JP3500606B2 - 最適凝集剤注入量決定方法 - Google Patents

最適凝集剤注入量決定方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、1本の凝集反応
装置の延長上に設置した1組または複数の透過光測定装
置により連続的に測定された透過光強度変化から、凝集
反応の良否の判定と最適凝集剤注入量を決定する方法で
あるので、凝集反応装置(管)内における各種の粒子の
成長過程の検知、検出、解析に有効であり、特に、浄
水、下水、産業用排水等における凝集沈殿処理分野に有
効である。
【0002】
【従来の技術】従来、懸濁液の凝集試験は、主としてジ
ャーテスト法により実施されており、その結果に基づい
て最適注入量が決定されてきた。しかしながら、ジャー
テストはバッチ方式で実施されるものであり、時間、労
力経験を必要とする欠点があり、したがって、水質の時
間変動に即応しない欠点がある。この対策として、実験
式法やフィードバック法等があるが、これらは基本的に
は、数個の水質項目と関連ずけた凝集剤注入量決定方法
であり、水質変動への対応性と信頼性に欠ける欠点があ
る。他に、ファジー法やPDA法その他があるが、まだ
検討段階にあるものでり、実用性に乏しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】凝集沈殿処理における
最適凝集剤注入量は、水温、各種共存イオンや懸濁物質
の質および量、攪拌条件など多様な因子の変動により時
々刻々変化するものであり、したがって、各時点におけ
る条件に即応した最適凝集剤注入量を決定する必要があ
る。しかしながら、前述のように現時点では、上記の要
件を充分に満たす手法は見当たらない。
【0004】そこで、1本の凝集反応装置の延長上に設
置した1組または複数の透過光測定装置により連続的に
測定された透過光強度変化と、誘導される各種の指標か
ら凝集反応の良否の判定と最適凝集剤注入量を決定する
方法を確立し、それに基づいて、水質の時間変動への即
応性を持ち、自動的かつ感度・精度が高く、信頼性の高
い最適凝集剤注入量を決定し得る方法を確立せんとする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ための本発明の凝集剤の注入量決定方法は、(a)所定
の長さおよび径を持つの1本の凝集反応管中に、処理対
象である懸濁液の所定量を所定の速度で連続的にポンプ
送水する第1段階と、(b)凝集剤濃度が一定または連
続的に濃度を変化させた凝集剤溶液の所定量を所定流速
で凝集反応装置の流入口近傍に連続的にポンプ注入し、
混合・攪拌して、凝集反応を進行させる第2の段階と、
(c)凝集反応装置の延長上に光源部と受光部を具備す
る1組または複数の透過光測定装置(既存の吸光光度計
でも可)を設置するか、または、凝集反応装置の管末に
フローセルと透過光測定装置を設置し、第2段階で凝集
反応が進行中または完了した混合液を流入させ、連続的
に透過光強度を測定する第3の段階と、(d)第3の段
階で、連続的に測定された透過光強度変化から、平均透
過光強度およびその振幅を求め、これより凝集速度、フ
ロック径、フロック数を算出する第4の段階と、(e)
凝集装置の管径と長さ、懸濁液の送液量、凝集剤の送液
量、および/又は水質変化を考慮して、凝集反応装置上
の特定位置における経過時間と凝集剤濃度との関係を求
める第5の段階と、(f)第3段階および第4段階で連
続的に測定された透過光強度変化と凝集剤濃度との関
係、および/または、第4の段階で連続的に算出された
凝集速度、フロック径、フロック数、およびそれらの最
大値または最小値と凝集剤濃度との関係から、凝集反応
の良否の判定と最適注入量とを決定する第6の段階と、
を具備することを特徴とするものであり、この懸濁液の
最適凝集剤注入量決定方法により、問題点を解決する。
【0006】攪拌器および透過光測定装置とを具備する
凝集反応装置中において、所定の攪拌強度で凝集反応を
進行させると、凝集の進行に伴い透過光強度(吸光度、
透過率等)の連続的な変化が起こる。透過光強度は次式
に従って変化する。
【0007】
【数1】すなわち、凝集反応の進行に伴い透過光強度が
増大することになる。したがって、透過光強度は凝集の
良否および凝集剤注入量の適否を反映することになり、
透過光強度変化に基づいて最適凝集剤注入量を決定する
ことが可能となる。なお、上記の式に準拠すれば、系内
のフロック径、フロック数の経時変化算出式を誘導する
ことが可能となる。
【0008】本発明の凝集剤注入量決定方法は、1本の
凝集反応管の延長上に設置した1組または複数の透過光
測定装置により連続的に測定された透過光強度変化か
ら、短時間に、労力と経験を必要とせずに、自動的に最
適凝集剤注入量を決定し得る方法を提供すると共に、凝
集速度、フロック径、フロック数を計測・計算する作用
