特許 7584937 水処理システムおよび水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】水処理システムおよび水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/28 20230101AFI20241111BHJP

   B01D 21/00 20060101ALI20241111BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20241111BHJP

   B01D 21/30 20060101ALI20241111BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20241111BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

C02F1/28 D

B01D21/00 C

B01D21/01 A

B01D21/30 A

C02F1/52 Z

C02F9/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020130697

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026969

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-06-02

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 法光

(72)【発明者】

【氏名】早見 徳介

(72)【発明者】

【氏名】毛受 卓

(72)【発明者】

【氏名】横山 雄

(72)【発明者】

【氏名】金谷 道昭

【審査官】伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１６２５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３０９１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１５７２３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／００－ １／７８

Ｂ０１Ｄ ２１／００－２１／３４

Ｃ０２Ｆ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水の水質に基づき、前記原水の濁質の凝集沈澱に必要な凝集剤の注入率である第１の凝集剤注入率を算出する第１の凝集剤注入率算出部と、
前記原水中の臭気物質濃度と、前記原水の紫外線吸光度、蛍光強度、および溶解性有機体炭素濃度のうちの少なくとも何れかならびに、前記第１の凝集剤注入率とに基づき、前記原水中の臭気物質の除去に必要な粉末活性炭の注入率である第１の粉末活性炭注入率を算出する活性炭注入率算出部とを備え、
前記活性炭注入率算出部は、
前記原水に対する目標臭気物質濃度を前記臭気物質濃度で除して得られる目標臭気物質濃度残存率に基づき、前記臭気物質の吸着処理のために必要な粉末活性炭の注入率である第２の粉末活性炭注入率を算出する臭気対応活性炭注入率算出部と、
前記原水に対する目標紫外線吸光度を前記紫外線吸光度で除して得られる目標紫外線吸光度残存率に基づき、前記原水中の溶解性有機物の吸着処理のために必要な粉末活性炭の注入率である第３の粉末活性炭注入率を算出する有機物対応活性炭注入率算出部と、
前記第２の粉末活性炭注入率と、前記第３の粉末活性炭注入率とのうち、値が大きい方を、前記第１の粉末活性炭注入率として決定する活性炭注入率決定部とを有する、水処理システム。

【請求項2】

原水の水質に基づき、前記原水の濁質の凝集沈澱に必要な凝集剤の注入率である第１の凝集剤注入率を算出する第１の凝集剤注入率算出部と、
前記原水中の臭気物質濃度と、前記原水の紫外線吸光度、蛍光強度、および溶解性有機体炭素濃度のうちの少なくとも何れかならびに、前記第１の凝集剤注入率とに基づき、前記原水中の臭気物質の除去に必要な粉末活性炭の注入率である第１の粉末活性炭注入率を算出する活性炭注入率算出部とを備え、
前記第１の凝集剤注入率算出部は、
少なくとも、前記紫外線吸光度と、前記溶解性有機体炭素濃度と、前記第１の凝集剤注入率とに基づいて、前記粉末活性炭と前記凝集剤とが併用処理された後の、前記原水中の臭気物質濃度残存率推定値を算出する臭気物質濃度残存率推定部と、
前記原水に対する目標臭気物質濃度を前記臭気物質濃度で除して得られる目標臭気物質濃度残存率よりも、前記臭気物質濃度残存率推定値の方が、値が大きい場合、前記臭気物質濃度残存率推定値を、前記目標臭気物質濃度残存率と一致させるのに必要な凝集剤注入率である第２の凝集剤注入率を算出する第２の凝集剤注入率算出部と、
前記第１の凝集剤注入率の値が、前記第２の凝集剤注入率の値以上である場合、前記第１の凝集剤注入率を凝集剤注入率として決定し、前記第１の凝集剤注入率よりも、前記第２の凝集剤注入率の方が値が大きい場合、前記第２の凝集剤注入率を、前記凝集剤注入率として決定する凝集剤注入率決定部とを有する、水処理システム。

【請求項3】

原水の水質に基づき、前記原水の濁質の凝集沈澱に必要な凝集剤の注入率である第１の凝集剤注入率を算出する第１の凝集剤注入率算出部と、
前記原水中の臭気物質濃度と、前記原水の紫外線吸光度、蛍光強度、および溶解性有機体炭素濃度のうちの少なくとも何れかならびに、前記第１の凝集剤注入率とに基づき、前記原水中の臭気物質の除去に必要な粉末活性炭の注入率である第１の粉末活性炭注入率を算出する活性炭注入率算出部とを備え、
前記活性炭注入率算出部は、
少なくとも、前記紫外線吸光度と、前記溶解性有機体炭素濃度とに基づいて、前記原水の紫外線吸光度を目標紫外線吸光度まで低減するために必要な溶解性有機物質対応の第３の粉末活性炭注入率を算出する有機物対応活性炭注入率算出部と、
少なくとも、前記紫外線吸光度と、前記溶解性有機体炭素濃度と、前記第１の凝集剤注入率とに基づいて、前記粉末活性炭と前記凝集剤とが併用処理された後の、前記原水中の臭気物質濃度残存率推定値を算出する臭気物質濃度残存率推定部と、
前記原水に対する目標臭気物質濃度を前記臭気物質濃度で除して得られる目標臭気物質濃度残存率と、前記臭気物質濃度残存率推定値とを比較し、前記臭気物質濃度残存率推定値が前記目標臭気物質濃度残存率以下の場合、前記第３の粉末活性炭注入率を前記第１の粉末活性炭注入率とするデータ処理部と、
前記臭気物質濃度残存率推定値が、前記目標臭気物質濃度残存率よりも値が大きい場合、前記臭気物質濃度残存率推定値と前記目標臭気物質濃度残存率とに基づいて、臭気物質除去に必要な第２の粉末活性炭注入率を算出する活性炭注入率算出部と、
前記第２の粉末活性炭注入率と、前記第３の粉末活性炭注入率とのうち、値が大きい方を、前記臭気物質の吸着処理のための粉末活性炭注入率として決定する活性炭注入率決定部とを有する、水処理システム。

【請求項4】

前記溶解性有機体炭素濃度および前記蛍光強度は、前記紫外線吸光度の一次関数として表現される、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の水処理システム。

【請求項5】

原水の水質に基づき、前記原水の濁質の凝集沈澱に必要な凝集剤の注入率である第１の凝集剤注入率を算出することと、
前記原水中の臭気物質濃度と、前記原水の紫外線吸光度、蛍光強度、および溶解性有機体炭素濃度のうちの少なくとも何れかならびに、前記第１の凝集剤注入率とに基づき、前記原水中の臭気物質の除去に必要な粉末活性炭の注入率である第１の粉末活性炭注入率を算出することとを備え、
前記第１の粉末活性炭注入率を算出することは、
前記原水に対する目標臭気物質濃度を前記臭気物質濃度で除して得られる目標臭気物質濃度残存率に基づき、前記臭気物質の吸着処理のために必要な粉末活性炭の注入率である第２の粉末活性炭注入率を算出することと、
前記原水に対する目標紫外線吸光度を前記紫外線吸光度で除して得られる目標紫外線吸光度残存率に基づき、前記原水中の溶解性有機物の吸着処理のために必要な粉末活性炭の注入率である第３の粉末活性炭注入率を算出することと、
前記第２の粉末活性炭注入率と、前記第３の粉末活性炭注入率とのうち、値が大きい方を、前記第１の粉末活性炭注入率として決定することとを含む、水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、被処理水に粉末活性炭と凝集剤とを注入し、被処理水中の臭気物質や溶解性有機物および濁質を除去する水処理システムおよび水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、河川や湖沼、貯水池等から取水した被処理水（以下、「原水」とも称する）には、臭気物質やフミン等の溶解性の天然有機物（以下、「溶解性有機物」とも称する）や、微粒子等の濁質が含まれている。

