(57)【要約】【課題】  凝集処理工程において、後段の処理工程にて析出する可能性のある物質を好適に除去し、管路内での析出物の発生を抑制し得る監視制御装置及びそれを備える水処理システム並びに水処理方法を提供する。【解決手段】  水処理システム１は、油分を含む被処理水に凝集剤を注入し凝集処理を行う凝集処理部を有する水処理設備２と、凝集処理部による凝集処理後の上澄み水の一部を導入し油分を分離する油水分離部６と、油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出する析出槽７を有する監視制御装置２を備える。監視制御装置２は、少なくとも析出槽７による溶解成分の析出量に基づき、凝集剤の注入率を制御する制御部４を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分を含む被処理水に凝集剤を注入し凝集処理後の上澄み水を後段の処理工程へ送水する凝集処理部を有する水処理設備と、
前記凝集処理部による凝集処理後の上澄み水の一部を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離部と、油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出する析出槽を有する監視制御装置を備え、
前記監視制御装置は、少なくとも前記析出槽による溶解成分の析出量に基づき、前記凝集剤の注入率を制御する制御部を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記監視制御装置は、少なくとも予め設定される前記上澄み水中の溶解成分の析出量目標値を格納する記憶部と、前記析出槽による溶解成分の析出量を計測する計測部を備え、
前記制御部は、前記析出量目標値及び前記計測部による析出量の計測値に基づき、前記凝集剤の注入率を求めることを特徴とする水処理システム。
【請求項３】
請求項２に記載の水処理システムにおいて、
前記凝集処理部は、前記油分を含む被処理水と前記凝集剤とを攪拌する凝集槽と、前記凝集槽へ凝集剤タンクから所定量の凝集剤を注入するための凝集剤ポンプを備え、
前記記憶部は、前記析出量目標値と析出量計測値の差分と、凝集剤注入率の増加分との相関関係を予め格納し、
前記制御部は、前記凝集槽の凝集剤注入率の現在値と前記相関関係により得られる凝集剤注入率の増加分により前記凝集剤の注入率を求め、求めた注入率となるよう前記凝集剤注入ポンプを制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の水処理システムにおいて、
前記凝集処理部は、前記凝集槽の前段に配され前記油分を含む被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整槽と、前記ｐＨ調整槽へｐＨ調整剤タンクから所定量のｐＨ調整剤を注入するためのｐＨ調整剤ポンプを備え、
前記制御部は、前記析出量目標値と前記析出量の計測値に基づき、前記ｐＨ調整剤ポンプを制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の水処理システムにおいて、
前記記憶部は、予め前記凝集槽内のｐＨ下限目標値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値未満の場合、前記凝集槽内のｐＨ値が前記ｐＨ下限目標値となるよう前記ｐＨ調整剤ポンプを制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理システムにおいて、
前記記憶部は、予め前記凝集剤の上限値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値以上であって、且つ、前記凝集槽の凝集剤注入率の現在値が前記凝集剤の上限値を超える場合、警告情報を出力することを特徴とする水処理システム。
【請求項７】
請求項５に記載の水処理システムにおいて、
前記記憶部は、予め前記凝集剤の上限値及び前記凝集槽のｐＨ上限目標値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値以上であって、且つ、前記凝集槽の凝集剤注入率の現在値が前記凝集剤の上限値を超える場合、前記凝集槽内のｐＨ値が前記ｐＨ上限目標値となるよう前記ｐＨ調整剤ポンプを制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の水処理システムにおいて、
前記記憶部は、予め前記析出槽内の油水分離後の上澄み水の水温と、当該上澄み水中に溶存する溶解成分の析出量との相関関係を格納し、
前記制御部は、前記水温と析出量との相関関係に基づき前記析出槽内の上澄み水の水温を制御することを特徴とする水処理システム。
【請求項９】
油分を含む被処理水に対する凝集処理後の上澄み水を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離部と、
油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出する析出槽と、を備え、
少なくとも前記析出槽による溶解成分の析出量に基づき前記被処理水へ注入すべき凝集剤の注入率を求める制御部を有することを特徴とする監視制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の監視制御装置において、
少なくとも予め設定される前記上澄み水中の溶解成分の析出量目標値を格納する記憶部と、前記析出槽による溶解成分の析出量を計測する計測部を備え、
前記制御部は、前記析出量目標値及び前記計測部による析出量の計測値に基づき、前記凝集剤の注入率を求めることを特徴とする監視制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の監視制御装置において、
前記記憶部は、前記析出量目標値と析出量計測値の差分と、前記凝集処理において注入される凝集剤注入率の増加分との相関関係を予め格納し、
前記制御部は、前記凝集処理における凝集剤注入率の現在値と前記相関関係により得られる凝集剤注入率の増加分により前記被処理水へ注入すべき凝集剤の注入率を求めることを特徴とする監視制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の監視制御装置において、
