(57)【要約】【課題】  高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援する。【解決手段】  原水水質予測演算部１に（１）式に示すモデル式を格納し、降雨強度予測値“Ｒ”、及び限界降雨強度“Ｒ０”などの降雨情報予測値に基づき、浄水場原水水質予測値“Ｃ”を求める。【選択図】      図１
2005313022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川から取水される原水の水質を予測する原水水質予測装置において、
各所に配置された各センサから出力される降雨情報予測値、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、原水水質を予測する原水水質予測演算部、
を備えたことを特徴とする原水水質予測装置。
【請求項２】
河川から取水される原水の水質を予測する原水水質予測装置において、
各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、河川の流量を予測して河川流量予測値を演算する流量予測演算部と、
この流量予測演算部で得られた河川流量予測値、予め設定されている各パラメータ、および予めめ登録されているモデル式に基づき、原水水質を予測する原水水質予測演算部と、
を備えたことを特徴とする原水水質予測装置。
【請求項３】
請求項１、２のいずれかに記載の原水水質予測装置において、
各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、浄水場原水水質項目となる、浮遊物質濃度もしくは濁度を予測する原水濁度予測演算部と、
各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、浄水場原水水質項目となる、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、有機炭素濃度（ＴＯＣ）、もしくは過マンガン酸カリ消費量を含む有機物濃度のいずれかを予測する原水ＴＯＣ予測演算部と、
を備えたことを特徴とする原水水質予測装置。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれか１項に記載の原水水質予測装置において、
前記原水水質予測部で得られた原水水質予測値に基づいて、河川から取水された原水の水質計測を行う浄水場原水水質計測器の校正時期、もしくは濾過膜の洗浄時期を判断するセンサ洗浄判定部、
を備えたことを特徴とする原水水質予測装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原水水質予測装置において、
前記原水水質予測部で得られた原水水質予測値に基づいて、河川から取水された原水に対し、凝集剤注入、凝集剤注入に伴うアルカリ注入、活性炭注入、オゾン注入、もしくは塩素注入のいずれかを行う浄水場水処理制御装置の制御目標値を補正演算する制御目標値補正演算部、
を備えたことを特徴とする原水水質予測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川から取水される原水の水質を予測して、予測結果を浄水場運転支援装置など供給し、水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援する浄水場原水水質予測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浄水場原水水質の浄水場原水水質予測装置と、このような浄水場原水水質予測装置を用いた浄水場運転支援装置においては、特開２００１−１０１２８２号公報などで開示された「河川管理システム」などのように、河川の水理モデルと、水質反応モデルとを組み合わせたモデルを用いて、浄水場原水地点の水質を予測している。
【０００３】
図６はこのような河川管理システムなどで、浄水場原水水質予測装置として使用される水質流動状態演算部の一例を示すブロック図である。
【０００４】
この図に示す水質流動状態演算部１０１は、河川各部に設けられた各センサから出力される流量計測値、水位計測値、川幅計測値などに基づき、モデル式を用いて、河川各部を流れる原水の状態を計算する水理状態計算部１０２と、水理状態計算部１０２の計算結果に基づき、モデル式を用いて、河川各部を流れる原水の横分散値（原水の面的水理状態を示すデータ値）を計算する横分散部１０３と、水理状態計算部１０２の計算結果に基づき、モデル式を用いて、河川各部を流れる原水の縦分散値（原水の面的水理状態を示すデータ値）を計算する縦分散部１０４と、横分散部１０３の計算結果、縦分散部１０４の計算結果、河川各部に設けられた各センサから出力される水質計測値などに基づき、モデル式を用いて、河川各部を流れる原水の流速、水質などを計算する横流速水質計算部１０５と、横流速水質計算部１０５の計算結果に基づき、モデル式を用いて、浄水場原水地点での水質変化を予測する流達時間計算部１０６とを備えている。
【０００５】
