JP2004223357A - 凝集剤注入制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置10において、原水の水質(アルカリ度、導電率、水温、濁度、pH)を測定するアルカリ度計56、導電率計52、水温計53、濁度計53、pH計58と、水質が測定された原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入設備41と、凝集剤注入設備41によって凝集剤が注入された原水の流動電流値(SCD値)を測定する流動電流計55と、流動電流計55によって測定された流動電流値を、測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入設備41を制御するSCD目標値設定演算部21とを備えている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば浄水場や下水処理場で使用する凝集剤の注入量を、凝集剤が混和された混和水の流動電流値に基づいて制御する凝集剤注入制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば浄水場や下水処理では、処理すべき原水に凝集剤が注入されている。これによって、原水中に含まれる懸濁物がフロック化され、容易に沈殿濾過されるようになり、濁質の除去が図られている。凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム(一般に「PAC」と呼ばれている。)や、硫酸アルミニウム(一般に「硫酸ばんど」と呼ばれている。)等が広く用いられている。
【0003】
濁度に影響を及ぼす要素としては、原水の原水濁度や水質、凝集剤の注入量、pH、撹拌池での撹拌強度、沈でん池の状態などが考えられる。また、凝集剤の注入結果が沈でん池出口における濁度に影響を及ぼすまでの時間は、一般的に2〜4時間程度かかる。このため、沈でん池出口における濁度を測定し、その測定結果に基づいて凝集剤の注入量を制御するのでは手遅れになってしまう。
【0004】
そのため、原水の原濁度と水温から凝集剤の注入率を演算するフィードフォワード制御(以下、「FF制御」と称する。)が従来からなされている。しかしながら、FF制御は,過去の経験に基づいて凝集剤の注入量を決定するため、過去の運転実績が最適注入量よりも多めであった場合には、凝集剤の注入率の目標値が多めに演算される傾向がある。凝集剤の過剰注入により処理コストの増大をもたらしてしまう。また、余剰汚泥の増量をもたらし、汚泥の再利用を妨げる等の弊害をもたらしてしまう。また、FF制御だけでは、凝縮剤の注入後の結果を制御に反映することができない。
【0005】
このため、特許文献1や特許文献2に開示されているように、凝集剤の注入量の最適化を図るために、凝集剤の注入後の結果を制御に反映するフィードバック制御(以下、「FB制御」と称する。)を適用した凝集剤注入制御装置の発明もなされている。
【0006】
この種の凝集剤注入制御装置では、混和池に流動電流計が設置され、この流動電流計によって、凝集剤が混和された混和水の流動電流が測定される。そして、この測定結果に補正処理がなされることによってPID制御の目標値(セットポイント)とする流動電流が演算され、この目標値になるように凝集剤の注入量が制御されている。
【0007】
特に特許文献1では、導電率が流動電流の変動に伴って変化するので、この変化分を補正することによって、目標値とする流動電流が演算されている。
【0008】
一方、特許文献2では、混和水のpHもまた、流動電流の変動に伴って変化するので、導電率の変化分に加えて、pHの変化分をも補正することによって、目標値とする流動電流が演算されている。
【0009】
その他、流動電流計が制御に用いられた凝集剤注入制御装置の発明としては、特許文献3乃至6が開示されている。
【0010】
【特許文献1】
特開2001−327806号公報
【0011】
【特許文献2】
特開2002−239307号公報
【0012】
【特許文献3】
特開平3−284303号公報
【0013】
【特許文献4】
特開平3−284304号公報
【0014】
【特許文献5】
特開平3−284305号公報
【0015】
【特許文献6】
特開平3−288503号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明の発明者らは、流動電流計によって測定される流動電流についての実験を行った結果、濁度が同じ場合であっても、原水の導電率およびpHのみならず、水源の水質、水温、アルカリ度によっても測定値が変化することが分かった。更に、流動電流計のメンテナンスを行うと、メンテナンス後ある時間を経ると測定値がある傾向をもって変化することもわかった。
【0017】
したがって、これらの要因を補正しなければ、測定値である流動電流の誤差が大きくなってしまう。その結果、このように誤差の大きい流動電流に基づいてPID制御を行っても、高精度な制御を行うことができず、適正量の凝縮剤を注入することが困難になる恐れがあるという問題がある。
【0018】
また、一般的な浄水場では、同一水源(同一の河川)からの原水を処理するために建設されていることが多い。しかしながら、諸事情により複数水源からの原水を同時に受け入れ、処理する浄水場も存在する。
【0019】
上述したように、流動電流計による測定値は、水源の水質によっても変化する。このため、測定値の水質依存性を正しく把握し、補正に反映することができれば、複数水源からの原水を同時に受け入れ、処理している浄水場にも本装置を提供することができるようになる。
【0020】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第1の目的は、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、pH、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を提供することにある。
【0021】
また、その第2の目的は、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、pH、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正し、精度の高い流動電流を得ることによって、複数水源から原水を受け入れた場合であっても、流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【0023】
すなわち、請求項1の発明は、上記第1の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水の水質を測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【0024】
従って、請求項1の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水源の水質によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0025】
請求項2の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水の導電率を測定するようにしている。
【0026】
従って、請求項2の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水源の導電率によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0027】
請求項3の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水のpHを測定するようにしている。
