JP2011200841A - 凝集剤の注入率をリアルタイムで制御する方法及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 原水の水質を測定するステップ(S801)と、得られた水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出するステップ(S802)と、ステップS801とは独立して、原水に対し凝集剤を注入し、原水中の粒子の集塊が始まるまでの時間を測定するステップ(S803)と、フィッティングラインを決定するステップ(S804)と、フィッティングライン及び集塊化開始時間の測定値から推奨凝集剤注入率を求めるステップ(S805)と、推奨凝集剤注入率と、基本凝集剤注入率との差分から補正値を算出するステップ(S806)と、補正値に基づいて基礎凝集剤注入率を補正するステップ(S807)とを含む、凝集剤の注入率を制御する方法を提供する。
【選択図】 図8
Description
急速ろ過方式による浄水処理の重要なポイントは、原水水質に応じて凝集剤の注入率を適正な値に制御し、沈降性のよいフロックを形成することである。
これらの問題の一つとして、省令で定められた基準値を超えた非鉄重金属や軽金属等が、ろ過池から流出する問題がある。
例えば、アルミニウムについては、水道水を生活用水として利用するのに支障がない、あるいは水道施設に対して障害を生ずるおそれのない基準として、アルミニウム及びその化合物の基準値は0.2mg/L以下と定められている。
また、近年、アルミニウム摂取とアルツハイマー症候群との関連を示す科学的なデータも発表されている。
そのため、従来から浄水場では次のような方法で、凝集状況の判定や、凝集剤注入率の決定、あるいは制御を行っている。
処理すべき原水の一定量を幾つかのビーカーに採取し、ビーカーごとに注入率を段階的に変化させて、急速撹拌と緩速撹拌とにより凝集反応を起こし、所定の時間だけ静置させた後の上澄み水濁度やフロックの沈降状況を判定して、凝集剤注入率を決定するものである。
これらの作業は一般的に手分析で行われるが、特許文献1に記載されているように原水の採水から、凝集剤の注入や、撹拌機の回転数及び回転時間の設定、上澄み水濁度の測定までを自動的に行うオートジャーテスターなるものも実用化されている。
原水の濁度やpH、アルカリ度、水温などの水質をパラメータとして、適正な凝集剤注入率との関係を表した注入率式に基づいてフィードフォワード制御するものである。注入率式はジャーテストや実施設の沈澱水濁度などを基に経験的な方法で定められる。この方式の発展形として、沈澱水濁度の測定値に基づいたフィードバック制御の組み込みや、オペレータによるジャーテストの結果と実施施設の運用実績に近づけるようにファジーやニューロによる制御を利用する例もある。
特許文献2に記載の方法のように被測定流体の流れに対して光ビームを照射し、その透過光量の平均値と標準偏差とからフロックの平均粒径と個数濃度を求めるとともに、平均粒径が適正な値となるように凝集剤注入率を制御するものである。
(1)のジャーテストによる方法は、熟練したオペレータが必要であり、さらにはオペレータによって異なる結果になりやすいという問題がある。また、凝集状況や適正な凝集剤注入率の判定にかかる時間が30分程度と長いため、頻繁なジャーテストの実施は困難であり、実施設の凝集剤注入率への反映が遅れてしまう問題がある。
ジャーテストの作業を自動化したオートジャーテスターであれば、オペレータの作業は大幅に軽減されるものの、測定結果を得るためには依然として30分程度必要であり、タイムラグが大きいという課題は解決されない。
また、工業用水、下水や工場廃水における凝集沈澱についても同様な課題を有している。
この方法は、原水の水質を測定する水質測定工程と、得られた水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出する注入率算出工程と、前記水質測定工程とは独立して、原水に対し凝集剤を注入することにより原水中の粒子の集塊が始まるまでの時間を測定する集塊化開始時間測定工程と、前記集塊化開始時間の測定値から推奨凝集剤注入率を決定する推奨凝集剤注入率決定工程と、前記基礎凝集剤注入率と、前記推奨凝集剤注入率との差分から補正値を算出する補正値算出工程と、前記補正値に基づいて、前記基礎凝集剤注入率を補正する注入率補正工程とを含むことを特徴とする。
