(57)【要約】【課題】原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる水処理プロセスの制御方法を提供する。【解決手段】原水に対して薬品処理を実施して処理水を得る水処理プロセスの制御方法であって、原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する原水水質値取得ステップと、原水水質値、複数の凝集剤注入率、及び複数の活性炭注入率に基づいて、複数の予測処理水カビ臭値を含む予測処理水水質値を予測する予測ステップと、得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び凝集剤及び活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する評価ステップと、得られた複数の評価指数に基づいて、最適な凝集剤注入率及び活性炭注入率を決定するステップと、を含む水処理プロセスの制御方法である。【選択図】図５
2015157239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に対して凝集剤処理及び活性炭処理を含む薬品処理を実施して処理水を得る水処理プロセスの制御方法であって、
原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する原水水質値取得ステップと、
前記原水水質値、複数の凝集剤注入率、及び複数の活性炭注入率に基づいて、複数の予測処理水カビ臭値を含む予測処理水水質値を予測する予測ステップと、
前記予測ステップで得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び前記凝集剤及び前記活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する評価ステップと、
前記評価ステップで得られた前記複数の評価指数に基づいて、最適な凝集剤注入率及び活性炭注入率を決定するステップと、
を含み、
前記予測ステップは、
前記原水濁度に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の基本注入率を決定し、さらに、前記原水カビ臭値に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の最大注入率を決定して、前記基本注入率及び前記最大注入率の範囲内で、前記複数の凝集剤注入率を選択するステップをさらに含む
ことを特徴とする、水処理プロセスの制御方法。
【請求項２】
前記凝集剤の最大注入率は、さらに、前記凝集剤のカビ臭除去率及び前記凝集剤の注入率の相関関係に基づいて決定されることを特徴とする、請求項１に記載の水処理プロセスの制御方法。
【請求項３】
前記予測処理水水質値は、さらに、予測処理水濁度を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理プロセスの制御方法。
【請求項４】
前記予測ステップで、さらに、前記活性炭の複数の粒度に基づいて、前記予測処理水水質値を予測することを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の水処理プロセスの制御方法。
【請求項５】
前記処理水の処理水水質値を測定するステップと、
前記予測処理水水質値及び前記処理水水質値に基づいて、前記目標処理水水質値を再設定するステップと、
をさらに含み、
前記評価ステップにて、前記再設定された前記目標処理水水質値を使用することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の水処理プロセスの制御方法。
【請求項６】
原水に対して凝集剤処理及び活性炭処理を含む薬品処理を実施して処理水を得る水処理プロセスの制御装置であって、
原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する原水水質値取得部と、
前記原水水質値、複数の凝集剤注入率、及び複数の活性炭注入率に基づいて、複数の予測処理水カビ臭値を含む予測処理水水質値を予測する処理水水質予測部と、
前記処理水水質予測部により得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び前記凝集剤及び前記活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する評価部と、
前記評価部により得られた前記複数の評価指数に基づいて、最適な凝集剤注入率及び活性炭注入率を決定する薬品注入量決定部と、
を含み、
前記予測部は、
前記原水濁度に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の基本注入率を決定し、さらに、前記原水カビ臭値に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の最大注入率を決定して、前記基本注入率及び前記最大注入率の範囲内で、前記複数の凝集剤注入率を選択することを特徴とする、水処理プロセスの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理プロセスの制御方法及び制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水処理施設では、一般的に、処理対象とする原水は、活性炭処理、凝集剤などによる薬品処理、固液分離、塩素処理等を施されて配水される。カビ臭物質（ジェオスミン及び２−メチルイソボルネオール（２‐ＭＩＢ））は、人体に対して健康被害を及ぼすことは無い物質であるが、水道水の異臭味の原因物質であるため、水道水質基準で所定濃度以下にすることが定められている。
