(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水処理工程中、処理工程水にオゾンを接触させて処理工程水中の溶解性マンガンの発色を色相色度計を用いて検出し、溶解性マンガンが所定の濃度以上であることを検知したとき、前記浄水処理のフローをマンガン除去対応フローに切り換えることを特徴とする浄水処理システムにおける運転方法。
【請求項２】
前記処理工程水にオゾンを接触させるに当り、浄水の高度処理のフロー中のオゾン処理のためのオゾン発生器より発生するオゾンを用いる請求項１に記載の浄水処理システムにおける運転方法。
【請求項３】
前記処理工程水にオゾンを接触させる工程を、浄水の高度処理のフロー中のオゾン接触池により代替させてなる請求項１に記載の浄水処理システムにおける運転方法。
【請求項４】
前記色相色度計により溶解性マンガンを検出する際、オゾン処理水またはオゾンガスを利用できない場合は、溶解性マンガン検出用に、オゾン発生器を設けることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理システムにおける運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浄水処理工程中に、処理工程水中に溶解性マンガンが存在するか否かを検出し、溶解性マンガンの流入時に直ちに浄水処理をマンガン除去対応フローに切り換えることができる浄水処理システムにおける運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５の（ａ）に急速濾過法により原水を処理する通常の浄水処理システムのフローシートを示す。原水は、着水井を経て凝集沈殿池において前塩素処理が施され、且つ、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤が投入され、この薬品処理により懸濁物質をあらかじめ凝集してフロックとし、沈殿池で効率よく沈殿除去し、さらに急速濾過池で濾過除去するものである。濾過池内でフロックは、濾材粒子表面との物理・化学的作用による付着およびフロック相互の付着等により抑留され、比較的大量の浮遊物質の除去が可能である。
【０００３】
しかし、上記の通常の浄水処理システムでは、溶解性物質の除去能力は低いので、除去すべき溶解性物質の対象によって、高度浄水処理が必要である。図５の（ｂ）は、この高度浄水処理システムの一例を示すフローシートである。この例では、通常の浄水処理の前処理として生物濾過を行っている。原水中の有機物などは、この生物濾過工程で、浮遊性または固着性あるいは好気性または嫌気性の微生物を利用して、処理（生物学的吸着，沈殿除去，酸化分解など）される。また、急速濾過の後処理として、オゾン処理と活性炭処理を行っている。強力な酸化力を持つオゾンは、脱臭，脱色，殺菌，ＢＯＤ，ＣＯＤの除去と幅広い水質に対応でき、さらに、凝集剤注入率の低減、生物処理効率の向上等、多くの効果を発揮する。活性炭処理は、脱臭，脱色を目的とし、異臭味の除去には欠かせないものである。加えて、上記のオゾン＋活性炭の方法では、活性炭上に微生物が生育し、いわゆる生物活性炭になっており、生物濾過法の一種として有効に作用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通常の前塩素処理方式の浄水処理システムでは、特別の対策は不要であるが、前塩素注入を行わない高度浄水処理システムでは、処理工程水中に溶解性マンガンが含まれる場合にはその対応をする必要が生じる。すなわち、浄水処理工程中に溶解性マンガンが流入したときは、直ちに、マンガン除去対応フロー、つまり過マンガン酸カリ注入法等、他の処理方法を併用して除去するフローに切り換える必要がある。特に、近年、高度浄水処理システムで、凝集沈殿池での前塩素処理方式を止め、塩素処理をできるだけ後段で行う後塩素処理として、トリハロメタンの生成を抑制する手段がとられつつあるが、この処理フローで溶解性マンガンが流入すると、塩素とマンガン砂との組合せにより溶解性マンガンの除去を行う従来のマンガン除去方法を用いることができないので、上記のマンガン除去対応フローに切り換える手段に頼らざるを得ない。
