(57)【要約】【課題】被処理水に対し、カチオン性高分子および無機凝集剤の２種類の凝集剤を添加する二剤添加処理において、２種類の凝集剤添加量をそれぞれ適切に制御する方法及び装置を提供する。【解決手段】  被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法であって、被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加することを特徴とする凝集剤注入制御方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法であって、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【請求項２】
請求項１において、事前試験により凝集処理水の流動電位値の最適値と実際の凝集処理水の流動電位値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求め、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【請求項３】
請求項２において、測定された凝集処理水の流動電位値の誤差を補正するために、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定し、標準溶液の流動電位値に基づいて、実際の凝集処理水の流動電位値を補正して補正値を得、凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【請求項４】
請求項３において、補正を次式で行うことを特徴とする凝集剤注入制御方法。
Ｅ２＝Ｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）
ただし、Ｅ１：凝集処理水の流動電位値（実測値）［ｍＶ］
Ｅ２：凝集処理水の流動電位値（補正値）［ｍＶ］
Ｒ１：標準液の流動電位値（事前の机上試験評価時）［ｍＶ］
Ｒ２：標準液の流動電位値（凝集処理水の流動電位測定前もしくは後）［ｍＶ］
【請求項５】
請求項１において、凝集処理水の一部を測定容器にサンプリングして流動電位を測定し、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとし、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項６】
請求項１において、被処理水を測定容器にサンプリングし、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとし、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項７】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置であって、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記算出手段が、事前試験により求めた凝集処理水の流動電位値の最適値と制御流動電位の測定値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求める手段と、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとする手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項９】
請求項８において、前記算出手段は、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定する測定手段と、
標準溶液の流動電位値に基づいて、測定された凝集処理水の流動電位値の補正値を得る手段と、
凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出する手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項１０】
請求項７において、凝集処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量を滴定により計測する手段と、
該カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとして算出し、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入装置。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項１１】
請求項７において、被処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、
該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要な該カチオン性高分子の添加量Ｃを滴定により計測する手段と、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとして算出し、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項において、凝集処理水中の凝集フロック間の空隙における濁度を計測するための、光散乱式微粒子センサ又は光遮断式微粒子センサを備えていることを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の凝集剤注入制御装置を有する水処理システムであって、
凝集処理水を固液分離する固液分離手段を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項１４】
請求項１３において、被処理水のＯＲＰ値の測定手段と、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水へ酸化剤を添加する添加手段とを有することを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業排水や工業用水等を凝集処理する際における、カチオン性高分子および無機凝集剤の最適な凝集剤量を決定するための制御方法及び装置に関する。また、本発明は、この制御装置を有する水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種排水・用水の前処理において、濁質および有機物を除去するために凝集処理が用いられている。凝集処理に用いられる凝集剤としては、塩化鉄やポリ塩化アルミニウムなどの鉄系凝集剤やアルミ系無機凝集剤が用いられることが一般的であるが、カチオン性高分子凝集剤を無機凝集剤と併用する凝集処理も行われる。こうした２種類の薬品を用いることで、凝集フロックの粗大化が生じ後段の固液分離操作が容易になるほか、無機凝集剤の添加量を抑えることによる汚泥発生量の削減が可能となる（特許文献１、２）。
