JPH0640928B2 - Coagulant injection controller for water purification plants - Google Patents
Coagulant injection controller for water purification plantsInfo
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- JPH0640928B2 JPH0640928B2 JP10845986A JP10845986A JPH0640928B2 JP H0640928 B2 JPH0640928 B2 JP H0640928B2 JP 10845986 A JP10845986 A JP 10845986A JP 10845986 A JP10845986 A JP 10845986A JP H0640928 B2 JPH0640928 B2 JP H0640928B2
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- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浄水場におけるフロツク形成を良好に行うため
注入する凝集剤を適切な量だけ注入するようにした浄水
場の凝集剤注入制御装置に関する。The present invention relates to a coagulant injection control device for a water purification plant, which is configured to inject an appropriate amount of the coagulant to be injected in order to favorably form a block in the water purification plant. .
浄水場においては取水した原水に凝集剤を添加して懸濁
物質を凝集させ凝集物(以下フロツクという)を形成
し、このフロツクを沈降除去している。具体的には急速
混和池において凝集剤を注入した後にフロツク形成池に
導き、緩やかに攪拌しながらフロツクを形成する。フロ
ツク形成池から流出した原水は沈殿池に導かれ、フロツ
クを沈降させて懸濁物質を除去する。沈殿池で沈降しな
かつた微粒子は濾過池で除去される。In a water purification plant, a flocculant is added to the raw water taken up to flocculate suspended substances to form flocculates (hereinafter referred to as flocs), and the flocs are sedimented and removed. Specifically, after injecting the coagulant in the rapid mixing pond, it is introduced into the flocks forming pond and the flocs are formed while gently stirring. Raw water flowing out from the floc formation pond is guided to the sedimentation pond, and sediments the flocs to remove suspended substances. Fine particles that have not settled in the settling tank are removed in the filter tank.
このようにして水処理を行う際に、フロツク形成池でフ
ロツクが形成されないと濾過池の目詰まりを早めること
になる。フロツクを良好に形成するために凝集剤の注入
量を制御することが知られている。従来は例えば特公昭
54−298281号公報に記載されているように、原水の濁
度,濁質の粒径と表面積に基づいて凝集剤注入量を制御
するようにしている。When the water treatment is carried out in this way, if the flocks are not formed in the flocks, the clogging of the filtration pond will be accelerated. It is known to control the injection amount of the flocculant in order to form the block well. Conventionally, for example,
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 54-298281, the coagulant injection amount is controlled on the basis of the turbidity of raw water, the particle size and surface area of suspended matter.
一方、例えば特公昭54−143296号公報に記載されている
ように、画像処理によつてフロツクの形状や大きさを監
視する方法が提案されている。具体的には、工業容カメ
ラなどによつて撮影したフロツク画像から、所定の明る
さ(閾値)よりも明るい部分(画素)を“1”レベルと
してこれをフロツクであると認識し、逆に所定値よりも
暗い部分(画素)を“0”レベルとしてフロツク以外と
認識する。このように、フロツク画像を2値化して画像
処理を行い、フロツク形成状況を監視する。On the other hand, as described in, for example, Japanese Patent Publication No. 54-143296, there has been proposed a method of monitoring the shape and size of a block by image processing. Specifically, from a block image taken with an industrial camera or the like, a portion (pixel) brighter than a predetermined brightness (threshold value) is set as a "1" level, and this is recognized as a block, and conversely a predetermined value is detected. A portion (pixel) darker than the value is set as a "0" level and recognized as other than the block. In this way, the block image is binarized and image processing is performed to monitor the state of block formation.
原水の濁度,濁質の粒径と表面積に基づいて凝集剤注入
量を制御しただけではフロツク形成が温度,濁度,粒
径,pHおよびアルカリ度などにより影響されるのでフロ
ツク形成を良好にできるとは保証できない。換言する
と、フロツク形成状態を直接計測して凝集剤注入を行つ
ていないので、フロツク形成を常に良好に維持できな
い。一方、フロツクを画像認識するという思想は公知で
あるが、認識した画像から如何にしてフロツク形成の良
否を評価し、フロツク形成のために凝集剤注入制御する
かということは何ら知られていない。このため、画像認
識したフロツク画像に基づいてフロツク形成を良好に制
御することは困難である。Only by controlling the injection amount of the coagulant based on the turbidity of the raw water, the particle size and surface area of the turbidity, the floc formation is affected by the temperature, turbidity, particle size, pH and alkalinity, etc. I cannot guarantee that you can. In other words, since the flocculation state is not directly measured and the coagulant is not injected, the flocculation cannot always be maintained well. On the other hand, although the idea of image recognition of the flocks is well known, it is not known at all how to evaluate the quality of the flocs formation from the recognized images and control the coagulant injection for the flocs formation. For this reason, it is difficult to satisfactorily control the formation of the block based on the image-recognized block image.
