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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024062253
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラム
(51)【国際特許分類】
B01D 21/30 20060101AFI20240430BHJP
B01D 21/00 20060101ALI20240430BHJP
B01D 21/01 20060101ALI20240430BHJP
B01D 21/02 20060101ALI20240430BHJP
B01D 21/08 20060101ALI20240430BHJP
C02F 1/44 20230101ALI20240430BHJP
B01D 61/10 20060101ALI20240430BHJP
B01D 61/20 20060101ALI20240430BHJP
C02F 1/52 20230101ALI20240430BHJP
G06T 7/00 20170101ALI20240430BHJP
G06V 10/44 20220101ALI20240430BHJP
【ＦＩ】
B01D21/30 A
B01D21/00 B
B01D21/00 C
B01D21/01 B
B01D21/01 C
B01D21/02
B01D21/08 A
C02F1/44 K
B01D61/10
B01D61/20
B01D21/01 102
C02F1/52
G06T7/00 300F
G06V10/44
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022170120
(22)【出願日】2022-10-24
(71)【出願人】
【識別番号】000004400
【氏名又は名称】オルガノ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】福水 圭一郎
【テーマコード（参考）】
4D006
4D015
5L096
【Ｆターム（参考）】
4D006GA03
4D006GA06
4D006GA07
4D006KA01
4D006KA52
4D006KA57
4D006KB13
4D006KC03
4D006KC13
4D006KD08
4D006KE07P
4D006KE08P
4D006LA08
4D006PA01
4D006PB08
4D006PB59
4D015BB09
4D015BB12
4D015DA04
4D015DA05
4D015DA13
4D015DA16
4D015DB01
4D015EA03
4D015EA37
5L096FA06
5L096FA54
5L096JA11
(57)【要約】
【課題】最適な量の凝集剤を添加する。
【解決手段】被処理水に凝集剤を添加する添加装置７００と、添加装置７００から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像装置５００と、添加装置７００から凝集剤が添加された水をろ過するろ過膜３００と、ろ過膜３００の入口の圧力と、ろ過膜３００のろ過流量と、ろ過膜３００における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、撮像装置５００が撮像した凝集物の状態と、測定手段が測定した値とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する制御装置６００とを有する。
【選択図】図１
【解決手段】被処理水に凝集剤を添加する添加装置７００と、添加装置７００から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像装置５００と、添加装置７００から凝集剤が添加された水をろ過するろ過膜３００と、ろ過膜３００の入口の圧力と、ろ過膜３００のろ過流量と、ろ過膜３００における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、撮像装置５００が撮像した凝集物の状態と、測定手段が測定した値とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する制御装置６００とを有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する水処理システム。
前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する水処理システム。
【請求項3】
請求項２に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する水処理システム。
前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する水処理システム。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する水処理システム。
前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する水処理システム。
【請求項6】
請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する水処理システム。
前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する水処理システム。
【請求項7】
請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する水処理システム。
【請求項8】
請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理システムにおいて、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する水処理システム。
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する水処理システム。
【請求項9】
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
【請求項10】
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
【請求項11】
コンピュータに、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
浄水場や下水処理場、工業用水の用水処理、半導体工場の排水処理、その他の排水処理設備においては、被処理水に凝集剤を添加し、被処理水中の懸濁物質（ＳＳ）を凝集させてフロックを形成させ、フロックを沈殿分離や浮上分離等で分離する処理が行われている。その際、例えば、被処理水である原水中の濁度を測定し、測定した濁度に基づいて、凝集剤の添加量を算出する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－０９８２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
水中の濁度が互いに同等な値であっても、周囲の環境等の影響を受けると、水中に含まれる物質が異なるものとなり、その結果、水中に凝集された凝集物の状態が異なる場合がある。そのため、被処理水の濁度だけを監視しても最適な量の凝集剤を添加できないおそれがある。
【0005】
本発明の目的は、最適な量の凝集剤を添加することができる水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の水処理システムは、
被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する。
被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する。
【0007】
また、本発明の制御装置は、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する。
