JPH06328092A - Data collecting method in control system of biological treatment system - Google Patents
Data collecting method in control system of biological treatment systemInfo
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Landscapes
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- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、生物学的処理装置の制
御システムにおけるデータ収集方法に関し、特に下・排
水の生物処理における制御システムである糸状性バルキ
ングのニューラルネット制御システムにおけるデータ収
集方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data collecting method in a control system of a biological treatment apparatus, and more particularly to a data collecting method in a filamentous bulking neural network control system which is a control system in biological treatment of wastewater and wastewater. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、排水は、活性汚泥微生物により
好気的(脱窒、脱リンは必要な場合等、一部に嫌気的プ
ロセスを含む)に処理される。そしてこの処理時におい
て、上記の活性汚泥微生物が増殖するため、処理系を安
定(定常)に維持するため、活性汚泥の一部を余剰汚泥
として処理系外部に排出する必要がある。2. Description of the Related Art Generally, wastewater is aerobically treated by activated sludge microorganisms (including anaerobic processes when denitrification and dephosphorization are necessary, etc.). At the time of this treatment, the activated sludge microorganisms proliferate. Therefore, in order to maintain the treatment system stable (steady), it is necessary to discharge a part of the activated sludge to the outside of the treatment system as excess sludge.
【0003】この場合における排出量の制御である余剰
汚泥量制御(余剰汚泥制御)としては、現在まで、以下
のようなものが提案されており、また一部は実用化され
ている。As the surplus sludge amount control (excess sludge control), which is the control of the discharge amount in this case, the following has been proposed up to the present, and a part thereof has been put into practical use.
【0004】(1)1日当たりの目標引き抜き汚泥量を
設定し、余剰の積算流量がその目標値になるまで引き抜
く方法(定量引き抜き制御)、(2)曝気槽内における
汚泥量の一定割合を毎日引き抜く方法(汚泥日令(S
A)制御)、(3)処理系内における汚泥量の一定割合
を毎日引き抜く方法(平均汚泥滞留時間(SRT)制
御)、上記の余剰汚泥量制御のうちで、現在、最も良好
な管理方法はSRT制御であることが知られている。(1) A method for setting a target amount of sludge to be drawn per day and pulling it out until the surplus integrated flow rate reaches its target value (quantitative pulling control), (2) A certain ratio of the amount of sludge in the aeration tank is changed every day. How to pull out (Sludge day (S
(A) control), (3) a method of extracting a certain proportion of the sludge amount in the treatment system every day (average sludge retention time (SRT) control), and the above-mentioned surplus sludge amount control, the best management method is currently It is known to be SRT control.
【0005】図6にこのSRT制御を行うための構成の
一例を示した。図6において、曝気槽1の出力付近に設
置された汚泥容量(SV)計2、並びに活性汚泥浮遊量
(MLSS)計3の検出値をそれぞれ汚泥容量指標(S
VI)計4に導入して、汚泥容量指標SVIを算出す
る。この算出された汚泥容量指標SVIの値、流入水量
(Qs)計5による流入水量Qs、並びに返送(余剰)
汚泥濃度(CR)計61により求められる返送汚泥量な
どから、演算処理(WS)部7によって、最終沈殿池1
0内における汚泥量を演算する。またこの演算された最
終沈殿池内汚泥量MF、余剰汚泥流量(Qw)計11か
らの余剰汚泥流量Qw、並びに上記の返送(余剰)濃度
CRをSRT制御部8に入力する。そしてこれらの入力
に基づいてSRT制御部8により余剰汚泥量を求め、こ
の余剰汚泥量に応じて余剰汚泥引き抜き用の余剰汚泥ポ
ンプ9をON/OFF制御して所定量の余剰汚泥を排出
することで、処理系を安定に維持している。FIG. 6 shows an example of a configuration for performing this SRT control. In FIG. 6, the detected values of the sludge volume (SV) meter 2 installed near the output of the aeration tank 1 and the activated sludge floating volume (MLSS) meter 3 are respectively sludge volume index (S
VI) It is introduced into the total 4 and the sludge capacity index SVI is calculated. The value of the calculated sludge capacity index SVI, the inflow water amount Qs by the inflow water amount (Qs) meter 5, and the return (surplus)
Based on the amount of returned sludge obtained by the sludge concentration (CR) meter 61, the final sedimentation tank 1 is calculated by the calculation processing (WS) unit 7.
