JP2011115738A

JP2011115738A - 浄水場の凝集剤注入制御方法

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Publication number: JP2011115738A
Application number: JP2009276871A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Haga; 鉄郎芳賀; Hiroto Yokoi; 浩人横井; Yutaka Sannomiya; 豊三宮; Hideyuki Tadokoro; 秀之田所
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】凝集剤を併用注入する場合の凝集剤注入率を適切に維持するのに好適な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供する。
【解決手段】取水した原水中に凝集剤を注入し、原水中の濁質分をフロック化し、形成されたフロックを沈降分離する凝集沈殿プロセスにおいて、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入し、原水のｐＨが高くなるに従い鉄系凝集剤注入率を増加させ、アルミニウム系凝集剤注入率を減少させて、鉄系凝集剤注入比率を増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、取水した原水中の濁質分を凝集沈殿処理する浄水場において、凝集剤を併用注入する場合に、凝集剤注入率を適切に維持するに好適な浄水場の凝集剤注入制御方法に関する。

浄水場においては、取水した原水中の懸濁物質分（以下、濁質分という）を除去するために、凝集剤を注入して濁質分を凝集させ、生成したフロックを沈殿分離する凝集沈殿処理操作が行われている。その後、微細なフロックを含有する沈殿処理水は、ろ過池にてろ過され、清澄なろ過水が得られる。このような一連の凝集沈殿処理操作が、浄水場において行われている（例えば、特許文献１参照）。

上述の凝集剤としは、一般にアルミニウム系の凝集剤が使用され、ＰＡＣ（Poly Aluminium Chloride：ポリ塩化アルミニウム）又は、硫酸ばんどが用いられているが、凝集沈殿処理操作の中では、凝集剤注入率の設定が重要な操作因子となっている。

通常、凝集剤注入制御には、原水水質（濁度、ｐＨ、アルカリ度、水温等）の測定結果から予め設定した凝集剤注入モデル式に従い、凝集剤注入率を算出して凝集剤を注入するフィードフォワード方式が採られている。さらに、このフィードフォワード方式に、凝集沈殿処理の結果である、沈殿水濁度の測定結果に基づいて凝集剤注入率を補正するフィードバック方式が組み合わされる。

しかし、フィードバック方式では、凝集剤注入の良否が沈殿水濁度として結果が判明するまでに、凝集沈殿処理プロセスの滞留時間（約３〜４時間）分の遅れが発生する。このため、原水水質の変動が大きい場合には、沈殿水濁度に基づいて凝集剤注入率を補正することが合理的でない。
この対応策として、一般に凝集不良による沈殿水濁度の上昇は、主として凝集剤不足に起因するため、凝集剤注入率の算出には安全性を見込んで高めの凝集剤注入率が設定されている。しかし、高めの凝集剤注入率の設定は、薬品使用コストの増大につながるとともに、凝集剤注入量の増加に伴い発生する汚泥の量が増加し、後の汚泥脱水処理等の後処理工程への負担の増大につながる。一方で、凝集剤注入後の処理水である沈殿水又はろ過水の残留アルミニウム濃度が高くなる。

一般に、取水河川水、湖沼水等のｐＨは、年間を通じて約６〜８の範囲で変動する。しかし、水温が上昇する夏季等においては、藻類繁殖に伴い、ｐＨが８以上になることがある。
アルミニウムの水への溶解度は、ｐＨの影響を受け、ｐＨが高くなるに従い溶解度が高くなり、ｐＨが低くなるに従い溶解度が低くなる。飲料水の残留アルミニウム濃度の水質基準は０．２ｍｇ／Ｌ以下、また、水質管理設定項目の目標値は０．１ｍｇ／Ｌ以下に規定されている。しかし、ｐＨが高い原水に凝集剤を多く注入すると、処理水の残留アルミニウム濃度が高くなり、これらの値を超えてしまう恐れがある。

