JPS6329574B2

JPS6329574B2 -

Info

Publication number: JPS6329574B2
Application number: JP54038670A
Authority: JP
Inventors: Gi Hisayoshi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-03-30
Filing date: 1979-03-30
Publication date: 1988-06-14
Also published as: JPS55129120A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、複数の過池、特に急速過池を使
用した浄水場における過池の運転方法に関す
る。

従来の浄水場での急速過池の運転は、リレー
シーケンスによりシーケンシヤル的に運転され、
その内容は単純なものであつた。即ち、第１図に
示すように過工程、洗浄工程、停止工程の三工
程が主流であり、過工程中の池で洗浄要求があ
つた過池は、オペレータの操作により又は自動
的に洗浄工程へ移行し、洗浄した後、過工程へ
と戻るサイクルを組み運転されていた、処理量の
増減に対しては、オペレータが過工程の池数を
操作して停止工程との間で池数を増減していた。

この方式であると (1) オペレータによる過池の運転池数管理であ
る為、処理量に見合つた池数管理が常に適性で
ある為には、オペレータへの負担が大きく、処
理量が多く、過池の数が多い浄水場では人手
による運用が難しくなつてくる。

(2) 特に過工程と停止工程間の移行管理に関し
ては、各池の使用状態を全部把握しながら操作
しないと、全過池に対し、平均した運用がで
きなくなり、処理量増加に対しての対応ができ
なくなる恐れが出てくる。即ち、全過池がま
とまつて洗浄要求が出て、過機能が渋滞する
か、又は洗浄要求が出たまゝ、強制的に過を
するような事態となる。このため浄水効率の低
下をまねき、水質の低下、更には、洗浄が集中
的に行なわれる為に、場内の排水処理機能に対
し、負荷の変動が激しくなり、効率的な浄水場
の運転ができなくなり、経済的でなくなる。

(3) 洗浄要求により過中の池が自動的に洗浄工
程に入るシーケンス構成の時は、洗浄中は一池
分過池が不足する為、適性過速度から外れ
る事が応々にしてあり、浄水効率を低下させ
る。

(4) 停止工程中の池は、オペレータが介入しない
限り使用されない過池となり、過池の平均
的運用管理がなされなくなる。

(5) 過中の池が不足気味で運転している時、洗
浄要求が来ると洗浄工程に自動的に行くシステ
ムであると、過池の主目的である過機能が
満足せず、浄水機能が低下し、需要家へのサー
ビスが悪くなる。特に夏場の最盛需要期には、
浄水機能低下が、すぐ断水につながる危険を含
む。

(6) ある過池の運転中に、操作弁の故障、過
池設備が破損又は修理、過砂の入れ替えなど
でその池を補修後使用する時、又は長い間過
池による処理量が少ない為、運転を止めていた
過池を処理量が増加し再運転したい場合は、
まず洗浄を行う場合が多い。この時、上記工程
間の推移では不満足の為、オペレータが各操作
端を手動で操作し、又は手動スイツチで個々の
操作端を操作し、洗浄をしたり過池内の溜り
水を排水したりする操作を必要としていた。

(7) 洗浄要求が出ている複数の過池、又は洗浄
要求が出ていなくても、上記６項等の理由で最
優先で洗浄したいことがあつた場合、在来シス
テムではオペレータによる手動操作での対処以
外手がなかつた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、効率的な過池の運転が行える制御方法を
提供するにある。

まず、各急速過池の工程を大きく下記の五つ
に分類する。

(1) 過工程原水流入弁V₁、浄水流出弁V₂が夫々開いて
いて、過調節弁CV₂を調節する過調節計
（図示せず）がDDCを行なつている工程。過
開始時点では、過工程開始指令により、過
調節計の設定回路にスロースタート回路が動作
し、徐々に過流量が規定値迄設定される。そ
の後は、スロースタート回路は外され、マスタ
調節計又は過流量分配器からの信号を直接受
けてDDC演算が継続される。洗浄要求が生じ
ても洗浄待工程へ移行される迄又は洗浄待から
戻つてきた池も過工程として取り扱かわれ
る。即ち、過中の池を示す。

