JP3451959B2 - 水道水質管理システム - Google Patents
水道水質管理システムInfo
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- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水道水質管理システ
ムに関わり、特に管路末端の水質計測、監視及び管理に
関する。
ムに関わり、特に管路末端の水質計測、監視及び管理に
関する。
【０００２】
【従来の技術】水道水は水源地からの原水を浄水場で濾
過、消毒し、水質基準を満たした水を需要家に配水する
よう管理されている。水道水の水質を評価する基準とし
ては、残留塩素（給水栓水で0.1mg/L以上、おいしい水
の基準は0.4mg/L以下）、濁度（２度以下）、色度（５
度以下）などがある。上水道では水質を維持するため
に、配水管路網の一部から水道水をサンプルし、残留塩
素濃度や濁度、色度などを手分析または水質監視装置に
よりチェックし塩素付加量を決定していた。また、特開
平６−３２０１６６号公報に記載のように配水管網に設
置した水質モニタからの信号と浄水場の浄水池と配水池
での残留塩素計測値からファジー推論を行い、トリハロ
メタンの発生量が最少になるように浄水場での塩素注入
量を制御していた。さらに、特開平７−２９００４０号
公報に記載のように水道管の管路網解析を行い、管路網
の各節点（交点）を流れる水道水の流量や水頭，各節点
からの取り出し水量を求め、各点での残留塩素を推定
し、浄水場や管路網に設けた配水池での塩素付加量を調
整していた。
過、消毒し、水質基準を満たした水を需要家に配水する
よう管理されている。水道水の水質を評価する基準とし
ては、残留塩素（給水栓水で0.1mg/L以上、おいしい水
の基準は0.4mg/L以下）、濁度（２度以下）、色度（５
度以下）などがある。上水道では水質を維持するため
に、配水管路網の一部から水道水をサンプルし、残留塩
素濃度や濁度、色度などを手分析または水質監視装置に
よりチェックし塩素付加量を決定していた。また、特開
平６−３２０１６６号公報に記載のように配水管網に設
置した水質モニタからの信号と浄水場の浄水池と配水池
での残留塩素計測値からファジー推論を行い、トリハロ
メタンの発生量が最少になるように浄水場での塩素注入
量を制御していた。さらに、特開平７−２９００４０号
公報に記載のように水道管の管路網解析を行い、管路網
の各節点（交点）を流れる水道水の流量や水頭，各節点
からの取り出し水量を求め、各点での残留塩素を推定
し、浄水場や管路網に設けた配水池での塩素付加量を調
整していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水道水は浄水場から管
径４００mm以上の配水本管を介して本管分枝部分から管
径100〜350mmの配水小管につながり、配水小管から需要
家に給水される。残留塩素は水道水の配水管路内で細菌
などが繁殖しないように一定以上の濃度が要求される
が、時間の経過と伴に、水道水などに含まれる有機物や
配管壁との反応により指数関数状に減少し、給水栓に達
するまでの経路および時間により濃度のばらつきが生じ
る。残留塩素の減少速度は管径やライニングの有無、水
温の影響を受ける（管径が小さく、水温が高いほど減少
速度が大きくなるので配水小管網での減少が大きくな
る）。さらに、給水栓への到達時間は給水栓での使用量
だけではなく下流側での使用量によっても変動し日変
動、季節変動が存在する。また、濁度や色度は配水管の
老朽化による赤水や破損による土中粒子の混入などによ
り生じるため管理が難しい。
径４００mm以上の配水本管を介して本管分枝部分から管
径100〜350mmの配水小管につながり、配水小管から需要
家に給水される。残留塩素は水道水の配水管路内で細菌
などが繁殖しないように一定以上の濃度が要求される
が、時間の経過と伴に、水道水などに含まれる有機物や
配管壁との反応により指数関数状に減少し、給水栓に達
するまでの経路および時間により濃度のばらつきが生じ
る。残留塩素の減少速度は管径やライニングの有無、水
温の影響を受ける（管径が小さく、水温が高いほど減少
速度が大きくなるので配水小管網での減少が大きくな
る）。さらに、給水栓への到達時間は給水栓での使用量
だけではなく下流側での使用量によっても変動し日変
動、季節変動が存在する。また、濁度や色度は配水管の
老朽化による赤水や破損による土中粒子の混入などによ
り生じるため管理が難しい。
【０００４】したがって、本管分枝部分以降の需要家に
近い末端における配水小管網の管路の状態、流れを浄水
場から需要家までの全域にわたって解析により把握する
ことは不可能であり、末端での水質を制御することはほ
とんど不可能であった。
近い末端における配水小管網の管路の状態、流れを浄水
場から需要家までの全域にわたって解析により把握する
ことは不可能であり、末端での水質を制御することはほ
とんど不可能であった。
【０００５】本発明の目的は、本管分枝部分以降の需要
家に近い末端における配水小管網の管路の状態、流れを
浄水場から需要家までの全域にわたって把握し、末端需
要家における水道水質を適正なレベルに維持することが
できるようにした水道水質管理システムを得ることにあ
る。
家に近い末端における配水小管網の管路の状態、流れを
浄水場から需要家までの全域にわたって把握し、末端需
要家における水道水質を適正なレベルに維持することが
できるようにした水道水質管理システムを得ることにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、浄水場から
