(57)【要約】【課題】トリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を精度良く予測して、管理、低減化するための方法および装置を提供する。【解決手段】水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程において、水道原水のトリハロメタン生成能測定手段７１と、水道原水のｐＨ測定手段７２と、水道原水の水温測定手段７３と、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段７４とに基づいて、演算手段７５により消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を算出する。【選択図】　図１
2004033846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。
【請求項２】
水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。
【請求項３】
前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なう請求項１又は２記載の消毒副生成物の濃度管理方法。
【数１】
2004033846.tif 000014
【請求項４】
水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。
【請求項５】
水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。
【請求項６】
前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なう請求項４又は５記載の消毒副生成物の濃度管理装置。
【数２】
2004033846.tif 000015
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場等における水道原水の浄水工程において、塩素消毒により生成する消毒副生成物の濃度を予測し、消毒副生成物の濃度管理を行なう方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業活動による工場廃水等により、河川や湖沼における富栄養化が進行し、水道原水の各種有機物による汚染が顕著となっている。このため、浄水場等で行なわれる塩素消毒によって、塩素と上記の有機物が反応し、発ガン性が疑われているトリハロメタン、ジクロロ酢酸等の消毒副生成物の生成が問題となっている。したがって、浄水場においては、いわゆる消毒副生成物前駆物質となる上記の有機物を反応前に除去することが行なわれている。
【０００３】
図４には、上記の有機物除去を行なう従来の浄水場における浄水工程の一例が示されている。
【０００４】
図４において、被処理水である河川や湖沼からの水道原水は、まず浄水場に入ってくる原水の量を調節するための着水井１０に導入される。ここで、上記の消毒副生成物の生成を低減させるために粉末活性炭を数十ｍｇ／Ｌ注入する活性炭処理工程Ｓ１が行なわれている。これにより、水道原水中の有機物の一部を吸着・除去し、後に注入される塩素と有機物の反応量を抑え、消毒副生成物の生成濃度を低減させることができる。
【０００５】
次に、前塩素処理工程Ｓ２によって、塩素注入機６０から塩素を数ｍｇ／Ｌ程度となるように着水井１０に注入する。なお、この塩素処理は、中間塩素素処理工程Ｓ４として、後述の凝集・沈殿工程Ｓ３とろ過工程Ｓ５との間に行なわれる場合もあり、塩素注入機６０により、時期によって前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素素処理工程Ｓ４とが切替え可能となっている。
【０００６】
前塩素処理工程Ｓ２後の水道原水は、混和池２０において原水に凝集剤を注入して迅速に混和を行ない、フロック形成池３０において、ゆるやかな攪拌が行なわれて微小なフロック粒子同士が衝突して合体し、大きなフロックが形成される凝集・沈殿工程Ｓ３が行なわれる。その後、ろ過池４０において、砂ろ過等を用いて凝集・沈殿物をろ過する、ろ過工程Ｓ５の後、浄水池５０において一時貯水され、その後、使用量に応じた給水が行なわれる。なお、浄水池５０においては、給水後の送配水管の末端における残留塩素濃度を確保するために、１〜２ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の塩素を注入する、後塩素処理工程Ｓ６が行なわれている。
【０００７】
しかしながら、上記の消毒副生成物の生成メカニズムは非常に複雑であり、浄水場出口や給水栓における消毒副生成物の生成濃度を、浄水工程の初期段階で予測、管理することは非常に困難である。このため、上記の従来の活性炭処理工程Ｓ１においては、活性炭の注入時期、注入量が明確でないために、活性炭注入は安全を見込んで過剰に注入されており、これによって処理コストが増大するという問題があった。
【０００８】
また、上記のように、浄水場では、前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素処理工程Ｓ４とを時期によって切替えることが行なわれている。この場合、通常時期は前塩素処理工程Ｓ２を行なうが、水温が上昇して有機物が増加する夏季には中間塩素処理工程Ｓ４に切替える。これによって、塩素処理時間を短縮するとともに、凝集・沈殿処理工程Ｓ３における有機物の凝集・沈殿効果によって消毒副生成物の生成を減少させることができる。しかし、上記の従来の方法では、浄水場出口における消毒副生成物の生成濃度が正確に予測できなかったので、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に把握できず、このため変更時期を正確に決定できないという問題点も生じていた。