【０００３】
例えば、浄水場などの水処理施設では、原水は、湖沼、河川、及び原水調整池等から供給される。季節変動や、湖沼における富栄養化、降雨等により、原水水質は変動する。従来、このような原水水質の変動に対応して、常に一定水質の処理水を提供するために、熟練した操作員の経験則により薬品注入率が決定されてきた。しかし、そのような制御は、操作員の熟練度や判断ミスなどの影響を受け易く、結果的に処理水の水質の変動や、薬品の過剰注入及び過少注入を引き起こしていた。
【０００４】
そこで、従来、原水の水質と薬品の注入率とをニューラルネットワークに供給して、処理水の水質を予測した後、この予測値を目標値と比較し、この比較結果に基づき、該薬品注入率を調整する薬品注入率制御方法が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に係る薬品注入率制御方法では、予測値が目標値以下である場合、そのときの薬品注入率を、原水に対し適切な薬品注入率として採用し、予測値が目標値以上である場合、薬品注入率を演算によって補正した後に、再度、ニューラルネットワークに供給する。このような、特許文献１に係る薬品注入率制御方法によれば、変動し易い原水の水質に対して、自動運転制御を実現し、さらに、薬品注入率を最適化することで、一定の水質を維持するために必要最小限の薬品消費量を実現することができる。
【０００５】
また、従来、被処理水の水質に基づいて、水処理プロセスにおいて注入する薬品の量をリアルタイムに補正する水処理プロセスの制御方法が提案されてきた（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に係る水処理プロセスの制御方法によれば、時間遅れなく水処理プロセスにおいて注入する薬品の量を補正することができ、処理水の水質を良好に維持することができる。
【０００６】
また、従来、処理水の水質を予測した後、この予測値と目標値との乖離度を考慮しつつ、薬品処理に用いる薬品のコストを低減する薬品注入制御方法が提案されてきた（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に係る薬品注入制御方法では、処理水の水質を維持しながら、薬品処理に用いる薬品のコストを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２６７２１号公報
【特許文献２】特開２００１−３８３４３号公報
【特許文献３】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】
【０００８】
ここで、特許文献１に記載の薬品注入率制御方法は、原水水温、原水ｐＨ、原水濁度、原水アルカリ度、原水導電率、ＰＡＣ注入率、前苛性注入率、前塩素注入率、及び原水紫外線可視光分光光度値（ＵＶ−ＶＩＳ値）等を入力データとして、所定時間後の処理水濁度及びＵＶ−ＶＩＳ値を予測していた。また、特許文献２に記載の水処理プロセスの制御方法では、原水濁度、原水ｐＨ、及び原水アルカリ度等に応じて、水処理プロセスにおいて注入する凝集剤の量を決定していた。さらに、特許文献３に記載の薬品注入制御方法では、原水紫外線吸光度、原水アンモニア濃度、原水濁度、原水ｐＨ、原水塩素濃度、原水水温、ＰＡＣ注入率、及び活性炭注入率等に応じて、ＰＡＣ及び活性炭の注入率を決定していた。
従って、特許文献１及び２に記載の方法により決定された薬品注入率を採用しても、処理水のカビ臭値が所望の値を上回る虞があった。また、特許文献３に記載の方法では、処理水の水質を目標値以下に制御しつつ薬品注入率を低減させることができるものの、薬品注入率の低減とカビ臭値の低減とを両立させることについては全く考慮されていなかった。
そこで、本発明は、原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる、水処理プロセスの制御方法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】
【０００９】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者らは、種々の入力データに併せて、原水カビ臭値及び原水濁度を含む原水水質値と、かかる原水水質値に基づいて決定された薬品注入率とを用いて、処理水カビ臭値を含む処理水水質を予測し、かかる処理水水質及び薬品の費用等に基づいて算出した評価指数を用いて、薬品コストを抑制しつつ処理水のカビ臭値を低減するために最適な薬品注入率を決定できることを新たに見出して、この発明を完成した。
【００１０】
