JP2010082522A

JP2010082522A - 排水路の排水ｐｈ制御装置および制御方法

Info

Publication number: JP2010082522A
Application number: JP2008252607A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Tarumi; 義彦垂水
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】常に放流水が排水路を連続して流れる水路において、安定したＰＨ値の制御ができる工場排水のＰＨ制御装置およびその方法を提供することを目的とする。
【解決手段】アルカリ性または酸性の排水が連続して流れる排水路において、排水流入側に設置される超音波レベル計、流速計と、排水路の上流、中流、下流側の各々に設置されるＰＨ計と、中和剤滴下量演算装置と、中和剤滴下ポンプと、上流側および下流側に設置される中和剤滴下装置と、排水流入側、排水放流側及び上流側硫酸滴下装置の下流側に設置される複数の排水流れ方向変更板とからなることを特徴とする排水路の排水ＰＨ制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリ性または酸性の排水が連続して流れる排水路のＰＨ制御に関する。

強酸性や強アルカリ性の排水を放流する工場や施設が同一敷地内に多数ある場合、各工場や施設から排出される排水はＰＨ値も色々あり、排出量も変動がある。従って、各工場や施設毎に排水処理施設を設置するのは、効率がわるいので、各工場や施設からは支線となる個別排水路を使って放流し、これらの排水が集つまって幹線となる排水路に放流水を集約し、一定量の放流水が流れるようにして中和剤を投入し、放流水を規定ＰＨ内に調整した後に川や海に放流している。

ここで中和剤の注入量の制御は、フィードバック方式により行われるのが一般的である。

すなわち、排水路の下流側で排水のＰＨをＰＨ計により測定し、このＰＨ値が目標とする規定値に近づくように、アルカリ性中和剤や酸性中和剤の注入量の増減を決定している。

フィードバック方式による工場排水の中和処理としては、特許文献１や特許文献２に記載の技術が開示されている。
特開２００４−１３６１８６号公報特開平７−５６６３９号公報

ところが、排水路の流量やＰＨ値は時時刻々かわるため、排水量が変化したときに、ＰＨ値の制御が乱れやすい。特許文献１および２は中和槽を用いて、中和槽平均ＰＨを基にＰＨ値の制御をするもので、それなりに制御が安定しているが、本発明における、常に放流水が排水路を連続して流れる水路では、水量が多く、水量の変化も大きいので、中和槽を用いた機械的攪拌による安定した中和作業は難しい。

本発明は、常に放流水が排水路を連続して流れる水路において、安定したＰＨ値の制御ができる工場排水のＰＨ制御装置およびその方法を提供することを目的とする。

発明者は、上述した課題を鋭意検討し、発明を完成させたもので、その要旨は以下の通りである。

第一の発明は、アルカリ性または酸性の排水が連続して流れる排水路において、排水流入側に設置される超音波レベル計、流速計と、排水路の上流、中流、下流側の各々に設置されるＰＨ計と、中和剤滴下量演算装置と、中和剤滴下ポンプと、上流側および下流側に設置される中和剤滴下装置と、排水流入側、排水放流側及び上流側硫酸滴下装置の下流側に設置される複数の排水流れ方向変更板とからなることを特徴とする排水路の排水ＰＨ制御装置である。

第二の発明は、前記中和剤滴下量演算装置は流入量演算回路と、中和剤滴下量演算回路と、中和剤ポンプ滴下演算回路と、ポンプ制御出力切替回路とからなることを特徴とする請求項１記載の排水路の排水ＰＨ制御装置である。

第三の発明は、超音波レベル計と、流速計と、排水路の上流側ＰＨ計と中流側ＰＨ計とからの計測値に基づき中和剤滴下量演算装置で各ポンプからの上流側中和剤滴下装置での滴下量を決定するステップと排水路の中流側ＰＨ計と下流側ＰＨ計とからの計測値に基づき中和剤滴下量演算装置で各ポンプからの下流側中和剤滴下装置での滴下量を決定するステップとからなることを特徴とする排水路の排水ＰＨ制御方法である。

本発明のＰＨ制御装置、制御方法は中和槽、希釈槽や曝気攪拌装置等の大型の構造物を必要とせず、排水のＰＨ値を設定範囲内に治めることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は排水路での排水の流れ図とＰＨ制御装置の全体を説明する図である。各工場からの排水６は分岐排水路１を経由して集合排水路３に流入する。