【０００３】
凝集剤の添加量は被処理水の水質に応じて適切な量を添加する必要がある。薬品量が不足すれば、被処理水中に含まれる濁質や有機物の除去が不十分となり、処理水質の悪化が起こる。一方、薬品量が過剰であれば薬品が後段へリークし、後段処理での負荷増大や汚染を引き起こす可能性がある。
【０００４】
最適な薬品量を決定するためには、ジャーテストを行うことが一般的であるが、多大な手間を要し、被処理水の水質変動のたびにジャーテストを行うことは、実際の水処理において、変動に即時対応することができず、現実的ではない。凝集剤注入量の自動制御においては、被処理水の特定の水質、例えば、濁度や有機物濃度などに基づく制御が行われている（特許文献３、４）。また、凝集処理水の流動電流計の値を指標として、凝集剤注入量を制御する方法が報告されている（特許文献５）。
【０００５】
凝集反応は一般的に、凝集剤による荷電中和により促進されるため、流動電位（流動電流）およびゼータ電位などを利用した界面動電現象に基づく測定を利用した方が、特定の水質項目に注目した制御に比べ、より広い範囲を対象とした被処理水に対し、制御が適用できるものと期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２９３８２７０号
【特許文献２】特許第６０２８８２６号
【特許文献３】特許第４７４６３８５号
【特許文献４】特許第５１０３７４７号
【特許文献５】特許第５３４９３７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３の制御においては、添加量の制御される薬品は１種に限られ、カチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤の２種類の薬品を併用した二剤添加処理においては、各薬品の最適添加量までは算出することができない。
【０００８】
本発明は、被処理水に対し、凝集剤として、カチオン性高分子および無機凝集剤の２種類の薬品を添加する系（二剤添加処理）において、２種類の薬品添加量をそれぞれ適切に制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、次を要旨とする。
【００１０】
［１］  被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法であって、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【００１１】
［２］  ［１］において、事前試験により凝集処理水の流動電位値の最適値と実際の凝集処理水の流動電位値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求め、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【００１２】
［３］  ［２］において、測定された凝集処理水の流動電位値の誤差を補正するために、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定し、標準溶液の流動電位値に基づいて、実際の凝集処理水の流動電位値を補正して補正値を得、凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【００１３】
［４］  ［３］において、補正を次式で行うことを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【００１４】
Ｅ２＝Ｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）
ただし、Ｅ１：凝集処理水の流動電位値（実測値）［ｍＶ］
Ｅ２：凝集処理水の流動電位値（補正値）［ｍＶ］
Ｒ１：標準液の流動電位値（事前の机上試験評価時）［ｍＶ］
Ｒ２：標準液の流動電位値（凝集処理水の流動電位測定前もしくは後）［ｍＶ］
【００１５】
［５］  ［１］において、凝集処理水の一部を測定容器にサンプリングして流動電位を測定し、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとし、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【００１６】
［６］  ［１］において、被処理水を測定容器にサンプリングし、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとし、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【００１７】
［７］  被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置であって、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【００１８】
［８］  ［７］において、前記算出手段が、事前試験により求めた凝集処理水の流動電位値の最適値と制御流動電位の測定値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求める手段と、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとする手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【００１９】
［９］  ［８］において、前記算出手段は、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定する測定手段と、
標準溶液の流動電位値に基づいて、測定された凝集処理水の流動電位値の補正値を得る手段と、
凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出する手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【００２０】