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明による水処理プロセスの制御方法は、原水に対して凝集剤処理及び活性炭処理を含む薬品処理を実施して処理水を得る水処理プロセスの制御方法であって、原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する原水水質値取得ステップと、前記原水水質値、複数の凝集剤注入率、及び複数の活性炭注入率に基づいて、複数の予測処理水カビ臭値を含む予測処理水水質値を予測する予測ステップと、前記予測ステップで得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び前記凝集剤及び前記活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する評価ステップと、前記評価ステップで得られた前記複数の評価指数に基づいて、最適な凝集剤注入率及び活性炭注入率を決定するステップと、を含み、前記予測ステップは、前記原水濁度に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の基本注入率を決定し、さらに、前記原水カビ臭値に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の最大注入率を決定して、前記基本注入率及び前記最大注入率の範囲内で、前記複数の凝集剤注入率を選択するステップをさらに含むことを特徴とする。このように、原水カビ臭値と、原水濁度と、かかる原水カビ臭値及び原水濁度に基づいて決定された薬品注入率とを用いて処理水水質を予測し、かかる処理水水質及び薬品処理に使用する薬品の費用等に基づいて算出した評価指数を用いることで、原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる。
【００１１】
ここで、本発明の水処理プロセスの制御方法において、前記凝集剤の最大注入率は、さらに、前記凝集剤のカビ臭除去率及び前記凝集剤の注入率の相関関係に基づいて決定されることが好ましい。凝集剤のカビ臭除去率を考慮することで、一層高精度の凝集剤の最大注入率が得られ、薬品注入率を一層最適化することができるからである。
【００１２】
また、本発明の水処理プロセスの制御方法において、前記予測処理水水質値は、さらに、予測処理水濁度を含むことが好ましい。予測処理水濁度を用いて得た評価指数に基づくことで、薬品注入率を一層最適化することができるからである。
【００１３】
また、本発明の水処理プロセスの制御方法において、前記予測ステップで、さらに、前記活性炭の複数の粒度に基づいて、前記予測処理水水質値を予測することが好ましい。種々の入力データと活性炭の粒度とを併用して予測処理水水質値を算出することで、入力データとして用いる各パラメータ間の相互作用を考慮した予測処理水水質値を得ることができ、結果的に良好な水処理プロセスの制御を実現することができるからである。
【００１４】
さらに、本発明の水処理プロセスの制御方法において、前記処理水の処理水水質値を測定するステップと、前記予測処理水水質値及び前記処理水水質値に基づいて、前記目標処理水水質値を再設定するステップと、をさらに含み、前記評価ステップにて、前記再設定された前記目標処理水水質値を使用することが好ましい。処理水水質を一層向上させることができるからである。
【００１５】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明による水処理プロセスの制御装置は、原水に対して凝集剤処理及び活性炭処理を含む薬品処理を実施して処理水を得る水処理プロセスの制御装置であって、原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する原水水質値取得部と、前記原水水質値、複数の凝集剤注入率、及び複数の活性炭注入率に基づいて、複数の予測処理水カビ臭値を含む予測処理水水質値を予測する処理水水質予測部と、前記処理水水質予測部により得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び前記凝集剤及び前記活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する評価部と、前記評価部により得られた前記複数の評価指数に基づいて、最適な凝集剤注入率及び活性炭注入率を決定する薬品注入量決定部と、を含み、前記予測部は、前記原水濁度に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の基本注入率を決定し、さらに、前記原水カビ臭値に基づいて、前記凝集剤処理で注入する凝集剤の最大注入率を決定して、前記基本注入率及び前記最大注入率の範囲内で、前記複数の凝集剤注入率を選択することを特徴とする。このように、原水カビ臭値と、原水濁度と、かかる原水カビ臭値及び原水濁度に基づいて決定された薬品注入率とを用いて処理水水質を予測し、かかる処理水水質及び薬品処理に使用する薬品の費用等に基づいて算出した評価指数を用いることで、原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水処理プロセスの制御方法及び制御装置によれば、原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従う水処理プロセスの制御方法の実施に使用する水処理システムの一例の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に従う水処理プロセスの制御方法における処理水カビ臭値予測モデルの一例を説明するための図である。
