CN1944278A - 净水处理的运转管理方法 - Google Patents

Abstract

一种从反映了原水的浑浊物性质的低浊度到超高浊度，可恰当注入絮凝剂的净水处理运转管理方法。利用浑浊物浓度计(23)测量原水中的浑浊物浓度，基于预先规定的浑浊物浓度和絮凝剂注入率的关系式，运算出相对浑浊物浓度的测量值的单位容积絮凝剂注入率，利用流量计(21)测量原水流量，将絮凝剂注入率和原水流量相乘，算出絮凝剂注入量，由控制器(34)控制向沉淀池(2)注入絮凝剂的注入设备(8)。此外，通过浊度或浑浊物浓度的测量值与设定值的比较，基于浊度和絮凝剂注入率的关系式或浑浊物浓度和絮凝剂注入率的关系式，运算相对浑浊物浓度测量值的絮凝剂注入率，在低浊度和高、超高浊度下改变运算指标而对絮凝剂注入量进行操作。

Description

净水处理的运转管理方法

技术领域

本发明涉及与取水原水的浑浊物相对应地适当注入絮凝剂，获得水质稳定的净水的净水处理运转管理方法。

背景技术

在净水场，通过采用注入絮凝剂将原水中的悬浮物质(以下称为浑浊物)结合絮凝来将其沉淀去除的絮凝沉淀处理、或者使用砂、膜的过滤处理，得到净化水。不论在国外还是国内，净水场都广泛采用以浊度作为指标的浑浊物管理。在将河川或者湖泊等的地表水作为原水的情况下，原水的浑浊物性质即浑浊物的种类或者其粒径，会随着流域的地形或者地质、气候或者气象条件、土地利用形态、以及季节等因素的影响而变动。浊度也因这些因素有很大变动，所以，为得到设定的浊度以下的净化水，需要恰当地管理絮凝剂的注入量，从而，絮凝剂注入量的恰当管理便成为净水场的重要日常工作之一。

如果絮凝剂的注入量不足，则与浑浊物的结合絮凝块(以下称为絮凝体)不生长，因而不能充分沉淀，使得后阶段的过滤处理工序的负担增大，无法捕集的微小浑浊物混入净化水中，由此导致水质变差。如果絮凝剂的注入量过多，则形成膨润的絮凝体，因电排斥作用而阻碍絮凝，难以沉淀，由此，产生了与絮凝剂注入量不足时相同的问题。鉴于此，已提出各种与原水的浑浊物发生变化时相对应的絮凝剂注入方法。

例如，在[非专利文献1]中记载了一种基于在原水的浊度的基础上考虑碱度或者pH值、水温等形成絮凝体的因素而建立的絮凝剂注入方式，操作絮凝剂注入量的方法。

在[专利文献1]中公开了一种设定两个计算式A和B，根据原水浊度的变动大小和当前的原水浊度，选择两个计算式中的某一个，来控制高分子絮凝剂的注入率的絮凝剂注入控制方法，其中，所述计算式A和B分别是指，使算出相对原水浊度的高分子絮凝剂的注入率的式子，其高分子絮凝剂的注入率与无机絮凝剂的注入率成比例，且由预先设定的上限注入率封顶的计算式；和按照在无机絮凝剂的注入率为最大注入率时高分子絮凝剂的注入率成为上限注入率的方式，使高分子絮凝剂的注入率与无机絮凝剂的注入率成比例的计算式。

[专利文献2]中公开了一种测定选取试样的浊度或者色度，基于该测定值运算絮凝剂最佳添加量，并通过控制絮凝剂注入泵，将絮凝剂的注入量控制在最佳量的絮凝剂注入控制方法。

[专利文献3]中公开了一种拍摄絮凝体形成池出口侧的絮凝体，利用图像识别机构使所得到的图像二值化来进行絮凝体的识别，根据所识别的数据运算出絮凝体个数，并且当得到的絮凝体个数为目标值以上时，由注入控制机构按照使絮凝剂注入量小于当前注入量的方式控制泵的絮凝剂注入控制装置。