前記記憶部は、予め凝集処理における前記被処理水のｐＨ下限目標値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値未満の場合、前記凝集処理における前記被処理水のｐＨ値として前記ｐＨ下限目標値を設定することを特徴とする監視制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の監視制御装置において、
表示部を備え、
前記記憶部は、予め前記凝集剤の上限値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値以上であって、且つ、前記凝集処理における凝集剤注入率の現在値が前記凝集剤の上限値を超える場合、警告情報を前記表示部に表示することを特徴とする監視制御装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の監視制御装置において、
前記記憶部は、予め前記凝集剤の上限値及び前記凝集処理における前記被処理水のｐＨ上限目標値を格納し、
前記制御部は、前記析出量計測値が前記析出量目標値以上であって、且つ、前記凝集処理における凝集剤注入率の現在値が前記凝集剤の上限値を超える場合、前記凝集処理における前記被処理水のｐＨ値として前記ｐＨ上限目標値を設定することを特徴とする監視制御装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の監視制御装置において、
前記記憶部は、予め前記析出槽内の油水分離後の上澄み水の水温と、当該上澄み水中に溶存する溶解成分の析出量との相関関係を格納し、
前記制御部は、前記水温と析出量との相関関係に基づき前記析出槽内の上澄み水の水温を制御することを特徴とする監視制御装置。
【請求項１６】
油分を含む被処理水に凝集剤を注入し、凝集処理後の上澄み水を後段の処理工程へ送水する水処理方法であって、
凝集処理後の上澄み水の一部を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離工程と、
前記油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出させる析出工程と、
少なくとも前記析出工程による析出量に基づき、前記油分を含む被処理水に注入すべき凝集剤の注入率を求める凝集剤注入率算出工程と、を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の水処理方法において、
前記凝集剤注入率算出工程は、前記析出工程による析出量計測値及び予め設定される前記上澄み水中の溶解成分の析出量目標値に基づき前記被処理水に注入すべき凝集剤の注入率を求めることを特徴とする水処理方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の水処理方法において、
前記凝集剤注入率算出工程は、予め記憶部に格納される前記析出量目標値と析出量計測値の差分及び前記凝集処理において注入される凝集剤注入率の増加分との相関関係と、前記凝集処理における凝集剤注入率の現在値に基づき前記被処理水へ注入すべき凝集剤の注入率を求めることを特徴とする水処理方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の水処理方法において、
前記析出量計測値が前記析出量目標値未満の場合、前記凝集処理における前記被処理水のｐＨ値として、予め記憶部に格納される凝集処理における前記被処理水のｐＨ下限目標値を設定するｐＨ調整工程を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の水処理方法において、
前記後段の処理工程は、前記凝集処理後の上澄み水を油層へ注入する工程であることを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原油増進回収法(ＥＯＲ:Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｏｉｌ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ)向けの水処理システムに係り、特に、被処理水中の硫酸イオンの濃度管理を好適に行い得る監視制御装置及びそれを備える水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油層から原油を採取する方法として、従来、岩盤中に蓄えられた圧力を利用した自噴採油が用いられてきた。しかし、原油の回収率を向上させる目的で近年様々な採取法が開発されてきている。これらはＥＯＲと呼ばれるもので、その代表例として、水攻法やケミカル攻法などがある。水攻法は、油層に水を圧入することで人工的に排油エネルギーを付与して生産レートを維持し、究極採収率を向上させる方法である。また、その発展型としてのケミカル攻法は、化学薬剤或いはその混合物を油層に圧入して原油の採収率の向上を図る方法を総称するが、使用する薬剤により界面活性剤攻法（ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  ｆｌｏｏｄ）、ポリマー攻法（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｆｌｏｏｄ）、アルカリ攻法（ｃａｕｓｔｉｃ  ｆｌｏｏｄ）に分類され、採収率向上の原理もそれぞれ異なる。界面活性剤攻法は、界面活性剤を主成分とする溶液を含む一連の流体を油層に圧入することで、原油と水との間の界面張力を低下させ、毛管現象により捕捉されている原油を引き出して採収する攻法である。  