そして、河川各部に設けられた各センサから出力される流量計測値、水位計測値、川幅計測値、水質計測値などに基づき、予め登録されているモデル式を用いて、河川各部における原水の面的水理状態と、水質状態とを計算して、浄水場原水地点での水質変化を予測する。
【特許文献１】特開２００１-１０１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した浄水場原水水質予測装置においては、以下に述べるような問題があった。
【０００７】
まず、流量計測値、水位計測値、川幅計測値、水質計測値などを使用した水理モデル計算を行って、河川各部（ポイント点）における原水の面的水理状態と、水質状態とを各々、計算した後、各ポイント点における原水の面的水理状態と、水質状態とを使用して、浄水場原水地点での水質変化を予測するようにしているので、ポイント数を多くしたり、あるいは計算周期を短くして予測精度を高くすると、計算時間が長くなり、予測値の出力が遅れてしまうという問題があった。
【０００８】
また、流量計測値、水位計測値、川幅計測値、水質計測値などを出力するセンサとして、河川各部に多数の流量計、多数の水位計、多数の水質計を配置しなければならないことから、センサ数を削減するのが難しく、コスト高になってしまうとともに、各流量計、各水位計、各水質計のいずれかが故障したとき、その場所での計測値が得られなくなり、浄水場原水水質予測値の予測誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【０００９】
そこで、発明者らは、浄水場原水水質の変動パターンとして、降雨強度、降雨量などの降雨情報と、浄水場原水水質値との間に、強い因果関係があることを見出して、この因果関係をモデル式化し、当該問題の解決を試みたところ、高い計算速度、高い予測精度で、浄水場原水水質予測値を計算することができた。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑み、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる原水水質予測装置を提供することを主目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために本発明は、河川から取水される原水の水質を予測する原水水質予測装置において、各所に配置された各センサから出力される降雨情報予測値、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、原水水質を予測する原水水質予測演算部を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項２では、河川から取水される原水の水質を予測する原水水質予測装置において、各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、河川の流量を予測して河川流量予測値を演算する流量予測演算部と、この流量予測演算部で得られた河川流量予測値、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、原水水質を予測する原水水質予測演算部とを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載の原水水質予測装置において、各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、浄水場原水水質項目となる、浮遊物質濃度もしくは濁度を予測する原水濁度予測演算部と、各所に配置された各センサから出力される降雨情報、予め設定されている各パラメータ、および予め登録されているモデル式に基づき、浄水場原水水質項目となる、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）、有機炭素濃度（ＴＯＣ）、もしくは過マンガン酸カリ消費量を含む有機物濃度のいずれかを予測する原水ＴＯＣ予測演算部とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項４では、請求項１、２、３のいずれかに１項記載の原水水質予測装置において、前記原水水質予測部で得られた原水水質予測値に基づいて、河川から取水された原水の水質計測を行う浄水場原水水質計測器の校正時期、もしくは濾過膜の洗浄時期を判断するセンサ洗浄判定部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
また、請求項５では、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原水水質予測装置において、前記原水水質予測部で得られた原水水質予測値に基づいて、河川から取水された原水に対し、凝集剤注入、凝集剤注入に伴うアルカリ注入、活性炭注入、オゾン注入、もしくは塩素注入のいずれかを行う浄水場水処理制御装置の制御目標値を補正演算する制御目標値補正演算部を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、請求項１の原水水質予測装置では、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００１７】
