CN106471355B - 凝集监视装置、凝集监视方法以及凝集系统 - Google Patents

Abstract

一种监视进行凝集处理的被处理水的处理状态的凝集监视装置，包括：激光照射部，向被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；散射光受光部，接受由处于测量区域的被处理水的粒子产生的散射光；信号处理部，根据在散射光受光部得到的受光信号取得表示散射光的强度的测量值；以及测量值运算部，连续或不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，基于从所提取的多个测量值仲去除最低的测量值后的多个测量值计算平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。由此，能够避免在凝集中的被处理水中产生的絮凝物带来的影响，能够稳定地测量被处理水的SS浑浊度。

Description

凝集监视装置、凝集监视方法以及凝集系统

技术领域

本发明涉及对例如干净水、工业用水以及排水等被处理水的凝集处理进行监视的技术及其利用技术。

背景技术

在对干净水、工业用水以及排水等被处理水进行的凝集处理中，例如通过无机凝集剂或有机凝集剂等对被处理水中的SS(Suspended Solid：悬浊物质)进行凝集处理，然后进行沉淀分离、加压上浮分离、离心分离、砂过滤、膜分离等固液分离工序。SS的凝集状态会因pH值、凝集剂加药量、搅拌条件等而发生变动，若不在适当的条件下进行凝集处理，则会使被处理水的水质恶化，对后续工序的固液分离处理带来恶劣影响。

在这样的凝集处理中存在通过室内实验设定凝集条件的方法，但是在实际的凝集处理中凝集条件的设定需要时间，则被处理水的水质有时会发生变动，不能够准确掌握SS的凝集状态。因此，在设定最佳的pH、凝集剂加药量以及搅拌条件等凝集条件时，重要地是实时地监视凝集处理中的被处理水的处理状态，并监视SS的凝集状态。

关于该凝集监视技术公知有如下技术：对被处理水照射激光，接受由被处理水中的粒子产生的散射光，在对该受光信号施加AM(Amplitude Modulation：调幅)检波后，求出信号强度的最低值，根据该最低值求出凝集剂加药量(例如专利文献1)。在该凝集监视技术中，通过求出散射光的信号强度的最低值，从由被处理水中的凝集物产生的散射光中区别检测出由未凝集的悬浊物产生的散射光。

另外，公知有如下技术：对于该凝集监视所使用的激光，使用通过间歇性地驱动激光二极管以规定的时间间隔发光的激光(例如专利文献2)。通过缩短发光时间的发光方式，延长激光发光元件的使用时间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-195947号公报

专利文献2：日本特开2005-241338号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在被处理水的凝集处理中使用如下的加药系统：测量没有进入产生的絮凝物(floc)中的SS的浓度，基于测量值控制凝集剂的加药量。在对SS的浓度进行测量的步骤中，向被处理水的测量区域照射激光，接受来自测量区域的散射光，根据对该散射光进行光电转换而得出的信号等级得到表示SS浓度的测量值。

在该加药系统中，对加药量规定上限值，通过保持上述的信号等级恒定期间内的最低值，来评价凝集状态。在该方法中，对SS量和加药量规定上限值，因此在抑制形成的絮凝物量的情况下也能够稳定地进行测量。

但是，有时被处理水需要大量的凝集剂，形成大量的絮凝物。此时，若絮凝物的发生量增加且絮凝物成长，则由于絮凝物的影响，絮凝物间的SS量的测量时机减少。因此，通过使测量值的最低值保持规定时间，并且每规定时间，更新被处理水的测量值的最低值，将该最低值设定为残留在絮凝物间的SS量，由此决定加药量。

在这样保持测量值的最低值且每规定时间更新该最低值时，若发生的絮凝物量变多，则需要延长该测量值的保持时间。若测量值的保持时间变长，则降低通过在凝集槽中测量处于处理中的被处理水来进行补偿的控制系统的延迟时间的缩短效果。若基于测量值的最低值进行的加药控制为通常的PID(Proposional Integral Derivative：比例微积分)控制，则加药控制所使用的测量值必须为与在絮凝物间残留的SS相关的测量值。也就是说，存在如下问题：若絮凝物量增加，絮凝物间的SS浑浊度测量的机会减少，则必须以规定的时间间隔更新测量值的最低值，但是，若更新测量值的时间间隔变长，则丧失加药系统中的用于控制延迟的补偿性能。

对于测量值的保持时间，理论上能够按照被处理水的处理状况逐次调整测量值的保持时间，使保持时间最佳化。但是，在食品制造工厂等排水种类短期间发生变更的情况下，在此时的凝集处理中，存在难于监视处理状态的问题。

在激光发光元件使用激光二极管时，其发光寿命很短，为几千小时，不能够长时间使用，使用以规定的时间间隔发光的激光，是延长激光发光元件的寿命的有效策略。但是，若限制发光时间或发光时机，则在絮凝物量大的情况下，存在丧失絮凝物间的SS量的测量时机而难于准确进行测量的问题。

