JP2011067776A - 凝集剤注入制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】フィードバック補正の時間遅れのさらなる短縮が可能で原水が高濁時の場合にも適用可能であり、適正な凝集剤注入量を演算できる凝集剤注入制御システムを提供する。
【解決手段】原水４１０に凝集剤を注入してフロックを形成する混和池４４０、沈殿池４７０、原水センサ４２０、原水４１０を採水する第１採水手段６１０、回転フィルタを有し濁質分級処理水６００を得る濁質分級装置５８０、濁質分級処理水６００の上澄み液６３０を得る凝集試験装置６２０、混和池４４０と沈殿池４７０との間で凝集剤注入水を採水する第２採水手段５７０、回転フィルタを有しフロック分級処理水５５０を得るフロック分級装置５３０、上澄み液濁度センサ６４０、分級処理水濁度センサ５６０、注入率演算機能と注入率補正機能を有して凝集剤の注入量を決定する管理手段１００、及び薬品注入設備４５０を制御する浄水処理施設制御手段３００を備える。
【選択図】図２

Description

浄水処理施設の監視制御システムに関し、とくに凝集剤の注入量を制御するシステムに関する。

浄水場では、取水した原水に凝集剤を注入することで、原水中の濁質分を凝集させてフロックを形成し、生成したフロックを沈殿池で沈降分離する凝集沈殿処理が実施されている。フロックを沈降分離した沈殿水は、次の浄水施設であるろ過池に導入されて、ろ過される。この凝集沈殿処理では、原水水質に応じて決定される凝集剤注入率が重要である。河川や湖沼などの表流水を原水とする場合、原水水質は気象条件や季節などが要因となり変動するため、設定された濁度以下の上水を得るには、適正な凝集剤注入率または凝集剤注入量を決定できる凝集剤注入制御方法が必要である。

凝集剤注入制御方法には、原水水質（濁度、アルカリ度、ｐＨなど）の計測結果から予め設定した凝集剤注入モデル式に従い凝集剤注入率を演算し、この凝集剤注入率に基づいて凝集剤を注入するフィードフォワード制御がある。しかし、フィードフォワード制御は、原水水質が変動して過去に作成された凝集剤注入モデル式との整合が取れなくなった場合には、凝集剤注入量が不適正となり、凝集不良を引き起こす。この結果、沈殿池の出口での濁度が高くなり、濁度が高い沈殿水がろ過池に導入されるため、ろ過閉塞が起こりやすくなり、ろ過池の逆洗頻度が増加するという課題がある。

フィードフォワード制御に対して、沈殿池出口での濁度の計測結果に基づいて、凝集剤注入量を補正するフィードバック制御がある。フィードバック制御は原水水質が変動しても、その影響が沈殿池出口での濁度の変化として計測されるならば、フィードバックが働くため凝集剤注入量を修正できる。しかし、原水へ凝集剤を注入した結果が、沈殿池出口での濁度として判明するまでに約３〜４時間を要し、注入量の補正に時間遅れが生じる。この時間遅れのために、原水水質が急激に変動した場合は対応が困難である。

フィードフォワード制御とフィードバック制御にはそれぞれ欠点があるため、各制御方式を組み合わせて、まず、原水水質から基本凝集剤注入率を演算し、その演算値を沈殿池出口での濁度を用いて補正するフィードフォワード・フィードバック制御がある。フィードフォワード・フィードバック制御は、フォードフォワード制御と比較して、凝集剤注入モデル式の整合性が取れない場合でもフィードバックが働くため、凝集剤注入量を適正に維持できる。しかし、フィードバック制御の課題である時間遅れは解決されていないため、原水水質が急激に変動する非定常時への対応は、未だ困難である。

フィードバック補正の時間遅れを短縮するために、以下のような技術が提案されている。

たとえば、特許文献１には、混和池から採取した試料に光を照射して電圧信号を計測し、得られた電圧信号を濁度に関する成分と濁質の偏存度、大きさに関する成分に分離し、さらに信号処理することにより、凝集剤注入量を制御する凝集剤注入制御方法が開示されている。

特許文献２には、混和池から採取した試料を凝集監視装置に導入し、処理液の濁度または色度を計測し、計測値を演算して凝集剤注入ポンプを制御する凝集剤注入制御方法が開示されている。

特開平１−１３９１０９号公報 特開平５−１４６６０８号公報

特許文献１に記載の技術では、濁度と濁質の偏存度および大きさを凝集剤注入量の制御に用いている。濁度と濁質の偏存度および大きさは、凝集剤が注入された原水（以下、「凝集剤注入水」と称する）についてのデータであり、沈殿池出口までに沈降分離する濁質の影響も受けている。そのため、沈殿池出口でのデータを用いる場合と比較して、凝集剤注入量の補正精度は低くなるという課題がある。

特許文献２に記載の技術では、凝集剤を注入して急速攪拌した後の原水を、凝集監視装置に導入し、フロックを成長させ、ろ過し、濁度または色度を計測する。このため、前述した沈殿池出口での濁度を用いるよりは迅速なフィードバック補正が可能なものの、凝集監視装置では実機プラントと同様の操作が必要となるので、依然として補正に時間遅れが生じる。また、これら一連の操作を実行する凝集監視装置は実機プラントと規模および構成が異なるため、凝集剤注入量の補正精度は低くなるという課題がある。

本発明の目的は、上記の課題に対処し、フィードバック補正の時間遅れのさらなる短縮が可能で、原水が高濁時の場合にも適用可能であり、適正な凝集剤注入量を演算できる凝集剤注入制御システムを提供することにある。

本発明者らは上述した目的の達成に向けて、以下のような基本的特徴を備える凝集剤注入制御システムの発明に至った。

原水が導入される着水井と、前記原水に薬品注入設備により凝集剤を注入してフロックを形成させ凝集剤注入水とする混和池と、前記フロックを分離除去する沈殿池およびろ過池とを備える浄水場の凝集剤注入制御システムにおいて、前記原水の水量および少なくとも濁度を含む水質を計測する原水センサと、前記着水井から前記原水を採水する第１採水手段と、前記第１採水手段で採水された前記原水が供給されるろ過槽、前記ろ過槽内に設置されて濁質を分級する回転フィルタ、前記回転フィルタを駆動する駆動部、および前記ろ過槽から前記回転フィルタを通過した水である濁質分級処理水を得るための送水手段を有する濁質分級装置と、前記濁質分級処理水に凝集剤を注入し、上澄み液を得る凝集試験装置と、前記混和池から前記沈殿池の出口までの間のいずれかの箇所で前記凝集剤注入水を採水する第２採水手段と、前記第２採水手段で採水された前記凝集剤注入水が供給されるろ過槽、前記ろ過槽内に設置されて前記フロックを分級する回転フィルタ、前記回転フィルタを駆動する駆動部、および前記ろ過槽から前記回転フィルタを通過した水であるフロック分級処理水を得るための送水手段を有するフロック分級装置と、前記上澄み液の濁度を計測する上澄み液濁度センサと、前記フロック分級処理水の濁度を計測する分級処理水濁度センサと、前記原水センサが計測した前記原水の水質から前記凝集剤の注入率を演算する注入率演算機能、および前記原水の濁度と前記上澄み液の濁度と前記フロック分級処理水の濁度とから前記凝集剤の注入率の補正値を演算して前記凝集剤の注入量を決定する注入率補正機能を有する管理手段と、前記管理手段が決定した前記凝集剤の注入率に基づいて、前記薬品注入設備を制御する浄水処理施設制御手段と、を備える。

