JPH05240767A

JPH05240767A - フロック計測制御装置

Info

Publication number: JPH05240767A
Application number: JP4314792A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimazaki; 弘志島崎
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】フロック形成を制御する因子である混和池へ
の凝集剤注入率とフロック形成池のパドル回転数の両方
を同時に制御することにより、フロック形成時の制御精
度を向上させることを目的とする。【構成】処理水に凝集剤を注入混和する混和池２と、
この混和池２からの処理水をパドル１１ａ，１１ｂ，１
１ｃにより撹拌してフロックを形成するフロック形成池
３と、該フロック形成池の後段部に設置される水中カメ
ラ８と、このカメラから得られる画像情報に基づいてフ
ロックを識別し、フロックに関する各種の特徴量を算出
する画像計測装置１５と、フロック形成池３からの処理
水中のフロックを沈澱させる沈澱池４とを備えて成り、
上記の各種特徴量を管理指標として、混和池２に対する
凝集剤注入率と、フロック形成池３の各パドルの回転数
を同時に制御する制御手段１６を設けた構成にしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は浄水場における凝集沈澱
工程の運転管理を行うためのフロック計測装置に関し、
特に混和池に対する凝集剤注入率とフロック形成池のパ
ドル回転数を同時に制御するようにした装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に浄水場においては、河川，湖沼か
ら取水した原水をフロック形成池で、凝集剤（ポリ塩化
カルシウム，硫酸バント等）により、懸濁物質成分（粘
土，藻類等）をフロックに凝集し、次段の沈澱池で除去
している。

【０００３】従来のフロック形成制御にあたって、新規
の浄水場では、ジャーテスト（室内実験）でフロック形
成を行い、原水濁度と凝集剤注入率またはＡＬＴ比（Ａ
Ｌ³⁺／濁度）との制御関係式を求め、さらにＧＣＴ値な
どのパラメータ等から実規模に利用している。又、既存
の浄水場では、蓄積されたデータを用いてフロック形成
制御を行っている。

【０００４】このようなフロック形成制御は、フィード
フォワード制御系であるため、原水の濁度の急激な変化
などに対応しきれず、次段の濾過池が高負荷になる惧れ
がある。このため、フィードバック制御系を組み込む態
様も構築されている。

【０００５】上記に関して本出願人が先に提案した特願
平１−１９３６２９号には、図１１に示したフロック計
測装置例が開示されている。即ち、原水を着水井１に取
水し、混和池２にて凝集剤を注入する。そして迂流式フ
ロック形成池３において原水中の濁質成分をフロックに
凝集させる。その後に沈澱池４にてフロックを沈澱さ
せ、上澄液を図外のろ過池へ放流する。前記着水井１に
は原水濁度を計測する濁度計５が付設されており、沈澱
池４には流出濁度を計測する濁度計６が付設されてい
る。この濁度計５，６によって計測された値は凝集剤注
入コントローラ７に入力されている。

【０００６】そしてフロック形成池３の最後段には、処
理水を撮影するための水中カメラ８が配備されている。
そしてフロック計測装置９により水中カメラ８が撮影し
た画像を処理してフロックを識別し、統計処理を行って
フロックについての各種のデータを作成し、このデータ
を凝集剤注入コントローラ７に出力する。

【０００７】凝集剤注入コントローラ７は、前記濁度計
５，６によって計測された原水及び流出水の濁度と、フ
ロック計測装置９から得られるデータに基づいて凝集剤
の注入量を算出し、混和池２への凝集剤の注入を制御す
る（このような画像計測技術を応用した凝集分散アナラ
イザ『PHOTOMETRIC DISPERSION ANALYZER，以下ＰＤＡ
法と略称する』を利用した制御例が特開平３−５１４４
３号公報に開示されている）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般のフロック計測制
御装置における最適フロック形成制御条件として、次の
３点が挙げられる。

【０００９】（１）沈澱池からの流出濁度を低値に安定
して保つこと（２）凝集剤注入量を低減すること（３）最大成長フロック径を維持すること特に浄水処理プロセスにおいては、条件（１）が重要と
なる。流出濁度が高くなった場合には、前記したように
次段の濾過池で負担が増大してしまうからである。その
ための運転管理指標として、通常懸濁物質の最大成長フ
ロック粒径を決定する因子であるＧ値とＧＴ値が用いら
れている。Ｇ値とはフロック形成時のパドル等の撹拌強
度であり、Ｔ値は撹拌継続時間、ＧＴ値はフロック形成
の進行度を表している。フロック形成時には、上記因子
に加えて原水の濁質濃度であるＣ値が関係し、これらの
因子はフロック形成池の設計指針でもある。

