(57)【要約】【課題】苛性ソーダ、硫酸、炭酸などのアルカリ剤、酸などの薬品を使用することなく、被処理水の濁度と、ｐＨとを共に小さくして、オゾン処理で発生する臭素酸の発生量を小さくし、良好な水質の水道水を生成する。【解決手段】  凝集剤注入制御装置４で、被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な最少凝集剤注入量から最大凝集剤注入量の範囲内のうち、最大凝集剤注入量に近い注入量、または目標濁度以下にするのに必要な下限側流動電流値から上限側流動電流値の範囲のうち、上限側流動電流値に近い注入量で被処理水に凝集剤を注入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に酸としての機能を持つ凝集剤を注入して沈殿処理した後、オゾン処理して上水を生成する上水道システムに適用される凝集剤注入制御装置において、
被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な最少凝集剤注入量から最大凝集剤注入量の範囲内のうち、最大凝集剤注入量に近い注入量で、前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御手段、
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項２】
被処理水に酸としての機能を持つ凝集剤を注入して沈殿処理した後、オゾン処理して上水を生成する上水道システムに適用される凝集剤注入制御装置において、
沈殿設備の流動電流計で得られる流動電流測定値（ＳＣＤ値）を取り込み、目標濁度以下にするのに必要な下限側流動電流値から上限側流動電流値の範囲内のうち、上限側流動電流値に近い注入量で、前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御手段、
を備えたことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の凝集剤注入制御装置において、
前記凝集剤注入制御手段は、被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な凝集剤注入率を演算した後、予め設定されているｐＨ下限設定値に対応した注入率下限値で、凝集剤注入率をリミットする、
ことを特徴とする凝集剤注入制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈殿槽、オゾン反応槽などを用いて、水道水を生成する上水道システムにおける凝集剤注入制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水源水質の悪化が著しいことから、上水道設備などでは、沈殿水（凝集沈殿後の水）、濾過水（濾過後の水）に対し、溶存オゾン濃度、排オゾン濃度、紫外線吸光度などを指標にしたオゾン処理を施して、臭気物質、有機物（消毒副生成物の前駆物質）などを分解し、水道水の臭い、味などを改善しているところが多い。
【０００３】
この際、原水に臭化物イオンが混入していると、オゾン処理過程で、発ガン性が疑われている臭素酸が生成されることから、我が国の水質基準では、臭素酸濃度を“０．０１ｍｇ／ｌ”に規制し、オゾン処理過程で、規定以上の臭素酸が発生しないようにしている。
【特許文献１】特開２００４−２２３３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような従来のオゾン処理システムでは、臭素酸濃度に対する水質基準を守るために、規定されている濃度以上のオゾンを注入しないようにしているので、臭気物質濃度が高い原水が流入したとき、あるいは渇水などにより原水水質が悪化したとき、臭気物質、有機物を十分に分解できず、水道水の水質が悪化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は上記の事情に鑑み、