JP2004033846A - Control method of concentration of disinfection byproduct and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場等における水道原水の浄水工程において、塩素消毒により生成する消毒副生成物の濃度を予測し、消毒副生成物の濃度管理を行なう方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業活動による工場廃水等により、河川や湖沼における富栄養化が進行し、水道原水の各種有機物による汚染が顕著となっている。このため、浄水場等で行なわれる塩素消毒によって、塩素と上記の有機物が反応し、発ガン性が疑われているトリハロメタン、ジクロロ酢酸等の消毒副生成物の生成が問題となっている。したがって、浄水場においては、いわゆる消毒副生成物前駆物質となる上記の有機物を反応前に除去することが行なわれている。
【０００３】
図４には、上記の有機物除去を行なう従来の浄水場における浄水工程の一例が示されている。
【０００４】
図４において、被処理水である河川や湖沼からの水道原水は、まず浄水場に入ってくる原水の量を調節するための着水井１０に導入される。ここで、上記の消毒副生成物の生成を低減させるために粉末活性炭を数十ｍｇ／Ｌ注入する活性炭処理工程Ｓ１が行なわれている。これにより、水道原水中の有機物の一部を吸着・除去し、後に注入される塩素と有機物の反応量を抑え、消毒副生成物の生成濃度を低減させることができる。
【０００５】
次に、前塩素処理工程Ｓ２によって、塩素注入機６０から塩素を数ｍｇ／Ｌ程度となるように着水井１０に注入する。なお、この塩素処理は、中間塩素素処理工程Ｓ４として、後述の凝集・沈殿工程Ｓ３とろ過工程Ｓ５との間に行なわれる場合もあり、塩素注入機６０により、時期によって前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素素処理工程Ｓ４とが切替え可能となっている。
【０００６】
前塩素処理工程Ｓ２後の水道原水は、混和池２０において原水に凝集剤を注入して迅速に混和を行ない、フロック形成池３０において、ゆるやかな攪拌が行なわれて微小なフロック粒子同士が衝突して合体し、大きなフロックが形成される凝集・沈殿工程Ｓ３が行なわれる。その後、ろ過池４０において、砂ろ過等を用いて凝集・沈殿物をろ過する、ろ過工程Ｓ５の後、浄水池５０において一時貯水され、その後、使用量に応じた給水が行なわれる。なお、浄水池５０においては、給水後の送配水管の末端における残留塩素濃度を確保するために、１〜２ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の塩素を注入する、後塩素処理工程Ｓ６が行なわれている。
【０００７】
しかしながら、上記の消毒副生成物の生成メカニズムは非常に複雑であり、浄水場出口や給水栓における消毒副生成物の生成濃度を、浄水工程の初期段階で予測、管理することは非常に困難である。このため、上記の従来の活性炭処理工程Ｓ１においては、活性炭の注入時期、注入量が明確でないために、活性炭注入は安全を見込んで過剰に注入されており、これによって処理コストが増大するという問題があった。
【０００８】
また、上記のように、浄水場では、前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素処理工程Ｓ４とを時期によって切替えることが行なわれている。この場合、通常時期は前塩素処理工程Ｓ２を行なうが、水温が上昇して有機物が増加する夏季には中間塩素処理工程Ｓ４に切替える。これによって、塩素処理時間を短縮するとともに、凝集・沈殿処理工程Ｓ３における有機物の凝集・沈殿効果によって消毒副生成物の生成を減少させることができる。しかし、上記の従来の方法では、浄水場出口における消毒副生成物の生成濃度が正確に予測できなかったので、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に把握できず、このため変更時期を正確に決定できないという問題点も生じていた。
【０００９】
上記の問題に対して、代表的な消毒副生成物の一つであるトリハロメタンについて生成濃度を予測する式が知られており、例えば、浦野ら（水道協会雑誌、Ｎｏ．５９６、ｐ．２７−３７、１９８４）は、トリハロメタンの生成速度式として、（ＩＩ）式で示す実験式を提案している。
【００１０】
【数３】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間におけるトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、ＴＯＣは試料水の全有機炭素濃度、Ｃｌ２は塩素添加濃度、ｔは塩素処理時間（塩素接触時間とも呼ぶ）、ｋ，ａ，ｍ，ｎは定数である。
【００１２】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として、複数の水質指標の重回帰式を用いる方法も知られている。例えば、（ＩＩＩ）式に示す通り、試料水のｐＨ、試料水の水温、塩素処理時間の、３種類の水質指標の重回帰式を用いたＴＨＭの生成予測式が提案されている。
【００１３】
【数４】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間でのトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、Ｔは試料水の水温、ｔは塩素処理時間、ａ，ｂｃ，ｄは定数である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の浦野らの実験式（ＩＩ）を用いる方法においては、ＴＯＣは試料水中の全有機炭素濃度である。しかし、塩素処理時には全て反応してトリハロメタンを生成することはなく、通常はＴＯＣの一部の有機物成分が塩素と反応してトリハロメタンが生成するので、上記（ＩＩ）式を用いてトリハロメタン生成量を予測する場合は、試料水の水質によってトリハロメタン生成の予測精度が大きく低下する可能性があるという問題があった。
【００１６】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として（ＩＩＩ）式を用いた場合、通常、（ＩＩＩ）式の定数は、３種類の水質指標、及びトリハロメタンの実測値のデータ組を多数取得し、統計的な手法により求められる。したがって、データ取得した試料水の水質によって、予測濃度が大きく変動しやすく、上記の浦野らの実験式（ＩＩ）と同様に、試料水である水道原水の水質変動が激しい場合は、トリハロメタン生成の予測精度が大きく低下するという問題があった。
【００１７】
更に、上記の（ＩＩ）式、（ＩＩＩ）式を用いた方法は、いずれもトリハロメタン以外の消毒副生成物には適用できない可能性があるという問題もある。消毒副生成物としては、例えばジクロロ酢酸等も生成するが、これらのトリハロメタン以外の消毒副生成物については、生成のメカニズムが未だ不明な点が多く、生成濃度の予測式の検討はほとんど行なわれていない。
【００１８】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、浄水工程の管理を効率的に行なうことができる。
【００２１】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えを行なう場合にも、消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００２２】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００２３】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする。
【００２４】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００２５】
本発明の方法においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００２６】
【数５】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００２８】
