JP2017056418A - 凝集剤注入率決定方法および凝集剤注入率決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水の濁度などの水質が連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤を被処理水に注入することができる凝集剤注入率決定方法および凝集剤注入率決定装置を提供する。【解決手段】実施形態の凝集剤注入率決定方法は、測定工程と、算出工程と、決定工程とを持つ。測定工程は、河川もしくは湖沼から、時間ｔ０とこの時間ｔ０の後の時間ｔ１にて取水した各被処理水の濁度を測定する工程である。算出工程は、前記時間ｔ０と前記時間ｔ１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、前記時間ｔ１の後の時間ｔ２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する工程である。決定工程は、前記濁度の予測値に基づいて、前記時間ｔ２にて取水される被処理水中の懸濁物を凝集させて除去するためにその被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する工程である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、凝集剤注入率決定方法および凝集剤注入率決定装置に関する。

浄水場では、河川もしくは湖沼から取水した被処理水（原水）に凝集剤を注入し、被処理水に含まれている懸濁物を凝集させ、その懸濁物の凝集物（以下、フロックともいう）を除去することが行われている。この凝集剤を用いた懸濁物の除去方法では、被処理水の水質に応じて凝集剤の注入率を最適化する必要がある。

凝集剤の注入率を最適化する方法としては、以下の方法が知られている。
（１）ビーカーテスト（ジャーテスト）
被処理水を複数のビーカーに採水し、その採水した複数の被処理水にそれぞれ異なる量の凝集剤を注入して、フロックの生成の進み具合や生成したフロックの沈降のし易さなどを評価して、凝集剤の最適な注入率を求める方法。
（２）フィードフォワード法
被処理水の水質を測定し、予め作成しておいた被処理水の水質と凝集剤の最適な注入率との関係式に、測定した被処理水の水質の値を代入して凝集剤の最適な注入率を求める方法。被処理水の水質としては、濁度（懸濁物の濃度）、アルカリ度、ｐＨが用いられる。
（３）フィードバック法
凝集剤を注入した後の被処理水の濁度や凝集剤の残留量を測定し、その測定値から凝集剤の注入率の過不足を判定し、その判定結果に基づいて凝集剤の注入率を調整する方法。

ところで、河川や湖沼では、集中豪雨や台風などの天候あるいはダムの放水や護岸工事などの人為的な作業によって、一時的に増水し、濁度などの水質が大きく変動することがある。一時的な増水によって河川や湖沼の水質が大きく変動すると、その後の水質は連続的に緩やかに変化して、元の状態に戻るまでには時間が掛かる。河川や湖沼の水質が元の状態に戻るまでの間、浄水場では、被処理水の水質の変化に応じて凝集剤の注入率を最適化する必要がある。

しかしながら、従来の方法では、被処理水の水質の連続的な変化に応じて凝集剤の注入率を最適化することは難しい。例えば、（１）のビーカーテストでは、凝集剤の最適な注入率を求めるのに時間が掛かるため、凝集剤の最適な注入率が得られたときには、被処理水の水質が変化している可能性がある。（２）のフィードフォワード法では、被処理水の水質を測定している間に、被処理水の水質が変化してしまう可能性がある。（３）のフィードバック法では、凝集剤の過不足が判明した時点では、すでに被処理水の水質が変化している可能性がある。

特許第３５２２６５０号公報 特開２００９−０００６７２号公報 特開２０１２−１０１１７１号公報

本発明が解決しようとする課題は、被処理水の濁度などの水質が連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤を被処理水に注入することができる凝集剤注入率決定方法および凝集剤注入率決定装置を提供することである。

実施形態の凝集剤注入率決定方法は、測定工程と、算出工程と、決定工程とを持つ。
測定工程は、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０とこの時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度を測定する工程である。算出工程は、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、前記時間ｔ_１の後の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する工程である。決定工程は、前記濁度の予測値に基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水中の懸濁物を凝集させて除去するためにその被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する工程である。