The amount of sludge in 0 is calculated. Further, the calculated sludge amount MF in the final settling tank, the surplus sludge flow amount Qw from the surplus sludge flow amount (Qw) meter 11, and the above-mentioned return (excess) concentration CR are input to the SRT control unit 8. Then, based on these inputs, the SRT control unit 8 calculates the excess sludge amount, and ON / OFF controls the excess sludge pump 9 for extracting the excess sludge in accordance with this excess sludge amount to discharge a predetermined amount of excess sludge. Therefore, the processing system is kept stable.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の方法によりSRT制御を制御システムとして実現す
る場合、最終沈殿池内汚泥量MFを把握するために、W
S部7としてはワークステーションレベルの計算機が必
要であるという欠点がある。このため、そのような計算
機設備がない場合には、上記の制御システムを事実上導
入できなかった。またこの計算機設備を有する処理施設
であっても、上記従来の最終沈殿池内汚泥量MFの計算
は、数式モデルに基づくものであるため、そのモデルパ
ラメータの同定(固定)に非常な労力が必要であった。However, when the SRT control is realized as a control system by the conventional method described above, in order to grasp the sludge amount MF in the final settling basin, W
The S section 7 has a drawback that it requires a workstation-level computer. Therefore, the above control system could not be practically introduced without such computer equipment. Further, even in a treatment facility having this computer equipment, since the conventional calculation of the sludge amount MF in the final settling basin is based on a mathematical model, great effort is required to identify (fix) the model parameter. there were.
【0007】そこで本出願人は、ニューラルネット(ニ
ューラルネットモデル)を利用した制御方式を先に提案
した(特願平4−247450号)。この制御方式は、
要するに、排水の生物学的処理装置における平均汚泥滞
留時間SRTの設定値、汚泥容量指標SVIの値、流入
水量Qs、並びに返送汚泥流量QRをニューラルネット
モデルへの入力変数とし、また余剰汚泥流量Qwを出力
変数に含むニューラルネット制御部を、上記従来の構成
において演算処理部とSRT制御部に代えて設けたもの
である。またこの場合、定常解析プログラムを用いて学
習に必要な教師データを作成し、この教師データを用い
てニューラルモデルに含まれるパラメータを同定してい
た。この同定は、出力と教師データとの差に基づいて上
記パラメータを修正する操作を所定の学習パターンが終
了するまで繰り返すことで行われる。また繰り返し回数
を増やすことで、誤差の自乗和が減少してニューラルネ
ット出力値と教師データの値とを一致させることができ
る。そしてこの制御方式によれば、ニューロモデルを利
用しているために、例えば誤差逆伝播法(Error
Backpropagotion Method)など
による学習によって、モデルパラメータの同定が容易と
なる。Therefore, the present applicant has previously proposed a control system using a neural network (neural net model) (Japanese Patent Application No. 4-247450). This control method is
In short, the set value of the average sludge retention time SRT, the value of the sludge volume index SVI, the inflow water amount Qs, and the returned sludge flow rate QR are used as input variables to the neural network model, and the surplus sludge flow rate Qw is used. The neural network control unit including the output variable is provided in place of the arithmetic processing unit and the SRT control unit in the conventional configuration. Further, in this case, the teacher data necessary for learning is created using the steady analysis program, and the parameters included in the neural model are identified using the teacher data. This identification is performed by repeating the operation of correcting the above parameters based on the difference between the output and the teacher data until the predetermined learning pattern ends. Further, by increasing the number of repetitions, the sum of squares of the error is reduced and the neural network output value and the teacher data value can be matched. According to this control method, since the neuro model is used, for example, the error back propagation method (Error) is used.
Model parameter identification is facilitated by learning such as Backpropagation Method).
【0008】ところがこの方法の場合、学習のための教
師データが得られていることを前提としており、またこ
の教師データの収集はニューラルネットシステムへの入
出力変数を考慮して決定しなければならない。そして上
記方法ではシュミレーションによって教師データを作成
しているが、実際には、処理系の内部状態は殆ど計測で
きないという欠点がある。However, this method is premised on that teacher data for learning has been obtained, and the collection of this teacher data must be determined in consideration of input / output variables to the neural network system. . In the above method, the teacher data is created by simulation, but in reality, the internal state of the processing system cannot be measured.