また、請求項２の原水水質予測装置では、高速かつ高精度で、河川の流量変化を予測することができるとともに、この予測結果に対し、河川底泥、河川近傍の都市などに堆積した汚濁物量などを加味した原水の水質を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００１８】
また、請求項３の原水水質予測装置では、高速かつ高精度で、浄水場の水質管理に有益な降雨初期に流出する濁度成分変化と、降雨初期以降にも流出するＴＯＣ成分変化とを別々に予測することができ、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００１９】
また、請求項４の原水水質予測装置では、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場に設置された浄水場原水水質計測器などの濾過膜洗浄時期、センサ校正時期などを最適化して、水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００２０】
また、請求項５の原水水質予測装置では、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場に設置された浄水場水処理制御装置などの制御目標値を補正演算して、河川から取水された原水に対し、凝集剤注入、凝集剤注入に伴うアルカリ注入、活性炭注入、オゾン注入、もしくは塩素注入などを最適化して、水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
《第１の実施形態》
図１は本発明による原水水質予測装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２２】
この図に示す原水水質予測装置２は、浄水場に対し原水の供給源となる河川の上流側などに配置された各降雨量計、各降雨レーダ装置などの検出結果に基づいて得られる降雨情報予測値を取り込み、この降雨情報予測値と、予め設定されている各パラメータ、実際の計測動作で得られたモデル式（降雨強度、降雨量等の降雨情報と、浄水場原水水質値との関係を示すモデル式）などに基づき、浄水場原水水質予測値“Ｃ”を演算する原水水質予測演算部１を備えている。
【００２３】
そして、降雨情報予測値として、降雨強度予測値“Ｒ”と、及び限界降雨強度“Ｒ０”とを取り込み、予め設定されているパラメータ“Ｋ”、“β”と、原水水質予測演算部１に格納されているモデル式、例えば、下記に示すモデル式を用いて、出力値である浄水場原水水質予測値“Ｃ”を算出する。
【００２４】
［数１］
Ｃ=Ｋ・（Ｒ+Ｒ０）β                  …（１）式
但し、Ｃ：浄水場原水水質予測値[mg/L]
Ｒ：降雨強度予測値[mm/５min］
Ｒ０：限界降雨強度[mm/５min］
Ｋ、β：パラメータ[−]
このように、第１の実施形態では、降雨強度予測値“Ｒ”、及び限界降雨強度“Ｒ０”などの降雨情報予測値と、浄水場原水水質予測値“Ｃ”との関係を示す簡単なモデル式に基づいて、浄水場原水水質予測値“Ｃ”を求めるようにしているので、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００２５】
なお、モデル式として、（１）式以外にも、下記に示すような変形式を利用したり、システム同定法のような非線型式を利用することが可能である。後者の非線形式として、“特開２０００-０５６８３５号”の図４に記載された、降雨強度と、流入量との関係を規定した“blocked orientedモデル”などと同様な手法で、降雨強度予測値と、浄水場原水水質予測値との関係を示すモデル式を構築するようにしても良い。
【００２６】
［数２］
Ｃ＝Ｋ１・Ｒβ十Ｋ２                    …（２）式
但し、Ｃ：浄水場原水水質予測値[mg/L］
Ｒ：降雨強度予測値[mm/５min］
Ｋ１、Ｋ２、β：パラメータ[−］
《第２の実施形態》
図２は本発明による原水水質予測装置の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、この図の説明では、図１に示す部分と対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２７】
この図に示す原水水質予測装置３は、降雨情報予測値を取り込み、予め格納されているモデル式を用いて、取水地点で河川流量予測値“Ｑ”を演算し、これを原水水質予測演算部１に供給する流量予測演算部４を備えている。
【００２８】
この際、流量予測演算部４には、例えば上述した“特開２０００-０５６８３５号”の図４と同様に、降雨強度と、流入量との関係を示す“blocked orientedモデル”が格納されている。また、原水水質予測演算部１には、河川流量予測値“Ｑ”と、浄水場原水水質予測値“Ｃ”との関係を示すモデル式、例えば下記に示すモデル式が格納されている。
【００２９】
［数３］
ｄＳ／ｄｔ＝ＳＦ−（Ｋ・Ｓm・Ｑn）    …（３）式
Ｃ＝（Ｋ・Ｓm・Ｑn−１）               …（４）式
