JP2005017222A - 液体サンプリング方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部に所定の角度αで傾斜した複数の遮蔽板12a,12bからなる気泡除去部12を備えた筒体7の上部に、内部に整流部16を備えた沈降筒7を遊嵌した状態で接続し、その状態で筒体7および沈降筒8を液体2中に浸漬し、前記筒体7の下方開口7aから流入する液体2に含まれる気泡10を前記遮蔽板12a,12bで遮蔽板外方に誘導し、前記筒体7内を上昇する液体2を遮蔽板12a,12bの間の隙間14を通って沈降筒8内に誘導し、この沈降筒8内において液体2中における固形物11の沈降作用を利用して液体2と固形物11とを分離した後、当該沈降筒8の上部から固形物11を除去した液体2を導出するようにした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、河川、湖沼、海域あるいは各種の排水等の水質測定において、測定対象とする液体をサンプリングするために用いられる液体サンプリング方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2002−35783号公報
例えば、河川の水質測定を行う場合、河川から適宜量の河川水をサンプリングし、このサンプリングされた河川水をサンプル液として測定装置に供給する必要がある。この場合、河川水中には、水中の粒子等各種の固形物が含まれているため、これを除去し、前記河川水を、その内部に固形物のような異物を可及的に含まない清澄な試料液体としてサンプリングする必要がある。このため、従来においては、液体を採取するための取水管の取水部にろ過膜を設け、前記取水部を河川水に浸漬した状態で取水管に接続された吸引ポンプで河川水を吸引する手法が一般的に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の手法では、使用に伴ってろ過膜が固形物によって目詰まりし、固形物を除去する機能が低下するので、ろ過膜表面の洗浄を頻繁に行ったり、ろ過膜を所定の使用時間経過ごとに交換する必要があるなどメンテナンスが煩わしいといった問題点があった。また、上記手法においては、膜ろ過の性質上、ろ過膜の上流側を加圧したり、あるいは、下流側を減圧する必要があるので、エネルギー消費が大きいといった問題点もあった。
【0004】この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、煩わしいメンテナンスを必要としないとともに、消費エネルギーが可及的に少なく、長期にわたって安定して所望のサンプル液をサンプリングすることのできる液体サンプリング方法および装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の液体サンプリング方法は、内部に所定の角度で傾斜した複数の遮蔽板からなる気泡除去部を備えた筒体の上部に、内部に整流部を備えた沈降筒を遊嵌した状態で接続し、その状態で筒体および沈降筒を液体中に浸漬し、前記筒体の下方開口から流入する液体に含まれる気泡を前記遮蔽板で遮蔽板外方に誘導し、前記筒体内を上昇する液体を遮蔽板の間の隙間を通って沈降筒内に誘導し、この沈降筒内において液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離した後、当該沈降筒の上部から固形物を除去した液体を導出するようにしている(請求項1)。
【0006】そして、この発明の液体サンプリング装置は、内部に所定の角度で傾斜した複数の遮蔽板からなる気泡除去部を備えた筒体の上部に、内部に整流部を備えた沈降筒を遊嵌した状態で接続し、その状態で筒体および沈降筒を液体中に浸漬し、前記筒体の下方開口から流入する液体に含まれる気泡を前記遮蔽板で遮蔽板外方に誘導し、前記筒体内を上昇する液体を遮蔽板の間の隙間を通って沈降筒内に誘導し、この沈降筒内において液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離した後、当該沈降筒の上部から固形物を除去した液体を導出するように構成されている(請求項2)。
