(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水消毒装置を設置する特定処理地域内の下水、雨水を含む下水及び地表を流下した雨水等を含む排水を薬剤により消毒する排水消毒方法において、
前記特定処理地域に設けられた測定点又は該特定処理地域及び該特定処理地域に隣接する処理地域に設けられた測定点からの降雨情報を収集し、
前記降雨情報から前記特定処理地域内における降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間の予測を行い、
前記予測した降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間から前記特定処理地域の予想降雨量、予想降雨強度及び前記排水消毒装置に流入する排水の予想流入量を求め、
前記予想降雨量、前記予想降雨強度、前記予想流入量及び濁度測定手段で測定した前記排水消毒装置に流入する排水の流入水濁度から大腸菌群数を推定し、
前記推定した大腸菌群数に対する必要な薬剤添加量を予測することを特徴とする排水消毒方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水、雨水を含む下水及び地表を流下した雨水等を合流式下水道における排水を薬剤により消毒する排水消毒方法に関し、特に薬剤添加量をリアルタイムにて予測するのに好適な排水消毒方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の排水消毒装置の制御方法としては、排水消毒装置を設置する処理場内に設けられた測定装置により、排水の流入量及び流入汚濁負荷、降雨量、降雨強度を測定し、該測定した測定値から該排水消毒装置に流入する排水中の大腸菌群数を推定して薬剤の添加量を予測し制御していた。
【０００３】
図１は、従来の排水消毒装置が消毒する排水を収集する合流式下水管路網と処理地域を示す図である。該処理地域Ｘ内で発生した下水、雨水を含む下水及び地表を流下した雨水等の排水は、該処理地域Ｘ内に設けられた下水管１１に流入する。各下水管１１に流入した排水は合流し、該合流した排水は直接処理場１０に設けられた排水消毒装置に流入するか又は各中継ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３により排水消毒装置に送水される。
【０００４】
しかしながら、従来の排水消毒装置の制御方法では、下記▲１▼〜▲３▼のような問題があり、排水に含まれる大腸菌群の効率的な除去を行うことができないという問題があった。
【０００５】
▲１▼排水の流入量及び流入汚濁負荷、降雨量、降雨強度の測定が同一処理場１０内で行われており、最終的な排水の流入総量及び流入汚濁負荷が予測できないため排水処理装置の薬剤消費量の予測ができない。
【０００６】
▲２▼測定点が処理場１０内の定点であるため、各測定値毎の時系列相関性及び測定値相互の相関性を構築、検証するための時間を要する。
【０００７】
▲３▼降雨量、降雨強度などの降雨情報の測定点と実際の降雨地域との相違から、降雨量と排水の流入量及び水質の相関関係が取りにくい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記従来技術の欠点を除去すべく、排水消毒装置を設置する特定処理地域に設けられた測定点又は該特定処理地域及び隣接する処理地域に設けられた測定点より収集された降雨情報から、薬剤添加量、薬剤消費量及び消毒開始時刻をリアルタイムにて予測することができる排水消毒方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、排水消毒装置を設置する特定処理地域内の下水、雨水を含む下水及び地表を流下した雨水等を含む排水を薬剤により消毒する排水消毒方法において、特定処理地域に設けられた測定点又は該特定処理地域及び該特定処理地域に隣接する処理地域に設けられた測定点からの降雨情報を収集し、降雨情報から特定処理地域内における降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間の予測を行い、予測した降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間から特定処理地域の予想降雨量、予想降雨強度及び排水消毒装置に流入する排水の予想流入量を求め、予想降雨量、予想降雨強度、予想流入量及び濁度測定手段で測定した排水消毒装置に流入する排水の流入水濁度から大腸菌群数を推定し、推定した大腸菌群数に対する必要な薬剤添加量を予測することを特徴とする。
【００１０】
上記のように排水消毒方法は、特定処理地域に設けられた測定点又は該特定処理地域及び該特定処理地域に隣接する処理地域に設けられた測定点より収集された降雨情報から特定処理地域内における降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間の予測を行い、予測した降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間から特定処理地域の予想降雨量、予想降雨強度及び排水消毒装置に流入する排水の予想流入量を求め、予想降雨量、予想降雨強度、予想流入量及び濁度測定手段で測定した排水消毒装置に流入する排水の流入水濁度から大腸菌群数を推定し、推定した大腸菌群数に対する必要な薬剤添加量を予測するので、薬剤添加量をリアルタイムで予測することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図２は、本発明にかかる排水消毒装置が消毒する排水を収集する合流式下水管路網と処理地域及び隣接する処理地域を示す図である。同図に示すように、排水消毒装置を設置する処理場１０の処理地域Ｘの周囲には、同様の処理場を有する処理地域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが隣接して存在する。なお、本実施形態例における合流式下水管路網の基本的構成は、図１に示す合流式下水管網と同一であるのでその説明は省略する。また、本排水消毒装置の薬剤としては、ハロゲン系の薬剤を用いる。
