JPH0242559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は着水井付近でオゾンを注入する浄水
場において、急速ろ過池より手前の点で塩素など
の酸化剤を注入する薬品注入制御方法に関する。 一般に表流水等を取水源とする浄水場において
は、取水した原水の殺菌・消毒、原水中のマンガ
ン・鉄化合物等の酸化、汚濁有機物の酸化分解な
どの目的で着水井付近で塩素注入が行なわれてい
る。塩素は殺菌剤としてのみならず、無機物、有
機物の酸化、アンモニア性窒素の分解などにも優
れ、また水中において長時間残留して殺菌効果を
接続する。しかし、近年、塩素処理によつて処理
水中にクロロホルムをはじめとするトリハロメタ
ン（THM）など多数の有機塩素化合物が存在す
ることが見出されてきた。公衆衛生学的研究ある
いは動物実験によつてクロロホルムは発癌性を持
つことが明らかになり、アメリカの環境保護庁
（EPA）では1979年に飲料水中の総トリハロメタ
ンの最大濃度レベルを0.1mg／とする期則を公
告した。また、わが国でも1981年３月の厚生省通
達により水道水中の総トリハロメタンの制御目標
値を0.1mg／以下とするように行政指導してい
る。このように浄水場における塩素処理によつて
トリハロメタン等の有害な塩素化合物の生成が明
らかになり、その対策が各方面で研究されてい
る。 これらのうち、塩素に代替する酸化・殺菌剤と
してオゾンによる浄水処理プロセスがいくつか提
案されている。オゾンによる浄水方法は前記トリ
ハロメタン等の生成防止のみならず、水質悪化の
進む上水道水源の脱臭・味、脱色などの目的にも
活用できるため、今後その普及が期待される処理
方法である。 塩素法とオゾン法の浄水工程における特性を比
較してまとめると表に示すようになる。

【表】 同表で明らかなように塩素法と比較してオゾン
法の欠点として、処理水中での残留効果がないこ
と及びアンモニア性窒素を酸化分解できないこと
の２点が挙げられる。 このように塩素とオゾンはその処理効果に長短
があるため、塩素処理をオゾン処理に変更した場
合に従来の塩素注入方法をそのままオゾン注入方
法に適用することには問題がある。 第一にオゾンに残留効果がないことに関して
は、着水井付近でオゾン注入しても処理水が薬品
混和池、フロツク形成池、沈殿池と進むにつれて
残留オゾン濃度がゼロになつてしまう。残留オゾ
ンが消滅すると処理水または急速ろ過池の酸化状
態が保持されなくなり、急速ろ過池で捕促される
べきマンガン酸化物や酸化鉄などが還元されて再
び可溶化しろ過池から漏出してくる可能性が生じ
る。 第二にオゾンは中性付近においてはアンモニア
性窒素を酸化分解する能力が殆んどないので、取
水原水中に含まれるアンモニア性窒素はそのまま
浄水プロセスを進み、浄水池手前で後塩素が注入
されるまで分解されない。したがつて、後塩素の
注入率を適正に維持することが、アンモニア性窒
素を分解し、かつ処理水中の残留塩素濃度を保持
する上で重要な要因となる。 ここでの後塩素注入率がアンモニア性窒素の分
解に必要な量より少ないと遊離残留塩素がゼロと
なり、配水途中で細菌・ウイルス等の汚染を受け
るなどの衛出上の問題を引き起こす可能性が生じ
る。 上述のように着水井付近で注入されている塩素
をオゾンに変更した場合には、オゾンの残留効果
がないためにろ過池が必らずしも酸化状態に保持
されないため、マンガン・鉄などのろ過池からの
漏出や細菌−微生物類の繁茂の可能性があり、ま
た原水中に含まれるアンモニア性窒素が分解され
ないなどの欠点がある。 この発明は浄水場へのオゾン処理導入にあたつ
て前述の欠点を除去して浄水プロセスを安全に運
用するためになされたもので、急速ろ過池の手前
の点で塩素などの酸化剤を注入することによつ
て、急速ろ過池をつねに酸化雰囲気に保持すると
ともにアンモニア性窒素を酸化分解することを特
徴とする薬品注入制御方法を提供することを目的
としている。 この発明は、浄水場の着水井付近において原水
