JP6136750B2

JP6136750B2 - 水処理システム

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Publication number: JP6136750B2
Application number: JP2013170532A
Authority: JP
Inventors: 裕介濱田
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2013-08-20
Filing date: 2013-08-20
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-08-20
Also published as: JP2015039653A

Description

本発明は、造水装置等の一次給水ラインに塩素剤溶液を供給する水処理システムに関する。

従来、地下水、工業用水、河川水等の原水（一次給水）を濾過して、食品用水、飲料用水等の濾過処理水（二次給水）を製造する水処理システムが知られている。この種の水処理システムでは、造水装置としての濾過装置又は除鉄除マンガン装置（以下、「濾過装置等」ともいう）の前段において、一次給水に塩素剤溶液としての次亜塩素酸塩溶液が投入される。この次亜塩素酸塩溶液は、一次給水中の鉄、マンガン、アンモニア性窒素を酸化させる酸化剤及び殺菌剤を兼ねている。

上記のような水処理システムでは、二次給水に含まれる残留塩素濃度が一定に保たれるように、一次給水の流量に比例した量の次亜塩素酸塩溶液が一次給水に投入される。しかし、二次給水の残留塩素濃度は、一次給水における鉄、マンガン、アンモニア性窒素の濃度変動や、投入する次亜塩素酸塩溶液の劣化（有効塩素濃度の低下）等の要因により少なからず変動する。

従来、一次給水への薬剤の投入に関する技術として、二次給水の残留塩素濃度をフィードバックして、ＰＩＤコントローラ等により一次給水への次亜塩素酸塩溶液の投入量を自動制御する浄水水質制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１８７１８８号公報

一般に、保有水量の多い塔式の濾過装置等を備えた水処理システムでは、一次給水における次亜塩素酸塩溶液の投入量を変更してから二次給水の残留塩素濃度が変動するまでに時間を要する。すなわち、ＰＩＤコントローラ等により一次給水への次亜塩素酸塩溶液の投入量を自動調整しても、次亜塩素酸塩溶液を投入してから二次給水の残留塩素濃度が変動するまでの間に応答遅れが生じる。そのため、従来の水処理システムにおいては、二次給水における残留塩素濃度の変動を定常的に狭い範囲に収束させることが難しいという課題があった。

なお、水処理システムにおいて、濾過装置等の一次給水に供給される次亜塩素酸塩溶液の供給量、及び濾過装置等の二次給水に供給される次亜塩素酸塩溶液の供給量を、それぞれ個別に調整することにより、二次給水における残留塩素濃度の変動を定常的に狭い範囲に収束させることが考えられる。しかし、このような粗調整と微調整とを組み合わせた制御を行うには、濾過装置等の出口付近における二次給水の残留塩素濃度（粗調整のための濃度）を測定する残留濃度計と、需要箇所に送水される二次給水の残留塩素濃度（微調整のための濃度）を測定する残留濃度計とが必要となるため、設備コスト及び管理コストの増加を招くことになる。

従って、本発明は、コストの増加を抑制しつつ、濾過装置等の水槽部から送出される二次給水の残留塩素濃度を定常的に狭い範囲に収束させることができる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、所要の保有水量を有する水槽部と、一次給水を前記水槽部に供給する一次給水ラインと、前記一次給水ラインに塩素剤溶液を供給する前段塩素剤供給手段と、二次給水を前記水槽部から送出する二次給水ラインと、前記二次給水ラインに塩素剤溶液を供給する後段塩素剤供給手段と、前記二次給水ラインにおいて前記後段塩素剤供給手段よりも下流側を流通する二次給水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、（ｉ）前記残留塩素濃度測定手段で測定された測定残留塩素濃度値が予め設定された目標残留塩素濃度値となるように前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整し、（ｉｉ）前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲を外れる場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整する制御部と、を備える水処理システムに関する。

また、前記制御部は、前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲の上限値を超過する場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を増加させ、前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲の下限値に満たない場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を減少させることが好ましい。

