JPS61125413A - 浄水場の薬品注入制御方法および装置 - Google Patents

浄水場の薬品注入制御方法および装置

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JPS61125413A
JPS61125413A JP4105884A JP4105884A JPS61125413A JP S61125413 A JPS61125413 A JP S61125413A JP 4105884 A JP4105884 A JP 4105884A JP 4105884 A JP4105884 A JP 4105884A JP S61125413 A JPS61125413 A JP S61125413A
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5209Regulation methods for flocculation or precipitation

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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、浄水場における薬品注入装置に係り、特Kl
i濁度原水を処理するのに好適な凝集剤注入装置および
アルカリ剤注入装置を備えた薬品注入装置に関する。
〔発明の背景〕
河川その他の取水源から取水される原水中には各種の物
質が含まれており、これを飲料水化するためには、前記
物質の除去を含む水質の改善が必要である。
前記原水中の物質は、主として濁り、色、臭味の1因物
質や鉄、マンガン、生物等でア〕、然して浄水場におけ
ろ水処理は、これらの物質の除去とpH1アル力リ度の
調整に主眼がおかれている。
前記物質は、一般に原水中に分散あるいは浮遊する粒子
としてか、またはこれらに吸着性の物質として存在して
いる。この粒子を除去することが水質向上にとって極め
て重要である。
粒子の除去方法として、従来より各種の方法が知られて
いる。
最も簡単な方法は、自然沈降法であるが、この方法によ
るときは、直径10μm以上の粒子は除去できてもそれ
以下の粒子は一般に除去できない欠点があった。
この欠点を克服するため、粒子を化学的に処理して凝集
沈澱させる、所謂急速−適法が、特に近年−膜化しつつ
ある塩素殺菌処理法との関連で多用されつつある。
以下、浄水場における従来の急速−適法に基づく水処理
例を、第1図に従い説明する。
河川等の取水源50から取水口1を経て取シ入れられた
原水は、導水管2中を通ってスクリーン3に達し、ここ
で木片、石等が除去される。
次いで沈砂池4に供給され、粒径の大きい砂が除かれた
後、着水井5に導かれ、別途注入される塩素11と混合
される。その結果として原水の殺菌と跣、マンガン等の
醸化が行われる。
然る後、必要によシ凝集補助剤12が添加された後、混
和池6に導かれ、別途注入される凝集剤13と混合され
た後フロック形成池7へ送られる。
凝集補助剤12は、低水温時など凝集剤13の凝集効果
が悪い場合にかぎシ用いられる。
該フロック形成池7では、原水中の微粒子は凝集してマ
イクロ70ツクを形成する。該マイクロフロック含有原
水は、次いで沈澱池8に送られ、ここでマイクロフロッ
クの成長と、該成長く基づき得られるフロックの沈澱除
去が行なわれる。沈澱池8で除去できなかった微粒子は
、急速−適地9でほぼ完全に除去される。
なお−適地9では、細菌、微生物なども包含した形で微
粒子とともに除去する。
微粒子等を除去後の原水は、塩素渠10に送られ、塩素
とアルカリ剤14の添加により殺菌とアルカリ調整が行
なわれた後、ポンプ15により配水池に送られる。
前記構成からなる従来の浄水場設備においては、凝集剤
13による原水中の微粒子の凝集沈澱処理と急速−適地
における一過処理が大きな役割りを果していることが知
られるが、特に凝集沈澱処理が適切に行われないと、−
適地9で一過砂の目詰9を生じる。その結果清澄水が得
られなくなるので凝集沈澱処理技術は重要である。浄水
場での凝集沈澱メカニズムを価格、保存容易等の秀れた
面から凝集剤として通常使用されている硫酸ばん土を例
にとシ説明する。水中に注入された硫酸ばん土(AAz
 (So 4)3 )は、アルカリの存在下で後記の式
に従って加水分解されることが知られている。
At(OH)+ t 高pH下 ALxCBoa)s 4  At  (OH)s寥 低
9H下 At3” 生成したアルミニウムイオンAt”や水酸化アルミニウ
ムAt(OH)sは、第2図に模式的に示したように1
