特許 7545218 水処理システム、制御装置、水処理方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-27

(45)【発行日】2024-09-04

(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 20060101AFI20240828BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20240828BHJP

   G01N 21/85 20060101ALI20240828BHJP

【ＦＩ】

B01D21/30 A

C02F1/52 Z

G01N21/85 B

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020046476

(22)【出願日】2020-03-17

(65)【公開番号】P2021146240

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-11-10

【前置審査】

(73)【特許権者】

【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

(74)【復代理人】

【識別番号】100187230

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 晶司

(72)【発明者】

【氏名】福水 圭一郎

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２３８４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９１６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２１６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０９２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２５９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－００９０００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ２１／００－２１／３４

Ｃ０２Ｆ１／５２－１／５６

Ｇ０１Ｎ２１／００－２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水が流入する槽と、
凝集剤が注入された、前記槽に貯留された水の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した画像について濃淡処理を施し、前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施し、前記微分処理を行った結果から算出される特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する制御装置とを有し、
前記槽は、反応槽と凝集槽との少なくとも一方であり、
前記撮像装置は、前記反応槽と前記凝集槽との少なくとも一方の接液しない上方に設置されており、
前記制御装置は、前記微分処理を行った結果から、エッジピクセル数に濃淡の変化率の大きさに応じた係数を乗じた数値を前記特徴量として算出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、
前記制御装置は、前記濃淡処理として、前記撮像装置が撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理を行う水処理システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の水処理システムにおいて、
被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置を有し、
前記制御装置は、前記特徴量に基づいて、前記凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成し、前記生成した制御信号を前記添加装置へ送信し、
前記添加装置は、前記制御装置から送信されてきた制御信号に基づいて、前記凝集剤の注入を制御する水処理システム。

【請求項4】

請求項３に記載の水処理システムにおいて、
前記制御装置は、前記特徴量とあらかじめ設定された閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて前記制御信号を生成する水処理システム。

【請求項5】

請求項１に記載の水処理システムにおいて、
前記撮像装置は、赤外線センサである水処理システム。

【請求項6】

反応槽と凝集槽との少なくとも一方である槽の接液しない上方に設置された撮像装置が撮像した、前記槽に貯留された水の画像について濃淡処理を施す濃淡処理部と、
前記濃淡処理部が濃淡処理を施した画像について微分処理を施す微分処理部と、
前記微分処理部が微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出し、該算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する判定部とを有し、
前記判定部は、前記微分処理を行った結果から、エッジピクセル数に濃淡の変化率の大きさに応じた係数を乗じた数値を前記特徴量として算出する制御装置。

【請求項7】

請求項６に記載の制御装置において、
前記濃淡処理部は、前記濃淡処理として、前記撮像装置が撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理を行う制御装置。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の制御装置において、
前記判定部が算出した特徴量に基づいて、前記槽に貯留された水への凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信する送信部とを有する制御装置。

【請求項9】

凝集剤が注入された、被処理水が流入する反応槽と凝集槽との少なくとも一方である槽に貯留された水の画像を該槽の接液しない上方から撮像する処理と、
前記撮像した画像について濃淡処理を施す処理と、
前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施す処理と、
前記微分処理を行った結果に基づいて、エッジピクセル数に濃淡の変化率の大きさに応じた係数を乗じた数値を特徴量として算出する処理と、
前記算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する処理とを行う水処理方法。

【請求項10】

請求項９に記載の水処理方法において、
前記濃淡処理は、前記撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理である水処理方法。

【請求項11】

請求項９または請求項１０に記載の水処理方法において、
前記算出した特徴量に基づいて、前記凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する処理と、
前記生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信する処理とを行う水処理方法。

【請求項12】

コンピュータに、
反応槽と凝集槽との少なくとも一方である槽の接液しない上方に設置された撮像装置が撮像した、前記槽に貯留された水の画像について濃淡処理を施す手順と、
前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施す手順と、
前記微分処理を行った結果に基づいて、エッジピクセル数に濃淡の変化率の大きさに応じた係数を乗じた数値を特徴量として算出する手順と、
前記算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する手順とを実行させるためのプログラム。