需要家水栓に至る水道管路を備える水道管路網の水質を
管理する水道水質管理システムにおいて、配水本管から
枝別れし需要家側に向かう配水小管網の基点に設けられ
た配水設備と、この配水設備に設けられた水質向上手段
と、前記配水小管網に設けられ水道水の水質を計測する
ための水質モニタとを備え、この水質モニタからの信号
に基づき前記配水設備から前記配水小管網へ流れる水道
水の水質を制御することにより達成される。
需要家水栓に至る水道管路を備える水道管路網の水質を
管理する水道水質管理システムにおいて、配水本管から
枝別れし需要家側に向かう配水小管網の基点に設けられ
た配水設備と、この配水設備に設けられた水質向上手段
と、前記配水小管網に設けられ水道水の水質を計測する
ための水質モニタとを備え、この水質モニタからの信号
に基づき前記配水設備から前記配水小管網へ流れる水道
水の水質を制御することにより達成される。
【０００７】また、上記目的は、浄水場から需要家水栓
に至る水道管路を備える水道管路網の水質を管理する水
道水質管理システムにおいて、配水本管から枝別れし需
要家側に向かう配水小管網の基点に設けられた配水設備
と、この配水設備に設けられた水質向上手段と、前記配
水小管網に設けられ水道水の水質を計測するための水質
モニタと、前記配水小管網の管路を流れる水道水の流量
を計測する流量センサとを備え、前記水質モニタ及び流
量センサからの信号に基づき前記排水設備及び浄水場の
運転を制御することにより達成される。
に至る水道管路を備える水道管路網の水質を管理する水
道水質管理システムにおいて、配水本管から枝別れし需
要家側に向かう配水小管網の基点に設けられた配水設備
と、この配水設備に設けられた水質向上手段と、前記配
水小管網に設けられ水道水の水質を計測するための水質
モニタと、前記配水小管網の管路を流れる水道水の流量
を計測する流量センサとを備え、前記水質モニタ及び流
量センサからの信号に基づき前記排水設備及び浄水場の
運転を制御することにより達成される。
【０００８】また、上記目的は、前記配水設備に設けら
れた前記水質モニタと前記水質向上手段と、この水質向
上手段をバイパスして配水小管網側に水道水を流すため
のバイパス流路を設け、前記水質モニタにより配水本管
から配水小管網側に入る水道水の水質を計測し、水質が
良好な場合は前記水質向上手段をバイパスして配水小管
網に水道水を流す構成としたことにより達成される。
れた前記水質モニタと前記水質向上手段と、この水質向
上手段をバイパスして配水小管網側に水道水を流すため
のバイパス流路を設け、前記水質モニタにより配水本管
から配水小管網側に入る水道水の水質を計測し、水質が
良好な場合は前記水質向上手段をバイパスして配水小管
網に水道水を流す構成としたことにより達成される。
【０００９】また、上記目的は、配水小管網に設けられ
た水質モニタの近傍の管路に水道水を外部に排水するた
めの管路と排水バルブとを設け、前記水質モニタの信号
に基づき前記排水バルブの開閉を行うことにより達成さ
れる。
た水質モニタの近傍の管路に水道水を外部に排水するた
めの管路と排水バルブとを設け、前記水質モニタの信号
に基づき前記排水バルブの開閉を行うことにより達成さ
れる。
【００１０】また、上記目的は、排水バルブからの排水
を貯留するためのタンクを設けたことにより達成され
る。
を貯留するためのタンクを設けたことにより達成され
る。
【００１１】また、上記目的は、配水小管網に設けられ
た水質モニタで水質を計測された水道水を、配水設備、
配水池あるいは浄水場に送るための管路と、この管路を
開閉する排水バルブとを設け、前記水質モニタの信号に
基づき前記排水バルブの開閉を行うことにより達成され
る。
た水質モニタで水質を計測された水道水を、配水設備、
配水池あるいは浄水場に送るための管路と、この管路を
開閉する排水バルブとを設け、前記水質モニタの信号に
基づき前記排水バルブの開閉を行うことにより達成され
る。
【００１２】また、上記目的は、配水小管網に設けられ
た水質モニタ近接に濾過膜や活性炭で浄化する浄化設備
を設け、水質モニタにより水道水の水質を計測し、水質
が悪化した場合に水道水を前記浄水設備に通して浄化し
た水道水を下流側管に流すことにより達成される。
た水質モニタ近接に濾過膜や活性炭で浄化する浄化設備
を設け、水質モニタにより水道水の水質を計測し、水質
が悪化した場合に水道水を前記浄水設備に通して浄化し
た水道水を下流側管に流すことにより達成される。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明による水道水質管理システ
ムの概要を以下簡単に説明する。浄水場から水道水の需
要家水栓に至る水道管路から構成された水道管路網にお
ける配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水小管網
に水道管路内の水道水の水質を計測する水質モニタを設
置し、水質モニタの信号を水質監視センタに伝送する。
また、配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水小管
網の基点に水道水の水質を向上する配水設備を設け、該
配水小管網に水道水の水質を計測する水質モニタを設置
して水質モニタの信号を該配水設備または／および水質
監視センタに伝送し、該配水設備および浄水場の運転を
制御する。さらに、配水本管から枝別れし需要家側に向
かう配水小管網の基点に水道水の水質を向上する配水設
備を設け、該配水小管網に水道水の水質を計測する水質
モニタと管路を流れる水道水の流量を計測する流量セン