を酸化・殺菌するためのオゾンを原水に注入し、
前記オゾンを注入する点より下流でかつろ過池よ
り上流の点で酸化剤を原水に注入することによつ
て、ろ過池及びろ過池以降の処理水の酸化力の保
持及びアンモニア性窒素の酸化分解の少くとも一
方を行なう薬品注入制御方法であつて、前記酸化
剤の注入は、沈殿池の水質及びろ過池を出た処理
水の水質により酸化剤の注入率を定め、ろ過池入
口のろ過流量に応じて酸化剤の注入量を変更する
ことによつて、処理水中の残留酸化剤濃度を所定
の設定値に維持することにより行なう浄水場の薬
品注入制御方法に存する。 酸化剤としては、例えば塩素又は酸化性塩素化
合物が使用でき、この塩素又は酸化性塩素化合物
の注入は上記の地点で行なえるが、好適には沈殿
池、より好適にはろ過池例えば急速ろ過池前で行
なう。また塩素又は酸化性塩素化合物の注入量制
御は、沈殿池の水質及び急速ろ過池を出た処理水
の水質により注入率を定め、急速ろ過池入口のろ
過流量に応じて注入量を変更して処理水中の残留
塩素濃度を設定値に維持することにより行なう。 着水井付近でオゾンを注入すると原水中に含ま
れている鉄、マンガン等は酸化されて懸濁状の水
酸化鉄や二酸化マンガンとなつて、その一部は凝
集フロツクに取り込まれ分離除去される。しか
し、残留オゾンが消滅したろ過池において鉄やマ
ンガンを溶出させないためには塩素などの酸化剤
を加えてろ過池を酸化状態に維持する必要があ
る。二価の鉄イオンおよび二価のマンガンイオン
の塩素による酸化反応として次式が知られてい
る。 2F²⁺ _e＋HCＯ＋5H₂O→2Fe（OH）₃ ＋5H⁺＋Ｃ^- …(1) また、オゾンで分解されなかつたアンモニア性
窒素はブレークポイント点以上すなわち酸化分解
に必要な充分量の塩素注入によつて次式のように
酸化分解される。 2NH₃＋3C₂＝N₂＋6HC …(3) この場合、ブレークポイント点以下の注入量の
場合にはアンモニアをクロラミンとして結合塩素
の形で処理水中に残留させることもできる。 以下、この発明を図に基いて詳細に説明する。
図はこの発明による浄水場の薬品注入制御方式を
示す概略図である。図において、河川等からの取
水原水に着水井１においてオゾンを注入し酸化・
殺菌・脱臭等を行なう。オゾンの注入方法は現在
行なわれている塩素注入方法と同様であり、計算
機７で決定されたオゾン注入率を演算器８におい
て流量計６で測定した取水量に応じたオゾン注入
量に換算し、オゾン発生器１０の放電電圧等を調
節することにより設定されたオゾン量を発生さ
せ、オゾン注入機９から注入する制御方式であ
る。 薬品混和池２で凝集剤、凝集助剤が注入された
後、フロツク形成池３を経て沈殿池４で大部分の
懸濁物が沈降分離される。引き続き急速ろ過池５
で上澄水に少量含まれる微小浮遊物を除去する
が、それに先立ちろ過池５の手前の点２０におい
て塩素などの酸化剤を注入する。 次に本発明の薬品注入制御方法について図に基
づいて説明する。 塩素等の注入点２０より上流側の点１４におけ
る水質を水質計器１３で測定する。水質計器１３
は、たとえば酸化還元電位（ORP）計、残留オ
ゾン濃度計、紫外吸光度（UV）計、過マンガン
酸カリウム消費量計など塩素注入量と関連のある
水質計器である。この水質計器１３によつてたと
えばORP計を用いた場合には水中の液性が還元
側にシフトした場合には塩素注入率を増加し、逆
の場合は塩素注入率を減少させるといつたフイー
ドフオーワード制御を行なう。 一方、塩素等の注入点２０より下流側の点１６
における塩素等注入後の処理水を水質計器１５で
測定する。水質計器１５は、たとえば残留塩素濃
度計、ORP計など塩素消費量やろ過池の酸化還
元状態等と関連のある水質計器である。この水質
計器１５によつてたとえば残留塩素濃度計を用い
た場合に処理水中の残留塩素の増減に応じてＰ動
作（比例動作）やPI動作（積分動作）塩素注入
率を増減させるといつたフイードバツク制御を行
なう。 急速ろ過池５よりも上流側の点２０で注入され
る塩素等の酸化剤の注入率は、上記で求めた両塩
