JP7495045B2 - 洗浄制御装置及び洗浄制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、洗浄制御装置及び洗浄制御方法に関する。

下水等の被処理水についての水処理を行う場合、例えば、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）等の物体（以下、単に物体とも呼ぶ）の除去を行う濾過装置が用いられる。具体的に、濾過装置は、様々な形状の濾材を用いることによって被処理水に含まれる物体の除去を行う。

このような濾過装置では、被処理水の流入が連続的に行われる場合、濾材において物体による目詰まりが発生する。そして、濾過装置では、この場合、濾材に捕捉された物体の処理水側への流出や腐敗等によって処理水の水質が悪化し、また、濾過抵抗の上昇によって濾過装置に対する被処理水の流入量が低下する。さらに、濾過装置では、この場合、最終的に濾材の閉塞が発生し、濾過を行うことができなくなる。

したがって、濾過装置の管理者（以下、単に管理者とも呼ぶ）は、必要なタイミングにおいて、処理水の水質を良好に保つことを目的とした濾過装置の洗浄を行う（特許文献１及び２を参照）。

特開２００４－０７３９０３号公報 特開２０１４－０９７５００号公報

ここで、上記のような濾過装置の洗浄は、例えば、予め定められた定期的なタイミングにおいて行われる場合がある。具体的に、管理者は、例えば、１日に１回等の定期的なタイミングにおいて濾過装置の洗浄操作を行う。しかしながら、被処理水の性状や流入量等は、天候、季節及び曜日等によって必ずしも一定にならない。そのため、この定期的なタイミングは、濾過装置の洗浄タイミングとして必ずしも適切なタイミングにならない場合がある。

そこで、本発明は、濾過装置の洗浄を適切なタイミングにおいて行うことを可能とする洗浄制御装置及び洗浄制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明における洗浄制御装置は、被処理水を濾過する濾過装置の洗浄を制御する洗浄制御装置であって、前記被処理水の濾過により前記濾過装置において捕捉された物体の捕捉量と、前記被処理水における前記物体の濃度とを取得する取得部と、取得した前記捕捉量と前記濃度とに基づいて、前記濾過装置の洗浄を行うタイミングを決定する決定部とを、有する。

本発明における洗浄制御装置及び洗浄制御方法によれば、濾過装置の洗浄を適切なタイミングにおいて行うことが可能になる。

図１は、第１の実施の形態における洗浄制御装置１及び濾過装置２の概略構成例を説明する図である。 図２は、第１の実施の形態における濾過装置２の構成例を説明する図である。 図３は、第１の実施の形態における濾過装置２の構成例を説明する図である。 図４は、洗浄制御装置１のハードウエア構成を説明する図である。 図５は、洗浄制御装置１の機能のブロック図である。 図６は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の概略を説明するフローチャート図である 図７は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。 図８は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。 図９は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。 図１０は、洗浄残り時間１３６の算出が行われる場合の第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。 図１１は、洗浄残り時間１３６の算出が行われる場合の第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

初めに、第１の実施の形態における洗浄制御装置１及び濾過装置２の概略構成例について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における洗浄制御装置１及び濾過装置２の概略構成例を説明する図である。

濾過装置２には、図１に示すように、水源（図示しない）に貯留されている被処理水（以下、流入水とも呼ぶ）を濾過装置２内に導入する流入管３ａが接続している。また、濾過装置２には、濾過を行った処理水（以下、流出水とも呼ぶ）を排出する流出管３ｂが接続している。そして、濾過装置２は、流入管３ａから導入された被処理水に含まれるＳＳ等の物体（例えば、汚染物質）の濾過を行った後、濾過が行われた処理水を流出管３ｂから排出する。

なお、図１に示す例において、流入管３ａは、濾過装置２の下部（例えば、下部の壁面）において接続されており、流出管３ｂは、濾過装置２の上部（例えば、上部の壁面）において接続されている。そのため、図１に示す例における濾過装置２は、下方から導入される被処理水に含まれる物体についての濾過を行う。

さらに、流入管３ａ及び流出管３ｂのそれぞれには、計測器４ａ及び計測器４ｂ（以下、これらを総称して計測器４とも呼ぶ）が取り付けられている。計測器４ａは、例えば、被処理水の流量（以下、流入量とも呼ぶ）を計測する流量計と、被処理水における物体の濃度（以下、流入濃度または第１濃度とも呼ぶ）を計測する濃度計とを有する。また、計測器４ｂは、例えば、処理水の流量（以下、流出量とも呼ぶ）を計測する流量計と、処理水における物体の濃度（以下、流出濃度または第２濃度とも呼ぶ）を計測する濃度計とを有する。

そして、洗浄制御装置１（以下、コンピュータ１とも呼ぶ）は、図１に示すように、計測器４ａにおいて計測された計測値（流入量及び流入濃度）と、計測器４ｂにおいて計測された計測値（流出量及び流出濃度）とを取得する。その後、洗浄制御装置１は、計測器４ａ及び計測器４ｂから取得した各計測値を用いることによって、濾過装置２の洗浄を行うタイミングを決定する。

