CN101937197B

CN101937197B - 凝集剂注入控制系统

Info

Publication number: CN101937197B
Application number: CN2010102197410A
Authority: CN
Inventors: 三宫丰; 横井浩人; 芳贺铁郎; 阴山晃治; 田所秀之; 馆隆广
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: JP2011005463A; JP5208061B2; CN101937197A

Abstract

本发明提供一种能够进一步缩短反馈修正的时间延迟且能够适用于原水高浊时的情况，能够运算出适当的凝集剂注入量的凝集剂注入控制系统。一种净水厂的凝集剂注入控制系统，从被注入凝集剂而形成有絮凝物的原水(凝集剂注入水)除去絮凝物，具备：原水传感器，其测量凝集剂注入前的原水的水量和水质；絮凝物分级装置，其按照絮凝物的粒径，对在沉淀池的比出口靠上游侧采集到的凝集剂注入水进行分级而得到分级处理水；分级处理水浊度传感器，其测量分级处理水的浊度；管理机构，其具有根据原水的水质来运算凝集剂注入率的注入率运算功能、及根据原水浊度和分级处理水浊度来运算凝集剂注入率的修正值而决定凝集剂注入量的注入率修正功能，来决定凝集剂注入量；药品注入机构，其基于管理机构所决定的凝集剂的注入量来控制药品注入设备。

Description

凝集剂注入控制系统

技术领域

涉及净水处理设施的监视控制系统，尤其是涉及控制凝集剂的注入量的系统。

背景技术

在净水厂中，实施一种凝集沉淀处理：通过向取出的原水注入凝集剂，使原水中的浊质部分凝集而形成絮凝物，通过沉淀池使生成的絮凝物沉降分离。沉降分离絮凝物后的沉淀水被导入下一个净水设施即过滤池而进行过滤。在该凝集沉淀处理中，根据原水水质决定的凝集剂注入率很重要。将河川或湖沼等的地表水作为原水时，原水水质由于气象条件或季节等原因而进行变动，因此为了得到设定的浊度以下的自来水，需要一种能够决定适当的凝集剂注入率或凝集剂注入量的凝集剂注入控制方法。

在凝集剂注入控制方法中具有前馈控制，该前馈控制为：根据由原水水质(浊度、碱度、pH等)的测量结果预先设定的凝集剂注入模式，运算凝集剂注入率，基于该凝集剂注入率，注入凝集剂。然而，前馈控制在原水水质变动而无法获得与过去作成的凝集剂注入模式的一致时，凝集剂注入量不适当，会引起凝集不良。其结果是，沉淀池的出口的浊度变高，而浊度高的沉淀水被导入过滤池，因此容易引起过滤堵塞，从而存在过滤池的反洗频度增加的课题。

相对于前馈控制，有基于沉淀池出口的浊度的测量结果来修正凝集剂注入量的反馈控制。反馈控制即使在原水水质变动的情况下，只要作为沉淀池出口的浊度的变化而测量该影响，反馈就起作用，因此能够修正凝集剂注入量。然而，到判明向原水注入凝集剂的结果作为沉淀池出口的浊度为止需要约3～4小时，注入量的修正会产生时间延迟。由于该时间延迟，而难以应对原水水质急剧变动的情况。

由于前馈控制和反馈控制分别具有缺点，因此存在一种前馈/反馈控制：对各控制方式进行组合，首先，根据原水水质，运算基本凝集剂注入率，使用沉淀池出口的浊度，修正该运算值。前馈/反馈控制与前馈控制相比，即使在无法获得凝集剂注入模式的一致性的情况下，反馈也会起作用，因此能够适当地维持凝集剂注入量。然而，由于未解决反馈控制的课题即时间延迟，因此仍然难以应对原水水质急剧变动的非常规情况。

为了缩短反馈修正的时间延迟，提出有以下技术。

例如，在专利文献1中，公开有一种凝集剂注入控制方法：测定采集到的试料的浊度或色度，基于该测定值，运算凝集剂最佳添加量，通过控制凝集剂注入泵，而将凝集剂注入量控制为最佳。

在专利文献2中，公开有一种净水凝集处理的控制方法：测量凝集剂注入后的絮凝物的粒径分布，使用其平均絮凝物直径，控制凝集剂注入率。

在专利文献3中，提出有一种凝集剂注入控制装置：通过流动电流计来测量流动电流值，根据原水的碱度、导电率等修正该电流值，使用修正后的流动电流值，控制凝集剂注入设备。

在专利文献4中，公开有一种凝集剂注入控制方法：对从混和池采集到的试料照射光而测量电压信号，将得到的电压信号分离成与浊度相关的成分和与浊质的偏存度、尺寸相关的成分，再进行信号处理，由此控制凝集剂注入量。

专利文献1：日本特开平5-146608号公报

专利文献2：日本特开平10-202013号公报

专利文献3：日本特开2004-223357号公报

专利文献4：日本特开平1-139109号公报

在专利文献1记载的技术中，利用急速混和装置采集到注入有凝集剂的原液后，利用与主体装置(实际设备)并列设置的凝集监视装置，使絮凝物成长，对其过滤，测定浊度或色度。因此，与上述的使用沉淀池出口的浊度相比，能够进行快速的反馈修正，但是需要在凝集监视装置中进行与主体装置同样的操作，因此依然在修正中会产生时间延迟。而且，执行所述一连串操作的凝集监视装置与主体装置的规模及结构不同，因此存在凝集剂注入量的修正精度变低的课题。

