JP2000246259A - 水処理装置 - Google Patents

水処理装置

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JP2000246259A
JP2000246259A JP11053683A JP5368399A JP2000246259A JP 2000246259 A JP2000246259 A JP 2000246259A JP 11053683 A JP11053683 A JP 11053683A JP 5368399 A JP5368399 A JP 5368399A JP 2000246259 A JP2000246259 A JP 2000246259A
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chlorine
water
ammonia
pond
sedimentation
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JP11053683A
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English (en)
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Tomoaki Yasue
知明 安江
Kiyoyuki Kitaoku
清行 北奥
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードフォワード制御によりきめ細かな水
質管理を行う水処理装置を提供する。 【解決手段】 着水井に導いた原水を混和池を介して沈
殿池に導き、この沈殿池から流出する水に塩素を注入し
て殺菌を行う中塩素注入方式の水処理装置において、前
記沈殿池の出口若しくは前記混和池に流入する水のアン
モニア成分の濃度を測定する高精度なアンモニア測定装
置を設け、このアンモニア測定装置の出力信号に基づい
て前記沈殿池から流出した水に塩素を供給するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水道水等の浄水施
設の塩素注入制御に関し、詳しくは降雨等により急変す
るアンモニア性窒素濃度を測定することにより塩素の注
入を制御するようにした水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】浄水場の塩素注入制御は、残留塩素濃度
によるフィードバック制御や比率制御等の自動制御によ
り管理されている。ところで、降雨等によりアンモニア
性窒素濃度が急変するような場合には、フィードバック
制御や比率制御では時間遅れが生ずるので迅速に対処し
きれない場合があり、そのような場合は、手分析により測
定したアンモニア量や塩素要求量の値を指標として手動
で制御することになる。
【0003】しかし、トリハロメタン生成能等の低減を
目的とした中間塩素処理では、残留塩素計の出力信号に
基づく制御では水中に残ったクロラミンが残留塩素計の
精度に影響するので手動で制御するのも困難な場合があ
る。図4は従来より用いられている水処理装置の1例を
示すものである。着水井1に導入された原水には凝集剤
を含む薬剤が投入され、水の中の細かな砂や塵が沈めら
れる。その水は混和池2に送られて着水井1で入れた薬
剤が水とよく混じるよう攪拌される。次に攪拌された水
はフロック形成池3に送られて緩やかに攪拌されて沈み
やすい大きな塵の固まりとなる。
【0004】沈殿池4では沈みやすくなった砂や塵を沈
めて清浄な水とする。この水はろ過池5に送られて沈殿
池4で取れなかった小さな塵が砂の層に通されて取り除
かれる。配水池6は清浄水を貯蔵しておく池である。
【0005】なお、沈殿池4の出口では塩素を注入する
ための塩素注入機7により塩素が注入され(中塩素注
入)、ろ過池5を出た地点で残留塩素計8を用いて水中
に残存する遊離塩素が測定される。この残留塩素計8の
出力は調節計9に送出されて塩素注入機7で注入する塩
素量が制御される。また、残留塩素計8の出力によって
は配水池6の前段で図示しない塩素注入機により塩素が
注入される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
残留塩素計を用いたフィードバック制御において、アン
モニア性窒素を多量に含む原水の場合、既存設備の関係
で残留塩素の測定点が中塩素注入点に近いのでアンモニ
ア性窒素の分解が反応過程にあり結合塩素(クロラミ
ン)が多い状態になっている。
【0007】アンモニア性窒素と塩素の反応は水温やp
