JPH01139109A - 浄水場における凝集剤注入制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、浄水場における凝集剤注入制御装置に係り、
特に水質の変動時でも良好な凝集剤注入制御を行い、安
定した処理水を確保することを可能とした凝集剤注入制
御装置こＬに関する。

〔従来の技術〕

従来の凝集剤注入制御装置は、原水の温度及びアルカリ
度を測定し、これと浄水場の過去の運転実績データを解
析することにより、ある関数を算出し凝集剤注入率を求
める方法と、特開昭５３−１３０８４９号に記載のよう
に原水濁度より原水のｌｉ′Ｌ位体積当りの濁質の表面
積を求め、この表面積により凝集剤の注入率を算出する
方法がある。

どちらにおいても、原水の水質による凝集剤注入制御で
あり、注入後のフロックの状態を測定しこれにより制御
するのでは、浄水場の規模により多少異なるが原水流入
からフロック形成まで時間遅れが生ずる為、原水の急激
な変動時に対応できないことによる。

しかし、良好なフロックを形成するための要因として原
水の潤度、アルカリ度以外に種々の要因があることが一
般的に知られており、これらについてはその浄水場の長
年の容積データを解析することにより定数を算出し詠集
剤の注入率を決定するフィードフォワード方式が行なわ
れていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第２図は、一般的な浄水場における原水の浄化工程を示
す構成図である。

河川１より取水された原水は着水井２に導かれ、塩素８
を注入し殺菌、酸化を行うと共にアルカリ剤９を注入し
ＰＨ副調整行う。

混和７１！Ｉ３では、着水井２から流入する水質に対応
して凝集剤１０を注入し急速攪拌する。この段階で原水
中の濁質は凝集し、微細なフロックを形成する。フロッ
ク形成池５では緩速攪拌が行われ、大きなフロックを形
成する。沈殿池５ではこの成長したフロックを沈殿させ
濾過池６に送る。濾過池では沈殿池で除去できなかった
微粒子を除去し配水池７に送り各需要家に配水する。

以上述べたように、浄水場における浄化工程においては
凝集剤１０による原水中の微粒子の凝集沈殿処理と濾過
池６における濾過処理が大きな役割を果たしていること
が知られているが特に、凝集沈殿処理が適切に行われな
いと濾過池６で濾過砂の！］詰りか生じ清澄水が得られ
なくなる等の問題が生ずるため、混和池３に注入する凝
集剤１０を原水の水質に対応して適切な址だけ注入する
ことが重要となってくる。

次に浄水場における凝集沈殿メカニズムを凝集剤として
通常使用されている硫酸ばん土を例にとり説明する。液
中に注入された硫酸ばん土（ＡＱ２（ＳＯ４）３）　　
は、アルカリの存在下で次の式に従って加水分解される
ことが知られている。

Ａ　Ｑ　（Ｏｒ（）ａ ↓ Ａ　Ｑ　２（Ｓ　０４）３　−÷　ＡＱ（０１（）３↓ ＡＱ３＋ 生成したアルミニウムイオン、ＡＱａ＋や水酸化アルミ
ニウム、　Ａ　Ｑ　（ＯＨ）３は第３図に模擬的に示し
たように、原水中の微粒子３０（通常負に帯電）に吸着
されたり、これらを相互に凝集させる作用をし、最終的
にはフロック状の凝集沈殿物を形成する（第３図中３１
はＡＱａ＋イオンやＡＱ（ＯＨ）３を示す。）。

一般に浄水場では、原水の濁度とアルカリ度を測定し次
に示す式により凝集剤の注入率を求めている。

Ｄ＝ｃＴｅ＋ｄＡ’ 但し、Ｄ＝凝集剤注入率 Ｔ：原水濁度 Ａ：原水アルカリ度 ｃ、ｄ、ｅ、ｆ　：浄水場固有の定数 この算出式は、長年蓄積されてきた運転データをもとに
統計的手法を用いて算出したものである。

この為平常時、すなわち水質の変動速度が小さく安定し
た水質の場合は、試行錯誤的に前述の式の定数を修正す
ることで対応できた。しかし、降雨。

洪水１台風時のように水質が時々刻々変化するような場
合には統計的手法でもとめた算出式では水質の変動には
対応できない場合があった。

また、原水濁度、原水アルカリ度の他に濁度の表面積を
算出し、この表面積に応じて凝集剤の注入率を決定する
方法もあるが、同様に凝集効果の要因が原水濁度、ＪＭ
水アルカリ度＋　（ｖＪ度の表面積の他にも存在するこ
とが一般的に知られており、同様に急激な水質の変動に
対応できない場合があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決すべく原水の水質の
みで凝集剤注入率を求めるのではなく、実際に急速混和
池で凝集剤注入後のマイクロフロックの状態を測定する
ことにより凝集剤注入率を求める方式である為、常にフ
ロックの状態を最適に保持できる浄水場の凝集剤注入制
御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、凝集剤の注入制御を原水濁度、原水アルカ
リ度等の原水の水質に、過去の浄水場固有の蓄積データ
を分析し注入率を求めるのではなく、実際に凝集剤注入
後のフロックの状態を測定することで凝集剤の注入量を
決定する方式が考えられる。

