JP2019136665A - Water processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水処理システムに関する。特に、プラントからの排水に含まれるフッ素を処理する水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment system. In particular, the present invention relates to a water treatment system for treating fluorine contained in waste water from a plant.
世界的な環境意識の高まりに伴い、各国、地域でプラントから排出される排ガス、排水、廃棄物等について様々な環境規制が定められている。このため、プラントには排ガス、排水、廃棄物等に含まれる規制物質を所定値以下に除去するための環境保全装置が設けられている。発電プラントの環境保全装置の場合、排ガスの流路に脱硝装置、電気集塵装置、脱硫装置が順に配置され、それぞれ、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)、煤塵、硫黄酸化物(SOx)を除去する。脱硫装置の代表的な方式の一つである湿式石灰石膏法は排ガスと石灰石スラリを気液接触させ、カルシウム(Ca)と亜硫酸ガス(SO2)とを反応させることにより、SO2を吸収するとともに副生品として石膏を回収する。本方式により排出される脱硫排水には、フッ素、窒素、重金属といったような規制物質が含まれ、これらの排水基準に適合する排水処理を行い、環境に放流する。 With increasing global environmental awareness, various environmental regulations have been established for exhaust gas, drainage, waste, etc. discharged from plants in each country and region. For this reason, the plant is provided with an environmental protection device for removing regulated substances contained in exhaust gas, waste water, waste, and the like below a predetermined value. In the case of an environmental protection device for a power plant, a denitration device, an electrostatic precipitator, and a desulfurization device are sequentially arranged in the exhaust gas flow path, and nitrogen oxide (NO x ), soot dust, sulfur oxide (SO x ) is removed. The wet lime gypsum method, which is one of the typical systems of desulfurization equipment, absorbs SO 2 by causing gas-liquid contact between exhaust gas and limestone slurry and reacting calcium (Ca) and sulfurous acid gas (SO 2 ). Also collect gypsum as a by-product. The desulfurization effluent discharged by this method contains regulated substances such as fluorine, nitrogen, and heavy metals, and effluent treatment conforming to these effluent standards is performed and discharged to the environment.
排水処理を行うため、一般に規制物質ごとの処理槽を設け、規制物質に対応する処理薬剤を注入することにより排水から規制物質を除去する。排水に含まれる規制物質の濃度が変動したり、排水の性状によって処理薬剤の効果が変動したりすることから、処理槽に投入する処理薬剤の適正量は変動する。このため、従来から処理薬剤の注入量の自動制御に関する提案が存在する。 In order to perform wastewater treatment, a treatment tank for each regulated substance is generally provided, and the regulated substance is removed from the wastewater by injecting a treatment chemical corresponding to the regulated substance. Since the concentration of the regulated substance contained in the wastewater varies and the effect of the treatment chemical varies depending on the properties of the wastewater, the appropriate amount of the treatment chemical to be introduced into the treatment tank varies. For this reason, there have been proposals related to automatic control of the injection amount of treatment chemicals.
特許文献1はフッ素含有廃水の処理装置に関するものである。フッ素処理に用いるアルミニウム塩、中和剤の添加量を原水の流量、フッ素濃度、反応槽中のpHに応じて制御することを開示する。薬液投入量の制御はフィードバック制御によるが、フィードフォワード制御、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の併用についても言及されている。
特許文献2は原水に凝集剤を注入し、原水中の濁質分を凝集させフロックを形成し、フロックを沈殿池で沈降分離する凝集沈殿処理において、設定された濁度以下の上水を得るための凝集剤注入制御につき開示する。フィードフォワード制御に対してフィードバック制御による補正を行うにあたり、改良した濁度の計測方法を適用することにより、フィードバック制御の課題である補正の時間遅れを短縮することを開示する。
特許文献3はプラントの運転情報を用いて排水の水質を予測する水質予測部を設け、予測された水質に基づき、水処理の運転条件をフィードフォワード制御することを開示する。
火力発電所における炭種変更時や発電負荷変更時には、脱硫排水中の成分濃度が大きく変動する。排水中のフッ素処理を適正に行うため、発電所の排水(脱硫排水、その他排水)中のフッ素濃度を手分析で分析し、その結果を用いて薬剤の注入量を変更することが一般に行われている。排水のフッ素濃度は、フッ素計によりモニタされているが、フッ素計の測定値はフッ素濃度以外に計測値を変動させる妨害物質の影響等が大きく、脱硫排水中の成分濃度の変動を定量的に測定し、薬品の注入量を決定できる程の精度は現状のところもっていない。このため、成分濃度変動時の水質分析、運転調整が運転員の負荷となっている。加えて、凝集剤等の処理薬品の注入量は排水性状によりその効果が変動する。このため、注入不足を生じないように理論注入量より薬品を過剰に注入すると、凝集剤由来の汚泥量がこれに付随して大きくなる。 When changing the coal type or power generation load at a thermal power plant, the concentration of components in the desulfurization effluent varies greatly. In order to properly treat fluorine in wastewater, it is common practice to analyze the fluorine concentration in power plant wastewater (desulfurization wastewater and other wastewater) by hand analysis and change the amount of drug injection using the results. ing. The fluorine concentration in the wastewater is monitored by a fluorine meter, but the measured value of the fluorine meter is greatly influenced by interfering substances that cause the measured value to fluctuate in addition to the fluorine concentration. There is currently no accuracy to measure and determine the amount of chemicals to be injected. For this reason, water quality analysis and operation adjustment when the component concentration fluctuates are burdens on the operator. In addition, the effect of the amount of treatment chemical injection such as a flocculant varies depending on the drainage properties. For this reason, when a chemical | drug | medicine is inject | poured more than a theoretical injection amount so that insufficient injection | pouring will not arise, the amount of sludge derived from a coagulant | flocculant will become incidentally large.