对于这样的要求和问题，在专利文献1、2中没有公开和启示，也没有公开和启示用于对其进行解决的构成等。

因此，本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于提供即使形成大量的絮凝物也不受该絮凝物的影响，能够稳定地测量被处理水的未凝集的SS浑浊度的凝集监视装置或凝集监视方法。

另外，本发明的另一目的在于实现凝集系统，该凝集系统通过使用上述的凝集监视装置或凝集监视方法，得到不受絮凝物的影响，维持加药控制所具有的补偿性能且具有可靠性的凝集处理。

用于解决问题的手段

为了达到上述目的，在本发明的凝集监视装置中，对进行凝集处理的被处理水的处理状态进行监视，具有：激光照射部，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；散射光受光部，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；信号处理部，根据在所述散射光受光部得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及测量值运算部，连续或者不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，基于从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值计算平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。

在上述凝集监视装置中，还可以还具有发出所述激光的激光发光部，该激光发光部具有根据发光信号进行发光的激光发光元件，该发光信号是通过以具有规定频率变化的振幅的调制信号对以规定的时间间隔间歇的计时信号进行调幅而得到的信号。

为了达到上述目的，在本发明的凝集监视方法中，对进行凝集处理的被处理水的处理状态进行监视，包括：激光照射工序，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；散射光受光工序，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；信号处理工序，根据在所述散射光受光工序得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及测量值运算工序，连续或者不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，基于从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值计算平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。

为了达到上述目的，在本发明的凝集系统中，对被处理水进行凝集处理，具有：凝集槽，对所述被处理水进行凝集处理；凝集监视机构，监视所述凝集槽中的所述被处理水的处理状态；以及加药机构，向所述被处理水中注入与所述处理状态对应的加药量的凝集剂，所述监视机构包括：激光照射部，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；散射光受光部，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；信号处理部，根据在所述散射光受光部得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及测量值运算部，连续或不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，对从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值进行平均，来计算用于求出所述加药量的平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。

发明效果

根据本发明能够得到以下的某效果。

＜凝集监视装置或凝集监视方法＞

(1)在凝集中的被处理水中产生大量的絮凝物，即使絮凝物密度变高，也能够避免絮凝物带来的影响，能够稳定地测量被处理水的SS浑浊度。

(2)能够减轻或避免絮凝物对微弱的散射光的影响和絮凝物遮光的影响，能够实时且以短的测量时间准确掌握凝集中的被处理水的处理状态。由此，能够选择与该处理状态对应的凝集剂的加药量。

＜凝集系统＞

(1)能够稳定地测量被处理水的SS浑浊度，且实时掌握凝集处理中的被处理水的处理状态，基于此，能够求出被处理水的凝集条件和凝集剂的加药量。

(2)能够使对被处理水加药的加药量准确，并且进行稳定的凝集处理，能够提高凝集效率。

并且，通过参照附图以及各实施方式，本发明的其它的目的、特征以及优点变得更加明确。

附图说明

图1是表示第一实施方式的凝集监视装置的一个例子的框图。

图2是表示最低值检测电路的一个例子的框图。

图3是表示动作波形的一个例子的图。

图4是表示测量值表以及计算平均测量值的方式的图。

图5是表示凝集监视的处理顺序的流程图。

图6是表示第二实施方式的凝集系统的一个例子的图。

图7是表示凝集剂计算表的一个例子的图。

图8是表示凝集处理的处理顺序的流程图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1表示第一实施方式的凝集监视装置。图1所示的结构为一个例子，该结构不限定本发明的凝集监视装置、凝集监视方法或凝集系统。

该凝集监视装置2具备传感器部4。该传感器部4的一个例子，在凝集槽6的被处理水8中维持为被水淹没的状态。在该传感器部4中具有激光照射部10以及散射光受光部12。激光照射部10由引导激光的第一光纤14-1的出光端部形成。散射光受光部12由引导散射光的第二光纤14-2的入光端部形成。

在激光照射部10与散射光受光部12之间设置有遮挡构件16，并且在激光照射部10与散射光受光部12之间设定有测量区域18。由激光发光部20发出的激光从激光照射部10照射该测量区域18。该测量区域18是激光在被处理水8中的照射区域的一个例子。若激光照射该测量区域18，则激光因被处理水8中的粒子而发生散射，产生散射光。散射光受光部12从测量区域18接受该散射光。此时，如果在测量区域18存在絮凝物，则该絮凝物对散射光产生影响。

遮挡构件16是固定以及支撑各光纤14-1、14-2的构件，并且是遮挡对测量区域18照射自然光的构件。作为一个例子，该遮挡构件16具有顶角部24，该顶角部24是对光纤14-1进行固定支撑的第一支撑部22-1与对光纤14-2进行支撑的第二支撑部22-2形成规定角度而形成的。例如优选该顶角部24的角度为90度，但是可以为其它角度。该顶角部24与测量区域18相向，并且处于激光照射部10与散射光受光部12之间。由此，能够避免来自激光照射部10的激光入射至散射光受光部12，能够使散射光受光部12接受处于测量区域18中的粒子侧的散射光。

