JP2018096768A - 凝集モニタリング方法、凝集モニタリング装置、凝集モニタリング用プローブおよび凝集システム - Google Patents

凝集モニタリング方法、凝集モニタリング装置、凝集モニタリング用プローブおよび凝集システム Download PDF

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Abstract

【課題】凝集処理後の処理水などに出現するリークフロックなどの細かい粒径の固形物をモニタリングする。
【解決手段】光照射により処理水(4)中に発光領域(14)を形成するとともに、該発光領域に対して受光部(12)の受光領域(16)を交差させ、前記処理水中に計測領域(18)を創成し、前記受光部で散乱光(10)を受光し、前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力するので、処理水中の粒径の小さいリークフロックを高精度にモニタリングできる。
【選択図】図1

Description

本発明は、浄水、工業用水、排水などの処理水のモニタリング技術および凝集技術に関する。
排水処理では、凝集剤の投入により被処理水中のSS(Suspended Solids:懸濁物質)成分の沈下を促進し、固液分離処理の効率の向上が図られるが、凝集剤投入量の不足などで不十分な凝集状態(いわゆる凝集崩れまたは凝集不良)が生じると、最終の沈殿池側でフロックの沈下速度が低下し、処理水にリークするフロックのリーク量が増加する。斯かる現象に対応するため、処理水の凝集監視が行われており、この凝集監視には濁度計などが用いられる。
この凝集監視に関し、被処理水にレーザー光を照射し、被処理水中の粒子からの拡散光を受光し、拡散光強度を検出することが知られている(たとえば、特許文献1)。
特開2002−195947号公報
ところで、処理水側で凝集監視に用いられている濁度計は、被処理水中にレーザーなどの光を照射し、被処理水中のSS成分による散乱・遮光された結果を表す受光レベルを時間平均して計測している。斯かる計測では、リークフロックがある程度のリーク量にならないと計測出力の上昇がなく、このため、凝集崩れを素早く検出することができず、僅かなリーク量では監視性能が低下し、凝集条件の僅かな変化に対応できない。
リークフロックの出現確率としてたとえば、1秒間に数個程度を想定した場合、計測領域が大きくかつ受光レベルを時間的に平均化して計測する一般的な濁度計は、そのリークフロックの出現頻度に対応できず、検出出力を得ることができない。これは以下の理由による。濁度計は、それ自体が水中の全体的な濃度に相関する出力を得ることを目的としており、被処理水中のSS成分が一様に分散されないこと、その粒子の大きさがさまざまであることによる。つまり、濁度計は瞬間的な計測値の変化に対応することよりも、ある程度平均的な状態を出力することを目的としていることによる。
本発明者は、濁度計のように広い計測領域では、この計測領域にリークフロックのような細かい粒径の固形物が到来してもそれを計測することが困難であるとの知見を得た。
そこで、本発明の目的は斯かる知見に基づき、凝集処理後の処理水などに出現するリークフロックなどの細かい粒径の固形物をモニタリングすることにある。
また、本発明の他の目的は上記課題に鑑み、細かい粒径のリークフロックのモニタリングに基づき、凝集不良(凝集崩れ)を早期に発見し、凝集処理の最適化を実現することにある。
上記課題を解決するため、本発明の凝集モニタリング方法の一側面によれば、光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成する工程と、前記受光部で散乱光を受光する工程と、前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する工程とを含む。
上記凝集モニタリング方法において、前記計測領域は、1〔mm3 〕またはその近傍値以下の容積であればよい。
上記凝集モニタリング方法において、さらに、前記散乱光の受光レベルに対して特定の受光レベル範囲を設定し、該受光レベル範囲に生じるピーク信号の発生回数を計数し、この計数値を前記固形物量に換算する工程とを含んでよい。
上記課題を解決するため、本発明の凝集モニタリング装置の一側面によれば、光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成し、散乱光を前記受光部で受光するセンサー部と、前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する処理部とを備える。
上記凝集モニタリング装置において、前記処理部は、前記散乱光の受光レベルに対して特定の受光レベル範囲を設定し、該受光レベル範囲に生じるピーク信号の発生回数を計数し、この計数値を前記固形物量に換算してよい。
