特許ウォッチ

公開番号2024170201
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-06
出願番号2023087229
出願日2023-05-26
発明の名称注入率算出システム、水処理システム、および注入率算出方法
出願人株式会社クボタ
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C02F 1/00 20230101AFI20241129BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率の精度を向上させる。
【解決手段】注入率算出システム(2)は、薬剤の注入位置と前記注入位置よりも上流側の位置との少なくとも一方にて測定された上流側データと、薬剤が注入された後の混和水の状態を評価する評価指標とを取得する取得部(21)と、上流側データから薬剤の注入率を、推定モデルを用いて推定する注入率推定部(22)と、推定された注入率を、評価指標に基づいて補正する注入率補正部(41)と、上流側データを説明変数とし、補正された注入率を目的変数とする教師データを用いて、推定モデルを更新する更新部(51)と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率を算出する注入率算出システムであって、
前記薬剤の注入位置と前記注入位置よりも上流側の位置との少なくとも一方にて測定された上流側データと、前記薬剤が注入された後の混和水の状態を評価する評価指標とを取得する取得部と、
前記上流側データから前記薬剤の注入率を、推定モデルを用いて推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記注入率を、前記評価指標に基づいて補正する補正部と、
前記上流側データを説明変数とし、前記補正部が補正した前記注入率を目的変数とする教師データを用いて、前記推定モデルを更新する更新部と、を備える注入率算出システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率を算出する注入率算出システムであって、
前記薬剤の注入位置と前記注入位置よりも上流側の位置との少なくとも一方にて測定された上流側データを取得する取得部と、
前記上流側データと前記薬剤の注入率とを説明変数とし、前記薬剤が注入された後の混和水の状態を評価する評価指標を目的変数とする教師データを用いて構築された推定モデルを用いて、前記上流側データと前記薬剤の注入率とから推定される前記評価指標が目標値となるように、前記薬剤の注入率を最適化する最適化部と、を備える注入率算出システム。
【請求項３】
前記上流側データは、前記浄水施設に流入する原水の濁度である原水濁度を含み、
前記評価指標は、前記原水濁度の取得位置から前記混和水の状態の取得位置まで流下するのに費やす時間が、前記原水濁度の取得時点から経過した時点における評価指標である、請求項１または２に記載の注入率算出システム。
【請求項４】
前記上流側データは、原水の属性を示す属性データと、前記薬剤の注入位置よりも上流側の位置にて注入される、前記薬剤とは別の薬剤の注入率と、前記原水を処理した水であって前記原水に混合される水の水量との少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の注入率算出システム。
【請求項５】
前記薬剤は凝集剤であり、
前記評価指標は、フロックの撮影画像から取得される、請求項１または２に記載の注入率算出システム。
【請求項６】
前記薬剤は塩素剤であり、
前記評価指標は残留塩素濃度である、請求項１または２に記載の注入率算出システム。
【請求項７】
前記塩素剤は、第１の位置と、第１の位置よりも下流側の第２の位置とにおいて注入され、
第２の位置にて注入される塩素剤の注入率を説明変数または目的変数に含む推定モデルは、第１の位置にて注入される塩素剤の注入率および注入後の残留塩素濃度を説明変数として含む、請求項６に記載の注入率算出システム。
【請求項８】
請求項１または２に記載の注入率算出システムと、
前記注入率算出システムが算出した前記注入率に従って前記薬剤の注入を制御する制御装置と、を含む水処理システム。
【請求項９】
請求項１に記載の注入率算出システムとしてコンピュータを機能させるための注入率算出プログラムであって、前記推定部、前記補正部、および前記更新部としてコンピュータを機能させるための注入率算出プログラム。
【請求項１０】