【0009】上記の課題を解決するため、本発明の目的
は、上記のようなニューラルネットによる制御システム
を実際のプラントに適用する場合において効果的な、学
習用のデータ(教師データ)の収集方法を提供すること
にある。In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to collect learning data (teacher data), which is effective when the control system based on the neural network as described above is applied to an actual plant. To provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の生物学的処理装
置の制御システムにおけるデータ収集方法は、生物学的
処理装置による処理系の制御をするためのニューラルネ
ット制御システムにおけるパラメータの同定に用いる教
師データを収集する方法であって、余剰汚泥引き抜き固
形物量Mwを一定制御した状態において返送汚泥流量Q
Rを制御する条件下において前記教師データを収集す
る、ことを特徴とするものである。A data collection method in a control system for a biological processing apparatus according to the present invention is used for identifying a parameter in a neural network control system for controlling a processing system by the biological processing apparatus. A method of collecting teacher data, wherein the flow rate of returned sludge Q in a state in which the amount Mw of excess sludge drawn-out solid matter is constantly controlled
The teacher data is collected under the condition of controlling R.
【0011】前記処理系の制御は、例えば、SRT制御
である。また前記教師データの収集項目は、例えば、汚
泥容量指標SVI、平均汚泥滞留時間SRT、返送汚泥
流量QR、並びに流入水量Qsなどの入力変数、および
余剰汚泥流量Qwの出力変数である。The control of the processing system is, for example, SRT control. The collection items of the teacher data are, for example, input variables such as the sludge capacity index SVI, the average sludge retention time SRT, the return sludge flow rate QR, and the inflow water amount Qs, and the output variable of the surplus sludge flow rate Qw.
【0012】[0012]
【作用】余剰汚泥引き抜き固形物量Mwを一定制御した
状態で、返送汚泥流量QR を種々な値に制御し、その時
に得られた制御系における入出力変数など項目を収集し
て教師データを作成する。[Function] With the constant control of the amount Mw of the excess sludge drawn solid matter, the returned sludge flow rate QR is controlled to various values, and items such as input / output variables in the control system obtained at that time are collected to create teacher data. .
【0013】そして、上記のように余剰汚泥引き抜き固
形物量Mwを一定にした制御とすることで、汚泥容量指
標SVIが変動する条件下においても余剰汚泥固形物を
正確に制御できる。これに対して、例えば1日当りの引
き抜き汚泥量を一定に制御する場合には、SVIが高く
なるのに伴って引き抜き汚泥濃度Cwが低下するために
1日当りの実際の余剰汚泥引き抜き固形物量は減少する
結果、処理系内の汚泥量は増加するなどの欠点がある。By controlling the amount of solid sludge withdrawn Mw to be constant as described above, it is possible to accurately control the amount of excess sludge solid even under the condition that the sludge volume index SVI changes. On the other hand, for example, when the amount of drawn sludge per day is controlled to be constant, the actual amount of excess sludge drawn solids per day decreases because the drawn-out sludge concentration Cw decreases as the SVI increases. As a result, there are drawbacks such as an increase in the amount of sludge in the treatment system.
【0014】[0014]
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
るに、図1に、上記の先に提案したニューラルネット制
御システムの一例を、また図2にこの制御システムに用
いられる教師データを得るための本発明のデータ収集方
法の実施例の構成を、それぞれ示した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the previously proposed neural network control system, and FIG. 2 shows teacher data used in this control system. The respective configurations of the embodiments of the data collection method of the present invention for obtaining the data are shown.
【0015】まず図1のニューラルネット制御システム
について説明する。この制御システムと図6に示した従
来の制御システムとの主な違いは、演算処理部7とSR
T制御部8に代えて、ニューラルネット制御部20を設
けたことである。First, the neural network control system of FIG. 1 will be described. The main difference between this control system and the conventional control system shown in FIG.
The neural network control unit 20 is provided instead of the T control unit 8.