特許文献1はフッ素処理を対象とするものであるが、計測値からどのように薬液投入量を算出、制御するのかについての具体的な記載がなされていない。
特許文献2、特許文献3はいずれもフッ素処理の具体的な処理については開示されていない。なお、特許文献2ではフィードバック制御を併用することにより、水質変動に起因するフィードフォワード制御の不適正を補正するが、薬品を注入してから実際の変化がセンサの計測に現れるまでには時間遅れは避けられず、応答遅れが大きいほど制御の振れ幅が大きくなるおそれが残る。
Neither
本発明では、フッ素処理の薬剤(アルミニウム塩)の投入量をフィードフォワード制御またはフィードバック制御により、排水または処理水の濃度の変化に応じて適正化させるともに、凝集剤由来の汚泥量を減らすよう制御値を調整することを課題とする。 In the present invention, the feed amount of the fluorine treatment chemical (aluminum salt) is optimized by feedforward control or feedback control according to the change in the concentration of waste water or treated water, and the amount of sludge derived from the flocculant is reduced The problem is to adjust the value.
本発明の一実施態様である水処理システムは、フッ素を含む排水を処理する水処理システムであって、排水にアルミニウム塩を投入することにより、排水に含まれるフッ素が低減された処理水とフッ素を吸着した水酸化アルミニウムを含む汚泥とに分離するフッ素処理槽と、排水に投入するアルミニウム塩の投入量を制御する制御部とを有し、制御部は、プロセッサとメモリとを有し、プロセッサはメモリに読み込まれた制御プログラムを実行し、制御プログラムは、アルミ注入率演算部とアルミ注入率補正部と薬剤投入量算出部とを有し、アルミ注入率演算部は、あらかじめ定めたフッ素処理槽における吸着等温式と排水のフッ素濃度とに基づきアルミ注入率を算出し、アルミ注入率補正部は、アルミ注入率演算部が算出したアルミ注入率を処理水のフッ素濃度の履歴に基づく補正係数により補正した補正アルミ注入率を算出し、薬剤投入量算出部は、補正アルミ注入率に基づき、排水に投入するアルミニウム塩の投入量を算出する。 A water treatment system according to an embodiment of the present invention is a water treatment system for treating wastewater containing fluorine, and the treated water and fluorine in which fluorine contained in the wastewater is reduced by introducing an aluminum salt into the wastewater. A fluorine treatment tank that separates the sludge containing aluminum hydroxide that adsorbs aluminum, and a control unit that controls the amount of aluminum salt thrown into the wastewater. The control unit includes a processor and a memory. Executes a control program read into the memory, and the control program has an aluminum injection rate calculation unit, an aluminum injection rate correction unit, and a chemical injection amount calculation unit, and the aluminum injection rate calculation unit has a predetermined fluorine treatment. The aluminum injection rate is calculated based on the adsorption isotherm in the tank and the fluorine concentration in the waste water. The aluminum injection rate correction unit calculates the aluminum injection rate calculated by the aluminum injection rate calculation unit. Calculates a correction aluminum infusion rate corrected by the correction coefficient based on a history of the fluorine concentration in the treated water, the agent charged amount calculating unit, based on the correction aluminum infusion rate, to calculate the dosage of aluminum salt to be introduced into the waste water.
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかにされる。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
排水のフッ素処理において、排水基準に適合する排水処理を行いつつ、薬剤の過剰投入を抑制し、これに伴う凝集剤由来の汚泥量を減少させる。 In wastewater fluorine treatment, wastewater treatment that conforms to wastewater standards is performed, while excessive input of chemicals is suppressed, and the amount of sludge derived from the coagulant is reduced.
