JPS61111109A - フロツク形成制御装置 - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明は浄水場のフロック形成池（混和池）におけるフ
ロック形成の制御装置に関する。

［発明の背景コ 浄水場においては原水の濁質を凝集させて凝集塊（フロ
ック）とし、このフロックを沈降させている．このため
、フロック形成池（混和池）におけるフロックの監視が
必要不可欠である。

従来，凝集剤注入量を適切に制御する為に、原水濁質の
濁度、粒径並びに表面積を測定して凝集剤を注入する方
式（特公昭５９−２９２８１）が知られている．しかし
、フロック形成の良否は凝集剤と原水濁質の表面積だけ
で決るものではなく，温度や攪拌の影響があるので従来
の技術を適用しても実際にはフロックが良好に出来ない
場合があった。

例えば、温度が低かったり攪拌が適切でないとフロック
は良好に出来ない．このため、フロックにならなかった
濁質粒子が沈殿池で沈降せずＪ適地を閉塞させる問題点
があった。

従来は，浄水場の維持管理者は凝集剤注入量が適切であ
るか否かを判断するためにフロックを１日数回目視によ
り監視していた．目視に依存するため定性的にフロック
の大小は判別出来てもフロツクの密度を測定することは
出来なかった。このため沈殿池で沈降しやすい良好なフ
ロックが形成されているか否かを知ることが出来なかっ
た。

一方、最近は工業用テレビカメラ（ＩＴＶ）を用いてフ
ロック形成池内のフロック群を監視したり、特開昭５４
−１４３２９６号に記載されているように、光電変換装
置を用いてフロックの形状に応じた電気信号を取りだし
フロックの形状や大きさを監視する方法も考案されてい
る。

しかし、フロックの粒径は大きければそれで良い訳では
ないので公知の技術に基づいてフロックの粒径などの形
状を認識してもフロックを最適に形成することはなしえ
ない、すなわち、フロックは粒径が大きくても密度が低
ければ沈殿池での沈降速度が遅く、その上沈降過程で微
小フロックが取り残されてマイクロフロックがろ過池に
流入して負荷になる。逆に、フロックの密度が高い場合
であっても粒径が小さい時には沈殿池でフロックが沈降
しにくく、やはりろ過池の負荷になる。このように公知
技術に基づいてフロックの粒径を知るだけではフロック
を良好に形成できない欠点があった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、浄水場のフロック形成池（混和池）で
フロックをつくるに際して、最小の凝集剤注入率で沈降
性の良いフロックを形成させることの出来るフロック形
成制御装置を提供することにある。

［発明の概要］ フロックを画像処理して粒径を求める方法は知られてい
るが、従来フロックの密度を計測するという思想はなか
った。

本発明は濁度計測技術と画像処理技術を応用してフロッ
クの密度を計測しこれらの計測値に基づいてフロック密
度を計算し、この密度計算値に基づ％Ｎてフロック形成
状況を制御して良好なフロックを形成させることを特徴
とする。

この概要を以下に説明する。フロックの粒径を工業用テ
レビカメラと画像処理によって求め、さらにフロックの
体積Ｖを演算する。一方、原水の濁度を濁度計によって
計測する。濁度は濁質の重量、相関関係、あ、。１．濁
度力、ら７０．、、（７）重　　　　　　　重量Ｍを求
めることができる。従って、フロックの密度ρをＭ／Ｖ
で演算することができる。

フロックの密度ρが小さければ、凝集剤が過剰注入され
ていることを示すので、凝集剤注入率を低下させる。逆
に、フロックの密度ρが大きければ、凝集剤が不足して
いることを示すので、凝集剤注入率を増加させる。この
ようにして、最適なフロックが形成されるように、凝集
剤注入率やパドル回転数を制御する。

［発明の実施例］ 第１図に本発明の実施例を示す、第１図において濁度計
１１は着水井１０の濁度を計測する。この濁度計甜値Ｔ
ｕはフロック重量演算装置２３０に入力される。フロッ
ク重量演算装置１２３０では濁度計測値Ｔｕから流入濁
質の全重量Ｍを計算する。全重量の信号Ｍはフロック密
度演算装置ｉ！２２０に入力される。

急速混和池２０には攪拌機２１が設けられている。急速
混和池２０には凝集剤注入機２２から凝集剤を注入され
る。フロック形成池３０には３個の攪拌用パドル３１Ａ
、３１Ｂ、３１Ｇが設けられており、これら攪拌用パド
ル３１Ａ、３１Ｂ。

３１Ｃはそれぞれ攪拌用モータ３２Ａ、３２Ｂ。

３２Ｇによって回転駆動される。攪拌用パドル３ＩＡ、
３１Ｂ、３１Ｃの間は整流壁３３Ａ、３３Ｂで仕切られ
ている。

急速混和池２０からフロック形成池３ｏに流入した微小
フロック群はフロック形成池３０内を順次流下し攪拌用
パドル３１Ａ、３１Ｂ、、３１Ｇによって順次攪拌され
る。＊小フロックはフロック形成池３０内を流下する間
にフロック密度が衝突合体し大きなフロック３４になる
。このようにフロックはフロック形成池３０内を通過す
る間に次第に粒径が増加する。

