JP2013099742A - 水処理プラントの運転支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】水処理プラントの健全な運用ができない事態を未然に回避できる水処理プラントの運転支援システムを提供することにある。
【解決手段】本実施形態によれば、水処理プラントの運転支援システムは、複数のポンプにより処理水槽から処理水を排水するプロセスを有する水処理プラントにおいて、コントローラを備えた構成である。前記コントローラは、前記処理水槽に対する処理水の予測流入値に基づいて、前記各ポンプの運転制御を実行する。前記コントローラは、前記各ポンプの中で稼動可能なポンプによる総排水量と、現時点から予測される前記予測流入値とを比較し、前記総排水量が前記予測流入値に満たない場合には、アラーム出力を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、例えば上下水道プラントなどの水処理プラントの運転支援システムに関する。

例えば上水道プラントなどの水処理プラントでは、浄水を需要先に配水する配水プロセスが含まれている。この配水プロセスでは、複数のポンプにより浄水を配水池に送水するための運転制御が行なわれている。

水処理プラントでは、各プロセスを安定して行なう目的で、プラントを監視し、異常や故障を検知する運転支援システムが組み込まれている。運転支援システムとしては、将来の需要予測値に対して、プラントの供給能力を評価し、負荷の平準化を運転支援情報として表示するシステムが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このシステムでは、人的なエラーによりプラントの供給能力が低下した場合に、適切な運転支援を行うことが困難である。また、種々の条件をルールとして登録し、そのルールにマッチした場合に必要なガイダンスを表示する運転支援システムも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、全ての組み合わせのプラント状態をルール化することは困難である。

特開２００１−５５７６３号公報 特開２００２−１０８４４４号公報

水処理プラントでは、例えば複数のポンプを自動的に運転制御する自動制御モード以外に、各ポンプを個別に手動で制御可能な手動制御モードが含まれている。手動制御モードは、特に、各ポンプを個別に点検する場合に運用される。

ここで、手動制御モードが設定された場合に、点検作業の終了後に、自動制御モードに復帰されない事態が起こる可能性がある。自動制御モードは、水処理プラントに含まれる例えば配水プロセスを需要量の変動に応じて、適切な配水が実行されるように自動的に運転制御する機能である。従って、自動制御モードに復帰されない事態が起こると、例えば配水プロセスが適切に実行されずに、水処理プラントの健全な運用ができない事態となる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、水処理プラントの健全な運用ができない事態を未然に回避できる水処理プラントの運転支援システムを提供することにある。

本実施形態によれば、水処理プラントの運転支援システムは、複数のブロワにより、処理水槽に流入された処理水を処理するプロセスを有する水処理プラントにおいて、制御手段と、警報手段とを具備する。前記制御手段は、前記処理水槽の処理水の汚濁負荷量の予測値から算出される要求ばっ気風量に基づいて前記各ブロワの運転制御を実行する。前記警報手段は、前記各ブロワの中で稼動可能なブロワによるばっ気風量の合計値と、現時点から予測される前記要求ばっ気風量とを比較し、前記ばっ気風量の合計値が前記要求ばっ気風量に満たない場合にはアラーム出力を実行する。

第１の実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図。 本実施形態に関するシステムの動作手順を説明するためのフローチャート。 本実施形態に関する送水量と最大可能送水量の各変化を示す図。 本実施形態に関するアラーム出力での表示画面例を示す図。 本実施形態に関するアラーム出力での表示画面例を示す図。 本実施形態に関するアラーム出力での表示画面例を示す図。 第２の実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図。 第２の実施形態に関するシステムの動作手順を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態に関する送風量と最大送風量との関係を示す図。 第３の実施形態に関する雨水流入量と最大排水量との関係を示す図。 第４の実施形態に関する第４の実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図。 第４の実施形態に関する薬品注入量と最大薬品注入量の各変化を示す図。

以下図面を参照して、実施形態を説明する。

［第１の実施形態］
（システムの構成）
図１は、第１の実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図である。