一方、凝集剤由来のアルミニウムが沈殿汚泥に取り込まれ、汚泥中の含有アルミニウム量増加に伴い、汚泥の脱水性が低下して含水率が高くなる。このため、汚泥の発生量が増加する。また、脱水処理後の汚泥の有効利用として、農園芸用培土又は農地還元土等に使用すると、アルミニウムを含有する汚泥は、リン酸吸収係数が高く、植物のリン酸欠乏症を招く。このように、汚泥中の含有アルミニウム量が増加すると、汚泥の有効利用が困難になる。

特開平４−３５７０２号公報

上述したように、浄水場の凝集剤注入制御にはフィードフォワード方式が採られているが、安全性を見込んでの高めに凝集剤を注入した場合には、処理水中の残留アルミニウム濃度が高くなる。特に原水ｐＨが高いときに残留アルミニウム濃度の低減が困難になる。

上述の課題を解決するため、本発明においては、処理水中の残留アルミニウム濃度の低減に好適な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供する。

本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法は、取水した原水中に凝集剤を注入し、原水中の濁質分をフロック化し、形成されたフロックを沈降分離する凝集沈殿プロセスにおいて、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入し、原水のｐＨが高くなるに従い、鉄系凝集剤の注入率を増加させる一方、アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させ、鉄系凝集剤の注入比率を増加させることを特徴とする。

また、本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法は、上記凝集剤沈殿プロセスにおいて、原水に、アルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入し、凝集剤注入後の処理水中の残留アルミニウム濃度を測定し、残留アルミニウム濃度が高くなるに従い、鉄系凝集剤の注入率を増加させ、アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させて、鉄系凝集剤の注入比率を増加させることを特徴とする浄水場の凝集剤注入制御方法。

本発明によれば、原水中にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入して、原水のｐＨ又は処理水中のアルミニウム残留濃度が高くなるに従い、鉄系凝集剤注入率を増加させ、アルミニウム系凝集剤注入率を低下させる。このように、併用注入する凝集剤の鉄系凝集剤の注入比率を増加させ、アルミニウム系凝集剤注入比率を低下させることにより、処理水中のアルミニウム濃度の低減に好適な凝集剤注入制御方法が得られる。

本発明の実施の形態を示す浄水場の凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー構成図である。本発明の実施の形態を示すシステムフロー構成図の部分詳細図である。本発明の実施の形態を示すシステムフロー構成図の部分詳細図である。本発明の実施の形態を示す浄水場の凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー構成図である。本発明の実施の形態を示すシステムフロー構成図の部分詳細図である。本発明の実施の形態を示すシステムフロー構成図の部分詳細図である。

本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
取水した原水中にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤を併用注入して濁質分をフロック化し、形成されたフロックを沈降分離する浄水場の凝集沈殿処理プロセスにおいて、各凝集剤の凝集特性について調査し、残留アルミニウム濃度の低減化について検討した。

アルミニウム系凝集剤として広く使用されているＰＡＣ（Poly Aluminium Chloride：ポリ塩化アルミニウム）は、適切な凝集剤注入率の設定により広範囲のｐＨ領域（約６〜８）で良好な凝集沈殿作用を示す。
しかし、高ｐＨ領域では、アルミニウムの溶解度が高くなるため、残留アルミニウム濃度の低減が困難となる。

これに対して、鉄系凝集剤のＰＳＩ（Polysilicate-iron：ポリシリカ鉄）を使用すれば、ＰＡＣの使用による残留アルミニウムの不都合が解消される。
しかし、ＰＳＩを凝集剤として使用した場合には、良好な凝集沈殿効果が得られる適正ｐＨ領域が約５〜７と酸性側に移行する。

このＰＳＩの適正ｐＨ領域と、取水河川水及び湖沼水等のｐＨ変動範囲（約６〜８）とを対比すると、実質的な適正凝集ｐＨ領域が６〜７と狭くなる。従って、ＰＳＩのみを用いた場合には、取水原水のｐＨ変動に充分対応することができない。
このため、ＰＳＩの使用時に原水のｐＨが適正凝集ｐＨ域から外れる場合には、硫酸等の注入によって、原水のｐＨを適正凝集ｐＨ領域内に調整する操作が新たに必要となる。

