(57)【要約】【課題】被処理水の水質変動が大きい場合であっても凝集剤の添加量をより適切に調整することができる水処理方法及び水処理装置を提供する。【解決手段】被処理水に対して凝集剤を添加したのち、被処理水を固液分離槽に導いて凝集フロックの固液分離を行い、処理水を得る水処理方法において、凝集剤の少なくとも１種類が添加されたのちに被処理水を撮影し、撮影された画像から画像処理によってエッジを抽出してエッジ数を取得し、画像処理によって、フロックに対応する色の領域を撮影された画像から抽出して領域の面積（すなわち色面積）を取得し、エッジ数及び色面積に基づいて凝集剤の添加量を制御する。【選択図】図１
2020203264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に対して凝集剤を添加したのち、前記被処理水を固液分離槽に導いて凝集フロックの固液分離を行い、処理水を得る水処理方法において、
前記凝集剤の少なくとも１種類が添加されたのちに前記被処理水を撮影し、
撮影された画像から画像処理によってエッジを抽出してエッジ数を取得し、
画像処理によって、フロックに対応する色の領域を前記撮影された画像から抽出して前記領域の面積を取得し、
前記エッジ数及び前記面積に基づいて前記凝集剤の添加量を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記凝集剤は無機凝集剤及び高分子凝集剤の少なくとも一方である、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記エッジ数をｘ1、前記面積をｘ2とし、重み付けパラメータをａ，ｂとして、
ｙ＝ａｘ1＋ｂｘ2
により算出される値ｙに基づいて前記凝集剤の添加量を制御する、請求項１または２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記固液分離槽は、浮上分離槽または沈降分離槽である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記沈降分離槽は、スラッジブランケット型の沈殿槽であって、回転機構によって回転してスラッジブランケットが形成される位置に対して被処理水を供給する分配管と、前記分配管とともに回転して前記スラッジブランケットにおける凝集フロックを粗大化させる造粒翼と、を備える、請求項４に記載の水処理方法。
【請求項６】
前記エッジ数に基づいて前記分配管の回転速度を制御する、請求項５に記載の水処理方法。
【請求項７】
被処理水に対して凝集剤を添加するために設けられた少なくとも１つの反応槽と、前記凝集剤が添加された前記被処理水が供給されて凝集フロックの固液分離を行う固液分離槽と、を有する水処理装置において、
前記凝集剤の少なくとも１種類が添加されたのちの前記被処理水を撮影して画像を取得する撮影手段と、
前記画像に対して画像処理を行い、エッジを抽出してエッジ数を取得するとともにフロックに対応する色の領域を抽出して前記領域の面積を取得する画像処理手段と、
前記エッジ数及び前記面積に基づいて前記凝集剤の添加量を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
前記凝集剤は無機凝集剤及び高分子凝集剤の少なくとも一方である、請求項７に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記エッジ数をｘ1、前記面積をｘ2とし、重み付けパラメータをａ，ｂとして、
ｙ＝ａｘ1＋ｂｘ2
により算出される値ｙに基づいて前記凝集剤の添加量を制御する、請求項７または８に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記固液分離槽は、浮上分離槽または沈降分離槽である、請求項７乃至９のいずれか１項に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記沈降分離槽は、スラッジブランケット型の沈殿槽であって、回転機構によって回転してスラッジブランケットが形成される位置に対して被処理水を供給する分配管と、前記分配管とともに回転して前記スラッジブランケットにおける凝集フロックを粗大化させる造粒翼と、を備える、請求項１０に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記エッジ数に基づいて前記分配管の回転速度を制御する、請求項１１に記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水に凝集剤を添加する凝集プロセスにより固液分離を行なう水処理方法及び水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水プラントや排水処理プラントなどの水処理設備では、被処理水（原水）に含まれる懸濁物質を除去するために、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を粗大化させてフロックとする凝集操作と、凝集操作により発生したフロックを固液分離する操作とを実施する。被処理水に添加される凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などに代表される無機凝集剤、カチオン系やアニオン系などの高分子（ポリマー）凝集剤が広く使用されている。さらに凝集操作においては、被処理水のｐＨの調整のために、水酸化ナトリウムあるいは塩酸などのｐＨ調整剤を添加することが多い。フロックを固液分離する方法としては、沈降分離、浮上分離などの方法が用いられている。凝集剤の添加方法や沈降分離を行うための凝集沈殿槽の構造を工夫することで、沈降速度の高いフロックを形成させ、かつ、少ない面積で高速での固液分離が可能となる。
【０００３】
沈降分離によってフロックを固液分離する際に用いられる固液分離槽である沈殿槽として、沈殿槽内で凝集も行わせてスラッジブランケットを形成するスラッジブランケット型のものがある。スラッジブランケット型の沈殿槽は、沈殿槽の内部のスラッジブランケット部と呼ばれる領域でスラッジブランケットすなわち凝集フロックの層を成長させ、スラッジブランケット部から凝集フロックを回収して濃縮し、濃縮されたフロックを汚泥として排出するものである。凝集剤を添加された被処理水は、スラッジブランケット部の下側からスラッジブランケット部内を上昇するように沈殿槽に供給され、フロックが分離されたのちの上澄み水は処理水として沈殿槽の上側から排出される。スラッジブランケット型の沈殿槽は、それまでの沈殿槽に比べ、固液分離を効率的に実行でき、設置面積も大幅に減少するという利点を有する。スラッジブランケット型の沈殿槽の構成の一例は特許文献１に開示されている。
【０００４】
被処理水に対する凝集剤の最適添加量は被処理水の水質によって大きく変化する。また、被処理水の水質、例えば被処理水中の懸濁物質量（ＳＳ；Suspended Solid）や性状が経時変化することがあり、継続的に安定した水処理を行うためには、被処理水の変化に合わせて凝集剤の添加量も適切に調整しなければならない。被処理水の水質変化に応じて凝集剤の添加量を自動的に変化させる技術として、特許文献２は、凝集剤が添加されて撹拌された被処理水に対して光を照射し、透過光強度または散乱光強度から凝集剤添加量を決定することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１４０３８９号公報
【特許文献２】特開２０１７−１２１６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載された技術では、被処理水に光を照射して透過光強度または散乱光強度に応じて凝集剤の添加量を制御するが、被処理水の水質変動が大きい場合に、凝集剤の最適の添加量を決定できないことがある。
【０００７】
本発明の目的は、被処理水の水質変動が大きい場合であっても凝集剤の添加量をより適切に調整することができる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水処理方法は、被処理水に対して凝集剤を添加したのち、被処理水を固液分離槽に導いて凝集フロックの固液分離を行い、処理水を得る水処理方法において、凝集剤の少なくとも１種類が添加されたのちに被処理水を撮影し、撮影された画像から画像処理によってエッジを抽出してエッジ数を取得し、画像処理によって、フロックに対応する色の領域を撮影された画像から抽出して領域の面積を取得し、エッジ数及び面積に基づいて凝集剤の添加量を制御することを特徴とする。
