(57)【要約】【課題】浄水場の流入原水ｐＨ値の酸剤による調整を効果的に行う。【解決手段】硫酸注入率演算手段１０には原水改善ｐＨ目標値、流入原水をｐＨ計測器９ａで計測したｐＨ値、流入原水をアルカリ度計１２で計測したアルカリ度値、接合井２に設置されたｐＨ計測器９ｂで計測したｐＨ値等が入力されて硫酸注入率が演算される。演算された硫酸注入率は硫酸注入量演算手段１１に入力されるが、この演算手段１１には原水流入量演算手段７からの流入量が入力され、演算手段１１は流入量と硫酸注入率を用いて出力に硫酸注入量を得る。この注入量に従って着水井１に硫酸が注入され、着水井１のｐＨ値が調整される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入原水を着水井、接合井、急速攪拌池、フロック形成池を順次介して沈殿池に導いて原水を浄水処理するプロセスにおいて、
予め設定した原水改善ｐＨ値目標、流入原水のｐＨ計測値、流入原水のアルカリ度計測値および接合井のｐＨ計測値がそれぞれ入力され、酸剤注入率を演算する酸剤注入率演算手段と、
この演算手段で演算された酸剤注入率が入力され、沈殿池流入量から、沈殿池から着水井への返送水流量を減算した値と酸剤注入率とを演算して着水井への酸剤注入量を出力する酸剤注入量演算手段とを備えたことを特徴とする浄水処理プロセスにおける流入原水ｐＨ値の調整制御装置。
【請求項２】
前記酸剤注入率演算手段は、
流入原水アルカリ度計測値が入力される硫酸注入率補正ゲイン部と、流入原水のｐＨ計測値から原水改善ｐＨ目標値を減算し、その減算値をフィードフォワード注入率として演算する第１演算部と、接合井のｐＨ計測値から原水改善ｐＨ目標値を減算しその減算値をフィードバック注入率として演算する第２演算部と、
前記補正ゲイン部の出力と第１演算部の演算出力とを積算する積算部と、
この積算部の出力と前記第２演算部の演算出力とを加算する加算部とからなることを特徴とする請求項１記載の浄水処理プロセスにおける流入原水ｐＨ値の調整制御装置。
【請求項３】
前記酸剤は硫酸からなることを特徴とする請求項１、２記載の浄水処理プロセスにおける流入原水ｐＨ値の調整制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水場の浄水処理における凝集剤（ＰＡＣ）注入を効率化するために、季節変動による流入原水のｐＨ値に変動があっても、原水に硫酸等の酸剤を注入して浄水プロセスにおける流入原水ｐＨ値の調整制御をする装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川水を水源とする浄水場の流入原水は、季節変動の影響を受けてｐＨ値が変動することが多い。例えば春先等で、河川水が少なくなり、水温が上昇し、日射が強くなり始めると水性植物類の炭酸同化作用によって河川水のｐＨ値は上昇する。
【０００３】
このように河川水を水源としている浄水場では原水ｐＨ値が上昇するため、凝集剤（ＰＡＣ等）の凝集性が悪化するので、凝集剤を過剰注入するなどで対処するため凝集剤の注入効率が悪く、また浄水中のアルミニウム濃度の上昇等の弊害を招いている。
【０００４】
このような弊害を解決するため、以下に述べるｐＨ値の調整が報告されている。
【０００５】
市販の７５％硫酸を貯蔵層（５ｍ３）に溜めておき、ポンプで自動的に着水井に設置された小出槽に移送し、処理水量及びｐＨ値と連動して決定された注入量を原水で希釈した後、酸注入池に連続的に注入する。この注入量の演算は、１ループ制御のプログラマブル調整計を使用し、目標ｐＨ値と沈殿池入り口ｐＨ値の差に対し、注入率折れ線テーブルから注入率を求め、取水量と注入率を乗算して硫酸注入量を決定する。このようにしてｐＨ値調整したことにより、凝集剤（ＰＡＣ等）の凝集性の向上や、浄水中の一般細菌の減少、浄水中のアルミニウム濃度の低下等の効果が得られている　（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
また、原水のｐＨ値をどの値に調整したとき、凝集剤（ＰＡＣ等）の凝集性の向上や、浄水中の一般細菌の減少、浄水中のアルミニウム濃度の低下等に最もよい効果がえられるかが検討されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
勝山　志乃、外３名、（４−１）原水ｐＨ値調整による浄水処理改善、第４９回全国水道研究発表会、平成１０年５月
【０００８】
【非特許文献２】
乃川　冨士雄、外３名、（４−３）ｐＨ値調整による水処理改善の実施、第５０回全国水道研究発表会、平成１１年５月