【０００５】
従来、このマンガン除去対応フローの運転の要不要を判断する基となる溶解性マンガンの検出は、サンプリングした処理工程水中の溶解性マンガンの検出を手分析により行っていたため、溶解性マンガンの流入から検出までにタイムラグを生じ、溶解性マンガンの流入時に直ちに浄水処理の運転を切り換えることが困難であるという問題があった。溶解性マンガンの検出を自動化するために、わずかに、マンガンの比色分析方法を自動化して比色測定する方式、あるいは、イオンクロマトグラフ方式でマンガンイオンを計測する手段が従来一部実用化されてはいるが、測定精度が低く、高価で薬品を多く使用するなど、コスト高となり、維持管理が容易でないことも問題であった。
【０００６】
この発明は、このような従来技術の問題点を解決し、処理工程水中の溶解性マンガンを自動監視して検出し、溶解性マンガンの流入時に直ちに浄水処理をマンガン除去対応フローに切り換えることができる浄水処理システムにおける運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための具体的手段として、この発明は、浄水処理工程中、処理工程水にオゾンを接触させて処理工程水中の溶解性マンガンの発色を色相色度計を用いて検出し、溶解性マンガンが所定の濃度以上であることを検知したとき、前記浄水処理のフローをマンガン除去対応フローに切り換えることを特徴とする浄水処理システムにおける運転方法を構成した。この場合、前記処理工程水にオゾンを接触させるに当り、浄水の高度処理のフロー中のオゾン処理のためのオゾン発生器より発生するオゾンを用いると効果的である。また、前記処理工程水にオゾンを接触させる工程を、浄水の高度処理のフロー中のオゾン接触池により代替させると、より有効である。前記色相色度計により溶解性マンガンを検出する際、オゾン処理水またはオゾンガスを利用できない場合は、溶解性マンガン検出用のオゾン発生器を設けるようにすれば良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る浄水処理システムにおける運転方法の実施の形態について説明する。マンガンは、自然界では４価あるいは２価で存在しており、嫌気性状態の水中では、２価の重炭酸塩として溶けた状態で存在していることが多い。２価のマンガンを含む水は無色透明で、空気曝気や塩素と接触した程度ではなかなか４価まで酸化しにくいのが特徴である。２価のマンガンはＭｎ2+として最も安定に存在する。アルカリを加えるとＭｎ（ＯＨ）2 を生ずるが、これは空気酸化されて３価のマンガンに変化する。２価のマンガンは、強い酸化状態におかれると７価まで変化するが、天然水中には７価の状態では存在しない。また、オゾンと接触すると、速やかに反応して２価から４価、オゾン量が多いと７価まで変化する。代表的には、Ｍｎ（ＨＣＯ3 ）2 として存在する。３価のマンガンイオンは不安定で酸性ではＭｎ2+とＭｎ4+とに分解する。中性またはアルカリ性では加水分解して水酸化物の沈殿となる。４価のマンガンイオンは両性電解質の性質を示し、酸と反応して塩を作り、これらは非常に不安定で水溶液として存在することはほとんどない。代表的には、ＭｎＯ2 ・ｍＨ2 Ｏとして存在する。７価のマンガンはＭｎＯ4 - として存在する。非常に強い酸化剤である。
【０００９】
４価あるいは２価で存在している溶解性マンガンは、オゾン処理を受けると可視部の発色をするので、目視で検出可能である。しかし、マンガンの酸化条件を一定に保つことが困難で、原水の流入条件によって４〜７価の価数を持った酸化物ができ、色相がピンク〜茶褐色の範囲で変化し、浄水試験方法で規定された３９０nmの吸収を測定する色度計あるいは単波長の比色計では安定した検出が困難である。
【００１０】
溶解性マンガンのオゾン処理条件を、一定注入あるいは溶存濃度を一定に制御した条件で処理すると、溶解性マンガンの濃度によって、初期時は、過酸化物ができてピンク色を呈する場合が多く、溶解性マンガンの流入濃度が上昇するにしたがって黄色から茶褐色まで変化する状態となる。
【００１１】
