JPH02184304A - 凝集剤注入制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浄水場、下水処理場、及び、その他の産業排
水処理における懸濁物質の凝集プロセスにお（づる凝集
剤の注入制御力θ、に関する。

〔従来の技術〕

水処理において、凝集プロセスでは凝集剤の添加により
懸を蜀物質を凝集させてフロックとし、これを除去して
いる。）験濁物質が凝集しないと、沈殿池か１ら濁りが
流出する。流入水の水質は変動するので、これに伴って
フロックの形成状態が変化する。フロック形成に影響す
る水質因子は、水温。

７６コ度９粒径、ｐＦｒ、並びに、アルカリ度なとがあ
り、操作因子は凝集剤注入量や撹拌パドルの回転数など
が知られているが、これらの因果関係は完全には解明さ
れていない。このため、これらの因子に基ついた凝集剤
注入制御法は未だ十分に確立されていない。

凝集剤の選定や必要凝集剤の目安を得るために広く用い
られている試験方法の−っにジャーテス１−かある。こ
の方法は、小規模装置であるジャーテス１〜により、処
理すべき原水を用いて、凝集剤の適正注入率を決めるた
めに、種々条件を変えて試験な行い、適正値を設定して
いる。そして、適正注入率によって実処理プロセスに運
転管理を行うものである。

さらに、特開昭６２−２４１５２号公報では、フロック
形成状態を画像計測し、この計測値から凝集剤の注入率
を決める方法を提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ジャーテス１−による凝集剤の適正注入率の決定に当っ
ては、シャーテス１〜の試料について濁度、ｐＨ，アル
カリ度等の測定と、フロック形成と沈殿状態の良否を総
合的に判断するが、このフロック形成、及び、沈殿状態
は目視によって経験的判断を行っている。特に、フロッ
ク形成の良否は沈殿効率に大きく影響を及ぼす。

さらに、前記した公知例では、フロック形成を画像計測
し、フロック形成状態を定量的に判断している。たたし
、この方法のフロック撮像は、実水処理プロセスのフロ
ック形成池で行っている。

従って、処理原水の水質変動が小さい場合には、正常な
凝集剤注入によって処理できるが、水質の大きな変動、
急激な変動に対しての応答の点て改良の余地かある。

本発明の目的は、フロック形成の良否の判断をより定量
的、かつ、迅速に行ない、凝集剤の適正？−Ｉ人率を設
定することにある。

〔課題を解決するための手段〕

実際にフロックが形成されたか否かの監視が不可欠であ
り、この監視を画像処理によって行う。

この際、実水処理プロセスに入る原水の一部を小規模試
験装置（シャーテスｌ−）に導いて、早期にフロック監
視を行う。即ち、フロックの画像特徴量は、フロック形
成量２粒径、密度、及び、個数であり、これらに着目し
、ジャーテス１−におけるフロックの画像監視を行い、
凝集剤の適正注入率を決定し、これに基づいて実処理プ
ロセスへの凝集剤の注入を行う。

〔作用〕

本発明では、シャーテスＩ・用水槽内にパンクスクリー
ンを取付け、このバックスクリーン前面のフロツタ形成
の画像処理を行い、このジャーテストの結果に基づいて
凝集剤注入率を制御するので、常に、過不足なく凝集剤
が注入され、この結果、沈殿池においてフロック倹効率
よく沈降させることができる。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。第１−図の構成と動作
を以下に説明する。第１−図において急速６１和池１−
０には、河川や湖沼から原水が導かれる。

また、同時に原水の一部をシャーデス１〜用水槽１にも
導く。水槽１ではフロック形成のための高分子凝集剤（
ポリ塩化アルミニウム）、または、無機凝集剤（硫酸ア
ルミニウムなど）が供給される。

