JP6301850B2 - 凝集剤注入支援装置、及び凝集剤注入システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、凝集剤注入支援装置、及び凝集剤注入システムに関する。

水処理システムでは、浄水工程において貯水部に凝集剤が注入される。しかしながら、従来の技術では、凝集剤の注入量を適切に決定することができない場合があった。

特開２０００−１２１６２８号公報

本発明が解決しようとする課題は、凝集剤の注入量の決定を支援することができる凝集剤注入支援装置、及び凝集剤注入システムを提供することである。

実施形態の凝集剤注入支援装置は、取得部と、制御部とを持つ。取得部は、異なる流動電流計によって、凝集剤が注入された水の流動電流値を凝集剤の注入量ごとに測定した結果である第１測定結果と第２測定結果を取得する。制御部は、第１測定結果に示された複数の流動電流値と、第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、凝集剤の注入量が同じである場合に、第１測定結果に示された流動電流値と、第２測定結果に示された流動電流値との差が閾値以内である流動電流値を示す注入量を提示させる。

第１の実施形態における、注入支援装置を備える水処理システムの構成例を示す図。 第１の実施形態における、注入システムの構成例を示す図。 第１の実施形態における、流動電流計の構成例を示す図。 第１の実施形態における、注入量と濁度等との関係例を示す図。 第１の実施形態における、注入量と流動電流値との関係例を示す図。 第１の実施形態における、注入量の目標値と、荷電状態が中和する流動電流値との関係例を示す図。 第２の実施形態における、注入支援装置を備える水処理システムの図。 第２の実施形態における、注入支援装置を備える水処理システムの図。 第２の実施形態における、注入支援装置を備える水処理システムの図。

以下、実施形態の注入支援装置、及び注入システムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における、注入支援装置を備える水処理システム１の構成例を示す図である。第１の実施形態では、水処理システム１は、「水処理システム１ａ」という。水処理システム１ａは、凝集剤を用いる処理を水に施す設備（固液分離装置）であれば、特定の設備に限定されない。水処理システム１ａは、例えば、浄水場、製紙工場である。第１の実施形態では、水処理システム１ａは、一例として浄水場である。

水処理システム１ａは、取水井１０と、着水井２０と、混和池３０と、フロック形成池４０と、沈殿池５０と、接触池６０と、砂ろ過棟７０と、配水池８０と、調整部９０と、凝集剤１００と、注入システム２００とを備える。

取水井１０は、原水を一時的に貯留する。
着水井２０には、取水井１０の原水が送水される。着水井２０では、植物や土砂が原水から分離される。
混和池３０（急速撹拌池）には、着水井２０の上澄みの水が送水される。混和池３０では、調整部９０によって凝集剤１００が水に注入される。混和池３０では、運転員による手動で、凝集剤１００が水に注入されてもよい。

混和池３０には、混合装置３１が取り付けられている。混合装置３１は、取水井１０から送水された水と、凝集剤１００とを混合する。混合装置３１は、例えば、急速攪拌装置（フラッシュ・ミキサ）、モータ等の駆動部を有する攪拌装置や、駆動部を有しない攪拌装置（スタティック・ミキサ）である。混和池３０では、凝集剤１００によって懸濁物質（Suspended Solids）の荷電状態が中和される。荷電状態が中和されることにより、懸濁物質は凝集する。懸濁物質は、例えば、色度成分、溶解性成分や、藻類である。混和池３０では、混合装置３１による攪拌によって、水中に微フロックが形成される。

フロック形成池４０には、微フロックを含む水が、混和池３０から送水される。フロック形成池４０は、水に含まれる微フロック同士を衝突させて、フロックを成長させる。
沈殿池５０は、水中で成長したフロックを沈降させる。

接触池６０には、沈殿池５０の上澄みの水が送水される。接触池６０では、沈殿池５０から送水された水と、吸着材１２０とが混合される。接触池６０では、凝集剤１００によって凝集しきれなかった色度成分や溶解性成分を、吸着材が吸着してもよい。溶解性成分は、例えば、溶解性の有機物である。吸着材は、凝集剤１００によって凝集しきれなかった色度成分や溶解性成分を、接触池６０の上澄みの水から除去する。吸着材は、例えば、活性炭である。

砂ろ過棟７０には、接触池６０の水が送水される。砂ろ過棟７０は、接触池６０から送水された水をろ過する。砂ろ過棟７０は、開口部を有する水槽でもよい。送水するための配管を砂ろ過棟７０が有する場合、その配管には、吸着材が詰められていてもよい。