本発明の目的はフロツク形成を良好に行える凝集剤の注
入制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a coagulant injection control device capable of favorably forming flocs.
沈殿池におけるフロツク画像情報からフロツクの沈降速
度を演算すると共に、フロツク形成池におけるフロツク
画像情報から求めた、フロツク全体積と濁度計測値から
演算した流入濁質の質量及び凝集剤注入質量によりフロ
ツク密度を計算する。これらフロツク密度とフロツク沈
降速度のフロツクの沈降特性を表わす計算値を指標にフ
ロツク形成状況を把握して凝集剤を注入する。The sedimentation velocity of the flocs was calculated from the floc image information in the sedimentation basin, and the floc was calculated from the total volume of the flocs and the measured turbidity, which was calculated from the floc image information in the floc formation pond, and the floc was injected using the flocculant injection mass. Calculate the density. The floc formation situation is grasped by using the calculated values representing the flocculation characteristics of the flocc density and flocc sedimentation velocity as indexes, and the flocculant is injected.
原水濁度は原水濁質の質量と相関関係にあるので、濁度
と凝集剤注入率からフロツク形成池で形成されるフロツ
クの質量を求められる。このフロツク質量からフロツク
密度を求めることができる。フロツクの密度,フロツク
沈降速度および平均粒径はフロツク沈降性に関係するの
でこれらの要素を把握して凝集剤を注入することによつ
て良好なフロツクを形成できる。Since the raw water turbidity correlates with the mass of raw water turbidity, the mass of flocs formed in the flocks forming pond can be obtained from the turbidity and the coagulant injection rate. The floc density can be obtained from the mass of this floc. Since the floc density, floc sedimentation rate, and average particle size are related to the flocculation property, a good floc can be formed by grasping these factors and injecting the flocculant.
第1図に本発明の実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
第1図において河川などから取水した原水は着水井に導
かれる。濁度計11は着水井10から流出する原水の濁
度Tuを計測する。濁度計測値Tuは濁質質量演算装置
230に入力される。濁質質量演算装置230は濁度計
測値Tuから流入濁質の質量MWを計算する。濁質質量
信号MWはフロツク密度演算装置220に入力される。
急速混和池20には攪拌機21が設けられている。ま
た、急速混和池20は凝集剤注入機22から凝集剤を注
入される。フロツク形成池30には3個の攪拌用パドル
31A,31B,31Cが設けられており、これら攪拌
用パドル31A,31B,31Cはそれぞれ攪拌用モー
タ32A,32B,32Cによつて回転駆動される。攪
拌用パドル31A,31B,31Cの間は整流壁33
A,33Bで仕切られている。急速混和池20からフロ
ツク形成池30に流入した微小フロツク群はフロツク形
成池30内を順次流下し、攪拌用パドル31A,31
B,31Cによつて順次攪拌される。微小フロツクはフ
ロツク形成池30内を流下する間にフロツク同志が衝突
合体して大きなフロツク34に成長する。このように、
フロツクはフロツク形成池30内を通過する間に次第に
粒径が増加する。フロツク形成池30にはフロツク34
の画像を輝度情報に変換する撮像装置100が配置され
ている。撮像装置100は工業用テレビカメラ(ITV)
を含んでいる。画像処理装置110は撮像装置100で
得られた輝度情報に基づいてフロツク34の画像処理を
行い、フロツクの粒径と粒径分布を計算し、フロツクを
球と仮定して体積を計算して体積濃度分布Vを計算す
る。体積・粒径演算装置210は画像処理装置110で
計算したフロツク体積濃度分布Vからフロツクの全体積
Vt及び、平均粒径を計算する。体積・粒径演算装置
210で計算したフロツクの全体積Vtはフロツク密度
演算装置220に入力される。一方、制御用コンピュー
タ200から出力される凝集剤注入率信号Aは凝集剤重
量演算装置400に入力される。凝集剤重量演算装置4
00は、凝集剤注入質量MAを演算し、フロツク密度演
算装置220に出力する。フロツク密度演算装置220
は流入濁質の質量MWとフロツクの全体積Vt並びに凝
集剤注入質量MAとからフロツク密度ρを次式で計算す
る。In Fig. 1, raw water taken from rivers etc. is led to a landing well. The turbidity meter 11 measures the turbidity T u of the raw water flowing out from the landing well 10. The turbidity measurement value T u is input to the turbidity mass computing device 230. The suspended matter mass calculation device 230 calculates the mass MW of the inflowing suspended matter from the measured turbidity value T u . The suspended matter mass signal MW is input to the block density calculation device 220.
The rapid mixing pond 20 is provided with a stirrer 21. Further, the quick mixing pond 20 is injected with a coagulant from a coagulant injector 22. The block forming pond 30 is provided with three stirring paddles 31A, 31B, 31C, and these stirring paddles 31A, 31B, 31C are rotationally driven by stirring motors 32A, 32B, 32C, respectively. A straightening wall 33 is provided between the stirring paddles 31A, 31B and 31C.