【０００９】
上記の問題に対して、代表的な消毒副生成物の一つであるトリハロメタンについて生成濃度を予測する式が知られており、例えば、浦野ら（水道協会雑誌、Ｎｏ．５９６、ｐ．２７−３７、１９８４）は、トリハロメタンの生成速度式として、（ＩＩ）式で示す実験式を提案している。
【００１０】
【数３】
2004033846.tif 000003
【００１１】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間におけるトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、ＴＯＣは試料水の全有機炭素濃度、Ｃｌ２は塩素添加濃度、ｔは塩素処理時間（塩素接触時間とも呼ぶ）、ｋ，ａ，ｍ，ｎは定数である。
【００１２】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として、複数の水質指標の重回帰式を用いる方法も知られている。例えば、（ＩＩＩ）式に示す通り、試料水のｐＨ、試料水の水温、塩素処理時間の、３種類の水質指標の重回帰式を用いたＴＨＭの生成予測式が提案されている。
【００１３】
【数４】
2004033846.tif 000004
【００１４】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間でのトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、Ｔは試料水の水温、ｔは塩素処理時間、ａ，ｂｃ，ｄは定数である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の浦野らの実験式（ＩＩ）を用いる方法においては、ＴＯＣは試料水中の全有機炭素濃度である。しかし、塩素処理時には全て反応してトリハロメタンを生成することはなく、通常はＴＯＣの一部の有機物成分が塩素と反応してトリハロメタンが生成するので、上記（ＩＩ）式を用いてトリハロメタン生成量を予測する場合は、試料水の水質によってトリハロメタン生成の予測精度が大きく低下する可能性があるという問題があった。
【００１６】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として（ＩＩＩ）式を用いた場合、通常、（ＩＩＩ）式の定数は、３種類の水質指標、及びトリハロメタンの実測値のデータ組を多数取得し、統計的な手法により求められる。したがって、データ取得した試料水の水質によって、予測濃度が大きく変動しやすく、上記の浦野らの実験式（ＩＩ）と同様に、試料水である水道原水の水質変動が激しい場合は、トリハロメタン生成の予測精度が大きく低下するという問題があった。
【００１７】
更に、上記の（ＩＩ）式、（ＩＩＩ）式を用いた方法は、いずれもトリハロメタン以外の消毒副生成物には適用できない可能性があるという問題もある。消毒副生成物としては、例えばジクロロ酢酸等も生成するが、これらのトリハロメタン以外の消毒副生成物については、生成のメカニズムが未だ不明な点が多く、生成濃度の予測式の検討はほとんど行なわれていない。
【００１８】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、浄水工程の管理を効率的に行なうことができる。
【００２１】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えを行なう場合にも、消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００２２】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００２３】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする。
【００２４】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００２５】
本発明の方法においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００２６】
【数５】
2004033846.tif 000005
【００２７】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００２８】
一方、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の濃度管理装置によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、工程管理を効率的に行なうことができる。
【００３０】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００３１】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００３２】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００３４】
本発明の濃度管理装置においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００３５】
【数６】
2004033846.tif 000006