[专利文献4]中公开了一种在输送来自取水机构的原水的供给线上连接一次絮凝剂注入机构，将注入了一次絮凝剂的原水通过沉砂池沉淀处理至100～150度以下的浊度，并在输送该二次原水的供给线上连接二次絮凝剂注入机构，利用移动床砂过滤装置处理注入了二次絮凝剂的二次原水，来得到具有几度以下的浊度的处理水的处理装置。

[专利文献5]中公开有测定水中的微粒的直径和与其直径对应的个数的粒子计数器、和输入由该粒子计数器得到的数据来决定最佳的絮凝剂注入量的数据解析部、以及根据由该数据解析部得到的絮凝剂注入量控制絮凝剂注入量的絮凝剂注入控制方法。

[专利文献6]中公开了一种净水用絮凝剂自动注入装置，其具备测定流入原水的流入量的流量计；测定流入原水的浊度的浊度计；将絮凝剂注入到流入原水的药品注入泵；测定由药品注入泵注入絮凝剂之后的絮凝剂注入混和水的pH值的pH计；以及输入流量计、浊度计、导电率计以及流动电流计和pH计的各自的测定值信号，基于该输入信号按照成为与流入原水的性质变动相对应的絮凝剂注入量的方式，进行控制的泵机构。

[专利文献7]中公开了一种基于河川流量或者水量等的被处理水取水源的季节变动参数、和与季节变动参数相对应的最佳絮凝时的电荷状况的测定值之间的关系式，设定与季节对应的电荷状况的目标值，按照电荷状况的测定值保持为目标值的方式调整絮凝剂的注入量的絮凝剂注入控制系统。

[专利文献1]特开2002-66209号公报

[专利文献2]特开平5-146608号公报

[专利文献3]特开平5-285308号公报

[专利文献4]特开2000-300918号公报

[专利文献5]特开平8-126802号公报

[专利文献6]特开2002-239307号公报

[专利文献7]特开2003-200175号公报

[非专利文献1]日本自来水协会《自来水维持管理指针》(1998年版)

原水中含有粘土性物质、有机性物质、各种微生物或者动植物浮游生物、金属性离子或者无机离子等由物理化学变化变成不溶性的物质，悬浮着各种物质。它们统称为浑浊物。浑浊物可通过投射光、散射光、表面散射光、或者它们的组合而进行光学性测定。作为浑浊物主成分的粘土性物质带负电，通过注入包含带正电的金属的絮凝剂来引起结合/絮凝，可由重力作用使其下沉，由此，能将其沉淀去除。

通过注入絮凝剂而发生的反应不仅有粘土性物质、还有其他的浑浊物成分与溶解性的金属、无机离子，由于是水温等多种多样的因素所影响的复杂反应，所以，无法定量化。

[非专利文献1]记载的方法通过前馈控制应付原水的水质变动，但由于将浑浊物的性质视为普遍的性质而处理，因此，难以连续维持恰当的注入率，尤其无法与下雨等情况下的性质变化对应。

此外，[专利文献1]的技术，例如在晴天时等低浊度(～几十度)和下雨时等高浊度(几十度～几百度)时使用不同的注入方式进行操作，但是，由于低浊度和高浊度的边界附近成为不连续的注入率，因此，存在着在边界附近不能进行合适的絮凝沉淀的问题，而且，不能与下雨时和雨停后的不同浊度性质的变化相对应，并且，不能与暴雨时或者因流域条件而成为几万度的原水的浊度相对应。

在[专利文献2]或者[专利文献3]的技术中，通过测定絮凝沉淀处理水的浊度与絮凝剂注入后的絮凝体形状特征量，并反馈与目标值之间的偏差来对注入率进行操作，可反映由浑浊物性质的变化引起的絮凝体形成状态与絮凝沉淀特性的不同，但是，由于未明确絮凝沉淀后的处理水的浊度和絮凝体形状的特征量之间的定量关系，即由于在絮凝剂过多或者不足时处理水的浊度也增加，所以，存在着由处理水的浊度计测值无法判断是增加还是减少絮凝剂的注入率。

在[专利文献4]的技术中，与超高浊度(几百度～几千度)的原水相对应，事先向送往净水场的原水的供给线中注入絮凝剂，能将净水场内的注入对象水的浊度减小至规定范围内，但由于没有考虑浑浊物的性质，因此难以持续维持恰当的注入率。

