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公開番号2025004629
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-15
出願番号2023104441
出願日2023-06-26
発明の名称制御装置およびその制御方法、並びに制御プログラム
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C02F 11/125 20190101AFI20250107BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】脱水機に供給される凝集汚泥の流量と、脱水機から排出される脱水ケーキの含水率との両方を所定範囲内で維持する。
【解決手段】制御部(10)は、凝集汚泥を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される凝集汚泥の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得部(101)と、測定データを用いて、当該測定データの測定時点から滞留時間が経過した時点において脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する予測部(102)と、凝集汚泥の流量が第1の所定範囲から外れている場合、凝集汚泥の流量が第1の所定範囲となるように、スクリューの回転速度を指示する一方、凝集汚泥の流量が第1の所定範囲内であり、かつ、予測された脱水ケーキの含水率の予測値が第2の所定範囲から外れている場合、脱水ケーキの含水率が第2の所定範囲となるように、スクリューの回転速度を指示する指示部(103)と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される前記液体の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記測定データを用いて、当該測定データの測定時点から前記脱水機内で前記液体が滞留する滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する第１予測部と、
前記取得部が取得した前記液体の流量が第１の所定範囲から外れている場合、前記液体の流量が前記第１の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する一方、前記液体の流量が前記第１の所定範囲内であり、かつ、前記第１予測部が予測した前記脱水ケーキの含水率が第２の所定範囲から外れている場合、前記脱水ケーキの含水率が前記第２の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する制御部と、を備える制御装置。
続きを表示（約 2,400 文字）【請求項２】
前記取得部が取得した測定データに基づき、前記脱水機の運転を停止する時刻を予測する第２予測部をさらに備え、
前記制御部は、
前記液体の流量が前記第１の所定範囲内であり、かつ、前記第２予測部が予測した予測時刻が第３の所定範囲から外れている場合、前記予測時刻が前記第３の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御し、かつ、
前記液体の流量が前記第１の所定範囲内であり、前記予測時刻が前記第３の所定範囲内であり、かつ、前記脱水ケーキの含水率が前記第２の所定範囲から外れている場合、前記脱水ケーキの含水率が前記第２の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される前記液体の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記測定データを用いて、当該測定データの測定時点から前記脱水機内で前記液体が滞留する滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する第１予測部と、
前記取得部が取得した測定データに基づき、前記脱水機の運転を停止する時刻を予測する第２予測部と、
前記取得部が取得した前記液体の流量が第１の所定範囲内となり、前記第１予測部が予測した前記脱水ケーキの含水率が第２の所定範囲内となり、かつ、前記第２予測部が予測した予測時刻が第３の所定範囲内となるように、前記スクリューの回転速度を制御する制御部と、を備える制御装置。
【請求項４】
前記取得部が取得する測定データは、前記脱水機の運転に関する測定データを含み、
前記第１予測部は、予測モデルを用いて、前記脱水ケーキの含水率を予測し、
前記予測モデルは、前記取得部が取得した前記測定データを説明変数とし、当該測定データの測定時点から前記滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率についての推定モデルによる推定値を目的変数として学習された予測モデルであり、
前記推定モデルは、前記脱水機の運転に関する測定データを説明変数とし、当該測定データの測定時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を目的変数として学習された推定モデルである、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第２予測部は、
前記脱水機の運転を開始する運転開始時刻から第１の時刻までの第１の期間と、前記第１の期間での前記脱水機のスクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを取得し、かつ、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、過去の所定日数における前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記運転開始時刻から、前記脱水機の運転を停止する運転停止時刻までの運転期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値であって、前記過去の所定日数における前記処理量の測定値の平均値とを取得し、
前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値と、前記過去の所定日数における前記第１の期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記過去の所定日数における前記運転期間での前記スクリューの単位回転当たりの処理量の測定値の平均値と、前記第１の時刻での前記スクリューの回転速度の測定値とを用いて、前記運転期間に到達すべき前記処理量の目標値から前記運転期間を予測する、請求項２または３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１予測部が予測した前記脱水ケーキの含水率が、前記第２の所定範囲を含む第４の所定範囲から外れている場合、警報を行う、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２予測部が予測した前記予測時刻が、前記第３の所定範囲を含む第５の所定範囲から外れている場合、警報を行う、請求項２または３に記載の制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記スクリューの回転速度を所定量だけ増加または減少し、これを周期的に行うことにより、前記スクリューの回転速度を制御する、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記スクリューの回転速度を制御する脱水機用制御部と、前記薬剤の添加を制御する薬剤用制御部とを含み、