一方、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の濃度管理装置によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、工程管理を効率的に行なうことができる。
【００３０】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００３１】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００３２】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、前記水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００３４】
本発明の濃度管理装置においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００３５】
【数６】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置に係る一実施形態について説明する。
【００３８】
まず、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法について説明すると、本発明においては、水道原水のトリハロメタン生成能と、水道原水のｐＨと、水道原水の水温と、塩素処理工程における塩素処理時間と、活性炭処理工程における活性炭注入率という、５種類の指標に基づいて、浄水工程により生成する消毒副生成物の濃度を予測することを特徴としている。
【００３９】
第１の指標であるトリハロメタン生成能とは、水が持つトリハロメタンの潜在的な生成量、即ち、一定の条件下で試料水の塩素処理を行なったときに生成するトリハロメタン量のことを意味し、水中の有機物量を予測する指標となるものである。日本の公定試験法である上水試験方法では、試料水に塩素注入し、水温２０℃、ｐＨ７の条件で２４時間後の残留塩素が１〜２ｍｇ／Ｌとなるサンプルのトリハロメタン生成量を測定することにより得られる。
【００４０】
しかしながら、このトリハロメタン生成能はあくまで、上記のような一定条件下での生成量レベルを示すものであり、浄水場においては、水温、ｐＨ、塩素処理時間等の要因があるため、実際の消毒副生成物の生成量も大きく変化してしまう。
【００４１】
したがって、本発明においては、第１の指標であるトリハロメタン生成能に加えて、第２〜５の指標を組み合わせることによって、予測の精度を向上させるものである。このような第２〜５の指標としては、水道原水のｐＨ、水道原水の水温、塩素処理工程における塩素処理時間、活性炭処理工程における活性炭注入率を用いる。これらは、いずれもトリハロメタンなど消毒副生成物の生成に大きく影響を与える指標である。
【００４２】
第２の指標である水道原水のｐＨは従来公知の水素イオン濃度指数であり、ｐＨ上昇により、個々の消毒副生成物の生成量は、増加、減少、極大値あるいは極小値を持つなど、様々な傾向を示す。また、第３の指標である水道原水の水温が上昇すると、水中の有機物と塩素の反応速度も上昇するので、消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４３】
第４の指標である塩素処理工程における塩素処理時間とは、塩素処理工程における塩素注入時から、浄水施設出口あるいは給水栓などの管理地点まで、浄水が流達するのに要する時間を意味し、この塩素処理時間が長い程、有機物と塩素との反応時間が長くなるので消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４４】
第５の指標となる活性炭処理工程における活性炭注入率とは、水１Ｌ当たりに投入される粉末活性炭の質量を意味し、通常ｍｇ／Ｌで表わされる。この活性炭注入率が増加すると、水道原水中の有機物の除去率が増加するので、消毒副生成物の生成量が低下する。
【００４５】
本発明においては、上記の第１〜５の指標に基づいて、個々の指標と消毒副生成物の生成の関係を予め実験等により関数として求め、これら５種類の指標の関数で表される計算式で算出することが好ましい。これにより、消毒副生成物の濃度を数値化して、精度良く予測することができる。
このような計算式としては、例えば、以下の（Ｉ）式が好ましく用いられる。
【００４６】
【数７】
具体的には、上記の（Ｉ）式において、例えば、消毒副生成物がトリハロメタン（ＴＨＭ）、及びジクロロ酢酸（ＤＣＡ）の場合は、各々以下の（ＩＶ）式、（Ｖ）式を用いることが好ましい。これにより、個別の消毒副生成物の生成量を定量的に予測することができる。
【００４８】
【数８】
【数９】
ここで、補正係数ｋ，ｋ’ は、前記５種類の指標、及びＴＨＭ又はＤＣＡの実測値を上記予測式に代入することで求められるパラメータであり、浄水施設における浄水処理の特徴、差異を補正するものである。
【００５１】
また、ＴＨＭＦＰを除く４種類の指標の各関数における定数は、実験等により導き出される各指標と消毒副生成物の生成濃度との関係から決定される。
【００５２】
なお、ＴＨＭ、ＤＣＡ以外の他の消毒副生成物の予測式も、上記予測式と同様に、５種類の指標との関係から導き出せる関数の積で表される。このような消毒副生成物としては、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、泡水クロラール等が挙げられる。
【００５３】
ここで、本発明においては、ＴＨＭ以外の消毒副生成物の生成濃度の予測式にもトリハロメタン生成能を指標として用いることができる。これは、トリハロメタン生成能が、塩素処理により消毒副生成物が生成する潜在的な有機物量と近似できるためであり、この潜在的な有機物量は個々の消毒副生成物に共通するからである。そして、実際の個々の消毒副生成物の生成濃度は、トリハロメタン生成能以外の４種類の指標との関係で決定される。
【００５４】
したがって、ある水道原水において、トリハロメタン生成能（すなわち塩素処理により消毒副生成物が生成する有機物量）が同じであっても、例えばＴＨＭについては水温とｐＨの影響を受けやすいのに比べ、ＤＣＡについては受けにくい。このため、実際に生成してくる濃度への水温とｐＨの影響は、ＴＨＭよりＤＣＡの方が小さくなることになる。
【００５５】
このような考え方によって、例えば、上記（ＩＶ）式および（Ｖ）式の予測式を用いることにより、ＴＨＭやＤＣＡについての個別の消毒副生成物の濃度を、簡単に、かつ定量的に予測することが可能となる。
【００５６】
本発明においては、更に、上記５種類以外の指標を用いることもできる。これにより、消毒副生成物の濃度を、更に高精度に予測することができる。このような指標としては、例えば、浄水処理における凝集・沈澱工程における凝集・沈澱効果を表わす係数が挙げられる。この場合、上記の（Ｉ）式に凝集・沈澱係数（ＦＬ）を加えた以下の（ＶＩ）式を用いることができる。
【００５７】
【数１０】
これにより、原水の凝集・沈殿工程におけるトリハロメタン生成能の低減効果が加わるので、更に正確に消毒副生成物濃度を予測することができる。この（ＶＩ）式は、特に、前塩素処理から中間塩素処理に切替える際の消毒副生成物濃度の予測に好適に用いることができる。
【００５９】
また、本発明においては、上記の予測濃度式に基づいて、逆に必要な活性炭注入率を算出し、これによって、消毒副生成物の濃度を適正に制御することも好ましい。このような算出は、例えば上記の（Ｉ）式において目標となる消毒副生成物の濃度を設定し、ここから逆算して活性炭注入率（ＡＣ）を算出することにより決定することができる。
【００６０】
図１には、上記の濃度管理方法を実施するための装置の一実施態様を示す概略構成図が示されている。
【００６１】
この濃度管理装置７０は、水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段７１と、水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段７２と、水道原水の水温を測定する水温測定手段７３と、塩素処理手段における塩素処理時間、活性炭処理手段における活性炭注入率、消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段７４とを備えている。なお、条件入力手段７４においては、必要に応じて、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度の２種類の入力データが選択される。
