JPH10202013A - 浄水凝集処理の制御方法 - Google Patents
浄水凝集処理の制御方法Info
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- JPH10202013A JPH10202013A JP906397A JP906397A JPH10202013A JP H10202013 A JPH10202013 A JP H10202013A JP 906397 A JP906397 A JP 906397A JP 906397 A JP906397 A JP 906397A JP H10202013 A JPH10202013 A JP H10202013A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】濁度上昇等の外乱が加わっても安定した凝集処
理が可能な浄水処理の凝集処理制御方法を提供する。 【解決手段】原水５３に対する凝集剤注入率の調節を含
む調節動作を行ってフロックの個数濃度で表示されるフ
ロック粒径分布の平均粒径を補正し、沈澱池５６を溢流
する沈澱処理水５８中のフロック個数濃度を定値制御す
る。
理が可能な浄水処理の凝集処理制御方法を提供する。 【解決手段】原水５３に対する凝集剤注入率の調節を含
む調節動作を行ってフロックの個数濃度で表示されるフ
ロック粒径分布の平均粒径を補正し、沈澱池５６を溢流
する沈澱処理水５８中のフロック個数濃度を定値制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は浄水場において原
水中の不純物を凝集、沈澱、濾過によって固液分離する
凝集処理の制御方法に係り、特に沈澱処理水中のフロッ
ク個数濃度を定値制御する制御方法に関する。
水中の不純物を凝集、沈澱、濾過によって固液分離する
凝集処理の制御方法に係り、特に沈澱処理水中のフロッ
ク個数濃度を定値制御する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】原水中には浮遊懸濁物質，細菌，有機物
質等が存在し、これらは凝集剤を注入して凝集、沈澱、
濾過の方法により取り除かれる。図４は従来の凝集沈殿
プロセスの一例を示す模式図である。河川，湖沼などの
原水５０は図示されない着水井を経て急速混和池５１に
流入する。急速混和池５１では、凝集剤注入機５２によ
り凝集剤が原水中に添加され、フラッシュミキサー５３
により均一に急速混和されて原水中の懸濁質や溶存成分
と凝集剤が結合し微小フロックが形成される。この微小
フロックは次のフロック形成池５４においてフロッキュ
レータ５５によって緩速攪拌されることによって、フロ
ック間の衝突，合体を繰返し成長する。フロック形成池
５４で大きく成長したフロックは、フロック形成池出口
５９を介して次の沈殿池５６で沈殿し、沈殿池出口５７
では沈澱処理水５８が得られる。
質等が存在し、これらは凝集剤を注入して凝集、沈澱、
濾過の方法により取り除かれる。図４は従来の凝集沈殿
プロセスの一例を示す模式図である。河川，湖沼などの
原水５０は図示されない着水井を経て急速混和池５１に
流入する。急速混和池５１では、凝集剤注入機５２によ
り凝集剤が原水中に添加され、フラッシュミキサー５３
により均一に急速混和されて原水中の懸濁質や溶存成分
と凝集剤が結合し微小フロックが形成される。この微小
フロックは次のフロック形成池５４においてフロッキュ
レータ５５によって緩速攪拌されることによって、フロ
ック間の衝突，合体を繰返し成長する。フロック形成池
５４で大きく成長したフロックは、フロック形成池出口
５９を介して次の沈殿池５６で沈殿し、沈殿池出口５７
では沈澱処理水５８が得られる。
【０００３】この過程で重要なことはフロック形成池５
４を経て成長したフロックが、沈殿池５６内で沈降可能
な大きさと密度を有し、沈殿池出口５７の処理水濁度が
適切な値となっていることである。沈殿池における固液
分離の原理はフロックの沈降による。フロックの沈降速
度は次のストークスの式（１）で表される。
４を経て成長したフロックが、沈殿池５６内で沈降可能
な大きさと密度を有し、沈殿池出口５７の処理水濁度が
適切な値となっていることである。沈殿池における固液
分離の原理はフロックの沈降による。フロックの沈降速
度は次のストークスの式（１）で表される。
【０００４】
【数１】 ここでｖはフロック沈降速度（m/s ）、ｇは重力加速度
（m/s2）、ρe はフロックの水中有効密度（kg/m3 ）、
μは粘性係数（kg/m/s）、Ｄはフロック粒径（ｍ）であ
る。この式で示されるように沈降速度はフロック粒径の
二乗に比例する。
（m/s2）、ρe はフロックの水中有効密度（kg/m3 ）、
μは粘性係数（kg/m/s）、Ｄはフロック粒径（ｍ）であ
る。この式で示されるように沈降速度はフロック粒径の
二乗に比例する。
【０００５】図５は従来の横流式沈澱池の液体流れを示
す模式図である。横流式沈殿池は横方向に流れている。
その除去性能は流入量Ｑと沈殿池の面積Ａで決まり、式
（２）で表される表面負荷率Ｖ0 とフロックの沈降速度
ｖによって決められる。
す模式図である。横流式沈殿池は横方向に流れている。
その除去性能は流入量Ｑと沈殿池の面積Ａで決まり、式
（２）で表される表面負荷率Ｖ0 とフロックの沈降速度
ｖによって決められる。
【０００６】
【数２】 ここでフロック沈降速度ｖ＜Ｖ0 であれば除去率はｖ／
Ｖ0 となる。ｖ≧Ｖ0の場合は除去率は100%である。こ