【0003】

一方、浄水場では、鉄、マンガン等の金属類の除去や消毒処理を目的として、次亜塩素酸ナトリウム等の薬品剤が注入されるが、溶解性有機物を含む原水の場合、溶解性有機物と薬品剤が化学反応してトリハロメタン類やハロ酢酸類（以下、「消毒副生成物」とも称する）を生成する。これら消毒副生成物は発癌性物質であるため、生成を抑制する必要がある。

【0004】

多くの浄水場では、原水中の臭気物質や溶解性有機物を除去するために粉末活性炭を、濁質を除去するために凝集剤を注入している。この種の水処理システムでは、原水の水質に応じて粉末活性炭の注入率を決定する必要がある。

【0005】

粉末活性炭の注入率を決定する方法としては、ジャーテスト（以下、「ビーカーテスト」とも称する）が用いられることが多い。ジャーテストとは、原水を複数のビーカーに採水し、採水した複数の原水にそれぞれ異なる量の粉末活性炭を注入して、臭気物質や溶解性有機物の除去率を評価し、処理後の臭気濃度および溶解性有機物質が目標濃度以下まで低減するために必要な最低限の粉末活性炭注入率を求める方法である。

【0006】

しかしながら、ジャーテストによって粉末活性炭の注入率を決定する上記方法は、原水の水質の変化に追随した粉末活性炭の注入が非常に難しく、注入率の過不足が生じる恐れがある。また、ジャーテストは、粉末活性炭の最適な注入率を求めるのに時間を要するため、粉末活性炭の最適な注入率が得られたときには既に、原水の水質が変化している可能性もある。

【0007】

特に、臭気物質の粉末活性炭による吸着特性に対しては、共存する溶解性有機物質の濃度や分子構造等により影響を受け、臭気物質の吸着が阻害されることが知られている。

【0008】

また、実際に投入する粉末活性炭の注入率を決定する際は、ジャーテストによって得られた注入率よりも安全側で注入率を決定するため過剰注入となってしまう。

【0009】

粉末活性炭は、凝集剤、硫酸、次亜塩素酸ナトリウム等の他の薬品に比べ単価が非常に高い。そのため、粉末活性炭の過剰注入は、薬品コストの急騰を招くおそれがあり、経済的な観点からも、粉末活性炭の過剰注入を抑制し、原水の水質の変化に応じた粉末活性炭の最適な注入率を制御する方法が望まれている。

【0010】

粉末活性炭注入率を制御する方法として、例えば、粉末活性炭処理槽内の原水について、臭気センサにより水面近傍の大気中の臭気物質を検出し、これより得られた臭気強度指示値に基づいて、原水の流量に対する粉末活性炭注入率を算出し、この粉末活性炭注入率に基づいて、粉末活性炭を制御する方法がある（例えば、特許文献１参照）。

【0011】

また、他の方法としては、粉末活性炭注入後の原水における微粉炭の状態を観察し、その観察結果をフィードバック信号として、前段にある活性炭の注入率を算出部に送ることで、目標とする設定流出濁度となるように、粉末活性炭の注入率を制御する制御方法がある（例えば、特許文献２参照）。

【0012】

しかしながら、このような従来の方法は、原水の水質については考慮されておらず、粉末活性炭の注入率の最適化を図る上で精度が不十分であった。また、特に、臭気物質の吸着特性に対しては共存する溶解性有機物質の影響が考慮されていない。

【0013】

これに対しては、臭気物質および有機物質の、粉末活性炭注入時の残存率に影響を与える係数をそれぞれ求め、必要な粉末活性炭注入率を求める方法がある（例えば、特許文献３参照）。

【0014】

しかしながら、粉末活性炭の注入は、必ずその後段で凝集沈澱、ろ過工程による除濁操作で対象物質を吸着した粉末活性炭を除去する必要がある。

【0015】

この場合、凝集処理工程においても、粉末活性炭の吸着対象である臭気物質や溶解性有機物質が除去されるが、従来の粉末活性炭注入制御では考慮されていないため、殆どの場合、粉末活性炭が過剰に注入される結果となっている。これにより、薬品費が過剰になるばかりか、粉末活性炭の過剰注入により、その除去に必要な凝集剤注入率の増加による費用増および、排泥量の増加に伴う処理コストの増大をもたらしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【文献】特開平２－２８４６８７号公報

【文献】特許第２９６９９２７号公報

【文献】特許第４１５３８９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明が解決しようとする課題は、粉末活性炭の注入率の最適化を図ることができる水処理システムおよび水処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

実施形態の水処理システムは、第１の凝集剤注入率算出部と、活性炭注入率算出部とを備えている。第１の凝集剤注入率算出部は、原水の水質に基づき、原水の濁質の凝集沈澱に必要な凝集剤の注入率である第１の凝集剤注入率を算出する。活性炭注入率算出部は、原水中の臭気物質濃度と、原水の紫外線吸光度、蛍光強度、および溶解性有機体炭素濃度のうちの少なくとも何れかならびに、第１の凝集剤注入率とに基づき、原水中の臭気物質の除去に必要な粉末活性炭の注入率である第１の粉末活性炭注入率を算出する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の各実施形態に共通する、水処理方法が適用された水処理システムを、急速ろ過方式の水処理施設に適用した例を示す概念図である。

【図2】第１の実施形態の水処理システムにおける活性炭注入率算出部の構成例を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる処理の流れを示す図である。

【図4】凝集処理による凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌと紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｐａｃｌとの関係の一例を示す図である。

【図5】凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌと併用処理係数Ｆ_ＤＯＭとの関係を示す図である。

【図6】原水中の比吸光度ＳＵＶＡと係数ｆとの関係を示す図である。

【図7】粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒと粉末活性炭処理後臭気物質濃度残存率ＲＣ_ｃａｒとの関係を示す図である。

【図8】粉末活性炭と凝集剤の併用処理における凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌと臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃｌ}との関係を示す図である。

【図9】第２の実施形態の水処理システムにおける凝集剤注入率算出部の構成例を示すブロック図である。

【図10】第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる処理の流れを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の各実施形態の水処理システムおよび水処理方法を、図面を参照して説明する。

