(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水処理において、
懸濁物質を含んだ被処理水が流入し、前記懸濁物質が沈降して分離した後の被処理水が流出する沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法であって、
前記沈澱池の流入部近傍の第１地点の水質を示す流入部側特性値（Ｐ１）を水質測定装置により測定することと、
前記沈澱池の前記第１地点より下流側、かつ、該沈澱池の流出部よりも上流側の少なくとも１つの他の地点の水質を示す下流側特性値（Ｐｎ）を水質測定装置により測定することと、
測定された前記流入部側特性値および下流側特性値に基づく指標を用いて前記沈澱池の懸濁物質の沈降性の良否を判断することと、を含み、
前記他の地点が、前記懸濁物質の沈降による前記第１地点に対する水質の変化を把握することができる程度に前記第１地点から離れた位置、かつ、前記懸濁物質が沈降途上にある位置に設けられ、
前記流入部側特性値（Ｐ１）および前記下流側特性値（Ｐｎ）が、所定量の被処理水に含まれる、少なくとも１つの所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を測定することにより得られ、
前記流入部側特性値（Ｐ１）と前記下流側特性値（Ｐｎ）との差と、前記流入部側特性値（Ｐ１）との比が、前記指標として算出されることを特徴とする沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法。
【請求項２】
ＲＰ＝１００×（Ｐｎ−Ｐ１）／Ｐ１により前記指標を算出する請求項１記載の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの所定の大きさの範囲を、前記懸濁物質の粒径で１μｍを下限とする第１の範囲、および、該第１の範囲の上限を超える大きさを下限とする第２の範囲とし、該第１および第２の範囲それぞれに含まれる前記懸濁物質の数を測定する請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
水処理において、懸濁物質を含んだ被処理水が流入し、前記懸濁物質が沈降して分離した後の被処理水が流出する沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステムであって、
前記沈澱池の流入部近傍の第１地点の水質を示す流入部側特性値（Ｐ１）を測定する流入部側水質測定装置と、
前記沈澱池の前記第１地点より下流側、かつ、該沈澱池の流出部よりも上流側の少なくとも１つの他の地点の水質を示す下流側特性値（Ｐｎ）を測定する、少なくとも１つの下流側水質測定装置と、
測定された前記流入部側特性値および前記下流側特性値に基づいて、前記沈澱池の懸濁物質の沈降性の良否を判断するための指標を算出する演算手段と、を備え、
前記他の地点が、前記懸濁物質の沈降による前記第１地点に対する水質の変化を把握することができる程度に離れた位置、かつ、前記懸濁物質が沈降途上にある位置に設けられ、
前記流入部側特性値（Ｐ１）および前記下流側特性値（Ｐｎ）が、所定量の被処理水に含まれる、少なくとも１つの所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を測定することにより得られ、
前記演算手段は、前記流入部側特性値（Ｐ１）と前記下流側特性値（Ｐｎ）との差と、前記流入部側特性値（Ｐ１）との比を前記指標として算出するように構成されることを特徴とする沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種用水の処理において処理状態をモニタリングする方法およびシステムに関し、特に、処理される水に含まれる懸濁物質や懸濁物質が凝集したフロックを沈降させる沈澱池における懸濁物質およびフロックの沈降性の良否を迅速に判断できる方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浄水場などでは、河川などから流入する原水（被処理水）に、懸濁物質の凝集を促進させる凝集剤を注入して混和し、さらに攪拌などをすることによって懸濁物質が凝集したフロックと呼ばれる粒体を形成させた後、このフロックを沈降させ、その上澄水を濾過することによって水処理を行っている。被処理水はたとえば、図５に示されるように、凝集剤が注入されて混和される混和池１０２、フロック形成池１０３、懸濁物質およびフロックを沈降させる沈澱池１０４、ならびに、濾過池１０５を順に流れることによって浄化されて利用者に供給される。
【０００３】
このように利用者に供給される水（処理水）は最終的に濾過によって所定の水質が確保されるが、濾過池の濾材には、被処理水に含まれる懸濁物質が水処理の継続に伴って次第に堆積し、濾過池の処理能力を低下させる。また、堆積がさらに進むと濾材が目詰まりするので、これを洗浄して再生することが必要となり、時間とエネルギーを浪費することになる。このため、濾過池に流入する懸濁物質またはフロックが少なくなるように、懸濁物質やフロックが濾過池に至るまでに適切に取り除かれている必要がある。このため、沈澱池における懸濁物質やフロックの沈降性が、主に、凝集剤の種類や量を調整することによって制御されている。
【０００４】
たとえば図５に示されるように、濾過池の直前部分である沈澱池の流出部に濁度計１１７を設けて被処理水の濁度を測定して懸濁物質の沈降性の良否を判断すると共に、制御装置１０９ａが測定値や判断結果に基づいて凝集剤の種類や量を決定し、凝集剤注入装置１１２によって凝集剤の量などを調整することが考えられている。また、凝集剤を注入する槽の前にも濁度計１１８を設けて原水の濁度を測定し、この測定値に基づいて制御装置１０９ｂが決定した凝集剤の注入量を、沈澱池の流出部で測定した濁度を用いて補正して凝集剤の注入量を制御することも提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
