JPH08192003A - ろ過池洗浄制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各ろ過池の洗浄時期を沈澱池出口濁度を考慮
して分散させ、ろ過池に負担をかけることなく効率的に
洗浄を行なうことができるろ過池洗浄制御装置を提供す
る。 【構成】 沈澱池３０出口に設けられた水質計２８から
濁度信号がろ過抵抗間隔決定手段１に入力され、ろ過抵
抗間隔が求められる。洗浄計画手段２において、ろ過抵
抗間隔に基づいて作成されたグループ内に各ろ過池を分
離し、同一グループに複数のろ過池が入った場合、洗浄
順番が最も遅いろ過池以外のろ過池のろ過抵抗しきい値
をろ過抵抗間隔およびろ過抵抗値に基づいて減少させる
よう補正する。ろ過抵抗値が補正後のろ過抵抗しきい値
に達した順に、洗浄要求がろ過池洗浄シーケンス手段４
に出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上水道施設に設けられ
たろ過池の洗浄を行う際用いられるろ過池洗浄制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に上水道施設（浄水場）では、ダム
式貯水池や河川から取水した原水を、凝集、沈澱、ろ過
というプロセスを経て需要家に供給している。

【０００３】このプロセスの中で、ろ過の役割を担うろ
過池は、通常複数池からなり、水需要に応じてろ過処理
を行っている。このろ過池は水質濁度などにより長時間
使用した場合にろ過能力が低下するため、ろ過能力回復
のために、ろ過池の洗浄を行うことが必要となる。

【０００４】従来、ろ過池は、あらかじめ設定されたろ
過抵抗しきい値、あるいはろ過継続時間上限値を設け、
これらの値に到達した池から順番で洗浄されている。し
かし、この方法では、複数あるろ過池が個々の特性を持
ち、ろ過能力の低下が一様でないため、複数のろ過池洗
浄が集中してくることがある。上水道施設では、洗浄能
力に制約があるため、結局、ろ過池の設備定格内での運
転が困難となりこの場合はオペレータが手動介入し、経
験的な知識に基づいて、ろ過池の洗浄順番、および、個
々のろ過池に応じた洗浄タイミングを最終決定してい
る。

【０００５】また、上水道施設によってろ過池の運転方
法が異なるため、固定的なアルゴリズムでは、複数の上
水道施設に対応できる汎用的な仕組みを有する制御装置
を提供することが困難である。

【０００６】さらに、洗浄には表面洗浄と逆洗浄がある
が、従来は洗浄時の条件にかかわらず各々の洗浄時間は
一定であり、経済的な洗浄が困難であった。

【０００７】上述のように、あらかじめ設定されたろ過
抵抗しきい値、あるいはろ過継続時間上限値を設け、こ
れらの値に到達した池から順番で洗浄する場合、複数の
ろ過池の洗浄が集中してくると、洗浄についての自動制
御が困難になるという問題がある。

【０００８】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、複数のろ過池の洗浄が集中しても適切な
洗浄制御を行うことができるろ過池洗浄制御装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
沈澱池出口に設けられた水質計からの濁度信号に基づい
てろ過抵抗間隔を定めるろ過抵抗間隔決定手段と、ろ過
抵抗間隔決定手段により求められたろ過抵抗間隔に基づ
いて作成されたグループ内に、ろ過抵抗値を有する各々
のろ過池を分類し、同一グループ内に複数のろ過池が入
った場合に、複数のろ過池の中からろ過継続時間の長い
順に定めた洗浄順番の最も遅い基準ろ過池から当該ろ過
池までの各ろ過池のろ過抵抗値およびろ過抵抗間隔に基
づいて当該ろ過池のろ過抵抗しきい値を求め、ろ過抵抗
値が対応するろ過抵抗しきい値に達した順に洗浄要求を
出力する洗浄計画手段と、洗浄計画手段からの信号に基
づいて、対象となるろ過池の洗浄指令を出力するろ過池
洗浄シーケンス手段と、を備えたことを特徴とするろ過
池洗浄制御装置である。

