(57)【要約】      （修正有）【課題】水処理プラントにおいて縮退運転時を行うときの運転設定の判断に有用な支援情報を提供することができる縮退運転支援装置、及び縮退運転支援方法を提供する。【解決手段】縮退運転支援装置１０は、情報受信部１２２とパラメータ変換部１２３とモデルパラメータ同定部１２４とシミュレーション部１２５と結果出力部１２６とを持つ。情報受信部は縮退運転条件を受信し、パラメータ変換部は水処理プラントの運転データと設備諸元データに基づいて縮退運転条件を変換し、モデルパラメータ同定部は運転データに基づいて水処理プラントのモデルパラメータを同定し、シミュレーション部は、縮退運転条件と、パラメータ変換部の変換結果と、モデルパラメータとのうち１以上を用いて水質予測モデルにより処理水質、汚泥発生量、運転指標、総電力量のうち１以上を演算する。結果出力部は演算結果と、演算結果に基づく運転可能な設備範囲とのうち１以上を出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理プラントにおける流入量、運転系列、使用可能な電力量、流入条件、及び設備諸元のうち１以上を含む縮退運転条件を受信する情報受信部と、
前記水処理プラントを構成する各設備の運転状況を示す運転データと前記水処理プラントを構成する各設備の諸元を示す設備諸元データとの１以上に基づいて、前記縮退運転条件を当該縮退運転条件に含まれていない流入条件と設備諸元とのうち１以上に変換するパラメータ変換部と、
前記運転データに基づいて前記水処理プラントの処理特性を示すモデルパラメータを同定するモデルパラメータ同定部と、
前記縮退運転条件と、前記パラメータ変換部の変換結果と、前記モデルパラメータ同定部が同定した前記モデルパラメータとのうち１以上を用いて水質予測モデルにより処理水質、汚泥発生量、運転指標、総電力量のうち１以上を演算するシミュレーション部と、
前記シミュレーション部の演算結果と、前記演算結果に基づく運転可能な設備範囲とのうち１以上を出力する結果出力部と、
を備える縮退運転支援装置。
【請求項２】
前記シミュレーション部は、前記情報受信部が受信したモードに応じて、硝化促進型の水質予測モデルとＢＯＤ酸化型の水質予測モデルとのいずれかを用いて演算を行う請求項１に記載の縮退運転支援装置。
【請求項３】
前記モデルパラメータ同定部は、入力された条件に応じた前記運転データに基づいてモデルパラメータを同定する請求項１または請求項２に記載の縮退運転支援装置。
【請求項４】
前記情報受信部は、さらに、処理水質の目標値を受信し、
前記結果出力部は、前記シミュレーション部による演算結果が前記情報受信部により受信した前記処理水質の目標値を満たさないと判断した場合、前記縮退運転条件を変更して前記情報受信部に入力する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の縮退運転支援装置。
【請求項５】
前記シミュレーション部は、前記水処理プラントの異なる運転系列の組み合せそれぞれについて前記演算を行い、
前記結果出力部は、前記シミュレーション部の演算結果に含まれる所定の項目の値に基づいた順に前記運転系列の組み合わせを出力する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の縮退運転支援装置。
【請求項６】
縮退運転支援装置が実行する縮退運転支援方法であって、
情報受信部が、水処理プラントにおける流入量、運転系列、使用可能な電力量、流入条件、及び設備諸元のうち１以上を含む縮退運転条件を受信する情報受信ステップと、
パラメータ変換部が、前記水処理プラントを構成する各設備の運転状況を示す運転データと前記水処理プラントを構成する各設備の諸元を示す設備諸元データとの１以上に基づいて、前記縮退運転条件を当該縮退運転条件に含まれていない流入条件と設備諸元とのうち１以上に変換するパラメータ変換ステップと、
モデルパラメータ同定部が、前記運転データに基づいて前記水処理プラントの処理特性を示すモデルパラメータを同定するモデルパラメータ同定ステップと、
シミュレーション部が、前記縮退運転条件と、前記パラメータ変換ステップにおける変換結果と、前記モデルパラメータ同定ステップにおいて同定された前記モデルパラメータとのうち１以上を用いて水質予測モデルにより処理水質、汚泥発生量、運転指標、総電力量のうち１以上を演算するシミュレーション実行ステップと、
結果出力部が、前記シミュレーション実行ステップにおける演算結果と、前記演算結果に基づく運転可能な設備範囲とのうち１以上を出力する結果出力ステップと、