のような理想流を仮定した横流式沈殿池は稀であり実際
は傾斜板や中間取水トラフなど、除去率を向上させるた
めの様々な工夫が施されている。しかし基本的にはフロ
ック形成池出口でのフロック粒径分布が処理水の濁度を
決定していることは明らかである。
Ｖ0 となる。ｖ≧Ｖ0の場合は除去率は100%である。こ
のような理想流を仮定した横流式沈殿池は稀であり実際
は傾斜板や中間取水トラフなど、除去率を向上させるた
めの様々な工夫が施されている。しかし基本的にはフロ
ック形成池出口でのフロック粒径分布が処理水の濁度を
決定していることは明らかである。
【０００７】原水の水質変動に対応して処理水濁度を良
好に維持するための操作量には、凝集剤注入率（原水流
入量に対する比率），急速混和池の攪拌強度，フロック
形成池の攪拌強度が考えられる。このうち攪拌強度はそ
れぞれの池で適当な回転数を固定して運転されているの
が普通で、処理水水質を決める主たる操作量は凝集剤の
注入率である。
好に維持するための操作量には、凝集剤注入率（原水流
入量に対する比率），急速混和池の攪拌強度，フロック
形成池の攪拌強度が考えられる。このうち攪拌強度はそ
れぞれの池で適当な回転数を固定して運転されているの
が普通で、処理水水質を決める主たる操作量は凝集剤の
注入率である。
【０００８】凝集剤の注入率を決める従来の方法は以下
の通りである。 方法（１）：処理すべき原水を試料としてビーカーなど
の容器に一定量ずつ複数採取し、それぞれの試料液に注
入率を変えて凝集剤を注入する。所定の攪拌後に静置し
上澄み液の濁度を測定して最適な凝集剤の注入率を決定
する（ジャーテスト）。
の通りである。 方法（１）：処理すべき原水を試料としてビーカーなど
の容器に一定量ずつ複数採取し、それぞれの試料液に注
入率を変えて凝集剤を注入する。所定の攪拌後に静置し
上澄み液の濁度を測定して最適な凝集剤の注入率を決定
する（ジャーテスト）。
【０００９】方法（２) ：沈澱処理後の濁度を計測し、
濁度が設定値に一致するように凝集剤の注入率を制御す
る。 方法（３）：濁度などの原水水質を説明変数として、上
記ジャーテストによる経験的な注入率式を作成し、注入
率式に基づいて凝集剤を注入する。 方法（４）：方法（３）に加えフロック形成状態に対す
るオペレータの認識および注入率式の切替や補正をオペ
レータの手動制御に近づけるようにファジー制御，ニュ
ーロ，エキスパート制御などを用いて適正な注入率を決
定する。 方法（５）：方法（４）におけるオペレータの認識の代
わりにフロック形成池５４のオンライン画像情報に基づ
き算出された平均フロック粒径を用いる。
濁度が設定値に一致するように凝集剤の注入率を制御す
る。 方法（３）：濁度などの原水水質を説明変数として、上
記ジャーテストによる経験的な注入率式を作成し、注入
率式に基づいて凝集剤を注入する。 方法（４）：方法（３）に加えフロック形成状態に対す
るオペレータの認識および注入率式の切替や補正をオペ
レータの手動制御に近づけるようにファジー制御，ニュ
ーロ，エキスパート制御などを用いて適正な注入率を決
定する。 方法（５）：方法（４）におけるオペレータの認識の代
わりにフロック形成池５４のオンライン画像情報に基づ
き算出された平均フロック粒径を用いる。
【００１０】方法（６）：急速混和池の微小フロックの
平均粒径を光透過式のセンサによりオンライン計測し、
このフロック平均粒径を一定に保つように内部モデルに
よる予測制御を行って操作量としての凝集剤の注入率を
設定する（特開平７―１１２１０３号公報）。図６は従
来の制御装置を示す模式図である。急速混和池出口付近
に光透過式センサ６０とセンサからの出力に基づいてフ
ロック平均粒径を計算する変換部６１を設け、この両者
からなる凝集センサ６２と、凝集センサ６２からの出力
に基いて凝集剤の注入率を計算し制御する凝集制御演算
部６３を備える。このような凝集センサ６２は、例えば
特開平４―００１５５８号公報「液体中に含まれる複数
成分の凝集過程を検出する方法とその装置」に開示され
ている。
平均粒径を光透過式のセンサによりオンライン計測し、
このフロック平均粒径を一定に保つように内部モデルに
よる予測制御を行って操作量としての凝集剤の注入率を
設定する（特開平７―１１２１０３号公報）。図６は従
来の制御装置を示す模式図である。急速混和池出口付近
に光透過式センサ６０とセンサからの出力に基づいてフ
ロック平均粒径を計算する変換部６１を設け、この両者
からなる凝集センサ６２と、凝集センサ６２からの出力
に基いて凝集剤の注入率を計算し制御する凝集制御演算
部６３を備える。このような凝集センサ６２は、例えば
特開平４―００１５５８号公報「液体中に含まれる複数
成分の凝集過程を検出する方法とその装置」に開示され
ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、方法
（１）はテストに長時間を要し、降雨開始時のように原
水濁度が急激に変化する場合には間に合わない場合が多
く、原水水質の変化を天候情報などから予測して、凝集
剤の注入率を予め高く設定する恣意的な要素が避けられ
ない。また実際のプロセスとは異なる形状の容器や攪拌
強度でテストするために実際のプロセスに適用するため
の補正に経験と勘が必要である。これは方法（３）にお
いても同様な問題がある。
（１）はテストに長時間を要し、降雨開始時のように原
水濁度が急激に変化する場合には間に合わない場合が多