【００１０】請求項２記載の発明は、前回のろ過池の洗
浄時期が集中している場合に定期洗浄モードと判定する
定期洗浄開始判断手段と、定期洗浄開始判断手段により
定期洗浄モードと判定された場合に、各ろ過池のろ過継
続時間平均値に基づいて洗浄周期を定め、ろ過抵抗値の
高い順に今回の洗浄要求を出力する定期洗浄計画手段
と、を備えたことを特徴とするろ過池洗浄制御装置であ
る。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、ろ過抵抗間隔決
定手段によりろ過抵抗間隔を求めるとともに、洗浄計画
手段においてろ過抵抗間隔に基づいて定めたグループ内
に複数のろ過池が入った場合、洗浄順番の最も遅いろ過
池以外のろ過池のろ過抵抗しきい値を各ろ過池のろ過抵
抗値およびろ過抵抗間隔に基づいて減少するよう補正
し、ろ過抵抗値が補正後のろ過抵抗しきい値に達した順
に洗浄要求を出力する。ろ過池洗浄シーケンス手段で
は、洗浄計画手段からの洗浄要求に基づいて、対象とな
るろ過池の洗浄指令を出力する。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、定期洗浄開
始判断手段により、前回のろ過池の洗浄時期が集中して
いる場合に定期洗浄モードと判定し、定期洗浄モードと
判定した場合に定期洗浄計画手段により前回の各ろ過池
のろ過継続時間平均値に基づいて洗浄周期を定め、ろ過
抵抗値の高い順に今回の洗浄要求を出力する。

【００１３】

【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。

【００１４】図１乃至図４は、本発明によるろ過池洗浄
制御装置の一実施例を示す図である。

【００１５】図１に示すように浄水場では、凝集・沈澱
プロセスを経て処理された沈澱池３０からの処理水をろ
過池１１に流入させ、ろ過池１１でろ過し浄水池１２に
蓄えている。浄水池１２に蓄えられた浄水は、浄水池１
２より送水ポンプ２１を通して、需要団体や一般家庭へ
供給される。ろ過が長時間継続すると、ろ過池１１のろ
過能力が低下し、ろ過能力回復のために、洗浄が必要と
なる。

【００１６】洗浄開始時には、浄水池１２及び汚水池１
３の水位を監視し、浄水池１２の水位が設定値以下の場
合、または汚水池１３の水位が設定値以上である場合に
はインターロックをかけ、洗浄は行わない。

【００１７】ろ過池１１の洗浄には、浄水池１２に蓄え
られた浄水を用い、表面洗浄ポンプ（表洗ポンプ）２２
及び逆洗浄ポンプ（逆洗ポンプ）２３によってろ過池１
１の表面と逆面から洗浄を行うようになっている。ろ過
池１１を洗浄する際出た汚水は、汚水池１３に蓄えら
れ、返送ポンプ２４により、再び凝集・沈澱プロセスへ
返送される。また各ろ過池１１には、損失水頭計２５が
設置されており、ろ過能力の低下の度合いが監視でき
る。

【００１８】また沈澱池３０出口側に水質計２８が設け
られ、水質計２８で検出された沈澱池３０出口側の水の
濁度は、プロセスインターフェース８ａを介してろ過池
洗浄制御装置８のろ過抵抗範囲決定手段１に取り込まれ
る。

【００１９】次にろ過池洗浄制御装置８の各構成要素に
ついて説明する。ろ過抵抗間隔決定手段１では、検出さ
れた濁度により、各ろ過池の洗浄が適切な洗浄間隔をも
って洗浄できるように、ろ過抵抗間隔を決定する。洗浄
計画手段２では、ろ過抵抗間隔決定手段１で決定された
ろ過抵抗間隔をもとに、各ろ過池の洗浄順番と洗浄時期
を計画し、洗浄が集中する場合には、先行洗浄を行うよ
う各ろ過池の洗浄時期を分散する。ろ過池洗浄シーケン
ス手段４では、汚水池１３の水位及び浄水池１２の水位
を監視し、それぞれの水位が設定範囲内であれば、洗浄
計画手段２によって洗浄時期と判断されたろ過池に対
し、洗浄指令を出力する。またろ過池洗浄制御装置８
は、各ろ過池の状態を監視するろ過池状態監視手段３を
有している。

【００２０】また、ろ過池洗浄制御装置８は周期的な洗
浄時期の集中が生じている場合に、定期洗浄モードと判
定する定期洗浄開始判断手段９を有しており、さらに定
期洗浄計画手段１０により後述する洗浄周期及び洗浄ろ
過池を決定するようになっている。本実施例では、これ
らのろ過抵抗間隔決定手段１、洗浄計画手段２、定期洗
浄開始判断手段９、定期洗浄計画手段１０をエキスパー
トシステムで構成している。