激光发光部20具有激光发光元件26以及发光电路28。激光发光元件26是发出激光的激光源的一个例子。优选该激光源为激光二极管，但是只要是能够得到激光的元件或装置即可，例如，可以使用发光二极管。

发光电路28是激光发光元件26的驱动构件的一个例子。作为一个例子，该发光电路28具有AM(Amplitude Modulation：调幅)调制电路30、计时电路(timing circuit)32以及函数发生器34。AM调制电路30以具有规定频率f的调制信号Ms对计时信号Ts进行调幅(AM调制)，输出具有规定频率f的振幅且以规定时间间隔断续的发光信号Dr。接受该发光信号Dr，激光发光元件26按照调制信号Ms变化，并且以计时信号Ts所规定的时间间隔，使发光状态和不发光状态反复变化。由此，缩短用于监视凝集状态的激光发光元件26的发光时间。在激光发光元件26使用激光二极管时，能够防止该激光二极管因连续点亮而劣化，并且相对于比几千小时短的发光寿命使使用时间延长。

计时电路32产生计时信号Ts。该计时信号Ts例如可以是以规定周期断续的脉冲信号。该计时信号Ts被用作最低平均值的运算处理的同步信息。

函数发生器34是使调制信号Ms振荡的振荡器的一个例子。优选该调制信号Ms的频率f能够避免自然光对激光产生影响，例如可以为f＝70～150(kHz)。信号形式可以是同一振幅的周期信号，波形形式可以为正弦波、三角波、矩形波等。

在这样的激光发光部20所得到的激光照射测量区域18时，因在该测量区域18存在的微小胶质粒子而散射的散射光入射至散射光受光部12。此时，微小胶质粒子是未凝集的胶质粒子。由该微小胶质粒子产生的散射光具有与从激光照射部10照射的激光相同的频率，并以规定的周期间歇。

散射光受光部12的受光输出通过光纤14-2被导至信号处理部36。该信号处理部36通过光电转换、去除噪音成分得到表示散射光的强度的等级信号，并基于该等级信号得到表示散射光的强度的测量值。该信号处理部36作为一个例子具有光电转换电路38以及检波电路40。

光电转换电路38具有光电检测器(photodetector)42、带通滤波器44以及放大器46。光电检测器42接受被光纤14-2导入的散射光，将其转变为电信号Ei。带通滤波器44从电信号Ei中去除噪音成分，取得调制信号Ms的信号成分。通过设定带通滤波器44的截止频率，能够去除不需要的变动成分，输出调制信号Ms的信号成分。放大器46对散射光中的调制信号Ms的信号成分进行放大，输出具有与散射光对应的振幅等级的受光信号Eo。在该光电转换电路38中可以使用光电二极管来代替光电检测器42，还可以使用低通滤波器来代替带通滤波器44。

检波电路40通过AM检波(包络检波)从受光信号Eo检测输出信号Do。该输出信号Do表示受光信号Eo的直流成分的等级。该等级表示因含有微小胶质粒子的被处理水中的粒子而产生的散射光等级。也就是说，包括由微小胶质粒子以外的粒子形成的散射光即噪音成分和由絮凝物形成的反射成分。

该检波电路40的输出被输入至最低值检测电路48。该最低值检测电路48是测量值运算部的一个例子。在该最低值检测电路48中，根据输出信号Do的等级(信号强度)求出表示SS浑浊度的测量值d，通过运算处理计算散射光的最低测量值。在该最低值检测电路48中进行输出信号Do的模数转换(A/D)、测量值的比较、测量值的存储以及平均测量值dav的运算等处理。

＜最低值检测电路48＞

例如，如图2所示，该最低值检测电路48由包含微处理器等计算机的电路实现。在该最低值检测电路48中具有模数转换器(A/D)50、处理器52以及存储部54。A/D50将输出信号Do转换为作为数字信号的测量值d。

处理器52是对测量值的平均测量值进行运算的运算电路的一个例子。在该处理器52中，通过执行存储部54中的OS(Operating System：操作系统)以及凝集程序，来进行测量值的比较、测量值的存储以及平均测量值(最低测量值)等的运算。

存储部54是存储部的一个例子，具有程序存储部56、数据存储部58以及RAM(Random-Access Memory：随机存取存储器)60。在程序存储部56中作为程序存储有OS和已述的凝集程序等程序。在数据存储部58中存储有平均测量值运算所使用的多个测量值表。RAM60用作信息处理的工作区。

处理器52的运算结果从处理器52输出至显示部62。该显示部62例如使用液晶显示器(LCD)。在该显示部62中显示处理器52的运算所使用的测量值和作为运算结果的最低测量值等各种数据。