本実施形態のシステム２０は、例えば、上水道プラントに含まれる浄水を配水する配水プロセスの運転支援を行なう。このプロセスは、浄水処理により生成された浄水１０を滞留する浄水池１から、当該浄水１０を配水池７まで送水する。

浄水池１には、送水管２が接続されている。主ポンプ３ａ〜３ｅは、送水管２を通じて浄水池１から浄水１０を取水して、配水池７に送水する。主ポンプ３ａ〜３ｅのそれぞれには、吐出弁４ａ〜４ｅが接続されている。吐出弁４ａ〜４ｅは、主ポンプ３ａ〜３ｅにより加圧された浄水１０を送水管５に流入させて、流量計６を介して配水池７に送水する。

主ポンプ３ａ〜３ｅにより配水池７に送られた浄水１０は、配水管８を介してそれぞれの需要家に送られる。配水池７に滞留する浄水１０の水位は、水位計９により測定されて、システム２０に伝送される。また、システム２０には、流量計６により測定された配水池７への浄水１０の流量も伝送される。

吐出弁４ａ〜４ｅは、通常状態では弁が閉じられており、送水管５から送水管２へ浄水が逆流することを防止する。吐出弁４ａ〜４ｅは、接続されている主ポンプ３ａ〜３ｅが起動しているときのみ、弁が開くように運用される。

システム２０はコンピュータシステムから構成されており、メイン制御装置であるコントローラ２１と、自動制御モードと手動制御モードとを切替えるスイッチ２２と、各種の制御情報を表示するディスプレイを含む表示装置２３とを有する。コントローラ２１は、図示しないホストシステムにより設定される目標値（送水要求量）に基づいて、浄水の送水量が当該目標値になるように主ポンプ３ａ〜３ｅの運転、停止を制御する。コントローラ２１は、流量計６により送水量を計測し、送水量が目標値となるように主ポンプ３ａ〜３ｅの台数制御や回転数制御を実行する。

（運転支援動作）
以下、図２のフローチャート、及び図３〜６を参照して、本実施形態の運転支援動作を説明する。

図３は、本実施形態のプラントでの流量計６により測定される流量の時間変化１００，１１０と、主ポンプ３ａ〜３ｅで送水可能な最大送水量の変化１２０〜１２２を表す図である。図３では、実線１００は、実際に流量計６で計測された送水量を示している。即ち、時刻０時から１５時までは、送水要求量（目標値）に対して送水量が一致しており、要求どおりの送水が実現されている。ここで、主ポンプ３ａ〜３ｅはそれぞれ、１台当たり５０ｍ^３／minの送水能力を有し、５台で最大２５０ｍ^３／minの浄水を送水することが可能である。

コントローラ２１は、スイッチ２２により設定された自動制御モードにより、主ポンプ３ａ〜３ｅの運転を制御する（ステップＳ１）。具体的には、図３の実線１００に示すように、コントローラ２１は、５台で最大２５０ｍ^３／minの最大送水量１２０において、送水要求量（目標値）に対して送水量が一致するように制御している。即ち、コントローラ２１は、送水要求量に基づいて、流量計６で計測された送水量を監視しながら、主ポンプ３ａ〜３ｅの運転を制御する（ステップＳ２のＮＯ，Ｓ３）。

ここで、図３の点線１１０は、時刻１５時から２４時までに、送水計画に従って予測される送水要求量（目標値）の変化を示す。

次に、主ポンプ３ａ〜３ｅを点検する場合の制御モードを説明する。主ポンプ３ａ〜３ｅの点検を実行する場合には、オペレータは、スイッチ２２を操作して、１台毎に、自動制御モードから手動制御モードに切替える（ステップＳ２のＹＥＳ）。この手動制御モードが設定された主ポンプに対しては、コントローラ２１は自動的に起動することができない状態となる。

即ち、コントローラ２１は、手動制御モードに切替えられた点検対象の主ポンプの自動制御を中止する（ステップＳ４）。図３では、時刻８時から、主ポンプ３ａ〜３ｅを一台ずつ手動制御モードに切り替えて、点検している例を示している。

手動制御モード時には、点検対象の主ポンプが手動制御モードに切替えられる度に、最大送水量が減少する（変化１２１）。これは、点検対象の主ポンプに対しては、コントローラ２１は、必要に応じて自動的に起動できないためである。同様にして、故障やオーバーホールなどによって起動ができない主ポンプに関しても、コントローラ２１は、必要に応じて自動的に起動できないため、最大送水量が減少する。

オペレータにより点検が終了して、全ての主ポンプ３ａ〜３ｅを自動制御モードに復旧することで、プラントの最大送水能力も復旧することになる。本実施形態では、図３は、時刻１２時に、２台の主ポンプを手動制御モードに切り替えた後、例えば部品交換などを行なった後に、オペレータが自動制御モードに復旧することを忘れた場合の状態を示す。本来ならば、オペレータは、点検作業を終了した後に、スイッチ２２を操作して、手動制御モードから自動制御モードに切り替える必要がある。

自動制御モードへの復旧忘れのため、図３に示すように、時刻１２時以降は、プラントの最大送水量は、１５０ｍ^３／minまで減少している。コントローラ２１は、プラントの運転計画により、例えば１日当たりの送水要求量（目標値）を、ホストシステムから設定されている。従って、コントローラ２１は、図３の点線１１０に示すように、時刻１２時以降の数時間先の送水要求量を送水計画値として登録している。

コントローラ２１は、主ポンプ３ａ〜３ｅの起動モード（手動制御モード及び自動制御モード）の状態と、主ポンプ３ａ〜３ｅそれぞれの最大定格吐出量からプラントの現時点での最大送水量を算出できる。コントローラ２１は、数時間先の運転計画に基づいた送水要求量を算出し、この送水要求量と最大送水量とを比較する（ステップＳ５）。

コントローラ２１は、最大送水量が送水要求量より大きい場合には、送水量が確保されているため、通常の自動制御モードでの運転を行なうことができる（ステップＳ６のＹＥＳ）。具体的には、図３に示すように、時刻１５時から１８時頃までは、送水要求量に対する送水を行なうことができる。

一方、送水要求量が最大送水量を上回る場合は、コントローラ２１は、必要な送水量を確保できないため、アラームを出力すると共に、送水量を確保できないと予測される時刻を表示装置２３のディスプレイに表示する（ステップＳ６のＮＯ，Ｓ７）。具体的には、図３に示すように、コントローラ２１は、時刻１９時の時点で、送水要求量が最大送水量を上回ると予測すると、アラーム出力を実行する。

（アラーム出力）
以下、図４から図６を参照して、コントローラ２１が実行するアラーム出力の具体例を説明する。

図４は、コントローラ２１のアラーム出力処理に応じて、表示装置２３のディスプレイ上に表示される表示画面の一例を示す図である。

表示画面には、本実施形態の上水道プラントに含まれる浄水の配水プロセスとその設備レイアウトを示す概要図、およびアラーム出力処理によるアラーム情報２３０が表示される。概要図には、主ポンプ３ａ〜３ｅの中で、自動制御モードまたは手動制御モードのいずれのモードに設定されているかを確認できる主ポンプ３ａ〜３ｅの模式図２３１、開閉状態を確認できる吐出弁４ａ〜４ｅの模式図２３２、及び測定された送水の流量値を示す流量計６の模式図２３３が含まれている。

アラーム情報２３０には、送水量を確保できないと予測される時刻、及び手動制御モードで起動している主ポンプを特定する情報が含まれている。ここでは、アラーム情報２３０の具体的として、時刻１９時の時点で、送水要求量が最大送水量を上回る予測結果が表示されている。また、主ポンプ３ａ〜３ｅの中で、３号及び４号の主ポンプ３ｃ，３ｄが手動制御モードで起動していることが表示されている。

