JP5075639B2 - 処理剤残留物のモニタ及び水処理プロセスにおける処理剤投与量の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水処理に関する。より具体的には、本発明は、蛍光トレーサを用いて、処理水中の処理剤の残留濃度をモニタし、最適な水処理剤投与量を決定して、必要に応じて最適な処理剤投与量を自動的に再設定し、処理水の特徴の変動を計数する方法に関する。
工業、自治体、及び農業における用途の使用の過程では、水は、例えば、固−液分離を促進する化学物質、膜分離プロセス性能エンハンサ、腐食又はスケール形成及び処理水に接触する表面上への析出を抑制又は防止する防スケール剤及び防食剤、生物分散剤(biodispersants)、膜汚染を抑制又は防止する防汚剤、殺生物剤等や微生物増殖抑制剤(microbial−growth inhibiting agents)、及び処理水と接触する表面から析出物を取り除く洗浄薬品を含むクリーニング剤の驚くべきアレイで処理される。
本発明は、残留処理剤をモニタし、処理剤で処理した処理水中の最適処理剤投与量を決定する方法であって、順次、
i) 蛍光トレーサで追跡又は標識した第1の投与量の処理剤を、処理水に添加するステップと、
ii) 処理水の蛍光強度を測定するステップと、
iii)蛍光トレーサで追跡又は標識した第2の投与量の処理剤を、処理水に添加するステップと;
iv) 前記処理水の蛍光強度を測定するステップと;
v−a)処理剤の残留濃度に対する、前記第1及び第2の投与量の処理剤における前記処理水の測定された蛍光強度の変化を関連付けるステップと;又は、
v−b)処理剤の残留濃度に対する、前記第1及び第2の投与量の処理剤における前記処理水の測定された蛍光強度の変化を、測定した蛍光強度の非比例的変化と関連付けるステップであって、前記処理水の測定した蛍光強度の非比例的変化を用いて、最適な処理剤投与量に相当する設定値を決定するステップと;
を具える。
本発明は、蛍光分子を用いることによって、処理剤残留物をモニタすることを可能にする。これらの分子は、この処理剤やあらゆる望ましくないコロイドと相互作用する、或いは関連するように選択される。異なるミクロ環境間で蛍光発色団集団を分離するのは、この相互作用である。この分離は、蛍光特性を変え、これによって、蛍光強度が著しく異なる。この3つのミクロ環境は、発色団がない(即ち、水に溶解されている)、処理剤と関連した発色団(即ち、「結合」発色団)、及び望ましくないコロイドと関連した発色団である。処理水が自由に溶解された発色団を含む場合、蛍光強度は、期待値である。処理水が処理剤残留物、及び/又はコロイドを含む場合、蛍光強度は期待値とは著しく異なっている。これは「結合」/関連発色団が様々な特性を示すからである。蛍光強度の変化は、処理水、及び標識又は追跡処理剤の特性に依存して、非比例の増加又は減少によって明らかにすることができる。
上記のように、最適な処理剤投与量は、処理剤投与量に対する蛍光応答の導関数の逆数を用いて計算され、この場合の濁度の水質パラメータに相関し、標準ジャーテスト法を用いて、蛍光及び濁度を測定する。
また、実験は、予め処理して濁度を除去し、約1NTUの濁度にしたミシシッピ川の水について、Hach社製2100P濁度計を用いて、例1の方法に従って野外で行われる。蛍光データは、イリノイ州Naperville所在のNalco Company社製TRASAR 8000蛍光光度計を用いて得られる。TRASAR 8000は、加えたフルオレセインをゼロに補正する必要があり、この補正は、0.06ppbのフルオレセインの減算である。この補正は、正確性の低い光学素子研究グレードのHitachiに起因する。ポリDADMACは、処理剤である。高速混合は30秒であり、3分間緩やかに混合し、5分間沈殿させる。蛍光強度、ppbは、0.06ppbのフルオレセインのバックグラウンド補正を伴わないが、補正消光は、補正蛍光強度の逆数であり、従ってppb−1という単位を有する。この結果を表2に示す。
米国モンタナ州の湖から採取した天然表面水を、表3に要約されるように硫酸第2鉄溶液及びポリDADMACを用いて、二重フィルタ支援プログラムで処理する。高速混合を2分間行い、10分間緩やかに混合し、沈殿時間を取らず、0.057ppbのフルオレセイン補正を、測定された蛍光強度から引く。結果を表3に要約する。
この例について、ミシシッピ川の水を、例1の方法によって、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)(「ポリDADMAC」)凝固剤を用いてジャーテストする。このポリDADMACは、約20重量パーセントのポリマであり、このバランスは、約1重量%の生理食塩水溶液である。ポリDADMAC溶液濃度は、重量/重量(「w/w」)ベースでppmの単位で表5に記載されている。性能測定基準は、NTU単位の濁度であり、ろ液のフルオレセインのppb(w/w)中の検出されたフルオレセイン蛍光である。蛍光光度計は、Hitachi Model F−4500であり、較正は、脱イオン水中のフルオレセインを用いて行われる。HACH社製携帯濁度計Model 2100Pを、NTU測定に用いる。結果を表5に要約する。
