(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配水管網に薬品を注入する薬品注入装置に薬品注入量を出力する管網の薬品注入制御装置であって、
前記配水管網の水質の目標値を入力する水質目標値入力手段と、
前記配水管網の複数地点の水質を前記配水管網そのものに関するデータおよび前記配水管網内に流れる水のデータから演算する水質演算手段と、
前記水質演算手段が演算した水質から水質の平準化指標を演算する平準化指標演算手段と、
前記水質目標値入力手段が入力した水質目標値および前記平準化指標演算手段が演算した平準化指標を含むデータから複数の薬品注入装置の薬品注入量を演算し、各薬品注入装置に出力する薬品注入量演算手段と、
を具備したことを特徴とする管網の薬品注入制御装置。
【請求項２】
前記平準化指標演算手段は、前記水質演算手段が演算した複数地点の水質の統計値から平準化指標を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の管網の薬品注入制御装置。
【請求項３】
前記水質目標値入力手段は、前記配水管網の複数の水質目標値を入力し、
前記薬品注入量演算手段は、前記複数の水質目標値を薬品注入量の演算に用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の管網の薬品注入制御装置。
【請求項４】
前記管網の薬品注入制御装置は、複数の薬品注入装置の稼動可否および薬品残量を含む稼働状況を入力する稼動状況入力手段を具備し、
前記薬品注入量演算手段は、前記稼動状況入力手段が入力した稼働状況のデータに基づいて、各薬品注入装置の薬品注入量を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の管網の薬品注入制御装置。
【請求項５】
前記水質演算手段は、前記配水管網を構成する管路のデータ、配水拠点から供給される水量および水需要量から管網計算によって演算された前記配水管網内の流量、流れ方向および滞留時間を用いて、前記配水管網内の水質を演算する
ことを特徴とする請求項１に記載の管網の薬品注入制御装置。
【請求項６】
前記薬品注入量演算手段は、前記水質目標値入力手段が入力した水質目標値を満足し、かつ、前記平準化指標演算手段が演算した平準化指標が最も平準化された、複数の薬品注入装置の薬品注入量を薬品注入量とする
ことを特徴とする請求項１に記載の管網の薬品注入制御装置。
【請求項７】
配水管網に薬品を注入する薬品注入装置に薬品注入量を出力する管網の薬品注入制御装置における管網の薬品注入制御方法であって、
前記管網の薬品注入制御装置が、
前記配水管網の水質の目標値を入力する水質目標値入力ステップと、
前記配水管網の複数地点の水質を前記配水管網そのものに関するデータおよび前記配水管網内に流れる水のデータから演算する水質演算ステップと、
前記演算した水質から水質の平準化指標を演算する平準化指標演算ステップと、
前記入力した水質目標値および前記演算した平準化指標を含むデータから複数の薬品注入装置の薬品注入量を演算し、各薬品注入装置に出力する薬品注入量演算ステップと、
を含んで実行することを特徴とする管網の薬品注入制御方法。
【請求項８】
前記管網の薬品注入制御装置は、
前記平準化指標演算ステップにおいて、前記水質演算ステップで演算した複数地点の水質の統計値から平準化指標を演算する
ことを特徴とする請求項７に記載の管網の薬品注入制御方法。
【請求項９】
前記管網の薬品注入制御装置は、
前記水質目標値入力ステップにおいて、前記配水管網の複数の水質目標値を入力し、
前記薬品注入量演算ステップにおいて、前記複数の水質目標値を薬品注入量の演算に用いる
ことを特徴とする請求項７に記載の管網の薬品注入制御方法。
【請求項１０】
前記管網の薬品注入制御装置は、
複数の薬品注入装置の稼動可否および薬品残量を含む稼働状況を入力する稼動状況入力ステップをさらに含んで実行し、
前記薬品注入量演算ステップにおいて、前記稼動状況入力ステップで入力した稼働状況のデータに基づいて、各薬品注入装置の薬品注入量を演算する
ことを特徴とする請求項７に記載の管網の薬品注入制御方法。
【請求項１１】
前記管網の薬品注入制御装置は、
