JP2015104726A - 水処理制御装置、水処理制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態1について説明をする。図1は、水処理システムの一実施例を示す図である。制御装置1(水処理制御装置)は水処理施設2におけるオゾン処理を含めた酸化処理を制御するための装置で、例えば、コンピュータなどの情報処理装置である。また、制御装置1はクラウドコンピューティングを提供するデータセンタに設けられている情報処理装置(1つ以上のサーバコンピュータから構成される装置)などでもよい。
なお、実施形態1では図1に示す制御装置1、水処理施設2、貯水施設3を用いて説明をするが、図1に示す水処理システムに限定されるものではなく、少なくともオゾン接触槽9に注入するオゾンガスを発生されるオゾン発生器17と、オゾン接触槽9に薬品を注入する薬品注入装置16と、を有する水処理システムに適用することができる。
計測器11(例えば、濁度計、温度計、pH計)は、原水の濁度、温度、pHなど、又はいずれかを連続または一定周期または決められた時間ごとに計測して制御装置1に計測データを送信する。計測器11の設置場所は着水井4が望ましいが、設置場所は限定されるものではない。また、濁度、温度、pHだけに限定されるものではない。
図2は、制御装置1の一実施例を示す図である。制御装置1は、記憶部201、推定部202、制御部203を有している。記憶部201は、例えばRead Only Memory(ROM)、Random Access Memory(RAM)などのメモリやハードディスクなどが考えられる。なお、記憶部201にはパラメータ値、変数値などのデータを記録してもよいし、実行時のワークエリアとして用いてもよい。なお、外部に設けたデータベースなどの記憶装置でもよい。
入力データは、設定値と計測値とを組み合わせて生成する。例えば、図3の表301に示す組み合わせが考えられる。図3は、入力データ、推定値、評価値の関係を示す図である。
推定方法としては、水質値それぞれに対して予測モデルとして神経回路網(ニューラルネットワーク)を用いることが考えられる。図5では有機物濃度、カビ臭濃度、臭素酸イオン濃度それぞれを推定する3つの予測モデルを用意する。図5は、神経回路網の一実施例を示す図である。
式1に示す条件である場合には、水質偏差を0とする。
オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の推定値
<オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値(式1)
水質偏差=0
オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値
<オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の推定値
<オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の上限値(水質基準)
水質偏差=(オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の推定値
−オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値)^2)(式2)
>オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の上限値(水質基準)
水質偏差=((オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の推定値
−オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値)^2)
+ペナルティ値(式3)
なお、上記「^2」は2乗を示す。
上述のように、有機物濃度、カビ臭濃度、臭素酸イオン濃度ごとに、有機物濃度の水質偏差H1、カビ臭濃度の水質偏差H2、臭素酸イオン濃度の水質偏差H3を求める。
+有機物濃度の係数b1×有機物濃度の水質偏差H1
+カビ臭濃度の係数b2×カビ臭濃度の水質偏差H2
+臭素酸イオン濃度の係数b3×臭素酸イオン濃度の水質偏差H3(式4)
図3の表303には、24パターンの入力データごとに評価した評価値(F1〜F24)が示されている。例えば、評価値F1であれば入力データNo.1を用いて導かれた評価値である。
薬品費C= オゾンの係数a1×オゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度
+過酸化水素の係数a2×過酸化水素の注入量または注入率
+硫酸の係数a3×硫酸の注入量または注入率(式5)
実施形態2は、予測モデルで推定した水質値(推定値)と、第2の計測器(計測器13、14、15)で計測した計測値と、の偏差が、決められる閾値より大きい場合に、フィードバック制御をすることで、制御の安定性を高める。
図8は、実施形態2の制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップS801では、制御装置1が記憶部201に記憶されている第1の計測器と第2の計測器が計測した計測値を取得する。例えば、濁度計、温度計、pH計、有機物濃度を計測する計測器などの第1計測器が計測した原水の濁度、温度、pHおよびオゾン被処理水の有機物濃度などと、第2の計測器が計測したオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の計測値(有機物濃度、カビ臭濃度、臭素酸イオン濃度などの計測値)を取得する。図8に示すステップS602〜S604で行う処理は、実施形態1と同じであるので説明を省略する。
