JP2002066207A - 薬液注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高分子凝集剤等の薬液を被処理水に注入する
に際し、薬液の過大注入をより確実に防止でき、かつ、
注入率を目標値に精度良く制御可能な薬液注入装置を提
供する。 【解決手段】 被処理水に薬液を注入する装置であっ
て、薬液貯槽と、該薬液貯槽から送出される薬液の流量
を調整する第１の流量調整手段と、薬液貯槽からの薬液
を一旦受け入れるとともに現在の収容量を検出する手段
を備えた計量槽と、該計量槽から被処理水に注入される
薬液の流量を調整する第２の流量調整手段と、前記収容
量検出手段からの検出値に基づき該検出値が予め設定し
た所定値または所定範囲内に維持されるように前記第１
の流量調整手段および第２の流量調整手段を制御する制
御手段と、を有することを特徴とする薬液注入装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川水、湖沼水等
の表流水を原水とする浄水処理あるいは工業用水や排水
の固液分離処理等の水処理に用いて好適な、凝集剤等の
薬液の注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】浄水処理や排水処理においては、原水中
の懸濁物質を除去し、所定の濁度以下の処理水にまで処
理する必要があり、水処理方法としては凝集沈澱処理を
行うことが多い。凝集沈澱処理を行う場合には、通常、
凝集のための薬液として、無機凝集剤と高分子凝集剤
（とくに有機高分子凝集剤）を用いて凝集沈澱処理を行
う。

【０００３】このように凝集剤を被処理水に注入する場
合、とくに有機高分子凝集剤を注入する場合、その注入
率を厳格に制御することが要求される。たとえば、アク
リルアミド系の有機高分子凝集剤を浄水処理に用いる場
合、変異原性物質であるアクリルアミドモノマーの存在
が問題となる。そのため、モノマーの被処理水中での量
を抑えるために、アクリルアミド系の有機高分子凝集剤
の注入率が制限されている。日本では、水道法により、
１ｍｇ／Ｌが最大注入率として規定されている。

【０００４】より詳細に述べると、浄水中のモノマー濃
度は、０．００００５ｍｇ／Ｌ未満としなければならな
い。したがって、アクリルアミド系の有機高分子凝集剤
を１ｍｇ／Ｌ注入した場合、モノマー濃度が０．０００
０５ｍｇ／Ｌ未満となる高分子凝集剤中のモノマー含有
率は、０．００５％未満（固体）となる。逆にモノマー
含有率が低ければ、有機高分子凝集剤の注入率を高くす
ることも可能であるが、実際には上述の如く最大注入率
が規定されている。したがって、高分子凝集剤を実際に
注入するに際しては、間違っても過大注入とならないよ
うにする必要がある。その方法として、たとえば特公平
７−３２９０２号公報に記載されているように、流量計
の信号をパルスカウントして制御に用いたり、自動弁に
より制御を行ったりする方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方法では、高分子凝集剤の注入の際に、流量計を用いた
り自動弁による制御を単独あるいは組み合わせて用いて
も、それらに同時に故障が起きた場合には制御が不能と
なる。

【０００６】たとえば、流量計の信号をポンプ出力の制
御に用いて、一定の注入率に制御したり、さらに定流量
弁を設けて電気的な信号による制御と定流量弁による制
御との二重の制御を行う方法が考えられる。その場合、
片方のみが故障して、流量が過大となるような状態とな
っても、もう片方の働きにより制御は維持される。しか
しながら、運悪く両方の制御が故障し、流量が過大とな
るような状態となった場合、前述の最大注入率（たとえ
ば、１ｍｇ／Ｌ）以上の注入率となってしまうことがあ
る。また、定流量弁は、それを用いて制御できる流量の
範囲が狭いという問題があり、流量計によるモニターで
は、流量計自体の精度が問題となり、上記の如く１ｍｇ
／Ｌというような極めて小流量の制御を、精度よく行う
ことが難しい。

【０００７】さらに、予めポンプを最大出力時１ｍｇ／
Ｌとなるように選定しておくという方法もあるが、その
場合には、原水の流量の変動に対し、きめ細かい高分子
凝集剤の注入制御が行えなくなる。原水流量の変動に対
しては、凝集剤注入ポンプを複数台並置し、その運転台
数で制御することも可能であるが、そうすると、水処理
装置全体の大型化、設備費増大、制御の複雑化等の問題
を招いてしまう。

