JP2583653B2 - 液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方法とその装置 - Google Patents
液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方法とその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浄水処理などの際に、原水中に含まれる懸濁
質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集剤を
添加した後の凝集過程の検出方法およびその装置に関す
る。
質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集剤を
添加した後の凝集過程の検出方法およびその装置に関す
る。
従来、懸濁液体中の懸濁物質の濃度を計測する手段と
して、一般に次のものが知られている。
して、一般に次のものが知られている。
（１）よく知られている濁度計の代表的なものは、試料
液の光透過率を測定し、Lamber−Beerの下式に従って懸
濁物質の濃度を求めるものである。
液の光透過率を測定し、Lamber−Beerの下式に従って懸
濁物質の濃度を求めるものである。
−lnT＝KC T:光透過率（I/I。） 但し、 Ｉは透過光強度,I0は照射光強度 K:懸濁物質の種類と照射光断面積および照射光路長によ
って決まる定数 C:懸濁物質濃度（濃度） （２）液体中の懸濁物質の個数濃度を計測する手段とし
ては、レーザーの微粒子による散乱光検出を原理とする
パーティクルカウンターのほかに、レーザーやLEDのビ
ームを微粒子が通過することによって生ずる透過光強度
の減少を、パルスとしてカウントする光遮断法に基づく
パーティクルカウンター、ピンホールを粒子が通過する
ことによって生ずる電気伝導度の変化をカウントするコ
ールカウンターなどが知られている。
って決まる定数 C:懸濁物質濃度（濃度） （２）液体中の懸濁物質の個数濃度を計測する手段とし
ては、レーザーの微粒子による散乱光検出を原理とする
パーティクルカウンターのほかに、レーザーやLEDのビ
ームを微粒子が通過することによって生ずる透過光強度
の減少を、パルスとしてカウントする光遮断法に基づく
パーティクルカウンター、ピンホールを粒子が通過する
ことによって生ずる電気伝導度の変化をカウントするコ
ールカウンターなどが知られている。
（３）濃度計の一種で、透過光強度のDC成分とAC成分を
分離して、照射光内を粒子が通過する際の透過光強度の
ゆらぎをRMS値（自乗平均値）として出力するものもあ
り、単成分の被凝集性粒子については平均粒径が計算で
きることが、J.Gregoryにより雑誌J.C.I.S,105（２）,1
985,p357−371に記載されている。
分離して、照射光内を粒子が通過する際の透過光強度の
ゆらぎをRMS値（自乗平均値）として出力するものもあ
り、単成分の被凝集性粒子については平均粒径が計算で
きることが、J.Gregoryにより雑誌J.C.I.S,105（２）,1
985,p357−371に記載されている。
（４）フミン質に代表される溶解性有機物（生物代謝有
機物）の濃度指数としては、紫外光（260nm）の吸光度
が用いられ、分光光度計によって測定することができ
る。
機物）の濃度指数としては、紫外光（260nm）の吸光度
が用いられ、分光光度計によって測定することができ
る。
しかしながら、以上の手段により得られる情報は懸濁
液中の平均的な懸濁物質濃度や粒径分布，吸光度，光透
過率などであって、懸濁液に凝集剤を添加して懸濁物質
を凝集させる過程では次のような問題がある。以下に前
記の（１）〜（４）に対応するこれらの問題点を述べ
る。
液中の平均的な懸濁物質濃度や粒径分布，吸光度，光透
過率などであって、懸濁液に凝集剤を添加して懸濁物質
を凝集させる過程では次のような問題がある。以下に前
記の（１）〜（４）に対応するこれらの問題点を述べ
る。
〔１〕凝集に伴って懸濁質の個数濃度は低下するが同時
に粒径は大きくなり、濃度に対してこれら二つのパラメ
ータは相殺するように変化する。そのため、濁度計から
は凝集過程の直接的な情報を得ることは困難であり、実
際には凝集沈殿後の懸度を計測してプロセス条件の良否
を判断している。したがって、その結果が出るまでに時
間を要し、速やかなフィードバック制御は不可能であ
る。
に粒径は大きくなり、濃度に対してこれら二つのパラメ
ータは相殺するように変化する。そのため、濁度計から
は凝集過程の直接的な情報を得ることは困難であり、実
際には凝集沈殿後の懸度を計測してプロセス条件の良否
を判断している。したがって、その結果が出るまでに時
間を要し、速やかなフィードバック制御は不可能であ