在专利文献2记载的技术中，也需要在絮凝物形成池出口采水而测量絮凝物个数浓度。因此，与使用沉淀池出口的浊度相比，能够进行快速的反馈修正，但是与专利文献1的技术相同地，依然具有在修正中产生时间延迟的课题。

在专利文献3记载的技术中，原水为高浊度时，由于无法使用流动电流计测量流动电流，因此具有在高浊时难以维持适当的凝集剂注入量的课题。

在专利文献4记载的技术中，在凝集剂注入量的控制中使用浊度和浊质的偏存度及尺寸。浊度和浊质的偏存度及尺寸是关于凝集剂注入/急速搅拌处理后的原水(凝集剂注入水)的数据，在到沉淀池出口之前也会受到沉降分离的浊质的影响。因此，与使用沉淀池出口的数据的情况相比，存在凝集剂注入量的修正精度变低的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种能够应对上述课题，进一步缩短反馈修正的时间延迟且能够适用于原水高浊时的情况，能够运算出适当的凝集剂注入量的凝集剂注入控制系统。

本发明者们为了实现上述目的，完成了具备以下特征的凝集剂注入控制系统的发明。

一种凝集剂注入控制系统，其是净水厂的凝集剂注入控制系统，通过药品注入设备将凝集剂注入原水而形成絮凝物，通过沉淀池和过滤池从形成有所述絮凝物的所述原水中除去所述絮凝物而得到自来水，所述凝集剂注入控制系统具备：原水传感器，其测量将所述凝集剂注入之前的所述原水的水量及至少包含浊度的水质；絮凝物分级装置，其按照含有的所述絮凝物的粒径，对在所述沉淀池的比出口靠上游侧采集到的形成有所述絮凝物的所述原水进行分级而得到分级处理水；分级处理水浊度传感器，其测量所述分级处理水的浊度；管理机构，其具有注入率运算功能和注入率修正功能，而决定所述凝集剂的注入量，该注入率运算功能根据所述原水传感器测量到的所述原水的水质来运算所述凝集剂的注入率，该注入率修正功能根据所述原水传感器测量到的所述原水的浊度和所述分级处理水浊度传感器测量到的所述分级处理水的浊度来运算所述凝集剂的注入率的修正值而决定所述凝集剂的注入量；药品注入机构，其基于所述管理机构所决定的所述凝集剂的注入量来控制所述药品注入设备。

发明效果

与现有的沉淀池出口相比，通过在提早的阶段对注入有凝集剂的原水进行采集，能够缩短反馈修正的时间延迟，即使原水水质变动也能够提前进行凝集剂注入率的修正。

通过利用絮凝物分级装置对絮凝物进行分级，而使成为测量对象的分级处理水的浊度低于未对絮凝物进行分级时的浊度，因此即使原水为高浊度也能够进行浊度测量。

附图说明

图1是本发明的实施例1的凝集剂注入控制系统的结构图。

图2是本发明的实施例1的管理机构的结构图。

图3是说明本发明的注入率运算功能的处理流程的流程图。

图4是说明本发明的实施例1中的注入率修正功能的处理流程的流程图。

图5是示出本发明的实施例1中的ΔTu/Tu₀与修正值Q₁的关系(式(4))的图。

图6是示出本发明的实施例1中的ΔTu/Tu₀与修正值Q₁的关系(式(7))的图。

图7是说明本发明的实施例2中的注入率修正功能的处理流程的流程图。

图8是示出本发明的实施例2中的处理水浊度与预测沉淀水浊度的关系的图。

图9是本发明的实施例3的凝集剂注入控制系统的结构图。

图10是说明本发明的实施例3中的注入率修正功能的处理流程的流程图。

图11是说明本发明的实施例4中的注入率修正功能的处理流程的流程图。

图12是本发明的实施例5中的管理机构的结构图。

图13是说明本发明的实施例5中的数据库检索功能的处理流程的流程图。

图14是说明本发明的实施例5中的注入率修正功能的处理流程的流程图。

图15是说明絮凝物分级装置所进行的分级处理前后的凝集剂注入水的絮凝物的粒径分布的图。

符号说明：

10…凝集剂注入控制系统

100…管理机构

110…CPU

120…工艺数据库

130…水质数据库

140…网络接口(IF)

150…存储器

151…数据收集功能

152…注入率运算功能

153…注入率修正功能

154…数据库检索功能

200…网络

300…药品注入机构

400…净水处理设施

410…原水

420…原水传感器

430…着水井

440…混和池

450…药品注入设备

460…絮凝物形成池

470…沉淀池

480…沉淀水

490…过滤池

500…过滤水

510…净水池

520…自来水

530…絮凝物分级装置

540…废水

550…分级处理水

560…第一浊度传感器

570…第二浊度传感器

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的凝集剂注入控制系统的实施方式。本发明的凝集剂注入控制系统与上述的专利文献1～4相比，能够观察到实际的凝集剂注入/急速搅拌后的原水(凝集剂注入水)中含有的沉降性差、粒径小的絮凝物，从而能够提高凝集剂注入率的修正精度。

