(57)【要約】【課題】溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の制御装置は、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部と、凝集剤注入制御部と、粉末活性炭注入制御部と、を持つ。次亜塩素酸ナトリウム注入制御部は、前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する。凝集剤注入制御部は、前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する。粉末活性炭注入制御部は、前記原水の紫外線吸光度と、前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する次亜塩素酸ナトリウム注入制御部と、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する凝集剤注入制御部と、
前記原水の紫外線吸光度と、前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入制御部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する次亜塩素酸ナトリウム注入制御部と、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する凝集剤注入制御部と、
前記原水の紫外線吸光度と、処理水の残留塩素濃度と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入制御部と、
を備える制御装置。
【請求項３】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する次亜塩素酸ナトリウム注入制御部と、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する凝集剤注入制御部と、
処理水の残留塩素濃度と、前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、に基づき、次亜塩素酸ナトリウムを注入してから処理水に至るまでに消費された塩素消費量を算出する塩素消費量算出部と、
前記原水の紫外線吸光度と、前記塩素消費量算出部によって算出された塩素消費量と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入制御部と、
を備える制御装置。
【請求項４】
前記粉末活性炭注入制御部は、
処理水の水質目標値に対応する、前記被処理水の紫外線吸光度の目標値である目標吸光度を決定する目標吸光度決定部と、
前記原水の紫外線吸光度に対する前記目標吸光度の割合で表される目標処理率を算出する目標処理率算出部と、
前記目標処理率と、前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、前記粉末活性炭混和池における被処理水の滞留時間と、前記原水のｐＨと、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入率算出部と、
を備える、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記粉末活性炭注入制御部は、
処理水の水質目標値に対応する、前記被処理水の紫外線吸光度の目標値である目標吸光度を決定する目標吸光度決定部と、
前記原水の紫外線吸光度に対する前記目標吸光度の割合で表される目標処理率を算出する目標処理率算出部と、
前記目標処理率と、前記処理水の残留塩素濃度と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、前記粉末活性炭混和池における被処理水の滞留時間と、前記原水のｐＨと、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入率算出部と、
を備える、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記粉末活性炭注入制御部は、
処理水の水質目標値に対応する、前記被処理水の紫外線吸光度の目標値である目標吸光度を決定する目標吸光度決定部と、
前記原水の紫外線吸光度に対する前記目標吸光度の割合で表される目標処理率を算出する目標処理率算出部と、
前記目標処理率と、前記塩素消費量と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、前記粉末活性炭混和池における被処理水の滞留時間と、前記原水のｐＨと、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入率算出部と、
を備える、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項７】
前記処理水の水質目標値は、前記被処理水中の溶解性有機体炭素濃度の目標値である、
請求項４から６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記凝集剤注入制御部は、前記原水の水質として、濁度、アルカリ度又は水温の少なくとも１つと、前記凝集剤混和池における混和水のｐＨと、に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部は、前記原水の水質として、塩素要求量又はアンモニア濃度の少なくとも１つに基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する、
請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１０】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御方法であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、前記第１のステップにおいて決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第３のステップと、
を有する制御方法。
【請求項１１】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、処理水の残留塩素濃度と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第３のステップと、
を有する制御方法。
【請求項１２】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御方法であって、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
処理水の残留塩素濃度と、前記第１のステップにおいて決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、に基づき、次亜塩素酸ナトリウムを注入してから濾過水に至るまでに消費された塩素消費量を算出する第３のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、前記第３のステップにおいて算出された塩素消費量と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第４のステップと、
を有する制御方法。
【請求項１３】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置として機能するコンピュータに、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、前記第１のステップにおいて決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第３のステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置として機能するコンピュータに、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、処理水の残留塩素濃度と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第３のステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１５】
粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置として機能するコンピュータに、
前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する第１のステップと、
前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する第２のステップと、
処理水の残留塩素濃度と、前記第１のステップにおいて決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、に基づき、次亜塩素酸ナトリウムを注入してから濾過水に至るまでに消費された塩素消費量を算出する第３のステップと、
前記原水の紫外線吸光度と、前記第３のステップにおいて算出された塩素消費量と、前記第２のステップにおいて決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する第４のステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や湖沼、貯水池等から浄水場に流入する被処理水（以下「原水」ともいう。）には、フミン等の溶解性の天然有機物（以下「溶解性有機物」という。）が含まれている。一方、浄水場では、鉄やマンガン等の金属類の除去や消毒処理を目的として、被処理水に次亜塩素酸ナトリウム等の薬品剤が注入されるが、溶解性有機物を含む原水が浄水場に流入する場合、溶解性有機物と薬品剤との化学反応によってトリハロメタン類やハロ酢酸類等の消毒副生成物が生成される。これら消毒副生成物は発癌性物質であるため、上記化学反応による生成を抑制する必要がある。
【０００３】
多くの浄水場では、この溶解性有機物の除去を目的として被処理水に粉末活性炭が注入される。この粉末活性炭を用いた溶解性有機物の除去方法では、被処理水の水質に応じて粉末活性炭の注入率が決定されるが、この決定方法にはジャーテスト（ビーカーテストともいう。）が用いられることが多い。ジャーテストとは、被処理水を複数のビーカーに採水し、その採水した複数の被処理水にそれぞれ異なる量の粉末活性炭を注入して、溶解性有機物の除去効果を評価する方法である。ジャーテストにおいて良好な効果を得られたビーカーの注入量に基づいて粉末活性炭の最低限の注入率が求められる。
【０００４】
しかしながら、ジャーテストによって粉末活性炭の注入率を決定する方法では、粉末活性炭の注入率を被処理水の水質の変化に追随して適切に管理することが非常に難しい。これは、ジャーテストによる注入率の決定には時間がかかるため、適切な注入率が得られたときには既に被処理水の水質が変化してしまっていることが多いためである。また、粉末活性炭の投入に用いられる実際の注入率は、ジャーテストによって求められた注入率に安全マージンを確保した値として決定されるのが一般的であり、粉末活性炭が過剰に注入されてしまいがちである。粉末活性炭は、凝集剤や硫酸、次亜塩素酸ナトリウム等の他の薬品に比べ単価が非常に高いため、粉末活性炭の過剰注入は薬品コストの高騰を招く可能性がある。このような背景により、粉末活性炭の過剰注入を抑制し、被処理水の水質の変化に応じて粉末活性炭の注入率を適切な注入率に制御することができる技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１３７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の制御装置は、粉末活性炭混和池において被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭に吸着させる第１処理と、前塩素混和池において前記被処理水に含まれる金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化させる第２処理と、凝集剤混和池において前記被処理水に含まれる懸濁物質を凝集剤により凝集及び沈降させる第３処理と、を順に行う水処理システムの制御装置であって、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部と、凝集剤注入制御部と、粉末活性炭注入制御部と、を持つ。次亜塩素酸ナトリウム注入制御部は、前記第１処理前の被処理水である原水の水質に基づき、前記第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する。凝集剤注入制御部は、前記原水の水質に基づき、前記第３処理における凝集剤の注入率を決定する。粉末活性炭注入制御部は、前記原水の紫外線吸光度と、前記次亜塩素酸ナトリウム注入制御部によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、前記凝集剤注入制御部によって決定された凝集剤の注入率と、に基づき、前記第１処理における粉末活性炭の注入率を決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態における水処理システムの構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態における粉末活性炭注入制御部の機能構成の具体例を示す図。
【図３】第１の実施形態において、制御装置が粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態において、原水のＤＯＣ濃度と原水の紫外線吸光度との相関について得られた知見を示す図。
【図５】第１の実施形態において、濾過水のＤＯＣ濃度と濾過水の紫外線吸光度との相関について得られた知見を説明する図。
【図６】第１の実施形態において、粉末活性炭の注入率と、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図。
【図７】第１の実施形態において、粉末活性炭及び凝集剤による溶解性有機物の除去効果を示す実験結果を示す図。
【図８】第１の実施形態において、原水のｐＨと、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図。
【図９】第１の実施形態において、次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、原水の紫外線吸光度と、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図。
【図１０】第２の実施形態における水処理システムの構成例を示す図。
【図１１】第２の実施形態における粉末活性炭注入制御部の機能構成の具体例を示す図。
【図１２】第２の実施形態において、制御装置が粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャート。
【図１３】第３の実施形態における水処理システムの構成例を示す図。
【図１４】第３の実施形態における粉末活性炭注入制御部の機能構成の具体例を示す図。
【図１５】制御装置８０ｂが粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における水処理システムの構成例を示す図である。図１は、第１の実施形態の水処理システムの一例として急速濾過方式の水処理システム１００を示す。水処理システム１００は、着水井１０、粉末活性炭混和池２０、前塩素混和池３０、凝集剤混和池４０、フロック形成池５０、沈澱池６０、及び濾過池７０を備える。また、水処理システム１００は、粉末活性炭混和池２０において被処理水に粉末活性炭を注入する粉末活性炭注入装置２１、前塩素混和池３０において被処理水に次亜塩素酸ナトリウムを注入する次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１、及び凝集剤混和池４０において被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入装置４１を備える。さらに、水処理システム１００は、粉末活性炭注入装置２１による粉末活性炭の注入率、次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１による次亜塩素酸ナトリウムの注入率、及び凝集剤注入装置４１による凝集剤の注入率を制御する制御装置８０を備える。
【００１１】
