JP3969217B2 - Disinfection by-product concentration control method and apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場等における水道原水の浄水工程において、塩素消毒により生成する消毒副生成物の濃度を予測し、消毒副生成物の濃度管理を行なう方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、産業活動による工場廃水等により、河川や湖沼における富栄養化が進行し、水道原水の各種有機物による汚染が顕著となっている。このため、浄水場等で行なわれる塩素消毒によって、塩素と上記の有機物が反応し、発ガン性が疑われているトリハロメタン、ジクロロ酢酸等の消毒副生成物の生成が問題となっている。したがって、浄水場においては、いわゆる消毒副生成物前駆物質となる上記の有機物を反応前に除去することが行なわれている。
【０００３】
図４には、上記の有機物除去を行なう従来の浄水場における浄水工程の一例が示されている。
【０００４】
図４において、被処理水である河川や湖沼からの水道原水は、まず浄水場に入ってくる原水の量を調節するための着水井１０に導入される。ここで、上記の消毒副生成物の生成を低減させるために粉末活性炭を数十ｍｇ／Ｌ注入する活性炭処理工程Ｓ１が行なわれている。これにより、水道原水中の有機物の一部を吸着・除去し、後に注入される塩素と有機物の反応量を抑え、消毒副生成物の生成濃度を低減させることができる。
【０００５】
次に、前塩素処理工程Ｓ２によって、塩素注入機６０から塩素を数ｍｇ／Ｌ程度となるように着水井１０に注入する。なお、この塩素処理は、中間塩素素処理工程Ｓ４として、後述の凝集・沈殿工程Ｓ３とろ過工程Ｓ５との間に行なわれる場合もあり、塩素注入機６０により、時期によって前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素素処理工程Ｓ４とが切替え可能となっている。
【０００６】
前塩素処理工程Ｓ２後の水道原水は、混和池２０において原水に凝集剤を注入して迅速に混和を行ない、フロック形成池３０において、ゆるやかな攪拌が行なわれて微小なフロック粒子同士が衝突して合体し、大きなフロックが形成される凝集・沈殿工程Ｓ３が行なわれる。その後、ろ過池４０において、砂ろ過等を用いて凝集・沈殿物をろ過する、ろ過工程Ｓ５の後、浄水池５０において一時貯水され、その後、使用量に応じた給水が行なわれる。なお、浄水池５０においては、給水後の送配水管の末端における残留塩素濃度を確保するために、１〜２ｍｇ／Ｌ程度の低濃度の塩素を注入する、後塩素処理工程Ｓ６が行なわれている。
【０００７】
しかしながら、上記の消毒副生成物の生成メカニズムは非常に複雑であり、浄水場出口や給水栓における消毒副生成物の生成濃度を、浄水工程の初期段階で予測、管理することは非常に困難である。このため、上記の従来の活性炭処理工程Ｓ１においては、活性炭の注入時期、注入量が明確でないために、活性炭注入は安全を見込んで過剰に注入されており、これによって処理コストが増大するという問題があった。
【０００８】
また、上記のように、浄水場では、前塩素処理工程Ｓ２と中間塩素処理工程Ｓ４とを時期によって切替えることが行なわれている。この場合、通常時期は前塩素処理工程Ｓ２を行なうが、水温が上昇して有機物が増加する夏季には中間塩素処理工程Ｓ４に切替える。これによって、塩素処理時間を短縮するとともに、凝集・沈殿処理工程Ｓ３における有機物の凝集・沈殿効果によって消毒副生成物の生成を減少させることができる。しかし、上記の従来の方法では、浄水場出口における消毒副生成物の生成濃度が正確に予測できなかったので、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に把握できず、このため変更時期を正確に決定できないという問題点も生じていた。
【０００９】
上記の問題に対して、代表的な消毒副生成物の一つであるトリハロメタンについて生成濃度を予測する式が知られており、例えば、浦野ら（水道協会雑誌、No.596、ｐ.27-37、1984）は、トリハロメタンの生成速度式として、(II)式で示す実験式を提案している。
【００１０】
【数３】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間におけるトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、ＴＯＣは試料水の全有機炭素濃度、Ｃｌ2は塩素添加濃度、ｔは塩素処理時間（塩素接触時間とも呼ぶ）、ｋ,a,ｍ,ｎは定数である。
【００１２】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として、複数の水質指標の重回帰式を用いる方法も知られている。例えば、（III）式に示す通り、試料水のｐＨ、試料水の水温、塩素処理時間の、３種類の水質指標の重回帰式を用いたＴＨＭの生成予測式が提案されている。
【００１３】
【数４】
ここで、ＴＨＭは塩素添加後ｔ時間でのトリハロメタン生成濃度、ｐＨは試料水の水素イオン濃度指数、Ｔは試料水の水温、ｔは塩素処理時間、a,ｂｃ,ｄは定数である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の浦野らの実験式(II)を用いる方法においては、ＴＯＣは試料水中の全有機炭素濃度である。しかし、塩素処理時には全て反応してトリハロメタンを生成することはなく、通常はＴＯＣの一部の有機物成分が塩素と反応してトリハロメタンが生成するので、上記(II)式を用いてトリハロメタン生成量を予測する場合は、試料水の水質によってトリハロメタン生成の予測精度が大きく低下する可能性があるという問題があった。
【００１６】
また、トリハロメタンの生成濃度予測方法として（III）式を用いた場合、通常、(III)式の定数は、３種類の水質指標、及びトリハロメタンの実測値のデータ組を多数取得し、統計的な手法により求められる。したがって、データ取得した試料水の水質によって、予測濃度が大きく変動しやすく、上記の浦野らの実験式(II)と同様に、試料水である水道原水の水質変動が激しい場合は、トリハロメタン生成の予測精度が大きく低下するという問題があった。
【００１７】
更に、上記の(II)式、（III）式を用いた方法は、いずれもトリハロメタン以外の消毒副生成物には適用できない可能性があるという問題もある。消毒副生成物としては、例えばジクロロ酢酸等も生成するが、これらのトリハロメタン以外の消毒副生成物については、生成のメカニズムが未だ不明な点が多く、生成濃度の予測式の検討はほとんど行なわれていない。
【００１８】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記活性炭処理工程後の水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、浄水工程の管理を効率的に行なうことができる。
【００２１】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えを行なう場合にも、消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００２２】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００２３】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理工程と、前記活性炭処理工程後の水道原水を塩素消毒するための塩素処理工程とを少なくとも含む水道原水の浄水工程における消毒副生成物の濃度管理方法において、
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする。
【００２４】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００２５】
本発明の方法においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００２６】