沈澱池は、濾過池の負荷を低減させ、濾過の効率性と、濾過を経て供給される処理水の安全性とを向上させるために、被処理水が滞留している間に、被処理水中の懸濁物質やフロックを重力の作用で沈降させて水と分離させる設備である。懸濁物質は、一般に数μｍから数十μｍ程度の大きさであるため非常に軽く、したがって重力作用は小さい。さらに、複雑な流動状況に起因して、重力方向と異なるあらゆる方向への力も併せて受ける。このため、懸濁物質やフロックは、原理的には、その大きさが大きく重力作用が大きい（水分子の運動による力よりも十分に大きい）ほど、速やかに沈降する。逆に、その大きさが小さくなるほど、沈降性が低下し、ある程度の大きさに満たない微小な懸濁物質やフロックは、いつまでも沈降しない。
【０００７】
また、フロックは大きなものでも一般には数百μｍ程度であるために、良く沈降するものであっても沈降には時間を要する。さらに、沈澱池の僅かな水流によって容易に沈降が妨げられ得る。このため、沈澱池は、被処理水が、ある程度の長い時間沈澱池内に滞留するように、かつ、懸濁物質やフロックの沈降が妨げられないような静穏な状態で流れるように設計されている。したがって沈澱池は、１０００ｍ3を超えるような容量を備えるものも多く、被処理水は、たとえば、流入後１〜１０時間程度の時間をかけて沈澱池から流れ出る。このため、沈澱池の流出部で濁度を測定していたのでは、所定の値よりも大きな濁度が測定されたときに、その時点で凝集剤の注入量などを調整しても、その調整前に既に凝集剤と混和された被処理水、すなわち、濾過池の流入部の濁度が所定の値を超えると考えられる被処理水が、少なくとも沈澱池の容量以上の量で、濾過池よりも前の水処理システム内に既に存在し、その全てが濾過池に流れ込むことになるという問題がある。
【０００８】
また、沈澱池における懸濁物質やフロックの沈降性は、懸濁物質の性状（形状、大きさ、比重、濃度、粘性、および、有機物系または無機物系といった由来性など）、原水の性状（ｐＨ、アルカリ度、温度および電気伝導度）、ならびに、環境条件（気温、風速、日射状態、日照時間および天候）などの影響を受けて時々刻々と変化する。このため、滞留時間が数時間にも及ぶ沈澱池の流出部で被処理水の濁度を測定しても、その時点では沈澱池内の上流域における沈降性が既に変化している可能性があり、時間的な対処の遅れから、懸濁物質の沈降性を適切に制御できないという問題がある。
【０００９】
したがって、このような時間的な遅れを解消するためには、濾過池に流れ込む被処理水の清澄性を濾過池の流入部よりも前の過程で評価し、さらには、沈澱池内における懸濁物質の沈降性の良否を、沈澱池の上流部付近、すなわち被処理水が沈澱池の流入部を通過してから多くの時間を要しない範囲で判断することが重要となる。
【００１０】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、沈澱池における懸濁物質の沈降状態を濾過池の流入部分に至る前の処理過程で検知することができ、しかも、沈澱池における懸濁物質の沈降性の良否を判断することもできる、沈澱池の沈降状態のモニタリング方法およびシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法は、水処理において、懸濁物質を含んだ被処理水が流入し、前記懸濁物質が沈降して分離した後の被処理水が流出する沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法であって、前記沈澱池の流入部近傍の第１地点の水質を示す流入部側特性値Ｐ１を水質測定装置により測定することと、前記沈澱池の前記第１地点より下流側、かつ、該沈澱池の流出部よりも上流側の少なくとも１つの他の地点の水質を示す下流側特性値Ｐｎを水質測定装置により測定することと、測定された前記流入部側特性値および下流側特性値に基づく指標を用いて前記沈澱池の懸濁物質の沈降性の良否を判断することとを含み、前記他の地点が、前記懸濁物質の沈降による前記第１地点に対する水質の変化を把握することができる程度に前記第１地点から離れた位置、かつ、前記懸濁物質が沈降途上にある位置に設けられ、前記流入部側特性値Ｐ１および前記下流側特性値Ｐｎが、所定量の被処理水に含まれる、少なくとも１つの所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を測定することにより得られることを特徴とする。
【００１２】
前記流入部側特性値Ｐ１と前記下流側特性値Ｐｎとの差と、前記流入部側特性値Ｐ１との比を前記指標として算出することが好ましい。
【００１３】
また、ＲＰ＝１００×（Ｐｎ−Ｐ１）／Ｐ１により前記指標を算出することが好ましい。
【００１４】
前記少なくとも１つの所定の大きさの範囲を、前記懸濁物質の粒径で１μｍを下限とする第１の範囲、および、該第１の範囲の上限を超える大きさを下限とする第２の範囲とし、該第１および第２の範囲それぞれに含まれる前記懸濁物質の数を測定することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステムは、水処理において、懸濁物質を含んだ被処理水が流入し、前記懸濁物質が沈降して分離した後の被処理水が流出する沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステムであって、前記沈澱池の流入部近傍の第１地点の水質を示す流入部側特性値Ｐ１を測定する流入部側水質測定装置と、前記沈澱池の前記第１地点より下流側、かつ、該沈澱池の流出部よりも上流側の少なくとも１つの他の地点の水質を示す下流側特性値Ｐｎを測定する、少なくとも１つの下流側水質測定装置と、測定された前記流入部側特性値および前記下流側特性値に基づいて、前記沈澱池の懸濁物質の沈降性の良否を判断するための指標を算出する演算手段とを備え、前記他の地点が、前記懸濁物質の沈降による前記第１地点に対する水質の変化を把握することができる程度に離れた位置、かつ、前記懸濁物質が沈降途上にある位置に設けられ、前記流入部側特性値Ｐ１および前記下流側特性値Ｐｎが、所定量の被処理水に含まれる、少なくとも１つの所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を測定することにより得られることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被処理水の流下に伴って懸濁物質やフロックが徐々に沈降していく沈澱池において、懸濁物質やフロックが沈降を始める前の流入部近傍の第１地点と懸濁物質やフロックが沈降途上にある他の地点の少なくとも２つの地点間の沈降状態の実際の変化の傾向を把握することができる。そして、沈澱池内の被処理水は２つの測定地点間と同様に測定地点の下流側でも静穏に流れて行くので、沈澱池の流出部分で現に水質を測定しなくても、フロックの沈降性の良否を適切に判断することができる。
