JP2002005814A - Method for evaluating state of clean water floc formation, and system for controlling injection of flocculant - Google Patents
Method for evaluating state of clean water floc formation, and system for controlling injection of flocculantInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水処理プロセス
での凝集剤注入制御に関し、特に凝集剤注入量決定の判
断基準となるフロック形成状態をオンラインで評価する
方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flocculant injection control in a water purification treatment process, and more particularly to a method for online evaluation of a floc formation state serving as a criterion for determining a flocculant injection amount.
【0002】[0002]
【従来の技術】浄水処理プロセスの主要工程である凝集
沈殿処理の良否を判定する方式として、プロセス計測デ
ータを用いてフロック形成状態を評価する方式が用いら
れてきた。従来方式としては、凝集反応槽の凝集水の透
過光強度を計測する方式とフロック映像を画像処理する
方式が代表的である。前者の方式では、例えば、「紫外
・近赤外光吸収を応用したフロック形成状態のオンライ
ン連続計測」(大戸時ら、第43回全国水道研究発表会講
演集、1992)や特開平7−204412などに示されているよ
うに、凝集水の透過光強度の経時的な変動幅(所定時間
での移動平均値に対する分散;ゆらぎと呼称)が凝集粒
子の平均粒径と相関を持つことに着目し、フロックの平
均径を評価可能としている。2. Description of the Related Art As a method for judging the quality of coagulation and sedimentation treatment, which is a main step of a water purification treatment process, a method of evaluating the state of floc formation using process measurement data has been used. As a conventional method, a method of measuring the transmitted light intensity of the coagulated water in the coagulation reaction tank and a method of performing image processing on a floc image are representative. In the former method, for example, “online continuous measurement of floc formation state using ultraviolet / near-infrared light absorption” (Otoki et al., Proceedings of the 43rd National Waterworks Research Conference, 1992), and JP-A-7-204412 As shown in the above, attention is paid to the fact that the temporal fluctuation width of the transmitted light intensity of the flocculated water (dispersion with respect to the moving average value in a predetermined time; referred to as fluctuation) has a correlation with the average particle size of the flocculated particles. In addition, the average diameter of the flock can be evaluated.
【0003】また、後者の方式は、特願平2−290801な
どに開示されているように、ITVカメラで撮像した凝集
水の映像内でフロックの存在する部分が、それ以外の背
景部分に比べて輝度が高いことを利用してフロックのみ
を識別できる。この識別結果と撮像条件によって決まる
各画素の撮像面積に基づいて、各フロックの径を評価で
きる。[0003] In the latter method, as disclosed in Japanese Patent Application No. 2-290801 or the like, a portion where floc is present in an image of flocculated water imaged by an ITV camera is compared with other background portions. By using the fact that the brightness is high, only the flocks can be identified. The diameter of each floc can be evaluated based on the identification result and the imaging area of each pixel determined by the imaging conditions.
【0004】上記の透過光強度計測方式は、比較的簡易
なレーザー装置により実施できるため、実用性が高い反
面、ばらつきがあるはずのフロック径の分布を評価する
ことは困難で、平均径の情報のみにとどまる。他方、画
像処理による方式は、フロック径の分布を計測できる
が、一般に数十から100μm以上のフロックのみが対象と
なるため、凝集不良で径が小さいフロックを計測しきれ
ない場合が存在する。Since the above transmitted light intensity measurement method can be implemented by a relatively simple laser device, it is practically useful, but it is difficult to evaluate the distribution of the floc diameter, which should have variation, and it is difficult to evaluate the average diameter information. Stay only. On the other hand, the image processing method can measure the distribution of the floc diameter. However, since only flocs having a diameter of several tens to 100 μm or more are generally targeted, there are cases where flocs having a small diameter cannot be measured due to poor coagulation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
浄水処理プロセスの凝集反応槽で形成されたフロック径
分布を、数十μm以下の粒径をカバーする範囲で連続計
測することは困難であった。もちろん、フロックの平均
径や100μm以上のフロック粒径分布を把握できるだけで
も、凝集良否を判断するための有効な手段となりうる。
しかしながら、処理水質に直接的な影響を与えるフロッ
クは、凝集反応槽に続く沈殿池での沈降分離が困難な微
小フロックであることを考えると、数十μm以下のフロ
ック粒径分布を計測できない従来方式では、凝集不良に
よる処理水質悪化を正確に評価する情報を提供すること
が難しい。In the above prior art,
It has been difficult to continuously measure the floc diameter distribution formed in the coagulation reaction tank in the water purification process in a range covering a particle size of several tens of μm or less. Of course, even if the average diameter of the floc and the distribution of the floc particle size of 100 μm or more can be grasped, it can be an effective means for judging whether or not the aggregation is good.
However, considering that flocs that directly affect the treated water quality are minute flocs that are difficult to settle and separate in the sedimentation basin following the flocculation reaction tank, the floc particle size distribution of several tens of μm or less cannot be measured. In the method, it is difficult to provide information for accurately evaluating the deterioration of treated water quality due to poor coagulation.