但し、Ｃ：浄水場原水水質予測値[g/m３]   <出力値>
Ｓ：汚濁物堆積量[g]              <出力値、初期値のみ入力値>
Ｑ：河川流量予測値[m３/min]       <入力値>
ＳＦ：晴天時汚濁物蓄積速度[g/min] <入力値>
Ｋ、ｍ、ｎ：パラメータ[−]       <入力値>
そして、流量予測演算部４から出力される河川流量予測値“Ｑ”と、予め登録されている晴天時汚濁物蓄積速度“ＳＦ”と、汚濁物堆積量“Ｓ”の初期値と、パラメータ“Ｋ”、“ｍ”、“ｎ”とを用いて、（３）式および（４）式に基づく演算処理を行い、出力値である浄水場原水水質予測値“Ｃ”を算出する。
【００３０】
このように、第２の実施形態では、流量予測演算部４に“blocked orientedモデル”を使用して、河川流量予測値“Ｑ”を演算するとともに、原水水質予測演算部１に簡単に演算可能な（３）式、（４）式を使用して、浄水場原水水質予測値“Ｃ”を演算するようにしているので、高速かつ高精度で、河川の流量変化を予測して、原水の水質を予測し、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００３１】
また、この際、汚濁物堆積量“Ｓ”を考慮した演算を行っているので、河川底泥や河川近傍の都市等に堆積した汚濁物量を予測値に加算して、浄水場水質予測値の精度を大幅に向上することができる。
【００３２】
なお、モデル式は（３）式、（４）式以外にも、下記に示す（５）式のようなべき乗式を用いたり、（３）式、（４）式で使用される晴天時汚濁物蓄積速度“ＳＦ”の値を“ＳＦ=０”にし、さらにパラメータ“ｍ”を“ｍ＝１”にして、晴天時汚濁物蓄積速度“ＳＦ”を省略した（６）式、（7）式を用いることも可能である。この場合、各パラメータ“Ｋ”、“ｎ”の値として、“０”以外の値であれば、どのような値でも使用することができることから、例えば“１”を使用して、演算をさらに簡素化するようにしても良い。
【００３３】
［数４］
Ｃ＝Ｋ・Ｑｎ                   …（５）式
ｄＳ／ｄｔ＝−（Ｋ・Ｓ・Ｑn）  …（６）式
Ｃ＝（Ｋ・Ｓ・Ｑｎ−１）         …（７）式
但し、Ｃ：浄水場原水水質予測値[g/m３]  <出力値>
Ｓ：汚濁物堆積量[g］            <出力値、初期値のみ入力値>
Ｑ：河川流量予測値「m３/min]     <入力値>
Ｋ、ｎ：パラメータ[−]          <入力値>
《第３の実施形態》
図３は本発明による原水水質予測装置の第３の実施形態を示すブロック図である。なお、この図の説明では、図１、図２に示す部分と対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３４】
この図に示す原水水質予測装置７は、流量予測演算部４から出力される河川流量予測値“Ｑ”、予め格納されている各パラメータ“Ｋ１”、“ｍ１”、“ｎ１”、モデル式などを用いて、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”を演算する原水濁度予測演算部５と、流量予測演算部４から出力される河川流量予測値“Ｑ”、予め格納されている各パラメータ“Ｋ２”、“ｍ２”、“ｎ２”、モデル式などを用いて、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”を演算する原水Ｔ０Ｃ予測演算部６とを備えている。
【００３５】
この際、流量予測演算部４には、例えば上述した“特開２０００-０５６８３５号”の図４と同様に、降雨強度と、流入量との関係を示す“blocked orientedモデル”が格納されている。また、原水濁度予測演算部５には、例えば下記の（８）式に示すモデル式と、（9）式に示すモデル式とが格納されている。また、原水Ｔ０Ｃ予測演算部６には、例えば下記の（１０）式に示すモデル式と、（１１）式に示すモデル式とが格納されている。
【００３６】
［数５］
dＳ１/dｔ＝ＳF１−（Ｋ１・Ｓm１・Ｑｎ１）  …（８）式
Ｃ１＝（Ｋ１・Ｓml・Ｑn１-１）            …（９）式
但し、Ｃ１：浄水場原水濁度予測値[g/m３]            <出力値>
Ｓ１：濁度相当汚濁物堆積量[g］        <出力値、初期値のみ入力値>
Ｑ：河川流量予測値[m３/min］                <人力値>
ＳF１：晴天時濁度相当汚濁物蓄積速度[g/min]  <入力値>
Ｋ１、ｍ１、ｎ１：パラメータ[−]            <入力値>
［数６］
dＳ２/dｔ＝ＳF２−（Ｋ２・Ｓm２・Ｑn２）   …（１０）式
Ｃ２＝（Ｋ２・Ｓm２・Ｑｎ２-１）            …（１１）式
但し、Ｃ２：浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値[g/m３]            <出力値>
Ｓ２：Ｔ０Ｃ相当汚濁物堆積量[g]        <出力値、初期値のみ入力値>
Ｑ：河川流量予測値[m３/min]                  <入力値>
ＳF２：晴天時Ｔ０Ｃ相当汚濁物蓄積速度[g/min］ <入力値>