ところで、ＰＡＣとＰＳＩを併用した場合には、良好な凝集沈殿効果が得られる適正凝集ｐＨ領域はＰＳＩ単独使用時と比較してアルカリ側に移行し、ＰＡＣ単独使用時と同様に約６〜８となる。このため、ＰＡＣとＰＳＩの併用使用により、ＰＡＣ注入量の低減が可能となり、ＰＡＣ由来の残留アルミニウム濃度を減じることができる。

しかし、上述したように、ｐＨが高くなるに従いアルミニウム溶解度が高くなるため、ｐＨが高い状態では、残留アルミニウム濃度のさらなる低減を困難とする。
上述したＰＡＣとＰＳＩとの併用使用時の残留アルミニウム濃度の低減化について検討した結果、原水ｐＨに対応して各凝集剤（鉄系又はアルミニウム系）の注入比率を変えることにより、ＰＡＣに由来する残留アルミニウムを低減できることに着目した。すなわち、取水原水に、凝集剤を併用注入する場合、全体としての凝集剤注入率を変えずに、原水ｐＨが高くなるに従いアルミニウム系凝集剤の注入比率を減少させれば、原水ｐＨが高い状態でも残留アルミニウム濃度を低減することができることに着目した。

上述の知見から、本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法においては、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入する凝集沈殿処理プロセスにおいて、原水のｐＨが高くなるに従い、併用注入する凝集剤のうちアルミニウム系凝集剤の注入比率を減少させ、鉄系凝集剤の注入比率を増加させる。
この方法を用いて凝集沈殿処理プロセスを行うことにより、原水に注入する合計の凝集剤注入率に変化はないが、原水ｐＨが高い場合には、アルミニウム系凝集剤の注入率を低くできる。このため、高ｐＨ域の原水であっても、注入されるアルミニウム系凝集剤の注入率を低くすることができるため、残留アルミニウム濃度を低減することができる。
この結果、処理水中の残留アルミニウム濃度の低減に好適な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

また、原水ｐＨが高くなるに従い、アルミニウム系凝集剤の注入率が減少するため、凝集剤由来のアルミニウムが汚泥中に取り込まれる量が少なくなる。汚泥の含有アルミニウム量の低下に伴い、汚泥の脱水性も向上するため、低含水率の汚泥となり、汚泥の発生量を少なくすることができる。
このように、本発明により、アルミニウム含有量が低く、低含水率の汚泥とすることが可能な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

また、本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法においては、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入する場合に、原水ｐＨが所定値以上のときに鉄系凝集剤注入比率を増加させてアルミニウム系凝集剤注入比率を減少させる。これにより、上述の方法と同様に、アルミニウムの溶解度が高くなる高ｐＨ域では、アルミニウム系凝集剤の注入比率を低くできる。このため、高ｐＨ域の原水であっても、処理水の残留アルミニウム濃度を低減することができる。

さらに、本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法においては、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入する凝集沈殿処理プロセスにおいて、凝集剤注入後の処理水の残留アルミニウム濃度を測定し、残留アルミニウム濃度が高くなるに従い、併用注入する凝集剤のうちアルミニウム系凝集剤の注入比率を減少させ、鉄系凝集剤の注入比率を増加させる。これにより、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入後、処理水中の残留アルミニウム濃度が高い場合には、アルミニウム系凝集剤の注入比率を低くできる。
この結果、原水への凝集剤注入率を変えずに、原水に注入されるアルミ系凝集剤の注入比率を低く抑えることができる。このため、アルミニウムの溶解度が高くなる高ｐＨ域の原水においても、処理水中の残留アルミニウム濃度の低減に好適な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

また、処理水の残留アルミニウム濃度が高くなるに従ってアルミニウム系凝集剤注入率が減少するため、凝集剤由来のアルミニウムが汚泥中に取り込まれる量を少なくすることができる。含有アルミニウム濃度の低下に伴い、汚泥の脱水性も向上するので、低含水率の汚泥となり、汚泥発生量を少なくすることができる。
このように、本発明により、アルミニウム含有率が低く、低含水率の汚泥とすることが可能な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

