JP6632498B2 - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば浄水場等に設置される水処理システム及び水処理方法に関する。

浄水場等において、河川等から取水された原水中の汚濁物質（ゴミや異物等を含む）を除去するために、原水に対して凝集剤が注入される。凝集剤が原水に注入されることで、原水中の汚濁物質はフロックとして沈殿する。そして、このフロックを分離回収することで、原水中の汚濁物質が分離除去されることになる。このようにして汚濁物質が除去された水は、そのまま工業用水として使用されたり、消毒等を施したうえで上水として使用されたりする。

凝集剤は、原水中の汚濁物質を確実に沈殿させることができる程度の量を注入することが好ましい。一般に、凝集剤の注入率が大きければ、フロックの生成量が多くなり、汚濁物質の沈殿量も多くなることになる。ただ、凝集剤の注入率が過剰となれば、運転コストが増大する。従って、凝集剤は、汚濁物質の沈殿に消費される量に対応する注入率よりも、若干程度大きくなるように注入されることが好ましい。そして、このような凝集剤の注入率を決定する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。

特許文献１には、フロック形成池の後部に処理水撮影機を設置し、この処理水撮影機からの画像情報に基づいて処理水における単位容量当たりの微フロック量を求め、この微フロック量から予測流出濁度を求め、取水量と定格水量を比較すると共に、予測流出濁度と設定流出濁度を比較し、この比較結果に基づいて凝集剤注入率式を補正することが記載されている。なお、ここでいう「微フロック」とは、完成されたフロックのうち、例えば径が数百μｍ以下程度の微細なフロックのことをいう。以下、微フロックという場合には、同じ意味である。

特許第２６７４２２５号公報（特に［発明の詳細な説明］の［Ｂ．発明の概要］を参照）

特許文献１に記載の技術では、凝集剤の注入率を決定する式（特許文献１における「凝集剤注入率式」）は予め決定されている。そして、この予め決定された式が、処理水中の微フロック量に基づいて補正されることで、凝集剤注入率制御の精度向上が図られている。従って、特許文献１に記載の技術では、原水の水質変動に伴う汚濁物質の増減に対しては、微フロック量を指標として、凝集剤の注入率の制御が行われている。

しかし、フロックの生成のし易さ、即ち汚濁物質の沈殿のし易さは、微フロック量のみによって決定されるものではない。そのため、微フロック量が同じであっても、フロックの生成のし易さが異なることがある。そのため、微フロック量のみによって凝集剤の注入率を決定すると、原水の水質によっては凝集剤の注入率が不足することがあり、これにより、汚濁物質の除去が不十分になることがある。

本発明はこのような課題に鑑みて為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、被処理水中の汚濁物質を十分に除去可能で、かつ運転コストの低減を図ることが可能な水処理システム及び水処理方法に関する。

本発明者らは前記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下の知見を見出した。即ち、本発明の要旨は、被処理水に対し、当該被処理水中の汚濁物質を除去するための水処理剤としての凝集剤を注入する注入装置と、当該注入装置によって前記水処理剤が注入される前の被処理水、及び、前記注入装置によって前記水処理剤が注入された後の処理水のうちの少なくとも前記処理水を含む水に関する情報であって、前記水処理剤の注入により生じたフロックの状態及び水そのものの状態の双方の状態に関する情報を取得する水情報取得センサと、前記注入装置による前記水処理剤の前記被処理水への注入率を算出し、当該算出された注入率で前記水処理剤を前記被処理水に注入するように前記注入装置を制御する演算制御装置と、を備え、当該演算制御装置は、前記水情報取得センサによって取得された水に関する情報が記録されるとともに、当該記録が行われたときに前記注入装置によって注入した前記水処理剤の注入率が記録される水情報データベースと、当該水情報データベースに記録された水に関する情報を統計分析することで、水に関する情報と前記水処理剤の注入率とを関連づけた水処理剤注入率算出式を導出するとともに、前記水情報取得センサにより水に関する情報を取得する回数が予め定められた回数に達するごとに、前記水処理剤注入率算出式を導出する注入率算出式導出部と、当該注入率算出式導出部により導出された前記水処理剤注入率算出式と、前記水情報取得センサにより取得された水に関する情報とに基づいて、前記被処理水に注入する水処理剤の注入率を算出するとともに、前記注入率算出式導出部によって導出された前記水処理剤注入率算出式のうちの最新の水処理剤注入率算出式を用いて、前記水処理剤の注入率を算出する注入率算出部と、当該注入率算出部により算出された注入率で前記水処理剤が前記被処理水に注入されるように前記注入装置を制御する制御部と、を備えて構成されることを特徴とする、水処理システムに関する。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。

