(57)【要約】【課題】被処理水のトリハロメタン生成能に基づいて、塩素処理におけるトリハロメタン生成濃度を有効に抑制することができる水処理制御装置を提供する。【解決手段】原水を着水井２０に導入し、この導入された被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿させ、その上澄み水をろ過する水処理プラントの水処理制御装置で、蛍光分析計２４により被処理水の蛍光強度を測定し、測定された被処理水の蛍光強度、及び蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた相関関係に基いて、トリハロメタン生成能予測手段４１により前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。この予測されたトリハロメタン生成能に基づいて被処理水への塩素剤注入に基くトリハロメタン生成濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める塩素剤注入率演算手段４２を設け、算出された前記塩素剤の注入率に基づいて、制御手段４３により前塩素注入装置１０を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を着水井に導入し、この着水井に導入された被処理水を凝集沈殿させ、その上澄み水をろ過する水処理プラントを制御する水処理制御装置であって、
前記被処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、
この蛍光分析計により測定された前記被処理水の蛍光強度を用い、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた相関関係に基いて前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測するトリハロメタン生成能予測手段と、
前記トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて前記被処理水への塩素剤注入に基くトリハロメタン生成濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める塩素剤注入率演算手段と、
この塩素剤注入率演算手段により算出された前記塩素剤の注入率に基づいて、前記被処理水への塩素剤注入装置を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする水処理制御装置。
【請求項２】
塩素注入装置は、凝集沈殿前の被処理水に対し塩素剤を注入するように構成され、塩素剤注入率演算手段は、トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づくトリハロメタン生成濃度が、ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入後においてトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求め、この塩素剤注入率により制御手段を介して前記塩素注入装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の水処理制御装置。
【請求項３】
被処理水に関する各種水質指標を測定する水質指標測定装置を設け、トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度と、この被処理水の前記水質指標を因子とするトリハロメタン生成関数に基づいた予測式を使用して、トリハロメタン生成能を予測することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の水処理制御装置。
【請求項４】
水質指標測定装置は、被処理水の水質指標として、被処理水の水温、ｐＨ、アンモニア性窒素のうち、少なくともいずれか1つの情報をトリハロメタン生成能予測手段に提供することを特徴とする請求項３に記載の水処理制御装置。
【請求項５】
塩素剤注入装置において使用される塩素剤として、液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムのうち少なくともいずれか一つを使用することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水処理制御装置。
【請求項６】
トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度、または蛍光強度及び被処理水の水質指標からそれぞれ予測されるトリハロメタン生成能と、過去の塩素剤注入におけるトリハロメタン生成濃度の実測値を使用して、前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の水処理制御装置。
【請求項７】
トリハロメタン生成能予測手段による予測生成能に基づいて、前記水処理プラントにおける塩素剤の注入点をよりトリハロメタンの生成が低くなる注入点へ変更する切替え手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の水処理制御装置。
【請求項８】
