(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水取水管に設置された濁度計により濁度を、濁質濃度計により濁質濃度を計測し、該計測された濁質濃度と濁度の比を演算器により演算して濁質性状係数を求め、演算器に予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の関係式を用いて前記計測により求められた濁質性状係数に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、前記計測された濁質或いは濁質濃度から濁質量を求め、前記演算された単位濁質量当りの凝集剤注入係数と濁質量により単位容積当りの凝集剤注入率を演算し、前記原水取水管に設置された流量計で計測された原水流量と前記凝集剤注入率から凝集剤注入量を演算し、該演算された凝集剤注入量と、凝集剤の貯槽を具備し前記原水取水管に接続された薬品混和池に凝集剤を注入する注入設備に接続された流量計で計測された凝集剤注入操作量との偏差により前記注入設備を制御する浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項２】
原水取水管に濁度計或いは濁質濃度計を設置して濁度或いは濁質濃度を計測し、前記原水取水管に設置した微粒子カウンターの出力信号により濁質中位粒径又は平均粒径を演算し、演算器に予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求め、演算器に予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の関係式を用いて求められた前記濁質性状係数に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、前記計測された濁質或いは濁質濃度から濁質量を求め、前記演算された単位濁質量当りの凝集剤注入係数と濁質量により単位容積当りの凝集剤注入率を演算し、前記原水取水管に設置された流量計で計測された原水流量と前記凝集剤注入率から凝集剤注入量を演算し、該演算された凝集剤注入量と、凝集剤の貯槽を具備し前記原水取水管に接続された薬品混和池に凝集剤を注入する注入設備に接続された流量計で計測された凝集剤注入操作量との偏差により前記注入設備を制御する浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項３】
前記原水取水管に設置した微粒子カウンターの出力信号により濁質中位粒径又は平均粒径を演算し、演算器に予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求め、求められた濁質性状係数が予め設定された性状係数基準値未満の場合は、演算器に予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求めるものである請求項１に記載の浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項４】
前記原水取水管に微粒子カウンターが設置され、前記原水取水管の上流側に一時貯留池が設けられるものであって、前記微粒子カウンターの出力信号により粒径頻度分布を演算し、演算された粒径頻度分布により演算器に予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の２つの関係式のうちの１つの関係式を選択する請求項１に記載の浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項５】
前記微粒子カウンターの出力信号により粒径頻度分布，標準偏差，変動係数を演算するものであって、該粒径頻度分布，標準偏差，変動係数のいずれか又は組み合わせにより演算器に予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の２つの関係式のうちの１つの関係式を選択する請求項２に記載の浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項６】
前記薬品混和池の上流側に一時貯留池が設けられるものであって、前記微粒子カウンターの出力信号により粒径頻度分布，標準偏差，変動係数を演算し、演算された前記粒径頻度分布，標準偏差，変動係数により演算器に予め入力されている濁質粒径と濁質性状係数の２つの関係式のうちの１つの関係式を選択する請求項２に記載の浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項７】
前記薬品混和池にフロック形成池を介して沈殿池が接続され、該沈殿池に接続され処理水を取出すための取水管に設けられた濁度計により処理水の濁度を計測し、該計測された濁度と処理水の濁度目標値の偏差に基づいて前記単位容積当りの凝集剤注入率の補正を行う請求項１から６のいずれかに記載の浄水プロセスの凝集剤注入方法。
【請求項８】
