JP4982114B2 - Water treatment control device - Google Patents
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Description
本発明は、浄水場などの水処理プラントに適用され、塩素処理によって生成する有害なトリハロメタンの生成を抑制するための水処理制御装置に関する。 The present invention is applied to a water treatment plant such as a water purification plant, and relates to a water treatment control device for suppressing production of harmful trihalomethanes produced by chlorination.
浄水場などの水処理プラントでは、地下水や表流水を原水として着水井に導入し、凝集沈殿設備において凝集剤を添加してフロックを形成し、これを凝集沈殿させる。この凝集沈殿により原水中の濁質コロイド、無機物、有機物、細菌、生物等を沈殿除去する。その後、上澄み液を砂ろ過装置に通して懸濁物を除去し、最後に消毒用の塩素処理を施して需要家に供給している。 In a water treatment plant such as a water purification plant, groundwater or surface water is introduced into a receiving well as raw water, and a floc is formed by adding a flocculant in a coagulation sedimentation facility, and this is coagulated and precipitated. By this coagulation sedimentation, turbid colloids, inorganic substances, organic substances, bacteria, organisms, etc. in the raw water are precipitated and removed. Thereafter, the supernatant is passed through a sand filtration device to remove the suspended matter, and finally subjected to chlorine treatment for disinfection and supplied to consumers.
近年では、臭気物質やトリハロメタンの除去と低減を目的に、オゾンを用いた高度浄水処理が導入されている浄水場もある。これらの浄水場においては、水質汚濁の進行した原水の浄水処理対策の一環として、凝集沈殿以前の処理過程の水に塩素剤を注入する前塩素処理が行われている。前塩素処理は、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果において有効である。 In recent years, some water purification plants have introduced advanced water purification treatment using ozone for the purpose of removing and reducing odorous substances and trihalomethanes. In these water purification plants, pre-chlorination is performed by injecting a chlorine agent into the water in the treatment process before the coagulation sedimentation as part of the water purification treatment of the raw water where water pollution has progressed. Pre-chlorination is effective in removing ammonia nitrogen and microorganisms in raw water, or oxidizing and removing iron and manganese, and the algicidal effect of algae breeding in water treatment plants.
しかしながら、注入された塩素剤が、原水中の有機物質と反応することによりトリハロメタンなどが生成することがわかっている。トリハロメタンの生成量は、注入される塩素剤の量が多いと増加し、また有機物の濃度や種類にも生成量は影響を受ける。 However, it has been found that the injected chlorine agent reacts with organic substances in the raw water to produce trihalomethane and the like. The amount of trihalomethane produced increases when the amount of chlorinated agent injected is large, and the amount produced is also affected by the concentration and type of organic matter.
ここで、原水を塩素処理することによってトリハロメタンがどの程度生成するかを示す指標としてトリハロメタン生成能がある。トリハロメタン生成能が多い原水に対しては、トリハロメタン生成濃度を低減するため、沈殿池とろ過池との間で塩素剤を注入する中間塩素処理を採用することが望ましいとされている。これは、沈澱処理により有機物質がある程度除去されるため、沈殿池とろ過池の間のほうがトリハロメタンのもとになる有機物質の量が少なくなり、トリハロメタンの生成の危険性が小さいからである。 Here, there is trihalomethane generating ability as an index indicating how much trihalomethane is generated by chlorinating raw water. For raw water with a high trihalomethane production capacity, it is desirable to employ an intermediate chlorination method in which a chlorine agent is injected between the sedimentation basin and the filtration basin in order to reduce the trihalomethane production concentration. This is because the organic substance is removed to some extent by the precipitation treatment, so that the amount of organic substance that becomes the source of trihalomethane is smaller between the precipitation basin and the filtration basin, and the risk of generation of trihalomethane is small.
一般に、前塩素処理での塩素剤の注入率は、原水の流入量に一定の割合で注入するか、沈殿池出口の残留塩素濃度によるフィードバック制御によって決められているのが主である。また、前塩素処理から中間塩素処理の切り替えは、自動制御ではなく原水水質を監視しながらオペレータが勘と経験に頼り操作しているのが現状である。 In general, the injection rate of the chlorinating agent in the pre-chlorination is mainly determined by injecting the raw water at a constant rate or by feedback control based on the residual chlorine concentration at the sedimentation tank outlet. In addition, switching from pre-chlorination to intermediate chlorination is currently performed by operators relying on intuition and experience while monitoring raw water quality rather than automatic control.
原水に含まれる有機物の指標となる蛍光強度は、原水のトリハロメタン生成能と非常に高い相関があり、原水の蛍光強度を測定することによって、トリハロメタン生成能を予測することが可能である。トリハロメタン生成能とは、その原水に塩素を注入したときに生成するトリハロメタン濃度のことで、どれくらいトリハロメタンに変化する物質が存在するかを測定する指標である。トリハロメタン生成能が高い原水は、塩素処理によってトリハロメタンを生成しやすいといえる。 The fluorescence intensity that is an indicator of the organic matter contained in the raw water has a very high correlation with the trihalomethane production ability of the raw water, and the trihalomethane production ability can be predicted by measuring the fluorescence intensity of the raw water. The trihalomethane generating ability is a trihalomethane concentration generated when chlorine is injected into the raw water, and is an index for measuring how much a substance that changes to trihalomethane exists. It can be said that raw water having a high trihalomethane production capacity is likely to produce trihalomethane by chlorination.