また、本発明は、所要の保有水量を有する水槽部と、一次給水を前記水槽部に供給する一次給水ラインと、前記一次給水ラインに塩素剤溶液を供給する塩素剤供給手段と、二次給水を前記水槽部から送出する二次給水ラインと、前記二次給水ラインに塩素剤溶液の還元剤を供給する還元剤供給手段と、前記二次給水ラインを流通する二次給水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、（ｉ）前記残留塩素濃度測定手段で測定された測定残留塩素濃度値が予め設定された目標残留塩素濃度値となるように前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量を調整し、（ｉｉ）前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲を外れる場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整する制御部と、を備える水処理システムに関する。

また、前記制御部は、前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲の上限値を超過する場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を減少させ、前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲の下限値に満たない場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を増加させることが好ましい。

本発明によれば、コストの増加を抑制しつつ、濾過装置等の水槽部から送出される二次給水の残留塩素濃度を定常的に狭い範囲に収束させることができる水処理システムを提供することができる。

第１実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。制御部１００において一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の処理手順を示すフローチャートである。制御部１００Ａにおいて一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の処理手順を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る水処理システムの第１実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る水処理システム１の全体構成図である。図１に示すように、第１実施形態に係る水処理システム１は、加圧ポンプ２と、インバータ３と、濾過装置４と、貯水タンク５と、を備える。

また、水処理システム１は、流量計６と、第１薬剤タンク７と、前段塩素剤供給手段としての第１薬注ポンプ８と、第１吐出量チェッカ９と、第２薬剤タンク１０と、後段塩素剤供給手段としての第２薬注ポンプ１１と、第２吐出量チェッカ１２と、残留塩素濃度測定手段としての残留塩素計１３と、制御部１００と、を備える。図１では、電気的な接続の経路を破線で示す。

更に、水処理システム１は、一次給水ラインＬ１と、二次給水ラインＬ２と、第１薬剤供給ラインＬ３と、第２薬剤供給ラインＬ４と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、径路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

本明細書において、「一次給水」とは、所要の保有水量を有する濾過装置４に供給される水であって、且つ塩素剤溶液の供給対象となる水のことをいう。また、「二次給水」とは、濾過装置４から送出される水であって、且つ残留塩素濃度の測定対象となる水のことをいう。

一次給水ラインＬ１は、一次給水Ｗ１を濾過装置４に供給するラインである。一次給水ラインＬ１の上流側の端部は、一次給水Ｗ１の供給源（地下水、工業用水、河川水等）に接続されている。一次給水ラインＬ１の下流側の端部は、濾過装置４の一次給水導入口に接続されている。

加圧ポンプ２は、一次給水Ｗ１を吸入し、濾過装置４に向けて吐出する装置である。加圧ポンプ２は、インバータ３（後述）と電気的に接続されている。加圧ポンプ２には、インバータ３から周波数が変換された駆動電力が供給される。加圧ポンプ２は、供給された駆動電力の周波数（以下、「駆動周波数」ともいう）に応じた回転速度で駆動される。

インバータ３は、加圧ポンプ２に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路である。インバータ３は、制御部１００と電気的に接続されている。インバータ３には、制御部１００から電流値信号が入力される。インバータ３は、入力された電流値信号に対応する駆動周波数の駆動電力を加圧ポンプ２に出力する。

濾過装置４は、導入された一次給水Ｗ１中に含まれる不純物を除去して、二次給水Ｗ２を製造する造水装置である。濾過装置４は、濾過材（不図示）を収容するための水槽部を備える。この水槽部は、濾過材の空隙部及びフリーボード部の存在によって所要の保有水量を有する。水槽部は、加圧式の濾過装置においては、圧力タンクとされる。なお、一次給水Ｗ１中に含まれる不純物には、一次給水Ｗ１に元々含まれているもの（例えば、コロイド粒子）のほか、一次給水Ｗ１の溶存物質（例えば、第一鉄イオン）と次亜塩素酸塩溶液（塩素剤溶液）との反応により生成されたもの（例えば、水酸化第二鉄）がある。なお、マンガンイオンは、一次給水Ｗ１に投入した次亜塩素酸塩溶液だけでは酸化しにくいため、濾過材に担持させた触媒と接触酸化させることにより除去される。

二次給水ラインＬ２は、濾過装置４で製造された二次給水Ｗ２を、貯水タンク５を経て需要先（不図示）へ送出するラインである。二次給水ラインＬ２の上流側の端部は、濾過装置４の二次給水導出口に接続されている。二次給水ラインＬ２の下流側の端部は、二次給水Ｗ２の需要先（又は後処理装置）に接続されている。