前記水質演算ステップにおいて、前記配水管網を構成する管路のデータ、配水拠点から供給される水量および水需要量から管網計算によって演算された前記配水管網内の流量、流れ方向および滞留時間を用いて、前記配水管網内の水質を演算する
ことを特徴とする請求項７に記載の管網の薬品注入制御方法。
【請求項１２】
前記管網の薬品注入制御装置は、
前記薬品注入量演算ステップにおいて、前記水質目標値入力ステップで入力した水質目標値を満足し、かつ、前記平準化指標演算ステップで演算した平準化指標が最も平準化された、複数の薬品注入装置の薬品注入量を薬品注入量とする
ことを特徴とする請求項７に記載の管網の薬品注入制御方法。
【請求項１３】
コンピュータに請求項７ないし請求項１２のいずれか一項に記載の管網の薬品注入制御方法を実行させるための管網の薬品注入制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管網の水質に基づく薬品注入制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国では、水道における消毒は、水道水給水栓の末端での残留塩素濃度を基準として行われている。そのために、浄水場での塩素注入も水道法で定められている残留塩素濃度を確保しなければならない。
ところで、水源水質の変動影響を受けて、浄水場から送水される水質も変動する。また、需要者の水需要量は、時間や季節や天候により大きく変動する。このように配水拠点から配水管網に流入する水量および水質（残留塩素濃度、ｐＨ、水温など）が時間的に変化すると、配水管網が面的な広がりを有するために、配水拠点から需要家までの経過時間、水質も均一ではなくなる。そこで、管網の残留塩素濃度が維持管理されていることを実測によって確認しようとすると、サンプリングおよび水質測定を多数の地点でかつ高頻度で実施する必要があり、実際には実施が困難である。そのために、管路モデル、水量モデル、配水拠点の水質から管網全体の残留塩素濃度を予測する手法が必要となり、その手法の開発に努力がなされている。
【０００３】
送配水の残留塩素濃度の運転管理の従来技術としては、残留塩素濃度と発ガン性物質を推定して塩素注入制御を行う方法（特許文献１参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１３７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術では、任意２点間の残留塩素濃度を把握した上、塩素注入制御を行う。この場合、例えば、管網上で滞留時間が最も長い２点について、その末端の残留塩素濃度が法定基準値に達するように制御を行う。しかし、塩素多点注入の場合、管路の接続関係によって、お互いに影響し合うために、単純に任意の２点間の残留塩素濃度を把握するたけでは、管網全体の残留塩素濃度を把握することができない。また、複数の薬品注入装置の塩素注入量の組合せは多数あり、任意の２点間の残留塩素濃度を把握するだけでは、多数の塩素注入量の組合せの中から最も適切な塩素注入量の組合せを抽出することができない。最適な塩素注入量の組合せを抽出できなければ、管網上の残留塩素濃度の適正化と平準化を図ることもできない。塩素多点注入の管網残留塩素濃度の平準化を図れないために、配水拠点から配水末端までの残留塩素濃度の格差を減らすことができなく、より「質」の高い安全な水の確保も行うことができない。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題に鑑み、配水管網において、水質の平準化を図り、複数の薬品注入装置の最適な薬品注入量を演算することを可能とする手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、配水管網に薬品を注入する薬品注入装置に薬品注入量を出力する管網の薬品注入制御装置であって、配水管網の水質の目標値を入力する水質目標値入力手段と、配水管網の複数地点の水質を前記配水管網のデータから演算する水質演算手段と、水質演算手段が演算した水質演算値から水質の平準化指標を演算する平準化指標演算手段と、水質目標値入力手段が入力した水質目標値および平準化指標演算手段が演算した平準化指標を含むデータから複数の薬品注入装置の薬品注入量を演算し、各薬品注入装置に出力する薬品注入量演算手段とを具備したことを主な特徴とする。なお、本発明は、管網の薬品注入制御方法および管網の薬品注入制御プログラムを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、配水管網において、水質の平準化を図り、複数の薬品注入装置の最適な薬品注入制御をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、本発明を浄水場が管轄する配水管網の塩素注入に適用した例を示すものである。
