Transcript 資料4
４時限目 第2章 機械･電気･計装設備の役割と維持管理 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 機械設備の役割と維持管理 ポンプ ポンプ用電動機 バルブ類 水処理機械 薬品注入設備 紫外線処理設備 オゾン処理設備 活性炭吸着設備 排水処理設備 2.2 機械設備の役割と維持管理 2.2.1 ポンプ ポンプの分類 分類 用途 取水･送水･加圧設備 ターボ形 遠心ポンプ ディフューザ式・渦巻式 斜流ポンプ ディフューザ式・渦巻式 軸流ポンプ ディフューザ式 往復動ポンプ ピストンポンプ 次亜塩素注入設備 プランジャポンプ 自家発電設備 ダイヤフラムポンプ 薬品注入設備 歯車ポンプ 自家発電設備 ねじポンプ 汚泥圧入用 容量形 回転ポンプ 特殊形 その他 渦流ポンプ、気泡ポンプ、水中ポンプ等 ターボ型ポンプの分類 分類 適用 揚程 （高さ） 遠心ポンプ ディフューザ式・渦巻式 20～200m 口径 （水量） 20～2000mm 斜流ポンプ ディフューザ式・渦巻式 5～60m 150～5000mm 軸流ポンプ ディフューザ式 1～30m 300～6000mm 遠心ポンプ 斜流ポンプ 軸流ポンプ ポンプの揚程 動水勾配 線 WL2 第二配水池 全揚程 Hｔ ｈ吐 Ｈａ 吐出管 WL1 ｈ吸 第一配水池 吸込管 P GL ポンプ所 Ｈt（全揚程） ＝Ｈa（実揚程）＋ｈ吸 （吸込管損失）＋ｈ吐（吐出管損失） Hｔ ポンプの性能曲線 仕様点 H：揚程 Ｑ－Ｈカーブ外側 当該ポンプでは不可能 ポンプのＱ－Ｈカーブ 仕様点 Ｑ－Ｈカーブ線上 当該ポンプが最適 全揚程 仕様点 Ｑ－Ｈカーブ内側 当該ポンプでも可能 吐出量 Q：水量 ポンプの構造 ポンプの部品 羽根車（インペラ） 主軸 軸継手（カップリング） ｸﾞﾗﾝﾄﾞﾊﾟｯｷﾝを 主軸に巻きつける 主軸 主軸 軸受（ベアリング等） 軸封（ｸﾞﾗﾝﾄﾞﾊﾟｯｷﾝ等） 2.2.2 電動機 電動機 ②固定子 ポンプ ③外被 ②固定子 ③外被 ①回転子 ①回転子 断面のイメージ 電動機の分類 鉄心 導体 鉄心 スリップリング 軸 軸 巻線 かご形回転子 巻線形回転子 防滴保護形 全閉外扇形 ポンプ電動機の出力 揚程 ポンプのQ－Hカーブ 全揚程Ｈ 仕様点 吐出量Ｑ 水量 Ｐ＝0.163γＱＨ Ｑ：吐出量（ｍ3/min） Ｈ：全揚程（ｍ） γ(ｶﾞﾝﾏ)：液体密度:水の場合は１ Ｐ：水動力（kW） ※電動機出力は水動力にポンプ効率、余裕率を加味して決定 起動方式の分類 かご形 直入 スターデルタ 巻線形 リアクトル 出力 小 コンドルファ 大 吐出量と水圧・電力の関係 Ｈ：水圧 損失曲線Ａ ① 損失曲線Ｂ ② ③ ④ 損失曲線Ｃ 運転状況 Ｑ－Ｈカーブ P：電力 Ｑ－Pカーブ ② ① ０ ③ ④ 水量 軸動力 無送水 極小 ② 吐出弁 絞り運転 少 小 ③ 通常運転 通常 通常 多 過負荷 の可能性 ① 吐出弁 全閉 ④ 管路損失が 極小の場合 Ｑ：吐出量 2.2.3 バルブ類 仕切弁（遮断） ソフトシール形仕切弁の特徴 ①弁棒を回転 ②弁体中に弁棒が入りこむ ③弁体が上昇 ・弁箱底部がフラット ・弁体はゴムライニング ・内外面ともにエポキシ樹脂粉体塗装 弁棒 弁箱 従前の仕切弁 弁体 ソフトシール形仕切弁 バタフライ弁（遮断・流量調整） 全閉（遮断） ※上部から見た場合 弁体 弁棒 ボルトナット 