以下、被処理水に含まれる溶解性有機物を粉末活性炭により吸着・除去する処理を第１処理という。また、被処理水に含まれる鉄やマンガン等の金属類及びアンモニア態窒素を次亜塩素酸ナトリウムにより酸化する処理を第２処理という。また、被処理水に含まれる粘土質や細菌類、藻類等の懸濁物質を凝集剤により凝集・沈降させる処理を第３処理という。なお、第３処理では、粉末活性炭混和池２０において注入された粉末活性炭も併せて除去される。
【００１２】
着水井１０は、水処理システム１００に流入する被処理水（以下「原水」ともいう。）を貯留する貯水池である。着水井１０に流入した原水は、所定時間の滞留の後、後段の粉末活性炭混和池２０に送られる。なお、着水井１０と粉末活性炭混和池２０との間には、原水の各種水質を測定する水質測定器１１と、原水の紫外線吸光度を測定するＵＶ（Ultra Violet）測定器１２と、粉末活性炭混和池２０に流入する原水の流量（以下「流入流量」という。）を測定する流量計１３と、が設置される。水質測定器１１、ＵＶ測定器１２及び流量計１３の各装置は、制御装置８０と通信可能に接続されており、測定データを制御装置８０に送信する。
【００１３】
具体的には、水質測定器１１は、原水の水質として、濁度、アルカリ度、水温、ｐＨ、塩素要求量、アンモニア濃度を測定する。水質測定器１１は、これらの各水質の全てを測定可能な１台の装置として構成されてもよいし、各水質の一部を個別に測定可能な複数の装置の集合として構成されてもよい。
【００１４】
粉末活性炭混和池２０は、着水井１０から送られてくる被処理水に第１処理を施すための貯水槽である。具体的には、粉末活性炭混和池２０では、粉末活性炭注入装置２１によって被処理水に粉末活性炭が注入される。粉末活性炭注入装置２１は、粉末活性炭の貯留タンクやポンプ等の駆動部を備え、駆動部の動作によって貯留タンク内の粉末活性炭を粉末活性炭混和池２０に供給する。粉末活性炭の注入量は、制御装置８０が粉末活性炭注入装置２１の注入率を制御することによって調節される。
【００１５】
前塩素混和池３０は、粉末活性炭混和池２０から送られてくる被処理水に第２処理を施すための貯水槽である。具体的には、前塩素混和池３０では、次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１によって被処理水に次亜塩素酸ナトリウムが注入される。次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１は、次亜塩素酸ナトリウムの貯留タンクやポンプ等の駆動部を備え、駆動部の動作によって貯留タンク内の次亜塩素酸ナトリウムを前塩素混和池３０に供給する。次亜塩素酸ナトリウムの注入量は、制御装置８０が次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１の注入率を制御することによって調節される。
【００１６】
凝集剤混和池４０、フロック形成池５０及び沈澱池６０は、前塩素混和池３０から送られてくる被処理水に第３処理を施すための貯水槽である。具体的には、凝集剤混和池４０では、凝集剤注入装置４１によって被処理水に凝集剤が注入される。凝集剤注入装置４１は、凝集剤の貯留タンクやポンプ等の駆動部を備え、駆動部の動作によって貯留タンク内の凝集剤を凝集剤混和池４０に供給する。凝集剤の注入量は、制御装置８０が凝集剤注入装置４１の注入率を制御することによって調節される。
【００１７】
なお、第３処理で用いられる凝集剤は、アルミニウム系凝集剤又は鉄系凝集剤であることが好ましい。例えば、アルミニウム系凝集剤としては、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：Poly Aluminum Chloride）などの化合物が挙げられる。また、鉄系凝集剤としては、塩化鉄や硫酸鉄、ポリシリカ鉄などの化合物が挙げられる。本実施形態では、凝集剤としてＰＡＣを用いる場合を想定する。
【００１８】
また、凝集剤混和池４０には、被処理水と凝集剤とを混和するための攪拌機（図示せず）が備えられる。例えば、この攪拌機にはフラッシュミキサ（急速攪拌機）を用いることができる。攪拌機によって被処理水が攪拌されることにより、被処理水中の懸濁物質や粉末活性炭が凝集して微細なフロックを形成する。また、凝集剤混和池４０には、凝集剤が注入された被処理水（以下「混和水」ともいう。）のｐＨを測定するｐＨ測定器４２が備えられる。ｐＨ測定器４２は、制御装置８０と通信可能に接続されており、測定データを制御装置８０に送信する。
【００１９】
フロック形成池５０には、フロックの集塊化を促進するために被処理水を攪拌する攪拌機５１が備えられる。例えば、攪拌機５１にはフロキュレータ（緩速攪拌機）を用いることができる。凝集剤混和池４０において形成された微細なフロックを含む被処理水がフロック形成池５０に送られた後、攪拌機５１によって攪拌されることにより、被処理水中の微細なフロックが集塊化してより大きなフロックを形成する。なお、図１は、フロック形成池５０に３つの攪拌機５１−１〜５１−３が備えられた例を示しているが、攪拌機５１の数は２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００２０】
沈澱池６０は、フロック形成池５０から送られてくる被処理水を所定時間以上貯留する貯水池である。沈澱池６０では、集塊化したフロックが重力沈降により底部に沈殿することで被処理水から分離される。沈澱池６０の底部に沈殿した汚泥は、図示しない汚泥引き抜きポンプにより適宜引き抜かれる。一方、フロックが分離された上澄み水は後段の濾過池７０に送られる。
【００２１】
濾過池７０は、沈澱池６０から送られてくる被処理水を濾過する貯水池である。濾過池７０では、沈澱池６０で分離されずに残存する微小なフロックが濾過により被処理水から分離・除去される。濾過された被処理水（濾過水）は、浄化処理を終えた水（以下「処理水」という。）として放流又は再利用される。
【００２２】
制御装置８０は、水質測定器１１、ＵＶ測定器１２、流量計１３及びｐＨ測定器４２の測定データに基づいて、粉末活性炭注入装置２１による粉末活性炭の注入率、次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１による次亜塩素酸ナトリウムの注入率、及び、凝集剤注入装置４１による凝集剤の注入率を制御する。
【００２３】
具体的には、制御装置８０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。制御装置８０は、プログラムの実行によって次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１、凝集剤注入制御部８２及び粉末活性炭注入制御部８３を備える装置として機能する。なお、制御装置８０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００２４】
次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、原水の水質に基づいて次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する。具体的には、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、原水の塩素要求量又はアンモニア濃度に基づいて次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌを決定する。次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１に対し、決定した注入率での注入動作を指示することにより、前塩素混和池３０における次亜塩素酸ナトリウムの注入量を調節する。
【００２５】
なお、次亜塩素酸ナトリウムの適切な注入量は被処理水の処理量に応じて異なるため、流入流量が短時間で大きく変動することが見込まれる場合には、次亜塩素酸ナトリウムの注入量も流入流量の変動に応じて調節されることが望ましい。この場合、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、決定した注入率を流入流量に応じて換算した注入量で次亜塩素酸ナトリウム注入装置３１を制御するように構成されてもよい。具体的には、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、流量計１３によって測定される原水の流入流量ＱＲを取得し、決定した注入率ＩＣｌと原水の流入流量ＱＲとに基づいて次亜塩素酸ナトリウムの注入量を算出することができる。