着水井にて原水を採水して、濁質分級装置で沈殿水の濁度に影響を与える粒径の小さな濁質を分級することで、凝集不良の影響を考慮した凝集剤注入率の補正が早期に可能となる。

凝集剤が注入された原水を、従来の沈殿池出口よりも早い段階で採水することでフィードバック補正の時間遅れを短縮し、原水水質が変動しても早期に凝集剤注入率の補正が可能となる。

フロック分級装置で沈降性の悪い、粒径の小さなフロックを分級することで、計測対象となるフロック分級処理水（回転フィルタを通過した水）の濁度は沈殿水の濁度との相関が高くなり、従来よりも高精度で凝集剤注入率の補正が可能となる。

フロック分級装置として回転フィルタを用いた場合、回転フィルタの回転数、凝集剤注入水（凝集剤が注入された原水）のろ過槽への流入量（供給量）、およびろ過槽からのフロック分級処理水の吸引量という運転条件の変更が容易で融通性がある。

凝集剤注入水に含まれるフロックの分級処理前後の粒径分布を説明する図である。 本発明の実施例１による凝集剤注入制御システムの構成図である。 実施例１における回転フィルタを用いたフロック分級装置の構成図である。 回転フィルタの回転数と粒径変化率との関係の一例を示す図である。 回転フィルタの回転数と濁度通過率との関係を示す図である。 回転フィルタのフィルタ面近傍のＲｅ数とろ過可能時間との関係を示す図である。 本発明の実施例１における管理手段の構成図である。 本発明の注入率演算機能の処理フローを説明するフローチャートである。 本発明の注入率補正機能の処理フローを説明するフローチャートである。 本発明のΔＴｕ／Ｔｕ_０と補正値Ｑ_１との関係を示す図である。 実施例２における回転フィルタを用いたフロック分級装置の構成図である。 実施例３における阻流板を取り付けた場合のろ過槽の説明図である。 実施例３におけるフロック成長部を設けた場合のろ過槽の説明図である。 実施例２におけるフロック分級装置を運転するための制御パターンの例を示す図である。

図１は、凝集剤が注入された原水（以下、「凝集剤注入水」と称する）に含まれるフロックの、分級処理前後の粒子数の分布（粒径分布）例を示す図である。分級処理は、目開き１０μｍのフィルタを用いたものとしている。図１は、凝集剤注入水を分級処理すると、分級処理前はフロックの粒径分布がＡとＢのように異なっていても、沈降性の悪い、粒径の小さなフロック（粒径が１０μｍ以下のフロック）がほぼ同量であれば、フィルタを通過した水（以下、「フロック分級処理水」と称する）のフロックの粒径分布は互いに類似の分布（Ａ’とＢ’）になるということを示している。従って、粒径分布ＡとＢのように分級処理前のフロックの平均粒径が異なっていても、分級処理後に得られるフロック分級処理水のフロックの粒径分布Ａ’とＢ’とは、類似になる。すなわち、凝集剤注入水に含まれるフロックがどのような粒径分布であっても、凝集剤注入水から沈降性の悪い、粒径の小さなフロックを多く含むフロック分級処理水を得ることができる。

従来技術では、図１に示した凝集剤注入水の粒径分布Ａと粒径分布Ｂのように、沈降性の悪い、粒径の小さなフロック（粒径が１０μｍ以下のフロック）はほぼ同量であるが、フロックの平均粒径が異なる場合には、粒径分布Ａの凝集剤注入水と粒径分布Ｂの凝集剤注入水とで凝集剤注入量を変える制御することもある。たとえば、平均粒径が大きくなると凝集剤注入量を減少させるような注入率式を用いてフィードバック制御をすると、平均粒径が大きい粒径分布Ｂに対して凝集剤注入量を減少させる制御をすることになる。凝集剤注入量が減少すると、沈降性の悪い、粒径の小さなフロックはさらに増加するため、結果として沈殿水濁度が高くなる可能性がある。

このように従来技術では、沈降性の悪い、粒径の小さなフロックがほぼ同量のため、本来は凝集剤注入量が同じでよい場合にも凝集剤注入量を変える制御をして沈殿水濁度が高くなるという課題がある。

しかし、本発明では沈降性の悪い、粒径の小さなフロックを多く含むフロック分級処理水に注目することで、従来技術の課題を回避することが可能である。

以下、本発明による凝集剤注入制御システムの実施形態について、図面を参照して説明する。本発明による凝集剤注入制御システムは、回転フィルタを用いた濁質分級装置にて、原水を分級して粒径の小さな濁質を多く含む濁質分級処理水を得て、濁質分級処理水をジャーテストして得られた上澄み液の濁度と、凝集剤注入水から沈降性の悪い、粒径の小さなフロックを多く含むフロック分級処理水を得て、フロック分級処理水から得られた水質を凝集剤注入率の補正パラメータとして凝集剤注入制御に用いることを特徴とする。

図２は、本発明による凝集剤注入制御システムの一実施形態を示す図である。実施例１での凝集剤注入制御システム１０は、図２に示すように、管理手段１００、ネットワーク２００、浄水処理施設制御手段３００、原水センサ４２０、薬品注入設備４５０、フロック分級装置５３０、分級処理水濁度センサ５６０、第２採水手段５７０、濁質分級装置５８０、第１採水手段６１０、凝集試験装置であるジャーテスター６２０、および上澄み液濁度センサ６４０から構成される。凝集剤注入制御システム１０は、後述するように、浄水処理施設４００に凝集剤を注入する。

凝集剤注入制御システム１０のうち、原水センサ４２０、薬品注入設備４５０、フロック分級装置５３０、分級処理水濁度センサ５６０、第２採水手段５７０、濁質分級装置５８０、第１採水手段６１０、ジャーテスター６２０、および上澄み液濁度センサ６４０は、浄水処理施設４００内に設けられる。管理手段１００、ネットワーク２００、および浄水処理施設制御手段３００は、浄水処理施設４００内に設けても、浄水処理施設４００外に設けてもよい。本実施例では、浄水処理施設４００外に設けている。管理手段１００と浄水処理施設制御手段３００は、ネットワーク２００を介して接続され、浄水処理施設制御手段３００と浄水処理施設４００とは、通信回線を介して接続され、それぞれデータを送受信する。

浄水処理施設４００は、上述した原水センサ４２０、薬品注入設備４５０、フロック分級装置５３０、分級処理水濁度センサ５６０、第２採水手段５７０、濁質分級装置５８０、第１採水手段６１０、ジャーテスター６２０、および上澄み液濁度センサ６４０の他に、着水井４３０、混和池４４０、フロック形成池４６０、沈殿池４７０、ろ過池４９０、および浄水池５１０を備える。

浄水処理施設４００では、河川、地下水などの水源から取水した原水４１０を浄水処理し、最終的に得られたろ過水５００を、浄水池５１０から上水５２０として送水する。

原水４１０は、まず、着水井４３０に導入され、その後、混和池４４０、フロック形成池４６０、沈殿池４７０、ろ過池４９０、浄水池５１０の順に導入されて、処理される。以下、原水４１０の処理過程を説明する。

原水４１０は、水量と水質が原水センサ４２０により計測され、粒径の大きな砂などが沈降除去された後、着水井４３０に導入される。

着水井４３０では、凝集剤の凝集効果を高めるために、図示しない薬品注入設備から原水４１０に酸剤やアルカリ剤が注入される。

混和池４４０では、原水４１０は、薬品注入設備４５０から凝集剤が注入され、急速攪拌される。急速攪拌により、原水４１０中の濁質分は凝集してフロックになる。その後、凝集剤が注入された原水４１０、すなわち凝集剤注入水は、フロック形成池４６０に導入される。

