專利名稱：凝集劑注入控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及凈水處理設(shè)施的監(jiān)視控制系統(tǒng)，尤其是涉及控制凝集劑的注入量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在凈水廠中，實施一種凝集沉淀處理通過向取出的原水注入凝集劑，使原水中的 濁質(zhì)部分凝集而形成絮凝物，通過沉淀池使生成的絮凝物沉降分離。沉降分離絮凝物后的 沉淀水被導(dǎo)入下一個凈水設(shè)施即過濾池而進行過濾。在該凝集沉淀處理中，根據(jù)原水水質(zhì) 決定的凝集劑注入率很重要。將河川或湖沼等的地表水作為原水時，原水水質(zhì)由于氣象條 件或季節(jié)等原因而進行變動，因此為了得到設(shè)定的濁度以下的自來水，需要一種能夠決定 適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肼驶蚰瘎┳⑷肓康哪瘎┳⑷肟刂品椒āＴ谀瘎┳⑷肟刂品椒ㄖ芯哂星梆伩刂?，該前饋控制為根?jù)由原水水質(zhì)(濁度、 堿度、PH等)的測量結(jié)果預(yù)先設(shè)定的凝集劑注入模式，運算凝集劑注入率，基于該凝集劑注 入率，注入凝集劑。然而，前饋控制在原水水質(zhì)變動而無法獲得與過去作成的凝集劑注入模 式的一致時，凝集劑注入量不適當(dāng)，會引起凝集不良。其結(jié)果是，沉淀池的出口的濁度變高， 而濁度高的沉淀水被導(dǎo)入過濾池，因此容易引起過濾堵塞，從而存在過濾池的反洗頻度增 加的課題。相對于前饋控制，有基于沉淀池出口的濁度的測量結(jié)果來修正凝集劑注入量的反 饋控制。反饋控制即使在原水水質(zhì)變動的情況下，只要作為沉淀池出口的濁度的變化而測 量該影響，反饋就起作用，因此能夠修正凝集劑注入量。然而，到判明向原水注入凝集劑的 結(jié)果作為沉淀池出口的濁度為止需要約3 4小時，注入量的修正會產(chǎn)生時間延遲。由于 該時間延遲，而難以應(yīng)對原水水質(zhì)急劇變動的情況。由于前饋控制和反饋控制分別具有缺點，因此存在一種前饋/反饋控制對各控 制方式進行組合，首先，根據(jù)原水水質(zhì)，運算基本凝集劑注入率，使用沉淀池出口的濁度，修 正該運算值。前饋/反饋控制與前饋控制相比，即使在無法獲得凝集劑注入模式的一致性 的情況下，反饋也會起作用，因此能夠適當(dāng)?shù)鼐S持凝集劑注入量。然而，由于未解決反饋控 制的課題即時間延遲，因此仍然難以應(yīng)對原水水質(zhì)急劇變動的非常規(guī)情況。為了縮短反饋修正的時間延遲，提出有以下技術(shù)。例如，在專利文獻1中，公開有一種凝集劑注入控制方法測定采集到的試料的濁 度或色度，基于該測定值，運算凝集劑最佳添加量，通過控制凝集劑注入泵，而將凝集劑注 入量控制為最佳。在專利文獻2中，公開有一種凈水凝集處理的控制方法測量凝集劑注入后的絮 凝物的粒徑分布，使用其平均絮凝物直徑，控制凝集劑注入率。在專利文獻3中，提出有一種凝集劑注入控制裝置通過流動電流計來測量流動 電流值，根據(jù)原水的堿度、導(dǎo)電率等修正該電流值，使用修正后的流動電流值，控制凝集劑 注入設(shè)備。在專利文獻4中，公開有一種凝集劑注入控制方法對從混和池采集到的試料照射光而測量電壓信號，將得到的電壓信號分離成與濁度相關(guān)的成分和與濁質(zhì)的偏存度、尺 寸相關(guān)的成分，再進行信號處理，由此控制凝集劑注入量。專利文獻1 日本特開平5-146608號公報專利文獻2 日本特開平10-202013號公報專利文獻3 日本特開2004-223357號公報專利文獻4 日本特開平1-139109號公報在專利文獻1記載的技術(shù)中，利用急速混和裝置采集到注入有凝集劑的原液后， 利用與主體裝置(實際設(shè)備)并列設(shè)置的凝集監(jiān)視裝置，使絮凝物成長，對其過濾，測定濁 度或色度。因此，與上述的使用沉淀池出口的濁度相比，能夠進行快速的反饋修正，但是需 要在凝集監(jiān)視裝置中進行與主體裝置同樣的操作，因此依然在修正中會產(chǎn)生時間延遲。而 且，執(zhí)行所述一連串操作的凝集監(jiān)視裝置與主體裝置的規(guī)模及結(jié)構(gòu)不同，因此存在凝集劑 注入量的修正精度變低的課題。在專利文獻2記載的技術(shù)中，也需要在絮凝物形成池出口采水而測量絮凝物個數(shù) 濃度。因此，與使用沉淀池出口的濁度相比，能夠進行快速的反饋修正，但是與專利文獻1 的技術(shù)相同地，依然具有在修正中產(chǎn)生時間延遲的課題。在專利文獻3記載的技術(shù)中，原水為高濁度時，由于無法使用流動電流計測量流 動電流，因此具有在高濁時難以維持適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肓康恼n題。在專利文獻4記載的技術(shù)中，在凝集劑注入量的控制中使用濁度和濁質(zhì)的偏存度 及尺寸。濁度和濁質(zhì)的偏存度及尺寸是關(guān)于凝集劑注入/急速攪拌處理后的原水(凝集劑 注入水)的數(shù)據(jù)，在到沉淀池出口之前也會受到沉降分離的濁質(zhì)的影響。因此，與使用沉淀 池出口的數(shù)據(jù)的情況相比，存在凝集劑注入量的修正精度變低的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種能夠應(yīng)對上述課題，進一步縮短反饋修正的時間延 遲且能夠適用于原水高濁時的情況，能夠運算出適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肓康哪瘎┳⑷肟刂葡?統(tǒng)。本發(fā)明者們?yōu)榱藢崿F(xiàn)上述目的，完成了具備以下特征的凝集劑注入控制系統(tǒng)的發(fā)明。