JP4882632B2 - リン酸含有排水の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、リン酸含有排水の処理方法及び装置に係り、特に液晶製造工場や半導体製造工場等から排出されるリン酸を含有した排水を凝集処理する際に、排水原水の負荷変動に応じて薬注制御を行う方法および装置に関するものである。

リン酸含有排水に凝集剤を添加して凝集処理するに際し、凝集剤が添加される被処理水の全リン濃度を自動分析装置で分析し、この分析結果に基づいて凝集剤の薬注量を制御することが特開２００１−３８３８１号の第００１２〜００１３段落に記載されている。

特開２００３−４７８０６号の第００１６〜００１７段落には、凝集剤を添加して凝集処理した処理水のリン濃度をＴ−Ｐ計で計測し、この計測値に基づいて凝集剤の薬注量を制御することが記載されている。
特開２００１−３８３８１号 特開２００３−４７８０６号

原水リン酸濃度を市販のリン酸計を用いて測定し、測定結果に基づいて凝集剤注入を行う場合、リン酸計の測定時間が長いことが問題となる。即ち、市販のリン酸計では１時間に１回程度であり、原水のリン酸濃度の変動に対して迅速に追随できない。

市販のリン酸計ではなく比色法で簡易に測定する測定機器があるが、測定誤差が大きく適正な制御ができず、また原水変動が激しい排水では追随して制御することができない。

本発明は、原水のリン酸濃度等の変動に迅速に追従して凝集剤の薬注量を制御することができるリン酸含有排水の処理方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１のリン酸含有排水の処理方法は、リン酸を含有する排水に凝集剤を添加して凝集処理するリン酸含有排水の処理方法において、該リン酸含有排水の導電率を計測し、導電率の計測値に基づいて凝集剤添加量を制御することを特徴とするものである。

請求項２のリン酸含有排水の処理方法は、請求項１において、予め凝集剤添加量と導電率との関係を示す検量線を求めておき、導電率計測値と検量線とに基づいて凝集剤添加量を制御することを特徴とするものである。

請求項３のリン酸含有排水の処理方法は、請求項１又は２において、凝集剤の薬注を薬注ポンプで行うようにした方法であって、該薬注ポンプとして、一定量の凝集剤を添加する定量添加用ポンプと、添加量を変化させる変量添加用ポンプとを用いることを特徴とするものである。

請求項４のリン酸含有排水の処理方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、リン酸含有排水は液晶工場又は半導体製造工場の排水であることを特徴とするものである。

請求項５のリン酸含有排水の処理装置は、リン酸を含有する排水に凝集剤を添加する薬注ポンプと、所定の薬注量となるように該薬注ポンプを制御する制御手段とを有するリン酸含有排水の処理装置において、該リン酸含有排水の導電率を計測する導電率計測手段を備えており、前記制御手段は、該導電率計測手段の導電率計測値に基づいて薬注ポンプを制御することを特徴とするものである。

請求項６のリン酸含有排水の処理装置は、請求項５において、前記制御手段に、凝集剤添加量と導電率との関係を示す検量線が設定されており、該制御手段は、導電率計測値と検量線とに基づいて薬注ポンプを制御することを特徴とするものである。

請求項７のリン酸含有排水の処理装置は、請求項５又は６において、凝集剤の薬注を薬注ポンプで行うようにした装置であって、該薬注ポンプとして、一定量の凝集剤を添加する定量添加用ポンプと、添加量を変化させる変量添加用ポンプとを備えたことを特徴とするものである。

本発明者は、原水中のリン酸濃度と導電率との間に関連があることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて創案されたものであり、原水（リン酸含有排水）の導電率を測定し、この測定に基づいて凝集剤の薬注量制御を行うようにしたものである。

即ち、本発明はリン酸が主な負荷となる液晶工場排水などにおいては、排水の導電率とリン酸濃度にある一定の相関性があること、電極式の導電率計を用いた導電率測定ではタイムラグがほとんどないことを利用したものである。

このように原水の導電率と流量に基づいた本発明方法及び装置によると、リン酸濃度などの負荷の変動が激しい排水においても、負荷変動に対応した制御が可能であり、凝集剤の過剰注入や凝集剤不足が生じることなく、処理水質を安定化させることができる。

