JP4145717B2

JP4145717B2 - 水質監視制御システム

Info

Publication number: JP4145717B2
Application number: JP2003152303A
Authority: JP
Inventors: 法光阿部; 清一村山; 巨太郎居安; 省二郎環
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: JP2004351326A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消毒副生成物濃度と塩素濃度の分布予測に基づき浄水場内や水道供給管路網内の消毒副生成物濃度および塩素濃度が目標値を満たすように制御する水質監視制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場では、地下水や表流水を原水として着水井に導入し、凝集沈殿設備において凝集剤を添加してフロックを形成することにより沈殿処理を実施する。その後、上澄み液を砂ろ過装置に通して懸濁物を除去し、最後に消毒用の塩素処理を施して水道水供給管路網により需要家に供給している。このように、水道水供給管網末端の需要家における残留塩素濃度が適正になるように制御を行なっており、これらの技術に関する提案もなされている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
浄水場では、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や、沈殿水に塩素を注入する中間塩素処理が行われている。前塩素処理では、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去のために有効である。これに対し、消毒副生成物、例えばトリハロメタン、ジクロロ酢酸、ハロ酢酸の前駆物質である溶存性有機物が多い原水に対しては、消毒副生成物低減のため、中間塩素処理を採用することが望ましい。
【０００４】
個々の塩素処理の切り替えは、自動制御ではなく原水水質を監視しながらオペレ−タが勘と経験に頼り操作している。
【０００５】
また、原水水質が悪化し通常処理で処理しきれない時は、着水井などに粉末の活性炭を投入し、溶存性有機物を粉末活性炭に吸着させ、その後の凝集沈殿処理で除去している。粉末活性炭の注入量も自動制御ではなく、原水水質を監視しながらオペレータが勘と経験を頼りに決定しているのが実情である。
【０００６】
ところで、浄水処理においては、上述のように消毒処理や鉄・マンガン除去等のため塩素処理が広く使用されている。しかし、原水に消毒副生成物の前駆物質である溶存性有機物が多く含まれている場合、塩素処理によって消毒副生成物が生成する。消毒副生成物は発ガン性物質であるため、浄水工程において消毒副生成物の生成を抑制する必要がある。
【０００７】
現在、消毒副生成物と溶存性有機物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することは不可能である。溶存性有機物除去に効果のある処理方法としては、オゾン処理と生物活性炭の組み合わせ処理等の高度浄水処理があるが、オゾン処理と生物活性炭の組み合わせ処理装置を有している浄水場は少なく実用的でない。
【０００８】
【特許文献１】
文献名:特開平１０−１３７７６４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように浄水場に流入する原水に溶存性有機物質が多く含まれていると、塩素と反応し消毒副生成物が生じるので、この溶存性有機物質を粉末の活性炭に吸着させて減少させる必要がある。
【００１０】