そこで、この実施形態では、この現象を利用して、溶解性マンガンの検出装置にカラムを設け、オゾン処理を施してマンガン含有水に可視部の発色を生起させる。そして、このマンガンの発色をマンガンを含まない水を比較対象とし、色相と彩度の変化として検出することにより、溶解性マンガンを高精度で検出しようと試みたものである。
【００１２】
図１は、この発明を実施するための溶解性マンガンの検出装置を通常の浄水処理システムに設置した場合について示す構成図である。原水は、着水井を経て凝集沈殿池において凝集剤（ＰＡＣ）が投入され、この薬品処理により懸濁物質をあらかじめ凝集してフロックとし、沈殿池で効率よく沈殿除去し、さらに急速濾過池（砂濾過）で濾過除去され、配水池を経て送水されるフローは、従来技術と同様である。溶解性マンガンの検出装置１０について説明すると、着水井からサンプリングされた処理工程水にオゾン発生器１から送給されたオゾンを接触させた試料水２は、処理工程水中に流入した溶解性マンガンの濃度に応じてその色相と彩度が変化する。この試料水２は、試料水供給経路２ａより色相色度計（測定器）５に接続されている。色相色度計５は、試料測定の都度、清浄に保つ必要があることから、精製水３および洗浄液４が、精製水供給経路３ａおよび洗浄液供給経路４ａより供給される。試料水供給経路２ａ、精製水供給経路３ａおよび洗浄液供給経路４ａには、それぞれ通常閉の状態にある電磁弁ｂ，ｃ，ｄが介設されている。
【００１３】
図２は、溶解性マンガンの検出装置を運転するためのフロー図であり、以下、図１を参照しつつ説明する。
運転開始と同時に、ステップ（以下、Ｓと表記）１において、精製水供給経路３ａの電磁弁ｃを開としてタイマー▲１▼を 120秒間作動させ、色相色度計５内に精製水３を通水し、洗浄を行った後、電磁弁ｃを閉とする。洗浄後の精製水は、排水経路５ａの常閉電磁弁ｅを開として排水される。Ｓ２において、タイマー▲２▼を60秒間作動させ、色相色度計５の校正を行う。Ｓ３において、試料水供給経路２ａの電磁弁ｂを開としてタイマー▲３▼を 120秒〜 600秒間（ラインの長さにより可変）作動させ、色相色度計５に試料水２を通水した後、電磁弁ｂを閉とする。Ｓ４において、タイマー▲４▼を60秒間作動させ、色相色度計５により試料水２の可視部の発色の色相と彩度を計測する。
【００１４】
色相色度計５で計測した溶解性マンガンの濃度が規定値以上であるときは、マンガン流入警報信号が送られる。この計測後の試料水は、排水経路５ａの常閉電磁弁ｅを開として排水される。Ｓ５において、精製水供給経路３ａの電磁弁ｃを開としてタイマー▲１▼を 120秒間作動させ、計測後の色相色度計５の洗浄を行った後、電磁弁ｃを閉とする。Ｓ６において、洗浄液供給経路４ａの電磁弁ｄを開としてタイマー▲５▼を20秒間作動させ、色相色度計５内に洗浄液４を導き、残っている溶解性マンガンの置換を行った後、電磁弁ｄを閉とする。洗浄液４としては、例えば、濃度34.5％の過酸化水素10ｍｌと、塩酸 100ｍｌとを10ｌの水に溶解したものが用いられる。そして、Ｓ７において、サイクルタイマーを５時間作動させた後、置換後の洗浄水を、排水経路５ｂの常閉電磁弁ｆを開として排液し、Ｓ１からの運転を再開する。
【００１５】
図３は、この発明に係る浄水処理システムにおける運転方法を説明するための装置を高度浄水処理システムに設置した場合について示す構成図であり、この発明の第１の実施形態を示すものである。この例では、通常の浄水処理の前処理として生物濾過を行い、また、急速濾過の後に活性炭処理および後塩素処理を行っている他、急速濾過の前に中間オゾン処理を行っている。溶解性マンガンの検出装置１０の構成は、図１に示したものと同一構成であり、その詳しい説明は省略する。この第１の実施形態においては、着水井からサンプリングされた処理工程水にオゾンを接触させるに当り、高度浄水処理工程中の中間オゾン処理工程で用いられるオゾン発生器１′で発生させたオゾンを用いており、これを試料水としている点が相違する。そして、溶解性マンガンの検出装置１０において、溶解性マンガンの濃度が所定値以上であることを色相色度計５が検知したときは、高度浄水処理のフローをマンガン除去対応フローに切り換えるように、信号が発せられる。
【００１６】
