專利名稱：中水制造裝置及中水制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凈化流入下水的下水處理工序，特別是涉及具有再利用的中水制造功能的中水制造工序的運(yùn)行方式。
背景技術(shù)：
中水，因可以把下水及工業(yè)排水的再生水及雨水作為低水質(zhì)供給用于各種用途，故又稱作雜用水。特別是在水資源匱乏的地區(qū)，該中水的有效利用是尤其重要。中水作為水洗廁所用水的實(shí)用例子很多，但也可用作灑水用水、冷卻用水、風(fēng)景用水。此外，原則上說(shuō)，中水作為農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水，還可作為上水的原水一部分。
以下水作為原水的中水制造工序，可以舉出采用活性污泥的處理法及其后段具有的臭氧處理。一般采用活性污泥的處理法，把流入下水的固體成分用最初沉淀池進(jìn)行沉淀去除，在曝氣槽使溶解性BOD進(jìn)入活性污泥，在最終沉淀池把活性污泥沉淀分離，得到澄清的上清液。即，實(shí)施固液分離和去除有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽。在該后段，具有臭氧處理的工序，以脫色、脫臭和殘留的有機(jī)物的進(jìn)一步分解為目的，但也具有同時(shí)消毒的效果。這些處理水，可用于防止疾病傳播的消毒處理，作為中水供給上述各種用途。
作為消毒處理的代表例子，可以舉出氯劑處理、臭氧處理、紫外線照射處理、芬頓(フエントン)反應(yīng)處理。最近，有人提出采用稱作微米泡或納米泡的細(xì)微空氣泡破壞時(shí)產(chǎn)生的OH自由基的氧化力的消毒法。
其中，氯劑處理是采用次氯酸鈉或二氧化氯、氯胺(クロラミン)、氯氣等的處理。采用次氯酸鈉的方式是廉價(jià)的方式，一般使用此方式。由于有某種殘留性，消毒效果可以維持到中水配管的末端。另外，色度也有某種程度去除。但是，存在的問(wèn)題是，有時(shí)產(chǎn)生三氯甲烷等具有致癌性的消毒副產(chǎn)物。
臭氧處理，由于電力消耗量大、處理成本高，但具有比氯劑更強(qiáng)的氧化力，可更完全地進(jìn)行消毒。即使病原性原蟲的クリプトスポリジウム，用臭氧處理比氯劑更有效。另外，脫色、脫臭效果也比氯劑強(qiáng)。但是，有時(shí)存在作為消毒副產(chǎn)物的溴酸發(fā)生的問(wèn)題。臭氧由于自分解速度快，無(wú)殘留性，消毒效果不能達(dá)到配管的末端。
紫外線照射處理，也是電力消耗量大、處理成本高，但具有不使用藥品、輔機(jī)少的特點(diǎn)。也沒有關(guān)于消毒副產(chǎn)物問(wèn)題的報(bào)告。由于使用光，消毒效果依賴于處理水的光透過(guò)性。
芬頓反應(yīng)處理是采用二價(jià)鐵與過(guò)氧化氫產(chǎn)生OH自由基，用其強(qiáng)的氧化力進(jìn)行消毒。
細(xì)微空氣泡處理是把空氣作為細(xì)微氣泡注入水中，該氣泡中的空氣在水中溶解，用在氣泡進(jìn)行消滅的瞬間放出的OH自由基及沖擊波進(jìn)行消毒。但實(shí)用例子少，沒有關(guān)于消毒副產(chǎn)物成為問(wèn)題的報(bào)告例。
在具有中水制造功能的下水處理廠，有時(shí)把最終沉淀處理的上清液用臭氧處理，作為中水制造的高度處理，其后進(jìn)行氯劑處理。
臭氧處理的主要目的之一是脫色效果，因此，作為臭氧的注入控制方法，例如專利文獻(xiàn)1。在專利文獻(xiàn)1中，提出的是以臭氧處理水的色度作為目標(biāo)值，控制臭氧注入量的方法。另外，原來(lái)，當(dāng)中水的用途存在多個(gè)時(shí)，即使針對(duì)各種用途的必要水質(zhì)不同，也可以實(shí)施相同的消毒處理而供給相同水質(zhì)的中水。
特開平7-185575號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容對(duì)下水處理水進(jìn)行臭氧、氯劑處理的目的，是消毒與去除色度、有機(jī)物、臭味。這些項(xiàng)目包括在中水的水質(zhì)基準(zhǔn)中，根據(jù)水洗廁所用水、灑水用水、冷卻用水、風(fēng)景用水、農(nóng)業(yè)用水等用途，基準(zhǔn)值有所不同。當(dāng)提高下水的再利用率時(shí)，由于在1個(gè)處理廠必須制造多種用途的中水，故各種適當(dāng)水質(zhì)管理是必要的。
與此相應(yīng)的則產(chǎn)生下列課題。以工業(yè)用水或廁所洗滌水作為對(duì)象的中水，當(dāng)用臭氧處理與氯劑處理進(jìn)行消毒時(shí)，該中水作為上水原水的一部分供給是不適當(dāng)?shù)?。這是由于用臭氧與氯劑產(chǎn)生的三氯甲烷及溴酸等消毒所產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)物被含在中水之中。另外，該中水用作農(nóng)業(yè)用水也不恰當(dāng)。人們認(rèn)為農(nóng)業(yè)用水，例如色度必須降低到工業(yè)用水程度。
