JP2002159805A - 浄水場の凝集剤注入制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水濁度に急激な変動が生じた場合にも安定
で精度の良い制御が行えるようにした浄水場の薬剤注入
制御装置を提供する。 【解決手段】 混和池内の原水に凝集剤を注入して撹拌
することにより微小フロックを形成させ、後段のフロッ
ク形成池内で前記微小フロックを成長させて原水中の固
体成分を凝集させると共に、後段の沈澱池内で固液分離
する浄水場の凝集剤注入制御方法において、前記混和池
に凝集剤を注入する凝集剤の注入率を、過去の注入実績
を統計解析（相関）により算出した注入率基本値から現
時点での実注入率の差を算出し、算出した値にアルカリ
度、ＰＨ、水温、濁度急変、沈殿池濁度の少なくともひ
とつに基づく補正値を加え、前記補正値を加えた値に固
液分離の処理状況によってオペレータが判断する手動補
正値を乗じ、その乗じた値に前記現時点での実注入率を
加えて算出した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場において原
水中の不純物を沈澱、ろ過により分離するためにフロッ
クとして凝集、集塊させる浄水場凝集プロセスの制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の凝集プロセスの一例を示
すものである。図において、浄水場の原水は着水井１を
通った後、混和池２に流入する。混和池２では、凝集剤
注入手段３から凝集剤が注入され、攪拌機（図示せず）
により急速撹拌を行うことで微小フロックを形成し、こ
のフロックに原水中の浮遊物質であるコロイド粒子、懸
濁物質や微生物などを吸着させる。なお、凝集剤として
はアルミニウム塩である硫酸ばん土及びＰＡＣ（ポリ塩
化アルミニウム …以下パックという）が用いられ、水
道水原水中に含まれる懸濁物や不純物を、水に難溶性の
水酸化アルミニウムのフロックにして沈降させる。

【０００３】次いで、フロック形成池５では攪拌機（図
示せず）により緩速撹拌を行うことでフロックを成長さ
せ、沈澱池６において固体成分を沈澱させて固液分離を
行う。従って、フロック形成池５の出口（沈澱池６の入
口）においては適切な大きさ、密度のフロックが形成さ
れていることが必要であり、沈澱処理後（沈澱池６の出
口）は処理水濁度が適切な値となるようにパックの注入
量が調整される。

【０００４】なお、７は着水井１に流入する水の量を測
定する流量計、８は濁度センサとしての濁度計９からの
処理水濁度検出値と処理水濁度設定値とが入力され、両
者を一致させるように調節動作して凝集剤注入率を出力
する凝集剤注入率演算制御手段、４はパック注入制御手
段である。ここで、パックの原水に対する注入率は混和
池の撹拌機の強度や沈殿池の撹拌機の強度が影響するが
これらは固定して制御を行っているものとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】凝集剤注入は懸濁物の
質や量に対応して、適正量の注入を行うことが重要であ
り、凝集剤注入量が不足しても、多過ぎても前記した懸
濁粒子の荷電中和のバランスが崩れ凝集効果が悪くな
る。特に、注入過剰である場合には、凝集が悪くなって
浄水の品質低下を招くとともに経済的負担が増すことに
なる。

【０００６】上述のように凝集剤注入率演算制御手段８
で注入率を演算し、パック注入制御手段４で着水井１で
測定した濁度と流量計７の測定値に応じて混和池２にパ
ックを注入し、沈殿池６の出口付近で濁度計９により測
定した濁度に応じて注入量を調節するが、パックを注入
してから沈殿池の出口付近に達するまでに（例えば４時
間程度）時間がかかるので、降雨開始時のように原水濁
度に急激な変動が生じた場合には安定で精度の良い制御
は不可能である。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、原水濁度に急激
な変動が生じた場合にも安定で精度の良い制御が行える
ようにした浄水場の薬剤注入制御装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するために、本発明は請求項１においては、混和池内の
原水に凝集剤を注入して撹拌することにより微小フロッ
クを形成させ、後段のフロック形成池内で前記微小フロ
ックを成長させて原水中の固体成分を凝集させると共
に、後段の沈澱池内で固液分離する浄水場の凝集剤注入
制御方法において、前記混和池に凝集剤を注入する凝集
剤の注入率を、過去の注入実績を統計解析（相関）によ
り算出した注入率基本値から現時点での実注入率の差を
算出し、算出した値に予め定めたアルカリ度、ＰＨ、水
温、濁度急変、沈殿池濁度の少なくともひとつに基づく
補正値を加え、前記補正値を加えた値に固液分離の処理
状況によってオペレータが判断する手動補正値を乗じ、
その乗じた値に前記現時点での実注入率を加えて算出す
ることを特徴とする。