原水のトリハロメタン生成能を考慮して水処理プロセスを制御する手法として、蛍光分析計によりトリハロメタン生成能を予測し粉末活性炭を注入する方法がある(例えば、特許文献1を参照)。粉末活性炭はトリハロメタンの原因物質となる有機物を活性炭自身に吸着させ原水中から取り除く能力を持っている。
このように、水処理分野、特に浄水処理においては、消毒処理や鉄・マンガン除去等のため塩素処理が広く使用されている。しかし、原水にトリハロメタン前駆物質が混入している場合、塩素処理によってトリハロメタンが生成してしまう。トリハロメタンは発ガン性物質であるため、水処理工程においてトリハロメタンの生成を抑制する必要がある。しかしながらこれまでの塩素剤注入装置は、原水のトリハロメタン生成能を考慮した適切な塩素注入率を算出する機能を備えていない。 Thus, in the field of water treatment, particularly water purification, chlorination is widely used for disinfection and iron / manganese removal. However, when a trihalomethane precursor is mixed in the raw water, trihalomethane is generated by chlorination. Since trihalomethane is a carcinogen, it is necessary to suppress the production of trihalomethane in the water treatment process. However, conventional chlorinating apparatuses do not have a function of calculating an appropriate chlorine injection rate considering the trihalomethane generating ability of raw water.
浄水場におけるトリハロメタンの生成として、前塩素処理における生成、中間塩素処理における生成、および配水の際の消毒剤としての後塩素処理における生成がある。また原水のトリハロメタン生成能(どれくらいトリハロメタンになる物質を含んでいるか)は、各塩素処理のポイントまでの浄水処理プロセスの効果において様々である。 The generation of trihalomethane in a water treatment plant includes the generation in pre-chlorination, the generation in intermediate chlorination, and the generation in post-chlorination as a disinfectant during water distribution. In addition, the trihalomethane production capacity of raw water (how much substances contain trihalomethane) varies in the effect of the water purification process up to the point of each chlorination.
本発明の目的は、被処理水のトリハロメタン生成能に基づいて、塩素処理におけるトリハロメタン生成濃度を有効に抑制することができる水処理制御装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the water treatment control apparatus which can suppress effectively the trihalomethane production | generation density | concentration in chlorination based on the trihalomethane production ability of to-be-processed water.
本発明の水処理制御装置は、原水を着水井に導入し、この着水井に導入された被処理水を凝集沈殿させ、その上澄み水をろ過する水処理プラントを制御する水処理制御装置であって、前記被処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、この蛍光分析計により測定された前記被処理水の蛍光強度を用い、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた相関関係に基いて前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測するトリハロメタン生成能予測手段と、前記トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて前記被処理水への塩素剤注入率を求める塩素剤注入率演算手段と、この塩素剤注入率演算手段により算出された前記塩素剤の注入率に基づいて、前記被処理水への塩素剤注入装置を制御する制御手段とを備え、前記塩素注入装置は、凝集沈殿前の被処理水に対し塩素剤を注入するように構成され、前記塩素剤注入率演算手段は、トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づくトリハロメタン生成濃度が、ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入により生成されるトリハロメタンの予測濃度を含んで、予め設定されたトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求めることを特徴とする。 The water treatment control device of the present invention is a water treatment control device that controls a water treatment plant that introduces raw water into a landing well, coagulates and precipitates the treated water introduced into the landing well, and filters the supernatant water. A fluorescence analyzer for measuring the fluorescence intensity of the water to be treated, and the fluorescence intensity and the trihalomethane production ability determined in advance using the fluorescence intensity of the water to be treated measured by the fluorescence analyzer. Request salts Motozai injection rate of the to-be-treated water on the basis of the trihalomethane formation potential predicted and trihalomethane formation potential prediction means for predicting, by the trihalomethane formation potential prediction means trihalomethane formation potential of the water to be treated on the basis of Chlorine agent injection rate calculation means and control for controlling the chlorine agent injection device to the water to be treated based on the injection rate of the chlorine agent calculated by the chlorine agent injection rate calculation means And a stage, the chlorine injection device is configured to inject the chlorine agent to the water to be treated before coagulation sedimentation, the chlorine injection rate calculating means, trihalomethanes generated predicted by THM formation potential prediction means The trihalomethane production concentration based on the performance includes the predicted concentration of trihalomethane produced by the injection of chlorine for disinfection into the treated water after filtration, and the chlorinating agent injection rate is determined to be lower than the preset allowable concentration of trihalomethane. To do.
本発明では、被処理水に関する各種水質指標を測定する水質指標測定装置を設け、トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度と、この被処理水の前記水質指標を因子とするトリハロメタン生成関数に基づいた予測式を使用して、トリハロメタン生成能を予測する。 In the present invention, a water quality indicator measuring device for measuring various water quality indicators relating to the water to be treated is provided, and the trihalomethane production capacity predicting means is a trihalomethane having factors of the fluorescence intensity of the water to be treated and the water quality indicator of the water to be treated. A prediction formula based on the generation function is used to predict trihalomethane production capacity.
また、本発明では、水質指標測定装置は、被処理水の水質指標として、被処理水の水温、pH、アンモニア性窒素のうち、少なくともいずれか1つの情報をトリハロメタン生成能予測手段に提供する。 In the present invention, the water quality index measuring device provides at least one of the water temperature, pH, and ammonia nitrogen as the water quality index of the treated water to the trihalomethane generating ability predicting means.
また、本発明では、塩素剤注入装置において使用される塩素剤として、液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムのうち少なくともいずれか一つを使用する。 In the present invention, at least one of liquefied chlorine, sodium hypochlorite, and calcium hypochlorite is used as the chlorinating agent used in the chlorinating apparatus.