【0021】

（構成）
先ず、本発明の各実施形態に共通する、水処理方法が適用された水処理システムの構成について説明する。

【0022】

図１は、本発明の各実施形態に共通する、水処理方法が適用された水処理システムを、急速ろ過方式の水処理施設に適用した例を示す概念図である。

【0023】

なお本発明の各実施形態の水処理システムは、急速ろ過方式の水処理施設に限らず、例えば、膜ろ過方式や砂ろ過方式の水処理設備のように、他の方式の水処理施設にも適用可能である。

【0024】

図１に示すように、水処理システム１は、水処理装置２とともに水処理施設３に組み込まれている。

【0025】

水処理装置２は、原水Ａに対して吸着処理および凝集沈澱を行う。吸着処理は、原水Ａ中の臭気物質および溶解性有機物を粉末活性炭により吸着除去する処理である。凝集沈澱は、原水Ａ中の濁質を凝集剤により凝集沈降させる処理である。

【0026】

水処理装置２は、着水井２０、粉末活性炭注入装置２１、凝集剤混和池３０、凝集剤注入装置３１、フロック形成池４０、沈澱池５０、ろ過池６０、および浄水池７０を備えている。

【0027】

着水井２０は、水処理施設３によって処理される被処理水である原水Ａを貯留する。着水井２０は、配管９１によって凝集剤混和池３０に接続されており、原水Ａは、着水井２０から配管９１を介して凝集剤混和池３０に導かれる。着水井２０前の配管９１には、原水Ａの水質を測定する水質計器セット１０、原水Ａ中の臭気物質濃度を測定する臭気センサ１１、原水Ａ中の有機物質濃度指標を測定する溶解性有機物質指標計器セット１２、および原水Ａの流量を測定する流量計１３が備えられている。

【0028】

水質計器セット１０は、限定されないが、濁度計１０ａ、アルカリ度計１０ｂ、水温計１０ｃ、およびｐＨ計１０ｄを含んでおり、これらセンサは、各種水質を測定した後に、測定データを、水処理システム１に送信する。

【0029】

溶解性有機物指標計器セット１２は、限定されないが、紫外線吸光度計１２ａ、蛍光強度計１２ｂ、および溶解性有機体炭素濃度（ＤＯＣ）計１２ｃを含んでおり、これらセンサは、測定データを、水処理システム１に送信する。

【0030】

着水井２０には、原水Ａ中の臭気物質と溶解性有機物との吸着処理のために、粉末活性炭注入装置２１から粉末活性炭Ｃが注入される。

【0031】

粉末活性炭注入装置２１には、粉末活性炭Ｃが貯留されている。粉末活性炭注入装置２１は、水処理システム１からの制御に基づき、粉末活性炭Ｃを着水井２０に着水している原水Ａに対して注入する。

【0032】

凝集剤混和池３０では、原水Ａに含まれる粘土質、細菌、藻類等の懸濁物質（濁質）および着水井２０で注入された粉末活性炭Ｃが、凝集剤注入装置３１から注入される凝集剤Ｐによって凝集され、微細なフロックが生成される。凝集剤混和池３０は、例えばフラッシュミキサのような撹拌機３２を備えている。

【0033】

凝集剤混和池３０には、ｐＨ測定器１４が設けられている。ｐＨ測定器１４は、原水Ａに凝集剤Ｐが注入された混和水ＢのｐＨを測定し、測定データを、水処理システム１に送信する。

【0034】

凝集剤注入装置３１には、凝集剤Ｐが貯留されている。また、凝集剤注入装置３１は、水処理システム１に接続されており、水処理システム１による制御に基づき、凝集剤Ｐを凝集剤混和池３０の混和水Ｂに対して注入する。

【0035】

凝集剤Ｐとしては、アルミニウム系凝集剤および鉄系凝集剤を用いることが好ましい。アルミニウム系凝集剤の例としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣｌ）などが挙げられる。また、鉄系凝集剤の例としては、塩化鉄、硫酸鉄、およびポリシリカ鉄などが挙げられる。

【0036】

フロック形成池４０では、凝集剤混和池３０から供給された混和水Ｂに含まれる微細なフロックのサイズが成長する。図１に示す例では、フロック形成池４０は、例えば２つの撹拌池４０ａ、４０ｂを有しているが、撹拌池の数は２つに限定されない。

【0037】

沈澱池５０は、フロック形成池４０の下流に設けられ、沈澱池５０では、フロック形成池４０で成長したフロックの沈澱分離が行われる。沈澱池５０内では所定時間以上フロック混和水が滞留される。これによってフロック混和水中のフロックが沈降し、沈澱池５０の下部に沈澱する。沈澱池５０で沈澱したフロックは、汚泥として沈澱池５０の底部から排出されて処理される。

【0038】

ろ過池６０は、沈澱池５０の下流に設けられている。ろ過池６０には、沈澱池５０において所定時間以上滞留させて得られた上澄み水Ｚが供給される。ろ過池６０に供給された上澄み水Ｚは、ろ過池６０に形成されたろ過層６０ａを通過することにより、沈澱池５０で沈澱除去されなかった微小なフロックが除去される。このように微小なフロックが除去されたろ過処理水Ｗが、清浄水として浄水池７０へ送られる。

【0039】

着水井２０および凝集剤混和池３０には、原水Ａおよび混和水ＢのｐＨを調整するための薬剤として使用される硫酸等の注入のための酸化剤注入装置２３や、藻類、細菌の消毒のための次亜塩素酸ナトリウム等の注入のための注入装置２２が接続されている。

【0040】

ろ過池６０にも同様に、上澄み液ＺのｐＨを調整するための薬剤として使用される苛性ソーダ７２等の注入のためのアルカリ剤注入装置６１が接続されている。

【0041】

浄水池７０にもまた、清浄水ＷのｐＨを調整するための薬剤として使用される苛性ソーダ等の注入のためのアルカリ剤注入装置７２、藻類、細菌の消毒のための次亜塩素酸ナトリウム等の注入のための注入装置７１が接続されている。

【0042】

ろ過池６０からろ過処理水を排出する配管９２には、ろ過処理水Ｗの紫外線吸光度を測定するろ過水紫外線透過率計１５が備えられている。

【0043】

浄水池７０には、水道水質計器セット８０が備えられており、水道水質計器セット８０は、水道水として放流されるろ過処理水Ｗの水質として、濁・色度、残塩濃度、ｐＨ、水温等を測定するための濁・色度センサ８０ａ、残塩濃度センサ８０ｂ、ｐＨセンサ８０ｃ、および水温センサ８０ｄ等を含んでいる。

【0044】

（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

【0045】

図１に示すように、水処理システム１は、原水Ａ中の臭気物質および溶解性有機物を粉末活性炭により除去する吸着処理と、原水Ａ中の濁質を凝集剤により凝集沈澱させる凝集沈澱処理とを順次行う水処理装置２を含む水処理施設３に適用され、構成要素として、処理水質目標設定部１００、活性炭注入率算出部２００、および凝集剤注入率算出部３００を備えている。

【0046】

活性炭注入率算出部２００、および凝集剤注入率算出部３００は、これら機能を実現するプログラムを、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませることによって実現する。

【0047】

なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読取可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読取可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するものや、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものを含むことができる。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるものであってもよい。