弁体 弁体が回転→開（流れる） ゴム弁座 軸受 ゴム弁座押え 開度調整→流量調整 その他のバルブ 駆動部 弁棒 弁箱 弁棒 上室 弁体 弁体 下室 弁体 逆流時 逆流防止 自動で開閉 弁箱 逆止弁 コーン弁（流量調整） 減圧弁（水圧調整） 空気孔弁座 錘 ﾌﾛｰｾﾝｻｰ 弁棒 水圧上昇 ⇒排水 フロート 弁箱 弁箱 弁体 弁体 油圧ｼﾘﾝﾀﾞ 空気弁（排気・給気） 安全弁（水圧調整） 緊急遮断弁 2.2.4 水処理機械 凝集沈澱池の概要 撹拌設備 除塵設備 フラッシュミキサ フロキュレータ 汚泥掻寄機 ゴ ミ 取水池 着水井 混和池 フロック 形成池 沈澱池 排水処理施設へ 除塵設備 ゴミはベルトコンベアへ レーキが回転して， ゴミをかき揚げる。 ベルトコンベア （ホッパーへ） 水の流れる方向 断面のイメージ 正面のイメージ レーキ スクリーン 撹拌設備 フラッシュミキサ （混和池） フロキュレータ （フロック形成池） リンクベルト式 汚泥掻寄機 沈澱した汚泥を掻き寄せる 排泥池へ ホッパ （汚泥集めて 一定間隔で引き抜く） ミーダ式 汚泥掻寄機 掻寄板で 汚泥を集める 戻るときは掻寄板を 水面に上げて移動 掻寄板 沈澱した汚泥を掻き寄せる 2.2.5 薬品注入設備 薬品注入設備の注入方式 電磁流量計･調節弁方式 ・自然流下による注入方式 ・シンプルな構成で保守管理が容易 ・注入量の制御は流量調節弁の開度 調整により行う。 計量注入ポンプ方式 ・ポンプのストローク長やその頻度を 注入量とみなす方式 ・薬品を注入点にそのまま注入 ・液中ポンプ，ダイヤフラムポンプ， 一軸ねじ式ポンプなど 電磁流量計･調節弁方式 計量注入ポンプ方式 薬品注入設備の種類 調節弁類 薬品貯蔵槽 ・薬品貯蔵槽はタンクローリで受け入 れた薬品を備蓄するために用いる。 ・他に，万一漏洩した場合に備えるた めの防液堤，中和装置，廃液貯留槽 等がある。 ・調節弁の駆動部は流量計から信 号を受けて，インナーバルブを上下 させて弁開度を調節し，注入量を 調節 次亜塩素酸ナトリウム注入設備の配置例 小雀系補給次亜注入設備 前次亜注入設備（１系） 道志川系前次亜注入設備 PP 200L 小雀系流入管 送水流入 300L （他浄水場より） 10m3 M M 10m3 M M P 10m3 次亜貯 留槽 3×4 10m 3 10m 前次亜注入設備（２系） M M P 相模湖系前次亜注入設備 沈殿池 急速撹拌槽 M 300L M M M 沈澱池 急速攪拌槽 M M 中次亜注入設備 沈殿池 急速撹拌槽 ※1m3 ＝1,000L 3 1m 1,000L 沈澱池 急速攪拌槽 M M 後次亜注入設備 沈澱集合 処理水渠 300L 沈澱集合 処理水渠 M M ろ過水渠 ろ過水渠 薬品注入設備の維持管理 酸剤・塩素消毒剤 液体水酸化ナトリウム ･ほとんどの金属を腐食させる 強い酸化作用があり、腐食によ り配管から漏洩することがある。 カセイソーダ ･48％水溶液は10℃以下で固 化することがある。 Q&A（おいしい水の要件） おいしい水の水質要件（抜粋） 水質 項目 数 値 残留塩素 0.4 mg/L以下 水 温 最高20℃ 以下 臭気強度 3以下 説 明 ・水道水中に残留している，消毒用塩素 ・衛生上，水道水は塩素が0.1mg/L以上残留して いなければならない ・残留塩素の濃度が高すぎると，「カルキ臭」の原 因となる。 ・冷たい水は，生理的においしいと感じる。 ・水を冷やすとカルキ臭などのにおいが気になら なくなるため，水をおいしく飲むことができる。 ・水についているにおいの強さを表す。 ・カビ臭や藻臭など，水に不快なにおいが付いて いると，まずく感じる。 2.2.6 紫外線処理設備 紫外線処理設備の役割 耐塩素性病原生物であるクリプトスポリジウム やジアルジア等の不活化を目的に使用する。 紫外線処理設備 紫外線処理設備の概要 (１)紫外線処理設備の構成 ① 紫外線照射槽 ② 付帯制御盤 制御盤 紫外線照射槽 紫外線処理設備の構成 (２)紫外線照射槽の構造 水の流れ 水の流れ 紫外線照射装置 ランプスリーブ 自動洗浄機構 紫外線ランプ 洗浄用モニター 紫外線照射槽の構造例 紫外線ランプの種類 項 目 低圧紫外線ランプ 中圧紫外線ランプ 波長 単色光（253.7nm） 多色光（253.7nm含む） 点灯時の水銀蒸気圧 1～10Pa程度 4～400kPa程度 動作温度 40～200℃ 600～900℃ 電気入力 0.4～10W/cm 50～250W/cm 殺菌に有効な紫外線出力 0.15～3.5W/cm 5～30W/cm 電力から不括化に有効な 光への変換効率 20～40% 10～20% アーク長 10～150cm 5～120cm ランプ本数 多い 少ない ランプ寿命 8,000～12,000時間 4,000～8,000時間 (３)付属制御盤内機器 (４)運用上の留意点 ア）紫外線照射量 イ）対象水の水質 ウ）紫外線強度のモニタリングなど エ）臭素酸の生成への配慮 ３）維持管理上の留意点 (1)紫外線強度 (2)流量 (3)運転時間 (4)水温 2.2.7 オゾン処理設備 1）オゾン処理設備の役割 オゾン処理設備の導入目的 ①臭気の除去 ②色度の除去 ③トリハロメタン前駆物質の低減 特 徴 ①原則としてオゾン処理には粒状活性炭（生物活性炭）を後 段に設置する。 ②鉄、マンガン、有機物等を酸化するため、塩素要求量を減 少させる。 ③微生物に作用して強い不活化力を持つ。 ④水中の有機物や臭化物イオンと反応して副生成物を生成する。 ⑤設備の使用材料は高い耐食性が必要である。 2）オゾン処理設備の概要 浄水処理で多く用いられる空気原料によるオゾン処理 設備は，原料ガス装置，オゾン発生装置，接触槽，排 オゾン処理装置などで構成されている。 オゾン注入率設定 オゾナイザ制御盤 計算機制御装置 オゾン 濃度計 空 空気 気 ブロア 除湿機 オゾン発生器 N2O5 除去装置 排オゾン 処理装置 溶存オゾン 濃度計 流量計 活性炭 吸着槽 沈澱池 処理水 中間ポンプ 散気管式接触槽 オゾン処理設備機器の配置図 オゾン処理設備の構成 オゾン処理設備は，以下の設備で構成される。 ①空気源設備 ②オゾン発生設備 ③オゾン反応設備 ④排オゾン処理設備 オゾン処理設備フロー （1）原料ガス装置（空気源設備） 原料ガス装置はオゾン発生器へ安定した乾燥空気（露点-60 度以下）を連続的に供給するもので一般的には空気源ブロワ， 空気冷却装置及び加熱再生形の除湿装置を用いた方式が中･ 大容量オゾン処理に使用されている。 サイレンサ 吸着塔 冷凍機 安全弁 吸込フィルター ブロワ 空気源ブロワ 加熱再生型除湿機 （2）オゾン発生器 オゾン発生器外観 オゾン発生器内部 （3）オゾン接触槽 オゾン接触槽は，オゾンを混和・接触させる接触槽と反応を さらに進める滞留槽で構成される。接触方式には散気管方 式，下方注入方式等がある。 