專利名稱：絮凝劑注入量控制方法及控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向原水注入絮凝劑使原水中的有機物等、雜質(zhì)絮凝來進行過濾的水處理設備的控制方法，尤其涉及一種向原水中注入絮凝劑時的注入量控制方法及控制器。
背景技術：
當在對地表水等具有水質(zhì)變動性質(zhì)的原水進行處理的水處理設備中設置膜過濾裝置，并向原水注入絮凝劑而使有機物等、雜質(zhì)絮凝來進行膜過濾處理時，恰當控制絮凝劑注入量是重要的。如果絮凝劑的注入量不足，則會引起絮凝不良，導致過濾后的水的水質(zhì)下降，而如果絮凝劑的注入量過多，則絮凝塊易碎，使得膜很快被堵塞，膜壓差會在短時間內(nèi)上升，導致無法繼續(xù)處理。
作為以往的膜過濾處理中的絮凝劑注入量控制方法，專利文獻1中記載了按照壓差上升速度與基準值一致的方式改變注入量的方法。另外，在專利文獻2中，雖然不是膜過濾裝置，但記載了根據(jù)原水的流量注入絮凝劑的方法。
專利文獻1特開平10-15307號公報專利文獻2特開平07-112103號公報在按照使壓差的上升速度與預先確定的基準值一致的方式控制絮凝劑注入量的情況下，如果增加送水泵的臺數(shù)，則與1臺送水泵的情況相比，要處理的有機物增加，從而會導致絮凝劑的注入量不足，引起絮凝不良。另外，在向膜過濾裝置輸送的送水量最大的情況下，如果將完全使有機物、雜質(zhì)等絮凝時的壓差的上升速度規(guī)定為基準值，則在送水量達不到最大送水量時，向膜過濾裝置輸送的有機物、雜質(zhì)等的量也會減少。因此，即便使它們完全絮凝，壓差的上升速度也達不到送水量最大時所規(guī)定的壓差上升速度的基準值。此時，如果按照壓差的上升速度與預先確定的基準值一致的方式控制絮凝劑注入量，則絮凝劑注入量有可能過剩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題是即使入口流入量或送水泵的臺數(shù)有變動，也能在穩(wěn)定的狀態(tài)下進行膜過濾運轉(zhuǎn)。
在解決上述課題時，除了壓差的上升速度以外，為了檢測膜過濾裝置的狀態(tài)，只要考慮膜過濾裝置的入口流入量即可。因此，通過測定膜過濾裝置的壓差、膜過濾裝置的入口流入量，并考慮入口流入量而對絮凝劑注入量進行控制。
具體而言，本發(fā)明提供一種絮凝劑注入量控制方法，是在原水中注入絮凝劑而形成絮凝塊，并向膜過濾裝置供給含有已形成絮凝塊的原水來進行過濾的裝置中的絮凝劑注入量控制方法，其中，檢測原水向膜過濾裝置的流入量，并且檢測膜過濾裝置的流入側和流出側的壓差的上升速度，根據(jù)檢測出的所述流入量和壓差的上升速度，控制絮凝劑注入量。
當檢測出的所述流入量變動時，只要將絮凝劑注入量僅改變與流入量的變動成比例的量即可。另外，運轉(zhuǎn)開始時點的絮凝劑注入量優(yōu)選被設定為，根據(jù)原水中的有機物等濃度和流入量而預先設定的量。
通過在運轉(zhuǎn)開始時點，將絮凝劑注入量設定為根據(jù)原水中的有機物等濃度和流入量而預先設定的量，能夠?qū)υ械挠袡C物、雜質(zhì)等進行充分的絮凝塊化。此外，如果在流入量變動時，將絮凝劑注入量僅改變與流入量的變動成比例的量，則即使流入量變動，也能夠?qū)υ械挠袡C物、雜質(zhì)等進行充分的絮凝塊化。
采用本發(fā)明，即使向膜過濾裝置流入的原水流入量變動，也能在穩(wěn)定的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)膜過濾裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的水處理設備的結構的框圖。
