WO2021053984A1 - 水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラム - Google Patents

水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラム Download PDF

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WO2021053984A1
WO2021053984A1 PCT/JP2020/029730 JP2020029730W WO2021053984A1 WO 2021053984 A1 WO2021053984 A1 WO 2021053984A1 JP 2020029730 W JP2020029730 W JP 2020029730W WO 2021053984 A1 WO2021053984 A1 WO 2021053984A1
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water
amount
treatment system
water treatment
addition
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PCT/JP2020/029730
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圭一郎 福水
鳥羽　裕一郎
卓 木田
佳介 瀧口
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オルガノ株式会社
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/30—Control equipment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Energy or water supply

Definitions

  • the present invention relates to a water treatment system, a control device, a water treatment method and a program.
  • a flocculant is added to the water to be treated, and the suspended substances (SS) in the water to be treated are aggregated to form flocs, and the flocs are precipitated and separated or levitated.
  • a process of separating by separation or the like is performed. At that time, for example, a technique of adding a coagulant to a stock solution of water to be treated, stirring the mixture, and irradiating the stirred stock solution with light to determine the amount of the coagulant added based on an optically measured value. (See, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a water treatment system, a control device, a water treatment method and a program capable of performing proper water treatment.
  • the present invention includes a reaction vessel into which water to be treated flows in and An addition device that adds a flocculant to the water stored in the reaction vessel, and A camera that captures the state of agglomerates in water to which the agglutinant has been added from the addition device at a preset time interval or less.
  • the feature amount of the agglomerate is calculated as an agglutination index from the processed image subjected to predetermined image processing for acquiring the feature amount on the image captured by the camera, and the agglutinant added by the addition device.
  • the amount of the agglutinant added by the addition device is controlled, and the treatment to the water to be treated is appropriate based on the feature amount. It is a water treatment system having a control device that determines whether or not the image is, and notifies the determination result of the determination.
  • the present invention is a feature amount with respect to an image captured by a camera that captures the state of agglomerates in water to which an addition device has added a coagulant to a reaction vessel into which water to be treated flows at a preset time interval or less.
  • An index calculation unit that calculates the feature amount of the agglomerate as an agglomeration index from a processed image that has been subjected to a predetermined image processing for acquiring
  • An addition amount control unit that controls the addition amount of the coagulant added by the addition device based on the change amount of the coagulation index when the addition amount of the coagulant added by the addition device is changed.
  • a determination unit that determines whether or not the treatment of the water to be treated is appropriate based on the feature amount, and It is a control device having a notification unit for notifying the determination result in the determination unit.
  • the present invention is a feature amount with respect to an image captured by a camera that captures the state of agglomerates in water to which an addition device has added a coagulant to a reaction vessel into which water to be treated flows at a preset time interval or less.
  • a process of determining whether or not the treatment of the water to be treated is appropriate based on the feature amount, and a process of determining whether or not the treatment is appropriate. It is a water treatment method that performs a process of notifying the determination result of the determination.
  • a predetermined amount for acquiring a feature amount for an image captured by a camera that captures the state of agglomerates in water in which an addition device has added a coagulant to a reaction vessel into which water to be treated flows at a preset time interval or less.
  • the procedure for calculating the feature amount of the agglomerate as an agglutination index from the processed image subjected to the image processing of A procedure for controlling the addition amount of the coagulant added by the addition device based on the change amount of the coagulation index when the addition amount of the coagulant added by the addition device is changed.
  • a process of determining whether or not the treatment of the water to be treated is appropriate based on the feature amount, and a process of determining whether or not the treatment is appropriate. This is a program for executing the procedure for notifying the determination result of the determination.
  • proper water treatment can be performed.
  • FIG. 1 shows the 1st Embodiment of the water treatment system of this invention. It is a figure which shows an example of the internal structure of the control device shown in FIG. It is a graph which shows an example of the relationship between the addition amount of the coagulant added by the coagulation apparatus shown in FIG. 1 and the number of edges calculated by the index calculation unit shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the display mode in the notification part shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example of the water treatment method in the water treatment system shown in FIG. It is a graph which shows an example of the state of change of the SS value of raw water, the SS value of treated water, and the addition amount of PAC between the case where control is not performed and the case where control is performed. It is a figure which shows the 4th Embodiment of the water treatment system of this invention. It is a figure which shows the 5th Embodiment of the water treatment system of this invention. It is a figure which shows the sixth embodiment of the water treatment system of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes a reaction tank 100, an addition device 200, a sensor 300, and a control device 400.
  • the reaction tank 100 is a storage tank in which the raw water to be treated flows in and the inflowed water to be treated is stored.
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the water stored in the reaction tank 100.
  • the adding device 200 adds the coagulant 210 in an amount based on the instruction from the control device 400 to the water.
  • the sensor 300 measures the state of agglomerates in water in which the agglutinant 210 is added from the addition device 200 to the water stored in the reaction tank 100.
  • the sensor 300 may be, for example, an image sensor (camera) that captures an image of water.
  • the sensor 300 When the sensor 300 is an image sensor, the sensor 300 may be a camera (for example, a moving image imaging camera) that captures an image of water in the reaction tank 100 at a time interval equal to or less than a preset time interval. ..
  • the control device 400 calculates an agglutination index indicating the state of agglutination in water based on the result measured by the sensor 300. Further, the control device 400 controls the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 based on the change amount of the agglutination index when the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is changed.
  • the flocculant 210 examples include inorganic flocculants such as PAC (polyaluminum chloride), ferric chloride and ferric sulfate, and polymer flocculants (polymers).
  • the reaction tank 100 may be provided with a stirring member for stirring the treated water.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal configuration of the control device 400 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the control device 400 shown in FIG. 1 has an index calculation unit 410 and an addition amount control unit 420. Note that FIG. 2 shows only the main components related to the present embodiment among the components included in the control device 400 shown in FIG.
  • the index calculation unit 410 calculates an agglutination index indicating the state of agglutination in water in the reaction tank 100 based on the result measured by the sensor 300.
  • the index calculation unit 410 calculates the feature amount of the agglomerates in the water in the reaction tank 100 as the agglutination index from the image captured by the image sensor.
  • the index calculation unit 410 calculates the number, particle size, or displacement amount of suspended solids contained in the water in the reaction tank 100 as a feature amount from the image captured by the image sensor.
  • the index calculation unit 410 uses an image processing technique such as Motion Displacement Image to color the image (moving image) captured by the image sensor in white, and colors the portion having a difference between the frames. The count number (displacement amount) of white spots may be calculated as a feature amount. Further, the index calculation unit 410 visualizes the flow of flocs in water in the reaction tank 100 by using an image processing technique such as Optical flow, measures the width of the flow, and calculates the particle size as a feature amount. There may be. Alternatively, when the sensor 300 is an image sensor, the index calculation unit 410 calculates the number of edges of agglomerates in water in the reaction tank 100 as an agglutination index from the image captured by the image sensor.
  • an image processing technique such as Motion Displacement Image
  • the index calculation unit 410 detects as an edge a pixel in which the color difference (for example, the difference in RGB values) of adjacent pixels in the image captured by the image sensor is equal to or greater than a threshold value, and the detected edge of the detected edge.
  • the number may be calculated as an aggregation index.
  • the addition amount control unit 420 adds the coagulant added by the addition device 200 based on the change amount of the coagulation index calculated by the index calculation unit 410 when the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is changed.
  • the amount of 210 added is controlled. Specifically, the addition amount control unit 420 determines the amount of change in the agglutination index when the amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is changed and the amount of the coagulant 210 added by the addition device 200.
  • the amount of the coagulant 210 added by the adding device 200 is controlled based on the amount of change.
  • the addition amount control unit 420 sets the aggregation change amount, which is the ratio of the change amount of the aggregation index to the change amount of the addition amount of the flocculant 210 added by the addition device 200, and the preset threshold value. Compare. Then, the addition amount control unit 420 controls the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 based on the result of the comparison.
  • the amount of change in agglomeration V n is calculated by the following formula (Equation 1).
  • C n is an aggregation index.
  • C n-1 is an agglutination index before changing the addition amount of the agglutinant 210.
  • P n is the amount of the flocculant 210 added.
  • P n-1 is the amount of the flocculant 210 added before the amount of the flocculant 210 added is changed.
  • the addition amount control unit 420 controls to reduce the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200.
  • the addition amount control unit 420 controls to increase the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the amount of the flocculant 210 added by the addition device 200 shown in FIG. 1 and the number of edges calculated by the index calculation unit 410 shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a case where the flocculant 210 is PAC (polyaluminum chloride).
  • the amount of change in aggregation V n shown in (Equation 1) corresponds to the slope of the tangent line in the graph shown in FIG. When the slope of the tangent line is a large value exceeding the threshold value, it is determined that the amount of the coagulant 210 added by the adding device 200 is small, and the amount of the coagulant 210 added is controlled to be increased.
  • the slope of the tangent line is a small value equal to or less than the threshold value, it is determined that the amount of the coagulant 210 added by the adding device 200 is appropriate or large, and the amount of the coagulant 210 added is maintained or reduced. Is done.
  • the addition amount control unit 420 controls the addition amount of the coagulant 210 with respect to the addition device 200, the addition amount control unit 420 sends a signal including information indicating whether to increase, decrease, or maintain the coagulant 210 to be added. Send to.
  • FIG. 1 The water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 1 will be described below.
  • 4 to 6 are flowcharts for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG.
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the reaction tank 100 in an addition amount P n-1 (step S1).
  • the index calculation unit 410 of the control device 400 calculates the agglutination index C n-1 from the state of the agglutination in the water in the reaction tank 100 measured by the sensor 300. (Step S3).
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the reaction tank 100 in an addition amount P n (step S4).
  • the index calculation unit 410 of the control device 400 calculates the agglutination index C n from the state of the agglutination in the water in the reaction tank 100 measured by the sensor 300 (step). S6). Then, the index calculation unit 410 of the control device 400 calculates the aggregation change amount V n using (Equation 1) (step S7).
  • the addition amount control unit 420 of the control device 400 determines whether or not the aggregation change amount V n calculated by the index calculation unit 410 is equal to or less than a preset threshold value (step S8). When the agglomeration change amount V n calculated by the index calculation unit 410 is equal to or less than a preset threshold value, the addition amount control unit 420 reduces the amount of the aggregating agent 210 to be added (step S9). The addition amount control unit 420 determines whether or not the addition amount P n + 1 of the reduced amount of the flocculant 210 is the minimum addition amount P min (step S10). This minimum addition amount P min is a value preset in the system.
  • the addition amount control unit 420 continues the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 at the minimum addition amount P min. It is determined whether or not the time spent is less than the preset predetermined time (step S11). When the time during which the minimum addition amount P min continues is equal to or longer than a preset predetermined time, the addition amount control unit 420 gives a predetermined notification (step S12). This notification is an alarm indicating that there is a problem in the processing in the reaction tank 100, a failure notification, or the like to notify the abnormality to the outside.
  • step S10 when the addition amount P n + 1 of the flocculant 210 is not the minimum addition amount P min , or in step S11, the time during which the minimum addition amount P min continues is set in advance. If it is less than the specified time, the addition amount control unit 420 controls the addition device 200 so that the addition device 200 adds the coagulant 210 to the reaction tank 100 at the addition amount P n + 1 , and the addition device 200. 200 adds the flocculant 210 to the reaction vessel 100 in an addition amount of P n + 1 (step S13). After that, the process of step S5 is performed. In the processing after step S6 after this, the value of "n" becomes "n + 1".
  • the addition amount control unit 420 increases the amount of the coagulant 210 to be added (step). S14).
  • the addition amount control unit 420 determines whether or not the addition amount P n + 1 of the increased amount of the flocculant 210 is the maximum addition amount P max (step S15).
  • This maximum addition amount P max is a value preset in the system.
  • the addition amount control unit 420 continues the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 at the maximum addition amount P max. It is determined whether or not the time spent is less than the preset predetermined time (step S16). When the time during which the maximum addition amount P max continues is equal to or longer than a preset predetermined time, the process of step S12 is performed.
  • step S15 when the addition amount P n + 1 of the flocculant 210 is not the maximum addition amount P max , or in step S16, the time during which the maximum addition amount P max continues is set in advance. If it is less than the specified time, the process of step S13 is performed.
  • the period from the addition of the flocculant 210 to the subsequent addition of the flocculant 210 by changing the addition amount may be a preset cycle, and the residence time of water in the reaction vessel 100 may be set. It is preferable to set in consideration of. Further, the amount of change in the amount of the flocculant 210 added may be a preset constant amount.
