JP2024062253A - Water treatment system, control device, water treatment method and program - Google Patents

Water treatment system, control device, water treatment method and program Download PDF

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JP2024062253A JP2022170120A JP2022170120A JP2024062253A JP 2024062253 A JP2024062253 A JP 2024062253A JP 2022170120 A JP2022170120 A JP 2022170120A JP 2022170120 A JP2022170120 A JP 2022170120A JP 2024062253 A JP2024062253 A JP 2024062253A
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Abstract

【課題】最適な量の凝集剤を添加する。【解決手段】被処理水に凝集剤を添加する添加装置700と、添加装置700から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像装置500と、添加装置700から凝集剤が添加された水をろ過するろ過膜300と、ろ過膜300の入口の圧力と、ろ過膜300のろ過流量と、ろ過膜300における水位と、の少なくとも1つを測定する測定手段と、撮像装置500が撮像した凝集物の状態と、測定手段が測定した値とに基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する制御装置600とを有する。【選択図】図1[Problem] To add an optimal amount of flocculant. [Solution] The system includes an addition device 700 that adds flocculant to water to be treated, an imaging device 500 that images the state of flocculants in the water to which flocculant has been added from the addition device 700, a filtration membrane 300 that filters the water to which flocculant has been added from the addition device 700, a measuring means that measures at least one of the pressure at the inlet of the filtration membrane 300, the filtration flow rate of the filtration membrane 300, and the water level at the filtration membrane 300, and a control device 600 that controls the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the state of the flocculants imaged by the imaging device 500 and the value measured by the measuring means. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a water treatment system, a control device, a water treatment method, and a program.

浄水場や下水処理場、工業用水の用水処理、半導体工場の排水処理、その他の排水処理設備においては、被処理水に凝集剤を添加し、被処理水中の懸濁物質(SS)を凝集させてフロックを形成させ、フロックを沈殿分離や浮上分離等で分離する処理が行われている。その際、例えば、被処理水である原水中の濁度を測定し、測定した濁度に基づいて、凝集剤の添加量を算出する技術が考えられている(例えば、特許文献1参照。)。 In water purification plants, sewage treatment plants, industrial water treatment, wastewater treatment in semiconductor factories, and other wastewater treatment facilities, a coagulant is added to the water being treated, the suspended solids (SS) in the water being treated are coagulated to form flocs, and the flocs are separated by settling or flotation separation. In this case, for example, a technology has been developed that measures the turbidity of the raw water being treated, and calculates the amount of coagulant to be added based on the measured turbidity (see, for example, Patent Document 1).

特開2007-098236号公報JP 2007-098236 A

水中の濁度が互いに同等な値であっても、周囲の環境等の影響を受けると、水中に含まれる物質が異なるものとなり、その結果、水中に凝集された凝集物の状態が異なる場合がある。そのため、被処理水の濁度だけを監視しても最適な量の凝集剤を添加できないおそれがある。 Even if the turbidity of the water is the same, the substances contained in the water may differ if influenced by the surrounding environment, etc., and as a result, the state of the flocculants in the water may differ. Therefore, even if only the turbidity of the water to be treated is monitored, it may not be possible to add the optimal amount of flocculant.

本発明の目的は、最適な量の凝集剤を添加することができる水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムを提供することにある。 The object of the present invention is to provide a water treatment system, a control device, a water treatment method, and a program that can add an optimal amount of coagulant.

本発明の水処理システムは、
被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する。
The water treatment system of the present invention comprises:
An adding means for adding a flocculant to the water to be treated;
an imaging means for imaging a state of the flocculant in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A filtering means for filtering the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A measuring means for measuring at least one of a pressure at an inlet of the filtering means, a filtering flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
The apparatus further comprises a control means for controlling the amount of the flocculant added by the adding means based on the state of the flocculant imaged by the imaging means and the value measured by the measuring means.

また、本発明の制御装置は、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも1つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する。
The control device of the present invention further comprises:
an image processing unit that quantifies the state of the flocculants based on an image of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
The system has a control unit that controls the amount of flocculant added by the adding means based on the state of the flocculant quantified by the image processing unit, and at least one of the pressure at the inlet of a filtration means that filters the water to which the flocculant has been added, the filtration flow rate of the filtration means, and the water level in the filtration means.

また、本発明の水処理方法は、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う。
The water treatment method of the present invention further comprises:
A process of quantifying the state of the flocculants based on an image of the state of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A process of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
A process of controlling the amount of the flocculant added by the adding means is performed based on the quantified state of the flocculant and the acquired value.

また、本発明のプログラムは、
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させる。
In addition, the program of the present invention is
A program for causing a computer to execute the program,
A step of quantifying the state of the flocculants based on an image of the state of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A step of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
and a procedure of controlling the amount of the flocculant added by the adding means, based on the quantified state of the flocculant and the acquired value.

本発明においては、最適な量の凝集剤を添加することができる。 In the present invention, an optimal amount of flocculant can be added.

本発明の水処理システムの第1の実施の形態を示す図である。1 is a diagram showing a first embodiment of a water treatment system of the present invention; 図1に示した制御装置に具備された構成要素の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of components included in the control device shown in FIG. 1 . 濃淡処理および微分処理の一例を説明するための図である。11A and 11B are diagrams for explaining an example of shading processing and differentiation processing; 図2に示した制御部が制御する凝集剤の添加量の時間的変化の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a change over time in the amount of flocculant added controlled by the control unit shown in FIG. 2 . 図1に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 1 . 図1に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 1 . 本発明の水処理システムの第2の実施の形態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the water treatment system of the present invention. 本発明の水処理システムの第3の実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a third embodiment of the water treatment system of the present invention. 図8に示した制御装置に具備された構成要素の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of components included in the control device shown in FIG. 8 . 図8に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。9 is a flowchart for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 8 . 本発明の水処理システムの第4の実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a fourth embodiment of the water treatment system of the present invention. 本発明の水処理システムの第5の実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a fifth embodiment of the water treatment system of the present invention. 本発明の水処理システムの第6の実施の形態を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a sixth embodiment of the water treatment system of the present invention. 図13に示した2つの圧力センサが測定した圧力のろ過圧の時間的変化の一例を示す図である。14 is a diagram showing an example of a change over time in the filtration pressure measured by the two pressure sensors shown in FIG. 13.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)

図1は、本発明の水処理システムの第1の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図1に示すように、反応槽100と、中継槽110と、ポンプ200と、ろ過膜300と、圧力センサ410,420と、撮像装置500と、制御装置600と、添加装置700と、凝集剤貯槽710とを有する。 Figure 1 is a diagram showing a first embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 1, the water treatment system in this embodiment has a reaction tank 100, a relay tank 110, a pump 200, a filtration membrane 300, pressure sensors 410, 420, an imaging device 500, a control device 600, an addition device 700, and a flocculant storage tank 710.

反応槽100は、原水である被処理水が流入し、流入された被処理水を貯留する水槽である。反応槽100は、所定の容量を持つ。反応槽100は、添加装置700が被処理水に凝集剤を添加してフロックが形成されるために必要な時間(以下、反応時間と称する)、被処理水を貯留する。この反応時間は、被処理水および凝集剤(添加量や種類等)に基づいて設定される。反応槽100は、密閉型のものでも良い。密閉型の反応槽100の内部の水を撮像装置500が撮影する場合、反応槽100に透明のアクリル板等の撮影窓を設置しても良い。この場合、撮影窓の汚れ防止のため、撮影窓にワイパーや洗浄用空気を吹き付ける機構等を設けても良い。反応槽100は、攪拌機101を設けても良い。攪拌機101は、反応槽100内に設置され、反応槽100に貯留された被処理水を攪拌する。攪拌機101の構造は、例えば、回転モータが羽根部材を回転させる構造である。羽根部材の形状は、プロペラ型やパドル型の形状が挙げられる。また、攪拌機101は、水中ポンプを用いて被処理水を攪拌するものでも良い。反応槽100に流入される被処理水は、凝集させることで除去できる懸濁物質や溶存物質等の物質が含まれた水で良い。また、反応槽100には、苛性ソーダや塩酸など、pH調整剤が添加でき、凝集pHを調整できるものを注入しても良い。反応槽100にpH計が具備されていても良い。添加装置700は、反応槽100に貯留された水に凝集剤貯槽710に貯められた凝集剤を添加する添加手段である。添加装置700は、制御装置600からの指示に基づいた添加量の凝集剤を凝集剤貯槽710から反応槽100に貯留された水に添加する。反応槽100に貯留された水に添加装置700が凝集剤を添加することで、十分な反応時間を確保して、より強固なフロック形成が可能となり、形成されたフロックをろ過手段が除去しやすくなり、且つろ過手段の閉塞を抑制することができる。中継槽110は、反応槽100にて凝集剤が添加された水を貯留する貯留槽である。 The reaction tank 100 is a water tank into which the raw water to be treated flows and stores the water to be treated. The reaction tank 100 has a predetermined capacity. The reaction tank 100 stores the water to be treated for the time required for the addition device 700 to add a coagulant to the water to be treated and form flocs (hereinafter referred to as the reaction time). This reaction time is set based on the water to be treated and the coagulant (addition amount, type, etc.). The reaction tank 100 may be a sealed type. When the imaging device 500 photographs the water inside the sealed reaction tank 100, a photographing window such as a transparent acrylic plate may be installed in the reaction tank 100. In this case, in order to prevent the photographing window from becoming dirty, a mechanism for blowing wipers or cleaning air onto the photographing window may be installed. The reaction tank 100 may be provided with an agitator 101. The agitator 101 is installed in the reaction tank 100 and agitates the water to be treated stored in the reaction tank 100. The structure of the agitator 101 is, for example, a structure in which a rotary motor rotates a blade member. The blade member may be shaped as a propeller or a paddle. The agitator 101 may also be one that uses a submersible pump to agitate the water to be treated. The water to be treated flowing into the reaction tank 100 may be water containing suspended solids, dissolved solids, and other substances that can be removed by flocculation. In addition, a pH adjuster such as caustic soda or hydrochloric acid may be added to the reaction tank 100, and a substance that can adjust the flocculation pH may be injected. The reaction tank 100 may be equipped with a pH meter. The addition device 700 is an addition means that adds the flocculant stored in the flocculant storage tank 710 to the water stored in the reaction tank 100. The addition device 700 adds an amount of flocculant based on an instruction from the control device 600 from the flocculant storage tank 710 to the water stored in the reaction tank 100. By adding the flocculant to the water stored in the reaction tank 100 by the addition device 700, a sufficient reaction time is ensured, enabling stronger flocculation to occur, making it easier for the filtration means to remove the formed flocs, and preventing clogging of the filtration means. The relay tank 110 is a storage tank that stores the water to which the flocculant has been added in the reaction tank 100.