【００３６】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置に係る一実施形態について説明する。
【００３８】
まず、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法について説明すると、本発明においては、水道原水のトリハロメタン生成能と、水道原水のｐＨと、水道原水の水温と、塩素処理工程における塩素処理時間と、活性炭処理工程における活性炭注入率という、５種類の指標に基づいて、浄水工程により生成する消毒副生成物の濃度を予測することを特徴としている。
【００３９】
第１の指標であるトリハロメタン生成能とは、水が持つトリハロメタンの潜在的な生成量、即ち、一定の条件下で試料水の塩素処理を行なったときに生成するトリハロメタン量のことを意味し、水中の有機物量を予測する指標となるものである。日本の公定試験法である上水試験方法では、試料水に塩素注入し、水温２０℃、ｐＨ７の条件で２４時間後の残留塩素が１〜２ｍｇ／Ｌとなるサンプルのトリハロメタン生成量を測定することにより得られる。
【００４０】
しかしながら、このトリハロメタン生成能はあくまで、上記のような一定条件下での生成量レベルを示すものであり、浄水場においては、水温、ｐＨ、塩素処理時間等の要因があるため、実際の消毒副生成物の生成量も大きく変化してしまう。
【００４１】
したがって、本発明においては、第１の指標であるトリハロメタン生成能に加えて、第２〜５の指標を組み合わせることによって、予測の精度を向上させるものである。このような第２〜５の指標としては、水道原水のｐＨ、水道原水の水温、塩素処理工程における塩素処理時間、活性炭処理工程における活性炭注入率を用いる。これらは、いずれもトリハロメタンなど消毒副生成物の生成に大きく影響を与える指標である。
【００４２】
第２の指標である水道原水のｐＨは従来公知の水素イオン濃度指数であり、ｐＨ上昇により、個々の消毒副生成物の生成量は、増加、減少、極大値あるいは極小値を持つなど、様々な傾向を示す。また、第３の指標である水道原水の水温が上昇すると、水中の有機物と塩素の反応速度も上昇するので、消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４３】
第４の指標である塩素処理工程における塩素処理時間とは、塩素処理工程における塩素注入時から、浄水施設出口あるいは給水栓などの管理地点まで、浄水が流達するのに要する時間を意味し、この塩素処理時間が長い程、有機物と塩素との反応時間が長くなるので消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４４】
第５の指標となる活性炭処理工程における活性炭注入率とは、水１Ｌ当たりに投入される粉末活性炭の質量を意味し、通常ｍｇ／Ｌで表わされる。この活性炭注入率が増加すると、水道原水中の有機物の除去率が増加するので、消毒副生成物の生成量が低下する。
【００４５】
本発明においては、上記の第１〜５の指標に基づいて、個々の指標と消毒副生成物の生成の関係を予め実験等により関数として求め、これら５種類の指標の関数で表される計算式で算出することが好ましい。これにより、消毒副生成物の濃度を数値化して、精度良く予測することができる。
このような計算式としては、例えば、以下の（Ｉ）式が好ましく用いられる。
【００４６】
【数７】
2004033846.tif 000007
【００４７】
具体的には、上記の（Ｉ）式において、例えば、消毒副生成物がトリハロメタン（ＴＨＭ）、及びジクロロ酢酸（ＤＣＡ）の場合は、各々以下の（ＩＶ）式、（Ｖ）式を用いることが好ましい。これにより、個別の消毒副生成物の生成量を定量的に予測することができる。
【００４８】
【数８】
2004033846.tif 000008
【００４９】
【数９】
2004033846.tif 000009
【００５０】
ここで、補正係数ｋ，ｋ’　は、前記５種類の指標、及びＴＨＭ又はＤＣＡの実測値を上記予測式に代入することで求められるパラメータであり、浄水施設における浄水処理の特徴、差異を補正するものである。
【００５１】
また、ＴＨＭＦＰを除く４種類の指標の各関数における定数は、実験等により導き出される各指標と消毒副生成物の生成濃度との関係から決定される。
【００５２】
なお、ＴＨＭ、ＤＣＡ以外の他の消毒副生成物の予測式も、上記予測式と同様に、５種類の指標との関係から導き出せる関数の積で表される。このような消毒副生成物としては、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、泡水クロラール等が挙げられる。
【００５３】
ここで、本発明においては、ＴＨＭ以外の消毒副生成物の生成濃度の予測式にもトリハロメタン生成能を指標として用いることができる。これは、トリハロメタン生成能が、塩素処理により消毒副生成物が生成する潜在的な有機物量と近似できるためであり、この潜在的な有機物量は個々の消毒副生成物に共通するからである。そして、実際の個々の消毒副生成物の生成濃度は、トリハロメタン生成能以外の４種類の指標との関係で決定される。
【００５４】
したがって、ある水道原水において、トリハロメタン生成能（すなわち塩素処理により消毒副生成物が生成する有機物量）が同じであっても、例えばＴＨＭについては水温とｐＨの影響を受けやすいのに比べ、ＤＣＡについては受けにくい。このため、実際に生成してくる濃度への水温とｐＨの影響は、ＴＨＭよりＤＣＡの方が小さくなることになる。
【００５５】
このような考え方によって、例えば、上記（ＩＶ）式および（Ｖ）式の予測式を用いることにより、ＴＨＭやＤＣＡについての個別の消毒副生成物の濃度を、簡単に、かつ定量的に予測することが可能となる。