(2) 過待工程原水流入弁のみ開いていて、その他は全て全
閉である。洗浄終了後移行か又は過工程中に
処理水量が減つて過工程から選択されて過
待工程になつたもの、又は休止工程からオペレ
ータにより過待工程へ移行されたもの、過
工程へはいつでも移行できる工程をいう。過
流量調節計への設定値は零を示し、DDC演算
機能は停止、調節弁は全閉状態となる。

(3) 洗浄待工程原水流入弁は全閉となり、浄水流出弁は過
池の水位が規定値に下がる迄開、その後は全閉
となり、洗浄排水弁が開いて過池の洗浄が開
始できる状態をいう。

(4) 洗浄工程洗浄待工程から洗浄工程に入るもので、表洗
弁V₄、逆洗弁CV₅および図示していないが表
洗ポンプ、逆洗ポンプ等が予め設定されたタイ
ムスケジユールにより動作し、過池を洗浄す
る工程。急速過池は複数あるが、浄水場の洗
浄能力から同時には一池ずつしか洗浄すること
ができない。終了後自動的に過待工程へ移行
される。

(5) 休止工程上記四工程に属さない工程で、自動運転池か
ら外す場合休止工程とし、移行に際しては全弁
が全閉となる。過池の長期運休、設備の修
理、補修などの時に用いる工程。この工程への
移行は、オペレータの介入によることが原則で
あり、またこの工程から他の過待、洗浄待各
工程への移行もオペレータの操作による。

上記五工程の移行関係を第２図、過池のタ
イムチヤート例を第３図、過池の配管フロー
図の一例を第４図に示す。

上記五工程を準備することにより、先ず需要量
即ち浄水処理量に対応した過池の増減処理が自
動で可能になりかつ過池を平均的運用するのに
有利となる。更に過中の池で洗浄要求が来ると
洗浄待工程に移行し、その補充が過待工程池か
ら選択される。これらの運用はあくまで過優先
で移行され、過池不足の時は、一旦洗浄待工程
へ登録された池からでも、再度強制過の形で
過工程で使用される。この時は、洗浄待工程へ登
録されている一番最後の過池から強制過とし
て使用する。洗浄待工程への移行は、池数を制限
しておき処理量の増加に対し、過待池数が不足
しないよう配慮する。この制限池数は、通常一池
か二池で運用される。即ちなるべく一旦洗浄待工
程に入つた過池は強制過に戻さないよう考慮
する。原則として工程移行をなるべく少なくする
ことは、機器操作を少なくし、電力の消費を節約
するばかりでなく、機器の寿命を長くし、かつ浄
水の節約につながる。

洗浄待工程への移行は上記の他、オペレータが
任意に、どの過池でも洗浄操作ができ、かつ自
動で運用されている工程に対し割込優先処理がで
きることが、マンマシン性で重要な事となる。こ
の対策として、「強制洗浄」システムを導入し、
解決に当つている。

洗浄工程は洗浄待工程に登録された順に一池ず
つプロセスの条件が満足すれば洗浄される。

この条件としては一般に下記が使用される。

(1) 他の過池が洗浄中でない。

(2) 洗浄水が規定値以上ある。

(3) 排水池が規定値以下である。

(4) その池を洗浄する為に操作すべき機器類が故
障でなく起動条件が整つている。

(5) その池を洗浄する為に使用する制御装置類が
故障でない。

などである。

洗浄中は機器類の動作頻度が他の工程より多い
ため、故障する確率も非常に高くなり、またオペ
レータの監視、緊急時対策が重要になつてくる。
従つて真夜中の洗浄工程は極力避けることが、オ
ペレータにとつての負担を軽くする。又真夜中
は、処理量も減る傾向にある為、急を要しての洗
浄の必要性も少ない。この対策として洗浄工程開
始条件として運転モード「継続」「一時待」を追
加して任意にオペレータが判断操作できるよう考
慮してある。

