(57)【要約】【課題】凝集剤及び凝集助剤の添加量を適切に制御でき、処理後の水質を安定的に維持することができる水処理システムを提供する。【解決手段】水処理システムは、原水に凝集剤及び／又は凝集助剤を加える凝集剤注入装置４０等と、凝集剤及び／又は凝集助剤が注入された原水にフロックを形成させる反応槽２０等と、形成されたフロックの強度を測定するフロック強度測定装置８０と、を備えている。又、水処理システムは、計測されたフロックの強度の値に基づいて凝集剤及び／又は凝集助剤の過不足を算出する注入量算出手段と、注入量算出手段の算出結果に基づき、フロックの強度が所定値に維持されるよう、凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量を調整する注入量調整手段と、を備えている。【選択図】      図１
2015054284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に凝集剤及び／又は凝集助剤を加える薬剤注入装置と、
前記薬剤注入装置により凝集剤及び／又は凝集助剤が注入された原水にフロックを形成させるフロック形成装置と、
前記フロック形成装置で形成された前記フロックの強度を測定するフロック強度測定装置と、
前記フロック強度測定装置で計測された前記フロックの強度の値に基づいて前記凝集剤及び／又は凝集助剤の過不足を算出する注入量算出手段と、
前記注入量算出手段の算出結果に基づき、前記フロックの強度が所定値に維持されるよう、前記薬剤注入装置における前記凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量を調整する注入量調整手段と、を備えたことを特徴とする水処理システム。
【請求項２】
前記原水を貯留する原水槽と、
前記原水槽内に貯留している原水の水質を測定する水質測定装置と、を更に具備し、
前記注入量調整手段は、前記水質測定装置の測定結果及び前記注入量算出手段の算出結果に基づき、前記薬剤注入装置における前記凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量を調整することを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記原水を送水する送水ポンプに回転数を調整する回転数調整手段、を更に具備し、
前記薬剤注入装置における前記凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量の調整に加え、前記回転数調整手段により前記送水ポンプの回転数を調整して前記原水の供給量を、前記フロックの強度を所定値に維持するように調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理システム。
【請求項４】
凝集剤が注入された原水を収納する混和槽と、前記混和槽に設けられた第１の攪拌機と、前記第１の攪拌機の攪拌速度を調整する混和槽攪拌調整手段と、
凝集助剤及び凝集剤が注入された原水を収納する反応槽と、前記反応槽に設けられた第２の攪拌機と、前記第２の攪拌機の攪拌速度を調整する反応槽攪拌調整手段と、を更に具備し、
前記第１の攪拌機及び／又は第２の攪拌機の各攪拌速度を、前記フロックの強度を所定値に維持するように、調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記フロック形成装置に接続され、前記原水から固形物を分離する分離槽と、
前記分離槽で分離された固形物を貯留する汚泥貯留槽と、を更に具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記汚泥貯留槽に貯留された固形物の強度を計測する固形物強度測定装置、を更に具備し、
前記フロック強度測定装置で計測された前記フロックの強度の値に代え、前記固形物の強度の計測結果から、前記注入量調整手段は、前記薬剤注入装置における前記凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量を調整することを特徴とする請求項５に記載の水処理システム。
