JPH026567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、過池群の制御方法、特に、過抵
抗測定器が備えられていて洗浄操作が必要とされ
る複数の過池を有する水処理施設の過池群の
制御方法に関するものである。

浄水場や工業プラント等水処理施設において
は、一般に、凝集沈殿プロセスで除去されない低
濃度の懸濁物質は、砂などの粒状物質を材とす
る過池によつて捕捉される。すなわち、浄水場
では通常砂過池によつて懸濁物粒子を層内部
又は層表面の空隙に捕捉して水を浄化している
が、このような過を継続し時陥経過するに従つ
て、懸濁物粒子の捕捉が層の深部にまで行き渡
り、その結果、材空隙内への懸濁物粒子の抑留
によつて、材粒状物間の水路が閉塞され、従つ
て、通水抵抗が増大して、砂層内の静水圧が逐次
低下していく。すなわち、過の継続に伴つて損
失水頭が漸次増大してくるわけであるが、この損
失水頭値がある限界値を越えると、砂層内部に負
圧部が生ずる等の現象が発生し、一部懸濁物質が
過池から漏出してくるようになる。

従つて、過抵抗値すなわち損失水頭がある程
度の値を越えたら、過操作を中止して、逆流洗
浄、表面洗浄及び空気水洗浄等の手段により、
層を洗浄して付着固形分を材粒状物間から取り
除かねばならない。

このような従来の過操作のプロセスフローを
簡略化して示すと、添付図面第１図のとおりであ
り、これによつて次に従来の過池の制御方法を
説明する。

図において、符号１は過中の動作を示し、通
常流量制御、水位制御又は減衰過法などの方法
によつている。２は次のステツプであつて、損失
水頭すなわち過抵抗値が、過中止の限度を示
す所定の設定値すなわち設定過抵抗値、この例
では20mを越えるか否かを比較検出し、越える場
合には過操作を中止して洗浄工程への移行を決
定し、また、損失水頭が上記設定値を越えない場
合には、過時間が長くなつて過が十分行なわ
れず、懸濁物質の固形分が漏出することを防止す
るための安全サイドでの意味から設定された過
限界時間20〜30時間、この例では25時間を越える
か否かを次のステツプを示す符号３によつて比較
検出し、越えない場合には、過操作を継続し、
所定時間経過後、再び、符号２のステツプに帰
り、また越えない場合には、２のステツプにおけ
ると同様に、過操作を中止して洗浄工程への移
行を決定する。このように、損失水頭の増加と経
過過時間との両方によつて制御する併用法がと
られることもある。

このようにして洗浄工程への移行が決定される
と、符号４で示す次ステツプで過池への流入水
の取水を停止する。次いで過池の残水の水位の
低下を待つ洗浄待機５のステツプに進む。このよ
うにして洗浄可能の状態になると、次ステツプの
洗浄動作６に移つて逆流洗浄、表面洗浄等を行な
い、洗浄終了後、次ステツプの過池流入水の取
水再開７を行なつて再び最初のステツプの過動
作１に帰り、これを繰り返す。

従来の過池の制御方法は、以上のように構成
されているので、過抵抗すなわち損失水頭が設
定過抵抗値すなわち設定損失水頭に達するまで
は、過池群の内、次にどの過池が洗浄動作に
移行するか予見することができず、また、そのた
めに複数の過池がほぼ同時又は洗浄所要時間以
内に接近して設定損失水頭に到達する場合には、
先行する洗浄予定過池の洗浄終了を待たねばな
らず、しかも、その結果、稼働過池の数が変動
して洗浄動作が過プロセスに対する外乱となる
等、種々の欠点を有していた。

本発明方法は、このような従来方法における欠
点を除去し、洗浄に移行する時刻を精度よく予測
し、これに基づいて、洗浄移行予測時刻が、相互
の過池群の間においてほぼ同時又は洗浄所要時
間である所定の時間以内の間隔に接近している場
合には、洗浄移行のための過終了予定時刻を、
上記所定時間以上の間隔を洗浄移行予定過池相
互間が有するように、修正することにより、洗浄
予定過池が単に洗浄のために待機することなく
効果的に時間的に配置され、従つて、過池がほ
ぼ同時又は重復して取水停止及び洗浄待機状態を
招来せず、稼働過池が常時一定数稼働している
状態になるように、過池の運転工程を制御し得
る過池群の制御方法を提供することを、その目
的とするものである。

本発明は、この目的を達成するために、過経
過時間及び同時刻における過抵抗を所定時間間
隔ごとに実施する実測工程と、上記実測工程によ
つて得られた実測過時間及び過抵抗値により
各過池の過時間に対する過抵抗の変化を時
間による二次関数式により回帰分析を行なつて回
帰式を求める回帰式策定工程と、上記回帰式策定
工程により得られた回帰式に設定過抵抗値を投
入して許容過抵抗値に到達する時刻を計算予測
する過終了時刻予測工程と、上記過終了時刻
予測工程によつて得られた過終了予定時刻が相
互に所定時間間隔を有しているか否かを比較して
所定時間間隔以内である場合には所定時間間隔を
有するように各過池の過終了予定時刻を過
終了時刻に到達する以前に修正して過動作中の
過池数が変らないようにする終了予定時刻比較
修正工程とを有することを特徴とするものであ
る。