圖2是表示圖1所示的控制器的構成例的框圖。
圖3是表示在增加了送水泵的臺數(shù)的情況下確定絮凝劑注入量的順序的步驟圖。
圖4是表示在增加了送水泵的臺數(shù)的情況下，到確定絮凝劑注入量為止的主要因素的聯(lián)系圖。
圖5是概念性表示膜過濾裝置入口流入量和絮凝劑注入量以及原水中有機物等的濃度之間的關系的圖。
圖6是概念性地表示膜過濾裝置入口流入量和絮凝劑注入量以及壓差上升速度之間的關系的圖。
圖中1-原水池，2-絮凝池，3-絮凝劑罐，4-送水泵，5-膜過濾裝置，6-壓差計，7-流入量流量計，8-控制器，9-計測設備，10-運算部，11-控制部，12-操作設備，13-顯示裝置，25-吸入頭，26-噴出頭，27-流入管，28-流出管。
具體實施例方式
圖1表示了本發(fā)明的實施方式所涉及的水處理設備的整體結構。圖示的水處理設備包括地表水流入的原水池1、暫時貯存從該原水池1取入的原水的絮凝池2、與絮凝池2連接配置的絮凝劑罐3、連接在絮凝池2的流出側的吸入頭25、相互并列設置并將吸入側連接到吸入頭25的三臺送水泵4、與三臺送水泵4的流出側公共連接的噴出頭26、利用流入管27在流入側與噴出頭26連接的膜過濾裝置5、連接在膜過濾裝置5的流出側的流出管28、安裝在流入管27上的流入量流量計7、與流入量流量計7的下游側的流入管27和流出管28連接并計測和輸出兩者壓差的壓差計6、將壓差計6和流入量流量計7的輸出作為輸入來控制從絮凝劑罐3注入到絮凝池2的絮凝劑量的控制器8、以及與控制器8連接的顯示裝置13。
在上述水處理設備中，從原水池1中取入的含有作為絮凝對象的有機物、雜質(zhì)(以下稱為有機物等)的原水被暫時貯存在絮凝池2中，從絮凝劑罐3向絮凝池2注入、添加絮凝劑。在絮凝劑罐3的絮凝劑流出側設置有未圖示的絮凝劑的注入量控制機構，通過向絮凝池2注入、添加絮凝劑，對原水中的有機物等進行絮凝而形成絮凝塊。絮凝池2中的含有絮凝塊的原水通過送水泵4被送往膜過濾裝置5而被過濾。被膜過濾裝置5過濾的原水變?yōu)榍鍧嵥鴱牧鞒龉?8排出。
測定膜過濾裝置5的入口壓力和出口壓力之差的壓差計6、和測定膜過濾裝置5的入口流入量的流入量流量計7的各輸出信號被送往控制器8，接著，控制器8將壓差計6和流入量流量計7的各輸出信號作為輸入，利用所述注入量控制機構控制從絮凝劑罐3向絮凝池2注入的絮凝劑的量。
圖2表示了控制器8的結構?？刂破?包括對由所述壓差計6或者流入量流量計7等計測設備9得到的數(shù)據(jù)進行運算處理的運算部10、和將運算部10的處理結果作為輸入并向所述注入量控制機構等操作設備12傳達操作指令的控制部11。在運算部10中存儲有與原水中有機物等的濃度和膜過濾裝置的入口流入量(以下簡單稱為流入量)相對應的絮凝劑注入量的數(shù)據(jù)以及此時的壓差上升速度的數(shù)據(jù)。所述顯示裝置13用于顯示控制器8的運算結果或裝置的狀態(tài)，設備運轉(zhuǎn)者可以利用顯示裝置13進行監(jiān)視控制。另外，在控制器8中，可以進行原水中的有機物等的濃度設定，而運算部10可根據(jù)從所述壓差計6輸入的壓差，計算壓差上升速度，并根據(jù)設定的所述濃度進行運算處理。
