JPH04346887A - 流入水の水質予測方法及び薬品注入制御方法 - 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、河川等から導いた原水
を用いる水処理プロセスにおける流入水の水質予測方法
並びに、水質予測値に基づく薬品注入制御方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】河川等の原水を用いる水処理プロセスの
代表例として、凝集プロセスがある。凝集プロセスでは
凝集剤の添加により原水中の懸濁物質を凝集させ凝集塊
（フロック）を形成し、このフロックを沈降除去させる
。急速混和池で凝集剤を注入した後、フロック形成池で
緩やかに撹拌しながらフロックを形成する。フロック形
成池から流出した原水は沈殿池に導かれ、フロックを沈
降させて懸濁物質を除去する。沈殿池で沈降しなかった
微粒子は次の濾過池で除去される。フロック形成が不十
分であると、沈殿池から濾過池へ流出する微粒子が多く
なり、濾過池の負担が大きくなり目詰まりを早めること
になる。フロック形成に影響する水質因子には、濁度，
アルカリ度，ＰＨ及び流量などがあり、流入原水の水質
は変動するので、これに伴つてフロック形成状態が変化
する。フロック形成を常に良好状態に保つための手段と
して、水道維持管理指針：日本水道協会（５．３　　凝
集用薬品注入設備）で記述しているように、原水のアル
カリ度の低いときや高濁度時など、凝集に必要なアルカ
リ分が不足する場合はアルカリ剤を注入し、適当量のア
ルカリ度を保つようにすること、また、凝集剤注入率も
原水水質を監視しながら、ジャーテストの結果に基づい
て設定することを推奨している。このように流入原水の
水質値に応じて各種薬品の注入操作を行う。この薬品注
入において、一般的には処理プロセスの入口付近の水質
値を基準にしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】凝集プロセスにおける
フロック形成を良好に保つために、原水水質を計測し、
それに応じた薬品注入（アルカリ剤，凝集剤）を行うこ
とが有効である。原水水質の測定位置は浄水場を例とし
た場合、着水井入口付近が一般的であり、水質変動が小
さい定常の場合は、薬品注入方法によつて良好なフロッ
ク形成を得ることができる。しかし、雨天時などの水質
変動が大きく、かつ、急激な非定常時の場合に対しての
薬品注入方法に改良の余地がある。

【０００４】本発明の目的は、非定常時の水質であつて
も、その水質値を事前に予測し、それに応じた薬品注入
を行うことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】水処理プロセスでは原水
の水質に応じて薬品注入を行い、最終的には清澄な処理
水を得ることを目的としている。この目的を達成するた
めには、まず、水処理プロセスに流入する水質値を常に
把握し、そして、この水質値に応じた薬品注入をするこ
とが重要である。水処理プロセスの使用原水は河川，湖
沼及びダムなど広域にわたつていることが多い。従つて
、降雨時や渇水時などでの非定常の水質は水処理プロセ
ス入口付近と遠隔地とでの値は異なり、水処理プロセス
へ流入する水質は時々刻々変化する。この水質変化を適
確につかむために、水処理プロセス入口地と遠隔地の複
数箇所で水質測定を行い、両者水質値の差の大きさ，差
の変化速度、及び、変動差に許容範囲を設け、水処理プ
ロセスに流入する水質を予測する。この予測方法は、前
記水処理プロセス入口付近の流入水質，遠隔地の水質値
及び予め記憶装置上に格納された原水の濁度，アルカリ
度，ＰＨ，流量値の変化に関する推論規則とをもとに、
ファジイ推論によつて水処理プロセスに流入する水質を
予測する。また、その後に同予測水質値に応じて薬品注
入を行う。

【０００６】

【作用】本発明では、原水水質の測定を複数箇所として
、水処理プロセス入口部と遠隔地とし、また、予め記憶
装置上に格納された原水の濁度，アルカリ度，ＰＨ，流
量値の変化に関する推論規則とをもとに、ファジイ推論
によつて水処理プロセスに流入する水質を予測する。 具体的な予測方法は、両者水質値を比較し、その比較差
が許容範囲内であれば水処理プロセス入口部の水質値を
採用する。一方、許容範囲から外れた時は、水処理プロ
セス入口部水質値と遠隔地水質値の比較変動幅及び変動
速度から、水処理プロセスに流入する水質値が、現状に
比べて大きな値に変化するのか、または小さい値に変化
するのかなどを時刻と連同して予測する。また、水質予
測値に基づいて薬品注入を行うものである。

