JPS6331277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水処理施設や水質観測所において測定
した水質の異常や水質計器の測定機能の異常を検
出する監視方法に関するものである。

浄水場等の水処理施設や河川湖沼等の水域にお
ける水質観測所においては自動水質計器によつて
日常的に水質分析が行なわれている。このような
水質測定施設においてはPHとアルカリ度の両方を
測定し、特に浄水場ではPHとアルカリ度が凝集沈
澱効果に大きく影響するため連続的に測定してい
る場合が多い。そこで以下浄水場を中心に説明し
てゆく。浄水場では一般に凝集剤等の薬品を注入
する前の原水と、該薬品を注入した後の処理水と
についてPH値とアルカリ度とを測定している場合
が多い。その測定値は水質管理日報やCRT画面
等へ出力される場合があるが、その出力方法は単
に値を羅列する方法や折れ線グラフ等で表わす方
法がほとんどである。このような従来の方法にお
いて、たとえばPH値がある上・下限値から逸脱し
た場合には、表示する色を変化させて浄水場の係
員にわかりやすく表示する方法が一部で行なわれ
ていた。しかし、このような従来の方法ではPH値
とアルカリ度とを互いに独立して測定していたか
ら、PH値とアルカリ度とが所定の水質範囲内にあ
るか否かの表示はできてもそれ以上の情報を提供
することができなかつた。たとえば、原水の水質
が平常時と大きく異る時には薬品の注入量を変更
する必要があるが、水質計器の計器異常に起因し
て水質分析値が変化した時には、これに対応して
薬品の注入量を変更すると不適当な薬品注入とな
つた。

このように従来の方法はPH値とアルカリ度とを
各々独立に測定し、別個に表示していたから、た
とえば、PH値とアルカリ度のいずれか一方又は両
方の値が平常時からずれた場合には、その原因が
水質の変動によるものか、それとも水質計器の計
器異常によるものかを知ることができない欠点が
あつた。

そこで、本発明は前記のような従来の方法のも
つ欠点を排除して、被測定水の水質異常と水質計
器の測定機能の異常を検出することができる水処
理施設の監視方法を提供することを目的とするも
のである。

即ち、本発明は、PH計、アルカリ度計及び情報
処理装置で水質を監視する方法において、PH計及
びアルカリ度計で測定した被測定水の水質分析値
と、該水質分析値を用いて算出して遊離炭酸濃度
とを、少なくとも２以上のゾーンに分割した被表
示体に区分けして表示し、その表示から被測定水
の水質異常及び（又は）PH計等の水質計器の測定
機能の異常を検出することを特徴とするものであ
る。

ところで、本発明をするにあたり以下の検討を
行なつた。水中におけるPH、アルカリ度AIK
（mg／）、および遊離炭酸濃度CO₂（mg／）の
３者には次の関係がある。

PH＝log（AIK）−log（CO₂） ＋log0.88／Kc ……(10) 第(10)式において係数Kcは水中における炭酸の
第１解離平衡定数であり、Kcは水温によつて変
化するものである。

今、 P_Kc＝−log_Kc ……(11) とおくと、P_Kcの値は、10℃で6.464、20℃で
6.381、30℃で6.327となる。

河川や湖沼等の自然水域における水中の遊離炭
酸濃度は水中に生息する生物の活動によつて生じ
る量や岩石・土砂等無機質から生じる量、あるい
は大気中の炭酸ガスが水中に溶解する量等によつ
て変動している。この遊離炭酸濃度は、浄水場に
おける凝集処理や塩素処理にほとんど影響を与え
ないが、浄水場から供給される水道水の中に遊離
炭酸の一種である侵食性遊離炭酸が高濃度に存在
すると水道水の配管を腐食する等の問題を引き起
こすことがある。しかし一般的に浄水場では遊離
炭酸濃度を測定しないのが普通である。

河川におけるPH値、アルカリ度を長期にわたつ
て定点で測定したところ、この河川は上流にダム
を有し、かついくつかの支流をかかえていたた
め、年間を通じて水質はかなり変動し、その変動
範囲はPH値が6.4〜7.4、アルカリ度が15〜45
（mg／）であつた。またこの測定値を第(10)式に
代入して遊離炭酸濃度を求めたところ、その変動
範囲は３〜15（mg／）であつた。このような水
質の変動は主に台風又は集中豪雨等の降雨やダム
水の放流等に起因するものと考えられる。

