JPS6043762B2 - 浄水場の凝集剤注入制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浄水場の凝集剤注入制御方法に係り、更に詳し
くは、凝集剤の注入率を適切に補正するに好適な凝集剤
注入制御方法に関する。

浄水場においては、河川等から取出した原水の水質を改
善して、使用目的に適合した水を製造するため種々の処
理操作が行なわれている。

通常、原水中の鉄、マンガン等の除去及び殺菌を目的と
した塩素注入操作及びｐＨ）アルカリ度の調整を目的と
したアルカリの注入操作が行われ１・曹 Ｌ゛、４−１
ｊ０」Ａ−ι−４（（ｎ！を水中の濁質分を凝集沈殿さ
せることを目的とした凝集剤の注入操作も行われる。

これら薬品注入操作の中で、濁質分の除去を目的とした
凝集剤の注入操作は重要な役割を果たしている。

特に、凝集剤注入率の設定は凝集沈殿効果を左右し、注
入率の設定が適切に行われないと、良好な凝集沈殿効果
が得られず、沈殿水濁度が高くなる。この結果、濁質分
を多く含む水、すなわち、濁度の高い沈殿水が枦過池に
流入することになり、枦過池での負荷が大きくなる。必
然的に、枦過池の逆流頻度が多くなる。一般に凝集剤の
注入率は原水濁度、原水アルカリ度の測定値から、記の
経験式（１）等によつて求めている。

Ｄ■ｃ’Ｐ’＋ｄＮ・・・・・・・・・田ただしＤ；凝
集剤注入率、Ｔ；原水濁度、Ａ■原水アルカリ度、ｃ、
ｄ、ｅ、ｆは浄水場固有の定数この経験式は、浄水場で
は長年蓄積された運転’データを基にして、回帰分析等
の統計的手法で求めたものである。

ところで、前述のようにして凝集剤の注入率が求められ
、原水流量に対応した量の凝集剤が注入されている場合
、注入機の故障などの何等かの原因で適切な注入率で凝
集剤が注入されないようなことがあると、良好な凝集沈
殿効果が得られなくなり、前述の如く沈殿水濁度が高く
なる。

例えば、設定された適正注入率よりも過剰に注入された
り、または過小に注入されたりすると、注入率の高低に
関係なく、濁質問の反発力が吸引力よりも強くなるので
、フロックの形成作用が低下する。

この結果、沈降性の良い大きなフロックが形成されず、
沈殿池で沈殿しない微粒子が増加するので沈殿水濁度が
高くなる。すなわち、良好な凝集沈殿効果が得られない
。凝集剤が適切に注入されない場合、その異常が判明す
るまで、各池の滞留時間（約４〜５時間）分だけの遅れ
があり、沈殿池出口での濁度が高い値を示すことによつ
てはじめて判明される。

このため、沈殿池出口の濁度に基づいて凝集剤の注入率
を適正値に補正するようなフィードバック制御を採用す
ることは実用上不可能である。本発明は上述した不具合
点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは凝
集剤注入値の補正が適正に行えて、良好な凝集沈殿効果
が得られる浄水場の凝集剤注入制御装置を提供すること
にある。本発明はその所期の目的を達するため、凝集剤
注入前の原水アルカリ度と凝集剤注入率とから求めた凝
集剤注入後の処理水アルカリ度の演算値と凝集剤注入後
の処理水アルカリ度実測値の偏差を求め、このアルカリ
度偏差と凝集剤注入に伴うアルカリ度低下率に基き凝集
剤注入率を補正するようにしたものである。

すなわち、凝集剤注入前後のアルカリ度の差分を求めれ
ばその差分と凝集剤注入に伴うアルカリ度の低下定数値
との関係から、実際に注入されている凝集剤の注入値が
判明することに着目し、アルカリ度の差分から補正値を
求めて凝集剤注入値を補正するようにしたものである。

本発明の特徴の詳細は次に詳述する一実施例の説明より
明白に理解されるであろう。以下、本発明の一実施例を
図面に基づいて説明するに、まず、第１図に従い急速ろ
過法による浄水場設備について説明する。