[专利文献5]的技术以能够正确测量粒子数为前提，但存在难以正确测量数千度以上的高浊度原水的粒子数的问题。此外，根据本发明人们进行的将原水暂时贮存后注入絮凝剂来对高浊度原水进行沉淀处理的实验可知，即使粒径范围相同，用于絮凝沉淀单位浑浊物的絮凝剂量也会变化。因此，[专利文献5]的技术存在着难以适用于高浊度原水的处理的问题。

在[专利文献6]的技术中，由注入絮凝剂后的絮凝剂注入混和水的pH值等，按照成为与流入原水的性质变动对应的絮凝剂注入量的方式进行控制，但由于没有考虑浑浊物的性质，因此难以持续维持恰当的注入率。

[专利文献7]的技术是与季节变动参数对应地设定与季节对应的电荷状况的目标的技术，但由于没有考虑浑浊物的性质，因此难以持续维持恰当的注入率。

净水场是终年不歇地连续运转，原水的浑浊物、水质根据各种因素会有很大变化。所以，在净水场中有必要考虑连续运转、时刻变化的浑浊物性质的运转管理，因此，人们一直期待着出现由实用化、简单且维护性好的、可靠性高的计测器把握浑浊物性质，从而能够对应于几度的低浊度到几千度的超高浊度实现絮凝剂注入管理。

发明内容

本发明的第一目的在于，提供一种从反映了原水的浑浊物性质的低浊度到超高浊度的范围内可以恰当地注入絮凝剂的净水处理的运转管理方法。

本发明的第二目的在于，提供一种在出现突发性浑浊物变化或者雨天后的浑浊物变化的情况下也能注入恰当的絮凝剂量，供给稳定且优质的絮凝沉淀处理水的净水处理的运转管理方法。

为实现上述目的，本发明提供一种净水处理的运转管理方法，其特征在于，由设置于和药品混和池连接的原水取入管的浑浊物浓度计测量浑浊物浓度，基于预先存储在运算器中的浑浊物浓度与单位容积的絮凝剂注入率之间的关系式，运算与所述浑浊物浓度对应的单位容积的絮凝剂注入率，通过由设置于原水取入管的流量计测量的原水流量以及被运算出的单位容积的絮凝剂注入率算出絮凝剂注入量，利用控制器控制注入设备进行调解，以使注入到所述药品混和池中的絮凝剂成为所述算出的絮凝剂注入量。

此外，通过将测量的浊度或者浑浊物浓度与浊度的设定值或者浑浊物浓度的设定值进行比较，对浑浊物浓度和单位容积的絮凝剂注入率之间的关系式、和浊度与单位容积的絮凝剂注入率之间的关系式进行切换。

由浊度及浑浊物浓度运算浊度系数，由浊度系数和修正注入系数之间的关系式，算出与运算出的浊度系数对应的修正注入系数，求出被修正的絮凝剂注入率。

此外，基于浊度和浊度目标值的偏差，补正絮凝剂注入率。

根据本发明，即使在高、超高浊度下原水的浑浊物性质发生改变，也能注入恰当的絮凝剂量，从而，可提供稳定优质的絮凝沉淀处理水。

附图说明

图1是本发明实施例1的净水处理的构成图。

图2是表示本实施例的浑浊物浓度和絮凝剂注入率之间的关系的图。

图3是表示在本实施例中补充说明的浊度和絮凝剂注入率之间的关系的图。

图4是本发明实施例2的净水处理的构成图。

图5是本发明实施例3的净水处理的构成图。

图6是说明本实施例的修正注入的一例的图。

图7是本发明实施例4的净水处理的构成图。

图中：1-原水取入管，2-药品混和池，3-絮凝体形成池，4-沉淀池，5-取水管，6-排出管，7-贮存槽，8-注入设备，9-注入管，21、24-流量计，22、22B-浊度计，23-浑浊物浓度计，31-判定器，32、33、35-运算器，34-控制器，36-注入率修正器。

