JP2011101828A

JP2011101828A - 浄水薬注制御システム

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Publication number: JP2011101828A
Application number: JP2009256758A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Yokoi; 浩人横井; Manabu Fukushima; 福島　　学; Yusaku Iwai; 優作岩井; Yutaka Sannomiya; 豊三宮; Tetsuro Haga; 鉄郎芳賀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-26
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: JP5145311B2

Abstract

【課題】浄水処理システムにおいて、制御の時間遅れを防止し、環境負荷の増大を防止する。
【解決手段】水道原水に凝集剤を注入する前凝集剤注入装置と、凝集沈殿処理後の水である沈殿処理水に前記凝集剤を注入する後凝集剤注入装置とを含む浄水薬注制御システムであって、前記水道原水及び前記沈殿処理水の水質を測定する計測部と、前記水質及び水量の情報を計測日時と共に格納する水質・プロセスデータベースと、前記前凝集剤注入装置における前凝集剤注入率及び前記後凝集剤注入装置における後凝集剤注入率を算出するための計算式を格納する薬注演算データベースと、前記水質プロセスデータベース及び前記薬注演算データベースの情報を用いて少なくとも前記後凝集剤注入率を算出する凝集剤注入率算出部とを含み、前記凝集剤注入率算出部は、前記沈殿処理水のフロック由来アルミニウム濃度に基づいて前記後凝集剤注入率を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、浄水薬注制御システムに関する。

浄水処理の監視制御システムにおいては、運転員の負荷低減や安定した浄水処理の実現を目的として、薬注（凝集剤の注入）の自動制御装置が実装されている。

このシステムにおいて、濁度成分を除去するために注入する凝集剤（一般に、ポリ塩化アルミニウムが用いられる。このため、以下では、凝集剤をＰＡＣと呼ぶことにする。）に関しては、原水にＰＡＣを注入する方式（以下、前ＰＡＣと呼ぶ。）、及び沈殿池とろ過池との間においてＰＡＣを注入する方式（以下、後ＰＡＣと呼ぶ。）がある。なお、本明細書においては、ＰＡＣという呼称を用いた場合、ポリ塩化アルミニウムという特定の凝集剤を指すものではなく、浄水処理に用いるすべての凝集剤を指すものとする。

前ＰＡＣにおいては、水道原水の濁度、水温、アルカリ度、水素イオン濃度（以下、ｐＨと呼ぶ。）など、凝集反応に影響する因子の計測値を元に、原水に注入するＰＡＣの量（以下、前ＰＡＣ注入率と呼ぶ。）を決定する。

しかし、水道原水中には、上記の水質項目以外にも凝集に影響する要因が存在するため、沈殿処理水やろ過水の濁度が十分に制御できないケースがある。例えば、藻類が原因となって凝集不良が生じると、ろ過処理でも除去されない濁質が残留する場合がある。

連続測定が困難なこれらの水質項目への対応としては、ろ過水濁度による前ＰＡＣのフィードバック制御（以下、ＦＢ制御と呼ぶ。）、又は後ＰＡＣが採用されている。

前ＰＡＣ及び後ＰＡＣを含む浄水薬注制御システムは、ＰＡＣの注入を多段で行う構成となるため、前ＰＡＣでの処理が困難な濁度成分への対応が時間遅れなくできるという点でメリットがある。一方、ＰＡＣの注入量が全体として増加することに伴う浄水汚泥発生量の増加、及び、沈殿池の後で凝集剤が注入されることによるろ過池への濁度負荷量の増加というデメリットがある。

後ＰＡＣにおける注入率（以下、後ＰＡＣ注入率と呼ぶ。）の制御方法として簡易なものには注入率一定制御がある。

このほか、次のような技術が公知となっている。

特許文献１には、沈殿水の濁度、前ＰＡＣと原水濁度との比、及び、沈殿処理水の水温から後ＰＡＣ注入率を算出する技術が開示されている。

また、特許文献２には、ろ過池出口の濁度、及び、濁度の時間変化に基づいて後ＰＡＣ注入率を決定する技術が開示されている。

特許文献３には、アルミニウム系凝集剤が添加された被処理水の溶存アルミニウムイオン濃度を測定し、溶存アルミニウム濃度の測定結果から凝集剤の注入率を設定し、この注入率に基づいて被処理水への凝集剤注入量を制御する技術が開示されている。

