JPH0768270A - 塩素注入制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 日射による残留塩素分解量を正確に求めるこ
とにより、残留塩素濃度を精度良く制御する。 【構成】 第１の演算手段１３によって制御時刻から所
定時間後の予測日射量を制御用予測日射量として求め、
第２の演算手段１７によって制御時刻の予測日射量およ
び実測日射量を用いて制御用予測日射量を補正する。第
３の演算手段１９において、補正された制御用予測日射
量に基づいて日射による残留塩素分解量を求め、第４の
演算手段２０によって、この残留塩素分解量、実測残留
塩素濃度および目標残留塩素濃度に基づいて塩素注入率
が求められる。

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制御装
置に係り、とりわけ日射による残留塩素の分解を補償す
ることができる浄水場の塩素注入制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の浄水場の塩素注入制御装置を図８
に示す。

【０００３】図８において、原水は着水井１の出口にお
いて、塩素注入装置３０から原水に消毒のための塩素が
注入され、図示していないアルカリ注入装置から原水に
ＰＨ調整用のアルカリ剤が注入され、原水の処理が行な
われる。

【０００４】さらに、処理水に対して、除濁のために図
示していない凝集剤注入装置から凝集剤が注入され、処
理水は急速混和池２においてフラッシュミキサ３により
急激に攪拌される。次にフロック形成池４において処理
水にフロックが形成され、沈澱池５において大部分のフ
ロックが沈澱除去される。

【０００５】着水井１に流入する原水中には、無機物、
有機物および病原体を含む微生物が含まれており、原水
に注入された塩素はこれらの物質や微生物と反応するこ
とによって分解を受ける。また沈澱池５は一般的に滞留
時間が長いので、沈澱池５を処理水が通過する間に処理
水中の残留塩素は日光の日射によって分解される。この
場合、残留塩素の一部は飛散し、特に日射の大きい夏期
にはその影響が顕著となる。

【０００６】従来、図８に示すように、フロック形成池
４の入口に設置された検水ポンプ１０から処理水を残留
塩素濃度計６に送り、残留塩素濃度計６の指示値に従っ
てフィードバック制御をＰＩ演算器７で行なうことによ
り、塩素注入制御が行なわれている。また、沈澱池５の
出口水の残留塩素濃度計（図示せず）を計測し、その指
示値によるフィードバック制御を行なうこともある。し
かしながらフロック形成池４の入口に設置された検水ポ
ンプ１０から処理水を残留塩素濃度計６に送る場合、残
留塩素の計測場所が塩素の分解される沈澱池５の上流に
あるので、沈澱池５で分解される残留塩素を補償するこ
とはできない。また沈澱池５の出口で残留塩素を計測す
る場合、塩素注入点から沈澱池５の出口までの流下時間
が大きいので、塩素注入制御の結果ができるまでに時間
がかかりすぎ、安定した塩素注入制御を行なうことがで
きないという欠点がある。

【０００７】また他の塩素注入制御の例として、実測日
射量を一次式を用いて注入率に変換し、注入率の補正を
行う方法があり、さらに実測日射量を午前中に前倒し的
に多くし、これを注入率に変換して補正を行う方法もあ
る。しかしながら、これらの方法では実際の日射開始後
に補正が開始されることになるので、補正開始前の処理
水は沈澱池５を通過する間に日射を受け、残留塩素が低
下してしまうという欠点がある。

【０００８】さらに他の塩素注入制御の例として、沈澱
池５の滞留時間を考慮して予測日射量に基づき実際の日
の出よりも早くから補正を開始し、実際の日射が観測さ
れるようになった時点から実測日射量によって補正値を
修正する方法もある。しかしながら、制御実施日の天気
が曇や雨であった場合には予測日射量が実測日射量より
も大きくなり、さらに修正が沈澱池５の滞留時間分だけ
遅れるので、初めは塩素注入の過剰を生じ、時間が経過
するにつれて塩素注入の不足を生じるという問題があ
る。

【０００９】他方、塩素注入を上述した自動運転によら
ずに手動操作によって行う場合には、その日の天候を見
ながら沈澱池までの流下時間を考慮して塩素注入率を増
加させ、昼過ぎから夕方にかけて塩素注入率を減少させ
るという運転を行っている。しかしながら、この方法で
は制御の外乱である日射量の変化に沿って連続的に注入
率を変更することはできず、注入率を段階状に変化させ
ているので、残留塩素濃度の過不足を招くという問題が
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来か
ら日射による残留塩素の文化を考慮して塩素注入を行な
う塩素注入制御が行なわれている。しかしながら、この
うち実測日射量により注入率を補正する場合、実際の日
射開始後に塩素注入量を補正することになって残留塩素
が低下してしまう。また予測日射量に基づいて、実際の
日の出より早くから補正を開始する場合は、天候が雨や
曇になると、予測日射量が実測日射量より大きくなって
塩素注入過剰が生じたり、時間の経過とともに塩素注入
不足となったりする。