上記課題を解決するため、本発明の凝集モニタリング用プローブの一側面によれば、プローブ筐体と、光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成し、散乱光を前記受光部で受光するセンサー部と、前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する処理部とを備える。
上記課題を解決するため、本発明の凝集システムの一側面によれば、上記凝集モニタリング装置または上記凝集モニタリング用プローブと、前記凝集モニタリング装置または前記凝集モニタリング用プローブの出力情報により、凝集処理前の原水または凝集処理途上の被処理水に投入される凝集剤の投入量を制御する制御手段とを備える。
上記凝集システムにおいて、前記凝集剤は、無機凝集剤または高分子凝集剤であってよい。
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) 本発明の凝集モニタリング方法、凝集モニタリング装置または凝集モニタリング用プローブによれば、浄水、工業用水、排水などの処理水にリークする粒径の細かいリークフロックなどの固形物を高精度にモニタリングすることができる。
(2) 本発明の凝集システムによれば、処理水の凝集不良(凝集崩れ)を早期に発見でき、凝集剤の投入量制御の迅速化とともに最適化を実現でき、処理水に出現するフロックリーク量を低減できる。
第1の実施の形態に係る凝集モニタリング方法を示す図である。 Aは処理工程を示すフローチャート、Bはセンサー出力の出力波形を示す図である。 第2の実施の形態に係る凝集モニタリング装置を示す図である。 プローブ筐体のセンサー部を示す図である。 Aは演算部を示す図、Bは凝集モニタリングの処理手順を示すフローチャートである。 洗浄部を示す図である。 第3の実施の形態に係る凝集システムを示す図である。 凝集処理における薬注制御の処理手順を示すフローチャートである。
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る凝集モニタリング方法に用いるセンサー部を示している。図1のAに示すセンサー部の構成は一例であり、係る構成に本発明が限定されるものではない。
このセンサー部2には処理水4の水中に向けてレーザー光6を照射する発光部8と、散乱光10を受光する受光部12が備えられる。レーザー光6の照射方向と、散乱光10の受光方向を交差方向たとえば、90度に配置しているが、この交差角度は90度以上または90度未満の角度でもよく、90度に限定されない。
発光部8がレーザー光6を発光すると、処理水4の水中にレーザー光6の発光領域14が生成され、これに対し、受光部12の受光領域16が設定される。これにより、発光領域14および受光領域16が交差する立体領域である計測領域18が処理水4中に創成される。この計測領域18は処理水4に含まれる固形物としてたとえば、フロック20を検出するための処理水4のサンプル領域であるとともに、処理水4のフロック20の捕捉領域であり、フロック20から乱反射で生じる散乱光10を検出する受光部12の検出領域である。この計測領域18は捕捉するフロック20の細かな粒径を考慮し、たとえば、1〔mm3 〕またはその近傍値以下の容積であればよい。
この計測領域18内のフロック20から生じた散乱光10を受光部12で受光すれば、この散乱光10により計測領域18内のフロック20の有無およびその量を計測することができる。そして、散乱光10の受光レベルを処理水4における固形物量であるフロックリーク量に換算することができる。
図2のAは、凝集モニタリング方法に係る処理工程を示している。この凝集モニタリング方法では処理水4の水中に発光部8からレーザー光6を照射して発光領域14を生成する(S101)。この発光領域14に対し、この発光領域14と交差する受光領域16を処理水4の水中に設定する(S102)。これら発光領域14および受光領域16の交差領域により、処理水4の水中に1〔mm3 〕またはその近傍値以下の容積としてたとえば、1〔mm3 〕の容積の計測領域18を創成する(S103)。
計測領域18の処理水4に存在するフロック20から生じた散乱光10は、受光領域16を通して受光部12に受光される(S104)。これにより、処理水4の計測領域18に出現するフロック20が計測される。
受光された散乱光10を固形物量に換算する(S105)。つまり、散乱光10の強度はフロック20の量や表面積に比例するので、散乱光レベルをフロック20の量に換算することができる。これにより、処理水4中のフロック20、つまり、凝集処理後の処理水4中のフロックリーク量を算定することができる。