【００２２】
〔第一実施形態〕
図３は、本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の構成例を示す図である。同図に示すように、処理地域Ａ内には複数の降雨情報測定手段２０、２０…が設けられ、該降雨情報測定手段２０、２０…で処理地域Ａ内の降雨情報２１ａ、２２ａ…が測定できるようになっている。なお、各降雨情報測定手段２０は、図示は省略するが、処理地域Ａ内の中継ポンプが設置されているポンプ場、排水機場、処理場、計測設備を有する施設に設けられている。その他の処理地域Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘについても、同様な降雨情報測定手段でそれぞれの処理地域の降雨量、降雨強度などの降雨情報を測定するようになっている。該各処理地域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘで測定された降雨情報は、市販の電話回線を利用したデータ伝送装置やアメダスシステムなどを利用して制御装置３０に連続的又は定期的に伝送されてくるようになっている。
【００２３】
図４は、本発明にかかる排水消毒装置の制御方法に用いられるマッピング処理を示す図で、同図（ａ）は各処理地域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘで測定された降雨情報をマッピング処理した模式図で、同図（ｂ）は同図（ａ）の時間ｔ経過後の模式図である。上記制御装置３０に入力された処理地域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘからの降雨情報は、降雨情報マッピング処理手段３１により図４（ａ）に示すような模式図にマッピング処理される。各処理地域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘで測定された降雨情報は、連続的又は定期的に制御装置３０に伝送されるので、図４（ａ）に示す模式図は時間ｔ経過後に図４（ｂ）に示すような模式図となる。なお、上記マッピング処理された降雨情報は、Ａで示すように降雨強度の強弱で表されている。
【００２４】
次に、連続的又は定期的に伝送されマッピング処理された降雨情報の時系列推移（図４参照）から、降雨情報推定処理手段３２より処理地域Ｘにおける降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間の予測を行う。また、該降雨情報推定処理手段３２は、予測した降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間から、処理地域Ｘの処理場１０における予想降雨量３３、予想降雨強度３４及び排水消毒装置に流入する排水の予想流入量３５を求める。該求められた予想降雨量３３、予想降雨強度３４及び予想流入量３５は既知の大腸菌群数推定処理手段３６に入力される。また、大腸菌群数推定手段３６には、処理場１０に設置された濁度測定手段５０で測定された排水消毒装置に流入する排水の流入水濁度５１が入力されている。
【００２５】
該大腸菌群数推定処理手段３６は、上記入力された予想降雨量３３、予想降雨強度３４、予想流入量３５及び流入水濁度５１から、大腸菌群数を推定し、それに対する必要な薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃの予測を行う。
【００２６】
次に処理地域Ｘの処理場１０に設けられた実測値測定手段５２より、処理場１０における降雨量５３、降雨強度５４、該排水消毒装置に流入する排水の流入水量５５、排水消毒装置に供給されるハロゲン系薬剤の薬剤供給量５６、排水消毒装置から放流される排水の放流水残留薬剤濃度５７を測定する。該測定された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７を予測値／実測値補正処理手段３７に入力する。
【００２７】
該予測値／実測値補正処理手段３７は、上記入力された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７から薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ、排水消毒装置運転開始時刻３６ｃの各予測値を補正する補正値を求める。該求められた各補正値は、補正値加算処理手段３７ａ、３７ｂ、３７ｃで薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃに加算処理され、薬剤添加量４１、薬剤消費量４２及び排水消毒装置運転開始時刻４３が求められる。
【００２８】
制御装置３０は、上記各補正値を加算処理することで求められた薬剤添加量４１、薬剤消費量４２及び排水消毒装置運転開始時刻４３の各予測値により、排水消毒装置の運転、薬剤添加量、薬剤消費量の制御を行う。なお、薬剤添加量４１は、排水消毒装置の実際の薬剤添加量設定値として、薬剤添加のリアルタイム制御に使用される。また、薬剤消費量４２は、処理場１０内にストックされている薬剤の保有量との比較を行い、排水消毒装置に添加する薬剤が不足する場合は警報などを発することで、運転員に薬剤の補充を求める目的で使用される。また、排水消毒装置運転開始時刻４３は、運転員に排水消毒装置運転開始時刻を知らせるとともに、排水消毒装置の自動運転開始指令として使用する。
【００２９】
上記のように、各処理地域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｘ内の各降雨情報測定手段２０で測定された降雨情報をもとに降雨情報推定処理手段３２が、処理地域Ｘ内における降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間を予測するとともに処理地域Ｘの処理場１０における予想降雨量３３、予想降雨強度３４、予想流入量３５を求め、この予想降雨量３３、予想降雨強度３４、予想流入量３５から大腸菌群数推定処理手段３６が大腸菌群数を推定し、それに対する排水消毒装置の制御に必要な薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃを予測するで、各予測値をリアルタイムにて予測することができる。
