JP6829493B1

JP6829493B1 - 砂ろ過槽付き色度・濁度計

Info

Publication number: JP6829493B1
Application number: JP2019228106A
Authority: JP
Inventors: 博文本村; 小林　宏至; 宏至小林; 晃伸松永
Original assignee: 日本電色工業株式会社
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: JP2021096179A

Abstract

【課題】砂ろ過槽を逆流洗浄するに際して、洗浄水の使用量を節約し、浄水場に設ける色度測定設備の維持コストを削減する。【解決手段】原水が供給される少なくとも２個の砂ろ過槽２と、砂ろ過槽で原水がろ過された測定水が供給される色度・濁度計３とを備え、一つの砂ろ過槽から色度・濁度計へ測定水を供給しながら、他の砂ろ過槽を浄水で逆流洗浄する砂ろ過槽付き色度・濁度計１において、砂ろ過槽に浄水を供給する流路を開閉する浄水供給弁ＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３を備えると共に、浄水供給弁を開閉制御する制御部４を備え、制御部は、色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えた場合に、浄水供給弁を開にする。【選択図】図１

Description

本発明は、砂ろ過槽付きの色度・濁度計に関するものである。

浄水場などで河川水などの原水から水道水を作る工程において、原水の色度を測定し、その色度の濃度に応じて薬品投入量をコントロールすることが行われている。原水の色度を測定する際には、色度計の前段にろ過槽を配置し、色度測定の前処理としてある程度の濁質分をろ過して除去することが行われている。

また、本出願人の先行技術として、原水が供給される少なくとも２個の砂ろ過槽と、この砂ろ過槽でろ過された測定水が供給される測定セルを備えた色度測定部と、砂ろ過槽と色度測定部を支持する支持枠とを備え、一つの砂ろ過槽から色度測定部への測定水の供給を継続しながら、他の砂ろ過槽を浄水で逆流洗浄するように、砂ろ過槽でろ過された測定水を色度測定部に供給する流路と、砂ろ過槽の下部にそれぞれ接続されると共に測定セルに接続される分岐した浄水の供給流路に設けた複数の制御弁を制御する砂ろ過槽付きの色度計が提案されている（下記特許文献１参照）。

特許第６４１１６８８号公報

前述した従来技術において、原水の色度測定は、ろ過によって原水から高濃度濁質分が除去されていることを前提にして行われているので、原水にどの程度の濁質分が含まれているかを把握することができない。砂ろ過槽には補足率があり、一般に補足率８０％の場合には２０％が砂ろ過槽を通過することになり、原水の濁度が高い場合には、ろ過後の濁度もそれなりに高くなる。

このため、砂ろ過槽の逆流洗浄は、原水の濁度が把握されていない状況では、定期的に行わざるを得ず、原水に多くの濁質が含まれていない状態が継続して、砂ろ過槽がそれ程汚れていない状態であっても、定期的かつ頻繁に逆流洗浄を行っている。これにより、大雨等によって原水に濁質が多く含まれる状態が継続する場合を除けば、砂ろ過槽を逆洗浄する洗浄水が過剰に費やされてしまう問題があった。

本発明は、砂ろ過槽付きの色度計に濁度測定機能を付加して、前述した問題を解決することを目的としている。すなわち、砂ろ過槽を逆流洗浄するに際して、洗浄水の使用量を節約し、浄水場に設ける色度測定設備の維持コストを削減すること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明を、以下の構成を具備するものである。
原水が供給される少なくとも２個の砂ろ過槽と、該砂ろ過槽で原水がろ過された測定水が供給される色度・濁度計の測定セルとを備え、一つの前記砂ろ過槽から前記測定セルへ測定水を供給しながら、他の前記砂ろ過槽を浄水で逆流洗浄する砂ろ過槽付き色度・濁度計において、前記砂ろ過槽に浄水を供給する流路を開閉する砂ろ過槽用浄水供給弁及び前記測定セルに浄水を供給する流路を開閉する測定セル用浄水供給弁を備えると共に、前記砂ろ過槽用浄水供給弁及び前記測定セル用浄水供給弁を開閉制御する制御部を備え、前記制御部は、前記砂ろ過槽及び前記測定セルに対して定期的な洗浄サイクルを与えるものであり、かつ、前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えた場合に前記砂ろ過槽用浄水供給弁を開にし、前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えない場合に前記砂ろ過槽用浄水供給弁を閉にする一方で、前記測定セル用浄水供給弁については前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えたか否かに関わらず定期的に開にすることを特徴とする砂ろ過槽付き色度・濁度計。