【００１７】
そして、本発明によれば、沈殿池の流出部よりも上流側で２つめの水質を測定するので、沈降性の低下を検出したときに、既に上流側に存在し、沈降性が低下したことによって濾過池の流入部においてもなお懸濁物質やフロックを多く含んでいることになると考えられる被処理水の量を大幅に少なくすることができる。
【００１８】
同様に、沈降性の良否を早く判断できるので、変化を検出したときには、既に沈降性がさらに変化しているような事態が起こる可能性を低くすることができるため、懸濁物質の沈降性をより適切に制御することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、懸濁物質やフロックの大きさごとに、懸濁物質やフロックの沈降状態の２つの地点間における変化の傾向を把握することができるので、前述のように、懸濁物質やフロックの沈降性がその大きさや懸濁物質の性状などによって異なる場合でも、その大きさごとに懸濁物質やフロックの沈降性の良否を正確に判断することができ、それぞれの判断結果に基づいて懸濁物質の沈降性を適切に制御することができる。
【００２０】
さらに、本発明によると、沈澱池の、被処理水の流入部近傍の水質を測定するので、沈澱池よりも前の過程における水質の低下などをもたらす事象の発生を早く把握できると共に、その原因が沈澱池よりも前の過程にあることを識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図である。
【図２】本発明の実施例における沈澱池およびこの沈澱池内の採水個所を示す図である。
【図３】図２の沈澱池での実施例における、懸濁物質の数の測定結果を示す図である。
【図４】図２の沈澱池での実施例における、濁質沈降率の計算結果を示す図である。
【図５】従来のモニタリング方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
つぎに、本発明の、沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法およびシステムの実施形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）には、本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法の一実施形態を実施することができ、本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステムの一実施形態を含む水処理システムの一例が示されており、図１（ｂ）には、この水処理システム１を構成する沈澱池４についての上方からの概略図が示されている。図１に例示される形態の水処理システム１は、一般に急速濾過システムと称される浄水システムの構成を含んでおり、まず、この水処理システム１について説明する。水処理システム１は、混和池２、フロック形成池３、沈澱池４および濾過池５を含んでいる。各池は、河川などで採取された原水（被処理水）が、混和池２、フロック形成池３、沈澱池４、濾過池５の順に流れるように配置され、前段および後段の池と連通されている。懸濁物質を含んだ被処理水は、混和池２で凝集剤を注入されて混和され、フロック形成池３で攪拌される。攪拌によって、被処理水の中に、懸濁物質が凝集したフロックが形成される。フロックが形成された被処理水は、沈澱池４で懸濁物質およびフロックが沈降分離され、濾過池５で濾材に通されることにより残存する懸濁物質およびフロックが除去されて浄化される。
【００２３】
水処理システム１は、沈澱池４の流入部近傍の第１地点Ｍ１の水質を示す流入部側特性値Ｐ１を測定する流入部側水質測定装置６と、第１地点Ｍ１よりも下流側、かつ、沈澱池４の流出部よりも上流側の地点である他の地点Ｍ２の水質を示す下流側特性値Ｐ２を測定する下流側水質測定装置７と、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２に基づいて、沈澱池４の懸濁物質の沈降性の良否を判断するための指標を算出する演算手段である演算装置８とを含んで構成される本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングするシステムの一実施形態を含んでいる。ここで、他の地点Ｍ２は、懸濁物質の沈降による第１地点Ｍ１に対する水質の変化を把握することができる程度に第１地点Ｍ１から離れた位置、かつ、懸濁物質が沈降途上にある位置、すなわち、第１地点Ｍ１と他の地点Ｍ２との間に明確な水質の差異が表れる程度に第１地点Ｍ１から離れ、かつ、沈降が完了または飽和するほどには第１地点Ｍ１から離れていない位置に設けられる。流入部側水質測定装置６は、沈澱池４の第１地点Ｍ１に延びる採水管１３にポンプ１５を介して接続されており、下流側水質測定装置７は、沈澱池４の他の地点Ｍ２に延びる採水管１４にポンプ１６を介して接続されている。ここに「流入部近傍」とは、被処理水が流入する開口部から下流側にかけての一定の領域の意味であり、フロック形成池３から流入した被処理水中の懸濁物質およびフロックの数、ならびに大きさがまだ変化しない領域、すなわち、懸濁物質およびフロックの本来の沈降、および更なる凝集或いは分解が生じ始める前の領域を意味している。
【００２４】
第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２の被処理水の一部は、ポンプ１５、１６の作用によって採水管１３、１４を通って、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７に流される。流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７は、それぞれ、採水管１３、１４から流入する被処理水に含まれる懸濁物質の数を、所定の大きさの範囲ごとに測定する。ここに「懸濁物質の数」とは、懸濁物質およびフロックの合計数、ならびに、懸濁物質およびフロックのいずれかだけの数のいずれをも含む意味である。