これらの方法で用いられる水の水質管理は、生産量に直結する重要な要素である。例えば、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）は、原油が通過する経路となる油層岩の細孔や配管を閉塞させる原因となるため、粒径と濃度が管理される。また、地下は還元雰囲気であるため、これを維持し酸化物の析出を抑制するために、溶存酸素濃度が管理される。さらに、地中に含まれるＢａやＳｒ等のアルカリ土類金属元素と結合して硫酸塩の固体を形成する硫酸イオンも管理項目の一つとなる。硫酸イオンは、主として海水を淡水化してＥＯＲに適用する場合に混入する。水中の硫酸イオンを除去する方法として、近年、ＮＦ（ｎａｎｏ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）膜が導入されている。ＮＦ膜はＮａＣｌを脱塩するＲＯ膜に比べ膜透過にかかる圧損が小さいため、比較的簡便・低エネルギーで硫酸イオンの対策ができる点が特徴である。しかし、ＥＯＲに用いる水の供給量が数万ｍ３/ｄ規模の大型施設になると、ＮＦ膜処理設備に係る初期コストが大きくなるのに加え、消耗品であるＮＦ膜によるランニングコストも膨大となり、石油生産に係る費用が増加することが課題である。そこで、膜を用いた脱塩処理などの前段に、析出や化合により固形を生じる溶解成分を除去する前処理部を設ける対策が試みられている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、溶解性シリカと硫酸イオンを含む随伴水に対して、溶解性シリカをアルカリ条件下でのマグネシウム塩添加による析出とろ過で回収した後、逆浸透膜で処理する技術が提案されている。逆浸透膜への供給水のｐＨおよびランゲリア指数を調整することで、供給水中に残存した溶解性シリカと溶解性カルシウムの逆浸透膜面での析出が回避され、淡水を効率よく回収できる。  
また、特許文献２では、電子材料の廃水処理分野の適用事例であるが、凝集処理により粒子状成分を除去した後、オゾン促進酸化処理により溶解成分を除去する技術が提案されている。凝集処理とオゾン促進酸化処理の間にアルカリ添加とろ過の工程を設けることで、オゾン促進酸化処理工程での金属溶解成分の析出が回避され、安定かつ効率的な廃水処理ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／１５３５８７号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、原水として油井からの随伴水、海水或いは汽水を用いる場合、被処理水である原水に含まれる溶解成分には、アルカリ条件以外の条件変化、例えば、水温低下、溶存酸素濃度の増加、或いは時間経過等により析出するものが含まれる場合がある。このような被処理水に対して、特許文献１又は特許文献２に記載される技術を適用する場合、後段の処理工程で、これらの溶解成分が析出する可能性が高い。後段の処理工程における溶解成分の析出は、管路又はろ過装置の閉塞を招く恐れがある。  
そこで本発明は、凝集処理工程において、後段の処理工程にて析出する可能性のある物質を好適に除去し、管路内での析出物の発生を抑制し得る監視制御装置及びそれを備える水処理システム並びに水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の水処理システムは、油分を含む被処理水に凝集剤を注入し凝集処理後の上澄み水を後段の処理工程へ送水する凝集処理部を有する水処理設備と、前記凝集処理部による凝集処理後の上澄み水の一部を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離部と、油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出する析出槽を有する監視制御装置を備え、前記監視制御装置は、少なくとも前記析出槽による溶解成分の析出量に基づき、前記凝集剤の注入率を制御する制御部を有することを特徴とする。  
また、本発明の監視制御装置は、油分を含む被処理水に対する凝集処理後の上澄み水を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離部と、油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出する析出槽と、を備え、少なくとも前記析出槽による溶解成分の析出量に基づき前記被処理水へ注入すべき凝集剤の注入率を求める制御部を有することを特徴とする。  
更にまた、本発明の水処理方法は、油分を含む被処理水に凝集剤を注入し、凝集処理後の上澄み水を後段の処理工程へ送水する水処理方法であって、凝集処理後の上澄み水の一部を導入し、当該上澄み水から油分を分離する油水分離工程と、前記油水分離後の上澄み水中に溶存する溶解成分を析出させる析出工程と、少なくとも前記析出工程による析出量に基づき、前記油分を含む被処理水に注入すべき凝集剤の注入率を求める凝集剤注入率算出工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、凝集処理工程において、後段の処理工程にて析出する可能性のある物質を好適に除去し、管路内での析出物の発生を抑制し得る監視制御装置及びそれを備える水処理システム並びに水処理方法を提供できる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係る水処理システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す監視制御装置内の制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示す制御部による制御フロー図である。
【図４】本実施例及び凝集剤注入率一定方式を適用した場合の被処理水（原水）及び凝集・沈殿処理水並びに後段の処理工程における流入水と溶解成分濃度との関係を示す図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る水処理システムを構成する監視制御装置内の制御部による制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、本発明の実施形態に係る水処理システムを構成する監視制御装置内の析出槽にて、析出促進方法として、冷却処理を用いる場合を一例として説明する。しかし、析出促進方法については、冷却処理に限られるものではなく、以下の如何なる態様をも含むものである。  
