JP3733497B2 - 排水モニタリングシステム及び排水処理システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、PCB(有機塩素化合物)や重金属により汚染された排水をモニタリングしながら排水処理を制御する排水モニタリングシステム及び排水処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
地下掘削を行う土木工事では、その掘削時に出る地下水や溜まった雨水、さらには車の洗浄水、架設道路の洗浄水などが排出される。これらの水が汚染されている場合には、公害対策上、水質を一定の水準を満たすように処理して排水することが要求される。環境修復工事において、例えば埋め立て地の開発のために掘削を行う場合、特にPCBや重金属により汚染された土壌の工事では、苛性ソーダや塩化第2鉄、高分子凝集剤を使いpH(水素係数、ペーハー)調整、凝集沈殿処理等を行ってPCBや重金属を除去して所定の水質基準にするための排水処理施設が必要となる。
【0003】
しかし、排水の中のPCBの濃度を化学的に分析しようとすると、少なくとも1週間という多大な時間と手間とコストを要する。一方でPCBの有効な簡易分析法は現在のところ確立されていない。したがって、日常的にPCBをモニタリングすることは従来困難とされていた。また、重金属の簡易分析法は開発されているが未だ日常的な自動モニタリング技術の確立には至っていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、PCBや重金属等を日常的に自動モニタリングでき、リアルタイムに管理できるようにするものである。
【0005】
そのために本発明は、PCBや重金属により汚染された排水をモニタリングする排水モニタリングシステムであって、排水の濁度を計測する濁度計と、排水のpH値を計測するpH計と、濁度計により計測された濁度からPCBの濃度を求めるPCB検出手段と、pH計により計測されたpH値及び濁度計により計測された濁度から重金属の濃度を求める重金属検出手段と、PCB又は重金属の濃度を基準値と比較して水質を判定する判定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0006】
また、PCBや重金属により汚染された排水をモニタリングしながら排水処理を制御する排水処理システムであって、各種の水槽や貯槽、処理槽とポンプと切替えバルブからなり排水を受水槽に受けてから該各種の処理槽に送ることによりpH調整や凝集沈殿、活性炭処理を行って所定の水質にして放流する排水処理系と、排水の濁度を計測する濁度計と、排水のpH値を計測するpH計と、濁度計により計測された濁度からPCBの濃度を求めるPCB検出手段と、pH計により計測されたpH値及び濁度計により計測された濁度から重金属の濃度を求める重金属検出手段と、PCB又は重金属の濃度を基準値と比較して水質を判定する判定手段と、該判定手段の判定結果に基づき排水処理系を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0007】
さらに、濁度計及びpH計は、中間処理水と最終処理水について計測を行うものであり、排水処理系は、pH調整や凝集沈殿を行う第1次処理系と活性炭処理を行う第2次処理系からなり、第1次処理系を通った中間処理水について濁度及びpH値の計測を行うことを特徴とし、制御手段は、第1次処理系を通った中間処理水が所定の水質基準を満たしていない場合には、各処理槽における処理能力を高めるように排水処理系を制御し、最終処理水が所定の水質基準を満たしていない場合には、放流せずに排水処理系を還流循環させるように排水処理系を制御することを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係る水質モニタリングシステムの実施の形態を示す図、図2は濁度とPCBとの間の相関を説明するための図、図3はpH・濁度と重金属との間の相関を説明するための図である。図中、1は濁度計、2はpH計、3は濁度−PCB相関テーブル、4はpH・濁度−重金属相関テーブル、5は比較判定部、6は基準値、7は判定信号生成部を示す。
【0009】
