JPH04358596A - 塩素注入制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水場の塩素注入プロ
セスに用いられる、特に原水流量の変動を考慮した塩素
注入制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に浄水場における塩素注入プロセス
の制御方法としては、前塩素注入プロセスと中塩素注入
プロセスが知られている。前者の前塩素注入プロセス制
御方法は急速攪拌池流入流量（原水流入量）に対する塩
素注入比率一定制御を行なうものであり、また後者の中
塩素注入プロセス制御方法は沈澱池で沈澱物を除去した
後混和池に流入する総ろ過流量（原水流入量）に対する
塩素注入比率一定制御を行なうものである。いずれの制
御方法も原水流入量に対してある設定された比率の塩素
量を注入して攪拌し、残留塩素濃度をある値に制御する
ものであり、主として原水の前段階での消毒に用いられ
る。

【０００３】図４は、従来の前塩素注入制御装置の一例
を示す系統図であり、前塩素注入率設定値（目標値）ｒ
１　は外部から、例えばオペレータの手動設定などによ
って設定される。従来の前塩素注入制御装置３では前塩
素注入制御部３ａによって前塩素の注入対象流量である
急速攪拌池流入流量Ｑを計測し、この流量Ｑと前塩素注
入率設定値ｒ１　とから前塩素注入量目標値ｑｒｅｆ１
を次の（１）　式を用いて計算し、これを注入機の注入
量目標値として決定し塩素注入機６に対して出力する。 ｑｒｅｆ１＝ｒ１　×Ｑ　　……（１）塩素注入機６で
は、前塩素注入目標値ｑｒｅｆ１に対して塩素注入機出
口の塩素注入量（計測値）ｑ１　がｑ１　＝ｑｒｅｆ１
　　……（２） となるように、フィードバック制御を実行する。すなわ
ち、従来の前塩素注入量制御では、塩素注入機出口の塩
素注入量ｑ１　が注入対象流量に対して設定注入比率に
なるような注入比率一定制御が行われている。

【０００４】しかしながら、塩素注入量を演算決定する
従来の前塩素注入プロセスでは、塩素注入機出口側から
前塩素注入点までの輸送遅れ時間が問題になる。この輸
送遅れ時間をτ１　［時間］とすると、前塩素注入点で
の塩素注入量ｑ２　は、塩素注入機出口での注入量ｑ１
　からτ１［時間］遅れて変化するので、ｑ１　とｑ２
　との間には時間ｔの関数として次式 ｑ２　（ｔ）　＝ｑ１　（ｔ−τ１　）　　……（３）
が成立する。したがって、注入対象流量Ｑに対して実注
入量はｑ２　（ｔ）　、すなわちｑ１　（ｔ−τ１　）
となり、注入対象流量Ｑが変化したとき、輸送時間遅れ
τ１　［時間］による注入比率の変化が生ずる。

【０００５】また、図９は、従来の中塩素注入制御装置
の一例を示す系統図であり、中塩素注入率設定値ｒ３　
は外部から、例えばオペレータの手動設定などによって
設定される。従来の中塩素注入制御装置４では中塩素注
入制御部４ａによって中塩素の注入対象流量である総ろ
過流量Ｑ２　を計測し、この流量Ｑ２　と中塩素注入率
設定値ｒ３　とから中塩素注入量目標値ｑｒｅｆ３を次
の（４）　式を用いて計算し、これを塩素注入機の注入
量目標値として決定し、塩素注入機６に対して出力する
。

【０００６】ｑｒｅｆ３＝ｒ３　×Ｑ２　　　……（４
）塩素注入機６では、塩素注入目標値ｑｒｅｆ３に対し
て塩素注入機出口の塩素注入量計測値ｑ３　がｑ３　＝
ｑｒｅｆ３　　……（５） となるように、フィードバック制御を実行する。すなわ
ち、従来の中塩素注入量制御では、塩素注入機出口注入
量ｑ３　が注入対象流量に対して設定注入比率になるよ
うな注入比率一定制御が行われている。