【００２１】またろ過池洗浄制御装置８は洗浄時間決定
手段５を有し、この洗浄時間決定手段５では洗浄開始時
のろ過抵抗に応じて、表洗、逆洗の洗浄時間を決定し、
洗浄時間を修正している。

【００２２】さらにろ過池洗浄制御装置８は、インタフ
ェイス６を介してＣＲＴに接続されている。

【００２３】次に、このような構成からなる本実施例の
作用について説明する。

【００２４】まず、沈澱池３０出口側の水質計２８で検
出された検出値は、沈澱池出口濁度としてろ過抵抗間隔
決定手段１に取り込まれる。ろ過抵抗間隔決定範囲１で
は、取り込まれた沈澱池出口濁度検出値から次に示すよ
うにろ過抵抗間隔を決定する。 △ｒ（ｉ）＝Ｆ（ｄ、ｒ（ｉ）、ｓ） ……（１） （１）式において、 ｄ ：沈澱池出口濁度検出値［度］ ｓ ：沈澱池出口濁度しきい値［度］ ｒ（ｉ） ：第ｉろ過池のろ過抵抗実績値［ｍ水柱］ △ｒ（ｉ）：第ｉろ過池のろ過抵抗間隔［ｍ水柱］ である。また（１）式において、 ｄ＜ｓなら、Ｆ＝ｃｏｎｓｔ． ｄ＞ｓなら、Ｆ＝Ｆ（ｄ、ｒ（ｉ））であってあらかじ
め設定されたろ過池毎の関数、またはＦ＝Ｆ（ｄ）であ
ってあらかじめ設定された関数。

【００２５】次にろ過抵抗間隔決定手段１により決定さ
れたろ過池毎のろ過抵抗間隔△ｒ（ｉ）、または、ろ過
抵抗間隔の平均値△ｒを基に、洗浄計画手段２において
各ろ過池の洗浄時期を次に示すように計画する。

【００２６】すなわち、図２において、実際のろ過抵抗
値の最も低いろ過池から各ろ過池をろ過抵抗間隔△ｒ毎
に区切る。

【００２７】次に、各ろ過池についてろ過抵抗値の低い
順番、またはろ過継続時間の長い順にｋ番、（ｋ−１）
番、（ｋ−２）番、…、１番（ｋ：稼働ろ過池数）と洗
浄順番を決定する。

【００２８】このとき、図２に示すように、あるろ過抵
抗間隔にｍ池のろ過抵抗値が集中する場合がある。（Ａ
池、Ｂ池、Ｃ池：ｍ＝３）この中で各ろ過池の洗浄順番
をろ過継続時間の長い順（図２の場合、ろ過継続時間の
長さは、Ａ池＞Ｂ池＞Ｃ池とする）に洗浄順番を決定
し、最も洗浄順番の遅いろ過池（基準ろ過池）（Ｃ池）
から当該ろ過池までの各ろ過池のろ過抵抗値および各ろ
過池のろ過抵抗間隔を基準として、各ろ過池のろ過抵抗
しきい値を次式のように補正する。

【００２９】 Ｒｓｖ−△ｒ′（Ｂ） ＝Ｒｓｖ−Ｍａｘ［０、｛△ｒ（Ｂ）−Ｍａｘ（０、ｒ（Ｂ）−ｒ（Ｃ））｝］ ……（２） Ｒｓｖ−△ｒ′（Ａ） ＝Ｒｓｖ−Ｍａｘ［０、｛△ｒ（Ａ）＋△ｒ（Ｂ） −Ｍａｘ（０、ｒ（Ａ）−ｒ（Ｃ））｝］ ……（３） Ｒｓｖ ：ろ過池設備定格におけるろ過抵抗しきい
値［ｍ水柱］ △ｒ′（ｉ）：第ｉ池のろ過抵抗しきい値の補正値［ｍ
水柱］ ｒ（ｉ） ：第ｉ池のろ過抵抗実績値［ｍ水柱］ △ｒ（ｉ） ：第ｉ池のろ過抵抗間隔［ｍ水柱］ 洗浄計画手段２は、ろ過抵抗実績値が上記の式で補正さ
れたろ過抵抗しきい値に到達していれば、そのろ過池に
対し洗浄要求を出力する。

【００３０】なお、各ろ過池のろ過抵抗実績値、または
ろ過継続時間実績値が、補正前のろ過抵抗しきい値、ま
たはろ過継続時間上限値に到達したろ過池がある場合に
は、そのろ過池に対し割り込みで洗浄要求を出力する。