を有する縮退運転支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、縮退運転支援装置、及び縮退運転支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場や排水処理施設など生物処理を利用したプラントでは、震災等の災害により送電に障害が起こった場合や、省エネでＰＶ（太陽光発電）による発電で消費電力を賄おうとした場合、利用できる電力量には限りがある。利用可能な電力量の低下に伴って、例えば、プラント設備への送風量が低下した場合、処理の悪化が懸念される。しかし従来は、処理する下水や排水の水量を調整したり、運転系列を停止したりした場合に、処理水質がどのような結果となるかの予測は困難となる可能性があった。そのため、処理可能な下水や排水の水量がどの程度であるか、運転する系列を停止するとしたらどこをどのくらい止めるべきかなどは、運転の知見やノウハウに基づいて決めざるを得ない場合があった。このような運転の知見やノウハウに基づく縮退運転は、余裕が取れない運転を余儀なくされる場合などには、リスクが大きくなる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８２３８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、水処理プラントにおいて縮退運転を行うときの運転設定の判断に有用な支援情報を提供することができる縮退運転支援装置、及び縮退運転支援方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の縮退運転支援装置は、情報受信部と、パラメータ変換部と、モデルパラメータ同定部と、シミュレーション部と、結果出力部とを持つ。情報受信部は、水処理プラントにおける流入量、運転系列、使用可能な電力量、流入条件、及び設備諸元のうち１以上を含む縮退運転条件を受信する。パラメータ変換部は、水処理プラントを構成する各設備の運転状況を示す運転データと水処理プラントを構成する各設備の諸元を示す設備諸元データとの１以上に基づいて、縮退運転条件を当該縮退運転条件に含まれていない流入条件と設備諸元とのうち１以上に変換する。モデルパラメータ同定部は、運転データに基づいて水処理プラントの処理特性を示すモデルパラメータを同定する。シミュレーション部は、縮退運転条件と、パラメータ変換部の変換結果と、モデルパラメータ同定部が同定したモデルパラメータとのうち１以上を用いて水質予測モデルにより処理水質、汚泥発生量、運転指標、総電力量のうち１以上を演算する。結果出力部は、シミュレーション部の演算結果と、演算結果に基づく運転可能な設備範囲とのうち１以上を出力する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の縮退運転支援装置の概略ブロック図。
【図２】実施形態の入出力画面のイメージ図。
【図３】実施形態のモデルパラメータ同定画面のイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の縮退運転支援装置、及び縮退運転支援方法を、図面を参照して説明する。
実施形態に係る縮退運転支援装置は、水処理プラントにおける水処理プロセスをモデルとした生物反応シミュレータを有する。以下では、水処理プラントが、複数の運転系列を有する下水処理プロセスであり、活性汚泥などの好気性生物処理を用いている場合を例に説明する。なお、水処理プロセスは、排水処理プロセスや上水処理プロセスであってもよい。
【０００８】
水処理プラントは、災害等による緊急時やその他の原因による流入負荷の著しい低下、プラントの修繕や改築による系列の運転停止などで、一部の運転系列のみを稼動させる縮退運転をする場合がある。縮退運転支援装置は、流入条件、運転系列、使用可能な電力量、設備条件(諸元）、生物処理パラメータ（モデルパラメータ）などに基づいて、与えられた制限内での水処理プロセスをシミュレーションする。例えば、縮退運転支援装置は、指定された電源容量の範囲内における最大処理量や処理水質などの結果予測を行う。このシミュレーションにより、縮退運転支援装置は、最も適した運転設定を行うための運転計画を立案する上で有用な支援情報を提供する。
【０００９】
図１は、実施形態に係る縮退運転支援装置１０の概略ブロック図であり、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。同図に示すように縮退運転支援装置１０は、データベース部１１と、モデルエンジン部１２と、入力部１３と、表示部１４とを備えて構成される。
【００１０】
データベース部１１は、水処理プラントの各設備の諸元を示す設備諸元データと、機場の水処理プラントが運転中に運転監視システムが収集した水処理プラントにおける各設備の運転状況を示す運転データを記憶する。
【００１１】
後述する図２の入出力画面の水処理プロセス表示領域５０には、縮退運転支援装置１０がシミュレーションの対象とする水処理プラントの下水処理プロセスの例が示されている。水処理プロセス表示領域５０に表示されている下水処理プロセスは、沈砂池と、最初沈殿池と、生物反応槽及び最終沈殿池を有する複数の運転系列と、消毒槽とを備えて構成される。沈砂池及び最終沈殿池はそれぞれポンプを有し、生物反応槽はブロワを有している。さらに、水処理プラントは、流入下水の水量や各種水質等を計測するセンサと、水処理プラントの各設備のプロセス状態を計測するセンサとを有する。
【００１２】
