JPH0817892B2 - フロキユレ−タ制御装置 - Google Patents

フロキユレ−タ制御装置

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JPH0817892B2
JPH0817892B2 JP5008187A JP5008187A JPH0817892B2 JP H0817892 B2 JPH0817892 B2 JP H0817892B2 JP 5008187 A JP5008187 A JP 5008187A JP 5008187 A JP5008187 A JP 5008187A JP H0817892 B2 JPH0817892 B2 JP H0817892B2
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sedimentation
flocks
flocculator
flocs
particle size
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直樹 原
幹雄 依田
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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浄水場のフロツク形成池におけるフロキユ
レータ制御装置に関する。
〔従来の技術〕 浄水場では、原水の濁質粒径が小さいのでこれらを凝
集させて、フロツクとし、このフロツクを沈降させるプ
ロセスになつている。
急速混和池において、負に帯電している負コロイドで
ある原水濁質微粒子に、正の電荷を持つ正コロイドであ
る凝集剤が注入されると、濁質微粒子と濁質微粒子とを
凝集剤が結び付けマイクロフロツクが出来る。続いて、
フロツク形成池では、マイクロフロツクがフロキユレー
タの回転によつて流動,衝突して大きなフロツクが形成
される。フロキユレータの回転が強すぎると、フロツク
は乱流のせん断力により破壊されているので、フロツク
は大きくならないことが知られている。
一方、逆にフロキユレータの回転が弱すぎるとフロツ
クは乱流のせん断力により破壊されることはないが、フ
ロツクとフロツクとを衝突させる頻度が低くなるので、
マイクロフロツク粒子全てが限られた時間内(フロツク
形成池に滞留する間)で大きなクロツクになることはで
きない。つまりあまり弱い撹拌は、部分的に大きなフロ
ツクを形成できても、フロツクにならないマイクロフロ
ツク粒子が多数存在することになるので、これらマイク
ロフロツクが沈殿池において沈降せずにろ過池に流入
し、ろ過池を閉そくさせることになる。
したがつて、フロキユレータの回転を適切に保つこと
が重要である。しかし、フロツク形成は温度,pHなどの
影響も受けるなど複雑であり、原因不明の理由によりフ
ロツクが良好にできない場合もある。
フロツクは粒径が大きくても密度が小さければ沈降が
遅い。フロツクが適切に形成されているか否か沈降状況
の検出が必要である。
なお、関連技術に特開昭61-64307号公報に記載されて
いるように、沈殿池内のフロツクを画像認識し沈殿池内
フロツクの大きさ,数,分布などの形成状況を検出し、
処理水量,凝集剤注入を制御する方法が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
特開昭61-64307号公報には、沈殿池内カメラ設置地点
のフロツク数,大きさを計測し、フロツク形成状況を計
測しているが、フロツク沈降状態の把握については述べ
られていない。又、沈殿池内の沈降状態は1つの地点の
フロツク形成状況を計測しただけでは把握できない。フ
ロツクの画像認識情報からフロツク沈降の良否を評価
し、フロツク形成を制御する方法については何ら知られ
ていない。
本発明の目的は、沈降性の良いフロツクを形成するた
めの、フロキユレータ制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、浄水場において、フロキユレータ回転数
の操作手段と、フロツクを沈降させる沈殿池と、沈殿池
内フロツクを輝度情報に変換する手段と、前記輝度情報
からフロツクを抽出する画像認識手段と抽出されたフロ
ツクの粒径分布を演算する手段と沈降池内複数地点のフ
ロツク粒径分布に基づきフロツク沈降状態を検出する手
