JPH0461988A - 浄水場の薬品注入制御装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、自己洗浄型ろ過池を備えた浄水場の薬品注入
制御装置に関する。

（従来の技術） 従来より、浄水場の薬品注入装置としては第９図に示す
ものが知られており、この従来例は、自己洗浄型ろ過池
を設備した浄水場の後塩素注入制御装置を示している。

自己洗浄型ろ過池を設備した浄水場では一般に、原水を
まず沈殿池１に溜めて、ここで不純汚物を沈殿させ、沈
殿水を沈殿水渠２を通してろ過池３に導き、ここでさら
に不純物をろ過し、ろ過水をろ過水渠４を通して浄水池
５に送り込む。ろ過水渠４と浄水池５との間の管路には
総ろ過流量を計測するための総ろ過流量６が設けられて
いる。また、自己洗浄水７はろ過水渠４から各ろ過池３
に逆流させ、排水池８に排出するようになっている。

また、この従来例の制御系は、後塩素注入制御装置９と
、塩素注入機１０とを備えている。

後塩素注入制御装置９は、オペレータの手動操作により
設定される注入率目標値γ１とがら注入量目標値ｑｒｅ
ｆ’を第１式を用いて計算し、塩素注入機１０に対して
出力している。

ｑｒｅｒ−γ１×Ｑ１　　　　　・・・第１式塩素注入
機１０では、理想的には、 ｑｌ−ｑｒｅｆ　　　　　　　　・・・第２式となるよ
うに、塩素注入量を制御している。

第２式において、ｑｌは注入機出側の塩素注入量を表し
ている。

ここで、注入機出側から後塩素注入点Ｐまでの塩素水の
輸送時間をＬ［時間］とすると、後塩素注入点での塩素
注入量ｑ２はｑｌからＬ［時間コ遅れて変化するのでｑ
ｌ、ｑ２を時間ｔの関数として表すと、 ｑ２　（ｔ）−ｑｌ　（ｔ−Ｌ）　　　・・・第３式い
ま、塩素注入率目標値γ１が第１０図（ａ）に示すよう
に時間ｔに対して一定であったと仮定する。

このとき、ろ過池の洗浄が第１０図（ｂ）に示すタイミ
ングで発生したとする。このとき、前述したように、自
己洗浄型ろ過池では、ろ過池洗浄水７はろ過水渠４から
、洗浄中のろ過池３を通って排水池８に流れるので、総
ろ過流量Ｑ１は第１０図（Ｃ）に示す様に変化する。

従来の後塩素注入制御装置は、第１式に示した制御目標
値を出力するので、第２式により、塩素注入機出側の塩
素注入量ｑ１は第１０図（ｄ）に示すように総ろ過流量
Ｑ１に応じて変化する。

塩素注入機出側から後塩素注入点ＰまでにはＬ〔時間］
の輸送時間がかかるので、第３式の関係から後塩素注入
点Ｐの塩素注入量ｑ２は第１０図（ｅ）に示すように変
化する。

この結果、塩素注入点での実効注入率γ２は、γ２−ｑ
２／Ｑｌ　　　　　　　　・・・第４式であるから、第
１０図（ｆ）に示すように変化する（発明が解決しよう
とする課題） 第１０図に示したように、従来の後塩素注入制御装置を
用いた場合には、塩素注入率目標値γ１が一定であって
も、塩素注入点Ｐにおける実効注入率γ２は一定とはな
らず、ろ過池洗浄の度に変動する事となる。

一般に、ろ過池の洗浄は数時間に１度の割合で発生する
ので、洗浄のたびに実効注入率が変動し、これに比例す
るように生産している浄水の水質も変動するという不具
合があった。

本発明は、自己洗浄型ろ過池を設備した浄水処理施設に
おいて、ろ過池洗浄が発生した場合にも、実効注入率の
変動を極力小さくでき、安定した水質を維持できる薬品
注入制御装置を提供する事にある。

［発明の構成］ （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、自己洗浄型ろ過
池と、 このろ過池でろ過されたろ過水の総ろ過流量を測定する
総ろ過流量測定手段と、 前記ろ過池の洗浄中において、総ろ過流量測定値の変化
に基づいて洗浄により消費されたろ過水の量を計測する
洗浄消費量計測手段と、前記総ろ過流量測定値と洗浄消
費量計測値とろ過池の洗浄間隔時間とから薬品の注入対
象流量を演算する注入対象流量演算手段と、 設定された薬品注入率目標値と前記注入対象流量演算値
とから、前記ろ過水に薬品を注入するための薬品注入機
に対する薬品注入量目標値を演算する注入量演算手段と
、 を具備することを特徴とする。

