JP2019219265A - ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法及びその測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアレーションによってトリクロラミンを除去し、低水温期においても、リアルタイムで真の遊離塩素濃度を測定できるポーラログラフ式遊離塩素測定方法及びその測定装置を提供する。【解決手段】アンモニア態窒素を含む原水に少なくとも殺菌のための遊離塩素を注入した殺菌処理水に対して、該遊離塩素の注入量を制御するために該殺菌処理水の遊離塩素濃度を測定するポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１であって、殺菌処理水の一部を分流した測定用処理水５に対して曝気処理を施してトリクロラミンを除去した後に、遊離塩素濃度を測定することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器に対して、誤指示をさせるトリクロラミンを除去することによって、真の遊離塩素濃度の値を示すことができるポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法及びその装置に関するものである。

水道水は、バクテリア等を殺菌するために、給水点で１Ｌ当たり所定の遊離塩素濃度（次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオン）を含有させることが水道法で定められている。原水の汚染状況によって、原水を処理した処理水に対する次亜塩素酸ナトリウムの注入量が変わるので、処理水の遊離塩素濃度が基準値を下まわらないように、また、次亜塩素酸ナトリウムを注入し過ぎて上限値を超えないように、常時、遊離塩素濃度を測定して、その測定値をリアルタイムで注入する次亜塩素酸ナトリウム量にフィードバックさせる必要があった。そこで、試薬を用いた手分析の抜取り検査ではなく、常時自動測定できるポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器が用いられている。なお、次亜塩素酸ナトリウムは、処理水に注入されると、遊離塩素と結合塩素に変わる。

一方、都市部において、特に淀川のような上流において繰返し利水された都市圏の河川中・下流域で取水する上水用の原水は、上流で使用した水を下水として排水し、それを含んだ河川水を取水するので、下水由来のアンモニア態窒素や微量化学物質に対応する必要がある。そこで、オゾン処理、活性炭処理（吸着処理および生物処理）を加えてカビ臭やトリハロメタン前駆物質等を取り除く高度浄水処理が用いられている。

しかしながら、生物の活性が下がる冬季において、大雨の後の原水の取水時には、活性炭処理によるアンモニア態窒素が処理しきれずに残るため、次亜塩素酸ナトリウムによって、アンモニア態窒素が結合塩素（モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロラミン）に変わる。結合塩素のうち、モノクロラミン、ジクロラミンは、遊離塩素ほどではないが、殺菌性能を有している。これらの結合塩素（モノクロラミン、ジクロラミン、トリクロラミン）は、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器によって検出されてしまうので、真の遊離塩素濃度の測定値よりも高い値の誤指示である見掛けの測定値を示す。そして、そのままでは、その見掛けの測定値を用いて次亜塩素酸ナトリウム注入機にフィードバックさせることになるので、結果として、遊離塩素濃度が基準値を下まわってしまうおそれがあった。

そこで、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器を用いた測定においても、遊離塩素の真の含有濃度を測定する必要があり、例えば、測定電圧の範囲をそれぞれ変えることによって、遊離塩素、モノクロラミン、ジクロラミンをそれぞれ測定できる残留塩素測定装置の先行技術が開示されている（参考文献１）。

特開２００１−３４９８６６号公報

特許文献１の先行技術は、遊離塩素、モノクロラミン、ジクロラミンをそれぞれ精度よくポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器で測定できる点で優れているが、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器に対して、誤った高い測定値を示させるトリクロラミンについては言及されておらず、また、トリクロラミンの濃度も測定できていない。さらに、トリクロラミンの含有濃度は、刻々と変化するのであり、その誤った高い測定値を用いて次亜塩素酸ナトリウム注入装置にフィードバックさせてしまうことによって、遊離塩素濃度が基準値を下まわるおそれがあるという問題は解決されていなかった。

本発明は、これらの問題を解決したものであって、エアレーションによってトリクロラミンを除去し、低水温期においても、リアルタイムで真の遊離塩素濃度を測定できるポーラログラフ式遊離塩素測定方法及びその測定装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本願発明の請求項１に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法は、アンモニア態窒素を含む原水に少なくとも遊離塩素を注入した殺菌処理水において、トリクロラミンを除去する曝気処理を施した後に、前記殺菌処理水の遊離塩素濃度を測定することを特徴とする。