【０００７】しかしながら、塩素注入量を演算決定する
従来の中塩素注入プロセスでは、塩素注入機出口側から
中塩素注入点までの輸送遅れ時間が問題になる。この輸
送遅れ時間をτ２　［時間］とすると、中塩素注入点で
の塩素注入量ｑ４　は、塩素注入機出口での注入量ｑ３
　からτ２［時間］遅れて変化するので、ｑ３　とｑ４
　との間には時間ｔの関数として次式 ｑ４　（ｔ）　＝ｑ３　（ｔ−τ２　）　　……（６）
が成立する。したがって、注入対象流量（総ろ過流量）
Ｑ２　に対して実注入量はｑ４　（ｔ）　、すなわちｑ
３　（ｔ−τ２　）となり、注入対象流量Ｑ２　が変化
したとき、輸送時間遅れτ２　［時間］による注入比率
の変化が生ずる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４の前塩
素注入系統図において、前塩素対象流量が変化したとき
の前塩素注入量制御装置の各計測値の時間的変化の一例
を図５に示す。前塩素注入率目標値（設定値）ｒ１　が
グラフ（ａ）　に示すように時間ｔに対して一定で、前
塩素注入対象流量（急速攪拌池流入流量）Ｑがグラフ（
ｂ）　に示すように変化したとすると、従来の前塩素注
入量制御装置では、（１）　式による制御目標値ｑｒｅ
ｆ１を出力するので、前記（２）　式に従って塩素注入
機出口側の塩素注入量ｑ１　はグラフ（ｃ）　に示すよ
うに変化する。ここで、塩素注入機出口側から前塩素注
入点８までにはτ１　［時間］の輸送遅れ時間がかかる
ので、前塩素注入点８での塩素注入量ｑ２　はグラフ（
ｄ）　に示すように変化する。

【０００９】この結果、前塩素注入点８での実行注入率
ｒ２　＝ｑ２　／Ｑ　　……（７） はグラフ（ｅ）　のように変化する。すなわち、従来の
前塩素注入制御装置では、前塩素注入率設定値ｒ１　が
一定であっても、実際の前塩素注入点８での前塩素実効
注入率ｒ２　は一定とはならず、急速攪拌池流入量の変
化と共に注入遅れ時間τ１　だけ変動する。このため沈
殿池での残留塩素濃度が変動し、浄水水処理過程での外
乱となって沈澱池以降の浄水水処理工程に影響を与え、
これによって生産している浄水の水質が変動するという
問題がある。

【００１０】一方、図９の中塩素注入系統図において、
中塩素対象流量が変化したときの中塩素注入量制御装置
の各計測値の時間的変化の一例を図１０に示す。中塩素
注入率目標値（設定値）ｒ３　がグラフ（ａ）　に示す
ように時間ｔに対して一定で、中塩素注入対象流量（総
ろ過流量）Ｑがグラフ（ｂ）　に示すように変化したと
すると、従来の中塩素注入量制御装置では（４）　式に
よる制御目標値ｑｒｅｆ３を出力するので、（５）　式
に従って塩素注入機出口側の中塩素注入量ｑ３　はグラ
フ（ｃ）　に示すように変化する。ここで、塩素注入機
出口側から中塩素注入点９までにはτ２　［時間］の輸
送遅れ時間がかかるので、中塩素注入点９での塩素注入
量ｑ４　はグラフ（ｄ）　に示すように変化する。

【００１１】この結果、中塩素注入点９での実行注入率
ｒ４　＝ｑ４　／Ｑ　　……（８） はグラフ（ｅ）　のように変化する。すなわち、従来の
中塩素注入制御装置では、中塩素注入率ｒ３　が一定で
あっても、実際の中塩素注入点９での実効注入率ｒ４　
は一定とはならず、総ろ過流量の変化と共に注入遅れ時
間τ２　だけ変動する。このため、ろ過池での残留塩素
濃度が変動し、浄水水処理過程での外乱となってろ過池
以降の浄水水処理工程に影響を与え、これによって生産
している浄水の水質が変動するという問題がある。