【００１０】他方において従来から原水中の懸濁物質成
分を除去するための運転管理指標として、ＡＬＴ比（Ａ
Ｌ³⁺／濁度）を用いる方法が知られている。上記のＡＬ
Ｔ比とは凝集剤のアルミ量と懸濁物質量との比であり、
このＡＬＴ比を凝集剤注入率を決定する指標として利用
している。

【００１１】しかしながら浄水場での運転管理指標とし
て前記Ｇ値とかＧＴ値，又はＡＬＴ比を用いて、沈澱池
の流出濁度を常時管理目標値以下にするように制御精度
を高めることは困難である。何故ならばＧ値とかＧＴ値
の定量性が低く、更にジャーテスト（室内実験）でのフ
ロック形成実験が実規模のフロック形成制御装置に合致
していないことが挙げられる。そのため既存の浄水場で
は、前記したように蓄積されたデータを用いてフロック
形成制御を行っているのが実情であり、効率を向上する
ために注入式等に補正項（原水の水温やＰＨなど）を設
けて制御を行っている。

【００１２】特に凝集剤の注入率制御は、前記ＡＬＴ比
と原水濁度の関係を平方根関数式とか乗関数式化したフ
ィードフォワード制御で行われているので、原水が低濁
度時には注入率が高めに設定され、高濁度時には注入率
が低めに設定されるのが通例であり、このような注入率
制御で同一取水量、同一撹拌強度でフロック形成を行う
と、ＡＬＴ比の高低でフロックの平均粒径が変化するこ
とが知られている。例えば水道協会誌，第６０巻第１０
号（第６８５号）での丹保氏の論文によれば、濁質と水
酸化アルミニウム（凝集剤成分）がフロック体積に占め
る割合は、アルミニウムが濁質の５５倍に相当すると述
べられていることから判断すると、高濁度時、即ち低Ａ
ＬＴ比時には、単位容積当たりのフロック容量（ＦＶ
値）が高くなり、フロック汚泥量が増大することが予測
される。

【００１３】更に原水濁度とフロック形成時間の関係グ
ラフ（前記特願平１ー１９３６２９号の図６）によれ
ば、原水の濁度の変化に伴ってパドルによる撹拌時間も
変化させる必要があり、従って前記ＡＬＴ比とか濁度等
を指標とする注入率制御だけでは安定した処理を実施す
ることが出来ない。

【００１４】更に前記ＰＤＡ法を利用した計測制御にも
以下に記す種々の問題点が存在する。即ち、フロック形
成を制御する因子として、（１）懸濁物質濃度、（２）
凝集剤注入率、（３）パドル等の撹拌強度及び撹拌時
間、（４）取水量の変動の４点が考えられ、これら因子
の一つたりとも無視することができない筈である。しか
しながら現状では、上記の（２）凝集剤注入率と（３）
パドル等の撹拌強度及び撹拌時間の制御の何れか一方の
単独制御しか行われていない。その原因として、これら
二つの因子の計測値とフロック形成因子との間に複雑な
交互作用が存在するため、単一計測信号値，例えばＰＤ
Ａ法による光量変化（電圧値）からでは、計測値とフロ
ック形成因子との関係を推定及び定量化することが困難
であることが考えられる。

【００１５】本発明は上記の問題点に鑑み、フロック形
成制御において、混和池への凝集剤注入率の制御と、フ
ロック形成池に配備されたパドルの回転数を同時に制御
することにより、フロック形成時の制御精度を向上させ
ることを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、設定された凝集剤注入率に基づいて処理
水に凝集剤を注入して混和する混和池と、この混和池か
らの処理水をパドルにより撹拌してフロックを形成する
フロック形成池と、該フロック形成池の後段部に設置さ
れる処理水撮影機と、この処理水撮影機からの画像情報
に基づいてフロックを識別し、統計処理を行ってフロッ
クについての各種特徴量を算出する画像計測装置と、フ
ロック形成池からの処理水中のフロックを沈澱させる沈
澱池とを備え、沈澱池から流出する処理水の濁度を設定
流出濁度以下に制御するものにおいて、上記画像計測装
置から得られるフロックについての各種特徴量を管理指
標として、前記混和池に対する凝集剤注入率と、フロッ
ク形成池のパドル回転数を同時に制御する制御手段を設
けたフロック計測制御装置の構成にしてある。

【００１７】上記フロックについての各種特徴量とし
て、単位容積当たりのフロック個数、フロック形成池後
段の代表フロックの平均粒径、単位容積当たりのフロッ
ク容量（ＦＶ値）、単位容量当たりの粒径０．５ｍｍ以
下の微フロック容量（ＭＦＶ）の４項目を用いたことが
特徴となっている。更にフロックについての各種特徴量
を管理指標として、前記混和池に対する凝集剤注入率
と、フロック形成池の中段及び後段に配置されたパドル
回転数を同時にコントロールする制御手段を設けた構成
にしてある。