＜凝集处理的测量原理＞

在凝集槽6内的被处理水8中，通过添加凝集剂并进行搅拌，来促进凝集处理。在测量区域18中微小胶质粒子伴随该搅拌而移动时，来自微小胶质粒子的散射光变动。其变动周期能够根据将测量区域18当作粒子而与微小胶质粒子之间产生的碰撞次数假设并估算得出。在此，若测量区域18近似半径R的球体，微小胶质粒子近似半径r的球体，则碰撞截面积Qo能够由以下的算式(1)表示。

Qo＝π(R+r)²……(1)

根据该算式可知，碰撞截面积Qo与半径R和半径r之和的平方成正比。

也就是说，在与胶质粒子密度为N(个/m³)且平均半径为r的粒子从规定方向以平均速度v(m/s)通过半径为R的测量区域18时的液流垂直的截面积上，微小胶质粒子单位时间进入测量区域18的次数ν能够由以下的算式(2)表示。

ν＝NQov……(2)

在微小胶质粒子从测量区域18离开时也相同，产生变动，将散射光强度进行微分而得到的值即周期为次数ν的2倍的值。

另外，若假设散射光强度与微小胶质粒子的粒径的n次方成比例，则在忽视多重散射时，伴随一个微小胶质粒子的移动而产生的散射光强度的变动A为以下的算式(3)。

A＝Aorⁿ……(3)

此外，Ao是依赖于测定系统的常数，是利用标准样本进行校正的值。

在此，凝集前的微小胶质粒子的半径r小，粒子密度N大，因此散射光以短周期产生微小的变动。

因此，若通过检波电路40对调制频率成分进行检波，则能够对输出波形进行与通过带通滤波器44或低通滤波器时的信号处理等价的信号处理。也就是说，若适当地选择带通滤波器44的截止频率，则能够检测因该调制频率成分而产生的变动成分被去除的输出信号Do。

另外，从被处理水8凝集的胶质(凝集胶质)进出测量区域18时的变动大，该变动的平均周期长。另外，在凝集胶质的密度与测量区域18的体积的积小于1时，检波电路40检波后的输出波形的最低值与未凝集胶质的散射相对应。

在检波电路40所得到的输出信号Do中包括由未凝集胶质的散射光和除此以外的散射光而形成的信号，根据这些信号的信号振幅等级能够区分出是由被处理水8中的凝集胶质产生的散射光还是由未凝集胶质产生的散射光。因此，能够从该输出信号Do取得与由未凝集胶质产生的散射光对应的振幅等级的信号成分，检测出被处理水8的处理状态即胶质的凝集状态，能够掌握胶质的凝集状态。

＜信号处理以及测量值的信号处理＞

图3表示从散射光取得SS浑浊度的测量值的信号处理。为了根据多个测量值计算平均测量值，该信号处理包括取得多个测量值的处理，所述多个测量值由将n个(例如，n＝2以上)连续或不连续的测量值d作为1组的m组(例如，m＝2以上)构成。

在本信号处理中示出了例如假设1组为8个测量值d，取得SI、SII两组测量值的情况。为了便于说明，在组SI中取得测量值d11、d12、d13……，在组SII中取得测量值d21、d22、d23……。

在本信号处理中，如图3中的A所示，计时信号Ts是以规定时间T的间隔(周期)具有规定的脉冲宽度tw的脉冲信号。此时，H等级区间(为脉冲宽度tw)是激光的发光时间，L等级区间(为T-tw)是激光的非发光时间。作为一个例子，设定为T＝2(秒钟)，tw＝0.2(秒钟)。此时，可以设定为T-tw＝2(秒钟)。

如图3中的B所示，调制信号Ms是具有规定的频率f以及相同振幅的周期信号。频率f可以选择70～150(kHz)中的任意频率。

如图3中的C所示，发光信号Dr是通过调制信号Ms对计时信号Ts进行调制的AM调制电路30的输出信号。也就是说，该发光信号Dr是在计时信号Ts的H等级区间的脉冲宽度tw上重叠调制信号Ms而成的周期信号。也就是说，发光信号Dr是脉冲宽度tw以调制信号Ms的振幅进行变化且以计时信号Ts间歇的周期信号。

若利用这样的发光信号Dr，则能够从激光发光元件26得到具有发光信号Dr那样的发光方式的激光。

在使该激光从激光照射部10照射测量区域18时，能够从位于测量区域18的被处理水8中的粒子得到散射光。该散射光被散射光受光部12接受。

另外，如图3中的D所示，经过光电转换电路38的光电转换、滤波处理以及放大，在放大器46的输出侧能够得到受光信号Eo。该受光信号Eo以计时信号Ts间歇，具有调制信号Ms的频率，且具有与散射光的强度对应的等级的振幅。