It is divided by A and 33B. The small flock groups that have flowed into the flock formation pond 30 from the rapid mixing pond 20 sequentially flow down in the flock formation pond 30 and are stirred by paddles 31A, 31.
B and 31C are sequentially stirred. The micro-flock grows into a large flock 34 by colliding and coalescing with each other while flowing down in the flock forming pond 30. in this way,
The particle size of the flock gradually increases while passing through the flock formation pond 30. The flock formation pond 30 has a flock 34
The image pickup apparatus 100 that converts the image of FIG. The imaging device 100 is an industrial television camera (ITV)
Is included. The image processing apparatus 110 performs image processing of the block 34 based on the brightness information obtained by the image pickup apparatus 100, calculates the particle size and particle size distribution of the block, calculates the volume assuming that the block is a sphere, and calculates the volume. The concentration distribution V is calculated. The volume / particle diameter calculation device 210 calculates the total volume V t of the flocks and the average particle diameter from the flocc volume concentration distribution V calculated by the image processing device 110. The total volume V t of the flocks calculated by the volume / particle size computing device 210 is input to the flot density computing device 220. On the other hand, the coagulant injection rate signal A output from the control computer 200 is input to the coagulant weight calculation device 400. Flocculant weight calculator 4
00 calculates the coagulant injection mass MA and outputs it to the block density calculator 220. Float density calculation device 220
Calculates the floc density ρ from the mass MW of the inflowing turbidity, the total volume V t of the flocs, and the coagulant injection mass MA by the following formula.
ρ=(MW+MA)/Vt……(1) フロツク形成池30で形成されたフロツク34は沈殿池
40に流入して沈降除去される。沈殿池40には沈降す
るフロツク画像を輝度情報に変換する撮像装置300が
設置されている。この撮像装置300は、フロツク形成
池内の撮像装置100と同一の構造である。撮像装置3
00にはITVが内蔵されている。画像処理装置110
は撮像装置300から送られる輝度信号に基づきフロツ
ク沈降速度Uを演算する。フロツク沈降速度Uは体積・
粒径演算装置210を経て制御用コンピュータ200に
入力される。沈殿池40においてフロツク34が除去さ
れた上澄水は濾過池50に流入する。濾過池50では沈
殿池40で除去されなかつた残存する微小フロツクを濾
過して除去する。濾過池50から流出した水は配水池
(図示せず)及び貯水池(図示せず)などを経て需要家
に供給される。ρ = (MW + MA) / V t (1) The block 34 formed in the block forming pond 30 flows into the settling tank 40 and is settled and removed. In the sedimentation basin 40, an image pickup device 300 for converting the sinking block image into luminance information is installed. The image pickup device 300 has the same structure as the image pickup device 100 in the block formation pond. Imaging device 3
00 has an ITV built-in. Image processing device 110
Calculates the flocculation velocity U based on the luminance signal sent from the image pickup device 300. Flocc settling velocity U is
It is input to the control computer 200 via the particle size calculation device 210. The supernatant water from which the flocs 34 have been removed in the settling tank 40 flows into the filter tank 50. In the filter basin 50, the remaining fine flocks that were not removed in the settling basin 40 are filtered and removed. The water flowing out from the filtration basin 50 is supplied to the customers via a distribution basin (not shown) and a reservoir (not shown).
制御用コンピュータ200はフロツク密度ρ、フロツク
平均粒径並びにフロツク沈降速度Uに基づき凝集剤注
入率Aを演算する。凝集剤注入機22は凝集剤注入率A
の信号を受けて凝集剤注入量を操作する。The control computer 200 calculates the coagulant injection rate A on the basis of the floc density ρ, the floc average particle size and the flocculation velocity U. The coagulant injection machine 22 has a coagulant injection rate A
The coagulant injection amount is controlled by receiving the signal of.
第2図に撮像装置100と画像処理装置110との一例
の詳細図を示す。FIG. 2 shows a detailed view of an example of the image pickup apparatus 100 and the image processing apparatus 110.
