JP2004223357A

JP2004223357A - Flocculant injecting/controlling apparatus

Info

Publication number: JP2004223357A
Application number: JP2003012198A
Authority: JP
Inventors: Chiyouko Miyajima; 潮子宮島; Yasuyuki Miyajima; 康行宮島; Futoshi Kurokawa; 太黒川; Taku Menju; 卓毛受; Ryoichi Arimura; 良一有村; Yoshinori Inomata; 吉範猪俣; Tatsuo Ashiki; 達雄芦木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: JP4230787B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flocculant injecting/controlling apparatus for injecting a proper amount of a flocculant. SOLUTION: This flocculant injecting/controlling apparatus 10 for injecting the flocculant into the raw water to be treated is provided with an alkalinity meter 56 for measuring the alkalinity of the raw water, an electric conductivity meter 52 for measuring the electric conductivity of the raw water, a thermometer 53 for measuring the temperature of the raw water, a turbidity meter 54 for measuring the turbidity of the raw water, a pH meter 58 for measuring the pH of the raw water, flocculant injecting equipment 41 for injecting the flocculant into the water quality-measured raw water, an ammeter 55 for measuring the streaming amperage (SCD value) of the raw water into which the flocculant is injected by the equipment 41 and a SCD target value setting/calculating part 21 for correcting the streaming amperage measured by the ammeter 55 according to the measured water quality and controlling the amount of the flocculant to be injected by the equipment 41 so that the corrected streaming amperage becomes the predetermined target value. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば浄水場や下水処理場で使用する凝集剤の注入量を、凝集剤が混和された混和水の流動電流値に基づいて制御する凝集剤注入制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば浄水場や下水処理では、処理すべき原水に凝集剤が注入されている。これによって、原水中に含まれる懸濁物がフロック化され、容易に沈殿濾過されるようになり、濁質の除去が図られている。凝集剤としては、例えばポリ塩化アルミニウム（一般に「ＰＡＣ」と呼ばれている。）や、硫酸アルミニウム（一般に「硫酸ばんど」と呼ばれている。）等が広く用いられている。
【０００３】
濁度に影響を及ぼす要素としては、原水の原水濁度や水質、凝集剤の注入量、ｐＨ、撹拌池での撹拌強度、沈でん池の状態などが考えられる。また、凝集剤の注入結果が沈でん池出口における濁度に影響を及ぼすまでの時間は、一般的に２〜４時間程度かかる。このため、沈でん池出口における濁度を測定し、その測定結果に基づいて凝集剤の注入量を制御するのでは手遅れになってしまう。
【０００４】
そのため、原水の原濁度と水温から凝集剤の注入率を演算するフィードフォワード制御（以下、「ＦＦ制御」と称する。）が従来からなされている。しかしながら、ＦＦ制御は，過去の経験に基づいて凝集剤の注入量を決定するため、過去の運転実績が最適注入量よりも多めであった場合には、凝集剤の注入率の目標値が多めに演算される傾向がある。凝集剤の過剰注入により処理コストの増大をもたらしてしまう。また、余剰汚泥の増量をもたらし、汚泥の再利用を妨げる等の弊害をもたらしてしまう。また、ＦＦ制御だけでは、凝縮剤の注入後の結果を制御に反映することができない。
【０００５】
このため、特許文献１や特許文献２に開示されているように、凝集剤の注入量の最適化を図るために、凝集剤の注入後の結果を制御に反映するフィードバック制御（以下、「ＦＢ制御」と称する。）を適用した凝集剤注入制御装置の発明もなされている。
【０００６】
この種の凝集剤注入制御装置では、混和池に流動電流計が設置され、この流動電流計によって、凝集剤が混和された混和水の流動電流が測定される。そして、この測定結果に補正処理がなされることによってＰＩＤ制御の目標値（セットポイント）とする流動電流が演算され、この目標値になるように凝集剤の注入量が制御されている。
【０００７】
特に特許文献１では、導電率が流動電流の変動に伴って変化するので、この変化分を補正することによって、目標値とする流動電流が演算されている。
【０００８】
一方、特許文献２では、混和水のｐＨもまた、流動電流の変動に伴って変化するので、導電率の変化分に加えて、ｐＨの変化分をも補正することによって、目標値とする流動電流が演算されている。
【０００９】
その他、流動電流計が制御に用いられた凝集剤注入制御装置の発明としては、特許文献３乃至６が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−３２７８０６号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−２３９３０７号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平３−２８４３０３号公報
【００１３】
【特許文献４】
特開平３−２８４３０４号公報
【００１４】
【特許文献５】
特開平３−２８４３０５号公報
【００１５】
【特許文献６】
特開平３−２８８５０３号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明の発明者らは、流動電流計によって測定される流動電流についての実験を行った結果、濁度が同じ場合であっても、原水の導電率およびｐＨのみならず、水源の水質、水温、アルカリ度によっても測定値が変化することが分かった。更に、流動電流計のメンテナンスを行うと、メンテナンス後ある時間を経ると測定値がある傾向をもって変化することもわかった。
【００１７】
したがって、これらの要因を補正しなければ、測定値である流動電流の誤差が大きくなってしまう。その結果、このように誤差の大きい流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行っても、高精度な制御を行うことができず、適正量の凝縮剤を注入することが困難になる恐れがあるという問題がある。
【００１８】
また、一般的な浄水場では、同一水源（同一の河川）からの原水を処理するために建設されていることが多い。しかしながら、諸事情により複数水源からの原水を同時に受け入れ、処理する浄水場も存在する。
【００１９】
上述したように、流動電流計による測定値は、水源の水質によっても変化する。このため、測定値の水質依存性を正しく把握し、補正に反映することができれば、複数水源からの原水を同時に受け入れ、処理している浄水場にも本装置を提供することができるようになる。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、ｐＨ、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を提供することにある。
【００２１】
また、その第２の目的は、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、ｐＨ、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正し、精度の高い流動電流を得ることによって、複数水源から原水を受け入れた場合であっても、流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００２３】
すなわち、請求項１の発明は、上記第１の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水の水質を測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【００２４】
従って、請求項１の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水源の水質によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００２５】
請求項２の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水の導電率を測定するようにしている。
【００２６】
従って、請求項２の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水源の導電率によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００２７】
請求項３の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水のｐＨを測定するようにしている。
【００２８】
従って、請求項３の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水のｐＨによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００２９】
請求項４の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水の水温を測定するようにしている。
【００３０】
従って、請求項４の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水の水温によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００３１】
請求項５の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明の凝集剤注入制御装置において、水質測定手段は、原水の水質として、原水のアルカリ度を測定するようにしている。
【００３２】
従って、請求項５の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、原水のアルカリ度および原水のｐＨ、水温、および原水に対して実際に注入された各薬品の注入率によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００３３】
請求項６の発明は、上記第１の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【００３４】
従って、請求項６の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００３５】
請求項７の発明は、上記第１の目的を達成するために、請求項７の発明の凝集剤注入制御装置において、原水の水質として、導電率、ｐＨ、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも何れかを測定する水質測定手段を付加し、制御手段は、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間に加えて、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御するようにしている。
【００３６】
従って、請求項７の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間と水質とによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００３７】
請求項８の発明は、上記第１の目的を達成するために、処理すべき原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、原水の水質として、導電率、ｐＨ、水温、およびアルカリ度のうちの少なくとも２つを測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段とを備えている。
【００３８】
従って、請求項８の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のようにして、流動電流測定手段による測定結果を、流動電流測定手段のメンテナンス後の経過時間と、少なくとも２つの水質パラメータとによって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。更に、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００３９】
請求項９の発明は、上記第２の目的を達成するために、請求項１乃至８のうち何れか１項の発明の凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入される各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、予め把握した各水源の水質特性を、各流量測定手段によって測定された各水源の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて目標値を決定する目標値決定手段とを付加している。
【００４０】
従って、請求項９の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００４１】
請求項１０の発明は、上記第２の目的を達成するために、請求項９の発明の凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入されてなる各原水の平均上澄み濁度を測定する濁度測定手段を備え、目標値決定手段は、平均水質特性と平均上澄み濁度とに基づいて目標値を決定する。
【００４２】
従って、請求項１０の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、精度良く適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００４３】
請求項１１の発明は、上記第２の目的を達成するために、複数水源から導入された原水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御装置において、複数水源から導入される各原水の流量をそれぞれ測定する複数の流量測定手段と、複数水源から導入された各原水を混合してなる混合原水の水質を測定する水質測定手段と、水質測定手段によって水質が測定された混合原水に対して凝集剤を注入する凝集剤注入手段と、凝集剤注入手段によって凝集剤が注入された混合原水の流動電流値を測定する流動電流測定手段と、流動電流測定手段によって測定された流動電流値を、水質測定手段によって測定された水質によって補正し、補正された流動電流値が、予め定めた目標値になるような凝集剤注入量となるように凝集剤注入手段を制御する制御手段と、予め把握した各原水の水質特性を、各流量測定手段によって測定された各原水の流量で加重平均することによって平均水質特性を求め、この平均水質特性に基づいて目標値を決定する目標値決定手段とを備えている。
【００４４】
従って、請求項１１の発明の凝集剤注入制御装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数水源からそれぞれ任意の流量で原水が導入された場合であっても、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４６】
本発明の実施の形態を図１から図１０を用いて説明する。
【００４７】
図１は、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の一例を示す機能機能構成図である。
【００４８】
すなわち、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置１０は、複数の水源ａ，ｂ，ｃ，ｄから取水した原水に含まれる濁質を除去するために適切な凝集剤の注入率を演算し、この注入率に基づいて凝集剤の注入量を決定する装置であって、ＳＣＤ目標値設定演算部２１と、導電率補正部２２と、沈殿池入口ｐＨ補正部２３と、原水水温補正部２４と、メンテナンス後経過日数補正部２５と、アルカリ度補正部２６と、ＰＩＤ制御部２７と、凝集剤注入量制御装置２８と、塩素注入量制御装置２９と、苛性注入量制御装置３０と、低濁度式演算部３１と、通常濁度式演算部３２と、高濁度式演算部３３と、水温補正部３４と、上下限リミット処理部３５とを備えている。
【００４９】
本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置１０は、複数の水源から原水を取り込み、浄水処理を行う浄水場や下水処理場に適用されるものである。そこで、図１では、水源として水源ａ、水源ｂ、水源ｃ、水源ｄから原水を取り込む場合を一例として示している。しかしながら、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置１０は、４系統の水源に限らず、それ以上またはそれ以下の系統数の水源を取り込み、浄水処理することも可能である。
【００５０】
一般的に浄水場や下水処理場は着水井６０と、活性炭接触池６１と、混和池６２と、フロック形成池６３と、沈殿池６４とを備えている。そして、水源からの原水は着水井６０に取り込まれ、そこから活性炭接触池６１へと送られ、ここで活性炭と接触される。その後混和池６２に送られ、凝集剤注入設備４１から上述したような凝集剤と、塩素注入設備４２から塩素と、苛性注入設備４３から苛性とがそれぞれ注入され、インペラ６７の回転によって攪拌され混和が促進された後にフロック形成池６３へと送られる。そして、ここでフロックが形成された後に沈殿池６４へと送られ、沈殿池６４においてフロックが沈殿除去された後に、次工程に移送される。
【００５１】
次工程としては、図示していないが、砂濾過層に通された後に、塩素が加えられ、しかる後に配水池を介して配水管へと分配されるようにしている。なお、砂濾過層に通される前に適宜、オゾン処理や生物活性炭処理が施されたりする場合もある。また、このオゾン処理や生物活性炭処理は、砂濾過層に通された後の原水に対して施される場合等さまざまなケースがあるが、本発明では、如何なる次工程であろうとも、発明の本質に関わることはない。。
【００５２】
なお、活性炭接触池６１を備えていない浄水場や下水処理場もある。この場合、着水井６０もしくはその出口に、アルカリ度計５６、導電率計５２、水温計５３、濁度計５４、およびｐＨ計５７を備えることにより対応するようにしている。
【００５３】
各水源ａ、水源ｂ、水源ｃ、水源ｄからの流量は流量計６５（＃ａ）、流量計６５（＃ｂ）、流量計６５（＃ｃ）、流量計６５（＃ｄ）によってそれぞれ測定され、測定結果がＳＣＤ目標値設定演算部２１へと出力されるようにしている。
【００５４】
活性炭接触池６１には、アルカリ度計５６、原水導電率計５２、水温計５３、濁度計５４、およびｐＨ計５７を備えている。そして、アルカリ度計５６は、原水のアルカリ度を測定し、原水水温の測定値５３ａ、原水ｐＨの測定値５７ａ、注入された塩素の注入率２６ｂ、苛性注入率２６ｃ、および凝集剤の注入率２６ｄとから測定結果をアルカリ度補正部２６へと出力する。また、原水導電率計５２は、原水の導電率を測定し、測定結果を導電率補正部２２へと出力する。更に、水温計５３は、原水の水温を測定し、測定結果５３ａを水温補正部３４および原水水温補正部２４へと出力する。更にまた、濁度計５４は、原水の濁度を測定し、測定結果を低濁度式演算部３１、通常濁度式演算部３２、高濁度式演算部３３のうちの何れかへと出力する。ｐＨ計５７は、原水のｐＨを測定する。
【００５５】
また、原水を活性炭接触池６１から混和池６２へと導出水するライン上には流量計６６を備えており、混和池６２へと流入する原水の流量を測定し、測定結果を、後述するように、混和池６２における凝集剤の注入量の制御に用いられるようにしている。
【００５６】
混和池６２には、凝集剤注入設備４１と、塩素注入設備４２と、苛性注入設備４３と、流動電流計５５と、インペラ６７とを備えている。
【００５７】
凝集剤注入設備４１は、凝集剤注入制御装置１０からの指示に基づいて、混和池６２に流入する原水に対して凝集剤を注入する。凝集剤の注入率はアルカリ度補正部２６へも入力されるようにしている。凝集剤注入率は、凝集剤注入量の実績値と混和値流入流量から求めた値などを入力しても良い。注入量は、凝集剤注入量制御装置２８によって測定され、測定結果が凝集剤注入設備４１にフィードバックされるようにしている。
【００５８】
また、塩素注入設備４２は、図示していない監視制御装置もしくは塩素注入制御装置から指示される塩素注入率に基づく注入量の塩素を、混和池６２に流入する原水に対して注入する。この塩素注入率は、アルカリ度補正部２６へも入力されるようにしている。塩素注入率は、塩素注入量の実績値と混和池流入流量から求めた値などを入力して良い。注入量は、塩素注入量制御装置２９によって測定され、測定結果が塩素注入設備４２にフィードバックされるようにしている。
【００５９】
更に、苛性注入設備４３は、図示していない監視制御装置もしくは苛性注入制御装置から指示される苛性注入率に基づく注入量の苛性を、混和池６２に貯水された原水に対して注入する。この苛性注入率は、アルカリ度補正部２６へも入力されるようにしている。苛性注入率は苛性注入量の実績値と混和池流入流量から求めた値などを入力しても良い。注入量は、苛性注入量制御装置３０によって測定され、測定結果が苛性注入設備４３にフィードバックされるようにしている。
【００６０】
なお、図示していないが、酸注入設備を備え、必要に応じて酸を注入し、原水のｐＨを調整できるような構成としても良い。
【００６１】
インペラ６７は、凝集剤と塩素と苛性とが注入された原水を攪拌することによって、混和を促進する。
【００６２】
流動電流計５５は、インペラ６７によって攪拌された原水の流動電流値（以下、「ＳＣＤ値」と称する）を測定する。このＳＣＤ値は、ＳＣＤ値に影響を与える原水のｐＨ、原水の水温、流動電流計５５のメンテナンス後経過後日数、原水のアルカリ度によって補正されるようにしている。これら各補正は、後述するように、アルカリ度補正部２６、メンテナンス後経過日数補正部２５、原水水温補正部２４、沈殿池入口ｐＨ補正部２３が行ない、各補正で得られた補正値を流動電流計５５から得られたＳＣＤ値に加算する。
【００６３】
沈殿池６４には、沈殿池入口側（フロック形成池６３側）にｐＨ計５８と、沈殿池出口側に濁度計５９とをそれぞれ備えている。ｐＨ計５８は、沈殿池６４の入口側における原水のｐＨを測定し、測定結果を沈殿池入口ｐＨ補正部２３へと出力する。濁度計５９は、沈殿池６４の出口側における原水の濁度を測定する。
【００６４】
流動電流計５５から出力されたＳＣＤ値は、アルカリ度補正部２６、メンテナンス後経過日数補正部２５、原水水温補正部２４、沈殿池入口ｐＨ補正部２３において順に補正値が加算され、ＰＩＤ制御部２７へ入力されるようにしている。
【００６５】
アルカリ度補正部２６は、塩素注入設備４２に対する指示値である塩素注入率、苛性注入設備４３に対する指示値である苛性注入率、原水水温計５３からの測定値５３ａ、原水ｐＨ計５７からの測定値５７ａ、凝集剤注入率の指示値２６ｄに基づいて注入された注入率実績値、およびアルカリ度計５６からの測定結果に基づいて補正値を演算し、演算された補正値をＳＣＤ値に加算する。
【００６６】
また、流動電流計５５はメンテナンス後、稼動してから徐々に値がシフトする。このため、メンテナンス後経過日数補正部２５は、以下に示すようにして、メンテナンス終了スイッチが設定された日からの経過日数に基づいて補正値を演算し、演算された補正値をＳＣＤ値に加算する。
【００６７】
すなわち、別途行った実プロセスにおけるＳＣＤ値の記録を分析した結果、流動電流計５５のメンテナンス後の経過日数［日］とＳＣＤ指示値との間に、図２に示す傾向があることが分かった。この特性は、流動電流計５５のピストンとシリンダーとの間に原水中の析出物が溜まり、流路が狭くなり流速が増した結果と推定される。この結果に基づき、流動電流計５５のメンテナンス後経過日数による補正値ΔＺ３を、以下に示す（１）式および（２）式に基づいて算出する。
【００６８】
ΔＺ３＝０（ｈ＜ｈ_１の場合）・・・（１）
ΔＺ３＝Ｚ３_ｍａｘ×（ｈ−ｈ_１）／（ｈ_２−ｈ_１）（ｈ≧ｈ_１の場合）・・（２）
ここで、
ΔＺ３：メンテナンス後経過日数によるＳＣＤ補正値
Ｚ３_ｍａｘ：最大補正量（ＳＣＤ値：最大 ±１．０）
ｈ：メンテナンスからの日数（自動カウント：０〜４００［日］）
経過日数リセットで０にリセットする。０時を越えると１日加算する。
ｈ_１：補正を開始する日数（設定幅：０〜４０［日］）
ｈ_２：最大補正値到達日数（設定幅：ｈ_１＋１００［日］）
すなわち、メンテナンス後、ｈ_１の間は補正しない。ｈ_１日経過後、ｈ_２日までは、（ｈ_２−ｈ_１）日間で−Ｚ３_ｍａｘだけＳＣＤ値のベースが変動するので、この分を日割り計算で補正する。従って、ＳＣＤ補正値Ｚ３_ｍａｘは、図２に示す様になる。
【００６９】
原水水温補正部２４は、水温計５３からの測定結果に基づいて、以下に示すようにして補正値を演算し、演算された補正値をＳＣＤ値に加算する。
【００７０】
すなわち、別途行った水質試験室における試験および、実プロセスにおいてＳＣＤ値と水温特性との相関関係を求めた結果、各水源による特性差はあまりなく、図３に示す結果となった。この特性を用いて、原水の水温によるＳＣＤ値補正値ΔＺ２を、以下に示す（３）式および（４）式に従って計算する。
【００７１】
ΔＺ２＝ｋ２×（Ｔ_ｍｐ−Ｔ_−ｍ）・・・（３）
ただし、ΔＺ２_ｍｉｎ≦ΔＺ２≦ΔＺ２_−ｍａｘ）
Ｔ_ｍｐ：原水の水温
ΔＺ２：原水の水温によるＳＣＤ値補正値
ｋ２：水温補正係数
Ｔ_−ｍ：水温補正のための標準水温
Ｔ_−ｍａｘ：水温補正のための上限水温
Ｔ_−ｍｉｎ：水温補正のための下限水温
ｋ２＝∂ΔＳＣＤ／∂Ｔ_ｍｐ・・・（４）
沈殿池入口ｐＨ補正部２３は、ｐＨ計５８からの測定結果に基づいて、以下に示すようにして補正値を演算し、演算された補正値をＳＣＤ値に加算する。
【００７２】
すなわち、別途行った水質試験室における試験で、各水源ａ〜ｄ毎にＳＣＤ値とｐＨとの特性を求めた結果、図４に示すように、各水源により傾きｋ１が異なるものの単調減少する結果となった。この特性を用いて、沈殿池入口に設けられたｐＨ計５８からの測定結果によるＳＣＤ値補正値ΔＺ１を、以下に示す（５）式、（６）式、および（７）式に従って計算する。
【００７３】
ΔＺ１＝ｋ１×（ｐＨ−ｐＨ_−ｍ）・・・（５）
ただし、（ΔＺ１_−ｍｉｎ≦ΔＺ１≦ΔＺ１_−ｍａｘ）
ｋ１＝Σ（ｋ１_−ｉ×ｑ_ｉ／Ｑ）・・・（６）
ここで、
ｐＨ：沈殿池入口ｐＨ（５分間の移動平均値）
ΔＺ１：沈殿池入口ｐＨによるＳＣＤ値補正値
ｋ１_−ｉ：水源ｉのｐＨ補正係数（ｉ＝１：水源ａ，２：水源ｂ，３：水源ｃ，４：水源ｄ）
ｐＨ_−ｍ：ｐＨ補正のための標準ｐＨ値
ｐＨ_−ｍａｘ：ｐＨ補正のための上限ｐＨ値
ｐＨ_−ｍｉｎ：ｐＨ補正のための下限ｐＨ値
ｑ_ｉ：水源ｉの取水流量（ｉ＝１：水源ａ，２：水源ｂ，３：水源ｃ，４：水源ｄ）
Ｑ：取水流量合計
ｋ１_−ｉ＝∂ΔＳＣＤ／∂ｐＨ（〜 −０．１未満程度）・・・（７）
上述するようにして各補正値が加算されてなるＳＣＤ値は、ＰＩＤ制御部２７にフィードバック信号として入力されるようにしている。
【００７４】
一方、ＳＣＤ目標値設定演算部２１では、運転員が設定した沈殿池出口濁度設定値Ｓと、流量計６５（＃ａ）、流量計６５（＃ｂ）、流量計６５（＃ｃ）、流量計６５（＃ｄ）からの測定結果に基づいて、以下に示すようにしてＳＣＤの目標値を演算し、演算された目標値をＰＩＤ制御部２７へと出力する。
【００７５】
すなわち、発明者らは、原水に凝集剤が注入された場合、その凝集剤注入率と濁度とは図５（ａ）に示すような相関関係を有するという知見を得た。更に、凝集剤注入率に応じてＳＣＤ値も変換するが、ＳＣＤ値と濁度とは図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）と類似した相関関係を有するという知見も得た。
【００７６】
ＳＣＤ値に対する濁度の感度は、図５（ｃ）に示すように、水質に依存する。すなわち、図５（ｃ）において、水源ａからの原水は、元々濁度が低く、ＳＣＤ値に対する感度が低い。これは、凝集剤注入率に対する濁度の感度が低いことを示している。逆に、水源ｄからの原水は、元々濁度が高く、ＳＣＤ値に対する感度が大きい。つまり、凝集剤注入率に対する濁度の感度が高いことを示している。
【００７７】
このような各水源毎のＳＣＤ値に対する濁度の感度特性を、あらかじめジャーテストにおいて把握しておき、ＳＣＤ目標値設定演算部２１に保持しておく。そして、ＳＣＤ目標値設定演算部２１は、各流量計６５（＃ａ〜＃ｄ）からの測定結果に基づいて、各水源ａ〜ｄから導入された原水の流量割合を求め、この流量割合に用いて各水源ａ〜ｄの感度特性を加重平均することによって平均感度特性を得る。
【００７８】