また、フロック形成を促進するために水酸化カルシウム
、または、炭酸す１ヘリウムなどのアルカリ剤が注入さ
れる。水槽］内では、撹拌翼３が撹拌機２により撹拌さ
れる。この撹拌によって凝集剤が原水中に拡散する。懸
濁微粒子は粒子表面が負に帯電している負コロイＩへて
あり、正の電荷を持つ凝集剤か無数の懸濁微粒子を相互
に結合（凝集）させる。ジャーテス１−による操作は、
急速撹拌を１〜３分間、緩速撹拌を５〜］Ｏ分間、静置
を１０〜２０分間行い、この間のフロック形成、及び、
沈殿状態位］二業用テレヒカメラなどの凝集物撮像手段
４によって観察する。なお、ジャーテス１−の原水につ
いては水質側８によって水質を、さらに、処理水の１蜀
度を８Ａによって計測する。凝集物撮像手段４から得ら
れたフロックの′ａ淡両画像アナロタ電気信号は、画像
処理装置４０で画像処理される。凝集物撮像手段４で得
た信号はＡ／Ｄ変換器で変換されるが、第１図では、図
を簡略に表すためにＡ　／　Ｉ）変換器は図示しない。

画像処理装置４０とシステムプロセッサ４２どはシステ
ムバス５２て結はれている。フロッピィディスクなとの
外部記憶装置５４はシステムバス５２に接続されている
。外部記憶装置５４はシステムプロセッサ４２て処理さ
れたデータを格納する。人力／出カポ−Ｉ−５６には水
質側８からの信号か入力され、システムプロセッサ４２
に送られる。一方、システムプロセッサ４２には画像処
理装置４０て得た信号が送られる。システムプロセッサ
４２は水質Ａ１５からの信号と画像処理４０て得た信号
とに基づいて凝集剤の注入率を決定する。このようにし
て、システムプロセッサ４２の信号処理操作により得ら
れた凝集剤注入率の制御信号は、人力／出カポ−１−５
６を介してアクチュエータ１２Ａに送られ、凝集剤注入
ポンプ」２の流量を操作する。このように、シャーテス
Ｉ−の結果に基づいて、急速混和池１０の原水中に凝集
剤タンク１１に貯留された高分子凝集剤、または、無機
凝集を凝集剤注入ポンプ１２て供給する。また、図示し
ないが、フロック形成を促進するために水酸化カルシウ
ム、または、炭酸すトリウムなどのアルカリ剤が注入さ
れる。急速混和池１０内では、撹拌翼１４が撹拌機１３
により撹拌される。

急速混和池１０の滞留時間は１ないし５分てあり、この
時間で懸濁微粒子が凝集して、粒径］Ｏないし１．　Ｏ
ＯＩＬｍのマイクロフロック（フロックの核）が形成さ
れる。

凝集剤が注入されて撹拌された水は凝集槽（以下″フロ
ック形成池パという）↓５に導かれる。

フロック形成池１５は三つの池１．５Ａ、、１５Ｂ及び
１．５　Ｃからなり、壁面に複数の孔をもった整流壁１
６　Ａ及び１−６　Ｂで仕切られる。フロック形成池１
．５Ａ、１５１３及び１．５Ｃには、各々に木製の撹拌
パＩ−ル１７Ａ、１７Ｂ及び１７Ｃが設置され、コない
し１．Ｏｒｐｍ（パドル周辺速度＝Ｏ，，１，５−０、
８ｍ　／　ｓ　）前後で緩やかに回転する。フロック形
成池１５Ａ、、１５Ｂ、及び、１．５Ｃの滞留時間は各
々か５ないし１５分（三池で計１５分ないし４５分）で
ある。凝集剤は急速混和池１０で充分に供給され、マイ
クロフロック表面には凝集剤が付着しているので、フロ
ック形成池１５内のマイクロフロックは撹拌により衝突
、または、接触して凝集する。フロック形成池］５内で
１５ないし４５分滞留して撹拌されるうちに、粒径は１
００ないし５０００μｍの凝集物（以下、゛′フロッツ
ク″という）に成長する。

