JP2006223935A - 中水製造装置および中水製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】用途に応じて要求される中水の水質が異なる場合、消毒処理の切り替えや運転制御量の変更を行う際に、プロセス全体の運転コストを最小にする手法が無かった。
【解決手段】流入下水１は固液分離・有機物／栄養塩除去装置２によって処理され、消毒効果成分Ａ反応部５の流入水３となる。反応部５では消毒効果成分Ａ１８によって処理され、流入水６となって消毒効果成分Ｂ反応部７に入る。反応部７では消毒効果成分Ｂ１９によって処理され、処理水８として中水を得る。適正運転操作量演算手段１３は予め処理水質目標値１２ａ，１２ｂを与えられる。流入水質計測器４ａ，４ｂは目標値ａ，ｂに対応する流入水質情報１０ａ，１０ｂ、同様に処理水質計測器９ａ，９ｂａ，ｂは処理水質情報１１ａ，１１ｂを取り込む。適正運転操作量演算手段１３は処理水質目標値の条件を満足しかつ全体の運転コストを最小にする、反応部５，７の操作量の最適値を演算して制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流入下水を浄化する下水処理プロセスに係り、特に再利用する中水製造の機能を備えた中水製造プロセスの運転方式に関する。

中水は、下水や産業排水の再生水や雨水を低水質でも良い用途に供給するもので、雑用水とも呼ばれる。特に水資源が乏しい地域では、この中水の効率的な利用が重要となっている。中水は水洗便所用水としての利用例が多いが、散水用水、冷却用水、修景用水としても利用されている。このほか中水は農業用水、工業用水、さらには上水原水の一部として使うことも原理的には可能である。

下水を原水とする中水の製造プロセスとして、活性汚泥を用いた処理方法やその後段にオゾン処理を備えたものが挙げられる。一般的に活性汚泥を用いた処理方法は、流入した下水の固形分を最初沈殿池で沈殿除去し、エアレーションタンクで溶解性ＢＯＤを活性汚泥に取り込ませ、最終沈殿池で活性汚泥を沈降分離して清澄な上澄み液を得る。すなわち、固液分離と有機物／栄養塩の除去が実施される。この後段にオゾン処理を備えたプロセスは、脱色・脱臭と残留した有機物のさらなる分解を目的としているが、同時に消毒の効果もある。これらの処理水は染症防止のため消毒処理され、中水としてそれぞれの用途先へ供給される。

消毒処理の代表的なものとして、塩素剤処理、オゾン処理、紫外線照射処理、フェントン反応処理が挙げられる。また最近では、マイクロバブルやナノバブルと呼ばれる微細空気気泡の崩壊時に発生するOHラジカルの酸化力を応用した消毒法が提案されている。

このうち塩素剤処理は次亜塩素酸ナトリウムや二酸化塩素、クロラミン、塩素ガスなどを用いた処理である。次亜塩素酸ナトリウムを用いた方式は安価であり、一般的に使用されている。残留性があるため中水配管の末端まで消毒効果を維持できる。さらに、色度除去もある程度可能である。ただし、トリハロメタンなど発癌性を持つ消毒副生成物の発生が問題となる場合がある。

オゾン処理は電力消費量が大きく処理コストは高いが、塩素剤よりも強力な酸化力を持つオゾンを使うため、より完全な消毒が可能である。病原性原虫のクリプトスポリジウムについても、オゾン処理は塩素剤処理よりも効果的である。さらに、脱色・脱臭効果も塩素剤より大きい。ただし、消毒副生成物である臭素酸の発生が問題となる場合がある。オゾンは自己分解速度が速いため残留性が無く、配管末端まで消毒効果を維持できない。

紫外線照射処理も電力消費量が大きく高価な処理であるが、薬品が不要なことや補機が少ない特長がある。消毒副生成物に関する問題は報告されていない。光を使うため、消毒効果は処理水の光透過性に依存する。

フェントン反応処理は二価の鉄と過酸化水素を用いてOHラジカルを発生させ、その強力な酸化力で消毒を実施するものである。

微細空気気泡処理は空気を微細な気泡として水中に注入し、その気泡中の空気が水中に溶解して行き気泡が消滅する瞬間に放出されるOHラジカルおよび衝撃波を消毒に利用するものである。まだ実用例は少なく、消毒副生成物に関する問題の報告例は無い。