本発明の目的は、浄水場原水に含まれる溶存性有機物を吸着除去する活性炭注入量と、塩素注入制御とを適切に制御することにより、浄水場原水に含まれる溶存性有機物質濃度が高い場合にも、浄水場出口での消毒副生成濃度及び塩素濃度とを適正に保つように、浄水工程の水質を監視し、制御する水質監視制御システムを提供することにある。
【００１１】
本発明による水質監視制御システムは、浄水場に流入する原水の蛍光強度を測定する蛍光強度測定手段、前記原水の流量を測定する原水流量測定手段、前記原水の水温測定手段及び前記原水の水質を測定する原水水質測定手段と、測定された原水の蛍光強度と溶存性有機物質濃度との相関関係を表す第１の演算式により原水内溶存性有機物質濃度を求める原水内溶存性有機物質濃度演算手段と、処理水の溶存性有機物質濃度目標値と原水の水温、原水水質測定手段により測定されたｐＨ及び浄水場内での塩素注入点に基づく塩素処理時間に基づき浄水場内の消毒副生成物濃度予測値を求める第３の演算式を有し、前記溶存性有機物質濃度目標値を予め設定された初期値とした演算結果が予め設定した値より大の場合は、この浄水場内の消毒副生成物濃度予測値が予め設定した値以下となる前記溶存性有機物質濃度目標値を得るべく、前記第３の演算式に基づき、浄水場内の消毒副生成物濃度予測値を予め設定した値以下に設定し、前記溶存性有機物質濃度目標値を未知数として、補正された処理水の溶存性有機物質濃度目標値を求める処理水溶存性有機物質濃度目標値演算手段と、この求められた処理水溶存性有機物質濃度目標値を、前記原水内溶存性有機物質濃度と処理水溶存性有機物質濃度目標値と前記原水流量により導出される粉末活性炭処理時間とを用いて原水への活性炭注入率を求める第２の演算式にフィードバックすることで、前記求められた処理水溶存性有機物質濃度目標値を満足する活性炭注入率を算出する活性炭注入率演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この場合、浄水場内の浄水工程によって減少する溶存性有機物質濃度の総和を、処理水溶存性有機物濃度目標値から差し引いて活性炭注入率を補正演算するとよい。
【００１３】
この浄水工程によって減少する溶存性有機物質濃度は、凝集沈殿池工程及びろ過池工程による溶存性有機物質除去量と、前塩素処理における塩素との反応時間から求められる消毒副生成物への変換量である。
【００１４】
また、本発明の水質監視制御システムは、原水水質測定手段により測定された塩素要求量及びアンモニア濃度から塩素消費量を予測する塩素消費量予測手段と、
前記浄水場での殺菌により消費される消毒塩素消費量を予測する消毒塩素消費量予測手段と、原水中の溶存性有機物質濃度と塩素処理時間とから消毒副生成物変換塩素消費量を予測する消毒副生成物変換塩素消費量予測手段と、予め設定された浄水場出口における塩素濃度目標値と、前記塩素消費量、消毒塩素消費量、消毒副生成物変換塩素消費量とから塩素注入率を求める塩素注入率演算手段とを備えていてもよい。
【００１５】
また、本発明の水質監視制御システムは、浄水場が管轄する水道管路網の管径、管路長、材質、管同士の接続関係、水圧、需要パターン予測結果に基づいて、水道管路網上の任意の２点間の水道水流下時間を予測する流下時間予測手段と、この流下時間予測手段により求められる塩素注入点から水道管網上の任意の点までの水道水流下速度予測値と、前記浄水場出口の残留塩素濃度、水道水の水温、水道管の材質情報とを用い、下流に位置する側での残留塩素濃度減少率を演算導出する残留塩素濃度減少率予測手段と、この残留塩素濃度減少率予測手段による予測結果に基づいて、任意の予測点における残留濃度を演算導出する残留塩素濃度予測手段とを備え、この残留塩素濃度予測手段で求められる水道配管網の末端地点での残留塩素濃度が予め設定された最小残留塩素濃度未満にならないように浄水場出口での残留塩素濃度を設定して塩素注入率を求めてもよい。
【００１６】