ポンプ200は中継槽110に貯留されている水をろ過膜300へ送液する。ろ過膜300は、ポンプ200を用いて中継槽110から送液されてきた水をろ過する膜(ろ過手段)である。ろ過膜300として、例えば、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノろ過膜(NF膜)、逆浸透膜(RO膜)などのいずれか用いる、または、これらの任意の組み合わせが挙げられるが、凝集処理による閉塞を抑制する目的としては、MF膜またはUF膜の後段にRO膜を設ける組み合わせが望ましい。ろ過膜300の通水方式は、クロスフロー方式でもデッドエンド方式でも良い。圧力センサ410は、ポンプ200を用いて中継槽110から送液されてきた水の圧力を測定する測定手段である。つまり、圧力センサ410は、ろ過膜300の前段となる入口(一次側)の圧力を測定する。圧力センサ420は、ろ過膜300を透過した水の圧力を測定する測定手段である。つまり、圧力センサ420は、ろ過膜300の後段となる出口(二次側)の圧力を測定する。圧力センサ410,420それぞれは、測定した圧力の値を制御装置600へ通知する。 The pump 200 sends water stored in the relay tank 110 to the filtration membrane 300. The filtration membrane 300 is a membrane (filtration means) that filters the water sent from the relay tank 110 using the pump 200. As the filtration membrane 300, for example, a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), a nanofiltration membrane (NF membrane), a reverse osmosis membrane (RO membrane), etc., or any combination of these can be used, but for the purpose of suppressing clogging due to coagulation treatment, a combination in which an RO membrane is provided after the MF membrane or UF membrane is desirable. The water passing method of the filtration membrane 300 may be a cross-flow method or a dead-end method. The pressure sensor 410 is a measurement means that measures the pressure of the water sent from the relay tank 110 using the pump 200. In other words, the pressure sensor 410 measures the pressure of the inlet (primary side) which is the front stage of the filtration membrane 300. The pressure sensor 420 is a measurement means that measures the pressure of the water that has permeated the filtration membrane 300. In other words, the pressure sensor 420 measures the pressure at the outlet (secondary side) downstream of the filtration membrane 300. Each of the pressure sensors 410 and 420 notifies the control device 600 of the measured pressure value.

撮像装置500は、反応槽100に貯留された被処理水に添加装置700から凝集剤が添加された水中の凝集物(フロック)の状態を撮像する撮像手段である。撮像装置500は、フロックを撮像できるものであれば特に制限はないが、例えば、メンテナンス性の観点から、水の画像を撮像する非接液の画像センサ(カメラ)が好ましい。撮像装置500は、赤外線センサであることが好ましい。撮像装置500は、反応槽100内の水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するカメラ(例えば、継続的に撮像を行う動画撮像用カメラ)であっても良い。撮像装置500は、撮像した画像を示す画像データを制御装置600へ出力する。制御装置600は、撮像装置500から出力されてきた画像データが示す画像中の凝集物の状態と、圧力センサ410,420それぞれが測定した値とに基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する制御手段である。 The imaging device 500 is an imaging means for imaging the state of flocculants (flocs) in the water to be treated stored in the reaction tank 100 to which the flocculant has been added from the addition device 700. The imaging device 500 is not particularly limited as long as it can image flocs, but for example, from the viewpoint of maintainability, a non-wet image sensor (camera) that captures an image of water is preferable. The imaging device 500 is preferably an infrared sensor. The imaging device 500 may be a camera that captures an image of the water in the reaction tank 100 at a time interval equal to or less than a preset time interval (for example, a video camera that captures images continuously). The imaging device 500 outputs image data showing the captured image to the control device 600. The control device 600 is a control means for controlling the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the image shown by the image data output from the imaging device 500 and the values measured by the pressure sensors 410 and 420.

図2は、図1に示した制御装置600に具備された構成要素の一例を示す図である。図1に示した制御装置600は図2に示すように、画像処理部610と、制御部620とを有する。なお、図2には、図1に示した制御装置600が有する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。 Figure 2 is a diagram showing an example of components included in the control device 600 shown in Figure 1. As shown in Figure 2, the control device 600 shown in Figure 1 has an image processing unit 610 and a control unit 620. Note that Figure 2 shows only the main components related to this embodiment among the components included in the control device 600 shown in Figure 1.

画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データが示す画像に含まれる凝集物の特徴量を当該凝集物の凝集状態として数値化する。凝集物(フロック)の凝集状態を特徴量のような数値とし、この数値を演算処理に用いることで、凝集状態に基づいた制御(例えば、凝集剤の注入制御)を実現することができる。画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データが示す画像中の互いに隣接する画素の色差(例えば、RGBの値の差)が閾値以上である画素を検出し、その検出された画素数の単位面積当たり(撮像範囲)の総和であるエッジピクセルを凝集物の特徴量として数値化しても良い。ろ過装置は微細なフロックによっても閉塞の影響を受ける。そのため、微細なフロックを数値化するためには、フロックよりも小さな単位でフロックを数値化する必要がある。エッジピクセル数を用いると、フロックの表面積を画素数として数値化することができる。そのため、エッジピクセル数を用いれば、ろ過装置を閉塞させるような微細なフロックに対しても、安定して注入制御を行うことができる。画像処理部610は、数値化した凝集物の状態(特徴量)を制御部620へ通知する。なお、画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データを入力することでその画像データが示す画像に含まれる凝集物の特徴量や、必要な凝集物の添加量、凝集剤の添加のタイミング等を出力する学習済みモデルを用いて、学習済みモデルから取得(推論)した情報を制御部620へ通知するものでも良い。 The image processing unit 610 quantifies the feature amount of the aggregate contained in the image shown by the image data output from the imaging device 500 as the aggregation state of the aggregate. By making the aggregation state of the aggregate (floc) a numerical value like a feature amount and using this numerical value in the calculation process, control based on the aggregation state (for example, injection control of the flocculant) can be realized. The image processing unit 610 may detect pixels in which the color difference (for example, the difference between the RGB values) of adjacent pixels in the image shown by the image data output from the imaging device 500 is equal to or greater than a threshold, and quantify the edge pixels, which are the sum of the number of detected pixels per unit area (imaging range), as the feature amount of the aggregate. The filtration device is also affected by clogging caused by fine flocs. Therefore, in order to quantify fine flocs, it is necessary to quantify the flocs in units smaller than the flocs. By using the edge pixel number, the surface area of the flocs can be quantified as the number of pixels. Therefore, by using the edge pixel number, stable injection control can be performed even for fine flocs that clog the filtration device. The image processing unit 610 notifies the control unit 620 of the quantified state (feature amount) of the aggregate. The image processing unit 610 may use a trained model that inputs image data output from the imaging device 500 and outputs the feature amount of the aggregate contained in the image shown by the image data, the amount of aggregate required to be added, the timing of adding the flocculant, etc., and notifies the control unit 620 of information acquired (inferred) from the trained model.

画像処理部610は、例えば、撮像装置500から出力されてきた画像データについて、濃淡処理および微分処理を行うことで特徴量を算出しても良い。この場合の画像処理部610における処理を以下に説明する。画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データについて濃淡処理を施す。この濃淡処理は、投影処理ともいい、画像の濃淡(明暗)を、3段階以上の階調、例えば256段階の階調(0~255階調)に数値化する処理である。画像処理部610は、濃淡処理を施した結果について微分処理を行う。具体的には、画像処理部610は、濃淡処理を行った結果である数値データを微分処理することにより、その数値データ(階調)の変化の割合を算出する。画像処理部610は、微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出する。 The image processing unit 610 may calculate the feature amount by performing shading processing and differentiation processing on the image data output from the imaging device 500, for example. The processing in the image processing unit 610 in this case will be described below. The image processing unit 610 performs shading processing on the image data output from the imaging device 500. This shading processing is also called projection processing, and is processing that digitizes the shading (light and dark) of the image into three or more levels of gradation, for example, 256 levels of gradation (0 to 255 gradations). The image processing unit 610 performs differentiation processing on the result of the shading processing. Specifically, the image processing unit 610 performs differentiation processing on the numerical data that is the result of the shading processing, and calculates the rate of change of the numerical data (gradation). The image processing unit 610 calculates the feature amount based on the result of the differentiation processing.

図3は、濃淡処理および微分処理の一例を説明するための図である。図3(a)は、撮像装置500が撮像した画像の一例を示す。図3(a)に示した画像には、2つの凝集物がそれらの一部が互いに重なり合って存在している。画像処理部610は、この画像の濃淡(明度)を判定し、それを数値化(濃淡処理)する。図3(b)は、図3(a)に示した画像のA-A’における濃淡(明度)を数値化したものをグラフに示した図である。図3(b)に示すように、図3(a)に示した画像のA-A’における各濃淡(各明度)のそれぞれが、それぞれに応じた数値となり、グラフに示される。画像処理部610は、図3(b)に示すように濃淡処理により算出された数値をもとに微分処理することで、濃淡(明度)の変化率(絶対値)を算出する。つまり、画像処理部610は、グラフで示された濃淡(明度)の数値データの変化点(エッジ)を検出する。図3(c)は、濃淡処理を行った結果について微分処理を行った結果を示すグラフである。図3(c)に示すように、濃淡(明度)の数値データの変化点および変化率が検出されている。図3(c)のおけるシグナルは、濃淡(明度)の変化率(絶対値)を示す。エッジとなり得る濃淡変化が大きな箇所は微分値が大きくなる。画像処理部610は、微分処理の結果得られたエッジのピクセル数を特徴量として算出するものであっても良いし、所定の変化率以上であるエッジのピクセル数を特徴量として算出するものであっても良い。このような処理によって、エッジピクセル数を特徴量として凝集物の状態を判定することができる。また、画像処理部610は、微分処理の結果得られたエッジのピクセル数(濃淡の変化点の数)に、その変化率の大きさに応じた係数を乗じて特徴量を算出するものであっても良い。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of shading processing and differentiation processing. FIG. 3(a) shows an example of an image captured by the imaging device 500. In the image shown in FIG. 3(a), two aggregates exist with parts of them overlapping each other. The image processing unit 610 judges the shading (brightness) of this image and quantifies it (shading processing). FIG. 3(b) is a graph showing the quantification of the shading (brightness) at A-A' in the image shown in FIG. 3(a). As shown in FIG. 3(b), each shading (each brightness) at A-A' in the image shown in FIG. 3(a) is a numerical value corresponding to each, and is shown in the graph. The image processing unit 610 calculates the rate of change (absolute value) of shading (brightness) by performing differentiation processing based on the numerical value calculated by the shading processing as shown in FIG. 3(b). In other words, the image processing unit 610 detects the change point (edge) of the numerical data of shading (brightness) shown in the graph. FIG. 3(c) is a graph showing the result of differential processing performed on the result of shading processing. As shown in FIG. 3(c), the change points and change rates of the numerical data of shading (brightness) are detected. The signal in FIG. 3(c) indicates the change rate (absolute value) of shading (brightness). The differential value is large in a place where the change in shading is large and may become an edge. The image processing unit 610 may calculate the number of pixels of the edge obtained as a result of the differential processing as a feature amount, or may calculate the number of pixels of the edge that is equal to or greater than a predetermined change rate as a feature amount. By such processing, the state of the aggregate can be determined using the number of edge pixels as a feature amount. The image processing unit 610 may also calculate the feature amount by multiplying the number of pixels of the edge obtained as a result of the differential processing (the number of change points of shading) by a coefficient corresponding to the magnitude of the change rate.