Hによりさまざまな反応がある。 2NH3(アンモニア)+2HOCl(次亜塩素酸)→ 2NH2Cl(モノクロラミン)+2H2O (1)
【0008】 2NHCl(モノクロラミン)+HOCl(次亜塩素酸)→ N2+3H++3Cl-+H2O (2) 2NH2Cl(モノクロラミン)+2HOCl(次亜塩素酸)→ 2NHCl2(ジクロラミン)+2H2O (3)
【0009】 2NHCl2(ジクロラミン)+OH-→ N2+2H++3Cl-+HOCl(次亜塩素酸) (4)
【0010】例えば、(1)のようにモノクロラミンを
生成し、続いて(2)のように次亜塩素酸を消費して窒
素ガスに分解する場合や、(3)のようにジクロラミン
を生成して(4)のような水酸化イオンによる分解によ
って窒素ガスと遊離残留塩素が生じる場合等がある。
また、反応速度も水温、pHと関係が深く、特に(4)の
反応は低水温、低pHの場合に反応速度が遅くなる。
【0011】図5は一般に知られている塩素とアンモニ
ア性窒素の反応における温度の影響を示すもので、pH
6.7、NH4−N 1.0mg/lの水に塩素量が
9.6ppmとなるように塩素を混入し、水温をそれぞ
れ10,15,20℃として恒温水槽で攪拌しながら時
間の経過に従って遊離残留塩素及び残留塩素濃度をDP
D法で測定したものである。
【0012】図によれば、遊離塩素濃度は水温に関係な
く一旦低下しており、遊離残留塩素はは水温10℃では
30分、15℃では15分、20℃では5分後に増加し
ていることが分かる。このように塩素とアンモニア性窒
素の反応は水温に大きく影響され、水温が低いほど反応
が遅くなる。
【0013】従って、図4に示すように残留塩素の測定
点が塩素注入点に近いと、反応時間が短く、結合塩素(モ
ノクロラミン、ジクロラミン)の多い分解反応過程の処
理水を測定することになる。
【0014】結合塩素が多いと塩素によるアンモニアの
分解が進んだ場合、遊離残留塩素が増加又は減少するこ
とになって正確な測定が不可能になり過注入や注入不足
の原因となる。
【0015】即ち、中塩素注入では塩素注入後の水質が
充分に把握できないので、適切な塩素の注入がなされた
か否かがわからないという問題があった。
【0016】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、沈殿池出口や混和池入口のアンモニア
性窒素を精度よく監視することにより、フィードフォワ
ード制御によりきめ細かな水質管理を行うことを目的と
する。
【0017】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、請求項1においては、着水井に導
いた原水を混和池を介して沈殿池に導き、この沈殿池か
ら流出する水に塩素を注入して殺菌を行う中塩素注入方
式の水処理装置において、前記沈殿池の出口にアンモニ
ア成分の濃度を測定する高精度なアンモニア測定装置を
設け、このアンモニア測定装置の出力信号に基づいて前
記沈殿池から流出した水に塩素を供給するようにしたこ
とを特徴とする。
【0018】請求項2においては、着水井に導いた原水
を混和池を介して沈殿池に導き、この沈殿池から流出す
る水に塩素を注入して殺菌を行う中塩素注入方式の水処
理装置において、前記混和池に流入する水のアンモニア
成分の濃度を測定する高精度なアンモニア測定装置を設
け、このアンモニア測定装置の測定したアンモニア濃度
に応じて前記沈殿池から流出した水に塩素を供給するよ
うにしたことを特徴とする。
【0019】請求項3においては、請求項1又は2記載
の水処理装置において、アンモニア測定装置はイオンク
ロマト方式であることを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明の実施の形態の一例を示す概略
構成図である。図1において、図4と同一要素には同一
符号を付している。12は沈殿池4の出口と中塩素混和
槽10の入口の間に設けられたアンモニア計である。一
点鎖線で囲って示す部分はアンモニア計12aを混和池
2の入口に設けた場合を示すもので、本発明の実施例で
はアンモニア計12を中塩素混和槽10の前段に配置し
た場合を示している
【0021】14は調節計で、アンモニア計12若しく
は12aの出力を入力し中塩素混和槽10に注入する塩
素量を演算する。塩素注入機15は調節計14の出力に
基づいて中塩素混和槽10に塩素を注入する。
【0022】なお、本発明で用いるアンモニア計は配管
からサンプル水を採取して測定結果を出力するまでに、
サンプリング時間及び測定時間を含めておよそ20分程
度を要する。また、混和池2の入口で測定した場合と、