本発明では、予め導電率計測値と凝集剤添加量との検量線を求めておき、この検量線に従って薬注制御を行うのが簡便で好適である。

本発明では、薬注ポンプとして定量添加用ポンプと変量添加用ポンプとを併用した場合には、この変量添加用ポンプとしてポンプ容量（吐出量）の小さいものを採用することができる。このポンプ容量の小さいポンプは、吐出量制御が容易であり、きめ細かく且つ高精度に薬注制御することが可能である。

本発明では、原水の導電率だけでなく原水の流量にも基づいて凝集剤の薬注制御を行うようにしてもよい。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

リン酸を含有した原水は、原水槽１に一旦導入され、ここにおいて原水中の導電率が導電率計２によって計測される。原水は、次いで、該原水槽１から配管３を介してｐＨ調整槽５へ送られる。なお、この配管３に流量計４が設けられ、流量が計測される。

ｐＨ調整槽５では必要に応じ、ＮａＯＨなどのアルカリやＨＣｌなどの酸が添加され、ｐＨが４．５〜５．５程度に調整される。

ｐＨ調整された水は、反応槽６へ送られ、凝集剤が変量添加用ポンプ７及び定量添加用ポンプ８によって添加される。凝集剤が添加された水は、次いで凝集槽９へ送られ、凝結剤が凝結剤薬注ポンプ１０から添加され、凝集フロックが成長する。その後、沈殿槽１１に導入され、凝集フロックが沈降分離され、処理水が取り出される。この沈殿槽１１には、処理水中のリン酸濃度を計測するためのリン濃度計１２が設けられている。

前記導電率計２及び流量計４の計測信号は、それぞれ制御装置１３に入力される。この制御装置１３には、予め導電率と適正な凝集剤薬注量との関係を示す検量線が設定されている。なお、検量線は、グラフ上では線として表現されるものであるが、実際には制御装置１３を構成するコンピュータのメモリにデータとして蓄積されている。

この実施の形態では、この検量線から求められる薬注量を流量によって補正して薬注量を演算するようにしている。この演算された薬注量に基づいて、制御装置１３が変量用薬注ポンプ７を作動させる。符号７ａは、ポンプ７に設けられた制御ユニットを示す。なお、定量用薬注ポンプ８と、変量用薬注ポンプ７の薬注量の合計が、制御装置１３で演算された目標薬注量である。当然ながら、定量用薬注ポンプ８は常時一定量の凝集剤を反応槽６に添加している。

なお、凝集剤としては塩化第２鉄（塩鉄）、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄などの無機凝集剤が好適であり、凝結剤としてはポリアクリルアミド部分加水分解物等のアニオン性ポリマーなどが好適である。

上記ポンプ７，８による薬注量の合計量を決定する演算は例えば次のようにして行われる。

薬注量＝（Ｘ−Ｍ）／（Ｘ_０−Ｍ）×Ｙ／Ｙ_０×Ａ×１／１００
Ｘ：導電率計測値
Ｘ_０：導電率計の最大値
Ｙ：流量計計測値
Ｙ_０：流量計の最大値
Ｍ：変量ポンプ出力０％時の導電率
Ａ：定数
Ｍ値はある一定量の凝集剤注入量を確保したいときに使用し、その時の導電率の値を入れるものとする。定数Ａは必要な凝集剤の注入量に対してポンプ出力が対応できるように設定するものとする。

この実施の形態にあっては、導電率計２及び流量計４の計測値に基づいて凝集剤の薬注量を演算している。この導電率計及び流量計は、いずれも計測遅れが全く又は殆ど無いものであるため、原水負荷の変動に迅速に追従してフィードフォワード方式にて凝集剤の薬注制御を行うことができ、安定した水質の処理水を得ることができる。また、凝集剤の過剰添加も防止され、凝集剤コストの低減も実現される。

この実施の形態では、変量薬注用ポンプ７と定量薬注用ポンプ８とを用いており、高精度の薬注を容易に実行することができる。

以下、実施例及び比較例について説明する。

図１に示すフローにおいて、液晶工場排水を原水として処理した。そのリン酸濃度の経時変化を図２に示す。原水のリン酸濃度は４００〜８００ｍｇ／Ｌであり、平均濃度は５００ｍｇ／Ｌである。