中水製造機能を備えた下水処理場では、中水製造のため高度処理として最終沈殿処理の上澄み液をオゾン処理し、その後塩素剤処理している場合がある。

オゾン処理の主要目的の１つは脱色効果であり、そのためのオゾン注入制御方法として例えば特許文献１がある。特許文献１では、オゾン処理水の色度を目標値としてオゾン注入量を制御する方法が提案されている。また、従来は中水の用途が複数存在する場合、それぞれの用途に対して必要とされる水質が異なっていても同じ消毒処理を施した同水質の中水を供給していた。

特開平７−１８５５７５号公報

下水処理水に対してオゾン、塩素剤処理を行う目的は消毒と、色度、有機物、臭気の除去である。これらの項目は中水の水質基準に含まれており、水洗便所用水、散水用水、冷却用水、修景用水、農業用等の用途により基準値が異なる。下水の再利用率が高まると、一つの処理場で複数の用途向けの中水を製造する必要が生じるため、それぞれ適切な水質管理が必要である。

これに伴って、例えば次のような課題が生じている。工業用水やトイレ洗浄水を対象とした中水をオゾン処理と塩素剤処理で消毒している場合、この中水を上水原水の一部として供給することは不適切であった。これは、オゾンや塩素剤によって生じたトリハロメタンや臭素酸など消毒により生じた有害な副生成物が中水に含まれるためである。また、この中水を農業用水として供給することも不適切であった。農業用水では、例えば色度を工業用水程度まで低減する必要性は低いと考えられる。

中水の水質管理のためには、中水製造における消毒や色度、臭気等の低減手段であるオゾン処理や塩素剤処理などを適正に制御することが必要であるが、オゾンや塩素剤等は消毒や脱色、脱臭効果やその特徴が異なる。このため、単独の処理や単独の水質基準項目のみを制御対象とした場合、例えばオゾンの注入率の調整だけで多用途の複数条件を満たす運転をさせる場合などでは、薬剤の効率的な利用、最終的にはコストの面で不利がある。

特許文献１では、オゾンによる下水高度処理において、処理水の色度の目標値に対してオゾンの注入率を制御する方法である。しかし、消毒効果を配管の末端まで維持するため、オゾン処理した中水はその後段で塩素剤処理を施すことが一般的である。塩素剤処理によって、中水の色度を低下させることができるため、この制御方法に従ってオゾンを注入し、その後で塩素剤処理を施すと、中水の用途によっては色度を過剰に除去してしまうことになる。つまり、薬剤は効率的に利用されておらず、薬品や電力の無駄な消費を意味する。このようなことは色度以外の水質基準にも生じるものと考えられる。

以上述べたように、用途に応じて要求される水質が異なる場合、消毒処理の切り替えや運転制御量の変更を実施する必要がある。しかし、プロセス全体の運転コスト総和を最小にするように、用途ごとの塩素剤注入量やオゾン注入量の適正値を求める手段はこれまで無かった。

本発明の目的は上記従来技術の問題点に鑑み、水質目標値を満足し、かつプロセス全体の運転コストの総和を最小にする中水製造装置および製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、下水処理プロセスの出口に複数の消毒機能保有装と、中水製造プロセスを制御する制御装置を備え、下水を原水として中水を製造する装置であって、前記制御装置は、上流側の消毒機能保有装置入口の流入水および下流側の消毒機能保有装置出口の処理水の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水質目標値を満足しかつ前記消毒機能保有装置全体の運転コストの総和を最小とする運転操作量の最適値を計算し、該最適値に従って前記消毒機能保有装置の各々を制御することを特徴とする。

また、本発明は、下水処理プロセスからの下水を原水として中水を製造する中水製造方法であって、下水処理プロセスの出口にシリアルに配置された第１の消毒機能保有装置に入る流入水および第２の消毒機能保有装置から出る処理水の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水質目標値を満足しかつ前記消毒機能保有装置全体の運転コストの総和を最小とする運転操作量の最適値を計算し、該最適値に従って前記消毒機能保有装置の各々を制御することを特徴とする。

本発明によると、中水の用途毎に要求される各水質基準を満たし、かつ、最もコストを低減できるような消毒処理装置の運転を実現できる。

以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図を通して同一の符号は同等のものを示している。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施形態による中水製造装置、より具体的には中水製造機能を備えた下水処理プロセス運転方式の構成図である。流入下水１は固液分離・有機物／栄養塩除去施設２によって処理され、消毒効果成分Ａ反応部流入水３となる。