【図３】本発明に従う水処理プロセスの制御方法における処理水濁度予測モデルの一例を説明するための図である。
【図４】原水濁度とＰＡＣ注入率との関係を示す図である。
【図５】本発明に従う水処理プロセスの制御方法の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の水処理プロセスの制御方法（以下、本法とも言う）及び制御装置を、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１に示す水処理システム１００は、水処理プロセス制御装置１０と、着水井２０と、薬品混和池３０と、フロック形成池４０と、沈殿池５０と、ろ過池６０と、を備える。さらに、水処理システム１００は、水処理プロセス制御装置１０に接続された、原水カビ臭センサ１０１と、原水濁度計１０２と、原水水温・ｐＨ計１０３と、活性炭注入手段１０４と、凝集剤注入手段１０５と、処理水カビ臭センサ１０６と、処理水濁度計１０７とを備える。
【００２０】
水処理システム１００は、着水井２０に供給された原水について、着水井２０において活性炭処理を実施し、薬品混和池３０及びフロック形成池４０において凝集処理を実施して、得られた被処理水を沈殿池５０及びろ過池６０に順に供給し、最終的な処理水を得て、配水する。
【００２１】
より詳細には、水処理システム１００は、水処理プロセス制御装置１０により決定された注入率の活性炭を、活性炭注入手段１０４によって着水井２０に供給し、着水井２０において原水のカビ臭を除去する。活性炭注入手段１０４は、例えば、活性炭貯蔵部、弁及びポンプなどにより構成される。そして、水処理システム１００は、水処理プロセス制御装置１０により決定された注入率の凝集剤を、凝集剤注入手段１０５によって薬品混和池３０に供給し、攪拌した後、フロック形成池４０にて、凝集剤と混和された被処理水を穏やかに攪拌して沈降性のフロックを得る。なお、凝集剤注入手段１０５は、凝集剤貯蔵部、弁及びポンプなどにより構成される。なお、凝集剤としては、特に限定されることなく凝集剤として使用可能な既知のあらゆる薬品を使用することができるが、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム（硫酸バンドともいう）を使用することができる。以下、本法において凝集剤としてＰＡＣを使用したものとして説明する。そして、水処理システム１００は、沈殿池５０にてフロックを固液分離し、得られた処理水をろ過池６０に供給してろ過する。
なお、活性炭や凝集剤などの薬品の「注入率」とは、処理対象である原水の流量に対する注入率であり、例えば、ｍｇ／Ｌの単位で表される値である。
【００２２】
ここで、水処理プロセス制御装置１０に接続された各センサの機能について説明する。原水カビ臭センサ１０１は、着水井２０中の原水のカビ臭値を測定し、測定したカビ臭値を水処理プロセス制御装置１０に提供するセンサである。原水濁度計１０２は、着水井２０中の原水の濁度を測定し、測定した濁度を水処理プロセス制御装置１０に提供するセンサである。原水水温・ｐＨ計１０３は、着水井２０中の原水の水温及びｐＨを測定し、測定した水温及びｐＨを水処理プロセス制御装置１０に提供するセンサである。なお、原水水温・ｐＨ計１０３に代えて、水温計及びｐＨ計が別個に設けられていても良い。処理水カビ臭センサ１０６は、ろ過池６０を経た処理水のカビ臭値を測定し、測定したカビ臭値を水処理プロセス制御装置１０に提供するセンサである。処理水濁度計１０７は、ろ過池６０を経た処理水の濁度を測定し、測定した濁度を水処理プロセス制御装置１０に提供するセンサである。
ここで、原水カビ臭センサ１０１及び処理水カビ臭センサ１０６は、同様の構成のセンサであり、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）により実現することができる。
【００２３】
水処理プロセス制御装置１０は、原水水質取得部（Ｉ／Ｆ）１１、処理水水質予測部１２、評価部１３、及び薬品注入率決定部１４を備え、これらの機能部を利用して、候補となる複数の薬品注入率について評価指数を算出し、算出した評価指数に基づいて、実際に注入すべき最適な薬品注入率を決定する機能を有する。水処理プロセス制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）等の演算部を有する汎用の情報処理装置を含んで構成される。なお、処理水水質予測部１２、評価部１３、及び薬品注入率決定部１４は、一つの演算部内に含まれても良いし、それぞれが独立したハードウエア資源を用いて構成されていても良い。
【００２４】
原水水質取得部１１は、例えば、インターフェース（Ｉ／Ｆ）により構成され、上述した各センサから、原水濁度及び原水カビ臭値を含む原水水質値を取得する。
処理水水質予測部１２は、原水カビ臭センサ１０１により測定された原水カビ臭値を含む原水水質値と、活性炭やＰＡＣなどの薬品注入率を入力データとして処理水水質値を予測する。なお、本明細書において、「水質値」とは、カビ臭値や濁度を意味する。