在由检波电路40对该受光信号Eo进行检波时，如图3中的E所示，能够得到以计时信号Ts间歇且具有与散射光的强度对应的直流等级的输出信号Do。在该受光信号Eo的信号处理中，例如，在对带通滤波器44的输出进行半波整流并进行检波后，保持检波输出的底峰(bottom peak)的峰值，来得到输出信号Do。

因此，在最低值检测电路48中，根据输出信号Do通过A/D转换检测上述的测量值d11、d12、d13……、d21、d22、d23……。

＜测量值的运算处理＞

在最低值检测电路48中进行如下步骤：在每一组存储多个测量值d，在每一组对提取的多个测量值d进行排序，提取测量值d，计算平均测量值。

(1)保存测量值d(存储)

图4中的A是测量值表64的一个例子。该测量值表64被设定在数据存储部58。在本实施方式中，在测量值表64中作为一个例子设定有与组SI对应的组表64-1和与组SII对应的组表64-2。在各组表64-1、64-2中针对每组以测量顺序存储由识别号No以及测量值d。识别号No表示测量值d的测量順以及测量值d的特定信息。各测量值d表示图3中的F的测量值d。在该实施方式中，取得并保存1组为8个的2组测量值d。

(2)测量值d的排序

通过排序处理，以从低值开始依次排列的方式调换排列各测量值d。在该排序中使用排序表66。

图4中的B是排序表66的一个例子。该排序表66设定在数据存储部58中。在该排序表66中作为一个例子设定有与组SI对应的排序表66-1和与组SII对应的排序表66-2。

通过处理器52，在每一组SI、SII进行排序处理。在本实施方式中，示出组SI侧的测量值d11、d12……d18的值为d16＜d12……d13，组SII侧的测量值d21、d22……d28的值为d23＜d28……d22的情况。此时，如图4中的B所示，在排序表66-1中，以从低至高的顺序，从下侧向上侧对测量值d16、d12、d17……d13进行排序。在排序表66-2中，以从低至高的顺序，从下侧向上侧对测量值d23、d28、d24……d22进行排序。

(3)第一次提取测量值d

在该第一次提取步骤中，以每组取得的多个测量值d的从低值开始依次提取多个例如至第二个为止的测量值d。

在本测量值d的提取中，使用第一测量值提取表68。如图4中的C所示，在该测量值提取表68中，从组SI中提取并保存低的测量值d12、d16，从组SII中提取并保存了低的测量值d23、d28。

(4)第二次提取测量值d

在该第二次提取中，从通过第一次提取而得到的第一测量值提取表68去除最低的测量值d，将用于求出平均值的测量值d保存在测量值提取表70中。

在本处理中使用第二测量值提取表70。在该测量值提取表70中，存储有从测量值提取表68去除最低的测量值d后的多个测量值d。在本实施方式中，作为一个例子的测量值的大小关系为d16＜d23＜d12＜d28，从而删除测量值d16。此时，测量值提取表70可以兼用作测量值提取表68。

(5)平均测量值dav的运算

在平均测量值dav的运算中，使用去除了最低的测量值d的多个测量值d计算平均值。在本实施方式中，使用3组低的测量值d23、d12、d28，多个测量值d除以测量值个数Nt，例如，通过进行算术平均(d23+d12+d28)/3，来得到平均测量值dav。平均测量值dav的运算方法可以使用算术平均以外的计算方法。

＜凝集监视的处理顺序＞

图5表示凝集监视的处理顺序的一个例子。本处理顺序是本发明的凝集监视方法的一个例子。通过包括最低值检测电路48所包含的处理器52以及存储部54的计算处理(信息处理)执行本处理顺序。

在本处理顺序中，在条件设定工序中，设定凝集监视的条件(S1)。在本条件设定工序中，例如，设定将要取得测量值d的组数SN和各组中的测量值的个数。在本实施方式中，作为一个例子，设定1组为8个测量值d，保存2组多个测量值d，来求出平均测量值。

在该条件设定工序后，判定是否开始进行凝集监视(S2)。在开始进行监视时(S2中为是)，转移至激光发光工序，驱动激光发光元件26(S3)，然后转移至激光照射工序(S4)。在激光照射工序中，如上所述，对测量区域18照射激光。

在散射光受光工序(S5)中，如上所述，从测量区域18接受散射光，转换为受光信号，该受光信号具有表示散射光的强度的等级。

在信号处理工序(S6)中，如上所述，从检波电路40所输出的输出信号Do依次将测量值d取入最低值检测电路48。

此时，按照设定条件，例如，取得1组8个测量值d(S7)。判断该测量值d的取得数量是否达到规定数量(S8)。在本实施方式中，判断是否达到1组8个测量值d。

若该测量值的个数没有达到规定数量(S8为否)，则继续取得测量值d。若该测量值的个数达到规定数量(S8为是)，则判断组数是否达到规定数量(S9)。若组数没有达到规定数量(S9为否)，则直到组数达到规定数量为止，继续取得测量值d。在本实施方式中，将两组的1组为8个的测量值d保存在测量值表64中。

