JPH04305206A - 水処理用凝集濾過装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原水に凝集剤を注入して
凝集および濾過を施す水処理用凝集濾過装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】原水に凝集剤を注入して凝集および濾過
を施すことにより処理水を得る水処理用凝集濾過装置が
知られており、たとえば、自動車の塗装工程の水研ぎ工
程において生ずる排水を再生するために用いられている
。かかる水処理用凝集濾過装置においては、凝集剤の注
入量は、通常、装置の設置時等において原水の水質や処
理水の要求される水質に応じて固定的に決定されるか、
あるいは、装置の点検時等において原水や処理水の水質
に応じて作業者の勘に頼って適宜調整される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように凝集剤の注入量を固定的に決定する場合において
は、原水の水質が変動すると所望の水質の処理水が得ら
れなくなるという問題があった。また、凝集剤の注入量
を作業者の勘に頼って調整する場合においては、その調
整作業は比較的面倒かつ熟練を要するものであるととも
に、作業者が異なると処理水の水質にばらつきを生ずる
ことが避け難く、さらに、凝集剤の調整作業を原水の水
質の変動に応じてタイムリーに為し難いことから安定し
た水質の処理水を得難いという問題があった。

【０００４】これに対し、たとえば、原水および処理水
の水質を逐次検出してその検出した原水および処理水の
水質から原水への凝集剤の注入量をフィードバック制御
することが考えられるが、上記のような水処理用凝集濾
過装置においては、通常、原水のプロセス滞留時間が極
めて長いことから、かかるフィードバック制御は困難で
あった。

【０００５】本発明は以上のような事情を背景として為
されたものであって、その目的とするところは、原水へ
の凝集剤の注入量を制御し得て、作業者が凝集剤の注入
量を調整する必要がなく所望の水質の処理水が安定して
得られる水処理用凝集濾過装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨とするところは、原水に凝集剤を注入し
て凝集および濾過を施すことにより処理水を得る水処理
用凝集濾過装置において、（ａ）　前記処理水の水質を
逐次検出する水質検出手段と、（ｂ）　その処理水の水
質をパラメータとするメンバーシップ関数を含み、その
処理水の水質に適した前記凝集剤の注入量が決定される
ように予め定められた制御ルールを、あいまい推論に基
づいて演算することにより、その凝集剤の注入量を決定
する注入量決定手段と、（ｃ）　その注入量決定手段に
より決定された凝集剤の注入量を達成するように前記原
水への凝集剤の注入を制御する注入制御手段とを含むこ
とにある。

【０００７】

【作用】かかる構成の水処理用凝集濾過装置においては
、原水に凝集剤を注入して凝集および濾過を施すことに
より得られた処理水の水質が水質検出手段により逐次検
出されるとともに、注入量決定手段により、その処理水
の水質をパラメータとするメンバーシップ関数を含んで
処理水の水質に適した凝集剤の注入量が決定されるよう
に予め定められた制御ルールがあいまい推論に基づいて
演算されることにより、その凝集剤の注入量が決定され
、その決定された凝集剤の注入量を達成するように注入
制御手段により原水への凝集剤の注入が制御される。

【０００８】

【発明の効果】このように本発明の水処理用凝集濾過装
置によれば、原水への凝集剤の注入量が処理水の水質に
基づいてファジィ制御により制御されるので、原水のプ
ロセス滞留時間が長くても、処理水の水質に基づいて凝
集剤の注入量を好適に制御し得る。この結果、作業者が
凝集剤の注入量を一々調整する必要がなく所望の水質の
処理水を安定して確保し得る水処理用凝集濾過装置が提
供される。

