(57)【要約】【課題】凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまうことを抑制することができる凝集制御装置、凝集制御方法及び凝集制御システムを提供することである。【解決手段】実施形態の凝集制御装置は、算出部と、制御部とを持つ。算出部は、凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、前記フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する。制御部は、前記分散値及び前記平均値に基づいて前記被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、前記面積比に基づいて前記被処理水のｐＨを調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、前記フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する算出部と、
前記分散値及び前記平均値に基づいて前記被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、前記面積比に基づいて前記被処理水のｐＨを調整する制御部と、
を備える凝集制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記分散値が第１閾値未満である場合、前記平均値の正負に基づいて凝集剤注入率を調整し、前記面積比が第２の閾値以下である場合、前記被処理水のｐＨを調整する、
請求項１に記載の凝集制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記面積比が第２閾値以下である場合、前記被処理水を攪拌する撹拌装置の撹拌強度又は撹拌時間を調整する、
請求項１又は２に記載の凝集制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記フロックの表面荷電がプラス又はマイナスのいずれであるかを前記平均値の正負に基づいて判定し、前記分散値が前記第１閾値未満であり前記フロックの表面荷電がプラスである場合、前記凝集剤の注入量を減少させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記フロックの表面荷電がプラス又はマイナスのいずれであるかを前記平均値の正負に基づいて判定し、前記分散値が前記第１閾値未満であり前記フロックの表面荷電がマイナスである場合、前記凝集剤の注入量を増加させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記フロックが撮像された画像に基づいて、前記フロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値を算出する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記被処理水に対する前記凝集剤又は前記ｐＨ調整剤の注入の動作を、前記フロックの粒径の変化に基づいて制御する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、アルカリ度調整剤を、前記フロックの粒径の変化に基づいて前記被処理水に注入する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記被処理水のろ過時間指標、前記被処理水中のアルミニウムの濃度及び前記被処理水をろ過するろ過池の水位のうちの少なくとも一つと、前記粒径の変化とに基づいて、前記アルカリ度調整剤を前記被処理水に注入する、
請求項８に記載の凝集制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記粒径の変化を、前記フロックが撮像された画像に基づいて測定する、
請求項７から９のいずれか一項に記載の凝集制御装置。
【請求項１１】
凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、前記フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する算出ステップと、
前記分散値及び前記平均値に基づいて前記被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、前記面積比に基づいて前記被処理水のｐＨを調整する制御ステップと、
有する凝集制御方法。
【請求項１２】
凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、前記フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する算出部と、
前記分散値及び前記平均値に基づいて前記被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、前記面積比に基づいて前記被処理水のｐＨを調整する制御部と、
を備える凝集制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、凝集制御装置、凝集制御方法及び凝集制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理プラントでは、処理すべき原水への凝集剤の注入量を制御する凝集制御装置が用いられている。しかしながら、従来の凝集制御装置による制御では、凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまう可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５２２６５０号公報
【特許文献２】特許第５９２５００５号公報
【特許文献３】特許第５１３１００５号公報
【特許文献４】特許第５６３６２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまうことを抑制することができる凝集制御装置、凝集制御方法及び凝集制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の凝集制御装置は、算出部と、制御部とを持つ。算出部は、凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、前記フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する。制御部は、前記分散値及び前記平均値に基づいて前記被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、前記面積比に基づいて前記被処理水のｐＨを調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態の凝集制御システムを備える水処理プラントの構成の具体例を示す図。
【図２】第１の実施形態における、被処理水のｐＨと第２形態アルミニウム比率との関係を示す図。
【図３】第１の実施形態における、被処理水のアルカリ度と第２形態アルミニウム比率との関係を示す図。
【図４】第１の実施形態における、第１形態アルミニウム比率、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率の具体例を示す図。
【図５】第１の実施形態における、第２形態及び第３形態のアルミニウムの存在量と良好なフロックの密度状態の一例を示した図。
【図６】第１の実施形態における、第２形態及び第３形態のアルミニウムの存在量と、状態が不良なフロックの密度及び粒径の状態の一例を示した図。
【図７】第１の実施形態における、懸濁液を収容するセルの具体例を示す図。
【図８】第１の実施形態における、凝集剤の注入量とフロックの電気泳動の速度の分散値との関係を示す図。
【図９】第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像の明視野像及び位相差像の具体例を示す図。
【図１０】第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像のリングライトによる撮像及び同軸落射による撮像の第一の具体例を示す図。
【図１１】第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像のリングライトによる撮像及び同軸落射による撮像の第二の具体例を示す図。
【図１２】第１の実施形態における、凝集剤注入量とフロック中のゲル状物に対する固形物の面積比の関係を示した図。
【図１３】第１の実施形態における、凝集剤注入量とフロックの電気泳動の速度の分散値とフロックの面積比の関係を示す図。
【図１４】第１の実施形態における、凝集制御装置の第１の動作例を示すフローチャート。
【図１５】第１の実施形態における、凝集制御装置の第２の動作例を示すフローチャート。
【図１６】第２の実施形態の凝集制御システムを備える水処理プラントの構成の第２例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の凝集制御装置、凝集制御方法及び凝集制御システムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の凝集制御システム２を備える水処理プラント１の構成の具体例を示す図である。水処理プラント１は、固液分離機能を備える設備であれば、特定の設備に限定されない。固液分離機能は、液体に含まれている懸濁物等の固形物を凝集剤によって液体から分離する機能である。水処理プラント１は、例えば、浄水場、製紙工場、食品工場である。水処理プラント１が浄水場である場合、原水は、例えば、河川水、ダム湖水、地下水、雨水、下水である。水処理プラント１が製紙工場又は食品工場である場合、原水は、例えば、工業排水である。以下、水処理プラント１は、一例として浄水場として記述する。
【０００８】