蛍光分析計は、３４０〜３５０ｎｍの波長範囲にある励起光を被処理水に照射し、４２０〜４３０ｎｍの波長範囲にある蛍光強度を測定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の水処理制御装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場などの水処理プラントに適用され、塩素処理によって生成する有害なトリハロメタンの生成を抑制するための水処理制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場などの水処理プラントでは、地下水や表流水を原水として着水井に導入し、凝集沈殿設備において凝集剤を添加してフロックを形成し、これを凝集沈殿させる。この凝集沈殿により原水中の濁質コロイド、無機物、有機物、細菌、生物等を沈殿除去する。その後、上澄み液を砂ろ過装置に通して懸濁物を除去し、最後に消毒用の塩素処理を施して需要家に供給している。
【０００３】
近年では、臭気物質やトリハロメタンの除去と低減を目的に、オゾンを用いた高度浄水処理が導入されている浄水場もある。これらの浄水場においては、水質汚濁の進行した原水の浄水処理対策の一環として、凝集沈殿以前の処理過程の水に塩素剤を注入する前塩素処理が行われている。前塩素処理は、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果において有効である。
【０００４】
しかしながら、注入された塩素剤が、原水中の有機物質と反応することによりトリハロメタンなどが生成することがわかっている。トリハロメタンの生成量は、注入される塩素剤の量が多いと増加し、また有機物の濃度や種類にも生成量は影響を受ける。
【０００５】
ここで、原水を塩素処理することによってトリハロメタンがどの程度生成するかを示す指標としてトリハロメタン生成能がある。トリハロメタン生成能が多い原水に対しては、トリハロメタン生成濃度を低減するため、沈殿池とろ過池との間で塩素剤を注入する中間塩素処理を採用することが望ましいとされている。これは、沈澱処理により有機物質がある程度除去されるため、沈殿池とろ過池の間のほうがトリハロメタンのもとになる有機物質の量が少なくなり、トリハロメタンの生成の危険性が小さいからである。
【０００６】
一般に、前塩素処理での塩素剤の注入率は、原水の流入量に一定の割合で注入するか、沈殿池出口の残留塩素濃度によるフィードバック制御によって決められているのが主である。また、前塩素処理から中間塩素処理の切り替えは、自動制御ではなく原水水質を監視しながらオペレータが勘と経験に頼り操作しているのが現状である。
【０００７】
原水に含まれる有機物の指標となる蛍光強度は、原水のトリハロメタン生成能と非常に高い相関があり、原水の蛍光強度を測定することによって、トリハロメタン生成能を予測することが可能である。トリハロメタン生成能とは、その原水に塩素を注入したときに生成するトリハロメタン濃度のことで、どれくらいトリハロメタンに変化する物質が存在するかを測定する指標である。トリハロメタン生成能が高い原水は、塩素処理によってトリハロメタンを生成しやすいといえる。
【０００８】
原水のトリハロメタン生成能を考慮して水処理プロセスを制御する手法として、蛍光分析計によりトリハロメタン生成能を予測し粉末活性炭を注入する方法がある（例えば、特許文献１を参照）。粉末活性炭はトリハロメタンの原因物質となる有機物を活性炭自身に吸着させ原水中から取り除く能力を持っている。
【特許文献１】特開２００３−０４７９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、水処理分野、特に浄水処理においては、消毒処理や鉄・マンガン除去等のため塩素処理が広く使用されている。しかし、原水にトリハロメタン前駆物質が混入している場合、塩素処理によってトリハロメタンが生成してしまう。トリハロメタンは発ガン性物質であるため、水処理工程においてトリハロメタンの生成を抑制する必要がある。しかしながらこれまでの塩素剤注入装置は、原水のトリハロメタン生成能を考慮した適切な塩素注入率を算出する機能を備えていない。
【００１０】
浄水場におけるトリハロメタンの生成として、前塩素処理における生成、中間塩素処理における生成、および配水の際の消毒剤としての後塩素処理における生成がある。また原水のトリハロメタン生成能（どれくらいトリハロメタンになる物質を含んでいるか）は、各塩素処理のポイントまでの浄水処理プロセスの効果において様々である。
【００１１】
本発明の目的は、被処理水のトリハロメタン生成能に基づいて、塩素処理におけるトリハロメタン生成濃度を有効に抑制することができる水処理制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の水処理制御装置は、原水を着水井に導入し、この着水井に導入された被処理水を凝集沈殿させ、その上澄み水をろ過する水処理プラントを制御する水処理制御装置であって、前記被処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、この蛍光分析計により測定された前記被処理水の蛍光強度を用い、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた相関関係に基いて前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測するトリハロメタン生成能予測手段と、前記トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて前記被処理水への塩素剤