原水流量は平均して１９２０Ｌ／ｍｉｎ（１１５ｔ／ｈｒ）である。

各槽の容積は次の通りである。

原水槽：１５０ｍ^３
ｐＨ調整槽：２５ｍ^３
反応槽：４５ｍ^３
凝集槽：１３ｍ^３
沈殿槽：５００ｍ^３
導電率計としては東亜ディーケーケー株式会社製電磁誘導式電気伝導率計を用いた。

凝集剤としては塩化第２鉄（ＦｅＣｌ_３：塩鉄）の３８％水溶液を用いた。

［比較例］
運転開始から６０Ｈｒの間は、薬注量は塩鉄として６０００ｍｇ／Ｌと定量薬注とした。

［実施例］
６０Ｈｒ経過後は、本発明に従って薬注した。この制御に際しては、予めジャーテストにて定数Ａ、Ｍ値を決定し、凝集剤の注入制御運転を行った。導電率が１０００〜２０００μＳ／ｃｍで変動する排水に対して凝集剤を上記の比例式に基づいて注入した。

処理水のリン酸濃度の経時変化を図２に示す。

なお、実施例における検量線及び各ポンプの薬注量の設定方法について図３を参照して次に説明する。

まず、原水を塩鉄で凝集処理するジャーテストを行い、排水の導電率（横軸）とリン酸濃度（左側の縦軸）の関係をプロットする（図３）。

リン酸１ｍｇ当りのＦｅＣｌ_３の必要量は約７．１ｍｇであるので、右側の縦軸には塩鉄薬注量がリン酸濃度に対応して記入されている。

次に、ほとんどのプロットが線以下となるように検量線を引く。

原水の導電率の存在域がほぼ１０００〜２０００μＳ／ｃｍであるため、原水導電率が１０００μＳ／ｃｍ以下の場合はポンプ８のみによる定量注入することとした。導電率が１０００μＳ／ｃｍ以上の領域においては、さらにポンプ７による薬注を併用することとした。この際の１０００μＳ／ｃｍという値がＭ値である。

次に先ほど引いたグラフ上の直線から導電率１０００μＳ／ｃｍのときのリン酸濃度（約４２０ｍｇ／Ｌ）に対して、凝集処理に必要な塩鉄量３０００ｍｇ／Ｌ、導電率２０００μＳ／ｃｍのときのリン酸濃度（約８５０ｍｇ／Ｌ）に対して、凝集処理に必要な塩鉄量６０００μＳ／ｃｍを求める。なお、４２０×７．１≒３０００、８５０×７．１≒６０００である。

図３の通り、原水の導電率が１０００μＳ／ｃｍ以下のときは、ポンプ８によって３０００ｍｇ−ＦｅＣｌ_３／Ｌの薬注のみを行い、ポンプ７は停止しておく。導電率が１０００μＳ／ｃｍ超のときは、この「超」分に応じて増加した薬注量をポンプ７によって薬注する。例えば、２０００μＳ／ｃｍのときはポンプ７によって６０００−３０００＝３０００ｍｇ−ＦｅＣｌ_３／Ｌの薬注を行い、１５００μＳ／ｃｍのときは、ポンプ７によって１５００ｍｇ−ＦｅＣｌ_３／Ｌの薬注を行う。

ポンプ７の稼動率（実際の吐出量を計算上の吐出量で除した百分比）を９０％とした場合、Ｍ＝１０００、平均流量１１５ｔ／ｈｒという値、および２０００μＳ／ｃｍのときの稼動率が９０％ということから比例注入式の定数Ａを求める。（Ａ＝１．２）
ポンプ７の出力＝（Ｘ−Ｍ）／（２０００−Ｍ）×Ｙ／１５０×Ａ×１／１００

［結果及び考察］
図２の通り、定量注入を行っていた制御開始前（比較例期間）は処理水リン酸濃度が大きく変動していたが、制御開始後（実施例期間）は安定して処理することができた。