為了進(jìn)行中水的水質(zhì)管理，在中水制造中作為消毒及色度、臭味等降低手段的臭氧處理及氯劑處理等，必須進(jìn)行適當(dāng)控制，但臭氧及氯劑等，消毒或脫色、脫臭效果及其特征有所不同。因此，僅以單獨(dú)處理或單獨(dú)的水質(zhì)基準(zhǔn)項(xiàng)目作為控制對(duì)象時(shí)，例如，僅調(diào)整臭氧注入率使?jié)M足多用途的多種條件等，從藥劑的有效利用及最終的成本方面考慮是不利的。
在專利文獻(xiàn)1中，在用臭氧的下水高度處理中，有針對(duì)處理水的色度目標(biāo)值控制臭氧注入率的方法。然而，為了把消毒效果保持到配管的末端，故臭氧處理過(guò)的中水一般在其后段實(shí)施氯劑處理。通過(guò)氯劑處理，可以降低中水的色度，當(dāng)按照該控制方法注入臭氧，然后實(shí)施氯劑處理時(shí)，按照中水的用途，可以過(guò)量地去除色度。即，意指藥劑不能有效利用，藥品及電力的無(wú)意義消費(fèi)。這可以認(rèn)為色度以外的水質(zhì)基準(zhǔn)也必須考慮。
如上所述，根據(jù)用途要求水質(zhì)不同時(shí)，必須進(jìn)行消毒處理切換及運(yùn)行控制量的變更。然而，為使工序的總運(yùn)行成本達(dá)到最小，求出各種用途的氯劑注入量或臭氧注入量的適當(dāng)值的手段，至今還沒有。
本發(fā)明的目的是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)，提供一種滿足水質(zhì)目標(biāo)值并且工序的總運(yùn)行成本達(dá)到最小的中水制造裝置及制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的以下水作為原水來(lái)制造中水的裝置，是在下水處理工序的出口具有多臺(tái)具有消毒功能保有裝置和控制中水制造工序的控制裝置。上述控制裝置，其特征在于，根據(jù)上流側(cè)具有消毒功能保有裝置入口的流入水及下流側(cè)的具有消毒功能保有裝置出口的處理水的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水質(zhì)目標(biāo)值并且使上述具有消毒功能保有裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的運(yùn)行操作量的最佳值，根據(jù)該最佳值，分別控制上述具有消毒功能的裝置。
另外，本發(fā)明把來(lái)自下水處理工序的下水作為原水來(lái)制造中水的中水制造方法，其特征在于，在下水處理工序的出口，根據(jù)串聯(lián)配置了的第1消毒功能保有裝置流入的流入水及第2消毒功能保有裝置流出的處理水的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水質(zhì)目標(biāo)值并且上述具有消毒功能保有裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的運(yùn)行操作量的最佳值，根據(jù)該最佳值，分別控制上述具有消毒功能的裝置。
發(fā)明的效果按照本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)滿足中水各種用途所要求的各種水質(zhì)基準(zhǔn)，并且可以最大降低成本的消毒處理裝置的運(yùn)行。


圖1是采用本發(fā)明第1實(shí)施方案的中水制造裝置的構(gòu)成圖。
圖2是消毒有效成分注入率與水質(zhì)項(xiàng)目去除率的關(guān)系模式圖。
圖3是臭氧與氯劑注入量與運(yùn)行成本的關(guān)系模式圖。
圖4是采用本發(fā)明第2實(shí)施方案的中水制造裝置的構(gòu)成圖。
圖5是氯劑注入率與殘留氯濃度的關(guān)系模式圖。
圖6是采用本發(fā)明第3實(shí)施方案的中水制造裝置的構(gòu)成圖。