成長したフロックは沈殿池１６で沈降して上澄み液が濾
過池１７て濾過される。フロック形成池１５　Ｃには、
撹拌パドルＣが衝突しないような位置に、水中カメラな
どの凝集物撮像手段１８が設置される。凝集物撮像手段
］８の設置は、ジャテストの結果によって設定された凝
集剤注入率による、実処理フロック形成池１．５Ｃのフ
ロック形成状態を監視するものである。凝集物撮像手段
１８から得られたフロックの濃淡画像のアナログ電気信
号は、入力／出力水−Ｉ−５６に入力され、システムプ
ロセッサ４２に送られる。

次に、ジャーテスｌ〜の詳細について説明する。

第２図はジャーテスト用水槽の構成図であり、第２図（
ａ）は水槽正面図、第２図（ｂ）は水槽立面図を示した
。図において、１は水槽、３は撹拌翼、４は撮像手段、
５はバックスクリーン、６Ａ〜６Ｄはバックスクリーン
用サポート、７はフロックである。水槽１に導いた原水
にフロック形成のための凝陳剤が注入され、急速撹拌か
ら緩速撹拌の操作によって、フロック７が水槽１内Ｆこ
形成される。凝集物撮像手段４ては水槽内に設置された
バックスクリーン５の正面か１もフロックを撮像する。

この際、疑年物画像処理の観点から、フロック群は白色
系なのでバックスクリーン５は黒色体として、フロック
と背ノλのパックスクリーンとのｌ’ｊｌｆ度１ノヘル
差を大きくする。

フロックは水槽１内で撹拌によって均一しこ分散してお
り、その一部か水槽１とバックスクリーン５の空間にも
原水どともに満たされる。この空間の体積は、バッタス
クリーン５の縦、横手法、及び、バックスクリーン５と
水槽Ｊの間隔寸法（フロックか鮮明に撮像てきる適正値
）から算出される１、従って、撮像手段から得られたフ
ロックは、空間体積から原水の即位体積に対するフロッ
ク数などに換算さＪしる。なお、水槽」の形状を六角形
にしたか、これは撹拌効果がよく、液を水槽内金領域て
均・に混合てぎること、また、フロックの撮像が良好に
行えるためである。ただし、水槽形状は限定するもので
はない。

第３図及び第４図はジャーテスト用水槽１の設置方法を
示した１、即ち、シャーテス１〜は、原水中の懸濁微粒
を１疑集・沈殿させて除去するための、適正疑欽剤量を
決める試験である。従って、原水中に注入する凝集剤の
景など操作条件を種々変えて試験する必要がある。そこ
で、第３図では水槽］−Ａ〜］−Ｄを撮像手段４と向い
合せに設置する。

撮像手段４は、各水槽１Ａ〜１丁つの正面を平行移動し
、各バックスクリーン５Ａ〜５１）の正面にきたときに
停止し、各水槽の異なった条件でのフロック状態を、順
次、撮像できる。

なお、水槽１を垂直方向に配置することもできる。

また、第４図では水槽］Ａ〜１Ｆパの設置を、撮像手段
４を中心にした円筒状にする。この場合、撮像手段４は
、各水ｐ９１−　Ａ〜ＩＦのバックスクリン５Ａ〜５Ｆ
の正面に回転移動したときに停止し、各水槽のフロック
状態を撮像する。このように、第３図、第４図に示した
水槽１と撮像手段４を設置する。

このように、水槽を複数基設置することにより、凝集剤
注入量を変えた条件でのフロックの形成状態を素早く画
像処理することができる。

次に、画像処理装置４０の詳Ａｆｔ＋を説明する。

画像処理装置４０は、ヒスＩ−グラＩ、処理機能、ラヘ
リング処理機能、特徴抽出機能、コンポルージョン機能
、また、その他の画像処理機能をもつ画像処理ユニツｌ
−４０］と、画像記憶ユニツ１−４０３．４０５からな
る。画像記憶ユニツｌ−（＃淡側像メモリ）４０３は、
カメラ３８によって得られた濃淡画像のメモリで、画像
記憶ユニット（２値画像メモリ）　４０５は、画像処理
ユニツ１−４、０１で画像処理された二値画像を格納す
るメモリである。凝集物撮像手段４によって得られた一
画面の画像が２５６画素×２５６画素で構成されるとす
ると、濃淡画像記憶ユニツｌ−４，０３は２５６画素×
２５６画素×８ヒツｌ〜の記憶容量で、二値画像記憶ユ
ニツＩ〜４．０５は２５６画素×２５６画素×１ピッ１
への記憶容量である。発明者らの用いた画像処理装附１
才濃淡画像記憶ユニツｌ−４，０３と一値画像記憶ユニ
ツｌ−４０５とは各々四ユニットをもつ。