[实施例1]

图1是示出本发明的凝集剂注入控制系统的一实施方式的图。如图1所示，实施例1中的凝集剂注入控制系统10包括管理机构100、网络200、药品注入机构300、原水传感器420、药品注入设备450、絮凝物分级装置530及第一浊度传感器(分级处理水浊度传感器)560。如下所述，凝集剂注入控制系统10将凝集剂注入净水处理设施400。

凝集剂注入控制系统10中，原水传感器420、药品注入设备450、絮凝物分级装置530及第一浊度传感器560设置在净水处理设施400内。管理机构100、网络200及药品注入机构300可以设置在净水处理设施400内，也可以设置在净水处理设施400外。在本实施例中，设置在净水处理设施400外。管理机构100与药品注入机构300经由网络200连接，药品注入机构300与净水处理设施400经由通信回线连接，分别发送接收数据。

净水处理设施400除了上述的原水传感器420、药品注入设备450、絮凝物分级装置530及第一浊度传感器560之外，还具备着水井(着水井)430、混和池440、絮凝物形成池460、沉淀池470、过滤池490及净水池510。

在净水处理设施400中，对从河川、地下水等水源取到的原水410进行净水处理，并将最终得到的过滤水500作为自来水从净水池510送水。

原水410首先被导入着水井430，然后，依次被导入混和池440、絮凝物形成池460、沉淀池470、过滤池490、净水池510，进行处理。以下，说明原水410的处理过程。

原水410通过原水传感器420测量水量和水质，沉降除去粒径大的沙等之后，被导入着水井430。

在着水井430中，为了提高凝集剂的凝集效果，而从未图示的药品注入设备向原水410注入酸剂或碱剂。

在混和池440中，将凝集剂从药品注入设备450注入到原水410中，并进行急速搅拌。在急速搅拌的作用下，原水410中的浊质部分凝集而形成絮凝物。然后，注入了凝集剂的原水410(以下，称为“凝集剂注入水”)被导入絮凝物形成池460。

药品注入设备450由药品注入机构300控制，将凝集剂注入原水410，测量凝集剂的注入量等的工艺数据。

在絮凝物形成池460中，缓速搅拌凝集剂注入水，促进絮凝物的成长。缓速搅拌后的凝集剂注入水被导入沉淀池470。

在沉淀池470中，缓速搅拌后的凝集剂注入水的絮凝物被沉降分离。分离了絮凝物后的凝集剂注入水即沉淀水480被导入过滤池490。

在过滤池490中，对沉淀水480进行过滤，除去在沉淀池470中未沉降分离的微细的絮凝物。过滤处理后的沉淀水480，即过滤水500被导入净水池510。过滤水500作为自来水从净水池510向需要的家庭供给。

在混和池440中，通过泵等送水机构(未图示)采集凝集剂注入水的一部分，并将其导入到絮凝物分级装置530。凝集剂注入水的采集地点只要在将凝集剂注入原水410的混和池440后，在到沉淀池470的出口之间即可，优选，从混和池440与絮凝物形成池460之间进行采水。

在絮凝物分级装置530中，对凝集剂注入水中含有的絮凝物进行分级，而得到废水540和分级处理水550。分级处理水550的水质由第一浊度传感器560测量。絮凝物分级装置530的作用是能够提前把握受沉淀水480的浊度(以下，称为“沉淀水浊度”)影响的沉降性差、粒径小的絮凝物的含有比率状态。

通常，絮凝物的粒径为1～100μm各种各样，但是沉降性差的絮凝物是粒径为50μm以下，尤其是15m以下的小絮凝物。因此，絮凝物分级装置530进行的分级是分离由50μm以下、优选5～15m的范围决定的某粒径以下的小絮凝物。因此，实施分级时，与凝集剂注入水相比，分级处理水550的小絮凝物的含有比率变高，废水540的小絮凝物的含有比率变低。

图15中示出絮凝物分级装置530所进行的分级处理前后的与凝集剂注入水的絮凝物的粒径相对的粒子数的分布(粒径分布)例。分级处理使用网眼10μm的过滤器进行。图15示出：通过絮凝物分级装置530对凝集剂注入水进行分级处理时，即使分级处理前的絮凝物的粒径分布如A和B那样不同，只要沉降性差的小絮凝物(粒径为10μm以下的絮凝物)大致同量，分级处理水550分级处理后的凝集剂注入水)的絮凝物的粒径分布就为相互类似的分布(A’和B’)。因此，即使如粒径分布A和B那样分级处理前的絮凝物的平均粒径不同，分级处理后得到的分级处理水550的絮凝物的粒径分布A’与B’也类似。即，无论凝集剂注入水中含有的絮凝物为何种粒径分布，都能够从凝集剂注入水得到含有较多沉降性差的小絮凝物的分级处理水550。