以下、本発明方法をその一実施例を示す添付図
面第２図及び第３図に基づいて説明する。なお、
第２図に示す過動作１、過池取水停止４、洗
浄待機５′、洗浄動作６及び過池取水再開７は
いずれも従来方法におけるものと同じであるが、
洗浄待機５′は単に残水の水位の低下による待機
のみで、従来方法における先行の洗浄中の過池
の洗浄の終了を待つ待機は含まれていない。

まず、過動作１が開始されると、符号１１で
示すステツプの実測工程において、所定時間間隔
ごとに過経過時間及び同時刻における過抵抗
値、例えば、損失水頭ｈ（ｔ）を実測することに
よつて観測し、これを記憶する。

次に符号１２のステツプの回帰式策定工程にお
いて、符号１１のステツプにより観測記憶された
観測値により、過池の過経過時間に対する損
失水頭ｈ（ｔ）のＮ個の実測値（Ｎ≧３）を関数
式、例えば、二次関数式によりオンラインによつ
て回帰分析を行なつて回帰式を求め決定する。

この回帰式を求める方法を述べると次のとおり
である。すなわち、粒状層過の基礎式及び集水
装置の損失水頭から、実際の過池における総損
失水頭ｈ（ｔ）は次式によつて表わされる。すな
わち、 ｈ（ｔ）＝K₁（ｔ）・Ｕ＋K₂U² …(1) ただし、ｈ（ｔ）：総損失水頭（ｍ） K₁（ｔ）：粒状層の過抵抗（sec^-1） K₂：集水装置の抵抗（sec²／ｍ） ｔ：過継続時間（ｈ） Ｕ：過速度（ｍ／sec） 実際の過池における損失水頭の経時変化グラ
フから、式(1)の総損失水頭ｈ（ｔ）は二次関数に
よつて同定できることが確認された。すなわち、
過時間と損失水頭との関係は、次式によつて表
わすことができる。すなわち、 ｈ（ｔ）＝at²＋bt＋ｃ …(2) 従つて、過を開始した時点（ｔ＝ｏ）からあ
る時間（ｔ＝ｔ）までのＮ個の損失水頭の観測値
を用いて回帰分析を行ない、式(2)の係数ａ，ｂ，
ｃをを最小二乗法により求めることができ、その
結果得られた係数ａ，ｂ，ｃの値を式(2)に代入し
て回帰式を求めるものである。

なお、この諸係数は、各過池の集水装置特性
や過速度のみならず、原水水質や薬品注入率す
なわち過池に注入する水質の諸因子によつても
影響されるために、同一の過池にあつても一回
ごとの過操作により、その値は通常変化するも
のである。

このようにして回帰式を求め決定すると共に、
一方において、過効率等のために許容し得るそ
の過池の設定過抵抗値、例えば、最大損失水
頭h_nax、また、必要に応じては、最大過継続時
間t_naxを符号１３に示すように、あらかじめ設定
しておく。ただし、この最大損失水頭h_nax及び最
大過継続時間t_naxは、通常一定値に設定してお
いてもほとんど差し支えない。

上記のように回帰式が求められると、これに上
記の最大損失水頭h_naxを代入することにより、符
号１４のステツプに示す設定過抵抗値すなわち
許容過抵抗値、例えば、最大損失水頭h_naxに到
達する過時間t_cを算出し、これを過開始時刻
に加算して過終了予定時刻Ｔを予測する。これ
が過終了時刻予測工程である。

なお、上記過時間t_cの算出に際して、最大損
失水頭h_naxを回帰式に代入して求められる時間ｔ
の解は、回帰式が時間に関する一元二次方程式で
あるために、通常２個求められるが、損失水頭曲
線は時間と共に増加するので、得られた２個の解
の内大きい方の値が求めるべき時間t_cの値とな
る。また、過終了時間を最大損失水頭h_naxのみ
ならず、最大過継続時間t_naxでも規定する場合
には、t_c値とt_nax値の内小さい方の値が求めるべ
き時間t_cの値となる。

このようにして、各過池ｉ（ｉ＝１〜ｎであ
つて過池番号を示す）のそれぞれの過終了予
定時刻T_iが求められると、符号１５のステツプに
おいて、過終了予定時刻T_iの早い順序に並び替
え（ソーテイング）を行ない、続いてT_i値を比較
して隣接T_i値間の間隔が所定時間以上あるか否か
を検出し、次いで符号１６のステツプにおいて、
所定時間以上である場合にはその過終了予定時
刻T_iを確定して過終了時刻T_aとし、また、所
定時間未満の場合には、いずれかの過終了予定
時刻T_iをずらす等の調整を行なつて所定時間間隔
とし、その場合の調整後の時刻を過終了時刻
T_aとする。この符号１５及び１６のステツプが
終了予定時刻比較修正工程である。