第５図は、前述した処理装置（４０と４２からなる）の
処理工程を示す。このフローチャー１〜は画像処理装置
４０とシステムプロセッサ４２との両方の処理操作を含
む。まず、キーポーＩく４４から処理開始時間、及び、
処理の頻度を設定する。

これに基づいてタイマ５０１て処理開始時間を設定し、
この時間になったら以−（ての処理を実行する。

ます、繰返し回数ｎがステップ５０２でＯに設定される
。ｎばステップ５０４て一つずつ増加させる。次に、ス
テップ５０６て濃淡画像がａ淡側像メモリ４０３に読み
込まれる。吹にステップ５０８てａ淡側像が二値画像に
変換される。変換された二値画像ば二値画像メモリ４０
５に格納される。

濃淡画像並びに二値画像はモニタテレビ５０に表示され
る。

ステップ５１０ては、二値化されたフロック画像の各々
に番号をつける処理（ラヘリング処理）を行なう。ステ
ップ５１２ではラベリングされたフロックの各々につい
てその面積を計算する。ここで、面積とは画素数から割
算する。面積の４算結果は、システムプロセッサ４２に
あるメモリに格納する。これ以後のステップはシステム
プロセッサ４２てｉｔ算が行なわれる。ステップ５１４
では面積から直径を言」算し、続いて、ステップ５１６
ては直径から体積を計算する。これら直径と体積との５
１算値はシステムプロセッサ４２にあるメモリに格納す
る。ステップ５１８では繰返し回数ｎが予め決められた
所定の値Ｍであるか否かを判定する。所定の回数Ｍだけ
繰返すまでステップ５０４に戻る。繰返し回数ｒ）がＭ
を超えたらステップ５２０に進み粒径分布を計算する。

言１算結果はシステムプロセッサ４２にあるメモリに格
納する。

粒径分布とは該当する粒径の幅のなかにどれ位のフロッ
ク（体積で表す）が含まれていたかを計算したものであ
る。ステップ５２２ては粒径分布のフロック体積を積算
してフロック全体の形成量Ｖ’　ｉ　を計算する。また
、ステップ５２４ては粒径分布の代表粒径（対数平均径
など）Ｄを計算する。

また、ステップ５２６ではステップ５２２てはｉＩ算し
たフロック形成ｆｆ１ｖｚ　と水質計８Ｂて副側した濁
度Ｔｕ、の値を用いてフロックの密度に相当する値ρを
計算する。ステップ５２８ではフロックの密度相当値ρ
、フロック形成量ｖｆ、水質言１８Ａで得た水温Ｏ１及
び、水質計８Ｃで得たアルカリ度ＡＱを受けて凝集剤注
入率ＣをＨ１算する。

なお、水質ｉ」８Ｂ、８Ｃの値は入力／出力ポート５６
からシステムハス５２を経てシステムプロセッサ４２に
送られる。

ステップ５３０では、ジャーテス！・によって設定され
た凝集剤注入率による実処理状態として、フロック形成
池１．５Ｃに設置した凝集物撮像手段１８によって、フ
ロック状態、及び、沈殿７’１ｉｌｌ１６に設置した水
質計１９によって濁度などの値を得て凝集剤注入率の補
正の良否を見る。もし補正を要するとした制御信号は、
システムバス５２から入力／出力水−１〜５６を経てア
クチュエータ１２Ａに送られ、凝集剤注入ポンプ１２の
流量を操作する。

なお、第５図による情報処理動作における、フロックの
面積Ｓｔ、面積から求めた直径ｄ＋、直径から求めた体
積Ｖ１．また、フロック粒径を分級して粒径分布の算出
、さらに、粒径分布のフロック体積を積算して、フロッ
ク全体の形成量■１、フロック形成量と濁度の値を用い
てフロック密度・相当値ρの算出については、特開昭６
２−２４１５１２号公報ですてに明らかにしている。