例えば、図１に示す水処理プラント１は、固液分離機能を実現する設備として凝集制御システム２及び各貯水部を備える。例えば、各貯水部は、着水井１０、混和池２０（急速混和池）、フロック形成池３０−１〜３０−３、沈殿池４０、ろ過池５０及び浄水池５５である。各貯水部のうち、着水井１０は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。各貯水部のうち、浄水池５５は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。
【０００９】
着水井１０は、水処理プラント１に送られてきた原水を貯え、原水から植物や土砂等の比較的比重の大きい不要物を分離して後段の貯水部に送水する設備である。ここでいう原水とは水処理プラント１の処理対象となる水のことであり、水処理プラント１の内外から着水井１０に送られる。以下では、この原水を含め、水処理プラント１において処理中の水を「被処理水」と記載し、処理を終えて放流又は再利用可能となった水を「処理済み水」と記載する。即ち、原水は初期状態の被処理水ということができる。
【００１０】
着水井１０には水質計１１が備えられる。水質計１１は着水井１０内の被処理水の水質を測定する。例えば、水質は、濁度や色度、水温、導電率、ｐＨ（水素イオン濃度指数）、アルカリ度（酸消費量）等の諸量によって表される。水質計１１は、これら諸量の測定によって得られた水質を表す情報を凝集制御システム２に送信する。着水井１０では、植物や土砂等の比較的大きな不要物が沈殿によって被処理水から分離される。これらの不要物が分離された上澄みの水（以下「上澄み水」という。）は、沈殿によって分離されずに残留した懸濁物を含んだ状態で後段の混和地２０に送られる。なお、着水井１０の上流側には流量調整弁１３が備えられ、この流量調整弁１３によって着水井１０に流入する流量が調整される。
【００１１】
着水井１０と混和池２０との間の配管には流量計１２が備えられる。流量計１２は、着水井１０から混和池２０に送られる上澄み水の流量を測定する。流量計１２は、着水井１０から混和池２０に送られる上澄み水の流量を表す情報を、凝集制御システム２に送信する。
【００１２】
凝集制御システム２は、着水井１０と混和池２０との間の配管（水路）に、ｐＨ調整剤を注入する。ｐＨ調整剤には酸性のものとアルカリ性のものとがある。例えば、硫酸や塩酸は酸性のｐＨ調整剤であり、水酸化ナトリウム（別名：苛性ソーダ）はアルカリ性のｐＨ調整剤である。
【００１３】
混和池２０には、上澄み水が着水井１０から送られる。凝集制御システム２は、混和池２０の水（混和水）に凝集剤を注入する。例えば、凝集剤には、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：Poly Aluminum Chloride）や硫酸アルミニウム（硫酸ばんど）などがある。以下、これらの凝集剤又はｐＨ調整剤等が水に注入される工程を「薬注工程」という。
【００１４】
混和池２０には撹拌装置２１及びｐＨ計２２が備えられる。撹拌装置２１（急速攪拌装置）は混和池２０の水を撹拌する。例えば、撹拌装置２１はフラッシュミキサである。撹拌装置２１にはモータが接続されており、撹拌スピードが可変であってもよい。ｐＨ計２２は混和池２０の水のｐＨを連続的に測定する。ｐＨ計２２は混和池２０の水のｐＨを、予め定められた周期で間欠的に測定してもよい。例えば、ｐＨ計２２は１０分周期でｐＨを測定する。ｐＨ計２２は、混和池２０の水のｐＨの値を表す情報を、凝集制御システム２に送信する。ｐＨ計２２は、混和池２０とフロック形成池３０−１との間の配管に備えられていてもよい。
【００１５】
ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムが注入される場合には凝集剤の添加によってｐＨが上昇する場合もあるが、一般的には凝集剤が添加されるとｐＨは低下する。そのため、混和池２０のｐＨは着水井１０で計測されたｐＨよりも低い値をとるのが一般的である。このような凝集剤の添加によるｐＨの変動を考慮して、混和池２０の水のｐＨの値には上限値や下限値が定められる場合もある。この場合、凝集剤は、注入によって変化したｐＨがｐＨ計２２によって測定されるように、ｐＨ計２２の測定周期に応じたタイミングで注入される。そして、凝集制御システム２は、ｐＨの測定結果に基づいて、ｐＨが上限値から下限値までの範囲内にとどまるように凝集剤の注入量を監視する。
【００１６】
混和池２０に凝集剤が注入されると、被処理水に含まれる懸濁物は凝集してフロックとなる。フロックの凝集状態は被処理水に対する凝集剤の注入量に応じて異なる。フロックの凝集状態の指標は、例えば、流動電流値やフロックの表面荷電の平均値、フロックのゼータ電位等によって表される。フロックの凝集状態の指標は、フロックを沈殿させた後の上澄み水を使って測定されるろ過時間指標（ＳＴＲ：Suction Time Ratio）によって表されてもよい。フロックの凝集状態の指標は、フロックを粒径ごとに分級した被処理水に含まれるアルミニウムの濃度（残留アルミニウム濃度）によって表されてもよい。アルミニウムの濃度は、例えば、エリオクロムシアニンレッドを呈色試薬として用いた吸光光度法によって測定される。フロックの凝集状態の指標は、フロック中の固形物とゲル状物の割合に基づいて算出されるフロックの密度に関する指標値によって表されてもよい。また、フロックの凝集状態の指標は、単にフロックの大きさを測定した粒径によって表されてもよい。
【００１７】
懸濁物の表面は、通常、水中ではマイナスに帯電している。一方凝集剤は、水中ではプラスに帯電している。従って、凝集剤は懸濁物に付着する。懸濁物に付着した凝集剤は、懸濁物のマイナスの荷電を打ち消すことによって、懸濁物の表面荷電を０［ｍＶ］に近づける。懸濁物の表面荷電が０［ｍＶ］に近づくに従い、ゼータ電位は０［ｍＶ］に近づく。従って、凝集剤は、懸濁物同士の反発を弱めて衝突回数を増加させる作用を有する。この凝集剤の作用により、衝突したフロック同士が徐々に集塊化していき、より大きなフロックの形成が促進される。
【００１８】
凝集剤の注入量が不足している場合、懸濁物の表面荷電の平均値がマイナスのままとなり懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が不足している状況ではフロックの形成は十分に進まない。一方で、凝集剤の注入量が過剰である場合、懸濁物の表面荷電の平均値がプラスになってしまい懸濁物同士が反発する。そのため、凝集剤の注入量が過剰である状況においてもフロックの形成は十分に進まない。これに対して、凝集剤の注入量が適正である場合、懸濁物の表面荷電が中和して、分子間力の作用により懸濁物同士が互いに引き合う。そのため、凝集剤の注入量が適正である状況ではフロックの形成が進む。従って、凝集剤の注入量は、懸濁物の表面荷電を中和させる（約０［ｍＶ］にする）ような適正量に制御されることが望ましい。
【００１９】
凝集剤は、水中では様々な形態に分かれて存在する。浄水場で多く用いられているＰＡＣは塩化アルミニウムの重合体である。ＰＡＣは、水中では、第１形態のアルミニウム（以下「第１形態アルミニウム」という。）と、第２形態のアルミニウム（以下「第２形態アルミニウム」という。）と、第３形態のアルミニウム（以下「第３形態アルミニウム」という。）と、が混合した状態に変化する。第１形態アルミニウム、第２形態アルミニウム及び第３形態アルミニウムの混合の比率は、ＰＡＣが添加された被処理水のｐＨ又はアルカリ度等に応じて異なる。
【００２０】
第１形態アルミニウムは、第２形態アルミニウム又は第３形態アルミニウムと比較して小さい構造にＰＡＣが変化した形態である。第１形態アルミニウムは、モノマーアルミニウムと呼ばれる。第１形態アルミニウムは、第２形態アルミニウム又は第３形態アルミニウムと比較して凝集反応における寄与が小さい。
【００２１】
第２形態アルミニウムは、ＰＡＣが多価のイオン性ポリマー化を起こしている状態に変化した形態である。第２形態アルミニウムは、ポリマーアルミニウムと呼ばれる。第２形態アルミニウムは、荷電中和作用に大きく寄与する。
【００２２】
第３形態アルミニウムは、比較的大きいコロイド状のアルミニウムと不溶態のアルミニウムとにＰＡＣが変化した形態である。第３形態アルミニウムは、凝集反応における架橋作用に大きく寄与する。従って、第３形態アルミニウムは、フロックが大きくなって沈降しやすい状態となることに大きく寄与する。第３形態のアルミニウムの量が不足している場合、荷電中和が良好に進んだとしても架橋作用がうまく働かないため、フロックは大きくならない。フロックが大きくならない場合、フロックが沈降しやすい状態とならないので、被処理水の濁度はあまり低下しない。
【００２３】
凝集制御システム２は、凝集剤が注入された混和池２０内の被処理水（以下「混和水」という。）の一部を採取する。以下、第１形態アルミニウム量、第２形態アルミニウム量及び第３形態アルミニウム量の合計量に占める第１形態アルミニウム量の比率を「第１形態アルミニウム比率」という。同様に、第１形態アルミニウム量、第２形態アルミニウム量及び第３形態アルミニウム量の合計量に占める第２形態アルミニウム量の比率を「第２形態アルミニウム比率」といい、同合計量に占める第３形態アルミニウム量の比率を「第３形態アルミニウム比率」という。第１形態アルミニウム比率、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率は、例えば、フェロン法によって測定可能である。
【００２４】
懸濁物の表面荷電を中和させることができる凝集剤の注入量は、被処理水の水質に応じて異なる。従って、凝集制御システム２は、被処理水の水質に応じて凝集剤の注入量を定める必要がある。
【００２５】
第２形態アルミニウムは、第１形態アルミニウム及び第３形態アルミニウムと比較して、懸濁物の表面荷電を効果的に中和する。従って、懸濁物や微細なフロック同士は、水中の第２形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。なお、微細なフロックからある程度の大きさに成長したフロック同士は、水中の第３形態アルミニウム比率が高いほど効果的に凝集する。