例えば、水源ａ、水源ｂ、水源ｃ、水源ｄからの流量割合が１：１：０：０の場合、平均感度特性は、図５（ｄ）に示すように、水源ａの感度特性と、水源ｂの感度特性とを平均することによって得られる。この平均感度特性を用いて、目標とする濁度に対するＳＣＤ値を得る。これをＳＣＤの目標値とする。
【００７９】
また、ＳＣＤ値は、原水導電率に応じて非線形に変化するため、これを補償するために、導電率補正部２２では、以下に示すようにして、導電率計５２から得られる原水導電率を用いて導電率補正を行ない、ＰＩＤ制御部２７に対して、制御ゲインを可変とするゲインスケジューリングＰＩＤ制御をさせるようにする。
【００８０】
すなわち、ＳＣＤ値を用いてＦＢ制御を行う際に、適正な制御応答を得るためにＰＩＤ制御のパラメータＫｐを導電率と、実験的に求めた各水源毎のＳＣＤ値と導電率との相関関係とを用いて補正する方法について述べる。
【００８１】
別途行った水質試験室における試験、および実プロセスにおいてＳＣＤ値と導電率との相関関係を求めた結果，各水源による特性は、図６に示すような結果となった。この結果は，ＳＣＤ値の符号（マイナス／プラス）はゼータ電位の極性に依存し，ＳＣＤ値の大きさは導電率が低いほど高いことから、導電率が低いほど流動電流計５５の感度が高く、ＳＣＤ値の絶対値が大きく振れていると考えられる。
【００８２】
そこで、図６に示すような特性を、各水源ｉ（ｉ＝１：水源ａ，２：水源ｂ，３：水源ｃ，４：水源ｄ）毎に、以下に示す（８）式に従って近似する。
Ｚ_ｉ（σ_ｉ）＝Ａ_ｉ／（σ_ｉ＋Ｂ_ｉ）＋Ｃ_ｉ・・・（８）
ただし、
Ａ_ｉ，Ｂ_ｉ，Ｃ_ｉ：水源ｉの導電率とＳＣＤ値との相関関係を近似するパラメータ
Ｚ_ｉ（σ_ｉ）：導電率＝σ_ｉのときの水源ｉのＳＣＤ値
上述した（８）式を用いることによって、各水源からの取水量がｑ_ｉ、合計取水量がＱ（ｍ^３／ｈ）の場合における導電率とＳＣＤ値との相関関係は、以下に示す（９）式の通り近似することができる。
Ｚ（σ）＝Σ（Ｚ_ｉ（σ）×ｑ_ｉ／Ｑ）・・・（９）
次に、ＰＩＤ制御の比例ゲインＫｐを、導電率がσ０時に最適となるように決め、この値をＫｐ０とする。σ０は、例えば、導電率のプラントの年間変動の中心値近傍で決める。
【００８３】
仮に、各水源からの取水量がｑ_ｉ、導電率がσの場合に測定されたＳＣＤ値をＺとした場合に、導電率がσ０であったとすると、この時のＳＣＤ値であるＺ０は、上述した（９）式にσ０を代入することによって、以下に示す（１０）式の通りとなる。
Ｚ０＝Σ（Ｚ_ｉ（σ０）×ｑ_ｉ／Ｑ）・・・（１０）
導電率＝σ０のときのＳＣＤ値がＺ０となり、導電率＝σのときのＳＣＤ値がＺであることから、この時の流動電流計５５の感度Ｋは、以下に示す（１１）式の通りとなる。
Ｋ＝Ｚ／Ｚ０・・・（１１）
ＦＢ制御応答を一定にするためには、一巡伝達ゲインすなわち、Ｋｐ×Ｋが一定の値となる必要があるので、導電率によるＦＢ制御ゲインＫｐを、以下に示す（１２）に従って演算する。
Ｋｐ＝Ｋｐ０×（Ｚ０／Ｚ）・・・（１２）
ただし、Ｋｐ０：導電率がσ０のときに決めたＰＩＤ制御ゲイン
Ｋｐ：導電率がσのときに用いるＰＩＤ制御ゲイン
ＰＩＤ制御部２７は、各補正値が加算されてなるＳＣＤ値と、ＳＣＤ目標値設定演算部２１からのＳＣＤ目標値と、導電率補正部２２からの導電率補正値とに基づいて、以下に示すようにして、凝集剤注入率の補正値を求めるための制御演算を行ない、演算結果を低濁度式演算部３１および通常濁度式演算部３２側へと出力することによって凝集剤注入率のＦＢ制御を行う。
【００８４】
すなわち、ＰＩＤ制御部２７では、ＳＣＤ目標値Ｚ_ｓｖと、測定されたＳＣＤ値にアルカリ度補正、メンテナンス後経過日数補正、原水水温補正、沈でん池入口ｐＨ補正を加えた後のＳＣＤ値Ｚ_ｐｖとを用いて、ゲインスケジューリング式ＰＩＤ制御を構成し、以下に示す（１３）式、および（１４）式を用いて凝集剤注入率の補正値ΔＣ_Ｂを求める。なお、（１３）式では、ＰＩＤ制御の微分項（一般に「Ｄ項」と称する）を省略している。
【００８５】
ΔＣ_Ｂ＝Ｋｐ×｛（ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１）＋（Δｔ_ｂ／Ｔ_ｉ）×ｅ_ｎ｝・・（１３）
ｅ_ｎ＝Ｚ_ｓｖ−Ｚ_ｐｖ・・・（１４）
ΔＣ_Ｂ：凝集剤ＦＢ制御による補正値［ｍｇ／Ｌ］（初期値＝０．０００）
ｅ_ｎ：今回制御周期の入力偏差。但し、｜ｅ_ｎ｜＜Ｇａｐの場合、ｅ_ｎ＝０とする。
ｅ_ｎ−１：前回制御周期の入力偏差。
Ｚ_ｓｖ：ＳＣＤ目標値。
Ｚ_ｐｖ：混和池出口のＳＣＤ値に補正を加えた値。
Ｋｐ：比例ゲイン（導電率補正後の比例ゲイン）。
Ｋｐ０：比例ゲイン基準値。
Ｔ_ｉ：積分時間［分］。
Δｔ_ｂ：フィードバック制御周期［分］。
Ｇａｐ：制御不感帯設定値（設定値は０．０〜１．０程度。）。
【００８６】
水温補正部３４では、水温計５３からの測定結果に基づいて、以下に示すような水温補正演算を行い、演算結果を低濁度式演算部３１、通常濁度式演算部３２、および高濁度式演算部３３側へと出力する。
【００８７】
すなわち、低濁度式演算部３１、通常濁度式演算部３２、および高濁度式演算部３３において、水温補正演算結果を考慮する場合には、以下に示す（１５）式および（１６）式に従って水温補正係数Ｆ_ｔｅｍｐを演算する。一方、低濁度式演算部３１、通常濁度式演算部３２、および高濁度式演算部３３において、水温補正演算結果を考慮しない場合には、水温補正係数Ｆ_ｔｅｍｐ＝１とする。
Ｆ_ｔｅｍｐ＝Ｆ_ｍａｘ（Ｔ_ｅｍｐ＜Ｔ_ｍｉｎ）・・・（１５）
Ｆ_ｔｅｍｐ＝ｄ×ｅｘｐ（−ｋ×Ｔ_ｅｍｐ）＋Ｆ_ｍｉｎ（Ｔ_ｅｍｐ≧Ｔ_ｍｉｎ）・・・（１６）
ここで、Ｆ_ｔｅｍｐ：原水の原水水温実測値の５分間移動平均値［℃］の水温補正係数（３０秒周期サンプリング）である。このような水温補正係数Ｆ_ｔｅｍｐは、図７に示すような指数関数となる。定数ｋおよび定数ｄは、図７中に示すＡ点（Ｔ_ｍｉｎ，Ｆ_ｍａｘ）、Ｂ点（２０，１）、および水温が無限大となったときの補正係数の値Ｆ_ｍｉｎ（Ｔ_ｅｍｐ→∞［℃］）の設定により、下記に示す（１７）式および（１８）式に従って演算する。
【００８８】
ｋ＝ｌｎ｛（Ｆ_ｍａｘ−Ｆ_ｍｉｎ）／（Ｆ_ｍｉｄ−Ｆ_ｍｉｎ）｝／（Ｔ_ｍｉｄ−Ｔ_ｍｉｎ）・・・（１７）
ｄ＝（Ｆ_ｍｉｄ−Ｆ_ｍｉｎ）／ｅｘｐ（−ｋ×Ｔ_ｍｉｄ）・・・（１８）
Ｆ_ｍｉｎ：水温補正係数の最小値
Ｆ_ｍｉｄ：水温補正係数の基準値（＝１．０）
Ｆ_ｍａｘ：水温補正係数の最大値
Ｔ_ｍｉｎ：水温の最小値［℃］
Ｔ_ｍｉｄ：水温の基準値［℃］（＝２０℃）
一般的に、原水の水温が低い場合、凝集効率が低下することが知られている。上述した（１５）式および（１６）式は、原水水温Ｔ_ｅｍｐがＴ_ｍｉｎ（例えば５℃）未満の場合には、後述する（２０）式および（２１）式の濁度に対する凝集剤注入率の基本項をＦ_ｍａｘ倍して注入率を増加させる事を示している。また、原水水温Ｔ_ｅｍｐがＴ_ｍｉｎ（例えば５℃）以上の場合には、Ｔ_ｍｉｄ（例えば２０℃）を中心として、原水水温が、Ｔ_ｍｉｄよりも低い場合には、水温の低い割合でＦ_ｍｉｄとＦ_ｍａｘの間のある値（１以上の値）倍する事で凝集剤注入率目標値を増加させ、原水水温が、Ｔ_ｍｉｄよりも高い場合には、水温の高い割合でＦ_ｍｉｄとＦ_ｍｉｎの間のある値（１以下の値）倍して凝集剤注入率目標値を減少させる事を示している。これにより、水温の影響が少ない、安定した凝集剤注入制御を行おうとしている。
【００８９】
本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置１０では、凝集剤の注入制御モードとして、以下に示すようなＡモードと、Ｃモードとの２種類の制御方法を有している。
【００９０】
Ａモードの場合、予め設定した注入量設定値Ｒに基づいて、凝集剤注入設備４１から常に一定量での凝集剤を注入する。
【００９１】
Ｃモードの場合、更に、予め設定した注入率設定値Ｔに基づいて、凝集剤注入設備４１側に常に一定値の注入率を入力することによって凝集剤を注入させるようにする手動モードと、濁度計５４から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する自動モードとがある。
【００９２】
自動モードでは、濁度計５４から得られる濁度を、予め定めた通常濁度と、通常濁度よりも濁度が高い高濁度と、通常濁度よりも濁度が低い低濁度とのうちの何れに属するかの分類がなされるようにしている。
【００９３】
そして、高濁度の場合には、高濁度式演算部３３において、水温計５３からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、演算結果を上下限リミット処理部３５へと出力する。なお凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部３４においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【００９４】
すなわち、原水の濁度が上昇した場合、通常の注入率図表とは異なる注入率演算式によって凝集剤注入を行う。このような高濁度時の注入率は、下記（１９）式に示す高濁度式に従って演算する。
Ａｌ_２Ｏ_３（ｈ）＝ｌｉｍ［ａ（ｈ）×Ｔ_ｂ ^ｎ（ｈ）＋ｂ（ｈ）］・・・（１９）
Ａｌ_２Ｏ_３（ｈ）：高濁度式凝集剤注入率演算値［ｍｇ／Ｌ］
ｌｉｍ：上下限リミット処理（後述する）
Ｔ_ｂ：原水の濁度実測値の５分間移動平均値［ｍｇ／Ｌ］
ｎ（ｈ）：定数
ａ（ｈ）：定数
ｂ（ｈ）：定数
上述する（１９）式は、原水の濁度が与えられたときに凝集剤注入率を演算する式で、一般には「濁度−凝集剤注入関数」と呼ばれ、水道施設設計基準、同維持管理指針ではグラフでその関係が示されている。高濁度時の濁度と凝集剤注入率の適切な関係をジャーテストや運転実績などから経験的に求め、最小２乗法など統計的手法で、定数ａ、定数ｂ、および定数ｎを求めて設定する。
【００９５】
（１９）式では、定数ａ、定数ｂ、および定数ｎが高濁度式の係数であることを示すために、それぞれｎ（ｈ）、ａ（ｈ）、およびｂ（ｈ）として示している。なお、（１９）式全体にかかっているｌｉｍという関数は、後述するように計算結果の上下限値を定める関数である。
【００９６】
通常濁度の場合には、通常濁度式演算部３２において、水温計５３からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、この演算結果に、ＰＩＤ制御部２７からの演算結果を加算したのちに上下限リミット処理部３５へと出力する。なお、通常濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部３４においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【００９７】
すなわち、原水の濁度が通常範囲の場合、下記（２０）式に示す通常濁度式に従って注入率を演算する。
【００９８】
Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ）＝ｌｉｍ［｛Ｋ_Ｆ（ｎ）×（ａ（ｎ）×Ｔ_ｂ ^ｎ（ｎ）＋ｂ（ｎ））×Ｆ_ｔｅｍｐ＋ｃ（ｎ）｝＋Ｋ_Ｂ×△Ｃ_Ｂ］・・・（２０）
Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ）：通常濁度式凝集剤注入率演算値［ｍｇ／Ｌ］。
ｌｉｍ：上下限リミット処理（後述する）。
Ｋ_Ｆ（ｎ）：ＦＦ制御の重み係数。
Ｔ_ｂ：原水濁度実測値のｎ分間移動平均値［ｍｇ／Ｌ］。
Ｆ_ｔｅｍｐ：水温補正係数。
ｎ（ｎ）：定数。
ａ（ｎ）：定数。
ｂ（ｎ）：定数。
ｃ（ｎ）：定数。
Ｋ_Ｂ：ＦＢ制御の重み係数（Ｋ_Ｂ＝０でＦＢ制御切り、Ｋ_Ｂ＝１．０でＦＢ制御入りに相当）。
ΔＣ_Ｂ：ＦＢ制御による補正値（（１３）式参照）。
【００９９】
上記（２０）式は、（１９）式と同様に、原水濁度が与えられたときに凝集剤注入率を演算する式だが、原水水温による補正項Ｆ_ｔｅｍｐと、ＦＦ制御の入り切りを決めるスイッチＫ_Ｆ（ｎ）が係数として掛かり、日々のジャーテストなどの結果で注入率を補正する（下駄履きさせる）ための係数ｃ（ｎ）が加えられている。更に、ＦＢ制御による注入率目標値の加減のためにＫ_Ｂ×△Ｃ_Ｂが加算されている。定数ｎ（ｎ）、定数ａ（ｎ）、および定数ｂ（ｎ）は、高濁度式と同様に、通常濁度時のジャーテスト、運転履歴の分析結果に基づいて統計的に決定する。
【０１００】
低濁度の場合には、低濁度式演算部３１において、水温計５３からの測定結果を用いて、以下に示すようにして、凝集剤注入率を演算し、この演算結果に、ＰＩＤ制御部２７からの演算結果を加算したのちに上下限リミット処理部３５へと出力する。なお、低濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部３４においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算を行う。
【０１０１】
すなわち、原水濁度が極めて低くなった場合、通常の注入率図表とは異なる注入率演算式によって凝集剤注入を行う。このような低濁度時の注入率は、下記（２１）式に示す低濁度式に従って演算する。
Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ）＝ｌｉｍ［｛Ｋ_Ｆ（Ｌ）×（ａ（Ｌ）×Ｔ_ｂ ^ｎ（Ｌ）＋ｂ（Ｌ））×Ｆ_ｔｅｍｐ＋ｃ（Ｌ）｝＋Ｋ_Ｂ×△Ｃ_Ｂ］・・・（２１）
Ａｌ_２Ｏ_３（ｎ）：低濁度式凝集剤注入率演算値［ｍｇ／Ｌ］。
ｌｉｍ：上下限リミット処理（後述する）。
Ｋ_Ｆ（Ｌ）：ＦＦ制御の重み係数。
Ｔ_ｂ：原水濁度実測値のｎ分間移動平均値［ｍｇ／Ｌ］。
Ｆ_ｔｅｍｐ：水温補正係数。
ｎ（Ｌ）：定数。
ａ（Ｌ）：定数。
ｂ（Ｌ）：定数。
ｃ（Ｌ）：定数。
Ｋ_Ｂ：ＦＢ制御の重み係数（Ｋ_Ｂ＝０でＦＢ制御切り、Ｋ_Ｂ＝１．０でＦＢ制御入りに相当）。
ΔＣ_Ｂ：ＦＢ制御による補正値（（１３）式参照）。
【０１０２】
上記（２１）式は、（２０）式と同じ関数形の演算式だが、原水濁度がきわめて低い場合に、通常濁度式とは異なる定数（パラメータ）を設定して凝集剤注入率を演算する低濁度式である。低濁度式では、一般には、通常濁度式よりも、同一の原水濁度に対して凝集剤注入率が多めに計算されるようにパラメータを決定する。パラメータの決定は、低濁度時のジャーテスト、運転履歴などのデータをもとに統計的手法で決定する。
【０１０３】
高濁度式演算部３３、通常濁度式演算部３２、および低濁度式演算部３１において凝集剤注入率を計算するために適用している計算式は、濁度と凝集剤注入率との関係を示した計算式なので、想定外の濁度が入力された場合に凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりする可能性がある。これを防ぐために、上下限リミット処理部３５では、設定入力した濁度注入率の上限または下限を越えた場合には各濁度式による計算結果に以下に示すような上下限リミット処理を行う。
【０１０４】
すなわち、上述した（１９）式、（２０）式、および（２１）式に示した凝集剤注入率計算式は、濁度と注入率の関係を示した計算式なので、想定外の濁度が入力された場合には凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりする可能性がある。これを阻止するために、設定入力した濁度注入率の上限または下限を越えた場合には、各濁度式による計算結果に、例えば以下に示すような上下限リミットの制約を設ける。このような上下限リミットの制約を設けることを、上下限リミット処理を称している。これにより、実際に使用する注入率図表は図８のようになる。
【０１０５】
＜下限設定値＞
Ａｌ_２Ｏ_３ｍｉｎ：凝集剤最低注入率設定値［ｍｇ／Ｌ］
＜上限設定値＞
Ａｌ_２Ｏ_３ｍａｘ：凝集剤最高注入率設定値［ｍｇ／Ｌ］
こうして得られたリミット処理結果と、流量計６６からの測定結果とを掛け合わせることによって凝集剤注入量が演算されるようにしている。そして、演算された凝集剤注入量を目標値として、凝集剤注入量制御装置２８が凝集剤注入設備４１に対して操作量を出力し、これに基づいた注入量で凝集剤注入設備４１が凝集剤を混和池６２に注入する。
【０１０６】
次に、以上のように構成した本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の動作について図９および図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０７】
まず、原水の処理の流れを、図９のフローチャートを用いて説明する。
【０１０８】
すなわち、図９のフローチャートに示すように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置を適用した浄水場や下水処理場には、複数の水源（例えば水源ａ、水源ｂ、水源ｃ、水源ｄ）から原水が受け入れられる。各水源ａ〜ｄからの原水は、流量計６５（＃ａ〜＃ｄ）によってそれぞれ流量が測定され（Ｓ１）、しかる後に着水井６０に取り込まれる（Ｓ２）。なお、流量計６５（＃ａ〜＃ｄ）による測定結果は、ＳＣＤ目標値設定演算部２１へと出力される。
【０１０９】
着水井６０に取り込まれた原水は、更にそこから活性炭接触池６１へと送られ、ここで活性炭と接触される（Ｓ３）とともに、アルカリ度計５６によってアルカリ度が、導電率計５２によって導電率が、水温計５３によって水温が、濁度計５４によって濁度が、ｐＨ計５７によってｐＨがそれぞれ測定される（Ｓ４）。そして、アルカリ度計５６によって測定されたアルカリ度はアルカリ度補正部２６へ、導電率計５２によって測定された導電率は導電率補正部２２へ、水温計５３によって測定された水温は水温補正部３４および原水水温補正部２４へ、濁度計５４によって測定された濁度はその値に応じて低濁度式演算部３１、通常濁度式演算部３２、および高濁度式演算部３３のうちの何れかへとそれぞれ出力される。
【０１１０】
その後、原水は混和池側に移送され（Ｓ５）、制御された注入量の凝集剤が凝集剤注入設備４１から注入される。また、塩素注入設備４２からは塩素が、苛性注入設備４３から苛性が、それぞれ定められた注入率で注入される。混和池６２にはインペラ６７が設けられており、このインペラ６７が回転することによって攪拌され、原水に凝集剤、塩素、および苛性が効率良く混和される（Ｓ６）。しかる後に、流動電流計５５によって原水のＳＣＤ値が測定され、測定されたＳＣＤ値がアルカリ度補正部２６側へと加算される（Ｓ７）。
【０１１１】
その後、原水は混和池６２からフロック形成池６３へと移送され、ここでフロックが形成された（Ｓ８）後に、沈殿池６４へと移送される。そして、沈殿池６４では、ｐＨ計５８によってｐＨが測定され、測定結果が沈殿池入口ｐＨ補正部２３へと出力される（Ｓ９）。更に、濁度計５９によって濁度が測定された後に、沈殿池６４から次工程へと移送される（Ｓ１０）。
【０１１２】
次に、凝集剤注入制御装置１０によってなされる制御処理の流れを、図１０のフローチャートを用いて説明する。
【０１１３】
上述したように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置１０では、凝集剤の注入制御モードとしてＡモードと、Ｃモードとの２種類の制御方法を有している。そして、Ａモードは、予め設定した注入量設定値Ｒに基づいて、凝集剤注入設備４１から常に一定量での凝集剤を注入する制御方法である。また、Ｃモードは、予め設定した注入率設定値Ｔに基づいて、凝集剤注入設備４１側に常に一定値の注入率を入力することによって凝集剤を注入させるようにする手動モードと、濁度計５４から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する自動モードとがある。
【０１１４】
したがって、以下では、濁度計５４から得られる濁度に応じて注入率を自動演算し、演算結果に基づいて凝集剤を注入する制御方法、すなわちＣモードの自動モードについて説明する。
【０１１５】
すなわち、ステップＳ１において測定された各原水の流量がＳＣＤ目標値設定演算部２１に出力されると、ＳＣＤ目標値設定演算部２１では、運転員が設定した沈殿池出口濁度設定値Ｓと、流量計６５（＃ａ）、流量計６５（＃ｂ）、流量計６５（＃ｃ）、流量計６５（＃ｄ）からの測定結果に基づいて、ＳＣＤの目標値が演算され、演算された目標値がＰＩＤ制御部２７へと出力される（Ｓ１１）。
【０１１６】
また、ステップＳ４においてアルカリ度計５６によって測定されたアルカリ度がアルカリ度補正部２６に出力されると、アルカリ度補正部２６では、このアルカリ度と、塩素注入設備４２に対する指示値である塩素注入率と、苛性注入設備４３に対する指示値である苛性注入率とに基づいて、流動電流計５５によって測定されたＳＣＤ値に加算される補正値が計算される（Ｓ１２）。
【０１１７】
また、流動電流計５５はメンテナンス後、稼動してから徐々に値がシフトするので、メンテナンス後経過日数補正部２５では、メンテナンス終了スイッチが設定された日からの経過日数に基づいて、流動電流計５５によって測定されたＳＣＤ値に加算される補正値が計算される（Ｓ１３）。
【０１１８】
更に、ステップＳ４において濁度計５４によって測定された濁度は、予め定めた通常濁度か、通常濁度よりも濁度が高い高濁度か、通常濁度よりも濁度が低い低濁度かのうちの何れに属するかの分類がなされる（Ｓ１４）。そして、この測定された濁度は、高濁度に分類された場合には高濁度式演算部３３に、通常濁度に分類された場合には通常濁度式演算部３２に、低濁度に分類された場合には低濁度式演算部３１へと出力される（Ｓ１５）。
【０１１９】
更にまた、ステップＳ４において水温計５３によって測定された水温は、原水水温補正部２４および水温補正部３４へと出力される。原水水温補正部２４では、この水温に基づいて、流動電流計５５によって測定されたＳＣＤ値に加算される補正値が計算される（Ｓ１６）。一方、水温補正部３４では、水温計５３からの測定結果に基づいて水温補正演算が行われ、演算結果が、ステップＳ１４でなされた濁度分類に応じて低濁度式演算部３１かあるいは通常濁度式演算部３２かの何れかへと出力される（Ｓ１７）。
【０１２０】
そして更にまた、ステップＳ４において導電率計５２によって測定された導電率は導電率補正部２２へと出力され、導電率補正部２２において、この導電率を用いて導電率補正を行われ、補正結果がＰＩＤ制御部２７へと出力される（Ｓ１８）。
【０１２１】
ステップＳ１４において高濁度に分類された場合には、高濁度式演算部３３において凝集剤注入率が演算され、演算結果が上下限リミット処理部３５へと出力される。（Ｓ１９）。
【０１２２】
ステップＳ１４において通常濁度に分類された場合には、通常濁度式演算部３２において、水温計５３からの測定結果に基づいて凝集剤注入率が演算される。なお、通常濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部３４においてなされた水温補正演算結果も考慮され凝集剤注入率の演算が行われる（Ｓ１９）。
【０１２３】
ステップＳ１４において低濁度に分類された場合には、低濁度式演算部３１において、水温計５３からの測定結果に基づいて凝集剤注入率が演算される。なお、低濁度の場合、凝集剤は、水温によって凝集効果が異なるため、必要な場合には、水温補正部３４においてなされた水温補正演算結果もまた考慮して凝集剤注入率の演算が行われる（Ｓ１９）。
【０１２４】
ステップＳ７において、流動電流計５５から出力されたＳＣＤ値には、ステップＳ１２においてアルカリ度補正部２６によって計算された補正値と、ステップＳ１３においてメンテナンス後経過日数補正部２５によって計算された補正値と、ステップＳ１６において原水水温補正部２４によって計算された補正値とが順次加算される（Ｓ２０）。
【０１２５】
また、ステップＳ９において、ｐＨ計５８から出力された測定結果は、沈殿池入口ｐＨ補正部２３に出力され、沈殿池入口ｐＨ補正部２３では、この測定結果に基づいて、流動電流計５５によって測定されたＳＣＤ値に加算される補正値が計算される（Ｓ２１）。
【０１２６】
そして、ステップＳ２０において各種補正値が加算されたＳＣＤ値に、更にステップＳ２１で計算された補正値が加算され、ＰＩＤ制御部２７へと出力される（Ｓ２２）。
【０１２７】
ＰＩＤ制御部２７では、ステップＳ１１において出力されたＳＣＤ目標値と、ステップＳ１８において出力された補正結果と、ステップＳ２２において出力されたＳＣＤ値とに基づいて、凝集剤注入率の補正値を求めるための制御演算が行われる（Ｓ２３）。
【０１２８】
そして、ステップＳ１９でなされた演算結果に、ステップＳ２３によってなされた演算結果が加算され、しかる後に上下限リミット処理部３５へ出力される（Ｓ２４）。
【０１２９】
上下限リミット処理部３５では、ステップＳ２６において出力された結果に対して上下限リミット処理が行われ、想定外の濁度が入力された場合に凝集剤注入率が下がり過ぎたり、上がり過ぎたりすることがないようにされる（Ｓ２５）。
【０１３０】
ステップＳ２５によってなされたリミット処理の結果と、ステップＳ５において流量計６６によって測定された結果とを掛け合わせることによって、凝集剤注入量が演算される（Ｓ２６）。そして、ステップＳ２６において演算された凝集剤注入量を目標値として、凝集剤注入量制御装置２８から凝集剤注入設備４１に対して操作量が出力され、これに基づいた注入量の凝集剤が、凝集剤注入設備４１から混和池６２へと注入される（Ｓ２７）。
【０１３１】
上述したように、本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置においては、上述したように、流動電流計５５によって測定されたＳＣＤ値を、原水の水源の水質、導電率、ｐＨ、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間等によって補正することによって、精度の高いＳＣＤ値を得ることができる。
【０１３２】
更に、このＳＣＤ値に基づくＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能となる。
【０１３３】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、流動電流計による測定結果を、原水の水源の水質、導電率、ｐＨ、水温、アルカリ度、メンテナンス後の経過時間によって補正することによって、精度の高い流動電流を得ることができる。
【０１３５】
そして、この流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を実現することができる。
【０１３６】
また、複数水源から原水を受け入れた場合であっても、各水源からの原水の流量比に基づいて、流動電流計による測定結果を適切に補正し、この補正した流動電流に基づいてＰＩＤ制御を行い、凝集剤の注入量を決定することによって、適正量の凝集剤を注入することが可能な凝集剤注入制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の一例を示す機能機能構成図
【図２】流動電流計のメンテナンス後の経過日数とＳＣＤ指示値と相関関係図
【図３】実プロセスにおけるＳＣＤ値と水温特性との相関関係図
【図４】水質試験において得られたｐＨとＳＣＤ値補正値との相関関係図
【図５】凝集剤注入率と濁度との相関関係図、およびＳＣＤ値と濁度との相関関係図
【図６】水質試験および実プロセスで得られた導電率とＳＣＤ値との相関関係図
【図７】水温と水温補正係数との相関関係図
【図８】原水の原水濁度と凝集剤注入率との相関関係図
【図９】浄水場や下水処理場における原水を中心にした処理の流れを示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置によってなされる制御処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
ａ，ｂ，ｃ，ｄ…水源、１０…凝集剤注入制御装置、２１…ＳＣＤ目標値設定演算部、２２…導電率補正部、２３…ｐＨ補正部、２４…原水水温補正部、２５…メンテナンス後経過日数補正部、２６…アルカリ度補正部、２７…ＰＩＤ制御部、２８…凝集剤注入量制御装置、２９…塩素注入量制御装置、３０…苛性注入量制御装置、３１…低濁度式演算部、３２…通常濁度式演算部、３３…高濁度式演算部、３４…水温補正部、３５…上下限リミット処理部、４１…凝集剤注入設備、４２…塩素注入設備、４３…苛性注入設備、５２…導電率計、５３…水温計、５５…流動電流計、５６…アルカリ度計、５７，５８…ｐＨ計、５９…沈殿池出口濁度計、６０…着水井、６１…活性炭接触池、６２…混和池、６３…フロック形成池、６４…沈殿池、６５，６６…流量計、６７…インペラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flocculant injection control device that controls the injection amount of a flocculant used in, for example, a water purification plant or a sewage treatment plant, based on the flow current value of mixed water in which the flocculant is mixed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in water purification plants and sewage treatment, a flocculant is injected into raw water to be treated. As a result, the suspension contained in the raw water is flocked and is easily precipitated and filtered to remove turbidity. As the flocculant, for example, polyaluminum chloride (generally referred to as “PAC”), aluminum sulfate (generally referred to as “sulfuric acid”), and the like are widely used.
[0003]