  • control device 400 adds aggregation based on the amount of change in the aggregation index before and after the change when the amount of the flocculant added to the water in the reaction tank 100 is changed. Control the amount of agent added. Therefore, it is possible to control the amount of the flocculant added, which is suitable for the change in the state of the flocculant when the flocculant is added.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes a reaction tank 100, an addition device 200, a sensor 300, and a control device 401.
  • the reaction tank 100, the addition device 200, and the sensor 300 are the same as those in the first embodiment, respectively.
  • the control device 401 has, in addition to the function provided by the control device 400 in the first embodiment, a function of controlling the amount of increasing or decreasing the aggregating agent according to the amount of change in agglomeration V n.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the internal configuration of the control device 401 shown in FIG. 7.
  • the control device 401 shown in FIG. 7 has an index calculation unit 410 and an addition amount control unit 421. Note that FIG. 8 shows only the main components related to the present embodiment among the components included in the control device 401 shown in FIG. 7.
  • the index calculation unit 410 is the same as that in the first embodiment.
  • the addition amount control unit 421 is an index calculation unit 410 when the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is changed in addition to the function provided by the addition amount control unit 420 in the first embodiment. Controls the amount of increasing or decreasing the amount of the aggregating agent 210 added by the adding device 200 based on the amount of change in the agglomeration index calculated by. Specifically, the addition amount control unit 421 determines the amount of change in the agglutination index when the amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is changed and the amount of the coagulant 210 added by the addition device 200. The amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 is controlled to be increased or decreased based on the amount of change.
  • the addition amount control unit 421 sets the aggregation change amount, which is the ratio of the change amount of the aggregation index to the change amount of the addition amount of the flocculant 210 added by the addition device 200, and the preset threshold value. Compare. Then, the addition amount control unit 421 controls the amount of increasing or decreasing the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 based on the result of the comparison.
  • the amount of change in agglomeration V n is calculated by the above-mentioned (Equation 1).
  • the addition amount control unit 421 controls to reduce the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200. Further, the addition amount control unit 421 controls the amount of the aggregating agent 210 to be reduced according to the agglomeration change amount V n. For example, the addition amount control unit 421 may reduce the amount of the aggregating agent 210 to be reduced as the agglomeration change amount V n is smaller.
  • the value of the coagulation change amount V n and the amount to be reduced by the coagulant 210 are stored in association with each other in advance, and the addition amount control unit 421 of the coagulant 210 associated with the calculated coagulation change amount V n.
  • the amount to be reduced may be searched and the searched amount may be output to the addition device 200.
  • a signal transmitted from the addition amount control unit 421 may be used, which includes information indicating whether to increase, decrease, or maintain the aggregating agent 210 to be added.
  • the addition amount control unit 421 controls to increase the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200. Further, the addition amount control unit 421 controls the amount of the aggregating agent 210 to be increased according to the agglomeration change amount V n. For example, the addition amount control unit 421 may increase the amount of the aggregating agent 210 as the agglomeration change amount V n becomes larger.
  • the value of the coagulation change amount V n and the amount to be increased by the coagulant 210 are stored in association with each other in advance, and the addition amount control unit 421 of the coagulant 210 associated with the calculated coagulation change amount V n.
  • the amount to be increased may be searched and the searched amount may be output to the addition device 200.
  • a signal transmitted from the addition amount control unit 421 may be used, which includes information indicating whether to increase, decrease, or maintain the aggregating agent 210 to be added.
  • FIG. 7 The water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 7 will be described below.
  • 9 to 11 are flowcharts for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG. 7.
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the reaction tank 100 in an addition amount P n-1 (step S21).
  • the index calculation unit 410 of the control device 401 calculates the agglutination index C n-1 from the state of the agglutination in the water in the reaction tank 100 measured by the sensor 300. (Step S23).
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the reaction tank 100 in an addition amount P n (step S24).
  • the index calculation unit 410 of the control device 401 calculates the agglutination index C n from the state of the agglutination in the water in the reaction tank 100 measured by the sensor 300 (step). S26). Then, the index calculation unit 410 of the control device 401 calculates the aggregation change amount V n using (Equation 1) (step S27).
  • the addition amount control unit 421 of the control device 401 determines whether or not the aggregation change amount V n calculated by the index calculation unit 410 is equal to or less than a preset threshold value (step S28). When the aggregation change amount V n calculated by the index calculation unit 410 is equal to or less than a preset threshold value, the addition amount control unit 421 of the coagulant 210 according to the aggregation change amount V n calculated by the index calculation unit 410. The amount to be reduced is calculated (step S29). As described above, this calculation is obtained by the addition amount control unit 421 searching from the correspondence between the value of the aggregation change amount V n stored in advance and the amount to be reduced by the flocculant 210. Is also good.
  • a predetermined algorithm may be used to calculate a value such that the smaller the agglomeration change amount V n is, the smaller the amount of the aggregating agent 210 is reduced.
  • the addition amount control unit 421 reduces the amount of the flocculant 210 to be added by the calculated amount (step S30).
  • the addition amount control unit 421 determines whether or not the addition amount P n + 1 of the reduced amount of the flocculant 210 is the minimum addition amount P min (step S31). This minimum addition amount P min is a value preset in the system.
  • the addition amount control unit 421 continues the addition amount of the coagulant 210 added by the addition device 200 at the minimum addition amount P min. It is determined whether or not the time spent is less than the preset predetermined time (step S32). When the time during which the minimum addition amount P min continues is equal to or longer than a preset predetermined time, the addition amount control unit 421 gives a predetermined notification (step S33). This notification is an alarm indicating that there is a problem in the processing in the reaction tank 100, a failure notification, or the like to notify the abnormality to the outside.
  • step S31 when the addition amount P n + 1 of the flocculant 210 is not the minimum addition amount P min , or in step S32, the time during which the minimum addition amount P min continues is set in advance. If it is less than the specified time, the addition amount control unit 421 controls the addition device 200 so that the addition device 200 adds the coagulant 210 to the reaction tank 100 at the addition amount P n + 1 , and the addition device 200. 200 adds the flocculant 210 to the reaction vessel 100 in an addition amount of P n + 1 (step S34). After that, the process of step S25 is performed. In the subsequent processing after step S26, the value of "n" becomes "n + 1".
  • the addition amount control unit 421 sets the agglomeration change amount V calculated by the index calculation unit 410.
  • the amount of the flocculant 210 to be increased is calculated according to n (step S35). As described above, this calculation is obtained by the addition amount control unit 421 searching from the correspondence between the value of the agglomeration change amount V n stored in advance and the amount of the aggregating agent 210 to be increased. Is also good.
  • a predetermined algorithm may be used to calculate a value such that the larger the agglomeration change amount V n is, the larger the amount of the aggregating agent 210 is increased.
  • the addition amount control unit 421 increases the amount of the flocculant 210 to be added by the calculated amount (step S36).
  • the addition amount control unit 421 determines whether or not the addition amount P n + 1 of the increased amount of the flocculant 210 is the maximum addition amount P max (step S37). This maximum addition amount P max is a value preset in the system.
  • step S38 the time spent is less than the preset predetermined time.
  • step S37 when the addition amount P n + 1 of the flocculant 210 is not the maximum addition amount P max , or in step S38, the time during which the maximum addition amount P max continues is set in advance. If it is less than the specified time, the process of step S34 is performed.
  • the period from the addition of the flocculant 210 to the subsequent addition of the flocculant 210 by changing the addition amount may be a preset cycle, and the residence time of water in the reaction vessel 100 may be set. It is preferable to set in consideration of.
  • the control device 401 adds the agglutinant to be added based on the amount of change in the agglutination index before and after the change when the amount of the agglutinant to be added to the water to be treated is changed. Control the amount. At this time, the control device 401 controls the amount of increasing or decreasing the amount of the coagulant to be added according to the ratio of the amount of change of the coagulation index and the amount of change of the amount of the coagulant added. Therefore, the amount of the flocculant added, which is suitable for the change in water quality when the flocculant is added, can be controlled more finely.
  • coagulation precipitation has been described, but any device that includes coagulation may be used.
  • the present invention can be applied to coagulation pressure flotation, coagulation filtration, and the like.
  • the water to be treated may be any one containing a suspended substance or a substance to be insolubilized.
  • the inorganic flocculant added to the reaction vessel 100 by the addition device 200 is not limited to aluminum-based (PAC, sulfuric acid band, etc.) and iron-based (polyiron, ferric chloride).
  • the polymer may be a cation or an anion.
  • the sensor 300 When the sensor 300 is an image sensor, it may be installed in the reaction tank 100 as described above, or a coagulation different from the reaction tank 100 may be installed in the coagulation tank. Considering the time lag in the tank, it is desirable to install it in the reaction tank 100.
  • the sensor 300 When the sensor 300 is an image sensor, the sensor 300 may be any as long as it can determine the aggregated state of the flocs, but it is desirable that the sensor 300 includes an image processing device and can detect the number of edges of the flocs. (Third Embodiment)
  • FIG. 12 is a diagram showing a third embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes an information processing device 10, a raw water tank 20, a reaction tank 30, a coagulant 40, and a pump 50.
  • the raw water tank 20 is a first storage tank for storing the water to be treated.
  • the reaction tank 30 is a second storage tank (reaction tank) for reacting the water to be treated that has flowed in from the raw water tank 20 with the flocculant 40 supplied from the pump 50.
  • the flocculant 40 is a substance for treating the water to be treated with a desired water quality by being added to the water to be treated.
  • the pump 50 is an addition device that adds the flocculant 40 to the water to be treated stored in the reaction tank 30.
  • the pump 50 adds the flocculant 40 based on the instruction from the information processing device 10.
  • the pump 50 may be provided with a PLC (Programmable Logic Controller) for automating the addition of the flocculant 40.
  • PLC Programmable Logic Controller
  • the pump 50 does not have a function of controlling the addition of the coagulant 40, a device for controlling the addition is provided, and the pump 50 adds the coagulant based on the control from the device.
  • the flocculant 40 include inorganic flocculants such as PAC (polyaluminum chloride), ferric chloride and ferric sulfate, and polymer flocculants (polymers).
  • the reaction tank 30 also serves as a coagulation tank in which the coagulant 40 is added to the stored water to be treated.
  • the information processing device 10 is a control device having a water quality measuring unit 110, a camera 120, a determination unit 130, and a notification unit 140.
  • the water quality measuring unit 110 measures the water quality of the water to be treated stored in the raw water tank 20 at a time interval equal to or less than a preset time interval.
  • the time interval equal to or less than the preset time interval will be specifically described in the following description of the camera 120.
  • the water quality measuring unit 110 is, for example, the amount of suspended solids (SS), pH, turbidity, chromaticity, ultraviolet absorbance (E-260), TOC (Total Organic Carbon: total organic carbon), COD (total organic carbon) in the water to be treated. Values such as Chemical Oxygen Demand (Chemical Oxygen Demand) and ORP (Oxidation Reduction Potential: Oxidation-Reduction Potential) are measured.
  • the water quality measuring unit 110 may be a suspended substance concentration meter.
  • This preset time interval is an interval at which the water quality of the water to be treated stored in the raw water tank 20 can be acquired in real time.
  • the camera 120 is a sensor that captures an image of the treated water stored in the reaction tank 30 at a time interval equal to or less than a preset time interval.
  • the camera 120 may be provided outside the information processing device 10.
  • the time interval equal to or less than the preset time interval may be, for example, a very short cycle of acquiring each frame in which the subject is imaged (imported into the image memory) such as a moving image. Not limited to the acquisition cycle of each frame in the moving image, it is a time interval during which the state of the treated water stored in the reaction tank 30 can be acquired in real time.
  • the treated water referred to here is not limited to water that has been subjected to a predetermined treatment, but also includes water that has been subjected to some treatment such as addition of a coagulant and is undergoing a reaction.
  • some treatment such as addition of a coagulant and is undergoing a reaction.
  • the pump 50 adds the coagulant 40 to the reaction tank 30, it reacts not only with the water discharged from the reaction tank 30 but also with the coagulant 40 inside the reaction tank 30.
  • the water being pumped is also treated water.
  • the camera 120 is installed at a position where an image of the treated water stored in the reaction tank 30 can be stably captured.
  • the camera 120 is preferably installed in a place where vibration is less likely to occur or in a place where a stable image of the water surface can be captured.
  • the camera 120 is a visible light camera, a near infrared camera, or an infrared camera.
  • This preset time interval is an interval at which the camera 120 can acquire an image of the treated water stored in the reaction tank 30 in real time. Moreover, this time interval may be a certain periodic interval. Therefore, it is preferable that the camera 120 captures a moving image. Further, in an environment where the image captured by the camera 120 becomes dark, the brightness may be adjusted by using a light source.
  • the light source may be a white LED (Light Emitting Diode) or an infrared light source.
