JPS62214331A - 浄水場の凝集剤注入制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浄水場において濁質の凝集を良好に行えるよう
にした浄水場の凝集剤注入制御装置に関する。

〔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
させて凝集塊（フロック）とし沈降させている。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
質粒子に正の電荷を持つ正コロイドである凝集剤を注入
すると、濁質微粒子が互いに結合してマイクロフロック
が形成される。

フロック形成池ではフロキュレータの攪拌パドルの回転
によってマイクロフロックを流動衝突させ大きなフロッ
クを形成する。フロック形成が不良の場合、つまシマイ
、クロフロックが多数存在すると、沈殿池において沈降
せずに濾過池に流入し、−過池の目詰りを早めることに
なる。従って、フロック形成池においてフロックが適切
に出来ているか否かの監視が必要不可欠である。

従来、フロックの監視は浄水場の維持管理者が１日数回
目視により行っている。しかし、目視観察のためフロッ
クが形成されない異常＄態の発見が遅れたり、対策が後
手になるのを免れない。

一方、フロックの形成を良くするために、例えば特公昭
５９−２９８２８１号公報に記載されているように取水
した原水濁度、フロックの粒径および表面積を測定して
凝集剤注入量を制御することが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

凝集剤注入量を原水４度、フロックの粒径および弐Ｉｆ
ｒ積によって制御しただけでは原水中の種々の因子が変
動した場合にはフロック形成が良好に行えないという実
用上の問題点がある。

本発明の目的は適量の凝集剤を注入することによってフ
ロックの形成を良好に行わせることのできる浄水場の凝
集剤注入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〕

画像処理技術を応用してフロック形成池におけるフロッ
ク群平均粒径と沈殿池出口の濁度を計測し、この計測値
に基づいて凝集剤の注入率を制御する。

〔作用〕

画像処理技術を応用して、フロック形成池におけるフロ
ック群平均粒径および沈殿池における濁度を計測し、フ
ロック群平均粒径が規定粒径以上かつ、沈殿池濁度が規
定濁度以下になるように凝集剤注入量を制御することで
、フロック形成を連グ 続的かつ定量的に監視制御できる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。

第１図において、取水された原水は着水＋１０を介して
急速混和池２０に導かれる。原水の一部は、毒物の流入
を監視する魚類飼育装置４００にも送られる。魚類は取
水する河川に棲息する種類のものである。魚類は通常画
像処理装置（図示せず）によって監視される。急速混和
池２０には攪拌機２１が設けられている。この攪拌機２
１によって凝集剤注入機２２から注入された凝集剤が攪
拌される。フロック形成池３０には、攪拌用ノくドル３
１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが設けられている。攪拌用パドル
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から流出した微小フロック群は、フロック形成池３
０内において攪拌用パドル３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃによ
って順次攪拌される。これによシ、微小フロック同志が
衝突合一し凝集されフロック３４を形成する。フロック
３４は、フロック形成池３０を通過する間に、次第に粒
径が大きくなる。フロック形成池３０のフロック３４は
１次に沈殿池４０に流入して沈殿除去される。フロック
３４が除去された上澄水は。

−過電５０に流入する。濾過池５０では沈殿池４０で除
去されなかった残存する微小フロックが濾過されて除去
される。濾過池５０を級友上澄水は配水池（図示せず）
や貯水池（図示せず）などを経て需要家に給水される。

さて、急速混和池３０内にはｍｓ装置１００が設置され
ている。撮像装置１００はフロック３４の画像を工業用
テレビカメラ（図示せず）で撮像し輝度情報に変良する
。コントローラ１１０は撮像装置１００を制御しフロッ
ク輝度情報を演算装置３００に伝送する。また、撮像装
置２００は沈殿池４０の出口に設置され、濁質画像を工
業用テＶビカメラ（図示せず）で輝度情報に変換する。

輝度情報はコントローラ２１０を介して演算装置３００
に伝送される。演算装ｄ３００は、伝送されてきた輝度
情報をモニタ３２０に表示すると同時輝度情報に基づき
画像処理演算を行ない、７０ツクの平均粒径並びに、沈
殿池出口濁度を演算し、その演算値をコンピュータ３１
０に加える。コンピュータ３１０はフロック平均粒径と
沈殿池出口濁度の演算値に基づいて凝集剤注入機２２か
らの注入量を制御する。