Factors affecting turbidity include the raw water turbidity and quality of raw water, the amount of flocculant injected, pH, agitation strength in the agitation pond, and the state of the sedimentation pond. Moreover, it generally takes about 2 to 4 hours until the injection result of the flocculant affects the turbidity at the settling pond outlet. For this reason, it is too late to measure the turbidity at the sedimentation basin outlet and control the injection amount of the flocculant based on the measurement result.
[0004]
Therefore, feedforward control (hereinafter referred to as “FF control”) that calculates the injection rate of the flocculant from the raw turbidity and the water temperature has been conventionally performed. However, since the FF control determines the injection amount of the flocculant based on past experience, if the past operation record is larger than the optimum injection amount, the target value of the flocculant injection rate is larger. Tend to be calculated. Over-injection of the flocculant results in increased processing costs. In addition, the amount of surplus sludge is increased, and adverse effects such as hindering sludge reuse are brought about. Moreover, the result after injection | pouring of a condensing agent cannot be reflected in control only by FF control.
[0005]
For this reason, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to optimize the injection amount of the flocculant, feedback control (hereinafter referred to as “FB”) reflects the result after the injection of the flocculant in the control. An invention of a flocculant injection control apparatus to which "control" is applied has also been made.
[0006]
In this type of flocculant injection control device, a flow ammeter is installed in the mixing basin, and the flow current of the mixed water mixed with the flocculant is measured by the flow ammeter. Then, a correction process is performed on the measurement result to calculate a flow current as a target value (set point) for PID control, and the amount of flocculant injected is controlled so as to be the target value.
[0007]
In particular, in Patent Document 1, since the conductivity changes with the fluctuation of the flowing current, the flowing current as the target value is calculated by correcting this change.
[0008]
On the other hand, in Patent Document 2, the pH of the admixed water also changes in accordance with the fluctuation of the flow current. Therefore, by correcting the change in pH in addition to the change in conductivity, the flow of the target value is corrected. The current is being calculated.
[0009]
In addition, Patent Documents 3 to 6 are disclosed as inventions of the flocculant injection control device in which the flow ammeter is used for control.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-327806 A
[0011]
[Patent Document 2]
JP 2002-239307 A
[0012]
[Patent Document 3]
JP-A-3-284303
[0013]
[Patent Document 4]
JP-A-3-284304
[0014]
[Patent Document 5]
JP-A-3-284305
[0015]
[Patent Document 6]
JP-A-3-288503
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the inventors of the present invention have conducted experiments on the flowing current measured by a flow ammeter, and as a result, even when the turbidity is the same, not only the conductivity and pH of the raw water but also the water quality of the water source. It was found that the measured value also changed depending on the water temperature and alkalinity. Furthermore, it was also found that when the flow ammeter was maintained, the measured value changed with a certain tendency after a certain time after the maintenance.
[0017]
Therefore, if these factors are not corrected, the error of the flowing current that is a measured value will increase. As a result, even if PID control is performed based on the flowing current having such a large error, it is impossible to perform high-precision control, and it may be difficult to inject an appropriate amount of condensing agent. There is.
[0018]
In general, water purification plants are often constructed to treat raw water from the same water source (same river). However, there are also water purification plants that accept and process raw water from multiple water sources at the same time due to various circumstances.
[0019]
As described above, the value measured by the flow ammeter changes depending on the water quality of the water source. For this reason, if the water quality dependency of the measurement value can be correctly grasped and reflected in the correction, the apparatus can be provided to a water treatment plant that simultaneously accepts and treats raw water from a plurality of water sources. .
[0020]
This invention is made | formed in view of such a situation, The 1st objective is to make the measurement result by a flow ammeter into the quality of the water source of raw water, electrical conductivity, pH, water temperature, alkalinity, after maintenance. It is possible to inject an appropriate amount of flocculant by obtaining a high-accuracy flowing current by correcting the elapsed time, performing PID control based on this flowing current, and determining the amount of flocculant to be injected. It is to provide a flocculant injection control device.
[0021]
In addition, the second purpose is to correct the measurement result by the flow ammeter by the water quality, conductivity, pH, water temperature, alkalinity of the raw water source, and the elapsed time after maintenance, and obtain a highly accurate flow current. Even when raw water is received from a plurality of water sources, a flocculant capable of injecting an appropriate amount of flocculant by performing PID control based on the flowing current and determining the amount of flocculant injected It is to provide an injection control device.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
[0023]
That is, in order to achieve the first object, the invention of claim 1 is a flocculant injection control device for injecting a flocculant into raw water to be treated, a water quality measuring means for measuring the quality of raw water, and water quality measurement. A flocculant injecting means for injecting a flocculant into the raw water whose quality is measured by the means, a flowing current measuring means for measuring a flowing current value of the raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injecting means, and a flowing current measurement The flow current value measured by the means is corrected by the water quality measured by the water quality measurement means, and the flocculant is injected so that the corrected flow current value becomes a predetermined target value. Control means for controlling the means.
[0024]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the first aspect of the present invention, a highly accurate flowing current can be obtained by correcting the measurement result by the flowing current measuring means according to the quality of the water source of the raw water as described above. Can do. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the first object, in the flocculant injection control device according to the first aspect of the present invention, the water quality measuring means measures the conductivity of the raw water as the quality of the raw water. ing.
[0026]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the second aspect of the present invention, a highly accurate flowing current is obtained by correcting the measurement result by the flowing current measuring means with the conductivity of the water source of the raw water as described above. be able to. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0027]
In order to achieve the first object, the flocculant injection control device according to claim 1 is characterized in that the water quality measuring means measures the pH of the raw water as the quality of the raw water. Yes.
[0028]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the third aspect of the invention, a highly accurate flowing current can be obtained by correcting the measurement result by the flowing current measuring means with the pH of the raw water as described above. . Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0029]
According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the first object, in the flocculant injection control device according to the first aspect of the present invention, the water quality measuring means measures the water temperature of the raw water as the quality of the raw water. Yes.
[0030]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the fourth aspect of the invention, a highly accurate flowing current can be obtained by correcting the measurement result by the flowing current measuring means with the water temperature of the raw water as described above. . Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0031]
According to a fifth aspect of the invention, in order to achieve the first object, in the flocculant injection control device of the first aspect of the invention, the water quality measuring means measures the alkalinity of the raw water as the quality of the raw water. ing.
[0032]
Therefore, in the flocculant injection control device of the invention of claim 5, as described above, the measurement result by the flowing current measuring means is actually injected into the alkalinity of the raw water and the pH, water temperature, and raw water of the raw water. By correcting with the injection rate of each chemical, a highly accurate flowing current can be obtained. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0033]
In order to achieve the first object, a flocculant injection control device for injecting a flocculant into the raw water to be treated is a flocculant injection control unit that injects the flocculant into the raw water. The flow current measurement means for measuring the flow current value of the raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injection means, and the flow current value measured by the flow current measurement means are corrected by the elapsed time after maintenance of the flow current measurement means. And a control means for controlling the flocculant injection means so that the corrected flowing current value becomes a flocculant injection amount so as to become a predetermined target value.
[0034]
Therefore, in the flocculant injection control device of the invention of claim 6, as described above, the measurement result by the flowing current measuring means is corrected by the elapsed time after the maintenance of the flowing current measuring means, thereby achieving high accuracy. A flowing current can be obtained. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0035]
In order to achieve the first object, the flocculant injection control device according to claim 7 is the flocculant injection control device according to claim 7, wherein the raw water quality is at least one of conductivity, pH, water temperature, and alkalinity. Water quality measuring means for measuring either is added, and the control means adds the flowing current value measured by the flowing current measuring means to the elapsed time after maintenance of the flowing current measuring means, and is measured by the water quality measuring means. The flocculant injection means is controlled so that the flow current value corrected by the water quality becomes the flocculant injection amount so that the corrected flow current value becomes a predetermined target value.
[0036]
Therefore, in the flocculant injection control device of the invention of claim 7, as described above, by correcting the measurement result by the flowing current measuring means by the elapsed time after maintenance of the flowing current measuring means and the water quality, A highly accurate flowing current can be obtained. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0037]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a flocculant injection control device for injecting a flocculant into raw water to be treated in order to achieve the first object, and the conductivity, pH, water temperature, and alkalinity as raw water quality. Water quality measuring means for measuring at least two of them, flocculant injecting means for injecting a flocculant into the raw water whose water quality has been measured by the water quality measuring means, and raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injecting means The flowing current value is measured by the flowing current measuring means, the flowing current value measured by the flowing current measuring means is corrected by the water quality measured by the water quality measuring means, and the corrected flowing current value is a predetermined target. And a control means for controlling the flocculant injection means so that the flocculant injection amount becomes a value.
[0038]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the eighth aspect of the present invention, as described above, the measurement result by the flowing current measuring means is determined by the elapsed time after maintenance of the flowing current measuring means and at least two water quality parameters. By correcting, a highly accurate flowing current can be obtained. Furthermore, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, it is possible to inject an appropriate amount of the flocculant.
[0039]