原水中の微粒子16(通常、員に帯電したコロイド)に
吸着された夛、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澱物を形成せしめるに至る
〔第2図中、17はAt”イ、t7やAt(OH)s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、後
記(1)式により凝集剤の注入率を求めている。
DミCT”+dA’ ただし、D:al!集剤注入率 T:i水濁度 A:原水アルカリ度 c、d、e、f:浄水場固有の定数 この算定式は、長年蓄積されてきた運転データをもとに
して、回帰分析など統計的手法で求めたものである。そ
のため平常時、すなわち水質の変化速度が小さく、安定
した水質の水を散水して処理している場合には、試行錯
誤的にα)式を修正することで良好な処理が行なわれて
いる。しかし降雨、洪水、台風時のよう(水質が時々刻
々変化しているような場合には、統計的手法で求めた凝
集剤注入率算定式(1)では、水質の急激な変化に対応
できなかった。またアルカリ度肝、濁度計など水質計器
の応答の遅れKよる誤差も重なり良好な処理が行なわれ
ていなかった。
それ故、当然の帰結として、既述した欠点、すなわち−
適地の一過砂の目詰まシや清澄水が得られないことの他
に、硫酸ばん土など凝集剤の注入率を不必要に大きくし
なければならないこと、運転操作頻度が多くなること、
および運転コストが上昇すること等の欠点が避けられな
かった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、降雨、洪水、台風時のように原水濁度
が急激に変化している場合に、良好な凝集沈澱効果を得
ることができる薬品注入量決定法を提供するKある。
〔発明の概要〕
本発明は、原水アルカリ度と凝集剤が注入された後の処
理水pHおよび処理水アルカリ度がそれぞれに対して定
められる規定値以上となるようにアルカリ剤を注入する
ようにしたことを特徴とする。
ここで本発明の理解を容易にするため凝集ゾーンについ
て第3図に従って説明する。一般に上澄液濁度と凝集剤
注入率の関係は第3図に示したようになることが知られ
ている。上澄液濁度が許容値(例えばippm)以下と
なる領域が通常凝集ゾーンと呼ばれている。第3図では
凝集剤注入率DIないしり、で凝集ゾーンを形成してい
る。上澄液濁度が最小、即ち最も溌んだ水が得られるの
は凝集剤注入率Doの場合であるが、浄水場では経済性
を考慮して通常D1ないしDoの範囲で凝集剤を注入し
ている。
以上説明した凝集ゾーンと原水アルカリ度、濁度の関係
を示したのが第4図である。第4図は、懸濁物質として
精製カオリン、アルカリ剤として沈澱ナトリウム(Na
ICOs)、および検水として蒸留水を用いジャーテス
ト(ビーカ実験)を行ない得られた結果を凝集ゾーンで
整理したものである。第4図でハツチングを施した部分
は、原水濁度ioooppm時の凝集ゾーンであ夛、そ
うでない白枠部分は、原水濁度zooppm時の凝集ゾ
ーンである。原水アルカリ度が一定であれば、原水濁度
が高くなるにつれ凝集剤注入率が増している。逆に原水
濁度が一定であれば、原水アルカリ度が高くなるにつれ
、凝集ゾーンが広くなシ、かつ凝集剤注入率が増してい
ることが理解できる。
本発明の基本的考え方を第4図を用いて更に詳しく説明
する。例えば原水アルカリ度が20p9mの場合には、
原水濁度2001)I)mの凝集ゾーンと原水濁度io
ooppmの凝集ゾーンが一致している部分がある。す
なわち原水濁度2009I)mでは、凝集剤注入率が多
い部分であり、原水濁度xoooppmでは、凝集剤注
入率が少ない部分である。この現象から、例えば原水濁
度がzooppmで、かつ原水濁度が急激に増加してい
る場合には、凝集ゾーン内で凝集剤を過剰に注入してお
けば、この実験例では原水濁度が1001000pまで
変化しても、常に凝集ゾーンに含まれていることが分か
る。逆に原水濁度が急激に減少している場合には、凝集
剤を過少に注入するのが良いことも理解される。以上の
説明では原水濁度200m)I)mの場合を例にとって
説明したが、それ以外の場合でも適用できるのは明らか
である。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を第5図およびその詳細説明図第6図
〜第13図に従って説明する。
第5図において、第1図と同一符号のものは同一構成物
である。20は原水濁度を計る濁度計、21は原水アル
カリ度を測定するアルカリ度針、22は原水流量を計る