【0028】
従って、請求項3の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水のpHによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0029】
請求項4の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水の水温を測定するようにしている。
【0030】
従って、請求項4の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水温によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0031】
請求項5の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項1の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水のアルカリ度を測定するようにしている。
【0032】
従って、請求項5の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水のアルカリ度および原水のpH、水温、および原水に対して実際に注入された各薬品の注入率によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0033】
請求項6の発明は、上記第1の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【0034】
従って、請求項6の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0035】
請求項7の発明は、上記第1の目的を達成するために、請求項7の発明の凝集剤注入制御装置において、原水の水質として、導電率、pH、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも何れかを測定する水質測定手段を付加し、制御手段は、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間に加えて、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御するようにしている。
【0036】
従って、請求項7の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間と水質とによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0037】
請求項8の発明は、上記第1の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水の水質として、導電率、pH、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも2つを測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【0038】
従って、請求項8の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間と、少なくとも2つの水質パラメータとによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0039】
請求項9の発明は、上記第2の目的を達成するために、請求項1乃至8のうち何れか1項の発明の凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入される各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、予め把握した各水源の水質特性を、各流量測定手段によって測定された各水源の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて目標値を決定する目標値決定手段とを付加している。
【0040】
従って、請求項9の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0041】
請求項10の発明は、上記第2の目的を達成するために、請求項9の発明の凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入されてなる各原水の平均上澄み濁度を測定する濁度測定手段を備え、目標値決定手段は、平均水質特性と平均上澄み濁度とに基づいて目標値を決定する。
【0042】
従って、請求項10の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、精度良く適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0043】
請求項11の発明は、上記第2の目的を達成するために、複数水源から導入された原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入される各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、複数水源から導入された各原水を混合してなる混合原水の水質を測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された混合原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された混合原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段と、予め把握した各原水の水質特性を、各流量測定手段によって測定された各原水の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて目標値を決定する目標値決定手段とを備えている。
【0044】
従って、請求項11の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0045】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0046】
本発明の実施の形態を図1から図10を用いて説明する。
【0047】
図1は、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の一例を示す機能機能構成図である。
【0048】
すなわち、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置10は、複数の水源a,b,c,dから取水した原水に含まれる濁質を除去するために適切な凝集剤の注入率を演算し、この注入率に基づいて凝集剤の注入量を決定する装置であって、SCD目標値設定演算部21と、導電率補正部22と、沈殿池入口pH補正部23と、原水水温補正部24と、メンテナンス後経過日数補正部25と、アルカリ度補正部26と、PID制御部27と、凝集剤注入量制御装置28と、塩素注入量制御装置29と、苛性注入量制御装置30と、低濁度式演算部31と、通常濁度式演算部32と、高濁度式演算部33と、水温補正部34と、上下限リミット処理部35とを備えている。
【0049】
本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置10は、複数の水源から原水を取り込み、浄水処理を行う浄水場や下水処理場に適用されるものである。そこで、図1では、水源として水源a、水源b、水源c、水源dから原水を取り込む場合を一例として示している。しかしながら、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置10は、4系統の水源に限らず、それ以上またはそれ以下の系統数の水源を取り込み、浄水処理することも可能である。