制御部620は、画像処理部610が数値化した凝集物の状態(特徴量)と、圧力センサ410,420それぞれから通知された圧力の値とに基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する。具体的には、制御部620は、圧力センサ410から通知された圧力の値と圧力センサ420から通知された圧力の値との差を算出し、算出した差(ろ過圧)と画像処理部610が数値化した凝集物の状態(特徴量)とに基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する。なお、各装置間の信号や通知のやり取り(送受信)には、無線を用いても良いし、有線を用いても良い(以下の説明についても同じ)。 The control unit 620 controls the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the state (characteristics) of the flocculants digitized by the image processing unit 610 and the pressure values notified by the pressure sensors 410 and 420. Specifically, the control unit 620 calculates the difference between the pressure values notified by the pressure sensors 410 and 420, and controls the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the calculated difference (filtration pressure) and the state (characteristics) of the flocculants digitized by the image processing unit 610. Note that signals and notifications between the devices may be exchanged (sent and received) wirelessly or by wire (the same applies to the following explanation).

制御部620における処理の具体例を以下に説明する。制御部620は、あらかじめ設定された第1の規定時間が経過するごとに、画像処理部610が数値化した凝集物の状態に基づいて、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させていくように添加装置700を制御する。第1の規定時間は、凝集剤を添加する反応槽100からろ過膜300装置の入り口までの滞留時間以下とすることが望ましく、反応槽100よりも後段の滞留時間とすることがより望ましい。制御部620は、第1の規定時間が経過後、あらかじめ設定された第2の規定時間が経過するごとに、圧力センサ410から通知された圧力の値と圧力センサ420から通知された圧力の値との差分(ろ過圧)の変化量(例えば、単位時間の変化量)に基づいて、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量の下限値を変化させていくように添加装置700を制御する。第2の規定時間は、ろ過膜300装置の逆洗工程直後の間隔とすることが望ましい。ろ過圧は、ろ過膜300の一次側(入口側)の圧力PI1、または、ろ過膜300の一次側(入口側)の圧力PI1と所定の値との差分である。また、ろ過圧として、ろ過膜300の一次側(入口側)の圧力PI1と、ろ過膜300の二次側(出口側)の圧力PI2との差分を用いることが望ましい。ろ過圧の算出に、ろ過膜300の二次側(出口側)の圧力PI2を用いることで、ろ過膜300におけるろ過圧の測定精度が向上する。ろ過膜300の入口に複数の圧力センサを具備し、複数の圧力センサそれぞれが測定した圧力値の平均値を一次側の圧力値としても良い。また、このろ過圧の算出に用いる数式は、ろ過水量が一定になるように供給ポンプの出力やバルブ開度を調整する定流量ろ過運転に用いると良い。また、この第2の規定時間は、第1の規定時間よりも長い時間である。例えば、
第2の規定時間=第1の規定時間×n(nは2以上の自然数)
であっても良い。例えば、第1の規定時間は例えば5分間であり、第2の規定時間は例えば30分間である。制御部620は、第1の規定時間および第2の規定時間それぞれを測定する2つのタイマを具備し、それぞれのタイマが第1の規定時間に達した時および第2の規定時間に達した時に、それぞれがリセットされる。
A specific example of the processing in the control unit 620 will be described below. The control unit 620 controls the addition device 700 so as to change the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 based on the state of the flocculant digitized by the image processing unit 610 every time a first specified time set in advance has elapsed. The first specified time is preferably equal to or less than the residence time from the reaction tank 100 to which the flocculant is added to the inlet of the filtration membrane 300 device, and more preferably, the residence time is a time subsequent to the reaction tank 100. The control unit 620 controls the addition device 700 so as to change the lower limit of the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 based on the change (for example, the change per unit time) of the difference (filtration pressure) between the pressure value notified from the pressure sensor 410 and the pressure value notified from the pressure sensor 420 every time a second specified time set in advance has elapsed after the first specified time has elapsed. The second specified time is preferably set to the interval immediately after the backwash process of the filtration membrane 300 device. The filtration pressure is the pressure PI1 on the primary side (inlet side) of the filtration membrane 300, or the difference between the pressure PI1 on the primary side (inlet side) of the filtration membrane 300 and a predetermined value. In addition, it is desirable to use the difference between the pressure PI1 on the primary side (inlet side) of the filtration membrane 300 and the pressure PI2 on the secondary side (outlet side) of the filtration membrane 300 as the filtration pressure. By using the pressure PI2 on the secondary side (outlet side) of the filtration membrane 300 to calculate the filtration pressure, the measurement accuracy of the filtration pressure in the filtration membrane 300 is improved. A plurality of pressure sensors may be provided at the inlet of the filtration membrane 300, and the average value of the pressure values measured by each of the plurality of pressure sensors may be used as the pressure value on the primary side. In addition, the formula used to calculate this filtration pressure may be used in a constant flow rate filtration operation in which the output of the supply pump and the valve opening are adjusted so that the amount of filtrate is constant. In addition, the second specified time is longer than the first specified time. For example,
Second specified time=First specified time×n (n is a natural number equal to or greater than 2)
For example, the first specified time may be, for example, 5 minutes, and the second specified time may be, for example, 30 minutes. The control unit 620 includes two timers for measuring the first specified time and the second specified time, respectively, and each timer is reset when it reaches the first specified time and when it reaches the second specified time, respectively.

図4は、図2に示した制御部620が制御する凝集剤の添加量の時間的変化の一例を示す図である。図4に示した縦軸は、例えば、被処理水量に対する凝集剤添加濃度mg/L、mol/Lなどで管理する。なお、縦軸は、凝集剤の添加量(割合)がわかるような添加装置700の出力を示す値でも良い。出力を示す値としては、例えば、ポンプ出力(%)、ポンプ周波数(Hz)、ポンプ回転数(rpm)等が挙げられる。図4に示した例では、凝集剤の添加を開始する時点で、所定の添加量の凝集剤が添加されるように添加装置700が制御されている。また、そのときの下限値は、あらかじめ決められている値である。その後、第1の規定時間に到達するまでは、画像処理部610が数値化した凝集物の状態(特徴量)に応じた添加量の凝集剤が添加される。第1の規定時間に到達すると、画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データが示す画像に含まれる凝集物の状態(特徴量)を数値化し、制御部620は、画像処理部610が算出した特徴量に基づいて凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる。このとき、制御部620は、画像処理部610が算出した特徴量と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。比較の結果、画像処理部610が算出した特徴量が閾値よりも小さな場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を増加させる。一方、比較の結果、画像処理部610が算出した特徴量が閾値よりも大きな場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を減少させる。増加させる量(増加幅)および減少させる量(減少幅)は、あらかじめ設定された量である。増加幅および減少幅は、例えば、反応槽100に水質計や水温計、pH計を設け、それぞれが測定した水質(SS濃度や濁度等)や水温、pH値に基づいて、算出されても良い。また、増加幅および減少幅は、その他の運転データ等のパラメータも用いて機械学習させた学習モデルから取得した値でも良い。図4に示した例では、開始から第1の規定時間が経過した時、画像処理部610が算出した特徴量が閾値を下回っているため、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を増加させる。その後、第2の規定時間に到達するまで、第1の規定時間ごとに制御装置600は、上記の比較および添加量の変更の処理を繰り返す。 Figure 4 is a diagram showing an example of the change over time in the amount of flocculant added controlled by the control unit 620 shown in Figure 2. The vertical axis shown in Figure 4 is managed, for example, by the flocculant addition concentration mg/L, mol/L, etc. relative to the amount of water to be treated. The vertical axis may also be a value indicating the output of the addition device 700 that indicates the amount (ratio) of flocculant added. Examples of values indicating the output include pump output (%), pump frequency (Hz), and pump rotation speed (rpm). In the example shown in Figure 4, the addition device 700 is controlled so that a predetermined amount of flocculant is added at the time when the addition of the flocculant is started. In addition, the lower limit at that time is a predetermined value. Thereafter, until the first specified time is reached, an amount of flocculant added according to the state (characteristics) of the flocculant quantified by the image processing unit 610 is added. When the first specified time is reached, the image processing unit 610 digitizes the state (feature amount) of the flocculant contained in the image shown by the image data output from the imaging device 500, and the control unit 620 changes the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 based on the feature amount calculated by the image processing unit 610. At this time, the control unit 620 compares the feature amount calculated by the image processing unit 610 with a preset threshold value. If the feature amount calculated by the image processing unit 610 is smaller than the threshold value as a result of the comparison, the control unit 620 increases the amount of flocculant added from the flocculant tank 710. On the other hand, if the feature amount calculated by the image processing unit 610 is larger than the threshold value as a result of the comparison, the control unit 620 decreases the amount of flocculant added from the flocculant tank 710. The amount of increase (increase width) and the amount of decrease (decrease width) are preset amounts. The increase and decrease may be calculated based on the water quality (SS concentration, turbidity, etc.), water temperature, and pH value measured by a water quality meter, a water temperature meter, and a pH meter provided in the reaction tank 100. The increase and decrease may also be values obtained from a learning model that uses machine learning with parameters such as other operating data. In the example shown in FIG. 4, when the first specified time has elapsed from the start, the feature amount calculated by the image processing unit 610 is below the threshold, so the control unit 620 increases the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710. After that, the control device 600 repeats the above comparison and the process of changing the amount added every first specified time until the second specified time is reached.

第2の規定時間(図4に示したt1)に到達すると、制御部620は、第2の規定時間の開始時における圧力センサ410から通知された圧力の値と圧力センサ420から通知された圧力の値との差分から、第2の規定時間の到達時における圧力センサ410から通知された圧力の値と圧力センサ420から通知された圧力の値との差分までの単位時間当たりの変化量を算出する。制御部620は算出した圧力の差の変化量(ろ過圧の上昇速度)と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。算出した圧力の差の変化量が閾値よりも小さな場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量の下限値を下げる。一方、算出した圧力の差の変化量が閾値よりも大きな場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量の下限値を上げる(図4に示した「変更後の下限値」)。その後は、第2の規定時間に到達するまでに行われた処理と同じ処理が、次に第2の規定時間が到達するまで繰り返される。下限値の上げ下げの幅は、あらかじめ設定された量である。下限値の上げ下げの幅は、例えば、制御の精度向上の観点から、反応槽100に水質計や水温計、pH計を設け、それぞれが測定した水質や水温、pH値に基づいて、算出されても良い。また、下限値の上げ下げの幅は、その他の凝集剤の添加量やろ過膜装置の運転データ等のパラメータも用いて機械学習させた学習モデルから取得した値でも良い。 When the second specified time (t1 shown in FIG. 4) is reached, the control unit 620 calculates the amount of change per unit time from the difference between the pressure value notified by the pressure sensor 410 at the start of the second specified time and the pressure value notified by the pressure sensor 420 to the difference between the pressure value notified by the pressure sensor 410 at the time the second specified time is reached and the pressure value notified by the pressure sensor 420. The control unit 620 compares the calculated amount of change in the pressure difference (the rate of increase in the filtration pressure) with a preset threshold value. If the calculated amount of change in the pressure difference is smaller than the threshold value, the control unit 620 lowers the lower limit value of the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710. On the other hand, if the calculated amount of change in the pressure difference is larger than the threshold value, the control unit 620 raises the lower limit value of the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 (the "changed lower limit value" shown in FIG. 4). After that, the same process as that performed until the second specified time is reached is repeated until the second specified time is reached again. The range by which the lower limit value is raised or lowered is a preset amount. For example, from the viewpoint of improving the accuracy of control, the range by which the lower limit value is raised or lowered may be calculated based on the water quality, water temperature, and pH value measured by a water quality meter, a water temperature meter, and a pH meter provided in the reaction tank 100. The range by which the lower limit value is raised or lowered may be a value obtained from a learning model that is machine-learned using parameters such as the amount of flocculant added and the operating data of the filtration membrane device.