図1において、濁度計1は、例えば表面散乱式の排水の濁度を計測するものであり、pH計2は、排水のpHを計測するものである。これら濁度計1とpH計2には、排水処理施設から自動モニタリングのためにサンプリング用として配管が導かれる。濁度−PCB相関テーブル3は、濁度とPCBとの間の相関テーブルであり、濁度計1で計測した濁度からPCBの濃度を換算して読み出すものである。
【0010】
pH・濁度−重金属相関テーブル4は、pH計2で計測したpH値と濁度計1で計測した濁度から重金属の濃度を換算して読み出すものである。濁度−PCB相関テーブル3とpH・濁度−重金属相関テーブル4は、現場の排水を化学的に分析して得られたデータから相関性の有無を調べ、相関性が現れたものについて作成されるものである。したがって、このような相関性が全く認められない現場については、本発明が適用できないことになることはいうまでもない。
【0011】
比較判定部5は、濁度−PCB相関テーブル3とpH・濁度−重金属相関テーブル4から求めたPCB、重金属の濃度が所定の水質基準にあるか否かを判定するものであり、そのための判定基準が基準値6である。基準値6として、複数の基準値a、b、cを使うことにより、比較判定部5では複数段階の判定を行うことができる。判定信号生成部7は、比較判定部5による判定結果から判定信号を生成するものであり、例えば第1の基準値aを越えたときは警報信号ALとし、第2の基準値を越えたときは排水処理系の能力を高めるための制御信号CNとし、第3の基準値を越えたときは排水の停止信号STとする。
【0012】
排水のサンプリングは、最終処理水だけでなく、中間処理水でも行うことにより、中間処理水をサンプリングした計測により警報信号ALや制御信号CNの生成を行い、最終処理水をサンプリングした計測により停止信号STの生成を行うという使い分けができる。排水処理系の能力を高めるための制御としては、例えば排水処理設備での流量を下げて処理速度を落としたり、pH調整剤や凝集沈殿処理剤を増量したりする制御がある。したがって、このような制御を行うことにより、第1次処理による中間処理水では水質が良好でない場合であっても、第2次処理による処理能力を高めるので、最終処理水では所定の水質基準を満たすようにすることができ、同時に第1次処理による処理能力を高めるので、中間処理水の水質を上げることができる。また、停止信号STによる排水の停止では、放流を停止させて再度排水処理系に排水を還流循環させて排水処理を繰り返し行うことにより最終処理水を所定の水質基準のものにすることができる。
【0013】
特にPCBや重金属で汚染された土壌の工事現場では、化学分析により得られるデータから両対数グラフにプロットすると、図2に示すように濁度とPCBとの間に一定の相関関係のあることが確認されている。また、濁度と水銀との間でも、排水のpHで溶け具合が変わり、それに応じて図3に示すように一定の相関関係のあることが確認されている。したがって、このような相関関係に基づき図1に示した濁度−PCB相関テーブル3、pH・濁度−重金属相関テーブル4を設定することができる。この場合、pH・濁度−重金属相関テーブル4は、pH毎に濁度−重金属相関テーブルを設定し、pHの値で濁度−重金属相関テーブルを選択して、濁度から重金属の濃度を求めるようにしてもよい。
【0014】
図4は本発明に係る排水処理システムの実施の形態を示す図、図5は自動モニタリングシステムによる処理の流れを説明するための図である。図中、10は排水処理施設、11は受水槽、12は集水槽、13はpH調整槽、14はフロック形成槽、15は沈降分離槽、16はろ過ポンプ槽、17はN液供給槽、18はF液供給槽、19はK液溶解槽、20はK液供給槽、21は汚泥貯槽、22はろ液貯槽、23はフィルタプレス、24は連続式砂ろ過器、25は吸着ポンプ槽、26〜28は活性炭処理槽、29は雨水沈砂槽、30は水質監視槽、31は放流槽、32はポンプ、33は切替えバルブ、34はサンプリング配管、40は自動モニタリングシステムを示す。
【0015】