【0050】
一般的に浄水場や下水処理場は着水井60と、活性炭接触池61と、混和池62と、フロック形成池63と、沈殿池64とを備えている。そして、水源からの原水は着水井60に取り込まれ、そこから活性炭接触池61へと送られ、ここで活性炭と接触される。その後混和池62に送られ、凝集剤注入設備41から上述したような凝集剤と、塩素注入設備42から塩素と、苛性注入設備43から苛性とがそれぞれ注入され、インペラ67の回転によって攪拌され混和が促進された後にフロック形成池63へと送られる。そして、ここでフロックが形成された後に沈殿池64へと送られ、沈殿池64においてフロックが沈殿除去された後に、次工程に移送される。
【0051】
次工程としては、図示していないが、砂濾過層に通された後に、塩素が加えられ、しかる後に配水池を介して配水管へと分配されるようにしている。なお、砂濾過層に通される前に適宜、オゾン処理や生物活性炭処理が施されたりする場合もある。また、このオゾン処理や生物活性炭処理は、砂濾過層に通された後の原水に対して施される場合等さまざまなケースがあるが、本発明では、如何なる次工程であろうとも、発明の本質に関わることはない。。
【0052】
なお、活性炭接触池61を備えていない浄水場や下水処理場もある。この場合、着水井60もしくはその出口に、アルカリ度計56、導電率計52、水温計53、濁度計54、およびpH計57を備えることにより対応するようにしている。
【0053】
各水源a、水源b、水源c、水源dからの流量は流量計65(#a)、流量計65(#b)、流量計65(#c)、流量計65(#d)によってそれぞれ測定され、測定結果がSCD目標値設定演算部21へと出力されるようにしている。
【0054】
活性炭接触池61には、アルカリ度計56、原水導電率計52、水温計53、濁度計54、およびpH計57を備えている。そして、アルカリ度計56は、原水のアルカリ度を測定し、原水水温の測定値53a、原水pHの測定値57a、注入された塩素の注入率26b、苛性注入率26c、および凝集剤の注入率26dとから測定結果をアルカリ度補正部26へと出力する。また、原水導電率計52は、原水の導電率を測定し、測定結果を導電率補正部22へと出力する。更に、水温計53は、原水の水温を測定し、測定結果53aを水温補正部34および原水水温補正部24へと出力する。更にまた、濁度計54は、原水の濁度を測定し、測定結果を低濁度式演算部31、通常濁度式演算部32、高濁度式演算部33のうちの何れかへと出力する。pH計57は、原水のpHを測定する。
【0055】
また、原水を活性炭接触池61から混和池62へと導出水するライン上には流量計66を備えており、混和池62へと流入する原水の流量を測定し、測定結果を、後述するように、混和池62における凝集剤の注入量の制御に用いられるようにしている。
【0056】
混和池62には、凝集剤注入設備41と、塩素注入設備42と、苛性注入設備43と、流動電流計55と、インペラ67とを備えている。
【0057】
凝集剤注入設備41は、凝集剤注入制御装置10からの指示に基づいて、混和池62に流入する原水に対して凝集剤を注入する。凝集剤の注入率はアルカリ度補正部26へも入力されるようにしている。凝集剤注入率は、凝集剤注入量の実績値と混和値流入流量から求めた値などを入力しても良い。注入量は、凝集剤注入量制御装置28によって測定され、測定結果が凝集剤注入設備41にフィードバックされるようにしている。
【0058】
また、塩素注入設備42は、図示していない監視制御装置もしくは塩素注入制御装置から指示される塩素注入率に基づく注入量の塩素を、混和池62に流入する原水に対して注入する。この塩素注入率は、アルカリ度補正部26へも入力されるようにしている。塩素注入率は、塩素注入量の実績値と混和池流入流量から求めた値などを入力して良い。注入量は、塩素注入量制御装置29によって測定され、測定結果が塩素注入設備42にフィードバックされるようにしている。
【0059】
更に、苛性注入設備43は、図示していない監視制御装置もしくは苛性注入制御装置から指示される苛性注入率に基づく注入量の苛性を、混和池62に貯水された原水に対して注入する。この苛性注入率は、アルカリ度補正部26へも入力されるようにしている。苛性注入率は苛性注入量の実績値と混和池流入流量から求めた値などを入力しても良い。注入量は、苛性注入量制御装置30によって測定され、測定結果が苛性注入設備43にフィードバックされるようにしている。
【0060】
なお、図示していないが、酸注入設備を備え、必要に応じて酸を注入し、原水のpHを調整できるような構成としても良い。
【0061】
インペラ67は、凝集剤と塩素と苛性とが注入された原水を攪拌することによって、混和を促進する。
【0062】
流動電流計55は、インペラ67によって攪拌された原水の流動電流値(以下、「SCD値」と称する)を測定する。このSCD値は、SCD値に影響を与える原水のpH、原水の水温、流動電流計55のメンテナンス後経過後日数、原水のアルカリ度によって補正されるようにしている。これら各補正は、後述するように、アルカリ度補正部26、メンテナンス後経過日数補正部25、原水水温補正部24、沈殿池入口pH補正部23が行ない、各補正で得られた補正値を流動電流計55から得られたSCD値に加算する。
【0063】
沈殿池64には、沈殿池入口側(フロック形成池63側)にpH計58と、沈殿池出口側に濁度計59とをそれぞれ備えている。pH計58は、沈殿池64の入口側における原水のpHを測定し、測定結果を沈殿池入口pH補正部23へと出力する。濁度計59は、沈殿池64の出口側における原水の濁度を測定する。
【0064】
流動電流計55から出力されたSCD値は、アルカリ度補正部26、メンテナンス後経過日数補正部25、原水水温補正部24、沈殿池入口pH補正部23において順に補正値が加算され、PID制御部27へ入力されるようにしている。
【0065】
アルカリ度補正部26は、塩素注入設備42に対する指示値である塩素注入率、苛性注入設備43に対する指示値である苛性注入率、原水水温計53からの測定値53a、原水pH計57からの測定値57a、凝集剤注入率の指示値26dに基づいて注入された注入率実績値、およびアルカリ度計56からの測定結果に基づいて補正値を演算し、演算された補正値をSCD値に加算する。
【0066】
また、流動電流計55はメンテナンス後、稼動してから徐々に値がシフトする。このため、メンテナンス後経過日数補正部25は、以下に示すようにして、メンテナンス終了スイッチが設定された日からの経過日数に基づいて補正値を演算し、演算された補正値をSCD値に加算する。
【0067】
すなわち、別途行った実プロセスにおけるSCD値の記録を分析した結果、流動電流計55のメンテナンス後の経過日数[日]とSCD指示値との間に、図2に示す傾向があることが分かった。この特性は、流動電流計55のピストンとシリンダーとの間に原水中の析出物が溜まり、流路が狭くなり流速が増した結果と推定される。この結果に基づき、流動電流計55のメンテナンス後経過日数による補正値ΔZ3を、以下に示す(1)式および(2)式に基づいて算出する。
【0068】
ΔZ3=0 (h<h1の場合)・・・(1)
ΔZ3=Z3max×(h−h1)/(h2−h1) (h≧h1の場合)・・(2)
ここで、
ΔZ3: メンテナンス後経過日数によるSCD補正値
Z3max: 最大補正量 (SCD値:最大 ±1.0 )
h:メンテナンスからの日数(自動カウント:0〜400[日])
経過日数リセットで0にリセットする。0時を越えると1日加算する。