注入に基くトリハロメタン生成濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める塩素剤注入率演算手段と、この塩素剤注入率演算手段により算出された前記塩素剤の注入率に基づいて、前記被処理水への塩素剤注入装置を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、塩素注入装置は、凝集沈殿前の被処理水に対し塩素剤を注入するように構成され、塩素剤注入率演算手段は、トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づくトリハロメタン生成濃度が、ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入後においてトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求め、この塩素剤注入率により制御手段を介して前記塩素注入装置を制御する
また、本発明では、被処理水に関する各種水質指標を測定する水質指標測定装置を設け、トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度と、この被処理水の前記水質指標を因子とするトリハロメタン生成関数に基づいた予測式を使用して、トリハロメタン生成能を予測する。
【００１４】
また、本発明では、水質指標測定装置は、被処理水の水質指標として、被処理水の水温、ｐＨ、アンモニア性窒素のうち、少なくともいずれか1つの情報をトリハロメタン生成能予測手段に提供する。
【００１５】
また、本発明では、塩素剤注入装置において使用される塩素剤として、液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムのうち少なくともいずれか一つを使用する。
【００１６】
また、本発明では、トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度、または蛍光強度及び被処理水の水質指標からそれぞれ予測されるトリハロメタン生成能と、過去の塩素剤注入におけるトリハロメタン生成濃度の実測値を使用して、前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。
【００１７】
また、本発明では、トリハロメタン生成能予測手段による予測生成能に基づいて、前記水処理プラントにおける塩素剤の注入点をよりトリハロメタンの生成が低くなる注入点へ変更する切替え手段を設けた。
【００１８】
さらに、本発明では、蛍光分析計は、３４０〜３５０ｎｍの波長範囲にある励起光を被処理水に照射し、４２０〜４３０ｎｍの波長範囲にある蛍光強度を測定する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理水に塩素を注入して塩素処理を行う水処理プラントにおいて、被処理水中のトリハロメタン生成能に基づいて塩素剤の注入率を制御するので、塩素処理によるトリハロメタンの生成を有効に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による水処理制御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。図１から図６は、本実施の形態に関する図であり、図１は水処理制御装置の全体構成を示す。
【００２１】
始に、浄水場などにおける水処理プラントの構成を説明する。図１において、水処理プラントは、着水井２０と、混和池２１と、凝集沈殿設備２２と、砂ろ過設備２３とを有する。着水井２０は浄水場における原水の入口に設けられ、図示しない河川などの水源から原水が流入してくる。混和池２１は着水井２０の後段に設けられ、着水井２０から流入した被処理水（原水）に対して、前塩素処理の塩素剤が注入される。凝集沈殿設備２２では、図示しないが被処理水中に凝集剤が添加される。この凝集剤の注入により、被処理水中の有機物質や濁質等はフロック化され、凝集沈殿処理により被処理水中から除去される。砂ろ過設備２３には、凝集沈殿設備２２の上澄み水が被処理水として流入する。この被処理水中の懸濁物質はろ過（ろ材への付着とろ層でのふるい）によって除去される。
【００２２】
１０は前塩素注入装置で、混和池２１において被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う。この混和池２１には、図示していないが、塩素剤と被処理水が十分に混和するために設備が設けられている。また、砂ろ過設備２３の出側にも図示しないが塩素注入装置が設けられており、路材を通ってろ過処理された処理水に消毒用として塩素剤を注入する。この消毒用の塩素剤注入を後塩素処理と呼び、この後塩素処理後、需要家に配水される。
【００２３】
２４は蛍光分析計で、着水井２０に設けられ、被処理水の蛍光強度を測定する。蛍光分析法で測定する蛍光強度は、水中に含まれる低濃度の物質の定量や同定に有効な手段である。蛍光分析法では特有の励起波長と蛍光波長を用いることで様々な物質を測定することが可能であり、励起波長３４５nm、蛍光波長４２５nmを用いれば、浄水場の原水中などに含まれる有機物濃度を間接的に測定することが可能である。したがって、上記蛍光分析計２４は、３４０〜３５０ｎｍの波長範囲にある励起光を被処理水に照射し、被処理水からの４２０〜４３０ｎｍの波長範囲にある蛍光強度を測定し、その測定値から被処理水中の有機物濃度を間接的に測定する。