以下に、図1に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図5および図6は、図1に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。ここでは、画像処理部610が上述した濃淡処理および微分処理を行って凝集物の特徴量を算出する場合を例に挙げて説明する。 The water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 1 will be described below. FIGS. 5 and 6 are flow charts for explaining an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 1. Here, an example will be described in which the image processing unit 610 performs the above-mentioned shading process and differentiation process to calculate the feature amount of the aggregate.

まず、制御部620は、所定の量の凝集剤が凝集剤貯槽710から反応槽100に貯留されている水へ添加されるように添加装置700を制御する。また、制御部620は、上述した第1の規定時間および第2の規定時間それぞれを測定するタイマを起動する。その後、制御部620は、第2の規定時間が経過したかどうかを判定する(ステップS1)。第2の規定時間が経過していない場合、制御部620は、第1の規定時間が経過したかどうかを判定する(ステップS2)。第1の規定時間が経過していない場合、ステップS1の処理が行われる。 First, the control unit 620 controls the addition device 700 so that a predetermined amount of flocculant is added from the flocculant storage tank 710 to the water stored in the reaction tank 100. The control unit 620 also starts timers that measure the first and second specified times described above. Thereafter, the control unit 620 determines whether the second specified time has elapsed (step S1). If the second specified time has not elapsed, the control unit 620 determines whether the first specified time has elapsed (step S2). If the first specified time has not elapsed, the process of step S1 is performed.

第1の規定時間が経過した場合、撮像装置500が、反応槽100内の画像を撮像し、撮像した画像を制御装置600が取得する(ステップS3)。すると、画像処理部610が、制御装置600内に取得した画像について濃淡処理を施す(ステップS4)。続いて、画像処理部610が、濃淡処理を行った結果である数値データを微分する(ステップS5)。すると、画像処理部610が、微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出する(ステップS6)。これにより、画像処理部610は、撮像装置500から出力されてきた画像データが示す画像中の互いに隣接する画素の色差が閾値以上である画素を検出し、その検出された画素数の単位面積当たり(撮像範囲)の総和であるエッジピクセルを算出することとなる。 When the first specified time has elapsed, the imaging device 500 captures an image of the inside of the reaction tank 100, and the captured image is acquired by the control device 600 (step S3). The image processing unit 610 then performs shading processing on the image acquired in the control device 600 (step S4). Next, the image processing unit 610 differentiates the numerical data resulting from the shading processing (step S5). The image processing unit 610 then calculates a feature amount based on the result of the differentiation processing (step S6). As a result, the image processing unit 610 detects pixels in which the color difference between adjacent pixels in the image represented by the image data output from the imaging device 500 is equal to or greater than a threshold, and calculates edge pixels, which are the sum of the number of detected pixels per unit area (imaging range).

制御部620は、算出した特徴量とあらかじめ設定された閾値(特徴量閾値)とを比較する(ステップS7)。算出した特徴量が特徴量閾値よりも小さな値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を増加させるように添加装置700を制御する(ステップS8)。また、算出した特徴量と特徴量閾値とが互いに同じ値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を維持するように添加装置700を制御する(ステップS9)。また、算出した特徴量が特徴量閾値よりも大きな値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を減少させるように添加装置700を制御する(ステップS10)。ステップS8,S9,S10それぞれの処理が行われた後、ステップS1の処理が行われる。 The control unit 620 compares the calculated feature amount with a preset threshold value (feature amount threshold value) (step S7). If the calculated feature amount is smaller than the feature amount threshold value, the control unit 620 controls the addition device 700 to increase the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 (step S8). If the calculated feature amount and the feature amount threshold value are the same value, the control unit 620 controls the addition device 700 to maintain the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 (step S9). If the calculated feature amount is larger than the feature amount threshold value, the control unit 620 controls the addition device 700 to decrease the amount of flocculant added from the flocculant storage tank 710 (step S10). After the processing of steps S8, S9, and S10, the processing of step S1 is performed.

ステップS1にて、第2の規定時間が経過した場合、制御部620は、圧力センサ410および圧力センサ420からそれぞれ通知された圧力のろ過圧を算出する(ステップS11)。制御部620は、算出したろ過圧の単位時間当たりの変化量となるろ過圧上昇速度を算出する(ステップS12)。制御部620は、算出したろ過圧上昇速度とあらかじめ設定された閾値(速度閾値)とを比較する(ステップS13)。 When the second specified time has elapsed in step S1, the control unit 620 calculates the filtration pressure of the pressures notified by the pressure sensors 410 and 420 (step S11). The control unit 620 calculates the filtration pressure rise rate, which is the amount of change in the calculated filtration pressure per unit time (step S12). The control unit 620 compares the calculated filtration pressure rise rate with a preset threshold value (rate threshold value) (step S13).

算出したろ過圧上昇速度が速度閾値よりも小さな値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を下げる(ステップS14)。また、算出したろ過圧上昇速度と速度閾値とが互いに同じ値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を維持する(ステップS15)。また、算出したろ過圧上昇速度が速度閾値よりも大きな値である場合、制御部620は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を上げる(ステップS16)。ステップS14,S15,S16それぞれの処理が行われた後、ステップS1の処理が行われる。 If the calculated filtration pressure rise rate is smaller than the rate threshold, the control unit 620 lowers the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S14). If the calculated filtration pressure rise rate and the rate threshold are the same value, the control unit 620 maintains the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S15). If the calculated filtration pressure rise rate is larger than the rate threshold, the control unit 620 raises the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S16). After steps S14, S15, and S16 are processed, step S1 is processed.

上述した形態においては、被処理水は、懸濁物質や不溶化したい物質を含むものであれば良い。また、凝集剤貯槽710から添加される凝集剤は、無機凝集剤、有機凝結剤やポリマー(高分子凝集剤)でも良い。凝集剤貯槽710から添加される凝集剤が無機凝集剤である場合、当該凝集剤はアルミニウム系(PAC、硫酸バンド等)、鉄系(ポリ鉄、塩化第二鉄)等でも良く、特に限定しない。また、凝集剤貯槽710から添加される凝集剤がポリマーである場合、当該凝集剤はカチオンでもアニオンでも良い。凝集処理においては無機凝集剤の調整が重要であるため、無機凝集剤を用いて制御するのが良い。無機凝集剤は被処理水中に分散する懸濁物質の荷電中和を行い、フロック形成の核となるマイクロフロックを形成させる。無機凝集剤による荷電中和が良好に行われない場合、その後に添加する高分子凝集剤の効果も十分に発揮できないため、処理水質が悪化する。また、無機凝集剤が過剰に添加されると、無機凝集剤自体が余剰な汚泥となるため、汚泥処分費などのランニングコストが増大してしまう。 In the above-mentioned embodiment, the water to be treated may contain suspended solids or substances to be insolubilized. The flocculant added from the flocculant tank 710 may be an inorganic flocculant, an organic coagulant, or a polymer (polymer flocculant). When the flocculant added from the flocculant tank 710 is an inorganic flocculant, the flocculant may be an aluminum-based (PAC, aluminum sulfate, etc.), an iron-based (polyferric chloride, ferric chloride), etc., and is not particularly limited. When the flocculant added from the flocculant tank 710 is a polymer, the flocculant may be a cation or an anion. Since adjustment of the inorganic flocculant is important in the flocculation treatment, it is preferable to control it using an inorganic flocculant. The inorganic flocculant neutralizes the charge of suspended solids dispersed in the water to be treated, forming microflocs that become the nucleus of floc formation. If the charge neutralization by the inorganic flocculant is not performed well, the effect of the polymer flocculant added thereafter cannot be fully exerted, and the quality of the treated water deteriorates. Furthermore, if too much inorganic coagulant is added, the inorganic coagulant itself becomes excess sludge, which increases running costs such as sludge disposal costs.

また、特徴量としてエッジピクセル数を例に挙げたが、特徴量は以下に示す(式1)を用いて算出される凝集変化量でも良い。

Figure 2024062253000002
ここで、Cnは凝集変化量、An-1は凝集剤の添加量変更前のエッジピクセル数、Anは凝集剤の添加量変更後のエッジピクセル数、Pn-1は凝集剤の添加量変更前の添加量、Pnは凝集剤の添加量変更後の添加量である。 Furthermore, although the number of edge pixels is taken as an example of the feature amount, the feature amount may be the amount of change in aggregation calculated using the following (Equation 1).
Figure 2024062253000002
Here, C n is the amount of change in coagulation, A n-1 is the number of edge pixels before the amount of coagulant added is changed, A n is the number of edge pixels after the amount of coagulant added is changed, P n-1 is the amount of coagulant added before the amount of coagulant added is changed, and P n is the amount of coagulant added after the amount of coagulant added is changed.