【０００９】
≪装置と配水管網の構成≫
図１は、本実施形態に係る浄水場の薬品注入制御装置および浄水場管轄配水管網の構成を示す図である。
【００１０】
まず、図１を参照して、浄水場管轄配水管網１００の構成について説明する。浄水場管轄配水管網１００は、配水池２および配水管網３を備える浄水場が管轄する配水管網である。浄水場管轄配水管網１００は、浄水１、配水池２、配水管網３、センサ４、５、７および薬品注入装置６を含んで構成される。
【００１１】
浄水１は、浄水処理プロセスによって処理された水が後塩素消毒（図示せず）を経てきれいになったものである。浄水１は、配水池２に流される。配水池２の水は、配水管網３によって各需要家に配送される。センサ４は、配水池２の出口における水質を計測する。センサ５は、配水管網３上に配置され、配水管網３上の水質を計測する。ここでの水質とは、例えば、残留塩素濃度、ｐＨ、アルカリ度、水温などである。薬品注入装置６は、例えば、配水池２の出口や配水管網３の配水幹線などに薬品の注入を行う。その薬品には、例えば、殺菌消毒のための塩素や、水中のｐＨを調節するための酸剤やアルカリ剤、虫歯予防の観点から浄水に添加するフッ素などがある。センサ７は、薬品注入装置６の薬品残量や注入量などを計測する。なお、センサ５、７および薬品注入装置６は、配水管網３において必要に応じて（多点注入を可能とするように）複数配置される。
【００１２】
次に、図１を参照して、浄水場管轄配水管網１００を制御対象とする薬品注入制御装置（管網の薬品注入制御装置）２０の構成について説明する。薬品注入制御装置２０は、薬品注入装置６に最適な薬品注入量を出力する装置であり、管網データ入力手段３０と、管網データベース３５と、水質演算手段４０と、水質目標値入力手段５１と、薬品注入装置稼働状況入力手段（稼働状況入力手段）５２と、平準化指標演算手段７０と、最適薬品注入量演算手段（薬品注入量演算手段）７５とを含んで構成される。
【００１３】
管網データ入力手段３０は、配水管網３を構成する各管路のデータ（管径、管路長、材質、流量、流速、流れ方向など）、管路と節点の接続関係、配水管網３の幹線上における薬品注入装置６の配置位置、薬品注入装置６の貯留塩素量や塩素注入量、浄水場が管轄する配水管網３の水需要量や節点の引出水量、センサ４、５の計測データなどを入力する。ここで、節点とは、管路と管路の接続点である。管網データ入力手段３０の入力データは、運転員が薬品注入制御装置２０のキーボードやマウス（図示せず）によって入力してもよいし、浄水場管轄配水管網１００の計測値または演算値を受信して入力データとしてもよい。ここでの演算値は、例えば、管網計算によって演算された各管路の流量や流速、流れ方向、滞留時間の算出値、気候や天気などのさまざまな要因により予測された水需要量や水需要量の変動パターンなどである。管網データ入力手段３０の入力データは、管網データベース３５に送られ、記憶される。
【００１４】
管網データベース３５は、管網データ入力手段３０により入力された管網データを記憶する。管網データベース３５は、管網データとして、配水管網３の管路データ、薬品注入装置６の情報、水需要量の変動パターンなどを格納する。薬品注入制御装置２０は、管網データベース３５に格納されたデータを、必要に応じてディスプレイなど（図示せず）に表示することができる。
【００１５】
水質演算手段４０は、管網データベース３５に格納されている管網データ、または、管網データ入力手段３０により入力されたデータに基づいて配水管網３の水質を演算する。水質演算手段４０は、例えば、残留塩素濃度減少モデルを用いて、配水管網３の残留塩素濃度を演算する。ここで、残留塩素濃度減少モデルの例を式（１）に示す。なお、式（１）には、上流側の節点の初期残留塩素濃度Ｃ0と、残留塩素濃度減少速度係数ｋと、滞留時間ｔとによって下流側の節点の残留塩素濃度Ｃ（ｔ）を演算する例を示す。なお、管路の管種、材質、管径、水温を考慮した残留塩素濃度減少速度係数ｋの例を式（２）に示す。