【００２５】
本実施形態では、演算装置８には、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７それぞれが、電気的または光学的な方法などによって情報伝達可能なように接続されている。流入部側水質測定装置６によって測定された流入部側特性値Ｐ１および下流側水質測定装置７によって測定された下流側特性値Ｐ２は演算装置８に送られ、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２に基づいて沈降性の良否の判断指標となる指標ＩＰが算出され、その算出結果を用いて沈澱池の沈降性の良否が判断される。
【００２６】
沈澱池４は、フロック形成池３から流入した被処理水が、後段の濾過池５側に向かって時間をかけて流れ、沈澱池４の上流から下流へ（図１（ａ）中、左から右）の被処理水の流下中に被処理水中の懸濁物質およびフロックが重力の作用で順次沈降して分離される固液分理槽である。沈澱池４は、被処理水がゆっくりと静穏に流れるように設計されているものであれば特に限定されるものではなく、沈降性を高める傾斜板を備えた傾斜板沈澱池や、上下に２段以上の沈澱池を重ねた階層式沈澱池などでもよい。沈澱池４には、流入部近傍の第１地点Ｍ１に一方の開口端１３ａが位置するように採水管１３が備えられており、さらに、第１地点Ｍ１よりも下流側で、かつ、沈澱池４の流出部よりも上流側の他の地点Ｍ２に一方の開口端１４ａが位置するように採水管１４が備えられている。
【００２７】
第１地点Ｍ１は、沈澱池４への流入時の被処理水の水質を測定するという観点から、被処理水が流入する開口部に近い方が好ましく、沈澱池４における滞留時間の１／８の時間で被処理水が到達する地点よりも上流側、より好ましくは、滞留時間の１／１０の時間で被処理水が到達する地点よりも上流側とするのが、流入時のままの被処理水の水質を測定できる点で好ましい。しかしながら、開口部付近に測定誤差の原因となるような水流の乱れがある場合などは、フロック形成池３から流入した被処理水中の懸濁物質およびフロックの数、ならびに大きさがまだ変化しない範囲で開口部から少し離れた位置としてもよい。ここで、「滞留時間」とは、被処理水が沈澱池４に流入してから流出するまでの所要時間の意味であり、流量の変動によって変化し得るが、ここでは、沈殿池４の公称処理能力の流量における所要時間を意味している。したがって、「沈澱池４における滞留時間の１／８の時間で被処理水が到達する地点」とは、沈澱池４の滞留時間、すなわち、公称処理能力の流量において被処理水が沈澱池４に流入してから流出するまでの所要時間が、たとえば３６時間の場合に、沈澱池４に流入した被処理水が流入後４時間３０分経過した時点で達する位置をいう。
【００２８】
他の地点Ｍ２は、前述のように、第１地点Ｍ１より下流側、かつ、沈澱池４の流出部よりも上流側の、第１地点Ｍ１に対する水質の変化を把握することができる程度に第１地点Ｍ１から離れた位置、かつ、懸濁物質が沈降途上にある位置に設けられ、図１に示される実施形態では、沈澱池４の流動方向の中央部分よりもさらに流入部側に位置付けられている。このような位置である他の地点Ｍ２で水質を測定することにより、沈降性の良否を早く判断できると共に、他の地点Ｍ２の水質の測定結果に基づいて沈降性の低下を検出したときに、その時点で既に他の地点Ｍ２よりも上流側に存在する被処理水の量、すなわち、沈降性が低下したことによって濾過池の流入部においてもなお懸濁物質やフロックを多く含んでいることになると考えられる被処理水の量を、従来技術のように沈澱池の流出部で水質を測定する場合に比べて大幅に少なくすることができる。このように、他の地点Ｍ２はなるべく上流側に設けられるのが好ましく、沈澱池４に流入した被処理水が、流入後長くとも滞留時間の３／４の時間で、好ましくは滞留時間の１／２の時間で、より好ましくは滞留時間の１／４の時間で到達する地点よりも上流側に他の地点Ｍ２を設けることが、沈降性の良否をより早く判断でき、また、沈降性の低下を検出したときに他の地点Ｍ２よりも上流側に既に存在する被処理水の量をより少なくすることができる点で好ましい。さらに、他の地点Ｍ２は、第１地点Ｍ１に対する水質の変化が把握できる程度に第１地点Ｍ１から離すという点で、被処理水が滞留時間の１／８の時間で流れる距離以上第１地点Ｍ１から離れた位置とするのが好ましい。しかしながら、たとえば、傾斜板などの存在により他の地点Ｍ２をこのような好ましい位置に設けることができない場合は、より上流側、またはより下流側の、第１地点Ｍ１に対する水質の変化を把握することができる程度に第１地点Ｍ１から離れた位置、かつ、懸濁物質が沈降途上にある位置に他の地点Ｍ２を設けてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、被処理水の流下方向（図１（ａ）中、左から右方向）に直交する方向である沈澱池の幅方向（図１（ｂ）中、上下方向）においてほぼ中央に、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２のいずれも位置付けられているが、沈澱池の側壁と近接して偏流や環流が生じやすい位置以外であれば、特に中央に限定されるものではなく、また、第１地点Ｍ１と他の地点Ｍ２が幅方向において異なる位置であってもよい。
【００３０】
また、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２の深さも特に限定されるものではないが、幅方向の位置と同様に偏流の影響を受けない深さであることが好ましく、たとえば、底面および／または沈降した懸濁物質の堆積物の表面、ならびに、被処理水の水面のいずれからも０．５ｍ以上離れていることが好ましい。
【００３１】