上述した例では、ろ過膜300の前段(一次側)の圧力と後段(二次側)の圧力との差圧(ろ過圧)を用いて制御を行ったが、ろ過膜300のろ過流量を用いて上述した制御を行っても良い。この場合、圧力センサ410,420の代わりに流量計を測定手段として設け、ろ過膜300への流量の値が所定の閾値よりも小さな値である場合、下限値を上げ、ろ過膜300への流量の値が所定の閾値よりも大きな値である場合、下限値を下げる制御を行っても良い。また、ろ過圧と流量とを用いる場合、以下に示す(式2)を用いて単位圧力当たりのろ過流束を算出し、凝集剤の添加量の制御に用いても良い。
単位圧力当たりのろ過流束=ろ過流量/ろ過面積/ろ過圧・・・(式2)
ろ過流量は、ろ過装置の二次側(透過側)の流量を直接測定した値の他、ろ過装置への供給流量から循環流量を除した値等、ろ過装置に通水される液体の流量の値を取得するために間接的に測定した値でも良い。ろ過面積は、限外ろ過膜または逆浸透膜の膜面積や、砂ろ過のろ材断面積である。また、ろ過流束算出の際、被処理水の水温や密度に応じて補正しても良い。
In the above example, the control was performed using the differential pressure (filtration pressure) between the pressure in the front stage (primary side) and the pressure in the rear stage (secondary side) of the filtration membrane 300, but the above control may be performed using the filtration flow rate of the filtration membrane 300. In this case, a flow meter may be provided as a measurement means instead of the pressure sensors 410 and 420, and when the value of the flow rate to the filtration membrane 300 is smaller than a predetermined threshold value, the lower limit value may be increased, and when the value of the flow rate to the filtration membrane 300 is larger than a predetermined threshold value, the lower limit value may be decreased. In addition, when the filtration pressure and the flow rate are used, the filtration flux per unit pressure may be calculated using the following (Equation 2) and used to control the amount of flocculant added.
Filtration flux per unit pressure = filtration flow rate / filtration area / filtration pressure (Equation 2)
The filtration flow rate may be a value obtained by directly measuring the flow rate of the secondary side (permeation side) of the filtration device, or a value obtained by indirectly measuring the flow rate of the liquid passed through the filtration device, such as a value obtained by subtracting the circulation flow rate from the supply flow rate to the filtration device. The filtration area is the membrane area of an ultrafiltration membrane or a reverse osmosis membrane, or the cross-sectional area of a sand filter medium. In addition, when calculating the filtration flux, correction may be made according to the temperature and density of the water to be treated.

このように、本形態においては、制御装置600が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜300の前後の圧力の差分、つまり、ろ過膜300の入口の圧力と出口の圧力との差分の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置600が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置600が、ろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。ろ過膜のろ過圧が上昇した場合、凝集剤添加量の下限値を上げることで、凝集処理の除去対象でありろ過膜の閉塞原因物質となる有機物やSS等の除去率が上がるため、ろ過膜のろ過圧上昇を抑制することができる。一方、ろ過膜のろ過圧上昇が緩やかな場合、凝集剤添加量の下限値を下げることで凝集剤添加量を削減することができる。これらの効果により、ろ過膜のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤等のランニングコストを最適化することができる。 In this manner, in this embodiment, the control device 600 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the water to be treated to which the flocculant has been added and the pressure difference before and after the filtration membrane 300 provided in the subsequent stage, that is, the change in the difference between the inlet pressure and the outlet pressure of the filtration membrane 300. At this time, the control device 600 digitizes the state (characteristics) of the flocculants based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristics) of the flocculants. In addition, the control device 600 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change (rising speed) in the pressure difference before and after the filtration membrane 300. This allows the optimal amount of flocculant to be added. In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic values, controlling the lower limit value of the amount of flocculant added based on operating data such as flow rate and pressure can further avoid clogging of the filtration device and allow the entire water treatment facility to operate stably. When the filtration pressure of the filtration membrane increases, the lower limit of the amount of coagulant added can be increased to increase the removal rate of organic matter and SS, which are the targets of removal by the coagulation process and cause clogging of the filtration membrane, and thus the increase in the filtration pressure of the filtration membrane can be suppressed. On the other hand, when the increase in the filtration pressure of the filtration membrane is gradual, the amount of coagulant added can be reduced by lowering the lower limit of the amount of coagulant added. These effects make it possible to optimize the running costs of coagulants, etc., while suppressing the increase in the filtration pressure of the filtration membrane.

圧力センサは、絶対圧またはゲージ圧を検出可能なセンサであれば良い。ゲージ圧は大気圧の変化に連動するため、圧力センサは絶対圧を検出可能なセンサであることが好ましい。また、圧力センサが測定する圧力は水圧(kPa)であることが望ましいが、水頭差(mmH2O)や水銀柱(mmHg)等を圧力の代替として測定し、測定した値を制御に用いても良く、また、測定した値を圧力に換算して制御に用いても良い。 The pressure sensor may be a sensor capable of detecting absolute pressure or gauge pressure. Since gauge pressure is linked to changes in atmospheric pressure, it is preferable that the pressure sensor is a sensor capable of detecting absolute pressure. In addition, it is preferable that the pressure measured by the pressure sensor is water pressure (kPa), but it is also possible to measure a head difference ( mmH2O ) or a mercury column (mmHg) as an alternative to pressure, and use the measured value for control, or to convert the measured value into pressure and use it for control.

水処理設備において、被処理水である原水中の懸濁物質を除去するため、原水に凝集剤を添加し、懸濁物質を粗大化させる凝集処理および凝集処理により発生した凝集物(フロック)を固液分離する沈降分離処理や浮上分離処理等の水処理技術が広く用いられている。原水の懸濁物質の濃度や性状は経時変化するケースがあり、懸濁物質の安定した除去処理を行うには、原水の変化に合わせて凝集剤の注入量も適切に調整しなければならない。一般的な技術として、被処理水の濁質濃度や微粒子カウンタの値に基づいて、必要な凝集剤注入量を算出するための関係式をあらかじめ算出しておき、凝集剤の注入制御に用いる方法がある。 In water treatment facilities, in order to remove suspended solids from the raw water to be treated, a wide variety of water treatment technologies are used, including coagulation treatment, in which a coagulant is added to the raw water to coarsen the suspended solids, and sedimentation and flotation separation treatments, which separate the aggregates (flocs) generated by the coagulation treatment into solid and liquid. The concentration and properties of suspended solids in the raw water can change over time, and in order to stably remove suspended solids, the amount of coagulant injected must be appropriately adjusted to match the changes in the raw water. A common technique is to calculate a relational equation in advance to calculate the necessary amount of coagulant to be injected based on the turbidity concentration of the water to be treated and the value of a fine particle counter, and then use this to control the injection of the coagulant.

しかしながら、被処理水の濁度が同等であっても、必要な凝集剤添加量が異なる場合がある。あらかじめ設定した条件から逸脱した被処理水が流入した場合、凝集剤添加量が不足したりして適正に制御されず、固液分離処理水が悪化してしまうおそれがある。また、凝集した水を、ろ過装置を用いてろ過処理する場合、凝集剤添加量が少ないと処理水中に残留する有機物などの溶存物質によって、ろ過装置の前後のろ過圧が上昇し、処理水量が低下してしまうおそれがある。また、被処理水に凝集剤が過剰に添加された場合、後段の固液分離装置への負荷が高くなる。その結果、SSリークやろ過装置の閉塞を引き起こすおそれがある。また、被処理水に添加する凝集剤およびpH調整剤(苛性ソーダ等)の薬品コストが膨らむ他、凝集剤由来の汚泥発生量が多くなるため汚泥処分コストも増加してしまう。さらに、ろ過装置として膜ろ過を用いた場合、ろ過装置の前後のろ過圧上昇が顕著になると、酸やアルカリを用いた薬品洗浄を実施する必要があり、洗浄コストが発生してしまう。薬品洗浄を行うために装置の運転を停止しなければならないというデメリットや、予備系列を増設しなければならない等のデメリットがある。 However, even if the turbidity of the treated water is the same, the amount of coagulant required may differ. If the treated water deviates from the preset conditions and flows in, the amount of coagulant added may be insufficient and not properly controlled, which may cause the solid-liquid separated treated water to deteriorate. In addition, when the coagulated water is filtered using a filtration device, if the amount of coagulant added is small, the filtration pressure before and after the filtration device may increase due to dissolved substances such as organic matter remaining in the treated water, and the amount of treated water may decrease. In addition, if an excessive amount of coagulant is added to the treated water, the load on the solid-liquid separation device in the downstream increases. As a result, there is a risk of SS leaks and clogging of the filtration device. In addition, the chemical costs of the coagulant and pH adjuster (caustic soda, etc.) added to the treated water will increase, and the amount of sludge generated from the coagulant will increase, so the sludge disposal costs will also increase. In addition, when membrane filtration is used as the filtration device, if the increase in filtration pressure before and after the filtration device becomes significant, it will be necessary to carry out chemical cleaning using acids or alkalis, which will incur cleaning costs. There are disadvantages such as the need to stop operation of the equipment to perform chemical cleaning and the need to add a backup line.

本形態においては、変動する原水に対し、ろ過装置の前後のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。
(第2の実施の形態)
In this embodiment, the amount of coagulant added can be optimally controlled while suppressing the increase in filtration pressure before and after the filtration device, even with fluctuating raw water. This allows the entire water treatment system to operate stably, and further optimizes costs.
Second Embodiment

図7は、本発明の水処理システムの第2の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図7に示すように、反応槽100と、中継槽110と、ポンプ200と、砂ろ過装置301と、圧力センサ410,420と、撮像装置500と、制御装置600と、添加装置700と、凝集剤貯槽710とを有する。反応槽100、中継槽110、ポンプ200、圧力センサ410,420、撮像装置500、制御装置600、添加装置700および凝集剤貯槽710それぞれは、図1に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。 Figure 7 is a diagram showing a second embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 7, the water treatment system in this embodiment has a reaction tank 100, a relay tank 110, a pump 200, a sand filtration device 301, pressure sensors 410, 420, an imaging device 500, a control device 600, an addition device 700, and a flocculant storage tank 710. The reaction tank 100, the relay tank 110, the pump 200, the pressure sensors 410, 420, the imaging device 500, the control device 600, the addition device 700, and the flocculant storage tank 710 are each the same as those in the embodiment shown in Figure 1.

砂ろ過装置301は、第1の実施の形態におけるろ過膜300に置き換わって配置されたろ過手段である。砂ろ過装置301は、砂層をろ材として被処理水をろ過する。圧力センサ410が砂ろ過装置301の前段に配置され、圧力センサ420が砂ろ過装置301の後段に配置される。この構成により、砂ろ過装置301の前後の圧力がそれぞれ測定される。制御装置600におけるこれらの圧力に基づいた制御は第1の実施の形態と同様である。 The sand filter 301 is a filtering means arranged in place of the filter membrane 300 in the first embodiment. The sand filter 301 filters the water to be treated using a sand layer as a filter medium. A pressure sensor 410 is arranged in front of the sand filter 301, and a pressure sensor 420 is arranged in the rear of the sand filter 301. With this configuration, the pressures before and after the sand filter 301 are measured. The control based on these pressures in the control device 600 is the same as in the first embodiment.