この場合、残留塩素濃度予測手段で求められる水道配管網の末端地点での残留塩素濃度が予め設定された最小残留塩素濃度未満にならないように浄水場出口での溶存性有機物質濃度を減少させるに必要な活性炭注入量を演算し、原水への活性炭注入量を補正するとよい。
【００１７】
本発明の水質監視制御システムは、原水の蛍光強度と水温の少なくとも一方が予め設定された値より大きい場合は塩素注入点を凝集沈殿後の中間塩素注入点とし、前記両値が前記設定値より小さい場合は、凝集沈殿前の前塩素注入点とする塩素注入点制御手段を設けてもよい。
【００１８】
また、本発明の水質監視制御システムは、浄水場での浄水処理工程で生成される消毒副生成物量と、浄水場出口での溶存性有機物質量により水道管網内の残留塩素と反応して生成される消毒副生成物量との総和が、予め設定された水道供給末端部での消毒副生成物濃度より大きくならないように、浄水場出口の溶存性有機物質濃度を減少させるに必要な活性炭注入量を演算し、この演算結果に従って活性炭注入装置を制御するとよい。
【００１９】
さらに、本発明の水質監視制御システムは、浄水場から送出される浄水の蛍光強度を測定する蛍光分析計を設け、この蛍光分析計の測定値から、浄水内に残留する溶存性有機物質濃度を推定するようにしてもよい。
【００２０】
これらの発明では、浄水場内に流入する原水の蛍光強度を蛍光分析計により測定し、その測定結果から溶存性有機物質濃度を推定しているので、これを除去する活性炭の注入量を適切に制御でき、かつ消毒副生成物の生成量を低く抑え、しかも所定の残留塩素濃度を維持できるように塩素注入率を適切に制御することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水質監視制御システムの一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、一実施の形態の全体構成を示している。図において、１は浄水場の着水井で、原水はこの着水井１へ流入する。着水井１には、急速攪拌池２、フロック形成池４及び沈殿池５からなる凝集沈殿設備が接続されている。着水井１を出た処理水は、凝集沈殿設備を構成する急速撹拌池２へ流入する。急速撹拌池２の入口では、図示していない凝集剤注入装置により原水に凝集剤が注入され、フラッシュミキサ３により急速撹拌される。原水と凝集剤とを攪拌した処理水は、次にフロック形成池４に入る。フロック形成池４では処理水にフロックが成長し、次段の沈澱池５にて成長したフロックの多くが沈殿除去される。
【００２３】
沈殿池５の後段にはろ過池６と浄水池７が順次接続されている。沈澱池５で多くのフロックが沈殿除去された処理水は、沈殿池５から流出し、その流出水はろ過池６でろ過され、浄水として浄水池７に貯えられる。
【００２４】
ここで、前記着水井１では、後述するように、原水の溶存性有機物質を吸着除去するために、活性炭注入装置１０により粉末の活性炭が注入される。また、消毒用の塩素として、次亜塩素酸ナトリウム溶液或いは二酸化塩等の塩素剤が、塩素注入装置１１により、塩素注入点制御装置１２を介して浄水工程に注入される。この場合、塩素注入点は、凝集沈殿前の着水井１（前塩素注入点）及びろ過池６の入口（中間塩素注入点）のいずれかと、浄水池７とである。
【００２５】
ここで、着水井１へ注入される塩素剤は前塩素処理として、ろ過池６の入口に注入される塩素剤は中間塩素処理として注入される。前塩素処理と中間塩素処理の切り替えは、塩素注入点制御装置１２によって制御される。また、浄水池７に注入される塩素剤は、後塩素として浄水場出口での残留塩素濃度を調整する為に注入される。なお、前塩素処理と中間塩素処理の切り替え条件は後述する。
【００２６】
浄水池７に貯えられた処理水(浄水)は、送水ポンプ８によって、水道水供給管路網９を通って各需要家へと供給される。
【００２７】