さらに、本実施形態では第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２だけが設けられているが、さらに１つまたは２つ以上の採水のための地点を、他の地点Ｍ２の上流側または下流側のいずれかまたは両方に設けても良い。採水地点を増やすことにより、沈降状態の変化の傾向が沈澱池内の流下方向の位置によって変わるような場合でも、沈澱池の沈降性能をより正確に評価することができる。
【００３２】
流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７は、単位体積の液体に含まれる粒子の数を、所定の粒子の大きさの範囲ごとに測定できる装置で、微粒子計、微粒子カウンタ、高感度濁度計またはパーティクルカウンタなどと称されることもある。液体に光を照射して液体中の粒子によってもたらされる散乱光を利用する光散乱方式、照射した光が粒子によって散乱または回折させられることによる受光側での受光量の減少を利用する光遮断方式などの微粒子計が利用でき、その測定方式や測定性能は特に限定されないが、１μｍ以上の粒子を検出できるものが好ましい。また、測定対象とする大きさの範囲が固定されているものでも構わないが、範囲を自由に設定できるものの方が、測定対象とする大きさの範囲を、沈降性に違いが見られる懸濁物質やフロックの大きさに応じて所望の範囲に設定できる点で好ましい。また、測定対象とする大きさの範囲を複数設定でき、それぞれの範囲について粒子の数量を測定できるものが好ましいが、測定対象とする大きさの範囲を１つしか設定できない測定装置を用いてもよく、このような測定装置を用いて複数の大きさの範囲について懸濁物質の数を測定する場合は測定装置を複数用いることにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７をそれぞれ用いているが、測定装置が、測定対象の液体を流すことができる複数の流路を備え、それぞれの流路ごとに粒子の数を測定できるように構成されている場合は、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７を、単一の測定装置としてもよい。
【００３４】
本実施形態では、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７には、採水管１３、１４の他方の開口端１３ｂ、１４ｂがそれぞれ接続されており、被処理水が、採水管１３、１４にそれぞれ設けられたポンプ１５、１６によって、沈澱池４の中の第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２から流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７にそれぞれ流される。しかしながら、採水管１３、１４およびポンプ１５、１６を用いずに、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２に、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７そのものを配置してもよい。
【００３５】
演算装置８は、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２を用いて、沈澱池４の沈降性の良否を判定するための指標ＩＰを計算する。演算装置８は、少なくとも四則演算が可能な単独の計算器もしくはコンピュータ、または、流入部側水質測定装置６もしくは下流側水質測定装置７が備える演算手段であってもよい。また、演算装置８は、過去の測定結果に基づく統計計算や沈澱池４内の水質分布をシミュレーションできるコンピュータであってもよい。演算装置８は、算出した指標ＩＰと、所定の基準値または以前に算出した指標などとの比較によって、沈澱池４の良否を判断できるものが好ましい。演算装置８は、算出した指標ＩＰおよび／または判断結果を制御装置９（後述）などに送る。
【００３６】
本実施形態では、水処理システム１は、さらに、演算装置８と電気的または光学的な方法などによって情報伝達可能なように接続された制御装置９、インターフェース装置１０および記憶装置１１を含み、さらに、制御装置９に接続された凝集剤注入装置１２を含んでいる。
【００３７】
制御装置９は、演算装置８の判断結果に基づいて、水処理システム１を構成する特定の装置を制御する装置であり、本実施形態では、混和池２に凝集剤を注入する凝集剤注入装置１２を制御する装置である。凝集剤注入装置１２は、制御装置９からの指示に従って、注入する凝集剤の量および／または種類を変更する。しかしながら、制御装置９が用いられることなく、演算装置８の判断結果などに基づいて水処理システムの使用者などによって凝集剤注入装置が操作されてもよい。制御装置９は、凝集剤注入装置１２だけでなく、有機物の分解のために被処理水に注入されるオゾンの発生装置、被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整剤の注入装置、または原水の流入量を調整する装置などを制御する装置であってもよい。
【００３８】
インターフェース装置１０は、演算装置８の演算結果および／または判定結果を水処理システムの使用者などに伝える装置である。インターフェース装置１０は、モバイル型もしくは据え置き型ディスプレイ、スピーカ、またはプリンタなどであってよい。また、記憶装置１１には、過去の測定値、演算結果および／または判定結果などが保管される。記憶装置１１は、半導体メモリー、固定ディスク、モバイルメモリなどであってよい。また記憶装置１１は、演算装置８に含まれていてもよい。
【００３９】
つぎに、図１を引き続き参照して、本実施形態における本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法を説明する。
【００４０】
図１に示される水処理システム１において、混和池２で凝集剤が注入され、フロック形成池３でフロックが形成された被処理水が沈澱池４に流入している。沈澱池４の中では、流入した被処理水が濾過池５側に向かって流下している間に、被処理水の中の懸濁物質やフロックが次第に沈降し、被処理水から分離されている。
【００４１】
