CN1373095A - 使用荧光分析仪的水处理控制系统 - Google Patents

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Abstract

使用荧光分析仪的水处理控制系统包括具有活性炭注入部分4a的活性炭注入设备,和在活性炭注入部分4a的上游侧设置的荧光分析仪7和流水流量计6。根据荧光分析仪7的测定值,活性炭注入率演算装置8求出降低三卤甲烷生成能力需要的活性炭注入率。根据该活性炭注入率和流水流量计6的测定值,由活性炭注入量控制装置9对活性炭注入部分4a控制活性炭注入量。

Description

使用荧光分析仪的水处理控制系统
技术领域
本发明涉及具有荧光分析仪的同时具有氯系药物注入设备、活性炭注入设备、臭氧处理设备、凝集沉淀设备、或膜过滤装置的使用荧光分析仪的水处理控制系统。
背景技术
水处理设备，例如在净水场，将地下水和地表水作为原水送入蓄水池，在凝集剂沉淀设备中添加凝集剂，形成絮凝物，实施沉淀处理。随后，使上澄清液通过砂滤装置除去悬浊物，最后实施氯处理消毒，供给使用者。为了更好地获得氯处理的消毒效果，在凝集剂注入前进行注入氯的前氯处理和在沉淀水中注入氯进行中间氯处理。前氯处理可有效去除原水中的氨性氮和微生物，或者去除铁和锈的锰的氧化。对于多数能生成三卤甲烷的原水，为了降低三卤甲烷，最好采用中间氯处理。
代替各个氯处理的不是自动控制，而是依赖操作人员的直觉和经验，对原水水质进行监视。
在原水水质已恶化不能用通常处理法处理时，在蓄水池等中投入粉末活性炭，由活性炭吸附溶解性物质，随后在凝集沉淀处理去除溶解性物质。活性炭的投放量也不是自动控制，实际情况是操作人员恁着直觉和经验确定投放量，来对原水水质进行监视。
而且，水处理领域，特别是净化水处理中，如上所述，为了消毒处理和去除铁、锰等，广泛使用氯处理，在原水中混入三卤甲烷前躯物时，由于氯处理会生成三卤甲烷。由于三卤甲烷是致癌物质，所以在水处理过程中，必须抑制生成三卤甲烷。
目前，对于三卤甲烷和三卤甲烷前躯物的测定需要时间和费用，因此不可能在线进行监控。作为去除三卤甲烷前躯物的有效处理方法，虽然有臭氧处理和活性炭处理，但有臭氧处理的处理场很少。
发明的内容
本发明就是鉴于此点而研制的，其目的是提供一种使用荧光分析仪的水处理控制系统，在线中利用荧光分析仪测定原水或处理水的相对荧光强度，利用由荧光分析仪的测定值，控制活性炭处理、氯剂注入处理、臭氧注入处理、凝集剂注入处理、或膜处理的处理方法，可降低三卤甲烷的生成能力。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是包括以下部分，即，向被处理水中注入注入剂的注入机构、测定被处理水的相对荧光强度的荧光分析仪、测定被处理水流量的流水流量计、和控制装置，该装置根据荧光分析仪的测定值，求出降低三甲烷生成能力所需要注入剂的注入率，利用该注入剂的注入率和流水流量计的流量控制注入机构。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由向被处理水中注入活性炭的活性炭注入部分构成，控制装置包括根据荧光分析仪的测定值求出降低三卤甲烷生成能力所需要的活性炭注入率的活性炭注入率演算装置，和将活性炭注入率演算装置演算的活性炭注入率作为目标值，使用流水流量计的流量控制活性炭注入部分的活性炭注入量的活性炭注入量控制装置。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在活性炭注入部分的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，活性炭注入率演算装置根据一对荧光分析仪的测定值求出活性炭注入率。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由向被处理水中注入氯系试剂的多个氯系试剂注入部分构成，控制装置包括根据荧光分析仪的测定值选择为控制三卤甲烷生成能力的最适宜的氯系试剂注入部分、而且求出氯系试剂注入率的氯系试剂注入设备演算装置，和将氯系试剂注入设备演算装置演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制从氯系试剂注入部分的氯系试剂注入量的氯系试剂注入量控制装置。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系系统，其特征是荧光分析仪设在氯系试剂注入部分的上游侧。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由具有多个直列并排并各自带有向被处理水中注入臭氧的臭氧注入部分的臭氧槽的臭氧处理设备构成，控制装置包括根据控制荧光分析仪的测定值求出为降低三甲烷生成能力所需要的向各个臭氧槽的臭氧注入率的臭氧注入率演算装置，和将臭氧注入率演算装置演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制臭氧注入部分的臭氧注入量的臭氧注入量控制装置。