く、原水水質の変化を天候情報などから予測して、凝集
剤の注入率を予め高く設定する恣意的な要素が避けられ
ない。また実際のプロセスとは異なる形状の容器や攪拌
強度でテストするために実際のプロセスに適用するため
の補正に経験と勘が必要である。これは方法（３）にお
いても同様な問題がある。
【００１２】方法（２）は操作入力である凝集剤注入か
ら制御出力である沈殿池処理水の濁度検出までの無駄時
間が通常1 時間以上あり、安定で良好な制御は不可能で
ある。方法（３）は前述の通りフロック形成状態を人間
が目視で監視する必要があり、また方法（４）は本質的
にオペレータの介在が必要であるために、いづれも全自
動化はできない。
ら制御出力である沈殿池処理水の濁度検出までの無駄時
間が通常1 時間以上あり、安定で良好な制御は不可能で
ある。方法（３）は前述の通りフロック形成状態を人間
が目視で監視する必要があり、また方法（４）は本質的
にオペレータの介在が必要であるために、いづれも全自
動化はできない。
【００１３】方法（５）は人間の目視部分を画像処理装
置に置き換えるので全自動化が可能となる。しかし操作
量である凝集剤注入からフロック形成池までの時間遅れ
（水が到達するのに要する時間および滞留時間）が数１
０分あり、単にある時点でのフロック粒径の大小を凝集
剤注入率に反映させるだけでは、何らかの急激な変動が
生じた場合に安定で精度の高い制御は不可能である。
置に置き換えるので全自動化が可能となる。しかし操作
量である凝集剤注入からフロック形成池までの時間遅れ
（水が到達するのに要する時間および滞留時間）が数１
０分あり、単にある時点でのフロック粒径の大小を凝集
剤注入率に反映させるだけでは、何らかの急激な変動が
生じた場合に安定で精度の高い制御は不可能である。
【００１４】方法（６）は微小フロックの平均粒径を一
定値に制御する。図７は急速混和池での濁度上昇前の微
小フロック粒径分布曲線１とフロック形成池での濁度上
昇前の成長フロック粒径分布曲線２を示す線図である。
Ｄは粒径である。急速混和池の微小フロック平均径は数
１０μｍ程度であり、フロック形成池における成長フロ
ックの平均フロック径は数１００μｍ〜数ｍｍに達し、
その最大成長倍率はフロック形成池の攪拌強度によって
決まる。従って攪拌強度が一定の場合には、フロック形
成池出口の成長フロックの粒径は、初期フロック即ち急
速混和池出口の微小フロック粒径に比例する。このため
にフロック形成池内で成長するフロックの粒径分布は、
ほぼ一定に保たれ沈殿池での濁度除去率も一定となる。
定値に制御する。図７は急速混和池での濁度上昇前の微
小フロック粒径分布曲線１とフロック形成池での濁度上
昇前の成長フロック粒径分布曲線２を示す線図である。
Ｄは粒径である。急速混和池の微小フロック平均径は数
１０μｍ程度であり、フロック形成池における成長フロ
ックの平均フロック径は数１００μｍ〜数ｍｍに達し、
その最大成長倍率はフロック形成池の攪拌強度によって
決まる。従って攪拌強度が一定の場合には、フロック形
成池出口の成長フロックの粒径は、初期フロック即ち急
速混和池出口の微小フロック粒径に比例する。このため
にフロック形成池内で成長するフロックの粒径分布は、
ほぼ一定に保たれ沈殿池での濁度除去率も一定となる。
【００１５】図８は濁度上昇前の微小フロック粒径分布
曲線１，濁度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２，濁
度上昇後の微小フロック粒径分布曲線３，濁度上昇後の
成長フロック粒径分布曲線４を示す線図である。急速混
和池においてはフロックの平均粒径は一定となるように
制御されており且つ凝集剤注入率の変化はフロック粒径
分布の標準偏差に影響を与えないから、原水の濁度上昇
に伴う分布の変化は相似的であり各粒径の存在比率は変
化しない。また前述した通りフロックの最大成長倍率は
フロック形成池の緩速攪拌強度によって決定されるため
に、急速混和池のフロック平均粒径に変化がなければフ
ロック形成池においてもフロック平均粒径に変化はな
く、標準偏差も変化しない。従って原水濁度上昇に伴う
フロック形成池のフロック粒径分布の変化は急速混和池
と同様に相似的である。
曲線１，濁度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２，濁
度上昇後の微小フロック粒径分布曲線３，濁度上昇後の
成長フロック粒径分布曲線４を示す線図である。急速混
和池においてはフロックの平均粒径は一定となるように
制御されており且つ凝集剤注入率の変化はフロック粒径
分布の標準偏差に影響を与えないから、原水の濁度上昇
に伴う分布の変化は相似的であり各粒径の存在比率は変
化しない。また前述した通りフロックの最大成長倍率は
フロック形成池の緩速攪拌強度によって決定されるため
に、急速混和池のフロック平均粒径に変化がなければフ
ロック形成池においてもフロック平均粒径に変化はな
く、標準偏差も変化しない。従って原水濁度上昇に伴う
フロック形成池のフロック粒径分布の変化は急速混和池
と同様に相似的である。
【００１６】このために原水の濁度が上昇する場合には
急速混和池の平均粒径とフロック形成池の平均粒径は一
定であるが微小フロックの個数濃度と成長フロックの個
数濃度はそれぞれ上昇する。このようにして沈澱池で沈
降の不十分な粒径の小さなフロックの個数濃度が上昇し
沈澱処理水の濁度が上昇する。図９はフロック形成池に
おける濁度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２と濁度