また、本発明の浄水場の凝集剤注入制御方法においては、凝集剤注入後の処理水中の残留アルミニウム濃度を測定し、測定値が所定値以上となったときに鉄系凝集剤注入率を増加させて、アルミニウム系凝集剤注入率を減少させる。これにより、処理水中の残留アルミニウム濃度が所定値よりも高い場合には、アルミニウム系凝集剤注入比率を低くし、アルミニウム溶解度が高くなる高ｐＨ域の原水であっても、処理水中の残留アルミニウム濃度を低減することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る浄水場の凝集剤注入制御方法について、図１に示す凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー図を用いて説明する。

まず、河川又は湖沼から取水した原水ＲＷが導水管（図示せず）を経て沈砂池（図示せず）に至り、ここで、粒径の大きな砂等が沈降除去された後、着水井１に導かれる。原水ＲＷは、その後、急速混和池２に導かれ、アルミニウム系凝集剤３Ａと鉄系凝集剤３Ｂが併用注入される。アルミニウム系凝集剤３Ａとしては、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸ばんど等を注入する。また、鉄系凝集剤３Ｂとしては、ポリシリカ鉄（ＰＳＩ：（ＳｉＯ_２）_ｎ（Ｆｅ_２Ｏ_３））等を注入する。

さらに、アルミニウム系凝集剤３Ａ及び鉄系凝集剤３Ｂとは別に、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ剤４を必要に応じて注入する。アルカリ剤４は、凝集剤３Ａ，３Ｂの注入前段階で、アルカリ剤注入ポンプ５により注入する。アルカリ剤４は主として、原水ＲＷのアルカリ度が設定目標値、例えば２０〜２５よりも低い場合に注入する。

凝集剤３Ａ，３Ｂと原水ＲＷとを急速混和池２において撹拌混合することにより、原水ＲＷ中の濁質分が凝集してマイクロフロックとなる。また、これと同時にマクロフロックを含む処理水をフロック形成池６に導入する。そして、フロック形成池６において、緩速撹拌するフロッキュレータ７によりフロック相互の衝突が繰り返され、フロックの成長が促される。その後、成長したフロックを含有する処理水を沈殿池８に導入し、沈殿池８においてフロックを沈降分離する。

沈殿池８において沈降分離されたフロックは、ポンプ等で定期的に引き抜きかれ、汚泥濃縮槽に送られる。そして、汚泥濃縮槽において汚泥から水分か分離された後、さらに、脱水装置により汚泥から水分が分離される。このように、汚泥濃縮槽及び脱水装置において水分を分離することにより汚泥（発生土）となる。また、汚泥濃縮槽及び脱水装置において分離された水分は、再び原水に加えられて浄水場の凝集沈殿処理プロセスにより処理される。

上述のプロセスを経てフロックが分離された沈殿水ＳＷを、沈殿池８の下流側に配置したろ過装置９に導入する。ろ過装置９の形態としては特に限定せず、例えば、ろ過砂が充填された砂ろ過池、又は、ＭＦ（精密ろ過）膜、ＵＦ（限外ろ過）膜等を使用した膜ろ過装置であってもよい。
ろ過装置９では、沈殿池８で沈降分離されなかった微細なフロックをろ過により除去する。ろ過されたろ過水ＦＷは、その後配水池（図示せず）に送られ、最終的に需要端に供給される。

次に、上述の浄水場の凝集沈殿処理プロセスにおける凝集剤の注入制御方法にいて説明する。
採水ポンプ１０で原水ＲＷを採取する。そして、原水ＲＷの水質を測定する水質計１１に送る。水質計１１では、原水濁度Ｔｕ、アルカリ度ＡＬ、ｐＨ等が測定される。そして、水質計１１で測定された水質測定値Ｗｍが、基本凝集剤注入率Ｐを求める演算器１２に入力される。
演算器１２において、水質測定値Ｗｍに基づき、例えば次式（１）に従い、原水Ｒｗに注入する基本凝集剤注入率Ｐを演算する。