洗浄終了した池は自動的に過待工程として
過待機状態となる。これにより全過池が再巡回
されて使用されることになる。

休止工程は、需要量が平均的に少ない冬場など
に長期的に過池を使用しない時、又は池の修理
補修の時、自動管理工程から外す為にオフライン
工程として位置づけてある。

第５図は一日の需要水量曲線Ｑ（ｔ）とそれに
対する浄水場での処理量Qo（ｔ）のグラフの一例
を示す。浄水場には配水池が設備されている為、
需要量のピーク変動に応じて同じ量だけの浄水処
理量を必要としない。但し停電や取水、送水ポン
プの重大な事故を考慮して配水池はなるべく満水
状態にして運用するのが常である。一般的に配水
池は広い場所と立地条件等から数時間分の供給能
力を持つ所が多く、需要が急増している所は、浄
水能力を増加させるのが精一杯で２〜３時間分の
給水量の容量しかもたない所も多い。即ち、配水
施設が少なければ少ないほど、浄水場内での処理
量を、需要曲線に合わせる必要があり、処理量の
一日での最大値と最小値との比では４倍以上にな
る場合も考えられる。この変化に合わせて浄水場
内の過池の運用をする必要がある。即ち、処理
量増減に応じて過池の増減を行う必要がある。
ここで一池当りの適性過流量をQα、処理量を
Qo（ｔ）とすれば必要過池数ＮはＮ＝Qo（ｔ）／Qα ……………(1) で計算した値の一番近い整数値で求められる。こ
のＮの値は時間と共に変化するので、その変化に
対し、過池を増減する為の選択が問題となる。
この選択を無為にすると、過池の平均的運用が
できないばかりでなく、処理量増加時、即ち過
池を多く必要とする時、揃つて過時間の規定値
に到達したり、又は過池の目詰りが生じて、効
率良い過が不可能になることが考えられる。そ
の為、 (1) 過池を増加する時は、過待工程にある
過池の内、過累積時間の一番長い池又は抗
の多い池を優先選択する。上記値が等しい時
は、洗浄終了後一番長く過待工程に滞留して
いる池を選択する。

(2) 過中の池から過待工程へ過中の池を減
少する時は、過運転中の池から過累積時間
又は抗の一番少ない過池を選択する。

上記の過累積時間又は抗の選択基準はそれ
ぞれの浄水場の運用によりどちらか一方を選択し
たり、又はどちらの条件かのOR条件か又はAND
条件かが取られる。

過累積時間は過工程中の時間を積算タイマ
ーで計時し、洗浄開始時点でリセツトすれば良
い。又、抗は、適性過流量を過中の過池
の過層の上部と下部間の水頭を測定すれば得ら
れる値で、流量値が適性値でない時は、補正演算
をして求められる。又過待工程の時は抗測定
が出来ない為、過工程から過待工程に入る直
前の値がしばしば利用される。

過待工程に一番長く滞留している池を選択す
る手段は、過累積時間と同じく、洗浄終了後の
過待時間をタイマー計時し、過工程に入つた
時はそれをリセツトすれば良い。又は、洗浄終了
後、過待工程に入つた順番を記憶しておき、先
着順に選択権を持つ事も有効である。

上記の規則を守れば、過として使用され出し
た過池は優先的に過使用可能な限り使用さ
れ、充分過能力ある池は畜積されることにな
る。即ち処理量増加時の対応が最大効率として使
用できることになる。

一方、過中に過累積時間が規定値に到達し
た時や、抗が規定値に到達した時は洗浄要求が
出た事になり、洗浄待工程へ移行する。この際の
移行条件として下記を優先させる。

(1) 過中の他で、洗浄要求が出た池を洗浄待工
程へ移行しても、過処理量の不足をカバーす
る為の代替池が過待工程にあるか、又は過
処理量が不足しないで、残つた過池だけで充
分処理可能な時、 (2) 上記１項条件が成立しかつ洗浄待工程へ移行
している池が、規定された池数に満されていな
い時、即ち、第一に処理量優先で工程移行を行い、第
二に洗浄工程は同時に一池ずつしか洗浄できない
為、洗浄待工程への移行は規定数をあらかじめ決
ておき、一池又は二池以上の洗浄待工程を作らな
い様にし、過処理量増加にいつでも対応できる
様にしておくものである。