また、本発明では、トリハロメタン生成能予測手段は、被処理水の蛍光強度、または蛍光強度及び被処理水の水質指標からそれぞれ予測されるトリハロメタン生成能と、過去の塩素剤注入におけるトリハロメタン生成濃度の実測値を使用して、前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。 Further, in the present invention, the trihalomethane production capacity predicting means includes the trihalomethane production capacity predicted from the fluorescence intensity of the treated water, or the fluorescence intensity and the water quality index of the treated water, respectively, and the trihalomethane production concentration in the past chlorine agent injection. The measured value is used to predict the trihalomethane production ability of the treated water.
また、本発明では、前記塩素注入装置として、凝集沈殿後の上澄み水に対し塩素剤を注入する装置をさらに設け、前記塩素注入装置として、凝集沈殿後の上澄み水に対し塩素剤を注入する装置をさらに設け、被処理水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、鉄およびマンガンの酸化除去、藻類の殺藻に必要な塩素注入率と前記トリハロメタン生成能予測手段による予測生成能とにより予測されるトリハロメタン濃度が、予め設定されたトリハロメタン許容濃度を越えるときは、塩素剤の注入装置を前記凝集沈殿後の上澄み水に対し塩素剤を注入する装置に切替える切替え手段を設けた。 Moreover, in this invention, the apparatus which inject | pours a chlorine agent with respect to the supernatant water after coagulation sedimentation is further provided as the said chlorine injection apparatus, The apparatus which injects a chlorine agent with respect to the supernatant water after aggregation precipitation as the said chlorine injection apparatus further provided, trihalomethanes predicted removal of ammonium nitrogen and microorganisms in the for-treatment water, oxidation removal of iron and manganese by the prediction generation capacity with chlorine injection rate required to algae algicidal by the trihalomethane formation potential predicting means When the concentration exceeds a preset allowable concentration of trihalomethane, there is provided switching means for switching the chlorine agent injection device to a device for injecting the chlorine agent into the supernatant water after the coagulation sedimentation .
さらに、本発明では、蛍光分析計は、340〜350nmの波長範囲にある励起光を被処理水に照射し、420〜430nmの波長範囲にある蛍光強度を測定する。 Furthermore, in this invention, a fluorescence analyzer irradiates to-be-processed water the excitation light which exists in the wavelength range of 340-350 nm, and measures the fluorescence intensity which exists in the wavelength range of 420-430 nm.
本発明によれば、被処理水に塩素を注入して塩素処理を行う水処理プラントにおいて、被処理水中のトリハロメタン生成能に基づいて塩素剤の注入率を制御するので、塩素処理によるトリハロメタンの生成を有効に抑制することができる。 According to the present invention, in the water treatment plant that performs chlorine treatment by injecting chlorine into the water to be treated, the injection rate of the chlorinating agent is controlled based on the trihalomethane producing ability in the water to be treated. Can be effectively suppressed.
以下、本発明による水処理制御装置の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1から図6は、本実施の形態に関する図であり、図1は水処理制御装置の全体構成を示す。 Hereinafter, an embodiment of a water treatment control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 6 are diagrams relating to the present embodiment, and FIG. 1 shows the overall configuration of the water treatment control device.
始に、浄水場などにおける水処理プラントの構成を説明する。図1において、水処理プラントは、着水井20と、混和池21と、凝集沈殿設備22と、砂ろ過設備23とを有する。着水井20は浄水場における原水の入口に設けられ、図示しない河川などの水源から原水が流入してくる。混和池21は着水井20の後段に設けられ、着水井20から流入した被処理水(原水)に対して、前塩素処理の塩素剤が注入される。凝集沈殿設備22では、図示しないが被処理水中に凝集剤が添加される。この凝集剤の注入により、被処理水中の有機物質や濁質等はフロック化され、凝集沈殿処理により被処理水中から除去される。砂ろ過設備23には、凝集沈殿設備22の上澄み水が被処理水として流入する。この被処理水中の懸濁物質はろ過(ろ材への付着とろ層でのふるい)によって除去される。
First, the structure of the water treatment plant in a water purification plant etc. is demonstrated. In FIG. 1, the water treatment plant includes a
10は前塩素注入装置で、混和池21において被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う。この混和池21には、図示していないが、塩素剤と被処理水が十分に混和するために設備が設けられている。また、砂ろ過設備23の出側にも図示しないが塩素注入装置が設けられており、路材を通ってろ過処理された処理水に消毒用として塩素剤を注入する。この消毒用の塩素剤注入を後塩素処理と呼び、この後塩素処理後、需要家に配水される。