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記文献１における流入原水ｐＨ値調整による浄水処理改善に示される硫酸等の酸剤の注入量制御方式は、フィードバック制御系のみである。このためアルカリ度等の外乱は受けないが、中和点付近でのｐＨ値は大きく変化することから、前記制御では時間遅れによる硫酸の間欠注入を起こしてしまい、目標値に対する制御に不具合を生じる惧れがある。
【００１０】
また、文献２におけるｐＨ値調整による水処理改善の実施の報告では、酸剤注入制御の具体的な方式が示されていないので評価できない。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、その目的は流入原水が最も良好なｐＨ値となるように調整するようにした、浄水処理プロセスにおける流入原水ｐＨ値の調整制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下のことを特徴とする。
【００１３】
第１発明は、流入原水を着水井、接合井、急速攪拌池、フロック形成池を順次介して沈殿池に導いて原水を浄水処理するプロセスにおいて、予め設定した原水改善ｐＨ値目標、流入原水のｐＨ計測値、流入原水のアルカリ度計測値および接合井のｐＨ計測値がそれぞれ入力され、酸剤注入率を演算する酸剤注入率演算手段と、この演算手段で演算された酸剤注入率が入力され、沈殿池流入量から、沈殿池から着水井への返送水流量を減算した値と酸剤注入率とを演算して着水井への酸剤注入量を出力する酸剤注入量演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
第２発明は、前記酸剤注入率演算手段は、流入原水アルカリ度計測値が入力される硫酸注入率補正ゲイン部と、流入原水のｐＨ計測値から原水改善ｐＨ値を減算し、その減算値をフィードフォワード注入率として演算する第１演算部と、接合井のｐＨ計測値から原水改善ｐＨ値を減算しその減算値をフィードバック注入率として演算する第２演算部と、前記補正ゲイン部の出力と第１演算部の演算出力とを積算する積算部と、この積算部の出力と前記第２演算部の演算出力とを加算する加算部からとからなることを特徴とする。
【００１５】
第３発明は、前記酸剤は硫酸からなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態を浄水場の水処理システムに適用した構成説明図で、図１において１はｐＨ値７．５〜８．９の流入原水が流入される着水井である。この着水井１には後述する硫酸等の酸剤が注入されて着水井１に流入する原水のｐＨ値を調整する。
【００１７】
着水井１で流入原水のｐＨ値が調整された調整水は、接合井２に導入された後、急速攪拌池３に送られる。急速攪拌池３ではＰＡＣを注入させて、送られてきた調整水の凝集効果を高めてからフロック形成池４に送られる。
【００１８】
フロック形成池４では、送られてきた水の懸濁物質等を凝集させた後、第１流量計５を介して沈殿池６に供給される。
【００１９】
沈殿池６では、送られてきた水を静置することにより固液分離し、上澄み処理水を得た後、その処理水は図示しないろ過池に送られる。また、上澄み処理水を送った後に残る沈殿層は、排泥池１３に送られ一時貯留された後、濃縮池１４に送られる。濃縮池１４では、静置することにより固液分離され、液体成分が第１貯留槽１５に送られ一時貯留された後、回収槽１６に送られる。回収槽１６では、静置することにより固液分離され、上澄み水が第２貯留槽１７に送られ、一時貯留された後、返送水として第２流量計８を介して着水井１に戻される。
【００２０】
上記のように構成された浄水場の水処理システムには、硫酸注入率演算手段１０と硫酸注入量演算手段１１が設けられる。硫酸注入率演算手段１０には原水改善ｐＨ目標値（ｐＨ＝７．０）が入力され、この目標値になるように、流入原水（ｐＨ＝７．５〜８．９）をｐＨ計測器９ａで計測したｐＨ値と、流入原水をアルカリ度計１２で計測したアルカリ度値と、接合井２に設けられたｐＨ計測器９ｂで計測したｐＨ値とが導入されて硫酸注入率が演算される。
【００２１】
演算された硫酸注入率は、硫酸注入量演算手段１１に入力される。また、原水流入量演算手段７には第１、第２流量計５、８で測定された流量が入力され、出力に原水流入量が算出される。演算された原水流入量は硫酸注入量演算手段１１に入力される。硫酸注入量演算手段１１では、入力された硫酸注入率と原水流入量を考慮して硫酸注入量が演算される。
【００２２】
得られた硫酸注入量に従って、図示しない硫酸溶液貯蔵槽からポンプにより硫酸を着水井１に注入し、着水井１のｐＨ値を調整する。
【００２３】
次に図１に示した浄水場の水処理システムの動作を図２から図５を参照して述べる。硫酸注入率演算手段１０にはｐＨ計測器９ａから流入原水のｐＨ値（Ａ）が入力される。この演算手段１０では、図２に示すようにｐＨ値（Ａ）と原水改善ｐＨ目標値（Ｂ）との差分ΔｐＨ１（Ａ−Ｂ＝ΔｐＨ１）がまず算出される。この差分ΔｐＨ１は図２に示す硫酸フィードフォワード（ＦＦ）注入率演算部１０ａに入力され、この演算部１０ａの出力には後述する図３に示す特性図から硫酸ＦＦ注入率ＹＦＦ′が算出される。