【０００９】また、原水への凝集剤の注入量を処理水の
水質に基づいて制御できることから、凝集剤の注入量の
過不足を好適に抑制し得る。これにより、たとえば、凝
集剤の過剰注入に起因して生ずる処理水槽での後凝集に
よる処理水の水質の悪化や処理水槽の汚れの発生などを
防止することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１１】図１は本発明の水処理用凝集濾過装置の一
例を示す図であって、たとえば、自動車の塗装工程の水
研ぎ工程において生ずる排水を再生するために用いられ
るものである。図において、１０は、原水としての水研
ぎ排水１２を収容する原水槽であり、１４は、後述の凝
集濾過器２２から排出される処理水１６を収容する処理
水槽である。原水槽１０内の水研ぎ排水１２はポンプ１
８により配管２０を介して凝集濾過器２２に供給される
ようになっている。配管２０には、所定濃度の水溶液に
調整されて凝集剤槽２４内に収容された凝集剤２６を所
定の流量に調節して凝集濾過器２２へ供給するために、
可変絞りを備えた流量制御弁２８およびポンプ３０が直
列に接続されている。凝集剤２６としては、たとえば、
硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムや塩化鉄等が
使用され、必要に応じて所定の高分子凝集助剤が用いら
れる。凝集濾過器２２内においては、原水槽１０からの
水研ぎ排水１２中に存在する塗料等の微粒子が凝集剤槽
２４からの凝集剤２６により凝集させられて比較的大き
な粒径のフロックが形成されるとともにそのフロックが
濾過により除去されることにより処理水１６が得られ、
その処理水１６が処理水槽１４へ排出されるようになっ
ている。

【００１２】一方、処理水槽１４内には、処理水１６の
水素イオン濃度（ｐＨ），濁度，および導電率を検出す
るために、ｐＨ計３２，濁度計３４，および導電率検出
器３６のセンサ部分がそれぞれ挿入されている。これら
ｐＨ計３２，濁度計３４，および導電率検出器３６は、
検出したｐＨ，濁度，および導電率を指示するための指
示器をそれぞれ備えているとともに、検出したｐＨ，濁
度，および導電率を表すｐＨ信号ＳＰ，濁度信号ＳＴ，
および導電率信号ＳＣを図示しないＡ／Ｄ変換器を介し
てコントローラ３８へそれぞれ供給する。コントローラ
３８には、さらに、前記配管２０に設けられて処理水槽
１４から凝集濾過器２２へ供給される処理水１６の流量
を専ら検出し且つ指示する流量計４０から、その処理水
１６の流量を表す流量信号ＳＦが図示しないＡ／Ｄ変換
器を介して供給されるようになっている。

【００１３】上記コントローラ３８は、ＣＰＵ，ＲＯＭ
，ＲＡＭ，およびＩ／Ｏポート等から成る所謂マイクロ
コンピータを備えて構成されており、ＣＰＵは、ＲＯＭ
に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭの記憶機能
を利用しつつ信号処理を実行し、検出された処理水１６
のｐＨおよび濁度を用いて、予め定められた制御ルール
をあいまい推論に基づいて演算することにより、凝集剤
２６の注入量を変化させる量（以下、単に注入変化量と
いう）を決定する一方、その決定された凝集剤２６の注
入変化量を達成するように、Ｉ／Ｏポートから駆動信号
ＳＤを出力して図示しない駆動装置を介して流量制御弁
２８の絞り量を制御することにより凝集剤２６の注入を
制御する。この場合において、凝集剤２６の注入変化量
と流量制御弁２８の絞り変化量との間の関係が予め定め
られており、この関係を用いて流量制御弁２８の絞り量
が制御されることとなる。本実施例においては、ｐＨ計
３２および濁度計３４が水質検出手段を構成するととも
に、コントローラ３８が注入量決定手段を、コントロー
ラ３８および流量制御弁２８等が注入制御手段をそれぞ
れ構成している。

【００１４】次に、上記制御ルールの一例を以下に示す
。 制御ルールＬ１　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＶＳ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＯＫｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＶＤ 制御ルールＬ２　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＶＳ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＬＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　Ｄ 制御ルールＬ３　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＶＳ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＶＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＮＵＬ 制御ルールＬ４　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｓ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＯＫｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　Ｄ 制御ルールＬ５　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｓ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＬＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＮＵＬ 制御ルールＬ６　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｓ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＶＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＵＰ 制御ルールＬ７　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＯＫ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＯＫｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＮＵＬ 制御ルールＬ８　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＯＫ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＬＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＵＰ 制御ルールＬ９　： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　ＯＫ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉ
ｓ　　ＶＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＶＵ 制御ルールＬ１０： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｈ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＯＫｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＮＵＬ 制御ルールＬ１１： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｈ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＬＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＵＰ 制御ルールＬ１２： ｉｆ　　ｐＨ　　ｉｓ　　Ｈ　　ａｎｄ　　Ｔ　　ｉｓ
　　ＶＨｔｈｅｎ　　ΔＩ　　ｉｓ　　ＶＵ