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24は蛍光分析計で、着水井20に設けられ、被処理水の蛍光強度を測定する。蛍光分析法で測定する蛍光強度は、水中に含まれる低濃度の物質の定量や同定に有効な手段である。蛍光分析法では特有の励起波長と蛍光波長を用いることで様々な物質を測定することが可能であり、励起波長345nm、蛍光波長425nmを用いれば、浄水場の原水中などに含まれる有機物濃度を間接的に測定することが可能である。したがって、上記蛍光分析計24は、340〜350nmの波長範囲にある励起光を被処理水に照射し、被処理水からの420〜430nmの波長範囲にある蛍光強度を測定し、その測定値から被処理水中の有機物濃度を間接的に測定する。
A
25は水質指標測定装置で、着水井20に設けられ、被処理水の各種水質指標を測定する。この水質指標測定装置25は、各水質指標に対応した複数の測定器、例えば、被処理水の水温を測定する水温測定器26、被処理水のpHを測定するpH測定器27、被処理水のアンモニア性窒素濃度を測定する測定器28等で構成される。この他、水質指標測定装置25としては、図示しない被処理水のアルカリ度を測定するアルカリ度測定器、被処理水の全有機炭素濃度を測定する全有機炭素濃度測定器、被処理水の流量と水処理プラントの容積から被処理水の滞留時間を測定する滞留時間測定器、被処理水の紫外線吸光度を測定する紫外線吸光度測定器などを設けてもよい。
前塩素注入装置10と蛍光分析計24及び水質指標測定装置25に対しては、被処理水への塩素剤注入率を制御する制御装置60が接続されている。この制御装置60は、前塩素注入装置10を制御して、塩素剤の注入率を最適に操作することで、前塩素処理におけるトリハロメタンの生成濃度を抑制する。この制御装置60は、トリハロメタン生成能予測手段41と、最適塩素剤注入率演算手段42と、塩素注入装置制御手段43とを有する。
A
トリハロメタン生成能予測手段41は、蛍光分析計24により測定された被処理水の蛍光強度に基いて被処理水のトリハロメタン生成能を予測し、必要に応じて水質指標測定装置25で測定された被処理水の水質指標を用いて補正を行う。すなわち、トリハロメタン生成能予測手段41は、蛍光分析計24により測定された被処理水の蛍光強度を入力し、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた図2で示す相関関係に基いて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。また、このトリハロメタン生成能は、被処理水の水質によって変化するので、必要に応じて、この水質によって補正する。例えば、水質の一つである水温についてみると、図3で示すように、同じ蛍光強度であっても低水温時と高水温時とでは、トリハロメタン生成能に違いが生じる。したがって、必要に応じて水質指標測定装置25で測定された値を用いて補正し、正しいトリハロメタン生成能を得るようにしている。
The trihalomethane production capacity predicting means 41 predicts the trihalomethane production capacity of the water to be treated based on the fluorescence intensity of the water to be treated measured by the
塩素剤注入率演算手段42は、トリハロメタン生成能予測部41により予測された被処理水のトリハロメタン生成能に基づいて、前塩素処理における最適な塩素注入率を演算する。すなわち、この塩素剤注入率演算手段42は、トリハロメタン生成能予測手段41により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて、被処理水への塩素剤注入によるトリハロメタン生成濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める。
The chlorinating agent injection rate calculating means 42 calculates the optimum chlorine injection rate in the pre-chlorination based on the trihalomethane generating ability of the water to be treated predicted by the trihalomethane generating
塩素注入装置制御手段43は、塩素剤注入率演算手段42により算出された前塩素処理の塩素注入率に基づいて、混和池21に塩素剤を注入する前塩素注入装置10の制御を実行する。
The chlorine injection device control means 43 controls the
以下、図1から図6を参照して、本実施形態の作用効果を説明する。まず、水源から送られてきた原水(被処理水)は着水井20に貯留される。この際、蛍光分析計24により被処理水の蛍光強度が測定される。また、水質指標測定装置25により被処理水の各種水質指標が測定される。次に、被処理水は混和池21において塩素を注入され、前塩素処理が行われる。被処理水は、次の凝集沈殿設備22において凝集剤が添加され、フロックを形成して凝集沈殿処理により濁質等の成分が除去される。この凝集沈殿処理による上澄み水は、被処理水として砂ろ過設備23に送られ、ここで懸濁物質等が除去される。この砂ろ過設備23を通った処理水は、その後、図示しない配水池において後塩素処理による消毒が行われて需要家に配水される。オゾン等を用いた高度浄水処理が導入されている浄水場では、オゾン処理や活性炭吸着処理による高度浄水処理が行われる。
Hereinafter, the operational effects of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, raw water (treated water) sent from a water source is stored in the landing well 20. At this time, the fluorescence intensity of the water to be treated is measured by the
混和池21では、被処理水への前塩素処理が行われる際に、被処理水中の有機物と注入された塩素が反応してトリハロメタンが生成される。このトリハロメタンは有害物質であり、その生成を抑制する必要がある。図2は、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能との関係を示す図である。図2に示すように、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能は相関がある。このため、蛍光強度を測定することによって、被処理水中に塩素を注入することでトリハロメタンに変化する物質がどれくらい含まれているかを推定することが可能となる。
In the mixing
図3は、被処理水の蛍光強度と被処理水のトリハロメタン生成能との関係に、被処理水の水温が及ぼす影響を示す図である。図3に示すように、被処理水の水温が高いほど同じ蛍光強度でもトリハロメタン生成能が高くなる。これは水温が高いことによって、注入される塩素と有機物との反応が促進されることによると考えられる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the influence of the water temperature of the water to be treated on the relationship between the fluorescence intensity of the water to be treated and the trihalomethane production ability of the water to be treated. As shown in FIG. 3, the higher the temperature of the water to be treated, the higher the trihalomethane generating ability even with the same fluorescence intensity. This is thought to be due to the fact that the reaction between the injected chlorine and organic matter is promoted due to the high water temperature.