【００１８】

【作用】かかるフロック計測制御装置の構成によれば、
混和池において凝集剤注入率制御装置から原水に凝集剤
が注入され、次にフロック形成池においてパドル回転数
制御装置によってパドルの回転数が制御されながら撹拌
が行われ、原水中の濁質成分がフロックに凝集される。
その後に処理水は沈澱池にてフロックが沈澱され、上澄
液が図外のろ過池へ放流される。

【００１９】そしてフロック形成池の最後段に設置され
た水中カメラが撮影したフロック映像が画像計測装置に
より識別され、フロックについての各種特徴量である単
位容積当たりのフロック個数、フロック形成池後段の代
表フロックの平均粒径、単位容積当たりのフロック容
量、単位容量当たりの粒径０．５ｍｍ以下の微フロック
容量が連続的に算出されて制御手段に入力される。そし
てこのフロック特徴量を管理指標として、前記凝集剤注
入率制御装置とパドル回転数制御装置に対する制御信号
が出力されて、混和池に対する凝集剤の注入率と、フロ
ック形成池のパドルの回転数が同時に制御される。

【００２０】上記の制御時に、パドルの回転数に対して
フロック特徴量は、平均粒径＞フロック個数＞ＭＦＶ値
の順で顕著に応答する。そしてパドルの回転数を定格回
転数よりも下げるとフロックの平均粒径が大きくなり、
逆にパドルの回転数を定格回転数よりも上げるとフロッ
クの平均粒径は小さくなることを利用してパドルの回転
数制御が行われる。

【００２１】凝集剤の注入率に対してフロック特徴量
は、ＦＶ値＞フロック個数＞ＭＦＶ値の順で顕著に応答
する。そして制御手段によって上記パドル回転数の制御
と凝集剤注入率の制御を同時に実施することにより、フ
ロック形成時の制御精度が向上する。

【００２２】特にパドル回転数の制御は、フロック形成
池の中段パドルと後段パドルの回転数を前記した判断基
準によって制御することが有効である。

【００２３】

【実施例】以下、本発明にかかるフロック計測制御装置
の一実施例を、前記従来の構成部分と同一の構成部分に
同一の符号を付して詳述する。図１に示すブロック図に
おいて、１は原水を取水する着水井、２は処理水に凝集
剤を投入して撹拌する急速混和池、３はフロックを形成
するフロック形成池、４はフロックを沈澱させる沈澱池
である。上記着水井１には、原水濁度を計測する濁度計
５が配備されており、この濁度計５によって計測された
濁度信号は、凝集剤注入率制御装置１３に入力されてい
る。急速混和池２には撹拌翼等の撹拌機構１０が配備さ
れている。

【００２４】又、フロック形成池３は複数段に分割され
ていて、各段に各々撹拌機構を構成するパドル１１ａ，
１１ｂ，１１ｃが配備されている。このパドル１１ａ，
１１ｂ，１１ｃは、パドル回転数制御装置１４の出力信
号に基づいて回転数が適宜制御される。

【００２５】上記フロック形成池３の最後段には、処理
水撮影機として洗浄機構付の水中カメラ８が設置されて
いる。流動しているフロックを完全静止画像として捕ら
えるために、水中カメラ８として電子シャッターモード
で完全インターレス方式のカメラを使用する。

【００２６】１５は画像計測装置、１６は制御手段とし
ての運転・管理用コンピュータであって、この運転・管
理用コンピュータ１６には、画像計測装置１５から入力
されるデータ以外に被処理水のｐＨとか取水量，返送水
量等の水質・運転情報が入力されており、この運転・管
理用コンピュータ１６から前記凝集剤注入率制御装置１
３とパドル回転数制御装置１４に対する制御信号が出力
されている。

【００２７】かかる構成による本実施例の基本的動作は
以下の通りである。先ず、原水が着水井１に取水され、
濁度計５により原水の濁度が測定されてから次段の急速
混和池２で凝集剤注入率制御装置１３から凝集剤が注入
される。この段階では原水中の濁質成分がマイクロフロ
ックに変化している。次にフロック形成池３においてパ
ドル回転数制御装置１４によってパドル１１ａ，１１
ｂ，１１ｃの回転数が制御されながら撹拌が行われ、前
記マイクロフロックがフロックに凝集生成される。その
後に処理水は沈澱池４に移行して生成したフロックが沈
澱され、上澄液が図外のろ過池へ放流される。

【００２８】そしてフロック形成池３の最後段に設置さ
れた水中カメラ８が生成するフロックを撮影し、得られ
たフロック映像が画像計測装置１５に送り込まれ、画像
解析技術を駆使してフロックを識別し、統計処理を行っ
てフロックについての各種特徴量が連続的に算出され
て、このフロック特徴量が運転・管理用コンピュータ１
６に入力される。運転・管理用コンピュータ１６は、上
記フロック特徴量を管理指標とし、これに被処理水のｐ
Ｈとか取水量，返送水量等の水質・運転情報を加味して
前記凝集剤注入率制御装置１３とパドル回転数制御装置
１４に対する制御信号を出力する。凝集剤注入率制御装
置１３は上記制御信号と濁度計５により計測された原水
の濁度信号に基づいて凝集剤の注入率を算出し、この算
出値に基づいて急速混和池２へ凝集剤が注入される。