前記制御部は、前記脱水機用制御部と前記薬剤用制御部とを交互に動作させ、
前記薬剤用制御部は、前記薬剤の添加の態様が変更される前に前記取得部が取得した前記測定データから、前記第１予測部が予測した脱水ケーキの含水率と、前記薬剤の添加の態様が変更された後に前記取得部が取得した前記測定データから、前記第１予測部が予測した脱水ケーキの含水率とに基づいて、前記薬剤の添加の態様を調整する、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記凝集槽における撹拌翼の回転速度を制御する撹拌翼用制御部をさらに含み、
前記撹拌翼用制御部は、前記脱水機用制御部および前記薬剤用制御部の動作と並行して動作し、
前記取得部は、前記凝集槽に形成されるフロックのサイズの測定データをさらに取得し、
前記制御部は、前記取得部が取得した前記フロックのサイズが第６の所定範囲から外れた場合、前記脱水機用制御部および前記薬剤用制御部の動作を停止する、請求項９に記載の制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥処理の制御技術に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの排水処理施設において実施される汚泥処理には汚泥を脱水機で脱水する工程が含まれている。効率的な汚泥処理のためには、脱水機へ供給される汚泥の流量を所定範囲内で維持することと、脱水により得られる脱水ケーキの含水率を所定範囲内で維持することとが重要である。例えば、特許文献１に記載の汚泥濃縮脱水システムは、一定流量の汚泥を安定して脱水するために、脱水機のスクリュー軸の回転数を制御している。また、特許文献２に記載の汚泥処理システムは、脱水ケーキの含水率が一定値以下となるように、背圧板の押付け圧とスクリューの回転数とを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－０３０１５８号公報
特開２０１３－２０８６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、供給される汚泥の脱水性が改善すると、汚泥の流量が増加し、脱水ケーキの含水率が低下する。このとき、特許文献１のように、汚泥の流量を所定範囲内で維持するためにスクリューの回転数を減少させると、脱水ケーキの含水率がさらに低下する。一方、特許文献２のように、脱水ケーキの含水率を所定範囲内で維持するためにスクリューの回転数を増加させると、汚泥の流量がさらに増加する。
【０００５】
また、供給される汚泥の脱水性が悪化すると、汚泥の流量が低下し、脱水ケーキの含水率が増加する。このとき、特許文献１のように、汚泥の流量を所定範囲内で維持するためにスクリューの回転数を増加させると、脱水ケーキの含水率がさらに増加する。一方、特許文献２のように、脱水ケーキの含水率を所定範囲内で維持するためにスクリューの回転数を減少させると、汚泥の流量がさらに低下する。
【０００６】
すなわち、汚泥の流量を所定範囲内で維持しようとすると、脱水ケーキの含水率の変動が大きくなる。一方、脱水ケーキの含水率を所定範囲内で維持しようとすると、汚泥の流量の変動が大きくなる。
【０００７】
本発明の一態様は、脱水機に供給される液体の流量と、脱水機から排出される脱水ケーキの含水率との両方を所定範囲内で維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される前記液体の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記測定データを用いて、当該測定データの測定時点から前記脱水機内で前記液体が滞留する滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する第１予測部と、前記取得部が取得した前記液体の流量が第１の所定範囲から外れている場合、前記液体の流量が前記第１の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する一方、前記液体の流量が前記第１の所定範囲内であり、かつ、前記第１予測部が予測した前記脱水ケーキの含水率が第２の所定範囲から外れている場合、前記脱水ケーキの含水率が前記第２の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
また、本発明の別の態様に係る制御装置は、浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される前記液体の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記測定データを用いて、当該測定データの測定時点から前記脱水機内で前記液体が滞留する滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する第１予測部と、前記取得部が取得した測定データに基づき、前記脱水機の運転を停止する時刻を予測する第２予測部と、前記取得部が取得した前記液体の流量が第１の所定範囲内となり、前記第１予測部が予測した前記脱水ケーキの含水率が第２の所定範囲内となり、かつ、前記２予測部が予測した予測時刻が第３の所定範囲内となるように、前記スクリューの回転速度を制御する制御部と、を備える。
【００１０】
また、本発明の別の態様に係る制御装置の制御方法は、浮遊固形物を含む液体に前記浮遊固形物を凝集させる薬剤が添加される凝集槽から排出された前記液体を搬送しながら脱水するスクリュープレス型の脱水機に供給される前記液体の流量を少なくとも含む測定データを取得する取得ステップと、前記取得ステップにて取得された前記測定データを用いて、当該測定データの測定時点から前記脱水機内で前記液体が滞留する滞留時間が経過した時点において前記脱水機から排出される脱水ケーキの含水率を予測する第１予測ステップと、前記取得ステップにて取得された前記液体の流量が第１の所定範囲から外れている場合、前記液体の流量が前記第１の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する一方、前記液体の流量が前記第１の所定範囲内であり、かつ、前記第１予測ステップにて予測された前記脱水ケーキの含水率が第２の所定範囲から外れている場合、前記脱水ケーキの含水率が前記第２の所定範囲となるように、前記スクリューの回転速度を制御する制御ステップと、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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