特開平４−１１９０５号公報特開２００４−１９５３０４号公報特開２００８−１６１８０９号公報

特許文献１及び２では、後ＰＡＣのための入力情報としては、濁度や水温などの水質項目、及び操作量（前ＰＡＣ注入率及び後ＰＡＣ注入率）を用いている。水質項目は、前ＰＡＣ注入率の算出に用いるものと同様であるため、急激な水質の変化が生じた場合、前ＰＡＣで対応が困難であった水質項目に起因する凝集不良に対する後ＰＡＣ注入率の設定も不適切なものになる可能性があるという問題がある。この問題を解決しようとする場合、最終的に、ＦＢ制御の寄与を高めることが必要となり、時間遅れなく適切な対処を取ることができるという後ＰＡＣのメリットが十分に得られないおそれが生じる。

この問題を解決するためには、濁度成分の除去に必要な量を超えた過剰な後ＰＡＣ注入を行うことが考えられるが、この対応では、ろ過池への負荷増大や水質基準項目であるアルミニウムの漏出が生じる。すなわち、環境負荷が増大するだけでなく、浄水処理システム全体としてろ過池洗浄や薬品等に係るコストが増大するという問題が生じる。

本発明の目的は、浄水処理システムにおける制御の時間遅れを防止することにある。

本発明の浄水薬注制御システムは、水道原水に凝集剤を注入する前凝集剤注入装置と、凝集沈殿処理後の水である沈殿処理水に前記凝集剤を注入する後凝集剤注入装置とを含む浄水薬注制御システムであって、前記水道原水及び前記沈殿処理水の水質を測定する計測部と、前記水質及び水量の情報を計測日時と共に格納する水質・プロセスデータベースと、前記前凝集剤注入装置における前凝集剤注入率及び前記後凝集剤注入装置における後凝集剤注入率を算出するための計算式を格納する薬注演算データベースと、前記水質プロセスデータベース及び前記薬注演算データベースの情報を用いて少なくとも前記後凝集剤注入率を算出する凝集剤注入率算出部とを含み、前記凝集剤注入率算出部は、前記沈殿処理水のフロック由来アルミニウム濃度に基づいて前記後凝集剤注入率を算出することを特徴とする。

本発明によれば、浄水処理システムにおける制御の時間遅れを防止することができる。

また、本発明によれば、浄水処理システムの環境負荷の増大を防止することができる。

本発明による実施例の浄水薬注制御システムを示す構成図である。図１の監視制御サーバの構成を示すブロック図である。本発明による実施例のＰＡＣ注入率を算出するための処理工程を示すフロー図である。フロック由来アルミニウム濃度に対応する後ＰＡＣ注入率の一例を示すグラフである。フロック由来アルミニウム濃度に対応する後ＰＡＣ注入率の他の例を示すグラフである。フロック由来アルミニウム濃度に対応する後ＰＡＣ注入率他の例を示すグラフである。本発明による他の実施例の浄水薬注制御システムを示す構成図である。本発明による他の実施例のＰＡＣ注入率を算出するための処理工程を示すフロー図である。本発明による他の実施例のＰＡＣ注入率を算出するための処理工程を示すフロー図である。

本発明は、浄水施設の運転を制御するシステムに関する。特に、水質を管理するために薬品注入等の操作を行う自動制御システムに関する。

以下、本発明の実施形態である浄水薬注制御システムについて説明する。

本実施形態は、基本的に次のように構成する。

前記浄水薬注制御システムは、水道原水への凝集剤注入装置と凝集沈殿処理水への凝集剤注入装置とを有する浄水施設において、原水及び沈殿処理水の水質を測定する計測部、監視制御システムに入力される水質及びプロセス情報を格納する水質・プロセスデータベース、凝集剤注入率の計算式を格納する薬注演算データベース、水質プロセスデータベース、及び薬注演算データベースの情報を用いて凝集剤注入率を算出する凝集剤注入率算出部を有する構成とする。