在现有技术中，如图15所示的凝集剂注入水的粒径分布A和粒径分布B那样，沉降性差的小絮凝物(粒径为10m以下的絮凝物)大致同量，但是絮凝物的平均粒径不同时，通过粒径分布A的凝集剂注入水和粒径分布B的凝集剂注入水进行改变凝集剂注入量的控制。例如，以平均粒径为参数，使用若平均粒径变大则凝集剂注入量减少的注入率式进行反馈控制时，相对于平均粒径大的粒径分布B，进行使凝集剂注入量减少的控制。凝集剂注入量减少时，沉降性差的小絮凝物进一步增加，作为结果，沉淀水浊度存在变高的可能性。

如此，在现有技术中，由于沉降性差的小絮凝物大致同量，因此即使在本来凝集剂注入量相同的情况下，也存在进行改变凝集剂注入量的控制或该控制的结果是沉淀水浊度变高的课题。

然而，在本发明中，由于能够观察到含有较多沉降性差、粒径小的絮凝物的分级处理水550，从而能够避免现有技术的课题。

在此，絮凝物分级装置530的过滤器可以是陶瓷制也可以是金属制，只要能够快速地对凝集剂注入水中含有的絮凝物进行分级即可，并未特别限定。

作为絮凝物分级装置530，除上述的过滤器之外，列举有例如由旋转过滤器形成的微粒子分级装置、液体旋风分离器、沉降分离装置、浮上分离装置等，只要是能够相对于凝集剂注入水快速地提高由50μm以下、优选5～15μm的范围决定的粒径以下的絮凝物的含有比率的机构即可，并未特别限定。

返回图1，继续说明本发明的凝集剂注入控制系统10。

分别地，原水传感器420、第一浊度传感器560测量水质数据，原水传感器420和药品注入设备450测量水量或凝集剂的注入量等工艺数据。该水质数据和工艺数据经由通信回线发送给药品注入机构300。作为水质数据，在原水传感器420中测量水量、浊度及碱度，在第一浊度传感器560中测量浊度。

药品注入机构300执行控制药品注入设备450等的净水处理设施400的各工艺的控制。而且，药品注入机构300经由网络200在与管理机构100之间相互发送接受测量到的水质数据、工艺数据及后述的控制数据。

管理机构100包括例如个人计算机等的计算机、及该计算机执行的软件。管理机构100经由网络200从药品注入机构300接收水质数据和工艺数据，使用接收到的水质数据和工艺数据，运算凝集剂的注入量。该凝集剂注入量作为控制数据经由网络200发送给药品注入机构300。

在此，使用图2，详细说明管理机构100。图2是本实施方式中的管理机构100的结构图。管理机构100具备CPU 110、工艺数据库120、水质数据库130、网络接口(IF)140及存储器150。

存储器150中存储有用于使管理机构100具有数据收集功能151、注入率运算功能152、注入率修正功能153的程序。

CPU 110执行该程序，使上述的各功能起作用。

IF 140是与网络200的接口，起到与药品注入机构300进行信息通信的作用，该药品注入机构300与网络200连接。

工艺数据库120中存储有数据收集功能151在现在及过去通过药品注入机构300收集到的工艺数据。具体来说，存储有通过原水传感器420测量的水量或通过药品注入设备450测量到的凝集剂注入量等。而且，在实施例4中还预先设定并存储有后述的测量周期Δt。

水质数据库130中存储有数据收集功能151在现在及过去通过药品注入机构300收集到的水质数据。具体来说，存储有通过原水传感器420、第一浊度传感器560测量到的浊度及碱度等。而且，水质数据库130中分别预先设定并存储有后述的处理水浊度的目标值DV₁、沉淀水浊度的目标值DV₂及过滤水浊度的目标浊度DV₃。

如上所述，数据收集功能151通过药品注入机构300收集工艺数据或水质数据。

注入率运算功能152根据水质数据，运算基本凝集剂注入率。基本凝集剂注入率是根据原水410的水质求出的凝集剂注入率。图3中示出注入率运算功能152的处理流程。

在S1中，从水质数据库130取得原水410的水质数据。该水质数据是通过原水传感器420测量到的原水410的浊度Tu₀(以下，称为“原水浊度Tu₀”)或碱度AL。

在S2中，按照式(1)，运算基本凝集剂注入率F₀。

F₀＝a1·Tu₀ ^a2+a3·AL^a4 …(1)

在此，a1、a2、a3、a4是系数，预先通过基础试验确定。例如，若a1＝5.5，a2＝0.4，a3＝-0.55，a4＝0.04时，原水浊度Tu₀为100度，碱度AL为35mg/L，则基本凝集剂注入率F₀由下式得出。

F₀＝5.5·Tu₀ ^0.4+(-0.55)·AL^0.04＝34mg/L …(2)

虽然凝集剂注入率F₀由于原水410的水质、水量及净水厂的规格而不同，但是至少优选为5～100mg/L的范围。

运算基本凝集剂注入率F₀的式子并不局限于式(1)。也可以通过原水传感器420测量碱度、水温、pH或紫外线吸光度，并按照考虑了该测量值的式子来运算基本凝集剂注入率F₀。