【数５】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００２８】
一方、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、活性炭処理後の水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００２９】
本発明の濃度管理装置によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測できる。したがって、浄水工程後の消毒副生成物の濃度を実測する必要が少なくなるので、工程管理を効率的に行なうことができる。
【００３０】
また、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによる消毒副生成物の低減効果を正確に予測できるので、切替え時期を正確に決定することができる。
【００３１】
更に、ジクロロ酢酸のような、トリハロメタン以外の消毒副生成物についても生成濃度を予測することができる。
【００３２】
また、本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の他の一つは、水道原水中の有機物を除去するための活性炭処理手段と、活性炭処理後の水道原水を塩素消毒するための塩素処理手段とを少なくとも備える水道原水の浄水施設によって生成する消毒副生成物の濃度管理装置であって、
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【００３３】
これによれば、消毒副生成物の生成許容濃度に基づいて、あらかじめ活性炭注入率を調整することができるので、浄水工程における消毒副生成物の生成を常時所定の濃度以下に容易に制御することができる。また、最適な活性炭注入量を決定できるので、活性炭処理工程において過剰に活性炭を注入することを防止し、活性炭のコストを低減することができる。
【００３４】
本発明の濃度管理装置においては、前記消毒副生成物の予測濃度の算出、又は前記活性炭処理工程における活性炭注入率の算出を、以下の数式（Ｉ）によって行なうことが好ましい。
【００３５】
【数６】
上記の数式（Ｉ）を用いることにより、消毒副生成物の予測濃度、又は活性炭注入率を定量的に予測することができるので、より精度の高い予測が可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置に係る一実施形態について説明する。
【００３８】
まず、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法について説明すると、本発明においては、水道原水のトリハロメタン生成能と、水道原水のｐＨと、水道原水の水温と、塩素処理工程における塩素処理時間と、活性炭処理工程における活性炭注入率という、５種類の指標に基づいて、浄水工程により生成する消毒副生成物の濃度を予測することを特徴としている。
【００３９】
第１の指標であるトリハロメタン生成能とは、水が持つトリハロメタンの潜在的な生成量、即ち、一定の条件下で試料水の塩素処理を行なったときに生成するトリハロメタン量のことを意味し、水中の有機物量を予測する指標となるものである。日本の公定試験法である上水試験方法では、試料水に塩素注入し、水温２０℃、ｐＨ７の条件で２４時間後の残留塩素が１〜２ｍｇ／Ｌとなるサンプルのトリハロメタン生成量を測定することにより得られる。
【００４０】
しかしながら、このトリハロメタン生成能はあくまで、上記のような一定条件下での生成量レベルを示すものであり、浄水場においては、水温、ｐＨ、塩素処理時間等の要因があるため、実際の消毒副生成物の生成量も大きく変化してしまう。
【００４１】
したがって、本発明においては、第１の指標であるトリハロメタン生成能に加えて、第２〜５の指標を組み合わせることによって、予測の精度を向上させるものである。このような第２〜５の指標としては、水道原水のｐＨ、水道原水の水温、塩素処理工程における塩素処理時間、活性炭処理工程における活性炭注入率を用いる。これらは、いずれもトリハロメタンなど消毒副生成物の生成に大きく影響を与える指標である。
【００４２】
第２の指標である水道原水のｐＨは従来公知の水素イオン濃度指数であり、ｐＨ上昇により、個々の消毒副生成物の生成量は、増加、減少、極大値あるいは極小値を持つなど、様々な傾向を示す。また、第３の指標である水道原水の水温が上昇すると、水中の有機物と塩素の反応速度も上昇するので、消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４３】
第４の指標である塩素処理工程における塩素処理時間とは、塩素処理工程における塩素注入時から、浄水施設出口あるいは給水栓などの管理地点まで、浄水が流達するのに要する時間を意味し、この塩素処理時間が長い程、有機物と塩素との反応時間が長くなるので消毒副生成物の生成量が増大する。
【００４４】
第５の指標となる活性炭処理工程における活性炭注入率とは、水１Ｌ当たりに投入される粉末活性炭の質量を意味し、通常ｍｇ／Ｌで表わされる。この活性炭注入率が増加すると、水道原水中の有機物の除去率が増加するので、消毒副生成物の生成量が低下する。
【００４５】
本発明においては、上記の第１〜５の指標に基づいて、個々の指標と消毒副生成物の生成の関係を予め実験等により関数として求め、これら５種類の指標の関数で表される計算式で算出することが好ましい。これにより、消毒副生成物の濃度を数値化して、精度良く予測することができる。
このような計算式としては、例えば、以下の（Ｉ）式が好ましく用いられる。
【００４６】
【数７】
具体的には、上記の（Ｉ）式において、例えば、消毒副生成物がトリハロメタン（ＴＨＭ）、及びジクロロ酢酸（ＤＣＡ）の場合は、各々以下の(IV)式、(V)式を用いることが好ましい。これにより、個別の消毒副生成物の生成量を定量的に予測することができる。
【００４８】
【数８】
【数９】
ここで、補正係数k,k' は、前記５種類の指標、及びＴＨＭ又はＤＣＡの実測値を上記予測式に代入することで求められるパラメータであり、浄水施設における浄水処理の特徴、差異を補正するものである。
【００５１】
また、ＴＨＭＦＰを除く４種類の指標の各関数における定数は、実験等により導き出される各指標と消毒副生成物の生成濃度との関係から決定される。
【００５２】
なお、ＴＨＭ、ＤＣＡ以外の他の消毒副生成物の予測式も、上記予測式と同様に、５種類の指標との関係から導き出せる関数の積で表される。このような消毒副生成物としては、トリクロロ酢酸、ジクロロアセトニトリル、泡水クロラール等が挙げられる。
【００５３】
ここで、本発明においては、ＴＨＭ以外の消毒副生成物の生成濃度の予測式にもトリハロメタン生成能を指標として用いることができる。これは、トリハロメタン生成能が、塩素処理により消毒副生成物が生成する潜在的な有機物量と近似できるためであり、この潜在的な有機物量は個々の消毒副生成物に共通するからである。そして、実際の個々の消毒副生成物の生成濃度は、トリハロメタン生成能以外の４種類の指標との関係で決定される。
【００５４】
したがって、ある水道原水において、トリハロメタン生成能（すなわち塩素処理により消毒副生成物が生成する有機物量）が同じであっても、例えばＴＨＭについては水温とｐＨの影響を受けやすいのに比べ、ＤＣＡについては受けにくい。このため、実際に生成してくる濃度への水温とｐＨの影響は、ＴＨＭよりＤＣＡの方が小さくなることになる。
【００５５】
このような考え方によって、例えば、上記（IV)式および(Ｖ)式の予測式を用いることにより、ＴＨＭやＤＣＡについての個別の消毒副生成物の濃度を、簡単に、かつ定量的に予測することが可能となる。
【００５６】
本発明においては、更に、上記５種類以外の指標を用いることもできる。これにより、消毒副生成物の濃度を、更に高精度に予測することができる。このような指標としては、例えば、浄水処理における凝集・沈澱工程における凝集・沈澱効果を表わす係数が挙げられる。この場合、上記の（Ｉ）式に凝集・沈澱係数（ＦＬ）を加えた以下の（VI）式を用いることができる。
【００５７】
【数１０】