散気管 A-B 断面図 ン接触槽の概略図 ディフューザ方式接触槽 下方注入方式接触槽 （4）排オゾン処理装置 ①オゾン接触槽内の溶解しきれなかった，オゾンを排オゾン装置 により取り除き大気へ放出する。 ②活性炭法による装置は，活性炭を内蔵する分解塔，排風機等 で構成され，定期的に活性炭の補充又は交換を行う。 温度計 温度計 オゾン分解塔 オゾ ン分解塔 オゾン接触槽 温度計 温 度計 オゾン接触槽 ミスト除去器 ミス ト除去器 排気 排 気 マンガン触媒 ヒータ 排 気ファン 排気ファン 排気オゾン濃度計 排オゾン濃度計 オゾン接触槽 点検窓 活 性 炭 排気ﾌｧﾝ 排 オゾン処理装置 排オゾン処理装置 オゾン接触槽 排オゾン処理装置へ 排オゾン処理装置へ 排オゾン処理装置へ 排オゾン処理装置へ オゾン接触槽 排オ ゾンヘッダー 排オゾンヘッダー 排オゾン処理装置フロー図 図-2.2.7.23 排オゾン処理装置構成図 分解塔 図-2.2.7.24 排オゾン処理装置の全景 排オゾン処理装置の機器構成図 排オゾン処理装置 点検時の留意点 ◯原料ガス装置 ①吐出圧や，振動，異音，本体の温度に注意する。 ②潤滑油の劣化状況やVベルト張り具合などを定期的に点検整 備する。 ③水冷式の場合は冷却水量を確認する。 ◯加熱再生形除湿機 ①吸着剤は加熱･冷却が繰り返し行われるため運転の継続に伴 い劣化し除湿性能が低下するので，定期的に吸着剤を交換し所 定の露点を確保する。 ②外観，振動，異音，異臭，原料空気の温度，圧力などを確認 ③加熱再生用のブロワの潤滑油，除湿再生工程の切り替え確認 ④露点の確認 点検時の留意点 オゾン発生器 ①放電管には保護ヒューズが取り付けられており，万が一放電 管が破損した場合は放電管の電源が切れる。点検窓より放電状 態を目視点検することでも確認できる。 ②発生器などを設置している所ではオゾンが漏洩していないか 確認する。 ③オゾン化空気量の指示値の確認 ④発生器本体内部にオゾンガスが残っている場合は点検窓など の分解は行わない。 ⑤オゾン発生器の点検や清掃は誤って放電管を破損する恐れが あるため取り扱いには注意が必要。 ⑥冷却水の交換等は定期的に行い，水量の点検も実施する。 点検時の留意点 オゾン接触槽 ①オゾン接触槽の内部点検時には，オゾン発生器を停止後一定時間，オゾ ンを発生せず原料空気を送り，オゾンガスと原料ガス（空気又は酸素）と置 き換えるパージ運転を行う。 ②パージ運転は，接触槽内が正圧や負圧となっているため残圧が無いこと を確認してから点検口の開放を行う。 ③散気管の目詰り状態を確認しその状況によっては，交換又は薬品洗浄を 行う。 ④オゾンは酸化力が強いことから槽内のコンクリート劣化状態や配管の状 態などの点検を行う。 散気管の目詰まり状況 点検時の留意点 排オゾン処理装置 ①内部の点検は，オゾン発生器同様に十分パージ運転を行いオゾンの残留をな くしてから作業する。 ②ミストセパレーターは，メッシュ部及びドレンタンク部に汚れや付着物が堆 積するため，定期的な点検清掃を行う。 ③加温用ヒーターは，外観点検，絶縁抵抗の測定を行い，必要に応じて交換する。 ④充填塔の活性炭や触媒能力が低下した場合は，速やかに交換する。 ⑤活性炭は，オゾンと接触していると灰化（オゾンにより徐々に燃焼し灰とな る）することで，白っぽくなることから，点検窓でも劣化状態が確認できる。 