本発明によれば、被処理水中の汚濁物質を十分に除去可能で、かつ運転コストの低減を図ることが可能な水処理システム及び水処理方法を提供することができる。

本実施形態の水処理システムの系統図である。 本実施形態の水処理システムに備えられるコントローラのブロック図である。 本実施形態の水処理システムに備えられる水中カメラの斜視図である。 本実施形態の水処理システムに備えられる水中カメラによって撮影される部分を示した図であり、（ａ）は撮影される格子模様、（ｂ）は（ａ）の格子の一部分を抜き出して拡大し、二値化処理したものである。 本実施形態の水処理システムにおいて記録される監視情報を表にして示す図である。 凝集剤注入率算出式を導出する際に行われる重回帰分析の方法を示す図である。 本実施形態の水処理システムにおいて行われる凝集剤の注入フローである。

以下、図面を適宜参照しながら、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明する。

図１は、本実施形態の水処理システム１００の系統図である。水処理システム１００は、河川等から採取された原水（被処理水）を処理して工業用水とするものである。具体的には、水処理システム１００では、原水中の汚濁物質等を沈殿除去するために使用する凝集剤（水処理剤）の原水への注入率が、フロックの形成状態や水の状態等に応じて制御されるようになっている。

水処理システム１００は、大別して、急速攪拌池１２と、フロック形成池１４と、沈殿池１７と、配水池１９とを備えている。また、これら以外にも、水処理システム１００には、河川等から急速攪拌池１２に原水を供給するためのポンプ１１と、配水池１９に貯留された水を工業用水として需要末端（図示しない）に供給するためのポンプ２１とが備えられている。

さらに、水処理システム１００には、ポンプ１１によって急速攪拌池１２に供給される原水の濁度（水に関する情報）を測定する濁度計１０（水情報取得センサ）が備えられている。詳細は後記するが、この濁度計１０により測定される原水の濁度は、コントローラ５０（演算制御装置、後記する）に入力されるようになっている。また、これら以外にも、水処理システム１００には、いずれも図示せず、かつ、いずれも水に関する情報を取得する水情報取得センサが備えられている。具体的には、この水情報取得センサとして、原水の温度やｐＨ、電気伝導度、急速攪拌池１２に流入する原水の流量、凝集剤が注入された後の原水（即ち処理水）のｐＨを測定する各種センサが備えられている。

急速攪拌池１２には、河川等からの原水が供給される。そして、急速攪拌池１２では、この原水に対して凝集剤タンク１３（注入装置）に貯留された凝集剤が注入（添加）され、図示しない攪拌装置によって原水と凝集剤とが急速に攪拌混合される。ここで使用される凝集剤は、例えば含鉄硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムであり、その凝集作用により、原水中の汚濁物質が原水から除去可能となる。なお、詳細は後記するが、凝集剤の注入率は、インバータ制御されるポンプ１４（注入装置）の回転速度が指示されることで、制御される。この回転速度の指示は、作業員が演算結果（決定された注入率）を確認し、入力装置（図示しない）を用いてコントローラ５０（後記する）に回転速度を入力することで、コントローラ５０により行われる。回転速度の指示は以下の記載においても同様にして行われる。

フロック形成池１５には、前記の急速攪拌池１２において攪拌混合された原水と凝集剤との混合液が供給される。そして、この混合液が、フロキュレータ１７によってゆっくりと攪拌されながらフロック形成池１５を通流することで、フロックが形成することになる。また、フロック形成池１５の後段（フロック形成池１５の排出口（図示しない）の近傍）には、水中の様子を撮影する水中カメラ１６（水情報取得センサ）が備えられている。そして、詳細は後記するが、この水中カメラ１６により撮影された水中の画像は、コントローラ５０（後記する）に入力されるようになっている。

沈殿池１８は、前記のフロック形成１５において成長したフロックを沈殿させることで、水を清澄化するものである。即ち、フロック形成池１５において形成したフロックを含む水がこの沈殿池１８をゆっくりと通流することで、フロックが底に沈殿することになる。また、沈殿池１８の排出口（図示しない）の近傍には、排出口近傍の水（清澄になったもの）の濁度を測定する濁度計１９（水情報取得センサ）が備えられている。そして、詳細は後記するが、この濁度計１９により測定された濁度は、コントローラ５０（後記する）に入力されるようになっている。

配水池２０には、前記の沈殿池１８においてフロックを沈殿除去した後の清澄な水が供給される。そして、配水池２０には、この水が貯留される。貯留された水は、必要に応じてポンプ２１により、需要末端（図示しない）に対して工業用水として供給される。