請求項２に記載の注入率算出システムとしてコンピュータを機能させるための注入率算出プログラムであって、前記最適化部としてコンピュータを機能させるための注入率算出プログラム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水施設で用いられる薬剤の注入率を算出するための技術に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
水処理システムでは、塩素、凝集剤等の各種の薬剤が投入されて、所定の基準を満たす水質の水が生成される。このため、上記薬剤の投入量を如何に制御するかが重要となる。
【０００３】
特許文献１に記載のモデル生成装置は、浄水場に流入する流入水へ注入する凝集剤の注入率を推定するための回帰モデルを生成する。上記モデル生成装置は、凝集剤を注入する前の上記流入水の濁度である注入前濁度を含む水質データと、上記流入水へ注入した凝集剤の注入率とを含むデータセットの集合をクラスタリングして複数のクラスタを生成する。次に、上記モデル生成装置は、生成された複数のクラスタ毎に、上記水質データを説明変数とし、上記注入率を目的変数とする学習データを用いて、上記回帰モデルを生成する。
【０００４】
特許文献２に記載の凝集剤注入制御装置は、凝集剤が注入された被処理水である混和水におけるフロックの凝集状態を制御量とし、被処理水に対する凝集剤の注入率を操作量としてフィードバック制御を行う。また、上記凝集剤注入制御装置は、混和水中のフロックを沈澱させる沈澱池の濁度及びその目標値に基づいて、上記フィードバック制御における上記制御量の目標値を決定する。
【０００５】
特許文献３に記載の凝集剤注入制御システムでは、原水濁質電荷量推定手段は、原水に含まれる濁質粒子表面の電荷量を推定し、凝集後荷電状態測定手段は、凝集剤注入後の荷電状態を測定する。凝集剤注入率設定装置は、原水に含まれる濁質粒子の表面の電荷量に応じて基本凝集剤注入率を算出し、凝集剤注入後の荷電状態に応じて基本凝集剤注入率を補正して実注入率を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－０９８１９１号公報
特開２０１９－１９３９１６号公報
特開２００２－２０５０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のモデル生成装置では、学習データが、流入水の現在の状況などに適合しなくなった場合、凝集剤の注入率の推定値が最適値とはならない可能性がある。特許文献２に記載の凝集剤注入制御装置では、沈澱池の濁度を測定してから、凝集剤の注入率を変更するまでにタイムラグが生じる。このため、被処理水の水質が急変した場合には、沈澱池の濁度が一時的に悪化することになる。特許文献３のように、フィードフォワード（ＦＦ）制御とフィードバック（ＦＢ）制御とを組み合わせることにより、特許文献１および特許文献２の上記問題点は、或る程度解決されるが、未だ改善の余地がある。
【０００８】
本発明の一態様は、浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率の精度を向上できる注入率推定システムを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る注入率算出システムは、浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率を算出する注入率算出システムであって、前記薬剤の注入位置と前記注入位置よりも上流側の位置との少なくとも一方にて測定された上流側データと、前記薬剤が注入された後の混和水の状態を評価する評価指標とを取得する取得部と、前記上流側データから前記薬剤の注入率を、推定モデルを用いて推定する推定部と、前記推定部が推定した前記注入率を、前記評価指標に基づいて補正する補正部と、前記上流側データを説明変数とし、前記補正部が補正した前記注入率を目的変数とする教師データを用いて、前記推定モデルを更新する更新部と、を備える。
【００１０】
本発明の別の態様に係る注入率算出システムは、浄水施設に流入する原水を処理するために注入する薬剤の注入率を算出する注入率算出システムであって、前記薬剤の注入位置と前記注入位置よりも上流側の位置との少なくとも一方にて測定された上流側データを取得する取得部と、前記上流側データと前記薬剤の注入率とを説明変数とし、前記薬剤が注入された後の混和水の状態を評価する評価指標を目的変数とする教師データを用いて構築された推定モデルを用いて、前記上流側データと前記薬剤の注入率とから推定される前記評価指標が目標値となるように、前記薬剤の注入率を最適化する最適化部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許