この構成を採用することにより、本願発明の請求項１に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法は、ポーラログラフを用いた遊離塩素濃度測定において、誤った高い値を示す原因となるトリクロラミンの性質が、揮発性が高いということを利用して、殺菌処理水を空気で曝気することによって、トリクロラミンを曝気の中に取り込み除去することができる。よって、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定において殺菌処理水の正しい遊離塩素の濃度を測定することができる。

本願発明の請求項２に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置は、アンモニア態窒素を含む原水に少なくとも殺菌のための遊離塩素を注入した殺菌処理水に対して、該遊離塩素の注入量を制御するために該殺菌処理水の遊離塩素濃度を測定するポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置であって、前記殺菌処理水の一部を分流した測定用処理水に対して曝気処理を施してトリクロラミンを除去した後に、遊離塩素濃度を測定することを特徴とする。

本願発明のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置は、原水そのものや原水を沈殿処理、オゾン処理、活性炭処理等をした処理水に殺菌をするために遊離塩素を注入した殺菌処理水を分流させ、その分流した測定用処理水に対して、曝気処理によって曝気の中にトリクロラミンを取り込んで除去し、そして、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器によって、トリクロラミンを除去した該測定用処理水の遊離塩素濃度を測定する装置である。

本発明の請求項２のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置を用いれば、トリクロラミンが除去された真の遊離塩素の濃度をリアルタイムで測定できるので、その測定値を殺菌処理水の本流に設けられている次亜塩素酸ナトリウム注入装置にフィードバックすることができ、最適量の次亜塩素酸ナトリウムを注入することができるので、該殺菌処理水に最適量の遊離塩素が注入されることになる。よって、原水や処理水に適切な次亜塩素酸ナトリウム量を注入することができるので、給水点において、遊離塩素濃度を所定の範囲内に収めることができる。

ここで、モノクロラミンとジクロラミンは、一日の測定においてほぼ同じ値を示し、また、モノクロラミンとジクロラミンは、ジエチルパラフェニレンジアミン試薬（ＤＰＤ試薬）を用いた手分析によって濃度を解析し（ＤＰＤ法）、毎日、そのモノクロラミンとジクロラミンの解析値を用いて、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器を校正し、また、トリクロラミンは曝気により除去するので、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置は、真の遊離塩素濃度をリアルタイムに測定することができる。

本願発明の請求項３に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置は、請求項２のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置において、前記曝気処理が、エアレーション装置を備えた反応槽でエアレーションさせながら、前記測定用処理水を該反応層に滞留させるものであることを特徴とする。

この構成によって、エアレーション装置を有する反応槽に測定用処理水が所定の時間滞留し、滞留している間にエアレーションによってトリクロラミンが除去される。これによって、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置を用いれば、低水温期においてもトリクロラミンの影響を受けず、真の遊離塩素濃度を測定することができる。

本願発明の請求項４に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置は、請求項３のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置において、前記エアレーション装置の吐出量（Ｌ／分）が、（係数）×（反応槽の有効容積（Ｌ））／（送液量（Ｌ／分））で示され、該係数が２８〜１１２であることを特徴とする。

エアレーション装置の空気の吐出量（Ｌ／分）が、（係数）×（反応槽の有効容積（Ｌ））／（送液量（Ｌ／分））で表す場合において、鋭意研究を重ねた結果、係数が２８〜１１２であれば、測定用処理水内に含まれるトリクロラミンを除去することができ、かつ、遊離塩素を除去しない吐出量であることがわかった。よって、低水温期においてもトリクロラミンの影響を受けず、真の遊離塩素濃度を測定することができる。

本発明に係る請求項１から４に記載のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法及びその装置によれば、微生物の活性が落ちる低水温期や、河川の増水等による水質悪化時にも、確実にトリクロラミンを除去することができるので、真の遊離塩素濃度を測定することができる。よって、その測定値を次亜塩素酸ナトリウム注入装置にフィードバックさせることができるので、適切な量の次亜塩素酸ナトリウムを原水及びその殺菌処理水に注入することができる。したがって、給水点において所定の塩素濃度を満たすことができるとともに、無駄な塩素注入を抑えることができるので、経済性を良好にすることができる。