【００２６】
第２形態アルミニウム比率は、懸濁物を含む被処理水の水質に応じて異なる。従って、凝集制御システム２は、懸濁物を含む被処理水の水質を変化させて水中における第２形態アルミニウム比率を高くすることによって、懸濁物や微細なフロック同士を効果的に凝集させることができる。
【００２７】
図２は、第１の実施形態における、被処理水のｐＨと第２形態アルミニウム比率との関係を示す図である。横軸は被処理水のｐＨを示す。縦軸は被処理水における第２形態アルミニウム比率を示す。被処理水のｐＨと第２形態アルミニウム比率との関係は、フェロン法などの測定方法に基づく測定によって定められる。第２形態アルミニウム比率は、被処理水のｐＨの値が中性から低くなるほど高くなる。測定されたｐＨの値がｐＨ閾値未満である場合、第２形態アルミニウム比率は飽和する。即ち、測定されたｐＨの値がｐＨ閾値未満である場合、第２形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、測定されたｐＨの値がｐＨ閾値以上である場合と比較して小さい。ここで、ｐＨ閾値は測定によって定まる閾値である。
【００２８】
図３は、第１の実施形態における、被処理水のアルカリ度と第２形態アルミニウム比率との関係を示す図である。横軸は被処理水のアルカリ度を示す。縦軸は被処理水における第２形態アルミニウム比率を示す。被処理水のアルカリ度と第２形態アルミニウム比率との関係は、フェロン法などの測定方法に基づく測定によって定められる。第２形態アルミニウム比率は、被処理水のアルカリ度の値が高くなるほど高くなる。測定されたアルカリ度の値がアルカリ度閾値以上である場合、第２形態アルミニウム比率は飽和する。即ち、測定されたアルカリ度の値がアルカリ度閾値以上である場合、第２形態アルミニウムの増加ポテンシャルは、測定されたアルカリ度の値がアルカリ度閾値未満である場合と比較して小さい。アルカリ度閾値は、測定によって定まる閾値である。
【００２９】
図４は、第１の実施形態における、第１形態アルミニウム比率、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率の具体例を示す図である。図４では、ＭＡｎ（添字ｎは、１から１２までの任意の整数）は、第１形態アルミニウム比率を示す。ＰＡｎは、第２形態アルミニウム比率を示す。ＣＡｎは、第３形態アルミニウム比率を示す。第１形態アルミニウム比率ＭＡｎ、第２形態アルミニウム比率ＰＡｎ及び第３形態アルミニウム比率ＣＡｎの合計値は１００％である。
【００３０】
図４の例は、第１形態アルミニウム比率、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率を、一例として、ｐＨ６．０〜７．５までのｐＨの各値と、アルカリ度１０［ｍｇ／ｌ］〜３０［ｍｇ／ｌ］までのアルカリ度の各値との組み合わせごとに示した図である。凝集制御システム２は、図４に示すようなテーブル情報に基づいて、第１形態アルミニウム比率、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率をｐＨ及びアルカリ度の測定値から推定することができる。なお、凝集制御システム２は、図４に示すようなテーブル情報を予め記憶部に記憶してもよい。
【００３１】
ここで、図２に示す関係を踏まえれば、図４における第２形態アルミニウム比率ＰＡ４は、第２形態アルミニウム比率ＰＡ１よりも小さいことが分かる。同様に、図３に示す関係を踏まえれば、図４における第２形態アルミニウム比率ＰＡ９は、第２形態アルミニウム比率ＰＡ１よりも大きいことが分かる。これらのことから、即ち、第２形態アルミニウム比率ＰＡ９は、第２形態アルミニウム比率ＰＡ４よりも大きいことが分かる。
【００３２】
第３形態アルミニウムは、第２形態アルミニウムによって表面荷電が中和された懸濁物や微細なフロック同士を架橋して、フロックを大きくさせる。
【００３３】
次に、第２形態アルミニウムと第３形態アルミニウムによってフロックが成長する過程における、フロックの密度の変化に関して述べる。図４で示したとおり、被処理水に注入された直後における第２形態アルミニウムと第３形態アルミとの比率は、被処理水のｐＨ及びアルカリ度に応じて異なる。
【００３４】
図５は、第１の実施形態において、良好な密度状態を持つフロックが形成される状況を説明する図である。図５（Ａ）は、第２形態アルミニウム比率及び第３形態アルミニウム比率の変化を、ｐＨをパラメータとして表した場合の概念図を示す。ここでのｐＨは凝集時のｐＨであり、横軸は混和池２０の被処理水に関して測定されたｐＨを表す。荷電中和作用に貢献する第２形態アルミニウムと、架橋作用に貢献する第３形態アルミニウムの量とが、被処理水中の懸濁物に対して適量である場合、フロックの密度状態は良好となり、ある程度大きな粒径を持つフロックが形成される。図５は、原水時点の濁度から、凝集沈殿処理によって分離されたフロック分だけ濁度が低下し、凝集沈殿後には被処理水中に残留しているフロック分の濁度となることを表している。すなわち、このような場合において、比処理水中の濁度の除去率は最も良好となり、凝集沈澱処理後に比処理水中に残留する濁度分も少なくなる。ここでの密度状態とは、凝集剤に由来するフロック中のゲル状物と懸濁物に由来するフロック中の固形物との面積比で表すことができる。図５（Ｂ）に示すように、第２形態アルミニウムと第３形態アルミニウムとが被処理水中に適切な比率で存在する場合、固形物が詰まった状態（良好な密度状態）のフロックが形成される。このようなフロックが形成される状況では、注入した凝集剤が無駄なくフロック中に取り込まれており、またフロックが壊れにくいため、水中に残存する凝集剤（残留凝集剤）の量も少なくなる。
【００３５】
図６は、第１の実施形態における、第２形態と第３形態のアルミニウムの存在量と不良なフロックの密度状態の一例を示した図である。図６（Ａ）は、図５（Ａ）に示した良好な密度状態が崩れた状態でフロックが形成される状況を示している。例えば、図６（Ａ）の例の凝集状態１ではｐＨが酸性側に傾いており荷電中和作用に貢献する第２形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。また、凝集状態２ではｐＨがアルカリ性側に傾いており架橋作用に貢献する第３形態アルミニウムが過剰に存在している状態である。
【００３６】
この場合、凝集状態１では、例えば図６（Ｂ）に示されるように、フロックの架橋作用が十分に働かないため、密度状態としては良好であっても粒径の小さなフロックとなってしまう。図６は、図５と同様に、被処理水の濁度が原水時点から凝集沈殿後までに変化する様子を示しているが、フロックの沈降性が悪いため被処理水の濁度が十分に低下しない状況を表している。そのため、被処理水から不要物を十分に分離することができない状態となってしまう。
【００３７】
一方、凝集状態２では、例えば図６（Ｃ）に示されるように、フロックの架橋作用が促進されて粒径の大きなフロックが形成されるが、ゲル状物の比率が高くなり良好な密度状態のフロックが形成されにくくなってしまう。このような密度状態のフロックは壊れやすく、結果として微小なフロックの破片が残留し、被処理水の濁度を上げてしまうことになる。さらに、このようなフロックの破片は、凝集剤を含んでいるため凝集剤の残留量を増させることになり、被処理水のアルミニウム濃度を高めることになる。被処理水中に残留したアルミニウムは、後段に存在する砂ろ過池の目詰まりの要因となる。砂ろ過池の目詰まりはろ過抵抗の上昇を促進するため、ろ過池の洗浄頻度が高くなり、結果としてコストの増加を招くことになる。また、ゲル状物の比率が高いフロックは、水分を多く含むため、沈殿池の下部に堆積する汚泥の性状に影響を及ぼす。そのため、ゲル状物の比率が高いフロックの増加は汚泥処分にかかる時間を増大させ、結果としてコストの増加を招くことになる。
【００３８】
図６に示す凝集不良の２ケースにおいては、原水に対する凝集剤の注入量が荷電中和を維持するように決定された場合であっても、凝集時のｐＨが中性付近から大きく外れてしまった場合には発生しうる現象である。そのため、荷電中和状態に加えて、フロックの密度状態を示す情報を入手し、凝集時のｐＨを適切な値に維持する必要がある。その際、ｐＨ調整剤注入の判断、即ちｐＨを酸性又はアルカリ性のいずれに調整したらよいかの判断を支援する情報を入手することは、良好な凝集状態を得るために重要である。
【００３９】
なお、図６（Ｂ）に示されるような、架橋作用に貢献する第３形態アルミニウムの量が少なく、フロックが大きく成長しないような状況においては、撹拌強度を上げたり、撹拌時間を長くしたりすることでフロックの成長を促進する方法もある。
【００４０】
図１の説明に戻る。フロック形成池３０−１〜３０−３のうち、フロック形成池３０−１は、被処理水の流れに関して最も上流に位置する。フロック形成池３０−１〜３０−３のうち、フロック形成池３０−３は、被処理水の流れに関して最も下流に位置する。
【００４１】
フロック形成池３０−１には、混和池２０から被処理水が送られる。フロック形成池３０−１には撹拌装置３１−１が備えられる。撹拌装置３１−１は、モータに駆動されることによって、フロック形成池３０−１の被処理水を撹拌する。例えば、撹拌装置３１−１はフロキュレータである。撹拌装置３１−１によって撹拌された被処理水中では、微細なフロックが衝突を繰り返すことによってより大きな粒径のフロックが形成される。
【００４２】
フロック形成池３０−２には、フロック形成池３０−１から被処理水が送られる。フロック形成池３０−２には撹拌装置３１−２が備えられる。例えば、攪拌装置３１−２は、攪拌装置３１−１と同様のフロキュレータであり、撹拌装置３１−１と比較して弱い力でフロック形成池３０−２の水を撹拌する。フロック形成池３０−１と同様に、フロック形成池３０−２では、撹拌装置３１−２の攪拌によるフロック同士の衝突によってより大きなフロックが形成される。