設備諸元データは、水処理プラントを構成する設備と、それら各設備の反応槽容積、返送汚泥量、反応槽ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids：汚泥容量指標）、返送汚泥濃度、溶存酸素濃度、各アクチュエータの消費電力量の情報を含む。各アクチュエータ（ポンプ、ブロワ、コンプレッサ等）の消費電力量は、曝気槽用送風機や各ポンプ類の過去および現在の実消費電力データおよび定格電気容量を含む。曝気槽用送風機定格電気容量は、ブロワの送風量と実消費電力（または定格電気容量）の相関を含む。ポンプ類の定格電気容量は、送液量と実消費電力（または定格電気容量）の相関とを含む。運転データは、計測時刻と、所定時間毎に各センサが計測した計測値と、各設備や各アクチュエータの消費電力量、各設備や各アクチュエータの運転状態などを対応付けたデータである。運転状態は、例えば、ブロワであれば送風量であり、ポンプであれば、送液量である。運転データは、計測時刻における天気、気温、湿度などの気候のデータと対応付けてデータベース部１１に記憶される。
【００１３】
モデルエンジン部１２は、表示制御部１２１と、情報受信部１２２と、パラメータ変換部１２３と、モデルパラメータ同定部１２４と、シミュレーション部１２５と、結果出力部１２６とを備えて構成される。
表示制御部１２１は、表示部１４に情報を表示させる。情報受信部１２２は、入力部１３により入力された情報を受信する。また、情報受信部１２２には、プラントの流入水量、流入水質、設備の反応槽容積、運転データ、処理水質の現状値を示す現状値データを外部から受信する。
【００１４】
パラメータ変換部１２３は、入力部１３により入力された縮退運転条件を情報受信部１２２から受信する。パラメータ変換部１２３は、縮退運転条件をシミュレータの入力パラメータに変換する。縮退運転条件は、水処理プラントにおける流入量、運転系列、使用可能な電力量、流入条件、及びプラントの設備諸元のうち１以上である。縮退運転条件は、現状値データの値の中で縮退運転時の条件として変更したい値を含んでもよい。シミュレータへの入力パラメータは、プラントへの流入条件、プラントの設備諸元、及びモデルパラメータのうち１以上である。パラメータ変換部１２３は、縮退運転条件を、当該縮退運転条件に含まれていない流入条件とプラントの設備諸元とのうち１以上に変換する。縮退運転条件のうち変換の必要がない情報は、そのままシミュレータへの入力パラメータとして用いられる。パラメータ変換部１２３は、この変換を、データベース部１１が記憶する設備諸元データと、現状値データに含まれる運転データあるいはデータベース部１１が記憶する運転データのうち１以上に基づいて行う。流入条件は、流入水ＢＯＤ（Biochemical oxygen demand：生物化学的酸素要求量）濃度、流入水ＳＳ（suspended solids：浮遊物質）濃度、水温、流入水全窒素濃度、及び流入水アンモニア性窒素濃度の何れか１以上である。プラントの設備諸元は、反応槽容積、返送汚泥量、反応槽ＭＬＳＳ、返送汚泥濃度、溶存酸素濃度、各設備の消費電力量、各アクチュエータの消費電力量の何れか１以上である。
【００１５】
モデルパラメータ同定部１２４は、シミュレータへの入力パラメータの１つであるモデルパラメータを同定する。このモデルパラメータは、生物反応式のモデルパラメータであり、プラントの処理特性を表す。モデルパラメータは、下水処理プロセスにおける微生物の状態を反映した生物処理パラメータであるため、日々変化する。そこで、モデルパラメータ同定部１２４は、情報受信部１２２が受信した現状値データあるいはオペレータが指定した条件により特定した期間の運転データからモデルパラメータを同定する。モデルパラメータは、ＢＯＤ除去に必要な酸素量、硝化に必要な酸素量、汚泥転換率、温度補正定数、半飽和定数、自己分解速度定数、ＢＯＤ除去速度定数、酸素溶解効率、及び、流入条件の何れか１以上である。
【００１６】
シミュレーション部１２５は、活性汚泥処理における微生物による生物反応シミュレータを中心とした水質予測モデル（活性汚泥モデル生物反応式）を有する。シミュレーション部１２５は、情報受信部１２２が受信した縮退運転条件と、パラメータ変換部１２３が変換により得た流入条件、プラントの設備諸元と、モデルパラメータ同定部１２４が同定したモデルパラメータを受ける。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件と、変換により得られた流入条件と、変換により得られたプラントの設備諸元と、モデルパラメータとのうち１以上を用いて水質予測モデルにより処理水質、汚泥発生量、運転指標、総電力量のいずれか１以上を演算する。シミュレーション部１２５は、プラントへの流入条件、及びプラントの設備諸元を、縮退運転条件から取得するか、パラメータ変換部１２３から受信する。また、シミュレーション部１２５は、シミュレーションに必要な情報のうち、縮退運転条件に含まれていない情報については、現状値データから取得して演算を行う。処理水質は、例えば、処理水ＢＯＤ、処理水全窒素濃度、処理水アンモニア性窒素濃度などである。運転指標は、例えば、必要送風量、ＨＲＴ（Hydraulic Retention Time：水理学的滞留時間）、ＳＲＴ（Sludge Retention Time：汚泥滞留時間）などである。水質予測モデルには、既存の任意の水質予測モデルを用いることができる。水質予測モデルには、ＢＯＤ酸化型と硝化促進型とがある。硝化促進型の水質予測モデルは、ＢＯＤ酸化型の水質予測モデルに硝化までを含めた処理を演算する式を追加した水質予測モデルである。シミュレーション部１２５は、オペレータが入力したモードに基づいてＢＯＤ酸化型または硝化促進型の水質予測モデルを選択し、演算に使用する。
