JPS621798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は浄水場における塩素注入制御方法の改
良に関する。

一般に浄水場においては取水した原水の殺菌、
消毒のために滅菌剤として塩素が注入される。こ
の塩素は滅菌剤としてだけではなく、溶解性のマ
ンガン、鉄等を酸化して非溶解性のマンガン、鉄
にし、浄水場の沈殿池または過池で除去した
り、更に微生物の発生防止、アンモニア性窒素の
除去のためにも注入されている。塩素は原水に注
入されると水中で次の様に解離して強い殺菌、酸
化力を有する次亜塩素酸、次亜塩素酸イオンを生
成する。

Cl₂＋H₂OHOCl＋HCl HOClH⁺＋OCl^- 従来、このような塩素注入処理は原水の水質に
よる塩素要求量や施設での塩素消費量などにより
基準塩素注入率を設定し、過池出口での残留塩
素濃度の目標値と実際値の偏差により基準塩素注
入率を修正して原水中へ注入する塩素量を制御す
ることによつて行われている。残留塩素濃度の目
標値は通常給水栓末端での残留塩素濃度が遊離残
留塩素で0.1ppm以上になるように選ばれる。

しかしながら、このように塩素注入量制御では
次のような問題点を有する。

浄水場において着水井附近で塩素が注入されて
から、急速撹拌池、フロツク形成池、沈殿池を経
て過池にいたるまでの滞留時間は４〜８時間も
ある。一方、塩素消費量は水質の変動や気象条件
によつて変化する。特に、気象条件によつて塩素
の大気への放散量は大きく変化する。この放散は
塩素が有効に作用していないことを意味してい
る。その結果、残留塩素濃度に基づいて修正した
としても放散量は何ら考慮していないので残留塩
素濃度は大きく変動することになる。

以上説明したように、基準塩素注入率を残留塩
素濃度によつて修正しても塩素放散量の影響によ
つて残留塩素濃度の変動幅が大きくなり、目標値
からずれるようになる。

このことは残留塩素濃度から基準塩素注入率を
求めたとしても同様である。

残留塩素濃度がより大きくなると給水栓末端で
の規定値を満足してもカルキ臭の強い水となるだ
けでなく塩素を無駄に使用することになるので不
経済である。一方、残留塩素濃度が目標値より小
さいとマンガンを含んだ水となり水質悪化となる
ばかりでなく、過池で微生物雑菌等が繁殖する
恐れもある。

本発明は上記点に対処してなされたもので、そ
の目的とするところは、残留塩素濃度の変動幅を
許容範囲内に維持できる浄水場の塩素注入制御方
法を提供することにある。

まず、本発明の基本的な考え方を説明する。

本発明者達は種々の検討を重ね実験を行つた結
果、塩素注入に伴うアルカリ度の低下により塩素
の注入状況を把握できることを発見した。具体的
に、塩素を注入された水（以後、本明細書では処
理水と称する）のアルカリ度は原水アルカリ度よ
り低下しても高くなることはなく、かつそのアル
カリ度は放散した塩素に関係なく実際に消費され
た有効塩素量に略々比例する。したがつて、原水
アルカリ度と処理水アルカリ度の偏差によつて必
要とする有効塩素量を求めることができる。