【0048】

このような凝集剤注入率算出部３００は、水質計器セット１０およびｐＨ測定器１４からの測定データを受信し、受信した測定データを使って、吸着処理前の原水Ａの水質に基づき、凝集沈澱処理において原水Ａに注入する凝集剤Ｐの注入率である凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlを算出する。そして、算出結果である凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlを、活性炭注入率算出部２００および凝集剤注入装置３１へ出力する。

【0049】

一方、活性炭注入率算出部２００は、処理水質目標設定部１００からの設定データ、臭気センサ１１、溶解性有機物指標計器セット１２からの測定データ、および凝集剤注入率算出部３００からの算出結果を受信し、受信したこれらデータを使って、吸着処理前の原水Ａ中の臭気物質濃度Ｃ_Ｒと、吸着処理前の原水Ａの紫外線吸光度ＵＶ_Ｒ、蛍光強度ＦＬ_Ｒ、および溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒのうちの少なくとも何れかと、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌとに基づき、吸着処理のために原水Ａに注入する粉末活性炭Ｃの注入率である粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒを算出し、粉末活性炭注入装置２１に出力する。

【0050】

このために、活性炭注入率算出部２００は、図２に例示するような構成を有する。

【0051】

図２は、第１の実施形態の水処理システムにおける活性炭注入率算出部の構成例を示すブロック図である。

【0052】

活性炭注入率算出部２００は、データ受信部２００ａ、データ処理部２００ｂ、有機物対応活性炭注入率算出部２０３、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４、臭気対応活性炭注入率算出部２０７、および活性炭注入率決定部２０９を有する。

【0053】

データ受信部２００ａは、臭気センサ１１、溶解性有機物指標計器セット１２からの測定データ、処理水質目標設定部１００によって設定された設定データ（例えば、目標臭気強度、目標溶解性有機体炭素濃度、紫外線吸光度等）、および凝集剤注入率算出部３００からの算出結果（凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌ）を受信する。

【0054】

データ処理部２００ｂは、データ受信部２００ａによって受信されたこれらデータをデータ受信部２００ａから受け取り、格納するとともに、格納したデータを使って、必要な演算等のデータ処理を行い、この結果も格納する。このようにしてデータ処理部２００ｂに格納されたデータは、有機物対応活性炭注入率算出部２０３、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４、臭気対応活性炭注入率算出部２０７、および活性炭注入率決定部２０９による使用が可能となる。

【0055】

また、データ処理部２００ｂへは、有機物対応活性炭注入率算出部２０３、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４、および臭気対応活性炭注入率算出部２０７によって演算された結果も送られる。これによって、有機物対応活性炭注入率算出部２０３、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４、および臭気対応活性炭注入率算出部２０７によって演算された結果は、有機物対応活性炭注入率算出部２０３、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４、臭気対応活性炭注入率算出部２０７、および活性炭注入率決定部２０９によって共有される。

【0056】

併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４は、データ処理部２００ｂに格納されたデータを使って、粉末活性炭処理と凝集処理とを連続して実施する併用処理後の臭気物質濃度残存率ＲＣｃａｒ／ｐａｃlを算出する。算出結果は、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４からデータ処理部２００ｂへ送られ、データ処理部２００ｂに格納される。

【0057】

臭気対応活性炭注入率算出部２０７は、データ処理部２００ｂに格納されたデータを使って、凝集沈澱処理における原水Ａに対する目標臭気物質濃度Ｃ_Ｄを、臭気物質濃度Ｃ_Ｒで除して得られる目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔに基づき、臭気物質の吸着処理のために原水Ａに注入する粉末活性炭Ｃの注入率である粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}を算出する。算出結果は、臭気対応活性炭注入率算出部２０７からデータ処理部２００ｂへ送られ、データ処理部２００ｂに格納される。

【0058】

有機物対応活性炭注入率算出部２０３は、データ処理部２００ｂに蓄積されたデータを使って、凝集沈澱処理における原水Ａに対する目標紫外線吸光度ＵＶ_Ｄを、紫外線吸光度ＵＶ_Ｒで除して得られる目標紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_Ｔに基づき、溶解性有機物の吸着処理のために原水Ａに注入する粉末活性炭Ｃの注入率である粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}を算出する。算出結果は、有機物対応活性炭注入率算出部２０３からデータ処理部２００ｂへ送られ、データ処理部２００ｂに格納される。

【0059】

活性炭注入率決定部２０９は、データ処理部２００ｂに蓄積された粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}と、粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}とのうち、値が大きい方を、吸着処理のための粉末活性炭注入率として決定する。そして、決定した粉末活性炭注入率を、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒとして、粉末活性炭注入装置２１へ出力する。

【0060】

次に、以上のように構成した本発明の第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの動作例について説明する。

【0061】

図３は、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる処理の流れを示す図である。

【0062】

はじめに、処理水質目標設定部１００において、処理後のろ過処理水Ｗの目標値として、目標臭気物質濃度Ｃ_Ｄ、目標紫外線吸光度ＵＶ_Ｄ、目標濁度Ｔｕ_Ｄ、目標残留塩素濃度ＲＣｌ_Ｄ、目標水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｄ等が設定される（Ｓ１００）。設定されたこれらデータは、活性炭注入率算出部２００へ送信され、データ受信部２００ａによって受信され、データ処理部２００ｂに格納される。

【0063】

データ処理部２００ｂでは、目標臭気物質濃度ＣＤと、臭気センサ１１で測定された原水中の臭気物質濃度Ｃ_Ｒから、下記（１）式に従って目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔが算出される（Ｓ２０１）。

【0064】

ＲＣ_Ｔ＝Ｃ_Ｄ／Ｃ_Ｒ・・・（１）
データ処理部２００ｂではまた、目標紫外線吸光度ＵＶＤと、紫外線吸光度計１２ａで測定された原水の紫外線吸光度ＵＶ_Ｒから、下記（２）式に従って目標紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_Ｔが算出される（Ｓ２０１）。

【0065】

ＲＵＶ_Ｔ＝ＵＶ_Ｄ／ＵＶ_Ｒ・・・（２）
並行して、凝集剤注入率算出部３００では、目標濁度Ｔｕ_Ｄと、水質計器セット１０の濁度計１０ａ、アルカリ度計１０ｂ、水温計１０ｃ、およびｐＨ計１０ｄにより測定された、原水濁度Ｔｕ_Ｒ、原水アルカリ度Ａｌｋ_Ｒ、水温Ｔ_Ｒ、および水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｒと、凝集剤混和池３０に設置されたｐＨ測定器１４により測定された混和池水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｆと用いて、下記（３）式に従って、目標濁度ＴＵ_Ｄを達成するための凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlが算出される（Ｓ３００）。

【0066】

Ｉ_ｐａｃl＝ｆ（Ｔｕ_Ｄ，Ｔｕ_Ｒ，Ａｌｋ_Ｒ，Ｔ_Ｒ，ｐＨ_Ｒ，ｐＨ_Ｆ） ・・・（３）
ここで、粉末活性炭処理と凝集処理を併用した場合の紫外線吸光度ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}を、粉末活性炭処理後紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｃａｒ、凝集処理後紫外線残存率ＲＵＶ_ｐａｃl、および併用処理係数Ｆ_ＤＯＭを用いて、下記（４）式の通り定義する。