符號(hào)說(shuō)明1流入下水、2固液分離、有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽去除設(shè)施、3流入水、4a、4b流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器、5消毒有效成分A反應(yīng)部、6流入水、7消毒有效成分B反應(yīng)部、8處理水、9a、9b處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器、10a、10b流入水質(zhì)信息、11a、11b、11c處理水質(zhì)信息、12a、12b處理水質(zhì)目標(biāo)值、13最佳運(yùn)行操作量演算裝置、14消毒功能保有裝置A運(yùn)行操作量、15消毒功能保有裝置B運(yùn)行操作量、16消毒功能保有裝置A、17消毒功能保有裝置B、18消毒有效成分A、19消毒有效成分B、30水質(zhì)項(xiàng)目a處理水質(zhì)代替指標(biāo)計(jì)測(cè)器、40處理水代替指標(biāo)信息。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，參照附圖加以詳細(xì)說(shuō)明。還有，各圖中相同符號(hào)表示同樣的內(nèi)容。
(第1實(shí)施方案)圖1是根據(jù)本發(fā)明第1實(shí)施方案的中水制造裝置，更具體地說(shuō)，是具有中水制造功能的下水處理工序運(yùn)行方式的構(gòu)成圖。流入下水1通過(guò)固液分離、有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽去除設(shè)施2進(jìn)行處理，形成消毒有效成分A反應(yīng)部流入水3。
固液分離、有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽去除設(shè)施2之中，固液分離以一般的下水處理廠為例，設(shè)定最初沉淀池與最終沉淀池。例如，采用過(guò)濾膜代替最終沉淀池，只要能分離固體成分與液體成分的設(shè)施即可。以去除有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽的一般下水處理廠為例，采用活性污泥處理法，但采用化學(xué)手法或物理手法也可以。在要求高度處理的中水時(shí)，在活性污泥處理后有時(shí)采用絮凝沉淀過(guò)濾法或臭氧處理法、活性炭處理法進(jìn)行處理，去除所含的有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽。
進(jìn)入消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水3的水質(zhì)，分別針對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目a、水質(zhì)項(xiàng)目b，用流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4a、4b進(jìn)行測(cè)定。把用流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4a、4b測(cè)定的流入水質(zhì)信息10a、10b傳送給適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13。本發(fā)明的控制裝置相當(dāng)于該適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13。
流入水3流入消毒有效成分A反應(yīng)部5，用消毒有效成分A 18進(jìn)行處理。消毒有效成分A18，例如，采用臭氧或氯劑等，此外，含有細(xì)微空氣氣泡的水、過(guò)氧化氫、殺菌用紫外線及為實(shí)施芬頓反應(yīng)的過(guò)氧化氫與二價(jià)鐵也可以使用。
在消毒有效成分A反應(yīng)部5處理過(guò)的水作為流入水6傳送至消毒有效成分B反應(yīng)部7，通過(guò)消毒有效成分B19進(jìn)行處理。與消毒有效成分A18同樣，消毒有效成分B19，例如，采用臭氧或氯劑等，此外，含有細(xì)微空氣氣泡的水、過(guò)氧化氫、殺菌用紫外線及為實(shí)施芬頓反應(yīng)的過(guò)氧化氫與二價(jià)鐵也可以使用。但是，如圖1所示，消毒有效成分B反應(yīng)部7的流出水，直接作為處理水8供給中水時(shí)，一般用氯劑。
處理水8的水質(zhì)，針對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目a、水質(zhì)項(xiàng)目b，分別用處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9a、9b進(jìn)行測(cè)定，該處理水質(zhì)信息11a、11b傳送給適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13。對(duì)該適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13，供給上述流入水質(zhì)信息10a、10b的同時(shí)，也給出預(yù)先設(shè)定的處理水質(zhì)目標(biāo)值12a、12b。