図1にフッ素処理槽100の構成例を示す。フッ素処理槽100は反応槽101、凝集槽102、沈殿槽103を有し、排水は順次これらの槽を通過することで、含有フッ素が低減された処理水とフッ素を吸着して沈殿した水酸化アルミニウム(Al(OH)2)を含む汚泥とに分離される。反応槽101にはフッ素を処理するための薬剤111と中和剤112とが投入される。薬剤111としては、PAC(ポリ塩化アルミニウム)または硫酸バンド等のアルミニウム塩が用いられる。アルミニウム塩を加えた後、凝集に最適なpHに調整するため、中和剤112を投入して反応槽101のpHを調整する。中和剤112としては例えば、塩酸や硫酸、苛性ソーダ等が用いられる。凝集槽102では、薬剤を投入することに生じた水酸化アルミニウムを沈殿しやすくするための凝集助剤113が投入され、沈殿槽103にて固液分離がなされる。なお、フッ素処理を2段に分けて行うことも一般的である。この場合、フッ素処理槽100からの処理水を次段のフッ素処理槽(図示せず)を通過させることで、排水中のフッ素濃度を目標値まで低下させる。
FIG. 1 shows a configuration example of the
フッ素処理槽100に対して、薬剤等の投入量を制御するために制御部200が設けられている。なお、制御部200は薬剤111、中和剤112、凝集助剤113それぞれの投入量を制御する機能を有するが、ここでは薬剤(アルミニウム塩)111の投入量の制御について説明する。他の投入量もそれぞれ制御され、例えば、中和剤112は反応槽101のpHに基づき投入量を制御し、凝集助剤113はアルミニウム塩の投入量に応じて投入量を制御すればよい。
A
制御部200は、プロセッサ201、メモリ202、水質データベース203、プロセスデータベース204、インタフェース205、これらを接続するバス206を有する。プロセッサ201はメモリ202にロードされた制御プログラムを実行し、薬剤111の投入量を算出する機能を実現する。制御プログラムは、データ収集部207、アルミ注入率演算部208、アルミ注入率補正部209、薬剤投入量算出部210を含み、制御部200が果たす機能はメモリ202にロードされた制御プログラムにより実現される。データ収集部207はインタフェース205を介して、フッ素濃度センサ104により排水のフッ素濃度C0を、フッ素濃度センサ105により処理水のフッ素濃度C1を収集する。収集したフッ素濃度は水質データベース203に格納され、適宜メモリ202に呼び出されてアルミ注入率の算出に使用される。なお、水質データベース203にはフッ素濃度のみならず、排水、処理水の水量やその他水質データが収集されるものとする。アルミ注入率演算部208は水質データベース203に格納された排水のフッ素濃度C0(実施例1)または処理水のフッ素濃度C1(実施例2)に基づきアルミ注入率を演算する。アルミ注入率補正部209は、アルミ注入率演算部208で演算したアルミ注入率に対して必要に応じて所定の補正を行い、決定したアルミ注入率をプロセスデータベース204に保存する。なお、アルミ注入率演算部208及びアルミ注入率補正部209での処理の内容については後述する。薬剤投入量算出部210は、プロセスデータベース204に格納されたアルミ注入率、水質データベース203に保存されている排水量の情報に基づき薬剤111の投入量を算出する。制御部200は、薬剤111の投入量が算出された投入量となるよう、インタフェース205を介して発行する制御命令S1により薬剤111の投入量を制御する。
The
実施例1ではフッ素処理槽へのアルミニウム塩の投入量をフィードフォワード制御することにより、アルミニウム塩の投入量の適正化を図る。実施例1におけるフッ素処理モデルについて説明する。図2Aはフッ素処理槽100におけるフッ素処理モデル(吸着等温式)を説明するための図である。排水のフッ素濃度C0[mg/l]、処理水のフッ素濃度C1[mg/l]、薬剤(アルミニウム塩)により除去されるフッ素量F[mg/l]とすると、(数1)の関係が成り立つ。
In Example 1, the amount of aluminum salt introduced into the fluorination tank is feedforward controlled to optimize the amount of aluminum salt introduced. A fluorine treatment model in Example 1 will be described. FIG. 2A is a diagram for explaining a fluorine treatment model (adsorption isotherm) in the
フッ素処理槽100は水酸化アルミニウムへのフッ素の吸着現象を利用するものであり、沈殿槽において、水酸化アルミニウムに吸着したフッ素とその上澄みである処理水に溶け込んでいるフッ素とは平衡状態にあるといえる。溶液中の溶質がある一定温度下で固体に吸着される際の濃度と吸収量の相関関係を示す吸着等温式はいくつかの式が知られているが、ここでは(1)Freundlichの吸着等温式と(2)Langmuirの吸着等温式を適用する例を示す。Freundlichの吸着等温式は工業分野における実際の吸着等温線に経験的に合致することで知られており、アルミ注入率(処理水中のアルミニウム濃度と等価)A[mg/l]とすると、吸着量Vは(数2)により表される。なお、a及びnは定数である。
The
(数2)を(数1)に代入することで、(数3)が得られる。 By substituting (Equation 2) into (Equation 1), (Equation 3) is obtained.