一種凝集劑注入控制系統(tǒng)，其是凈水廠的凝集劑注入控制系統(tǒng)，通過藥品注入設(shè) 備將凝集劑注入原水而形成絮凝物，通過沉淀池和過濾池從形成有所述絮凝物的所述原水 中除去所述絮凝物而得到自來水，所述凝集劑注入控制系統(tǒng)具備原水傳感器，其測量將所 述凝集劑注入之前的所述原水的水量及至少包含濁度的水質(zhì)；絮凝物分級裝置，其按照含 有的所述絮凝物的粒徑，對在所述沉淀池的比出口靠上游側(cè)采集到的形成有所述絮凝物的 所述原水進行分級而得到分級處理水；分級處理水濁度傳感器，其測量所述分級處理水的 濁度；管理機構(gòu)，其具有注入率運算功能和注入率修正功能，而決定所述凝集劑的注入量， 該注入率運算功能根據(jù)所述原水傳感器測量到的所述原水的水質(zhì)來運算所述凝集劑的注 入率，該注入率修正功能根據(jù)所述原水傳感器測量到的所述原水的濁度和所述分級處理水 濁度傳感器測量到的所述分級處理水的濁度來運算所述凝集劑的注入率的修正值而決定 所述凝集劑的注入量；藥品注入機構(gòu)，其基于所述管理機構(gòu)所決定的所述凝集劑的注入量來控制所述藥品注入設(shè)備。發(fā)明效果與現(xiàn)有的沉淀池出口相比，通過在提早的階段對注入有凝集劑的原水進行采集， 能夠縮短反饋修正的時間延遲，即使原水水質(zhì)變動也能夠提前進行凝集劑注入率的修正。通過利用絮凝物分級裝置對絮凝物進行分級，而使成為測量對象的分級處理水的 濁度低于未對絮凝物進行分級時的濁度，因此即使原水為高濁度也能夠進行濁度測量。


圖1是本發(fā)明的實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的實施例1的管理機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖3是說明本發(fā)明的注入率運算功能的處理流程的流程圖。圖4是說明本發(fā)明的實施例1中的注入率修正功能的處理流程的流程圖。圖5是示出本發(fā)明的實施例1中的ΔΤιι/Τιι。與修正值仏的關(guān)系(式(4))的圖。圖6是示出本發(fā)明的實施例1中的ΔΤιι/Τιι。與修正值仏的關(guān)系(式(7))的圖。圖7是說明本發(fā)明的實施例2中的注入率修正功能的處理流程的流程圖。圖8是示出本發(fā)明的實施例2中的處理水濁度與預(yù)測沉淀水濁度的關(guān)系的圖。圖9是本發(fā)明的實施例3的凝集劑注入控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖10是說明本發(fā)明的實施例3中的注入率修正功能的處理流程的流程圖。圖11是說明本發(fā)明的實施例4中的注入率修正功能的處理流程的流程圖。圖12是本發(fā)明的實施例5中的管理機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。圖13是說明本發(fā)明的實施例5中的數(shù)據(jù)庫檢索功能的處理流程的流程圖。圖14是說明本發(fā)明的實施例5中的注入率修正功能的處理流程的流程圖。圖15是說明絮凝物分級裝置所進行的分級處理前后的凝集劑注入水的絮凝物的 粒徑分布的圖。符號說明10…凝集劑注入控制系統(tǒng)100…管理機構(gòu)110 …CPU120…工藝數(shù)據(jù)庫130…水質(zhì)數(shù)據(jù)庫140…網(wǎng)絡(luò)接口(IF)150…存儲器151…數(shù)據(jù)收集功能152…注入率運算功能153…注入率修正功能154…數(shù)據(jù)庫檢索功能200…網(wǎng)絡(luò)300…藥品注入機構(gòu)400…凈水處理設(shè)施
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410. 原水
420. 原水傳感器
430. 著水井
440. 混和池
450. 藥品注入設(shè)備
460. 絮凝物形成池
470. 沉淀池
480. 沉淀水
490. 過濾池
500. 過濾水
510. 凈水池
520. 自來水
530. 絮凝物分級裝置
540. 廢水
550. 分級處理水
560. 第一濁度傳感器
570. 第二濁度傳感器
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的凝集劑注入控制系統(tǒng)的實施方式。本發(fā)明的凝集劑 注入控制系統(tǒng)與上述的專利文獻1 4相比，能夠觀察到實際的凝集劑注入/急速攪拌后 的原水(凝集劑注入水)中含有的沉降性差、粒徑小的絮凝物，從而能夠提高凝集劑注入率 的修正精度。[實施例1]圖1是示出本發(fā)明的凝集劑注入控制系統(tǒng)的一實施方式的圖。如圖1所示，實施 例1中的凝集劑注入控制系統(tǒng)10包括管理機構(gòu)100、網(wǎng)絡(luò)200、藥品注入機構(gòu)300、原水傳感 器420、藥品注入設(shè)備450、絮凝物分級裝置530及第一濁度傳感器(分級處理水濁度傳感 器)560。如下所述，凝集劑注入控制系統(tǒng)10將凝集劑注入凈水處理設(shè)施400。凝集劑注入控制系統(tǒng)10中，原水傳感器420、藥品注入設(shè)備450、絮凝物分級裝置 530及第一濁度傳感器560設(shè)置在凈水處理設(shè)施400內(nèi)。管理機構(gòu)100、網(wǎng)絡(luò)200及藥品注 入機構(gòu)300可以設(shè)置在凈水處理設(shè)施400內(nèi)，也可以設(shè)置在凈水處理設(shè)施400外。在本實 施例中，設(shè)置在凈水處理設(shè)施400外。管理機構(gòu)100與藥品注入機構(gòu)300經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)200連 接，藥品注入機構(gòu)300與凈水處理設(shè)施400經(jīng)由通信回線連接，分別發(fā)送接收數(shù)據(jù)。凈水處理設(shè)施400除了上述的原水傳感器420、藥品注入設(shè)備450、絮凝物分級裝 置530及第一濁度傳感器560之外，還具備著水井(著水井)430、混和池440、絮凝物形成 池460、沉淀池470、過濾池490及凈水池510。