Ｋ２、ｍ２、ｎ２：パラメータ[−]              <入力値>
そして、流量予測演算部４から出力された河川流量予測値“Ｑ”と、予め登録されている晴天時濁度相当汚濁物蓄積速度“ＳＦ１”と、濁度相当汚濁物堆積量“Ｓ１”の初期値と、パラメータ“Ｋ１”、“ｍ１”、“ｎ１”とを用いて、（８）式および（９）式に基づく演算処理を行って、出力値である浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”を算出する。同様に、流量予測演算部４から出力される河川流量予測値“Ｑ”と、予め登録されている晴天時濁度相当汚濁物蓄積速度“ＳＦ２”と、濁度相当汚濁物堆積量“Ｓ２”の初期値と、パラメータ“Ｋ２”、“ｍ２”、“ｎ２”とを用いて、（１０）式および（１１）式に基づく演算処理を行って、出力値である浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”を算出する。
【００３７】
このように、第３の実施形態では、流量予測演算部４に“blocked orientedモデル”を使用して、河川流量予測値“Ｑ”を演算しながら、原水濁度予測演算部５に簡単に演算可能な（８）式、（９）式を使用して、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”を演算するとともに、原水Ｔ０Ｃ予測演算部６に簡単に演算可能な（１０）式、（１１）式を使用して、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”を演算するようにしているので、高速かつ高精度で、浄水場の水質管理に有益な降雨初期に流出する濁度成分変化と、降雨初期以降にも流出するＴＯＣ成分変化とを別々に予測することができ、浄水場などの水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００３８】
なお、モデル式として、（８）式〜（１１）式以外にも、上述した第１の実施形態、第２の実施形態などと同様に、多様な態様が可能である。また、第３の実施形態において、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”と、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”との予測演算に関して、同じモデルを使用し、互いに異なるパラメータ“Ｋ１”、“ｍ１”、“ｎ１”と、パラメータ“Ｋ２”、“ｍ２”、“ｎ２”とを各々、使用するようにしているが、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”と、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”とを算出するとき各々、異なるモデルを使用するようにしても良い。また、対象水質項目として、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”と、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”を用いているが、浄水場原水濁度予測値“Ｃ１”に代えて、濁度浮遊物質濃度予測値を演算したり、浄水場原水Ｔ０Ｃ予測値“Ｃ２”に代えて、ＢＯＤ予測値、ＣＯＤ予測値、過マンガン酸カリ消費量予測値、フミン酸濃度予測値など、各種の有機物濃度予測値を各々、演算しても良い。
【００３９】
《第４の実施形態》
図４は本発明による原水水質予測装置の第４の実施形態を示すブロック図である。なお、この図の説明では、図１、図２に示す部分と対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４０】
この図に示す原水水質予測装置８は、原水水質予測演算部１から出力される浄水場原水水質予測値“Ｃ”に基づき、浄水場原水水質計測器のセンサ洗浄時期などを判定して、浄水場原水水質計測器のセンサ逆先時期などを制御するセンサ洗浄判定部１０を備えている。
【００４１】
この場合、浄水場原水水質計測器として、例えば水配管１９を用いて、河川１１から取水した原水を浄水場プロセス１２で浄水しているとき、負圧を発生して、水配管１９を介し、原水を取り込むポンプ１７と、濾過膜を用いて、ポンプ１７から吐出される原水を濾過する濾過装置１３と、水配管２１を介して、濾過装置１３で濾過された原水を取り込み、イオンクロマト法を用いた測定方法で、各種イオン成分を測定するイオンクロマト計測器１５と、洗浄指令が入力されているとき、空気管２２を介して、濾過装置１３に圧縮空気を送り込み、濾過膜を逆洗浄する空気源１８と、浄水プロセス１２のプロセス内容、センサ洗浄判定部１０からの指示などに基づき、ポンプ１７、イオンクロマト計測器１５、空気源１８などを制御して、イオン成分計測動作、センサ逆洗浄動作などを行うイオンクロマト制御部１６とを備えた浄水場原水水質計測器１４などが使用される。
【００４２】