【請求項13】

請求項１２に記載のプログラムにおいて、
前記濃淡処理は、前記撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理であるプログラム。

【請求項14】

請求項１２または請求項１３に記載のプログラムにおいて、
前記算出した特徴量に基づいて、前記槽に貯留された水への凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する手順と、
前記生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信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、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に凝集剤を注入して攪拌し、攪拌された水に光を照射して得た光学的測定値に基づいて、凝集剤の注入量を決定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】

【文献】特開２０１７－１２１６０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたような技術においては、光学的測定値として透過光強度を用いて原水の状態を判定するため、光源や槽の壁面の汚れによって、槽内の水の状態を正確に判定することができないという問題点がある。

【0005】

本発明の目的は、槽内の水の状態をより正確に判定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】

本発明は、被処理水が流入する槽と、
凝集剤が注入された、前記槽に貯留された水の画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置が撮像した画像について濃淡処理を施し、前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施し、前記微分処理を行った結果から算出される特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する制御装置とを有する水処理システムである。

【0007】

前記制御装置は、前記濃淡処理として、前記撮像装置が撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理を行うことが好ましい。

【0008】

被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置を有し、
前記制御装置は、前記特徴量に基づいて、前記凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成し、前記生成した制御信号を前記添加装置へ送信し、
前記添加装置は、前記制御装置から送信されてきた制御信号に基づいて、前記凝集剤の注入を制御することが好ましい。

【0009】

前記制御装置は、前記特徴量とあらかじめ設定された閾値とを比較し、該比較の結果に基づいて前記制御信号を生成することが好ましい。

【0010】

前記制御装置は、前記微分処理を行った結果から、エッジピクセル数または該エッジピクセル数に基づき得られる数値を前記特徴量として算出することが好ましい。

【0011】

前記撮像装置は、赤外線センサであることが好ましい。

【0012】

また、本発明は、撮像装置が撮像した、槽に貯留された水の画像について濃淡処理を施す濃淡処理部と、
前記濃淡処理部が濃淡処理を施した画像について微分処理を施す微分処理部と、
前記微分処理部が微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出し、該算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する判定部とを有する制御装置である。

【0013】

前記濃淡処理部は、前記濃淡処理として、前記撮像装置が撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理を行うことが好ましい。

【0014】

前記判定部が算出した特徴量に基づいて、前記槽に貯留された水への凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部が生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信する送信部とを有することが好ましい。

【0015】

また、本発明は、凝集剤が注入された、被処理水が流入する槽に貯留された水の画像を撮像する処理と、
前記撮像した画像について濃淡処理を施す処理と、
前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施す処理と、
前記微分処理を行った結果に基づいて、特徴量を算出する処理と、
前記算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する処理とを行う水処理方法である。

【0016】

前記濃淡処理は、前記撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理であることが好ましい。

【0017】

前記算出した特徴量に基づいて、前記凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する処理と、
前記生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信する処理とを行うことが好ましい。

【0018】

また、本発明は、コンピュータに、
撮像装置が撮像した、槽に貯留された水の画像について濃淡処理を施す手順と、
前記濃淡処理を施した画像について微分処理を施す手順と、
前記微分処理を行った結果に基づいて、特徴量を算出する手順と、
前記算出した特徴量に基づいて、前記水の中の凝集物の状態を判定する手順とを実行させるためのプログラムである。

【0019】

前記濃淡処理は、前記撮像した画像の濃淡を３段階以上の階調に数値化する処理であることが好ましい。

【0020】

前記算出した特徴量に基づいて、前記槽に貯留された水への凝集剤の注入を制御するための制御信号を生成する手順と、
前記生成した制御信号を、被処理水に前記凝集剤を注入する添加装置へ送信する手順とを実行させることが好ましい。

【発明の効果】

【0021】

本発明においては、槽内の水の状態をより正確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【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2】図１に示した制御装置２００の内部構成の一例を示す図である。

【図3】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。

【図4】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5】図４に示した制御装置の内部構成の一例を示す図である。

【図6】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】二値化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8】図４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。