前記計測部が計測する水質の項目は、原水の濁度、アルカリ度、ｐＨ及び水温、ならびに、沈殿処理水のアルミニウム濃度、ｐＨ及び水温である。そして、沈殿処理水中のフロック由来するアルミニウム濃度に基づいて沈殿処理水への凝集剤注入率を算出する。

さらに、凝集沈殿処理及びろ過処理における、所定期間のＣＯ_２排出量を算出する機能を有し、沈殿処理水濁度に基づく原水への凝集剤注入率の補正をする場合のＣＯ_２排出量と、ろ過水濁度に基づく凝集処理水への凝集剤注入率の補正をする場合のＣＯ_２排出量をそれぞれ算出し、ＣＯ_２排出量が低い方の凝集剤注入率補正を行う。

前記計測部は、少なくとも沈殿処理水のアルミニウム濃度を実測し、このアルミニウム濃度を用いて凝集剤注入率算出部が後凝集剤注入率を算出する。

前記凝集剤注入率算出部は、沈殿処理水の溶解性アルミニウム濃度の実測値又は理論値を用いて後凝集剤注入率を算出する。

前記計測部は、水道原水の濁度、アルカリ度、水素イオン濃度及び水温、並びに、沈殿処理水のアルミニウム濃度、水素イオン濃度及び水温のデータを取得し、前記凝集剤注入率算出部は、これらのデータを用いて前凝集剤注入率及び／又は後凝集剤注入率を算出する。

前記浄水薬注制御システムは、二酸化炭素排出量の算出に用いる原単位を格納する原単位データベースを含み、前記凝集剤注入率算出部は、原単位を用いて二酸化炭素排出量が少ない場合の前凝集剤注入率及び／又は後凝集剤注入率の選択をする。

前記凝集剤注入率算出部は、凝集沈殿処理及びろ過処理に起因する二酸化炭素排出量を算出し、沈殿処理水の濁度に基づいて前凝集剤注入率の補正をする場合の二酸化炭素排出量、及び、ろ過水の濁度に基づいて後凝集剤注入率の補正をする場合の二酸化炭素排出量をそれぞれ算出し、前記選択をし、前記補正をする。

以下、本発明の詳細について実施例を用いて説明する。

本実施例は、本発明の基本構成を示すものであり、アルミニウム濃度を用いた後ＰＡＣ注入率の算出について記載するものである。

図１は、本発明による一実施例の浄水薬注制御システムである。

本図において、浄水薬注制御システムは、監視制御サーバ１、制御用ローカルエリアネットワーク３（制御ＬＡＮ）、コントローラ４ａ及び４ｂ、計測手段２００ａ及び２００ｂ（計測部とも呼ぶ。）を含む構成となっている。

監視制御サーバ１は、制御用ローカルエリアネットワーク３を経由して計測値を所定の時間間隔で取得することにより、水道施設１００に設置された計測手段２００ａ及び２００ｂの情報を収集している。

水道施設１００は、少なくとも浄水施設２１０を含んでおり、浄水施設２１０においては凝集剤による濁度成分（濁質）の除去がなされている。凝集剤は、前ＰＡＣ注入装置３００（前凝集剤注入装置とも呼ぶ。）によって混和池２３０の水道原水に注入される。また、後ＰＡＣ注入装置３１０（後凝集剤注入装置とも呼ぶ。）によって沈殿池２５０とろ過池２６０との間において凝集沈殿処理後の水（沈澱処理水とも呼ぶ。）に注入される。

原水中の濁質は、前ＰＡＣ注入装置３００から注入された凝集剤（例えば、ＰＡＣ：ポリ塩化アルミニウム）と反応してフロックを形成し、沈殿池２５０で沈殿分離される。沈殿処理水に対して後ＰＡＣ注入装置３１０から注入される凝集剤は、残留する濁質と反応してマイクロフロックを形成し、ろ過処理で所定の濁度レベル以下までフロックが除去される。前ＰＡＣ注入装置３００及び後ＰＡＣ注入装置３１０は、監視制御サーバ１からの出力を受けたコントローラ４ａ及び４ｂにより制御されている。監視制御サーバ１は、例えばパーソナルコンピュータ等の計算機及び計算機に内蔵されたのソフトウェアを含む構成となっている。