h1 : 補正を開始する日数(設定幅: 0 〜 40[日])
h2 : 最大補正値到達日数(設定幅: h1+100[日])
すなわち、メンテナンス後、h1の間は補正しない。h1日経過後、h2日までは、(h2−h1)日間で−Z3maxだけSCD値のベースが変動するので、この分を日割り計算で補正する。従って、SCD補正値Z3maxは、図2に示す様になる。
【0069】
原水水温補正部24は、水温計53からの測定結果に基づいて、以下に示すようにして補正値を演算し、演算された補正値をSCD値に加算する。
【0070】
すなわち、別途行った水質試験室における試験および、実プロセスにおいてSCD値と水温特性との相関関係を求めた結果、各水源による特性差はあまりなく、図3に示す結果となった。この特性を用いて、原水の水温によるSCD値補正値ΔZ2を、以下に示す(3)式および(4)式に従って計算する。
【0071】
ΔZ2=k2×(Tmp−T−m) ・・・(3)
ただし、ΔZ2min≦ΔZ2≦ΔZ2−max)
Tmp :原水の水温
ΔZ2:原水の水温によるSCD値補正値
k2 :水温補正係数
T−m :水温補正のための標準水温
T−max:水温補正のための上限水温
T−min:水温補正のための下限水温
k2=∂ΔSCD/∂Tmp ・・・(4)
沈殿池入口pH補正部23は、pH計58からの測定結果に基づいて、以下に示すようにして補正値を演算し、演算された補正値をSCD値に加算する。
【0072】
すなわち、別途行った水質試験室における試験で、各水源a〜d毎にSCD値とpHとの特性を求めた結果、図4に示すように、各水源により傾きk1が異なるものの単調減少する結果となった。この特性を用いて、沈殿池入口に設けられたpH計58からの測定結果によるSCD値補正値ΔZ1を、以下に示す(5)式、(6)式、および(7)式に従って計算する。
【0073】
ΔZ1=k1×(pH−pH−m)・・・(5)
ただし、(ΔZ1−min≦ΔZ1≦ΔZ1−max)
k1=Σ(k1−i×qi/Q)・・・(6)
ここで、
pH :沈殿池入口pH(5分間の移動平均値)
ΔZ1:沈殿池入口pHによるSCD値補正値
k1−i:水源iのpH補正係数 (i=1:水源a,2:水源b,3:水源c,4:水源d)
pH−m:pH補正のための標準pH値
pH−max:pH補正のための上限pH値
pH−min:pH補正のための下限pH値
qi :水源iの取水流量 (i=1:水源a,2:水源b,3:水源c,4:水源d)
Q :取水流量合計
k1−i=∂ΔSCD/∂pH (〜 −0.1未満程度)・・・(7)
上述するようにして各補正値が加算されてなるSCD値は、PID制御部27にフィードバック信号として入力されるようにしている。
【0074】
一方、SCD目標値設定演算部21では、運転員が設定した沈殿池出口濁度設定値Sと、流量計65(#a)、流量計65(#b)、流量計65(#c)、流量計65(#d)からの測定結果に基づいて、以下に示すようにしてSCDの目標値を演算し、演算された目標値をPID制御部27へと出力する。
【0075】
すなわち、発明者らは、原水に凝集剤が注入された場合、その凝集剤注入率と濁度とは図5(a)に示すような相関関係を有するという知見を得た。更に、凝集剤注入率に応じてSCD値も変換するが、SCD値と濁度とは図5(b)に示すように、図5(a)と類似した相関関係を有するという知見も得た。
【0076】
SCD値に対する濁度の感度は、図5(c)に示すように、水質に依存する。すなわち、図5(c)において、水源aからの原水は、元々濁度が低く、SCD値に対する感度が低い。これは、凝集剤注入率に対する濁度の感度が低いことを示している。逆に、水源dからの原水は、元々濁度が高く、SCD値に対する感度が大きい。つまり、凝集剤注入率に対する濁度の感度が高いことを示している。
【0077】
このような各水源毎のSCD値に対する濁度の感度特性を、あらかじめジャーテストにおいて把握しておき、SCD目標値設定演算部21に保持しておく。そして、SCD目標値設定演算部21は、各流量計65(#a〜#d)からの測定結果に基づいて、各水源a〜dから導入された原水の流量割合を求め、この流量割合に用いて各水源a〜dの感度特性を加重平均することによって平均感度特性を得る。
【0078】
例えば、水源a、水源b、水源c、水源dからの流量割合が1:1:0:0の場合、平均感度特性は、図5(d)に示すように、水源aの感度特性と、水源bの感度特性とを平均することによって得られる。この平均感度特性を用いて、目標とする濁度に対するSCD値を得る。これをSCDの目標値とする。
【0079】
また、SCD値は、原水導電率に応じて非線形に変化するため、これを補償するために、導電率補正部22では、以下に示すようにして、導電率計52から得られる原水導電率を用いて導電率補正を行ない、PID制御部27に対して、制御ゲインを可変とするゲインスケジューリングPID制御をさせるようにする。
【0080】
すなわち、SCD値を用いてFB制御を行う際に、適正な制御応答を得るためにPID制御のパラメータKpを導電率と、実験的に求めた各水源毎のSCD値と導電率との相関関係とを用いて補正する方法について述べる。
【0081】
別途行った水質試験室における試験、および実プロセスにおいてSCD値と導電率との相関関係を求めた結果,各水源による特性は、図6に示すような結果となった。この結果は,SCD値の符号(マイナス/プラス)はゼータ電位の極性に依存し,SCD値の大きさは導電率が低いほど高いことから、導電率が低いほど流動電流計55の感度が高く、SCD値の絶対値が大きく振れていると考えられる。
【0082】
そこで、図6に示すような特性を、各水源i(i=1:水源a,2:水源b,3:水源c,4:水源d)毎に、以下に示す(8)式に従って近似する。
Zi(σi)=Ai/(σi+Bi)+Ci・・・(8)
ただし、
Ai,Bi,Ci :水源iの導電率とSCD値との相関関係を近似するパラメータ
Zi(σi) : 導電率=σiのときの水源iのSCD値
上述した(8)式を用いることによって、各水源からの取水量がqi、合計取水量がQ(m3/h)の場合における導電率とSCD値との相関関係は、以下に示す(9)式の通り近似することができる。
Z(σ)=Σ(Zi(σ)×qi/Q)・・・(9)
次に、PID制御の比例ゲインKpを、導電率がσ0時に最適となるように決め、この値をKp0とする。σ0は、例えば、導電率のプラントの年間変動の中心値近傍で決める。
【0083】
仮に、各水源からの取水量がqi、導電率がσの場合に測定されたSCD値をZとした場合に、導電率がσ0であったとすると、この時のSCD値であるZ0は、上述した(9)式にσ0を代入することによって、以下に示す(10)式の通りとなる。
Z0=Σ(Zi(σ0)×qi/Q)・・・(10)
導電率=σ0のときのSCD値がZ0となり、導電率=σのときのSCD値がZであることから、この時の流動電流計55の感度Kは、以下に示す(11)式の通りとなる。
K=Z/Z0・・・(11)
FB制御応答を一定にするためには、一巡伝達ゲインすなわち、Kp×Kが一定の値となる必要があるので、導電率によるFB制御ゲインKpを、以下に示す(12)に従って演算する。
Kp =Kp0×(Z0/Z)・・・(12)
ただし、Kp0:導電率がσ0のときに決めたPID制御ゲイン
Kp :導電率がσのときに用いるPID制御ゲイン
PID制御部27は、各補正値が加算されてなるSCD値と、SCD目標値設定演算部21からのSCD目標値と、導電率補正部22からの導電率補正値とに基づいて、以下に示すようにして、凝集剤注入率の補正値を求めるための制御演算を行ない、演算結果を低濁度式演算部31および通常濁度式演算部32側へと出力することによって凝集剤注入率のFB制御を行う。
【0084】