薬品混和池の上流側に接続される原水取水管に設置される流量計，濁度計，濁質濃度計と、凝集剤の貯槽に接続された凝集剤の注入設備と、該注入設備に第２の流量計を介して接続され前記薬品混和池に凝集剤を注入するための注入管と、前記流量計，濁度計，濁質濃度計と接続され前記濁質濃度計及び濁度計により計測された濁質濃度と濁度の比を演算して濁質性状係数を求め、予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の関係式を用いて前記計測により求められた濁質性状係数に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、前記計測された濁質或いは濁質濃度から濁質量を求め、前記演算された単位濁質量当りの凝集剤注入係数と濁質量により単位容積当りの凝集剤注入率を演算し、前記流量計で計測された原水流量と前記凝集剤注入率から凝集剤注入量を演算する演算器と、該演算器に接続され前記演算器により演算された凝集剤注入量と前記第２の流量計で計測された凝集剤注入操作量との偏差により前記注入設備を制御する制御器を備えた浄水プロセスの凝集剤注入装置。
【請求項９】
薬品混和池の上流側に接続される原水取水管に設置される流量計，濁度計又は濁質濃度計，微粒子カウンターと、凝集剤の貯槽に接続された凝集剤の注入設備と、該注入設備に第２の流量計を介して接続され前記薬品混和池に凝集剤を注入するための注入管と、前記流量計，濁度計又は濁質濃度計、微粒子カウンターと接続され前記微粒子カウンターの出力信号により濁質中位粒径又は平均粒径を演算し、演算器に予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求め、演算器に予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の関係式を用いて求められた前記濁質性状係数に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、前記計測された濁質或いは濁質濃度から濁質量を求め、前記演算された単位濁質量当りの凝集剤注入係数と濁質量により単位容積当りの凝集剤注入率を演算し、前記流量計で計測された原水流量と前記凝集剤注入率から凝集剤注入量を演算する演算器と、該演算器に接続され前記演算器により演算された凝集剤注入量と前記第２の流量計で計測された凝集剤注入操作量との偏差により前記注入設備を制御する制御器を備えた浄水プロセスの凝集剤注入装置。
【請求項１０】
前記原水取水管に微粒子カウンターが設置されるものであって、前記演算器は、前記微粒子カウンターの出力信号により濁質中位粒径又は平均粒径を演算し、予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求め、求められた濁質性状係数が予め設定された性状係数基準値未満の場合は、演算器に予め入力されている濁質中位粒径又は平均粒径と濁質性状係数の関係式を用いて前記演算された濁質中位粒径又は平均粒径から濁質性状係数を求めるものである請求項９に記載の浄水プロセスの凝集剤注入装置。
【請求項１１】
前記演算器は、前記微粒子カウンターの出力信号により粒径頻度分布，標準偏差，変動係数を演算し、演算された粒径頻度分布，標準偏差，変動係数のいずれか又は組み合わせにより予め入力されている濁質性状係数と単位濁質当りの凝集剤注入係数の２つの関係式のうちの１つの関係式を選択する請求項９又は１０に記載の浄水プロセスの凝集剤注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、取水原水中の懸濁物質を計測して凝集剤を適正に注入し、安定した水質の浄水を得る浄水プロセスの凝集剤注入方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場では、凝集剤を注入して原水中の懸濁物質（以下、濁質という）を結合凝集させて沈殿除去する凝集沈殿処理や砂，膜を用いたろ過処理などにより、浄水を得ている。浄水場では、国内外を問わず濁度を指標に用いた濁質管理が広く採用されている。河川や湖沼などの表流水を原水とする場合、原水の水質は、流域の地形や地質，気候や気象条件，利用形態、及び季節などの要因の影響で変動する。濁度もこれらの要因で大きく変動するため、設定された濁度以下の浄水を得るには凝集剤の注入量を適正に管理する必要があり、凝集剤の注入量の適正な管理が浄水場の重要な日常業務の１つとなっている。
【０００３】
凝集剤の注入量が不足した場合は、濁質との結合凝集塊（以下、フロックという）が成長しないため十分に沈殿せず、後段のろ過処理工程の負担が増大し、捕捉されない微小な濁質が浄水に混入するので、水質が悪化する。凝集剤の注入量が過剰となった場合は、膨潤なフロックが形成され、電気的な反発によって凝集阻害が惹き起され、沈降しにくくなるため、凝集剤の注入量が不足した場合と同様の問題が生じる。このような理由から、原水の濁質が変化した場合に対応した種々の凝集剤の注入方法が提案されている。
【０００４】
