JP2017056392A

JP2017056392A - 水槽及び水槽内の視認方法

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Publication number: JP2017056392A
Application number: JP2015181719A
Authority: JP
Inventors: 哲清水; Satoru Shimizu; 中野　吉雅; Yoshimasa Nakano; 吉雅中野
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-09-15
Also published as: JP6610112B2

Abstract

【課題】槽内にカメラを継続して配置することなく、必要な場合に、槽内の状況をカメラによって知ることができる水槽を提供する。【解決手段】生物処理槽１は、塔体１０の下部側面に設けられた原水流入口１１と、塔体１０内の底部に設けられた散気管１２と、空気配管１３と、空気配管１３の途中に連なるサイホンブレーク用配管１３Ａと、ストレーナ１４，１４と、ストレーナ１４同士を接続する接続配管１５と、該接続配管１５内に連通する処理水取出口１６と、塔体１０の内周面に沿って上下方向に延在したドレン配管１７と、塔体１０内に上下方向に設けられた消泡剤水溶液の注入配管１８と、カメラ挿入管１９等を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、水槽に係り、特に生活排水、下水、食品工場、パルプ工場、半導体製造排水、液晶製造排水等の有機性排水の処理装置に好適な水槽に関する。また、本発明は、この水槽内の状況をカメラで視認する方法に関する。

有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃水処理等に広く用いられている。しかしながら、活性汚泥法におけるＢＯＤ容積負荷は一般に０．５〜０．８ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度であるため、広い敷地面積が必要となる。なお、設置スペースを抑制しつつ容量を確保するためにタワー状水槽を用いることが検討されている。

有機性排水の高負荷処理に関しては、担体を添加した流動床法が知られている。この方法を用いた場合、３ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。

また、有機性排水をまず、第一処理槽で細菌により処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解して非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化を図る方法も行われている。

このように生物を利用した水処理方法は、多数考案されている。このような排水処理を安定して行なうためには、定期的に水質や水面の状態（水位や発泡の有無など）を監視する必要がある。定期的に水質を監視する方法として、目視によって濁度を検査する方法や、採取した排水の濁度や成分などを化学的に分析する方法が多く採用される。

また、特許文献１の水質監視装置のように、水槽の水面上に浮いている遮光フード内で撮影手段及び照明手段を用いて水面を常に撮影し、撮影した画像から水中のフロックの状態を解析して自動的に排水処理の適否を判定する方法が提案されている。これにより、連続して行われる排水処理を自動監視することができる。

特開平９−２８１１００号公報

特許文献１の水質監視装置を水槽に設置した場合、カメラは常に水槽内に配置されることになり、カメラのメンテナンスを行うことが極めて困難である。また、各水槽に監視装置を設置すると、設備コストが高くなる。

また、槽高の大きい水槽に特許文献１の監視装置を適用した場合には、作業者が槽頂部まで登って設置作業やメンテナンスを行う必要があり、作業が面倒であると共に、監視装置を槽に常に設置しておくことになるので、設備コストが増大する。

本発明は、槽内にカメラを継続して配置することなく、必要な場合に、槽内の状況をカメラによって知ることができる水槽と、この水槽内の視認方法を提供することを目的とする。

本発明の水槽は、槽内にカメラを挿入するためのカメラ挿入管を備え、該カメラ挿入管の槽内側の先端部は、槽内の水面位よりも上方において開口していることを特徴とするものである。

本発明の一態様では、前記槽内側の先端部は下向きに開口している。

本発明の一態様では、カメラ挿入管は、水槽の側面を貫いている。カメラ挿入管の槽外側の末端部分は、水槽設置面からの高さが２ｍ以内であることが好ましい。

本発明の一態様では、水槽は６ｍ以上の槽高を有する。

本発明の水槽内の視認方法は、カメラ挿入管を通して水槽内に、先端部にカメラを備えたカメラユニットを挿入し、該カメラによって水槽内を視認することを特徴とする。

この視認方法の一態様では、複数の水槽が設置されており、共通のカメラユニットを用いて各水槽内を視認する。

本発明の水槽は、カメラ挿入管が設けられており、必要なときにカメラ挿入管を通して槽内にカメラを導入して槽内の状況特に水面の状況（水位や発泡の有無など）を知ることができる。カメラは観察が必要なときだけ生物処理槽内に挿入すればよいので、水槽に常設する必要はなく、水槽の設備コストは殆ど増大しない。また、カメラを水槽から引き出して容易にメンテナンスすることもできる。