第2図において、気密容器120内に固定されたITV
130は接写レンズ131によりガラス等の透明材料で
作られた観察窓121を通してフロツク形成池30内に
あるフロツク34の画像を拡大認識する。ワイパ駆動装
置123によつて駆動されるワイパ122は観察窓12
1とバツクスクリーン124の表面の汚れを取るために
定期的に作動する。バックスクリーン124はフロツク
群を高いコントラストで精度良く認識するために設けら
れるもので、気密容器120に固定したバツクスクリー
ン固定器具125によつて観察窓121の対向前面に設
置される。バツクスクリーン124は白色系フロツクを
高コントラストで精度良く認識するために暗色系である
のが望ましい。ランプ140は複数個設置されており、
フロツク34を多面的に照射する。ランプ140の照度
は一定条件とするために、照度コントローラ141によ
つて周囲の照度変化に応じて適時照度を一定となるよう
に制御される。ランプ140としてはフロツクの働きに
かかわらず精度良くフロツクを認識するために、瞬間発
光型のストロボスコープなどを用いることもできる。In FIG. 2, the ITV fixed in the airtight container 120
Reference numeral 130 magnifies and recognizes the image of the block 34 in the block formation pond 30 through the observation window 121 made of a transparent material such as glass by the close-up lens 131. The wiper 122 driven by the wiper driving device 123 is the observation window 12
1 and the back screen 124 are regularly operated to remove dirt from the surface. The back screen 124 is provided for accurately recognizing the block group with high contrast, and is installed in front of the observation window 121 by a back screen fixing device 125 fixed to the airtight container 120. The back screen 124 is preferably a dark color system in order to accurately recognize a white block with high contrast. There are multiple lamps 140 installed,
Irradiate the block 34 in multiple directions. In order to maintain the illuminance of the lamp 140 as a constant condition, the illuminance controller 141 controls the illuminance to be constant at a suitable time according to a change in ambient illuminance. As the lamp 140, an instant light emission type stroboscope or the like can be used in order to accurately recognize the block regardless of the function of the block.
ITV130で撮像したフロツク輝度情報はITVコン
トローラ132へ送られる。ITVコントローラ132
はITV130に輝度情報を取り出すタイミングを決定
するタイミング信号を与える機能も有する。ITVコン
トローラ130と照度コントローラ141は撮像装置コ
ントローラ143により指令制御される。撮像装置コン
トローラ143はセレクタ144を介し画像処理装置1
10と信号の送受信を行なう。画像制御装置160は画
像認識装置150によるフロツク認識の回数やインター
バルなどを制御する。画像処理装置110はセレクタ1
44を介し複数個の撮像装置と信号を送受信できる。本
実施例では、フロツク形成池内の撮像装置100と沈殿
池内の撮像装置300の2個が画像処理装置110と接
続している。The block brightness information captured by the ITV 130 is sent to the ITV controller 132. ITV controller 132
Also has a function of giving the ITV 130 a timing signal for determining the timing for extracting the luminance information. The ITV controller 130 and the illuminance controller 141 are command-controlled by the imaging device controller 143. The image capturing device controller 143 receives the image processing device 1 via the selector 144.
10 transmits and receives signals. The image control device 160 controls the number of times of block recognition by the image recognition device 150, the interval, and the like. The image processing apparatus 110 is the selector 1
Signals can be transmitted / received to / from a plurality of imaging devices via 44. In the present embodiment, two of the image pickup device 100 in the block formation pond and the image pickup device 300 in the sedimentation pond are connected to the image processing device 110.
第3図に画像認識装置150の詳細を示す。セレクタ1
44介して送られるITV輝度信号は処理セレクタ15
1に入力される。セレクタ151はフロツク形成池30
からの輝度信号と沈殿池40からの輝度信号をそれぞれ
フロツク粒径分布演算処理系とフロツク沈降速度演算処
理系に分岐させる。まず、フロツク粒径分布演算系につ
いて説明する。輝度信号はA/D変換器152Aにより
デジタル信号に変換され、画像メモリ153Aに格納さ
れる。画像メモリ153は例えば256(画素)×24
0(画素)×8bitの容量を持つている画像メモリ15
3Aに格納されたフロツク濃淡画像は、2値化回路15
4Aによりフロツク部輝度が“1”レベル背景輝度が
“0”レベルに2値化される。後に詳細に説明するが、
分布演算回路155Aは画像メモリ153Aの一画面分
のフロツク2値画像からフロツクの個数,粒径,体積を
演算し、さらに体積濃度分布Vを演算する。以上の処理
を処理判定回路156Aに設定した回数だけ繰返し実行
する。FIG. 3 shows details of the image recognition device 150. Selector 1
The ITV luminance signal sent via 44 is processed by the processing selector 15
Input to 1. The selector 151 is the block formation pond 30.
And the brightness signal from the sedimentation basin 40 are branched to a floc particle size distribution calculation processing system and a flot sedimentation velocity calculation processing system, respectively. First, the floating particle size distribution calculation system will be described. The luminance signal is converted into a digital signal by the A / D converter 152A and stored in the image memory 153A. The image memory 153 has, for example, 256 (pixels) × 24.
Image memory 15 with a capacity of 0 (pixels) x 8 bits
The block grayscale image stored in 3A is a binarization circuit 15.
4A, the luminance of the block portion is binarized to "1" level and the background luminance is binarized to "0" level. As I explain in detail later,
The distribution calculation circuit 155A calculates the number of particles, the particle size, and the volume from one block binary image of the image memory 153A, and further calculates the volume concentration distribution V. The above processing is repeatedly executed the number of times set in the processing determination circuit 156A.