次に、第１の実施の形態における濾過装置２の構成例について説明を行う。図２及び図３は、第１の実施の形態における濾過装置２の構成例を説明する図である。

濾過装置２は、図２に示すように、濾材充填部２１と、空気ポンプ２２と、空気導入管２３と、ノズル２４と、上部スクリーン２５と、下部スクリーン２６とを有する。

濾材充填部２１には、複数の濾材（図示しない）が充填されており、流入管３ａを介して濾過装置２内に導入された被処理水に含まれる物体についての濾過を行う。複数の濾材のそれぞれは、例えば、中空円筒形状等を有するものであってよい。

空気ポンプ２２は、濾過装置２（濾材充填部２１）の洗浄（逆洗）が行われる際に、空気導入管２３を介して濾過装置２内に空気を導入する。そして、空気導入管２３に取り付けられたノズル２４のそれぞれは、空気導入管２３を介して濾過装置２内に導入された空気を濾材充填部２１に対して噴射することによって、濾材に捕捉された物体を濾材から分離させる。その後、濾過装置２は、この場合、濾材から分離した物体を含む処理水（以下、洗浄排水とも呼ぶ）を流出管３ｂから排出する。これにより、濾過装置２は、濾過装置２の洗浄を行うことが可能になる。

なお、濾過装置２は、濾過装置２の洗浄が行われる前に、例えば、流出管３ｂを介して濾過装置２から排出される洗浄排水が処理水と異なる排出先（図示しない）に排出されるように、流出管３ｂの取り付けられたバルブ５の切り替えを行うものであってよい。

上部スクリーン２５は、例えば、濾材充填部２１に充填された濾材の大きさよりも網目が小さい網によって構成されたスクリーンであり、濾材充填部２１における濾材が上部スクリーン２５よりも上方に移動することを防止する。また、下部スクリーン２６は、例えば、濾材充填部２１に充填された濾材の大きさよりも網目が小さい網によって構成されたスクリーンであり、濾材充填部２１における濾材が下部スクリーン２６よりも下方に移動することを防止する。

ここで、上記のような濾過装置２の洗浄は、例えば、予め定められた定期的なタイミングにおいて行われる場合がある。具体的に、管理者は、例えば、１日に１回等の定期的なタイミングにおいて濾過装置２の洗浄操作を行う。しかしながら、被処理水の性状や流入量等は、天候、季節及び曜日等によって必ずしも一定にならない。そのため、この定期的なタイミングは、濾過装置２の洗浄タイミングとして必ずしも適切なタイミングにならない。したがって、管理者は、濾過装置２の洗浄を適切なタイミングにおいて行うことが困難である場合がある。

そこで、発明者は、濾過装置２の洗浄の適切なタイミングを自動的に決定するための各種研究を行い、濾過装置２における物体の捕捉量から洗浄タイミングを決定する方法を考案した。

さらに、発明者は、濾過装置２の洗浄タイミングを決定する場合に、濾過装置２における物体の捕捉のされ方についても考慮するための知見を得た。

具体的に、発明者は、濾過装置２に流入する被処理水における物体の濃度（流入濃度）が低い場合（以下、第１の場合とも呼ぶ）、図３（Ａ）に示すように、物体が濾材充填部２１における広い範囲の濾材（図３（Ａ）における濾材２１ａ）で捕捉されることを認識した。また、発明者は、濾過装置２に流入する被処理水における物体の濃度（流入濃度）が高い場合（以下、第２の場合とも呼ぶ）、図３（Ｂ）に示すように、物体が濾材充填部２１における被処理水の入口付近に位置する狭い範囲の濾材（図３（Ｂ）における濾材２１ｂ）において集中的に捕捉されることを認識した。すなわち、発明者は、物体の捕捉量が同じ場合であっても、第２の場合の方が第１の場合よりも目詰まりを起こしやすいことを認識した。

そして、図３（Ａ）に示す第１の場合、濾過装置２における広い範囲の濾材において物体が捕捉されるので、濾過装置２の濾過抵抗が上昇しにくくなる。そのため、第１の場合は、濾過装置２の洗浄頻度を高くする必要がない場合であると判断できる。また、図３（Ｂ）に示す第２の場合、濾過装置２における狭い範囲の濾材において物体が集中的に捕捉されるので、濾過装置２の濾過抵抗が上昇しやすくなる。そのため、第２の場合は、濾過装置２の洗浄頻度を高くする必要がある場合であると判断できる。すなわち、濾過装置２の洗浄を行うことが好ましいタイミングは、物体の流入濃度によって異なるものと判断できる。

そこで、本実施の形態における洗浄制御装置１は、例えば、濾過装置２の洗浄を行う必要があるか否かの判定を行う際の基準となる物体の捕捉量に加え、計測器４ａから取得した流入濃度についても考慮することによって、濾過装置２（濾材充填部２１）が洗浄を要する状態にあるか否かについての判定を行う。そして、洗浄制御装置１は、濾過装置２の洗浄タイミングを、濾過装置２が洗浄を要する状態にあるか否かの判定結果に従って決定する。

すなわち、本実施の形態における洗浄制御装置１は、被処理水の濾過を行うことによって濾過装置２において捕捉された物体の捕捉量と、被処理水における物体の濃度とを取得する。そして、洗浄制御装置１は、取得した捕捉量と物体の濃度とに基づいて、濾過装置２の洗浄を行うタイミングを決定する。

これにより、本実施の形態における洗浄制御装置１は、被処理水の流入量及び物体の流入濃度の変動（すなわち、流入負荷の変動）が考慮された適切なタイミングにおいて、濾過装置２の洗浄を行うことが可能になる。