【０００７】

【実施例】本発明は、河川、湖沼及びダムなど広域の原
水を用いる水処理プロセスに適用できる。ここでは、一
実施例として浄水場運転の場合を図１を用いて以下に説
明する。

【０００８】図１において着水井１０には、河川や湖沼
（図示せず）及びダムから原水が導かれる。この着水井
１０では原水の水質に応じて薬品注入（例えば、塩素や
アルカリ剤）が行われる。次に急速混和池１１ではフロ
ック形成のための高分子凝集剤（ポリ塩化アルミニウム
）または無機凝集剤（硫酸アルミニウム）が供給される
。急速混和池１１内は、撹拌機１５により撹拌される。 この撹拌によって凝集剤が原水中に拡散する。原水中の
懸濁微粒子は粒子表面が負に帯電している負コロイドで
あり、正の電荷を持つ凝集剤が懸濁微粒子を相互に結合
（凝集）される。ここでの凝集は粒径１００μｍのマイ
クロフロック（フロックの核）が形成される。この状態
の原水は次にフロック形成池１２に導かれる。フロック
形成池１２は３の池に多孔整流壁で仕切られ、各々に撹
拌パドル１６Ａ，１６Ｂ、及び１６Ｃが設置され、緩や
かに回転する。フロック形成池１２内のマイクロフロッ
クは撹拌により衝突または接触を繰り返して凝集する。 フロック形成池１２内で１５ないし４５分滞留して撹拌
されるうちに、粒径は１００ないし５０００μｍのフロ
ツクに成長する。成長したフロックは沈殿池１３で沈降
して上澄液が濾過池１４で濾過され、清澄水が得られる
。

【０００９】次に水質測定について述べる。原水の水質
測定箇所は、着水井１０の入口部２０及び着水井１０よ
り遠隔地の２１である。ここでの水質値は濁度，アルカ
リ度，ＰＨ及び流量（実際には水位などから換算されて
いる）（各センサ図示せず）である。まず、着水井１０
の入口部２０の水質値の信号を演算回路２３に送る。一
方、遠隔地の２１の水質値は浄水場付近にある監視セン
タ２２へテレメータなどによって信号を伝送する。監視
センタ２２に送られた水質値は、演算回路２３に入り、
着水井１０入口部２０の水質値と比較演算される。演算
回路２３からの信号はファジイ推論回路２４に入り、こ
こで、予め記憶装置上に格納された水質値（濁度，アル
カリ度，ＰＨ，流量）の変動に関する推論規則をもとに
、ファジイ推論によって、着水井１０に流入する水質値
を推測する。推測値信号はシーケンサ２５に入り、ここ
から薬品注入装置２６に、水質予測値に基づいた薬品注
入率の設定値信号を出す。最終的には薬品注入装置２６
から着水井１０または急速混和池１１へ薬品を注入する
。

【００１０】次に、図２の演算回路２３の構成を説明す
る。演算回路２３は水質値変換工程２３ａ，変動差比較
工程２３ｂ，変動強度工程２３ｃ、及び変動速度工程２
３ｄから構成されている。作動は着水井１０の入口部２
０及び監視センタ２２を経由した遠隔地水質を水質値変
換工程２３ａに入り、ここで具体的な水質項目、すなわ
ち、濁度、アルカリ度、ＰＨ及び流量値に変換する。こ
の値は次の水質値変換工程２３ａに入り、２０と２１の
水質値の差を比較する。変動差には許容範囲を設定して
おき、例えば２１の水質値を基準として、±１０％以内
の変動幅であれば変動強度工程２３ｃ（差分の大きさ）
及び変動速度工程２３ｄ（差の生じる速さ）を通さずに
ファジイ推論回路２４に信号を送る。許容範囲以上の変
動幅の場合は、変動強度工程２３ｃ、及び、変動速度工
程２３ｄに入り、ここで変動強度とその速さが演算され
てから、ファジイ推論回路２４に入るものである。