これにより、原水の凝集・沈殿工程におけるトリハロメタン生成能の低減効果が加わるので、更に正確に消毒副生成物濃度を予測することができる。この（VI）式は、特に、前塩素処理から中間塩素処理に切替える際の消毒副生成物濃度の予測に好適に用いることができる。
【００５９】
また、本発明においては、上記の予測濃度式に基づいて、逆に必要な活性炭注入率を算出し、これによって、消毒副生成物の濃度を適正に制御することも好ましい。このような算出は、例えば上記の（Ｉ）式において目標となる消毒副生成物の濃度を設定し、ここから逆算して活性炭注入率（ＡＣ）を算出することにより決定することができる。
【００６０】
図１には、上記の濃度管理方法を実施するための装置の一実施態様を示す概略構成図が示されている。
【００６１】
この濃度管理装置７０は、水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段７１と、水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段７２と、水道原水の水温を測定する水温測定手段７３と、塩素処理手段における塩素処理時間、活性炭処理手段における活性炭注入率、消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段７４とを備えている。なお、条件入力手段７４においては、必要に応じて、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度の２種類の入力データが選択される。
【００６２】
更に、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３、条件入力手段７４から合計５種類のデータを取得して消毒副生成物の予測濃度の算出を行なう演算手段７５と、演算手段７５によって求められた予測濃度を出力する出力手段７６とを備えている。
【００６３】
ここで、トリハロメタン生成能測定手段７１としては特に限定されず、上記の公定法による、ガスクロマトグラフ（ＧＣ）法を用いた測定装置でもよいが、測定時間や手間の点から、例えば、特開平８−１０５８７８号公報や、特開平１１−３５２０６６号公報に開示されているようなトリハロメタン生成能自動分析計を用いて測定することが好ましい。また、ｐＨ測定手段７２としては従来公知のｐＨ測定計が使用でき、水温測定手段７３としても従来公知の温度計が利用でき特に限定されない。
【００６４】
また、条件入力手段７４としては従来公知の入出力手段が利用できる。これらの入力データとしては、塩素処理時間及び活性炭注入率、又は、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度をあらかじめ入力しておくことができる。
【００６５】
更に、演算手段７５、及び出力手段７６としては、例えばバーソナルコンピューター等が利用でき特に限定されない。
【００６６】
図２には、この濃度管理装置７０を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一例が示されている。なお、図２においては、上記の従来技術において説明した図４と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。
【００６７】
図２に示すように、水道原水は、着水井１０において、サンプリング工程Ｓ７によって試料水としてサンプリングされ、上記のトリハロメタン生成能測定手段７１、ｐＨ測定手段７２、水温測定手段７３によって、トリハロメタン生成能、ｐＨ、水温が測定される。また、あらかじめ設定されている浄水条件から、塩素処理時間及び活性炭注入率が、条件入力手段７４に入力されている。
【００６８】
したがって、この濃度管理装置７０の出力手段７６によって上記の演算手段７５による算出結果が出力され、その結果、水道原水が、前塩素処理工程Ｓ２、凝集・沈殿工程Ｓ３、ろ過工程Ｓ５を経た後の消毒副生成物の濃度を予測できるので、浄水工程の管理を容易に行なうことができる。また、この生成濃度の予測は、トリハロメタンやジクロロ酢酸のように、各物質毎に表示させることができる。
【００６９】
また、上記の生成濃度の予測によって、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理工程Ｓ４への切替えを行なう場合には、切替えによる消毒副生成物の生成濃度低減効果を事前に予測でき、この予測結果に基づいて、所望のタイミングで塩素切替え制御手段９０によって切替えを行なうことができる。これによって、切替え時期を正確に決定することができる。
【００７０】
更に、この濃度管理装置７０においては、目標とする消毒副生成物の濃度をあらかじめ入力することにより、活性炭注入率を逆算することもできる。この場合、条件入力手段７４に、塩素処理時間及び消毒副生成物の生成許容濃度を入力し、濃度管理装置７０の出力手段７６から、必要な活性炭注入率を出力する。この出力結果に基づいて、活性炭濃度制御手段８０を用いて、活性炭の注入量を制御する。これによって、消毒副生成物の生成濃度を目標濃度に制御することができる。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例を用いて、本発明の消毒副生成物の濃度管理方法及び装置について更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７２】
＜実施例＞
図１に示した構成の濃度管理装置を用い、図２に示すような浄水工程で水道原水の処理を行ない、上記の（IV）式を用いて、トリハロメタン生成濃度の予測を行なった。
【００７３】
【数１１】
ここで、定数であるａ，ｂ，ｃは、ａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０3、ｃ＝０．３５とした。なお、Ｔは絶対温度である。
【００７５】
次に、実測値として、ＴＨＭＦＰ計値＝１５０μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）、ＡＣ＝０ｍｇ／Ｌ（活性炭注入なし）を得た。この実測値を用いて（IV）式に代入し、補正係数ｋ＝８２７５８を得た。
【００７６】
ここで、水道原水のＴＨＭＦＰ値は、上記の特開平１１―３５２０６６号公報に開示されているトリハロメタン生成能計（ＴＨＭＦＰ計）により測定した値であり、公定値との関係は、およそＴＨＭＦＰ値（公定法値）＝（１／３）ＴＨＭＦＰ計値であるので、実際のＴＨＭＦＰとしては５０μｇ／Ｌである。
【００７７】
＜予測ＴＨＭと実測ＴＨＭの相関性＞
上記のａ＝０．００９、ｂ＝４．５×１０3、ｃ＝０．３５、ｋ＝８２７５８である（IV）式を用い、水道原水の水温、ｐＨ、ＴＨＭＦＰ、活性炭注入率など処理条件の異なる浄水工程において、予測ＴＨＭ濃度と、実際に公定法などによって求めた実測値との相関性を求めた。その結果を図３に示す。
【００７８】
図３からわかるように、実施例における予測値と実測値との間には相関係数Ｒ2＝０．９６４と高い相関性があり、実施例の予測式の予測精度が高いことがわかる。
【００７９】
＜活性炭注入率の試算＞
上記の（IV）式を変形して導かれる下記（IV'）式によって、以下のように活性炭注入率（ＡＣ）を計算した。
【００８０】
【数１２】
浄水工程後の目標ＴＨＭ＝２５μｇ／Ｌに設定した。また、浄水工程の一例として、ＴＨＭＦＰ計値＝１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ｔ＝６時間（前塩素処理）を上記の（IV'）式に代入した結果、ＡＣ＝２０ｍｇ／Ｌを得た。
【００８２】
したがって、この浄水工程においては、粉末活性炭を２０ｍｇ／Ｌを注入すれば、ＴＨＭ濃度を２５μｇ／Ｌに制御できると試算できた。
【００８３】
＜前塩素処理から中間塩素処理への切替効果の試算＞
中間塩素処理時原水の凝集・沈澱によるＴＨＭＦＰ低減効果係数、すなわち、凝集沈殿係数（ＦＬ）を加えた以下の（VII）式を用いて、前塩素処理工程Ｓ２から中間塩素処理Ｓ４への切替効果の試算を行なった。
【００８４】
【数１３】
（ここで、ＴＨＭＦＰはトリハロメタン生成能、ＡＣは活性炭注入率、Ｔは水温、ｔは塩素処理時間、ＦＬは凝集沈殿係数、ｋは補正係数、ａ,ｂ,ｃは定数を表わす）