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する。
【0008】
また、本発明の水処理方法は、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う。
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う。
【0009】
また、本発明のプログラムは、
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させる。
コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させる。
【発明の効果】
【0010】
本発明においては、最適な量の凝集剤を添加することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の水処理システムの第１の実施の形態を示す図である。
【図3】濃淡処理および微分処理の一例を説明するための図である。
【図7】本発明の水処理システムの第２の実施の形態を示す図である。
【図8】本発明の水処理システムの第３の実施の形態を示す図である。
【図11】本発明の水処理システムの第４の実施の形態を示す図である。
【図12】本発明の水処理システムの第５の実施の形態を示す図である。
【図13】本発明の水処理システムの第６の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
（第１の実施の形態）
【0013】
図１は、本発明の水処理システムの第１の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１に示すように、反応槽１００と、中継槽１１０と、ポンプ２００と、ろ過膜３００と、圧力センサ４１０，４２０と、撮像装置５００と、制御装置６００と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０とを有する。
【0014】
反応槽１００は、原水である被処理水が流入し、流入された被処理水を貯留する水槽である。反応槽１００は、所定の容量を持つ。反応槽１００は、添加装置７００が被処理水に凝集剤を添加してフロックが形成されるために必要な時間（以下、反応時間と称する）、被処理水を貯留する。この反応時間は、被処理水および凝集剤（添加量や種類等）に基づいて設定される。反応槽１００は、密閉型のものでも良い。密閉型の反応槽１００の内部の水を撮像装置５００が撮影する場合、反応槽１００に透明のアクリル板等の撮影窓を設置しても良い。この場合、撮影窓の汚れ防止のため、撮影窓にワイパーや洗浄用空気を吹き付ける機構等を設けても良い。反応槽１００は、攪拌機１０１を設けても良い。攪拌機１０１は、反応槽１００内に設置され、反応槽１００に貯留された被処理水を攪拌する。攪拌機１０１の構造は、例えば、回転モータが羽根部材を回転させる構造である。羽根部材の形状は、プロペラ型やパドル型の形状が挙げられる。また、攪拌機１０１は、水中ポンプを用いて被処理水を攪拌するものでも良い。反応槽１００に流入される被処理水は、凝集させることで除去できる懸濁物質や溶存物質等の物質が含まれた水で良い。また、反応槽１００には、苛性ソーダや塩酸など、ｐＨ調整剤が添加でき、凝集ｐＨを調整できるものを注入しても良い。反応槽１００にｐＨ計が具備されていても良い。添加装置７００は、反応槽１００に貯留された水に凝集剤貯槽７１０に貯められた凝集剤を添加する添加手段である。添加装置７００は、制御装置６００からの指示に基づいた添加量の凝集剤を凝集剤貯槽７１０から反応槽１００に貯留された水に添加する。反応槽１００に貯留された水に添加装置７００が凝集剤を添加することで、十分な反応時間を確保して、より強固なフロック形成が可能となり、形成されたフロックをろ過手段が除去しやすくなり、且つろ過手段の閉塞を抑制することができる。中継槽１１０は、反応槽１００にて凝集剤が添加された水を貯留する貯留槽である。
【0015】
ポンプ２００は中継槽１１０に貯留されている水をろ過膜３００へ送液する。ろ過膜３００は、ポンプ２００を用いて中継槽１１０から送液されてきた水をろ過する膜（ろ過手段）である。ろ過膜３００として、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）などのいずれか用いる、または、これらの任意の組み合わせが挙げられるが、凝集処理による閉塞を抑制する目的としては、ＭＦ膜またはＵＦ膜の後段にＲＯ膜を設ける組み合わせが望ましい。ろ過膜３００の通水方式は、クロスフロー方式でもデッドエンド方式でも良い。圧力センサ４１０は、ポンプ２００を用いて中継槽１１０から送液されてきた水の圧力を測定する測定手段である。つまり、圧力センサ４１０は、ろ過膜３００の前段となる入口（一次側）の圧力を測定する。圧力センサ４２０は、ろ過膜３００を透過した水の圧力を測定する測定手段である。つまり、圧力センサ４２０は、ろ過膜３００の後段となる出口（二次側）の圧力を測定する。圧力センサ４１０，４２０それぞれは、測定した圧力の値を制御装置６００へ通知する。
【0016】
撮像装置５００は、反応槽１００に貯留された被処理水に添加装置７００から凝集剤が添加された水中の凝集物（フロック）の状態を撮像する撮像手段である。撮像装置５００は、フロックを撮像できるものであれば特に制限はないが、例えば、メンテナンス性の観点から、水の画像を撮像する非接液の画像センサ（カメラ）が好ましい。撮像装置５００は、赤外線センサであることが好ましい。撮像装置５００は、反応槽１００内の水の画像をあらかじめ設定された時間間隔以下の時間間隔で撮像するカメラ（例えば、継続的に撮像を行う動画撮像用カメラ）であっても良い。撮像装置５００は、撮像した画像を示す画像データを制御装置６００へ出力する。制御装置６００は、撮像装置５００から出力されてきた画像データが示す画像中の凝集物の状態と、圧力センサ４１０，４２０それぞれが測定した値とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する制御手段である。
【0017】
図２は、図１に示した制御装置６００に具備された構成要素の一例を示す図である。図１に示した制御装置６００は図２に示すように、画像処理部６１０と、制御部６２０とを有する。なお、図２には、図１に示した制御装置６００が有する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。
【0018】
画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データが示す画像に含まれる凝集物の特徴量を当該凝集物の凝集状態として数値化する。凝集物（フロック）の凝集状態を特徴量のような数値とし、この数値を演算処理に用いることで、凝集状態に基づいた制御（例えば、凝集剤の注入制御）を実現することができる。画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データが示す画像中の互いに隣接する画素の色差（例えば、ＲＧＢの値の差）が閾値以上である画素を検出し、その検出された画素数の単位面積当たり（撮像範囲）の総和であるエッジピクセルを凝集物の特徴量として数値化しても良い。ろ過装置は微細なフロックによっても閉塞の影響を受ける。そのため、微細なフロックを数値化するためには、フロックよりも小さな単位でフロックを数値化する必要がある。エッジピクセル数を用いると、フロックの表面積を画素数として数値化することができる。そのため、エッジピクセル数を用いれば、ろ過装置を閉塞させるような微細なフロックに対しても、安定して注入制御を行うことができる。画像処理部６１０は、数値化した凝集物の状態（特徴量）を制御部６２０へ通知する。なお、画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データを入力することでその画像データが示す画像に含まれる凝集物の特徴量や、必要な凝集物の添加量、凝集剤の添加のタイミング等を出力する学習済みモデルを用いて、学習済みモデルから取得（推論）した情報を制御部６２０へ通知するものでも良い。
