JP3889294B2 - 蛍光分析計を用いた水処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水処理、下水処理、産業排水処理、食品排水処理等の水処理設備に用いられ、蛍光分析計により測定した蛍光強度を指標に水処理を実施する蛍光分析計を用いた水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば浄水場等の水処理設備では、地下水や表流水を原水とし着水井に導入し、凝集剤を添加してフロックを形成し沈殿処理を実施する。その後、上澄み液を砂ろ過に通し懸濁物を除去し、最後に消毒用の最終塩素処理を施し需要家に供給している。消毒用塩素処理の効果をより確実にするため、凝集剤注入点以前に塩素を注入する前塩素処理、沈殿水に塩素を注入する中間塩素処理が行われている。
【０００３】
前塩素処理は、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、鉄、マンガンの酸化除去のために有効である。しかし、トリハロメタン生成能が多い原水に対しては、前塩素注入によりトリハロメタン生成量が多くなってしまう。従って、トリハロメタン低減のため中間塩素処理を採用している浄水場もある。
【０００４】
前塩素から中間塩素処理に切替えた場合や、原水の水質が悪化し通常処理で処理しきれない時は、原水に粉末活性炭を投入し溶解性物質を吸着除去する。現在、活性炭の投入量は自動制御ではなく、原水の水質に関する手分析値に基づいてオペレータが投入量を決定している。
【０００５】
また、高度浄水処理であるオゾン処理を実施する浄水場では、オゾン注入率を一定とする注入率一定制御、あるいは溶存オゾン濃度を一定とする溶存オゾン濃度一定制御を実施している。これらは、処理水の水質を確認しながらのフィードバック制御ではなく、処理効果のあるオゾン注入率、あるいは溶存オゾン濃度を予め把握しておき、その情報を元にオゾン注入を実施する方法である。従って、オゾンを少し過剰に注入するようにしている。
【０００６】
ところで、トリハロメタンは発ガン性物質であるため、水処理工程においてトリハロメタンの生成を抑制する必要がある。ところが、トリハロメタン及びトリハロメタン生成能の測定には時間と費用を要するため、オンラインでモニタリングしながら水質制御することは不可能である。
【０００７】
そこで、水質を連続でモニタリングしながらオゾン、活性炭、あるいはその他薬品の注入制御を実施し、必要最小限の量を過不足なく注入制御する方法として溶存性の有機物濃度と相関のある蛍光強度を指標とした水質制御方法が提案されている（特開平１０−０４３７７６「オゾン注入装置の制御システム」）。この水質制御方法によれば励起光として波長３４５nm付近の光を用い、トリハロメタン前駆物質の代表物質であるフルボ酸と相関が高い波長４２５nm付近の蛍光強度を求め、トリハロメタン生成能低減を目的とした水質制御を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一方、自然水中に存在している他の蛍光発現物質として洗濯用洗剤中に含まれる蛍光増白剤がある。例えば、家庭排水に含まれる蛍光増白剤が下水処理場へ流入すると、下水処理場における被処理水中の蛍光増白剤の割合が高くなる。このように蛍光増白剤を含んだ水を処理する場合、蛍光分析計により測定される蛍光強度には、測定したいフルボ酸濃度に加えて蛍光増白剤による蛍光強度分が加算されるため、蛍光強度そのものを水質制御の指標にすることが困難となる場合がある。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被処理水中に蛍光増白剤が含まれている場合、蛍光増白剤による蛍光発現性の影響を排除することを可能とした蛍光分析計を用いた水処理システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蛍光分析計を用いた水処理システムにおいて、蛍光増白剤を含む被処理水に対して水処理を行なう水処理機構と、水処理機構に設けられ、水処理機構により処理された蛍光増白剤を含む被処理水を採水する採水部と、採水部に接続され、被処理水の蛍光強度を検出する蛍光分析計と、採水部と蛍光分析計との間に設置され、被処理水中に酸化剤を添加して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える酸化剤添加装置、または被処理水中に光を照射して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える光照射装置とを備え、酸化剤添加装置または光照射装置は水処理機構と別体に配置され、水処理機構は蛍光分析計からの信号に基づいて被処理水に対する水処理制御を行なうことを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１２】
本発明は、蛍光分析計は、励起光側と検出側の波長の幅を２０nm以下とすることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１３】
本発明は、酸化剤添加装置によって酸化剤が添加された被処理水が蛍光分析計に達するまでの接触時間は、１０秒〜１０分の間であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１４】