上昇後の成長フロック粒径分布曲線４を沈澱池を溢流す
るフロックの領域とともに示す線図である。
急速混和池の平均粒径とフロック形成池の平均粒径は一
定であるが微小フロックの個数濃度と成長フロックの個
数濃度はそれぞれ上昇する。このようにして沈澱池で沈
降の不十分な粒径の小さなフロックの個数濃度が上昇し
沈澱処理水の濁度が上昇する。図９はフロック形成池に
おける濁度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２と濁度
上昇後の成長フロック粒径分布曲線４を沈澱池を溢流す
るフロックの領域とともに示す線図である。
【００１７】粒径範囲０ないしＤX （表面負荷率Ｖ0 に
対応する）のフロックが沈澱池を溢流するものとする
と、濁度上昇後においては溢流するフロック個数濃度は
領域５と領域６の合計されたフロック個数濃度となる。
濁度上昇前は溢流するフロック個数濃度は領域５である
から溢流する個数濃度は増大する。この発明は上述の点
に鑑みてなされその目的は、従来方法（６）の改良を行
って、濁度上昇等の外乱が加わっても安定且つ高精度の
凝集処理が可能な浄水処理の凝集処理制御方法を提供す
ることにある。
対応する）のフロックが沈澱池を溢流するものとする
と、濁度上昇後においては溢流するフロック個数濃度は
領域５と領域６の合計されたフロック個数濃度となる。
濁度上昇前は溢流するフロック個数濃度は領域５である
から溢流する個数濃度は増大する。この発明は上述の点
に鑑みてなされその目的は、従来方法（６）の改良を行
って、濁度上昇等の外乱が加わっても安定且つ高精度の
凝集処理が可能な浄水処理の凝集処理制御方法を提供す
ることにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば急速混和池内で原水に凝集剤を注入するとともに
急速攪拌して微小フロックを形成し、次段のフロック形
成池内で緩速攪拌して前記微小フロックを成長させ、最
終段の沈澱池内で固液分離する浄水凝集処理の制御方法
において、原水に対する凝集剤注入率の調節を含む調節
動作を行って、フロックの個数濃度によって所定の関係
で補正された平均フロック粒径を制御量としてフィード
バック制御し、沈澱池を溢流する沈澱処理水中のフロッ
ク個数濃度を一定に制御することにより達成される。
よれば急速混和池内で原水に凝集剤を注入するとともに
急速攪拌して微小フロックを形成し、次段のフロック形
成池内で緩速攪拌して前記微小フロックを成長させ、最
終段の沈澱池内で固液分離する浄水凝集処理の制御方法
において、原水に対する凝集剤注入率の調節を含む調節
動作を行って、フロックの個数濃度によって所定の関係
で補正された平均フロック粒径を制御量としてフィード
バック制御し、沈澱池を溢流する沈澱処理水中のフロッ
ク個数濃度を一定に制御することにより達成される。
【００１９】上述の発明において平均粒径の補正は急速
混和池内の微小フロック平均粒径の補正であること、ま
たは急速混和池内の微小フロック平均粒径とフロック形
成池内の成長フロック平均粒径の補正であることが有効
である。急速混和池内の微小フロック平均粒径またはフ
ロック形成池内の成長フロック平均粒径はそれぞれ急速
混和池とフロック形成池の出口におけるフロック平均粒
径を指す。
混和池内の微小フロック平均粒径の補正であること、ま
たは急速混和池内の微小フロック平均粒径とフロック形
成池内の成長フロック平均粒径の補正であることが有効
である。急速混和池内の微小フロック平均粒径またはフ
ロック形成池内の成長フロック平均粒径はそれぞれ急速
混和池とフロック形成池の出口におけるフロック平均粒
径を指す。
【００２０】図１は濁度上昇後における沈澱池を溢流す
るフロックの個数濃度の成長フロック平均粒径依存性を
説明する線図である。実線２はフロック形成池での濁度
上昇前の成長フロック粒径分布曲線である。実線４は濁
度上昇後の成長フロック粒径分布曲線である。実線７は
粒径分布を補正した濁度上昇後の成長フロック粒径分布
曲線である。成長フロック平均粒径を補正する調節動作
を行うと、濁度上昇前と濁度上昇後の成長フロックの粒
径範囲０ないしＤX におけるフロック個数濃度が殆ど一
致するようになる。
るフロックの個数濃度の成長フロック平均粒径依存性を
説明する線図である。実線２はフロック形成池での濁度
上昇前の成長フロック粒径分布曲線である。実線４は濁
度上昇後の成長フロック粒径分布曲線である。実線７は
粒径分布を補正した濁度上昇後の成長フロック粒径分布
曲線である。成長フロック平均粒径を補正する調節動作
を行うと、濁度上昇前と濁度上昇後の成長フロックの粒
径範囲０ないしＤX におけるフロック個数濃度が殆ど一
致するようになる。
【００２１】フロック形成池での成長フロック平均粒径
は急速混和池の微小フロック平均粒径に比例する。同様
にフロックの個数濃度についても両池の関係は比例関係
にある。従ってフロック形成池の成長フロック平均粒径
は、急速混和池内の微小フロック平均粒径と個数濃度を
用いても補正される。微小フロック平均粒径の補正は急
速混和池前段の薬注率とフラッシュミキサーを用いて応
答性の速い調節動作を行う。成長フロック平均粒径の補
正はフロック形成池内のフロッキュレータを用いて応答
性の速い調節動作を行う。
は急速混和池の微小フロック平均粒径に比例する。同様
にフロックの個数濃度についても両池の関係は比例関係
にある。従ってフロック形成池の成長フロック平均粒径