【００２６】
なお、上記方法は、次亜塩素酸ナトリウムの注入率を決定する方法の一例であり、次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定方法を上記方法に限定するものではない。次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定方法は、第２処理（金属類の酸化処理）に必要な次亜塩素酸ナトリウムの注入率又は注入量を原水の水質に応じて決定する方法であれば他のどのような方法であってもよく、水処理システム１００の構成や性質又は用途等に応じて適切な方法が選択されるとよい。
【００２７】
凝集剤注入制御部８２は、原水の水質に基づいて凝集剤混和池４０における凝集剤の注入率を決定する。具体的には、凝集剤注入制御部８２は、原水の濁度、アルカリ度又は水温と、凝集剤混和池４０における混和水のｐＨ（ｐＨＣ）と、に基づいて凝集剤の注入率ＩＰＡＣを決定する。凝集剤注入制御部８２は、凝集剤注入装置４１に対し、決定した注入率での注入動作を指示することにより、凝集剤混和池４０における凝集剤の注入量を調節する。
【００２８】
なお、凝集剤の適切な注入量は被処理水の処理量に応じて異なるため、流入流量が短時間で大きく変動することが見込まれる場合には、凝集剤の注入量も流入流量の変動に応じて調節されることが望ましい。この場合、凝集剤注入制御部８２は、決定した注入率を流入流量に応じて換算した注入量で凝集剤注入装置４１を制御するように構成されてもよい。具体的には、凝集剤注入制御部８２は、流量計１３によって測定される原水の流入流量（ＱＲ）を取得し、決定した注入率ＩＰＡＣと原水の流入流量ＱＲとに基づいて凝集剤の注入量を算出することができる。
【００２９】
なお、上記方法は、凝集剤の注入率を決定する方法の一例であり、凝集剤の注入率の決定方法を上記方法に限定するものではない。凝集剤の注入率の決定方法は、第３処理（懸濁物質の凝集処理）に必要な凝集剤の注入率又は注入量を原水の水質に応じて決定する方法であれば他のどのような方法であってもよく、水処理システム１００の構成や性質又は用途等に応じて適切な方法が選択されるとよい。
【００３０】
粉末活性炭注入制御部８３は、原水の水質に基づいて粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率を決定する。具体的には、粉末活性炭注入制御部８３は、原水のｐＨ（ｐＨＲ）と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間と、原水の紫外線吸光度ＵＶ０と、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌと、凝集剤注入制御部８２によって決定された凝集剤の注入率ＩＰＡＣと、に基づいて粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを決定する。粉末活性炭注入制御部８３は、粉末活性炭注入装置２１に対し、決定した注入率での注入動作を指示することにより、粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入量を調節する。
【００３１】
図２は、粉末活性炭注入制御部８３の機能構成の具体例を示す図である。粉末活性炭注入制御部８３は、目標吸光度決定部８３１、目標処理率算出部８３２及び粉末活性炭注入率算出部８３３を備える。
【００３２】
目標吸光度決定部８３１は、処理水（ここではすなわち濾過水）の水質目標値に対応する紫外線吸光度の目標値（以下「目標吸光度」という。）を決定する機能を有する。例えば、水質目標値は、被処理水に含まれる溶解性有機物の量の指標値であるＤＯＣ（Dissolved Organic Carbon：溶解性有機体炭素濃度）濃度によって表される。具体的には、目標吸光度決定部８３１は、後述する紫外線吸光度とＤＯＣ濃度との関係性に基づいて、ＤＯＣ濃度の目標値（目標ＤＯＣ）に対応する目標吸光度ＵＶＳＶを決定する。なお、目標ＤＯＣを示す情報は、予め目標吸光度決定部８３１に記憶されていてもよいし、キーボード等の入力装置を介して目標吸光度決定部８３１に入力されてもよい。
【００３３】
目標処理率算出部８３２は、処理水の水質目標値に対応する処理率の目標値（以下「目標処理率」という。）を算出する機能を有する。ここでいう処理率とは、原水から除去されるＤＯＣの量に関する指標値であり、例えば、原水の紫外線吸光度ＵＶ０に対する目標吸光度ＵＶＳＶの割合ＲＵＶ（Remain Ultra Violet）として次の式（１）のように定義される。
【００３４】
【数１】
2020142184.tif 000003
【００３５】
粉末活性炭注入率算出部８３３は、前塩素混和池３０における次亜塩素酸ナトリウムの注入量と、凝集剤混和池４０における凝集剤の注入量と、原水の水質とに基づいて、処理水の水質目標値に応じた粉末活性炭の注入量を算出する機能を有する。
【００３６】
例えば、粉末活性炭注入率算出部８３３は、前塩素混和池３０における次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌ、凝集剤混和池４０における凝集剤の注入率ＩＰＡＣ、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔ、原水のｐＨ（ｐＨＲ）、及び処理率ＲＵＶと、粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰとの関係を定義した関数ｆ１に、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌの値と、凝集剤注入制御部８２によって決定された凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、原水のｐＨ（ｐＨＲ）の測定値と、目標処理率算出部８３２によって決定された目標処理率ＲＵＶの値と、を与えることにより、粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する。この場合、関数ｆ１を示す情報は予め粉末活性炭注入率算出部８３３に記憶されているものとする。
【００３７】
なお、粉末活性炭の適切な注入量は被処理水の処理量に応じて異なるため、流入流量が短時間で大きく変動することが見込まれる場合には、粉末活性炭の注入量も流入流量の変動に応じて調整されることが望ましい。この場合、粉末活性炭注入率算出部８３３は、決定した注入率を流入流量に応じて換算した注入量で粉末活性炭注入装置２１を制御するように構成されてもよい。この場合、粉末活性炭注入率算出部８３３は、流量計１３から原水の流入流量ＱＲの測定値を取得し、決定した注入率ＩＡＣＰと原水の流入流量ＱＲとに基づいて粉末活性炭の注入量を算出することができる。
【００３８】
図３は、制御装置８０が粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャートである。まず、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１が、原水の水質に基づいて次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌを決定する（ステップＳ１０１）。一般に、第２処理（金属類の酸化処理）に必要とされる次亜塩素酸ナトリウムの注入量は、原水の塩素要求量やアンモニア濃度等に影響される。そのため、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、注入量に影響するこれらの因子を観測し、観測値に応じた次亜塩素酸ナトリウムの注入量を決定する。以下では、一例として、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１が、原水の塩素要求量に応じて次亜塩素酸ナトリウムの注入量を決定する方法について説明する。
【００３９】
例えば、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１は、原水の塩素要求量Ｃｈｌｄと、第２処理における次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌと、の関係を定義した関数ｆ２に、原水の塩素要求量Ｃｈｌｄの測定値を与えることにより、次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌを算出する。この場合、関数ｆ２を示す情報は予め次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１に記憶されているものとする。例えば関数ｆ２は次の式（２）のように表される。