［洗浄制御装置のハードウエア構成］
次に、洗浄制御装置１のハードウエア構成について説明する。図４は、洗浄制御装置１のハードウエア構成を説明する図である。

洗浄制御装置１は、図４に示すように、プロセッサであるＣＰＵ１０１と、メモリ１０２と、通信装置１０３と、記憶媒体１０４とを有する。各部は、バス１０５を介して互いに接続される。

記憶媒体１０４は、例えば、濾過装置２の洗浄を行うタイミングを決定する処理（以下、洗浄制御処理とも呼ぶ）を行うためのプログラム（図示しない）を記憶するプログラム格納領域（図示しない）を有する。また、記憶媒体１０４は、例えば、洗浄制御処理を行う際に用いられる情報を記憶する情報格納領域１３０を有する。なお、記憶媒体１０４は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）であってよい。

ＣＰＵ１０１は、記憶媒体１０４からメモリ１０２にロードされたプログラムを実行することによって洗浄制御処理を行う。

また、通信装置１０３は、例えば、ネットワークＮＷを介して計測器４とアクセスを行う。

［洗浄制御装置の機能］
次に、洗浄制御装置１の機能について説明を行う。図５は、洗浄制御装置１の機能のブロック図である。

洗浄制御装置１は、図５に示すように、例えば、ＣＰＵ１０１やメモリ１０２等のハードウエアとプログラムとが有機的に協働することにより、情報取得部１１１と、捕捉量算出部１１２と、タイミング決定部１１３と、洗浄指示部１１４と、時間推測部１１５と、情報出力部１１６とを含む各種機能を実現する。なお、以下、情報取得部１１１と捕捉量算出部１１２とを総称して単に取得部とも呼び、タイミング決定部１１３を単に決定部とも呼ぶ。

また、洗浄制御装置１は、例えば、図５に示すように、流入量１３１と、流出量１３２と、流入濃度１３３と、流出濃度１３４と、捕捉量１３５と、洗浄残り時間１３６とを情報格納領域１３０に記憶する。

情報取得部１１１は、計測器４ａから流入量１３１と流入濃度１３３とを取得する。また、情報取得部１１１は、計測器４ｂから流出量１３２と流出濃度１３４とを取得する。そして、情報取得部１１１は、例えば、計測器４から取得した流入量１３１、流出量１３２、流入濃度１３３及び流出濃度１３４のそれぞれを情報格納領域１３０に記憶する。

なお、情報取得部１１１は、例えば、１０分や１時間等の所定時間ごとに、計測器４から流入量１３１等の取得を行うものであってよい。

捕捉量算出部１１２は、情報取得部１１１が取得した流入量１３１と流出量１３２と流入濃度１３３と流出濃度１３４とから物体の捕捉量１３５を算出する。そして、捕捉量算出部１１２は、例えば、算出した捕捉量１３５を情報格納領域１３０に記憶する。

なお、捕捉量算出部１１２は、例えば、情報取得部１１１が流入量１３１等の取得を行うごとに、捕捉量１３５の算出を行うものであってよい。

タイミング決定部１１３は、例えば、捕捉量算出部１１２が算出した捕捉量１３５と、情報取得部１１１が取得した流入濃度１３３とに基づいて、濾過装置２の洗浄を開始するタイミング（以下、洗浄開始タイミングとも呼ぶ）と洗浄を終了するタイミング（以下、洗浄終了タイミングとも呼ぶ）とを決定する。

具体的に、タイミング決定部１１３は、例えば、捕捉量算出部１１２が算出した捕捉量１３５が第１閾値を上回っている場合であって、情報取得部１１１が取得した流入濃度１３３が第２閾値を上回っている場合、現在のタイミングを濾過装置２の洗浄開始タイミングとして決定する。第２閾値は、例えば、所定期間内における流入濃度１３３の平均値または中央値であってよい。

また、タイミング決定部１１３は、例えば、情報取得部１１１が取得した流入濃度１３３が第２閾値を上回っていない場合であっても、捕捉量算出部１１２が算出した捕捉量１３５が第１閾値よりも大きい第３閾値を上回っている場合、現在のタイミングを洗浄開始タイミングとして決定する。

また、タイミング決定部１１３は、例えば、濾過装置２の洗浄開始後、捕捉量算出部１１２が算出した捕捉量１３５が第１閾値よりも小さい第４閾値を下回った場合、現在のタイミングを洗浄終了タイミングとして決定する。

なお、タイミング決定部１１３は、捕捉量算出部１１２が捕捉量１３５の算出を行うごとに、洗浄開始タイミングまたは洗浄終了タイミングの決定を行うものであってよい。

洗浄指示部１１４は、タイミング決定部１１３が現在のタイミングを洗浄開始タイミングとして決定した場合、濾過装置２に対して洗浄の開始指示を行う。また、洗浄指示部１１４は、タイミング決定部１１３が現在のタイミングを洗浄終了タイミングとして決定した場合、濾過装置２に対して洗浄の終了指示を行う。

時間推測部１１５は、例えば、濾過装置２の洗浄が行われている場合、捕捉量算出部１１２が算出した捕捉量１３５が第４閾値を下回るまでに要する時間（すなわち、洗浄終了タイミングになるまでに要する時間）を示す洗浄残り時間１３６を推測する。