第２図に撮像装置ｔｌｏＯの詳細な一例傳成を示す。

第２図において、気密容器１２０内に固定された工業用
テレビカメラ（ＩＴＶ）１３０はガラスなどの透明材料
で作られた観察窓１２３を通してフロック形成池３０内
にあるフロック３４の画像を拡大認識する。フロック群
を高いコントラストで精度良く認識するためにバックス
クリーン１２１が設けられている。スクリーン１２１は
気密容器１２０に固定したパックスクリーン固定金具」
２２を介して観察窓１２３の対向前面に設置される。

バックスリーン１２１は白色系のフロック群を高イコン
トラストで精度良く認識するために、暗色系のものを用
いるのが望ましい。ワイパー駆動装ｆ１５０によって駆
動されるワイパー１５１は、観察窓１２３及びバックス
クリーン１２１の表面の汚れを同時に拭き取る構造にな
っておシ定期的に作動する。照明装［１４０は複数台設
置され、フロック群に多面的に照射しフロック群に均一
な照度を与える。コントローラ１１０はワイパー駆動装
置１５０の作動と照明装置１４０の照度を制御する。

第３図に撮像装置２００の詳細な一例構成を示す。

第３図において、気密容器２２０内にはＩＴＶ２３０と
照明装置２４０が固定配置されである。

照明装置２４０の照明はガラス窓２２１．沈殿池滞留水
および窓ガラス２２３を経てＩ　ＴＶ２３０に取り入ま
れ輝度情報に変換される。ワイパー駆動装置２５０によ
って駆動されるワイパー２５１は窓ガラス２２１，２２
３の表面の汚れを拭き取る。コントローラ２１０は照明
装置２４０の照度とワイパー駆動装置２５０の作動を制
御すると共にＩＴｖ２３０からの輝度情報を演算装置３
００に伝送する。なお、窓ガラス２２１は照明の均一化
を考えて散乱板やすりガラスなどを用いるのが望ましい
。

第４図に演算装置３００の一例構成を示す。

第４図において、フロック形成池３０に設置された撮像
装置１００よシの画像輝度情報はＡ／Ｄ変換器３１０に
よシデジタル信号に変換され画像記憶装置３１１に記憶
される。画像記憶装置３１１に記憶された画像情報は２
値化回路３１２によシ輝度レベルに応じて２値化される
。２値化回路３１２によシ２値化されたフロック画像情
報は平均粒径演算回路３１３に入力される。平均粒径演
算回路３１３はフロック群の円等価粒径の平均値を求め
る。一方、沈殿池４０に設置した撮像装置２００からの
輝度情報はＡ／Ｄ変換器３３０によシデジタル信号に変
換され、画像記憶装置３３１に記憶される。積算回路３
３２は一画面輝度情報の輝度積算値を演算する。平均粒
径演算回路３１３と、積算回路３３２の処理結果はドラ
イバ３３０を介し、モニタ３２０とコンピュータ３１０
に送られる。

次に動作を説明する。

浄水場の水処理過程は既に公知であり詳細説明を省略す
る。さて、撮像装置１００，２００によって撮像された
フロック画像と沈殿池出口の濁質画像は積算値ｆ！ｔ３
００に入力され、それぞれ画像記憶装置３１１あるいは
３３１に記憶される。画像記憶装置３１１に記憶された
フロック画像は２値化回路３１２によって次のようにし
て２値化される。

第５図に２値化回路３１２の動作波形を示す。

素の場合ｉ行ｊ列の画素の輝度信号をＳ目とすればｉ行
の輝度分布Ｓｊは第５図の実線のように表わされる。た
だしｉ＝１〜２５６．　　ｊ＝１〜２５６とする。

また、輝度勾配り、は ５Ｓ３＝８ｊ＊ｔ　　Ｓ＋　　　　　　　　　　・川・
・（１）なる勾配８８１を用いて次式で定義される。

なお、輝度勾配を計算するにはその前処理として、一点
ノイズ除去、背景輝度除去など公知の画像処理を施すの
が望ましい。輝度勾配ＤＪの立上シ信号ｂ１．ｂ２はそ
れぞれフロックの前縁と後縁に相当するので立上り信号
ｂ１とｂ２間の画素列が１つのフロック存在区間となる
。フロック存在区間の画素列から輝度の最大値を検索し
、その最大輝度を持つ画素位置にＭｊ＝１なるフラグを
立てる。つまり、第５図のＭ１＝１なる画素が１つの７
０ヅ々／７１１梧’：ｌ！Ｊ：幡守ｒ慣占）チ未１　笛
ζ而のＨｌは閾値ホールドフラグを示す。１つの７０ツ
ク前縁に相当する信号ｂｌ、ｂ３の位置に閾値ホールド
フラグＨ１＝１を立てる。