【０００８】そこで本発明の課題は、高分子凝集剤等の
薬液を被処理水に注入するに際し、薬液の過大注入をよ
り確実に防止でき、かつ、注入率を目標値に精度良く制
御可能な薬液注入装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の薬液注入装置は、被処理水に薬液を注入す
る装置であって、薬液貯槽と、該薬液貯槽から送出され
る薬液の流量を調整する第１の流量調整手段と、薬液貯
槽からの薬液を一旦受け入れるとともに現在の収容量を
検出する手段を備えた計量槽と、該計量槽から被処理水
に注入される薬液の流量を調整する第２の流量調整手段
と、前記収容量検出手段からの検出値に基づき該検出値
が予め設定した所定値または所定範囲内に維持されるよ
うに前記第１の流量調整手段および第２の流量調整手段
を制御する制御手段と、を有することを特徴とするもの
からなる。

【００１０】上記第１の流量調整手段および第２の流量
調整手段としては、それぞれ、流量調整可能なポンプ、
または／および、流量調整可能な流量調整弁を用いるこ
とができる。また、上記計量槽における収容量検出手段
としては、計量槽に収容された薬液の液面を検出する手
段、または重量を検出する手段等を用いることができ
る。液面検出手段としては、電極式や超音波式の液面
計、あるいは光センサーを用いた液面計等を使用でき、
重量検出手段としては、ロードセル等を用いて計量槽ご
と重量を測定し、その測定値から空の状態の計量槽の重
量を差し引いた値を検出する手段を用いることができ
る。なお、この重量検出手段による検出値は、収容され
た薬液の液面レベルの位置に容易に換算可能であり、こ
の面からは、重量検出手段も液面検知手段の機能を持っ
ている。

【００１１】また、計量槽には、薬液貯槽へと接続され
るオーバーフローラインを設けておき、薬液貯槽から過
大な流量の薬液が計量槽に送給され計量槽内液面が過大
上昇した場合には、オーバーフローさせて薬液貯槽に戻
すようにすることが好ましい。

【００１２】計量槽の容量としては、とくに限定されな
いが、第２の流量調整手段を介して被処理水に注入され
る薬液の流量に対し、その３〜６０秒分の容量に設定さ
れていることが好ましい。このように設定しておくこと
により、第２の流量調整手段による薬液の供給のみが過
大となり、その状態が何らかの原因で持続された場合に
も、短時間のうちに計量槽内を空にすることができ、過
大注入が継続されてしまう事態を防止できる。計量槽の
容量が３秒分よりも少なければ、液面変動が比較的大き
くなった場合に、本発明に係る制御状態を維持するのが
難しくなるおそれがある。６０秒分を越える容量では、
上記のように何らかの原因で過大注入が生じた場合、そ
の状態の持続時間が長くなりすぎるおそれがある。

【００１３】また、本発明の薬液注入装置においては、
前記計量槽における収容量検出手段に加え、バックアッ
プとして、第２の流量調整手段が設けられた薬液注入ラ
インに流量検出手段（流量計）を設けておいてもよい。
この場合、制御手段は、収容量検出手段からの検出値に
加え、流量検出手段からの検出値を用いて第１、第２の
流量調整手段を制御できるので、薬液の過大注入をより
確実に防止できる。また、第１、第２の流量調整手段が
同時に同じ流量で供給過大となった場合にも、その過大
注入量を流量検出手段で検出できるようになり、現実に
過大注入が発生することを防止できる。

【００１４】上記のような本発明に係る薬液注入装置に
おいては、薬液貯槽からの薬液を一旦受け入れる計量槽
の薬液収容量（たとえば、液面のレベル）により、第１
の流量調整手段を介しての計量槽への流入量と、第２の
流量調整手段を介しての計量槽からの流出量とのバラン
スが検出され、いずれか一方が過大または過少となった
場合には、その状態が、計量槽内の収容量の変動として
精度良く検出されることになる。したがってこの変動を
抑えるように、すなわち収容量検出手段による検出値が
予め設定した所定値あるいは所定範囲内に維持されるよ
うに第１、第２の流量調整手段が制御されることによ
り、いずれか一方が過大または過少となること、とくに
いずれか一方が過大となることが防止され、薬液の過大
注入が防止される。

【００１５】また、第１、第２の流量調整手段の両方と
も所定の流量となっている場合には、それらの中間に介
在する計量槽の収容量検出により、両者のバランス状態
を所定の状態に維持することができるとともに、その良
好なバランス状態が崩れることを常時監視することがで
きる。したがって、高精度での流量注入を安定して持続
できる。