第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置を利用した浄水場の構成を示す模式図。 第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置の構成を示す模式図。 第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置にて算出した被処理水の濁度の予測値と実測値の経時変化を示す一例のグラフ。 第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置にて算出した被処理水の濁度の予測値と実測値の経時変化を示す別の一例のグラフ。 第２の実施形態の凝集剤注入率決定装置にて算出した被処理水のアルカリ度の予測値と実測値の経時変化を示す一例のグラフ。 第２の実施形態の凝集剤注入率決定装置にて算出した被処理水のアルカリ度の予測値と実測値の経時変化を示す一例のグラフ。

以下、実施形態の凝集剤注入率決定方法および凝集剤注入率決定装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置を利用した浄水場の構成を示す模式図である。最初に、浄水場の構成を説明する。浄水場１は、着水井１０、急速混和池２０、フロック形成池３０、沈澱池４０、濾過池５０、浄水池６０、凝集剤注入率決定装置７０、そして凝集剤注入装置８０を備えている。

着水井１０は、浄水場１によって処理する被処理水（原水）を貯留するものである。着水井１０には、水質測定装置１１が備えられている。水質測定装置１１は、着水井１０内の被処理水の濁度を測定し、その濁度のデータを凝集剤注入率決定装置７０に送信する。

着水井１０は、配管１２によって急速混和池２０に接続されている。着水井１０と急速混和池２０とを接続する配管１２には、配管内を通過して急速混和池２０に供給される被処理水の流量を測定する流量計１３が設置されている。また、配管１２には、酸剤・アルカリ剤注入装置１４が接続している。酸剤・アルカリ剤注入装置１４は、配管１２内を通過する被処理水に酸剤あるいはアルカリ剤を添加して、被処理水のｐＨを調整する装置である。酸剤の例としては、硫酸及び塩酸が挙げられる。アルカリ剤の例としては、水酸化ナトリウムが挙げられる。

急速混和池２０は、着水井１０から供給された被処理水に含まれる懸濁物を凝集剤注入装置８０から注入される凝集剤によって凝集させ、微細なフロックを生成させるものである。急速混和池２０には、撹拌機２１が形成されている。撹拌機２１は、例えばフラッシュミキサを用いることができる。

凝集剤注入装置８０は、後述する凝集剤注入率決定装置７０によって設定された注入率にて、凝集剤を急速混和池２０の混和水に対して注入する。凝集剤としては、アルミニウム系凝集剤及び鉄系凝集剤を用いることが好ましい。アルミニウム系凝集剤の例としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などが挙げられる。また、鉄系凝集剤の例としては、塩化鉄、硫酸鉄、およびポリシリカ鉄などが挙げられる。

フロック形成池３０は、急速混和池２０から供給された混和水に含まれる微細なフロックのサイズを成長させる。本実施形態では、フロック形成池３０は、例えば３つの撹拌池３１，３２，３３を有している。フロック形成池３０には、急速混和池２０で生成された混和水が撹拌池３１に供給され、順次、撹拌池３２、撹拌池３３へと流下されていく構成となっている。

沈澱池４０は、フロック形成池３０の下流に設けられ、フロック形成池３０で成長したフロックを沈澱分離するためのものである。沈澱池４０内では所定時間以上、例えば３時間程度、フロック混和水を滞留させる。これによってフロック混和水中のフロックが沈降し、沈澱池４０の下部に沈澱する。沈澱池４０で沈澱したフロックは、汚泥として沈澱池４０の底部から排出されて処理される。また、沈澱池４０の出口付近には、濁度計４１が設置されている。沈澱池４０内でフロック混和水中のフロックを沈降分離した後に得られる上澄み水は、濾過池５０に送られる。

濾過池５０は、沈澱池４０の下流に設けられている。濾過池５０には、沈澱池４０において所定時間以上滞留させて得られた上澄み水が供給される。濾過池５０は、例えば、砂濾過装置である。濾過池５０に供給された上澄み水は、濾過池５０に形成された濾過層である砂層を通過することにより、沈澱池４０で沈澱除去されなかった微小なフロックが除去され、濾過処理水として排水される。濾過池５０から排出された濾過処理水は、浄水池６０に送られる。