【０００９】請求項２においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記アルカリ度の補
正はアルカリ度が２０以下ではゼロ（ppm）とし５０以
上では８（ppm）となるような関数を用いて各アルカリ
度における補正量基本値を求めるようにしたことを特徴
とする。

【００１０】請求項３においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記ＰＨの補正はＰ
Ｈが７以下ではゼロ（ppm）とし８．５以上では８（pp
m）となるような関数を用いて各ＰＨにおける補正量基
本値を求めるようにしたことを特徴とする。

【００１１】請求項４においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記水温の補正は水
温が１０℃以下では６（ppm）とし１５℃以上では０（p
pm）となるような関数を用いて各温度における補正量基
本値を求めるようにしたことを特徴とする。

【００１２】請求項５においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記濁度急変の補正
は濁度変化が１以下ではゼロ（ppm）とし５以上では３
（ppm）となるような関数を用いて濁度変化における補
正量基本値を求めるようにしたようにしたことを特徴と
する。

【００１３】請求項６においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記沈殿池濁度は沈
殿池の中間または出口濁度の少なくとも一方であること
を特徴とする。

【００１４】請求項７においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記濁度急変は分単
位での移動平均と、時間単位での移動平均の差を求め濁
度の上昇分に対して算出するようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】請求項８においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記濁度は原水水質
または浄水場によって定められた基準によって高，中，
低濁度に分類され、前記アルカリ度、ＰＨ、水温、濁度
急変、沈殿池濁度の補正値は前記分類された濁度に応じ
て設けられた所定の定数を乗じて求めるようにしたこと
を特徴とする。

【００１６】請求項９においては、請求項１記載の浄水
場の凝集剤注入制御方法において、前記沈殿池濁度の補
正値は、中間の濁度を用いる場合は目標値との偏差が
０．０のとき０（ppm）とし１．０以上では５（ppm）と
なるような関数を用いて各偏差における補正値を求める
ようにしたことを特徴とする。

【００１７】請求項１０においては、請求項６記載の浄
水場の凝集剤注入制御方法において、前記沈殿池濁度の
補正値は、出口の濁度を用いる場合は目標値との偏差が
０．０のとき０（ppm）とし１．０以上では３（ppm）と
なるような関数を用いて各偏差における補正値を求める
ようにしたことを特徴とする。

【００１８】請求項１１においては、請求項８記載の浄
水場の凝集剤注入制御方法において、前記アルカリ度、
ＰＨ、水温、濁度急変、沈殿池濁度の補正量基本値にオ
ペレータの判断により０．００から３．００の係数を乗
じて補正値を求めるようにしたことを特徴とする。

【００１９】請求項１２においては、請求項６記載の浄
水場の凝集剤注入制御方法において、前記濁度は混和池
中の原水の濁度が上昇している場合と下降している場合
で所定の上下限値の領域を定め、上昇している場合にお
いては、濁度が前記下限値より低いときに低濁度、濁度
が前記下限値と同じか高い領域にあり上限値より低い領
域にあるときは中濁度、濁度が前記上限値と同じか高い
ときに高濁度と判断し、下降している場合においては、
濁度が前記上限値と同じか高いときに高濁度、濁度が前
記上限値と同じか前記上下限の領域にあるときは中濁
度、濁度が前記上限値より低いに低濁度と判断すること
を特徴とする請求項１記載の浄水場の凝集剤注入制御方
法。

【００２０】請求項１３においては、請求項１記載の浄
水場の凝集剤注入制御方法において、オペレータが判断
する手動補正値は０．０〜１．０の範囲であることを特
徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明を詳細
に説明する。 先にも述べたように、浄水処理では流入原水中の懸濁物
質を凝集剤注入により凝集沈殿除去することが必須であ
る。懸濁物質に凝集剤を混入した場合にフロックを生じ
る現象は以下の原理による。