次に、第５図のフロックＡ、　Ｂの閾値設定について以
下説明する。一画面輝度情報にノイズ除去、・背景除去
処理を施し、輝度情報の平滑化を図る。

画素のｉ行の輝度Ｓ１について、勾配Ｄｉｓ個々の７０
ツクの最大輝度位置Ｍ、、ＩＪ値ホールドフラグＨ，を
計算する。ここでフロックＡ、　　Ｂの最大輝度位置が
ＭＡ、ＭＢ、前縁がＩＩＡ、ＨＢの場合を例にとる。閾
値初期値をＫＯ，水平−ライン画素数をＮ（Ｎ＝２５６
）とすると閾値Ｔｊはで表わされる。ただしＳＭム、Ｓ
Ｍｍはそれぞれ７０ツクＡの最大輝度、フロックＢの最
大輝度である。

以上ｉ行について述べたが、一画面全体につい、ての閾
値Ｔ　Ｉ　Ｊ、輝度情報８＋１　ｓ　２値化情報をＢ１
とすればｚ値化は次式で定義される。

１１行の２値結果Ｂ＋は第５図のようになる。

平均粒径演算回路３１３はフロック画像２値情報からフ
ロックの個数ｎをカウントし、第６図（ａ）に示すよう
に各々のフロックの画素数Ｐ＋　　（ｉ＝１〜ｎ）から
第６図（ｂ）に示す各々の７０ツクの円等価粒径Ｌ＋（
ｉ＝１・・・ｎ）を次式で計算する。

Ｌ＋＝ｖ’４Ｐｔ／π　　　　　　　　・・・・・・（
５）円等価粒径の出現頻度分布から計算されたフロック
群干均粒径りはコンピュータ３１０に送られる。

一方、沈殿池出口に設置された撮像装置２００により取
込まれた輝度情報はＡ／’Ｄ変換後に積算回路３２２に
送られる。ｉ行ｊ列の輝度をＣＢとすると一画面輝度積
算値Ｒ１は次式で表わされる。

窓ガラス２２１と２２３の間に濁質粒子が存在しない場
合の輝度積算値をＲｏとすればＲｏとＲ１を比較するこ
とで沈殿池出口の濁度が′ｆＩＩＦ１ｆ良く、オンライ
ンで計測できる。

ここで濁度は次式で定義する。

ｔ（、＝　Ｒｔ　／　Ｒｏ　　　　　　　　　　・曲・
（７）凝集剤の注入は、沈殿池出口濁度几が最も小さい
注入率が最適である。コンピュータ３００は沈殿池出口
濁度Ｒ及びフロック群平均粒径りを取り込み、第７，８
図に示される。沈殿池出口濁度Ｒ。

フロック群平均粒径りと凝集剤注入量Ｆの相関関係から
、沈、殴池出口濁度が規定値以下となるよう凝集剤注入
ｔＦを制御する。

なお、フロック形成池３０のフロック群平均粒僅により
凝集剤注入１を変化させた場合、沈殿池出口の濁度が変
化するまでの遅れ時間を十分考慮する必要がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フロックの形成状況を７０ツク形成池
と、沈殿池出口の２ケ所で計測し、その計測値によシ凝
集剤注入量を制御するので、凝集剤注入量の加不足によ
るフロック形成不良を確実に検知し、水質の安全性を高
め、濾過池への負荷を低く維持できる。その結果として
、浄水場維持管理の省エネルギー、省力化の向上が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図、第３
図はそれぞれ撮像装置の一例詳細構成図、第４図は演算
装置の一例構成図、第５図は動作波形図、第６図はフロ
ック画素側図、第７図、第８図は凝集剤注入特性図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原水に凝集剤を注入し濁質のフロツクを形成するフ
   ロツク形成池と、前記フロツクを沈降除去する沈殿池と
   、該沈殿池から流出した原水のろ過処理を行うろ過池と
   を具備した浄水場において、前記フロツク形成池のフロ
   ツク画像を撮像する第１撮像手段と、前記沈殿池出口の
   濁質画像を撮像する第２撮像手段と、前記フロツク画像
   を輝度レベルによつて２値化する２値化手段と、該２値
   化手段から得られる２値化画像によりフロツク群の平均
   粒径を求める平均粒径演算手段と、前記濁質画像の輝度
   信号を演算して沈殿池出口濁度を求める濁度演算手段と
   、前記フロツク平均粒径と濁度に基づき凝集剤注入量を
   制御する薬品注入制御手段とを具備した浄水場の凝集剤
   注入制御装置。