运算出的基本凝集剂注入率F₀由注入率修正功能153进行输入、修正。

接下来，说明注入率修正功能153。图4示出实施例1中的注入率修正功能153的处理流程。

在S3中，从水质数据库130取得预先设定的处理水浊度的目标值DV₁(以下，称为“目标浊度DV₁”)。处理水浊度是分级处理水550的浊度。

在S4中，从水质数据库130取得原水浊度Tu₀和通过第一浊度传感器560测量到的处理水浊度Tu₁。

在S5中，按照式(3)，运算处理水浊度Tu₁与目标浊度DV₁的偏差ΔTu。

ΔTu＝Tu₁-DV₁ …(3)

在S6中，按照式(4)，使用偏差ΔTu，运算基本凝集剂注入率F₀的修正值Q₁。

Q₁＝b1·(ΔTu/Tu₀) …(4)

在此，b1是系数，预先通过基础试验确定。图5中示出由式(4)表示的ΔTu/Tu₀与修正值Q₁的关系。例如，若b1＝30时，原水浊度Tu₀为100度，处理水浊度Tu₁为20度，及目标浊度DV₁为5度，则修正值Q₁由下式得出。

Q₁＝30·(ΔTu/Tu₀)＝4.5mg/L …(5)

虽然修正值Q₁由于凝集剂注入水的采集位置、絮凝物分级装置530的规格及基本凝集剂注入率F₀的运算式的设定而适合值不同，但是至少优选在-20～20mg/L的范围。

在S6中，运算修正值Q₁的式子并不局限于式(4)。也可以通过原水传感器420测量碱度、水温、pH或紫外线吸光度，并按照考虑了该测量值的式子来运算修正值Q₁。

在S7中，取得通过注入率运算功能152运算出的基本凝集剂注入率F₀。

在S8中，按照式(6)，运算凝集剂注入率F₁。

F₁＝F₀+Q₁ …(6)

在S9中，从工艺数据库120取得通过原水传感器420测量到的原水410的水量。

最后，在S10中运算凝集剂注入量。将凝集剂注入率F₁乘以原水410的水量来求出凝集剂注入量。

运算出的凝集剂注入量作为控制数据通过药品注入机构300被输入药品注入设备450。药品注入设备450按照该凝集剂注入量将凝集剂注入原水410。

另外，在修正值Q₁的运算中，除式(4)之外，还可以使用式(7)。Q₁＝exp(c1-c2/T)·tan(c3·(ΔTu/Tu₀)·π)…(7)

在此，c1、c2、c3是系数，预先通过基础试验确定。T是原水410的水温(℃)。图6示出由式(7)表示的ΔTu/Tu₀与Q₁的关系。

式(7)是在Q₁中设置死区的式子。使用该式时，仅在浊度急变时实施反馈控制。

在本发明中，在净水处理设施400的工艺的较早阶段(絮凝物形成池460前)进行采水，因此能够缩短注入量的修正的时间延迟，即使原水410的水质变动也能够提前进行基本凝集剂注入率F₀的修正。

另外，由于通过絮凝物分级装置530对絮凝物进行分级，因此成为测量对象的处理水浊度Tu₁低于未对絮凝物进行分级时的凝集剂注入水的浊度。因此，即使原水410为高浊度，也能够进行浊度测量，并能够维持适当的凝集剂注入量。

如上所述求出的修正值Q₁为正偏差(Q₁＞0)时，追加注入不足量的凝集剂，为负偏差(Q₁＜0)时，抑制过剩的凝集剂注入，从而能够将沉淀池出口的沉淀水浊度维持成预先设定的沉淀池出口的沉淀水浊度的目标值DV₂(以下，称为“目标浊度DV₂”)。而且，在负偏差时，由于能够抑制过剩的凝集剂注入，因此能够有助于减少成本。

[实施例2]

实施例2是在实施例1的凝集剂注入控制系统中，利用注入率修正功能153来预测凝集剂注入水到达沉淀池出口时的浊度，基于该预测的浊度而求出凝集剂注入量的例子。凝集剂注入水达到沉淀池出口时的预测浊度Tu₂ ^cal(以下，称为“预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal”)根据处理水浊度Tu₁来运算。凝集剂注入控制系统10的结构或处理与实施例1相同，但是注入率修正功能153的处理不同。

以下，说明实施例2中的注入率修正功能153。图7示出实施例2中的注入率修正功能153的处理流程。

在S11中，从水质数据库130取得预先设定的目标浊度DV₂。

在S12中，从水质数据库130取得原水浊度Tu₀和通过第一浊度传感器560测量到的处理水浊度Tu₁。

在S13中，按照式(8)，根据处理水浊度Tu₁，运算预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal。

Tu₂ ^cal＝d1·(Tu₁)^d2+d3 …(8)

在此，d1、d2、d3是系数，预先通过基础试验确定。图8示出处理水浊度Tu₁与预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal的关系。

如此，预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal能够通过以处理水浊度Tu₁为变量的函数来表现。

运算预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal的式子并不局限于式(8)。也可以通过原水传感器420测量碱度或水温或pH等，并按照考虑了该测量值的式子来运算预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal。

在S14中，按照式(9)，运算预测沉淀水浊度Tu₂ ^cal与目标浊度DV₂的偏差ΔTu。

ΔTu＝Tu₂ ^cal-DV₂ …(9)