According to a ninth aspect of the present invention, in order to achieve the second object, in the flocculant injection control device according to any one of the first to eighth aspects, the flow rate of each raw water introduced from a plurality of water sources is adjusted. Average water quality characteristics are obtained by weighted averaging the water quality characteristics of each water source measured in advance and the water flow characteristics of each water source measured by each flow measurement means, based on the average water quality characteristics. And target value determining means for determining the target value.
[0040]
Therefore, in the flocculant injection control device according to the ninth aspect of the present invention, an appropriate amount of the flocculant can be obtained even when raw water is introduced from a plurality of water sources at an arbitrary flow rate by taking the above-described means. Can be injected.
[0041]
In order to achieve the second object, the invention according to claim 10 is a turbidity for measuring an average supernatant turbidity of each raw water introduced from a plurality of water sources in the flocculant injection control device of claim 9. A measurement means is provided, and the target value determination means determines the target value based on the average water quality characteristic and the average supernatant turbidity.
[0042]
Therefore, in the flocculant injection control device of the invention of claim 10, by taking the above-described means, even when raw water is introduced at an arbitrary flow rate from a plurality of water sources, an appropriate amount can be accurately obtained. It becomes possible to inject a flocculant.
[0043]
In order to achieve the second object, the invention of claim 11 is a flocculant injection control device for injecting a flocculant into raw water introduced from a plurality of water sources. A plurality of flow rate measuring means for measuring, a water quality measuring means for measuring the quality of mixed raw water obtained by mixing raw waters introduced from a plurality of water sources, and a flocculant for the mixed raw water whose water quality is measured by the water quality measuring means A flocculant injecting means for injecting, a flowing current measuring means for measuring the flowing current value of the mixed raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injecting means, and the flowing current value measured by the flowing current measuring means to measure water quality A control means for correcting the flocculant injection means so that the corrected flowing current value becomes a predetermined target value so that the corrected flowing current value becomes a predetermined target value; A target value determining means for obtaining an average water quality characteristic by weighted averaging the water quality characteristics of each raw water obtained by the flow rate of each raw water measured by each flow measuring means, and determining a target value based on the average water quality characteristics. And.
[0044]
Therefore, in the flocculant injection control device of the invention of claim 11, by taking the above-described means, even when raw water is introduced at an arbitrary flow rate from each of the plurality of water sources, an appropriate amount of the flocculant Can be injected.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0046]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0047]
FIG. 1 is a functional functional configuration diagram illustrating an example of a flocculant injection control device according to an embodiment of the present invention.
[0048]
That is, the flocculant injection control device 10 according to the embodiment of the present invention has an appropriate flocculant injection rate for removing turbidity contained in raw water taken from a plurality of water sources a, b, c, d. An apparatus for calculating and determining the injection amount of the flocculant based on the injection rate, which is an SCD target value setting calculation unit 21, a conductivity correction unit 22, a sedimentation basin inlet pH correction unit 23, and a raw water temperature correction. Unit 24, post-maintenance elapsed day correction unit 25, alkalinity correction unit 26, PID control unit 27, flocculant injection amount control device 28, chlorine injection amount control device 29, and caustic injection amount control device 30 , A low turbidity expression calculation unit 31, a normal turbidity expression calculation unit 32, a high turbidity expression calculation unit 33, a water temperature correction unit 34, and an upper and lower limit processing unit 35 are provided.
[0049]
The flocculant injection control device 10 according to the embodiment of the present invention is applied to a water purification plant or a sewage treatment plant that takes in raw water from a plurality of water sources and performs water purification treatment. Therefore, FIG. 1 shows an example in which raw water is taken in from a water source a, a water source b, a water source c, and a water source d as water sources. However, the flocculant injection control apparatus 10 according to the embodiment of the present invention is not limited to the four water sources, and can take water sources of more or less than the number of water sources and perform water purification treatment.
[0050]
In general, a water purification plant or a sewage treatment plant includes a landing well 60, an activated carbon contact basin 61, a mixing basin 62, a flock formation basin 63, and a sedimentation basin 64. And the raw water from a water source is taken in into the landing well 60, is sent to the activated carbon contact pond 61 from there, and is contacted with activated carbon here. Thereafter, the flocculant is fed to the mixing basin 62, and the flocculant as described above is injected from the flocculant injection facility 41, chlorine is injected from the chlorine injection facility 42, and caustic is injected from the caustic injection facility 43, and the mixture is stirred and mixed by the rotation of the impeller 67 After being promoted, it is sent to the flock formation pond 63. And after a floc is formed here, it sends to the sedimentation basin 64, and after a floc is settled and removed in the sedimentation basin 64, it is transferred to the following process.
[0051]
As a next step, although not shown, chlorine is added after passing through the sand filtration layer, and then distributed to the distribution pipe through the distribution reservoir. In addition, before passing through a sand filtration layer, ozone treatment or biological activated carbon treatment may be appropriately performed. In addition, there are various cases such as ozone treatment and biological activated carbon treatment applied to the raw water after passing through the sand filtration layer. There is no essence involved. .
[0052]
There are also water purification plants and sewage treatment plants that do not include the activated carbon contact pond 61. In this case, an alkalinity meter 56, a conductivity meter 52, a water temperature meter 53, a turbidity meter 54, and a pH meter 57 are provided at the landing well 60 or the outlet thereof.
[0053]
The flow rate from each water source a, water source b, water source c, and water source d is measured by a flow meter 65 (#a), a flow meter 65 (#b), a flow meter 65 (#c), and a flow meter 65 (#d). Then, the measurement result is output to the SCD target value setting calculation unit 21.
[0054]
The activated carbon contact basin 61 includes an alkalinity meter 56, a raw water conductivity meter 52, a water temperature meter 53, a turbidity meter 54, and a pH meter 57. The alkalinity meter 56 measures the alkalinity of the raw water, measures the raw water temperature 53a, the raw water pH 57a, the injected chlorine injection rate 26b, the caustic injection rate 26c, and the flocculant injection rate. The measurement result is output to the alkalinity correction unit 26 from 26d. The raw water conductivity meter 52 measures the raw water conductivity and outputs the measurement result to the conductivity correction unit 22. Further, the water temperature meter 53 measures the water temperature of the raw water and outputs the measurement result 53 a to the water temperature correction unit 34 and the raw water temperature correction unit 24. Furthermore, the turbidimeter 54 measures the turbidity of the raw water, and the measurement result is sent to any one of the low turbidity equation calculator 31, the normal turbidity equation calculator 32, and the high turbidity equation calculator 33. Output. The pH meter 57 measures the pH of the raw water.
[0055]
Further, a flow meter 66 is provided on the line for deriving the raw water from the activated carbon contact basin 61 to the mixing basin 62, the flow rate of the raw water flowing into the mixing basin 62 is measured, and the measurement result will be described later. In addition, it is used for controlling the injection amount of the flocculant in the mixing pond 62.
[0056]
The mixing basin 62 includes a flocculant injection facility 41, a chlorine injection facility 42, a caustic injection facility 43, a flow ammeter 55, and an impeller 67.
[0057]
The flocculant injection facility 41 injects the flocculant into the raw water flowing into the mixing basin 62 based on an instruction from the flocculant injection control device 10. The injection rate of the flocculant is also input to the alkalinity correction unit 26. As the flocculant injection rate, a value obtained from the actual value of the flocculant injection amount and the admixture flow rate may be input. The injection amount is measured by the coagulant injection amount control device 28, and the measurement result is fed back to the coagulant injection equipment 41.
[0058]
Further, the chlorine injection facility 42 injects an injection amount of chlorine based on the chlorine injection rate instructed from a monitoring control device or a chlorine injection control device (not shown) into the raw water flowing into the mixing basin 62. This chlorine injection rate is also input to the alkalinity correction unit 26. As the chlorine injection rate, a value obtained from the actual value of the chlorine injection amount and the mixing basin inflow rate may be input. The injection amount is measured by the chlorine injection amount control device 29, and the measurement result is fed back to the chlorine injection facility 42.
[0059]
Further, the caustic injection facility 43 injects an injection amount of caustic based on a caustic injection rate instructed from a monitoring control device or a caustic injection control device (not shown) into the raw water stored in the mixing pond 62. This caustic injection rate is also input to the alkalinity correction unit 26. As the caustic injection rate, a value obtained from the actual value of the caustic injection amount and the mixing basin inflow rate may be input. The injection amount is measured by the caustic injection amount control device 30, and the measurement result is fed back to the caustic injection facility 43.
[0060]
In addition, although not shown in figure, it is good also as a structure which can provide acid injection equipment and can inject | pour an acid as needed and can adjust pH of raw | natural water.
[0061]
The impeller 67 promotes mixing by stirring the raw water into which the flocculant, chlorine, and caustic are injected.
[0062]
The flow current meter 55 measures the flow current value (hereinafter referred to as “SCD value”) of the raw water stirred by the impeller 67. This SCD value is corrected by the pH of the raw water affecting the SCD value, the temperature of the raw water, the number of days after the maintenance of the flow ammeter 55, and the alkalinity of the raw water. As will be described later, each of these corrections is performed by an alkalinity correction unit 26, a post-maintenance elapsed day correction unit 25, a raw water temperature correction unit 24, and a sedimentation basin inlet pH correction unit 23, and the correction values obtained by the respective corrections are flowed. This is added to the SCD value obtained from the ammeter 55.
[0063]
The sedimentation basin 64 includes a pH meter 58 on the sedimentation basin inlet side (floc formation basin 63 side) and a turbidimeter 59 on the sedimentation basin exit side. The pH meter 58 measures the pH of the raw water at the inlet side of the sedimentation basin 64 and outputs the measurement result to the sedimentation basin inlet pH correction unit 23. The turbidimeter 59 measures the turbidity of the raw water on the outlet side of the settling basin 64.
[0064]
The SCD value output from the flow ammeter 55 is corrected in order by the alkalinity correction unit 26, the post-maintenance elapsed days correction unit 25, the raw water temperature correction unit 24, and the settling basin inlet pH correction unit 23, and the PID control unit 27 is input.
[0065]
The alkalinity correction unit 26 measures the chlorine injection rate that is an instruction value for the chlorine injection facility 42, the caustic injection rate that is the instruction value for the caustic injection facility 43, the measured value 53 a from the raw water temperature gauge 53, and the measurement from the raw water pH meter 57. A correction value is calculated based on the injection rate actual value injected based on the value 57a, the flocculant injection rate instruction value 26d, and the measurement result from the alkalinity meter 56, and the calculated correction value is added to the SCD value. To do.