【００１１】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、日射による残留塩素の分解を考慮するとと
もに、精度良く残留塩素濃度を制御することができる塩
素注入制御装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御実施日の
予測日射量が入力されるとともに、制御時刻から所定時
間後の予測日射量を制御用予測日射量として求める第１
の演算手段と、予測日射量とこれに対応する時刻の実測
日射量とを用いて第１の制御手段で求めた制御用予測日
射量を補正する第２の演算手段と、補正された制御用予
測日射量に基づいて、日射による残留塩素分解量を求め
る第３の演算手段と、残留塩素分解量、実測残留塩素濃
度および目標残留塩素濃度に基づいて、塩素注入率を求
める第４の演算手段と、を備えたことを特徴とする塩素
注入制御装置である。

【００１３】

【作用】第１の演算手段によって制御時刻から所定時間
後の予測日射量を制御用予測日射量として求め、第２の
演算手段によって予測日射量とこれに対応する時刻の実
測日射量とを用いて制御予測日射量を補正する。第３の
演算手段によって、補正された制御用予測日射量に基づ
いて日射による残留塩素分解量を求め、第４の演算手段
によってこの残留塩素分解量、実測残留塩素濃度および
目標残留塩素濃度に基づいて塩素注入率を求める。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１乃至図７は、本発明による塩素注入制
御装置の一実施例を示す図である。

【００１５】図１において、着水井１に原水が流入す
る。その後着水井１の出口において塩素注入装置３０か
ら原水に対して塩素が注入され、また図示していないア
ルカリ注入装置から原水にアルカリ剤が注入されて処理
される。さらに急速混和池２の入口において、図示して
いない凝集剤注入制御装置から処理水に凝集剤が注入さ
れ、処理水は急速混和池２においてフラッシュミキサ３
によって急速攪拌される。

【００１６】フロック形成池４では処理水にフロックが
成長し、沈澱池５では成長したフロックの多くが沈澱除
去され、沈澱池５の流出水はろ過池８で清澄にされる。
さらに処理水に対して図示していない後塩素注入機によ
り後塩が注入されて、処理水は浄水池９に貯えられる。
またフロック形成池４の入口水と沈澱池５の出口水は、
検水ポンプ１０および１１によって、それぞれ残留塩素
濃度計６および１２に導かれる。

【００１７】次に本発明における塩素注入制御装置につ
いて、図１および図７を参照して説明する。塩素注入制
御装置は、制御実施日の予測日射量等の気象情報データ
を入力とし、制御時刻より所定時間ｈ後の予測日射量Ｒ
Etを制御用予測日射量として出力する第１の演算手段１
３を備えている。この第１の演算手段１３は、図２に示
すように気象情報（制御実施日の予測日射量等）が入力
される気象情報入力装置１４と、入力されたデータを格
納する記憶装置１５と、時刻に対応する格納されたデー
タを取り出す算出部１６とから構成されている。

【００１８】記憶装置１５には、気象情報入力装置１４
により入力された制御実施日の予測日射量が図３に示す
ように時刻毎に格納される。図４は格納されているデー
タをグラフ化したものであり、制御実施日の日の出から
日の入りまでの予測日射量が時刻に対応して変化してい
る。算出部１６は時刻に対応した予測日射量を記憶装置
１５から取り出すものであり、取り出したい時刻を指定
することにより、その時刻の予測日射量を求めることが
できる。指定時刻が制御時刻より所定時間ｈ後ならば、
制御時刻に所定時間ｈを加算し、該当する予測日射量Ｒ
etを制御用予測日射量として出力する。

【００１９】図１において、第１の演算手段１３に第２
の演算手段１７が接続されている。第２の演算手段１７
は、第１の演算手段１３で求めた制御時刻より所定時間
ｈ後の予測日射量Ｒet（制御用予測日射量）と、制御時
刻の予測日射量Ｒet-hと、制御時刻の日射量計１８の指
示値Ｒpv（実測日射量）との比較を行い、制御用予測日
射量の修正値Ｒｔを下記（１）式を用いて演算する。 Ｒt ＝ＲEt＋Ｋ1 ・（Ｒpv−ＲEt-h） ・・・（１） 式（１）において、Ｋ1 は定数であり、浄水場に対応し
た固有の値を有する。

【００２０】また第２の演算手段１７に第３の演算手段
１９が接続されている。第３の演算手段１９は第２の演
算手段１７で求めた制御用日射量の修正値Ｒt に基づい
て、日射による残留塩素分解量ＤＳt を下記（２）式を
用いて演算する。 ＤＳt ＝ＤＳt-1 ＋Ｋ2 ・Ｋ3 ・（Ｒt −Ｒt-1 ） ・・・（２） 式（２）において、Ｋ2 は日射量を残留塩素濃度に変換
するための係数であり、季節によってその値が変化す
る。またＫ3 は日射補正の強度を調整するための係数で
あり、浄水場に対応した固有の値を有する。さらにＲt-
1 は前回演算周期での修正日射量の値である。

