JP2592965B2 - 塩素注入制御装置 - Google Patents

塩素注入制御装置

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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は浄水場等において用いられる塩素注入制御装
置に関する。
(従来の技術) 浄水場等においては、塩素注入制御装置によって塩素
の注入量を制御し処理水の残留塩素量が目標値になるよ
うにしている。
第4図はこのような塩素注入制御装置を用いた浄水場
システムの一例を示す図である。
この図に示す浄水場システムは原水を処理する浄水場
設備120と、この浄水場設備120の塩素注入量を制御する
塩素注入制御装置121とを備えている。
そして、浄水場設備120においては、取水口から取り
込まれた原水が着水井101に流入し、この着水井101の出
口で塩素注入装置から消毒のための塩素と、アルカリ注
入装置(図示は省略する)からPH調整用のアルカリ剤が
注入される。更に、凝集剤注入装置(図示は省略する)
から凝集剤の注入を受けた後、急速混和池102にてフラ
ッシュミキサー103により急激に撹拌される。この後、
フロック形成池104でゆっくり撹拌されてフロックが形
成され、沈澱池105にて大部分のフロックが沈澱除去さ
れる。
このように浄水場設備120においては、原水に塩素を
注入することにより、原水中に含まれている無機物、有
機物および病原体を含む微生物と、塩素とを反応させて
無機物等を分解させ、これによって衛生的で安全な水を
生成する。
また、塩素注入制御装置121は前記沈澱池105内に処理
水が長く滞留し、これによって沈澱池105を処理水が通
過する間に、日光の照射によって処理水中の残留塩素が
分解されたり、一部が飛散したりするのを補償する装置
であり、次に述べるように動作する。
まず、日射量予測部106により、予め設定されている
日の出から日没までの各時刻毎にその時刻より所定時間
h以前にて時刻毎の予測日射量RETを求めこれを日射量
修正部107に供給する。
日射量修正部107は前記日射量予測部106によって現在
時刻より所定時間h以前に求められた現在の予測日射量
RET-hと、前記浄水場設備120に設けられた日射量計117
の出力(現在時刻における日射量実測値RPV)との偏差
を求め、この偏差に基づいて前記日射量予測部106から
出力されるh時間以後の予測日射量RETを補正して日射
量修正値RTを求め、これを残留塩素分解量演算部108と
操作量修正値演算部110とに供給する。
残留塩素分解量演算部108は前記日射量修正値RTに基
づいて日射による残留塩素分解量DSTを求め、これを塩
素注入率演算部109に供給する。
塩素注入率演算部109はフロック形成池104の検水ポン
プ114に設けられた残留塩素計116の出力(残留塩素濃度
の実測値RC)と、予め設定されている目標残留塩素濃度
と、前記残留塩素分解量DSTとに基づいて塩素注入率CLT
を求めこれを加算部111に供給する。
また、前記操作量修正値演算部110は現時点における
前記日射修正量RTの変化の傾向から操作量修正値DVT
求めこれを前記加算部111に供給する。
加算部111は前記操作量修正値DVTと塩素注入率CLT
を加算して塩素注入設定値CLTを求め、この塩素注入設
定値CLTに基づいて制御器122を制御して塩素の注入量を
制御させる。
このように、この塩素注入制御装置121においては、
1日の日射量推移を予測し、この予測内容に基づいて日
射による塩素の分解量を予測して、日射による残留塩素
の分解量を常に補償しながら処理水中の残留塩素濃度が
予め設定されている目標値と一致するように塩素の注入
量を制御している。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような方法は天候が悪化して日射
による残留塩素の分解量が少量になったり、正午から数
時間を経過して日射による残留塩素の分解量を補う必要
がなくなった場合にも、日射補正演算によって塩素注入
率の補正を行なうため、塩素が過剰に注入されて不経済
なばかりか、不純物を生成させるという問題があった。
更に、不純物対策のため、前塩素注入での塩素の注入