【0016】SRT制御における操作量は余剰汚泥量
(通常は1日当たりの余剰汚泥量)であるから、ニュー
ラルネット制御の入力項目(入力変数)は、SRT制御
下でこの余剰汚泥量に影響を及ぼす因子が選定され、具
体的には、汚泥容量SV30と活性汚泥浮遊量MLSS
濃度より演算される汚泥容量指標SVI、平均汚泥滞留
時間SRTの設定値(SRTset)、返送汚泥流量Q
R、流入水量Qs、の4項目となる。また、ニューラル
ネット制御における操作量である出力項目(出力変数)
は、上記の余剰汚泥流量Qwである。Since the manipulated variable in the SRT control is the surplus sludge amount (usually the surplus sludge amount per day), the input item (input variable) of the neural network control influences this surplus sludge amount under the SRT control. Factors were selected, specifically, sludge volume SV30 and activated sludge floating amount MLSS
Sludge volume index SVI calculated from concentration, set value (SRTset) of average sludge retention time SRT, returned sludge flow rate Q
There are four items, R and inflow water amount Qs. In addition, output items (output variables) that are manipulated variables in neural network control
Is the excess sludge flow rate Qw.
【0017】次に、本発明の実施例における教師データ
の収集方法を説明する。尚、教師データは、より具体的
には、上記の4つの入力変数(汚泥容量指標SVI、平
均汚泥滞留時間SRTの設定値SRTset、返送汚泥
流量QR、流入水量Qs)と、出力変数である余剰汚泥
流量Qwとの関係についてのデータである。Next, a method of collecting teacher data in the embodiment of the present invention will be described. In addition, more specifically, the teacher data are the above-mentioned four input variables (sludge capacity index SVI, set value SRTset of average sludge retention time SRT, return sludge flow rate QR, inflow water amount Qs) and surplus output variables. It is data regarding the relationship with the sludge flow rate Qw.
【0018】この実施例のデータ収集方法において、検
討項目は、(1)データ収集時の運転制御方法、(2)
データ収集時における可変パラメータ(可制御パラメー
タ)の設定方法などである。In the data collection method of this embodiment, items to be examined are (1) operation control method at the time of data collection, and (2)
It is a method of setting variable parameters (controllable parameters) at the time of data collection.
【0019】まず、学習データ収集時における運転制御
システムの全体構成は、上記の入出力項目を考慮して、
図2に示したものとなる。この運転制御システムは、図
1の制御システムにおいてニューラルネット制御部20
に代えて、Mw(余剰汚泥引き抜き固形物量)一定制御
装置部30を用いている。また、余剰汚泥ポンプ9によ
り引き抜かれた余剰汚泥の濃度を検出する余剰濃度(C
w)計12と、最終沈殿池10からの放水流における汚
泥(SS)の濃度を検出する濁度(Tb)計13とが設
けられており、これらの検出値は、Qw計11の検出値
とともに、Mw一定制御装置部30に入力される。更
に、返送汚泥ポンプ91、制御弁92、並びに返送汚泥
流量(QR)制御部60を設けるとともに、返送汚泥流
量(QR )計6の検出値をQR制御部60に入力し、返
送汚泥流量の設定値QRsetに基づいてQR制御部6
0により制御弁92を開閉制御することで、返送汚泥流
量QRを調整している。First, regarding the overall configuration of the operation control system at the time of collecting the learning data, considering the above input / output items,
It becomes what was shown in FIG. This operation control system is similar to the control system of FIG.
Instead, a constant Mw (amount of excess sludge drawn solids) control unit 30 is used. In addition, the excess concentration (C) for detecting the concentration of the excess sludge extracted by the excess sludge pump 9
w) A total of 12 and a turbidity (Tb) total 13 for detecting the concentration of sludge (SS) in the discharged water from the final settling tank 10 are provided, and these detected values are the detected values of the Qw total 11. At the same time, it is input to the Mw constant control device section 30. Further, the return sludge pump 91, the control valve 92, and the return sludge flow rate (QR) control unit 60 are provided, and the detected value of the return sludge flow rate (QR) meter 6 is input to the QR control unit 60 to set the return sludge flow rate. QR control unit 6 based on the value QRset
The return sludge flow rate QR is adjusted by controlling the opening and closing of the control valve 92 by 0.
【0020】この運転制御システムにおいて、Mw一定
制御装置部30は、次のような機能を有する。In this operation control system, the Mw constant control device section 30 has the following functions.