本発明は、水槽が閉鎖型であっても適用できる。また、槽高が大きい場合であっても、槽頂部に上ることなく、槽内の状況をカメラによって知ることができる。複数の水槽が設置されている場合であっても、共通のカメラユニットを用いて各水槽内を視認することができる。

実施の形態に係る水槽を用いた有機性排水の生物処理装置の縦断面図である。図１のII−II線矢視図である。図２のIII−III矢視図である。カメラ挿入管の側面図である。生物処理装置のフロー図である。

以下に図面を参照して本発明の水槽及び水槽内の視認方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は水槽を備えた有機性排水の生物処理装置の一例を示すものである。なお、以下の実施の形態では、水槽は生物処理槽であるが、水槽は原水槽、固液分離槽（例えば沈殿槽、加圧浮上槽）などであってもよい。

生物処理槽１は、ＦＲＰ製の円筒形の塔体（槽体）１０と、該塔体１０の下部側面に設けられた原水（被処理水）流入口１１と、塔体１０内の底部に設けられた散気管１２と、散気管１２を図示しないブロワに接続する空気配管１３と、空気配管１３の途中に連なるサイホンブレーク用配管１３Ａと、塔体１０の上下方向の中間又はそれよりも下位に設けられた複数個のストレーナ１４，１４と、ストレーナ１４同士を接続する接続配管１５と、該接続配管１５内に連通する処理水取出口１６と、塔体１０の内周面に沿って上下方向に延在したドレン配管１７と、塔体１０内に上下方向に設けられた消泡剤水溶液の注入配管１８と、カメラ挿入管１９等を備えている。

塔体１０は、天蓋部が側周面に連なっている閉鎖形である。天蓋部の頂部に開口１０ａが設けられ、塔体１０内が該開口１０ａを介して大気に連通している。なお、処理槽が嫌気処理の場合、開口１０ａにバルブ又はブラインドプレートを設けるか、開口１０ａを省略する。好気処理の場合は、塔体１０は、天蓋部を有しない開放形であってもよい。

空気配管１３は、一端側が塔体１０の下部を貫通して塔体１０外に突出し、その先端にブロワからの空気供給配管が接続されている。空気配管１３の他端が散気管１２に接続されている。

空気配管１３は、塔体１０内において、水面位よりも上方に立ち上っており、この立ち上がりの最高位部１３ｂにサイホンブレーク用配管１３Ａの一端が接続されている。サイホンブレーク用配管１３Ａは、塔体１０内を下方に引き回されており、その他端側は塔体１０の下部を貫通して塔体１０外に突出している。このサイホンブレーク用配管１３Ａの先端部にバルブ１３ａが設けられている。

ストレーナ１４は、塔体１０の上下方向の中間付近又はそれよりも下位に設置されている。ストレーナ１４は、図２に示す通り、塔体１０の内周面に接着されることにより取り付けられたボックス１４ａと、該ボックス１４ａの前面に設けられたウェッジワイヤ等よりなるスクリーン１４ｂとを有する。ボックス１４ａの後面は開放しており、ボックス１４ａの後端が塔体１０の内周面に接着されている。

この実施の形態では、ストレーナ１４は上下に離隔して２個設けられており、各ストレーナ１４内が接続配管１５によって連通されている。ただし、ストレーナ１４は１個又は３個以上設けられてもよい。また、ストレーナ１４は左右に離隔して配置されてもよい。

この接続配管１５は半割円筒状であり、塔体１０の内周面に接着されている。処理水取出口１６は、塔体１０に設けられた開口を介して該接続配管１５内に連通している。

図示は省略するが、ストレーナ１４内をメンテナンスするために、塔体１０にハンドホールが設けられている。

ドレン配管１７は、塔体１０の内周面に沿って上下方向に延設されている。ドレン配管１７は、最上部を除いて、半割円筒状であり、塔体１０の内周面に接着されている。ドレン配管１７の最上部は、円筒状であり、水面位よりも上方において塔体１０内に開放している。ドレン配管１７の下端部は塔体１０の下部のドレン取出口１７ａに連通している。

消泡剤の注水配管１８及びカメラ挿入管１９は、塔体１０内を上下方向に引き回されており、上端部は略Ｕ字状に曲成されて下向きとされ、塔体１０内の水面位よりも上方において開口している。注水配管１８及びカメラ挿入管１９の下端は、塔体１０の下部の側面を貫通して塔体１０外に突出している。カメラ挿入管１９の曲がり部は、カメラ２０がスムーズに通り抜けるように十分に大きな曲率半径の湾曲部（３０〜２００ｍｍ程度）となっている。