河川等の取水原ｗから取水口１を経て取水された原水は
、導水管２を通つてスクリーン３に達し、ここで木片、
石等が除去される。

次いで、沈砂池４に至り、ここで粒径の大きい砂等が除
かれた後、浄水場内の着水井５に導かれ、別途注入され
る塩素と混合される。

その結果、原水の殺菌と鉄、マンガン等の酸化が行われ
る。然る後、薬品混和池６（以下、単に混和池と称する
。）に導かれ、硫酸バンドまたはＰＡＣ（ポリ塩化アル
ミニウム）などの凝集剤１３と混合された後、フロック
形成池７へ送られる。フロック形成池７で原水中の微粒
子は凝集してマイクロフロックを形成する。このマイク
ロフロックを含有易する凝集水は沈殿池８に送られ、こ
こでマイクロフロックの成長と、この晟長に基づき得ら
れるフロックの沈殿除去が行われる。沈殿池８で除去さ
れなかつた微粒子は、淵過池９で略々完全に除去される
。尚、淵過池９では細菌、微生物等も微粒子と共に除去
される。微粒子等が除去された淵過水は塩素渠１０に送
られ、塩素とアルカリの注入によつて殺菌とアルカリ度
の調整が行われる。その後、ポンプ１５によつて配水池
（図示せず）に送られ、製品としての水は配水池から各
需要端に・供給される。第２図に上述のような浄水場に
適用した本発明の一実施例を示す。

なお第１図と同符号のものは同構成物を示す。第２図に
おいて、２０は濁度計でこの濁度計は原水の濁度を測定
する。

２１はアルカリ度計で、このアルカリ度計は混和池６の
上流側に設けられており、凝集剤１３注入前の原水のア
ルカリ度を測定する。

２２は流量計で、この流量計は着水井５の前に設けられ
、原水の流量を測定する。

４２，４５及び４８は薬品注入ポンプで、それぞれ塩素
４１、アルカリ４４及び凝集剤１３を注入する。

５４はアルカリ度計で、このアルカリ度計は混和池６の
下流側に設けられており、前述したアルカリ度計２１と
は別に凝集剤１３注入後の処理水のアルカリ度を測定す
る。

５５はＰＨ計で、このＰＨ計は凝集剤１３注入後の処理
水のＰＨを測定する。

５８及び５９は攪拌機で、一方の攪拌機５８は混和池６
に設置されて急速攪拌され、他方の攪拌機５９はフロッ
ク形成池７に設置されて緩速攪拌される。

３２は演算器で、この演算器３２はアルカリ度計２１で
測定された原水アルカリ度んと塩素注入率Ｃ′から修正
アルカリ度Ａ１を演算する。

良く知られているように塩素１ｐｐｍに注入すると理論
上アルカリ度が１．４ｐｐｍ低下するので、原水アルカ
リ度と塩素注入率Ｃ′から修正アルカリ度Ａ１を第３図
に示した如く、下記式（２）に基づいて求める。３５は
演算器で、修正アルカリ度Ａ１を規定値（ＵＬｌ）以上
に保持するように演算器３２から求められた修正アルカ
リ度Ａ１からアルカリ注入率ＤＡｌを求める。

すなわち、Ａ１≧ＵＬｌのとき Ａ１≦ＵＬｌのとき Ｋ１：アルカｌ月Ｐｐｍ注入したときのアルカリ度
増加分に従つてアルカリ注入率ＤＡｌを演算する。

前記の関係を第４図に示す。尚、修正アルカリ度Ａ１の
規定値は取水対象となる原水々質によつて異なり、この
規定値は実験的に求められる。実験の結果では規定値Ｕ
Ｌｌは１５ないし２５ｐｐｍになる。４０は演算器で、
アルカリ度計５４で測定された処理水アルカリ度Ａｌ．
Ｏから、処理水アルカリ度が規定値ＵＬ２以上になるよ
うにアルカリ注入率ＤＡ２を演算する。

すなわち、に従つて、アルカリ注入率Ｄ〜を求める。

前記の関係を第５図に示す。尚、規定値ＵＬ２は前述同
様原水々質によつて異なるが、実験的に確かめた結果で
は、規定値ＵＬ２は１０ないし１５ｐｐｍになる。５１
は比較器で、ＰＨ計５５で測定された処理水ＰＨ＜１５
ｐＨ目標値５７との差ΔＰＨを演算する。

５３は演算器で、ＰＨ目標値５７を比較器５１で演算さ
れたΔＰＨに基づきΔＰＨ≦０のときＤ〜＝０ ΔＰＨ≧０のときＤＡ３＝ｇ（ΔＰＨ）を演算し、アル
カリ注入率ＤＡ３を求める。