（作用） 上記構成によれば、ろ過池の洗浄により消費されるろ過
水の量（洗浄消費量）を総ろ過流量測定値の変化に基づ
いて計測する。この洗浄消費量と総ろ過流量測定値と洗
浄間隔時間とから薬品の注入対象流量を演算し、この演
算値と薬品注入率目標値とから薬品注入量目標値を演算
している。

この結果、注入点の実効注入率が一定になり安定した水
質を維持できる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例（第１実施例）を示す系統図
である。

本実施例の後塩素注入制御装置９は、外部から、例えば
オペレータの手動設定などによって、設定入力される注
入率目標値γ１に従って後塩素注入点における実効注入
率γ２か、 γ２−７１　　　　　　　　　　・・・第５式となるよ
うに、塩素注入機１０に対して注入量目標値ｑｒｅｆを
出力する。

このために、本発明の後塩素注入制御装置９では、ろ過
池洗浄コントローラ１１から、ろ過池３が洗浄中である
ことを示する過池洗浄中信号Ｓ１と、ろ過池洗浄開始か
ら次のろ過池洗浄開始までの時間間隔Ｔ１とを入力する
。

後塩素注入制御装置９は、洗浄消費量計測部１２と、注
入対象流量演算部１３と、注入量演算部１４とを備えて
いる。

洗浄消費量計測部１２ては、前記ろ過池洗浄中信号Ｓ１
と総ろ過流量計の指示値Ｑ１とから、ろ過池洗浄中の総
ろ過流量の変化を計測し、ろ過池洗浄に消費したろ過水
量：すなわち洗浄消費量Ｖを計測する。

注入対象流量演算部１３では、洗浄消費量Ｖと洗浄間隔
Ｔ１とに基づいて、後塩素注入対象流量Ｑ２を計測する
。

注入量演算部１４ては、注入率目標値γ１と注入対象流
量Ｑ２との乗算を行い、注入量目標値ｑｒｅｒを決定す
る。注入量目標値ｑｒｅｆは塩素注入機１０に出力され
る。

塩素注入機１０ては、注入量目標値ｑｒｅｒに一致する
だけの塩素（Ｃ１２）を注入水（Ｈ２Ｏ）に注入して塩
素水を作る。ここで、塩素注入機１０によって作られた
塩素水内の塩素注入機出側での塩素の量をｑｌとする。

塩素注入機出側から後塩素注入点Ｐまで、塩素水か輸送
されるのに必要な時間をＬとし、後塩素注入点Ｐにおけ
る塩素水内の塩素量をｑ２とする。前述したようにｑｌ
とｑ２との間には第３式に示した関係がある。

ろ過池洗浄コントローラ１１には、ろ過池制御設定値Ｒ
としてろ過池の洗浄周期、洗浄が必要であると判断する
為の基準値、例えばろ抗設定値や最大ろ過継続時間設定
値が入力されている。また、ろ過池洗浄コントローラ１
１には、ろ通油状態信号（すなわち、ろ過池３に設置さ
れている弁やサイフオンの状態信号、水位計の指示値、
水位接点状態、制御用圧縮空気源圧力などのろ過池の状
態を示す信号）Ｓ２が入力されている。ろ過池洗浄コン
トローラ１１からは、ろ過池３の状態を制御するための
信号Ｓ３か出力されている。

第２図には、時間ｔに対する総ろ過流量Ｑ１の関係が示
されており、図中斜線で示した部分の面積が、ろ過池洗
浄中にろ過池３の洗浄に消費されたろ過水の量（単位二
ｍ３）を表わしている。

次に本実施例の作用を説明する。

洗浄消費量計測部１２は、総ろ過流量計６の指示値Ｑ１
とろ過池洗浄中信号Ｓ１とを取込んで、第６式で示され
る ろ過池洗浄中でないときにはＱ−Ｑｌ ろ過池洗浄中には　　　　　Ｑ−洗浄開始直前Ｑ１の値 ・・・第６式 となる値Ｑを求める。

