(57)【要約】【課題】水質変動があっても凝集処理を良好に行うことができる凝集剤添加制御方法及び装置と、この凝集剤添加制御装置を備えた水処理システムを提供する。【解決手段】被処理水に凝集剤を添加し、凝集処理水中の凝集フロック間の空隙における濁度を凝集センサによって測定し、この測定結果に基づいて凝集剤添加制御を行う凝集剤添加制御方法において、該凝集センサの測定値が所定の基準値を超えた場合、警報の発報、又は凝集剤の添加量調節を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に凝集剤を添加し、凝集処理水中の凝集フロック同士の間における濁度（以下、フロック間濁度という。）を凝集センサによって測定し、この測定結果に基づいて凝集剤添加制御を行う凝集剤添加制御方法において、
該凝集センサのフロック間濁度測定値が所定の基準値を超えた場合、警報の発報および／または凝集剤の添加量調節を行うことを特徴とする凝集剤添加制御方法。
【請求項２】
請求項１において、更に、被処理水の濁度を測定し、
被処理水の濁度に対する前記フロック間濁度測定値の比率が０．７〜１を超えた場合、警報の発報および／または凝集剤の添加量調節を行うことを特徴とする凝集剤添加制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を流動電位計で測定し、該流動電位の測定値に基づき、凝集剤の添加量を制御することを特徴とする凝集剤添加制御方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水に酸化剤を添加することを特徴とする凝集剤添加制御方法。
【請求項５】
被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集処理水中のフロック間濁度を測定する凝集センサと、
該凝集センサの測定結果に基づいて凝集剤添加制御を行う制御手段と
を有する凝集剤添加制御装置において、
該凝集センサの測定値が所定の基準値を超えた場合、警報の発報を行う警報発報手段を備えたことを特徴とする凝集剤添加制御装置。
【請求項６】
請求項５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、凝集剤の添加量を求める算出手段を有することを特徴とする凝集剤添加制御装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の凝集剤添加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８】
請求項７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。
【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。
【０００５】
特許文献１〜５には、ｐＨ、凝集剤薬注量、攪拌条件などの最適な凝集条件を設定するために、凝集処理中の被処理水の処理状態をリアルタイムで監視し、ＳＳの凝集状態をモニタリングする方法が記載されている。
【０００６】
特許文献１，２には、被処理水にレーザ光を照射して被処理水中の粒子による散乱光を受光し、その受光信号にＡＭ（Amplitudemodulation：振幅変調）検波を施した後、信号強度の最低値を求め、この最低値から凝集剤薬注量を求めることが記載されている。この凝集モニタリングでは、散乱光の信号強度の最低値を求めることで、被処理水中の凝集物による散乱光から未凝集の懸濁物による散乱光を区別して検出している。
【０００７】
特許文献３〜５には、被処理水の凝集処理において、発生するフロックに取り込まれていないＳＳの濃度を計測し、この計測値に基づいて凝集剤の薬注量を制御する薬注システムが記載されている。ＳＳの濃度計測には、被処理水の計測領域にレーザ光を照射し、計測領域からの散乱光を受光し、この散乱光を光電変換した信号レベルからＳＳ濃度を表す計測値を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１９５９４７号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３３８号公報
【特許文献３】特開２００３−１５４２０６号公報
【特許文献４】特開２０１６−３９７４号公報
【特許文献５】特開２０１７−７２４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、水質変動があっても凝集処理を良好に行うことができる凝集剤添加制御方法及び装置と、この凝集剤添加制御装置を備えた水処理システム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】
【００１０】
本発明の凝集剤添加制御方法は、被処理水に凝集剤を添加し、凝集処理水中の凝集フロック同士の間における濁度（以下、フロック間濁度という。）を凝集センサによって測定し、この測定結果に基づいて凝集剤添加制御を行う凝集剤添加制御方法において、該凝集センサのフロック間濁度測定値が所定の基準値を超えた場合、警報の発報および／または凝集剤の添加量調節を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の一態様では、更に、被処理水の濁度を測定し、被処理水の濁度に対する前記フロック間濁度測定値の比率が０．７〜１を超えた場合、警報の発報および／または凝集剤の添加量調節を行う。
【００１２】
本発明の一態様では、凝集剤を添加した凝集処理水の流動電位を流動電位計で測定し、該流動電位の測定値に基づき、凝集剤の添加量を制御する。
【００１３】
本発明の一態様では、被処理水のＯＲＰ値が３００ｍＶ以上となるように、被処理水に酸化剤を添加する。
【００１４】
本発明の凝集剤添加制御装置は、被処理水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集処理水中のフロック間濁度を測定する凝集センサと、該凝集センサの測定結果に基づいて凝集剤添加制御を行う制御手段とを有する凝集剤添加制御装置において、該凝集センサの測定値が所定の基準値を超えた場合、警報の発報を行う警報発報手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の一態様では、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、凝集剤の添加量を求める算出手段を有する。
【００１６】
本発明の水処理システムは、凝集剤添加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。
【００１７】
本発明の一態様では、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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、凝集処理水中のフロック間濁度を計測し、フロック間濁度が所定の基準値を超えた場合、凝集不良と判断し、警報を発報するか、あるいは凝集剤の添加量を制御する。これにより、凝集不良の継続を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】実験結果を示すグラフである。
【図４】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】
【００２０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率を計測する場合は、原水槽に光学式濁度計を設置する。
【００２４】
原水槽１内の原水は次いで、凝集槽５に導入され、カチオン性高分子凝集剤が添加された後、凝集槽１１に導入され、無機凝集剤が添加される。凝集槽１１では、ｐＨ計１２で検出される凝集処理水のｐＨを一定に調整するためにｐＨ調整剤が添加される。凝集槽５，１１への凝集剤の添加量は凝集剤注入制御装置１０によって制御される。
【００２５】