例えば、アルカリ剤の添加によるｐＨ調整（高ｐＨ条件）、冷却／加熱による水温調整、加熱・蒸発による濃縮、曝気等による溶存酸素（ＤＯ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）の供給（酸化雰囲気）、及び緩速攪拌による析出／凝集反応促進、等である。原水である被処理水の水質或いは、水処理設備の処理工程を考慮して適宜選択し用いれば良い。例えば、寒冷地等で凝集・沈殿／ろ過処理時から後段の処理にかけて水温が低下する場合は、析出槽で冷却して溶解成分の溶解度低下による析出を促進させることができる。また、凝集処理後に浮上分離工程を備える水処理設備においては、曝気して酸化反応による析出を促進させると効果的である。更には、上記複数の析出促進方法を組み合わせて適用しても良い。  
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１に、本発明の一実施例に係る水処理システムの全体構成図を示す。水処理システム１は、監視制御装置２及び水処理設備３を備える。以下では、析出促進方法として冷却処理を適用すると共に一種類の凝集剤を用いる場合を例に説明する。水処理設備３は、処理対象の原水、すなわち、油分を含む被処理水の流れに沿って、その上流側から下流側へと、被処理水を貯留する原水タンク１１、ｐＨ調整槽１３、凝集槽１４、フロック形成槽１５及びフロック回収槽１６を備える。  
原水タンク１１及びｐＨ調整槽１３は、取水管路２１により接続されており、取水管路２１に取水ポンプ１２が取り付けられている。また、ｐＨ調整槽１３は、ｐＨ調整剤導入管路２２を介してｐＨ調整槽１３へ所定量のｐＨ調整剤を注入可能に、ｐＨ調整剤を収容するｐＨ調整剤タンク１７に接続されている。ｐＨ調整剤導入管路２２には、ｐＨ調整剤ポンプ１８が取り付けられている。ｐＨ調整剤ポンプ１８により、ｐＨ調整剤タンク１７から所定量のｐＨ調整剤がｐＨ調整槽１３に注入される。また、ｐＨ調整槽１３は、その後段に配される凝集槽１４に管路を介して接続されている。  
凝集槽１４は、凝集剤導入管路２３を介して所定量の凝集剤を注入可能に、凝集剤を収容する凝集剤タンク１９に接続されている。凝集剤導入管路２３には、凝集剤ポンプ２０が取り付けられている。凝集剤ポンプ２０により、凝集剤タンク１９から所定量の凝集剤が凝集槽１４に注入される。凝集槽１４は、その後段に配されるフロック形成槽１５に管路を介して接続され、フロック形成槽１５は、その後段に配されるフロック回収槽１６に管路を介して接続されている。フロック回収槽１６には、上澄み水を油層へ注入するため注入管路２４、及び凝集フロック回収後の濃縮水を後段の汚泥処理工程へ送水するため濃縮水排水管路２５が設けられている。また、注入管路２４には、フロック回収槽１６から得られる上澄み水の一部を監視制御装置２へ送水するため分岐管路２６が接続されている。本明細書において、凝集槽１４、フロック形成槽１５、フロック回収槽１６、凝集剤タンク１９、凝集剤ポンプ２０及び凝集剤導入管路２３を含め、凝集処理部が構成される。なお、更に、凝集槽１４の前段（上流）側に配されるｐＨ調整槽１３、ｐＨ調整剤タンク１７、ｐＨ調整剤ポンプ１８及びｐＨ調整剤導入管路２２を含め凝集処理部と称することをある。
【００１２】
監視制御装置２は、分岐管路２６内を通流する上澄み水の流れに沿って、その上流側から下流側へと、分岐管路２６に取り付けられる採水ポンプ５、油水分離部６、析出槽７及びＳＳ計測部８を備える。また、監視制御装置２は、析出槽７、水処理設備３を構成するｐＨ調整剤ポンプ１７及び凝集剤ポンプ２０を制御すると共に、ＳＳ計測部８からの計測値を入力する制御部４を有する。また、入力部９及び出力部である表示部１０は、制御部４に電気的に接続されている。  
注入管路２４から分岐する分岐管路２６は、油水分離部６に接続されており、採水ポンプ５により、分岐管路２６内を通流する上澄み水は、油水分離部６へ流入する。油水分離部６は、析出槽流入管路２７を介して析出槽７に接続されている。析出槽７は、析出槽流出管路２８を介してＳＳ計測部８に接続されている。また、ｐＨ調整槽１３、凝集槽１４、及びフロック形成槽１５には、それぞれ図示しない攪拌機が設置されている。ここで、攪拌機は、攪拌翼、攪拌翼に接続されモーター等の駆動装置による駆動力を攪拌翼へ伝達する回転軸を有する。なお、攪拌機としては、必ずしも上記の構成に限らず、例えば、超音波攪拌装置等、適宜用いても良い。以下では、攪拌翼及び駆動装置を備える攪拌機を、一例として説明する。
【００１３】
次に、水処理システム１の動作について説明する。取水ポンプ１２は、油分を含む被処理水である原水を、取水管路２１を介してｐＨ調整槽１３に送水する。油分を含む被処理水である原水は、ｐＨ調整槽１３で、ｐＨ調整剤タンク１７に収容される所定量のｐＨ調整剤がｐＨ調整剤ポンプ１８及びｐＨ調整剤導入管路２２を介して注入される。この処理の結果、すなわち、油分を含む被処理水へのｐＨ調整剤の添加により、油分を含む被処理水（原水）のｐＨが変化する。ｐＨ調整槽１３から流出した油分を含む被処理水（原水）は、後段に配される凝集槽１４に流入し、凝集剤ポンプ２０により、凝集剤タンク１９から所定量の凝集剤が凝集剤導入管路２３を介して凝集槽１４へ注入される。この処理の結果として、油分を含む被処理水（原水）中の溶解成分や浮遊成分（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ：ＳＳ）は凝集剤に捕捉され、凝集フロックを形成する。凝集槽１４から流出した油分を含む被処理水（原水）はフロック形成槽１５へ流入し、凝集フロックが成長する。ここで、凝集剤として、例えば、塩化第二鉄等の無機系凝集剤或いは、アルギン酸ナトリウム等の有機系凝集剤が用いられる。なお、塩化第二鉄を用いることが望ましい。  
その後、油分を含む被処理水（原水）は、フロック形成槽１５からフロック回収槽１６へ流入し、上澄み水と凝集フロックの濃縮水に分離される。上澄み水は、注入管路２４を介して後段の処理工程へ送水される。ここで、後段の処理工程とは、例えば、図示しない油層へ上澄み水を注入する工程である。また、凝集フロックの濃縮水は、濃縮水排水管路２５を介して図示しない、後段の汚泥処理工程に流入する。  
採水ポンプ５は、上澄み水を、分岐管路２６を介して油水分離部６へ送水する。上澄み水は、油水分離部６で油分や粒子状物質が除去され、析出槽流入管路２７を介して析出槽７へ流入する。上澄み水は、析出槽７で冷却された後、析出槽流出管路２８を介してＳＳ計測部８へ流入する。ここで、ＳＳ計測部８は、例えば、赤外線透過方式のＳＳ濃度計、又は、散乱光方式のＳＳ濃度計が用いられる。なお、本実施例では、ＳＳ濃度計を用いたが、これに替えて、散乱光方式の濁度計を用いる構成としても良い。  