【0019】
画像処理部６１０は、例えば、撮像装置５００から出力されてきた画像データについて、濃淡処理および微分処理を行うことで特徴量を算出しても良い。この場合の画像処理部６１０における処理を以下に説明する。画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データについて濃淡処理を施す。この濃淡処理は、投影処理ともいい、画像の濃淡（明暗）を、３段階以上の階調、例えば２５６段階の階調（０～２５５階調）に数値化する処理である。画像処理部６１０は、濃淡処理を施した結果について微分処理を行う。具体的には、画像処理部６１０は、濃淡処理を行った結果である数値データを微分処理することにより、その数値データ（階調）の変化の割合を算出する。画像処理部６１０は、微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出する。
【0020】
図３は、濃淡処理および微分処理の一例を説明するための図である。図３（ａ）は、撮像装置５００が撮像した画像の一例を示す。図３（ａ）に示した画像には、２つの凝集物がそれらの一部が互いに重なり合って存在している。画像処理部６１０は、この画像の濃淡（明度）を判定し、それを数値化（濃淡処理）する。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した画像のＡ－Ａ’における濃淡（明度）を数値化したものをグラフに示した図である。図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）に示した画像のＡ－Ａ’における各濃淡（各明度）のそれぞれが、それぞれに応じた数値となり、グラフに示される。画像処理部６１０は、図３（ｂ）に示すように濃淡処理により算出された数値をもとに微分処理することで、濃淡（明度）の変化率（絶対値）を算出する。つまり、画像処理部６１０は、グラフで示された濃淡（明度）の数値データの変化点（エッジ）を検出する。図３（ｃ）は、濃淡処理を行った結果について微分処理を行った結果を示すグラフである。図３（ｃ）に示すように、濃淡（明度）の数値データの変化点および変化率が検出されている。図３（ｃ）のおけるシグナルは、濃淡（明度）の変化率（絶対値）を示す。エッジとなり得る濃淡変化が大きな箇所は微分値が大きくなる。画像処理部６１０は、微分処理の結果得られたエッジのピクセル数を特徴量として算出するものであっても良いし、所定の変化率以上であるエッジのピクセル数を特徴量として算出するものであっても良い。このような処理によって、エッジピクセル数を特徴量として凝集物の状態を判定することができる。また、画像処理部６１０は、微分処理の結果得られたエッジのピクセル数（濃淡の変化点の数）に、その変化率の大きさに応じた係数を乗じて特徴量を算出するものであっても良い。
【0021】
制御部６２０は、画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態（特徴量）と、圧力センサ４１０，４２０それぞれから通知された圧力の値とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する。具体的には、制御部６２０は、圧力センサ４１０から通知された圧力の値と圧力センサ４２０から通知された圧力の値との差を算出し、算出した差（ろ過圧）と画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態（特徴量）とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する。なお、各装置間の信号や通知のやり取り（送受信）には、無線を用いても良いし、有線を用いても良い（以下の説明についても同じ）。
【0022】
制御部６２０における処理の具体例を以下に説明する。制御部６２０は、あらかじめ設定された第１の規定時間が経過するごとに、画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態に基づいて、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させていくように添加装置７００を制御する。第１の規定時間は、凝集剤を添加する反応槽１００からろ過膜３００装置の入り口までの滞留時間以下とすることが望ましく、反応槽１００よりも後段の滞留時間とすることがより望ましい。制御部６２０は、第１の規定時間が経過後、あらかじめ設定された第２の規定時間が経過するごとに、圧力センサ４１０から通知された圧力の値と圧力センサ４２０から通知された圧力の値との差分（ろ過圧）の変化量（例えば、単位時間の変化量）に基づいて、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量の下限値を変化させていくように添加装置７００を制御する。第２の規定時間は、ろ過膜３００装置の逆洗工程直後の間隔とすることが望ましい。ろ過圧は、ろ過膜３００の一次側（入口側）の圧力ＰＩ１、または、ろ過膜３００の一次側（入口側）の圧力ＰＩ１と所定の値との差分である。また、ろ過圧として、ろ過膜３００の一次側（入口側）の圧力ＰＩ１と、ろ過膜３００の二次側（出口側）の圧力ＰＩ２との差分を用いることが望ましい。ろ過圧の算出に、ろ過膜３００の二次側（出口側）の圧力ＰＩ２を用いることで、ろ過膜３００におけるろ過圧の測定精度が向上する。ろ過膜３００の入口に複数の圧力センサを具備し、複数の圧力センサそれぞれが測定した圧力値の平均値を一次側の圧力値としても良い。また、このろ過圧の算出に用いる数式は、ろ過水量が一定になるように供給ポンプの出力やバルブ開度を調整する定流量ろ過運転に用いると良い。また、この第２の規定時間は、第１の規定時間よりも長い時間である。例えば、
第２の規定時間＝第１の規定時間×ｎ（ｎは２以上の自然数）
であっても良い。例えば、第１の規定時間は例えば５分間であり、第２の規定時間は例えば３０分間である。制御部６２０は、第１の規定時間および第２の規定時間それぞれを測定する２つのタイマを具備し、それぞれのタイマが第１の規定時間に達した時および第２の規定時間に達した時に、それぞれがリセットされる。
第２の規定時間＝第１の規定時間×ｎ（ｎは２以上の自然数）
であっても良い。例えば、第１の規定時間は例えば５分間であり、第２の規定時間は例えば３０分間である。制御部６２０は、第１の規定時間および第２の規定時間それぞれを測定する２つのタイマを具備し、それぞれのタイマが第１の規定時間に達した時および第２の規定時間に達した時に、それぞれがリセットされる。
【0023】
図４は、図２に示した制御部６２０が制御する凝集剤の添加量の時間的変化の一例を示す図である。図４に示した縦軸は、例えば、被処理水量に対する凝集剤添加濃度ｍｇ／Ｌ、ｍｏｌ／Ｌなどで管理する。なお、縦軸は、凝集剤の添加量（割合）がわかるような添加装置７００の出力を示す値でも良い。出力を示す値としては、例えば、ポンプ出力（％）、ポンプ周波数（Ｈｚ）、ポンプ回転数（ｒｐｍ）等が挙げられる。図４に示した例では、凝集剤の添加を開始する時点で、所定の添加量の凝集剤が添加されるように添加装置７００が制御されている。また、そのときの下限値は、あらかじめ決められている値である。その後、第１の規定時間に到達するまでは、画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態（特徴量）に応じた添加量の凝集剤が添加される。第１の規定時間に到達すると、画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データが示す画像に含まれる凝集物の状態（特徴量）を数値化し、制御部６２０は、画像処理部６１０が算出した特徴量に基づいて凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる。このとき、制御部６２０は、画像処理部６１０が算出した特徴量と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。比較の結果、画像処理部６１０が算出した特徴量が閾値よりも小さな場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を増加させる。一方、比較の結果、画像処理部６１０が算出した特徴量が閾値よりも大きな場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を減少させる。増加させる量（増加幅）および減少させる量（減少幅）は、あらかじめ設定された量である。増加幅および減少幅は、例えば、反応槽１００に水質計や水温計、ｐＨ計を設け、それぞれが測定した水質（ＳＳ濃度や濁度等）や水温、ｐＨ値に基づいて、算出されても良い。また、増加幅および減少幅は、その他の運転データ等のパラメータも用いて機械学習させた学習モデルから取得した値でも良い。図４に示した例では、開始から第１の規定時間が経過した時、画像処理部６１０が算出した特徴量が閾値を下回っているため、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を増加させる。その後、第２の規定時間に到達するまで、第１の規定時間ごとに制御装置６００は、上記の比較および添加量の変更の処理を繰り返す。
【0024】
第２の規定時間（図４に示したｔ１）に到達すると、制御部６２０は、第２の規定時間の開始時における圧力センサ４１０から通知された圧力の値と圧力センサ４２０から通知された圧力の値との差分から、第２の規定時間の到達時における圧力センサ４１０から通知された圧力の値と圧力センサ４２０から通知された圧力の値との差分までの単位時間当たりの変化量を算出する。制御部６２０は算出した圧力の差の変化量（ろ過圧の上昇速度）と、あらかじめ設定された閾値とを比較する。算出した圧力の差の変化量が閾値よりも小さな場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量の下限値を下げる。一方、算出した圧力の差の変化量が閾値よりも大きな場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量の下限値を上げる（図４に示した「変更後の下限値」）。その後は、第２の規定時間に到達するまでに行われた処理と同じ処理が、次に第２の規定時間が到達するまで繰り返される。下限値の上げ下げの幅は、あらかじめ設定された量である。下限値の上げ下げの幅は、例えば、制御の精度向上の観点から、反応槽１００に水質計や水温計、ｐＨ計を設け、それぞれが測定した水質や水温、ｐＨ値に基づいて、算出されても良い。また、下限値の上げ下げの幅は、その他の凝集剤の添加量やろ過膜装置の運転データ等のパラメータも用いて機械学習させた学習モデルから取得した値でも良い。
【0025】
以下に、図１に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図５および図６は、図１に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。ここでは、画像処理部６１０が上述した濃淡処理および微分処理を行って凝集物の特徴量を算出する場合を例に挙げて説明する。
【0026】
まず、制御部６２０は、所定の量の凝集剤が凝集剤貯槽７１０から反応槽１００に貯留されている水へ添加されるように添加装置７００を制御する。また、制御部６２０は、上述した第１の規定時間および第２の規定時間それぞれを測定するタイマを起動する。その後、制御部６２０は、第２の規定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１）。第２の規定時間が経過していない場合、制御部６２０は、第１の規定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ２）。第１の規定時間が経過していない場合、ステップＳ１の処理が行われる。
【0027】
第１の規定時間が経過した場合、撮像装置５００が、反応槽１００内の画像を撮像し、撮像した画像を制御装置６００が取得する（ステップＳ３）。すると、画像処理部６１０が、制御装置６００内に取得した画像について濃淡処理を施す（ステップＳ４）。続いて、画像処理部６１０が、濃淡処理を行った結果である数値データを微分する（ステップＳ５）。すると、画像処理部６１０が、微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出する（ステップＳ６）。これにより、画像処理部６１０は、撮像装置５００から出力されてきた画像データが示す画像中の互いに隣接する画素の色差が閾値以上である画素を検出し、その検出された画素数の単位面積当たり（撮像範囲）の総和であるエッジピクセルを算出することとなる。
【0028】
制御部６２０は、算出した特徴量とあらかじめ設定された閾値（特徴量閾値）とを比較する（ステップＳ７）。算出した特徴量が特徴量閾値よりも小さな値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を増加させるように添加装置７００を制御する（ステップＳ８）。また、算出した特徴量と特徴量閾値とが互いに同じ値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を維持するように添加装置７００を制御する（ステップＳ９）。また、算出した特徴量が特徴量閾値よりも大きな値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を減少させるように添加装置７００を制御する（ステップＳ１０）。ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１０それぞれの処理が行われた後、ステップＳ１の処理が行われる。
【0029】
ステップＳ１にて、第２の規定時間が経過した場合、制御部６２０は、圧力センサ４１０および圧力センサ４２０からそれぞれ通知された圧力のろ過圧を算出する（ステップＳ１１）。制御部６２０は、算出したろ過圧の単位時間当たりの変化量となるろ過圧上昇速度を算出する（ステップＳ１２）。制御部６２０は、算出したろ過圧上昇速度とあらかじめ設定された閾値（速度閾値）とを比較する（ステップＳ１３）。
【0030】
算出したろ過圧上昇速度が速度閾値よりも小さな値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を下げる（ステップＳ１４）。また、算出したろ過圧上昇速度と速度閾値とが互いに同じ値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を維持する（ステップＳ１５）。また、算出したろ過圧上昇速度が速度閾値よりも大きな値である場合、制御部６２０は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を上げる（ステップＳ１６）。ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６それぞれの処理が行われた後、ステップＳ１の処理が行われる。
【0031】
上述した形態においては、被処理水は、懸濁物質や不溶化したい物質を含むものであれば良い。また、凝集剤貯槽７１０から添加される凝集剤は、無機凝集剤、有機凝結剤やポリマー（高分子凝集剤）でも良い。凝集剤貯槽７１０から添加される凝集剤が無機凝集剤である場合、当該凝集剤はアルミニウム系（ＰＡＣ、硫酸バンド等）、鉄系（ポリ鉄、塩化第二鉄）等でも良く、特に限定しない。また、凝集剤貯槽７１０から添加される凝集剤がポリマーである場合、当該凝集剤はカチオンでもアニオンでも良い。凝集処理においては無機凝集剤の調整が重要であるため、無機凝集剤を用いて制御するのが良い。無機凝集剤は被処理水中に分散する懸濁物質の荷電中和を行い、フロック形成の核となるマイクロフロックを形成させる。無機凝集剤による荷電中和が良好に行われない場合、その後に添加する高分子凝集剤の効果も十分に発揮できないため、処理水質が悪化する。また、無機凝集剤が過剰に添加されると、無機凝集剤自体が余剰な汚泥となるため、汚泥処分費などのランニングコストが増大してしまう。