【０００９】
本発明の水処理装置は、被処理水に対して凝集剤を添加するために設けられた少なくとも１つの反応槽と、凝集剤が添加された被処理水が供給されて凝集フロックの固液分離を行う固液分離槽と、を有する水処理装置において、凝集剤の少なくとも１種類が添加されたのちの被処理水を撮影して画像を取得する撮影手段と、画像に対して画像処理を行い、エッジを抽出してエッジ数を取得するとともにフロックに対応する色の領域を抽出して領域の面積を取得する画像処理手段と、エッジ数及び面積に基づいて凝集剤の添加量を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少なくとも１種類の凝集剤を添加されたのちの被処理水を撮影し、得られた画像を処理してエッジ数と凝集フロックに対応する部分の色の領域の面積とを取得し、エッジ数と面積とに基づいて凝集剤の添加量を制御することにより、被処理水の水質変動が大きい場合であっても凝集剤の添加量をより適切に調整することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の一形態の水処理装置の構成を示す図である。
【図２】被処理水の懸濁物質量（ＳＳ）に対するフロック径、エッジ数及び色面積の変化を示すグラフである。
【図３】無機凝集剤の添加量に対するフロック径、エッジ数及び色面積の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の別の実施形態の水処理装置の構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態の水処理装置の構成を示す図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態の水処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一形態の水処理装置の構成を示している。
【００１３】
図示される水処理装置は、配管１４を介して被処理水が供給されて被処理水に対して無機凝集剤を添加する反応槽１０と、反応槽１０から配管１５を介して排出される被処理水が供給されてこの被処理水に対して第１の高分子凝集剤を添加する凝集槽２０と、凝集槽２０から配管２５を介して排出される被処理水に対しフロックの固液分離を行う固液分離槽と、を備えている。凝集槽２０は、被処理水に対して凝集剤を添加するという意味では反応槽の範疇に含まれるものであるが、無機凝集剤を添加する反応槽１０との区別を明確にするために、ここでは、被処理水に第１の高分子凝集剤を添加する反応槽のことを凝集槽２０と呼んでいる。固液分離槽は、凝集したフロックの固液分離を行うことができればどのような形式のものでもよく、例えば、沈降分離を行う沈降分離槽であっても浮上分離を行う浮上分離槽であってもよいが、図示したものでは、固液分離槽として、沈降分離槽である沈殿槽３０が設けられている。反応槽１０及び凝集槽２０には、それぞれ、撹拌機構１１，２１が設けられている。
【００１４】
本実施形態の水処理装置が処理対象とする被処理水については、特に制限はなく、凝集沈殿処理を行う分野で公知の被処理水を適宜使用できる。被処理水として、例えば、電子産業等でのエッチング工程で排出されるフッ素含有排水、めっき工場のめっき排水、発電所の排煙脱硫排水、工場から排出されるボイラーブロー排水や、染色工場の染色排水などの排水が挙げられる。フッ素含有排水が被処理水であるときは、反応槽１０の前段にカルシウム反応槽を設け、カルシウム反応槽においてカルシウム剤が添加された被処理水が反応槽１０に供給されるようにすることが好ましい。カルシウム反応剤としては、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ(ＯＨ)2）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）が用いられる。