本発明は、光照射装置は、１０秒〜１０分の光照射時間だけ被処理水中へ紫外線を照射することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１５】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤として塩素剤を使用することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１６】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤としてオゾンガスを使用することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１７】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤の残留濃度が検出されない添加量だけ酸化剤を添加することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１８】
本発明は、酸化剤添加装置は酸化剤の添加率を水量［Ｌ］に対する酸化剤添加量［mg］の割合［mg／Ｌ］として表すとき、０．１〜１０mg／Ｌの添加率で酸化剤を添加することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１９】
本発明は、水処理機構は、オゾン注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２０】
本発明は、水処理機構は、粉末活性炭注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２１】
本発明は、水処理機構は、凝集剤注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２２】
本発明は、水処理機構は、塩素剤注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２３】
本発明は、水処理機構は、膜ろ過装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
第１の発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２５】
本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの一例として、オゾン注入設備を有する高度浄水処理設備について説明する。この高度浄水処理設備は、蛍光強度を指標として、トリハロメタン生成能低減、あるいは溶解性有機物低減に必要な、最小限のオゾン注入量を制御するシステムを有し、蛍光増白剤による蛍光発現の影響を排除し、オゾン注入制御の制御性の向上を実現するものである。
【００２６】
オゾン処理は、被処理水に対する脱臭、脱色、消毒、鉄・マンガンイオンの酸化、有機物分解、トリハロメタン生成能の低減に効果があり、高度浄水処理の代表的な処理方法の一つである。
【００２７】
一方、被処理水中には、蛍光増白剤が含まれている。このような蛍光増白剤は染料の一種であり、紫外線（波長３８０nm付近）を吸収し、可視光線（波長４４０nm付近）を蛍光として放出する。綿のようにもともと黄色味を帯びたものに対して添加されると、布本来の反射光に蛍光が加わり、輝くように白く見える。市販の白物衣料の多くのものには、製造段階で蛍光増白剤が使用されているが、綿、麻、レーヨンなどに使用されている蛍光増白剤は、洗濯の時に脱落するので、これを補うために、多くの洗剤には蛍光増白剤が配合されている。このため、生活排水が流入する可能性のある水源を使用している浄水場では、多くの場合、原水中に蛍光増白剤が含まれている。
【００２８】
図２は蛍光増白剤の分子式の一例を示す図である。また、図３は河川水の蛍光強度の蛍光増白剤による影響を示す図である。図２および図３に示すように１mg／Ｌ程度の微量な蛍光増白剤が混入している場合でも、蛍光増白剤による蛍光強度の増加分は大きい。
【００２９】
次に図１により、本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムについて説明する。
【００３０】
図１に示すように、水処理システムは被処理水に対して凝集沈殿を実施する凝集沈殿槽１と、凝集沈殿槽１に接続されたオゾン反応槽２と、オゾン反応槽２内の被処理水を採水する採水口（採水部）４と、採水口４に接続され被処理水に対して酸化剤を添加する蛍光分析計前処理部（酸化剤添加装置）５と、蛍光分析計前処理部５に接続され被処理水の蛍光強度を検出する蛍光分析計６とを備えている。
【００３１】
またオゾン反応槽２内には散気管９が設置され、この散気管９にオゾン発生器７からオゾン化空気８が供給されるようになっている。さらにオゾン発生器７は、蛍光分析計６からの信号に基づいて目標オゾン注入率１１を求めるオゾン注入率演算装置１０により制御されるようになっている。
【００３２】
上記構成要素のうち、オゾン反応槽２、散気管９、オゾン発生器７およびオゾン注入率演算装置１０により、被処理水に対してオゾン注入を施す水処理機構が構成される。
【００３３】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３４】