は、急速混和池内の微小フロック平均粒径と個数濃度を
用いても補正される。微小フロック平均粒径の補正は急
速混和池前段の薬注率とフラッシュミキサーを用いて応
答性の速い調節動作を行う。成長フロック平均粒径の補
正はフロック形成池内のフロッキュレータを用いて応答
性の速い調節動作を行う。
【００２２】
【発明の実施の形態】フロック粒径範囲０ないしＤX の
フロック個数濃度をV f,粒径範囲０ないし無限大の全フ
ロック個数濃度をV ftとするとき、フロック個数濃度V
f は式（３）で表され、フロック粒径Ｄ(mm)は対数正規
分布に従う。
フロック個数濃度をV f,粒径範囲０ないし無限大の全フ
ロック個数濃度をV ftとするとき、フロック個数濃度V
f は式（３）で表され、フロック粒径Ｄ(mm)は対数正規
分布に従う。
【００２３】
【数３】 ここでσはフロック粒径Ｄの幾何標準偏差、D m は幾何
平均粒径である。濁度上昇後のフロック粒径分布曲線４
の分布を対数正規分布N(logD1,log2σ)、フロック全個
数濃度をV f1とし、平均粒径を補正した濁度上昇後のフ
ロック粒径分布曲線７の分布をN(logD2,log2σ) 、フロ
ック全個数濃度をV f2とする。このとき、logD1 、logD
2 、V f1、V f2の関係は、二つの粒径分布でフロック粒
径範囲０ないしD X のフロック個数濃度V f を一定とし
て、対数正規分布の密度関数を用いて式（４）で表され
る。
平均粒径である。濁度上昇後のフロック粒径分布曲線４
の分布を対数正規分布N(logD1,log2σ)、フロック全個
数濃度をV f1とし、平均粒径を補正した濁度上昇後のフ
ロック粒径分布曲線７の分布をN(logD2,log2σ) 、フロ
ック全個数濃度をV f2とする。このとき、logD1 、logD
2 、V f1、V f2の関係は、二つの粒径分布でフロック粒
径範囲０ないしD X のフロック個数濃度V f を一定とし
て、対数正規分布の密度関数を用いて式（４）で表され
る。
【００２４】
【数４】 D1＝50μｍ、幾何標準偏差σを10μｍとして、フロック
個数濃度倍率（V f2／V f1）を10、50、100 、500 に変
化させ、log （D2/D1 ）とフロック個数濃度倍率（V f2
／V f1）の関係を数値解析的に求めた。図２は幾何平均
粒径の比の対数log （D2/D1 ）とフロック個数濃度倍率
（V f2／V f1）の関係を示す線図である。
個数濃度倍率（V f2／V f1）を10、50、100 、500 に変
化させ、log （D2/D1 ）とフロック個数濃度倍率（V f2
／V f1）の関係を数値解析的に求めた。図２は幾何平均
粒径の比の対数log （D2/D1 ）とフロック個数濃度倍率
（V f2／V f1）の関係を示す線図である。
【００２５】log （D2/D1 ）はフロック個数濃度倍率
（V f2／V f1）の対数と直線関係になる。さらに処理水
の流入，流出のない閉じた系では個数濃度V f はフロッ
ク平均粒径D m の３乗に反比例することを考慮すると、
幾何平均粒径の比（D2/D1 ）は、前記したフロック個数
濃度倍率（V f2／V f1）を用いて以下の式（５）で表さ
れる。
（V f2／V f1）の対数と直線関係になる。さらに処理水
の流入，流出のない閉じた系では個数濃度V f はフロッ
ク平均粒径D m の３乗に反比例することを考慮すると、
幾何平均粒径の比（D2/D1 ）は、前記したフロック個数
濃度倍率（V f2／V f1）を用いて以下の式（５）で表さ
れる。
【００２６】
【数５】 ここでＣは比例定数、αはべき数（１〜１／３）であ
り、凝集処理装置の動特性により決まる定数である。上
記した図５の関係においてはＣは１．２であり、αは
０．７２である。沈澱池を溢流するフロック個数濃度を
定値に制御するために、上記した式（５）に系の比例係
数とべき数αを適用し、フロック個数濃度倍率（V f2/V
f1）に対応して、フロックの平均粒径をD1からD2に補正
する。フロック平均粒径は急速混和池やフロック形成池
における平均粒径である。フロック平均粒径の補正は凝
集剤注入機の凝集剤注入率，フラッシュミキサーの急速
攪拌強度またはフロッキュレーターの緩速攪拌強度を調
節して行う。操作量の調節はフィードバック制御により
行われる。
り、凝集処理装置の動特性により決まる定数である。上
記した図５の関係においてはＣは１．２であり、αは
０．７２である。沈澱池を溢流するフロック個数濃度を
定値に制御するために、上記した式（５）に系の比例係
数とべき数αを適用し、フロック個数濃度倍率（V f2/V
f1）に対応して、フロックの平均粒径をD1からD2に補正
する。フロック平均粒径は急速混和池やフロック形成池
における平均粒径である。フロック平均粒径の補正は凝
集剤注入機の凝集剤注入率，フラッシュミキサーの急速
攪拌強度またはフロッキュレーターの緩速攪拌強度を調
節して行う。操作量の調節はフィードバック制御により
行われる。
【００２７】急速混和池における微小フロック平均粒径
を補正するときは、凝集剤注入率を調節し，あるいは凝
集剤注入率およびフラッシュミキサー急速攪拌強度の両
方を調節する。フロック形成池における成長フロック平
均粒径を補正するときは、凝集剤注入率とフロッキュレ
ータ緩速攪拌強度の両方を調節する。また微小フロック
と成長フロック両者の平均粒径を補正するときは、凝集
剤注入率を調節し，あるいは凝集剤注入率およびフラッ