浄水池６０は、濾過処理水である浄水が貯留される。浄水池６０には、濁度計６１が形成されている。なお、この浄水に対して、更にオゾン処理や生物活性炭処理を施すこともある。

次に、凝集剤注入率決定装置７０と凝集剤注入率決定方法について、図２を参照して説明する。図２は、第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置の構成を示す模式図である。凝集剤注入率決定装置７０は、入力部７１と、算出部７２と、決定部７３とを有する。

入力部７１は、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０とその時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度が入力される。濁度は、着水井１０に備えられている水質測定装置１１から送信される。

算出部７２は、入力部７１に入力された時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、時間ｔ_１の後である将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する。濁度の予測値の算出方法は後述する。

決定部７３は、算出部７２にて算出された濁度の予測値に基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。

次に、第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置を用いた凝集剤注入率決定方法について説明する。
凝集剤注入率決定方法は、測定工程と、算出工程と、決定工程とを持つ。
測定工程は、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０と時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度を測定する工程である。測定工程は、水質測定装置１１によって実施される。濁度は、凝集剤注入率決定装置７０の入力部７１に送られる。

算出工程は、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度（ｔ_２）の予測値を算出する工程である。濁度（ｔ_２）は、例えば、下記の式（１）を用いて算出することができる。
濁度（ｔ_２）＝濁度（ｔ_０）×Ｅｘｐ［−α×（ｔ_２−ｔ_０）］・・・（１）

式（１）中、濁度（ｔ_０）は、時間ｔ_０にて取水した被処理水の濁度である。αは、時間ｔ_０にて取水した被処理水の濁度と時間ｔ_１にて取水した被処理水の濁度とから最小二乗法によって求められた濁度の変化速度に基づくパラメータである。αは、被処理水を取水する河川や湖沼の流量や流域の環境などに依存する。αは、浄水場毎に設定される。

ここで、集中豪雨による一時的な増水によって濁度が上昇し、その後連続的に下降した河川から採水した被処理水の濁度について、上記の式（１）を用いて算出した予測値と実測値を、図３と図４を用いて説明する。図３及び図４は、被処理水の濁度の予測値と実測値の経時変化を示す一例のグラフである。図３及び図４において、横軸は、濁度が下降に転じた時点を０とする経過時間であり、縦軸は濁度（懸濁物の濃度）である。

図３に示す濁度の予測値は、経過時間が０時間のときの濁度の実測値を時間ｔ_０にて取水された被処理水の濁度とし、経過時間が１時間のときの濁度の実測値を時間ｔ_１にて取水された被処理水の濁度として算出した値である。この図３のグラフに示されている予測値と実測値は、経過時間が２時間の時点でその差が１０ｍｇ／Ｌ以内であり、高い相関性を示すことが分かる。

図４に示す濁度の予測値は、経過時間が１時間のときの濁度の実測値を時間ｔ_０にて取水された被処理水の濁度とし、経過時間が２時間のときの濁度の実測値を時間ｔ_１にて取水された被処理水の濁度として算出した値である。この図４のグラフに示されている予測値と実測値は、経過時間が１５時間の時点でもその差が１０ｍｇ／Ｌ以内であり、極めて高い相関性を示すことが分かる。
以上の図３と図４のグラフから、上記の式（１）を利用することによって、被処理水の濁度を精度よく予測することが可能であることが分かる。

決定工程は、算出工程で得られた濁度の予測値に基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する工程である。凝集剤の注入率を決定する方法としては、濁度が予測値となるように調整した試験水を作成し、この試験水についてビーカーテスト（ジャーテスト）を行って、凝集剤の最適な注入率を求める方法を用いることができる。また、被処理水の濁度と凝集剤の最適な注入率との関係式を予め作成し、この関係式の濁度に予測値を代入して、凝集剤の最適な注入率を求める方法を用いることができる。