サとを設置して、水質モニタおよび流量センサの信号を
該配水設備または／および水質監視センタに伝送し該配
水設備および浄水場の運転を制御する。また、配水設備
に水質モニタを設け配水本管から入る水道水の水質を計
測し、水質が良好な場合は配水設備をバイパスして配水
小管網に水道水を流す。さらに、水質モニタの近傍の配
水小管に排水バルブを設け、水質モニタの信号により排
水バルブの開閉を行う。このとき、排水バルブからの排
水を貯留するタンクを設けるようにしても良い。また、
排水バルブからの排水を該配水設備または／および浄水
場に返送するようにしても良い。さらに、水質モニタ近
傍に浄化設備を設置し、水質モニタにより水道水の水質
を計測し、水質が悪化した場合には水道水を浄水設備に
通し、浄化した水道水を下流側の管に流すように構成す
ることも有効である。また、需要家近傍に水質モニタを
設け、該水質モニタにより計測した水道水質情報を該需
要家敷地内に設けた水質表示器に表示するようにしても
良い。
ムの概要を以下簡単に説明する。浄水場から水道水の需
要家水栓に至る水道管路から構成された水道管路網にお
ける配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水小管網
に水道管路内の水道水の水質を計測する水質モニタを設
置し、水質モニタの信号を水質監視センタに伝送する。
また、配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水小管
網の基点に水道水の水質を向上する配水設備を設け、該
配水小管網に水道水の水質を計測する水質モニタを設置
して水質モニタの信号を該配水設備または／および水質
監視センタに伝送し、該配水設備および浄水場の運転を
制御する。さらに、配水本管から枝別れし需要家側に向
かう配水小管網の基点に水道水の水質を向上する配水設
備を設け、該配水小管網に水道水の水質を計測する水質
モニタと管路を流れる水道水の流量を計測する流量セン
サとを設置して、水質モニタおよび流量センサの信号を
該配水設備または／および水質監視センタに伝送し該配
水設備および浄水場の運転を制御する。また、配水設備
に水質モニタを設け配水本管から入る水道水の水質を計
測し、水質が良好な場合は配水設備をバイパスして配水
小管網に水道水を流す。さらに、水質モニタの近傍の配
水小管に排水バルブを設け、水質モニタの信号により排
水バルブの開閉を行う。このとき、排水バルブからの排
水を貯留するタンクを設けるようにしても良い。また、
排水バルブからの排水を該配水設備または／および浄水
場に返送するようにしても良い。さらに、水質モニタ近
傍に浄化設備を設置し、水質モニタにより水道水の水質
を計測し、水質が悪化した場合には水道水を浄水設備に
通し、浄化した水道水を下流側の管に流すように構成す
ることも有効である。また、需要家近傍に水質モニタを
設け、該水質モニタにより計測した水道水質情報を該需
要家敷地内に設けた水質表示器に表示するようにしても
良い。
【００１７】以下、本発明の具体的実施例を図面により
説明する。図１は対象とする領域を示す模式図である。
本発明における対象領域は、例えば大都市においては、
浄水場１や大規模な配水池２などから発し、ループ状に
連結した配水本管からなる配水本管網３から分枝して団
地などの住宅群やビル、１戸建てに配水される配水小管
網３１の領域であある。なお、地方の簡易水道における
システムは、上記配水小管網３１に相当するシステムと
みなすことができるので、上記配水小管網３１と同様に
考えて良い。
説明する。図１は対象とする領域を示す模式図である。
本発明における対象領域は、例えば大都市においては、
浄水場１や大規模な配水池２などから発し、ループ状に
連結した配水本管からなる配水本管網３から分枝して団
地などの住宅群やビル、１戸建てに配水される配水小管
網３１の領域であある。なお、地方の簡易水道における
システムは、上記配水小管網３１に相当するシステムと
みなすことができるので、上記配水小管網３１と同様に
考えて良い。
【００１８】上記配水小管網３１の部分の一例を図２に
拡大して示す。配水小管網３１の基点には配水小管網３
１での水道水の水質を管理するため、塩素付加設備や濾
過設備などを含む小規模な配水設備２１を設置する。配
水設備２１の上流側には配水本管網３から流れ込む水道
水の残留塩素や濁度、色度などを計測する水質モニタ４
０を設置する。また、配水設備２１の下流側（配水設備
２１から需要家側）には配水設備２１から出て行く水道
水の水質を計測する水質モニタ４１を設置している。水
質モニタ４０、水質モニタ４１から得られた水質情報は
電話回線などの有線通信手段（図示せず）や衛星通信な
どの無線通信手段（図示せず）により水質監視センタ
（図示せず）に送られる。配水小管網３１は内部で枝別
れして複数の下流側末端に至るが、到達時間が長く管理
を必要とする下流側末端３１１側にも水質モニタ４２を
設置する。水質モニタ４２で計測した水質情報は、水質
モニタ４０，水質モニタ４１と同様の通信手段により配
水設備２１または／および水質監視センタに送られる。
また、水質モニタ４２に至る管路の節点間に流量センサ
５１、５２、…、５ｎを設置し、各節点間を流れる水道
水の流量を計測し流量の情報を、水質モニタ４０，水質
モニタ４１と同様の通信手段により、配水設備２１また
は／および水質監視センタに送られる。配水設備２１に
おいては、水質モニタ４０と水質モニタ４２からの情報
に応じて配水設備２１での塩素付加量や濾過の制御が行
なわれる。この時、配水設備２１から出た水道水が下流
側末端３１１に至るのに要する時間Ｔは、各節点間を通