【００４０】
【数２】
2020142184.tif 000004
【００４１】
また、式（２）によって算出された注入率ＩＣｌの値と、原水の流入流量ＱＲの測定値とを次の式（３）に与えることにより、次亜塩素酸ナトリウムの注入量ｑＣｌを算出することができる。なお、関数ｆ２は、必ずしも原水の塩素要求量Ｃｈｌｄを変数に含む関数である必要はない。関数ｆ２は、原水の塩素要求量Ｃｈｌｄと、原水のアンモニア濃度との少なくとも１つを変数に含む関数であればよい。
【００４２】
【数３】
2020142184.tif 000005
【００４３】
続いて、凝集剤注入制御部８２が、原水の水質に基づいて凝集剤の注入率ＩＰＡＣを決定する（ステップＳ１０２）。凝集剤の注入率を決定する際に用いられる原水の水質としては、例えば、濁度、アルカリ度、水温などが挙げられる。
【００４４】
例えば、凝集剤注入制御部８２は、原水の濁度、アルカリ度及び水温と、凝集剤混和池４０における混和水のｐＨと、の関係を定義した関数ｆ３に、原水の濁度Ｔｂの測定値と、原水のアルカリ度Ａｌｋの測定値と、原水の水温ＴＲの測定値と、混和水のｐＨ（ｐＨＣ）の測定値と、を与えることにより、凝集剤の注入率ＩＰＡＣを算出する。この場合、関数ｆ３を示す情報を予め凝集剤注入制御部８２に記憶されているものとする。例えば、関数ｆ３は次の式（４）のように表される。
【００４５】
【数４】
2020142184.tif 000006
【００４６】
また、式（４）によって算出された注入率ＩＰＡＣの値と、原水の流入流量ＱＲの測定値とを次の式（５）に与えることにより、凝集剤の注入量ｑＰＡＣを算出することができる。なお、関数ｆ３は、必ずしも原水の濁度Ｔｂと、原水のアルカリ度Ａｌｋと、原水の水温ＴＲと、の全てを変数に含む関数である必要はない。関数ｆ３は、これらのうちの少なくとも１を変数に含む関数であればよい。
【００４７】
【数５】
2020142184.tif 000007
【００４８】
次に、粉末活性炭注入制御部８３が、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌと、凝集剤注入制御部８２によって決定された凝集剤の注入率ＩＰＡＣと、に基づいて粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを決定する。
【００４９】
具体的には、まず、粉末活性炭注入制御部８３が目標ＤＯＣの値を目標吸光度決定部８３１に出力するとともに、ＵＶ測定器１２から取得される原水の紫外線吸光度ＵＶ０の測定値を目標処理率算出部８３２に出力する（ステップＳ１０３）。第１の実施形態では、原水の紫外線吸光度ＵＶ０の測定に波長が約２６０ｎｍの紫外線が用いられる。ここで、当該波長の紫外線を用いる理由は、原水のＤＯＣ濃度に関して以下の新たな知見が得られたことによる。
【００５０】
図４は、原水のＤＯＣ濃度と原水の紫外線吸光度との相関について得られた知見を示す図である。また、図５は、濾過水のＤＯＣ濃度と濾過水の紫外線吸光度との相関について得られた知見を説明する図である。図４及び図５は、ともに、２６０ｎｍ波長の紫外線に関して得られた相関を示している。図４に示すように、原水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との間には波長２６０ｎｍの紫外線に関して強い相関があり、この場合、原水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との間の相関性を直線で近似できるとの知見が得られた。
【００５１】
また、図５に示すように、濾過水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との間にも波長２６０ｎｍの紫外線に関して強い相関があり、この場合、濾過水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との間の相関性を直線で近似できるとの知見を得た。このように直線で近似できる相関性に基づけば、紫外線吸光度の測定値から原水又は濾過水のＤＯＣ濃度を精度良く推定することができると考えられる。
【００５２】
このような新たな知見に基づき、本実施形態における目標吸光度決定部８３１は、２６０ｎｍ波長の紫外線に関して得られた濾過水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との関係を示す相関情報を予め記憶しておき、この相関情報と、目標ＤＯＣの値とに基づいて目標吸光度を決定する（ステップＳ１０４）。例えば、図５に示す関係性に対し目標ＤＯＣの値１が与えられた場合、目標吸光度決定部８３１は、目標ＤＯＣの値１に対応する紫外線吸光度の値約０．０１４［ａｂｓ／ｃｍ］を目標吸光度ＵＶＳＶとして決定する。目標吸光度決定部８３１は、決定した目標吸光度の値ＵＶＳＶを目標処理率算出部８３２に出力する。
【００５３】
図３の説明に戻る。続いて、目標処理率算出部８３２が、ステップＳ１０３において測定された原水の紫外線吸光度ＵＶ０の値と、ステップＳ１０４において決定された目標吸光度ＵＶＳＶの値とに基づいて、目標処理率ＲＵＶを算出する（ステップＳ１０５）。目標処理率算出部８３２は、算出した目標処理率ＲＵＶの値を粉末活性炭注入率算出部８３３に出力する。
【００５４】
続いて、粉末活性炭注入率算出部８３３が、ステップＳ１０１において算出された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌの値と、ステップＳ１０２において算出された凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、ステップＳ１０３において測定された原水のｐＨ（ｐＨＲ）の値と、ステップＳ１０５において算出された目標処理率ＲＵＶの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、に基づいて、粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する（ステップＳ１０６）。
【００５５】
具体的には、粉末活性炭注入率算出部８３３は、次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌの値と、凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、滞留時間ｔの設定値と、原水のｐＨ（ｐＨＲ）の測定値と、目標処理率ＲＵＶの値と、を次の式（６）で表される関数ｆ１に与えることにより、粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する。
【００５６】
【数６】
2020142184.tif 000008
【００５７】
この関数ｆ１は、溶解性有機物の処理率に関して得られた以下の新たな知見に基づいて導入したものである。
【００５８】
［第１の知見］
図６は、粉末活性炭の注入率と、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図である。従来、粉末活性炭による溶解性有機物の処理率には、原水の水質や第１処理における活性炭の注入率等の因子が大きく影響すると考えられており、第１処理の後段の第２処理や第３処理に係る因子がどのような影響を与えるかは未知であった。これに対して、図６に示すように、第１処理における粉末活性炭の注入率が同じであっても、後段の第３処理で注入される凝集剤の注入率が変化すると、それに応じて溶解性有機物の処理率も変化するとの知見を得た。
【００５９】
すなわち、溶解性有機物を粉末活性炭により吸着・除去する第１処理と、第１処理の後段で懸濁物質を凝集剤により凝集・沈降させる第３処理と、を行う水処理方法では、第１処理における粉末活性炭の注入量に加えて、その後段の第３処理における凝集剤の注入量も溶解性有機物の除去性能に影響を及ぼすことが分かった。換言すれば、従来、粉末活性炭によってのみ溶解性有機物が除去されると考えられていたところ、凝集剤による懸濁物質の凝集・沈降によっても溶解性有機物が除去できることが分かった。
【００６０】