【００２９】本実施例では、上記の動作時に画像計測装
置１５によって算出されるフロックについての特徴量と
して以下の４項目が採用される。

【００３０】（１）単位容積当たりのフロック個数（２）フロック形成池後段の代表フロックの平均粒径（３）単位容積当たりのフロック容量（以下ＦＶ値と略
称する）（４）単位容量当たりの粒径０．５ｍｍ以下の微フロッ
ク容量（以下ＭＦＶと略称する）本制御装置は上記４項目のフロック特徴量を基本的な指
標とし、更に被処理水のｐＨとか取水量，返送水量等の
水質・運転情報を加味して急速混和池への凝集剤の注入
率制御と、パドル１１ａ，１１ｂ，１１ｃの回転数の制
御とを同時に実施することが特徴となっている。

【００３１】以下、実際に浄水場に本実施例にかかるフ
ロック計測装置を設置して、画像計測装置１５によって
フロック特徴量を連続的に計測した場合の時系列変化と
プロセスデータを例証する。

【００３２】（ａ）パドルの回転数の影響前記４項目のフロック特徴量は、平均粒径＞フロック個
数＞ＭＦＶ値の順で顕著に応答し、ＦＶ値は応答しにく
いことが判明した。又、濁度とか返送水量等のプロセス
変化量は、水量変動による滞留時間に応答することが判
明した。

【００３３】（ｂ）凝集剤の注入率の影響フロック特徴量は、ＦＶ値＞フロック個数＞ＭＦＶ値の
順で顕著に応答し、平均粒径は応答しにくいことが判明
した。又、プロセス変化量はＡＬＴ比に応答することが
判明した。

【００３４】このように画像計測装置１５から算出され
る４つのフロック特徴量には、フロック形成に対するパ
ドルの回転数とか凝集剤注入率の制御目標に対して操作
因子としての働きを持つことが確認された。

【００３５】上記に関して更に詳述すると、パドルの回
転数によってフロック形成池後段の平均粒径は大きく変
化する。即ち、パドルの回転数を定格回転数よりも下げ
るとフロックの平均粒径が大きくなり、逆にパドルの回
転数を定格回転数よりも上げるとフロックの平均粒径は
小さくなる。

【００３６】上記のパドルの回転数とフロック粒径との
関係は、例えば水道協会誌，第４４１号，昭和４６年６
月号によれば、（１）式に示したように最大フロック粒
径がパドルの回転数に逆比例することが示されている。

【００３７】

【数１】

【００３８】ここでｄmaxは最大成長フロック粒径、Ｎr
はパドルの回転数、ｋρは係数である。一般には、ｋρ
＝１.２〜１.５が用いられている。

【００３９】しかしながらパドルの回転数を極端に下げ
ると、フロック形成池内でフロックの沈降が生じてしま
うことがあり、特にこの変化が現れるフロック特徴量
は、粒径０．５ｍｍの微フロック容量であるＭＦＶ値で
ある。定常時にはＭＦＶ値は平均粒径の変化に対して安
定している。つまりパドルの撹拌応力によって個々の微
フロックが衝突し、成長するが、一方では成長したフロ
ックもパドルの応力によって破壊され、相互のバランス
によってフロック粒径が図２に示したように分布してい
る。そのため平均粒径Ｘが大きくなって微フロック量が
減少する状態は、パドルによる撹拌効率が低下したため
と考えられる。

【００４０】又、図３に示したようにフロック粒径のバ
ランスが崩れて、特にＭＦＶ値が急激に小さくなってい
る場合には、フロック形成池３内でフロックの沈降が生
じているものと判断することができる。そのため、パド
ルの最小回転数を設定するとともに、ＭＦＶ値の時系列
変化も判断項目にしなければならない。

【００４１】本実施例にかかる制御によれば、ある時間
の懸濁物質濃度と凝集剤量の関数であるフロック濃度
は、フロック形成池系内で一定でなければならない。図
４（Ａ）（Ｂ）はフロックの沈降を生じる状態を示して
おり、パドルの回転数が低い場合に、経時的に平均粒径
が一定値になる一方でＭＦＶ値が急激に小さくなってい
る。これに対して図５（Ａ）（Ｂ）はフロックが安定し
て形成されている状態を示しており、経時的な平均粒径
の変化に対してＭＦＶ値は横ばい状態であって、極端に
小さくなっていない。