【請求項７】
ｐＨ調整剤を前記原水に注入するｐＨ調整剤注入装置、を更に具備し、
前記ｐＨ調整剤注入装置から注入されるｐＨ調整剤により、前記フロック形成装置における原水のｐＨ値を、前記フロックの強度を所定値に維持するよう調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原水にフロックを形成させる凝集剤や凝集助剤を注入し、形成されたフロックを原水から分離して浄化させる水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場や下水処理場、排水処理設備などでは、固液を分離すること、例えば処理対象の原水に含まれる懸濁物質の除去や、汚泥の脱水のために、凝集処理が広く用いられている。この凝集処理は、原水に凝集剤や凝集助剤を添加・混合してフロックと呼ばれる凝集物を形成させ、その粒子を大きくすることで沈降速度を高めて固液分離を促進したり、あるいは脱水機に掛けられる形状にして、分離した後の固体を処理するために行われる。
【０００３】
一般的に、原水の固形物濃度が変化すると、凝集処理において適切とされる凝集剤注入率も変化する。そのため、フロックの粒径分布を光学センサで計測し、計測したフロック粒径分布から被処理水中のフロック直径及びフロック数等を求め、水質の変化に凝集剤や凝集助剤の注入率を対応させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５５２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水処理システムにおいて、安定的な処理を行い、処理後の水質を維持することは、重要な課題である。しかし実際には、プラントの稼働状態や環境要因から、処理すべき原水の水質が安定せず、結果処理水の水質を維持することに多くの労力を費やしている。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、凝集剤及び凝集助剤の添加量を適切に制御でき、処理後の水質を安定的に維持することができる水処理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態にかかる水処理システムは、次のように構成されている。原水に凝集剤及び／又は凝集助剤を加える薬剤注入装置と、薬剤注入装置により凝集剤及び／又は凝集助剤が注入された原水にフロックを形成させるフロック形成装置と、フロック形成装置で形成されたフロックの強度を測定するフロック強度測定装置と、フロック強度測定装置で計測されたフロックの強度の値に基づいて前記凝集剤及び／又は凝集助剤の過不足を算出する注入量算出手段と、注入量算出手段の算出結果に基づき、フロックの強度が所定値に維持されるよう、薬剤注入装置における凝集剤及び／又は凝集助剤の注入量を調整する注入量調整手段と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、各実施形態に係る水処理システムを実行させるための水処理装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図２は、図１のシステムに組み込まれたフロック強度測定装置を示す概略ブロック図である。
【図３】図３は、図２のフロック強度測定装置に組み込まれたせん断力発生装置を示す概略図である。
【図４】図４は、第２実施形態にかかる第２水処理システムの制御を示す流れ図である。
【図５】図５は、第６実施形態にかかる第６水処理システムの水処理装置の一部を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら各実施形態の水処理システムついて説明する。各実施形態の水処理システムついて説明に先立ち、各実施形態に共通の水処理装置について説明する。
【００１０】
図１に、水処理システムにかかる水処理装置１００の全体の構成を示す。