実施形態3では、予測モデルで推定した水質値(推定値)と、第2の計測器(計測器13、14、15)で計測した計測値と、の偏差が、決められる閾値より大きい場合に、実施形態1のフィードフォワード制御に実施形態3で用いるフィードバック制御を組み合わせることで、制御の安定性を高める。
水質目標値=水質目標値−(水質計測値−水質推定値)×水質所定割合(式6)
水質目標値:有機物濃度目標値、カビ臭濃度目標値、臭素酸イオン濃度目標値
水質計測値:有機物濃度計測値、カビ臭濃度計測値、臭素酸イオン濃度計測値
水質推定値:有機物濃度推定値、カビ臭濃度推定値、臭素酸イオン濃度推定値
水質所定割合:有機物濃度所定割合、カビ臭濃度所定割合、臭素酸イオン濃度所定割合
水質目標値それぞれを補正することで注入量または注入率などが変更となり、水質基準を守り(当初の水質目標値に近づける)運転が可能となる。
図9は、実施形態3の制御装置の動作の一実施例を示すフロー図である。図9のステップS801、ステップS602〜S604、ステップS802で行う処理は、実施形態1または実施形態2で説明した処理と同じであるので説明を省略する。
2 水処理施設、
3 貯水施設、
4 着水井、
5 薬品混和池、
6 フロック形成池、
7 沈殿池、
8 ろ過池、
9 オゾン接触槽、
10 活性炭吸着槽、
11、12、13、14、15 計測器、
16 薬品注入装置、
17 オゾン発生器、
201 記憶部、
202 推定部、
203、701 制御部、
Claims (11)
- オゾン接触槽で使用するオゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度と、酸化副生成物質を抑制または酸化反応を促進させる薬品の注入量または注入率と、を示す複数の異なる設定値と、水処理施設に設けられた原水の特性を計測する第1の計測器により計測された計測値と、を組み合わせて生成される複数の入力データを決定し、前記入力データごとに前記オゾン接触槽で処理されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質を推定する推定部と、
推定した前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値と、所定のオゾン処理水または活性炭処理水の水質目標値と、を用いて、前記入力データごとに水質偏差を算出し、
算出した前記水質偏差を前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の水質が悪化することにより発生する損失を表す数値に換算するための第1の係数と、前記設定値を評価関数で用いる数値に変換するための第2の係数と、を用いて評価値を求める前記評価関数に、前記水質偏差と前記設定値を入力し、前記入力データごとに前記評価関数により評価値を算出し、
算出した評価値のなかから決められた条件に一致する評価値を抽出し、抽出した前記決められた条件に一致する評価値に対応する前記設定値を取得し、
取得した前記設定値に含まれる前記オゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度、および前記薬品の注入量または注入率に応じて、前記オゾン接触槽に設けられている前記オゾンを発生するオゾン発生器と、前記薬品を注入する薬品注入装置と、を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする水処理制御装置。 - 前記制御部は、前記オゾン接触槽の後段に設けられた第2の計測器により計測されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質の計測値と前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値との偏差を算出し、算出した前記偏差が閾値以上である場合、前記オゾン接触槽へのオゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度の補正と、前記薬品の注入量あるいは注入率の補正と、を行うことを特徴とする請求項1に記載の水処理制御装置。
- 前記制御部は、前記オゾン接触槽の後段に設けられた第2の計測器により計測されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質計測値と前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値との偏差を算出し、算出した前記偏差が閾値以上である場合に、前記ゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値が前記ゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質の推定値以上であるとき、前記ゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値を小さくするように、前記偏差に対応する所定割合に応じて前記ゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値を補正する、ことを特徴とする請求項1に記載の水処理制御装置。
- 前記薬品は、過酸化水素または硫酸のいずれか1つあるいは2つを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の水処理制御装置。