例えば、〔非特許文献１〕に記載のように、原水の濁度に、アルカリ度やｐＨ，水温などのフロックが形成される要因を考慮して作成した凝集剤注入式に基づいて、凝集剤の注入量を操作する方法がある。
【０００５】
〔特許文献１〕には、原水濁度に対する高分子凝集剤の注入率を算出する式を、高分子凝集剤の注入率を無機凝集剤の注入率に比例させるとともに予め定めた上限注入率で頭打ちとする算出式Ａと、無機凝集剤の注入率が最大注入率のときに高分子凝集剤の注入率が上限注入率となるように高分子凝集剤の注入率を無機凝集剤の注入率に比例させる算出式Ｂの２つの算出式を設定し、原水濁度の変動の大きさと現在の原水濁度とに応じて、２つの算出式のいずれかを選択して高分子凝集剤の注入率を制御する凝集剤の注入制御方法が開示されている。
【０００６】
〔特許文献２〕には、採取した試料の濁度又は色度を測定し、この測定値に基づいて凝集剤最適添加量を演算し、凝集剤注入ポンプを制御することにより、凝集剤の注入量を最適にコントロールする凝集剤の注入制御方法が開示されている。
【０００７】
〔特許文献３〕には、フロック形成池の出口側のフロックを撮像し、得られた画像認識手段で画像を２値化してフロックの認識を行い、認識されたデータからフロック個数を演算し、得られたフロック個数が目標値以上のとき、注入制御手段により凝集剤注入量を現在の注入量より小さくするようにポンプを制御する凝集剤の注入制御装置が開示されている。
【０００８】
〔特許文献４〕には、取水手段からの原水を送る給送ラインに１次凝集剤注入手段が接続され、１次凝集剤を注入された原水を沈砂池で１００〜１５０度以下の濁度までに沈殿処理し、その２次原水を送る給送ラインに２次凝集剤注入手段を接続し、２次凝集剤を注入された２次原水を移動床砂濾過装置により処理して数度以下の濁度の処理水を得る原水処理装置が開示されている。
【０００９】
〔特許文献５〕には、水中の微粒子の径とその径に対応した個数を測定するパーティクルカウンタと、このパーティクルカウンタにより得られたデータを入力して最適な凝集剤注入量を決定するデータ解析部と、このデータ解析部で得られた凝集剤注入量に応じて凝集剤の注入量を制御する凝集剤注入制御方法が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−６６２０９号公報
【特許文献２】特開平５−１４６６０８号公報
【特許文献３】特開平５−２８５３０８号公報
【特許文献４】特開２０００−３００９１８号公報
【特許文献５】特開平８−１２６８０２号公報
【非特許文献１】日本水道協会「水道維持管理指針」（１９９８年版）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
原水中には粘土性物質，有機性物質，各種微生物や動植物プランクトン，金属性イオンや無機イオン等の物理化学変化によって不溶性化した物質を含め、様々な物質が懸濁している。これらを総称して濁質と呼んでいる。濁質の主成分である粘土性物質は負に荷電しており、正に帯電している金属を含む凝集剤を注入することにより、結合・凝集して重力による沈降が可能となるため、沈殿除去できる。
【００１２】
凝集剤を注入することにより生じる反応は、粘土性物質だけでなく、他の濁質成分や溶解性の金属，無機イオン，水温等、多種多様の要因が影響する複雑な反応で、定量化されていない。
〔非特許文献１〕に記載の方法は、フィードフォワード制御で原水の水質の変動に対処しているが、濁質の性状を普遍的なものとして取り扱っているため、特に、降雨時などの性状変化に対応できないなど、適正な注入率を継続的に維持することが困難であるという問題がある。
【００１３】
又、〔特許文献１〕の技術は、例えば、晴天時などの低濁度（〜数十度）と降雨時などの高濁度（数十度〜数百度）で異なる注入式を用意して操作することができるが、低濁度と高濁度の境界付近で不連続な注入率となるため、境界付近では適正な凝集沈殿が行われないという問題があり、また、降雨時と雨が止んだ後で相違する濁質性状の変化に対応できない、さらには、豪雨時や流域条件で数万度になる原水の濁度に対しては対応できないという問題がある。
【００１４】
〔特許文献２〕や〔特許文献３〕の技術では、凝集沈殿処理水の濁度や、凝集剤注入後のフロック形状特徴量を計測し、目標値との偏差で注入率を操作するフィードバックして濁質性状の変化によるフロック形成状態や凝集沈殿特性の相違を反映させることができるが、凝集沈殿された処理水の濁度とフロック形状の特徴量との定量的関係が解明されていないため、すなわち、凝集剤が過剰の場合、或いは不足の場合でも処理水の濁度が増加するため、処理水の濁度計測値では、凝集剤の注入率を増加するか減少するかの判断をすることができないという問題がある。
【００１５】
〔特許文献４〕の技術では、超高濁度（数百度〜数千度）の原水に対応して、浄水場への原水の給送ラインに凝集剤を事前に注入して、場内での注入対象水の濁度を所定範囲内に減少させることができるが、濁質の性状については配慮されていなく、適正な注入率を継続的に維持することが困難である。