【００１５】
無機凝集剤を貯蔵する貯槽５０が設けられており、貯槽５０内の無機凝集剤は、ポンプ５１によって配管５２に給送され、配管５２を介して反応槽１０に供給される。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）やポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）などのアルミニウム塩、塩化第二鉄やポリ硫酸第二鉄などの第二鉄塩の酸性溶液など、凝集処理を行う分野で公知の無機凝集剤を使用できる。被処理水がフッ素含有排水である場合には、無機凝集剤として、ポリ塩化アルミニウムが用いられる。
【００１６】
本実施形態の水処理装置では、必要に応じ、反応槽１０内の被処理水にｐＨ調整剤を供給してもよい。ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム（Ｎａ(ＯＨ)）や塩酸（ＨＣｌ）が使用される。ｐＨ調整剤の添加のために、ｐＨ調整剤を貯蔵する貯槽５５が設けられており、貯槽５５内の無機凝集剤は、ポンプ５６によって配管５７に給送され、配管５７を介して反応槽１０に供給される。
【００１７】
第１の高分子凝集剤を貯蔵する貯槽６０が設けられており、貯槽６０内の第１の高分子凝集剤は、ポンプ６１によって配管６２に給送され、配管６２を介して凝集槽２０に供給される。第１の高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、及び両性高分子凝集剤のいずれをも使用することができるが、図示するようにカチオン性高分子凝集剤（すなわちカチオンポリマー）を使用することが好ましい。
【００１８】
沈殿槽３０は、任意の形式のものを使用することができるが、特に、スラッジブランケット型のものを用いることが好ましい。図示した例では、沈殿槽３０として、特許文献１に記載されたスラッジブランケット型のものであって、被処理水を分配する回転分配管３１を備えているものを用いている。回転分配管３１を回転させるために沈殿槽３０の上方にはモータ３２が設けられており、モータ３２を駆動するためにインバータ３３が設けられている。沈殿槽３０は全体として円筒形に形成されており、その下部の領域は、スラッジブランケット部３４と、スラッジブランケット部３４に取り囲まれてスラッジブランケット部３４から越水してきた凝集フロックを収集して濃縮する汚泥濃縮部３５とに区画されている。汚泥濃縮部３５は円筒形であり、スラッジブランケット部３４は汚泥濃縮部３５と同軸の配置となっている。
【００１９】
回転分配管３１は、凝集剤が添加された被処理水をスラッジブランケット部３４に対してスラッジブランケット部３４の底部側から供給するためのものである。スラッジブランケット部３４と汚泥濃縮部３５との共通の中心軸に沿うように、回転分配管３１の回転軸８１が配置し、この回転軸８１の上端には上述のモータ３２が接続し、下端は汚泥濃縮部３５の内部まで延びている。モータ３２が回転することにより、回転分配管３１も回転する。回転軸８１において汚泥濃縮部３５の内部に位置する部分には、汚泥濃縮部３５内の凝集フロックを撹拌する撹拌翼８５が取り付けられている。回転分配管３１において被処理水を受け入れるための被処理水導入部８２は、回転軸８１の上端の近くに設けられており、凝集槽３０から排出された被処理水は、配管２５によって被処理水導入部８２に供される。被処理水導入部８２からスラッジブランケット部３４の内部まで延びて回転分配管３１の回転に伴ってスラッジブランケット部３４内で旋回するように、配管部８３が設けられている。配管部８３は、被処理水導入部８２に供給された被処理水をスラッジブランケット部３４の底部側に供給するための管路として機能する。また配管部８３の外表面には、スラッジブランケット部３４でのフロックの凝集すなわち造粒を促進するために、造粒翼８４が取り付けられている。回転分配管３１の回転とともに造粒翼８４もスラッジブランケット部３４内で旋回する。汚泥濃縮部３５の底部には、汚泥濃縮部３５から汚泥を引き抜いて排出するためにポンプ３７が接続している。フロックが固液分離されたことによって得られる上澄み水は、処理水として、沈殿槽３０の側面の上部から外部に排出される。この沈殿槽３０では、回転しながら回転分配管３１がスラッジブラケット部３４に対してその底部側から被処理水を供給するので、スラッジブランケット部３４に対して均一に被処理水を供給することができる。