析出槽７にて上澄み水を冷却することにより、上澄み水中のカルシウム或いはマグネシウム等の溶解成分が、冷却後の水温における溶解度以上の濃度を含む場合、析出槽７でこれらの水酸化物が析出し、ＳＳ計測部８においてＳＳ濃度（単位：ｍｇ／Ｌ）として検知される。このときのＳＳ濃度計測値が制御部４に送信される。
【００１４】
ここで、制御部４の構成について説明する。図２は、図１に示す監視制御装置２内の制御部４の機能ブロック図である。  
制御部４は、後述する制御演算を実行する演算部３０、パラメータ設定部３１、記憶部３２、入力ＩＦ３３、出力ＩＦ３４及び内部バス３５から構成される。入力ＩＦ３３は、オペレータにより入力部９を介して入力される各種パラメータ及び、ＳＳ計測部８にて計測されるＳＳ濃度計測値を取り込む。取り込まれた各種パラメータは、内部バス３５を介して演算部３０及びパラメータ設定部３１に入力され、パラメータ設定部３１は、入力された各種パラメータを、内部バス３５を介して記憶部３２に格納する。また、取り込まれたＳＳ濃度計測値は、内部バス３５を介して演算部３０に入力される。演算部３０は、入力された各種パラメータ及びＳＳ濃度測定値に基づき、詳細後述する演算を実行する。演算部３０による演算結果は、制御指令として、内部バス３５及び出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８、凝集剤ポンプ２０及び析出槽７に出力される。また、演算部３０による演算結果に基づき警告情報を出力する場合には、当該警告情報は、出力ＩＦ３４を介して表示部１０へアラーム出力される。  
ここで、演算部３０は、例えば、上記制御演算を実行するための各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果又は演算過程の途中結果等を一時的に格納するＲＡＭ等の図示しない他の記憶部、及びＲＯＭに格納される各種プログラムを読み出し実行するＣＰＵ等のプロセッサにより実現される。なお、場合によっては、上記各種プログラム及び演算結果又は演算過程の途中結果を、ＲＯＭ及びＲＡＭに替えて、記憶部３２内に、上記各種パラメータと記憶領域を分けて格納するよう構成しても良い。
【００１５】
図３に、図２に示す制御部４による制御フロー図を示す。本実施例では、制御部４は、ＳＳ計測部８により計測されるＳＳ濃度計測値が目標値以下となるよう、ｐＨ調整剤ポンプ１８及び凝集剤ポンプ２０を制御する。  
図３に示すように、まず、オペレータにより入力部９を介して入力され、記憶部３２に格納される上記各種パラメータである、ＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔ、析出槽７における水温設定値Ｔｐ、凝集剤の初期注入率Ｃ０、凝集剤注入率Ｃの上限値Ｃ_Ｈ、凝集槽１４のｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌ、及び比例係数ｋを、演算部３０は、内部バス３５を介して記憶部３２より読み出し取得する（ステップＳ１１）。なお、演算部３０は、ステップＳ１１にて取得された水温設定値Ｔｐを、出力ＩＦ３４を介して析出槽７へ制御指令として送信し、析出槽７は水温がＴｐとなるよう制御される。次に、演算部３０は、ＳＳ計測部８から入力ＩＦ３３を介してＳＳ計測値、すなわち、現在のＳＳ計測値（ＳＳ_Ｃ）を取得する（ステップＳ１２）。ステップＳ１３では、演算部３０は、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣをＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔと比較し、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔより小さいか否かを判定する。
【００１６】
ステップＳ１３での判定の結果、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔ以上である場合、演算部３０は現在の凝集剤注入率ＣＣを取り込む（ステップＳ１４）。ステップＳ１５では、演算部３０は、現在の凝集剤注入率ＣＣと凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを比較し、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを超えるか否かを判定する。判定の結果、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを超える場合、演算部３０は、内部バス３５及び出力ＩＦ３４を介して表示部１０へ、凝集剤注入率上限の警告を示す信号、すなわち、警告情報を送信する（ステップＳ１６）。  
ステップＳ１５での判定の結果、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈ以下の場合、演算部３０は、凝集剤注入率Ｃの増加幅ΔＣを、予め記憶部３２に格納される以下の式（１）から算出する（ステップＳ１７）。  
ΔＣ ＝ ｋ・(ＳＳ_Ｃ − ＳＳ_t)                    ・・・式（１）  
続くステップＳ１８にて、演算部３０は、凝集剤ポンプ２０による凝集剤注入率Ｃを、現在の凝集剤注入率ＣＣよりΔＣだけ増加させ（ステップＳ１８）、次のステップＳ１９へ進む。
【００１７】
ステップＳ１９では、演算部３０は、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計（図１において図示せず）の計測値、すなわち、現在の凝集槽１４内のｐＨ計測値ｐＨＣが、ｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌ付近となるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８へ送信し、ｐＨ調整剤ポンプ１８の運転制御を実行する。更に、演算部３０は、ステップＳ１８にて算出した凝集剤注入率Ｃとなるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介して凝集剤ポンプ２０へ送信し、凝集剤ポンプ２０の運転制御を実行する。その後、ステップＳ１２へ戻る。  