【0067】

ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}＝Ｆ_ＤＯＭ×ＲＵＶ_ｃａｒ×ＲＵＶ_ｐａｃl・・・（４）
図４は、凝集処理による凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌと紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｐａｃｌとの関係の一例を示す図である。

【0068】

図４は発明者らが、溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒ＝２．５（ｍｇ／Ｌ）、混和水ｐＨ_Ｆ＝６．５に調整した原水に凝集剤Ｐを添加後、回転数１５０（ｒｐｍ）で１０分間急速撹拌した後、回転数８０（ｒｐｍ）で６０分緩速撹拌処理した試験の結果であり、縦軸の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｐａｃlは、処理後紫外線吸光度ＵＶ_ｐａｃlを原水紫外線吸光度ＵＶ_Ｒで除した値（すなわち、ＲＵＶ_ｐａｃl＝ＵＶ_ｐａｃｌ／ＵＶ_Ｒ）を示している。この試験では、溶解性有機物としてフミン酸とフルボ酸との混合割合を調整して添加した。

【0069】

図４は、フミン酸１００％、フミン酸５０％／フルボ酸５０％混合、およびフルボ酸１００％の３つの場合を示しており、フルボ酸混合割合により凝集処理による溶解性有機物除去性能が影響を受けることが分かる。

【0070】

したがって、凝集処理後の紫外線吸光度ＲＵＶ_ｐａｃlは、凝集剤注入率算出部３００において、図４の関係を用いて、下記（５）式および（６）式に従って算出される（Ｓ３０１）。

【0071】

ＲＵＶ_ｐａｃl＝α×Ｉ_ｐａｃl＋β・・・（５）
β＝ｆ（ｐＨ_Ｆ，ＵＶ_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，ＦＬ_Ｒ）・・・（６）
したがって、凝集処理後の紫外線吸光度ＲＵＶ_ｐａｃlは、以下のような関数として表現される。

【0072】

ＲＵＶ_ｐａｃl＝ｆ（Ｉ_ｐａｃl，ｐＨ_Ｆ，ＵＶ_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，ＦＬ_Ｒ）・・・（６ａ）
ここで、Ｉ_ｐａｃlは、凝集剤注入率（ｍｇ／Ｌ）、αは、注入率定数（－）、βは、図４のＩ_ｐａｃl＝０（ｍｇ／Ｌ）に対応する切片であり、混和池水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｆと、原水の波長２６０（ｎｍ）の紫外線吸光度（ａｂｓ／ｃｍ）であるＥ２６０_Ｒと、溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒ（ｍｇ／Ｌ）と原水の蛍光強度ＦＬ_Ｒとして、励起波長に対する蛍光波長の蛍光強度を用いて算出される。励起波長および蛍光波長としては、３００（ｎｍ）乃至３５０（ｎｍ）、および波長４００（ｎｍ）乃至４５０（ｎｍ）が好ましく、本実施形態では、特に、励起波長３４５（ｎｍ）および蛍光波長４２５（ｎｍ）とする。

【0073】

ところで、前述した（４）式において示される併用処理係数Ｆ_ＤＯＭは、粉末活性炭処理と凝集処理との併用処理効果を示す係数である。

【0074】

図５は、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlと併用処理係数Ｆ_ＤＯＭとの関係を示す図である。

【0075】

図５に示す結果は、発明者らによる試験により得られた結果である。この試験は、粉末活性炭処理を、回転数１５０（ｒｐｍ）で、６０分急速撹拌後、ｐＨを所定の値に調整し、凝集剤Ｐを添加して回転数１５０（ｒｐｍ）で１０分間急速撹拌し、回転数８０（ｒｐｍ）で６０分緩速撹拌処理したものである。

【0076】

図示するように、併用処理係数Ｆ_ＤＯＭは、添加する有機物のフミン酸とフルボ酸の混合割合により大きく変化し、フミン酸が多い場合は、併用処理の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が、粉末活性炭単独処理後の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｃａｒと、凝集剤単独処理後の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｐａｃlとを掛け合わせた値（ＲＵＶ_ｃａｒ×ＲＵＶ_ｐａｃl）よりも小さく（Ｆ_ＤＯＭ＜１）なる併用促進効果があり、フルボ酸の割合が多くなると、併用処理の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が、（ＲＵＶ_ｃａｒ×ＲＵＶ_ｐａｃl）よりも大きく（ＦＤＯＭ≧１）なり、併用阻害効果となることが分かった。

【0077】

ここで、図５において、フミン酸とフルボ酸の混合割合毎に併用処理係数Ｆ_ＤＯＭと凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの関係を下記（７）式で近似すると、混合割合毎の異なる係数ｆと指数ｎが求められる。

【0078】

Ｆ_ＤＯＭ＝ｆ×Ｉ_ｐａｃｌ ^ｎ・・・（７）
そこで、原水Ａ中の溶解性有機物におけるフミン酸とフルボ酸の混合割合に近い指標として下記（８）式で定義される比吸光度ＳＵＶＡと、係数ｆとの関係を調べた結果、図６に示すような関係が得られる（Ｓ２０２）。

【0079】

図６は、原水中の比吸光度ＳＵＶＡと係数ｆとの関係を示す図である。

【0080】

ＳＵＶＡ＝Ｅ２６０_ｇ／ＤＯＣ_Ｒ （ａｂｓ・Ｌ／ｍ・ｍｇ）・・・（８）
ここで、Ｅ２６０Ｒは原水Ａの波長２６０（ｎｍ）における紫外線吸光度（ａｂｓ／ｍ）であり、ＤＯＣＲは原水Ａの溶解性有機体炭素濃度（ｍｇ／Ｌ）である。

【0081】

有機物対応活性炭注入率算出部２０３では、上記（３）式から（８）式の関係を用いて、次の手順で溶解性有機物質対応の粉末活性炭注入率Ｉｃａｒ－ＵＶが算出される（Ｓ２０３）。

【0082】

有機物対応活性炭注入率算出部２０３では、粉末活性炭注入率Ｉｃａｒ－ＵＶを算出するために、はじめに、目標紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_Ｔが、粉末活性炭と凝集剤の併用処理後ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}とされ、下記（９）式および（１０）式を用いて、粉末活性炭処理工程後の紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_ｃａｒが算出される。

【0083】

ＲＵＶ_Ｔ＝ＲＵＶ_{ｃａｒ／ｐａｃl}＝Ｆ_ＤＯＭ×ＲＵＶ_ｃａｒ×ＲＵＶ_ｐａｃl・・・（９）
ＲＵＶ_ｃａｒ＝ＲＵＶ_Ｔ（Ｆ_ＤＯＭ×ＲＵＶ_ｐａｃl）・・・（１０）
次に、下記（１１）式に示す等温吸着式の関係を用いて、溶解性有機物質対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}が算出される。

