(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取水した原水を浄水場に導いて処理し、処理した水を配水区域に供給する、ネットワーク環境を備える水質管理システムであって、水質を管理する管理項目に基づいて前記原水を監視しセンサーからの水質測定データを監視用のリアルタイムデータとして分散水質データベースに保存すると共に前記ネットワークに開放するネットワーク・コンピュータを備える原水水質管理部と、この原水水質管理部のデータに基づいて取水を行うと共に、センサーからの水質測定データを制御用のリアルタイムデータ及び監視用のリアルタイムデータとして分散水質データベースに保存すると共に前記ネットワークに開放するネットワーク・コンピュータを備えて水の浄化を行う浄水管理部と、前記原水水質管理部内の分散水質データベースと前記浄水管理部内の分散水質データベースのデータが保存され必要なときに解析データとしてオープンに使用可能となる統合水質データベースと、前記浄水管理部で処理した水を前記配水区域の要求に応じて供給する配水管理部と、水運用の高度化のための全体計画を実行する運用管理部とを具備した水質管理システム。
【請求項２】
前記原水水質管理部は、急性毒性、慢性毒性、塩素・オゾン副生成物、細菌・原虫、浄水障害の少なくとも１項目につき異常水質の早期発見対応、異常傾向の監視機能を有する請求項１記載の水質管理システム。
【請求項３】
前記浄水管理部は、異常水質の取水停止処理機能を有し、更に粉状活性炭処理、凝集沈澱処理、塩素処理、高度処理の少なくとも１項目の処理機能を有する請求項１及び２記載の水質管理システム。
【請求項４】
前記配水管理部は、水質情報のネットワーク化による広域管理・運営機能を有する請求項１乃至３記載の水質管理システム。
【請求項５】
前記運用管理部は、少なくともトリハロメタン前駆物質による生成予想と配水区域の変更並びに原水事故での生産変動に対応するネットワーク給水管理機能を有する請求項１乃至４記載の水質管理システム。
【請求項６】
前記原水水質管理部、浄水管理部、配水管理部、運用管理部を構成する要素群がネットワークを介して分散的にオンライン接続されるとともに、前記分散水質データベースはブラウザで監視される請求項１乃至５記載の水質管理システム。
【請求項７】
前記急性毒性の管理項目は、シアン、農薬の少なくとも１項目を含む請求項２記載の水質管理システム。
【請求項８】
前記慢性毒性の管理項目は、揮発性有機化合物、金属類、無機物、農薬の少なくとも１項目を含む請求項２記載の水質管理システム。
【請求項９】
前記塩素・オゾン副生物の管理項目は、臭素、有機物の少なくとも１項目を含む請求項２記載の水質管理システム。
【請求項１０】
前記細菌・原虫の管理項目は、大腸菌、クリプトスポリジュウム、
ジアルジアの少なくとも１項目を含む請求項２記載の水質管理システム。
【請求項１１】
前記浄水障害の管理項目は、油、臭気、アンモニア性窒素の少なくとも１項目を含む請求項２記載の水質管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水から広域配水までの水質に関するデータに基づく総合的な水質管理システムに関し、特に原水の水質管理とネットワークによる分散管理システムを特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の上水管理方法は、浄水場における水質管理と需要負荷に応じた配水管理が主体であった。特に浄水場における水質管理は、古典的な水質センサー情報に基づく活性炭処理、凝集沈殿処理、塩素処理等である。また、配水管理は、地域の需要予測に基づく比較的ローカルな負荷配分管理が主体である。
【０００３】
浄水場への取水形態は、河川の取水口より直接浄水場へ導く場合が多い。しかるに、取水の対象となる河川の水質は、流域の環境により様様に汚染されている。
例えば産業廃棄物処理場からの汚染、酪農からのし尿汚染、田畑やゴルフ場からの化学肥料汚染、工場排水による汚染、湖沼系からの汚染、民家や下水処理場よりの排水汚染等である。
【０００４】
これら流出汚染の内容は、生活の近代化に伴う化学合成物質の増加、環境の変化による急性毒物、慢性毒物、油分、原虫等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、環境ホルモン（内分泌かく乱物質）の特定化（約７０）が進められており、上水の微量物質の管理が問われ始めている。このような管理を実行するためには、原水の受け入れ段階での品質の２４時間チェックと浄水プロセスでの近代的ないわゆる高度処理の実行による早期対策システムが必要であるが、現在の浄水システムでは対応が困難である。