【００１６】
Ｃ（ｔ）＝  Ｃ0×ｅｘｐ（-ｋ×ｔ)  ・・・（１）
ｋ  ＝  ｅｘｐ（−αＤ＋βＴ＋γ)  ・・・（２）
【００１７】
ここで、Ｃ（ｔ）：ｔ時間後の残留塩素濃度（ｍｇ／Ｌ）、Ｃ0：初期残留塩素濃度（ｍｇ／Ｌ）、ｔ：滞留時間（ｈｒ）、ｋ：残留塩素濃度減少速度係数（ｈｒ-1）、Ｄ：管径（ｍ）、Ｔ：水温（℃）、α、β、γ：水温、管径を反映した係数
【００１８】
なお、式（１）の初期残留塩素濃度Ｃ0は、薬品注入装置６によって塩素を追加注入された場合、式（３）に示す値となる。
【００１９】
Ｃ0＝  Ｃ1＋  Ｃ2  …（３）
【００２０】
ここで、Ｃ0：初期残留塩素濃度［ｍｇ／Ｌ］、Ｃ1：水中の残留塩素濃度［ｍｇ／Ｌ］、Ｃ2：薬品注入装置によって追加された残留塩素濃度［ｍｇ／Ｌ］
【００２１】
式（１）、（２）および（３）をすべての配水管網３の管路に適用することによって配水管網３全体の残留塩素濃度を演算することができる。なお、残留塩素濃度減少モデルは式（１）による方法の他、例えば、ファジイ推論モデル、ニューロモデル、浄水処理場の独自の経験式などを用いてもよい。
【００２２】
水質目標値入力手段５１は、配水管網３の水質目標値を入力する。ここでの水質は、例えば、残留塩素濃度、ｐＨ、アルカリ度などである。水質目標値入力手段５１の詳細は、後記する。
【００２３】
薬品注入装置稼働状況入力手段５２は、配水管網３に配置されている複数の薬品注入装置６のうち、現在稼動可能な薬品注入装置６およびその薬品残量や薬品注入能力などを入力する。ここで、薬品注入能力とは、例えば、塩素注入装置（薬品注入装置６の具体例）の１ｈ（時間）当たりの注入可能な最小量、最大量などである。なお、薬品注入装置稼働状況入力手段５２は、予め定められた所定台数での運転や、図３で後記する自動設定の場合には設けなくてもよい。薬品注入装置稼働状況入力手段５２の詳細は、後記する。
【００２４】
平準化指標演算手段７０は、水質演算手段４０によって演算された複数地点の水質データから水質の平準化指標を演算する。ここで、水質データは、１回の演算によるデータであってもよいし、所定の期間内に複数回に亘って演算したデータの統計値であってもよい。また、水質の平準化指標は、例えば、配水管網３の残留塩素濃度の平均偏差、標準偏差などである。配水管網３の複数地点の水質データの平準化指標の例を式（５）に示す。なお、式（５）は、式（４）に示す節点の引出水量の残留塩素濃度の平均値を用いて、水需要量当たりの残留塩素濃度の平均偏差を演算する例である。式（５）は、配水管網３全体の水需要量を考慮し、かつ、配水管網３の残留塩素濃度の平均値との分散を演算することができる。
【００２５】
式（５）の演算結果の平準化指標ＭＤｐが小さいほど、配水管網３上の残留塩素濃度の分散が小さく、残留塩素濃度の格差も小さく、平準化に近い状態を意味している。逆に、平準化指標ＭＤｐが大きいほど、残留塩素濃度の格差も大きく、平準化が図られていない状態を意味している。なお、ここでは、平均偏差を用いて残留塩素濃度の平準化の度合いを表現する例を示したが、平均偏差の他、平均値、標準偏差なども同様に用いることができる。また、平準化指標演算手段７０は、例えば、センサ４、５から送信され、管網データ入力手段３０によって入力された複数地点の残留塩素濃度に対して、式（４）、（５）を用いることによって、配水管網３において残留塩素濃度を計測したデータの平準化の度合いについて評価することもできる。
【数１】
0004469313.tif 000002
【００２６】
ここで、ＭＤｐ：配水管網３の残留塩素濃度の平準化指標［−］、Ｃｐ：引出水量の残留塩素濃度の平均値［ｍｇ／Ｌ］、Ｑｐｉ：節点ｐｉの引出水量［ｍ3／日］、Ｃｐｉ：節点ｐｉの残留塩素濃度［ｍｇ／Ｌ］、ｉ：節点番号（ｉ＝１、２、３…ｎ）
【００２７】
最適薬品注入量演算手段７５は、水質目標値入力手段５１によって入力された水質目標値を満足し、かつ、平準化指標演算手段７０によって演算された平準化指標が最も平準化された薬品注入量であって、薬品注入装置稼働状況入力手段５２によって入力された薬品注入装置６の稼動状況からみて現在稼動している複数の薬品注入装置６の薬品注入量を最適薬品注入量とする。この最適薬品注入量を求める場合、複数の薬品注入装置６の薬品残量を考慮に入れるようにしてもよい。そして、その求めた最適薬品注入量を各薬品注入装置６に出力する。