る。
〔２〕パーティクルカウンターでは、基本的にビームま
たはピンホールを通過する懸濁質粒子は１個でなければ
ならないが、凝集沈殿過程で扱う殆どの懸濁液の濃度は
高く、その条件を満足することができないために、希釈
操作が必要となる。また、得られる情報は懸濁粒子濃度
および粒径分布であり、凝集剤と被凝集成分間の集塊に
関する情報を得ることはできない。
たはピンホールを通過する懸濁質粒子は１個でなければ
ならないが、凝集沈殿過程で扱う殆どの懸濁液の濃度は
高く、その条件を満足することができないために、希釈
操作が必要となる。また、得られる情報は懸濁粒子濃度
および粒径分布であり、凝集剤と被凝集成分間の集塊に
関する情報を得ることはできない。
〔３〕濁度変動計測では、統計的なゆらぎ量を計測する
ため高濃度の懸濁物質をそのまま使うことはできるが、
やはり凝集体に関しては何ら情報は得られない。
ため高濃度の懸濁物質をそのまま使うことはできるが、
やはり凝集体に関しては何ら情報は得られない。
〔４〕溶解性の成分の凝集の進行は前述の方式では評価
することができない。分光光度計による測定も濃度変化
を示すのみであり、凝集過程の挙動は計測できない。
することができない。分光光度計による測定も濃度変化
を示すのみであり、凝集過程の挙動は計測できない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その
目的は浄水処理などにおける複数成分からなる懸濁物質
や溶解性有機物の凝集過程を速やかに計測することが可
能な方法と装置を提供することにある。
目的は浄水処理などにおける複数成分からなる懸濁物質
や溶解性有機物の凝集過程を速やかに計測することが可
能な方法と装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、第１の発明によれば、
原水中に含まれる懸濁質または溶解性有機物など複数の
被凝集成分に凝集剤を添加した後の液体中に含まれる複
数成分の凝集過程を検出する方法であって、複数成分を
含む被測定液の流れに、前記各成分が特異的に吸収を示
す複数の波長を含む光を光軸を一致させて照射し、それ
ぞれ前記波長について被測定液の流れを透過する透過光
量を光電変換手段を用いて複数の電気信号として所定の
時間同時に計測し、該複数の同時に測定された電気信号
の瞬時値に対して共分散値と，標準偏差の積とを演算
し、該共分散値と標準偏差の積との比から相関係数を演
算し、該相関係数が大きい程凝集が進行しているものと
して相関係数の大小で凝集の進行状態を表示することを
特徴とするものである。また、第２の発明によれば、前
記の液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方
法において、透過光量に相応する複数の電気信号値によ
って変動係数を演算し、該変動係数から凝集体の平均粒
子径を演算して、相関係数に基づく凝集の進行状態と前
記平均粒子径とを表示することを特徴とするものであ
る。さらに、第３の発明によれば、原水中に含まれる懸
濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集剤
を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程を
検出する方法であって、複数成分を含む被測定液の流れ
に、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長を含む
光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長につい
て被測定液の流れを透過する透過光量を光電変換手段を
用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計測し、
該複数の電気信号値に基づいて演算される被測定液中の
凝集剤を含む懸濁性成分のみ吸収する波長の吸光度の平
均値▲▼，標準偏差Er1,前記被測定液中の凝集剤を
含む懸濁性成分と溶解性成分との双方を吸収する波長の
吸光度の平均値▲▼，標準偏差Er2,およびこれら同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数r12から未凝集溶解性成分の吸光度E2を下記
（１）式により演算し、該演算値と，前もって測定演算
された凝集剤添加前の初期溶解性成分の吸光度の値との
比から溶解性成分の除去率を演算表示することを特徴と
するものである。
原水中に含まれる懸濁質または溶解性有機物など複数の
被凝集成分に凝集剤を添加した後の液体中に含まれる複
数成分の凝集過程を検出する方法であって、複数成分を
含む被測定液の流れに、前記各成分が特異的に吸収を示
す複数の波長を含む光を光軸を一致させて照射し、それ
