JPH0411905A - 浄水場の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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、後凝集剤注入装置を備えた浄水場の凝集剤注
入制御装置に関する。

（従来の技術） 浄水場では河川や貯水池なとの水源から原水を取水し、
原水中に含まれている不純物を除濁処理によって除去し
、清澄な水道水として需要家に供給している。除濁処理
には種々の方法か用いられており、凝集剤を用いる凝集
処理が現在一般的になっている。凝集剤にはポリ塩化ア
ルミニウム（以下ＰＡＣと略記する）が通常用いられる
。

凝集処理の主たる目的は、原水中に浮遊しているコロイ
ド物質の除去であるか、その効果はさまざまな物理的、
生物化学的影響を受ける。それらのうち、凝集剤の注入
量に大きく影響する因子は、（１）　　原水（被処理水
）の濁度 （２）　　原水（被処理水）の温度 （３）ｐＨ値およびアリカリ度 （４）濁度成分の性質および妨害物の共存等である。

上記（４）の濁度成分の性質および妨害物の共存は、原
水が一定の地域のものであれば、通常はぼ一定であり、
凝集剤注入量の変動に対する効果は非常に少ない。

また上記（３）のｐＨとアルカリ度の効果は、ＰＡＣな
とのアルミニウム塩が化学的に両性で酸およびアルカリ
共に可溶であるため最適な中性付近に調整しなければな
らず、このｐＨ制御は凝集補助剤であるアルカリ剤の注
入制御によって別途行われる。

凝集剤の注入量を決定する因子は、原水など被処理水の
濁度と温度である。

アルミニウム塩による凝集処理は、アルミニウム塩の加
水分解反応およびその水酸化物の凝集反応であるフロッ
ク形成反応であり、被処理水の温度はこれらの反応の速
度を律する主要な因子である。そのため冬場の極寒期や
寒冷地の浄水場、および凝集剤注入量に対する凝集条件
が非常に厳しい濁度成分が流入する浄水場では、凝集剤
注入率の決定の作業は非常に繁雑で人手のかかるものと
なっている。

通常、凝集処理はフロック形成プロセスと沈殿プロセス
および濾過プロセスからなる。被処理水の温度が十分に
高い場合には、フロック形成は順調に行われ、生成した
フロックは次の沈殿プロセスで原水中の濁度成分ととも
に沈殿除去され、残留した少量の小さなフロックが次の
濾過プロセスで完全に除去される。

しかし、水温が低下して水酸化物の凝集反応が非常に遅
くなると、フロックの形成が不十分となる。その結果、
次の沈殿プロセスでの除濁が不十分となり、沈殿処理し
た水、すなわち沈殿水の白濁現象（アルミニウム水酸化
物の小さな粒による）が生じ、そのために濾過の効率が
低下していわゆる水道水の「白水」や「赤水」　（鉄さ
びの混入による赤味のついた水）現象の原因となる。

このような沈殿水の白濁現象は、特に寒冷地の浄水場の
冬期によく発生する。このため、浄水場ではそのバック
アップとして白濁した沈殿水にさらに凝集剤を添加し反
応を改善して濾過プロセスで十分に処理した後、清澄な
水道水とする後凝集処理を行うことが有効であると考え
られる。

上記のような後凝集処理は、沈殿水に凝集剤を添加し急
速なる攪拌によって凝集力の強いマイクロフロックを製
造し、沈殿プロセスを紅ずして直接濾過プロセスへ導き
除濁処理するものである。

そもそも濾過プロセスの機作は一種の凝集反応によるも
ので、濾過砂の表面にフロックが積層して凝集すること
によってフロックが除去されるものである。マイクロフ
ロックの凝集力の活性は製造してから２〜数分内が最も
高く、前凝集で製造した沈殿水のフロックのように、フ
ロック形成プロセスと沈殿プロセスを経て２時間以上も
経過して活性の非常に低下したフロックを、マイクロフ
ロックは再活性させる力があり、この効果を利用したの
が後凝集処理である。

（発明が解決しようとする課題） 通常の凝集沈殿すなわち前凝集処理は先に記したように
、ブロック形成−沈殿→濾過のプロセスから成り、沈殿
性の良い大きなフロックを製造することが運転と制御の
目標となる。

一方、上記のような後凝集処理は、マイクロフロックの
形成−濾過プロセスから成り、活性の高いマイクロフロ
ックを製造することが運転と制御上の課題であり、前凝
集処理の運転制御方式とは自づと異なるものである。特
に、後凝集処理は一度凝集処理を受けた沈殿水を被処理
水とし、この沈殿水の濁度成分は少なくとも前凝集処理
で添加した凝集剤のフロックを含むものである。