【００４３】
フロック形成池３０−３には、フロック形成池３０−２から被処理水が送られる。フロック形成池３０−３には撹拌装置３１−３が備えられる。例えば、撹拌装置３１−３は、攪拌装置３１−２と同様のフロキュレータであり、撹拌装置３１−２と比較して弱い力でフロック形成池３０−３の水を撹拌する。フロック形成池３０−２と同様に、フロック形成池３０−３では、攪拌装置３１−３の攪拌によるフロック同士の衝突によって、フロックはさらに大きなフロックへと成長する。これによって、フロック形成池３０−３の被処理水中では、フロック形成池３０−１及び３０−２と比較して粒径の大きいフロックが形成される。以下、フロック形成池３０−１〜３０−３に共通する事項の説明においては、符号の一部を省略して、フロック形成池３０−１〜３０−３を「フロック形成池３０」と表記する。
【００４４】
沈殿池４０には、フロック形成池３０−３から被処理水が送られる。沈殿池４０には、予め定められた以上の所定時間、被処理水が貯留される。この予め定められた所定時間は、例えば３時間である。沈殿池４０では、所定時間の沈殿によってフロックが被処理水から分離される。以下、フロックが被処理水から分離される工程を「分離工程」という。沈殿池４０の最下流部では、沈殿によって得られた上澄み水に対してオゾン処理及び生物活性炭処理の少なくとも一方がさらに施されてもよい。
【００４５】
沈殿池４０には水質計４１が備えられる。水質計４１は、沈殿池４０内の上澄み水の水質を測定する。例えば、水質計４１は上澄み水の濁度及び色度を測定する。水質計４１は、沈殿池４０の最も下流側付近から採取された上澄み水の水質を測定する。水質計４１は、これら諸量の測定によって得られた水質を表す情報を凝集制御システム２に送信する。
【００４６】
ろ過池５０には、沈殿池４０の上澄み水が送られる。ろ過池５０では、沈殿池４０から送られた上澄み水がろ過される。ろ過池５０によってろ過された水（清浄水）は、浄水池５５に送られる。浄水池５５では、塩素等よって清浄水に殺菌処理が施される。殺菌処理が施された清浄水は、浄水池５５から住宅等に送られる。またろ過池洗浄ポンプ５１は浄水池５５の水を使ってろ過池の洗浄を行う。このときの洗浄排水は排泥池５２に送られる。また排泥池５２には、沈殿池４０の底に溜まった汚泥が引き抜かれてくる。同じようにフロック形成池３０の底に溜まった汚泥も引き抜かれて排泥池５２に送られる。排泥池５２に溜まった汚泥は汚泥処理施設５３に送られ、脱水処理が施され、浄水場外に運び出される。
【００４７】
また、ろ過池５０には、水位上昇測定装置５１が備えられる。水位上昇測定装置５１は、ろ過池５０の水位を測定する。例えば、水位上昇測定装置５１は、異なる時刻に測定された複数の水位に基づいて水位の上昇を測定する。水位上昇測定装置５１は、ろ過池５０の水位を表す情報を凝集制御システム２に送信する。
【００４８】
続いて、凝集制御システム２の構成について説明する。凝集制御システム２は、ｐＨ調整剤注入装置６０、凝集剤注入装置７０、凝集制御装置８０及び調整装置９０を備える。凝集制御システム２は、ｐＨ調整剤注入装置６０及び調整装置９０を備えることにより、水処理プラント１の薬注工程において、予め定められた貯水部又は配管（水路）に注入されるｐＨ調整剤の注入量を制御する。また、凝集制御システム２は、凝集剤注入装置７０及び調整装置９０を備えることにより、水処理プラント１の薬注工程において、予め定められた貯水部又は配管（水路）に注入される凝集剤の注入量を制御する。図１の例では、凝集制御システム２は、混和池２０に凝集剤を注入する。
【００４９】
ｐＨ調整剤注入装置６０は、ｐＨ調整剤の注入量を表す情報を、調整装置９０から取得する。ｐＨ調整剤注入装置６０は、酸性又はアルカリ性のいずれのｐＨ調整剤を注入するかを示す情報を、調整装置９０から取得してもよい。
【００５０】
ｐＨ調整剤注入装置６０は、ｐＨ調整剤の注入量を表す情報に基づいて、着水井１０と混和池２０との間の配管（水路）にｐＨ調整剤を注入する。ｐＨ調整剤注入装置６０は、例えば、ポンプである。ポンプは、電動でもよい。ｐＨ調整剤注入装置６０は、アルカリ性のｐＨ調整剤を混和水に注入する場合、ｐＨ調整剤の注入量を表す情報に基づいて、混和水のアルカリ度が２０±５［ｍｇ／ｌ］程度となるようにｐＨ調整剤の注入量を調整してもよい。混和池２０では、ｐＨ調整剤によって被処理水（混和水）のｐＨが変化するので、図２に示したような第２形態アルミニウム比率の変化が生じる。ｐＨ調整剤注入装置６０は、混和地２０への注入に加え、さらに混和池２０とフロック形成池３０との間の配管（水路）にｐＨ調整剤を注入してもよい。即ち、ｐＨ調整剤注入装置６０は、フロック形成池３０−１の流入口にｐＨ調整剤を注入してもよい。
【００５１】
撹拌強度制御装置６５は、各撹拌装置３１の撹拌強度（回転数）の変更に関する情報を、調整装置９０から取得する。撹拌強度制御装置６５は、各撹拌強度の回転数を上げるか下げるかの情報を、調整装置９０から取得してもよい。
【００５２】
撹拌強度制御装置６５は、回転数の変更を表す情報に基づいて、混和池２０の撹拌装置２１、フロック形成池３０−１の撹拌装置３１−１、フロック形成池３０−２の撹拌装置３１−２及びフロック形成池３０−３の撹拌装置３１−３の回転数を調整する。浄水場によっては、回転数を調整できる機能が一部の攪拌装置にしか備わっていない場合がある。そのような場合、攪拌強度制御装置６５は、調整機能が備わっている撹拌装置に関してのみ回転数を調整してもよい。また、制御対象の浄水場に回転数を調整できる機能を備えた攪拌槽が存在しない場合、凝集制御システム２は攪拌強度制御装置６５を備えなくてもよい。
【００５３】
攪拌装置の回転数を増加させるとフロックの衝突回数が上がるため、フロックの形成が促進される。その一方で、攪拌装置はモータ等によって駆動されるため、回転数の増加は消費電力の増加につながる場合もある。そこで、攪拌強度制御装置６５は、消費電力の増加によって生じる電力コストの増加量と、回転数の増加による凝集プロセスの改善がもたらすコストの削減量との両者を比較して、回転数の増加の判断をしてもよい。
【００５４】
凝集剤注入装置７０は、凝集剤の注入量を表す情報を、調整装置９０から取得する。凝集剤注入装置７０は、凝集剤の注入量を表す情報に基づいて、混和池２０の被処理水（混和水）に凝集剤を注入する。凝集剤注入装置７０は、例えば、ポンプである。凝集剤注入装置７０は、混和地２０への注入に加え、さらに混和池２０とフロック形成池３０との間の配管（水路）に凝集剤を注入してもよい。即ち、凝集剤注入装置７０は、フロック形成池３０−１の流入口に凝集剤を注入してもよい。
【００５５】
凝集制御装置８０は、ワークステーション装置、パーソナルコンピュータ装置、サーバ装置等の情報処理装置である。凝集制御装置８０は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度を、画像解析によって測定する。また、凝集制御装置８０は、混和池２０の水に含まれているフロックの撮影画像よりフロック中の固形物とフロック中のゲル状物とを識別し、フロック中の固形物及びゲル状物の割合からフロックの密度状態を測定する。凝集制御装置８０は、測定された電気泳動の速度とフロックの密度状態とに基づいて、凝集剤及びｐＨ調整剤の注入量、又は撹拌強度及び撹拌時間を定める。撹拌時間の調整は、流量調整弁の操作による流量の制御、即ち被処理水の滞留時間を制御することによって実現される。
【００５６】
凝集制御装置８０は、解析部８１、算出部８２、制御部８３及び記憶部８４を備える。解析部８１、算出部８２及び制御部８３のうちの一部又は全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部８４に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうちの一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００５７】
解析部８１は、混和池２０内の被処理水（混和水）の一部を採取する。解析部８１に代えてに水処理プラント１の運転員が被処理水の採取を行ってもよい。採取された混和水は所定の容器（以下「セル」という。）に収容される。混和水には、懸濁物や微細なフロックが含まれている。以下では、必要に応じて混和水を懸濁液と称する。被処理水の採水は混和池２０に限定せず、フロック形成池３０−１、フロック形成池３０−２、フロック形成池３０−３のいずれかであってもよい。
【００５８】
図７は、第１の実施形態における、懸濁液３００を収容するセル２００の具体例を示す図である。セル２００の材質は、例えば、ガラスやアクリルなどの透明な材質である。セル２００は、図中ｘ軸の正方向の端部に負極２１０を、負方向の端部に正極２２０を備える。即ち、負極２１０と正極２２０とはｘ軸方向に対向配置される。負極２１０と正極２２０とは、電圧供給部２３０に接続されている。電圧供給部２３０は、負極２１０と正極２２０との間に電圧を印加する。電圧は、例えば１０〜２０Ｖである。電圧の印加時間は、例えば３〜５分間である。この電圧の印加により、正又は負に帯電した懸濁液３００中のフロックが正極又は負極の方向に移動する。以下、ｘ軸の正方向の移動速度は正値で表され、ｘ軸の負方向の移動速度は負値で表されるものとする。同様に、ｙ軸の正方向の移動速度は正値で表され、ｙ軸の負方向の移動速度は負値で表されるものとする。ここで、測定容器（セル）のＺ軸方向の深さ（厚み）は、例えば１ｍｍ〜３ｍｍである。
【００５９】
セル２００は、懸濁液３００を収容する。電圧供給部２３０は、負極２１０と正極２２０との間に電圧を印加することによって、懸濁液３００に電圧を印加する。表面電荷がマイナスである微細なフロックは、懸濁液３００に電圧が印加されている場合、正極２２０に向かってｘ軸の負方向に電気泳動する。従って、表面電荷がマイナスである懸濁液３００内のフロックの電気泳動の平均速度は負値である。
【００６０】
