JPH0361517B2 - - Google Patents
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- JPH0361517B2 JPH0361517B2 JP23418283A JP23418283A JPH0361517B2 JP H0361517 B2 JPH0361517 B2 JP H0361517B2 JP 23418283 A JP23418283 A JP 23418283A JP 23418283 A JP23418283 A JP 23418283A JP H0361517 B2 JPH0361517 B2 JP H0361517B2
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Landscapes
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、浄水場におけるアルカリ剤注入後の
PH値によるフイードバツク制御において、入力偏
差を緩衝能で修正するようにした浄水場のアルカ
リ剤注入制御装置に関する。
PH値によるフイードバツク制御において、入力偏
差を緩衝能で修正するようにした浄水場のアルカ
リ剤注入制御装置に関する。
第１図は、浄水場における凝集剤であるPAC
（ポリ塩化アルミニウム）と、消毒剤である塩素
と、アルカリ剤である苛性ソーダの注入による浄
水処理工程を示すフロー図である。図示しない取
水源より取水された原水は、導水管Ａより着水井
１に流入し、ここで前塩素注入装置２と前記アル
カリ注入装置３により、塩素と苛性ソーダが注入
される。さらに、急速混和池４では、凝集剤注入
装置５からPACが注入され、フラツシユ・ミキ
サー６で急激な混合を受ける。つぎのフロツク形
成池７では緩やかな撹拌を受け、原水中の濁度物
質が凝集してフロツクを形成する。形成したフロ
ツクは、沈殿池８で除去される。
（ポリ塩化アルミニウム）と、消毒剤である塩素
と、アルカリ剤である苛性ソーダの注入による浄
水処理工程を示すフロー図である。図示しない取
水源より取水された原水は、導水管Ａより着水井
１に流入し、ここで前塩素注入装置２と前記アル
カリ注入装置３により、塩素と苛性ソーダが注入
される。さらに、急速混和池４では、凝集剤注入
装置５からPACが注入され、フラツシユ・ミキ
サー６で急激な混合を受ける。つぎのフロツク形
成池７では緩やかな撹拌を受け、原水中の濁度物
質が凝集してフロツクを形成する。形成したフロ
ツクは、沈殿池８で除去される。
さらに、沈殿池８で沈殿除去されずに沈殿池流
出水とともにキヤリーオーバーした微小フロツク
は、導水管Ｂにて中塩素注入装置９と中アルカリ
注入装置１０とから塩素と苛性ソーダの注入を受
けたあと、過池１１を通つた水は、導水管Ｃ
で後塩素注入装置１２と後アルカリ注入装置１３
とによる、塩素と苛性ソーダの注入を受け、浄水
池１４に貯蔵される。このようにして原水中の濁
度物質が完全に除去され、かつ十分に消毒され、
安全なPH値の水が浄水池１４より需要家に供給さ
れる。
出水とともにキヤリーオーバーした微小フロツク
は、導水管Ｂにて中塩素注入装置９と中アルカリ
注入装置１０とから塩素と苛性ソーダの注入を受
けたあと、過池１１を通つた水は、導水管Ｃ
で後塩素注入装置１２と後アルカリ注入装置１３
とによる、塩素と苛性ソーダの注入を受け、浄水
池１４に貯蔵される。このようにして原水中の濁
度物質が完全に除去され、かつ十分に消毒され、
安全なPH値の水が浄水池１４より需要家に供給さ
れる。
上記薬品注入による浄水処理工程において、凝
集剤注入の目的は濁度物質の除去であり、塩素注
入の目的は酸化と病原生物を含む微生物の殺菌で
ある。これに対しアルカリ剤である苛性ソーダ注
入の目的は、(1)酸性物質である凝集剤と塩素の中
和、(2)急速混和池４での凝集反応とフロツク形成