在凈水處理設(shè)施400中，對從河川、地下水等水源取到的原水410進行凈水處理， 并將最終得到的過濾水500作為自來水從凈水池510送水。原水410首先被導(dǎo)入著水井430，然后，依次被導(dǎo)入混和池440、絮凝物形成池460、沉淀池470、過濾池490、凈水池510，進行處理。以下，說明原水410的處理過程。原水410通過原水傳感器420測量水量和水質(zhì)，沉降除去粒徑大的沙等之后，被導(dǎo) 入著水井430。在著水井430中，為了提高凝集劑的凝集效果，而從未圖示的藥品注入設(shè)備向原 水410注入酸劑或堿劑。在混和池440中，將凝集劑從藥品注入設(shè)備450注入到原水410中，并進行急速攪 拌。在急速攪拌的作用下，原水410中的濁質(zhì)部分凝集而形成絮凝物。然后，注入了凝集劑 的原水410 (以下，稱為“凝集劑注入水”)被導(dǎo)入絮凝物形成池460。藥品注入設(shè)備450由藥品注入機構(gòu)300控制，將凝集劑注入原水410，測量凝集劑 的注入量等的工藝數(shù)據(jù)。在絮凝物形成池460中，緩速攪拌凝集劑注入水，促進絮凝物的成長。緩速攪拌后 的凝集劑注入水被導(dǎo)入沉淀池470。在沉淀池470中，緩速攪拌后的凝集劑注入水的絮凝物被沉降分離。分離了絮凝 物后的凝集劑注入水即沉淀水480被導(dǎo)入過濾池490。在過濾池490中，對沉淀水480進行過濾，除去在沉淀池470中未沉降分離的微細 的絮凝物。過濾處理后的沉淀水480，即過濾水500被導(dǎo)入凈水池510。過濾水500作為自 來水從凈水池510向需要的家庭供給。在混和池440中，通過泵等送水機構(gòu)(未圖示)采集凝集劑注入水的一部分，并將 其導(dǎo)入到絮凝物分級裝置530。凝集劑注入水的采集地點只要在將凝集劑注入原水410的 混和池440后，在到沉淀池470的出口之間即可，優(yōu)選，從混和池440與絮凝物形成池460 之間進行采水。在絮凝物分級裝置530中，對凝集劑注入水中含有的絮凝物進行分級，而得到廢 水540和分級處理水550。分級處理水550的水質(zhì)由第一濁度傳感器560測量。絮凝物分 級裝置530的作用是能夠提前把握受沉淀水480的濁度(以下，稱為“沉淀水濁度”)影響 的沉降性差、粒徑小的絮凝物的含有比率狀態(tài)。通常，絮凝物的粒徑為1 100 μ m各種各樣，但是沉降性差的絮凝物是粒徑為 50 μ m以下，尤其是15m以下的小絮凝物。因此，絮凝物分級裝置530進行的分級是分離由 50 μ m以下、優(yōu)選5 15m的范圍決定的某粒徑以下的小絮凝物。因此，實施分級時，與凝集 劑注入水相比，分級處理水550的小絮凝物的含有比率變高，廢水540的小絮凝物的含有比
率變低。圖15中示出絮凝物分級裝置530所進行的分級處理前后的與凝集劑注入水的絮 凝物的粒徑相對的粒子數(shù)的分布(粒徑分布)例。分級處理使用網(wǎng)眼10 μ m的過濾器進行。 圖15示出通過絮凝物分級裝置530對凝集劑注入水進行分級處理時，即使分級處理前的 絮凝物的粒徑分布如A和B那樣不同，只要沉降性差的小絮凝物(粒徑為10 μ m以下的絮 凝物)大致同量，分級處理水550分級處理后的凝集劑注入水)的絮凝物的粒徑分布就為 相互類似的分布(A’和B’)。因此，即使如粒徑分布A和B那樣分級處理前的絮凝物的平 均粒徑不同，分級處理后得到的分級處理水550的絮凝物的粒徑分布A，與B，也類似。艮口， 無論凝集劑注入水中含有的絮凝物為何種粒徑分布，都能夠從凝集劑注入水得到含有較多 沉降性差的小絮凝物的分級處理水550。
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在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖15所示的凝集劑注入水的粒徑分布A和粒徑分布B那樣，沉 降性差的小絮凝物(粒徑為IOm以下的絮凝物)大致同量，但是絮凝物的平均粒徑不同時， 通過粒徑分布A的凝集劑注入水和粒徑分布B的凝集劑注入水進行改變凝集劑注入量的控 制。例如，以平均粒徑為參數(shù)，使用若平均粒徑變大則凝集劑注入量減少的注入率式進行反 饋控制時，相對于平均粒徑大的粒徑分布B，進行使凝集劑注入量減少的控制。凝集劑注入 量減少時，沉降性差的小絮凝物進一步增加，作為結(jié)果，沉淀水濁度存在變高的可能性。如此，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于沉降性差的小絮凝物大致同量，因此即使在本來凝集劑 注入量相同的情況下，也存在進行改變凝集劑注入量的控制或該控制的結(jié)果是沉淀水濁度 變高的課題。然而，在本發(fā)明中，由于能夠觀察到含有較多沉降性差、粒徑小的絮凝物的分級處 理水550，從而能夠避免現(xiàn)有技術(shù)的課題。在此，絮凝物分級裝置530的過濾器可以是陶瓷制也可以是金屬制，只要能夠快 速地對凝集劑注入水中含有的絮凝物進行分級即可，并未特別限定。作為絮凝物分級裝置530，除上述的過濾器之外，列舉有例如由旋轉(zhuǎn)過濾器形成的 微粒子分級裝置、液體旋風(fēng)分離器、沉降分離裝置、浮上分離裝置等，只要是能夠相對于凝 集劑注入水快速地提高由50 μ m以下、優(yōu)選5 15 μ m的范圍決定的粒徑以下的絮凝物的 含有比率的機構(gòu)即可，并未特別限定。返回圖1，繼續(xù)說明本發(fā)明的凝集劑注入控制系統(tǒng)10。分別地，原水傳感器420、第一濁度傳感器560測量水質(zhì)數(shù)據(jù)，原水傳感器420和 藥品注入設(shè)備450測量水量或凝集劑的注入量等工藝數(shù)據(jù)。該水質(zhì)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)經(jīng)由通 信回線發(fā)送給藥品注入機構(gòu)300。作為水質(zhì)數(shù)據(jù)，在原水傳感器420中測量水量、濁度及堿 度，在第一濁度傳感器560中測量濁度。