この装置は、原水の水質を測定する水質測定手段と、原水に凝集剤を注入して集塊化開始時間を計測する凝集分析手段と、前記水質測定手段からの水質測定値及び前記凝集分析手段からの集塊化開始時間の測定値を受け取るように接続された情報処理手段とを備えることを特徴とする。
また、前記情報処理手段は、前記水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出し、前記集塊化開始時間の測定値から推奨凝集剤注入率を決定し、前記基礎凝集剤注入率と、前記推奨凝集剤注入率との差分から補正値を算出し、前記補正値に基づいて前記基礎凝集剤注入率を補正することを特徴とする。
一般的に浄水処理場は、図1に示すように、川からの水を貯留する着水井10と、処理原水へ凝集剤を注入し、混和させる急速混和池20と、緩速撹拌により処理原水中にフロックを形成させるフロック形成池30と、懸濁物質やフロックを沈殿させる沈殿池40と、処理水をろ過するためのろ過池50とから構成されている。そして、凝集沈殿処理においては、凝集剤注入後の混和池20における急速撹拌からフロック形成池30における緩速撹拌の工程にかけて、微粒子が集塊し、フロックとして成長していく。このとき、集塊化は混和池20において始まっていることが基本であり、微粒子の集塊化開始時間は混和池20の滞留時間と同程度の時間であることが重要である。この状況においては、混和池20以降の処理が良好に行われ、結果として沈降性の高いフロックが形成され、沈殿水濁度を低減することができる。
また、取水施設内に水質測定手段1及び凝集分析手段2を設置し、取水口から着水井10への配管から一部の原水を採取してもよい。
また、基礎凝集剤注入率の算出式は、本装置設置前に浄水場が運用していた注入率式を使用してもよい。
内蔵シーケンサ3は、補正された注入率を凝集剤の注入ポンプ等へ出力することで、凝集剤の注入率を制御する。内蔵シーケンサ3は、水質測定手段1又は凝集分析手段2と一体となっていても良く、独立していてもよい。
このように、集塊化開始時間に基づいて算出される補正値を用いて、基礎凝集剤注入率を補正することで、注入率式による制御の場所的、時間的普遍性がないという欠点を補い、凝集分析装置の集塊化開始時間測定法の制御周期を短くすることが可能である。以下、さらに詳細に凝集剤注入率の算出方法を記述する。
このとき、原水濁度や水温は、凝集剤注入点よりも前段階で採水した試料水に対して、秒単位以下の周期で測定が可能であるから、式(1)等の注入率式による制御は、連続的なフィードフォワード制御となる。先に述べたように、この注入率式は、場所的、時間的普遍性がなく、浄水場によって式の構造自体が異なっていたり、同じ河川から取水する浄水場であっても場所によって異なる係数を用いたりする場合が多い。また、雨の降り始めや降り終わり、季節等によって、複数の式を用いる場合もある。
この推奨凝集剤注入率と、基礎凝集剤注入率との差分から、補正値が算出される。
また、推奨凝集剤注入率pAは、集塊化開始時間の測定毎に更新され、次の更新までは前回値を保持する。したがって、Δpについても集塊化開始時間の測定ごとに更新される。
以下、図8に記載されたフローチャートを用いて、本発明の実施の形態に係る凝集剤を制御する装置の動作を説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る制御装置では、水質測定手段1が、原水の水質を測定する(S801)。具体的には、水質測定手段1は、原水の濁度又は微粒子を測定する。
次に、内部シーケンサ3は、水質測定手段1から水質測定値を受け取る。内部シーケンサ3は、水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出する(ステップS802)。
凝集分析手段は2、原水の水質を測定する上記ステップS801とは独立して、原水に対し凝集剤を注入して原水中の粒子の集塊が始まるまでの時間を測定する(ステップS803)。