【００４２】そこでパドル回転数の判断基準として、該
パドル回転数が最小回転数でない場合には、パドルの回
転数を可変速前の回転数から下げた時にＭＦＶ値が小さ
くなったら該パドルの回転数を上げ、ＭＦＶ値が安定し
たら回転数を下げるという制御を実施することが必要で
ある。

【００４３】上記の制御を実施する際に、図１の中段パ
ドル１１ｂ及び後段パドル１１ｃの回転数をコントロー
ルすることが特に有効である。即ち、初段パドル１１ａ
はフロックを効率良く形成するために一定の高速回転数
に保ち、中段パドル１１ｂと後段パドル１１ｃの回転数
を前記した判断基準によって制御する。

【００４４】以下には本実施例におけるパドル回転数と
凝集剤注入率の制御の実際例を説明する。

【００４５】先ずパドル回転数とフロック最大成長の関
係に関して述べると、パドル式フロック形成池の場合、
パドルの回転数を制御することにより、フロックの成長
因子である撹拌強度を制御することが可能である。前記
の（１）式から判るように、最大成長フロック粒径ｄma
xはパドルの回転数Ｎ_rに反比例する。従って安定したフ
ロックの成長を維持するためには、回転数を適宜調節す
ればよい。

【００４６】上記（１）式に、フロック幾何平均粒径か
ら求めたフロック密度関数の傾きであるｎ＝１.３４９
８を代入すると、（２）式となる。

【００４７】ｄmax ∝ Ｎｒ^-1・0345・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）前述のようにフロックの成長には、パドルの撹拌強度
（Ｇ値）、撹拌継続時間（Ｔ値）に加えて原水の濁質濃
度（Ｃ値）が関係している。図６は上記ＧＣＴ値がフロ
ックの成長に与える影響を示す。同図において横軸は原
水濁度を示し、縦軸はフロック形成に必要な時間を示
す。ＧＣＴは一定（約１００００００）であり、例えば
撹拌強度Ｇ＝２０、原水濁度Ｃ＝１０とすると、フロッ
クの形成に必要な時間Ｔ＝５０００（秒）となる。これ
らＧＣＴ値のうち、制御の対象として適するのは、パド
ルの撹拌強度（Ｇ値）のみである。

【００４８】画像計測によるパドル回転数制御は、基本
的にサンプリング制御（３０〜６０分間隔）で行われ
る。画像計測装置１５は該サンプリング時間間隔をもっ
て、画像計測を行う。即ち、水中カメラ８から画像を取
り込み、２値化処理を行ってから画像を反転し、面積／
体積変換などの処理を行い、フロックの粒径や個数など
の前記特徴量を抽出する。

【００４９】特徴量の抽出を所定回数繰り返し、統計処
理を行ってパドルの回転数から求めた最大フロック粒径
ｄmaxと、統計処理で得られたフロック幾何平均粒径Ｈ
Ｄ_AVEとを比較する。さらにフロック粒径分布から得ら
れた予測流出濁度Ｔ_TBと、予め設定した流出濁度設定値
（しきい値）とを比較し、これらの比較結果に基づい
て、パドルの回転数を制御する。

【００５０】パドルの回転数制御の判断条件と制御条件
を表１に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】表中の条件に該当する場合には、現状の
回転数から得られる最大フロック径ｄ_maxより画像計測
で得られるフロック幾何平均粒径が大きいにも拘わら
ず、設定流出濁度より予測流出濁度が高い。この現象
は、フロックの粒径分布からみると実際的でない。この
現象が生ずる原因としては、画像計測における視野範囲
内に多量のフロックが存在し、フロックが重なるため
に、見掛け上フロック粒径が大きくなることが考えられ
る。従って撹拌強度（パドル回転数）を低くする必要が
ある。

【００５３】また条件に該当する場合、最大フロック
径ｄmaxが小さく、予測流出濁度が高い。すなわち現状
の撹拌強度が高いため、フロックが未成長であると考え
られる。従ってパドル回転数を低くする。

【００５４】更に条件に該当する場合、予測流出濁度
が低いので、基本的には問題がないが、撹拌強度が低す
ぎると、フロックがフロック形成池内で沈降するおそれ
がある。従ってパドルの回転数を上げて、フロックの沈
降を防止する。

【００５５】条件に該当する場合、フロックの粒径が
小さいが、流出濁度は条件を満たしている。従って流出
濁度を優先するためにパドルの回転数は現状維持とす
る。

【００５６】また条件〜の場合において、しきい値
と制御因子との差に対応してさらに条件分けしておき、
両者の差分に応じて段階的にパドル回転数の変化量を決
定する態様をとることもできる。

【００５７】前述のように、フロック形成池３には複数
のパドル１１ａ，１１ｂ，１１ｃが配備されており、撹
拌方式には、すべてのパドル回転数を一定に保つ制御方
式と、後段側になる程、回転数を下げるテーパードフロ
ッキュレーション制御方式とが考えられる。後者の方式
は、初段では強い撹拌力により高い衝突確率を維持し、
後段では撹拌力を弱めてフロックの再解離および破壊を
回避するものである。