【００２２】即ち、原水中には数μｍ程度の懸濁粒子が
多数存在している。これらの微粒子は、ほとんどが負荷
電を帯びており、相互の荷電によって反発し合って安定
な分散系をなし、このままの状態では沈降しない。この
ような負荷電系に反対の正荷電をもつ凝集剤を添加して
懸濁粒子の荷電中和を行うと、粒子間の電気的反発力を
減じ、粒子相互の接触結合が可能となり、互いに凝集し
沈降する。

【００２３】図１は本発明の実施形態の一実施例を示す
もので、図１１に示す従来例と同一要素には同一符号を
付して重複する説明は省略するが、異なるところは、沈
殿池の入口と出口の中程にも濁度計９ａを設け、出口に
設けられた従来の濁度計９の出力値の少なくとも一方の
値を用いるようにしたこと及び水質の変化に応じて凝集
剤の注入量を制御するようにしたものである。

【００２４】はじめに、本発明の凝集剤注入制御方法で
用いる濁度に対するパックの基本注入率の関係について
説明する。図2は濁度とパックの基本注入率（ppm）の関
係を示すもので、濁度が上昇するに従ってパックの注入
率も上昇し濁度２４０においてはパックの注入率が８０
（ppm）となっている。なお、この関係は濁度に対する
パックの注入率を過去の注入実績を統計解析（相関）に
より算出して求めたものである。

【００２５】図３（ａ）は図１に示す着水井１に設けた
濁度計（図示省略）が示す経過時間に対する濁度変化を
示すもので、点線は分単位（例えば５分）、実線は時間
単位（例えば２時間）の間隔で測定した結果である。図
３（ｂ）は（ａ）図に示す結果を合成して大きな値のみ
を残した状態を示すもので、図２に示す濁度の値として
は濁度の急上昇、急下降による凝縮効果の違いを補正す
るために、この合成した濁度をもとにパック注入率を決
定する。

【００２６】図４は図1で示す混和池で測定したアルカ
リ度と補正量基本値の関係を示すもので、本実施例では
アルカリ度２６程度を補正量基本値０（ppm）とし、ア
ルカリ度３０で２．０（ppm）、アルカリ度４０で６．
０（ppm）、アルカリ度５０以上は８（ppm）となるよう
な関数をグラフ化し、このグラフに基づいてそれぞれの
アルカリ度に応じた補正量基本値とする。

【００２７】そして、この補正量基本値に原水水質また
は浄水場によって定められた基準によって低，中，高濁
度に応じて設けられた所定の定数を乗じ、更にオペレー
タが処理状況に応じて設定する係数Ａ（0.00〜3.00pp
m）を乗じて補正値が決定される。なお、この係数Ａは
初期のチューニングやその後の運転結果或いは定期的な
ラボ分析などによって決まる値である。図５は混和池に
流入する濁度（ＴＵ）が上がり方向に向う場合と下り方
向に向う場合における低，中，高濁度を選択するための
概念を示す図であり、予め定めた上下限値の濁度に応じ
て定数が選択される。なお、具体的な数値は浄水場個々
の事情により異なるものとなる。

【００２８】図６は図1で示す混和池で測定したＰＨと
補正量基本値の関係を示す図である。この実施例ではＰ
Ｈ７．３以下は補正量０（ppm）とされ、ＰＨ８のとき
に４．５（ppm）、ＰＨ８．５のときに８．０（ppm）と
なる関数により各ＰＨに対する補正量基本値が決められ
る。この場合も、原水水質または浄水場によって定めら
れた基準によって低，中，高濁度に応じて設けられた所
定の定数を乗じ、更にオペレータが処理状況に応じて設
定する係数Ｂ（0.00〜3.00ppm）を乗じて補正値が決定
される。

【００２９】図７は図1で示す混和池で測定した水温と
補正量基本値の関係を示す図である。この実施例では水
温が１２．５℃以下は補正量基本値が６（ppm）とさ
れ、水温１５℃以上では０（ppm）となる関数により各
水温に対する補正量基本値が決められる。この場合も、
原水水質または浄水場によって定められた基準によって
低，中，高濁度に応じて設けられた所定の定数を乗じ、
更にオペレータが処理状況に応じて設定する係数Ｃ（0.
00〜3.00ppm）を乗じて補正値が決定される。

【００３０】図８は図1で示す混和池で濁度が急変した
ときの濁度変化（濁度の差分）と補正量基本値の関係を
示す図である。図９（ａ，ｂ）は濁度の差分の概念を示
す図である。この図では原水濁度の急な上昇を捕らえる
ために、濁度の５分間移動平均（点線）とＮ時間移動平
均（実線）の差分を求める。図において、（ａ）図は５
分間移動平均とＮ時間移動平均を重ねたもの、（ｂ）図
は各時刻における差を示すものであり、差分から濁度の
変化の方向を判断する。