  • the camera 120 is preferably an infrared imaging means.
  • the camera 120 is a near-infrared camera or an infrared camera, it is possible to image a floc that cannot be captured by a visible light camera, and the determination unit 130 can acquire a large number of features.
  • the determination unit 130 performs predetermined image processing on the image captured by the camera 120 in order to acquire a feature amount. For example, when the camera 120 is a near-infrared camera, this image processing performs the second portion other than the first portion that absorbs a predetermined wavelength in the image captured by the near-infrared camera as the first portion. Is a process of coloring a second color different from the first color displayed.
  • the determination unit 130 acquires a feature amount from the processed image that has undergone image processing.
  • the determination unit 130 acquires the number, particle size, or displacement amount of suspended solids contained in the treated water as a feature amount.
  • the determination unit 130 determines whether or not the treatment to the water to be treated is appropriate based on the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measurement unit 110.
  • the determination unit 130 outputs the determination result to the notification unit 140. This determination process will be specifically described.
  • the determination unit 130 determines whether or not the relationship specified from the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measurement unit 110 is included in the preset range. For example, the determination unit 130 determines whether or not the points on the graph specified from the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measurement unit 110 are included in the preset range. If the specified point is not included in the range on the graph, the determination unit 130 determines that the treatment to the water to be treated is not appropriate. When the specified point is not included in the range on the graph, the determination unit 130 calculates the addition amount of the flocculant 40 included in the range. This range will be specifically described below.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of learning data used by the determination unit 130 shown in FIG. 12 for the determination process.
  • This learning data determines the appropriateness of the amount of the flocculant added from a plurality of values measured in advance.
  • the learning data shown in FIG. 13 is the number of white spots in the treated water acquired from the captured image on the vertical axis, and the SS value in the measured raw water (treated water) on the horizontal axis. ..
  • the added amount of PAC which is a flocculant, is changed, and each value is plotted.
  • Each point plotted as shown in FIG. 13 is a point on the graph specified from the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measuring unit 110.
  • the determination unit 130 uses an image processing technique such as Motion Displacement Image to color the image (moving image) captured by the camera 120 in white where there is a difference between the frames, and the feature amount is the same. It is the count number (displacement amount) of colored white spots. After acquiring or measuring each value, the water quality of the treated water is measured in each case, and the measured value SS is divided into a region of less than 8 ppm and a region of 8 ppm or more. In FIG.
  • the region where the SS value of the treated water is less than 8 ppm is surrounded by a solid line, and the region where the SS value of the treated water is 8 ppm or more is surrounded by a broken line.
  • the above-mentioned "range” is a region surrounded by a solid line shown in FIG. As shown in FIG. 13, the more the data to be measured, the more remarkable the tendency appears, and the easier it is to set the area (range).
  • the determination unit 130 calculates the amount of the flocculant 40 added so that the plot is included in this range from the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measurement unit 110.
  • the determination unit 130 uses an image processing technique such as Optical flow to visualize the flow of flocs in the treated water, measure the width of the flow, and calculate the particle size as a feature amount. It may be. Further, the analysis of the image captured by the camera 120 performed by the determination unit 130 is not limited to the above-mentioned one, and may be performed by using another program.
  • the determination unit 130 may be, for example, a computer such as a PC (Personal Computer). Further, the determination unit 130 may obtain a relational expression showing the relationship between the feature amount, the quality of the raw water, and the aggregated state of the treated water, and use the obtained relational expression as learning data.
  • the determination unit 130 transmits a control signal indicating the addition amount of the flocculant 40 calculated by the determination unit 130 to the pump 50.
  • the determination unit 130 adds the coagulant 40 calculated by the determination unit 130.
  • a control signal indicating the amount is transmitted to the PLC or the like to control the pump 50.
  • the determination unit 130 transmits a control signal indicating that the current addition amount is maintained to the pump 50. It may be.
  • the notification unit 140 notifies the determination result of the determination unit 130 to the outside.
  • the notification unit 140 gives a predetermined notification.
  • “the treatment to the water to be treated is not appropriate” means “not included in the preset range" explained with reference to FIG. Further, this notification may be an alarm such as an alarm occurrence, a warning voice output, or a warning display. Even if the determination result in the determination unit 130 indicates that the treatment to the water to be treated is appropriate, the notification unit 140 may notify that fact.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a display mode in the notification unit 140 shown in FIG.
  • the notification unit 140 indicates that the treatment method is not appropriate, as shown in FIG.
  • the notification unit 140 gives a notification so that the suitability of the processing method can be recognized, not limited to the display shown in FIG.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining an example of a water treatment method in the water treatment system shown in FIG.
  • the camera 120 is a camera that captures a moving image
  • the water quality measuring unit 110 measures the quality of the raw water stored in the raw water tank 20 (step S101). Further, the camera 120 captures a moving image of the treated water stored in the reaction tank 30 (step S102). Subsequently, the determination unit 130 performs predetermined image processing on the image captured by the camera 120 in order to acquire the feature amount (step S103). Then, the determination unit 130 acquires the feature amount from the processed image that has undergone image processing (step S104). Subsequently, the determination unit 130 determines whether or not the treatment to the water to be treated is appropriate based on the acquired feature amount and the water quality value measured by the water quality measurement unit 110 (step S105).
  • the notification unit 140 notifies the outside of the information processing device 10 of an alarm or the like (step S106). .. Further, the determination unit 130 transmits a control signal to the pump 50 (step S107). This control signal includes information indicating an appropriate addition amount of the flocculant 40 calculated by the determination unit 130. Then, the pump 50 changes and adds the flocculant 40 to the treated water stored in the reaction tank 30 based on the control signal transmitted from the determination unit 130 (step S108). After the pump 50 changes the amount of the coagulant 40 added, or in step S105, when the determination result in the determination unit 130 indicates that the treatment to the water to be treated is appropriate, step S101.
  • the timing (cycle) of this repetition is an interval shorter than a predetermined time interval as described above, and is a timing at which the determination result can be acquired in real time.
  • the pump 50 may add the coagulant 40 in the amount indicated by the control signal transmitted from the determination unit 130, and the determination result in the determination unit 130 indicates that the treatment to the water to be treated is appropriate. It may be added by increasing the addition amount of the coagulant 40 until it becomes.
  • FIG. 16 shows the SS value of the raw water stored in the raw water tank 20 and the reaction tank 30 in the case where the process (control) described with reference to the flowchart shown in FIG. 15 was not performed and in the case where the process (control) was performed. It is a graph which shows an example of the state of change of the value of SS of the stored treated water, and the addition amount of PAC which is a flocculant 40.
  • the environment in which this experiment was conducted is as follows. Using SNC-EB642R manufactured by Sony Corporation as the camera 120, the treated water in the reaction tank 30 to which the flocculant 40 was added was imaged. As the imaging region, a location in the reaction vessel 30 where the flow of treated water was stable was selected. A raw water quality measuring device of SS-based TS-1000 manufactured by OPTEX Co., Ltd. was used in the water quality measuring unit 110 to obtain raw water quality data stored in the raw water tank 20. In addition, as learning data, the amount of the flocculant 40 added was changed on a trial basis in advance, and a relational expression between the raw water quality and the feature amount obtained by the moving image analysis was obtained (see FIG. 13).
  • the SS value of the treated water increases as the SS value of the raw water increases. This is because the amount of PAC added is constant even if the SS value of the raw water increases, so the required amount of PAC added is insufficient for the SS value of the raw water, and the SS value of the treated water becomes large. turn into.
  • the addition amount of the flocculant of the present invention is controlled, the SS value of the treated water is gradually smaller than the SS value of the raw water.
  • the water quality of the raw water is measured and the image of the treated water is imaged in a short cycle such as that of moving image imaging, and the measured water quality and the characteristic amount of the treated water acquired from the captured image are used. Based on this, it is determined in real time whether or not the added amount of the coagulant is appropriate, and the added amount is adjusted. Therefore, the appropriateness of water treatment can be easily determined, and an appropriate amount of coagulant can be added in real time. (Fourth Embodiment)
  • FIG. 17 is a diagram showing a fourth embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes an information processing device 10, a raw water tank 20, a reaction tank 31, a flocculant 40, and a pump 50.
  • the information processing device 10, the raw water tank 20, the flocculant 40, and the pump 50 are the same as those shown in FIG.
  • the reaction tank 31 is a reaction tank having a rectifying wall 310 that rectifies the treated water stored in the region imaged by the camera 120 in addition to the reaction tank 30 shown in FIG.
  • the rectifying wall 310 is a rectifying member that blocks the flow so that the camera 120 can stably image the aggregated state of the treated water in the reaction tank 31.
  • the rectifying wall 310 does not need to stop the flow of the entire treated water in the reaction tank 31, but may stop the flow of the treated water stored in the region imaged by the camera 120.
  • the height (depth) of the rectifying wall 310 in water is not specified.
  • the rectifying wall 310 is provided in the reaction tank 31 in which the treated water imaged by the camera 120 is stored. Thereby, in addition to the effect in the third embodiment, the feature amount of the stable aggregated state of the treated water can be obtained.
  • FIG. 18 is a diagram showing a fifth embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes an information processing device 10, a raw water tank 20, a reaction tank 30, a flocculant 40, a pump 50, a preparative tank 60, a stirring blade 70, and the like. It has a light source 80 and a case 90.
  • the information processing device 10, the raw water tank 20, the reaction tank 30, the flocculant 40, and the pump 50 are the same as those shown in FIG.
  • the case 90 is made of a member having a high light-shielding property so as to block light from the outside.
  • the preparative tank 60 is a third storage tank whose size is smaller than that of the reaction tank 30 and in which a part of the treated water stored in the reaction tank 30 flows into the preparative tank 60. A part of the treated water separated from the reaction tank 30 is temporarily stored in the preparation tank 60.
  • the stirring blade 70 stirs the treated water separated into the sorting tank 60.
  • the stirring blade 70 is used to stir the flocs in the treated water so that they do not settle on the bottom of the preparative tank 60.
  • the light source 80 illuminates the inside of the preparative tank 60 so that the camera 120 can clearly image the state of the treated water separated into the preparative tank 60. It may be the upper part or the lower part of the taking tank 60, and is not particularly limited here.
  • the light source 80 may be a white LED or an infrared light source.
  • the camera 120 is preferably an infrared imaging means.
  • the camera 120 captures an image of the treated water in the preparative tank 60 at a preset time interval or less.
  • the camera 120 suffices as long as it can image the liquid level of the treated water separated in the sorting tank 60, and the mounting position is not particularly limited.
  • the determination unit 130 can acquire a large number of features.
  • the configuration may be such that the light source 80 is not provided.
  • the preparative tank 60 smaller than the reaction tank 30 is provided, and the camera 120 takes an image of the treated water separated from the reaction tank 30 into the preparative tank 60.
  • the direction of the light source 80 can be easily set, and the number of the light sources 80 can be reduced.
  • FIG. 19 is a diagram showing a sixth embodiment of the water treatment system of the present invention.
  • the water treatment system in this embodiment includes a reaction tank 100, an addition device 200, a sensor 300, and a control device 402. Further, the reaction tank 100 is provided with a rectifying member 101.
  • the reaction tank 100 is a storage tank in which the raw water to be treated flows in and the inflowed water to be treated is stored.
  • the addition device 200 adds the flocculant 210 to the water stored in the reaction tank 100.
  • the adding device 200 adds the coagulant 210 in an amount based on the instruction from the control device 402 to the water.
  • the sensor 300 acquires the agglutinating state of the water in which the coagulant 210 is added from the adding device 200 to the water stored in the reaction tank 100.
  • the rectifying member 101 is stored in the reaction tank 100 and rectifies the water to which the coagulant 210 is added from the adding device 200. Specifically, the rectifying member 101 blocks the flow of water in the reaction tank 100.
  • the water to be treated flows in from the outside, and the coagulant 210 is added from the addition device 200 to the water to be treated, so that the treated water flows.
  • the rectifying member 101 blocks the flow.
  • the sensor 300 acquires the agglomerated state of the water rectified by the rectifying member 101 (the flow is blocked) among the water to which the coagulant 210 is added from the addition device 200, which is stored in the reaction tank 100.
  • the sensor 300 may be, for example, an image sensor (camera) that captures an image of water.
  • the sensor 300 When the sensor 300 is an image sensor, the sensor 300 may be a camera (for example, a moving image imaging camera) that captures an image of water in the reaction tank 100 at a time interval equal to or less than a preset time interval. ..
  • the control device 402 controls the amount of the aggregating agent 210 added by the adding device 200 based on the agglomeration state acquired by the sensor 300. Details of controlling the amount of the flocculant 210 added in the control device 402 will be described later.