具体实施方式

本发明提供一种通过基于浑浊物浓度求出絮凝剂注入量，能从低浊度到超高浊度恰当地注入絮凝剂的净水处理的运转管理方法。以下，参照附图，说明本发明的实施方式。

(实施例1)

参照图1～3，说明本发明的实施例1。图1是净水处理的构成图。

如图1所示，在与药品混和池2连接的原水取入管1上依次连接有流量计21、浑浊物浓度计23。流量计21与运算器33直接连接，浑浊物浓度计23与运算絮凝剂注入率的运算器32连接，运算器32和运算器33连接。这里，由于流量计与浊度计、浑浊物浓度计都使用已实用化的产品，因此能实现可靠性高的絮凝剂注入管理。

絮凝剂的贮存槽7与絮凝剂的注入设备8连接，并经由流量计24与设置于药品混和池2的絮凝剂注入管9连接。运算器33与控制器34连接，控制器34按照能将流量计24的测量值反馈的方式连接了信号线，并且与注入设备8连接。注入设备8由阀或者流量可变型泵构成。

在药品混和池2中设有搅拌机201，药品混和池2与设有搅拌机301的絮凝体形成池3连接。絮凝体形成池3与沉淀池4连接，沉淀池4的下部设有用于排出废泥液的排出管6，在沉淀池4的上部设有用于取出已去除浑浊物的处理水(也称作清澄液)的取水管5。

当含有浑浊物的原水从原水取入管1流入药品混和池2时，由流量计21测量其流量，由浑浊物浓度计23测量其浑浊物浓度SSi。测量的浑浊物浓度SSi被输入到运算器32中，并利用数学式1运算出相对浑浊物浓度SSi的絮凝剂注入率Cp。其中，a、k为常数。

(数学式1)

Cp＝a·SSi^k           (1)

图2和图3是本发明者们使初始浊度从200到5000度(以浑浊物浓度表示是1000到25000mg/L)的范围内进行变化，并求出使絮凝沉淀清澄液浊度成为1度的絮凝剂注入率的实验结果。图2中横轴表示浑浊物浓度SS、纵轴表示絮凝剂注入率Cp。图3中横轴表示浊度、纵轴表示絮凝剂注入率Cp。

从图2、图3可知，当将浑浊物浓度SS取为横轴进行整理时，各实验点近似于一条曲线，不受浑浊物性质的影响，可以用数学式1表示，但是当将浊度取为横轴进行整理时，实验点无法近似于一条曲线，如果浑浊物性质变化，则成为系数不同的指数式。即，在高浊度及超高浊度的情况下，如果浑浊物性质相同，则可以用特定的指数式表示，但是，在将浊度作为指标的近似式中，会出现因浑浊物性质使得絮凝剂或多或少的情况。因此，在本实施例中，通过采用将浑浊物浓度SS作为指标的如图2所示的数学式1，能够注入恰当的絮凝剂。

在运算器33中，基于由运算器32求出的单位容积的絮凝剂注入率Cp、由流量计21测量的原水流量Q，算出将絮凝剂注入率Cp和原水流量Q相乘的絮凝剂注入量Qp。控制器34基于算出的絮凝剂注入量Qp与由流量计24测量的絮凝剂的注入操作量Qp’之间的偏差，调节絮凝剂注入设备8。

从絮凝剂注入设备8注入的絮凝剂，可使用铝系或者铁系等的无机系或者高分子系。在药品混和池2中，通过搅拌机201的搅拌，絮凝剂被均匀地混和到原水中，通过使浑浊物和絮凝剂结合，形成成为絮凝体核的微絮凝体。微絮凝体在絮凝体形成池3中由速度比搅拌机201慢的搅拌机301搅拌，生长成大块絮凝体。成为大块的絮凝体在沉淀池4中下沉，而已去除浑浊物的清澄液，即作为絮凝沉淀池的处理水从取水管5进一步送往后阶段的处理设备，经过滤与杀菌处理后，作为净化水被供给。在沉淀池4中沉淀分离的絮凝体作为排泥液排出到系统外。

这样，由于能设定与原水的浑浊物性质对应的絮凝剂注入系数，对絮凝剂注入量进行恰当的操作，因此能提供良好的沉淀池处理水。

(实施例2)