【００６２】
更に、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３、条件入力手段７４から合計５種類のデータを取得して消毒副生成物の予測濃度の算出を行なう演算手段７５と、演算手段７５によって求められた予測濃度を出力する出力手段７６とを備えている。
【００６３】
ここで、トリハロメタン生成能測定手段７１としては特に限定されず、上記の公定法による、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）法を用いた測定装置でもよいが、測定時間や手間の点から、例えば、特開平８−１０５８７８号公報や、特開平１１−３５２０６６号公報に開示されているようなトリハロメタン生成能自動分析計を用いて測定することが好ましい。また、ｐＨ測定手段７２としては従来公知のｐＨ測定計が使用でき、水温測定手段７３としても従来公知の温度計が利用でき特に限定されない。
【００６４】
また、条件入力手段７４としては従来公知の入出力手段が利用できる。これらの入力データとしては、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度をあらかじめ入力しておくことができる。
【００６５】
更に、演算手段７５、及び出力手段７６としては、例えばバーソナルコンピューター等が利用でき特に限定されない。
【００６６】
図２には、この濃度管理装置７０を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一例が示されている。なお、図２においては、上記の従来技術において説明した図４と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。
【００６７】
図２に示すように、水道原水は、着水井１０において、サンプリング工程Ｓ７によって試料水としてサンプリングされ、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３によって、トリハロメタン生成能、ｐＨ、水温が測定される。また、あらかじめ設定されている浄水条件から、塩素処理時間及び活性炭注入率が、条件入力手段７４に入力されている。
【００６８】
したがって、この濃度管理装置７０の出力手段７６によって上記の演算手段７５による算出結果が出力され、その結果、水道原水が、前塩素処理工程Ｓ２、凝集・沈殿工程Ｓ３、ろ過工程Ｓ５を経た後の消毒副生成物の濃度を予測できるので、浄水工程の管理を容易に行なうことができる。また、この生成濃度の予測は、トリハロメタンやジクロロ酢酸のように、各物質毎に表示させることができる。
【００６９】
また、上記の生成濃度の予測によって、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理工程Ｓ４への切替えを行なう場合には、切替えによる消毒副生成物の生成濃度低減効果を事前に予測でき、この予測結果に基づいて、所望のタイミングで塩素切替え制御手段９０によって切替えを行なうことができる。これによって、切替え時期を正確に決定することができる。
【００７０】
更に、この濃度管理装置７０においては、目標とする消毒副生成物の濃度をあらかじめ入力することにより、活性炭注入率を逆算することもできる。この場合、条件入力手段７４に、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度を入力し、濃度管理装置７０の出力手段７６から、必要な活性炭注入率を出力する。この出力結果に基づいて、活性炭濃度制御手段８０を用いて、活性炭の注入量を制御する。これによって、消毒副生成物の生成濃度を目標濃度に制御することができる。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置について更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
＜実施例＞
図１に示した構成の濃度管理装置を用い、図２に示すような浄水工程で水道原水の処理を行ない、上記の（ＩＶ）式を用いて、トリハロメタン生成濃度の予測を行なった。
【００７３】
【数１１】
ここで、定数であるａ，ｂ，ｃは、ａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０３、ｃ＝０．３５とした。なお、Ｔは絶対温度である。
【００７５】
次に、実測値として、ＴＨＭＦＰ計値＝１５０μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）、ＡＣ＝０ｍｇ／Ｌ（活性炭注入なし）を得た。この実測値を用いて（ＩＶ）式に代入し、補正係数ｋ＝８２７５８を得た。
【００７６】
ここで、水道原水のＴＨＭＦＰ値は、上記の特開平１１―３５２０６６号公報に開示されているトリハロメタン生成能計（ＴＨＭＦＰ計）により測定した値であり、公定値との関係は、およそＴＨＭＦＰ値（公定法値）＝（１／３）ＴＨＭＦＰ計値であるので、実際のＴＨＭＦＰとしては５０μｇ／Ｌである。
【００７７】
＜予測ＴＨＭと実測ＴＨＭの相関性＞
上記のａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０３、ｃ＝０．３５、ｋ＝８２７５８である（ＩＶ）式を用い、水道原水の水温、ｐＨ、ＴＨＭＦＰ、活性炭注入率など処理条件の異なる浄水工程において、予測ＴＨＭ濃度と、実際に公定法などによって求めた実測値との相関性を求めた。その結果を図３に示す。
【００７８】
図３からわかるように、実施例における予測値と実測値との間には相関係数Ｒ２＝０．９６４と高い相関性があり、実施例の予測式の予測精度が高いことがわかる。
【００７９】
＜活性炭注入率の試算＞
上記の（ＩＶ）式を変形して導かれる下記（ＩＶ’）式によって、以下のように活性炭注入率（ＡＣ）を計算した。
【００８０】
【数１２】
浄水工程後の目標ＴＨＭ＝２５μｇ／Ｌに設定した。また、浄水工程の一例として、ＴＨＭＦＰ計値＝１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）を上記の（ＩＶ’）式に代入した結果、ＡＣ＝２０ｍｇ／Ｌを得た。
【００８２】
したがって、この浄水工程においては、粉末活性炭を２０ｍｇ／Ｌを注入すれば、ＴＨＭ濃度を２５μｇ／Ｌに制御できると試算できた。
【００８３】
＜前塩素処理から中間塩素処理への切替効果の試算＞
中間塩素処理時原水の凝集・沈澱によるＴＨＭＦＰ低減効果係数、すなわち、凝集沈殿係数（ＦＬ）を加えた以下の（ＶＩＩ）式を用いて、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理Ｓ４への切替効果の試算を行なった。
【００８４】
【数１３】
（ここで、ＴＨＭＦＰはトリハロメタン生成能、ＡＣは活性炭注入率、Ｔは水温、ｔは塩素処理時間、ＦＬは凝集沈殿係数、ｋは補正係数、ａ，ｂ，ｃは定数を表わす）
ここで、凝集沈澱後のＴＨＭＦＰ残存率であるＦＬを０．８とすると、例えば、ＴＨＭＦＰ計値＝１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ＡＣ＝０、ｔ＝６時間（前塩素処理）の処理条件で、前塩素処理時の生成ＴＨＭ濃度が３０μｇ／Ｌであるとすると、これを中間塩素処理に切り替えてｔ＝２時間とすると、上記の（ＶＩＩ）式よりＴＨＭ＝１６μｇ／Ｌと算出された。
【００８６】
したがって、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによって、ＴＨＭは３０μｇ／Ｌから１６μｇ／Ｌ、すなわち、ＴＨＭ低減効果は約４７％になると試算できた。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の消毒副生成物の濃度管理装置を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施例におけるＴＨＭ濃度の予測値と実測値との相関を示す図表である。