【００１７】
結果出力部１２６は、シミュレーション部１２５の演算結果と、演算結果に基づく運転可能な設備範囲とのうち１以上を含む運転支援情報を生成する。結果出力部１２６は、生成した運転支援情報を表示制御部１２１により表示部１４に表示させる。
【００１８】
入力部１３は、操作盤やキーボードなどであり、ユーザが情報を入力するための装置である。表示部１４は、ディスプレイであり、情報を表示する。表示部１４がタッチパネルである場合、入力部１３は、タッチパネルに配されたタッチセンサである。
【００１９】
図２は、表示制御部１２１が表示部１４に表示させる入出力画面のイメージ図である。同図に示す入出力画面は、オペレータ（作業員）の操作画面となる。入出力画面は、水処理プロセス表示領域５０と、縮退運転条件表示領域５１と、硝化促進型ボタン５２と、演算ボタン５３と、計算結果表示領域５４とを含む。オペレータは、表示制御部１２１がタッチパネルに表示させた入出力画面、または操作盤やキーボードにより縮退運転条件のうち入力する項目を選択する。オペレータは、項目の選択後、流入水量（流入量）、流入水質（ＢＯＤ、全窒素Ｔ−Ｎ）、運転系列、好気槽容積(反応槽容積）、送風量、使用可能電力（使用可能な電力量）などを入力する。流入水質は、シミュレータへの入力パラメータの流入条件である。反応槽容積は、シミュレータへの入力パラメータであるプラントの設備諸元である。送風量は、現状値データから変更したい値である。表示制御部１２１は、入力された縮退運転条件を、縮退運転条件表示領域５１に表示させる。本実施形態では、デフォルトを酸化促進型モードとし、オペレータは、硝化促進型モードにする場合に、硝化促進型ボタン５２を押下する。
【００２０】
オペレータが演算ボタン５３を押すと、縮退運転支援装置１０の情報受信部１２２は、入力された縮退運転条件を受信し、パラメータ変換部１２３へ出力する。また、情報受信部１２２は、現状値データを受信し、モデルパラメータ同定部１２４に出力している。パラメータ変換部１２３は、縮退運転条件をシミュレータへの入力パラメータとなる流入条件、プラントの設備諸元に変換し、シミュレーション部１２５に出力する。一方、モデルパラメータ同定部１２４は、情報受信部１２２が受信した現状値データに基づいて同定したモデルパラメータをシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件と、縮退運転条件から変換された流入条件及び設備諸元と、モデルパラメータとを用いて、水質予測モデルにより演算を行い、計算結果を結果出力部１２６に出力する。結果出力部１２６は、シミュレーション部１２５による計算結果から運転支援情報を生成し、表示制御部１２１に出力する。図２の場合、運転支援情報は、計算結果が示す処理水ＢＯＤ（処理水質）、汚泥発生量、総電力量、必要送風量（運転指標）である。表示制御部１２１は、入出力画面における計算結果表示領域５４に運転支援情報を表示する。
【００２１】
縮退運転条件として入力する反応槽容積は、工事による利用停止や災害時での被災により運転が困難になるなどのケースを想定しており、入力パラメータとして用いられる。オペレータが反応槽容積を入力する代わりに、入力された稼動可能な設備(系列）からパラメータ変換部１２３が槽容積を取得して入力パラメータとすることも可能である。そのため、縮退運転支援装置１０は、利用者が稼動可能な系列を選択するインターフェースを備え、簡便に入力できるようにする。例えば、表示制御部１２１は、表示部１４に下水処理プロセスの系列を表示し、オペレータは、表示されている中から入力部１３により系列を選択する。パラメータ変換部１２３は、稼動可能な系列で特定される設備の情報に対応した槽容積を、データベース部１１が記憶する設備諸元データから読み出す。
また、供給可能な電力量や時間帯によって設備の運転状態を制限するなどのケースが想定される。そこで、縮退運転支援装置１０は、オペレータが運転データを入力または選択できるインターフェースなどを備える。例えば、データベース部１１に電力量や時間帯と対応付けて運転データを登録しておき、パラメータ変換部１２３は、オペレータが入力部１３により入力した供給可能な電力量や時間帯に基づいて運転データを取得する。
【００２２】