また、その他の水質によっても、蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係は影響を受けることが分かっている。例えば、被処理水のpHは、低いほど塩素剤の酸化力が高くなるためトリハロメタン生成の危険性が高くなる。また、アンモニア性窒素は塩素と反応し結合塩素を生成する。このため、アンモニア性窒素が多いと有機物と反応する塩素が減少し、この結果、同じ蛍光強度の原水でもトリハロメタン生成の危険性は小さくなる。 In addition, it has been found that the relationship between fluorescence intensity and trihalomethane production ability is also affected by other water qualities. For example, the lower the pH of the water to be treated, the higher the oxidizing power of the chlorinating agent, and the higher the risk of trihalomethane formation. Ammonia nitrogen reacts with chlorine to produce combined chlorine. For this reason, when there is much ammonia nitrogen, the chlorine which reacts with organic substance will reduce, As a result, even if it is raw water of the same fluorescence intensity, the risk of trihalomethane production will become small.
そこで、これらの被処理水の水質データを測定し、トリハロメタン生成能予測値の補正に用いることによって、より正確な被処理水のトリハロメタン生成能を算出できる。 Therefore, by measuring the water quality data of the treated water and using it for correcting the predicted value of trihalomethane production ability, it is possible to calculate the more accurate trihalomethane production ability of the treated water.
以下、前塩素処理の制御に関して、主として制御装置60の動作について説明する。トリハロメタン生成能予測手段41は、蛍光分析計24により測定された被処理水の蛍光強度を入力する。また、水質指標測定装置25により測定された被処理水の各水質データの少なくともいずれか一つを入力する。そして、これら被処理水の蛍光強度と水質指標測定装置25からの水質指標とにより被処理水のトリハロメタン生成能を算出する。以下、図4を参照して、当該算出方法(予測方法)を説明する。
Hereinafter, regarding the control of the pre-chlorination, the operation of the
図4における関数Z1は、あらかじめ定められた標準の水質(水温等)のときの、被処理水の蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係を表す。実際の水質データが標準の水質データとすべて同じであれば、被処理水の蛍光強度X1より、被処理水のトリハロメタン生成能はY1と算出される。 A function Z1 in FIG. 4 represents the relationship between the fluorescence intensity of the water to be treated and the trihalomethane generating ability when the water quality is a predetermined standard (water temperature or the like). If the actual water quality data is all the same as the standard water quality data, the trihalomethane generating ability of the treated water is calculated as Y1 from the fluorescence intensity X1 of the treated water.
水質指標測定装置25により測定された被処理水の水質データのなかで、例えば、水温が標準の水温より高い場合は、蛍光強度に対するトリハロメタン生成能の値が高くなり、蛍光強度とトリハロメタン生成能との関係は関数Z2のようになる。このとき水温以外の水質データが標準状態と同じであれば、水温が高い被処理水のトリハロメタン生成能はY2と算出される。
Among the water quality data of the water to be treated measured by the water quality
具体的には、トリハロメタン生成能の予測値は、図4から下記式(1)により算出される。 Specifically, the predicted value of trihalomethane production ability is calculated by the following formula (1) from FIG.
トリハロメタン生成能の予測値
=Y{蛍光強度X ,関数Z(標準水質時の関数Z1−Σ補正値i)}
(i=1〜3) ・・・(1)
ここで、i=1で水温補正値を意味し、i=2でpH補正値を意味し、i=3でアンモニア性窒素の補正値を意味する。この他、前述のように、水質指標として被処理水のアルカリ度、全有機炭素濃度、滞留時間、紫外線吸光度を用いる場合は、これらに関する補正値を、例えば、i=4でアルカリ度補正値、i=5で全有機炭素濃度補正値、i=6で被処理水の滞留時間補正値、i=7で紫外線吸光度補正値、として補正を行なってもよい。
Predicted value of trihalomethane production ability = Y {fluorescence intensity X, function Z (function Z1-Σ correction value i for standard water quality)}
(I = 1 to 3) (1)
Here, i = 1 means the water temperature correction value, i = 2 means the pH correction value, and i = 3 means the ammonia nitrogen correction value. In addition, as described above, when using the alkalinity, total organic carbon concentration, residence time, ultraviolet absorbance of the water to be treated as the water quality index, the correction values related to these are, for example, the alkalinity correction value when i = 4, Correction may be performed with i = 5 as the total organic carbon concentration correction value, i = 6 as the residence time correction value of the water to be treated, and i = 7 as the ultraviolet absorbance correction value.
すなわち、トリハロメタン生成能予測手段41は、被処理水に関する各種水質指標を水質指標測定装置25から入力し、被処理水の蛍光強度Xと、この被処理水の前記水質指標を因子とするトリハロメタン生成関数Zに基づいた予測式(1)を使用して、トリハロメタン生成能Yを予測する。
That is, the trihalomethane production capacity predicting means 41 inputs various water quality indexes relating to the water to be treated from the water quality
次に、図5を参照にして、制御装置60の塩素剤注入率演算手段42の動作を説明する。
Next, the operation of the chlorinant injection rate calculating means 42 of the
塩素剤注入率演算手段42は、トリハロメタン生成能予測手段41により算出されたトリハロメタン生成能の予測値に基づいて、塩素剤の注入率を演算する。塩素の注入率と実際に生成されるトリハロメタンの濃度との関係は図5で示すような関係になる。すなわち、塩素の注入率が低い段階では、トリハロメタンの生成濃度は微増する。塩素の注入率が多くなると有機物と塩素との反応が進んでトリハロメタンの生成濃度が上昇する。塩素の注入が過剰になると、トリハロメタンの生成が飽和し、トリハロメタン生成濃度は頭打ちになる。ここにおける最大のトリハロメタン生成濃度が、前記トリハロメタン生成能予測手段41が算出したトリハロメタン生成能とみなすことができる。 The chlorinating agent injection rate calculating means 42 calculates the chlorinating agent injection rate based on the predicted value of the trihalomethane generating ability calculated by the trihalomethane generating ability predicting means 41. The relationship between the chlorine injection rate and the concentration of the actually produced trihalomethane is as shown in FIG. That is, at a stage where the injection rate of chlorine is low, the production concentration of trihalomethane slightly increases. When the injection rate of chlorine increases, the reaction between organic matter and chlorine proceeds and the production concentration of trihalomethane increases. When the chlorine injection becomes excessive, the production of trihalomethane is saturated and the trihalomethane production concentration reaches its peak. The maximum trihalomethane production concentration here can be regarded as the trihalomethane production capacity calculated by the trihalomethane production capacity prediction means 41.