【００３１】洗浄計画手段２により洗浄要求のあったろ
過池に対し、ろ過池洗浄シーケンス手段４では、洗浄指
令を出力する。このとき、浄水池水位計２６及び汚水池
水位計２７の検出値により以下に示すインターロック条
件が働く。

【００３２】ろ過池洗浄シーケンス手段４のインターロ
ック条件は次のとおりである。 浄水地水位検出値が設定値以下でない。 汚水池水位検出値が設定値以上でない。

【００３３】この条件が不成立の場合は、ろ過池洗浄シ
ーケンス手段では洗浄要求のあったろ過池に対して洗浄
待機とし、インターロック条件が解除した時点で洗浄待
機中のろ過池に対し洗浄指令を出力する。

【００３４】以上説明したように、本実施例によれば、
浄水場におけるろ過池の運転において、ろ過池の洗浄が
集中する場合には予め設定したろ過抵抗しきい値に対し
て早めに洗浄を行うように洗浄を分散させ、ろ過池に過
度な負担をかけることなく、しかも総合的に効率よくろ
過池を運転することが可能となる。

【００３５】次に定期洗浄開始判断手段９および定期洗
浄計画手段１０の作用について説明する。まず図１に示
すように、ろ過池状態監視手段３から前回洗浄開始時刻
が定期洗浄開始判断手段９に入力される。次に図３に示
すように、現在時刻Ｔn を基準として、（Ｔn −Ｔo ）
〜Ｔn の間に、前回の全Ｎ池の洗浄時期が集中している
場合、定期洗浄開始判断手段９は定期洗浄モードと判定
して通常モードから定期洗浄モードへ制御を切り換え
る。

【００３６】この場合、Ｔo は定期洗浄判定時間設定値
［時間］であり、Ｔn は現在時刻［時］であり、Ｎは稼
働ろ過池数［池］である。

【００３７】次に、ろ過池状態監視手段３から定期洗浄
計画手段１０にろ過継続時間が入力される。そして定期
洗浄開始判断手段９において、定期洗浄モードと判定さ
れた場合、定期洗浄計画手段１０において、次式によっ
て洗浄周期が決定される。

【００３８】

【数１】 （４）式において、 Ｔi ：第ｉ池のろ過継続時間実績値（ｉ＝１、……、
Ｎ）［Ｓ］ Ｔs ：定期洗浄周期［Ｓ］ である。

【００３９】次に定期洗浄計画手段１０は、洗浄周期Ｔ
s 毎に、ろ過抵抗の高いろ過池から順に今回の洗浄要求
を出力する。定期洗浄モードは、全稼働ろ過池を洗浄し
た時点で終了し、その後自動的に通常モードへと切り替
えられる。

【００４０】なお、Ｔ′≦Ｔo の場合は、定期洗浄モー
ドにモードを切り替えても周期的な洗浄集中を回避でき
ないため、制御不能範囲として、制御モードの変更は行
わない。

【００４１】次に、洗浄時間決定手段５の作用について
述べる。洗浄時間決定手段５では洗浄開始時のろ過抵抗
に基づいて洗浄時間を定め、ろ過池洗浄の際に使用する
浄水の量を可変として、洗浄水の量を節約可能とするこ
とができる。洗浄時間は次のようにして定められる（図
４参照）。

【００４２】まず、ろ過抵抗回復目標値ｒｓｖを設定
し、洗浄開始時のろ過抵抗値ｒ（ｉ）とろ過抵抗しきい
値Ｒｓｖの偏差により、次式によって洗浄にかける洗浄
時間ｔ（ｉ）を変化させる。

【００４３】 ｔ（ｉ）＝Ｇ［Ｔ（ｉ）、ｒ（ｉ）−ｒｓｖ、Ｒｓｖ−ｒｓｖ］ ……（５） （５）式において、 Ｔ（ｉ）：第ｉ池の基準洗浄時間［ｓ］ ｒ（ｉ）：洗浄開始時のろ過抵抗値［ｍ水柱］ ｒｓｖ ：ろ過抵抗回復目標値［ｍ水柱］ ｔ（ｉ）：第ｉ池洗浄時間［ｓ］ またＧはあらかじめ設定された関数で、例えば、Ｇ＝Ｔ
（ｉ）×（ｒ（ｉ）−ｒｓｖ）／（Ｒｓｖ−ｒｓｖ）…
…（６） ろ過池洗浄手段５は、洗浄指令の出力されたろ過池に対
し上記演算を行い、演算された洗浄時間をろ過池洗浄連
動シーケンス手段４に出力する。このようにしてろ過池
洗浄の際に使用する浄水の量を可変とし、洗浄水の量を
節約可能とすることができる。