藥品注入機構(gòu)300執(zhí)行控制藥品注入設(shè)備450等的凈水處理設(shè)施400的各工藝的 控制。而且，藥品注入機構(gòu)300經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)200在與管理機構(gòu)100之間相互發(fā)送接受測量到 的水質(zhì)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)及后述的控制數(shù)據(jù)。管理機構(gòu)100包括例如個人計算機等的計算機、及該計算機執(zhí)行的軟件。管理機 構(gòu)100經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)200從藥品注入機構(gòu)300接收水質(zhì)數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，使用接收到的水質(zhì)數(shù) 據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，運算凝集劑的注入量。該凝集劑注入量作為控制數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)200發(fā)送給 藥品注入機構(gòu)300。在此，使用圖2，詳細說明管理機構(gòu)100。圖2是本實施方式中的管理機構(gòu)100的 結(jié)構(gòu)圖。管理機構(gòu)100具備CPU 110、工藝數(shù)據(jù)庫120、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130、網(wǎng)絡(luò)接口(IF) 140 及存儲器150。存儲器150中存儲有用于使管理機構(gòu)100具有數(shù)據(jù)收集功能151、注入率運算功能 152、注入率修正功能153的程序。CPU 110執(zhí)行該程序，使上述的各功能起作用。IF 140是與網(wǎng)絡(luò)200的接口，起到與藥品注入機構(gòu)300進行信息通信的作用，該藥 品注入機構(gòu)300與網(wǎng)絡(luò)200連接。工藝數(shù)據(jù)庫120中存儲有數(shù)據(jù)收集功能151在現(xiàn)在及過去通過藥品注入機構(gòu)300 收集到的工藝數(shù)據(jù)。具體來說，存儲有通過原水傳感器420測量的水量或通過藥品注入設(shè)
9備450測量到的凝集劑注入量等。而且，在實施例4中還預(yù)先設(shè)定并存儲有后述的測量周 期At。水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130中存儲有數(shù)據(jù)收集功能151在現(xiàn)在及過去通過藥品注入機構(gòu)300 收集到的水質(zhì)數(shù)據(jù)。具體來說，存儲有通過原水傳感器420、第一濁度傳感器560測量到的 濁度及堿度等。而且，水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130中分別預(yù)先設(shè)定并存儲有后述的處理水濁度的目標(biāo) 值DV1、沉淀水濁度的目標(biāo)值DV2及過濾水濁度的目標(biāo)濁度DV3。如上所述，數(shù)據(jù)收集功能151通過藥品注入機構(gòu)300收集工藝數(shù)據(jù)或水質(zhì)數(shù)據(jù)。注入率運算功能152根據(jù)水質(zhì)數(shù)據(jù)，運算基本凝集劑注入率?；灸瘎┳⑷肼?是根據(jù)原水410的水質(zhì)求出的凝集劑注入率。圖3中示出注入率運算功能152的處理流程。在Sl中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得原水410的水質(zhì)數(shù)據(jù)。該水質(zhì)數(shù)據(jù)是通過原水傳 感器420測量到的原水410的濁度Tutl (以下，稱為“原水濁度Tuc/')或堿度AL。在S2中，按照式(1)，運算基本凝集劑注入率F。。F0 = al · Tu0a2+a3 · ALa4 ... (1)在此，al、a2、a3、a4是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。例如，若al = 5.5，a2 = 0. 4，a3 = -0. 55，a4 = 0. 04時，原水濁度Tu0為100度，堿度AL為35mg/L,則基本凝集劑 注入率Ftl由下式得出。F0 = 5. 5 · Tu00-4+ (-0. 55) · AL0.04 = 34mg/L ... (2)雖然凝集劑注入率Ftl由于原水410的水質(zhì)、水量及凈水廠的規(guī)格而不同，但是至 少優(yōu)選為5 100mg/L的范圍。運算基本凝集劑注入率Ftl的式子并不局限于式(1)。也可以通過原水傳感器420 測量堿度、水溫、PH或紫外線吸光度，并按照考慮了該測量值的式子來運算基本凝集劑注入
率F00運算出的基本凝集劑注入率Ftl由注入率修正功能153進行輸入、修正。接下來，說明注入率修正功能153。圖4示出實施例1中的注入率修正功能153的 處理流程。在S3中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得預(yù)先設(shè)定的處理水濁度的目標(biāo)值DV1 (以下，稱為 “目標(biāo)濁度DV1 ” )。處理水濁度是分級處理水550的濁度。在S4中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得原水濁度Tutl和通過第一濁度傳感器560測量到 的處理水濁度Tu115在S5中，按照式(3)，運算處理水濁度Tu1與目標(biāo)濁度DV1的偏差Δ Tu。Δ Tu = Tu1-DV1 ...(3)在S6中，按照式(4)，使用偏差Δ Tu，運算基本凝集劑注入率Ftl的修正值Q1。Q1 = bl · (ATu/Tu0) ...(4)在此，bl是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。圖5中示出由式(4)表示的ATu/Tu。 與修正值Q1的關(guān)系。例如，若bl = 30時，原水濁度Tutl為100度，處理水濁度Tu1為20度， 及目標(biāo)濁度DV1為5度，則修正值Q1由下式得出。Q1 = 30 · (Δ Tu/Tu0) = 4. 5mg/L ... (5)雖然修正值Q1由于凝集劑注入水的采集位置、絮凝物分級裝置530的規(guī)格及基本 凝集劑注入率Ftl的運算式的設(shè)定而適合值不同，但是至少優(yōu)選在-20 20mg/L的范圍。