また、流量予測演算部４には、例えば上述した“特開２０００-０５６８３５号”の図４と同様に、降雨強度と、流入量との関係を示す“blocked orientedモデル”が格納される。また、原水水質予測演算部１には、河川流量予測値“Ｑ”と、浄水場原水水質予測値“Ｃ”との関係を示すモデル式として、例えば（３）式、（４）式に示すモデル式が格納される。
【００４３】
そして、浄水場プロセス１２によって、河川１１から原水が取り込まれ、通常の処理手順で、浄水処理が行われるとき、所定間隔で、イオンクロマト制御部１６から計測指令を出力して、ポンプ１７を動作しながら、イオンクロマト計測器１５に、臭素イオン、塩素イオンなどの陰イオン成分濃度などを計測する。
【００４４】
また、この動作と並行し、降雨情報予測値に基づき、流量予測演算部４に河川１１の河川流量予測値“Ｑ”を演算するとともに、原水水質予測演算部１に浄水場原水水質予測値“Ｃ”を演算する。そして、原水水質予測演算部１から出力される浄水場原水水質予測値“Ｃ”が予め設定されている設定値“Ｃ３”を超えたとき、センサ洗浄判定部１０によって、これを検知して、センサ洗浄起動指示を出力する。
【００４５】
これにより、イオンクロマト制御部１６からセンサ洗浄起動指令が出力されて、ポンプ１７が停止されるとともに、空気源１８が一定時間だけ、駆動されて、濾過装置１３に圧縮空気が供給され、濾過膜が逆洗浄される。
【００４６】
この後、予め設定されている逆洗浄時間が経過したとき、イオンクロマト制御部１６から計測開始指令などが出力されて、空気源１８が停止されるとともに、ポンプ１７が再起動されて、イオンクロマト計測器１５の計測動作などが開始される。
【００４７】
このように、第４の実施形態では、センサ洗浄判定部１０によって、浄水場原水水質予測値“Ｃ”が設定値“Ｃ３”を超えているかどうかを判定し、この判定結果に基づき、イオンクロマトを用いた浄水場原水水質測定器１４の濾過膜洗浄処理などを行うようにしているので、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場に設置された浄水場原水水質計測器などの濾過膜洗浄時期などを最適化して、水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００４８】
なお、センサ洗浄判定部１０の管理対象は、洗浄に限定されることなく、水質測定センサなどの校正に使用することが可能である。すなわち、浄水場原水水質予測値“Ｃ”が一定値を超えたとき、通常の校正頻度に割り込み処理を行って、校正処理を開始し、計測値を補正することも可能である。
【００４９】
また、浄水場原水水質計測器１４として、イオンクロマトを用いた浄水場原水水質測定器に限定されず、ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ−ＭＳ）、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）、ＩＣＰ−ＭＳ、プラズマ発光分析装置、吸光度分析装置等の機器分析装置や、濁度計、ｐＨ計、アルカリ度計、電気電導率計、残留塩素計、塩素要求量計などの水質測定計器などを使用するようにしても良い。
【００５０】
また、洗浄や校正の方法として、浄水場原水水質予測値“Ｃ”が設定値“Ｃ３”を超えたときに、起動するといった０Ｎ−０ＦＦ制御以外にも、各種の制御方法で、実施可能である。すなわち、センサ洗浄判定部１０の判定アルゴリズムを変えて、浄水場原水水質予測値“Ｃ”に比例して、洗浄の流量を制御したり、浄水場原水水質予測値“Ｃ”に基づいて、洗浄方法を切替えるようにしても良い。
【００５１】
《第５の実施形態》
図５は本発明による原水水質予測装置の第５の実施形態を示すブロック図である。なお、この図の説明では、図１、図２に示す部分と対応する部分に同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５２】
この図に示す原水水質予測装置９は、原水水質予測演算部１から出力される浄水場原水水質予測値“Ｃ”に基づき、制御目標値の補正値を演算して、浄水場プロセス側に設定されている、凝集剤注入率の制御目標値を補正する制御目標値補正部３１を備えている。
【００５３】
この場合、浄水場プロセスとして、例えば水配管３９を用いて、河川１１から取水した原水を取り込んで、沈殿する沈殿池３６と、水配管４０を介して、沈殿池３６から排出される原水を取り込む着水井３７と、水配管４１を介して、着水井３７から排出される原水を取り込み、この原水と水配管３５を介して供給される凝集剤とを混合し、水配管４２を介してフロック形成池に排出する混和池３８と、着水井３７から混和池３８に供給される原水の流量を計測して、流量検知信号を出力する流量計４３と、制御目標値補正部３１から出力される補正値に基づき、プロセス制御装置（図示は省略する）から出力される凝集剤注入率の制御目標値を補正しながら、流量計４３から出力される流量検知信号で示される原水流量、凝集剤注入量の比率と補正済の制御目標値で指定された凝集剤注入率とを一致するのに必要な注入量指令を出力する凝集剤注入制御部３２と、凝集剤が貯留される凝集剤注入タンク３３と、注入量指令に応じた回転数、吐出弁開度などで、凝集剤注入タンク３３から凝集剤を取り込み、水配管３５を介して、混和池３８に供給する凝集剤注入ポンプ３４とを備えた浄水場プロセス１２が使用される。