図4において、排水処理施設10は、工事現場の汚染された各種の排水や処理中間排水を受水槽11で受けて集水槽12に送り、放流槽31から所定の基準を満たした処理後の排水を放流するものであり、処理系中段の吸着ポンプ槽25と最終段の水質監視槽30からサンプリング配管34により自動モニタリングシステム40にサンプル水を導くようにしている。自動モニタリングシステム40は、濁度計とpH計によりサンプル水のPCB、重金属をモニタリングして、排水処理施設10のポンプ32、切替えバルブ33を制御するものである。
【0016】
排水処理施設10において、pH調整槽13には、N液供給槽17とF液供給槽18から苛性ソーダや塩化第2鉄等が供給され、フロック形成槽14にはK液溶解槽19、K液供給槽20から高分子凝集剤が供給されて、排水は、集水槽12からpH調整槽13、フロック形成槽14、沈降分離槽15、ろ過ポンプ槽16からなる第1次排水処理系に送られる。pH調整、フロック形成、沈降分離の処理が行われた後の排水は、ろ過ポンプ槽16から連続式砂ろ過器24に送られ、また、沈降分離された汚泥は、汚泥貯槽21、フィルタプレス23で脱水ケーキにされて廃棄されると共に、汚泥貯槽21、フィルタプレス23から出た排水は、ろ液貯槽22からポンプ32で受水槽11に戻される。
【0017】
連続式砂ろ過器24でろ過された排水は、吸着ポンプ槽25で受け、さらに3つの活性炭処理槽26〜28からなる第2次排水処理系を通して水質監視槽30に送られ、ここから放流槽31を通して放流される。この間、吸着ポンプ槽25から中間処理水が、また水質監視槽30から最終処理水がサンプリング配管34によりサンプル水として自動モニタリングシステム40に導かれモニタリングされる。
【0018】
上記排水処理系において、吸着ポンプ槽25でモニタリングした中間処理水が放流槽31を通して放流されるまで数時間を要するので、吸着ポンプ槽25でモニタリングした中間処理水が所定の水質基準に達していない場合には、その程度に応じて例えば苛性ソーダや塩化第2鉄、高分子凝集剤の供給量を増やしたり、途中における処理速度を下げるように自動モニタリングシステム40がポンプ32を制御する。このことにより、吸着ポンプ槽25に送られてくる中間処理水の水質をさらに改善し、また、吸着ポンプ槽25から後段の第2次排水処理系により水質を改善して水質監視槽30で放流できる水質になるように制御することができる。しかし、水質監視槽30でモニタリングした最終処理水が所定の水質基準にない場合には、放流できないので、自動モニタリングシステム40が切替えバルブ33を制御することにより、放流槽31から放流せずに受水槽11に還流させ排水処理系を再度循環させる。また、雨水沈砂槽29は、雨水を処理して汚染されていなければそのまま水質監視槽30から放流槽31を通して放流するが、汚染されている場合には受水槽11に還流循環させる。
【0019】
次に、自動モニタリングシステムによる処理の流れを説明する。自動モニタリングシステムでは、例えば所定の時間毎に濁度計とpH計により吸着ポンプ槽25からのサンプル水と水質監視槽30からのサンプル水について濁度とpHの計測を行う(ステップS11)。そして、計測した濁度とpHに基づきPCBと重金属の濃度を求め(ステップS12)、基準値との比較により判定を行う(ステップS13)。判定では、例えば吸着ポンプ槽25からの中間処理水のサンプルについて、第1の基準値aを越えているか否かを調べ(ステップS14)、第1の基準値aを越えている場合には警報信号を出力する(ステップS15)。さらに、第2の基準値bを越えているか否かを調べ(ステップS16)、第2の基準値bを越えている場合には排水処理能力を高めるように排水処理系のポンプを制御する(ステップS17)。そして、水質監視槽30からの最終処理水のサンプルについて第3の基準値cを越えているか否かを調べ(ステップS18)、第3の基準値cを越えていなければ最終処理水を放流させ(ステップS20)、第3の基準値cを越えていれば切替えバルブを制御して最終処理水を受水槽へ還流させて再度排水処理系を循環させる(ステップS19)。
