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
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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
【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）。
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。
(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〕
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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）。
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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