【００１１】
水処理装置１００は、各実施形態の水処理システムにおける装置類の全てを含んでいる。そのため、水処理装置１００には、各実施形態の水処理システムにおいて説明に用いられない装置類が含まれていることがある。個々の実施形態の説明において説明がなされていない装置等は、その実施形態においては設けられていない、もしくは機能しないものとする。
【００１２】
図１に示すように水処理装置１００は、第１送水ポンプ１２と、原水槽１４と、第２送水ポンプ１６と、混和槽１８と、反応槽２０と、フロック形成槽２２と、分離槽２４と、汚泥貯留槽２６と、制御装置３０と、を備えている。第１送水ポンプ１２から分離槽２４までの各部材は、直列に連結されている。この連結された流れを第１流路２８として説明する。第１送水ポンプ１２から分離槽２４に向かう方向が、第１流路２８の順方向である。以下、水処理装置１００について、第１流路２８の順方向に従い、各槽ごとの上流と下流を定めて説明する。
【００１３】
第１送水ポンプ１２は、原水槽１４の上流に設けられ、モータドライバを介して制御装置３０に接続し、制御装置３０からの指示により作動する。第１送水ポンプ１２は、固形物を含む処理すべき原水を河川等から取水し、原水槽１４に送水する。原水槽１４は、所定の容量を有する収納容器であり、第１送水ポンプ１２から送水されてきた原水を貯留する。
【００１４】
原水槽１４の下流には、第２送水ポンプ１６が設けられている。第２送水ポンプ１６には、モータドライバ３８が設けられている。第２送水ポンプ１６は、制御装置３０の指示に従い作動し、原水槽１４に貯留されている原水を混和槽１８に送る。モータドライバ３８には、回転数調整機構（インバータ）が設けられている。回転数調整機構により、第２送水ポンプ１６は、モータドライバ３８を介して任意の回転速度で駆動される。
【００１５】
原水槽１４と第２送水ポンプ１６の間には、ｐＨ調整剤注入装置３２が接続されている。ｐＨ調整剤注入装置３２は、ｐＨ調整剤注入ポンプ３４と、ｐＨ調整剤を収納した収納容器３６とを備えている。ｐＨ調整剤注入装置３２は、制御装置３０からの指示に従い、ｐＨ調整剤注入ポンプ３４が作動し、収納容器３６からｐＨ調整剤を第１流路２８内に注入する。
【００１６】
第２送水ポンプ１６の下流には、混和槽１８が設けられている。第２送水ポンプ１６と混和槽１８の間には、薬剤注入装置としての凝集剤注入装置４０が接続されている。凝集剤注入装置４０は、凝集剤注入ポンプ４２と、凝集剤を収納した収納容器４４とを備えている。
【００１７】
凝集剤注入装置４０は、制御装置３０からの指示に従い、凝集剤注入ポンプ４２が作動し、収納容器４４から凝集剤を第１流路２８内に注入する。凝集剤は、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸第２鉄あるいは硫酸アルミニウム、鉄系などの無機系凝集剤を用いることができる。凝集剤は、水中の懸濁物質と結合して細かなフロックとなる。
【００１８】
混和槽１８は、凝集剤が注入された原水を収容する容器体である。混和槽１８は内部に、混和槽攪拌器としてのモータ４８で回転可能に設けられた攪拌羽根４６を備えている。モータ４８は、モータドライバを介して制御装置３０により駆動される。又、モータ４８は、調整機構により回転数が調整される。混和槽１８では、凝集剤注入装置４０から注入された凝集剤と原水とを攪拌羽根４６で攪拌する。
【００１９】
混和槽１８の下流には、反応槽２０が設けられている。混和槽１８と反応槽２０の間には、もう一つの薬剤注入装置としての凝集助剤注入装置５０が接続されている。凝集助剤注入装置５０は、凝集助剤注入ポンプ５２と、凝集助剤を収納した収納容器５４とを備えている。凝集助剤注入装置５０は、制御装置３０からの指示に従い、凝集助剤注入ポンプ５２が作動し、収納容器５４から凝集助剤を第１流路２８内に注入する。
【００２０】