コントローラ５０（演算制御装置）は、濁度計１０，１９により測定された濁度や水中カメラ１６により撮影された画像のほか、図示しない前記の水情報取得センサにより取得された監視情報（水に関する情報）に基づいて、ポンプ１４の回転速度を指示するものである。即ち、コントローラ５０は、原水への凝集剤の注入率を算出し、当該算出された注入率で凝集剤が原水に注入されるように、ポンプ１４の回転速度を指示するものである。これにより、急速攪拌池１２において注入される凝集剤の注入率が制御される。なお、凝集剤の注入量（Ｌ／ｈ）と注入率（ｍｇ／Ｌ）との間には、以下のような関係が成立する。
注入率（ｍｇ／Ｌ）＝凝集剤の比重（ｇ／Ｌ）×注入量（Ｌ／ｈ）／急速攪拌池１２への流入量（ｍ^３／ｈ）

コントローラ５０には、図１において破線で示す電気信号線により、濁度計１０，１９、水中カメラ１６及びポンプ１４が接続されている。また、図示はしないが、コントローラ５０には、原水の温度やｐＨ、電気伝導度、急速攪拌池１２に流入する原水の流量、凝集剤が注入された後の原水（即ち処理水）のｐＨを測定する水情報取得センサも接続されている。以下、説明の簡略化のために、図１において図示していない水情報取得センサについては、その説明を省略することがある。
コントローラ５０のより具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態の水処理システム１００に備えられるコントローラ５０のブロック図である。コントローラ５０は、監視情報取得部５１と、画像解析部５２と、注入率算出式導出部５３と、注入率決定部５４（注入率算出部）と、制御部５５と、監視情報データベース５６（水情報データベース）とを備えて構成される。これらのうち、監視情報取得部５１は、濁度計１０，１９により測定された濁度や、水中カメラ１６により撮影された画像等の監視情報（水に関する情報）を取得するものである。取得された濁度や画像等の監視情報は、後記する監視情報データベース５６に記録される。ちなみに、この監視情報には、前記のように、図示しない水情報取得センサによって取得された情報も含まれる。

画像解析部５２は、監視情報取得部５１により取得された、水中カメラ１６の画像を解析するものである。水中カメラ１６は、前記のようにフロック形成池１５に設置されており、その内部の水中を撮影するようになっている。そして、前記のように、フロック形成池１５では、フロックが形成される。従って、画像解析部５２により、水中カメラ１６を用いて撮影された画像を解析することで、フロック形成池１５で形成されたフロックの様子（例えばフロックの大きさや数、微フロック濃度等）が把握される。ここで、カメラ１６を使用したフロックの様子を把握する方法について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３は、本実施形態の水処理システム１００に備えられる水中カメラ１６の斜視図である。水中カメラ１６は、水中を撮影するカメラ本体部１６ａと、カメラ本体部１６ａのレンズ１６ａ１に対向して配置固定された撮影板１６ｂとを備えている。この撮影板１６は例えば黒色で円形のプラスチック板であり、撮影板１６ｂのレンズ１６ａ１の側には、１ｃｍ四方の格子模様（図４を参照しながら後記する）が白色で描かれている。従って、水中に備えられた水中カメラ１６では、カメラ本体部１６ａは、撮影板１６ｂに描かれた格子模様を撮影するようになっている。

図４は、本実施形態の水処理システム１００に備えられる水中カメラ１６によって撮影される部分を示した図であり、（ａ）は撮影される格子模様、（ｂ）は（ａ）の格子の一部分を抜き出して拡大し、二値化処理したものである。なお、図４（ａ）では、カメラ本体部１６ａによって撮影される格子模様のうちの一部分のみを抜き出して示している。前記のように、水中カメラ１６のカメラ本体部１６ａは、図４（ａ）に示す格子模様を撮影する。ここで、水中カメラ１６は、前記のようにフロック形成池１５（図１参照）での水中に設置される。そのため、カメラ本体部１６ａのレンズ１６ａ１と撮影板１６ｂとの間には、フロック形成池１５の水が存在することになる。

フロック形成池１５では、前記のようにフロックが形成され、このフロックは水中に浮遊している。従って、カメラ本体部１６ａは、水中に浮遊するフロックとともに、図４（ａ）に示す格子模様が描かれた撮影板１６ｂを撮影することになる。ここで、カメラ本体部１６ａにより撮影されたフロックは白色をしており、その背景にある黒色の撮影板１６ｂと相俟って、撮影された画像においてフロックは視認し易くなっている。

ただし、フロック形成池１５では通常は多数のフロックが形成される。そのため、撮影された画像中にも、フロックが多数存在することが予想される。そこで、詳細は後記するが、フロックの寸法等の算出を効率的に行うために、カメラ本体部１６ａによって撮影された画像について二値化処理が行われる。そして、この二値化処理が行われた画像が、図４（ｂ）に示すものである。これにより、小さすぎるフロックの除外や、ノイズの除去等が可能となる。なお、図４（ｂ）に示す図面において、実際には背景が黒くフロックが白い画像となるが、ここでは図示の簡略化のために、背景を白く、フロックを白抜きの図面として示している。