【００３０】
また、大腸菌群数推定処理手段３６は予想降雨量３３、予想降雨強度３４、予想流入量３５及び流入水濁度５１から薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び消毒装置運転開始時刻３６ｃを予測するので、各予測値の予測をさらに正確に行うことができる。
【００３１】
さらに予測値／実測値補正処理手段３７が降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７から補正値を求め、補正値加算処理手段３７ａ、３７ｂ、３７ｃで該各補正値を薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び消毒装置運転開始時刻３６ｃに加算処理し、薬剤添加量４１、薬剤消費量４２及び消毒装置運転開始時刻４３を求めるので、各予測値の予測をさらに正確に行うことができる。
【００３２】
〔第二実施形態〕
図５は本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の他の構成例を示す図である。本排水消毒装置の制御装置の基本的構成は、図３に示す排水消毒装置の制御装置と略同一であるのでその説明は省略する。本排水消毒装置の制御装置が図３に示す排水消毒装置の制御装置と異なる点は、地域特性シミュレーション手段６０を具備する点である。
【００３３】
処理地域Ｘ内の各降雨情報測定手段２０より測定された降雨量、降雨強度などの降雨情報２１ｘ、２２ｘ…は、制御装置３０の降雨情報マッピング処理手段３１に入力されるとともに、地域特性シミュレーション手段６０に入力される。該地域特性シミュレーション手段６０は、市販の地域特性シミュレーションソフトウエアであり、予め登録した処理地域の地形情報、雨水収集ルート、下水管路網、下水排出人口、下水排出種別を設定初期条件として入力し、そして上記降雨情報２１ｘ、２２ｘ…を入力することで、水理・水質解析を行うものである。
【００３４】
上記地域特性シミュレーション手段６０は、処理地域Ｘ内の降雨情報から排水消毒装置に流入する排水の予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２を求める。該求められた予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２は、実測値測定手段５２により測定された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７とともに予測値／実測値補正処理手段３７に入力される。
【００３５】
該予測値／実測値補正処理手段３７は、入力された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７、予想流入量６１及び予想流入汚濁負荷６２から薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃを補正する補正値を求める。該各補正値は、補正値加算処理手段３７ａ、３７ｂ、３７ｃで大腸菌群数推定処理手段３６からの薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃの各予測値に加算処理され、薬剤添加量４１、薬剤消費量４２及び排水消毒装置運転開始時刻４３の各予測値が求められる。制御装置３０は、該各予測値により、排水消毒装置の運転、薬剤添加量、薬剤消費量の制御を行う。
【００３６】
上記のように予測値／実測値補正処理手段３７が地域特性シミュレーション手段６０で求めた予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２から薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び排水消毒装置運転開始時刻３６ｃを補正する補正値を求め、該各補正値を補正値加算処理手段３７ａ、３７ｂ、３７ｃにより大腸菌群数推定手段３６からの薬剤添加量３６ａ、薬剤消費量３６ｂ及び消毒装置運転開始時刻３６ｃに加算処理することで、薬剤添加量４１、薬剤消費量４２及び消毒装置運転開始時刻４３を求めるので、各予測値の予測をさらに正確に行うことができる。
【００３７】
なお、上記実施形態例では、処理地域Ｘ内の各降雨情報測定手段２０で測定された降雨情報２１ｘ、２２ｘ…のみを地域特性シミュレーション手段６０に入力する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、処理地域Ｘ及び隣接する処理地域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各降雨情報を入力しても良い。
【００３８】
〔第三実施形態〕
図６は本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の他の構成例を示す図である。まず、処理地域Ｘ内の各降雨情報測定手段２０により測定された降雨量、降雨強度などの降雨情報２１ｘ、２２ｘ…は、地域特性シミュレーション手段６０に入力される。
【００３９】
上記地域特性シミュレーション手段６０は、処理地域Ｘ内の降雨情報から排水消毒装置に流入する排水の予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２を求める。該求められた予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２は、薬剤添加量算出処理手段３８に入力される。
【００４０】
また、薬剤添加量算出処理手段３８には、予め排水消毒装置に流入する排水に対する薬剤添加率を設定する薬剤添加率設定手段３９で設定された薬剤添加率３９ａが入力されるようになっている。該薬剤添加量算出処理手段３８は、入力された薬剤添加率３９ａ、予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２から、薬剤添加量３６ａ及び薬剤消費量３６ｂの予測を行う。