本発明に係る制御装置は、特開2009−672号記載の装置の機能の他に、図1に示すように原水濁度計からの濁度出力(アナログ信号)を入力する機能を併せ持っており、内蔵シーケンサ3によって、従来の注入率式を用いた基礎凝集剤注入率の演算と、補正値の算出による最終的な注入率の演算等を行うことが可能となっている。
ここで、基礎凝集剤注入率は、原水濁度の測定値、及び係数C=10、A0=5、b0=0.5を式(1)に代入することで得ている。
濁度上昇時においては、本発明で得られた補正注入率が、従来方式で得られた基礎凝集剤より高い値となった。一方、濁度の安定時においては、本発明で得られた補正注入率が、従来方式で得られた基礎凝集剤より低い値となった。
特に、濁度の安定時おいては、従来方式で得られた基礎凝集剤は、ろ過水のアルミニウムの測定結果から、過剰注入であることが分かっている。注入率式の係数を決めた数年前と比較して、注入率式の係数にずれが生じているとものと予想される。
月間の平均注入率は、従来方式が25mg/Lであった。これに対して、本発明の方式の場合には、22mg/Lであった。
よって、本発明の制御方式を用いて、月間の平均注入率を3mg/L削減することができた。このように、本発明による凝集剤注入率の適正化により、凝集剤使用量を削減することができる。
2 凝集分析手段
3 内蔵シーケンサ
10 着水井
20 急速混和池
30 フロック形成池
40 沈殿池
50 ろ過池
60 凝集剤注入率制御装置
Claims (7)
- 原水の水質を測定する水質測定工程と、
得られた水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出する注入率算出工程と、
前記水質測定工程とは独立して、原水に対し凝集剤を注入することにより原水中の粒子の集塊が始まるまでの時間を測定する集塊化開始時間測定工程と、
前記集塊化開始時間の測定値から推奨凝集剤注入率を決定する推奨凝集剤注入率決定工程と、
前記基礎凝集剤注入率と、前記推奨凝集剤注入率との差分から補正値を算出する補正値算出工程と、
前記補正値に基づいて、前記基礎凝集剤注入率を補正する注入率補正工程と
を含む、被処理原水の凝集プロセスにおいて凝集剤の注入率を制御する方法。 - 前記水質測定工程が原水の濁度又は微粒子を測定する請求項1に記載の方法。
- 前記集塊化開始時間測定工程が、原水に対し注入される凝集剤が前記基礎凝集剤注入率で供給されるときの集塊化開始時間を測定する請求項1又は2に記載の方法。
- 前記集塊化開始時間測定工程が、複数に区分けした原水に対してそれぞれ異なる凝集剤注入率で凝集剤が供給されるときの各集塊化開始時間を測定する請求項1又は2に記載の方法。
- 前記推奨凝集剤注入率が、前記集塊化開始時間の測定値及び予め求めたフィッティングラインに基づいて決定される請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記フィッティングラインが、
原水を複数個の試験用水槽にそれぞれ所定量採取し、前記試料水に対して、予め設定したそれぞれ異なる凝集剤注入率で凝集剤を注入する凝集剤注入工程と、
凝集剤注入後、各試料水内の粒子の集塊が始まるまでの集塊開始時間を試料水ごとに測定する集塊化開始時間測定工程と
各試料水ごとに測定された集塊化開始時間と、前記各凝集剤注入率とに基づいて、集塊化開始時間と凝集剤注入率との相関をフィッティングラインとして算出するフィッティングライン算出工程と
により算出される請求項1〜5に記載の方法。 - 原水の水質を測定する水質測定手段と、
原水に凝集剤を注入して集塊化開始時間を計測する凝集分析手段と、
前記水質測定手段からの水質測定値及び前記凝集分析手段からの集塊化開始時間の測定値を受け取るように接続された情報処理手段と
を備える、被処理原水の凝集プロセスにおいて凝集剤の注入率を制御する装置であって、ここで、前記情報処理手段が、前記水質測定値から基礎凝集剤注入率を算出し、前記集塊化開始時間の測定値から推奨凝集剤注入率を決定し、前記基礎凝集剤注入率と、前記推奨凝集剤注入率との差分から補正値を算出し、前記補正値に基づいて前記基礎凝集剤注入率を補正する、装置。
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