固液分離・有機物／栄養塩除去施設２のうち、固液分離は一般的な下水処理場を例にとると、最初沈殿池と最終沈殿池が想定される。例えば最終沈殿池の代わりに膜ろ過が用いられていても、固形分と液体分を分離できる施設であればそれでも良い。有機物／栄養塩除去は一般的な下水処理場を例にとると、活性汚泥処理法が想定されるが、化学的手法や物理的手法でも構わない。高度な中水が要求される場合には、活性汚泥処理の後で凝集沈殿ろ過法やオゾン処理法、活性炭処理が施される場合があり、この有機物／栄養塩除去に含まれる。

消毒効果成分Ａ反応部５に入る流入水３の水質は水質項目ａ、水質項目ｂに対してそれぞれ、流入水質計測器４a,４bによって計測される。流入水質計測器４a,４bで計測された流入水質情報１０a,１０bは適正運転操作量演算手段１３に与えられる。本発明における制御装置は、この適正運転操作量演算手段１３に相当する。

流入水３は消毒効果成分Ａ反応部５に流入して、消毒効果成分Ａ１８によって処理される。消毒効果成分Ａ１８は、例えばオゾンや塩素剤などが想定されるが、そのほかに微細空気気泡含有水、過酸化水素、殺菌用紫外線や、フェントン反応を施すための過酸化水素と二価の鉄でもよい。

消毒効果成分Ａ反応部５で処理された水は、流入水６として消毒効果成分Ｂ反応部７に送られ、消毒効果成分Ｂ１９によって処理される。消毒効果成分Ａ１８と同様に、消毒効果成分Ｂ１９は例えばオゾンや塩素剤などが想定されるが、そのほかに微細空気気泡含有水、過酸化水素、殺菌用紫外線や、フェントン反応を施すための過酸化水素と二価の鉄でもよい。ただし、図１のように消毒効果成分Ｂ反応部７の流出水がそのまま処理水８として中水供給される場合には、塩素剤を使うことが一般的である。

処理水８の水質は水質項目ａ、水質項目ｂに対してそれぞれ、処理水質計測器９a,９bによって計測され、その処理水質情報１１a,１１bは適正運転操作量演算手段１３に与えられる。この適正運転操作量演算手段１３には、上記の流入水質情報１０a,１０bとともに、あらかじめ設定された処理水質目標値１２a,１２bも与えられる。

適正運転操作量演算手段１３は、これらの入力情報に基づいた演算の結果として、消毒機能保有装置Ａ５の運転操作量１４と、消毒機能保有装置Ｂ７の運転操作量１５を出力する。

次に、適正運転操作量演算手段１３に備えられる演算アルゴリズムの一例を説明する。一般に、消毒効果成分の注入量と水質の関係は水質の成分によって異なる。図２に、消毒機能保有装置が２台備えられ、それぞれの消毒効果成分がＡとＢである場合の注入量と処理水質の関係の模式図を示す。図２（ａ）の縦軸である水質項目ａは例えば細菌の生存個体数であり、（ｂ）の縦軸である水質項目ｂは例えば色度である。

これら消毒効果成分の注入量と処理水質の関係が、あらかじめ適正運転操作量演算手段１３に備えられる。この関係を表形式のデータで備える場合、本発明における処理効果テーブルに相当する。あるいは、この関係を以下の式（１）〜（９）で示す関数として備える場合、本発明における処理効果関数に相当する。