下面参照图4，说明本发明的实施例2。本实施例采用与实施例1基本相同的结构，但在本实施例中，在原水取入管1上设有浊度计22，浊度计22和浑浊物浓度计23与判定器31连接，判定器31与运算器32连接。

由浓度计22测量的原水的浊度Tui和由浑浊物浓度计23测量的浑浊物浓度SSi被输入到判定器31中。

当在判定器31中预先输入有浊度的设定值Mt、或者浑浊物浓度的设定值Ms，并且，测量的浊度Tui＜浊度的设定值Mt、或者浑浊物浓度SSi＜浑浊物浓度的设定值Ms的情况下，将以浊度作为指标而运算絮凝剂注入率的信号输出给运算器32。这里，浊度的设定值Mt、或者浑浊物浓度的设定值Ms可根据水源状态设定，例如可设定为200度、1000mg/L。

当在运算器32中输入了以浊度作为指标运算絮凝剂注入率的信号的情况下，由将预先输入的浊度作为变量的数学式运算絮凝剂注入率Cp，在输入了以浑浊物浓度作为指标运算絮凝剂注入率的信号的情况下，由数学式1运算絮凝剂注入率Cp，并向运算器33输出。运算器33和控制器34进行与实施例1相同的运算，控制絮凝剂的注入设备8。

浑浊的状态，即形成浑浊物的物质以低浊度、高浊度以及超高浊度发生变化。在低浊度的情况下，与粘土性物质相比，其他物质的比率更高，各种物质影响浑浊，因此以浊度作为指标。成为高浊度或者超高浊度的原因是，由降雨或者水流使流域的土砂流出，导致粘土性物质占浑浊物的一大半。在主要因粘土性物质而变浑浊的高浊度或者超高浊度的情况下，以不受粒径等的影响的浑浊物浓度作为指标注入絮凝剂。

如上所述，在低浊度时以浊度、在高浊度或者超高浊度时以浑浊物浓度作为指标，由此，能够维持恰当的絮凝沉淀。

(实施例3)

下面参照图5、6，说明本发明的实施例3。本实施例采用与实施例2基本相同的结构，但在本实施例中，设有运算浑浊物性质的运算器35，运算器35与判定器31和运算器32连接。

由浓度计22测量的浊度Tui和由浑浊物浓度计23测量的浑浊物浓度SSi被输入到判定器31中，并经由判定器31输入到运算器35。通过运算器35运算“浊度系数D＝浑浊物浓度SSi/浊度Tui”，输出给运算器32。

在判定器31中，与实施例2一样运算絮凝剂注入率Cp并输出给运算器32。运算器32基于由运算器35运算的浊度系数D，修正絮凝剂注入率Cp。

图6是表示浊度系数D和修正注入系数f的关系的图，由与浊度系数的基准值之间的偏差设定修正注入系数f，通过“絮凝剂注入率Cp+修正注入系数f+浑浊物浓度SSi”算出被修正的絮凝剂注入率Cp^*，输出到运算器33。运算器33和控制器34进行与实施例1相同的运算，控制絮凝剂的注入设备8。

浊度系数D与浑浊物的粒径之间具有正的相关性，浊度系数D小，则难以沉淀的浑浊物多。通过该补正，在粒径小的情况下增加注入率来提高絮凝沉淀效果，相反，在粒径大的情况下判断为是容易下沉的浑浊物而减少絮凝剂。

根据该实验，修正注入系数f受浑浊物浓度SSi的影响，因此也可作为浑浊物浓度SSi的函数。另外，基于浊度系数D的修正在以浊度为指标的情况下也同样能实施。

(实施例4)

下面参照图7说明本发明的实施例4。本实施例的结构与实施例1基本相同，但在本实施例1中，在连接于沉淀池4的取水管5上设置有浊度计22B，并设置有对浊度计22B的测量值进行反馈的注入率修正器36，将注入率修正器36与运算器32和运算器33连接。