【００２１】図１において、第３の演算手段１９に第４
の演算手段２０が接続され、また第４の演算手段２０に
は残留塩素濃度計６が接続されている。第４の演算手段
２０は第３の演算手段１９で求めた日射による塩素分解
量ＤＳt と、残留塩素濃度計６により実測された残留塩
素濃度Ｒc とを入力として、フィードバックにより塩素
注入率ＣＬt を演算する。この場合、第４の制御手段２
０のフィードバック制御で用いられる偏差Ｅt は、予め
設定された残留塩素目標値Ｒsvと実測された残留塩素濃
度Ｒc との差だけではなく、（２）式であたえられた残
留塩素分解量ＤＳt を考慮したものであり、下記（３）
式であたえられる。 Ｅt ＝Ｒsv−Ｒc ＋ＤＳt ・・・（３） 次に第４の演算手段２０はこの偏差Ｅt を用いて塩素注
入率ＣＬt を下記（４）、（５）式を用いて演算する。 ＣＬt ＝ＣＬt-1 ＋△ＣＬ ・・・（４） △ＣＬ＝Ｋc ・｛Ｋp ・（Ｅt −Ｅt-1 ）＋Ｋi ・Ｅt} ・・・（５） 式（４）（５）において、Ｋc ，Ｋp ，Ｋi は制御ゲイ
ンである。

【００２２】第４の演算手段２０は、フィードバックに
よる塩素注入率ＣＬt を塩素注入率設定値として注入量
制御器２１に出力する。注入量制御器２１は塩素注入率
ＣＬt に急速混和池流入流量Ｑを乗算して塩素注入量設
定値に変換し、塩素注入量の制御を行う。

【００２３】次に図５および図６により、本発明の作用
効果を具体例を挙げて説明する。

【００２４】図５は本発明において、日の出から日の入
りまでの予測日射量、実測日射量および日射によって分
解される残留塩素の変化の一例を示す図である。

【００２５】また図６は本発明の効果を示すグラフであ
り、図６においてＡは実測日射量を示し、Ｂ，Ｃはそれ
ぞれフロック形成池４の入口水残留塩素濃度と沈澱池５
の出口水残留塩素濃度とを、本発明と従来技術とを比較
して示す図である。なお、図６において従来技術は前述
の従来技術のうち、予測日射量に基づいて実際の日の出
よりも早くから塩素注入率補正を開示する制御方法に相
当する。

【００２６】図５および図６に示すように、本実施例に
よれば日射による外乱に対して予測日射量を用いてフィ
ードフォワード的に対応遅れを補償し、かつ実測日射量
により日射量の過剰分を修正して塩素注入を行うので、
沈澱池５出口の残留塩素濃度を安定して制御することが
できる。このため処理水の水質を安定化でき、また残留
塩素の低下によって引き起こされる沈澱池の汚泥腐敗や
藻の発生を防止することができ、衛生的で安全な水を供
給することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御時刻から所定時間後の予測日射量を制御用予測日射
量とするとともに、この制御用予測日射量を予測日射量
およびこれに対応する実測日射量を用いて補正すること
により、日射による残留塩素分解量を正確に求めること
ができる。このため、この残留塩素分解量を用いて塩素
注入率を求めることにより、精度良く残留塩素濃度を制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による塩素注入制御装置の一実施例を示
す系統図。

【図２】制御実施日の予測日射量から制御用予測日射量
を求める第１の演算手段の構成を示す図。

【図３】時刻毎に第１の演算手段の記憶装置に格納され
た予測日射量を示す図。

【図４】図３に示す予測日射量をグラフ化した図。

【図５】本発明における残留塩素濃度の変化の一例を示
す図。

【図６】本発明の効果の一例を示す図。

【図７】本発明における演算手段のフローチャート。

【図８】従来の塩素注入制御を示す系統図。

【符号の説明】

１ 着水井 ２ 急速混和池 ３ フラッシュミキサ ４ フロック形成池 ５ 沈澱池 ６ 残留塩素濃度計 ８ ろ過池 １３ 第１の演算手段 １７ 第２の演算手段 １９ 第３の演算手段 ２０ 第４の演算手段 ２１ 注入量制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御実施日の予測日射量が入力されるとと
   もに、制御時刻から所定時間後の予測日射量を制御用予
   測日射量として求める第１の演算手段と、 予測日射量とこれに対応する時刻の実測日射量とを用い
   て第１の制御手段で求めた制御用予測日射量を補正する
   第２の演算手段と、 補正された制御用予測日射量に基づいて、日射による残
   留塩素分解量を求める第３の演算手段と、 残留塩素分解量、実測残留塩素濃度および目標残留塩素
   濃度に基づいて、塩素注入率を求める第４の演算手段
   と、を備えたことを特徴とする塩素注入制御装置。