集合排水路３の流入側２（上流側）と放流側５（下流側）及び上流側硫酸滴下装置３４の下流側には複数（本実施形態では６枚）の排水流れ方向変更板４が設置されている。集合排水路３には、種々のＰＨ値を有する排水６が流入してくるので、排水流れ方向変更板４を設置することによって排水の流れ方向を複数回変更することにより、流入する排水６の混合攪拌を行う共に、滴下される中和処理材と排水６との混合攪拌行うことによって、ＰＨ計１３、１４、１５で計測されるＰＨ値の計測誤差を小さくするとともに、中和剤滴下装置３４、３５での中和作業の安定化を図るためである。

また、集合排水路３は水路幅も大きく、水深も深く多量の排水６が流れるため、これを機械的に攪拌するには巨大な装置が必要となり現実的でないからである。

超音波レベル計１１は図３に示すように集合排水路３を流れる排水６の水位を計測する装置であり、１２は流速計で集合排水路３を流れる排水６の流速を計測する装置である。
これら超音波レベル計１１、流速計１２は水深、水路幅に応じて２箇所以上に適宜設置してもよい。

上流側ＰＨ計１３によって計測されるＰＨ値が、集合排水路３に流入する排水６の中和処理基準値となるので、経時変化や環境による劣化を考慮して参照ＰＨ計を設置したり、水深、水路幅を考慮してＰＨ計を複数本設置し、各計測値を参照する等適宜行ってもよい。

中流側ＰＨ計１４は、上流側中和剤滴下装置３４で滴下された中和処理剤と排水６とが排水流れ方向変更板４によって攪拌された後の中和処理の効果を確認し、次の下流側中和剤滴下装置３５での中和剤の滴下量を決定する基準計測器である。

下流側ＰＨ計１５は、排水６が系外に排出する管理基準に値に入っているか否かを常時監視する計測器であり、計測結果は滴下量演算装置２１にフィードバックされている。

中和剤滴下量演算装置２１は、超音波レベル計１１、流速計１２、ＰＨ計１３、１４、１５からの計測値をもとに中和剤の滴下量を演算し、各中和剤ポンプに出力を指示する装置である。

本実施形態では中和剤として硫酸を使う場合について述べると、中和剤滴下量演算装置２１の構成は排水の流入量演算回路２２と硫酸滴下量演算回路２３と９８％濃硫酸ポンプ滴下演算回路２４と７０％希硫酸ポンプ滴下演算回路２５と２０％希硫酸滴下演算回路２６とポンプ制御出力切替回路２７から成り立っている。

流入量演算回路２２は超音波レベル計１１と流速計１２の計測値から単位時間当たりの排水流量を求める回路である。

硫酸滴下量演算回路２３では、流入量演算回路２２で求められた排水流入量を中流ＰＨ計１４で、第１段階の規定値（例えばＰＨ９）にするために必要な硫酸量を算出する回路である。そして２４〜２６の各回路で各濃度の硫酸の必要量が算出される。

ポンプ選択回路２８によって９８％濃硫酸ポンプ３１、７０％希硫酸ポンプ３２、２０％希硫酸ポンプ３３のどれを可動させるかが選択される。

上流側硫酸滴下装置３４から硫酸を滴下拡散させて第１ステップとして、ＰＨの変動が大きい工場排水６のＰＨ値をＰＨ９の近傍に収斂させて、次工程である下流側硫酸滴下装置３５からの硫酸滴下作業を安定させ、下流ＰＨ計１５での計測値の変動が小さくなるようにする。

次に図２に基づいてＰＨ制御フローを説明する。

Ｓ１：集合排水路３に流入する排水６の流入量を演算する。図４に示すように超音波レベル計１１で水位が計測されるので既出の水路幅から水路断面積を演算する。流速計１２で計測された排水６の流速から単位時間当たりの排水６の流入量が算出される。この流入量は図５の排水量〜時間曲線に示すように工場の操業状況に応じて時々刻々変動する量である。

Ｓ２：図６に中和滴定曲線の一例を示す。中和滴定点ＰＨ７を境にしてＰＨ値はアルカリ側から酸性側に急激に変化する。従って、集合排水路のように常にＰＨが変動する流れにおいて、一気にＰＨ７を狙った中和剤の投入は変動が大きすぎるので、本発明では第１ステップとして中流ＰＨ計１４での計測値でＰＨ９を目標とする上流側硫酸滴下と第２ステップとして下流ＰＨ計１５での計測値でＰＨ７を目標とする下流側硫酸滴下の２段階でのＰＨ調整を行うこととしている。