シュミキサー急速攪拌強度の両方を調節して微小フロッ
ク平均粒径を補正し、フロッキュレータ緩速攪拌強度を
調節して成長フロック平均粒径を補正する。
を補正するときは、凝集剤注入率を調節し，あるいは凝
集剤注入率およびフラッシュミキサー急速攪拌強度の両
方を調節する。フロック形成池における成長フロック平
均粒径を補正するときは、凝集剤注入率とフロッキュレ
ータ緩速攪拌強度の両方を調節する。また微小フロック
と成長フロック両者の平均粒径を補正するときは、凝集
剤注入率を調節し，あるいは凝集剤注入率およびフラッ
シュミキサー急速攪拌強度の両方を調節して微小フロッ
ク平均粒径を補正し、フロッキュレータ緩速攪拌強度を
調節して成長フロック平均粒径を補正する。
【００２８】図３はこの発明の実施に係る凝集処理装置
を制御系と共に示す模式図である。フロック粒径分布を
測定するための光透過式センサ６０が急速混和池の出口
およびフロック形成池の出口に設けられ、一方または両
方の光透過式センサ６０の信号が変換部６１で処理され
る。光透過式センサ６０の出力は、吸光度（光透過率の
逆数の対数）に変換されフロック個数濃度が算出され
る。凝集制御演算部６３は、凝集剤注入機５２，フラッ
シュミキサー５３，フロッキュレーター５５のうち、凝
集剤注入機を含んでこれら操作部を選択して調節信号を
送り、前述のフロック個数濃度と平均フロック粒径の関
係からフロック粒径の補正された設定値に等しくなるよ
うにフィードバック制御を行う。
を制御系と共に示す模式図である。フロック粒径分布を
測定するための光透過式センサ６０が急速混和池の出口
およびフロック形成池の出口に設けられ、一方または両
方の光透過式センサ６０の信号が変換部６１で処理され
る。光透過式センサ６０の出力は、吸光度（光透過率の
逆数の対数）に変換されフロック個数濃度が算出され
る。凝集制御演算部６３は、凝集剤注入機５２，フラッ
シュミキサー５３，フロッキュレーター５５のうち、凝
集剤注入機を含んでこれら操作部を選択して調節信号を
送り、前述のフロック個数濃度と平均フロック粒径の関
係からフロック粒径の補正された設定値に等しくなるよ
うにフィードバック制御を行う。
【００２９】前述したようにフロックの最大成長フロッ
ク粒径は攪拌強度で決まる。攪拌強度は平均速度勾配G
値で表され、以下の式（６）で与えられる。
ク粒径は攪拌強度で決まる。攪拌強度は平均速度勾配G
値で表され、以下の式（６）で与えられる。
【００３０】
【数６】 ここでε0 は攪拌翼のエネルギー逸散率(W/m3 ・s)、μ
は水の粘性係数(Pa)である。丹保らは攪拌強度（G 値）
と最大フロック成長径の間に反比例の関係があることを
示している（丹保，渡辺「フロキュレータの合理的設計
指針（Ｖ）−設計法とフロキュレータの機能評価」水道
協会雑誌 457 号pp14-27 昭和47年10月）。従ってフロ
ック平均粒径は凝集剤注入率に加えて攪拌強度により補
正できる。例えば凝集剤注入点から遠いフロック形成池
の成長フロック平均粒径の補正に適用できる。即ちフロ
ック形成池での成長フロック平均粒径の補正は主として
緩速攪拌強度の調節により行い、急速混和池でのフロッ
ク平均粒径の補正は凝集剤注入率等の調節により行うこ
とができる。
は水の粘性係数(Pa)である。丹保らは攪拌強度（G 値）
と最大フロック成長径の間に反比例の関係があることを
示している（丹保，渡辺「フロキュレータの合理的設計
指針（Ｖ）−設計法とフロキュレータの機能評価」水道
協会雑誌 457 号pp14-27 昭和47年10月）。従ってフロ
ック平均粒径は凝集剤注入率に加えて攪拌強度により補
正できる。例えば凝集剤注入点から遠いフロック形成池
の成長フロック平均粒径の補正に適用できる。即ちフロ
ック形成池での成長フロック平均粒径の補正は主として
緩速攪拌強度の調節により行い、急速混和池でのフロッ
ク平均粒径の補正は凝集剤注入率等の調節により行うこ
とができる。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、原水に対する凝集剤
注入率の調節を含む調節動作を行ってフロックの個数濃
度によって制御量である平均粒径の設定値を補正し、沈
澱池を溢流する沈澱処理水中のフロック個数濃度を一定
に制御するので、原水の濁度上昇等の外乱が加わった場
合においても安定した凝集処理の自動制御が可能となり
沈殿処理水水質を良好に維持できる。
注入率の調節を含む調節動作を行ってフロックの個数濃
度によって制御量である平均粒径の設定値を補正し、沈
澱池を溢流する沈澱処理水中のフロック個数濃度を一定
に制御するので、原水の濁度上昇等の外乱が加わった場
合においても安定した凝集処理の自動制御が可能となり
沈殿処理水水質を良好に維持できる。
【００３２】また急速混和池の操作部を調節して急速混
和池内の微小フロック平均粒径を補正したり、あるいは
急速混和池の操作部を調節して微小フロック平均粒径を
補正するとともにフロック形成池のフロッキュレーター
緩速攪拌強度を調節して成長フロック平均粒径を補正す
る場合には、制御の応答性が高まり、凝集処理における
高精度の自動制御が可能となる。
和池内の微小フロック平均粒径を補正したり、あるいは
急速混和池の操作部を調節して微小フロック平均粒径を
補正するとともにフロック形成池のフロッキュレーター
緩速攪拌強度を調節して成長フロック平均粒径を補正す
る場合には、制御の応答性が高まり、凝集処理における
高精度の自動制御が可能となる。
【図１】濁度上昇後における沈澱池を溢流するフロック