水処理システム１００では、この二値化された画像において、フロック３０を囲うように矩形（図４（ｂ）において破線で示す矩形）を描いた場合に、当該矩形の対角線の長さＬ１を「フロック３０の寸法（大きさ）」と定義している。また、水処理システム１００では、「フロック３０の面積（大きさ）」とは、当該二値化された画像において白色の部分（図４（ｂ）において白抜きで示したフロック３０の部分）の面積と定義している。そして、フロック３０の平均寸法や平均面積という場合には、図４（ｂ）に示した単位格子１６ｃの内部に存在する全てのフロック３０の寸法や面積の平均を表している。なお、二つ以上の格子１６ｃに跨がるフロック３０については、除外することができる。

ちなみに、撮影された画像中のフロック３０の大きさは、カメラ本体部１６ａのレンズ倍率を変更することで、制御可能である。従って、当該画像中に存在するフロック３０の数が多すぎる又は少なすぎる場合には、レンズ倍率を小さくする（縮小する）又は大きくする（拡大する）ことで、画像中で視認可能なフロック３０の数を増減するようにしてもよい。

図２に戻って、注入率算出式導出部５３は、監視情報データベース５６に記録された監視情報に基づいて、監視情報と凝集剤の注入率とを関連付けた凝集剤流入率算出式（水処理剤注入率算出式）を導出するものである。この凝集剤流入量算出式は、急速攪拌池１２において注入される凝集剤の注入率を算出するための式を導出するものである。ここで、監視情報データベース５６に記録された監視情報、及び、凝集剤流入率算出式の導出方法について、図５及び図６を参照しながら説明する。

図５は、本実施形態の水処理システムにおいて記録される監視情報を表にして示す図である。監視情報は、主に、フロックや微フロックに関する情報である水中のフロックの状態と、水処理システム１００に備えられた各種水情報取得センサにより把握される水そのものの状態との二つである。

これらのうち、フロックの状態とは、水中カメラ１６により撮影されたフロック３０（図４（ｂ）参照）の個数（抽出個数、数）、フロック３０の密度を示す濃度の平均（平均濃度、密度）、フロック３０の平均面積（大きさ）、フロック３０の平均寸法、微フロック濃度（径が数百μｍ以下程度の微細なフロックの濃度）である。ちなみに、微フロック濃度は、水中カメラ１６により撮影された画像中の微フロックの個数として算出される。さらに、水の状態とは、急速攪拌池１２への原水の流入量、原水の温度、原水の濁度、原水のｐＨ、原水の電気伝導度、沈殿池１８での水のｐＨ、沈殿池１８での水の濁度である。また、監視情報として、天候も含まれている。天候は、晴れを１、曇りを２、雨を３として、数値化されている。

そして、これらの監視情報は、１時間ごとに記録されている。即ち、コントローラ５０は、前記の監視情報取得部５１を通じて、水中カメラ１６を含む水情報取得センサを用いて図５に示す各監視情報を１時間毎に取得する。そして、取得された監視情報は、図５に示すように、時系列でまとめられ、監視情報データベース５６（図２参照）に記録されることになる。ちなみに、図５には、監視情報は午前０時、午前１時、午前２時、午前３時の四つのみが示されているが、実際には午前４時以降の監視情報も監視情報データベース５６に記録されている。また、図５では日付は示していないが、日付についても同様に記録される。従って、監視情報データベース５６には、日付及び時刻が記録される。

ここで、急速攪拌池１２において凝集剤が注入された水（即ち処理水）が沈殿池１８に到達するまで、流速や設備構成にもよるが、通常は３時間前後（例えば２時間〜４時間程度）かかる。従って、同じ時刻に取得及び記録された監視情報であっても、異なるタイミングで凝集剤を注入したことに起因する水質の変化が記録されることになる。具体的には例えば、午前３時に取得された沈殿池１８での水のｐＨや濁度は、例えば午前０時に注入した凝集剤によって汚濁物質等が除去された後の水に対する評価となる。そのため、水の状態に関する監視情報のうち、沈殿池１８での水のｐＨ及び沈殿池１８での水の濁度は、水の原水の流速や設備構成に対応して、過去の時刻に対応するものである。従って、どの時刻の過去に遡って監視情報を参照すべきかは、原水の流速や設備構成に基づいて決定すればよい。