第１の実施形態の凝集剤注入率決定装置およびこれを用いた凝集剤注入率決定方法によれば、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度を予測し、その濁度の予測値に基づいて凝集剤注入率を決定するので、被処理水の濁度が連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤を被処理水に注入することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の凝集剤注入率決定装置では、水質測定装置１１が、着水井１０内の被処理水の濁度とアルカリ度とを測定し、その濁度とアルカリ度のデータを凝集剤注入率決定装置７０に送信する。凝集剤注入率決定装置７０は、その濁度とアルカリ度のデータに基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。河川や湖沼では、一時的な増水によって濁度が上昇すると共にアルカリ度が下降することがある。アルカリ度は、凝集剤による懸濁物の凝集反応に影響を与えることがある。このため、濁度と共にアルカリ度が変化する場合には、濁度と共にアルカリ度の変化を考慮して凝集剤の注入量を決定することが好ましい。

第２の実施形態の凝集剤注入率決定装置を用いた凝集剤注入率決定方法では、測定工程にて、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とアルカリ度を測定する。

算出工程では、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とアルカリ度とに基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度（ｔ_２）とアルカリ度（ｔ_２）の予測値を算出する。濁度（ｔ_２）は、上記の式（１）を用いて算出することができる。アルカリ度（ｔ_２）は、例えば、下記の式（２）を用いて算出することができる。
アルカリ度（ｔ_２）＝基準アルカリ度＋アルカリ度（ｔ_０）−アルカリ度（ｔ_０）×｛１−Ｅｘｐ［−β×（ｔ_２−ｔ_０）］｝・・・（２）

式（２）中、基準アルカリ度は、濁度が変化していない状態の河川もしくは湖沼から採水した被処理水のアルカリ度である。濁度が変化していない状態とは、１時間の濁度の変化量が２ｍｇ／Ｌ以下である状態を意味する。基準アルカリ度は、例えば、天候や人為的な作業によって増水する前の河川や湖沼から採水した被処理水のアルカリ度とすることができる。アルカリ度（ｔ_０）は、時間ｔ_０にて取水した被処理水のアルカリ度である。βは、時間ｔ_０にて取水した被処理水のアルカリ度と時間ｔ_１にて取水した被処理水のアルカリ度とから最小二乗法によって求められたアルカリ度の変化速度に基づくパラメータである。

ここで、集中豪雨による一時的な増水によってアルカリ度が下降し、その後連続的に上昇した河川から採水した被処理水のアルカリ度について、上記の式（２）を用いて算出した予測値と実測値を、図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６は、被処理水のアルカリ度の予測値と実測値の経時変化を示す一例のグラフである。図５及び図６において、横軸は、アルカリ度が上昇に転じた時点を０とする経過時間であり、縦軸はアルカリ度である。

図５に示すアルカリ度の予測値は、経過時間が０時間のときのアルカリ度の実測値を時間ｔ_０にて取水された被処理水のアルカリ度とし、経過時間が１時間のときのアルカリ度の実測値を時間ｔ_１にて取水された被処理水のアルカリ度として算出した値である。この図５のグラフに示されている予測値と実測値は、経過時間が１５時間でもその差が１ｍｇ／Ｌ以内であり、高い相関性を示すことが分かる。

図６に示すアルカリ度の予測値は、経過時間が０時間のときのアルカリ度の実測値を時間ｔ_０にて取水された被処理水のアルカリ度とし、経過時間が４時間のときのアルカリ度の実測値を時間ｔ_１にて取水された被処理水のアルカリ度として算出した値である。この図６のグラフに示されている予測値と実測値は、経過時間が２１時間後でも０．２ｍｇ／Ｌ以内であり、極めて高い相関性を示すことが分かる。

決定工程では、算出工程で得られた濁度とアルカリ度の予測値に基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。凝集剤の注入率を決定する方法としては、濁度とアルカリ度がそれぞれ予測値となるように調整した試験水を作成し、この試験水についてビーカーテスト（ジャーテスト）を行って、凝集剤の最適な注入率を求める方法を用いることができる。また、凝集剤の注入率を、被処理水の濁度と凝集剤の最適な注入率との関係式を予め作成し、この関係式の濁度に予測値を代入して算出した注入率Ａに、アルカリ度の予測値から求めた補正係数Ｂを乗じた値Ａ×Ｂとして求める方法を用いることができる。補正係数Ｂは、例えば、アルカリ度の予測値が１７ｍｇ／Ｌ以上１９ｍｇ／Ｌ未満の場合は１．１、アルカリ度の予測値が１５ｍｇ／Ｌ以上１７ｍｇ／Ｌ未満の場合は１．２というように、浄水場毎に設定することができる。