【００１５】ここで、上記の制御ルールＬ１　〜Ｌ１２
はそれぞれ「ｏｒ」結合されており、上記ｐＨ，Ｔ，Δ
Ｉは処理水１６のｐＨ，処理水１６の濁度，凝集剤２６
の注入変化量をそれぞれ表している。上記ｐＨについて
、ＶＳは「酸性」，Ｓは「やや酸性の傾向」，ＯＫは「
中性」，Ｈは「アリカリ性の傾向」をそれぞれ表すファ
ジィ集合で、そのメンバーシップ関数の一例を図２に示
す。上記濁度Ｔについて、ＯＫは「低い」，ＬＨは「少
し高い」，ＶＨは「高い」をそれぞれ表すファジィ集合
で、そのメンバーシップ関数の一例を図３に示す。また
、上記注入変化量ΔＩについて、ＶＤは「減少させる」
，Ｄは「多少減少させる」，ＮＵＬは「現状のままでよ
い」，ＵＰは「多少増加させる」，ＶＵは「増加させる
」をそれぞれ表すファジィ集合で、そのメンバーシップ
関数の一例を図４に示す。これらのメンバーシップ関数
の値、すなわち満足度は何れも０以上１以下の数値で表
され、１の場合には条件を完全に満足していることを意
味している。なお、上記制御ルールＬ１　のｉｆで表さ
れる前件部からは凝集剤２６の注入量が過剰であること
が推定される。また、上記制御ルールＬ２　およびＬ４
　の前件部からは過剰注入の傾向があることがそれぞれ
推定され、上記制御ルールＬ６　の前件部からは浮遊物
が多いことが推定される一方、上記制御ルールＬ８　の
前件部からは凝集効果が少ないことが推定され、上記制
御ルールＬ１１およびＬ１２の前件部からは水質が全体
的に悪化したことがそれぞれ推定される。

【００１６】次に、以上のように構成された水処理用凝
集濾過装置の作動を図５のフローチャートを参照して説
明する。

【００１７】ポンプ１８，３０が作動させられることに
より水研ぎ排水１２および凝集剤２６が凝集濾過器２２
へ供給されて凝集濾過器２２から処理水槽１４へ処理水
１６が排出されると、その処理水１６のｐＨおよび濁度
等がｐＨ計３２および濁度計３４等によりそれぞれ検出
されて、ｐＨ信号ＳＰおよび濁度信号ＳＴ等がコントロ
ーラ３８へ逐次供給されることとなる。この状態で、コ
ントローラ３８に設けられた凝集剤注入制御用スイッチ
（図示せず）がＯＮ操作されると、たとえば、以下のよ
うにして凝集剤２６の注入量の制御が開始される。