ぞれ前記波長について被測定液の流れを透過する透過光
量を光電変換手段を用いて複数の電気信号として所定の
時間同時に計測し、該複数の同時に測定された電気信号
の瞬時値に対して共分散値と，標準偏差の積とを演算
し、該共分散値と標準偏差の積との比から相関係数を演
算し、該相関係数が大きい程凝集が進行しているものと
して相関係数の大小で凝集の進行状態を表示することを
特徴とするものである。また、第２の発明によれば、前
記の液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方
法において、透過光量に相応する複数の電気信号値によ
って変動係数を演算し、該変動係数から凝集体の平均粒
子径を演算して、相関係数に基づく凝集の進行状態と前
記平均粒子径とを表示することを特徴とするものであ
る。さらに、第３の発明によれば、原水中に含まれる懸
濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集剤
を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程を
検出する方法であって、複数成分を含む被測定液の流れ
に、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長を含む
光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長につい
て被測定液の流れを透過する透過光量を光電変換手段を
用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計測し、
該複数の電気信号値に基づいて演算される被測定液中の
凝集剤を含む懸濁性成分のみ吸収する波長の吸光度の平
均値▲▼，標準偏差Er1,前記被測定液中の凝集剤を
含む懸濁性成分と溶解性成分との双方を吸収する波長の
吸光度の平均値▲▼，標準偏差Er2,およびこれら同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数r12から未凝集溶解性成分の吸光度E2を下記
（１）式により演算し、該演算値と，前もって測定演算
された凝集剤添加前の初期溶解性成分の吸光度の値との
比から溶解性成分の除去率を演算表示することを特徴と
するものである。
さらにまた、第４の発明によれば、原水中に含まれる
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する装置であって、互いに異なる複数成分の波長
を含む光を発する光源と、この光源から出射する前記光
を伝達し被測定液に照射する光学的手段と、前記被測定
液が流れるフローセルと、このフローセルと前記被測定
液を透過した光を前記照射光光軸上で受光し所定の複数
の波長に分光して光電変換部に伝達する光学的手段と、
前記光電変換部から出力される前記複数の波長のそれぞ
れの透過光強度に対応する複数の電気信号値を所定の時
間，同時かつ連続的に測定し，前記各波長の光吸度の同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数および／または前記（１）式によって未凝集溶解
性成分の吸光度を演算出力する手段と、を備えたことを
特徴とするものである。
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する装置であって、互いに異なる複数成分の波長
を含む光を発する光源と、この光源から出射する前記光
を伝達し被測定液に照射する光学的手段と、前記被測定
液が流れるフローセルと、このフローセルと前記被測定
液を透過した光を前記照射光光軸上で受光し所定の複数
の波長に分光して光電変換部に伝達する光学的手段と、
前記光電変換部から出力される前記複数の波長のそれぞ
れの透過光強度に対応する複数の電気信号値を所定の時
間，同時かつ連続的に測定し，前記各波長の光吸度の同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数および／または前記（１）式によって未凝集溶解
性成分の吸光度を演算出力する手段と、を備えたことを
特徴とするものである。
本発明では、複数の凝集成分を含む試料液の流れに光
を照射して、測定対象とするそれぞれの凝集成分に、特
有もしくは支配的な吸収や散乱を生じさせる波長につい
て、同時に透過光量を測定する。それぞれの波長におけ
る透過光量は平均化信号（DC成分）と変動信号（AC成
分）に弁別され、DC成分からは吸光度が求められ、測定
対象である各成分のそれぞれの波長における吸収係数が
既知であれば、連立方程式により容易に各成分の濃度を
計算することができる。AC成分は、凝集反応によって生
ずる各成分の透過光光路内における空間的局在化に起因