上水では、トリハロメタンの許容濃度(例えば、トリハロメタンの水質基準値)a1が存在するので、塩素注入によるトリハロメタン生成濃度をこの許容濃度a1以下に抑える必要がある。また、浄水場出口では、前述のように消毒用として後塩素処理が行われるので、この後塩素処理で注入される塩素によって生成が予測されるトリハロメタン濃度を考慮して、前塩素処理における塩素注入率を演算する。その結果、図5におけるbの範囲が、前塩素処理における塩素注入率の注入可能範囲となる。bの範囲において、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果等を考慮して、これらの除去などが可能な注入率を前塩素処理における塩素注入率として決定する。 In clean water, there is a permissible concentration of trihalomethane (for example, water quality reference value of trihalomethane) a1, so it is necessary to keep the trihalomethane production concentration by chlorine injection below this permissible concentration a1. In addition, as described above, post-chlorination is performed at the water purification plant outlet for disinfection. As a result, the chlorine injection in the pre-chlorination is performed in consideration of the trihalomethane concentration expected to be generated by the chlorine injected in the chlorination. Calculate the rate. As a result, the range of b in FIG. 5 becomes the injectable range of the chlorine injection rate in the pre-chlorination process. In the range of b, the injection rate that enables removal of ammonia nitrogen and microorganisms in raw water, oxidation and removal of iron and manganese, and the algicidal effect of algae breeding in the water treatment plant Is determined as the chlorine injection rate in the pre-chlorination.
すなわち、塩素剤注入率演算手段42は、トリハロメタン生成能予測手段41により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて、被処理水への塩素剤注入により生成されるトリハロメタン濃度を算出し、このトリハロメタン生成濃度がトリハロメタン許容濃度a1以下、となる塩素剤注入率bを求める。また、後塩素処理を行う場合は、後塩素処理後(ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入後)においてトリハロメタン生成濃度が、トリハロメタン許容濃度a1以下となる塩素剤注入率bを求める。
That is, the chlorinating agent injection
次に、トリハロメタン生成能予測手段41において算出されたトリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度a1より低かった場合を図6に示す。図6のような原水の場合、塩素注入によるトリハロメタンの生成の危険性は低い。よってこの場合、前記したように、原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、あるいは鉄およびマンガンの酸化除去、および浄水場内で繁殖する藻類の殺藻効果等を考慮して、前塩素処理における塩素注入率を決定する。 Next, FIG. 6 shows a case where the predicted concentration of the trihalomethane generating ability calculated by the trihalomethane generating ability predicting means 41 is lower than the allowable concentration a1 of trihalomethane. In the case of raw water as shown in FIG. 6, the risk of generating trihalomethane by chlorine injection is low. Therefore, in this case, as described above, the chlorine in the pre-chlorination treatment is considered in consideration of the removal of ammonia nitrogen and microorganisms in the raw water, the oxidation removal of iron and manganese, and the algicidal effect of algae breeding in the water treatment plant. Determine the injection rate.
次に、塩素注入装置制御手段43の動作を説明する。 Next, the operation of the chlorine injection device control means 43 will be described.
塩素注入装置制御手段43は、塩素剤注入率演算手段42において算出された混和池21に注入する塩素剤の注入率に基づいて、前塩素注入装置10を制御する。すなわち、塩素注入装置制御手段43は、例えば、公知のPI制御方式により、混和池21に注入する塩素剤の注入率を、演算された目標注入率となるように、前塩素注入装置10を制御する。なお、前塩素注入装置10において使用される塩素剤としては、液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウムのうち、少なくともいずれか一つを使用する。
The chlorine injection device control means 43 controls the
以上のようにして、本実施の形態の制御装置60は、被処理水の蛍光強度、またはこの蛍光強度と水質データとに基づいて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測し、その予測濃度に応じて前塩素処理における最適な塩素注入率を算出する。制御装置60は、算出された最適な塩素注入率に基づいて、塩素注入装置制御手段43により前塩素注入装置10を制御することによって、前塩素処理で生成するトリハロメタンを許容範囲内に抑制することができる。
As described above, the
次に、図7で示す実施の形態を説明する。この実施の形態では、トリハロメタン生成能予測手段71に対して、過去のトリハロメタン実測値データ50が入力される機能を設けると共に、トリハロメタンの実測を行ったときの水質データが記憶されている水質データ記憶部51を有する構成である。なお、他の構成は、図1で示した実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
Next, the embodiment shown in FIG. 7 will be described. In this embodiment, the trihalomethane production capacity predicting means 71 is provided with a function of inputting past trihalomethane actual
このトリハロメタン生成能予測手段71は、被処理水の蛍光強度または蛍光強度及び被処理水の水質指標からそれぞれ予測されるトリハロメタン生成能と、過去の塩素剤注入におけるトリハロメタン生成濃度の実測値データ50を使用して、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。以下、その方法を説明する。
This trihalomethane production capacity predicting means 71 uses the fluorescence intensity of the water to be treated or the fluorescence intensity of the water to be treated and the water quality index of the water to be treated, and the measured