配水池８０には、ろ過された水が、砂ろ過棟７０から送水される。配水池８０では、塩素が水に注入される。塩素によって消毒された水は、配水池８０から配水される。塩素によって消毒された水は、住宅などに配水される。

調整部９０は、凝集剤１００の注入量を調整可能な機構であれば、どのような機構を有していてもよい。調整部９０は、例えば、ポンプである。調整部９０は、情報処理装置等を備える注入システム２００によって決定された注入量の凝集剤１００を、混和池３０に注入する。調整部９０は、注入システム２００によって決定された注入量又は注入率の凝集剤１００を、混和池３０に注入してもよい。凝集剤１００の注入率は、凝集剤１００が注入される箇所の総水量（時間あたりの流量）に対する、凝集剤１００の注入量の割合である。例えば、調整部９０は、インバータや電磁弁を用いて、凝集剤１００の注入量又は注入率を変更してもよい。注入率は、正値でもよいし、負値でもよい。注入率が正値であるとは、凝集剤１００を注入することによって、注入された箇所の総水量に対する凝集剤１００の割合を増加させることを表す。注入率が負値であるとは、凝集剤１００ではなく水を注入することによって、注入された箇所の総水量に対する注入済の凝集剤１００の割合を減少させることを表す。注入率が負値である場合、調整部９０は、混和池３０に原水を注入してもよい。

凝集剤１００は、正の電荷に帯電している薬剤である。また、水の懸濁物質や気泡は、負の電荷に帯電している。水に注入された凝集剤１００は、水の懸濁物質の荷電状態を中和させることによって、その水に含まれている懸濁物質等の粒子を凝集させる。凝集剤１００は、例えば、ポリ塩化アルミニウム（PAC : Poly Aluminum Chloride）、硫酸バンド、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリシリカ鉄等の無機系凝集剤である。

凝集剤１００は、高分子凝集剤と併用されてもよい。高分子凝集剤は、例えば、カチオン性ポリマ、アニオン性ポリマ、両性ポリマである。凝集剤１００は、ｐＨ調整剤と併用されてもよい。ｐＨ調整剤は、凝集させるために適切であるｐＨ域に、水のｐＨ値を調整することができる。ｐＨ調整剤は、酸性の調整剤でもよいし、アルカリ性の調整剤でもよい。酸性の調整剤は、例えば、硫酸や塩酸である。アルカリ性の調整剤は、例えば、苛性ソーダや水酸化カルシウムである。

注入システム２００について説明する。
図２は、第１の実施形態における、注入システム２００の図である。注入システム２００は、第１流動電流計２１０ａ（SCD: Streaming Current Detector）と、第２流動電流計２１０ｂと、注入支援装置２２０と、提示装置２３０とを備える。

図３は、第１の実施形態における、第１流動電流計２１０ａの図である。第１流動電流計２１０ａは、水の流動電流値を測定する測定器である。第１流動電流計２１０ａの符号は、図３の中では「２１０」と表記する。第１流動電流計２１０ａは、プルーブ２１１と、ピストン２１２と、電極２１３とを有する。第１流動電流計２１０ａには、ポンプなどの送水機構や水位差によって、混和池３０の水が送られる。なお、第１流動電流計２１０ａに送られた水は、混和池３０に返されてもよい。これにより、第１流動電流計２１０ａは、混和池３０での混合作用を高めることができる。

プルーブ２１１とピストン２１２との間隔は、例えば、０．１ｍｍである。ピストン２１２は、プルーブ２１１に囲まれた空間で、往復運動をする。電極２１３−１は、プルーブ２１１に注水された水の流動電流を測定し、測定した流動電流に応じた信号を出力する。水の流動電流は、帯電した懸濁物質の移動によって発生する。第１流動電流計２１０ａは、測定した流動電流に応じた信号を示す流動電流値を、注入支援装置２２０に出力する。電極２１３−２も同様である。

流動電流値は、凝集剤１００の注入量又は注入率に応じて増減する。第１流動電流計２１０ａは、懸濁物質の荷電状態を連続的に検出する流動電位計でもよい。また、第１流動電流計２１０ａは、懸濁物質の荷電状態を間欠的に検出するゼータ電位計でもよい。第１流動電流計２１０ａは、混和池３０の水の流動電流値を、凝集剤１００の注入量ごとに測定する。第１流動電流計２１０ａは、混和池３０の水の流動電流値を、注入支援装置２２０に出力する。