【0032】
また、特徴量としてエッジピクセル数を例に挙げたが、特徴量は以下に示す（式１）を用いて算出される凝集変化量でも良い。
ここで、Ｃnは凝集変化量、Ａn-1は凝集剤の添加量変更前のエッジピクセル数、Ａnは凝集剤の添加量変更後のエッジピクセル数、Ｐn-1は凝集剤の添加量変更前の添加量、Ｐnは凝集剤の添加量変更後の添加量である。
【数1】
【0033】
上述した例では、ろ過膜３００の前段（一次側）の圧力と後段（二次側）の圧力との差圧（ろ過圧）を用いて制御を行ったが、ろ過膜３００のろ過流量を用いて上述した制御を行っても良い。この場合、圧力センサ４１０，４２０の代わりに流量計を測定手段として設け、ろ過膜３００への流量の値が所定の閾値よりも小さな値である場合、下限値を上げ、ろ過膜３００への流量の値が所定の閾値よりも大きな値である場合、下限値を下げる制御を行っても良い。また、ろ過圧と流量とを用いる場合、以下に示す（式２）を用いて単位圧力当たりのろ過流束を算出し、凝集剤の添加量の制御に用いても良い。
単位圧力当たりのろ過流束＝ろ過流量／ろ過面積／ろ過圧・・・（式２）
ろ過流量は、ろ過装置の二次側（透過側）の流量を直接測定した値の他、ろ過装置への供給流量から循環流量を除した値等、ろ過装置に通水される液体の流量の値を取得するために間接的に測定した値でも良い。ろ過面積は、限外ろ過膜または逆浸透膜の膜面積や、砂ろ過のろ材断面積である。また、ろ過流束算出の際、被処理水の水温や密度に応じて補正しても良い。
単位圧力当たりのろ過流束＝ろ過流量／ろ過面積／ろ過圧・・・（式２）
ろ過流量は、ろ過装置の二次側（透過側）の流量を直接測定した値の他、ろ過装置への供給流量から循環流量を除した値等、ろ過装置に通水される液体の流量の値を取得するために間接的に測定した値でも良い。ろ過面積は、限外ろ過膜または逆浸透膜の膜面積や、砂ろ過のろ材断面積である。また、ろ過流束算出の際、被処理水の水温や密度に応じて補正しても良い。
【0034】
このように、本形態においては、制御装置６００が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜３００の前後の圧力の差分、つまり、ろ過膜３００の入口の圧力と出口の圧力との差分の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６００が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６００が、ろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。ろ過膜のろ過圧が上昇した場合、凝集剤添加量の下限値を上げることで、凝集処理の除去対象でありろ過膜の閉塞原因物質となる有機物やＳＳ等の除去率が上がるため、ろ過膜のろ過圧上昇を抑制することができる。一方、ろ過膜のろ過圧上昇が緩やかな場合、凝集剤添加量の下限値を下げることで凝集剤添加量を削減することができる。これらの効果により、ろ過膜のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤等のランニングコストを最適化することができる。
【0035】
圧力センサは、絶対圧またはゲージ圧を検出可能なセンサであれば良い。ゲージ圧は大気圧の変化に連動するため、圧力センサは絶対圧を検出可能なセンサであることが好ましい。また、圧力センサが測定する圧力は水圧（ｋＰａ）であることが望ましいが、水頭差（ｍｍＨ2Ｏ）や水銀柱（ｍｍＨｇ）等を圧力の代替として測定し、測定した値を制御に用いても良く、また、測定した値を圧力に換算して制御に用いても良い。
【0036】
水処理設備において、被処理水である原水中の懸濁物質を除去するため、原水に凝集剤を添加し、懸濁物質を粗大化させる凝集処理および凝集処理により発生した凝集物（フロック）を固液分離する沈降分離処理や浮上分離処理等の水処理技術が広く用いられている。原水の懸濁物質の濃度や性状は経時変化するケースがあり、懸濁物質の安定した除去処理を行うには、原水の変化に合わせて凝集剤の注入量も適切に調整しなければならない。一般的な技術として、被処理水の濁質濃度や微粒子カウンタの値に基づいて、必要な凝集剤注入量を算出するための関係式をあらかじめ算出しておき、凝集剤の注入制御に用いる方法がある。
【0037】
しかしながら、被処理水の濁度が同等であっても、必要な凝集剤添加量が異なる場合がある。あらかじめ設定した条件から逸脱した被処理水が流入した場合、凝集剤添加量が不足したりして適正に制御されず、固液分離処理水が悪化してしまうおそれがある。また、凝集した水を、ろ過装置を用いてろ過処理する場合、凝集剤添加量が少ないと処理水中に残留する有機物などの溶存物質によって、ろ過装置の前後のろ過圧が上昇し、処理水量が低下してしまうおそれがある。また、被処理水に凝集剤が過剰に添加された場合、後段の固液分離装置への負荷が高くなる。その結果、ＳＳリークやろ過装置の閉塞を引き起こすおそれがある。また、被処理水に添加する凝集剤およびｐＨ調整剤（苛性ソーダ等）の薬品コストが膨らむ他、凝集剤由来の汚泥発生量が多くなるため汚泥処分コストも増加してしまう。さらに、ろ過装置として膜ろ過を用いた場合、ろ過装置の前後のろ過圧上昇が顕著になると、酸やアルカリを用いた薬品洗浄を実施する必要があり、洗浄コストが発生してしまう。薬品洗浄を行うために装置の運転を停止しなければならないというデメリットや、予備系列を増設しなければならない等のデメリットがある。
【0038】
本形態においては、変動する原水に対し、ろ過装置の前後のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。
（第２の実施の形態）
（第２の実施の形態）
【0039】
図７は、本発明の水処理システムの第２の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図７に示すように、反応槽１００と、中継槽１１０と、ポンプ２００と、砂ろ過装置３０１と、圧力センサ４１０，４２０と、撮像装置５００と、制御装置６００と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０とを有する。反応槽１００、中継槽１１０、ポンプ２００、圧力センサ４１０，４２０、撮像装置５００、制御装置６００、添加装置７００および凝集剤貯槽７１０それぞれは、図１に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。
【0040】
砂ろ過装置３０１は、第１の実施の形態におけるろ過膜３００に置き換わって配置されたろ過手段である。砂ろ過装置３０１は、砂層をろ材として被処理水をろ過する。圧力センサ４１０が砂ろ過装置３０１の前段に配置され、圧力センサ４２０が砂ろ過装置３０１の後段に配置される。この構成により、砂ろ過装置３０１の前後の圧力がそれぞれ測定される。制御装置６００におけるこれらの圧力に基づいた制御は第１の実施の形態と同様である。
【0041】
このように、本形態においては、制御装置６００が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられた砂ろ過装置３０１の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６００が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６００が、砂ろ過装置３０１の前後の圧力の差分の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。このように、変動する原水に対し、ろ過装置の前後のろ過圧上昇を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。
（第３の実施の形態）
（第３の実施の形態）
【0042】