したがつて本発明のその特徴とするところは、
塩素注入前後の原水アルカリ度と処理水アルカリ
度の差分に従つて設定された塩素注入値を補正す
るようにしたことにある。

以下、本発明の一実施例を第１図，第２図に基
づいて説明する。

第１図において、１は着水井、２は薬品混和池
で、着水井１の下流側にあり、硫酸ばん土または
PAC（ポリ塩化アルミニウム）等の凝集剤３が
注入される。また、必要に応じて苛性ソーダ等の
アルカリ剤４も注入される。アルカリ剤４は凝集
剤３が注入される前に注入される。５及び６はア
ルカリ剤４及び凝集剤３の注入機である。薬品混
和池２では、凝集剤３と原水の急速混和が撹拌機
７によつて行われる。薬品混和池２の下流側には
マイクロフロツクを成長させるためのフロツク形
成池８がある。ここでは、原水中の微粒子を凝集
して形成したマイクロフロツクが、撹拌機９によ
つて緩速撹拌されながら大きなフロツクと成長す
る。１０はフロツク形成池８の出口側に位置する
沈殿池であり、この沈殿池１０では流入する処理
水の流速がゆるめられ、フロツクの沈降分離が行
われる。沈殿池１０で除去されなかつた微小なフ
ロツクはその後過池（図示せず）で除去され
る。このような処理系を経て処理された水は各需
要端に給水される。１１は塩素注入機で、第３図
に示す如く液化タンク１２から気化器１３に送ら
れてガス化された塩素は加圧して水へ混入注入さ
れる。原水への塩素注入操作は凝集剤３及びアル
カリ剤４が注入される前に行われる。主に、着水
井１付近で行われる。１４及び１５はアルカリ度
計で、アルカリ度計１４は塩素注入操作前の原水
のアルカリ度A₀を測定し、アルカリ度計１５は
原水に塩素を注入した後の処理水のアルカリ度
AL₀を測定する。更に詳述すると、サンプリング
パイプ１６を介して採水ポンプ（図示せず）によ
り採水された原水及び処理水は各アルカリ度計１
４，１５に送られる。この結果、各アルカリ度
A₀，AL₀が測定される。尚、この一実施例では各
池の滞留時間による時間遅れを極力短縮するため
に、例えば沈殿池１０出口でアルカリ度を測定し
ないで、薬品混和池２出口でアルカリ度AL₀を測
定している。沈殿池１０までであると滞留時間は
３〜４時間となるが、混和池２出口であれば５〜
15分程度となる。

１７は演算器で、各アルカリ度計１４及び１５
の測定値、すなわち、原水アルカリ度A₀と処理
水アルカリ度AL₀が入力される。演算器１７は(1)
式のようにアルカリ度A₀及びAL₀の偏差ΔAL₀を
求める。

ΔAL₀＝A₀−AL₀ ……(1) 演算器１７で求められたアルカリ度の差ΔAL₀
は演算器１８に入力される。更に、この演算器１
８には凝集剤３及びアルカリ剤４注入に伴うアル
カリ度変化値AL₁が入力される。この結果、この
演算器１８では凝集剤３及びアルカリ剤４注入に
よるアルカリ度の変化分を考慮した実際の塩素注
入によるアルカリ度の差分ΔAL₁を求める。

ここで、アルカリ度変化値AL₁は、次の如くし
て求められる。

まず、凝集剤３に注入に伴うアルカリ度変化値
AL₂は(2)式の如くなる。

AL₂＝IFL・K₃ ……(2) ここで、IFLは凝集剤注入率、K₃は凝集剤
1ppm注入に伴うアルカリ度の低下定数値で、凝
集剤として硫酸ばん土を注入した場合は0.45ppm
低下し、PACを用いた場合には0.15ppm低下す
る。

一方、アルカリ剤４注入に伴うアルカリ度変化
値AL₃は次式の如くして求められる。

AL₃＝IAL・K₄ ……(3) ここで、IALはアルカリ剤の注入率、K₄はアル
カリ剤1ppm注入したときのアルカリ度増加分で
ある。

このような凝集剤３及びアルカリ剤４注入に伴
うアルカリ度の変化値AL₂及びAL₃は演算器１９
及び２０で演算される。

２１は演算器で、この演算器には前述の如くし
て演算されたそれぞれのアルカリ度の変化値AL₂
及びAL₃が入力される。この結果、この演算器２
１では凝集剤３及びアルカリ剤４の注入に伴うア
ルカリ度変化値AL₁が求められる。そして、この
アルカリ度変化値AL₁が演算器１８に入力され
る。従つて、演算器１８は先述の如く塩素注入に
伴うアルカリ度の差分ΔAL₁が次式に従つて演算
する。

ΔAL₁＝ΔAL₀−AL₁ ……(4) ２２は演算器で、この演算器には演算器１８で
演算されたアルカリ度の差分ΔAL₁が入力され
る。更に、塩素1ppm注入に伴うアルカリ度の低
下値K₂が入力される。理論上、塩素1ppm注入す
るとアルカリ度が1.4ppm低下する。すなわち、
次の関係式(5)が成り立つ。

AL₀＝A₀−K₂・DCL₁ ……(5) DCL₁は塩素注入値 従つて、この演算器２２では、K₂とアルカリ
度の差分ΔAL₁との関係から、次式(6)に従つて、
実際の塩素注入値、すなわち、有効に作用してい
る実塩素注入値GCLを演算する。