具体的には、図６に示すように、凝集剤の注入率が高くなるほど溶解性有機物の処理率が低下し、除去性能が向上することが分かる。これは、溶解性有機物が粉末活性炭の存在下において粉末活性炭の表面に濃化して存在し、凝集剤による凝集・沈降において粉末活性炭とともに除去されることによるものと推測される。
【００６１】
図７は、粉末活性炭及び凝集剤による溶解性有機物の除去に関する実験結果を示す図である。図７は、粉末活性炭処理のみを行うケース（ＣＡＳＥ−１）と、凝集剤処理のみを行うケース（ＣＡＳＥ−２）と、粉末活性炭処理の後に凝集剤処理を行うケース（ＣＡＳＥ−３）と、の各ケースで得られたＤＯＣの除去率（＝１−処理率）の結果を示す。ＣＡＳＥ−１では、原水に粉末活性炭を５ｍｇ／Ｌの注入率で１時間注入した結果、約１０％の除去率が得られた。また、ＣＡＳＥ−２では、原水に凝集剤を１０ｍｇ／Ｌの注入率で１時間注入した結果、約３％の除去率が得られた。一方、ＣＡＳＥ−３では、以下の手順１〜５を行った結果、約２６％の除去率が得られた。
【００６２】
［手順１］原水にＣＡＳＥ−１と同様の条件で粉末活性炭を注入（５ｍｇ／Ｌ）
［手順２］手順１を行った被処理水を急速攪拌（５分間）
［手順３］手順２を行った被処理水にＣＡＳＥ−２と同様の条件で凝集剤を注入（１０ｍｇ／Ｌ）
［手順４］手順３を行った被処理水を緩速攪拌（２５分）
［手順５］手順４を行った被処理水を静置（３０分）
【００６３】
これらの結果から、粉末活性炭処理と凝集剤処理とを併用した場合、各処理を単独で行った場合よりも、ＤＯＣの除去率が大幅に向上することが分かった。一般に、凝集剤の注入は、被処理水中の懸濁物質の除去を目的としたものであり、溶解性有機物の除去を目的としたものではない。しかしながら、上記知見によれば、被処理水中の溶解性有機物の一部は凝集剤によっても除去されるため、その除去分を考慮して粉末活性炭の注入率を決定することで、粉末活性炭の注入量を従来量から削減することができると考えられる。
【００６４】
［第２の知見］
図８は、原水のｐＨと、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図である。図８に示すように、原水のｐＨが高くなるほど溶解性有機物の処理率も増加し、除去性能が低下することが分かった。
【００６５】
［第３の知見］
図９は、次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、原水の紫外線吸光度と、溶解性有機物の処理率との相関について得られた知見を説明する図である。図９に示すように、次亜塩素酸ナトリウムの注入率が高くなるほど処理率が低下し、除去性能が向上することが分かった。一般に、次亜塩素酸ナトリウムによる前塩素処理（第２処理）は、主として鉄やマンガンなどの金属類の酸化を目的としたものであり、溶解性有機物の除去を目的としたものではない。しかしながら、上記知見によれば、被処理水中の溶解性有機物の一部は次亜塩素酸ナトリウムを注入する前塩素処理によって副次的に除去されると考えられるため、その除去分を考慮して粉末活性炭の注入率を決定することで、粉末活性炭の注入量を従来量から削減することができると考えられる。
【００６６】
上述した各知見によれば、原水中の溶解性有機物の処理率ＲＵＶは、粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰと、次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌと、凝集剤の注入率ＩＰＡＣと、原水のｐＨ（ｐＨＲ）と、を変数として次の式（７）のように表されると考えられる。
【００６７】
【数７】
2020142184.tif 000009
【００６８】
この関数ｇは、例えば、ＲＵＶ及び各パラメータの測定値に基づく数学的推定手法によって導出されてもよいし、ＲＵＶと各パラメータとの相関性の組み合わせによって導出されてもよい。そして、得られた関数ｇを、ＩＡＣＰを求める関数に変換することにより、上記の式（６）を得ることができる。
【００６９】
また、式（６）によって算出された注入率ＩＡＣＰの値と、原水の流入流量ＱＲの測定値とを次の式（８）に与えることにより、粉末活性炭の注入量ｑＡＣＰを算出することができる。
【００７０】
【数８】
2020142184.tif 000010
【００７１】
このように構成された第１の実施形態の制御装置８０は、原水の水質に応じて決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率と凝集剤の注入率とに基づいて、粉末活性炭の注入率を決定することにより、溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる。
【００７２】
具体的には、溶解性有機物の処理率は、次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤の注入率に相関するとの知見を得たことにより、まず次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤の注入率を原水の水質に応じて決定し、決定した次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤の注入率の注入率に基づいて粉末活性炭の注入率を決定することにした。これにより、次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤によって副次的に除去される溶解性有機物の分だけ粉末活性炭の注入量を抑えることができる。
【００７３】
また、原水のＤＯＣ濃度と紫外線吸光度との相関が波長２６０ｎｍの紫外線に関して強く表れるとの知見を得たことにより、原水中の溶解性有機物の量を判断する指標として当該波長の紫外線吸光度を用いることにした。これにより、原水に含まれる溶解性有機物の量を精度良く推定できるようになり、粉末活性炭の注入率を原水の水質変動に応じてより精度良く制御することが可能となる。
【００７４】
なお、第１の実施形態で説明した粉末活性炭の注入率の制御方法は、水処理システム１００のように沈澱池６０又は濾過池７０によって固液分離を行う水処理システムに限らず、次亜塩素酸ナトリウム又は凝集剤を粉末活性炭の注入工程の後工程で注入する水処理システムであれば、どのような水処理システムにも適用可能である。例えば、第１の実施形態の制御方法は、膜濾過方式又は砂濾過方式で固液分離を行う水処理システムにも適用可能である。この場合、膜のファウリングの原因物質の１つとされている溶解性有機物が適切な量の粉末活性炭で除去されることで、膜のファウリングを抑制する効果も期待できる。
【００７５】
なお、次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定には、濾過水の残留塩素濃度を用いてもよい。このようにすれば、濾過水の残留塩素濃度を所定の目標値に維持しつつ適切な粉末活性炭の注入率を決定することも可能である。
【００７６】
また、次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定には、次亜塩素酸ナトリウムを注入してから濾過水に至るまでに消費された塩素量（以下「塩素消費量」という。）を用いてもよい。このようにすれば、塩素消費量を所定の目標値に維持しつつ適切な粉末活性炭の注入率を決定することも可能である。
【００７７】
また、ここでは濾過水を処理水とする場合について説明したが、処理水は必ずしも濾過水である必要はない。例えば、濾過池を備えない水処理システムでは沈澱池の上澄み水が処理水とされる場合もある。
【００７８】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態における水処理システムの構成例を示す図である。第２の実施形態の水処理システム１００ａは、制御装置８０に代えて制御装置８０ａを備える点、残留塩素濃度計７１をさらに備える点で第１の実施形態の水処理システム１００と異なる。また、制御装置８０ａは、粉末活性炭注入制御部８３に代えて粉末活性炭注入制御部８３ａを備える点で第１の実施形態における制御装置８０と異なる。その他の構成は第１の実施形態と同様のため、図１０における第１の実施形態と同様の構成には図１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００７９】
残留塩素濃度計７１は、濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌを測定する。残留塩素濃度計７１は、制御装置８０ａと通信可能に接続されており、測定データを制御装置８０ａに送信する。