消毒効果成分Ａ１８による水質項目ａの除去率ｒ_Aaおよび消毒効果成分Ｂ１９による水質項目aの除去率ｒ_Baの関数を次式で表す。ここで、例えば消毒効果成分Ａはオゾン、消毒効果成分Ｂは塩素剤、水質項目ａは大腸菌群の生存個体数、水質項目ｂは色度である。
ｒ_Aa＝ｆ_Aa(ｘ_A) …（１）
ｒ_Ba＝ｆ_Ba(ｘ_B) …（２）
ここで、ｘ_A：消毒効果成分Ａ１８の注入率、ｘ_B：消毒効果成分Ｂ１９の注入率である。同様にして、水質項目ｂの除去率ｒ_Ab、ｒ_Bbの関数を次式で表す。
ｒ_Ab＝ｇ_Ab(ｘ_A) …（３）
ｒ_Bb＝ｇ_Bb(ｘ_B) …（４）
消毒効果成分Ａ反応部５の流入水質計測器４a,４bによって計測され、流入水質情報１０a,１０bとして与えられる水質項目ａおよび水質項目ｂの濃度をそれぞれＣ¹⁰ _a、Ｃ¹⁰ _bとすると、処理水８の水質項目ａの濃度Ｃ⁸ _aは（５）式で表わされる。
Ｃ⁸ _a＝Ｃ¹⁰ _a×(１−ｆ_Aa(ｘ_A))×(１−ｆ_Ba(ｘ_B)) …（５）
同様に、処理水８の水質項目ｂの濃度Ｃ⁸ _bは（６）式で表わされる。
Ｃ⁸ _b＝Ｃ¹⁰ _b×(１−ｇ_Ab(ｘ_A))×(１−ｇ_Bb(ｘ_B)) …（６）
水質項目ａとして大腸菌群の生存個体数、水質項目ｂとして色度を設定した場合、流入水質計測器４a,４bとしては、それぞれ大腸菌群センサーおよび色度計とすることができる。これらの計測値が、処理水質目標値１２a,１２bとして与えられる水質項目ａの処理水質目標値Ｃ_{target_a}、および水質項目ｂの処理水質目標値Ｃ_{target_b}以下となるように運転する。つまり、（７）、（８）式が満たすべき条件式となる。
Ｃ¹⁰ _a×(１−ｆ_Aa(ｘ_A))×(１−ｆ_Ba(ｘ_B)) ＜ Ｃ_{target_a} …（７）
Ｃ¹⁰ _b×(１−ｇ_Ba(ｘ_A))×(１−ｇ_Bb(ｘ_B)) ＜ Ｃ_{target_b} …（８）
適正運転操作量演算手段１３に備える適正条件算出アルゴリズムは、（７）式と（８）式の制約条件のもとで（９）式の運転コストを最小化する。
Ｔ_cost＝ｈ_A(ｘ_A)＋ｈ_B(ｘ_B) …（９）
運転コストＴ_costは、その値を最小とする（ｘ_A、ｘ_B）の組み合わせを求める数学的問題として記述される。関数ｈ_A(ｘ_A)は消毒効果成分Ａ１８の運転コスト関数、ｈ_B(ｘ_B)は消毒効果成分Ｂ１９の運転コスト関数である。

（９）式の解の算出方法は、例えば非線形計画法や最急降下法などの適用が考えられる。しかし、変数がｘ_Aとｘ_Bの２つのみであること、これらの変数の取りうる範囲は比較的狭いこと、およびミリ秒や秒刻みの高速制御を必要とするわけではないことから、最も確実な解算出方法として総当り法が適切と考えられる。これはあくまで一例であるため、他の算出手法を用いても問題は無い。

図３に、消毒効果成分Ａがオゾン、消毒効果成分Ｂが塩素剤の場合の運転コスト関数の模式図を示す。塩素剤は注入量が増えるに従って運転コストがほぼ比例して増加する。オゾンも注入量が増えるに従い、運転コストが増加する。しかし、オゾンの場合には注入量を減らしても運転コストが下がらない点が生じる。

オゾン処理部では一般的に散気管を用いてオゾンガスを消毒効果成分Ａ反応部５の流入水３に曝気・溶解させる。散気管は散気する空気量が少ないと、散気不均一や目詰まりなどの問題が発生する。従って、最低送風量が存在する。従って、オゾンの注入量が低い場合、オゾン発生のための放電に必要な電力がほとんど無くても、ブロワの電力は一定量必要となり、運転コストに下限値が生じる。

このようにしてｘ_Aとｘ_Bの値が求められる。現実的には流入水３には様々な物質が含まれているが、それらの濃度は時間的に変動し、処理水質情報１１a,１１bの値が（５）式と（６）式で計算した値と異なる。その場合には、処理水質情報１１の値を利用し、上記で求められたｘ_Aとｘ_Bの値を補正する。最も簡単な補正方法を以下に述べる。

水質項目ａ、水質項目ｂに対してそれぞれ、処理水質計測器９a,９bによって計測された処理水情報１１a,１１bを用いる。水質項目ａとして大腸菌群の生存個体数、水質項目ｂとして色度を設定した場合、処理水質計測器９a,９bとしては、それぞれ大腸菌群センサーおよび色度計とすることができる。

