JP2008055354A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン注入後における処理水の酸化副生成物濃度をリアルタイムにチェックすることにより、酸化副生成物の生成を低く抑えることができる水処理装置を提供する。
【解決手段】オゾン反応槽３でオゾン処理された処理水から、被処理水中の成分と供給されたオゾンとの反応により生成された有害性の酸化副生成物の濃度を酸化副生物濃度測定装置５によって連続又は半連続的に測定する。そして、この酸化副生成物測定装置５で測定された過去の濃度を酸化副生成物濃度予測装置６で統計処理してデータテーブルを作成し、今後の濃度を予測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、浄水場のオゾンによる高度処理に代表される上水、下水、産業廃水などをオゾンにより処理する水処理装置に関する。

従来、例えば浄水場のオゾンを利用した高度処理工程では、凝集沈澱処理や、更に砂ろ過処理した処理水にオゾンを注入して、残存している有機物の酸化分解を行い、異臭味の低減や、トリハロメタンなど有害性消毒副生成物の生成を抑制している。この場合、オゾンの注入率は、有機物の分解が充分行われるように調整されてきた。しかし近年、オゾンを過剰に注入すると、被処理水中に臭化物イオンが含まれていた場合、有害性酸化副生成物が生成することが明らかになってきており、水道水質基準に酸化副生成物の規制値が設けられた。このため、オゾンを利用した高度処理工程を備えた浄水場では、酸化副生成物の監視として処理水の酸化副生成物濃度の分析が義務付けられており、水質試験室などにおいて機器分析機によって日１回程度分析されている。

このように原水にオゾンを注入して処理を行う場合、原水中に臭素が含まれていると、過剰オゾンにより、酸化副生成物として臭素酸が生成する。臭素酸は発ガン性が疑われており、生成抑制が必要となっている。

そこで、過剰オゾンを分解して臭素酸の生成を抑制することが提案されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。しかし、そもそも過剰オゾンが生じることは、高価なオゾンを無駄に供給していることであり、大規模なオゾン発生装置を必要とし、電力消費量の増大を招いてしまう。
特開２００２−２１０４６２号公報 特開２０００−２８８５６２号公報

一般に、原水水質は時間変動があり、これに応じて原水のオゾン要求量も変動する。オゾン要求量の高い状態にオゾン注入率を設定すると、オゾン要求量が低下した場合には過剰注入となり、酸化副生成物が生成する危険性が高まる。前述した現在の酸化副生成物の分析頻度では、原水の水質変動による酸化副生成物濃度の変動を充分捕らえることができない。このため、リアルタイムに酸化副生成物をチェックしてオゾン注入率を決定する手段が必要である。

本発明の目的は、オゾン注入後における処理水の酸化副生成物濃度をリアルタイムにチェックすることにより、酸化副生成物の生成を低く抑えることができる水処理装置を提供することにある。

本発明による水処理装置は、被処理水に対しオゾンが供給されオゾン処理が行われるオゾン反応槽と、このオゾン反応槽で処理された処理水から、前記被処理水中の成分と供給されたオゾンとの反応により生成された有害性の酸化副生成物の濃度を連続又は半連続的に測定する酸化副生物濃度測定装置と、この酸化副生成物測定装置で測定された濃度を統計処理してデータテーブルを作成し、今後の濃度を予測する酸化副生成物濃度予測装置とを備えたことを特徴とする。

本発明では、酸化副生成物測定装置として、イオンクロマトグラフィ又はイオンクロマトグラフィ・ポストカラム法による測定装置を用いるとよい。

また、本発明では、酸化副生成物濃度予測装置で予測された濃度に対応するオゾン注入量もしくはオゾン注入率を算出するオゾン注入率設定値演算装置をさらに設けるとよい。

また、本発明では、オゾン注入率設定値演算装置により求められたオゾン注入量もしくはオゾン注入率が目標値として設定され、この設定された目標値に基づいてオゾンをオゾン反応槽に供給させるオゾン注入率目標値設定装置をさらに設けてもよい。