在S15中，按照式(10)，使用偏差ΔTu，运算基本凝集剂注入率F₀的修正值Q₁。

Q₁＝m1·(ΔTu/Tu₀) …(10)

在此，m1是系数，预先通过基础试验确定。

在S15中，运算修正值Q₁的式子并不局限于式(10)。也可以通过原水传感器420测量碱度、水温、pH或紫外线吸光度，并按照考虑了该测量值的式子来运算修正值Q₁。

在S15中运算了修正值Q₁以后，进行与实施例1相同的处理。即，图7的从S16到S19的处理与实施例1所述的图4的从S7到S10的处理相同。

实施例2的凝集剂注入控制系统具有与实施例1的系统同样的效果。而且，在本实施例中，将在净水厂通常多设定作为目标值的沉淀水浊度使用在偏差ΔTu的运算中，因此具有由操作者容易把握水质状况的优点。

[实施例3]

实施例3是在实施例1的凝集剂注入控制系统中，追加了由传感器测量的测量项目的例子。在实施例3中追加的测量项目是原水410的紫外线吸光度E₂₆₀和沉淀水480的浊度Tu₂(以下，称为“沉淀水浊度Tu₂”)，并使用在注入率修正功能153的运算中。

图9示出实施例3中的凝集剂注入控制系统的结构。实施例3的凝集剂注入控制系统10是与实施例1的凝集剂注入控制系统同样的结构，但是如图9所示，测量沉淀水浊度Tu₂的第二浊度传感器(出口侧浊度传感器)570设置在沉淀池470的出口这一点不同。

另外，实施例3的原水传感器420也测量原水410的紫外线吸光度E₂₆₀。紫外线吸光度E₂₆₀和沉淀水浊度Tu₂与实施例1所述的其他水质数据同样地，通过药品注入机构300存储在水质数据库130中。

实施例3的凝集剂注入控制系统10进行与实施例1的凝集剂注入控制系统相同的处理，但是注入率修正功能153的处理不同。以下，说明注入率修正功能153的处理。

图10示出实施例3中的注入率修正功能153的处理流程。

在S20中，从水质数据库130取得预先设定的目标浊度DV₁、DV₂。

在S21中，从水质数据库130取得原水浊度Tu₀、处理水浊度Tu₁、沉淀水浊度Tu₂及紫外线吸光度E₂₆₀。

在S22中，按照式(3)或式(9)，运算偏差ΔTu。

在S23中，使用偏差ΔTu和紫外线吸光度E₂₆₀，按照式(11)或式(12)，运算基本凝集剂注入率F₀的修正值Q₁。

Q₁＝e1·(ΔTu/Tu₀)+e2·(E₂₆₀)^e3+e4 …(11)

Q₁＝exp(f1-f2/T)·tan(f3·(ΔTu/Tu₀)·π)+f4(E₂₆₀)^f5 …(12)

在此，e1、e2、e3、e4、f1、f2、f3、f4、f5是系数，预先通过基础试验确定。

在S23中，运算修正值Q₁的式子并不局限于式(11)或式(12)。也可以通过原水传感器420测量碱度、水温或pH，并按照考虑了该测量值的式子来运算修正值Q₁。

在S24中，取得通过注入率运算功能152运算出的基本凝集剂注入率F₀。

在S25中，按照式(6)，运算凝集剂注入率F₁。

在S26中，使用沉淀水浊度Tu₂和目标浊度DV₂，按照式(13)，运算凝集剂注入率F₁的修正值Q₂。

Q₂＝g1·(Tu₂-DV₂) …(13)

在此，g1是系数，预先通过基础试验确定。

在S26中，运算修正值Q₂的式子并不局限于式(13)。也可以通过原水传感器420或第二浊度传感器570测量碱度、水温或pH，并按照考虑了该测量值的式子来运算修正值Q₂。

在S27中，使用在S26中得到的修正值Q₂，按照式(14)，运算凝集剂注入率F₂。

F₂＝F₁+Q₂ …(14)

在S28中，从工艺数据库120取得通过原水传感器420测量到的原水410的水量。

最后，在S29中，运算凝集剂注入量。将凝集剂注入率F₂乘以原水410的水量来求出凝集剂注入量。

此外，在本实施例中，使用了紫外线吸光度E₂₆₀，但是也可以取而代之地使用原水410的全有机碳量TOC。这种情况下，全有机碳量TOC由原水传感器420测量，并存储在水质数据库130中。

另外，在本实施例中，使用了沉淀水浊度Tu₂和目标浊度DV₂，但是也可以使用过滤水500的浊度Tu₃(以下，称为“过滤水浊度Tu₃”)和过滤池490出口的过滤水浊度Tu₃的目标浊度DV₃(以下，称为“目标过滤水浊度DV₃”)。这种情况下，在过滤池490的出口设置第二浊度传感器570来测量过滤水浊度Tu₃。目标过滤水浊度DV₃预先设定而事先存储在水质数据库130中。