流量計であ)、着水井5の前に設けられている。42,
45.48はポンプでそれぞれ塩素41、アルカリ剤4
4、凝集剤47を注入する。54は処理水アルカリ度を
計るアルカリ度針、55は処理水pHを計るpH計であ
る。58.59は攪拌器で原水を攪拌する。
32は演算器で、原水アルカリ度Aoと塩素注入率Ct
から修正アルカリ度A1を演算する。35は演算器で、
修正アルカリ度AIからアルカリ剤注入率DA1を演算
する。40は演算器で処理水アルカリ度人Loからアル
カリ剤注入率DAxを演算する。51は比較器で処理水
pHとpH目標値との差ΔpHを演算する。53は演算
器でΔpHからアルカリ剤注入率DAsを演算する。3
8は加算器で、アルカリ剤注入率DA1t DA! +
DAsを加算しアルカリ剤注入率DA4を求める。
変換器61はアルカリ剤注入率DA4に従いアルカリ剤
の注入量をポンプ45に指示する。26は演算器で、原
水濁度Tulから凝集剤注入率り。
を演算する。34は演算器で、修正アルカリ度A1とア
ルカリ剤注入率DAから凝集剤が注入される時点でのア
ルカリ度AIを演算する。28は演算器で原水濁度Tu
1、凝集剤注入率D・、アルカリ度λ3からlX3図で
説明した凝集ゾーンを求め、適正注入車中Ds 、Dz
を演算する。30は演算器で、原水濁f T u sお
よびその時間的変化速度、凝集剤の適正注入車中DL、
D!から凝集剤注入率D1を演算する。62は変換器で
凝集剤注入率DsK基づき凝集剤注入量をポンプ48に
指示する。
次Kかかる構成の動作について説明する。
演算器32では、塩素41がlPPff1注入されると
良く知られているようにアルカリ度が1.4ppm低下
するので、原水アルカリ度Aoと塩素注入率Ctかも修
正アルカリ度AIを第6図に示した如く 人1 =A・−L4C1 に基づいて求める。
演算器35では、凝集剤47が注入された時、嵐好に加
水分解されるように、修正アルカリ度Alを規定値(U
Lt )以上に保つように、アルカリ剤注入率DAIを
求める。すなわち、A1≧UL+のとき 9人1=0 に1 ;アルカリ剤をxppm注入した時のアルカリ度
増加分。
に従ってアルカリ剤注入率D A lを演算する。上記
の関係を第7図に示した。なおこの効果は実験で確かめ
たものであシ、ULsは15ないし25ppmKなる。
演算器40では、処理水アルカリ度ALoが規定値UL
!以上になるようにアルカリ剤注入率D A zを演算
する。すなわち ALo≧U L zのとき DAx30に従ってアルカ
リ剤注入率DA!を求める。上記の関係を第9図に示し
た。なおこの効果も実験で確かめたものであ、り、UL
tは10ないし1spprnKなる。
演算器53では、pH目標値57を処理水pHとの差Δ
pHに基づき ΔpH≦ Oのと’I  DAs=0 ΔpH>0 のとき DAs=g(ΔpH)を演算しア
ルカリ剤注入率DA2を求める。この演算器53の役目
は処理水1)Hを一定値(6,5程度)以上に保ち凝集
効果を高めるととに6るつpH目標値6.5はピー力実
験で求めたものである。
関数gはアルカリ度とpHの関係を示すものであシ、河
川によって異なる。そこであらかじめ取水している河川
水、およびアルカリ剤を用いてアルカリ度とpHの関係
を実験で求め、関数gを決定する。
演算器34では、修正アルカリ度AI とアルカリ剤注
入率DA4から凝集剤47が注入される時点でのアルカ
リ変人!を次式に基づいて演算する。
Ax =At +Kt −DA4 Klはアルカリ剤1 ppm注入に伴うアルカリ度増加
量であり、この関係を第8図に示す。
′演算器26では、原水濁度Tutから凝集剤注入率D
oを次式に従って演算するっ Do=fo(Tut) ここで凝集剤注入率Doは、第3図で説明したDo即ち
上置液温度が最小となるような注入率である。関数fo
は浄水場により異なるので、例えば取水している河川水
と河床の泥などを用いてと一カ実験(ジャーテスト)を
行なって決辿する。
この関係を第11図に示した。
演算器28では、原水濁度Tu、と凝集剤注入率Doと
アルカリ変人!から凝集剤注入車中DI+Ihを第12
図に示したように演算する。ここで凝集剤注入車中DI
 + DIは第3図および第4図で説明した凝集ゾーン
を形成している凝集剤47の注入車中である。D+ 、
Dsはそれぞれ次式でもとめる。
DI=ft  (Do 、A雪 ) DI =’!  (Do 、 As  )関数f1.f
、は、浄水場により異なるので、これも又実際の河川水
と河床の泥を用いて、ピー力実験を行ない、第4図に示
したように整理して定める。なお第12図においてハツ