本実施形態では、まず、沈澱池４の流入部近傍の第１地点Ｍ１の水質を示す流入部側特性値Ｐ１を流入部側水質測定装置６により測定すると共に、沈澱池４の第１地点Ｍ１より下流側で、かつ、該沈澱池の流出部よりも上流側の他の地点Ｍ２の水質を示す下流側特性値Ｐ２を下流側水質測定装置７により測定する。具体的には、ポンプ１５、１６の作用によって、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２の位置を流れている被処理水の一部を、採水管１３、１４を通して流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７に流し、この被処理水の所定量中に含まれる、所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２として測定する。たとえば、懸濁物質の粒径で１μｍを下限とする第１の範囲、および、第１の範囲の上限を超える大きさを下限とする第２の範囲それぞれを、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７それぞれに設定し、それぞれの範囲に含まれる懸濁物質の数を、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２として測定する。なお、本実施形態では、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７をそれぞれ用いているが、前述のように、測定装置が、測定対象の液体を流すことができる複数の流路を備え、それぞれの流路ごとに粒子の数を測定できるように構成されている場合は、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２を単一の測定装置で測定しても良い。流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７によって得られた流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２は、演算装置８に送られる。
【００４２】
つぎに、測定された流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２に基づく指標ＩＰを用いて沈澱池４の懸濁物質の沈降性の良否を判断する。本実施形態では、演算装置８が、まず、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７から送られる、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２を用いて、沈澱池４の懸濁物質の沈降性の良否を判断するための指標ＩＰを算出する。たとえば、演算装置８は、指標ＩＰとして、流入部側特性値Ｐ１および下流側特性値Ｐ２の差、比率、平均、または、これらの組み合わせによる値などを計算する。演算装置８は、流入部側水質測定装置６および下流側水質測定装置７以外のセンサ、たとえば、被処理水の温度センサ、ｐＨセンサ、および／または原水の流量センサ（いずれも図示せず）などから得られる測定データなどを用いて、指標ＩＰの補正演算を行っても良い。演算装置８は、流入部側特性値Ｐ１、下流側特性値Ｐ２および指標ＩＰなどをインターフェース装置１０に送り、インターフェース装置１０は、これらを音声、画像または文字などによって水処理システムの使用者に伝え、使用者が所定の判断基準に基づいて沈澱池４の沈降性の良否を判断する。演算装置８は、測定結果の比較などによる判断機能が備えられている場合は、所定の基準値または以前に算出した指標などとの大小についての比較などによって演算装置８自身で沈澱池４の沈降性の良否を判断してもよい。この場合は、演算装置８は、指標ＩＰなどに加えて判断結果をインターフェース装置１０に送ってもよく、インターフェース装置１０は、指標ＩＰなどと共に判断結果を使用者などに伝えても良い。
【００４３】
演算装置８は、好ましくは、指標ＩＰとして、流入部側特性値Ｐ１と下流側特性値Ｐ２との差（以下、ΔＰとする）と、流入部側特性値Ｐ１との比である濁質沈降率ＲＰを算出する。濁質沈降率ＲＰは、換言すると、沈澱池４に被処理水が流入する箇所（すなわち、第１地点Ｍ１）から他の地点Ｍ２までの間に、第１地点Ｍ１における懸濁物質の数、すなわち流入部側特性値Ｐ１のうちの何割が減ったのか、すなわち沈降したのかを示す指標に相当するので、沈澱池４のさらに下流側の懸濁物質の数を外挿でき、したがって沈澱池４の流出部の水質を予測できるため、沈澱池４の沈降性の良否を適切に判断できる。たとえば、第１地点Ｍ１における懸濁物質の数、すなわち流入部側特性値Ｐ１が著しく増えた場合は、ΔＰの絶対値が増加しないと流出部において所定の水質が得られなくなる可能性があるが、単にΔＰだけを指標としていると、ΔＰに変化が無ければ沈降性は良好であると判断してしまって流出部での水質の低下を検出できない可能性がある。これに対して、濁質沈降率ＲＰを指標とすると、第１地点Ｍ１における懸濁物質の数、すなわち流入部側特性値Ｐ１が増えたときはΔＰも相応に増えないと濁質沈降率ＲＰが変動するので、流出部において水質の低下が起こり得ることを検出することができる。逆にΔＰが小さくなっても、流入部側特性値Ｐ１が相応に減っていれば流出部において変わりなく所定の水質が得られることもあり、この場合濁質沈降率ＲＰは大きく変動しないので、沈降性が良好であると適切に判断することができる。すなわち、指標ＩＰとして濁質沈降率ＲＰを用いることによって、フロック形成池３でのフロック形成状況（Ｐ１）と、現に沈澱池４の中で進行している沈降の状況（ΔＰ）との両面から、沈澱池４の沈降性の良否を適切に判断することができる。具体的には、濁質沈降率ＲＰは、（Ｐ２−Ｐ１）／Ｐ１を計算することにより指標ＩＰとして算出してもよい。
【００４４】