また、ステップＳ１３にて、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔより小さい場合、ステップＳ１９へ進み、演算部３０は、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計（図１において図示せず）の計測値、すなわち、現在の凝集槽１４内のｐＨ計測値ｐＨＣが、ｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌ付近となるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８へ送信し、ｐＨ調整剤ポンプ１８の運転制御を実行する。この時、演算部３０は、現在の凝集剤注入率ＣＣを維持するよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介して凝集剤ポンプ２０へ送信し、凝集剤ポンプ２０の運転制御を実行する。その後、ステップＳ１２へ戻る。
【００１８】
なお、凝集槽１４での凝集処理で除去できる範囲以上の溶解成分が、油分を含む被処理水である原水に含まれる場合、仮に凝集剤注入率Ｃを上げたとしても、ＳＳ計測部８にて計測される現在のＳＳ計測値ＳＳ_Ｃが減少しない可能性がある。或いは、凝集剤の最適注入領域をはずれている可能性もある。このような場合において、本実施例では、ステップＳ１６にて、凝集剤注入率上限の警告を示す信号、すなわち、警告情報が表示部１０へ出力されるため、オペレータは、ジャーテスタによる凝集剤注入率の修正、或いは凝集処理の前後に他の処理プロセスを追加する等の対策を速やかに実行することが可能となる。本実施例では、警告情報を表示部１０に表示する構成としたが、これに限られず、例えば、音声出力部として、例えば、スピーカーを設け、ビープ音等の警告音を発生する構成としても良い。
【００１９】
ステップＳ１１にて取り込まれる各種パラメータとして、ＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔは、ＳＳ計測部８の計測下限値に設定することが望ましい。また、凝集剤の初期注入率Ｃ０はジャーテストの結果に基づき設定、比例係数ｋは処理プロセスの応答特性に基づいて設定すると良い。  
入力部９及びパラメータ設定部３１を介して記憶部３２に格納される、析出槽７の水温設定値Ｔｐは、以下のような手順で予め求めることができる。析出槽７の水温設定値Ｔｐは、水温ＴｐにおけるＳＳ析出量が、凝集処理後の被処理水である原水、すなわち、フロック回収槽１６から注入管路２４を介して油層に達したときの上澄み水中の溶解成分の析出量と同等になるような条件にすることが望ましい。そこで、実際の油分を含む被処理水である（原水）を目開き１μｍ以下程度のフィルターでろ過したろ液を、ビーカーに入れ、実際のプラント（水処理設備）で凝集処理後に油層に達するまでに要すると想定される流下時間と、水温の条件で攪拌した後、ＳＳ濃度（ＳＳ_ｐ）を測定する。
【００２０】
次に、上記と同じろ液をビーカーに入れ、攪拌しながら冷却し、随時水温とＳＳ濃度を測定する。この測定結果から、例えば、以下の式（２）のような水温（Ｔ）とＳＳ濃度（ＳＳ’：析出量の予測値）の関係式を作成する。  
ＳＳ’＝ａ・Ｔ−ｂ                  ・・・式（２）  
ここで、ａ及びｂは係数である。この関係式から算出した、ＳＳ’がＳＳ_ｐになる場合の水温（Ｔ）をＴｐとすると良い。ＳＳ_ｐの測定にあたっては、できるだけ実際の条件を模擬することが望ましいが、完全に模擬することは困難である。このため、Ｔｐの設定値は、算出した値より数１０％の安全率を含めてより低い値としても良い。  
また、簡易には、油分を含む被処理水（原水）の凝固点より高い水温で、油分を含む被処理水の水温から一定値、例えば１０℃低下させた値をＴｐとしても良い。
【００２１】
析出促進方法に、上述の冷却以外の方法を用いる場合は、上述のＳＳ_ｐを得られるような条件で析出槽７を運転すると良い。例えば、アルカリ剤の添加によるｐＨ調整（高ｐＨ条件）を用いる場合は、上記と同じろ液をビーカーに入れ、攪拌しながらアルカリ剤を添加し、随時ｐＨ及びＳＳ濃度を測定する。この測定結果から、例えば、以下の式（３）のようなｐＨ値（ｐＨ）とＳＳ濃度（ＳＳ’：析出量の予測値）の関係式を作成する。  
ＳＳ’＝ｃ・Ｌｎ（ｐＨ）＋ｄ                ・・・式（３）  
ここで、ｃ及びｄは係数である。この関係式から算出した、析出量の予測値ＳＳ’がＳＳ_ｐになる場合のｐＨ値をｐＨ_ｐとすると良い。同様に、加熱・蒸発による濃縮を用いる場合は、濃縮率とＳＳ濃度の関係式を実験により求め、曝気による溶存酸素（ＤＯ）供給を用いる場合は、溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）とＳＳ濃度の関係式を実験により求め、析出量の予測値ＳＳ’がＳＳ_ｐになる場合の条件で析出槽７を運転すると良い。これら、式（３）、濃縮率とＳＳ濃度との関係式、又は溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）とＳＳ濃度の関係式を予め記憶部３２に格納し、演算部３０により読み出し可能な状態としておけば良い。
【００２２】
随伴水、海水或いは汽水に含まれる、後段の処理工程で析出する可能性がある溶解成分は、例えば、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、硫酸イオン、シリカ、鉄等がある。凝集剤は、これらの溶解成分を後段の処理工程が許容できる濃度まで除去する性能を有するものを適宜選定すると良い。
【００２３】
図４に、本実施例及び比較例としての凝集剤注入率一定方式を適用した場合の被処理水（原水）及び凝集処理後の被処理水（凝集・沈殿処理水）並びに後段の処理工程における流入水と溶解成分濃度との関係を示す。  