【００１６】
〔特許文献５〕の技術では、粒子数を正確に計測できることを前提としているが、数千度以上となる高濁度原水の粒子数を正確に計測することは困難であるという問題がある。又、原水を一時貯留させた後に凝集剤を注入して高濁度の原水を沈澱処理する場合についての本発明者らの実験によれば、単位濁質量を凝集沈殿させるための凝集剤量は、粒径範囲が同じでも変化することが示された。このため、〔特許文献５〕の技術では、高濁度の原水のプロセスに適用困難であるという問題がある。
【００１７】
ところで、浄水場は年中無休で連続運転されており、原水の濁質，水質は様々な要因で大きく変化する。このように、浄水場では連続運転，原水変動を考慮した運転管理が必要であり、このためには、実用化され、簡易でメンテナンス性もよく、信頼性の高い計測器で濁質性状を把握し、数度の低濁度から数十万度の超高濁度にも対応できる凝集剤の注入管理が望まれている。
【００１８】
本発明の第１の目的は、低濁度から高・超高濁度まで原水の濁質性状が変化しても適正な凝集剤量を注入できる浄水プロセスの凝集剤注入方法及び装置を提供することにある。
【００１９】
本発明の第２の目的は、突発的濁質変化や雨天後の濁質変化にも適正な凝集剤量を注入でき、安定した良質の凝集沈殿処理水を供給できる浄水プロセスの凝集剤注入方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明は、原水中の濁度と濁質濃度の２種類の濁質量とその濁質の粒径分布を計測し、これらの計測値から濁質の性状係数と平均あるいは中位粒径を求め、計測された粒径分布のパターン情報から予め入力された２種類の性状係数あるいは濁質粒径と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係式を選択し、選択した関係式を用いて性状係数演算値あるいは濁質粒径演算値に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、この凝集剤注入係数と前記濁質量を用いて単位容積当りの凝集剤注入率を求め、原水流量に対応した凝集剤注入量を操作するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、低濁度（低濃度）から高・超高濁度（高・超高濃度）まで原水の濁質性状が変化しても適正な凝集剤量を注入でき、安定した良質の凝集沈殿処理水を提供できる。また、集中豪雨や台風などの突発的濁質変化や雨天後の濁質変化にも適正な凝集剤量を注入でき、安定した良質の凝集沈殿処理水を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
濁質性状に対応した単位濁質量当りの凝集剤注入係数を求め、低濁度から超高濁度まで凝集剤を適正に注入できる浄水プロセスの凝集剤注入方法及び装置を提供する。
【００２３】
本発明の実施形態を図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の実施例１を図１，図２により説明する。図１は、浄水プロセスの構成図である。
【００２５】
図１に示すように、薬品混和池２に接続された原水取入管１には、流量計２１，濁度計２２，濁質濃度計２３が順次接続されている。流量計２１は演算器３３に直接接続され、濁度計２２及び濁質濃度計２３は濁質量と濁質性状係数を演算する演算器３１と接続され、演算器３１の一部は直接演算器３３と接続され、演算器３１の一部は凝集剤の注入係数を演算する演算器３２を介して演算器３３と接続されている。ここで、流量計や濁度計，濁質濃度計は実用化されているものを用いることができるので、信頼性の高い凝集剤注入管理を実現できる。
【００２６】
凝集剤の貯槽７は凝集剤の注入設備８と接続され、さらに流量計２４を介して薬品混和池２に設けられた凝集剤の注入管９が接続されている。演算器３３は制御器３４と接続され、制御器３４は、流量計２４での計測値をフィードバックするように信号線が接続されるとともに、注入設備８に接続されている。注入設備８は弁、或いは流量可変型ポンプで構成される。
【００２７】
薬品混和池２には攪拌機２０１が設置され、薬品混和池２は、攪拌機３０１が設置されたフロック形成池３に接続されている。フロック形成池３は沈殿池４に接続され、沈殿池４の下部には廃泥液を排出するための排出管６が設けられ、沈殿池４の上部には、濁質が除去された処理水（沈殿上澄液ともいう）を取出すための取水管５が設けられている。
【００２８】
濁質を含有した原水は、原水取入管１から薬品混和池２に流入する際に、流量計２１により流量が計測され、濁度計２２で原水中の濁度Ｔｉが、濁質濃度計２３で濁質濃度Ｓｉが計測される。計測された濁度Ｔｉと濁質濃度Ｓｉは演算器３１に入力され、濁質量Ｔｓと濁質性状係数αが演算される。濁質量Ｔｓは濁度Ｔｉあるいは濁質濃度Ｓｉとし、濁質性状係数αは濁質濃度Ｓｉ／濁度Ｔｉで求める。すなわち、濁質濃度Ｓｉを用いて凝集剤注入係数ηを定義する場合は、濁質量Ｔｓは、濁質濃度Ｓｉとし、凝集剤注入係数ηを濁度Ｔｉを用いて定義する場合は、濁度Ｔｉを濁質量Ｔｓとして出力する。