この他、過池を任意にオペレータの判断で洗
浄したい場合、自動工程システムの中に割込みで
処理できる「強制洗浄」割込機能を追加する。こ
れは全過池に対して、個々に操作できる様に考
慮し、過待工程、過工程、休止工程、洗浄待
工程、休止工程のどの工程からでも全自動運転中
に任意に最優先で洗浄できるシステム構成とす
る。この方法は、普通は洗浄要求が出て始めて洗
浄待工程へ移行されるのに対し、洗浄要求が出て
いない過池に対して任意に洗浄できることを特
徴としている。オペレータによる操作が原則であ
るが、近い将来、洗浄要求が複数過池にかたま
つて出る事が予想され、洗浄工程が浄水場の運
用、特に排水、汚水処理工程の処理に対して適切
でない事が予想される場合の時は、洗浄要求が発
生する前に、洗浄を強制的に行うのに、自動回路
で処理される。

次に洗浄待工程の登録の考え方の一例を説明す
る。洗浄要求が出て、洗浄待工程へNo.８、２、15
の過池の順に洗浄待工程へ登録されたとする。
その他、No.４、１の順に強制洗浄を登録された時
は、洗浄工程へ移行する順は、No.４、１、８、
２、15の順になる。

この強制洗浄登録機能は、登録末消機能も備え
ておき、No.１の池を登録後末消することも可能に
しておく。

洗浄待工程へ登録された後、過処理量が増加
し、過待池数だけで対処できなくなつた時は一
旦、洗浄待工程へ登録された過池でもNo.15、No.
２、No.８の順で過に復帰させることにする。こ
れは、緊急的に処理量が増加した時にあり得る事
で、普段はあまりこのようなことにならないよう
洗浄待工程池数を制限し、かつ、強制洗浄も過
池の余裕がある時などにオペレータが操作するよ
うに運用する。このように洗浄要求が生じている
過池を過工程で過に使用するのを一般的に
「強制過」と呼んでいる。

この状態で運転中に休止工程から過待工程
に、洗浄工程から洗浄終了で過待工程へ、新し
い過池が補充された場合、強制過の池は洗浄
待工程への移行条件が成立すれば、優先的に、No.
８、No.２、No.15の順で再び洗浄待工程へ移行され
る。

洗浄工程は、過池を運用するのに必要不可欠
の工程で、重要な工程となる。過池は一般に、
処理する水質、過池の設備によつても異なる
が、洗浄後の過累積時間が50〜100時間位の周
期で洗浄が繰返される。この洗浄工程時に使用さ
れる洗浄流量は、一池当り数百トンに及び、それ
を10〜20分の間に処理する為、浄水場内の排水処
理機能に大きな影響を及ぼす。この為、洗浄工程
は一日の運転時間に対し一定周期で洗浄を行うの
が、浄水場としては最大効率を上げることにな
る。又、洗浄工程時は、操作機器が他の工程に対
し一番動作頻度が多く、故障時の波及効果も大き
い為、オペレータに対する負担が大きい。この為
洗浄工程は、正常時は自動で処理をし、異常時又
は運転にオペレータが介入したい時のみ任意に自
動で洗浄起動がかけられる機能に、簡単に割込停
止をかける方法が有利となる。この解決法とし
て、洗浄待工程から洗浄工程に移行する条件とし
て、プロセス状態、操作機器状態の正常確認の条
件以外に、一つの操作スイツチを設け、そのスイ
ツチがオンの時は、通常自動起動運転とし、オフ
の時は、洗浄待工程から洗浄工程へ自動移行しな
いようにする事により対処できる。このスイツチ
は、洗浄運転モードスイツチとして機能を果して
おり、オンの時は「洗浄継続」モード、オフの時
は「洗浄継続一時待」モードとなる。