【００１８】まず、図５のフローチャートのステップＳ
１が実行されて、ｐＨ信号ＳＰおよび濁度信号ＳＴが読
み込まれる。次に、ステップＳ２が実行されて、ステッ
プＳ１にて読み込まれたｐＨ信号ＳＰおよび濁度信号Ｓ
Ｔが表すｐＨおよび濁度のデータから、図２および図３
に示すメンバーシップ関数を用いてミニマム演算により
上記制御ルールＬ１　〜Ｌ１２の適合度がそれぞれ決定
されるとともに、ステップＳ３が実行されて、ステップ
Ｓ２にて決定された各制御ルールＬ１　〜Ｌ１２の適合
度から、図４に示すメンバーシップ関数を用いてミニマ
ム演算により各制御ルールＬ１　〜Ｌ１２毎の推論結果
が決定される。次いで、ステップＳ４が実行されて、ス
テップＳ３にて決定された各制御ルールＬ１　〜Ｌ１２
毎の推論結果がマキシマム演算により統合されることに
より制御ルールＬ１　〜Ｌ１２全体としての推論結果が
決定される。次に、ステップＳ５が実行されることによ
り、ステップＳ４にて決定された全体的な推論結果から
、重み付き重心法により一点化することにより凝集剤２
６の注入変化量が決定されるとともに、ステップＳ６が
実行されることにより、その注入変化量が達成されるよ
うに流量制御弁２８の絞り量が制御されて水研ぎ排水１
２への凝集剤２６の注入が制御される。このようにして
ステップＳ６の凝集剤注入制御が完了すると、再びステ
ップＳ１以下が実行されて同様にして凝集剤２６の注入
が制御され、かかる凝集剤２６の注入制御が、前記凝集
剤注入制御用スイッチがＯＦＦ操作されるまでｐＨ信号
ＳＰおよび濁度信号ＳＴが読み込まれる毎に逐次行われ
ることとなる。

【００１９】このように本実施例によれば、凝集濾過器
２２に供給される水研ぎ排水１２への凝集剤２６の注入
変化量ひいては注入量が処理水１６のｐＨおよび濁度に
基づいてファジィ制御により制御されるので、水研ぎ排
水１２の凝集濾過器２２における滞留時間が長くても、
処理水１６のｐＨおよび濁度に基づいて凝集剤２６の注
入量を好適に制御することができる。この結果、作業者
が凝集剤２６の注入量を一々調整する必要がなく所望の
ｐＨおよび濁度を有する処理水１６を安定して確保する
ことができる水処理用凝集濾過装置が提供される。

【００２０】また、本実施例によれば、水研ぎ排水１２
への凝集剤２６の注入量を処理水１６のｐＨおよび濁度
に基づいて制御できることから、凝集剤２６の注入量の
過不足を好適に抑制することができ、これにより、たと
えば、水研ぎ排水１２への凝集剤２６の過剰注入に起因
して処理水槽１４内の処理水１６に後凝集が生ずるのを
防止できる。処理水槽１４内の処理水１６に後凝集が生
ずると、処理水１６の水質が悪化するとともに、その後
凝集による析出物が処理水槽１４に付着して処理水槽１
４が汚れたりその付着物によって処理水１６の水質の悪
化が比較的長期に亘って持続するおそれがあるのである
が、本実施例によれば、これらの不具合を好適に防止す
ることができる。

【００２１】なお、前述の実施例では、水研ぎ排水１２
への凝集剤２６の注入量の制御は注入変化量を制御する
ことにより行われているが、注入量自体を数値制御する
ように構成することもできる。

【００２２】また、前述の実施例では、水研ぎ排水１２
への凝集剤２６の注入量の制御は処理水１６のｐＨおよ
び濁度に基づいて制御されているが、必ずしもその必要
はなく、たとえば、処理水１６の導電率などの水質をも
制御の要素に入れてもよいし、さらに、水研ぎ排水１２
の水質や流量などをも制御の要素に入れるようにしても
よい。

【００２３】また、前述の実施例では、三角型および台
形型のメンバーシップ関数，所謂ｍａｘ−ｍｉｎ合成，
および重み付き重心法による一点化を用いた、ファジィ
関係の合成則に基づくあいまい推論法により凝集剤２６
の注入変化量が決定されているが、必ずしもその必要は
なく、たとえば、合成法として算術平均や幾何平均等を
用いたり、一点化法として最大平均法や最大中点法等を
用いたりすることもできるし、あるいは、ファジィ関係
の合成則に基づくあいまい推論法以外のあいまい推論法
により凝集剤２６の注入変化量を決定するように構成す
ることも可能である。

【００２４】また、前述の実施例では、注入制御手段は
流量制御弁２８を備えて構成されているが、必ずしもそ
の必要はなく、たとえば、流量制御弁２８を設けること
なく可変容量型ポンプを備えて構成されてもよい。

