１２−１３５７１７号公報（特許文献４）に記載のあるものである。
【００１３】  図１４及び図１５に示す下水処理場の運転支援装置は、下水を反応タンクと反応タンク内に設置された散気装置と散気装置に接続された曝気装置とを備えた活性汚泥法による水処理施設で、下水を処理するうえで必要となる曝気風量の制御目標値を出力する機能を備えた下水処理場の運転支援装置において、反応タンクに流入する下水の水量を計測する流量計２０２と、反応タンクに流入する下水の有機物成分濃度を計測するＣＯＤ濃度計２００と、反応タンクに流入する下水の窒素成分濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計２０１または全窒素濃度計と、反応タンクのＭＬＳＳ濃度を計測するＭＬＳＳ濃度計２０３と、好気タンク末端のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計２０５と、好気タンク末端の硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計２０４と、反応タンクの水温を測定する水温計２０６を設け、上記の流量計とＣＯＤ濃度計計測値に基づいて算出したＢＯＤ負荷量に反応タンクでのＢＯＤ除去率を乗じた値から、好気タンク末端に設置した硝酸性窒素濃度計の計測値と返送汚泥の返送率に基づいて算出した脱窒により消費されるＢＯＤ量を減じ、反応タンクで活性汚泥により酸化されるＢＯＤ量を算出し、前記ＢＯＤ量からＢＯＤの酸化に必要な酸素量を算出する手段と、上記の流量計とアンモニア性窒素濃度計または全窒素濃度計の計測値に基づき算出したケルダール窒素負荷量から、余剰汚泥によるケルダール窒素除去量を減じ、さらに好気タンク末端アンモニア性窒素濃度の目標値を減じて反応タンクで活性汚泥により酸化されるケルダール窒素量を算出し、硝化反応に必要な酸素量を算出する手段と、上記のＭＬＳＳ濃度計の計測値と水温計の計測値に基づき、活性汚泥の内生呼吸に必要な酸素量を算出する手段とを設け、算出したＢＯＤの酸化に必要な酸素量と、硝化反応に必要な酸素量と、活性汚泥の内生呼吸に必要な酸素量とを合計することにより、反応タンクに流入する下水中のＢＯＤとケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を算出し、反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度計測値と反応タンク末端のアンモニア性窒素濃度の目標値との偏差に基づいて、反応タンクに流入する下水中のＢＯＤとケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を補正する手段を設け、算出した必要な酸素量の補正値と散気装置の性能曲線とに基づいて必要となる曝気風量の制御目標値を算出し、曝気風量の制御目標値を曝気風量制御装置３の曝気風量設定部２１に出力するものである。
【００１４】  このように構成された運転支援装置においては、反応タンクに流入する下水の水量と水質からＢＯＤ負荷量及びケルダール窒素負荷量を算出し、脱窒によるＢＯＤ除去量、余剰汚泥によるケルダール窒素の除去量、反応タンクから流出するアンモニア性窒素の量などの算出も合わせて行い、これらの算出結果からＢＯＤ除去に必要な酸素量とケルダール窒素の除去に必要な酸素量を算出し、これにＭＬＳＳ濃度と水温の計測値に基づいて算出した活性汚泥の内生呼吸に必要な酸素量を加え、更に、算出された酸素必要量と散気装置の性能曲線とから必要となる曝気風量を算出することができることから、この曝気風量の制御目標値を曝気風量制御装置へ出力し、曝気風量制御装置が設定された曝気風量に一致するように曝気装置を制御することにより有機物及び窒素の処理を効果的に行うことができるため、良好な処理水質を安定的に保つことができる。また、算出された曝気風量はその時点での下水の水量と水質の測定値等に基づいたものであるため、経験などによる運転設定とは異なり予想外の変動に備えて余裕を見た設定を行う必要性が低いことから、図１２に示すような従来の技術によって運転を行う場合よりも少ない曝気風量での運転が可能となる。
【００１５】  図１５は図１４における信号の流れを示すブロック図である。前記の流量計および濃度計の計測値とオペレーターがパラメータ設定部１０に設定した各種パラメータに基づいて、酸素必要量演算部１４が反応タンクに流入する下水に含まれる有機物と窒素を除去するために必要な酸素量を算出し、好気タンクのアンモニア性窒素濃度の目標値とアンモニア性窒素濃度計２０５の計測値との偏差に基づいて酸素必要量をフィードバック調節したうえで、算出した酸素量と散気装置の性能曲線に基づいて曝気風量演算部１６が曝気風量の制御目標値を算出する。曝気風量制御装置３は曝気風量演算部１６で算出された曝気風量を目標値として、これに曝気風量が一致するように曝気装置１１６を制御している（以下、ＯＲ制御という）。
【００１６】  図１５の各演算部における詳細な役割を記述する。
【００１７】  図１５に示す下水処理場の運転支援装置２の酸素必要量演算部１４は、流入負荷を易分解成分と難分解成分に分けて酸素必要量を算出する手段を有している。
【００１８】  このように構成された運転支援装置においては、流入成分の構成を考慮して流入負荷を易分解性成分と難分解性成分に分け、これらの各成分が分解されるために必要な時間を考慮して酸素必要量を算出することができ、これを曝気風量の算出に用いることができることから、通常の下水に比べて難分解性成分が占める割合が高い場合にも有機物及び窒素の処理を効果的に行うことが可能となる。
【００１９】  酸素必要量演算部１４は更に、時々刻々と変化する反応タンク１１２へ流入する流入水の水質とその流量から、好気タンク１１４におけるＢＯＤ濃度、ケルダール窒素濃度を算出する手段を有している。
【００２０】  反応タンクに流入する下水の成分は、すべてが反応タンクの流入部において微生物によって除去されるわけではなく、反応タンクに流入してから反応タンクを流出するまでの間に、反応タンク全体を反応の場として除去される。そのため、ある時刻の反応タンクに流入する下水の水量や水質の変化を直接その時点の曝気風量に反映させる方法によっては曝気風量の調節のタイミングが早すぎるとともに、曝気風量の操作量が過大なものとなる。このような事態を避けるためには、反応タンクに流入する下水の水量や濃度の変化によって生じる反応タンク内での濃度変化の時間的な遅れを考慮する必要がある。図１５に示す下水処理場の運転支援装置では、この時間的な遅れを酸素必要量の算出に反映させることができる。
【００２１】  このように構成された運転支援装置においては、流入負荷が実際に処理されるまでの時間的な遅れをも考慮して必要な曝気風量を算出することができることから、曝気風量を調節するタイミングと操作量を適正なものにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平０６−１４２６７８
【特許文献２】特開平０６−１４９３０１
【特許文献３】実開平０７−０３５０００
【特許文献４】特開２０１２−１３５７１７
【特許文献５】特開２０１７−１１３７２５
【非特許文献】
【００２３】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説２００９年版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】  量的、質的に著しく変動する下水処理場の反応タンクへの流入負荷に対し、固定の送風機運転台数では、風量の制御目標値が送風機総吸込み風量の調節可能範囲を逸脱する場合がある。特に標準活性汚泥法など高負荷条件の処理方法では、反応タンク内の滞留時間が比較的短く、早急に風量調節がなされなければ処理水質の低下を招きかねない。【００２５】  一方、下水処理場における送風機の動力は、処理場全体における電力使用量の３〜４割を占めるとも言われており、その適正な運転が、処理場全体の省エネルギー化にとって重要な要素となる。【００２６】  この反面、省エネルギー化に重点を置いた場合、風量調節が不足側へ遅れ易くなり、この結果、処理水への汚濁負荷残存量が多くなる。【００２７】  以上より、目標とする処理水質を確保することを前提としたうえで、送風機動力を極力低減するため、必要最小限の送風機台数によって運転し、省エネルギー化を図ることが望ましい。【００２８】  また、この送風機運転台数の変更操作は、オペレーターの判断により手動操作される場合が多い。熟練のオペレーターは、必要風量の増減や、送風機のインレットベーン開度、送風機の吸込み風量能力などの情報に基づいて、台数の増減操作を行う。【００２９】  しかし、量的、質的に著しく変動する下水処理場の反応タンクへの流入負荷に対してこの判断は難しく、熟練者であっても種々の外乱によりその判断を誤りかねない。【００３０】  反応タンクへの流入負荷が著しく変動する場合、反応タンクで必要となる曝気風量も大きく変動することなり、これに従って送風機の運転台数を増減すると、頻繁な送風機の起動、停止の繰り返しに繋がるため、送風機の機械的寿命を短縮しかねない。【００３１】  更には、通常オペレーターは複数の人員で交代して作業するため、手動操作には個人差が生じることとなる。【００３２】  本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、良好な処理水質を安定的に保つとともに、反応タンクへの送風に用いる送風機の運転台数を最適化することで送風機の延べ運転時間を削減し、送風機の動力に関わるエネルギー消費量を削減することを目的とする。【００３３】  通常標準活性汚泥法等の下水処理場で、反応タンクの曝気に要する送風機は通常２４時間連続運転するが、処理場内の全ての送風機が２４時間連続運転することはない。ここでいう送風機の延べ運転時間とは、各送風機の運転時間の総和を取ることで求める時間のことである。
【課題を解決するための手段】
【００３４】  本発明で示す下水処理場の運転支援装置は、反応タンクと反応タンク内に設置された散気装置と散気装置に接続された曝気装置と曝気装置に接続された複数台数の送風機を備えた活性汚泥法による水処理施設で、曝気風量が曝気風量の制御目標値に一致するように曝気装置を制御する曝気風量制御装置と、曝気風量の制御目標値に不足なく送風を行うための送風機総吸込み風量または送風圧力がこの制御目標値に一致するように送風機または送風機の弁開度を制御する送風機総吸込み風量制御装置と、送風機運転台数を設定した台数に一致するように制御する送風機台数制御装置において、反応タンク曝気風量の現時点における制御目標値を算出する手段と、反応タンク曝気風量の予測時間先の時刻における制御目標値の予測値を算出する手段とを設け、現時点における曝気風量の制御目標値と、予測時間先の時刻における曝気風量の制御目標値の予測値と、現時点における送風機運転台数による吸込み風量の調節可能上限との関係から、送風機運転台数の追加を判断し、現時点における曝気風量の制御目標値等をもとに算出した現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値と、予測時間先の時刻における曝気風量制御目標値の予測値をもとに算出した予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と、現時点における送風機運転台数から１台運転台数を減じた状態における吸込み風量の調節可能上限との関係から、送風機運転台数の削減を判断することで、処理水質へ影響を与えない範囲で送風機の最小運転台数を算出し、これを送風機台数制御装置へ転送することにより、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内となるうえ、省エネルギー性の高い送風機運転台数の指示値を与え、送風機の頻繁なオン・オフを抑えた上で延べ運転時間を削減することを特徴とするものである。【００３５】  ここで、現時点より先の曝気風量を予測する予測時間には、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内となるように、反応タンク内の水理学的滞留時間の１〜２割、例えば数十分〜数時間程度に設定する。【００３６】  また、風量が不足する状態として瞬時的な不足と継続的な不足があるが、不足する状態が量的・時間的に小さければ、反応タンクに続く最終沈殿池で混合・平準化されることによって、処理水中ＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素の上昇が検出されない、またはその処理場で定めた許容範囲内に収まることになる。