このように、本形態においては、制御装置600が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられた砂ろ過装置301の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置600が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置600が、砂ろ過装置301の前後の圧力の差分の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。このように、変動する原水に対し、ろ過装置の前後のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。
(第3の実施の形態)
In this manner, in this embodiment, the control device 600 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the water to be treated to which the flocculant has been added and the change in the pressure difference before and after the sand filtration device 301 provided in the subsequent stage. At this time, the control device 600 digitizes the state (characteristic amount) of the flocculants based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristic amount) of the flocculants. In addition, the control device 600 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change in the pressure difference before and after the sand filtration device 301 (rising speed). This allows the optimal amount of flocculant to be added. In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic amount, the lower limit value of the amount of flocculant added based on operating data such as flow rate and pressure can be controlled to further avoid clogging of the filtration device and operate the entire water treatment facility stably. In this manner, the amount of flocculant added can be optimally controlled for the flocculant added while suppressing the increase in filtration pressure before and after the filtration device for the fluctuating raw water. This allows the entire water treatment system to operate stably and further optimizes incurred costs.
Third Embodiment

図8は、本発明の水処理システムの第3の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図8に示すように、反応槽100と、砂ろ過装置302と、水位計430と、撮像装置500と、制御装置601と、添加装置700と、凝集剤貯槽710とを有する。反応槽100、撮像装置500、添加装置700および凝集剤貯槽710それぞれは、図1に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。 Figure 8 is a diagram showing a third embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 8, the water treatment system in this embodiment has a reaction tank 100, a sand filter device 302, a water level gauge 430, an imaging device 500, a control device 601, an addition device 700, and a flocculant storage tank 710. The reaction tank 100, the imaging device 500, the addition device 700, and the flocculant storage tank 710 are each the same as those in the embodiment shown in Figure 1.

砂ろ過装置302は、重力式の砂ろ過装置であって、上部から被処理水を流入して、ろ材である砂層を透過した処理水を下部から抽出するろ過手段である。水位計430は、砂ろ過装置302の被処理水の水位を測定する。水位計430は測定した水位の値を制御装置601へ通知する。 The sand filter 302 is a gravity type sand filter, and is a filtering means in which the water to be treated flows in from the top and the treated water that has permeated the sand layer, which serves as the filter medium, is extracted from the bottom. The water level gauge 430 measures the water level of the water to be treated in the sand filter 302. The water level gauge 430 notifies the control device 601 of the measured water level value.

図9は、図8に示した制御装置601に具備された構成要素の一例を示す図である。図8に示した制御装置601は図9に示すように、画像処理部610と、制御部621とを有する。画像処理部610は、第1の実施の形態におけるものと同じものである。なお、図9には、図8に示した制御装置601が具備する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。 Figure 9 is a diagram showing an example of components included in the control device 601 shown in Figure 8. As shown in Figure 9, the control device 601 shown in Figure 8 has an image processing unit 610 and a control unit 621. The image processing unit 610 is the same as that in the first embodiment. Note that Figure 9 shows only the main components related to this embodiment among the components included in the control device 601 shown in Figure 8.

制御部621は、画像処理部610が数値化した凝集物の状態(特徴量)と、水位計430ら通知された水位の値とに基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する。具体的には、制御部620は、画像処理部610が数値化した凝集物の状態(特徴量)に基づいて、添加装置700が添加する凝集剤の添加量を制御する際、水位計430ら通知された水位の値に基づいて、添加量の下限値を制御する。 The control unit 621 controls the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the state (characteristics) of the flocculants quantified by the image processing unit 610 and the water level value notified by the water level meter 430. Specifically, when controlling the amount of flocculant added by the addition device 700 based on the state (characteristics) of the flocculants quantified by the image processing unit 610, the control unit 620 controls the lower limit of the amount added based on the water level value notified by the water level meter 430.

以下に、図8に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図10は、図8に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。まず、図5に示したフローチャートを用いて説明したステップS1~S10の処理が行われる。 The water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 8 will be described below. FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 8. First, the processing of steps S1 to S10 described using the flowchart shown in FIG. 5 is performed.

ステップS1にて、第2の規定時間が経過した場合、制御部621は、水位計430から通知された水位の値を取得する(ステップS21)。制御部621は、取得した水位値の単位時間当たりの変化量となる水位上昇速度を算出する(ステップS22)。制御部621は、算出した水位上昇速度とあらかじめ設定された閾値(速度閾値)とを比較する(ステップS23)。 If the second specified time has elapsed in step S1, the control unit 621 acquires the water level value notified by the water level gauge 430 (step S21). The control unit 621 calculates the water level rise speed, which is the amount of change per unit time of the acquired water level value (step S22). The control unit 621 compares the calculated water level rise speed with a preset threshold value (speed threshold) (step S23).

算出した水位上昇速度が速度閾値よりも小さな値である場合、制御部621は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を下げる(ステップS24)。また、算出した水位上昇速度と速度閾値とが互いに同じ値である場合、制御部621は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を維持する(ステップS25)。また、算出した水位上昇速度が速度閾値よりも大きな値である場合、制御部621は、凝集剤貯槽710から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を上げる(ステップS26)。ステップS24,S25,S26それぞれの処理が行われた後、ステップS1の処理が行われる。例えば、許容上限水位を100%とした場合、水位上昇速度が10%/h以上であれば下限値を上げ、10から5%/hであれば下限値を維持し、5%/h未満であれば下限値を下げる制御などを行う。 If the calculated water level rise speed is smaller than the speed threshold, the control unit 621 lowers the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S24). If the calculated water level rise speed and the speed threshold are the same value, the control unit 621 maintains the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S25). If the calculated water level rise speed is larger than the speed threshold, the control unit 621 raises the lower limit value when changing the amount of flocculant added from the flocculant tank 710 (step S26). After the processing of steps S24, S25, and S26 is performed, the processing of step S1 is performed. For example, if the allowable upper limit water level is 100%, if the water level rise speed is 10%/h or more, the lower limit value is raised, if the water level rise speed is between 10 and 5%/h, the lower limit value is maintained, and if it is less than 5%/h, the lower limit value is lowered.

このように、本形態においては、制御装置601が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられた砂ろ過装置302の被処理水の水位の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置601が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置601が、砂ろ過装置302の被処理水の水位の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、ろ過装置の被処理水の水位に基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。このように、変動する原水に対し、ろ過装置のろ過能力の低下を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。本形態のように重力ろ過器等、水頭差を利用して、ろ過装置に通水する場合は、ろ過装置の前後の圧力のろ過圧を用いて制御するよりも水位を用いて制御する方が望ましい。
(第4の実施の形態)
In this manner, in this embodiment, the control device 601 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the water to be treated to which the flocculant has been added and the change in the water level of the water to be treated in the sand filtration device 302 provided in the subsequent stage. At this time, the control device 601 digitizes the state (characteristic amount) of the flocculants based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristic amount) of the flocculants. In addition, the control device 601 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change in the water level of the water to be treated in the sand filtration device 302 (rising speed). This allows the optimal amount of flocculant to be added. In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic amount, the lower limit value of the amount of flocculant added based on the water level of the water to be treated in the filtration device can be controlled to further avoid clogging of the filtration device and stably operate the entire water treatment facility. In this manner, the amount of flocculant added can be optimally controlled for fluctuating raw water while suppressing a decrease in the filtering capacity of the filtration device. This allows the entire water treatment system to be operated stably, and further optimizes costs. When using a gravity filter or other filter that utilizes a head difference to pass water through the filter, it is more desirable to control the water level rather than using the filtration pressure before and after the filter.
(Fourth embodiment)

図11は、本発明の水処理システムの第4の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図11に示すように、原水槽120と、ポンプ200と、攪拌装置800と、ろ過膜300と、圧力センサ410,420と、撮像装置500と、制御装置600と、添加装置700と、凝集剤貯槽710とを有する。ポンプ200、ろ過膜300、圧力センサ410,420、撮像装置500、制御装置600、添加装置700および凝集剤貯槽710それぞれは、図1に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。 Figure 11 is a diagram showing a fourth embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 11, the water treatment system in this embodiment has a raw water tank 120, a pump 200, an agitator 800, a filtration membrane 300, pressure sensors 410, 420, an imaging device 500, a control device 600, an addition device 700, and a flocculant storage tank 710. The pump 200, the filtration membrane 300, the pressure sensors 410, 420, the imaging device 500, the control device 600, the addition device 700, and the flocculant storage tank 710 are each the same as those in the embodiment shown in Figure 1.

原水槽120は、被処理水が貯留される水槽である。攪拌装置800は、ポンプ200を用いて原水槽120から吸い上げられ、添加装置700から凝集剤が添加された水を攪拌する。攪拌装置800の形状や構造は、水を攪拌できるものであれば良く、特に規定しない。攪拌装置800として、例えば、インラインミキサーやオリフィスプレート等が挙げられる。撮像装置500は、攪拌装置800が攪拌した水を撮像する。撮像装置500が撮像するポイントは、攪拌装置800内の水であっても良いし、攪拌装置800からろ過膜300までの流路(配管)を流れる水でも良いし、攪拌装置800とろ過膜300との間に水槽が設けられていれば当該水槽に貯留された水であっても良い。このとき、攪拌装置800や、流路、水槽は、水中にフロックが形成されるフロック形成手段となる。フロック形成における撹拌条件の指標の1つとして撹拌強度(撹拌G値)がある。撹拌G値は、一般に、以下に示す(式2)を用いて表される。被処理水への凝集剤の添加によるフロック形成において、撹拌強度(撹拌G値)が小さ過ぎるとフロックの成長が遅くなってしまう。一方、撹拌強度(撹拌G値)が大き過ぎるとせん断力によりフロックが破壊されてしまう。凝集剤が添加された被処理水を攪拌する撹拌強度は、例えば100~300/s程度にすれば良い。

Figure 2024062253000003
(式2)における各パラメータを以下に示す。
Ai:撹拌翼iの運動方向に直角な面積(m2
vi:撹拌翼iの平均速度(m/s)
ν:水の動粘性係数(m2/s)(1.004×10-62/s)
V:反応槽容量(m3
C:撹拌翼の抵抗係数(-)(1.5) The raw water tank 120 is a water tank in which the water to be treated is stored. The agitator 800 agitates the water that is sucked up from the raw water tank 120 using the pump 200 and to which a flocculant is added from the adder 700. The shape and structure of the agitator 800 are not particularly specified as long as it can agitate water. Examples of the agitator 800 include an in-line mixer and an orifice plate. The imaging device 500 images the water agitated by the agitator 800. The point imaged by the imaging device 500 may be the water in the agitator 800, the water flowing through the flow path (piping) from the agitator 800 to the filtration membrane 300, or the water stored in the water tank if a water tank is provided between the agitator 800 and the filtration membrane 300. In this case, the agitator 800, the flow path, and the water tank are flocculation forming means for forming flocs in the water. One of the indicators of the agitation conditions in flocculation is the agitation strength (agitation G value). The agitation G value is generally expressed by the following formula (2). In forming flocs by adding a coagulant to the water to be treated, if the agitation intensity (agitation G value) is too small, the growth of the flocs will be slow. On the other hand, if the agitation intensity (agitation G value) is too large, the flocs will be destroyed by shear force. The agitation intensity for agitating the water to be treated to which a coagulant has been added may be, for example, about 100 to 300/s.
Figure 2024062253000003
The parameters in (Equation 2) are as follows:
Ai: Area perpendicular to the direction of motion of the impeller i (m 2 )
vi: average speed of stirring blade i (m / s)
ν: Dynamic viscosity coefficient of water (m 2 /s) ( 1.004×10 −6 m 2 /s)
V: Reactor volume (m 3 )
C: Resistance coefficient of the stirring blade (-) (1.5)