【００５８】図７は前者の制御方式におけるパドルの回
転数の制御範囲を示し、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は後者
の制御方式によるパドルの回転数の制御範囲を示す。図
において、Ｒ_Oは定常回転数、Ｒminは最小回転数、Ｒma
xは最大回転数である。後者の制御方式では、たとえば
Ｒ_Oの比率が初段：中段：後段＝５：３：１となってい
る。

【００５９】従って本実施例では、後者の方式に基づい
て、フロックについての各種特徴量を管理指標として、
フロック形成池３の中段及び後段に配置されたパドル１
１ｂ，１１ｃの回転数をコントロールすることが特徴の
一つとなっている。

【００６０】次に凝集剤注入率の制御の実際例を説明す
る。一般にフィードバック制御が可能な凝集剤注入率式
として（３）式があげられる。

【００６１】Ｄ＝Ａ・ＴＢⁿ＋Ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）ここでＤは凝集剤注入率、ＴＢは原水濁度、Ｂは補正
項、Ａ，ｎは係数である。

【００６２】先ず前記と同様に、画像計測装置１５は所
定のサンプリング時間間隔をもって画像計測を行う。即
ち、水中カメラ８から画像を取り込み、２値化処理を行
ってから画像を反転し、面積／体積変換などの処理を行
い、フロックの粒径や個数などの前記特徴量を抽出す
る。この特徴量の抽出を所定回数繰り返して統計処理す
る。

【００６３】流出濁度に対するフロック平均粒径及びフ
ロック個数／画面の関係について述べる。図９はフロッ
ク幾何平均粒径と沈澱池流出濁度との関係を示す。ここ
で取り扱う沈澱池流出濁度は、撮影から６時間後のもの
である。この図から判るように、フロック幾何平均粒径
が小さくなると流出濁度が高くなり、フロック幾何平均
粒径が大きくなると流出濁度が低くなる。

【００６４】図１０はフロック個数／画面と沈澱池流出
濁度との関係を示す。この図から判るように、フロック
個数／画面が増大すると流出濁度が高くなる一方、フロ
ック個数／画面が減少すると流出濁度が低くなり、フロ
ック個数／画面が８００以下のときには流出濁度はほと
んど変化しない。

【００６５】このようにフロック平均粒径とフロック個
数／画面との間には強い交互関係がみられ、フロック平
均粒径が大きく、しかもフロック個数／画面が少ないと
きに、流出濁度が低くなることが判る。尚、ここで取り
扱う濁水現象は、凝集剤の過剰注入により発生するアル
ミニウムの白濁現象とは異なる。

【００６６】このようにフロック幾何平均粒径と沈澱池
の関係が明確になったので、これに基づいて微フロック
粒子の沈澱池流出濁度に対する影響を評価した。この評
価にあたっては、一般に利用されている表面積負荷率を
用いることにする。表面積負荷率は、ある条件下の沈澱
池にある大きさのフロック粒子を流入させた場合、どれ
だけのフロック粒子が除去されるかを評価する指標であ
る。

【００６７】（４）式に表面積負荷率Ｗ₀（ｃｍ/ｓｅ
ｃ）を示す。

【００６８】Ｗ₀＝Ｑ／Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）ここでＱは沈澱池における流量（ｃｍ³/ｓｅｃ）、Ａは
沈澱池の表面積（ｃｍ²）である。

【００６９】表面積負荷率Ｗ₀は、フロック沈降速度と
次元が一致する。すなわち表面積負荷率Ｗ₀よりも小さ
なフロック沈降速度Ｗをもつフロック粒子の除去率を与
える基礎数値となる。この判断基準は次の通りである。

【００７０】Ｗ＜Ｗ₀のとき … 除去率Ｗ／Ｗ₀ Ｗ≧Ｗ₀のとき … 除去率１００％この判断に基づいて、微フロック粒子の除去率を求めた
結果を表２に示す。表２において、表面積負荷率Ｗ₀＝
０.０５（ｃｍ/ｓｅｃ）とする。

【００７１】

【表２】

【００７２】表２において、除去率が１００％に満たな
い場合、すなわち微フロック粒子が流出する可能性があ
る場合は、アンダーラインを付して強調している。

【００７３】一般的に、薬品沈澱池の流速は０.６６ｃ
ｍ/ｓｅｃ以下、傾斜板沈澱池の流速は１.０ｃｍ/ｓｅ
ｃ以下である。表２においては、流速０.０５ｃｍ/ｓｅ
ｃによるものであり、実際の流速の１／１０〜１／２０
程度であるにも拘わらず、１５０μｍ程度の微フロック
粒子が流出する可能性がある。