【００５６】
本発明においては、更に、上記５種類以外の指標を用いることもできる。これにより、消毒副生成物の濃度を、更に高精度に予測することができる。このような指標としては、例えば、浄水処理における凝集・沈澱工程における凝集・沈澱効果を表わす係数が挙げられる。この場合、上記の（Ｉ）式に凝集・沈澱係数（ＦＬ）を加えた以下の（ＶＩ）式を用いることができる。
【００５７】
【数１０】
2004033846.tif 000010
【００５８】
これにより、原水の凝集・沈殿工程におけるトリハロメタン生成能の低減効果が加わるので、更に正確に消毒副生成物濃度を予測することができる。この（ＶＩ）式は、特に、前塩素処理から中間塩素処理に切替える際の消毒副生成物濃度の予測に好適に用いることができる。
【００５９】
また、本発明においては、上記の予測濃度式に基づいて、逆に必要な活性炭注入率を算出し、これによって、消毒副生成物の濃度を適正に制御することも好ましい。このような算出は、例えば上記の（Ｉ）式において目標となる消毒副生成物の濃度を設定し、ここから逆算して活性炭注入率（ＡＣ）を算出することにより決定することができる。
【００６０】
図１には、上記の濃度管理方法を実施するための装置の一実施態様を示す概略構成図が示されている。
【００６１】
この濃度管理装置７０は、水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段７１と、水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段７２と、水道原水の水温を測定する水温測定手段７３と、塩素処理手段における塩素処理時間、活性炭処理手段における活性炭注入率、消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段７４とを備えている。なお、条件入力手段７４においては、必要に応じて、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度の２種類の入力データが選択される。
【００６２】
更に、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３、条件入力手段７４から合計５種類のデータを取得して消毒副生成物の予測濃度の算出を行なう演算手段７５と、演算手段７５によって求められた予測濃度を出力する出力手段７６とを備えている。
【００６３】
ここで、トリハロメタン生成能測定手段７１としては特に限定されず、上記の公定法による、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）法を用いた測定装置でもよいが、測定時間や手間の点から、例えば、特開平８−１０５８７８号公報や、特開平１１−３５２０６６号公報に開示されているようなトリハロメタン生成能自動分析計を用いて測定することが好ましい。また、ｐＨ測定手段７２としては従来公知のｐＨ測定計が使用でき、水温測定手段７３としても従来公知の温度計が利用でき特に限定されない。
【００６４】
また、条件入力手段７４としては従来公知の入出力手段が利用できる。これらの入力データとしては、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度をあらかじめ入力しておくことができる。
【００６５】
更に、演算手段７５、及び出力手段７６としては、例えばバーソナルコンピューター等が利用でき特に限定されない。
【００６６】
図２には、この濃度管理装置７０を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一例が示されている。なお、図２においては、上記の従来技術において説明した図４と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。
【００６７】
図２に示すように、水道原水は、着水井１０において、サンプリング工程Ｓ７によって試料水としてサンプリングされ、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３によって、トリハロメタン生成能、ｐＨ、水温が測定される。また、あらかじめ設定されている浄水条件から、塩素処理時間及び活性炭注入率が、条件入力手段７４に入力されている。
【００６８】
したがって、この濃度管理装置７０の出力手段７６によって上記の演算手段７５による算出結果が出力され、その結果、水道原水が、前塩素処理工程Ｓ２、凝集・沈殿工程Ｓ３、ろ過工程Ｓ５を経た後の消毒副生成物の濃度を予測できるので、浄水工程の管理を容易に行なうことができる。また、この生成濃度の予測は、トリハロメタンやジクロロ酢酸のように、各物質毎に表示させることができる。
【００６９】
また、上記の生成濃度の予測によって、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理工程Ｓ４への切替えを行なう場合には、切替えによる消毒副生成物の生成濃度低減効果を事前に予測でき、この予測結果に基づいて、所望のタイミングで塩素切替え制御手段９０によって切替えを行なうことができる。これによって、切替え時期を正確に決定することができる。
【００７０】