【図9】本発明の水処理システムの第１の適用例を示すフロー図である。

【図10】本発明の水処理システムの第２の適用例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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）

【0024】

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、槽１００と、制御装置２００と、撮像装置３００とを有する。

【0025】

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貯留槽である。被処理水は、懸濁物質や不溶化しようとする物質を含む水であれば特に限定しない。槽１００に貯留された水には、凝集剤が注入される。また、槽１００に、貯留された水を攪拌する攪拌機構が設けられていても良い。撮像装置３００は、凝集剤が注入された、槽１００に貯留された水中の画像を撮像する。撮像装置３００は、例えば、カメラや画像センサ等である。画像センサを用いる場合、カラーセンサや、モノクロセンサ、赤外線センサであっても良いが、制御装置２００が後述する濃淡処理を行うことから赤外線センサを用いることが好ましい。また、水面の光の乱反射により撮像が阻害される場合、撮像装置３００と槽１００との間に偏光フィルターを設置することが望ましい。偏光フィルターは、例えば、撮像装置３００のレンズに取り付けるタイプのものであっても良い。制御装置２００は、撮像装置３００が撮像した画像に基づいて、凝集物の状態を判定する。

【0026】

図２は、図１に示した制御装置２００の内部構成の一例を示す図である。図１に示した制御装置２００は図２に示すように、濃淡処理部２１０と、微分処理部２２０と、判定部２３０とを有する。なお、図２には、図１に示した制御装置２００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。

【0027】

濃淡処理部２１０は、撮像装置３００が撮像した画像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。微分処理部２２０は、濃淡処理部２１０が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、微分処理部２２０は、濃淡処理部２１０が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。判定部２３０は、微分処理部２２０が微分処理を行った結果に基づいて特徴量を算出する。判定部２３０は、算出した特徴量に基づいて、凝集物の状態を判定する。

【0028】

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３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。槽１００には原水である被処理水が貯留されており、その槽１００に凝集剤が注入されている状態である。

【0029】

まず、撮像装置３００が、槽１００内の画像を撮像し、撮像した画像を制御装置２００が取り込む（ステップＳ１）。すると、濃淡処理部２１０が、制御装置２００内に取り込んだ画像について濃淡処理を施す（ステップＳ２）。続いて、微分処理部２２０が、濃淡処理部２１０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Ｓ３）。すると、微分処理部２２０が、微分処理部２２０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Ｓ４）。なお、ステップＳ４の処理は、微分処理部２２０ではなく判定部２３０が行っても良い。そして、判定部２３０は、算出した特徴量に基づいて、凝集物の状態を判定する（ステップＳ５）。

【0030】

このように、制御装置２００は、撮像装置３００が撮像した槽１００内の画像について、濃淡処理および微分処理を行い、その処理の結果から得られた特徴量に基づいて、槽１００内の凝集物の状態を判定する。そのため、槽１００内の水の状態をより正確に判定することができる。
（第２の実施の形態）

【0031】

図４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４に示すように、槽１００と、制御装置２０１と、撮像装置３００と、添加装置４０１とを有する。槽１００および撮像装置３００それぞれは、第１の実施の形態におけるものと同じものである。

【0032】

制御装置２０１は、第１の実施の形態における制御装置２００が具備する機能に加え、凝集物の状態を判定した結果に基づいて、槽１００へ凝集剤４１１の注入を制御するための制御信号を添加装置４０１へ送信する。添加装置４０１は、槽１００に貯留された水に凝集剤４１１を注入する。このとき、添加装置４０１は、制御装置２０１から送信されてくる制御信号に従って、凝集剤４１１の注入（注入量）を制御する。添加装置４０１による凝集剤４１１の注入は、槽１００に流入する前の被処理水への注入であっても良い。

【0033】

図５は、図４に示した制御装置２０１の内部構成の一例を示す図である。図４に示した制御装置２０１は図５に示すように、濃淡処理部２１０と、微分処理部２２０と、判定部２３０と、制御信号生成部２４１と、送信部２５１とを有する。なお、図５には、図４に示した制御装置２０１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。濃淡処理部２１０、微分処理部２２０および判定部２３０それぞれは、第１の実施の形態におけるものと同じものである。まずは、濃淡処理部２１０、微分処理部２２０および判定部２３０それぞれの処理の詳細について説明する。