池７でのフロツクの生長反応に好ましいPH値の保
持、(3)供給される浄水の配管中におけるスケール
と腐食の防止、(4)残留塩素の殺菌に有効なPH値の
保持などで、複数の目的を有する重要なものであ
る。
集剤注入の目的は濁度物質の除去であり、塩素注
入の目的は酸化と病原生物を含む微生物の殺菌で
ある。これに対しアルカリ剤である苛性ソーダ注
入の目的は、(1)酸性物質である凝集剤と塩素の中
和、(2)急速混和池４での凝集反応とフロツク形成
池７でのフロツクの生長反応に好ましいPH値の保
持、(3)供給される浄水の配管中におけるスケール
と腐食の防止、(4)残留塩素の殺菌に有効なPH値の
保持などで、複数の目的を有する重要なものであ
る。
しかし、苛性ソーダのようなアルカリ剤による
PH制御は、PH値の極端な非線形性のために非常に
困難である。すなわち、第２図のPH滴定曲線に実
曲線ａで示したように、PH値はアルカリ剤の注入
量と直線的（線形）関係にはなく、通常中性（PH
＝７）附近で急激なPH変化が生じる。また、その
急激なPH変化の勾配も水質とくに緩衝能によつて
大きく変動する。そのために、従来のPH値による
フイードバツク制御では、リミツトサイクル等の
振動現象やオーバーシコートを防止することがで
きない。
PH制御は、PH値の極端な非線形性のために非常に
困難である。すなわち、第２図のPH滴定曲線に実
曲線ａで示したように、PH値はアルカリ剤の注入
量と直線的（線形）関係にはなく、通常中性（PH
＝７）附近で急激なPH変化が生じる。また、その
急激なPH変化の勾配も水質とくに緩衝能によつて
大きく変動する。そのために、従来のPH値による
フイードバツク制御では、リミツトサイクル等の
振動現象やオーバーシコートを防止することがで
きない。
したがつて、PH値によるアルカリ剤注入のフイ
ードバツク制御を実現するためには、刻一刻と変
化する水質変動にたいして、刻一刻の緩衝能、す
なわち「単位量のPHの変化を生ずるために注入す
べき苛性ソーダの量」（第２図における点線ｂ，
ｃの勾配）によつて、フイードバツク制御におけ
る入力偏差を修正すれば良いことが理解できる。
ードバツク制御を実現するためには、刻一刻と変
化する水質変動にたいして、刻一刻の緩衝能、す
なわち「単位量のPHの変化を生ずるために注入す
べき苛性ソーダの量」（第２図における点線ｂ，
ｃの勾配）によつて、フイードバツク制御におけ
る入力偏差を修正すれば良いことが理解できる。
本発明の目的は、刻一刻と変動する緩衝能を正
確に算出し、これを用いてPH値の偏差を正確に補
償する浄水場のアルカリ剤注入制御装置を提供す
ることにある。
確に算出し、これを用いてPH値の偏差を正確に補
償する浄水場のアルカリ剤注入制御装置を提供す
ることにある。
本発明は、凝集剤と消毒剤とアルカリ剤などの
薬品を注入して原水を処理する際のアルカリ剤注
入制御装置に関するもので、上記薬品の注入後の
流下点にPH計とアルカリ度計と残留塩素濃度計と
を設け、上記各計測器によつて計測されたPH値、
アルカリ度、残留塩素濃度から全炭酸濃度を計算
する演算手段と、前記計測器によつて計測され
たPH値および残留塩素濃度と上記演算手段で求
めた全炭酸濃度とから緩衝能を計算する演算手段
と、PHの目標値を入力する手段を有しかつこの
入力されたPHの目標値と前記PH計の計測値と上記
演算手段で求めた緩衝能とからアルカリ度の偏
差を計算する演算手段と、上記演算手段で求
めたアルカリ度の偏差を入力偏差としPI計算を
おこなう演算手段とを備え、この演算手段の
演算結果に基づき、アルカリ剤の注入制御を行う
ことにより、PH値を目標の値に制御できるように
したものである。
薬品を注入して原水を処理する際のアルカリ剤注
入制御装置に関するもので、上記薬品の注入後の
流下点にPH計とアルカリ度計と残留塩素濃度計と
を設け、上記各計測器によつて計測されたPH値、
アルカリ度、残留塩素濃度から全炭酸濃度を計算