【0021】(1)1日当りの目標の余剰汚泥引き抜き
固形物量Mwの設定値Mwset(Kg−SS/日)を
設定する機能、(2)余剰汚泥ポンプ9の起動時間を設
定する機能し、並びにこの設定時間で余剰汚泥ポンプ9
を起動するための起動開始指令を出力する機能、(3)
余剰汚泥ポンプ9の起動時から余剰汚流量Qwと余剰汚
泥濃度Cwとの積の積算をして、実際の余剰の引き抜き
固形物量の積算値Mwcalを求める機能、尚、この積
算は、Mwcal=∫Qw(t)×Cw(t)により行
われる。またQw計11やCw計12からの検出信号が
デジタル信号の場合には、積算はΣQw(k)×Cw
(k)により行われる。(1) A function of setting a set value Mwset (Kg-SS / day) of the target excess sludge drawn-out solids amount Mw per day, (2) a function of setting a starting time of the excess sludge pump 9, and Excess sludge pump 9 at this set time
To output the start command to start the (3)
A function of adding up the product of the excess sludge flow rate Qw and the excess sludge concentration Cw from the start-up of the excess sludge pump 9 to obtain the integrated value Mwcal of the actual excess amount of extracted solid matter, where this integration is Mwcal = ∫ It is performed by Qw (t) × Cw (t). When the detection signals from the Qw meter 11 and the Cw meter 12 are digital signals, the integration is ΣQw (k) × Cw
(K).
【0022】(4)設定値Mwsetと、積算値Mwc
alとを比較し、実際の引き抜き量が設定値と同じか、
またはそれ以上になった時点で、余剰汚泥ポンプ9を停
止させる機能、尚、最終沈殿池10からの放流水による
汚泥の流出量が多い場合には、放流水として1日当りに
処理系外に流出される汚泥量の積算値を求め、またこの
放流水中の汚泥量と上記の余剰汚泥量との和を求めるこ
とにより、処理系外に引き抜かれる汚泥量の総量を正確
に把握することができる。即ちこの場合には、積算値M
wcalは、Mwcal=Σ(Qw(k)×Cw(k)
+Qs(k)×Ce(k))となる。ここで、放流水中
の汚泥濃度Ceは、Tb計13よって汚泥濃度換算で求
めることができる。(4) Set value Mwset and integrated value Mwc
Compare with al to see if the actual amount of withdrawal is the same as the set value.
Or, when it becomes more than that, a function to stop the excess sludge pump 9, and when the amount of sludge discharged from the final settling tank 10 is large, it flows out of the treatment system as discharged water per day. By obtaining the integrated value of the amount of sludge to be discharged and the sum of the amount of sludge in the discharged water and the amount of surplus sludge, the total amount of sludge drawn out of the treatment system can be accurately grasped. That is, in this case, the integrated value M
wcal is Mwcal = Σ (Qw (k) × Cw (k)
+ Qs (k) × Ce (k)). Here, the sludge concentration Ce in the discharged water can be calculated by the Tb meter 13 in terms of sludge concentration conversion.
【0023】次に、データ収集時の可変パラメータの設
定方法の一例を、教師データの収集方法とともに説明す
る。可変パラメータとしては、Mw一定制御の設定値、
QR制御の設定値、の2項目を考慮する必要がある。
尚、場合によって流入汚水量を可変パラメータとしても
良い。Next, an example of a variable parameter setting method at the time of data collection will be described together with a teacher data collection method. Variable parameters are set values for constant Mw control,
It is necessary to consider two items, the set value of QR control.
Note that the inflowing wastewater amount may be a variable parameter in some cases.
【0024】そしてまず、Mw一定制御およびQR制御
における設定値Mwsetと設定値QRsetそれぞれ
Mw(1),QR(1)とし、ある一定期間運転する。
一定期間とは、通常1週間から1か月程度である。尚、
設定値Mwsetが大きいほど、処理系外に排出される
余剰汚泥量を多くできるため、短期間で処理系が定常状
態となる。そして、定常状態となった時点で、ニューロ
制御システムへの5つの入出力項目である汚泥容量指標
SVI、流入水量Qs、返送汚泥流量QR、平均汚泥滞
留時間SRT、余剰汚泥流量Qw、をそれぞれ求める。
ここで、平均汚泥滞留時間SRTの値は、処理系内汚泥
量Mと1日当りの余剰汚泥引き抜き固形物量Mwより、
SRT=M/Mwなる式を用いて計算する。また。余剰
汚泥流量Qwの値は、Mw一定制御下において、1日当
り余剰汚泥として排出される余剰汚泥量の積算値であ
る。First, the set value Mwset and the set value QRset in the Mw constant control and the QR control are set to Mw (1) and QR (1) respectively, and the operation is performed for a certain fixed period.