また、図５に示す監視情報の左端にある「凝集剤注入率」は、後記する方法に沿って算出された注入率である。例えば、午前０時であれば、後記する方法によって算出された注入率が７９．２ｍｇ／Ｌであった場合に、この注入率で凝集剤を原水に注入するほか、この注入率は監視情報として監視情報データベース５６に記録されることになる。この点の詳細は後記する。

そして、注入量算出式導出部５３は、監視情報データベース５６に記録された監視情報に基づいて、凝集剤の注入率を算出する凝集剤注入率算出式（以下、単に「算出式」ということがある）を導出する。具体的には、水処理システム１００では、監視情報データベース５６に記録された監視情報について重回帰分析（統計分析）が行われることで、算出式が導出される。この点について図６を参照しながら説明する。

図６は、凝集剤注入率算出式を導出する際に行われる重回帰分析の方法を示す図である。図６には、前記の図５に示した監視情報と同じものが示されている。ただし、図６では、この監視情報を構成する項目のそれぞれに、変数Ｘ１〜Ｘ１３が付されている。そして、これらの変数Ｘ１〜Ｘ１３について、重回帰分析が行われる。そして、この重回帰分析により、変数Ｘ１〜Ｘ１３の係数ａ１〜ａ１３と切片ｂとが算出される。即ち、図６の表の上方に記載された、凝集剤注入量Ｙを算出するための式である式（１）が導出される。なお、この式（１）において、Ｙが目的変数であり、Ｘ１〜Ｘ１３が説明変数である。そして、ここで導出された式（１）と、前記のコントローラ５０に関する説明において記載した注入率と注入量との関係とに基づいて、凝集剤の注入率を算出するための式である凝集剤注入率算出式（算出式）が導出される。

ただし、ここで行う重回帰分析において参照される数値について、「沈殿池１８での水のｐＨ及び沈殿池１８での水の濁度」は前記のように例えば３時間前のものが参照される。これは、図５を参照しながら説明したように、凝集剤を注入した時と、その凝集剤を注入した水が沈殿池１８に到達する時との間には、流入量に応じたタイムラグ（ここでは例えば３時間）があるからである。このようなタイムラグを考慮した重回帰分析を行うことで、凝集剤の注入効率を正確に把握することができるようになる。

なお、注入率算出式導出部５３による算出式の導出は、水処理システム１００では、通常運転開始後、前記の監視情報取得部５１によって監視情報が取得された回数が２４回に達するごとに（即ち、２４時間ごとに一度）、行われる。そして、注入率算出式導出部５３は、その時点での最新の算出式（即ち、新たに算出式が導出された場合には、新たに導出された算出式）を用いて、凝集剤の注入量及び注入率を算出する。この点の詳細は図７を参照しながら後記する。

図２に戻って、注入率決定部５４は、前記の注入率算出式導出部５３により導出された算出式を用いて、凝集剤の注入率を決定するものである。具体的には、注入率決定部５４は、前記の算出式と、ある時刻で取得された監視情報（ただし沈殿池１８のｐＨ及び濁度については例えば３時間前に取得された監視情報）とを用いて、凝集剤の注入率を算出する。

制御部５５は、前記の注入率決定部５４によって決定された注入率で凝集剤が注入されるように、インバータ制御されるポンプ１４（図１参照）の回転速度を指示するものである。ポンプ１４の回転速度が指示されることで、決定された注入率となるように、凝集剤が原水に注入される。

なお、前記のコントローラ５０は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）等を備えて構成される。そして、コントローラ５０は、ＲＯＭに格納されている所定の制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより具現化される。

図７は、本実施形態の水処理システム１００において行われる凝集剤の注入フローである。このフローは、前記の図２を参照しながら説明したコントローラ５０を構成する各部によって行われる。まず、水処理システム１００の試運転が行われる（ステップＳ１０１；水情報データベース作成ステップ）。試運転の期間としては、例えば１年程度である。そして、この１年程度の間、毎日１時間毎に、監視情報取得部５１によって監視情報が取得され、取得された監視情報が監視情報データベース５６に記録され続けることになる。監視情報のうち、図１に示した水中カメラ１６により取得される監視情報については、画像解析部５２によって画像解析が行われる。なお、この試運転中は、算出式は導出されないため、従来通り、目標値よりも少し多めの凝集剤が原水に注入される。

そして、試運転が終了すると、通常運転が開始される（ステップＳ１０２；水情報データベース作成ステップ）。通常運転が開始された後、注入率算出式導出部５３は、監視情報データベース５６に記録された監視情報を用いて、算出式（凝集剤注入率算出式）を導出する（ステップＳ１０３；注入率算出式導出ステップ）。この導出は、前記の図６を参照しながら説明したように、監視情報データベース５６に記録された監視情報について重回帰分析を行うことで、行われる。ここで導出された算出式が初回の算出式となる。