本発明の実施するための形態に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置の模式図である。 本発明の実施するための形態に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置であって、測定用処理水を流下させる一連の模式的フロー図である。 本発明の実施するための形態に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置であって、浄水場設備全体の模式的フロー図である。 本発明の実施するための形態に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置の測定値、エアレーションを行わないポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置の測定値、エアレーションを行ったＤＰＤ法の測定値及びエアレーションを行わないＤＰＤ法の測定値を示すグラフである。

本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１は、図１に示すように、測定用処理水を所定の時間滞留させてエアレーションを行う反応槽３と、空気を送り込むポンプ４−１と空気吐出口とを備えたエアレーション装置４と、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２と、から少なくとも構成される。

ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２は、測定用処理水５内の遊離塩素濃度を常時測定するものであって、その測定データ３１−１は、図３に示すように、次亜塩素酸ナトリウム注入機（中間塩素注入機）３１に、リアルタイムで送られて、そのデータ３１−１によって次亜塩素酸ナトリウム注入機３１は、リアルタイムに最適量の次亜塩素酸ナトリウムを、殺菌処理水１０５に注入して、殺菌処理水１０５の遊離塩素濃度を所定の範囲内に収めている。なお、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２は、市場に出回っている一般的な機器で良い。

反応槽３は、図１に示すように、エアレーション装置４が設けられており、測定用処理水５を所定時間滞留させて、測定用処理水５内のトリクロラミンを、エアレーション装置４から吐出した気泡に接触させて確実に除去する。エアレーション装置４は、空気を反応槽３に送り込むエアポンプ４−１と空気を送るチューブと空気を排出するのエア吐出口４−２とからなる。反応槽３は、測定用処理水５内のトリクロラミンを確実に除去できる大きさであれば良い。実験の結果、その大きさは、例えば、測定用処理水５の送液量が０．０５Ｌ／ｍｉｎであれば、反応槽３の有効容積は１．４Ｌで、通常量のアンモニア態窒素であれば、エアポンプ４−１の空気の吐出量は、２Ｌ／ｍｉｎ、アンモニア態窒素の多い場合は３〜４Ｌ／ｍｉｎ、少ない場合は、１Ｌ／ｍｉｎで十分トリクロラミンを除去し、かつ、遊離塩素が減少しない吐出量である。よって、エアレーション装置の空気の吐出量（Ｌ／分）が、（係数）×（反応槽の有効容積（Ｌ））／（送液量（Ｌ／分））で表す場合において、係数が２８〜１１２であれば、測定用処理水内に含まれるトリクロラミンを除去することができ、かつ、遊離塩素を除去しない吐出量である。

図２に示すように、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２の前処理として、反応槽３の前に脱泡槽１０と砂ろ過槽１１を設けるのが良い。脱泡槽１０で大きな気泡を取除き、砂ろ過槽１１で小さなゴミを取除くことができるので、ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２の故障を少なくして、長時間の安定運転に貢献できる。

次に、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１の使用方法の一例を説明する。図３に示すように、原水１００は、浄水１１０になるまでに、着水井２０、混和池２１、フロック形成池２２、再凝集混和池２６、急速ろ過池２７と流下して処理されていく。この過程で、次亜塩素酸ナトリウムは、所謂前塩素として、着水井２０に、汚れ具合にかかわらず一定量を、次亜塩素酸ナトリウム注入機３０で注入されて消毒を行い、次に、再凝集混和池２６において、この処理過程において注入される次亜塩素酸ナトリウムの大部分が次亜塩素酸ナトリウム注入機３１で注入されて、消毒を行い、最後に急速ろ過池２７の後に次亜塩素酸ナトリウムが、次亜塩素酸ナトリウム注入機３３で注入されて微調整される。

本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１は、再凝集混和池２６の殺菌処理水から分流した測定用処理水５の遊離塩素濃度を測定する。そして、常時、測定されたデータ３１−１が、次亜塩素酸ナトリウム注入機３１にフィードバックされることによって、リアルタイムで、次亜塩素酸ナトリウム注入機３１は、最適量の次亜塩素酸ナトリウムを注入することができる。これによって、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１を用いた浄水処理場では、最適な遊離塩素濃度を常時維持して、浄水の衛生を確保することができると共に、無駄な次亜塩素酸ナトリウムを浪費することを抑えることができ、コスト削減につながる。