第２流動電流計２１０ｂは、混和池３０の水の流動電流値を、凝集剤１００の注入量ごとに測定する。第２流動電流計２１０ｂは、混和池３０の水の流動電流値を、注入支援装置２２０に出力する。

第２流動電流計２１０ｂは、例えば、第１流動電流計２１０ａと同様の構成を含んでいる。第２流動電流計２１０ｂは、第１流動電流計２１０ａとは材質や寸法が相違していてもよい。また、第２流動電流計２１０ｂは、第１流動電流計２１０ａとは測定データの処理方法が相違していてもよい。これらの相違により、第２流動電流計２１０ｂは、第１流動電流計２１０ａと同じ水の流動電流値を測定した場合でも、第１流動電流計２１０ａが測定した結果とは異なる流動電流値を、注入支援装置２２０に出力することがある。

一般に、流動電流計は、水の懸濁物質の荷電状態が中和する付近で流動電流値を測定した場合の測定精度が、荷電状態が中和する付近以外で流動電流値を測定した場合の測定精度と比較して高くなるように、製造されている。このため、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値との差が閾値以内となった場合、測定した流動電流値を示す凝集剤１００の注入量は、水の懸濁物質の荷電状態が中和する量となっている。第１流動電流計２１０ａと、第２流動電流計２１０ｂとは、異なる製造メーカによって製造されてもよい。

注入支援装置２２０は、コンピュータ端末やサーバ装置等の情報処理装置である。注入支援装置２２０は、単体の装置でもよいし、複数の装置でもよい。注入支援装置２２０は、複数の装置である場合、クラウドコンピューティング技術によって動作してもよい。注入支援装置２２０は、クラウドコンピューティング技術によって、キーバリューストア形式の各種データに演算を施してもよい。注入支援装置２２０では、ウェブブラウザが動作してもよい。注入支援装置２２０は、その監視、障害対応及び運用のうち少なくとも一つが、代行サービスにより行われていてもよい。つまり、水処理システム１ａを運用する主体とは別の主体（例えば、ASP: Application Service Provider）が代行して、注入支援装置２２０を監視、障害対応及び運用してもよい。また、注入支援装置２２０は、その監視、障害対応及び運用が、複数の主体によってなされてもよい。

注入支援装置２２０は、取得部２２１と、制御部２２３と、記憶部２２２とを備える。取得部２２１と、制御部２２３のうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部２２２に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。

取得部２２１は、混和池３０の水の流動電流値を凝集剤１００の注入量ごとに第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値を、第１流動電流計２１０ａから取得する。取得部２２１は、混和池３０の水の流動電流値を凝集剤１００の注入量ごとに第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値を、第２流動電流計２１０ｂから取得する。取得部２２１は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値とを、制御部２２３に出力する。

記憶部２２２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を有する。記憶部２２２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。記憶部２２２は、例えば、ソフトウェア機能部を機能させるためのプログラムを記憶してもよい。

図４は、第１の実施形態における、注入量と濁度等との関係例を示す図である。左の縦軸は、濁度（NTU: Nephelometric Turbidity Unit）を表す。濁度の単位はNTUに限らず、「度」や「mg／L」であっても良い。右の縦軸は、吸引ろ過時間比（STR: Suction Time Ratio）を表す。横軸は、凝集剤１００の注入量（mg／L）を表す。横軸に示すＭ１〜Ｍ８は、注入量を表す符号の例である。Ｍ１からＭ８となるに従って注入量は多い。図４では、注入量がＭ４である場合、水が最も清澄となっている。すなわち、図４では、注入量がＭ４である場合、吸引ろ過時間比又は濁度が最も低くなっている。

記憶部２２２は、注入量と濁度等（NTU, STR）との関係例を示すグラフを記憶してもよい。注入量と濁度等との関係例を示すグラフは、制御部２２３による画像処理によって、提示装置２３０（表示装置）の表示画面に表示されてもよい。また、注入量と濁度等との関係例は、制御部２２３による音声処理によって、提示装置２３０から音声出力されてもよい。水処理システム１ａの運転員は、注入量と濁度等との関係例を示すグラフに基づいて、注入量がＭ４となるように、凝集剤１００の注入量を調整することができる。