すなわち、PID制御部27では、SCD目標値Zsvと、測定されたSCD値にアルカリ度補正、メンテナンス後経過日数補正、原水水温補正、沈でん池入口pH補正を加えた後のSCD値Zpvとを用いて、ゲインスケジューリング式PID制御を構成し、以下に示す(13)式、および(14)式を用いて凝集剤注入率の補正値ΔCBを求める。なお、(13)式では、PID制御の微分項(一般に「D項」と称する)を省略している。
【0085】
ΔCB=Kp×{(en−en−1)+(Δtb/Ti)×en}・・(13)
en=Zsv−Zpv・・・(14)
ΔCB:凝集剤FB制御による補正値[mg/L](初期値=0.000)
en :今回制御周期の入力偏差。但し、|en|<Gapの場合、en=0とする。
en−1 :前回制御周期の入力偏差。
Zsv :SCD目標値。
Zpv :混和池出口のSCD値に補正を加えた値。
Kp :比例ゲイン(導電率補正後の比例ゲイン)。
Kp0:比例ゲイン基準値。
Ti :積分時間[分]。
Δtb:フィードバック制御周期[分]。
Gap:制御不感帯設定値(設定値は0.0〜1.0程度。)。
【0086】
水温補正部34では、水温計53からの測定結果に基づいて、以下に示すような水温補正演算を行い、演算結果を低濁度式演算部31、通常濁度式演算部32、および高濁度式演算部33側へと出力する。
【0087】
すなわち、低濁度式演算部31、通常濁度式演算部32、および高濁度式演算部33において、水温補正演算結果を考慮する場合には、以下に示す(15)式および(16)式に従って水温補正係数Ftempを演算する。一方、低濁度式演算部31、通常濁度式演算部32、および高濁度式演算部33において、水温補正演算結果を考慮しない場合には、水温補正係数Ftemp=1とする。
Ftemp=Fmax (Temp<Tmin)・・・(15)
Ftemp=d×exp(−k×Temp)+Fmin (Temp≧Tmin)・・・(16)
ここで、Ftemp:原水の原水水温実測値の5分間移動平均値[℃]の水温補正係数(30秒周期サンプリング)である。このような水温補正係数Ftempは、図7に示すような指数関数となる。定数kおよび定数dは、図7中に示すA点(Tmin,Fmax)、B点(20,1)、および水温が無限大となったときの補正係数の値Fmin(Temp→∞[℃])の設定により、下記に示す(17)式および(18)式に従って演算する。
【0088】
k=ln{(Fmax−Fmin)/(Fmid−Fmin)}/(Tmid−Tmin)・・・(17)
d=(Fmid−Fmin)/exp(−k×Tmid)・・・(18)
Fmin:水温補正係数の最小値
Fmid:水温補正係数の基準値 (=1.0)
Fmax:水温補正係数の最大値
Tmin:水温の最小値[℃]
Tmid:水温の基準値[℃](=20℃)
一般的に、原水の水温が低い場合、凝集効率が低下することが知られている。上述した(15)式および(16)式は、原水水温TempがTmin(例えば5℃)未満の場合には、後述する(20)式および(21)式の濁度に対する凝集剤注入率の基本項をFmax倍して注入率を増加させる事を示している。また、原水水温TempがTmin(例えば5℃)以上の場合には、Tmid(例えば20℃)を中心として、原水水温が、Tmidよりも低い場合には、水温の低い割合でFmidとFmaxの間のある値(1以上の値)倍する事で凝集剤注入率目標値を増加させ、原水水温が、Tmidよりも高い場合には、水温の高い割合でFmidとFminの間のある値(1以下の値)倍して凝集剤注入率目標値を減少させる事を示している。これにより、水温の影響が少ない、安定した凝集剤注入制御を行おうとしている。
【0089】
本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置10では、凝集剤の注入制御モードとして、以下に示すようなAモードと、Cモードとの2種類の制御方法を有している。
【0090】
Aモードの場合、予め設定した注入量設定値Rに基づいて、凝集剤注入設備41から常に一定量での凝集剤を注入する。
【0091】
Cモードの場合、更に、予め設定した注入率設定値Tに基づいて、凝集剤注入設備41側に常に一定値の注入率を入力することによって凝集剤を注入させるようにする手動モードと、濁度計54から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する自動モードとがある。
【0092】
自動モードでは、濁度計54から得られる濁度を、予め定めた通常濁度と、通常濁度よりも濁度が高い高濁度と、通常濁度よりも濁度が低い低濁度とのうちの何れに属するかの分類がなされるようにしている。
【0093】
そして、高濁度の場合には、高濁度式演算部33において、水温計53からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、演算結果を上下限リミット処理部35へと出力する。なお凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部34においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【0094】
すなわち、原水の濁度が上昇した場合、通常の注入率図表とは異なる注入率演算式によって凝集剤注入を行う。このような高濁度時の注入率は、下記(19)式に示す高濁度式に従って演算する。
Al2O3(h)=lim[a(h)×Tb n(h)+b(h)]・・・(19)
Al2O3(h):高濁度式 凝集剤注入率演算値[mg/L]
lim :上下限リミット処理(後述する)
Tb :原水の濁度実測値の5分間移動平均値[mg/L]
n(h) :定数
a(h) :定数
b(h) :定数
上述する(19)式は、原水の濁度が与えられたときに凝集剤注入率を演算する式で、一般には「濁度−凝集剤注入関数」と呼ばれ、水道施設設計基準、同維持管理指針ではグラフでその関係が示されている。高濁度時の濁度と凝集剤注入率の適切な関係をジャーテストや運転実績などから経験的に求め、最小2乗法など統計的手法で、定数a、定数b、および定数nを求めて設定する。
【0095】
(19)式では、定数a、定数b、および定数nが高濁度式の係数であることを示すために、それぞれn(h)、a(h)、およびb(h)として示している。なお、(19)式全体にかかっているlimという関数は、後述するように計算結果の上下限値を定める関数である。
【0096】
通常濁度の場合には、通常濁度式演算部32において、水温計53からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、この演算結果に、PID制御部27からの演算結果を加算したのちに上下限リミット処理部35へと出力する。なお、通常濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部34においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【0097】
すなわち、原水の濁度が通常範囲の場合、下記(20)式に示す通常濁度式に従って注入率を演算する。
【0098】
Al2O3(n)=lim[{KF(n)×(a(n)×Tb n(n)+b(n))×Ftemp+c(n)}+KB×△CB]・・・(20)
Al2O3(n):通常濁度式 凝集剤注入率演算値[mg/L]。
lim :上下限リミット処理(後述する)。
KF(n) :FF制御の重み係数。
Tb :原水濁度実測値のn分間移動平均値[mg/L]。
Ftemp :水温補正係数。
n(n) :定数。
a(n) :定数。
b(n) :定数。
c(n) :定数。
KB :FB制御の重み係数(KB=0でFB制御切り、KB=1.0でFB制御入りに相当)。
ΔCB :FB制御による補正値((13)式参照)。