適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13，基于這些輸入信息的演算結(jié)果，輸出消毒功能保有裝置A5的運(yùn)行操作量14與消毒功能保有裝置B7的運(yùn)行操作量15。
其次，對(duì)適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13中具有的演算方法之一例加以說(shuō)明。一般，消毒有效成分的注入量與水質(zhì)的關(guān)系，因水質(zhì)成分而異。圖2示出具有2臺(tái)消毒功能保有裝置，各自的消毒有效成分為A與B時(shí)的注入量與水質(zhì)關(guān)系的模式圖。圖2(a)的縱軸水質(zhì)項(xiàng)目a，例如為細(xì)菌生存?zhèn)€數(shù)，(b)的縱軸水質(zhì)項(xiàng)目b，例如為色度。
在預(yù)先適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13中具有這些消毒有效成分的注入量與處理水質(zhì)的關(guān)系。當(dāng)該關(guān)系用表形式的數(shù)據(jù)表示時(shí)，相當(dāng)于本發(fā)明中的處理效果表?；蛘?，該關(guān)系用下式(1)～(9)所示函數(shù)表示時(shí)，相當(dāng)于本發(fā)明中的處理效果函數(shù)。
用消毒有效成分A18的水質(zhì)項(xiàng)目a的去除率rAa及用消毒有效成分B19的水質(zhì)項(xiàng)目a的去除率rBa的函數(shù)，用下式表示。在這里，例如消毒有效成分A為臭氧，消毒有效成分B為氯劑時(shí)，則水質(zhì)項(xiàng)目a為大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)，水質(zhì)項(xiàng)目b為色度。
rAa＝fAa(xA)…(1)rBa＝fBa(xB)…(2)式中xA消毒有效成分A18的注入率，xB消毒有效成分B19的注入率。同樣，水質(zhì)項(xiàng)目b的去降率rAb、rBb的函數(shù)用下式表示。
rAb＝gAb(xA)…(3)rBb＝gBb(xB)…(4)
用消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4a、4b進(jìn)行測(cè)定，把作為流入水質(zhì)信息10a、10b供給的水質(zhì)項(xiàng)目a及水質(zhì)項(xiàng)目b的濃度分別作為C10a、C10b，則處理水8的水質(zhì)項(xiàng)目a的濃度C8a，用式(5)表示。
C8a＝C10a×(1-fAa(xA))×(1-fBa(xB))…(5)同樣，處理水8的水質(zhì)項(xiàng)目b的濃度C8b，用式(6)表示。
C8b＝C10b×(1-gAb(xA))×(1-gBb(xB))…(6)當(dāng)大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)作為水質(zhì)項(xiàng)目a、當(dāng)色度作為水質(zhì)項(xiàng)目b設(shè)定時(shí)，作為流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4a、4b，可以分別采用大腸菌群傳感器及色度計(jì)。這些測(cè)定值，作為處理水質(zhì)目標(biāo)值12a、12b給出的水質(zhì)目標(biāo)a的處理水質(zhì)目標(biāo)值Ctarget_a及水質(zhì)目標(biāo)b的處理水質(zhì)目標(biāo)值Ctarget_b，按下式運(yùn)行。即，滿足(7)、(8)的條件式。
C10a×(1-fAa(xA))×(1-fBa(xB))＜Ctarget_a…(7)C10b×(1-gBa(xA))×(1-gBb(xB))＜Ctarget_b…(8)適當(dāng)運(yùn)行操作量演算裝置13中具有的適當(dāng)條件計(jì)算公式，通過(guò)滿足式(7)與式(8)的制約條件，使式(9)的運(yùn)行成本最小化。
Tcost＝hA(xA)+hB(xB)…(9)求出運(yùn)行成本Tcost達(dá)到最小的(xA、xB)組合的數(shù)學(xué)問(wèn)題說(shuō)明如下。函數(shù)hA(xA)是消毒有效成分A18的運(yùn)行成本函數(shù)，hB(xB)是消毒有效成分B19的運(yùn)行成本函數(shù)。