前記着水井１の入口配管には、流量計２０、温度計２１が設置されている。さらに、原水入口配管からは、図示しない検水ポンプによって、原水がそれぞれ蛍光分析計２２と、原水水質測定手段２６へと導かれる。この原水水質測定手段２６は、ｐＨ計、塩素要求量計およびアンモニア濃度計から成る。また、浄水池７出口配管には、図示していない検水ポンプを介して残留塩素濃度計２７が連結されており、検水ポンプによって処理水が残留塩素濃度計２７へと導かれる。
【００２８】
水道供給管路網９の各検水点には、水道水流量計２８、水道水温度計２９、水道水圧計３０および水道水残留塩素濃度計３１が設置されている。
【００２９】
次に、制御部のシステム構成について説明する。４０は運転制御手段で、活性炭注入量演算手段５０、塩素注入量率演算手段５１、処理目標値入力手段５３、および処理状況出力手段５４により構成されている。また、この運転制御手段４０には、浄水場内および水道供給管路網９の測定点における水質計器、水温計、流量計および水圧計による測定結果を蓄積する計測値履歴データベース７０と、粉末活性炭注入装置１０や塩素注入装置１１および塩素注入点制御装置１２の制御履歴を蓄積する制御履歴データベース７１とが接続されている。
【００３０】
４１は残留塩素濃度予測手段で、水道需要予測手段６０、流下時間予測手段６１および残留塩素濃度減衰予測手段６２を有する。この残留塩素濃度予測手段４１には、水道水の需要履歴を蓄積する需要履歴データベース８０と、水道供給管路網の管径、管路長、材質、管同士の接続関係を保存する管路網データベース８１と、水道供給管路網の計測点に設置された水道水流量計２８、水道水温度計２９、水道水圧計３０および水道水残留塩素濃度計３１による測定データを情報を収集する管路網内計器情報収集手段８２が接続されている。
【００３１】
上記構成において、活性炭注入量演算手段５０は、原水流入配管に設けられた各種測定手段からの各種測定値や処理目標値入力手段５３により設定された目標値などを入力し、粉末活性炭の注入率を演算導出し、その演算結果により活性炭注入装置１０を動作させる。この活性炭注入率演算手段５０における演算手順を図２により説明する。
【００３２】
図２において、目標設定行程１００は、粉末活性炭処理後の溶存性有機物質濃度の目標値初期値を設定する行程であり、処理目標値入力手段５３より入力された値に設定される。この設定値は、処理目標値入力手段５３により変更された時だけ更新される。
【００３３】
次に、溶存性有機物質濃度推定行程１０１では、蛍光分析計２２により計測された蛍光強度ＦＬ_ｉと溶存性有機物質濃度の相関特性を表す式(１)により、原水内の溶存性有機物質濃度Ｃ_{（ＮＯＭ）ｉ}を演算する。
【００３４】
【数１】

ここで、
C_{（ＮＯＭ）ｉ}：原水内の溶存性有機物質濃度
ＦＬ_ｉ：原水の蛍光強度
ｋ₀ ：定数
ｋ₁ ：係数
粉末活性炭注入率初期値演算行程１０２では、目標設定行程１００で設定された処理水の溶存性有機物質濃度C_{（ＮＯＭ）０}と、溶存性有機物質濃度推定行程１０１で演算導出された原水内の溶存性有機物質濃度C_{（ＮＯＭ）ｉ}と、流量計２０によって計測された原水流量と着水井１の容積の関係から演算導出される粉末活性炭処理時間ｔ_１を用いて、式（２）により、原水内の溶解性有機物質を吸着除去する為に必要な粉末活性炭注入率初期値ＡＣ_０を演算する。
【００３５】
【数２】

ここで、
ＡＣ_０：粉末活性炭注入率初期値
C_{（ＮＯＭ）ｉ} ：原水内の溶存性有機物質濃度
C_{（ＮＯＭ）０} ：処理水の溶存性有機物質濃度目標値
ｔ_１：粉末活性炭処理時間
ｍ：処理時間の指数
ｎ：指数
ｋ_ａｃ１〜ｋ_ａｃ４：係数
消毒副生成物生成濃度予測行程１０３では、温度計２１による測定値T_wと、原水水質測定手段２６によって測定されたｐＨ値２３、塩素注入点制御装置１２により決定された塩素注入点の制御情報（前塩素処理か中間塩素処理か）により演算される塩素処理時間ｔ_ｃｌに基づいて浄水場出口での消毒副生成物濃度C_{（ＤＳＰ）} _cw _ｉを式（３）により演算する。