在S6中，運算修正值仏的式子并不局限于式(4)。也可以通過原水傳感器420測 量堿度、水溫、PH或紫外線吸光度，并按照考慮了該測量值的式子來運算修正值Qi。在S7中，取得通過注入率運算功能152運算出的基本凝集劑注入率F。。在S8中，按照式(6)，運算凝集劑注入率&。F1 = F0+Q1 ...(6)在S9中，從工藝數(shù)據(jù)庫120取得通過原水傳感器420測量到的原水410的水量。最后，在S10中運算凝集劑注入量。將凝集劑注入率&乘以原水410的水量來求 出凝集劑注入量。運算出的凝集劑注入量作為控制數(shù)據(jù)通過藥品注入機構(gòu)300被輸入藥品注入設(shè) 備450。藥品注入設(shè)備450按照該凝集劑注入量將凝集劑注入原水410。另外，在修正值仏的運算中，除式(4)之外，還可以使用式(7)。Qi = exp(cl-c2/ T) tan(c3 ( A Tu/Tu0) ji )... (7)在此，cl、c2、c3是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。T是原水410的水溫(°C )。圖 6示出由式(7)表示的八如/！^與仏的關(guān)系。式(7)是在仏中設(shè)置死區(qū)的式子。使用該式時，僅在濁度急變時實施反饋控制。在本發(fā)明中，在凈水處理設(shè)施400的工藝的較早階段(絮凝物形成池460前)進 行采水，因此能夠縮短注入量的修正的時間延遲，即使原水410的水質(zhì)變動也能夠提前進 行基本凝集劑注入率&的修正。另外，由于通過絮凝物分級裝置530對絮凝物進行分級，因此成為測量對象的處 理水濁度TUl低于未對絮凝物進行分級時的凝集劑注入水的濁度。因此，即使原水410為 高濁度，也能夠進行濁度測量，并能夠維持適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肓?。如上所述求出的修正值仏為正偏差?gt; 0)時，追加注入不足量的凝集劑，為負 偏差(Qi<0)時，抑制過剩的凝集劑注入，從而能夠?qū)⒊恋沓爻隹诘某恋硭疂岫染S持成預(yù) 先設(shè)定的沉淀池出口的沉淀水濁度的目標(biāo)值DV2(以下，稱為“目標(biāo)濁度DV2”)。而且，在負 偏差時，由于能夠抑制過剩的凝集劑注入，因此能夠有助于減少成本。[實施例2]實施例2是在實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)中，利用注入率修正功能153來 預(yù)測凝集劑注入水到達沉淀池出口時的濁度，基于該預(yù)測的濁度而求出凝集劑注入量的 例子。凝集劑注入水達到沉淀池出口時的預(yù)測濁度Tu廣乂以下，稱為“預(yù)測沉淀水濁度 Tu2cal")根據(jù)處理水濁度TUl來運算。凝集劑注入控制系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)或處理與實施例1相 同，但是注入率修正功能153的處理不同。以下，說明實施例2中的注入率修正功能153。圖7示出實施例2中的注入率修正 功能153的處理流程。在S11中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)濁度DV2。在S12中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得原水濁度TU(1和通過第一濁度傳感器560測量 到的處理水濁度TUl。在S13中，按照式(8)，根據(jù)處理水濁度TUl，運算預(yù)測沉淀水濁度Tu2ea1。Tu2cal = dl (TUl) d2+d3 ... (8)在此，dl、d2、d3是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。圖8示出處理水濁度TUl與預(yù)
11測沉淀水濁度Tu2eal的關(guān)系。如此，預(yù)測沉淀水濁度Tu2eal能夠通過以處理水濁度TUl為變量的函數(shù)來表現(xiàn)。運算預(yù)測沉淀水濁度Tu廣1的式子并不局限于式(8)。也可以通過原水傳感器420 測量堿度或水溫或PH等，并按照考慮了該測量值的式子來運算預(yù)測沉淀水濁度Tu廣\在S14中，按照式(9)，運算預(yù)測沉淀水濁度Tu2eal與目標(biāo)濁度DV2的偏差A(yù)Tu。A Tu = Tu2cal-DV2 ...(9)在S15中，按照式(10)，使用偏差A(yù)Tu，運算基本凝集劑注入率F。的修正值仏。= ml ( ATii/TUq) ... (10)在此，ml是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。在S15中，運算修正值仏的式子并不局限于式(10)。也可以通過原水傳感器420 測量堿度、水溫、PH或紫外線吸光度，并按照考慮了該測量值的式子來運算修正值Qi。在S15中運算了修正值Qi以后，進行與實施例1相同的處理。即，圖7的從S16到 S19的處理與實施例1所述的圖4的從S7到S10的處理相同。實施例2的凝集劑注入控制系統(tǒng)具有與實施例1的系統(tǒng)同樣的效果。而且，在本 實施例中，將在凈水廠通常多設(shè)定作為目標(biāo)值的沉淀水濁度使用在偏差A(yù)Tu的運算中，因 此具有由操作者容易把握水質(zhì)狀況的優(yōu)點。