【００２０】
本実施形態で用いるスラッジブランケット型の沈殿槽３０は、造粒翼８４によって緩速撹拌を行うことによってスラッジブランケット部３４において凝集及び造粒操作を行うようにしているので、高密度で沈降速度の高い凝集フロックを形成でき、より高い流速で沈殿処理を行うことができる。
【００２１】
さらに本実施形態の水処理装置では、凝集槽２０と沈殿槽３０との間の配管２５を流れる被処理水に対して、すなわち第１の高分子凝集剤が添加されたのち沈殿槽３０に流入する前の被処理水に対し、第２の高分子凝集剤を添加してもよい。第２の高分子凝集剤の添加のために、第２の高分子凝集剤を貯蔵する貯槽６５が設けられており、貯槽６５内の第２の高分子凝集剤は、配管２５に接続する配管６７に対してポンプ６６によって給送され、配管６７を介して被処理水に添加される。第２の高分子凝集剤の添加位置は配管２５に限定されるものではなく、図示破線の配管６８で示すように、沈殿槽３０に設けられる回転分配管３１の被処理水導入部８２に対して第２の高分子凝集剤を供給するようにしてもよい。その場合、第２の高分子凝集剤は、沈殿槽３０内の被処理水に直接添加されることになる。第２の高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、及び両性高分子凝集剤のいずれをも使用することができるが、図示するようにアニオン性高分子凝集剤（すなわちアニオンポリマー）を使用することが好ましい。
【００２２】
本実施形態の水処理装置では、被処理水に無機凝集剤を添加することにより反応槽１０において懸濁物質から微小なフロックが形成し、この微小なフロックを含む被処理水に対して凝集槽２０において例えばカチオンポリマーである第１の高分子凝集剤が添加され、さらにこの被処理水は沈殿槽３０に供給され、沈殿槽３０においてフロックの粗大化と沈殿とが進行する。例えばアニオンポリマーである第２の高分子凝集剤の添加は、フロックの粗大化を促進する。粗大化したフロックは沈殿槽３０において凝集物すなわち汚泥として沈殿する。その結果、懸濁物質を含む被処理水は、汚泥と上澄み水である処理水とに固液分離されたことになる。そして処理水は、沈殿槽３０から排出される。
【００２３】
沈殿槽３０を長期にわたって使用していると、スラッジブランケット部３４の底部にも汚泥が蓄積して腐敗し処理水質の低下をもたらすことがある。そこで、スラッジブランケット部３４の底部にも汚泥排出用の配管を接続し、ポンプによって汚泥を引抜くようにしてもよい。この場合、スラッジプランケット部３４からの汚泥引抜き用のポンプを汚泥濃縮部３５からの汚泥引抜き用のポンプ３７とは別個に設けてもよいが、タイマーと自動弁とを用い、共通のポンプ３７によってスラッジブランケット部３４からの汚泥引抜きと汚泥濃縮部３５からの汚泥引抜きを行うようにしてもよい。また、ペレットとも呼ばれる状態の凝集フロックをスラッジブランケット部３４から沈殿槽３０の外部に排出させ、この凝集フロックを前段の反応槽１０や凝集槽２０に戻すようにしてもよい。
【００２４】
さらに本実施形態の水処理装置では、少なくとも１種類の凝集剤を添加したのちの被処理水におけるフロックの凝集状態を判断するために被処理水を撮影する画像センサ７０と、画像センサ７０で取得した画像の画像処理を行う画像処理装置７１と、水処理装置の制御を行う制御装置７２とが設けられている。画像センサ７０は、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサからなりデジタル画像として画像データを出力する公知の画像センサである。画像センサ７０を設ける位置は、反応槽１０を含めて反応槽１０よりも後段の任意の位置とすることができるが、図１に示した例では、画像センサ７０は、沈殿槽３０におけるスラッジブランケット部３４での凝集フロックを撮影できるように設けられている。このため沈殿槽３０は、内部を観察できるように、画像センサ７０の設置位置に対応する部分がガラスなどの透明な部材で構成されている必要がある。制御装置７２は、水処理装置の制御を行うために、例えばポンプ５１，５６，６１，６６を制御し、被処理水に添加されるべき各薬剤の添加量を変化させることができ、インバータ３３を制御してモータ３２の回転数を変化させることもできる。制御装置７２は、水処理装置の全体の制御を行うものであるが、特に、画像処理装置７１での画像処理結果に基づいて凝集剤の注入量を制御する。