過するのに要する時間Ｔiの総和と考えられるから、 Ｔ＝ΣＴj＝Σ（πｒj 2Ｌj）／Ｑj …（１） となる。ただし、Ｔj：水道水がｊ番目からｊ＋１番目
の接点間を通過するのに要する時間、 ｒj： ｊ番目か
らｊ＋１番目の節点間の管内径、Ｌj： ｊ番目からｊ＋
１番目の節点間の管長、Ｑj：ｊ番目からｊ＋１番目の
接点間の水道水の流量である。また、時間Ｔの間での各
接点間の流量の変化が小さいとすると、下流側末端３１
１での残留塩素濃度ＣDは、 ＣD＝Ｃ0Πｅｘｐ（−ｋjＴj） …（２） とみなせる。だだし、ｋj： ｊ番目からｊ＋１番目の節
点間での減衰係数で管径や水温、管内の材質により変化
する。ｋjについては設置時には求められないので一定
期間、流量や水質、水温をモニタすることにより推定値
を求め、これをもとにＣDが所定の範囲（Ｃmin，
Ｃmax）に入るように（３）式に示すように、配水設備
２１出口での水質Ｃ0を制御する。
拡大して示す。配水小管網３１の基点には配水小管網３
１での水道水の水質を管理するため、塩素付加設備や濾
過設備などを含む小規模な配水設備２１を設置する。配
水設備２１の上流側には配水本管網３から流れ込む水道
水の残留塩素や濁度、色度などを計測する水質モニタ４
０を設置する。また、配水設備２１の下流側（配水設備
２１から需要家側）には配水設備２１から出て行く水道
水の水質を計測する水質モニタ４１を設置している。水
質モニタ４０、水質モニタ４１から得られた水質情報は
電話回線などの有線通信手段（図示せず）や衛星通信な
どの無線通信手段（図示せず）により水質監視センタ
（図示せず）に送られる。配水小管網３１は内部で枝別
れして複数の下流側末端に至るが、到達時間が長く管理
を必要とする下流側末端３１１側にも水質モニタ４２を
設置する。水質モニタ４２で計測した水質情報は、水質
モニタ４０，水質モニタ４１と同様の通信手段により配
水設備２１または／および水質監視センタに送られる。
また、水質モニタ４２に至る管路の節点間に流量センサ
５１、５２、…、５ｎを設置し、各節点間を流れる水道
水の流量を計測し流量の情報を、水質モニタ４０，水質
モニタ４１と同様の通信手段により、配水設備２１また
は／および水質監視センタに送られる。配水設備２１に
おいては、水質モニタ４０と水質モニタ４２からの情報
に応じて配水設備２１での塩素付加量や濾過の制御が行
なわれる。この時、配水設備２１から出た水道水が下流
側末端３１１に至るのに要する時間Ｔは、各節点間を通
過するのに要する時間Ｔiの総和と考えられるから、 Ｔ＝ΣＴj＝Σ（πｒj 2Ｌj）／Ｑj …（１） となる。ただし、Ｔj：水道水がｊ番目からｊ＋１番目
の接点間を通過するのに要する時間、 ｒj： ｊ番目か
らｊ＋１番目の節点間の管内径、Ｌj： ｊ番目からｊ＋
１番目の節点間の管長、Ｑj：ｊ番目からｊ＋１番目の
接点間の水道水の流量である。また、時間Ｔの間での各
接点間の流量の変化が小さいとすると、下流側末端３１
１での残留塩素濃度ＣDは、 ＣD＝Ｃ0Πｅｘｐ（−ｋjＴj） …（２） とみなせる。だだし、ｋj： ｊ番目からｊ＋１番目の節
点間での減衰係数で管径や水温、管内の材質により変化
する。ｋjについては設置時には求められないので一定
期間、流量や水質、水温をモニタすることにより推定値
を求め、これをもとにＣDが所定の範囲（Ｃmin，
Ｃmax）に入るように（３）式に示すように、配水設備
２１出口での水質Ｃ0を制御する。
【００１９】
ＣminΠｅｘｐ(ｋjＴj)≦Ｃ0≦ＣmaxΠｅｘｐ(ｋjＴj) …（３）
時間Ｔ後の末端での残留塩素実測値ＣdがＣDと一致しな
い場合は、Ｃ0を微小量ΔＣ0だけ変化させ、さらに時刻
Ｔ経過後の実測値Ｃdと照らし合わせることを繰り返
し、目的の範囲の値に収束するまで繰り返す。時間Ｔの
間のＱjの変化が無視できない場合は、一定期間計測し
たＱjの変化パターンＱj（ｔ）を１日単位（季節変化が
ある場合は季節ごとに典型的な日を選ぶ）で平均し、現
実のＱjとみなす。このとき、Ｔjは、 Ｔj＝∫｛（πｒj 2Ｌj）／Ｑj（ｔ）｝ｄｔ …（４） となる。ただし、ｔj：配水設備２１から現在出た水道
水がｊ番目接点に達する時刻、ｔj+1：配水設備２１か
ら現在出た水道水がｊ＋１番目の接点に達する時刻であ
る。なお、滞留時間の十分短い接点間の管路には必ずし
も流量計を設ける必要はない。また、住宅地などの様に
生活パターンが均質で流量パターンが予測可能な場合に
も流量センサは不要で、各管路上流側の戸数に平均水道
使用量（パターン）を掛けて流量実測値に代えてもよい
ことは言うまでもない。また、配水小管網３１の基点で
の水質が他の箇所の配水池や浄水場での水質管理により
制御可能な場合には、基点に水質センサ４０のみを設置
し、配水設備２１を省略してもよいことは言うまでもな
い。また、配水設備２１が未設置または用地などの問題
で設置できない場合でも、上記水質センサ４０は水質監
視センタに末端の水質状況を報知するシステムとして使
用できることは言うまでもない。
い場合は、Ｃ0を微小量ΔＣ0だけ変化させ、さらに時刻
Ｔ経過後の実測値Ｃdと照らし合わせることを繰り返
し、目的の範囲の値に収束するまで繰り返す。時間Ｔの
間のＱjの変化が無視できない場合は、一定期間計測し
たＱjの変化パターンＱj（ｔ）を１日単位（季節変化が
ある場合は季節ごとに典型的な日を選ぶ）で平均し、現
実のＱjとみなす。このとき、Ｔjは、 Ｔj＝∫｛（πｒj 2Ｌj）／Ｑj（ｔ）｝ｄｔ …（４） となる。ただし、ｔj：配水設備２１から現在出た水道
水がｊ番目接点に達する時刻、ｔj+1：配水設備２１か
ら現在出た水道水がｊ＋１番目の接点に達する時刻であ
る。なお、滞留時間の十分短い接点間の管路には必ずし