評価部１３は、処理水水質予測部１２により得られた複数の予測処理水水質値、予め設定された目標処理水水質値、及び凝集剤及び活性炭の費用に基づいて、複数の評価指数を算出する。
薬品注入量決定部１４は、評価部１３により得られた複数の評価指数に基づいて、最適な薬品注入率を決定する。
【００２５】
ここで、図２に示すように、処理水水質予測部１２における処理水水質予測は、ニューラルネットワークを利用した水質予測モデルにより実施することができる。かかるニューラルネットワークは、水処理プロセス制御装置１０に接続された各センサの出力値、並びにＰＡＣ及び活性炭の注入率を入力データとし、処理水のカビ臭値（予測処理水カビ臭値）を出力データとする。さらに、図２のニューラルネットワークは、８個のニューロンＸ０〜Ｘ７を有する入力層Ｌ１と、８個のニューロンＹ０〜Ｙ７を有する中間層Ｌ２、及び、１個のニューロンＺ１を有する出力層Ｌ３からなる階層構造を形成している。ニューラルネットワークの学習方法としては、既知のあらゆる学習方法を採用することができ、例えば、バックプロパゲーションに代表される教師あり学習や、教師なし学習を採用することができる。
【００２６】
なお、図２においては、入力データとして、原水水温、原水ｐＨ、原水濁度、原水カビ臭（２−メチルイソボルネオール（２‐ＭＩＢ）濃度値）、原水カビ臭（ジェオスミン濃度値）、ＰＡＣ注入率、及び活性炭注入率を用いるものとして例示しているが、これらの全てを用いることは必須ではなく、原水カビ臭（２‐ＭＩＢ濃度値）及び原水カビ臭（ジェオスミン濃度値）の少なくとも何れか、ＰＡＣ注入率、並びに活性炭注入率を入力データとして使用しても良い。
【００２７】
また、入力データとして使用しうるデータは、上述のものに限られず、例えば、有機性汚濁物質測定装置(ＵＶ計)で測定した測定値（ＵＶ値）、蛍光スペクトルの測定値、溶存有機炭素濃度（ＤＯＣ値）、及び活性炭の粒度（サイズ）を入力データとして使用しても良い。これにより、出力データ（予測処理水カビ臭値）の精度を一層向上させることができる。
【００２８】
特に、活性炭の粒度を入力データとして加えて使用することで、処理水水質の向上及び水処理プロセスの経済性を高水準で並立することができる。理由を以下に説明する。
活性炭は多くの細孔を有し、その細孔内に入る大きさの物質を吸着する性質があるので、従来、浄水場にて市販の粉末活性炭が脱臭処理に利用されてきた。近年、粉末活性炭を破砕機により微細に粉砕した微粉炭を使用して脱臭処理する浄水場も増えてきた。ここで、粉末活性炭の粉砕粒度が小さいほど、単位量あたりの活性炭の表面積が大きくなり、吸着能が向上する。従って、微粉炭を使用することで、活性炭の使用量を低減することができる。その一方で、微粉炭を用いるにあたり、単位量あたりの吸着効率を向上させることを重視するあまり、微粉炭の粉砕に用いる破砕機の性能限界まで破砕してしまえば、破砕機を過剰に磨耗させて破砕機の寿命を縮めてしまい、結果的に破砕コストを増大させてしまう虞がある。そこで、本法では、活性炭の粒度を入力データとして用いた水質予測モデルを使用することで、所望の処理水水質を達成するために適切な活性炭の粒度を決定して、活性炭を過剰に粉砕することを回避することができる。なお、活性炭の粒度は、ＪＩＳ Ｋ １４７４に基づいて算出することができる。
【００２９】
さらに、活性炭の粒度が小さいと、着水井での有機物の除去量が多くなるため、薬品混和池での有機物量が減り、必要となる凝集剤の量が少なくなる。そのため、活性炭の粒度は、薬品混和池３０及びフロック形成池４０における凝集処理の際の凝集効率にも影響する。従って、活性炭の粒度は、処理水のカビ臭値だけではなく、濁度にも影響することが考えられる。よって、比較的粒度が小さい活性炭を着水井２０に注入した場合には、ＰＡＣ注入率を低減しても、良好な処理水水質を維持することができる可能性がある。従って、処理水水質予測部１２において、種々の入力データと活性炭の粒度とを併用することで、入力データとして用いる各パラメータ間の相互作用を考慮した予測処理水水質値を得ることができ、結果的に良好な水処理プロセスの制御を実現することができる。
【００３０】
ニューラルネットワークによる水質予測モデル以外では、処理水水質予測部１２は、重回帰分析による水質予測モデルを用いることができる。或いは、処理水水質予測部１２は、予め蓄積された原水カビ臭（２‐ＭＩＢ濃度値）、原水カビ臭（ジェオスミン濃度値）の少なくとも何れか、ＰＡＣ注入率、及び活性炭注入率の関係に関するデータとの照合により、処理水カビ臭値を算出しても良い。
【００３１】
処理水水質予測部１２は、予測に際して、複数のＰＡＣ注入率及び活性炭注入率の値を入力する。具体的には、凝集剤（ＰＡＣ）注入率及び活性炭注入率について、予め複数の値を設定し、これらの値の様々な組合せと、原水水質の測定値とを組み合わせて入力する。ここで、後に詳述するが、ＰＡＣ注入率の値は、原水濁度に基づいて決定された基本注入率と、原水カビ臭値に基づいて決定された最大注入率との間のあらゆる値でありうる。そして、活性炭注入率の値は、例えば０ｍｇ／Ｌ（注入なし）〜各水処理システムについて経済的観点から定めることができる活性炭の最大注入率の範囲内のあらゆる値でありうる。従って、処理水水質予測部１２は、複数のＰＡＣ注入率及び活性炭注入率に対応する、予測処理水水質値（この場合は、カビ臭値）を算出することとなる。