する演算手段と、前記計測器によつて計測され
たPH値および残留塩素濃度と上記演算手段で求
めた全炭酸濃度とから緩衝能を計算する演算手段
と、PHの目標値を入力する手段を有しかつこの
入力されたPHの目標値と前記PH計の計測値と上記
演算手段で求めた緩衝能とからアルカリ度の偏
差を計算する演算手段と、上記演算手段で求
めたアルカリ度の偏差を入力偏差としPI計算を
おこなう演算手段とを備え、この演算手段の
演算結果に基づき、アルカリ剤の注入制御を行う
ことにより、PH値を目標の値に制御できるように
したものである。
以下本発明を第３図で示す一実施例を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
本実施例は前アルカリ注入制御に適用したもの
である。図において、管路Ａより原水が着水井１
に流入し、ここで従来と同様に前塩素注入ととも
に苛性ソーダの注入を受けた後、PAC注入を受
ける急速混和池４に流下する。ついでフロツク形
成池７を通つた水は、採水ポンプ１５で採水さ
れ、PH値Phを測定するPH計１６とアルカリ度Alk
を測定するアルカリ度計１７と残留塩素濃度Rc
を測定する残留塩素濃度計１８に送られる。な
お、各注入装置は従来と同様のものであるため図
示は省略した。
である。図において、管路Ａより原水が着水井１
に流入し、ここで従来と同様に前塩素注入ととも
に苛性ソーダの注入を受けた後、PAC注入を受
ける急速混和池４に流下する。ついでフロツク形
成池７を通つた水は、採水ポンプ１５で採水さ
れ、PH値Phを測定するPH計１６とアルカリ度Alk
を測定するアルカリ度計１７と残留塩素濃度Rc
を測定する残留塩素濃度計１８に送られる。な
お、各注入装置は従来と同様のものであるため図
示は省略した。
上記各計測器１６，１７，１８からの出力信号
Ph、Alk、Rcは、全炭酸濃度Ctを演算する手段
１９に伝送される。ここで、全炭酸濃度Ctは次
の連立方程式(1)〜(8)の解として式(8)より得られ
る。
Ph、Alk、Rcは、全炭酸濃度Ctを演算する手段
１９に伝送される。ここで、全炭酸濃度Ctは次
の連立方程式(1)〜(8)の解として式(8)より得られ
る。
Kw＝〔H+〕・〔OH-〕 …(1)
Ka1＝〔H+〕・〔HCO3 -〕／〔H2CO3〕 …(2)
Ka2＝〔H+〕・〔CO3 2-〕／〔HCO3 -〕 …(3)
Kc＝〔H+〕・〔ClO-〕／〔HClO〕 …(4)
AlK＝２・〔CO3 2-〕＋〔HCO3 -〕
＋〔OH-〕−〔H+〕 …(5)
Rc＝〔HClO〕＋〔ClO-〕 …(6)
Ph＝log（〔H+〕） …(7)
Ct＝〔CO3 2-〕＋〔HCO3 -〕＋〔H2CO3〕 …(8)
ここで、Kw、Ka1、Ka2、Kcは平衡定数で、
温度ｔのみに依存し次式によつて決定できる。
温度ｔのみに依存し次式によつて決定できる。
−logKw＝4.5・103・t-1
＋1.1・10-2・ｔ−6.1 …(9)
−logKa1＝8.1−0.006t …(10)
Ka2＝4.7・10-11・（0.02t−５） …（11）
Kc＝（２＋0.06・ｔ＋0.00036・t2）・10-8
…（12） 上記演算結果である全炭酸濃度Ctと、PH計１
６の出力信号Phおよび残留塩素濃度計１８の出
力信号Rcとは緩衝能を演算する手段２０に伝送
される。ここでは次式に従つて緩衝能βが算出さ
れる。
…（12） 上記演算結果である全炭酸濃度Ctと、PH計１
６の出力信号Phおよび残留塩素濃度計１８の出
力信号Rcとは緩衝能を演算する手段２０に伝送
される。ここでは次式に従つて緩衝能βが算出さ
れる。
Hp＝10-Ph …（13）
Ho＝10-(Kw-Ph) …（14）
β≡△AlK／△Ph＝2.3・Hp・｛Ka1／（Ka1＋Hp）2
＋Ka2／（Ka2＋Hp）2｝・Ct＋2.3・Kc・Hp／（Kc＋Hp）
2・Rc＋2.3・（Hp−
Ho） …（15） 上記演算結果である緩衝能βと、PH計１６の出
