JP4592660B2

JP4592660B2 - 上下水道システム

Info

Publication number: JP4592660B2
Application number: JP2006234414A
Authority: JP
Inventors: 恭介片山; 伸行足利; 洋一小野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: JP2008057186A

Description

本発明は、浄水場と下水処理場とを連携するようにした上下水道システムに関する。

従来、浄水場と下水処理場の運用は個別に行われる場合が多かった。しかしながら、浄水場から配水される水は、最終的には下水処理場で処理される。また、下水処理場の放流水が河川下流に設けられた浄水場の取水口付近や浄水場内の水質に影響を及ぼす場合がある。

したがって、サービス対象地域が重なる、もしくは同一河川で取水と放水とを行っている浄水場と下水処理場に関して、運転に関する情報を互いに共有すれば、浄水場と下水処理場とを効率的に運用させることが期待される。

運転に関する情報を互いに共有する方法として、通信回線を介して機場に設置してある監視制御装置の情報を互いに伝送する方法の他に、特開２００３−６７５１４号公報や特開２００２−２５１５０５号公報で公知のように、インターネットなどの通信網を介して、ＷＷＷサーバで計算した結果をＷｅｂ端末に配信するシステムがある。

浄水場の運転情報と下水処理場の運転情報とを共有させて得られた結果を新たな情報とする場合、１つ目の利点は、下水処理場への流入量および流入水質データなどが特に有意義な情報となることである。

浄水場の配水量から下水処理場の流入量を予測、あるいは推測する方法として、特開２００１−１４０３４号公報で公知のように、一次遅れおよびむだ時間の関数により下水処理場への汚水流入量を推定する方法や特開２００３−２６８８１１号公報で公知のように、配水量を地域毎に発生する汚水発生量に変換し、各地域に降る雨量と合わせて下水処理場への流入量を計算する方法などがある。

また、浄水場の運転情報と下水処理場の運転情報とを共有させて得られた結果を新たな情報とする場合、２つ目の利点は、下水処理場の放流水質が影響を及ぼす浄水場の取水口付近や浄水場内の水質である。浄水処理に影響する水質項目として、ＣＯＤやＢＯＤ、その他の有機酸が挙げられる。上記の影響を予測または推定する方法は、例えば特開平１１−１８４３７２号公報で公知の河川水系の水環境シミュレーション方法がある。
特開２００３−６７５１４号公報特開２００２−２５１５０５号公報特開２００１−１４０３４号公報特開２００３−２６８８１１号公報特開平１１−１８４３７２号公報

しかしながら、特開２００３−６７５１４号公報や特開２００２−２５１５０５号公報のような公知技術は、下水処理場あるいは浄水場それぞれ個別の情報により運転支援情報を提供するものであり、浄水場と下水処理場の連携は考慮されていない。

また、特開２００１−１４０３４号公報のような公知技術は、汚水発生量のみを予測しており、雨天時の流入量予測や推定は困難である。

また、特開２００３−２６８８１１号公報のような公知技術は、地理情報や下水管敷設状態、水道管敷設状態を加味して、配水量データを下水道の分割領域別の汚水発生量に変換しなければならないので、扱うデータ量が膨大となり作業工数がかかってしまうという問題がある。

また、特開平１１−１８４３７２号公報のような公知技術は、河川流域の地理情報が必要となるので、扱うデータ量が膨大となる作業工数がかかってしまうという問題がある。

本発明は上記の事情に鑑み、請求項１では、浄水場の運転に関する情報と下水処理場の運転に関する情報とを互いに共有させて、互いの運転効率を飛躍的に向上させることができるとともに、浄水場または下水処理場のいずれか一方で突発的な事故が発生したとき、他方で事故対策をとることができ、事故による悪影響を未然に防止することができる上下水道システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、浄水場、または下水処理場のどちらか一方、あるいは双方の運転内容が他方に影響を与える上下水道システムにおいて、前記通信回線を介して、前記浄水場、または前記下水処理場からデータを取り込んでデータベースに記憶し、前記浄水場、または前記下水処理場からの要求に応じて、前記データベースから指定されたデータを読み出し、前記通信回線を介して要求を出した前記浄水場、または前記下水処理場に配信するデータセンタを備え、前記浄水場は、予め指定されたデータを収集し、通信回線を介して指定された送信先に送信する処理、および通信回線を介して前記データセンタから下水処理場側のデータを取り込む処理を実行し、前記下水処理場は、予め指定されたデータを前記データセンタのデータベースから収集し、通信回線を介して指定された送信先に送信する処理、および通信回線を介して前記データセンタから前記浄水場側のデータを取り込む処理を実行し、前記データセンタは、更に、前記浄水場から送信されたデータ、前記データベースに記憶している過去のデータ、または前記通信回線を介して供給された気象情報のうち、少なくともいずれかを使用して前記下水処理場の流入量予測値を演算し、前記通信回線を介して前記下水処理場に配信する流入量予測値演算／配信手段と、前記下水処理場から送信されたデータ、前記データベースに記憶している過去のデータ、または前記通信回線を介して供給された気象情報のうち、少なくともいずれかを使用して前記浄水処理場の水質予測値を演算し、前記通信回線を介して前記浄水場に配信する水質予測値演算／配信手段と、を備え、前記浄水場と前記下水処理場とを連携して運転させることを特徴としている。