排オゾン処理内部 触 媒 2.2.8 活性炭吸着設備 通常の浄水処理で除去出来ない物質の除去 ①異臭味原因物質（ジェオスミン，2-MIB） ②陰イオン界面活性剤 ③フェノール類 ④トリハロメタンの前駆物質 ⑤トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物 ⑥農薬などの微量有害物質 ⑦水源域での事故等による一時的に混入する化学物質 ⑧その他の有機物等 活性炭吸着設備概要 乾式 湿式 湿式 湿式 乾式 乾式 粉末活性炭注入設備の機器構成図 湿式活性炭の注入設備 湿式活性炭の注入設備 ①定期的に分解点検 ②注入後及び定期的に配管内の洗浄 ③定期的に水による模擬運転による機器の運転確認 ④粉末活性炭（５０％ウエット）の溶解作業時の労働安全に留意 乾式活性炭注入設備 乾式活性炭の注入設備 ①粉面計や重量計の精度を確認 ②貯槽内点検時には酸素欠乏に注意し十分な換気を行う。 粒状活性炭吸着設備 組み合わせ方式 ①前塩素処理＋砂ろ過＋オゾン処理＋粒状活性炭 ②オゾン処理＋粒状活性炭（微生物）＋砂ろ過 吸着設備 ①流動層式：整流床の上に粒状活性炭を充填した 炭層に，処理対象水を上向流で通水、下部整流装 置を清浄で良好な状態を維持するために空気を吹 き込む ②固定層式：構造については通常の砂ろ過池に準 じる。下向流で重力式は大規模な設備に適し，加 圧式は中小規模の設備に適する。 流動層式吸着設備 空気流入弁 角落し 流出渠 トラフ ポラス コンクリート 分散砂利 ＧＡＣ処理水 排オゾン処理装置 流入渠 オゾン処理水 空気渠 空気流量計 活性炭 抜水弁 圧力渠 スリット板 空気分散管 支持梁 活性炭吸着槽槽流入弁 ＳＳ排除ブロワ 排水 槽 排水 槽 排水 ポンプ 送出 ポンプ ※ＧＡＣとは，粒状活性炭のこと。 （granular activated carbon） ポンプ室床排水ポンプ 図-2.2.8.4 流動層方式の設備構成例 活性炭設備のフロー例 排水池 活性炭が膨張している状態 水流方向 界面の差 流動界面 静止界面 流動界面（通水状態） 静止界面（通水停止） 空気量 少ない 多い 空 気 吹 込 み 状 態 固定層式吸着設備 活性炭槽内部 （活性炭を取り除いた状態） 排水処理施設のフロー例 (1)加圧脱水機 図-2.2.9.2 加圧脱水機の分類 ①加圧脱水の前処理 消石灰を注入する方式と無薬注の方式とがある。 ②消石灰を注入する方式 脱水効率は良くなるが、発生ケーキのpH値が高くなり埋立 処分の場合は管理型の最終処分場での対応が必要となる。 ③水道で使用される加圧脱水機はフィルタープレス型が多い。 無薬注長時間型加圧圧搾型の脱水機 凡例 スラッジの配管 圧縮空気の配管 圧力水・洗浄水の配管 ろ液の配管 (2)主な機器構成 本体 差圧槽 油圧ポンプユニット 脱水機本体 各装置の役割 スラッジ圧入槽 スラッジ圧入ポンプ スラッジ圧入槽 脱水工程 ろ布 ろ板 ケーキコンベヤ 圧搾膜 脱水ケーキ 脱水ケーキ 点検時の留意点 排水処理設備 ①ポンプ、空気圧縮機、油圧ポンプユニットなどの運転状 態を確認する。 ②漏液など配管、弁類の状態を確認する。 ③油圧関係から漏れ出た油が、排水ピットなどから浄水 処理工程へ返送されば、大きな浄水処理の障害となる可 能性があるため、注意が必要である。 ④圧搾、ろ布の洗浄など脱水機の運転状態を確認する。 ⑤取引又は計量用のトラックスケールは検定と定期検査 を受検する必要がある。