また、本発明では、オゾン反応槽には、溶存オゾン濃度測定装置が設けられ、この溶存オゾン濃度測定装置により測定されたオゾン反応槽内の溶存オゾン濃度が、予め設定された目標溶存オゾン濃度となるようにオゾン反応槽へのオゾン注入量を制御する制御システムを備え、この制御システムの前記目標溶存オゾン濃度を、酸化副生成物濃度予測装置で予測された濃度から求める目標溶存オゾン濃度演算装置をさらに備えた構成としてもよい。

また、本発明では、オゾン反応槽に流入する被処理水の水質を測定する水質センサを設け、酸化副生成物濃度予測装置は、この水質センサの測定値を用いて、予め設定された関係により濃度予測値を補正するように構成してもよい。

さらに、本発明では、水質センサとして、蛍光分析計を用い、被処理水中の有機物濃度や被オゾン酸化物質濃度を測定するようにしてもよい。

本発明によれば、オゾン処理された処理水から、供給されたオゾンとの反応により生成された有害性の酸化副生成物の濃度を連続又は半連続的に測定するので、この酸化副生物の今後の濃度を予測して、その生成を抑えるように制御することが可能となった。

以下、本発明による水処理装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、この実施の形態による水処理装置を示している。図１において、１は被処理水の貯留槽で、オゾン処理をこれから行う被処理水を一旦貯留する。この貯留槽１内の被処理水はポンプ２によりオゾン反応槽３に供給される。オゾン反応槽３では、供給されたオゾン被処理水に対して、オゾン発生装置４から供給されるオゾンガスを接触させ、被処理水に含まれている汚濁物質を酸化分解する。この酸化分解によって浄化されたオゾン処理水は、オゾン反応槽３から排出されて次のプロセスに送られる。

５は酸化副生成物濃度測定装置で、オゾン反応槽３から排出されたオゾン処理水の一部を導入し、処理水中の酸化副生成物濃度を連続もしくは半連続的に測定する。６は酸化副生成物濃度予測装置で、酸化副生成物測定装置５で連続もしくは半連続的に測定された濃度を統計処理してデータテーブルを作成し、今後の濃度を予測する。すなわち、酸化副生成物濃度予測装置６では、これまでの酸化副生成物濃度測定結果を元に、季節毎や曜日毎などのデータテーブルを作成して変化の傾向を捕らえ、近い将来の酸化副生成物濃度の予測を行う。この予測結果は表示装置７に送り、オゾン処理工程の運転・監視員８に情報を提供する。

なお、この表示装置７には、前記酸化副生成物測定装置５の測定結果を送っても良い。運転・監視員８は，これらの情報を元に，オゾン処理工程の今後の運転計画を立てることができる。

ここで、酸化副生成物濃度測定装置５としては、イオンクロマトグラフィを用いるとよい。このイオンクロマトグラフィを用いると、オゾン処理水中に生成された酸化副生成物（例えば、臭素酸）濃度を連続もしくは半連続的に、すなわち、オンラインで測定することができる。また、酸化副生成物濃度測定装置５として、イオンクロマトグラフィ・ポストカラム法連続測定装置を用いることにより、より正確な酸化副生成物濃度を測定することができ、濃度の情報や予測結果をより高い精度で提供することができる。

図２の実施の形態では、酸化副生成物濃度予測装置６の予測結果から、次のオゾン処理工程の運転パラメータを算出し、情報として運転・管理員８に提供している。すなわち、オゾン注入率設定値演算装置１０を設け、酸化副生成物濃度予測装置６で予測された濃度に対応するオゾン処理工程での運転パラメータ、例えば、オゾン注入量もしくはオゾン注入率を算出する。

このオゾン注入率設定値演算装置１０で求められるオゾン処理工程のパラメータは、上述したオゾン注入量のほか、オゾン発生装置４におけるオゾン発生濃度などでもよい。

このようにして求められた運転パラメータは表示装置７に送られ運転・監視員８に提供される。運転・監視員８は、オゾン注入率設定値演算装置１０の演算結果を情報として受け取ることにより、次のオゾン処理工程の運転パラメータの決定を、容易にすることができる。