【００３７】  送風機運転台数の判断に用いる送風機吸込み風量の能力について、調節可能上限のみを用いているのは、一般的に能力の大きく異ならない複数の送風機で、運転台数２台で吸込み風量の調節可能下限値で運転した場合に比べ、送風機運転台数１台運転で吸込み風量の調節可能上限値で運転した場合の方が少ない消費電力量で運転でき、エネルギー効率的に有利であることを考慮したものである。【００３８】  本発明で示す下水処理場の運転支援装置は、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現時点における送風機運転台数による吸込み風量の調節可能上限に対する不足量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場��定めた許容範囲内の不足量を計算することで送風機運転台数の追加を判断し、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現在の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量の調節可能上限に対する余剰量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の送風機１台停止運転時の十分風量積算値を計算し、送風機運転台数の削減を判断し、これを送風機台数制御装置へ転送することにより、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内で省エネルギー性の高い送風機運転台数の指示値を与え、送風機の頻繁なオン・オフを抑えた上で延べ運転時間を削減することを特徴とするものである。【００３９】  本発明で示す下水処理場の運転支援装置は、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現時点における送風機運転台数による送風機総吸込み風量の調節可能上限に対する不足量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の不足量を計算することで、送風機運転台数の追加を判断し、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量の調節可能上限に対する余剰量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の送風機１台停止運転時の十分風量積算値を計算することで、送風機運転台数の削減を判断し、これを送風機台数制御装置へ転送することにより、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内で省エネルギー性の高い送風機運転台数の指示値を与え、送風機の頻繁なオン・オフを抑えた上で延べ運転時間を削減することを特徴とするものである。【００４０】  本発明で示す下水処理場の運転支援装置は、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現時点における送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節可能上限に対する不足量の積算値と、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現時点における送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節可能上限に対する不足量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の不足量を計算することで、送風機運転台数の追加を判断し、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現在の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値と、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況より１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値から、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の送風機１台停止運転時の十分風量積算値を計算することで、送風機運転台数の削減を判断し、これを送風機台数制御装置へ転送することにより、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内で省エネルギー性の高い���風機運転台数の指示値を与え、送風機の頻繁なオン・オフを抑えた上で延べ運転時間を削減することを特徴とするものである。【００４１】  本発明で示す下水処理場の運転支援方法は、同一の送風系統内に複数の送風機が並列に接続されている、活性汚泥法を用いる下水処理場において、各送風機のインレットベーン開度または電動機回転数といった各送風機の吸込み風量調節を行う対象の状態、各送風機の吸込み風量、および送風機吸込み空気温度の計測値から、送風機運転号機の組み合わせごとの風量調節可能上限の推定値を算出することを特徴とするものである。【００４２】  請求項２に示す下水処理場の運転支援装置は、送風機運転台数の指示値を与える下水処理場の運転支援装置であって、
設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値と、現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値を、送風機総吸込み風量の制御目標値に加算することで、後ほど送風能力に余裕が生じた時点で不足分の補填をすることで、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素の変動を最小限に抑制することで送風機総吸込み風量の指示値を与えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４３】  以下、図を用いて発明のもたらす効果について説明する。
【実施例１】
【００４４】  図１は、本発明の第１の実施の形態を表す概略図である。【００４５】  図２は、図１に示す下水処理場における、水処理施設の風量制御に関わる運転支援装置信号の流れを示すブロック図である。【００４６】  図７は、本発明の第１の実施の形態による送風機運転台数自動制御の様子を表すイメージ図である。【００４７】  図７は、図１の下水処理場の１日の送風機吸込み風量と、送風機運転台数の推移を例示している。【００４８】  図７の中では、送風機総吸込み風量の制御目標値が２４００Ｎｍ３／ｈから６３００Ｎｍ３／ｈ程度まで変動している様子がわかる。このとき送風機単体の吸込み風量の上限が３０００Ｎｍ３／ｈ程度であるため、これに追従するため送風機運転台数が１台から３台まで変動している。【００４９】  図７にはさらに、各送風機吸込み風量のアンサー値が示されている。【００５０】  図７の１２：００付近では、一時的に送風機吸込み風量のアンサー値合計がその制御目標値に追従していない状況となっている。このとき、制御目標値は送風機２台運転の送風機総吸込み風量上限を超過しており、送風機運転台数を追加しなければ制御目標値通りの吸込み風量制御ができない状況を表している。【００５１】  また図７には、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値が示されている。【００５２】  本発明による第１の実施の形態では、反応タンク内部の水理学的滞留時間の数十％に設定する、予測時間後に要求するであろう送風機総吸込み風量の、制御目標値の予測値を計算する。【００５３】  本発明による第１の実施の形態では、現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値が、現在の送風機運転状況における吸込み風量上限を超過しても、予測時間先の時刻の送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値がこの上限を超過してなければ、送風機運転台数のを追加を判断しない。図７の１２：００時点の送風機総吸込み風量の制御目標値は、現在の送風機運転状況における吸込み風量上限を超過しているが、予測時間として設定した１時間先の１３：００には、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値が現在の送風機運転状況における吸込み風量上限に達していないため、送風機運転台数の追加を判断しないのである。【００５４】  このような実施の形態によれば、種々の外乱による一時的な送風機総吸込み風量の制御目標値上昇の際、その予測値も送風機運転台数の追加判断の指標となるため、不要な送風機追加運転の機会を減らすことができる。【００５５】  不要な送風機追加運転の機会が減ることで、その分の送風機の運転に要する消費電力量を削減することができる。【００５６】  図８は、図７に示した本発明の第１の実施の形態による送風機運転台数自動制御を行った場合の、処理水質のイメージを表す図である。【００５７】  流入水中のケルダール窒素を除去対象とする、硝化促進運転を行う活性汚泥法を用いる下水処理場では、一般に曝気風量が不足した場合、窒素の硝化が不十分となり、処理水中へアンモニア性窒素の一部が残存する。【００５８】  硝化促進運転を行う下水処理場で処理水中へアンモニア性窒素が高い濃度で残存した場合、硝化に由来するＢＯＤ濃度の上昇を誘発する。またアンモニア性窒素が通常運転時より突発的に高い濃度で残存した場合、滅菌のため使用する次亜塩素酸ナトリウムとアンモニア性窒素が結合してその滅菌作用を弱めることに起因し、病原性細菌が死滅することなく公共用水域へ流出することとなる。【００５９】  図７の１２：００前後に、本発明による運転支援装置が送風機運転台数の追加を判断しなかったことにより、送風機総吸込み風量の制御目標値通りに送風機吸込み風量合計値を制御できなかったため、一時的に好気タンクのアンモニア性窒素濃度が上昇する。しかし、好気タンクにおけるアンモニア性窒素濃度の上昇が一時的なものである場合、反応タンク出口に続く最終沈殿池においてさらにその濃度が平準化されることから、処理水へ影響を及ぼすことはない。【００６０】  ただし、図７の１６：００以降のように、現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値が、１６：００時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節上限を継続的に上回るような場合、好気タンクにおいて曝気風量が継続的に不足するため、アンモニア性窒素の残存というかたちで処理水質へ影響を及ぼすことは容易に想定できる。【００６１】  図７では１６：００以降、１２：００前後では現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節上限を上回っていなかった予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値が、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節上限を上回っている状態となり、処理水質へ影響を及ぼさないために設定した風量を上回ったことから、本発明の運転支援装置は送風機運転台数の追加を判断し、処理水質へ与える影響を抑制する。【００６２】  このように、本発明による下水処理場の運転支援装置の送風機運転台数自動制御によって、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内において送風機運転台数を最小とし、送風機の延べ運転台数を低減させることで、送風機の動力に要する消費電力量の低減を図ることが可能となる。【００６３】［判断基準の統一化］
また、下水処理場は２４時間３６５日稼動する性質上、オペレーション業務は複数のオペレーターにより交代で勤務する。送風機運転台数の変更をオペレーターの手動操作により実施する場合、その判断はオペレーターの熟練度などによって左右されるため、個人差が生じる。【００６４】  このような場合、反応タンクへの流入負荷変動が大きな状況では特に、オペレーターの熟練度によって判断の良し悪しが左右され、一様な省エネルギー効果を得ることが難しい。【００６５】  本発明による送風機運転台数自動制御による判断は、一様なパラメータによって判断がなされるため、省エネルギー効果を一定の基準に基づき決定できることとなる。【００６６】［無人化］