図2のBは、横軸に経過時間t〔sec〕、縦軸に散乱光レベル〔V〕を取り、散乱光波形の一例を示している。この散乱光波形は、計測領域18のフロック20により得られたフロック波形である。この信号波形に対し、受光レベル範囲LDを設定すれば、この受光レベル範囲LDに先鋭なひとつのピーク信号psが生じている。
ここで、計測領域18にあるフロック20の体積をV〔m3 〕、その表面積をS〔m2 〕とする。フロック20が球形と考えれば、体積Vは、
V∝S3/2 ・・・(1)
と表すことができる。受光レベルのピークレベルをL〔V〕とすると、このピークレベルL〔V〕は表面積S〔m2 〕に比例するので、体積Vは、
V∝L3/2 ・・・(2)
と表すことができる。
このことから、2倍の受光レベルのピーク信号の1個が得られた場合には、約2.8(≒23/2 )倍の体積のフロック20が計測領域18に存在することとなり、同じ受光レベル範囲のピーク信号の出現回数が3回あったとすれば、これは約2倍の受光レベル範囲LDにあるピーク信号psの1個の出現と同じリーク量を示すものと予想される。
実際には、計測領域18に一部だけが侵入するフロック20により出現するピーク信号psが一定の割合で含まれることが予想できるため、上記の関係について、特定のパラメ一夕Pを用いることにより、F[リークフロック量]は、
F[リークフロック量]=P{a1x1+a2x2+…+a10x10}
・・・(3)
と表すことができる。式(3) において、
a1〜a10:体積比率(an/am=(xn/xm)3/2
x1〜x10:受光レベル〔mV〕
である。Pはフロック20の実際のリーク量により調整されるべきパラメ一夕である。
したがって、斯かる関係を実際の薬注制御システムに適用すれば、今、Fがある管理値F1に対して大なる値をとるとき、薬注制御システムではフロックリーク量が多いと判断し、凝集剤の薬注量を増加すればよい。逆に、FがF1以下の値を示す場合には、凝集剤の添加量を減らし、薬注量が過剰になることを防ぐように処理することで、凝集剤の薬注量を常に最適な範囲に制御することができる。
<第1の実施の形態の効果>
(1) 発光部8から照射したレーザー光6の発光領域14に対し、受光部12の受光領域16を交差させ、1〔mm〕以下の細かな粒径のフロック20が出現する処理水4の水中にたとえば、約1〔mm3 〕以下の狭小な計測領域18を創成することができる。
(2) 計測領域18に進入する固形物であるフロック20にレーザー光6が当たり、乱反射で生じた散乱光10が得られる。この散乱光10を受光部12で計測することができる。
(3) 散乱光10の強度は、フロック20の表面積に比例して変化するので、特定の受光レベル範囲を決め、各レベル範囲おけるピーク信号の発生回数を計測することができ、これを数値化して出力することができる。
(4) センサー部2により創成される発光領域14と受光領域16の交差領域である計測領域18は、一般的な濁度計などに比べて非常に小さい立体領域であるから、粒径が1〔mm〕以下の細かなフロック20による散乱光10を捕捉でき、高精度に検出できる。この検出では検出対象の処理水4は静水状態である必要はなく、流水状態の処理水4に対して高精度の検出を行うことができる。
(5) センサー部2によれば、処理水4に出現する僅かなリークフロックを検出でき、処理水4の凝集状態や凝集崩れをモニタリングすることができる。
(6) 各種の処理水4に出現する僅かなリークフロックを検出すれば、たとえば、第4605327号特許に記載された凝集システムや凝集方法に用いて、処理水4のフロック20に取り込まれていないSS分の濃度までも計測でき、この計測値を制御情報に用いて凝集剤の注入量を制御する凝集システムを構築することができる。
〔第2の実施の形態〕
図3は、第2の実施の形態に係る凝集モニタリング装置の計測部を示している。図3に示す構成は一例であり、係る構成に本発明が限定されるものではない。図3において、図1と同一部分には同一符号を付してある。
この凝集モニタリング装置22には処理水4(図1)の凝集状態を計測する計測部の一例として、プローブ(Probe)24が備えられる。この凝集モニタリング装置22は、プローブ24のみを備えてもよいが、プローブ24の出力側にプローブ24の出力情報を表示する表示装置や、該計測情報で薬注制御を行う制御装置などを備えてよい。
プローブ24は処理水4に対してレーザー光6を照射し、処理水4中の懸濁物からの散乱光10を受光して処理水4の凝集状態を表すフロック20を検出し、フロックリーク量を計測する。このプローブ24にはたとえば、単一の筐体からなるプローブ筐体26が備えられ、このプローブ筐体26には、センサー部2、発光回路28、検波回路30および計測回路32が備えられる。センサー部2は、プローブ筐体26のプローブヘッド部34に設置され、既述の発光部8および受光部12を備える。