このように、本形態においては、制御装置600が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置600が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置600が、ろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、撮像装置500が撮像する被処理水は、凝集剤が添加されて攪拌された後の被処理水であれば良く、流路を流れるものや水槽に貯留されたものに限定されない。そのため、撮像のために被処理水を貯留しておく水槽等の設備を準備することなく、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。
(第5の実施の形態)
In this manner, in this embodiment, the control device 600 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculant in the water to be treated to which the flocculant has been added and the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 provided in the subsequent stage. At this time, the control device 600 digitizes the state (characteristic amount) of the flocculant based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristic amount) of the flocculant. In addition, the control device 600 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 (rising speed). In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic amount, by controlling the lower limit value of the amount of flocculant added based on the operating data such as the flow rate and pressure, it is possible to more effectively avoid clogging of the filtration device and to stably operate the entire water treatment facility. Furthermore, in this embodiment, the water to be treated that the imaging device 500 captures may be water to be treated after the flocculant has been added and stirred, and is not limited to water flowing through a flow path or stored in a water tank. Therefore, it is possible to add an optimal amount of flocculant without having to prepare equipment such as a water tank in which to store the water to be treated for imaging.
Fifth embodiment

図12は、本発明の水処理システムの第5の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図12に示すように、反応槽100と、凝集槽130と、浮上槽140と、中継槽110と、ポンプ200と、ろ過膜300と、圧力センサ410,420と、撮像装置500と、制御装置600と、添加装置700と、凝集剤貯槽710とを有する。反応槽100、ポンプ200、ろ過膜300、圧力センサ410,420、撮像装置500、制御装置600、添加装置700および凝集剤貯槽710それぞれは、図1に示した第1の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。中継槽110は、図7に示した第2の実施の形態におけるものと同じものである。 Figure 12 is a diagram showing a fifth embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 12, the water treatment system in this embodiment has a reaction tank 100, a flocculation tank 130, a flotation tank 140, a relay tank 110, a pump 200, a filtration membrane 300, pressure sensors 410, 420, an imaging device 500, a control device 600, an addition device 700, and a flocculant storage tank 710. The reaction tank 100, the pump 200, the filtration membrane 300, the pressure sensors 410, 420, the imaging device 500, the control device 600, the addition device 700, and the flocculant storage tank 710 are the same as those in the first embodiment shown in Figure 1. The relay tank 110 is the same as that in the second embodiment shown in Figure 7.

凝集槽130は、反応槽100で処理された被処理水が注入される水槽である。凝集槽130は、被処理水内のフロック形成を促すために設けられる。凝集槽130に貯留された被処理水には、例えばポリマーが注入される。浮上槽140は、凝集槽130で処理された被処理水が注入され、固液分離として被処理水の浮上分離を行う固液分離槽である。浮上槽140にて、処理水と浮上したスカム等の浮上物とに分離され、スカム等の浮上物は浮上槽140の外部へ排出される。また、浮上槽140にて処理された被処理水は中継槽110へ送液される。 The flocculation tank 130 is a water tank into which the water to be treated that has been treated in the reaction tank 100 is poured. The flocculation tank 130 is provided to promote the formation of flocs in the water to be treated. For example, a polymer is poured into the water to be treated stored in the flocculation tank 130. The flotation tank 140 is a solid-liquid separation tank into which the water to be treated that has been treated in the flocculation tank 130 is poured and which performs floating separation of the water to be treated as solid-liquid separation. In the flotation tank 140, the treated water is separated from floating matter such as scum that has risen to the surface, and the floating matter such as scum is discharged to the outside of the flotation tank 140. The water to be treated that has been treated in the flotation tank 140 is sent to the relay tank 110.

このように、本形態においては、制御装置600が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置600が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置600が、ろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、フロック形成を促すために凝集槽130と浮上槽140とを撮像装置500が凝集状態を撮像する反応槽100とろ過膜300との間に設ける。そのため、ろ過装置(ろ過膜300)をより安定的に運転させることができ、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。なお、固液分離手段として浮上槽140の代わりに、固液分離として凝集沈殿を行う沈殿槽を用いても良い。また、固液分離手段は、図7に示した第2の実施の形態における砂ろ過装置301の前段や、図8に示した第3の実施の形態における砂ろ過装置302の前段、図11に示した第4の実施の形態におけるろ過膜300の前段(撮像装置500の撮像ポイントよりも下流側)に設けても良い。固液分離手段をろ過装置の前段に設けることで、ろ過装置への閉塞物質による負荷を低減させることができ、ろ過装置をより安定して運用することができる。
(第6の実施の形態)
In this manner, in this embodiment, the control device 600 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the water to be treated to which the flocculant has been added and the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 provided in the subsequent stage. At this time, the control device 600 digitizes the state (characteristics) of the flocculants based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristics) of the flocculants. In addition, the control device 600 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 (rising speed). In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic values, by controlling the lower limit value of the amount of flocculant added based on operation data such as flow rate and pressure, it is possible to more effectively avoid clogging of the filtration device and to stably operate the entire water treatment facility. Furthermore, in this embodiment, in order to promote floc formation, a flocculation tank 130 and a flotation tank 140 are provided between the reaction tank 100, in which the imaging device 500 captures the flocculation state, and the filtration membrane 300. Therefore, the filtration device (filtration membrane 300) can be operated more stably, and an optimal amount of flocculant can be added. In addition, instead of the floating tank 140 as a solid-liquid separation means, a settling tank for performing coagulation precipitation as solid-liquid separation may be used. In addition, the solid-liquid separation means may be provided in the front stage of the sand filtration device 301 in the second embodiment shown in FIG. 7, in the front stage of the sand filtration device 302 in the third embodiment shown in FIG. 8, or in the front stage of the filtration membrane 300 in the fourth embodiment shown in FIG. 11 (downstream of the imaging point of the imaging device 500). By providing the solid-liquid separation means in the front stage of the filtration device, the load on the filtration device due to the clogging substances can be reduced, and the filtration device can be operated more stably.
Sixth embodiment

図13は、本発明の水処理システムの第6の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図13に示すように、反応槽100と、凝集槽130と、浮上槽140と、中継槽110と、ポンプ200,210と、ろ過膜300と、圧力センサ410,420と、撮像装置500と、制御装置600と、添加装置700と、凝集剤貯槽710と、処理水槽150と、流量計440とを有する。反応槽100、ポンプ200、ろ過膜300、圧力センサ410,420、撮像装置500、制御装置600、添加装置700および凝集剤貯槽710それぞれは、図1に示した第1の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。中継槽110は、図7に示した第2の実施の形態におけるものと同じものである。凝集槽130および浮上槽140それぞれは、図12に示した第5の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。 Figure 13 is a diagram showing a sixth embodiment of the water treatment system of the present invention. As shown in Figure 13, the water treatment system in this embodiment has a reaction tank 100, a flocculation tank 130, a flotation tank 140, a relay tank 110, pumps 200, 210, a filtration membrane 300, pressure sensors 410, 420, an imaging device 500, a control device 600, an addition device 700, a flocculant storage tank 710, a treated water tank 150, and a flow meter 440. The reaction tank 100, the pump 200, the filtration membrane 300, the pressure sensors 410, 420, the imaging device 500, the control device 600, the addition device 700, and the flocculant storage tank 710 are the same as those in the first embodiment shown in Figure 1. The relay tank 110 is the same as that in the second embodiment shown in Figure 7. The flocculation tank 130 and the flotation tank 140 are the same as those in the fifth embodiment shown in Figure 12.

ろ過装置(ろ過膜300)をより安定的に運転するためには、ろ過膜300を逆洗する逆洗手段を設けても良い。処理水槽150には、ろ過膜300を透過した処理水が貯留される。流量計440は、ろ過膜300を透過して処理水槽150へ供給される処理水の流量を測定する。処理水槽150に貯留された処理水を、ポンプ210を用いて汲み上げ、薬品を添加(薬品添加逆洗)してろ過膜300の二次側から一次側へ通水させる。添加する薬品は、次亜塩素酸ナトリウム、苛性ソーダ、塩酸、シュウ酸等が好ましい。逆洗後の排水は系外へ排出しても良いし、水回収率の観点から反応槽100の前段に設けられた原水槽(不図示)へ戻しても良い。 In order to operate the filtration device (filtration membrane 300) more stably, a backwashing means for backwashing the filtration membrane 300 may be provided. The treated water tank 150 stores treated water that has permeated the filtration membrane 300. The flow meter 440 measures the flow rate of treated water that permeates the filtration membrane 300 and is supplied to the treated water tank 150. The treated water stored in the treated water tank 150 is pumped up using the pump 210, and chemicals are added (chemical addition backwashing) to pass the water from the secondary side to the primary side of the filtration membrane 300. The chemicals to be added are preferably sodium hypochlorite, caustic soda, hydrochloric acid, oxalic acid, etc. The wastewater after backwashing may be discharged outside the system, or may be returned to a raw water tank (not shown) provided in front of the reaction tank 100 from the viewpoint of water recovery rate.

図14は、図13に示した圧力センサ410が測定した圧力と圧力センサ420が測定した圧力とのろ過圧の時間的変化の一例を示す図である。図14に示すように、採水工程が開始され、時間の経過とともにろ過膜300の一次側の圧力と二次側の圧力とのろ過圧が上昇していく。逆洗を行うことで、ろ過圧が一時的に下がるが、採水工程が再開されるとろ過圧がさらに上昇していく。採水工程の開始時(逆洗する前)のろ過圧と、逆洗の終了後の採水工程の開始時(逆洗の後)のろ過圧との差の単位時間当たりの変化量が第1の実施の形態でも説明したろ過圧上昇速度となる。図14に示した例では、採水工程の開始時のろ過圧と、逆洗が終了した時間t1のときのろ過圧との変化の傾きがろ過圧上昇速度となる。このように、採水工程を行うことでろ過膜300の一次側の圧力と二次側の圧力とのろ過圧が上昇してしまっても、その後に逆洗を行うことでろ過圧を下げることができる。 Figure 14 is a diagram showing an example of the change over time in the filtration pressure between the pressure measured by the pressure sensor 410 and the pressure measured by the pressure sensor 420 shown in Figure 13. As shown in Figure 14, the water collection process is started, and the filtration pressure between the pressure on the primary side and the pressure on the secondary side of the filtration membrane 300 increases over time. By performing backwashing, the filtration pressure temporarily decreases, but when the water collection process is resumed, the filtration pressure increases further. The amount of change per unit time of the difference between the filtration pressure at the start of the water collection process (before backwashing) and the filtration pressure at the start of the water collection process after the backwashing is completed (after backwashing) is the filtration pressure increase rate described in the first embodiment. In the example shown in Figure 14, the slope of the change between the filtration pressure at the start of the water collection process and the filtration pressure at time t1 when the backwashing is completed is the filtration pressure increase rate. In this way, even if the filtration pressure between the pressure on the primary side and the pressure on the secondary side of the filtration membrane 300 increases by performing the water collection process, the filtration pressure can be reduced by performing backwashing thereafter.