【0006】本発明の目的は、凝集不良フロックによる
処理水質の悪化を評価できるような、微小フロックまで
を含む範囲でフロック粒径分布を把握できるフロック形
成状態評価手法を提供することにある。また、別の目的
はフロック形成状態の評価に基づいて、所定の処理水質
を満足するような凝集剤の注入制御方式を提供すること
である。An object of the present invention is to provide a floc formation state evaluation method capable of grasping the floc particle size distribution in a range including even minute flocs so that deterioration of treated water quality due to poor coagulation flocs can be evaluated. Another object is to provide a coagulant injection control method that satisfies a predetermined treatment water quality based on the evaluation of the floc formation state.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、浄水場の凝集反応槽における光学的計測
手段に基づくフロック形成状態の評価方法において、前
記凝集反応槽の凝集水の透過光強度を経時的に計測する
透過光強度計測工程と、フロックの形成が良好な状態、
及び不良な状態における前記透過光強度計測工程による
時系列計測値をテンプレートとして登録して参照できる
テンプレート参照工程と、前記透過光強度計測工程によ
る時系列データと前記テンプレート参照工程で登録され
た前記テンプレートとの照合演算により、前記時系列デ
ータに対応するフロック中に占める形成不良フロックの
割合を評価するフロック形成評価工程とを有することを
特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating the state of floc formation based on optical measuring means in a flocculation reaction tank of a water purification plant. A transmitted light intensity measurement step of measuring transmitted light intensity over time, and a state in which floc formation is favorable,
A template reference step in which the time-series measurement values in the transmitted light intensity measurement step in a defective state can be registered and referenced as a template, and the time-series data in the transmitted light intensity measurement step and the template registered in the template reference step And a floc formation evaluation step of evaluating the ratio of the formation failure flocs in the flocs corresponding to the time-series data by a collation operation with the time series data.
【0008】また、前記フロック形成評価工程が、前記
透過光強度計測工程による時系列データを前記テンプレ
ート参照工程に登録されたテンプレートデータの線形和
に近似展開し、展開係数に基づいて形成不良フロックの
割合を推定する演算工程を含むことを特徴とする。Further, the floc formation evaluation step approximates and develops the time-series data from the transmitted light intensity measuring step into a linear sum of the template data registered in the template reference step, and based on the expansion coefficient, detects the formation failure floc. It is characterized by including a calculation step of estimating the ratio.
【0009】本発明は、プロセス計測値に基づいて浄水
処理プロセスへの凝集剤の注入量を決定する凝集剤注入
制御システムにおいて、前記のフロック形成状態評価方
式により形成不良フロックの割合を推定して出力するフ
ロック形成状態評価システムと、形成不良フロックの割
合の目標値と前記フロック形成状態評価システムから出
力された形成不良フロック割合の推定値との偏差に基づ
いて該凝集剤の注入量を決定する凝集剤注入制御ロジッ
クとを有することを特徴とする。According to the present invention, in a flocculant injection control system for determining an injection amount of a flocculant into a water purification process based on a process measurement value, a ratio of defective flocs is estimated by the floc formation state evaluation method. The floc formation state evaluation system to be output, and the injection amount of the flocculant is determined based on the deviation between the target value of the percentage of defective floc formation and the estimated value of the percentage of defective floc output from the floc formation state evaluation system. And a coagulant injection control logic.
【0010】本発明によれば、フロック形成状態評価方
法では、簡便な光学的計測手段からの計測値の処理によ
り、浄水処理プロセスの凝集反応槽におけるフロック粒
径分布を広い範囲で評価することができるので、形成が
不良なフロックの割合など、処理水質に直接反映される
情報を獲得することができる。また、獲得した情報に基
づいた凝集剤注入制御をおこなうことにより、処理水質
の安定につなげることができる。[0010] According to the present invention, the floc formation state evaluation method can evaluate the floc particle size distribution in the flocculation reaction tank in the water purification treatment process over a wide range by processing the measurement values from the simple optical measuring means. As a result, it is possible to obtain information directly reflected in the quality of the treated water, such as the percentage of flocs whose formation is poor. Further, by performing the coagulant injection control based on the acquired information, it is possible to stabilize the quality of the treated water.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明は、浄水処理プロセスにお
ける凝集沈殿処理において、処理水質に直接影響するフ
ロック形成状態の良否を評価する方法に関する。ここで
いう浄水処理プロセスとは、現行の処理方式として最も
普及している急速ろ過法など、凝集剤の注入により原水
中の濁質をフロックとして凝集させ、沈殿池での固液分
離により除濁するプロセスを指す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a method for evaluating the quality of floc formation that directly affects the quality of treated water during coagulation and sedimentation in a water purification process. The water purification process referred to here means that the suspended solids in the raw water are flocculated by flocculation by injecting a flocculant, such as the rapid filtration method that is the most widely used current treatment method, and then turbid by solid-liquid separation in a sedimentation tank. Refers to the process of doing
【0012】浄水処理プロセスでの主要な操作量の一つ
は凝集剤注入量である。注入量の決定には原水水質を説
明変数とする注入モデル式を用い、必要に応じて補正を
かけるやり方が一般的である。注入量を補正する方式と
しては、沈殿池の上澄み液の濁度(浄水場の現場では沈
水濁度と呼称)の目標値と実測値との偏差をフィードバ
ックする方式が広く採用されている。この他にも、凝集
反応槽でのフロック形成状態を運転者が目視観察で評価
し、経験的に補正することも行われている。望ましいフ
ロック形成とは、フロック径が大きく、しかも密度の高
い強固なフロックができることにより、沈殿池での沈降
が速やかで上澄み液中へのフロック残留が無いような状
態である。One of the main manipulated variables in the water treatment process is the coagulant injection volume. In general, the injection amount is determined by using an injection model formula with the raw water quality as an explanatory variable and making corrections as necessary. As a method of correcting the injection amount, a method of feeding back a deviation between a target value and an actually measured value of turbidity of a supernatant liquid of a sedimentation basin (referred to as sediment turbidity at a water purification plant site) is widely used. In addition, a driver evaluates the state of floc formation in the agglutination reaction tank by visual observation and corrects it empirically. Desirable floc formation is a state in which a strong floc having a large floc diameter and a high density is formed, so that sedimentation in the sedimentation basin is rapid and no floc remains in the supernatant liquid.