計測手段２００ａは、水道施設１００における原水の水量及び原水の水質に関する項目を計測するものであり、水質としては、濁度、アルカリ度、ｐＨ及び水温を測定する。また、計測手段２００ｂは、水道施設１００における沈殿処理水、すなわち、沈殿池２５０から流出した水を対象として、アルミニウム濃度、ｐＨ及び水温を測定する。なお、アルミニウムは、主に凝集剤を起源とする物質である。

計測手段２００ａ及び２００ｂにおいて測定された数値等の情報はそれぞれ、コントローラ４ａ及び４ｂに送信され、それぞれ、前ＰＡＣ注入装置３００及び後ＰＡＣ注入装置３１０のフィードフォワード制御（以下、ＦＦ制御とも呼ぶ。）に用いられる。

図２は、図１の監視制御サーバ１の詳細図である。

本図において、監視制御サーバ１は、ＣＰＵ３０、メモリ３１、ネットワークインターフェイス３２（ＩＦ）、データ入出力端末３３、水質・プロセスデータベース３４及び薬注演算データベース３５を備えている。メモリ３１には、凝集剤注入率算出部４１を備えたプログラムが記憶されており、ＣＰＵ３０がこのプログラムを実行することにより、監視制御サーバ１として機能するようになっている。

ネットワークインターフェイス３２は、制御用ローカルエリアネットワーク３（制御ＬＡＮ）に接続され、図１に示す計測手段２００ａ及び２００ｂとデータを送受信するようになっている。

水質・プロセスデータベース３４には、水量及び水質の情報が計測日時と共に格納されるようになっている。また、薬注演算データベース３５には、前ＰＡＣ注入率（前凝集剤注入率とも呼ぶ。）の計算式及び後ＰＡＣ注入率（後凝集剤注入率とも呼ぶ。）を算出するための複数の計算式（演算式）、及び、各計算式を用いる際の条件が格納されている。

図３は、図２の凝集剤注入率算出部４１における処理フローを示したものである。

Ｓ３０１においては、水質・プロセスデータベース３４から最新の水質及び水量の情報を取得する。

Ｓ３０２においては、薬注演算データベース３５から前ＰＡＣ注入率（前凝集剤注入率とも呼ぶ。）の計算式を取得し、水質データを用いて前ＰＡＣ注入率を算出する。前ＰＡＣ注入率の計算式としては、例えば、下記式（１）及び（２）を用いることができる。

ここで、ＰＡＣ_１及びＰＡＣ_２は前ＰＡＣ注入率、Ｔｕ_０は原水濁度、ＡＬ_０は原水アルカリ度、ｐＨ_０は原水ｐＨ、Ｔ_０は原水水温、ＰＡＣ_０及びａ〜ｊは定数である。なお、原水濁度の範囲を区切って上記式（１）及び（２）並びにそれぞれの原水濁度の範囲における各定数をそれぞれ準備し、実際の測定結果に応じて計算式を自動的に切替えて前ＰＡＣ注入率を算出してもよい。

次に、Ｓ３０３においては、後ＰＡＣ注入率を計算するための準備として、フロック由来アルミニウム濃度の算出を行う。これにより、濁質に含まれる正味のアルミニウム濃度を使って後ＰＡＣ注入率を計算することになるため、濁質除去のための適切な薬注制御が可能となる。

図１の計測手段２００ａ及び２００ｂによるアルミニウム濃度の計測において、フロックに含まれるアルミニウムの濃度及び溶解性アルミニウムの濃度の両方を合計した値のみが得られる場合は、沈殿処理水のｐＨ、水温及びＡｌ（ＯＨ）_３の溶解度から溶解性アルミニウムの濃度（以下、溶解性アルミニウム濃度と呼ぶ。）の理論値を計算する。

浄水場で処理される原水のｐＨは概ね６〜９の範囲であり、このｐＨ領域における溶解性アルミニウムの形態は、下記式（３）に示すＡｌ（ＯＨ）_４ ⁻が支配的である。

ここで、溶解性アルミニウム濃度の理論値［Ａｌ］は、下記式（４）及び（５）を用いて算出する。

式中、ｐＨは水素イオン濃度の実測値（温度補償後）であり、ｋは２５℃に変換する際の係数である。また、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、Ｆはファラデー数、Ｋｗは溶解度定数である。