を控え、中塩素、後塩素注入で塩素を補う方法をとる場
合、前塩素注入で塩素の過剰注入が発生すると、中塩素
処理や後塩素注入処理が難しくなってしまうという問題
があった。
本発明は上記の事情に鑑み、日射に起因して沈澱池で
消失する塩素を補償する際、塩素の過剰注入を防止し、
沈澱池出口の残留塩素濃度を目標の値に保持することが
できる塩素注入制御装置を提供することを目的としてい
る。
〔発明の構成〕
(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による塩素注入制
御装置は、予め設定されている日の出から日没までの各
時刻毎にその時刻より所定時間以前にて各時刻毎の予測
日射量を求める日射量予測部と、この日射量予測部にて
現在時刻より所定時間以前に求められた現在時刻の予測
日射量と現在時刻における日射量実測値とを用いてその
時点で求められる予測日射量を補正して日射量修正値を
求める日射量修正部と、この日射量修正部によって得ら
れる日射量修正値に基づいて日射による残留塩素分解量
を求める残留塩素分解量演算部と、 この残留塩素分解量演算部によって得られた残留塩素
分解量および水中の残留塩素濃度の実測値、目標残留塩
素濃度に基づいて塩素注入率を求める塩素注入率演算部
と、前記日射量修正部によって得られた前記日射修正量
の現時点での日射量の時間変化から操作修正値を求める
操作修正値演算部と、この操作修正値演算部によって得
られた操作修正値と前記塩素注入率演算部によって得ら
れた塩素注入率とを加算する加算部と、前記日射実測値
および日没時刻より所定時間前からの残留塩素濃度の実
測値とが所定の条件を満たしているとき補正不要と判断
する判断部と、この判断部によって補正不要と判断され
たとき前記加算部の出力から残留塩素分解量補正分を除
去して塩素注入を制御し、また補正必要と判断されたと
き前記加算部の出力に基づいて塩素注入を制御する補償
分キャセル部とを備えたことを特徴としている。
(作用) 上記の構成において、1日の日射量の推移を予測し、
この予測動作によって得られた予測値によって塩素の分
解量を把握するとともに、制御実施日に実測した日射量
によって前記分解量を修正して水中の残留塩素濃度を目
標値に一致させるべく制御を行ない、更に塩素の補償が
必要かどうかを判断し、必要がない場合には塩素注入量
の補償動作を中断する。
(実施例) 第1図は本発明による塩素注入制御装置の一実施例を
用いた浄水場システムの一例を示すブロック図である。
この図に示す浄水場システムは原水を処理する浄水場
設備22と、この浄水場設備22の塩素注入量を制御する塩
素注入制御装置23とを備えている。
そして、浄水場設備22においては、取水口から取り込
まれた原水が着水井1に流入し、この出口で塩素注入装
置から消毒のための塩素と、アルカリ注入装置(図示は
省略する)からPH調整用のアルカリ剤が注入される。更
に、これらの処理が終了した水は除濁のために凝集剤注
入装置から凝集剤の注入を受け、急速混和池2にてフラ
ッシュミキサー3により急激に撹拌される。この後、フ
ロック形成池4でゆっくり撹拌されてフロックが形成さ
れ、沈澱池5にて大部分のフロックが沈澱除去される。
沈澱池5の流出水はろ過池12で清澄になり後塩素注入機
(図示は省略する)によって後塩素が注入されて浄水池
13に貯えられる。
また、塩素注入制御装置23においては次に述べるよう
にして塩素の注入量を制御する。
まず、日射量予測部6は第2図に示す如く実際の日射
が始まるより日の出早め時間hだけ前から時間h後の予
測日射量RETを演算する。この予測日射量RETは次式に示
す如く浄水場の方位p、歴mおよび現在時刻tiの関数で
あることが知られている。
RET=f(p,m,ti) …(1) 具体的には、理科年表(昭和63年、東京天文台編簒)
のデータを使用して日の出と日没時刻を計算し、この両
時刻から算出した日照時間TSと、1年を周期とする正弦
波関数で表わした1日の最高日射量RMAXとに基づいて次
式に示す演算を行ない、これによって得られた予測日射
量RETを日射量修正部7に供給する。
但し、t:日の出から現在時刻までの経過時間 α:過去数年間の日射データから求められる係
数 β:過去数年間の日射データから求められる係
数 γ:過去数年間の日射データから求められる係