このような特徴を有する本発明は、砂ろ過槽付きの色度計に濁度測定機能を追加して改良したものであり、砂ろ過槽にてろ過された測定水の濁度を測定し、測定された濁度が設定値を超えた場合に砂ろ過槽を逆流洗浄するようにしたので、洗浄水の使用量を節約し、浄水場に設ける色度測定設備の維持コストを削減することができる。

本発明の実施形態に係る砂ろ過槽付き色度・濁度計の構成例を示した説明図。制御部の第１の制御フロー例を示した説明図。制御部の第２の制御フロー例を示した説明図。実施例のタイムチャート（（ａ）が測定水の濁度が設定値を超えている場合、（ｂ）が測定水の濁度が設定値を超えていない場合）。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１に示すように、砂ろ過槽付き色度・濁度計１は、少なくとも２個の砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）と、色度・濁度計３と、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）を逆流洗浄するための浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２と、色度・濁度計３の測定セルに砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）でろ過された測定水を供給するための測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５と、色度・濁度計３の測定セルに洗浄用或いはゼロ校正用の浄水を供給する浄水供給弁ＳＶ３と、浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３と測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５を開閉制御する制御部４とを備えている。

砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）には、原水供給流路１０により原水（河川水など）が上方から供給され、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の下方には、ろ過した水（測定水）を色度・濁度計３に供給する測定水供給流路１１が接続されている。また、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の下方には、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）を逆流洗浄するための浄水（洗浄水）が供給される浄水供給流路１２が接続されている。

浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２は、浄水供給流路１２に設けられ、測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５は、測定水供給流路１１に設けられている。また、浄水供給弁ＳＶ３は、浄水供給流路１２と測定水供給流路１１をダイレクトに接続するバイパス流路１３に設けられている。

色度・濁度計３は、図示省略しているが、流動する測定水で満たされる測定セルと、測定セルに測定用の光を入射する測定光源（ＬＥＤなど）と、測定セルを通過した光を受光する受光素子と、受光素子の出力を演算処理する演算処理部などを備えている。色度・濁度計３が測定した測定水の濁度の測定結果は、制御部４に出力される。

このような砂ろ過槽付き色度・濁度計１によると、測定水の色度と濁度を測定する際には、浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３を閉じて、測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５の一方又は両方を開くことで、原水を砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）でろ過した測定水が色度・濁度計３の測定セル内に継続的に供給される。供給された測定水は、測定後には排出流路１４から排水される。

そして、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）を逆流洗浄する際には、洗浄対象の砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）に繋がる測定水供給流路１１の測定水供給弁ＳＶ４又はＳＶ５が閉じられ、洗浄対象の砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）に繋がる浄水供給流路１２の浄水供給弁ＳＶ１又はＳＶ２が開かれて、洗浄用の浄水が下方から砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）に供給される。砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）を洗浄した水は、砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）の上部に設けられているオーバーフロー口２ａから排水される。

制御部４は、少なくとも２個設けられている砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の一方（例えば、砂ろ過槽２（２Ａ））が逆流洗浄されている時には、他方（例えば、砂ろ過槽２（２Ｂ））が測定水を色度・濁度計３に供給するように、浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２と測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５を制御している。これによって、一つの砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）の逆流洗浄中であっても、常時、原水をろ過した測定水が色度・濁度計３に供給されて、色度と濁度が継続的に測定される。