そして、計測手段２００ａ及び２００ｂによるアルミニウム濃度の実測値と溶解性アルミニウム濃度の理論値との差をとることにより、フロック由来のアルミニウム濃度（以下、フロック由来アルミニウム濃度と呼ぶ。）を得る。

溶解性アルミニウム濃度を得る方法としては、上記のような理論値を求める以外に、実測する方法がある。沈殿処理水に含まれる濁質をフィルタで分離した後にアルミニウム濃度の測定を行うことにより、溶解成分の濃度（溶解性アルミニウム濃度）を得ることができる。この濃度は、イオンの状態で存在するアルミニウムの濃度の実測値、又は溶解性アルミニウム濃度の実測値と呼んでもよい。

続いて、Ｓ３０４においては、後ＰＡＣ注入率の計算式を選定する。

フロック由来アルミニウム濃度の範囲に応じて、予め薬注演算データベース３５に登録された計算式を選定する。

図４Ａ〜４Ｃは、所定の濃度範囲において選定する計算式を分けた例を３種類（パターン１〜３）挙げたものである。

パターン１の場合、高濃度領域において後ＰＡＣを注入せず、濃度が低くなるほどステップ的に後ＰＡＣ注入率を増加させるようにしたものである。

パターン２の場合、低濃度領域においては、傾きが大きいべき乗の曲線に対応する計算式を用い、高濃度領域では傾きが小さい曲線に対応する計算式を用いるものである。

パターン３の場合、上記のパターン１及び２の組み合わせであり、極低濃度、低濃度及び高濃度の領域それぞれにおいて計算式を変更する。

Ｓ３０５においては、上記のように選定した計算式にフロック由来アルミニウム濃度を代入して後ＰＡＣ注入率を求める。

Ｓ３０６においては、Ｓ３０５で求めた後ＰＡＣ注入率と浄水場で処理している水量とを用いて、後ＰＡＣの注入量を算出する。

最後に、Ｓ３０７において、実際に前ＰＡＣ注入装置３００及び後ＰＡＣ注入装置３１０を制御するためのコントローラ４ａ及び４ｂへそれぞれ値を出力する。

本実施例の浄水薬注制御システムにおいては、沈殿処理水に含まれるフロックに含まれるアルミニウム濃度を評価し、これを元に凝集剤の過不足を判定して、後ＰＡＣ注入率を決める。そのため、単に沈殿処理水の濁度を用いるだけの場合よりも適正な量の凝集剤を注入することができるという効果がある。

また、沈殿処理水の水質計測結果を基に後ＰＡＣの注入率を決定しているため、水質の変化に速やかに対応できる、すなわち、制御の遅れ時間が短くできるという効果がある。

本実施例は、モニタリング項目を増やしてＦＢ制御を追加したものであり、本発明の浄水薬注制御システムのロバスト性を向上させるものである。

図５は、本実施例の監視制御システムを示す構成図であり、実施例１にろ過水の濁度の測定手段を追加した構成を有するものである。

本図において、計測手段２００ｃ（計測部とも呼ぶ。）は、ろ過池２６０と浄水池２７０との間に設置してあり、測定された数値等の情報（濁度情報も含む。）は、後ＰＡＣ注入装置３１０に送信されてＦＢ制御を行うようになっている。

図６は、本実施例における凝集剤注入算出部４１（図２に示す。）の処理フローを示したものである。

Ｓ６０１〜Ｓ６０３は、図３に示した処理フローのＳ３０１〜Ｓ３０３と同様である。

Ｓ６０４においては、基本後ＰＡＣ注入率（ＰＡＣ_０）を求める。ここで、基本後ＰＡＣ注入率は、後ＰＡＣ注入率を補正するための基準となる値である。

基本後ＰＡＣ注入率を算出するための指標として、フロック由来アルミニウム濃度／沈殿処理水濁度の比（Ｒ_Ａｌ）を用いる。この指標の関数として、例えば下記式（６）又は（７）に示すべき乗の関数でＰＡＣ_０を計算する。