Freundlichの吸着等温式は非飽和型の吸着等温式であるが、実際には処理水のフッ素濃度が高くなると吸着量も飽和するものと考えられる。このため、飽和型の吸着等温線に適合するLangmuirの吸着等温式を用いてもよい。この場合、吸着量Vは(数4)により表される。ここで、aはLangmuir定数、bは飽和吸着量である。 Although Freundlich's adsorption isotherm is an unsaturated adsorption isotherm, the adsorption amount is considered to be saturated in practice when the fluorine concentration of the treated water increases. For this reason, the Langmuir adsorption isotherm suitable for the saturated adsorption isotherm may be used. In this case, the adsorption amount V is expressed by (Equation 4). Here, a is a Langmuir constant and b is a saturated adsorption amount.
(数4)を(数1)に代入することで、(数5)が得られる。 By substituting (Equation 4) into (Equation 1), (Equation 5) is obtained.
フッ素処理槽100における処理水のフッ素濃度C1と吸着量Vとの関係を実測し、実測値に適合するように、(数2)の係数a、nあるいは(数4)の係数a、bを定める。図2Bは実測値に適合するように係数a、nを求めたFreundlichの吸着等温線であり、図2Cは同じ実測値に適合するように係数a、bを求めたLangmuirの吸着等温線である。実測値と吸着等温線による期待値はよく合致しており、いずれの場合も誤差は2割以内に抑えることができている(実測値における異常値は除く)。なお、いずれの吸着等温式を用いるかは、実プラントの実測により適合するものを選択すればよい。
The relationship between the fluorine concentration C 1 of the treated water in the
このように、被制御対象とする実プラントの実測値より係数を算出して吸着等温線を求め、処理水フッ素濃度C1はフッ素処理槽100の目標とするフッ素濃度(固定値)とおく。例えば、日本の場合、フッ素に関し、海域での排水基準は15[mg/l]、河川、湖沼などの海域以外では8[mg/l]と定められているため、処理水のフッ素濃度C1はこれらの規制値に基づき定めればよい。算出された係数をもつ吸着等温線及び排水のフッ素濃度C0に基づき、(数3)あるいは(数5)を適用することにより、必要なアルミニウム濃度、これに基づき必要なアルミニウム塩の投入量を算出することができる。
Thus, the coefficient is calculated from the actual measurement value of the actual plant to be controlled to obtain the adsorption isotherm, and the treated water fluorine concentration C 1 is set to the target fluorine concentration (fixed value) of the
しかしながら、このようなフィードフォワード制御の場合、吸着等温式の係数を求めたときの排水の性状と実稼働時の排水の性状とのずれが大きくなると、制御目標とのずれが生じることになる。排水性状にずれを与える要因としては例えば炭種の切換え等がある。石炭燃焼ボイラの場合、石炭に含まれるフッ素量は産地等により大きく異なることからボイラが使用する炭種を切り換えることにより、排水に含まれるフッ素量は大きく変動する。その他にも、排水には様々な物質が溶け込んでおり、物質によってはフッ素の吸着を阻害するものもあるため、用水の変化もフィードフォワード制御の効果に影響を及ぼす。 However, in the case of such feedforward control, if the deviation between the drainage property when the adsorption isotherm coefficient is obtained and the drainage property during actual operation becomes large, a deviation from the control target occurs. Examples of factors that cause deviations in drainage properties include switching of coal types. In the case of a coal-fired boiler, the amount of fluorine contained in coal varies greatly depending on the production area and the like, and therefore, the amount of fluorine contained in wastewater varies greatly by switching the type of coal used by the boiler. In addition, since various substances are dissolved in the waste water, and some substances inhibit the adsorption of fluorine, changes in the water supply also affect the effect of feedforward control.
図3は実プラントにおける実測値に基づき、実プラントで生じうる排水フッ素濃度C0の変動を模擬したものである。このように、排水フッ素濃度C0は、炭種の変更や様々な要因によって変動が生じ、あらかじめ定めたモデルに基づく投入ではアルミニウム塩が不足または過剰となるおそれがある。そこで、本実施例では、吸着等温式により求められるアルミ注入率A[mg/l]に補正係数αを乗じた補正アルミ注入率A’(=αA)によりアルミニウム塩の投入量を定める。図4を用いて補正係数αの決め方の一例を説明する。この例では補正係数αの値を処理水フッ素濃度C1に基づき制御する。 FIG. 3 is a simulation of fluctuations in the wastewater fluorine concentration C 0 that can occur in the actual plant based on the actual measurement values in the actual plant. As described above, the wastewater fluorine concentration C 0 varies due to the change of the coal type and various factors, and there is a possibility that the aluminum salt is insufficient or excessive when the charging is performed based on a predetermined model. Therefore, in this embodiment, the amount of aluminum salt charged is determined by a corrected aluminum injection rate A ′ (= αA) obtained by multiplying an aluminum injection rate A [mg / l] obtained by an adsorption isotherm by a correction coefficient α. An example of how to determine the correction coefficient α will be described with reference to FIG. In this example, the value of the correction coefficient α is controlled based on the treated water fluorine concentration C 1 .