更に、活性汚泥法を用いる下水処理場の水処理施設において、曝気装置の制御による反応タンク曝気風量調節や、固定の送風機運転台数における送風機総吸込み風量調節が自動化されている事例は多いが、送風機運転台数の変更までが自動化され、実際の運用に用いられている例は少ない。【００６７】  このように下水処理場の水処理施設において、送風機運転台数の変更は、自動化が達成されていない最も大きな制御対象の一つであり、この他に自動化されていない、もしくは自動化の必要性の大きな機器がない場合、水処理施設を無人で運転することが可能となり、通常運転時におけるオペレーターの操作が不要となる。【００６８】  ここで通常運転時とは、設備の点検などの特殊な場合や、想定外の異常降雨など通常の流入状況と著しく異なるような場合を除く状況を指す。
【実施例２】
【００６９】  図９は、本発明の第２の実施の形態による送風機運転台数自動制御の様子を表すイメージ図である。【００７０】  図９は、図１の下水処理場の１日の送風機総吸込み風量と、送風機運転台数の推移を例示している。【００７１】  図９の中では、送風機総吸込み風量の制御目標値が２４００Ｎｍ３／ｈから６３００Ｎｍ３／ｈ程度まで変動している様子がわかる。このとき送風機単体の吸込み風量の上限が３０００Ｎｍ３／ｈ程度であるため、これに追従するため送風機運転台数が１台から３台まで変動している。【００７２】  図９にはさらに、各送風機の吸込み風量アンサー値合計が示されている。【００７３】  図９の１２：００付近では、一時的に送風機吸込み風量のアンサー値合計がその制御目標値に追従していない状況となっている。このとき、制御目標値は送風機２台運転の送風機総吸込み風量上限を超過しており、送風機運転台数を追加しなければ制御目標値通りの吸込み風量制御ができない状況を表している。【００７４】  本発明による第２の実施の形態では、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節上限に対する不足量の積算値が、設定した値を超過するまで送風機運転台数の追加を判断しない。【００７５】  図９の１２：００付近では、この不足量の積算値が設定した値を超過しなかったため、送風機運転台数の追加を判断しなかったのである。【００７６】  一方図９の７：００付近、１６：００付近では、この不足量の積算値が設定した値を超過したため、送風機運転台数の追加を判断している。【００７７】  このような実施の形態によれば、種々の外乱による一時的な送風機総吸込み風量の制御目標値上昇の際、その際の送風機運転状況における総吸込み風量上限を超過したとしても、それが量的・時間的に小さいものである場合に送風機運転台数の追加を判断しないため、不要な送風機追加運転の機会を減らすことができる。【００７８】  不要な送風機追加運転の機会が減ることで、その分の送風機の運転に要する消費電力量を削減することができる。
【実施例３】
【００７９】  図１０は、本発明による第３の実施の形態による送風機運転台数自動制御の様子を表すイメージ図である。【００８０】  図１０は、図１の下水処理場の１日の送風機吸込み風量と、送風機運転台数の推移を例示している。【００８１】  図１０の中では、送風機総吸込み風量の制御目標値が２４００Ｎｍ３／ｈから６３００Ｎｍ３／ｈ程度まで変動している様子がわかる。このとき送風機単体の吸込み風量の上限が３０００Ｎｍ３／ｈ程度であるため、これに追従するため送風機運転台数が１台から３台まで変動している。【００８２】  図１０にはさらに、各送風機の吸込み風量アンサー値合計が示されている。【００８３】  図１０の１２：００付近では、一時的に送風機吸込み風量のアンサー値の合計がその制御目標値に追従していない状況となっている。このとき、制御目標値は送風機２台運転の送風機総吸込み風量上限を超過しており、送風機運転台数を追加しなければ制御目標値通りの吸込み風量制御ができない状況を表している。【００８４】  また図１０には、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値が示されている。【００８５】  本発明による第３の実施の形態では、反応タンク内部の水理学的滞留時間の数十％に設定する、予測時間後に要求するであろう送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値を計算する。【００８６】  本発明による第３の実施の形態では、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節上限に対する不足量の積算値が、設定した値を超過するまで送風機運転台数の追加を判断しない。【００８７】  図１０の１２：００付近では、この積算値が設定した値を超過しなかったため、送風機運転台数の追加を判断しなかったのである。【００８８】  一方図１０の７：００付近、１６：００付近では、この積算値が設定した値に達したため、送風機運転台数の追加を判断している。【００８９】  このような実施の形態によれば、種々の外乱による一時的な送風機総吸込み風量の制御目標値上昇の際、その時点の送風機運転状況における総吸込み風量上限を超過したとしても、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値がその時点の送風機運転状況における総吸込み風量上限を超過しており、更にそれが量的・時間的に小さいものである場合に送風機運転台数の追加を判断しないため、不要な送風機追加運転の機会を減らすことができる。【００９０】  不要な送風機追加運転の機会が減ることで、その分の送風機の運転に要する消費電力量を削減することができる。【００９１】  また、不要な送風機追加運転の機会が減ることで、送風機の損傷を抑制できる。
【実施例４】
【００９２】  図１１は、本発明による第４の実施の形態による送風機運転台数自動制御の様子を表すイメージ図である。【００９３】  図１１は、図１の下水処理場の１日の送風機吸込み風量と、送風機運転台数の推移を例示している。【００９４】  図１１の中では、送風機総吸込み風量の制御目標値が２４００Ｎｍ３／ｈから６３００Ｎｍ３／ｈ程度まで変動している様子がわかる。このとき送風機単体の吸込み風量の上限が３０００Ｎｍ３／ｈ程度であるため、これに追従するため送風機運転台数が１台から３台まで変動している。【００９５】  図１１にはさらに、各送風機の吸込み風量アンサー値合計が示されている。【００９６】  図１１の１２：００付近では、一時的に送風機吸込み風量のアンサー値合計が、その制御目標値に追従していない状況となっている。このとき、制御目標値は送風機２台運転の送風機総吸込み風量上限を超過しており、送風機運転台数を追加しなければ制御目標値通りの吸込み風量制御ができない状況を表している。【００９７】  また図１１には、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値が示されている。【００９８】  本発明による第４の実施の形態では、反応タンク内部の水理学的滞留時間の数十％に設定する、予測時間後に要求する送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値を計算する。【００９９】  本発明による第４の実施の形態では、現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値が、現時点の送風機運転状況における総吸込み風量上限を超過しても、送風機総吸込み風量の制御目標値の、現時点の送風機運転状況における吸込み風量上限に対する不足量の積算値が設定した値を超過し、かつ、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値の、現時点の送風機運転状況における吸込み風量上限に対する不足量の積算値が設定した値を超過しない限り、送風機運転台数の追加を判断しない。図１１の１２：００付近では、送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値の、現時点の送風機運転状況における吸込み風量上限に対する不足量の積算値が設定した値を超過していないため、送風機運転台数の追加をしないのである。【０１００】  このような実施の形態によれば、種々の外乱による一時的な送風機総吸込み風量の制御目標値上昇の際、現在の送風機運転状況における吸込み風量上限に対する不足量の積算値と、更に送風機総吸込み風量の制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況における吸込み風量上限に対する不足量の積算値が送風機運転台数の追加判断の指標となるため、本発明の第１の実施の形態、本発明の第２の実施の形態、および本発明の第３の実施の形態に比べ更に不要な送風機追加運転の機会を減らすことができる。【０１０１】  不要な送風機追加運転の機会が減ることで、その分の送風機の運転に要する消費電力量を削減することができる。【０１０２】［第５の実施の形態］
図５は、本発明の第５の実施の形態を表す概略図である。【０１０３】  図６は、図５に示す下水処理場における、水処理施設の風量制御に関わる運転支援装置信号の流れを示すブロック図である。【０１０４】  本発明の第５の実施の形態では、複数の系列を有し、かつ、共通の送風系統で運用する下水処理場においても、本発明の第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。【０１０５】  図１６は、請求項２における不足風量加算処理により、一時不足した風量分を送風機総吸込み風量の制御目標値に加算し、後ほど送風能力に余裕が生じた時点で不足分の補填をする風量の制御目標値の遷移のイメージである【０１０６】  不足した風量分を送風機総吸込み風量の制御目標値に加算し、後ほど送風能力に余裕が生じた時点で不足分の補填をすることで、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素の変動を最小限に抑制する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１における信号の流れを示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における信号の流れを示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における信号の流れを示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態を表す概略図である。
【図６】図５における信号の流れを示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による送風機運転台数自動制御イメージである。
【図８】本発明の第１の実施の形態による送風機運転台数自動制御時の処理水質イメージである。
【図９】本発明の第２の実施の形態による送風機運転台数自動制御イメージである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態による送風機運転台数自動制御イメージである。
【図１１】本発明の第４の実施の形態による送風機運転台数自動制御イメージである。
【図１２】従来の運転支援装置（ＤＯ制御および送風圧力制御）を示す図である。
【図１３】図１２における信号の流れを示すブロック図である。
【図１４】従来の運転支援装置（特開２０１２−１３５７１７：ＯＲ制御）を示す図である。
【図１５】図１４における信号の流れを表すブロック図である。