【００１１】次に、図３のファジイ推論回路の構成を説
明する。ファジイ推論回路２４は、水質値入力装置２４
ａ、過去における水質値を記憶する記憶装置２４ｂ及び
ファジイ推論部２４ｃから構成されている。作動は、図
１の演算回路２３からの水質値信号は水質値入力装置２
４ａに入る。次にこの値と、記憶装置２４ｂに入ってい
る水質に関する推論規則の値をファジイ推論部２４ｃに
送り、ここで、水質予測値の推論を行なう。次に、ファ
ジイ推論の具体的手法を説明する。図４はファジイ集合
につけられるラベルの一例を示すものであり、ここでは
原水濁度を例にとって説明する。ラベルはＨＨ，Ｈ，Ｍ
，Ｌ及びＬＬの五段階とし、それぞれの意味は高い，や
や高い，中位，やや低い，低いである。図５は推論規則
の一例を示すもので、図４に示したラベルの五段階濁度
変化を使用して、水処理プロセス入口部濁度と遠隔地濁
度のマトリックである。さらに、図５の結果をメンバシ
ップ関数の一例として示したのが図６である。なお、濁
度の五段階設定値はどこの実プロセスに当てはまるでは
なく、説明の一例としたものである。図７は、図５の水
処理プロセス入口濁度Ｔｕｉと遠隔地濁度Ｔｕｅにおけ
る結果の記号の説明のもので、水処理プロセス入口濁度
の予測値を表現した。図８は図７を使った場合の濁度変
動差ДＴｕにおけるメンバシップ関数を表わしたもので
ある。または、図９，図１０は水処理プロセス入口濁度
の予測に対する薬品注入の一例として凝集剤の注入率の
メンバシップ関数を表わしたものである。

【００１２】なお、本発明の説明で、水質として原水濁
度を例として記述したが、他の水質値としてアルカリ度
，ＰＨ、及び、流量についても同様な考え方で行える。 また、薬品注入の例として凝集剤について記述したが他
の薬品のアルカリ剤及び塩素注入についても同様に行な
える。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、原水水質の測定を水処
理プロセス入口付近及び遠隔地の複数箇所で行い、両者
測定値の変動差及び予め記憶装置上に格納された水質に
関する推論規則をもとにファジイ推論によって水処理プ
ロセスに流入する水質を予測できるので、常に、過不足
のない適正な薬品注入を行うことができ清澄な処理水が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図。

【図２】演算回路のフローチャート。

【図３】ファジイ推論回路のブロック図。

【図４】ファジイ集合につけられる記号の例を示す説明
図。

【図５】推論規則の一例を示す説明図。

【図６】原水濁度に関するメンバシップ関数を示す説明
図。

【図７】濁度変化の表現のラベル例を示す説明図。

【図８】濁度変動差に関するメンバシップ関数を示す説
明図。

【図９】濁度変動と凝集剤注入に関するラベルの例を示
す説明図。

【図１０】凝集剤注入に関するメンバシップ関数を示す
説明図。

【符号の説明】

１０…着水井、１１…急速混和池、１２…フロック形成
池、１３…沈殿池２０、２１…水質測定箇所、２２…監
視センタ、２３…演算回路、２４…ファジイ推論回路、
２５…シーケンサ、２６…薬品注入装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】河川，湖沼及びダムから導いた原水を用い
   る水処理プロセスにおいて、処理原水の水質測定を水処
   理プロセス入口付近及び前記水処理プロセスより遠隔地
   の広域の複数箇所で行い、前記遠隔地および前記広域の
   水質値及び予め記憶装置上に格納された、原水の濁度，
   アルカリ度，ＰＨ，流量値に関する推論規則をもとに、
   ファジイ推論によつて水処理プロセスに流入する水質を
   予測することを特徴とする流入水の水質予測方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記水処理プロセスに
   流入する水質予測値に応じて処理原水中に薬品を注入す
   る薬品注入制御方法。
3. 【請求項３】請求項１において、前記水処理プロセスの
   入口付近の原水水質測定値と、遠隔地での原水水質測定
   値の差分に許容範囲を設定し、前記許容範囲から外れた
   時は、前記両者の差分の大きさ及び差分の変化速度から
   、前記水処理プロセスに流入する水質を予測する流入水
   の水質予測方法。