制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値（測定結果）と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値とを、取得部２２１から取得する。制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値と、凝集剤１００の注入量との関係を表すグラフを生成する。制御部２２３は、生成したグラフのデータを提示装置２３０に出力する。制御部２２３は、生成したグラフを提示装置２３０の表示画面に表示させる。

図５は、第１の実施形態における、注入量と流動電流値との関係例を示す図である。縦軸は、流動電流値を表す。横軸は、図４に示すグラフ横軸と同様である。水の懸濁物質は、荷電状態が中和した場合に凝集し易い。荷電状態の中和が進み易い流動電流値は、水温や水質に応じて変化するため、値０付近になるとは限らない。

図５では、測定された流動電流値が、水が最も清澄となる注入量Ｍ４に対応する流動電流値「−２」になった場合に、懸濁物質の荷電状態の中和は進み易い。つまり、図５では、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値「−２」と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値「−２」との差が値０となる注入量Ｍ４は、水の懸濁物質の荷電状態が中和する凝集剤１００の注入量の目標値である。

制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値を示すドットと、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値を示すドットとを、凝集剤１００の注入量ごとにグラフにプロットする。制御部２２３は、測定された流動電流値が一致する注入量を検出することによって、水が最も清澄となる注入量がＭ４であることを検出する。水処理システム１ａの運転員は、提示装置２３０の表示画面に表示されたグラフの交点を示す注入量を視認することによって、水が最も清澄となる注入量がＭ４であることを検出してもよい。制御部２２３は、水が最も清澄となる注入量Ｍ４（目標値）を、表示装置としての提示装置２３０に表示させる。

制御部２２３は、提示装置２３０の表示画面に表示されたグラフの交点に基づいて、水が最も清澄となる注入量がＭ４であることを検出してもよい。制御部２２３は、異なる注入量について、流動電流計ごとに流動電流値をプロットすることによって、グラフの交点を検出する。

制御部２２３は、プロットしたドットの数が少ないためにグラフに交点がない場合、ドットの分布を流動電流計ごとに直線近似することによって、直線同士の交点を検出してもよい。図５では、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値に応じて定まる線には、符号Ａが割り当てられている。第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値に応じて定まる線には、符号Ｂが割り当てられている。制御部２２３は、最小二乗法に基づいて、ドットの分布を線に近似してもよい。

制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値との大小関係（差分値の正負）に基づいて、凝集剤１００の注入量が過剰であるか又は不足であるかを判定してもよい。

制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値が、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値よりも大きい場合、凝集剤１００の注入量が過剰であると判定する。制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値が、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値よりも小さい場合、凝集剤１００の注入量が不足であると判定する。制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａが測定した流動電流値と、第２流動電流計２１０ｂが測定した流動電流値との差が閾値以内である場合、凝集剤１００の注入量が適正（目標値）であると判定する。制御部２２３は、判定結果に応じて調整部９０を制御することによって、凝集剤１００の注入量が目標値となるように調整する。

図６は、第１の実施形態における、注入量の目標値と、荷電状態が中和する流動電流値との関係例を示す図である。制御部２２３は、ドットの分布を直線近似する代わりに、ドットの分布を曲線近似することによって、曲線同士の交点を検出してもよい。

提示装置２３０は、表示画面（提示部）を有する表示装置である。提示装置２３０は、制御部２２３が生成したグラフを、表示画面に表示する。提示装置２３０は、凝集剤１００の注入量の目標値や、凝集剤１００が過剰であるか又は不足であるかを示す判定結果を、制御部２２３による制御に応じて、表示画面に表示してもよい。提示装置２３０は、スピーカ（提示部）を備える音声処理装置でもよい。提示装置２３０は、凝集剤１００の注入量の目標値や、凝集剤１００が過剰であるか又は不足であるかを示す判定結果を、音声によって運転員に提示してもよい。

提示装置２３０は、キーボードやタッチパネル等の操作デバイスを備えてもよい。操作デバイスは、運転員による操作に応じて、運転員が指定した値を制御部２２３に出力してもよい。制御部２２３に出力される値は、例えば、凝集剤１００の注入量の目標値を表す値である。制御部２２３に出力される値は、例えば、流動電流値の目標値でもよい。制御部２２３は、操作デバイスから制御部２２３に出力された値に基づいて、凝集剤１００の注入量や注入率を制御してもよい。