【0007】上記構成の液体サンプリング方法および装置においては、液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離するようにしているので、従来手法とは異なり、ろ過膜が不要になる。したがって、ろ過膜の目詰まり除去等のメンテナンスが不要になるとともに、固形物を除去した液体(処理水)を取り出すためのポンプの吸引力は、従来手法に比べて大幅に小さくて済み、それだけエネルギーコストを抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図1〜図5は、この発明の一つの実施の形態を示している。そして、図1〜図3は、この発明の液体サンプリング方法を実施するための装置の一例を示すものである。まず、図1において、1は貯水槽で、その適宜位置には、原水2を貯水槽2内にその上方から導入するための配管3および貯水槽2内の原水2を排出する配管4が設けられている。前記配管3には、吸引ポンプ5が設けられ、その上流側は、例えば好気槽など他の槽(図示していない)に接続されている。また、前記配管4は、原水2を下流側に導出するもので、その一端側が貯水槽1内の最底部に臨むように開口している。
【0009】6は前記貯水槽1内の原水2中に浸漬された状態で設けられる液体サンプリング装置で、前記原水2の一部を、それに含まれる固形物を除去した処理水としてサンプリングするもので、例えば、図2および図3に示すように、主として、筒体7と、これと分離自在に結合される沈降筒8とからなり、沈降筒8が筒体7の上部に遊嵌された状態で設けられている。なお、9は結合手段としてのねじ部材である。
【0010】まず、筒体7の構成を説明すると、この筒体7は、その両端の開口部7a,7bが長方形であり、適宜長さの直方体形状の角筒体である。つまり、両端の開口の一辺の長さがx、これに隣接する他の辺の長さがy(但し、x>y)、全長がz(z>a)である角筒体で、例えば塩化ビニル樹脂よりなる。そして、この筒体7の内部には、その下部開口7aから筒体7の内部に進入してくる原水2中に含まれる気泡10を原水2から除去するためおよび原水2中に含まれる固形物11を下方にガイドするための気泡除去部12が設けられている。
【0011】前記気泡除去部12は、幅dが等しく長さが異なる長短二種の複数の塩化ビニル樹脂製の板部材12a,12bを互い違いに、かつ、水平方向とある一定の角度α(例えば、60°)をなして傾斜するように、筒体7の長さ方向(上下方向)に設けられている。すなわち、図示する例においては、一方の遮蔽板12aが他方の遮蔽板12bより長く、また、その板幅(図3中の符号d参照)は、ともに等しく、筒体7の小さい辺の長さyと等しくして設定されている。そして、これらの遮蔽板12a,12bは、それらの板幅側を筒体7の間隔yを形成する一対の側板7cに密着させた状態で、つまり、筒体7の間隔xを形成する他の一対の側板7dとの間に所定の隙間13が形成されるように、しかも、対向する遮蔽板12a,12bの下方側に所定の隙間14が形成されるように、下方が窄まり、下方側から上方側に末広がりとなるように設けられている。
【0012】次に、沈降筒8の構成を説明すると、この沈降筒8は、下部側(筒体7側)が開口し、上部側が閉じられた構造となっており、図示例では、円筒よりなり、その外径は筒体7の短い辺yと同寸である。したがって、この沈降筒8を筒体7の上部開口7b側から筒体7内に挿入したとき、筒体7の一対の辺7d側との間に隙間15が生じ、この隙間15は筒体7の辺7dと遮蔽板12a,12bとによって形成される隙間13と連なることとなる。この沈降筒8は、例えば塩化ビニル樹脂よりなる。そして、この沈降筒8の内部には、円周を6等分するように、適宜長さおよび幅を有する複数の塩化ビニル樹脂製の仕切り板16aを組み合わせてなる整流部16が設けられている。
【0013】前記整流部16は、沈降筒8内部における原水2を上向きの押し出し流れとなるようにして、原水2中に含まれる固形物11を沈降作用によって除去するためのものである。そして、この沈降筒8の横断面積Aは、沈降筒8の上部方向へ吸引する原水2の流量Fと、除去しようとする固形物11の沈降速度Wとを勘案して、下記式(1)によって決定される。
A=F/W ……(1)
例えば、流量Fを1mL/秒、沈降速度Wを0.1cm/秒以上とするとき、必要な横断面積Sは10cm2 となる。
【0014】前記F,Wは原水2の水質に応じて任意に設定することができる。また、固形物11の沈降速度Wは、除去対象となる固形物11の平均粒径d、平均密度ρs 、水の平均密度ρw 、水の粘性係数η、重力加速度gを用いて、下記式(2)によって求められる。
W=(ρs −ρw )gd2 /18η ……(1)