も流量計を設ける必要はない。また、住宅地などの様に
生活パターンが均質で流量パターンが予測可能な場合に
も流量センサは不要で、各管路上流側の戸数に平均水道
使用量（パターン）を掛けて流量実測値に代えてもよい
ことは言うまでもない。また、配水小管網３１の基点で
の水質が他の箇所の配水池や浄水場での水質管理により
制御可能な場合には、基点に水質センサ４０のみを設置
し、配水設備２１を省略してもよいことは言うまでもな
い。また、配水設備２１が未設置または用地などの問題
で設置できない場合でも、上記水質センサ４０は水質監
視センタに末端の水質状況を報知するシステムとして使
用できることは言うまでもない。
【００２０】配水設備２１の構成例を図３に示す。配水
設備２１では配水設備２１上流側の配水本管網３から入
る水道水の水質を水質モニタ４０により計測する。水質
モニタ４０で計測された配水設備２１入り口での残留塩
素濃度Ｃinを基に、上記（２）式で求められた下流側末
端３１１での予測残留塩素濃度ＣDが所定の範囲
（Ｃmin，Ｃmax）に入る場合はバイパス流路２１１のバ
ルブ２２４を開き（バルブ２１８、バルブ２１７は閉）
バイパス流路２１１、配水槽２２５を通して配水小管網
３１に水道水を供給する。ＣDがＣmin以下の場合は、バ
ルブ２１７を開き（バルブ２１８、バルブ２２２４は
閉）塩素付加流路２１２，配水槽２２５を経由し水道水
を配水小管網３１に供給する。塩素付加流路２１２では
水道水の流量を計測する流量センサ２１３と入り口側の
水質モニタ４０と出口側の水質モニタ４１の計測値から
目的の残留塩素濃度となるように（２）式に基づき付加
量を決定し、制御装置２２１により塩素付加機２２２を
制御して適量の塩素を水道水に付加する。また、ＣDが
Ｃmax以上の場合は、バルブ２１８を開き（バルブ２１
７は閉）活性炭槽２１４を有する塩素除去流路２１５側
に水道水を流すが、このとき活性炭槽２１４から出た低
残留塩素濃度の水道水とバイパス流路２１１からの水道
水を出口側に設けた配水槽２２５の水質モニタ４１の計
測値が目的の残留塩素濃度となるように、バルブ制御装
置２１６によりバルブ２１７，バルブ２１８の開度を調
整してブレンドし、配水小管網３１に流す。なお、バル
ブ２１８の位置は活性炭槽の上流側であってもよい。ま
た、バルブ２１７は塩素付加流路２１２の下流側とした
が、上流側の流量センサ２１３の前後に設けても良い。
設備２１では配水設備２１上流側の配水本管網３から入
る水道水の水質を水質モニタ４０により計測する。水質
モニタ４０で計測された配水設備２１入り口での残留塩
素濃度Ｃinを基に、上記（２）式で求められた下流側末
端３１１での予測残留塩素濃度ＣDが所定の範囲
（Ｃmin，Ｃmax）に入る場合はバイパス流路２１１のバ
ルブ２２４を開き（バルブ２１８、バルブ２１７は閉）
バイパス流路２１１、配水槽２２５を通して配水小管網
３１に水道水を供給する。ＣDがＣmin以下の場合は、バ
ルブ２１７を開き（バルブ２１８、バルブ２２２４は
閉）塩素付加流路２１２，配水槽２２５を経由し水道水
を配水小管網３１に供給する。塩素付加流路２１２では
水道水の流量を計測する流量センサ２１３と入り口側の
水質モニタ４０と出口側の水質モニタ４１の計測値から
目的の残留塩素濃度となるように（２）式に基づき付加
量を決定し、制御装置２２１により塩素付加機２２２を
制御して適量の塩素を水道水に付加する。また、ＣDが
Ｃmax以上の場合は、バルブ２１８を開き（バルブ２１
７は閉）活性炭槽２１４を有する塩素除去流路２１５側
に水道水を流すが、このとき活性炭槽２１４から出た低
残留塩素濃度の水道水とバイパス流路２１１からの水道
水を出口側に設けた配水槽２２５の水質モニタ４１の計
測値が目的の残留塩素濃度となるように、バルブ制御装
置２１６によりバルブ２１７，バルブ２１８の開度を調
整してブレンドし、配水小管網３１に流す。なお、バル
ブ２１８の位置は活性炭槽の上流側であってもよい。ま
た、バルブ２１７は塩素付加流路２１２の下流側とした
が、上流側の流量センサ２１３の前後に設けても良い。
【００２１】図４に示すように、下流側末端３１１に排
水機能を付加し、水質モニタ４２で計測した残留塩素濃
度Ｃdが、Ｃmin以下となったときには、水質モニタ４２
付近の管路３２から水道水を外部に排出する。また、残
留塩素濃度ＣdがＣmin以上に回復した場合、水道水の排
出を中止する。
水機能を付加し、水質モニタ４２で計測した残留塩素濃
度Ｃdが、Ｃmin以下となったときには、水質モニタ４２
付近の管路３２から水道水を外部に排出する。また、残
留塩素濃度ＣdがＣmin以上に回復した場合、水道水の排
出を中止する。
【００２２】図５に示すように、水道水は水質モニタ４
２付近に設けた排出流路３２のバルブ６０を開き排水溝
６１などに排出してもよいし、あるいは図６に示すよう
に、既存の防火用水槽や新たに設けた水槽６２などに貯
留し、散水用やトイレ用などの再利用に使用してもよ
い。また、図４に示すように、返送管路３３を設け、上
流の配水設備２１や他の配水池、浄水場などに返送して
再利用してもよい。バルブ６０は、水質モニタ４２から
の残留塩素信号をもとに、バルブに近接して設置した制
御装置、または水質モニタ群の信号を受ける水質監視セ
ンタからの信号により開閉される。この場合、図７に示
すように、図３に示す上流側の配水設備２１に貯水槽２
１９を設け、貯水槽２１９内の返送水をポンプ２２７お
よびバルブ２２６を設けたブレンド用流路２２８の一端
から配水槽２２５に送るようにしている。また、バイパ
ス流路２１１と塩素付加流路２１２と塩素除去流路２１