［１０］  ［７］において、凝集処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量を滴定により計測する手段と、
該カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとして算出し、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入装置。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【００２１】
［１１］  ［７］において、被処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、
該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要な該カチオン性高分子の添加量Ｃを滴定により計測する手段と、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとして算出し、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【００２２】
［１２］  ［７］〜［１１］のいずれかにおいて、凝集処理水中の凝集フロック間の空隙における濁度を計測するための、光散乱式微粒子センサ又は光遮断式微粒子センサを備えていることを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【００２３】
［１３］  ［７］〜［１２］のいずれかに記載の凝集剤注入制御装置を有する水処理システムであって、
凝集処理水を固液分離する固液分離手段を有することを特徴とする水処理システム。
【００２４】
［１４］  ［１３］において、被処理水のＯＲＰ値の測定手段と、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水へ酸化剤を添加する添加手段とを有することを特徴とする水処理システム。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、被処理水に対し、カチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤の２種類の凝集剤を添加する二剤添加処理において、被処理水の水質変動が起きた場合でも各凝集剤の適切な添加量を算出し、凝集不良による後段処理の汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の構成図である。
【図２】実験結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の構成図である。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【図７】実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は第１の実施の形態に係る制御装置を示す構成図である。原水は原水槽１に導入され、必要があれば、原水槽１に備えられたＯＲＰ計２及び原水槽薬品注入制御装置４により、ＯＲＰが３００ｍＶ以上になるよう酸化剤が添加される。酸化剤としては、次亜塩素酸塩や二酸化塩素化合物が使用できる。
【００２９】
凝集剤添加前にｐＨを一定に調整する必要がある場合は、原水槽１にｐＨ計３を設置し、原水槽１の前段にｐＨ調整槽１ａを設ける形態を取っても良い。ｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウム、消石灰、塩酸、硫酸などを用いることができる。
【００３０】
原水槽１内の原水は次いで、凝集槽５に導入されるが、一部がサンプリングセル６に導入される。サンプリングセル６では、一定体積の原水が封入され、滴定装置７によってカチオン性高分子凝集剤溶液による滴定を行うことで、流動電位計８の計測値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の濃度（添加量）を計測することができる。なお、滴定を行う前に、一定時間原水をサンプリングセル６に通水したのち、サンプリングセル６の原水側に取り付けたバルブ９で流れを一旦停止するストップトフロー方式を採用することが望ましい。
【００３１】
滴定に用いるカチオン性高分子凝集剤は、凝集剤として用いるカチオン性高分子凝集剤と同じものを用いることが望ましい。
【００３２】
また、流動電位計８の測定部およびサンプリングセル６内を定期的に洗浄できるよう、サンプリングセル６に洗浄液を導入できるようにしておくことが望ましい。洗浄液としては、被処理水の水質に応じ、酸、アルカリ、酸化剤の１種または２種以上を使用することが望ましい。
【００３３】
凝集槽５では、カチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤の２種類の薬品に加え、凝集処理水のｐＨを一定に調整するためのｐＨ調整剤が凝集剤注入制御装置１０によって添加される。
【００３４】
用いられるカチオン性高分子凝集剤としては、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）、ポリ（メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル）、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩化ベンジル四級塩、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリ（メタクリル酸２−ジメチルアミノエチル）、ポリ（２−ビニル−１−メチルピリニジウム）、ジアルキルアミン‐エピクロルヒドリン重縮合物、ポリリジン、キトサン、ジエチルアミノエチルデキストランなどが挙げられる。無機凝集剤としては塩化第二鉄、硫酸第二鉄、ポリ塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などの鉄系無機凝集剤や塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウムなどのアルミ系無機凝集剤が挙げられる。２種類以上のカチオン性高分子凝集剤の混合物を凝集剤として用いても良いし、２種類以上の無機凝集剤の混合物を無機凝集剤として用いても良い。
【００３５】
カチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤の添加量は、前述の滴定により求めたカチオン性高分子凝集剤の濃度より算出される（詳細は後述）。カチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤は図示の通り別々の凝集槽５，１１に添加しても良いし、図示は省略するが同一の凝集槽に添加しても良い。添加順序については、どちらを先に添加しても良く、同時に添加しても良い。
【００３６】
ｐＨ計１２で検出される凝集槽１１内のｐＨが所定ｐＨとなるようにｐＨ調整剤が添加される。
【００３７】
凝集槽５内の凝集処理水は次いで凝集センサ槽１３に導入される。凝集センサ槽１３は、微粒子センサ１４を備えている。微粒子センサ１４としては、凝集フロックの空隙の濁度を測定するための、レーザー光を放射するための発光器と、散乱したレーザー光を検出するためのプローブを備えた光散乱式微粒子センサ（例えば特許第３９２５６２１号に記載のものなど）又は光遮断式微粒子センサなどを用いることができる。
【００３８】
微粒子センサ１４で計測された凝集フロックの空隙の濁度が上昇した場合は、水質変動に対する凝集剤二剤の添加量の不足あるいは過剰、または、カチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤の添加量の比率が不適切な場合のいずれかの理由で凝集の不良が生じていると考えられる。
【００３９】
なお、流動電位計８の計測値に基づく凝集剤添加量の自動調節は、定期的な間隔で実施するよう設定しても良いし、あるいは／かつ、微粒子センサ１４で計測した凝集フロックの空隙の濁度の上昇時に実施するよう設定しても良い。
【００４０】
凝集センサ槽１３内の凝集処理水は処理水ポンプ１５を介して、固液分離処理設備へ送水される。固液分離処理としては、膜分離処理、砂ろ過処理、沈殿処理、加圧浮上処理が挙げられる。
【００４１】
流動電位計８で求めた滴定値から、カチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤の添加量をそれぞれ算出する方法は例えば図２のような結果から求めることができる。
【００４２】
図２はカチオン性高分子凝集剤の添加濃度と流動電位値の関係の一例を示した滴定曲線である。例えば、荷電中和に必要な滴定量（Ｃ）は、流動電位値が０ｍＶに達したときのカチオン性高分子凝集剤の添加濃度（ここでは約５ｍｇ／Ｌ）である。
【００４３】
無機凝集剤の添加量は、被処理水の水質および使用する無機凝集剤の種類にもよるが、Ｃより多く、好ましくはＣの５〜９０倍（すなわちＣ×５〜Ｃ×９０）特に１０〜５０倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。カチオン性高分子凝集剤の添加量は、被処理水の水質および使用するカチオン性高分子凝集剤の種類にもよるが、Ｃより少なく、好ましくはＣの０．１〜０．９倍（すなわちＣ×０．１〜Ｃ×０．９）特に０．５〜０．９倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。
【００４４】
図３は本発明の別の実施の形態に係る凝集剤注入制御装置の構成の概略図である。
【００４５】
図３の制御装置は、図１のフィードフォワード制御をフィードバック制御に変更したものである。すなわち、サンプリングセル６は、凝集センサ槽１３からの凝集処理水の一部を受け入れ、測定後の水を凝集センサ槽１３に戻すように設置されている。
【００４６】
このサンプリングセル６には流動電位計８が設けられている。前記と同様のカチオン性高分子凝集剤を用いた滴定により、現在の薬品注入量から不足した分の凝集剤量を計測することができる。なお、サンプリングセル６は、凝集槽１１からの凝集処理水を導入するように設置されてもよく、固液分離装置の後段に設置して固液分離処理水を導入しても良い。
【００４７】
流動電位計８から得られた荷電中和に必要な滴定量（Ｂ）から、無機凝集剤の追加添加量は、被処理水の水質および使用する無機凝集剤の種類にもよるが、Ｂよりも多く、好ましくはＢの５〜９０倍（すなわちＢ×５〜Ｂ×９０）好ましくはＢの１０〜５０倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。また、カチオン性高分子凝集剤の追加添加量は、被処理水の水質および使用するカチオン性高分子凝集剤の種類にもよるが、Ｂよりも少なく、好ましくはＢの０．１〜０．９倍（すなわちＢ×０．１〜Ｂ×０．９）好ましくはＢの０．５〜０．９倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。
【００４８】
なお、被処理水の水質にもよるが、Ｂの滴定値が、０．１ｍｇ／Ｌ未満であった場合は、カチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤の添加量をそれぞれ５％以下の範囲で削減するよう設定することが望ましい。
【００４９】
図４はさらに別の実施の形態に係る制御装置を示している。図４の制御装置は、図３の構成からサンプリングセル６での滴定装置を不要としたものであり、凝集処理水の流動電位値の最適値を事前評価により求めておく必要がある。図４では、図３と同様にサンプリングセル６は凝集センサ槽１３から凝集処理水を受け入れるように設置されているが、図３の場合と同様に、サンプリングセル６は、凝集槽１１から凝集処理水を導入してもよく、固液分離装置の後段に設置して固液分離処理水を導入しても良い。ただし、固液分離処理水を導入する場合は、固液分離処理水の流動電位値の最適値を事前評価により求めておく必要がある。
【００５０】
凝集処理水の流動電位値の最適値は、例えば図５のような結果から最適値を求めることができる。
【００５１】
図５は事前の机上試験にて評価した、無機凝集剤添加量と流動電位値、凝集処理水水質の関係を示しており、凝集処理水水質はＭＦＦ値で表されている。
【００５２】
ＭＦＦ値の測定方法は次の通りである。ＭＦ膜を吸引ろ過装置にセットし、−６７ｋＰａの減圧下で溶解性高分子物質および微粒子フリーの基準水１５０ｍＬの透過時間Ｔ０を測定した後に、測定試料（１５０ｍＬ）の１回目通水時間Ｔ１、２回目通水時間Ｔ２を測定する。ＭＦＦ値＝Ｔ２／Ｔ１である。
【００５３】