Ｓ３：上流側硫酸滴下量演算では上流ＰＨ計１３と中流ＰＨ計１４の計測情報に基づき中流ＰＨ計１４の値がＰＨ９となるように、主として９８％濃硫酸と７０％希硫酸の必要量を演算する９８％濃硫酸ポンプ滴下演算２４と７０％希硫酸ポンプ滴下演算２５を行う。また必要に応じて２０％希硫酸ポンプ滴下演算２６を行う。

Ｓ４：下流側硫酸滴下量演算では中流ＰＨ計１４と下流ＰＨ計１５の計測情報に基づき下流ＰＨ計１５の値がＰＨ７となるように、主として７０％希硫酸と２０％希硫酸の必要量を演算する７０％濃硫酸ポンプ滴下演算２５と２０％希硫酸ポンプ滴下演算２６を行う。また必要に応じて９８％希硫酸ポンプ滴下演算２４を行う。

Ｓ５：Ｓ３上流側硫酸滴下量演算、Ｓ４下流側硫酸滴下量演算で決定された各硫酸ポンプの稼働スケジュールを決定しポンプの出力切替指示がなされる。

Ｓ６：稼働スケジュールに従って９８％濃硫酸ポンプ３１、７０％希硫酸ポンプ３２、２０％希硫酸ポンプ３３での硫酸滴下指示がなされる。

上記したＰＨ制御によって処理された排水６は系外放流時には図３に示すように排水量が大きく変動しても目標値に近い値が得られるようになる。

なお、本実施の形態は、あくまでも一事例であり、これに限定されるものではない。すなわち、濃度の異なる硫酸滴下ポンプは、制御上３種類が好ましいが、設置スペース、コスト、周辺の環境等を考慮して、３種類以外の複数設置でもよい。

排水路の排水流れとＰＨ制御装置の全体を示す説明図である。ＰＨ制御フローを説明する図である。放流側における排水量とＰＨ値を説明する図である。集合排水路の断面を示す斜視図である。流入側における排水量とＰＨ値を説明する図である。中和滴定曲線の一例を説明する図である。

符号の説明

１分岐排水路
２流入側
３集合排水路
４排水流れ方向変更板
５放流側
６排水
１１超音波レベル計
１２流速計
１３上流ＰＨ計
１４中流ＰＨ計
１５下流ＰＨ計
２１中和剤滴下量演算装置
２２流入量演算回路
２３硫酸滴下量演算回路
２４９８％濃硫酸ポンプ滴下演算回路
２５７０％希硫酸ポンプ滴下演算回路
２６２０％希硫酸ポンプ滴下演算回路
２７ポンプ出力切替回路
２８ポンプ選択回路
３１９８％濃硫酸ポンプ
３２７０％希硫酸ポンプ
３３２０％希硫酸ポンプ
３４上流側硫酸滴下装置
３５下流側硫酸滴下装置

Claims

アルカリ性または酸性の排水が連続して流れる排水路において、排水流入側に設置される超音波レベル計、流速計と、排水路の上流、中流、下流側の各々に設置されるＰＨ計と、中和剤滴下量演算装置と、中和剤滴下ポンプと、上流側および下流側に設置される中和剤滴下装置と、排水流入側、排水放流側及び上流側硫酸滴下装置の下流側に設置される複数の排水流れ方向変更板とからなることを特徴とする排水路の排水ＰＨ制御装置。
前記中和剤滴下量演算装置は流入量演算回路と、中和剤滴下量演算回路と、中和剤ポンプ滴下演算回路と、ポンプ制御出力切替回路とからなることを特徴とする請求項１記載の排水路の排水ＰＨ制御装置。
超音波レベル計と、流速計と、排水路の上流側ＰＨ計と中流側ＰＨ計とからの計測値に基づき中和剤滴下量演算装置で各ポンプからの上流側中和剤滴下装置での滴下量を決定するステップと排水路の中流側ＰＨ計と下流側ＰＨ計とからの計測値に基づき中和剤滴下量演算装置で各ポンプからの下流側中和剤滴下装置での滴下量を決定するステップとからなることを特徴とする排水路の排水ＰＨ制御方法。