１１はオゾン注入率目標値設定装置で、オゾン注入率演算手段１０により求められたオゾン注入量もしくはオゾン注入率が、運転・監視員８により目標値として設定される。オゾン注入率目標値設定装置１１では、この設定された目標値に基いてオゾン発生装置４を制御し、適切な量のオゾンをオゾン反応槽３に供給させる。すなわち、運転・監視員８が、得られた情報から判断した結果を、オゾン注入率目標値設定装置１１において設定することにより、オゾン処理工程をより適切に運転することができる。

次に、図３に示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、オゾン注入率設定値演算装置１０で求められた結果を、直接オゾン注入率目標値設定装置１１に送ることにより、オゾン処理工程の自動運転を行うようにしている。このように自動運転を行なうことにより、オゾン処理工程の運転・管理員８の負担を減らし、オゾン処理工程の運転を容易にすることができる。

なお、オゾン注入設定値演算装置１０の結果は、表示装置７により、運転・管理員８に対しても情報として提供されるため、運転・監視員８の判断によって、自動運転の解除や手動による設定値の入力をできるようにしても良い。

次に、図４に示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、オゾン反応槽３に、溶存オゾン濃度測定装置１３を設け、オゾン反応槽３内の溶存オゾン濃度を測定している。また、オゾン反応槽３内の目標溶存オゾン濃度を設定するための目標溶存オゾン濃度設定装置１４を設ける。そして、溶存オゾン濃度測定装置１３により測定されたオゾン反応槽３内の溶存オゾン濃度が、設定装置１４により予め設定された目標溶存オゾン濃度となるように、オゾン反応槽３へのオゾン注入量を制御する制御システム２１を構成する。この制御システム２１の目標溶存オゾン濃度は、酸化副生成物濃度予測装置６で予測された濃度に基づき、目標溶存オゾン濃度演算装置１２により求め、表示装置７に表示して運転・監視員８に提供する。

この実施の形態では、上述のように、オゾン反応槽３の中間、または出口における溶存オゾン濃度を溶存オゾン濃度測定装置１３で測定し、その結果をフィードバックして溶存オゾン濃度一定制御を行っている。そして、このようなオゾン処理工程において、酸化副生成物濃度予測装置６の結果から、次の目標溶存オゾン濃度を目標溶存オゾン濃度演算装置１２において演算し、その結果を、表示装置７を介して運転・監視員８に情報として提供するものである。運転・監視員８は、この情報を元に容易に溶存オゾン濃度の設定値を決定し、溶存オゾン濃度設定装置１４に設定値を入力することにより、より適切なオゾン処理工程の運転を行うことができる。

次に、図５で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、貯留槽１に水質センサ１５を設け、オゾン反応槽３に流入する被処理水の水質を測定する。そして、酸化副生成物濃度予測装置６は、この水質センサ１５の測定値を用いて、予め設定された関係により濃度予測値を補正する。すなわち、被処理水の水温や、ｐＨ、臭化物濃度などが異なると、酸化副生成物濃度の変化状況が異なってくるので、水質センサ１５によりこれらを測定し、その結果により補正を行いことでより正確に酸化副生成物濃度を予測することができる。

この実施の形態では、オゾン被処理水の水質を水質センサ１５で測定し、この水質の測定結果を酸化副生成物濃度予測装置６に送り、この結果を利用して酸化副生成物の濃度予測を補正することにより予測精度を向上させることができる。これにより、原水の水質変動にも対応したより高精度の酸化副生成物濃度予測が可能となる。水質センサ１５はオゾン被処理水の貯留槽１内部のほか、その前後の配管やオゾン反応槽３の入口に設置しても良い。

また、オゾン被処理水の水質を測定する水質センサ１５として，蛍光センサ１６を用いてもよい。水質センサ１５として蛍光センサを用いることにより、オゾン被処理水中の有機物濃度や被オゾン酸化物質濃度を測定することができるため、より酸化副生成物濃度の予測精度を向上させることができる。