【0099】
上記(20)式は、(19)式と同様に、原水濁度が与えられたときに凝集剤注入率を演算する式だが、原水水温による補正項Ftempと、FF制御の入り切りを決めるスイッチKF(n)が係数として掛かり、日々のジャーテストなどの結果で注入率を補正する(下駄履きさせる)ための係数c(n)が加えられている。更に、FB制御による注入率目標値の加減のためにKB×△CBが加算されている。定数n(n)、定数a(n)、および定数b(n)は、高濁度式と同様に、通常濁度時のジャーテスト、運転履歴の分析結果に基づいて統計的に決定する。
【0100】
低濁度の場合には、低濁度式演算部31において、水温計53からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、この演算結果に、PID制御部27からの演算結果を加算したのちに上下限リミット処理部35へと出力する。なお、低濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部34においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【0101】
すなわち、原水濁度が極めて低くなった場合、通常の注入率図表とは異なる注入率演算式によって凝集剤注入を行う。このような低濁度時の注入率は、下記(21)式に示す低濁度式に従って演算する。
Al2O3(n)=lim[{KF(L)×(a(L)×Tb n(L)+b(L))×Ftemp+c(L)}+KB×△CB]・・・(21)
Al2O3(n):低濁度式 凝集剤注入率演算値[mg/L]。
lim :上下限リミット処理(後述する)。
KF(L) :FF制御の重み係数。
Tb :原水濁度実測値のn分間移動平均値[mg/L]。
Ftemp :水温補正係数。
n(L) :定数。
a(L) :定数。
b(L) :定数。
c(L) :定数。
KB :FB制御の重み係数(KB=0でFB制御切り、KB=1.0でFB制御入りに相当)。
ΔCB :FB制御による補正値((13)式参照)。
【0102】
上記(21)式は、(20)式と同じ関数形の演算式だが、原水濁度がきわめて低い場合に、通常濁度式とは異なる定数(パラメータ)を設定して凝集剤注入率を演算する低濁度式である。低濁度式では、一般には、通常濁度式よりも、同一の原水濁度に対して凝集剤注入率が多めに計算されるようにパラメータを決定する。パラメータの決定は、低濁度時のジャーテスト、運転履歴などのデータをもとに統計的手法で決定する。
【0103】
高濁度式演算部33、通常濁度式演算部32、および低濁度式演算部31において凝集剤注入率を計算するために適用している計算式は、濁度と凝集剤注入率との関係を示した計算式なので、想定外の濁度が入力された場合に凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりする可能性がある。これを防ぐために、上下限リミット処理部35では、設定入力した濁度注入率の上限または下限を越えた場合には各濁度式による計算結果に以下に示すような上下限リミット処理を行う。
【0104】
すなわち、上述した(19)式、(20)式、および(21)式に示した凝集剤注入率計算式は、濁度と注入率の関係を示した計算式なので、想定外の濁度が入力された場合には凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりする可能性がある。これを阻止するために、設定入力した濁度注入率の上限または下限を越えた場合には、各濁度式による計算結果に、例えば以下に示すような上下限リミットの制約を設ける。このような上下限リミットの制約を設けることを、上下限リミット処理を称している。これにより、実際に使用する注入率図表は図8のようになる。
【0105】
<下限設定値>
Al2O3min:凝集剤最低注入率設定値[mg/L]
<上限設定値>
Al2O3max:凝集剤最高注入率設定値[mg/L]
こうして得られたリミット処理結果と、流量計66からの測定結果とを掛け合わせることによって凝集剤注入量が演算されるようにしている。そして、演算された凝集剤注入量を目標値として、凝集剤注入量制御装置28が凝集剤注入設備41に対して操作量を出力し、これに基づいた注入量で凝集剤注入設備41が凝集剤を混和池62に注入する。
【0106】
次に、以上のように構成した本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の動作について図9および図10に示すフローチャートを用いて説明する。
【0107】
まず、原水の処理の流れを、図9のフローチャートを用いて説明する。
【0108】
すなわち、図9のフローチャートに示すように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置を適用した浄水場や下水処理場には、複数の水源(例えば水源a、水源b、水源c、水源d)から原水が受け入れられる。各水源a〜dからの原水は、流量計65(#a〜#d)によってそれぞれ流量が測定され(S1)、しかる後に着水井60に取り込まれる(S2)。なお、流量計65(#a〜#d)による測定結果は、SCD目標値設定演算部21へと出力される。
【0109】
着水井60に取り込まれた原水は、更にそこから活性炭接触池61へと送られ、ここで活性炭と接触される(S3)とともに、アルカリ度計56によってアルカリ度が、導電率計52によって導電率が、水温計53によって水温が、濁度計54によって濁度が、pH計57によってpHがそれぞれ測定される(S4)。そして、アルカリ度計56によって測定されたアルカリ度はアルカリ度補正部26へ、導電率計52によって測定された導電率は導電率補正部22へ、水温計53によって測定された水温は水温補正部34および原水水温補正部24へ、濁度計54によって測定された濁度はその値に応じて低濁度式演算部31、通常濁度式演算部32、および高濁度式演算部33のうちの何れかへとそれぞれ出力される。
【0110】
その後、原水は混和池側に移送され(S5)、制御された注入量の凝集剤が凝集剤注入設備41から注入される。また、塩素注入設備42からは塩素が、苛性注入設備43から苛性が、それぞれ定められた注入率で注入される。混和池62にはインペラ67が設けられており、このインペラ67が回転することによって攪拌され、原水に凝集剤、塩素、および苛性が効率良く混和される(S6)。しかる後に、流動電流計55によって原水のSCD値が測定され、測定されたSCD値がアルカリ度補正部26側へと加算される(S7)。
【0111】
その後、原水は混和池62からフロック形成池63へと移送され、ここでフロックが形成された(S8)後に、沈殿池64へと移送される。そして、沈殿池64では、pH計58によってpHが測定され、測定結果が沈殿池入口pH補正部23へと出力される(S9)。更に、濁度計59によって濁度が測定された後に、沈殿池64から次工程へと移送される(S10)。
【0112】
次に、凝集剤注入制御装置10によってなされる制御処理の流れを、図10のフローチャートを用いて説明する。
【0113】
上述したように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置10では、凝集剤の注入制御モードとしてAモードと、Cモードとの2種類の制御方法を有している。そして、Aモードは、予め設定した注入量設定値Rに基づいて、凝集剤注入設備41から常に一定量での凝集剤を注入する制御方法である。また、Cモードは、予め設定した注入率設定値Tに基づいて、凝集剤注入設備41側に常に一定値の注入率を入力することによって凝集剤を注入させるようにする手動モードと、濁度計54から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する自動モードとがある。