するものである。本発明は多波長について同時にこれら
の測定を行なうことにより、複数の成分の凝集による濃
度変化および凝集体の大きさをモニターできるようにし
てあり、上述のようにAC成分は凝集体の光路内通過に基
づくものであるから、異なる２成分間で凝集が起きてい
れば、それぞれのAC成分の変動は同期する。本発明はこ
の点に着目して異なる２波長のAC信号間で相関係数を出
力することにより、各成分間の凝集過程の指標を得る。
また、透過光量に相応する複数の電気信号によって変動
係数を演算することにより、凝集体の平均粒子径を検知
し得る。さらに、（１）式によって、未凝集溶解性成分
の吸光度を算出することができ、凝集過程の前後で比較
することにより、凝集による溶解性成分の除去率を計算
することができる。
を照射して、測定対象とするそれぞれの凝集成分に、特
有もしくは支配的な吸収や散乱を生じさせる波長につい
て、同時に透過光量を測定する。それぞれの波長におけ
る透過光量は平均化信号（DC成分）と変動信号（AC成
分）に弁別され、DC成分からは吸光度が求められ、測定
対象である各成分のそれぞれの波長における吸収係数が
既知であれば、連立方程式により容易に各成分の濃度を
計算することができる。AC成分は、凝集反応によって生
ずる各成分の透過光光路内における空間的局在化に起因
するものである。本発明は多波長について同時にこれら
の測定を行なうことにより、複数の成分の凝集による濃
度変化および凝集体の大きさをモニターできるようにし
てあり、上述のようにAC成分は凝集体の光路内通過に基
づくものであるから、異なる２成分間で凝集が起きてい
れば、それぞれのAC成分の変動は同期する。本発明はこ
の点に着目して異なる２波長のAC信号間で相関係数を出
力することにより、各成分間の凝集過程の指標を得る。
また、透過光量に相応する複数の電気信号によって変動
係数を演算することにより、凝集体の平均粒子径を検知
し得る。さらに、（１）式によって、未凝集溶解性成分
の吸光度を算出することができ、凝集過程の前後で比較
することにより、凝集による溶解性成分の除去率を計算
することができる。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
本発明の方法は試料液の流れに光を照射し、試料液各
成分の主吸収波長の透過光信号の間の相関係数を実時間
で計測することによって、凝集過程の進行状況を把握す
るものであり、はじめに２波長の場合を例として本発明
の原理を説明する。
成分の主吸収波長の透過光信号の間の相関係数を実時間
で計測することによって、凝集過程の進行状況を把握す
るものであり、はじめに２波長の場合を例として本発明
の原理を説明する。
二つの異なる波長λ1,λ２の２種類の懸濁成分A,Bの
吸光係数を（α1,β１）、（α2,β２）とすると、それ
ぞれの波長での吸光度E1,E2は次のように表わされる。
吸光係数を（α1,β１）、（α2,β２）とすると、それ
ぞれの波長での吸光度E1,E2は次のように表わされる。
E1＝α１（CA＋CAb）＋β１（CB＋CBa） …（２） E2＝α２（CA＋CAb）＋β２（CB＋CBa） …（３） 但し、 CA:単独で存在する成分Ａの濃度 CAb:凝集体中の成分Ａの濃度 CB:単独で存在する成分Ｂの濃度 CBa:凝集体中の成分Ｂの濃度 ところで、吸光度のゆらぎ（偏差） は、凝集に伴うそれぞれの成分の濃度の局在に起因して
いることから、次のように表わすことができる。
いることから、次のように表わすことができる。
ここで〜は偏差を表わす（以下同様） したがって分散（偏差自乗平均） （−は平均値を表わす。以下同様）は、成分A,Bが互に
独立であり、CAbとCBaが互いに従属で相関係数が１であ
ることを考慮すると、 となる。
独立であり、CAbとCBaが互いに従属で相関係数が１であ
ることを考慮すると、 となる。
またE1とE2の相関係数ρは、 で表わされ、E1とE2の共分散 は次式で与えられる。
ここで、透過光の光電変換出力をV,懸濁質を含まない
清浄水の光電変換出力をV0とすると、 Ｅ＝ln（Vo/V） ……（10） ＝ln（V0/） ……（11） と表わすことができるから、 ＝Ｅ− ＝ln（/V） ＝ln〔／（＋）〕 ＝ln（１＋／） ≒−／ ……（12） となり、 なる関係が得られる。
清浄水の光電変換出力をV0とすると、 Ｅ＝ln（Vo/V） ……（10） ＝ln（V0/） ……（11） と表わすことができるから、 ＝Ｅ− ＝ln（/V） ＝ln〔／（＋）〕 ＝ln（１＋／） ≒−／ ……（12） となり、 なる関係が得られる。
そこで、（６），（７），（９）式に（14），（15）
式を代入する。
式を代入する。
（16），（17），（18）式の右辺から、α１＝α２か
つβ１＝β２の場合，換言すれば成分A,Bの透過光が波