  • the reaction tank 100 may be provided with a stirring member for stirring water. Further, the sensor 300 and the rectifying member 101 constitute a measuring device.
  • the number of edges is the number of pixels in which the color difference (for example, the difference in RGB values) of pixels adjacent to each other in the image captured by the image sensor is equal to or greater than a preset threshold value.
  • the color area is an area occupied by pixels having a color tone equal to or higher than a preset threshold value in the image captured by the image sensor.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of changes in the number of edges and the color area when the amount of the flocculant added is constant and the raw water SS fluctuates.
  • the number of edges is 1.0 and the color area is 1.0 in a state where the agglutination state in the reaction vessel is good.
  • the raw water SS indicating the amount of suspended solids in water decreases from the good state
  • the number of edges becomes 0.5
  • the color area becomes 0.5
  • both the number of edges and the color area decrease.
  • the raw water SS increases from a good state
  • the number of edges becomes 1.5
  • the color area becomes 1.5
  • both the number of edges and the color area increase.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of changes in the number of edges and the color area when the raw water SS is constant and the amount of the flocculant added fluctuates.
  • the number of edges is 1.0 and the color area is 1.0 in a state where the agglutination state in the reaction vessel is good.
  • the number of edges becomes 1.5, the color area becomes 1.0, and the number of edges increases.
  • the number of edges becomes 0.5, the color area becomes 1.0, and the number of edges decreases.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of the installation position of the rectifying member 101 shown in FIG.
  • FIG. 22 is a view showing a cross section of the reaction tank 100 in which the rectifying member 101 is installed in a direction orthogonal to the bottom surface of the reaction tank 100.
  • the rectifying member 101 is installed inside the reaction tank 100 in which raw water (treated water) flows in, a coagulant is added, and coagulated water (treated water) is discharged.
  • the rectifying member 101 has a tubular shape with both ends open, and is installed so that the opened cross section is substantially parallel to the water surface. Further, the rectifying member 101 is installed at a position where the upper ends of the open ends are higher than the water surface of the water.
  • Examples of the method of installing (fixing) the rectifying member 101 include a method of attaching a member for fixing the rectifying member 101 to the upper part of the reaction tank 100 and fixing the member and the rectifying member 101 with screws or the like.
  • FIG. 23 is a diagram showing an example of an installation position when the sensor 300 shown in FIG. 19 is an image sensor.
  • the sensor 300 is installed at a position where the aggregated state of water in the region surrounded by the tubular rectifying member 101 as shown in FIG. 22 can be acquired. Further, it is preferable that the sensor 300 is installed at a position where the diameter D1 of the water surface or the imageable range up to a depth of about 1 cm from the water surface is smaller than the diameter D2 of the rectifying member 101. For example, it is more preferable that the diameter D2 is 1.5 times or more the diameter D1.
  • the diameter D1 is not a fixed value because it depends on the performance such as the angle of view and the focal length of the image sensor which is the sensor 300.
  • FIG. 24 is a diagram showing an example of the structure of the rectifying member 101 shown in FIG.
  • the rectifying member 101 shown in FIG. 19 has a tubular shape, and a plurality of holes 102 are provided at positions closer to the lower end than the upper end of the open ends.
  • the position where the hole 102 is provided is the position in the water.
  • the preferable length of the rectifying member 101 depends on the height of the reaction tank 100 and the water depth, but is 200 mm or more, and for example, a length of 450 mm is particularly preferable.
  • the total area of the hole 102 is preferably 3 to 6% of the outer surface area (side area) of the rectifying member 101. Further, the number of holes 102 is preferably about 2 to 16, and the holes 102 are provided so as not to be biased to one place of the rectifying member 101.
  • FIG. 25 is a diagram showing another example of the structure of the rectifying member 101 shown in FIG.
  • the rectifying member 101 shown in FIG. 19 has a tubular shape, and a plurality of holes 102 are provided at positions closer to the lower end than the upper end of the open ends. Needless to say, the position where the hole 102 is provided is the position in the water.
  • the preferable length of the rectifying member 101 depends on the height of the reaction tank 100 and the water depth, but is 200 mm or more, and for example, a length of 450 mm is particularly preferable.
  • the total area of the hole 102 is preferably 3 to 6% of the outer surface area (side area) of the rectifying member 101.
  • the number of holes 102 is preferably about 2 to 16, and the holes 102 are provided so as not to be biased to one place of the rectifying member 101.
  • the rectifying member 101 is provided with notches 103 having a predetermined height at the upper ends of the open ends.
  • the notch 103 is a V-shaped groove provided at the upper end of the rectifying member 101, and is provided to promote replacement of water inside the rectifying member 101 with water outside.
  • the notch 103 is not limited to the V-shape as shown in FIG. 25, and may be a square, a semicircle, or another shape.
  • FIG. 26 is a flowchart for explaining an example of the treatment in the water treatment system shown in FIG.
  • processing when the sensor 300 shown in FIG. 19 is an image sensor will be described.
  • the sensor 300 captures an image of water in which the flocculant 210 is added from the addition device 200 to the water to be treated stored in the reaction tank 100 (step S111).
  • the sensor 300 outputs image data indicating the captured image to the control device 402.
  • the control device 402 detects the edge pixel from the image indicated by the image data output from the sensor 300 (step S112).
  • the edge pixels detected here indicate pixels in which the color difference (for example, the difference in RGB values) of pixels adjacent to each other in the image captured by the image sensor is equal to or greater than a preset threshold value.
  • the control device 402 calculates the number of pixels detected as edge pixels as the number of edges (step S113). This number of edges is the number of flock edges contained in the image.
  • each of a and b is a constant, and is a correction coefficient to be multiplied according to the measurement conditions.
  • (a ⁇ number of edges) is the correction edge number E
  • (b ⁇ color area) is the correction color area C.
  • the control device 402 outputs the calculated output value A to the addition device 200.
  • the addition device 200 controls the addition amount of the flocculant 210 to be added to the reaction tank 100 based on the output value A output from the control device 402 (step S116).
  • the addition device 200 controls the amount of the coagulant added by using a pump or a motor to which the coagulant 210 is added according to the output value A.
  • the amount of the flocculant 210 added from the addition device 200 is controlled, for example, by optimally flocking (or pellets in the settling tank) the images of the aggregated state shown in the center of FIGS. 20 and 21.
  • the control device 402 records in advance, and the control device 402 includes the information indicating the relative value between the image captured by the sensor 300 and the master image in the output signal to the addition device 200 and outputs the master image. To do. Further, it is desirable to use PID (Proportional Integral Differential) control for controlling the addition amount of the flocculant 210 from the addition device 200 in the control device 402 by using the ratio of the number of edges and the color area.
  • PID Proportional Integral Differential
  • the sensor 300 acquires the aggregated state of the water stored in the portion where the flow of water in the reaction tank 100 is blocked by using the rectifying member 101. Therefore, an accurate agglutination state can be obtained.