式(9)的解的計(jì)算方法，例如，非線型計(jì)劃法或最急下降法等是適用的。然而，變數(shù)僅xA及xB2個(gè)，這些變數(shù)的取值范圍比較窄，以及必須進(jìn)行毫秒或秒的高速控制，所以，作為最可靠的解算方法，采用總量法是適當(dāng)?shù)?。這里僅舉出一例，但采用其他的算出方法也無(wú)問(wèn)題。
圖3中示出消毒有效成分A為臭氧，消毒有效成分B為氯劑時(shí)的運(yùn)行成本函數(shù)的模式圖。隨著氯劑注入量的增加，運(yùn)行成本大致成比例增加。隨著臭氧注入量的增加，運(yùn)行成本也增加。但是，當(dāng)采用臭氧時(shí)，即使注入量減少，運(yùn)行成本也不下降。
在臭氧處理部，一般采用散氣管使臭氧氣體在消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水中曝氣、溶解。當(dāng)散氣管的散氣空氣量少時(shí)，發(fā)生散氣不均勻及堵塞等的問(wèn)題。因此，存在最低送風(fēng)量。所以，當(dāng)臭氧注入量低時(shí)，用于發(fā)生臭氧的放電所必須的電力即使接近0，但鼓風(fēng)機(jī)的電力必須達(dá)到一定量，產(chǎn)生運(yùn)行成本的下限值。
這樣可以求出xA及xB的值。實(shí)際情況是，流入水3中含有各種物質(zhì)，這些物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變動(dòng)，處理水質(zhì)信息11a、11b的值通過(guò)式(5)與(6)計(jì)算的值不同。此時(shí)，利用處理水質(zhì)信息11的值，對(duì)用上法求出的xA及xB的值加以修正。以下介紹最簡(jiǎn)單的修正方法。
采用針對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目a、水質(zhì)項(xiàng)目b，分別用處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9a、9b測(cè)定得到的處理水信息11a、11b。設(shè)定大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)作為水質(zhì)項(xiàng)目a，設(shè)定色度作為水質(zhì)項(xiàng)目b時(shí)，作為處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9a、9b，可分別采用大腸菌群傳感器及色度計(jì)。
水質(zhì)項(xiàng)目a涉及的是，計(jì)算通過(guò)式(5)設(shè)定的濃度與實(shí)際的處理水質(zhì)信息11a給出的值之差，將其作為ΔCa。同樣，對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目b求出ΔCb。然后，把ΔCa加入式(7)的Ca，計(jì)算新的目標(biāo)值Ctarget_a′。同樣，算出Ctarget_b′。把這些新的目標(biāo)值Ctarget_a′、Ctarget_b′代入式(7)及(8)式的右邊，再度求出(xA、xB)的最佳組合。由此，可對(duì)運(yùn)行量進(jìn)行修正。
作為其他修正方法，根據(jù)消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水質(zhì)信息10a、10b、(xA、xB)的組合，及處理水質(zhì)信息11a、11b，對(duì)圖2所示的去除率計(jì)算函數(shù)本身進(jìn)行適當(dāng)修正也可以。
按照上述計(jì)算方法，可以求出消毒有效成分A18及消毒有效成分B19的最佳運(yùn)行操作量。作為其結(jié)果，把運(yùn)行操作量14供給消毒功能保有裝置A16，把運(yùn)行操作量15供給消毒功能保有裝置B17。隨著給予的運(yùn)行操作量14，消毒功能保有裝置A16，把消毒有效成分A18供給消毒有效成分A反應(yīng)部5。同樣，隨著給予的運(yùn)行操作量15，消毒功能保有裝置B17，把消毒有效成分B19供給消毒有效成分B反應(yīng)部7。
在本實(shí)施例中，處理系統(tǒng)作為1系統(tǒng)，多個(gè)處理系統(tǒng)并列設(shè)置，向各系統(tǒng)注入消毒有效成分A及消毒有效成分B的結(jié)構(gòu)，也可以與本實(shí)施例同樣謀求消毒成本的最小化。
如上所示，在第1實(shí)施方案中通過(guò)采用最佳運(yùn)行操作量演算裝置13，使具有滿足處理水質(zhì)目標(biāo)值12a、12b并且運(yùn)行成本達(dá)到最小化的多臺(tái)消毒功能保有裝置的中水制造工序的最佳運(yùn)行成為可能。另外，各水質(zhì)基準(zhǔn)項(xiàng)目的處理涉及的多種藥劑注入率，分別由處理效果函數(shù)設(shè)定，各種中水用途中的必要條件通過(guò)加入處理效果函數(shù)，在中水各種用途中成為問(wèn)題的消毒副產(chǎn)物的生成等水質(zhì)上問(wèn)題可以避免。
