JP2010247151A - 汚泥の凝集状態の自動制御方法及び汚泥の凝集システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この汚泥の凝集状態の自動制御方法は、汚泥に対して、所定量の凝集剤を注入する段階と、汚泥の凝集状態を画像撮影する段階と、画像撮影した汚泥の凝集状態のデジタル画像データを圧縮する段階と、圧縮したデジタル画像データ量を所定閾値と比較する段階とを有し、比較段階において、圧縮したデジタル画像データ量が所定閾値未満であるとき、凝集剤の注入量を増減させる。
【選択図】 図1
Description
本発明に係る実施形態1を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態1に係る脱水処理システムの概略図である。図2は、本発明の実施形態1に係る凝集剤の薬注量の自動制御装置の機能構成図である。図3は、本発明の実施形態1に係る凝集剤の薬注量の自動制御装置の演算処理部の機能構成図である。図4は、本発明の実施形態1に係る凝集剤の薬注量の自動制御装置において、演算処理部のデジタル画像データ処置部の機能構成図である。図5は、本発明の実施形態1に係る汚泥の凝集状態の自動制御方法のフロー図である。図1に示すように、本発明に係る脱水処理システム10は、内部で凝集剤とともに汚泥を攪拌する凝集剤混和槽(攪拌槽)12と、凝集剤混和槽12の下流側に設置され、凝集剤混和槽12で凝集された汚泥を脱水処理する汚泥脱水機14と、凝集剤混和槽12内で攪拌される汚泥を撮影する撮影手段16と、凝集剤混和槽12内に凝集剤を添加する凝集剤添加手段18と、凝集剤添加手段の自動制御装置(注入量制御部)20とを有して概略構成される。対象とする汚泥は、し尿処理場、下水処理場、一般の産業排水処理場等で排出される汚泥でよい。
本発明者は、生汚泥の状態と、凝集剤を添加することにより凝集させた凝集汚泥の状態とをそれぞれ撮影し、JPEG容量を比較することにより、本発明の効果を確認した。
(実験条件)
(1)対象:ビーカーに入れた静止状態の汚泥
(2)凝集剤:高分子凝集剤
(3)撮影機材:1眼レフデジタルカメラ
(4)撮影方法:汚泥をビーカーの側壁を介して撮影する場合と、汚泥をビーカーの上方から直接撮影する場合
(実験結果)汚泥をビーカーの上方から直接撮影する場合の実験結果を表1に示す。表1において、No.1ないしNo.10は、同じ汚泥を対象に繰り返し実験を行ったものであり、各回において、生汚泥を撮影する場合と、凝集汚泥を撮影する場合とを行っている。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。この実施の形態2においては、撮影手段16及び画像データ処理部58によって撮影、デジタル化、圧縮されたデジタル画像データのデータ容量が、最適凝集状態においてピーク(最大値)を持つ場合について説明する。なお、この実施の形態2に係る脱水処理システム10の概略構成については、閾値データベース45及び自動制御装置20以外について上記実施の形態1と同様であるので、その説明を省略する。
まずは、この実施の形態2に係る脱水処理システム10における所定閾値の設定プロセスについて説明する。図6は、この実施の形態2における汚泥の凝集状態(横軸)と撮影手段16による画像データのデータ量との関係の典型例を示すグラフである。横軸の汚泥の凝集状態とは、汚泥種類、汚泥流量、汚泥濃度、凝集剤種類等の諸条件が一定の場合、凝集剤の薬注量と読み替えることもできる。つまり、凝集剤の薬注量が不足している場合は凝集不足状態となり、画像データ量も小さい。しかし、凝集剤の薬注量が適正な場合には適正凝集状態となり画像データ量が大きくなる。そして、凝集剤の薬注量が過多となった場合は過注入(凝集剤過多状態)となってしまい、再び凝画像データ量が小さくなる。なお、以下の説明において、凝集剤不足状態と凝集剤過多状態とを併せて凝集不適正状態と呼ぶ場合がある。