【0084】

Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}＝ｆ（Ｋ_ＵＶ，ＲＵＶ_ｃａｒ，Ｅ２６０_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ）・・・（１１）
ここで、Ｋ_ＵＶは粉末活性炭の性能と、吸着対象物質の性質とによって決まる吸着定数であり、あらかじめ調べられた上で設定される。

【0085】

このようにして、有機物対応活性炭注入率算出部２０３では、原水の紫外線吸光度ＵＶＲをＵＶＤまで低減するために必要な溶解性有機物質対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}が算出される。

【0086】

次に、上記（１１）式で算出された溶解性有機物質対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}を、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒとした場合の臭気物質除去効果が推定される。

【0087】

図７は、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒと粉末活性炭処理後臭気物質濃度残存率ＲＣ_ｃａｒとの関係を示す図である。

【0088】

図８は、粉末活性炭と凝集剤の併用処理における凝集剤注入率Ｉｐａｃ_lと臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}との関係を示す図である。

【0089】

図７および図８は何れも発明者らによる試験によって得られた結果であり、図７は、臭気物質の粉末活性炭Ｃの単独処理による除去特性に関してなされた試験結果であり、図８は、臭気物質の粉末活性炭Ｃと凝集剤Ｐとの併用処理による除去特性に関してなされた試験結果である。

【0090】

試験は臭気物質として水道原水でカビ臭物質として知られる２－メチルイソボルネオールを用い、さらに、共存有機物としてフミン酸とフルボ酸を混合添加した原水に対してなされ、図７は、粉末活性炭処理を回転数１５０（ｒｐｍ）で６０分急速撹拌後の臭気物質濃度残存率ＲＣ_ｃａｒと粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒの関係を示し、図８は、粉末活性炭処理を回転数１５０（ｒｐｍ）で６０分急速撹拌後、ｐＨを所定の値に調整し、凝集剤Ｐを添加して回転数１５０（ｒｐｍ）で１０分間急速撹拌、回転数８０（ｒｐｍ）で６０分緩速撹拌処理後の、臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}と凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの関係とを示している。

【0091】

図８では、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃl＝０（ｍｇ／Ｌ）のｙ軸上には、凝集処理前の粉末活性炭処理後の臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}が示されているが、粉末活性炭処理後の臭気物質濃度残存率ＲＣ_ｃａｒに対して、凝集処理後の臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が大きくなる結果となった。これは、粉末活性炭処理で一旦吸着された臭気物質が、その後の凝集処理工程で放出されることを示唆しており、共存する有機物質の構成でフルボ酸の割合が多い程、放出割合が大きくなっている。

【0092】

以上の結果に基づき、併用処理後臭気物質濃度残存率推定部２０４では、粉末活性炭処理と凝集処理とを連続して実施する併用処理後の臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}が、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒ（ｍｇ／Ｌ）、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃl（ｍｇ／Ｌ）、共存する有機物の指標である原水の波長２６０（ｎｍ）における紫外線吸光度Ｅ２６０_Ｒ（ａｂｓ／ｃｍ）、原水の溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒ（ｍｇ／Ｌ）、フルボ酸を検知するために、励起波長３４５（ｎｍ）によって発光する４２５（ｎｍ）の蛍光強度ＦＬ_Ｒ、および混和池水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｆを用いて推定される（Ｓ２０４）。下記（１２）式を参照されたい。

【0093】

ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}＝ｆ（Ｉ_ｃａｒ，Ｉ_ｐａｃl，Ｅ２６０_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，ＦＬ_Ｒ，ｐＨ_Ｆ）・・・（１２）
次に、図３に戻って示すように、データ処理部２００ｂでは、ステップＳ２０４で推定された臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}と、ステップＳ２０１で算出された目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔとが比較される（Ｓ２０５）。

【0094】

ステップＳ２０５における比較の結果、臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}が目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔ以下の場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、データ処理部２００ｂによって、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒは、下記（１３）式のように、ステップＳ２０３で求められた溶解性有機物除去に必要な粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}とされる（Ｓ２０６）。

【0095】

Ｉ_ｃａｒ＝Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ} （ｍｇ／Ｌ）・・・（１３）
一方、ステップＳ２０５における比較の結果、臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が、目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔよりも値が大きい場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、臭気対応活性炭注入率算出部２０７によって、下記（１３ａ）式のＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}にＲＣ_Ｔが代入されて、逆算によって、臭気物質除去に必要な粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－Ｄ}が算出される（Ｓ２０７）。

【0096】

Ｉ_{ｃａｒ－Ｄ}＝ｆ（ＲＣ_Ｔ，ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}，ＵＶ_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，Ｉ_ｐａｃl） ・・・（１３ａ）
そして、データ処理部２００ｂによって、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒは、ステップＳ２０７で求められた、臭気物質除去に必要な粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ－Ｄ}とされる（Ｓ２０８）。

【0097】

次に、活性炭注入率決定部２０９では、臭気物質除去に必要な粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}と、溶解性有機物除去に必要な粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}とのうち、値が大きい方が、吸着処理のための粉末活性炭注入率として決定され（Ｓ２０９）、決定された粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒで、粉末活性炭注入装置２１が制御される。

【0098】

なお、上記の説明では、溶解性有機物質の代表指標として、２６０（ｎｍ）における紫外線吸光度Ｅ２６０の残存率ＲＵＶが用いられている。しかしながら、算出式において溶解性有機体炭素濃度や、励起波長３４５（ｎｍ）に対する蛍光波長４２５（ｎｍ）の蛍光強度が用いられているので、２６０（ｎｍ）における紫外線吸光度Ｅ２６０の残存率ＲＵＶは、原水の変動や異なる水源に対しても、溶解性有機物質の代表指標として汎用的に適用することができる。

【0099】

また、上記の説明では、臭気物質として２－メチルイソボルネオールが用いられた図７および図８の試験結果に基づいて算出式が導出されているが、他の臭気に対しても、臭気センサ出力と物質濃度との関係を予め把握し、２－メチルイソボルネオールに対する変換係数を用いることで同様に対応することができる。

【0100】

さらに、上記の説明では、原水の溶解性有機物質が、紫外線吸光度計１２ａ、蛍光強度計１２ｂ、および溶解性有機体炭素濃度（ＤＯＣ）計１２ｃの３種の計器で監視されている例について記載されているが、溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒおよび蛍光強度ＦＬ_Ｒは、下記（１４）式および（１５）式に示すように、紫外線吸光度Ｅ２６０_Ｒの一次関数として表現される。このため、単一の原水系で原水中の有機物構成の変動が少ない場合には、１つの代表計器である紫外線吸光度計を用いることによって、得られた紫外線吸光度Ｅ２６０_Ｒから、下記（１４）式および（１５）式に示す換算式に従って、原水有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒおよび原水蛍光強度ＦＬ_Ｒを求めることによって、１つの代表計器で、他の指標の値を得ることもできる。