【0034】

図６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６（ａ）は、撮像装置３００が撮像した画像の一例を示す。図６（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。濃淡処理部２１０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６（ｂ）は、図６（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６（ｂ）に示すように、図６（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。微分処理部２２０は、図６（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、微分処理部２２０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６（ｃ）は、濃淡処理部２１０が濃淡処理を行った結果について微分処理部２２０が微分処理を行った結果を示すグラフである。図６（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６（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。判定部２３０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、判定部２３０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。

【0035】

図７は、二値化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（ａ）は、撮像装置３００が撮像した画像の一例を示す。図７（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。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した画像のＡ－Ａ’における濃淡（明度）を上述した濃淡処理ではなく二値化処理したものをグラフに示した図である。図７（ｂ）に示すように、図７（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、所定の閾値との大小関係に基づいて二値化、すなわち、白色か黒色かの２段階の階調に数値化されて、グラフに示される。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示したグラフのデータについて微分処理を行った結果を示すグラフである。二値化の処理を行うと、図７（ｃ）に示したような濃淡（明度）の変化点の一部が表現されないものとなってしまう。水中の凝集物を撮像する場合、複数の凝集物が深さ方向に互いに重なることが多く、二値化処理を用いた場合は、水中の凝集物の状態を正確に把握することができない。

【0036】

制御信号生成部２４１は、判定部２３０が算出した特徴量に基づいて、添加装置４０１が槽１００への凝集剤４１１の注入を制御するための制御信号を生成する。制御信号生成部２４１は、特徴量とあらかじめ設定された閾値とを比較し、比較の結果に基づいて制御信号を生成する。制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が槽１００へ注入する凝集剤４１１の量を増やすか、減らすか、維持するかを示す情報が含まれる制御信号を生成する。または、制御信号生成部２４１は、電流値や電圧値、または注入する凝集剤の量を示す制御信号を生成する。制御信号が電流値や電圧値を示すものである場合、制御信号が示す電流値や電圧値は、添加装置４０１を駆動させるための電流値や電圧値である。制御信号生成部２４１は、注入すべき量の凝集剤を添加装置４０１が注入するために必要な電流値や電圧値を制御信号に含める。つまり、添加装置４０１が、送信されてきた制御信号に含まれる電流値や電圧値で駆動することで、必要な量の凝集剤を注入することができる。特徴量と閾値との比較の結果と、どのような制御信号を作成するかを示す情報とは、あらかじめ対応付けて設定されているものである。制御信号生成部２４１は、この対応付けを参照して制御信号を作成する。制御信号の信号形態については特に規定しない。例えば、特徴量が閾値を超えている場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を減らすような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。また、特徴量が閾値未満である場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を増やすような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。また、特徴量が閾値と同じ値である場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を維持するような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。

【0037】

なお、制御信号生成部２４１は、特徴量と複数の閾値とを比較しても良い。この場合、例えば、制御信号生成部２４１は、特徴量とＡおよびＡよりも大きな値であるＢの２つの閾値とを比較し、特徴量がＡ未満である場合、特徴量がＡ以上Ｂ未満の値である場合、および特徴量がＢ以上である場合のそれぞれで、複数の種類の凝集剤の注入量を制御するような制御信号を生成するものであっても良い。

【0038】

送信部２５１は、制御信号生成部２４１が生成した制御信号を添加装置４０１へ送信する。この送信は、無線を用いるものであっても良いし、有線を用いるものであっても良い。また、制御装置２０１と添加装置４０１との間の接続形態は、互いに通信が可能な接続形態であれば良く、これらが互いに直接接続されているものであっても良いし、通信ネットワークを介して接続されているものであっても良い。なお、送信部２５１は、制御信号生成部２４１が生成した信号が示す電流値の電流を添加装置４０１へ流すものであっても良いし、制御信号生成部２４１が生成した信号が示す電圧値の電圧を添加装置４０１に印加するものであっても良い。