【０００６】
さらに、このような管理の実現には、微量な有害物質のオンラインリアルタイムなセンサーの適正場所への配置と測定データのリアルタイム利用環境が必須であるが、ローカル管理を主体とする現在の浄水システムでは対応が困難である。
【０００７】
また、原水の危険水質情報（例えばトリハロメタン前駆物質の生成予測）に基づく配水区域変更や、原水事故による取水停止などの生産変動に対応する広域の配水管理、いわゆるネットワーク給水が必要とされるが、現在のローカルな配水管理システムでは対応が困難である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、取水した原水を浄水場に導いて処理し、処理した水を配水区域に供給する、ネットワーク環境を備える水質管理システムであって、水質を管理する管理項目に基づいて前記原水を監視しセンサーからの水質測定データを監視用のリアルタイムデータとして分散水質データベースに保存すると共に前記ネットワークに開放するネットワーク・コンピュータを備える原水水質管理部と、この原水水質管理部のデータに基づいて取水を行うと共に、センサーからの水質測定データを制御用のリアルタイムデータ及び監視用のリアルタイムデータとして分散水質データベースに保存すると共に前記ネットワークに開放するネットワーク・コンピュータを備えて水の浄化を行う浄水管理部と、前記原水水質管理部内の分散水質データベースと前記浄水管理部内の分散水質データベースのデータが保存され必要なときに解析データとしてオープンに使用可能となる統合水質データベースと、前記浄水管理部で処理した水を前記配水区域の要求に応じて供給する配水管理部と、水運用の高度化のための全体計画を実行する運用管理部とを具備した構成を特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記原水水質管理部は、急性毒性、慢性毒性、塩素・オゾン副生成物、細菌・原虫、浄水障害の少なくとも１項目につき異常水質の早期発見対応、異常傾向の監視機能を有する構成を特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記請求項１及び２記載の浄水管理部は、異常水質の取水停止処理機能を有し、更に粉状活性炭処理、凝集沈澱処理、塩素処理、高度処理の少なくとも１項目の処理機能を有する構成を特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３記載の配水管理部は、水質情報のネットワーク化による広域管理・運営機能を有する構成を特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記運用管理部は、少なくともトリハロメタン前駆物質による生成予想と配水区域の変更並びに原水事故での生産変動に対応するネットワーク給水管理機能を有する構成を特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記請求項１乃至５記載の原水水質管理部、浄水管理部、配水管理部、運用管理部を構成する要素群がネットワークを介して分散的にオンライン接続されるとともに、前記分散水質データベースはブラウザで監視される構成を特徴とする。
【００１４】
請求項７記載の発明は、前記請求項２記載の急性毒性の管理項目は、シアン、農薬の少なくとも１項目を含む構成を特徴とする
【００１５】
請求項８記載の発明は、前記請求項２記載の慢性毒性の管理項目は、揮発性有機化合物、金属類、無機物、農薬の少なくとも１項目を含む構成を特徴とする。
【００１６】
請求項９記載の発明は、前記請求項２記載の塩素・オゾン副生物の管理項目は、臭素、有機物の少なくとも１項目を含む構成を特徴とする。
【００１７】
請求項１０記載の発明は、前記請求項２記載の細菌・原虫の管理項目は、大腸菌、クリプトスポリジュウム、ジアルジアの少なくとも１項目を含む構成を特徴とする。
【００１８】
請求項１１記載の発明は、前記請求項２記載の浄水障害の管理項目は、油、臭気、アンモニア性窒素の少なくとも１項目を含む構成を特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明に係る水質管理システムの一実施例を示す構成ブロック図である。図１においてWは取水対象の原水、１は本発明の主要部である原水水質管理部、２は高度処理を実行する浄水管理部、３は広域ネットワーク管理を実行する配水管理部、４は水運用の全体計画を実行する運用管理部である。
【００２０】
原水水質管理部１は、異常水質の早期発見対応、異常傾向監視の管理を行うブロックであり、
（１）シアン、農薬等の急性毒性管理
（２）ＶＣＯ（揮発性有機化化合物）、金属類、無機物、農薬等の慢性毒性管理
