JPH027685B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は送水需要に応じてろ過流量を最小の変
動で制御する浄水場のろ過流量制御方法に関する
ものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

沈殿池、ろ過池、浄水池を備えた浄水場の流入
流量は、従来送水需要と浄水池の水位に応じてオ
ペレータが設定するのが普通であつた。

しかしながら需要パターンの変動や沈殿、ろ過
の応答の遅れを定量的に考慮することができない
ので、ろ過池の負荷変動が大きくなり、ろ過池の
生物膜やフイルタの能力が低下し、浄水能力の低
下やろ過池の寿命の短縮を招き、場合によつては
ろ過池のろ砂の入替頻度を増大させるなどの問題
があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、需要パターンおよび沈殿、ろ過の応
答遅れを定量的に考慮してろ過池の適正な目標流
量を所定の演算によつて設定し、これによつてろ
過プロセスを計画的に運用する浄水場のろ過流量
制御方法を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明は浄水場におけるろ過流量を浄水池の送
水需要に応じて制御する浄水場のろ過流量制御方
法において、過去の送水流量データから当日の送
水需要パターンを予測する演算と、上記送水需要
パターンから所定の目的関数に基づき浄水場への
流入流量目標パターンを算出する浄水生産計画演
算と、上記浄水場への流入流量目標パターンから
所定の応答時間を考慮して沈殿池流入流量目標パ
ターンを算出するスケジユーリング演算とを有
し、算出した沈殿池流入流量目標パターンに基づ
いて沈殿池への流入流量を制御し、これによつて
送水需要の変動に対するろ過池の負荷変動を抑制
し、ろ過プロセスの能率を向上すると共にろ過池
の寿命の延長をはかつたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、１は沈殿池、２はろ過池、３
は浄水池であり、原水は流入流量検出器８、調節
弁６、薬品混和槽５を通つて沈殿池１に入り、流
入出きよ４を通つて沈殿池２に入り、さらに調節
弁９および流量検出器１１を通つて浄水池３に入
り、送水流量検出器１５を通つて浄水として需要
先へ送られる。

７は調節弁６の操作電動機、１３はろ過池水位
検出器１０は調節弁９の操作電動機、１４は浄水
池水位検出器である。

流入流量Q_Iは流量制御装置２１により流入流
量目標値Q_I ^*(k)に一致するよう調節弁６を調整す
ることによつて制御される。

演算制御装置２２は流出流量信号Ｑおよび浄水
池水位信号Ｈを入力すると共に、データ入出力装
置２３から自己回帰モデルの係数a₀〜a_nを入力
し、所定の演算を行なつて流入流量目標値パター
ンQ_I ^*(k)〔ｋ＝１〜24〕を算出し、この目標値パ
ターンQ_I ^*(k)に従つて流入流量Q_Iを制御する。

さらに上記演算の途中で得られる送水計画流量
パターンQ^*(k)がデータ入出力装置２３に入力さ
れる。

なおろ過池の水位は常時監視され、負荷の状況
とフイルタの状態をデータ入出力装置２３に入力
してろ過池洗浄スケジユーリングの参考データと
して利用される。

以下第２図のフローチヤートを参照して演算制
御装置２２の演算ロジツクを説明する。

ロジツクは、需要予測ブロツク(a)、浄水生産計
画ブロツク(b)、沈殿池流入流量目標値スケジユー
リングブロツク(c)の３つのブロツクに分けられ
る。

先ず需要予測ブロツク(a)においては、入力され
る送水流量信号Ｑをある時間△Ｔ（例えば１時間）
ごとに積分し、毎日の各時間帯ｋごとのデータ
Qkを蓄積する。

過去数日の実績をQk（ｎ−ｌ）、Qk（ｎ−ｌ−
１）、…とすると当日ｎの予測値Q^k（ｎ）は自己
回帰モデルによつて次の(1)式であたえられる。

Q^k（ｎ）＝a₀・Qk（ｎ−ｌ） ＋a₁Qk（ｎ−ｌ−１）＋…＋a_n（ｎ−１）
………(1) ここにa₀〜a_nは自己回帰モデルのパラメータで
あり逐次最小二乗法で求められる。

