(57)【要約】【課題】  経時的な濃度低下が生じても適正な薬剤注入を可能とした薬剤注入制御方法及びその装置を提供すること。【解決手段】  被処理水の流量を流量計６で測定し、この流量と、被処理水に注入される薬剤の濃度と、目標値設定手段４により予め設定された注入率とから注入コントローラ３で被処理水に対する薬剤の注入量を決定し制御するが、濃度計により注入される薬剤の有効濃度測定し、この濃度計による測定値により、薬剤濃度を補正し、被処理水に対する薬剤の注入量を決定する。【選択図】図１
2005262005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の流量を測定し、この流量と、被処理水に注入される薬剤の濃度と、予め設定された目標値とから被処理水に対する薬剤の注入量を決定し制御する薬剤注入制御方法であって、
前記薬剤の濃度として、注入用タンク内に貯留された薬剤の有効濃度を測定し、この測定値を用いて前記被処理水に対する薬剤の注入量を決定することを特徴とする薬剤注入制御方法。
【請求項２】
被処理水の流量を測定する流量計と、
被処理水への薬剤注入のための目標値を設定するための目標値設定手段と、
注入される薬剤の有効濃度を測定する濃度計と、
この濃度計による測定値と前記流量計による被処理水流量測定値と目標値設定手段により設定された目標値とを入力し、前記被処理水に対する薬剤の注入量を決定する注入コントローラと、
を備えたことを特徴とする薬剤注入制御装置。
【請求項３】
被処理水は合流下水の雨水越流水であり、この被処理水に注入される薬剤は次亜塩素酸であり、
流量計は前記雨水越流水を雨水排水ポンプにより雨水ポンプ井から雨水放流部に放流される放流雨水の流量を測定し、
濃度計は、注入される次亜塩素酸を貯留したタンク内の有効塩素濃度を測定し、
注入コントローラは、濃度計による次亜塩素酸タンク内の有効塩素濃度測定値と流量計で測定した放流雨水流量と予め設定された塩素の注入率目標値とから被処理水に対する次亜塩素酸の注入量を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の薬剤注入制御装置。
【請求項４】
濃度計は雨水ポンプ起動時における次亜塩素酸タンク内の有効塩素濃度を測定し、注入コントローラは、この雨水ポンプ起動時におけるタンク内の有効塩素濃度測定値により被処理水に対する次亜塩素酸の注入量を決定することを特徴とする請求項３に記載の薬剤注入制御装置。
【請求項５】
雨水放流部に残留塩素濃度計を設け、注入コントローラに、雨水放流部における残留塩素濃度を予め設定した上下限値の範囲内に制御するリミッタ機能を持たせたことを特徴とする請求項３に記載の薬剤注入制御装置。
【請求項６】
目標値設定手段は、段階的に設定された複数の塩素注入率を目標値として有し、注入コントローラは、雨水放流部における残留塩素濃度が予め設定された上限値以上となった場合は、塩素注入率の目標値を一段低い目標値に変更して制御することを特徴とする請求項５に記載の薬剤注入制御装置。
【請求項７】
目標値設定手段は、段階的に設定された複数の塩素注入率を目標値として有し、注入コントローラは、雨水放流部における残留塩素濃度が予め設定された下限値以下となった場合は、塩素注入率の目標値を一段高い目標値に変更して制御することを特徴とする請求項５に記載の薬剤注入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合流下水の雨水越流水などの被処理水に次亜塩素酸などの薬剤を注入するための薬剤注入制御方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水処理場においては、流入する下水を活性汚泥法などの廃水処理法にて浄化を行い、次亜塩素酸などにより消毒し、河川へと放流している。このような下水処理場において、雨天時等に大量の汚水が流入した場合には、最初沈殿池で固形物を沈殿させた後に、塩素消毒して放流する簡易放流手段や、雨水ポンプ井にて消毒を行い、雨水排水ポンプにより直接放流する手段がとられている。
【０００３】
一方、ポンプ場などにおいては、雨水等でＢＯＤ，ＳＳといった汚濁物質が十分に希釈されて、河川放流可能な水質であると判断される場合には、ポンプ場より直接河川放流する手段等がとられている。
【０００４】
このような、ポンプ場や下水処理場流入渠より河川放流される雨天時越流水は、下水道法施行令により、その排出基準が定められており、ＢＯＤで７０ｍｇ／Ｌ以下、大腸菌数は３０００個／ｍＬ以下となっている。ここで、雨天時越流水中の汚濁物質濃度は、流入雨水により希釈され、降雨直後のファーストスラッシュ時を除けば基準内に収まると考えられる。これに対し、大腸菌に関しては、下水中の大腸菌群数が、通常１０万個／ｍＬと多いため、降雨により希釈された後においても多数残存し、基準値以上となることが予想される。そのため、大腸菌数の削減のためには、次亜塩素酸等の消毒剤にて消毒を行った後に放流する必要がある。