貯水タンク５は、濾過装置４で製造された二次給水Ｗ２を、一時的に貯留する設備である。貯水タンク５は、二次給水ラインＬ２において、濾過装置４の下流側の近傍に設けられている。貯水タンク５に貯留された二次給水Ｗ２は、二次給水ラインＬ２を介して需要先へ送出される。

流量計６は、一次給水ラインＬ１を流通する一次給水Ｗ１の流量を計測する機器である。流量計６は、接続部Ｊ１において一次給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ１は、一次給水ラインＬ１において、加圧ポンプ２と接続部Ｊ２（後述）との間に配置されている。流量計６は、制御部１００と電気的に接続されている。流量計６で計測された一次給水Ｗ１の流量は、制御部１００へ検出信号として送信される。

第１薬剤タンク７は、一次給水ラインＬ１を流通する一次給水Ｗ１に供給する塩素剤溶液を貯留するタンクである。本実施形態における塩素剤溶液は、次亜塩素酸ナトリウム溶液に代表される次亜塩素酸塩溶液である。次亜塩素酸塩溶液は、一次給水Ｗ１に含まれる鉄、マンガン、アンモニア性窒素を酸化させる酸化剤、及び菌類等の殺菌剤を兼ねている。

第１薬注ポンプ８は、第１薬剤タンク７に貯留された塩素剤溶液を、第１薬剤供給ラインＬ３を介して一次給水ラインＬ１に供給する装置である。第１薬注ポンプ８は、第１薬剤タンク７に併設されている。第１薬注ポンプ８は、例えば、ダイヤフラムを電磁駆動力により往復運動させるダイヤフラムポンプにより構成される。第１薬注ポンプ８は、制御部１００と電気的に接続されている。第１薬注ポンプ８におけるダイヤフラムポンプの作動は、制御部１００から送信されるパルス信号により制御される。すなわち、第１薬注ポンプ８は、制御部１００からパルス信号が入力される毎に、そのパルス信号に対応する供給量の塩素剤溶液を、第１薬剤タンク７から一次給水ラインＬ１に供給する。

第１薬剤供給ラインＬ３は、第１薬剤タンク７と一次給水ラインＬ１との間を接続するラインである。第１薬剤供給ラインＬ３の上流側の端部は、第１薬注ポンプ８に接続されている。第１薬剤供給ラインＬ３の下流側の端部は、接続部Ｊ２において一次給水ラインＬ１に接続されている。接続部Ｊ２は、一次給水ラインＬ１において、接続部Ｊ１と濾過装置４との間に配置されている。第１薬剤供給ラインＬ３には、第１吐出量チェッカ９が設けられている。

第１吐出量チェッカ９は、第１薬剤供給ラインＬ３における塩素剤溶液の流通を検出する機器である。第１吐出量チェッカ９は、第１薬剤供給ラインＬ３において、第１薬剤タンク７と接続部Ｊ２との間に設けられている。第１吐出量チェッカ９は、制御部１００と電気的に接続されている。第１吐出量チェッカ９は、第１薬剤供給ラインＬ３における塩素剤溶液の流通を検出した場合には、制御部１００に検出信号を送信する。

第２薬剤タンク１０は、二次給水ラインＬ２を流通する二次給水Ｗ２に供給する塩素剤溶液を貯留するタンクである。第２薬剤タンク１０に貯留される塩素剤溶液は、第１薬剤タンク７に貯留される塩素剤溶液と実質的に同じである。

第２薬注ポンプ１１は、第２薬剤タンク１０に貯留された塩素剤溶液を、第２薬剤供給ラインＬ４を介して二次給水ラインＬ２に供給する装置である。第２薬注ポンプ１１は、第２薬剤タンク１０に併設されている。第２薬注ポンプ１１は、第１薬注ポンプ８と同じく、ダイヤフラムを電磁駆動力により往復運動させるダイヤフラムポンプにより構成される。第２薬注ポンプ１１は、制御部１００と電気的に接続されている。第２薬注ポンプ１１におけるダイヤフラムポンプの作動は、制御部１００から送信されるパルス信号により制御される。すなわち、第２薬注ポンプ１１は、制御部１００からパルス信号が入力される毎に、そのパルス信号に対応する供給量の塩素剤溶液を、第２薬剤タンク１０から二次給水ラインＬ２に供給する。