[0066]
In addition, the flow ammeter 55 gradually shifts in value after being operated after maintenance. Therefore, the post-maintenance elapsed day correction unit 25 calculates a correction value based on the number of days elapsed from the day when the maintenance end switch is set, and adds the calculated correction value to the SCD value as shown below. To do.
[0067]
That is, as a result of analyzing the record of the SCD value in the actual process performed separately, it was found that there is a tendency shown in FIG. 2 between the elapsed days [days] after the maintenance of the flow ammeter 55 and the SCD indicated value. . This characteristic is presumed to be the result of accumulation of deposits in the raw water between the piston and cylinder of the flow ammeter 55, narrowing the flow path and increasing the flow velocity. Based on this result, a correction value ΔZ3 based on the number of days after maintenance of the flow ammeter 55 is calculated based on the following equations (1) and (2).
[0068]
ΔZ3 = 0 (h <h₁In the case of (1)
ΔZ3 = Z3_max× (h-h₁) / (H₂-H₁(H ≧ h₁In case of) ・・（2）
here,
ΔZ3: SCD correction value based on the number of days since maintenance
Z3_max: Maximum correction amount (SCD value: ± 1.0 at maximum)
h: Number of days since maintenance (automatic counting: 0 to 400 [days])
Reset to 0 with elapsed days reset. If it exceeds 0:00, 1 day is added.
h₁ : Number of days to start correction (Setting range: 0 to 40 [days])
h₂ : Maximum correction value arrival days (Setting range: h₁+100 [days])
That is, after maintenance, h₁No correction is made during h₁After the day, h₂Until the day, (h₂-H₁) -Z3 in days_maxSince the base of the SCD value fluctuates only, this amount is corrected by daily calculation. Therefore, the SCD correction value Z3_maxIs as shown in FIG.
[0069]
The raw water temperature correction unit 24 calculates a correction value as shown below based on the measurement result from the water temperature gauge 53, and adds the calculated correction value to the SCD value.
[0070]
That is, as a result of obtaining a correlation between the SCD value and the water temperature characteristic in a test conducted separately in the water quality test laboratory and an actual process, there was not much difference in characteristics depending on each water source, and the result shown in FIG. Using this characteristic, the SCD value correction value ΔZ2 based on the raw water temperature is calculated according to the following equations (3) and (4).
[0071]
ΔZ2 = k2 × (T_mp-T_-M(3)
However, ΔZ2_min≦ ΔZ2 ≦ ΔZ2_-Max)
T_mp : Raw water temperature
ΔZ2: SCD value correction value based on the raw water temperature
k2: Water temperature correction coefficient
T_-M : Standard water temperature for water temperature correction
T_-Max: Maximum water temperature for water temperature correction
T_−min: Lower limit water temperature for water temperature correction
k2 = ∂ΔSCD / ∂T_mp ... (4)
The sedimentation basin inlet pH correction unit 23 calculates a correction value as shown below based on the measurement result from the pH meter 58, and adds the calculated correction value to the SCD value.
[0072]
That is, as a result of obtaining the characteristics of the SCD value and the pH for each of the water sources a to d in a separate test in the water quality test room, as shown in FIG. 4, the result of monotonously decreasing although the slope k1 varies depending on each water source. It became. Using this characteristic, the SCD value correction value ΔZ1 based on the measurement result from the pH meter 58 provided at the settling basin inlet is calculated according to the following equations (5), (6), and (7).
[0073]
ΔZ1 = k1 × (pH−pH_-M(5)
However, (ΔZ1_−min≦ ΔZ1 ≦ ΔZ1_-Max)
k1 = Σ (k1_-I× q_i/Q)...(6)
here,
pH: pH at sedimentation pond entrance (moving average value for 5 minutes)
ΔZ1: SCD value correction value by sedimentation basin inlet pH
k1_-I: PH correction coefficient of water source i (i = 1: water source a, 2: water source b, 3: water source c, 4: water source d)
pH_-M: Standard pH value for pH correction
pH_-Max: Upper limit pH value for pH correction
pH_−min: Lower limit pH value for pH correction
q_i : Flow rate of water source i (i = 1: water source a, 2: water source b, 3: water source c, 4: water source d)
Q: Total intake flow rate
k1_-I= ∂ΔSCD / ∂pH (˜about less than −0.1) (7)
The SCD value obtained by adding the correction values as described above is input to the PID control unit 27 as a feedback signal.
[0074]
On the other hand, in the SCD target value setting calculation unit 21, the settling tank outlet turbidity set value S set by the operator, the flow meter 65 (#a), the flow meter 65 (#b), the flow meter 65 (#c), Based on the measurement result from the flow meter 65 (#d), the target value of the SCD is calculated as shown below, and the calculated target value is output to the PID control unit 27.
[0075]
That is, the inventors have found that when a flocculant is injected into raw water, the flocculant injection rate and turbidity have a correlation as shown in FIG. Furthermore, although the SCD value is also converted according to the coagulant injection rate, the knowledge that the SCD value and the turbidity have a correlation similar to that shown in FIG. 5 (a) was obtained as shown in FIG. 5 (b). .
[0076]
The sensitivity of turbidity to the SCD value depends on the water quality as shown in FIG. That is, in FIG.5 (c), the raw | natural water from the water source a is originally low in turbidity, and its sensitivity with respect to a SCD value is low. This indicates that the sensitivity of turbidity to the flocculant injection rate is low. Conversely, the raw water from the water source d is originally highly turbid and has a high sensitivity to the SCD value. That is, the turbidity sensitivity with respect to the flocculant injection rate is high.
[0077]
The sensitivity characteristic of the turbidity with respect to the SCD value for each water source is grasped in advance in a jar test and held in the SCD target value setting calculation unit 21. And the SCD target value setting calculating part 21 calculates | requires the flow rate ratio of the raw | natural water introduced from each water source ad based on the measurement result from each flowmeter 65 (# a- # d), and uses this flow rate ratio as this flow rate ratio. The average sensitivity characteristic is obtained by using the weighted average of the sensitivity characteristics of the water sources a to d.
[0078]
For example, when the flow rate ratio from the water source a, the water source b, the water source c, and the water source d is 1: 1: 0: 0, the average sensitivity characteristic is the sensitivity characteristic of the water source a as shown in FIG. It is obtained by averaging the sensitivity characteristics of the water source b. Using this average sensitivity characteristic, the SCD value for the target turbidity is obtained. This is the SCD target value.
[0079]
In addition, since the SCD value changes nonlinearly according to the raw water conductivity, in order to compensate for this, the conductivity correction unit 22 calculates the raw water conductivity obtained from the conductivity meter 52 as shown below. The conductivity is corrected by using this, and the PID control unit 27 is made to perform gain scheduling PID control in which the control gain is variable.
[0080]
That is, when performing FB control using the SCD value, in order to obtain an appropriate control response, the correlation between the conductivity of the PID control parameter Kp and the experimentally determined SCD value and conductivity for each water source A method of correcting using and will be described.
[0081]
As a result of obtaining a correlation between the SCD value and the conductivity in a test conducted separately in the water quality test laboratory and in an actual process, the characteristics of each water source were as shown in FIG. This result shows that the sign (minus / plus) of the SCD value depends on the polarity of the zeta potential, and the magnitude of the SCD value is higher as the conductivity is lower. Therefore, the sensitivity of the flow ammeter 55 is higher as the conductivity is lower. It is considered that the absolute value of the SCD value fluctuates greatly.
[0082]
Therefore, the characteristics shown in FIG. 6 are approximated according to the following equation (8) for each water source i (i = 1: water source a, 2: water source b, 3: water source c, 4: water source d). .
Z_i(Σ_i) = A_i/ (Σ_i+ B_i) + C_i... (8)
However,
A_i, B_i, C_i : A parameter that approximates the correlation between the conductivity of the water source i and the SCD value
Z_i(Σ_i: Conductivity = σ_iSCD value of water source i when
By using equation (8) described above, the water intake from each water source is q_iThe total water intake is Q (m³/ H), the correlation between the electrical conductivity and the SCD value can be approximated as shown in the following equation (9).
Z (σ) = Σ (Z_i(Σ) × q_i/Q)...(9)
Next, the proportional gain Kp of PID control is determined so as to be optimal when the conductivity is σ0, and this value is set to Kp0. σ0 is determined, for example, in the vicinity of the center value of the annual variation of the conductivity plant.
[0083]
If the amount of water taken from each water source is q_iIf the conductivity is σ0 when the measured SCD value when the conductivity is σ is Z, then the SCD value Z0 at this time substitutes σ0 into the above-described equation (9). As a result, the following equation (10) is obtained.
Z0 = Σ (Z_i(Σ0) × q_i/Q)...(10)
Since the SCD value when the conductivity = σ0 is Z0 and the SCD value when the conductivity = σ is Z, the sensitivity K of the flow ammeter 55 at this time is expressed by the following equation (11). It becomes.
K = Z / Z0 (11)
In order to make the FB control response constant, the round transfer gain, that is, Kp × K needs to be a constant value. Therefore, the FB control gain Kp based on conductivity is calculated according to (12) shown below.
Kp = Kp0 × (Z0 / Z) (12)
Kp0: PID control gain determined when conductivity is σ0
Kp: PID control gain used when conductivity is σ
The PID control unit 27 is based on the SCD value obtained by adding each correction value, the SCD target value from the SCD target value setting calculation unit 21, and the conductivity correction value from the conductivity correction unit 22 as follows. As shown, the control calculation for obtaining the correction value of the flocculant injection rate is performed, and the calculation result is output to the low turbidity formula calculation unit 31 and the normal turbidity formula calculation unit 32 side, thereby causing the flocculant injection rate. FB control is performed.
[0084]
That is, in the PID control unit 27, the SCD target value Z_svAnd SCD value Z after adding alkalinity correction, correction of elapsed days after maintenance, raw water temperature correction, sedimentation basin inlet pH correction to measured SCD value_pvAre used to configure the gain scheduling PID control, and the correction value ΔC of the flocculant injection rate using the following equations (13) and (14):_BAsk for. In the equation (13), the differential term of PID control (generally referred to as “D term”) is omitted.
[0085]
ΔC_B= Kp × {(e_n-E_n-1) + (Δt_b/ T_i) × e_n} (13)
e_n= Z_sv-Z_pv(14)
ΔC_B: Correction value [mg / L] by the flocculant FB control (initial value = 0.000)
e_n : Input deviation of the current control cycle. However, | e_nIf | <Gap, e_n= 0.
e_n-1 : Input deviation of the previous control cycle.
Z_sv : SCD target value.
Z_pv : Value obtained by correcting the SCD value at the mixing pond outlet.
Kp: proportional gain (proportional gain after conductivity correction).
Kp0: proportional gain reference value.
T_i : Integration time [minutes].
Δt_b: Feedback control cycle [minutes].
Gap: Control dead zone set value (set value is about 0.0 to 1.0).
[0086]
The water temperature correction unit 34 performs the water temperature correction calculation as shown below based on the measurement result from the water thermometer 53, and the calculation result is used as the low turbidity type calculation unit 31, the normal turbidity type calculation unit 32, and the high turbidity type. Output to the degree calculation unit 33 side.
[0087]
That is, in the case of considering the water temperature correction calculation result in the low turbidity expression calculation unit 31, the normal turbidity expression calculation unit 32, and the high turbidity expression calculation unit 33, the following expressions (15) and (16) Water temperature correction factor F according to equation_tempIs calculated. On the other hand, when the low turbidity expression calculation unit 31, the normal turbidity expression calculation unit 32, and the high turbidity expression calculation unit 33 do not consider the water temperature correction calculation result, the water temperature correction coefficient F_temp= 1.
F_temp= F_max (T_emp<T_min) ... (15)
F_temp= D × exp (−k × T_emp) + F_min (T_emp≧ T_min) ... (16)