【0013】本発明による方式は、より広い範囲のフロ
ック径の分布を推定する手段を提供し、凝集剤注入の補
正を適正化するものである。以下、図面を参照して、本
発明の実施の形態を説明する。The method according to the present invention provides a means for estimating the distribution of the floc diameter in a wider range and optimizes the correction of the flocculant injection. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0014】図1は、本発明の一実施例による凝集剤注
入制御システムの全体構成を示す。凝集剤注入制御シス
テム600は、フロック形成状態評価システム500で評価し
た凝集が良好なフロックの割合(または凝集不良のフロ
ックの割合)に基づいて、凝集剤注入制御ロジック550
内部で凝集剤注入量を決定する。これらの処理の演算部
は、計算機システム上のソフトウェアとして構築され
る。また、凝集剤注入制御に必要な各種の水質センサ4
5、水質センサ60からのデータや凝集剤注入装置40への
出力信号などは、浄水場内の計算機ネットワーク(図示
せず)を介して入出力される。FIG. 1 shows the overall configuration of a coagulant injection control system according to one embodiment of the present invention. The flocculant injection control system 600 determines the flocculant injection control logic 550 based on the percentage of flocs having good flocculation (or the percentage of flocks having poor flocculation) evaluated by the floc formation state evaluation system 500.
Determine the coagulant injection amount internally. The operation units of these processes are constructed as software on a computer system. In addition, various water quality sensors 4 necessary for coagulant injection control
5. Data from the water quality sensor 60 and output signals to the coagulant injection device 40 are input and output via a computer network (not shown) in the water purification plant.
【0015】次に凝集剤注入制御システム600の動作の
大まかな流れを説明する。浄水処理プロセスへの流入原
水の水質を計測する水質センサ45で計測した水質データ
は、定期的な周期で凝集剤注入制御システム600へ送信
される。ここでの水質項目は、濁度、アルカリ度、p
H、水温などである。これらの水質データが凝集剤注入
制御ロジック550に送られ、まずフィードフォワード的
に凝集剤注入量を決定する。また、凝集反応槽30に設置
された透過光強度計測装置50で計測された凝集水の透過
光強度のデータも凝集剤注入制御システム600に送信さ
れた後、フロック形成状態評価システム500に送られ、
凝集良好なフロック率の推定に用いられる。Next, the general flow of the operation of the coagulant injection control system 600 will be described. The water quality data measured by the water quality sensor 45 that measures the quality of the raw water flowing into the water purification process is transmitted to the coagulant injection control system 600 at regular intervals. The water quality items here are turbidity, alkalinity, p
H, water temperature, etc. These water quality data are sent to the coagulant injection control logic 550, and the coagulant injection amount is first determined feed-forward. In addition, the data of the transmitted light intensity of the coagulated water measured by the transmitted light intensity measuring device 50 installed in the coagulation reaction tank 30 is also sent to the flocculant injection control system 600, and then sent to the floc formation state evaluation system 500. ,
Used for estimating good floc rate.
【0016】キーボード601から入力した目標良好フロ
ック率と、フロック形成状態評価システム500とで推定
された良好フロック率との偏差を、凝集剤注入制御ロジ
ック550に入力し、原水水質からフィードフォワード的
に決定した凝集剤注入量への補正量を設定する。The deviation between the target good floc rate input from the keyboard 601 and the good floc rate estimated by the floc formation state evaluation system 500 is input to the coagulant injection control logic 550, and is fed forward from raw water quality. A correction amount for the determined coagulant injection amount is set.