【００１２】本発明は、前述した従来の前塩素注入制御
装置または中塩素注入制御装置で生ずる問題を解消する
ためになされたもので、急攪流入流量または総ろ過流量
が変化した場合の塩素実効注入率の変動を小さくした塩
素注入制御装置を提供することを目的とするものである
。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、塩素注入対象となる原水の流量を目標値
に対応して制御する流量制御部と塩素注入機から前記原
水に注入される塩素の注入量を当該原水の流量と所定の
注入比率とから算出した注入量目標値に対応して制御す
る塩素注入制御部を備えた浄水場プロセスにおける塩素
注入制御装置において、前記原水の流量目標値の変更を
検出し、新しい流量目標値を、前記塩素の注入機から原
水への注入点までの塩素輸送時間だけ遅らせて前記原水
の流量目標値として出力すると共に、前記新しい流量目
標値を前記塩素注入量目標値の演算用入力として直ちに
出力し、塩素注入量目標値を直ちに変更させる目標値制
御部を備えたことを特徴とするものである。そして、急
速攪拌池に流入する原水を塩素注入対象とする前塩素注
入においては、この原水に注入される塩素の注入量を当
該原水の流量と所定の注入比率とから算出した注入量目
標値に対応して制御する前塩素注入制御部を備えている
おり、また沈殿池で沈殿物を除去した後の原水を塩素注
入対象とする中塩素注入においては、この原水に注入さ
れる塩素の注入量を当該原水の流量と所定の注入比率と
から算出した注入量目標値に対応して制御する中塩素注
入制御部を備えている。

【００１４】

【作用】したがって、本発明によれば、塩素注入におけ
る塩素の輸送遅れ時間による塩素実効注入率の変動を防
止することができるので、浄水の水質を均一にすること
ができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図を参照して説明する。図
１は本発明の一実施例である前塩素注入制御装置の系統
図である。同図において、前塩素注入制御装置３には、
図４に示す従来の前塩素注入制御装置の場合と同じ前塩
素注入制御部３ａの他に急速攪拌池目標値制御部３ｂが
設けられている。

【００１６】この急速攪拌池目標値制御部３ｂは急速攪
拌池流入流量目標値Ｑが常時入力されており、この目標
値Ｑの変更を検出すると、先ず前塩素注入制御部３ｂに
対して急攪流入流量目標値変更信号３１を出力する。前
塩素注入制御部３ａは急攪流入流量目標値変更信号３１
に応じて、前記（１）式における急攪流入流量計測値Ｑ
を、急攪池目標値制御部３ｂから出力された急攪流入流
量目標値Ｑ１　に切り換えて（１）　式の演算を行い、
注入量目標値ｑｒｅｆ１を算出して直ちに前塩素注入量
の制御を行う。

【００１７】一方、急速攪拌池目標値制御部３ｂは急攪
流量目標値変更時から注入機の塩素輸送遅れ時間τ１　
後に急攪流入流量目標値を現在のＱ０　から変更後のＱ
１　とし、急攪流入流量調節弁を介して流量制御を行う
。

【００１８】次に、前塩素注入制御部３ａに対する急攪
流入流量目標値変更信号３１がリセットされ、前塩素注
入制御部３ａは急攪流入流量計測値Ｑ１　を入力とする
通常の制御に復帰する。

【００１９】図２は本発明による前塩素注入制御を行っ
たときの各計測値を示すグラフであり、グラフ（ａ）　
に示すように前塩素注入率設定値（目標値）ｒ１　が一
定であった場合、グラフ（ｂ）　に示す▽印の時点ｔ０
　に急攪流入流量目標値がＱ０　からＱ１　に変更され
ると、図１の前塩素注入制御部３ａへ入力される急攪流
入流量目標値がＱ０　からＱ１　に直ちに切り換えられ
、前塩素注入量目標値ｑｒｅｆ１は前記（１）　式に対
応してｑｒｅｆ１＝ｒ１　×Ｑ１　　　……（９）とな
り、実際の流量がＱ０　であるのにかかわらず目標値Ｑ
１　を用いて演算され、前塩素注入量ｑ１　はグラフ（
ｃ）　のようになる。