【００７４】次に画像計測における単位容量当たりの微
フロック容量に関して説明する。画像計測において、単
位容量当たりの微フロック量Ｍｇ（ｇ／ｌ）は、（５）
式により求めることができる。

【００７５】

【数５】

【００７６】ここでＸ_nは直径ｎ（５０〜３００μｍ）
の級数別フロック体積量（ｃｍ³）、Ｇcは画像測定数、
Ｇsは画面視野範囲の容量（ｌ）、ρ_E2は平均微フロッ
ク密度（１５０μｍの密度＝０.０７４ｇ/ｃｍ³）であ
る。

【００７７】次に画面測定から求める沈澱池の予測流出
濁度を求める。即ち、前記表面積負荷率Ｗ₀とフロック
沈降速度Ｗに基づいて、沈澱池の予測流出濁度Ｔ_TB（ｍ
ｇ／ｌ）を求める場合、（６）式を用いる。

【００７８】Ｔ_TB＝Ｍｇ{１−(ＷG_AVE／Ｗ₀)}×1000・・・・・・・・・・・・・・・（６）ここでＷG_AVEは、平均微フロック径の沈降速度（１５０
μｍの沈降速度＝０.０４ｃｍ/ｓｅｃ）、Ｗ₀は画像計
測時の表面負荷率（ｃｍ/ｓｅｃ）である。実際の画像
計測において、幾何平均粒径１.０９５ｍｍでＭｇ＝０.
００４５７，ＷG_AVE＝０.０４，Ｗ₀＝０.０５の場合、
（６）式から予測流出濁度Ｔ_TBは０.９１４ｍｇ/ｌとな
る。

【００７９】同様に、幾何平均粒径１.７９５ｍｍで
Ｍｇ＝０.０００４，ＷG_AVE＝０.０４，Ｗ₀＝０.０５の
場合、予測流出濁度Ｔ_TBは０.１ｍｇ/ｌとなる。

【００８０】この結果からも判るように、平均粒径と微
フロック容量には関係が認められる。即ち、フロック粒
径分布には分散があり、フロック平均粒径が大きくなれ
ば、必然的に微フロックの割合も減少し、流出濁度も低
下する。

【００８１】次に原水の取水量Ｑと定格水量Ｑ_SETを比
較する。取水量Ｑは濾過池の逆洗水の返送などによって
変動し、取水量Ｑの変動はフロック形成池における撹拌
強度Ｇの変動の主因となる。更にフロック粒径分布から
得られた予測流出濁度Ｔ_TBと、予め設定した設定流出濁
度（しきい値）ＴＢ_SETとを比較し、この比較結果に基
づいて、凝集剤注入率式の補正項Ｂを増減する。

【００８２】そこで本実施例における凝集剤注入率式
は、次の（７）式で表される。

【００８３】Ｄ＝Ａ・ＴＢⁿ±Ｂ(Ｑ_DIFF and ＴＢ_DIFF)・・・・・・・・・・（７）ここでＤは凝集剤注入率（ｍｇ／ｌ又はｇ／ｍ³）、Ｔ
Ｂは原水濁度、Ｑ_DIFFは定格水量Ｑ_SETと取水量Ｑの水
量差、ＴＢ_DIFFは設定流出濁度ＴＢ_SETと予測流出濁度
Ｔ_TBの濁度差，Ａ，ｎは係数である。

【００８４】上記の比較の結果、水量差Ｑ_DIFFが定格水
量Ｑ_SETの１０％以下の場合、濁度差Ｔ_DIFFに従って補
正項Ｂを補正する。つまり予測流出濁度Ｔ_TBが設定流出
濁度ＴＢ_SETより大きい場合は補正項Ｂを減量し、予測
流出濁度Ｔ_TBが設定流出濁度ＴＢ_SETより小さい場合は
補正項Ｂを増量する。

【００８５】また水量差Ｑ_DIFFが定格水量Ｑ_SETの１０
％以上である場合、表３に示す判断基準により補正項Ｂ
の補正が行われる。

【００８６】

【表３】

【００８７】表３中の条件に該当する場合、取水量Ｑ
が増加したことにより、撹拌強度が高く滞留時間が短く
なったことでフロックの破壊が生じ、その結果、予測流
出濁度Ｔ_TBが高くなったと考えられる。この場合には補
正項Ｂを減少することにより、フロック密度を高くし、
沈澱池の流出濁度を低減することが可能である。

【００８８】また条件に該当する場合、取水量Ｑが減
少し、撹拌強度が低く滞留時間が長くなっているが、フ
ロックが未成長であるため、予測流出濁度Ｔ_TBが高くな
っていると考えられる。この場合、補正項Ｂを増加する
ことにより、ＡＬＴ比も高くなり、フロック密度は若干
低下するが、フロックの平均粒径を大きくでき、沈澱池
の流出濁度を低減することが可能である。