Ｐ＝ｅＴｕ^ｃ＋ｆＡＬ^ｄ・・・（１）
ここで、Ｐ：基本凝集剤注入率、Ｔｕ：原水濁度（度）、ＡＬ：原水アルカリ度（度）、ｃ，ｄ，ｅ，ｆ：係数

次に、凝集剤注入比率を求める演算器１３に、水質計１１で測定された原水ｐＨの測定値ｐＨ_０が入力される。演算器１３では、図２に一例を示すように、原水ｐＨの上昇に対応して鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが高くなるように設定された関係に従い、鉄系凝集剤比率ｒ_Ｓが求められる。
なお、図２において、縦軸が凝集剤注入比率ｒ、横軸が原水ｐＨ、破線がアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａ、実線が鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓを示す。
例えば、原水ｐＨが８．５の場合には、図２に示す鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと原水ｐＨとの関係から、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが０．７となる。また、アルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａと原水ｐＨとの関係から、アルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａが０．３となる。なお、本実施の形態において演算器１３では、原水ｐＨの測定値ｐＨ_０から、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓのみを求め、アルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａは、後述の処理によって求められている。

次に、鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔを求める演算器１４に、上述の演算器１３で求められた鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと、演算器１２で求められた基本凝集剤注入率Ｐが入力される。この演算器１４において、次式（２）に示すように、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと基本凝集剤注入率Ｐの関係から、鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔが演算される。

ＰＳＩｔ＝Ｐ×ｒ_Ｓ・・・（２）
ここで、ＰＳＩｔ：鉄系凝集剤注入率、Ｐ：基本凝集剤注入率、ｒ_Ｓ：鉄系凝集剤注入比率

次に、アルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔを求める演算器１５に、上述の演算器１４で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔと、基本凝集剤注入率Ｐが入力される。演算器１５では、次式（３）で示すように、基本凝集剤注入率Ｐと鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔとの差分からアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔが演算される。

ＰＡＣｔ＝Ｐ−ＰＳＩｔ・・・（３）
ここで、ＰＡＣｔ：アルミニウム系凝集剤注入率、ＰＳＩｔ：鉄系凝集剤注入率、Ｐ：基本凝集剤注入率

なお、本実施の形態では、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと、基本凝集剤注入率Ｐとから鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔを演算し、さらに、上記式（３）により、アルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔを演算しているが、次式により、各種凝集剤注入率ＰＳＩｔ，ＰＡＣｔを演算してもよい。例えば、図２において破線で示すように、原水ｐＨの上昇に対応してアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａが低く設定される関係に従って、アルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａが求める。そして、求めたアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａと基本凝集剤注入率Ｐとの関係から、次式（４）により、アルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔが演算される。さらに、次式（５）に従い、基本凝集剤注入率Ｐとアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔとの差分から鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔが演算される。

ＰＡＣｔ＝Ｐ×ｒ_Ａ・・・（４）
ＰＳＩｔ＝Ｐ−ＰＡＣｔ・・・（５）
ここで、ＰＡＣｔ：アルミニウム系凝集剤注入率、ＰＳＩｔ：鉄系凝集剤注入率、Ｐ：基本凝集剤注入率、ｒ_Ａ：アルミニウム系凝集剤注入比率

次に、鉄系凝集剤注入量ＩＱを求める演算器１６に、上述の演算器１４で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔが入力される。また、この演算器１６には、流量計１７からの原水流量Ｑが入力され、注入率ＰＳＩｔに乗じた鉄系凝集剤注入量ＩＱが算出される。そして、上述の演算器１６で求められた鉄系凝集剤注入量ＩＱが、鉄系凝集剤注入ポンプ１８に入力される。そして、鉄系凝集剤注入ポンプ１８に入力された凝集剤注入量ＩＱに応じて鉄系凝集剤３Ｂが原水ＲＷに注入される。

また、アルミニウム系凝集剤注入量ＰＱを求める演算器１９に、上述の演算器１５で求められたアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔが入力される。また、この演算器１９には、流量計１７からの原水流量Ｑが入力され、注入率ＰＡＣｔに乗じたアルミニウム系凝集剤注入量ＰＱが算出される。そして、上述の演算器１９で求められたアルミニウム系凝集剤注入量ＰＱが、アルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０に入力される。そして、アルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０に入力されたアルミニウム集剤注入量ＰＱに応じてアルミニウム系凝集剤３Ａが原水ＲＷに注入される。