処理水フッ素濃度の目標値をC1Tとし、C1L〜C1H(C1L<C1T<C1H)を不感帯として定める。例えば、目標値C1Tの±20%として定めてもよい。この不感帯を低濃度側に超えた場合にはフッ素除去が過剰に行われていると判断してαを減少させ、不感帯を高濃度側に超えた場合にはフッ素除去が不足していると判断してαを増加させる。図4の例では、時点401において処理水フッ素濃度C1がC1Lを下回ったことにより、αを1.0から0.9に減少させ、時点402、403において処理水フッ素濃度C1がC1Hを上回ったことにより、それぞれαを0.9から1.0に、αを1.0から1.1に増加させる。
The target value of the treated water fluorine concentration is C 1T, and C 1L to C 1H (C 1L <C 1T <C 1H ) is defined as the dead zone. For example, it may be set as ± 20% of the target value C 1T . If this dead zone is exceeded on the low concentration side, it is judged that fluorine removal has been performed excessively and α is decreased, and if the dead zone is exceeded on the high concentration side, it is judged that fluorine removal is insufficient. To increase α. In the example of FIG. 4, the treated water fluorine concentration C 1 was lower than C 1L at
図5に、図3のように排水フッ素濃度C0が変動した場合に処理水フッ素濃度C1がどのように変動するかについてのシミュレーション結果を示す。実線が図4の補正係数αによりアルミニウム塩の投入量を補正した場合の結果であり、点線が補正を行わなかった場合の結果である。このように、処理水フッ素濃度C1の履歴に基づき補正を行うことにより薬剤の投入量が過大のまま長期間継続したり、過少のまま長時間継続したりすることが抑制され、処理水フッ素濃度C1の変動幅をより小さく抑えることができる。すなわち、アルミニウム塩の投入量の適正化を図ることができる。 FIG. 5 shows a simulation result on how the treated water fluorine concentration C 1 varies when the wastewater fluorine concentration C 0 varies as shown in FIG. 3. The solid line is the result when the amount of aluminum salt charged is corrected by the correction coefficient α in FIG. 4, and the dotted line is the result when no correction is performed. In this way, by performing correction based on the history of the treated water fluorine concentration C 1 , it is possible to prevent the chemical input amount from continuing for a long period of time while being excessive, or to continue for a long time while being too small. The fluctuation range of the density C 1 can be further reduced. That is, it is possible to optimize the input amount of the aluminum salt.
図1に示した制御プログラムと実施例1での処理との対応関係について説明する。アルミ注入率演算部208は、フッ素処理槽における吸着等温式と排水のフッ素濃度C0とに基づきアルミ注入率Aを算出する。アルミ注入率補正部209は、算出したアルミ注入率Aを処理水のフッ素濃度の履歴に基づく補正係数αにより補正した補正アルミ注入率A’を算出する。処理水のフッ素濃度の履歴を、不感帯を用いて反映させる方法について説明したが、この方法に限定されるわけではない。例えば、排水水質の変動の仕方によっては、あらかじめ定めた一定の基準で補正係数を変更するのではなく、適宜基準を柔軟に調整できるようにすることが望ましい場合がある。具体的には、処理水のフッ素濃度の履歴に応じて不感帯とするフッ素濃度範囲や1回の補正係数の変更量を調整し、調整した基準によりアルミ注入率を補正してもよい。薬剤投入量算出部210は、補正アルミ注入率A’に基づき、排水に投入するアルミニウム塩の投入量を算出する。
The correspondence relationship between the control program shown in FIG. 1 and the processing in the first embodiment will be described. The aluminum injection
また、本実施例のフィードフォワード制御の場合、排水側フッ素濃度センサ104(図1参照)は排水を継続して比較的高頻度でモニタしてアルミ注入率を演算することが望ましい一方、処理水側フッ素濃度センサ105は、処理水のフッ素濃度としてあらわれるには数時間を要するため、フッ素濃度センサ104よりも低頻度でモニタするので十分である。このため、図1においては濃度センサを制御部200にオンラインで接続して制御する例を示したが、処理水のフッ素濃度の計測をより高精度に行い、これをオフラインで制御部200に伝達するようにしてもよい。
In the case of the feedforward control of the present embodiment, it is desirable that the drain side fluorine concentration sensor 104 (see FIG. 1) continuously monitors the drain to calculate the aluminum injection rate by relatively high frequency. Since the side
実施例2ではフッ素処理槽へのアルミニウム塩の投入量をフィードバック制御により制御する。このための初期投入量の算出に当たっては、以下の経験式(数6)を利用する。 In Example 2, the amount of aluminum salt introduced into the fluorine treatment tank is controlled by feedback control. For the calculation of the initial input amount for this purpose, the following empirical formula (Formula 6) is used.