まず、凝集沈殿槽１内で凝集処理された被処理水が、オゾン反応槽２内に流入し、このオゾン反応槽２内において散気管９から供給されるオゾンによりオゾン処理される。オゾン反応槽２内でオゾン処理された被処理水は、オゾン反応槽２から排水されて次工程へ送られる。
【００３５】
なお、オゾン反応槽２内に流入する被処理水に対しては、未だ塩素注入は行われていない。
【００３６】
この間、このオゾン反応槽２内の被処理水の一部が採水口４を介して、蛍光分析計前処理部５へ導かれる。蛍光分析計前処理部５では、蛍光増泊剤の蛍光発現性を排除するため、被処理水中へ酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加率０．１〜１０mg／Ｌ、好ましくは１．０mg／Ｌで注入している。ここで添加率mg／Ｌとは水量Ｌに対する酸化剤添加量mgの割合をいう。
【００３７】
図４は蛍光増白剤の蛍光強度と次亜塩素酸ナトリウム添加率の関係の一例を示す図である。図４に示すように、次亜塩素酸ナトリウムの添加率が１．０mg／Ｌのとき、蛍光増白剤の蛍光強度は９９％以上減少している。
【００３８】
蛍光分析計前処理部５において酸化剤が添加された被処理水は、接触時間１０秒〜１０分後、好ましくは１分後に蛍光分析計６に達し、この蛍光分析計６において被処理水の蛍光強度が連続的に測定される。
【００３９】
上述のように、オゾン発生器７で生成したオゾンは、オゾン化空気８として散気管９を経てオゾン反応槽２へ供給される。オゾン発生器７では、オゾン注入率演算装置１０にて演算された目標オゾン注入率１１となるような発生オゾン量だけオゾンを生成する。。
【００４０】
本実施の形態における蛍光分析計６では、励起波長が、４００〜４５０nmとした場合に、蛍光波長４００〜４５０nmの間の特定波長の蛍光強度を求める。好ましくは蛍光波長４２５nmの蛍光強度を求める。蛍光分析計６で得られた蛍光強度は、蛍光分析計前処理部５での処理により、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除できるため、トリハロメタン生成能との相関が強くなっている。図５は蛍光分析計前処理部５において実施された前処理工程後の蛍光強度と、トリハロメタン生成能の関係の一例を示す図である。
【００４１】
オゾン注入率演算装置１０において、図５に示す関係を用い、目標とするトリハロメタン生成能に対応した蛍光強度を目標蛍光強度とする。オゾン注入率演算装置１０では次に、連続測定されたオゾン処理水３の蛍光強度を目標蛍光強度へ近づけるようフィードバック（ＦＢ）演算を行い、目標オゾン注入率１１をオゾン発生器７へ出力する。オゾン発生器７では目標オゾン注入率１１に従ってオゾン化空気８が生成され、生成されたオゾン化空気８はオゾン反応槽２へ注入される。
【００４２】
以上のように本実施の形態によれば、被処理水に対し蛍光分析計前処理部５において酸化剤を添加し、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除した後に、蛍光分析計６により測定した蛍光強度に基づいてオゾン注入率演算装置１０により目標オゾン注入率１１を算出してオゾン注入量をＦＢ制御する。このためトリハロメタン生成能の低減および溶解性有機物の低減を精度よく実現することができ、かつオゾン処理の運転効率を上げることができる。
【００４３】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明による水処理システムの一例として、オゾン注入設備とオゾン処理前に前塩素処理設備を有する高度浄水処理設備について説明する。この高度浄水処理設備は蛍光強度を指標として、トリハロメタン生成能低減、あるいは溶解性有機物低減に必要な最小限のオゾン注入量を制御するシステムを有し、蛍光増白剤による蛍光発現の影響を排除し、オゾン注入制御の制御性の向上を実現するものである。
【００４４】
図６は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図６に示すように凝集沈殿槽１の上流側に、前塩素処理設備１３が設けられている。前塩素処理設備１３では、鉄、マンガン、アンモニア、亜硝酸の除去、沈殿池内の藻類繁茂の抑制、沈殿池の沈降汚泥腐敗の防止などのために、前塩素処理が被処理水に対して行われる。
【００４５】
前塩素処理設備１３では、次亜塩素酸ナトリウムが被処理水に対して１mg／Ｌの添加率で添加されている。図４に示すように、この次亜塩素酸ナトリウムの添加率は、蛍光増白剤の蛍光発現の影響を排除するための注入率と同程度である。従って、前塩素処理設備１３における前塩素処理により、蛍光増白剤の蛍光発現の影響を排除できるため、蛍光分析計前処理部５を除去してもよい。この場合、オゾン反応槽２内部の被処理水は、採水口４からバイパスライン５ａを経て直接蛍光分析計６へ導かれ、この蛍光分析計６により被処理水の蛍光強度が連続的に測定される。
【００４６】
図６において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