個数濃度の成長フロック平均粒径依存性を説明する線図
個数濃度の成長フロック平均粒径依存性を説明する線図
【図２】幾何平均粒径の比の対数log （D2/D1 ）とフロ
ック個数濃度倍率（V f2／V f1）の関係を示す線図
ック個数濃度倍率（V f2／V f1）の関係を示す線図
【図３】この発明の実施に係る凝集処理装置を制御系と
共に示す模式図
共に示す模式図
【図４】従来の凝集沈殿プロセスの一例を示す模式図
【図５】従来の横流式沈澱池の液体流れを示す模式図
【図６】従来の制御装置を示す模式図
【図７】急速混和池での濁度上昇前の微小フロック粒径
分布曲線１とフロック形成池での濁度上昇前の成長フロ
ック粒径分布曲線２を示す線図
分布曲線１とフロック形成池での濁度上昇前の成長フロ
ック粒径分布曲線２を示す線図
【図８】濁度上昇前の微小フロック粒径分布曲線１，濁
度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２，濁度上昇後の
微小フロック粒径分布曲線３，濁度上昇後の成長フロッ
ク粒径分布曲線４を示す線図
度上昇前の成長フロック粒径分布曲線２，濁度上昇後の
微小フロック粒径分布曲線３，濁度上昇後の成長フロッ
ク粒径分布曲線４を示す線図
【図９】フロック形成池における濁度上昇前の成長フロ
ック粒径分布曲線２と濁度上昇後の成長フロック粒径分
布曲線４を沈澱池を溢流するフロック領域とともに示す
線図
ック粒径分布曲線２と濁度上昇後の成長フロック粒径分
布曲線４を沈澱池を溢流するフロック領域とともに示す
線図
１ 濁度上昇前の微小フロック粒径分布曲線 ２ 濁度上昇前の成長フロック粒径分布曲線 ３ 濁度上昇後の微小フロック粒径分布曲線 ４ 濁度上昇後の成長フロック粒径分布曲線 ７ 平均粒径を補正した濁度上昇後の成長フロック粒
径分布曲線 ５０ 原水 ５１ 急速混和池 ５２ 凝集剤注入機 ５３ フラッシュミキサー ５４ フロック形成池 ５５ フロッキュレーター ５６ 沈殿池 ５７ 沈殿池出口 ５８ 沈澱処理水 ５９ フロック形成池出口
径分布曲線 ５０ 原水 ５１ 急速混和池 ５２ 凝集剤注入機 ５３ フラッシュミキサー ５４ フロック形成池 ５５ フロッキュレーター ５６ 沈殿池 ５７ 沈殿池出口 ５８ 沈澱処理水 ５９ フロック形成池出口
Claims (3)
- 【請求項１】急速混和池内で原水に凝集剤を注入すると
ともに急速攪拌して微小フロックを形成し、次段のフロ
ック形成池内で緩速攪拌して前記微小フロックを成長さ
せ、最終段の沈澱池内で固液分離する浄水凝集処理の制
御方法において、原水に対する凝集剤注入率の調節を含
む調節動作を行ってフロックの個数濃度によって所定の
関係で補正された平均フロック粒径を制御量としてフィ
ードバック制御し、沈澱池を溢流する沈澱処理水中のフ
ロック個数濃度を一定に制御することを特徴とする浄水
凝集処理の制御方法。 - 【請求項２】平均フロック粒径の補正は急速混和池内の
微小フロック平均粒径の補正である請求項１に記載の浄
水凝集処理の制御方法。 - 【請求項３】平均フロック粒径の補正は急速混和池内の
微小フロック平均粒径とフロック形成池内の成長フロッ
ク平均粒径の補正である請求項１に記載の浄水凝集処理
の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP906397A JPH10202013A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 浄水凝集処理の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP906397A JPH10202013A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 浄水凝集処理の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202013A true JPH10202013A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11710165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP906397A Withdrawn JPH10202013A (ja) | 1997-01-22 | 1997-01-22 | 浄水凝集処理の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10202013A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020116A3 (de) * | 2000-09-06 | 2002-12-12 | Stockhausen Chem Fab Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur teilchenagglomeration |
| JP2005193204A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Kurita Water Ind Ltd | 水処理システム |
| JP2006000715A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Japan Organo Co Ltd | 凝集沈殿処理装置及び凝集沈殿処理方法 |