表面電荷がプラスである微細なフロックは、懸濁液３００に電圧が印加されている場合、負極２１０に向かってｘ軸の正方向に電気泳動する。従って、表面電荷がプラスである懸濁液３００内のフロックの電気泳動の平均速度は正値である。
【００６１】
表面電荷が中和している微細なフロックは、電圧を印加した場合でも、懸濁液３００内を浮遊する。従って、表面電荷が中和している微細なフロックの電気泳動の方向は、負極２１０と正極２２０との間に電圧を印加されている場合でも一定ではない。よって個々の粒子の移動速度のばらつきが大きくなり、移動速度の分散が大きくなる。表面電荷が中和している微細なフロックの電気泳動の速度の分散値は所定値以上となる。つまり、この所定値を閾値として、電圧を印加した場合における分散値を閾値と比較することによって、表面電荷が中和しているか否かを把握することができる。
【００６２】
図１の説明に戻る。解析部８１は、光源部８１０、撮像部８１１及び速度測定部８１２を備える。光源部８１０は光をセル２００に照射する。光源部８１０は、例えばレーザー光や可視光をセル２００に照射する。光源部８１０は、照射する光の強度や波長を変更してもよい。光源部８１０から照射された光は、透明なセル２００を透過して撮像部８１１の光学系に受光される。
【００６３】
撮像部８１１は撮像装置である。撮像部８１１は、懸濁液３００の中で電気泳動しているフロックの表面によって反射された散乱光を受光する。例えば、撮像部８１１はセル２００の透明な側面を通して懸濁液３００を撮像できるようにセル２００の側面に設置される。撮像部８１１は、懸濁液３００に電圧が印加されている場合、懸濁液３００の中で電気泳動しているフロックを所定周期で撮像する。所定周期は、例えば１／３秒周期である。所定周期が１／３秒周期である場合、撮像部８１１は１秒間に３フレームの画像を生成する。表面電荷が中和している微細なフロックは、ｘ軸方向のみならず２次元方向に浮遊する。撮像部８１１は、フロックが撮像された画像を表す情報を、撮像周期ごとに速度測定部８１２に送信する。
【００６４】
速度測定部８１２は、フロックが撮像された画像に対して、ソフトウェアによる画像解析処理を施す。速度測定部８１２は、撮像された動画像において懸濁液３００中を電気泳動するフロックの位置をそれぞれのフロックごとに測定する。速度測定部８１２は、異なる撮像時刻における各フロックの位置を測定する。第１撮像時刻と第２撮像時刻との間隔は、例えば、１秒間隔又は１／３秒間隔である。速度測定部８１２は、第１撮像時刻におけるフロックの位置と第２撮像時刻におけるフロックの位置とに基づいて、フロックの電気泳動の速度を測定する。その他、速度測定部８１２は、二以上の撮像時刻におけるフロックの位置に基づいて、フロックの電気泳動の平均的な速度を測定してもよい。このような測定方法により、速度測定部８１２はフロックごとの電気泳動の速度を測定する。速度測定部８１２は、フロックごとの電気泳動の速度を表す情報を算出部８２に送信する。
【００６５】
算出部８２は、フロックごとの電気泳動の速度を表す情報を取得する。算出部８２は、フロックごとの電気泳動の速度を表す情報に基づいて、各フロックの電気泳動の速度の分散値を算出する。算出部８２は、電気泳動の速度の分散値を表す情報を制御部８３に送信する。算出部８２は、フロックごとの電気泳動の速度を表す情報に基づいて、各フロックの電気泳動の速度の平均値を算出する。算出部８２は、電気泳動の速度の平均値を表す情報を制御部８３に送信する。
【００６６】
制御部８３は、電気泳動の速度の分散値を表す情報を算出部８２から取得する。制御部８３は、電気泳動の速度の平均値を表す情報を算出部８２から取得する。制御部８３は、ｐＨの値を表す情報をｐＨ計２２から取得する。制御部８３は、電気泳動の速度の分散値に基づいて、懸濁物やフロックの表面荷電が中和されているか否かを判定する。即ち、制御部８３は、電気泳動の速度の分散値に基づいて、ゼータ電位が０［ｍＶ］付近であるか否かを判定する。制御部８３は、電気泳動の速度の平均値に基づいて、懸濁物やフロックの表面荷電が中和されているか否かを判定する。即ち、制御部８３は、電気泳動の速度の平均値に基づいて、ゼータ電位が０［ｍＶ］付近であるか否かを判定する。ここで、懸濁物やフロックの表面荷電が中和されているか否かを判定には、電気泳動の速度の分散値を用いてもよいし、電気泳動の速度の平均値を用いてもよい。電気泳動の速度の平均値を用いる場合には、電気泳動の速度の平均値が０［μｍ／秒］付近となるときが、ゼータ電位が０［ｍＶ］付近となるときである。
【００６７】
制御部８３は、フロックの表面荷電が中和されていない場合にはフロックの形成が進まないので、凝集剤の注入量の変更やｐＨ調整剤の注入を実施する。一方、フロックの表面荷電が中和されている場合にはフロックの形成が進むので、制御部８３は凝集剤の注入量の変更やｐＨ調整剤の注入を実施しなくてもよい。
【００６８】
図８は、第１の実施形態における、凝集剤の注入量とフロックの電気泳動の速度の分散値との関係を示す図である。横軸は凝集剤の注入量を示す。上段の縦軸はゼータ電位を示す。下段の縦軸は電気泳動の速度の分散値を示す。電気泳動の速度の分散値は、フロックの表面荷電が中和されていない（ゼータ電位が０［ｍＶ］付近でない）場合には、閾値（予め定められた目標値）未満である。閾値は、例えば、着水井１０における原水の濁度、色度に基づいて定められる。制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値以上であるか否かを判定する。
【００６９】
制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値未満である場合、フロックの表面荷電がマイナス又はプラスのいずれであるかを判定する。即ち、制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値未満である場合、電気泳動によるフロックの移動方向が正極方向又は負極方向のいずれであるかを判定する。
【００７０】
制御部８３は、電気泳動の速度の平均値が負値である場合、フロックの電気泳動の方向が正極２２０に向かう方向（正極方向）であると判定する。電気泳動の方向が正極方向である場合、フロックの表面荷電はマイナスである。制御部８３は、電気泳動の速度の平均値が正値である場合、フロックの電気泳動の方向が負極２１０に向かう方向（負極方向）であると判定する。電気泳動の方向が負極方向である場合、フロックの表面荷電はプラスである。
【００７１】
図７に示したセル２００においては、前述した電気泳動に関する情報に加えて、フロックの密度の情報も同時に取得できる。セル２００を用いた密度指標の検出方法は次のとおりである。まず、図１に示したように、混和池２０の被処理水（混和水）の一部を採取して、セル２００に通水する。次いで、撮像部８１１によって懸濁液中のフロックを連続的に撮像する。この撮像は前述した、電気泳動による分散値及び平均値を求めるときの撮像と同一である。撮像部８１１には、モノクロカメラやＲＧＢカメラ、複数のカラーフィルターの切り替えが可能なカメラ、ハイパースペクトルカメラなどの撮像装置を用いることが出来る。
【００７２】
図９は、第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像の明視野像及び位相差像の具体例を示す図である。図９は、数μｍ〜数十μｍの大きさのフロックの写真である。図９（Ａ）の明視野像では、フロック中の固形物を明確に識別できるが、フロックの輪郭に関しては明確な識別が出来ない。一方、図９（Ｂ）の位相差像では、フロック中の固形物の周囲に存在する透過性のゲル状物を明確に識別出来るが、固形物に関しては明確な識別が出来ない。
【００７３】
図１０は、第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像のリングライトによる撮像及び同軸落射による撮像の第一の具体例を示す図である。図１０は、数十μｍ〜数百μｍの大きさのフロックの写真である。図１０（Ａ）の同軸落射照明を用いて撮影された画像では、フロックの輪郭、フロック中固形物、被処理水が明確に識別出来る。一方、図１０（Ｂ）のリングライト照明を用いて撮影された画像では、フロックの輪郭、フロック中の固形物、被処理水を明確に識別出来ない。
【００７４】
図１１は、第１の実施形態における、面積比算出におけるフロック画像のリングライトによる撮像及び同軸落射による撮像の第二の具体例を示す図である。図１１は、数百μｍ〜数ｍｍの大きさのフロックの写真である。図１１（Ａ）のリングライト照明を用いて撮影された画像では、フロックの輪郭、固形物、被処理水が明確に識別出来る。一方、図１１（Ｂ）の同軸落射照明を用いて撮影された画像では、全体が影となり、フロックの輪郭、フロック中の固形物、被処理水を明確に識別出来ない。
【００７５】
このように、フロックの寸法等（例えば、上述した３段階）に応じて、フロックの輪郭、固形物、被処理水を明確に識別するための条件が異なる。なお、光源及び観察方法は、フロックの寸法により適正なものを用いる。
【００７６】
本実施形態では、解析部８１は、上述した撮影方法、撮影装置に適した方法を用いて画像処理を行う。
【００７７】
図１２は、実施形態における、凝集剤添加量とフロック中のゲル状物に対する固形物の面積比の関係を示した図である。図１２（Ａ）は、各凝集剤添加量における、フロックのゲル状物に対する固形物の面積比を示したものである。固形物量に対して凝集剤添加量が不足している場合には、相対的に多い固形物を少量の凝集剤が取り合う形になり、ゲル状物に対する固形物の割合は高くなる。よって固形物の面積比は大きくなる。凝集剤添加量を徐々に増やしていくと、被処理水中に残留する固形物が徐々にゲル状物中に取り込まれていき、ゲル状物に対する固形物の割合が小さくなっていく。さらに凝集剤添加量を増やしていくと、過剰な凝集剤がゲル状物中にとりこまれていき、フロックのゲル状物の割合が増えていくことになり、固形物の割合はさらに小さくなる。このようにフロックのゲル状物に対する固形物の面積比は凝集剤添加量によって変化する。