制御部４には、色度・濁度計３が測定した濁度が常時入力されており、制御部４では、設定されたしきい値（設定値）と測定された濁度（濁度測定値）とを比較する演算処理が行われている。そして、濁度測定値が設定値を超えた場合に、制御部４が浄水供給弁ＳＶ１又はＳＶ２を開にし、少なくとも一つの砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）の逆流洗浄が行われる。

制御部４は、濁度測定値が設定値を超えない場合には、砂ろ過槽２に洗浄水を供給する全ての浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２を閉にし、全ての測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５を開にする。これにより、測定水の濁度が設定値を超えたとき（逆流洗浄が必要になったとき）だけ、逆流洗浄が行われることになり、浄水の使用量を節約することができる。

制御部４にて設定される設定値（しきい値）は、例えば測定濁度値が２度以下という綺麗な状態が継続する場合は逆流洗浄時間が到達しても実施せず、２〜５度というような中程度濃度状態が継続する間はスキップ回数を数回（例えば５回）にするなど装置が判断することが出来る。また測定濁度値が数十度と高濃度値を継続する間は逆流洗浄時間が到達するたびに（そのつど）逆流洗浄を行う。これら設定値（しきい値）は測定場所の水質状況に応じて任意に設定できる。

また、制御部４の制御例としては、濁度測定値が設定値を超えた場合には、必ず砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）を逆流洗浄するが、濁度測定値が設定値を超えない場合であっても、長時間色度・濁度の測定を継続した場合には、所定のタイミングで浄水供給弁ＳＶ１又はＳＶ２を開にして砂ろ過槽２（２Ａ又は２Ｂ）を逆流洗浄する制御を行っても良い。

制御部４における制御フロー例を図２にて説明する。原水が砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）に供給されてオーバーフロー口２ａのオーバーフローが確認されている状態で、測定が開始されると、浄水供給弁ＳＶ３を開にして浄水を測定セルに通水し（ステップＳ０１）、測定セルの洗浄を行い、測定セルを浄水で置換した後（ステップＳ０２）、色度・濁度計のゼロ校正を行う（ステップＳ０３）。

その後、測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５の一方又は両方を開にし（ステップＳ０４）、色度・濁度計３に測定水を通水して（ステップＳ０４）、測定セルを測定水で置換した後（ステップＳ０５）、色度・濁度測定を行う（ステップＳ０６）。その後はタイマーの計時を行い、設定された逆流洗浄のタイミングまで色度・濁度の測定を継続する（ステップＳ０７：ＮＯ）。

色度・濁度の測定を継続している際に、設定された逆流洗浄のタイミングになると（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、色度・濁度計３から出力された濁度測定値を設定値と比較する（ステップＳ０８）。この比較で濁度測定値が設置値を超えていない場合（ステップＳ０８：ＮＯ）、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の逆流洗浄は不要であると判断して、色度・濁度の測定を継続する。

そして、設定された逆流洗浄のタイミングになり（ステップＳ０７：ＹＥＳ）、濁度測定値が設定値を超えた場合には（ステップＳ０８：ＹＥＳ）、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の逆流洗浄が必要であると判断し、洗浄対象の砂ろ過槽２（２Ａ）側の測定水供給弁ＳＶ４を閉じ（ステップＳ０９）、洗浄対象の砂ろ過槽２（２Ａ）側の浄水供給弁ＳＶ１を開いて（ステップＳ１０）、逆流洗浄を行う（洗浄対象が砂ろ過槽２（２Ｂ）の場合には、測定水供給弁ＳＶ５，浄水供給弁ＳＶ２が制御対象になる。）。

