JP4780946B2 - 水処理プロセス運転支援装置,プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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tuO=f×C…(1)
ただし、tuO:沈殿池流出水濁度(mg/L)、f:濁度変換係数、C:沈殿池流出水に含まれる粒子の濃度(mg/L)
d(i+1) =di+di×0.1…(2)
ただし、di:粒径クラスiの平均粒径(m)、i:粒径クラス(i=1,2,…n)
L1<(d1+d2)/2…(3)
(d(i-1)+di)/2<Li<(di+d(i+1))/2…(4)
(d(n-1)+dn)/2<Ln…(5)
ただし、Li:粒径クラスi、di:粒径クラスiの平均粒径(m)、i:粒径クラス(i=1,2,…n)
Nrw=NS×tu/tuS…(6)
ただし、Nrw:原水の濁質粒子の粒子数(個/L)、NS:基準の粒子数(個/L)、tu:原水の濁度(mg/L)、tuS:基準粒径分布の濁度(mg/L)
粒径クラス毎のステップS11の繰り返しにより、全ての粒径クラスに対して原水の濁質粒子の粒子数を演算して、原水の粒径分布を得ることができる。
α=F(D)×F(ALT)×F(AP)…(7)
F(X)=1/(1+exp(−a・X+b))…(8)
ただし、α:凝集効率(α=0〜1)、D:濁質粒子運動強度の指標、ALT:電荷中和強度の指標、AP:架橋作用強度の指標、F(X):ロジスティック曲線(F(X)=0〜1、X=D,ALT、AP)、a,b:係数
D=K(temp×237.15)/(6・π・μ・drw)×G…(9)
ALT=CR/tu…(10)
AP=a・Alk/CR×[1−(pH0−b・pH)/14]2−c・tu…(11)
ただし、tu:原水の濁度(mg/L)、temp:水温(℃)、Alk:原水のアルカリ度(mg/L)、pH:原水のpH値、CR:凝集剤注入率(mg/L)、pH0:凝集剤最適pH値、K:ボルツマン係数(J/K)、μ:水の粘性係数(Pa・s)、G:攪拌強度指標G値(S−1)、drw:原水の濁質粒子の粒径(m)、a,b,c:係数
Nuc=Nrw×(1−α)…(13)
Nc=Nrw×α…(14)
ただし、Nuc:凝集しない濁質粒子の粒子数(個/L)、Nc:凝集する濁質粒子の粒子数(個/L)、Nrw:原水の濁質粒子の粒子数(個/L)、α:凝集効率
drm=drm’+(drm”−drm’)/(drw”−drw’)×(drw−drw’)…(15)
ただし、drm:マイクロフロックの粒径(m)、drm’:マイクロフロックの平均粒径(m)、drm”: マイクロフロックの最大粒径(m)、drw:原水の濁質粒子の粒径(m)、drw’:原水の濁質粒子の平均粒径(m)、drw”: 原水の濁質粒子の最大粒径(m)、
ρrm=ρw+(drw/drm)KP×(ρrw−ρw)…(16)
ただし、ρrm:マイクロフロックの密度(kg/m3)、ρrw:原水の濁質粒子の密度(kg/m3)、ρw:水の密度(kg/m3)、drw:原水の濁質粒子の粒径(m)、drm:マイクロフロックの粒径(m)、KP:係数
Nrm=Nc×drw3×ρrw/(drm3×ρrm)…(17)
ただし、Nrm:マイクロフロックの粒子数(個/L)、Nc:凝集する濁質粒子の粒子数(個/L)、ρrm:マイクロフロックの密度(kg/m3)、ρrw:原水の濁質粒子の密度(kg/m3)、drm:マイクロフロックの粒径(m)、drw:原水の濁質粒子の粒径(m)
Nfo=Nf/(1+t/T)…(18)
T = 1/(A×Nf)…(19)
A=32/3・G・df3…(20)
ただし、Nfo:衝突合一後のフロックの粒子数(個/L)、Nf:衝突合一前のフロックの粒子数(個/L)、T:衝突合一の所要時間(S/個)、t:滞留時間(S)、A:粒子の衝突機構(S−1・m3)、G:攪拌強度指標G値(S−1)、df:衝突合一前のフロックの粒径(m)
dfo=(Nf×df3×/Nfo)1/3…(21)
ただし、dfo:衝突合一後のフロックの粒径(m)、df:衝突合一前のフロックの粒径(m)、Nfo:衝突合一後のフロックの粒子数(個/L)、Nf:衝突合一前のフロックの粒子数(個/L)