使用过滤水浊度Tu₃和目标过滤水浊度DV₃时，根据过滤水浊度Tu₃与目标过滤水浊度DV₃的偏差，按照式(15)，运算修正值Q₂。

Q₂＝i1·(Tu₃-DV₃)…(15)

在此，i1是系数，预先通过基础试验确定。

实施例3的凝集剂注入控制系统具有与实施例1相同的效果。而且，在本实施例中，通过执行使用了沉淀水浊度Tu₂的反馈修正，能够增加可靠性，进行更稳定的控制。

[实施例4]

实施例4是在实施例1的凝集剂注入控制系统中，利用注入率修正功能153，考虑原水浊度的变化率V_Tu(以下，称为“浊度变化率V_Tu”)而运算修正值Q₁，求出凝集剂注入量的例子。凝集剂注入控制系统10的结构或处理与实施例1相同，但是注入率修正功能153的处理不同。

以下，说明实施例4中的注入率修正功能153。图11示出实施例4中的注入率修正功能153的处理流程。

在S30中，从水质数据库130取得预先设定的目标浊度DV₁。然后，从工艺数据库120取得预先设定的测量周期Δt。

在S31中，从水质数据库130取得某时刻t的原水浊度Tu₀ ^t、某时刻t的上一次(时刻t-1)测量的原水浊度Tu₀ ^t-1及某时刻t的处理水浊度Tu₁。

在S32中，根据原水浊度Tu₀ ^t、Tu₀ ^t-1及测量周期Δt，按照式(16)，运算浊度变化率V_Tu。

V_Tu＝|Tu₀ ^t-Tu₀ ^t-1|/Δt …(16)

在S33中，按照式(3)，运算偏差ΔTu。

在S34中，使用偏差ΔTu和浊度变化率V_Tu，按照式(17)或式(18)，运算修正值Q₁。

Q₁＝j1·(ΔTu/Tu₀)·j2^VTu (j2＞1)…(17)

Q₁＝exp(k1-k2/T)·tan(k3·(ΔTu/Tu₀)·π)·k

4^VTu(k 4＞1)…(18)

在此，j1、j2、k1、k2、k3、k4是系数，预先通过基础试验确定。

在S34中，运算了修正值Q₁之后，进行与实施例1相同的处理。即，图11的从S35到S38的处理与实施例1中已述的图4的从S7到S10的处理相同。

另外，实施例3中的凝集剂注入控制系统也与实施例4相同地，考虑从时刻t的原水浊度Tu₀ ^t和时刻t-1的原水浊度Tu₀ ^t-1得到的浊度变化率V_Tu而运算修正值Q₁，从而能够求出凝集剂注入量。而且，在S33中，按照式(3)，运算偏差ΔTu，但是也可以在S30中不取得目标浊度DV₁而是取得DV₂，按照式(9)，运算偏差ΔTu。

实施例4的凝集剂注入控制系统具有与实施例1相同的效果。而且，在本实施例中，考虑原水浊度Tu₀的时间变化而实施凝集剂注入率的修正，因此即使在原水浊度Tu₀急变时也能进行适当的凝集剂注入控制。

[实施例5]

实施例5是在实施例3的凝集剂注入控制系统中，利用注入率修正功能153，考虑过去的实际数据的例子。凝集剂注入控制系统10的结构或处理与实施例3相同，但是管理机构100的结构和处理与注入率修正功能153的处理不同。

图12示出实施例5中的管理机构100的结构。在实施例5的情况下，对管理机构100追加数据库检索功能154。数据库检索功能154通过存储在存储器150中的程序来实现。

因此，CPU 110执行该程序，使数据收集功能151、注入率运算功能152、注入率修正功能153功能及数据库检索功能154起作用。

首先，说明数据库检索功能154。图13示出数据库检索功能154的处理流程。

在S39中，从水质数据库130取得现在的原水410的水质数据(浊度、碱度、水温、pH、紫外线吸光度E₂₆₀等)。

在S40中，从工艺数据库120取得现在的原水410的水量数据。

在S41中，取得通过注入率修正功能153运算出的现在的凝集剂注入量。

在S42中，从工艺数据库120和水质数据库130，检索并抽出与现在的原水410的水质、水量及凝集剂注入量相类似的过去的原水410的水质、水量及凝集剂注入量的实际数据。

在S43中，从存储在水质数据库130的过去的沉淀水浊度中取得与在S42中抽出的类似的过去的实际数据相对的沉淀水浊度Tu₂ ^old(以下，称为“过去的沉淀水浊度Tu₂ ^old”)。该沉淀水浊度Tu₂ ^old是与S39～S41中取得的现在的原水410的水质、水量及凝集剂的注入量相对应的、过去的沉淀水浊度的实际数据。

接下来，说明实施例5中的注入率修正功能153。图14示出实施例5中的注入率修正功能153的处理流程。

在S44中，从水质数据库130取得预先设定的目标浊度DV₁、DV₂。

在S45中，从水质数据库130取得原水浊度Tu₀、处理水浊度Tu₁。

在S46中，按照式(3)或式(9)，运算偏差ΔTu。

在S47中，按照式(4)、式(7)或式(10)，运算修正值Q₁。

在S48中，取得通过注入率运算功能152运算出的基本凝集剂注入率F₀。

在S49中，按照式(6)，运算凝集剂注入率F₁。

在S50中，取得通过数据库检索功能154取得的过去的沉淀水浊度Tu₂ ^old。

在S51中，使用过去的沉淀水浊度Tu₂ ^old，按照式(19)，运算修正值Q₃。

Q₃＝l1·(Tu₂ ^old-DV₂) …(19)