５の下流側の合流点と配水槽２２５との間にはバルブ２
２８を設ける。返送水をブレンドする場合はバルブ２２
８とバルブ２２６の開度を調整し、配水本管側からの水
道水と返送水を混合し、水質センサ４１の残留塩素濃度
信号が所定の範囲に入るようにする。なお、図７におい
て、２２３は次亜塩素酸の貯蔵タンクで、このタンク内
の塩素が塩素付加器を介して塩素付加流路２１２を通過
する水道水に注入される。
２付近に設けた排出流路３２のバルブ６０を開き排水溝
６１などに排出してもよいし、あるいは図６に示すよう
に、既存の防火用水槽や新たに設けた水槽６２などに貯
留し、散水用やトイレ用などの再利用に使用してもよ
い。また、図４に示すように、返送管路３３を設け、上
流の配水設備２１や他の配水池、浄水場などに返送して
再利用してもよい。バルブ６０は、水質モニタ４２から
の残留塩素信号をもとに、バルブに近接して設置した制
御装置、または水質モニタ群の信号を受ける水質監視セ
ンタからの信号により開閉される。この場合、図７に示
すように、図３に示す上流側の配水設備２１に貯水槽２
１９を設け、貯水槽２１９内の返送水をポンプ２２７お
よびバルブ２２６を設けたブレンド用流路２２８の一端
から配水槽２２５に送るようにしている。また、バイパ
ス流路２１１と塩素付加流路２１２と塩素除去流路２１
５の下流側の合流点と配水槽２２５との間にはバルブ２
２８を設ける。返送水をブレンドする場合はバルブ２２
８とバルブ２２６の開度を調整し、配水本管側からの水
道水と返送水を混合し、水質センサ４１の残留塩素濃度
信号が所定の範囲に入るようにする。なお、図７におい
て、２２３は次亜塩素酸の貯蔵タンクで、このタンク内
の塩素が塩素付加器を介して塩素付加流路２１２を通過
する水道水に注入される。
【００２３】また、図８に示すように、水質モニタ４２
の下流側に水道水の浄水設備７を設け、残留塩素、濁
度、色度などの水質が基準を満たしている場合には、制
御部７６によりバルブ７４を開、バルブ７５を閉とし、
バイパス流路７２に水道水を流し、下流側末端に提供す
る。また、水質モニタ４２で計測した水質が基準以下の
場合には、バルブ７４を閉、バルブ７５を開とし、浄水
器７０側の流路７１に水道水を流し、濾過膜や活性炭な
どで浄水して清澄な水道水を下流側末端３１１に提供す
る。
の下流側に水道水の浄水設備７を設け、残留塩素、濁
度、色度などの水質が基準を満たしている場合には、制
御部７６によりバルブ７４を開、バルブ７５を閉とし、
バイパス流路７２に水道水を流し、下流側末端に提供す
る。また、水質モニタ４２で計測した水質が基準以下の
場合には、バルブ７４を閉、バルブ７５を開とし、浄水
器７０側の流路７１に水道水を流し、濾過膜や活性炭な
どで浄水して清澄な水道水を下流側末端３１１に提供す
る。
【００２４】さらに、図９に示すように、需要家への水
道入り口付近に水質モニタ４２を設置し、水質情報を屋
内の水質表示器８に表示するようにして需要家に直接水
質状況を提示するようにしても良い。
道入り口付近に水質モニタ４２を設置し、水質情報を屋
内の水質表示器８に表示するようにして需要家に直接水
質状況を提示するようにしても良い。
【００２５】上記実施例における各バルブ等の制御装置
は配水小管網の末端のみで自動運転してもよいが、水質
監視センタへ水質モニタの信号や運転状態を示す信号を
伝送し、水質監視センタからの信号により、各バルブ等
を制御してもよい。
は配水小管網の末端のみで自動運転してもよいが、水質
監視センタへ水質モニタの信号や運転状態を示す信号を
伝送し、水質監視センタからの信号により、各バルブ等
を制御してもよい。
【００２６】本実施例によれば、水質モニタと流量セン
サの情報により、管路の節点間での残留塩素濃度の減衰
を求めるので、配水小管網の基点における残留塩素濃度
から、管径の異なる管路が組み合わされた末端近くの需
要家付近に達した水道水の残留塩素濃度を求めることが
できる。また、配水小管網の基点に残留塩素を調整可能
な配水設備を設けるようにしたので、配水小管網におけ
る下流側末端の残留塩素濃度を既定値に維持することが
可能となり、需要家に安全でおいしい水を提供すること
ができる。さらに、配水小管網の下流側末端から水道水
を排水することができるようにしたことにより、配水設
備から下流側末端に水道水が達する時間を短縮できる。
この結果、残留塩素の減少量を少なくでき、配水小管網
基部の水道水と、末端における水道水との残留塩素の差
を小さくできるので需要家に均質な水道水を提供でき
る。また、需要家に近接して水質モニタ付きの浄水設備
を設けるよにしたことにより、部分的に水道水の水質が
維持できなかった場合においても安全でおいしい水を需
要家に提供できる。需要家に水質モニタにより捉えた水
質情報を水質表示器により知らせるようにすることによ
り、水質が悪化した場合、需要家が水道水の使用前に水
を排水したり、悪化した水質の水を使用しても問題の無
い用途に使用することが可能となり、水質の回復を確認
した後通常の用途に使うことができるようになる。
サの情報により、管路の節点間での残留塩素濃度の減衰
を求めるので、配水小管網の基点における残留塩素濃度
から、管径の異なる管路が組み合わされた末端近くの需
要家付近に達した水道水の残留塩素濃度を求めることが
できる。また、配水小管網の基点に残留塩素を調整可能
な配水設備を設けるようにしたので、配水小管網におけ
る下流側末端の残留塩素濃度を既定値に維持することが
可能となり、需要家に安全でおいしい水を提供すること
ができる。さらに、配水小管網の下流側末端から水道水
を排水することができるようにしたことにより、配水設
備から下流側末端に水道水が達する時間を短縮できる。