上述したように、モデルパラメータ同定部１２４は、現状値データに基づいて、水質予測モデルで必要となるモデルパラメータを現状の処理プロセスの性能値として同定する。モデルパラメータ同定部１２４は、より現状のプラントに即したシミュレーションを行うために、現状値データに基づいて算出したモデルパラメータを随時更新し、データベース部１１に書き込んでいる。モデルパラメータ同定部１２４は、データベース部１１から最新のモデルパラメータを読み出してシミュレーション部１２５に出力するが、モデルパラメータを算出するための検出値が不十分である場合、前回値を出力してもよい。また、モデルパラメータ同定部１２４は、オペレータが入力した条件に従ってモデルパラメータを変更してもよい。
【００２３】
図３は、表示制御部１２１が表示部１４に表示させるモデルパラメータ同定画面のイメージ図である。同図に示すモデルパラメータ同定画面は、オペレータの操作画面となる。モデルパラメータ同定画面は、現在値表示領域６０と、同定項目指定領域６１と、演算ボタン６２と、計算結果表示領域６３と、更新ボタン６４とを含む。現在値表示領域６０には、モデルパラメータの現在値と同定日を表示している。モデルパラメータの現在値は、デフォルト値、もしくは、過去に同定した値である。
【００２４】
オペレータは、モデルパラメータを同定、または再同定したい場合、同定項目指定領域６１に表示されているチェックボックスのうち、同定、または再同定したいモデルパラメータ項目に対応したチェックボックスに入力部１３によりチェックを入れる。さらに、オペレータは、入力部１３により、モデルパラメータを同定する期間を入力する。モデルパラメータの現在値を演算したい場合、オペレータは、入力部１３により本日値のボックスにチェックを入れる。過去の値を演算したい場合、オペレータは、入力部１３により期間指定のボックスにチェックを入れ、さらに、同定する期間を入力する。オペレータは、入力部１３により演算ボタン６２を押す。
【００２５】
モデルパラメータ同定部１２４は、データベース部１１の運転データからモデルパラメータを同定する期間に応じた運転データを特定する。モデルパラメータ同定部１２４は、特定した期間の運転データから、チェックされたモデルパラメータの値を同定するための情報を読み出し、読み出した情報を用いてモデルパラメータを計算する。なお、本日値のボックスにチェックが入れられた場合、モデルパラメータ同定部１２４は、その日に受信した現状値データから、チェックされたモデルパラメータの値を同定するための情報を読み出し、読み出した情報を用いてモデルパラメータを計算してもよい。表示制御部１２１は、モデルパラメータ同定画面の計算結果表示領域６３に、モデルパラメータ同定部１２４が算出したモデルパラメータの結果を表示する。
【００２６】
オペレータは、計算結果のモデルパラメータの値でシミュレーションをしたい場合、計算結果表示領域６３に表示されているチェックボックスのうち、使用するパラメータ項目に対応したチェックボックスに入力部１３によりチェックを入れる。オペレータが、入力部１３により更新ボタン６４を選択すると、モデルパラメータ同定部１２４は、チェックが入れられたパラメータ項目のモデルパラメータの現在値を、計算結果の値に更新し、さらに、同定日を現在の日時とする。モデルパラメータ同定部１２４は、更新されたモデルパラメータの現在値と同定日を表示制御部１２１に出力する。表示制御部１２１は、モデルパラメータ同定画面の現在値表示領域６０に表示しているモデルパラメータの現在値及び同定日を、モデルパラメータ同定部１２４から受信した値に入れ替えて表示する。
【００２７】
なお、モデルパラメータ同定部１２４は、現在の、あるいは、オペレータが入力した天気、気候（温度や湿度）、運転条件に基づいて、類似の天気、気候（温度や湿度）、運転条件の期間の運転データを特定するようにしてよもよい。モデルパラメータ同定部１２４は、特定した期間の運転データを用いてモデルパラメータを同定する。
【００２８】
例えば、停電が発生し、太陽光発電などの非常用電源設備を使用する場合、利用可能な電力量は平常時よりも低下する。そこで、使用可能な電力を条件として縮退運転支援装置１０に入力すると、その電力で稼動可能な運転系列、反応槽への送風量が決まり、処理水ＢＯＤや汚泥発生量がどのようになるかが結果として表示される。入力した条件で処理水ＢＯＤを上限値以下に抑えることができなければ、流入水量を制限することが必要であることが分かる。逆に、処理水ＢＯＤの上限値を縮退運転支援装置１０に入力すると、必要となる運転系列数や反応槽への送風量、及びその時に必要となる総電力量が表示される。
【００２９】
以下に、縮退運転支援装置１０による具体的な算出例を示す。
まず、算出例１として、縮退運転支援装置１０が処理水質を算出する例を示す。ここでは、縮退運転により風量を絞った運転が必要となったケースにおいて、処理水ＢＯＤの予測値を算出する場合の縮退運転支援装置１０の動作を説明する。
【００３０】