若达到了规定的组数(S9为是)，则对各组的测量值d进行上述的排序(S10)。在本排序中，在每一组以从低值开始依次排列测量值d，并保存在排序表66中。

在每一组从测量值d中提取保存多个低的测量值(S11)。在本实施方式中，如上所述，在各组中各提取两个低的测量值d，并保存在第一测量值提取表68中。

将从保存在测量值提取表68中的多个测量值d去除最低的测量值d后的测量值d保存在测量值提取表70中(S12)。

然后，对去除了最低的测量值d的多个测量值d进行平均计算，计算平均测量值dav(S13)。

＜第一实施方式的作用以及效果＞

根据第一实施方式得到如下的作用以及效果。

(1)在最低值检测电路48中包括作为运算电路的一个例子的处理器52和作为用于存储运算结果的存储部的一个例子的存储部54中的数据存储部58，由此能够通过数字处理的高速处理得到作为表示凝集状态的最低值的平均测量值dav。

(2)在处理器52的运算处理中，以特定的间隔取得规定次数以上的测量值d，将多个测量值d中的从低的值起至第n个为止的测量值d保存在存储部54的数据存储部58中。接着再次以同样的方法对测量值d进行取样处理，并保存在存储部54的数据存储部58中。使该运算处理仅反复执行预先指定的次数(2次以上的次数)，然后，使用保存在存储部54中的多个测量值d，从低值开始排序(排列)，例如提取从任意的低的测量值d至预先指定的第m个为止的测量值d，取得上述多个测量值d的平均值，计算平均测量值dav。也就是说，该平均测量值dav是最低值的平均值。

(3)在激光发光元件26中，为了得到缩短发光的时间来延长寿命的效果，例如，以规定时间T＝2(秒钟)的间隔以及发光时间t＝0.2(秒钟)的方式发光来得到激光。如上所述，在凝集剂加药量多且絮凝物密度高的凝集处理中，有时仅能够以每分钟几次或其以下的次数测量絮凝物间的SS浑浊度。在散射光受光部12的前表面存在絮凝物时，有时该絮凝物遮挡应该被测量的微弱的散射光，妨碍对该散射光的受光，若这样的情况发生得多，则可以想象到测量到比实际的散射光强度低的值。如上述的实施方式，若以规定时间T＝2(秒钟)的间隔且发光时间t＝0.2(秒钟)的方式发光，则在1分钟内进行30次测量，能够避免上述的缺陷，并且能够短时间稳定地测量SS浑浊度。

(4)在上述实施方式中，对于利用以规定时间T＝2(秒钟)的间隔且发光时间t＝0.2(秒钟)的方式发出的激光进行测量的频度，例如，使用1组8个测量值d，将2组测量值d作为样本，从各组的多个测量值d中提取从低的值起的2个测量值d。由此，从2组4个测量值d中删除最小值的测量值d，求出剩余的3个测量值d的平均值即平均测量值。由此，能够减轻预测发生频度将会高的絮凝物对由未凝集的胶质粒子产生的散射光的影响，能够排除絮凝物遮光的影响。能够避免絮凝物妨碍对微弱的散射光的受光，能够增加测量时机并且实时掌握处理状况，能够提高测量精度。结果，能够稳定地测量测量被处理水8的处理状态，提高测量精度。

(5)在上述实施方式中，作为一个例子，使用每组为8个测量值的2组测量值，由此，若以2(秒钟)的间隔且0.2(秒钟)的时间发光以及受光，则在36(秒钟)的时间中得到16个测量值，从这些测量值中提取每组中最低的2个值共4个测量值，以去除其中的最低值后的3个测量值取平均值。由此，能够增减1(分钟)时间的测量时机，并且避免絮凝物产生的影响，由于去除作为最小值的测量值取测量值的平均，所以能够避免絮凝物对散射光的遮挡，避免对微弱散射光的受光妨碍的影响，解决上述问题。由此，能够增加测量时机，实时掌握处理状况，提高测量精度。

(6)在上述实施方式中，作为一个例子，使用每组8个测量值的2组测量值，从各组的最低值起提取2个测量值d，从总共4个测量值中去除作为1个最低值的测量值d，但是即使变更每个组中的测量值的个数和/或组数等取样数，也不损害凝集监视处理，优选能够按照排水等被处理水8的性质和/或种类进行调整，另外，可以设定所希望的取样条件。

(7)利用通过调制信号Ms对计时信号Ts进行调幅而得到的发光信号Dr驱动激光发光元件26，使由此得到的激光照射测量区域18，接受从该测量区域18得到的散射光，对根据其受光信号等级而得到的多个测量值中的低值进行平均计算来作为表示凝集处理的状态的平均测量值。