なお、図示は省略するが、生物処理槽１には、余剰汚泥の取出管やサンプリング口、マンホール、予備座（図示略）等が設けられている。

塔体１０は、ライニングを不要とするためＦＲＰ等の樹脂製が好ましいが、水質によっては鋼板であってもよい。ＦＲＰの場合には紫外線による劣化の防止、耐食性の向上を目的として耐候性塗料を塗布するのが好ましい。また、塔体１０をＦＲＰ製とした場合、水圧が大きくなる塔体下部の肉厚を上部よりも大きくすることが好ましい。塔体の上下の途中を上部よりも厚肉とし、下部をそれよりもさらに厚肉としてもよい。

必要に応じ、塔体１０或いは周辺設備、配管等に、水位計、圧力計、流量計、水温計、水質計等の測定器を設置し、運転状況の監視や運転制御、運用管理等に用いる。また、付帯設備（例えば、送水、加温、薬品注入、曝気、脱水機能等を備えた設備）との組合せにより、水槽における処理を最適化するために利用する。

この実施の形態では、生物処理槽１には、流動床担体を充填する。流動床担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等の任意であり、大きさ（径）は０．１〜１０ｍｍ程度である。流動床担体の材料は、天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。担体は、流動床担体に限定されるものではなく、固定床担体、揺動性担体のいずれでもよく、二種以上の担体を併用してもよい。

揺動床担体としては、素材が発泡合成樹脂特に軟質ポリウレタンフォームであるものが好ましい。生物処理槽１にこのような軽量ポリウレタンフォームのような多孔質の薄い板状ないし短冊状のシート状揺動床担体を設置すると、揺動床担体が、十分な弾力性を有し、槽内の水の流れの中でたわむ（形状維持しない）ことにより、薄くても十分な機械的強度を持つ。また、たわむことで槽内の通水を阻害することなく均一に混合され、担体の多孔質構造内にも均等に汚泥含有液が通水されるようになる。

この有機性排水の生物処理装置によって有機性排水を処理するには、原水流入口１１を介して原水（有機性排水）を生物処理槽１に導入し、散気管１２で空気曝気し、好気性生物処理を行う。生物処理槽１の処理水は処理水取出口１６から取り出される。

生物処理槽１内で曝気を行っている時の空気は、塔頂の開口１０ａから塔外に排出される。曝気に際して生じた泡はドレン配管１７を介して塔体１０外の排水ピットに排出される。この排水ピットに泡センサを設けておき、泡が多いときには消泡剤や水を注入する。

ストレーナ１４のスクリーン１４ｂが目詰りしたときには、空気をストレーナ１４内に供給し、空気逆洗する。

生物処理槽１の運転の停止時には、バルブ１３ａを開とし、生物処理槽１内の水が配管１３内をサイホン現象で逆流することを防止する。

生物処理槽１の運転中又は停止中に、カメラ挿入管１９を通して、カメラ２０を備えたカメラユニットを槽内に挿入することにより、槽内の状況を目視観察することができる。生物処理槽等の水槽が複数設置されている場合、１台のカメラユニットを用いて１つの水槽内の観察を行った後、カメラ挿入管１９から該カメラユニットを引き抜き、別の水槽のカメラ挿入管１９に該カメラユニットを挿入してこの水槽内の観察を行うことができる。従って、多数の水槽が設置されていても、カメラユニットの数は１又は少数で足りる。

カメラ２０は、屈曲自在な束状ケーブル２１が接続されてカメラユニットとされている。この束状ケーブル２１には、通電ハーネス、撮影信号ハーネスのほか、カメラ２０の指向方向を制御するためのワイヤシースなどが束ねられている。カメラ２０の先端部には照明ランプを設けることで、槽内を照明して撮影することができるようにしてもよい。

カメラ挿入管１９は、図１のように、塔体１０の下部側面から水平方向に塔体１０内に導入され、途中で湾曲して鉛直上向きに方向を変え、水面上部に達したところでロングエルボ等により１８０°方向を変え、先端部が下向きに開口している。これにより、カメラが水面を撮影しやすいだけでなく、発泡の泡や汚れの飛沫がカメラ挿入管１９内に侵入することが抑制される。