【図４】従来の浄水工程を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０：着水井
２０：混和池
３０：フロック形成池
４０：ろ過池
５０：浄水池
６０：塩素注入機
７０：濃度管理装置
７１：トリハロメタン生成能測定手段
７２：ｐＨ測定手段
７３：水温測定手段
７４：条件入力手段
７５：演算手段
７６：出力手段
８０：活性炭濃度制御手段
９０：塩素切替え制御手段
Ｓ１：活性炭処理工程
Ｓ２：前塩素処理工程
Ｓ３：凝集・沈殿工程
Ｓ４：中間塩素処理工程
Ｓ５：ろ過工程
Ｓ６：後塩素処理工程
Ｓ７：サンプリング工程[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for predicting the concentration of a disinfection by-product generated by chlorination and controlling the concentration of a disinfection by-product in a water purification process of tap water at a water purification plant or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, eutrophication of rivers and lakes has progressed due to industrial wastewater and the like due to industrial activities, and pollution of various raw materials of tap water has become remarkable. For this reason, chlorine and the above-mentioned organic substances react by chlorine disinfection performed in a water purification plant or the like, and the generation of disinfection by-products such as trihalomethane and dichloroacetic acid, which are suspected to be carcinogenic, has become a problem. Therefore, in the water purification plant, the above-mentioned organic substances, which are so-called disinfection by-product precursors, are removed before the reaction.
[0003]
FIG. 4 shows an example of a water purification process in a conventional water purification plant that performs the above-described organic matter removal.
[0004]
In FIG. 4, raw water from a river or a lake, which is water to be treated, is first introduced into a
[0005]
Next, in the pre-chlorination step S2, chlorine is injected from the
[0006]
The raw tap water after the pre-chlorination step S2 is rapidly mixed by injecting a flocculant into the raw water in the mixing
[0007]
However, the generation mechanism of the above-mentioned disinfection by-products is very complicated, and it is very difficult to predict and control the concentration of disinfection by-products generated at the outlet of a water treatment plant or at a water tap in an early stage of the water purification process. is there. For this reason, in the above-mentioned conventional activated carbon treatment process S1, since the injection timing and the injection amount of the activated carbon are not clear, the activated carbon injection is excessively injected in consideration of safety, thereby increasing the processing cost. was there.
[0008]
Further, as described above, in the water purification plant, the pre-chlorination step S2 and the intermediate chlorination step S4 are switched depending on the time. In this case, the pre-chlorination step S2 is performed at a normal time, but the operation is switched to the intermediate chlorination step S4 in summer when the water temperature rises and the organic matter increases. As a result, the chlorine treatment time can be shortened, and the generation of disinfection by-products can be reduced due to the effect of coagulation / precipitation of organic substances in the coagulation / precipitation treatment step S3. However, in the above-mentioned conventional method, the concentration of generated disinfection by-products at the outlet of the water treatment plant could not be accurately predicted, so that the reduction effect of disinfection by-products by switching from pre-chlorination to intermediate chlorination was accurately determined. There was also a problem that it was not possible to ascertain, and therefore, it was not possible to accurately determine the change time.