情報出力部１１６は、例えば、時間推測部１１５が推測した洗浄残り時間１３６を管理者が閲覧する操作端末（図示しない）に出力する。

［第１の実施の形態の概略］
次に、第１の実施の形態の概略について説明する。図６は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の概略を説明するフローチャート図である。

洗浄制御装置１は、図６に示すように、例えば、情報取得タイミングになるまで待機する（Ｓ１１のＮＯ）。情報取得タイミングは、例えば、１０分や１時間等の所定時間ごとのタイミングであってよい。

そして、情報取得タイミングになった場合（Ｓ１１のＹＥＳ）、洗浄制御装置１は、濾過装置２において捕捉された物体の捕捉量１３５と、濾過装置２に流入した被処理水における物体の流入濃度１３３とを計測器４から取得する（Ｓ１２）。

その後、洗浄制御装置１は、Ｓ１２の処理で取得した捕捉量１３５と流入濃度１３３とに基づいて、濾過装置２の洗浄を行うタイミングを決定する（Ｓ１３）。

すなわち、本実施の形態における洗浄制御装置１は、例えば、計測器４ａ及び計測器４ｂから取得した各計測値から、濾過装置２において捕捉された物体の捕捉量１３５を算出する。そして、洗浄制御装置１は、例えば、算出した物体の捕捉量１３５と、計測器４ａから取得した流入濃度１３３とが各閾値を上回っているか否かを判定し、濾過装置２が洗浄を要する状態にあるか否かについての判定を行う。

これにより、本実施の形態における洗浄制御装置１は、Ｓ１３の処理で決定したタイミングに従うことで、濾過装置２の洗浄を、被処理水の流入量１３１及び物体の流入濃度１３３の変化が考慮された適切なタイミングにおいて行うことが可能になる。

［第１の実施の形態の詳細］
次に、第１の実施の形態の詳細について説明する。図７から図１１は、第１の実施の形態における洗浄制御処理の詳細を説明するフローチャート図である。

［洗浄開始処理］
初めに、洗浄制御処理のうち、洗浄開始タイミングを決定する処理（以下、洗浄開始処理とも呼ぶ）について説明を行う。図７及び図８は、洗浄開始処理を説明するフローチャート図である。具体的に、洗浄開始処理は、濾過装置２の洗浄が行われていない時間帯に行われる処理である。

洗浄制御装置１の情報取得部１１１は、図７に示すように、情報取得タイミングになるまで待機する（Ｓ２１のＮＯ）。

そして、情報取得タイミングになった場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、情報取得部１１１は、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水の流入量１３１と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水の流出量１３２とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ２２）。直前の単位時間は、例えば、前回の情報取得タイミングから今回の情報取得タイミングまでの時間であり、例えば、１分や１０分等の時間であってよい。

なお、情報取得部１１１は、この場合、例えば、直前の単位時間内のいずれかのタイミングにおける被処理水の流入速度を流入量１３１として取得するものであってもよい。また、情報取得部１１１は、この場合、例えば、直前の単位時間内のいずれかのタイミングにおける処理水の流出速度を流出量１３２として取得するものであってもよい。

また、情報取得部１１１は、情報取得タイミングになった場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水における物体の流入濃度１３３と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水における物体の流出濃度１３４とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ２３）。

具体的に、情報取得部１１１は、例えば、直前の単位時間内のいずれかのタイミングにおける流入濃度１３３を取得する。また、情報取得部１１１は、例えば、直前の単位時間内のいずれかのタイミングにおける流出濃度１３４を取得する。

そして、洗浄制御装置１の捕捉量算出部１１２は、Ｓ２２の処理及びＳ２３の処理で取得した流入量１３１と流出量１３２と流入濃度１３３と流出濃度１３４とから、濾過装置２が捕捉した物体の捕捉量１３５を算出して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ２４）。

具体的に、捕捉量算出部１１２は、例えば、Ｓ２２の処理で取得した流入量１３１とＳ２３の処理で取得した流入濃度１３３との積から、Ｓ２２の処理で取得した流出量１３２とＳ２３の処理で取得した流出濃度１３４との積を減算することによって算出した値を、直前の単位時間内において濾過装置２（濾材充填部２１）が新たに捕捉した物体の量として算出する。そして、捕捉量算出部１１２は、例えば、取得した物体の量を、情報格納領域１３０に記憶されている捕捉量１３５（前回のＳ２４の処理で算出した捕捉量１３５）に加算することによって、物体の最新の捕捉量１３５を算出する。以下、Ｓ２４の処理の具体例について説明を行う。

［Ｓ２４の処理の具体例］
例えば、Ｓ２２の処理で取得した流入量１３１が「３（ｍ^３）」であり、Ｓ２３の処理で取得した流入濃度１３３が「２５（ｍｇ／Ｌ）」である場合、捕捉量算出部１１２は、これらの積である「０．０７５（ｋｇ）」を、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した汚染物資の量として算出する。

また、例えば、Ｓ２２の処理で取得した流出量１３２が「３（ｍ^３）」であり、Ｓ２３の処理で取得した流出濃度１３４が「５（ｍｇ／Ｌ）」である場合、捕捉量算出部１１２は、これらの積である「０．０１５（ｋｇ）」を、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した汚染物資の量として算出する。

