JP2008279412A - 薬注制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現状の処理水質が良好な場合であっても薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させることが試みられ、これによって薬品コストを低下させることが可能となる薬注制御方法を提供する。
【解決手段】薬品添加後の水質が基準範囲内にあり良好である場合であっても、この良好状態が規定時間以上継続した場合には、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を所定量減少させる。このように薬注量を減少させてみてもなお水質が規定時間以上にわたって良好範囲であるならばさらに薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させてみる。このようにして、現状の水質指標値が基準範囲（良好範囲）であったとしても薬注量を減少させることを試みることにより、より少ない薬注量で良好な水質の処理水を得ることが可能となり、薬品コスト低減を達成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、被処理水への薬品の添加量（薬注量）を制御する薬注制御方法に係り、特に凝集剤の薬注量制御に好適な薬注制御方法に関する。

被処理水に凝集剤を添加して凝集処理を行う場合、良好な処理水質となるように凝集剤を添加することが好ましく、そのために、凝集処理水の水質を測定し、この測定結果に基づいて薬注量を制御することが広く行われている（例えば、下記特許文献１〜４）。

また、凝集剤の薬注量が過剰になることを防止することも望ましく、下記特許文献１にはフロック同伴水の濁度の悪化に基づいて過剰添加を検知し、凝集剤添加量を減少させることが記載されている。
特開平９−１９６０６ 特開２００２−３２０９７５ 特開２００５−７３３８ 特開２００６−５５８０４

上記の従来技術においては、処理水の水質が良好である場合には、凝集剤の薬注量を変化させず、処理水質が悪化してくると薬注量を変化させている。

例えば、特許文献１では、処理水の濁度が３０ｍｇ／Ｌ未満となった場合には、そのときの薬注量を維持するようにしている（同号公報の図４）。

特許文献３では、凝集液中のフロックが基準範囲の大きさである場合には、その時点での薬注量を維持する（同号公報００２８段落）。

このような制御方式では、現状の処理水質が良好である場合には薬注量が維持されるため、薬品コストを低下させることができない。

本発明は、現状の処理水質が良好な場合であっても薬注量を減少させることが試みられ、これによって薬品コストを低下させることが可能となる薬注制御方法を提供することを目的とする。

請求項１の薬注制御方法は、被処理水に薬品を添加し、添加後の水の水質指標値を測定し、この測定結果に基づいて薬注量および／または薬注量を制御する設定値を制御する薬注制御方法において、該水質指標値が規定時間以上継続して予め設定した基準範囲内にある場合に薬注量および／または薬注量を制御する設定値を所定量減少させる工程を有することを特徴とするものである。

請求項２の薬注制御方法は、請求項１において、最少薬注量および／または薬注量を制御する設定値の最小設定値を設定しておき、薬注量および／または該設定値を該最少薬注量以上、および／または該最小設定値以上の範囲で制御することを特徴とするものである。

請求項３の薬注制御方法は、請求項１又は２において、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させた後に水質指標値が前記基準範囲を逸脱する場合に薬注量および／または薬注量を制御する設定値を増加させる工程を有することを特徴とするものである。

請求項４の薬注制御方法は、請求項３において、最多薬注量および／または薬注量を制御する設定値の最大設定値を設定しておき、薬注量および／または該設定値を該最多薬注量以下および／または該最大設定値以下の範囲で制御することを特徴とするものである。

請求項５の薬注制御方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記薬品は凝集剤であり、前記薬注量は凝集剤の薬注量であることを特徴とするものである。

請求項６の薬注制御方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記薬品は凝集剤及びｐＨ調整剤であり、凝集剤の薬注量とｐＨ調整剤の添加量を制御するｐＨ設定値とを制御することを特徴とするものである。

請求項７の薬注制御方法は、請求項５又は６において、凝集剤は無機凝集剤であることを特徴とするものである。

請求項８の薬注制御方法は、請求項５又は６において、凝集剤は無機凝集剤と有機凝集剤であることを特徴とするものである。

本発明の薬注制御方法によると、薬品添加後の水質が基準範囲内にあり良好である場合であっても、この良好状態が規定時間以上継続した場合には、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を所定量減少させる。このように薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させてみてもなお水質が規定時間以上にわたって良好範囲であるならばさらに薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させてみる。

このようにして、現状の水質指標値が基準範囲（良好範囲）であったとしても薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させることを試みることにより、より少ない薬注量で良好な水質の処理水を得ることが可能となり、薬品コスト低減を達成することができる。

なお、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を低下させすぎると、原水水質の急激な変動等により、水質指標値が悪化した場合に即座に水質指標値を満足する値に回復させることができなくなるおそれがあるので、最少薬注量および／または前記設定値の最小設定値を設定しておき、この最少薬注量や最小設定値を下回らない薬注量、薬注量を制御する設定値となるように制御するのが好ましい。

薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させてみたところ水質指標値が基準範囲を逸脱する場合には、薬注量を増加させる（例えば元に戻す）ようにするのが好ましい。

この場合、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を多くしても水質指標値が良好にならないときには、薬注量および／または薬注量を制御する設定値をさらに増加させることになるが、薬注量や薬注量を制御する設定値以外の因子によって水質指標値が悪化していることも考えられるので、薬注量および／または薬注量を制御する設定値は予め設定した最多薬注量および最大設定値を上回らないように制御するのが好ましい。

本発明において、薬注量を制御する設定値としては、ｐＨ調整剤の薬注量を制御するｐＨ設定値や、酸化剤や還元剤の薬注量を制御する酸化還元電位設定値等が挙げられるが、薬注量に影響を与える設定値であれば、限定はされない。本発明により制御された設定値に沿って行われる薬注量の制御方法はどのような方法を用いても良く、例えば、本発明の制御方法により制御されたｐＨ設定値となるように薬注されるｐＨ調整剤の薬注量はＰＩＤ制御、ＰＩ制御または、Ｐ制御により行うのが好ましいが、それらに限定されない。

本発明は、凝集剤の薬注量制御に適用するのに好適であり、良好な水質の凝集処理水を低薬品コストにて得ることが可能となる。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

第１図は実施の形態に係る薬注制御方法が適用される凝集処理装置の系統図、第２図は実施の形態に係る薬注制御方法を示すフローチャートである。

第１図において、原水（被処理水）は第１反応槽１に導入され、アルカリ添加装置と無機凝集剤の添加装置３とからそれぞれアルカリ水溶液と無機凝集剤とが添加され、撹拌機（図示略）によって撹拌される。

このアルカリとしてはＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）_２，Ｎａ_２ＣＯ_３，ＮａＨＣＯ_３などが好適である。

無機凝集剤としては、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ）、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などが例示される。

この第１反応槽にはｐＨ計４が設けられており、後述の第２図の制御によるｐＨ設定値となるようにアルカリ添加装置２からのアルカリの添加量が薬注制御器（図示略）によって制御される。なお、このアルカリ薬注量の制御は、ＰＩＤ制御、ＰＩ制御又はＰ制御が好適であるが、これに限定されない。第１反応槽１内では、無機凝集剤からフロックが生成し、原水中の懸濁物質が凝集する。

なお、原水がアルカリ性のものであるときには、添加装置２からは酸を添加すればよい。また、原水の性状に応じて、酸とアルカリの添加を行うようにしてもよい。

この凝集反応液は、第１反応槽１から第２反応槽５へ導入され、高分子凝集剤が添加装置６によって添加され、撹拌機（図示略）によって緩く撹拌される。この高分子凝集剤の添加により、フロックが成長し、凝集反応がさらに進行する。この凝集状態が凝集状態検知センサ１０によって検知される。この凝集状態検知センサ１０の検知信号は、薬注制御器（図示略）に入力され、この薬注制御器からの制御信号によって無機凝集剤、ｐＨ設定値および高分子凝集剤の添加量が制御される。

第２反応槽５内の凝集反応液は、縦仕切壁８の下部を回り込んで上昇流路９に流入し、フロックを含まない処理水は上昇流路９の上部から処理水として流出する。沈降したフロックよりなるスラッジは第２反応槽５の下部から取り出される。

なお、第２反応槽５内の凝集反応液を固液分離装置に導入して固液分離処理してもよい。

上記の凝集状態検知センサ６としては濁度計、粘度計、熱伝導率計、導電率計、比色計（色度計）、透視度計など各種方式のものを用いることができるが、中でも特開２００２−１９５９４７号に記載の凝集モニタリング装置が好適である。この凝集モニタリング装置は、流体にレーザ光を照射し、その散乱光を受光する光散乱方式を改善したものである。

次に、この凝集処理装置における各添加装置２，３，６からの薬注量の制御方法の一例について説明する。

アルカリの薬注量は、ｐＨ計４の検出ｐＨが中性域例えば６．５〜７．５となるように制御されても、第２図の方法に従って制御されてもよい。

無機凝集剤の薬注量は次に説明する第２図のフローに従って制御される。

高分子凝集剤の薬注量は、無機凝集剤の薬注量に比例して制御されるか、第２図のフローに従って制御される。

第２図を参照して無機凝集剤の薬注制御方法を説明する。

以下の説明における記号の定義は次の通りである。

Ａ：薬注量
Ａ_ｍｉｎ：最小薬注量
Ａ_ｍａｘ：最多薬注量
ａ：薬注変化量
Ｇ：水質指標値（凝集状態検知センサ１０の検知値）
Ｇ_ｍａｘ：水質指標値の基準範囲上限