水質項目ａに関しては、（５）式で想定した濃度と現実に処理水質情報１１aで与えられた値との差を計算し、これをΔＣ_aとする。同様に、水質項目ｂについてΔＣ_bを求める。次に、（７）式のＣ_{target_a}の値にΔＣ_aを加えて新たな目標値C_{target_a}'を計算する。同様にしてC_{target_b}'を計算する。これらの新たな目標値Ｃ_{target_a}'とＣ_{target_b}'を（７）式および（８）式の右辺に用いて、再度(ｘ_A、ｘ_B)の最適な組み合せを求める。これにより運転量の補正が可能になる。

その他の補正方法としては、消毒効果成分Ａ反応部５の流入水質情報１０a,１０b、(ｘ_A，ｘ_B）組み合せ、および処理水質情報１１a,１１bに基づいて、図２に示す除去率算出関数自体を適宜修正する方法でも良い。

以上に述べたアルゴリズムによって、消毒効果成分Ａ１８と消毒効果成分Ｂ１９の適正な運転操作量が求められる。この結果として、消毒機能保有装置Ａ１６には運転操作量１４が与えられ、消毒機能保有装置Ｂ１７には運転操作量１５が与えられる。与えられた運転操作量１４に従い、消毒機能保有装置Ａ１６は消毒効果成分Ａ１８を消毒効果成分Ａ反応部５に供給する。同様に、与えられた運転操作量１５に従って、消毒機能保有装置Ｂ１７は消毒効果成分Ｂ１９を消毒効果成分Ｂ反応部７に供給する。

本実施例では、処理系統は１系統としたが、複数の処理系統を並置し、各系統に消毒効果成分Ａおよび消毒効果成分Ｂを注入する構成の場合にも、本実施例と同様に消毒コストの最小化を図ることが可能である。

以上示したように、第１の実施の形態では適正運転操作量演算手段１３を用いることによって、処理水質目標値１２a,１２bを満足しかつ運転コストを最小化する複数の消毒機能保有装置をもつ中水製造プロセスの最適運転が可能となる。また、各水質基準項目の処理に係る複数の薬剤の注入率を、それぞれの処理効果関数によって設定するため、各中水の用途で必要な条件を処理効果関数に組み込むことによって、中水の各用途上問題となる消毒副生成物の生成等の水質上の課題を回避できる。
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施形態による下水処理プロセスの運転方式の構成図である。本実施例では、水質項目aの計測を直接的に行うのでなく、間接的な代替測定法によって実施する。すなわち、処理水８における水質項目aの代替測定として水質項目ａ処理水質代替指標計測器30を設置する。また、消毒効果成分Ａ反応部５に入る流入水３の水質は水質項目ｂに対してのみ、流入水質計測器４bによって計測する。さらに消毒効果成分Ｂ反応部７の流入水６における水質項目ｂの水質を、処理水質計測器９cによって計測する。

例えば、消毒効果成分Ａとしてオゾン、消毒効果成分Ｂとして塩素剤、水質項目ａを大腸菌群の生存個体数、水質項目ｂを色度とした場合、水質項目a処理水質代替指標計測器30として残留塩素計を用いれば大腸菌群の不活化の程度を評価でき、代替測定になり得る。また、処理水質計測器９cとしては色度計を用いることができる。

この時、水質項目ｂの除去性能は上述の（４）式で表わされる。一方、水質項目a処理水質代替指標計測器30により得られる処理水代替指標情報４０(残留塩素濃度をＣ⁸ _rとする)、処理水質計測器９cにより得られる処理水質情報１１c(色度をＣ⁶ _bとする)、および、消毒効果成分Ｂとして塩素剤の注入率ｘ_Bの関係は次式で表わされる。
Ｃ⁸ _r＝ｐ(Ｃ⁶ _b,ｘ_B) …（１０）
図５は消毒効果成分Ｂが塩素剤の場合の注入率と処理水の残留塩素濃度Ｃ⁸ _rの関係を示す模式図である。図中、（１）の線は塩素要求量がゼロの水、（２）の線は一定の塩素要求量を持った水、（３）の線はアンモニア化合物や有機性窒素化合物を含む水である。これらの関係が（１０）式で示す関数として適正運転操作量演算手段１３に備えられる。