【図１６】本発明の不足風量加算処理による送風量自動制御イメージである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０１０８】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施形態を示す図である。【０１０９】  図１に示すように、下水処理場の水処理施設１は下水が流入する最初沈殿池１１１と、反応タンク１１２と、最終沈殿池１１５とを備え、反応タンク内には散気装置１１７が設置されるとともに、散気装置１１７には曝気装置１１６が接続されている。【０１１０】  曝気装置には送風機１２１が並列に４台接続されており、各送風機にはインレットベーン１２２がそれぞれ接続されている。【０１１１】  各インレットベーン１２２はフィルター１２３に接続されており、送風機が吸込む外気中の粗大粒子などを捕捉除去する。【０１１２】  処理場へ流入した下水は、最初沈殿池１１１を通過後、反応タンク１１２へ流入する。【０１１３】  反応タンク入口には反応タンク１１２に流入する下水の水量を計測する流量計２０２と、反応タンク１１２に流入する下水のＣＯＤ濃度を計測するＣＯＤ濃度計２００と、反応タンク１１２に流入する下水中のアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計２０１を設けるとともに、好気タンク１１４内に硝酸性窒素濃度を計測する硝酸性窒素濃度計２０４とアンモニア性窒素濃度を計測するアンモニア性窒素濃度計２０５を設ける。【０１１４】  更に反応タンク１１２内には、反応タンク１１２のＭＬＳＳ濃度を計測するＭＬＳＳ濃度計２０３と、反応タンク１１２の水温を計測する水温計２０６を設ける。【０１１５】  また、必要な曝気風量を算出するために必要なパラメータを設定するパラメータ設定部１０と、反応タンク入口に設置した流量計２０２、ＣＯＤ濃度計２００、アンモニア性窒素濃度計２０１、好気タンク１１４に設置した硝酸性窒素濃度計２０４、アンモニア性窒素濃度計２０５及び反応タンク１１２に設置したＭＬＳＳ濃度計２０３、水温計２０６からの信号に基づいて、反応タンクに流入する下水中のＢＯＤ及びケルダール窒素を除去するために必要な酸素量を算出したうえで、この酸素量と散気装置１１７の性能曲線に基づいて必要となる曝気風量の制御目標値を算出する曝気風量演算部１６を持つ運転支援装置２を設ける。【０１１６】  一方、曝気風量設定部２１と曝気風量制御部２２を有する曝気風量制御装置３が曝気装置１１６に接続されており、曝気風量制御装置３は曝気風量アンサー値ａ１が設定された曝気風量の目標値に一致するように曝気装置１１６を制御する。【０１１７】  ここで、曝気風量アンサー値とは、曝気装置と送風機によって散気装置に実際に供給された曝気風量のことである。【０１１８】  さらに、送風機総吸込み風量設定部２３と送風機総吸込み風量制御部２４を持つ送風機総吸込み風量制御装置４が、Ｎｏ．１〜４送風機１２１それぞれの吸込み風量調節を行うＮｏ．１〜４インレットベーン１２２に接続されており、送風機総吸込み風量制御装置４は各送風機吸込み風量アンサー値ａ２の総和が設定された送風機総吸込み風量の制御目標値に一致するようにＮｏ．１〜４送風機のうち起動中のＮｏ．１〜４インレットベーン１２２の開度を制御する。【０１１９】  ここで、送風機総吸込み風量アンサー値とは、送風機によって実際に大気から吸込まれた空気の量である。【０１２０】  最初沈殿池１１１には生汚泥ポンプ１１８が接続されており、最初沈殿池１１１へ流入した下水を沈降分離した汚泥を水処理施設１の系外へ引抜く。【０１２１】  最終沈殿池１１５と反応タンク１１２との間には、返送汚泥ポンプ１１９を有する返送ラインが設けられている。【０１２２】  返送汚泥ポンプ１１９は、最終沈殿池１１５において沈降分離した汚泥を反応タンク１１２の流入部へ返送ラインを通じて返送し、これが最初沈殿池１１１から反応タンク１１２へ流入する流入水と混合されることで、反応タンク内汚泥濃度が定常状態となるように運転する。【０１２３】  最終沈殿池１１５には更に、余剰汚泥ポンプ１２０が接続されており、流入する下水を活性汚泥法により処理する過程で発生する汚泥を水処理施設１の系外へ引抜き、反応タンク１１２および最終沈殿池１１５へ保有する汚泥の総量を調節する。【０１２４】  図２は、図１示す下水処理場における、水処理施設の風量制御に関わる信号の流れを示すブロック図である。【０１２５】  図２に示す運転支援装置２の曝気風量演算部１６では、反応タンク曝気風量の制御目標値を、特開２０１２−１３５７１７号公報（特許文献４）に記載のある方法で算出する。【０１２６】  反応タンク１１２へ流入する流入水ＢＯＤ濃度については、ＣＯＤ濃度計２００の計測値から、例えば以下のような回帰式を用いて推定する。【０１２７】
【数１】
2018187620.tif 000003
【０１２８】  ここで、添え字「ｉｎ」は、反応タンクへの流入を意味する。また、各記号は次のように定義される。
ＢＯＤｉｎ    ：反応タンク流入水ＢＯＤ濃度推定値［ｍｇ／Ｌ］
ＣＯＤｉｎ    ：反応タンク流入水ＣＯＤ濃度計測値［ｍｇ／Ｌ］
Ｋ＿ＢＯＤ    ：反応タンク流入水ＢＯＤ１次回帰式傾き［−］
Ｃ＿ＢＯＤ    ：反応タンク流入水ＢＯＤ１次回帰式切片［ｍｇ／Ｌ］【０１２９】  反応タンク１１２へ流入する流入水ケルダール窒素濃度については、アンモニア性窒素濃度計２０１の計測値から、例えば以下のような回帰式を用いて推定する。【０１３０】
【数２】
2018187620.tif 000004
【０１３１】  ここで、各記号は次のように定義される。
ＫｊＮｉｎ    ：反応タンク流入水ケルダール窒素濃度推定値［ｍｇ／Ｌ］
ＮＨ４−Ｎｉｎ：反応タンク流入水アンモニア性窒素濃度計測値［ｍｇ／Ｌ］
Ｋ＿ＫｊＮ    ：反応タンク流入水ケルダール窒素１次回帰式傾き［−］
Ｃ＿ＫｊＮ    ：反応タンク流入水ケルダール窒素１次回帰式切片［ｍｇ／Ｌ］【０１３２】  流入負荷は、易分解性有機物やアンモニア性窒素などの直ちに酸素を必要とする易分解成分と、難分解性有機物やそれに含まれる窒素などの長時間をかけて徐々に酸素を消費する成分に分けられる。【０１３３】  そこで酸素必要量演算部１４では、パラメータ設定部１０で設定されたパラメータと、ＣＯＤ濃度計２００、アンモニア性窒素濃度計２０１からの計測値に基づいて、反応タンク１１２に流入する下水の水質が易分解性成分と難分解性成分とに分画され、難分解性成分に関しては設定した時間で平準化したうえで易分解性成分へ加算し、反応タンクへ流入する各成分濃度を算出する。【０１３４】  反応タンクへ流入したこれらの成分は、反応タンク入口で直ちに処理されるわけではなく、反応タンク内を流下する中で混合され、曝気などを行うことにより徐々に微生物によって処理されていくため、流下方向に向かって濃度の分布が生じる。酸素必要量演算部１４は更に、この時間的な遅れを計算する。【０１３５】  酸素必要量演算部１４における濃度分布計算は、反応タンク流入水中の物質のうち、活性汚泥法における主要な処理対象であるＢＯＤ成分、ケルダール窒素成分を対象として、それぞれ計算する。【０１３６】  図１における無酸素タンク１１３が設定した時間間隔で完全混合されると仮定した場合、１ステップ前の状態と流量計２０２の計測値などから、ＢＯＤ濃度、ケルダール窒素濃度は以下のように計算される。【０１３７】［ＢＯＤ］
【数３】
2018187620.tif 000005
【０１３８】［ケルダール窒素］
【数４】
2018187620.tif 000006
【０１３９】  ここで、
2018187620.tif 000007
【０１４０】  ここで、返送汚泥硝酸性窒素濃度、およびアンモニア性窒素濃度は、好気タンク１１４に設置した硝酸性窒素濃度計２０４およびアンモニア性窒素濃度計２０５の計測値などから算出する。【０１４１】  また好気タンクにおいても、流入したＢＯＤ、ケルダール窒素成分は直ちに酸化されるわけではなく、好気タンク内を流下する間に、曝気によって徐々に処理されていく。そこで、好気タンク前段に、化学的な反応を生じない仮想的な緩衝タンクを想定し、無酸素タンクと同様に物質の収支計算を行う。【０１４２】［ＢＯＤ］
【数５】
2018187620.tif 000008
【０１４３】［ケルダール窒素］
【数６】
2018187620.tif 000009
【０１４４】  ここで、
2018187620.tif 000010
【０１４５】［酸素必要量演算部］
酸素必要量演算部１４では、濃度演算結果と、流量計２０２、反応タンク１１２に設置したＭＬＳＳ濃度計２０３、水温計２０６、および好気タンク１１４に設置した硝酸性窒素濃度計２０４、アンモニア性窒素濃度計２０５の計測値などから、流入する下水を好気タンクにて処理するために必要となる酸素必要量を算出する。【０１４６】  仮想緩衝タンクで平準化された好気タンク内の各物質濃度は、それぞれ流量、および反応速度論的解析係数または化学量論的係数を乗じ、酸素必要量を算出する。【０１４７】［ＢＯＤ］
【数７】
2018187620.tif 000011
【０１４８】［ケルダール窒素］
【数８】
2018187620.tif 000012
【０１４９】  ここで、
2018187620.tif 000013
【０１５０】  酸素必要量にはこの他、好気タンク内において活性汚泥中微生物の代謝に使用される酸素が必要となる。【０１５１】  好気タンク内の活性汚泥中微生物の代謝に使用される酸素必要量は、活性汚泥内生呼吸由来の酸素必要量として、好気タンク１１４に設置するＭＬＳＳ濃度計２０３、水温計２０６の計測値などから、以下のように算出する。【０１５２】
【数９】
2018187620.tif 000014
【０１５３】  ここで、
ＯＲｅ        ：活性汚泥内生呼吸由来の酸素必要量［ｋｇ／ｈ］
ＭＬＳＳ      ：ＭＬＳＳ計２０３の計測値［ｍｇ／Ｌ］
Ｋ＿ＶＳＳ    ：活性汚泥中に占める有機物の割合［−］
ＶＡ          ：好気タンク１１４の有効容量［ｍ３］
ＢＴ          ：内生呼吸係数［ｋｇ−Ｏ２／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ・ｄ］【０１５４】  更に、内生呼吸係数ＢＴは以下の計算により求める。【０１５５】
【数１０】
2018187620.tif 000015
【０１５６】  ここで、
2018187620.tif 000016
【０１５７】  以上により求めた酸素必要量の総和をとることで、その時点の反応タンクにおける酸素必要量を算出する。【０１５８】
【数１１】
2018187620.tif 000017
【０１５９】  ここで、
ＯＲｎ        ：現時点における酸素必要量［ｋｇ／ｈ］【０１６０】［フィードバック調節］
以上により求めた予測時間先の時刻における酸素必要量はあくまで推定値であり、この算出に用いるセンサーの計測誤差、および下水の性質上、酸素必要量演算部１４において推定し切れなかった要素などがあるため、誤差を生じる可能性がある。【０１６１】  これらに対し、処理水質へ及ぼす影響を低減させるため、好気タンク１１４に設置したアンモニア性窒素濃度計２０５や、流量計２０２の計測値などから、例えば以下のような比例計算により、酸素必要量のフィードバック調節を行う。【０１６２】
【数１２】
2018187620.tif 000018
【０１６３】  ここで、
ＯＲｆｂ      ：フィードバック調節による酸素必要量の補正値［ｋｇ／ｈ］
ＯＸＮＨ４−Ｎ：好気タンクアンモニア性窒素濃度計測値［ｍｇ／Ｌ］
ＯＸＮＨ４−Ｎｓｅｔ：好気タンクアンモニア性窒素濃度目標値［ｍｇ／Ｌ］
Ｋ            ：比例係数［−］
ＯＲｎ’      ：フィードバック調節済酸素必要量［ｋｇ／ｈ］【０１６４】  また、図１のように好気タンクにアンモニア性窒素濃度計が無い場合には、特開２０１７−１１３７２５号公報（特許文献５）に記載のある方法を用い、好気タンク１１４にＤＯ濃度計を設置し、これに目標とする処理水質を得るための間接的な目標値を設け、これを指標として酸素必要量のフィードバック調節を行ってもよい。【０１６５】［曝気風量演算部］
求めた酸素必要量と、水温計２０６の計測値等をもとに、散気装置へ供給すべき酸素量を算出する。【０１６６】  ここで、通常散気装置の酸素溶解効率を表す性能曲線が、一定水温の清水状態を基準に示されていることが多いため、下水道施設計画・設計指針と解説２００９年版（非特許文献１）に示される酸素供給量（ＳＯＲ）の計算式等を用いて算出する。【０１６７】
【数１３】
2018187620.tif 000019
【０１６８】  ここで、
ＳＯＲｎ      ：基準温度、清水状態における酸素必要量［ｋｇ／ｈ］
Ｔ１          ：基準温度［℃］
ＣＳ１        ：水温Ｔ１における飽和酸素濃度［ｍｇ／Ｌ］
ＣＳ２        ：水温Ｔにおける飽和酸素濃度［ｍｇ／Ｌ］
ＣＡ          ：好気タンクＤＯ濃度［ｍｇ／Ｌ］
α          ：総括酸素移動容量係数の補正係数
β          ：酸素飽和濃度の補正係数
γ          ：散気水深によるＣＳ２の補正係数
Ｐ          ：大気圧［ｋＰａ］【０１６９】  ここで、好気タンクのＤＯ濃度は、一般にタンク入口から出口へ向けて分布を生じる。更に、比較的高負荷で運転する標準活性汚泥法等であっても、タンク出口のＤＯ濃度は数ｍｇ／Ｌ程度である。そこで、ＣＡの値として例えば０〜２ｍｇ／Ｌ程度を設定する。【０１７０】  ただし、好気タンク内ＤＯ濃度の代表値を計測できるＤＯ濃度計を設置し、運転支援装置２へその計測信号を入力できる場合、この計測値をＣＡとして使用してもよい。【０１７１】  求めた散気装置が供給すべき酸素量から、散気装置の性能曲線を用いて反応タンク曝気風量の制御目標値を算出する。【０１７２】［例：指数関数型性能曲線の場合］