次に、フロツク沈降速度演算系について説明する。フロ
ツク画像輝度信号はA/D変換器152Bによりデジタ
ル信号に変換され、画像メモリ153Bに格納される。
画像メモリ153Bは例えば256×240×8bit×
10画面のように複数画面分の容量を持つている。フロ
ツク画像の画像メモリ153Bへの格納は画面取入処理
の初期設定回路154Bに設定した回数Nだけインター
バルt間隔で行なわれる。画像メモリ153Bに格納さ
れたN画面のフロツク画像は、背景輝度を除去した後に
一画面の画像メモリ155Bに加算される。この画面に
はN画面分のフロツクの軌跡が格納されている。初期設
定回路154Bに設定されているインターバルtは例え
ば0.1秒のような時間である。沈殿池フロツクがイン
ターバルtの間に沈降する距離は画像メモリ上で最大で
も数画素程度となるようにインターバルt及びITV観
察空間を設定する。2値化回路156Bは画像メモリ1
55Bの濃淡画像を2値化する。すなわち、フロツク部
に輝度“1”レベルを与え、背景部の輝度は“0”レベ
ルとすることでフロツク群を抽出する。後に詳細に説明
するが2値化されたフロツク画像は膨張・縮小回路15
6Bにより複数回膨張処理を行なつた後同じ回数だけ縮
小処理を行なう。これらの処理で1個のフロツクの軌跡
を連結できる。1画面では複数個(例えばFN個)のフ
ロツク軌跡が得られる。細線化回路157Bはフロツク
軌跡を細線化し幅1画素の線とする。軌跡に相当しない
1点ノイズなどは公知の画像処理技術により除去する。
平均化回路158BはこのFN個のフロツク軌跡を表わ
す画素列の画素数をカウントし、画素数からフロツク軌
跡の長さの平均値を計算する。この軌跡の長さの平均値
は初期設定時間当りのフロツク沈降量を表わすので、沈
降速度Uを計算できる。Next, the flotation sedimentation velocity calculation system will be described. The block image luminance signal is converted into a digital signal by the A / D converter 152B and stored in the image memory 153B.
The image memory 153B is, for example, 256 × 240 × 8 bit ×
It has a capacity for multiple screens such as 10 screens. The storage of the block image in the image memory 153B is performed at intervals t by the number N of times set in the initial setting circuit 154B of the screen loading process. The N-screen block image stored in the image memory 153B is added to the one-screen image memory 155B after the background brightness is removed. This screen stores the locus of the flocks for N screens. The interval t set in the initial setting circuit 154B is, for example, 0.1 second. The interval t and the ITV observation space are set such that the distance at which the sedimentation tank block sinks during the interval t is about several pixels at the maximum on the image memory. The binarization circuit 156B is the image memory 1
The 55B grayscale image is binarized. That is, the brightness "1" level is given to the block part and the brightness of the background part is set to "0" level to extract the block group. As will be described in detail later, the binarized block image is expanded / reduced by the expansion / contraction circuit 15.
6B, the expansion process is performed a plurality of times, and then the reduction process is performed the same number of times. These processes can connect the loci of one block. In one screen, a plurality of (for example, FN) block loci can be obtained. The thinning circuit 157B thins the floc locus into a line having a width of 1 pixel. One-point noise that does not correspond to the locus is removed by a known image processing technique.
The averaging circuit 158B counts the number of pixels in the pixel row representing the FN block loci, and calculates the average value of the lengths of the block loci from the number of pixels. Since the average value of the lengths of the loci represents the amount of flot sedimentation per initial set time, the sedimentation velocity U can be calculated.
さて、第4図は、フロツク形成池内のフロツク画像の2
値化回路154Aの機能を説明するためのものである。
第4図(a)は撮像装置100より認識されたフロツク
群画像を示す。フロツク群は白色系なので輝度レベルは
高くなる。一方、背景のバツクスクリーン124は黒色
なので水の輝度レベルは低くなる。フロツク群は濃淡画
像であるので、実際にはフロツク34と水との境界は明
確ではないが、第4図(a)は簡単のためフロツク群の
輪郭のみを図示している。第4図(b)は同図(a)の
画面においてAA′線で走査した輝度レベルの分布を示
す。輝度レベルは例えば128段階で表示され、縦横の
上方向が輝度が高く、下方向が輝度が低くなる。フロツ
ク34は白色系なので輝度は高くなる。フロツク群輝度
はフロツクの成長度合によつて異なり、成長したフロツ
クの輝度は高く、微小フロツクの輝度は低い。フロツク
を2値化抽出する場合、一定の閾値(例えばLt)で2
値化すると、成長フロツクは認識できるが、微小フロツ
クは認識できない。フロツク濃淡原画像に輝度差を強調
する空間フイルタリング処理を施した時の輝度分布を第
4図(c)に示す。空間フイルタとしては例えば6行6
列程度のマトリツクスを用いる。輝度差を強調した後一
定閾値Ltで2値化してフロツクを抽出する。2値化方
法についてはこれ以外にも浮動2値化など公知の画像処
理技術を用いることもできる。第5図は、第4図(a)
のAA′線で2値化した図である。By the way, Fig. 4 shows 2 of the flock image in the flock formation pond.