沈殿池4の出口で測定した場合では測定した点の水が中
塩素混和槽10に達する迄の時間が異なる。従って塩素
の注入はサンプリング時間や測定時間遅れや測定した水
が塩素注入点に到達する迄の時間を考慮して行うものと
する。
【0023】図では省略するが、着水井1にはpHや水
温を測定するための計測器が配置されている。また、本
発明で使用するアンモニア計はイオンクロマト方式のも
ので、陽イオン交換分離カラムでアンモニウムイオンを
分離し、導電率検出器でクロマトグラムとして検出す
る。例えば感度が0.01mg/l程度の高精度なもの
とする。
【0024】上記の構成において、中塩素の注入に際し
ては予めアンモニア性窒素、水温、pHや配水池6等の
残留塩素濃度を測定し、それらのデータからアンモニア
性窒素濃度と中塩素混和槽10における塩素の投入量と
の相関を検量線の形としてして調節計14に記憶してお
くものとする。
【0025】図2,図3は本発明のイオンクロマト方式
のアンモニア計を用いたフィードフォアードによる制御
例をしている。これらの図において、0点の位置の縦軸
は中塩素注入率、横軸は時間(hour)、右側の縦軸
はアンモニア性窒素濃度及び残留塩素濃度を示す目盛り
である。
【0026】図2は混和池2の入口にアンモニア計を設
置して水温6.3℃でのアンモニア性窒素濃度を測定し
た場合による中塩素注入のフィードフォアード、図3は
沈殿池4の出口にアンモニア計を設置して水温は6.8
℃でのアンモニア性窒素濃度を測定した場合による中塩
素注入のフィードフォアードを示すもので、アンモニア
性窒素濃度にアンモニア性窒素濃度1mg当たりの塩素
消費量8.3ppmを乗じ、2.5ppmをアンモニア
性窒素以外の塩素消費量として加算した値を注入率(ア
ンモニア性窒素濃度×8.3+2.5)としたものであ
る。
【0027】図2,3によれば、アンモニア性窒素濃度
が急変する(A,A'、B,B')ところで残留塩素の変
動が見られるが、この時間遅れはアンモニア性窒素の測
定点を混和池入口と沈殿池出口の間に変更することで解
消することができる。
【0028】なお、本発明の以上の説明は、説明および
例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。従って本発明はその本質から逸脱せずに多くの変
更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。例え
ば、アンモニア性窒素面濃度と中塩素中和槽10におけ
る塩素の投入量との相関を検量線の形として得るために
水温,pHだけでなく濁度,アルカリ度等も必要に応じ
て考慮される。
【0029】また、アンモニア計としては本実施例にお
いてはイオンクロマト方式の例を用いて説明したが、要
は高感度で精度高く測定できるものであればよい。特許
請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲
は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、着
水井に導いた原水を混和池を介して沈殿池に導き、この
沈殿池から流出する水に塩素を注入して殺菌を行う中塩
素注入方式の水処理装置において、前記沈殿池の出口若
しくは前記混和池に流入する水のアンモニア成分の濃度
を測定する高精度なアンモニア測定装置を設け、このア
ンモニア測定装置の出力信号に基づいて前記沈殿池から
流出した水に塩素を供給するようにしたので、フィード
フォワード制御によりきめ細かな水質管理を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水処理装置の実施の形態の一例を
示すブロック構成図である。
【図2】混和池入口のアンモニア性窒素濃度による塩素
注入のフィードフォアード制御例を示す図である。
【図3】沈殿池出口のアンモニア性窒素濃度による塩素
注入のフィードフォアード制御例を示す図である。
【図4】従来の水処理装置の一例を示すブロック構成図
である。
【図5】塩素とアンモニア性窒素の反応における温度と
の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 着水井 2 混和池 3 フロック形成池 4 沈殿池 5 ろ過池 6 配水池 7,15 塩素注入機 8 残留塩素計 9 調節計(CPU) 10 中塩素混和槽 11 滞留池 12,12a アンモニア計 14 調節計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年12月1日(1999.12.