そして、捕捉量算出部１１２は、「０．０７５（ｋｇ）」から「０．０１５（ｋｇ）」を減算することによって算出される「０．０６（ｋｇ）」を、直前の単位時間内において濾過装置２（濾材充填部２１）が新たに捕捉した物体の量として特定する。

その後、捕捉量算出部１１２は、特定した「０．０６（ｋｇ）」を、情報格納領域１３０に記憶されている捕捉量１３５に加算する。

なお、捕捉量算出部１１２は、Ｓ２４の処理において、例えば、濾材充填部２１における１ｍ^３あたりの濾材が捕捉している物体の量を、捕捉量１３５として算出するものであってもよい。

図７に戻り、洗浄制御装置１のタイミング決定部１１３は、Ｓ２４の処理で算出した捕捉量１３５が予め定められた第１閾値よりも大きいか否かについての判定を行う（Ｓ２５）。

具体的に、タイミング決定部１１３は、例えば、第１閾値として「６（ｋｇ）」が予め定められている場合、Ｓ２４の処理で算出した捕捉量１３５が「６（ｋｇ）」よりも大きいか否かについての判定を行う。

その結果、Ｓ２４の処理で算出した捕捉量１３５が第１閾値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ２５のＮＯ）、洗浄制御装置１は、洗浄開始処理を終了する。

すなわち、洗浄制御装置１は、この場合、濾過装置２の濾材において捕捉されている物体の量がまだ少ない状況にあり、濾過装置２の洗浄を直ちに行う必要がないと判定する。

一方、Ｓ２４の処理で算出した捕捉量１３５が第１閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ２５のＹＥＳ）、タイミング決定部１１３は、Ｓ２３の処理で取得した流入濃度１３３が予め定められた第２閾値よりも大きいか否かについての判定を行う（Ｓ２６）。

具体的に、タイミング決定部１１３は、例えば、第２閾値として「２５（ｍｇ／Ｌ）」が予め定められている場合、Ｓ２３の処理で取得した流入濃度１３３が「２５（ｍｇ／Ｌ）」よりも大きいか否かについての判定を行う。

その結果、Ｓ２３の処理で取得した流入濃度１３３が第２閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ２６のＹＥＳ）、洗浄指示部１１４は、図８に示すように、濾過装置２に対して洗浄を開始する旨の指示を行う（Ｓ３６）。

すなわち、洗浄制御装置１は、この場合、濾過装置２の濾材において捕捉されている物体の量がまだ少ない状況にあるが、濾材充填部２１における狭い範囲の濾材（濾材充填部２１の下端部付近に位置する濾材）において物体の捕捉が集中的に行われていると判定し、濾過装置２の洗浄を直ちに行う必要があると判定する。

なお、濾過装置２は、この場合、濾過装置２の洗浄を開始する前に、洗浄排水の排水が行われるようにバルブ５の切り替えを行う。そして、濾過装置２は、バルブ５の切り替えを行った後、濾過装置２内に対する被処理水の流入を継続させながら空気ポンプ２２を作動させることによって、濾過装置２（濾材充填部２１）の洗浄を開始する。

また、Ｓ２３の処理で取得した流入濃度１３３が第２閾値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ２６のＮＯ）、情報取得部１１１は、図８に示すように、情報再取得タイミングになるまで待機する（Ｓ３１のＮＯ）。情報再取得タイミングは、例えば、１０分や１時間等の所定時間ごとのタイミングであってよい。

なお、洗浄制御装置１は、Ｓ３１からＳ３５の処理が行われている間、Ｓ２１からＳ２６の処理の実行を中止するものであってよい。

そして、情報再取得タイミングになった場合（Ｓ３１のＹＥＳ）、情報取得部１１１は、Ｓ２２の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水の流入量１３１と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水の流出量１３２とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ３２）。また、情報取得部１１１は、この場合、Ｓ２３の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水における物体の流入濃度１３３と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水における物体の流出濃度１３４とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ３３）。

さらに、捕捉量算出部１１２は、Ｓ２４の処理と同様に、Ｓ３２の処理及びＳ３３の処理で取得した流入量１３１と流出量１３２と流入濃度１３３と流出濃度１３４とから、濾過装置２が捕捉した物体の捕捉量１３５を算出して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ３４）。

続いて、タイミング決定部１１３は、Ｓ３４の処理で算出した捕捉量１３５が予め定められた第３閾値よりも大きいか否かについての判定を行う（Ｓ３５）。

具体的に、タイミング決定部１１３は、例えば、第３閾値として「１２（ｋｇ）」が予め定められている場合、Ｓ３４の処理で算出した捕捉量１３５が「１２（ｋｇ）」よりも大きいか否かについての判定を行う。

その結果、Ｓ３４の処理で算出した捕捉量１３５が第３閾値よりも大きくないと判定した場合（Ｓ３５のＮＯ）、情報取得部１１１は、Ｓ３１以降の処理を再度行う。

すなわち、洗浄制御装置１は、この場合、濾過装置２の濾材において捕捉されている物体の量がまだ過剰ではないと判定し、濾過装置２の洗浄を直ちに行う必要がないと判定する。

一方、Ｓ３４の処理で算出した捕捉量１３５が第３閾値よりも大きいと判定した場合（Ｓ３５のＹＥＳ）、洗浄指示部１１４は、濾過装置２に対して洗浄を開始する旨の指示を行う（Ｓ３６）。