The fixed period is usually about one week to one month. still,
The larger the set value Mwset, the larger the amount of surplus sludge discharged to the outside of the treatment system, so that the treatment system is in a steady state in a short period of time. Then, when the steady state is reached, the sludge capacity index SVI, the inflow water amount Qs, the returned sludge flow rate QR, the average sludge retention time SRT, and the surplus sludge flow rate Qw, which are five input / output items to the neuro control system, are obtained. .
Here, the value of the average sludge retention time SRT is calculated from the amount M of sludge in the treatment system and the amount Mw of excess sludge drawn-out solids per day.
Calculation is performed using the formula SRT = M / Mw. Also. The value of the excess sludge flow rate Qw is an integrated value of the excess sludge amount discharged as excess sludge per day under the constant Mw control.
【0025】次に、QR制御における返送汚泥流量の設
定値QRsetを、QR(1)から順次QR(2)、Q
R(3)、…と必要に応じて数段階に変更し、その都度
上記の5つの入出力項目を求める。または、汚泥容量指
標SVIが変動した時点においてもその都度上記の5つ
の入出力項目を求める。Next, the set value QRset of the flow rate of the returned sludge in the QR control is sequentially changed from QR (1) to QR (2) and Q.
R (3), ... Change in several steps as necessary, and the above five input / output items are obtained each time. Alternatively, even when the sludge capacity index SVI changes, the above five input / output items are obtained each time.
【0026】以上の一連のデータはMw一定制御におけ
る設定値MwsetがMw(1)の場合であるが、更に
必要に応じて、Mw(2)、Mw(3)に設定値Mws
etを変更し、同様の手順で教師データ(1)〜(5)
を収集する。The above series of data is for the case where the set value Mwset in the constant Mw control is Mw (1), but if necessary, the set value Mws is added to Mw (2) and Mw (3).
Change et, and follow the same procedure for teacher data (1) to (5)
To collect.
【0027】そして図1の制御システムでは、上記のよ
うにして得られた教師データを用いて、ニューラルネッ
トモデルに含まれるパラメータの同定が、例えば以下の
手順で行われる。ここで、ニューラルネットモデルとし
ては、図3に示した、入力層、中間層、出力層の3段の
階層形モデルを用いた。この階層形モデルにおける、出
力Y31までの計算手順は、次の通りである。In the control system of FIG. 1, the parameters included in the neural network model are identified by using the teacher data obtained as described above, for example, in the following procedure. Here, as the neural net model, the three-stage hierarchical model of the input layer, the intermediate layer, and the output layer shown in FIG. 3 was used. The calculation procedure up to output Y31 in this hierarchical model is as follows.
【0028】(1)入力層のニューロンには、入力変数
であるSVI、Qs、QR、RST値をそれぞれフルス
ケール値で除した値であるX1i(i=1〜4)がそれ
ぞれ入力される。これはそのまま中間ニューロンに出力
される。(1) X1i (i = 1 to 4), which is a value obtained by dividing the input variables SVI, Qs, QR, and RST by the full-scale value, is input to the neurons in the input layer. This is directly output to the intermediate neuron.
【0029】(2)中間層のニューロンは、式(1)に
示したように、入力層からの出力X1iと重み係数W2
j、1iとの積和を求め、この積和値にオフセット値θ
2jを加算したものを内部変数U2jとする。(2) The neuron in the intermediate layer, as shown in equation (1), outputs X1i from the input layer and weighting factor W2.
The product sum of j and 1i is calculated, and the offset value θ is added to this product sum value.
An internal variable U2j is obtained by adding 2j.
【0030】[0030]
【数1】 [Equation 1]
【0031】(3)中間層のニューロンからの出力は、
一般的に、式(2)に示したように、内部変数をシグモ
イド関数で変換して求められる。(3) The output from the neurons in the middle layer is
Generally, as shown in the equation (2), it is obtained by converting the internal variable by a sigmoid function.