Where F_temp: Water temperature correction coefficient (30-second period sampling) of the 5-minute moving average value [° C.] of the measured raw water temperature of the raw water. Such a water temperature correction coefficient F_tempIs an exponential function as shown in FIG. The constant k and the constant d are represented by point A (T_min, F_max), B point (20, 1), and the value F of the correction coefficient when the water temperature becomes infinite_min(T_emp→ ∞ [° C.]), the calculation is performed according to the following equations (17) and (18).
[0088]
k = ln {(F_max-F_min) / (F_mid-F_min)} / (T_mid-T_min) ... (17)
d = (F_mid-F_min) / Exp (−k × T_mid) ... (18)
F_min: Minimum water temperature correction coefficient
F_mid: Standard value of water temperature correction coefficient (= 1.0)
F_max: Maximum water temperature correction coefficient
T_min: Minimum water temperature [℃]
T_mid: Standard value of water temperature [° C] (= 20 ° C)
In general, it is known that the coagulation efficiency decreases when the water temperature of raw water is low. The above-described equations (15) and (16) indicate the raw water temperature T_empIs T_minWhen the temperature is less than (for example, 5 ° C.), the basic term of the flocculant injection rate with respect to the turbidity in the expressions (20) and (21) described later is F_maxIt shows that the injection rate is increased by doubling. Raw water temperature T_empIs T_minT (for example, 5 ° C.) or higher, T_midCentered on (for example, 20 ° C.), the raw water temperature is T_midIs lower than F at a lower rate of water temperature._midAnd F_maxThe target value of the flocculant injection rate is increased by multiplying a certain value (a value of 1 or more) between the raw water temperature and T_midIf it is higher than F,_midAnd F_minIt is shown that the target value of the coagulant injection rate is decreased by multiplying a certain value (a value of 1 or less) in between. As a result, stable flocculant injection control with little influence of water temperature is being attempted.
[0089]
The flocculant injection control apparatus 10 according to the embodiment of the present invention has two kinds of control methods of the A mode and the C mode as shown below as the flocculant injection control mode.
[0090]
In the case of the A mode, a constant amount of the coagulant is always injected from the coagulant injection facility 41 based on the preset injection amount setting value R.
[0091]
In the case of the C mode, a manual mode for injecting the coagulant by always inputting a constant injection rate to the coagulant injection equipment 41 side based on a preset injection rate set value T, and turbidity There is an automatic mode in which the injection rate is automatically calculated according to the turbidity obtained from the dynamometer 54 and the flocculant is injected based on the calculation result.
[0092]
In the automatic mode, the turbidity obtained from the turbidimeter 54 is set to a predetermined normal turbidity, a high turbidity higher than the normal turbidity, and a low turbidity lower than the normal turbidity. It is made to classify which belongs to.
[0093]
In the case of high turbidity, the high turbidity calculation unit 33 uses the measurement result from the water thermometer 53 to calculate the flocculant injection rate as shown below, and the calculation result is set to the upper and lower limits. Output to the limit processing unit 35. Since the coagulant has different coagulation effects depending on the water temperature, the coagulant injection rate is calculated in consideration of the water temperature correction calculation result made in the water temperature correction unit 34 when necessary.
[0094]
That is, when the turbidity of the raw water increases, the flocculant is injected by an injection rate calculation formula different from the normal injection rate chart. The injection rate at the time of such high turbidity is calculated according to the high turbidity equation shown in the following equation (19).
Al₂O₃(H) = lim [a (h) × T_b ^{n (h)}+ B (h)] (19)
Al₂O₃(H): High turbidity type coagulant injection rate calculated value [mg / L]
lim: Upper / lower limit processing (described later)
T_b : 5-minute moving average [mg / L] of measured turbidity of raw water
n (h): constant
a (h): Constant
b (h): Constant
Equation (19) described above is an equation for calculating the coagulant injection rate when the turbidity of raw water is given, and is generally called “turbidity-coagulant injection function”. In the management guideline, the relationship is shown in a graph. Obtain an appropriate relationship between turbidity and coagulant injection rate at high turbidity from jar tests and operational results, and obtain constant a, constant b, and constant n by statistical methods such as least squares. Set.
[0095]
In equation (19), constant a, constant b, and constant n are shown as n (h), a (h), and b (h), respectively, to indicate that they are coefficients of the high turbidity equation. . Note that a function called lim that depends on the entire expression (19) is a function that determines the upper and lower limit values of the calculation result, as will be described later.
[0096]
In the case of normal turbidity, the normal turbidity formula calculation unit 32 calculates the coagulant injection rate as shown below using the measurement result from the water temperature meter 53, and the PID control is performed on the calculation result. After adding the calculation results from the unit 27, the result is output to the upper / lower limit processing unit 35. In the case of normal turbidity, the coagulant has different coagulation effects depending on the water temperature. Therefore, when necessary, the coagulant injection rate is calculated in consideration of the water temperature correction calculation result made in the water temperature correction unit 34. .
[0097]
That is, when the turbidity of the raw water is in the normal range, the injection rate is calculated according to the normal turbidity equation shown in the following equation (20).
[0098]
Al₂O₃(N) = lim [{K_F(N) × (a (n) × T_b ^{n (n)}+ B (n)) × F_temp+ C (n)} + K_B× △ C_B] ... (20)
Al₂O₃(N): Normal turbidity formula Calculated value of coagulant injection rate [mg / L].
lim: Upper / lower limit processing (described later).
K_F(N): FF control weighting factor.
T_b : N-minute moving average [mg / L] of the measured value of raw water turbidity.
F_temp : Water temperature correction coefficient.
n (n): constant.
a (n): constant.
b (n): constant.
c (n): constant.
K_B : FB control weight coefficient (K_B= 0, FB control off, K_B= 1.0 is equivalent to entering FB control).
ΔC_B : Correction value by FB control (see equation (13)).
[0099]
The above equation (20) is an equation for calculating the coagulant injection rate when the raw water turbidity is given, similarly to the equation (19), but the correction term F by the raw water temperature._tempAnd switch K that decides on / off of FF control_F(N) is multiplied as a coefficient, and a coefficient c (n) for correcting the injection rate (clogging with clogs) by the result of daily jar test or the like is added. Furthermore, to adjust the injection rate target value by FB control, K_B× △ C_BIs added. The constant n (n), the constant a (n), and the constant b (n) are statistically determined based on the jar test at the time of normal turbidity and the analysis result of the operation history similarly to the high turbidity formula.
[0100]
In the case of low turbidity, the low turbidity equation calculation unit 31 calculates the coagulant injection rate as shown below using the measurement result from the water temperature meter 53, and the PID control is performed on the calculation result. After adding the calculation results from the unit 27, the result is output to the upper / lower limit processing unit 35. In the case of low turbidity, the coagulant has different coagulation effects depending on the water temperature. Therefore, if necessary, the coagulant injection rate is calculated in consideration of the water temperature correction calculation result made in the water temperature correction unit 34. .
[0101]
That is, when the raw water turbidity becomes extremely low, the flocculant is injected by an injection rate calculation formula different from the normal injection rate chart. The injection rate at the time of such low turbidity is calculated according to the low turbidity equation shown in the following equation (21).
Al₂O₃(N) = lim [{K_F(L) x (a (L) x T_b ^{n (L)}+ B (L)) × F_temp+ C (L)} + K_B× △ C_B] ... (21)
Al₂O₃(N): Low turbidity type coagulant injection rate calculated value [mg / L].
lim: Upper / lower limit processing (described later).
K_F(L): Weighting factor for FF control.
T_b : N-minute moving average [mg / L] of the measured value of raw water turbidity.
F_temp : Water temperature correction coefficient.
n (L): constant.
a (L): constant.
b (L): Constant.
c (L): constant.
K_B : FB control weight coefficient (K_B= 0, FB control off, K_B= 1.0 is equivalent to entering FB control).
ΔC_B : Correction value by FB control (see equation (13)).
[0102]
The above equation (21) is the same functional equation as equation (20), but when the raw water turbidity is extremely low, the constant (parameter) different from the normal turbidity equation is set to calculate the coagulant injection rate It is a low turbidity formula. In the low turbidity formula, parameters are generally determined so that the flocculant injection rate is calculated more for the same raw water turbidity than in the normal turbidity formula. The parameter is determined by a statistical method based on data such as jar test and operation history at low turbidity.
[0103]
The calculation formulas applied to calculate the coagulant injection rate in the high turbidity formula calculation unit 33, the normal turbidity formula calculation unit 32, and the low turbidity formula calculation unit 31 are turbidity, coagulant injection rate, and Therefore, when an unexpected turbidity is input, there is a possibility that the flocculant injection rate is too low or too high. In order to prevent this, the upper / lower limit processing unit 35 performs upper / lower limit processing as shown below on the calculation result by each turbidity formula when the upper limit or lower limit of the set and input turbidity injection rate is exceeded.
[0104]
That is, the coagulant injection rate calculation formulas shown in the above-mentioned formulas (19), (20), and (21) are calculation formulas showing the relationship between turbidity and injection rate. If entered, the coagulant injection rate may be too low or too high. In order to prevent this, when the upper limit or lower limit of the set and input turbidity injection rate is exceeded, for example, the following upper and lower limit limits are set in the calculation result by each turbidity formula. Providing such upper and lower limit limitations is referred to as upper and lower limit processing. Thus, the injection rate chart actually used is as shown in FIG.
[0105]
<Lower limit set value>
Al₂O_3min: Minimum flocculant injection rate setting [mg / L]
<Upper limit setting value>
Al₂O_3max: Maximum flocculant injection rate setting [mg / L]
By multiplying the limit processing result thus obtained and the measurement result from the flow meter 66, the coagulant injection amount is calculated. Then, with the calculated flocculant injection amount as a target value, the flocculant injection amount control device 28 outputs an operation amount to the flocculant injection facility 41, and the flocculant injection facility 41 agglomerates with the injection amount based on this. The agent is injected into the mixing pond 62.
[0106]
Next, the operation of the flocculant injection control device according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS.
[0107]
First, the process flow of raw water will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0108]
That is, as shown in the flowchart of FIG. 9, a water purification plant and a sewage treatment plant to which the flocculant injection control device according to the embodiment of the present invention is applied include a plurality of water sources (for example, water source a, water source b, water source c, Raw water is accepted from water source d). The raw water from each of the water sources a to d is measured for flow rate by the flow meter 65 (#a to #d) (S1), and then taken into the landing well 60 (S2). The measurement results obtained by the flowmeters 65 (#a to #d) are output to the SCD target value setting calculation unit 21.
[0109]
The raw water taken into the landing well 60 is further sent from there to the activated carbon contact basin 61 where it is brought into contact with the activated carbon (S3). At the same time, the alkalinity is measured by the alkalinity meter 56, and the conductivity is measured by the conductivity meter 52. However, the water temperature is measured by the water temperature meter 53, the turbidity is measured by the turbidimeter 54, and the pH is measured by the pH meter 57 (S4). The alkalinity measured by the alkalinity meter 56 is supplied to the alkalinity correction unit 26, the conductivity measured by the conductivity meter 52 is supplied to the conductivity correction unit 22, and the water temperature measured by the water thermometer 53 is supplied to the water temperature correction unit. 34 and the raw water temperature correction unit 24, the turbidity measured by the turbidimeter 54 depends on the value of the low turbidity equation calculator 31, the normal turbidity equation calculator 32, and the high turbidity equation calculator 33. It is output to either of them.