逆流洗浄は設定時間継続され（ステップＳ１１：ＮＯ）、設定時間が経過すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、浄水供給弁ＳＶ１を閉じて（ステップＳ１２）、逆流洗浄を終了する。その後は、前述したステップＳ０１〜ステップ０３にて測定セル内のゼロ校正を行った後、測定水供給弁ＳＶ４を開いて（ステップＳ０４、洗浄対象が砂ろ過槽２（２Ｂ）の場合には、測定水供給弁ＳＶ５が制御対象になる。）、洗浄済みの砂ろ過槽２（２Ａ）を用いた測定水を測定セルに通水し、測定セル内の測定水を安定化させる置換時間を確保した後（ステップＳ０５）、洗浄済みの砂ろ過槽２（２Ａ）にてろ過された測定水で色度・濁度測定を行う（Ｓ０６）。

図３は、制御部４による他の制御フロー例を示している。この例でも、ステップＳ０１からステップＳ１２の各ステップの動作は前述した例と同様である。この例では、ステップＳ０８の比較で、濁度測定値が設定値を超えた場合に（ステップＳ０８：ＹＥＳ）、ステップＳ０９〜ステップＳ１１にて逆流洗浄を行うことは前述した例と同様であるが、ステップＳ０８の比較で、濁度測定値が設定を超えない場合に（ステップＳ０８：ＮＯ）、スキップ回数をカウントし（Ｓ１３）、スキップ回数が設定回に達しない場合は（ステップＳ１３：ＮＯ）、逆流洗浄を行わず、スキップ回数が設定回数に達した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、濁度測定値が設置値を超えていなくても、ステップＳ０９〜ステップＳ１１にて逆流洗浄を行う。

図４は、実施例のタイムチャートを示している。図示の（ａ）は、測定水の濁度（濁度測定値）が設置値を超えている場合であり、この場合は、１サイクルの中で定期的に浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２が開になって、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の逆流洗浄が行われる。

この際には、１サイクルの最初の「Ａ」区間で、浄水供給弁ＳＶ３を開にして浄水を測定セルに流入させ、セル内部の洗浄を行う。一定時間セル内部の洗浄を行った後、測定光源（ＬＥＤ）を点灯して、ゼロ校正を実施し、色度・濁度測定におけるゼロベースを設定する。

次に、浄水供給弁ＳＶ３を閉にして、測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５を開にすることで、測定水を色度・濁度計３の測定セル内に供給する。浄水供給弁ＳＶ３を閉にして測定水弁ＳＶ４，ＳＶ５を開にしてから、一定時間ｔ経過後に、再び測定光源を点灯し（複数回点灯測定し平均値を算出）、測定水の色度・濁度を測定する（図示１サイクルの「Ｂ」区間参照）。

そして、次の「Ｃ」区間で、一つの砂ろ過槽２（２Ａ）側の測定水供給弁ＳＶ４を閉して、浄水供給弁ＳＶ１を開にすることで、砂ろ過槽２（２Ａ）の逆流洗浄を行う。この砂ろ過槽２（２Ａ）に対する逆流洗浄の間（１サイクルの「Ｃ」区間）、他方の砂ろ過槽２（２Ｂ）側の測定水供給弁ＳＶ５は開状態を維持しているので、砂ろ過槽２（２Ｂ）でろ過された測定水は色度・濁度計３の測定セル内に供給され続けている。これによって、一つの砂ろ過槽２（２Ａ）の逆流洗浄が行われている間も色度・濁度測定は継続されている。

その後は、図示の１サイクルの「Ｄ」区間に示すように、一定時間、測定水供給弁ＳＶ４，ＳＶ５が共に開になり、両方の砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）でろ過された測定水が色度・濁度計３に供給されて、色度・濁度測定が引き続き継続される。