【0017】ここで設定された凝集剤注入量(または原
水流量に対する注入率)が凝集剤注入装置40に送信さ
れ、凝集剤タンク25内の凝集剤を凝集反応槽30に注入す
る。注入された凝集剤は、原水中の濁質などと共に凝集
してフロックを形成する。沈殿池出口の水質センサ60で
計測された沈水濁度と目標濁度との偏差も凝集剤注入制
御ロジック550に反映され、フィードバック的に凝集剤
注入の補正量が決定される。The set coagulant injection amount (or injection rate with respect to the raw water flow rate) is transmitted to the coagulant injection device 40, and the coagulant in the coagulant tank 25 is injected into the coagulation reaction tank 30. The injected coagulant coagulates with the turbidity in the raw water to form flocs. The deviation between the sediment turbidity measured by the water quality sensor 60 at the sedimentation tank outlet and the target turbidity is also reflected in the coagulant injection control logic 550, and the correction amount of the coagulant injection is determined in a feedback manner.
【0018】上記のような動作により、凝集反応槽30で
のフロック形成状態の評価に基づく時間遅れの小さい注
入量補正と、処理水質計測値に基づく注入量補正との組
み合わせ併用で、より適正な凝集剤注入制御を実現す
る。By the above operation, more appropriate combination of the injection amount correction with a small time delay based on the evaluation of the floc formation state in the agglutination reaction tank 30 and the injection amount correction based on the measured value of the treated water quality is used. Achieve coagulant injection control.
【0019】フロック形成状態評価システム500は、透
過光強度計測工程200と、テンプレート参照工程300と、
フロック形成評価工程400を実現するソフトウェアモジ
ュール群と、テンプレートDB390により構成される。The floc formation state evaluation system 500 includes a transmitted light intensity measurement step 200, a template reference step 300,
It is composed of a software module group for realizing the floc formation evaluation step 400 and a template DB 390.
【0020】透過光強度計測工程200では、透過光強度
計測50に計測指示の信号を出し、時系列の計測値を取得
する。凝集不良がなくフロック形成が非常に良好な状態
や、逆にフロック径がどれも小さく非常に凝集が良くな
い状態など、代表的なフロック形成状態における時系列
計測値はテンプレートDB390にテンプレートとして登
録する。テンプレート参照工程300では、テンプレート
DB390への登録と後述するフロック形成評価工程400の
ためのテンプレートデータ参照の処理を行う。In the transmitted light intensity measurement step 200, a signal of a measurement instruction is output to the transmitted light intensity measurement 50, and time-series measured values are obtained. A time series measurement value in a typical floc formation state, such as a state where floc formation is very good without agglomeration failure and a state where floc diameter is small and coagulation is not very good, is registered as a template in the template DB 390. . In the template reference step 300, registration in the template DB 390 and template data reference processing for the floc formation evaluation step 400 described later are performed.
【0021】フロック形成評価工程400では、透過光強
度計測工程200で取得した各時点の透過光強度の時系列
データとテンプレートDB390に登録されたテンプレー
トとのマッチング演算を行い、各時点でのフロック粒径
分布を推定する。この推定結果に基づいて、凝集不良の
フロックの割合、及び凝集が良好なフロックの割合が求
められ、凝集剤注入制御ロジック550へ出力される。In the floc formation evaluation step 400, a matching operation is performed between the time-series data of the transmitted light intensity at each time point acquired in the transmitted light intensity measurement step 200 and the template registered in the template DB 390, and the floc particle at each time point is calculated. Estimate the diameter distribution. Based on the estimation result, the ratio of the floc having poor coagulation and the ratio of the floc having good coagulation are obtained and output to the coagulant injection control logic 550.
【0022】以上が本実施例による凝集剤注入制御シス
テム600の構成と動作の概略である。本実施例によれ
ば、代表的なフロック形成状態での透過光強度の時系列
データをテンプレートとして準備し、連続継続した時系
列データとの照合を行うことにより、フロック形成状態
を評価する。以下、各構成要素の詳細について順に説明
する。The above is an outline of the configuration and operation of the coagulant injection control system 600 according to the present embodiment. According to this embodiment, time-series data of transmitted light intensity in a typical floc formation state is prepared as a template, and collation with continuous time-series data is performed to evaluate the floc formation state. Hereinafter, details of each component will be described in order.
【0023】図2には、凝集反応槽30において凝集水の
透過光強度を計測する透過光強度計測装置50の構造を示
し、ともに該凝集反応槽への浸漬が可能な近赤外波長光
放射器と受光器とから構成されている。すなわち、凝集
水を挟んで向かい合う方向にエミッタ51とディテクタ52
が固定された構造で、全体を凝集反応槽30に浸漬できる
ようになっている。FIG. 2 shows the structure of a transmitted light intensity measuring device 50 for measuring the transmitted light intensity of the coagulated water in the agglutination reaction tank 30, and near-infrared wavelength light radiation capable of being immersed in the agglutination reaction tank. It consists of a detector and a light receiver. That is, the emitter 51 and the detector 52 face each other with the flocculated water
Is fixed, and the whole can be immersed in the agglutination reaction tank 30.