  • the sensor 300 is installed at a position surrounded by the rectifying member 101 shown in FIG. 19 and capable of acquiring the aggregated state of water stored at a position where the flow is blocked. To do.
  • the agglutination state information indicating the agglutination state of water acquired by the sensor 300 is output to the control device 402.
  • the control device 402 controls the amount of the aggregating agent 210 to be added to the reaction tank 100 based on the agglutination state indicated by the agglutination state information output from the sensor 300.
  • the method of controlling the addition amount based on this agglutination state may be a general one.
  • each function processing
  • this allocation is not limited to the above.
  • the above-described form is merely an example of the configuration of the component elements, and the present invention is not limited to this.
  • each embodiment may be combined.
  • the stirring blade 70 and the light source 80 described in the fifth embodiment may be provided in the third embodiment or the fourth embodiment.
  • the processes performed by the control devices 400 and 401 and the information processing device 10 described above may be performed by logic circuits manufactured according to the purpose. Further, a computer program (hereinafter referred to as a program) in which the processing contents are described as a procedure is recorded on a recording medium that can be read by each of the control devices 400 and 401 and the information processing device 10, and the program recorded on the recording medium is recorded. It may be read and executed by each of the control devices 400 and 401 and the information processing device 10.
  • the recording media that can be read by the control devices 400 and 401 and the information processing device 10 are floppy (registered trademark) discs, optical magnetic discs, DVDs (Digital Why Disc), CDs (Compact Disc), and Blu-ray (registered).
  • transferable recording media such as Disc and USB (Universal Serial Bus) memory, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc. built into each of the control devices 400 and 401 and the information processing device 10.
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the program recorded on the recording medium is read by a CPU provided in each of the control devices 400 and 401 and the information processing device 10, and the same processing as described above is performed under the control of the CPU.
  • the CPU operates as a computer that executes a program read from a recording medium in which the program is recorded.

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Abstract

被処理水が流入する反応槽（１００）と、反応槽（１００）に貯留された水に凝集剤（２１０）を添加する添加装置（２００）と、添加装置（２００）から凝集剤（２１０）が添加された水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するセンサ（３００）と、センサ（３００）が撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から凝集物の特徴量を凝集指標として算出し、添加装置（２００）が添加する凝集剤（２１０）の添加量を変化させたときの凝集指標の変化量に基づいて、添加装置（２００）が添加する凝集剤（２１０）の添加量を制御し、特徴量に基づいて、被処理水への処理が適切であるか否かを判定し、判定した判定結果を通知する制御装置（４００）とを有する。

Description

水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラム
　本発明は、水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムに関する。
　浄水場や下水処理場、その他の排水処理設備においては、被処理水に凝集剤を添加し、被処理水中の懸濁物質（ＳＳ）を凝集させてフロックを形成させ、フロックを沈殿分離や浮上分離等で分離する処理が行われている。その際、例えば、被処理水である原液に凝集剤を添加して攪拌し、攪拌された原液に光を照射して得た光学的測定値に基づいて、凝集剤の添加量を決定する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
　また、凝集剤の添加量が不足した場合は、フロックが成長しないため十分に沈殿せず、後段のろ過処理工程の負担が増大してしまう。さらに、捕捉されない微小な濁質が浄水に混入するため、水質が悪化してしまう。凝集剤の添加量が過剰となった場合は、膨潤なフロックが形成され凝集阻害により、沈降しにくくなるため、凝集剤の添加量が不足した場合と同様の問題が生じてしまう。フロックの形成にあたっては、ジャーテスト等により凝集剤の添加量や槽内の撹拌強度等を設計するが、実際に処理が行われている間も、フロックの形成状態を監視することが重要である。対象となる液中の懸濁物質の凝集状態を撮像し、撮像した画像に基づいて、凝集効果を判定する装置が考えられている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０１７－１２１６０１号公報 特公平７－８５０５３号公報
　特許文献１に記載されたような技術においては、測定した時点での測定値に基づいて凝集剤の添加量を決定するため、凝集剤の添加の前後における水質の変化に応じて凝集剤の添加量を制御することはできない。そのため、凝集剤を添加したときの水質の変化に適した凝集剤の添加量を制御することができないという問題点がある。
　また、特許文献２に記載されたような装置においては、対象となる液中に撮像手段を設置するため、撮像手段に付着した汚れを落とす等、撮像手段のメンテナンスに大きな負担がかかってしまうという問題点がある。また、特許文献１に記載されたような装置においては、撮像する画像が静止画であるため、凝集状態をリアルタイムに判定することができないという問題点がある。このように、従来の技術においては、水処理の適正さを容易に判定することが困難であるという問題点がある。
　本発明の目的は、適正な水処理を行うことができる水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムを提供することにある。
　本発明は、被処理水が流入する反応槽と、
　前記反応槽に貯留された水に凝集剤を添加する添加装置と、
　前記添加装置から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラと、
　前記カメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出し、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御し、前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定し、前記判定した判定結果を通知する制御装置とを有する水処理システムである。
　また、本発明は、被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する指標算出部と、
　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する添加量制御部と、
　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する判定部と、
　前記判定部における判定結果を通知する通知部とを有する制御装置である。
　また、本発明は、被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する処理と、
　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理と、
　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する処理と、
　前記判定した判定結果を通知する処理とを行う水処理方法である。
　また、本発明は、コンピュータに、
　被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する手順と、
　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順と、
　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する処理と、
　前記判定した判定結果を通知する手順とを実行させるためのプログラムである。
　本発明においては、適正な水処理を行うことができる。
本発明の水処理システムの第１の実施の形態を示す図である。 図１に示した制御装置の内部構成の一例を示す図である。 図１に示した凝集装置が添加した凝集剤の添加量と、図２に示した指標算出部が算出したエッジ数との関係の一例を示すグラフである。 図１に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の水処理システムの第２の実施の形態を示す図である。 図７に示した制御装置の内部構成の一例を示す図である。 図７に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図７に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図７に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の水処理システムの第３の実施の形態を示す図である。 図１２に示した判定部が判定処理に用いる学習データの一例を示す図である。 図１２に示した通知部における表示態様の一例を示す図である。 図１２に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。 制御を行わなかった場合と行った場合との、原水のＳＳの値と処理水のＳＳの値とＰＡＣの添加量との変化の様子の一例を示すグラフである。 本発明の水処理システムの第４の実施の形態を示す図である。 本発明の水処理システムの第５の実施の形態を示す図である。 本発明の水処理システムの第６の実施の形態を示す図である。 凝集剤の添加量が一定であり、原水ＳＳが変動した場合のエッジ数および色面積の変化の様子の一例を示す図である。 原水ＳＳが一定であり、凝集剤の添加量が変動した場合のエッジ数および色面積の変化の様子の一例を示す図である。 図１９に示した整流部材の設置位置の一例を示す図である。 図１９に示したセンサが画像センサである場合の設置位置の一例を示す図である。 図１９に示した整流部材の構造の一例を示す図である。 図１９に示した整流部材の構造の他の例を示す図である。 図１９に示した水処理システムにおける処理の一例を説明するためのフローチャートである。
　以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は、本発明の水処理システムの第１の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１に示すように、反応槽１００と、添加装置２００と、センサ３００と、制御装置４００とを有する。
　反応槽１００は、原水である被処理水が流入し、流入された被処理水を貯留する貯留槽である。添加装置２００は、反応槽１００に貯留された水に凝集剤２１０を添加する。添加装置２００は、制御装置４００からの指示に基づいた量の凝集剤２１０を水に添加する。センサ３００は、反応槽１００に貯留された水に添加装置２００から凝集剤２１０が添加された水中の凝集物の状態を測定する。センサ３００は、例えば、水の画像を撮像する画像センサ（カメラ）であっても良い。センサ３００が、画像センサである場合、センサ３００は、反応槽１００内の水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するカメラ（例えば、動画撮像用カメラ）であっても良い。制御装置４００は、センサ３００が測定した結果に基づいて、水中の凝集物の状態を示す凝集指標を算出する。また、制御装置４００は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を変化させたときの凝集指標の変化量に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。凝集剤２１０は、例えば、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等の無機凝集剤や高分子凝集剤（ポリマー）が挙げられる。なお、反応槽１００に、処理水を攪拌する攪拌部材が設けられていても良い。
　図２は、図１に示した制御装置４００の内部構成の一例を示す図である。図１に示した制御装置４００は図２に示すように、指標算出部４１０と、添加量制御部４２０とを有する。なお、図２には、図１に示した制御装置４００が有する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。
　指標算出部４１０は、センサ３００が測定した結果に基づいて、反応槽１００内の水中の凝集物の状態を示す凝集指標を算出する。センサ３００が画像センサである場合、指標算出部４１０は、画像センサが撮像した画像から反応槽１００内の水中の凝集物の特徴量を凝集指標として算出する。ここで、指標算出部４１０は、画像センサが撮像した画像から、反応槽１００内の水に含まれる浮遊物質の個数または粒子径または変位量を特徴量として算出する。例えば、指標算出部４１０は、画像センサが撮像した画像（動画）に対して、Ｍｏｔｉｏｎ　Ｈｉｓｔｏｒｙ　Ｉｍａｇｅ等の画像処理技術を用いて、フレーム間にて差異のある部分を白色に着色し、その着色した白点のカウント数（変位量）を特徴量として算出するものであっても良い。また、指標算出部４１０は、Ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｌｏｗ等の画像処理技術を用いて、反応槽１００内の水中のフロックのフローを可視化し、フローの幅を測定して粒子径を特徴量として算出するものであっても良い。または、センサ３００が画像センサである場合、指標算出部４１０は、画像センサが撮像した画像から反応槽１００内の水中の凝集物のエッジ数を凝集指標として算出する。ここで、指標算出部４１０は、画像センサが撮像した画像中の互いに隣接する画素の色差（例えば、ＲＧＢの値の差）が閾値以上である画素をエッジとして検出し、その検出されたエッジの数（画素数）を凝集指標として算出するものであっても良い。
　添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を変化させたときの、指標算出部４１０が算出した凝集指標の変化量に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。具体的には、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を変化させたときの凝集指標の変化量と、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量の変化量とに基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。さらに具体的には、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量の変化量に対する凝集指標の変化量の割合である凝集変化量と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。そして、添加量制御部４２０は、その比較の結果に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。凝集変化量Ｖnは、以下に示す（式１）で算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　（式１）において、Ｃnは凝集指標である。Ｃn-1は凝集剤２１０の添加量の変更前の凝集指標である。また、Ｐnは凝集剤２１０の添加量である。Ｐn-1は凝集剤２１０の添加量の変更前の凝集剤２１０の添加量である。
　凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下である場合、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を減らす制御を行う。一方、凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値を超える場合、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を増やす制御を行う。