【００７８】
図１２（Ｂ）は、各凝集剤添加量における、フロックの外にある固形物の量を示したものである。固形物量に対して凝集剤添加量が不足している場合には、凝集物中に取り込みきれない固形物が被処理中に残留する。凝集剤添加量を徐々に増やしていくと、被処理水中の固形物がフロック中に取り込まれていき、被処理水中に残留する固形物量が減少する。さらに凝集剤添加量を増やしていくと、被処理水中に残留する固形物がほぼ、フロック中に取り込まれ、被処理水中の固形物量の変化は穏やかになっていく。
【００７９】
上記のような密度指標を取得する処理は、撮像部８１１から送信されるフロックが撮像された画像を表す情報に基づき、算出部８２によって実施される。算出部８２は、フロックが撮像された画像を処理することで、フロックごとのゲル状物に対する固形物の割合を表す情報を算出する。算出部８２は、ゲル状物に対する固形物の割合の平均値を表す情報を制御部８３に送信する。また算出部８２は、フロックの画像処理において取得したフロックの粒径に関する情報を制御部８３に送信する。
【００８０】
制御部８３は、上述したように電気泳動の速度の分散値に基づいて、懸濁物やフロックの表面荷電が中和されているか否かを判定する。即ち、制御部８３は、電気泳動の速度の分散値又は平均値に基づいて、ゼータ電位が０［ｍＶ］付近であるか否かを判定する。その上で、ゲル状物に対する固形物の割合の平均値を表す情報と、予め設定した割合の閾値（第２の閾値）とを比較して、凝集状態に改善の余地があるか否かを判定する。改善の余地があると判定された場合、制御部８３はｐＨ調整剤の注入を行ってもよいし、撹拌強度の変更を行ってもよいし、流量を調整することで撹拌時間の調整を行ってもよい。
【００８１】
図１３は、第１の実施形態における、凝集剤の注入量と、フロックの電気泳動の速度の分散値及びゲル状物に対する固形物の割合（面積比）との関係を示す図である。横軸は、凝集剤の注入量を示す。上段の縦軸は、ゼータ電位を示す。中段の縦軸は、電気泳動の速度の分散値を示す。下段の縦軸は、フロックのゲル状物に対する固形物の割合（面積比）を示す。電気泳動の速度の分散値は、フロックの表面荷電が中和されていない（ゼータ電位が０［ｍＶ］付近でない）場合には、閾値（予め定められた目標値）未満である。閾値は、例えば、着水井１０における原水の濁度、色度に基づいて定められる。制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値以上であるか否かを判定する。
【００８２】
このようにして、表面荷電が中和した状態の凝集剤注入率を分散値と平均値から設定できるのは前述したとおりである。ここで、ゲル状物に対する固形物の割合（面積比）には、これ以上は改善されないという閾値（第２の閾値）が予め設定されてもよい。第２の閾値を設定しておくことで、制御部８３は、算出された現在の面積比と第２の閾値とを比較することで、凝集状態に改善の余地が有るか否かを面積比の面から判断することができる。
【００８３】
凝集状態に改善の余地があると判断された場合、制御部８３は、まず電気泳動の方向に基づいて薬注操作を選択する。即ち、制御部８３は、凝集剤の注入量を変更するか否か又はｐＨ調整剤を混和水に注入するか否かを、電気泳動の方向に基づいて選択する。
【００８４】
制御部８３は、凝集剤を連続的に注入する時間ごとの凝集剤の注入量を定める。制御部８３は、凝集剤を単発的に注入する時刻ごとの凝集剤の注入量を定めてもよい。
【００８５】
制御部８３は、電気泳動の方向が負極方向である（フロックの表面荷電がプラスである）場合、凝集剤の注入量を減少させる。この場合、制御部８３は、凝集剤の注入量を減少させることを表す指示情報を調整装置９０に送信する。
【００８６】
制御部８３は、電気泳動の方向が正極方向である場合（フロックの表面荷電がマイナスである）には、凝集剤の注入量を増加させてもよい。この場合、制御部８３は、凝集剤の注入量を増加させることを表す指示情報を調整装置９０に送信する。
【００８７】
制御部８３は、電気泳動の方向が正極方向である場合には、凝集剤の注入量を増加させる代わりに、ｐＨ調整剤を混和水に注入してもよい。この場合、制御部８３は、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを表す指示情報を調整装置９０に送信する。
【００８８】
制御部８３は、ｐＨ調整剤を混和水に注入した場合に必要とされるコストを表す情報と、凝集剤の注入量を増加させた場合に必要とされるコストを表す情報とを取得する。制御部８３は、ｐＨ調整剤を混和水に注入した場合に必要とされるコストが凝集剤の注入量を増加させた場合に必要とされるコストよりも低い場合には、凝集剤を混和水に注入する代わりにｐＨ調整剤を混和水に注入する。
【００８９】
制御部８３は、原水の水質を表す情報を水質計１１から取得し、混和水の水質を表す情報を水質計２２から取得する。原水又は混和水のｐＨの値がｐＨ閾値未満である場合、第２形態アルミニウム比率は飽和している。この場合、ｐＨ調整剤を混和水に注入しても、フロックの表面荷電を中和させることができない。従って、制御部８３は、原水又は混和水のｐＨの値がｐＨ閾値未満である場合には、ｐＨ調整剤を混和水に注入する代わりに凝集剤の注入量を増加させる。
【００９０】
制御部８３は、混和水のｐＨの値が下限値に達している場合、ｐＨ調整剤を混和水に注入する代わりに凝集剤の注入量を増加させる。この場合、制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値（目標値）以上となるまで凝集剤の注入量を増加させる。
【００９１】
制御部８３は、電気泳動の方向が正極方向である（フロックの表面荷電がマイナスである）場合、凝集剤の注入量を増加させる代わりにｐＨ調整剤を混和水に注入してもよい。混和水のｐＨの値は、ｐＨ調整剤が注入されることによって低下する。混和水のｐＨの値が低下した場合、図２に示したように混和水の第２形態アルミニウム比率が上昇する。従って、制御部８３は、原水又は混和水のｐＨの値がｐＨ閾値以上であって、電気泳動の方向が正極方向である場合には、ｐＨ調整剤を混和水に注入することによって、フロックの表面荷電を中和させることができる。
【００９２】
制御部８３は、着水井１０から混和池２０に送られる上澄み水の流量を表す情報を、調整装置９０から取得してもよい。制御部８３は、凝集剤の注入量と被処理水の流量とに基づいて、凝集剤の注入率を定めてもよい。凝集剤の注入率は、例えば、流量と注入量とを加算した結果で注入量を除算した結果を示す値である。制御部８３は、凝集剤の注入率に基づいて、凝集剤の注入量を定めてもよい。
【００９３】
制御部８３は、上述したように、まず電気泳動の方向に基づいて凝集剤注入量を調整する。次に、制御部８３は、ゲル状物に対する固形物の割合（面積比）の現在値と、ゲル状物に対する固形物の割合（面積比）の閾値（第２の閾値）を比較することで、凝集状態に改善の余地があるか否かを面積比の面から判定する。凝集状態に改善の余地があると判定された場合、制御部８３は、ｐＨ調整剤の注入によりｐＨを調整していく。このとき、制御部８３は、電気泳動の方向による荷電中和状態を維持しながらｐＨを調整していく。こうすることで、制御部８３は、荷電中和状態を維持しながら、凝集状態をさらに良くする注入量を探索していくことができる。
【００９４】
また、制御部８３は、ｐＨを調整するだけでなく、撹拌強度の調整や撹拌時間の調整を行ってもよい。なお、どのような調整を行うかの基準は、選択した調整を実施することで増加するコストと、その一方で凝集状態が改善されることで削減されるコスト（例えば、洗浄費の低減や汚泥処分費の低減）とを比較した結果に応じて選択されればよい。
【００９５】
図１に示した記憶部８４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記憶媒体（非一時的な記録媒体）を用いて構成される。記憶部８４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性を有する記憶媒体を用いて構成されてもよい。記憶部８４は、例えば、ソフトウェア機能部を機能させるためのプログラムを記憶する。記憶部８４は、例えば、図４に示したテーブル情報を記憶してもよい。記憶部８４は、クラウドコンピューティング技術により複数の装置に分散して情報を記憶するものであってもよい。
【００９６】
調整装置９０は、サーバ装置等の情報処理装置である。調整装置９０は、制御部８３が凝集剤の注入量を減少させることを決定した場合、凝集剤の注入量を減少させることを表す指示情報を制御部８３から取得する。調整装置９０は、凝集剤の注入量を減少させることを表す指示情報に基づいて凝集剤注入装置７０を動作させることによって、凝集剤の注入量を減少させる。
【００９７】
調整装置９０は、制御部８３が凝集剤の注入量を増加させることを決定した場合、凝集剤の注入量を増加させることを表す指示情報を制御部８３から取得する。調整装置９０は、凝集剤の注入量を増加させることを表す指示情報に基づいて凝集剤注入装置７０を動作させることによって、凝集剤の注入量を増加させる。
【００９８】
調整装置９０は、制御部８３がｐＨ調整剤を混和水に注入することを決定した場合、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを表す指示情報を制御部８３から取得する。調整装置９０は、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを表す指示情報に基づいてｐＨ調整剤注入装置６０を動作させることによって、ｐＨ調整剤を混和水に注入する。
【００９９】
調整装置９０は、着水井１０から混和池２０に送られる上澄み水の流量を表す情報を、流量計１２から取得してもよい。調整装置９０は、取得した上澄み水の流量を表す情報を制御部８３に送信してもよい。調整装置９０は、凝集剤の注入量と上澄み水の流量とに基づいて、凝集剤の注入率を定めてもよい。調整装置９０は、凝集剤の注入率に基づいて、凝集剤の注入量を定めてもよい。