ここで、凝集沈澱後のＴＨＭＦＰ残存率であるＦＬを０．８とすると、例えば、ＴＨＭＦＰ計値=１００μｇ／Ｌ、Ｔ＝２９８Ｋ（２５℃）、ｐＨ＝７、ＡＣ＝０、ｔ＝６時間（前塩素処理）の処理条件で、前塩素処理時の生成ＴＨＭ濃度が３０μｇ／Ｌであるとすると、これを中間塩素処理に切り替えてｔ＝２時間とすると、上記の（VII）式よりＴＨＭ＝１６μｇ／Ｌと算出された。
【００８６】
したがって、前塩素処理から中間塩素処理への切替えによって、ＴＨＭは３０μｇ／Ｌから１６μｇ／Ｌ、すなわち、ＴＨＭ低減効果は約４７％になると試算できた。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、浄水場等の浄水施設において、水道原水の塩素消毒により生成するトリハロメタン等の消毒副生成物の濃度を、浄水工程の初期段階で精度良く予測し、その消毒副生成物の濃度を管理、低減化するための方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の消毒副生成物の濃度管理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】 本発明の消毒副生成物の濃度管理装置を用いた、浄水場における消毒副生成物の管理・制御システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図３】 本発明の実施例におけるＴＨＭ濃度の予測値と実測値との相関を示す図表である。
【図４】 従来の浄水工程を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０：着水井
２０：混和池
３０：フロック形成池
４０：ろ過池
５０：浄水池
６０：塩素注入機
７０：濃度管理装置
７１：トリハロメタン生成能測定手段
７２：ｐＨ測定手段
７３：水温測定手段
７４：条件入力手段
７５：演算手段
７６：出力手段
８０：活性炭濃度制御手段
９０：塩素切替え制御手段
Ｓ１：活性炭処理工程
Ｓ２：前塩素処理工程
Ｓ３：凝集・沈殿工程
Ｓ４：中間塩素処理工程
Ｓ５：ろ過工程
Ｓ６：後塩素処理工程
Ｓ７：サンプリング工程[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for predicting the concentration of disinfection by-products generated by chlorine disinfection in the water purification process of raw tap water at a water purification plant or the like and managing the concentration of disinfection by-products.
[0002]
[Prior art]
In recent years, eutrophication in rivers and lakes has progressed due to industrial wastewater and the like due to industrial activities, and contamination by various organic substances in raw water supply has become prominent. For this reason, the chlorine disinfection carried out at a water purification plant or the like causes a reaction between chlorine and the above-mentioned organic matter, and the generation of disinfection by-products such as trihalomethane and dichloroacetic acid, which are suspected to be carcinogenic, has become a problem. Therefore, in the water purification plant, the above-mentioned organic substances that become so-called disinfection by-product precursors are removed before the reaction.
[0003]
FIG. 4 shows an example of a water purification process in a conventional water purification plant that performs the above organic substance removal.
[0004]
In FIG. 4, raw water from rivers and lakes that are treated water is first introduced into a receiving well 10 for adjusting the amount of raw water entering the water purification plant. Here, in order to reduce the production of the above-mentioned disinfection by-product, an activated carbon treatment step S1 in which several tens mg / L of powdered activated carbon is injected is performed. Thereby, a part of organic substance in tap raw water can be adsorbed and removed, the reaction amount of chlorine and organic substance injected later can be suppressed, and the production concentration of the disinfection by-product can be reduced.
[0005]
Next, chlorine is injected into the landing well 10 from the
[0006]
The raw tap water after the pre-chlorination treatment step S2 is rapidly mixed by injecting a flocculant into the raw water in the
[0007]
However, the generation mechanism of the above-mentioned disinfection by-products is very complicated, and it is very difficult to predict and control the concentration of disinfection by-products at the water treatment plant outlet and water faucet at the initial stage of the water purification process. is there. For this reason, in the above-mentioned conventional activated carbon treatment step S1, since the injection timing and the injection amount of the activated carbon are not clear, the activated carbon injection is excessively injected in anticipation of safety, thereby increasing the processing cost. was there.