以上のように、第１の実施形態の注入支援装置２２０は、取得部２２１と、制御部２２３とを持つ。取得部２２１は、異なる流動電流計によって、凝集剤１００が注入された水の流動電流値を凝集剤１００の注入量ごとに測定した結果である第１測定結果と第２測定結果を取得する。制御部２２３は、第１測定結果に示された複数の流動電流値と、第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、凝集剤１００の注入量が同じである場合に、第１測定結果に示された流動電流値と、第２測定結果に示された流動電流値との差が閾値以内である流動電流値を示す注入量を提示させる。制御部２２３は、注入量のデータを例えば提示装置２３０に出力することによって、注入量を提示装置２３０に提示させてもよい。
これによって、第１の実施形態の注入支援装置２２０（凝集剤注入支援装置）、及び注入システム２００（凝集剤注入システム）は、凝集剤１００の注入量の決定を支援することができる。

第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂの各流動電流値の目標値を定めなくても、凝集剤１００の注入量の決定を支援することができる。

第１の実施形態の水処理システム１の運転員は、適正な注入量の凝集剤１００を水に注入することができる。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、適正な注入量の凝集剤１００を水に注入することができる。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、水質変動に対して余裕分を見込んだ多めの注入量の凝集剤を、水に注入する必要がない。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、凝集剤１００の使用量を削減するとともに、汚泥の処分費を削減することができる。

第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、水処理システム１ａでの調整時間を削減し、流動電流計の導入に関するイニシャルコストを低減することができる。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、凝集剤１００の注入を過不足なく行うことで、凝集剤１００の使用量だけでなく、吸着剤の使用量を減らし、設備を洗浄する頻度を減らすなどランニングコストを削減することができる。

第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、流動電流値と水質パラメータとの関係について、頻繁に水質試験を行って求める必要がない。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、水質パラメータによる補正式を事前に定めることが不要であるため、水処理システム１ａでの調整期間を短縮することができる。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、凝集剤１００の注入量を決定するためのジャーテストを頻繁に行わなくても、水質の変動に追従した注入量の凝集剤１００を水に注入することができる。
第１の実施形態の注入支援装置２２０、及び注入システム２００は、注入システム２００の運転員の負担を軽減することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、水処理システム１が着水井２０と混和池３０との間に流量計３００を備えている点が、第１の実施形態と相違する。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。

図７は、第２の実施形態における、注入支援装置２２０を備える水処理システム１ｂの図である。第２の実施形態では、水処理システム１は、「水処理システム１ｂ」という。水処理システム１ｂは、凝集剤を用いる処理を水に施す設備であれば、特定の設備に限定されない。水処理システム１ｂは、例えば、浄水場、製紙工場である。第２の実施形態では、水処理システム１ｂは、一例として浄水場である。

水処理システム１ｂは、水処理システム１ａと比較して、着水井２０と混和池３０の間に流量計３００を更に備える。流量計３００は、混和池３０に流入する原水の流量を測定する。流量計３００は、原水の流量情報を、取得部２２１を介して制御部２２３に出力する。流量計３００は、任意の時刻における混和池３０の総水量を測定可能であれば良いため、混和池３０とフロック形成池４０の間に備えられてもよい。流量計３００は、混和池３０に水位計が備えられている場合、水位計が測定した混和池３０の水位に基づいて、混和池３０に流入する原水の流量を測定してもよい。

記憶部２２２は、原水の流量と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、予め記憶する。記憶部２２２は、原水の流量と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、テーブルデータとして記憶してもよい。

制御部２２３は、流量計３００による測定結果に基づいて、原水の単位流量あたりの凝集剤１００の注入量を予測する。制御部２２３は、流量計３００による測定結果に応じて予測した注入量と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じて決定した注入量とを組み合わせることによって、凝集剤１００の注入量の目標値を決定する。制御部２２３は、実際の凝集剤１００の注入量が凝集剤１００の注入量の目標値となるように、調整部９０を制御する。

注入量を組み合わせる方法は、例えば、流量計３００による測定結果に応じたフィードフォワード制御と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じたフィードバック制御とを組み合わせる方法である。また、注入量を組み合わせる方法は、注入量同士の加算、積算又は除算を含む方法でもよい。また、注入量を組み合わせる方法は、ＰＩ（Proportion，Integral）制御に用いられるパラメータを変更することによって、注入量の目標値を決定する方法でもよい。

