(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨水が合流する合流式の下水に対して曝気を行い所定の溶存酸素濃度に制御する曝気制御システムであって、
前記下水が導入され、この導入された下水に対して曝気が行なわれるエアレーションタンクと、
このエアレーションタンクにおいて曝気された被処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素計と、
雨水が前記合流式の下水に流出する流域をメッシュ状に区切り、これらメッシュ毎に予測される降雨量を入力し、これらメッシュ毎の予測降雨量から前記合流式下水の流入量を予測し、この予測流入量から流入下水の有機物濃度を求めて曝気負荷量を予測する曝気負荷量予測手段と、
この曝気負荷量予測手段で予測された曝気負荷量と前記被処理水の溶存酸素濃度とから、被処理水の目標溶存酸素濃度を達成するための曝気風量を求める曝気風量演算手段と、
を備えたことを特徴とする曝気制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水が合流する合流式の下水に対して曝気を行い所定の溶存酸素濃度に制御する曝気制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水などの被処理水を好気性で水処理し、清浄化した後、河川などに放流することが広く行われている。この場合、被処理水に空気を吹き込んでいわゆる曝気を行う必要があり、この曝気に関して多くの提案が成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記曝気は、下水などの被処理水を貯留したエアレーションタンク（曝気槽とも言う）の底部に散気装置を設け、この散気装置に送風機から空気を送り、散気装置からエアレーションタンク内の被処理水に気泡状に空気を送ることにより実行される。このような構成であることから、送風機を駆動するモータの消費電力が大きく、その電力量の削減が大きなテーマであった。
【０００４】
従来から行われている曝気機の電力量削減の手法としては、散気装置（エアレーター自体の構造を変えて）を改善する手法や、低負荷時の過曝気を防止するために、好気タンクのＮＨ４−Ｎ濃度など測定値を使用して最適ＤＯ値を計算し、曝気量を制御するなど、監視制御における最適運転を支援するものが存在している。
【特許文献１】特開平１１−３４７５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した手法において、散気装置自体の構造を変える場合には、躯体更新に合わせて設置をおこなう等、処理場への通常運用に対する負荷を発生させ、好ましくない。一方、ＮＨ４−Ｎ濃度などの測定値を使用したＤＯ値の計算結果を利用し、監視制御への運用フィードバックでは、リアルタイムな測定値を使用できないことで時間差が生じ、最適解であったかどうか疑問が残る。
【０００６】
また、上述の改善手法が諸事情により導入できていないか、有効な対策が行われていない処理場において、ほかに一般的におこなわれている手法としては、曝気風量（電力量）とＤＯ値、ＭＬＳＳ値など水質データの相関を、測定値を元に経験で把握し、運用している。すなわち、水質維持をメインとした電力量の最低限ラインを経験で設定し、実施している。しかし、この手法もリアルタイムな情報に基づいていない経験則での運用という意味で改善が必要である。
【０００７】
本発明の目的は、曝気負荷に影響を与える気象情報も含めてリアルタイムに情報を入手し、水質を維持しながら適切な曝気を可能とし、結果として曝気電力量をも削減可能な曝気制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる曝気制御システムは、雨水が合流する合流式の下水に対して曝気を行い所定の溶存酸素濃度に制御する曝気制御システムであって、前記下水が導入され、この導入された下水に対して曝気が行なわれるエアレーションタンクと、このエアレーションタンクにおいて曝気された被処理水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素計と、雨水が前記合流式の下水に流出する流域をメッシュ状に区切り、これらメッシュ毎に予測される降雨量を入力し、これらメッシュ毎の予測降雨量から前記合流式下水の流入量を予測し、この予測流入量から流入下水の有機物濃度を求めて曝気負荷量を予測する曝気負荷量予測手段と、この曝気負荷量予測手段で予測された曝気負荷量と前記被処理水の溶存酸素濃度とから、被処理水の目標溶存酸素濃度を達成するための曝気風量を求める曝気風量演算手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、雨水が下水に合流する領域におけるメッシュ毎の細密な気象情報を入手することにより、合流式下水の流入予測を行い、曝気負荷量を捕えて的確な曝気制御を行うので、過曝気などを防止して効率的な曝気を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかる曝気制御システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
この曝気制御システムは、雨水が合流する合流式の下水に対して曝気を行い所定の溶存酸素濃度に制御するものであって、前記合流式下水管の終端部に設けられる処理場に構成される。図１において、１１はエアレーションタンクで、前記処理場に設置され、前記合流式の下水管から下水が導入され、この導入された下水に対して曝気を行なう。１２は曝気用の送風機で、曝気機モータ１３により駆動され、エアレーションタンク１１の底部に設置された図示しない散気装置に送風し、この散気装置から空気を気泡状に噴出させ、エアレーションタンク１１内の下水（以下、被処理水と呼ぶ）を曝気する。