This is for explaining the function of the digitization circuit 154A.
FIG. 4A shows a block group image recognized by the image pickup apparatus 100. Since the flock group is white, the brightness level is high. On the other hand, since the background black screen 124 is black, the brightness level of water is low. Since the flock group is a grayscale image, the boundary between the flock 34 and water is not clear in reality, but FIG. 4 (a) shows only the outline of the flock group for simplicity. FIG. 4 (b) shows the distribution of the brightness levels scanned by the AA 'line on the screen of FIG. 4 (a). The brightness level is displayed in 128 steps, for example, and the brightness is higher in the vertical and horizontal directions and lower in the lower direction. Since the block 34 is white, the brightness is high. The brightness of the flock group differs depending on the degree of growth of the flock, and the brightness of the grown flock is high and the brightness of the minute flock is low. When the block is binarized and extracted, a fixed threshold value (for example, L t )
When digitized, growth flock can be recognized, but minute flock cannot be recognized. FIG. 4C shows a luminance distribution when the spatial grayscale original image is subjected to the spatial filtering process for enhancing the luminance difference. As a space filter, for example, 6 lines 6
A matrix of rows is used. After emphasizing the brightness difference, binarization is performed with a constant threshold value L t to extract the block. For the binarization method, other known image processing techniques such as floating binarization can be used. FIG. 5 shows FIG. 4 (a).
FIG. 3 is a diagram binarized by the line AA ′ in FIG.
次に、各々のフロツクが持つ画素数(Ni,i=1,…
n)から各々のフロツクの粒径Fi(i=1,2…n)
を次式で計算する。Next, the number of pixels of each block (N i , i = 1, ...
n) to the particle size F i of each block (i = 1, 2 ... n)
Is calculated by the following formula.
フロツク形成状況を表す粒度分布として体積濃度分布を
計算する。体積濃度とはある粒径Diのフロツクが単位
体積中に占める体積の割合である。フロツクの分級を例
えば0.1mm幅で5.0mmまでの50分割と5.0mm以
上を加えて51分割とすれば、分級は次式で表わされ
る。 A volume concentration distribution is calculated as a particle size distribution showing the state of flock formation. The volume concentration is a ratio of a volume occupied by a block having a certain particle diameter D i to a unit volume. For example, if the flocs are classified into 50 divisions with a width of 0.1 mm up to 5.0 mm and 51 divisions by adding 5.0 mm or more, the classification is expressed by the following equation.
i=1〜50のとき 0.1×(i−1)mm<Di≦0.1×imm i=51のとき D51>5.0mm……(4) 個々のフロツク粒径Fiがどの分級Diに属するかを判
定し、各分級Diに属するかを判定し、各分級Diにお
けるフロツクの体積Vo(Di)を累積してフロツクの
体積濃度分布を計算する。体積濃度Vは次式で求める。When i = 1 to 50 0.1 × (i−1) mm <D i ≦ 0.1 × i mm When i = 51 D 51 > 5.0 mm (4) Individual floc grain size F i It is determined which classification D i it belongs to, whether it belongs to each classification D i, and the volume Vo (D i ) of the block in each classification D i is accumulated to calculate the volume concentration distribution of the block. The volume concentration V is calculated by the following formula.
V(Di)=Vo(Di)/Vto……(5) ここでVtoは観察空間の全体積である。V (D i ) = Vo (D i ) / V t o (5) Here, V t o is the total volume of the observation space.
次に、第6図を参照して沈殿池内フロツク沈降量計算方
法を説明する。第6図(a)は画像メモリ155Bに加
算されたN画面(N=4)フロツク軌跡濃淡画像であ
る。この濃淡画像を一定閾値で2値化し、ある大きさ以
上のフロツクを2値化抽出する。このフロツク群の2値
画像を膨張・縮小回路156Bにて複数回膨張したのち
縮小すると第6図(b)のように軌跡が連結したFN個
のフロツク2値画像が得られる。この軌跡2値画像を補
線化回路157Bにて細線化すると、第6図(c)に示
すようにFN個の幅1画素の線が得られる。これらはフ
ロツクの軌跡の長さを表わす。各々のフロツクの軌跡を
表わす画素数Pi(i=1,2,…,FN)からフロツ
クの軌跡の長さの平均値Lを次式にて求める。Next, the method for calculating the amount of flotation in the sedimentation tank will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows an N screen (N = 4) block locus grayscale image added to the image memory 155B. This grayscale image is binarized with a fixed threshold value, and blocks having a certain size or more are binarized and extracted. When the binary image of this block group is expanded and contracted a plurality of times by the expansion / reduction circuit 156B and then reduced, FN binary binary images having loci connected as shown in FIG. 6B are obtained. When this trajectory binary image is thinned by the supplementary line conversion circuit 157B, FN lines each having a width of 1 pixel are obtained as shown in FIG. 6 (c). These represent the length of the floc locus. From the number of pixels P i (i = 1, 2, ..., FN) representing the locus of each block, the average value L of the length of the locus of the block is calculated by the following equation.