以上のように、第２の実施形態の制御部２２３は、凝集剤１００が注入される前の水の流量（流量計３００が測定した流量）に応じた流動電流値に基づいて、流動電流値の差が閾値以内である流動電流値を示す注入量の凝集剤１００を、水に注入してもよい。
これによって、第２の実施形態の注入支援装置２２０（凝集剤注入支援装置）、及び注入システム２００（凝集剤注入システム）は、水の流量が変動した場合でも、水の時間当たりの流量に基づいて、凝集剤１００の注入量又は注入率を決定することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、水処理システム１が着水井２０と混和池３０との間に濁度計３１０を備えている点が、第２の実施形態と相違する。第３の実施形態では、第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。

図８は、第３の実施形態における、注入支援装置２２０を備える水処理システム１ｃの図である。第３の実施形態では、水処理システム１は、「水処理システム１ｃ」という。水処理システム１ｃは、凝集剤を用いる処理を水に施す設備であれば、特定の設備に限定されない。水処理システム１ｃは、例えば、浄水場、製紙工場である。第３の実施形態では、水処理システム１ｃは、一例として浄水場である。

水処理システム１ｃは、水処理システム１ｂと比較して、着水井２０と混和池３０の間に濁度計３１０を更に備える。濁度計３１０は、混和池３０に流入する原水の濁度を測定する。濁度計３１０は、原水の濁度情報を、取得部２２１を介して制御部２２３に出力する。濁度計３１０は、任意の時間に混和池３０に流入する原水の濁度に近似可能な濁度を測定可能であれば良いため、着水井２０、着水井２０の付近の配管や水槽に備えられてもよい。

記憶部２２２は、原水の濁度と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、予め記憶する。記憶部２２２は、原水の濁度と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、テーブルデータとして記憶してもよい。

制御部２２３は、濁度計３１０による測定結果に基づいて、原水の濁度に応じた凝集剤１００の注入量を予測する。制御部２２３は、濁度計３１０による測定結果に応じて予測した注入量と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じて決定した注入量とを更に組み合わせることによって、凝集剤１００の注入量の目標値を決定する。制御部２２３は、実際の凝集剤１００の注入量が凝集剤１００の注入量の目標値となるように、調整部９０を制御する。

注入量を組み合わせる方法は、例えば、濁度計３１０による測定結果に応じたフィードフォワード制御と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じたフィードバック制御とを組み合わせる方法である。また、注入量を組み合わせる方法は、注入量同士の加算、積算又は除算を含む方法でもよい。また、注入量を組み合わせる方法は、ＰＩ制御に用いられるパラメータを変更することによって、注入量の目標値を決定する方法でもよい。

以上のように、第３の実施形態の制御部２２３は、凝集剤１００が注入される前の水の濁度（濁度計３１０が測定した濁度）に応じた流動電流値に基づいて、流動電流値の差が閾値以内である流動電流値を示す注入量の凝集剤１００を、水に注入してもよい。
これによって、第３の実施形態の注入支援装置２２０（凝集剤注入支援装置）、及び注入システム２００（凝集剤注入システム）は、水の水質が変動した場合でも、凝集剤１００の注入量又は注入率を決定することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、水処理システム１が沈殿池５０と接触池６０との間に濁度計３２０を備える点が、第１から第３までの実施形態と相違する。第４の実施形態では、第１から第３までの実施形態との相違点についてのみ説明する。

図９は、第４の実施形態における、注入支援装置２２０を備える水処理システム１ｄの図である。第４の実施形態では、水処理システム１は、「水処理システム１ｄ」という。水処理システム１ｄは、凝集剤を用いる処理を水に施す設備であれば、特定の設備に限定されない。水処理システム１ｄは、例えば、浄水場、製紙工場である。第３の実施形態では、水処理システム１ｄは、一例として浄水場である。

水処理システム１ｄは、水処理システム１ｂと比較して、沈殿池５０と接触池６０の間に濁度計３２０を更に備える。濁度計３２０は、接触池６０に流入する水の濁度を測定する。濁度計３２０は、水の濁度情報を、取得部２２１を介して制御部２２３に出力する。濁度計３２０は、懸濁物質等の凝集物が沈降して分離した後の上澄みの水の濁度に近似可能な濁度を測定可能であれば良いため、沈殿池５０、接触池６０、砂ろ過棟７０又は配水池８０の付近の配管や水槽に備えられてもよい。