【００３２】
評価部１３は、処理水水質予測部１２により予測された、予測処理水水質値を、予め設定された目標処理水水質値、及び薬品処理に使用する薬品（活性炭及びＰＡＣ）の費用に基づいて、複数の評価指数（Ｆ）を算出する。評価指数（Ｆ）は、例えば下式（１）に示す評価モデルに基づいて算出することができる。
Ｆ＝ａ１×（ＰＡＣ注入率（ｍｇ／Ｌ））＋ａ２×（活性炭注入率（ｍｇ／Ｌ））
＋ｂ１×（目標処理水２‐ＭＩＢ値−予測処理水２‐ＭＩＢ値）２
＋ｂ２×（目標処理水ジェオスミン値−予測処理水ジェオスミン値）２
＋ｃ
・・・（１）
ここで、式（１）において、係数ａ１及びａ２は、それぞれ、ＰＡＣ及び活性炭の単価に比例する係数である。そして、係数ｂ１及びｂ２は、それぞれ、水質（特に、かび臭）の予測値が目標値を上回ることにより生じるリスクをコストに換算するための係数である。例えば、係数ｂ１は、予測された２‐ＭＩＢ値が目標とする２‐ＭＩＢ値を上回った場合に想定される損害金額や、追加薬品投入コスト等に基づいて決定することができる。係数ｂ２についても同様である。係数ｂ１及びｂ２は、それぞれ、予測処理水２‐ＭＩＢ値／ジェオスミン値が目標処理水２‐ＭＩＢ値／ジェオスミン値以下であれば、０とする。また、ｃはペナルティ値であり、例えば「１０００」である。ｃの項は、予測処理水２‐ＭＩＢ値又は予測処理水ジェオスミン値がそれぞれの処理水水質基準値を超えた場合にのみ有効となる。この場合、評価指数（Ｆ）の値は１０００超となる。ただし、薬品注入率決定部１４は、評価指数（Ｆ）の値が１０００超となった場合、かかる評価指数（Ｆ）は無効な値として、出力しないものとする。
ここで、目標処理水２‐ＭＩＢ値／ジェオスミン値などの「目標処理水水質値（目標値）」とは、基準値よりも良好な水質を維持するための値であり、「処理水水質基準値（基準値）」とは、水質基準に関する省令により規定されている水質基準値であり、遵守することが必須である。したがって、予測値が目標値を下回る場合には、水質は十分に良好なので、コストのみを考慮して薬品注入率が決定される。また、予測値が基準値を上回る場合には、かかる予測値に対応する薬品注入率を採用することはできないため、薬品注入率の候補から外す。
【００３３】
さらに、係数ａ１、ａ２、ｂ１、及びｂ２は下式（２）
ａ＋ｂ＝１  ・・・（２）
を満たすように選択される。ここで、ａ＝（ａ１＋ａ２）であり、ｂ＝（ｂ１＋ｂ２）である。ｂは、かび臭の予測値が目標値を上回ることにより生じるリスクをコストに換算するための係数である。例えば、ｂの値は、複数の組合せの凝集剤（ＰＡＣ）注入率及び活性炭注入率と、原水水質の測定値との組み合わせについて算出したリスクやコストの平均値を基準として、リスクにより生じるコストが、かかるコストと薬品（ＰＡＣ及び活性炭）のコストの合計値に対して占める割合として定めることができる。また、例えば、ｂの値は、複数組の凝集剤（ＰＡＣ）注入率及び活性炭注入率と、原水水質の測定値との組み合わせについて算出したリスクやコストの分散値を基準として定めることもできる。
上述の通り、評価部１３は、予測処理水２‐ＭＩＢ値及び予測処理水ジェオスミン値の何れかが、それらの基準値を上回った場合、評価部１３は、評価指数（Ｆ）を算出しない。一方、予測処理水２‐ＭＩＢ値及び予測処理水ジェオスミン値がそれらの目標値を下まわった場合、下式（３）が成り立つ。
ａ１＋ａ２＝ａ＝１  ・・・（３）
ここで、係数ａ１及びａ２は、それぞれ、０以上１以下の値である。そして、ａ１とａ２の値は、上述したように、それぞれ、ＰＡＣ及び活性炭の単価に比例して合計値が１となる範囲で割り振られる。
【００３４】
さらに、処理水水質予測部１２及び評価部１３は、カビ臭値と同様に、濁度についても予測値を算出し、評価指数の算出に寄与させることが好ましい。濁度を考慮して評価指数を算出することによって、ＰＡＣ注入率及び活性炭注入率を一層最適化することができるからである。この場合の処理水水質予測部１２における予測処理水濁度の算出方法の一例を、図３を参照して説明する。
【００３５】
図３は、本法における処理水濁度予測モデルの一例を説明するための図である。図３にかかるニューラルネットワークは、水処理プロセス制御装置１０に接続された原水濁度計１０２と、原水水温・ｐＨ計１０３の出力値、並びにＰＡＣ注入率を入力データとし、処理水の濁度を出力データとする。さらに、図３のニューラルネットワークは、５個のニューロンＸ０〜Ｘ４を有する入力層Ｌ１と、５個のニューロンＹ０〜Ｙ４を有する中間層Ｌ２、及び、１個のニューロンＺ１を有する出力層Ｌ３からなる階層構造を形成している。
【００３６】
評価部１３は、得られた処理水濁度を用いて、下式（４）に示す評価モデルを用いて評価指数（Ｆ）を算出することが好ましい。
Ｆ＝ａ１×（ＰＡＣ注入率（ｍｇ／Ｌ））＋ａ２×（活性炭注入率（ｍｇ／Ｌ））
＋ｂ１×（目標処理水２‐ＭＩＢ値−予測処理水２‐ＭＩＢ値）２
＋ｂ２×（目標処理水ジェオスミン値−予測処理水ジェオスミン値）２
＋ｂ３×（目標処理水濁度−予測処理水濁度）２
＋ｃ
・・・（４）