【0101】

ＤＯＣ_Ｒ＝ａ×ＵＶ_Ｒ＋ｂ・・・（１４）
ＦＬ_Ｒ＝ｃ×ＵＶ_Ｒ＋ｄ ・・・（１５）
ここで、
ＤＯＣ_Ｒ：原水有機体炭素濃度（ｍｇ／Ｌ）、
ＦＬ_Ｒ：原水蛍光強度（－）、
ＵＶ_Ｒ：原水紫外線吸光度（ａｂｓ／ｃｍ）、
ａ：紫外線吸光度、溶解性有機体炭素濃度変換係数、
ｂ：紫外線吸光度、溶解性有機体炭素濃度変換定数、
ｃ：紫外線吸光度、蛍光強度変換係数、
ｄ：紫外線吸光度、蛍光強度変換定数、
である。

【0102】

また、上述したように、粉末活性炭Ｃに吸着した溶解性有機物および臭気物質を、凝集剤Ｐによって粉末活性炭Ｃを捉えることで除去する場合、粉末活性炭Ｃの残存状態の評価指標として、波長２６０ｎｍにおける紫外線吸光度Ｅ２６０を用いることで、適切かつ高精度の評価を実施できることができる。つまり、紫外線吸光度Ｅ２６０を用いて粉末活性炭Ｃの状態を評価した上で、粉末活性炭注入率を求めることで、原水の水質変動に追随した高精度の粉末活性炭注入率の決定、および溶解性有機物と臭気物質の除去が実現される。また結果的に、粉末活性炭の注入不足によるろ過水の溶解性有機物濃度および臭気物質の目標超過や、過剰注入による薬品費の無駄も防止される。

【0103】

上述したように、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システム１は、粉炭活性炭Ｃと凝集剤Ｐとの併用によって溶解性有機物と臭気物質との両方を除去する場合、原水中臭気物質濃度Ｃ_Ｒに対する、処理後臭気物質濃度Ｃ_Ｄの比（＝Ｃ_Ｄ／Ｃ_Ｒ）である目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔと、原水紫外線吸光度ＵＶ_Ｒに対する、処理後紫外線吸光度ＵＶ_Ｄの比（＝ＵＶ_Ｄ／ＵＶ_Ｒ）である目標紫外線吸光度残存率ＲＵＶ_Ｔとを算出する（Ｓ２０１）。

【0104】

並行して、目標濁度Ｔｕ_Ｄ、原水濁度Ｔｕ_Ｒ、原水アルカリ度Ａｌｋ_Ｒ、水温Ｔ_Ｒ、水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｒ、および混和池水素イオン濃度指数ｐＨ_Ｆに基づいて、前述した（３）式に従って、目標濁度ＴＵ_Ｄを達成するための凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃｌを算出する（Ｓ３００）。

【0105】

その後、前述した（３）式から（１０）式の関係、および、前述した（１１）式に示す等温吸着式ｆから、溶解性有機物対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}を算出する（Ｓ２０３）。

【0106】

次に、溶解性有機物対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}を、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒとし、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃl、紫外線吸光度Ｅ２６０Ｒ、溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒ、蛍光強度ＦＬ_Ｒ、および混和槽ｐＨ_Ｆに基づいて、前述した（１２）式に従って、粉末活性炭と凝集剤による併用処理後臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}を算出する（Ｓ２０４）。

【0107】

そして、併用処理後臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の値が、目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔの値以下の場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）は、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒの値を、溶解性有機物対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}に設定する（Ｓ２０６）。

【0108】

一方、併用処理後臭気物質濃度残存率ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が、目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔよりも値が大きい場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）は、前述した（１３ａ）式に従って臭気物質対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}を算出し（Ｓ２０７）、粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒの値を、臭気物質対応の粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}に設定する（Ｓ２０８）。

【0109】

そして、粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―Ｄ}と、粉末活性炭注入率Ｉ_{ｃａｒ―ＵＶ}とのうち、値が大きい方を、吸着処理のための粉末活性炭注入率として決定し（Ｓ２０９）、決定した粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒで、粉末活性炭注入装置２１を制御することができる。

【0110】

このように、第１の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによれば、溶解性有機物除去と臭気物質除去に対する粉末活性炭Ｃと凝集剤Ｐの併用効果を考慮した粉末活性炭注入を行うことで、処理水の水質の変化に応じて、粉末活性炭Ｃの注入率Ｉ_ｃａｒが最適値になるように制御することができる。

【0111】

これによって、無駄な粉末活性炭Ｃの注入が抑制されるので、従来まで注入を必要とされてきた粉末活性炭Ｃの量の大幅な削減を図りながら、かつ、粉末活性炭Ｃの注入不足によるろ過水の溶解性有機物濃度および臭気物質の目標超過や、過剰注入による薬品費の無駄も回避することによって、経済性に優れた水処理を実現することが可能となる。

【0112】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムについて説明する。

【0113】

本実施形態では、第１の実施形態と同一部位については、同一符号を用いることによって、重複説明を避ける。

【0114】

図９は、第２の実施形態の水処理システムにおける凝集剤注入率算出部の構成例を示すブロック図である。

【0115】

凝集剤注入率算出部３００は、データ受信部３００ａ、データ処理部３００ｂ、臭気物質濃度残存率推定部３０２、凝集剤注入率算出部３０４、および凝集剤注入率決定部３０６を有する。

【0116】

データ受信部３００ａは、水質計器セット１０、臭気センサ１１からの測定データ、およびｐＨ測定器１４からの測定データを受信する。

【0117】

データ処理部３００ｂは、データ受信部３００ａによって受信されたこれらデータをデータ受信部３００ａから受け取るとともに、受け取ったデータを使って、必要な演算等のデータ処理を行い、この結果も格納する。このようにしてデータ処理部３００ｂに格納されたデータ（データ受信部３００ａからのデータと、データ処理部３００ｂでなされたデータ処理の結果）は、臭気物質濃度残存率推定部３０２、凝集剤注入率算出部３０４、および凝集剤注入率決定部３０６による使用が可能となる。

【0118】

また、データ処理部３００ｂへは、臭気物質濃度残存率推定部３０２、凝集剤注入率算出部３０４、および凝集剤注入率決定部３０６によって演算された結果も送られる。これによって、臭気物質濃度残存率推定部３０２、凝集剤注入率算出部３０４、および凝集剤注入率決定部３０６によって演算された結果は、臭気物質濃度残存率推定部３０２、凝集剤注入率算出部３０４、および凝集剤注入率決定部３０６によって共有される。

【0119】

臭気物質濃度残存率推定部３０２は、凝集沈澱処理における原水に対する目標臭気物質濃度Ｃ_Ｄを、臭気物質濃度Ｃ_Ｒで除して得られる目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔ（＝Ｃ_Ｄ／Ｃ_Ｒ）に基づき算出される、溶解性有機物の吸着処理のために原水に注入する粉末活性炭Ｃの注入率である粉末活性炭注入率Ｉ_ｃａｒと、紫外線吸光度Ｅ２６０_Ｒを、溶解性有機体炭素濃度ＤＯＣ_Ｒで除して得られる比吸光度ＳＵＶＡ（＝Ｅ２６０_Ｒ／ＤＯＣ_Ｒ）と、前述した（３）式に従って得られた凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlとを用いて、前述した（１２）式に従って、粉末活性炭と凝集剤とが併用処理された後の、原水Ａ中の臭気物質濃度残存率推定値ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}を算出する。