[0008]
In addition, as described above, in the water purification plant, the pre-chlorination treatment step S2 and the intermediate chlorination treatment step S4 are switched depending on the time. In this case, the pre-chlorination process S2 is normally performed, but in the summer when the water temperature rises and the organic matter increases, the process is switched to the intermediate chlorination process S4. As a result, the chlorination time can be shortened, and the generation of disinfection by-products can be reduced by the organic substance aggregation / precipitation effect in the aggregation / precipitation treatment step S3. However, with the conventional method described above, the concentration of disinfection by-products at the water treatment plant outlet could not be accurately predicted, so the effect of reducing disinfection by-products by switching from pre-chlorination to intermediate chlorination was accurately As a result, there was a problem in that it was not possible to grasp, and therefore it was not possible to accurately determine the time of change.
[0009]
For the above problem, a formula for predicting the production concentration of trihalomethane, which is one of typical disinfection by-products, is known. For example, Urano et al. (Water Society Journal, No.596, p.27- 37, 1984) proposed an empirical formula (II) as a formula for the formation rate of trihalomethane.
[0010]
[Equation 3]
Here, THM is the trihalomethane production concentration at time t after chlorine addition, pH is the hydrogen ion concentration index of the sample water, TOC is the total organic carbon concentration of the sample water, Cl 2 Is a chlorine addition concentration, t is a chlorine treatment time (also called chlorine contact time), and k, a, m, and n are constants.
[0012]
As a method for predicting the production concentration of trihalomethane, a method using multiple regression equations of a plurality of water quality indexes is also known. For example, as shown in the formula (III), a THM generation prediction formula using a multiple regression formula of three types of water quality indexes, which is the pH of the sample water, the temperature of the sample water, and the chlorination time, has been proposed.
[0013]
[Expression 4]
Here, THM is a trihalomethane production concentration at time t after addition of chlorine, pH is a hydrogen ion concentration index of sample water, T is a water temperature of sample water, t is a chlorine treatment time, and a, bc, and d are constants.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method using Urano et al.'S empirical formula (II), TOC is the total organic carbon concentration in the sample water. However, during chlorination, it does not react to produce trihalomethane. Normally, some organic components of TOC react with chlorine to produce trihalomethane, so the amount of trihalomethane produced can be calculated using the above formula (II). In the case of prediction, there is a problem that the prediction accuracy of trihalomethane production may be greatly lowered depending on the quality of the sample water.
[0016]
In addition, when formula (III) is used as a method for predicting the production concentration of trihalomethane, the constants in formula (III) usually obtain a large number of data sets of three types of water quality indicators and measured values of trihalomethane, It is required by the method. Therefore, the predicted concentration is likely to fluctuate greatly depending on the quality of the sample water obtained from the data.Similar to the above empirical formula (II) by Urano et al. There was a problem that the prediction accuracy was greatly reduced.
[0017]
Furthermore, the methods using the above formulas (II) and (III) also have a problem that they may not be applicable to disinfection by-products other than trihalomethane. Disinfection by-products, such as dichloroacetic acid, are also produced, but for these disinfection by-products other than trihalomethane, there are many unclear points about the mechanism of production, and almost no investigation of the prediction formula for the production concentration is performed. Not.
[0018]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in a water purification facility such as a water purification plant, the concentration of disinfection by-products such as trihalomethane produced by chlorine disinfection of raw tap water is determined at the initial stage of the water purification process. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for predicting with high accuracy and managing and reducing the concentration of the disinfection by-product.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
That is, one of the concentration control methods of the disinfection by-product of the present invention includes an activated carbon treatment step for removing organic substances in the raw water of the tap water, After the activated carbon treatment process In the concentration control method of the disinfection by-product in the purification process of the raw water of the tap water including at least a chlorination process for sterilizing the raw water of the tap water,
Based on the trihalomethane generating ability of the raw water, the pH of the raw water, the temperature of the raw water, the chlorination time in the chlorination step, and the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step, the water purification step The predicted concentration of the disinfection by-product to be generated is calculated.
[0020]
According to this method, the concentration of disinfection by-products such as trihalomethane generated by chlorination of raw water in a water purification facility such as a water purification plant can be accurately predicted at the initial stage of the water purification process. Therefore, since it is less necessary to actually measure the concentration of the disinfection by-product after the water purification process, the water purification process can be managed efficiently.
[0021]
Also, when switching from pre-chlorination to intermediate chlorination, the reduction effect of disinfection by-products can be accurately predicted, so that the switching time can be determined accurately.
[0022]
Furthermore, the production concentration can be predicted for disinfection by-products other than trihalomethane, such as dichloroacetic acid.
[0023]
In addition, another one of the method for controlling the concentration of the disinfection by-product according to the present invention includes an activated carbon treatment step for removing organic substances in raw tap water, After the activated carbon treatment process In the concentration control method of the disinfection by-product in the purification process of the raw water of the tap water including at least a chlorination process for sterilizing the raw water of the tap water,
The trihalomethane generating ability of the raw water, the pH of the raw water, Raw water The activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step is calculated based on the water temperature, the chlorination time in the chlorination step, and the production allowable concentration of the disinfection by-product generated in the water purification step.
[0024]
According to this, since the activated carbon injection rate can be adjusted in advance based on the generation allowable concentration of the disinfection by-product, the generation of the disinfection by-product in the water purification process can always be easily controlled below a predetermined concentration. Can do. In addition, since the optimum activated carbon injection amount can be determined, it is possible to prevent the activated carbon from being excessively injected in the activated carbon treatment step and to reduce the cost of the activated carbon.
[0025]
In the method of the present invention, the calculation of the predicted concentration of the disinfection by-product or the calculation of the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step is preferably performed by the following formula (I).
[0026]
[Equation 5]
By using the above mathematical formula (I), the predicted concentration of the disinfection by-product or the activated carbon injection rate can be quantitatively predicted, so that more accurate prediction is possible.
[0028]
On the other hand, one of the concentration control devices for disinfection by-products of the present invention is an activated carbon treatment means for removing organic substances in the raw water for water, After activated carbon treatment A concentration management device for disinfection by-products generated by a water purification facility for at least raw water with at least chlorination means for chlorine disinfection of raw water,
A trihalomethane production capacity measuring means for measuring the trihalomethane production capacity of the raw water of the water supply;
PH measuring means for measuring the pH of the raw water for water supply;
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the raw water supply water,
Condition input means for inputting chlorination time in the chlorination means, activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means,
Calculation means for calculating the predicted concentration of the disinfection by-product based on data from the trihalomethane production capacity measurement means, the pH measurement means, the water temperature measurement means, and the condition input means;
Output means for outputting the predicted concentration of the disinfection by-product obtained by the computing means.