次に図６に示す第２の本実施形態の作用について説明する。オゾン注入率演算装置１０において、図５の関係を用い、目標とするトリハロメタン生成能に対応した蛍光強度を目標蛍光強度とする。すなわち、オゾン注入率演算装置１０において、蛍光分析計６により連続測定された被処理水の蛍光強度が目標蛍光強度に近づくようフィードバック（ＦＢ）演算を行い、目標オゾン注入率１１を求めてオゾン発生器７へ出力する。オゾン発生器７では目標オゾン注入率１１に従ってオゾン化空気８が生成され、このオゾン化空気８はオゾン反応槽２へ注入される。
【００４８】
本実施の形態によれば、前塩素処理設備１３（または前塩素処理設備１３および蛍光分析計前処理部５）において、被処理水を処理することにより、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除した後に蛍光分析計６により被処理水中の蛍光強度が測定される。次にこのようにして測定された蛍光強度からオゾン注入率演算装置１０により目標オゾン注入率１１を算出し、オゾン注入量をＦＢ制御するので、トリハロメタン生成能の低減及び溶解性有機物の低減を精度高く実現することができ、かつオゾン処理の運転効率を上げることができる。
【００４９】
なお、上記各実施の形態において、蛍光分析計前処理部５および前塩素処理設備１３において添加される酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを使用したが、その他にオゾン、二酸化塩素、塩素ガスなどの酸化剤を添加してもよい。これら酸化剤の添加量は、残留濃度が検出されない程度の添加量が望ましいが、その１０倍くらいまでの範囲内であれば使用可能である。酸化剤の添加率は１mg／Ｌが望ましいが、０．１〜１０mg／Ｌの範囲の添加率であってもよい。
【００５０】
また、蛍光分析計前処理部５として、酸化剤添加装置を設ける代わりに光照射装置を設けてもよい。この場合、蛍光分析計前処理部５において、紫外線を１０秒〜１０分間被処理水中に照射することが好ましい。
【００５１】
また上記各実施の形態において、水処理機構としてオゾン反応槽２、散気管９、オゾン発生器７および注入率演算装置１０からなるオゾン注入装置を設けた例を示したが、これに限らず水処理機構としては粉末活性炭を注入する粉末活性炭注入装置、凝集剤を注入する凝集剤注入装置、塩素剤を注入する塩素剤注入装置、または膜ろ過装置を用い、蛍光分析計６からの蛍光強度に基づいてこれらの水処理機構を制御してもよい。
【００５２】
さらに蛍光分析計６からの蛍光強度を用いて、蛍光分析計前処理部５における酸化剤添加量または紫外線照射量を制御してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、被処理水中に蛍光増白剤が含まれている場合でも、被処理水に酸化剤を添加するか又は光を照射して蛍光増白剤の影響を排除することが可能となる。このため、トリハロメタン生成能の低減、及び溶解性有機物の低減を精度良く実現することが可能となり、かつ被処理水の水処理の運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】蛍光増白剤の分子式の一例を示す図。
【図３】蛍光強度の蛍光増白剤による影響を示す図。
【図４】蛍光増白剤の蛍光強度と次亜塩素酸ナトリウム添加率の関係を示す図。
【図５】前処理工程後の蛍光強度とトリハロメタン生成能の関係を示す図。
【図６】本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの第２の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
１ 凝集沈殿槽
２ オゾン反応槽
４ 採水口
５ 蛍光分析計前処理部
６ 蛍光分析計
７ オゾン発生器
８ オゾン化空気
９ 散気管
１０ オゾン注入率演算装置
１１ 目標オゾン注入率
１３ 前塩素処理設備
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水処理、下水処理、産業排水処理、食品排水処理等の水処理設備に用いられ、蛍光分析計により測定した蛍光強度を指標に水処理を実施する蛍光分析計を用いた水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば浄水場等の水処理設備では、地下水や表流水を原水とし着水井に導入し、凝集剤を添加してフロックを形成し沈殿処理を実施する。その後、上澄み液を砂ろ過に通し懸濁物を除去し、最後に消毒用の最終塩素処理を施し需要家に供給している。消毒用塩素処理の効果をより確実にするため、凝集剤注入点以前に塩素を注入する前塩素処理、沈殿水に塩素を注入する中間塩素処理が行われている。
【０００３】
前塩素処理は、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、鉄、マンガンの酸化除去のために有効である。しかし、トリハロメタン生成能が多い原水に対しては、前塩素注入によりトリハロメタン生成量が多くなってしまう。従って、トリハロメタン低減のため中間塩素処理を採用している浄水場もある。
【０００４】
前塩素から中間塩素処理に切替えた場合や、原水の水質が悪化し通常処理で処理しきれない時は、原水に粉末活性炭を投入し溶解性物質を吸着除去する。現在、活性炭の投入量は自動制御ではなく、原水の水質に関する手分析値に基づいてオペレータが投入量を決定している。
【０００５】