上述のように、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入する場合、各凝集剤を注入するに際して、原水ｐＨが高くなるに従い、鉄系凝集剤注入率を増加させる一方、アルミニウム系凝集剤注入率を減少させて、鉄系凝集剤注入比率を増加させている。このため、原水ｐＨが高く、アルミニウム溶解度が高くなる状態でも、処理水中のアルミニウム濃度の低減が可能となる。

また、原水ｐＨが高くなるに従い、アルミニウム系凝集剤注入比率が減少するため、浄水場の凝集沈殿処理プロセスによって発生する汚泥に含まれる、凝集剤由来のアルミニウム量が少なくなる。汚泥中の含有アルミニウム量の低下に伴い、汚泥の脱水性も向上するため、汚泥の含水率を低下させ、汚泥の発生量を少なくすることができる。従って、アルミニウム含有率が低く、低含水率の汚泥とすることが可能な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る浄水場の凝集剤注入制御方法について説明する。以下の第２の実施の形態の浄水場の凝集剤注入制御方法の説明では、上述の第１の実施の形態の説明で用いた、図１の凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー図を使用し、同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

採水ポンプ１０で原水ＲＷを採取し、水質計１１において原水ＲＷの水質を測定する。そして、凝集剤注入比率を求める演算器１２に、水質計１１で測定された原水ｐＨの測定値ｐＨ_０が入力される。凝集剤注入比率は、図３に一例を示すように、原水ｐＨが、所定値以上で、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが高くなるように設定される。演算器１３において、この鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが、原水ｐＨに応じて求められる。
図３において、所定値の一例を▽で示している。この原水ｐＨの所定値としては、アルミニウム溶解度が高くなる値、例えば７．５程度とすることが好ましい。
なお、図３において、縦軸が凝集剤注入比率ｒ、横軸が原水ｐＨ、破線がアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａ、実線が鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓを示す。

鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔを求める演算器１４では、上述の演算器１３で求められた鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと、演算器１２で求められた基本凝集剤注入率Ｐとに従い、上記式（２）から、鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔが演算される。
また、アルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔを求める演算器１５では、上述の演算器１４で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔと基本凝集剤注入率Ｐに従い、上記式（３）からアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔが演算される。

上述の方法で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔに従い、演算器１６において鉄系凝集剤注入量ＩＱが算出される。そして、凝集剤注入量ＩＱが鉄系凝集剤注入ポンプ１８に入力され、鉄系凝集剤注入ポンプ１８により鉄系凝集剤３Ｂが原水ＲＷに注入される。同様に、上述の方法で求められたアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔに従い、演算器１９においてアルミニウム系凝集剤注入量ＰＱが算出される。そして、凝集剤注入量ＰＱがアルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０に入力され、アルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０によりアルミニウム系凝集剤３Ａが原水ＲＷに注入される。

上述のように、本実施の形態では、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入する場合に、原水ｐＨが所定値以上で鉄系凝集剤注入率を増加させる一方、アルミニウム系凝集剤注入率を減少させて、鉄系凝集剤注入比率を増加させている。このため、原水ｐＨが高くなる高ｐＨ域ではアルミニウム系凝集剤注入比率が低くなり、アルミニウム溶解度が高くなる状態でも、処理水中のアルミニウム濃度の低減が可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施の形態に係る浄水場の凝集剤注入制御方法について、図４に示す凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー図を用いて説明する。以下の第３の実施の形態の浄水場の凝集剤注入制御方法の説明では、上述の第１の実施の形態の説明で用いた図１の凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー図と、同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

採水ポンプ１０で原水ＲＷを採取する。そして、原水ＲＷの水質を測定する水質計１１に送る。水質計１１では、原水濁度Ｔｕ、アルカリ度ＡＬ、ｐＨ等が測定される。そして、水質計１１で測定された水質測定値Ｗｍが、基本凝集剤注入率Ｐを求める演算器１２に入力される。演算器１２において、水質測定値Ｗｍに基づき、上記式（１）に従い、原水Ｒｗに注入する基本凝集剤注入率Ｐを演算する。