[0029]
According to the concentration management apparatus of the present invention, in a water purification facility such as a water purification plant, the concentration of disinfection by-products such as trihalomethane generated by chlorine disinfection of raw water can be accurately predicted at the initial stage of the water purification process. Therefore, since it is not necessary to actually measure the concentration of the disinfection by-product after the water purification process, the process management can be performed efficiently.
[0030]
Moreover, since the reduction effect of the disinfection by-product by switching from the pre-chlorination treatment to the intermediate chlorination treatment can be accurately predicted, the switching time can be accurately determined.
[0031]
Furthermore, the production concentration can be predicted for disinfection by-products other than trihalomethane, such as dichloroacetic acid.
[0032]
In addition, another one of the disinfection by-product concentration management apparatus of the present invention is an activated carbon treatment means for removing organic matter in the raw water of the tap water, After activated carbon treatment A concentration management device for disinfection by-products generated by a water purification facility for at least raw water with at least chlorination means for chlorine disinfection of raw water,
A trihalomethane production capacity measuring means for measuring the trihalomethane production capacity of the raw water of the water supply;
PH measuring means for measuring the pH of the raw water for water supply;
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the raw water supply water,
Condition input means for inputting a chlorination time in the chlorination means, a production allowable concentration of a disinfection by-product generated by the water purifier,
An arithmetic means for calculating an activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means based on data from the trihalomethane production capacity measurement means, the pH measurement means, the water temperature measurement means, and the condition input means;
And an output means for outputting the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means determined by the computing means.
[0033]
According to this, since the activated carbon injection rate can be adjusted in advance based on the generation allowable concentration of the disinfection by-product, the generation of the disinfection by-product in the water purification process can always be easily controlled below a predetermined concentration. Can do. In addition, since the optimum activated carbon injection amount can be determined, it is possible to prevent the activated carbon from being excessively injected in the activated carbon treatment step and to reduce the cost of the activated carbon.
[0034]
In the concentration management apparatus of the present invention, it is preferable to calculate the predicted concentration of the disinfection by-product or calculate the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step according to the following formula (I).
[0035]
[Formula 6]
By using the above mathematical formula (I), the predicted concentration of the disinfection by-product or the activated carbon injection rate can be quantitatively predicted, so that more accurate prediction is possible.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment according to the concentration management method and apparatus for disinfection by-products of the present invention will be described.
[0038]
First, the concentration control method of the disinfection by-product of the present invention will be described. In the present invention, the trihalomethane generating ability of tap raw water, the pH of the tap raw water, the water temperature of the tap raw water, the chlorination time in the chlorination step, The concentration of the disinfection by-product generated by the water purification process is predicted on the basis of five kinds of indexes, namely, the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment process.
[0039]
The first index of trihalomethane production ability means the potential amount of trihalomethane produced by water, that is, the amount of trihalomethane produced when chlorination of sample water is performed under certain conditions. It is an index for predicting the amount of organic matter in water. In the water test method, which is an official test method in Japan, chlorine is injected into sample water, and the amount of trihalomethane produced in a sample in which residual chlorine after 1-2 hours becomes 1 to 2 mg / L under conditions of a water temperature of 20 ° C. and a pH of 7 is measured. Can be obtained.
[0040]
However, this trihalomethane production capacity is only indicative of the production level under certain conditions as described above. In water purification plants, there are factors such as water temperature, pH, and chlorination time. The production amount of the product also changes greatly.
[0041]
Therefore, in the present invention, the accuracy of prediction is improved by combining the second to fifth indices in addition to the trihalomethane generating ability that is the first index. As such 2nd to 5th indicators, the pH of raw tap water, the temperature of raw tap water, the chlorination time in the chlorination step, and the activated carbon injection rate in the activated carbon step are used. These are all indicators that greatly affect the production of disinfection by-products such as trihalomethanes.
[0042]
The pH of raw water as the second index is a conventionally known hydrogen ion concentration index, and as the pH rises, the amount of individual disinfection by-products increases, decreases, has a maximum value or a minimum value, etc. Show a trend. In addition, when the water temperature of the tap raw water, which is the third index, increases, the reaction rate between organic substances in water and chlorine also increases, so that the amount of disinfection by-products increases.
[0043]
The chlorination time in the chlorination process, which is the fourth index, means the time required for clean water to flow from the time of chlorine injection in the chlorination process to the management point such as the outlet of the water purification facility or the water tap. The longer the chlorination time, the longer the reaction time between the organic substance and chlorine, and thus the amount of disinfection by-product increases.
[0044]
The activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step serving as the fifth index means the mass of powdered activated carbon introduced per 1 L of water, and is usually expressed in mg / L. When the activated carbon injection rate increases, the removal rate of organic substances in the raw water for tap water increases, so that the amount of disinfection by-products decreases.
[0045]
In the present invention, based on the above first to fifth indexes, the relationship between the generation of individual indexes and disinfection by-products is obtained in advance as a function by experiment or the like, and the calculation represented by the function of these five types of indexes. It is preferable to calculate using an equation. Thereby, the density | concentration of disinfection by-product can be digitized and can be estimated accurately.
As such a calculation formula, for example, the following formula (I) is preferably used.
[0046]
[Expression 7]
Specifically, in the above formula (I), for example, when the disinfection by-product is trihalomethane (THM) and dichloroacetic acid (DCA), use the following formulas (IV) and (V) respectively. Is preferred. Thereby, the production amount of individual disinfection by-products can be predicted quantitatively.
[0048]
[Equation 8]
[Equation 9]
Here, the correction coefficients k and k ′ are parameters obtained by substituting the five types of indicators and the measured values of THM or DCA into the prediction formula, and correct the characteristics and differences of the water purification treatment in the water purification facility. To do.
[0051]
In addition, the constants in the functions of the four types of indices excluding THMFP are determined from the relationship between the indices derived from experiments and the production concentration of the disinfection by-product.