すなわち、洗浄制御装置１は、この場合、濾過装置２の濾材において捕捉されている物体の量が過剰になりつつあると判定し、濾過装置２の洗浄を直ちに行う必要があると判定する。

これにより、本実施の形態における洗浄制御装置１は、タイミング決定部１１３が決定した洗浄開始タイミングに従って濾過装置２の洗浄を行うことで、濾過装置２の洗浄を適切なタイミングで行うことが可能になる。

［洗浄終了処理（１）］
次に、洗浄制御処理のうち、洗浄終了タイミングを決定する処理（以下、洗浄終了処理とも呼ぶ）について説明を行う。図９は、洗浄終了処理を説明するフローチャート図である。具体的に、洗浄終了処理は、濾過装置２の洗浄が行われている時間帯に行われる処理である。

情報取得部１１１は、図９に示すように、情報取得タイミングになるまで待機する（Ｓ４１のＮＯ）。

そして、情報取得タイミングになった場合（Ｓ４１のＹＥＳ）、情報取得部１１１は、Ｓ２２の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水の流入量１３１と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水の流出量１３２とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ４２）。

また、情報取得部１１１は、この場合、Ｓ２３の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水における物体の流入濃度１３３と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水における物体の流出濃度１３４とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ４３）。

そして、洗浄制御装置１の捕捉量算出部１１２は、Ｓ２４の処理と同様に、Ｓ４２の処理及びＳ４３の処理で取得した流入量１３１と流出量１３２と流入濃度１３３と流出濃度１３４とから、濾過装置２が捕捉した物体の捕捉量１３５を算出する（Ｓ４４）。

続いて、時間推測部１１５は、Ｓ４４の処理で算出した捕捉量１３５が予め定められた第４閾値よりも小さいか否かについての判定を行う（Ｓ４５）。

具体的に、タイミング決定部１１３は、例えば、第４閾値として「０．５（ｋｇ）」が予め定められている場合、Ｓ４４の処理で算出した捕捉量１３５が「０．５（ｋｇ）」よりも大きいか否かについての判定を行う。

その結果、Ｓ４４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ４５のＹＥＳ）、洗浄指示部１１４は、濾過装置２に対して洗浄を終了する旨の指示を行う（Ｓ４６）。

すなわち、濾過装置２の洗浄が行われている場合、Ｓ４４の処理で算出される捕捉量１３５は徐々に小さくなる。そのため、洗浄制御装置１は、Ｓ４４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さいと判定した場合、濾過装置２（濾材充填部２１）において捕捉されている物体の量が十分に少なくなったものと判定し、濾過装置２の洗浄を終了する。

なお、濾過装置２は、この場合、例えば、空気ポンプ２２を停止させることによって濾過装置２の洗浄を終了した後、所定時間待機することによって濾過装置２内に残存する洗浄排水の排出を行うものであってよい。そして、濾過装置２は、所定時間が待機した後、処理水の排水が行われるようにバルブ５の切り替えを行うものであってよい。

一方、Ｓ４４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ４５のＮＯ）、洗浄制御装置１は、Ｓ４６の処理を行わない。

これにより、洗浄制御装置１は、濾過装置２の洗浄を、濾材に捕捉されている物体の洗浄が十分に行われてから終了することが可能になる。

なお、濾材充填部２１の空隙率が大きい場合、濾過装置２では、処理水に含まれる物体が濾材充填部２１において十分に捕捉されない可能性（濾材充填部２１における物体の除去率が低下する可能性）がある。そのため、管理者は、例えば、濾過装置２の洗浄が濾材充填部２１の空隙率が必要以上に大きくならないように、第４閾値の決定を行うものであってもよい。すなわち、管理者は、例えば、濾材充填部２１に捕捉されている物体の一部が残る程度の洗浄が行われるように、第４閾値の設定を行うものであってもよい。

これにより、洗浄制御装置１は、濾過装置２（濾材充填部２１）における物体の除去率の低下を防止しつつ、濾過装置２の洗浄を行うことが可能になる。

［洗浄終了処理（２）］
次に、洗浄残り時間１３６の算出が行われる場合の洗浄終了処理について説明を行う。図１０及び図１１は、洗浄残り時間１３６の算出が行われる場合の洗浄終了処理を説明するフローチャート図である。

情報取得部１１１は、図１０に示すように、情報取得タイミングになるまで待機する（Ｓ５１のＮＯ）。

そして、情報取得タイミングになった場合（Ｓ５１のＹＥＳ）、情報取得部１１１は、Ｓ２２の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水の流入量１３１と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水の流出量１３２とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ５２）。

また、情報取得部１１１は、この場合、Ｓ２３の処理と同様に、直前の単位時間内において濾過装置２に流入した被処理水における物体の流入濃度１３３と、直前の単位時間内において濾過装置２から流出した処理水における物体の流出濃度１３４とを計測器４から取得して情報格納領域１３０に記憶する（Ｓ５３）。

そして、洗浄制御装置１の捕捉量算出部１１２は、Ｓ２４の処理と同様に、Ｓ５２の処理及びＳ５３の処理で取得した流入量１３１と流出量１３２と流入濃度１３３と流出濃度１３４とから、濾過装置２が捕捉した物体の捕捉量１３５を算出する（Ｓ５４）。