力信号Phとは、PH値の目標値SVを入力する接点
２１を有し、かつ次式によつてアルカリ度の偏差
EAlKを演算する手段２２に伝送される。
＋Ka2／（Ka2＋Hp）2｝・Ct＋2.3・Kc・Hp／（Kc＋Hp）
2・Rc＋2.3・（Hp−
Ho） …（15） 上記演算結果である緩衝能βと、PH計１６の出
力信号Phとは、PH値の目標値SVを入力する接点
２１を有し、かつ次式によつてアルカリ度の偏差
EAlKを演算する手段２２に伝送される。
EAlK＝β・（SV−Ph） …（16）
式（16）における計算は、PH値の偏差（SV−
Ph）に緩衝能β＝△AlK／△Phを掛けたもので、従つ て△AlKすなわちアルカリ度の偏差EAlKが得られ
たことになる。このアルカリ度の偏差EAlKは、こ
れを制御入力としてPI（比例積分）演算をおこな
う手段２３に送られ、ここで次式（17）、（18）に
よつて苛性ソーダの注入率MVnを演算する。そ
してこの注入率MVn値が設定器２４に出力され、
アルカリ剤の注入制御がおこなわれる。
Ph）に緩衝能β＝△AlK／△Phを掛けたもので、従つ て△AlKすなわちアルカリ度の偏差EAlKが得られ
たことになる。このアルカリ度の偏差EAlKは、こ
れを制御入力としてPI（比例積分）演算をおこな
う手段２３に送られ、ここで次式（17）、（18）に
よつて苛性ソーダの注入率MVnを演算する。そ
してこの注入率MVn値が設定器２４に出力され、
アルカリ剤の注入制御がおこなわれる。
△Ｓ＝Kp・（EAlKo−EAlKo-1）
＋ｈ／TI・EAlKo …（17）
MVn＝MVo-1＋△Ｓ／KNapH …（18）
ここで、△Ｓはアルカリ度の出力偏差、Kpは
比例ゲイン、ｈは制御周期、TIは積分時間、ｎ、
ｎ−１はそれぞれ今回および前回の制御周期、
KNapHは苛性ソーダのアルカリ度当量である。
比例ゲイン、ｈは制御周期、TIは積分時間、ｎ、
ｎ−１はそれぞれ今回および前回の制御周期、
KNapHは苛性ソーダのアルカリ度当量である。
上記実施例のアルカリ剤注入制御装置は、浄水
場における前アルカリ注入制御（前PH制御）をお
こなうものであるが、本発明は、前アルカリ注入
制御の外にも、より下流の中アルカリ注入制御や
後アルカリ注入制御用にも使用できるものであ
る。
場における前アルカリ注入制御（前PH制御）をお
こなうものであるが、本発明は、前アルカリ注入
制御の外にも、より下流の中アルカリ注入制御や
後アルカリ注入制御用にも使用できるものであ
る。
以上のように、この発明によれば、アルカリ剤
注入後のPH値によるフイードバツク制御におい
て、制御の入力偏差（SV−Ph）を緩衝能βでア
ルカリ度の偏差とすることによつて、PHの非線形
性を線形化近似するために、リミツトサイクル等
の振動現象が防止でき、アルカリ剤注入後の水処
理工程のPH値を目標の値に制御することができ
る。その結果凝集剤の凝集およびフロツク形成が
良好に行なわれ沈降性のよいフロツクが生じると
ともに、沈殿や過が首尾よく行なわれ十分な除
濁効果を発揮し、かつ残留塩素の殺菌力と持続性
の良いPHが保持されるために、需要家に良質で安
全な浄水を供給することができる。
注入後のPH値によるフイードバツク制御におい
て、制御の入力偏差（SV−Ph）を緩衝能βでア
ルカリ度の偏差とすることによつて、PHの非線形
性を線形化近似するために、リミツトサイクル等
の振動現象が防止でき、アルカリ剤注入後の水処
理工程のPH値を目標の値に制御することができ
る。その結果凝集剤の凝集およびフロツク形成が
良好に行なわれ沈降性のよいフロツクが生じると
ともに、沈殿や過が首尾よく行なわれ十分な除
濁効果を発揮し、かつ残留塩素の殺菌力と持続性
の良いPHが保持されるために、需要家に良質で安
全な浄水を供給することができる。
第１図は一般的浄水処理工程を示すフロー図、
第２図はPH滴定曲線、第３図は本発明によるアル
