JP7036490B2 - 排水処理設備の運転制御装置及び運転制御方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、以下の排水処理設備の運転制御装置及び運転制御方法である。
これにより、排水処理設備の運転において、負荷に対応する運転と、水量の増加分に対応する運転とを分けて、必要なときに必要なだけ稼働させることができ、排水処理設備の運転状態を最適に管理することが可能となるという効果を奏する。
この特徴によれば、人間の活動に係るデータとして、規則的なパターン化されたものではなく、人間が実際に活動していることに基づくデータを得ることができる。これにより、排水処理設備に流入する排水量や排水が排水処理設備に流入する時間に係る予測の精度を高めることが可能となる。
この特徴によれば、人間の活動に関するデータと天候に関するデータを別々に取得し、それぞれのデータに基づく排水量や排水が排水処理設備に流入する時間を予測し、排水処理設備に係る負荷及び水量の増加分を予測することができる。さらに、予測演算部による予測結果に基づき、運転制御手段によって排水処理設備の運転を制御することができる。これにより、排水処理設備の運転において、必要なときに必要な分だけ稼働させることができ、排水処理設備の運転状態を最適に管理することが可能となるという効果を奏する。
なお、実施態様に記載する運転制御装置については、本発明に係る運転制御装置を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
図1は、本発明の第1の実施態様における排水処理設備の運転制御装置を示す概略説明図である。また、図2は、本発明の第1の実施態様における排水処理設備の運転制御装置に係る制御を示すフロー図である。
本実施態様に係る排水処理設備の運転制御装置1aは、図1に示すように、排水処理設備100に係る運転管理を行うものであり、データ取得部2、予測演算部3、運転制御部4を有するものである。また、本実施態様における排水処理設備100は、沈砂池101、調整池102、生物処理槽103、消毒処理槽104を備えている。また、沈砂池101から調整池102へ排水を送る揚水ポンプP、調整池から生物処理槽へ排水を送るバルブB1及び調整池から消毒処理槽へ排水を送るバルブB2を備えている。また、図1において、実線で示された矢印は、各処理設備が配管などにより通水可能に連結されていることを示す。また、一点鎖線で示された矢印は、制御又は入力可能に接続されていることを示す。
また、人間の活動に関するデータを取得する第1データ取得手段21としては、例えば、GPSの位置信号に関するデータ収集、上水の供給量や管網の圧力変化に関するデータ収集、家庭及び工場の消費電力のデータ収集を行うことが挙げられる。なお、データ収集に際しては、各データを管理する者(各通信会社、各水道局、各電力会社等)から提供を受けるものであってもよい。
なお、人間の活動に関するデータとしては、平日・休日といったカレンダーに基づく人間の活動予測や、朝・昼・夜などの時間帯に基づく人間の活動予測に係るデータを含めるものとしてもよい。
また、天候に関するデータを取得する第2データ取得手段22としては、例えば、運転管理対象である排水処理設備のある地域及び排水処理設備に流入する下水管が設置された地域をメッシュ状に区分し、それぞれのメッシュごとに降雨予測及び実際の降雨測定量に関するデータ収集を行うことが挙げられる。なお、データ収集に際しては、気象データの収集・管理をする者(気象庁、民間の気象会社等)から提供を受けるものであってもよい。
例えば、第1データ取得手段21で得られたデータとして、携帯端末による位置情報を用いた場合、人間が集まっている場所や集まっている人間の数に係る情報を得ることができ、このとき発生する排水量だけではなく、排水が生じる時間及び発生した排水が排水処理設備に到達する時間についての予測が可能となる。また、第1データ取得手段21で得られたデータとして、上水の使用状況を用いた場合、上水が使用された後に下水に流されて排水となる量及び時間を予測することが可能となる。また、排出された排水が下水管を介して排水処理設備に到達する時間についての予測も可能である。
このようにして、人間の活動に起因して排出される排水が排水処理設備に流入する量と時間を予測することができる。
例えば、第2データ取得手段で得られたデータとして、メッシュ状に分割された地域ごとの降雨予測に基づく予測降雨量を用いた場合、排水処理設備に流入する流入水量に関する予測と、雨が降った地域から排水処理設備までの距離に基づき、雨水が排水処理設備に到達する時間についての予測が可能となる。
以上のように、雨水が排水処理設備に流入する量と時間の予測に基づき、排水処理設備に供給される全体の水量を予測する。
また、第1予測手段31による予測結果に基づく排水量及び排水処理設備に係る負荷が、排水処理設備100における処理能力を超える場合、第1運転制御手段によって、排水の一部を他の排水処理設備に供給するものとしてもよい。
例えば、調整池102にBOD計を設け、BOD計の値が所定値以下である場合、第2運転制御手段42として、調整池102から消毒処理槽104へ排水を送るバルブB2の駆動を制御して、流入した排水Wを消毒処理槽104に直接供給することが挙げられる。なお、BOD計の所定値としては、公共水域に放出可能な値を設定することが好ましい。これにより、雨水により一時的に増加した排水に対して、必要最低限の処理を行って排水処理設備100から処理水W1として公共水域へ放出することができる。その結果、排水処理設備100における処理速度が上がり、排水処理設備100において排水Wの受け入れ能力に余裕を持たせることが可能となる。