この演算器５３は、処理水ＰＨを一定値以上に保ち、凝
集効果を高めるようにする。尚、前述同様取水対象の原
水によつてＰＨ目標値は異なる。実験結果ではＰＨ６．
５以上あると良好な凝集好果が得られた。関数ｇはアル
カリ度とＰＨの関係を示すものであり、取水対象の原水
によつて異なる。従つて、アルカリ及び取水対象の原水
を用いて、アルカリ度とＰＨの関係を実験的に求め、関
数ｇを決定する。３８は加算器で、アルカリ注入ヰＤＡ
ｌと選択されたどちらか一方のＤＡ２及びＤＡ３を加算
し、アルカリ注入率ＤＡ４を求める。

６１は変換器で加算器３８で求められたアルカリ注入率
Ｄ，Ａ４に従いアルカリの注入量をポンプ４５に指示す
る。

３４は演算器で、演算器３２で求められた修正アルカリ
度Ａ１とアルカリ注入率ＤＡ４から凝集剤１３が注入さ
れる時点での原水アルカリ度〜を次式（３）に基づいて
演算する。

ここで、Ｋ１はアルカリ１ｐｐｍ注入に伴うアルカリ度
の増加量であり、この関係を第６図に示す。

２８は演算器で、原水濁度Ｔｕｌ及び凝集剤１３が注入
される時点でのアルカリ度Ａ２から、第７図に示したよ
うに基準凝集剤注入値Ｄ。

を次式（４）に従つて演算する。尚、関数もは取水原水
により異なるので、これも又取水対象の原水と泥を用い
てジヤーテストにより実験的に求める。

ここで、基準凝集剤注入値ＤＯは上澄液濁度が最小とな
るような注入値である。すなわち、上澄液濁度と凝集剤
注入率の関係は第８図に示すようになることが知られて
おり、上澄液濁度が許容値（例えば２ｐｐｍ）以下とな
る領域が凝集ゾーンと呼ばれている。従つて、凝集ゾー
ンを形成している凝集剤注入値の範囲Ｄ１ないしＤ２か
ら、上澄液濁度が最小、すなわち、最も澄んだ水が得ら
れる基準凝集剤注入値Ｄ。がそのときの原水濁度Ｔ。ｌ
とアルカリ度〜の関係から演算される。尚、この実施例
では、基準凝集剤注入値Ｄ。

を演算により求めているが、経験式に基づいて注入率Ｄ
Ｏを求めてもよい。７０は演算器で、凝集剤１３が注入
される時点でのアルカリ度Ａ２と基準凝集剤注入値Ｄ。

の関係から、凝集剤１３が注入された後の処理水アルカ
リ度Ａ５を演算する。すなわち、この演算器７０では、
次式（５）に基づいて処理水アルカリ度〜を・演算する
。ここで、Ｋ２は凝集剤１ｐｐｍ注入に伴うアルカリ度
の低下率で、以下、低下定数値と称する。

凝集剤として硫酸バンドを用いた場合、硫酸バンド１ｐ
ｐｍ注入すると、０．４５ｐｐｍ（ＣａＣＯ３として）
アルカリ度が低下する。一方、凝集剤としてＰＡＣを用
いた場合、アルカリ度の低下定数値Ｋ２は０．１５ｐｐ
ｍとなる。この関係を第９図に示す。７１は比較器で、
この比較器には前記した演算器７０の出力値、すなわち
、処理水アルカリ度演算値Ａ５が入力される。

一方、アルカリ度計５４からの出力値、すなわち、実際
に測定された処理水アルカリ度測定値ＡＬ．Ｏ（以下、
実処理水アルカリ度ＡＬＯと称する。）が入力され、各
アルカリ度Ａ，，Ａ舅との差分ΔＡＬが求められる。７
２は凝集剤注入補正値Ｄャを演算する演算器である。

すなわち、この演算器７２は演算器７１からのアルカリ
度の差分ΔＡＬが入力される。一方、凝集剤注入に伴う
アルカリ低下定数値Ｋ２が入力されて下記（６）式に基
づいて凝集剤注入補正値ＤＫが演算される。尚、凝集剤
注入補正値ＤＫを次のようにして求めてもよいことは勿
論である。