随伴水等の被処理水（原水）は、一般に外気温より高温で、かつ多種の物質が溶解している。図４に示す例では、原水の水温は６５℃である。凝集・沈殿／ろ過処理工程中に徐々に水温が４５℃まで低下し、それに伴い溶解成分濃度が低下する。また、図４において点線で示す析出限界濃度も同様に低下するものの、析出物は、凝集・沈殿により除去され、凝集処理後の被処理水（凝集・沈殿処理水）の溶解成分濃度は析出限界濃度未満である。しかし、続く後段の処理工程では、さらに水温が３５℃へと低下すると、比較例としての凝集剤注入率一定方式を適用した場合は、図４に示すように、溶解成分濃度が析出限界濃度を超える可能性がある。  
これに対し、本実施例では、後段の処理工程においても、溶解成分濃度は析出限界濃度未満の状態を維持できる。これは、上述の通り、本実施例では、監視制御装置２を構成する析出槽７内で析出限界濃度の低下を模擬した析出促進処理の結果（ＳＳ濃度の測定値：溶解成分の析出量）に基づいて、水処理設備３を構成する凝集槽１４へ注入する凝集剤の注入率ＣをΔＣ分増加させる構成としていることに起因する。その結果、凝集処理後の後段の処理工程における流入水の溶解成分濃度が低減され、溶解成分の析出量を低減或いは析出を回避できる。
【００２４】
本実施例によれば、凝集処理工程において、後段の処理工程にて析出する可能性のある物質を好適に除去し、管路内での析出物の発生を抑制することが可能となる。  
また、本実施例によれば、例え、被処理水（原水）の水質が変動する場合であっても、凝集処理後の少量の被処理水（上澄み水）に対する析出促進処理の結果に基づいて、凝集剤の注入率を制御することで、後段の油層における溶解成分の析出を抑制できる。  
また、このように被処理水（原水）の水質変動に対応して凝集処理が制御されることにより、水処理設備全体を安定して運転できる。また、更に、油層における細孔の閉塞が抑制されることにより、原油を効率よく産出でき、運転コストを低減することができる。
【実施例２】
【００２５】
図５は、本発明の他の実施例に係る水処理システムを構成する監視制御装置内の制御部による制御フロー図である。本実施例では、析出槽７による析出促進処理の結果に基づき、凝集槽１４へ注入される凝集剤の注入率の制御に加え、凝集槽１４内のｐＨ調整を行う点が実施例１と異なる。具体的には、仮に、凝集槽１４の現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Hを超える場合であっても、凝集フロックを形成する前に、凝集槽１４の前段に配されるｐＨ調整槽１３のｐＨを高い条件にすることにより溶解成分の析出が促進され、実施例１に比べ更に溶解成分の除去率を向上させるものである。水処理システム１の全体構成、監視制御装置２及び水処理設備３の構成は、実施例１と同様であり、以下では実施例１と重複する説明は省略する。本実施例では、適用可能なｐＨの領域が、ｐＨ５からｐＨ１０以上程度と広い凝集剤を使用する場合を例に以下説明する。
【００２６】
本実施例では、監視制御装置２を構成する制御部４は、ＳＳ濃度計測値、水温計測値、及びｐＨ計測値を用いて算出した上澄み水に含まれる溶解成分が、後段の処理工程において析出する析出量の予測値（ＳＳ’）が目標値以下となるよう、ｐＨ調整剤ポンプ１８及び凝集剤ポンプ２０を制御する。  
図５に示すように、まず、オペレータにより入力部９（図３）を介して入力され、記憶部３２に格納される各種パラメータである、ＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔ、析出槽７における水温設定値Ｔｐ、凝集剤の初期注入率Ｃ０、凝集剤注入率Ｃの上限値Ｃ_Ｈ、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計（図示せず）による計測値の目標値ｐＨ_t、凝集槽１４のｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌ、凝集槽１４のｐＨ上限目標値ｐＨ_Ｈ及び比例係数ｋを、演算部３０は、内部バス３５を介して記憶部３２より読み出し取得する（ステップＳ２１）。なお、演算部３０は、ステップＳ２１にて取得された水温設定値Ｔｐを、出力ＩＦ３４を介して析出槽７へ制御指令として送信し、析出槽７は水温がＴｐとなるよう制御される。次に、演算部３０は、ＳＳ計測部８から入力ＩＦ３３を介してＳＳ計測値、すなわち、現在のＳＳ計測値（ＳＳ_Ｃ）を取得する（ステップＳ２２）。ステップＳ２３では、演算部３０は、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣをＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔと比較し、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔより小さいか否かを判定する。
【００２７】
ステップＳ２３での判定の結果、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔ以上である場合、演算部３０は現在の凝集剤注入率ＣＣを取り込む（ステップＳ２４）。ステップＳ２５では、演算部３０は、現在の凝集剤注入率ＣＣと凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを比較し、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを超えるか否かを判定する。判定の結果、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈ以下の場合、ステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、演算部３０は、凝集剤注入率Ｃの増加幅ΔＣを、予め記憶部３２に格納される以下の式（１）から算出する。  
ΔＣ ＝ ｋ・(ＳＳ_Ｃ − ＳＳ_t)                    ・・・式（１）  
続くステップＳ２７にて、演算部３０は、凝集剤ポンプ２０による凝集剤注入率Ｃを、現在の凝集剤注入率ＣＣよりΔＣだけ増加させ、次のステップＳ３０へ進む。
【００２８】