段と、前記沈降状態に基づきフロキユレータ回転数操作
手段を制御する手段を具備したことにより達成される。
〔作用〕
沈殿池内のフロツク状態を工業用テレビカメラで撮像
し、このフロツク画像情報を画像処理することでフロツ
クを抽出,粒径分布を計算する。沈殿池内複数地点の粒
径分布、すなわちフロツク状態を総合しフロツク沈降状
態を求める。
フロツク沈降状態が規定範囲内(正常)になるように
フロキユレータ回転数を制御する。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す図である。第1図に
おいて、取水された原水は着水井10を介して急速混和池
20に導かれる。急速混和池20には撹拌機21が設けられて
おり、凝集剤注入機22から凝集剤を注入された原水を撹
拌する。急速混和池20では、濁質微粒子が凝集剤の作用
でマイクロフロツクになる。フロツク形成池30には、撹
拌用フロキユレータ31A,31B,31Cが設けられており、こ
れら撹拌用フロキユレータを撹拌用モータ32A,32B,32C
が回転させる。撹拌用パドル31A,31B,31Cの間は多数の
孔が穿設されている整流壁33A,33Bで仕切られている。
急速混和池20から流入した微小フロツク群は、フロツク
形成池内において、フロキユレータ31A,31B,31Cによつ
て順次撹拌されることにより、微小フロツク同志が衝突
合一し、凝集してフロツク34になる。フロツク34はフロ
ツク形成池30を通過する間に次第に粒径が大きくなる。
フロツク形成池30のフロツク34は、沈殿池40に流入して
沈降除去される。フロツク34が除去された上澄水は、濾
過池50に流入する。濾過池50では、沈殿池40で除去され
なかつた残存する微小フロツクがろ過により除去され
る。ろ過池50を経た水は、排水池(図示せず)及び貯水
池(図示せず)などを経て給水される。
沈殿池40内に設置した撮像装置100,200は、沈殿池内
フロツクの画像を工業用テレビカメラ(図示せず)で輝
度情報に変換する。コントローラ110,210はそれぞれ撮
像装置100,200を制御し、輝度情報をセレクタ500に伝送
する。セレクタは、撮像装置100,200の輝度信号のうち
一つを選択し、画像処理装置400に伝送する。又、セレ
クタは、選択した撮像装置の沈殿池内設置位置を、演算
装置300に送信する。セレクタはまず、撮像装置100を選
択し、輝度信号を画像処理装置400へ、位置情報を演算
装置300へ伝送する画像処理装置400は、伝送されてきた
輝度情報をモニタ(図示せず)に表示すると同時に、輝
度情報に基づき画像処理演算を行ない、フロツクの粒径
分布及び、その平均径を計算し、これら計算値を演算装
置300に伝送する。演算装置300は、粒径分布を記憶する
と同時に、セレクタ500に撮像装置を100から200に切換
るよう信号を送る。セレクタ500は、演算装置300の信号
を入力し、撮像装置200の輝度信号を画像処理装置400
へ、撮像装置200の沈殿池内設置位置を演算装置300へ伝
送する。画像処理装置は、入力された撮像装置200の輝
度信号に基づき、撮像装置200の位置のフロツクの粒径
分布,平均径を計算し演算装置300へ送信する。演算装
置300は、撮像装置100,200の位置のフロツクの粒径分布
から、現在のフロツクの沈降状態を判定する。
凝集剤注入装置22は、演算装置300で計算した沈降状
態信号を受けて、凝集剤注入量を制御する。
フロキユレータ制御装置34も同様に、演算装置300か
らの沈降状態信号を受けて、フロキユレータ撹拌用モー
タ32A,32B,32Cの各各の回転数を演算する。フロキユレ
ータ撹拌用モータ32A,32B,32Cは演算された回転数の信
号を受けて、フロキユレータ31A,31B,31Cの回転数を操
作する。
第2図に、撮像装置100の詳細な構成を示す。気密ケ
ース120内に固定された工業用テレビカメラ(CCTV)130
は、ガラスなどの透明材料で作られた観察窓123を介し
て沈殿池内フロツク状況の画像を拡大認識する。フロツ
ク群を高いコントラストで精度良く認識するためにバツ
クスクリーン121を設ける。スクリーン121には気密ケー
スに固定したバツクスクリーン固定金具122を介して、
観察窓123の前面に設置される。バツクスクリーン121は
白色系のフロツク群を高いコントラストで精度良く認識
するために、暗色系のものが望ましい。図示してない
が、観察窓123及びバツクスクリーン121の表面の汚れを