これより沈降速度Uは次式にて求まる。 From this, the sedimentation velocity U is obtained by the following equation.
U=L/(N,t)……(7) ただし、Nは取込画面数、tは取込インターバル時間で
ある。U = L / (N, t) (7) where N is the number of capture screens and t is the capture interval time.
体積・粒径演算装置210には以上のような方法で計算
されたフロツク体積濃度分布V,フロツク沈降速度Uが
送られる。体積・粒径演算装置210は体積濃度分布V
と沈降速度Uを基にして全フロツク体積Vt及びフロツ
ク平均粒径を次式にて計算する。The volume / particle size calculating device 210 is supplied with the flocc volume concentration distribution V and the flocc sedimentation velocity U calculated by the above method. The volume / particle size calculation device 210 has a volume concentration distribution V
Based on the sedimentation velocity U and the total flot volume V t and the average floe particle diameter are calculated by the following equations.
平均粒径はフロツク体積濃度分布を表わす代表値であ
り、平均粒径によりフロツク形成池内フロツク形成状
況を表わすことができる。 The average particle size is a representative value that represents the floc volume concentration distribution, and the average particle size can represent the state of flock formation in the flock formation pond.
第7図に凝集剤注入率Aに対するフロツク平均粒径、
沈降速度U、密度ρの関係を示す。制御用コンピュータ
200はオンライン計測によるこれらの情報を基にプラ
ントに最適な凝集剤注入率を決定する。一つの例とし
て、まず沈降速度が最大になる凝集剤注入率ポイントA
pをあらかじめ計測する。このApを目標値として沈殿
池フロツク沈降速度をオンライン画像計測し凝集剤注入
率をフイードバツク制御する。又他の例としてこの凝集
剤注入ポイントApに対応するフロツク平均粒径Dpを
目標値としてフロツク形成池におけるフロツク平均粒径
をオンライン画像計測し凝集剤注入率をフイードバツ
ク制御する。FIG. 7 shows the floc average particle diameter with respect to the coagulant injection rate A,
The relationship between the sedimentation velocity U and the density ρ is shown. The control computer 200 determines an optimum coagulant injection rate for the plant based on the information obtained by the online measurement. As one example, first, the coagulant injection rate point A at which the sedimentation rate is maximized
Measure p in advance. Using this A p as a target value, the flotation rate of the sedimentation basin is measured online and the coagulant injection rate is feed back controlled. Further to fed back control Furotsuku the average particle size is measured online image coagulant injection rate in Furotsuku forming pond Furotsuku average particle diameter D p which corresponds to the coagulant injection point A p As another example as the target value.
本発明ではフロツク形成池のフロツク形成状況,原水濁
度,沈殿池のフロツク沈降速度を常時把握して凝集剤注
入量を制御している。このように、実際のフロツク形成
の良否を直接判定しながら凝集剤注入量を制御している
ので最適なフロツクを形成させることができる。このた
め沈殿池や濾過池への負荷を低く維持でき、ひいては浄
水場維持管理の省エネルギ,省力化、並びに信頼性の向
上が可能である。In the present invention, the amount of flocculant injection is controlled by constantly grasping the condition of floc formation in the flocculation pond, raw water turbidity, and flocculation rate of the flocculation pond. In this way, the coagulant injection amount is controlled while directly judging the quality of the actual formation of the flocks, so that the optimal flocs can be formed. For this reason, the load on the sedimentation basin and the filtration basin can be kept low, which in turn makes it possible to save energy and labor for water purification plant maintenance and improve reliability.
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は撮像
装置は画像処理装置の一例を示す詳細構成図、第3図は
画像認識装置の一例を示す詳細構成図、第4図,第5
図,第6図,第7図は本発明の動作を説明するための図
である。 10……着水井、11……濁度計、20……急速混和
池、22……凝集剤注入機、30……フロツク形成池、
40……沈殿池、100,300……撮像装置、110
……画像処理装置、220……フロツク密度演算装置、
210……演算装置、200……制御用コンピュータ、
230……フロツク重量演算装置。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed block diagram showing an example of an image pickup apparatus as an image processing apparatus, and FIG. 3 is a detailed block diagram showing an example of an image recognition apparatus. Figure, fifth
FIGS. 6, 6 and 7 are views for explaining the operation of the present invention. 10 ... Water well, 11 ... Turbidimeter, 20 ... Rapid mixing pond, 22 ... Flocculant injection machine, 30 ... Flot formation pond,
40 ... Settling basin, 100, 300 ... Imaging device, 110
...... Image processing device, 220 …… Float density calculation device,
210 ... Arithmetic unit, 200 ... Control computer,
230: Float weight calculator.