【００２９】
演算器３２では、凝集剤の注入係数が演算されるが、図２に示す濁質性状係数と注入係数の関係を用いて、演算された濁質性状係数αから単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを求める。図２に示す濁質性状係数と注入係数の関係は、本発明者らが実験によって得た結果である。濁質濃度と濁度及び凝集剤の注入量を種々変化させて実験を行い、沈殿上澄液の濁度が、この例では１度以下になる凝集剤の注入量を求め、この凝集剤の注入量を初期濁質濃度で除算して算出した単位濁質量当りの凝集剤の注入率を凝集剤注入係数ηと定義し、濁質性状係数αとの関係を示したものである。この実験結果では、濁質性状係数αと単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηは相関関係にあり、原水の濁質性状に対応した凝集剤注入係数を設定することができ、凝集剤注入量が適正に操作されるので、良好な沈殿池処理水を提供できることが分った。
【００３０】
又、濁質性状係数αと単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηの関係は、浄水場に固有のものであるが、ジャーテストなどで簡単に求められる。図２に示す結果は、濁質濃度の最大値を２００００mg／Ｌ、濁度が約５０００度の条件での実験結果であり、各浄水場の原水水質や濁質性状で異なる。図２に示す例は、ａ，ｋ１を定数とした数１の指数関係で表現される。
（数１）
η＝ａ・α-k1                                                   （１）
演算器３３では、演算器３１で求められた濁質量Ｔｓと、演算器３２で求められた単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを乗算して単位容積量当りの凝集剤注入率Ｃｖを演算する。又、演算器３２で演算された凝集剤注入係数ηと、流量計２１で計測された原水流量Ｑと、演算器３１で演算された濁質量Ｔｓを入力して、凝集剤注入係数ηと原水流量Ｑと濁質量Ｔｓとを乗算して凝集剤注入量Ｑｃを演算する。制御器３４は、演算された凝集剤注入量Ｑｃと流量計２４で計測された凝集剤の注入操作量Ｑｃ′の偏差に基づいて凝集剤の注入設備８を調節する。
【００３１】
凝集剤の注入設備８から注入される凝集剤には、アルミニウム系や鉄系などの無機系や高分子系が用いられる。薬品混和池２では、攪拌機２０１により凝集剤が原水に均質に混合され、濁質と凝集剤が結合してフロックの核となるマイクロフロックを形成する。マイクロフロックは、フロック形成池３で攪拌機２０１より緩速で運転される攪拌機３０１によって攪拌されて成長し、粗大なフロックとなる。粗大となったフロックは沈殿池４で沈降し、濁質が除去された上澄液、すなわち凝集沈殿池の処理水として取水管５からさらに後段の処理設備に送られ、処理を受けた後、浄水として配水される。沈殿池４で沈降分離したフロックは排泥液として系外に排出される。
【００３２】
このように、原水の濁質性状に対応した凝集剤注入係数を設定することができ、凝集剤注入量が適正に操作されるので、良好な沈殿池処理水を提供できる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２を図３，図４により説明する。本実施例は実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、薬品混和池２に接続された原水取入管１には、流量計２１，濁質濃度計２３，微粒子カウンター２５が順次接続されている。流量計２１及び濁質濃度計２３は演算器３３に直接接続され、微粒子カウンター２５は粒径性状を演算する演算器
３５と接続され、演算器３５は演算器３２を介して演算器３３と接続されている。ここで、濁質濃度計２３の代わりに濁度計２２を用いることもできる。
【００３４】
演算器３５は、微粒子カウンター２５の出力信号により原水中に浮遊する濁質の粒径性状である粒径頻度分布、代表となる濁質粒径ｄを演算する。代表となる粒径としては平均粒径或いは中位粒径を適用する。
【００３５】
演算器３２では、演算器３５から出力された濁質粒径ｄから単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを求める。図４に示す中位径を対象とした濁質粒径ｄ（以下、濁質中位粒径ｄという）と濁質性状係数αの関係は、本発明者らが実験によって得た結果である。濁質中位粒径ｄと濁質性状係数αの関係は、数２の指数式で示される。
（数２）
α＝ｂ・exp(ｋ２・ｄ)                                           （２）
数２により、濁質粒径ｄから濁質性状係数αが求まり、数１により濁質性状係数αから凝集剤注入係数ηを求めることができるので、濁質粒径ｄを指標としても単位濁質量当りの凝集剤注入係数を求めることができる。