【0114】
したがって、以下では、濁度計54から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する制御方法、すなわちCモードの自動モードについて説明する。
【0115】
すなわち、ステップS1において測定された各原水の流量がSCD目標値設定演算部21に出力されると、SCD目標値設定演算部21では、運転員が設定した沈殿池出口濁度設定値Sと、流量計65(#a)、流量計65(#b)、流量計65(#c)、流量計65(#d)からの測定結果に基づいて、SCDの目標値が演算され、演算された目標値がPID制御部27へと出力される(S11)。
【0116】
また、ステップS4においてアルカリ度計56によって測定されたアルカリ度がアルカリ度補正部26に出力されると、アルカリ度補正部26では、このアルカリ度と、塩素注入設備42に対する指示値である塩素注入率と、苛性注入設備43に対する指示値である苛性注入率とに基づいて、流動電流計55によって測定されたSCD値に加算される補正値が計算される(S12)。
【0117】
また、流動電流計55はメンテナンス後、稼動してから徐々に値がシフトするので、メンテナンス後経過日数補正部25では、メンテナンス終了スイッチが設定された日からの経過日数に基づいて、流動電流計55によって測定されたSCD値に加算される補正値が計算される(S13)。
【0118】
更に、ステップS4において濁度計54によって測定された濁度は、予め定めた通常濁度か、通常濁度よりも濁度が高い高濁度か、通常濁度よりも濁度が低い低濁度かのうちの何れに属するかの分類がなされる(S14)。そして、この測定された濁度は、高濁度に分類された場合には高濁度式演算部33に、通常濁度に分類された場合には通常濁度式演算部32に、低濁度に分類された場合には低濁度式演算部31へと出力される(S15)。
【0119】
更にまた、ステップS4において水温計53によって測定された水温は、原水水温補正部24および水温補正部34へと出力される。原水水温補正部24では、この水温に基づいて、流動電流計55によって測定されたSCD値に加算される補正値が計算される(S16)。一方、水温補正部34では、水温計53からの測定結果に基づいて水温補正演算が行われ、演算結果が、ステップS14でなされた濁度分類に応じて低濁度式演算部31かあるいは通常濁度式演算部32かの何れかへと出力される(S17)。
【0120】
そして更にまた、ステップS4において導電率計52によって測定された導電率は導電率補正部22へと出力され、導電率補正部22において、この導電率を用いて導電率補正を行われ、補正結果がPID制御部27へと出力される(S18)。
【0121】
ステップS14において高濁度に分類された場合には、高濁度式演算部33において凝集剤注入率が演算され、演算結果が上下限リミット処理部35へと出力される。(S19)。
【0122】
ステップS14において通常濁度に分類された場合には、通常濁度式演算部32において、水温計53からの測定結果に基づいて凝集剤注入率が演算される。なお、通常濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部34においてなされた水温補正演算結果も考慮され凝集剤注入率の演算が行われる(S19)。
【0123】
ステップS14において低濁度に分類された場合には、低濁度式演算部31において、水温計53からの測定結果に基づいて凝集剤注入率が演算される。なお、低濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部34においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算が行われる(S19)。
【0124】
ステップS7において、流動電流計55から出力されたSCD値には、ステップS12においてアルカリ度補正部26によって計算された補正値と、ステップS13においてメンテナンス後経過日数補正部25によって計算された補正値と、ステップS16において原水水温補正部24によって計算された補正値とが順次加算される(S20)。
【0125】
また、ステップS9において、pH計58から出力された測定結果は、沈殿池入口pH補正部23に出力され、沈殿池入口pH補正部23では、この測定結果に基づいて、流動電流計55によって測定されたSCD値に加算される補正値が計算される(S21)。
【0126】
そして、ステップS20において各種補正値が加算されたSCD値に、更にステップS21で計算された補正値が加算され、PID制御部27へと出力される(S22)。
【0127】
PID制御部27では、ステップS11において出力されたSCD目標値と、ステップS18において出力された補正結果と、ステップS22において出力されたSCD値とに基づいて、凝集剤注入率の補正値を求めるための制御演算が行われる(S23)。
【0128】
そして、ステップS19でなされた演算結果に、ステップS23によってなされた演算結果が加算され、しかる後に上下限リミット処理部35へ出力される(S24)。
【0129】
上下限リミット処理部35では、ステップS26において出力された結果に対して上下限リミット処理が行われ、想定外の濁度が入力された場合に凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりすることがないようにされる(S25)。
【0130】
ステップS25によってなされたリミット処理の結果と、ステップS5において流量計66によって測定された結果とを掛け合わせることによって、凝集剤注入量が演算される(S26)。そして、ステップS26において演算された凝集剤注入量を目標値として、凝集剤注入量制御装置28から凝集剤注入設備41に対して操作量が出力され、これに基づいた注入量の凝集剤が、凝集剤注入設備41から混和池62へと注入される(S27)。
【0131】
上述したように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置においては、上述したように、流動電流計55によって測定されたSCD値を、原水の水源の水質、導電率、pH、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間等によって補正することによって、精度の高いSCD値を得ることができる。
【0132】
更に、このSCD値に基づくPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【0133】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0134】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、pH、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。
【0135】
そして、この流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を実現することができる。
【0136】
また、複数水源から原水を受け入れた場合であっても、各水源からの原水の流量比に基づいて、流動電流計による測定結果を適切に補正し、この補正した流動電流に基づいてPID制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の一例を示す機能機能構成図
【図2】流動電流計のメンテナンス後の経過日数とSCD指示値と相関関係図
【図3】実プロセスにおけるSCD値と水温特性との相関関係図
【図4】水質試験において得られたpHとSCD値補正値との相関関係図