[實施例3]實施例3是在實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)中，追加了由傳感器測量的測量項 目的例子。在實施例3中追加的測量項目是原水410的紫外線吸光度E26(i和沉淀水480的 濁度Tu2(以下，稱為“沉淀水濁度Tu2”)，并使用在注入率修正功能153的運算中。圖9示出實施例3中的凝集劑注入控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。實施例3的凝集劑注入控制 系統(tǒng)10是與實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)同樣的結(jié)構(gòu)，但是如圖9所示，測量沉淀水濁 度Tu2的第二濁度傳感器(出口側(cè)濁度傳感器)570設(shè)置在沉淀池470的出口這一點不同。另外，實施例3的原水傳感器420也測量原水410的紫外線吸光度E26(l。紫外線吸 光度E26(i和沉淀水濁度Tu2與實施例1所述的其他水質(zhì)數(shù)據(jù)同樣地，通過藥品注入機構(gòu)300 存儲在水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130中。實施例3的凝集劑注入控制系統(tǒng)10進行與實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)相同 的處理，但是注入率修正功能153的處理不同。以下，說明注入率修正功能153的處理。圖10示出實施例3中的注入率修正功能153的處理流程。在S20中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)濁度DVi、DV2。在S21中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得原水濁度TU(1、處理水濁度TUl、沉淀水濁度1\12及 紫外線吸光度E26Q。在S22中，按照式(3)或式(9)，運算偏差A(yù)Tu。在S23中，使用偏差A(yù)Tu和紫外線吸光度E26Q，按照式(11)或式(12)，運算基本 凝集劑注入率h的修正值Qp= el ( A Til/Til。)+e2 (E260) e3+e4 ... (11)Qi = exp(fl-f2/T) tan (f3 ( A Tu/Tu0) n ) +f4 (E260)f5 ... (12)在此，el、e2、e3、e4、fl、f2、f3、f4、f5是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。在S23中，運算修正值仏的式子并不局限于式(11)或式(12)。也可以通過原水傳感器420測量堿度、水溫或pH，并按照考慮了該測量值的式子來運算修正值Qp在S24中，取得通過注入率運算功能152運算出的基本凝集劑注入率F。。在S25中，按照式(6)，運算凝集劑注入率&。在S26中，使用沉淀水濁度Tu2和目標(biāo)濁度DV2，按照式(13)，運算凝集劑注入率& 的修正值Q2。Q2 = gl (Tu2-DV2) ...(13)在此，gl是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。在S26中，運算修正值02的式子并不局限于式(13)。也可以通過原水傳感器420 或第二濁度傳感器570測量堿度、水溫或pH，并按照考慮了該測量值的式子來運算修正值
Q2o在S27中，使用在S26中得到的修正值Q2，按照式(14)，運算凝集劑注入率F2。F2 = F1+Q2 …(14)在S28中，從工藝數(shù)據(jù)庫120取得通過原水傳感器420測量到的原水410的水量。最后，在S29中，運算凝集劑注入量。將凝集劑注入率&乘以原水410的水量來 求出凝集劑注入量。此外，在本實施例中，使用了紫外線吸光度氏6(1，但是也可以取而代之地使用原水 410的全有機碳量T0C。這種情況下，全有機碳量T0C由原水傳感器420測量，并存儲在水 質(zhì)數(shù)據(jù)庫130中。另外，在本實施例中，使用了沉淀水濁度Tu2和目標(biāo)濁度DV2，但是也可以使用過濾 水500的濁度Tu3 (以下，稱為“過濾水濁度Tu3” )和過濾池490出口的過濾水濁度TU3的 目標(biāo)濁度DV3(以下，稱為“目標(biāo)過濾水濁度DV3”)。這種情況下，在過濾池490的出口設(shè)置 第二濁度傳感器570來測量過濾水濁度Tu3。目標(biāo)過濾水濁度DV3預(yù)先設(shè)定而事先存儲在 水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130中。使用過濾水濁度Tu3和目標(biāo)過濾水濁度DV3時，根據(jù)過濾水濁度TU3與目標(biāo)過濾水 濁度偏差，按照式(15)，運算修正值Q2。Q2 = il (Tu3-DV3) — (15)在此，il是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。實施例3的凝集劑注入控制系統(tǒng)具有與實施例1相同的效果。而且，在本實施例 中，通過執(zhí)行使用了沉淀水濁度Tu2的反饋修正，能夠增加可靠性，進行更穩(wěn)定的控制。[實施例4]實施例4是在實施例1的凝集劑注入控制系統(tǒng)中，利用注入率修正功能153，考慮 原水濁度的變化率VTU(以下，稱為“濁度變化率VTU”)而運算修正值，求出凝集劑注入量 的例子。凝集劑注入控制系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)或處理與實施例1相同，但是注入率修正功能153 的處理不同。以下，說明實施例4中的注入率修正功能153。圖11示出實施例4中的注入率修 正功能153的處理流程。在S30中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)濁度DVlt)然后，從工藝數(shù)據(jù)庫 120取得預(yù)先設(shè)定的測量周期At。在S31中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得某時刻t的原水濁度TiC、某時刻t的上一次