野外試験を、米国南部の石油化学プラントで実施する。このプラントは、ミシシッピ川の水を取水して、ろ過に石灰軟化を用いている。次いで、水をpH7に調整し、漂白剤で塩素化する。次に、給水を、プレート熱交換機の中で78°Fに加熱する。0.4−0.6ppmの給水残留酸化剤が、通常、この熱交換機から下流で観測される。
Claims (16)
- 処理剤で処理された処理水中の最適な処理剤投与量に対応する設定値を計算する方法において、逐次的に、
i)蛍光トレーサで追跡した第1の投与量P1の前記処理剤を、前記処理水に添加するステップと、
ii)前記処理水の蛍光強度F1を測定するステップと、
iii)前記処理剤の投与量P1と前記蛍光強度F1をデータロギングするステップと;
iv)蛍光トレーサで追跡した徐々に増加する投与量P2の前記処理剤を、前記処理水に添加するステップと;
v)前記処理水の蛍光強度F2を測定するステップと;
vi)前記新たな処理剤の投与量P2と前記蛍光強度F2をデータロギングするステップと;
vii)前記処理剤の投与量P2をポリマの投与量対蛍光強度のプロットにおいて蛍光強度の非比例的変化として起こる屈曲点まで徐々に増加させるステップであって、前記屈曲点に対応するポリマの投与量が、前記最適な処理剤投与量に対応する設定値として決定されるステップと;
を具えることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、前記処理剤の残留濃度が、前記処理水に添加した蛍光トレーサの分子の蛍光強度と、前記処理水中で検出された蛍光トレーサの分子の蛍光強度との間の差の関数を用いて、前記それぞれの処理剤投与量で、前記処理水の測定した蛍光強度の変化と関連付けられることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記処理剤の残留濃度が、期待された蛍光消光と、検出された蛍光消光との間の差の関数を用いて、前記それぞれの処理剤投与量で、前記処理水の測定した蛍光強度の変化と関連付けられることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記処理剤の残留濃度が、処理剤投与量と関連付けられることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記処理剤の残留濃度を用いて、処理剤投与量の上限を決定することを特徴とする方法。
- 請求項5に記載の方法において、前記処理剤投与量が、前記上限以下に自動的に維持されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記設定値が自動的に変更されて、処理水の質の変化の主な原因となることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記処理剤投与量が、前記設定値に自動的に維持されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記処理剤が、蛍光トレーサで追跡されることを特徴とする方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記水処理プロセスが、固−液分離プロセスであることを特徴とする方法。
- 請求項10に記載の方法において、前記固−液分離プロセスが、一又はそれ以上の凝固剤又は凝集剤、又はこれらの組み合わせを用いて、前記水を処理して、水と、凝固固体及び凝集固体の混合物を形成し、水から前記凝固固体及び凝集固体を分離するステップを具えることを特徴とする方法。
- 請求項11に記載の方法において、前記固−液分離プロセスが、膜分離プロセスであり、前記凝固固体及び凝集固体が、膜を通るろ過によって水から分離されることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記膜分離プロセスが、逆浸透前処理プログラムであり、前記水が、一又はそれ以上のろ過助剤で処理されて、凝固固体及び凝集固体の混合物を形成し、前記凝固固体及び凝集固体の少なくとも一部が、逆浸透膜を通る水のろ過に先立って、前記水から取り除かれることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記凝固固体及び凝集固体の一部が、メディアフィルタを通るろ過によって、前記水から取り除かれることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記フィルタ助剤が、ミョウバン、ポリ塩化アルミニウム、塩化第2鉄、硫酸第2鉄、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロリド)、及びEpi−DMAから選択された一又はそれ以上の凝固剤であることを特徴とする方法。
- 請求項12に記載の方法において、前記蛍光トレーサが、フルオレセイン、ローダミンB、及びローダミンWTから選択されることを特徴とする方法。
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