【００８０】
粉末活性炭注入制御部８３ａは、残留塩素濃度計７１によって測定された濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌと、凝集剤注入制御部８２によって決定された凝集剤の注入率ＩＰＡＣと、原水の紫外線吸光度ＵＶ０と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔと、原水のｐＨ（ｐＨＲ）と、に基づいて粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを決定する。粉末活性炭注入制御部８３ａは、粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰの決定に、次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌに代えて濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌを用いる点で第１の実施形態における粉末活性炭注入制御部８３と異なる。
【００８１】
図１１は、粉末活性炭注入制御部８３ａの機能構成の具体例を示す図である。粉末活性炭注入制御部８３ａは、粉末活性炭注入率算出部８３３に代えて粉末活性炭注入率算出部８３３ａを備える点で第１の実施形態における粉末活性炭注入制御部８３と異なる。その他の構成は第１の実施形態と同様のため、図１１における第１の実施形態と同様の構成には図２と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００８２】
粉末活性炭注入率算出部８３３ａは、濾過水の残留塩素濃度と、凝集剤混和池４０における凝集剤の注入量と、原水の水質とに基づいて、処理水の水質目標値に応じた粉末活性炭の注入量を算出する機能を有する。
【００８３】
具体的には、粉末活性炭注入率算出部８３３ａは、濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌの測定値と、凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、原水のｐＨであるｐＨＲの測定値と、目標処理率ＲＵＶの値と、を次の式（９）で表される関数ｆ’１に与えることにより、粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する。ここで関数ｆ’１は、第１の実施形態と同様に、濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌ、凝集剤の注入率ＩＰＡＣ、滞留時間ｔの設定値、及び原水のｐＨ（ｐＨＲ）の測定値と、目標処理率ＲＵＶの値と関係を定義した関数ｇ’（式（１０））から求められ、関数ｆ’１を示す情報は予め粉末活性炭注入率算出部８３３ａに記憶されているものとする。
【００８４】
【数９】
2020142184.tif 000011
【００８５】
【数１０】
2020142184.tif 000012
【００８６】
図１２は、制御装置８０ａが粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１２において、第１の実施形態と同様の処理には図３と同じ符号を付すことにより説明を省略する。まず、制御装置８０ａは、第１の実施形態と同様にステップＳ１０１〜Ｓ１０５を実行する。
【００８７】
続いて、制御装置８０ａが残留塩素濃度計７１から濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌの測定値を取得する（Ｓ２０１）。制御装置８０ａは、取得した残留塩素濃度の測定値を粉末活性炭注入率算出部８３３ａに出力する。
【００８８】
続いて、粉末活性炭注入率算出部８３３ａが、ステップＳ１０２において算出された凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、ステップＳ１０３において測定された原水のｐＨ（ｐＨＲ）の値と、ステップＳ１０５において算出された目標処理率ＲＵＶの値と、ステップＳ２０１において測定された濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣＬの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、に基づいて、粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する（ステップＳ２０２）。
【００８９】
このように構成された第２の実施形態の制御装置８０ａは、原水の水質に応じて決定された凝集剤の注入率と、濾過水の残留塩素濃度とに基づいて、粉末活性炭の注入率を決定することにより、溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる。
【００９０】
第１の実施形態でも述べたように、溶解性有機物の処理率は被処理水に対する次亜塩素酸ナトリウムの注入量に相関する。一方で、次亜塩素酸ナトリウムの注入量は濾過水の残留塩素濃度に相関すると考えられる。本実施形態は、このような相関性に基づき、粉末活性炭の注入量を決定する際の指標として濾過水の残留塩素濃度を用いたものである。これはすなわち、第１の実施形態において原水水質に応じてフィードフォワードで決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率を、残留塩素濃度に基づいてフィードバックで補正することに相当する。これにより、第１の実施形態と同様に、次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤による溶解性有機物の除去効果を考慮した粉末活性炭の注入率を決定することができる。
【００９１】
なお、粉末活性炭の注入率の決定に用いられる濾過水の残留塩素濃度を次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定に用いてもよい。このようにすれば、濾過水の残留塩素濃度を所定の目標値に維持しつつ適切な粉末活性炭の注入率を決定することも可能である。
【００９２】
また、ここでは濾過水を処理水とする場合について説明したが、処理水は必ずしも濾過水である必要はない。例えば、濾過池を備えない水処理システムでは沈澱池の上澄み水が処理水とされる場合もある。
【００９３】
（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態における水処理システムの構成例を示す図である。第３の実施形態の水処理システム１００ｂは、制御装置８０に代えて制御装置８０ｂを備える点で第２の実施形態の水処理システム１００ａと異なる。また、制御装置８０ｂは、粉末活性炭注入制御部８３ａに代えて粉末活性炭注入制御部８３ｂを備える点、塩素消費量算出部８４をさらに備える点で第２の実施形態における制御装置８０ａと異なる。その他の構成は第２の実施形態と同様のため、図１３における第２の実施形態と同様の構成には図１０と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００９４】
塩素消費量算出部８４は、残留塩素濃度計７１によって測定される濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌと、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１によって決定される次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌと、に基づいて塩素消費量ＤＣＬＣｌを算出する。塩素消費量算出部８４は、算出した塩素消費量を粉末活性炭注入制御部８３ｂに出力する。例えば、塩素消費量算出部８４は、次亜塩素酸ナトリウム注入制御部８１によって決定された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌの値と、残留塩素濃度計７１によって測定された濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌの値と、を次の式（１１）に与えることにより、塩素消費量ＤＣＬＣｌを算出する。
【００９５】
【数１１】