13(時刻t-Ι)測量的原水濁度TutlH及某時刻t的處理水濁度Tu1。在S32中，根據(jù)原水濁度TiC、TutlH及測量周期At，按照式(16)，運算濁度變化
率 VTU°Vtu = I Tuot-Tu0t^ I / Δ t …(16)在S33中，按照式(3)，運算偏差ΔΤιι。在S34中，使用偏差Δ Tu和濁度變化率Vtu，按照式(17)或式(18)，運算修正值
Q10Q1 = jl · (Δ Tu/Tu0) · j2VTu (j2 > 1)... (17)Q1 = exp(kl-k2/T) · tan (k3 · ( Δ Tu/Tu0) · π ) · k4VTu(k 4 > 1)…(18)在此，jl、j2、kl、k2、k3、k4是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。在S34中，運算了修正值Q1之后，進行與實施例1相同的處理。S卩，圖11的從S35 到S38的處理與實施例1中已述的圖4的從S7到SlO的處理相同。另外，實施例3中的凝集劑注入控制系統(tǒng)也與實施例4相同地，考慮從時刻t的原 水濁度TiC和時刻t-Ι的原水濁度TutlH得到的濁度變化率Vtu而運算修正值Q1,從而能夠 求出凝集劑注入量。而且，在S33中，按照式(3)，運算偏差ΔΤιι，但是也可以在S30中不取 得目標(biāo)濁度DV1而是取得DV2,按照式(9)，運算偏差ΔΤιι。實施例4的凝集劑注入控制系統(tǒng)具有與實施例1相同的效果。而且，在本實施例 中，考慮原水濁度Tutl的時間變化而實施凝集劑注入率的修正，因此即使在原水濁度Tutl急 變時也能進行適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肟刂?。[實施例5]實施例5是在實施例3的凝集劑注入控制系統(tǒng)中，利用注入率修正功能153，考慮 過去的實際數(shù)據(jù)的例子。凝集劑注入控制系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)或處理與實施例3相同，但是管理 機構(gòu)100的結(jié)構(gòu)和處理與注入率修正功能153的處理不同。圖12示出實施例5中的管理機構(gòu)100的結(jié)構(gòu)。在實施例5的情況下，對管理機構(gòu) 100追加數(shù)據(jù)庫檢索功能154。數(shù)據(jù)庫檢索功能154通過存儲在存儲器150中的程序來實 現(xiàn)。因此，CPU 110執(zhí)行該程序，使數(shù)據(jù)收集功能151、注入率運算功能152、注入率修 正功能153功能及數(shù)據(jù)庫檢索功能154起作用。首先，說明數(shù)據(jù)庫檢索功能154。圖13示出數(shù)據(jù)庫檢索功能154的處理流程。在S39中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得現(xiàn)在的原水410的水質(zhì)數(shù)據(jù)(濁度、堿度、水溫、 PH、紫外線吸光度E26tl等)。在S40中，從工藝數(shù)據(jù)庫120取得現(xiàn)在的原水410的水量數(shù)據(jù)。在S41中，取得通過注入率修正功能153運算出的現(xiàn)在的凝集劑注入量。在S42中，從工藝數(shù)據(jù)庫120和水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130，檢索并抽出與現(xiàn)在的原水410的 水質(zhì)、水量及凝集劑注入量相類似的過去的原水410的水質(zhì)、水量及凝集劑注入量的實際 數(shù)據(jù)。在S43中，從存儲在水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130的過去的沉淀水濁度中取得與在S42中 抽出的類似的過去的實際數(shù)據(jù)相對的沉淀水濁度Tu2°ld(以下，稱為“過去的沉淀水濁度Tu2°ld” )。該沉淀水濁度Tu2°ld是與S39 S41中取得的現(xiàn)在的原水410的水質(zhì)、水量及凝 集劑的注入量相對應(yīng)的、過去的沉淀水濁度的實際數(shù)據(jù)。接下來，說明實施例5中的注入率修正功能153。圖14示出實施例5中的注入率 修正功能153的處理流程。在S44中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)濁度DVp DV2。在S45中，從水質(zhì)數(shù)據(jù)庫130取得原水濁度TuQ、處理水濁度Tu115在S46中，按照式(3)或式(9)，運算偏差ΔΤιι。在S47中，按照式(4)、式(7)或式(10)，運算修正值仏。在S48中，取得通過注入率運算功能152運算出的基本凝集劑注入率F。。在S49中，按照式(6)，運算凝集劑注入率F1。在S50中，取得通過數(shù)據(jù)庫檢索功能154取得的過去的沉淀水濁度Tu2°ld。在S51中，使用過去的沉淀水濁度Tu2°ld，按照式(19)，運算修正值Q3。Q3 = 11 · (Tu20ld-DV2) ... (19)在此，11是系數(shù)，預(yù)先通過基礎(chǔ)試驗確定。在S51中，運算修正值Q3的式子并不局限于式(19)。也可以通過原水傳感器420 或第二濁度傳感器570測量堿度、水溫、pH或紫外線吸光度，并按照考慮了該測量值的式子 來運算修正值Q3。在S52中，使用在S51中得到的修正值Q3和在S49中得到的凝集劑注入率F1,按 照式(20)，運算凝集劑注入率F3。F3 = F^Q3 …(20)在S53中，從工藝數(shù)據(jù)庫120取得通過原水傳感器420測量出的原水410的水量。最后，在S54中運算凝集劑注入量。將凝集劑注入率F3乘以原水410的水量而求 出凝集劑注入量。實施例5的凝集劑注入控制系統(tǒng)與實施例3的情況相同，具有與實施例1相同的 效果。而且，在本實施例中，由數(shù)據(jù)庫檢索功能154，取得過去的沉淀水濁度Tu2°ld，執(zhí)行反饋 修正，因此與實施例3相同地，能夠增加可靠性，進行更穩(wěn)定的控制。再者，本實施例的凝集 劑注入控制系統(tǒng)也能夠縮短注入量的反饋修正的時間延遲。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明除了由混和池、絮凝物形成池及沉淀池構(gòu)成的一般的凈水工藝之外，也能 夠適用于在沉淀池的后段附加具有過濾沙或利用膜的過濾設(shè)備的凈水工藝，而且，也能夠 適用于在其后段附加臭氧處理等高級處理設(shè)備的凈水工藝。