【００２４】
２５は水質指標測定装置で、着水井２０に設けられ、被処理水の各種水質指標を測定する。この水質指標測定装置２５は、各水質指標に対応した複数の測定器、例えば、被処理水の水温を測定する水温測定器２６、被処理水のｐＨを測定するｐＨ測定器２７、被処理水のアンモニア性窒素濃度を測定する測定器２８等で構成される。この他、水質指標測定装置２５としては、図示しない被処理水のアルカリ度を測定するアルカリ度測定器、被処理水の全有機炭素濃度を測定する全有機炭素濃度測定器、被処理水の流量と水処理プラントの容積から被処理水の滞留時間を測定する滞留時間測定器、被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定器などを設けてもよい。
【００２５】
前塩素注入装置１０と蛍光分析計２４及び水質指標測定装置２５に対しては、被処理水への塩素剤注入率を制御する制御装置６０が接続されている。この制御装置６０は、前塩素注入装置１０を制御して、塩素剤の注入率を最適に操作することで、前塩素処理におけるトリハロメタンの生成濃度を抑制する。この制御装置６０は、トリハロメタン生成能予測手段４１と、最適塩素剤注入率演算手段４２と、塩素注入装置制御手段４３とを有する。
【００２６】
トリハロメタン生成能予測手段４１は、蛍光分析計２４により測定された被処理水の蛍光強度に基いて被処理水のトリハロメタン生成能を予測し、必要に応じて水質指標測定装置２５で測定された被処理水の水質指標を用いて補正を行う。すなわち、トリハロメタン生成能予測手段４１は、蛍光分析計２４により測定された被処理水の蛍光強度を入力し、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた図２で示す相関関係に基いて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。また、このトリハロメタン生成能は、被処理水の水質によって変化するので、必要に応じて、この水質によって補正する。例えば、水質の一つである水温についてみると、図３で示すように、同じ蛍光強度であっても低水温時と高水温時とでは、トリハロメタン生成能に違いが生じる。したがって、必要に応じて水質指標測定装置２５で測定された値を用いて補正し、正しいトリハロメタン生成能を得るようにしている。
【００２７】
塩素剤注入率演算手段４２は、トリハロメタン生成能予測部４１により予測された被処理水のトリハロメタン生成能に基づいて、前塩素処理における最適な塩素注入率を演算する。すなわち、この塩素剤注入率演算手段４２は、トリハロメタン生成能予測手段４１により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて、被処理水への塩素剤注入によるトリハロメタン生成濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める。
【００２８】
塩素注入装置制御手段４３は、塩素剤注入率演算手段４２により算出された前塩素処理の塩素注入率に基づいて、混和池２１に塩素剤を注入する前塩素注入装置１０の制御を実行する。
【００２９】
以下、図１から図６を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。まず、水源から送られてきた原水（被処理水）は着水井２０に貯留される。この際、蛍光分析計２４により被処理水の蛍光強度が測定される。また、水質指標測定装置２５により被処理水の各種水質指標が測定される。次に、被処理水は混和池２１において塩素を注入され、前塩素処理が行われる。被処理水は、次の凝集沈殿設備２２において凝集剤が添加され、フロックを形成して凝集沈殿処理により濁質等の成分が除去される。この凝集沈殿処理による上澄み水は、被処理水として砂ろ過設備２３に送られ、ここで懸濁物質等が除去される。この砂ろ過設備２３を通った処理水は、その後、図示しない配水池において後塩素処理による消毒が行われて需要家に配水される。オゾン等を用いた高度浄水処理が導入されている浄水場では、オゾン処理や活性炭吸着処理による高度浄水処理が行われる。
【００３０】
混和池２１では、被処理水への前塩素処理が行われる際に、被処理水中の有機物と注入された塩素が反応してトリハロメタンが生成される。このトリハロメタンは有害物質であり、その生成を抑制する必要がある。図２は、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能との関係を示す図である。図２に示すように、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能は相関がある。このため、蛍光強度を測定することによって、被処理水中に塩素を注入することでトリハロメタンに変化する物質がどれくらい含まれているかを推定することが可能となる。
【００３１】
図３は、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能との関係に、被処理水の水温が及ぼす影響を示す図である。図３に示すように、被処理水の水温が高いほど同じ蛍光強度でもトリハロメタン生成能が高くなる。これは水温が高いことによって、注入される塩素と有機物との反応が促進されることによると考えられる。
【００３２】