この結果、残留塩素の減少量を少なくでき、配水小管網
基部の水道水と、末端における水道水との残留塩素の差
を小さくできるので需要家に均質な水道水を提供でき
る。また、需要家に近接して水質モニタ付きの浄水設備
を設けるよにしたことにより、部分的に水道水の水質が
維持できなかった場合においても安全でおいしい水を需
要家に提供できる。需要家に水質モニタにより捉えた水
質情報を水質表示器により知らせるようにすることによ
り、水質が悪化した場合、需要家が水道水の使用前に水
を排水したり、悪化した水質の水を使用しても問題の無
い用途に使用することが可能となり、水質の回復を確認
した後通常の用途に使うことができるようになる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、配水本管から枝別れし
需要家側に向かう配水小管網に管内の水道水の水質を計
測する水質モニタを設置し、この水質モニタの信号に基
づき配水本管から配水小管網へ流れる水道水の水質を制
御する、あるいは、水質モニタの信号を水質監視センタ
に伝送して、配水本管から配水小管網へ流れる水道水の
水質を制御するようにしているので、末端需要家におけ
る水道水質を適正なレベルに維持することが容易に行え
る効果がある。
需要家側に向かう配水小管網に管内の水道水の水質を計
測する水質モニタを設置し、この水質モニタの信号に基
づき配水本管から配水小管網へ流れる水道水の水質を制
御する、あるいは、水質モニタの信号を水質監視センタ
に伝送して、配水本管から配水小管網へ流れる水道水の
水質を制御するようにしているので、末端需要家におけ
る水道水質を適正なレベルに維持することが容易に行え
る効果がある。
【００２８】また、配水本管から枝別れし需要家側に向
かう配水小管網の基点に設けられ水道水の水質を向上す
るための配水設備と、前記配水小管網に設けられ水道水
の水質を計測するための水質モニタとを備えるもので
は、水質モニタからの信号に基づき前記配水設備から前
記配水小管網へ流れる水道水の水質を制御することが可
能となる。
かう配水小管網の基点に設けられ水道水の水質を向上す
るための配水設備と、前記配水小管網に設けられ水道水
の水質を計測するための水質モニタとを備えるもので
は、水質モニタからの信号に基づき前記配水設備から前
記配水小管網へ流れる水道水の水質を制御することが可
能となる。
【００２９】さらに、水質モニタと流量センサの情報に
より、管路の節点間での残留塩素濃度の減衰を求めるよ
うにしたものでは、配水小管網の基点における残留塩素
濃度から、管径の異なる管路が組み合わされた末端近く
の需要家付近に達した水道水の残留塩素濃度を求めるこ
とが可能となる。
より、管路の節点間での残留塩素濃度の減衰を求めるよ
うにしたものでは、配水小管網の基点における残留塩素
濃度から、管径の異なる管路が組み合わされた末端近く
の需要家付近に達した水道水の残留塩素濃度を求めるこ
とが可能となる。
【００３０】また、配水小管網の基点に設けられ残留塩
素を調整可能な配水設備に、水質モニタと、水道水の水
質を向上するための手段と、この水質向上手段をバイパ
スして配水小管網側に水道水を流すためのバイパス流路
を設け、前記水質モニタにより配水本管から配水小管網
側に入る水道水の水質を計測し、水質が良好な場合は前
記水質向上手段をバイパスして配水小管網に水道水を流
す構成とすることにより、配水小管網における下流側末
端の残留塩素濃度を既定値に維持することが容易に可能
となり、需要家に安全でおいしい水を提供できる。
素を調整可能な配水設備に、水質モニタと、水道水の水
質を向上するための手段と、この水質向上手段をバイパ
スして配水小管網側に水道水を流すためのバイパス流路
を設け、前記水質モニタにより配水本管から配水小管網
側に入る水道水の水質を計測し、水質が良好な場合は前
記水質向上手段をバイパスして配水小管網に水道水を流
す構成とすることにより、配水小管網における下流側末
端の残留塩素濃度を既定値に維持することが容易に可能
となり、需要家に安全でおいしい水を提供できる。
【００３１】さらに、配水小管網の下流側末端から水道
水を排水することができるようにしたり、配水設備、配
水池、浄水場等に戻すように構成したものでは、配水設
備から下流側末端に水道水が達する時間を短縮でき、こ
の結果、残留塩素の減少量を少なくでき、配水小管網基
部の水道水と、末端における水道水との残留塩素の差を
小さくできる。この結果、需要家に均質な水道水を提供
できる効果がある。
水を排水することができるようにしたり、配水設備、配
水池、浄水場等に戻すように構成したものでは、配水設
備から下流側末端に水道水が達する時間を短縮でき、こ
の結果、残留塩素の減少量を少なくでき、配水小管網基
部の水道水と、末端における水道水との残留塩素の差を
小さくできる。この結果、需要家に均質な水道水を提供
できる効果がある。
【００３２】また、需要家に近接して水質モニタ付きの
浄水設備を設けるよにすることにより、部分的に水道水
の水質が維持できなかった場合においても安全でおいし
い水を需要家に提供できる。なお、需要家に水質モニタ
により捉えた水質情報を水質表示器により知らせるよう
にすることにより、水質が悪化した場合の需要家の安全
な対応が可能となる効果がある。
浄水設備を設けるよにすることにより、部分的に水道水
の水質が維持できなかった場合においても安全でおいし
い水を需要家に提供できる。なお、需要家に水質モニタ
により捉えた水質情報を水質表示器により知らせるよう
にすることにより、水質が悪化した場合の需要家の安全