ステップＳ３０では、演算部３０は、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計（図１において図示せず）の計測値、すなわち、現在の凝集槽１４内のｐＨ計測値ｐＨＣが、ｐＨ計による計測値の目標値ｐＨ_tとなるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８へ送信し、ｐＨ調整剤ポンプ１８の運転制御を実行する。更に、演算部３０は、ステップＳ２７にて算出した凝集剤注入率Ｃとなるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介して凝集剤ポンプ２０へ送信し、凝集剤ポンプ２０の運転制御を実行する。その後、ステップＳ２２へ戻る。
【００２９】
一方、ステップＳ２５での判定の結果、現在の凝集剤注入率ＣＣが凝集剤注入率の上限値Ｃ_Ｈを超える場合、演算部３０は、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計の目標値ｐＨ_tを、凝集槽１４のｐＨ上限目標値ｐＨ_Ｈに設定し（ステップＳ２８）、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、演算部３０は、現在の凝集槽１４内のｐＨ計測値ｐＨｃがｐＨ上限目標値ｐＨ_Ｈ付近となるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８へ送信し、ｐＨ調整剤ポンプ１８の運転制御を実行する。この時、凝集剤注入率Ｃは、現在の凝集剤注入率Ｃｃのまま維持される。その後、ステップＳ２２へ戻る。
【００３０】
また、ステップＳ２３での判定の結果、現在のＳＳ計測値ＳＳ_ＣがＳＳ測定値の目標値ＳＳ_ｔより小さい場合、ステップＳ２９へ進む。ステップＳ２９では、演算部３０は、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計の目標値ｐＨ_tを、凝集槽１４のｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌに設定し（ステップＳ２８）、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、演算部３０は、現在の凝集槽１４内のｐＨ計測値ｐＨｃがｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌ付近となるよう、制御指令（ポンプの吐出流量）を、出力ＩＦ３４を介してｐＨ調整剤ポンプ１８へ送信し、ｐＨ調整剤ポンプ１８の運転制御を実行する。この時、凝集剤注入率Ｃは、現在の凝集剤注入率Ｃｃのまま維持される。その後、ステップＳ２２へ戻る。
【００３１】
ここで、凝集剤の初期注入率Ｃ０、凝集剤注入率の上限値Ｃ_H 、凝集槽１４のｐＨ上限目標値ｐＨ_Ｈ、及び凝集槽１４のｐＨ下限目標値ｐＨ_Ｌは、ジャーテストの結果，適用する水処理設備２の被処理水である原水の水質、水処理設備２の性能、凝集剤の使用可能なｐＨ範囲等に基づいて設定することが望ましい。ここで、凝集剤として、例えば、塩化第二鉄等を用いることができる。  
なお、上述のステップＳ２８にて、凝集槽１４に取り付けられたｐＨ計の目標値ｐＨ_tを、凝集槽１４のｐＨ上限目標値ｐＨ_Ｈにした場合、上澄み水のｐＨが水質基準や水質目標を超過する可能性がある。この場合、上澄み水の流路である注入管路２４へ酸剤を添加する構成を設け、上澄み水のｐＨを水質基準の範囲内に低下させると良い。
【００３２】
本実施例では、ｐＨが１０以上のアルカリ条件でも使用できる凝集剤を用いており、通常はｐＨ調整槽１３のｐＨを凝集剤の使用可能なｐＨ領域の下限に近い条件とし、運転する。これによりｐＨ調整用のアルカリ剤の消費量を低減できる。一方、被処理水である原水の水質変動等により凝集剤注入率Ｃを凝集剤注入率の上限値Ｃ_Hとした場合であっても、析出量の予測値ＳＳ’が析出量上限値以上になる場合は、ｐＨ調整槽１３のｐＨを高い条件にする（上述のステップＳ２８）ことにより溶解成分の析出が促進され、凝集処理での溶解成分除去量を増加させることができる。
【００３３】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、被処理水の水質変動により、仮に凝集剤注入率が上限値を超える場合であっても、凝集槽内が高ｐＨ状態に調整されることにより、被処理水中の溶解成分の除去率を更に向上させることが可能となる。
【００３４】
上述の実施例１及び実施例２では、凝集槽１４及びフロック形成槽１５を設け、連続的に油分を含む被処理水（原水）を通流し、凝集処理を行う構成としたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、凝集槽１４にてフロックの形成及び成長を行う構成、すなわち、凝集槽１４がフロック形成槽１５を兼ねる構成としても良い。この場合、凝集槽１４に設けられる図示しない攪拌機により緩速攪拌、或いは所定時間急速撹拌した後、緩速撹拌しフロックの成長を促すことが望ましい。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・水処理システム
２・・・監視制御装置
３・・・水処理設備
４・・・制御部
５・・・採水ポンプ
６・・・油水分離部
７・・・析出槽
８・・・ＳＳ計測部
９・・・入力部
１０・・・表示部
１１・・・原水タンク
１２・・・取水ポンプ
１３・・・ｐＨ調整槽
１４・・・凝集槽
１５・・・フロック形成槽
１６・・・フロック回収槽
１７・・・ｐＨ調整剤タンク
１８・・・ｐＨ調整剤ポンプ
１９・・・凝集剤タンク
２０・・・凝集剤ポンプ
１０・・・採水ポンプ
２１・・・取水管路
２２・・・ｐＨ調整剤導入管路
２３・・・凝集剤導入管路
２４・・・注入管路
２５・・・濃縮水排出管路
２６・・・分岐管路
２７・・・析出槽流入管路
２８・・・析出槽流出管路
３０・・・演算部
３１・・・パラメータ設定部
３２・・・記憶部
３３・・・入力ＩＦ
３４・・・出力ＩＦ
３５・・・内部バス
【図１】
2017000916.tif 000003
【図２】
2017000916.tif 000004
【図３】
2017000916.tif 000005
【図４】
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【図５】
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