[0110]
Thereafter, the raw water is transferred to the mixing basin side (S5), and a controlled injection amount of the flocculant is injected from the flocculant injection equipment 41. Further, chlorine is injected from the chlorine injection facility 42 and caustic is injected from the caustic injection facility 43 at a predetermined injection rate. An impeller 67 is provided in the mixing basin 62, and the impeller 67 is agitated by rotation, so that the flocculant, chlorine, and caustic are efficiently mixed in the raw water (S6). Thereafter, the SCD value of the raw water is measured by the flow ammeter 55, and the measured SCD value is added to the alkalinity correction unit 26 side (S7).
[0111]
Thereafter, the raw water is transferred from the mixing basin 62 to the floc formation basin 63, where the flocs are formed (S8), and then transferred to the sedimentation basin 64. In the sedimentation basin 64, the pH is measured by the pH meter 58, and the measurement result is output to the sedimentation basin inlet pH correction unit 23 (S9). Further, after the turbidity is measured by the turbidimeter 59, the turbidity meter 59 is transferred to the next process from the settling tank 64 (S10).
[0112]
Next, the flow of control processing performed by the flocculant injection control device 10 will be described using the flowchart of FIG.
[0113]
As described above, the flocculant injection control apparatus 10 according to the embodiment of the present invention has two types of control methods of the A mode and the C mode as the flocculant injection control mode. The A mode is a control method in which a constant amount of the coagulant is always injected from the coagulant injection equipment 41 based on a preset injection amount setting value R. The C mode is a manual mode in which the coagulant is injected by always inputting a constant injection rate to the coagulant injection facility 41 based on a preset injection rate set value T, and turbidity. There is an automatic mode in which the injection rate is automatically calculated according to the turbidity obtained from the total 54 and the flocculant is injected based on the calculation result.
[0114]
Therefore, hereinafter, a control method in which the injection rate is automatically calculated according to the turbidity obtained from the turbidimeter 54 and the flocculant is injected based on the calculation result, that is, the automatic mode of the C mode will be described.
[0115]
That is, when the flow rate of each raw water measured in step S1 is output to the SCD target value setting calculation unit 21, the SCD target value setting calculation unit 21 sets the settling basin outlet turbidity setting value S set by the operator, Based on the measurement results from the flow meter 65 (#a), the flow meter 65 (#b), the flow meter 65 (#c), and the flow meter 65 (#d), the target value of the SCD was calculated. The target value is output to the PID control unit 27 (S11).
[0116]
Further, when the alkalinity measured by the alkalinity meter 56 is output to the alkalinity correction unit 26 in step S4, the alkalinity correction unit 26 injects the alkalinity and chlorine injection which is an instruction value for the chlorine injection facility 42. Based on the rate and the caustic injection rate that is an instruction value for the caustic injection equipment 43, a correction value to be added to the SCD value measured by the flow ammeter 55 is calculated (S12).
[0117]
In addition, since the value of the flow ammeter 55 is gradually shifted after the operation after the maintenance, the post-maintenance elapsed day correction unit 25 performs the flow ammeter based on the elapsed days from the date when the maintenance end switch is set. A correction value to be added to the SCD value measured by 55 is calculated (S13).
[0118]
Furthermore, the turbidity measured by the turbidimeter 54 in step S4 is a predetermined normal turbidity, high turbidity higher than normal turbidity, or low turbidity lower than normal turbidity. The classification of which one of the degrees belongs is performed (S14). Then, the measured turbidity is low turbidity in the high turbidity calculation unit 33 when classified as high turbidity, and the normal turbidity calculation unit 32 when classified in normal turbidity. If it is classified into degrees, it is output to the low turbidity expression calculating unit 31 (S15).
[0119]
Furthermore, the water temperature measured by the water temperature gauge 53 in step S4 is output to the raw water temperature correction unit 24 and the water temperature correction unit 34. The raw water temperature correction unit 24 calculates a correction value to be added to the SCD value measured by the flow ammeter 55 based on the water temperature (S16). On the other hand, the water temperature correction unit 34 performs a water temperature correction calculation based on the measurement result from the water thermometer 53, and the calculation result is either the low turbidity expression calculation unit 31 or the normal one depending on the turbidity classification performed in step S14. It is output to any one of the turbidity formula calculator 32 (S17).
[0120]
Furthermore, the conductivity measured by the conductivity meter 52 in step S4 is output to the conductivity correction unit 22, and the conductivity correction unit 22 performs conductivity correction using this conductivity, and the correction result. Is output to the PID control unit 27 (S18).
[0121]
When the turbidity is classified as high turbidity in step S 14, the coagulant injection rate is calculated in the high turbidity expression calculating unit 33, and the calculation result is output to the upper / lower limit processing unit 35. (S19).
[0122]
When the normal turbidity is classified in step S14, the normal turbidity calculation unit 32 calculates the coagulant injection rate based on the measurement result from the water temperature meter 53. In the case of normal turbidity, the coagulant has different coagulation effects depending on the water temperature. Therefore, when necessary, the coagulant injection rate is calculated in consideration of the water temperature correction calculation result made in the water temperature correction unit 34 ( S19).
[0123]
When the turbidity is classified as low turbidity in step S 14, the low turbidity expression calculating unit 31 calculates the flocculant injection rate based on the measurement result from the water thermometer 53. In the case of low turbidity, the coagulant has different coagulation effects depending on the water temperature. Therefore, when necessary, the coagulant injection rate is calculated in consideration of the water temperature correction calculation result made in the water temperature correction unit 34. (S19).
[0124]
In step S7, the SCD value output from the flow ammeter 55 includes a correction value calculated by the alkalinity correction unit 26 in step S12, and a correction value calculated by the post-maintenance elapsed days correction unit 25 in step S13. The correction values calculated by the raw water temperature correction unit 24 in step S16 are sequentially added (S20).
[0125]
In step S9, the measurement result output from the pH meter 58 is output to the sedimentation basin inlet pH correction unit 23, and the sedimentation basin entrance pH correction unit 23 measures the flow ampere meter 55 based on this measurement result. A correction value to be added to the calculated SCD value is calculated (S21).
[0126]
Then, the correction value calculated in step S21 is further added to the SCD value obtained by adding various correction values in step S20, and the result is output to the PID control unit 27 (S22).
[0127]
The PID control unit 27 obtains a correction value for the coagulant injection rate based on the SCD target value output in step S11, the correction result output in step S18, and the SCD value output in step S22. The control calculation is performed (S23).
[0128]
Then, the calculation result made in step S23 is added to the calculation result made in step S19, and then output to the upper / lower limit processing unit 35 (S24).
[0129]
In the upper / lower limit processing unit 35, an upper / lower limit processing is performed on the result output in step S26, and when an unexpected turbidity is input, the flocculant injection rate is too low or too high. (S25).
[0130]
By multiplying the result of the limit processing performed in step S25 and the result measured by the flow meter 66 in step S5, the coagulant injection amount is calculated (S26). Then, using the flocculant injection amount calculated in step S26 as a target value, an operation amount is output from the flocculant injection amount control device 28 to the flocculant injection facility 41, and the flocculant of the injection amount based on this is as follows. The flocculant injection equipment 41 is injected into the mixing basin 62 (S27).
[0131]
As described above, in the flocculant injection control device according to the embodiment of the present invention, as described above, the SCD value measured by the flow ammeter 55 is obtained from the water quality, conductivity, pH, water temperature of the raw water source. By correcting with the alkalinity, the elapsed time after maintenance, etc., a highly accurate SCD value can be obtained.
[0132]
Furthermore, by performing PID control based on the SCD value and determining the injection amount of the flocculant, an appropriate amount of the flocculant can be injected.
[0133]
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this structure. Within the scope of the technical idea described in the claims, those skilled in the art will be able to conceive of various changes and modifications. The technical scope of the present invention is also applicable to these changes and modifications. It is understood that it belongs to.
[0134]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the measurement result by the flow ammeter is corrected by the water quality, conductivity, pH, water temperature, alkalinity, and the elapsed time after maintenance of the raw water source, thereby achieving high accuracy. A flowing current can be obtained.
[0135]
Then, by performing PID control based on this flowing current and determining the injection amount of the flocculant, a flocculant injection control device capable of injecting an appropriate amount of the flocculant can be realized.
[0136]
Even when raw water is received from a plurality of water sources, the measurement result by the flow ammeter is appropriately corrected based on the flow rate ratio of the raw water from each water source, and PID control is performed based on the corrected flow current. By performing and determining the injection amount of the flocculant, the flocculant injection control device capable of injecting an appropriate amount of the flocculant can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional functional configuration diagram showing an example of a flocculant injection control device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 Correlation diagram between the number of days elapsed after maintenance of the flow ammeter and the SCD indication value
FIG. 3 is a correlation diagram between SCD values and water temperature characteristics in an actual process.
FIG. 4 is a correlation diagram between pH and SCD value correction value obtained in a water quality test.
FIG. 5 is a correlation diagram between the coagulant injection rate and turbidity, and a correlation diagram between SCD value and turbidity.
FIG. 6 is a correlation diagram between conductivity and SCD value obtained in a water quality test and an actual process.
FIG. 7 is a correlation diagram between water temperature and water temperature correction coefficient.
Fig. 8 Correlation diagram between raw water turbidity and coagulant injection rate
FIG. 9 is a flowchart showing a processing flow centered on raw water at a water purification plant or a sewage treatment plant.
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of control processing performed by the flocculant injection control device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
a, b, c, d ... water source, 10 ... coagulant injection control device, 21 ... SCD target value setting calculation unit, 22 ... conductivity correction unit, 23 ... pH correction unit, 24 ... raw water temperature correction unit, 25 ... maintenance Post-elapsed days correction unit, 26 ... alkalinity correction unit, 27 ... PID control unit, 28 ... flocculant injection amount control device, 29 ... chlorine injection amount control device, 30 ... caustic injection amount control device, 31 ... low turbidity type Calculation unit, 32 ... Normal turbidity type calculation unit, 33 ... High turbidity type calculation unit, 34 ... Water temperature correction unit, 35 ... Upper / lower limit processing unit, 41 ... Flocculant injection facility, 42 ... Chlorine injection facility, 43 ... Caustic injection equipment, 52 ... Conductivity meter, 53 ... Water temperature meter, 55 ... Flow current meter, 56 ... Alkalinity meter, 57,58 ... pH meter, 59 ... Sedimentation basin outlet turbidimeter, 60 ... Water well, 61 ... Activated carbon contact pond, 62 ... mixing pond, 63 ... floc formation pond, 64 ... precipitation , 65, 66 ... flow meter, 67 ... impeller