また、高度浄水処理であるオゾン処理を実施する浄水場では、オゾン注入率を一定とする注入率一定制御、あるいは溶存オゾン濃度を一定とする溶存オゾン濃度一定制御を実施している。これらは、処理水の水質を確認しながらのフィードバック制御ではなく、処理効果のあるオゾン注入率、あるいは溶存オゾン濃度を予め把握しておき、その情報を元にオゾン注入を実施する方法である。従って、オゾンを少し過剰に注入するようにしている。
【０００６】
ところで、トリハロメタンは発ガン性物質であるため、水処理工程においてトリハロメタンの生成を抑制する必要がある。ところが、トリハロメタン及びトリハロメタン生成能の測定には時間と費用を要するため、オンラインでモニタリングしながら水質制御することは不可能である。
【０００７】
そこで、水質を連続でモニタリングしながらオゾン、活性炭、あるいはその他薬品の注入制御を実施し、必要最小限の量を過不足なく注入制御する方法として溶存性の有機物濃度と相関のある蛍光強度を指標とした水質制御方法が提案されている（特開平１０−０４３７７６「オゾン注入装置の制御システム」）。この水質制御方法によれば励起光として波長３４５nm付近の光を用い、トリハロメタン前駆物質の代表物質であるフルボ酸と相関が高い波長４２５nm付近の蛍光強度を求め、トリハロメタン生成能低減を目的とした水質制御を行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一方、自然水中に存在している他の蛍光発現物質として洗濯用洗剤中に含まれる蛍光増白剤がある。例えば、家庭排水に含まれる蛍光増白剤が下水処理場へ流入すると、下水処理場における被処理水中の蛍光増白剤の割合が高くなる。このように蛍光増白剤を含んだ水を処理する場合、蛍光分析計により測定される蛍光強度には、測定したいフルボ酸濃度に加えて蛍光増白剤による蛍光強度分が加算されるため、蛍光強度そのものを水質制御の指標にすることが困難となる場合がある。
【０００９】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被処理水中に蛍光増白剤が含まれている場合、蛍光増白剤による蛍光発現性の影響を排除することを可能とした蛍光分析計を用いた水処理システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、蛍光分析計を用いた水処理システムにおいて、蛍光増白剤を含む被処理水に対して水処理を行なう水処理機構と、水処理機構に設けられ、水処理機構により処理された蛍光増白剤を含む被処理水を採水する採水部と、採水部に接続され、被処理水の蛍光強度を検出する蛍光分析計と、採水部と蛍光分析計との間に設置され、被処理水中に酸化剤を添加して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える酸化剤添加装置、または被処理水中に光を照射して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える光照射装置とを備え、酸化剤添加装置または光照射装置は水処理機構と別体に配置され、水処理機構は蛍光分析計からの信号に基づいて被処理水に対する水処理制御を行なうことを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１２】
本発明は、蛍光分析計は、励起光側と検出側の波長の幅を２０nm以下とすることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１３】
本発明は、酸化剤添加装置によって酸化剤が添加された被処理水が蛍光分析計に達するまでの接触時間は、１０秒〜１０分の間であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１４】
本発明は、光照射装置は、１０秒〜１０分の光照射時間だけ被処理水中へ紫外線を照射することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１５】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤として塩素剤を使用することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１６】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤としてオゾンガスを使用することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１７】
本発明は、酸化剤添加装置は、酸化剤の残留濃度が検出されない添加量だけ酸化剤を添加することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１８】
本発明は、酸化剤添加装置は酸化剤の添加率を水量［Ｌ］に対する酸化剤添加量［mg］の割合［mg／Ｌ］として表すとき、０．１〜１０mg／Ｌの添加率で酸化剤を添加することを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００１９】
本発明は、水処理機構は、オゾン注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２０】