凝集助剤は、例えば、有機系高分子凝集剤を用いることができる。凝集助剤は、細かなフロックの粒を含んだ原水に混入して攪拌すると、フロックの粒をまとめて、ある程度の大きさのフロックに成長させる。水処理装置１００では、凝集剤注入装置４０と凝集助剤注入装置５０とにより薬剤注入装置を構成している。
【００２１】
反応槽２０は、凝集助剤と凝集剤とが注入された原水を収容する容器体である。反応槽２０は内部に、反応槽攪拌器としてのモータ５８で回転可能に設けられた攪拌羽根５６を備えている。又、モータ５８は、調整機構により回転数が調整される。反応槽２０では、凝集剤を含んだ原水に、凝集助剤注入装置５０から注入された凝集助剤が混入され、凝集剤と凝集助剤とを含んだ原水が攪拌される。
【００２２】
反応槽２０の下流には、フロック形成槽２２が設けられている。フロック形成槽２２は、反応槽２０から送り込まれた処理中の原水を緩やかに攪拌する。このことによって、原水に含まれているある程度の大きさのフロック同士が、緩やかに衝突して凝集され、比較的大きな粒径のフロックが形成される。水処理装置１００では、混和槽１８と反応槽２０とフロック形成槽２２とにより、フロック形成装置を構成している。
【００２３】
フロック形成槽２２の下流には、分離槽２４が設けられている。分離槽２４には、フロック形成槽２２から比較的大きな粒径のフロックを含む処理中の原水が送り込まれる。分離槽２４では、このフロックが重力により沈殿し、フロックの上層に比較的きれいな水（処理水）が作られる。尚、処理水とフロックとの分離は重力でなく、遠心分離機（サイクロン）によるものであっても良い。
【００２４】
分離槽２４には、処理水を流出させる処理水配管６０と汚泥を排出する汚泥配管６２が設けられている。汚泥配管６２は、汚泥貯留槽２６に接続している。汚泥貯留槽２６は、汚泥を貯留する容器体で、脱水機７０に接続している。脱水機７０は、汚泥に含まれている水分を分離させる。固形物である沈降したフロックは脱水機７０で脱水された後、乾燥汚泥として処分される。又、凝集助剤は、固形物がある程度高濃度になった汚泥などの脱水のためにも用いられる。水処理装置１００は、更に、フロック強度測定装置８０を備えている。
【００２５】
フロック強度測定装置８０について、図２を用いて説明する。フロック強度測定装置８０は、流入管８２と、サンプリングポンプ８４と、粒径測定装置８５と、サンプリングポンプ８４を制御するためのサンプリング制御装置８６と、せん断力発生装置９０と、フロック破損判定装置９２と、フロック評価センサ９４と、流出管９６とを備えている。
【００２６】
サンプリングポンプ８４は、サンプリング制御装置８６の指示に従い作動し、フロックを含む処理中の原水をサンプルとして採取する（以下、「対象水」と称する）。本実施例では流入管８２は、フロック形成槽２２と分離槽２４との間の流路に接続されており、対象水はフロック形成槽２２から流出した処理中の原水である。
【００２７】
サンプリング制御装置８６は、サンプリングポンプ８４が対象水をサンプリングするタイミングや、対象水をせん断力発生装置９０へ送り込む量などをコントロールする。高いフロック強度を測定する場合には、せん断力発生装置９０においてフロックにせん断力を与える時間が長く必要となる。その際、サンプリング制御装置８６は、サンプリングを一時停止し、半連続で判定するようサンプリングの時間を制御する。また、サンプルの一部からフロック強度を判断してもよい。
【００２８】
せん断力発生装置は、サンプリングした対象水にせん断力を与えるもので、本実施例では回転円柱型せん断力発生手段を用いる。
【００２９】
図３に、せん断力発生装置９０を示す。せん断力発生装置９０は、円筒容器１０２と、円筒容器１０２の内部に設けられた回転体１０４とを備え、モータ１０６に回転体１０４が接続されている。
【００３０】
円筒容器１０２の底壁１０８には、サンプリングポンプ８４からの配管が接続されている。底壁１０８の周縁には、周壁１１０が設けられ、周壁１１０の途中部位には、送水管１１２が取り付けられている。
【００３１】