図１に示される水処理システム１を用いる本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法の実施形態では、演算装置８は、判断結果を制御装置９に送り、制御装置９は、送られた判断結果に基づいて混和池２に注入する凝集剤の種類や量の変更内容を決定し、その変更内容を凝集剤注入管理装置１２に送る。制御装置９は、たとえば、沈澱池４の沈降性が低いと演算装置８が判断したときは、たとえば、凝集剤の量を増やす、および／または、凝集剤の種類をより適切なものに切り替える、という指示を凝集剤注入装置１２に送る。凝集剤注入装置１２は、制御装置９からの指示に従って、注入する凝集剤の量および／または種類を変更する。また、制御装置９は、凝集剤注入装置１２だけでなく、オゾン発生装置、ｐＨ調整剤注入装置および／または原水流入量制限装置（いずれも図示せず）などに、演算装置８の判断結果に基づく指示を送ってもよく、その指示内容に従って、オゾン発生装置が所定量のオゾンを発生させ、ｐＨ調整剤注入装置が所定量のｐＨ剤を注入し、および／または原水注入量制御装置が原水の流入量を調整してもよい。また、本実施形態では、演算装置８は、流入部側特性値Ｐ１、下流側特性値Ｐ２、指標ＩＰおよび／または判断結果などのデータを記憶装置１１に送り、記憶装置１１は、これらのデータを保管する。
【００４５】
本実施形態では、沈澱池４の第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２の２つの地点だけで採水して被処理水の水質を測定しているが、沈澱池４における滞留時間の１／２の時間で被処理水が到達する位置の上流側または下流側のいずれかまたは両側の１つまたは２つ以上の地点の水質をさらに測定してもよい。測定地点を増やすことにより、沈降状態の変化の傾向が沈澱池内の流下方向の位置によって変わるような場合でも、沈澱池の沈降性の良否をより正確に評価することができる
【００４６】
本実施形態の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法およびシステムによれば、沈澱池４内の、被処理水の流入部近傍の第１地点Ｍ１とその下流側の他の地点Ｍ２の２つの地点で、被処理水の所定量中に含まれる所定の大きさの範囲内の懸濁物質の数を測定するので、懸濁物質やフロックが沈降していく過程における２つの地点間の沈降状態の実際の変化の傾向を懸濁物質やフロックの大きさごとに把握することができる。沈澱池４内では、２つの測定地点間またはそのさらに下流側においても被処理水が静穏に流下し、その流下に伴って懸濁物質やフロックが次第に沈降していくので、沈澱池４の流出部分で現に水質を測定しなくても前述の変化の傾向に基づいて沈澱池４の流出部分における水質を的確に予測でき、沈澱池４の沈降性の良否を適切に判断することができる。さらに、この判断結果に基づいて、凝集剤の調節などを行うことにより懸濁物質の沈降性を適切に制御することができる。
【００４７】
そして、本実施形態によれば、沈殿池の流出部よりも上流側を他の地点Ｍ２とするので、沈降性の低下を検出して、凝集剤の調整を行ったときに、水処理システム１内に既に存在する、調整前の凝集剤と混和された被処理水、すなわち、沈降性が低下したことによって濾過池５の流入部においてもなお懸濁物質やフロックを多く含んでいることになると考えられる被処理水の量を大幅に少なくすることができる。
【００４８】
同様に、沈降性に変化が生じてからその変化を検出するまでの時間が短縮されるので、変化を検出したときには既に沈降性がさらに変化しているような事態が起こる可能性を低くすることができ、検出結果に基づいて凝集剤の調節などを行うことにより沈澱池４における懸濁物質の沈降性をより適切に制御することができる。
【００４９】
また、前述のように、懸濁物質やフロックの沈降性は、その大きさによって異なるうえ、懸濁物質の性状などによっても異なるため、たとえば、水質を測定した２つの地点の間で、ある大きさの懸濁物質が増加傾向にあり、この懸濁物質と異なる大きさの懸濁物質は減少傾向にあるという可能性もある。このような場合に、懸濁物質やフロックの大きさを区別せずに、被処理水における懸濁物質の濃度を単に示しているに過ぎない濁度などを測定していたのでは、２つの地点間の沈降状態の変化の傾向を正しく把握できないために検出すべき沈降性の低下を見逃す可能性がある。たとえば、本来、十分に沈降すべき大きさの懸濁物質が沈降しておらず、この沈降性の低下を検出すべきであるにも拘らず、他の大きさの懸濁物質が顕著に沈降しているために検知できないということも起こり得る。一方、本実施形態によれば、懸濁物質やフロックが沈降していく過程における２つの地点間の沈降状態の実際の変化の傾向を懸濁物質やフロックの大きさごとに把握することができるので、その大きさごとに懸濁物質やフロックの沈降性の良否を正確に判断することができ、それぞれの判断結果に基づいて、凝集剤の調節などを行うことにより沈澱池４における懸濁物質の沈降性を適切に制御することができる。
【００５０】
また、本実施形態において、演算装置８が、流入部側特性値Ｐ１と下流側特性値Ｐ２との差ΔＰと、Ｐ１との比である濁質沈降率ＲＰを指標ＩＰとして算出すると、ＲＰは、沈澱池４に被処理水が流入する箇所（すなわち、第１地点Ｍ１）から他の地点Ｍ２までの間に、Ｍ１における懸濁物質の数Ｐ１のうちの何割が沈降したのかを示す指標に相当するので、沈澱池４のさらに下流側の懸濁物質の数を外挿でき、沈澱池４の沈降性の良否を判断することができる。換言すれば、フロック形成池３でのフロック形成状況（Ｐ１）と、現に沈澱池４の中で進行している沈降の状況（ΔＰ）との両面から、沈澱池４の沈降性の良否を適切に判断することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態によれば、沈澱池４の、被処理水の流入部近傍である第１地点Ｍ１の懸濁物質の数を測定するので、沈澱池４よりも前の過程における水質の低下や凝集状態の悪化を生じさせる事象の発生を早く把握できると共に、その原因が沈澱池４よりも前の過程にあることを識別することができ、水質の悪化などの原因の解析や必要な対処を容易にさせることができる。
【実施例】
【００５２】
つぎに、本発明の沈澱池の沈降状態をモニタリングする方法の実施例を図２〜４を参照して説明する。本実施例は、図２（ａ）に上面の概略図が、図２（ｂ）に側面の概略図がそれぞれ示されるような、全長３６ｍ、滞留時間４時間の沈澱池４において、午前６時から午後５時までの間、沈降性のモニタリングを行った例である。沈澱池４の、被処理水の流入部（被処理水が流入する開口部１７から０ｍ）の第１地点Ｍ１と、その下流の、被処理水が滞留時間の１／４の時間で到達する地点である流入部から９ｍの他の地点Ｍ２の２箇所の地点の水深２ｍの位置で被処理水を採取した。第１地点Ｍ１で採取した被処理水中の懸濁物質の数をＰ１、ならびに、他の地点Ｍ２で採取した被処理水中の懸濁物質の数をＰ２として、懸濁物質およびフロックの粒径で２μｍ以上かつ７μｍ未満（小粒径）、７μｍ以上かつ１０μｍ未満（中粒径）、および１０μｍ以上（大粒径）の３つの大きさの範囲ごとに懸濁物質の数を１時間おきに測定し、それぞれの大きさごとに濁質沈降率ＲＰ＝１００×（Ｐ２−Ｐ１）／Ｐ１を算出した。