洗浄終了された池は自動的に過待工程へ移行
されて、過工程への移行の機会を待つ。もし洗
浄終了後過工程へ自動移行すると過中の一池
当りの処理量が変化するばかりでなく、過待工
程から過工程へ移行する選択基準を無視するこ
とになり、過池の平均的運用ができなくなる。
又過中の池数が多くなつて、過工程へ入つた
とたん再び、過待工程へ移行される可能性が高
い。この時はむやみに操作端を動作させ、エネル
ギーの無駄使いの他に、機器の寿命を縮めること
になる。

又洗浄終了後休止工程への自動移行は、自動運
転過池数の減少を招き、その都度オペレータの
介入を必要とするので好ましくない。

過工程、過待工程、洗浄待工程又は洗浄工
程から休止工程への移行は、オペレータの操作に
よりいつでも任意に行なえることが、設備の故障
時、保守時、修理時には有利となり、過池自動
運転時の運用にオペレータが介入する上で重要な
ことになる。この時、この操作に対し他の過池
の自動運転に影響を及ぼさないことが不可欠とな
る。上記工程中で過工程を除く他の工程から休
止工程への移行は、運転中の他の過池に対し、
直接の影響を及ぼさないが、過中の池から休止
工程への移行時は影響を及ぼすことが考えられ
る。即ち、過代替池が無く、過池数が不足す
ることである。この場合残つた現在運転中の過
池数だけで全過処理量を消化できる時は何ら問
題ない。この為、この条件をチエツクし、条件を
満した時のみ、過工程から休止工程へ移行可能
とするシステム構成とすれば、オペレータの誤操
作による処理量の減少を防止することが可能とな
る。自動運転中でない時は、上記移行条件をチエ
ツクする必要はないので、自由に移行可能である
ことは言う迄もない。

休止工程の過池を再使用する時は、過待工
程か洗浄待工程への移行が必要になる。この判断
はオペレータが行い、自動運転中に任意に行なえ
ることが必要不可欠となる。過待工程への移行
は設備が過に使用できる条件が満足してさえい
れば自由に移行して差しつかえない。

洗浄待工程への移行は、再使用に際し洗浄を行
ないたい時のみ移行するものであるから、前述の
強制洗浄機能を利用して洗浄待工程へ移行すれば
オペレータによる任意操作が可能となる。

以上の様な条件処理、工程移行処理、判断制御
は、近年急速に進歩してきたマイクロコンピユー
ターによる制御装置で容易に実現可能であるし、
経済的にもリレーシーケンスやアナログ計器によ
るものと較べて同等かそれ以下で製作可能であ
る。勿論マイクロコンピユータによる実現手段以
外でも本発明には何ら支障はない。

以上のような工程の分割と工程移行規則条件を
満せば、需要量に応じた過池での浄水処理にお
いて、効率良い過池の運転が可能となり、又オ
ペレータの自動運転中への操作介入も自由に出
来、浄水場運営上最も合理的な運転が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の過池の運転工程移行ブロツク
図、第２図は本発明による工程移行ブロツク図の
一例を示す図、第３図は過池の各工程における
シーケンス、タイムチヤートの一例を示す図、第
４図は過池一池当りの配管フロー図の一例を示
す図、第５図は一日の需要水量曲線とそれに対す
る浄水場での処理量のグラフの一例を示す図であ
る。 V₁…原水流入弁、V₂…浄水流出弁、V₃…洗浄
排水弁、V₄…表洗弁、V₅…逆洗弁、V₆…捨水
弁、CV₂…過流量調節弁、CV₅…逆洗流量調節
弁。

Claims

【特許請求の範囲】

１夫々が過待、過、洗浄待、洗浄の工程を
繰返し運転される過池を複数個有し、浄水処理
量に応じて過池数を増減する運転方法であつ
て、浄水処理量の増加したときは、過待工程に
ある池のうち過累積時間および抗のいずれか
がより多いものを選択して過工程に移行し、浄
水処理量が減少したときは過工程にある池のう
ち過累積時間および抗のいずれかがより少な
いものを選択して過待工程に移行することを特
徴とする過池の運転方法。