【0015】そして、17は上記機能を有する沈降筒8の上部を着脱自在に封止する蓋で、沈降筒8の上端に周設されたフランジ8aに対応するようにフランジ17aが形成してあり、適宜のシール部材(図示していない)を介して例えばねじ止めされる。なお、この蓋17も塩化ビニル樹脂よりなる。
【0016】
また、18は蓋17に接続される適宜の素材よりなる配管で、この配管18の途中には吸引ポンプ19が設けられ、さらに、その下流側には水質分析部20が設けられている。すなわち、水質分析部20には、筒体7および沈降筒8を経た原水2が処理水(つまり、サンプル液)として沈降筒8に接続されるサンプリング配管18を経て供給されるようにしてある。そして、前記吸引ポンプ19としては、従来の膜ろ過方式の場合と異なり、強い減圧吸引力は必要とせず、前記液体サンプリング装置6が浸漬されている原水2の水面から吸引ポンプ19が設置されている位置まで原水2をくみ上げるのに必要な揚程を有するものであればよい。
【0017】上記構成の液体サンプリング装置6の作動について説明する。図1に示すように、液体サンプリング装置6を、その殆どが貯水槽1内の原水2中に浸漬した状態で設置する。吸引ポンプ19を運転して吸引動作させることにより、液体サンプリング装置6の筒体7の下方から貯水槽1内の原水2が筒体7内に進入する。このとき、前記原水2に気泡10が混入している場合、これも原水2とともに筒体7内に進入する。筒体7内には、下方が窄まるようにして複数の遮蔽板12a,12bを斜めに配置してなる気泡除去部12が形成されているので、筒体7内に進入した原水2およびこれに含まれる気泡10が筒体7を上昇するとき、前記気泡10は、図1において矢印10aで示すように、遮蔽板12a,12bの下面側(外側)に沿って上昇し、原水2のみが、図1において矢印2aで示すように、遮蔽板12a,12bの間の隙間14および遮蔽板12a,12bの上面側(対向面側)を通って筒体7の上部の沈降筒8方向に上昇する。そして、前記気泡10は、遮蔽板12a,12bと筒体7との間の隙間13およびその上方の沈降筒8と筒体7との間の隙間16を経て、矢印10bに示すように、液体サンプリング装置6外の原水2に混じる。
【0018】上述のように、筒体7内の下方から筒体7内に進入した原水2は、その内部に気泡10が混入していても、筒体7内の気泡除去部12を通過することにより、前記気泡10が分離され、沈降筒8方向に上昇する。前記原水2は、沈降筒8内においては、上向きの押し出し流れとなるようにして流れ、それに含まれる固形物11が沈降作用によって除去され、この固形物11は、沈降筒8下方の遮蔽板12a,12bの上面側を滑るようにして下方にガイドされ、整流部16側に上昇することはない。
【0019】上述のように、液体サンプリング装置6内に導入された原水2は、筒体7および沈降筒8を経ることにより、それに含まれる気泡10や固形物11が除去され、所謂清澄な原水(処理水)2となって、サンプリング配管18を経て水質分析部20方向に流れていく。
【0020】図4および図5は、上記実施の形態に係る液体サンプリング装置6の作用効果を説明するための図である。まず、図4は前記液体サンプリング装置6を、下水処理場の曝気槽に設けたときの結果を示すもので、筒体7に気泡除去部12を設けない場合は、同図において右側に示すように、固形物除去効果は殆どなかったが、筒体7に気泡除去部12を設けた場合には、同図において左側に示すように、97.2%の固形物11を除去することができており、前記液体サンプリング装置6が効果的に稼働することが分かる。
【0021】また、図5は、下水処理場の無酸素槽において除去対象となる固形物11の「設計上の除去しようとする固形物の沈降速度」を変化させたときの処理水の水質の変化を示すもので、この図から、前記「設計上の除去しようとする固形物の沈降速度」を変化を適宜変化させることにより、任意の処理水が得られることが分かる。
【0022】そして、この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、種々に変形して実施することができる。例えば、筒体7の断面形状は、正方形であってもよく、また、円形や楕円形など任意の形状とすることができ、フッ素樹脂などを用いても形成してあってもよい。つまり、原水2や固形物11などに冒されたり、原水2を変質させたりしないような素材で形成してあればよい。