このような図４に示す表示画面により、オペレータは、前述した点検作業により手動制御モードに切替えた主ポンプ３ｃ，３ｄを、自動制御モードに戻すことを忘れて、手動制御モードで起動していることを確認することができる。また、このままの状態では、時刻１９時の時点で、送水要求量が最大送水量を上回り、浄水の配水が不安定になることを確認することができる。

次に、図５は、システム２０の操作コンソールを用いて、３号主ポンプ３ｃを手動制御モードから自動制御モードに切り替える場合の表示画面の一例を示す図である。

この表示画面では、手動制御モードに設定されている３号主ポンプ３ｃを示すマーク２３４、及びアラーム情報２３０として自動制御モードに切り替えるときの操作情報が表示されている。具体的には、例えば図３に示すような場合、時刻１９時を過ぎると、コントローラ２１により自動制御モードで起動できる主ポンプが不足するため、実際の送水量が送水要求量１１０を満たしておらず、送水不足が発生する。

ここで、手動制御モードに設定されている主ポンプ３ｃを自動制御モードに復旧すると、
コントローラ２１は、当該主ポンプ３ｃを直ちに自動起動できるため、不足している送水量を確保し、送水要求量１１０を満たすことができる。しかし、送水要求量と実際の送水量との差が大きい場合は、起動された主ポンプ３ｃの吐出量の目標値が非常に大きくなることがある。このような急激な目標値の変化が生ずると、主ポンプ３ｃに過剰な負荷が掛かる場合がある。

そこで、図５に示すように、アラーム情報２３０として、手動制御モードに設定されている３号主ポンプ３ｃを自動制御モードに切り替えたときに、目標値が急変することを通知する操作情報が表示される。これにより、オペレータは、手動制御モードの主ポンプ３ｃを自動制御モードに戻すためのスイッチ２２の操作を行なうことができると共に、目標値の急変により主ポンプ３ｃに過負荷が掛かることを事前に確認することができる。

ここで、完全自動化により、コントローラ２１が自動制御モードに戻す方法が考えられるが、このような完全自動化方法は、プラントの現場にいるオペレータに危険が及ぶ可能性があるため、望ましくない。即ち、本実施形態のプラントの自動化の原則として、手動制御モードから自動制御モードへの切替えは、コントローラ２１ではなく、オペレータにより実行される必要がある。

さらに、図６は、３号主ポンプ３ｃを手動制御モードから自動制御モードに切り替える場合の切替え方法を選択するための表示画面の一例を示す図である。

この切替え方法は、前述した目標値の急激な変化を抑制するために、ポンプの容量などの仕様に基づいて設定されている。具体的には、オペレータは、例えば目標値を２段階に変化させる２段階切替え方法、最終的な目標値に向かって線形的に目標値を変化させるランプ切替え方法、または大容量のポンプ仕様に適している２次関数切替え方法のいずれかを表示画面上で選択できる。

このような手動制御モードから自動制御モードに切り替える操作において、目標値の急激な変化を抑制して、主ポンプの過負荷を抑制することが可能となる。なお、切替え方法の選択については、コントローラ２１がポンプの容量などの仕様に基づいて実行する構成でもよい。

以上要するに本実施形態のシステム２０であれば、点検作業時に設定した手動制御モードを自動制御モードに戻す復旧忘れのような事態が発生した場合でも、適切な対策を行なって、例えば配水プロセスを安定的に運転することが可能となる。

また、本実施形態のシステム２０であれば、送水計画の変更が発生した場合でも、アラーム出力を行なうことにより、オペレータによる適切な対応を実現することが可能である。従って、本実施形態のシステム２０であれば、例えば上水道プラントの運転支援を適切に行うことができる。

［第２の実施形態］
図７は、第２の本実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図である。

本実施形態のシステム２０は、例えば、下水処理プラントに含まれるばっ気処理プロセスの運転支援を行なう。このプロセスは、導入管１２からエアレーションタンク１１に導入された処理水（汚水や雨水など）７０に対して、エアレーションタンク１１に供給される空気によりエアレーション処理（ばっ気処理）を行なう工程である。