（処理１−１）オペレータは、縮退運転条件として流入量、流入ＢＯＤ濃度、運転系列、及び送風量を入力部１３により入力する。例えば、運転系列がＡからＨ系列である場合、オペレータは、ＡからＨ系列のうち稼動する系列を入力する。さらに、オペレータはＢＯＤ酸化型モードをＯＮとすること、あるいは、硝化促進型モードをＯＦＦとすることを入力部１３により入力する。ただし、デフォルトがＢＯＤ酸化型モードである場合は、モードを入力しなくともよい。情報受信部１２２は、入力部１３により入力された縮退運転条件を受信する。
【００３１】
（処理１−２）シミュレーション部１２５は、縮退運転条件が示す流入量と流入ＢＯＤ濃度の積から流入ＢＯＤ負荷量を算出する。
【００３２】
（処理１−３）モデルパラメータ同定部１２４は、縮退運転条件の運転系列に対応したモデルパラメータ「酸素移動効率係数」を、シミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、現状値データから縮退運転条件の運転系列に対応した現在の水温を取得する。縮退運転条件に水温が含まれていれば、シミュレーション部１２５は、その水温を取得する。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件の送風量、モデルパラメータ「酸素移動効率係数」、水温による温度補正等から供給可能酸素量を算出する。
【００３３】
（処理１−４）モデルパラメータ同定部１２４は、縮退運転条件の運転系列に対応したモデルパラメータ「除去ＢＯＤ当たり必要酸素量」をシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、モデルパラメータ「除去ＢＯＤ当たり必要酸素量」と、処理１−３において算出した供給可能酸素量とから、除去可能ＢＯＤ量を算出する。
【００３４】
（処理１−５）シミュレーション部１２５は、処理１−２において算出した流入ＢＯＤ負荷量と、処理１−４において算出した除去可能ＢＯＤ量の差を算出する。シミュレーション部１２５は、算出した差が正であれば、その差を縮退運転条件の流入量（汚泥の引き抜きがない場合）で除算した商を処理水ＢＯＤ予測値として結果出力部１２６に出力する。シミュレーション部１２５は、算出した差が負であれば、処理はほぼ完全にいくと考えられるので、「＜１」を処理水ＢＯＤ予測値として結果出力部１２６に出力する。結果出力部１２６は、シミュレーション部１２５から入力された処理水ＢＯＤ予測値を運転支援情報として表示制御部１２１により表示部１４に表示させる。
オペレータは、表示された処理水ＢＯＤ予測値が所定の品質を満たすかにより、選択した運転系列により稼動が可能かを判断する参考とすることができる。
【００３５】
次に、算出例２として、縮退運転支援装置１０が、算出例１の処理水質に加え、汚泥発生量も算出する場合の縮退運転支援装置１０の動作を説明する。
【００３６】
（処理２−１）オペレータは、処理１−１の縮退運転条件に流入ＳＳ濃度を追加して入力する。情報受信部１２２は、入力された情報を受信する。
【００３７】
（処理２−２）縮退運転支援装置１０は、上述した処理１−２から処理１−５を実行する。
【００３８】
（処理２−３）モデルパラメータ同定部１２４は、縮退運転条件の運転系列に対応したモデルパラメータ「ＳＳ汚泥転換率」をシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件の運転系列に対応した処理水ＳＳ濃度のプラント現状値を現状値データから取得する。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件の流入ＳＳ濃度と、処理水ＳＳ濃度のプラント現状値との差を算出する。シミュレーション部１２５は、処理水ＳＳ濃度の差と、縮退運転条件の流入量と、モデルパラメータ「ＳＳ汚泥転換率」とから流入水ＳＳ由来の汚泥発生量Ｐ１を算出する。
【００３９】
（処理２−４）シミュレーション部１２５は、現状値データから得た処理水ＢＯＤ濃度と縮退運転条件の流入量との積により流出ＢＯＤ負荷量を算出する。シミュレーション部１２５は、処理１−２で算出した流入ＢＯＤ負荷量と、流出ＢＯＤ負荷量の差から生物分解ＢＯＤ量を算出する。モデルパラメータ同定部１２４は、縮退運転条件の運転系列に対応したモデルパラメータ「ＢＯＤ汚泥転換率」をシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、生物分解ＢＯＤ量と、モデルパラメータ「ＢＯＤ汚泥転換率」とからＢＯＤ由来の汚泥発生量Ｐ２を算出する。
【００４０】
（処理２−５）パラメータ変換部１２３は、情報受信部１２２が受信した運転系列に対応した生物反応槽容積をデータベース部１１が記憶している設備諸元データから読み出してシミュレーション部１２５に出力する。モデルパラメータ同定部１２４は、縮退運転条件の運転系列に対応したモデルパラメータ「汚泥減量係数」をシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、縮退運転条件の運転系列に対応した汚泥濃度のプラント現状値を現状値データから取得する。シミュレーション部１２５は、生物反応槽容積、汚泥濃度のプラント現状値、及びモデルパラメータ「汚泥減量係数」に基づいて自己分解汚泥減量Ｐ３を算出する。