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是荧光分析仪设在至少一个臭氧槽内。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由向被处理水中注入凝集剂的凝集剂注入部分构成，控制装置包括根据荧光分析仪的测定值求出为降低三甲烷生成能力的最适宜的凝集剂注入率的凝集剂注入率演算装置，和将凝集剂注入率演算装置演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制凝集剂注入部分的凝集剂注入量的凝集剂注入量控制装置。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在凝集沉淀设备的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，凝集注入率演算装置根据一对荧光分析仪的测定值求出凝集注入率。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是包括分离除去被处理水中混浊物成分的膜过滤装置、测定被处理水相对荧光强度的荧光分析仪、和根据荧光分析仪的测定值进行控制膜过滤装置运行的膜过滤运行控制装置。
本发明是使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在膜过滤装置的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，膜过滤运行控制装置根据一对荧光分析仪的测定值进行控制膜过滤装置的运行。
依照本发明，根据活性炭注入部分的上游侧或下游测任何一方的相对荧光强度，由活性炭注入率演算装置求出降低三卤甲烷生成能力所需要的活性炭注入率，将活性炭注入率演算装置演算的活性炭注入率作为目标值，由活性炭注入量控制装置控制活性炭注入量，将使用的活性炭注入量限制在所需要的最低量，并能有效地实现三卤甲烷生成能力的降低。
依照本发明，根据氯系试剂注入部分上游侧的相对荧光强度，在氯系试剂注入设备演算装置中，选择最适宜的氯系试剂注入点，同时求出氯系试剂注入率，以便发挥氯系试剂形成的处理效果，抑制三卤甲烷的生成能力，将氯系试剂注入设备演算装置演算的注入率作为目标值，由氯系试剂注入量控制装置控制氯系试剂注入量，将使用的氯系试剂限制在需要的最低限，并能有效地实现三卤甲烷生成能力的降低。
依照本发明，根据多个臭氧槽中的任何一个、或者整个流水的相对荧光强度，在臭氧注入率演算装置求出降低三卤甲烷生成能力所需要的向各个臭氧槽供给量，将供给的臭氧限制在需要的最低限，并能有效地实现三卤甲烷生成能力的降低。
依照本发明，根据凝集剂注入部分的上游侧或下游侧中任一方的相对荧光强度，由凝集剂注入率演算装置求出降低三甲烷生成能力所需要的絮凝剂注入率，将凝集剂注入率演算装置演算的凝集剂注入率作为目标值，由凝集剂注入量控制装置控制凝集剂注入量，将使用的凝集剂注入量限制在需要的最低限，并能有效地实现三甲烷生成能力的降低。
依照本发明，根据膜过滤装置的上游侧或下游侧任何一方的相对荧光强度，进行膜过滤装置的运行控制，并能抑制膜的网眼堵塞、延长药剂的净化时间。
附图的简单说明
图1A和图1B是使用本发明的荧光分析仪的水处理控制系统第1实施例构成图。
图2是相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系示例图。
图3是活性炭注入率和相对荧光强度残存率(FLr)的关系示例图。
图4是使用本发明的荧光分析仪的水处理控制系统第2实施例构成图。
图5是使用本发明的荧光分析仪的水处理控制系统第3实施例构成图。
图6是使用本发明的荧光分析仪的水处理控制系统第4实施例构成图。
图7是氯系试剂注入率和三甲烷生成能力降低率的关系示例图。
实施发明的最佳形态。
第1实施例
以下参照附图说明本发明的实施例。图1～图3是使用本发明的荧光分析仪的水处理系统第1实施例示意图。
第1实施例是对具有活性炭注入设备的净化水场(水处理设施)中，由被处理水的相对荧光强度，计算出作为目标的活性炭注入量，实现降低三卤甲烷生成能力入最低限量活性炭的情况进行说明。
如图1A所示，本发明的水处理控制系统包括接收原水(被处理水)的蓄水池1，和在蓄水池1下游侧添加凝集剂的凝集沉淀设备2，由该凝集沉淀设备2除去溶解的高分子有机物。在该凝集沉淀设备2的下游侧设有除去水中悬浊浮游物的砂滤装置3。
在原水水质恶化，不能以通常处理降低三卤甲烷前躯物质时，设置由活性炭注入部分4a向蓄水池1中注入活性炭的活性炭注入设备4。