発光回路28は、計測回路32からタイミング信号Tを受け、一定の変調周波数fでAM変調を施した駆動信号e1を発光部8に送出する。発光部8は発光素子としてたとえば、レーザーダイオードを備え、AM変調されて間欠発光するレーザー光6を計測領域18に向かって放射する。このレーザー光6が計測領域18の処理水4に照射されると、計測領域18の処理水4にフロック20が存在すれば、そのフロック20によって散乱光10が生じる。
受光部12は計測領域18から散乱光10を受け、この散乱光10を電気信号e2に変換して検波回路30に入力する。この電気信号e2は散乱光10の強度に応じたレベルを表す。検波回路30はたとえば、包絡線検波により、電気信号から変調周波数成分を除去し、散乱光10の強度に応じた受光電圧e3を出力し、計測回路32に入力する。
計測回路32はタイミング回路36、アナログ/ディジタル(A/D)変換部38および演算部40が備えられる。タイミング回路36は、既述のタイミング信号Tを生成し、発光回路28およびA/D変換部38に送出する。これにより、発光回路28の発光動作およびA/D変換部38のA/D変換の同期が取られる。検波回路30が出力する電気信号である受光電圧e3は散乱光10の強度(散乱光レベル)を表すアナログ信号からディジタル信号に変換された後、散乱光レベル信号Eが演算部40に取り込まれる。
演算部40は処理部の一例であり、たとえば、コンピュータで構成し、散乱光レベルを表すデータを論理演算することにより、処理水4の凝集に関する情報として、特に、散乱光レベルをフロックリーク量に換算して出力する。つまり、情報出力Doutは、処理水4中のフロック20の有無およびフロックリーク量を表す。
このプローブ24では、レーザー光6の発光間隔は一定時間たとえば、2〔秒〕間隔、発光時間は一定時間たとえば、200〔mS〕である。発光時間はタイミング信号Tのデューティ(Duty)をたとえば、Duty=10〔%〕に設定している。このような間欠発光の発光形態は、レーザー発光に使用するレーザー素子の寿命を延ばすためであり、発光間隔および発光時間はこれに限定されない。これに対し、受光部12側では発光部8の発光間隔および発光時間に同期して散乱光レベルを取り込み、その散乱光レベルを記録する。
このプローブ24のプローブヘッド部34には洗浄部42が備えられる。この洗浄部42はセンサー部2を洗浄する洗浄治具であって、洗浄時、プローブヘッド部34に洗浄部42を装着し、洗浄材としてたとえば、圧縮空気をセンサー部2に吹きつけ、発光部8の発光面部および受光部12の受光面部のそれぞれを気液混合状態で洗浄する。
<センサー部2>
センサー部2は図4に示すように、プローブヘッド部34に備えられる。このプローブヘッド部34には発光部8がX軸方向にレーザー光放射面を向けて配置されるとともに、受光部12がY軸方向に散乱光受光面を向けて配置されている。このような発光部8および受光部12の配置により、センサー部2が構成されている。
発光部8側には発光支持台44が備えられ、この発光支持台44に発光素子46が設置されている。発光素子46の発光面側にはレーザー光6を通過させるとともに発光素子46を防護するフィルタ部材48が備えられる。このフィルタ部材48の前面または背面側にはレーザー光6の発光領域14の範囲を調整する絞りを備えてよい。
受光部12側には受光支持台50が備えられ、この受光支持台50に受光素子の一例としてフォトディテクタ52が設置されている。フォトディテクタ52の受光面側には散乱光10を通過させるとともにフォトディテクタ52を防護するフィルタ部材54が備えられる。このフィルタ部材54の前面または背面側には散乱光10の受光領域16の範囲を調整する絞りを備えてよい。
このようなプローブヘッド部34を処理水4に水没させてレーザー光6を照射すれば、X軸方向にレーザー光6で形成される発光領域14と、Y軸方向に設定される受光領域16が交差する領域である計測領域18がセンサー部2に創成される。そして、フォトディテクタ52には計測領域18で捕捉されるフロック20からの散乱光10を受光することができる。
X軸方向にレーザー光照射面を設定し、Y軸方向に散乱光受光面を設定したセンサー部2では、発光部8から発せられたレーザー光6が受光部12に直接受光されることを阻止でき、受光部12は処理水4中のフロック20からの散乱光10のみを受光させることができる。
<演算部40>
演算部40は図5のAに示すように、コンピュータにより構成され、プロセッサ56、メモリ部58、入出力部(I/O)60が備えられている。この例では、演算部40の出力側に演算結果を表示する表示部62が備えられる。表示部62はLCD(Liquid Crystal Display)表示器などで構成され、パーソナルコンピュータやスマートフォンの表示部を利用してもよい。