GCL＝ΔAL₁／K₂ ……(6) ４０は演算器で流量計２６からの原水流量Ｆが
入力される。更に、塩素注入機１１側の塩素注入
量FDCL₂を測定する流量計２８から塩素注入量
FDCL₂が入力される。この結果、この演算器４
０は原水流量Ｆと塩素注入量FDCL₂の関係から
次式(7)に従つて原水に注入された塩素注入値
DCL₂を演算する。

DCL₂＝FDCL₂／Ｆ ……(7) 演算器２２で演算された実塩素注入値GCLは
演算器２３に入力される。演算器２３には更に演
算器４０で求められた塩素注入値DCL₂が入力さ
れる。この結果、この演算器２３によつて実塩素
注入値GCLと塩素注入値DCL₂との差分から偏
差、すなわち塩素注入補正値ΔCL₀が求められ
る。

塩素注入補正値ΔCL₀は演算器２４に入力され
る。更に、演算器２４には予めオペレータ等によ
つて設定された基準塩素注入値DCL₀が入力され
ている。この演算器２４では基準塩素注入値
DCL₀が塩素注入補正値ΔCL₀に基づいて補正さ
れ、この結果、補正された塩素注入値DCL₁が求
められる。

このようにして求められた塩素注入値DCL₁は
乗算器２５に入力される。２６は流量計で原水の
流量Ｆを測定し乗算器２５に入力する。乗算器２
５は塩素注入値DCL₁と原水流量Ｆと掛算する。
この結果、塩素注入量FDCL₁が求められる。制
御器２９には塩素注入量FDCL₁が入力され、塩
素注入機１１を制御して注入量FDCL₁の塩素CL
を原水に注入する。

更に詳述すると、第２図に示すように塩素注入
機１１には制御器２９の指令に基づいて開度が制
御される塩素注入量制御バルブ２７が設けられて
いる。その出口側には塩素注入用流量計２８が設
けられていて、この流量計２８の測定値は制御器
２９にフイードバツクされるように構成されてい
る。従つて、制御器２９は、塩素注入機１１のバ
ルブ２７の開度を制御する。そして、その開度は
注入量FDCL₁に応じた開度に制御される。塩素
注入用流量計２８は原水に注入される塩素注入量
FDCL₂を測定し演算器４０に入力すると共に制
御器２９にフイードバツクする。制御器２９はそ
の結果に基づいてバルブ２７の開度を制御する。

次に、かかる構成における塩素注入制御の動作
について説明する。

まず、塩素CL注入個所よりも上流側に設置さ
れたアルカリ度計１４によつて塩素CLが注入さ
れる前のアルカリ度A₀が測定される。同時に、
その測定値A₀は出力値として演算器１７に入力
される。一方、塩素CL注入後の処理水アルカリ
度を測定するアルカリ度計１５から、塩素CL注
入後の処理水アルカリ度AL₀が出力値として演算
器１７に入力される。この結果、この演算器１７
では各アルカリ度A₀及びAL₀の差分ΔAL₀が求め
られる。アルカリ度の差分ΔAL₀に従つて塩素注
入補正値が求められるが、ここで、処理水アルカ
リ度AL₀はアルカリ剤４及び凝集剤３注入後の測
定値であるので、アルカリ剤４及び凝集剤３注入
に伴うアルカリ度変化値AL₁が演算器１９，２０
及び２１によつて求められる。演算器１８には演
算器１７によつて求められたアルカリ度の差分Δ
AL₀と他の演算器２１によつて求められたアルカ
リ度変化値AL₁が入力される。この結果、この演
算器１８によつて(4)式に従い実際の塩素注入によ
つて低下したアルカリ度の差分ΔAL₁が求められ
る。この差分ΔAL₁は出力値として演算器２２に
入力され、(6)式に従つて実際の塩素注入値GCL
を求める。すなわち、塩素CL注入前後のアルカ
リ度の差力ΔAL₁によつて有効に作用している実
塩素注入値GCLが求められることになる。従つ
て、この実塩素注入値GCLが演算器２３に入力
され、かつ注入された塩素注入値DCL₂が入力さ
れることによつて塩素注入補正値ΔCL₀が求めら
れることになる。この結果、その補正値ΔCL₀に
よつて設定された基準塩素注入値DCL₀が補正さ
れて、正しい塩素注入値DCL₁が演算２４によつ
て求められるようになる。