【００２５】
本発明に基づく水処理装置では、被処理水に対して複数種類の凝集剤を添加する場合もあるが、その場合には、添加される複数種類の凝集剤のうちの少なくとも１種類の凝集剤（例えば、無機凝集剤と第１の高分子凝集剤の少なくとも一方）の添加量を制御すればよく、必ずしも凝集剤の全種類について添加量の制御を行う必要はない。添加量を制御される凝集剤の被処理水への添加位置は、少なくとも１種類の凝集剤が添加されたのちの被処理水が撮影されたとしてその撮影位置よりも前段側であっても後段側であってもよい。当然のことながら、１種類の凝集剤のみを添加する水処理を行う場合であれば、その凝集剤を添加したのちの被処理水を撮影して画像処理を行い、画像処理結果に応じてその凝集剤の添加量を制御することになる。
【００２６】
以下、本実施形態における画像処理と画像処理結果に基づく制御とについて説明する。
【００２７】
画像センサ７０が被処理水を撮影すると、撮影された画像データは画像処理装置７１に送られる。画像処理装置７１は、公知の画像処理技術によって、画像からエッジを抽出し、エッジ数を算出し、さらに、フロックに対応する色の領域を像から抽出してその領域の面積を色面積として算出する。エッジとは、撮影された画像において画素ごとに隣接画素との画素値の差を求め、この差が所定の閾値以上となっている画素の集合のことであり、エッジ数とは、画像においてエッジとして検出された画素の数のことである。与えられた画像に対してエッジ抽出処理を行なうアルゴリズムとしては１次微分によるものなどが周知であり、アルゴリズムとそのときに用いるパラメータが同じであれば、同一画像からはエッジ数が得られる。また色面積は、色調や彩度、明度などにより画像においてフロックが背景となる被処理水の部分から識別できるとして、フロックに対応すると考えられる画素の数で表すことができる。より具体的には、画素値の取り得る値に対してフロックに対応すると考えられる値の範囲を予め設定し、画像において画素値がこの範囲内にある画素の数によって色面積を表すことができる。画像はグレースケール画像であってもカラー画像であってもよく、グレースケール画像の場合には単純にグレースケールの画素値が所定の範囲内にある画素の数を数えて色面積とすればよい。当然のことながら画像センサ７０によって被処理水を撮影するときの撮影条件（照明の状態、レンズの焦点距離及び絞り、被写体距離など）は一定のものとする。また、エッジ数を算出するときのアルゴリズムやエッジとして判別するための閾値、色面積を算出するための閾値などは一定のものとしておく。
【００２８】
図２（ａ）は、本発明者が得た知見に基づく、被処理水に対する凝集剤の添加量を一定としたときに被処理水のＳＳ（懸濁物質量）に応じてフロック径、エッジ数及び色面積がどのように変化するかの概要を示している。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示される結果に基づいて、エッジ数を色面積で除算した商、すなわちエッジ数／色面積が被処理水のＳＳに対してどのように変化するかを示している。凝集剤添加量が一定であるとして、被処理水のＳＳが極端に多い場合を除けば、被処理水のＳＳが多くなると色面積及びエッジ数は増大し、フロック径は小さくなる。しかしながらエッジ数／色面積は、凝集剤添加量によらずにほぼ一定であることが分かる。図２（ｃ）は、撮影画像におけるフロックの凝集状態を図解したものであり、凝集剤の添加量が一定であるとして被処理水のＳＳの変化によって凝集状態がどのように変化するかを示している。図２（ｃ）において、網点が付された部分はフロックであり、凝集状態が良好であると判断されるときのエッジ数及び色面積をそれぞれ１．０に正規化してエッジ数及び色面積が示されている。