硫酸、炭酸などの酸類の薬品を使用することなく、被処理水の濁度と、ｐＨとを共に小さくして、オゾン処理で発生する臭素酸の発生量を小さくし、良好な水質の水道水を生成することができる凝集剤注入制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、被処理水に酸としての機能を持つ凝集剤を注入して沈殿処理した後、オゾン処理して上水を生成する上水道システムに適用される凝集剤注入制御装置において、被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な最少凝集剤注入量から最大凝集剤注入量の範囲内のうち、最大凝集剤注入量に近い注入量で、前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は、被処理水に酸としての機能を持つ凝集剤を注入して沈殿処理した後、オゾン処理して上水を生成する上水道システムに適用される凝集剤注入制御装置において、沈殿設備の流動電流計で得られる流動電流測定値（ＳＣＤ値）を取り込み、目標濁度以下にするのに必要な下限側流動電流値から上限側流動電流値の範囲内のうち、上限側流動電流値に近い注入量で、前記被処理水に凝集剤を注入する凝集剤注入制御手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、苛性ソーダ、硫酸、炭酸などのアルカリ剤、酸などの薬品を使用することなく、被処理水の濁度と、ｐＨとを共に小さくして、オゾン処理で発生する臭素酸の発生量を小さくし、良好な水質の水道水を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明による凝集剤注入制御装置の一実施形態である上水道システムを示すブロック図である。
【００１０】
この図に示す上水道システム１は、着水井設備２と、塩素注入設備３と、凝集剤注入制御装置４と、沈殿設備５と、オゾン注入設備６と、オゾン発生設備７とを備えており、河川などから取り込んだ被処理水の濁度などに応じて、最適な凝集剤注入率の上限値に近い凝集剤注入率を用いて、被処理水のｐＨを低下させ、その分だけオゾン注入率を高くして、被処理水のオゾン注入効果を高くした後、処理済みの被処理水を活性炭吸着槽に供給する。
【００１１】
着水井設備２は、原水を取り込み、被処理水として貯留する着水井９と、着水井９に取り込まれる被処理水の流量を測定して凝集剤注入制御装置４などに取水流量測定値を供給する取水流量計８と、着水井９から沈殿設備５側に供給される被処理水の流量を測定して凝集剤注入制御装置４などに急速撹拌池流入流量測定値を供給する急速撹拌池流入流量計１０とを備えている。また、着水井９に取り込まれた被処理水のアルカリ度を測定して凝集剤注入制御装置４などにアルカリ度測定値を供給するアルカリ度計１１と、着水井９に取り込まれた被処理水の導電率を測定して凝集剤注入制御装置４などに導電率測定値を供給する導電率計１２と、着水井９に取り込まれた被処理水の水温を測定して凝集剤注入制御装置４などに水温測定値を供給する温度計１３と、着水井９に取り込まれた被処理水の濁度を測定して、凝集剤注入制御装置４などに濁度測定値を供給する濁度計１４と、着水井９に取り込まれた被処理水のｐＨを測定して凝集剤注入制御装置４などにｐＨ測定値を供給するｐＨ計１５とを備えている。
【００１２】
塩素注入設備３は、沈殿設備５に供給される被処理水に塩素を注入して、必要な消毒を行う。
【００１３】
凝集剤注入制御装置４は、図２に示すように、酸の性質を持つＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの凝集剤を貯留する凝集剤貯留部１６と、コントローラから出力された注入量に応じて凝集剤貯留部１６から凝集剤を着水井設備２から供給される被処理水中に注入する凝集剤注入部１７とを備えている。
【００１４】
