JPH03169306A - フロック形成制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ，産業上の利用分野 本発明は、浄水場のフロック形成池でのフロック形戊を
画像処理技術を応用したフロック計測装置で監視計測し
、その計測値をフィードバック信号として用いろフロッ
ク形成制御装置に関するものである。

Ｂ，発明の概要 本発明は、浄水システムのフロック形成制御装置におい
て、 フロック形成池に設置した水中カメラで捕らえ、コンピ
ュータ等によりその画像処理を行ってフロック特徴量を
計測するフロック計測装置を設け、その計測値をフィー
ドバック信号として少なくとも凝集剤注入量の制御を行
うことにより、フロックを画像として適確に備え、その
計測値をフィードバック信号として常に適切にフロック
形成を制御できるようにしたものである。

Ｃ．従来の技術 近年、浄水場においては、河川．湖沼から取水した原水
をフロック形成池に入れ、ここで凝集剤（ＰＡＣ等）に
より原水中の濁質成分（粘度等）を効率良く凝集させ、
後段の沈澱池で除去する、いわゆるフロック形成制御を
行っている。一般的に行われているフロック形成制御方
法としては、（１）新規の浄水場では、ジャーテストと
呼ばれる室内実験でフロックを形成し、原水濁度と凝集
剤注入率またはＡＬＴ比（ＡＬ”／ｉｌｌ度）との制御
関係式を求め、更にＧＣＴ値などのパラメータから実規
模に利用する、 （２）既存の浄水場では、長年蓄積されたデー夕から制
御関係式を得る、 といった方法があり、更にこれらの方法の高効率化を図
るために注入率式等に補正項（原水の水温、ｐ　Ｈ等）
を設けて制御を行っている。

この種の制御方法を用いたフロック形成制御システムの
構成例（実線で表す制御系が従来部分）を第１図に示す
。図中、１は着水井、２は混和池、３はフロック形成池
、４は沈澱池、５は凝集剤注入コントローラ、６はパド
ル回転数コントローラ、７は着水井濁度計であり、凝集
剤の注入量とパドル回転数の制御によりフロック形成制
御を行っている。

しかしながら、上記システムは、基本的にフィードフォ
ワード制御であるために制御が良好な状態にある時には
シンプルな制御系であるが、何らかの原因で例えば河川
、湖沼に汚濁が生じ藻類が異常発生するなど、急激な濁
度変化があった場合、フロック形成状態が悪化し、沈澱
池処理水の濁度上昇を引き起こすことがある。また、混
和池から沈澱池出口までの間の滞留時間は制御対象とな
っていないため、何も対策を講じることができず、後段
の濾過池が高負荷になる危険性がある。

この問題点を解決するため、上記の制御系にフィードバ
ック制御を組み込む方法が考えられた。

その方法では、沈澱池４の出口に濁度計８を設置して処
理水の濁度を監視し、更に濁度値をフィードバック信号
として補正制御する。

Ｄ．発明が解決しようとする課題 しかしながら、この制御系にも問題点がある。

特に、高速凝集沈澱池（スラリー循環形）のようなフロ
ック形戊と沈澱を一槽で行うシステムでは、フロック形
成と沈澱を同時進行で行うため、フィードバックの遅れ
時間が殆どない反面、低濁度（１０度前後）の管理が難
しい。また、フロック形成池（迂流式、パドル式）、沈
澱池（緩速式、急速式）を採用している浄水場では、沈
澱池出口の濁度値によるフィードバック制御では混和池
からの遅れ時間が２〜３時間程度あるため、制御精度が
低くなるといった欠点がある。更に、濁度計は、散乱光
式、近赤外光式等の光応用装置であり、藻類など光を散
乱、吸収する全ての物質を計測してしまうため、濁度計
による制御系では必ず誤差変動が大きくなる要因を持っ
ている。

本発明の目的は、上記の浄水システムにおけるフロック
形成制御系の種々の問題点を解消すること、即ちフロッ
ク形成を適切に行うことができるフロック形戊制御装置
を提供することにある。