ＭＦＦの値が良好となったとき、流動電位は特定の値を示しており、この値が凝集処理水の流動電位値の最適値である（ここでは約−３００ｍＶ）。このような無機凝集剤添加量と流動電位値の相関図を凝集制御装置に記録しておき、実際の凝集処理水の流動電位値が示す無機凝集剤濃度と流動電位値が最適値となる無機凝集剤濃度（ここでは約２００ｍｇ／Ｌ）の差から、無機凝集剤の不足濃度（Ａ）を算出する。
【００５４】
無機凝集剤の追加添加量は、被処理水の水質および使用する無機凝集剤の種類にもよるが、Ａの０．１〜０．９倍（すなわちＡ×０．１〜Ａ×０．９）好ましくはＡの０．２〜０．５倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。また、カチオン性高分子凝集剤の追加添加量は、被処理水の水質および使用するカチオン性高分子凝集剤の種類にもよるが、Ａの０．００１〜０．００８倍（すなわちＡ×０．００１〜Ａ×０．００８）好ましくはＡの０．００５〜０．００８倍の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。
【００５５】
なお、実際の凝集処理水の流動電位値が凝集処理水の流動電位値の最適値よりも高くなった場合は、カチオン性高分子凝集剤が過剰となっている可能性が高いため、凝集剤添加量の設定値の見直しを行う必要がある。
【００５６】
図４の構成における流動電位計８のオンライン計測における問題点は、被処理水中に含まれる濁質や有機物、添加した凝集剤などにより流動電位計８の測定部が汚れることで、流動電位値の絶対値が正確に計測できないところにある。測定毎に洗浄を行う方法も考えられるが、洗浄液の消費量は増大すること、洗浄の間は計測が行えないなどの問題が新たに生じる。
【００５７】
この問題を解決するため、標準液の流動電位値を測定し、実測値を補正する手法を以下に示す。標準液としては、電気伝導性を持たせるために低濃度の塩やｐＨ緩衝剤を溶解した溶液に、ポリスチレンラテックス粒子あるいはシリカ粒子などを加えた分散液が使用できる。粒子の大きさは、粒子の沈降が生じないよう、粒子径数百ｎｍ以下のコロイド粒子であることが望ましい。
【００５８】
補正のための換算式は以下の通りである。
Ｅ２＝Ｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）
ここで、
Ｅ１：凝集処理水の流動電位値（実測値）［ｍＶ］
Ｅ２：凝集処理水の流動電位値（補正値）［ｍＶ］
Ｒ１：標準液の流動電位値（事前の机上試験評価時）［ｍＶ］
Ｒ２：標準液の流動電位値（凝集処理水の流動電位測定前もしくは後）［ｍＶ］
【実施例】
【００５９】
＜試験方法＞
以下の実施例及び比較例で用いた試験被処理水、試薬は以下の通りである。
試験被処理水：工場排水の生物処理水（ＯＲＰ：１００〜２００ｍＶ）
カチオン性高分子：ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）
無機凝集剤：塩化第二鉄（３８％）
酸化剤：次亜塩素酸ナトリウム
【００６０】
［実施例１］
図１に示した凝集剤注入制御システムの構成にて、原水槽のＯＲＰが３２５±２５  ｍＶの範囲に収まるよう、原水槽へ酸化剤を添加し、凝集剤添加量の自動調節値の設定は、
カチオン性高分子：Ｃ×０．８［ｍｇ／Ｌ］
無機凝集剤：Ｃ×８［ｍｇ／Ｌ］
として凝集処理を行った。得られた凝集処理水のＭＦＦ値の経時変化を測定した。
【００６１】
［比較例１］
図１に示したシステム構成にて、凝集剤添加量の自動調節を行わず、カチオン性高分子の添加量を０．５ｍｇ／Ｌ、無機凝集剤の添加量を５０ｍｇ／Ｌの定量注入とした。その他は実施例１と同様である。
【００６２】
実施例１及び比較例１の結果を図６に示す。時間経過による被処理水の水質変動により滴定量Ｃ値も同様に変動しており、比較例１では水質変動とともに凝集処理水質が悪化した。一方、実施例１ではＣ値を基準として２種類の凝集剤添加量を自動調節することで、凝集処理水質の悪化はほとんど見られず、かつ、変動しなかった。
【００６３】
［実施例２］
図１に示したシステム構成にて、原水槽のＯＲＰが３２５±２５ｍＶの範囲に収まるよう、原水槽へ酸化剤を添加し、凝集剤添加量の自動調節値の設定は、
カチオン性高分子：Ｃ×０．２［ｍｇ／Ｌ］
無機凝集剤：Ｃ×３０［ｍｇ／Ｌ］
として凝集処理を行った。
また、システム後段の固液分離処理として膜分離処理（ＰＶＤＦ、孔径０．０２μｍ、運転条件：運転Ｆｌｕｘ（透過流束）４ｍ／Ｄ、逆洗間隔  ２８  ｍｉｎ）を行い、膜間差圧の上昇速度を測定した。
【００６４】
［比較例２］
図１に示したシステム構成にて、原水槽へ酸化剤を添加せず、凝集処理を行った。その他は実施例２と同様である。
【００６５】
実施例２及び比較例２の結果を表１に示す。実施例２では原水槽へ酸化剤を添加したこ
とにより、Ｃ値が比較例２に比べ低下していた。これは、被処理水の酸化による改質によ
るものと思われる。また、差圧上昇速度は実施例２の方が低く、良好な凝集処理水が得られていることが分かった。このことから、流動電位計を用いて二種類の剤の添加量を自動調節しても、原水槽のＯＲＰが一定値以上に調節されていないと、凝集制御が十分に行えないことが明らかとなった。
【００６６】
【表１】
2018149495.tif 000003
【００６７】
［実施例３］
図１に示したシステム構成にて、システム後段の固液分離処理として膜分離処理（ＰＶＤＦ、孔径０．０２μｍ、運転条件：運転Ｆｌｕｘ２〜４ｍ／Ｄ、逆洗間隔  １０〜２８  ｍｉｎ）を行った。また、凝集センサ槽に備えられた光散乱式微粒子センサにより、連続通水中の凝集処理水中の凝集フロックの空隙の濁度（フロック間濁度）と膜間差圧の上昇速度の関係を測定した。
【００６８】
結果を図７に示す。フロック間濁度が上昇すると差圧上昇速度も高くなり、強い相関が見られることが分かった。フロック間濁度の上昇は、被処理水の水質が急激に変動し、凝集不良の発生が生じたか、あるいは、被処理水の水質が極めて大幅に変動し、流動電位計で測定した値（Ａ、Ｂ、Ｃの値）に対する、２種類の凝集剤の自動添加量の調整設定が不適切となったことが原因と考えられる。
【００６９】
従って、フロック間濁度が一定値以上に上昇した際に、流動電位計の計測による凝集剤添加量の自動調節を行うように設定する方法や、２種類の凝集剤の自動添加量の調整設定を新たな値に設定し直す方法が考えられる。このように。凝集センサ槽に備えられた粒子センサにより、凝集不良が生じていないか確認する警報センサとして利用することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１  原水槽
５，１１  凝集槽
６  サンプリングセル