エアレーションタンク１１には、排出管１３が接続されている。この排出管１３により、エアレーションタンク１１で、ばっ気処理された後の処理水は、次のプロセスに送水される。エアレーションタンク１１には、ブロワ１４ａ〜１４ｄから送風配管１５及び風量計１６を介して、ばっ気処理用の空気が供給される。

エアレーションタンク１１の底部には、ブロワ１４ａ〜１４ｄから送風された空気を導入するためのパイプ部材１７が配置されている。このパイプ部材１７に設けられた多数の穴から、空気が気泡７１となって処理水７０に供給される。

なお、システム２０に関して、制御対象がブロワ１４ａ〜１４ｄとなるだけで、基本的構成は、前述の図１に示す第１の実施形態の場合と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

次に、図８のフローチャート及び図９を参照して、本実施形態の運転支援動作を説明する。

図９は、ブロワ１４ａ〜１４ｄにより供給可能な最大送風量３００と、雨水などの処理水７０の処理に必要なばっ気風量３１０，３２０との関係を示す図である。ここで、実線３１０は、実際に風量計１６で計測された送風量を示している。即ち、時刻０時から１２時までは、送風要求量（目標値）に対して送風量が一致しており、要求どおりの送風が実現されている。

また、点線３２０は、時刻１２時から２４時までに予測される送水送風要求量（目標値）の変化を示す。例えば、降雨により雨水処理場に流入する処理水量が増加すると、処理に必要なばっ気風量も増加する。ここでは、例えば時刻８時頃に降雨があり、それに伴う雨水流入量予測を実行して、点線３２０は、雨水の処理に必要なばっ気送風量の予測結果の様子を示している。

コントローラ２１は、ばっ気処理に必要な送風量予測値３２０と、現時点で稼動可能なブロワで供給できる最大送風量３００とを比較することで、図９に示すように、時刻１７時に最大送風量３００を送風量予測値３２０が上回ることを予想できる。そこで、コントローラ２１は、前述と同様のアラーム出力処理を実行する。具体的には、アラーム情報として、最大送風量３００を送風量予測値３２０が上回る予測される時刻（ここでは、時刻１７時）を表示装置２３の表示画面上に表示する。

なお、送風量予測値３２０は、図示しないホストシステムが降雨量から雨水の流入予測を実行し、この予測に基づいて算出した値である。コントローラ２１は、当該ホストシステムから送風量予測値３２０を設定されることになる。

さらに、前述の第１の実施形態と同様に、オペレータによる点検作業に従って手動制御モードに設定されたブロワを、自動制御モードに切替えるときに、コントローラ２１は前述と同様のアラーム出力処理を実行する。以下、図８のフローチャートを参照して具体的に手順を説明する。

コントローラ２１は、スイッチ２２により設定された自動制御モードにより、ブロワ１４ａ〜１４ｄの運転を制御する（ステップＳ１１）。具体的には、図９に示すように、コントローラ２１は、最大送風量３００を限度として、ばっ気処理に必要な送風量（目標値）に対して送風量が一致するように制御している。即ち、コントローラ２１は、風量計１６で計測された送風量を監視しながら、ブロワ１４ａ〜１４ｄの運転を制御する（ステップＳ１２のＮＯ，Ｓ１３）。

次に、ブロワ１４ａ〜１４ｄを点検する場合の制御モードを説明する。ブロワ１４ａ〜１４ｄの点検を実行する場合には、オペレータは、スイッチ２２を操作して、１台毎に、自動制御モードから手動制御モードに切替える（ステップＳ１２のＹＥＳ）。この手動制御モードが設定されたブロワ１４ａ〜１４ｄに対しては、コントローラ２１は自動的に起動することができない状態となる。即ち、コントローラ２１は、手動制御モードに切替えられた点検対象のブロワの自動制御を中止する（ステップＳ１４）。