図８は、本発明の水処理システムの第３の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図８に示すように、反応槽１００と、砂ろ過装置３０２と、水位計４３０と、撮像装置５００と、制御装置６０１と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０とを有する。反応槽１００、撮像装置５００、添加装置７００および凝集剤貯槽７１０それぞれは、図１に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。
【0043】
砂ろ過装置３０２は、重力式の砂ろ過装置であって、上部から被処理水を流入して、ろ材である砂層を透過した処理水を下部から抽出するろ過手段である。水位計４３０は、砂ろ過装置３０２の被処理水の水位を測定する。水位計４３０は測定した水位の値を制御装置６０１へ通知する。
【0044】
図９は、図８に示した制御装置６０１に具備された構成要素の一例を示す図である。図８に示した制御装置６０１は図９に示すように、画像処理部６１０と、制御部６２１とを有する。画像処理部６１０は、第１の実施の形態におけるものと同じものである。なお、図９には、図８に示した制御装置６０１が具備する構成要素のうち、本形態に関わる主要な構成要素のみを示した。
【0045】
制御部６２１は、画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態（特徴量）と、水位計４３０ら通知された水位の値とに基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する。具体的には、制御部６２０は、画像処理部６１０が数値化した凝集物の状態（特徴量）に基づいて、添加装置７００が添加する凝集剤の添加量を制御する際、水位計４３０ら通知された水位の値に基づいて、添加量の下限値を制御する。
【0046】
以下に、図８に示した水処理システムにおける水処理方法について説明する。図１０は、図８に示した水処理システムにおける水処理方法の一例を説明するためのフローチャートである。まず、図５に示したフローチャートを用いて説明したステップＳ１～Ｓ１０の処理が行われる。
【0047】
ステップＳ１にて、第２の規定時間が経過した場合、制御部６２１は、水位計４３０から通知された水位の値を取得する（ステップＳ２１）。制御部６２１は、取得した水位値の単位時間当たりの変化量となる水位上昇速度を算出する（ステップＳ２２）。制御部６２１は、算出した水位上昇速度とあらかじめ設定された閾値（速度閾値）とを比較する（ステップＳ２３）。
【0048】
算出した水位上昇速度が速度閾値よりも小さな値である場合、制御部６２１は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を下げる（ステップＳ２４）。また、算出した水位上昇速度と速度閾値とが互いに同じ値である場合、制御部６２１は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を維持する（ステップＳ２５）。また、算出した水位上昇速度が速度閾値よりも大きな値である場合、制御部６２１は、凝集剤貯槽７１０から添加する凝集剤の添加量を変化させる際の下限値を上げる（ステップＳ２６）。ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６それぞれの処理が行われた後、ステップＳ１の処理が行われる。例えば、許容上限水位を１００％とした場合、水位上昇速度が１０％／ｈ以上であれば下限値を上げ、１０から５％／ｈであれば下限値を維持し、５％／ｈ未満であれば下限値を下げる制御などを行う。
【0049】
このように、本形態においては、制御装置６０１が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられた砂ろ過装置３０２の被処理水の水位の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６０１が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６０１が、砂ろ過装置３０２の被処理水の水位の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。これにより、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、ろ過装置の被処理水の水位に基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。このように、変動する原水に対し、ろ過装置のろ過能力の低下を抑制しつつ、凝集剤添加量を最適に制御することができる。これにより、水処理システム全体を安定運転することができ、さらに発生するコストを最適化できる。本形態のように重力ろ過器等、水頭差を利用して、ろ過装置に通水する場合は、ろ過装置の前後の圧力のろ過圧を用いて制御するよりも水位を用いて制御する方が望ましい。
（第４の実施の形態）
（第４の実施の形態）
【0050】
図１１は、本発明の水処理システムの第４の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１１に示すように、原水槽１２０と、ポンプ２００と、攪拌装置８００と、ろ過膜３００と、圧力センサ４１０，４２０と、撮像装置５００と、制御装置６００と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０とを有する。ポンプ２００、ろ過膜３００、圧力センサ４１０，４２０、撮像装置５００、制御装置６００、添加装置７００および凝集剤貯槽７１０それぞれは、図１に示した実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。
【0051】
原水槽１２０は、被処理水が貯留される水槽である。攪拌装置８００は、ポンプ２００を用いて原水槽１２０から吸い上げられ、添加装置７００から凝集剤が添加された水を攪拌する。攪拌装置８００の形状や構造は、水を攪拌できるものであれば良く、特に規定しない。攪拌装置８００として、例えば、インラインミキサーやオリフィスプレート等が挙げられる。撮像装置５００は、攪拌装置８００が攪拌した水を撮像する。撮像装置５００が撮像するポイントは、攪拌装置８００内の水であっても良いし、攪拌装置８００からろ過膜３００までの流路（配管）を流れる水でも良いし、攪拌装置８００とろ過膜３００との間に水槽が設けられていれば当該水槽に貯留された水であっても良い。このとき、攪拌装置８００や、流路、水槽は、水中にフロックが形成されるフロック形成手段となる。フロック形成における撹拌条件の指標の１つとして撹拌強度（撹拌Ｇ値）がある。撹拌Ｇ値は、一般に、以下に示す（式２）を用いて表される。被処理水への凝集剤の添加によるフロック形成において、撹拌強度（撹拌Ｇ値）が小さ過ぎるとフロックの成長が遅くなってしまう。一方、撹拌強度（撹拌Ｇ値）が大き過ぎるとせん断力によりフロックが破壊されてしまう。凝集剤が添加された被処理水を攪拌する撹拌強度は、例えば１００～３００／ｓ程度にすれば良い。
（式２）における各パラメータを以下に示す。
Ａｉ：撹拌翼ｉの運動方向に直角な面積（ｍ2）
ｖｉ：撹拌翼ｉの平均速度（ｍ／ｓ）
ν：水の動粘性係数（ｍ2／ｓ）（１．００４×１０-6ｍ2／ｓ）
Ｖ：反応槽容量（ｍ3）
Ｃ：撹拌翼の抵抗係数（－）（１．５）
【数2】
Ａｉ：撹拌翼ｉの運動方向に直角な面積（ｍ2）
ｖｉ：撹拌翼ｉの平均速度（ｍ／ｓ）
ν：水の動粘性係数（ｍ2／ｓ）（１．００４×１０-6ｍ2／ｓ）
Ｖ：反応槽容量（ｍ3）
Ｃ：撹拌翼の抵抗係数（－）（１．５）
【0052】
このように、本形態においては、制御装置６００が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６００が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６００が、ろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、撮像装置５００が撮像する被処理水は、凝集剤が添加されて攪拌された後の被処理水であれば良く、流路を流れるものや水槽に貯留されたものに限定されない。そのため、撮像のために被処理水を貯留しておく水槽等の設備を準備することなく、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。