本発明によれば、浄水場の運転に関する情報と下水処理場の運転に関する情報とを互いに共有させて、互いの運転効率を飛躍的に向上させることができるとともに、浄水場または下水処理場のいずれか一方で突発的な事故が発生しても、他方で事故対策をとることができ、事故による悪影響を未然に防止することができる。

≪第１実施形態≫
図１は本発明による上下水道システムの第１実施形態を示すブロック図である。

この図に示す上下水道システム１は、河川から取水して浄水を行う１つ以上の浄水場２と、各浄水場２とサービス地域が重なっている、または同一河川で放水とを行っている１つ以上の下水処理場３と、インターネット回線４を介して下水処理場３、浄水場２からデータを収集しつつ、要求されたデータを提供するデータセンタ５とを備えている。

浄水場２は、データ収集装置、監視制御装置などを用いて、取水量、配水量などに関するプラントデータ、運転データなどを収集し、浄水場２→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、データセンタ５に提供しつつ、データセンタ５→インターネット回線４→浄水場２なる経路で、下水処理場３のプラントデータ、運転データ、これらプラントデータ、運転データを情報処理して得られた河川の水質予測値、または現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の気象観測情報などを取り込み、取水計画、運転計画などを修正する。

また、下水処理場３は、データ収集装置、監視制御装置などを用いて、流入量、放水量などのプラントデータ、運転データを収集し、下水処理場３→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、データセンタ５に提供しつつ、データセンタ５→インターネット回線４→下水処理場３なる経路で、浄水場２のプラントデータ、運転データ、これらプラントデータ、運転データを情報処理して得られた流入汚水の流入量予測値、または現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の気象観測情報などを取り込み、運転計画などを修正する。

データセンタ５は、アプリケーションサービスプロバイダ（ＡＳＰ）形態で動作するデータベースサーバ機能、アプリケーションサーバ機能などを持ち、浄水場２→インターネット回線４→データセンタ５、または下水処理場３→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、浄水場２のプラントデータ、運転データ、下水処理場３のプラントデータ、運転データなどを取り込むとともに、インターネット回線４を介して、気象庁、気象予報会社などから提供される現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の気象観測情報などを取り込んで、データベースに記憶しつつ、データベースに記憶しているプラントデータ、運転データ、現在の気象観測情報、過去の気象観測情報などを情報処理して、浄水場２で使用される水質予測値、下水処理場３で使用される流入量予測値などを求め、データベースに記憶する。そして、浄水場２から情報提供要求が出され、浄水場２→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、供給されたとき、データベースから要求された情報を読み出し、データセンタ５→インターネット回線４→浄水場２なる経路で、浄水場２に供給し、また下水処理場３から情報提供要求が出され、下水処理場３→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、供給されたとき、データベースから要求された情報を読み出し、データセンタ５→インターネット回線４→下水処理場３なる経路で、下水処理場３に供給する。

次に、図１に示すブロック図、図２、図３に示す模式図を参照しつつ、上下水道システム１の動作を説明する。

まず、浄水場２によって、取水量、配水量などに関するプラントデータ、運転データなどが収集され、浄水場２→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、データセンタ５に供給され、データベースに記憶されるとともに、下水処理場３によって、汚水の流入量、処理水の放水量などのプラントデータ、運転データが収集され、下水処理場３→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、データセンタ５に供給され、データベースに記憶される。また、気象庁、気象予報会社などによって、現在の降水量、気温などの気象観測情報が収集され、気象庁、気象予報会社→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、データセンタ５に供給されて、データベースに記憶される。

また、この動作と平行し、データセンタ５によって、データベースに記憶されている情報、例えば図２に示す如く浄水場２から提供された配水データ、気象庁、気象予報会社などから提供された現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の流入量などが読み出され、予め指定された処理、例えば特開２０００−２６７１４０号公報に開示されているニューラルネットワークを使用した予測演算、あるいは特開２０００−５６８３５号公報に開示されているBlock-Orientedモデルなどを使用した予測演算などで、図３に示す如く流入量予測値が計算されて、データベースに記憶される。そして、下水処理場３から流入量予測値の情報提供要求が出され、下水処理場３→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、供給されたとき、データベースから要求された流入量予測値が読み出され、データセンタ５→インターネット回線４→下水処理場３なる経路で、下水処理場３に供給される。

また、この動作と平行し、データセンタ５によって、データベースに記憶されている情報、例えば図４に示す如く下水処理場３から提供された放流データ、気象庁、気象予報会社などから提供された現在の雨量、予測雨量、気温、河川水位、河川流量などの気象観測情報、過去の水質（浄水場取水口付近、浄水場内の水質、下水処理場の放流水質）などが読み出され、予め指定された処理、例えば特開２０００−２５７１４０号公報に開示されているニューラルネットワークを使用した予測演算、あるいは特開２０００−５６８３５号公報に開示されているBlock-Orientedモデルなどを使用した予測演算などで、図５に示す如く流入汚水の水質予測値などが計算されて、データベースに記憶される。そして、浄水場２から水質予測値の情報提供要求が出され、浄水場２→インターネット回線４→データセンタ５なる経路で、供給されたとき、データベースから要求された水質予測値が読み出され、データセンタ５→インターネット回線４→浄水場２なる経路で、浄水場２に供給される。

このように、第１実施形態では、浄水場２で収集されたプロセスデータ、運転データと、下水処理場３で収集されたプロセスデータ、運転データとをデータセンタ５に蓄積しつつ、データセンタ５に蓄積されている下水処理場３のプロセスデータ、運転データを浄水場２に配信するとともに、浄水場２のプロセスデータ、運転データを下水処理場３に配信するようにしている。このため、浄水場２の運転に関する情報と下水処理場３の運転に関する情報とを互いに共有させて、互いの運転効率を飛躍的に向上させることができるとともに、浄水場２または下水処理場３のいずれか一方で突発的な事故が発生しても、他方で事故対策をとることができ、事故による悪影響を未然に防止することができる。

また、第１実施形態では、データセンタ５によって、データベースに記憶されている、浄水場２から提供された配水データ、気象庁、気象予報会社などから提供された現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の流入量などを使用して、下水処理場３で必要な流入量予測値を計算し、下水処理場３から流入量予測値の情報提供要求が出されたとき、データセンタ５→インターネット回線４→下水処理場３なる経路で、流入量予測値を下水処理場３に供給するようにしている。このため、浄水場２の配水量に対応する汚水の流入量予測値を計算して下水処理場３に提供し、下水処理場３の運転計画を最適化することができる。

また、第１実施形態では、データセンタ５によって、データベースに記憶されている、下水処理場３から提供された放流データ、気象庁、気象予報会社などから提供された現在の雨量、予測雨量、気温、河川水位、河川流量などの気象観測情報、過去の水質（浄水場取水口付近、浄水場内の水質、下水処理場の放流水質）などを使用して、浄水場２の水質予測値を計算し、浄水場２から水質予測値の情報提供要求が出されたとき、データセンタ５→インターネット回線４→浄水場２なる経路で、水質予測値を浄水場２に供給するようにしている。このため、浄水場２で取り込まれる水の水質予測値を計算して、浄水場２に提供し、浄水場の取水計画、運転計画などを最適化することができる。

≪第２実施形態≫
図６は本発明による上下水道システムの第２実施形態を示すブロック図である。

この図に示す上下水道システム１１は、河川から取水して、浄水を行う１つ以上の浄水場１２と、浄水場１２とサービス地域が重なっている、または同一河川で放水とを行っている１つ以上の下水処理場１３と、これら浄水場１２、下水処理場１３との通信をサポートする通信回線１４とを備えている。

浄水場１２は、データ収集装置、監視制御装置などを用いて、取水量、配水量などに関するプラントデータ、運転データなどを収集し、浄水場１２→通信回線１４→下水処理場１３なる経路で、下水処理場１３に提供しつつ、下水処理場１３→通信回線１４→浄水場１２、あるいは気象庁、気象予報会社→通信回線１４→浄水場１２から経路で、下水処理場１３のプラントデータ、運転データ、現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の気象観測情報など取り込んで、データベースに記憶し、予め指定された演算処理、例えば特開２０００−２５７１４０号公報に開示されているニューラルネットワークを使用した予測演算、あるいは特開２０００−５６８３５号公報に開示されているBlock-Orientedモデルなどを使用した予測演算などで、水質予測値などを計算し、計算結果に基づき、取水計画、運転計画などを修正しつつ、取水して、浄水し、各需要家に配水する。