第１０図にその実施例を示す。すなわち、演算器７３で
、凝集剤注入に伴うアルカリ度の低下定数値Ｋ２と凝集
剤注入演算値Ｄ。の関係から凝集剤注入によるアルカリ
度の低下分ΔＡＬ，ｌを求める。一方、演算器７４に入
力される凝集剤注入時点での原水アルカリ度〜とアルカ
リ度計５４の測定値（実処理水アルカリ度，ＡＬ，Ｏ）
とから、この演算器７４で凝集剤注入前後のアルカリ度
の差分ΔＡＬ２を求める。更に、比較器７５で前記した
各アルカリ度ΔＡＬｌ及びΔＡＬ２の偏差ΔＡＬＪが求
められる。この結果、演算器７２に前記の偏差ΔＡＬ３
と凝集剤１ｐｐｍ注入に伴うアルカリ度の低下定数値Ｋ
２が入力されることによつて、この演算器７２では、次
式（７）に従つて凝集剤注入補正値ＤＫが求められる。
前述のようにして求められた凝集剤注入補正値ＤＫは、
演算器７７に入力される。この演算器７７には、基準凝
集剤注入値Ｄ。．ｌ５凝集剤注入補正値ＤＫが入力され
、これら値を加算して、凝集剤注入値Ｄ，が演算される
。このようにして求められた凝集剤注入演算値Ｄ，は、
変換器（図示せず）に入力され、この凝集剤注入演算値
Ｄｓに基づき、流量計２２で測定された原水流量との関
係から凝集剤注入量をポンプ４８に指示する。

尚、第１１図及び第１２図に前記した演算器７３及び演
算器７４の働きを示す。次に係る構成の動作について説
明するに、まず、演算器３２には、原水アルカリ度んと
塩素注入率Ｃ′が入力され、（２）式から修正アルカリ
度Ａ１が演算される。演算器３５には、前記の演算器３
２で求められた修正アルカリ度Ａ１が入力される。

この結果、この演算器３５では、第４図に示すように修
正アｊルカリ度Ａ１が規定値（ＵＬｌ）以上あればアル
カリの注入率ＤＡｌは零となり、一方、規定値以下であ
れば、規定値を満足するアルカリの注入率ＤＡｌが求め
られる。一方、処理水アルカリ度ＡＬ．Ｏを規定値ＵＬ
２以上に保持するための演算器４０には、アルカリ度計
５４からの出力値、すなわち実処理水アルカリ度ＡＬ，
Ｏが入力される。

この結果、実処理水アルカリ度鮭０が規定値ＵＬ２以下
であれば、規定値ＵＬ２以上になるようにアルカリ注入
冷ＤＡ２が第５図に示”すように演算れる。更に、演算
器５３では、比較器５１で演算されたΔＰＨに基づき、
ＰＨ目標以下であれば、その目標値を満足するように、
先に説明したようにアルカリ注入率Ｄ〜を演算する。

以上説明した各々の演算器３５，４０及び５３で求めら
れたアルカリ注入率ＤＡｌ，ＤＡ２及びＤＡ３は、加算
器３８に入力される。

そして、この加算器３８によつて、アルカリのトータル
した注入率ＤＡｌが求められ、この注入率ＤＡ４は変換
器６１に入力されるようになる。この結果、変換器６１
は入力されたアルカリ注入率ＤＡｌに従いアルカリの注
入量をポンプ４５に指示することになる。尚、アルカリ
注入量は、原水流量との関係によつて定まる。一方、基
準凝集剤注入値Ｄ。

を演算する演算器２８には、濁度計２０からの出力値、
すなわち原水濁度Ｔｕと演算器３４で求められた凝集剤
１３が注入される時点でのアルカリ度〜が入力される。
この結果、この演算器２８では、前で説明した（４）式
及び第８図に基づいて基準凝集剤注入値ＤＯが演算され
る。従来、例えば、前述のようにして求められた基準凝
集剤注入値Ｄ。

に基づいて、原水流量との関係から、注入量が求められ
、凝集剤が注入されるわけであるが、何等かの原因で過
剰に、または過小に凝集剤に注入されても、それを監視
、または補正することは何ら行われていない。すなわち
、設定された注入率に基づいて凝集剤が正しく注入され
たものとしている。この結果、同一水質に対して同注入
率で凝集剤を注入していても、実際の注入率が異なるこ
とがあるので薬注に失敗することになる。特に、同一水
質の場合、その原因究明が困難で、注入率の補正の指針
を水質専門家等から得ねばならなくなる。本発明はこう
した薬品注入制御上の不具合を解消しようとしたもので
ある。