如图1A所示，在蓄水池1的输水前部分分别设有原水采集口5和流量计(流水流量计)6。流量计6计量原水的注入流量Q[m3/h]。在原水采集口5处连接有测定原水相对荧光强度的荧光分析仪7。与荧光分析仪7连接有按照荧光分析仪7的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力所需要最低限度活性炭注入率的活性炭注入率演算装置8。与活性炭注入率演算装置8连接有活性炭注入控制装置9。
在本实施例中，由荧光分析仪求出激励波长345nm的荧光光谱、求出荧光波长425nm的激励光谱、求出荧光光谱425nm的相对荧光强度。
另外，图1A中，由活性炭注入部分(注入注入剂的注入机构)4a、和由活性炭注入率演算装置8和活性炭注入控制装置9构成的控制装置8、9构成活性炭注入设备4。
以下对由该构成形成的本实施例的作用进行说明。原水(被处理水)依次渡过蓄水池1、凝集沉淀设备2和砂滤装置3进行处理。这期间，由原水采集口5采取的原水送入荧光分析仪7。
由荧光分析仪7不断地测定原水的相对荧光强度，作为测定值FL1不断地输出到活性炭注入率演算装置8中。在活性炭注入率演算装置8中设定相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系式、活性炭注入率和相对荧光强度残存率(FLr)的关系式、以及用上述关系式的三卤甲烷生成能力的控制目标值(FLco)，演算出将上述FL1设定低于Flco以下所需要的活性炭注入率(Drm1)，输出到活性炭注入控制装置9中。
图2是相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系示例图。图3是活性炭注入率和相对荧光强度残存率(FLr)的关系示例图。
活性炭注入控制装置9，将流量计6的计量值和活性炭注入率演算装置8的活性炭注入率(Drm1)作为输入，演算出活性炭注入量目标值Ps，根据该Ps对活性炭注入部分4a实施注入活性炭的FF(正馈)控制。
根据以上方法，由原水的相对荧光强度，在活性炭注入率演算装置8中算出作为目标的活性炭注入率，对注入量进行FF控制，可将在降低三卤甲烷生成能力中使用的活性炭注入量限制在需要的最低量。
图1A中，在凝集沉淀设备2上设有凝集剂注入部分(注入剂的注入机构)2a，该凝集注入部2a可以连接有凝集剂注入率演算装置30a，可以根据凝集剂注入部2a上游侧的荧光分析仪7和凝集剂注入部分2a下游侧的荧光分析仪11的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力的最适宜凝集剂注入率。来自凝集剂注入率演算装置30a的信号被送入凝集剂注入控制装置30b，该凝集剂注入控制装置30b将凝集剂注入率作为目标值，利用流水流量计6的流量控制凝集剂注入部分2a。这时，凝集剂控制装置30由凝集剂注入率演算装置30a和凝集剂注入率控制装置30b构成。
在砂滤装置3的下游侧设有分离除去被处理水中混浊物质的膜滤装置26，该膜滤装置26可以连接有膜过滤运行控制装置27，能根据荧2光分析仪7和膜滤装置26下游侧的荧光分析仪11b的测定值，控制膜滤装置26的运行。
这时，膜滤运行控制装置27自动地、而且定时地控制膜的物性洗涤时间和洗涤方法，也可以代替这些洗涤时间和洗涤方法，控制膜滤时间、膜滤水量、和膜滤方法。
进而如图1B所示，水处理控制系统也可以具有由设置各臭氧注入部分20a、21a、22a的多个有列臭氧槽20、21、22构成的臭氧处理设备(臭氧注入机构)。
图1B中，各臭氧注入部分20a、21a、22a连接有臭氧控制装置25。该臭氧控制装置25包括以下部分，即，根据配置在臭氧槽20内的荧光分析仪7的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力需要向各臭氧槽20、21、22的臭氧注入率的臭氧注入率演算装置25a；和利用该臭氧注入率和流水流量计6的流量，控制臭氧注入部分20a、21a、22a臭氧注入量的臭氧注入量控制装置25b。
第2实施例
以下根据图4说明本发明第2种实施例。
图4所示的第2种实施例，在凝集沉淀设备2的上游侧设置凝集沉淀原水采集口10，以代替原水采集口5，该原水采集口10连接有测定原水相对荧光强度的荧光分析仪11，其他大致与图1～图3所示的第1实施例相同。图4中与图1～图3所示的第1实施例相同部分付与相同的符号，详细说明省略。
图4中，将由凝集沉淀原水采集口采取的流向凝集沉淀设备2的原水送入荧光分析仪11。由荧光分析仪11不断地测定原水的相对荧光强度，作为测定值FL2不断地输出到活性炭注入率演算装置8中。在活性炭注入率演算装置8中设定相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系式、活性炭注入率和相对荧光强度的残存率(FLr)的关系式、以及用上述关系式的三卤甲烷生成能力的控制目标值(Flco)，演算出使FL2在Flco以下所需要的活性炭注入率(Drm2)后输出到活性炭注入控制装置9。
在活性炭注入控制装置9中，输入流量计6的计量值和活性炭注入率演算装置8的活性炭注入率(Drm2)，演算出活性炭注入量目标值Ps，根据该Ps对活性炭注入部分4a实施注入活性炭的FB(反馈)控制。