【０１００】
調整装置９０は、凝集剤を連続的に注入する時間ごとの凝集剤の注入量を定める。調整装置９０は、凝集剤を単発的に注入する時刻ごとの凝集剤の注入量を定めてもよい。
【０１０１】
調整装置９０は、制御部８３が各撹拌装置の回転数を調整することを決定した場合、各撹拌装置に回転数の変更を表す指示情報を制御部８３から取得する。調整装置９０は、各撹拌装置に回転数の変更を表す指示情報に基づいて撹拌強度制御装置６５を動作させることによって、各撹拌装置の回転数を調整する。
【０１０２】
調整装置９０は、水処理プラント１の運転員による操作を受け付けてもよい。操作は、例えば、凝集剤の注入量を表す情報、ｐＨ調整剤の注入量を表す情報を受け付ける操作、各撹拌装置の回転数の変更に関する情報である。調整装置９０は、水処理プラント１の運転員による操作に基づいて、凝集剤の注入量を定めてもよい。調整装置９０は、水処理プラント１の運転員による操作に基づいて、ｐＨ調整剤の注入量を定めてもよい。調整装置９０は、水処理プラント１の運転員による操作に基づいて、各撹拌装置の回転数を定めてもよい。なお、調整装置９０は、制御部８３に代わって、薬注操作を選択してもよい。
【０１０３】
次に、凝集制御装置８０の動作を説明する。
図１４は、第１の実施形態における、凝集制御装置８０の第１の動作例を示すフローチャートである。制御部８３は、ｐＨ調整剤注入装置６０がｐＨ調整剤を注入する動作、及び凝集剤注入装置７０が凝集剤を混和池２０に注入する動作を制御する（ステップＳ１０１）。解析部８１は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度を、画像解析によって測定する（ステップＳ１０２）。算出部８２は、フロックごとの電気泳動の速度を表す情報に基づいて、各フロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【０１０４】
制御部８３は、電気泳動の速度の分散値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。電気泳動の速度の分散値が閾値以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部８３は、ステップＳ１０１に処理を戻す。電気泳動の速度の分散値が閾値未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部８３は、電気泳動の方向が負極方向又は正極方向のいずれであるかを判定する（ステップＳ１０５）。電気泳動の速度の分散値が閾値以上であるか否かの判定は、電気泳動の速度の平均値がゼロ付近か否かの判定に置き換えられてもよい。また、制御部８３は、分散値を用いた判定を行うか、又は平均値を用いた判定を行うかを、対象とする原水の水質や水質の変動のスピードに応じて切り替えるように構成されてもよい。
【０１０５】
電気泳動の方向が負極方向である場合（ステップＳ１０５：負極方向）、制御部８３は、凝集剤の注入量を減少させることを表す指示情報を、調整装置９０に送信する。調整装置９０は、凝集剤の注入量を減少させることを表す指示情報に基づいて、凝集剤の注入量を減少させる（ステップＳ１０６）。制御部８３は、ステップＳ１０１に処理を戻す。
【０１０６】
電気泳動の方向が正極方向である場合（ステップＳ１０５：正極方向）、制御部８３は、ｐＨ調整剤を混和水に注入することよりも凝集剤の注入量を増加させることを優先するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
【０１０７】
凝集剤の注入量を増加させることを優先する場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、制御部８３は、凝集剤の注入量を増加させることを表す指示情報を、調整装置９０に送信する。調整装置９０は、凝集剤の注入量を増加させることを表す指示情報に基づいて、凝集剤の注入量を増加させ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に処理を戻す。一方、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを優先する場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、制御部８３は、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを表す指示情報を、調整装置９０に送信する。調整装置９０は、ｐＨ調整剤を混和水に注入することを表す指示情報に基づいて、ｐＨ調整剤の注入量を増加させ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０１に処理を戻す。
【０１０８】
次に、フロックのゲル状と固形物との面積比を測定する（ステップＳ１１０）。面積比が予め設定した第２の閾値以下であるかを判定する（ステップＳ１１１）。第２の閾値以下でない場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、その他の操作は加えず、再び電気泳動の測定に戻る。一方、第２の閾値以下である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ｐＨ調整剤を混和水に注入する（ステップＳ１１２）か、撹拌強度を変更する（ステップＳ１１３）か、撹拌時間を変更する（ステップＳ１１４）かのいずれかを一つを選択し、その操作を加える。この操作によって、電気泳動による荷電中和状態が変更することも考えられるので、再び電気泳動状態の測定により分散値と平均値から凝集剤注入率を見直していく。
【０１０９】
図１５は、第１の実施形態における、凝集制御装置８０の第２の動作例を示すフローチャートである。図１５に示す各処理は、図１４において同じ符号が付された処理と同様である。すなわち、第１の動作例が電気泳動速度の分散値に基づく制御（注入量の減少（ステップＳ１０６）、注入量の増加（ステップＳ１０８）又はｐＨ調整剤の注入（ステップＳ１０９））を、フロックの電荷がある程度中和されるまで実行した後に面積比に基づく制御（ｐＨ調整剤の注入（ステップＳ１１２）、攪拌強度変更（ステップＳ１１３）又は攪拌時間変更（ステップＳ１１４））を実行したのに対し、第２の動作例は、分散値に基づく制御と面積比に基づく制御とを一連の処理として実行する点で第１の動作例と異なる。
【０１１０】
以上のように、第１の実施形態の凝集制御装置８０は、算出部８２と、制御部８３とを持つ。算出部８２は、凝集剤が注入された水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値を算出する。さらに、算出部８２はフロック中のゲル状物に対する固形物の面積比を算出する。制御部８３は、フロックの表面荷電がプラス又はマイナスのいずれであるかを平均値の正負に基づいて判定する。制御部８３は、分散値が第１閾値未満でありフロックの表面荷電がマイナスである場合、凝集剤の注入量を増加させる。フロックの表面荷電がプラスである場合、凝集剤の注入量を減少させる。さらに、フロックのゲル状と固形物との面積比が第２の閾値以下である場合、ｐＨを調整するためにｐＨ調整剤の注入を操作する。もしくは、制御部８３は、撹拌強度又は撹拌時間を調整する。
【０１１１】
第１の実施形態の凝集制御装置８０は、上記操作を繰り返すことによって、荷電中和状態を維持しながら、被処理水のｐＨを密度状態が良好なフロックが形成される状態へと徐々に近づけていくことができる。
【０１１２】
第１の実施形態の凝集制御装置８０は、凝集剤の注入量が適正であったか否かを評価することができる。即ち、第１の実施形態の凝集制御装置８０は、被処理水中のポリマーアルミ比率又はポリマーアルミ量が適正であるか否かを評価することができる。凝集制御装置８０は、凝集剤の注入量を評価した結果に基づいて新たな凝集剤の注入量を決定することにより、凝集剤の注入量が不要に増加することを防ぐことができる。
【０１１３】
第１の実施形態の凝集制御装置８０は、被処理水が撮像された画像からフロックの電気泳動の速度の分散値や平均値、フロック中のゲル状物に対する固形物の面積比を取得することができ、取得したこれらの情報に基づいて凝集剤又はｐＨ調整剤の注入量を制御することにより、凝集剤の注入量が不要に増加してしまうことを抑制することができる。そのため、第１の実施形態の凝集制御装置８０は、流動電流値やアルミニウム濃度、ろ過時間指標等を用いずに、被処理水のｐＨを凝集状態のより良いフロックが形成されるｐＨに近づけることができる。
【０１１４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態における凝集制御システムは、アルカリ度調整剤を貯水部に注入する点が、第１の実施形態の凝集制御システムと相違する。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１１５】
図１６は、第２の実施形態の水処理プラント１ａの構成の具体例を示す図である。水処理プラント１ａは、凝集制御システム２ａ、着水井１０、混和池２０、フロック形成池３０−１〜３０−３、沈殿池４０及びろ過池５０を備える。
【０１１６】
凝集制御システム２ａは、水処理プラント１ａの浄水工程において、貯水部に凝集剤を注入する。図１６では、凝集制御システム２ａは、混和池２０に凝集剤を注入する。凝集制御システム２ａは、凝集制御装置８０に代えて凝集制御装置８０ａを備える点、調整装置９０に代えて調整装置９０ａを備える点、アルカリ度調整剤注入装置１００、粒径測定装置１１０、不足判定装置１２０及び状態検出装置１３０をさらに備える点で第１の実施形態における凝集制御システム２と異なる。
【０１１７】