さらに、洗浄消費量計測部１２は、 洗浄終了 Ｖ−Ｊ”　（Ｑ−Ｑｌ）・ｄｔ　　・・・第７式第７式
の積分を行い、ろ過池洗浄によるろ過水消費量、すなわ
ち洗浄消費量■を計測する。なお、Ｑｌの単位が［ｍ”
ｈコ、時間ｔの単位が［ｈ］であれば、■の単位は［ｍ
３］となる。

注入対象流量演算部１３は、洗浄消費量Ｖと洗浄間隔Ｔ
１とを用いて以下の処理を行う。

△ｑ−Ｖ／Ｔ　Ｉ　　　　　　　　　・・・第８式Ｑ２
−Ｑｌ−△ｑ　　　　　　　・・・第９式この注入対象
流量Ｑ２の時間変化は第２図に破線で示すように、はと
んど一定となる。

なお、Ｔ１の単位を［ｈ］とすれば、△ｑ、　Ｑ２の単
位は［ｍ３／ｈ］となる。

注入量演算部１４ては、注入率目標値γ１と注入対象流
量Ｑ２とを用いて塩素注入機１０に出力され注入量目標
値ｑｒｅｆ’を次の第１０式で求める。

ｑｒｅｆ−γ１ＸＱ２　　　　−・・第１０式なお、こ
こで、γ１の単位を［ｐｐｍ］または［ｇ　／　ｍ　３
コとすれば、ｑｒｅｒの単位は［ｇ／ｈｌとなる。

塩素注入機１０ては、理想的にはｑ　１−ｑｒｅｆ’と
なる塩素注入量ｑ１を流入出力する。

従って、第１０図に示した従来例と第３図に示す本実施
例の各波形かられかるように、本実施例の塩素注入量ｑ
１は一定値をとり（第３図（ｄ））、これに伴ない注入
点Ｐての塩素注入量ｑ２も一定値となる（第３図（ｅ）
）。これにより、実効流入率γ２の変動が大幅に抑制さ
れ、浄水の水質を安定に保持できる。

第４図は本発明の第２実施例を示す系統図である。

本実施例では、２台の塩素注入機１０ａ、１０ｂが設置
されている。２台の塩素注入機１０ａ。

１０ｂはそれぞれの注入能力が異なり、１台は小注入機
１０ａ１残りの１台は大注入機（小注入機の２倍から６
倍の注入能力のものを選定する事が一般的）１０ｂとな
っている。

後塩素注入量制御装置９から出力した注入量目標値ｑｒ
ｅｆは、その大きさによって適切な側、すなわち大注入
機１０ｂまたは小注入機１０ａに入力される。

また、注入機切換ロジック部１５が設けられており、こ
の注入機切換ロジック部１５では、注入量目標値ｑｒｅ
ｆの大きさに従って、適切な側の塩素注入機１０ａまた
は１０ｂに注入目標値が人力されるように、注入機切換
スイッチ１６が切り換わると共に、注入量目標値が入力
されている側の塩素注入機１０ａまたは１０ｂの出側に
設置されている注入機切換弁１７ａまたは１７ｂが開状
態となる様に制御する。なお、他の構成は前記第一実施
例と同様である。

次に、本実施例の作用を説明する。

洗浄消費流量計測定部１２において、本実施例では、第
６式、第７式の変わりに第６′式、第７′式を用いてい
る。

すなわち ろ過池洗浄中でないときにはＱＮ−Ｑ　１のｎ分間移動
平均 ろ過池洗浄中には　　　　　ＱＳ−洗浄中のＱｌの平均
値 ・・・第６′式 となる値：ＱＮ、ＱＳを求める。

ここでＱＮは非洗浄中の総ろ過流量のｎ分間移動平均値
（ｎは１０分程度）、ＱＳは洗浄中の総ろ過流量の平均
値である。

さらに、ろ過池洗浄中信号Ｓ１を用いて、Ｔ−洗浄終了
時刻−洗浄開始時刻　・・・第１１式として、ろ過池洗
浄時間Ｔ　［ｈ］を第１１式を用いて計測し、 Ｖ−（Ｑ−Ｑｌ）ＸＴ　　　　　、、ｌ＠７／　式第７
′式で、ろ過池洗浄によるろ過水消費量、すなわち洗浄
消費量Ｖを求める。

以上本実施例によれば、注入対象流量Ｑ２を計算して塩
素を注入しているので、第３図に示したように、ろ過池
洗浄が発生しても、Ｑ２の変動が小さくなり、結果とし
て、塩素注入機出側の塩素注入量Ｑｌ、塩素注入点にお
ける塩素注入量ｑ２とも平滑化される。

