＜IWA/ICA2005 報告＞
Session 7-１

Optimum Management; Part1
山本 勝也 ＊
株式会社東芝公共システム技術第二部

KATSUYA YAMAMOTO ＊Electrical & Control System Engineering Dept.2, Public Facilities, TOSHIBA Corporation
はじめに（198 人→144 人へ）により年間 200 万ドルのコスト削

5 月 31 日の午後に行われた Session 7-1 の概要につ減を実現した（合わせて運用における電力代と薬品代をいて報告する．本セッションは翌日の Session 12-1 とそれぞれ 5～10％削減できることを見込んでいる），とともに，最適プロセス運用管理に関する発表である．広

報告している．将来的にはこの統合管理システムを韓国

域浄水運用管理に関する発表が１件，下水処理場のコス全土に渡って導入することで年間 5300 万ドルの運用コト削減／放流水質改善（排水賦課金低減）を実現する最スト削減を実現するとのことである．

適運用に関する発表が３件であった．
2. Total cost minimization control scheme for
1. Current trends in integrated operation systems

biological wastewater treatment process and its

based on facility automation (Korea)

evaluation based on COST benchmark process

Doo-Gyoon Byun
Korea Water Resource Corporation（KOWACO；
韓国全体の水供給量のうち，54.1％を占める水供給を行(Japan)
Osamu Yamanaka, Takumi Obara, Katsuya
Yamamotoっている）の広域浄水供給システムの自動化・統合管理

下水放流水質に関する罰則金（賦課金）とプロセス運の事例を報告したものである．このシステムは 1998 年

用に関わる運転コストを合わせて金額として評価した総から計画に着手し，2003 年に実稼動開始となっている．

コスト指標に基づき，下水処理場の各機器の運転条件（制浄水供給システム内で自動化・広域化の対象となるのは御目標値及び最適操作量）を最適に設定する方法の開発

30 施設で（１施設には複数の取水場，送水ポンプ場，浄結果を報告した．制御は，プラント全体の最適化のため水場（１つの浄水場あたり２～５の送水ポンプ場を管理に ASM モデルに基づいた水質シミュレーションで各ロしている）を含む），これらを河川流域ごとに 12 地域にーカル制御の目標値の決定を行う上位系と，プロセスに区分し，統合管理を実施している．統合管理センターで関わる外乱を抑制し，上位系で決定した目標値となるよは，浄水供給に必要な情報の入手，さらには水供給のたうに操作量を決定する下位系という二つの階層構造からめの制御も行うことができる．また，非常時やリスクをなる．

考え，統合管理のための通信回線は地上回線と衛星回線

上位系の最適化計算にあたっては，遺伝アルゴリズムによる二重化が行われており，CCTV システムも導入さ（GA）を適用し，準最適解を導出することで計算時間のれている．

短縮化を図っている．IWA と COST アクションが開発

この効果として，2003 年までに１）全 88 箇所の送水した下水処理ベンチマークプロセスを用いて、提案したポンプ場のうち，66 箇所の無人運転化を達成，２）水の制御方式の評価を実施している（ここで COST とは、過不足が発生している地域間でお互いに浄水融通を行う

Cooperation in Science and Technology の略であり、ことで，新たな施設の建設を行うことなく 100 万 m3 のヨーロッパの科学技術連携を促進するための資金提供を浄水の追加供給を実現，3）2003 年までに南 Geumgang行うプログラムのことである。COST624 アクションと河川流域の 18 施設に点在していたオペレータの省力化

名づけられたアクションでは、下水処理プロセスのベンチマークプロセスを定義している）。
実プロセスへのオンライン適用にあたっては，制御で利用している水質モデルの複雑さと簡略さのトレードオ

4.

Simulation

ofenergy

consumptionin

wastewater treatment (Germany)

フを考慮し，計算時間を短縮化することが課題になるでJens Alex, Michael Ogurek, Ulrich Jumar

あろう．

下水処理場における運用エネルギーの削減，ならびに
エ ネ ル ギ ー 使 用 量 の ピ ー ク 値 の 削 減 を 図 る た めに ，3. Estimating costs and benefits of advanced

SIMBA®にエネルギー使用量の評価ができる機能を組

control for wastewater treatment plants – the

み込んだソフトウェアの事例説明である．初沈，曝気槽，MAGIC methodology (Belgium/Italy)

最終沈殿池，ポンプ等の各機能ブロックにエネルギー使

M. Devisscher, G. Ciacci, L.Fé, L.Benedetti, D.

用量を評価できる機能を組み込み，それらの要素の組合

bixio, C. Thoeye, G. DeGueldre, S. Marsili-Libelli,

せにより，ASM モデルに基づく下水処理プラントのシミ

P.A. Vanrolleghem

ュレータが容易に構築可能であり，シミュレーションを行うことで水質及び運用で使用されたエネルギー量の算

下水高度処理における窒素・アンモニア・りんのオンラ出ができるものとなっている．98000PE の生物学的窒インセンシングによる制御導入の費用対便益分析の評価

素・リン除去を行う高度処理プラントでの評価を行った

結 果 に つ い て の 発 表 で あ る ． こ こ で ， MagIC

結果が記載されている．エネルギー評価式は概算値ではmethodology と は design

Matrix for Advanced

あるものの，運用変更やプラント変更によるエネルギー

Instrumentation and Control の頭文字をとったもの

使用量の変化傾向を把握するうえでは有用なものと考えであり，IWA のコストベンチマークの指標を用いてアンられる．

モニア計，全窒素計，リン酸計の各オンラインセンサを用いた生物学的高度処理の自動制御を設計評価する手法である．前記のオンラインセンサを用いて生物学的高度処理の自動制御を実施しているベルギーの 4 箇所の下水処理場（いずれも Aquafin が設計・施工・運用し，２年以上運転実績があり，運用上特に大きな問題がなく，かつ中規模以上の下水処理場）のうち，１箇所について具体的な数値評価を，４箇所に関して一般的な傾向評価を行っている．ASM１モデルで構築したプラントモデルに基づき，手動運転（＝水質シミュレーションデータを見た人間が，MLSS 一定制御や生物学的りん除去・窒素除去制御に関する設定値を判断し，決定する）とオンラインセンサを利用した自動制御を評価している．その際の下水処理場への流入条件としては日変動，雨天時のファーストフラッシュ等も考慮している．オンラインセンサを導入した生物学的高度処理の自動制御の設備投資回収を２年とすると，一般的には人口当量 50000PE（１PE：BOD5＝60g／日となる流入負荷量）以上のプラントに対 し て コ ス ト 優 位 性が あ る と評 価し て い る． ま た ，Felmish の下水処理場で評価した実データでは，自動制御導入により 10～20％の曝気風量削減，凝集剤の 30%削減が実現できたと報告している．ただし，下水処理場の処理能力に対して流入負荷が過負荷気味であることを考えると，これらの運用コスト削減値は下限値であり，他の下水処理場では更なるコスト削減が望めるだろうとのことである．