【００１６】なお、本発明に係る制御においては、第
１、第２の流量調整手段の両方が同時に同じ流量で供給
過大となった場合のみ、収容量検出手段からの情報のみ
では対応できないことになるが、このような状態の発生
は確率的に極めて低い。また、たとえこのような状態に
なっても、被処理水への薬液注入ラインに流量検出手段
を設けておけば、その情報に基づいて制御を行うことが
可能になり、過大注入を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発
明の一実施態様に係る薬液注入装置を、凝集沈澱濾過装
置における高分子凝集剤の注入に適用した場合を示して
いる。図１において、原水（被処理水）１は、混和槽２
に送られ、混和槽２内に、無機凝集剤３がポンプ４を介
して注入される。混和槽２内では、被処理水１と注入さ
れた無機凝集剤３が、モータ５によって駆動される攪拌
機６によって攪拌され、被処理水１中の懸濁物質が無機
凝集剤３との結合により微小フロックの形態に凝集され
る。

【００１８】続いて被処理水１は凝集槽７に送られ、こ
こで高分子凝集剤８が注入され、パドル式の攪拌機９に
より攪拌されて、上記微小フロックが粗大フロックへと
成長される。この薬液としての高分子凝集剤８の注入
に、本発明に係る薬液注入装置としての高分子凝集剤注
入装置１０が用いられる。

【００１９】高分子凝集剤注入装置１０には、被処理水
に注入すべき高分子凝集剤８が貯留されている薬液貯槽
１１と、該薬液貯槽１１から送出される高分子凝集剤８
の流量を調整する第１の流量調整手段としての第１の薬
液ポンプ１２とが設けられている。第１の薬液ポンプ１
２により、薬液貯槽１１からの高分子凝集剤８が、供給
ライン１３を介して計量槽１４内に送られる。

【００２０】計量槽１４には、計量槽１４内に受け入れ
られた高分子凝集剤８の収容量を検出する手段として、
本実施態様では超音波式の液面計１５が設けられてお
り、液面計１５による検出信号は、制御手段としてのシ
ーケンサ１６に送られるようになっている。この計量槽
１４には、その上部にオーバーフローライン１７が設け
られており、オーバーフローライン１７は、薬液貯槽１
１へと接続されて、計量槽１４でオーバーフローした高
分子凝集剤８が薬液貯槽１１へ返送されるようになって
いる。

【００２１】計量槽１４からは、高分子凝集剤８の流量
を調整する第２の流量調整手段としての第２の薬液ポン
プ１８により、高分子凝集剤８の流出量が調整され、注
入ライン１９を介して凝集槽７内の被処理水１に注入さ
れるようになっている。本実施態様ではさらに、この注
入ライン１９の第２の薬液ポンプ１８の下流側の位置
に、この注入ライン１９を介して注入される高分子凝集
剤８の流量を検出する流量検出手段として流量計２０が
設けられている。

【００２２】本実施態様では、上記第１、第２の薬液ポ
ンプ１２、１８は、それら自身の回転数を制御すること
により（たとえばインバータ等を用いた自動制御、ある
いは手動制御でもよい）、それぞれ高分子凝集剤８の供
給量、注入量を制御できるようになっているが、たとえ
ば定容量ポンプを用い、別途流量調整弁を設け、該流量
調整弁により第１、第２の流量調整手段を構成するよう
にしてもよい。また、流量調整可能なポンプと流量調整
弁を併設して第１、第２の流量調整手段を構成すること
も可能である。本実施態様では、凝集槽７への高分子凝
集剤８の実際の注入量は、第２の薬液ポンプ１８によっ
て制御されるが、計量槽１４の容量としては、この高分
子凝集剤８の流量に対し、３〜６０秒分の容量から適宜
設定されている。

【００２３】制御手段としてのシーケンサ１６は、液面
計１５の検出信号に基づいて、計量槽１４の液面が予め
設定した所定のレベルに維持されるように、あるいは、
予め設定した所定の液面レベルの範囲内に維持されるよ
うに、第１の薬液ポンプ１２および第２の薬液ポンプ１
８を制御する。本実施態様ではさらに、液面計１５から
の検出信号に加え、流量計２０からの検出値も参照し
て、第１、第２の薬液ポンプ１２、１８を制御できるよ
うになっている。