【数１４】
2018187620.tif 000020
【０１７３】  ここで、
ＡｉｒＤｅｍ          ：現時点における曝気風量の制御目標値［Ｎｍ３／ｈ］
Ｋａｉｒ１、Ｋａｉｒ２：散気装置性能曲線パラメータ定数【０１７４】［曝気風量制御部］
曝気風量制御部では、曝気風量演算部１６から曝気風量設定部２１へ出力された曝気風量の制御目標値に、その計測値である曝気風量のアンサー値が一致するよう、曝気装置１１６を制御する。【０１７５】［送風機総吸込み風量演算部］
送風機総吸込み風量演算部１８では、曝気風量演算部１６で求めた現時点における曝気風量の制御目標値などから、必要となる送風機吸込み風量の合計値を算出し、送風機総吸込み風量の制御目標値とする。【０１７６】  下水処理場では、送風機から送られる空気の使用先として、反応タンク１１２の他、各水路における汚泥の堆積・腐敗防止のためのエアレーションなどがある。よって、反応タンク１１２およびこれら水路のエアレーションなどに必要な最低限の風量を加え、これを下回ることがないよう送風機総吸込み風量の制御目標値を決定する。【０１７７】  また曝気装置１１６のように、曝気風量制御部２２の指示値により、自動的に風量制御が為されるものとは異なり、水路のエアレーションなどに対する風量調節に手動の調節弁のみしか設置されていない場合であって、これらに対して必要最低限の送風機総吸込み風量の制御目標値を設定した場合、必要以上に水路のエアレーションなどに対して送風される状況となると、反応タンクへの送風量が不足することとなる。【０１７８】  このため、曝気風量演算部へ送られた曝気風量のアンサー値ａ１に、曝気風量演算部１６で算出した曝気風量の制御目標値に対する過不足があった場合、送風機総吸込み風量演算部１８に対し、反応タンク曝気風量演算部で計算した曝気風量の制御目標値に対する過不足分を補正値として加算し、これを新たな送風機総吸込み風量の制御目標値として送風機総吸込み風量設定部２３へ出力する。【０１７９】  また、図１の例では反応タンクは１系列のみであるが、反応タンクが複数ある場合であっても、反応タンクごとに求めた曝気風量の制御目標値と、水路のエアレーションなどに必要な最低限の必要風量の総和を取り、送風機総吸込み風量の制御目標値として送風機総吸込み風量設定部２３へ出力する。この場合も、曝気風量演算部１６において反応タンク曝気風量のアンサー値ａ１に曝気風量の制御目標値に対する過不足があると判断した場合、曝気風量の過不足分を補正値として送風機総吸込み風量の制御目標値に加算して送風機総吸込み風量設定部２３へ出力する。【０１８０】  ただし、反応タンク１１２で曝気風量のアンサー値ａ１に、曝気風量の制御目標値に対する過不足がある状況には、水路のエアレーションなどに使用される風量の見込み違いによって送風機総吸込み風量制御の制御目標値が適切でない場合と、曝気装置１１６における制御の応答遅れの場合とがある。【０１８１】  このため、送風機総吸込み風量制御目標値の補正を行う場合には、曝気装置１１６の応答時間以上のタイムラグを設け、曝気風量アンサー値ａ１に曝気風量の制御目標値に対する過不足が設定したタイムラグ以上継続していると判断した場合、送風機総吸込み風量の制御目標値に補正値を加える。【０１８２】  図１の実施例では、送風機総吸込み風量の制御目標値を送風機総吸込み風量制御装置４へ風量の指示値として与えているが、送風機吸込み風量の調節が、共通の送風配管内の圧力を目標値とする圧力一定制御である場合、送風機総吸込み風量演算部１８に替わり、送風圧力演算部を設け、送風圧力の制御目標値を送風圧力制御装置へ与えてもよい。【０１８３】  このとき、反応タンクの曝気装置１１６は、調節可��範囲の最大値付近となるように設定しておき、曝気風量演算部で曝気風量の過不足を判断した場合、送風圧力の制御目標値を増減させるよう、送風圧力演算部へ送風圧力制御目標値の補正を行う。【０１８４】  また、この場合であって、反応タンクが複数の系列を有している場合、最も空気が送られにくい反応タンクの曝気装置を調節可能範囲の最大値で固定し、この反応タンクの曝気風量のアンサー値に曝気風量の制御目標値に対して過不足がある場合、送風圧力制御目標値の補正を行う。【０１８５】［送風機総吸込み風量制御部］
送風機総吸込み風量制御部４では、送風機総吸込み風量演算部１８から送風機総吸込み風量設定部２３へ出力された送風機総吸込み風量の制御目標値と、各送風機総吸込み風量の計測値ａ２の合計値が一致するよう、運転中各送風機のインレットベーン１２２の開度調節を行う。【０１８６】  図１では、送風機１２１はインレットベーン１２２の開度を調節することにより吸込み風量の制御を行うが、送風機が自身の電動機回転数を調節することで吸込み風量の制御を行う場合、この電動機回転数を調節することで吸込み風量の制御を行う。【０１８７】［予測風量の計算］
反応タンク予測風量は、予測時間後の好気タンク内の状態として、流入負荷による量的要素、流入負荷による質的要素、および活性汚泥の内生呼吸に由来する要素のそれぞれの予測値を計算し、酸素必要量の予測値を算出する。【０１８８】  流入負荷の量的要素である流量の予測値は、標準活性汚泥法等の押し出し流れ型の反応タンクの配置では、反応タンクへ流入した量が、ほとんど遅れることなく反応タンクから流出する。【０１８９】  同じく活性汚泥の内生呼吸に由来する酸素必要量の予測値は、混合液濃度が定常状態となっている場合には、反応タンクから流出する固形物量と、返送汚泥ポンプ１１９により最終沈殿池から返送される固形物量がほぼ釣り合った状態となるため、予測時間後程度であれば、現時点と同一であるとみなすことができる。【０１９０】  一方、流入負荷による質的要素である濃度は、通常反応タンク内における滞留時間が６時間程度以上と予測時間に比べ長いため、時間的な遅れが生じる。【０１９１】［予測酸素必要量演算部］
［流量の予測］
予測時間後の流入負荷による量的要素である流量は、生活排水を主体とする下水の場合、人の生活パターンに由来するため、１日の中で変動に時間的傾向がある。しかし降雨や観光的な影響を受けた場合、一時的にこの時間的傾向から逸脱した挙動を取ることが想定される。【０１９２】  そこで、現時点における流量計２０２の計測値に、予測酸素必要量演算部１５へ記録した過去の流量から作成した流量パターンの、現時刻と予測時間後の時刻の値の比率を乗じることで、流量の予測値を算出する。【０１９３】
【数１５】
2018187620.tif 000021
【０１９４】  ここで、
2018187620.tif 000022
【０１９５】［濃度の予測］
予測時間後の流入負荷による質的要素である濃度は、反応タンク入口の流入水の水質計測値と、上記で算出した予測流入水量を用い、予測酸素必要量演算部１５で算出する。【０１９６】  予測時間先の時刻においては、上記で算出した予測流入水量を用いて、さらに濃度の平準化計算が進んだ状態を計算する。ただし、予測時間を反応タンク全体の水理学的滞留時間の１〜２割に定めるという前提で、図１のように反応タンク前段に無酸素タンクを設ける配置の下では、現時点から予測時間先の時刻までに流入する流入水の濃度変化が好気タンクにまで到達して与える影響は現実的に大きくない。【０１９７】  そこで、流入水の濃度変化による無酸素タンク１１３内の濃度変化は無視し、無酸素タンク１１３内の対象物質濃度、仮想緩衝タンク内の対象物質濃度と、予測時間先の時刻における予測流入水量から、予測時間先の時刻までに平準化されて好気タンクへ流入する物質濃度を、以下のように計算する。【０１９８】［ＢＯＤ］
【数１６】
2018187620.tif 000023
【０１９９】［ケルダール窒素］
【数１７】
2018187620.tif 000024
【０２００】  ここで、
2018187620.tif 000025
【０２０１】  予測返送汚泥流量Ｑｒｆは、例えば返送汚泥流量の制御方法が流量一定制御の場合、現時点における返送汚泥流量と同一とし、反応タンク流入水量比例制御の場合、予測流入水量Ｑｆに比例倍率の設定値を乗じることにより算出する。【０２０２】  予測酸素必要量演算部１５では、予測した予測流入水量、対象物質予測濃度、および現時点における各計器の計測値などから、以下のように酸素必要量の予測値を算出する。【０２０３】［流入水由来の酸素必要量］
予測時間先の時刻における仮想緩衝タンク内物質濃度の予測値から、それぞれ流量、および反応速度論的解析係数または化学量論的係数を乗じ、酸素必要量の予測値を算出する。【０２０４】［ＢＯＤ成分由来］
【数１８】
2018187620.tif 000026
【０２０５】［ケルダール窒素成分由来］
【数１９】
2018187620.tif 000027
【０２０６】  ここで、
ＯＲｂｆ      ：予測時間先の時刻における流入水ＢＯＤ成分由来の酸素必要量                      予測値［ｋｇ／ｈ］
ＯＲｋｎｆ    ：予測時間先の時刻における流入水ケルダール窒素成分由来の酸                      素必要量予測値［ｋｇ／ｈ］【０２０７】［活性汚泥の内生呼吸由来の酸素必要量予測］
前述した通り、最終沈殿池からの返送汚泥により反応タンク内の混合液汚泥濃度が定常となる通常の運転状態では、予測時間後の汚泥濃度は現時点の汚泥濃度と大きく変化しないと考えられる。【０２０８】  よって、現時点におけるＭＬＳＳ計２０３の計測値、活性汚泥の有機比、および水温計２０６の計測値から求めた活性汚泥の内生呼吸由来の酸素必要量を、予測時間後の値として使用する。【０２０９】
【数２０】
2018187620.tif 000028
【０２１０】  ここで、
ＯＲｅｆ      ：予測時間先の時刻における活性汚泥内生呼吸由来の酸素必要量                      予測値［ｋｇ／ｈ］【０２１１】［酸素必要量の予測値］
以上より求めた流入水由来の酸素必要量予測値、活性汚泥内生呼吸由来の酸素必要量予測値の総和を取り、酸素必要量の予測値を算出する。【０２１２】
【数２１】
2018187620.tif 000029
【０２１３】  ここで、
ＯＲｆ        ：予測時間先の時刻における酸素必要量予測値［ｋｇ／ｈ］【０２１４】［フィードバック調節］
以上により求めた予測時間先の時刻における酸素必要量の予測値はあくまで推定値であり、この算出に用いるセンサーの計測誤差、および予測酸素必要量演算部１５において推定し切れない要素などにより、予測誤差を生じる可能性がある。【０２１５】  現時点における酸素必要量演算の場合、これら予測誤差が処理水質へ及ぼす影響を軽減するため、好気タンク１１４へ設置したアンモニア性窒素濃度計２０５の計測値や、流量計２０２の計測値などに応じて酸素必要量をフィードバック調節する。【０２１６】  しかし、好気タンク出口付近では、特に反応タンク流入水量の変動などを受けて調節に遅れが生じやすく、フィードバック調節指標が設定した目標値に対してオーバーシュートすることがある。【０２１７】  そこで予測時間先の時刻における酸素必要量については、現時点における酸素必要量のうち、フィードバック調節が負担した比率にさらに設定した比率を乗じ、この値に１を加えたものを予測時間先の時刻における酸素必要量の予測値に乗じることで、予測時間先の時刻における酸素必要量の補正値を算出する。【０２１８】
【数２２】
2018187620.tif 000030
2018187620.tif 000031
【０２１９】  ここで、
ＯＲｆｂＲａｔｉｏ  ：現時点の酸素必要量のうちフィードバック調節によって                            調節された割合［−］
ＯＲｆｂＲａｔｉｏＦ：予測時間先の時刻における酸素必要量に対するフィード                            バック調節割合［−］
ＦＢｆＲａｔｉｏ    ：現時点における酸素必要量の中でフィードバック調節に                            よって調節された割合のうち予測時間先の時刻における酸                            素必要量のフィードバック調節へ反映させる割合［−］
ＯＲｆ’            ：予測時間先の時刻におけるフィードバック調節済酸素必                            要量予測値［ｋｇ／ｈ］【０２２０】［予測曝気風量演算部］