- 前記設定値の前記オゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度と前記過酸化水素の注入量または注入率は、予め決められた範囲内の前記オゾンと前記過酸化水素のモル比に基づいて決められる値を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の水処理制御装置。
- 前記第1の計測器は、少なくとも前記原水の濁度及び/またはオゾン被処理水の有機物濃度を計測することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の水処理制御装置。
- 前記第2の計測器は、前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の有機物濃度、カビ臭濃度、臭素酸イオン濃度のいずれか1つあるいは2つ以上を組合せて計測することを特徴とする請求項2または3に記載の水処理制御装置。
- 前記第1の係数は、前記第2の計測器により計測される前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の有機物濃度、カビ臭濃度、臭素酸イオン濃度に対して用いる係数で、前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の前記有機物濃度が上昇することにより発生する損失を表す数値に換算する係数と、前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の前記カビ臭濃度が上昇することにより発生する損失を表す数値に換算する係数と、前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の前記臭素酸イオン濃度が上昇することにより発生する損失を表す数値に換算する係数と、を有し、
前記第2の係数は、前記設定値に含まれる前記オゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度、前記過酸化水素の注入量または注入率、前記硫酸の注入量または注入率に対して用いる係数で、前記評価関数で用いる数値に変換する係数、を有する、ことを特徴とする請求項6または7に記載の水処理制御装置。 - 水処理制御装置の水処理制御方法であって、
前記水処理制御装置は、
オゾン接触槽で使用するオゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度と、酸化副生成物質を抑制または酸化反応を促進させる薬品の注入量または注入率と、を示す複数の異なる設定値と、水処理施設に設けられた原水の特性を計測する第1の計測器により計測された計測値と、を組み合わせて生成される複数の入力データを決定し、前記入力データごとに前記オゾン接触槽で処理されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質を推定し、
推定した前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値と、所定のオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値と、を用いて、前記入力データごとに水質偏差を算出し、
算出した前記水質偏差を前記オゾン処理水または前記オゾン活性炭処理水の水質が悪化することにより発生する損失を表す数値に換算するための第1の係数と、前記設定値を評価関数で用いる数値に変換するための第2の係数と、を用いて評価値を求める前記評価関数に、前記水質偏差と前記設定値を入力し、前記入力データごとに前記評価関数により評価値を算出し、
算出した評価値のなかから決められた条件に一致する評価値を抽出し、抽出した前記決められた条件に一致する評価値に対応する前記設定値を取得し、
取得した前記設定値に含まれる前記オゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度、および前記薬品の注入量または注入率に応じて、前記オゾン接触槽に設けられている前記オゾンを発生するオゾン発生器と、前記薬品を注入する薬品注入装置と、を制御する、
ことを特徴とする水処理制御方法。 - 前記水処理制御装置は、
前記オゾン接触槽の後段に設けられた第2の計測器により計測されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質計測値と前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値との偏差を算出し、算出した前記偏差が閾値以上である場合、前記オゾン接触槽へのオゾンの注入量または注入率または溶存オゾン濃度の補正と、前記薬品の注入量あるいは注入率の補正と、を行うことを特徴とする請求項9に記載の水処理制御方法。 - 前記水処理制御装置は、
前記オゾン接触槽の後段に設けられた第2の計測器により計測されたオゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質計測値と前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質推定値との偏差を算出し、算出した前記偏差が閾値以上である場合に、前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値が前記推定値以上であるとき、前記水質目標値を小さくするように、前記偏差に対応する所定割合に応じて前記オゾン処理水またはオゾン活性炭処理水の水質目標値を補正する、ことを特徴とする請求項9に記載の水処理制御方法。
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