【0032】[0032]
【数2】 [Equation 2]
【0033】(4)更に出力層のニューロンでは、中間
層のニューロンと同様の手順により、式(3)から内部
変数U31が、また式(4)から出力Y31が、それぞ
れ求められる。(4) Further, in the neuron of the output layer, the internal variable U31 is obtained from the equation (3) and the output Y31 is obtained from the equation (4) by the same procedure as the neuron of the intermediate layer.
【0034】[0034]
【数3】 [Equation 3]
【0035】[0035]
【数4】 [Equation 4]
【0036】次いで上記で得られたニューラルネットモ
デルの出力Y31の学習が行われる。この学習には、上
記の誤差逆伝播法が一般に用いられる。これは、この出
力Y31と、その時の入力データに対応する教師データ
(ここでは余剰汚泥流量Qw)との誤差を種々の入力条
件において求め、またこの誤差の自乗和を評価関数とし
て、この値が減少するように、ニューラル制御に含まれ
るパラメータ(重み係数W、オフセット値θ)を修正す
る方法である。また、この場合のパラメータの修正アル
ゴリズムには最急降下法が通常用いられる。本実施例で
は、余りによる確率的降下法(麻生英樹「ニューラルネ
ットワーク情報処理」産業図書1990)を用いた。Next, the output Y31 of the neural network model obtained above is learned. The above-mentioned error back-propagation method is generally used for this learning. This is because the error between this output Y31 and the teacher data (here, the excess sludge flow rate Qw) corresponding to the input data at that time is obtained under various input conditions, and the sum of squares of this error is used as the evaluation function to obtain this value. This is a method of correcting the parameters (weighting coefficient W, offset value θ) included in the neural control so as to decrease. Further, the steepest descent method is usually used for the parameter correction algorithm in this case. In the present embodiment, the probabilistic descent method by the remainder (Hideki Aso "Neural network information processing" industry book 1990) was used.
【0037】図4に、上記の学習の具体的な手順を示し
た。まず、パラメータ(重み係数W、オフセット値θ)
を、例えば乱数0〜1で初期化する。次いで、ニューラ
ルネットモデルに基づき、入力データから中間層と出力
層ユニットにおける内部変数、出力値など計算する。ま
た、出力層からの出力Y31と教師データT31との誤
差に基づいて、出力層と中間層のパラメータを修正す
る。そして、以上の操作を、学習パターン(例えば33
回で1セットの学習パターン)が終了するまで繰り返
す。そしてこの学習パターンが終了したなら、この学習
パターンを設定した繰り返し回数だけ実行する。FIG. 4 shows a specific procedure for the above learning. First, parameters (weighting coefficient W, offset value θ)
Are initialized with random numbers 0 to 1, for example. Then, based on the neural network model, internal variables and output values in the intermediate layer and output layer units are calculated from the input data. Further, the parameters of the output layer and the intermediate layer are corrected based on the error between the output Y31 from the output layer and the teacher data T31. Then, the above operation is performed by the learning pattern (for example, 33
Repeat until one set of learning patterns) is completed. When this learning pattern is completed, the learning pattern is executed the set number of times.
【0038】図5に、上記の学習結果を例示した。Nは
上記の繰り返し回数であり、図5の(A)〜(D)は、
それぞれN=1、N=53、N=500、N=1002
の場合を示したものである。これらの図において、実線
は教師データ、点線はニューラルネットモデルの出力Y
31を示したものである。FIG. 5 illustrates the above learning result. N is the number of repetitions described above, and (A) to (D) of FIG.
N = 1, N = 53, N = 500, N = 1002
It shows the case of. In these figures, the solid line is the teacher data, and the dotted line is the output Y of the neural network model.
31 is shown.
【0039】そしてこの結果より、繰り返し回数が増え
るに従って誤差の自乗和SUMXが減少して、ニューラ
ルネットの出力値と教師データの値とが一致するよう
に、パラメータ(重み係数W、オフセット値θ)が更新
されていることが判る。From this result, the parameters (weighting coefficient W, offset value θ) are set so that the sum of squares of error SUMX decreases as the number of iterations increases, and the output value of the neural network and the value of the teacher data match. It turns out that has been updated.