一方、塩素注入前後のアルカリ度の差分ΔAL₁
を求めて、その差分に従つて塩素注入値を補正す
る。すなわち、設定された塩素注入値DCL₁より
も塩素が過剰に注入された場合、それに対応して
塩素注入後の処理水アルカリ度AL₀も過剰に注入
された分だけ低下することになる。ここで、演算
器１７には塩素注入前の原水アルカリ度A₀が入
力され、かつ塩素注入後の処理水アルカリ度AL₀
が入力されている。この結果、演算器１７及び１
８によつて過剰に塩素が注入された分に見合つ
て、適正塩素注入時のアルカリ度の差分よりもそ
のアルカリ度の差分ΔAL₁は大きく演算されるこ
とになる。しかして、演算器２２では大きく出力
されたそのアルカリ度の差分ΔAL₁に従つて、実
際の注入値、すなわち、設定指示値と過剰注入値
とをあわせた実塩素注入値GCLが演算されるこ
とになる。実塩素注入値GCLが演算器２４に入
力され、かつ塩素注入値DCL₂が入力されること
によつて、各注入値GCL及びDCL₂の差分から塩
素注入補正値ΔCL₀、すなわち、過剰に注入され
た塩素注入値が求められることになる。

一方、塩素が設定された注入値DCL₁よりも少
なく注入された場合、それに対応して塩素注入後
の処理水アルカリ度AL₀の低下分も、適正注入時
よりも小さくなり、塩素注入前後のアルカリ度の
差分は小さくなる。従つて、前述とは逆に、演算
器２２では、適正注入時の差分よりも小さく出力
されたそのアルカリ度の差分ΔAL₁に従い、実際
の注入値が前述の如く演算される。しかして、演
算器２２によつて求められた実塩素注入値GCL
と実際に注入された塩素注入値DCL₂との差分か
ら、塩素注入補正値ΔCL₀、すなわち、少なく注
入された分の塩素注入値が求められる。

以上のようにして求められた塩素注入補正値Δ
CL₀によつて塩素注入値は正しい注入値に補正さ
れるようになる。

このようにして塩素注入量を制御するのである
が、原水アルカリ度と処理水アルカリ度の差に基
づき基準塩素注入率を修正するようにしているの
で残留塩素濃度の変動幅を小さくできる。何故な
らば、塩素注入によつて低下するアルカリ度は実
際に作用している有効塩素量に見合つて低下し、
放散する塩素量によつて影響されない。アルカリ
度差は有効塩素量を求めているのであり、これに
よつて塩素注入率を修正すれば残留塩度濃度の変
動幅を小さくできることになる。

第３図は本発明の方法に実測結果で、沈殿池出
口での残留塩素濃度の目標値を0.5ppmに設定し
た場合の残留塩素濃度の変化状況を示す。また、
第４図は沈殿池出口での残留塩素濃度の偏差に基
づき修正した場合の実測結果である。第４図で変
動幅が大きく許容値外になるが、本発明では変動
幅が小さく許容値内にできる。

以上説明したように本発明によれば、塩素の注
入値を監視して適正注入値に補正制御することが
可能となるので、目標とする残留塩素濃度の変動
幅を最小限に維持できる浄水場の塩素注入制御方
法を提供することができる。

尚、本発明の一実施例では、塩素注入後のアル
カリ度をアルカリ及び凝集剤が注入された後で測
定しているが、アルカリ及び凝集剤注入前であつ
てもよい。従つて、本発明が開示した一実施例の
みに限定されるものでないことは勿論である。ま
た、上述の実施例では処理水アルカリ度を薬品混
和池出口で測定しているが、沈殿池出口あるいは
過池出口で測定しても等効を奏し得るのは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例を示すブロ
ツク図、第３図、第４図は残留塩素濃度の測定結
果を示す特性図である。 １……着水井、２……薬品混和池、７，８……
撹拌機、９……フロツク形成池、１０……沈殿
池、１１……塩素注入機、１４……アルカリ度
計、１５……アルカリ度計、２９……制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取水した原水に基準塩素注入率に基づき塩素
   を注入し、塩素注入後の処理水の残留塩素濃度が
   目標値となるように塩素注入量を制御する浄水場
   において、原水アルカリ度と処理水アルカリ度の
   偏差に応じて基準塩素注入率を補正するようにし
   たことを特徴とする浄水場の塩素注入制御方法。