【００２５】また、前述の実施例では、処理水１６のｐ
Ｈおよび濁度を読み込む毎に制御ルールＬ１　〜Ｌ１２
があいまい推論に基づいて演算されることにより凝集剤
２６の注入変化量が決定されているが、必ずしもその必
要はなく、たとえば、処理水１６のｐＨを小刻みに段階
的に変化させる一方そのｐＨの各段階毎に濁度を変化さ
せて各ｐＨおよび濁度毎に制御ルールＬ１　〜Ｌ１２を
あいまい推論に基づいて演算することにより凝集剤２６
の注入変化量をそれぞれ求めて、図６において実線で示
すようなｐＨ毎の関係（図６においては一部のｐＨにつ
いてのもののみ図示）を予め定め、この関係を用いて逐
次検出される処理水１６のｐＨおよび濁度に基づいて凝
集剤２６の注入変化量を決定するように構成してもよい
。このようにすれば、処理水１６のｐＨおよび濁度を読
み込む毎にあいまい推論に基づく演算を一々行う必要が
ないことから凝集剤２６の注入量を一層迅速に制御する
ことができる。この場合において、前記実線にて示す関
係を、たとえば図６において破線にて示すように、濁度
が所定量（図６においては０．４）変化する毎に凝集剤
２６の注入変化量が階段状に変化するように加工すれば
、処理水１６の濁度の変化に応じて凝集剤２６の注入変
化量が小刻みにハンチングさせられるのを好適に防止す
ることができる。なお、図６において、縦軸の凝集剤注
入変化量の単位はｐｐｍとされているが、これは、水研
ぎ排水１２中での凝集剤２６の濃度の変化量として凝集
剤注入変化量が表されているためである。また、図６に
おいて、ｐＨ７．４５、ｐＨ７．２５、およびｐＨ７．
０５の破線にて示す関係は、便宜上、一部分が縦軸方向
へ僅かにずらして描かれている。

【００２６】また、前述の実施例では、自動車の塗装工
程の水研ぎ工程において生ずる排水を再生するための水
処理用凝集濾過装置に本発明が適用された場合について
説明したが、自動車工業以外の分野で用いられる水処理
用凝集濾過装置においても本発明を適用し得ることは勿
論である。

【００２７】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲において種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理用凝集濾過装置の一実施例の構
成を示す図である。

【図２】図１の装置のコントローラ３８のＲＯＭに予め
記憶された処理水１６のｐＨのメンバーシップ関数の一
例を示す図である。

【図３】図１の装置のコントローラ３８のＲＯＭに予め
記憶された処理水１６の濁度のメンバーシップ関数の一
例を示す図である。

【図４】図１の装置のコントローラ３８のＲＯＭに予め
記憶された凝集剤２６の注入変化量のメンバーシップ関
数の一例を示す図である。

【図５】図１の装置の作動を説明するためのフローチャ
ートである。

【図６】本発明の他の例を説明するための図であって、
あいまい推論に基づく演算により予め定められた、処理
水１６のｐＨ，処理水１６の濁度，および凝集剤２６の
注入変化量の関係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１２　　水研ぎ排水（原水） １６　　処理水 ２６　　凝集剤 ３２　　ｐＨ計（水質検出手段） ３４　　濁度計（水質検出手段） ３８　　コントローラ（注入量決定手段）｛２８　　流
量制御弁，３８　　コントローラ｝注入制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原水に凝集剤を注入して凝集および濾
   過を施すことにより処理水を得る水処理用凝集濾過装置
   であって、前記処理水の水質を逐次検出する水質検出手
   段と、該処理水の水質をパラメータとするメンバーシッ
   プ関数を含み、該処理水の水質に適した前記凝集剤の注
   入量が決定されるように予め定められた制御ルールを、
   あいまい推論に基づいて演算することにより、該凝集剤
   の注入量を決定する注入量決定手段と、該注入量決定手
   段により決定された凝集剤の注入量を達成するように前
   記原水への凝集剤の注入を制御する注入制御手段とを含
   むことを特徴とする水処理用凝集濾過装置。