膜分離を用いた微生物排水処理系の運転・制御エキスパートシステムの開発

膜分離活性汚泥法における膜目詰まり過程のモデル化と膜洗浄予測エキスパートシステムの開発を目的とし、実験室内におけるリアクターを用いて検討を行なった。 膜目詰まり過程における膜目詰まり物質(菌体外高分子ポリマー)の生産と分解過程を考慮に入れたモデルを構築した。ポリマーを高分子、中分子、低分子のそれぞれに領域に分割し、ポリマーの生産、分解、低分子化を考慮したモデルを開発した。膜面に堆積した後にポリマーが低分子化することを、ポリマーの分子量分画によって実験的に証明し、低分子化により膜間差圧が低下する現象もモデル化することができた。 ばっ気による膜面の洗浄機構についても、せん断力センサーを用いて解明をすすめ、活性汚泥中の固形物の存在と気泡の存在により、大きなせん断力が働くことを示した。さらにせん断力の時系列変化を測定し、変動の大きさを考慮に入れた洗浄力の評価を試み、ばっ気量との関係をモデル化することができた。 ポリマーの生産、蓄積、分解、膜面からの剥離を考慮に入れた膜間差圧の上昇モデルを構築し、モデル中パラメーター予測のアルゴリズムを完成させることができた。現象が非線形であることから、拡張カルマンフィルターを利用し、逐次データを取り入れて計算することによりパラメータを同定する予測モデルを構築した。また、同定されたパラメータを用いて、膜間差圧の上昇パターンを計算したところ、実測値とよく適合することが示され、本モデルの有効性が示された。