薬品注入設備４５０は、浄水処理施設制御手段３００に制御され、原水４１０に凝集剤を注入し、凝集剤の注入量などのプロセスデータを計測する。

フロック形成池４６０では、凝集剤注入水が緩速攪拌され、フロックの成長が促進される。緩速攪拌された凝集剤注入水は、沈殿池４７０に導入される。

沈殿池４７０では、緩速攪拌後の凝集剤注入水のフロックが沈降分離され、除去される。フロックが分離された凝集剤注入水、すなわち沈殿水４８０は、ろ過池４９０に導入される。

ろ過池４９０では、沈殿水４８０がろ過され、沈殿池４７０で沈降分離されなかった微細なフロックが分離除去される。ろ過処理された沈殿水４８０、すなわちろ過水５００は、浄水池５１０に導入される。ろ過水５００は、浄水池５１０から上水５２０として需要家に給水される。

着水井４３０にて、原水４１０の一部はポンプなどの第１採水手段６１０を介して採水され、濁質分級装置５８０に導入される。濁質分級装置５８０の構成は、フロック分級装置５３０（図３参照）と同様であり、後で詳細に説明する。

濁質分級装置５８０は、採水された原水４１０を分級し、濁質分級処理水６００を得る。分級を実施した場合、濁質分級処理水６００は、原水４１０と比較して、粒径の小さな濁質の含有比率が高くなり、排水５９０は、粒径の小さな濁質の含有比率が低くなる。ここで、排水５９０は通常の排水設備で排水しても、着水井４３０に返送してもよい。

濁質分級処理水６００の吸引量は、計測器の仕様、濁質分級装置５８０と計測器間の配管を考慮した上で、速やかに計測可能な値とする。濁質分級処理水６００の吸引量は後述するプロセスデータベース１２０に手動入力で格納する。濁質分級処理水６００の吸引量を変更すると、回転フィルタ５３２（図３に記載）を通過するフロック性状が変化するため、一度決定した吸引量は変更しないことが望ましい。また、濁質分級装置５８０の回転フィルタ５３２の回転数を変更すると、濁質分級処理水６００の吸引量と同様にフロック性状が変化するため、一度決定した回転数は変更しないことが望ましい。

凝集試験装置であるジャーテスター６２０では、濁質分級処理水６００に所定量の凝集剤を注入し、決められた時間と攪拌強度で、急速攪拌−緩速攪拌−静置を行い、上澄み液６３０の濁度（以下、「上澄み液濁度」と称する。）を得る。ここで、所定量の凝集剤とは、後で説明する式（２０）から演算された凝集剤注入率に０〜１の範囲の係数を掛けたものである。

上澄み液６３０の水質は、上澄み液濁度センサ６４０により計測される。

混和池４４０にて、凝集剤注入水の一部はポンプなどの第２採水手段５７０を介して採水され、フロック分級装置５３０に導入される。凝集剤注入水の採水場所は、原水４１０に凝集剤を注入する混和池４４０の後、沈殿池４７０の出口までの間ならどこでもよいが、望ましくは、混和池４４０とフロック形成池４６０の間から採水する。

図３は、回転フィルタ５３２を用いたフロック分級装置５３０の構成を示す図である。また、濁質分級装置５８０も、フロック分級装置５３０と同様の構成である。以下では、フロック分級装置５３０について説明するが、以下の説明は、濁質分級装置５８０にも適用できる。

フロック分級装置５３０は、ろ過槽５３１、回転フィルタ５３２、回転フィルタ５３２を駆動する駆動部であるモータ５３３、およびろ過槽５３１からフロック分級処理水５５０を得るための送水手段であるポンプ５３４から構成される。

図３では、凝集剤注入水をろ過槽５３１の底部にある供給部から供給し、排水５４０をろ過槽５３１の上部にある排水口より排出しているが、供給部および排水口の位置が入れ替わってもよい。ろ過槽５３１の底部より排水する場合は、ろ過槽５３１内にフロックが堆積することを防止できる。また、供給部、排水口は１つだけではなく複数にしてもよく、逆洗機能を取り付けてもよい。

ろ過槽５３１内では、採水した凝集剤注入水が回転フィルタ５３２により分級処理される。分級処理により、排水５４０とフロック分級処理水５５０とが得られる。回転フィルタ５３２を通過したフロック分級処理水５５０は、送水手段であるポンプ５３４により、ろ過槽５３１の外部へ送水される。

一般にフロックの粒径は１〜１００μｍとさまざまであるが、沈降性の悪いフロックとは、粒径が５０μｍ以下、とくに１５μｍ以下の小さなフロックである。そのため、フロック分級装置５３０による分級は、５０μｍ以下、望ましくは５〜１５μｍの範囲から決定したある粒径以下の小さなフロックを分離する。従って、回転フィルタ５３２のフィルタ目開きは５〜１５μｍの範囲とする。

分級を実施した場合、フロック分級処理水５５０は、凝集剤注入水と比較して、粒径の小さなフロックの含有比率が高くなり、排水５４０は、粒径の小さなフロックの含有比率が低くなる。排水５４０は通常の排水設備で排水しても、フロック形成池４６０に返送してもよい。

フロック分級処理水５５０の水質は、分級処理水濁度センサ５６０により計測される。

フロック分級処理水５５０の吸引量は、計測器の仕様、フロック分級装置５３０と計測器間の配管を考慮した上で、速やかに計測可能な値とする。フロック分級処理水５５０の吸引量は後述するプロセスデータベース１２０に手動入力で格納する。フロック分級処理水５５０の吸引量を変更すると、回転フィルタ５３２を通過するフロックの性状が変化するため、一度決定した吸引量は変更しないことが望ましい。

原水４１０に含まれる濁質とは異なり、凝集剤注入水に含まれるフロックはフロック分級装置５３０の運転条件によっては、フロック成長／破壊が起こる可能性がある。従って、フロック分級装置５３０にて凝集剤注入水に含まれるフロックを分級する場合、ろ過槽５３１および回転フィルタ５３２の形状と、フロック分級装置５３０の運転条件とが重要となる。これらは以下の（Ａ）〜（Ｃ）の３点を指標として決定する。

（Ａ）粒径変化率
（Ｂ）定量分析に必要な量（濁度通過率）
（Ｃ）ろ過可能時間
まず、（Ａ）の粒径変化率について説明する。

図４は、ろ過槽５３１に供給された凝集剤注入水に含まれるフロックを、回転フィルタ５３２を用いて分級した場合の、回転フィルタ５３２の回転数と粒径変化率の関係の一例を示す図である。今回の試験条件では、水質が一定の凝集剤注入水を、一定流量でろ過槽５３１に供給する。また、回転フィルタ５３２のフィルタ目開きは１０μｍである。

粒径変化率Ｐは、凝集剤注入水に含まれるフィルタ目開き以上の大きさのフロックのうち、何％がろ過槽５３１内の攪拌状態により、フィルタ目開き以下の大きさのフロックまで破壊されたかを示す指標で、以下の式（１）で定義する。
Ｐ＝（Ｘ_２−Ｘ_１）／（１−Ｘ_１） ・・・（１）
ここで、Ｘ_１は凝集剤注入水に含まれるフィルタ目開き以下の大きさのフロックの割合、Ｘ_２は排水５４０に含まれるフィルタ目開き以下の大きさのフロックの割合である。粒径変化率が正のときはフロック破壊、負のときはフロック成長が起きている。