薬注量算出部56における薬注量の算出も、汚泥の種類、汚泥流量、汚泥濃度、凝集剤種類に応じて算出される。例えば、記憶部48内に注入量データベース(不図示)が格納されており、その注入量データベースが、汚泥の種類や凝集剤種類と注入量とが関連付けられて構築されていれば、薬注量算出部56がその注入量データベースを参照することにより、処理対象の汚泥種類、使用する凝集剤種類を設定した場合に初期条件としての薬注量(初期薬注量)を決定することができる。汚泥種類や凝集剤種類が変更になった場合でも、変更後の汚泥や凝集剤を用いて薬注量の初期条件をわざわざ実験により求めなくても、汚泥種類と凝集剤種類とを設定変更するだけで、適正な初期薬注量が選択される。初期薬注量データを別途薬注量算出部56に外部から入力する必要もなくなる。
なお、この実施の形態2において、撮影した画像データ量と所定閾値D2とを比較した場合に、画像データ量が所定閾値D2未満と判断した場合には、その凝集不適正状態が凝集不足状態であるのか凝集剤過多状態であるのかを判断する状態判断工程を行う。この状態判断工程は、凝集剤の薬注量を一旦減少(又は増加)させて、そのときの撮影画像の画像データ量が増加する(つまり、適正方向に向かう)のか減少する(つまり不適正方向に向かう)のかを見極める工程である。
所定の脱水処理システムにおいて、以下条件のもとに、凝集不良状態(凝集剤注入量不足)、最適凝集状態、凝集剤過多状態(凝集剤注入量過剰)における撮影画像の圧縮後画像データ量の測定を行った。投光器を用いない場合(照度:30〜50lx)の結果を表2に、投光器を用いた場合(照度:200〜300lx)の結果を表3に示し、図9にそのグラフを示した。なお、各実験において各々10回の撮影を行っている。
撮影手段:デジタルカメラ(圧縮方法:JPEG)
凝集剤:カチオン系高分子凝集剤
凝集剤添加量:凝集不足状態で0.2%、最適凝集状態で0.4%、凝集剤過多状態で0.6%
所定の脱水処理システムにおいて、以下条件のもとに、凝集不良状態(凝集剤注入量不足)、最適凝集状態、凝集剤過多状態(凝集剤注入量過剰)における撮影画像の圧縮後画像データ量の測定を行った。実験結果を表4〜表7に示し、図13にそのグラフを示した。なお、データ量の測定は1条件の実験につき各10回行い、その平均値を採用した。
撮影手段:デジタルカメラ(圧縮方法:JPEG)
凝集剤:カチオンA〜D(いずれもカチオン系高分子凝集剤)
凝集剤添加量:表中に記載
投光器:なし(30〜50lx)
上記実施例2における表2の撮影回数1回目の撮影画像の画像データに対して2階調化の画像処理を行ったときの画像データ量を比較した。表8に撮影画像の画像データに対して256階調の2階調化を行い、各々白黒の閾値を80,110,128,200にとったときの画像データ量を示した。
Dm:最大データ量
P1:凝集不足状態(凝集不適正状態)
P2:適正凝集状態
P3:凝集剤過多状態(凝集不適正状態)
Pm:最適凝集状態
10:脱水処理システム
12:凝集剤混和槽(攪拌槽)
14:脱水機
16:撮影手段
18:凝集剤添加手段
20:凝集剤の薬注量の自動制御装置(注入量制御部)
22:攪拌羽根
24:上部開口
26:供給管
28:流量制御バルブ
30:凝集剤流量計(注入量計測手段)
32:汚泥流量計
34:汚泥濃度計
40:演算処理部
42:表示制御部
44:外部インターフェイス
45:閾値データベース(閾値テーブル)
46:入力部
48:記憶部
50:撮像処理部
52:第1比率演算部
54:第2比率演算部
56:薬注量算出部
58:画像データ処理部
60:薬注量補正部
62:流量制御バルブの開度演算部
64:デジタル画像データ圧縮部
65:デジタル圧縮画像データ量算出部
66:汚泥凝集状態比較判定部
Claims (10)
- 汚泥に対して、所定量の凝集剤を注入する段階と、
汚泥の凝集状態を画像撮影する段階と、
画像撮影した前記汚泥の凝集状態のデジタル画像データを圧縮する段階と、
該圧縮したデジタル画像データ量を所定閾値と比較する段階とを有し、
該比較段階において、
前記圧縮したデジタル画像データ量が前記所定閾値未満であるとき、前記凝集剤の注入量を増減させる、汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記比較段階において、