[0009]
With respect to the above problem, a formula for predicting the production concentration of trihalomethane, which is one of the representative disinfection by-products, is known. For example, Urano et al. (Journal of Water Works Association, No. 596, p. 27- 37, 1984) proposes an empirical formula represented by the formula (II) as a formula for the production rate of trihalomethane.
[0010]
[Equation 3]
Here, THM is the concentration of trihalomethane generated at time t after chlorine addition, pH is the hydrogen ion concentration index of the sample water, TOC is the total organic carbon concentration of the sample water, Cl 2 Is the chlorine addition concentration, t is the chlorination time (also called chlorine contact time), and k, a, m, and n are constants.
[0012]
As a method for predicting the production concentration of trihalomethane, a method using a multiple regression equation of a plurality of water quality indices is also known. For example, as shown in equation (III), a THM generation prediction equation using a multiple regression equation of three kinds of water quality indices of sample water pH, sample water temperature, and chlorination time has been proposed.
[0013]
(Equation 4)
Here, THM is the concentration of trihalomethane formation at time t after chlorine addition, pH is the hydrogen ion concentration index of the sample water, T is the water temperature of the sample water, t is the chlorination time, and a, bc and d are constants.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method using the empirical formula (II) of Urano et al., TOC is the total organic carbon concentration in the sample water. However, during the chlorination, all of the trihalomethane does not react to generate trihalomethane. Usually, some organic components of the TOC react with chlorine to generate trihalomethane. In the case of prediction, there is a problem that the prediction accuracy of trihalomethane generation may be significantly reduced depending on the quality of the sample water.
[0016]
In addition, when the formula (III) is used as a method for predicting the production concentration of trihalomethane, usually, the constant of the formula (III) is obtained by acquiring a large number of data sets of three types of water quality indices and actually measured values of trihalomethane. It is determined by the method. Therefore, the predicted concentration tends to fluctuate greatly depending on the water quality of the sampled water from which the data is obtained. As in the case of the empirical formula (II) described above by Urano et al. There is a problem that the prediction accuracy is greatly reduced.
[0017]
Further, there is a problem that any of the methods using the above formulas (II) and (III) may not be applicable to disinfection by-products other than trihalomethane. As disinfection by-products, for example, dichloroacetic acid and the like are also produced, but for these disinfection by-products other than trihalomethane, the mechanism of their production is still largely unknown, and the prediction formulas for the production concentration are rarely studied. Not.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in a water purification facility such as a water purification plant, the concentration of a disinfection by-product such as trihalomethane generated by chlorination of tap water is determined in an initial stage of the water purification process. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for accurately predicting and controlling and reducing the concentration of the disinfection by-product.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
That is, one of the methods for controlling the concentration of disinfection by-products of the present invention is a tap water that includes at least an activated carbon treatment step for removing organic substances in tap water and a chlorination step for chlorinating the tap water. In the method of controlling the concentration of disinfection by-products in the raw water purification process,
Trihalomethane producing ability of the tap water, pH of the tap water, water temperature of the tap water, chlorination time in the chlorination step, and activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step, The method is characterized in that a predicted concentration of the generated disinfection by-product is calculated.
[0020]
According to this method, in a water purification plant such as a water purification plant, the concentration of a disinfection by-product such as trihalomethane generated by chlorine disinfection of tap water can be accurately predicted at an initial stage of the water purification process. Therefore, since it is not necessary to actually measure the concentration of the disinfection by-product after the water purification step, the water purification step can be efficiently managed.
[0021]
Also, when switching from pre-chlorination to intermediate chlorination, the effect of reducing disinfection by-products can be accurately predicted, so that the timing of switching can be determined accurately.
[0022]
Furthermore, the concentration of products generated by disinfection by-products other than trihalomethane, such as dichloroacetic acid, can be predicted.
[0023]
Further, another one of the concentration control methods for disinfecting by-products of the present invention includes at least an activated carbon treatment step for removing organic matter in tap water and a chlorination step for chlorinating the tap water. In the method of controlling the concentration of disinfection by-products in the water purification process of
Based on the trihalomethane generating ability of the tap water, the pH of the tap water, the temperature of the tap water, the chlorination time in the chlorination step, and the allowable concentration of disinfection by-products generated in the water purification step. Then, the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step is calculated.
[0024]
According to this, since the activated carbon injection rate can be adjusted in advance based on the allowable concentration of disinfection by-products, the generation of disinfection by-products in the water purification process can always be easily controlled to a predetermined concentration or less. Can be. In addition, since the optimum amount of activated carbon to be injected can be determined, excessive injection of activated carbon in the activated carbon treatment step can be prevented, and the cost of activated carbon can be reduced.
[0025]
In the method of the present invention, the calculation of the predicted concentration of the disinfection by-product or the calculation of the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step is preferably performed by the following formula (I).
[0026]
(Equation 5)
By using the above formula (I), the predicted concentration of the disinfection by-product or the activated carbon injection rate can be quantitatively predicted, so that more accurate prediction is possible.
[0028]
On the other hand, one of the concentration control apparatuses for disinfecting by-products of the present invention is a tap water having at least a activated carbon treatment means for removing organic substances in tap water and a chlorination means for chlorinating the tap water. A concentration control device for disinfection by-products generated by a raw water purification facility,
Trihalomethane-forming ability measuring means for measuring the trihalomethane-forming ability of the tap water,
PH measuring means for measuring the pH of the tap water,
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the tap water,
Chlorination time in the chlorination means, condition input means for inputting the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means,
The trihalomethane generating ability measuring means, the pH measuring means, the water temperature measuring means, a calculating means for calculating a predicted concentration of the disinfection by-product based on data from the condition input means,
Output means for outputting the predicted concentration of the disinfection by-product obtained by the calculation means.