プロセッサ56はデータの演算手段であるとともに、計測回路32のタイミング回路36やA/D変換部38などの機能部を制御する制御手段であって、メモリ部58にあるOS(Operating System)やフロックリーク量の計測プログラムなど、各種プログラムを実行する。
メモリ部58はプロセッサ56により制御され、OS、制御プログラム、制御データなどを記憶する記憶手段であって、ROM(Read-Only Memory)およびRAM(Random-Access Memory)68を備える。プログラム記憶部64にはOSや制御プログラムが格納され、データ記憶部66には各種データが格納され、データベースが構築される。RAM68は情報処理のワークエリアを構成する。
I/O60はプロセッサ56に制御され、A/D変換部38から出力データを取り込む。プロセッサ56の出力Doutは表示部62に出力され、表示部62にはフロック波形(図2)や受光レベル範囲LDを越えたピーク信号psの発生回数N、フロックリーク量Mなどの情報が表示される。
<凝集モニタリングの処理手順>
このプローブ24を用いた凝集モニタリングでは図5のBに示すように、初期設定の後、タイミング回路36を駆動してタイミング信号Tを生成し、周波数fの変調信号によりタイミング信号TにAM変調を施し、発光部8の駆動信号e1を生成する(S201)。この駆動信号e1を受けて発光部8の発光素子が駆動し、レーザー光6を発光する。センサー部2を処理水4中に水没させて、発光部8からレーザー光6が処理水4に照射されると、処理水4中に発光領域14が生成される(S202)。これにより、既述の計測領域18が処理水4中に創成される(図1)。
計測領域18の処理水4中にフロック20が存在すれば、レーザー光6を受けたフロック20で散乱した散乱光10が受光部12に受光され、受光部12に得られた散乱光10の検出信号である電気信号e2が検波回路30で検波される(S203)。この検波回路30には散乱光10の強度に応じた受光電圧e3が得られる。
この受光電圧e3は計測回路32のA/D変換部38に取り込まれ、ディジタル信号である散乱光レベル信号Eに変換される(S204)。この散乱光レベル信号Eは演算部40に入力され、受光レベル範囲LDにおけるピーク信号psの発生回数Nの計数が行われ(S205)、散乱光レベルのフロックリーク量Mに換算する処理が実行される(S206)。
この結果、演算部40にはピーク信号psの発生回数Nやフロックリーク量Mや処理水4の属性などを含む変換出力Doutが得られ、この変換出力Doutが出力されて表示部62に視認可能なグラフや数値データとして表示される(S207)。
<洗浄部42>
洗浄部42には図6に示すように、プローブ24のプローブヘッド部34に設置する洗浄ノズル部70が備えられる。この洗浄ノズル部70にはノズル72、74が備えられる。一方のノズル72は発光部8のフィルタ部材48に向けて配置され、他方のノズル74は受光部12のフィルタ部材54に向けて配置されている。各ノズル72、74には圧縮空気Arが管路76を通じて供給されており、管路76には電磁弁78、80、82が備えられる。
センサー部2の洗浄時、センサー部2に装着された洗浄部42の電磁弁78を開いた後、電磁弁80を開くと、管路76を通じてノズル72から圧縮空気Arを発光部8のフィルタ部材48に向けて噴出させることができる。また、電磁弁82を開くと、管路76を通じてノズル74から圧縮空気Arを発光部8のフィルタ部材54に向けて噴出させることができる。これにより、気液混合状態でフィルタ部材48、54の各面を洗浄でき、センサー部2を清浄化できる。
<第2の実施の形態の効果>
(1) この凝集モニタリング装置22のセンサー部2では、フロックリーク量の測定対象である処理水4中にレーザー光6の発光領域14と受光領域16の交差領域である計測領域18を創成し、しかも、計測領域18は、1〔mm3 〕またはその近傍値以下の微小な領域を創成でき、処理水4にリークする1〔mm3 〕以下の微細なフロック20の有無およびフロックリーク量を計測することができる。
(2) 処理水4中に創成される計測領域18は処理水4中にリークするフロック20の大きさに対応した微小領域であり、所望の大きさのフロック20を散乱光10のピークレベルで計測し、所定の受光レベル範囲LDで計数されるピーク信号psの発生回数Nを計数し、フロックリーク量Mに換算することができる。
(3) 散乱光レベルに対し、受光レベル範囲LDを設定してピーク信号psの発生回数Nを計数し、その計数値をフロックリーク量Mに換算するので、静水状態または流水状態の処理水4に対して極めて精度の高いフロックリーク計測を実現できる。