【００２９】
同様に図３（ａ）は、本発明者が得た知見に基づく、被処理水のＳＳが一定としたときに無機凝集剤の添加量に応じてフロック径、エッジ数及び色面積がどのように変化するかの概要を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される結果に基づいて、エッジ数を色面積で除算した商、すなわちエッジ数／色面積が凝集剤添加量に対してどのように変化するかを示している。被処理水のＳＳが一定であるとすると、無機凝集剤の添加量が過度に多い場合を除けば、無機凝集剤の添加量が多くなるとフロック径が大きくなってエッジ数は小さくなり、エッジ数／色面積も無機凝集剤添加量が多くなると小さくなる。色面積は、無機凝集剤の添加量に依存せずにほぼ一定である。図３（ｃ）は、撮影画像におけるフロックの凝集状態を図解したものであり、被処理水のＳＳが一定であるとして無機凝集剤の添加量の変化によって凝集状態がどのように変化するかを示している。図３（ｃ）において、網点が付された部分はフロックであり、凝集状態が良好であると判断されるときのエッジ数及び色面積をそれぞれ１．０に正規化してエッジ数及び色面積が示されている。図３は被処理水のＳＳが一定である条件で無機凝集剤の添加量を変化させたときの結果を示しているが、高分子凝集剤の添加量を変化させたときも同様の傾向が得られる。
【００３０】
図２及び図３に示す結果から、エッジ数を用いてフロックの径を評価できることが分かる。また、エッジ数／色面積が変化しないのに色面積（あるいはエッジ数）が変化しているのであれば、被処理水のＳＳが変化してフロック径が変化したと判断でき、一方、色面積は変化しないのにエッジ数が変化していれば無機凝集剤の添加量の過不足によってフロック径が変化したと判断することができる。すなわち本実施形態によれば、被処理水におけるＳＳの変化と、無機凝集剤の添加量の過不足とを識別でき、これにより、凝集剤の添加量制御の精度を向上させることができる。
【００３１】
凝集フロックの固液分離のためには最適なフロック径が存在するから、本実施形態において制御装置７２は、エッジ数及び色面積に基づいて、フロック径が最適となるように少なくとも１種類の凝集剤の添加量を制御する。凝集剤の添加量の制御を行うときは、制御装置７２は、凝集剤の添加に用いられるポンプ５１，６１，６６のうち制御対象とする凝集剤に対応するものを制御する。この場合、制御のために入力する量はエッジ数ｘ1と色面積ｘ2の２つあり、これに基づいて例えば凝集剤の添加量を制御するのであれば、被処理水の種類や発生源に応じて定めることができるパラメータをａ，ｂとして、制御装置７２は、
ｙ＝ａｘ1＋ｂｘ2
を算出し、この値ｙが、良好な凝集状態に対応する値となるように、制御対象の凝集剤の添加量を制御すればよい。あるいは制御装置７２は、被処理水の水質変動が少ないことが分かっているのであれば、エッジ数を色面積で除算して得られる商、すなわちエッジ数／色面積に基づいて、エッジ数／色面積がその最適値となるように凝集剤の添加量を制御してもよい。いずれにせよエッジ数と色面積に基づいて凝集剤の添加量の制御を行うときは、公知のＰＩＤ（比例積分微分）制御を用いることが好ましい。
【００３２】
最適な凝集状態に対応するエッジ数及び色面積としては、沈殿槽３０のスラッジブランケット部３１の凝集フロック（すなわちペレット）が最適であると考えられる状態で画像センサ７０により被処理水を撮影してマスター画像とし、マスター画像から算出されたエッジ数及び色面積を用いればよい。マスター画像を画像処理装置７１に記憶させ、画像処理装置７１からは、エッジ数及び色面積の各々ごとに、マスター画像での値と現在の画像での値との相対値を出力するようにしてもよい。このように相対値を出力する場合には、マスター画像での値を例えば１００とするように正規化を行ってよい。
【００３３】
ところで回転分配管３１を有するスラッジブランケット型の沈殿槽３０の場合、回転分配管３１の回転速度を変化させることによっても凝集フロックの径を変化させて凝集状態を変化させることができる。そこで制御装置７２は、エッジ数及び色面積に基づき、凝集剤の添加量に加えて沈殿槽３０の回転分配管３１の回転速度を制御するようにしてもよい。回転分配管３１の回転速度を変化させる場合には、制御装置７２は、インバータ３３を制御してモータ３２の回転数を変化させる。