素等酸化物の分析値を計算機１７で演算して塩素
等の注入率とする。この注入率を流量計１２で測
定されたろ過流量に応じて演算器１８で注入量に
変換し、塩素注入量調節器１９でバルブで開度な
どを調節して所定量の塩素を注入する。また計算
機１７では注入率をCRTやオペレーシヨンデス
クなどから手動で設定できる機能も有するもので
ある。 以上述べたように、水質計器１３および水質計
器１５の設置によりろ過池および処理水質を安定
に制御することができるが、水質計器１３を設置
しない場合でも、ろ過池を酸化状態に保持できる
ため鉄・マンガンの溶出や細菌・微生物の繁殖を
防止し、およびアンモニア性窒素を酸化分解する
という基本的な要求は満足することができる。 なお、本方法ではろ過池５以降の処理水質を１
６で採水して設定水質となるようにフイードバツ
ク制御しているため、従来ろ過池５より下流側の
塩素混和池で注入されている後塩素の注入を省略
することができる。 なお、上記の例では急速ろ過池について述べた
が、活性炭充てん塔などについても同様の方法が
適用できる。また本例は浄水場について述べた
が、他の水処理プラントにおいてもこの発明方法
を同様に適用することができる。着水井近傍１１
に注入する酸化・殺菌剤もオゾンに限らず、たと
えば過酸化水素のようにオゾンと同様に残留効果
の小さい薬剤についても同様に適用することがで
きる。 以上のように、この発明によれば着水井付近で
注入されたオゾンによつて処理水の脱臭、味の改
善、脱色などが行われ、急速ろ過池の前の点で注
入する塩素などの酸化剤によつて、着水井付近で
注入されたオゾンがろ過池手前で残留していなく
ても、ろ過池及びろ過池以降の処理水を酸化的雰
囲気に維持することが出来、ろ過池からの鉄・マ
ンガンの溶出防止や細菌・微生物の繁殖を抑制す
るとともに、アンモニア性窒素をも酸化分解でき
るという効果をもつ。また、着水井付近で注入さ
れるオゾンによつてアンモニア性窒素以外の大部
分の物質は酸化分解されるため、急速ろ過池の手
前で注入する塩素量はアンモニア性窒素を分解で
きる量よりわずかに多い量だけで充分なので、ト
リハロメタン類等の有害な塩素化合物の生成量を
減少できるという効果をもつ。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明による浄水場の薬品注入制御方式
を示す概略図である。図中、 １……着水井、２……薬品混和池、３……フロ
ツク形成池、４……沈殿池、５……急速ろ過池、
６……流量計、７……計算機、８……比率演算
器、９……オゾン注入機、１０……オゾン発生
機、１１……オゾン注入点、１２……流量計、１
３……水質計器、１４……採水地点、１５……水
質計器、１６……採水地点、１７……計算機、１
８……比率演算器、１９……塩素注入量調節器、
２０……塩素注入点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 浄水場の着水井付近において原水を酸化・殺
   菌するためのオゾンを原水に注入し、前記オゾン
   を注入する点より下流の沈殿池とろ過池の間で酸
   化剤を原水に注入することによつて、ろ過池及び
   ろ過池以降の処理水の酸化力の保持及びアンモニ
   ア性窒素の酸化分解の少くとも一方を行なう薬品
   注入制御方法であつて、前記酸化剤の注入は、沈
   殿池の水質及びろ過池を出た処理水の水質により
   酸化剤の注入率を定め、ろ過池入口のろ過流量に
   応じて酸化剤の注入量を変更することによつて、
   処理水中の残留酸化剤濃度を所定の設定値に維持
   することにより行なうことを特徴とする浄水場の
   薬品注入制御方法。 ２ 処理水の水質は、酸化還元電位計を用いて処
   理水の酸化状態を検出することにより求める特許
   請求の範囲第１項記載の浄水場の薬品注入制御方
   法。 ３ 酸化剤は塩素又は酸化性塩素化合物である特
   許請求の範囲第１項記載の浄水場の薬品注入制御
   方法。