すなわち、凝集剤が適正に注入されているか否か、次の
ようにして監視し、かつ補正しようとしたものである。

本発明の一実施例に従つて詳述するに、まず、演算器７
０には、他の演算器３４から凝集剤１３が注入される時
点でのアルカリ度〜と別の演算器２８からの基準凝集剤
注入値Ｄ。が入力される。この結果、この演算器７０は
（５）式に基づいて凝集剤注入後の処理水アルカリ度入
を演算することになる。そして、この処理水アルカリ度
演算値Ａ５は、演算器７１に入力される。一方、演算器
７１にはアルカリ度計５４からの実処理水アルカリ度．
Ａｌ．Ｏが入力され、各アルカリ度の差ΔＡＬが演算さ
れる。前記のアルカリ度の差分ΔＡＬは、補正凝集剤注
入値ＤＫを演算する演算器７２に入力され、更に、この
演算器７２に凝集剤注入に伴うアルカリ度のアルカリ低
下定数値Ｋ２が入力される。従つて、この演算器７２で
は、（６）式に基づいて凝集剤注入補正値Ｄャが演算さ
れることになる。凝集剤注入補正値ＤＫは、基準凝集剤
注入値Ｄ。が入力される演算器７５に入力される。この
演算器７５ては、基準凝集剤注入値Ｄ。が補正される。
すなわち、基準凝集剤注入値Ｄ。に基づいて凝集剤が適
切に注入されている場合、その注入率Ｄ。は補正される
ことなく、そのまま適正凝集剤注入値Ｄｓして出力され
る。一方、適切に凝集剤が注入されていない場合、基準
凝集剤注入値Ｄ。に凝集剤注入補正値ＤＫが加算されて
、その注入値Ｄ。は補正されて適正な凝集剤注入値Ｄｓ
が演算され、その注入値Ｄｓは、変換器に入力される。
そして、その注入値Ｄｓに基づき原水流量との関係から
凝集剤注入量がポンプ４８に指示されるようになる。こ
のように、凝集剤注入に伴うアルカリ度の低下から、凝
集剤注入値の適正状態を検出し、かつ、それに基づいて
凝集剤注入補正値を求めて、凝集剤注入値の補正ができ
るようにしたものである。

従つて、凝集剤が設定された注入値よりも過剰、または
過小に注入されるようなことがあつても、凝集剤の注入
状態が把握されて、適正な凝集剤注入値になるように補
正される。以上説明したように、本発明によれば、凝集
剤の注入値を適性値に制御することができるので、良好
な凝集沈殿効果が得られる浄水場の凝集剤注入制御方方
法を提供することができる。

また、本発明の実施例のように凝集剤注入直後の処理水
アルカリ度を測定するようにすれば、すなわち、アルカ
リ度測定位置を凝集剤注入値直後とすれば、フロック形
成池及び沈殿池での滞留時間分だけ早期にアルカリ度が
測定できる。

これにより、早期に凝集剤の注入率の補正が可能となり
、浄水場のプラント特性にあつた実用的な制御方式とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は浄水場における水処理プロセスを示す構成図、
第２図は本発明の一実施例を示す凝集剤注入制御装置の
ブロック図、第３図から第７図は第２図の部分詳細図、
第８図は凝集ゾーンと原水アルカリ度及び濁度との関係
を示す特性図、第９図は第２図の部分詳細図、第１０図
は本発明の他の実施例を示す凝集剤注入制御装置のブロ
ック図、第１１図及び第１２図は第１０図の詳細図であ
る。 ５・・・着水井、６・・・薬品混和池、７・・・フロッ
ク形成池、８・・・沈殿池、９・・・酒過池、２０・・
・濁度計、２１・・・アルカリ度計、５４・・・アルカ
リ度計、５５・・・ＰＨ計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝集剤が注入される前の原水アルカリ度と凝集剤注
   入率とから求めた凝集剤注入後の処理水アルカリ度演算
   値と凝集剤注入後の処理水アルカリ度実測値の偏差を求
   め、このアルカリ度偏差と凝集剤注入に伴いアルカリ度
   低下定数値とから凝集剤注入補正値を求めてこの凝集剤
   注入補正値によつて前記凝集剤注入率を補正するように
   したことを特徴とする浄水場の凝集剤注入制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記原水アルカリ
   度は塩素注入によるアルカリ度低下分を原水アルカリ度
   から差し引いた修正アルカリ度を用いるようにしたこと
   を特徴とする浄水場の凝集剤注入制御方法。