根据如上方法，由活性炭注入率演算装置8依照原水的相对荧光强度，算出作为目标的活性炭注入率，对注入量进行FB控制，能将降低三卤甲烷生成能力所使用的活性炭注入量限制在需要的最低限。
第3种实施例
以下根据图5说明本发明第3实施例。
图5所示的第3实施例设置有原水采集口5和凝集沉淀原水采集口10，在原水采集口5和凝集沉淀原水采集口10连接有测定各个相对荧光强度的荧光分析仪7、11。其他大致与图1～图3所示的第1实施例相同。图5中，与图1～图3所示的第1实施例相同的部分付与相同的符号，详细说明省略。
图5中，由原水采集口5和凝集沉淀原水采集口10采集的原水(被处理水)被送入荧光分析仪7和荧光分析仪11。由荧光分析仪7不断地测定原水的相对荧光强度，作为测定值FL1不断地输出到活性炭注入率演算装置8中。由荧光分析仪11不断地测定向凝集沉淀设备2的原水相对荧光强度，作为测定值FL2不断地输出到活性炭注入率演算装置8中。
在活性炭注入率演算装置8中，设定相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系式、活性炭注入率和相对荧光强度残存率(FLr)的关系式、及使用上述关系式的三卤甲烷生成能力的控制目标值(Flco)，演算使FL1和Flco以下所需要的活性炭注入率(Drm2)后输出到活性炭注入控制装置9中。
在活性炭注入控制装置9中，输入流量计6的计量值和活性炭注入率演算装置8的Drm1和Drm2，演算出活性炭注入量目标值Ps、根据Ps对活性炭注入部分4a实施注入活性炭的FF(正馈)控制和FB(反馈)控制。
这时，活性炭注入控制装置9可采用Drm1和Drm2中安全性高的一方，即，高注入率，也可采用两个注入率的平均值。
根据以上方法，活性炭注入率演算装置8依照原水的相对荧光强度算出作为目标的活性炭注入率，对注入量进行FF控制，可将降低三卤甲烷生成能力使用的活性炭注入量限制在需要量的最低限。
第4实施例
以下根据图6说明本发明的第4实施例。图6所示的第4实施例对在具有多个氯系试剂注入部分的净化水场，依照流水的相对荧光强度选定最适宜的氯系试剂注入部分，算出作为目标的氯系试剂注入量，对实现降低三卤甲烷生成能力所需要注入最低限氯系试剂的情况进行说明。
如图6所示，水处理控制系统包括蓄水池1、凝集沉淀设备2和砂滤装置3，进而在蓄水池1的上游侧设置原水采集口5和流量计6，原水采集口5连接有荧光分析仪7。
为了或除去原水(被处理水)中的氨性氮或氧化除去铁、锰并进行消毒处理，设置氯系试剂注入设备14，该氯系试剂注入设备14具有位于蓄水1的前氯注入部分11d、位于凝集沉淀设备2的中氯注入部分12、和位于砂滤装置3出口的后氯注入部分13的3种类型氯系试剂注入部分(注入剂的注入机构)。
荧光分析仪7与氯系试剂注入设备演算装置14a连接，根据原水的相对荧光强度，由氯系试剂注入设备演算装置14a选定降低三甲烷生成能力的最适宜注入点，同时算出需要最低的氯系试剂注入量。与各个氯注入部分11d、15b、15c相对应，使氯系统注入控制装置15a、15b、15c与氯系试剂注入设备演算装置14a连接。
图6中，由前氯注入部分11d、中氯注入部分12、后氯注入部分13、和氯系试剂注入设备演算装置14a与氯系试剂注入控制装置15a、15b、15c构成的控制装置14a、15a、15b、15c构成氯系试剂注入设备14。
以下对如此构成的本实施例的作用进行说明。由原水采集口5采集的原水(被处理水)被送入荧光分析仪7。由荧光分析仪7不断地测定原水的相对荧光强度，作为测定值FL1不断地输出到氯系试剂注入设备演算装置14a中。
在氯系试剂注入设备演算装置14a中，设定相对荧光强度和三卤甲烷生成能力的关系式、氯系试剂注入率的目标值和三卤甲烷生成能力(Cth)的关系式、和用上述关系式的三卤甲烷生成能力的控制目标值(Cthsv)。氯系试剂注入设备演算装置14a选定使Cth在Cthsv以下的最适宜的氯系试剂注入部分11d、12、13，同时演算出氯系试剂注入率(Drm3、Drm4、Drm5)，输出到氯系试剂注入控制装置15a、15b、15c中。图7是氯系试剂注入率和三卤甲烷生成能力降低率的关系式示例图。
在与由氯系试剂注入设备演算装置14a选择的与氯系试剂注入部分11d、12、13相对应的氯系试剂注入控制装置15a、15b、15c中，输入来自流量计6和氯系试剂注入设备演算装置14a的Drm3、Drm4、Drm5，演算出氯系试剂注入量目标值Psc1，根据Psc1对氯系试剂注入部分11d、12、13实施注入氯系试剂的FF(正馈)控制。
根据以上方法，依照原水的相对荧光强度，由氯系试剂注入设备演算装置14a选定使用的氯系试剂注入点，算出作为目标的氯系试剂注入率，通过对注入量进行FF控制，将氯系试剂使用量取为需要的最低限，可有效实施氨性氮去除、铁、锰去除和消毒处理，实现三卤甲烷生成能力的降低。