第２図において、ステップ１１にて凝集状態検知センサ１０が検知している現時点での凝集状態たる水質指標値Ｇが、予め設定した基準範囲上限値Ｇ_ｍａｘよりも小さい範囲（基準範囲）に入っているか判断する。この範囲に入っている場合（すなわち、凝集状態が良好である場合）には、ステップ１２に進み、規定時間（例えば０．１〜６０分）が経過するまで待つ。規定時間が経過する間、継続して水質指標値ＧがＧ_ｍａｘよりも小さい範囲に入っているならば、ステップ１３に進み、薬注量を所定量だけ少なくした薬注量（Ａ−ａ）を演算し、このＡ−ａが最少薬注量Ａ_ｍｉｎを下回らないか判断する。Ａ−ａがＡ_ｍｉｎ以上であるならば、ステップ１４に進み、Ａ−ａを新しい薬注量Ａに設定し、従前よりもａだけ少なくした薬注量にて薬注量を行い、所定時間（例えば１〜６０分）待機した後、ステップ１１に戻る。ステップ１３において、Ａ−ａが最少薬注量Ａ_ｍｉｎを下回るときには、薬注量は変えずにステップ１１に戻る。

ステップ１１において、現状のＧ値が良好な上記基準範囲を逸脱する場合には、ステップ１５に進み、薬注量を所定量だけ多くした薬注量（Ａ＋ａ）を演算し、このＡ＋ａが上限薬注量Ａ_ｍａｘを上回らないか判断する。Ａ＋ａがＡ_ｍａｘ以下であるならば、ステップ１６に進み、Ａ＋ａを新しい薬注量Ａに設定し、従前よりもａだけ多くした薬注量にて薬注量を行い、所定時間（例えば０．１〜６０分）待機した後、ステップ１１に戻る。ステップ１５において、Ａ＋ａが上限薬注量Ａ_ｍａｘを上回るときには、薬注量は変えずにステップ１１に戻る。

ステップ１１〜１４によれば、凝集状態が良好である場合であっても、薬注量を順次ａずつ減少させるので、凝集状態が良好な状態を維持することができる範囲で薬注量を最少量まで減少させることができ、薬品コストを低下させることができ、また発生するスラッジ量を減らすこともできる。

この実施の形態では無機凝集剤を第２図の制御方法によって制御しているが、ｐＨ設定値や高分子凝集剤の薬注量も併行して第２図の制御方法によって制御することが好ましい。

ｐＨ設定値の第２図の制御方法によって制御する実施の形態においては、記号の定義を次の通りに読み替えて無機凝集剤と同様にｐＨ設定値の制御を行う。

Ａ：ｐＨ設定値
Ａ_ｍｉｎ：最小ｐＨ設定値
Ａ_ｍａｘ：最大ｐＨ設定値
ａ：ｐＨ設定値変化量
Ｇ：水質指標値（凝集状態検知センサ１０の検知値）
Ｇ_ｍａｘ：水質指標値の基準範囲上限

無機凝集剤とｐＨ設定値の両方を制御する場合、無機凝集剤の薬注量の制御とｐＨ設定値の制御は各制御にかける時間を予め設定して、設定時間が経過したら別の制御に移るようにして、交互に制御を行うことが好ましい。また、各制御にかける時間を設定する代わりに、各制御のプログラムの繰り返し回数、例えばステップ１１を計算した回数を予め設定して、設定回数となったら別の制御に移るようにすることもできる。この実施の形態においては、無機凝集剤の薬注量を削減した方がｐＨ調整剤を削減するよりもコスト削減やスラッジ量低減効果が高いため、無機凝集剤の薬注量の制御時間または制御プログラムの繰り返し回数をｐＨ設定値の制御時間または制御プログラムの繰り返し回数よりも多く設定することが好ましい。また、無機凝集剤の薬注量またはｐＨ設定値が予め設定した上限値Ａ_ｍａｘを上回った場合または下限値Ａ_ｍｉｎを下回った場合に、別の制御に移るようにして、交互に制御を行うこともできる。

上記実施の形態では水質指標値として値が小さいほど凝集状態が良好であることを示す凝集状態検知センサにより得られた値を用いたため、水質指標値の基準範囲はＧ≦Ｇ_ｍａｘと設定されたが、値が大きいほど良好な状態であることを示す水質指標値を用いる場合には、水質指標値の基準範囲はＧ≧Ｇ_ｍｉｎ（Ｇ_ｍｉｎ：水質指標値の基準範囲下限）とすることができ、良好な状態の上限値と下限値を持つ水質指標値を用いる場合には、水質指標値の基準範囲をＧ_ｍｉｎ≦Ｇ≦Ｇ_ｍａｘとすることもできる。