（３）臭素、有機物等の塩素／オゾン副生成物管理
（４）大腸菌、クリプトスポリジュウム、ジアルジア等の細菌、原虫管理
（４）油、臭気、アンモニア性窒素等の浄水障害管理
を実行する。
【００２１】
浄水管理部２は、浄水処理の高効率化、制御性安定性の追及を行うブロックであり、
（１）異常水質（油分、急性毒性）の場合の取水停止
（２）慢性毒物、油分、臭気物質、ＶＣＯ等の異常水質に対する粉状活性炭による最適活性炭処理
（３）アルカリ度、ＰＨ、濁質、粒子、アルミ等に対する凝集沈澱処理における凝集剤注入量の最適化、濁質除去率管理、原虫管理
（４）塩素消費物質、アンモニア性窒素、クロラミン、塩素要求量等に対する塩素処理における塩素注入量の最適化、残留塩素管理
（５）トリハロメタン、臭素酸、マンガン、アンモニア性窒素等に対する高度処理におけるオゾン注入量の最適化、生物処理管理
を実行する。
【００２２】
物流段階である配水管理部３は、水質情報のネットワーク化による広域管理と運営を行うブロックであり、
（１）情報の公開
（２）水質事故時の対応（配水ルートの変更）
（３）浄水処理方法、監視制御方法の改善、
（４）浄水水質による最適配水
（５）配水水質による浄水場生産工程の変更
（６）水環境サイクルの循環管理
を実行する。
【００２３】
運用管理部は、水運用の高度化を図るブロックであり、
（１）トリハロメタン前駆物質による生成予測と配水区域の変更管理
（２）原水事故での生産変動に対応するネットワーク給水
【００２４】
図１で説明した本発明を構成する４個の管理部は、広域に分散しており、各種センサーによる水質データはオンラインリアルタイムに相互利用するネットワーク環境が必須である。
図２の実施態様により、このようなネットワーク環境の実現例と微量分析センサー技術の例を説明する。５は電話等に使用されるディジタル回線であり、広域に分散した管理部のデータベース、各種システムが全て接続され、資源を相互に共有する。ブロック６に含まれる要素は浄水管理部２の機能を実現する。
【００２５】
ブロック６において、７は浄水場全体を管理するＣＰＵシステム、８は浄水場制御システムであり、各種センサーの測定値に基づいて浄水場の最適制御を実行する。９は水質試験用のＣＰＵシステムである。
【００２６】
センサー１０は、特に、異常水質のときの取水停止や粉状活性炭処理を実行するための高感度センサーであり、水晶振動式においセンサーによる微量水中油分の測定が代表例である。
【００２７】
センサー１１は、通常の浄水処理ための各種水質センサーであり、ｐＨ計、色度計、導電率計、アルカリ度計、濁度計、粒子カウンタ等である。
【００２８】
これらセンサー１０，１１の水質測定データは、制御システムの測定値Ｄ１としてインターフェイス１２を介して浄水場制御システム８で利用される。更にこのデータは、ネットワーク・コンピュータｉＮＣ（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１３を介して分散水質データベース（以下ＤＢ）１４に保存され、更新されると共にネットワーク５に開放されている。
【００２９】
ブロック１５に含まれる要素は、原水水質管理部の機能を実現する。このブロックではブロック６のような制御系は含まれず、もっぱら原水水質の測定を目的としており、微量分析を可能とするクロマトグラフ１６が主体となる。
クロマトグラフ１６は、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）、液体クロマトグラフ（ＬＣ）、イオンクロマトグラフ（ＩＣ）等の技術を適用した装置である。
【００３０】
ガスクロマトグラフ（ＧＣ）の測定対対象は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）である。液体クロマトグラフ（ＬＣ）測定対象は陰イオン界面活性剤及び農薬である。イオンクロマトグラフ（ＩＣ）の測定対象は、遊離シアン、アンモニア性窒素、硝酸及び硝酸塩である。
【００３１】
１７は、クロマトグラフ１６以外の各種急性、慢性の毒性センサー、塩素・オゾン副生成物、細菌・原虫等を検出するセンサーであり、魚の行動により急性毒物を監視するバイオアッセイ等がある。
クロマトグラフ１６，センサー１７の水質測定データＤ３は、ｉＮＣ１８を介して分散水質ＤＢ１９に保存・更新されると共にネットワーク５に開放されている。
【００３２】
ｉＮＣ１３，１８による分散ＤＢ１４，１９は、インターネット技術により構成され、簡単な締め切り処理、ファイル転送処理、ＨＴＭＬの画像発信、異常通知のメール発信等の機能を有する。これら分散ＤＢよりネットワーク５を介して参照されるデータＤ２，Ｄ３は、監視用のリアルタイムデータとして用いられ、見たいときだけブラウザでオープンに監視できる。