【００２４】凝集槽７で粗大フロックが形成された被処
理水は、次に沈澱槽２１に送られ、フロックが沈降分離
される。沈澱槽２１には、被処理水を下降流から上向流
へと反転させる隔壁２２と、フロックの分離を促進しフ
ロックの流出を抑制するための傾斜板２３が設けられて
いる。

【００２５】沈澱槽２１からの沈澱処理水は、濾過装置
２４に送られ、濾砂等によって形成された濾層２５を通
されることにより、濾過処理される。

【００２６】濾過装置２４からの処理水は浄水２６とし
て取り出される。本実施態様では、取り出された浄水２
６は一旦浄水タンク２７に貯留され、該タンク２７内の
浄水が最終処理水２８として次工程等に送られるように
なっている。浄水タンク２７の底部からは、該タンク２
７内の浄水を濾過装置２４の逆洗水として、ポンプ２９
により濾過装置２４に供給できるようになっている。

【００２７】上記のように構成された凝集沈澱濾過装置
における高分子凝集剤注入装置１０の制御について説明
する。基本的に第１、第２の薬液ポンプ１２、１８のポ
ンプ流量を２台とも所定の値に合わせる。たとえばイン
バータ等を用いた自動制御でもよいし、手動設定でもよ
い。ここで所定の流量の設定は、ポンプの性能曲線を利
用してもよいが、実際の流量を測定しその検量線に基づ
いて確認して行うことが望ましい。

【００２８】２台とも正確な流量で作動していれば問題
はないが、どちらか、または２台ともに流量が正確に出
なくなった場合に以下のように対応が可能である。

【００２９】第１の薬液ポンプ１２が供給過大となっ
た場合、中間の計量層１４の液面が既定値より徐々に上
昇するので、それを液面計１５によって検知可能とな
る。これを検知し、シーケンサ１６からの信号に基づい
て第１の薬液ポンプ１２の流量を修正すればよい。ま
た、計量槽１４のオーバーフローにより、過大供給を防
止することが可能である。

【００３０】第２の薬液ポンプ１８が供給過大となっ
た場合、計量槽１４の液面が既定値より徐々に下降する
ので、それを液面計１５によって検知可能となる。これ
を検知し、シーケンサ１６からの信号に基づいて第１の
薬液ポンプ１８の流量を修正すればよい。この場合に
は、たとえば警報を出して緊急停止することにより、高
分子凝集剤８の過大注入を適切に防止することもでき
る。また計量槽１４の容量が適切に小さく設定されてい
ることにより（前述の如く３〜６０秒分の注入流量に相
当する容量に設定されていることにより）、計量槽１４
では数分以内に引ききりとなるため、過大注入はほとん
ど生じない。

【００３１】二つのポンプ１２、１８が同時に供給過
大となった場合、流量が同一でなければ液面が上昇する
か低下することになるので、それを液面計１５によって
検知することにより検出可能となる。この場合には、た
とえば警報を出して緊急停止することにより、高分子凝
集剤８の過大注入を適切に防止できる。

【００３２】どちらかのポンプ１２、１８の注入率が
少なくなった場合、液面が上昇するか低下することにな
るので、それを液面計１５によって検知することにより
検出可能となる。この場合には、過大注入とはならない
ので、過大注入に伴う問題は生じない。

【００３３】したがって、二つのポンプ１２、１８が同
時に同一流量で供給過大となった場合のみ対応できない
ことになるが、このような状態の発生は確率的には極め
て低い。また、このような状態に対しては、本実施態様
のように第２の薬液ポンプ１８の出口側に流量計２０を
設けておくことで、過大注入量を検出できるから、シー
ケンサ１６からの信号に基づいて、その状態を防止ある
いは修正するように制御することができる。

【００３４】このように、基本的に液面計１５からの信
号に基づいて制御し、特定の場合には流量計２０からの
信号も参照して制御することにより、高分子凝集剤８の
被処理水への過大注入を防止することができるととも
に、所定の注入率での通常の注入動作を正確に安定して
継続することができる。