本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１は、毎朝定時に、ＤＰＤ法で測定した遊離塩素濃度を用いてポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器２の校正を行い、モノクロラミンとジクロラミンの影響を無くす。モノクロラミンとジクロラミンは、ほぼ一日中同じ値を示すので、毎朝定時に校正を行うことによって、その影響を無くすことができる。そして、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１を用いることによって、常時その濃度が変化するトリクロラミンを除去して測定できるので、真の遊離塩素濃度を測定することができる。

図４のグラフは、エアレーションを行ったポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１の測定値（調査機指示値）、エアレーションを行わないポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置の測定値（制御機指示値）、エアレーションを行ったＤＰＤ法の測定値（調査機手分析値）及びエアレーションを行わないＤＰＤ法の測定値（制御機手分析値）の実際の経時変化を示している。エアレーションを行っていない手分析値である制御機手分析値が真の遊離塩素濃度を示している。エアレーションを行っていない制御機指示値は、３／２３、６：００頃〜３／２４、０：００頃まで、トリクロラミンの影響を受けて誤った値を示していることがわかる。これに対し、エアレーションを行っている調査機指示値は、真の遊離塩素濃度を示している制御機手分析値とほぼ同じ値を示していることがわかる。これによって、本発明に係るポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置１は、エアレーションによってトリクロラミンの影響を除去して、真の遊離塩素濃度を測定できることがわかる。

調査機手分析値が、真の遊離塩素濃度値（制御機手分析値）よりも、一部分だけ低い値を示しているのは、エアレーションによって、遊離塩素の一部分が揮発して除去されてしまっていると考えられ、エアレーション装置４の空気の吐出量を多くし過ぎと不要なトリクロラミンだけでなく必要な遊離塩素も揮発してしまう。よって、鋭意研究を重ねた結果、エアレーション装置の空気の吐出量（Ｌ／分）を、（係数）×（反応槽の有効容積（Ｌ））／（送液量（Ｌ／分））で表す場合において、係数が２８〜１１２であれば、測定用処理水内に含まれるトリクロラミンを除去することができ、かつ、遊離塩素を除去しない吐出量であることがわかった。

水を高度に浄化する装置の一端として河川、湖沼等に限らず上水用の水に広く利用することができる。

１：ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置
２：ポーラログラフ式遊離塩素濃度測定器
３：反応槽
４：エアレーション装置
４−１：エアポンプ ４−２：エア吐出口
５：測定用処理水
１０：脱泡槽 １１：砂ろ過槽
２０：着水井 ２１：混和池 ２２：フロック形成池
２３：沈殿池 ２４：オゾン接触池 ２５：活性炭吸着槽
２６：再凝集混和池 ２７：急速ろ過池
３０：次亜塩素酸ナトリウム注入機（前塩素注入機）
３１：次亜塩素酸ナトリウム注入機（中間塩素注入機） ３１−１：測定データ
３３：次亜塩素酸ナトリウム注入機（後塩素注入機）
１００：原水 １０５：殺菌処理水 １１０：浄水

Claims (4)

1. アンモニア態窒素を含む原水に少なくとも遊離塩素を注入した殺菌処理水において、トリクロラミンを除去する曝気処理を施した後に、前記殺菌処理水の遊離塩素濃度を測定することを特徴とするポーラログラフ式遊離塩素濃度測定方法。
2. アンモニア態窒素を含む原水に少なくとも殺菌のための遊離塩素を注入した殺菌処理水に対して、該遊離塩素の注入量を制御するために該殺菌処理水の遊離塩素濃度を測定するポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置であって、
   前記殺菌処理水の一部を分流した測定用処理水に対して曝気処理を施してトリクロラミンを除去した後に、遊離塩素濃度を測定することを特徴とするポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置。
3. 前記曝気処理が、エアレーション装置を備えた反応槽でエアレーションさせながら、前記測定用処理水を該反応槽に滞留させるものであることを特徴とする請求項２に記載のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置。
4. 前記エアレーション装置の吐出量（Ｌ／分）が、（係数）×（反応槽の有効容積（Ｌ））／（送液量（Ｌ／分））で示され、該係数が２８〜１１２であることを特徴とする請求項３に記載のポーラログラフ式遊離塩素濃度測定装置。

Images