Claims (2)
原水中の濁質のフロツクを形成する混和池と、前記フロ
ツクを成長させるフロツク形成池と、成長したフロツク
を沈降除去する沈殿池とを有する浄水場の凝集剤注入制
御装置において、 前記フロツク形成池におけるフロツクの状態を撮影し輝
度情報を電気信号に変換する第1フロツク撮像手段と、 前記沈殿池におけるフロツクの状態を撮影し輝度情報を
電気信号に変換する第2フロツク撮像手段と、 前記原水の濁度を測定する濁度測定手段と、 前記第1フロツク撮像手段から得られるフロツク輝度情
報に基づきフロツクの粒径と粒径分布を計算してフロツ
ク体積濃度分布を求めてフロツク全体積及びフロツク平
均粒径を演算すると共に前記第2フロツク撮像手段から
得られるフロツク輝度情報に基づきフロツク沈降速度を
演算する画像処理手段と、 前記原水濁度測定値から演算した流入濁質の質量とフロ
ツク全体積及び凝集剤注入質量に基づきフロツク密度を
求める密度演算手段と、 前記フロツク密度演算値と沈降速度演算値を予め求めて
おいたフロツク密度と凝集剤の注入率との関係及びフロ
ツク沈降速度と凝集剤の注入率との関係に当てはめてフ
ロツク沈降速度が最大になる凝集剤の注入率を決定し前
記混和池に注入する凝集剤注入量を制御する注入制御手
段とを具備したことを特徴とする浄水場の凝集剤注入制
御装置。1. A mixing pond in which raw water is supplied and a flocculant is injected to form a suspended floc in the raw water, a flocculation pond in which the flocs are grown, and a sedimentation pond in which the grown flocs are sedimented and removed. In the coagulant injection control device of a water purification plant having: a first flock imaging means for photographing the state of the flock in the flock formation pond and converting the luminance information into an electric signal; and a luminance state for photographing the state of the flock in the sedimentation pond. To an electric signal, a turbidity measuring means for measuring the turbidity of the raw water, and a particle size and particle size distribution of the flock based on the flock brightness information obtained from the first flock imaging means. The floc volume concentration distribution is calculated to calculate the floc total volume and the floc average particle size, and at the same time, the floc obtained from the second flock imaging means. Image processing means for calculating the floc sedimentation rate based on the brightness information, density calculation means for determining the flock density based on the mass of the influent suspended solid calculated from the raw water turbidity measurement value and the total volume of the floc and the coagulant injection mass, and The flocculation rate is maximized by applying the relationship between the floc density and the coagulant injection rate and the relationship between the floc sedimentation rate and the coagulant injection rate, which are calculated in advance. A coagulant injection control device for a water purification plant, comprising: an injection control unit that determines an injection rate of the agent and controls an injection amount of the coagulant injected into the mixing pond.
剤の注入制御手段に予めフロツク平均粒径と凝集剤注入
率との関係を設定しておくことを特徴とする浄水場の凝
集剤注入制御装置。2. A coagulant for a water purification plant according to claim 1, wherein a relationship between a floc average particle diameter and a coagulant injection rate is set in advance in the coagulant injection control means. Injection control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10845986A JPH0640928B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Coagulant injection controller for water purification plants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10845986A JPH0640928B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Coagulant injection controller for water purification plants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62266107A JPS62266107A (en) | 1987-11-18 |
| JPH0640928B2 true JPH0640928B2 (en) | 1994-06-01 |
Family
ID=14485304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10845986A Expired - Fee Related JPH0640928B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Coagulant injection controller for water purification plants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640928B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1313895C (en) * | 2005-06-29 | 2007-05-02 | 上海大学 | Method and system for controlling coagulant filling rate by on-line measuring flocculate sedimentation speed |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01168308A (en) * | 1987-12-23 | 1989-07-03 | Hitachi Ltd | Control of coagulant injection in water filtering plant |
| JP4596108B2 (en) * | 2001-05-30 | 2010-12-08 | 栗田工業株式会社 | Flocculant injection method and flocculant injection apparatus |
| KR20040067702A (en) * | 2003-01-24 | 2004-07-30 | (주) 삼양 엔지니어링 | Automatic control method of investing amount of flocculant for treatment room of purity water to detect real time image of floc |
| FR2882145A1 (en) * | 2005-02-11 | 2006-08-18 | Rech S Geol Et Minieres Brgm E | DEVICE FOR IN-SITU VISUALIZATION AND ANALYSIS OF PARTICLES MOVING INTO A TURBID FLUID |
| CN114272653B (en) * | 2021-12-28 | 2023-06-23 | 上海威派格智慧水务股份有限公司 | Control system and method for sedimentation tank water |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP10845986A patent/JPH0640928B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1313895C (en) * | 2005-06-29 | 2007-05-02 | 上海大学 | Method and system for controlling coagulant filling rate by on-line measuring flocculate sedimentation speed |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62266107A (en) | 1987-11-18 |
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