【００１２】
１５は溶存酸素計（以下、ＤＯ計と呼ぶ）で、エアレーションタンク１１において曝気された被処理水の溶存酸素濃度を測定する。このＤＯ計１５で計測されたＤＯ値（溶存酸素濃度）は、中央監視制御システム１６に入力される。この中央監視制御システム１６は、前記処理場における水処理システムを監視制御するもので、曝気負荷量予測手段１６１と曝気風量演算手段１６２とを有する。
【００１３】
１７は気象情報システムで、合流式の下水管が配設され、降雨に伴い雨水が前記合流式の下水管に流出する流域を数ｋｍ平方のメッシュ単位に区切り、このメッシュ毎に降雨量及び降雨タイミングなどの気象情報を予測し、提供するシステムである。このようなシステムは、例えば、民間の気象予報会社のように、メッシュ単位に予測された細密気象情報に基き、所謂ピンポイントの気象情報を作成し、顧客の要求によってインターネットなどを通じて提供するシステムとして構成される。
【００１４】
ここで、メッシュ毎の細分化された気象観測は、例えば、公知のレーダによる気象観測で可能となる。すなわち、レーダにより雲の大きさや動き、降雨の有無などを観測し、その観測結果をメッシュ状に区分することにより、どのメッシュに何時どれだけの降水があるかを予測することができる。なお、メッシュの数及びその大きさは任意に設定することができる。
【００１５】
前記曝気負荷量予測手段１６１は、気象情報システム１７から入手したメッシュ毎の細密気象情報（予測降雨量など）から、この雨量が下水管に流出する量を求め、下水管から処理場へ流入する合流式下水の流入量を予測する。すなわち、細密気象情報によりメッシュに区切られた特定地域に、何時、どの程度の降雨があるかが細密に予測される。そこで、この細密気象情報により、前記特定地域における降雨の程度を判断し、ＲＲＬ法など公知の流入量予測方法により、特定地域への降雨による処理場への流入下水量をそれぞれ算出する。また、この予測された流入下水量から、この流入下水の濁度も予測できるので、この濁度もあわせて予測する。
【００１６】
ここで、流入下水の有機物濃度（以下、ＣＯＤと呼ぶ）の算出には演算モデルを用いる。すなわち、下水の濁度とＣＯＤとの間には高い相関性が期待され、有機物濃度演算モデル式は以下の（１）式となる。
【００１７】
ＣＣＯＤ＝ａ・ＣＴｕｒｂ＋ｂ ・・・・（１）
ＣＣＯＤ：流入下水の有機物濃度(ＣＯＤ) (mg/L)
ＣＴｕｒｂ：流入下水の濁度 (度)
ａ：定数
ｂ：定数
このように下水の流入量を予測し、この予測された流入量から流入下水の有機物濃度を求める。この有機物濃度が曝気負荷量となる。すなわち、有機物濃度を算出すれば、予測された流入量に基づき、曝気負荷量を予測することができる。
【００１８】
曝気風量演算手段１６２は、この曝気負荷量予測手段１６１で予測された曝気負荷量と前記被処理水の溶存酸素濃度（ＤＯ値）とから、被処理水の目標溶存酸素濃度を達成するための曝気風量を求める。このようにして求められた曝気風量値に基き、曝気機モータ１３に対する回転数指示情報を作成し、これを曝気機モータ１３に対し出力し、その回転速度を制御する。
【００１９】
上記構成において、気象情報システムが提供する細密気象情報により、下水管に雨水が流出する地域での、メッシュ毎の降雨量及び降雨時刻が予測されると、この細密気象情報から、処理場への下水流入量及びその流入時刻が予測され、さらに降雨量から流入下水の濁度も予測される。一般に、降雨が有った場合、初期雨水により下水の水質は一旦低下するが、それ以降は雨水により下水が希釈されるため水質は向上し、濁度も低くなる。また、雨水により下水中に酸素が供給されるため流入下水の溶存酸素量は上昇する。これらの値を実測し、データを蓄積しておけば相関関係が明らかになり、予測精度が向上する。
【００２０】
上述のように、雨水が合流式の下水に流出する流域の降雨情報をメッシュ単位に入手することにより、下水管からの流入量及び流入タイミング、さらには濁度を高精度に予測できるので、曝気負荷量予測手段１６１は、前記濁度から有機物濃度を求め、これを曝気負荷量とする。曝気風量演算手段１６２は、被処理水の現状のＤＯ値、目標とするＤＯ値及上記求められた曝気負荷量から、雨水を含む下水流入時における曝気風量を算出し、曝気機モータ１３に対して回転数指示情報として出力する。このため降雨に影響されることなく適切な風量による曝気を行うことができ、過曝気を防止して電力量を低減させることができる。
【００２１】
このように、目標とするＤＯ値を維持するための最適で最低限な電力量に制御することが可能となる。特に、雨量情報など気象情報システムからの予測データを取り込み、曝気負荷量を予測しておくことにより、これを風量演算に反映させることとなる。このことにより曝気機運転の計画を自動で事前に作成することができ、かつ曝気機の消費使用電力を最適・最低限にする運転計画を効率よく作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による曝気制御システムの一実施の形態を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１    エアレーションタンク
１２    送風機
１５    溶存酸素計
１６１    曝気負荷量予測手段
１６２    曝気風量演算手段
１７    気象情報システム
【図１】
0004836556.tif 000002