カリ剤注入制御装置の実施例を示す制御ブロツク
図である。 １……着水井、４……急速混和池、７……フロ
ツク形成池、８……沈殿池、１１……過池、１
６……PH計、１７……アルカリ度計、１８……残
留塩素濃度計、１９，２０，２２，２３……演算
手段。
第２図はPH滴定曲線、第３図は本発明によるアル
カリ剤注入制御装置の実施例を示す制御ブロツク
図である。 １……着水井、４……急速混和池、７……フロ
ツク形成池、８……沈殿池、１１……過池、１
６……PH計、１７……アルカリ度計、１８……残
留塩素濃度計、１９，２０，２２，２３……演算
手段。
Claims (1)
- １ 凝集剤と消毒剤とアルカリ剤などの薬品を注
入して原水を処理する際のアルカリ剤注入制御装
置において、上記薬品の注入後の流下点にPH計と
アルカリ度計と残留塩素濃度計とを設け、上記各
計測器によつて計測されたPH値、アルカリ度、残
留塩素濃度から全炭酸濃度を計算する演算手段
と、前記計測器によつて計測されたPH値および残
留塩素濃度と上記演算手段で求めた全炭酸濃度
とから緩衝能を計算する演算手段と、PHの目標
値を入力する手段を有しかつこの入力されたPHの
目標値と前記PH計の計測値と上記演算手段で求
めた緩衝能とからアルカリ度の偏差を計算する演
算手段と、上記演算手段で求めたアルカリ度
の偏差を入力偏差としPI計算をおこなう演算手
段とを備え、この演算手段の演算結果に基づ
き、アルカリ剤の注入制御を行うことを特徴とす
るアルカリ剤注入制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23418283A JPS60129186A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | アルカリ剤注入制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23418283A JPS60129186A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | アルカリ剤注入制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129186A JPS60129186A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0361517B2 true JPH0361517B2 (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=16966956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23418283A Granted JPS60129186A (ja) | 1983-12-14 | 1983-12-14 | アルカリ剤注入制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60129186A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9862624B2 (en) * | 2007-11-07 | 2018-01-09 | Palo Alto Research Center Incorporated | Device and method for dynamic processing in water purification |
-
1983
- 1983-12-14 JP JP23418283A patent/JPS60129186A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129186A (ja) | 1985-07-10 |
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