記憶部２２２は、凝集物が沈降して分離した後の上澄みの水の濁度と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、予め記憶する。記憶部２２２は、上澄みの水の濁度と凝集剤１００の注入量との関係を表す情報を、テーブルデータとして記憶してもよい。

制御部２２３は、濁度計３２０による測定結果に基づいて、上澄みの水の濁度に応じた凝集剤１００の注入量を予測する。制御部２２３は、濁度計３２０による測定結果に応じて予測した注入量と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じて決定した注入量とを更に組み合わせることによって、凝集剤１００の注入量の目標値を決定する。制御部２２３は、実際の凝集剤１００の注入量が凝集剤１００の注入量の目標値となるように、調整部９０を制御する。

注入量を組み合わせる方法は、例えば、濁度計３２０による測定結果に応じたフィードフォワード制御と、第１流動電流計２１０ａと第２流動電流計２１０ｂによる測定結果に応じたフィードバック制御とを組み合わせる方法である。また、注入量を組み合わせる方法は、注入量同士の加算、積算又は除算を含む方法でもよい。また、注入量を組み合わせる方法は、ＰＩ制御に用いられるパラメータを変更することによって、注入量の目標値を決定する方法でもよい。

以上のように、第４の実施形態の制御部２２３は、第１流動電流計２１０ａなどが測定した流動電流値に応じた濁度（濁度計３２０が測定した濁度）であって、凝集剤１００が注入された水の濁度に基づいて、流動電流値の差が閾値以内である流動電流値を示す注入量の凝集剤１００を、水に注入してもよい。
これによって、第４の実施形態の注入支援装置２２０（凝集剤注入支援装置）、及び注入システム２００（凝集剤注入システム）は、水の流量又は水質が変動した場合でも、短時間に凝集剤１００の注入量又は注入率を決定することができる。

従来の注入システムは、凝集剤の注入率を定めるための関係式に基づいて、凝集剤の注入率を算出する。従来の注入システムは、凝集剤の注入について、フィードフォワード制御（ＦＦ制御）を実行可能である。

流動電流計や流動電位計は、浄水場などの水処理システムの原水に凝集剤を加えた後、生成された凝集フロックの電気的性質を測定する。従来の注入システムは、流動電流や流動電位の測定値が目標値となるように、凝集剤の注入について、フィードバック制御（ＦＢ制御）を実行可能である。

従来の注入システムでは、フィードフォワード制御に使用する関係式は、不変である。このため、従来の注入システムは、経年による原水の水質変動や、突発的な原水の水質変動に追従できない。従来の注入システムでは、濁度が変化しない場合でも、原水の水質によっては凝集剤の過不足が生じる場合がある。従来の注入システムでは、複数の水源から原水を取水して、その流量比率が頻繁に変更される場合もあった。従来の注入システムでは、運転員は、関係式をジャーテストなどで適宜決め直さなければならなかった。このため、運転員の負担は大きかった。また、運転員の技術の継承は難しかった。

ゼータ電位は、粒子の凝集状態を表す指標である。ゼータ電位は、水中における帯電した粒子の電位と、電気的に中性な電位との差である。ゼータ電位の値が０に近づくと、水は、荷電中和が進み、凝集し易い電気的雰囲気となる。凝集の状態を適切に制御するため、ゼータ電位は、連続的に測定される。ゼータ電位は、短時間に連続的に測定することが困難である。

流動電流値は、ゼータ電位に代わる指標である。流動電流値は、ゼータ電位を間接的に測定した値である。流動電流計は、凝集状態を連続的に測定できるセンサとして有効である。流動電流計では、ピストンは、電極のついたプルーブの内部を往復運動する。流動電流計は、発生した電流値を測定する。プルーブとピストンの間隔は、例えば、０．１ｍｍである。流動電流計では、電荷密度が高くなってしまい、測定範囲を超過してしまうことがある。流動電流計は、粒子数の多い水を測定対象とする場合、測定精度が低下することがある。

従来の注入システムでは、流動電流計は、急速撹拌池とフロック形成池との間の水の流動電流値を測定する。従来の注入システムでは、電気伝導率計は、着水井の電気伝導率を測定する。従来の注入システムは、急速撹拌池とフロック形成池との間の水の流動電流値と、着水井の電気伝導率を、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）調節計によって調節する。従来の注入システムは、注入量をポンプで制御する。