予測曝気風量演算部１７では、求めたフィードバック調節済み酸素必要量予測値ＯＲｆ’より、曝気風量演算部１６と同様に散気装置１１７の性能曲線を元に曝気風量制御目標値の予測値を算出する。【０２２１】［送風機総吸込み予測風量演算部］
予測曝気風量演算部で求めた反応タンク曝気風量の制御目標値などから、送風機総吸込み風量制御目標値の予測値を算出する。【０２２２】  ここで図１では省略しているが、一般の下水処理場では、送風機による送風先として反応タンクへの曝気の他、水路のエアレーションなどに用いられる。このため、これらに最低限必要となる風量を、算出した曝気風量制御目標値の予測値に加えることで、送風機総吸込み風量制御目標値の予測値を算出する。【０２２３】  また、図１において反応タンクは１系列のみであるが、複数の反応タンクを有する場合、反応タンクごとに曝気風量制御目標値の予測値を求め、これと水路のエアレーションなどに最低限必要となる風量の総和をとることで、送風機総吸込み風量制御目標値の予測値を算出する。【０２２４】［送風機運転台数演算］
送風機運転台数演算部２０では、送風機総吸込み風量演算部１８で求めた現時点における送風機総吸込み風量の制御目標値と、送風機総吸込み予測風量演算部１９で求めた予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値と、送風機総吸込み風量上限をもとに、送風機運転台数の演算を行う。【０２２５】［送風機総吸込み風量上限の算出］
送風機総吸込み風量上限は、各インレットベーン１２２の開度が上限付近であるか否かで判断する。【０２２６】  一般に送風機総吸込み風量上限は、図１のように送風機が並列に配置されている場合、送風機ごとの能力の違い、送風機の運転台数、配置的な違いによる運転の組み合わせ、および吸込む空気の密度などに依存して変化する。【０２２７】  そこで送風機総吸込み風量上限を、運転中送風機のインレットベーン開度のアンサー値と、運転中送風機の送風機吸込み風量アンサー値の合計から、送風機の運転組み合わせごとに更新し、送風機運転台数演算部２０へ順次保存する。【０２２８】  並列に配置された送風機の複数台数運転時、それが総吸込み風量上限であるかどうかは、運転中送風機のインレットベーン開度の平均値を計算し、運転の組み合わせごとに計算する。【０２２９】  ただし、送風機ごとにインレットベーン開度の調節可能範囲が異なる場合もあるため、以下のように機器ごとに調節可能範囲を定め、これを基準にインレットベーン開度の平均値を算出する。【０２３０】［運転中送風機平均インレットベーン開度］
【数２３】
2018187620.tif 000032
【０２３１】  ここで、
ＩＶＡｖｇ    ：起動中送風機平均インレットベーン開度
ＩＶＳｕｍ    ：起動中送風機インレットベーン開度合計
ＩＶｎＭａｘ  ：ｎ号送風機インレットベーン開度調節上限
ＩＶｎＭｉｎ  ：ｎ号送風機インレットベーン開度調節下限
ＩＶｎ        ：ｎ号送風機インレットベーン開度
Ｎ            ：送風機運転台数［台］【０２３２】［送風機総吸込み風量上限］
【数２４】
2018187620.tif 000033
【０２３３】  ここで、
ＩＶＭａｘＳｅｔ：運転中送風機総吸込み風量上限とみなす
平均インレットベーン開度設定値
ＢＭａｘＮｏｗ  ：運転中送風機による総吸込み風量上限計算値［Ｎｍ３／ｈ］
ＢｎＡｉｒ      ：運転中のｎ号送風機吸込み風量計測値［Ｎｍ３／ｈ］【０２３４】  更に、このときの送風機が吸込む空気の温度を計測する吸込み空気温度計２０７の計測値を、送風機総吸込み風量上限とともに、送風機運転台数演算部２０へ記録する。【０２３５】  一般に送風機の吸込み風量は、吸込む空気の密度などに依存して変化するため、大気圧や空気温度により影響を受けるが、特に空気温度による影響が大きい。【０２３６】  そこで、送風機運転台数演算部２０へ記憶した、送風機の運転組み合わせごとの送風機総吸込み風量上限とそのときの吸込み空気温度の関係から、送風機運転台数演算部２０で最小二乗法による回帰式を作成し、随時外気温度による依存パラメータを更新する。【０２３７】［線形最小二乗法による温度依存係数計算］
【数２５】
2018187620.tif 000034
【０２３８】  ここで、
ａ            ：送風機総吸込み風量温度回帰係数傾き［Ｎｍ３／ｈ／℃］
ｂ            ：送風機総吸込み風量温度回帰係数切片［Ｎｍ３／ｈ］
ｍ            ：データセット数
ＢＭａｘｉ    ：記録した送風機総吸込み風量上限値［Ｎｍ３／ｈ］
Ｔａｔｍｉ    ：ＢＭａｘｉ取得時の吸込み空気温度［℃］【０２３９】  これらは送風機の運転組み合わせごとに計算し、それぞれパラメータを作成する。【０２４０】［上限の推定］
送風機の組み合わせ運転は、台数によるものと運転号機の組み合わせによるものを含めると、例えば図８の下水処理場では４台の送風機による１台から４台運転によって、１５通りの運転組み合わせがある。このうちいずれかの送風機が予備機として暫く運転機会がなかった場合、直近の運転機会と、予測すべき次の運転機会で、吸込み空気温度が著しく異なる場合が想定される。【０２４１】  前述したとおり、送風機が吸込む空気の温度が異なると、送風機総吸込み風量上限も影響を受ける。【０２４２】  そこで、送風機運転号機の組み合わせごとに求めた温度依存係数の計算結果を用い、吸込み空気温度の違いによる影響を除去する。【０２４３】［送風機総吸込み風量上限の推定］
【数２６】
2018187620.tif 000035
【０２４４】  ここで、
ＢＭａｘＮｏｗ：現時点の送風機運転台数・号機による総吸込み風量上限推定値                        ［Ｎｍ３／ｈ］
Ａｊ          ：現時点の送風機運転台数・号機による総吸込み風量温度回帰係                        数傾き［Ｎｍ３／ｈ／℃］
ｂｊ          ：現時点の送風機運転台数・号機による総吸込み風量温度回帰係                        数切片［Ｎｍ３／ｈ］
Ｔａｔｍ      ：吸込み空気温度［℃］【０２４５】［現時点の運転状況より１台減じた台数による送風機総吸込み風量上限の推定］
【数２７】
2018187620.tif 000036
【０２４６】  ここで、
ＢＭａｘＭ１  ：現時点の送風機運転台数から１台減じた運転台数・号機による                        総吸込み風量上限推定値［Ｎｍ３／ｈ］
ａｋ          ：現時点の送風機運転台数から１台減じた運転台数・号機による                        総吸込み風量温度回帰係数傾き［Ｎｍ３／ｈ／℃］
ｂｋ          ：現時点の送風機運転台数から１台減じた運転台数・号機による                        総吸込み風量温度回帰係数切片［Ｎｍ３／ｈ］
Ｔａｔｍ      ：吸込み空気温度［℃］【０２４７】  また、送風機の運転台数を変更する場合の起動順序をあらかじめ決め、送風機運転台数演算部２０および送風機運転台数制御部２６へそれぞれ設定しておくことで、送風機運転台数を減じる場合、次にどの送風機が停止するかを判別し、送風機の運転組み合わせによる送風機総吸込み風量上限の違いによる影響を除去する。【０２４８】［線形回帰式以外の方法］
送風機総吸込み風量の、吸込み空気温度による依存係数の算出は、上記の線形最小二乗法でなくても、その関連性を表すことができる方法であれば、非線形関数による最小二乗法など他の方法により算出してもよい。この場合、吸込み空気温度による送風機総吸込み風量の計算には、依存係数の算出に用いた関係式と共通の式を用いる。【０２４９】  また、吸込み空気温度が計測できない場合、フィルター１２３における空気温度や、送風配管内の空気温度などで代用してもよい。【０２５０】［送風機運転台数追加判断］
現時点における送風機の運転台数では反応タンク等への送風量が不足するとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の追加を判断する場合、以下のような不足風量積算値によって判断する。【０２５１】［現時点における不足風量］
【数２８】
2018187620.tif 000037
【０２５２】  ここで、
ＡｄｅｆＮ    ：現時点における不足風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｉｒＤｅｍ  ：現時点における送風機総吸込み風量制御目標値［Ｎｍ３／ｈ］
ＢＭａｘＮｏｗ：現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限推定                        値［Ｎｍ３／ｈ］【０２５３】［予測時間先の時刻における不足風量］
【数２９】
2018187620.tif 000038
【０２５４】  ここで、
ＡｄｅｆＦ    ：予測時間先の時刻における不足風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｉｒＤｅｍＦ：予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予                        測値［Ｎｍ３／ｈ］【０２５５】［送風機運転台数の増加判断］
【数３０】
2018187620.tif 000039
のとき、送風機運転台数１台追加【０２５６】  ここで、
2018187620.tif 000040
【０２５７】［送風機運転台数の減少判断］
現時点における送風機の運転台数から１台減じた運転台数であっても、送風機総吸込み風量が十分に調節可能な風量であるとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の減少を判断する場合、以下のような送風機１台停止時十分風量によって判断する。【０２５８】［現時点における送風機１台停止時十分風量］
【数３１】
2018187620.tif 000041
【０２５９】  ここで、
ＡｓｕｆＮ    ：現時点における送風機１台停止時十分風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｉｒＤｅｍ  ：現時点における送風機総吸込み風量制御目標値［Ｎｍ３／ｈ］
ＢＭａｘＭ１  ：現時点の送風機運転状況から１台停止した場合の送風機総吸込                        み風量上限推定値［Ｎｍ３／ｈ］【０２６０】［予測時間先の時刻における送風機１台停止時十分風量］
【数３２】
2018187620.tif 000042
【０２６１】  ここで、
ＡｓｕｆＦ  ：予測時間先の時刻における送風機１台停止時十分風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｉｒＤｅｍＦ：予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値                    ［Ｎｍ３／ｈ］【０２６２】［送風機運転台数の削減判断］
【数３３】
2018187620.tif 000043
のとき、送風機運転台数１台削減【０２６３】  ここで、
ＡｓｕｆＮＳｅｔ：現時点における要求風量の送風機１台停止時十分風量基準値                          ［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｓｕｆＦＳｅｔ：予測時間先の時刻における予測風量の送風機１台停止時十分                          風量基準値［Ｎｍ３／ｈ］【０２６４】  台数追加判断を行う場合の不足風量基準値は、処理水のＢＯＤ、アンモニア性窒素、硝酸性窒素は処理場で定めた許容範囲内の風量として設定する。【０２６５】  求めた送風機運転台数の指示値は、送風機運転台数設定部２５へ信号出力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０２６６】  また、求めた送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ信号として出力しない場合には、これを表示器へ表示することでオペレーターへ送風機運転台数変更を指示し、オペレーターが表示器に表示された送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ入力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０２６７】［チャタリングの防止］