カメラ挿入管１９の槽内側の先端部を、曝気停止時の水面より６００〜１２００ｍｍ程度の上方位置となるようにすることで、水の逆流を防止する事ができる。

カメラ挿入管１９の内径や曲率半径は、ケーブル２１が撓まずに進む程度であることが好ましい。曲率半径は３０〜２００ｍｍ程度が好ましく、内径は２５〜８０ｍｍ程度が好ましい。また、内面は凹凸部のない滑らかな曲面であることが好ましい。

ケーブル２１は、カメラ２０をカメラ挿入管１９内で押し動かすことができる程度の弾性を有する必要がある。そのために切れ目がない弾性ケーブルを用いることが好ましい。

カメラユニットは例えば以下のいずれかが好適であるが、これらに限定されない。
（１）カメラにコードを接続した状態で、弾性のスパイラルチューブまたはスプリング（切れ目なし）によりコードを巻きつけて一体化する。スパイラルチューブ、スプリングが弾性支持体となる。スパイラルチューブは可撓性材料で構成された帯状体を螺旋状に巻設してなる湾曲変形可能な部材であることが好ましい。スプリングによるカメラユニットは、芯となるコードに金属線（金属種、太さを例示）を巻き付けることで作成することもできるし、予め作成したコイルスプリングに芯となるコードを挿入して作成することもできる。
（２）カメラにコードを接続した状態で、コードを棒状の弾性支持体（切れ目なし）とまとめてテープや針金で巻きつける等により一体化する。棒状の弾性支持体は、例えば、柔らかい樹脂製の棒状部材か多数の金属線を集束した金属ロープを１本または複数本束ねたものとする。
（３）無線カメラにコードを接続し、弾性のスパイラルチューブ（帯状体をスパイラル状に巻回したもの）またはスプリング（切れ目なし）によりコードを巻きつけて一体化する。スパイラルチューブが弾性支持体となる。
（４）無線カメラに棒状の弾性支持体(切れ目なし)を接続する。
（５）コードに金属ケーブルをらせん状に巻き回すか撚り合わせることでワイヤーロープにしたもの。金属ケーブルとは、多数の金属線を集束したケーブルである。
（６）フレキシブル管（切れ目なし。軽量化のため合成樹脂製が好ましい）に芯となるコードを挿通して固定し、一体化する。フレキシブル管が弾性支持体となる。

スパイラルチューブを構成する帯状体としては、機械的強度と弾性を維持するため、帯の幅Ｐは５〜２０ｃｍ程度、厚みＴは０．５〜１．５ｍｍ程度、各切れ目の角度は４５〜６０°程度がそれぞれ好ましい。また素材としては弾性の他、カメラ挿入管１９内への出し入れや持ち運びに耐えられる素材である必要もあり、例えばポリエチレン、硬質ゴムが好ましい。スプリングとしては、芯材となる針金を硬質ゴム又は樹脂で被覆したものが例示される。

カメラ２０としてはＣＣＤカメラが例示されるが、静止画、動画、計測画像のいずれかを撮影できる小型カメラであれば特に限定されず、撮影データを無線又は有線で送信できればよい。ただし、水槽が閉鎖型の場合は、照明付き、赤外線や暗視補正のカメラが望ましい。カメラ２０には、破損防止およびカメラ挿入管１９内をスムーズに移動できるように補助カバーを付けることが好ましい。このカバーとして、低摩擦性（高摺動性）を有する素材よりなるものを用いると、カメラ出し入れ時の摩擦抵抗が小さくなる。

生物処理槽が嫌気性処理槽の場合は、槽内が密閉されていると共に、槽内でメタンガスが発生するので、生成メタンガスの逆流や漏洩を防ぐため、カメラ挿入管１９の槽外部分にバルブ（図示略）を設けておき、通常時は該バルブを閉じておき、運転停止時にバルブを開けてカメラユニットを導入するのが好ましい。また、図４のように、カメラ挿入管１９にトラップ部（Ｕ字形状部）１９Ｔを設け、該トラップ部１９Ｔ内に水を入れて水封部を形成してもよい。このようにすれば、生物処理槽が運転稼動中であっても、カメラユニットを処理槽内に導入することが可能である。トラップ部１９Ｔを設けた場合、カメラ挿入管１９に上記のバルブを設けなくてもよく、設けてもよい。