算出式の導出が完了した後、監視情報取得部は、監視情報を取得し、監視情報データベース５６に記録する（ステップＳ１０４；水情報データベース作成ステップ）。そして、注入率決定部５４は、算出式と、監視情報データベース５６に記録された監視情報とを使用して、凝集剤の注入率を算出して決定する（ステップＳ１０５；注入率算出ステップ）。ここで算出された注入率は、監視情報データベース５６に記録される（ステップＳ１０５；水情報データベース作成ステップ）。なお、導出された算出式に使用される監視情報のうち、沈殿池１８のｐＨ及び濁度に関するものとしては、前記のように３時間前に取得されたものが使用される。

そして、制御部５５は、算出された注入率となるようにポンプ１４の回転速度を指示することで、算出された注入率で凝集剤が原水に注入される（ステップＳ１０６；制御ステップ）。これにより、原水中の汚濁物質のフロック化が開始されることになる。次いで、運転終了ボタン等が押下されていれば運転が終了するが（ステップＳ１０７のＹｅｓ方向）、通常は、このまま通常運転が継続される（ステップＳ１０７のＮｏ方向）。

前記のステップＳ１０６において原水に凝集剤が注入された後、１時間待機する（ステップＳ１０８）。待機後、最後に式を導出してから２４時間を経過していない場合には（ステップＳ１０９のＮｏ方向）、監視情報取得部５１は新たに監視情報を取得する（ステップＳ１０４）。そして、前記のステップＳ１０３において導出された算出式と、ここで取得された監視情報とに基づいて、注入率決定部５６４は、凝集剤の新たな注入率を算出して決定する（ステップＳ１０５）。その後は、前記のステップＳ１０６以降が行われる。

一方で、前記のステップＳ１０９において、最後に算出式を導出してから２４時間が経過していた場合（ステップＳ１０９のＹｅｓ方向）、注入率算出式導出部５３は、監視情報データベース５６に記録されたその時点までの監視情報を用いて、再度、凝集剤注入率算出式を導出する（ステップＳ１０３）。なお、水処理システム１００では、初回の算出式の導出後、１時間ごとに監視情報が取得されている。そのため、最後に算出式を導出してから２４時間が経過とは、監視情報の取得回数が２４回に達していたことと同じ意味である。そして、その後は、ここで導出された算出式（最新の算出式）を用いて、前記のステップＳ１０４以降が行われる。

以上のように、水処理システム１００では、水に関する情報として、水に含まれるフロックの状態や水そのものの状態に関する経時的な変化が、「監視情報」として監視情報データベース５６に記録されるようになっている。そして、コントローラ５０（具体的には注入率算出式導出部５３）は、ここに記録された監視情報について重回帰分析を行い、これにより、凝集剤注入率算出式が導出されている。そして、導出された凝集剤注入率算出式を用いて凝集剤の注入率が決定され、決定された注入率となるように、凝集剤が原水に注入されるようになっている。

このように、過去の情報について統計分析（重回帰分析）が行われることで、記録した監視情報のうち、フロックの形成に大きな影響を与える監視情報と、殆ど影響を与えない監視情報とに分類することができる。水処理システム１００が設置される場所やその設備構成、原水の取水場所等によって、同じ量の凝集剤を注入しても、凝集効率（即ちフロックの形成効率）に違いが生じる可能性がある。例えば、同じ河川から原水を取水したとした場合、原水のｐＨや濁度、温度等は基本的には殆ど同じである。しかし、設置場所や設備構成が異なる水処理システムを設置した場合に、凝集剤による凝集効率が異なる可能性がある。そのため、水処理システム１００のコントローラ５０は、このような効率の違いの原因となる監視情報を把握するために、過去の監視情報をいわば「学習」するようになる。

そして、このような「過去の監視情報の学習」により、影響の小さな監視情報についてはほぼ無視できるような凝集剤注入率算出式が導出される。具体的には例えば、図６において、天候に関する監視情報（右端；Ｘ１３）の影響が小さければ、Ｘ１３の係数ａ１３の値が０に近くなるように算出式が導出される。これにより、天候がどのようなものであっても（即ち、Ｘ１３の値がどのような値であっても）、ａ１３・Ｘ１３の項はほぼ無視できるようになり、凝集剤注入率に与える影響が小さくなる。そして、このような導出方法により、水処理システム１００の設置場所や設備構成によらず、また、作業者が特段の意識をしなくても、凝集剤の適切な注入率を算出することができる。