１３  凝集センサ槽
【図１】
2018149495.tif 000004
【図２】
2018149495.tif 000005
【図３】
2018149495.tif 000006
【図４】
2018149495.tif 000007
【図５】
2018149495.tif 000008
【図６】
2018149495.tif 000009
【図７】
2018149495.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月2日(2018.2.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
事前試験により凝集処理水の流動電位値の最適値と実際の凝集処理水の流動電位値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求め、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【請求項２】
請求項１において、測定された凝集処理水の流動電位値の誤差を補正するために、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定し、標準溶液の流動電位値に基づいて、実際の凝集処理水の流動電位値を補正して補正値を得、凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【請求項３】
請求項２において、補正を次式で行うことを特徴とする凝集剤注入制御方法。
Ｅ２＝Ｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）
ただし、Ｅ１：凝集処理水の流動電位値（実測値）［ｍＶ］
Ｅ２：凝集処理水の流動電位値（補正値）［ｍＶ］
Ｒ１：標準液の流動電位値（事前の机上試験評価時）［ｍＶ］
Ｒ２：標準液の流動電位値（凝集処理水の流動電位測定前もしくは後）［ｍＶ］
【請求項４】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
凝集処理水の一部を測定容器にサンプリングして流動電位を測定し、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとし、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項５】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
被処理水を測定容器にサンプリングし、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとし、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項６】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
前記算出手段が、事前試験により求めた凝集処理水の流動電位値の最適値と制御流動電位の測定値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求める手段と、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとする手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【請求項７】
請求項６において、前記算出手段は、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定する測定手段と、
標準溶液の流動電位値に基づいて、測定された凝集処理水の流動電位値の補正値を得る手段と、
凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出する手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項８】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
凝集処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測する手段と、
該カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとして算出し、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入装置。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項９】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
被処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、
該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要な該カチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測する手段と、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとして算出し、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項１０】
請求項５〜９のいずれか１項において、凝集処理水中の凝集フロック間の空隙における濁度を計測するための、光散乱式微粒子センサ又は光遮断式微粒子センサを備えていることを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載の凝集剤注入制御装置を有する水処理システムであって、
凝集処理水を固液分離する固液分離手段を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項１２】
請求項１１において、被処理水のＯＲＰ値の測定手段と、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水へ酸化剤を添加する添加手段とを有することを特徴とする水処理システム。
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月24日(2018.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