　図３は、図１に示した添加装置２００が添加した凝集剤２１０の添加量と、図２に示した指標算出部４１０が算出したエッジ数との関係の一例を示すグラフである。図３においては、凝集剤２１０がＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）である場合を示す。（式１）に示した凝集変化量Ｖnは、図３に示したグラフの接線の傾きに相当する。接線の傾きが閾値を超えるような大きな値である場合、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が少ないと判定され、凝集剤２１０の添加量を増やす制御が行われる。また、接線の傾きが閾値以下である小さな値である場合、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が適切または多いと判定され、凝集剤２１０の添加量を維持するまたは減らす制御が行われる。
　添加量制御部４２０は、添加装置２００に対して凝集剤２１０の添加量を制御するとき、添加する凝集剤２１０を増やすか、減らすか、維持するかを示す情報が含まれる信号を添加装置２００へ送信する。
　以下に、図１に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図４～６は、図１に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。
　まず、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn-1で添加する（ステップＳ１）。あらかじめ設定された時間が経過した後（ステップＳ２）、制御装置４００の指標算出部４１０が、センサ３００が測定した反応槽１００内の水中の凝集物の状態から凝集指標Ｃn-1を算出する（ステップＳ３）。その後、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐnで添加する（ステップＳ４）。あらかじめ設定された時間が経過した後（ステップＳ５）、制御装置４００の指標算出部４１０が、センサ３００が測定した反応槽１００内の水中の凝集物の状態から凝集指標Ｃnを算出する（ステップＳ６）。すると、制御装置４００の指標算出部４１０が、（式１）を用いて、凝集変化量Ｖnを算出する（ステップＳ７）。
　制御装置４００の添加量制御部４２０は、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下である場合、添加量制御部４２０は、添加する凝集剤２１０の量を減らす（ステップＳ９）。添加量制御部４２０は、量を減らした凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminであるかどうかを判定する（ステップＳ１０）。この最小添加量Ｐminは、システムであらかじめ設定されている値である。凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminである場合、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が最小添加量Ｐminで継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満であるかどうかを判定する（ステップＳ１１）。最小添加量Ｐminが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間以上である場合、添加量制御部４２０は、所定の通知を行う（ステップＳ１２）。この通知は、反応槽１００における処理に不具合がある等を示す警報や、障害通知等の外部へ異常を知らせる通知である。
　一方、ステップＳ１０にて、凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminでない場合、または、ステップＳ１１にて、最小添加量Ｐminが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満である場合は、添加量制御部４２０は、添加装置２００に対して、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn+1で添加するように制御し、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn+1で添加する（ステップＳ１３）。その後、ステップＳ５の処理が行われる。この後のステップＳ６以降の処理は、「ｎ」の値が「ｎ＋１」となる。
　また、ステップＳ８にて、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値を超える値である場合、添加量制御部４２０は、添加する凝集剤２１０の量を増やす（ステップＳ１４）。添加量制御部４２０は、量を増やした凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxであるかどうかを判定する（ステップＳ１５）。この最大添加量Ｐmaxは、システムであらかじめ設定されている値である。凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxである場合、添加量制御部４２０は、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が最大添加量Ｐmaxで継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満であるかどうかを判定する（ステップＳ１６）。最大添加量Ｐmaxが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間以上である場合、ステップＳ１２の処理が行われる。
　一方、ステップＳ１５にて、凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxでない場合、または、ステップＳ１６にて、最大添加量Ｐmaxが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満である場合は、ステップＳ１３の処理が行われる。
　なお、凝集剤２１０を添加し、その後、添加量を変化させて凝集剤２１０を再度添加するまでの期間は、あらかじめ設定された周期であっても良く、反応槽１００内での水の滞留時間を考慮して設定することが好ましい。また、凝集剤２１０の添加量の変化量は、あらかじめ設定された一定量であっても良い。
　このように、制御装置４００は、反応槽１００内の水に添加する凝集剤の添加量を変化させたときの、変化前と変化後とでの凝集指標の変化量に基づいて、添加する凝集剤の添加量を制御する。そのため、凝集剤を添加したときの凝集物の状態の変化に適した凝集剤の添加量を制御することができる。
（第２の実施の形態）
　図７は、本発明の水処理システムの第２の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１に示すように、反応槽１００と、添加装置２００と、センサ３００と、制御装置４０１とを有する。反応槽１００、添加装置２００およびセンサ３００は、第１の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。
　制御装置４０１は、第１の実施の形態における制御装置４００が具備する機能に加えて、凝集変化量Ｖnに応じて凝集剤を増やす量または減らす量を制御する機能を具備する。
　図８は、図７に示した制御装置４０１の内部構成の一例を示す図である。図７に示した制御装置４０１は図８に示すように、指標算出部４１０と、添加量制御部４２１とを有する。なお、図８には、図７に示した制御装置４０１が有する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。指標算出部４１０は、第１の実施の形態におけるものと同じものである。
　添加量制御部４２１は、第１の実施の形態における添加量制御部４２０が具備する機能に加えて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を変化させたときの、指標算出部４１０が算出した凝集指標の変化量に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を増やす量または減らす量を制御する。具体的には、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を変化させたときの凝集指標の変化量と、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量の変化量とに基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を増やす量または減らす量を制御する。さらに具体的には、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量の変化量に対する凝集指標の変化量の割合である凝集変化量と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。そして、添加量制御部４２１は、その比較の結果に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を増やす量または減らす量を制御する。凝集変化量Ｖnは、上述した（式１）で算出される。
　凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下である場合、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を減らす制御を行う。さらに、添加量制御部４２１は、凝集変化量Ｖnに応じて、凝集剤２１０の減らす量を制御する。例えば、添加量制御部４２１は、凝集変化量Ｖnが小さな値であるほど、凝集剤２１０の減らす量を少なくするものであっても良い。凝集変化量Ｖnの値と、凝集剤２１０の減らす量とをあらかじめ対応付けて記憶しておき、添加量制御部４２１は、算出された凝集変化量Ｖnと対応付けられた凝集剤２１０の減らす量を検索し、検索した量を添加装置２００へ出力するものであっても良い。この出力には、添加量制御部４２１から送信される、添加する凝集剤２１０を増やすか、減らすか、維持するかを示す情報が含まれる信号が用いられても良い。
　一方、凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値を超える場合、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を増やす制御を行う。さらに、添加量制御部４２１は、凝集変化量Ｖnに応じて、凝集剤２１０の増やす量を制御する。例えば、添加量制御部４２１は、凝集変化量Ｖnが大きな値であるほど、凝集剤２１０の増やす量を多くするものであっても良い。凝集変化量Ｖnの値と、凝集剤２１０の増やす量とをあらかじめ対応付けて記憶しておき、添加量制御部４２１は、算出された凝集変化量Ｖnと対応付けられた凝集剤２１０の増やす量を検索し、検索した量を添加装置２００へ出力するものであっても良い。この出力には、添加量制御部４２１から送信される、添加する凝集剤２１０を増やすか、減らすか、維持するかを示す情報が含まれる信号が用いられても良い。
　以下に、図７に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図９～１１は、図７に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。
　まず、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn-1で添加する（ステップＳ２１）。あらかじめ設定された時間が経過した後（ステップＳ２２）、制御装置４０１の指標算出部４１０が、センサ３００が測定した反応槽１００内の水中の凝集物の状態から凝集指標Ｃn-1を算出する（ステップＳ２３）。その後、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐnで添加する（ステップＳ２４）。あらかじめ設定された時間が経過した後（ステップＳ２５）、制御装置４０１の指標算出部４１０が、センサ３００が測定した反応槽１００内の水中の凝集物の状態から凝集指標Ｃnを算出する（ステップＳ２６）。すると、制御装置４０１の指標算出部４１０が、（式１）を用いて、凝集変化量Ｖnを算出する（ステップＳ２７）。
　制御装置４０１の添加量制御部４２１は、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２８）。指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値以下である場合、添加量制御部４２１は、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnに応じて、凝集剤２１０の減らす量を算出する（ステップＳ２９）。この算出は、上述したように、あらかじめ記憶されている、凝集変化量Ｖnの値と、凝集剤２１０の減らす量との対応付けから添加量制御部４２１が検索して取得するものであっても良い。また、この算出は、所定のアルゴリズムを用いて、凝集変化量Ｖnが小さな値であるほど、凝集剤２１０の減らす量を少なくするような値を算出するものであっても良い。続いて、添加量制御部４２１は、算出した量だけ、添加する凝集剤２１０の量を減らす（ステップＳ３０）。添加量制御部４２１は、量を減らした凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminであるかどうかを判定する（ステップＳ３１）。この最小添加量Ｐminは、システムであらかじめ設定されている値である。凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminである場合、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が最小添加量Ｐminで継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満であるかどうかを判定する（ステップＳ３２）。最小添加量Ｐminが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間以上である場合、添加量制御部４２１は、所定の通知を行う（ステップＳ３３）。この通知は、反応槽１００における処理に不具合がある等を示す警報や、障害通知等の外部へ異常を知らせる通知である。
　一方、ステップＳ３１にて、凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最小添加量Ｐminでない場合、または、ステップＳ３２にて、最小添加量Ｐminが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満である場合は、添加量制御部４２１は、添加装置２００に対して、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn+1で添加するように制御し、添加装置２００が反応槽１００に凝集剤２１０を添加量Ｐn+1で添加する（ステップＳ３４）。その後、ステップＳ２５の処理が行われる。この後のステップＳ２６以降の処理は、「ｎ」の値が「ｎ＋１」となる。
　また、ステップＳ２８にて、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnがあらかじめ設定された閾値を超える値である場合、添加量制御部４２１は、指標算出部４１０が算出した凝集変化量Ｖnに応じて、凝集剤２１０の増やす量を算出する（ステップＳ３５）。この算出は、上述したように、あらかじめ記憶されている、凝集変化量Ｖnの値と、凝集剤２１０の増やす量との対応付けから添加量制御部４２１が検索して取得するものであっても良い。また、この算出は、所定のアルゴリズムを用いて、凝集変化量Ｖnが大きな値であるほど、凝集剤２１０の増やす量を多くするような値を算出するものであっても良い。続いて、添加量制御部４２１は、算出した量だけ、添加する凝集剤２１０の量を増やす（ステップＳ３６）。添加量制御部４２１は、量を増やした凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxであるかどうかを判定する（ステップＳ３７）。この最大添加量Ｐmaxは、システムであらかじめ設定されている値である。凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxである場合、添加量制御部４２１は、添加装置２００が添加している凝集剤２１０の添加量が最大添加量Ｐmaxで継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満であるかどうかを判定する（ステップＳ３８）。最大添加量Ｐmaxが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間以上である場合、ステップＳ３３の処理が行われる。
　一方、ステップＳ３７にて、凝集剤２１０の添加量Ｐn+1が最大添加量Ｐmaxでない場合、または、ステップＳ３８にて、最大添加量Ｐmaxが継続している時間が、あらかじめ設定された規定時間未満である場合は、ステップＳ３４の処理が行われる。
　なお、凝集剤２１０を添加し、その後、添加量を変化させて凝集剤２１０を再度添加するまでの期間は、あらかじめ設定された周期であっても良く、反応槽１００内での水の滞留時間を考慮して設定することが好ましい。
　このように、制御装置４０１は、被処理水に添加する凝集剤の添加量を変化させたときの、変化前と変化後とでの凝集指標の変化量に基づいて、添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置４０１は、凝集指標の変化量と凝集剤の添加量の変化量との割合に応じて添加する凝集剤の添加量を増やす量または減らす量を制御する。そのため、凝集剤を添加したときの水質の変化に適した凝集剤の添加量をさらに細かく制御することができる。
　上述した形態においては、凝集沈澱について説明したが、凝集を含む装置であれば良い。例えば、凝集加圧浮上、凝集ろ過等へ本発明を適応することもできる。また、被処理水は、懸濁物質や不溶化したい物質を含むものであれば良い。また、添加装置２００が反応槽１００に添加する無機凝集剤は、アルミニウム系（ＰＡＣ、硫酸バンド等）、鉄系（ポリ鉄、塩化第二鉄）に限定しない。また、ポリマーは、カチオンでもアニオンでも良い。センサ３００が画像センサである場合、上述した形態のように反応槽１００に設置されるものであっても良いし、反応槽１００とは別の凝集を凝集槽に設置されていても良いが、槽内のタイムラグを考慮すると、反応槽１００に設置することが望ましい。また、センサ３００が画像センサである場合、センサ３００は、フロックの凝集状態を判別できるものであれば良いが、画像処理装置を含め、フロックのエッジ数を検出できるものが望ましい。
（第３の実施の形態）
　図１２は、本発明の水処理システムの第３の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１２に示すように、情報処理装置１０と、原水槽２０と、反応槽３０と、凝集剤４０と、ポンプ５０とを有する。