フロック形成池３０にはフロック３４の画像の輝度信号
を電気信号に変換する撮像袋！！１００が配置されてい
る。撮像装置！１００には工業用・テレビカメラＩＴＶ
を含んでいる０画像処理装置１１０は撮像袋ｍ１ｏｏで
得られた電気信号に基づいてフロック３４の画像処理を
行い、粒径並び粒径分布Ｆｄを演算する。演算装置２１
０は画像処理袋！１１０で計算した粒径分布Ｆｄからフ
ロックの全体積Ｖｔを計算する。フロック体積演算装置
２１０で計算したフロックの全体積Ｖｔは、フロック密
度演算装Ｔ１１２２０に入力される。

フロック密度演算装置２２０では、流入濁質の全重量Ｍ
とフロック全体積Ｖｔとからフロックの平均密度ρを次
式で計算する。

ρ＝Ｍ／Ｖｔ　　・・・・・・・・・Φ・（１）凝集剤
注入量演算装置２００は、フロック密度演算装！２２０
で計算したフロックの密度ρの信号を受けて凝集剤注入
量Ａを演算する。凝集剤注入機２２は凝集剤注入量Ａの
信号を受けて凝集剤注入量を操作する。

フロック形成池３ｏで形成されたフロック３４は沈殿池
４０に流入して沈降除去される。フロック３４が除去さ
れた上澄水は濾過池５０に流入する。済適地５０では、
沈殿池４０で除去されなかった残存する微小フロックが
諺過されて除去される。濾過池５０を経た水は、排水池
（図示せず）及び貯水池（図示せず）などを経て需要家
に給水される。

第２図に撮像装置１００と画像処理装置１１０との一例
の詳細図を示す０．気密容器１２０内に固定されたＩＴ
Ｖ１３０は接写レンズ１３１によＩ　　　　　　　　　
リガラスなどの透明材料で作られたＩｌＩ察窓１２１を
通してフロック形成池３０内にあるフロック３４の画像
を拡大認識する。ワイパー駆動装Ｗ１１２３によって駆
動されるワイパー１２２は、観察窓１２１及びパックス
クリーン１２４表面の汚れを取るために定期的に作動す
るようになっている。

バックスクリーン１２４はフロック群を高いコントラス
トで精度良く認識するために設けられるもので、気密′
容器１２０に固定したバックスクリーン固定具１２４Ａ
及び１２４Ｂによって１ｌｌＩ察窓１２１の前面に設置
される。バックスクリーン１２４は白色系のフロック群
を高いコントラストで精度良く認識するために暗色系で
あるのが望ましい。

遮光カバー１４２はＩＴＶ１３０の配置されてい。

る周囲を暗くしてランプ１４０のみによる照度を一定条
件とするために設けられてる。遮光カバー１４２を設け
るとフロック群の画像は周囲の照度変化に影響されなく
なる。ランプ１４０は複数個設置されており、フロック
３４群を多面的に照射する。なお、第２図においては遮
光カバー１４２を設けなくとも照度を一定条件とするた
めの照度コントローラ１４１を設け１周囲の照度変化に
応じて適時照度を一定に制御するようにしている。

ランプ１４０としてはフロックの動きにかかわらず精度
よくフロックを認識するために、瞬間発光型のストロボ
スコープなどを用いることもできる。

じゃま板１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃはフロック形成
池３０内において、水の移動をできるだけ抑制し、かつ
照明を遮らないように設けられる。

このため、流動状態のフロック群の画像を精度よく認識
できる。

ＩＴＶ１３０で撮像したフロック画像の輝度情報はＩＴ
Ｖコントローラー１３２を介して画像認識装置１５０に
送信される。ＩＴＶコントローラー１３２はＩＴＶ１３
０に輝度情報を取りだすタイミングを決定するタイミン
グ信号を与える機能も有する１画像認識制御装！１６ｏ
は、画像認識装置１５０によるフロック認識の回数など
を制御する。

これらの装置によるフロック形成状況の監視は、短時間
で急激に変化することが少ないので１０分ないし１時間
に１回程度実施される。

次に、フロック群の画像情報が画像認識装！！１１５０
における信号処理の動作を説明する。

第３図はＩＴＶ１３０により認識されたフロック群の画
像面を示す。フロック群は白色系なので輝度レベルは高
くなる。一方、背景のバックスクリーン１２４は黒色な
ので水の輝度レベルは低くなる。フロック群は濃淡画像
であるので、実際にはフロック３４と水との境界は明確
ではないが、第３図には簡単のためフロック群の輪郭の
みを図示している。