中水として使用できるために満たすべき条件式は、水質項目ｂの色度に対しては（７）式である。一方、水質項目ａは残留塩素で代替測定を行っているため、条件式が実施の形態１の場合と異なり、ある一定以上の濃度が確保されていることが条件となるので（１１）式となる。
ｐ(Ｃ⁶ _b,ｘ_B) ＞ Ｃ_{target_r} …（１１）
なお、適正運転操作量演算手段１３に備えるべき適正条件算出アルゴリズムおよび最適値の算出方法については、第１の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態によれば、水質項目を水質基準の代替測定により行うことにより、処理水の目標値を満足し、かつ消毒効果成分の注入に係る運転コストの総和を最小にする運転制御が可能になる。
(第３の実施の形態)
図６は本発明の第３の実施の形態による中水製造プロセスの運転方式の構成図である。本実施例では、消毒効果成分Ａとしてオゾン、消毒効果成分Ｂとして微細空気気泡含有水、水質項目ａを大腸菌群の生存個体数、水質項目ｂを色度とした場合の例を示す。

第２の実施の形態では、水質項目aの大腸菌群の生存個体数を評価する指標として残塩濃度を用いた。本実施例では水質項目ｂの色度を用いて水質項目ａの評価も行う。処理水質計測器９bおよび９cが備えられており、本実施例ではいずれも色度計とする。

処理水質目標値１２aとしては大腸菌群残留率目標値が与えられるとする。ここで、大腸菌群残留率とは、消毒効果成分Ａ反応部５または消毒効果成分Ｂ反応部７の処理水に含まれる大腸菌群数をそれぞれ反応部の流入水に含まれる大腸菌群数で除算した値である。

オゾンや微細空気気泡によって生じるOHラジカルの酸化力は極めて強いため、色度成分の酸化と大腸菌群の消毒は同時に並行して進行する。従って、色度の減少量の計測値をもとに大腸菌群残留率を推算することができる。最も単純なアルゴリズムは、色度残留率と大腸菌群残留率を等しいとすることである。

消毒効果成分Ａ反応部５の流入水３における流入水質計測器４ｂ(色度をＣ¹⁰ _bとする)と、処理水質計測器９ｃにより得られる処理水質情報１１ｃ(色度をＣ⁶ _bとする)を用いて、色度残留率Ｒ_cAを次式で求める。
Ｒ_cA＝Ｃ⁶ _b／Ｃ¹⁰ _b …（１２）
同様に、処理水質計測器９ｃにより得られる処理水質情報１１ｃ(色度をＣ⁶ _bとする)と、処理水質計測器９ｂにより得られる処理水質情報１１ｂ(色度をＣ⁸ _bとする)を用いて、色度残留率Ｒ_cBを次式で求める。
Ｒ_cb＝Ｃ⁸ _b／Ｃ⁶ _b …（１３）
大腸菌残留率目標値をＲ_a0、実際の大腸菌残留率をＲ_aとすると、色度残留率Ｒ_cA,R_cBは上述の仮定から（１４）式となる。
Ｒ_cA × R_cB ＝ Ｒ_a＜Ｒ_a0 …（１４）
従って、（４）式で表わされる水質項目ｂの除去性能と（１４）式の条件で、他の実施の形態と同様に運転コストが最小になるように運転条件を算出し、注入量を制御する。

第３の実施の形態によれば、消毒効果成分Ｂに微細空気気泡含有水を用いた場合にも、処理水質の目標値を満足し、かつ消毒成分の注入にかかる運転コストの総和を最小にする運転制御が可能になる。

本発明の第１の実施形態による中水製造装置の構成図。 消毒効果成分注入率と水質項目の除去率の関係を示す模式図。 オゾンおよび塩素剤の注入量と運転コストの関係を示す模式図。 本発明の第２の実施形態による中水製造装置の構成図。 塩素剤注入率と残留塩素濃度の関係を示す模式図。 本発明の第３の実施形態による中水製造装置の構成図。

符号の説明

１…流入下水、２…固液分離・有機物／栄養塩除去施設、３…流入水、４a,４b…流入水質計測器、５…消毒効果成分Ａ反応部、６…流入水、７…消毒効果成分Ｂ反応部、８…処理水、９a,９b…処理水質計測器、１０a,１０b…流入水質情報、１１a,１１b,１１c…処理水質情報、１２a,１２b…処理水質目標値、１３…適正運転操作量演算手段、１４…消毒機能保有装置Ａ運転操作量、１５…消毒機能保有装置Ｂ運転操作量、１６…消毒機能保有装置Ａ、１７…消毒機能保有装置Ｂ、１８…消毒効果成分Ａ、１９…消毒効果成分Ｂ、３０…水質項目ａ処理水質代替指標計測器、４０…処理水代替指標情報。