図４より、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離ｄ（図３参照）が異なると、回転フィルタ５３２の回転数に対する粒径変化率のピーク位置がずれることがわかる。ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離ｄが２．５ｍｍの場合は回転数が６０ｒｐｍ、距離ｄが５．０ｍｍの場合は９５ｒｐｍ付近がフロック成長のピークとなる。これは、回転フィルタ５３２の回転数に応じて、ろ過槽５３１内の攪拌状態が変化するためである。

ろ過槽５３１内の攪拌状態は、距離ｄが２．５ｍｍ、５．０ｍｍに対してそれぞれ回転数が６０ｒｐｍ、９５ｒｐｍで、フロック形成池４６０内の攪拌状態と同じ状態、つまり、フロック成長を促進させる攪拌状態になったと推測される。

フロック成長のピーク点となる回転フィルタ５３２の回転数よりも回転数を増大させると、粒径変化率の変化が小さくなり、安定する。これは、ろ過槽５３１内の攪拌状態がフロック成長のピークとなる攪拌状態からずれ、フロックの成長速度が低下したためと推測される。

以下では、フロック成長のピーク点における回転数を演算する式について、説明する。

回転フィルタ５３２の回転により生じた回転エネルギーの一部は、ろ過槽５３１内の凝集剤注入水に運動エネルギーとして与えられる。ろ過槽５３１内が十分に攪拌されているならば、回転フィルタ５３２のフィルタ面近傍で凝集剤注入水に与えられた運動エネルギーは、ろ過槽５３１内で均一となる。従って、ろ過槽５３１内の凝集剤注入水のエネルギー密度Ｅ_Ｄと回転エネルギーＪ_ｒは、以下の式（２）で定義される。
Ｅ_Ｄ∝Ｊ_ｒ／Ｖ ・・・（２）
ここで、Ｖはろ過槽５３１内の凝集剤注入水の容量であり、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２の上下に隙間がないような場合、以下の式（３）で定義される。
Ｖ＝π（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２）・ｈ ・・・（３）
ここで、ｈは回転フィルタ５３２の高さ、ｒ_１は回転フィルタ５３２の半径、ｒ_２はろ過槽５３１の半径（内径）である（図３参照）。

フロック成長のピーク点となるろ過槽５３１内の凝集剤注入水のエネルギー密度は、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２の距離ｄによらず一定と仮定すると、回転フィルタ５３２の回転により生じる回転エネルギーＪ_ｒと、ろ過槽５３１の半径ｒ_２、回転フィルタ５３２の半径ｒ_１および高さｈについて、以下の式（４）の関係が成り立つ。
Ｊ_ｒ∝（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２）・ｈ ・・・（４）
また、回転エネルギーＪ_ｒは、以下の式（５）で定義される。
Ｊ_ｒ＝Ｉ・ω^２＝（１／２）ｍｒ_１ ^２・ω^２ ・・・（５）
ここで、Ｉは回転モーメント、ｍは回転フィルタ５３２の質量、ωは回転フィルタ５３２の回転数である。式（５）を用いて、式（４）を整理すると、フロック成長のピーク点となる回転フィルタ５３２の回転数ω_ｐについて、以下の式（６）の関係が成り立つ。
ω_ｐ＝ｋ_１・√｛２（ｒ_２ ^２−ｒ_１ ^２）・ｈ／（ｍｒ_１ ^２）｝ ・・・（６）
ここで、ｋ_１は係数であり、図４のろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離ｄが２．５ｍｍのデータからｋ_１を演算すると、ｋ_１＝３６０ｋｇ^１／２ｍ^−１／２ｍｉｎ^−１となる。

フロック成長のピーク点を過ぎて一定となる回転数ω_ｃを、フロック成長のピーク点の回転数の２．５倍とすると、以下の式（７）で定義される。
ω_ｃ＝２．５ω_ｐ ・・・（７）
ここで、式（６）、（７）に、ろ過槽５３１の半径ｒ_２＝０．０４５ｍ、回転フィルタ５３２の半径ｒ_１＝０．０４０ｍ、回転フィルタ５３２の高さｈ＝０．１０ｍ、回転フィルタ５３２の質量ｍ＝１．０ｋｇを代入すると、フロック成長のピーク点を過ぎて一定となる回転数ω_ｃは２１０ｒｐｍとなる。このようにして、回転フィルタ５３２の回転数の下限値を決定することが可能である。

式（７）は、フロック分級装置５３０の運転条件（回転フィルタ５３２の回転数）を決定できる評価式の１つである。

フロック成長のピーク点における回転数を求める式は、式（７）に限定されるものではない。

次に、（Ｂ）の定量分析に必要な量である濁度通過率について、説明する。

図５は回転フィルタ５３２（フィルタ目開き１０μｍ）の回転数と濁度通過率の関係を示す図である。ここで、濁度通過率とは、原水４１０の濁度Ｔｕ_０（以下、「原水濁度」と称する）とフロック分級処理水５５０の濁度Ｔｕ_１の比であり、濁度通過率が低いほどフロックが回転フィルタ５３２を通過できなかったことを示す。濁度通過率は回転フィルタ５３２の回転数の増大に伴い減少する傾向を示す。

回転フィルタ５３２の回転数と濁度通過率の関係について、以下の式（８）が成り立つ。
（Ｔｕ_１／Ｔｕ_０×１００）＝ａ・ｅｘｐ｛−ｂω｝ ・・・（８）
ここで、ａとｂは、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２の形状、回転フィルタ５３２の目開き、および凝集剤注入水の吸引量で決まる定数である。式（８）は以下の式（９）のように整理可能で、式（９）により回転フィルタ５３２の回転数を演算できる。
ω＝（−１／ｂ）・Ｌｎ｛（１／ａ）・（Ｔｕ_１／Ｔｕ_０×１００）｝ ・・・（９）
濁度通過率１０％を確保したい場合、ａ＝８０、ｂ＝０．００６とすると、回転フィルタ５３２の回転数は３５０ｒｐｍとなる。このようにして、濁度通過率１０％以上を確保できる、回転フィルタ５３２の回転数の上限値を決定することが可能である。

定量分析に必要な量は、分級処理水濁度センサ５６０の計測精度およびユーザーが要求する適用範囲（たとえば、原水濁度５〜３００度など）により変わるが、式（９）を用いることで、定量分析に必要な量を確保可能な、回転フィルタ５３２の回転数を演算できる。

式（９）は、フロック分級装置５３０の運転条件（回転フィルタ５３２の回転数）を決定できる評価式の１つである。

濁度通過率と回転フィルタ５３２の回転数との関係に関する式は、式（８）に限定されるものではない。

最後に、（Ｃ）のろ過可能時間について、説明する。

図６は、回転フィルタ５３２のフィルタ面近傍のレイノルズ数（以下、「Ｒｅ数」と称する）とろ過可能時間との関係を示す図である。回転フィルタ５３２のフィルタ面近傍のＲｅ数は、以下の式（１０）で定義される。
Ｒｅ＝（２ｒ_１）^２ωρ／μ ・・・（１０）
ここで、ρは凝集剤注入水の密度、μは凝集剤注入水の粘度である。

図６に示した範囲では、ろ過可能時間はＲｅ数と比例関係にあり、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離ｄが大きいほど、同回転数におけるろ過可能時間は延びる。これは凝集剤注入水のフロック分級装置５３０への流入量（供給量）が一定の場合、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離ｄが大きいほど、ろ過槽５３１内での凝集剤注入水の滞留時間が大きくなるため、フロックが成長しやすくなる。そして、粒径の大きなフロックは、回転フィルタ５３２の回転により生じるフィルタ面近傍のせん断力の影響を受け、粒径の小さなフロックよりもフィルタ面から剥離しやすいためと推測される。