【図5】凝集剤注入率と濁度との相関関係図、およびSCD値と濁度との相関関係図
【図6】水質試験および実プロセスで得られた導電率とSCD値との相関関係図
【図7】水温と水温補正係数との相関関係図
【図8】原水の原水濁度と凝集剤注入率との相関関係図
【図9】浄水場や下水処理場における原水を中心にした処理の流れを示すフローチャート
【図10】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置によってなされる制御処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
a,b,c,d…水源、10…凝集剤注入制御装置、21…SCD目標値設定演算部、22…導電率補正部、23…pH補正部、24…原水水温補正部、25…メンテナンス後経過日数補正部、26…アルカリ度補正部、27…PID制御部、28…凝集剤注入量制御装置、29…塩素注入量制御装置、30…苛性注入量制御装置、31…低濁度式演算部、32…通常濁度式演算部、33…高濁度式演算部、34…水温補正部、35…上下限リミット処理部、41…凝集剤注入設備、42…塩素注入設備、43…苛性注入設備、52…導電率計、53…水温計、55…流動電流計、56…アルカリ度計、57,58…pH計、59…沈殿池出口濁度計、60…着水井、61…活性炭接触池、62…混和池、63…フロック形成池、64…沈殿池、65,66…流量計、67…インペラ
Claims (11)
- 処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、
前記原水の水質を測定する水質測定手段と、
前記水質測定手段によって水質が測定された原水に対して前記凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、
前記凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、
前記流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、前記水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように前記凝集剤注入手段を制御する制御手段と
を備えた凝集剤注入制御装置。 - 前記水質測定手段は、前記原水の水質として、前記原水の導電率を測定するようにした請求項1に記載の凝集剤注入制御装置。
- 前記水質測定手段は、前記原水の水質として、前記原水のpHを測定するようにした請求項1に記載の凝集剤注入制御装置。
- 前記水質測定手段は、前記原水の水質として、前記原水の水温を測定するようにした請求項1に記載の凝集剤注入制御装置。
- 前記水質測定手段は、前記原水の水質として、前記原水のアルカリ度を測定するようにした請求項1に記載の凝集剤注入制御装置。
- 処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、
前記原水に対して前記凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、
前記凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、
前記流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、前記流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように前記凝集剤注入手段を制御する制御手段と
を備えた凝集剤注入制御装置。 - 請求項6に記載の凝集剤注入制御装置において、
前記原水の導電率、pH、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも何れかを測定する水質測定手段を付加し、
前記制御手段は、前記流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、前記流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間に加えて、前記水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように前記凝集剤注入手段を制御するようにした凝集剤注入制御装置。 - 処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、
前記原水の導電率、pH、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも2つを測定する複数の水質測定手段と、
前記各水質測定手段によって水質が測定された原水に対して前記凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、
前記凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、
前記流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、前記各水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように前記凝集剤注入手段を制御する制御手段と
を備えた凝集剤注入制御装置。 - 請求項1乃至8のうち何れか1項に記載の凝集剤注入制御装置において、
複数水源から導入される前記各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、
予め把握した前記各水源の水質特性を、前記各流量測定手段によって測定された各水源の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて前記目標値を決定する目標値決定手段と
を付加した凝集剤注入剤制御装置。 - 請求項9に記載の凝集剤注入制御装置において、
前記複数水源から導入されてなる前記各原水の平均上澄み濁度を測定する濁度測定手段を備え、
前記目標値決定手段は、前記平均水質特性と前記平均上澄み濁度とに基づいて前記目標値を決定するようにした凝集剤注入剤制御装置。 - 複数水源から導入された原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、
前記複数水源から導入される前記各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、
前記複数水源から導入された前記各原水を混合してなる混合原水の水質を測定する水質測定手段と、
前記水質測定手段によって水質が測定された混合原水に対して前記凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、
前記凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された混合原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、
前記流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、前記水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように前記凝集剤注入手段を制御する制御手段と、
予め把握した前記各原水の水質特性を、前記各流量測定手段によって測定された各原水の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて前記目標値を決定する目標値決定手段と
を備えた凝集剤注入制御装置。
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