Ｅ．課題を解決するための手段 本発明は、原水に凝集剤を注入し、横流式フロック形成
池を流動する過程でフロックを形威させ、この後、沈澱
、濾過処理を行う浄水システムにおいて、横流式フロッ
ク形成池に設置される水中カメラを備え、コンピュータ
等によりその画像処理を行ってフロック特徴量を計測す
るフロック計測装置を設け、その計測値をフィードバッ
ク信号としてコントローラに送り、少なくとも凝集剤注
入量の制御に用いるようにしたことを特徴とするもので
ある。

Ｆ．作用 原水に凝集剤が注入され、フロック形成池を流動ずる過
程でフロックが形成される。このフロック形成池には水
中カメラが設置されており、形成されたフロックが画像
として捕らえられる。この撮影画像がコンピュータ等に
より画像処理され、フロック特徴量が計測される。計測
値はフィードバック信号としてコントローラに送られ、
これによって凝集剤注入量等が制御される。即ち、適切
なフロック形成制御が行われる。

Ｇ．実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、１は着水井、
２は混和池、３はフロック形戊池、４は沈澱池、５は凝
集剤注入コントローラ、６はパドル回転数コントローラ
、７は着水井濁度計、８は前記沈澱池４の出口で処理水
の濁度を監視し、その計測値をフィードバック信号とし
て前記凝集剤注入コントローラ５へ送出する沈澱池流出
口濁度計、Ａは前記フロック形成池３でのフロック形成
状況を監視計測し、計測値をフィードバック信号として
前記両コントローラ５．６へ送出するフロック計測装置
である。このフロック計測装置Ａは、画像処理技術を応
用したものであり、フロック形成池３に水中カメラを設
置して流動状態にあるフロックを検出する検出部と、カ
メラで捕らえたフロックを認識し、特徴量を演算処理す
る画像計測部と、特徴量から統計演算または制御信号を
出力するホストコンピュータ部とに機能上大別される。

その概略構成を第２図に示す。

第２図において、１１は水中カメラ、ｌ２は照明器であ
り、これら洗浄用エアシリンダと共に架台■３に支持さ
れ、カメラＩ１はケーブルを介して中継盤Ｉ４に、照明
器ｌ２はガラスファイバー１５を介して光源ボックスＩ
６にそれぞれ接続されている。また、エアシリンダはエ
アチューブｌ７を介して前記中継盤１４に接続されてい
る。

前記水中カメラ１１は、検流式フロック形戊池にも対応
し得るように省スペース・軽量化された縦置防水型で、
かつ浮遊・流動状態にあるフロックを完全な静止画像と
して得ることができる、電子シャッター機能を有するＣ
ＯＤカメラを用いている。カメラの光学条件は、光学系
のレンズを標準レンズｆ２５ｘｇとし、そのｆナンバー
を５．６〜１１．０の範囲とし、対物距離を２００〜２
５０ｚｘとし、更に被写界深度を、その前後被写界深度
の和で３０ｉｘ以内とし、被写体形状倍率を０．０８〜
０．１２ｘｍとし、視野範囲を水平軸で４０〜６０ｘｘ
、垂直軸で３５〜５０肩旧こ設定した（特願昭６２−２
９１２４４号参照）。また、縦置型構造は、単数または
複数のミラーを適宜配置し、テレビカメラのレンズから
観測ガラス窓に至るまでの光路を屈曲させることによっ
て実現している（実願昭６２−１８０７３８号参照）。

前記照明器ｌ２は、（１）視野内に輝度ムラを生じない
こと、（２）ランプ交換が容易であること、（３）画像
計測が簡略であること、などの条件を満たすため、２光
束並列対向形照明器（実願昭６３−８０１６５号参照）
を用いた。また、水中カメラの光学的条件である被写界
深度方向（設定２０１３！）のフロックを検出する目的
でバックスクリーンを設置した（特願昭６２−２９１２
４４号、実願昭６２−１６７８０４号参照）。