在此，l1是系数，预先通过基础试验确定。

在S51中，运算修正值Q₃的式子并不局限于式(19)。也可以通过原水传感器420或第二浊度传感器570测量碱度、水温、pH或紫外线吸光度，并按照考虑了该测量值的式子来运算修正值Q₃。

在S52中，使用在S51中得到的修正值Q₃和在S49中得到的凝集剂注入率F₁，按照式(20)，运算凝集剂注入率F₃。

F₃＝F₁+Q₃ …(20)

在S53中，从工艺数据库120取得通过原水传感器420测量出的原水410的水量。

最后，在S54中运算凝集剂注入量。将凝集剂注入率F₃乘以原水410的水量而求出凝集剂注入量。

实施例5的凝集剂注入控制系统与实施例3的情况相同，具有与实施例1相同的效果。而且，在本实施例中，由数据库检索功能154，取得过去的沉淀水浊度Tu₂ ^old，执行反馈修正，因此与实施例3相同地，能够增加可靠性，进行更稳定的控制。再者，本实施例的凝集剂注入控制系统也能够缩短注入量的反馈修正的时间延迟。

产业上的可利用性

本发明除了由混和池、絮凝物形成池及沉淀池构成的一般的净水工艺之外，也能够适用于在沉淀池的后段附加具有过滤沙或利用膜的过滤设备的净水工艺，而且，也能够适用于在其后段附加臭氧处理等高级处理设备的净水工艺。

Claims

1.一种凝集剂注入控制系统，其是净水厂的凝集剂注入控制系统，通过药品注入设备将凝集剂注入原水而形成絮凝物，通过沉淀池和过滤池从形成有所述絮凝物的所述原水中除去所述絮凝物而得到自来水，所述凝集剂注入控制系统的特征在于，具备：

原水传感器，其测量将所述凝集剂注入之前的所述原水的水量及至少包含浊度的水质；

絮凝物分级装置，其按照含有的所述絮凝物的粒径，对在所述沉淀池的比出口靠上游侧采集到的形成有所述絮凝物的所述原水进行分级而得到分级处理水；

分级处理水浊度传感器，其测量所述分级处理水的浊度；

管理机构，其具有注入率运算功能和注入率修正功能，而决定所述凝集剂的注入量，该注入率运算功能根据所述原水传感器测量到的所述原水的水质来运算所述凝集剂的注入率，该注入率修正功能根据所述原水传感器测量到的所述原水的浊度和所述分级处理水浊度传感器测量到的所述分级处理水的浊度来运算所述凝集剂的注入率的修正值而决定所述凝集剂的注入量；

药品注入机构，其基于所述管理机构所决定的所述凝集剂的注入量来控制所述药品注入设备。

2.根据权利要求1所述的凝集剂注入控制系统，其中，

所述注入率修正功能使用所述分级处理水浊度传感器测量到的所述分级处理水的浊度，预测所述沉淀池的出口的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度。

3.根据权利要求1所述的凝集剂注入控制系统，其中，

所述原水传感器测量浊度、碱度、水温、pH及紫外线吸光度中的至少一个作为所述原水的水质，

所述注入率修正功能使用所述原水传感器测量到的所述原水的浊度、碱度、水温、pH及紫外线吸光度中的至少一个，运算所述凝集剂的注入率的修正值，决定所述凝集剂的注入量。

4.根据权利要求1所述的凝集剂注入控制系统，其中，

具备出口侧浊度传感器，该出口侧浊度传感器测量所述沉淀池的出口或所述过滤池的出口的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度，

所述注入率修正功能使用所述出口侧浊度传感器测量到的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度，运算所述凝集剂的注入率的修正值，决定所述凝集剂的注入量。

5.根据权利要求1所述的凝集剂注入控制系统，其中，

所述注入率修正功能基于所述原水的浊度的时间变化，运算所述凝集剂的注入率的修正值，决定所述凝集剂的注入量。

6.根据权利要求1所述的凝集剂注入控制系统，其中，

具备出口侧浊度传感器，该出口侧浊度传感器测量所述沉淀池的出口的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度，

所述管理机构还具有：

水质数据库，其存储现在及过去的所述原水及形成有所述絮凝物的所述原水的水质数据，该水质数据至少包含所述出口侧浊度传感器测量到的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度；

工艺数据库，其存储现在及过去的至少所述原水的水量及所述凝集剂的注入量；

数据库检索功能，其从所述水质数据库和所述工艺数据库抽出数据，

所述数据库检索功能从所述水质数据库抽出与现在的所述原水的水质、水量及所述凝集剂的注入量相对应的、所述沉淀池的出口的过去的形成有所述絮凝物的所述原水的浊度的实际数据，

所述注入率修正功能基于所述实际数据，运算所述凝集剂的注入率的修正值，决定所述凝集剂的注入量。