[0029]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the concentration management apparatus of this invention, the concentration of the disinfection by-products, such as a trihalomethane produced | generated by chlorine disinfection of tap water, in a water purification plant, such as a water purification plant, can be accurately predicted at the initial stage of a water purification process. Therefore, it is not necessary to actually measure the concentration of the disinfection by-product after the water purification step, so that the step management can be performed efficiently.
[0030]
In addition, since the effect of reducing disinfection by-products by switching from the pre-chlorination to the intermediate chlorination can be accurately predicted, the switching timing can be accurately determined.
[0031]
Furthermore, the concentration of products generated by disinfection by-products other than trihalomethane, such as dichloroacetic acid, can be predicted.
[0032]
Another one of the concentration control devices for disinfection by-products of the present invention includes at least activated carbon treatment means for removing organic matter in tap water and chlorination means for chlorinating the tap water. A concentration control device for disinfection by-products generated by a water purification facility for providing tap water,
Trihalomethane-forming ability measuring means for measuring the trihalomethane-forming ability of the tap water,
PH measuring means for measuring the pH of the tap water,
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the tap water,
Chlorination time in the chlorination means, condition input means for inputting the allowable concentration of disinfection by-products generated by the water purification device,
The trihalomethane generating ability measuring means, the pH measuring means, the water temperature measuring means, a calculating means for calculating the activated carbon injection rate in the activated carbon processing means based on data from the condition input means,
Output means for outputting the activated carbon injection rate in the activated carbon processing means determined by the arithmetic means.
[0033]
According to this, since the activated carbon injection rate can be adjusted in advance based on the allowable concentration of disinfection by-products, the generation of disinfection by-products in the water purification process can always be easily controlled to a predetermined concentration or less. Can be. In addition, since the optimum amount of activated carbon to be injected can be determined, excessive injection of activated carbon in the activated carbon treatment step can be prevented, and the cost of activated carbon can be reduced.
[0034]
In the concentration control device of the present invention, it is preferable that the calculation of the predicted concentration of the disinfection by-product or the calculation of the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step is performed by the following formula (I).
[0035]
(Equation 6)
By using the above formula (I), the predicted concentration of the disinfection by-product or the activated carbon injection rate can be quantitatively predicted, so that more accurate prediction is possible.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method and an apparatus for controlling the concentration of a disinfection by-product of the present invention will be described.
[0038]
First, the method for controlling the concentration of disinfection by-products of the present invention will be described.In the present invention, the ability to produce trihalomethane in tap water, the pH of tap water, the temperature of tap water, the chlorination time in the chlorination step, and The method is characterized in that the concentration of the disinfection by-product generated in the water purification step is predicted based on five types of indexes, that is, the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step.
[0039]
The trihalomethane-producing ability, which is the first index, means the potential production amount of trihalomethane that water has, that is, the amount of trihalomethane produced when chlorination of sample water is performed under certain conditions. It is an index for predicting the amount of organic matter in water. In the clean water test method, which is the official test method in Japan, chlorine is injected into a sample water, and the amount of trihalomethane generated in a sample having a residual chlorine of 1-2 mg / L after 24 hours at a water temperature of 20 ° C. and a pH of 7 is measured. It can be obtained by:
[0040]
However, this trihalomethane production ability only indicates the production level under the above-mentioned constant conditions. In a water purification plant, there are factors such as water temperature, pH, chlorination time, etc. The production amount of the product also changes greatly.
[0041]
Therefore, in the present invention, the accuracy of prediction is improved by combining the second to fifth indices in addition to the trihalomethane-producing ability as the first index. As such second to fifth indices, the pH of tap water, the temperature of tap water, the chlorination time in the chlorination step, and the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step are used. These are indices that greatly affect the generation of disinfection by-products such as trihalomethane.
[0042]
The pH of tap water, which is the second index, is a conventionally known hydrogen ion concentration index. Due to the increase in pH, the amount of individual disinfection by-products increases, decreases, has a maximum value or a minimum value. Shows a tendency. In addition, when the temperature of raw tap water, which is the third index, increases, the reaction rate between organic matter and chlorine in the water also increases, so that the amount of disinfection by-products increases.
[0043]
The chlorination time in the chlorination step, which is the fourth indicator, refers to the time required for purified water to flow from the time of chlorination in the chlorination step to a control point such as a water purification facility outlet or a water tap. The longer the chlorination time, the longer the reaction time between the organic matter and chlorine, so that the amount of disinfection by-products increases.
[0044]
The activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step, which is the fifth indicator, means the mass of powdered activated carbon charged per liter of water, and is usually expressed in mg / L. When the activated carbon injection rate increases, the removal rate of organic matter in tap water increases, so that the amount of disinfection by-products decreases.
[0045]
In the present invention, based on the above-described first to fifth indices, the relationship between each of the indices and the generation of disinfection by-products is obtained as a function in advance by experiments or the like, and a calculation represented by a function of these five types of indices It is preferable to calculate with an equation. Thereby, the concentration of the disinfection by-product can be quantified and accurately predicted.
As such a calculation formula, for example, the following formula (I) is preferably used.
[0046]
(Equation 7)
Specifically, in the above formula (I), for example, when the disinfection by-product is trihalomethane (THM) and dichloroacetic acid (DCA), the following formulas (IV) and (V) are used, respectively. Is preferred. This makes it possible to quantitatively predict the amount of each individual disinfection by-product.
[0048]
(Equation 8)
(Equation 9)
Here, the correction coefficients k and k ′ are parameters obtained by substituting the five types of indices and the measured value of THM or DCA into the above-described prediction formula, and correct the characteristics and differences of the water purification treatment in the water purification facility. Is what you do.
[0051]
In addition, constants in each function of the four types of indices except for the THMFP are determined from the relationship between each of the indices derived from experiments and the like and the concentration of disinfection by-products generated.