【００３６】
演算器３３では、濁質濃度計２３で計測された濁質濃度Ｓｉを濁質量Ｔｓとし、この濁質量Ｔｓと演算器３２で求められた凝集剤注入係数η、及び流量計２１で計測された原水流量Ｑとを乗算することで凝集剤注入量Ｑｃを演算する。制御器３４は、演算された凝集剤注入量Ｑｃと流量計２４で計測された凝集剤の注入操作量Ｑｃ′の偏差に基づいて凝集剤の注入設備８を調節する。
【００３７】
このように、濁質中位粒径ｄから凝集剤注入係数ηを求めることで、実施例１に比べてより小粒径の濁質に対しても凝集剤を適正に操作できる。図２に示すように、濁質中位粒径ｄの大部分で、濁質性状係数αと濁質中位粒径ｄは正の相関関係にあるが、濁質中位粒径ｄが特定値以下になると逆に負の相関を示す。実施例１のように、濁質性状係数から凝集剤注入係数ηを求める場合は、適用可能な粒径範囲が存在するが、本実施例では、より広範囲の粒径に対して適用できる。
【実施例３】
【００３８】
本発明の実施例３を図５，図６により説明する。本実施例は実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、濁質濃度計２３と薬品混和池２との間の原水取入管１に微粒子カウンター２５が設置され、微粒子カウンター２５は粒径性状を演算する演算器３５と接続され、演算器３５は演算器３２と接続されている。演算器３１と演算器３２との間には、濁質性状判定器３６が設けられている。濁質性状判定器３６は、演算器３１で求められた濁質性状係数αと予め設定した性状係数基準値α* を比較し、比較結果と濁質性状係数αを演算器３２に出力するようになっている。
【００３９】
演算器３２では、数２により求められる濁質中位粒径から濁質性状係数の関係が、数１，数２により求められる濁質性状係数から単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係が入力されている。濁質性状判定器３６の判定結果がα≧α＊であれば、演算器３２では、濁質性状係数αから数１により単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを演算する。また、判定結果がα＜α＊ であれば、演算器３２では、演算器３５で求められた濁質中位粒径ｄから単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを求める。演算器３３では、実施例１で説明したのと同様な演算が行われる。
【００４０】
図６は、図２と同様に濁質性状係数と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係を示す図であるが、図６では、濁質性状係数がより小さい範囲まで示している。図６から分るように、濁質性状係数が１以下の小さい範囲では、勾配が急峻になっているため、凝集剤注入係数は濁質性状係数から一意的に求められなく演算不能となる。
【００４１】
図７は、濁質中位粒径と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係を示す図で、濁質中位粒径の全範囲で凝集剤注入係数の演算を行うことができる。
【００４２】
このように、降雨や季節的に濁度あるいは濁質濃度が変化する浄水場では、高濁質時に濁質性状係数で、低濁質時に濁質粒径を指標とする切替操作することで、精密機構を有する微粒子カウンターを支障なく利用できる。
【実施例４】
【００４３】
本発明の実施例４を図８から図１１により説明する。本実施例は実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、流量計２１の上流側に沈殿池の機能を有する一時貯留池
４Ａを設け、原水取入管１Ａで接続している。一時貯留池４Ａの下部には廃泥液を排出するための排出管６が設けられている。一時貯留池４Ａは、原水が高濁質あるいは超高濁質の浄水場，原水を取水する水源の水量変化が激しい浄水場で設置されている。
【００４４】
濁質濃度計２３と薬品混和池２との間の原水取入管１に微粒子カウンター２５が設置され、微粒子カウンター２５は粒径性状を演算する演算器３５と接続され、演算器３５は粒径パターン判定器３７を介して演算器３２と接続されている。
【００４５】
このような浄水場では、一時貯留池４Ａで原水中の濁質の一部が沈殿し、上澄液を取水して凝集沈殿処理される。取水された上澄液の濁度Ｔｉと濁質濃度Ｓｉが、濁度計２２と濁質濃度計２３で計測されて演算器３１に入力され、濁質量Ｔｓと濁質性状係数αが演算される。微粒子カウンター２５の出力信号は演算器３５に入力され、原水中に浮遊する濁質の粒径頻度分布，濁質粒径ｄ、並びに粒径頻度分布の標準偏差や変動係数が演算され、粒径パターン判定器３７に出力される。
【００４６】
粒径パターン判定器３７では、演算器３５から出力される粒径性状の特徴を認識し、この認識結果に基づいて演算器３２に予め入力されている２種類の濁質性状係数と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係式のうちのどちらを選択するかの選択指示を行う。