【００８９】条件に該当する場合、例えば条件で制
御をかけた結果、安定したフロック形成が行われている
と判断し、現状を維持する。

【００９０】更に条件に該当する場合、例えば条件
で制御をかけた結果、安定したフロック形成が行われて
いると判断し、現状を維持する。

【００９１】又、条件またはの場合において、水量
差Ｑ_DIFFや濁度差ＴＢ_DIFFの大きさに応じて段階的に
補正項Ｂの値を決定する態様をとることも可能である。

【００９２】本実施例では、取水量Ｑと予測流出濁度Ｔ
_TBを制御因子とする態様をとったが、さらに水温などを
制御因子として補正項Ｂを制御する態様を取ることも可
能である。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフロ
ック計測制御装置では、フロック形成池の後段部に設置
された処理水撮影機が撮影したフロック映像が画像計測
装置により識別され、画像計測装置から得られるフロッ
クについての単位容積当たりのフロック個数及びフロッ
クの平均粒径、単位容積当たりのフロック容量及び微フ
ロック容量の４項目の特徴量が連続的に算出されて制御
手段に入力され、これらのフロック特徴量を管理指標と
して、凝集剤注入率制御装置とパドル回転数制御装置に
対する制御信号が出力されて、混和池に対する凝集剤の
注入率と、フロック形成池のパドルの回転数を同時に制
御することができる。

【００９４】従ってフロック形成を制御する因子として
特に重要な凝集剤注入率とパドルの撹拌強度及び撹拌時
間に関して、計測値とフロック形成因子との関係を推定
及び定量化することが可能となり、両因子を同時に制御
することにより、フロック形成時の制御精度を高めて一
層きめの細かい制御を実現できる効果がある。

【００９５】特にパドル回転数の制御は、フロック形成
池の中段パドルと後段パドルの回転数を前記した判断基
準によって制御することが有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフロック計測制御装置
を示すブロック図。

【図２】フロック形成池におけるフロック粒径を示す分
布図。

【図３】フロック形成池におけるフロック粒径のバラン
スが崩れた場合の分布図。

【図４】図４（Ａ）（Ｂ）はフロックが沈降を生じる状
態を示すグラフ。

【図５】図５（Ａ）（Ｂ）はフロックが安定して形成さ
れている状態を示すグラフ。

【図６】原水濁度とフロック形成時間の関係例を示すグ
ラフ。

【図７】すべてのパドル回転数を一定に保つ方式におけ
るパドルの回転数の制御範囲を示すグラフ。

【図８】図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、後段側のパドル回
転数を下げる方式におけるパドルの回転数の制御範囲を
示すグラフ。

【図９】フロック幾何平均粒径と沈澱池流出濁度との関
係を示すグラフ。

【図１０】フロック個数／画面と沈澱池流出濁度との関
係を示すグラフ。

【図１１】従来の迂流式フロック計測制御装置例を示す
ブロック図。

【符号の説明】

１…着水井、２…急速混和池、３…フロック形成池、３
…沈澱池、５…濁度計、８…水中カメラ（処理水撮影
機）、１０…撹拌機構、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…パド
ル、１３…凝集剤注入率制御装置、１４…パドル回転数
制御装置、１５…画像計測装置、１６…運転・管理用コ
ンピュータ（制御手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設定された凝集剤注入率に基づいて処理
水に凝集剤を注入して混和する混和池と、この混和池か
らの処理水をパドルにより撹拌してフロックを形成する
フロック形成池と、該フロック形成池の後段部に設置さ
れる処理水撮影機と、この処理水撮影機からの画像情報
に基づいてフロックを識別し、統計処理を行ってフロッ
クについての各種特徴量を算出する画像計測装置と、フ
ロック形成池からの処理水中のフロックを沈澱させる沈
澱池とを備え、沈澱池から流出する処理水の濁度を設定
流出濁度以下に制御するものにおいて、上記画像計測装置から得られるフロックについての各種
特徴量を管理指標として、前記混和池に対する凝集剤注
入率と、フロック形成池のパドル回転数を同時に制御す
る制御手段を設けたことを特徴とするフロック計測制御
装置。
【請求項２】上記フロックについての各種特徴量とし
て、単位容積当たりのフロック個数、フロック形成池後
段の代表フロックの平均粒径、単位容積当たりのフロッ
ク容量（ＦＶ値）、単位容量当たりの粒径０．５ｍｍ以
下の微フロック容量（ＭＦＶ）の４項目を用いたことを
特徴とする請求項１記載のフロック計測制御装置。
【請求項３】上記画像計測装置から得られるフロック
についての各種特徴量を管理指標として、前記混和池に
対する凝集剤注入率と、フロック形成池の中段及び後段
に配置されたパドル回転数を同時にコントロールする制
御手段を設けたことを特徴とするフロック計測制御装
置。