を持つ。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明について、添付図面
を参照しつつ具体的に説明するが、本発明はこれら図面
および実施例に限定されるものではない。
【0010】図1は、本発明の最適凝集剤注入量決定方
法の装置の概念図、図2は、凝集反応装置への凝集剤注
入濃度を順次増大させたとき、微少時間での凝集剤濃度
変化と微少区間での凝集生起の様子、および結果として
の透過光強度変化の様子をモデル的に示したグラフ、図
3は、図1の装置により実施例を実行したときの、一般
的な、凝集剤濃度と透過光強度の時間変化を示すグラ
フ、図4は、具体的な実施例を示すグラフである。
【0011】まず、図1の装置について説明する。装置
は基本的には、(a)採水弁、送液ポンプ、攪拌装置、
フローセルと透過光測定装置を具備する1本の凝集反応
装置(管)、(b)所定濃度の凝集剤溶液の作成・ポン
プ送液装置、(c)制御・解析・測定装置、の3部分で
構成される。
【0012】通常、凝集反応装置は一本の透明な管であ
るが、管末にフローセルと透過光測定装置を設置する場
合や、透過光強度測定法如何によっては透明な管でなく
ても良い。処理対象原水(1)はポンプ(3)により圧
送されるが、その流量は流量制御装置(21)により制
御される。懸濁液および凝集剤との混和液が一定流速で
管内を流れる過程で混合・攪拌され、凝集反応が進行す
るが、管内流速は所定のG値が得られるように設定す
る。また、混合攪拌強度を高めるために、凝集剤注入直
後の位置に攪拌装置(4)を設置することもできる。ま
た、凝集反応管は所定の勾配および曲率に設定する。
【0013】さらに、この管の延長上に光源部と受光部
とからなる1組または複数の透過光測定装置を設置する
か、または、管末部にフローセル(5)と透過光測定装
置(6)を設置する。なお、1本の凝集反応管の延長上
に1組または複数の透過光測定装置の設置する方法は、
図中の(6)と同様であるので図示しない。管内流速は
一定であるので、凝集剤注入点から各透過光強度測定装
置までの距離を加減することにより混合・攪拌時間が設
定される。
【0014】一方、所定濃度の凝集剤溶液の作成・ポン
プ送液装置は自前で作成できるが、ここでは、送液精度
が高く、濃度変化を与え得る市販の送液ユニット(1
2)を利用する。濃厚な凝集剤溶液(10)と希釈水
(11)を送液ユニットに接続し、所定時間内に所定濃
度範囲を与えるように設定して、凝集反応管に接続す
る。なお、送液量は源水流量を考慮して設定する。凝集
反応管の所定位置と所定時間における凝集剤の濃度変化
は数学的手法によっても計算できるが、凝集剤由来の陰
イオン濃度や電気伝導度等用の水質測定機器(22)を
設置し、原水及び混和水の採水口(2)に接続すること
により凝集剤濃度を推定することもできる。
【0015】演算装置(20)はリード線により透過光
強度測定装置(6)と接続されており、凝集反応開始前
から修了時までの透過光量(透過率、吸光度、電圧等)
の時間変化が連続的に測定・記録され、各凝集指標が計
算され、その結果に基づいて最適凝集剤注入量が計算・
決定される。
【0016】図2は、凝集反応装置への凝集剤注入濃度
を順次増大させたとき、装置(管)内に起こる凝集と透
過光強度変化の様子を、実験的検討結果に基づいてモデ
ル的に示したものである。図2−aは、微少な時間経過
(t1,t2…tn)における装置中の凝集剤注入濃度
の増大の様子を示す。図2―bは、1本の凝集反応管
に、濃度の異なる混和液が一定流速で順次連続的に送水
され混合・攪拌される過程で、微少区間での凝集剤濃度
に応じた凝集反応が進行している様子を示す。図2―c
は、凝集反応管上の長さ;Lの位置(滞留時間はT、図
2―b参照)における透過光強度の時間変化を示す。す
なわち、濃度の異なる凝集剤が凝集反応管に順次注入さ
れると、微視的には、濃度の異なる微少トラックが凝集
反応管内に形成され、水質と適合する凝集剤濃度のトラ
ック内で凝集が生起し、結果として、その濃度のトラッ
クで透過光強度の変化が起こる事になる。
【0017】図3は、凝集剤濃度変化装置(12)によ
り連続的に濃度を変化させて凝集反応装置に注入し、こ
れを一組の透過光強度測定装置を具備する凝集反応装置
によって本発明の実施例を実行したときの透過光強度と
凝集剤濃度の時間変化を示す。この図は、図2と基本的
仁同じものであるが、図3−bに示されるように凝集剤
濃度が連続的に増大しているので、透過光強度の時間変
化はよりスムーズなV字形変化を取り、最適凝集剤濃度
近傍において最大値をとる。また、透過光強度の振幅も
最大となる。なお、図示はしないが、最適凝集剤注入量
近傍においてフロック径は最大値を、フロック数は最小
値を取る。
【0018】図4は、凝集反応装置の管末にフローセル
と透過光測定装置を設置した装置に、人工濁水と硫酸ア
ルミニウムを注入した時の吸光度と硫酸アルミニウム導