ここで、ａ１〜ｂ２、ｃについては、上記式（１）と同様であり、新たに加えられたｂ３は、濁度の予測値が目標値を上回ることにより生じるリスクをコストに換算するための係数であり、上記ｂ１及びｂ２と同様にして定めることができる。ｂ３は、予測処理水２‐ＭＩＢ値が目標処理水２‐ＭＩＢ値以下であれば、０とする。そして、ｂ３の項は予測処理水濁度と目標処理水濁度との乖離を表す項である。なお、評価部１３は、評価指数（Ｆ）の値が１０００超となった場合、かかる評価指数（Ｆ）は無効な値として、出力しないものとする。
【００３７】
上述したように、処理水水質予測部１２は、入力データとして入力するＰＡＣ注入率として、原水濁度に応じて定められる基本注入率及び原水カビ臭値に基づいて定められる最大注入率の範囲内の複数の注入率を使用する。例えば、処理水水質予測部１２は、まず、予め蓄積されたジャーテストのデータを参照することで、原水濁度に応じたＰＡＣの基本注入率を決定する。図４に、原水濁度とＰＡＣ注入率との関係を示すデータの一例を示す。このようなデータを参照することで、処理水水質予測部１２は、原水濁度からＰＡＣの基本注入率を一義的に導き出すことができる。さらに、処理水水質予測部１２は、原水のカビ臭値データに基づいて、ＰＡＣの最大注入率を決定する。ＰＡＣの最大注入率の決定にあたり、処理水水質予測部１２は、原水のカビ臭値データに加えて、予め蓄積されているＰＡＣ注入率とカビ臭除去率との関係に基づいてＰＡＣ注入率を加算して、ＰＡＣの最大注入率を決定することが好ましい。ＰＡＣのカビ臭除去率を考慮することで、一層高精度のＰＡＣの最大注入率が得られ、薬品注入率を一層最適化することができるからである。例えば、ＰＡＣの最大注入率は、予めジャーテストなどにより蓄積されている、ＰＡＣ注入率とカビ臭値除去率との相関関係のデータを参照することで、決定することができる。或いは、予めジャーテストにより決定した所定の係数αを利用した線形関数：「最大注入率＝基本収入率＋α×カビ臭値」に基づいてＰＡＣの最大注入率を決定することができる。ＰＡＣを含む一般的な凝集剤のカビ臭除去効果には限界があり、所定の閾値までは凝集剤の注入率を増加させることに応じてカビ臭除去効果も向上するが、所定の閾値を過ぎれば、カビ臭除去効果は飽和する傾向がある。従って、凝集剤の最大注入率を決定するにあたり、原水カビ臭値に併せて、凝集剤の注入率と凝集剤のカビ臭除去率との相関関係のデータを参照することで、所望のカビ臭除去効果を発揮させるために必要十分の凝集剤の注入率を得ることができる。
【００３８】
そして、処理水水質予測部１２において、複数のＰＡＣ注入率を、原水濁度及び原水カビ臭値に応じて予め定められている基本注入率及び最大注入率の範囲内の値から選択すれば、上述したようなニューラルネットワークを用いた水質予測モデルや、重回帰分析による水質予測モデルを用いた計算における計算量を低減させることができる。複数のＰＡＣ注入率を設定可能な数値範囲が限定されるため、水質予測モデルに入力すべき薬品注入率の組合せの数を低減することができるからである。そのようにして、水質予測モデルにおける計算量を低減させることで、迅速に予測処理水水質値を得ることができる。また、予測モデルによらず、予め蓄積された原水カビ臭、ＰＡＣ注入率、及び活性炭注入率の関係に関するデータとの照合により、予測処理水水質値を得る場合であっても、照合対象とするＰＡＣ注入率の値の範囲が狭くなるため、迅速に予測処理水水質値を得ることができる。さらに、このようにして得られた予測処理水水質値は、顕著に逸脱した値となることが無いため、結果的に水処理プロセスの制御を安定化させることができる。
【００３９】
なお、処理水水質予測部１２は、複数の活性炭注入率を、ＰＡＣ注入率と同様に、原水カビ臭値及び原水濁度に基づいて算出した、基本注入率及び最大注入率の範囲内から選択しても良い。
【００４０】
上述したような、処理水水質予測部１２、評価部１３、及び薬品注入率決定部１４において実施される水処理プロセスの制御方法について、図５を参照して説明する。図５は、本発明に従う水処理プロセスの制御方法の一例を説明するフローチャートである。まず、処理水水質予測部１２は、原水水質取得部１１を介して、原水カビ臭センサ１０１により測定された原水カビ臭値と、活性炭やＰＡＣなどの薬品注入率を入力データとして取得する（ステップＳ０１）。既に述べたとおり、入力データはこれらに限定されるものではない。原水カビ臭値のような測定により得られる入力データの取得頻度は、例えば、１時間又は３０分に一回である。もちろん季節の変わり目などの原水水質の変動が激しい時期に入力データの取得頻度を高めても良いし、或いは、比較的原水水質が安定している時期に入力データの取得頻度を低くしても良い。また、活性炭の粒度の変更頻度は、例えば、月単位、或いは季節単位である。
【００４１】
そして、処理水水質予測部１２は、所定の水質予測モデル或いは蓄積データとの照合により、処理水水質予測値を算出する（ステップＳ０２）。既に述べた通り、水質予測モデルとしては、既知のあらゆる予測モデルを採用することができる。なお、処理水水質予測値は、測定によらずに得ることができる、活性炭やＰＡＣなどの薬品注入率の入力データのあらゆる組合せに対応して、複数算出される。
【００４２】