【００４４】以上説明したように、本実施例によれば、
各ろ過池の洗浄を行う際に、各ろ過池のろ過抵抗値によ
り洗浄時期を定め、沈澱池出口濁度を考慮して求められ
たろ過抵抗間隔および各ろ過池のろ過抵抗値を基準とし
てろ過抵抗しきい値を補正してろ過池の洗浄間隔を適切
に分散させるので、ろ過池に負担をかけることなく効率
的な洗浄が可能となる。また、ろ過池の洗浄集中が周期
的に起こる際は、定期洗浄モードへモード切り替えを行
なって、前回のろ過継続時間平均値に基づいて定められ
た洗浄周期毎に順次ろ過池を洗浄するので、長期的なろ
過池の安定した運用と、オペレータにかかる負担の低減
をはかることができる。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、各ろ過池
の洗浄を行う際に、ろ過抵抗値がろ過抵抗設定値に達し
た順に洗浄するとともに、各ろ過池の洗浄が集中する場
合には、沈澱池出口濁度により設定したろ過抵抗間隔お
よび各ろ過池のろ過抵抗値にもとずいてろ過抵抗しきい
値を補正して洗浄時期を分散させるので、ろ過池に負担
をかけることなく効率的な洗浄が可能となる。

【００４６】請求項２記載の発明によれば、ろ過池の洗
浄集中が周期的に起こる際は、定期洗浄モードへモード
切り替えを行なって、前回のろ過継続時間平均値に基づ
いて定められた洗浄周期毎に順次ろ過池を洗浄するの
で、長期的なろ過池の安定した運用と、オペレータにか
かる負担の低減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるろ過池洗浄制御装置の一実施例を
示す概略図。

【図２】洗浄計画手段においてろ過抵抗しきい値を補正
する作用を示す図。

【図３】定期洗浄開始判定手段における作用を示す図。

【図４】洗浄時間決定手段における作用を示す図。

【符号の説明】

１ ろ過抵抗間隔決定手段 ２ 洗浄計画手段 ３ ろ過池状態監視手段 ４ ろ過池洗浄シーケンス手段 ５ 洗浄時間決定手段 ６ インターフェイス ７ ＣＲＴ ８ ろ過池洗浄制御装置 ９ 定期洗浄開始判定手段 １０ 定期洗浄計画手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒 川 太 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 金 山 道 王 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】沈澱池出口に設けられた水質計からの濁度
   信号に基づいてろ過抵抗間隔を定めるろ過抵抗間隔決定
   手段と、 ろ過抵抗間隔決定手段により求められたろ過抵抗間隔に
   基づいて作成されたグループ内に、ろ過抵抗値を有する
   各々のろ過池を分類し、同一グループ内に複数のろ過池
   が入った場合に、複数のろ過池の中からろ過継続時間の
   長い順に定めた洗浄順番の最も遅い基準ろ過池から当該
   ろ過池までの各ろ過池のろ過抵抗値およびろ過抵抗間隔
   に基づいて当該ろ過池のろ過抵抗しきい値を求め、ろ過
   抵抗値が対応するろ過抵抗しきい値に達した順に洗浄要
   求を出力する洗浄計画手段と、 洗浄計画手段からの信号に基づいて、対象となるろ過池
   の洗浄指令を出力するろ過池洗浄シーケンス手段と、 を備えたことを特徴とするろ過池洗浄制御装置。
2. 【請求項２】前回のろ過池の洗浄時期が集中している場
   合に定期洗浄モードと判定する定期洗浄開始判断手段
   と、 定期洗浄開始判断手段により定期洗浄モードと判定され
   た場合に、各ろ過池のろ過継続時間平均値に基づいて洗
   浄周期を定め、ろ過抵抗値の高い順に今回の洗浄要求を
   出力する定期洗浄計画手段と、 を備えたことを特徴とするろ過池洗浄制御装置。
3. 【請求項３】各ろ過池の洗浄開始時のろ過抵抗値に基づ
   いて当該ろ過池の洗浄時間を決定する洗浄時間決定手段
   を更に備えたことを特徴とする請求項１または２のいず
   れか１つに記載のろ過池洗浄制御装置。