なお、照明器１２、バックスクリーン、カメラの観測ガ
ラス窓を同時に洗浄できるよう、エアシリンダを備えた
洗浄機を付設している。

前記光源ボックスｌ６は、水中カメラ照明器１２の光源
としてフロック形成池ｌ３の溝に配置している。光源（
ハロゲンランプ）の光はファイバ−１５によって照明器
ｌ２へ送られる。この場合、伝送損失による照度低下を
一定値以下とするため、ファイバーの延長距離を５ｌに
制限する。また、光源ボックスＩ６は、ランプの電圧制
御機能（定電圧制ｇＪＪ）、ランプ切れ出力機能（ラン
プ切れが生じた場合、光源部から中継制御盤Ｉ４を介し
て出力信号を送り、画像計測を一時停止、ランプ交換後
、自動的に計測を再開）、エアシリンダ昇降速度コント
ロール機能（エアシリンダのエア流量調節器）を備えて
いる。

前記中継制御盤ｌ４は、水中カメラ１ｌ、光源ボックス
Ｉ６、画像計測部、コンピュータのインタフェースの役
割を果たし、更に洗浄機構の制御機能を有している。例
えば洗浄機構の制御機能では、リレー・タイマーの設定
により内蔵されているポンプの駆動回転数、間隔を制御
する。また、保守・点検出力機能では、水中カメラ、光
源ボックス、中継制御盤等の保守・点検の際、画像計測
部の電源を切ることなく、制御盤に設置してある点検ス
イッチを投入することで画像計測を一時停止させる。更
に、洗浄中の出力機能では、ポンプ駆動時にはコンピュ
ータへ出力信号を送って画像計測を一時停止し、洗浄終
了後、計測を再開させる。これは画像計測時に洗浄に入
ると、シリンダの昇降によりフロックが破壊されて計測
結果に影響するからである。

一方、第２図において、１８は映像増幅器、ｌ９は画像
計測部、２０はホストコンピュータ部、２■は前記中継
盤！４と映像増幅器ｌ８を結ぶ電源・映像信号入出力複
゛合ケーブルである。前記画像計測部Ｉ９は、前記水中
カメラ１１で検出したフロック画像をホストコンピュー
タ２０と画像処理装置間でアクセスし、フロック特ｍｌ
を計測するためのものであって、第３図に示すような計
測処理フローとなり、また次のような機能を備えている
。

（１）照度変化に対応した自動２値化閾値処理の機能ラ
ンプは必ず劣化し、照度が徐々に低下する。

また、フロック形成条件によってもフロック輝度が変わ
る。そのため、連続計測システムにおいては、自動２値
化閾値処理が必要となる。

（２）洗浄時に対応した計測一時停止機能水中カメラに
おける洗浄は、連続計測システムでは必要不可欠である
。しかしながら、計測中に洗浄を開始してしまうと、フ
ロックの性状にもよるが、洗浄機の撹拌応力により形成
されたフロックが解離し、計測誤差を招く。そのため、
洗浄期間には計測を一時停止して解離したフロックを計
測しないことで計測精度を向上させる。

（３）ランプ切れに対応した計測一時停止機能光源ボッ
クスｌ６に設置しているランプが劣化寿命によって切れ
た場合、中継制御盤ｌ４を介してコンピュータ２０へ信
号が送られると、第３図の計測処理フローに従い、“信
号チェック”の所で計測を判断し、画像サンプリングを
停止する。

更に、コンピュータのＣＲＴ画面にはランプ切れの表示
をフリッカーさせて監視員にランプ交換を促す。監視員
がランプ交換を終了した時点で自動的に連続計測を開始
する。

（４）保守・点検時に対応した計測一時停止機能定期的
な監視員による保守・点検作業においては、システムを
全停止することなく、中継制御盤ｌ４に設置されている
点検スイッチを投入することでコンピュータ２０に信号
を送ると、第３図の計測フローに従い、“信号チェック
”の所で計測を判断し、画像サンプリングを停止する。

更に、コンピュータのＣＲＴ画面には作業中の表示をフ
リッカーさせて他の監視員に作業中であることを知らせ
る。保守・点検作業を終了して点検スイッチを切った時
点で自動的に連続計測を開始する。