送水管１１２は、フロック破損判定装置９２に接続され、円筒容器１０２内に送り込まれた対象水を、一時滞留させた後、フロック破損判定装置９２へ送り出す。すなわち、サンプリングポンプ８４により円筒容器１０２内に送り込まれた対象水は、回転体１０４の回転によって所定の大きさのせん断力を受ける。せん断力が与えられたフロックは凝集が崩れ微細化する。そして、所定の時間滞留した後、送水管１１２を介して円筒容器１０２から流出（オーバーフロー）し、フロック破損判定装置９２へと送られる。
【００３２】
尚、図３には図示していないが、円筒容器１０２の底壁１０８にドレンを接続し、対象水を定期的に排出するようにしても良い。この場合、ドレンによる対象水の排出先は、例えば、フロック形成槽２２である。
【００３３】
フロック破損判定装置９２は、フロックが微細化されている状態を測定するため、フロックの粒径分布を、連続的にモニタする方法を用いて判定する。すなわち、フロック破損判定装置９２は、粒径測定装置８５とフロック破損判定装置９２とで、せん断力発生装置９０の前後のフロックの粒径分布を測定し、分布曲線のピーク値や中央値の位置のずれから優位な破損が行われているかを判断する。フロック破損判定装置９２には、フロック評価センサ９４が備えられ、フロックの評価結果（破損の有無）を信号として、フロック評価センサ９４を介して制御装置３０に送信する。
【００３４】
尚、流路を切り替えることにより、粒径測定装置８５とフロック破損判定装置９２を１台で兼用してもよい。又、流出管９６は、図１ではフロック形成槽２２と反応槽２０との間に接続させ、凝集プロセスのサンプリングしたポイントと異なる位置に流入させているが、凝集プロセスに応じて原水側に戻しても、サンプリングしたポイントの後段に流入させてもよい。
【００３５】
制御装置３０のメモリ３１には、予め計算用のプログラムが記憶されている。計算プログラムは、フロックの評価結果から、凝集剤及び凝集助剤の注入量を算出する。尚、計算プログラムでなく、換算表等であってもよい。又、メモリ３１には、フロック評価センサ９４から、フロックが強固であるという評価結果を受けると、凝集剤注入装置４０や凝集助剤注入装置５０に、凝集剤や凝集助剤の注入量を低減させる指示を出すプログラムと、反対にフロックが弱いという評価結果を受けると、凝集剤注入装置４０や凝集助剤注入装置５０に、凝集剤や凝集助剤の注入量を増加させる指示を出すプログラムが記憶されている。これらにより、制御装置３０に、注入量算出手段と注入量調整手段とが構成されている。
【００３６】
＜第１実施形態＞
次に、第１実施形態にかかる第１水処理システムについて説明する。第１水処理システムは、水処理が開始されると、制御装置３０が、第１送水ポンプ１２を作動させ、処理すべき対象である原水を、原水槽１４に一旦貯留させる。制御装置３０は、第２送水ポンプ１６を作動させ、原水槽１４に貯留された固形部を含む原水を、フロック形成装置へ送る。その過程で、原水は、凝集剤注入装置４０より凝集剤が添加された後、混和槽１８へ送られ混合される。
【００３７】
更に原水は、凝集助剤注入装置５０より凝集助剤が添加され反応槽２０へ送られる。反応槽２０で攪拌された後、原水はフロック形成槽２２へ送られ、緩やかな攪拌を受け固形物同士が衝突し凝集フロックを成長させていく。ここで作られるフロックの壊れ難さ、すなわち、フロックの硬さ（以下、このようなフロックの物性をフロック強度と称する）は、例えば、凝集剤や凝集助剤の添加率に応じて変化する。
【００３８】
フロックが成長した状態で、次の分離槽２４へ送られる。分離槽２４では、重力等の力を受けてフロックが分離され、清澄な処理水が分離槽２４から排出される。
【００３９】
フロック強度測定装置８０は、フロックが成長したフロック形成槽２２における原水の一部をサンプリングしてフロック強度測定装置８０内へ取り込みフロック強度を測定する。せん断力に対する強度をフロック強度としてモニタすることで、制御装置３０は、凝集剤や凝集助剤の注入率等凝集条件が適切か否かを判断する。凝集剤や凝集助剤の注入率等凝集条件が適切か否かの判断結果に基づき、制御装置３０は、凝集剤及び凝集助剤の注入量を算出し、薬剤注入装置における注入量を調整する。