例どして、第６図に凝集剤注入率に対するフロック径１
体積、数、密度、及び、液の濁度の関係に一ついて示し
た。、　Ｉｌ／１に小しノーように、凝集剤の適正範囲
か明らかになれは、これにより凝集剤注入の制御に適用
される。

本発明では浄水場での実施例を説明したが、これは、又
、平水処理場、産業υ１水処理などにおける詩集処理に
も利用できる、 〔発明の効果〕 本発明によれは、原水の一部を小規模装置によってフロ
ックの形成状態を試験し、この形成状態苔画住情報にノ
１（づいて、評価するため、水質及び水流の変動に対し
ても、ｖ期に凝集剤注入率を制御できるので、フロック
を確実に形成させて凝集沈殿を、常に、適正に行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図はシャーナ
ス１〜用水槽の斜視図（ａ）、ｔ’；よび平面図（ｂ）
、第３図及び第４図はジャーナス１〜用水槽の設置図、
第５図は信号処理のフローチャー１へ、第６図は凝集剤
注入率とフロックの特性図である。 ］−ジャーテスト用水槽、４　凝集物撮像手段、５　バ
ックスクリーン、８　水ττ甜、１０　画像処理装置、
４２　システ１１プロセッサ、５に　人力／出力ホーＩ
選　５２　システｌ＼ハス。 １！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、懸濁物質が混入している処理原水中に、凝集剤を注
   入して、前記懸濁物質をフロック形成し凝集後に沈殿除
   去する水処理プロセスにおいて、前記処理原水の一部を
   小規模水処理装置に導き、前記小規模装置で、複数の凝
   集剤の注入を行ない、その結果をすくなくとも形成フロ
   ックの画像情報で評価し、適正凝集剤注入率を決定し、
   前記適正凝集剤注入率に基づいて水処理プロセスにおけ
   る凝集剤の注入を操作することを特徴とする凝集剤注入
   制御方法。 ２、特許請求項第１項において、 前記小規模水処理装置は、前記凝集剤が注入され、液の
   撹拌により前記懸濁物質のフロックを形成させる水槽と
   、前記水槽に流入する液の水質を計測する水質計と、前
   記フロックの画像を電気信号に変換するフロック撮像手
   段と、前記フロック撮像手段から得られる画像信号に基
   づいて前記フロックの特性量を認識する画像認識手段と
   、前記特性量と前記水質計の計測値に基づいて凝集剤の
   注入を操作することを特徴とする凝集剤注入制御方法。 ３、特許請求項第２項において、 前記小規模水処理装置用の前記水槽内に、バックスクリ
   ーンを取付け、前記バックスクリーンの正面から前記フ
   ロックを撮像することを特徴とする凝集剤注入制御方法
   。 ４、特許請求項第２項において、 前記フロックの前記特性量を認識する前記画像認識手段
   からの、前記特性量の計測値に基づいて凝集剤の注入を
   操作することを特徴とする凝集剤注入制御方法。 ５、特許請求項第１項において、 前記小規模水処理装置は単数または複数基からなること
   を特徴とする凝集剤注入制御方法。 ６、特許請求項第２項において、 前記フロック撮像手段は、前記小規模水処理装置の前記
   水槽に対して平行移動または水平回転移動することを特
   徴とする凝集剤注入制御方法。 ７、特許請求項第２項において、 前記水質は水温、アルカリ度、濁度の中から選ばれた単
   一または複数のものであることを特徴とする凝集剤注入
   制御方法。 ８、特許請求項第２項において、 前記フロックの特性量はフロック形成量とフロック密度
   であることを特徴とする凝集剤注入制御方法。 ９、特許請求項第１項において、 前記水処理プロセスのフロック形成池でのフロック形成
   量、及び、沈殿池出口の濁度を用いて凝集剤注入率を補
   正することを特徴とする凝集剤注入制御方法。