【0024】エミッタ51からは所定の強度の光が放射さ
れる。放射光の波長は可視から近赤外の領域が望まし
く、発光ダイオード(LED)などの素子を用いることが
できる。放射光の一部は、凝集水中のフロックによって
反射、吸収、散乱されるが、残りの光は透過してディテ
クタ52に受光される。ディテクタ52には光電素子を用い
ることができる。ここで受光された強度、すなわち透過
光強度は電気信号に変換されてフロック形成状態評価シ
ステム500へ伝送される。計測のタイミングや周期など
は透過光強度計測工程200からの指示によって行われ
る。Light having a predetermined intensity is emitted from the emitter 51. The wavelength of the emitted light is preferably in the visible to near-infrared region, and an element such as a light emitting diode (LED) can be used. Some of the emitted light is reflected, absorbed, and scattered by the flocs in the flocculated water, but the remaining light is transmitted and received by the detector 52. As the detector 52, a photoelectric element can be used. The intensity received here, that is, the transmitted light intensity is converted into an electric signal and transmitted to the floc formation state evaluation system 500. The timing and cycle of the measurement are performed according to an instruction from the transmitted light intensity measurement step 200.
【0025】次にフロック形成状態評価システム500の
各構成要素の詳細な動作を説明する。図3は、透過光強
度計測工程200の処理を示すフローチャートである。こ
の工程は、凝集反応槽30に設置された透過光強度計測装
置50による計測を制御するものである。Next, the detailed operation of each component of the floc formation state evaluation system 500 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the transmitted light intensity measurement step 200. In this step, the measurement by the transmitted light intensity measuring device 50 installed in the agglutination reaction tank 30 is controlled.
【0026】最初の計測条件設定工程210では、キーボ
ード601を介して運転員から入力された計測条件が設定
される。ここでの計測条件とは、上述したように透過光
強度計測装置50が計測するタイミング、周期、時系列長
などを指す。次の光放射同期工程220では、計測条件設
定工程210で設定したタイミングにしたがってエミッタ5
1から光放射を行うためのトリガーを出力する。In a first measurement condition setting step 210, measurement conditions input from the operator via the keyboard 601 are set. The measurement conditions here refer to the timing, cycle, time series length, and the like measured by the transmitted light intensity measurement device 50 as described above. In the next light emission synchronization step 220, the emitter 5 is driven in accordance with the timing set in the measurement condition setting step 210.
Outputs a trigger to emit light from 1.
【0027】計測光放射工程230では、エミッタ51から
所定の出力で計測用の光を放射する。次の透過光受信工
程240では、エミッタ51から放射された光のうち、ディ
テクタ52までの凝集水中の光路を通り抜けた光をディテ
クタ52で受光する。最後の受信信号出力工程250では、
ディテクタ52で光電変換された信号を出力し、フロック
形成状態評価システム500で利用可能なデータとして保
存する。上記の処理を設定された周期で繰り返し、透過
光強度の時系列データを取得する。ここで取得されたデ
ータは、テンプレートとしてテンプレートDB390に登
録されるか、もしくはその時点のフロック形成状態の評
価に用いられる。In the measurement light emitting step 230, light for measurement is emitted from the emitter 51 with a predetermined output. In the next transmitted light receiving step 240, of the light emitted from the emitter 51, the light passing through the optical path in the condensed water to the detector 52 is received by the detector 52. In the last received signal output step 250,
The signal photoelectrically converted by the detector 52 is output and stored as data usable by the floc formation state evaluation system 500. The above processing is repeated at a set cycle to obtain time-series data of transmitted light intensity. The data obtained here is registered in the template DB 390 as a template or used for evaluating the floc formation state at that time.
【0028】図4にテンプート参照工程のフローチャー
トを示す。テンプート参照工程300では、テンプレート
の登録やフロック形成状態評価時のテンプレート参照を
行う。登録条件設定工程310では、テンプレートを登録
するための条件を設定する。登録の条件とは、テンプレ
ートを構成する時系列のデータステップ数、ステップ間
の時間間隔などである。FIG. 4 shows a flowchart of the template reference process. In the template reference step 300, template registration and template reference at the time of evaluation of the floc formation state are performed. In the registration condition setting step 310, conditions for registering the template are set. The registration conditions include the number of time-series data steps constituting the template, the time interval between steps, and the like.
【0029】登録開始指示工程320は、キーボード601を
介して運転者からの登録開始の指示を受付け、登録用の
透過光強度の計測を開始させる。計測工程330では、設
定された条件での計測を行う。ここでの計測は、透過光
強度計測工程200で説明したものと同様の手順で行うこ
とができる。In a registration start instruction step 320, an instruction to start registration is received from the driver via the keyboard 601, and measurement of transmitted light intensity for registration is started. In the measurement step 330, measurement is performed under the set conditions. The measurement here can be performed in the same procedure as that described in the transmitted light intensity measurement step 200.
【0030】必要なデータステップ数が計測された時点
で、登録終了指示工程340により、登録終了確認のプロ
ンプトが提示される。登録終了の確認とテンプレート名
称、対応するフロック粒径分布データ名称などの入力を
経て、登録が終了される。最後の計測時系列データ出力
工程350では、時系列データ、及びテンプレート名称な
どの付帯情報をテンプレートDB390に出力して保存す
る。When the required number of data steps has been measured, a registration end confirmation step 340 presents a registration end confirmation prompt. After confirming the end of registration and inputting the template name, the corresponding floc particle size distribution data name, etc., the registration is completed. In the final measurement time series data output step 350, the time series data and additional information such as the template name are output to the template DB 390 and stored.