ろ過可能時間は、凝集剤注入水の水質、フロック分級装置５３０の運転条件、およびろ過槽５３１とフィルタ回転装置の形状に影響される。

図６に示した範囲では、ろ過可能時間はＲｅ数と比例関係がある。また、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２間の距離（ｄ＝ｒ_２−ｒ_１）には、ｔ∝Ｌｎ｛（ｒ_２−ｒ_１）×１０^３｝の関係がある。さらに、ろ過可能時間は回転フィルタ５３２のろ過面積にも比例するはずであり、ろ過面積Ａは以下の式（１１）で定義される。
Ａ＝２πｒ_１・ｈ ・・・（１１）
他に、原水濁度、凝集剤注入水の吸引量、および回転フィルタ５３２の目開きも、ろ過可能時間に影響する。従って、ろ過可能時間は、以下の式（１２）で定義される。
ｔ＝ｆ_１・Ｌｎ｛（ｒ_２−ｒ_１）×１０^３｝・（Ｒｅ）・（ｒ_１ｈ）
＝ｆ_２・Ｌｎ｛（ｒ_２−ｒ_１）×１０^３｝・（ｒ_１ ^２）・（ｒ_１ｈ）・ω ・・・（１２）
ここで、ｆ_１は原水濁度、凝集剤注入水の吸引量、および回転フィルタ５３２の目開きからなる関数であり、ｆ_２＝４ｆ_１×（ρ／μ）である。

ろ過可能時間６０ｍｉｎ以上を運転条件にしたい場合、ｆ_２＝２．１×１０^４ｍ^−４ｍｉｎ^２、ろ過槽５３１と回転フィルタ５３２の形状は、ろ過槽５３１の半径ｒ_２＝０．０４５ｍ、回転フィルタ５３２の半径ｒ_１＝０．０４０ｍ、回転フィルタ５３２の高さｈ＝０．１０ｍ（（Ａ）と同様）とすると、回転フィルタ５３２の回転数は２８０ｒｐｍとなる。このようにして、ろ過時間６０ｍｉｎ以上を運転条件にしたい場合の、回転フィルタ５３２の回転数の下限値を決定することが可能である。

式（１２）は、フロック分級装置５３０の運転条件（回転フィルタ５３２の回転数）を決定できる評価式の１つである。

以上より、（Ａ）〜（Ｃ）をすべて満たす運転条件は、回転フィルタ５３２の回転数が２８０〜３５０ｒｐｍとなる。とくに、ろ過可能時間を延ばしたい場合、回転フィルタ５３２の回転数を３５０ｒｐｍでフロック分級装置を運転すればよく、このとき、ろ過可能時間は７６ｍｉｎとなる。

図２に戻って、本発明による凝集剤注入制御システム１０の説明を続ける。

原水センサ４２０、分級処理水濁度センサ５６０、および上澄み液濁度センサ６４０は水質データを、原水センサ４２０と薬品注入設備４５０は水量や凝集剤の注入量などのプロセスデータを、それぞれ計測する。この水質データとプロセスデータは、通信回線を介して浄水処理施設制御手段３００に送信される。水質データとして、原水センサ４２０では水量、濁度、およびアルカリ度が計測され、分級処理水濁度センサ５６０および上澄み液濁度センサ６４０では濁度が計測される。

浄水処理施設制御手段３００は、薬品注入設備４５０、フロック分級装置５３０、濁質分級装置５８０、およびジャーテスター６２０を制御するなど、浄水処理施設４００の各プロセスの制御を実行する。また、浄水処理施設制御手段３００は、管理手段１００との間で、ネットワーク２００を介して、計測した水質データ、プロセスデータ、および後述する制御データを相互に送受信する。

管理手段１００は、たとえばパーソナルコンピュータなどの計算機、およびこの計算機で実行されるソフトウェアからなる。管理手段１００は、浄水処理施設制御手段３００からネットワーク２００を介して水質データとプロセスデータを受信し、受信した水質データとプロセスデータを用いて凝集剤の注入量を演算する。この凝集剤注入量は、制御データとして、浄水処理施設制御手段３００にネットワーク２００を介して送信される。

ここで、図７を用いて、管理手段１００について詳しく説明する。図７は本実施形態における管理手段１００の構成図である。管理手段１００は、ＣＰＵ１１０、プロセスデータベース１２０、水質データベース１３０、ネットワークインターフェース（ＩＦ）１４０、およびメモリ１５０を備えている。

メモリ１５０には、管理手段１００にデータ収集機能１５１と注入率演算機能１５２と注入率補正機能１５３とを持たせるためのプログラムが記憶されている。

ＣＰＵ１１０は、このプログラムを実行して、上述の各機能を動作させる。

ＩＦ１４０は、ネットワーク２００とのインターフェースであり、ネットワーク２００に接続された浄水処理施設制御手段３００と情報を通信する働きをする。

プロセスデータベース１２０には、データ収集機能１５１が現在および過去において浄水処理施設制御手段３００を介して収集したプロセスデータが格納される。具体的には、原水センサ４２０により計測された水量や、薬品注入設備４５０により計測された凝集剤注入量、計測周期Δｔなどを格納する。また、プロセスデータベース１２０には、フロック分級装置５３０および濁質分級装置５８０の運転条件として、フロック分級装置５３０の回転フィルタ５３２の回転数、凝集剤注入水のろ過槽５３１への流入量（供給量）、ろ過槽からのフロック分級処理水５５０の吸引量、濁質分級装置５８０の回転フィルタ５３２の回転数、原水４１０のろ過槽５３１への流入量、および濁質分級処理水６００の吸引量が、それぞれ予め設定されて格納される。

水質データベース１３０には、データ収集機能１５１が現在および過去において浄水処理施設制御手段３００を介して収集した水質データが格納される。具体的には、原水センサ４２０、分級処理水濁度センサ５６０、および上澄み液濁度センサ６４０により計測された濁度およびアルカリ度などが格納される。また、水質データベース１３０には、後述する処理水濁度の目標値ＤＶ_１、上澄み液の濁度の目標値Ｊ、および沈殿水濁度の目標値ＤＶ_２が、それぞれ予め設定されて格納される。

データ収集機能１５１は、上述したように、浄水処理施設制御手段３００を介して、プロセスデータや水質データを収集する。

注入率演算機能１５２は、水質データから基本凝集剤注入率を演算する。基本凝集剤注入率は、原水４１０の水質から求められる凝集剤注入率である。図８に、注入率演算機能１５２の処理フローを示す。

Ｓ１で、水質データベース１３０から原水４１０の水質データを取得する。この水質データは、原水センサ４２０により計測された原水４１０の濁度Ｔｕ_０やアルカリ度ＡＬである。

Ｓ２で、式（１３）に従い、基本凝集剤注入率Ｆ_０を演算する。
Ｆ_０＝ａ１・Ｔｕ_０ ^ａ２＋ａ３・ＡＬ^ａ４ ・・・（１３）
ここで、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は係数であり、予め基礎試験で定めておく。たとえば、ａ１＝５．５、ａ２＝０．４、ａ３＝−０．５５、ａ４＝０．０４のとき、原水濁度Ｔｕ_０が１００度、アルカリ度ＡＬが３５ｍｇ／Ｌであれば、基本凝集剤注入率Ｆ_０は次式で与えられる。
Ｆ_０＝５．５・Ｔｕ_０ ^０．４＋（−０．５５）・ＡＬ^０．０４＝３４ｍｇ／Ｌ ・・・（１４）
凝集剤注入率Ｆ_０は、原水４１０の水質、水量、および浄水場の仕様により異なるが、少なくとも５〜１００ｍｇ／Ｌの範囲であることが望ましい。