本経験式は、実プラントでの運用データから導出されるものである。図6に示すように、実プラントの運用データからはアルミ注入率A[mg/l]と薬剤(アルミニウム塩)により除去されるフッ素量F[mg/l](排水のフッ素濃度C0[mg/l]と処理水のフッ素濃度C1[mg/l]との差に等しい、(数1)を参照)とは正の相関がある。図6のデータから処理水のフッ素濃度C1[mg/l]を所定の範囲に限定して対数表示したものが図7であり、この例では(数6)の相関式は、a=7.8、n=1.3で与えられる。 This empirical formula is derived from operation data in the actual plant. As shown in FIG. 6, from the actual plant operation data, the aluminum injection rate A [mg / l] and the amount of fluorine F [mg / l] removed by the chemical (aluminum salt) (fluorine concentration C 0 [mg of waste water] / l] is equal to the difference between the fluorine concentration C 1 [mg / l] of the treated water (see (Equation 1)) and has a positive correlation. FIG. 7 is a logarithmic display of the fluorine concentration C 1 [mg / l] of the treated water limited to a predetermined range from the data of FIG. 6, and in this example, the correlation equation of (Equation 6) is a = 7.8 , N = 1.3.
実施例2において、図3に示した排水フッ素濃度C0[mg/l]の変動が生じた場合の処理水フッ素濃度C1[mg/l]の変動のシミュレーション結果を図8に示す。実施例2では(数6)に基づき初期制御値を定め、以後は目標処理水濃度とのずれからアルミ注入率Aを修正する。図8では、目標処理水濃度を5[mg/l]とし、制御方法も単純なP制御としたものである。この例では平均処理水濃度は5.2[mg/l]、最大値は13.9[mg/l]となっている。フィードバック制御の場合、排水フッ素濃度の変動に対する制御遅延を抑制するため、制御遅延量を短くすることにより、変動幅を小さくすることが期待できる。また、今回はP制御を適用したが、PI制御、PID制御を適用したフィードバック制御を行ってもよい。ただし、排水フッ素濃度C0[mg/l]の変動が処理水フッ素濃度C1[mg/l]に反映されるまでの遅延時間は避けられないため、制御遅延に起因する処理水フッ素濃度C1[mg/l]の変動はフィードバック制御において本質的なものである。 In Example 2, Figure 8 shows the drainage fluorine concentration C 0 [mg / l] treated water fluorine concentration C 1 [mg / l] Simulation results of the variation in the case where variation occurs in shown in FIG. In the second embodiment, the initial control value is determined based on (Equation 6), and thereafter, the aluminum injection rate A is corrected from the deviation from the target treated water concentration. In FIG. 8, the target treated water concentration is 5 [mg / l], and the control method is also simple P control. In this example, the average treated water concentration is 5.2 [mg / l], and the maximum value is 13.9 [mg / l]. In the case of feedback control, in order to suppress the control delay with respect to the fluctuation of the wastewater fluorine concentration, it can be expected that the fluctuation range is reduced by shortening the control delay amount. Although P control is applied this time, feedback control using PI control and PID control may be performed. However, since the delay time until the fluctuation of the wastewater fluorine concentration C 0 [mg / l] is reflected in the treated water fluorine concentration C 1 [mg / l] is unavoidable, the treated water fluorine concentration C caused by the control delay is unavoidable. The fluctuation of 1 [mg / l] is essential in feedback control.
そこで、本実施例では処理水フッ素濃度C1の履歴に応じて処理水フッ素濃度の目標値を変化させる。さらに、ずれ幅に対する出力感度を高める(すなわち、所定のずれ幅に対して増加または減少させるアルミニウム塩の量を大きくする)ようにしてもよい。図9の例では、処理水フッ素濃度の目標値を8[mg/l]とし、処理水フッ素濃度C1が50%〜200%(4〜16[mg/l])の範囲(不感帯)を超えた場合には、目標値および出力感度を変更したものである。このとき、平均処理水濃度は5.9[mg/l]、最大値は14.8[mg/l]となった。 Therefore, in this embodiment, the target value of the treated water fluorine concentration is changed according to the history of the treated water fluorine concentration C 1 . Furthermore, the output sensitivity with respect to the shift width may be increased (that is, the amount of aluminum salt to be increased or decreased with respect to the predetermined shift width is increased). In the example of FIG. 9, the target value of the treated water fluorine concentration is 8 [mg / l], and the treated water fluorine concentration C 1 is in the range of 50% to 200% (4 to 16 [mg / l]) (dead zone). If it exceeds the target value, the target value and the output sensitivity are changed. At this time, the average treated water concentration was 5.9 [mg / l], and the maximum value was 14.8 [mg / l].
