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公開番号2025112558
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-01
出願番号2024006853
出願日2024-01-19
発明の名称運転管理装置、運転管理方法およびコンピュータプログラム
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類B01D 21/30 20060101AFI20250725BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約
【課題】フロックの性質を定量化した値に基づいて適切な凝集条件を設定する管理者の支援を行う運転管理装置を提供する。
【解決手段】実施形態による運転管理装置は、被処理水に凝集剤を添加する工程を含む水処理プロセスにおける凝集剤添加後の被処理水から採取されたフロックの画像情報を取得する光学装置21と、画像情報を用いた画像解析を行い、画像解析により得られる色相頻度を用いて色相指標を算出する色相解析部22と、色相指標に基づいて、水処理プロセスにおける凝集条件の適正値を演算する適正値演算部23と、を備える。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
被処理水に凝集剤を添加する工程を含む水処理プロセスにおける凝集剤添加後の被処理水から採取されたフロックの画像情報を取得する光学装置と、
前記画像情報を用いた画像解析を行い、前記画像解析により得られる色相頻度を用いて色相指標を算出する色相解析部と、
前記色相指標に基づいて、前記水処理プロセスにおける凝集条件の適正値を演算する適正値演算部と、を備えた運転管理装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記適正値演算部は、前記色相指標が予め設定された前記色相指標の目標値に追従するように、前記凝集条件の適正値を演算する、請求項１記載の運転管理装置。
【請求項３】
前記色相頻度は、第１ピークと第２ピークとを含み、
前記色相指標は、前記第１ピークにおける頻度値と前記第２ピークにおける頻度値との比である、請求項１記載の運転管理装置。
【請求項４】
前記色相頻度は、第１ピークと第２ピークとを含み、
前記色相指標は、前記色相頻度の前記第１ピークと前記第２ピークとの間の色相値を境界とし、前記第１ピークを含む前記色相頻度の第１領域における頻度値の積算値と、前記第２ピークを含む前記色相頻度の第２領域における頻度値の積算値との比である、請求項１記載の運転管理装置。
【請求項５】
前記水処理プロセスは、前記水処理プロセスに流入する原水流量を調整する工程と、前記被処理水にｐＨ調整剤を添加する工程と、前記凝集剤添加後の前記被処理水を撹拌する工程と、を含み、
前記凝集条件は、凝集剤注入率、ｐＨ調整剤注入率、原水流量および撹拌強度の少なくともいずれかである、請求項１記載の運転管理装置。
【請求項６】
前記水処理プロセスは、前記撹拌する工程後の前記被処理水に対し、前記凝集剤を注入する二段凝集剤注入工程および前記被処理水を撹拌する二段凝集撹拌工程を更に含み、
前記凝集条件は、前記二段凝集剤注入工程における凝集剤注入率と、前記二段凝集撹拌工程における撹拌強度との少なくともいずれかを更に含む、請求項５記載の運転管理装置。
【請求項７】
前記水処理プロセスは、前記被処理水に前記凝集剤が添加される混和池において前記被処理水を撹拌する工程と、前記混和池の後段に設置されたフロック形成池に含まれる前記被処理水が順次流入する複数の池の各々において前記被処理水を撹拌するフロック形成工程と、を含み、
前記光学装置は、前記混和池および前記フロック形成池の複数の前記池の各々から採取された複数の前記フロックの前記画像情報を取得し、
前記色相解析部は、複数の前記フロックの前記画像情報各々の前記画像解析により得られる前記色相頻度を用いて複数の色相指標を算出し、
前記適正値演算部は、前記混和池から採取された前記フロックに対応する前記色相指標と、前記フロック形成池の複数の前記池から採取された前記フロック各々に対応する前記色相指標とを比較した結果に応じて、前記凝集条件を調整すべきであるか否か判断する、請求項１記載の運転管理装置。
【請求項８】
被処理水に凝集剤を添加する工程を含む水処理プロセスにおける凝集剤添加後の被処理水から採取されたフロックの画像情報を取得し、