第２の実施形態の凝集剤注入率決定装置およびこれを用いた凝集剤注入率決定方法によれば、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度とアルカリ度とを予測し、その濁度とアルカリ度の予測値に基づいて凝集剤注入率を決定するので、被処理水の濁度とアルカリ度が連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤をより精度よく被処理水に注入することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の凝集剤注入率決定装置では、水質測定装置１１が、着水井１０内の被処理水の濁度とｐＨとを測定し、その濁度とｐＨのデータを凝集剤注入率決定装置７０に送信する。凝集剤注入率決定装置７０は、その濁度とｐＨのデータに基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。河川や湖沼では、一時的な増水によって濁度が上昇すると共にｐＨが下降することがある。ｐＨは、凝集剤による懸濁物の凝集反応に影響を与えることがある。このため、濁度と共にｐＨが変化する場合には、濁度と共にｐＨの変化を考慮して凝集剤の注入量を決定することが好ましい。

この第３の実施形態の凝集剤注入率決定装置を用いた凝集剤注入率決定方法では、測定工程にて、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とｐＨを測定する。

算出工程では、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とｐＨとに基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度（ｔ_２）とｐＨ（ｔ_２）の予測値を算出する。濁度（ｔ_２）は、上記の式（１）を用いて算出することができる。ｐＨ（ｔ_２）は、例えば、下記の式（３）を用いて算出することができる。
ｐＨ（ｔ_２）＝基準ｐＨ＋ｐＨ（ｔ_０）−ｐＨ（ｔ_０）×｛１−Ｅｘｐ［−γ×（ｔ_２−ｔ_０）］｝・・・（３）

式（３）中、基準ｐＨ度は、濁度が変化していない状態の河川もしくは湖沼から採水した被処理水のｐＨである。濁度が変化していない状態とは、１時間の濁度の変化量が２ｍｇ／Ｌ以下である状態を意味する。基準ｐＨは、例えば、天候や人為的な作業によって増水する前の河川や湖沼から採水した被処理水のｐＨとすることができる。ｐＨ（ｔ_０）は、時間ｔ_０にて取水した被処理水のｐＨである。γは、時間ｔ_０にて取水した被処理水のｐＨと時間ｔ_１にて取水した被処理水のｐＨとから最小二乗法によって求められたｐＨの変化速度に基づくパラメータである。

決定工程は、算出工程で得られた濁度とｐＨの予測値に基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。凝集剤の注入率を決定する方法としては、濁度とｐＨがそれぞれ予測値となるように調整した試験水を作成し、この試験水についてビーカーテスト（ジャーテスト）を行って、凝集剤の最適な注入率を求める方法を用いることができる。また、凝集剤の注入率を、被処理水の濁度と凝集剤の最適な注入率との関係式を予め作成し、この関係式の濁度に予測値を代入して算出した注入率Ａに、ｐＨの予測値から求めた補正係数Ｃを乗じた値Ａ×Ｃとして求める方法を用いることができる。補正係数Ｃは、例えば、ｐＨの予測値が６．８〜６．９の範囲又は７．１〜７．２の範囲であれば１．１、ｐＨの予測値が６．６〜６．８の範囲又は７．２〜７．４の範囲であれば１．２というように、浄水場毎に設定することができる。