送風機の運転台数を必要最小限とすることは省エネルギー化のための有効な手段である一方、これによって頻繁な送風機の起動・停止が繰り返された場合、送風機の機械的寿命を短縮させる恐れがある。【０２６８】  特に送風機の追加起動直後は、送風機総吸込み風量制御装置において制御目標値通りに吸込み風量を制御することができなくなる可能性が比較的高く、送風機の起動シーケンスによっては、好気タンク１１４が一時的に曝気過剰状態に陥りやすい。このような状況では、送風機運転台数演算部に対して設定したパラメータが、通常時と異なる作用を生じさせる可能性が高いと考えられる。【０２６９】  このため、概ね処理水質へ影響を及ぼさないように設定した予測時間以上、送風機の運転台数の変更を禁止させるよう、送風機運転台数演算部２０へ設定する。【０２７０】［図１以外の条件の場合］
図１では、送風機の運転台数を変更しない程度の風量調節はインレットベーン開度によって調節するが、送風機本体の電動機回転数によって風量調節する場合、風量調節上限は、電動機回転数が調節上限付近であるか否かで判断する。【０２７１】  また、これら計装信号を取得できない場合、送風機の運転組み合わせごとに送風機総吸込み風量上限を調査し、上限の基準値を設定する。ただしこの場合、吸込み空気温度によってこの上限が変化するため、吸込み空気温度などを入力値とした上限の温度依存曲線を設定し、上限を推定する。【０２７２】  インレットベーン開度に加え吸込み空気温度などの入力信号も取得できない場合、季節ごとの平均気温をパターン化して送風機運転台数演算部２０へ入力しておき、これと送風機総吸込み風量上限の温度依存曲線をもとに送風機総吸込み風量の上限を推定する。【０２７３】  ここでは、特開２０１２−１３５７１７号公報（特許文献４）にある、ＯＲ制御によって反応タンク曝気風量の制御目標値を算出しているが、他の曝気風量制御手法を用いてもよい。【０２７４】  例えば、反応タンク末端にＤＯ計を設置し、この計測値と設定した目標値の偏差をもとに風量調節を行うＤＯ制御や、反応タンク流入水量に比例した曝気を行う比例制御により曝気風量演算を行い、これらをもとに送風機総吸込み風量の制御目標値を算出してもよい。【０２７５】  曝気風量演算にＤＯ制御を用いる場合には、例えば記録した風量パターンと、ＤＯの目標値に対する偏差によってフィードバック調節された風量との比率から１を減じた値に、更に一定の割合を乗じ、これに１を加えたうえで記録した風量パターンの予測時間先の時刻の値へ乗ずるなどにより、曝気風量制御目標値の予測値を算出する。【０２７６】  曝気風量演算に比例制御を用いる場合には、上記酸素必要量計算のうち、予測流量演算部１２における予測流量の計算のみを行い、これに設定した比率を乗じることで曝気風量制御目標値の予測値を算出する。
【実施例２】
【０２７７】  次に、図３をもとに本発明の第２の実施形態について説明する。【０２７８】  第２の実施形態においても第１の実施形態と同様、図１の設備を有するものとする。【０２７９】  図３は、本発明による第２の実施形態における信号の流れを示すブロック図である。【０２８０】  図３は、図１２に示す特開２０１２−１３５７１７号公報（特許文献４）による運転支援装置における信号の流れを示すブロック図に、送風機総吸込み風量演算部１８、送風機運転台数演算部２０、送風機総吸込み風量制御装置４、および送風機運転台数制御装置５を加えたものである。【０２８１】［必要風量の算出］
第２の実施形態であっても、現時点における反応タンク曝気風量制御目標値の算出、現時点における送風機総吸込み風量制御目標値の算出については、第１の実施形態と同一の手法により算出する。【０２８２】［送風機運転台数演算部］
送風機の運転台数を計算する送風機運転台数演算部では、送風機総吸込み予測風量演算部による送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、送風機の運転状況に応じた送風機総吸込み風量上限に対する不足量または余剰量の積算値により送風機運転台数の指示値を算出する。【０２８３】［送風機運転台数追加判断］
現時点における送風機の運転状況では、送風機総吸込み風量が不足するとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の追加を判断する場合、以下のような現時点における送風機総吸込み風量制御目標値の、現時点の送風機運転状況における送風機総吸込み風量の調節可能上限値に対する不足量の、設定時間ＴＮ前から現時点までの積算値によって判断する。【０２８４】［設定時間前から現時点までの不足風量積算値］
【数３４】
2018187620.tif 000044
ただしこの積算は、設定時間ＴＮ前から現時点までの、有限時間の積算とする。。【０２８５】  ここで、
2018187620.tif 000045
【０２８６】［送風機運転台数の増加判断］
【数３５】
2018187620.tif 000046
のとき、送風機運転台数１台追加【０２８７】  ここで、
ＳＡｄｅｆＳｅｔ  ：設定時間ＴＮ前から現時点までの不足風量積算値の基準値                            ［Ｎｍ３］【０２８８】［送風機運転台数の減少判断］
［現時点における送風機１台停止時十分風量積算値］
【数３６】
2018187620.tif 000047
ただしこの積算は、設定時間ＴＮ前から現時点までの、有限時間の積算とする。【０２８９】  ここで、
Ａｓｕｆ（ｔ）：現時点における送風機１台停止時十分風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＳＡｓｕｆ    ：設定時間ＴＮ前から現時点までの送風機１台停止時十分風量積                        算値［Ｎｍ３］
ＢＭａｘＭ１  ：現時点の送風機運転状況から１台停止した場合の送風機総吸込                        み風量上限推定値［Ｎｍ３／ｈ］
ＡｉｒＤｅｍ  ：現時点における送風機総吸込み風量制御目標値［Ｎｍ３／ｈ］【０２９０】［送風機運転台数の減少判断］
【数３７】
2018187620.tif 000048
のとき、送風機運転台数１台減少【０２９１】  ここで、
ＳＡｓｕｆＳｅｔ：設定時間ＴＮ前から現時点までの送風機１台停止時十分風量                          積算値の基準値［Ｎｍ３］【０２９２】  現時点における不足風量積算値の基準値には、処理水質に影響を及ぼさない範囲の値を設定する。【０２９３】  送風機の運転台数を追加しないことにより、一時的に反応タンクへの曝気風量アンサー値がその制御目標値に対して不足する状況であっても、これが種々の外乱による一時的なものであれば、処理水質に影響を及ぼさないと考えられる。反対に、不足風量が小さくても、例えば、反応タンクの下流にある最終沈殿池の滞留時間以上に継続するような場合、処理水質へ与える影響は小さくない可能性がある。【０２９４】  これらを統一的に図る指標として、送風機総吸込み風量制御目標値の送風機総吸込み風量上限に対する不足風量積算値を用いることで、この値をもとに送風機運転台数の最小化を行う。【０２９５】  求めた送風機運転台数の指示値は、送風機運転台数設定部２５へ信号出力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０２９６】  また、求めた送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ信号として出力しない場合には、これを表示器へ表示することでオペレーターへ送風機運転台数変更を指示し、オペレーターが表示器に表示された送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ入力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。
【実施例３】
【０２９７】  次に、図４をもとに本発明の第３の実施形態について説明する。【０２９８】  第３の実施形態においても第１の実施形態と同様、図１の設備を有するものとする。【０２９９】  図４は、第３の実施形態実施形態における信号の流れを示すブロック図である。【０３００】  図４は、第１の実施形態の場合の出力系統図である図２と似ているが、送風機総吸込み風量演算部１８から、送風機運転台数演算部２０に対する信号の出力がないことを異とする。【０３０１】［必要風量の算出］
第３の実施形態であっても、現時点における反応タンク曝気風量制御目標値の算出、現時点における送風機総吸込み風量制御目標値の算出については、第１の実施形態と同一の手法により算出する。【０３０２】［予測風量の算出］
第３の実施形態であっても、予測時点における反応タンク曝気風量制御目標値の予測値の算出、予測時点における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の算出については、第１の実施形態と同一の手法により算出するものとする。【０３０３】［送風機運転台数演算部］
送風機の運転台数を計算する送風機運転台数演算部では、送風機総吸込み予測風量演算部による送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値、および送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況から１台運転台数を減じた状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値により、送風機運転台数の指示値を算出する。【０３０４】［送風機運転台数追加判断］
現時点における送風機の運転状況では反応タンク等への送風量が不足するとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の追加を判断する場合、以下のような予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、送風機総吸込み風量上限値に対する不足量の現時点から予測時間先の積算値によって判断する。【０３０５】［現時点から予測時間先の時刻までの不足風量積算値］
【数３８】
2018187620.tif 000049
ただしこの積算は、現時点から予測時間先の時刻までの有限時間の積算とする。。【０３０６】  ここで、
2018187620.tif 000050
【０３０７】［送風機運転台数の増加判断］
【数３９】
2018187620.tif 000051
のとき、送風機運転台数１台追加【０３０８】  ここで、
ＳＡｄｅｆＦＳｅｔ：現時点から予測時間先の時刻までの不足風量積算値の基準                            値［Ｎｍ３］【０３０９】［送風機運転台数の減少判断］
［現時点から予測時間先の時刻までの送風機１台停止時十分風量積算値］
【数４０】
2018187620.tif 000052
ただしこの積算は、現時点から予測時間先までの有限時間の積算とする。【０３１０】  ここで、
2018187620.tif 000053
【０３１１】［送風機運転台数の減少判断］
【数４１】
2018187620.tif 000054
のとき、送風機運転台数１台減少【０３１２】  ここで、
ＳＡｓｕｆＦｓｅｔ：現時点から予測時間先の時刻までの送風機１台停止十分風                            量積算値の基準値［Ｎｍ３］【０３１３】  不足風量積算値の基準値には、処理水質に影響を及ぼさない値を設定する。送風機の運転台数を追加しないことにより、一時的に反応タンクへの送風量が不足する状況であっても、これが種々の外乱による一時的なものであれば、処理水質へ影響を及ぼさないと考えられる。反対に、風量の不足の程度が小さくても、例えば、反応タンクの下流にある最終沈殿池の滞留時間以上に継続するような場合、処理水質へ及ぼす影響は小さくならない可能性がある。【０３１４】  これらを統一的に図る指標として、送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、送風機の運転状況に応じた送風機総吸込み風量上限に対する不足または余剰量の積算値を用いることで、処理水質に対するリスクという面から一様な設定値を与え、この値をもとに送風機運転台数の最小化を行う。【０３１５】  求めた送風機運転台数の指示値は、送風機運転台数設定部２５へ信号出力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０３１６】  また、求めた送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ信号として出力しない場合には、これを表示器へ表示することでオペレーターへ送風機運転台数変更を指示し、オペレーターが表示器に表示された送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ入力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。