前記画像情報を用いた画像解析を行い、前記画像解析により得られる色相頻度を用いて色相指標を算出し、
前記色相指標に基づいて、前記水処理プロセスにおける凝集条件の適正値を演算する、運転管理方法。
【請求項９】
コンピュータに、請求項８記載の運転管理方法を実行させるコンピュータプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、運転管理装置、運転管理方法およびコンピュータプログラムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
凝集は、浄水施設や産業排水処理など、水を清澄化するために広く使われている技術である。上水施設を例に挙げると、粘土鉱物やプランクトンといった水中の懸濁物質は、水中では分散した状態にあるが、凝集剤やｐＨ調整剤、塩類などの薬剤を添加して粒子表面の荷電状態を中和し、粒子同士が互いに接触しやすい表面状態にする。さらに撹拌によるせん断力を加え、粒子同士の衝突合一を促して集塊化し、大きな凝集物（フロック）へと成長させる。成長したフロックは重力沈降によって分離され、上澄み水は砂ろ過などの分離工程を経て清澄水となる。
【０００３】
フロックは、凝集剤の注入率やｐＨといった化学的な水質影響と、撹拌強度による水理条件の影響とを受けて粒径や密度が変化するため、流入する原水の水質変動に合わせて凝集剤の注入率やｐＨ、撹拌強度を調整する必要がある。凝集剤注入率を増加させるとフロックの粒径は大きくなるが、同時に密度が低下するため、沈澱池での重力沈降に関わる沈降速度を適切に維持する凝集剤注入率と撹拌強度とはリアルタイムに変化する。
【０００４】
現状の上水施設の運転管理は、熟練技術者の経験値や、それまでの運用実績に基づいて行われているが、技術継承の難しさや、臭気や藻類の発生などの、気候の変動に伴う経験のない水質変動が起こりつつあることが課題となっている。上水施設の運転管理、特に凝集剤の注入率設定を自動化するためには、原水の水質変動に対して、適切な凝集条件を抽出する必要がある。
【０００５】
一般的に、適切な凝集条件の設定を目的とした水質を把握する手段として、濁度計やｐＨ計のようなオンライン信号を出力できるセンサが用いられる。しかし、水質の中には、既存のオンラインセンサで検知できないような水質項目もある。
【０００６】
そこで、水質の把握に加え、フロックを画像撮影によって検知し、画像解析結果を適切な凝集条件の設定に反映する技術が提案されている。混和池あるいはフロック形成池のフロックを含む水を採水し、フロックの画像を撮影する。画像解析結果から、フロックの真円度やフラクタル次数を算出し、一定以上の真円度、あるいはフラクタル次数となるように、凝集剤注入率や撹拌強度を調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2019-55406号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フロックの大きさや密度などの物性は、沈降速度に影響し、処理水質の清澄性に関連付いている。しかし、水中のフロックからフロック径や密度などの物質情報を得て、水処理施設の運転管理に生かすことが困難であった。それは、フロックは水中に存在し、気中では構造を維持できずに変質するため、水中に存在したままフロックの物理情報を測定する必要があることが一因である。例えばフロック密度は沈降速度から概算する方法が一般的であることからも、フロック密度の直接的な測定手法は確立されていないことが伺える。
【０００９】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、フロックの性質を定量化した値に基づいて適切な凝集条件を設定する管理者の支援を行う運転管理装置、運転管理方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態による運転管理装置は、被処理水に凝集剤を添加する工程を含む水処理プロセスにおける凝集剤添加後の被処理水から採取されたフロックの画像情報を取得する光学装置と、前記画像情報を用いた画像解析を行い、前記画像解析により得られる色相頻度を用いて色相指標を算出する色相解析部と、前記色相指標に基づいて、前記水処理プロセスにおける凝集条件の適正値を演算する適正値演算部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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