第２薬剤供給ラインＬ４は、第２薬剤タンク１０と二次給水ラインＬ２との間を接続するラインである。第２薬剤供給ラインＬ４の上流側の端部は、第２薬注ポンプ１１に接続されている。第２薬剤供給ラインＬ４の下流側の端部は、接続部Ｊ３において二次給水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ３は、二次給水ラインＬ２において、濾過装置４と接続部Ｊ４（後述）との間に配置されている。第２薬剤供給ラインＬ４には、第２吐出量チェッカ１２が設けられている。

第２吐出量チェッカ１２は、第２薬剤供給ラインＬ４における塩素剤溶液の流通を検出する機器である。第２吐出量チェッカ１２は、第２薬剤供給ラインＬ４において、第２薬剤タンク１０と接続部Ｊ３との間に設けられている。第２吐出量チェッカ１２は、制御部１００と電気的に接続されている。第２吐出量チェッカ１２は、第２薬剤供給ラインＬ４における塩素剤溶液の流通を検出した場合には、制御部１００に検出信号を送信する。

残留塩素計１３は、二次給水ラインＬ２において、第２薬注ポンプ１１（接続部Ｊ３）よりも下流側を流通する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度を測定する機器である。残留塩素計１３は、接続部Ｊ４において二次給水ラインＬ２に接続されている。接続部Ｊ４は、二次給水ラインＬ２において、接続部Ｊ３と貯水タンク５との間に配置されている。残留塩素計１３は、制御部１００と電気的に接続されている。残留塩素計１３で測定された二次給水Ｗ２の残留塩素濃度（以下、「測定残留塩素濃度値ＳＰ」ともいう）は、制御部１００へ検出信号として送信される。

本実施形態において、残留塩素計１３は、連続測定式（例えば、ポーラログラフ電極式）の残留塩素計である。水処理システム１の運転中において、残留塩素計１３は、検出信号として、常に４〜２０ｍＡの伝送信号を制御部１００へ出力する。

制御部１００は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部１００は、上述した水処理システム１を構成する各部を制御する。

制御部１００は、以下に説明するように、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量を調整すると共に、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量を調整する。

（１）一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量の調整
制御部１００は、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の予め設定された時間比投入量（以下、「供給量Ｚ_１」ともいう）に基づいて、第１薬注ポンプ８に必要な回数のパルス信号を出力する。これにより、一次給水ラインＬ１には、供給量Ｚ_１に応じた量の塩素剤溶液が第１薬注ポンプ８から供給される。なお、塩素剤溶液の供給量Ｚ_１は、例えば、システム管理者により予め設定された供給量である。また、時間比投入量とは、塩素剤溶液の単位時間当たりの投入量（例えば、ｍＬ／ｈ）である。

また、制御部１００は、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２（後述）が予め設定された範囲を外れる場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を調整する。

具体的には、制御部１００は、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させ、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。

なお、制御部１００は、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸ未満〜下限値Ｚ_ＭＩＮ以上の範囲にある場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を調整する制御を行わない。塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸ未満〜下限値Ｚ_ＭＩＮ以上の範囲にある場合に、制御部１００は、後述する二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２を調整する制御のみを行う。制御部１００において、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の動作については、後に詳述する。

（２）二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量の調整
制御部１００は、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰが予め設定された目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の時間比投入量（以下、「供給量Ｚ_２」ともいう）を調整する。なお、目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａは、例えば、システム管理者により予め設定された残留塩素濃度値である。

具体的には、制御部１００は、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰをフィードバック値とし、この測定残留塩素濃度値ＳＰが目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２を調整する。そして、制御部１００は、塩素剤溶液の調整した供給量Ｚ_２に基づいて、第２薬注ポンプ１１に必要な回数のパルス信号を出力する。これにより、二次給水ラインＬ２には、供給量Ｚ_２に応じた量の塩素剤溶液が第２薬注ポンプ１１から供給される。そのため、二次給水ラインＬ２において、接続部Ｊ３より下流側を流通する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度値は、目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように制御される。なお、供給量Ｚ_２の調整は、第２薬注ポンプ１１の供給位置から残留塩素計１３の測定位置までの間の配管容量等を考慮して、例えば２〜３分程度の緩やかな制御周期で行うのが好ましい。