【００３１】図８に戻り、この実施例では濁度の差分が
１．０以下は補正量基本値を０（ppm）とし、差分が
４．２以上では３．０（ppm）となる関数により各差分
に対する補正量基本値が決められる。この場合も、原水
水質または浄水場によって定められた基準によって低，
中，高濁度に応じて設けられた所定の定数を乗じ、更に
オペレータが処理状況に応じて設定する係数Ｄ（0.00〜
3.00ppm）を乗じて補正値が決定される。

【００３２】図１０は図１に示す沈殿池６の中間と出口
で測定した濁度と目標値との偏差と補正量基本値の関係
を示すもので、この実施例では偏差が０．１以下は補正
量基本値が０（ppm）とされ、偏差が１．００以上で中
間では５．０（ppm）となる関数より、また、出口では
２．０（ppm）となる関数より各偏差に対する補正量基
本値が決められる。この場合も、原水水質または浄水場
によって定められた基準によって低，中，高濁度に応じ
て設けられた所定の定数を乗じ、更にオペレータが処理
状況に応じて設定する係数Ｅ（0.00〜3.00ppm）を乗じ
て補正値が決定される。なお、沈殿池濁度補正は中間，
出口の少なくとも一方を用いて行なえばよい。

【００３３】以上のことを纏めると、パック注入率（pp
m）は ［｛（注入率基本値−現時点での実注入率）＋アルカリ
度補正値＋ＰＨ補正値＋水温補正値＋濁度急変補正値＋
沈殿池濁度補正値｝×手動補正値］＋現時点での実注入
率 により決定するが、アルカリ度補正値、ＰＨ補正値、水
温補正値、濁度急変補正値、沈殿池濁度補正値のうち全
てを用いてもよくまた、一つであってもよく、何れかを
組み合わせてもよい。

【００３４】なお、パック注入率の演算は凝集剤注入演
算制御装置８により行い、ここで演算されたパック注入
量がパック注入制御手段４へ出力され、ここから発信さ
れる信号に基づいてパックが注入される。

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、次の効果が期待できる。 請求項１〜
１３記載の発明によれば、過去の注入実績を統計解析
（相関）により算出した注入率基本値から現時点での実
注入率の差を算出し、算出した値に予め定めたアルカリ
度、ＰＨ、水温、濁度急変、沈殿池濁度の少なくともひ
とつに基づく補正値を加え、前記補正値を加えた値に固
液分離の処理状況によってオペレータが判断する手動補
正値を乗じ、その乗じた値に前記現時点での実注入率を
加えて算出するそのため、降雨開始時のように原水濁度
に急激な変動が生じた場合にも速く安定した制御が可能
となった。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明浄水場の凝集剤注入制御方法に用いる装
置の実施形態の一例を示す構成図である。