ここで、Ｔｕ_ｓは沈殿処理水濁度であり、ＰＡＣ_０’、ＰＡＣ_０”、ｍ１（＜０）、ｍ２（＜０）及びＰは定数である。

Ｒ_Ａｌは、沈殿処理水に残留する濁質に結合したアルミニウム（凝集剤）の量であり、凝集において重要なメカニズムである荷電中和を考慮すると、この比が一定レベルを超えていることが望ましい。そのため、この比に応じた注入率を設定する。

Ｓ６０５においては、後ＰＡＣ注入率を補正する。

この補正は２つの指標を用いる。

一つ目の指標はろ過水濁度（Ｔｕ_ｆ）である。ろ過水濁度の目標値（Ｔｕ_ｆｔ）との差分（ΔＴｕ_ｆ）に比例する量をＰＡＣ_０から増減させる。

二つ目の指標は前ＰＡＣによる濁質の除去性能である。原水濁度とＰＡＣ注入率から予想される平均的な沈殿処理水濁度の計算式を予め薬注演算データベース３５に登録する。この予想値（Ｔｕ_ｓｔ）と沈殿処理水濁度の実測値（Ｔｕ_ｓ）との差分（ΔＴｕ_ｓ）を関数とする量をＰＡＣ_０から増減させる。

Ｓ６０６においては、得られた後ＰＡＣ注入率と処理水量とを用いて凝集剤注入量を算出する。

最後に、Ｓ６０７においては、実際に前ＰＡＣ注入装置３００及び後ＰＡＣ注入装置３１０を制御するためのコントローラ４ａ及び４ｂにそれぞれの値を出力する。

本実施例の浄水薬注制御システムにおいては、実施例１の効果に加え、前ＰＡＣによる処理の結果、及び、前ＰＡＣで沈殿除去できなかったフロックの性状を速やかに後ＰＡＣの注入率に反映できるため、制御性が向上する。また、ろ過水濁度の情報をＦＢ制御に用いる構成としているため、単なるフィードフォワード制御（ＦＦ制御）に比べて、制御のロバスト性を向上させることができる。

本実施例は、環境負荷を考慮する浄水薬注制御システムを示したものである。

本実施例においては、アルミニウム濃度を指標として、ろ過水の濁度だけでなく、凝集沈殿に係る操作で排出される二酸化炭素の量（二酸化炭素排出量又はＣＯ_２量とも呼ぶ。）を制約条件として、前ＰＡＣ注入率及び後ＰＡＣ注入率を制御する。

ＣＯ_２量の算出のため、実施例２の計測に加え、プロセスデータとして、ろ過継続時間、損失水頭、ろ過池洗浄水量、洗浄時間を取得し、水質・プロセスデータベース３４に格納する。また、監視制御サーバ１は、ＣＯ_２量の算出に用いる原単位を格納する原単位データベース３６を有する。

図７は、本実施例における凝集剤注入率算出手段４１（図２に示す。）の処理フローを示したものである。

Ｓ７０１においては、水質・プロセスデータベース３４から、所定の時間分に相当する直近の計測結果である水質・プロセス情報を取得する。上記の所定の時間は、ろ過池洗浄の間隔がタイマーで設定されている場合は、少なくともこのろ過池洗浄の間隔とする。

次に、Ｓ７０２においては、Ｓ７０１で取得したデータを用いて基本前ＰＡＣ注入率を算出する。これは、ＦＢ制御等の補正を受ける前の注入率の計算式を用いた計算値である。

Ｓ７０３においては、沈殿処理水の水質を用いて、フロック由来アルミニウム濃度を算出する。

Ｓ７０４においては、このフロック由来アルミニウム濃度を用いて基本後ＰＡＣ注入率を求める。

Ｓ７０５においては、前ＰＡＣ注入率及び後ＰＡＣ注入率の補正量をそれぞれ算出する。実施例２のＳ６０５と同様、前ＰＡＣの注入に関しては前ＰＡＣによる濁質の除去性能を指標とし、一方、後ＰＡＣ注入に関しては、ろ過水の濁度を指標として算出する。