说到这样的测量以及运算处理，在测定平均散射光强度中，不能够区分由被处理水8中的凝集物产生的散射光和由未凝集物产生的散射光，难以仅掌握未凝集物即SS的状态。通常，散射光的强度与被处理水8中的粒子数成正比并且与粒子直径的4～6次方成正比。若SS进行凝集，则被处理水8中的粒子数减少，散射光的强度降低。若凝集物的粒子直径变大，则每个粒子的散射光的强度增加。因此，在测定平均散射光强度中，由于含有凝集物以及未凝集物的散射光，所以不能够确切地掌握凝集状态。

在上述实施方式的散射光的测量、受光信号的处理以及测量值的运算处理中，检波电路40检测散射光的强度变化，但是，在检波电路40的上游，以规定频率f对电信号进行AM检波，由此提取散射光的信号成分，在检波电路40进行检波后输出的信号发生峰值变动时，将该信号输入最低值检测电路48进行A/D转换，将最低值的信号强度作为被处理水8中的未凝集的悬浊物所散射的散射光的强度，与被处理水8中的凝集物所形成的散射光进行区别来进行检测。也就是说，检测从散射光得到的信号强度的最低值的变化作为被处理水8中的未凝集的胶质粒子数的变化。

若进一步说到该最低值检测电路48中的信号处理，则根据输出信号Do检测最低值的信号强度。在该最低值的检测中，测量图3中的D所示的波形的低振幅部。也就是说，低振幅部以外的部分表示凝集的胶质粒子以及未凝集的微小胶质处于测量区域18时的情况，低振幅部表示凝集胶质粒子从测量区域18转移至其它区域时的情况。因此，由于最低值检测电路48检测信号强度的最低值，所以能够测量出仅微小胶质粒子(未凝集的胶质粒子)处于测量区域18时的散射光的强度，即能够测量出微小胶质粒子的数量。此时，测量值的最低值减少表示测量区域18中的微小胶质粒子减少，测量值的最低值增大表示微小胶质粒子增大。

图3中例示的测量值d中未图示的测量值d11、d13、d22、d23是含有凝集的胶质粒子的值，测量值d12、d14、d21是含有未凝集的胶质粒子的值。由此，能够明确：能够测量出仅微小胶质粒子(未凝集的胶质粒子)处于测量区域18时的散射光的强度，即能够测量出微小胶质粒子的数量。

因此，在最低值检测电路48中，根据将低值的测量值d16去除后的多个测量值d11、d13、d22、d23计算平均测量值dav，因此能够排除凝集的胶质粒子的影响，能够测量出未凝集的微小胶质粒子的浑浊度。

(第二实施方式)

图6表示第二实施方式的凝集系统。该凝集系统72是利用第一实施方式的凝集监视装置2的凝集处理系统的一个例子。在图6中，对与图1相同的部分标注同一附图标记，省略其说明。

在凝集监视装置2中，计算表示在凝集槽6中进行凝集处理的被处理水8的SS浑浊度的平均测量值dav，并将其提供给控制部74。该平均测量值dav表示根据在凝集槽6内进行凝集处理的被处理水8的处理状态得到的值。

该控制部74控制凝集剂的加药量和搅拌控制等对处于凝集槽6中的被处理水8进行的凝集处理。从加药部76向凝集槽6的被处理水8中注入凝集剂。设置在凝集槽6中的搅拌器78被驱动部80驱动，该驱动由控制部74控制。

控制部74例如由计算机构成，利用从凝集监视装置2提供的平均测量值dav计算凝集剂的加药量。

图7表示在选定加药量时使用的凝集剂加药量表82。在该凝集剂加药量表82中存储有与平均测量值dav对应的凝集条件之一的凝集剂的加药量Y。若利用该凝集剂加药量表82，则当计算出平均测量值dav时，能够选择与该平均测量值dav对应的加药量Y。

＜凝集系统的凝集处理＞

图8表示凝集处理的处理顺序的一个例子。在该处理顺序中，判断是否开始进行凝集处理(S11)，按照判断结果开始进行凝集处理。若开始进行凝集处理(S11中为是)，则对凝集槽6中的被处理水8的处理状态进行凝集监视(S12)。该凝集监视由凝集监视装置2实施。省略其处理内容的详细内容。在该凝集监视装置2中，计算表示被处理水8的处理状态的平均测量值dav(S13)，将其提供给凝集系统72的控制部74。