第３の実施形態の凝集剤注入率決定装置およびこれを用いた凝集剤注入率決定方法によれば、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度とｐＨとを予測し、その濁度とｐＨの予測値に基づいて凝集剤注入率を決定するので、被処理水の濁度とｐＨが連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤をより精度よく被処理水に注入することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態の凝集剤注入率決定装置では、水質測定装置１１が、着水井１０内の被処理水の濁度とアルカリ度とｐＨとを測定し、その濁度とｐＨのデータを凝集剤注入率決定装置７０に送信する。凝集剤注入率決定装置７０は、その濁度とアルカリ度とｐＨのデータに基づいて、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。河川や湖沼では、一時的な増水によって濁度が上昇すると共にアルカリ度とｐＨが下降することがある。アルカリ度とｐＨは、凝集剤による懸濁物の凝集反応に影響を与えることがある。このため、濁度と共にアルカリ度とｐＨが変化する場合には、濁度と共にアルカリ度とｐＨの変化を考慮して凝集剤の注入量を決定することが好ましい。

この第４の実施形態の凝集剤注入率決定装置を用いた凝集剤注入率決定方法では、測定工程にて、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とアルカリ度とｐＨを測定する。

算出工程では、時間ｔ_０と時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度とアルカリ度とｐＨとに基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度（ｔ_２）とアルカリ度（ｔ_２）とｐＨ（ｔ_２）の予測値を算出する。濁度（ｔ_２）は上記の式（１）を用いて、アルカリ度（ｔ_２）は上記の式（２）を用いて、ｐＨ（ｔ_２）は、上記の式（３）を用いて算出することができる。

決定工程では、算出工程で得られた濁度とアルカリ度とｐＨの予測値に基づいて、時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する。凝集剤の注入率を決定する方法としては、濁度とアルカリ度とｐＨがそれぞれ予測値となるように調整した試験水を作成し、この試験水についてビーカーテスト（ジャーテスト）を行って、凝集剤の最適な注入率を求める方法を用いることができる。また、凝集剤の注入率を、被処理水の濁度と凝集剤の最適な注入率との関係式を予め作成し、この関係式の濁度に予測値を代入して算出した注入率Ａに、アルカリ度の予測値から求めた補正係数ＢとｐＨの予測値から求めた補正係数Ｃを乗じた値Ａ×Ｂ×Ｃとして求める方法を用いることができる。補正係数Ｂ、Ｃは、上記の通りである。

第４の実施形態の凝集剤注入率決定装置およびこれを用いた凝集剤注入率決定方法によれば、将来の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度とアルカリ度とｐＨとを予測し、その濁度とアルカリ度とｐＨの予測値に基づいて凝集剤注入率を決定するので、被処理水の濁度とアルカリ度とｐＨが連続的に変化している場合でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤をより精度よく被処理水に注入することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０とこの時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度を測定する測定工程と、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、前記時間ｔ_１の後の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する算出工程と、前記濁度の予測値に基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する決定工程とを持つことにより、被処理水の水質が変化している状態でも被処理水中の懸濁物を除去するのに最適な量の凝集剤を被処理水に注入することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…浄水場、１０…着水井、１１…水質測定装置、１２…配管、１３…流量計、１４…酸剤・アルカリ剤注入装置、２０…急速混和池、２１…撹拌機、３０…フロック形成池、３１，３２，３３…撹拌池、４０…沈澱池、４１，６１…濁度計、５０…濾過池、６０…浄水池、７０…凝集剤注入率決定装置、７１…入力部、７２…算出部、７３…決定部、８０…凝集剤注入装置

Claims (11)