利用浊度计22B测量在取水管5中流动的处理水的浊度Tuo，将浊度Tuo输入到注入率修正器36中，修正由运算器32运算的絮凝剂注入率Cp。在运算器32中输入有处理水的浊度目标值Tuo^*，求出“浊度偏差ΔTu＝浊度Tuo-浊度目标值Tuo^*，乘以修正系数θ而算出修正注入率ΔCp＝θ·ΔTu，再加上絮凝剂注入率Cp，求出絮凝剂注入率Cp^*，输出给运算器33。

通过该修正，即使在浑浊物性质或者原水液体质量变化而影响絮凝沉淀特性的情况下，也能将絮凝沉淀处理水的浊度维持在目标值。

在以上的叙述中，将浑浊物浓度或者浊度与絮凝剂注入率之间的关系，用絮凝沉淀处理水的浊度为1度进行了说明，但该浊度不限定于此，还可以根据处理的构成或者制造水的用途而相应设定。

(工业上的可利用性)

本发明除了可应用于由絮凝剂混和池、絮凝体形成池以及沉淀池构成的一般的净水处理之外，还可以应用于制造工业用水的处理、在沉淀池的后阶段具有砂过滤或者利用膜的过滤设备的净水处理、在后阶段附加臭氧处理等深处理设备的净水处理。

此外，通过输入浑浊物浓度或者浊度与絮凝剂注入率，使絮凝剂注入率运算器具有运算特定式的功能，可以进行能反映悬浮物体分离试验(jartest)结果的运转管理。

Claims (5)

1.一种净水处理的运转管理方法，

由设置于和药品混和池连接的原水取入管的浑浊物浓度计测量浑浊物浓度，基于预先存储在运算器中的浑浊物浓度与单位容积的絮凝剂注入率之间的关系式，运算与所述浑浊物浓度对应的单位容积的絮凝剂注入率，通过由设置于所述原水取入管的流量计测量的原水流量以及所述运算出的单位容积的絮凝剂注入率算出絮凝剂注入量，利用控制器控制注入设备进行控制，以使注入到所述药品混和池中的絮凝剂成为所述算出的絮凝剂注入量。

2.一种净水处理的运转管理方法，

由设置于和药品混和池连接的原水取入管的浊度计以及浑浊物浓度计测量浊度以及浑浊物浓度，在该测量的浊度或者浑浊物浓度为浊度的设定值或者浑浊物浓度的设定值以上的情况下，基于预先存储在运算器中的浑浊物浓度和单位容积的絮凝剂注入率之间的关系式，运算与所述浑浊物浓度对应的单位容积的絮凝剂注入率，通过由设置于所述原水取入管的流量计测量的原水流量以及所述运算出的单位容积的絮凝剂注入率算出絮凝剂注入量，利用控制器控制注入设备进行调整，以使注入到所述药品混和池中的絮凝剂成为所述算出的絮凝剂注入量。

3.一种净水处理的运转管理方法，

由设置于和药品混和池连接的原水取入管的浊度计以及浑浊物浓度计测量浊度以及浑浊物浓度，在该测量的浊度或者浑浊物浓度小于浊度的设定值或者浑浊物浓度的设定值的情况下，基于预先存储在运算器中的浊度与单位容积的絮凝剂注入率之间的关系，运算与所述浑浊物浓度对应的单位容积的絮凝剂注入率，通过由设置于所述原水取入管的流量计测量的原水流量以及所述运算出的单位容积的絮凝剂注入率算出絮凝剂注入量，利用控制器控制注入设备进行调整，以使注入到所述药品混和池中的絮凝剂成为所述算出的絮凝剂注入量。

4.如权利要求2或者3所述的净水处理的运转管理方法，其特征在于：

由所述浊度和浑浊物浓度运算浊度系数，由存储在运算器中的浊度系数与修正注入系数之间的关系式，运算与算出的浊度系数对应的修正注入系数，运算出该算出的修正注入系数、所述单位容积的絮凝剂注入率、浑浊物浓度之和，求出修正后的絮凝剂注入率，由该修正后的絮凝剂注入率算出絮凝剂注入量。

5.如权利要求1所述的净水处理的运转管理方法，其特征在于：

沉淀池经由絮凝体形成池与所述药品混和池连接，运算由设置于该沉淀池的取入管的浊度计所测量的浊度和浊度目标值之间的偏差，基于该算出的偏差修正所述絮凝剂注入率。

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