また、前記の水処理システム１００において備えられた水情報取得センサの一部を取り外したり、新たな水情報取得センサを取り付けたりした場合には、センサの除去に伴って監視情報が減少したり、水情報取得センサの新設に伴って監視情報が増加したりする。この場合には、増減した監視情報を含めて再度算出式が導出されることになる。通常は、監視情報の種類が多い方が、より正確な算出式が得られる。そのため、水情報取得センサを新設することで、より正確な注入率を算出することができる。一方で、前記のように凝集効率に与える影響の小さな監視情報が把握された場合には、当該監視情報に関する水情報取得センサを取り外すことができる。従って、作業者が特に意図せずとも、作業者が自由に水情報取得センサの取り付けや取り外しを行うことができる。

さらに、水処理システム１００では、監視情報が２４回取得されるたびに（１時間おきに監視情報を取得する場合には２４時間が経過するたびに）、算出式の導出が行われている。そして、この導出は、前回の導出から今回の導出までに新たに記録された監視情報も考慮して行われる。そのため、常に新しい監視情報を考慮した算出式を導出することができる。これにより、原水の水質に急激な変動があった場合でも、速やかに現実に即した注入率を決定することができる。

以上、本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明したが、本発明は前記の例に何ら制限されるものではない。即ち、本発明の要旨を損なわない範囲で、任意に変更して実施することができる。

例えば、前記の実施形態では、図７のステップＳ１０３において注入率算出式導出部５３が算出式を導出する際、監視情報データベース５６に記録されている過去の監視情報の全てを使用したが、記録されている監視情報のうちの一部のみを使用するようにしてもよい。具体的には、水情報取得センサにより取得される監視情報の中には、水情報取得センサの故障等により、不正確な監視情報が含まれる可能性がある。そのため、注入率算出式導出部５３が、例えば過去の監視情報と比較して明らかにおかしな監視情報（不正確な監視情報）については除外して、算出式を導出するようにしてもよい。これにより、より精度の高い算出式が導出される。

また、記録されている監視情報のうちの一部のみを使用する場合、例えば過去５００回分や１０００回分（１時間ごとに取得している場合には過去５００時間分や１０００時間分）の監視情報のみを使用して、算出式を導出するようにしてもよい。これにより、算出式の導出に要する時間を削減することができる。

さらに、監視情報の全部又は一部は、前記のように監視情報データベース５６に記録されることに代えて、又はこれとともに、例えばネットワークを介して、遠隔地にあるサーバに保管されるようにしてもよい。この場合、サーバに保管された監視情報を用いて、遠隔地に設置されたコンピュータ等が算出式を導出することで、注入率算出式導出部５３の負荷を小さくすることができる。この場合、遠隔に設置されたコンピュータが注入率算出式導出部５３に相当することになる。

また、前記の実施形態では、監視情報は１時間ごとに、また、算出式の導出は監視情報の取得が２４回行われるごとに行ったが、これらの時間や回数は任意であり、適宜決定することができる。

さらに、前記の図７を参照しながら説明したステップＳ１０１の試運転はどのようにして行われてもよい。具体的には例えば従来の方法の方法によって行うことができる。この場合、試運転時には従来の方法を行うことになるものの、その試運転が終了して通常運転後には、コントローラ５０による自動制御が行われることになる。そのため、通常運転開始後を含む長期的な期間でみれば、処理水中の汚濁物質を十分に除去可能で、かつ運転コストの低減を図ることができる。

また、算出式を導出する際に行われる統計分析の方法としては、重回帰分析に限られず、他のどのような分析方法であってもよい。

さらに、算出式を導出する際に使用される監視情報は、前記の実施形態において説明した監視情報の全てである必要なく、必要に応じて、その一部のみを使用するようにしてもよい。

また、ポンプ１４の回転速度の指示について、前記の例では、作業員が演算結果を確認して、当該演算結果に基づいて作業員が注入率（即ち、ポンプ１４の回転速度）を決定（確認）していた。そして、この決定された注入率（回転速度）がコントローラ５０に入力されることで、コントローラ５０がポンプ１４に回転速度を指示していた。しかし、例えば、コントローラ５０自身が演算結果（決定された注入率）に基づいてポンプ１４の回転速度を決定し、当該決定された回転速度になるようにポンプ１４の回転速度を制御するようにしてもよい。ただし、この場合には、不正な運転や異常運転を避ける観点から、演算結果の正確性を確かめるための対策手段を設けることが好ましい。

さらに、前記の例では、微フロック濃度は、水中カメラ１６により撮影された画像に基づいて算出されていた。しかし、水処理システム１００に吸光度計が備えられている場合には、当該吸光度計により測定された吸光度に基づいて、微フロック濃度が算出されるようにしてもよい。