[0052]
In addition, the prediction formula of disinfection by-products other than THM and DCA is also expressed by the product of functions that can be derived from the relationship with the five types of indices, similarly to the prediction formula. Examples of such disinfection by-products include trichloroacetic acid, dichloroacetonitrile, foamed water chloral and the like.
[0053]
Here, in the present invention, the trihalomethane production ability can be used as an index also in the prediction formula for the production concentration of disinfection by-products other than THM. This is because the trihalomethane generating ability can be approximated to the amount of potential organic matter produced by disinfection byproducts by chlorination, and this potential amount of organic matter is common to individual disinfection byproducts. The actual concentration of each disinfection by-product is determined in relation to four types of indicators other than trihalomethane production ability.
[0054]
Therefore, even if the water capacity of trihalomethane (that is, the amount of organic matter produced by disinfection by-products by chlorination) is the same in a certain raw water, for example, THM is more susceptible to water temperature and pH than DCA. Is hard to receive. For this reason, the influence of the water temperature and pH on the concentration actually generated is smaller in DCA than in THM.
[0055]
By such a way of thinking, for example, by using the prediction formulas of the above formulas (IV) and (V), the concentration of individual disinfection byproducts for THM and DCA can be easily and quantitatively predicted. It becomes possible.
[0056]
In the present invention, indicators other than the above five types can also be used. Thereby, the density | concentration of disinfection by-product can be estimated with higher precision. As such an index, for example, a coefficient representing an agglomeration / precipitation effect in the agglomeration / precipitation step in water purification treatment can be mentioned. In this case, the following formula (VI) obtained by adding the aggregation / precipitation coefficient (FL) to the above formula (I) can be used.
[0057]
[Expression 10]
Thereby, since the reduction effect of the trihalomethane production | generation ability in the aggregation / precipitation process of raw | natural water is added, disinfection by-product density | concentration can be estimated more correctly. This formula (VI) can be suitably used for prediction of the disinfection by-product concentration particularly when switching from pre-chlorination to intermediate chlorination.
[0059]
In the present invention, it is also preferable to calculate the necessary activated carbon injection rate on the basis of the above predicted concentration formula, thereby appropriately controlling the concentration of the disinfection by-product. Such calculation can be determined, for example, by setting the target concentration of the disinfection by-product in the above formula (I) and calculating the activated carbon injection rate (AC) by calculating backward from this.
[0060]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an apparatus for carrying out the above-described concentration management method.
[0061]
The
[0062]
Furthermore, a
[0063]
Here, the trihalomethane producing ability measuring means 71 is not particularly limited, and may be a measuring apparatus using the gas chromatograph (GC) method according to the official method described above. It is preferable to perform measurement using an automatic analyzer for trihalomethane production ability as disclosed in JP-A-105878 and JP-A-11-352066. Further, a conventionally known pH meter can be used as the pH measuring means 72, and a conventionally known thermometer can be used as the water temperature measuring means 73, and is not particularly limited.
[0064]
As the condition input means 74, a conventionally known input / output means can be used. As these input data, the chlorination time and the activated carbon injection rate, or the chlorination time and the production allowable concentration of the disinfection by-product can be input in advance.
[0065]
Furthermore, as the calculation means 75 and the output means 76, for example, a vernal computer can be used and is not particularly limited.
[0066]
FIG. 2 shows an example of a disinfection by-product management / control system in a water purification plant using this
[0067]
As shown in FIG. 2, the tap water is sampled as sample water by the sampling step S7 in the landing well 10, and the trihalomethane production capacity measurement means 71, the pH measurement means 72, and the water temperature measurement means 73 perform the trihalomethane production capacity, pH and water temperature are measured. Further, the chlorination time and the activated carbon injection rate are input to the condition input means 74 from preset water purification conditions.
[0068]
Therefore, the output means 76 of the
[0069]
In addition, when switching from the pre-chlorination process S2 to the intermediate chlorination process S4 by the above-described prediction of the production concentration, the effect of reducing the production concentration of the disinfection by-product by the switching can be predicted in advance, and this prediction result On the basis of the above, switching can be performed by the chlorine switching control means 90 at a desired timing. As a result, the switching time can be accurately determined.
[0070]
Further, in this
[0071]
【Example】
Hereinafter, the concentration management method and apparatus for disinfection by-products of the present invention will be described in more detail using examples. In addition, this invention is not limited to a following example.
[0072]
<Example>
Using the concentration management apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the raw water was treated in the water purification process as shown in FIG. 2, and the trihalomethane production concentration was predicted using the above formula (IV).
[0073]
[Expression 11]
Here, the constants a, b, and c are a = 0.0009 and b = 4.5 × 10. Three C = 0.35. T is an absolute temperature.
[0075]
Next, as measured values, THM meter value = 150 μg / L, T = 298K (25 ° C.), pH = 7, t = 6 hours (pre-chlorination), AC = 0 mg / L (no activated carbon injection) were obtained. . Using this actually measured value, it was substituted into the formula (IV) to obtain a correction coefficient k = 82758.
[0076]
Here, the THMFP value of the raw water supply is a value measured by the trihalomethane production capacity meter (THMFP meter) disclosed in the above-mentioned JP-A-11-352066, and the relationship with the official value is approximately THMFP value ( (Official method value) = (1/3) THM meter value, so that the actual THMFP is 50 μg / L.
[0077]
<Correlation between predicted THM and measured THM>
A = 0.0009, b = 4.5 × 10 Three , C = 0.35, k = 82758, using formula (IV), in the water purification process with different treatment conditions such as water temperature, pH, THMFP and activated carbon injection rate of raw water, the predicted THM concentration and the actual official method etc. Correlation with the measured value obtained by the above was obtained. The result is shown in FIG.
[0078]
As can be seen from FIG. 3, there is a correlation coefficient R between the predicted value and the actually measured value in the embodiment. 2 = 0.964 and there is a high correlation, it can be seen that the prediction accuracy of the prediction formula of the embodiment is high.
[0079]
<Calculation of activated carbon injection rate>
The activated carbon injection rate (AC) was calculated as follows according to the following formula (IV ′) derived by modifying the above formula (IV).
[0080]
[Expression 12]
The target THM after the water purification process was set to 25 μg / L. Moreover, as an example of the water purification process, the result of substituting THM meter value = 100 μg / L, T = 298K (25 ° C.), pH = 7, t = 6 hours (pre-chlorination) into the above formula (IV ′), AC = 20 mg / L was obtained.