【００２０】注入機出口の前塩素注入量ｑ１　に対して
実際の注入点での注入量ｑ２　は、前記（３）　式に示
すように輸送時間遅れτ１　時間だけ遅れ、グラフ（ｄ
）　に示すように変化する。この場合、急攪流入流量目
標値がＱ１　に設定変更された時点ｔ０　ではまだ急速
攪拌池流入流量Ｑは変更されず、時間τ１　だけ遅れて
変更されるので（グラフ（ｂ）　の点線部）、グラフ（
ｂ）　とグラフ（ｄ）　とから求められる前塩素実効注
入率ｒ２　はグラフ（ｅ）　に示すように一定値となる
。すなわち、急攪流入流量目標値が設定変更された時点
ｔ０　から、塩素注入輸送遅れ時間τ１　後に実際の急
速攪拌池流入流量がＱ１　に変更されるので、時点ｔ０
　で直ちに注入された塩素注入量が対象流量Ｑ１　に対
して適時に注入されることになり、グラフ（ｄ）　で示
す注入点での注入量ｑ２　とグラフ（ｂ）　の点線で示
す対象流量とがマッチングして、前塩素実効注入率ｒ２
　にはグラフ（ｅ）　に示すように変動を生じない。な
お、図３は既に説明した前塩素注入制御部３ａと急速攪
拌池目標値制御部３ｂとの機能構成を分かり易く示した
機能構成図である。

【００２１】図６は本発明の他の実施例である中塩素注
入制御装置の系統図である。同図において、中塩素注入
制御装置４には、既に説明した図９に示す従来の中塩素
注入制御装置の場合と同じ中塩素注入制御部４ａの他に
総ろ過流量目標値制御部４ｂが設けられている。

【００２２】この総ろ過流量目標値制御部４ｂは総ろ過
流量目標値Ｑが常時入力されており、この目標値Ｑの変
更を検出すると、先ず中塩素注入制御部４ａに対して総
ろ過流量目標値変更信号４１を出力する。中塩素注入制
御部４ａは総ろ過流量目標値変更信号４１に応じて、前
記（４）　式における総ろ過流量計測値Ｑ２　を、総ろ
過流量目標値制御部４ｂから出力された総ろ過流量目標
値Ｑ３　に切り換えて（４）　式の演算を行い、注入量
目標値ｑｒｅｆ３を算出して直ちに中塩素注入量の制御
を行う。

【００２３】一方、総ろ過流量目標値制御部４ｂは総ろ
過流量目標値変更時から注入機の塩素輸送遅れ時間τ２
　後に総ろ過流量目標値を現在のＱ２　から変更後のＱ
３　とし、総ろ過流量調節弁を介して流量制御を行う。 次に、中塩素注入制御部４ａに対する総ろ過流量目標値
変更信号４１がリセットされ、中塩素注入機制御部４ａ
は総ろ過流量計測値Ｑ３　を入力とする通常の制御に復
帰する。

【００２４】図７は本発明による中塩素注入制御を行っ
たときの各計測値を示すグラフであり、グラフ（ａ）　
に示すように中塩素注入率設定値（目標値）ｒ３　が一
定であった場合、グラフ（ｂ）　に示す▽印の時点ｔ０
　に総ろ過流量目標値ＱがＱ２　からＱ３　に変更され
ると、図６の中塩素注入制御部４ａへ入力される総ろ過
流量ＱがＱ２　からＱ３　に直ちに切り換えられ、中塩
素注入量目標値ｑｒｅｆ３は、前記演算式（４）　に対
応して ｑｒｅｆ３＝ｒ３　×Ｑ３　　　……（１０）となり、
実際の流量がＱ２　であるのにかかわらず目標値Ｑ３　
を用いて演算され、前塩素注入量ｑ３　はグラフ（ｃ）
　のようになる。