【０００５】
雨天時越流水の塩素注入制御方式としては、塩素注入量一定制御、塩素注入率一定制御等の制御方式がある。また、塩素注入量を決定する手段として、流入する下水の大腸菌数と濁度を基に消毒剤注入率決定する方法（例えば、特許文献１参照）、流入する下水の大腸菌数を基に消毒剤注入率を決定する方法（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００６】
通常、雨天時越流水中には有機物などの塩素を消費する物質が多く含まれているため、多量の塩素を注入する必要がある。しかし、降雨により有機物濃度が減少した場合には過剰な塩素注入となってしまう場合があるため、時間経過に伴い塩素の注入率を段階的に減少させる等の制御方式が採用されている場合もある。
【０００７】
例えば、図３で示すように、雨水排水ポンプ運転時から、当初の汚濁物質濃度が高いと予想される時間には高濃度の塩素注入を行い、汚濁物質濃度が減少したと予想される時間には中程度の塩素注入を行い、その後汚濁物質が低濃度になったと予想される時間では低濃度の塩素注入を行うものである。
【０００８】
ここで、塩素注入率一定制御を行う場合には、次亜塩素酸の注入量は下記の式にて決定される。
【０００９】
ｑ＝Q×ｃ÷ｘ
ここで、ｑ：次亜塩素酸注入量（Ｌ／ｍｉｎ）
Ｑ：雨水排水量（ｍ３／ｍｉｎ）
ｘ：塩素注入率（ｍｇ／Ｌ）
ｃ：次亜塩素酸濃度（ｍｇ／Ｌ） 
従来の運転においては、次亜塩素酸濃度（ｃ）は、次亜塩素酸購入時に表記された規定値を固定値として用い、次亜塩素酸の注入量ｑを上式により決定している。しかしながら、この次亜塩素酸濃度は時間経過に伴って減少する。例えば、購入直後は約１２％程度の濃度があるが、数週間後には６〜８％程度まで減少する。
【００１０】
雨天時越流水の消毒に次亜塩素酸を使用する場合、降雨の発生の予測が困難なため、梅雨時など降雨の多い季節に次亜塩素酸をタンクに投入し、降雨の発生時に使用する方法が採用されている。しかし、上記式における次亜塩素酸濃度を購入直後の濃度とした場合には、時間経過に伴って次亜塩素酸濃度が減少すると、実際に注入される塩素濃度が減少し、殺菌効果が減少する。また、次亜塩素酸濃度を低濃度に設定した場合には、購入直後の高濃度時には過剰な塩素注入が発生し、周辺水域の生物へ悪影響を与える恐れがある。
【００１１】
前述のように、注入された次亜塩素酸は、雨天時越流水中の有機物などの塩素消費物質により消費され、残留した塩素が大腸菌の殺菌に使用される。このため、雨天時越流水の塩素消毒に対しては、雨天時越流水中の有機物に消費される分を加味して最大１０ｍｇ／Ｌ程度注入されることがある。めだか等の半数致死量の次亜塩素酸濃度は、１．８ｍｇ／Ｌ程度であるため、高濃度の次亜塩素酸が雨天時越流水とともに系外に排出された場合は、放流先の水生生物を死滅させる恐れが生じる。
【特許文献１】特開２００３−１２１４３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した合流下水の河川放流においては、消毒剤である次亜塩素酸濃度が時間に伴って変化するため、過剰注入、あるは注入不足により周辺水域の汚染が発生するといった課題があった。
【００１３】
本発明の目的は、経時的な濃度低下が生じても適正な薬剤注入を可能とした薬剤注入制御方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の薬剤注入制御方法は、被処理水の流量を測定し、この流量と、被処理水に注入される薬剤の濃度と、予め設定された目標値とから被処理水に対する薬剤の注入量を決定し制御する薬剤注入制御方法であって、前記薬剤の濃度として、注入用タンク内に貯留された薬剤の有効濃度を測定し、この測定値を用いて前記被処理水に対する薬剤の注入量を決定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の薬剤注入制御装置は、被処理水の流量を測定する流量計と、被処理水への薬剤注入のための目標値を設定するための目標値設定手段と、注入される薬剤の有効濃度を測定する濃度計と、この濃度計による測定値と前記流量計による被処理水流量測定値と目標値設定手段により設定された目標値とを入力し、前記被処理水に対する薬剤の注入量を決定する注入コントローラとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、被処理水は合流下水の雨水越流水であり、この被処理水に注入される薬剤は次亜塩素酸であり、流量計は前記雨水越流水を雨水排水ポンプにより雨水ポンプ井から雨水放流部に放流される放流雨水の流量を測定し、濃度計は、注入される次亜塩素酸を貯留したタンク内の有効塩素濃度を測定し、注入コントローラは、濃度計による次亜塩素酸タンク内の有効塩素濃度測定値と流量計で測定した放流雨水流量と予め設定された塩素の注入率目標値とから被処理水に対する次亜塩素酸の注入量を決定する。