また、採水ポンプ２１により、凝集剤３Ａ，３Ｂを注入後の処理水ＴＷを採水する。本実施の形態では処理水ＴＷとして沈殿水ＳＷを採水しているが、処理水ＴＷはろ過水ＦＷであってもよく、凝集剤３Ａ，３Ｂの注入後であれば特に限定されない。
次に、採水した処理水ＴＷを、残留アルミニウム濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定するアルミニウム濃度計２２に送る。アルミニウム濃度計としては、例えば、イオンクロマトグラフ、フレームレス−原子吸光光度法、オキシンによる吸光光度法、呈色試薬としてエリオクロムシアニンを用いた吸光光度法等を用いることができ、測定方法は特に限定されない。

アルミニウム濃度計２２で測定された残留アルミニウム濃度ＲＡｌは、凝集剤注入比率を求める演算器１３に入力される。演算器１３では、図５に一例を示すように、残留アルミニウム濃度に対応して鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが高くなるように設定された関係に従い、鉄系凝集剤比率ｒ_Ｓが求められる。
なお、図５において、縦軸が凝集剤注入比率ｒ、横軸が処理水ＴＷ中の残留アルミニウム濃度ＲＡｌ、破線がアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａ、実線が鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓを示す。
次に、鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔを求める演算器１４に、上述の演算器１３で求められた鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓと、演算器１２で求められた基本凝集剤注入率Ｐが入力される。そして、上記式（２）に従い、鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔが演算される。

次に、アルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔを求める演算器１５に、上述の演算器１４で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔと、基本凝集剤注入率Ｐが入力される。そして、上記式（３）に従い、基本凝集剤注入率Ｐと鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔとの差分からアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔが演算される。

そして、上述の方法で求められた鉄系凝集剤注入率ＰＳＩｔに従い、演算器１６において鉄系凝集剤注入量ＩＱが算出される。そして、凝集剤注入量ＩＱが鉄系凝集剤注入ポンプ１８に入力され、鉄系凝集剤注入ポンプ１８により鉄系凝集剤３Ｂが原水ＲＷに注入される。同様に、上述の方法で求められたアルミニウム系凝集剤注入率ＰＡＣｔに従い、演算器１９においてアルミニウム系凝集剤注入量ＰＱが算出される。そして、凝集剤注入量ＰＱがアルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０に入力され、アルミニウム系凝集剤注入ポンプ２０によりアルミニウム系凝集剤３Ａが原水ＲＷに注入される。

上述のように、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入する場合、各凝集剤を注入するに際して、凝集剤注入後の処理水中の残留アルミニウム濃度を測定し、この残留アルミニウム濃度が高くなるに従い、鉄系凝集剤注入率を増加させ、アルミニウム系凝集剤注入率を減少させて、鉄系凝集剤注入比率を増加させている。このため、処理水中の残留アルミニウム濃度が高い場合にはアルミニウム系凝集剤注入比率が低減される。従って、アルミニウムの溶解度が高くなる高ｐＨ域にあっても処理水中の残留アルミニウム濃度の低減が可能となる。

また、処理水中の残留アルミニウム濃度が高くなるに従い、アルミニウム系凝集剤注入比率が減少するため、浄水場の凝集沈殿処理プロセスによって発生する汚泥に含まれる、凝集剤由来のアルミニウム量が少なくなる。汚泥中の含有アルミニウム量の低下に伴い、汚泥の脱水性も向上するため、汚泥の含水率を低下させ、汚泥の発生量を少なくすることができる。従って、アルミニウム含有率が低く、低含水率の汚泥とすることが可能な浄水場の凝集剤注入制御方法を提供することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施の形態に係る浄水場の凝集剤注入制御方法について説明する。以下の第４の実施の形態の浄水場の凝集剤注入制御方法の説明では、上述の第３の実施の形態の説明で用いた、図４の凝集沈殿処理プロセスのシステムフロー図を使用し、同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。

採水ポンプ１０で原水ＲＷを採取し、水質計１１により原水ＲＷの水質を測定する。そして、水質計１１で測定された水質測定値Ｗｍが、基本凝集剤注入率Ｐを求める演算器１２に入力され、上記式（１）に従い、原水Ｒｗに注入する基本凝集剤注入率Ｐを演算する。