その次のタイミング、（図示の１サイクルの「Ｅ」区間）で、砂ろ過槽２（２Ｂ）側の測定水供給弁ＳＶ５を閉にして、浄水供給弁ＳＶ２を開にすることで、砂ろ過槽２（２Ｂ）の逆流洗浄を行う。この砂ろ過槽２（２Ｂ）に対する逆流洗浄の間（図示の１サイクルの「Ｅ」区間）、他方の砂ろ過槽２（２Ａ）側の測定水供給弁ＳＶ４は開状態を維持しているので、砂ろ過槽２（２Ａ）でろ過された測定水は色度・濁度計３に供給され続けている。これによって、砂ろ過槽２（２Ｂ）の逆流洗浄が行われている間も色度・濁度測定は継続されている。

以上の１サイクルが終了すると、次のサイクルの「Ａ」区間に入り、前述した動作が繰り返される。これに対して、図示の（ｂ）に示すように、測定水の濁度（濁度測定値）が設定値を超えていない場合には、１サイクルの間で、常時、浄水供給弁ＳＶ１，ＳＶ２が閉状態になっており、濁度測定値が設定値を超えていない各サイクルでは、逆流洗浄が行われず、図示の「Ａ」区間を除いた区間で継続して色度・濁度測定が継続される。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る砂ろ過槽付き色度・濁度計１は、砂ろ過槽２（２Ａ，２Ｂ）の逆流洗浄を必要に応じて行いながら、継続して原水をろ過した測定水の色度・濁度を継続して測定することができる。そして、逆流洗浄による浄水の利用を必要最小限に抑えることができるので、洗浄水の使用量を節約し、浄水場に設ける色度測定設備の維持コストを削減することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：砂ろ過槽付き色度・濁度計，
２（２Ａ，２Ｂ）：砂ろ過槽，２ａ：オーバーフロー口，
３：色度・濁度計，４：制御部，
ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３：浄水供給弁，ＳＶ４，ＳＶ５：測定水供給弁，
１０：原水供給流路，１１：測定水供給流路，１２：浄水供給流路，
１３：バイパス流路，１４：排水流路

Claims

原水が供給される少なくとも２個の砂ろ過槽と、該砂ろ過槽で原水がろ過された測定水が供給される色度・濁度計の測定セルとを備え、一つの前記砂ろ過槽から前記測定セルへ測定水を供給しながら、他の前記砂ろ過槽を浄水で逆流洗浄する砂ろ過槽付き色度・濁度計において、
前記砂ろ過槽に浄水を供給する流路を開閉する砂ろ過槽用浄水供給弁及び前記測定セルに浄水を供給する流路を開閉する測定セル用浄水供給弁を備えると共に、前記砂ろ過槽用浄水供給弁及び前記測定セル用浄水供給弁を開閉制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記砂ろ過槽及び前記測定セルに対して定期的な洗浄サイクルを与えるものであり、かつ、前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えた場合に前記砂ろ過槽用浄水供給弁を開にし、前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えない場合に前記砂ろ過槽用浄水供給弁を閉にする一方で、前記測定セル用浄水供給弁については前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えたか否かに関わらず定期的に開にすることを特徴とする砂ろ過槽付き色度・濁度計。
前記砂ろ過槽からの測定水を前記測定セルへ供給する流路を開閉する測定水供給弁を備え、
前記制御部は、
一つの前記砂ろ過槽に浄水を供給する前記砂ろ過槽用浄水供給弁を開にした場合に、当該砂ろ過槽から前記測定セルに測定水を供給する前記測定水供給弁を閉にし、他の前記砂ろ過槽からの測定水を前記測定セルへ供給する前記測定水供給弁を開にして、当該他の砂ろ過槽に浄水を供給する前記砂ろ過槽用浄水供給弁を閉にすることを特徴とする請求項１記載の砂ろ過槽付き色度・濁度計。
前記制御部は、前記色度・濁度計が測定した濁度が設定値を超えない場合であっても、一定時間色度・濁度の測定が継続された場合には、前記砂ろ過槽用浄水供給弁を開にすることを特徴とする請求項１または２記載の砂ろ過槽付き色度・濁度計。