【００４１】
（処理２−６）シミュレーション部１２５は、流入水ＳＳ由来の汚泥発生量Ｐ１、ＢＯＤ由来の汚泥発生量Ｐ２、及び自己分解汚泥減量Ｐ３に基づいて乾燥汚泥発生量を算出する。シミュレーション部１２５は、算出した乾燥汚泥発生量を結果出力部１２６に出力する。結果出力部１２６は、シミュレーション部１２５から出力された乾燥汚泥発生量を運転支援情報として表示制御部１２１により表示部１４に表示させる。オペレータは、表示された処理水ＢＯＤ予測値や乾燥汚泥発生量により、選択した運転系列により稼動が可能かを判断する参考とすることができる。
【００４２】
次に、算出例３として、縮退運転により運転系列を減らしたときの電力量を算出する場合の縮退運転支援装置１０の動作を説明する。
【００４３】
（処理３−１）オペレータは、縮退運転条件として運転系列を指定する情報を入力部１３により入力する。情報受信部１２２は、入力部１３により入力された縮退運転条件を受信する。
【００４４】
（処理３−２）パラメータ変換部１２３は、データベース部１１が記憶している設備諸元データから、縮退運転条件で指定された運転系列の電力機器を読み出し、シミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、パラメータ変換部１２３より受信した各電力機器の消費電力を設備諸元データから読み出す。シミュレーション部１２５は、読み出した消費電力を合算して結果出力部１２６に出力する。
なお、各設備の運転効率は、経年劣化等により低下する場合がある。そこで、シミュレーション部１２５は、データベース部１１が記憶している運転データから、現状のプラントにおける各電力機器の消費電力を読み出して合算してもよい。
【００４５】
（処理３−３）オペレータは、縮退運転条件としてさらに送風量の情報を入力部１３により入力してもよい。データベース部１１は、過去の各設備の運転データに基づいて算出した各ブロワ及び各コンプレッサの風量と消費電力との相関表、あるいは、予め用意された各ブロワ及び各コンプレッサの風量と消費電力との相関表を記憶している。パラメータ変換部１２３は、データベース部１１が記憶している設備諸元データから、縮退運転条件で指定された運転系列の各設備に備えられているブロワ及びコンプレッサを読み出してシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、パラメータ変換部１２３より受信した各ブロワまたは各コンプレッサの消費電力をデータベース部１１が記憶している相関表から読み出す。シミュレーション部１２５は、各ブロワ及び各コンプレッサの消費電力を合算して結果出力部１２６に出力する。
【００４６】
（処理３−４）オペレータは、縮退運転条件としてさらに流入量の情報を入力部１３により入力してもよい。データベース部１１は、過去の各設備の運転データに基づいて算出した各ポンプの送液量と消費電力との相関表、あるいは、予め用意された各ポンプの送液量と消費電力との相関表を記憶している。パラメータ変換部１２３は、データベース部１１が記憶している設備諸元データから、運転系列の各設備に備えられているポンプを読み出してシミュレーション部１２５に出力する。シミュレーション部１２５は、パラメータ変換部１２３より受信した各ポンプの消費電力をデータベース部１１が記憶している相関表から読み出す。シミュレーション部１２５は、読み出した各ポンプの消費電力を合算して結果出力部１２６に出力する。
【００４７】
（処理３−５）結果出力部１２６は、処理３−２〜処理３−４においてシミュレーション部１２５から出力された消費電力の合算を合計して総電力量とする。結果出力部１２６は、総電力量を示す運転支援情報を表示制御部１２１により表示部１４に表示させる。オペレータは、表示された運転支援情報が示す総電力量が、利用可能な電力に収まっているかにより、選択した運転系列により稼動が可能かを判断する参考とすることができる。
【００４８】
なお、縮退運転支援装置１０は、算出例１や算出例２において入力された運転系列について、算出例３を行って、消費電力合計をさらに表示させるようにしてもよい。
【００４９】
また、縮退運転支援装置１０に縮退運転条件として使用可能な電力量が入力された場合、パラメータ変換部１２３は、プラントの水処理プロセスが有する運転系列の全ての組み合わせを生成する。簡単のため、水処理プロセスが運転系列Ａ、Ｂ、及びＣの３系列を有する場合を例に挙げる。この場合、パラメータ変換部１２３は、運転系列Ａのみ、運転系列Ｂのみ、運転系列Ｃのみ、運転系列Ａ及びＢ、運転系列Ａ及びＣ、運転系列Ｂ及びＣ、運転系列Ａ、Ｂ及びＣの７つ組み合わせを生成する。なお、オペレータが組み合わせの制限を入力した場合、パラメータ変換部１２３は、その制限内で運転系列の組み合わせを生成する。モデルエンジン部１２は、生成した組み合わせそれぞれについて、上記と同様に算出例３の処理を行う。シミュレーション部１２５は、各運転系列の組み合わせそれぞれについて計算した総電力量を結果出力部１２６に出力する。結果出力部１２６は、総電力量が、入力された使用可能な電力量以下の運転系列の組み合わせを選択する。結果出力部１２６は、選択した運転系列の組み合わせと、その組み合わせの総電力量を、総電力量が高い順、あるいは、低い順に表示部１４に表示させる。