そして、評価部１３は、所定の評価モデルを用いて、ステップＳ０２で算出された複数の処理水水質予測値のそれぞれに対応する、評価指数（Ｆ）を算出する（ステップＳ０３）。さらに、薬品注入率決定部１４は、ステップＳ０３にて得られた評価指数（Ｆ）に基づいて、最適な薬品注入率を決定する（ステップＳ０４）。薬品注入率決定部１４は、まず、最適な薬品注入率の決定に際して、活性炭やＰＡＣなどの薬品注入率の入力データのあらゆる組合せに対応する評価指数（Ｆ）の値から、予め定められた条件を満たす評価指数（Ｆ）を選定する。そして、薬品注入率決定部１４は、選定した評価指数（Ｆ）に対応する薬品注入率を、実際に投入する活性炭やＰＡＣなどの薬品注入率として決定する。ここで、「予め定められた条件」の一例として、「評価指数（Ｆ）の値が最も小さい」ことが挙げられる。
なお、予め定められた条件を満たす評価指数（Ｆ）が複数ある場合には、かかるＦ値に対応する入力データの組合せの中から、活性炭の注入率が一番小さいものを抽出する方法、またはかかる複数の評価指数（Ｆ）のそれぞれに対応する入力データの組合せの各項目の平均値を出力する方法などによって、薬品注入率を決定する。
【００４３】
そして、水処理プロセス制御装置１０は、上述のステップＳ０１〜Ｓ０４を経て決定された薬品注入率で、活性炭注入手段１０４を用いて活性炭を着水井２０に注入し、凝集剤注入手段１０５を用いてＰＡＣを薬品混和池３０に注入する。さらに、本法は、ステップＳ０１〜Ｓ０４を経て決定された薬品注入率の下、得られた処理水について、処理水水質値を測定するステップと、予測処理水水質値及び処理水水質値に基づいて、目標処理水水質値を再設定するステップと、を含むことが好ましい。再設定された目標処理水水質値を、評価指数を算出する評価ステップ（ステップＳ０３）において使用して、得られた評価指数（Ｆ）に基づいて最適薬品注入率を再度決定することができるからである。このような、再設定するステップは、例えば、複数の予測処理水水質値を母集団とした、処理水水質値の偏差が所定の閾値（例えば２０％）以上となった場合にのみ、実行されるように設定することができる。この場合、複数の予測処理水水質値を母集団とした処理水水質値の偏差の一部（例えば、３０％）を、目標処理水水質値に加算し、目標処理水水質値を再設定することができる。なお、目標処理水水質値は、基準値よりも良好な水質を維持するための値であるため、基準値より良好な水質が維持される限りにおいて、値を増減させることができる。
このようなフィードバック制御を実施することにより、処理水水質を一層向上させることができる。
【００４４】
以下、本法で採用可能な、上述のフィードバック制御の具体例について説明する。ここでは、水質値はカビ臭値であるものとして説明する。なお、明確のために、カビ臭値の数値は、実際の濃度（ｍｇ／Ｌ）ではなく、仮想の指数として説明する。まず、ステップＳ０２において得られた予測処理水水質値が、１．２であったとする。そして、上記ステップＳ０３で使用した目標処理水水質値が１．３であったとする。さらに、これらの値に基づいて上記ステップＳ０４で決定された薬品注入率の下、得られた処理水の処理水水質値が１．０であったとする。この場合、処理水水質値が予測処理水水質値を大幅に下回っていることから、ステップＳ０４で決定された薬品注入率は必要以上に高いことがわかる。よって、水処理プロセス制御装置１０は、例えば、下式（５）の値（目標処理水水質値調整量）を算出して、目標処理水水質値に加算する。
（目標処理水水質値調整量）＝（予測処理水水質値−処理水水質値）／２・・・（５）
上述の各水質値の数値を式（５）に当てはめると、（１．２−１．０）／２＝０．１が得られ、再設定にかかる目標処理水水質値は、（１．３＋０．１）＝１．４となる。
【００４５】
そして、水処理プロセス制御装置１０は、評価部１３に、再設定された目標処理水水質値を上記ステップＳ０３で用いて評価指数（Ｆ）を算出させ、得られた新たな評価指数（Ｆ）に基づいて、薬品注入率を決定する。
【００４６】
以上、いくつかの例を用いて本発明の水処理プロセスの制御方法について説明したが、本発明の水処理プロセスの制御方法及び制御装置は、上記例に限定されることはなく、適宜変更を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の水処理プロセスの制御方法及び制御装置によれば、原水の水質の変動に対応可能であるとともに、薬品注入率の低減及び処理水のカビ臭値の低減を両立することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０        ：水処理プロセス制御装置
１１        ：原水水質取得部（Ｉ／Ｆ）
１２        ：処理水水質予測部
１３        ：評価部
１４        ：薬品注入率決定部
２０        ：着水井
３０        ：薬品混和池
４０        ：フロック形成池
５０        ：沈殿池
６０        ：ろ過池
１００      ：水処理システム
１０１      ：原水カビ臭センサ
１０２      ：原水濁度計
１０３      ：原水水温・ｐＨ計
１０４      ：活性炭注入手段
１０５      ：凝集剤注入手段
１０６      ：処理水カビ臭センサ
１０７      ：処理水濁度計
【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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