続いて、時間推測部１１５は、Ｓ５４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さいか否かについての判定を行う（Ｓ５５）。

その結果、Ｓ５４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さいと判定した場合（Ｓ５５のＹＥＳ）、洗浄指示部１１４は、濾過装置２に対して洗浄を終了する旨の指示を行う（Ｓ５６）。

一方、Ｓ５４の処理で算出した捕捉量１３５が第４閾値よりも小さくないと判定した場合（Ｓ５５のＮＯ）、洗浄制御装置１の時間推測部１１５は、図１１に示すように、過去に行われたＳ５４の処理で算出した捕捉量１３５のそれぞれを情報格納領域１３０から取得する（Ｓ６１）。

具体的に、時間推測部１１５は、この場合、例えば、Ｓ５４の処理で算出した捕捉量１３５のうち、算出されたタイミングが２番目に新しい捕捉量１３５（以下、第１捕捉量１３５ａとも呼ぶ）と、算出されたタイミングが最も新しい捕捉量１３５（以下、第２捕捉量１３５ｂとも呼ぶ）とを取得する。

そして、時間推測部１１５は、Ｓ６１の処理で取得した捕捉量１３５のそれぞれから、濾過装置２における物体の捕捉量１３５の減少率を算出する（Ｓ６２）。

具体的に、時間推測部１１５は、例えば、Ｓ６１の処理で取得した第１捕捉量１３５ａからＳ６１の処理で取得した第２捕捉量１３５ｂを減算することによって、捕捉量１３５の減少量（濾過装置２の洗浄による捕捉量１３５の減少量）を算出する。そして、時間推測部１１５は、例えば、算出した捕捉量１３５の減少量を、第１捕捉量１３５ａが算出されたタイミング（以下、第１タイミングとも呼ぶ）と第２捕捉量１３５ｂが算出されたタイミング（以下、第２タイミングとも呼ぶ）との時間差で除算することによって、濾過装置２における捕捉量１３５の減少率を算出する。

続いて、時間推測部１１５は、Ｓ６２の処理で算出した減少率から、濾過装置２における物体の捕捉量１３５が第４閾値を下回るまでに要する洗浄残り時間１３６を推測する（Ｓ６３）。

具体的に、時間推測部１１５は、例えば、濾過装置２における捕捉量１３５の減少率が一定であるとした場合に、濾過装置２における捕捉量１３５が第４閾値を下回るまでに要する洗浄残り時間１３６を算出する。

そして、洗浄制御装置１の情報出力部１１６は、Ｓ６３の処理で推測した洗浄残り時間１３６を操作端末（図示しない）に出力する（Ｓ６４）。

これにより、管理者は、例えば、操作端末に出力された洗浄残り時間１３６を閲覧することで、濾過装置２の洗浄が終了するまでに要する時間を把握することが可能になる。

このように、本実施の形態における洗浄制御装置１は、被処理水の濾過を行うことによって濾過装置２において捕捉された物体の捕捉量１３５と、被処理水における物体の流入濃度１３３とを取得する。そして、洗浄制御装置１は、取得した捕捉量１３５と物体の流入濃度１３３とに基づいて、濾過装置２の洗浄を行うタイミングを決定する。

すなわち、濾過装置２に流入する被処理水における物体の濃度（流入濃度１３３）が低い場合、物体の捕捉は、濾過装置２における広い範囲の濾材において行われるものと推測できる。また、濾過装置２に流入する被処理水における物体の濃度（流入濃度１３３）が高い場合、物体の捕捉が被処理水の入口付近に位置する狭い範囲の濾材において集中的に行われるものと推測できる。

そのため、物体の流入濃度が低い被処理水が濾過装置２に流入している場合、濾過装置２の濾過抵抗が上昇しにくい状況にあるため、濾過装置２の洗浄頻度を高くする必要がないと判断できる。また、物体の流入濃度が高い被処理水が濾過装置２に流入している場合、濾過装置２の濾過抵抗が上昇しやすい状況にあるため、濾過装置２の洗浄頻度を高くする必要があると判断できる。

そこで、本実施の形態における洗浄制御装置１は、例えば、濾過装置２の洗浄を行う必要があるか否かの判定を行う際の基準となる物体の捕捉量１３５に加え、計測器４ａから取得した流入濃度１３３についても考慮することによって、濾過装置２が洗浄を要する状態にあるか否かについての判定を行う。そして、洗浄制御装置１は、濾過装置２の洗浄タイミングを、濾過装置２が洗浄を要する状態にあるか否かの判定結果に従って決定する。

これにより、本実施の形態における洗浄制御装置１は、被処理水の流入量１３１及び物体の流入濃度１３３の変動（すなわち、流入負荷の変動）が考慮された適切なタイミングにおいて、濾過装置２の洗浄を行うことが可能になる。

具体的に、濾過装置２において物体が過剰に捕捉されている場合、濾過装置２では、濾材に捕捉された物体の処理水側への流出や腐敗等によって、処理水の水質が悪化する可能性がある。また、この場合、濾過装置２では、濾過抵抗の上昇に伴って、濾過装置２における被処理水の水位が発生する可能性がある。