【0031】図5は、テンプレートDBに登録されたテ
ンプレートの説明図である。この例では、代表的なフロ
ック形成状態として「凝集良好フロック」、「凝集不良
フロック」という名称の2つのテンプレートが登録され
ている。それぞれの透過光強度の時系列は、異なる振幅
の変動成分を有している。時系列データの平均値に対す
る振幅(分散または標準偏差)とフロック平均径には相
関関係のあることが知られている。FIG. 5 is an explanatory diagram of a template registered in the template DB. In this example, two templates named “good flocculation floc” and “good flocculation floc” are registered as typical floc formation states. Each time series of the transmitted light intensity has a fluctuation component of a different amplitude. It is known that there is a correlation between the amplitude (variance or standard deviation) with respect to the average value of the time series data and the average floc diameter.
【0032】従来はこの相関関係に基づいて、フロック
平均径によりフロック形成状態を評価するが、本実施例
による方式では全フロックに占める凝集良好フロックと
凝集不良フロックの割合を評価する。また、「凝集良好
フロック」、「凝集不良フロック」に対するフロック粒
径分布がテンプレートと共に登録されている場合には、
その時点の「凝集良好フロック」と「凝集不良フロッ
ク」の割合だけでなく、それらが混ざった混合フロック
の粒径分布を推定することもできる。なお、図5の例で
は代表的なフロック形成状態は2つであったが、必要に
応じて3つ以上とすることも可能である。Conventionally, the state of floc formation is evaluated based on the average diameter of the flocs based on this correlation. In the method according to the present embodiment, the ratio of good flocs and poor flocs to all flocs is evaluated. In addition, when the floc particle size distribution for “cohesive good flocs” and “cohesive poor flocs” is registered together with the template,
It is possible to estimate not only the ratio of the “good flocculation floc” and the “floc poor floc” at that time, but also the particle size distribution of the mixed floc mixed with them. In the example of FIG. 5, two typical floc formation states are provided, but three or more floc formation states can be used as necessary.
【0033】図6はフロック形成評価工程の処理を示す
フローチャートである。この工程400では、透過光強度
の時系列データとテンプレートDB390のテンプレート
との照合により、上述のようなフロック形成状態評価を
行う。最初の計測時系列読み込み工程410では、透過光
強度計測工程200を経由して入力された時系列データを
読み込み、以降の演算に利用できるようにする。テンプ
レート読み込み工程420では、テンプレートDB390に登
録されている総てのテンプレートを読み込み、先と同様
に以降の演算に利用できるようにする。FIG. 6 is a flowchart showing the process of the floc formation evaluation process. In step 400, the floc formation state evaluation as described above is performed by comparing the time-series data of the transmitted light intensity with the template in the template DB 390. In the first measurement time series reading step 410, the time series data input via the transmitted light intensity measurement step 200 is read and used for subsequent calculations. In the template reading step 420, all templates registered in the template DB 390 are read, and can be used for the subsequent calculations as before.
【0034】テンプレートマッチング工程430では、時
系列データとテンプレートデータとの照合演算により、
現在の時系列データがどのテンプレートに最も近いかを
判定する。ここでの照合演算は、例えば、(1)自己相
関係数パターンを比較、(2)周波数成分に分解したパ
ワースペクトルを比較、(3)分散(または標準偏差)
を比較、(4)両者の相互相関係数の大小で比較する方
法などを用いることができる。(1)と(2)について
はパターンの類似度が最も高いテンプレート、(3)は
値自身が近いテンプレート、(4)は相関係数が最も大
きいテンプレートが現在のフロック形成状態に近いと判
断する。この結果はCRT602へ出力され、運転ガイダ
ンスとして表示することもできる。このようなガイダン
スが不要な場合には、テンプレートマッチング工程430
を行わずにスキップしても良い。In the template matching step 430, a collation operation between the time series data and the template data is performed.
It is determined which template the current time-series data is closest to. The collation operation here includes, for example, (1) comparison of autocorrelation coefficient patterns, (2) comparison of power spectra decomposed into frequency components, and (3) variance (or standard deviation).
And (4) a method of comparing the two based on the magnitude of the cross-correlation coefficient. For (1) and (2), it is determined that the template with the highest pattern similarity, (3) is the template with the closest value itself, and (4) is the template with the largest correlation coefficient is close to the current floc formation state. . This result is output to the CRT 602 and can be displayed as driving guidance. If such guidance is not required, the template matching step 430
May be skipped without performing.
【0035】次の線形和展開工程440では、現時点の透
過光強度時系列データを複数のテンプレートの時系列デ
ータの線形和に展開する処理を行う。これは、形成状態
の異なるフロックが混合した場合の透過光強度は、各々
の形成状態の透過光強度がそれぞれの存在割合で畳重さ
れたものであるという仮定に基づいている。なお、透過
光強度の計測値にノイズが含まれている場合や先の畳重
の仮定が厳密に成立しない場合には、完全な線形和展開
は困難であり、一般には線形和による近似計算になる。In the next linear sum development step 440, processing is performed to develop the current transmitted light intensity time series data into a linear sum of the time series data of a plurality of templates. This is based on the assumption that the transmitted light intensity in the case where flocs having different formation states are mixed is the transmission light intensity in each formation state superimposed at the respective existing ratios. If the transmitted light intensity measurement contains noise or the assumption of the tatami mat is not strictly established, it is difficult to completely expand the linear sum. Become.