また、第2予測手段32によって予測された流入水量が、排水処理設備100の許容量を超える場合、第2運転制御手段42によって、流入する排水の一部を他の排水処理設備に供給するものとしてもよい。
これにより、排水処理設備の運転において、負荷に対応する運転と、水量の増加分に対応する運転とを区別して、必要なときに必要なだけ稼働させることができ、排水処理設備の運転状態を最適に管理することが可能となる。
図3は、本発明の第2の実施態様における排水処理設備の運転制御装置を示す概略説明図である。また、図4は、本発明の第2の実施態様における排水処理設備の運転制御装置に係る制御を示すフロー図である。
第2の実施態様に係る排水処理設備の運転制御装置1bは、図3に示すように、第1の実施態様に係る排水処理設備の運転制御装置1aにおいて、第1予測手段31と第2予測手段32によって得られた予測結果に対して、排水処理設備100の運転への影響に応じた優先順位を判断し、運転制御部4を制御する判断部5を設けるものである。なお、第1の実施態様の構造と同じものについては、説明を省略する。
判断部5は、第1予測手段31及び第2予測手段32の予測結果を基に解析を行うものである。例えば、解析に必要なプログラムをCPU等のプロセッサにより実行する計算装置である。なお、判断部5は、第1演算部33及び第2演算部34における計算装置と同一の装置としてもよく、別の計算装置とするものであってもよい。
例えば、第2予測手段32によって、雨水に基づく流入水量が増加することが予測され、それに基づいて第2運転制御手段42を稼働させた場合、BOD値が所定値以下であれば生物処理槽を介さずに排水処理が進行する。一方、その後、第1予測手段31によって、人間の活動に起因する排水量が増加することが予測された場合、そのまま第2運転制御手段42に基づく運転を継続すると、生物処理が必要な排水が生物処理槽103を介さない排水処理に供されてしまう可能性がある。したがって、第1予測手段31の予測結果として排水量の増加が予測された場合、この予測結果に基づく排水が排水処理設備に到達するよりも前に、第2運転制御手段42に基づく排水処理設備の運転を切り替える必要がある。ここで、判断部5において、第1予測手段31における予測結果を第2予測手段32における予測結果より優先させるように判断し、その判断結果に基づき、それぞれの運転制御部4を制御するものとする。これにより、未処理の排水を系外に排出することを防止することができる。
Claims (4)
- 排水処理設備の運転状態を最適に管理するための運転制御装置であって、
人間の活動に関するデータを取得する第1データ取得手段と、
天候に関するデータを取得する第2データ取得手段と、
前記第1データ取得手段により得られた人間の活動に起因するデータに基づき、人間の活動に起因して排水として排出される排水量及び排水時間を予測し、少なくとも予測された前記排水量及び前記排水時間を利用して、排水処理設備に係る負荷を予測する第1予測手段と、
前記第2データ取得手段により得られた天候に起因するデータに基づき、天候に起因して排水処理設備に流入する流入水量及び流入時間を予測し、予測された前記流入水量及び流入時間を利用して、排水処理設備に供給される水量を予測する第2予測手段と、
前記第1予測手段の結果に基づき、排水処理設備に係る負荷に対応するために必要な少なくとも生物処理槽に関する運転を制御する第1運転制御手段と、
前記第2予測手段の結果に基づき、排水処理設備に供給される水量の増加に対応するために必要な運転を制御する第2運転制御手段とを備えることを特徴とする、運転制御装置。 - 前記人間の活動に関するデータは、携帯端末による位置情報、家電機器の使用状況、上水の使用状況、工場の稼働状況に基づくものとすることを特徴とする、請求項1に記載の運転制御装置。
- 前記第1予測手段と前記第2予測手段の予測結果に基づき、前記第1運転制御手段と前期第2運転制御手段のいずれを優先させるべきであるかを判断する判断部を備え、
前記判断部の判断結果に基づき、前記第1運転制御手段と前記第2運転制御手段を制御することを特徴とする、請求項1又は2に記載の運転制御装置。 - 排水処理設備の運転状態を最適に管理するための運転制御方法であって、
人間の活動に関するデータを取得する第1データ取得工程と、
天候に関するデータを取得する第2データ取得工程と、
前記第1データ取得工程により得られた人間の活動に起因するデータに基づき、人間の活動に起因して排水として排出される排水量及び排水時間を予測し、少なくとも予測された前記排水量及び前記排水時間を利用して、排水処理設備に係る負荷を予測する第1予測工程と、
前記第2データ取得工程により得られた天候に起因するデータに基づき、天候に起因して排水処理設備に流入する流入水量及び流入時間を予測し、予測された前記流入水量及び流入時間を利用して、排水処理設備に供給される水量を予測する第2予測工程と、
前記第1予測工程の結果に基づき、少なくとも排水処理設備に係る負荷に対応するために必要な生物処理槽に関する運転を制御する第1運転制御工程と、
前記第2予測工程の結果に基づき、排水処理設備に供給される水量の増加に対応するために必要な運転を制御する第2運転制御工程とを備えることを特徴とする、運転制御方法。
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