したがって、本発明者らの知見によれば、後凝集剤の注
入率の決定には被処理水の濁度と水温との関係式のみに
よるばかりでなく、前凝集処理に関する情報、すなわち
、原水の濁度や前凝集剤の注入量をも加味した関係式に
よらねばならず、その確立が望まれている。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、後凝
集剤注入率を効率良く自動演算することが可能な浄水場
の凝集剤注入制御装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、原水を対象として
凝集剤を注入し、原水中の不純物を凝集沈殿させる前凝
集剤注入装置と、凝集沈殿後の水を対象として凝集剤を
注入する後凝集剤注入装置と、後凝集剤注入率を演算し
て前記後凝集剤注入装置に出力する演算装置とを備え、 前記演算装置は、前記凝集沈殿後の水の濁度から後凝集
剤の基本注入率を求める第１演算部と、前記前凝集剤注
入装置による凝集剤注入率と原水の濁度との比率から前
凝集剤注入の影響を指標する前凝集剤注入効果係数を求
める第２演算部と、前記凝集沈殿後の水温から温度の影
響を指標する温度効果係数を求める第３演算部と、求め
られた基本注入率と前凝集剤注入効果係数と温度効果係
数とから後凝集剤注入率を求、める第４演算部とを有す
ることを特徴とする。

（作用） 原水濁度に対して前凝集剤注入量が低い場合、沈殿水の
濁度成分である凝集フロックを後凝集剤注入によるマイ
クロフロックで活性化させるためには、多量のマイクロ
フロックすなわち高い後凝集剤注入率としなければなら
ず、逆に前凝集剤注入率が十分高く沈殿池で沈降しない
小さなフロックとしても凝集は濁度成分すべてに生じて
いる場合は、それらを再活性するためには少ない後凝集
剤量で十分になる。

この前凝集剤注入量と後凝集剤注入量とは一次的（線形
）な関係にはなく、本発明者らの基礎的な検討によって
、前凝集剤注入の効果は第４図に示すような前凝集処理
における濁度注入率比（ＰＴＲ）から効果係数（Ｐ　Ｐ
　Ｐ）として表わすことができた。本発明は被処理水の
濁度から後凝集剤の基本注入率を求め、この基本注入率
を被処理水の温度効果を乗し、さらに上記前凝剤注入の
効果をさらに乗じるようにしたものである。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

第１図において、処理対象となる原水は導水管Ａを通っ
てフロック形成池１に導入される。

フロック形成池１ては前凝集剤注入量Ｗ２から凝集剤が
添加され、これにより、凝集反応とフロック形成反応が
生じる。大きくなって沈降性のよいフロックは次の沈殿
池３で沈降除去される。沈殿池３で沈殿除去されなかっ
た微細な沈降性の悪いフロックは、沈殿水として導水管
Ｂを通ってリアクタ４に導かれる。

リアクタ４では後凝集剤注入装置５から凝集剤が注入さ
れマイクロフロックが形成される。形成されたマイクロ
フロックはさらに導水管Ｃを通って濾過池６に流入し清
澄な濾過水として導水管りを通って図示しない浄水池に
蓄えられる。

一方、本装置の検出系としては、導水管Ａに配設され原
水の濁度を測定する濁度計７と、原水の水量を測定する
流量計８と、前凝集剤の注入流量を測定する注入流量計
９と、導水管Ｂに配設され沈殿池３からの流出水（沈殿
水）の濁度を測定する濁度計１０と、この沈殿水の温度
を測定する温度計１１とを備えている。

また、演算装置２０としては、第１演算部１２と、第２
演算部１３と、第３演算部１４と、第４演算部１５と、
第５演算部１６とを備えている。

流量計８と注入流量計９の検出信号、すなわち処理水量
Ｑと前凝集剤注入量Ｑｓの計測値は第５演算部１６に伝
達され前凝集剤注入率Ｓｐが出力され濁度計７の検出信
号である原水濁度Ｔｐとともに前凝集処理の効果係数を
計算する第２演算部１３に送出される。

また、導水管Ｂに設けられた濁度計１０の信号である沈
殿水の濁度Ｔｍは、第１演算部１２に送出され、後凝集
剤の基本流入率Ｓｍｏの計算に使用される。さらに、温
度計１１の信号である沈殿水の温度ｔｍは後凝集剤注入
率Ｓｍの温度効果係数を計算する第３演算部１４に送出
される。

上記第１演算部１２と第２演算部１３と第３演算部１４
の各出力は第４演算部１５に伝送され、後凝集剤注入率
の目標値が計算され、その値が後凝集剤注入部５に伝達
される。