圖3表示了控制器8的數(shù)據(jù)處理流程。在設備運轉(zhuǎn)開始之前，讀入從所述壓差計6與流入量流量計7等計測設備9得到的數(shù)據(jù)、以及規(guī)定了所述設定的濃度和絮凝劑注入量的關系的關系表(步驟14)。當開始運轉(zhuǎn)時，以預先規(guī)定的時間間隔接收壓差計6、流入量流量計7的數(shù)據(jù)(步驟15)。接著，根據(jù)接收的數(shù)據(jù)，參照所述讀入的關系表，確定絮凝劑注入量(步驟16)。根據(jù)確定后的絮凝劑注入量生成控制信號，向操作設備輸出(步驟17)。另外，在上述步驟中，絮凝劑注入量是通過參照所述讀入的關系表而確定的，但不一定使用關系表，也可以利用數(shù)學式、曲線圖，來規(guī)定由所述壓差計6或流入量流量計7等計測設備9而得到的數(shù)據(jù)和絮凝劑注入量之間的關系。
圖4表示當增加了送水泵的臺數(shù)時的絮凝劑注入量確定步驟。各送水泵4都是恒速運轉(zhuǎn)的相同容量的泵。如果送水泵的臺數(shù)增加(步驟18)，則膜過濾裝置入口流入量與臺數(shù)的增加成比例地增加(步驟19)。由此，要處理的有機物數(shù)增加(步驟20)。此時，與泵的臺數(shù)成比例地增加絮凝劑注入量(步驟21)。當注入足夠的絮凝劑來形成絮凝塊時，絮凝塊的數(shù)量與送水泵的臺數(shù)成比例增加(步驟22)。這樣，由膜過濾裝置去除的絮凝塊數(shù)增加，使膜提前堵塞。即，伴隨泵的臺數(shù)的增加或者入口流入量的增加，絮凝劑注入量也與之成比例地增加，與此相伴，壓差上升速度也增加(步驟23)。
如果原水中的有機物等通過被注入的絮凝劑而絮凝，并成為絮凝塊而被膜過濾裝置過濾，則隨著時間的推移，在膜的流入側堆積的絮凝塊將增加，導致過濾裝置的壓差上升。在絮凝劑注入量適當?shù)那闆r下，該壓差的上升速度由在膜的流入側堆積的絮凝塊的單位時間量、即有機物等的濃度和流入量決定。換言之，如果有機物等的濃度和流入量被確定，則通過按照壓差的上升速度成為根據(jù)有機物等的濃度和流入量而預先設定的值的方式調(diào)節(jié)絮凝劑注入量，能夠設定適當?shù)男跄齽┳⑷肓俊＿@意味著，當相對于某一流入量以設定了適當?shù)男跄齽┳⑷肓慷\轉(zhuǎn)時，即使流入量變動，只要有機物等的濃度不變動，通過與流入量成比例地改變絮凝劑注入量即可。
控制器8進行以下控制當膜過濾裝置開始運轉(zhuǎn)時，注入根據(jù)有機物等的濃度和流入量而預先設定的絮凝劑注入量，但是，當此后的壓差的上升速度比預先設定的值小時，作出絮凝劑注入量不足的判斷，將絮凝劑注入量僅增加預先規(guī)定的量。
另一方面，當絮凝劑注入量過剩時，如前面已提到那樣，生成的絮凝塊易碎，容易堵塞膜的孔。也就是說，當注入了比適當?shù)男跄齽┳⑷肓慷嗟男跄齽r，壓差的上升速度會大于根據(jù)有機物等的濃度和流入量而預先設定的壓差的上升速度。即，當壓差的上升速度大于預先設定的壓差的上升速度時，所述控制器8采取使絮凝劑注入量僅減少預定量的動作。
在圖5中，以膜過濾裝置入口流入量為橫軸、以適當?shù)男跄齽┳⑷肓繛榭v軸，表示了當原水中的有機物等的濃度不變動時，膜過濾裝置入口流入量和適當?shù)男跄齽┳⑷肓恐g的關系。直線S1表示當原水中的有機物等的濃度為標準濃度時，與流入量對應的絮凝劑注入量，其中，縱軸上的m、2m、3m分別是針對有機物等的濃度為標準濃度K的原水而言，流入量為f1、f2、f3時的絮凝劑注入量初始設定值，而直線S1上的點f1m、點f2m、點f3m分別是表示在對原水中含有的有機物等進行絮凝時所需要的必要量的絮凝劑注入量的點。直線S2表示原水中含有的有機物等的濃度是低于所述標準濃度K的濃度L的情況，直線S3表示原水中含有的有機物等的濃度是高于所述標準濃度K的濃度M的情況。