（５）フロック特ｍ量の外部出力機能 フロック計測装置においては、フロック特徴量（フロッ
ク粒径分布、フロック幾何平均粒径、単位容積当たりの
フロック体積、単位容積当たりのマイクロフロック体積
、フロック個数等）の計測だけでなく、計測結果を外郎
出力することで上位のコンピュータ、コントローラへフ
ィードバック信号として送られ、更にこの信号を演算処
理することで凝集剤注入率、パドルの回転数制御フィー
ドバック信号となる。フロック特徴量による制御系につ
いては、本出願人によって先に出願されている（特願平
１−４１４１１号）。

このような構成のフロック計測装置Ａがフロック形成制
御系に組み込まれており、その計測値がフィードバック
信号として凝集剤注入コントローラ５及びパドル回転数
コントローラ６に付与される。このフロック計測値は、
水中カメラ１ｌによって正確に捕らえられた画像から処
理によりフロック特徴量として求められており、フロッ
ク形成状態が適確に把握されている。このため、原水の
濁度に急激な変化があっても、フィードバック制御によ
ってフロック形成が適切に行われる。

Ｈ．発明の効果 以上のように本発明によれば、水中カメラを備えた検出
郎、カメラで捕らえたフロックを認識し、特徴量を演算
処理する画像計測部、特？ＩＬ量から統計演算または制
御信号を出力するホストコンビュータ部から構成された
フロック計測装置を制御系に組み込み、フロック計測値
をフィードバック信号としてフロック形成制御を行うよ
うにしたので、適確にフロック計測を行うことが可能と
なり、適切なフロック形成制御が期待できる。しかも、
フロック計測装置の構成の而から、次のような諸効果が
ある。

（１）縦置型（ミラー反射）とすることで、あらゆる横
流式フロック形戒池に対応でき、省スペース化が図れる
。

（２）エアシリンダ方式の洗浄機により照明器、観測ガ
ラス窓、バックスクリーンの全てを同時に洗浄可能とな
る。

（３）グラフスアイバ一方式２光束並列対向型照明器に
より画面視野範囲内を一定の照度にすることができる。

（４）ＣＣＤカメラの電子シャッター機能により、流動
状態にあるフロックを忠実に静止画像として得ることが
できる。

（５）バックスクリーンの設置によって被写界深度方向
のフロックをより一層適確に認識でき、フロックの輪郭
抽出が簡単になる。

（６）光ｆｆＡ部を単独にすることで制御回路への熱的
影響を軽減できる。

（７）照明部と光源郎を分離することにより、水中カメ
ラを引き上げることなくランプ交換を容易に行うことが
できる。

（８）システムを全停止することなく、スイッチ操作で
ランプ交換、保守・点検作業が可能となる。

（９）照度変化に対応した自動２値化閾値処理により、
計測の連続ルーチン処理が可能となる。

（１０）洗浄時の計測一時停止機能により、計測精度が
向上する。

（１１）ランプ切れに対応した計測一時停止機能により
、ランプ交換を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフロック形成制御装置の一実施例
を示す構成図、第２図及び第３図は同実施例におけるフ
ロック計測装置の概略構成図及び計測処理フロー図であ
る。 Ａ・・・フロック計測装置、ｌ・・・着水井、２・・・
混合池、３・・・フロック形成池、４・・・沈澱池、５
・・・凝集剤注入コントローラ、６・・・パドル回転数
コントローラ、７・・・着水井濁度計、８・・・沈澱池
流出口濁度計、■１・・・水中カメラ、１２・・・照明
器、１４・・・中ば制御盤、１５・・・ガラスファイバ
ー　１６・・・光源ボックス、ｌ７・・・エアシリンダ
駆動用エアチューブ、ｌ９・・・画像計測部、２０・・
・ホストコンピュータ郎。 第３図 計測処理フロー図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原水に凝集剤を注入し、横流式フロック形成池を
   流動する過程でフロックを形成させ、この後、沈澱、濾
   過処理を行う浄水システムにおいて、横流式フロック形
   成池に設置される水中カメラを備え、コンピュータ等に
   よりその画像処理を行ってフロック特徴量を計測するフ
   ロック計測装置を設け、その計測値をフィードバック信
   号としてコントローラに送り、少なくとも凝集剤注入量
   の制御に用いるようにしたことを特徴とするフロック形
   成制御装置。