本発明は、水処理機構は、粉末活性炭注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２１】
本発明は、水処理機構は、凝集剤注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２２】
本発明は、水処理機構は、塩素剤注入装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２３】
本発明は、水処理機構は、膜ろ過装置であることを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システムである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
第１の発明の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２５】
本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの一例として、オゾン注入設備を有する高度浄水処理設備について説明する。この高度浄水処理設備は、蛍光強度を指標として、トリハロメタン生成能低減、あるいは溶解性有機物低減に必要な、最小限のオゾン注入量を制御するシステムを有し、蛍光増白剤による蛍光発現の影響を排除し、オゾン注入制御の制御性の向上を実現するものである。
【００２６】
オゾン処理は、被処理水に対する脱臭、脱色、消毒、鉄・マンガンイオンの酸化、有機物分解、トリハロメタン生成能の低減に効果があり、高度浄水処理の代表的な処理方法の一つである。
【００２７】
一方、被処理水中には、蛍光増白剤が含まれている。このような蛍光増白剤は染料の一種であり、紫外線（波長３８０nm付近）を吸収し、可視光線（波長４４０nm付近）を蛍光として放出する。綿のようにもともと黄色味を帯びたものに対して添加されると、布本来の反射光に蛍光が加わり、輝くように白く見える。市販の白物衣料の多くのものには、製造段階で蛍光増白剤が使用されているが、綿、麻、レーヨンなどに使用されている蛍光増白剤は、洗濯の時に脱落するので、これを補うために、多くの洗剤には蛍光増白剤が配合されている。このため、生活排水が流入する可能性のある水源を使用している浄水場では、多くの場合、原水中に蛍光増白剤が含まれている。
【００２８】
図２は蛍光増白剤の分子式の一例を示す図である。また、図３は河川水の蛍光強度の蛍光増白剤による影響を示す図である。図２および図３に示すように１mg／Ｌ程度の微量な蛍光増白剤が混入している場合でも、蛍光増白剤による蛍光強度の増加分は大きい。
【００２９】
次に図１により、本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムについて説明する。
【００３０】
図１に示すように、水処理システムは被処理水に対して凝集沈殿を実施する凝集沈殿槽１と、凝集沈殿槽１に接続されたオゾン反応槽２と、オゾン反応槽２内の被処理水を採水する採水口（採水部）４と、採水口４に接続され被処理水に対して酸化剤を添加する蛍光分析計前処理部（酸化剤添加装置）５と、蛍光分析計前処理部５に接続され被処理水の蛍光強度を検出する蛍光分析計６とを備えている。
【００３１】
またオゾン反応槽２内には散気管９が設置され、この散気管９にオゾン発生器７からオゾン化空気８が供給されるようになっている。さらにオゾン発生器７は、蛍光分析計６からの信号に基づいて目標オゾン注入率１１を求めるオゾン注入率演算装置１０により制御されるようになっている。
【００３２】
上記構成要素のうち、オゾン反応槽２、散気管９、オゾン発生器７およびオゾン注入率演算装置１０により、被処理水に対してオゾン注入を施す水処理機構が構成される。
【００３３】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３４】
まず、凝集沈殿槽１内で凝集処理された被処理水が、オゾン反応槽２内に流入し、このオゾン反応槽２内において散気管９から供給されるオゾンによりオゾン処理される。オゾン反応槽２内でオゾン処理された被処理水は、オゾン反応槽２から排水されて次工程へ送られる。
【００３５】
なお、オゾン反応槽２内に流入する被処理水に対しては、未だ塩素注入は行われていない。
【００３６】
この間、このオゾン反応槽２内の被処理水の一部が採水口４を介して、蛍光分析計前処理部５へ導かれる。蛍光分析計前処理部５では、蛍光増泊剤の蛍光発現性を排除するため、被処理水中へ酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加率０．１〜１０mg／Ｌ、好ましくは１．０mg／Ｌで注入している。ここで添加率mg／Ｌとは水量Ｌに対する酸化剤添加量mgの割合をいう。
【００３７】
図４は蛍光増白剤の蛍光強度と次亜塩素酸ナトリウム添加率の関係の一例を示す図である。図４に示すように、次亜塩素酸ナトリウムの添加率が１．０mg／Ｌのとき、蛍光増白剤の蛍光強度は９９％以上減少している。
【００３８】
蛍光分析計前処理部５において酸化剤が添加された被処理水は、接触時間１０秒〜１０分後、好ましくは１分後に蛍光分析計６に達し、この蛍光分析計６において被処理水の蛍光強度が連続的に測定される。
【００３９】