このように、第１実施形態に係る水処理システム１においては、残留塩素計１３で測定された二次給水Ｗ２の測定残留塩素濃度値ＳＰに基づいて、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が調整される。

本実施形態に係る水処理システム１において、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を調整した場合に、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度は、濾過装置４の保有水量の影響により、２０分程度の周期で緩やかに変動する。一方、水処理システム１において、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２を調整した場合には、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度を、２分程度の周期で高速に変動させることができる。そのため、本実施形態に係る水処理システム１においては、濾過装置４の保有水量の影響により、一次給水ラインＬ１に塩素剤溶液を投入してから、二次給水ラインＬ２の残留塩素濃度が変動するまでの間に応答遅れが生じても、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度を高速に変動させることができる。

なお、制御部１００において、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２は、上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する所定の上限範囲及び下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない所定の下限範囲においても調整される。しかし、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１は、これら上限範囲及び下限範囲を超えて調整されることはない。一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が、これら上限範囲及び下限範囲を超える場合には、水処理システム１の動作が停止して、システム管理者に警告等が報知される。

次に、水処理システム１の制御部１００において、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の動作を、図２を参照しながら説明する。図２は、制御部１００において、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の処理手順を示すフローチャートである。図２に示すフローチャートの処理は、制御部１００のメモリ（不図示）に記憶された制御プログラムに基づいて実行される。また、図２に示すフローチャートの処理は、水処理システム１の運転中において、所定時間毎に繰り返し実行される。

図２に示すステップＳＴ１０１において、制御部１００は、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２を取得する。この供給量Ｚ_２は、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰが目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、制御部１００において調整された塩素剤溶液の供給量である。つまり、供給量Ｚ_２は、濃度フィードバック制御により微調整されている。

ステップＳＴ１０２において、制御部１００は、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の上限値Ｚ_ＭＡＸを超過するか否かを判定する。このステップＳＴ１０２において、制御部１００により、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０３へ移行する。また、ステップＳＴ１０２において、制御部１００により、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸを超過しない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０４へ移行する。

ステップＳＴ１０３（ステップＳＴ１０２：ＹＥＳ）において、制御部１００は、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させる。制御部１００は、塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を一定量又は一定の割合で増加させる。

このように、二次給水Ｗ２における塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する場合、すなわち、二次給水ラインＬ２への塩素剤溶液の供給量Ｚ_２がより多くなるのは、一次給水ラインＬ１における塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が不足しているためと考えられる。そのため、制御部１００は、二次給水Ｗ２における塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する場合には、一次給水ラインＬ１に供給する塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させる。

ステップＳＴ１０３の後、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ１０４（ステップＳＴ１０２：ＮＯ）において、制御部１００は、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の下限値Ｚ_ＭＩＮに満たないか否かを判定する。このステップＳＴ１０４において、制御部１００により、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ１０５へ移行する。また、ステップＳＴ１０４において、制御部１００により、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２がＺ_ＭＩＮを超過する（ＮＯ）と判定された場合に、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

ステップＳＴ１０５において、制御部１００は、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。制御部１００は、塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を一定量又は一定の割合で減少させる。

このように、二次給水Ｗ２における塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない場合、すなわち、二次給水ラインＬ２への塩素剤溶液の供給量Ｚ_２がより少なくなるのは、一次給水ラインＬ１における塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が過剰であるためと考えられる。そのため、制御部１００は、二次給水Ｗ２における塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない場合には、一次給水ラインＬ１に供給する塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。