1)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、請求項1においては、 着水井に
導いた原水を混和池を介して沈殿池に導き、この沈殿池
から流出する水に塩素を注入して殺菌を行う中塩素注入
方式の水処理装置において、イオンクロマト方式であっ
て、感度が0.01mg/l程度の高精度なアンモニア
測定装置を前記沈殿池の出口に設け、中塩素の注入に際
しては予めアンモニア性窒素、水温、pH、配水池の残
留塩素濃度を測定し、それらのデータからアンモニア性
窒素濃度と中塩素混和槽における塩素の投入量との相関
を検量線の形として調節計に記憶するとともに、前記ア
ンモニア測定装置の出力信号に基づいて前記沈殿池から
流出した水に塩素を供給するようにしたことを特徴とす
る。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】請求項2においては、着水井に導いた原水
を混和池を介して沈殿池に導き、この沈殿池から流出す
る水に塩素を注入して殺菌を行う中塩素注入方式の水処
理装置において、イオンクロマト方式であって、感度が
0.01mg/l程度の高精度なアンモニア測定装置を
前記混和池の入口に設け、中塩素の注入に際しては予め
アンモニア性窒素、水温、pH、配水池の残留塩素濃度
を測定し、それらのデータからアンモニア性窒素濃度と
中塩素混和槽における塩素の投入量との相関を検量線の
形として調節計に記憶するとともに、前記アンモニア測
定装置の測定したアンモニア濃度に応じて前記沈殿池か
ら流出した水に塩素を供給するようにしたことを特徴と
する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】上記の構成において、中塩素の注入に際し
ては予めアンモニア性窒素、水温、pHや配水池6等の
残留塩素濃度を測定し、それらのデータからアンモニア
性窒素濃度と中塩素混和槽10における塩素の投入量と
の相関を検量線の形として調節計14に記憶しておくもの
とする。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】削除
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、着
水井に導いた原水を混和池を介して沈殿池に導き、この
沈殿池から流出する水に塩素を注入して殺菌を行う中塩
素注入方式の水処理装置において、イオンクロマト方式
であって、感度が0.01mg/l程度の高精度なアン
モニア測定装置を前記前記沈殿池の出口若しくは前記混
和池の入口に設け、中塩素の注入に際しては予めアンモ
ニア性窒素、水温、pH、配水池の残留塩素濃度を測定
し、それらのデータからアンモニア性窒素濃度と中塩素
混和槽における塩素の投入量との相関を検量線の形とし
て調節計に記憶するとともに、前記アンモニア測定装置
の出力信号に基づいて前記沈殿池から流出した水に塩素
を供給するようにしたので、フィードフォワード制御に
よりきめ細かな水質管理を行うことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/50 560 C02F 1/50 560Z 1/72 1/72 B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】着水井に導いた原水を混和池を介して沈殿
    池に導き、この沈殿池から流出する水に塩素を注入して
    殺菌を行う中塩素注入方式の水処理装置において、前記
    沈殿池の出口にアンモニア成分の濃度を測定する高精度
    なアンモニア測定装置を設け、このアンモニア測定装置
    の出力信号に基づいて前記沈殿池から流出した水に塩素
    を供給するようにしたことを特徴とする水処理装置。
  2. 【請求項2】着水井に導いた原水を混和池を介して沈殿
    池に導き、この沈殿池から流出する水に塩素を注入して
    殺菌を行う中塩素注入方式の水処理装置において、前記
    混和池に流入する水のアンモニア成分の濃度を測定する
    高精度なアンモニア測定装置を設け、このアンモニア測
    定装置の測定したアンモニア濃度に応じて前記沈殿池か
    ら流出した水に塩素を供給するようにしたことを特徴と
    する水処理装置。
  3. 【請求項3】アンモニア測定装置はイオンクロマト方式
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の水処理装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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