【００３４】
上述したように本発明に基づく水処理システムでは、少なくとも１種類の凝集剤を添加したのちの被処理水におけるフロックの凝集状態を判断するために画像センサ７０によって被処理水を撮影するので、画像センサ７０の設置位置は沈殿槽３０に限定されるものではない。図４に示す水処理装置は、図１に示す水処理装置において、沈殿槽３０のスラッジブランケット部３４での被処理水を撮影する代わりに、無機凝集剤の添加が行われる反応槽１０における被処理水を撮影するようにしたものである。画像センサ７０は、反応槽１０の上方に、凝集槽１０内の被処理水を撮影できるように設けられている。この場合に得られるエッジ数と色面積とは無機凝集剤の添加によって生成する微小なフロックの凝集状態を表すものであり、これを用いて例えば無機凝集剤の添加量を制御することができる。制御を行うときに基準となるエッジ数と色面積とは、反応槽１０において最適の凝集状態であると考えられるときに撮影された画像に基づいて定めればよい。
【００３５】
図５に示す水処理装置は、図１に示す水処理装置において、沈殿槽３０のスラッジブランケット部３４での被処理水を撮影する代わりに、高分子凝集剤（特にカチオンポリマー）の添加が行われる凝集槽２０における被処理水を撮影するようにしたものである。この場合に得られるエッジ数と色面積とは例えばカチオンポリマーである高分子凝集剤の添加によって生成するフロックの凝集状態を表すものであり、これを用いて例えば高分子凝集剤の添加量を制御することができる。制御を行うときに基準となるエッジ数と色面積とは、凝集槽２０において最適の凝集状態であると考えられるときに撮影された画像に基づいて定めればよい。
【００３６】
図６に示す水処理装置は、図１に示す水処理装置において、沈殿槽３０のスラッジブランケット部３４での被処理水を撮影する代わりに、凝集槽２０と沈殿槽３０との間の配管２５を流れる被処理水を撮影するように画像センサ７０を配置したものである。撮影を容易に行えるようにするために、配管２５の代わりに上方が開放した流路を設け、流路の上方の位置から流路内を撮影するように画像センサ７０を配置してもよい。この場合に得られるエッジ数と色面積とはスラッジブランケット型の沈殿槽３０に供給される直前でのフロックの凝集状態を表すものであり、例えば、各凝集剤の添加量の制御や回転分配管３１の回転速度の制御に用いることができる。制御を行うときに基準となるエッジ数と色面積とは、配管２５（またはそれに代わる流路）において最適の凝集状態であると考えられるときに撮影された画像に基づいて定めればよい。
【００３７】
以上、本発明に基づく水処理装置について、凝集フロックの固液分離を行う固液分離槽がスラッジブランケット型の沈殿槽３０である場合を説明したが、本発明で利用可能な固液分離槽はスラッジブランケット型の沈殿槽に限られるものではなく、任意の沈降分離槽や浮上分離槽などの任意の形式のものを用いることができる。固液分離槽における被処理水を撮影して画像からエッジ数及び色面積を算出し、制御を行う場合には、その固液分離槽内の被処理水を撮影できるように画像センサ７０を配置する必要がある。
【符号の説明】
【００３８】
１０    反応槽
１１，２１    撹拌機構
２０    凝集槽
３０    沈殿槽
３１    回転分配管
３２    モータ
３３    インバータ
３４    スラッジブランケット部
３５    汚泥濃縮部
５０，５５，６０，６５    貯槽
３７，５１，５６，６１，６６    ポンプ
７０    画像センサ
７１    画像処理装置
７２    制御装置
８１    回転軸
８２    被処理水導入部
８３    配管部
８４    造粒翼
８５    撹拌翼
【図１】
2020203264.tif 000003
【図２】
2020203264.tif 000004
【図３】
2020203264.tif 000005
【図４】
2020203264.tif 000006
【図５】
2020203264.tif 000007
【図６】
2020203264.tif 000008