【0036】図7は計算方式の一例をフローチャートに
示している。この例は、代表的なフロック凝集状態とし
て「凝集良好フロック」と「凝集不良フロック」の2つ
である場合を説明している。所定幅で凝集不良フロック
率αを変更しながら、凝集良好フロック透過光強度Lgと
凝集不良フロック透過光強度Lpの線形和で混合フロック
透過光強度Lgpを計算し、実測の透過光強度Lとの相関係
数や誤差を算出する。FIG. 7 is a flowchart showing an example of the calculation method. This example describes a case where two representative floc aggregation states are “good aggregation floc” and “incomplete aggregation floc”. The mixed floc transmitted light intensity Lgp is calculated as the linear sum of the flocculated good floc transmitted light intensity Lg and the flocculated defective floc transmitted light intensity Lp while changing the defective coagulated floc rate α at a predetermined width, and Calculate correlation coefficients and errors.
【0037】凝集不良フロック率判定工程450では、予
め設定した判定基準に基づき現時点の凝集不良フロック
率αを決定する。In the poor flocculation rate determining step 450, the current poor flocking rate α is determined based on a preset criterion.
【0038】例えば、LgpとLとの相関係数を判定基準
とする場合には、前工程で算出した結果を用いて、0≦
α≦1の範囲で相関係数が最大とするαを選定すればよ
い。ここで決定した凝集不良フロック率α、または凝集
良好フロック率(1−α)は、凝集剤注入制御ロジック5
50に送られ、目標とするフロック率との偏差によって、
凝集剤注入量の補正が行われる。For example, when the correlation coefficient between Lgp and L is used as a criterion, 0 ≦≦
It suffices to select α that maximizes the correlation coefficient in the range of α ≦ 1. The flocculation failure floc rate α or the flocculation good floc rate (1-α) determined here is determined by the flocculant injection control logic 5
Sent to 50, depending on the deviation from the target floc rate,
The coagulant injection amount is corrected.
【0039】また、テンプレートDB390に各テンプレ
ート、すなわち代表的なフロック形成状態に対応するフ
ロック径分布データが登録されている場合には、各形成
状態のフロック率(本例では、αと1−α)との積和を
取ることにより、現時点の混合フロックの粒径分布を推
定できる。これによれば、数十μm以下の粒径分布でも
推定可能である。なお、制御目標を上述のフロック率で
なく、目標フロック粒径分布として設定して凝集剤注入
補正をかけることも可能である。When the template DB390 has registered therein each template, that is, floc diameter distribution data corresponding to a representative floc formation state, the floc rate of each formation state (in this example, α and 1−α ), The particle size distribution of the mixed floc at the present time can be estimated. According to this, even a particle size distribution of several tens of μm or less can be estimated. It should be noted that the control target may be set as the target floc particle size distribution instead of the above-described floc rate, and the coagulant injection correction may be performed.
【0040】以上がフロック形成状態評価システム500
を含む凝集剤注入制御システム600の実施の形態であ
る。凝集が不良なフロックの割合などを反映した凝集剤
注入制御とすることにより、安定した浄水処理が可能と
なる。The above is the floc formation state evaluation system 500
Is an embodiment of a flocculant injection control system 600 including By performing the coagulant injection control that reflects the ratio of flocs with poor coagulation, stable water purification can be achieved.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、簡便な光学的計測手段
からの計測値の処理により、浄水処理プロセスの凝集反
応槽におけるフロック粒径分布を広い範囲で評価するこ
とができるので、形成が不良なフロックの割合など、処
理水質に直接反映される情報を獲得することができる効
果がある。また、獲得した情報に基づいた凝集剤注入制
御をおこなうことにより、処理水質の安定化が可能にな
る。According to the present invention, it is possible to evaluate the floc particle size distribution in the flocculation reaction tank in the water purification treatment process in a wide range by processing the measurement values from the simple optical measuring means. There is an effect that information directly reflected in the quality of treated water, such as the ratio of defective flocks, can be obtained. Further, by performing the coagulant injection control based on the acquired information, the quality of the treated water can be stabilized.
【図1】本発明によるフロック形成状態評価システムの
全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a floc formation state evaluation system according to the present invention.
【図2】凝集水の透過光強度を計測する透過光強度計測
装置の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a transmitted light intensity measuring device for measuring transmitted light intensity of coagulated water.
【図3】透過光強度計測工程の処理を説明するフローチ
ャート。FIG. 3 is a flowchart illustrating a transmitted light intensity measurement process.
【図4】テンプレート参照工程の処理を説明するフロー
チャート。FIG. 4 is a flowchart illustrating processing of a template reference step.
【図5】透過光強度の時系列データのテンプレートの説
明図。FIG. 5 is an explanatory diagram of a template of time-series data of transmitted light intensity.