(4) センサー部2は洗浄部42により洗浄されるので、レーザー光6の発光レベルおよび散乱光10の受光レベルの低下を防止できるので、散乱光10の検出感度の低下防止とともに安定化を図ることができ、計測の高精度化およびフロックリーク量計測の信頼性を維持することができる。
〔第3の実施の形態〕
図7は第3の実施の形態に係るリークフロック制御システムを示している。このリークフロック制御システム84は凝集システムの一例であり、凝集モニタリング装置22をリークフロックセンサーに用いてフロックリークを低減させるシステムを構築している。
このリークフロック制御システム84には、原水槽86、攪拌槽88、凝集槽90、沈殿池92が備えられる。被処理水である原水94は原水槽86から攪拌槽88に導かれる。この攪拌槽88には無機凝集剤96が注入部98より供給され、攪拌翼100の回転により原水94に攪拌される。
無機凝集剤96を混入させた原水94は攪拌槽88から凝集槽90に導かれる。この凝集槽90には高分子凝集剤102が注入部104から供給され、攪拌翼106の回転により原水94に攪拌される。凝集槽90の被処理水への高分子凝集剤102の注入量は、薬注コントローラー108によって制御される。この薬注コントローラー108はプロセッサ、ROM(Read-Only Memory)やRAM(Random-Access Memory)を備えたコンピュータで構成すればよい。この薬注コントローラー108から出力される薬注信号が注入部104に加えられ、これにより、凝集槽90に投入する高分子凝集剤102の薬注量が制御される。
このように無機凝集剤96、高分子凝集剤102の注入による凝集処理を経た処理水4は沈澱池92に導かれて処理水4から懸濁物との分離が行われた後、排水ポイントに放流される。
このような凝集処理において、このリークフロック制御システム84では処理水4の放流部にリークフロックセンサー110が備えられる。このリークフロックセンサー110には既述の凝集モニタリング装置22が用いられ、処理水4にリークするフロック20の有無およびそのフロックリーク量Mが計測される。これにより、リークするフロック20からリーク情報が薬注コントローラー108に提供され、フロックリーク量Mに応じて高分子凝集剤102の薬注量が最適値に制御される。つまり、フロックリーク量Mが大ければ、高分子凝集剤102の投入量を増加すればよいが、フロックリーク量Mが少なければ、その程度により高分子凝集剤102の投入量を減少させればよい。
<薬注制御の処理手順>
図8は、リークフロックセンサー110および薬注コントローラー108を用いた薬注制御の処理手順を示している。
この処理手順では、処理水4の放流箇所からリークフロックセンサー110を用いることにより、計測領域18におけるフロック20からの散乱光10を計測し(S301)、散乱光レベルからフロックリーク量Mを算定する(S302)。リークフロックセンサー110から薬注コントローラー108へのリーク情報を提供する(S303)。
薬注コントローラー108ではリーク情報から処理水4のフロックリーク量Mが所定値を超えているかを判定する(S304)。フロックリーク量Mが所定値を超えていなければ(S304のNO)、S301に戻り、S301〜S304の処理を継続する。
フロックリーク量Mが所定値を超えていれば(S304のYES)、フロックリーク量Mに応じた薬注量の算定する(S305)。この場合、現在の薬注量と比較し、投入すべき薬注量が現在の薬注量を超えれば、その超えた分の薬注量を追加する必要がある。
この結果、薬注コントローラー108から薬注信号が出力され薬注側のポンプに提供される(S306)。これにより、適正な凝集剤として高分子凝集剤102が凝集槽90に投入され(S307)、S301に戻り、S301〜S307の処理が継続的に実行される。
<第3の実施の形態の効果>
(1) リークフロックセンサー110では1〔mm3 〕またはその近傍値以下の細かな計測領域18が設定され、この計測領域18に出現する粒径が1〔mm〕以下の細かなフロック20を計測でき、処理水4におけるフロックリーク量Mを算出できる。つまり、凝集処理後の処理水などに出現するリークフロックなどの細かい粒径の固形物のモニタリングを行うことができる。
(2) 算出したフロックリーク量Mに基づき、原水または凝集途上の被処理水に凝集剤を投入でき、粒径が1〔mm〕以下の細かなフロック20を凝集することができる。
(3) 細かい粒径のリークフロック20のモニタリングに基づき、凝集不良(凝集崩れ)を早期に発見し、凝集処理の最適化を図ることができる。
〔他の実施の形態〕
a) 上記実施の形態では、計測領域18にレーザー光6を照射しているが、レーザー光と同等の機能が得られれば、レーザー光に代わる光を用いてもよい。