チングを施した部分は凝集ゾーンを表わしている。
演算器30では、原水濁度1itu、と凝集剤注入車中
DI、Dsから11/c13図に示した関係に従って凝
集剤注入率D3を演算するうこの演算器では、従って次
のような動作を実行する。
(イ)原水濁度TuIが急激に増加している場合、の右
端、すなわち第3図においてD鵞だけ凝集剤47を注入
(Dz−Doだけ余分に注入)する。
(ロ)原水濁度Tutの変化速度が許容範囲内、す47
を注入する。
eウ  原水濁度Tu1が急激に低下している場合、ン
の左端、すなわち第3図においてDIだけ凝集剤47を
注入(Do  Dlだけ少なめに注入)する。なおβは
原水濁度”rulの時間的変化速/minないし3pp
m/minとなる。
以上本発明の構成とその動作を説明した。主な演算器を
機能別Kまとめると、演算器26,28゜301″!凝
集剤注入率演算回路であり、演算器35は、原水アルカ
リ度補償回路でちゃ、演算器40は処理水アルカリ度補
償回路であり、演算器53は処理水pH補償回路となる
本発明の機能を要約すれば次のようKなる。凝集剤47
が注入された時、その機能を十分発揮できるように、あ
らかじめ原水アルカリ度24を一定値以上に保ち(フィ
ード・7オワード制御)、さらに処理水pHとアルカリ
度も一定値以上に保つ(フィード・パック制御)ように
したものである。この3台の補償回路により、凝集剤は
、原水に注入された時凝集効果を十分発揮できる。
凝集剤の注入率は、原水濁度の変化速度に応じて、凝集
ゾーン内で合理的に選ぶようにした。すなわち原水濁度
が急増している場合は余分に注入し、逆に急減している
場合には少なめに注入するようにしたものである。この
凝集剤注入率演算回路により、原水の水質が急変するよ
うな場合でも、常に凝集ゾーン内で処理することができ
安定した水質の澄液水が得られるようになった。
また本発明では、原水アルカリ度は従来にくらべ高い値
に保たれるので、凝集ゾーンも広く取れ、安定した運転
を維持できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、凝集剤を原水の水質だけでなく、その
変化速度に応じて注入し、かつ凝集剤の凝集効果を高め
るために1アル力リ度とpHを補償しであるので、常に
良好な凝集沈澱効果を、確実、簡単かつ経済的に達成で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
に1図は従来の浄水場における水処理プロセスを示すブ
ロック図、第2図は原水中Ktまれる微粒子の凝集機構
を示す模式図、第3図は凝集剤注入率と上澄液濁度の関
係から、凝集ゾーンを説明した図、g4図は凝集ゾーン
と原水アルカリ度、濁度との関係を示す図、第5図は本
発明の1実施例を示すブロック図、第6図から第13図
は第5図における演算器をさらに詳しく説明した図であ
り、第6図は塩素注入に伴なうアルカリ度低下分を補う
計算式を示す図、第7図は原水アルカリ度を一定値以上
に保つ原水アルカリ度補償回路を示す図、第8図は凝集
剤注入時点での原水アルカリ度を求める計算式を示す図
、第9図は処理水アルカリ度を一定値以上に保つ処理水
アルカリ度補償回路を示す図、第10図は処理水pHを
一定値以上に保つ処理水9H補償回路を示す図、第11
図は原水濁度から凝集剤注入率を演算する回路を示す図
、第12図は凝集ゾーンすなわち凝集剤注入車中を決定
する方法を示す図、第13図は、原水濁度の変化速度か
ら凝集剤の注入率を決定する方法を示す図である。 21.54・・・アルカリ変針、20・・・濁度計、2
6゜28.30・・・演算器、55・・・pH計、61
.62・・・変換器、5・・・着水井、6・・・混和池
、7・・・70ツ。  第4.図 υ ン疑!I=、列注入率 第6図 Jど 第7図 第3図 第13図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、取水した原水にアルカリ剤を注入した後に凝集剤を
    注入し原水中の濁質を凝集沈澱させる浄水場において、
    原水アルカリ度と凝集剤が注入された後の処理水pHお
    よび処理水アルカリ度がそれぞれに対して定めた規定値
    以上となるようにアルカリ剤の注入制御を行うことを特
    徴とする浄水場における薬品注入装置。
JP4105884A 1984-03-02 1984-03-02 浄水場の薬品注入制御方法および装置 Granted JPS61125413A (ja)

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