【００３３】
ネットワーク５に接続された統合水質ＤＢ２０は、解析用のデータを保存するものである。すなわち分散水質ＤＢ１４，１９のデータＤ２，Ｄ３で締め切り処理されたデータはこの統合水質ＤＢに発信されて保存され、必要なときに解析データＤ４としてオープンに使用可能となっている。
【００３４】
すなわち、本ネットワークシステムにおけるデータ管理にあって、制御用のリアルタイムデータＤ１は連続利用され、監視用のリアルタイムデータＤ２，Ｄ３は見たい時だけ利用され、解析用の保存データＤ４は必要なときだけ取り出して利用する、３つのカテゴリーに分類されており、データの効率的な利用が可能となっている。
【００３５】
更に、ネットワーク５に接続された総合水道管理システム２１は、分散水質ＤＢ，統合水質ＤＢのデータに基づき、本発明の配水管理部、運用管理部の機能を実現する。
【００３６】
図３乃至図６は、本発明の主要部の機能を実現する高感度センサー並びに微量分析センサーの代表例を示す構成図である。本発明はこれら公知のセンサーの利用技術であるため、測定原理の詳細説明は省略する。
【００３７】
図３は高感度センサーを代表する水晶振動式においセンサーであり、微量水中油分を連続測定する。サンプリング部はエアパージによる気化部よりなり、センサー部は、除湿部とセンサセル部で構成され、水中に溶解している油分を高感度（灯油で１０ｐｐｍ以上）で検出する。
【００３８】
図４は、ガスクロマトグラフによる揮発性有機化合物（ＶＯＣ）測定システムであり、ＶＯＣ２３成分を１時間ごとに測定し、水質の突発的な変動や長期的変動を把握する。システムはサンプリング装置、ガスクロマトグラフ、パソコンで構成されている。
【００３９】
図５は、液体クロマトグラフによる陰イオン界面活性剤、農薬の測定システムであり、上水試験法に記載されている高速クロマトグラフ法を、メチレンブルーによる吸光光度法によりオンライン化する。システムは、サンプルの濃縮工程、溶離液による溶出工程、分離カラム通過後の紫外線吸光検出器の測定工程よりなる。
【００４０】
図６は、イオンクロマトグラフによるアンモニア性窒素濃度計であり、システムはサンプル前処理装置と分析装置（イオンクロマトアナライザ）よりなる。高感度（０．０１ｍｇ／ｌ）の測定と自動洗浄機能による安定した連続長期運転、イオンの分離分析による他成分の干渉排除を実現できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば上水の微量物質の管理が可能である。すなわち、原水の受け入れ段階での品質の２４時間チェックと浄水プロセスでの近代的ないわゆる高度処理の実行による早期対策システムが実現できる。
【００４２】
さらに、ネットワークと分散DBにより、広域に分散した有害物質の高感度センサーによる測定データのオンラインリアルタイム利用環境が可能であり、高度な上水管理システムの構築が可能である。
【００４３】
また、原水の危険水質情報（例えばトリハロメタン前駆物質の生成予測）に基づく配水区域変更や、原水事故による取水停止などの生産変動に対応する広域の配水管理、いわゆるネットワーク給水が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシステムの一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明に係るシステムのネットワーク構成の実施例を示すブロック図である。
【図３】高感度センサーを代表する水晶振動式においセンサーのシステム構成図である。
【図４】ガスクロマトグラフによる揮発性有機化合物（VOC）測定装置のシステム構成図である。
【図５】液体クロマトグラフによる陰イオン界面活性剤、農薬の測定装置のシステム構成図である。
【図６】イオンクロマトグラフによるアンモニア性窒素濃度計のシステム構成図である。
【符号の説明】
W    原水
１    原水水質管理部
２    浄水管理部
３    配水管理部
４    運用管理部
５    ディジタル回線
７    浄水場ＣＰＵシステム
８    浄水場制御システム
９    水質試験用ＣＰＵシステム
１０  高感度センサ
１４  分散水質ＤＢ
１６  クロマトグラフ
１９  分散水質ＤＢ
２０  統合水質ＤＢ
２１  総合水道管理システム
【図１】
0003935306.tif 000002
【図２】
0003935306.tif 000003
【図３】
0003935306.tif 000004
【図４】
0003935306.tif 000005
【図５】
0003935306.tif 000006
【図６】
0003935306.tif 000007