【００１７】
また、本発明では、濃度計は雨水ポンプ起動時における次亜塩素酸タンク内の有効塩素濃度を測定し、注入コントローラは、この雨水ポンプ起動時におけるタンク内の有効塩素濃度測定値により被処理水に対する次亜塩素酸の注入量を決定する。
【００１８】
また、本発明では、雨水放流部に残留塩素濃度計を設け、注入コントローラに、雨水放流部における残留塩素濃度を予め設定した上下限値の範囲内に制御するリミッタ機能を持たせてもよい。
【００１９】
また、本発明では、目標値設定手段は、段階的に設定された複数の塩素注入率を目標値として有し、注入コントローラは、雨水放流部における残留塩素濃度が予め設定された上限値以上となった場合は、塩素注入率の目標値を一段低い目標値に変更して制御する。
【００２０】
さらに、本発明では、目標値設定手段は、段階的に設定された複数の塩素注入率を目標値として有し、注入コントローラは、雨水放流部における残留塩素濃度が予め設定された下限値以下となった場合は、塩素注入率の目標値を一段高い目標値に変更して制御する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被処理水に注入される薬剤の濃度を測定し、この測定値を薬剤注入量決定に当って用いるので、経時的な濃度低下が生じても、注入過多や注入不足が生じることなく、適正な薬剤注入が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明による薬剤注入制御方法及びその装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１はこの実施の形態を説明するシステム構成図である。図1において、１１は合流式下水処理場における雨水ポンプ井で、下水流入渠１２から雨天時越流水が雨水として流入する。１は薬剤を貯留しているタンクで、雨水ポンプ井１１内の雨水を消毒する薬剤、例えば、次亜塩素酸（以下、次亜塩素酸として話を進める）が貯留されている。このタンク１内の次亜塩素酸は、注入ポンプ２により流量計８を介して雨水ポンプ井１１内の雨水内に注入される。５は雨水排水ポンプで、雨水ポンプ井１１内の雨水を、流量計６を介して図示しない雨水放流部に排水する。
【００２４】
７は濃度計で、タンク１内に貯留されている薬剤の濃度（この実施の形態では次亜塩素酸の有効塩素濃度）Ｃを測定する。４は目標値設定手段で、雨水に対する薬剤（次亜塩素酸）の注入率ｘの目標値を設定するために用いられる。３は注入コントローラで、濃度計７により測定された、タンク１内に貯留された次亜塩素酸の有効塩素濃度Ｃの測定値と、放流雨水流量計６で測定した放流雨水流量Ｑと、目標値設定手段４により予め設定された塩素の注入率ｘの目標値とから、被処理水である雨水に対する次亜塩素酸の注入量ｑを決定し、その値を注入ポンプ２に対する制御量として出力する。
【００２５】
このように構成された本実施の形態において、雨水排水ポンプ５が起動した際に、雨水排水量Ｑを雨水排水流量計６にて測定し、注入コントローラ３に入力する。また、タンク１内に貯留している次亜塩素酸の有効塩素濃度Ｃを濃度計７にて測定し、注入コントローラ３に入力する。注入コントローラ３は、目標値設定手段4にて設定された目標値（塩素注入率）ｘになるように、上記測定された雨水流量Ｑと次亜塩素酸の有効塩素濃度Ｃを用いて、次式によりより次亜塩素酸注入量ｑを決定する。
【００２６】
ｑ＝Q×Ｃ÷ｘ
そして、次亜塩素酸流量計８の測定値が次亜塩素酸注入量ｑの目標値になるように、注入ポンプ２の回転数等を制御し、次亜塩素酸を雨水ポンプ井１１に注入する。
【００２７】
本実施の形態によれば、注入コントローラ３における次亜塩素酸注入量ｑを決定するための演算に、従来のように次亜塩素酸購入時の表記濃度ｃを固定値として用いるのではなく、実際に注入される際の、次亜塩素酸の有効塩素濃度Ｃを使用している。言い換えると、次亜塩素酸の有効塩素濃度Ｃにより、規定の次亜塩素酸濃度（固定値）ｃを補正して、注入量ｑを算出している。
【００２８】
このため、次亜塩素酸がタンク１内における経時的な変化によって塩素濃度が減少しても、その濃度減少の影響を防止することができ、必要量の塩素注入を適切に行うことが可能となり、周囲環境の汚染をすることなく雨水排水の塩素滅菌を行うことが可能となる。
【００２９】