また、凝集剤注入制御装置４は、着水井設備２から供給される濁度測定値、水温測定値などに基づき、フィードフォワード的に注入率を演算（以下「ＦＦ注入率」と表記）する濁度によるＦＦ注入率演算部１８と、目標とする沈殿水濁度との関係を把握して予め定められた流動電流計の目標値または沈殿池出口濁度設定値から流動電流目標値設定演算部によって演算された流動電流計の目標値、予め設定されている凝集剤注入率、着水井設備２から供給される取水流量測定値、導電率測定値、ｐＨ測定値、アルカリ度測定値、水温測定値、沈殿設備５から供給される沈殿池入口ｐＨ測定値、流動電流測定値などに基づき、フィードバックされた流動電流計測定値によって演算されたＦＢ注入率演算部１９とを備えている。
【００１５】
さらに、凝集剤注入制御装置４は、濁度によるＦＦ注入率演算部１８で得られたＦＦ注入率と流動電流計によるＦＢ注入率演算部１９から出力されるＦＢ注入率とを加算して注入率を演算する加算部２０と、予め設定されているｐＨ下限設定値、着水井設備２から供給されるｐＨ測定値、アルカリ度測定値、水温測定値などに基づき、急速撹拌池２７のｐＨ値を予測演算し、もしもこの結果がｐＨ下限設定値よりも小さければ凝集操作に悪影響を与えると判断し、ｐＨ下限値以上のｐＨ値となるような凝集剤注入率になるよう加算部２０の出力値を補正し、その結果を出力値とするｐＨ下限値確認処理部２１とを備えている。
【００１６】
さらに、凝集剤注入制御装置４は、ｐＨ下限値確認処理部２１の結果に基づき、加算部２０から出力される注入率に対し、上限リミット、下限リミットをかける上下限リミット処理部２２と、手動指示が設定されているとき、注入率設定値を選択し、また自動指示が設定されているとき、上下限リミット処理部２２から出力される注入率を選択する注入率選択部２３と、着水井設備２から出力される急速撹拌池流入流量測定値と注入率選択部２３から出力される注入率設定値（または、注入率）とを乗算して注入量を演算する乗算部２４と、手動指示が設定されているとき、注入量設定値を選択し、また自動指示が設定されているとき、乗算部２４から出力される注入量を選択する注入量選択部２５と、注入量選択部２５から出力される注入量設定値（または、注入量）に基づき、凝集剤注入部１７を制御して凝集剤貯留部１６から供給される凝集剤の流量（注入量）を測定しながら、指定された注入量の凝集剤を取り込ませ、着水井設備２から供給される被処理水中に注入する注入コントローラ２６とを備えている。
【００１７】
そして、注入率選択部２３、注入量選択部２５に対し、自動指示が入力されているとき、沈殿池出口濁度設定値部などに設定されている沈殿池出口濁度設定値、ｐＨ下限設定値部などに設定されているｐＨ下限設定値、予め設定されている凝集剤注入率、被処理水の取水流量測定値〜ｐＨ測定値などに基づき、凝集剤の注入量を演算して、着水井設備２から供給される被処理水に凝集剤を注入する。
【００１８】
この際、沈殿設備５の後に配置されているオゾン注入設備６で、被処理水にオゾン処理を行うと、図４に示すように、同一溶存オゾン濃度であっても、ｐＨ値が低いほど、臭素酸イオン濃度が低くなって、臭素酸の生成量が少なくなり、また凝集剤注入率と、沈殿設備５における上澄み濁度との間に、図５に示すような関係があることから、図６に示すように、被処理水の濁度が目標濁度以下となる、凝集剤注入率の下限側凝集剤注入率“Ｌ”から上限側凝集剤注入率“Ｈ”までの範囲のうち、上限側凝集剤注入率“Ｈ”に近い凝集剤注入率、または図７に示すように、凝集剤注入後における被処理水の目標濁度以下となる、下限側流動電流測定値（下限側ＳＣＤ値）“Ｌ”から上限側動電流測定値（上限側ＳＣＤ値）“Ｈ”までの範囲のうち、上限側ＳＣＤ値に近いＳＣＤ値となる凝集剤注入率が選択されて、着水井設備２から流出する被処理水に凝集剤が注入される。
【００１９】
これにより、硫酸、炭酸などの酸類の薬品を使用することなく、沈殿設備５で、被処理水の濁度を十分に減少することができるとともに、被処理水のｐＨ値を小さくして、オゾン注入設備６での臭素酸の生成量を少なくすることができる。
【００２０】