【0040】尚、図1の制御システムは、以上説明した
ような標準活性汚泥法以外に、例えば、オキシデーショ
ンディッチ法、A/O法などの、種々のプロセスに適用
可能である。The control system of FIG. 1 can be applied to various processes such as the oxidation ditch method and the A / O method other than the standard activated sludge method described above.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、余
剰汚泥引き抜き固形物量Mwの一定制御、および返送汚
泥流量QRの制御下において教師データを収集するよう
にしたので、ニューラルネットによる制御システムを実
際のプラントに適用する場合における学習用の教師デー
タを容易に、また正確に収集することができる。As described above, according to the present invention, since the teacher data is collected under the constant control of the excess sludge drawn solid amount Mw and the control of the returned sludge flow rate QR, the control by the neural network is performed. The teacher data for learning when the system is applied to an actual plant can be collected easily and accurately.
【図1】本発明に係るニューラルネット制御システムの
一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a neural network control system according to the present invention.
【図2】本発明のデータ収集方法の実施例を示す構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a data collection method of the present invention.
【図3】上記制御システムに使用される階層形ニューラ
ルネットモデルの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a hierarchical neural network model used in the control system.
【図4】上記制御システムにおける学習手順を示すフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a learning procedure in the control system.
【図5】上記制御システムにおける学習結果を示す実験
例の特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram of an experimental example showing a learning result in the control system.
【図6】従来のSRT制御装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional SRT control device.
1…曝気槽 2…汚泥容量(SV)計 3…活性汚泥浮遊量(MLSS)計 4…汚泥容量指標(SVI)計 5…流入水量(Qs)計 6…返送(余剰)汚泥濃度(CR)計 9…余剰汚泥ポンプ 10…最終沈殿池 1 ... Aeration tank 2 ... Sludge volume (SV) total 3 ... Activated sludge floating amount (MLSS) total 4 ... Sludge volume index (SVI) total 5 ... Inflow water amount (Qs) total 6 ... Return (excess) sludge concentration (CR) Total 9… Surplus sludge pump 10… Final sedimentation tank
Claims (3)
するためのニューラルネット制御システムにおけるパラ
メータの同定に用いる教師データを収集する方法であっ
て、余剰汚泥引き抜き固形物量(Mw)を一定制御した
状態において返送汚泥流量(QR)を制御する条件下に
おいて前記教師データを収集することを特徴とする生物
学的処理装置の制御システムにおけるデータ収集方法。1. A method of collecting teacher data used for parameter identification in a neural network control system for controlling a treatment system by a biological treatment device, wherein a fixed amount of excess sludge drawn solid matter (Mw) is controlled. A method for collecting data in a control system of a biological treatment apparatus, comprising collecting the teacher data under the condition of controlling the return sludge flow rate (QR) in the above state.
(SRT)制御であることを特徴とする請求項1記載の
データ収集方法。2. The data collection method according to claim 1, wherein the control of the treatment system is an average sludge retention time (SRT) control.
指標(SVI)、平均汚泥滞留時間(SRT)、返送汚
泥流量(QR)、並びに流入水量(Qs)などの入力変
数、および余剰汚泥流量(Qw)の出力変数である、こ
とを特徴とする請求項1または2記載のデータ収集方
法。3. The collection items of the teacher data are input variables such as sludge capacity index (SVI), average sludge retention time (SRT), return sludge flow rate (QR), and inflow water amount (Qs), and excess sludge flow rate. 3. The data collection method according to claim 1, which is an output variable of (Qw).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5117520A JPH06328092A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Data collecting method in control system of biological treatment system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5117520A JPH06328092A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Data collecting method in control system of biological treatment system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06328092A true JPH06328092A (en) | 1994-11-29 |
Family
ID=14713811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5117520A Pending JPH06328092A (en) | 1993-05-20 | 1993-05-20 | Data collecting method in control system of biological treatment system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06328092A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2784093A1 (en) * | 1998-10-06 | 2000-04-07 | Suez Lyonnaise Des Eaux | IMPROVEMENTS IN THE TREATMENT OF WASTE WATER BY ACTIVATED SLUDGE METHODS |
WO2017033160A1 (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | Suez International | Method for treating waste water comprising a quick static decanter and associated facility |
WO2020183576A1 (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 株式会社 ゴーダ水処理技研 | Operation management system for wastewater treatment facility |
-
1993
- 1993-05-20 JP JP5117520A patent/JPH06328092A/en active Pending
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WO2020183576A1 (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-17 | 株式会社 ゴーダ水処理技研 | Operation management system for wastewater treatment facility |
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