このように、本形態においては、制御装置600が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置700が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置600が、撮像装置500を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態(特徴量)を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態(特徴量)に応じて変化させていく。また、制御装置600が、ろ過膜300の前後の圧力の差分の変化量(上昇速度)に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、採水工程の後にろ過膜300の二次側から一次側へ薬品を添加した処理水を通水してろ過膜300を逆洗する。これにより、ろ過膜300の一次側の汚れを剥離し、ろ過膜300の閉塞を改善することができる。そのため、ろ過装置(ろ過膜300)をより安定的に運転させることができ、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。 In this manner, in this embodiment, the control device 600 controls the amount of flocculant added to the water to be treated by the addition device 700 based on the state of the flocculants in the water to be treated to which the flocculant has been added and the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 provided in the subsequent stage. At this time, the control device 600 digitizes the state (characteristics) of the flocculants based on the image captured by the imaging device 500, and changes the amount of flocculant added calculated based on the water quality of the water to be treated according to the state (characteristics) of the flocculants. In addition, the control device 600 controls the lower limit value for changing the amount of flocculant added according to the change in the pressure difference before and after the filtration membrane 300 (rising speed). In addition to controlling the amount of flocculant added based on the characteristic values, by controlling the lower limit value of the amount of flocculant added based on operating data such as flow rate and pressure, it is possible to avoid clogging of the filtration device and operate the entire water treatment facility stably. Furthermore, in this embodiment, after the water collection process, the treated water to which the chemical has been added is passed from the secondary side of the filtration membrane 300 to the primary side to backwash the filtration membrane 300. This allows dirt on the primary side of the filtration membrane 300 to be peeled off and improves clogging of the filtration membrane 300. As a result, the filtration device (filtration membrane 300) can be operated more stably, and an optimal amount of coagulant can be added.

本発明によれば、用水処理における台風等による急激な濁度上昇が発生した場合や、排水処理のような被処理水の水質変動が大きな場合であっても、最適な添加量の凝集剤を添加することができるという効果が得られる。 The present invention has the effect of being able to add an optimal amount of coagulant even when a sudden increase in turbidity occurs in water treatment due to a typhoon or the like, or when there is a large change in the quality of the water being treated, such as in wastewater treatment.

以上、各構成要素に各機能(処理)それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。また、上述した各実施の形態を任意の組み合わせで組み合わせても良い。 Although the above description has been given with each component assigned a respective function (process), this allocation is not limited to the above. Furthermore, the configuration of the components is also not limited to the above-described forms, which are merely examples. Furthermore, the above-described embodiments may be combined in any combination.

上述した制御装置600,601それぞれが行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。制御装置としては、PLC(Programmable Logic Controller)等を用いると良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム(以下、プログラムと称する)を制御装置600,601それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置600,601それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置600,601それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー(登録商標)ディスク、光磁気ディスク、DVD(Digital Versatile Disc)、CD(Compact Disc)、Blu-ray(登録商標) Disc、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SDカードなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置600,601それぞれに内蔵されたROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリやHDD(Hard Disc Drive)等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、制御装置600,601それぞれに設けられたCPUにて読み込まれ、CPUの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、CPUは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。 The processing performed by each of the above-mentioned control devices 600 and 601 may be performed by a logic circuit created for each purpose. As the control device, a PLC (Programmable Logic Controller) or the like may be used. In addition, a computer program (hereinafter referred to as a program) in which the processing contents are described as procedures may be recorded on a recording medium readable by each of the control devices 600 and 601, and the program recorded on the recording medium may be read and executed by each of the control devices 600 and 601. The recording media readable by the control devices 600 and 601 include removable recording media such as floppy disks, optical magnetic disks, digital versatile discs (DVDs), compact discs (CDs), Blu-ray discs (registered trademark) discs, universal serial bus (USB) memories, and SD cards, as well as memory such as read only memory (ROM) and random access memory (RAM) built into the control devices 600 and 601, and hard disc drives (HDDs). The programs recorded on these recording media are read by the CPUs provided in the control devices 600 and 601, and the same processing as described above is performed under the control of the CPUs. Here, the CPUs operate as computers that execute the programs read from the recording media on which the programs are recorded.

上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
(付記2)前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する、付記1に記載の水処理システム。
(付記3)前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する、付記2に記載の水処理システム。
(付記4)前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記1から3のいずれか1項に記載の水処理システム。
(付記5)前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する、付記1から4のいずれか1項に記載の水処理システム。
(付記6)前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する、付記1から5のいずれか1項に記載の水処理システム。
(付記7)前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記1から6のいずれか1項に記載の水処理システム。
(付記8)前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する、付記1から7のいずれか1項に記載の水処理システム。
(付記9)添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも1つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
(付記10)添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
(付記11)コンピュータに、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
A part or all of the above-described embodiments can be described as, but is not limited to, the following supplementary notes.
(Additional Note 1) An adding means for adding a flocculant to the water to be treated;
an imaging means for imaging a state of the flocculant in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A filtering means for filtering the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A measuring means for measuring at least one of a pressure at an inlet of the filtering means, a filtering flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
A water treatment system having a control means for controlling the amount of flocculant added by the addition means based on the state of the flocculant imaged by the imaging means and the value measured by the measurement means.
(Supplementary Note 2) The water treatment system according to Supplementary Note 1, wherein the control means calculates a characteristic quantity representing the state of the aggregate from the image captured by the imaging means.
(Supplementary Note 3) The water treatment system according to Supplementary Note 2, wherein the control means calculates the characteristic amount based on the number of edge pixels of the aggregate.
(Appendix 4) A water treatment system described in any one of Appendices 1 to 3, wherein the control means controls a lower limit value of the amount of coagulant added by the addition means based on the amount of change in the value measured by the measurement means.
(Appendix 5) The water treatment system according to any one of appendices 1 to 4, wherein the adding means adds an inorganic flocculant as the flocculant.
(Additional Note 6) A water tank into which the treated water flows,
The water treatment system according to any one of claims 1 to 5, wherein the adding means adds the coagulant to the water to be treated that has flowed into the water tank.
(Additional Note 7) Having a backwashing means for backwashing the filtering means,
A water treatment system described in any one of Appendix 1 to 6, wherein the control means controls a lower limit value of the amount of coagulant added by the addition means based on the amount of change in the value measured by the measurement means before and after backwashing the filtration means using the backwashing means.
(Appendix 8) A water treatment system described in any one of appendices 1 to 7, comprising a solid-liquid separation means upstream of the filtration means for performing solid-liquid separation on the water to which the coagulant has been added from the addition means.
(Additional Note 9) An image processing unit that digitizes the state of the flocculant based on an image of the flocculant in the water to which the flocculant is added from the adding means;
A control device having a control unit that controls the amount of flocculant added by the addition means based on the state of the flocculant quantified by the image processing unit, and at least one of the inlet pressure of a filtration means that filters the water to which the flocculant has been added, the filtration flow rate of the filtration means, and the water level in the filtration means.
(Appendix 10) A process of quantifying the state of the flocculants based on an image of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A process of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
and controlling the amount of the flocculant added by the adding means based on the quantified state of the flocculants and the acquired value.
(Appendix 11) A computer includes:
A step of quantifying the state of the flocculants based on an image of the state of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A step of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
A program for executing a procedure for controlling the amount of flocculant added by the addition means based on the quantified state of the flocculant and the acquired value.

100 反応槽
101 攪拌機
110 中継槽
120 原水槽
130 凝集槽
140 浮上槽
150 処理水槽
200,210 ポンプ
300 ろ過膜
301,302 砂ろ過装置
410,420 圧力センサ
430 水位計
440 流量計
500 撮像装置
600,601 制御装置
610 画像処理部
620,621 制御部
700 添加装置
710 凝集剤貯槽
800 攪拌装置
REFERENCE SIGNS LIST 100 Reaction tank 101 Agitator 110 Relay tank 120 Raw water tank 130 Coagulation tank 140 Flotation tank 150 Treated water tank 200, 210 Pump 300 Filtration membrane 301, 302 Sand filtration device 410, 420 Pressure sensor 430 Water level gauge 440 Flow meter 500 Imaging device 600, 601 Control device 610 Image processing unit 620, 621 Control unit 700 Addition device 710 Coagulant storage tank 800 Agitation device

Claims (11)

被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
An adding means for adding a flocculant to the water to be treated;
an imaging means for imaging a state of the flocculant in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A filtering means for filtering the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A measuring means for measuring at least one of a pressure at an inlet of the filtering means, a filtering flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
A water treatment system having a control means for controlling the amount of flocculant added by the addition means based on the state of the flocculant imaged by the imaging means and the value measured by the measurement means.
請求項1に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する水処理システム。
2. The water treatment system according to claim 1,
The control means calculates a characteristic quantity representing the state of the aggregate from the image captured by the imaging means.
請求項2に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する水処理システム。
3. The water treatment system according to claim 2,
The control means calculates the feature amount based on the number of edge pixels of the aggregate.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
In the water treatment system according to any one of claims 1 to 3,
The control means controls a lower limit of the amount of the flocculant added by the adding means based on the amount of change in the value measured by the measuring means.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する水処理システム。
In the water treatment system according to any one of claims 1 to 3,
The water treatment system, wherein the adding means adds an inorganic flocculant as the flocculant.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する水処理システム。
In the water treatment system according to any one of claims 1 to 3,
A water tank into which the water to be treated flows,
The adding means is a water treatment system that adds the coagulant to the water to be treated that has flowed into the water tank.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
In the water treatment system according to any one of claims 1 to 3,
A backwashing means for backwashing the filtering means,
The control means controls the lower limit of the amount of coagulant added by the addition means based on the change in the value measured by the measurement means before and after backwashing the filtration means using the backwashing means.
請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理システムにおいて、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する水処理システム。
In the water treatment system according to any one of claims 1 to 3,
The water treatment system further comprises a solid-liquid separation means, which is disposed upstream of the filtering means and performs solid-liquid separation on the water to which the flocculant has been added by the adding means.
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも1つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
an image processing unit that quantifies the state of the flocculants based on an image of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A control device having a control unit that controls the amount of flocculant added by the addition means based on the state of the flocculant quantified by the image processing unit, and at least one of the inlet pressure of a filtration means that filters the water to which the flocculant has been added, the filtration flow rate of the filtration means, and the water level in the filtration means.
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
A process of quantifying the state of the flocculants based on an image of the state of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A process of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
and controlling the amount of the flocculant added by the adding means based on the quantified state of the flocculants and the acquired value.
コンピュータに、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも1つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
On the computer,
A step of quantifying the state of the flocculants based on an image of the state of the flocculants in the water to which the flocculant has been added from the adding means;
A step of acquiring at least one of a pressure at an inlet of a filtering means for filtering the water to which the coagulant has been added, a filtration flow rate of the filtering means, and a water level in the filtering means;
A program for executing a procedure for controlling the amount of flocculant added by the addition means based on the quantified state of the flocculant and the acquired value.
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