[0082]
Therefore, in this water purification process, if 20 mg / L of powdered activated carbon was injected, it was estimated that the THM concentration could be controlled to 25 μg / L.
[0083]
<Estimated switching effect from pre-chlorination to intermediate chlorination>
Switching effect from pre-chlorination step S2 to intermediate chlorination step S4 using the following equation (VII) with the addition of the THMFP reduction effect factor by aggregation / precipitation of raw water during intermediate chlorination, that is, the aggregation precipitation factor (FL) Was calculated.
[0084]
[Formula 13]
(Where THMFP is the trihalomethane production capacity, AC is the activated carbon injection rate, T is the water temperature, t is the chlorination time, FL is the coagulation precipitation coefficient, k is the correction coefficient, and a, b, and c are constants)
Here, assuming that FL, which is the THMFP remaining rate after aggregation precipitation, is 0.8, for example, THM meter value = 100 μg / L, T = 298 K (25 ° C.), pH = 7, AC = 0, t = 6 hours If the generated THM concentration at the time of pre-chlorination is 30 μg / L under the pre-chlorination treatment conditions, this is switched to intermediate chlorination and t = 2 hours. From the above formula (VII), THM = 16 μg / L.
[0086]
Therefore, THM was estimated to be 30 μg / L to 16 μg / L by switching from pre-chlorination to intermediate chlorination, that is, the THM reduction effect was about 47%.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a water purification facility such as a water purification plant, the concentration of disinfection by-products such as trihalomethane produced by chlorination of raw water is accurately predicted at the initial stage of the water purification process, A method and apparatus for managing and reducing the concentration of the disinfection by-product can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of a concentration management apparatus for disinfection by-products of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a disinfection by-product management / control system in a water purification plant using the disinfection by-product concentration management apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a chart showing a correlation between a predicted value of THM concentration and an actual measurement value in an example of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a conventional water purification process.
[Explanation of symbols]
10: Landing well
20: Mixing pond
30: Flock formation pond
40: Filtration pond
50: Clean water pond
60: Chlorine injector
70: Concentration management device
71: Means for measuring trihalomethane production ability
72: pH measurement means
73: Water temperature measuring means
74: Condition input means
75: Calculation means
76: Output means
80: Activated carbon concentration control means
90: Chlorine switching control means
S1: Activated carbon treatment process
S2: Pre-chlorination process
S3: Aggregation / precipitation process
S4: Intermediate chlorination process
S5: Filtration process
S6: Post-chlorination process
S7: Sampling process
Claims (6)
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記活性炭処理工程における活性炭注入率とに基づいて、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の予測濃度を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。Disinfection by-product concentration control method in water purification process of raw tap water including at least an activated carbon treatment step for removing organic substances in raw tap water and a chlorination step for chlorination of raw tap water after the activated carbon treatment step In
Based on the trihalomethane generating ability of the raw water, the pH of the raw water, the temperature of the raw water, the chlorination time in the chlorination step, and the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step, the water purification step A concentration management method for disinfection by-products, characterized by calculating a predicted concentration of disinfection by-products to be generated.
前記水道原水のトリハロメタン生成能と、前記水道原水のｐＨと、前記水道原水の水温と、前記塩素処理工程における塩素処理時間と、前記浄水工程により生成する消毒副生成物の生成許容濃度とに基づいて、前記活性炭処理工程における活性炭注入率を算出することを特徴とする消毒副生成物の濃度管理方法。Disinfection by-product concentration control method in water purification process of raw tap water including at least an activated carbon treatment step for removing organic substances in raw tap water and a chlorination step for chlorination of raw tap water after the activated carbon treatment step In
Based on the trihalomethane generating ability of the raw water, the pH of the raw water, the temperature of the raw water, the chlorination time in the chlorination process, and the permissible concentration of disinfection by-products generated by the water purification process The concentration control method of the disinfection by-product characterized by calculating the activated carbon injection rate in the activated carbon treatment step.
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記活性炭処理手段における活性炭注入率を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記消毒副生成物の予測濃度を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記消毒副生成物の予測濃度を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。Disinfection by-product concentration control device generated by a water purification facility for at least a source of tap water comprising at least an activated carbon treatment unit for removing organic substances in the source water and a chlorination unit for chlorination of the tap water after activated carbon treatment. Because
A trihalomethane production capacity measuring means for measuring the trihalomethane production capacity of the raw water of the water supply;
PH measuring means for measuring the pH of the raw water for water supply;
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the raw water supply water,
Condition input means for inputting chlorination time in the chlorination means, activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means,
Calculation means for calculating the predicted concentration of the disinfection by-product based on data from the trihalomethane production capacity measurement means, the pH measurement means, the water temperature measurement means, and the condition input means;
An sterilization by-product concentration management apparatus comprising: output means for outputting a predicted concentration of the sterilization by-product obtained by the computing means.
前記水道原水のトリハロメタン生成能を測定するトリハロメタン生成能測定手段と、
前記水道原水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
前記水道原水の水温を測定する水温測定手段と、
前記塩素処理手段における塩素処理時間、前記浄水装置によって生成する消毒副生成物の生成許容濃度を入力する条件入力手段と、
前記トリハロメタン生成能測定手段、前記ｐＨ測定手段、前記水温測定手段、前記条件入力手段からのデータに基づいて前記活性炭処理手段における活性炭注入率を算出する演算手段と、
前記演算手段によって求められた前記活性炭処理手段における活性炭注入率を出力する出力手段とを備えることを特徴とする消毒副生成物の濃度管理装置。Disinfection by-product concentration control device generated by a water purification facility for at least a source of tap water comprising at least an activated carbon treatment unit for removing organic substances in the source water and a chlorination unit for chlorination of the tap water after activated carbon treatment. Because
A trihalomethane production capacity measuring means for measuring the trihalomethane production capacity of the raw water of the water supply;
PH measuring means for measuring the pH of the raw water for water supply;
Water temperature measuring means for measuring the temperature of the raw water supply water,
Condition input means for inputting a chlorination time in the chlorination means, a production allowable concentration of a disinfection by-product generated by the water purifier,
An arithmetic means for calculating an activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means based on data from the trihalomethane production capacity measurement means, the pH measurement means, the water temperature measurement means, and the condition input means;
An sterilization by-product concentration management apparatus comprising: output means for outputting an activated carbon injection rate in the activated carbon treatment means determined by the calculation means.
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