ρfo=ρw+(df/dfo)KP×(ρf−ρw)…(22)
ただし、ρfo:衝突合一後のフロックの密度(kg/m3)、ρf:衝突合一前のフロックの密度(kg/m3)、ρw:水の密度(kg/m3)、dfo:衝突合一後のフロックの粒径(m)、df:衝突合一前のフロックの粒径(m)、KP:係数
ステップS40は、フロックの沈降速度を計算する。フロックの沈降速度一例を式(23)に示す。
Vff=1/18・g・(ρff−ρw)/μ・dff2…(23)
ただし、Vff:沈殿池流入フロックの沈降速度(m/s)、ρff:沈殿池流入フロックの密度(kg/m3)、ρw:水の密度(kg/m3)、dff:沈殿池流入フロックの粒径(m)、g:重力加速度(m/s2)、μ:水の粘性係数(Pa・s)
Nffo =Nff×(1−Vff・t/H)…(24)
ただし、Nffo:沈殿池流出フロックの粒子数(個/L)、Nff:沈殿池流入フロックの粒子数(個/L)、Vff:沈殿池流入フロックの沈降速度(m/s)、t:沈殿池滞留時間(s)、H:沈殿池水深(m)
Claims (10)
- 凝集沈殿により水中の濁質粒子を除去する水処理プロセスの運転を支援する装置において、
原水の水量,水質及び水温のデータを入力する原水条件入力手段と、
少なくとも急速混和池,フロック形成池及び沈殿池を備える水処理プラントの寸法データを入力する土木構造入力手段と、
前記急速混和池への凝集剤の注入量のデータを入力する凝集剤入力手段と、
少なくとも前記急速混和池における攪拌装置の攪拌力のデータを入力する攪拌力入力手段と、
前記原水条件入力手段により入力された水質のデータ中の濁度,降雨量と前記原水条件入力手段により入力された水温とを含む原水条件に基き、基準粒径分布記憶手段に記憶された基準粒径分布を用いて原水の粒径分布を算出する第1のステップと、前記原水条件入力手段により入力された水質及び水温のデータと、前記土木構造入力手段により入力された寸法データと、前記凝集剤入力手段により入力された凝集剤の注入量のデータと、前記攪拌力入力手段により入力された攪拌力のデータとを用いて、原水の濁質粒子がマイクロフロックを形成する割合である凝集効率を算出し、前記算出された凝集効率と前記第1のステップで算出された原水の粒径分布とを用いて前記急速混和池におけるマイクロフロックの粒径分布を算出する第2のステップと、前記第2のステップで算出されたマイクロフロックの粒径分布を用いて前記フロック形成池における粒子間の衝突合一のフロックの粒径分布を算出する第3のステップと、前記第3のステップで算出されたフロックの粒径分布を用いて、前記沈殿池に流入するフロックの沈降速度及び前記沈殿池でのフロックの滞留時間に基いて前記沈殿池から流出するフロックの粒径分布を求める第4のステップとの各水処理プロセスの演算ステップを有する粒径分布演算手段と、
前記各水処理プロセスの少なくとも1つのプロセスにおける除去目標値を入力する除去目標入力手段と、
前記粒径分布演算手段を用いて、前記除去目標入力手段によって入力された除去目標値を満足する凝集剤注入量を演算する操作量演算手段と
を具備したことを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - 請求項1に記載の水処理プロセス運転支援装置において、
前記粒径分布演算手段は、粒径毎に粒子数又は粒子体積を演算することを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - 請求項1に記載の水処理プロセス運転支援装置において、
前記凝集剤入力手段は、凝集剤の濃度及び注入量を入力するものであることを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - 請求項1に記載の水処理プロセス運転支援装置において、
前記粒径分布演算手段の演算結果を用いて沈殿池流出水濁度を演算する濁度演算手段をさらに具備し、
前記操作量演算手段は、前記粒径分布演算手段及び前記濁度演算手段を用いて、前記除去目標入力手段によって入力された除去目標値を満足する凝集剤注入量を演算することを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載の水処理プロセス運転支援装置において、