本発明の一態様では、塔体１０は、直径が２．２〜３．６ｍ、特に２．４〜３．３ｍであり、高さが６〜１１ｍ、特に８〜１１ｍであり、高さＨと直径Ｄとの比Ｈ／Ｄが１．５〜５．０特に３．０〜４．５であることが好ましい。

カメラ挿入管１９の槽外側の末端部は、塔体１０の設置面（基礎３）からの高さが２ｍ以下（例えば０．５〜２ｍ）であることが好ましい。このようにすることにより、カメラユニット２０をカメラ挿入管１９に容易に出し入れすることができる。また、主要な配管の接続部やマンホール、ストレーナ１４、散気管１２などは、基礎３からの高さが４ｍ以下、特に３．０ｍ以下であることが好ましい。このように接続部、マンホール、ストレーナ１４、散気管１２などを低位置に設けることにより、配管接続作業や機器設置作業、各種メンテナンス作業が高所作業ではなくなり、作業効率及び安全性が向上する。

本発明では、好気性の生物処理槽１を複数段設置してもよく、前段に嫌気処理槽を設置し、嫌気処理槽の処理水を好気性生物処理槽に導入するようにしてもよい。この嫌気処理槽の塔体の大きさも塔体１０と同一としてもよい。

最終段の好気槽が槽内浸漬又は槽外設置のＭＢＲを用いてもよい。また、さらに後段に加圧浮上槽や凝集沈殿槽を設置して固液分離してもよい。

処理槽の好気処理が流動床の場合は、処理は一過式であるが、浮上法（活性汚泥法）の場合は固液分離による余剰汚泥を返送する。

本発明では、第一段の生物処理槽において、分散菌による有機物の分解により分散菌の増加した第一生物処理水を生成させ、後段の第二生物処理槽において、分散菌を微小動物に捕食させるようにしてもよい。本発明では、嫌気又は好気処理槽の最前段に調整槽を設置してもよい。この調整槽としては、原水流量を平準化するための原水槽、固形物を沈降させるための沈降槽、加圧浮上装置などが例示されるが、これに限定されない。

原水槽と生物処理槽との組み合わせの一例を図５（ａ）〜（ｄ）に示す。図５（ａ）は、原水槽と好気槽の組み合わせである。図５（ｂ）は原水槽と、嫌気槽と、好気槽とをこの順に備えたものである。図５（ｃ）は、原水槽と、第１好気槽と、第２好気槽とをこの順に備えたものである。図５（ｄ）は、原水槽と、嫌気槽と、第１好気槽と、第２好気槽とをこの順に備えたものである。図示は省略するが、図５（ａ）〜（ｄ）の後段に固液分離槽（沈殿槽や加圧浮上槽など）を設けてもよい。また、さらにその他の処理手段を設けてもよい。図５（ａ）〜（ｄ）では原水槽を設けているが、原水槽が省略される場合もある。

本発明では、生物処理槽は、予め塔体に散気管などの付属機器を工場で取り付けておき、現場に移送し、基礎上に据え付けるように施工を行うのが好ましい。これにより、現場作業数を減少させ、工期の短縮や、組み立て精度の向上などを図ることができる。

１生物処理槽
１０塔体
１２散気管
１４ストレーナ
１９カメラ挿入管
２０カメラ

Claims

槽内にカメラを挿入するためのカメラ挿入管を備え、該カメラ挿入管の槽内側の先端部は、前記槽内の水面位よりも上方において開口していることを特徴とする水槽。
請求項１において、前記槽内側の先端部は下向きに開口していることを特徴とする水槽。
請求項１又は２において、カメラ挿入管は、前記槽の側面を貫いていることを特徴とする水槽。
請求項１なしい３のいずれか１項において、前記カメラ挿入管の槽外側の末端部分は、水槽設置面からの高さが２ｍ以内であることを特徴とする水槽。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記水槽の槽高が６ｍ以上であることを特徴とする水槽。
請求項１ないし５のいずれか１項において、水処理装置の水槽であることを特徴とする水槽。
請求項６において、前記水槽は、原水槽、生物処理槽又は固液分離槽であることを特徴とする水槽。
水槽内をカメラによって視認する方法において、
該水槽は請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水槽であり、
前記カメラ挿入管を通して水槽内に、先端部にカメラを備えたカメラユニットを挿入し、該カメラによって水槽内を視認することを特徴とする水槽内の視認方法。
請求項８において、複数の水槽が設置されており、共通のカメラユニットを用いて各水槽内を視認することを特徴とする水槽内の視認方法。