【0039】

以下に、図４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８は、図４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。槽１００には原水である被処理水が貯留されており、その槽１００に凝集剤が注入されている状態である。

【0040】

まず、撮像装置３００が、槽１００内の画像を撮像し、撮像した画像を制御装置２０１が取り込む（ステップＳ１１）。すると、濃淡処理部２１０が、制御装置２０１内に取り込んだ画像について濃淡処理を施す（ステップＳ１２）。続いて、微分処理部２２０が、濃淡処理部２１０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Ｓ１３）。すると、判定部２３０が、微分処理部２２０が微分処理を行った結果に基づいて、そのエッジピクセル数を特徴量として算出する（ステップＳ１４）。続いて、制御信号生成部２４１は、算出した特徴量とあらかじめ設定されている閾値とを比較する（ステップＳ１５）。ここでは、制御信号生成部２４１が、算出した特徴量とあらかじめ設定されている１つの閾値とを比較する場合を例に挙げて説明する。

【0041】

算出した特徴量が閾値未満である場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を増やすように指示する制御信号を生成する（ステップＳ１６）。例えば、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を増やすような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。そして、制御信号生成部２４１が生成した制御信号を送信部２５１が添加装置４０１へ送信する。

【0042】

また、算出した特徴量と閾値とが互いに同じ値である場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を維持するように指示する制御信号を生成する（ステップＳ１７）。例えば、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を維持するような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。そして、制御信号生成部２４１が生成した制御信号を送信部２５１が添加装置４０１へ送信する。

【0043】

また、算出した特徴量が閾値を超える値である場合、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を減らすように指示する制御信号を生成する（ステップＳ１８）。例えば、制御信号生成部２４１は、添加装置４０１が注入する凝集剤の量を減らすような電流値や電圧値を示す制御信号を生成する。そして、制御信号生成部２４１が生成した制御信号を送信部２５１が添加装置４０１へ送信する。

【0044】

その後、制御装置２０１は、規定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１９）。規定時間が経過したと判定された場合、ステップＳ１１の処理が行われる。つまり、規定時間を周期として、ステップＳ１１～Ｓ１９の処理が行われる。規定時間が経過したかどうかは、例えば、制御装置２０１に規定時間を計測するタイマを設けておき、そのタイマがタイムアウトした場合に規定時間が経過したと判定するものであっても良い。

【0045】

なお、制御装置２０１は、特徴量と閾値との比較に基づいて、槽１００に設けられた攪拌機構の動作（例えば、回転数当）を制御するものであっても良い。

【0046】

このように、制御装置２０１は、撮像装置３００が撮像した槽１００内の画像について、濃淡処理を行うことで画像の濃淡を数値化し、数値化したデータについて微分処理を行い、微分処理の結果、数値化したデータの変化点であるエッジピクセル数を特徴量として算出し、算出した特徴量とあらかじめ設定された閾値との比較の結果に基づいて、添加装置４０１が槽１００へ注入する凝集剤の量を制御する制御信号を生成して添加装置４０１へ送信する。そのため、槽１００の凝集状態を容易に監視でき、かつ凝集状態に応じて凝集剤の注入量を適切に制御することができる。
（適用例１）

【0047】

図９は、本発明の水処理システムの第１の適用例を示すフロー図である。図９に示す水処理システムは、上述した形態における槽１００に相当する反応槽１０１および凝集槽１０２と、沈殿槽１０３と、制御装置２０１と、撮像装置３００と、複数の凝集剤それぞれを注入する添加装置４０１とを有する。反応槽１０１は、原水である被処理水が供給されて被処理水に対して添加装置４０１を用いて無機凝集剤４１１－１およびｐＨ調整剤４１１－２が注入される槽である。凝集槽１０２は、反応槽１０１の出口に対して流路を介して接続された槽である。凝集槽１０２は、反応槽１０１から供給される被処理水に対して添加装置４０１を用いてポリマーが注入される槽であり、カチオンポリマー４１１－３とアニオンポリマー４１１－４との少なくとも一方が注入される槽である。また、凝集槽１０２にカチオンポリマー４１１－３を注入する場合、凝集槽１０２から沈殿槽１０３を接続する流路に、アニオンポリマー４１１－４を注入してもよい。沈殿槽１０３は、凝集槽１０２の出口に対して流路を介して接続された槽である。沈殿槽１０３は、凝集物と清澄水とを分離する固液分離手段に相当する。反応槽１０１、凝集槽１０２および沈殿槽１０３それぞれは、撹拌機構を備えているものであっても良い。制御装置２０１、撮像装置３００および添加装置４０１それぞれは、第２の実施の形態におけるものと同じものである。