手動制御モード時には、点検対象のブロワが手動制御モードに切替えられる度に、最大送風量が減少する。これは、点検対象の主ポンプに対しては、コントローラ２１は、必要に応じて自動的に起動できないためである。同様にして、故障やオーバーホールなどによって起動ができないブロワに関しても、コントローラ２１は、必要に応じて自動的に起動できないため、最大送風量が減少する。

オペレータにより点検が終了して、全てのブロワ１４ａ〜１４ｄを自動制御モードに復旧することで、プラントの最大送風能力も復旧することになる。ここで、オペレータは、点検作業を終了した後に、スイッチ２２を操作して、手動制御モードから自動制御モードに切り替える必要がある。

コントローラ２１は、ブロワ１４ａ〜１４ｄの起動モード（手動制御モード及び自動制御モード）の状態と、ブロワ１４ａ〜１４ｄそれぞれの最大定格送風量からプラントの現時点での最大送風量を算出できる。コントローラ２１は、数時間先の送風量予測値（送風要求量）３２０を求めて、この送風要求量と最大送風量とを比較する（ステップＳ１５）。

コントローラ２１は、最大送風量が送風要求量より大きい場合には、必要な送風量が確保されているため、通常の自動制御モードでの運転を行なうことができる（ステップＳ１６のＹＥＳ）。

一方、送風要求量が最大送風量を上回る場合は、コントローラ２１は、必要な送風量を確保できないため、アラーム出力処理を実行する（ステップＳ１６のＮＯ，Ｓ１７）。具体的には、図９に示すように、コントローラ２１は、時刻１７時の時点で、送風要求量が最大送風量を上回ると予測すると、アラーム出力を実行する。なお、アラーム出力処理については、前述の第１の実施形態の場合と同様である。即ち、急激な目標値の変化に伴ってブロワの過負荷を抑制するためにアラーム表示を実行したり、目標値の切換え方法を選択できる操作画面を表示する（図４から図６を参照）。

以上のように本実施形態によれば、点検作業時に設定した手動制御モードを自動制御モードに戻す復旧忘れのような事態が発生した場合でも、適切な対策を行なって、例えば雨水などの処理水に対するばっ気処理プロセスを安定的に運転することが可能となる。また、処理水の増大などにより必要な送風量が最大送風能力を超えるような事態が発生した場合でも、アラーム出力を行なうことにより、オペレータによる適切な対応を実現することが可能である。従って、本実施形態のシステム２０であれば、例えば下水道プラントの運転支援を適切に行うことができる。

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に関する図であり、流入してくる雨水を排水する雨水排水設備の雨水流入量と、雨水の排水ポンプの最大排水量との関係を示す図である。なお、プラント及びシステムの構成は、前述の第１の実施形態における図１に示す構成と類似しているため説明を省略する。

即ち、本実施形態のプラントに含まれる雨水の排水プロセスは、図１に示す浄水池１が雨水排水設備の雨水池に相当し、主ポンプ３ａ〜３ｅが当該雨水池から雨水を排水させるための排水ポンプに相当する構成である。本実施形態のシステムに含まれるコントローラ（図１の２１）は、排水ポンプの運転を制御することにより、雨水の排水量を制御する。

ここで、降雨により雨水排水設備に流入する雨水量が、排水ポンプの最大排水量を超えると排水処理が滞るため、最大排水量は流入予測量を上回っている必要がある。但し、雨水の排水ポンプには、エンジン駆動型のポンプや自家発電機の電力で電動機を駆動するポンプもあり、排水ポンプの起動に時間を要するものがある。

本実施形態のコントローラは、図１０に示すように、予め流入が予測される雨水量４２０が最大排水量４００を超える時刻１７時に、アラーム出力（アラーム表示）処理を実行する。なお、図１０において、実線４１０は、実際の排水量を示している。即ち、時刻０時から１２時までは、雨水の排水要求量（目標値）に対して排水量が一致しており、要求どおりの排水が実現されている。