図10はシミュレーション結果をまとめたものである。Case1、2は補正なしのものであり、目標値の設定のみが異なる。目標値を6[mg/l]に設定した場合は、最大値が日本の海域への排水基準15[mg/l]を超えている。このように、フィードバック制御を行うにあたり、処理水フッ素濃度の履歴に応じて、目標値及び出力感度の補正を行うことにより、最大値の上昇を抑制しながら、平均処理水濃度を上昇させることが可能になっている。これにより、処理水基準を満足させるために過剰に投入されるアルミ量が低減されていることが分かる。
FIG. 10 summarizes the simulation results.
図1に示した制御プログラムと実施例2での処理との対応関係について説明する。アルミ注入率演算部208は、フッ素処理槽の初期投入量算出式(数6)によりアルミニウム塩の初期投入量を算出するとともに、以降は処理水のフッ素濃度と目標フッ素濃度とのずれ量に基づきアルミ注入率を算出する。フィードバック制御方式としては、P制御、PI制御、PID制御のいずれであってもよい。薬剤投入量算出部210は、算出したアルミ注入率Aに基づき、排水に投入するアルミニウム塩の投入量を算出する。アルミ注入率補正部209は、処理水のフッ素濃度の履歴に基づき処理水の目標フッ素濃度の値を変化させる。さらに、処理水のフッ素濃度の履歴に基づき、処理水のフッ素濃度と目標フッ素濃度とのずれ量に対する出力感度を高めるようにしてもよい。
The correspondence relationship between the control program shown in FIG. 1 and the processing in the second embodiment will be described. The aluminum injection
100:フッ素処理槽、101:反応槽、102:凝集槽、103:沈殿槽、104,105:フッ素濃度センサ、111:薬剤、112:中和剤、113:凝集助剤、200:制御部、201:プロセッサ、202:メモリ、203:水質データベース、204:プロセスデータベース、205:インタフェース、206:バス。 100: Fluorine treatment tank, 101: Reaction tank, 102: Coagulation tank, 103: Precipitation tank, 104, 105: Fluorine concentration sensor, 111: Chemical agent, 112: Neutralizing agent, 113: Coagulation aid, 200: Control unit, 201: processor, 202: memory, 203: water quality database, 204: process database, 205: interface, 206: bus.
Claims (9)
前記排水にアルミニウム塩を投入することにより、前記排水に含まれるフッ素が低減された処理水とフッ素を吸着した水酸化アルミニウムを含む汚泥とに分離するフッ素処理槽と、
前記排水に投入する前記アルミニウム塩の投入量を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、プロセッサとメモリとを有し、前記プロセッサは前記メモリに読み込まれた制御プログラムを実行し、
前記制御プログラムは、アルミ注入率演算部とアルミ注入率補正部と薬剤投入量算出部とを有し、
前記アルミ注入率演算部は、あらかじめ定めた前記フッ素処理槽における吸着等温式と前記排水のフッ素濃度とに基づきアルミ注入率を算出し、
前記アルミ注入率補正部は、前記アルミ注入率演算部が算出したアルミ注入率を前記処理水のフッ素濃度の履歴に基づく補正係数により補正した補正アルミ注入率を算出し、
前記薬剤投入量算出部は、前記補正アルミ注入率に基づき、前記排水に投入するアルミニウム塩の投入量を算出する水処理システム。 A water treatment system for treating wastewater containing fluorine,
Fluorine treatment tank that separates into a treated water in which fluorine contained in the wastewater is reduced and sludge containing aluminum hydroxide that has adsorbed fluorine by introducing an aluminum salt into the wastewater;
A control unit for controlling the amount of the aluminum salt charged into the waste water,
The control unit includes a processor and a memory, and the processor executes a control program read into the memory,
The control program includes an aluminum injection rate calculation unit, an aluminum injection rate correction unit, and a medicine input amount calculation unit,
The aluminum injection rate calculation unit calculates an aluminum injection rate based on a predetermined adsorption isotherm in the fluorine treatment tank and the fluorine concentration of the waste water,
The aluminum injection rate correction unit calculates a corrected aluminum injection rate obtained by correcting the aluminum injection rate calculated by the aluminum injection rate calculation unit with a correction coefficient based on a history of fluorine concentration of the treated water,
The said chemical | medical agent input amount calculation part is a water treatment system which calculates the injection amount of the aluminum salt thrown into the said waste_water | drain based on the said correction | amendment aluminum injection rate.
前記吸着等温式は、Freundlichの吸着等温式またはLangmuirの吸着等温式である水処理システム。 In claim 1,
The adsorption isotherm is a Freundlich adsorption isotherm or a Langmuir adsorption isotherm.
前記アルミ注入率補正部は、前記処理水の目標フッ素濃度に対して不感帯とするフッ素濃度範囲を定め、前記処理水のフッ素濃度が前記不感帯とするフッ素濃度範囲であれば前記補正係数の値を維持し、前記処理水のフッ素濃度が前記不感帯とするフッ素濃度範囲を超える場合には前記補正係数の値を変更する水処理システム。 In claim 1,
The aluminum injection rate correction unit defines a fluorine concentration range that is a dead zone with respect to a target fluorine concentration of the treated water, and if the fluorine concentration of the treated water is a fluorine concentration range that is the dead zone, the value of the correction coefficient is set. A water treatment system for maintaining and changing the value of the correction coefficient when the fluorine concentration of the treated water exceeds a fluorine concentration range as the dead zone.