ステップＳＴ１０５の後、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ１０１へリターンする）。

上述した第１実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

水処理システム１において、制御部１００は、二次給水Ｗ２の測定残留塩素濃度値ＳＰに基づいて、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２を調整する。そのため、水処理システムにおいては、濾過装置４の保有水量の影響により、一次給水ラインＬ１に塩素剤溶液を投入してから、二次給水ラインＬ２の残留塩素濃度が変動するまでの間に応答遅れが生じても、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度を高速に変動させることができる。また、水処理システム１において、制御部１００は、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２に応じて調整する。そのため、水処理システム１においては、濾過装置４の出口付近における二次給水Ｗ２の残留塩素濃度を測定する残留濃度計を設ける必要がないので、設備コスト及び管理コストの増加を抑制することができる。従って、本実施形態に係る水処理システム１においては、コストの増加を抑制しつつ、濾過装置４から送出される二次給水Ｗ２の残留塩素濃度を定常的に狭い範囲に収束させることができる。

また、水処理システム１において、制御部１００は、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の上限値Ｚ_ＭＡＸを超過する場合には、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させ、二次給水ラインＬ２に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_２が予め設定された範囲の下限値Ｚ_ＭＩＮに満たない場合には、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。そのため、水処理システム１によれば、塩素剤溶液の供給量Ｚ_２における上限値Ｚ_ＭＡＸ及び下限値Ｚ_ＭＩＮを適宜に設定することにより、濾過装置４から送出される二次給水Ｗ２の残留塩素濃度をより厳密に管理することができる。

また、水処理システム１によれば、二次給水ラインＬ２を流通する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度に応じて、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の過不足が適切に調整されるため、二次給水Ｗ２における水質の低下や薬剤の投入過多を最小限に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る水処理システムの第２実施形態について説明する。第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。そこで、第２実施形態では、図１を援用して、第２実施形態に特徴的な構成を中心に説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態と同一（又は同等）の構成については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。第２実施形態において特に説明しない箇所については、第１実施形態の説明が適宜に適用される。

図１に示すように、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、第２薬剤タンク１０Ａ、及び制御部１００Ａを備える点が第１実施形態と主に異なる。

第２薬剤タンク１０Ａは、二次給水ラインＬ２を流通する二次給水Ｗ２に供給する、塩素剤溶液の還元剤（以下、「還元剤」ともいう）を貯留するタンクである。本実施形態における還元剤は、重亜硫酸ナトリウム（ＳＢＳ）である。重亜硫酸ナトリウムは、塩素剤溶液の成分を分解する性質を有する薬剤である。二次給水ラインＬ２に還元剤を供給することにより、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度を調整、具体的には残留塩素濃度を下げることができる。

制御部１００Ａは、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の予め設定された供給量Ｚ_１に基づいて、第１薬注ポンプ８に必要な回数のパルス信号を出力する。これにより、一次給水ラインＬ１には、供給量Ｚ_１に応じた量の塩素剤溶液が第１薬注ポンプ８から供給される。

第２実施形態において、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１は、第１実施形態よりも多めに設定される。一次給水Ｗ１にマンガンが多く含まれる場合には、一次給水Ｗ１の残留塩素濃度を高く（１〜１．５ｍｇＣｌ／Ｌ程度）することにより、濾過装置４において、一次給水Ｗ１に含まれるマンガンをより多く除去できるからである。

また、制御部１００Ａは、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３（後述）が予め設定された範囲を外れる場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を調整する。

具体的には、制御部１００Ａは、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３が予め設定された範囲の上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過する場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させ、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３が予め設定された範囲の下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たない場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させる。

なお、制御部１００Ａは、二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸ未満〜下限値ＺＡ_ＭＩＮ以上の範囲にある場合には、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を調整する制御を行わない。還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸ未満〜下限値ＺＡ_ＭＩＮ以上の範囲にある場合に、制御部１００Ａは、後述する二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３を調整する制御のみを行う。制御部１００Ａにおいて、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増減させる場合の動作については、後に詳述する。

一方、一次給水Ｗ１に含まれるマンガンをより多く除去するために、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を多くすると、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度が高くなり過ぎてしまう。そのため、貯水タンク５においては、貯留する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度を低く（０．３ｍｇＣｌ／Ｌ程度）することが求められる。

そのため、制御部１００Ａは、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰが予め設定された目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の時間比投入量（以下、「供給量Ｚ_３」ともいう）を調整する。