Claims

In the flocculant injection control device that injects the flocculant into the raw water to be treated,
Water quality measuring means for measuring the quality of the raw water;
A flocculant injection means for injecting the flocculant into the raw water whose water quality has been measured by the water quality measurement means;
A flow current measuring means for measuring a flow current value of the raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injection means;
The flow current value measured by the flow current measurement means is corrected by the water quality measured by the water quality measurement means, and the amount of flocculant injected becomes such that the corrected flow current value becomes a predetermined target value. And a control means for controlling the flocculant injection means.

The flocculant injection control device according to claim 1, wherein the water quality measuring unit measures the conductivity of the raw water as the quality of the raw water.

The flocculant injection control device according to claim 1, wherein the water quality measuring unit measures the pH of the raw water as the quality of the raw water.

The flocculant injection control device according to claim 1, wherein the water quality measuring unit measures a temperature of the raw water as a quality of the raw water.

The flocculant injection control device according to claim 1, wherein the water quality measuring means measures the alkalinity of the raw water as the quality of the raw water.

In the flocculant injection control device that injects the flocculant into the raw water to be treated,
A flocculant injection means for injecting the flocculant into the raw water;
A flow current measuring means for measuring a flow current value of the raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injection means;
The flow current value measured by the flow current measurement means is corrected by the elapsed time after maintenance of the flow current measurement means, and the flocculant injection amount so that the corrected flow current value becomes a predetermined target value. A controller for controlling the flocculant injection means so that the flocculant injection means is provided.

The flocculant injection control device according to claim 6,
Adding a water quality measuring means for measuring at least one of conductivity, pH, water temperature, and alkalinity of the raw water;
The control means corrects the flowing current value measured by the flowing current measuring means by adding to the elapsed time after maintenance of the flowing current measuring means and the water quality measured by the water quality measuring means. A flocculant injection control apparatus configured to control the flocculant injection means so that a flowing current value becomes a predetermined amount of the flocculant injection so as to be a predetermined target value.

In the flocculant injection control device that injects the flocculant into the raw water to be treated,
A plurality of water quality measuring means for measuring at least two of conductivity, pH, water temperature, and alkalinity of the raw water;
A flocculant injection means for injecting the flocculant into the raw water whose water quality has been measured by the water quality measurement means;
A flow current measuring means for measuring a flow current value of the raw water into which the flocculant has been injected by the flocculant injection means;
The flow current value measured by the flow current measurement means is corrected by the water quality measured by the water quality measurement means, and the amount of flocculant injected so that the corrected flow current value becomes a predetermined target value; A flocculant injection control device comprising control means for controlling the flocculant injection means.

In the flocculant injection control device according to any one of claims 1 to 8,
A plurality of flow rate measuring means for respectively measuring the flow rates of the raw water introduced from a plurality of water sources;
A target for determining an average water quality characteristic by weighted averaging the water quality characteristic of each water source grasped in advance by the flow rate of each water source measured by each flow rate measuring means, and determining the target value based on the average water quality characteristic A flocculant injection control device to which a value determining means is added.

In the flocculant injection control device according to claim 9,
Comprising turbidity measuring means for measuring an average supernatant turbidity of each raw water introduced from the plurality of water sources,
The target value determining means determines the target value based on the average water quality characteristic and the average supernatant turbidity.

In a flocculant injection control device that injects flocculant into raw water introduced from multiple water sources,
A plurality of flow rate measuring means for respectively measuring the flow rates of the raw waters introduced from the plurality of water sources;
Water quality measuring means for measuring the quality of the mixed raw water obtained by mixing the raw waters introduced from the plurality of water sources;
A flocculant injection means for injecting the flocculant into the mixed raw water whose water quality is measured by the water quality measurement means;
A flowing current measuring means for measuring a flowing current value of the mixed raw water into which the flocculant is injected by the flocculant injecting means;
The flow current value measured by the flow current measurement means is corrected by the water quality measured by the water quality measurement means, and the amount of flocculant injected becomes such that the corrected flow current value becomes a predetermined target value. Control means for controlling the flocculant injection means,
A target for determining an average water quality characteristic by weighted averaging the water quality characteristic of each raw water grasped in advance by the flow rate of each raw water measured by each flow rate measuring means, and determining the target value based on the average water quality characteristic A flocculant injection control device comprising a value determining means;