　原水槽２０は、被処理水を貯留する第１の貯留槽である。反応槽３０は、原水槽２０から流入した被処理水と、ポンプ５０から供給される凝集剤４０とを反応させるための第２の貯留槽（反応槽）である。凝集剤４０は、被処理水に添加されることで被処理水が所望の水質に処理されるための物質である。ポンプ５０は、反応槽３０に貯留された被処理水に凝集剤４０を添加する添加装置である。ポンプ５０は、情報処理装置１０からの指示に基づいて、凝集剤４０を添加する。ポンプ５０は、凝集剤４０の添加を自動化するためのＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が具備されているものであっても良い。なお、ポンプ５０に凝集剤４０の添加を制御する機能が具備されていない場合、その制御を行う装置が設けられ、その装置からの制御に基づいて、ポンプ５０は凝集剤を添加する。凝集剤４０は、例えば、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸第二鉄等の無機凝集剤や高分子凝集剤（ポリマー）が挙げられる。なお、反応槽３０は、貯留されている被処理水に凝集剤４０が添加される凝集槽の役割も担う。
　情報処理装置１０は、図１２に示すように、水質測定部１１０と、カメラ１２０と、判定部１３０と、通知部１４０とを有する制御装置である。
　水質測定部１１０は、原水槽２０に貯留された被処理水の水質をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で測定する。このあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔については、以下のカメラ１２０の説明で具体的に述べる。水質測定部１１０は、例えば、被処理水内の浮遊物質量（ＳＳ）、ｐＨ、濁度、色度、紫外部吸光度（Ｅ－２６０）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃａｒｂｏｎ：全有機炭素）、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ：化学的酸素要求量）、ＯＲＰ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：酸化還元電位）等の値を測定する。ＳＳを測定する場合、水質測定部１１０は、懸濁物質濃度計であっても良い。あらかじめ設定されるこの時間間隔は、原水槽２０に貯留された被処理水の水質がリアルタイムで取得できる間隔である。
　カメラ１２０は、反応槽３０に貯留された処理水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するセンサである。なお、カメラ１２０は、情報処理装置１０の外部に設けられていても良い。ここで、このあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔とは、例えば、動画のように被写体を撮像した各フレームを取得する（画像メモリに取り込む）ごく短い周期のことであっても良いし、動画における各フレームの取得周期に限らず、反応槽３０に貯留された処理水の様子をリアルタイムに取得することができる時間間隔である。また、ここでいう処理水とは、所定の処理がなされた後の水に限らず、凝集剤を添加する等、何らかの処理が施されて反応中の水も含まれる。例えば、図１２に示すように、ポンプ５０が反応槽３０に凝集剤４０を添加している場合は、反応槽３０から排出される水だけではなく、反応槽３０の内部で凝集剤４０と反応している最中の水も処理水である。カメラ１２０は、反応槽３０に貯留された処理水の画像を安定して撮像できる位置に設置される。例えば、カメラ１２０は、振動の発生の少ない場所や、安定している水面の画像を撮像できる場所に設置されることが好ましい。なお、カメラ１２０は、可視光カメラまたは近赤外カメラまたは赤外カメラである。あらかじめ設定されるこの時間間隔は、カメラ１２０が反応槽３０に貯留された処理水の画像をリアルタイムで取得できる間隔である。また、この時間間隔は、ある一定の周期的な間隔であっても良い。そのため、カメラ１２０は、動画を撮像するものが好ましい。また、カメラ１２０で撮像した画像が暗くなってしまう環境の場合、光源を用いて明るさを調整しても良い。光源は、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）であっても良いし、赤外光源であっても良い。光源として赤外光源を用いる場合は、カメラ１２０は赤外対応の撮像手段が好ましい。カメラ１２０が近赤外カメラまたは赤外カメラである場合、可視光カメラでは捉えられないフロックを撮像することができ、判定部１３０が多くの特徴量を取得することができる。
　判定部１３０は、カメラ１２０が撮像した画像に対して特徴量を取得するために所定の画像処理を施す。例えば、カメラ１２０が近赤外カメラである場合、この画像処理は、近赤外カメラが撮像した画像のうち、所定の波長を吸収する第１の箇所以外の第２の箇所を第１の箇所が表示される第１の色とは異なる第２の色に着色する処理である。判定部１３０は、画像処理を施した処理画像から特徴量を取得する。判定部１３０は、特徴量として、処理水に含まれる浮遊物質の個数または粒子径または変位量を取得する。判定部１３０は、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とに基づいて、被処理水への処理が適切であるか否かを判定する。判定部１３０は、判定結果を通知部１４０へ出力する。この判定処理を具体的に説明する。
　判定部１３０は、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とから特定される関係があらかじめ設定された範囲に含まれているか否かを判定する。例えば、判定部１３０は、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とから特定されるグラフ上の点があらかじめ設定された範囲に含まれているか否かを判定する。判定部１３０は、特定される点がグラフ上の範囲に含まれていない場合、被処理水への処理が適切ではないと判定する。判定部１３０は、特定される点がグラフ上の範囲に含まれていない場合、その範囲に含まれる凝集剤４０の添加量を算出する。この範囲について、以下に具体的に説明する。
　図１３は、図１２に示した判定部１３０が判定処理に用いる学習データの一例を示す図である。この学習データは、あらかじめ測定された複数の値から、凝集剤の添加量の適正さを判定したものである。図１３に示した学習データは、縦軸が撮像された画像から取得された処理水内の白点の数であり、横軸が測定された原水（被処理水）内のＳＳの値である。凝集剤であるＰＡＣの添加量を変化させて、それぞれの値をプロットしている。図１３に示したようにプロットされた各点が、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とから特定されるグラフ上の点である。なお、図１３に示した白点の数は、上述した「特徴量」の一例である。例えば、判定部１３０は、カメラ１２０が撮像した画像（動画）に対して、Ｍｏｔｉｏｎ　Ｈｉｓｔｏｒｙ　Ｉｍａｇｅ等の画像処理技術を用いて、フレーム間にて差異のある部分を白色に着色し、特徴量はその着色した白点のカウント数（変位量）である。それぞれの値を取得または測定した後、それぞれの場合について、処理水の水質を測定し、測定値であるＳＳが８ｐｐｍ未満の領域と、８ｐｐｍ以上の領域とに分けている。図１３においては、処理水のＳＳの値が８ｐｐｍ未満である領域を実線で囲み、処理水のＳＳの値が８ｐｐｍ以上である領域を破線で囲んでいる。上述した「範囲」とは、図１３に示した実線で囲んだ領域である。図１３に示すように、測定されるデータが多いほどその傾向が顕著に表れ、その領域（範囲）を設定しやすくなる。判定部１３０は、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とから、プロットがこの範囲に含まれるように、凝集剤４０の添加量を算出する。
　また、判定部１３０は、Ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｌｏｗ等の画像処理技術を用いて、処理水内のフロックのフローを可視化し、フローの幅を測定して特徴量として粒子径を算出するという画像処理を行うものであっても良い。また、判定部１３０が行う、カメラ１２０が撮像した画像の解析については、上述したものに限らず、他のプログラムを用いて行っても良い。判定部１３０は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等のコンピュータであっても良い。また、判定部１３０は、特徴量と原水の水質と処理水の凝集状態とに基づいて、それらの関係を示す関係式を求め、求めた関係式を学習データとするものであっても良い。判定部１３０は、判定部１３０が算出した凝集剤４０の添加量を示す制御信号をポンプ５０へ送信する。また、ポンプ５０が凝集剤４０の添加の制御を行う機能を具備している場合（例えば、ＰＬＣ等を具備している場合）、判定部１３０は、判定部１３０が算出した凝集剤４０の添加量を示す制御信号をＰＬＣ等へ送信し、ポンプ５０を制御する。判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切である旨を示すものである場合、判定部１３０は、現在の添加量を維持する旨を示す制御信号をポンプ５０へ送信するものであっても良い。
　通知部１４０は、判定部１３０における判定結果を外部へ通知する。通知部１４０は、判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切ではない旨を示すものである場合、所定の通知を行う。ここで、「被処理水への処理が適切ではない」とは、図１３を用いて説明した、「あらかじめ設定された範囲に含まれない」ということである。また、この通知は、アラーム発生や、警告音声出力、警告表示等の警報であっても良い。なお、判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切である旨を示すものである場合であっても、通知部１４０は、その旨を通知するものであっても良い。
　図１４は、図１２に示した通知部１４０における表示態様の一例を示す図である。通知部１４０は、判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切ではない旨を示すものである場合、図１４に示すように、処理方法が適切ではない旨を表示する。通知部１４０は、図１４に示すように判定結果を表示する場合、図１４に示した表示に限らず、処理方法の適不適が認識できるような通知を行う。
　以下に、図１２に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図１５は、図１２に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。以下では、カメラ１２０が動画を撮像するカメラである場合を例に挙げて説明する。
　まず、水質測定部１１０は、原水槽２０に貯留された原水の水質を測定する（ステップＳ１０１）。また、カメラ１２０は、反応槽３０に貯留された処理水の動画を撮像する（ステップＳ１０２）。続いて、判定部１３０は、カメラ１２０が撮像した画像に対して特徴量を取得するために所定の画像処理を施す（ステップＳ１０３）。そして、判定部１３０は、画像処理を施した処理画像から特徴量を取得する（ステップＳ１０４）。続いて、判定部１３０は、取得した特徴量と水質測定部１１０が測定した水質の値とに基づいて、被処理水への処理が適切であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切ではない旨を示すものである場合、通知部１４０は、情報処理装置１０の外部に対して警報等の通知を行う（ステップＳ１０６）。また、判定部１３０は、制御信号をポンプ５０へ送信する（ステップＳ１０７）。この制御信号には、判定部１３０が算出した凝集剤４０の適した添加量を示す情報が含まれる。すると、ポンプ５０は、判定部１３０から送信されてきた制御信号に基づいて、反応槽３０に貯留された処理水への凝集剤４０の添加量を変更して添加する（ステップＳ１０８）。ポンプ５０が凝集剤４０の添加量の変更を行った後、またはステップＳ１０５にて、判定部１３０における判定結果が、被処理水への処理が適切である旨を示すものである場合、ステップＳ１０１の処理を行い、以降これらの処理を繰り返す。この繰り返しのタイミング（周期）は、上述したように所定の時間間隔よりも短い間隔であって、判定結果がリアルタイムで取得できるようなタイミングである。なお、ポンプ５０は、判定部１３０から送信されてきた制御信号が示す添加量の凝集剤４０を添加しても良いし、判定部１３０における判定結果が被処理水への処理が適切であるようになるまで、凝集剤４０の添加量を増加させて添加するものであっても良い。
　図１６は、図１５に示したフローチャートを用いて説明した処理（制御）を行わなかった場合と、行った場合との、原水槽２０に貯留された原水のＳＳの値と、反応槽３０に貯留された処理水のＳＳの値と、凝集剤４０であるＰＡＣの添加量との変化の様子の一例を示すグラフである。
　この実験を行った環境は、以下の通りである。カメラ１２０としてＳｏｎｙ社製ＳＮＣ－ＥＢ６４２Ｒを用いて、凝集剤４０が添加される反応槽３０内の処理水を撮像した。撮像領域として、反応槽３０で、処理水の流れが安定している箇所を選定した。水質測定部１１０にはオプテックス社製ＳＳ系ＴＳ－１０００の原水水質測定装置を用いて、原水槽２０に貯留された原水の水質データを得た。また、学習データとして、あらかじめ試験的に凝集剤４０の添加量を変化させ、原水水質と動画解析によって得られる特徴量との関係式を得た（図１３参照）。
　図１６に示すように、本発明の凝集剤の添加量制御を行わない場合、原水のＳＳの値が大きくなっていくに伴い、処理水のＳＳの値が大きくなってしまう。これは、原水のＳＳの値が大きくなっても、ＰＡＣの添加量が一定であるため、原水のＳＳの値に対して必要なＰＡＣの添加量が不足し、処理水のＳＳの値が大きくなってしまう。一方、本発明の凝集剤の添加量制御が行われた場合は、原水のＳＳの値に対して、処理水のＳＳの値が徐々に小さくなっている。これは、原水のＳＳの値と処理水のＳＳの値に応じて、ＰＡＣの添加量を変化させていったことで、ＰＡＣの添加量が適正な量になっていき、処理水のＳＳの値が小さくなっているからである。このとき、学習データとして得られた最適範囲から下振れした場合には、反応槽３０に貯留された処理水の水質が悪化することが分かった。これは、凝集状態が悪化することでフロックの形成が困難な状態となり、カメラ１２０が撮像した動画のフレーム間の差異としてフロックが検知されないことで、白点の数が減ったためである。下振れした場合には、凝集剤４０の添加量を増やすことで、反応槽３０に貯留された処理水の水質が再び向上した。
　このように、本形態においては、動画撮像のような短い周期で原水の水質の測定および被処理水の画像の撮像を行い、測定した水質と撮像画像から取得された被処理水の特徴量と基づいて、添加している凝集剤の添加量が適正かどうかをリアルタイムで判定し、添加量を調整していく。そのため、水処理の適正さを容易に判定することができ、また適正な添加量の凝集剤をリアルタイムで添加することができる。
（第４の実施の形態）
　図１７は、本発明の水処理システムの第４の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１７に示すように、情報処理装置１０と、原水槽２０と、反応槽３１と、凝集剤４０と、ポンプ５０とを有する。情報処理装置１０、原水槽２０、凝集剤４０およびポンプ５０は、図１２に示したものと同じものである。
　反応槽３１は、図１２に示した反応槽３０に加えて、カメラ１２０が撮像する領域に貯留された処理水を整流する整流壁３１０を有する反応槽である。整流壁３１０は、反応槽３１内の処理水の凝集状態をカメラ１２０が安定して撮像できるように、流れを堰き止める整流部材である。整流壁３１０は、反応槽３１内の処理水全体の流れを止める必要はなく、カメラ１２０が撮像する領域に貯留される処理水の流れを止めれば良い。なお、整流壁３１０の水中での高さ（深さ）は特定しない。
　このように、カメラ１２０が撮像する処理水が貯留された反応槽３１に整流壁３１０を設ける。これにより、第３の実施の形態における効果に加えて、処理水の安定した凝集状態の特徴量を取得することができる。
（第５の実施の形態）
　図１８は、本発明の水処理システムの第５の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１８に示すように、情報処理装置１０と、原水槽２０と、反応槽３０と、凝集剤４０と、ポンプ５０と、分取槽６０と、攪拌翼７０と、光源８０と、ケース９０とを有する。情報処理装置１０、原水槽２０、反応槽３０、凝集剤４０およびポンプ５０は、図１２に示したものと同じものである。
　ケース９０の内部には、カメラ１２０、分取槽６０、攪拌翼７０および光源８０が設置される。ケース９０は、外部からの光を遮るように、遮光性の高い部材から構成される。分取槽６０は、その大きさが反応槽３０よりも小さく、反応槽３０に貯留された処理水の一部が流入する第３の貯留槽である。分取槽６０には、反応槽３０から分取された処理水の一部が一時的に貯留される。攪拌翼７０は、分取槽６０に分取された処理水を攪拌する。攪拌翼７０は、処理水中のフロックが分取槽６０の底部に沈殿しないように攪拌するために用いられる。光源８０は、カメラ１２０が分取槽６０に分取された処理水の状態を鮮明に撮像することができるように、分取槽６０の内部を照らすものであり、その取り付け位置については、分取槽６０の上部であっても良いし、下部であっても良いし、ここでは特に限定しない。光源８０は、白色ＬＥＤであっても良いし、赤外光源であっても良い。光源８０として赤外光源を用いる場合は、カメラ１２０は赤外対応の撮像手段が好ましい。カメラ１２０は、分取槽６０の処理水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像する。カメラ１２０は、分取槽６０に分取されている処理水の液面を撮像できれば良く、取り付け位置については特に限定しない。カメラ１２０が近赤外カメラまたは赤外カメラである場合、可視光カメラでは捉えられないフロックを撮像することができ、判定部１３０が多くの特徴量を取得することができる。なお、光源８０が無い構成であっても良い。
　このように、反応槽３０よりも小さな分取槽６０を設け、反応槽３０から分取槽６０に分取された処理水をカメラ１２０が撮像する。これにより、第３の実施の形態における効果に加えて、光源８０の向きを設定しやすくでき、光源８０の数も少なくすることができる。
（第６の実施の形態）
　図１９は、本発明の水処理システムの第６の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１９に示すように、反応槽１００と、添加装置２００と、センサ３００と、制御装置４０２とを有する。また、反応槽１００には、整流部材１０１が設けられている。
　反応槽１００は、原水である被処理水が流入し、流入された被処理水を貯留する貯留槽である。添加装置２００は、反応槽１００に貯留された水に凝集剤２１０を添加する。添加装置２００は、制御装置４０２からの指示に基づいた量の凝集剤２１０を水に添加する。センサ３００は、反応槽１００に貯留された水に添加装置２００から凝集剤２１０が添加された水の凝集状態を取得する。整流部材１０１は、反応槽１００に貯留され、添加装置２００から凝集剤２１０が添加された水を整流する。具体的には、整流部材１０１は、反応槽１００内の水の流れを堰き止める。反応槽１００内では、被処理水が外部から流入され、流入された被処理水に対して添加装置２００から凝集剤２１０が添加されるため、処理後の水には流れが生じる。流れが生じている水の凝集状態をセンサ３００が取得すると、その結果が安定しない。そこで、整流部材１０１がその流れを堰き止める。センサ３００は、反応槽１００に貯留され、添加装置２００から凝集剤２１０が添加された水のうち、整流部材１０１によって整流された（流れが堰き止められた）水の凝集状態を取得する。センサ３００は、例えば、水の画像を撮像する画像センサ（カメラ）であっても良い。センサ３００が、画像センサである場合、センサ３００は、反応槽１００内の水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するカメラ（例えば、動画撮像用カメラ）であっても良い。制御装置４０２は、センサ３００が取得した凝集状態に基づいて、添加装置２００が添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。制御装置４０２における凝集剤２１０の添加量の制御の詳細については、後述する。なお、反応槽１００に、水を攪拌する攪拌部材が設けられていても良い。また、センサ３００と整流部材１０１とで、測定装置を構成する。