Claims (10)

1. 下水処理プロセスの出口に複数の消毒機能保有装置と、中水製造プロセスを制御する制御装置を備え、下水を原水として中水を製造する装置であって、
   前記制御装置は、上流側の消毒機能保有装置入口の流入水および下流側の消毒機能保有装置出口の処理水の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水質目標値を満足しかつ前記消毒機能保有装置全体の運転コストの総和を最小とする運転操作量の最適値を計算し、該最適値に従って前記消毒機能保有装置の各々を制御することを特徴とする中水製造装置。
2. 請求項１において、前記処理水質目標値が複数で、この水質目標値に対応する水質情報が計測されることを特徴とする中水製造装置。
3. 請求項２において、前記流入水の複数の水質情報と前記複数の消毒機能保有装置による各効果成分の注入率に基いて前記処理水の水質目標ごとの水質情報を計算し、この計算された水質情報が前記処理水質目標値を満たすことを特徴とする中水製造装置。
4. 請求項３において、前記処理水の計算される水質情報と計測される水質情報との差を求め、この差を加えて前記処理水質目標値を補正することを特徴とする中水製造装置。
5. 請求項１において、前記最適値はあらかじめ備えた処理効果テーブルあるいは処理効果関数にしたがって計算することを特徴とする中水製造装置。
6. 請求項１において、前記上流側の消毒機能保有装置がオゾン注入装置、前記下流側の消毒機能保有装置が塩素剤注入装置または微細空気気泡含有水注入装置からなり、前記流入水および前記処理水のそれぞれの水質情報が大腸菌の生存固体数と色度である中水製造装置。
7. 請求項１において、前記複数の消毒機能保有装置の組が異なる処理水質別に並列化されてなり、複数の中水用途に対応した処理水質目標値の条件を満足し、かつ全体の運転コストの総和を最小化するように制御されることを特徴とする中水製造装置。
8. 下水処理プロセスの出口にオゾン処理部、その下流側に塩素剤処理部と、中水製造プロセスを制御する制御装置を備え、下水を原水として中水を製造する装置であって、
   前記制御装置は、前記オゾン処理部の流入水と流出水の色度および前記塩素剤処理部の処理水の色度と残留塩素濃度の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水色度目標値と処理水残留塩素目標値の条件を満足し、かつオゾン注入装置と塩素剤注入装置の運転コストの総和を最小とするオゾン注入装置の運転操作量と塩素剤注入装置の運転操作量の最適値を計算し、この最適値に従ってオゾン注入率と塩素剤注入率を制御することを特徴とする中水製造装置。
9. 下水処理プロセスの出口にオゾン処理部、その下流側に微細空気含有水処理部と、中水製造プロセスを制御する制御装置を備え、下水を原水として中水を製造する装置であって、
   前記オゾン処理部の流入水の色度を計測する第１の色度計測器と、前記微細空気含有水処理部の流入水の色度を計測する第２の色度計測器と、前記微細空気含有水処理部の処理水の色度を計測する第３の色度計測器を備え、
   前記制御装置は、前記第１の色度計測器、第２の色度計測器及び第３の色度計測器の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水大腸菌目標値と処理水色度目標値の条件を満足し、かつオゾン注入装置と微細空気含有水注入装置の運転コストの総和を最小とするオゾン注入装置の運転操作量と微細空気含有水装置の運転操作量の最適値を計算し、これらの最適値に従ってオゾン注入率と微細空気含有水注入率を制御することを特徴とする中水製造装置。
10. 下水処理プロセスからの下水を原水として中水を製造する中水製造方法であって、
    下水処理プロセスの出口にシリアルに配置された第１の消毒機能保有装置に入る流入水および第２の消毒機能保有装置から出る処理水の水質情報に基づき、あらかじめ与えられた処理水質目標値を満足しかつ前記消毒機能保有装置全体の運転コストの総和を最小とする運転操作量の最適値を計算し、該最適値に従って前記消毒機能保有装置の各々を制御することを特徴とする中水製造方法。

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