【００２５】注入機出口注入量ｑ３　に対して実際の注
入点での注入量ｑ４　は、前記（６）　式に示すように
輸送時間遅れτ２　時間だけ遅れ、グラフ（ｄ）　に示
すように変化する。この場合、総ろ過流量目標値がＱ３
　に設定変更された時点ｔ０　では、まだ総ろ過流量Ｑ
２　は変更されず、時間τ２　だけ遅れて変更されるの
で（グラフ（ｂ）　の点線部）、グラフ（ｂ）　とグラ
フ（ｄ）とから求められる中塩素実効注入率ｒ４　はグ
ラフ（ｅ）　に示すように一定値となる。すなわち、総
ろ過流量目標値が設定変更された時点ｔ０　から、塩素
注入輸送遅れ時間τ２　時間後に実際の総ろ過流量がＱ
３　に変更されるので、時点ｔ０　で直ちに注入された
塩素注入量が対象流量Ｑ３　に対して適時に注入される
ことになり、グラフ（ｄ）　で示す注入点での注入量ｑ
４　とグラフ（ｂ）　の点線で示す対象流量とがマッチ
ングして、中塩素実効注入率ｒ４　にはグラフ（ｅ）　
に示すように変動を生じない。なお、図８は既に説明し
た図６における中塩素注入制御部４ａと総ろ過流量目標
値制御部４ｂとの機能構成を分かり易く示した機能構成
図である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塩素注入
制御装置によれば、従来の塩素注入機において輸送時間
遅れのために塩素注入対象流量が変化したときに発生し
ていた塩素注入率の変動が防止され、塩素の実効注入率
を一定にすることができる。従って、従来、塩素注入対
象流量を変更したときに問題となった塩素注入率の変動
による残留塩素濃度の変動という外乱をなくすことがで
きるので、浄水処理を安定した水質で行うことが可能に
なるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である前塩素注入制御装置の
系統図。

【図２】本発明による前塩素注入制御装置の動作を示す
タイムチャート。

【図３】本発明による前塩素注入制御装置の機能構成を
示す図。

【図４】従来の前塩素注入制御装置の一例を示す系統図
。

【図５】従来の前塩素注入制御装置の動作を示すタイム
チャート。

【図６】本発明の他の実施例である中塩素注入制御装置
の系統図。

【図７】本発明による中塩素注入制御装置の動作を示す
タイムチャート。

【図８】本発明による中塩素注入制御装置の機能構成を
示す図。

【図９】従来の中塩素注入制御装置の一例を示す系統図
。

【図１０】従来の中塩素注入制御装置の動作を示すタイ
ムチャート。

【符号の説明】

３…前塩素注入制御装置、３ａ…前塩素注入制御部、３
ｂ…目標値制御部、４…中塩素注入制御装置、４ａ…中
塩素注入制御部、４ｂ…目標値制御部、６…塩素注入機
、８…前塩素注入点、９…中塩素注入点、３１…急攪流
入量目標値変更信号、４１…総ろ過流量目標値変更信号
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　塩素注入対象となる原水の流量を目標
   値に対応して制御する流量制御部と塩素注入機から前記
   原水に注入される塩素の注入量を当該原水の流量と所定
   の注入比率とから算出した注入量目標値に対応して制御
   する塩素注入制御部を備えた浄水場プロセスにおける塩
   素注入制御装置において、前記原水の流量目標値の変更
   を検出し、新しい流量目標値を、前記塩素の注入機から
   原水への注入点までの塩素輸送時間だけ遅らせて前記原
   水の流量目標値として出力すると共に、前記新しい流量
   目標値を前記塩素注入量目標値の演算用入力として直ち
   に出力し、塩素注入量目標値を直ちに変更させる目標値
   制御部を備えたことを特徴とする塩素注入制御装置。
2. 【請求項２】　　急速攪拌池に流入する原水を塩素注入
   対象とし、この原水に注入される塩素の注入量を当該原
   水の流量と所定の注入比率とから算出した注入量目標値
   に対応して制御する前塩素注入制御部を備えている特許
   請求の範囲第１項記載の塩素注入制御装置。
3. 【請求項３】　　沈殿池で沈殿物を除去した後の原水を
   塩素注入対象とし、この原水に注入される塩素の注入量
   を当該原水の流量と所定の注入比率とから算出した注入
   量目標値に対応して制御する中塩素注入制御部を備えて
   いる特許請求の範囲第１項記載の塩素注入制御装置。