【００４０】
第１水処理システムでは、このように、凝集剤及び凝集助剤の注入量を、フロック強度の判定結果から適切に制御でき、処理水の水質を安定的に維持することができる。また、凝集剤及び凝集助剤の注入量を適切に保つことができ、ランニングコストを低減できる。更には、凝集操作は多くのノウハウを必要とするため、技術継承が困難であるが、フロック強度測定装置を用いて凝集プロセスを制御可能とすることで、運転管理を容易にすることができる。
【００４１】
＜第２実施形態＞
第２実施形態にかかる第２水処理システムについて説明する。第２水処理システムは、第１実施形態の第１水処理システムと、原水槽１４に設けられた原水センサ１５を用いる点が異なっている。原水センサ１５は、原水槽１４に貯留されている原水の水質を検出し、その信号を制御装置３０に送出する。
【００４２】
原水センサ１５は、濁度計や色度計、ＭＬＳＳ計、光センサ、粒子カウンターといった原水中の固形物を測定するもの、ｐＨ計、導電率計、ＯＲＰ計等の排水の性状を総合的に測定するもの、例えば硝酸などの特定のイオンを含む原水である場合に、特定のイオンを測定する電極等である。すなわち、原水の水質変動を捉えられるセンサであれば良い。また、原水センサ１５からの測定値を、フロック強度測定装置８０の起動条件としても良い。
【００４３】
第２実施形態に係る第２水処理システムでは、制御装置３０は、フロック評価センサ９４の評価結果と、原水センサ１からの測定結果を併せて制御を行う。第２水処理システムで行う制御の説明として、図４にフローチャートを示す。
【００４４】
フロック強度測定装置８０は、連続的、あるいは間欠的に用いられる。間欠に用いる場合の起動条件は、タイマー等を用いた時間的条件でも、配管の一部を分岐して透明にし、目視で水質が変化したことを確認するような手動条件であっても良い。
【００４５】
フロック強度測定装置８０が起動した後（Ｓ−１）、フロック評価センサ９４から信号が得られ、判定結果が良好（フロック破損無）（Ｓ−２でＹＥＳ）ならば、制御装置３０は、制御を終了（エンド）とする。
【００４６】
判定結果が不良（フロック破損有）（Ｓ−２でＮＯ）ならば、制御装置３０は、原水センサ１５の測定値αを読み取る（Ｓ−３）。原水センサ１５からの測定値αが閾値よりも小さい場合（Ｓ−４でＹＥＳのとき）、原水の水質が変動して処理すべき対象物質濃度が小さくなったことを表している。そのため、凝集剤及び凝集助剤が過注入となっていると判断し、制御装置３０は、凝集剤及び凝集助剤注入ポンプ４２、５２に信号を送って注入量を減らす（Ｓ−５）。
【００４７】
原水センサ１５の測定値αが閾値よりも小さくない場合（Ｓ−４でＮＯのとき）、ステップ６（Ｓ−６）に進む。ステップ６で、測定値αが閾値よりも大きい場合（Ｓ−６でＹＥＳ）、処理すべき対象物質濃度が大きくなったことを表している。そのため、凝集剤及び凝集助剤が注入不足であると判断し、制御装置３０は、凝集剤及び凝集助剤注入ポンプに信号を送って注入量を増やす（Ｓ−７）。凝集剤と凝集助剤の注入量の増減は同時に行われなく、一方ずつ制御しても良い。
【００４８】
ステップ６で、測定値αが閾値よりも大きくない場合（Ｓ−６でＮＯ）、すなわち、測定値αが閾値と同等であった場合（Ｓ−８）、原水の水質変動はないことが想定される。この場合は、配管等の閉塞や機器トラブルといった別の要因が考えられるため、警報を発する（Ｓ−９）。
【００４９】
第２水処理システムによれば、フロック評価センサ９４の判定結果と、原水センサ１５の測定結果を併せて、凝集剤及び凝集助剤の注入量の制御を行うので、凝集剤及び凝集助剤の注入量を適切に制御でき、処理水の水質を安定的に維持することができる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
第３実施形態にかかる第３水処理システムを説明する。第３実施形態の水処理システムにおいて第２実施形態の水処理システムと異なる点は、第２送水ポンプ１６のモータドライバ３８に、流量を調整できる回転数調整機構が備えられていることである。フロック評価センサ９４と、原水センサ１５とから信号を受け取った制御装置３０は、モータドライバ３８へ、第２送水ポンプ１６の流量を調整する信号を送り出す。