前記凝集剤の注入量の増減量が、汚泥の流量及び/又はSS濃度に応じて定められる、請求項1に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記画像撮影段階において、
静止状態又は動的状態にある前記凝集状態の汚泥を、汚泥液面を介して、上方から該凝集状態の汚泥のみを撮影する、請求項1又は請求項2に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記所定閾値は、
前記凝集状態の汚泥の種類及び/又は該汚泥に添加する前記凝集剤の種類に応じて予め決定される、請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記所定閾値は、
前記凝集剤の注入量を変化させることにより複数の異なる凝集状態となった前記汚泥の該複数の異なる凝集状態を撮影し、
その撮影された複数のデジタル画像データを各々圧縮した場合におけるデジタル画像データ量に基づいて予め決定される、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記比較段階において、
前記凝集剤の注入量の増減量は、前記所定閾値と前記デジタル画像データ量との差分又は前記所定閾値と前記デジタル画像データ量との比率に応じて定められる、請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記凝集剤の注入量を計測する段階を更に有し、
前記比較段階において、
前記圧縮したデジタル画像データ量が前記所定閾値未満であって、かつ前記注入量が所定注入量未満の場合に、前記凝集剤の注入量を増大させ、
前記圧縮したデジタル画像データ量が前記所定閾値未満であって、かつ前記注入量が所定注入量以上の場合に、前記凝集剤の注入量を減少させる、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 前記凝集剤の注入量を変化させて前記汚泥の凝集状態を画像撮影する段階を更に有し、
前記比較段階において、
前記圧縮したデジタル画像データ量が前記所定閾値未満であって、かつ前記凝集剤の注入量を変化させた場合において、該注入量が大きいときの前記デジタル画像データ量の方が該注入量が小さいときの前記デジタル画像データ量よりも大きい場合に、前記凝集剤の注入量を増大させ、
前記圧縮したデジタル画像データ量が前記所定閾値未満であって、かつ前記凝集剤の注入量を変化させた場合において、該注入量が小さいときの前記デジタル画像データ量の方が該注入量が大きいときの前記デジタル画像データ量よりも大きい場合に、前記凝集剤の注入量を減少させる、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の汚泥の凝集状態の自動制御方法。 - 内部で凝集剤とともに汚泥を攪拌する攪拌槽と、
前記攪拌槽内で攪拌される前記汚泥を撮影する撮影手段と、
該攪拌槽内に前記凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
前記撮影手段に接続されると共に前記凝集剤添加手段に接続される凝集剤の注入量制御部と、を有する汚泥の凝集システムであって、
該注入量制御部は、
前記撮影手段により撮影された汚泥のデジタル画像データを処理するデジタル画像データ処理部を有し、かつ、
該デジタル画像データ処理部は、
前記撮影手段により撮影された汚泥のデジタル画像データを圧縮するデジタル画像データ圧縮手段と、
圧縮化された汚泥のデジタル画像データを所定閾値と比較判定する比較判定手段と、を有しており、
前記注入量制御部は、
前記比較判定手段による比較判定結果に基づいて、前記凝集剤添加手段に対して凝集剤の注入量の増減を指令する要求信号を出力する、汚泥の凝集システム。 - 前記注入量制御部は、
前記汚泥の種類、前記汚泥の流量、汚泥の濃度及び前記凝集剤の種類のうち少なくともいずれか1つと前記所定閾値とが関連付けられて構築された閾値データベースを更に有する、請求項9に記載の汚泥の凝集システム。
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