【0048】

図９に示した水処理システムでは、被処理水に無機凝集剤４１１－１を注入することにより反応槽１０１において浮遊懸濁物から微小なフロックが形成される。この微小なフロックは、凝集槽１０２においてカチオンポリマー４１１－３とアニオンポリマー４１１－４との少なくとも一方が注入されることにより粗大化する。粗大化したフロックは沈殿槽１０３において凝集物として沈殿する。その結果、浮遊懸濁物を含む被処理水は、凝集物と、清澄水である上澄み水とに固液分離される。沈殿槽１０３の底部に堆積した凝集物は汚泥として排出され、沈殿槽１０３における上澄み水は処理水として排出される。

【0049】

また、図９に示した水処理システムでは、凝集状態を監視して凝集剤、特に無機凝集剤４１１－１の注入量を制御するために、制御装置２０１と撮像装置３００と添加装置４０１とが設けられている。撮像装置３００は、反応槽１０１の上方に、反応槽１０１内の水を撮像できるように設置されている。撮像装置３００が撮像した画像は制御装置２０１によって処理される。制御装置２０１が行う具体的な処理は、第２の実施の形態で説明した通りである。添加装置４０１それぞれは、制御装置２０１から送信されてきた制御信号に従って、凝集剤の注入量を制御する。
（適用例２）

【0050】

図１０は、本発明の水処理システムの第２の適用例を示すフロー図である。図１０に示す水処理システムと、図９に示した水処理システムとの違いは、撮像装置３００の設置位置である。図９に示した水処理システムでは、撮像装置３００は、反応槽１０１の上方に、反応槽１０１内の水を撮像できるように設置されていたが、図１０に示した水処理システムでは、撮像装置３００は、凝集槽１０２の上方に、凝集槽１０２内の水を撮像できるように設置されている。

【0051】

上述した形態においては、凝集沈澱について説明したが、凝集を含む固液分離を行うシステムであれば良い。例えば、凝集加圧浮上、凝集ろ過等へ本発明を適応することもできる。また、添加装置４０１が反応槽１０１に添加する無機凝集剤４１１－１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）に限定しない。また、ポリマーは、カチオンでもアニオンでも良い。撮像装置３００が画像センサである場合、上述した形態のように反応槽１０１内を撮像する位置に設置されるものであっても良いし、凝集槽１０２内を撮像する位置に設置されていても良いが、槽内のタイムラグを考慮すると、反応槽１０１内を撮像する位置に設置することが望ましい。また、撮像装置３００が画像センサである場合、撮像装置３００は、フロック（凝集物）の凝集状態を判定できるものであれば良いが、画像処理を行う装置を含め、フロックのエッジ数を検出できるものが望ましい。

【0052】

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、各実施の形態を組み合わせたものであっても良い。

【0053】

上述した制御装置２００，２０１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。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２００，２０１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２００，２０１に読み込ませ、実行するものであっても良い。制御装置２００，２０１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）メモリなどの移設可能な記録媒体の他、制御装置２００，２０１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２００，２０１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。

【符号の説明】

【0054】

１００ 槽
１０１ 反応槽
１０２ 凝集槽
１０３ 沈殿槽
２００，２０１ 制御装置
２１０ 濃淡処理部
２２０ 微分処理部
２３０ 判定部
２４１ 制御信号生成部
２５１ 送信部
３００ 撮像装置
４０１ 添加装置
４１１ 凝集剤
４１１－１ 無機凝集剤
４１１－２ ｐＨ調整剤
４１１－３ カチオンポリマー
４１１－４ アニオンポリマー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】