【図6】フロック形成評価工程の処理を説明するフロー
チャート。FIG. 6 is a flowchart illustrating processing of a floc formation evaluation step.
【図7】線形和展開工程の処理の一例を示すフローチャ
ート。FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a process of a linear sum expansion process.
25…凝集剤タンク、30…凝集反応槽、40…凝集剤注入装
置、45…水質センサ、50…透過光強度計測装置、60…水
質センサ、200…透過光強度計測工程、300…テンプレー
ト参照工程、390…テンプレートDB、400…フロック形
成評価工程、500…フロック形成状態評価システム、550
…凝集剤注入制御ロジック、600…凝集剤注入制御シス
テム、601…キーボード、602…CRT。25 ... flocculant tank, 30 ... flocculation reaction tank, 40 ... flocculant injection device, 45 ... water quality sensor, 50 ... transmitted light intensity measurement device, 60 ... water quality sensor, 200 ... transmitted light intensity measurement process, 300 ... template reference process , 390: template DB, 400: floc formation evaluation process, 500: floc formation state evaluation system, 550
... flocculant injection control logic, 600 ... flocculant injection control system, 601 ... keyboard, 602 ... CRT.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 21/59 G01N 21/59 C 33/18 33/18 A (72)発明者 原 直樹 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか事業所内 Fターム(参考) 2G059 AA05 BB06 CC19 CC20 DD05 EE01 FF07 FF08 GG02 HH01 HH02 KK01 MM01 MM03 MM05 MM10 PP04 4D062 BA19 BA21 BB05 CA14 EA03 EA32 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) G01N 21/59 G01N 21/59 C 33/18 33/18 A (72) Inventor Naoki Hara Hitachi City, Ibaraki Prefecture 5-2-1 Omika-cho Hitachi Ltd. Omika Works F-term (reference) 2G059 AA05 BB06 CC19 CC20 DD05 EE01 FF07 FF08 GG02 HH01 HH02 KK01 MM01 MM03 MM05 MM10 PP04 4D062 BA19 BA32 BB05 CA14 EA03
Claims (4)
手段に基づくフロック形成状態の評価方法において、 前記凝集反応槽の凝集水の透過光強度を経時的に計測す
る透過光強度計測工程と、 フロックの形成が良好な状態、及び不良な状態における
前記透過光強度計測工程による時系列計測値をテンプレ
ートとして登録して参照できるテンプレート参照工程
と、 前記透過光強度計測工程による時系列データと前記テン
プレート参照工程で登録された前記テンプレートとの照
合演算により、前記時系列データに対応するフロック中
に占める形成不良フロックの割合を評価するフロック形
成評価工程を含むことを特徴とする浄水フロック形成状
態評価方法。1. A method for evaluating the state of floc formation based on optical measurement means in an agglutination reaction tank of a water purification plant, wherein a transmitted light intensity measuring step of measuring a transmitted light intensity of the agglutination water of the agglutination reaction tank over time, A template reference step in which a time series measurement value in the transmitted light intensity measurement step in a good state of floc formation and in a poor state is registered and referenced as a template, and the time series data and the template in the transmitted light intensity measurement step A floc formation evaluation step for evaluating a ratio of defective flocks formed in the flocs corresponding to the time-series data by a collation operation with the template registered in the reference step. .
による時系列データを前記テンプレート参照工程に登録
されたテンプレートデータの線形和に近似展開し、展開
係数に基づいて形成不良フロックの割合を推定する演算
工程を含むことを特徴とする浄水フロック形成状態評価
方法。2. The floc formation evaluation step according to claim 1, wherein the time series data obtained by the transmitted light intensity measurement step is approximately developed into a linear sum of template data registered in the template reference step, and based on a development coefficient. A method for evaluating the formation state of purified water flocs, comprising a calculating step of estimating the ratio of poorly formed flocs.
セスへの凝集剤の注入量を決定する凝集剤注入制御シス
テムにおいて、 請求項1または2に記載のフロック形成状態評価方法に
より形成不良フロックの割合を推定して出力するフロッ
ク形成状態評価システムと、 形成不良フロック割合の目標値と、前記フロック形成状
態評価システムから出力された形成不良フロック割合の
推定値との偏差に基づいて、凝集剤の注入量を決定する
凝集剤注入制御ロジックを有することを特徴とする凝集
剤注入制御システム。3. A flocculant injection control system for determining an injection amount of a flocculant into a water purification treatment process based on a process measurement value, wherein the ratio of defective flocs formed by the floc formation state evaluation method according to claim 1 or 2. A floc formation state evaluation system for estimating and outputting a flocculant injection based on a deviation between a target value of a poorly formed floc rate and an estimated value of a poorly formed floc rate output from the floc formation state evaluation system. A coagulant injection control system comprising coagulant injection control logic for determining an amount.
応槽への浸漬が可能な近赤外波長光放射器及び受光器と
から構成されていることを特徴とする凝集剤注入制御シ
ステム。4. The method according to claim 3, wherein the means for realizing the transmitted light intensity measuring step comprises a near-infrared wavelength light emitter and a light receiver capable of being immersed in the agglutination reaction tank. A unique coagulant injection control system.
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