b) フィルタ部材48、54には所望の波長を選択して通過させるフィルタを備えてよい。
c) 計測領域18の範囲について、発光部8の発光領域14の断面積、受光部12の受光領域16の断面積を絞りの他、光学系によって制御し、計測対象のフロック20の粒径に応じて所望の容積を設定し、任意に変更可能としてよい。斯かる構成によれば、所望の粒径のリークフロックを計測することができる。
d) 上記実施の形態では高分子凝集剤102の投入量を制御しているが、無機凝集剤96の投入量を含めて制御してよい。
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
本発明は、粒径の細かいフロックからの散乱光を測定し、リークフロック量に換算することができ、処理水に出現するフロックリーク量に応じて処理水の凝集不良(凝集崩れ)を早期に発見でき、凝集剤の投入量制御の迅速化とともに最適化を実現でき、有益である。
2 センサー部
4 処理水
6 レーザー光
8 発光部
10 散乱光
12 受光部
14 発光領域
16 受光領域
18 計測領域
20 フロック
22 凝集モニタリング装置
24 プローブ
26 プローブ筐体
28 発光回路
30 検波回路
32 計測回路
34 プローブヘッド部
36 タイミング回路
38 アナログ/ディジタル(A/D)変換部
40 演算部
42 洗浄部
44 発光支持台
46 発光素子
48 フィルタ部材
50 受光支持台
52 フォトディテクタ
54 フィルタ部材
56 プロセッサ
58 メモリ部
60 入出力部(I/O)
62 表示部
64 プログラム記憶部
66 データ記憶部
68 RAM
70 洗浄ノズル部
72、74 ノズル
76 管路
78、80、82 電磁弁
84 リークフロック制御システム
86 原水槽
88 攪拌槽
90 凝集槽
92 沈殿池
94 原水
96 無機凝集剤
98 注入部
100 攪拌翼
102 高分子凝集剤
104 注入部
106 攪拌翼
108 薬注コントローラー
110 リークフロックセンサー

Claims (8)

  1. 光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成する工程と、
    前記受光部で散乱光を受光する工程と、
    前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する工程と、
    を含むことを特徴とする凝集モニタリング方法。
  2. 前記計測領域は、1〔mm3 〕またはその近傍値以下の容積であ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方法。
  3. さらに、前記散乱光の受光レベルに対して特定の受光レベル範囲を設定し、該受光レベル範囲に生じるピーク信号の発生回数を計数し、この計数値を前記固形物量に換算する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の凝集モニタリング方法。
  4. 光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成し、散乱光を前記受光部で受光するセンサー部と、
    前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する処理部と、
    を備えることを特徴とする凝集モニタリング装置。
  5. 前記処理部は、前記散乱光の受光レベルに対して特定の受光レベル範囲を設定し、該受光レベル範囲に生じるピーク信号の発生回数を計数し、この計数値を前記固形物量に換算することを特徴とする請求項4に記載の凝集モニタリング装置。
  6. プローブ筐体と、
    光照射により処理水中に発光領域を形成するとともに、該発光領域に対して受光部の受光領域を交差させ、前記処理水中に計測領域を創成し、散乱光を前記受光部で受光するセンサー部と、
    前記散乱光の受光レベルを固形物量に換算して出力する処理部と、
    を備えることを特徴とする凝集モニタリング用プローブ。
  7. 請求項4または請求項5に記載された凝集モニタリング装置または請求項6に記載された凝集モニタリング用プローブと、
    前記凝集モニタリング装置または前記凝集モニタリング用プローブの出力情報により、凝集処理前の原水または凝集処理途上の被処理水に投入される凝集剤の投入量を制御する制御手段と、
    を備えることを特徴とする凝集システム。
  8. 前記凝集剤は、無機凝集剤または高分子凝集剤であることを特徴とする請求項7に記載の凝集システム。
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