本実施形態によれば、流入する雨水量の増大などにより必要な排水量が最大排水能力を超えるような事態が発生した場合でも、アラーム出力を行なうことにより、例えば事前にエンジンや自家発電機を起動するなど、オペレータによる適切な対応を実現することが可能である。従って、雨水排水プロセスを有する例えば下水道プラントの運転支援を適切に行うことができる。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に関する運転支援システムの構成を説明するためのブロック図である。

本実施形態のシステム２０は、例えば、上水道プラントに含まれる浄水処理の薬品を注入する薬品注入プロセスの運転支援を行なう。このプロセスは、薬品貯蔵槽３１から移送ポンプ３２ａ〜３２ｃにより薬品注入機３３ａ〜３３ｃに薬液を移送する。薬品貯蔵槽３１には、浄水処理に使用するポリ塩化アルミニウムなどの薬液が貯蔵されている。薬品注入機３３ａ〜３３ｃは、移送ポンプ３２ａ〜３２ｃにより移送された薬液を、薬品混和池３６に注入する。

薬品混和池３６では、着水井３５から処理水４１が送られて、処理水４１と薬液とが混和された処理水４２が、攪拌された後にフロック形成池３７に送られる。フロック形成池３７では、凝集された濁度粒子を含む処理水４３が、配管３８を通じて沈殿池などの次のプロセスに送られる。着水井３５には、浄水処理対象の処理水４１が、配管３４を通じて導入される。システム２０は、着水井３５に設けられた水位計４４により、着水井３５に貯蔵される処理水４１の流入量を監視している。

なお、システム２０に関しては、制御対象が移送ポンプ３２ａ〜３２ｃ及び薬品注入機３３ａ〜３３ｃとなるだけで、基本的構成は、前述の図１に示す第１の実施形態の場合と同様であるため、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２は、浄水処理対象の処理水の水量、薬品注入量、および薬品注入機３３ａ〜３３ｃによる薬品注入量の最大値の時間変化を示す図である。
まず、処理水量は、浄水の需要家に要求に応じて経時的に変化する。図１２は、時刻１５時現在までの実際の処理水量（実線５５０）、及び時刻１５時以降に予想される処理要求水量（点線５６０）の経時変化を示している。

ここで、処理水４１の水質が変化しない場合には、図１２に示すように、処理水量５５０及び処理に必要な薬品注入量５３０は、比例関係にある。このため、処理水量４１が増大すれば、使用される薬品注入量も増加する。コントローラ２１は、処理水量が増加することが予測される場合は（点線５６０）、薬品注入量の予定量を増加させる制御を実行する（点線５４０）。

本実施形態では、例えば、薬品注入機３３ａ〜３３ｃのそれぞれの薬液注入能力が、最大１０リットル/分であると想定すると、薬品混和池３６に対して、３台の薬品注入機３３ａ〜３３ｃから最大３０リットル/分の薬液の注入が可能である。即ち、コントローラ２１は、スイッチ２２により設定された自動制御モードにより、図１２の実線５００に示すように、最大３０リットル/分の薬液を注入するように、薬品注入機３３ａ〜３３ｃの運転を制御する。

このようなコントローラ２１による制御において、薬品注入機３３ａ〜３３ｃの点検を実行する場合には、オペレータは、スイッチ２２を操作して、１台毎に、自動制御モードから手動制御モードに切替える。この手動制御モードが設定された薬品注入機に対しては、コントローラ２１は自動的に起動することができない状態となる。即ち、コントローラ２１は、手動制御モードに切替えられた点検対象の薬品注入機の自動制御を中止する。

図１２では、時刻８時頃から、薬品注入機３３ａ〜３３ｃを一台ずつ手動制御モードに切り替えて、点検している例を示している。手動制御モード時には、点検対象の薬品注入機が手動制御モードに切替えられる度に、薬液の最大注入量が減少する（変化５１０）。