（第５の実施の形態）
（第５の実施の形態）
【0053】
図１２は、本発明の水処理システムの第５の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１２に示すように、反応槽１００と、凝集槽１３０と、浮上槽１４０と、中継槽１１０と、ポンプ２００と、ろ過膜３００と、圧力センサ４１０，４２０と、撮像装置５００と、制御装置６００と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０とを有する。反応槽１００、ポンプ２００、ろ過膜３００、圧力センサ４１０，４２０、撮像装置５００、制御装置６００、添加装置７００および凝集剤貯槽７１０それぞれは、図１に示した第１の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。中継槽１１０は、図７に示した第２の実施の形態におけるものと同じものである。
【0054】
凝集槽１３０は、反応槽１００で処理された被処理水が注入される水槽である。凝集槽１３０は、被処理水内のフロック形成を促すために設けられる。凝集槽１３０に貯留された被処理水には、例えばポリマーが注入される。浮上槽１４０は、凝集槽１３０で処理された被処理水が注入され、固液分離として被処理水の浮上分離を行う固液分離槽である。浮上槽１４０にて、処理水と浮上したスカム等の浮上物とに分離され、スカム等の浮上物は浮上槽１４０の外部へ排出される。また、浮上槽１４０にて処理された被処理水は中継槽１１０へ送液される。
【0055】
このように、本形態においては、制御装置６００が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６００が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６００が、ろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、フロック形成を促すために凝集槽１３０と浮上槽１４０とを撮像装置５００が凝集状態を撮像する反応槽１００とろ過膜３００との間に設ける。そのため、ろ過装置（ろ過膜３００）をより安定的に運転させることができ、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。なお、固液分離手段として浮上槽１４０の代わりに、固液分離として凝集沈殿を行う沈殿槽を用いても良い。また、固液分離手段は、図７に示した第２の実施の形態における砂ろ過装置３０１の前段や、図８に示した第３の実施の形態における砂ろ過装置３０２の前段、図１１に示した第４の実施の形態におけるろ過膜３００の前段（撮像装置５００の撮像ポイントよりも下流側）に設けても良い。固液分離手段をろ過装置の前段に設けることで、ろ過装置への閉塞物質による負荷を低減させることができ、ろ過装置をより安定して運用することができる。
（第６の実施の形態）
（第６の実施の形態）
【0056】
図１３は、本発明の水処理システムの第６の実施の形態を示す図である。本形態における水処理システムは図１３に示すように、反応槽１００と、凝集槽１３０と、浮上槽１４０と、中継槽１１０と、ポンプ２００，２１０と、ろ過膜３００と、圧力センサ４１０，４２０と、撮像装置５００と、制御装置６００と、添加装置７００と、凝集剤貯槽７１０と、処理水槽１５０と、流量計４４０とを有する。反応槽１００、ポンプ２００、ろ過膜３００、圧力センサ４１０，４２０、撮像装置５００、制御装置６００、添加装置７００および凝集剤貯槽７１０それぞれは、図１に示した第１の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。中継槽１１０は、図７に示した第２の実施の形態におけるものと同じものである。凝集槽１３０および浮上槽１４０それぞれは、図１２に示した第５の実施の形態におけるものとそれぞれ同じものである。
【0057】
ろ過装置（ろ過膜３００）をより安定的に運転するためには、ろ過膜３００を逆洗する逆洗手段を設けても良い。処理水槽１５０には、ろ過膜３００を透過した処理水が貯留される。流量計４４０は、ろ過膜３００を透過して処理水槽１５０へ供給される処理水の流量を測定する。処理水槽１５０に貯留された処理水を、ポンプ２１０を用いて汲み上げ、薬品を添加（薬品添加逆洗）してろ過膜３００の二次側から一次側へ通水させる。添加する薬品は、次亜塩素酸ナトリウム、苛性ソーダ、塩酸、シュウ酸等が好ましい。逆洗後の排水は系外へ排出しても良いし、水回収率の観点から反応槽１００の前段に設けられた原水槽（不図示）へ戻しても良い。
【0058】
図１４は、図１３に示した圧力センサ４１０が測定した圧力と圧力センサ４２０が測定した圧力とのろ過圧の時間的変化の一例を示す図である。図１４に示すように、採水工程が開始され、時間の経過とともにろ過膜３００の一次側の圧力と二次側の圧力とのろ過圧が上昇していく。逆洗を行うことで、ろ過圧が一時的に下がるが、採水工程が再開されるとろ過圧がさらに上昇していく。採水工程の開始時（逆洗する前）のろ過圧と、逆洗の終了後の採水工程の開始時（逆洗の後）のろ過圧との差の単位時間当たりの変化量が第１の実施の形態でも説明したろ過圧上昇速度となる。図１４に示した例では、採水工程の開始時のろ過圧と、逆洗が終了した時間ｔ１のときのろ過圧との変化の傾きがろ過圧上昇速度となる。このように、採水工程を行うことでろ過膜３００の一次側の圧力と二次側の圧力とのろ過圧が上昇してしまっても、その後に逆洗を行うことでろ過圧を下げることができる。
【0059】
このように、本形態においては、制御装置６００が、凝集剤を添加した被処理水内の凝集物の状態と、その後段に設けられたろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量とに基づいて、添加装置７００が被処理水に添加する凝集剤の添加量を制御する。このとき、制御装置６００が、撮像装置５００を用いて撮像した画像に基づいて凝集物の状態（特徴量）を数値化し、被処理水の水質に基づいて算出された添加量を、凝集物の状態（特徴量）に応じて変化させていく。また、制御装置６００が、ろ過膜３００の前後の圧力の差分の変化量（上昇速度）に応じて、添加量を変化させる下限値を制御する。特徴量に基づいた凝集剤添加量の制御に加えて、流量や圧力等の運転データに基づいて凝集剤添加量の下限値を制御することで、よりろ過装置の閉塞等を回避し、水処理設備全体を安定運転することができる。さらに、本形態においては、採水工程の後にろ過膜３００の二次側から一次側へ薬品を添加した処理水を通水してろ過膜３００を逆洗する。これにより、ろ過膜３００の一次側の汚れを剥離し、ろ過膜３００の閉塞を改善することができる。そのため、ろ過装置（ろ過膜３００）をより安定的に運転させることができ、最適な添加量の凝集剤を添加することができる。
【0060】
本発明によれば、用水処理における台風等による急激な濁度上昇が発生した場合や、排水処理のような被処理水の水質変動が大きな場合であっても、最適な添加量の凝集剤を添加することができるという効果が得られる。
【0061】
以上、各構成要素に各機能（処理）それぞれを分担させて説明したが、この割り当ては上述したものに限定しない。また、構成要素の構成についても、上述した形態はあくまでも例であって、これに限定しない。また、上述した各実施の形態を任意の組み合わせで組み合わせても良い。
【0062】