【図２】濁度とパックの基本注入率（ppm）の関係を示
す図である。

【図３】着水井に設けた濁度計の経過時間に対する濁度
変化を示す図である。

【図４】混和池で測定したアルカリ度と補正量基本値の
関係を示す図である。

【図５】混和池に流入する濁度（ＴＵ）が上がり方向に
向う場合と下り方向に向う場合における低，中，高濁度
を選択するための概念を示す図である。

【図６】混和池で測定したＰＨと補正量基本値の関係を
示す図である。

【図７】混和池で測定した水温と補正量基本値の関係を
示す図である。

【図８】混和池で濁度が急変したときの濁度変化（濁度
の差分）と補正量基本値の関係を示す図である。

【図９】濁度の差分の概念を示す図である。

【図１０】沈殿池６の中間と出口で測定した濁度と目標
値との偏差と補正量基本値の関係を示す図である。

【図１１】従来の浄水場の凝集剤注入方法の制御装置を
示す構成図である。

【符号の説明】

１ 着水井 ２ 混和池 ３ 凝集剤（パック）注入手段 ４ パック注入制御手段 ５ フロック形成池 ６ 沈殿池 ７ 流量計 ８ 凝集剤注入制御手段 ９ 濁度計

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】混和池内の原水に凝集剤を注入して撹拌す
   ることにより微小フロックを形成させ、後段のフロック
   形成池内で前記微小フロックを成長させて原水中の固体
   成分を凝集させると共に、後段の沈澱池内で固液分離す
   る浄水場の凝集剤注入制御方法において、前記混和池に
   凝集剤を注入する凝集剤の注入率を、 過去の注入実績を統計解析（相関）により算出した注入
   率基本値から現時点での実注入率の差を算出し、算出し
   た値にアルカリ度、ＰＨ、水温、濁度急変、沈殿池濁度
   の少なくともひとつに基づく補正値を加え、前記補正値
   を加えた値に固液分離の処理状況によってオペレータが
   判断する手動補正値を乗じ、その乗じた値に前記現時点
   での実注入率を加えて算出することを特徴とする浄水場
   の凝集剤注入制御方法。
2. 【請求項２】前記アルカリ度の補正はアルカリ度が２０
   以下ではゼロ（ppm）とし５０以上では８（ppm）となる
   ような関数を用いて各アルカリ度における補正量基本値
   を求めるようにしたことを特徴とする請求項１記載の浄
   水場の凝集剤注入制御方法。
3. 【請求項３】前記ＰＨの補正はＰＨが７以下ではゼロ
   （ppm）とし８．５以上では８（ppm）となるような関数
   を用いて各ＰＨにおける補正量基本値を求めるようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の浄水場の凝集剤注入
   制御方法。
4. 【請求項４】前記水温の補正は水温が１０℃以下では６
   （ppm）とし１５℃以上では０（ppm）となるような関数
   を用いて各温度における補正量基本値を求めるようにし
   たことを特徴とする請求項１記載の浄水場の凝集剤注入
   制御方法。
5. 【請求項５】前記濁度急変の補正は濁度変化が１以下で
   はゼロ（ppm）とし５以上では３（ppm）となるような関
   数を用いて濁度変化における補正量基本値を求めるよう
   にしたようにしたことを特徴とする請求項１記載の浄水
   場の凝集剤注入制御方法。
6. 【請求項６】前記沈殿池濁度は沈殿池の中間または出口
   濁度の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１
   記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。
7. 【請求項７】前記濁度急変は分単位での移動平均と、時
   間単位での移動平均の差を求め濁度の上昇分に対して算
   出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の浄水
   場の凝集剤注入制御方法。
8. 【請求項８】前記濁度は原水水質または浄水場によって
   定められた基準によって高，中，低濁度に分類され、前
   記アルカリ度、ＰＨ、水温、濁度急変、沈殿池濁度の補
   正値は前記分類された濁度に応じて設けられた所定の定
   数を乗じて求めるようにしたことを特徴とする請求項１
   記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。
9. 【請求項９】前記沈殿池濁度の補正値は、中間の濁度を
   用いる場合は目標値との偏差が０．０のとき０（ppm）
   とし１．０以上では５（ppm）となるような関数を用い
   て各偏差における補正値を求めるようにしたことを特徴
   とする請求項６記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。
10. 【請求項１０】前記沈殿池濁度の補正値は、出口の濁度
    を用いる場合は目標値との偏差が０．０のとき０（pp
    m）とし１．０以上では３（ppm）となるような関数を用
    いて各偏差における補正値を求めるようにしたことを特
    徴とする請求項６記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。
11. 【請求項１１】前記アルカリ度、ＰＨ、水温、濁度急
    変、沈殿池濁度の補正量基本値にオペレータの判断によ
    り０．００から３．００の係数を乗じて補正値を求める
    ようにしたことを特徴とする請求項８記載の浄水場の凝
    集剤注入制御方法。
12. 【請求項１２】前記濁度は混和池中の原水の濁度が上昇
    している場合と下降している場合で所定の上下限値の領
    域を定め、 上昇している場合においては、濁度が前記下限値より低
    いときに低濁度、濁度が前記下限値と同じか高い領域に
    あり上限値より低い領域にあるときは中濁度、濁度が前
    記上限値と同じか高いときに高濁度と判断し、 下降している場合においては、濁度が前記上限値と同じ
    か高いときに高濁度、濁度が前記上限値と同じか前記上
    下限の領域にあるときは中濁度、濁度が前記上限値より
    低いに低濁度と判断することを特徴とする請求項１記載
    の浄水場の凝集剤注入制御方法。
13. 【請求項１３】オペレータが判断する手動補正値は０．
    ０〜１．０の範囲であることを特徴とする請求項１記載
    の浄水場の凝集剤注入制御方法。