このような制御方法は排水の凝集処理に適用するのに好適であるが、その他の水の凝集処理にも適用可能である。また、凝集処理以外の浮上処理、生物的リン除去処理、色度除去処理、脱臭処理などの薬注量や薬注量を制御する設定値の制御にも適用可能である。

実施例１
第１図に示す凝集処理装置において、次の条件にて生物処理排水を処理した。この際、無機凝集剤の薬注量Ａ_ＰＡＣとｐＨ設定値Ａ_ｐＨとを第２図のフローに従って制御した。

第１反応槽容積：１ｍ^３
第２反応槽容積：１ｍ^３
凝集状態検知センサ：特開２００２−１９５９４７号に記載の
凝集モニタリング装置
原水流量：３３３Ｌ／ｍｉｎ
凝集剤：ＰＡＣ１０ｗｔ％水溶液（ａｓＡｌ_２Ｏ_３）
アルカリ：ＮａＯＨ２５ｗｔ％水溶液
ステップ１２の規定時間：３０秒
ステップ１４，１６の所定時間：２５秒
水質指標値上限値Ｇ_ｍａｘ：１０
水質指標値Ｇの基準範囲：Ｇ≦１０
ＰＡＣの最多薬注量Ａ_ｍａｘ：１２０ｍＬ／分
ＰＡＣの最少薬注量Ａ_ｍｉｎ：５ｍＬ／分
ＰＡＣの薬注変化量ａ_ＰＡＣ：次式
ａ_ＰＡＣ＝（Ｇ_ｍａｘ／２−Ｇ）×０．５／１００×Ａ_ＰＡＣ
ただし、Ａ_ＰＡＣは現状でのＰＡＣの薬注量である。

最大ｐＨ設定値Ａ_ｍａｘ：７（−）
最小ｐＨ設定値Ａ_ｍｉｎ：６（−）
ｐＨ設定値変化量ａ_ｐＨ：次式
ａ_ｐＨ＝（Ｇ_ｍａｘ／２−Ｇ）×０．１／１００×Ａ_ｐＨ
ただし、Ａ_ｐＨは現状でのｐＨ設定値である。

ＰＡＣの薬注量Ａ_ＰＡＣとｐＨ設定値Ａ_ｐＨの制御時間は、それぞれ１０分と５分と設定し、制御時間が経過したら、もう一方の制御に移るようにして、交互に制御を行った。

この条件で１１０分間運転を行ったときの凝集剤薬注量、ｐＨ設定値及び凝集状態指標値Ｇの経時変化を第３図に示す。

第３図の通り、この実施例によると、良好な凝集状態を保ったままＰＡＣの薬注量を約２０％減少させ、アルカリの薬注量を約５％減少させることができた。

凝集装置の系統図である。 薬注制御方法を示すフローチャートである。 実施例の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１反応槽
２ 第２反応槽
９ 上昇流路

Claims (8)

1. 被処理水に薬品を添加し、添加後の水の水質指標値を測定し、この測定結果に基づいて薬注量および／または薬注量を制御する設定値を制御する薬注制御方法において、
   該水質指標値が規定時間以上継続して予め設定した基準範囲内にある場合に薬注量および／または薬注量を制御する設定値を所定量減少させる工程を有することを特徴とする薬注制御方法。
2. 請求項１において、最少薬注量および／または薬注量を制御する設定値の最小設定値を設定しておき、薬注量および／または該設定値を該最少薬注量以上、および／または該最小設定値以上の範囲で制御することを特徴とする薬注制御方法。
3. 請求項１又は２において、薬注量および／または薬注量を制御する設定値を減少させた後に水質指標値が前記基準範囲を逸脱する場合に薬注量および／または薬注量を制御する設定値を増加させる工程を有することを特徴とする薬注制御方法。
4. 請求項３において、最多薬注量および／または薬注量を制御する設定値の最大設定値を設定しておき、薬注量および／または該設定値を該最多薬注量以下および／または該最大設定値以下の範囲で制御することを特徴とする薬注制御方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記薬品は凝集剤であり、前記薬注量は凝集剤の薬注量であることを特徴とする薬注制御方法。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記薬品は凝集剤及びｐＨ調整剤であり、凝集剤の薬注量とｐＨ調整剤の添加量を制御するｐＨ設定値とを制御することを特徴とする薬注制御方法。
7. 請求項５又は６において、凝集剤は無機凝集剤であることを特徴とする薬注制御方法。
8. 請求項５又は６において、凝集剤は無機凝集剤と有機凝集剤であることを特徴とする薬注制御方法。

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