上記比較例の期間にあっては、処理水のリン酸濃度の平均値は１０ｍｇ／Ｌであった。この間の薬注量は、上記の通り６０００ｍｇ／Ｌ（一定）である。

一方、実施例の期間にあっては、処理水のリン酸濃度の平均値は１０ｍｇ／Ｌであった。この間の薬注量は平均すると４４４０ｍｇ／Ｌ（最小薬注量：３０００ｍｇ／Ｌ，最多薬注量５８００ｍｇ／Ｌ）であった。

この結果、比較例と同等の処理水質の処理水を得るのに要した凝集剤消費量は２６％も減少することが認められた。

実施の形態を示すフロー図である。 実験結果を示すグラフである。 検量線を示すグラフである。

符号の説明

２ 導電率計
４ 流量計
７ 変量用薬注ポンプ
８ 定量用薬注ポンプ
１３ 制御装置

Claims (9)

1. リン酸を含有する排水に凝集剤を添加して凝集処理するリン酸含有排水の処理方法において、
   該リン酸含有排水の導電率を計測し、導電率の計測値に基づいて凝集剤添加量を制御することを特徴とするリン酸含有排水の処理方法。
2. 請求項１において、予め凝集剤添加量と導電率との関係を示す検量線を求めておき、導電率計測値と検量線とに基づいて凝集剤添加量を制御することを特徴とするリン酸含有排水の処理方法。
3. 請求項１又は２において、凝集剤の薬注を薬注ポンプで行うようにした方法であって、
   該薬注ポンプとして、一定量の凝集剤を添加する定量添加用ポンプと、添加量を変化させる変量添加用ポンプとを用いることを特徴とするリン酸含有排水の処理方法。
4. 請求項３において、前記リン酸含有排水の流量を流量計で計測し、前記定量添加用ポンプと変量添加用ポンプの合計の薬注量を下記演算式により決定することを特徴とするリン酸含有排水の処理方法。
   薬注量＝（Ｘ−Ｍ）／（Ｘ _０ −Ｍ）×Ｙ／Ｙ _０ ×Ａ×１／１００
   Ｘ：導電率計測値
   Ｘ _０ ：導電率計の最大値
   Ｙ：流量計計測値
   Ｙ _０ ：流量計の最大値
   Ｍ：変量添加用ポンプ出力０％時の導電率
   Ａ：定数
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、リン酸含有排水は液晶工場又は半導体製造工場の排水であることを特徴とするリン酸含有排水の処理方法。
6. リン酸を含有する排水に凝集剤を添加する薬注ポンプと、所定の薬注量となるように該薬注ポンプを制御する制御手段とを有するリン酸含有排水の処理装置において、
   該リン酸含有排水の導電率を計測する導電率計測手段を備えており、
   前記制御手段は、該導電率計測手段の導電率計測値に基づいて薬注ポンプを制御することを特徴とするリン酸含有排水の処理装置。
7. 請求項６において、前記制御手段に、凝集剤添加量と導電率との関係を示す検量線が設定されており、該制御手段は、導電率計測値と検量線とに基づいて薬注ポンプを制御することを特徴とするリン酸含有排水の処理装置。
8. 請求項６又は７において、凝集剤の薬注を薬注ポンプで行うようにした装置であって、
   該薬注ポンプとして、一定量の凝集剤を添加する定量添加用ポンプと、添加量を変化させる変量添加用ポンプとを備えたことを特徴とするリン酸含有排水の処理装置。
9. 請求項８において、前記リン酸含有排水の流量を計測する流量計を備え、前記制御手段において、前記定量添加用ポンプと変量添加用ポンプの合計の薬注量が下記演算式により決定されることを特徴とするリン酸含有排水の処理装置。
   薬注量＝（Ｘ−Ｍ）／（Ｘ _０ −Ｍ）×Ｙ／Ｙ _０ ×Ａ×１／１００
   Ｘ：導電率計測値
   Ｘ _０ ：導電率計の最大値
   Ｙ：流量計計測値
   Ｙ _０ ：流量計の最大値
   Ｍ：変量添加用ポンプ出力０％時の導電率
   Ａ：定数

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