【００２４】
また、演算手段１０では、接合井２のｐＨ計測器９ｂで計測されたｐＨ値（Ｃ）と原水改善ｐＨ目標値（Ｂ）との差分ΔｐＨ２（Ｃ−Ｂ＝ΔｐＨ２）が算出される。この差分ΔｐＨ２は硫酸フィードバック（ＦＢ）注入率演算部１０ｂに入力され、この演算部１０ｂの出力には後述する図４に示す特性図から硫酸ＦＢ注入率ＹＦＢが算出される。
【００２５】
一方、流入原水のアルカリ度はアルカリ度計１２で計測されて、その計測値が硫酸注入率補正ゲイン部１０ｃに入力され、出力に図５に示す特性図から補正係数ＫＡｌとして得られる。この補正係数ＫＡｌと硫酸ＦＦ注入率ＹＦＦ′は積算部１０ｄで積算された後、加算部１０ｅで硫酸ＦＦ注入率ＹＦＦと硫酸ＦＢ注入率ＹＦＢが加算（ＹＦＦ＋ＹＦＢ）される。
【００２６】
前記加算値が硫酸注入量演算手段１１に入力される。また、原水流入量演算手段７には第１、第２流量計５、８で測定された流量が入力され、（沈殿池流入量−返送水流量）の減算により、出力に原水流入量が算出される。演算された原水流入量は硫酸注入量演算手段１１に入力される。
【００２７】
硫酸注入量演算手段１１で、硫酸ＦＦ注入率ＹＦＦと硫酸ＦＢ注入率ＹＦＢの加算（ＹＦＦ＋ＹＦＢ）値と原水流入量が考慮されて着水井１に投与される硫酸注入量（Ｌ／ｈ）が決定される。
【００２８】
図３は硫酸ＦＦ（フィードフォワード）注入率とΔｐＨ１（流入原水ｐＨ測定値（Ａ）と原水改善ｐＨ目標値（Ｂ）の差分）の特性図で、アルカリ度４０ｍｇ／Ｌの試料水を中和滴定して注入率を求め、試料水ｐＨ値の６．００〜９．００の範囲の注入率を直線近似し作成したものである。
【００２９】
図４は硫酸ＦＢ（フィードバック）注入率とΔｐＨ２（接合井ｐＨ測定値（Ｃ）と原水改善ｐＨ目標値（Ｂ）の差分）の特性図で、アルカリ度４０ｍｇ／Ｌの試料水を中和滴定して注入率を求め、ｐＨ値計レンジ幅（−６．００〜６．００）で注入率を選択し作成したものである。
【００３０】
図５は補正係数ＫＡｌと原水アルカリ度測定値（Ｄ）の特性図で、アルカリ度４０ｍｇ／Ｌの試料水の補正係数を１．００として過去のアルカリ度から補正係数を選定し作成したものである。
【００３１】
ＹＦＦ′はフィードフォワード制御系により求めた硫酸注入率であり、ＫＡｌを乗算しＹＦＦとすることで、アルカリ度による補正がなされるので、硫酸注入率が適正化されている。
【００３２】
ＹＦＢはフィードバック制御系により求めた硫酸注入率であり、ＹＦＦにＹＦＢを加算してＹＦＦ＋ＹＦＢとし、これを最終的な硫酸注入率とすることで、フィードフォワード制御系とフィードバック制御系のそれぞれの制御系による結果を考慮しており、ｐＨの急激な変化にも対応できる。
【００３３】
上記制御動作はコンピュタを用いて行われる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下のような効果を奏する。
【００３５】
本発明の酸剤注入によるｐＨ値の制御は、フィードフォワード注入率と、接合井のｐＨ値から算出したフィードバック注入率から酸剤の注入率を決定しているので、酸剤注入率を適正化できる。
【００３６】
河川水を原水とする浄水場では、流入原水ｐＨ値の変動に伴って流入原水のアルカリ度の変動も伴うのが一般的であるので、流入原水のアルカリ度による酸剤注入率の補正を行うことで酸剤注入率を適正化できる。
【００３７】
硫酸等の酸剤はＰＡＣ等の凝集剤に比べてＫｇあたりの単価が１／３程度安価であり、注入率も低く済むので、濁質の凝集沈殿処理コストを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す浄水場の水処理システムの構成図。
【図２】実施の形態を示すｐＨ値調整の制御系図。
【図３】硫酸ＦＦ注入率と、流入原水ｐＨ測定値と原水改善ｐＨ目標値の差分の特性図。
【図４】硫酸ＦＢ注入率と、接合井ｐＨ測定値と原水改善ｐＨ目標値の差分の特性図。
【図５】補正係数ＫＡｌと原水アルカリ度の特性図。
【符号の説明】
１…着水井
２…接合井
３…急速攪拌池
４…フロック形成池
５…流量計
６…沈殿池
７…原水流入量演算手段
８…流量計
９ａ…ｐＨ計測器
９ｂ…ｐＨ計測器
９ｃ…ｐＨ計測器
１０…硫酸注入率演算手段
１０ａ…硫酸ＦＦ注入率演算部
１０ｂ…硫酸ＦＢ注入率演算部
１０ｃ…硫酸注入率補正ゲイン部
１０ｄ…積算部
１０ｅ…加算部
１１…硫酸注入量演算手段
１２…アルカリ度計
１３…排泥池
１４…濃縮池
１５…第１貯留槽
１６…回収槽
１７…第２貯留槽
【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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