沈殿設備５は、図２に示すように、着水井設備２から供給され、塩素注入、凝集剤注入が行われた被処理水を貯留して急速沈殿する急速撹拌池２７と、急速撹拌池２７に取り付けられ、急速撹拌池２７内の被処理水を撹拌する撹拌モータ２８と、急速撹拌池２７に取り付けられ、急速撹拌池２７内にある被処理水の流動電流を測定して、凝集剤注入制御装置４に流動電流測定値（ＳＣＤ値）を供給する流動電流計３０と、急速撹拌池２７に取り付けられ、急速撹拌池２７内にある被処理水のｐＨを測定して、凝集剤注入制御装置４に沈殿池入口ｐＨ測定値を供給する沈殿池入口ｐＨ計３１と、急速撹拌池２７で急速撹拌させられた被処理水を取り込んで、ゆっくり沈殿する沈殿池３２とを備えている。
【００２１】
そして、着水井設備２から供給され、塩素注入、凝集剤注入が行われた被処理水を取り込み、急速撹拌池２７で撹拌して、流動電流、ｐＨを測定して、凝集剤注入制御装置４に流動電流測定値（ＳＣＤ値）、沈殿池入口ｐＨ測定値を供給した後、沈殿池３２でゆっくり沈殿させる。
【００２２】
また、オゾン発生設備７は、図３に示すように、入力されたオゾン発生量指示に応じて、周囲の空気を取り込みながら、指定された量のオゾンを発生し、オゾン注入設備６にオゾンを含む空気（オゾン化空気）を供給するオゾナイザ３４と、オゾナイザ３４に取り込まれた空気の流量を測定するガス流量計３３と、オゾナイザ３４によって生成されるオゾン化空気中のオゾン濃度を測定する発生オゾン濃度計３５と、溶存オゾン濃度設定値が設定される溶存オゾン濃度設定値部３６と、溶存オゾン濃度設定値部３６に設定されている溶存オゾン濃度設定値、オゾン注入設備６から出力される溶存オゾン濃度測定値に基づき、溶存オゾン濃度制御指示を生成する溶存オゾン濃度制御部３７と、溶存オゾン濃度制御部から出力される溶存オゾン濃度制御指示、ガス流量計３３から出力される空気流量測定値、発生オゾン濃度計３５から出力される発生オゾン濃度測定値、オゾン注入設備６から出力される被処理水流量測定値に基づき、オゾン発生量指示を生成して、オゾナイザ３４を制御する発生オゾン濃度制御部３８とを備えている。
【００２３】
そして、溶存オゾン濃度設定値部３６に設定されている溶存オゾン濃度設定値、オゾン注入設備６から出力される溶存オゾン濃度測定値、被処理水流量測定値に応じた量のオゾン化空気を生成して、オゾン注入設備６に供給する。
【００２４】
この際、凝集剤注入制御装置４で、被処理水の濁度が目標濁度以下となる、凝集剤注入率の下限側凝集剤注入率“Ｌ”から上限側凝集剤注入率“Ｈ”までの範囲、または凝集剤注入後における被処理水の目標濁度以下となる、下限側流動電流測定値（下限側ＳＣＤ値）“Ｌ”から上限側動電流測定値（上限側ＳＣＤ値）“Ｈ”までの範囲に収まる範囲で、凝集剤が多めに注入されて、被処理水のｐＨ値が小さくされ、臭素酸イオン濃度が低く抑えられているので、その分だけ、溶存オゾン濃度設定値部３６に設定されている溶存オゾン濃度設定値が高められ、オゾン注入設備６に多めのオゾン化空気が供給される。
【００２５】
オゾン注入設備６は、図２に示すように、沈殿設備５から被処理水を取り込むポンプ３９と、ポンプ３９によって取り込まれる被処理水の流量を測定する被処理水流量計４０と、ポンプ３９によって取り込まれた被処理水を貯留しながら、オゾン発生設備７から供給されたオゾン化空気を注入して、被処理水中の臭気物質、有機物などを分解するオゾン反応槽４１と、オゾン反応槽４１内に取り付けられ、被処理水中のオゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度計４２と、オゾン反応槽４１でオゾン処理された被処理水を滞留した後、活性炭吸着槽に排出する滞留槽４３とを備えている。
【００２６】