| WO2007035981A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-04-05 | Jason Ian Nathaniel Beath | Contaminated water treatment process |
| CN100427175C (zh) * | 2005-07-27 | 2008-10-22 | 株式会社日立制作所 | 凝聚剂注入控制装置及方法 |
| JP2011005463A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Hitachi Ltd | 凝集剤注入制御システム |
| JP2011011107A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Metawater Co Ltd | 凝集剤の注入率を制御するための装置および方法 |
| JP2012040536A (ja) * | 2010-08-23 | 2012-03-01 | Hitachi Plant Technologies Ltd | 凝集磁気分離装置 |
| JP2014065030A (ja) * | 2012-09-05 | 2014-04-17 | Metawater Co Ltd | 水処理制御方法及び水処理制御装置 |
| WO2015151140A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | メタウォーター株式会社 | 水処理システム |
| JP2020037072A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 株式会社東芝 | 水処理装置及び水処理方法 |
| CN112777710A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-11 | 廖婧 | 一种含铜废水自动回收装置 |
| CN115140918A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-04 | 聊城集众环保科技有限公司 | 一种污水处理的高效控制方法 |
| RU2781007C1 (ru) * | 2021-11-16 | 2022-10-05 | Илья Анатольевич Мехнецов | Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод и устройство для осуществления указанного способа |
-
1997
- 1997-01-22 JP JP906397A patent/JPH10202013A/ja not_active Withdrawn
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002020116A3 (de) * | 2000-09-06 | 2002-12-12 | Stockhausen Chem Fab Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur teilchenagglomeration |
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| WO2015151140A1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-10-08 | メタウォーター株式会社 | 水処理システム |
| JP2015192960A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | メタウォーター株式会社 | 水処理システム |
| US10351447B2 (en) | 2014-03-31 | 2019-07-16 | Metawater Co., Ltd. | Water treatment system |
| JP2020037072A (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 株式会社東芝 | 水処理装置及び水処理方法 |
| CN112777710A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-05-11 | 廖婧 | 一种含铜废水自动回收装置 |
| RU2781007C1 (ru) * | 2021-11-16 | 2022-10-05 | Илья Анатольевич Мехнецов | Способ коагуляции загрязнений природных и сточных вод и устройство для осуществления указанного способа |
| CN115140918A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-04 | 聊城集众环保科技有限公司 | 一种污水处理的高效控制方法 |
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Legal Events
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