上述した制御装置６００，６０１それぞれが行う処理は、目的に応じてそれぞれ作製された論理回路で行うようにしても良い。制御装置としては、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等を用いると良い。また、処理内容を手順として記述したコンピュータプログラム（以下、プログラムと称する）を制御装置６００，６０１それぞれにて読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置６００，６０１それぞれに読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置６００，６０１それぞれにて読取可能な記録媒体とは、フロッピー（登録商標）ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ、ＳＤカードなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置６００，６０１それぞれに内蔵されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等を指す。この記録媒体に記録されたプログラムは、制御装置６００，６０１それぞれに設けられたＣＰＵにて読み込まれ、ＣＰＵの制御によって、上述したものと同様の処理が行われる。ここで、ＣＰＵは、プログラムが記録された記録媒体から読み込まれたプログラムを実行するコンピュータとして動作するものである。
【0063】
上記の実施の形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
（付記２）前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する、付記１に記載の水処理システム。
（付記３）前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する、付記２に記載の水処理システム。
（付記４）前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記５）前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する、付記１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記６）前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する、付記１から５のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記７）前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記１から６のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記８）前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する、付記１から７のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記９）添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
（付記１０）添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
（付記１１）コンピュータに、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
（付記１）被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像する撮像手段と、
前記添加手段から前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段と、
前記ろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを測定する測定手段と、
前記撮像手段が撮像した前記凝集物の状態と、前記測定手段が測定した値とに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御手段とを有する水処理システム。
（付記２）前記制御手段は、前記撮像手段が撮像した画像から、前記凝集物の状態として特徴量を算出する、付記１に記載の水処理システム。
（付記３）前記制御手段は、前記特徴量を前記凝集物のエッジピクセル数に基づいて算出する、付記２に記載の水処理システム。
（付記４）前記制御手段は、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記１から３のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記５）前記添加手段は、前記凝集剤として無機凝集剤を添加する、付記１から４のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記６）前記被処理水が流入する水槽を有し、
前記添加手段は、前記水槽に流入された前記被処理水に前記凝集剤を添加する、付記１から５のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記７）前記ろ過手段を逆洗する逆洗手段を有し、
前記制御手段は、前記逆洗手段を用いて前記ろ過手段を逆洗する前と後とにおいて、前記測定手段が測定した値の変化量に基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量の下限値を制御する、付記１から６のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記８）前記添加手段から前記凝集剤が添加された水について固液分離を行う固液分離手段を前記ろ過手段の前段に有する、付記１から７のいずれか１項に記載の水処理システム。
（付記９）添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する画像処理部と、
前記画像処理部が数値化した前記凝集物の状態、および前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位との少なくとも１つに基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する制御部とを有する制御装置。
（付記１０）添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する処理と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する処理と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する処理とを行う水処理方法。
（付記１１）コンピュータに、
添加手段から凝集剤が添加された水中の凝集物の状態を撮像した画像に基づいて、前記凝集物の状態を数値化する手順と、
前記凝集剤が添加された水をろ過するろ過手段の入口の圧力と、前記ろ過手段のろ過流量と、前記ろ過手段における水位と、の少なくとも１つを取得する手順と、
前記数値化した前記凝集物の状態と前記取得した値と基づいて、前記添加手段が添加する前記凝集剤の添加量を制御する手順とを実行させるためのプログラム。
【符号の説明】
【0064】
１００ 反応槽
１０１ 攪拌機
１１０ 中継槽
１２０ 原水槽
１３０ 凝集槽
１４０ 浮上槽
１５０ 処理水槽
２００，２１０ ポンプ
３００ ろ過膜
３０１，３０２ 砂ろ過装置
４１０，４２０ 圧力センサ
４３０ 水位計
４４０ 流量計
５００ 撮像装置
６００，６０１ 制御装置
６１０ 画像処理部
６２０，６２１ 制御部
７００ 添加装置
７１０ 凝集剤貯槽
８００ 攪拌装置
１０１ 攪拌機
１１０ 中継槽
１２０ 原水槽
１３０ 凝集槽
１４０ 浮上槽
１５０ 処理水槽
２００，２１０ ポンプ
３００ ろ過膜
３０１，３０２ 砂ろ過装置
４１０，４２０ 圧力センサ
４３０ 水位計
４４０ 流量計
５００ 撮像装置
６００，６０１ 制御装置
６１０ 画像処理部
６２０，６２１ 制御部
７００ 添加装置
７１０ 凝集剤貯槽
８００ 攪拌装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】