また、被処理水は河川等から採取されたものに限られるものではない。さらには、汚濁物質を除去する水処理剤は凝集剤に限られるものではない。

１０ 濁度計（水情報取得センサ）
１３ 凝集剤タンク（注入装置）
１４ ポンプ（注入装置）
１６ 水中カメラ（水情報取得センサ）
１９ 濁度計（水情報取得センサ）
５０ コントローラ（演算制御装置）
５３ 注入率算出式導出部
５４ 注入率決定部（注入率算出部）
５５ 制御部
５６ 監視情報データベース（水情報データベース）
１００ 水処理システム

Claims (4)

1. 被処理水に対し、当該被処理水中の汚濁物質を除去するための水処理剤としての凝集剤を注入する注入装置と、
   当該注入装置によって前記水処理剤が注入される前の被処理水、及び、前記注入装置によって前記水処理剤が注入された後の処理水のうちの少なくとも前記処理水を含む水に関する情報であって、前記水処理剤の注入により生じたフロックの状態及び水そのものの状態の双方の状態に関する情報を取得する水情報取得センサと、
   前記注入装置による前記水処理剤の前記被処理水への注入率を算出し、当該算出された注入率で前記水処理剤を前記被処理水に注入するように前記注入装置を制御する演算制御装置と、を備え、
   当該演算制御装置は、
   前記水情報取得センサによって取得された水に関する情報が記録されるとともに、当該記録が行われたときに前記注入装置によって注入した前記水処理剤の注入率が記録される水情報データベースと、
   当該水情報データベースに記録された水に関する情報を統計分析することで、水に関する情報と前記水処理剤の注入率とを関連づけた水処理剤注入率算出式を導出するとともに、前記水情報取得センサにより水に関する情報を取得する回数が予め定められた回数に達するごとに、前記水処理剤注入率算出式を導出する注入率算出式導出部と、
   当該注入率算出式導出部により導出された前記水処理剤注入率算出式と、前記水情報取得センサにより取得された水に関する情報とに基づいて、前記被処理水に注入する水処理剤の注入率を算出するとともに、前記注入率算出式導出部によって導出された前記水処理剤注入率算出式のうちの最新の水処理剤注入率算出式を用いて、前記水処理剤の注入率を算出する注入率算出部と、
   当該注入率算出部により算出された注入率で前記水処理剤が前記被処理水に注入されるように前記注入装置を制御する制御部と、を備えて構成されることを特徴とする、水処理システム。
2. 前記注入率算出式導出部は、前記水情報データベースに記録された水に関する情報を重回帰分析することで、水に関する情報と前記水処理剤の注入率とを関連づけた水処理剤注入率算出式を導出することを特徴とする、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記水情報取得センサにより取得される、水に関する情報は、
   前記被処理水の温度、濁度、ｐＨ若しくは電気伝導度、
   前記注入装置により水処理剤が注入される被処理水の流量、
   前記処理水に含まれるフロックの大きさ、密度若しくは数、又は、
   前記処理水の濁度若しくはｐＨ、
   のうちの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 被処理水に対し、当該被処理水中の汚濁物質を除去するための水処理剤としての凝集剤を注入する注入装置と、
   当該注入装置によって前記水処理剤が注入される前の被処理水、及び、前記注入装置によって前記水処理剤が注入された後の処理水のうちの少なくとも前記処理水を含む水に関する情報であって、前記水処理剤の注入により生じたフロックの状態及び水そのものの状態の双方の状態に関する情報を取得する水情報取得センサと、
   前記注入装置による前記水処理剤の前記被処理水への注入率を算出し、当該算出された注入率となるように前記水処理剤を前記被処理水に注入するように前記注入装置を制御する演算制御装置と、を備える水処理システムにおいて行われ、
   前記水情報取得センサによって取得された水に関する情報を水情報データベースに記録するとともに、当該記録が行われたときに前記注入装置によって注入された前記水処理剤の注入率を水情報データベースに記録する水情報データベース作成ステップと、
   前記水情報データベースに記録された水に関する情報を前記演算制御装置が統計処理することで、水に関する情報と前記水処理剤の注入率とを関連づけた水処理剤注入率算出式を導出するとともに、前記水情報取得センサにより水に関する情報を取得する回数が予め定められた回数に達するごとに、前記水処理剤注入率算出式を導出する注入率算出式導出ステップと、
   注入率算出式導出ステップにおいて導出された前記水処理剤注入率算出式と、前記水情報取得センサにより取得された水に関する情報とに基づいて、前記被処理水に注入する水処理剤の注入率を前記演算制御装置が算出するとともに、前記注入率算出式導出ステップにおいて導出された前記水処理剤注入率算出式のうちの最新の水処理剤注入率算出式を用いて、前記水処理剤の注入率を算出する注入率算出ステップと、
   当該注入率算出ステップにおいて算出された注入率で前記水処理剤が前記被処理水に注入されるように前記演算制御装置が前記注入装置を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする、水処理方法。

Images