Ｓ７０６においては、Ｓ７０２及びＳ７０４で求めた基本前ＰＡＣ注入率及び基本後ＰＡＣ注入率に基づいて、前ＰＡＣ注入率のみに補正を加えたケース（ケース１）、並びに後ＰＡＣ注入率のみに補正を加えたケース（ケース２）の２ケースにおけるＣＯ_２排出量をそれぞれ算出する。ここでは、凝集沈殿に係る処理におけるＣＯ_２発生量のみを対象とする。

ＣＯ_２に関しては、一定の期間内に使用する電力使用量、薬剤注入量、水量及び水質データから、原単位を用いてＣＯ_２発生量に換算する。

薬剤に関しては、その使用に係るＣＯ_２発生と、薬剤及び原水濁度から発生する浄水汚泥の処理に係るＣＯ_２発生を考慮する。

また、ろ過池の洗浄に係る電力やろ過池に堆積したフロックの掻き寄せ及び引き抜きに係る電力量も考慮する。

ＣＯ_２排出量を算出する期間は、最も新しいろ過池洗浄が終了した時点を起点として、所定の時間経過した時を終点とする。

実測データがある場合は、その値を水質・プロセスデータベース３４から取得して、ＣＯ_２排出量を求める。

一方、実測データがない期間、すなわち、将来の範囲に関しては、最新の運転条件がそのまま継続されると仮定して、ＣＯ_２排出量を算出する。この将来の範囲で、ろ過池へのフロックの負荷量が、ろ過池洗浄の実施を判断する境界値を越えたときは、ろ過池洗浄操作を実行するものとし、この操作に係るＣＯ_２排出量を加える。ＣＯ_２排出量は、所定期間内の処理水量当たりの値として計算する。

次に、Ｓ７０７においては、ケース１及びケース２のＣＯ_２排出量を比較し、ＣＯ_２排出量が少ないケースの前ＰＡＣ注入率又は後ＰＡＣ注入率を選択する。

そして、Ｓ７０８においては、処理水量のデータとあわせて凝集剤注入量を算出し、Ｓ７０９でコントローラへ値を出力する。

本実施例の浄水薬注制御システムにおいては、実施例２の効果に加えて、水質を維持しながら、ＣＯ_２排出量がより少ない運転条件を選定することが可能である。

本実施例においては、Ｓ７０６でＣＯ_２排出量を算出する運転条件を２種類としたが、前ＰＡＣ注入率及び後ＰＡＣ注入率の複数の組み合わせにおけるＣＯ_２発生量を算出し、Ｓ７０７で排出量が最小となる運転条件を選択することにしてもよい。この場合、各運転条件により得られる水質を予測する必要があるため、過去の実測データを元に、前ＰＡＣ及び後ＰＡＣによる凝集沈殿及びろ過処理での平均濁度除去性能をデータベース化しておく。

評価対象とする運転条件としては、評価時点における運転条件からの差分が所定範囲内であること、ろ過水濁度が制約条件を満足する運転条件であることである。また、評価時点における運転条件と水質に対し、運転条件の変更による水質変化の方向が矛盾する場合、例えば、凝集剤の注入率を増加しても得られる水質の予測値は現状よりも悪化するという場合は、この運転条件を評価対象から外すこととする。このような処理により、凝集剤注入率の選択に要する時間を短縮することができる。

本発明においては、沈殿処理水に含まれるフロック中のアルミニウム濃度を評価し、これを元に凝集剤の過不足を判定して、後ＰＡＣ注入率を決める。これにより、単に沈殿処理水の濁度を用いるだけの場合よりも適正な量の凝集剤を注入することができる。

本発明によれば、沈殿処理水の水質計測結果を元に後ＰＡＣ注入率を決定しているため、水質の変化に速やかに対応することができる。すなわち、浄水処理システムにおける制御の遅れ時間を短くすることができる。

また、本発明によれば、水質だけでなく、凝集沈殿処理及びろ過処理に係る操作におけるＣＯ_２を指標として運転条件を選定することとしているため、水質を維持しながら、よりＣＯ_２排出量の少ない運転条件とすることができる。