2020142184.tif 000013
【００９６】
粉末活性炭注入制御部８３ｂは、塩素消費量算出部８４によって算出された塩素消費量ＤＣＬＣｌと、凝集剤注入制御部８２によって決定された凝集剤の注入率ＩＰＡＣと、原水の紫外線吸光度ＵＶ０と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔと、原水のｐＨ（ｐＨＲ）と、に基づいて粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを決定する。粉末活性炭注入制御部８３ｂは、粉末活性炭の注入率の決定に、濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌに代えて塩素消費量ＤＣＬＣｌを用いる点で第２の実施形態における粉末活性炭注入制御部８３ａと異なる。
【００９７】
図１４は、第３の実施形態における粉末活性炭注入制御部の機能構成の具体例を示す図である。粉末活性炭注入制御部８３ｂは、粉末活性炭注入率算出部８３３ａに代えて粉末活性炭注入率算出部８３３ｂを備える点で第２の実施形態における粉末活性炭注入制御部８３ａと異なる。その他の構成は第２の実施形態と同様のため、図１４における第２の実施形態と同様の構成には図１１と同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００９８】
粉末活性炭注入率算出部８３３ｂは、塩素消費量と、凝集剤混和池４０における凝集剤の注入量と、原水の水質とに基づいて、処理水の水質目標値に応じた粉末活性炭の注入量を算出する機能を有する。
【００９９】
具体的には、粉末活性炭注入率算出部８３３ｂは、塩素消費量算出部８４によって算出された塩素消費量ＤＣＬＣｌの値と、凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、原水のｐＨ（ｐＨＲ）の測定値と、目標処理率ＲＵＶの値と、を次の式（１２）で表される関数ｆ”１に与えることにより、粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する。ここで関数ｆ”１は、第２の実施形態と同様に、塩素消費量ＤＣＬＣｌ、凝集剤の注入率ＩＰＡＣ、滞留時間ｔの設定値、及び原水のｐＨ（ｐＨＲ）の測定値と、目標処理率ＲＵＶの値との関係を定義した関数ｇ”（式（１３））から求められ、関数ｆ”１を示す情報は予め粉末活性炭注入率算出部８３３ｂに記憶されているものとする。
【０１００】
【数１２】
2020142184.tif 000014
【０１０１】
【数１３】
2020142184.tif 000015
【０１０２】
図１５は、制御装置８０ｂが粉末活性炭混和池２０における粉末活性炭の注入率を決定する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１５において、第２の実施形態と同様の処理には図１２と同じ符号を付すことにより説明を省略する。まず、制御装置８０ｂは、第２の実施形態と同様にステップＳ１０１〜Ｓ２０１を実行する。制御装置８０ｂは、ステップＳ２０１において取得した残留塩素濃度の測定値を塩素消費量算出部８４に出力する。
【０１０３】
続いて、塩素消費量算出部８４が、ステップＳ１０１において算出された次亜塩素酸ナトリウムの注入率ＩＣｌの値と、ステップＳ２０１において測定された濾過水の残留塩素濃度ＲＣＣｌの値と、に基づいて、塩素消費量ＤＣＬＣｌの値を算出する（ステップＳ３０１）。塩素消費量算出部８４は、算出した塩素消費量ＤＣＬＣｌの値を粉末活性炭注入率算出部８３３ｂに出力する。
【０１０４】
続いて、粉末活性炭注入率算出部８３３ｂは、ステップＳ１０２において算出された凝集剤の注入率ＩＰＡＣの値と、ステップＳ１０３において測定された原水のｐＨ（ｐＨＲ）の値と、ステップＳ１０５において算出された目標処理率ＲＵＶの値と、ステップＳ３０１において算出された塩素消費量ＤＣＬＣｌの値と、粉末活性炭混和池２０における被処理水の滞留時間ｔの設定値と、に基づいて、粉末活性炭注入装置２１に注入させる粉末活性炭の注入率ＩＡＣＰを算出する（ステップＳ３０２）。
【０１０５】
このように構成された第３の実施形態の制御装置８０ｂは、原水の水質に応じて決定された凝集剤の注入率と、塩素消費量と、に基づいて、粉末活性炭の注入率を決定することにより、溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる。
【０１０６】
第１の実施形態でも述べたように、溶解性有機物の処理率は被処理水に対する次亜塩素酸ナトリウムの注入量に相関する。一方で、次亜塩素酸ナトリウムの注入量は濾過水の残留塩素濃度に相関すると考えられる。本実施形態は、このような相関性に基づき、粉末活性炭の注入量を決定する際の指標として、次亜塩素酸ナトリウムの注入量と濾過水の残留塩素濃度とに基づいて算出される塩素消費量を用いたものである。これにより、第２の実施形態と同様に、次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤による溶解性有機物の除去効果を考慮した粉末活性炭の注入率を決定することができる。
【０１０７】
なお、粉末活性炭の注入率の決定に用いられる濾過水の残留塩素濃度を次亜塩素酸ナトリウムの注入率の決定に用いてもよい。このようにすれば、濾過水の残留塩素濃度を所定の目標値に維持しつつ適切な粉末活性炭の注入率を決定することも可能である。
【０１０８】
また、ここでは濾過水を処理水とする場合について説明したが、処理水は必ずしも濾過水である必要はない。例えば、濾過池を備えない水処理システムでは沈澱池の上澄み水が処理水とされる場合もある。
【０１０９】
上述した実施形態における制御装置の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【０１１０】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、前塩素混和池における次亜塩素酸ナトリウムの注入率と、凝集剤混和池における凝集剤の注入率とに基づいて、粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入制御部、又は凝集剤混和池における凝集剤の注入率に基づいて、粉末活性炭混和池における粉末活性炭の注入率を決定する粉末活性炭注入制御部、を持つことにより、溶解性有機物の除去を目的として被処理水に注入される粉末活性炭の注入量をより適切に制御することができる制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することができる。
【０１１１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１００，１００ａ，１００ｂ…実施形態の水処理システム、１０…着水井、１１…水質測定器、１２…ＵＶ（Ultra Violet）測定器、１３…流量計、２０…粉末活性炭混和池、２１…粉末活性炭注入装置、３０…前塩素混和池、３１…次亜塩素酸ナトリウム注入装置、４０…凝集剤混和池、４１…凝集剤注入装置、４２…ｐＨ測定器、５０…フロック形成池、５１，５１−１〜５１−３…攪拌機、６０…沈澱池、７０…濾過池、７１…残留塩素濃度計、８０，８０ａ，８０ｂ…制御装置、８１…次亜塩素酸ナトリウム注入制御部、８２…凝集剤注入制御部、８３，８３ａ，８３ｂ…粉末活性炭注入制御部、８３１…目標吸光度算出部、８３２…目標処理率算出部、８３３，８３３ａ，８３３ｂ…粉末活性炭注入率算出部、８４…塩素消費量算出部
【図１】
2020142184.tif 000016
【図２】
2020142184.tif 000017
【図３】
2020142184.tif 000018
【図４】
2020142184.tif 000019
【図５】
2020142184.tif 000020
【図６】
2020142184.tif 000021
【図７】
2020142184.tif 000022
【図８】
2020142184.tif 000023
【図９】
2020142184.tif 000024
【図１０】
2020142184.tif 000025
【図１１】
2020142184.tif 000026
【図１２】
2020142184.tif 000027
【図１３】
2020142184.tif 000028
【図１４】
2020142184.tif 000029
【図１５】
2020142184.tif 000030