【００５１】
この処置は、凝集剤注入ポンプ４２や凝集助剤注入ポンプ５２の注入量制御が水質の変動に対応しきれない場合などに用いることができる。第２送水ポンプ１６の送水量を増減させることで、凝集剤及び凝集助剤ポンプの注入量をほぼ一定量としても、注入率（注入濃度）を変化させることができ、処理水の水質を安定化させることができる。
【００５２】
＜第４実施形態＞
第４実施形態にかかる第４水処理システムを説明する。第４水処理システムにおいて、第３水処理システムと異なる点は、混和槽１８と反応槽２０の、それぞれのモータ４８、５８のモータドライバに制御装置３０から速度調整用の制御信号が送られている点である。
【００５３】
一般的に、凝集剤や凝集助剤と処理対象水とを撹拌する撹拌強度は、フロック形成を左右する重要な要因であることが知られている。原水の水質が変動し、凝集剤及び凝集助剤の注入量が変化した場合や、第２送水ポンプ１６の制御によって送水量が変化した場合には、混和槽１８と反応槽２０における撹拌強度を適切に調整する必要がある。
【００５４】
フロック強度の測定結果から、凝集剤や凝集助剤の注入量を変更したとき、モータ４８やモータ５８の回転を制御することにより、混和槽１８や反応槽２０における撹拌強度を適切に設定できる。これにより、適切にフロックを形成でき、水処理を適切に実施できる。
【００５５】
＜第５実施形態＞
第５実施形態にかかる第５水処理システムを説明する。第５水処理システムにおいて、第４水処理システムと異なる点は、汚泥貯留槽２６を備えている点である。分離槽２４で分離された固形物は、汚泥貯留槽２６に貯留され、後段の脱水機で減容処理される。
【００５６】
汚泥貯留槽２６に貯留された汚泥（フロックが固液分離されて例えば沈降したもの）は、基本的にはフロック形成槽２２の直後の配管から採取されるフロックと同等のものである。一般的な汚泥の脱水処理では、汚泥貯留槽２６にて汚泥を貯留した後、凝集助剤を新たに添加して脱水のための凝集を行い、脱水機で処理できるフロックに形成する。したがって、分離槽２４で分離された汚泥貯留槽２６の汚泥と、脱水機に掛けられる汚泥は異なる性状のものである。
【００５７】
第５水処理システムでは、フロック強度測定装置８０を用いて凝集剤及び凝集助剤の注入量を制御し、フロック強度を保つ。このことで、フロック形成槽２２の直後のフロックの強度を高め、分離槽２４での分離効率を良好にして清澄な処理水が得られ、かつ汚泥貯留槽２６の汚泥の強度を向上させることができる。従って、新たに汚泥に添加する凝集助剤を無くす、もしくは従来よりも減らすことができる。
【００５８】
汚泥貯留槽２６の汚泥は、フロック強度測定装置８０により、十分な強度が確保されているため、フロック形成槽２２の直後のフロックと、汚泥貯留槽２６の汚泥は同等の性質であるとみなすことができる。フロック形成槽２２の直後のフロックを評価すると同時に、汚泥貯留槽２６の汚泥の性状を判定することができる。
【００５９】
この場合のせん断力発生装置９０のモータ１０６は、通常のフロックを評価する際の回転速度よりも大きくし、より大きなせん断力を与える必要がある。尚、脱水機としては、ろ布式、スクリュープレス、ベルトプレス等の汚泥に凝集助剤を用いる方式であればいずれであっても良い。
【００６０】
＜第６実施形態＞
第６実施形態にかかる第６水処理システムを説明する。第６水処理システムにおいて、第５水処理システムと異なる点は、フロック形成槽２２の直後のフロックではなく、図５に示すように、汚泥貯留槽２６とフロック強度測定装置８０とを流入管８２で接続させ、汚泥貯留槽２６に貯留された汚泥をフロック強度測定装置８０の評価対象とした点である。
【００６１】