【００３５】

〔実験条件〕

・原水流量：２００ｍ³ ／日 ・無機凝集剤混和槽：有効容量５５５Ｌ（滞留時間４分）、攪拌機付き ・凝集槽：横軸パドル方式（滞留時間３０分） ・沈澱槽：滞留時間４０分、表面負荷率１０ｍｍ／分 ・濾過装置：塔径１２００ｍｍ、通水速度１５０ｍ／日、 濾層構成 ケイ砂：高さ６００ｍｍ ・原水濁度：４〜３００度（平均８．０度） ・原水ｐＨ：７．２〜７．５ ・無機凝集剤：ＰＡＣ〔ポリ塩化アルミニウム〕（原水濁度に比例注入） ・有機高分子凝集剤：アクリルアミド系のアニオン系高分子凝集剤０．１％溶液 ・第１の薬液ポンプ：インバータ付き 最大使用流量１３８．８ｍＬ／分 吐出量１０〜１５０ｍＬ／分 ・計量槽：超音波式液面計付き 有効容量１６．２ｍＬ（１７．０ｍＬてオーバーフロー） 最大水量で最大注入率の時 滞留時間８．６秒 （０．１％溶液を処理水量２００ｍ³ ／日に対し高分子凝集剤添加量が １ｍｇ／Ｌとなるように注入） ・第２の薬液ポンプ：インバータ付き 最大使用流量１３８．８ｍＬ／分 吐出量１０〜１５０ｍＬ／分

【００３６】上記のような条件で運転したところ、高分
子凝集剤の過大注入を適切に防止することができ、ま
た、所定の注入率にて安定して長時間運転することがで
きた。

【００３７】なお、前記実施態様および上記実施例で
は、高分子凝集剤注入装置について説明したが、本発明
はこれに限らず、被処理水に、過大注入を防止すべきあ
らゆる薬液の注入に適用可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の薬液注入
装置によれば、被処理水への薬液の過大注入、とくに高
分子凝集剤の過大注入を確実に防止することができ、か
つ、注入率を目標値に精度良く安定して制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る薬液注入装置を適用
した水処理装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 原水（被処理水） ２ 混和槽 ３ 無機凝集剤 ４ ポンプ ５ モータ ６ 攪拌機 ７ 凝集槽 ８ 高分子凝集剤 ９ 攪拌機 １０ 薬液注入装置としての高分子凝集剤注入装置 １１ 薬液貯槽 １２ 第１の流量調整手段としての第１の薬液ポンプ １３ 供給ライン １４ 計量槽 １５ 収容量検出手段としての超音波式液面計 １６ 制御手段としてのシーケンサ １７ オーバーフローライン １８ 第２の流量調整手段としての第２の薬液ポンプ １９ 注入ライン ２０ 流量検出手段としての流量計 ２１ 沈澱槽 ２２ 隔壁 ２３ 傾斜板 ２４ 濾過装置 ２５ 濾層 ２６ 浄水 ２７ 浄水タンク ２８ 最終処理水 ２９ ポンプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理水に薬液を注入する装置であっ
   て、薬液貯槽と、該薬液貯槽から送出される薬液の流量
   を調整する第１の流量調整手段と、薬液貯槽からの薬液
   を一旦受け入れるとともに現在の収容量を検出する手段
   を備えた計量槽と、該計量槽から被処理水に注入される
   薬液の流量を調整する第２の流量調整手段と、前記収容
   量検出手段からの検出値に基づき該検出値が予め設定し
   た所定値または所定範囲内に維持されるように前記第１
   の流量調整手段および第２の流量調整手段を制御する制
   御手段と、を有することを特徴とする薬液注入装置。
2. 【請求項２】 前記第１の流量調整手段および第２の流
   量調整手段が、それぞれ、流量調整可能なポンプおよび
   ／または流量調整弁からなる、請求項１の薬液注入装
   置。
3. 【請求項３】 前記収容量検出手段が、計量槽に収容さ
   れた薬液の液面検出手段または重量検出手段からなる、
   請求項１または２の薬液注入装置。
4. 【請求項４】 前記計量槽に、前記薬液貯槽へと接続さ
   れるオーバーフローラインが設けられている、請求項１
   ないし３のいずれかに記載の薬液注入装置。
5. 【請求項５】 前記計量槽の容量が、前記第２の流量調
   整手段を介して注入される薬液の流量に対し、３〜６０
   秒分の容量に設定されている、請求項１ないし４のいず
   れかに記載の薬液注入装置。
6. 【請求項６】 前記第２の流量調整手段が設けられた薬
   液注入ラインに流量検出手段が設けられ、前記制御手段
   は、前記収容量検出手段からの検出値に加え前記流量検
   出手段からの検出値を用いて、前記第１の流量調整手段
   および第２の流量調整手段を制御する、請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の薬液注入装置。
7. 【請求項７】 薬液が、アクリルアミド系の有機高分子
   凝集剤からなる、請求項１ないし６のいずれかに記載の
   薬液注入装置。