基本凝集剤注入率Ｆ_０を演算する式は、式（１３）に限定されるものではない。原水センサ４２０でアルカリ度、水温、ｐＨ、または紫外線吸光度を計測し、その計測値を考慮した式に従って、基本凝集剤注入率Ｆ_０を演算してもよい。

演算された基本凝集剤注入率Ｆ_０は、注入率補正機能１５３に入力され、補正される。

次に、注入率補正機能１５３の説明をする。図９に、実施例１における注入率補正機能１５３の処理フローを示す。

Ｓ３で、予め設定された処理水濁度の目標値ＤＶ_１（以下、「目標濁度ＤＶ_１」と称する）を水質データベース１３０から取得する。処理水濁度とは、フロック分級処理水５５０の濁度のことである。

Ｓ４で、水質データベース１３０から、原水濁度Ｔｕ_０と分級処理水濁度センサ５６０により計測された処理水濁度Ｔｕ_１とを取得する。

Ｓ５で、式（１５）に従い、処理水濁度Ｔｕ_１と目標濁度ＤＶ_１との偏差ΔＴｕ_１を演算する。
ΔＴｕ_１＝Ｔｕ_１−ＤＶ_１ ・・・（１５）
Ｓ６で、式（１６）に従い、偏差ΔＴｕを用いて基本凝集剤注入率Ｆ_０の補正値Ｑ_１を演算する。
Ｑ_１＝ｂ１・（ΔＴｕ_１／Ｔｕ_０） ・・・（１６）
ここで、ｂ１は係数であり、予め基礎試験で定めておく。図１０に、式（１６）で表されるΔＴｕ_１／Ｔｕ_０と補正値Ｑ_１との関係を示す。たとえば、ｂ１＝３０のとき、原水濁度Ｔｕ_０が１００度、処理水濁度Ｔｕ_１が２０度、および目標濁度ＤＶ_１が５度であれば、補正値Ｑ_１は次式で与えられる。
Ｑ_１＝３０・（ΔＴｕ_１／Ｔｕ_０）＝４．５ｍｇ／Ｌ ・・・（１７）
補正値Ｑ_１は、凝集剤注入水の採水位置、フロック分級装置５３０の仕様、および基本凝集剤注入率Ｆ_０の演算式の設定により適正値が異なるが、少なくとも−２０〜２０ｍｇ／Ｌの範囲にあることが望ましい。

Ｓ６で補正値Ｑ_１を演算する式は、式（１６）に限定されるものではない。原水センサ４２０でアルカリ度、水温、ｐＨ、または紫外線吸光度を計測し、その計測値を考慮した式に従って、補正値Ｑ_１を演算してもよい。

Ｓ７で、予め設定された上澄み液濁度の目標値Ｊ（以下、「目標濁度Ｊ」と称する）を水質データベース１３０から取得する。

Ｓ８で、水質データベース１３０から、上澄み液濁度Ｔｕ_ｊを取得する。

Ｓ９で、式（１８）に従い、上澄み液濁度Ｔｕ_ｊと目標濁度Ｊとの偏差ΔＴｕ_ｊを演算する。
ΔＴｕ_ｊ＝Ｔｕ_ｊ−Ｊ ・・・（１８）
Ｓ１０で、式（１９）に従い、偏差ΔＴｕ_ｊを用いて基本凝集剤注入率Ｆ_０の補正値Ｑ_ｊを演算する。
Ｑ_ｊ＝ｂ２・ΔＴｕ_ｊ ・・・（１９）
ここで、ｂ２は係数であり、予め基礎試験で定めておく。

補正値Ｑ_ｊは、原水４１０の採水位置、濁質分級装置５８０の仕様、および基本凝集剤注入率Ｆ_０の演算式の設定により適正値が異なるが、少なくとも−２０〜２０ｍｇ／Ｌの範囲にあることが望ましい。

Ｓ１０で補正値Ｑ_ｊを演算する式は、補正値Ｑ_１を演算する式（１６）と同様に、式（１９）に限定されるものではない。原水センサ４２０でアルカリ度、水温、ｐＨ、または紫外線吸光度を計測し、その計測値を考慮した式に従って、補正値Ｑ_ｊを演算してもよい。

Ｓ１１で、注入率演算機能１５２で演算した基本凝集剤注入率Ｆ_０を取得する。

Ｓ１２で、式（２０）に従い、凝集剤注入率Ｆ_１を演算する。
Ｆ_１＝Ｆ_０＋Ｑ_１＋Ｑ_ｊ ・・・（２０）
Ｓ１３で、プロセスデータベース１２０から原水センサ４２０により計測された原水４１０の水量を取得する。

最後に、Ｓ１４で凝集剤注入量を演算する。凝集剤注入量は、原水４１０の水量に凝集剤注入率Ｆ_１を掛けて求められる。

演算された凝集剤注入量は、制御データとして、浄水処理施設制御手段３００を介して薬品注入設備４５０に入力される。薬品注入設備４５０は、この凝集剤注入量に応じて凝集剤を原水４１０に注入する。

本発明では、浄水処理施設４００のプロセスの早い段階（着水井４３０およびフロック形成池４６０の前）で採水するので、注入量の補正の時間遅れが短縮可能であり、原水４１０の水質が変動しても早期に基本凝集剤注入率Ｆ_０の補正が可能となる。

また、フロック分級装置５３０により沈降性の悪い、粒径の小さなフロックを分級することで、計測対象となるフロック分級処理水５５０の濁度Ｔｕ_１は沈殿水４８０の濁度Ｔｕ_２との相関が高くなり、従来よりも高精度で補正値Ｑ_１の決定が可能となる。

さらに、濁質分級装置５８０により沈殿水４８０の濁度Ｔｕ_２に影響を与える粒径の小さな濁質を分級することで、凝集不良の影響を考慮した補正値Ｑ_ｊの決定が可能となる。

フロック分級装置として回転フィルタを用いた場合、液体サイクロン、沈降分離装置、浮上分離装置などを用いた他の分級方法と比較して、運転条件（回転フィルタの回転数、凝集剤注入水のろ過槽への流入量、およびろ過槽からのフロック分級処理水の吸引量）の変更が容易で融通性がある。

以上のようにして求めた補正値Ｑ_１およびＱ_ｊが正偏差（Ｑ_１＞０、Ｑ_ｊ＞０）の場合は不足分の凝集剤を追加注入し、負偏差（Ｑ_１＜０、Ｑ_ｊ＜０）の場合は過剰な凝集剤注入を抑制することで、沈殿池出口での沈殿水濁度を、予め設定された沈殿池出口での沈殿水濁度の目標値ＤＶ_２に維持することが可能である。また、負偏差の場合には、過剰な凝集剤注入を抑制できるので、コスト低減に寄与することも可能である。

偏差ΔＴｕ_１の演算としては式（１５）以外にも、凝集剤注入水が沈殿池出口に到達した時の濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌ（以下、「予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌ」と称する）を予測し、予測した濁度に基づいて凝集剤注入量を求めてもよい。この場合、図９のＳ５の前で式（２１）に従い、処理水濁度Ｔｕ_１より、予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌを演算する。
Ｔｕ_２ ^ｃａｌ＝ｃ１・（Ｔｕ_１）^ｃ２＋ｃ３ ・・・（２１）
ここで、ｃ１、ｃ２、ｃ３は係数であり、予め基礎試験で定めておく。予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌを演算する式も式（１９）に限定されるものではない。原水センサ４２０でアルカリ度や水温やｐＨなどを計測し、その計測値を考慮した式に従って、予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌを演算してもよい。