【００２８】
≪入力手段と画面≫
図２は、本実施形態に係る水質目標値入力手段により表示される画面の例を示す図である。すなわち、水質目標値入力手段５１によって残留塩素濃度目標値を入力する例を示すものである。具体的には、薬品注入制御装置２０のディスプレイに表示され、マウスやキーボードによって入力操作が行われる画面５１ａである。
【００２９】
この画面５１ａでは、管網残留塩素濃度の下限目標値、上限目標値および平均目標値（複数の水質目標値）を入力することができる。この場合、チェックボックスによって、有効とする目標値を選択することができる。ここで、水質目標値入力手段５１によって入力される水質目標値は、下限目標値の１つでもよいし、下限目標値および上限目標値の２つでもよいし、その他の組合せでもよい。例えば、下限目標値および上限目標値を入力することによって、配水管網３の残留塩素濃度の格差を所定の範囲内に抑えることができる。なお、下限目標値には、例えば、水道法で定められている残留塩素濃度の基準値を入力してもよいし、各浄水場の独自の基準値を入力してもよい。上限目標値には、例えば、副生成物の生成を抑制できる残留塩素濃度や、消毒殺菌による水の不快感を生じさせない残留塩素濃度などを入力してもよい。
【００３０】
また、水質目標値入力手段５１によって入力する水質目標値の適用については、配水管網３全体に同一の目標値を用いてもよいし、また、配水管網３を管径や流域などによって複数のブロックに分けて、それぞれのブロックに異なる目標値を用いてもよい。例えば、配水池２に近く、管径が大きい流域では残留塩素濃度の変動が少ないために、残留塩素目標値を平均目標値に設定する。一方、例えば、管径が細い流域では残留塩素濃度の変動が大きいために、残留塩素濃度目標値を下限目標値に設定する。このように、それぞれの流域の事情に合わせて、水質目標値を設定することが可能である。
【００３１】
図３は、本実施形態に係る薬品注入装置稼働状況入力手段により表示される画面の例を示す図である。すなわち、薬品注入装置稼働状況入力手段５２によって、塩素注入装置の稼動状況を入力する例である。具体的には、薬品注入制御装置２０のディスプレイに表示され、マウスなどによるチェックボックスの設定を可能にした画面５２ａである。
【００３２】
この画面５２ａでは、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ号機の４つの塩素注入装置を表示し、チェックボックスによってＡ、Ｂ、Ｄ号機の３つの塩素注入装置を稼動可能に設定している。薬品注入装置稼働状況入力手段５２は、例えば、管網データベース３５に基づいて配水管網３上の塩素注入装置およびその注入量と塩素残量を画面５２ａに表示し、さらに、現在稼動可能な塩素注入装置を設定することで複数の塩素注入装置の稼動状況を把握できる。この設定は、運転員の操作によって行ってもよいし、塩素注入装置の稼動状況を示す信号に従って自動で行ってもよい。この塩素注入装置の自動設定によれば、例えば、塩素注入装置が故障または点検時にも、当該塩素注入装置を対象外とすることによって、すばやく対応することができる。なお、図３に示すように、塩素注入装置の注入量および塩素残量を一緒に提示することで、例えば、水需要量が変動しても、塩素注入装置の出力可能な塩素注入量や、対応可能な日数を演算することが可能である。
【００３３】
≪装置の処理手順≫
図４は、本実施形態に係る配水管網における複数の塩素注入装置の最適塩素注入量を決定する手順を示すフローチャートである。これは、薬品注入制御装置２０が実行する処理の手順を示すものである。
【００３４】
薬品注入制御装置２０において、まず、水質目標値入力手段５１が、残留塩素濃度の目標値を入力する（ステップＳ１、図２参照）。次に、薬品注入装置稼動状況入力手段５２が、現在の塩素注入装置の稼動状況を入力する（ステップＳ２、図３参照）。そして、最適薬品注入量演算手段７５が、複数の薬品注入装置６に対して、それぞれの薬品注入可能範囲（塩素注入可能範囲）を設定する（ステップＳ３）。
【００３５】
具体的には、例えば、水質目標値入力手段５１によって設定された残留塩素濃度の目標値に基づいて、塩素注入装置の塩素注入率の範囲を０．１、０．２、０．３、０．４、０．５［ｍｇ／Ｌ］とする。また、例えば、薬品注入装置稼動状況入力手段５２の各塩素注入装置の注入量の最小値および最大値を式（６）のＱｍに代入し、塩素注入装置の流量を式（６）のＱに代入して、塩素の注入量の範囲を設定する。なお、式（６）は、塩素注入装置に用いる薬品を液体次亜塩素としたときの例である。