上記実施の形態では、濃度計７によりタンク１内の次亜塩素酸の有効塩素濃度を常時測定し、その結果を注入コントローラ３に入力させているが、このように常時測定するのではなく、雨水排水ポンプ５の起動時に濃度計7にて塩素濃度を測定し、その値を注入コントローラ３に入力してもよい。
【００３０】
このようにすると、濃度計７にて常時塩素濃度を測定する必要がないため、タンク１内に存在する次亜塩素酸の、測定により使用する量を削減することが可能となる。また、測定頻度を削減することが可能となるため、濃度計７のメンテナンス頻度を削減することが可能となる。
【００３１】
次に、図２で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、図１で示したものに対し、雨水放流部に残留塩素濃度計９を追加している。他の構成は図１と同様であり、対応する部分に同じ符号を付している。
【００３２】
すなわち、雨水ポンプ井１１内の雨水は排水ポンプ５により流量計６を介して河川などに通じる雨水放流部１０に排水され、放流されるが、この放流部１０に残留塩素濃度計９を設け、その測定値は注入コントローラ３に入力させる。注入コントトローラ３には、雨水放流部１０における残留塩素濃度の上下限値を予め設定しておき、雨水放流部１０の残留塩素濃度が予め設定した上下限値の範囲内となるように制御するリミッタ機能を持たせている。
【００３３】
このように構成された本実施の形態では、雨水排水ポンプ５が起動した際に、図１の実施形態と同様に、注入される次亜塩素酸が目標注入率になるように、次亜塩素酸の注入ポンプ２の回転数等を制御し、塩素注入を行う。本実施の形態では、注入コントローラ内３に残留塩素濃度の上下限値を設定してあるので、例えば、降雨の継続や注入開始からの時間経過により、雨水排水中の有機物濃度が減少し、雨水排水に対し過剰な塩素注入となった際には、塩素注入を停止させる。
【００３４】
この結果、雨天時越流水中の有機物などの次亜塩素酸消費物質濃度が急減した場合に過剰な塩素注入になることを防止することが可能となる。このため、周囲環境を汚染することなく雨水排水の塩素滅菌を行うことが可能となる。
【００３５】
また、目標値設定手段４には、段階的に設定された複数の塩素注入率を目標値として有しておくとよい。例えば、図３で示したように、雨水排水ポンプ５が起動したのち、降雨などにより有機物濃度が減少した場合には過剰な塩素注入にならないように、時間経過に伴い塩素の注入率を段階的に減少させる必要がある。したがって、時間経過に伴い段階的に目標次亜塩素注入率が変化するように、目標値設定手段４に塩素注入率の目標値として、段階的に設定された複数の塩素注入率を設定しておく。
【００３６】
そして、前述のように、注入コントローラ３内に上下限値を設けたことにより、有機物濃度の減少により過剰な塩素注入となった際には目標塩素注入率を１段階低下させる。また有機物濃度が増加し、残留塩素濃度が減少した場合には、目標塩素注入率を1段階増加させる。
【００３７】
すなわち、注入コントローラ３は、雨水放流部１０における残留塩素濃度が予め設定された上限値以上となった場合は、塩素注入率の目標値を１段低い目標値に変更して制御する。また、雨水放流部１０における残留塩素濃度が予め設定された下限値以下となった場合は、塩素注入率の目標値を１段高い目標値に変更して制御する。
【００３８】
このようにすれば、雨天時越流水中の有機物などの次亜塩素酸消費物質濃度が変動した場合に、過剰な塩素注入または塩素注入不足を防止することが可能となる。このため、適量な塩素濃度により大腸菌の殺菌を継続することが可能となり、しかも、過剰濃度による周囲環境に影響を与えたり、汚染をすることなく、雨水廃水の塩素滅菌を行うことが可能となる。
【００３９】
上記実施の形態では、雨水に対し次亜塩素酸を注入する場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被処理水に薬剤を注入するものであれば、どのようなものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による薬剤注入制御方法及びその装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図３】一般的な塩素注入制御の運転例を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    タンク
３    注入コントローラ
４    目標値設定手段
５    雨水排水ポンプ
６    雨水排水流量計
７    濃度計
９    残留塩素濃度軽
１０    雨水放流部
１１    雨水ポンプ井
【図１】
2005262005.tif 000003
【図２】
2005262005.tif 000004
【図３】
2005262005.tif 000005