分離槽２４が沈殿池等の穏やかな水槽であった場合は、フロックに加わるせん断力が小さく、分離槽２４の前後のフロックの性状はほとんど変化しない。ところが、分離槽２４が、例えば液体サイクロンのような遠心力を利用した固液分離装置であって、強いせん断力が加わる場合は、例えば崩壊して微細化するといったフロックの性状に影響する可能性がある。
【００６２】
そういった場合は、フロック形成槽２２の直後のフロックよりも、汚泥貯留槽２６の汚泥をフロック強度測定装置８０の対象とすると、分離槽２４の影響を見越したうえでの制御が可能となる。
【００６３】
このように、汚泥貯留槽２６に貯留した汚泥をフロック強度測定装置８０の評価対象とすることで、処理水の水質を安定的に維持するとともに、汚泥貯留槽２６の後の凝集剤や凝集助剤の注入といった操作を省略することができ、汚泥の脱水操作を簡略的に行うことができる。
【００６４】
＜第７実施形態＞
第７実施形態に係る第７水処理システムを説明する。第７水処理システムにおいて、第６水処理システムと異なる点は、ｐＨ調整剤注入装置３２を備えている点である。ｐＨ調整剤注入装置３２は、ｐＨ調整剤注入ポンプ３４と収納容器３６とを備えている。収納容器３６には、ｐＨ調整剤が収納されている。ｐＨ調整剤注入装置３２には、フロック強度測定装置８０の評価結果が、制御装置３０から伝送され、ｐＨ調整剤注入ポンプ３４がｐＨ調整剤の注入量を調整する。
【００６５】
ｐＨ調整剤は酸塩基である。凝集剤及び凝集助剤には、薬剤の性質が最も発揮される至適なｐＨ領域があり、原水の水質に合わせてｐＨを調整する必要がある。特に凝集助剤は、ｐＨに対して敏感に性状を変化させる種があり、ｐＨを調整することで、凝集助剤が発揮する性能を変化させることができる。例えば、アニオン系の凝集助剤の一部には、ｐＨが高いと性能が発揮される種があり、注入率を増やすよりもｐＨを高ｐＨ域に調整することで、凝集性を高めることができる。
【００６６】
このため、ｐＨ調整剤注入ポンプ３４によって原水のｐＨを調整することで、凝集性を良好にし、処理水の水質を安定的に維持できる。又、ｐＨ調整剤を注入する点は、対象とする原水の凝集性から判断し、撹拌機構を持つ反応槽２０の上流側であればいずれの位置であっても良い。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態の水処理システムによれば、対象水中のフロック強度をオンラインで測定し、評価結果を即座に凝集プロセスに反映させることで、水処理システムの処理を効果的に行い、処理水の水質悪化を防止することができる。
【００６８】
又、本実施形態の水処理システムによれば、制御を行うための入力信号が処理水の水質ではなく、プロセスの前々段のフロックが形成された直後のフロック強度や分離槽２４で得られた汚泥の評価結果であるため、凝集条件の変更等の対応を素早くでき、水質の悪化した処理水が処理水槽まで送られることがなく、処理水水質の悪化を防止することができる。
【００６９】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１０…水処理システム、１２…第１送水ポンプ、１４…原水槽、１５…原水センサ、１６…第２送水ポンプ、１８…混和槽、２０…反応槽、２２…フロック形成槽、２４…分離槽、２６…汚泥貯留槽、２８…流路、３０…制御装置、３２…ｐＨ調整剤注入装置、３４…ｐＨ調整剤注入ポンプ、３６…収納容器、３８…モータドライバ、４０…凝集剤注入装置、４２…凝集剤注入ポンプ、４４…収納容器、４６…攪拌羽根、４８…モータ、５０…凝集助剤注入装置、５２…凝集助剤注入ポンプ、５４…収納容器、５６…攪拌羽根、５８…モータ、６０…処理水配管、６２…汚泥配管、７０…脱水機、８０…フロック強度測定装置、８２…流入管、８４…サンプリングポンプ、８６…サンプリング制御装置、９０…せん断力発生装置、９２…フロック破損判定装置、９４…フロック評価センサ、９６…流出管、１０２…円筒容器、１０４…回転体、１０６…モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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