図４は、図３と同様にこの発明に係る浄水処理システムにおける運転方法を説明するための装置を高度浄水処理システムに設置した場合の他の例について示す構成図であり、この発明の第２の実施形態を示すものである。第１の実施形態では、着水井からサンプリングされた処理工程水にオゾンを接触させるに当り、高度浄水処理工程中の中間オゾン処理工程で用いられるオゾン発生器１′で発生させたオゾンを用いたのに対して、この第２の実施形態においては、高度浄水処理工程中の中間オゾン処理工程で、オゾンと接触させた浄水処理工程中の処理工程水をそのまま試料水として使用している点が相違する。すなわち、処理工程水にオゾンを接触させる工程を、浄水の高度処理のフロー中のオゾン接触池により代替させて構成したものである。この第２の実施形態でも、溶解性マンガンの検出装置１０において、溶解性マンガンの濃度が所定値以上であることを色相色度計５が検知したときは、高度浄水処理のフローをマンガン除去対応フローに切り換えるように、信号が発せられる構成は、第１の実施形態と同様である。
【００１７】
なお、第１の実施形態および第２の実施形態においては、処理工程水にオゾンを接触させて処理工程水中の溶解性マンガンの発色を色相色度計を用いて検出し、溶解性マンガンが所定の濃度以上であることを検知したとき、前記浄水処理のフローをマンガン除去対応フローである過マンガン酸カリ注入法に切り換える手段について説明したが、他の方法、例えば、塩素とマンガン砂との組合わせによるマンガン除去対応のフローを別途設置し、このフローに切り換えるように構成しても良い。また、第１の実施形態及び第２の実施形態においては、浄水処理フローを高度浄水処理システムの一例として説明したが、通常の浄水処理システムにも適用できることは当然である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る浄水処理システムにおける運転方法によれば、色相色度計を用いて溶解性マンガンの検出を測定精度よく、しかも低コストで自動監視し、溶解性マンガンが所定の濃度以上であることを検知したとき、前記浄水処理のフローをマンガン除去対応フローに切り換える構成としたので、溶解性マンガンの流入時に直ちに浄水処理の運転を自動で切り換えることが可能である。この場合、処理工程水にオゾンを接触させるに当り、浄水の高度処理のフロー中のオゾン処理のためのオゾン発生器より発生するオゾンを用いるようにすれば、オゾン発生器を別途準備する必要がないので、効果的である。また、処理工程水にオゾンを接触させる工程を、浄水の高度処理のフロー中のオゾン接触池により代替させて構成すれば、オゾンと接触させた浄水処理工程中の処理工程水をそのまま試料水として使用することができるので、より有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明を実施するための溶解性マンガンの検出装置を通常の浄水処理システムに設置した場合について示す構成図である。
【図２】  この発明を実施するための溶解性マンガンの検出装置を運転するフロー図である。
【図３】この発明に係る浄水処理システムにおける運転方法を説明するための装置を高度浄水処理システムに設置した場合について示す構成図である。
【図４】この発明に係る浄水処理システムにおける運転方法を説明するための装置を高度浄水処理システムに設置した場合の他の例について示す構成図である。
【図５】（ａ）は、急速濾過法により原水を処理する通常の浄水処理システムのフローシートであり、（ｂ）は、高度浄水処理システムの一例を示すフローシートである。
【符号の説明】
１，１′  …オゾン発生器
２        …試料水
２ａ      …試料水供給経路
３        …精製水
３ａ      …精製水供給経路
４        …洗浄水
４ａ      …洗浄水供給経路
５        …色相色度計
６        …原水供給バルブ
１０        …溶解性マンガンの検出装置
【図１】
0003856352.tif 000002
【図２】
0003856352.tif 000003
【図３】
0003856352.tif 000004
【図４】
0003856352.tif 000005
【図５】
0003856352.tif 000006