【００３６】
【数３】

ここで、
C_{（ＤＳＰ）} _cw _ｉ：浄水内の消毒副生成物濃度予測値
C_{（ＮＯＭ）０} ：処理水の溶存性有機物質濃度目標値
T_w ：水温
ｐＨ：ｐＨ計測定値
ｔ_ｃｌ：塩素処理時間
ａ：ｐＨの指数
ｋ_{ＤＳＰ１，}ｋ_ＤＳＰ２：係数
次に、式（３）の演算結果が、処理目標値入力手段５３により設定された浄水出口での消毒副生成物濃度設定値以下になるような処理水の溶存性有機物質濃度目標値C_{（ＮＯＭ）０}を、上記式（３）に基づく式（４）により求める。
【００３７】
【数４】

ここで、
C_{（ＤＳＰ）} _cw _ｉ：浄水内の消毒副生成物濃度予測値
C_{（ＮＯＭ）０} ：処理水の溶存性有機物質濃度目標値
T_w ：水温
ｐＨ：ｐＨ計測定値
ｔ_ｃｌ：塩素処理時間
ａ：ｐＨの指数
ｋ_{ＤＳＰ１，}ｋ_ＤＳＰ２：係数
粉末活性炭注入率演算行程１０４では、式（４）で求めた処理水の溶存性有機物質濃度目標値C_{（ＮＯＭ）Ｏ}を前記式（２）にフィードバックし、式（２）と同じ演算により、溶存性有機物質濃度目標値C_{（ＮＯＭ）Ｏ}を満足する活性炭注入率ＡＣ_ｍを演算導出する。そして、この演算結果に基づいて粉末活性炭注入装置１０を制御する。
【００３８】
また、この溶存性有機物質濃度は、浄水場内での浄水工程（凝集沈殿工程や、ろ過工程）でも減少するので、この減少分により補正を行なう。すなわち、粉末活性炭注入により吸着されるのは液中の溶存性有機物質であり、濁質中に含まれている溶存性有機物質は、上述した凝集沈殿工程や、ろ過工程により除去される。このため、これらの除去分に相当する溶存性有機物質濃度を原水の溶存性有機物質濃度から差し引いて活性炭注入率を補正する必要がある。さらに、前塩素処理を行なった場合は、塩素処理時間が長くなるため、塩素と反応して消毒副生成物に変換される分が生じる。したがって、消毒副生成物への変換量も溶存性有機物質濃度から差し引いて活性炭注入率を補正する必要がある。
【００３９】
そこで、凝集沈殿池溶存性有機物質除去量演算工程１０５により、凝集沈殿行程で減少する溶存性有機物質濃度を演算し、ろ過池溶存性有機物質除去量演算行程１０６により、ろ過行程で減少する溶存性有機物質濃度を演算する。これらは、別途測定される原水の濁質濃度から容易に演算できる。また、溶存性有機物質の消毒副生成物変換量演算行程１０７で、塩素との反応で消毒副生成物質を生成する過程で減少する溶存性有機物質濃度を演算し（塩素との反応時間から求められる）、それらの総量を差し引くことで活性炭注入量の補正を行なう。
【００４０】
さらに、水道供給管路網９を流れる間に減少する溶存性物質濃度を、溶存性有機物質管路網内減少量演算行程１０８で演算し、この値によっても補正を行なう。すなわち、浄水場出口での溶存性有機物質濃度が高いと、水道供給管路網９を流れる間に水道供給管路網９内の塩素が、溶存性有機物質を消毒副生成物質に変換するために消費されてしまい、予め設定された水道供給管路網末端地点での最小残留塩素濃度を維持できなくなることが考えられる。そこで、溶存性有機物質管路網内減少量演算行程１０８では、残留塩素濃度予測手段４１において、後述するように、水道供給管路網９内の水温と、管路網材質と配管内面接触率と、管路網内流下時間の予測値に基づいて予測される水道供給管路網末端地点での残留塩素濃度が、予め設定された水道供給管路網末端地点での最小残留塩素濃度以下にならないように、浄水場出口での溶存性有機物質濃度を減少させる為に必要な粉末活性炭注入量を演算し、粉末活性炭流入量を補正する。
【００４１】
次に、塩素注入率演算手段５１における演算手順を図３、図４により説明する。図３において目標設定工程２００は、浄水場出口での塩素濃度の目標値の目標値初期値を設定すると共に、水道供給管路網９の末端部での最小残留塩素濃度を設定する行程である。これらの設定は処理目標値入力手段５３より入力され、その設定値は、処理目標値入力手段５３により変更された時だけ更新される。