【0023】また、筒体7内に設けられる気泡除去部12は、原水2中に含まれる気泡10の除去および沈降作用によって原水2から分離される固形物11を下方に好適に落下させるものであればよい。したがって、遮蔽板12a,12bの傾斜角度αは、上記60°である必要はなく、遮蔽板12a,12bの素材や除去対象とする固形物11の大きさや種類に応じて適宜設定すればよい。さらに、前記傾斜角度αを遮蔽板12a,12b個々に異ならせてあってもよい。必ずしも等しくなくてもよい。また、遮蔽板12a,12bの素材は、前記筒体7と同様に、原水2や固形物11などに冒されたり、原水2を変質させたりしないような素材であれば何でもよい。
【0024】さらに、前記沈降筒8は、筒体7の上部に適宜の隙間15が形成されるようにして遊嵌されるものであれば、その断面形状は任意である。そして、沈降筒8の内部に設けられる整流部16は、沈降筒8内部における原水2を上向きの押し出し流れとなるようにして、原水2中に含まれる固形物11を沈降作用によって除去するようにしてあればよく、したがって、整流部16を構成する仕切り板16aの数やその形状は任意である。また、これら沈降筒8および整流部16の素材についても、筒体7や遮蔽板12a,12bと同様に原水2や固形物11などに冒されたり、原水2を変質させたりしないような素材であれば何でもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の液体サンプリング方法および装置においては、原水中に含まれる気泡を除去した後の原水を沈降筒に供給し、液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離するようにしているので、従来手法とは異なり、ろ過膜が不要になる。したがって、ろ過膜の目詰まり除去等のメンテナンスが不要になるとともに、固形物を除去した液体(処理水)を取り出すためのポンプの吸引力を小さくすることができ、それだけエネルギーコストを抑制することができる。
【0026】そして、処理水流量と沈降筒断面積を変化させることにより、処理水水質を必要に応じて設定することができる。また、固形物とともに気泡を多く含むような原水に対しても適用することができる。
【0027】したがって、この発明は、河川、湖沼、海域あるいは各種の排水等の水質測定において、測定対象とする液体のサンプリングに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の液体サンプリング装置の全体構成を示す図である。
【図2】前記液体サンプリング装置の要部の構成を示す図で、(A)は正面断面図、(B)は側面断面図、(C)は上面図である。
【図3】前記液体サンプリング装置の要部の透視斜視図である。
【図4】気泡除去部の有無と固形物除去率との関係を示す図である。
【図5】設計上の除去しようとする固形物の沈降速度と固形物除去率との関係を示す図である。
【符号の説明】2…液体、6…液体サンプリング装置、7…筒体、7a…下方開口、8…沈降筒、10…気泡、11…固形物、12…気泡除去部、12a,12b…遮蔽板、14…隙間、16…整流部、α…傾斜角度。
Claims (2)
- 内部に所定の角度で傾斜した複数の遮蔽板からなる気泡除去部を備えた筒体の上部に、内部に整流部を備えた沈降筒を遊嵌した状態で接続し、その状態で筒体および沈降筒を液体中に浸漬し、前記筒体の下方開口から流入する液体に含まれる気泡を前記遮蔽板で遮蔽板外方に誘導し、前記筒体内を上昇する液体を遮蔽板の間の隙間を通って沈降筒内に誘導し、この沈降筒内において液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離した後、当該沈降筒の上部から固形物を除去した液体を導出することを特徴とする液体サンプリング方法。
- 内部に所定の角度で傾斜した複数の遮蔽板からなる気泡除去部を備えた筒体の上部に、内部に整流部を備えた沈降筒を遊嵌した状態で接続し、その状態で筒体および沈降筒を液体中に浸漬し、前記筒体の下方開口から流入する液体に含まれる気泡を前記遮蔽板で遮蔽板外方に誘導し、前記筒体内を上昇する液体を遮蔽板の間の隙間を通って沈降筒内に誘導し、この沈降筒内において液体中における固形物の沈降作用を利用して液体と固形物とを分離した後、当該沈降筒の上部から固形物を除去した液体を導出することを特徴とする液体サンプリング装置。
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2003
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