次に本実施例の作用を説明する。

第５演算部１６においては、前凝集剤の注入率Ｓｐが次
式で計算される。

ここで、ＭＡＸは前凝集剤注入が無い場合で最大値を示
し、Ｋｐは当該浄水場に特有な値で統計的に決定された
値が用いられる。

第１演算部１２は、沈殿水の濁度Ｔｍから後凝集剤の基
本注入率Ｓｍｏを次式で計算する。

ここで、Ｑは処理水量、Ｃｓは前凝集剤の濃度であらか
じめ第５演算部１６に入力設定したものであり、Ｑｓは
流入添加される前凝集剤の注入流量である。

第２演算部１３では、入力された原水濁度Ｔｐと演算さ
れた前凝集剤注入率Ｓｐとの比ＰＴＲが次式で計算され
る。

次いで、前凝集剤注入の効果係数ＰＰＰが下式で計算さ
れる。

ＰＰＦ−ＭＡＸ−ｅｘｐ　（−Ｋｐ−ＰＴＲ）・・・・
・・（３） ・・・・・・（４） ここで、ＴＭＩＮは、沈殿水濁度Ｔｍがそれ以下の場合
は一定の最小注入率Ｓｍ１ｎとなり、それ以上では式に
従うことを示す分岐値であり、Ａ。

Ｎ、Ｂは係数で当該浄水場に固有の値であり、統計的に
求めることができるものである。

第３演算部１４では、沈殿水の温度ｔｍから後凝集剤注
入率の温度効果係数ＴＦを下式で計算する。

ＴＦ−（ＦＭＡＸ−ＦＭＩＮ） −ｅｘｐ（−ＫＦ−ｔｍ）　　　−＝−（５）ここで、
ＦＭＡＸ、ＦＭＩＮはそれぞれ温度効果係数ＴＦの最大
値および最小値、ＫＦは定数で当該浄水場に特有の値で
あり、統計的に容易に決定することかできるものである
。

第４演算部１５は基本注入率Ｓｍｏを前凝集剤注入の効
果係数ＰＰＰおよび温度効果係数ＴＦで次式のように修
正計算し、実施可能な後凝集剤注入率Ｓｍを計算するも
のである。

Ｓｍ−３ｍｏ−ＰＰＦ−ＴＦ　　　−（６）以上の作用
を第２図〜第５図を参照しつつ整理して説明すると、第
１演算部１２ては被処理水である沈殿水の濁度Ｔｍから
第３図に例示するような注入率曲線を用いて基本注入率
Ｓｍｏが計算され出力される。

第２演算部１３では原水濁度Ｔｐと第５演算部１６で計
算された前凝集剤注入率Ｓｐとからその比ＰＴＲ（−Ｔ
ｐ／Ｓｐ）がまず計算され、この比ＰＴＲより第４図の
効果曲線を用いて前縦剤の効果係数ＰＰＦが計算され出
力される。

第３演算部１４ては沈殿水温度ｔｍから第５図に例示し
たような効果曲線に従って温度係数ＴＦを計算し出力す
る。

そして、上記基本注入率Ｓｍｏと効果係数ＰＰＦと温度
係数ＴＦの各出力は、第４演算部１２に人力され、それ
ぞれ乗して後凝集剤注入率Ｓｍが計算されるのである。

以上、本実施例によれば、被処理水である沈殿水の濁度
と温度による注入率の計算の他に、前凝集処理の効果係
数を加味した計算を行うようにしたので、繁雑で人手の
かかる後凝集剤注入率の決定を、浄水場の操作員に頓る
ことなくほぼ完全に自動制御することができ、良質の水
を安定的に供給可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、後凝集剤注入率を
効率良く自動演算することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図乃至第
５図は本発明の一実施例の作用を説明する図である。 ２・・・前凝集剤注入装置 ５・・・後凝集剤注入装置 ７，１０・・・濁度計 ９・・・注入流量計 １２・・・第１演算部 １４・・・第３演算部 １６・・・第５演算部 ８・・・流量計 １・・・温度計 ３・・・第２演算部 ５・・・第４演算部 ０・・・演算装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原水を対象として凝集剤を注入し、原水中の不純物を凝
   集沈殿させる前凝集剤注入装置と、凝集沈殿後の水を対
   象として凝集剤を注入する後凝集剤注入装置と、後凝集
   剤注入率を演算して前記後凝集剤注入装置に出力する演
   算装置とを備え、前記演算装置は、前記凝集沈殿後の水
   の濁度から後凝集剤の基本注入率を求める第１演算部と
   、前記前凝集剤注入装置による凝集剤注入率と原水の濁
   度との比率から前凝集剤注入の影響を指標する前凝集剤
   注入効果係数を求める第２演算部と、前記凝集沈殿後の
   水温から温度の影響を指標する温度効果係数を求める第
   ３演算部と、求められた基本注入率と前凝集剤注入効果
   係数と温度効果係数とから後凝集剤注入率を求める第４
   演算部とを有することを特徴とする浄水場の凝集剤注入
   制御装置。