オペレータにより点検が終了して、全ての薬品注入機３３ａ〜３３ｃを自動制御モードに復旧することで、薬液の最大注入能力も復旧することになる。しかしながら、３台の薬品注入機を手動制御モードに切り替えた後に、オペレータが１台分を自動制御モードに復旧することを忘れると、図１２に示すように、時刻１２時以降では、薬液の最大注入量は、２０リットル/分まで減少する。

このような状態では、図１２に示すように、時刻１９時の時点で、薬液の注入予定量（点線５４０）が２０リットル/分を上回る場合が予想されると、コントローラ２１は、自動制御モードでは、当該注入予定量を満たすだけの薬液を注入できないことになる。そこで、コントローラ２１は、常に薬品注入機３３ａ〜３３ｃの制御状態（自動制御モードまたは手動制御モード）を判断し、薬品の最大注入量を算出する。そして、コントローラ２１は、薬品注入予定量と最大注入可能量とを比較し、薬品注入量の不足状態が発生すると予想される場合には、前述のアラーム出力処理を実行する。なお、アラーム出力処理については、第１の実施形態で説明した場合と基本的に同様であるため、説明を省略する。

以上のように本実施形態によれば、点検作業時に設定した手動制御モードを自動制御モードに戻す復旧忘れのような事態が発生した場合でも、アラーム出力を行なうことにより、オペレータは薬品注入量不足の発生を事前に把握し、適切な対応を行なうことが可能となる。従って、例えば上水道プラントの浄水処理に必要な薬品注入プロセスの運転支援を適切に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…浄水池、２…送水管、３ａ〜３ｅ…主ポンプ、４ａ〜４ｅ…吐出弁、
５…送水管、６…流量計、７…配水池、８…配水管、９…水位計、
１１…エアレーションタンク、１２…導入管、１３…排出管、１４ａ〜１４ｄ…ブロワ、
１５…送風配管、１６…風量計、２０…運転支援システム、３１…薬品貯蔵槽、
３２ａ〜３２ｃ…移送ポンプ、３３ａ〜３３ｃ…薬品注入機、３４…配管、
３５…着水井、３６…薬品混和池、３７…フロック形成池、３８…配管、
４４…水位計。

Claims (6)

1. 複数のブロワにより、処理水槽に流入された処理水を処理するプロセスを有する水処理プラントにおいて、
   前記処理水槽の処理水の汚濁負荷量の予測値から算出される要求ばっ気風量に基づいて、前記各ブロワの運転制御を実行する制御手段と、
   前記各ブロワの中で稼動可能なブロワによるばっ気風量の合計値と、現時点から予測される前記要求ばっ気風量とを比較し、前記ばっ気風量の合計値が前記要求ばっ気風量に満たない場合には、アラーム出力を実行する警報手段と
   を具備したことを特徴とする水処理プラントの運転支援システム。
2. 前記制御手段は、
   予測された要求ばっ気風量に基づいて、前記ばっ気風量の合計値が前記要求ばっ気風量を満たすように、前記各ポンプを運転制御する自動制御モードと、
   前記各ポンプの中で、手動で運転制御を行なうポンプを除いて、前記自動制御モードによる運転制御を実行する手動制御モードと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の水処理プラントの運転支援システム。
3. 前記警報手段は、
   予め時刻毎に予測された要求ばっ気風量に基づいて、前記要求ばっ気風量が前記稼動可能なブロワによるばっ気風量の合計値を超える時刻を算出して出力する手段を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の水処理プラントの運転支援システム。
4. 前記警報手段は、
   前記手動制御モードに従って、手動で運転制御が実行されているブロワを識別するための情報を出力する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の水処理プラントの運転支援システム。
5. 前記警報手段は、
   前記制御手段により前記手動制御モードから前記自動制御モードに切替える場合に、切替え動作を有効又は無効を入力するための入力用表示画面を出力する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の水処理プラントの運転支援システム。
6. 前記警報手段は、
   前記制御手段により前記手動制御モードから前記自動制御モードに切替える場合に、前記自動制御モードでの制御仕様を指定するための入力用表示画面を出力する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の水処理プラントの運転支援システム。

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