この符号１６のステツプにおいて行なう過終
了予定時刻T_iの調整を、過池数１８池を有する
処理施設のある状態を示した第３図を例にとつて
説明すると次のとおりである。

図は符号１５以前のステツプによつて求められ
且つ過終了予定時刻T_iの順序に並び換えられた
状態を示しており、第１行はその過終了予定時
刻の順序すなわち洗浄順序を示し、第２行はそれ
ぞれの過池記号を示している。なお、洗浄順序
１〜３、及び、９以降は、それぞれの時刻の間隔
が洗浄動作に必要な時間、例えば、20分以上を有
しているために、調整を必要とせず、従つて、そ
の記載を省略したものである。

従つて図においては、過終了予定時刻が洗浄
順序５〜７の過池Ｊ・Ａ・Ｐにおいて接近し、
その時間間隔が所定の時間20分に達していない。
一般に過池における洗浄動作に要する時間は５
〜10分間程度であるが、過動作を停止してから
洗浄動作に移行するまでに要する時間、及び、洗
浄が完了してから次の過動作に移行するまでに
要する時間を考慮すると、過動作を停止してい
る状態が数10分続くことになる。従つて、この場
合には近い時間帯に複数池が取水を停止するため
に、洗浄動作が他の過池に対する外乱となつて
しまう。従つて、これに対処するために、並べ換
えられた各時刻の間隔すなわち時間差を算出し、
これを第４行に示している。この時間差が、ある
基準値、例えば、20分より短い場合には、過終
了予定時刻T_iを調整して新たに過終了時刻T_a
に修正するのであるが、その要領としては、過
池Ｊ・Ａ・Ｐの内、最も過終了予定時刻の最も
早い洗浄順序５の過池Ｊの過終了予定時刻T_i
すなわち12.00を基準とし、それ以降降に洗浄動
作に移行する過池との時間差が、洗浄動作に要
する時間、例えば、20分以上になるように修正し
て、過終了時刻T_aを12.00，12.20，12.40，
13.00，14.20として確定する。なお、上記は基準
とする時刻を過終了予定時刻の最も早い過池
Ｊの12.00にとつたが、これに限らず、どの池の
過終了予定時刻を基準にとつてもよい。

このようにして、各過池の過終了予定時刻
T_iを修正して過終了時刻T_aが確定すると、符
号１７のステツプにおいて、その過終了時刻
T_aが到来したか否かを検出し、もし到来してい
なければ、再び、所定時間の経過をまつて符号１
１の損失水頭ｈ（ｔ）の観測及び観測値の記憶ス
テツプに帰り、以下、上記を繰り返す。また、
過終了時刻T_aが到来したならば、従来方法と同
様に、次の符号４に示す過池取水停止のステツ
プに進み、以下、従来方法と同様の方法により制
御する。

本発明方法は、以上のように構成され作用する
ので、過終了予定時刻を最新の観測値の投入に
よつて求めるために、あらかじめきわめて精度よ
く算出することができ、更に得られた過終了予
定時刻をその都度修正して過終了時刻を確定し
たので、複数の過池が同時又は接近して取水を
停止することがなくなり、従つて、稼働中の過
池数は常に一定に保たれ、また、洗浄作業中の
過池の干渉による不必要な洗浄待機時間もなくな
り、その結果、安定した過プロセスの運用が可
能となる効果を有している。

なお、上記実施例においては、急速過池群の
制御方法について説明したが、これに限るもので
はなく、粒状物質を材として用い、過抵抗が
時間と共に変化する他の種の過池についても、
同様に適用することができ、その効果は上記実施
例の効果と何ら異なるところはない。

また、上記実施例では回帰分折を行なう関数式
を二次関数式にしたが、これも二次関数式に限る
ものではなく、これ以外のいかなる関数式によつ
てもよく、その効果も上記と同様の効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過池群の制御方法のフローチ
ヤート図、第２図は本発明方法の一実施例のフロ
ーチヤート図、第３図は模擬データによる過終
了予定時刻T_iの調整方法の一例を示す調整手順説
明図である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 過抵抗測定器が備えられていて洗浄操作が
   必要とされる複数の過池を有する水処理施設の
   過池群の制御方法において、過経過時間及び
   同時刻における過抵抗を所定時間間隔ごとに実
   測する実測工程と、上記実測工程によつて得られ
   た実測過時間及び過抵抗値により各過池の
   過時間に対する過抵抗の変化を時間による二
   次関数式により回帰分析を行なつて回帰式を求め
   る回帰式策定工程と、上記回帰式策定工程により
   得られた回帰式に設定過抵抗値を投入して許容
   過抵抗値に到達する時刻を計算予測する過終
   了時刻予測工程と、上記過終了時刻予測工程に
   よつて得られた過終了予定時刻が相互に所定時
   間間隔を有しているか否かを比較して所定時間間
   隔以内である場合には所定時間間隔を有するよう
   に各過池の過終了予定時刻を過終了時刻に
   到達する以前に修正して過動作中の過池数が
   変らないようにする終了予定時刻比較修正工程と
   を有することを特徴とする過池群の制御方法。