【数２】
0004469313.tif 000003
【００３６】
ここで、Ｒ：塩素注入率［ｍｇ／Ｌ］、Ｑｍ：塩素注入装置の注入量［Ｌ／ｈ］、ε：次亜塩素密度［ｇ／ｍ３］、Ｑ：流量［ｍ３／ｈ］
【００３７】
なお、ステップＳ３では、水質目標値入力手段５１および薬品注入装置稼動状況入力手段５２の設定データを参照して複数の薬品注入装置６の薬品注入可能範囲を設定するほか、例えば、運転員の経験値を設定してもよい。また、複数の薬品注入装置６に同一の薬品注入可能範囲を用いてもよいが、薬品注入装置６ごとに薬品注入装置６の機能や、管路や配水流域の事情によってそれぞれ異なる薬品注入可能範囲を用いてもよい。このように、薬品注入装置６の薬品注入可能範囲を設定することで、コンピュータに不要な演算を行わせることを防止できるので、コンピュータの演算機能や使用メモリの節約および演算時間の短縮を図ることができる。
【００３８】
続いて、最適薬品注入量演算手段７５が、ステップＳ３で設定した複数の薬品注入装置６の薬品注入可能範囲に基づいて、演算対象となる複数の薬品注入装置６の薬品注入量を設定する（ステップＳ４）。具体的には、例えば、複数の塩素注入装置の塩素注入量を組み合わせて、演算対象となる塩素注入量を設定する。
【００３９】
そして、水質演算手段４０が、ステップＳ４で設定した複数の塩素注入装置の塩素注入量、および、管網データベース３５にある管網データ（管路長さ、管径、滞留時間、流量、流れ方向、水温、水需要量など）に基づいて、例えば、式（１）、（２）、（３）によって配水管網３の残留塩素濃度を演算する（ステップＳ５）。続いて、平準化指標演算手段７０が、ステップＳ５で演算した配水管網３の残留塩素濃度に対して、例えば、式（４）、（５）によって配水管網３の残留塩素濃度の平準化指標を演算する（ステップＳ６）。
【００４０】
さらに、最適薬品注入量演算手段７５が、ステップＳ３で設定した複数の塩素注入装置の薬品注入可能範囲（塩素注入量）の組合せのうち、未演算の組合せがあるか否かを判断する（ステップＳ７）。「未演算の塩素注入量の組合せ」がある場合（ステップＳ７のＹｅｓ）、ステップＳ４に戻り、「未演算の塩素注入量の組合せ」が演算対象となるように塩素注入量を設定し、再びステップＳ５、Ｓ６によって配水管網３の残留塩素濃度および平準化指標を演算する。
【００４１】
このように、ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ６の繰り返しによって、複数の塩素注入装置の塩素注入量を組み合わせて、残留塩素濃度および平準化指標を演算することができる。「未演算の塩素注入量の組合せ」がない場合には（ステップＳ７のＹｅｓ）、すべての組合せについて演算が終了したことになり、ステップＳ８に進む。
【００４２】
そして、最適薬品注入量演算手段７５が、最適塩素注入量を決定する（ステップＳ８）。具体的には、ステップＳ６で演算した平準化指標が最も小さく、かつ、ステップＳ１で入力した水質目標値、および、ステップＳ２で入力した塩素注入装置の稼動状況からみて現在稼動している複数の塩素注入装置の塩素注入量を最適塩素注入量とする。また、例えば、複数の塩素注入装置の塩素注入総量を目標値に加えてコストの面も考慮した最適塩素注入量を決定することができる。なお、ステップＳ８で演算した最適塩素注入量をガイダンスとしてディスプレイ（ＣＲＴ）に表示させてもよいし、浄水場管轄配水管網１００に送信し、薬品注入装置６を制御してもよい。
【００４３】
以上説明した本実施形態によれば、複数の薬品注入装置を用いて薬品多点注入を行う場合においても、水質の平準化を図れる最適な薬品注入量の組合せを決定することができるため、適切な運転条件の決定を支援することができる。次に、複数回に亘って演算した水質データの統計値から平準化指標を演算することによって、その平準化指標の精度をよくすることができる。そして、複数の水質目標値、例えば、下限目標値および上限目標値を入力し、薬品注入量の演算に用いることによって、配水管網の各地点における水質の格差を所定の範囲内に抑えることができる。また、複数の薬品注入装置の稼動可否および薬品残量を用いて、薬品注入量を演算するので、各薬品注入装置の稼働状況に即した、適切な薬品注入量を算出することができる。さらに、配水管網において各需要家の近くに薬品注入を行うことなく、より少ない地点の薬品注入によっても、水質の平準化、水質目標値の達成を図ることができる。