しかし、測定データを詳細に調べてみると、PH
値の増減に応じてアルカリ度も増減する場合と、
PH値又はアルカリ度の一方が大きく変動している
にもかかわらず他方は余り変動しない場合（この
場合遊離炭酸濃度の変化量は大きい）とがあるこ
とが判明した。それ故、遊離炭酸濃度が原水の水
質変化を知るための一つの指標となる。

第(10)式の間係を用いて縦軸に対数目盛でアルカ
リ度を、横軸にPH値をとつてグラフに表わしたも
のを第１図に示している。同図において、第(10)式
の係数Kcは20℃のときの値を使つて遊離炭酸濃
度を計算している。

同図において、PH値、アルカリ度、遊離炭酸濃
度の各々の３組の平行線で囲まれた範囲内（ゾー
ンＺ）に前記河川水の水質測定値の大部分が含ま
れている。同図に示したＡ点およびＢ点は前記河
川水の水質測定値のうちの２つである。Ａ点の原
水に凝集剤としてPAC（水道用塩基性塩化アルミ
ニウム）を段階的に、20、50、85、130ppm注入
したときの水質の変化を▲印で示すと、その水質
変化の方向はＡからA′に向かうようになる。同
様にＢ点の原水に凝集剤としてPACを段階的に
20、30、40、50ppm注入したときの水質変化を●
で示すと、その水質変化の方向はＢからB′に向
かうようになる。このようにBAC等の凝集剤は
水中に注入されると、これは広義には酸であるか
ら水中のアルカリ分を消費して、PH値とアルカリ
度とを減少させることになる。しかし、同時にア
ルカリ分の消費によつて遊離炭酸が生成するの
で、水質変化は第１図のＡからA′にあるいはＢ
からB′に向かうようになる。

このように原水に対してある薬品を注入して処
理する場合、原水の水質がわかつていれば、薬品
注入後の処理水質は前記薬品の注入量に基づいて
推定することができる。したがつて、原水の水質
が既知であれば、ある所望のアルカリ度やPH値の
処理水質を得るための薬品の注入量を推算するこ
とができる。

ところで、このような水処理施設において今一
つの大きな問題は自動水質計器で計測された測定
値の信頼性である。

すなわち、PH値やアルカリ度の自動測定時にお
いて、例えば測定電極の汚れ、採水時の気泡の混
入、夾雑物の混入や付着、検出機能の劣化等の
様々な原因によつて正しい測定値が得られない事
態がしばしば起こる。このような水質センサーの
異常を検出することは水処理施設等において最も
重要な課題の１つである。

以上の検討をふまえて、次に本発明の実施例を
図面に基づいて説明する。

第２図は本発明の第１の実施例を示しており、
CRT画面または水質監視パネルを１〜６の６つ
のゾーンに分割し、PH値、アルカリ度および遊離
炭酸濃度に応じて必ずどれか１つのゾーンに含ま
れるようになつている。各ゾーンのうち１は通常
時の水質を表わすゾーンであり、水質が安定して
いることを示しており、２−ａおよび２−ｂはPH
値とアルカリ度は通常時の値であるが、遊離炭酸
濃度は通常時の値より大きいか、又は小さい場合
を示しており、３−ａおよび３−ｂは遊離炭酸濃
度は通常の値であるが、PH値およびアルカリ度の
片方または両方の値が通常時の値から逸脱してい
る場合を示している。但し、３−ａおよび３−ｂ
はPH値とアルカリ度とが増加又は減少傾向を示し
ているので、計測値自体は信頼して良いと考えら
れるゾーンである。即ち、水質が安定している通
常時の１に比較すると、２および３は水質がある
程度変動したことを示すゾーンである。

４−ａはPH値がアルカリ度に対してかなり低い
場合を示しており、例えば、アルカリ度が30
（mg／）で、PH値が6.0という値は理論的にはあ
りうるが実際の河川水等では極めて起こりにくい
と考えられる。