これに対し、本実施の形態における洗浄制御装置１は、濾過装置２の洗浄を物体が過剰に捕捉される前に行う。そのため、洗浄制御装置１は、濾過装置２において物体が過剰に捕捉されることに伴う各問題の発生を防止することが可能になる。

また、本実施の形態における洗浄制御装置１は、濾過装置２において物体が十分に捕捉されていない場合、濾過装置２の洗浄が行われないように制御することで、非効率な洗浄が行われることを防止することが可能になる。

また、本実施の形態における洗浄制御装置１は、濾過装置２における物体の捕捉量１３５と濾過装置２に対する被処理水の流入濃度１３３とに基づいて洗浄タイミングの決定を行うことで、濾過装置２の洗浄タイミングを決定する際に、濾材における物体の詰まり方や物体の性状及び流量等の様々な要因によって値が変化する濾過抵抗を用いる必要がなくなる。そのため、本実施の形態における洗浄制御装置１は、濾過装置２の洗浄タイミングを容易に決定することが可能になる。

さらに、本実施の形態における洗浄制御装置１は、濾過装置２における物体の捕捉量１３５を随時算出することで、例えば、濾過装置２における現在の物体の捕捉量１３５を操作端末に出力することが可能になる。そのため、管理者は、例えば、濾過装置２の最適な洗浄方法（最適な曝気風量、曝気時間及びリンス時間等を採用した洗浄方法）の決定を行う際に、操作端末に出力された捕捉量１３５を閲覧することが可能になる。

１：洗浄制御装置 ２：濾過装置
３ａ：流入管 ３ｂ：流出管
４ａ：計測器 ４ｂ：計測器
５：バルブ ２１：濾材充填部
２２：空気ポンプ ２３：空気管
２４：ノズル ２５：上部スクリーン
２６：下部スクリーン

Claims (6)

1. 被処理水を濾過する濾過装置の洗浄を制御する洗浄制御装置であって、
   前記濾過装置に流入した前記被処理水の流入量と、前記濾過装置から流出した処理水の流出量とを取得し、前記被処理水における物体の第１濃度と、前記処理水における前記物体の第２濃度とを取得し、前記流入量と前記流出量と前記第１濃度と前記第２濃度とに基づいて算出した値を、前記濾過装置において捕捉された前記物体の捕捉量として取得する取得部と、
   取得した前記捕捉量が第１閾値を上回っているか否かを判定し、前記捕捉量が前記第１閾値を上回っていると判定した場合、前記第１濃度が第２閾値を上回っているか否かを判定し、前記第１濃度が前記第２閾値を上回っていると判定した場合、前記濾過装置の洗浄を開始する決定部とを、有する、
   ことを特徴とする洗浄制御装置。
2. 請求項１において、
   前記取得部は、前記流入量と前記第１濃度との積と前記流出量と前記第２濃度との積との差を、前記捕捉量として取得する、
   ことを特徴とする洗浄制御装置。
3. 請求項１において、
   前記取得部は、前記第１濃度が前記第２閾値を上回っていないと前記決定部が判定した場合、前記捕捉量を再度取得し、
   前記決定部は、再度取得した前記捕捉量が前記第１閾値よりも大きい第３閾値を上回っていると判定した場合、前記濾過装置の洗浄を開始する、
   ことを特徴とする洗浄制御装置。
4. 請求項１において、
   前記取得部は、前記濾過装置の洗浄が開始された後、前記捕捉量を再度取得し、
   前記決定部は、再度取得した前記捕捉量が前記第１閾値よりも小さい第４閾値を下回っていると判定した場合、前記濾過装置の洗浄を終了する、
   ことを特徴とする洗浄制御装置。
5. 請求項１において、
   前記取得部は、前記濾過装置の洗浄が開始された後、第１タイミング及び前記第１タイミングよりも後の第２タイミングにおいて前記捕捉量を再度取得し、さらに、
   前記取得部が前記第１及び第２タイミングのそれぞれにおいて再度取得した前記捕捉量が前記第１閾値よりも小さい第４閾値を下回っていない場合、前記第１タイミングにおいて前記取得部が再度取得した前記捕捉量と前記第２タイミングにおいて前記取得部が再度取得した前記捕捉量との差と、前記第１タイミングと前記第２タイミングとの時間差とから、前記濾過装置おける前記捕捉量が前記第４閾値を下回るまでに要する時間を推測する時間推測部と、
   推測した前記時間を出力する出力部とを、有する、
   ことを特徴とする洗浄制御装置。
6. 被処理水を濾過する濾過装置の洗浄を制御する洗浄制御方法であって、
   前記濾過装置に流入した前記被処理水の流入量と、前記濾過装置から流出した処理水の流出量とを取得し、
   前記被処理水における物体の第１濃度と、前記処理水における前記物体の第２濃度とを取得し、
   前記流入量と前記流出量と前記第１濃度と前記第２濃度とに基づいて算出した値を、前記濾過装置において捕捉された前記物体の捕捉量として取得し、
   取得した前記捕捉量が第１閾値を上回っているか否かを判定し、
   前記捕捉量が前記第１閾値を上回っていると判定した場合、前記第１濃度が第２閾値を上回っているか否かを判定し、
   前記第１濃度が前記第２閾値を上回っていると判定した場合、前記濾過装置の洗浄を開始する、
   処理をコンピュータに実行させることを特徴とする洗浄制御方法。

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