1. 河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０とこの時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度を測定する測定工程と、
   前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、前記時間ｔ_１の後の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する算出工程と、
   前記濁度の予測値に基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水中の懸濁物を凝集させて除去するためにその被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する決定工程とを含む凝集剤注入率決定方法。
2. 前記算出工程において、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値である濁度（ｔ_２）を、下記の式（１）より算出する請求項１に記載の凝集剤注入率決定方法：
   濁度（ｔ_２）＝濁度（ｔ_０）×Ｅｘｐ［−α×（ｔ_２−ｔ_０）］・・・（１）
   但し、濁度（ｔ_０）は、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水の濁度、αは、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水の濁度と前記時間ｔ_１にて取水した被処理水の濁度とから最小二乗法によって求められた濁度の変化速度に基づくパラメータである。
3. 前記測定工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度を測定し、
   前記算出工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度に基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のアルカリ度の予測値を算出し、
   前記決定工程にて、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記アルカリ度の予測値とに基づいて決定する請求項１に記載の凝集剤注入率決定方法。
4. 前記算出工程において、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のアルカリ度の予測値であるアルカリ度（ｔ_２）を、下記の式（２）より求める請求項３に記載の凝集剤注入率決定方法：
   アルカリ度（ｔ_２）＝基準アルカリ度＋アルカリ度（ｔ_０）−アルカリ度（ｔ_０）×｛１−Ｅｘｐ［−β×（ｔ_２−ｔ_０）］｝・・・（２）
   但し、基準アルカリ度は、濁度が変化していない状態の河川もしくは湖沼から採水した被処理水のアルカリ度、アルカリ度（ｔ_０）は、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水のアルカリ度、βは、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水のアルカリ度と前記時間ｔ_１にて取水した被処理水のアルカリ度とから最小二乗法によって求められたアルカリ度の変化速度に基づくパラメータである。
5. 前記測定工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のｐＨを測定し、
   前記算出工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のｐＨに基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のｐＨの予測値を算出し、
   前記決定工程にて、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記ｐＨの予測値とに基づいて決定する請求項１に記載の凝集剤注入率決定方法。
6. 前記算出工程において、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のｐＨの予測値であるｐＨ（ｔ_２）を、下記の式（３）より求める請求項５に記載の凝集剤注入率決定方法：
   ｐＨ（ｔ_２）＝基準ｐＨ＋ｐＨ（ｔ_０）−ｐＨ（ｔ_０）×｛１−Ｅｘｐ［−γ×（ｔ_２−ｔ_０）］｝・・・（３）
   但し、基準ｐＨは、濁度が変化していない状態の河川もしくは湖沼から採水した被処理水のｐＨ、ｐＨ（ｔ_０）は、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水のｐＨ、γは、前記時間ｔ_０にて取水した被処理水のｐＨと前記時間ｔ_１にて取水した被処理水のｐＨとから最小二乗法によって求められたｐＨの変化速度に基づくパラメータである。
7. 前記測定工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度とｐＨとを測定し、
   前記算出工程にて、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度とｐＨとに基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のアルカリ度の予測値とｐＨの予測値とを算出し、
   前記決定工程にて、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記アルカリ度の予測値と前記ｐＨの予測値とに基づいて決定する請求項１に記載の凝集剤注入率決定方法。
8. 河川もしくは湖沼から、時間ｔ_０とこの時間ｔ_０の後の時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度が入力される入力部と、
   前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水の濁度に基づいて、前記時間ｔ_１の後の時間ｔ_２にて取水される被処理水の濁度の予測値を算出する算出部と、
   前記濁度の予測値に基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水中の懸濁物を凝集させて除去するためにその被処理水に注入する凝集剤の注入率を決定する決定部とを含む凝集剤注入率決定装置。
9. 前記入力部に、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度が入力され、
   前記算出部は、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度とに基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のアルカリ度の予測値を算出し、
   前記決定部は、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記アルカリ度の予測値とに基づいて決定する請求項８に記載の凝集剤注入率決定装置。
10. 前記入力部に、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のｐＨが入力され、
    前記算出部は、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のｐＨに基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のｐＨの予測値を算出し、
    前記決定部は、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記ｐＨの予測値とに基づいて決定する請求項８に記載の凝集剤注入率決定装置。
11. 前記入力部に、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度とｐＨとが入力され、
    前記算出部は、前記時間ｔ_０と前記時間ｔ_１にて取水した各被処理水のアルカリ度とｐＨとに基づいて、前記時間ｔ_２にて取水される被処理水のアルカリ度の予測値とｐＨの予測値とを算出し、
    前記決定部は、前記時間ｔ_２にて取水される前記被処理水に注入する凝集剤の注入率を、前記濁度の予測値と前記アルカリ度の予測値と前記ｐＨの予測値とに基づいて決定する請求項８に記載の凝集剤注入率決定装置。

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