圖6表示決定圖3的控制量的關系，即，膜過濾裝置入口流入量和壓差上升速度、絮凝劑注入量的關系。圖6中，將壓差上升速度作為橫軸、將絮凝劑注入量作為縱軸，對有機物等的濃度為標準濃度的原水，表示了絮凝劑注入量的數(shù)據(jù)。圖中的斜線表示向膜過濾裝置的流入量一定時的線f1、f2、f3，線f1、f2、f3分別表示送水泵為一臺、兩臺、三臺時運轉(zhuǎn)的流入量。
縱軸的m0、2m0、3m0分別是流入量為f1、f2、f3時的絮凝劑注入量初始設定值，點f1m、點f2m、點f3m分別是表示在對原水中含有的有機物等進行絮凝時需要的充分量的絮凝劑注入量的點，并表示了當所述充分量的絮凝劑被注入時的壓差上升速度v、2v、3v。
線f1、f2、f3在點f1m、點f2m、點f3m的圖中下側為直線，但是在點f1m、點f2m、點f3m的圖中上側，成為以點f1m、點f2m、點f3m為起點的漸漸傾斜的曲線。這表示絮凝劑注入量相對于流入量過剩，結果，形成的絮凝塊易碎，導致壓差急劇上升。
另外，f3m所表示的點，表示以三臺送水泵供給有機物等的濃度為標準濃度的原水時的壓差上升速度3v，是作為膜過濾裝置的計劃壓差上升速度，換言之，是壓差上升速度的上限。如果壓差上升速度高于該值，即，如果在原水中含有的有機物等的濃度比所述標準濃度高的狀態(tài)下用三臺送水泵供水，則由于反洗的頻度增加、過濾效率降低，所以流入量減少。
如圖5所示，點f1m、點f2m、點f3m排列在直線S1上，由點f1m、點f2m、點f3m表示的絮凝劑注入量與流入量成比例。因此，只要與流入量成比例地改變絮凝劑注入量即可。在本實施方式中，由于使用具有一定流量的相同規(guī)格的三臺送水泵，通過控制臺數(shù)而改變了流入量，因此在圖6中表示了代表流入量的三條線f1、f2、f3，在通過控制轉(zhuǎn)速等而無級變化流入量的情況下，同樣只要使絮凝劑注入量與流入量成比例地沿著直線S1變化即可。
在圖5的直線S2中，由于原水中含有的有機物等的濃度低于所述標準濃度，因此在流入量為f3時，絮凝劑注入量也停留在2m0，壓差上升速度為圖6的點f2m所示的壓差上升速度2v。在圖5的直線S3中，由于原水中含有的有機物等的濃度高于所述標準濃度，因此如果根據(jù)流入量而改變絮凝劑注入量，則在流入量f2處達到3m0的絮凝劑注入量。結果，形成的絮凝塊急劇增加，在流入量f2下，達到了由圖6中的點f3m表示的壓差上升速度3v。當檢測到壓差上升速度為3v時，控制器8停止其以上的流入量的增加。
所述圖5的數(shù)據(jù)和圖6的數(shù)據(jù)按照能夠以有機物等的濃度或者流入量為鍵(key)而讀出的方式存儲在控制器8的運算部10中。
顯示裝置13顯示運轉(zhuǎn)中、處理中的原水的有機物濃度、原水的流入口的流入量、絮凝劑注入量、以及壓差上升速度。
下面，對運轉(zhuǎn)時的步驟進行說明。
在開始運轉(zhuǎn)之前，在控制器8的運算部10中設定原水的有機物等濃度。并且，設定泵的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。如果開始運轉(zhuǎn)，則控制器8的運算部10根據(jù)設定的有機物等濃度和檢測出的流入量，參照圖5所示的數(shù)據(jù)，選定絮凝劑注入量，接著，控制部11根據(jù)選定的絮凝劑注入量，向注入量控制機構輸出控制信號，從而向絮凝池2中注入所述選定量的絮凝劑。
開始運轉(zhuǎn)后，控制器8的運算部10以規(guī)定的取樣間隔讀入流入量流量計7和壓差計6的輸出數(shù)據(jù)，計算出流入量及壓差上升速度。運算部10將計算出的壓差上升速度和與圖6所示的流入量相對應的壓差上升速度v或者2v或者3v進行對比，當算出的壓差上升速度低時，將絮凝劑注入量僅增加預定的量，而當算出的壓差上升速度高時，將絮凝劑注入量僅減少預定的量。