しかし、急速混和池で原水と凝集剤を攪拌しフロック形
成池で成長したフロックを観」すす°るのでは、原水流
入からフロック形成池までの時間遅れが大きい為、急速
混和池で凝集剤注入直後のマイクロフロックの状態を凝
集度分析装置で測定することにより、最適なフロックを
形成する凝集剤注入制御方式が達成される。

〔作用〕

マイクロフロックの凝集度分析装置について第４図によ
り説明する。この装置は一般に公知されている。内径１
ｍ程度の光を透すパイプ３３を流れる液体３７に光３２
を照射し、単位時間に光を通過する粒子数及び粒子径の
変化を液体通過後の光の強さの変化から求めるものであ
る。液体通過後の光の強さは受光部３４で検出し、変換
器３５により光を電圧信号に変換する。この電圧信号の
波形をグラフで表わしたものが第５図である。グラフに
示されるように電圧波形は値の大きいＤＣ成分と小さい
ＡＣ成分から成っている。ＤＣ値は液体の平均調度を示
しＡＣ値は粒子の偏存度、大きさに関連している。この
ＤＣ成分を分離してＡＣ成分を増巾してＲＭＳ　（Ｒｏ
ｏｔ　ｍｅａｎ　５ｑｕａｒｅ）値を求めて液体の凝集
度の指標とする。

第６図にＲＭＳ値とカオリン濃度の関係の実験結果をグ
ラフで示す。横軸にカオリン濃度を示し。

縦軸には液体を流すパイプの汚れが測定値に及ぼす影響
を除去するため、１セＡＴ丁０　　（ＩＯＸＲＭＳ／Ｄ
Ｃ）値を用いる。第６図からも明らかなように濃度とＲ
ＡＴＩＯ値は強い相関関係があることがわかる。つまり
、液体中の濃度が低い場合にはＲＡＴＩＯ値は小さい値
を示し濃度が高くなるに従ってＲＡＴＩＯ値は増加して
いる。

次に、凝集度分析装置を用いた凝集剤注入制御方式につ
いて述べる。河川等より導かれた原水は、まず着水井に
入りアルカリ剤、塩素により水質を調整された後、急速
混和池に導かれる。ここで凝集剤を注入し急速攪拌した
後、フロック形成池においてフロックを成長させ沈殿池
で成長したフロックは沈殿し除去される。この過程の中
で急ｉ！ｔ！混和池で凝集剤注入、攪拌されマイクロフ
ロックを形成した時点でサンプリングポンプにより凝集
水を抽出し凝集度分析装置に導きマイクロフロックを測
定し最も凝集効果のある注入量を算出する。

第７図は、凝集剤注入量とＲＡＴＩＯの関係を示すグラ
フである。つまり、注入量が最適注入率に比べて低い場
合はマイクロフロックの形成も進まずＲＡＴＩＯ値は低
い値を示すが、注入量が増加するに従いＲＡｔＩＯ値は
増加し、ある値を境に一定もしくは減少する。この時の
ＲＡＴＩＯ値の最大となった点が凝集剤の最適注入量と
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図において第２図と同符号のものは相当物を示す。２０
は河川１から着水井２に流入する原水の流量計で２１は
温度計、２２は濁度計であり、それぞれ原水の温度、濁
度を測定する。２３はアルカリ度計、２４はＰＨ計であ
り、フロック形成池４の出口に設置されている。２５は
ＰＨ調整回路で処理水アルカリ度と処理水ＰＨからアル
カリ剤注入率を求め混和池３のＰＨを調整する。

これは凝集剤１０を注入した時、その機能を充分発揮で
きるように原水のＰＨを一定に保つためである。２８は
アルカリ剤注入ポンプ、２７は塩素注入ポンプでそれぞ
れアルカリ剤９．塩素８を着水井２に注入する。１６は
乗算回路で原水流量と凝集剤注入率を掛は合せて凝集剤
注入量を求め凝集剤注入ポンプ１１に指令を与える。凝
集剤注入ポンプ１１は通常ダイヤフラム型ポンプが用い
られ、そのストローク長を調整することによって凝集剤
注入量を増減する。