さらに、本発明によれば、浄水処理システムの環境負荷の増大を防止することができる。すなわち、フロック性状に関する情報を入力に用いて後ＰＡＣを適切に制御でき、水質に関する指標及び凝集沈殿・ろ過処理による環境負荷量を指標とした凝集剤注入制御を行う薬注制御システムを提供することができる。

さらにまた、本発明によれば、沈殿処理水中のフロックに由来するアルミニウム濃度を指標として複数の凝集剤注入を制御することにより、適切な凝集剤注入制御による水質の維持が可能となる。

なお、以上の実施例において、計測部で測定して得られたデータ（情報）や上記の計算式等を蓄積するデータベース、このデータを用いて凝集剤の注入量の制御を行う制御部、及び、凝集剤注入率算出部は、図１に示す浄水施設２１０に含まれるものとしてもよいし、監視制御サーバ１に含まれるものとしてもよい。

本発明は、浄水処理場の浄水薬注制御システムに利用することができる。

１：監視制御サーバ、３：制御用ローカルエリアネットワーク、４：コントローラ、１００：水道施設、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ：計測手段、２１０：浄水施設、２２０：着水井、２３０：混和池、２４０：フロック形成池、２５０：沈殿池、２６０：ろ過池、２７０：浄水池、３００：前ＰＡＣ注入装置、３１０：後ＰＡＣ注入装置、３０：ＣＰＵ、３１：メモリ、３２：ネットワークインターフェイス、３３：データ入出力端末、３４：水質・プロセスデータベース、３５：薬注演算データベース、３６：原単位データベース、４１：凝集剤注入率算出部。

Claims

水道原水に凝集剤を注入する前凝集剤注入装置と、凝集沈殿処理後の水である沈殿処理水に前記凝集剤を注入する後凝集剤注入装置とを含む浄水薬注制御システムであって、前記水道原水及び前記沈殿処理水の水質を測定する計測部と、前記水質及び水量の情報を計測日時と共に格納する水質・プロセスデータベースと、前記前凝集剤注入装置における前凝集剤注入率及び前記後凝集剤注入装置における後凝集剤注入率を算出するための計算式を格納する薬注演算データベースと、前記水質プロセスデータベース及び前記薬注演算データベースの情報を用いて少なくとも前記後凝集剤注入率を算出する凝集剤注入率算出部とを含み、前記凝集剤注入率算出部は、前記沈殿処理水のフロック由来アルミニウム濃度に基づいて前記後凝集剤注入率を算出することを特徴とする浄水薬注制御システム。
前記計測部は、少なくとも前記沈殿処理水のアルミニウム濃度を実測し、このアルミニウム濃度を用いて前記凝集剤注入率算出部が前記後凝集剤注入率を算出することを特徴とする請求項１記載の浄水薬注制御システム。
前記凝集剤注入率算出部は、前記沈殿処理水の溶解性アルミニウム濃度の実測値又は理論値を用いて前記後凝集剤注入率を算出することを特徴とする請求項２記載の浄水薬注制御システム。
前記計測部は、前記水道原水の濁度、アルカリ度、水素イオン濃度及び水温、並びに、前記沈殿処理水のアルミニウム濃度、水素イオン濃度及び水温のデータを取得し、前記凝集剤注入率算出部は、これらのデータを用いて前記前凝集剤注入率及び／又は前記後凝集剤注入率を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水薬注制御システム。
二酸化炭素排出量の算出に用いる原単位を格納する原単位データベースを含み、前記凝集剤注入率算出部は、前記原単位を用いて前記二酸化炭素排出量が少ない場合の前記前凝集剤注入率及び／又は前記後凝集剤注入率の選択をすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の浄水薬注制御システム。
前記凝集剤注入率算出部は、凝集沈殿処理及びろ過処理に起因する二酸化炭素排出量を算出し、前記沈殿処理水の濁度に基づいて前記前凝集剤注入率の補正をする場合の前記二酸化炭素排出量、及び、ろ過水の濁度に基づいて前記後凝集剤注入率の補正をする場合の前記二酸化炭素排出量をそれぞれ算出し、前記選択をし、前記補正をすることを特徴とする請求項５記載の浄水薬注制御システム。