従来の注入システムでは、水処理システムの運転員は、流動電流値と水質パラメータとの関係について、実際に水質試験を行って事前に求めておく必要があった。水質試験は、実際の浄水場の運用に影響を与えないように試験系を組み、水質パラメータ又は水源ごとに補正式を定める必要がある。このため、水質試験は、浄水場での調整時間が掛かる。また、水質について知識のある技術者の確保が難しい、という課題がある。

以上述べた少なくともひとつの実施形態によれば、第１測定結果に示された複数の流動電流値と、第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、流動電流値の差が閾値以内である流動電流値を示す注入量を提示させる制御部を持つことにより、凝集剤の注入量の決定を支援することができる。

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

１ａ…水処理システム、１ｂ…水処理システム、１ｃ…水処理システム、１ｄ…水処理システム、１０…取水井、２０…着水井、３０…混和池、３１…混合装置、４０…フロック形成池、５０…沈殿池、６０…接触池、７０…砂ろ過棟、８０…配水池、９０…調整部、１００…凝集剤、２００…注入システム、２１０ａ…第１流動電流計、２１０ｂ…第１流動電流計、２２０…注入支援装置、２２１…取得部、２２２…記憶部、２２３…制御部、２３０…提示装置、３００…流量計、３１０…濁度計、３２０…濁度計

Claims (11)

1. 凝集剤が注入された水の流動電流値を前記凝集剤の注入量ごとに第１流動電流計が測定した結果である第１測定結果と、前記水の流動電流値を前記凝集剤の注入量ごとに第２流動電流計が測定した結果である第２測定結果とを取得する取得部と、
   前記第１測定結果に示された複数の流動電流値と、前記第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、前記凝集剤の注入量が同じである場合に、前記第１測定結果に示された流動電流値と、前記第２測定結果に示された流動電流値との差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量を提示させる制御部と、
   を備える凝集剤注入支援装置。
2. 前記制御部は、前記第１測定結果に示された複数の流動電流値と、前記第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、値が一致した流動電流値を示す前記注入量を提示させる、請求項１に記載の凝集剤注入支援装置。
3. 前記制御部は、前記第１測定結果に応じて定まる線と、前記第２測定結果に応じて定まる線とを更に提示させる、請求項１又は請求項２に記載の凝集剤注入支援装置。
4. 前記制御部は、前記第１測定結果に応じて定まる線と、前記第２測定結果に応じて定まる線との交点を検出し、検出した前記交点によって定まる前記注入量を提示させる、請求項３に記載の凝集剤注入支援装置。
5. 前記制御部は、前記第１測定結果に示された流動電流値と、前記第２測定結果に示された流動電流値とに基づいて、前記凝集剤が過剰であるか又は不足であるかを判定し、判定した結果を提示させる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の凝集剤注入支援装置。
6. 前記制御部は、前記凝集剤が注入される水の流量に基づいて前記注入量を決定し、決定した前記注入量を提示させる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の凝集剤注入支援装置。
7. 前記制御部は、前記差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量の前記凝集剤を水に注入する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の凝集剤注入支援装置。
8. 前記制御部は、前記凝集剤が注入される前の水の流量に基づいて、前記差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量の前記凝集剤を水に注入する、請求項７に記載の凝集剤注入支援装置。
9. 前記制御部は、前記凝集剤が注入される前の水の濁度に基づいて、前記差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量の前記凝集剤を水に注入する、請求項７に記載の凝集剤注入支援装置。
10. 前記制御部は、前記凝集剤が注入された後の水の濁度に基づいて、前記差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量の前記凝集剤を水に注入する、請求項７に記載の凝集剤注入支援装置。
11. 凝集剤が注入された水の流動電流値を前記凝集剤の注入量ごとに測定し、測定した結果である第１測定結果を出力するセンサ
    を有する第１流動電流計と、
    前記水の流動電流値を前記凝集剤の注入量ごとに測定し、測定した結果である第２測定結果を出力するセンサ
    を有する第２流動電流計と、
    前記第１測定結果と、前記第２測定結果とを取得する取得部と、
    前記第１測定結果に示された複数の流動電流値と、前記第２測定結果に示された複数の流動電流値とのうち、差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量を、提示装置に提示させる制御部と、
    を有する注入支援装置と、
    前記差が閾値以内である流動電流値を示す前記注入量を提示する提示部
    を有する提示装置と、
    を備える凝集剤注入システム。

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