【0020】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、相関テーブルを用いてPCBや重金属の濃度を求め、判定を行うようにしたが、濁度とpH値からPCBや重金属の濃度が基準値以内か否かの判定を行うようにしてもよいし、濁度に対応する排水基準値、管理目標値を設定してもよい。また、PCBや重金属の濃度が基準値を越えているか否かにより排水処理施設の制御を行うようにしたが、基準値との差に応じて連続的にポンプや切替えバルブを制御してもよいし、さらにSS(浮遊物質量)にも同様に適用してもよい。排水処理系の制御は、中間処理水のモニタリング結果により行うようにしたが、最終処理水のモニタリング結果によっても同様に行うようにしてもよいし、制御の形態には種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【0021】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、濁度とpH値からPCBや重金属等の濃度を相関関係を利用して求め処理水をモニタリングするので、連続式濁度計とpH計を管理することにより、リアルタイムでPCBや重金属等の管理を行うことができる。また、化学的な分析によらず、処理系から直接配管により濁度計とpH計にサンプル水を導けばよいので、サンプリングの手間や分析の手間を省くことができる。しかも、運転中常時モニタリングすることが可能となったので、プラント全体からPCBや重金属等の漏洩を確実に防ぐことができ、排水処理設備の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る水質モニタリングシステムの実施の形態を示す図である。
【図2】 濁度とPCBとの間の相関を説明するための図である。
【図3】 pH・濁度と重金属との間の相関を説明するための図である。
【図4】 本発明に係る排水処理システムの実施の形態を示す図である。
【図5】 自動モニタリングシステムによる処理の流れを説明するための図である。
【符号の説明】
1…濁度計、2…pH計、3…濁度−PCB相関テーブル、4…pH・濁度−重金属相関テーブル、5…比較判定部、6…基準値、7…判定信号生成部
Claims (6)
- PCBや重金属により汚染された排水をモニタリングする排水モニタリングシステムであって、
排水の濁度を計測する濁度計と、
排水のpH値を計測するpH計と、
濁度計により計測された濁度からPCBの濃度を求めるPCB検出手段と、
pH計により計測されたpH値及び濁度計により計測された濁度から重金属の濃度を求める重金属検出手段と、
PCB又は重金属の濃度を基準値と比較して水質を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする排水モニタリングシステム。 - PCBや重金属により汚染された排水をモニタリングしながら排水処理を制御する排水処理システムであって、
各種の水槽や貯槽、処理槽とポンプと切替えバルブからなり排水を受水槽に受けてから該各種の処理槽に送ることによりpH調整や凝集沈殿、活性炭処理を行って所定の水質にして放流する排水処理系と、
排水の濁度を計測する濁度計と、
排水のpH値を計測するpH計と、
濁度計により計測された濁度からPCBの濃度を求めるPCB検出手段と、
pH計により計測されたpH値及び濁度計により計測された濁度から重金属の濃度を求める重金属検出手段と、
PCB又は重金属の濃度を基準値と比較して水質を判定する判定手段と、
該判定手段の判定結果に基づき排水処理系を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする排水処理システム。 - 制御手段は、最終処理水が所定の水質基準を満たしていない場合には、放流せずに排水処理系を還流循環させるように排水処理系を制御することを特徴とする請求項2記載の排水処理システム。
- 濁度計及びpH計は、中間処理水と最終処理水について計測を行うものであることを特徴とする請求項2記載の排水処理システム。
- 排水処理系は、pH調整や凝集沈殿を行う第1次処理系と活性炭処理を行う第2次処理系からなり、第1次処理系を通った中間処理水について濁度及びpH値の計測を行うことを特徴とする請求項4記載の排水処理システム。
- 制御手段は、第1次処理系を通った中間処理水が所定の水質基準を満たしていない場合には、各処理槽における処理能力を高めるように排水処理系を制御することを特徴とする請求項4記載の排水処理システム。
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