如上，根据本发明，在使用荧光分析仪的水处理系统中，在线测量被处理水的相对荧光强度，实施活性炭、氯系试剂、臭氧、或凝集剂注入量的控制，或者膜滤装置的运行控制，据此可降低三卤甲烷的生成能力，实现过量注入的控制和最佳运行控制。

Claims (11)

1.一种使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是包括以下部分，即：
向被处理水中注入注入剂的注入机构、
测定被处理水相对荧光强度的荧光分析仪、
测定被处理水流量的流水流量计、和
根据荧光分析仪的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力需要注入剂的注入率，利用该注入剂的注入率和流水流量计的流量，控制注入机构的控制装置。
2.根据权利要求1记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由向被处理水中注入活性炭的活性炭注入部分构成、控制装置包括如下部分，即，根据荧光分析仪的测定值求出降低三卤甲烷生成能力需要的活性炭注入率的活性炭注入率演算装置；将活性炭注入率演算装置演算的活性炭注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制活性炭注入部的活性炭注入量的活性炭注入量控制装置。
3.根据权利要求2记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在活性炭注入部分的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，活性炭注入率演算装置根据一对荧光分析仪的测定值，求出活性炭注入率。
4.根据权利要求1记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由向被处理水中注入氯系试剂的多个氯系试剂注入部分构成、
控制装置包括以下部分，即，根据荧光分析仪的测定值，选择抑制三卤甲烷生成能力最适宜的氯系试剂注入部分，并求出氯系试剂注入率的氯系试剂注入设备演算装置；将氯系试剂注入设备演算装置演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制氯系试剂注入部分的氯系试剂注入量的氯系试剂注入量控制装置。
5.根据权利要求4记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是荧光分析仪设在氯系试剂注入部分的上游侧。
6.根据权利要求1记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是注入机构由具有多个直列并排并各自带有向被处理水中注入臭氧的臭氧注入部分的臭氧槽的臭氧处理设备构成，
控制装置包括以下，即，根据控制荧光分析仪的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力需要向各个臭氧槽的臭氧注入率的臭氧注入率演算装置；将臭氧注入率演算装置演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量控制臭氧注入部分的臭氧注入量的臭氧注入量控制装置。
7.根据权利要求6记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是荧光分析仪设在至少一个臭氧槽内。
8.根据权利要求1记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是，
注入机构由向被处理水中注入凝集剂的凝集剂注入部分构成，
控制装置包括以下部分，即，根据荧光分析仪的测定值，求出降低三卤甲烷生成能力最适宜凝集剂注入率的凝集剂注入率演算装置，和将凝集剂注入率演算的注入率作为目标值，利用流水流量计的流量，控制凝集剂注入部分的凝集剂注入量的凝集剂注入量控制装置。
9.根据权利要求8记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在凝集沉淀设备的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，凝集剂注入率演算装置根据一对荧光分析仪的测定值求出凝集剂注入率。
10.一种使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是具有分离去除被处理水中混浊物成分的膜滤装置、测定被处理水相对荧光强度的荧光分析仪、和根据荧光分析仪的测定值进行控制膜装置运行的膜滤运行控制装置。
11.根据权利要求10记载的使用荧光分析仪的水处理控制系统，其特征是在膜滤装置的上游侧和下游侧设置一对荧光分析仪，膜滤运行控制装置根据一对荧光分析仪的测定值，进行膜滤装置的运行控制。
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