[0052]
In addition, the prediction formula of the disinfection by-product other than THM and DCA is also represented by the product of the functions that can be derived from the relationship with the five types of indices, similarly to the above prediction formula. Examples of such disinfection by-products include trichloroacetic acid, dichloroacetonitrile, foamed water chloral, and the like.
[0053]
Here, in the present invention, the trihalomethane-producing ability can be used as an index in the prediction formula for the concentration of generated disinfection by-products other than THM. This is because the ability to generate trihalomethane can be approximated to the amount of potential organic substances generated by disinfection by-products due to chlorination, and this potential organic substance is common to individual disinfection by-products. The actual production concentration of each disinfection by-product is determined in relation to the four types of indices other than the trihalomethane production ability.
[0054]
Therefore, even if the raw water has the same trihalomethane generating ability (that is, the amount of organic substances generated by disinfection by-products due to chlorination), for example, THM is more susceptible to the effects of water temperature and pH. Is difficult to receive. For this reason, the influence of water temperature and pH on the actually generated concentration is smaller for DCA than for THM.
[0055]
With this concept, for example, the concentration of individual disinfection by-products for THM and DCA can be easily and quantitatively predicted by using the prediction formulas (IV) and (V). It becomes possible.
[0056]
In the present invention, indices other than the above five types can also be used. Thereby, the concentration of the disinfection by-product can be predicted with higher accuracy. As such an index, for example, a coefficient representing the coagulation / precipitation effect in the coagulation / precipitation step in the water purification treatment may be mentioned. In this case, the following formula (VI) obtained by adding the aggregation / precipitation coefficient (FL) to the above formula (I) can be used.
[0057]
(Equation 10)
Thereby, the effect of reducing the trihalomethane generation ability in the coagulation / precipitation step of the raw water is added, so that the concentration of the disinfection by-product can be more accurately predicted. This formula (VI) can be suitably used particularly for predicting the concentration of disinfection by-products when switching from pre-chlorination to intermediate chlorination.
[0059]
In the present invention, it is also preferable to calculate the required activated carbon injection rate on the contrary based on the above-mentioned predicted concentration formula, and thereby appropriately control the concentration of the disinfection by-product. Such calculation can be determined, for example, by setting the concentration of the target disinfection by-product in the above formula (I), and calculating the activated carbon injection rate (AC) by calculating backward from this.
[0060]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an apparatus for performing the above-described concentration management method.
[0061]
The
[0062]
Further, a calculating means 75 for acquiring a total of five types of data from the above-mentioned trihalomethane generating ability measuring means 71, pH measuring means 72, water temperature measuring means 73, and condition inputting means 74 and calculating a predicted concentration of disinfection by-products; And output means 76 for outputting the predicted density obtained by the calculating
[0063]
Here, the trihalomethane-forming ability measuring means 71 is not particularly limited, and may be a measuring apparatus using a gas chromatograph (GC) method according to the official method described above. It is preferable to perform measurement using an automatic analyzer for trihalomethane generation ability as disclosed in JP-A-105878 and JP-A-11-352066. A conventionally known pH meter can be used as the pH measuring means 72, and a conventionally known thermometer can be used as the water temperature measuring means 73, and is not particularly limited.
[0064]
As the condition input means 74, conventionally known input / output means can be used. As these input data, the chlorination time and the activated carbon injection rate, or the chlorination time and the allowable concentration of disinfection by-products can be input in advance.
[0065]
Further, as the calculation means 75 and the output means 76, for example, a personal computer or the like can be used, and there is no particular limitation.
[0066]
FIG. 2 shows an example of a system for managing and controlling disinfection by-products in a water purification plant using the
[0067]
As shown in FIG. 2, the tap water is sampled in the landing well 10 as a sample water in a sampling step S7, and the trihalomethane generating ability is measured by the trihalomethane generating ability measuring means 71, the pH measuring means 72, and the water temperature measuring means 73. pH and water temperature are measured. Further, the chlorination time and the activated carbon injection rate are input to the condition input means 74 from the preset water purification conditions.
[0068]
Therefore, the calculation result by the calculation means 75 is output by the output means 76 of the
[0069]
In addition, when switching from the pre-chlorination step S2 to the intermediate chlorination step S4 is performed by the above-described prediction of the production concentration, the effect of reducing the concentration of the generated disinfection by-products due to the switching can be predicted in advance. , The switching can be performed by the chlorine switching control means 90 at a desired timing. Thus, the switching time can be accurately determined.
[0070]
Further, in the
[0071]
【Example】
Hereinafter, the method and apparatus for controlling the concentration of disinfection by-products of the present invention will be described in more detail using examples. Note that the present invention is not limited to the following examples.
[0072]
<Example>
Using the concentration management device having the configuration shown in FIG. 1, raw water treatment was performed in the water purification process as shown in FIG. 2, and the trihalomethane formation concentration was predicted using the above formula (IV).
[0073]
[Equation 11]
Here, constants a, b, and c are a = 0.09, b = 4.5 × 10 3 , C = 0.35. Note that T is an absolute temperature.
[0075]
Next, measured values of THMFP = 150 μg / L, T = 298 K (25 ° C.), pH = 7, t = 6 hours (pre-chlorination), and AC = 0 mg / L (no activated carbon injection) were obtained. . The measured value was substituted into the equation (IV) to obtain a correction coefficient k = 82758.
[0076]
Here, the THMFP value of tap water is a value measured by a trihalomethane generation ability meter (THMFP meter) disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-352066, and the relationship with the official value is approximately the THMFP value ( (Official method value) = (１ ／) THMFP measurement value, so that the actual THMFP is 50 μg / L.
[0077]
<Correlation between predicted THM and measured THM>
The above a = 0.09, b = 4.5 × 10 3 , C = 0.35, k = 82758, in the water purification process having different treatment conditions such as raw water temperature, pH, THMFP, activated carbon injection rate, etc., using the estimated THM concentration and the actual official method. The correlation with the measured value obtained by the above was obtained. The result is shown in FIG.