(第2實(shí)施方案)圖4是采用本發(fā)明第2實(shí)施方案的下水處理工序的運(yùn)行方式構(gòu)成圖。在本實(shí)施例中，水質(zhì)項(xiàng)目a的測(cè)定不直接進(jìn)行，用間接的代替測(cè)定法實(shí)施。即，在處理水8中作為水質(zhì)項(xiàng)目a的代替測(cè)定，設(shè)置水質(zhì)項(xiàng)目a處理水質(zhì)代替指標(biāo)計(jì)測(cè)器30。另外，流入消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水3的水質(zhì)，僅針對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目b，通過(guò)流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4b測(cè)定。另外，消毒有效成分B反應(yīng)部7的流入水6的水質(zhì)項(xiàng)目b的水質(zhì)，通過(guò)處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9c測(cè)定。
例如，作為消毒有效成分A的臭氧，作為消毒有效成分B的氯劑，當(dāng)水質(zhì)項(xiàng)目a為大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)，水質(zhì)項(xiàng)目b為色度時(shí)，作為水質(zhì)項(xiàng)目a的處理水質(zhì)代替指標(biāo)計(jì)測(cè)器30，如果采用殘留氯計(jì)，可以評(píng)價(jià)大腸菌群的不活性程度，通過(guò)代替測(cè)定得到。另外，作為處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9c，可以采用色度計(jì)。
此時(shí)，水質(zhì)項(xiàng)目b的去除性能，用上述式(4)表示。另一方面，通過(guò)水質(zhì)項(xiàng)目a的處理水質(zhì)代替指標(biāo)計(jì)測(cè)器30得到的處理水代替指標(biāo)信息40(殘留氯濃度為C8r)、通過(guò)處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9c得到的處理水質(zhì)信息11c(色度為C6b)以及作為消毒有效成分B的氯劑注入率xB的關(guān)系，用下式表示。
C8r＝p(C6b，xB)…(10)圖5是消毒有效成分B為氯劑時(shí)的注入率與處理水的殘留氯濃度C8r的關(guān)系的模式圖。圖中，(1)線是氯需求量為0的水，(2)線是具有一定氯需求量的水，(3)線是含氨化合物或有機(jī)氮化合物的水。這些關(guān)系，在最佳運(yùn)行操作量演算裝置13具有作為用式(10)表示的函數(shù)。
作為中水使用的必須滿足的條件式，針對(duì)水質(zhì)項(xiàng)目b的色度為式(7)。另一方面，水質(zhì)項(xiàng)目a由于用殘留氯進(jìn)行代替測(cè)定，所以，條件式與實(shí)施方案1的情況不同，由于以確保一定以上濃度為條件，故變成式(11)。
p(C6b，xB)＞Ctarget_r…(11)還有，最佳運(yùn)行操作量演算裝置13中必須具有的最佳條件計(jì)算公式及最佳值的計(jì)算方法，與第1實(shí)施方案相同。
按照第2實(shí)施方案，通過(guò)水質(zhì)基準(zhǔn)的代替測(cè)定進(jìn)行水質(zhì)項(xiàng)目測(cè)定，可以滿足處理水的目標(biāo)值，并且使消毒有效成分的注入所涉及的運(yùn)行成本總和可以達(dá)到最小。
(第3實(shí)施方案)圖6是采用本發(fā)明第3實(shí)施方案的中水制造工序的運(yùn)行方式構(gòu)成圖。在本實(shí)施例中，示出作為消毒有效成分A為臭氧，作為消毒有效成分B為含細(xì)微空氣氣泡的水，作為水質(zhì)項(xiàng)目a的大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)，作為水質(zhì)項(xiàng)目b為色度時(shí)的例子。
在第2實(shí)施方式中，作為水質(zhì)項(xiàng)目a的大腸菌群生存?zhèn)€數(shù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)使用殘氯濃度。在本實(shí)施例中，使用水質(zhì)項(xiàng)目b的色度，也評(píng)價(jià)水質(zhì)項(xiàng)目a。具有處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9b及9c，在本實(shí)施例中任何一種可以作為色度計(jì)。