また、採水ポンプ２１により、凝集剤３Ａ，３Ｂを注入後の処理水ＴＷを採水し、アルミニウム濃度計２２により処理水ＴＷ中の残留アルミニウム濃度ＲＡｌを測定する。
アルミニウム濃度計２２で測定された残留アルミニウム濃度ＲＡｌは、凝集剤注入比率を求める演算器１３に入力される。凝集剤注入比率は、図６に一例を示すように、残留アルミニウム濃度が所定値以上で、鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが高くなるように設定される。演算器１３において、この鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓが、図６に示す関係の残留アルミニウム濃度ＲＡｌに応じて求められる。
なお、図６において、縦軸が凝集剤注入比率ｒ、横軸が処理水ＴＷ中の残留アルミニウム濃度ＲＡｌ、破線がアルミニウム系凝集剤注入比率ｒ_Ａ、実線が鉄系凝集剤注入比率ｒ_Ｓを示す。
上述の残留アルミニウム濃度の所定値は、任意に設定されるが、例えば、飲料水の残留アルミニウム濃度の水質基準である０．２ｍｇ／Ｌ以下、又は、水質管理設定項目の目標値である０．１ｍｇ／Ｌ以下のように、水質基準値又は水質管理設定項目の目標値以下にすることが好ましい。

上述のように、本実施の形態では、原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入する場合に、凝集剤注入後の処理水中の残留アルミニウム濃度を測定し、この残留アルミニウム濃度が所定値以上のときに、鉄系凝集剤注入率を増加させてアルミニウム系凝集剤注入率を減少させ、鉄系凝集剤注入比率を増加させている。このため、処理水中の残留アルミニウム濃度が高い場合にはアルミニウム系凝集剤注入比率が低減される。従って、アルミニウムの溶解度が高くなる高ｐＨ域にあっても処理水中の残留アルミニウム濃度の低減が可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

１着水井、２急速混和池、３Ａアルミニウム系凝集剤、３Ｂ鉄系凝集剤、４アルカリ剤、５アルカリ剤注入ポンプ、６フロック形成池、７フロッキュレータ、８沈殿池、９ろ過装置、１０採水ポンプ、１１水質計、１２，１３，１４，１５，１６，１９演算器、１７流量計、１８鉄系凝集剤注入ポンプ、２０アルミニウム系凝集剤注入ポンプ、２１採水ポンプ、２２アルミニウム濃度計、ＦＷろ過水、ＲＷ原水、ＳＷ沈殿水、ＴＷ処理水

Claims

取水した原水中に凝集剤を注入し、前記原水中の濁質分をフロック化し、形成されたフロックを沈降分離する凝集沈殿プロセスにおいて、
前記原水にアルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用注入し、
前記原水のｐＨが高くなるに従い、前記鉄系凝集剤の注入率を増加させる一方、前記アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させ、
前記鉄系凝集剤の注入比率を増加させる
ことを特徴とする浄水場の凝集剤注入制御方法。
前記原水のｐＨが所定値以上のときに、前記鉄系凝集剤の注入率を増加させる一方、前記アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させ、前記鉄系凝集剤注入比率を増加させることを特徴とする請求項１に記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。
取水した原水中に凝集剤を注入して濁質分をフロック化し、形成されたフロックを沈降分離する凝集剤沈殿プロセスにおいて、
前記原水に、アルミニウム系凝集剤と鉄系凝集剤とを併用して注入し、
前記凝集剤注入後の処理水中の残留アルミニウム濃度を測定し、
前記残留アルミニウム濃度が高くなるに従い、前記鉄系凝集剤の注入率を増加させ、前記アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させて、前記鉄系凝集剤の注入比率を増加させる
ことを特徴とする浄水場の凝集剤注入制御方法。
前記残留アルミニウム濃度が所定値以上のときに、前記鉄系凝集剤の注入率を増加させ、前記アルミニウム系凝集剤の注入率を減少させて、前記鉄系凝集剤の注入比率を増加させる請求項３に記載の浄水場の凝集剤注入制御方法。