数 d:元旦から数えた制御を行なっている日までの
日数 日射量修正部7は前記日射量予測部6にて現在時刻よ
り所定時間h以前に求められた現時点での予測日射量R
ET-hと前記沈澱池5の近傍に設けられた日射計18の指示
値(日射量実測値)RPVとを比較し、次式に基づいて日
射量修正値RTを求め、これを残留塩素分解演算部8と操
作量修正値演算部1とに供給する。
RT=RET+k1・(RPV−RET-h) …(4) 但し、k1:浄水場に固有の値を有する定数 残留塩素分解量演算部8は前記日射量修正値RTを基に
して次式に演算を行なって日射による残留塩素分解量DS
Tを求め、これを塩素注入率演算部9に供給する。
DST=DST-1+k2・k3・(RT−RT-1) …(5) 但し、k2:日射量を残留塩素濃度に変換するための係
数であり季節によって変化する値 k3:日射補正の強度を調整するための係数であ
り浄水場に固有の値 RT-1:前回周期での修正日射量の値 塩素注入率演算部9は前記残留塩素分解量演算部8で
求めた日射による塩素分解量DSTと、前記フロック形成
池4の検水ポンプ14に設けられた残留塩素計16から出力
される残留塩素濃度Rcとを入力として、次式に示す演算
を行なってフィードバックによる塩素注入率CLTを計算
し、これを加算部11に供給する。
ET=RSV−RC+DST …(6) ΔCL=KC{KP・(ET−ET-1)+Ki・ET} …(7) CLT=CLT-1+ΔCL …(8) 但し、ET :今回周期での偏差 ET-1 :前回周期での偏差 RSV :残留塩素目標値 CLT-1:前回周期での塩素注入率の値 Kc :制御ゲイン Kp :制御ゲイン Ki :制御ゲイン また、操作量修正値演算部10は次式に示す演算を行な
って前記日射量修正量RTの現時点での日射量の変化の傾
向から操作量修正値DVTを求め、これを前記加算部11に
供給する。
DMT=DMT-1+k2・k4・(RT−2RT-1+RT-2) …(9) DVT=DVT-1+DMT …(10) 但し、RT-1 :前回周期での日射修正量の値 RT-2 :前々回周期での日射修正量の値 k4 :浄水場に固有の定数 DMT :修正パラメータの値 DMT-1:前回周期での修正パラメータの値 DVT-1:前回周期での操作量修正値 加算部11は前記操作量修正値DVTと塩素注入率CLTとを
加算して塩素注入に対する対応遅れをキャンセルして迅
速に制御を行なうことができる塩素注入設定値CLTを求
め、これを判断部19に供給する。
判断部19は天候の悪化により、塩素の補正が不要にな
ったかどうかを調べるために、次式に示す如く所定時間
h以前に求められた現在時刻の予測日射量RET-hに対す
る日射実測値RPVの割合を求め、これが設定値R以下で
あるかどうかをチェックする。
RPV/RET-h<R …(11) 更に、日没時刻より予め設定されている時間前から、
塩素の補償がすでに十分行われ、これ以上日射補正演算
を続けて塩素を補償すると、過剰注入になるか調べるた
めに、次式に基づいて残留塩素濃度実測値RCと、目標残
留塩素濃度RSVとの偏差を求め、これが設定された値A
以上であるかどうかをチェックする。
RC−RSV>A …(12) そして、これら(10)式、(11)式のいずれもが満た
されていないとき、日射補正を行なう必要があると判断
して前記塩素注入率CLTを制御器21に供給する。
また、前記(10)式または(11)式のいずれかが満た
されているとき、日射補正演算を終了すべきと判断して
前記塩素注入率CLTを補償分キャセル部20に供給する。
補償分キャセル部20は前記判断部19から塩素注入率CL
Tが供給されたとき、次式に示す演算を行なって前記塩
素注入率CLTから補償分に相当する日射による残留塩素
分解量DSTを差し引き、日射の補償を行なわないときの
塩素注入率を求め、これを新たな塩素注入率CLTとして
制御器21に供給する。
CLT←CLT−DST …(13) 制御器21は前記補償分キャセル部20から塩素注入率CL
Tを供給されたときにはこの塩素注入率CLTに急速混和流
入量を乗じて塩素注入量設定値を求め、また前記判断部
19から塩素注入率CLTが供給されたときにはこの塩素注
入率CLTに急速混和池流入量を乗じて塩素注入量設定値
を求め、この塩素注入量設定値に基づいて塩素注入量を
制御する。