洗浄するための、ワイパー又は洗浄水噴射装置が、気密
ケース120には備えられている。照明装置140は、複数台
設置してフロツク群に多面的に照射し、フロツク群に対
し均一な照度を与える。コントローラ110は照明140、工
業用テレビカメラ130のコントロールを行い、工業用テ
レビカメラ130からの輝度信号をセレクタ500に伝送す
る。
第3図に画像処理装置400の構成を示す。
セレクタ500よりのフロツク輝度情報はA/D変換器401
に入力される。A/D変換器401は、タイミング回路408よ
りのトリガーを受けると輝度信号を例えば8ビツトのデ
ジタル信号に変換する。変換されたデシタル信号は、例
えば256×256×8ビツトの容量の多値メモリ402に格納
される。多値メモリ402のフロツク画像情報は前処理と
して輝度差強調回路403に入力され、フロツク部分の輝
度が強調されると同時に、背景の高周波ノイズがカツト
される。輝度差強調回路403から出力された信号に基づ
き、2値化回路404はフロツク部分を2値化抽出し256×
256×1ビツトの容量を持つ2値メモリ405に格納する。
すなわち、入力された画像信号のi行j列の画素の輝度
信号をG(i,j)、2値化の閾値をLt、2値化後の信号
をB(i,j)とすると、2値化回路404は次式の演算を実
行する。
G(i,j)≧Ltの時B(i,j)=1(1) G(i,j)<Ltの時B(i,j)=0(2) この結果、画像信号G(i,j)が閾値Ltより高い画素
がフロツクに相当する画素と認識され“1"レベルとな
り、逆に閾値Ltより低い輝度の部分がフロツク以外の画
素と認識され、“0"レベルとなる。“1"レベルで表わさ
れる画素の集合がフロツクとして認識される。粒径分布
演算回路406は2値メモリ405に格納されたフロツク2値
画像に公知の画像処理技術ラベリング処理を施しその連
結性からフロツクの個数及び個々のフロツクの面積を抽
出する。抽出されたフロツク個々の面積は、これと同じ
面積になる円を仮定して、円等価径Dを計算、この円等
価径Dが体積を計算することで、クロツク体積分布を粒
径分布として抽出、内部粒径分布メモリに格納する。粒
径分布メモリは例えば下記の51分割にする。
1:0.0〜0.1mm D2:0.1〜0.2mm D3:0.2〜0.3mm : : D50:4.9〜5.0mm D51:5.0〜 mm 演算回数カウンタ407は1画面の粒径分布演算終了毎
に、インクリメントされ、N画面数についてフロツク画
像処理終了か否かを判定する。N回未満の場合、タイミ
ング回路408にA/D開始のトリガー発生を指令する信号を
送信する。N回終了時には、N画面径粒分布積算データ
を、入出力装置409を介し演算装置500へ出力する。A/D
変換されたフロツク画像信号、多値メモリ402,2値メモ
リ404及び粒径分布は、入出力装置409を介しモニタ上に
表示できる。
第4図に演算装置300の構成を示す。
演算装置300に入力された画像処理装置400からの粒径
分布Diの信号は、粒径分布メモリ301に格納される。代
表装置演算回路302は、粒径分布メモリ301の粒径分布の
平均値Dmと標準偏差Dvを計算し、判定回路303へ出力
する。セレクタ500より入力された撮像装置の沈殿池内
設置位置情報は、正常時データメモリ306に入力され
る。正常データメモリ306はセレクタ500より入力された
位置の情報を受けてその位置の正常粒径分布の平均値D
m0,標準偏差Dv0を、比較用メモリ307に抽出する。判
定回路は、オンラインで演算した平均径Dmと正常値D
m0を比較し、その偏差E0を偏差メモリE0に格納する。
以上説明した処理を、撮像装置100,200の両方につい
て行うことで、偏差メモリには、撮像装置100の位置の
粒径分布の正常値との偏差E0,及び撮像装置200の位置
の偏差E1が格納される。これらの偏差E0,E1は沈降状
態検出回路305に送られ、正常な沈降状態に対し、沈降
が遅い、沈降が速い,正常の3つの信号に分けられ、凝
集剤注入装置22及びフロキユレータ制御装置34に送られ
る。
第5図に、沈降状態信号の説明を示す。
フロツク形成池30にて形成されたフロツク43は沈殿池
40に送られ沈降する。斜線部41は沈降したフロツクを表
わす。フロツク沈降状態正常とは、フロツクが沈殿池の
大きさに合つた沈降をしている場合、すなわち、ほぼ全
部のフロツクが沈殿池出口に達するころには、出口から