作為處理水質(zhì)目標(biāo)值12a，可以給出大腸菌群殘留率目標(biāo)值。在這里，所謂大腸菌群殘留率，意指消毒有效成分A反應(yīng)部5或消毒有效成分B反應(yīng)部7的處理水中的大腸菌群數(shù)，用分別含在反應(yīng)部的流出水中的大腸菌群數(shù)除所得到的值。
由臭氧或細(xì)微空氣氣泡生成的OH自由基的氧化力極強(qiáng)，故色度成分的氧化與大腸菌群的消毒可同時(shí)平行進(jìn)行。因此，可以推算色度減少量的計(jì)測(cè)值與大腸菌群殘留率。最單純的計(jì)算公式是色度殘留率與大腸菌群殘留率達(dá)到相等。
采用消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水3中的流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4b(色度為C10b)與用處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9c得到的處理水質(zhì)信息11c(色度為C6b)，依下式求出色度殘留率RCA。
RcA＝C6b/C10b…(12)同樣，采用處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9c得到的處理水質(zhì)信息11c(色度為C6b)，采用處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9b得到的處理水質(zhì)信息11b(色度為C8b)，依下式求出色度殘留率RCB。
Rcb＝C8b/C6b…(13)大腸菌群殘留率目標(biāo)值假定為Ra0、實(shí)際的大腸菌群殘留率假定為Ra時(shí)，色度殘留率RCA、RCB，可從上述假定，形成式(14)。
RcA×RcB＝Ra＜Ra0…(14)因此，用式(4)表示的水質(zhì)項(xiàng)目b的去除性能與在式(14)的條件下，算出與其他實(shí)施方案同樣運(yùn)行成本達(dá)到最小的運(yùn)行條件，控制注入量。
按照第3實(shí)施方案，通過(guò)在消毒有效成分B采用含細(xì)微空氣氣泡的水，可以滿足處理水的目標(biāo)值，并且使消毒有效成分的注入所涉及的運(yùn)行成本總和可以達(dá)到最小。
權(quán)利要求
1.中水制造裝置，該裝置是在下水處理工序的出口具有多臺(tái)具有消毒功能保有裝置和控制中水制造工序的控制裝置，并以下水作為原水來(lái)制造中水的裝置；其特征在于，上述控制裝置，根據(jù)上流側(cè)具有消毒功能保有裝置入口的流入水及下流側(cè)的具有消毒功能保有裝置出口的處理水的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水質(zhì)目標(biāo)值并且使上述具有消毒功能保有裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的運(yùn)行操作量的最佳值，根據(jù)該最佳值，分別控制上述具有消毒功能的裝置。
2.按照權(quán)利要求1中記載的中水制造裝置，其特征在于，上述處理水質(zhì)目標(biāo)值為多個(gè)，測(cè)量與該水質(zhì)目標(biāo)值對(duì)應(yīng)的水質(zhì)信息。
3.按照權(quán)利要求2中記載的中水制造裝置，其特征在于，根據(jù)上述流入水的多個(gè)水質(zhì)信息與上述多個(gè)消毒功能保有裝置的各效果成分注入率，計(jì)算上述處理水的每個(gè)水質(zhì)目標(biāo)的水質(zhì)信息，該計(jì)算的水質(zhì)信息滿足上述處理水質(zhì)目標(biāo)值。
4.按照權(quán)利要求3中記載的中水制造裝置，其特征在于，求出上述處理水的計(jì)算的水質(zhì)信息與測(cè)定的水質(zhì)信息之差，加入該差來(lái)修正上述處理水質(zhì)目標(biāo)值。
5.按照權(quán)利要求1中記載的中水制造裝置，其特征在于，上述最佳值是根據(jù)預(yù)先具有的處理效果表或預(yù)先具有的處理效果函數(shù)來(lái)計(jì)算。
6.按照權(quán)利要求1中記載的中水制造裝置，其中，是由上述上流側(cè)的消毒功能保有裝置為臭氧注入裝置，上述下流側(cè)的消毒功能保有裝置為氯劑注入裝置或含細(xì)微空氣氣泡的水注入裝置而構(gòu)成，上述流入水及上述處理水的分別的水質(zhì)信息為大腸桿菌的生存?zhèn)€數(shù)與色度。