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カチオン性高分子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。
【００２６】
凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤および無機凝集剤の双方が添加されてもよく、無機凝集剤のみが添加されてもよい。カチオン性高分子凝集剤と無機凝集剤の双方を添加する場合、各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。
【００２７】
凝集槽１１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、フロック間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（例えば特許文献３に記載のものなど）などを用いることができる。
【００２８】
微粒子センサ１４で計測されたフロック間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。そこで、警報を発報するか、及び／又は凝集剤添加量を制御する。
【００２９】
後述の実施例１で示すように、フロック間濁度の値と後段の除濁膜処理における差圧上昇速度には相関性があるため、除濁膜の薬品洗浄頻度といった使用条件に応じて、警報および／または凝集剤の添加量を調節する信号を発信するためのフロック間濁度の基準値を定めることができる。
【００３０】
また、フロック間濁度の代わりに、被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率を基準値として使用しても良い。この場合は、後述の実施例２で示すように、被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率が０．７〜１の範囲を超えると、後段の除濁膜の差圧上昇速度が増加する。従って、この値を警報および／または凝集剤の添加量を調節する信号を発信するための基準値として設定することができる。なお、被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率を算出する際は、光学式濁度計を設置した原水槽と微粒子センサを設置した凝集センサ槽の滞留時間の差を加味して算出することが望ましい。
【００３１】
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、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。
【００３２】
この実施の形態では、凝集センサ槽１３からの凝集処理水の一部を受け入れ、流動電位計８で流動電位を測定し、この測定後の水を凝集センサ槽１３に戻すようにサンプリングセル６が設置されている。サンプリングセル６では、一定体積の原水が封入され、流動電位計８により凝集処理水の流動電位値が測定される。凝集剤添加量の算出には、事前評価により求めた凝集処理水の流動電位値の最適値が実用となる。なお、一定時間原水をサンプリングセルに通水したのち、サンプリングセルの原水側に取り付けたバルブ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。また、流動電位計の測定部およびサンプルセル内を定期的に洗浄できるよう、サンプルセル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】
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で計測したフロック間濁度の上昇時に実施するよう設定しても良い。
【００３４】
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。
【００３５】
凝集処理水の流動電位値の最適値は、例えば図２のような結果から最適値を求めることができる。
【００３６】
図２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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
凝集剤として無機凝集剤のみを用いる場合は、追加添加量は、Ａ×０．５〜Ａ×１の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。カチオン性高分子と無機凝集剤の２種類の凝集剤を用いる場合は、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、無機凝集剤の追加添加量は、Ａ×０．１〜Ａ×０．９の範囲内になるよう調整設定することが望ましく、また、カチオン性高分子の追加添加量は、被処理水の水質および使用するカチオン性高分子の種類にもよるが、Ａ×０．００１〜Ａ×０．００８の範囲内になるよう調整設定することが望ましい。
【００４０】
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。
【実施例】
【００４１】
［実施例１］
実施例１で用いた試験被処理水、試薬は以下の通りである。
【００４２】
試験被処理水：工場排水Ａ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
【００４３】
＜試験方法＞
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、上記の各凝集剤を添加して凝集処理を行い、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１０〜２８ｍｉｎ）を行った。また、凝集センサ槽１３に設けた光散乱式微粒子センサ１４により、連続通水中のフロック間濁度を測定した。
【００４４】
このフロック間濁度と、該膜分離処理における膜間差圧の上昇速度の関係を測定した。結果を図３に示す。
【００４５】
図３の通り、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に対する、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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
［実施例２］
実施例２では、次の被処理水及び無機凝集剤を用いた。
【００４８】
試験被処理水：工場排水Ｂ
無機凝集剤：塩化第二鉄（３８％）
【００４９】
＜実験方法＞
図１に示したシステム構成にて、無機凝集剤のみを添加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Ｆｌｕｘ３．３ｍ／Ｄ、逆洗間隔１５ｍｉｎ）を行った。
【００５０】
被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率と膜間差圧の上昇速度の関係を測定した結果を図４に示す。
【００５１】
図４の通り、被処理水の濁度に対するフロック間濁度の比率が０．７〜１の範囲を超えると差圧上昇速度も増加する傾向が見られることが分かった。従って、この値を基準として、凝集の良および不良を判別することができる。
【００５２】
以上の実施例より明らかなとおり、本発明によると、被処理水の変動が起きた場合でも、凝集の不良を検出し凝集条件を調節することで、凝集不良による後段処理の汚染を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００５３】
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
１４  微粒子センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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