次に凝集剤注入率を求める方法について説明する。着水
井２から急速混和池３に導かれた原水に凝集剤を注入、
攪拌後のマイクロフロックの状態の凝集水をサンプリン
グポンプ１２で抽出し、凝集度分析装置１３に導く。凝
集度分析装置では、凝集水は光を垂直に照射され、光源
と反対側に設置された受光部で感知され変換器で電圧信
号に変換される。変換された電圧信号は演算回路１４に
送られ前述のようにＤＣ成分を分離しＡＣ成分を増１１
】シてＲＭＳ値を求める。このＲＳ　Ｍ値のみでは、凝
集度分析装置の光が照射されるパイプの汚れに影響を受
ける為、■記のＲＡＴＩＯ値を用いる。

ＲＡＴＩＯ＝　１０　Ｘ　ＲＭＳ／ＤＣ第８図にパイプ
に汚れのある場合のＲＭＳ値とＲＡＴＩＯ値を比較実験
した結果を示す。凝集水としてカオリン５００ｐｐｍを
使用し横軸に第５図におけけ電圧波形のＤＣ値、縦軸に
ＲＭＳ値とＲＡＴＩＯ値を示す。第８図かられかるよう
にパイプの汚れを変化させＤＣ値が変った時のＲＭＳ値
をＲＡＴＩＯ値を比較するとＲＭＳ値はＤＣ値が増加す
るに従って増加するが、ＲＡＴＩＯ値はＤＣ値にほとん
ど影響を受けないことがわかる。つまり、ＲＡＴＩＯ値
を求めることによりパイプの汚れの影響を受けることな
く凝集剤の注入率を決定することが可能となる。

急速混和池より抽出された凝集水は凝集度分析装置１３
に導かれ、演算回路１４でＲＡＴＩＯ値が求められる。

一方、原水温度計２１．原水濁度計２２により測定され
た原水温度、原水濁度は、設定器１７に導かれ、過去の
実測値により経験的に算出された凝集度分析装置のＲＡ
ＴＩＯ値を出力する。

この出力された値は演算回路１４から出力された＋１Ａ
Ｔｆｏ値と調節計１５で差分がとられ、乗算器Ｌ６に出
力される。乗算器は、これまでの注入率と原水流駄から
凝集剤注入量を演算し凝集剤注入ポンプ１】に指令を出
す。

このような工程を繰り返し行うことにより、連続的な凝
集剤注入制御が可能となり、凝集剤注入後のマイクロフ
ロックの状態を測定しながら、原水の急激な変動にも対
応可能な凝集剤注入制御が実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、流入原水に凝集剤を注入し、フロック
の状態を測定しながら、フロックの状態が最も良い状態
における注入率を求めて凝集剤の注入制御を行うため、
水質の変動に対して常に時間遅れなく最適な注入量を算
出することができる。

これにより浄水場の凝集剤の使用量の節減による経済的
効果及び良好なフロック形成による沈殿効率の効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
浄水場における水処理プロセスを示すブロック図、第３
図は原水中に含まれる微粒子の凝集機能を示す模式図、
第４図は凝集度分析装置のシステム図、第５図は凝集度
分析装置によって測定した凝集水の電圧波形図、第６図
はカオリン濃度とＲＡＴＩＯ値の関係を示す図、第７図
は凝集剤とＲＡＴＩＯｄ値の関係を示す図、第８図はパ
イプの汚れとＲＡＴＩＯ値、ＲＭＳの関係を示す図であ
る。 １・・・河川、２・・・着水井、３・・・急速混和池、
４・・・フロック形成池、５・・・沈殿池、１０・・・
凝集剤、１１・・・凝集剤注入ポンプ、１２・・・サン
プリングポンプ、１３・・・凝集度分析装置、１４・・
・演算回路、１５・・・調節計、１６・・・乗算器、１
７・・・設定器、２０・・・流纂　１　ｍ 蔦３図 第４凹 第５［２］ １不すン濃か　（ＰＰ笥）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、取水した原水に、凝集剤を注入し原水中の濁質を凝
   集沈殿させる浄水場において、凝集剤注入後の凝集水を
   抽出するサンプリングポンプと上記凝集水の凝集度を分
   析する凝集度分析装置と上記分析装置により測定された
   データから凝集度を求める演算回路と原水温度、原水濁
   度から最適凝集度を求める設定器と上記演算回路と設定
   器の差分を求める調節計と上記調節計より出力された差
   分と原水流量から凝集剤の注入量を求める乗算器を具備
   したことを特徴とする浄水場における凝集剤注入制御装
   置。