【0120】

凝集剤注入率算出部３０４は、臭気物質濃度残存率推定値ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}の方が、目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔよりも値が大きい場合、予め設定された、併用処理による臭気物質濃度残存率特性予測式（Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}＝ｆ（ＲＣ_Ｔ，ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}，ＵＶ_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}））を用いて、臭気物質濃度残存率推定値ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}を、目標臭気物質濃度残存率ＲＣ_Ｔと一致させるのに必要な凝集剤注入率である凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}を算出する。

【0121】

凝集剤注入率決定部３０６は、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの値が、凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の値以上である場合（Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}≦Ｉ_ｐａｃl）、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの値を、凝集沈澱における凝集剤注入率とし、逆に、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlよりも、凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の方が、値が大きい場合（Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}＞Ｉ_ｐａｃl）、凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の値を、凝集沈澱における凝集剤注入率とする。

【0122】

次に、以上のように構成した第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムの動作例について説明する。

【0123】

図１０は、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによる処理の流れを示す図である。

【0124】

本実施形態における処理の流れは、第１の実施形態と、溶解性有機物対応粉末活性炭注入率で臭気物質除去が不十分な場合の対応が異なるが、それ以外は同じであるので、図１０では、図３と同一の処理部位には、同じステップ番号を付している。

【0125】

したがって、以下では、図３と異なる点について説明する。

【0126】

本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ステップＳ２０３において算出された溶解性有機物質対応の粉末活性炭注入率Ｉｃａｒ－ＵＶで、粉末活性炭注入装置２１が制御される。

【0127】

また、本実施形態では、臭気物質濃度残存率推定部３０２において、粉末活性炭Ｃと凝集剤Ｐとが併用処理された後の、原水Ａ中の臭気物質濃度残存率推定値ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}が算出される（Ｓ２０４ａ）。算出方法の詳細は、ステップＳ２０４で説明した通りである。

【0128】

また、本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ステップＳ２０５においてＲＣｃａｒ／ｐａｃ_lがＲＣＴ以下の場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３００で算出された凝集剤注入率Ｉｐａｃ_lで、凝集剤注入装置３１が制御される（Ｓ２１８：Ｙｅｓ、Ｓ２１９）。

【0129】

一方、ステップＳ２０５において、ＲＣｃａｒ／ｐａｃ_lが、ＲＣＴよりも値が大きい場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、凝集剤注入率算出部３０４によって、図８の凝集剤注入率Ｉｐａｃ_lと併用処理後臭気物質濃度残存率ＲＣｃａｒ／ｐａｃ_lの関係に従い、併用処理による臭気物質濃度残存率特性予測式（Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}＝ｆ（ＲＣ_Ｔ，ＲＣ_{ｃａｒ／ｐａｃl}，ＵＶ_Ｒ，ＤＯＣ_Ｒ，Ｉ_{ｃａｒ－ＵＶ}））を用いて、ＲＣｃａｒ／ｐａｃ_lが目標臭気物質濃度残存率ＲＣＴと一致する臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉｐａｃ_l－Ｄが算出される（Ｓ２１７）。算出された臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉｐａｃ_l－Ｄは、データ処理部３００ｂへ送られ、データ処理部３００ｂで保持される。また、データ処理部３００ｂには、ステップＳ３００で算出された凝集剤注入率Ｉｐａｃ_lも保持されている。

【0130】

ステップＳ２１７の後、ステップＳ２１８では、データ処理部３００ｂに保持されている臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉｐａｃ_l－Ｄの値と、凝集剤注入率Ｉｐａｃ_lの値とが、凝集剤注入率決定部３０６によって比較される。そして、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの値が、臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の値以上である場合（Ｓ２１８：Ｙｅｓ）、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの値が、凝集沈澱における凝集剤注入率とされ、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlの値によって凝集剤注入装置３１が制御される（Ｓ２１９）。一方、凝集剤注入率Ｉ_ｐａｃlよりも、臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の方が、値が大きい場合（Ｓ２１８：Ｎｏ）、臭気物質対応の凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の値が凝集沈澱における凝集剤注入率とされ、凝集剤注入率Ｉ_{ｐａｃl－Ｄ}の値によって凝集剤注入装置３１が制御される（Ｓ２２０）。

【0131】

上述したように、第２の実施形態の水処理方法が適用された水処理システムによれば、溶解性有機物対応の粉末活性炭注入率Ｉｃａｒ－ＵＶでは臭気物質の除去が不十分な場合、単価の高い粉末活性炭Ｃの注入率を増加させず、比較的安価な凝集剤Ｐの注入率を増加することで臭気物質濃度残存率を低減することができるため、過度な薬品費の上昇を抑えることが可能となる。また、粉末活性炭Ｃの注入率を最低限にできるので、汚泥の発生量を減らし、その処分コストの増加も抑制することが可能となる。

【0132】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0133】

１・・水処理システム、２・・水処理装置、３・・水処理施設、１０・・水質計器セット、１０ａ・・濁度計、１０ｂ・・アルカリ度計、１０ｃ・・水温計、１０ｄ・・ｐＨ計、１１・・臭気センサ、１２・・溶解性有機物指標計器セット、１２ａ・・紫外線吸光度計、１２ｂ・・蛍光強度計、１２ｃ・・溶解性有機体炭素濃度（ＤＯＣ）計、１３・・流量計、１４・・ｐＨ測定器、１５・・ろ過水紫外線透過率計、２０・・着水井、２１・・粉末活性炭注入装置、２２・・次亜塩素酸ナトリウム注入装置、２３・・酸化剤注入装置、３０・・凝集剤混和池、３１・・凝集剤注入装置、３２・・撹拌機、４０・・フロック形成池、４０ａ・・撹拌池、４０ｂ・・撹拌池、５０・・沈澱池、６０・・ろ過池、６０ａ・・ろ過層、６１・・アルカリ剤注入装置、７０・・浄水池、７１・・次亜塩素酸ナトリウム注入装置、７２・・アルカリ剤注入装置、８０・・水道水質計器セット、８０ａ・・濁・色度センサ、８０ｂ・・残塩濃度センサ、８０ｃ・・ｐＨセンサ、８０ｄ・・水温センサ、９１・・配管、９２・・配管、１００・・処理水質目標設定部、２００、２００Ａ・・活性炭注入率算出部、２００ａ・・データ受信部、２００ｂ・・データ処理部、２０３・・有機物対応活性炭注入率算出部、２０４・・併用処理後臭気物質濃度残存率推定部、２０４ａ・・臭気物質濃度残存率推定部、２０７・・臭気対応活性炭注入率算出部、２０９・・活性炭注入率決定部、２３０・・臭気物質濃度残存率算出部、２３０・・臭気物質濃度残存率算出部、２４０・・臭気物質濃度残存率更新部、３００・・凝集剤注入率算出部、３００ａ・・データ受信部、３００ｂ・・データ処理部、３０２・・臭気物質濃度残存率推定部、３０４・・凝集剤注入率算出部、３０６・・凝集剤注入率決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】