また、その他の水質によっても、蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係は影響を受けることが分かっている。例えば、被処理水のｐＨは、低いほど塩素剤の酸化力が高くなるためトリハロメタン生成の危険性が高くなる。また、アンモニア性窒素は塩素と反応し結合塩素を生成する。このため、アンモニア性窒素が多いと有機物と反応する塩素が減少し、この結果、同じ蛍光強度の原水でもトリハロメタン生成の危険性は小さくなる。
【００３３】
そこで、これらの被処理水の水質データを測定し、トリハロメタン生成能予測値の補正に用いることによって、より正確な被処理水のトリハロメタン生成能を算出できる。
【００３４】
以下、前塩素処理の制御に関して、主として制御装置６０の動作について説明する。トリハロメタン生成能予測手段４１は、蛍光分析計２４により測定された被処理水の蛍光強度を入力する。また、水質指標測定装置２５により測定された被処理水の各水質データの少なくともいずれか一つを入力する。そして、これら被処理水の蛍光強度と水質指標測定装置２５からの水質指標とにより被処理水のトリハロメタン生成能を算出する。以下、図４を参照して、当該算出方法（予測方法）を説明する。
【００３５】
図４における関数Ｚ１は、あらかじめ定められた標準の水質（水温等）のときの、被処理水の蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係を表す。実際の水質データが標準の水質データとすべて同じであれば、被処理水の蛍光強度Ｘ１より、被処理水のトリハロメタン生成能はＹ１と算出される。
【００３６】
水質指標測定装置２５により測定された被処理水の水質データのなかで、例えば、水温が標準の水温より高い場合は、蛍光強度に対するトリハロメタン生成能の値が高くなり、蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係は関数Ｚ２のようになる。このとき水温以外の水質データが標準状態と同じであれば、水温が高い被処理水のトリハロメタン生成能はＹ２と算出される。
【００３７】
具体的には、トリハロメタン生成能の予測値は、図４から下記式（１）により算出される。
【００３８】
トリハロメタン生成能の予測値
＝Ｙ｛蛍光強度Ｘ  ，関数Ｚ（標準水質時の関数Ｚ１−Σ補正値ｉ）｝
（ｉ＝１〜３）  ・・・（１）
ここで、ｉ＝１で水温補正値を意味し、ｉ＝２でｐＨ補正値を意味し、ｉ＝３でアンモニア性窒素の補正値を意味する。この他、前述のように、水質指標として被処理水のアルカリ度、全有機炭素濃度、滞留時間、紫外線吸光度を用いる場合は、これらに関する補正値を、例えば、ｉ＝４でアルカリ度補正値、ｉ＝５で全有機炭素濃度補正値、ｉ＝６で被処理水の滞留時間補正値、ｉ＝７で紫外線吸光度補正値、として補正を行なってもよい。
【００３９】
すなわち、トリハロメタン生成能予測手段４１は、被処理水に関する各種水質指標を水質指標測定装置２５から入力し、被処理水の蛍光強度Ｘと、この被処理水の前記水質指標を因子とするトリハロメタン生成関数Ｚに基づいた予測式（１）を使用して、トリハロメタン生成能Ｙを予測する。
【００４０】
次に、図５を参照にして、制御装置６０の塩素剤注入率演算手段４２の動作を説明する。
【００４１】
塩素剤注入率演算手段４２は、トリハロメタン生成能予測手段４１により算出されたトリハロメタン生成能の予測値に基づいて、塩素剤の注入率を演算する。塩素の注入率と実際に生成されるトリハロメタンの濃度との関係は図５で示すような関係になる。すなわち、塩素の注入率が低い段階では、トリハロメタンの生成濃度は微増する。塩素の注入率が多くなると有機物と塩素との反応が進んでトリハロメタンの生成濃度が上昇する。塩素の注入が過剰になると、トリハロメタンの生成が飽和し、トリハロメタン生成濃度は頭打ちになる。ここにおける最大のトリハロメタン生成濃度が、前記トリハロメタン生成能予測手段４１が算出したトリハロメタン生成能とみなすことができる。
【００４２】
上水では、トリハロメタンの許容濃度（例えば、トリハロメタンの水質基準値）ａ１が存在するので、塩素注入によるトリハロメタン生成濃度をこの許容濃度ａ１以下に抑える必要がある。また、浄水場出口では、前述のように消毒用として後塩素処理が行われるので、この後塩素処理で注入される塩素によって生成が予測されるトリハロメタン濃度を考慮して、前塩素処理における塩素注入率を演算する。その結果、図５におけるｂの範囲が、前塩素処理における塩素注入率の注入可能範囲となる。ｂの範囲において、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果等を考慮して、これらの除去などが可能な注入率を前塩素処理における塩素注入率として決定する。
【００４３】
すなわち、塩素剤注入率演算手段４２は、トリハロメタン生成能予測手段４１により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて、被処理水への塩素剤注入により生成されるトリハロメタン濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度ａ１以下、となる塩素剤注入率ｂを求める。また、後塩素処理を行う場合は、後塩素処理後（ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入後）においてトリハロメタン生成濃度が、トリハロメタン許容濃度ａ１以下となる塩素剤注入率ｂを求める。
【００４４】