前記除去目標入力手段は、濁度,粒径,粒子体積濃度及び粒子個数濃度を目標値として入力する手段を有することを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の水処理プロセス運転支援装置において、
前記除去目標入力手段は、前記急速混和池,前記フロック形成池,前記沈殿池のプロセス毎に目標値を設定する手段と、複数の目標値を同時に設定する手段とを有することを特徴とする水処理プロセス運転支援装置。 - コンピュータを、
原水の濁度,水温,降雨量を含む原水条件のデータが入力されたことに基き、基準粒径分布記憶手段に記憶された基準粒径分布を用いて原水の粒径分布を算出する第1のステップと、原水の水質及び水温のデータと、少なくとも急速混和池,フロック形成池及び沈殿池を備える水処理プラントの寸法データと、前記急速混和池への凝集剤の注入量のデータと、前記急速混和池における攪拌装置の攪拌力のデータとが入力されたことに基き、原水の濁質粒子がマイクロフロックを形成する割合である凝集効率を算出し、前記算出された凝集効率と前記第1のステップで算出された原水の粒径分布とを用いて前記急速混和池におけるマイクロフロックの粒径分布を算出する第2のステップと、前記第2のステップで算出されたマイクロフロックの粒径分布を用いて前記フロック形成池における粒子間の衝突合一のフロックの粒径分布を算出する第3のステップと、前記第3のステップで算出されたフロックの粒径分布を用いて、前記沈殿池に流入するフロックの沈降速度及び前記沈殿池でのフロックの滞留時間に基いて前記沈殿池から流出するフロックの粒径分布を求める第4のステップとの各水処理プロセスの演算ステップを有する粒径分布演算手段と、
前記各水処理プロセスの少なくとも1つのプロセスにおける除去目標値が入力されたことに基き、前記粒径分布演算手段を用いて、前記除去目標値を満足する凝集剤注入量を演算する操作量演算手段と
して機能させることを特徴とする水処理プロセス運転支援のためのプログラム。 - 請求項7に記載の水処理プロセス運転支援のためのプログラムにおいて、
前記粒径分布演算手段は、粒径毎に粒子数又は粒子体積を演算することを特徴とする水処理プロセス運転支援のためのプログラム。 - コンピュータを、
原水の濁度,水温,降雨量を含む原水条件のデータが入力されたことに基き、基準粒径分布記憶手段に記憶された基準粒径分布を用いて原水の粒径分布を算出する第1のステップと、原水の水質及び水温のデータと、少なくとも急速混和池,フロック形成池及び沈殿池を備える水処理プラントの寸法データと、前記急速混和池への凝集剤の注入量のデータと、前記急速混和池における攪拌装置の攪拌力のデータとが入力されたことに基き、原水の濁質粒子がマイクロフロックを形成する割合である凝集効率を算出し、前記算出された凝集効率と前記第1のステップで算出された原水の粒径分布とを用いて前記急速混和池におけるマイクロフロックの粒径分布を算出する第2のステップと、前記第2のステップで算出されたマイクロフロックの粒径分布を用いて前記フロック形成池における粒子間の衝突合一のフロックの粒径分布を算出する第3のステップと、前記第3のステップで算出されたフロックの粒径分布を用いて、前記沈殿池に流入するフロックの沈降速度及び前記沈殿池でのフロックの滞留時間に基いて前記沈殿池から流出するフロックの粒径分布を求める第4のステップとの各水処理プロセスの演算ステップを有する粒径分布演算手段と、
前記各水処理プロセスの少なくとも1つのプロセスにおける除去目標値が入力されたことに基き、前記粒径分布演算手段を用いて、前記除去目標値を満足する凝集剤注入量を演算する操作量演算手段と
して機能させる水処理プロセス運転支援のためのプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 請求項9に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体において、
前記粒径分布演算手段は、粒径毎に粒子数又は粒子体積を演算することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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