また、下水処理場１３は、データ収集装置、監視制御装置などを用いて、汚水の流入量、処理水の放水量などのプラントデータ、運転データを収集し、下水処理場１３→通信回線１４→浄水場１２なる経路で、浄水場１２に提供しつつ、浄水場１２→通信回線１４→下水処理場１３、あるいは気象庁、気象予報会社→通信回線１４→下水処理場１３なる経路で、浄水場１２のプラントデータ、運転データ、現在の降水量、気温などの気象観測情報、過去の気象観測情報など取り込んで、データベースに記憶し、予め指定された処理、例えば特開２０００−２５７１４０号公報に開示されているニューラルネットワークを使用した予測演算、あるいは特開２０００−５６８３５号公報に開示されているBlock-Orientedモデルなどを使用した予測演算などで、汚水の流入量予測値を計算し、計算結果に基づき、運転計画などを修正しつつ、汚水を処理して、河川などに放流する。

このように、第２実施形態では、データセンタなどを使用することなく、浄水場１２と、下水処理場１３との間で、直接、プロセスデータ、運転データなどの交換を行って、これら浄水場１２、下水処理場１３を連携するようにしている。このため、データセンタなどのサーバ装置などを不要にし、システム全体のコストを低減しつつ、浄水場１２の運転に関する情報と下水処理場１３の運転に関する情報とを互いに共有して、互いの運転効率を飛躍的に向上させることができるとともに、浄水場１２または下水処理場１３のいずれか一方で突発的な事故が発生したときであっても、他方で事故対策をとることができ、事故による悪影響を未然に防止することができる。

本発明による上下水道システムの第１実施形態を示すブロック図である。図１に示す浄水場のプロセスデータ、運転データを用いて、流入量予測値を計算し、下水処理場の運転計画を最適化させるときの動作例を示す模式図である。図１に示す浄水場のプロセスデータ、運転データを用いて、流入量予測値を計算し、下水処理場の運転計画を最適化させるときに使用する予測演算モデル例を示す模式図である。図１に示す下水処理場のプロセスデータ、運転データを用いて、水質予測値を計算し、浄水場の取水計画、運転計画を最適化させるときの動作例を示す模式図である。図１に示す下水処理場のプロセスデータ、運転データを用いて、水質予測値を計算し、浄水場の取水計画、運転計画を最適化させるときに使用する予測演算モデル例を示す模式図である。本発明による上下水道システムの第２実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１上下水道システム
２浄水場
３下水処理場
４インターネット回線
５データセンタ
１１上下水道システム
１２浄水場
１３下水処理場
１４通信回線

Claims

浄水場、または下水処理場のどちらか一方、あるいは双方の運転内容が他方に影響を与える上下水道システムにおいて、
前記通信回線を介して、前記浄水場、または前記下水処理場からデータを取り込んでデータベースに記憶し、前記浄水場、または前記下水処理場からの要求に応じて、前記データベースから指定されたデータを読み出し、前記通信回線を介して要求を出した前記浄水場、または前記下水処理場に配信するデータセンタを備え、
前記浄水場は、予め指定されたデータを収集し、通信回線を介して指定された送信先に送信する処理、および通信回線を介して前記データセンタから下水処理場側のデータを取り込む処理を実行し、
前記下水処理場は、予め指定されたデータを前記データセンタのデータベースから収集し、通信回線を介して指定された送信先に送信する処理、および通信回線を介して前記データセンタから前記浄水場側のデータを取り込む処理を実行し、
前記データセンタは、更に、前記浄水場から送信されたデータ、前記データベースに記憶している過去のデータ、または前記通信回線を介して供給された気象情報のうち、少なくともいずれかを使用して前記下水処理場の流入量予測値を演算し、前記通信回線を介して前記下水処理場に配信する流入量予測値演算／配信手段と、
前記下水処理場から送信されたデータ、前記データベースに記憶している過去のデータ、または前記通信回線を介して供給された気象情報のうち、少なくともいずれかを使用して前記浄水処理場の水質予測値を演算し、前記通信回線を介して前記浄水場に配信する水質予測値演算／配信手段と、を備え、
前記浄水場と前記下水処理場とを連携して運転させる、
ことを特徴とする上下水道システム。