【００４２】
塩素消費量演算工程２０１では、まず、塩素消費量予測工程２０２において、原水水質測定手段２６による塩素要求量２４およびアンモニア濃度２５の測定値に基づき塩素消費量が予測される。また、原水に対する殺菌により消費される塩素消費量の予測工程２０３が実行される。さらに、消毒副生成物変換による塩素消費量の予測工程２０４が実行される。この消毒副生成物変換による塩素消費量は、蛍光分析計２２により測定された原水の蛍光強度、流量計２９により計測された原水流量、温度計２１により計測された原水水温から原水中の溶存性有機物質濃度が求められ、この溶存性有機物質濃度と塩素処理時間予測工程からの塩素処理時間とから消毒副生物変換塩素消費量が予測演算される。
【００４３】
これらによって求められた塩素消費量と、目標値設定工程２００で設定された浄水場出口での残留塩素濃度との総和に基づいて、塩素剤の注入率が演算され、この演算結果に基づいて、図１で示した塩素注入装置１１が制御される。
【００４４】
ここで、塩素を、凝集剤注入点以前に注入する前塩素処理にするか、沈殿水に対して注入する中間塩素処理にするかは次の条件によって決定する。すなわち、原水の蛍光強度と水温の少なくとも一方が予め設定された値より大きい場合は塩素注入点を凝集沈殿後の沈殿水に対する中間塩素処理とし、前記両値が前記設定値より小さい場合は、凝集沈殿前の前塩素注入処理とするように塩素注入点制御手段１２で切り替える。
【００４５】
すなわち、溶存性有機物質が多い原水に対しては、塩素との反応により生成される消毒副生成物（例えばトリハロメタン、ジクロロ酢酸、ハロ酢酸）低減のため、塩素処理時間が短くなる中間塩素処理を採用する。また、水温が高くなると、消毒副生成物が生成しやすくなるので、やはり塩素処理時間が短くなる中間塩素処理を採用する。これに対し、原水の溶存性有機物が少ない場合や水温が低い場合は、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去のために有効である前塩素処理を用いる。
【００４６】
図４は、塩素注入率を補正する手順を示す工程図である。図４の塩素注入量補正工程では、先ず、浄水場出口での溶存性有機物質濃度の予測工程２０７が実行される。次に、残留塩素濃度予測行程２０８によって、水道供給管路網末端地点での残留塩素濃度が予測演算される。この残留塩素濃度の予測は、水道供給管路網９の各計測点に設置された水道水流量計２８、水道水温度計２９、水道水圧計３０および水道水残留塩素濃度計３１による測定値と、管路網データベース８１に保存されている水道供給管路網９の管径、管路長、材質、管同士の接続関係の各データと、水道需要予測手段６０によって予測された水道需要量予測値に基づいて、水道水供給管路網での残留塩素濃度を予測する。
【００４７】
すなわち、浄水場が管轄する水道管路網９の管径、管路長、材質、管同士の接続関係、水圧、需要パターン予測結果に基づいて、流下時間予測手段６１により水道管路網９上の任意の２点間の水道水流下時間を予測する。次に、この流下時間予測手段により求められる、塩素注入点（浄水池７）から水道管網９上の任意の点までの水道水流下速度予測値と、前記塩素注入点近くの浄水場出口の残留塩素濃度、水道水の水温、水道管の材質情報とを用い、残留塩素濃度減少率予測手段６２により下流に位置する側での残留塩素濃度減少率を演算導出する。この残留塩素濃度減少率予測手段６２による予測結果に基づいて、水道供給管路網末端部残塩演算工程２０６において、残留塩素濃度予測手段４１により任意の予測点（ここでは水道供給管路網末端地点）における残留塩素濃度を演算導出する。
【００４８】