具体的には、制御部１００Ａは、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰをフィードバック値とし、この測定残留塩素濃度値ＳＰが目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３を調整する。そして、制御部１００Ａは、調整した還元剤の供給量Ｚ_３に基づいて、第２薬注ポンプ１１に必要な回数のパルス信号を出力する。これにより、二次給水ラインＬ２には、供給量Ｚ_３に応じた量の還元剤が第２薬注ポンプ１１から供給される。そのため、二次給水ラインＬ２において、接続部Ｊ３より下流側を流通する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度値は、目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａ（例えば、０．３ｍｇＣｌ／Ｌ）となるように制御される。

なお、制御部１００Ａにおいて、還元剤の供給量Ｚ_３は、上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過する所定の上限範囲及び下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たない所定の下限範囲においても調整される。しかし、一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１は、これら上限範囲及び下限範囲を超えて調整されることはない。一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が、これら上限範囲及び下限範囲を超える場合には、水処理システム１Ａの動作が停止して、システム管理者に警告等が報知される。

次に、第２実施形態に係る水処理システム１Ａの制御部１００Ａにおいて、二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３を増減させる場合の動作を、図３を参照しながら説明する。図３は、制御部１００Ａにおいて、二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３を増減させる場合の処理手順を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、制御部１００Ａのメモリ（不図示）に記憶された制御プログラムに基づいて実行される。また、図３に示すフローチャートの処理は、水処理システム１Ａの運転中において、所定時間毎に繰り返し実行される。

図３に示すステップＳＴ２０１において、制御部１００Ａは、第２薬注ポンプ１１から二次給水ラインＬ２に供給される還元剤の供給量Ｚ_３を取得する。この供給量Ｚ_３は、残留塩素計１３で測定された測定残留塩素濃度値ＳＰが目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａとなるように、制御部１００Ａにおいて調整された還元剤の供給量である。つまり、供給量Ｚ_３は、濃度フィードバック制御により微調整されている。

ステップＳＴ２０２において、制御部１００Ａは、還元剤の供給量Ｚ_３が予め設定された範囲の上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過するか否かを判定する。このステップＳＴ２０２において、制御部１００Ａにより、還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過する（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０３へ移行する。また、ステップＳＴ２０２において、制御部１００Ａにより、還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過しない（ＮＯ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０４へ移行する。

ステップＳＴ２０３（ステップＳＴ２０２：ＹＥＳ）において、制御部１００Ａは、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。制御部１００Ａは、塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を一定量又は一定の割合で減少させる。

このように、二次給水Ｗ２における還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過する場合、すなわち、二次給水ラインＬ２への還元剤の供給量Ｚ_３がより多くなるのは、一次給水ラインＬ１における塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が過剰であるためと考えられる。そのため、制御部１００Ａは、二次給水Ｗ２における還元剤の供給量Ｚ_３が上限値ＺＡ_ＭＡＸを超過する場合には、一次給水ラインＬ１に供給する塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を減少させる。

ステップＳＴ２０３の後、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

一方、ステップＳＴ２０４（ステップＳＴ２０２：ＮＯ）において、制御部１００Ａは、還元剤の供給量Ｚ_３が予め設定された範囲の下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たないか否かを判定する。このステップＳＴ２０４において、制御部１００Ａにより、還元剤の供給量Ｚ_３が下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たない（ＹＥＳ）と判定された場合に、処理はステップＳＴ２０５へ移行する。また、ステップＳＴ２０４において、制御部１００Ａにより、還元剤の供給量Ｚ_３がＺ_ＭＩＮを超過する（ＮＯ）と判定された場合に、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

ステップＳＴ２０５（ステップＳＴ２０４：ＹＥＳ）において、制御部１００Ａは、第１薬注ポンプ８から一次給水ラインＬ１に供給される還元剤の供給量Ｚ_１を増加させる。制御部１００Ａは、塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を一定量又は一定の割合で増加させる。

このように、二次給水Ｗ２における還元剤の供給量Ｚ_３が下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たない場合、すなわち、二次給水ラインＬ２への還元剤の供給量Ｚ_３がより少なくなるのは、一次給水ラインＬ１における塩素剤溶液の供給量Ｚ_１が不足しているためと考えられる。そのため、制御部１００は、二次給水Ｗ２における還元剤の供給量Ｚ_３が下限値ＺＡ_ＭＩＮに満たない場合には、一次給水ラインＬ１に供給する塩素剤溶液の供給量Ｚ_１を増加させる。