このようにこの実施例においては、日射による外乱に
対し予測日射量によってフィードフォワード的に応答遅
れを補償し、かつ実測日射量でその過剰分を修正し、更
に補償の必要がないときには補償を中断するようにした
ので、実際の日射量が第3図(a)に示す如くなってい
るとき、第3図(b)に示す如くフロック形成池4の入
口水残留濃度を低減させることができ、これによって第
3図(c)に示す如く沈澱池5の残留塩素濃度をほぼ目
標値に保つことができる。
これによって、処理水の水質を安定化することができ
るとともに、残留塩素の低下によって引き起こされる沈
澱池5の腐敗や藻の発生を防止することができ、更に塩
素の過剰注入による不純物の生成を防止して衛生的でか
つ安全な水を供給することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、日射に起因して
沈澱池で消失する塩素を補償する際、塩素の過剰注入を
防止し、沈澱池出口の残留塩素濃度を目標の値に保持す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による塩素注入制御装置の一実施例を用
いた浄水場システムの一例を示すブロック図、第2図は
同実施例の動作例を説明するため模式、第3図は同実施
例の効果を説明するための模式図、第4図は従来から知
られている塩素注入制御装置の一例を用いた浄水場シス
テムの一例を示すブロック図である。 6……日射量予測部 7……日射量修正部 8……残留塩素分解量演算部 9……塩素注入率演算部 10……操作修正値演算部 11……加算部 19……判断部 20……補正分キャセル部 22……浄水場設備 23……塩素注入制御装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 1/76 C02F 1/76 A

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め設定されている日の出から日没までの
    各時刻毎にその時刻より所定時間以前にて各時刻毎の予
    測日射量を求める日射量予測部と、 この日射量予測部にて現在時刻より所定時間以前に求め
    られた現在時刻の予測日射量と現在時刻における日射量
    実測値とを用いてその時点で求められる予測日射量を補
    正して日射量修正値を求める日射量修正部と、 この日射量修正部によって得られる日射量修正値に基づ
    いて日射による残留塩素分解量を求める残留塩素分解量
    演算部と、 この残留塩素分解量演算部によって得られた残留塩素分
    解量および水中の残留塩素濃度の実測値、目標残留塩素
    濃度に基づいて塩素注入率を求める塩素注入率演算部
    と、 前記日射量修正部によって得られた前記日射修正量の現
    時点での日射量の時間変化から操作修正値を求める操作
    修正値演算部と、 この操作修正値演算部によって得られた操作修正値と前
    記塩素注入率演算部によって得られた塩素注入率とを加
    算する加算部と、 前記日射実測値および日没時刻より所定時間前からの残
    留塩素濃度の実測値とが所定の条件を満たしているとき
    補正不要と判断する判断部と、 この判断部によって補正不要と判断されたとき前記加算
    部の出力から残留塩素分解量補正分を除去して塩素注入
    を制御し、また補正必要と判断されたとき前記加算部の
    出力に基づいて塩素注入を制御する補償分キャセル部
    と、 を備えたことを特徴とする塩素注入制御装置。
  2. 【請求項2】前記判断部は前記日射実測値が設定値以下
    もしくは日没時刻より所定時間前からの残留塩素濃度の
    実測値が設定値以上であるとき補正不要と判断する請求
    項1記載の塩素注入制御装置。
  3. 【請求項3】前記判断部は所定時間以前に求められた現
    在の予測日射量に対する現在時刻の日射実測値の割合が
    設定値以下もしくは日没時刻より所定時間前からの残留
    塩素の実測値と目標残留塩素濃度との差が所定値以上で
    あるとき補正不要と判断する請求項1記載の塩素注入制
    御装置。
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