度との関係を示す。吸光度は硫酸アルミニウム10〜1
4mg/lで最小値をとるが、此の結果はジャーテスト
で求められた凝集範囲とも、また、推定された最適注入
量;12mg/lともほぼ一致していた。
【0019】
【発明の効果】本発明の凝集剤注入量決定方法は上述の
ような作用をもっているので、(a)従前の方法より短
時間で凝集の良否の判定と最適凝集剤注入量が可能とな
る効果を有し、(b)原水の水質変動に容易に対し対応
し得る効果を有し、(c)本発明において用いている凝
集反応の指標は、自動的な計測・計算・出力が可能であ
り、したがって、最適凝集剤注入量決定の自動化が可能
となる効果を有し、(d)多数の指標に基づく方法であ
るので、判定および決定精度が向上するという効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の最適凝集剤注入量決定方法の装置の
概念図である。
【図2】 凝集反応装置への凝集剤注入濃度を順次増大
させたとき、微少時間での凝集剤濃度変化と微少区間で
の凝集生起の様子、および結果としての透過光強度変化
の様子をモデル的に示したグラフである。
【図3】 図1の装置により実施例を実行したときの、
一般的な、透過光強度の時間変化を示すグラフである。
【図4】 具体的な実施例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 処理対象原水 2 採水口 3 送水ポンプ 4 攪拌装置 5 フローセル 6 透過光強度測定装置 10 濃厚凝集剤原液 11 希釈水(通常は純水) 12 送液ユニット 20 演算装置 21 流量制御装置 22 水質測定機器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 21/30 C02F 1/52 - 1/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)所定の長さおよび径を持つ1本の凝
    集反応管(以下において凝集反応装置と記す。また、管
    の断面形状や材質は特定しない)に、処理対象である懸
    濁液の所定量および速度で連続的にポンプ送水する第1
    段階と、 (b)凝集剤濃度が一定または連続的に濃度を変化させ
    た凝集剤溶液の所定量および流速で凝集反応装置の流入
    口近傍に連続的にポンプ注入し、混合・攪拌して、凝集
    反応を進行させる第2の段階と、 (c)凝集反応装置の延長上に、光源部と受光部を具備
    する1組または複数の透過光測定装置(既存の吸光光度
    計でも可)を設置するか、または、凝集反応装置の管末
    にフローセルと透過光測定装置を設置し、第2段階で凝
    集反応が進行中または完了した混合液の透過光強度(ま
    たは透過率、吸光度、電圧等;以下透過光強度と記す)
    を連続的に測定する第3の段階と、 (d)第3の段階で、連続的に測定された透過光強度変
    化から、平均透過光強度およびその振幅を求め、これよ
    り凝集・フロック形成速度(以下凝集速度と記す)、フ
    ロック径、フロック数を算出する第4の段階と、 (e)凝集装置の(イ)管径と長さ、(ロ)懸濁液の送
    液量、(ハ)凝集剤の送液量、(ニ)水質変化の全てを
    考慮して、凝集反応管上の特定位置における経過時間と
    凝集剤濃度との関係を求める第5の段階と、 (e)凝集装置の管径と長さ、懸濁液の送液量、凝集剤
    の送液量および/又は水質変化を考慮して、凝集反応管
    上の特定位置における経過時間と凝集剤濃度との関係を
    求める第5の段階と、(f)第3段階および第4段階で
    連続的に測定された透過光強度変化と凝集剤濃度との関
    係、および/または、第4の段階で連続的に算出された
    凝集速度、フロック径、フロック数、およびそれらの最
    大値または最小値と凝集剤濃度との関係から、凝集反応
    の良否の判定と最適注入量とを決定する第6の段階と、
    を具備することを特徴とする最適凝集剤注入量決定方
    法。
  2. 【請求項2】第3の段階において、1組または複数の透
    過光強度測定装置より得られた連続的な透過光強度変化
    に基づいて、各凝集剤注入量毎の透過光強度の時間変化
    を求め、また、所定の凝集剤注入量における凝集速度分
    布および所定時間後の平均透過光強度および所定時間後
    の平均透過光強度、振幅を求めて、その注入量における
    フロック径、フロック数を計算し、それらに基づいて、
    凝集反応の良否の判定と最適凝集剤注入量を決定する事
    を特徴とする請求項1に記載の懸濁液の最適凝集剤注入
    量決定方法。
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