次に、トリハロメタン生成能予測手段４１において算出されたトリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度ａ１より低かった場合を図６に示す。図６のような原水の場合、塩素注入によるトリハロメタンの生成の危険性は低い。よってこの場合、前記したように、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果等を考慮して、前塩素処理における塩素注入率を決定する。
【００４５】
次に、塩素注入装置制御手段４３の動作を説明する。
【００４６】
塩素注入装置制御手段４３は、塩素剤注入率演算手段４２において算出された混和池２１に注入する塩素剤の注入率に基づいて、前塩素注入装置１０を制御する。すなわち、塩素注入装置制御手段４３は、例えば、公知のＰＩ制御方式により、混和池２１に注入する塩素剤の注入率を、演算された目標注入率となるように、前塩素注入装置１０を制御する。なお、前塩素注入装置１０において使用される塩素剤としては、液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムのうち、少なくともいずれか一つを使用する。
【００４７】
以上のようにして、本実施の形態の制御装置６０は、被処理水の蛍光強度、またはこの蛍光強度と水質データとに基づいて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測し、その予測濃度に応じて前塩素処理における最適な塩素注入率を算出する。制御装置６０は、算出された最適な塩素注入率に基づいて、塩素注入装置制御手段４３により前塩素注入装置１０を制御することによって、前塩素処理で生成するトリハロメタンを許容範囲内に抑制することができる。
【００４８】
次に、図７で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、トリハロメタン生成能予測手段７１に対して、過去のトリハロメタン実測値データ５０が入力される機能を設けると共に、トリハロメタンの実測を行ったときの水質データが記憶されている水質データ記憶部５１を有する構成である。なお、他の構成は、図１で示した実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
このトリハロメタン生成能予測手段７１は、被処理水の蛍光強度または蛍光強度及び被処理水の水質指標からそれぞれ予測されるトリハロメタン生成能と、過去の塩素剤注入におけるトリハロメタン生成濃度の実測値データ５０を使用して、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。以下、その方法を説明する。
【００５０】
トリハロメタン生成能予測手段７１は、蛍光分析計２４により測定された被処理水の蛍光強度と、水質指標測定装置２５により測定された被処理水の水質と、過去のトリハロメタン生成濃度の実測データ５０に基づいて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。すなわち、トリハロメタン生成能を算出する際に、現在の蛍光強度と水質データの実測値を元に、過去の水質データが保存されている水質データ記憶部５１を検索し、類似した蛍光強度と水質データを抽出する。該当する過去のデータがあれば、その時のトリハロメタン生成能の実測値を抽出する。トリハロメタン生成能予測手段４１に入力される過去のトリハロメタン生成濃度の実測データ５０は、具体的には、過去のトリハロメタン生成能を手分析等で測定した際の実測値であり、その時の被処理水の蛍光強度の測定値、およびその他の水質データの測定値が水質データ記憶部５１に記憶されている。
【００５１】
そして、抽出された過去の実測トリハロメタン生成能と、前記関数より算出した予測濃度を比較し、高いほうをトリハロメタン生成能予測濃度とする。すなわち、過去の実測値と比較し補正することで、より安全サイドで高精度にトリハロメタン生成能を予測することができる。
【００５２】
これらの結果、制御装置６０は、より安全サイドのトリハロメタン生成能予測値に基づいて、塩素注入装置制御手段４３により、混和池２１に注入する最適な塩素剤の注入率を算出することができる。
【００５３】
次に、予測されたトリハロメタン生成能に応じて水処理プラントにおける塩素剤の注入点をよりトリハロメタンの生成が低くなる注入点へ、すなわち、前塩素処理から中間塩素処理へ変更する実施の形態を、図８を用いて説明する。
【００５４】
本実施の形態では、凝集沈殿前の被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う前塩素注入装置１０の他に、凝集沈殿後の上澄み水に塩素剤を注入して塩素処理を行う中間塩素注入装置１１を設ける。中間塩素注入装置１１は、凝集沈殿設備２２と砂ろ過設備２３との間に設けられ、凝集沈殿設備の上澄み水、すなわち、砂ろ過設備２３に流入する被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う。
【００５５】
また、前塩素処理と中塩素処理を切り替える前塩素／中間塩素切替え手段４４を設けている。
【００５６】
制御装置６０は、基本的図７で示した構成と同じであるが、最適塩素剤注入演算手段７２は、前塩素／中間塩素切替え手段４４に対して、前塩素処理から中塩素処理への切替え指令を出力する機能を有する。すなわち、最適塩素剤注入演算手段７２は、トリハロメタン生成能予測手段７１による予測生成能に基づいて、水処理プラントにおける塩素剤の注入点を、よりトリハロメタンの生成が低くなる中間塩素処理へ変更させる切り替える指令を切替え手段４４へ出力する。