【００５３】
具体的には、沈澱池４の傍らに設置された、ポンプ、除塵フィルタおよび微粒子計からなる計測装置（図示せず）を用いた。ポンプにより、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２の被処理水を、除塵フィルタを介して微粒子計に導いて懸濁物質の数を測定し、測定後の被処理水は沈澱池４に戻した。微粒子計の測定データはパーソナルコンピュータに送られ、パーソナルコンピュータで濁質沈降率ＲＰを算出した。また、比較のために、原水の濁度および沈澱池４の流出部１８における被処理水の濁度を測定した。なお、図２に示される沈澱池４には、傾斜板１９が備えられている。
【００５４】
凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を使用し、被処理水の量に対する注入量を、午前６時から９時３０分までの間は２５ｇ／ｍ3、午前９時３０分から１０時３０分までの間は２０ｇ／ｍ3、その後午後５時までは３０ｇ／ｍ3とした。また、アルカリ剤として苛性ソーダを使用し、被処理水の量に対する注入量を、午前６時から９時３０分までの間は１０ｇ／ｍ3、その後午後５時までは１５ｇ／ｍ3とした。
【００５５】
図３には、第１地点Ｍ１で採取された被処理水中の懸濁物質の数Ｐ１を、２μｍ以上かつ７μｍ未満、７μｍ以上かつ１０μｍ未満、および１０μｍ以上の３つの粒径範囲ごとに測定した結果が、それぞれ符号２１〜２３で示す折れ線により示されており、また、他の地点Ｍ２で採取された被処理水中の懸濁物質の数Ｐ２を、同様に３つの粒径範囲ごとに測定した結果が、それぞれ符号２４〜２６で示す折れ線により示されている。なお、図３において、符号２１および２４で示す折れ線により示される粒径２μｍ以上かつ７μｍ未満の懸濁物質の数の目盛りは、「小粒径粒子数」と記された左側の縦軸に示されており、また、符号２２、２３、２５および２６で示す折れ線により示される粒径７μｍ以上かつ１０μｍ未満の懸濁物質の数、ならびに粒径１０μｍ以上の懸濁物質の数の目盛りは、「中粒径粒子数」および「大粒径粒子数」と記された右側の縦軸に示されている。また、図４には、図３に示された被処理水中の懸濁物質の数の測定値を用いて、２μｍ以上かつ７μｍ未満、７μｍ以上かつ１０μｍ未満、および１０μｍ以上の３つの粒径範囲ごとに算出された濁質沈降率ＲＰが、それぞれ符号２８〜３０に示す折れ線により示されている。また、図４には、原水濁度が符号２７で示す折れ線により示されており、さらに沈澱池４の流出部１８における被処理水の濁度も符号３１で示す折れ線により示されている。
【００５６】
図３に示されるように、被処理水中の懸濁物質の数が、第１地点Ｍ１で採取された被処理水および他の地点Ｍ２で採取された被処理水の両方において、午前９時から１０時の間に上昇を始める原水濁度（図４に符号２７で示す折れ線参照）に呼応するように、午前１０時から１１時の間に、いずれの粒径範囲についても増加している。そして、図４に示されるように、符号２８〜３０で示す折れ線により示される濁質沈降率ＲＰが、いずれの粒径範囲においても午前１０時から１１時の間に上昇を始めている。一方、符号３１で示す折れ線により示される沈澱池４の流出部１８における被処理水の濁度は、早くとも午前１２時３０分よりも後に上昇を始めている。したがって、第１地点Ｍ１および他の地点Ｍ２で採取した被処理水について濁質沈降率ＲＰを算出することによって、沈澱池４の流出部１８での水質の変動を、沈澱池４の流出部で濁度を測定するよりも約２時間３０分ほど早く予測でき、沈澱池４の沈降性の良否を早期に判断できることがわかる。
【００５７】
また、図４に示されるように、２μｍ以上かつ７μｍ未満の粒径範囲についての濁質沈降率ＲＰと、その他の粒径範囲についての濁質沈降率ＲＰとは、その値が上昇を始めてから後の上昇の程度が異なっている。このように、沈降性が異なる大きさの懸濁物質およびフロックについては、その大きさごとに数量を測定して、大きさごとの沈降性を把握することが、より適切に沈降性の良否を判断する点で好ましい。一方、７μｍ以上かつ１０μｍ未満の粒径範囲についての濁質沈降率ＲＰと、１０μｍ以上の粒径範囲についての濁質沈降率ＲＰとは、ほぼ同様の変化傾向を示している。このような場合は、７μｍ以上の粒径をまとめて１つの範囲として懸濁物質の数を測定しても、沈降性の良否の判断の適切さに実質的な影響を及ぼさないものと考えられる。
【符号の説明】
【００５８】
１  水処理システム
２  混和池
３  フロック形成池
４  沈澱池
５  濾過池
６  流入部側水質測定装置
７  下流側水質測定装置
８  演算装置
９  制御装置
１０  インターフェース装置
１１  記憶装置
１２  凝集剤注入装置
１７  沈澱池の被処理水が流入する開口部
１８  沈澱池の流出部
２１  第１地点Ｍ１における粒径２μｍ以上かつ７μｍ未満の懸濁物質の数
２２  第１地点Ｍ１における粒径７μｍ以上かつ１０μｍ未満の懸濁物質の数
２３  第１地点Ｍ１における粒径１０μｍ以上の懸濁物質の数
２４  他の地点Ｍ２における粒径２μｍ以上かつ７μｍ未満の懸濁物質の数
２５  他の地点Ｍ２における粒径７μｍ以上かつ１０μｍ未満の懸濁物質の数
２６  他の地点Ｍ２における粒径１０μｍ以上の懸濁物質の数
２７  原水濁度
２８  粒径２μｍ以上かつ７μｍ未満の懸濁物質の濁質沈降率
２９  粒径７μｍ以上かつ１０μｍ未満の懸濁物質の濁質沈降率
３０  粒径１０μｍ以上の懸濁物質の濁質沈降率
３１  沈澱池流出部の濁度
Ｍ１  第１地点
Ｍ２  他の地点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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