当接受了提供的平均测量值dav时，在控制部74中从凝集剂加药量表82选择作为凝集条件之一的凝集剂加药量(S14)。由此，从加药部76添加凝集剂(S15)。

监视是否结束该凝集处理(S16)，在不使凝集处理结束时(S16中为否)，返回S12，通过S12～S16的处理继续进行凝集处理。

另外，在要结束凝集处理时(S16中为是)，结束凝集监视(S17)，结束凝集处理。

＜第二实施方式的作用以及效果＞

根据本第二实施方式，能够得到以下的功能以及效果。

(1)实时掌握凝集处理的状态，根据避免或减轻了絮凝物的影响的散射光的测量值计算平均测量值dav，并将其用于加药控制中，因此能够实现稳定的加药控制。

(2)能够求出被处理水的凝集条件和凝集剂的加药量。

(3)能够使对被处理水加药的加药量准确，进行稳定的凝集处理，提高凝集效率。

(4)能够维持基于对凝集槽6的处理状态测定的凝集系统的补偿功能，防止投入过剩的凝集剂，避免对环境的影响，能够实现可靠性高的凝集处理。由此，即使在被处理水的凝集处理中应用例如上述的PID控制，也能够维持该PID控制所需的补偿功能，能够维持处理的可靠性。

(5)即使是食品制造工厂的排水等排水种类频繁变化的被处理水，也能够进行与该排水种类对应的准确的凝集处理，能够避免对环境负荷的影响。

(其它的实施方式)

(1)在上述实施方式中，使用以规定的时间间隔发光且以规定频率调幅的激光，但是在不考虑激光发光元件的寿命而浑浊度的测量优先的情况下，可以使用以规定频率被调幅的激光。此时，只要以规定的时机从连续的受光信号提取多个最低等级的信号即可。

(2)在上述实施方式中，可以通过数字处理实现带通滤波器44以及放大器46。

(3)在上述实施方式中，作为通过凝集监视装置2监视处理状态的被处理水8，例示了干净水、工业用水和排水等，但是该被处理水8可以是果汁等饮用液体。

如上所述，说明了本发明的凝集监视装置、凝集监视方法以及凝集系统的最优选的实施方式等。本发明不限于上述记载内容。当然，本领域技术人员，基于权利要求书记载的或在具体实施方案部分公开的发明的宗旨，能够进行各种变形或变更。当然，该变形或变更也包含在本发明的范围内。

产业上的可利用性

根据本发明，能够稳定且准确地掌握对干净水、工业用水和排水等被处理水进行的凝集处理的处理状况，能够赋予高效的凝集处理。

附图标记说明

2 凝集监视装置

4 传感器部

6 凝集槽

8 被处理水

10 激光照射部

12 散射光受光部

14-1 第一光纤

14-2 第二光纤

16 遮挡构件

18 测量区域

20 激光发光部

22-1 第一支撑部

22-2 第二支撑部

24 顶角部

26 激光发光元件

28 发光电路

30 AM调制电路

32 计时电路

34 函数发生器

36 信号处理部

38 光电转换电路

40 检波电路

42 光电检测器

44 带通滤波器

46 放大器

48 最低值检测电路

50 A/D

52 处理器

54 存储部

56 程序存储部

58 数据存储部

60 RAM

62 显示部

64、64-1、64-2 测量值表

66、66-1、66-2 排序表

68 第一测量值提取表

70 第二测量值提取表

72 凝集系统

74 控制部

76 加药部

78 搅拌器

80 驱动部

Claims (4)

1.一种对进行凝集处理的被处理水的处理状态进行监视的凝集监视装置，其特征在于，

具有：

激光照射部，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；

散射光受光部，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；

信号处理部，根据在所述散射光受光部得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及

测量值运算部，连续或者不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，基于从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值计算平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。

2.根据权利要求1所述的凝集监视装置，其特征在于，

还具有发出所述激光的激光发光部，

该激光发光部具有根据发光信号进行发光的激光发光元件，该发光信号是通过以具有规定频率变化的振幅的调制信号对以规定的时间间隔间歇的计时信号进行调幅而得到的信号。

3.一种对进行凝集处理的被处理水的处理状态进行监视的凝集监视方法，其特征在于，

包括：

激光照射工序，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；

散射光受光工序，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；

信号处理工序，根据在所述散射光受光工序得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及

测量值运算工序，连续或者不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，基于从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值计算平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。

4.一种对被处理水进行凝集处理的凝集系统，其特征在于，

具有：

凝集槽，对所述被处理水进行凝集处理；

凝集监视机构，监视所述凝集槽中的所述被处理水的处理状态；以及

加药机构，向所述被处理水中注入与所述处理状态对应的加药量的凝集剂，

所述监视机构包括：

激光照射部，向所述被处理水的测量区域照射至少以规定的时间间隔发光且以规定频率进行了调幅的激光；

散射光受光部，接受由处于所述测量区域的所述被处理水的粒子产生的散射光；

信号处理部，根据在所述散射光受光部得到的受光信号取得表示所述散射光的强度的测量值；以及

测量值运算部，连续或不连续地取得以n个所述测量值为1组的m组的多个测量值，在每一组从低值开始依次提取多个测量值，对从所提取的多个测量值中去除最低的测量值后的多个测量值进行平均，来计算用于求出所述加药量的平均测量值，其中，n为2以上，m为2以上。