【００５７】
なお、他の構成は、図７に示す実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明は省略する。
【００５８】
前塩素／中間塩素切替え手段４４は、トリハロメタン生成能予測部７１において算出された、トリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度より大幅に高かった場合、最適塩素剤注入演算手段７２が出力する切り替える指令によりに前塩素処理から中塩素処理へ切替える。この場合の動作を図９で説明する。
【００５９】
図９のように、トリハロメタン生成能予測手段７１において算出されたトリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度ａ１より大幅に高い原水においては、塩素を過剰に注入すると、多量のトリハロメタンを生成する。この場合、塩素の注入率は、トリハロメタン許容濃度ａ１と後塩素処理で生成するトリハロメタン濃度を考慮すると、ｃ１で示す範囲が、前塩素処理における塩素注入率の注入可能範囲となる。しかしながら、有機物と反応する塩素と、前記した原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、鉄およびマンガンの酸化除去、藻類の殺藻に必要な塩素は競合するので、これらの効果を十分行うのに必要な塩素注入率はｃ２となる。しかし、この塩素注入率ｃ２で塩素を注入すると、トリハロメタン生成濃度はａ２となり、許容濃度ａ１を大きく超過してしまう。
【００６０】
このような場合、最適塩素剤注入率演算手段７２は、前塩素処理から中間塩素処理へと塩素注入地点を切り替える判断を行う。すなわち、図９で示すように、藻類の殺藻等に必要な塩素注入率ｃ２において、トリハロメタン生成濃度ａ２が許容範囲ａ１を超える場合は、水処理プラントにおける塩素剤の注入点を、トリハロメタンの生成がより低くなる注入点（前塩素処理から中間塩素処理）へと切替えるべく切替え手段４４に切り替え指令を出す。この結果、切替え手段４４が切替え動作すると、中間塩素注入装置１１は、凝集沈殿設備２２と砂ろ過設備２３との間に塩素を注入する。塩素が注入される被処理水、すなわち、凝集沈殿設備２２の上澄み水は、凝集沈殿により有機物の多くが除去されているので、トリハロメタンの生成濃度も低くなる。
【００６１】
このように、トリハロメタン生成能の予測値よりトリハロメタン生成の危険性を感知し、前塩素処理から中間塩素処理へと塩素を注入する地点を切り替える機能を有することで、より安全にトリハロメタンの生成を抑制することができる。
【００６２】
なお、中間塩素処理における塩素の注入制御方法についてここでは言及しないが、中間塩素のポイントにおいてはトリハロメタンの元になる物質の多くは除去されているので、前塩素処理ほど厳密な管理を必要としない。
【００６３】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による水処理制御装置の一実施の形態に関する構成を示すシステムブロック図である。
【図２】同上一実施の形態に関する被処理水の蛍光強度と、トリハロメタン生成能との関係を示す特性図である。
【図３】同上一実施の形態に関する被処理水の水温の違いによる、被処理水の蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係を示す図である。
【図４】同上一実施の形態に関するトリハロメタン生成能予測式の、被処理水の蛍光強度とトリハロメタン生成能の予測濃度との関係を示す図である。
【図５】同上一実施の形態に関する塩素注入率と、生成するトリハロメタンの濃度との関係を示す図である。
【図６】同上一実施の形態に関する塩素注入率と、生成するトリハロメタンの濃度との関係を、トリハロメタン生成能の予測値が低いときについて示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に関する水処理制御装置の構成図である。
【図８】本発明のさらに他の実施の形態に関する水処理制御装置の構成図である。
【図９】本発明に関する塩素注入率と、生成するトリハロメタンの濃度との関係を、トリハロメタン生成能の予測値が高いときについて示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    前塩素注入装置
１１    中間塩素注入装置
２０    着水井
２１    混和池
２２    凝集沈でん設備
２３    砂ろ過設備
２４    蛍光分析計
２５    水質指標測定装置
２６    水温測定器
２７    ｐＨ測定器
２８    濃度測定器
４１，７１    トリハロメタン生成能予測手段
４２，７２    塩素剤注入演算手段
４３    塩素注入装置の制御手段
４４    切替え手段
【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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【図８】
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【図９】
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