第４図は第３図の画面においてＡＡ’線で走査した輝度
レベルの分布を示す。輝度レベルは例えば２５６段階で
表示され、縦軸の上方向が輝度が低く、下方向が輝度が
高くなる。フロック３４は白色系なので輝度は高くなる
。すなわち、輝度レベルが下方向で谷となる部分がフロ
ックを表している。

第４図の輝度分布において、ＢＢ’線で指定される輝度
の閾値に基づいて２値化処理される。＠値よりも高い輝
度レベルにある画素を１１１１＋　（フロック）とし、
一方、所定値以下の輝度レベルにある画素を”Ｏ’（水
）とする。第５図は第３図のＡＡ’線で２値化処理した
図である。。

次に、各々のフロックが持つ画素数（Ｎｉ、　ｉ　＝１
゜２、・・・・・ｎ）から各々のフロックの粒径（Ｄｉ
、　ｉ　＝１゜２、・・・・・ｎ）を次式で計算する。

Ｄｉ＝弘１フτ　・・・・・・・・・（２）計算された
粒径の信号は画像認識装置１５０から出力される。続い
て、第１図においてフロックの粒径から密度を計算する
手順を説明する。フロック密度演算装置２１０は画像認
識装置１５０から出力されたフロックの粒径の信号Ｄｉ
からフロックの体積（Ｖｉｌ　ｉ　＝１．２．・・・・
・ｎ）を次式で計算する。

ｖ１＝４πＤｉ１／３　　・　・　・　・　・　・　・
　・　（３）フロックの全体積Ｖｔは次式で計算する。

一方、フロック重量演算装置２３０では濁度計１１から
得た濁度計測値Ｔｕから濁質全重量Ｍを次式で計算する
。ここで、ｋは定数である。

Ｍ　＝　ｋ−Ｔ　ｕ　　・・・・・・・・・・・・　（
５）フロック密度演算装［２２０ではフロック体積演算
装置１！２１０で出力されたフロックの全体積Ｖｔとフ
ロック重量演算装＠２３０で出力された濁質全重量Ｍと
からフロックの平均密度ρを前述の（１）式で計算する
。

オ　　　　　　　ρ＝Ｍ／Ｖｔ　・・・・・・・・・・
・（１）１　　　　　　　　　　　フロックの密度はフ
ロック粒径が大きいほど低く逆に粒径が小さいほど高い
（密度の変化範囲＝１゜００２〜１．０５０）性質があ
るが、フロック形成池３０の最後の池では成長したフロ
ックが大半を占めるので、近似的には成長フロックの平
均密度で計算することになる。

凝集剤注入量演算ＭＭ２００はフロック重量演算装置２
２０で計算したフロックの密度ρの信号を受けて第６図
のように変換して凝集剤注入量Ａを計算する。すなわち
、フロックの密度ρが低くなれば凝集剤注入量が過別で
あるので凝集剤注入機２２を操作して凝集剤注入量Ａを
減少させる。

逆に、フロックの密度ρが高くなれば凝集剤注入量が不
足しているので凝集剤注入機２２を操作して凝集剤注入
量Ａを増加させる。

［発明の効果］ 本発明によればフロックの密度を常時計測して凝集剤注
入量を操作するので最小の凝集剤注入量でしかも沈降性
に優れたフロックを形成させることが出来る。このため
、沈殿池やＩ過電への負荷を低く維持できひいては浄水
場維持管理の省エネルギー、省力化並びに信頼性の向上
が可能である。　　　　　　　　１

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の一実施例を示す構成図、第３
図〜第６図は本発明の詳細な説明するための図である。 ［符号の簡単な説明］ １０・・・着水井、１１・・・濁度計、２０・・・急速
混和池、２２・・・凝集剤注入機、３０・・・フロック
形成池、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ・・・攪拌用パドル、
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ・・・攪拌用モータ、１００・
・・撮像装置、１１０・・・画像処理装置、２００・・
・フロック密度演算装置、２１０・・・フロック体鰻２
阻 ％３邑 橘４０ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、浄水場において、原水中の濁度の計測手段と凝集剤
   注入量の操作手段とフロック形成池におけるフロック群
   の画像の輝度情報を電気信号に変換する撮像手段と、該
   撮像手段から得られる電気信号に基づいて前記フロック
   群の粒径及び体積を計算する画像処理手段と、前記濁度
   の計測値と前記画像処理手段で求めたフロック体積値と
   から前記フロック群の密度を計算するフロック密度計算
   手段と、該密度計算値に基づいて前記凝集剤注入量を制
   御する凝集剤注入量制御手段とを具備したフロック形成
   制御装置 ２）特許請求の範囲第１項において、前記フロック密度
   が低下した時には前記凝集剤注入量制御手段により凝集
   剤注入量を減少させ、前記フロック密度が増加した時に
   は前記凝集剤注入量制御手段により凝集剤注入量を増加
   させるようにしたことを特徴とするフロック形成制御装
   置