上述のように、オゾン発生器７で生成したオゾンは、オゾン化空気８として散気管９を経てオゾン反応槽２へ供給される。オゾン発生器７では、オゾン注入率演算装置１０にて演算された目標オゾン注入率１１となるような発生オゾン量だけオゾンを生成する。。
【００４０】
本実施の形態における蛍光分析計６では、励起波長が、４００〜４５０nmとした場合に、蛍光波長４００〜４５０nmの間の特定波長の蛍光強度を求める。好ましくは蛍光波長４２５nmの蛍光強度を求める。蛍光分析計６で得られた蛍光強度は、蛍光分析計前処理部５での処理により、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除できるため、トリハロメタン生成能との相関が強くなっている。図５は蛍光分析計前処理部５において実施された前処理工程後の蛍光強度と、トリハロメタン生成能の関係の一例を示す図である。
【００４１】
オゾン注入率演算装置１０において、図５に示す関係を用い、目標とするトリハロメタン生成能に対応した蛍光強度を目標蛍光強度とする。オゾン注入率演算装置１０では次に、連続測定されたオゾン処理水３の蛍光強度を目標蛍光強度へ近づけるようフィードバック（ＦＢ）演算を行い、目標オゾン注入率１１をオゾン発生器７へ出力する。オゾン発生器７では目標オゾン注入率１１に従ってオゾン化空気８が生成され、生成されたオゾン化空気８はオゾン反応槽２へ注入される。
【００４２】
以上のように本実施の形態によれば、被処理水に対し蛍光分析計前処理部５において酸化剤を添加し、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除した後に、蛍光分析計６により測定した蛍光強度に基づいてオゾン注入率演算装置１０により目標オゾン注入率１１を算出してオゾン注入量をＦＢ制御する。このためトリハロメタン生成能の低減および溶解性有機物の低減を精度よく実現することができ、かつオゾン処理の運転効率を上げることができる。
【００４３】
第２の実施の形態
次に図６により本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明による水処理システムの一例として、オゾン注入設備とオゾン処理前に前塩素処理設備を有する高度浄水処理設備について説明する。この高度浄水処理設備は蛍光強度を指標として、トリハロメタン生成能低減、あるいは溶解性有機物低減に必要な最小限のオゾン注入量を制御するシステムを有し、蛍光増白剤による蛍光発現の影響を排除し、オゾン注入制御の制御性の向上を実現するものである。
【００４４】
図６は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図６に示すように凝集沈殿槽１の上流側に、前塩素処理設備１３が設けられている。前塩素処理設備１３では、鉄、マンガン、アンモニア、亜硝酸の除去、沈殿池内の藻類繁茂の抑制、沈殿池の沈降汚泥腐敗の防止などのために、前塩素処理が被処理水に対して行われる。
【００４５】
前塩素処理設備１３では、次亜塩素酸ナトリウムが被処理水に対して１mg／Ｌの添加率で添加されている。図４に示すように、この次亜塩素酸ナトリウムの添加率は、蛍光増白剤の蛍光発現の影響を排除するための注入率と同程度である。従って、前塩素処理設備１３における前塩素処理により、蛍光増白剤の蛍光発現の影響を排除できるため、蛍光分析計前処理部５を除去してもよい。この場合、オゾン反応槽２内部の被処理水は、採水口４からバイパスライン５ａを経て直接蛍光分析計６へ導かれ、この蛍光分析計６により被処理水の蛍光強度が連続的に測定される。
【００４６】
図６において、図１乃至図５に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
次に図６に示す第２の本実施形態の作用について説明する。オゾン注入率演算装置１０において、図５の関係を用い、目標とするトリハロメタン生成能に対応した蛍光強度を目標蛍光強度とする。すなわち、オゾン注入率演算装置１０において、蛍光分析計６により連続測定された被処理水の蛍光強度が目標蛍光強度に近づくようフィードバック（ＦＢ）演算を行い、目標オゾン注入率１１を求めてオゾン発生器７へ出力する。オゾン発生器７では目標オゾン注入率１１に従ってオゾン化空気８が生成され、このオゾン化空気８はオゾン反応槽２へ注入される。
【００４８】
本実施の形態によれば、前塩素処理設備１３（または前塩素処理設備１３および蛍光分析計前処理部５）において、被処理水を処理することにより、蛍光増白剤の蛍光発現性を排除した後に蛍光分析計６により被処理水中の蛍光強度が測定される。次にこのようにして測定された蛍光強度からオゾン注入率演算装置１０により目標オゾン注入率１１を算出し、オゾン注入量をＦＢ制御するので、トリハロメタン生成能の低減及び溶解性有機物の低減を精度高く実現することができ、かつオゾン処理の運転効率を上げることができる。
【００４９】
なお、上記各実施の形態において、蛍光分析計前処理部５および前塩素処理設備１３において添加される酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを使用したが、その他にオゾン、二酸化塩素、塩素ガスなどの酸化剤を添加してもよい。これら酸化剤の添加量は、残留濃度が検出されない程度の添加量が望ましいが、その１０倍くらいまでの範囲内であれば使用可能である。酸化剤の添加率は１mg／Ｌが望ましいが、０．１〜１０mg／Ｌの範囲の添加率であってもよい。