【００４４】
水道水の消毒には塩素消毒以外にオゾン処理、紫外線照射などの方法があるが、水道水のような大量な水の消毒については、消毒効果、持続性、コストや残留量把握のしやすさの面から塩素消毒が世界的に広く用いられている。
しかしながら、塩素消毒は、消毒起因の臭気、水の味を悪くするなどの不快感や、トリハロメタンなどの消毒副生成物の生成などの問題も抱えている。また、近年、国民の水道に対する要求は、需要に見合った「量」からより安全でおいしい水を求めるなど「質」へと変化してきた。そのために必要最小限の塩素注入量が要求されている。
【００４５】
一方、施設整備の進捗とともに管網の大規模化が進み、そのために送配水過程における残留塩素濃度の減少が大きくなって塩素注入量も増加し、配水末端の残留塩素濃度の格差が拡大する問題が生じている。そこで、より「質」の高い安全な水を求めるには、管網上の残留塩素濃度の適正化と平準化を図ることが不可欠である。この配水拠点からの配水末端までの残留塩素濃度の適正化、平準化を考える場合、その対応策として浄水場の他に配水幹線などでの塩素追加注入がある。現実に比較的大規模な水道事業体では、送配水系における塩素多点注入を実施している。しかし、塩素多点注入を実施する場合、上流にある塩素注入は下流にある塩素注入に影響を与えるために、管網の残留塩素濃度の平準化を図るには、各塩素注入点の塩素注入量の組合せを適切に管理しなければならない。
また、薬品注入装置の施設能力を考慮し、点検および故障が発生しても末端残留塩素濃度を適正値に維持し続けることも重要である。
本実施形態では、これらに対応することができる。
【００４６】
以上の本実施形態では、浄水場の配水管網の薬品注入制御装置の例を説明したが、これらの機能をコンピュータに実現させるプログラム（管網の薬品注入制御プログラムを含む）からなるソフトウェアまたはこのソフトウェアを格納した記録媒体（例えばＣＤ−ＲＯＭなど）を使用することにより、コンピュータを薬品注入制御装置とすることができる。さらに、提供されたプログラムを利用することによって、職員や専門技術者の少ない事業体であっても、適切な運転、業務の円滑化、効率化などが期待できる。
【００４７】
≪その他の実施の形態≫
以上本発明について好適な実施の形態について一例を示したが、本発明は、本実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。本実施形態は、浄水場が管轄する配水管網３の塩素注入に適用したものであるが、塩素注入以外にも、例えば、配水管網３のｐＨの平準化を図るためのアルカリ剤や酸剤などの注入、虫歯予防などの観点による浄水へのフッ素注入などにも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る浄水場の薬品注入制御装置および浄水場管轄配水管網の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水質目標値入力手段により表示される画面の例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る薬品注入装置稼働状況入力手段により表示される画面の例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配水管網における複数の塩素注入装置の最適塩素注入量を決定する手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
６      薬品注入装置
２０    薬品注入制御装置（管網の薬品注入制御装置）
４０    水質演算手段
５１    水質目標値入力手段
５２    薬品注入装置稼働状況入力手段（稼働状況入力手段）
７０    平準化指標演算手段
７５    最適薬品注入量演算手段（薬品注入量演算手段）
【図１】
0004469313.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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