前記不感帯とするフッ素濃度範囲、または前記処理水のフッ素濃度が前記不感帯とするフッ素濃度範囲を超える場合の前記補正係数の値の変更量が調整可能な水処理システム。 In claim 3,
A water treatment system capable of adjusting a change amount of the correction coefficient when the fluorine concentration range as the dead zone or the fluorine concentration of the treated water exceeds the fluorine concentration range as the dead zone.
前記処理水のフッ素濃度の測定頻度は、前記排水のフッ素濃度の測定頻度よりも低い水処理システム。 In claim 3,
The water treatment system in which the measurement frequency of the fluorine concentration of the treated water is lower than the measurement frequency of the fluorine concentration of the waste water.
前記排水にアルミニウム塩を投入することにより、前記排水に含まれるフッ素が低減された処理水とフッ素を吸着した水酸化アルミニウムを含む汚泥とに分離するフッ素処理槽と、
前記排水に投入する前記アルミニウム塩の投入量を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、プロセッサとメモリとを有し、前記プロセッサは前記メモリに読み込まれた制御プログラムを実行し、
前記制御プログラムは、アルミ注入率演算部とアルミ注入率補正部と薬剤投入量算出部とを有し、
前記アルミ注入率演算部は、あらかじめ定めた前記フッ素処理槽の初期投入量算出式により前記アルミニウム塩の初期投入量を算出するとともに、以降は前記処理水のフッ素濃度と前記処理水の目標フッ素濃度とのずれ量に基づきアルミ注入率を算出し、
前記薬剤投入量算出部は、前記アルミ注入率演算部が算出したアルミ注入率に基づき、前記排水に投入するアルミニウム塩の投入量を算出し、
前記アルミ注入率補正部は、前記処理水のフッ素濃度の履歴に基づき前記処理水の目標フッ素濃度の値を変化させる水処理システム。 A water treatment system for treating wastewater containing fluorine,
Fluorine treatment tank that separates into a treated water in which fluorine contained in the wastewater is reduced and sludge containing aluminum hydroxide that has adsorbed fluorine by introducing an aluminum salt into the wastewater;
A control unit for controlling the amount of the aluminum salt charged into the waste water,
The control unit includes a processor and a memory, and the processor executes a control program read into the memory,
The control program includes an aluminum injection rate calculation unit, an aluminum injection rate correction unit, and a medicine input amount calculation unit,
The aluminum injection rate calculation unit calculates an initial charging amount of the aluminum salt by a predetermined formula for calculating an initial charging amount of the fluorine treatment tank, and thereafter a fluorine concentration of the treated water and a target fluorine concentration of the treated water. Calculate the aluminum injection rate based on the amount of deviation from
The drug input amount calculation unit calculates the input amount of aluminum salt to be injected into the waste water based on the aluminum injection rate calculated by the aluminum injection rate calculation unit,
The said aluminum injection rate correction | amendment part is a water treatment system which changes the value of the target fluorine concentration of the said treated water based on the log | history of the fluorine concentration of the said treated water.
前記アルミ注入率補正部は、さらに、前記処理水のフッ素濃度の履歴に基づき、前記処理水のフッ素濃度と前記処理水の目標フッ素濃度とのずれ量に対する出力感度を高める水処理システム。 In claim 6,
The aluminum injection rate correction unit is a water treatment system that further increases output sensitivity with respect to a deviation amount between a fluorine concentration of the treated water and a target fluorine concentration of the treated water based on a history of fluorine concentration of the treated water.
前記アルミ注入率演算部は、前記アルミ注入率をP制御、PI制御、またはPID制御する水処理システム。 In claim 6,
The aluminum injection rate calculation unit is a water treatment system that performs P control, PI control, or PID control on the aluminum injection rate.
前記アルミ注入率補正部は、前記処理水の目標フッ素濃度に対して不感帯とするフッ素濃度範囲を定め、前記処理水のフッ素濃度が前記不感帯とするフッ素濃度範囲であれば前記処理水の目標フッ素濃度の値を維持し、前記処理水のフッ素濃度が前記不感帯とするフッ素濃度範囲を超える場合には前記処理水の目標フッ素濃度の値を変更する水処理システム。 In claim 6,
The aluminum injection rate correction unit defines a fluorine concentration range that is a dead zone with respect to the target fluorine concentration of the treated water, and if the fluorine concentration of the treated water is a fluorine concentration range that is the dead zone, the target fluorine of the treated water A water treatment system that maintains the concentration value and changes the target fluorine concentration value of the treated water when the treated water fluorine concentration exceeds a fluorine concentration range that is the dead zone.
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