このようにして求めた水道供給管路網末端地点の残留塩素濃度を予測値とし、目標設定行程２００によって予め設定された水道供給管路網末端部での最小残留塩素濃度を目標値として比較行程２０９で比較する。そして、予測値と目標値の差により、図３で示した塩素注入率演算行程２０１の演算値を補正する。
【００４９】
この結果、水道供給管路網９の末端における残留塩素濃度を、予め設定した最小値を下回ることなく適切に維持することができる。
【００５０】
次に、図５で示す実施の形態を説明する。図５において、図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５１】
この実施の形態では、浄水池７に蛍光分析計３５を設置し、浄水池（浄水場出口でもある）の浄水の溶存性有機物質濃度を演算し、推定している。活性炭注入率演算手段５０及び塩素注入率演算手段では、上述した蛍光分析計３５の計測結果に基づく溶存性有機物質濃度推定値と、図１の実施の形態と同様の手法で予測した浄水場出口での溶存性有機物質濃度予測値とを比較し、これら両者の差に基づいて、粉末活性炭注入率演算式と、塩素注入率演算式を補正する。この結果、粉末活性炭注入制御精度と塩素注入制御を共に向上させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、浄水場原水に含まれる消毒副生成物の前駆物質である溶存性有機物を吸着除去する活性炭注入量制御と、塩素注入と関連つけて行なうことにより、浄水場原水の溶存性有機物質濃度が高い場合にも、浄水場出口での消毒副生成濃度と、塩素濃度と、水道管路網内の残留塩素濃度および消毒副生成物濃度の目標値を満たすように、浄水工程の水質を監視し、制御することができ、安全で、美味しい水道水を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水質監視制御システムの一実施の形態を示すシステムブロック図である。
【図２】同上一実施の形態における活性炭注入量演算手段の演算過程を説明するフローチャートである。
【図３】同上一実施の形態における塩素注入率演算手段の演算過程を示すフローチャートである。
【図４】同上一実施の形態における塩素注入率の補正過程を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すシステムブロック図である。
【符号の説明】
１着水井
２，３，４，５凝集沈殿設備
６ろ過池
７浄水池
９水道供給管路網
１０活性炭注入装置
１１塩素注入制御装置
１２塩素注入点制御装置
２０原水流量計
２１原水温度計
２６原水水質測定手段
４１残留塩素濃度予測手段
５０活性炭注入率演算手段
５１塩素注入率演算手段
６０水道需要予測手段
６１流下時間予測手段
６２残留塩素濃度減少率予測手段

Claims

浄水場に流入する原水の蛍光強度を測定する蛍光強度測定手段、前記原水の流量を測定する原水流量測定手段、前記原水の水温測定手段及び前記原水の水質を測定する原水水質測定手段と、
測定された原水の蛍光強度と溶存性有機物質濃度との相関関係を表す第１の演算式により原水内溶存性有機物質濃度を求める原水内溶存性有機物質濃度演算手段と、
処理水の溶存性有機物質濃度目標値と原水の水温、原水水質測定手段により測定されたｐＨ及び浄水場内での塩素注入点に基づく塩素処理時間に基づき浄水場内の消毒副生成物濃度予測値を求める第３の演算式を有し、前記溶存性有機物質濃度目標値を予め設定された初期値とした演算結果が予め設定した値より大の場合は、この浄水場内の消毒副生成物濃度予測値が予め設定した値以下となる前記溶存性有機物質濃度目標値を得るべく、前記第３の演算式に基づき、浄水場内の消毒副生成物濃度予測値を予め設定した値以下に設定し、前記溶存性有機物質濃度目標値を未知数として、補正された処理水の溶存性有機物質濃度目標値を求める処理水溶存性有機物質濃度目標値演算手段と、