【００４１】
処理地域Ｘの処理場１０に設けられた実測値測定手段５２より、処理場１０における降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７を測定する。該測定された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７は、制御装置３０の予測値／実測値補正処理手段３７に入力される。
【００４２】
該予測値／実測値補正処理手段３７は、薬剤添加量算出処理手段３８からの薬剤添加量３６ａ及び薬剤消費量３６ｂの各予測値を補正する補正値を上記入力された降雨量５３、降雨強度５４、流入水量５５、薬剤供給量５６、放流水残留薬剤濃度５７から求める。該各補正値は、補正値加算処理手段３７ａ、３７ｂで薬剤添加量算出処理手段３８からの薬剤添加量３６ａ及び薬剤消費量３６ｂの各予測値に加算処理され、薬剤添加量４１及び薬剤消費量４２を求める。制御装置３０は、薬剤添加量４１及び薬剤消費量４２より排水消毒装置の制御を行う。
【００４３】
上記のように、処理地域Ｘ内の各降雨情報測定手段２０で測定された降雨情報２１ｘ、２２ｘ…から地域特性シミュレーション手段６０により予想流入水量６１及び予想流入汚濁負荷６２を求め、薬剤添加量算出手段３８が該予想流入水量６１、予想流入汚濁負荷６２及び薬剤添加率設定手段３９で設定された薬剤添加率３９ａから薬剤添加量４１及び薬剤消費量４２を予測するので、各予測値をリアルタイムにて予測することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態例では、処理地域Ｘ内の各降雨情報測定手段２０で測定された降雨情報２１ｘ、２２ｘ…のみを地域特性シミュレーション手段６０に入力する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、処理地域Ｘ及び隣接する処理地域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各降雨情報を入力しても良い。
【００４５】
また、本実施形態例では、排水を消毒する薬剤にハロゲン系薬剤を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の排水を消毒する薬剤であっても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００４７】
請求項１に記載の発明によれば、特定処理地域に設けられた測定点又は該特定処理地域及び該特定処理地域に隣接する処理地域に設けられた測定点より収集された降雨情報から特定処理地域内における降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間の予測を行い、予測した降雨開始時刻、降雨総量及び降雨継続時間から特定処理地域の予想降雨量、予想降雨強度及び排水消毒装置に流入する排水の予想流入量を求め、予想降雨量、予想降雨強度、予想流入量及び濁度測定手段で測定した排水消毒装置に流入する排水の流入水濁度から大腸菌群数を推定し、推定した大腸菌群数に対する必要な薬剤添加量を予測するので、薬剤添加量をリアルタイムで予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の排水消毒装置が消毒する排水を収集する合流式下水管路網と処理地域を示す図である。
【図２】本発明にかかる排水消毒装置が消毒する排水を収集する合流式下水管路網と処理地域及び隣接する処理地域を示す図である。
【図３】本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明にかかる排水消毒装置の制御方法に用いられるマッピング処理を示す図で、同図（ａ）は各処理地域Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｘで測定された降雨情報をマッピング処理した模式図で、同図（ｂ）は同図（ａ）の時間ｔ後の模式図である。
【図５】本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の他の構成例を示す図である。
【図６】本発明にかかる排水消毒装置の制御装置の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０      処理場
１１      下水管
２１ａ    処理地域Ａの降雨情報
２１ｘ    処理地域Ｘの降雨情報
２２ａ    処理地域Ａの降雨情報
２２ｘ    処理地域Ｘの降雨情報
３０      制御装置
３１      降雨情報マッピング処理手段
３２      降雨情報推定処理手段
３３      予想降雨量
３４      予想降雨強度
３５      予想流入量
３６      大腸菌群数推定処理手段
３６ａ    薬剤添加量
３６ｂ    薬剤消費量
３６ｃ    排水消毒装置運転開始時刻
３７      実測値補正処理手段
３７ａ    補正値加算処理手段
３７ｂ    補正値加算処理手段
３７ｃ    補正値加算処理手段
３８      薬剤添加量算出処理手段
３９      薬剤添加率設定手段
３９ａ    薬剤添加率
４１      薬剤添加量
４２      薬剤消費量
４３      排水消毒装置運転開始時刻
５０      濁度測定手段
５１      流入水濁度
５２      予測値／実測値測定手段
５３      降雨量
５４      降雨強度
５５      流入水量
５６      薬剤供給量
５７      放流水残留薬剤濃度
６０      地域特性シミュレーション手段
６１      予想流入水量
６２      予想流入汚濁負荷
【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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