ステップＳＴ２０５の後、本フローチャートの処理は終了する（ステップＳＴ２０１へリターンする）。

上述した第２実施形態に係る水処理システム１Ａにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、水処理システム１Ａにおいては、一次給水Ｗ１に含まれるマンガンをより多く除去するために、一次給水Ｗ１の残留塩素濃度を高くした場合でも、二次給水Ｗ２の残留塩素濃度に応じて還元剤が供給されるので、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度が高くなり過ぎるのを抑制することができる。そのため、水処理システム１Ａにおいては、貯水タンク５において、貯留する二次給水Ｗ２の残留塩素濃度を適切な値に維持することができる。

また、第２実施形態に係る水処理システム１Ａは、一次給水Ｗ１に含まれるマンガンをより多く除去したい場合に限らず、二次給水Ｗ２の目標残留塩素濃度値ＳＰ_Ａをより低くしたい場合において、二次給水Ｗ２における残留塩素濃度を適切に調整することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、造水装置として、濾過装置４を用いた例について説明した。しかし、造水装置としては、これに限らず、例えば、除鉄除マンガン装置や限外濾過膜，精密濾過膜等を有する膜分離装置であってもよい。

また、上記実施形態では、薬注ポンプをダイヤフラムポンプにより構成する例について説明した。これに限らず、薬剤を定量的に吐出可能な構成であれば、薬注ポンプを他の形式のポンプにより構成してもよい。

また、上記実施形態では、塩素剤溶液等の供給量を時間比投入量［ｍＬ／ｈ］として説明した。これに限らず、一次給水Ｗ１の流量に比例した投入量、すなわち流量比投入量［ｍＬ／ｍ^３］としてもよい。

１，１Ａ水処理システム
４濾過装置（水槽部）
７第１薬剤タンク
８第１薬剤ポンプ（前段塩素剤供給手段）
１０，１０Ａ第２薬剤タンク
１１第２薬剤ポンプ（前段塩素剤供給手段、還元剤供給手段）
１３残留塩素計（残留塩素濃度測定手段）
１００，１００Ａ制御部
Ｌ１一次給水ライン
Ｌ２二次給水ライン
Ｗ１一次給水
Ｗ２二次給水

Claims

所要の保有水量を有する水槽部と、
一次給水を前記水槽部に供給する一次給水ラインと、
前記一次給水ラインに塩素剤溶液を供給する前段塩素剤供給手段と、
二次給水を前記水槽部から送出する二次給水ラインと、
前記二次給水ラインに塩素剤溶液を供給する後段塩素剤供給手段と、
前記二次給水ラインにおいて前記後段塩素剤供給手段よりも下流側を流通する二次給水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、
（ｉ）前記残留塩素濃度測定手段で測定された測定残留塩素濃度値が予め設定された目標残留塩素濃度値となるように前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整し、（ｉｉ）前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲を外れる場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整する制御部と、
を備える水処理システム。
前記制御部は、前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲の上限値を超過する場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を増加させ、前記後段塩素剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量が予め設定された範囲の下限値に満たない場合には、前記前段塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を減少させる、
請求項１に記載の水処理システム。
所要の保有水量を有する水槽部と、
一次給水を前記水槽部に供給する一次給水ラインと、
前記一次給水ラインに塩素剤溶液を供給する塩素剤供給手段と、
二次給水を前記水槽部から送出する二次給水ラインと、
前記二次給水ラインに塩素剤溶液の還元剤を供給する還元剤供給手段と、
前記二次給水ラインを流通する二次給水の残留塩素濃度を測定する残留塩素濃度測定手段と、
（ｉ）前記残留塩素濃度測定手段で測定された測定残留塩素濃度値が予め設定された目標残留塩素濃度値となるように前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量を調整し、（ｉｉ）前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲を外れる場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を調整する制御部と、
を備える水処理システム。
前記制御部は、前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲の上限値を超過する場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を減少させ、前記還元剤供給手段から前記二次給水ラインに供給される還元剤の供給量が予め設定された範囲の下限値に満たない場合には、前記塩素剤供給手段から前記一次給水ラインに供給される塩素剤溶液の供給量を増加させる、
請求項３に記載の水処理システム。