【００５４】
また、流量予測演算部４には、例えば上述した“特開２０００-０５６８３５号”の図４と同様に、降雨強度と、流入量との関係を示す“blocked orientedモデル”が格納される。また、原水水質予測演算部１には、河川流量予測値“Ｑ”と、浄水場原水水質予測値“Ｃ”との関係を示すモデル式として、例えば（３）式、（４）式に示すモデル式が格納される。
【００５５】
そして、通常時には、プロセス制御装置から出力される凝集剤注入率の制御目標値に基づき、凝集剤注入制御部３２によって、流量計４３から出力される流量検知信号で示される流量と、混和池３８に注入される凝集剤の注入量とを一定値にするのに必要な注入量指令を出力して、注入ポンプ３４の回転数、吐出弁開度を制御し、凝集剤注入タンク３３→注入ポンプ３４→水配管３５→混和池３８なる経路で、凝集剤注入タンク３３内に保管されている凝集剤を混和池３８に注入し、原水と混和する。
【００５６】
また、降雨が予測された場合には、降雨情報予測値に基づき、流量予測演算部４に河川１１の河川流量予測値“Ｑ”を演算するとともに、原水水質予測演算部１に浄水場原水水質予測値“Ｃ”を演算する。そして、原水水質予測演算部１から出力される浄水場原水水質予測値“Ｃ”が予め設定されている設定値“Ｃ４”を超えたとき、制御目標値補正部３１によって、これを検知して、凝集剤注入率の制御目標値に対する補正値を演算し、凝集剤注入制御部３２に入力されている凝集剤注入率の制御目標値を補正し、混和池３８に注入される凝集剤の注入量を増加する。
【００５７】
このように、第５の実施形態では、制御目標値補正演算部３１によって、浄水場原水水質予測値“Ｃ”に応じた補正値を演算し、凝集剤注入制御部３２に入力されている凝集剤注入率の制御目標値を補正するようにしているので、高速かつ高精度で、原水の水質変化を予測し、浄水場に設置された凝集剤注入制御部３２などの制御目標値を補正演算して、河川１１から取水された原水に対する、凝集剤注入量などを最適化して、水質測定センサの維持管理、水質制御などを支援することができる。
【００５８】
なお、プロセスの対象は、凝集剤注入に限定されることなく、凝集剤注入に伴ってアルカリ度が低下するので、ｐＨ値を制御して、これを抑制するようにしても良い。また、このような制御を、活性炭注入、塩素注入、もしくはオゾン注入など、降雨時の汚濁物に影響されるプロセスに適用するようにしても良い。また、第５の実施形態では、制御方法として、注入率一定制御方法を使用するようにしているが、このような制御方法以外の制御方法、例えば注入量一定制御や各種水質制御などを使用し、フィードバック制御、もしくはフィードフォワード制御などで、注入量などを制御するようにしても良い。また、第５の実施形態では、制御目標値を凝集剤注入制御部３２に引き渡して、オンラインで使用するようにしているが、オフラインで、制御目標値の表示のみを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による原水水質予測装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明による原水水質予測装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【図３】本発明による原水水質予測装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図４】本発明による原水水質予測装置の第４の実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明による原水水質予測装置の第５の実施形態を示すブロック図。
【図６】従来から知られている原水水質予測装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
１：原水水質予測演算部、２：原水水質予測装置、３：原水水質予測装置、４：流量予測演算部、５：原水濁度予測演算部、６：原水Ｔ０Ｃ予測演算部、７：原水水質予測装置、８：原水水質予測装置、９：原水水質予測装置、１０：センサ洗浄判定部、１１：河川、１２：浄水場プロセス、１３：濾過装置、１４：浄水場原水水質計測器、１５：イオンクロマト計測器、１６：イオンクロマト制御部、１７：ポンプ、１８：空気源、１９，２１：水配管、２２：空気管、３１：制御目標値補正部、３２：凝集剤注入制御部、３３：凝集剤注入タンク、３４：凝集剤注入ポンプ、３５：水配管、３６：沈殿池、３７：着水井、３８：混和池、３９，４０，４１，４２：水配管、４３：流量計。
【図１】
2005313022.tif 000003
【図２】
2005313022.tif 000004
【図３】
2005313022.tif 000005
【図４】
2005313022.tif 000006
【図５】
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【図６】
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