な対応が可能となる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す水道水質管理システム
の対象領域を説明する系統図。
の対象領域を説明する系統図。
【図２】図１における配水小管網部分を詳細に説明する
系統図。
系統図。
【図３】図２における配水設備の一例を示す構成図。
【図４】図１における配水小管網部分の他の例を示す系
統図で、水道水返送路を備えるものを示す図。
統図で、水道水返送路を備えるものを示す図。
【図５】図４に示す水道水返送路の他の例を示す構成
図。
図。
【図６】図４に示す水道水返送路のさらに他の例を示す
構成図。
構成図。
【図７】図２における配水設備の他の例を示す構成図。
【図８】配水小管網における浄水設備の一例を示す構成
図。
図。
【図９】配水小管網下流側末端である需要家付近におけ
る利用形態図。
る利用形態図。
１…浄水場、２…配水池、３…配水本管網、７…浄水設
備、８…水質表示器、２１…配水設備、３１…配水小管
網、４０，４１，４２…水質モニタ、５１，５２，５
ｎ，２１３…流量センサ、６０，２１７，２１８…バル
ブ、６１…排水溝、６２…水槽（タンク）、７０…浄水
器、７２，２１１…バイパス流路、７６…制御部、２１
２…塩素付加流路、２１３…流量センサ、２１４…活性
炭槽、２１５…塩素除去流路、２１６…バルブ制御装
置、２１９…貯水槽、２２１…制御装置、２２２…塩素
付加器、２２５…配水槽、３１１…下流側末端、４１１
…水質モニタ。
備、８…水質表示器、２１…配水設備、３１…配水小管
網、４０，４１，４２…水質モニタ、５１，５２，５
ｎ，２１３…流量センサ、６０，２１７，２１８…バル
ブ、６１…排水溝、６２…水槽（タンク）、７０…浄水
器、７２，２１１…バイパス流路、７６…制御部、２１
２…塩素付加流路、２１３…流量センサ、２１４…活性
炭槽、２１５…塩素除去流路、２１６…バルブ制御装
置、２１９…貯水槽、２２１…制御装置、２２２…塩素
付加器、２２５…配水槽、３１１…下流側末端、４１１
…水質モニタ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 石原 民雄
茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式
会社 日立製作所 計測器事業部内
(56)参考文献 特開 平５−169065（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−328598（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−86291（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/00
E03F 3/00
Claims (7)
- 【請求項１】浄水場から需要家水栓に至る水道管路を備
える水道管路網の水質を管理する水道水質管理システム
において、配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水
小管網の基点に設けられた配水設備と、この配水設備に
設けられた水質向上手段と、前記配水小管網に設けられ
水道水の水質を計測するための水質モニタとを備え、こ
の水質モニタからの信号に基づき前記配水設備から前記
配水小管網へ流れる水道水の水質を制御することを特徴
とする水道水質管理システム。 - 【請求項２】浄水場から需要家水栓に至る水道管路を備
える水道管路網の水質を管理する水道水質管理システム
において、配水本管から枝別れし需要家側に向かう配水
小管網の基点に設けられた配水設備と、この配水設備に
設けられた水質向上手段と、前記配水小管網に設けられ
水道水の水質を計測するための水質モニタと、前記配水
小管網の管路を流れる水道水の流量を計測する流量セン
サとを備え、前記水質モニタ及び流量センサからの信号
に基づき前記排水設備及び浄水場の運転を制御すること
を特徴とする水道水質管理システム。 - 【請求項３】請求項１または２の何れかにおいて、前記
配水設備に設けられた前記水質モニタと前記水質向上手
段と、この水質向上手段をバイパスして配水小管網側に
水道水を流すためのバイパス流路を設け、前記水質モニ
タにより配水本管から配水小管網側に入る水道水の水質
を計測し、水質が良好な場合は前記水質向上手段をバイ
パスして配水小管網に水道水を流す構成としたことを特
徴とする水道水質管理システム。 - 【請求項４】請求項１または２の何れかにおいて、配水
小管網に設けられた水質モニタの近傍の管路に水道水を
外部に排水するための管路と排水バルブとを設け、前記
水質モニタの信号に基づき前記排水バルブの開閉を行う
こと特徴とする水道水質管理システム。 - 【請求項５】請求項４において、排水バルブからの排水
を貯留するためのタンクを設けたことを特徴とする水道
水質管理システム。 - 【請求項６】請求項１または２の何れかにおいて、配水
小管網に設けられた水質モニタで水質を計測された水道
水を、配水設備、配水池あるいは浄水場に送るための管
路と、この管路を開閉する排水バルブとを設け、前記水
質モニタの信号に基づき前記排水バルブの開閉を行うこ
と特徴とする水道水質管理システム。 - 【請求項７】請求項１または６の何れかにおいて、配水
小管網に設けられた水質モニタ近接に濾過膜や活性炭で
浄化する浄化設備を設け、水質モニタにより水道水の水
質を計測し、水質が悪化した場合に水道水を前記浄水設
備に通して浄化した水道水を下流側管に流すことを特徴
とする水道水質管理システム。
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