7.按照權(quán)利要求1中記載的中水制造裝置，其特征在于，上述多個(gè)消毒功能保有裝置的組，按不同的處理水質(zhì)并列配置而構(gòu)成，滿足對(duì)應(yīng)于多個(gè)中水用途的處理水質(zhì)目標(biāo)值的條件，并且控制整體運(yùn)行成本的總和為最小值。
8.中水制造裝置，該裝置具有在下水處理工序的出口的臭氧處理部、位于其下流側(cè)的氯劑處理部、控制中水制造工序的控制裝置，是以下水作為原水來(lái)制造中水的裝置，其特征在于，上述控制裝置，根據(jù)上述臭氧處理部的流入水及流出水的色度及上述氯劑處理部的處理水的色度及殘留氯濃度的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水色度目標(biāo)值與處理水殘留氯目標(biāo)值的條件，并且使臭氧注入裝置及氯劑注入裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的臭氧注入裝置運(yùn)行操作量與氯劑注入裝置的運(yùn)行操作量的最佳值，根據(jù)該最佳值，控制臭氧注入率及氯劑注入率。
9.中水制造裝置，該裝置具有在下水處理工序的出口的臭氧處理部、位于其下流側(cè)的含細(xì)微空氣氣泡的水處理部、控制中水制造工序的控制裝置，是以下水作為原水來(lái)制造中水的裝置，其特征在于，具有測(cè)定上述臭氧處理部的流入水的色度的第1色度計(jì)測(cè)器，測(cè)定上述含細(xì)微空氣氣泡的水處理部的流入水的色度的第2色度計(jì)測(cè)器，及測(cè)定上述含細(xì)微空氣氣泡的水處理部的流入水的色度的第3色度計(jì)測(cè)器；上述控制裝置基于上述第1色度計(jì)測(cè)器、第2色度計(jì)測(cè)器及第3色度計(jì)測(cè)器的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水大腸菌目標(biāo)值與處理水色度目標(biāo)值的條件，并且使臭氧注入裝置與含細(xì)微空氣氣泡的水注入裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的臭氧注入裝置的運(yùn)行操作量與含細(xì)微氣泡水裝置的運(yùn)行操作量最佳值，根據(jù)該最佳值，控制臭氧注入率及含細(xì)微空氣氣泡的水注入率。
10.中水制造方法，該方法是把來(lái)自下水處理工序的下水作為原水來(lái)制造中水的中水制造方法，其特征在于，基于流入在下水處理工序的出口串聯(lián)配置的第1消毒功能保有裝置的流入水及流出第2消毒功能保有裝置的處理水的水質(zhì)信息，計(jì)算滿足預(yù)先設(shè)定的處理水質(zhì)目標(biāo)值并且使上述具有消毒功能的裝置的整體運(yùn)行成本總和達(dá)到最小的運(yùn)行操作量的最佳值，根據(jù)該最佳值，分別控制上述消毒保有功能裝置。
全文摘要
根據(jù)用途要求中水水質(zhì)不同的情況，在切換消毒處理或改變運(yùn)行控制量時(shí)，還沒有使整個(gè)工序的運(yùn)行成本達(dá)到最小的辦法。流入下水1，通過(guò)固液分離、有機(jī)物/營(yíng)養(yǎng)鹽去除裝置2進(jìn)行處理，形成消毒有效成分A反應(yīng)部5的流入水3。在反應(yīng)部5，通過(guò)消毒有效成分A18進(jìn)行處理，作為流入水6進(jìn)入消毒有效成分B反應(yīng)部7。在反應(yīng)部7，通過(guò)消毒有效成分B19進(jìn)行處理，作為處理水8得到中水。最佳運(yùn)行操作量演算裝置13預(yù)先給出處理水質(zhì)目標(biāo)值12a、12b。讀取以下水質(zhì)信息流入水質(zhì)計(jì)測(cè)器4a、4b，得到對(duì)應(yīng)于目標(biāo)值a、b的流入水質(zhì)信息10a、10b，同樣，處理水質(zhì)計(jì)測(cè)器9a、9b得到對(duì)應(yīng)于目標(biāo)值a、b的處理水質(zhì)信息11a、11b。最佳運(yùn)行操作量演算裝置13滿足處理水質(zhì)目標(biāo)值條件，并且使整體運(yùn)行成本達(dá)到最小。演算反應(yīng)部5、7的操作量最佳值來(lái)進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)C02F1/50GK1821118SQ200610006370
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月15日
發(fā)明者陰山晃治, 渡邊昭二, 圓佛伊智朗, 原直樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所