事前試験により凝集処理水の流動電位値の最適値と実際の凝集処理水の流動電位値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求め、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【請求項２】
請求項１において、測定された凝集処理水の流動電位値の誤差を補正するために、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定し、標準溶液の流動電位値に基づいて、実際の凝集処理水の流動電位値を補正して補正値を得、凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出することを特徴とする凝集剤注入制御方法。
【請求項３】
請求項２において、補正を次式で行うことを特徴とする凝集剤注入制御方法。
Ｅ２＝Ｅ１×（Ｒ２／Ｒ１）
ただし、Ｅ１：凝集処理水の流動電位値（実測値）［ｍＶ］
Ｅ２：凝集処理水の流動電位値（補正値）［ｍＶ］
Ｒ１：標準液の流動電位値（事前の机上試験評価時）［ｍＶ］
Ｒ２：標準液の流動電位値（凝集処理水の流動電位測定前もしくは後）［ｍＶ］
【請求項４】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
凝集処理水の一部を測定容器にサンプリングして流動電位を測定し、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとし、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項５】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御方法において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定し、測定された流動電位値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量を求め、この添加量にてカチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤を添加する凝集剤注入制御方法であって、
被処理水を測定容器にサンプリングし、
測定された流動電位値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測し、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとし、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとすることを特徴とする凝集剤注入制御方法。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項６】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
前記算出手段が、事前試験により求めた凝集処理水の流動電位値の最適値と制御流動電位の測定値との差から無機凝集剤の不足濃度Ａを求める手段と、
無機凝集剤の添加量をａ・Ａとし、該カチオン性高分子凝集剤の添加量をｂ・Ａとする手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ａ＝０．１〜０．９
ｂ＝０．００１〜０．００８
【請求項７】
請求項６において、前記算出手段は、凝集処理水の流動電位値の測定前もしくは後に標準溶液の流動電位を測定する測定手段と、
標準溶液の流動電位値に基づいて、測定された凝集処理水の流動電位値の補正値を得る手段と、
凝集処理水の流動電位値の最適値と補正値との差から、無機凝集剤の不足濃度Ａを算出する手段と
を有することを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項８】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
凝集処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要なカチオン性高分子凝集剤の添加量Ｂを滴定により計測する手段と、
該カチオン性高分子凝集剤の追加添加量をｃ・Ｂとして算出し、無機凝集剤の追加添加量をｄ・Ｂとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入装置。
ただし、ｃ＝０．１〜０．９
ｄ＝５〜９０
【請求項９】
被処理水にカチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤を添加し、固液分離を行う水処理システムにおける凝集剤注入制御装置において、
被処理水、又は凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を測定する流動電位計と、
該流動電位計の計測値に基づき、上記カチオン性高分子凝集剤及び無機凝集剤の添加量をそれぞれ求める算出手段を有する凝集剤注入制御装置であって、
被処理水の一部を受け入れる測定容器と、
該測定容器に設けられた前記流動電位計と、
該流動電位計の計測値が負から０の値を示すまでに必要な該カチオン性高分子凝集剤の添加量Ｃを滴定により計測する手段と、
カチオン性高分子凝集剤の添加量をｅ・Ｃとして算出し、無機凝集剤の添加量をｆ・Ｃとして算出する手段と
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
ただし、ｅ＝０．１〜０．９
ｆ＝５〜９０
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項において、凝集処理水中の凝集フロック間の空隙における濁度を計測するための、光散乱式微粒子センサ又は光遮断式微粒子センサを備えていることを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の凝集剤注入制御装置を有する水処理システムであって、
凝集処理水を固液分離する固液分離手段を有することを特徴とする水処理システム。
【請求項１２】
請求項１１において、被処理水のＯＲＰ値の測定手段と、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水へ酸化剤を添加する添加手段とを有することを特徴とする水処理システム。