【００４７】
本発明者らの実験結果では、濁質濃度２００００mg／Ｌ、濁度で約５０００度の濁質液を静置し、上澄液の濁質濃度(ＳＳ)，濁度、及び粒径を計測した結果と、濁質濃度(ＳＳ)と濁度から求めた濁質性状係数の経時変化は図９に示すようになる。
【００４８】
図９に示すように、濁質濃度と濁度は静置時間に比例的に低下しているが、粒径(中位)は一度低下した後増大化する方向に変化した。濁質性状係数も一度低下した後増加する方向に変化するが、増大に転じる貯留時間が早く、粒径（中位）とは異なる変化を示した。
【００４９】
単位濁質量当りの凝集剤注入係数は、貯留時間経過とともに濁質性状係数が低下している領域では、図１０（Ａ）に示すように、図２と同様の変化を示す。貯留時間経過とともに濁質性状係数が上昇している領域では、図１０（Ｂ）に示すように、凝集剤注入係数は濁質性状係数と正の指数相関を示す。このため、演算式を切替えることが必要となるが、この切替判定の指標としては次に説明する粒径頻度分布を用いる。
【００５０】
図１１は、図９の横軸に（１）から（４）で示した４つの貯留時間で計測した粒径頻度分布の例を示している。図１１から分るように、粒径頻度分布は、静置後、一時的に正規分布となり、その後ブロードで２つのピークを有する分布に変化した。この変化は、大きい粒子が沈降して、沈降し難い１０〜５０μｍ以下の粒子が残留することで急峻なピークをもつ分布となり、その後、沈降し難い小粒子同士が合体して粒径は大きくなるものの、元々沈降し難い粒子のために単位濁質量当りの凝集剤注入係数が増加すると推測された。
【００５１】
図１０に示すように、性状係数と注入係数の関係は２種類あり、どちらの演算式を用いるかの判断は、例えば、２つのピークを有するか否かの分布パターン認識，標準偏差や変動係数の大小で選択評価できる。
【００５２】
粒径パターン判定器３７では、粒径頻度分布が２つのピークを有するかどうかの判定，標準偏差や変動係数が大きいかどうかの判定を単独に或いは組み合わせて行い、どちらの関係式を用いるかを判断する。粒径頻度分布が２つのピークを有する、或いは標準偏差や変動係数が大きければ、凝集沈殿し難い濁質と判断して図１０（Ｂ）の関係を選択する。一方、明確な正規分布と判定した場合には図１０（Ａ）の関係を選択して演算器３２に出力する。
【００５３】
演算器３２では、演算器３１からの濁質性状係数αと選択された濁質性状係数と凝集剤注入係数の関係式で単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、演算器３３に出力する。演算器３３では、実施例１で説明したのと同様な演算が行われる。
【００５４】
このように、粒径分布の特徴量を用いることで、凝集沈殿工程の前段に前沈殿処理工程があり、濁質性状が原水と異なる濁質にも適正な凝集剤を注入でき、良好な凝集沈殿処理液を提供できる。
【実施例５】
【００５５】
本発明の実施例５を図１２，図１３により説明する。本実施例は実施例２と同様に構成されているが、本実施例では、流量計２１の上流側に沈殿池の機能を有する一時貯留池
４Ａを設け、原水取入管１Ａで接続している。粒径性状を演算する演算器３５は、粒径パターン判定器３７を介して演算器３２と接続されている。
【００５６】
演算器３２では、単位濁質量当りの凝集剤注入係数を濁質粒径から演算するようになっている。図１０では濁質性状係数と凝集剤注入係数の関係を示しているが、これを濁質粒径と凝集剤注入係数の関係で整理すると、図１３に示すようになり、２種類の特性で現される。
【００５７】
演算器３５は、原水中に浮遊する濁質の粒径頻度分布，濁質粒径ｄ、並びに粒径頻度分布の標準偏差や変動係数を演算し、粒径パターン判定器３７に出力する。粒径パターン判定器３７では、演算器３５の出力情報に基づいて粒径性状の特徴を認識し、認識結果に基づいて演算器３２に予め入力されている２種類の濁質粒径と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係式のうちどちらを選択するかの選択指示及び濁質粒径ｄを出力する。
【００５８】
演算器３２には、上述したように、図１３に示す２種類の濁質粒径と単位濁質量当りの凝集剤注入係数の関係式が予め入力されている。粒径パターン判定器３７では、粒径頻度分布が２つのピークを有するかどうかの判定，標準偏差や変動係数が大きいかどうかの判定を単独に或いは組み合わせて行い、どちらの関係式を用いるかを判断する。粒径頻度分布が２つのピークを有する、或いは標準偏差や変動係数が大きければ、凝集沈殿し難い濁質と判断して図１３（Ｂ）の関係を選択する。一方、明確な正規分布と判定した場合には図１３（Ａ）の関係を選択して演算器３２に出力する。
【００５９】
演算器３２では、選択された濁質粒径と凝集剤注入係数の関係式で単位濁質量当りの凝集剤注入係数を演算し、演算器３３に出力する。演算器３３では、実施例１で説明したのと同様な演算が行われる。
【００６０】