４−ｂは逆にPH値がアルカリ度に対してかなり
高い場合を示しており、例えばアルカリ度が30
（mg／）で、PH値が7.5という値は実際の河川水
等では極めて起こりにくいと考えられる場合を示
している。それゆえ、断言はできないが、４−ａ
又は４−ｂのゾーンに水質の測定値が入つた場合
には、PHの測定値が正しくない可能性が大きくな
る。但し、この場合、アルカリ度の測定値は通常
時の範囲内を指示しているので、アルカリ度計は
正常に作動している可能性が大きい。

５−ａおよび５−ｂは４−ａおよび４−ｂの場
合と逆で、PH値は通常時の範囲内であるが、アル
カリ度は通常時より高いかあるいは低い場合を示
しており、例えばPH値が7.0で、アルカリ度が10
（mg／）とか60（mg／）という値は、実際の河
川水等では極めて非現実的である。

それゆえ、この場合はアルカリ度の測定値が正
しくない可能性が大きい。

６−ａ，６−ｂ，６−ｃ，６−ｄは水質が安定
している通常時の１に対してかなり離れた水質を
示している。

PH計とアルカリ度計とで測定した測定値と、そ
の測定値から算出した遊離炭酸濃度値が前記１〜
６のゾーンのいずれかによつて、原水の水質異常
と測定計器の異常とを検出する。

次に、第３図は本発明の第２の実施例を示して
おり、水質分析結果を監視パネルや操作卓の点灯
装置に出力表示することによつて、情報を整理す
る方式であつて、ゾーン１は「水質安定」、ゾー
ン２又は３は「水質変動」ゾーン４は「PH指示値
異常」、ゾーン５は「アルカリ度指示値異常」、ゾ
ーン６は「水質分析値異常」を表示するものであ
る。

この表示によつて運転員等は速やかに適切な処
置、例えば、水質計器の作動の点検、薬品注入量
の修正、薬品注入自動制御から手動への切換、取
水の停止等の処置を講ずることができる。

なお、原水に水酸化ナトリウムをアルカリ剤と
して注入した場合には、注入後の水質はPH値、及
びアルカリ度は高くなるが、遊離炭酸濃度は低く
なる。このように注入する薬品によつて水質変質
の方向がかわるので、たとえば浄水ロセスの薬品
注入前後の２点以上で水質分析をすることによ
り、当該プロセスの運転状態の正常性を監視する
こともできる。

ところで、前記実施例では浄水場等の水処理施
設について述べたが、単に水質を監視するための
水質観測等でも同様の方法で監視できる。また、
PH値とアルカリ度を自動分析計器で測定している
食品製造プラントや化学プラントについても同様
の方法で監視できる。

本発明は水質分析値に応じて水質の変動や水質
分析計の計器異常を検出できるように構成してい
るので、水質監視者等に対して速やかにわかりや
すく必要な情報を提供することができる効果を有
している。

【図面の簡単な説明】

第１図はPH値、アルカリ度、遊離炭酸濃度の関
係を示す関係図、第２図は本発明の第１実施例に
よる水質ゾーン図、第３図は本発明の第２実施例
による情報整列方式図である。 １……水質安定、２……水質変動、３……水質
変動、４……PH指示値異常、５……アルカリ度指
示値異常、６……水質分析値異常。なお、第２図
と第３図との同一符号は同一部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ PH計、アルカリ度計及び情報処理装置で水質
   を監視する方法において、PH及びアルカリ度と、
   該PH及びアルカリ度を用いて算出した遊離炭酸濃
   度とにより、水質異常及び計器異常などの項目ご
   とに、少なくとも２以上に分割したゾーンを作
   り、上記情報処理装置に認識させると共に、上記
   PH計及びアルカリ度計で測定した被測定水の水質
   分析値と上記ゾーンとの照合により、上記被測定
   水の水質異常及びPH計等の水質計器の異常を上記
   情報処理装置に自己診断させることを特徴とする
   水処理施設の監視方法。 ２ 少なくとも２以上に分割したゾーンと被測定
   水の水質分析値をCRT表示装置に表示したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水処理
   施設の監視方法。 ３ CRT表示装置を監視パネルにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の水処理施設
   の監視方法。