次に浄水生産計画ブロツク(b)において、需要パ
ターンQ^k（ｎ）を決定する時点における浄水池水
位、浄水池水位制約およびろ過流量から浄水池に
流入すべき流量目標値Q^*(k)の計画（浄水生産計
画）を立てる。

この場合、問題は下記のように定式化される。

目的関数 _l 〓^k=1 （Ｉ・Ｘ(k)）²→最小 ………(2) 制約条件 ｜Ｘ(k)｜＜C_x ………(3) f_o＜Q^*(k)＜f_x ………(4) ここに Q^*(k)＝Ｆ・Ｙ(k) Ｙ(k)＝Ｙ（ｋ−１）Ｘ(k) Ｙ（０）：所定値 Hn＜Ｈ(k)＜H_x ………(5) ここに Ｈ(k)＝Ｆ・Ｙ(k)−Ｑ（ｎ）／Ａ＋Ｈ（ｋ−１） Ｈ（０）：所定値 またＸ＝（x₁、x₂、…x_d）、x_i＝０または１、
（ｉ＝１〜ｄ） Ｆ＝（f₁、f₂、…f_d）、f_i＝ろ過流量変更値〔m³／
ｈ〕、（ｉ＝１〜ｄ） C_xは０または正の整数でＸのノルムの上限、 f_x、f_oはろ過流量上下限値〔m²／ｈ〕、 Ｉは単位行列、 Ｙ＝（y₁、y₂、…Y_d）、y_i＝０または１（ｉ＝１
〜ｄ） Ｈは浄水池水位〔ｍ〕、 Ａは浄水池断面積〔m²〕 H_x、H_oは浄水池水位上下限〔ｍ〕 Q^kは時間帯ｋに対する送水需要流量予測値
〔m³／ｈ〕 は排他的論理和を示す記号 である。

本問題では変数は０か１の何れかになるので０
−１整数計画法における分枝限定法（Branch
and Bound Method）を用いて解くことができ
る。

この場合、分枝規則は組合せ列挙法を用い、特
にＸ(k)のノルムの小さい方からC_xまで列挙すれ
ばよい。

限定値は演算途中の段階で得られた許容解の目
的関数値を用いればよい。

次に沈殿池流入流量目標値スケジユーリングブ
ロツク(c)において、沈殿ろ過プロセスの応答を無
駄時間＋高次遅れ（例えば２次遅れ）で近似し、
所望の浄水生産を行なうためのダイナミツクな逆
応答をあらかじめ演算制御装置２２に記憶してお
き、これを利用して上記ブロツク(b)で得られた計
画を実現するための沈殿池流入流量目標値Q_I ^*(k)
の滑らかなスケジユール曲線を求める。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、需要パタ
ーンと沈殿ろ過プロセスの時間遅れを定量的に考
慮してろ過流量制御を最も変動の少ないように実
行する流入流量スケジユールを決定することがで
きる。

沈殿ろ過プロセスの運用を滑らかに行なうこと
ができれば、対象プラントの持つ最大限の能力す
なわち沈殿効果、ろ砂の生物膜効果、フイルタ能
力を長時間持続させることができる。

なお上記実施例では、需要予測に逐時最小二乗
法を用いているが、例えば天候の要素を加味した
GMDH法を用いることも可能である。

また演算制御装置と沈殿池流入流量の流量制御
装置は個別の装置で構成されているが、これらを
１つの演算制御装置にまとめることも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２
図は第１図における演算制御装置の演算ロジツク
を示すフローチヤートである。 １……沈殿池、２……ろ過池、３……浄水池、
６，９……調節弁、８，１１，１５……流量検出
器、１３，１４……水位検出器、２１……流量制
御装置、２２……演算制御装置、２３……データ
入出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 浄水場におけるろ過流量を浄水池の送水需要
   に応じて制御する浄水場のろ過流量制御方法にお
   いて、過去の送水流量データから当日の送水需要
   パターンを予測する演算と、上記送水需要パター
   ンから所定の目的関数に基づいて浄水場への流入
   流量目標パターンを算出する浄水生産計画演算
   と、上記浄水場への流入流量目標パターンから所
   定の応答時間を考慮して沈殿池流入流量目標パタ
   ーンを算出するスケジユーリング演算とを有し、
   算出した沈殿池流入流量目標パターンに基づいて
   沈殿池への流入流量を制御することを特徴とする
   浄水場のろ過流量制御方法。