本実施例では、実施例２と同様に、濁質粒径で凝集剤注入係数を演算しているので、より小粒径の濁質に対しても凝集剤を適正に操作できる効果がある。
【実施例６】
【００６１】
本発明の実施例６を図１４により説明する。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、注入率を演算する演算器３８が設けられ、演算器３１及び演算器３２が演算器３８に接続され、演算器３８は演算器３３に接続されている。沈殿池４に接続された取水管５に濁度計２２Ｂが設けられ、濁度計２２Ｂの計測値が演算器３８にフィードバックされるようになっている。
【００６２】
沈殿池４で凝集沈殿処理された処理水の濁度Ｔｏが濁度計２２Ｂで計測され、演算器
２８にフィードバックされる。演算器３８では、演算器３１で求められた濁質量Ｔｓと、演算器３２で求められた単位濁質量当りの凝集剤注入係数ηを乗算して単位容積量当りの凝集剤注入率Ｃｖを演算する。演算器３８には処理水の濁度目標値Ｔ* が入力されており、濁度偏差ΔＴ＝Ｔｏ−Ｔ* を求め、予め設定されている補正係数θを乗じて補正注入率ΔＣ＝θ・ΔＴを求め、凝集剤注入率Ｃｖと加算して凝集剤注入率設定値Ｃを演算し、演算器３３に出力する。演算器３３は凝集剤注入率設定値Ｃと流量計２１で計測された原水流量Ｑとを乗算して凝集剤注入量Ｑｃを演算する。演算された凝集剤注入量Ｑｃは、制御器３４に入力され、制御器３４は、演算された凝集剤注入量Ｑｃと流量計２４で計測された凝集剤の注入操作量Ｑｃ′の偏差に基づいて凝集剤の注入設備８を調節する。
【００６３】
このように、補正注入率ΔＣを求めて補正することにより、凝集沈殿工程の撹拌混合状態や反応及び滞留時間などの要因の影響も考慮した適正な凝集剤注入管理を実施できる。
【００６４】
本実施例では、沈殿池４で凝集沈殿処理された処理水の濁度Ｔｏを計測して凝集剤の注入率を補正したが、この補正は、他の実施例にも適用可能である。他の実施例では、単位容積量当りの凝集剤注入率を演算しないで、直接凝集剤注入量を求めているが、本実施例のように、凝集剤注入率を求めた後に原水流量を乗算して凝集剤注入量を演算しても同様の管理を行える。
【００６５】
又、実施例４，５では、一時貯留池４Ａの滞留時間ｔが設定された時間ｔ* 以上であれば、図１０（Ｂ）或いは図１３（Ｂ）の関係から直接単位濁質量当りの凝集剤注入係数を求めてもよい。又、各実施例で説明した構成を適宜組合せることができ、沈殿池の後段に砂ろ過工程やオゾン処理などの高度処理設備を設けた浄水プロセス，砂ろ過の代わりに膜利用のろ過設備を付加した浄水プロセスにも適用できる。又、凝集剤を分割注入する浄水プロセスや、複数の凝集沈殿工程を直列に配置して凝集剤を分割注入する浄水プロセスにも適用できる。又、原水中の濁度や濁質濃度，濁質粒径を直接計測する方式で説明したが、一部を採取して清澄水で希釈した後、計測させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１である浄水プロセスの構成図である。
【図２】実施例１における濁質性状係数と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例２である浄水プロセスの構成図である。
【図４】実施例２における濁質粒径と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例３である浄水プロセスの構成図である。
【図６】実施例３における濁質性状係数と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図７】実施例３における濁質粒径と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例４である浄水プロセスの構成図である。
【図９】実施例４における静置上澄液の濁質性状の変化を説明する図である。
【図１０】実施例４における濁質性状係数と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図１１】実施例４における静置上澄液の粒径頻度分布の変化を説明する図である。
【図１２】本発明の実施例５である浄水プロセスの構成図である。
【図１３】実施例５における濁質粒径と凝集剤注入係数の関係を示す図である。
【図１４】本発明の実施例６である浄水プロセスの構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１Ａ…原水取入管、２…薬品混和池、３…フロック形成池、４…沈殿池、４Ａ…一時貯留池、５…取水管、６…排出管、７…貯槽、８…注入設備、９…注入管、２１，２４…流量計、２２，２２Ｂ…濁度計、２３…濁質濃度計、２５…微粒子カウンター、３１，３２，３３，３５，３８…演算器、３４…制御器、３６…濁質性状判定器、３７…粒径パターン判定器。
【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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