そして、ポンプ３９を駆動して、沈殿設備５から被処理水を取り込みながら、被処理水流量計４０によって、被処理水の流量を測定し、測定結果をオゾン発生設備７に供給する。また、この動作と並行し、ポンプ３９によって取り込まれた被処理水をオゾン反応槽４１に導いて、オゾン発生設備７から供給されるオゾン化空気を注入し、被処理水中の臭気物質、有機物などを分解しながら、溶存オゾン濃度計４３によって、被処理水中のオゾン濃度を測定して、測定結果をオゾン発生設備７に供給するとともに、オゾン処理後の被処理水を滞留槽４３に一時的に滞留させ、活性炭吸着池に供給する。
【００２７】
このように、この実施形態では、被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な最少凝集剤注入量から最大凝集剤注入量の範囲では最大凝集剤注入量に近い注入量で、または目標濁度以下にするのに必要な下限側流動電流値から上限側流動電流値の範囲では上限側流動電流値に近い注入量で被処理水に凝集剤を注入するようにしている。このため、硫酸、炭酸などの酸類の薬品を使用することなく、被処理水の濁度と、ｐＨとを共に小さくして、オゾン処理で発生する臭素酸の発生量を小さくし、良好な水質の水道水を生成することができる。
【００２８】
また、この実施形態では、濁度によるＦＦ注入率演算部１８、流動電流によるＦＢ注入率演算部１９、加算部２０によって、被処理水の濁度を目標濁度以下にするのに必要な凝集剤注入率を演算した後、ｐＨ下限値確認処理部２１、上下限リミット処理部２２によって、予め設定されているｐＨ下限設定値などに対応した注入率下限値より、凝集剤注入率が小さいかどうかをチェックし、注入率下限値より、凝集剤注入率が小さいとき、注入率下限値以下にならないように凝集剤注入率をリミットするようにしている。このため、被処理水がどのような状態でも、目標濁度を確保して、良好な水質の水道水を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による凝集剤注入制御装置の一実施形態が適用された上水道システムを示すブロック図。
【図２】図１に示す凝集剤注入制御装置の詳細な構成例を示すブロック図。
【図３】図１に示すオゾン発生設備の詳細な構成例を示すブロック図。
【図４】被処理水のｐＨ値と、溶存オゾン濃度と、臭素酸イオン濃度との関係を示す説明図。
【図５】図１に示す凝集剤注入制御装置から被処理水中に注入される凝集剤の注入率と、被処理水の上澄濁度との相関関係図。
【図６】図１に示す凝集剤注入制御装置から被処理水中に注入される凝集剤の注入率と、被処理水の上澄濁度と、目標濁度との相関関係図。
【図７】図１に示す沈殿設備で沈殿させた被処理水のＳＣＤ値と、被処理水の上澄濁度と、目標濁度との相関関係図。
【符号の説明】
【００３０】
１：上水道システム
２：着水井設備
３：塩素注入設備
４：凝集剤注入制御装置
５：沈殿設備
６：オゾン注入設備
７：オゾン発生設備
８：取水流量計
９：着水井
１０：急速撹拌池流入流量計
１１：アルカリ度計
１２：導電率計
１３：温度計
１４：濁度計
１５：ｐＨ計
１６：凝集剤貯留部
１７：凝集剤注入部
１８：濁度によるＦＦ注入率演算部
１９：流動電流計によるＦＢ注入率演算部
２０：加算部
２１：ｐＨ下限値確認処理部
２２：上下限リミット処理部
２３：注入率選択部
２４：乗算部
２５：注入量選択部
２６：注入コントローラ
２７：急速撹拌池
２８：撹拌モータ
３０：流動電流計
３１：沈殿池入口ｐＨ計
３２：沈殿池
３３：ガス流量計
３４：オゾナイザ
３５：発生オゾン濃度計
３６：溶存オゾン濃度設定値部
３７：溶存オゾン濃度制御部
３８：発生オゾン濃度制御部
３９：ポンプ
４０：被処理水流量計
４１：オゾン反応槽
４２：溶存オゾン濃度計
４３：滞留槽
【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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【図６】
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【図７】
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