次に、図６で示す実施形態を説明する。この実施の形態では、溶存オゾン濃度計１３による溶存オゾン濃度一定制御を行うオゾン処理工程において、酸化副生成物濃度測定装置５の結果と、オゾン被処理水の水質を測定する蛍光センサ１６の結果から、酸化副生成物濃度予測装置６で精度の高い酸化副生成物濃度予測を行う。そして、その結果が一定の限度を超えた場合に情報や警報を運転・管理員８に送る通信装置１７、１８を設け、必要に応じて運転・管理員８が遠隔で溶存オゾン濃度設定装置１４に設定情報を送り、運転パラメータの変更を行うように構成した。これにより、遠隔においてもオゾン処理工程の情報の入手や設定変更が可能となるため、より安全に安定したオゾン処理工程の運転が可能となる。通信装置１７，１８は，情報や警報の受信、オゾン処理工程の運転パラメータの設定のいずれか片方でも良い。

以上説明してきたように、酸化副生成物濃度の測定結果により酸化副生成物濃度予測を行い、オゾン処理工程のオゾン注入率、オゾン注入量、オゾン発生濃度、溶存オゾン濃度などの設定値の決定を容易にし、適切なオゾン処理を行うことが出来る。

本発明による水処理装置の一実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明による水処理装置の、オゾン注入量設定値演算装置及びその設定装置を設けた実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明による水処理装置の、オゾン注入量設定値演算装置及びその設定装置を設けて自動化した実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明による水処理装置の、溶存オゾン目標値演算装置及び溶存オゾン一定制御を実施する制御システムを設けた実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明による水処理装置の、被処理水に対する水質センサを設けて酸化副生成物濃度予測装置を補正する実施の形態を示す機能ブロック図である。 本発明による水処理装置の、通信装置を設けて遠隔制御可能とした実施の形態を示す機能ブロック図である。

符号の説明

３ オゾン反応槽
４ オゾン発生装置
５ 酸化副生成物濃度測定装置
６ 酸化副生成物濃度予測装置
７ 表示装置
１０ オゾン注入率設定値演算装置
１１ オゾン注入率目標値設定装置
１２ 目標溶存オゾン濃度演算装置
１３ 溶存オゾン濃度測定装置
１４ 溶存オゾン濃度設定装置
１５ 水質センサ

Claims (7)

1. 被処理水に対しオゾンが供給されオゾン処理が行われるオゾン反応槽と、
   このオゾン反応槽で処理された処理水から、前記被処理水中の成分と供給されたオゾンとの反応により生成された有害性の酸化副生成物の濃度を連続又は半連続的に測定する酸化副生物濃度測定装置と、
   この酸化副生成物測定装置で測定された濃度を統計処理してデータテーブルを作成し、今後の濃度を予測する酸化副生成物濃度予測装置と、
   を備えたことを特徴とする水処理装置。
2. 酸化副生成物測定装置として、イオンクロマトグラフィ又はイオンクロマトグラフィ・ポストカラム法による測定装置を用いたことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
3. 酸化副生成物濃度予測装置で予測された濃度に対応するオゾン注入量もしくはオゾン注入率を算出するオゾン注入率設定値演算装置をさらに設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。
4. オゾン注入率設定値演算装置により求められたオゾン注入量もしくはオゾン注入率が目標値として設定され、この設定された目標値に基づいてオゾンをオゾン反応槽に供給させるオゾン注入率目標値設定装置をさらに設けたことを特徴とする請求項３に記載の水処理装置。
5. オゾン反応槽には、溶存オゾン濃度測定装置が設けられ、この溶存オゾン濃度測定装置により測定されたオゾン反応槽内の溶存オゾン濃度が、予め設定された目標溶存オゾン濃度となるようにオゾン反応槽へのオゾン注入量を制御する制御システムを備え、この制御システムの前記目標溶存オゾン濃度を、酸化副生成物濃度予測装置で予測された濃度から求める目標溶存オゾン濃度演算装置をさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水処理装置。
6. オゾン反応槽に流入する被処理水の水質を測定する水質センサを設け、酸化副生成物濃度予測装置は、この水質センサの測定値を用いて、予め設定された関係により濃度予測値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の水処理装置。
7. 水質センサとして、蛍光分析計を用い、被処理水中の有機物濃度や被オゾン酸化物質濃度を測定することを特徴とする請求項６に記載の水処理装置。

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