【００５０】
また、蛍光分析計前処理部５として、酸化剤添加装置を設ける代わりに光照射装置を設けてもよい。この場合、蛍光分析計前処理部５において、紫外線を１０秒〜１０分間被処理水中に照射することが好ましい。
【００５１】
また上記各実施の形態において、水処理機構としてオゾン反応槽２、散気管９、オゾン発生器７および注入率演算装置１０からなるオゾン注入装置を設けた例を示したが、これに限らず水処理機構としては粉末活性炭を注入する粉末活性炭注入装置、凝集剤を注入する凝集剤注入装置、塩素剤を注入する塩素剤注入装置、または膜ろ過装置を用い、蛍光分析計６からの蛍光強度に基づいてこれらの水処理機構を制御してもよい。
【００５２】
さらに蛍光分析計６からの蛍光強度を用いて、蛍光分析計前処理部５における酸化剤添加量または紫外線照射量を制御してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、被処理水中に蛍光増白剤が含まれている場合でも、被処理水に酸化剤を添加するか又は光を照射して蛍光増白剤の影響を排除することが可能となる。このため、トリハロメタン生成能の低減、及び溶解性有機物の低減を精度良く実現することが可能となり、かつ被処理水の水処理の運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】蛍光増白剤の分子式の一例を示す図。
【図３】蛍光強度の蛍光増白剤による影響を示す図。
【図４】蛍光増白剤の蛍光強度と次亜塩素酸ナトリウム添加率の関係を示す図。
【図５】前処理工程後の蛍光強度とトリハロメタン生成能の関係を示す図。
【図６】本発明による蛍光分析計を用いた水処理システムの第２の実施の形態を示す構成図。
【符号の説明】
１ 凝集沈殿槽
２ オゾン反応槽
４ 採水口
５ 蛍光分析計前処理部
６ 蛍光分析計
７ オゾン発生器
８ オゾン化空気
９ 散気管
１０ オゾン注入率演算装置
１１ 目標オゾン注入率
１３ 前塩素処理設備
Claims (13)
- 蛍光分析計を用いた水処理システムにおいて、
蛍光増白剤を含む被処理水に対して水処理を行なう水処理機構と、
水処理機構に設けられ、水処理機構により処理された蛍光増白剤を含む被処理水を採水する採水部と、
採水部に接続され、被処理水の蛍光強度を検出する蛍光分析計と、
採水部と蛍光分析計との間に設置され、被処理水中に酸化剤を添加して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える酸化剤添加装置、または被処理水中に光を照射して被処理水中の蛍光増白剤による蛍光発現性を抑える光照射装置とを備え、
酸化剤添加装置または光照射装置は水処理機構と別体に配置され、
水処理機構は蛍光分析計からの信号に基づいて被処理水に対する水処理制御を行なうことを特徴とする蛍光分析計を用いた水処理システム。 - 蛍光分析計は、励起光側と検出側の波長の幅を２０nm以下とすることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 酸化剤添加装置によって酸化剤が添加された被処理水が蛍光分析計に達するまでの接触時間は、１０秒〜１０分の間であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 光照射装置は、１０秒〜１０分の光照射時間だけ紫外線を被処理水へ照射することを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 酸化剤添加装置は、酸化剤として塩素剤を使用することを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 酸化剤添加装置は、酸化剤としてオゾンガスを使用することを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 酸化剤添加装置は、酸化剤の残留濃度が検出されない添加量だけ酸化剤を添加することを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 酸化剤添加装置は酸化剤の添加率を水量［Ｌ］に対する酸化剤添加量［mg］の割合［mg／Ｌ］として表すとき、０．１〜１０mg／Ｌの添加率で酸化剤を添加することを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 水処理機構は、オゾン注入装置であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 水処理機構は、粉末活性炭注入装置であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 水処理機構は、凝集剤注入装置であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 水処理機構は、塩素剤注入装置であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
- 水処理機構は、膜ろ過装置であることを特徴とする請求項１記載の蛍光分析計を用いた水処理システム。
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