權(quán)利要求
一種凝集劑注入控制系統(tǒng)，其是凈水廠的凝集劑注入控制系統(tǒng)，通過藥品注入設(shè)備將凝集劑注入原水而形成絮凝物，通過沉淀池和過濾池從形成有所述絮凝物的所述原水中除去所述絮凝物而得到自來水，所述凝集劑注入控制系統(tǒng)的特征在于，具備原水傳感器，其測量將所述凝集劑注入之前的所述原水的水量及至少包含濁度的水質(zhì)；絮凝物分級裝置，其按照含有的所述絮凝物的粒徑，對在所述沉淀池的比出口靠上游側(cè)采集到的形成有所述絮凝物的所述原水進行分級而得到分級處理水；分級處理水濁度傳感器，其測量所述分級處理水的濁度；管理機構(gòu)，其具有注入率運算功能和注入率修正功能，而決定所述凝集劑的注入量，該注入率運算功能根據(jù)所述原水傳感器測量到的所述原水的水質(zhì)來運算所述凝集劑的注入率，該注入率修正功能根據(jù)所述原水傳感器測量到的所述原水的濁度和所述分級處理水濁度傳感器測量到的所述分級處理水的濁度來運算所述凝集劑的注入率的修正值而決定所述凝集劑的注入量；藥品注入機構(gòu)，其基于所述管理機構(gòu)所決定的所述凝集劑的注入量來控制所述藥品注入設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑注入控制系統(tǒng)，其中，所述注入率修正功能使用所述分級處理水濁度傳感器測量到的所述分級處理水的濁 度，預(yù)測所述沉淀池的出口的形成有所述絮凝物的所述原水的濁度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑注入控制系統(tǒng)，其中，所述原水傳感器測量濁度、堿度、水溫、PH及紫外線吸光度中的至少一個作為所述原水 的水質(zhì)，所述注入率修正功能使用所述原水傳感器測量到的所述原水的濁度、堿度、水溫、PH及 紫外線吸光度中的至少一個，運算所述凝集劑的注入率的修正值，決定所述凝集劑的注入量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑注入控制系統(tǒng)，其中，具備出口側(cè)濁度傳感器，該出口側(cè)濁度傳感器測量所述沉淀池的出口或所述過濾池的 出口的形成有所述絮凝物的所述原水的濁度，所述注入率修正功能使用所述出口側(cè)濁度傳感器測量到的形成有所述絮凝物的所述 原水的濁度，運算所述凝集劑的注入率的修正值，決定所述凝集劑的注入量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑注入控制系統(tǒng)，其中，所述注入率修正功能基于所述原水的濁度的時間變化，運算所述凝集劑的注入率的修 正值，決定所述凝集劑的注入量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑注入控制系統(tǒng)，其中，具備出口側(cè)濁度傳感器，該出口側(cè)濁度傳感器測量所述沉淀池的出口的形成有所述絮 凝物的所述原水的濁度， 所述管理機構(gòu)還具有水質(zhì)數(shù)據(jù)庫，其存儲現(xiàn)在及過去的所述原水及形成有所述絮凝物的所述原水的水質(zhì)數(shù) 據(jù)，該水質(zhì)數(shù)據(jù)至少包含所述出口側(cè)濁度傳感器測量到的形成有所述絮凝物的所述原水的 濁度；工藝數(shù)據(jù)庫，其存儲現(xiàn)在及過去的至少所述原水的水量及所述凝集劑的注入量； 數(shù)據(jù)庫檢索功能，其從所述水質(zhì)數(shù)據(jù)庫和所述工藝數(shù)據(jù)庫抽出數(shù)據(jù)， 所述數(shù)據(jù)庫檢索功能從所述水質(zhì)數(shù)據(jù)庫抽出與現(xiàn)在的所述原水的水質(zhì)、水量及所述凝 集劑的注入量相對應(yīng)的、所述沉淀池的出口的過去的形成有所述絮凝物的所述原水的濁度 的實際數(shù)據(jù)，所述注入率修正功能基于所述實際數(shù)據(jù)，運算所述凝集劑的注入率的修正值，決定所 述凝集劑的注入量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠進一步縮短反饋修正的時間延遲且能夠適用于原水高濁時的情況，能夠運算出適當(dāng)?shù)哪瘎┳⑷肓康哪瘎┳⑷肟刂葡到y(tǒng)。一種凈水廠的凝集劑注入控制系統(tǒng)，從被注入凝集劑而形成有絮凝物的原水(凝集劑注入水)除去絮凝物，具備原水傳感器，其測量凝集劑注入前的原水的水量和水質(zhì)；絮凝物分級裝置，其按照絮凝物的粒徑，對在沉淀池的比出口靠上游側(cè)采集到的凝集劑注入水進行分級而得到分級處理水；分級處理水濁度傳感器，其測量分級處理水的濁度；管理機構(gòu)，其具有根據(jù)原水的水質(zhì)來運算凝集劑注入率的注入率運算功能、及根據(jù)原水濁度和分級處理水濁度來運算凝集劑注入率的修正值而決定凝集劑注入量的注入率修正功能，來決定凝集劑注入量；藥品注入機構(gòu)，其基于管理機構(gòu)所決定的凝集劑的注入量來控制藥品注入設(shè)備。
文檔編號G05B19/04GK101937197SQ20101021974
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者三宮豐, 橫井浩人, 田所秀之, 芳賀鐵郎, 陰山晃治, 館隆廣 申請人:株式會社日立制作所