そして、Ｓ５で、式（２２）に従い、予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌと目標濁度ＤＶ_２との偏差ΔＴｕを演算する。
ΔＴｕ_１＝Ｔｕ_２ ^ｃａｌ−ＤＶ_２ ・・・（２２）
Ｓ５で偏差ΔＴｕ_１を演算した以降は、上述したＳ６〜Ｓ１０と同様の処理を行うことになる。

予測沈殿水濁度Ｔｕ_２ ^ｃａｌを用いると、浄水場で一般的に目標値として設定されることが多い沈殿水濁度を、偏差ΔＴｕの演算に用いているので、作業者が水質状況を把握しやすいという利点がある。

実施例２は、実施例１の凝集剤注入制御システムにおいて、フロック分級装置５３０のろ過槽５３１内で凝集剤注入水に含まれるフロックを成長させた後、回転フィルタ５３２にて分級する場合の例である。凝集剤注入制御システム１０の構成や処理は実施例１と同様だが、フロック分級装置５３０の構成と運転方法が異なる。

図１１は、実施例２のフロック分級装置５３０の構成図である。図１１において、図３（実施例１のフロック分級装置）と同一の符号は、実施例１と同一または対応する要素を示す。本実施例のフロック分級装置５３０は、実施例１のフロック分級装置と同様に回転フィルタ５３２を用いている。また、本実施例のフロック分級装置５３０は、電磁弁５３５が凝集剤注入水の供給部に取り付けられており、浄水処理施設制御手段３００にて電磁弁５３５を閉じることで、ろ過槽５３１への凝集剤注入水の連続的な流入を止め、バッチ運転とすることが可能となる。

実施例２の場合、プロセスデータベース１２０には、浄水処理施設制御手段３００にてフロック分級装置５３０を運転するための制御パターンが設定される。

制御パターンを、供給パターン、吸引パターン、および回転パターンの３つに分類して説明する。図１４に、フロック分級装置５３０を運転するための制御パターン（供給パターン、吸引パターン、および回転パターン）の一例を示す。

供給パターンは、ろ過槽５３１への凝集剤注入水の供給／停止のタイミングである。プロセスデータベース１２０には、凝集剤注入水のろ過槽５３１への流入量（供給量）と、電磁弁５３５の開時間および閉時間が設定される。図１４に示した例では、電磁弁５３５は、凝集剤注入水の供給時には開き、フロック成長処理およびフロック分級処理の実行時には閉じる。

吸引パターンは、フロック分級処理水５５０の、ろ過槽５３１からのフロック分級処理水５５０の吸引／停止のタイミングである。プロセスデータベース１２０には、フロック分級処理水５５０のろ過槽５３１からの吸引量と、フロック分級処理水５５０を得るための送水手段であるポンプ５３４の運転時間および停止時間が設定される。図１４に示した例では、ポンプ５３４は、凝集剤注入水の供給時およびフロック成長処理の実行時には停止し、フロック分級処理の実行時には運転する。

回転パターンは、凝集剤注入水に含まれるフロックの成長／分級のタイミングである。プロセスデータベース１２０には、フロック成長処理時の回転フィルタ５３２の回転数、フロック分級処理時の回転フィルタ５３２の回転数、フロック成長時間、分級時間、および停止時間が設定される。図１４に示した例では、回転フィルタ５３２は、凝集剤注入水の供給時には停止し、フロック成長処理の実行時には設定したフロック成長処理時の回転フィルタ５３２の回転数で運転し、フロック分級処理の実行時には設定したフロック分級処理時の回転フィルタ５３２の回転数で運転する。

以上の設定値に基づいて、浄水処理施設制御手段３００により電磁弁５３５を制御し、フロック分級装置５３０をバッチ運転する。

実施例２では、予め設定された制御パターンを用いて、浄水処理施設制御手段３００がフロック分級装置５３０を運転することで、凝集剤注入水に含まれるフロックの成長を促進させる。そして、フロック成長後、回転フィルタ５３２により凝集剤注入水を分級し、ポンプ５３４を起動してろ過槽５３１からフロック分級処理水５５０を送水し、フロック分級処理水５５０を得る。

実施例２では、実施例１と異なり、フロックを成長させる処理（以下、「フロック成長処理」と称する）がフロック分級装置５３０の運転に追加される。図１４は、フロック成長処理が追加されたフロック分級装置５３０の運転例である。図１４のように設定された制御パターンに従い電磁弁５３５、ポンプ５３４、および回転フィルタ５３２を制御することで、フロック分級装置５３０は、凝集剤注入水の供給、フロック成長処理、およびフロック分級処理を実施する。

ここで、フロック成長処理とは、電磁弁５３５を閉じてポンプ５３４を停止した状態で、回転パターンに設定されたフロック成長時の回転フィルタ５３２の回転数でフロック成長時間の間、運転することである。フロックを成長させる場合、回転フィルタ５３２の回転数は、フロック成長がピークとなる回転数であることが望ましい。たとえば、実施例１で示した式（６）を用いて、予めフロック成長がピークとなる回転数を演算し、この回転数をプロセスデータベース１２０に格納する。

分級処理時の回転フィルタ５３２の回転数は、フロック成長時の回転フィルタ５３２の回転数と同じでもよいが、実施例１で示した式（７）などを用いて決定してもよい。

実施例２の凝集剤注入制御システムは、実施例１と比較してフロック分級装置の運転にフロック成長処理が追加される分、時間遅れが生じてしまうが、フロック成長処理と分級処理を連続的に実施できるため、従来技術よりも迅速なフィードバックが可能である。また、フロック成長処理により、計測対象となるフロック分級処理水５５０は、実施例１のフロック分級処理水５５０よりもさらに沈降性の悪い、粒径の小さなフロックのみが残留することになるため、凝集良否の判断の精度が増し、実施例１よりも高精度で補正値Ｑ_１を決定できる。

実施例３は、実施例１または実施例２の凝集剤注入制御システムにおいて、フロック分級装置５３０のろ過槽５３１内でのフロック成長を促進させるため、ろ過槽５３１の構造を変更した場合の例である。

図１２は、フロック分級装置５３０において、阻流板７００を取り付けた場合のろ過槽５３１を示す図である。阻流板７００は、ろ過槽５３１の内壁に２枚、中心軸に対して対照的な位置に設けてある。なお、図１２では、モータ、ポンプ、および排水口は、図示を省略している。

実施例１や実施例２のように阻流板７００が設けられていないろ過槽５３１では、回転フィルタ５３２の回転と共に凝集剤注入水が回転（共回り）する。このため、ろ過槽５３１内で凝集剤注入水が攪拌されなくなり、凝集剤注入水の混合の程度がよくない。

ろ過槽５３１に阻流板７００を取り付けることで、凝集剤注入水の流れを乱して回転フィルタ５３２の回転に伴う共回りを抑制し、ろ過槽５３１内での凝集剤注入水の混合の程度をよくすることが可能である。凝集剤注入水の混合の程度がよいと、フロック同士の衝突頻度を多くすることができ、フロックの成長を促進させることが可能である。

なお、図１２では、阻流板７００を２枚取り付けているが、阻流板７００の数はこれに限定されない。阻流板７００の枚数・形状・大きさ・取り付け位置などの条件は、フロック成長を促進することが可能ならば、とくに限定しない。

