JP2017026438A - 凝集モニタリング装置、凝集モニタリング方法および凝集システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】計測光照射部(レーザ光照射部10)が計測光を被処理水(8)の計測領域(18)に照射し、散乱光受光部(12)が被処理水の粒子による散乱光を受光する。計測値演算部(演算回路48)が散乱光受光部に得られる受光信号の振幅を用いて被処理水の凝集に関わる指標を算出する。
【選択図】図1
Description
Nr:N2r=(πr3)-1:{π(2r)3}-1=8:1 ・・・(1)
で表すことができる。
Sr:S2r=πr2:π(2r)2=1:4 ・・・(2)
で表すことができる。散乱光の強度は、計測領域18内の粒子表面積の総和で表されるとすれば、粒径2r〔mm〕、粒子数N2rである被処理水で発生する散乱光強度の平均値は、
平均値=N2r×S2r=Nr/8×4Sr=1/2NrSr ・・・(3)
で表される。つまり、粒径r〔mm〕、粒子数Nrである被処理水で発生する散乱光強度の平均値の半分になる。
Vr:V2r=(Vd−dvr×Nr):(Vd−dv2r×N2r) ・・・(4)
で表すことができる。
dvr:dv2r=πr3:π(2r)3=1:8 ・・・(5)
で表すことができる。
ΔPr:ΔP2r=Sr×(Vd−dvr×Nr):S2r×(Vd−dv2r×N2r)
=Sr×(Vd−dvr×Nr):4Sr×(Vd−8dvr×8-1Nr)
=Sr×(Vd−dvr×Nr):4Sr×(Vd−dvr×Nr)
=1:4
=r2:(2r)2 ・・・(6)
となる。数式(6)は、計測領域18に出入りする粒子により発生する受光レベルの変化量ΔPr、ΔP2rは、検出しようとするフロック68の粒径の2乗に比例して変化することを表している。つまり、凝集が進行しフロックの粒径が大きくなるにつれて、大きな受光レベルの変化の発生頻度が増えることになる。
D1: Df=0.3〜0.5〔mm〕
D2: Df=0.5〜0.75〔mm〕
D3: Df=0.75〜1.0〔mm〕
D4: Df=1.0〜1.25〔mm〕
レベル1: 凝集状態指標DのD1に相当するレベル
レベル2: 凝集状態指標DのD2に相当し、D1よりのレベル(以下「D2A」という)。
レベル3: 凝集状態指標DのD2に相当し、D3よりのレベル(以下「D2B」という)。
レベル4: 凝集状態指標DのD3に相当し、D2よりのレベル(以下「D3A」という)。
レベル5: 凝集状態指標DのD3に相当し、D4よりのレベル(以下「D3B」という)。
レベル6: 凝集状態指標DのD4に相当するレベル
a: 0〔mV〕以上、200〔mV〕未満の振幅
b: 200〔mV〕以上、400〔mV〕未満の振幅
c: 400〔mV〕以上、600〔mV〕未満の振幅
d: 600〔mV〕以上、800〔mV〕未満の振幅
e: 800〔mV〕以上、1000〔mV〕未満の振幅
f: 1000〔mV〕以上の振幅
Qo=π(R+r)2 ・・・(7)
で表すことができる。この式から明らかなように、衝突断面積Qoは半径Rと半径rの加算値の二乗に比例する。
ν=NQov ・・・(8)
で表すことができる。微小コロイド粒子が計測領域18から出る場合にも同様に、変動を生じ、散乱光強度を微分した値の周期は、回数νの2倍の値となる。
A=Aorn ・・・(9)
となる。なお、Aoは、測定系に依存する定数であり、標準試料を用いて校正される値である。
4 センサ部
6 凝集槽
8 被処理水
10 レーザ光照射部
12 散乱光受光部
14−1 第1の光ファイバ
14−2 第2の光ファイバ
16 遮蔽部材
18 計測領域
20 レーザ光発光部
22−1 第1の支持部
22−2 第2の支持部
24 頂角部
26 レーザ発光素子
28 発光回路
30 AM変調回路
32 タイミング回路
34 ファンクションジェネレータ
36 信号処理部
38 光電変換回路
40 検波回路
42 フォトディテクタ
44 バンドパスフィルタ
46 増幅器
48 演算回路
50 振幅検出部
52 最低値検出部
54 発光制御部
56 A/D
58 プロセッサ
60 メモリ部
62 プログラム記憶部
64 データ記録部
66 RAM
72 凝集システム
74 制御部
76 薬注部
78 攪拌器
80 駆動部
Claims (6)
- 凝集処理される被処理水の処理状態を監視する凝集モニタリング装置であって、
計測光を前記被処理水の計測領域に照射する計測光照射部と、
前記計測領域にある前記被処理水の粒子による散乱光を受光する散乱光受光部と、
前記散乱光受光部に得られる受光信号の振幅を用いて前記被処理水の凝集に関わる指標を算出する計測値演算部と、
を備えることを特徴とする凝集モニタリング装置。 - 前記計測値演算部は、前記散乱光受光部に得られる受光信号の振幅を計測する振幅計測手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の凝集モニタリング装置。
- 前記計測値演算部はさらに、前記受光信号から前記信号の最低値を計測する最低値計測手段を備え、前記振幅計測手段の計測結果、または振幅計測手段および前記最低値計測手段の計測結果を用いて前記凝集に関わる指標を算出することを特徴とする請求項1または請求項2記載の凝集モニタリング装置。
- 前記計測値演算部は、前記振幅の計測結果に基づき特定の振幅の発生率または発生頻度を算出して前記凝集に関わる指標を算出し、
前記特定の振幅は、凝集が進むにつれて発生頻度が高くなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかの請求項に記載の凝集モニタリング装置。 - 凝集処理される被処理水の処理状態を監視する凝集モニタリング方法であって、
計測光を前記被処理水の計測領域に照射する計測光照射工程と、
前記計測領域にある前記被処理水の粒子による散乱光を受光する散乱光受光工程と、
前記散乱光受光工程で得られる受光信号から前記散乱光の強度を表す計測値を取り出す信号処理工程と、
前記散乱光の強度を表す計測値から前記散乱光の振幅を計測し、この振幅の計測結果を用いて凝集に関わる指標を算出する計測値演算工程と、
を含むことを特徴とする凝集モニタリング方法。 - 被処理水を凝集処理する凝集システムであって、
前記被処理水を溜める被処理水槽と、
前記被処理水槽の前記被処理水の処理状態を監視する凝集モニタリング手段と、
前記被処理水に前記処理状態に応じた薬注量の凝集剤を注入する薬注手段と、
を備え、前記モニタリング手段が、
凝集処理される被処理水の処理状態を監視する凝集モニタリング装置であって、
計測光を前記被処理水の計測領域に照射する計測光照射部と、
前記計測領域にある前記被処理水の粒子による散乱光を受光する散乱光受光部と、
前記散乱光受光部に得られる受光信号の振幅を用いて前記被処理水の凝集に関わる指標を算出する計測値演算部と、
を含み、
前記薬注手段が前記凝集に関わる指標に基づき前記凝集剤の注入量を調整することを特徴とする凝集システム。
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