この求められた処理水溶存性有機物質濃度目標値を、前記原水内溶存性有機物質濃度と処理水溶存性有機物質濃度目標値と前記原水流量により導出される粉末活性炭処理時間とを用いて原水への活性炭注入率を求める第２の演算式にフィードバックすることで、前記求められた処理水溶存性有機物質濃度目標値を満足する活性炭注入率を算出する活性炭注入率演算手段と、
を備えたことを特徴とする水質監視制御システム。
浄水場内の浄水工程によって減少する溶存性有機物質濃度の総和を、原水溶存性有機物濃度から差し引いて活性炭注入率を補正演算することを特徴とする請求項１に記載の水質監視制御システム。
浄水工程によって減少する溶存性有機物質濃度は、凝集沈殿池工程及びろ過池工程による溶存性有機物質除去量と、前塩素処理における塩素との反応時間から求められる消毒副生成物への変換量であることを特徴とする請求項２に記載の水質監視制御システム。
原水水質測定手段により測定された塩素要求量及びアンモニア濃度から塩素消費量を予測する塩素消費量予測手段と、
前記浄水場での殺菌により消費される消毒塩素消費量を予測する消毒塩素消費量予測手段と、
原水中の溶存性有機物質濃度と塩素処理時間とから消毒副生成物変換塩素消費量を予測する消毒副生成物変換塩素消費量予測手段と、
予め設定された浄水場出口における塩素濃度目標値と、前記塩素消費量、消毒塩素消費量、消毒副生成物変換塩素消費量とから塩素注入率を求める塩素注入率演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水質監視制御システム。
浄水場が管轄する水道管路網の管径、管路長、材質、管同士の接続関係、水圧、需要パターン予測結果に基づいて、水道管路網上の任意の２点間の水道水流下時間を予測する流下時間予測手段と、
この流下時間予測手段により求められる塩素注入点から水道管網上の任意の点までの水道水流下速度予測値と、前記浄水場出口の残留塩素濃度、水道水の水温、水道管の材質情報とを用い、下流に位置する側での残留塩素濃度減少率を演算導出する残留塩素濃度減少率予測手段と、
この残留塩素濃度減少率予測手段による予測結果に基づいて、任意の予測点における残留濃度を演算導出する残留塩素濃度予測手段とを備え、
この残留塩素濃度予測手段で求められる水道配管網の末端地点での残留塩素濃度が予め設定された最小残留塩素濃度未満にならないように浄水場出口での残留塩素濃度を設定して塩素注入率を求めることを特徴とする請求項４に記載の水質監視制御システム。
残留塩素濃度予測手段で求められる水道配管網の末端地点での残留塩素濃度が予め設定された最小残留塩素濃度未満にならないように浄水場出口での溶存性有機物質濃度を減少させるに必要な活性炭注入量を演算し、原水への活性炭注入量を補正することを特徴とする請求５に記載の水質監視制御システム。
原水の蛍光強度と水温の少なくとも一方が予め設定された値より大きい場合は塩素注入点を凝集沈殿後の中間塩素注入点とし、前記両値が前記設定値より小さい場合は、凝集沈殿前の前塩素注入点とする塩素注入点制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の水質監視制御システム。
浄水場での浄水処理工程で生成される消毒副生成物量と、浄水場出口での溶存性有機物質量により水道管網内の残留塩素と反応して生成される消毒副生成物量との総和が、予め設定された水道供給末端部での消毒副生成物濃度より大きくならないように浄水場出口の溶存性有機物質濃度を減少させるに必要な活性炭注入量を演算し、この演算結果に従って活性炭注入装置を制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水質監視制御システム。
浄水場から送出される浄水の蛍光強度を測定する蛍光分析計を設け、この蛍光分析計の測定値から、前記浄水内に残留する溶存性有機物質濃度を推定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の水質監視制御システム。