　以下に、被処理水に対して凝集剤を添加したときの水中のエッジ数および色面積の変化の様子について説明する。ここで、エッジ数とは、画像センサが撮像した画像中の互いに隣接する画素の色差（例えば、ＲＧＢの値の差）があらかじめ設定された閾値以上である画素の数である。また、色面積とは、画像センサが撮像した画像中、あらかじめ設定された閾値以上の色調を有する画素が占める面積である。
　図２０は、凝集剤の添加量が一定であり、原水ＳＳが変動した場合のエッジ数および色面積の変化の様子の一例を示す図である。図２０に示すように、反応槽における凝集状態が良好である状態におけるエッジ数を１．０とし、色面積を１．０とする。その良好な状態から、水の浮遊物質量を示す原水ＳＳが減少すると、エッジ数は０．５となり、色面積は０．５となり、エッジ数と色面積とがともに減少する。また、良好な状態から、原水ＳＳが増加すると、エッジ数は１．５となり、色面積は１．５となり、エッジ数と色面積とがともに増加する。
　図２１は、原水ＳＳが一定であり、凝集剤の添加量が変動した場合のエッジ数および色面積の変化の様子の一例を示す図である。図２１に示すように、反応槽における凝集状態が良好である状態におけるエッジ数を１．０とし、色面積を１．０とする。その良好な状態から、添加する凝集剤の添加量が減少すると、エッジ数は１．５となり、色面積は１．０となり、エッジ数が増加する。また、良好な状態から、添加する凝集剤の添加量が増加すると、エッジ数は０．５となり、色面積は１．０となり、エッジ数が減少する。
　図２２は、図１９に示した整流部材１０１の設置位置の一例を示す図である。図２２は、整流部材１０１が設置された反応槽１００の、反応槽１００の底面に直交する方向の断面を示す図である。図２２に示すように、整流部材１０１は、原水（被処理水）が流入され、凝集剤が添加され、凝集水（処理水）が排出される反応槽１００の内部に設置される。整流部材１０１は、両端が開放された筒状であり、開放された断面が水の水面とほぼ平行になるように設置される。また、整流部材１０１は、開放された両端のうちの上端が、水の水面よりも高い位置に設置される。整流部材１０１の設置（固定）方法は、例えば、反応槽１００の上部に整流部材１０１を固定するための部材を取り付け、その部材と整流部材１０１とをネジ等で固定する方法が挙げられる。
　図２３は、図１９に示したセンサ３００が画像センサである場合の設置位置の一例を示す図である。センサ３００は、図２２に示すような筒状の整流部材１０１に囲まれた領域の水の凝集状態を取得できる位置に設置される。また、センサ３００は、水の水面または水面から１ｃｍ程度の深さまでの撮像可能範囲の直径Ｄ１が、整流部材１０１の直径Ｄ２よりも小さくなる位置に設置されることが好ましい。例えば、直径Ｄ２が直径Ｄ１の１．５倍以上であることがより好ましい。これは、画像センサであるセンサ３００が、水の凝集状態の取得には必要のない整流部材１０１の壁面の画像を撮像して、撮像した画像を検知結果として制御装置４０２へ通知しないようにするためである。直径Ｄ１は、センサ３００である画像センサの画角や焦点距離等の性能に依存するため、固定される値ではない。
　図２４は、図１９に示した整流部材１０１の構造の一例を示す図である。図１９に示した整流部材１０１には図２４に示すように、筒状であって、開放された両端のうちの上端よりも下端に近い位置に、複数の孔部１０２が設けられている。孔部１０２が設けられている位置が、水中の位置であることは言うまでもない。整流部材１０１の好ましい長さは、反応槽１００の高さや水の水深にもよるが、２００ｍｍ以上であり、例えば４５０ｍｍの長さが特に好ましい。また、孔部１０２の総面積は、整流部材１０１の外側の表面積（側面積）のうち、３～６％の面積が好ましい。また、孔部１０２の数は２～１６個程度が好ましく、整流部材１０１の１か所に偏らないように設けられる。
　図２５は、図１９に示した整流部材１０１の構造の他の例を示す図である。図１９に示した整流部材１０１には図２５に示すように、筒状であって、開放された両端のうちの上端よりも下端に近い位置に、複数の孔部１０２が設けられている。孔部１０２が設けられている位置が、水中の位置であることは言うまでもない。整流部材１０１の好ましい長さは、反応槽１００の高さや水の水深にもよるが、２００ｍｍ以上であり、例えば４５０ｍｍの長さが特に好ましい。また、孔部１０２の総面積は、整流部材１０１の外側の表面積（側面積）のうち、３～６％の面積が好ましい。また、孔部１０２の数は２～１６個程度が好ましく、整流部材１０１の１か所に偏らないように設けられる。また、図２５に示すように、整流部材１０１には、開放された両端のうちの上端に所定の高さの切り欠き１０３が設けられている。切り欠き１０３は、整流部材１０１の上端に設けられたＶ字型の溝であって、整流部材１０１の内部の水と外部の水との入れ替わりを促すために設けられる。切り欠き１０３は、図２５に示したようなＶ字型に限らず、方形や半円形、ほかの形であっても良い。
　以下に、図１９に示した水処理システムにおける処理について説明する。図２６は、図１９に示した水処理システムにおける処理の一例を説明するためのフローチャートである。ここでは、図１９に示したセンサ３００が画像センサである場合の処理について説明する。
　センサ３００が、反応槽１００に貯留された被処理水に添加装置２００から凝集剤２１０が添加された水の画像を撮像する（ステップＳ１１１）。センサ３００は撮像した画像を示す画像データを制御装置４０２へ出力する。すると、制御装置４０２は、センサ３００から出力されてきた画像データが示す画像からエッジピクセルを検出する（ステップＳ１１２）。ここで検出されるエッジピクセルは上述したように、画像センサが撮像した画像中の互いに隣接する画素の色差（例えば、ＲＧＢの値の差）があらかじめ設定された閾値以上である画素を示す。続いて、制御装置４０２は、エッジピクセルとして検出した画素の数をエッジ数として算出する（ステップＳ１１３）。このエッジ数は、画像中に含まれるフロックのエッジ数である。以下、エッジ数をエッジ数と称する。また、制御装置４０２は、センサ３００から出力されてきた画像データが示す画像から色面積を算出する（ステップＳ１１４）。ここで算出される色面積は上述したように、画像センサが撮像した画像中、あらかじめ設定された閾値以上の色調を有する画素が占める面積を示す。続いて、制御装置４０２は、算出したエッジ数と色面積とに基づいて、出力値を算出する（ステップＳ１１５）。この出力値は、以下に示す（式２）を用いて算出される。
　　出力値Ａ＝ａ×エッジ数＋ｂ×色面積　　　（式２）
　ここで、ａおよびｂそれぞれは定数であり、測定条件に応じて乗ずる補正係数である。また、（ａ×エッジ数）は補正エッジ数Ｅであり、（ｂ×色面積）は補正色面積Ｃである。そして、制御装置４０２は、算出した出力値Ａを添加装置２００へ出力する。すると、添加装置２００は、制御装置４０２から出力されてきた出力値Ａに基づいて、反応槽１００へ添加する凝集剤２１０の添加量を制御する（ステップＳ１１６）。添加装置２００は、出力値Ａに応じて、凝集剤２１０を添加するポンプまたはモータを用いて凝集剤の添加量を制御する。
　なお、この制御装置４０２における添加装置２００からの凝集剤２１０の添加量の制御は、例えば、図２０および図２１の中央に示した凝集状態の画像を最適なフロック（または、沈澱槽内ペレット）の状態であるマスター画像として、あらかじめ制御装置４０２に記録させておき、センサ３００が撮像した画像とマスター画像との相対値を示す情報を制御装置４０２が添加装置２００への出力信号に含めて出力する。また、制御装置４０２における添加装置２００からの凝集剤２１０の添加量の制御は、エッジ数と色面積との比を用いて、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御を用いることが望ましい。
　このように、整流部材１０１を用いて反応槽１００内の水の流れを堰き止めた箇所に貯留された水の凝集状態をセンサ３００が取得する。そのため、正確な凝集状態を取得することができる。
　なお、センサ３００が画像センサではない場合は、図１９に示した整流部材１０１に囲まれ、流れが堰き止められている位置に貯留されている水の凝集状態を取得できる位置にセンサ３００を設置する。センサ３００が取得した水の凝集状態を示す凝集状態情報を制御装置４０２へ出力する。制御装置４０２は、センサ３００から出力されてきた凝集状態情報が示す凝集状態に基づいて、反応槽１００へ添加する凝集剤２１０の添加量を制御する。この凝集状態に基づいた添加量の制御方法は、一般的なもので良い。
　特許文献１に記載されたような技術においては、流れのある原水に対して測定を行うため、その測定値が不安定な値になってしまう。そのため、正確な凝集状態を取得することが困難であるという問題点がある。そこで、本形態においては、上述したように、反応槽１００内の水を整流する整流部材１０１を設け、整流部材１０１によって整流された水の凝集状態をセンサ３００が撮像する。これにより、正確な凝集状態を取得することができる。
　以上、各構成要素に各機能（処理）それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。また、各実施の形態を組み合わせたものであっても良い。例えば、第３の実施の形態や第４の実施の形態に、第５の実施の形態で説明した攪拌翼７０や光源８０が設けられていても良い。
　上述した制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれが行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）を制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）　Ｄｉｓｃ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれに内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、制御装置４００，４０１、情報処理装置１０それぞれに設けられたＣＰＵにて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
　この出願は、２０１９年９月１７日に出願された日本出願特願２０１９－１６８３３３、２０１９年９月２７日に出願された日本出願特願２０１９－１７６７２５および２０１９年９月２７日に出願された日本出願特願２０１９－１７６７２６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１０　　情報処理装置
　２０　　原水槽
　３０，３１，１００　　反応槽
　４０，２１０　　凝集剤
　５０　　ポンプ
　６０　　分取槽
　７０　　攪拌翼
　８０　　光源
　９０　　ケース
　１０１　　整流部材
　１０２　　孔部
　１０３　　切り欠き
　１１０　　水質測定部
　１２０　　カメラ
　１３０　　判定部
　１４０　　通知部
　２００　　添加装置
　３００　　センサ
　３１０　　整流壁
　４００，４０１，４０２　　制御装置
　４１０　　指標算出部
　４２０，４２１　　添加量制御部
 

Claims (21)

  1. 　被処理水が流入する反応槽と、
    　前記反応槽に貯留された水に凝集剤を添加する添加装置と、
    　前記添加装置から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラと、
    　前記カメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出し、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御し、前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定し、前記判定した判定結果を通知する制御装置とを有する水処理システム。
  2. 　請求項１に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記被処理水の水質を前記時間間隔以下で測定し、前記特徴量と前記測定した被処理水の水質の値とに基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する水処理システム。
  3. 　請求項２に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量と、前記添加量の変化量とに基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する水処理システム。
  4. 　請求項３に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記添加量の変化量に対する前記凝集指標の変化量の割合と、あらかじめ設定された閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する水処理システム。
  5. 　請求項２から４のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記カメラが撮像した画像から前記水中の凝集物のエッジ数を前記凝集指標として算出する水処理システム。
  6. 　請求項２から５のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記特徴量と前記測定した被処理水の水質の値とから特定される関係があらかじめ設定された範囲に含まれているか否かを判定し、前記関係が前記範囲に含まれていない場合、前記被処理水への処理が適切ではないと判定する水処理システム。
  7. 　請求項６に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記関係が前記範囲に含まれていない場合、前記範囲に含まれるために必要な凝集剤の添加量を算出し、該算出した凝集剤の添加量を示す制御信号を、前記凝集剤を添加する装置へ送信する水処理システム。
  8. 　請求項２から７のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記判定結果が、前記被処理水への処理が適切ではない旨を示すものである場合、所定の通知を行う水処理システム。
  9. 　請求項２から８のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記特徴量として、前記処理水に含まれる浮遊物質の個数または粒子径または変位量を算出する水処理システム。
  10. 　請求項２から９のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記カメラは、可視光カメラまたは近赤外カメラまたは赤外カメラである水処理システム。
  11. 　請求項２から１０のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記制御装置は、前記カメラが近赤外カメラである場合、前記画像処理として、前記近赤外カメラが撮像した画像のうち、所定の波長を吸収する第１の箇所以外の第２の箇所を前記第１の箇所が表示される第１の色とは異なる第２の色に着色する水処理システム。
  12. 　請求項２から１１のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記被処理水が貯留された原水槽を有し、
    　前記制御装置は、前記原水槽に貯留された前記被処理水の水質を測定する水処理システム。
  13. 　請求項１から１２のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記反応槽は、前記カメラが撮像する領域に貯留された処理水を整流する整流部材を有する水処理システム。
  14. 　請求項１３に記載の水処理システムにおいて、
    　前記整流部材は、両端が開放された筒状であり、開放された断面が前記水の水面と略平行になるように設置され、
    　前記カメラは、前記筒状の整流部材に囲まれた領域の前記水中の凝集物の状態を撮像する水処理システム。
  15. 　請求項１４に記載の水処理システムにおいて、
    　前記整流部材は、前記開放された両端のうちの上端が、前記水面よりも高い位置に設置される水処理システム。
  16. 　請求項１４または請求項１５に記載の水処理システムにおいて、
    　前記整流部材は、前記開放された両端のうちの上端よりも下端に近い位置に、複数の孔部が設けられている水処理システム。
  17. 　請求項１４から１６のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記整流部材は、前記開放された両端のうちの上端に所定の高さの切り欠きが設けられている水処理システム。
  18. 　請求項１から１７のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
    　前記反応槽よりも小さく、前記反応槽に貯留された処理水の一部が流入する分取槽を有し、
    　前記カメラは、前記分取槽の前記処理水の画像を前記時間間隔以下で撮像する水処理システム。
  19. 　被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する指標算出部と、
    　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する添加量制御部と、
    　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する判定部と、
    　前記判定部における判定結果を通知する通知部とを有する制御装置。
  20. 　被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する処理と、
    　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理と、
    　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する処理と、
    　前記判定した判定結果を通知する処理とを行う水処理方法。
  21. 　コンピュータに、
    　被処理水が流入する反応槽に添加装置が凝集剤を添加した水中の凝集物の状態をあらかじめ設定された時間間隔以下で撮像するカメラが撮像した画像に対して特徴量を取得するための所定の画像処理を施した処理画像から前記凝集物の前記特徴量を凝集指標として算出する手順と、
    　前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を変化させたときの前記凝集指標の変化量に基づいて、前記添加装置が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順と、
    　前記特徴量に基づいて、前記被処理水への処理が適切であるか否かを判定する処理と、
    　前記判定した判定結果を通知する手順とを実行させるためのプログラム。
     
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