この結果、ろ過池洗浄の度毎に、塩素注入機の大注入機
１０ｂと小注入機１０ａとの切り換えが発生する事が防
止できるので、塩素注入機１０ａ。

１０ｂおよび注入機切換弁１７ａ、１７ｂの操作回数が
減り、塩素注入機１０ａ、１０ｂおよび注入機切換弁１
７ａ、１７ｂの寿命の延命化の効果か期待できる。

また、注入点における実効注入率γ２は第３図（ｆ）に
示すようにその変動が、第３図に比べると小さくなる。

この結果、ろ過水の水質が安定するという効果がある。

さらに、第６′式において、ＱＮ、ＱＳの計算に総ろ過
流量Ｑ１の平均値を用いているので、オンラインセンサ
ー（総ろ過流量針６）によって計測される値であるＱｌ
にノイズが重畳している場合でも安定な動作を行い得る
という効果がある。

第５図〜第８図はそれぞれ、本発明のさらに他の実施例
を示しており、これらの実施例は浄水場の沈殿ろ過プロ
セスが２系統以上から構成されてる場合を例として示し
た。

第５図において、系統毎の注入量演算は、第１図に示し
た本発明の後塩素注入制御装置の構成と同し構成である
。第５図では、各系統毎に計算した注入量目標値ｑｒｅ
ｆ１とｑｒｅｒ２とを加算して、７塩素注入機１０への
注入量目標値ｑｒｅｆとしている。

第６図では、１系ろ過池洗浄コントローラ１１ａから出
力される１系洗浄間隔Ｔ１′と２系ろ過池洗浄コントロ
ーラｌｌｂから出力される２系洗浄間隔Ｔ１″との平均
値を平均演算部１８て演算して、注入対象流量演算部１
３に洗浄間隔Ｔ１として入力している。同様に、１系ろ
過池洗浄中信号と２系ろ過池洗浄中信号との論理和をオ
ア回路１９によりとって、洗浄生信号Ｓ１としている。

総ろ過流量Ｑ１には、１系総ろ過流量Ｑ１′と２系総ろ
過流量Ｑｌ’との和を入力する構成としている。

第７図では、注入対象流量Ｑ２を、１系と２系で別々に
計算して加算する構成としている。すなわち１系注入対
象流量Ｑ２’　と２系注入対象流量Ｑ２’とを、それぞ
れ第７図に示した構成で計算し、 Ｑ２−Ｑ２’　　＋０２’ で、注入対象流量Ｑ２を求める構成としている。

第１０図では、洗浄消費量計測を１系、２系それぞれ独
立に行い、１系洗浄消費量Ｖ′と２系洗浄消費量ｖ′と
の和を洗浄消費量■としている。

洗浄対象流量計算の方法は、第７図と同様である。

以上、各実施例では後塩素注入制御を例に説明したが本
発明は殺菌剤や中和剤等の薬品の注入制御にも適用でき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、注入点での実効
注入率が安定し、ろ過水の水質が安定する。

【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図及び第
３図は同実施例の作用説明図、第４図乃至第８図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示す系統図、第９図は従来例
を示す系統図、第１０図は同従来例の作用説明図である
。 ３・・・ろ過池 ５・・・浄水池 ６・・・総ろ過流置針 ９・・・薬品（後塩素）注入制御装置 １０・・・塩素注入機 １１・・・ろ過池洗浄コンローラ １２・・・洗浄消費量計測部 １３・・・注入対象流量演算部 １４・・・注入量演算部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 自己洗浄型ろ過池と、 このろ過池でろ過されたろ過水の総ろ過流量を測定する
   総ろ過流量測定手段と、 前記ろ過池の洗浄中において、総ろ過流量測定値の変化
   に基づいて洗浄により消費されたろ過水の量を計測する
   洗浄消費量計測手段と、 前記総ろ過流量測定値と洗浄消費量計測値とろ過池の洗
   浄間隔時間とから薬品の注入対象流量を演算する注入対
   象流量演算手段と、 設定された薬品注入率目標値と前記注入対象流量演算値
   とから、前記ろ過水に薬品を注入するための薬品注入機
   に対する薬品注入量目標値を演算する注入量演算手段と
   、 を具備することを特徴とする浄水場の薬品注入制御装置
   。