流出しない深さまで沈降する状態C0である。これに対し
沈降が速すぎるC2の場合沈殿池の大きさを生かせず途中
で沈降が終了するため、正常C0の沈降状態に対し余裕が
あきすぎることになる。沈降池の性能を最大限に活用す
るには正常状態C0に近づけるよう凝集剤を低減できる。
又、沈降が遅いC1の場合はフロツクが流出してしまうの
で、凝集剤を増加させるあるいは、フロキユレータ回転
数を下げ正常状態C0に近づける。
撮像装置は、設置位置から上下,左右の2次元で設置
位置を遠隔操作にて動かすことができるので、各浄水場
のポイントとなる地点及びその付近のデータを増せばよ
り高精度な沈降データが得られる。
第6図は、凝集剤注入量Pと、沈降状態の関係を示す
図である。沈降状態が遅いの信号を注入装置22が受けた
場合、注入量Pを増加させ、逆に沈降状態が速いの信号
を受けた場合には注入量Pを減小させる。注入量Pには
最大値Pmax、最小値pminを設定し、異常注入を防止す
る。
第7図は、フロキユレータ回転数Nと沈降状態の関係
を示す図である。フロキユレータ制御装置34は、沈降状
態遅いの信号を受けた場合には攪拌モータ32A,32B,32C
の回転数N(A),N(B),N(C)が小さくなるように
操作する。逆に、沈降状態が速い場合にはフロツクを小
さくするため攪拌用モータ32A,32B,32Cが大きくなるよ
う操作する。攪拌用モータの回転数には上記Mmax、下
限Nminを設ける。フロキユレータがテーパード方式の
場合は、沈降状態信号に応じて回転数N(A),N
(B),N(C)比率を操作する。
攪拌用モータ32A,32B,32Cはフロキユレータ31A,31B,31C
の回転数を操作し、フロツク形成池内の攪拌力が制御さ
れて常に安定したフロツクが形成される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、フロキユレータ制御の目的である沈
降性の良いフロツク形成を、直接検出することができる
のでフロキユレータを常に適切に制御できる。このた
め、ろ過への負荷を低く維持でき、浄水場維持管理の省
エネルギー,信頼性向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例を示す系統図、第2図は実施例
の部分詳細図、第3図,第4図は他の実施例のブロツク
図、第5図は他の実施例の説明図、第6図,第7図は沈
降状態の説明線図である。 20……急速混和池、22……凝集剤注入装置、30……フロ
ツク形成池、31A,31B,31C……フロキユレータ、32A,32
B,32C……攪拌用モータ、100,200……撮像装置、400…
…画像処理装置、300……演算装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−200806(JP,A) 特開 昭61−111110(JP,A) 特開 昭61−64307(JP,A) 特開 昭61−111111(JP,A) 実開 昭55−43533(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】浄水場において、フロキユレータ回転数の
    操作手段と、フロツクを沈降させる沈殿池と、沈殿池内
    フロツクを輝度情報に変換する手段と、前記輝度情報か
    らフロツクを抽出する画像認識手段と抽出されたフロツ
    クの粒径分布を演算する手段と沈殿池内複数地点のフロ
    ツク粒径分布に基づきフロツク沈降状態を検出する手段
    と、前記沈降状態に基づきフロキユレータ回転数操作手
    段を制御する手段を具備したことを特徴とするフロキユ
    レータ制御装置。
JP5008187A 1987-03-06 1987-03-06 フロキユレ−タ制御装置 Expired - Lifetime JPH0817892B2 (ja)

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JP5925005B2 (ja) * 2012-03-24 2016-05-25 水道機工株式会社 凝集沈殿ろ過システム
JP6139314B2 (ja) * 2013-07-23 2017-05-31 株式会社東芝 凝集制御装置及び凝集制御方法

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