當增加或者減少了絮凝劑注入量的情況下，在經(jīng)過了估計了壓差上升速度的響應延遲的時間之后，檢測壓差上升速度，并將檢測出的壓差上升速度和與圖6表示的流入量相對應的壓差上升速度v或2v或者3v進行對比，重復上述步驟。
當相對于與圖6所示的流入量對應的壓差上升速度v或者2v或者3v，算出的壓差上升速度處在容許范圍內(nèi)時，保持原狀態(tài)繼續(xù)運轉(zhuǎn)。
在運轉(zhuǎn)過程中，如果檢測出流入量的變動，則控制器8的所述運算部10將僅增減與流入量的變動量成比例的量之后的絮凝劑注入量向控制部11輸出，而控制部11根據(jù)從運算部10輸入的信號，向注入量控制機構輸出控制信號，增減絮凝劑注入量。
采用圖4所示的步驟，即，如果伴隨入口流入量或者送水泵的臺數(shù)的增加，按照與入口流入量或者送水泵的臺數(shù)的增加成比例的方式增加絮凝劑注入量，則能夠得到高效率進行控制的結果。
此外，通過上述的結果，還能得到以下結果。第一，在泵的臺數(shù)為一臺的情況下，當送水泵為可變速時，由于入口流入量變動，因此在該情況下也能適用。第二，在送水泵為多臺且以固定速度運轉(zhuǎn)的情況下，由于壓差上升速度與臺數(shù)成比例，因此入口流入量也可以預測，所以，即使沒有流入量流量計7也能夠進行控制，因此，可以不設置流入量流量計。
權利要求
1.一種絮凝劑注入量控制方法，在原水中注入絮凝劑而形成絮凝塊，向膜過濾裝置供給含有已形成絮凝塊的原水并進行過濾，其中，檢測原水向膜過濾裝置的流入量，并且檢測膜過濾裝置的流入側和流出側的壓差的上升速度，根據(jù)檢測出的所述流入量和壓差的上升速度，控制絮凝劑注入量。
2.如權利要求1所述的絮凝劑注入量控制方法，其特征在于當檢測出的所述流入量變動時，將絮凝劑注入量僅改變與流入量的變動成比例的量。
3.如權利要求1或2所述的絮凝劑注入量控制方法，其特征在于運轉(zhuǎn)開始時點的絮凝劑注入量設定為，根據(jù)原水中的有機物等濃度和流入量而預先設定的量。
4.一種控制器，是在原水中注入絮凝劑并利用送水泵向膜過濾裝置供給含有生成了絮凝塊的原水來進行過濾的裝置中的對絮凝劑注入量進行控制的控制器，當被過濾的原水的流入量變化時，根據(jù)膜過濾裝置的壓差的上升速度和送水泵的臺數(shù)或所述壓差的上升速度和入口流入量，控制向原水中注入的絮凝劑注入量。
全文摘要
與原水中有機物等濃度和膜過濾裝置(5)的入口流入量對應，預先設定能夠?qū)υ械挠袡C物等進行充分絮凝塊化的最低限度的絮凝劑注入量并將其存儲在控制器(8)中，設置計測膜過濾裝置(5)的壓差的壓差計(6)和測定入口流入量的流入量流量計(7)，根據(jù)原水的有機物等濃度、壓差計(6)的輸出和流入量流量計(7)的輸出，利用控制器(8)計算入口流入量和壓差上升速度，在運轉(zhuǎn)開始時，從絮凝劑罐(3)向原水通過的絮凝池(2)供給所述已設定的絮凝劑注入量。當檢測的入口流入量變動時，與變動量成比例地改變所述絮凝劑注入量。由此，即使在入口流入量或送水泵的臺數(shù)變動時，也能在穩(wěn)定的狀態(tài)下進行膜過濾運轉(zhuǎn)。
文檔編號C02F1/52GK101024134SQ200610172488
公開日2007年8月29日 申請日期2006年12月29日 優(yōu)先權日2006年2月24日
發(fā)明者今村學 申請人:株式會社日立制作所