トリハロメタン生成能予測手段71は、蛍光分析計24により測定された被処理水の蛍光強度と、水質指標測定装置25により測定された被処理水の水質と、過去のトリハロメタン生成濃度の実測データ50に基づいて、被処理水のトリハロメタン生成能を予測する。すなわち、トリハロメタン生成能を算出する際に、現在の蛍光強度と水質データの実測値を元に、過去の水質データが保存されている水質データ記憶部51を検索し、類似した蛍光強度と水質データを抽出する。該当する過去のデータがあれば、その時のトリハロメタン生成能の実測値を抽出する。トリハロメタン生成能予測手段71に入力される過去のトリハロメタン生成濃度の実測データ50は、具体的には、過去のトリハロメタン生成能を手分析等で測定した際の実測値であり、その時の被処理水の蛍光強度の測定値、およびその他の水質データの測定値が水質データ記憶部51に記憶されている。
The trihalomethane production ability predicting means 71 uses the fluorescence intensity of the water to be treated measured by the
そして、抽出された過去の実測トリハロメタン生成能と、前記関数より算出した予測濃度を比較し、高いほうをトリハロメタン生成能予測濃度とする。すなわち、過去の実測値と比較し補正することで、より安全サイドで高精度にトリハロメタン生成能を予測することができる。 Then, the extracted past measured trihalomethane production capacity is compared with the predicted concentration calculated from the function, and the higher one is set as the predicted trihalomethane production capacity. In other words, the trihalomethane production ability can be predicted more accurately on the safe side by making corrections by comparing with past actual measurement values.
これらの結果、制御装置60は、より安全サイドのトリハロメタン生成能予測値に基づいて、塩素注入装置制御手段43により、混和池21に注入する最適な塩素剤の注入率を算出することができる。
As a result, the
次に、予測されたトリハロメタン生成能に応じて水処理プラントにおける塩素剤の注入点をよりトリハロメタンの生成が低くなる注入点へ、すなわち、前塩素処理から中間塩素処理へ変更する実施の形態を、図8を用いて説明する。 Next, the embodiment in which the injection point of the chlorinating agent in the water treatment plant is changed to an injection point where the production of trihalomethane is lower, that is, from pre-chlorination to intermediate chlorination, according to the predicted trihalomethane production capacity, This will be described with reference to FIG.
本実施の形態では、凝集沈殿前の被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う前塩素注入装置10の他に、凝集沈殿後の上澄み水に塩素剤を注入して塩素処理を行う中間塩素注入装置11を設ける。中間塩素注入装置11は、凝集沈殿設備22と砂ろ過設備23との間に設けられ、凝集沈殿設備の上澄み水、すなわち、砂ろ過設備23に流入する被処理水に塩素剤を注入して被処理水の塩素処理を行う。
In the present embodiment, in addition to the
また、前塩素処理と中塩素処理を切り替える前塩素/中間塩素切替え手段44を設けている。 Further, pre-chlorine / intermediate chlorine switching means 44 for switching between pre-chlorination and intermediate chlorination is provided.
制御装置60は、基本的図7で示した構成と同じであるが、最適塩素剤注入演算手段72は、前塩素/中間塩素切替え手段44に対して、前塩素処理から中塩素処理への切替え指令を出力する機能を有する。すなわち、最適塩素剤注入演算手段72は、トリハロメタン生成能予測手段71による予測生成能に基づいて、水処理プラントにおける塩素剤の注入点を、よりトリハロメタンの生成が低くなる中間塩素処理へ変更させる切り替える指令を切替え手段44へ出力する。
The
なお、他の構成は、図7に示す実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明は省略する。 Since other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. 7, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
前塩素/中間塩素切替え手段44は、トリハロメタン生成能予測部71において算出された、トリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度より大幅に高かった場合、最適塩素剤注入演算手段72が出力する切り替える指令によりに前塩素処理から中塩素処理へ切替える。この場合の動作を図9で説明する。
The pre-chlorine / intermediate chlorine switching means 44 outputs the optimum chlorinating agent
図9のように、トリハロメタン生成能予測手段71において算出されたトリハロメタン生成能の予測濃度が、トリハロメタンの許容濃度a1より大幅に高い原水においては、塩素を過剰に注入すると、多量のトリハロメタンを生成する。この場合、塩素の注入率は、トリハロメタン許容濃度a1と後塩素処理で生成するトリハロメタン濃度を考慮すると、c1で示す範囲が、前塩素処理における塩素注入率の注入可能範囲となる。しかしながら、有機物と反応する塩素と、前記した原水中のアンモニア性窒素や微生物の除去、鉄およびマンガンの酸化除去、藻類の殺藻に必要な塩素は競合するので、これらの効果を十分行うのに必要な塩素注入率はc2となる。しかし、この塩素注入率c2で塩素を注入すると、トリハロメタン生成濃度はa2となり、許容濃度a1を大きく超過してしまう。 As shown in FIG. 9, in the raw water in which the predicted concentration of the trihalomethane generating ability calculated by the trihalomethane generating ability predicting means 71 is significantly higher than the allowable concentration a1 of trihalomethane, if a large amount of chlorine is injected, a large amount of trihalomethane is generated. . In this case, considering the allowable trihalomethane concentration a1 and the concentration of trihalomethane generated in the post-chlorination, the range indicated by c1 is the injectable range of the chlorine injection rate in the pre-chlorination. However, chlorine that reacts with organic matter competes with chlorine necessary for removal of ammonia nitrogen and microorganisms in the raw water, oxidation removal of iron and manganese, and algal killing of algae. The required chlorine injection rate is c2. However, when chlorine is injected at this chlorine injection rate c2, the trihalomethane production concentration becomes a2, which greatly exceeds the allowable concentration a1.