図１３は、フロック分級装置５３０において、フロック成長部７１０を設けた場合のろ過槽５３１を示す図である。図１３では、図１２と同様に、モータ、ポンプ、および排水口は、図示を省略している。フロック成長部７１０は、ろ過槽５３１の内部で凝集剤注入水の導入部に設置され、凝集剤注入水をろ過槽５３１に導入するための流入部７３０を備える。フロック成長部７１０は、内部が空洞になっており、晶析装置に似た構造である。

図１３の下部に、フロック成長部７１０の位置Ａ（フロック成長部７１０の上面）での断面図と位置Ｂ（フロック成長部７１０の下面）での断面図を示す。これらの断面図に示すように、フロック成長部７１０の上面と下面には、空隙７２０、７２１が設けられている。図１３に示した例では、指示棒７５０、７５１により、空隙７２０、７２１はそれぞれ４箇所設けられている。フロック成長部７１０の上面での空隙７２０は、下面での空隙７２１よりも大きい。また、フロック成長部７１０の上面には、天板７６０が設けられ、上面の中央部は塞がっている。

フロック成長部７１０は、凝集剤注入水が回転フィルタ５３２に到達する前に、ろ過槽５３１の内部での凝集剤注入水の流れを変えることができる。凝集剤注入水は、フロック成長部７１０での凝集剤注入水の流れ７４０に示すように、流入部７３０からフロック成長部７１０に流入し、フロック成長部７１０内部を上から下へ流れ、下面での空隙７２１と上面での空隙７２０を順に通ってフロック成長部７１０から流出し、回転フィルタ５３２にて分級される。このような凝集剤注入水の流れ７４０により、フロック同士の衝突頻度を多くすることができ、フロックの成長を促進させることが可能である。

実施例３の凝集剤注入制御システムは、実施例１で述べた凝集剤注入制御システムと同様の効果がある。また、ろ過槽５３１内でフロックを成長させることにより、計測対象となるフロック分級処理水５５０は、実施例１のフロック分級処理水５５０よりもさらに沈降性の悪い、粒径の小さなフロックのみが残留することになるため、凝集良否の判断の精度が増し、実施例１よりも高精度で補正値Ｑ_１を決定できる。

実施例３の凝集剤注入制御システムは、実施例２の凝集剤注入制御システムと同様に、電磁弁を凝集剤注入水の供給部に取り付けて、バッチ運転を可能にしてもよい。

なお、濁質分級装置５８０は、フロック分級装置５３０と同様の構成であるが、実施例２と実施例３については、フロック分級装置５３０の構成だけが変更される。すなわち、実施例２と実施例３における濁質分級装置５８０の構成は、実施例１と同じである。

１０…凝集剤注入制御システム、１００…管理手段、１１０…ＣＰＵ、１２０…プロセスデータベース、１３０…水質データベース、１４０…ネットワークインターフェース（ＩＦ）、１５０…メモリ、１５１…データ収集機能、１５２…注入率演算機能、１５３…注入率補正機能、２００…ネットワーク、３００…浄水処理施設制御手段、４００…浄水処理施設、４１０…原水、４２０…原水センサ、４３０…着水井、４４０…混和池、４５０…薬品注入設備、４６０…フロック形成池、４７０…沈殿池、４８０…沈殿水、４９０…ろ過池、５００…ろ過水、５１０…浄水池、５２０…上水、５３０…フロック分級装置、５３１…ろ過槽、５３２…回転フィルタ、５３３…モータ、５３４…ポンプ、５３５…電磁弁、５４０…排水、５５０…フロック分級処理水、５６０…分級処理水濁度センサ、５７０…第２採水手段、５８０…濁質分級装置、５９０…排水、６００…濁質分級処理水、６１０…第１採水手段、６２０…ジャーテスター、６３０…上澄み液、６４０…上澄み液濁度センサ、７００…阻流板、７１０…フロック成長部、７２０，７２１…空隙、７３０…流入部、７４０…フロック成長部での凝集剤注入水の流れ、７５０，７５１…指示棒、７６０…天板。

Claims (6)

1. 原水が導入される着水井と、前記原水に薬品注入設備により凝集剤を注入してフロックを形成させ凝集剤注入水とする混和池と、前記フロックを分離除去する沈殿池およびろ過池とを備える浄水場の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記原水の水量および少なくとも濁度を含む水質を計測する原水センサと、
   前記着水井から前記原水を採水する第１採水手段と、
   前記第１採水手段で採水された前記原水が供給されるろ過槽、前記ろ過槽内に設置されて濁質を分級する回転フィルタ、前記回転フィルタを駆動する駆動部、および前記ろ過槽から前記回転フィルタを通過した水である濁質分級処理水を得るための送水手段を有する濁質分級装置と、
   前記濁質分級処理水に凝集剤を注入し、上澄み液を得る凝集試験装置と、
   前記混和池から前記沈殿池の出口までの間のいずれかの箇所で前記凝集剤注入水を採水する第２採水手段と、
   前記第２採水手段で採水された前記凝集剤注入水が供給されるろ過槽、前記ろ過槽内に設置されて前記フロックを分級する回転フィルタ、前記回転フィルタを駆動する駆動部、および前記ろ過槽から前記回転フィルタを通過した水であるフロック分級処理水を得るための送水手段を有するフロック分級装置と、
   前記上澄み液の濁度を計測する上澄み液濁度センサと、
   前記フロック分級処理水の濁度を計測する分級処理水濁度センサと、
   前記原水センサが計測した前記原水の水質から前記凝集剤の注入率を演算する注入率演算機能、および前記原水の濁度と前記上澄み液の濁度と前記フロック分級処理水の濁度とから前記凝集剤の注入率の補正値を演算して前記凝集剤の注入量を決定する注入率補正機能を有する管理手段と、
   前記管理手段が決定した前記凝集剤の注入率に基づいて、前記薬品注入設備を制御する浄水処理施設制御手段と、を備えることを特徴とする凝集剤注入制御システム。
2. 請求項１記載の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記フロック分級装置の前記回転フィルタの目開きは、５〜１５μｍの範囲内にある凝集剤注入制御システム。
3. 請求項１記載の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記フロック分級装置は、前記ろ過槽内における分級処理前後の前記フロックの粒径変化率、前記回転フィルタの濁度通過率、およびろ過可能時間のうち、少なくとも１つを指標に用いて、前記回転フィルタの回転数が決定される凝集剤注入制御システム。
4. 請求項１記載の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記フロック分級装置への前記凝集剤注入水の供給量、前記フロック分級装置からの前記フロック分級処理水の吸引量、および前記フロック分級装置の前記回転フィルタの回転数を含む制御パターンが設定されるプロセスデータベースを備え、
   前記浄水処理施設制御手段は、前記プロセスデータベースに設定された前記制御パターンに基づいて、前記フロック分級装置を運転する凝集剤注入制御システム。
5. 請求項１記載の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記フロック分級装置は、前記ろ過槽内の前記凝集剤注入水の流れを乱す阻流板を前記ろ過槽に備える凝集剤注入制御システム。
6. 請求項１記載の凝集剤注入制御システムにおいて、
   前記フロック分級装置は、前記ろ過槽の内部で前記凝集剤注入水の導入部にフロック成長部を備え、
   前記フロック成長部は、前記凝集剤注入水が前記回転フィルタに到達する前に、前記ろ過槽の内部での前記凝集剤注入水の流れを変える凝集剤注入制御システム。

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