更に、この濃度管理装置７０においては、目標とする消毒副生成物の濃度をあらかじめ入力することにより、活性炭注入率を逆算することもできる。この場合、条件入力手段７４に、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度を入力し、濃度管理装置７０の出力手段７６から、必要な活性炭注入率を出力する。この出力結果に基づいて、活性炭濃度制御手段８０を用いて、活性炭の注入量を制御する。これによって、消毒副生成物の生成濃度を目標濃度に制御することができる。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置について更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
＜実施例＞
図１に示した構成の濃度管理装置を用い、図２に示すような浄水工程で水道原水の処理を行ない、上記の（ＩＶ）式を用いて、トリハロメタン生成濃度の予測を行なった。
【００７３】
【数１１】
2004033846.tif 000011
【００７４】
ここで、定数であるａ，ｂ，ｃは、ａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０３、ｃ＝０．３５とした。なお、Ｔは絶対温度である。
【００７５】
次に、実測値として、ＴＨＭＦＰ計値＝１５０μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）、ＡＣ＝０ｍｇ／Ｌ（活性炭注入なし）を得た。この実測値を用いて（ＩＶ）式に代入し、補正係数ｋ＝８２７５８を得た。
【００７６】
ここで、水道原水のＴＨＭＦＰ値は、上記の特開平１１―３５２０６６号公報に開示されているトリハロメタン生成能計（ＴＨＭＦＰ計）により測定した値であり、公定値との関係は、およそＴＨＭＦＰ値（公定法値）＝（１／３）ＴＨＭＦＰ計値であるので、実際のＴＨＭＦＰとしては５０μｇ／Ｌである。
【００７７】
＜予測ＴＨＭと実測ＴＨＭの相関性＞
上記のａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０３、ｃ＝０．３５、ｋ＝８２７５８である（ＩＶ）式を用い、水道原水の水温、ｐＨ、ＴＨＭＦＰ、活性炭注入率など処理条件の異なる浄水工程において、予測ＴＨＭ濃度と、実際に公定法などによって求めた実測値との相関性を求めた。その結果を図３に示す。
【００７８】
図３からわかるように、実施例における予測値と実測値との間には相関係数Ｒ２＝０．９６４と高い相関性があり、実施例の予測式の予測精度が高いことがわかる。
【００７９】
＜活性炭注入率の試算＞
上記の（ＩＶ）式を変形して導かれる下記（ＩＶ’）式によって、以下のように活性炭注入率（ＡＣ）を計算した。
【００８０】
【数１２】
2004033846.tif 000012
【００８１】
浄水工程後の目標ＴＨＭ＝２５μｇ／Ｌに設定した。また、浄水工程の一例として、ＴＨＭＦＰ計値＝１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）を上記の（ＩＶ’）式に代入した結果、ＡＣ＝２０ｍｇ／Ｌを得た。
【００８２】
したがって、この浄水工程においては、粉末活性炭を２０ｍｇ／Ｌを注入すれば、ＴＨＭ濃度を２５μｇ／Ｌに制御できると試算できた。
【００８３】
＜前塩素処理から中間塩素処理への切替効果の試算＞
中間塩素処理時原水の凝集・沈澱によるＴＨＭＦＰ低減効果係数、すなわち、凝集沈殿係数（ＦＬ）を加えた以下の（ＶＩＩ）式を用いて、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理Ｓ４への切替効果の試算を行なった。
【００８４】
【数１３】
2004033846.tif 000013
【００８５】
（ここで、ＴＨＭＦＰはトリハロメタン生成能、ＡＣは活性炭注入率、Ｔは水温、ｔは塩素処理時間、ＦＬは凝集沈殿係数、ｋは補正係数、ａ，ｂ，ｃは定数を表わす）
ここで、凝集沈澱後のＴＨＭＦＰ残存率であるＦＬを０．８とすると、例えば、ＴＨＭＦＰ計値＝１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ＡＣ＝０、ｔ＝６時間（前塩素処理）の処理条件で、前塩素処理時の生成ＴＨＭ濃度が３０μｇ／Ｌであるとすると、これを中間塩素処理に切り替えてｔ＝２時間とすると、上記の（ＶＩＩ）式よりＴＨＭ＝１６μｇ／Ｌと算出された。
【００８６】
したがって、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによって、ＴＨＭは３０μｇ／Ｌから１６μｇ／Ｌ、すなわち、ＴＨＭ低減効果は約４７％になると試算できた。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の消毒副生成物の濃度管理装置を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例におけるＴＨＭ濃度の予測値と実測値との相関を示す図表である。
【図４】従来の浄水工程を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０：着水井
２０：混和池
３０：フロック形成池
４０：ろ過池
５０：浄水池
６０：塩素注入機
７０：濃度管理装置
７１：トリハロメタン生成能測定手段
７２：ｐＨ測定手段
７３：水温測定手段
７４：条件入力手段
７５：演算手段
７６：出力手段
８０：活性炭濃度制御手段
９０：塩素切替え制御手段
Ｓ１：活性炭処理工程
Ｓ２：前塩素処理工程
Ｓ３：凝集・沈殿工程
Ｓ４：中間塩素処理工程
Ｓ５：ろ過工程
Ｓ６：後塩素処理工程
Ｓ７：サンプリング工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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