【００５０】
さらに、縮退運転支援装置１０は、オペレータが選択した運転系列に代えて、上記のように総電力量が使用可能な電力量以下となる運転系列の組み合わせを用いて、算出例１、２の処理を行ってもよい。結果出力部１２６は、シミュレーション結果の所定の項目の値が低い順、あるいは、高い順に運転系列の組み合わせに優先度をつける。結果出力部１２６は、優先度順に、運転系列の組み合わせとその組み合わせについて算出例１、２、３と同様の運転支援情報を表示部１４に表示させる。優先度の判断に用いる項目（例えば、電力量合計の低い順、処理水ＢＯＤ予測値の低い順など）は、オペレータが入力部１３により入力してもよい。
【００５１】
また、算出例１、２、３において、オペレータが運転系列を指定して入力する代わりに、運転系列数を入力するようにしてもよい。パラメータ変換部１２３は、水処理プラントが有する運転系列の中で、入力された運転系列数となる組み合わせを生成する。簡単のため、水処理プラントが運転系列Ａ、Ｂ、及びＣの３系列を有する場合を例にすると、入力された運転系列数が２系列のとき、パラメータ変換部１２３は、運転系列Ａ及びＢ、運転系列Ａ及びＣ、運転系列Ｂ及びＣの３つの組み合わせを生成する。モデルエンジン部１２は、生成した組み合わせそれぞれについて、上記と同様に算出例１、２、３の処理を行う。シミュレーション部１２５は、各組み合わせのシミュレーション結果を結果出力部１２６に出力する。結果出力部１２６は、シミュレーション結果の所定の項目の値が低い順、あるいは、高い順に運転系列の組み合わせに優先度をつける。結果出力部１２６は、優先度順に、運転系列の組み合わせとその組み合わせについて算出例１、２、３と同様の運転支援情報を表示部１４に表示させる。優先度の判断に用いる項目は、オペレータが入力部１３により入力してもよい。
【００５２】
また、縮退運転支援装置１０は、オペレータが制約条件を入力した場合、その制約条件を満たすシミュレーション結果が得られるまで、入力情報の値を変化させながらシミュレーションを繰り返し行うようにしてもよい。情報受信部１２２は、入力部１３により入力された縮退運転条件と処理水質の目標値を受信する。モデルエンジン部１２は、入力された縮退運転条件によりシミュレーションを行う。結果出力部１２６は、シミュレーション部１２５から受信したシミュレーション結果が処理水質の目標値を満たさないと判断した場合、縮退運転条件を変更して情報受信部１２２に出力する。情報受信部１２２が変更された縮退運転条件を受信すると、モデルエンジン部１２は、変更された縮退運転条件により再びシミュレーションを行う。モデルエンジン部１２は、シミュレーション結果が処理水質の目標値を満たすまで、縮退運転条件の変更とシミュレーションを繰り返す。
【００５３】
また、縮退運転支援装置１０の表示部１４が表示している運転支援情報の中から、オペレータが実際に縮退運転を行う運転系列の組み合わせを選択できるようにしてもよい。縮退運転支援装置１０に接続された運転制御装置は、縮退運転条件と選択された運転系列とに基づいて水処理プラントの各設備を制御するための制御指令値を算出し、制御指令値により水処理プラントを運転する。
【００５４】
以上説明した実施形態のモデルエンジン部１２の機能部を、ソフトウェア機能部により実現してもよく、専用のハードウェアにより実現してもよい。モデルエンジン部１２の機能部をソフトウェア機能部により実現する場合、その機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００５５】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、パラメータ変換部１２３、モデルパラメータ同定部１２４、シミュレーション部１２５、及び結果出力部１２６を持つことにより、オペレータが入力した縮退運転条件から、運転設定の判断に有用な運転支援情報を提供することができる。
また、以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、モデルパラメータ同定部１２４を持つことにより、過去の類似した運転状況のときの生物処理パラメータを用いてシミュレーションを行うため、精度のよい運転支援情報を提供することができる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５７】
１０…縮退運転支援装置、１１…データベース部、１２…モデルエンジン部、１３…入力部、１４…表示部、１２１…表示制御部、１２２…情報受信部、１２３…パラメータ変換部、１２４…モデルパラメータ同定部、１２５…シミュレーション部、１２６…結果出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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