【実施例４】
【０３１７】  次に、本発明による第４の実施の形態について説明する。【０３１８】  第４の実施形態では、図１および図２に示す第１の実施形態と同一の設備及び信号の出力系統を有するものとする。【０３１９】［必要風量の算出］
第４の実施形態であっても、現時点における反応タンク曝気風量制御目標値の算出、現時点における送風機総吸込み風量制御目標値の算出については、第１の実施形態と同一手法により算出する。【０３２０】［予測風量の算出］
第４の実施形態であっても、予測時点における反応タンク曝気風量制御目標値の予測値の算出、予測時点における送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の算出については、第１の実施形態と同一の手法により算出するものとする。【０３２１】［送風機運転台数演算部］
送風機の運転台数を計算する送風機運転台数演算部では、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値と、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況における送風機総吸込み風量上限に対する不足量の積算値と、設定時間前から現時点までの送風機総吸込み風量の制御目標値の、現在の送風機運転状況から１台送風機運転台数を減じた状態における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値と、現時点から予測時間先の時刻までの送風機総吸込み風量制御目標値の予測値の、現在の送風機運転状況から１台送風機運転台数を減じた状態における送風機総吸込み風量上限に対する余剰量の積算値とにより、送風機運転台数の指示値を算出する。【０３２２】［送風機運転台数追加判断］
現時点における送風機の運転状況では送風機総吸込み風量がその制御目標値に対して不足するとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の追加を判断する場合、以下のような不足風量の積算値によって判断する。【０３２３】［設定時間前から現時点までの不足風量積算値］
【数４２】
2018187620.tif 000055
ただしこの積算は、設定時間ＴＮ前から現時点までの、有限時間の積算とする。【０３２４】  ここで、
2018187620.tif 000056
【０３２５】［現時点から予測時間先の時刻までの不足風量積算値］
【数４３】
2018187620.tif 000057
ただしこの積算は、現時点から予測時間先までの、有限時間の積算とする。【０３２６】  ここで、
ＡｄｅｆＦ（ｔ）：予測時間先の時刻ｔにおける不足風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＳＡｄｅｆＦ    ：現時点から予測時間先の時刻までの不足風量積算値［Ｎｍ３］
ＡｉｒＤｅｍＦ  ：予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の予                        測値［Ｎｍ３／ｈ］【０３２７】［送風機運転台数の増加判断］
【数４４】
2018187620.tif 000058
のとき、送風機運転台数１台追加【０３２８】  ここで、
2018187620.tif 000059
【０３２９】［送風機運転台数の減少判断］
現時点における送風機運転状況から１台減じた送風機運転台数であっても、送風機総吸込み風量が十分であるとして、送風機運転台数演算部２０が送風機運転台数の減少を判断する場合、送風機１台停止時十分風量積算値によって判断する。【０３３０】［設定時間前から現時点までの送風機１台停止時十分風量積算値］
【数４５】
2018187620.tif 000060
ただしこの積算は、設定時間ＴＮ前から現時点までの、有限時間の積算とする。【０３３１】  ここで、
ＡｓｕｆＮ（ｔ）：時刻ｔにおける送風機１台停止時十分風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＳＡｓｕｆＮ    ：設定時間ＴＮ前から現時点までの送風機１台停止時十分風量積                        算値［Ｎｍ３］
ＡｉｒＤｅｍ    ：現時点における送風機総吸込み風量制御目標値［Ｎｍ３／ｈ］
ＢＭａｘＭ１    ：現時点の送風機運転状況から１台停止した状況における送風機                        総吸込み風量上限［Ｎｍ３／ｈ］【０３３２】［現時点から予測時間先の時刻までの送風機１台停止時十分風量積算値］
【数４６】
2018187620.tif 000061
ただしこの積算は、現時点から予測時間先の時刻までの、有限時間の積算とする。【０３３３】  ここで、
ＡｓｕｆＦ（ｔ）：時刻ｔにおける送風機１台停止時十分風量［Ｎｍ３／ｈ］
ＳＡｓｕｆＦ    ：現時点から予測時間先の時刻までの送風機１台停止時十分風                          量積算値［Ｎｍ３］
ＡｉｒＤｅｍＦ  ：予測時間先の時刻における送風機総吸込み風量制御目標値の                          予測値［Ｎｍ３／ｈ］【０３３４】［送風機運転台数の減少判断］
【数４７】
2018187620.tif 000062
のとき、送風機運転台数１台減少【０３３５】  ここで、
ＳＡｓｕｆＮｓｅｔ：設定時間ＴＮ前から現時点までの送風機１台停止時十分風                            量積算値の基準値［Ｎｍ３］
ＳＡｓｕｆＦｓｅｔ：現時点から予測時間先の時刻までの送風機１台停止時十分                            風量積算値の基準値［Ｎｍ３］【０３３６】  求めた送風機運転台数の指示値は、送風機運転台数設定部２５へ信号出力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０３３７】  また、求めた送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ信号として出力しない場合には、これを表示器へ表示することでオペレーターへ送風機運転台数変更を指示し、オペレーターが表示器に表示された送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ入力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０３３８】
【実施例５】
【０３３９】  本発明の第５の実施の形態は、図５に示す設備を有する下水処理場に関する。【０３４０】  図６は、本発明の第５の実施の形態における信号の流れを示すブロック図である。【０３４１】  図６では、図１に示した本発明による第１の実施の形態におけるそれに、２系列分の予測流量演算、タイムラグ演算、酸素必要量演算、予測酸素必要量演算、曝気風量演算、および予測曝気風量演算を行うものである。【０３４２】［必要風量の算出］
第５の実施形態であっても、現時点における反応タンク曝気風量の制御目標値は、基本的に第１の実施形態と同一の手法により算出する。【０３４３】  ただし、２系列ある反応タンクそれぞれについて、曝気風量演算部において曝気風量の制御目標値を求める。【０３４４】  系列１における曝気風量の制御目標値は、第１の実施形態と同一手法により算出する。【０３４５】  系列２における曝気風量の制御目標値は、例えば特願２０１５−２５４２１６号公報（特許文献５）にあるような手法により算出する。【０３４６】  これらによって求めた各反応タンクにおいて必要となる曝気風量の制御目標値の総和を取り、これに水路のエアレーションなど反応タンクの曝気以外に必要となる最低限の風量を加え、送風機総吸込み風量の制御目標値を算出する。【０３４７】［予測風量の算出］
第５の実施形態であっても、予測時間先の時刻における反応タンク曝気風量制御目標値の予測値は、基本的に第１の実施形態と同一手法により算出する。【０３４８】  ただし、２系列ある反応タンクそれぞれについて曝気風量演算部において曝気風量制御目標値の予測値を求める。【０３４９】  系列１における曝気風量制御目標値の予測値は、第１の実施形態と同一手法により算出する。【０３５０】  系列２における曝気風量制御目標値の予測値は、例えば予測流量演算部における演算と、タイムラグ演算部における演算に、特願２０１５−２５４２１６号公報（特許文献５）にあるような酸素必要量のフィードバック調節手法による計算等を用いて、予測酸素必要量演算部におけるフィードバック調節演算を組み合わせて算出する。【０３５１】  これらによって求めた各反応タンク曝気風量制御目標値の予測値の総和を取り、これに水路のエアレーションなど反応タンクの曝気以外に必要となる最低限の風量を加え、送風機総吸込み風量制御目標値の予測値を算出する。【０３５２】［送風機運転台数演算部］
第５の実施形態であっても、送風機運転台数演算部における送風機運転台数の変更判断は、第４の実施形態と同一の手法により行う。【０３５３】  求めた送風機運転台数の指示値は、送風機運転台数設定部２５へ信号出力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。【０３５４】  また、求めた送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ信号として出力しない場合には、これを表示器へ表示することでオペレーターへ送風機運転台数変更を指示し、オペレーターが表示器に表示された送風機運転台数の指示値を送風機運転台数設定部２５へ入力することで、送風機運転台数制御部２６によって、送風機運転台数が求めた送風機運転台数の指示値に一致するように制御する。
【符号の説明】
【０３５５】        １  水処理施設
２  運転支援装置
３  曝気風量制御装置
４  送風機総吸込み風量制御装置
５  送風機運転台数制御装置
６  送風圧力制御装置
７  曝気風量制御装置（系列２）
１０  パラメータ設定部
１４  酸素必要量演算部
１５  予測酸素必要量演算部
１６  曝気風量演算部
１７  予測曝気風量演算部
１８  送風機総吸込み風量演算部
１９  送風機総吸込み予測風量演算部
２０  送風機運転台数演算部
２１  曝気風量設定部
２２  曝気風量制御部
２３  送風機総吸込み風量設定部
２４  送風機総吸込み風量制御部
２５  送風機運転台数設定部
２６  送風機運転台数制御部
２７  ＤＯコントローラ
２８  圧力コントローラ
２９  送風圧力設定部
３０  送風圧力制御部
３１  曝気風量設定部（系列２）
３２  曝気風量制御部（系列２）
５０  水処理施設（系列２）
１１１  最初沈殿池
１１２  反応タンク
１１３  無酸素タンク
１１４  好気タンク
１１５  最終沈殿池
１１６  曝気装置
１１７  散気装置
１１８  生汚泥ポンプ
１１９  返送汚泥ポンプ
１２０  余剰汚泥ポンプ
１２１  Ｎｏ．１〜４送風機
１２２  Ｎｏ．１〜４インレットベーン
１２３  エアフィルター
１５１  最初沈殿池（系列２）
１５２  反応タンク（系列２）
１５３  無酸素タンク（系列２）
１５４  好気タンク（系列２）
１５５  最終沈殿池（系列２）
１５６  曝気装置（系列２）
１５７  散気装置（系列２）
１５８  生汚泥ポンプ（系列２）
１５９  返送汚泥ポンプ（系列２）
１６０  余剰汚泥ポンプ（系列２）
２００  ＣＯＤ濃度計
２０１  アンモニア性窒素濃度計
２０２  流量計
２０３  ＭＬＳＳ濃度計
２０４  硝酸性窒素濃度計
２０５  アンモニア性窒素濃度計
２０６  水温計
２０７  吸込み空気温度計
２０８  ＤＯ計
２０９  送風圧力計
２５２  流量計（系列２）
２５３  ＭＬＳＳ濃度計（系列２）
２５７  送風温度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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