このような場合、最適塩素剤注入率演算手段72は、前塩素処理から中間塩素処理へと塩素注入地点を切り替える判断を行う。すなわち、図9で示すように、藻類の殺藻等に必要な塩素注入率c2において、トリハロメタン生成濃度a2が許容範囲a1を超える場合は、水処理プラントにおける塩素剤の注入点を、トリハロメタンの生成がより低くなる注入点(前塩素処理から中間塩素処理)へと切替えるべく切替え手段44に切り替え指令を出す。この結果、切替え手段44が切替え動作すると、中間塩素注入装置11は、凝集沈殿設備22と砂ろ過設備23との間に塩素を注入する。塩素が注入される被処理水、すなわち、凝集沈殿設備22の上澄み水は、凝集沈殿により有機物の多くが除去されているので、トリハロメタンの生成濃度も低くなる。
In such a case, the optimum chlorinating agent injection rate calculating means 72 determines to switch the chlorine injection point from pre-chlorination to intermediate chlorination. That is, as shown in FIG. 9, when the chlorine injection rate c2 necessary for algal killing or the like is such that the trihalomethane production concentration a2 exceeds the allowable range a1, the injection point of the chlorine agent in the water treatment plant is determined as the production of trihalomethane. A switching command is issued to the switching means 44 in order to switch from an injection point (a pre-chlorination treatment to an intermediate chlorination treatment) at which the lowering is made. As a result, when the switching means 44 performs the switching operation, the intermediate
このように、トリハロメタン生成能の予測値よりトリハロメタン生成の危険性を感知し、前塩素処理から中間塩素処理へと塩素を注入する地点を切り替える機能を有することで、より安全にトリハロメタンの生成を抑制することができる。 In this way, by detecting the risk of trihalomethane formation from the predicted value of trihalomethane formation ability, and having the function of switching the point of chlorine injection from pre-chlorination to intermediate chlorination, the production of trihalomethane can be suppressed more safely. can do.
なお、中間塩素処理における塩素の注入制御方法についてここでは言及しないが、中間塩素のポイントにおいてはトリハロメタンの元になる物質の多くは除去されているので、前塩素処理ほど厳密な管理を必要としない。 Although the chlorine injection control method in the intermediate chlorination is not mentioned here, most of the substances that are the source of trihalomethane have been removed at the point of intermediate chlorination, so it does not require as strict control as the prechlorination. .
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10 前塩素注入装置
11 中間塩素注入装置
20 着水井
21 混和池
22 凝集沈でん設備
23 砂ろ過設備
24 蛍光分析計
25 水質指標測定装置
26 水温測定器
27 pH測定器
28 濃度測定器
41,71 トリハロメタン生成能予測手段
42,72 塩素剤注入演算手段
43 塩素注入装置の制御手段
44 切替え手段
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記被処理水の蛍光強度を測定する蛍光分析計と、
この蛍光分析計により測定された前記被処理水の蛍光強度を用い、この蛍光強度とトリハロメタン生成能との予め求められた相関関係に基いて前記被処理水のトリハロメタン生成能を予測するトリハロメタン生成能予測手段と、
前記トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づいて前記被処理水への塩素剤注入率を求める塩素剤注入率演算手段と、
この塩素剤注入率演算手段により算出された前記塩素剤の注入率に基づいて、前記被処理水への塩素剤注入装置を制御する制御手段とを備え、
前記塩素注入装置は、凝集沈殿前の被処理水に対し塩素剤を注入するように構成され、前記塩素剤注入率演算手段は、トリハロメタン生成能予測手段により予測されたトリハロメタン生成能に基づくトリハロメタン生成濃度が、ろ過後の処理水に対する消毒用塩素注入により生成されるトリハロメタンの予測濃度を含んで、予め設定されたトリハロメタン許容濃度以下となる塩素剤注入率を求める
ことを特徴とする水処理制御装置。 A water treatment control device that controls a water treatment plant that introduces raw water into a landing well, coagulates and precipitates the water to be treated introduced into the landing well, and filters the supernatant water,
A fluorescence analyzer for measuring the fluorescence intensity of the water to be treated;
Using the fluorescence intensity of the treated water measured by the fluorescence analyzer, the trihalomethane generating ability for predicting the trihalomethane producing ability of the treated water based on a predetermined correlation between the fluorescence intensity and the trihalomethane producing ability Prediction means,
Chlorine injection rate calculating means for obtaining a salt Motozai injection rate of the to-be-treated water on the basis of the predicted trihalomethane formation potential by the THM formation potential prediction means,
Control means for controlling a chlorine agent injection device to the water to be treated based on the injection rate of the chlorine agent calculated by the chlorine agent injection rate calculating means ,
The chlorine injection device is configured to inject a chlorine agent into the water to be treated before coagulation sedimentation, and the chlorine agent injection rate calculation means is configured to generate trihalomethane based on the trihalomethane generation ability predicted by the trihalomethane generation ability prediction means. A water treatment control device for obtaining a chlorinating rate at which the concentration is less than a preset allowable concentration of trihalomethane, including a predicted concentration of trihalomethane generated by sterilization chlorine injection for treated water after filtration .
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