[0078]
As can be seen from FIG. 3, the correlation coefficient R between the predicted value and the actually measured value in the embodiment. 2 = 0.964, which indicates that the prediction formula of the embodiment has high prediction accuracy.
[0079]
<Calculation of activated carbon injection rate>
The activated carbon injection rate (AC) was calculated as follows by the following formula (IV ′) derived by modifying the above formula (IV).
[0080]
(Equation 12)
The target THM after the water purification step was set to 25 μg / L. In addition, as an example of the water purification process, the result of substituting the THMFP measured value = 100 μg / L, T = 298 K (25 ° C.), pH = 7, t = 6 hours (pre-chlorination) into the above equation (IV ′), AC = 20 mg / L was obtained.
[0082]
Therefore, in this water purification step, it was estimated that if the activated carbon powder was injected at 20 mg / L, the THM concentration could be controlled at 25 μg / L.
[0083]
<Estimation of the effect of switching from pre-chlorination to intermediate chlorination>
The effect of switching from the pre-chlorination step S2 to the intermediate chlorination step S4 using the following equation (VII) to which the THMFP reduction effect coefficient due to coagulation / precipitation of the raw water during the intermediate chlorination is added, that is, the coagulation-sedimentation coefficient (FL) Was calculated.
[0084]
(Equation 13)
(Where THMFP is trihalomethane generating ability, AC is activated carbon injection rate, T is water temperature, t is chlorination time, FL is coagulation sedimentation coefficient, k is correction coefficient, and a, b, and c are constants)
Here, assuming that the FL, which is the THMFP residual rate after coagulation sedimentation, is 0.8, for example, THMFP measured value = 100 μg / L, T = 298 K (25 ° C.), pH = 7, AC = 0, t = 6 hours Assuming that the generated THM concentration at the time of the pre-chlorination is 30 μg / L under the processing conditions of (pre-chlorination), if this is switched to the intermediate chlorination and t = 2 hours, the THM is calculated from the above formula (VII). = 16 μg / L.
[0086]
Therefore, by switching from the pre-chlorination treatment to the intermediate chlorination treatment, it was possible to estimate that the THM was 30 μg / L to 16 μg / L, that is, the THM reduction effect was about 47%.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a water purification facility such as a water purification plant, the concentration of a disinfection by-product such as trihalomethane generated by chlorine disinfection of tap water is accurately predicted at an initial stage of a water purification process, A method and apparatus for managing and reducing the concentration of the disinfection by-product can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a concentration control device for disinfection by-products of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a system for managing and controlling disinfection by-products in a water purification plant using the apparatus for managing concentration of disinfection by-products of the present invention.
FIG. 3 is a table showing a correlation between a predicted value and a measured value of the THM concentration in an example of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a conventional water purification process.
[Explanation of symbols]
10: Water well
20: mixing pond
30: Flock formation pond
40: Filtration pond
50: Purification pond
60: Chlorine injection machine
70: Concentration control device
71: Trihalomethane generating ability measuring means
72: pH measuring means
73: Water temperature measuring means
74: condition input means
75: arithmetic means
76: output means
80: activated carbon concentration control means
90: chlorine switching control means
S1: Activated carbon treatment process
S2: Pre-chlorination process
S3: Coagulation / precipitation step
S4: Intermediate chlorination process
S5: Filtration step
S6: Post-chlorination process
S7: Sampling process
Claims (6)
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。Activated carbon treatment step for removing organic matter in tap water, and a chlorination step for chlorinating the tap water, a method for controlling the concentration of disinfection by-products in a water purification step of tap water at least including a chlorination step.
Trihalomethane producing ability of the tap water, pH of the tap water, water temperature of the tap water, chlorination time in the chlorination step, and activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step, A method for controlling the concentration of a disinfection by-product, comprising calculating a predicted concentration of the generated disinfection by-product.
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。Activated carbon treatment step for removing organic matter in tap water, and a chlorination step for chlorinating the tap water, a method for controlling the concentration of disinfection by-products in a water purification step of tap water at least including a chlorination step.
Based on the trihalomethane generating ability of the tap water, the pH of the tap water, the temperature of the tap water, the chlorination time in the chlorination step, and the allowable concentration of disinfection by-products generated in the water purification step. And calculating the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step.
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。Activated carbon treatment means for removing organic matter in tap water, and a concentration control device for disinfecting by-products generated by a tap water purification facility comprising at least chlorination means for chlorinating the tap water. ,
Trihalomethane-forming ability measuring means for measuring the trihalomethane-forming ability of the tap water,
PH measuring means for measuring the pH of the tap water,
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the tap water,
Chlorination time in the chlorination means, condition input means for inputting the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means,
The trihalomethane generating ability measuring means, the pH measuring means, the water temperature measuring means, a calculating means for calculating a predicted concentration of the disinfection by-product based on data from the condition input means,
Output means for outputting a predicted concentration of the disinfection by-product determined by the calculation means.
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。Activated carbon treatment means for removing organic matter in tap water, and a concentration control device for disinfecting by-products generated by a tap water purification facility comprising at least chlorination means for chlorinating the tap water. ,
Trihalomethane-forming ability measuring means for measuring the trihalomethane-forming ability of the tap water,
PH measuring means for measuring the pH of the tap water,
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the tap water,
Chlorination time in the chlorination means, condition input means for inputting the allowable concentration of disinfection by-products generated by the water purification device,
The trihalomethane generating ability measuring means, the pH measuring means, the water temperature measuring means, a calculating means for calculating the activated carbon injection rate in the activated carbon processing means based on data from the condition input means,
Output means for outputting the activated carbon injection rate in the activated carbon processing means determined by the arithmetic means.
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