アルカリ度調整剤注入装置１００は、制御部８３ａ又は調整装置９０ａから取得した指示情報に基づいて、着水井１０と混和池２０との間の配管（水路）にアルカリ度調整剤を注入する。従って、アルカリ度調整剤注入装置１００は、原水によって希釈されたアルカリ度調整剤を、混和池２０に注入する。アルカリ度調整剤注入装置１００は、例えば、ポンプである。ポンプは電動でもよい。アルカリ度調整剤は、例えば、炭酸ナトリウムである。混和池２０では、アルカリ度調整剤によって被処理水のアルカリ度が変化するので、図３に示したように第２形態アルミニウム比率が変化する。
【０１１８】
粒径測定装置１１０は、情報処理装置である。粒径測定装置１１０は、混和池２０の被処理水が撮像された画像情報を撮像部８１１から取得する。粒径測定装置１１０は、混和池２０の被処理水が撮像された画像情報に基づいて、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの粒径を測定する。粒径測定装置１１０は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの粒径を表す情報を不足判定装置１２０に送信する。粒径測定装置１１０は、フロック形成池３０から採取された被処理水が撮像された画像に基づいて、フロック形成池３０の被処理水に含まれているフロックの粒径を測定する。
【０１１９】
不足判定装置１２０は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの粒径を表す情報を粒径測定装置１１０から取得する。不足判定装置１２０は、フロック形成池３０の水に含まれているフロックの粒径を表す情報を粒径測定装置１１０から取得する。
【０１２０】
不足判定装置１２０は、第３形態アルミニウムが不足しているか否かを判定する。例えば、不足判定装置１２０は、フロック形成池３０−３の被処理水に含まれているフロックの粒径が閾値未満である場合、第３形態アルミニウムが不足していると判定する。例えば、不足判定装置１２０は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの粒径とフロック形成池３０−３の被処理水に含まれているフロックの粒径との差が閾値以下である場合、第３形態アルミニウムが不足していると判定する。即ち、不足判定装置１２０は、混和池２０の被処理水に含まれているフロックの粒径とフロック形成池３０−３の被処理水に含まれているフロックの粒径とがあまり変わらない場合、第３形態アルミニウムが不足していると判定する。
【０１２１】
不足判定装置１２０は、第３形態アルミニウムが不足していると判定した場合、第３形態アルミニウムが不足していることを表す情報を調整装置９０ａに送信する。不足判定装置１２０は、不溶性アルミニウムが不足しているか否かを判定してもよい。不足判定装置１２０は、不溶性アルミニウムが不足していると判定した場合、不溶性アルミニウムが不足していることを表す情報を調整装置９０ａに送信してもよい。
【０１２２】
第３形態アルミニウムが不足していない場合、第３形態アルミニウムが過剰となっている（第３形態アルミニウムが残留している）場合がある。第３形態アルミニウムは、不溶性アルミニウムでもよい。状態検出装置１３０は、ろ過池５０の水位を表す情報を、水位上昇測定装置５１から取得する。状態検出装置１３０は、ろ過池５０の水位の上昇速度が閾値以上である場合、ろ過性が不良であると判定する。
【０１２３】
状態検出装置１３０は、ろ過池５０におけるろ過時間指標を表す情報をろ過時間指標測定装置４２から取得する。状態検出装置１３０は、ろ過時間指標が閾値以上である場合、ろ過性が不良であると判定する。
【０１２４】
状態検出装置１３０は、ろ過性が不良であると判定した場合、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを検出する。状態検出装置１３０は、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを検出した場合、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを表す情報を、調整装置９０ａ及び制御部８３ａに送信する。
【０１２５】
凝集制御装置８０ａは、制御部８３に代えて制御部８３ａを備える点で、第１の実施形態における制御部８３と異なる。制御部８３ａは、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを表す情報を、調整装置９０ａを介して状態検出装置１３０から取得する。制御部８３ａは、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを表す情報を取得した場合、アルカリ度調整剤を注入することを表す指示情報を、調整装置９０ａを介してアルカリ度調整剤注入装置１００に送信する。制御部８３ａは、混和水のアルカリ度を上げることによって第２形態アルミニウム比率を上げ、第３形態アルミニウム比率を下げることができる。
【０１２６】
制御部８３ａは、第３形態アルミニウムが不足していることを表す情報を、調整装置９０ａを介して不足判定装置１２０から取得する。制御部８３ａは、第３形態アルミニウムが不足となっていることを表す情報を取得した場合、アルカリ度調整剤を注入することを表す指示情報を、調整装置９０ａを介してアルカリ度調整剤注入装置１００に送信する。制御部８３ａは、アルカリ度調整剤を注入することによって混和水のアルカリ度を下げる。制御部８３ａは、混和水のアルカリ度を下げることによって第２形態アルミニウム比率を下げ、第３形態アルミニウム比率を上げることができる。
【０１２７】
調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを表す情報を、状態検出装置１３０から取得する。調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが過剰となっている（第３形態アルミニウム比率が閾値以上である）ことを表す情報を、制御部８３ａに送信する。調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが過剰となっていることを表す情報を取得した場合、アルカリ度調整剤を注入することを表す指示情報を、アルカリ度調整剤注入装置１００に送信する。調整装置９０ａは、混和水のアルカリ度を上げることによって第２形態アルミニウム比率を上げ、第３形態アルミニウム比率を下げることができる。
【０１２８】
調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが不足していることを表す情報を、不足判定装置１２０から取得する。調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが不足している（第３形態アルミニウム比率が閾値未満である）ことを表す情報を、制御部８３ａに送信する。調整装置９０ａは、第３形態アルミニウムが不足となっていることを表す情報を取得した場合、アルカリ度調整剤を注入することを表す指示情報を、アルカリ度調整剤注入装置１００に送信する。調整装置９０ａは、アルカリ度調整剤を注入することによって混和水のアルカリ度を下げる。調整装置９０ａは、混和水のアルカリ度を下げることによって第２形態アルミニウム比率を下げ、第３形態アルミニウム比率を上げることができる。
【０１２９】
第２の実施形態において、ｐＨ調整剤注入装置６０は、凝集制御装置８０ａ又は調整装置９０ａから取得した指示情報に基づいて、混和池２０とフロック形成池３０との間の配管にｐＨ調整剤をさらに注入する。即ち、ｐＨ調整剤注入装置６０は、凝集制御装置８０ａ又は調整装置９０ａから取得した指示情報に基づいて、ｐＨ調整剤をフロック形成池３０−１に注入する。
【０１３０】
第２の実施形態において、凝集剤注入装置７０は、凝集制御装置８０ａ又は調整装置９０ａから取得した指示情報に基づいて、混和池２０とフロック形成池３０との間の配管に凝集剤をさらに注入する。即ち、凝集剤注入装置７０は、凝集制御装置８０ａ又は調整装置９０ａから取得した指示情報に基づいて、凝集剤をフロック形成池３０−１に注入する。
【０１３１】
上記の各実施形態における凝集制御システムが有する各機能部（各種装置を含む）の一部又は全部は、水処理プラント側に設置された各設備とネットワークを介して通信可能な装置又はシステムとして構成されてもよい。
【０１３２】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、凝集剤が注入された被処理水に含まれているフロックの電気泳動の速度の分散値及び平均値と、フロック中のゲル状物と固形物との面積比とを算出する算出部と、上記分散値及び平均値に基づいて被処理水に対する凝集剤注入率を調整し、上記面積比に基づいて被処理水のｐＨを調整する制御部と、を持つことにより、凝集剤の注入量が必要以上に増加してしまうことを抑制することができる。
【０１３３】
以上、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】
【０１３４】
１，１ａ…水処理プラント、２，２ａ…凝集制御システム、１０…着水井、１１…水質計、１２…流量計、１３…流量調整弁、２０…混和池、２１…撹拌装置、２２…ｐＨ計、３０…フロック形成池、３１…緩速攪拌機、４０…沈殿池、４１…水質計、４２…ろ過時間指標測定装置、５０…ろ過池、５１…水位上昇測定装置、５５…浄水池、６０…ｐＨ調整剤注入装置、６５…撹拌強度制御装置、７０…凝集剤注入装置、８０，８０ａ…凝集制御装置、８１…解析部、８２…算出部、８３，８３ａ…制御部、８４…記憶部、９０，９０ａ…調整装置、１００…アルカリ度調整剤注入装置、１１０…粒径測定装置、１２０…不足判定装置、１３０…状態検出装置、２００…セル、２１０…負極、２２０…正極、２３０…電圧供給部、３００…懸濁液、８１０…光源部、８１１…撮像部、８１２…速度測定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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