長依存性を持たない場合を除いて相関係数ρは各成分の
凝集体中の濃度および液中の濃度の影響を受ける。即
ち、各成分が全て単独で存在するときは、照射光路中に
各成分がそれぞれ存在する事象は独立であり、それらの
共分散値はそれぞれの標準差の積より小さくなり、した
がって、相関係数は１以下である。一方、各成分A,Bが
完全に凝集すれば、透過光の変動はそれぞれの成分で時
間内に同期し、しかも個々の凝集体の各成分の組成比が
ほぼ一定となるので相関係数は１となる。したがって、 を対角優位型にとることによって、相関係数を凝集時に
1,非凝集時に０に近い値とすることができる。
つβ１＝β２の場合，換言すれば成分A,Bの透過光が波
長依存性を持たない場合を除いて相関係数ρは各成分の
凝集体中の濃度および液中の濃度の影響を受ける。即
ち、各成分が全て単独で存在するときは、照射光路中に
各成分がそれぞれ存在する事象は独立であり、それらの
共分散値はそれぞれの標準差の積より小さくなり、した
がって、相関係数は１以下である。一方、各成分A,Bが
完全に凝集すれば、透過光の変動はそれぞれの成分で時
間内に同期し、しかも個々の凝集体の各成分の組成比が
ほぼ一定となるので相関係数は１となる。したがって、 を対角優位型にとることによって、相関係数を凝集時に
1,非凝集時に０に近い値とすることができる。
次に未凝集溶解性成分吸光度の計算式（１）について
説明する。前述の二つの波長λ１とλ２をそれぞれ懸濁
性成分のみを吸収する波長、懸濁性成分と溶解性成分の
両方を吸収する波長として選択するものとする。ところ
で、フローセル中を通過する懸濁粒子の個数はPoisson
分布に従って変動することが一般に知られている。した
がって、懸濁質の個数濃度をC,個数をｎとして Ｃ＝kn（ｋは定数） ……（20） とし、個数濃度Ｃの変動の標準偏差Crとすると、 Cm＝ｋν ……（21） Cr＝ｋσ1/2＝ｋν1/2 ……（22） 但し、 σ：フローセル中の懸濁質の個数の分散 ν：フローセル中の懸濁質の平均個数 Cm:個数濃度の平均値 （21），（22）より Cr/Cm＝ν−1/2 ……（23） が成立する。吸光度と濃度との間には比例関係があるの
で Er/＝ν−1/2 ……（24） となる。
説明する。前述の二つの波長λ１とλ２をそれぞれ懸濁
性成分のみを吸収する波長、懸濁性成分と溶解性成分の
両方を吸収する波長として選択するものとする。ところ
で、フローセル中を通過する懸濁粒子の個数はPoisson
分布に従って変動することが一般に知られている。した
がって、懸濁質の個数濃度をC,個数をｎとして Ｃ＝kn（ｋは定数） ……（20） とし、個数濃度Ｃの変動の標準偏差Crとすると、 Cm＝ｋν ……（21） Cr＝ｋσ1/2＝ｋν1/2 ……（22） 但し、 σ：フローセル中の懸濁質の個数の分散 ν：フローセル中の懸濁質の平均個数 Cm:個数濃度の平均値 （21），（22）より Cr/Cm＝ν−1/2 ……（23） が成立する。吸光度と濃度との間には比例関係があるの
で Er/＝ν−1/2 ……（24） となる。
ここで波長λ２で計測される懸濁質の個数濃度ν２は ν２＝ν21＋ν22 ……（25） 但し、 ν21:懸濁質と溶解性成分のヘテロ 凝集体の個数濃度 ν22:凝集剤と溶解性成分で形成する凝集体の個数濃度 ν2:波長λ２で計測される凝集体の個数濃度 と表わされる。また、波長λ１と波長λ２で計測される
懸濁質の個数濃度は、懸濁性成分と凝集剤および溶解性
成分のヘテロ凝集が完全に終了していれば一致するか
ら、 ν21＝ν１ ……（26） であり、（25）式は次式に書き換えることができる。
懸濁質の個数濃度は、懸濁性成分と凝集剤および溶解性
成分のヘテロ凝集が完全に終了していれば一致するか
ら、 ν21＝ν１ ……（26） であり、（25）式は次式に書き換えることができる。
ν２＝ν１＋ν22 ……（27） ここで、成分21と22の吸収（散乱）断面積が等しいと
仮定すると、（24）式の関係から（27）式を吸光度で表
現でき、次式のようになる。
仮定すると、（24）式の関係から（27）式を吸光度で表
現でき、次式のようになる。
ところで、波長λ１と波長λ２の吸光度の相関係数r
12は次式で表わされる。
12は次式で表わされる。
ここで共分散 は次のように表わされる。
故に（29）式は次式となる。
また、E1とE21は互いに従属変数であるから、これら
の相関係数は１となり次式が得られる。
の相関係数は１となり次式が得られる。
（31）式と（32）式より Er21＝r12・Er2 ……（33） また、波長λ２で計測される吸光度の分散Er2 2は次式
で表わされる。
で表わされる。
Er2 2＝Er21 2＋Er22 2 ……（34） （33）式を代入して が得られる。一方波長λ２で計測される懸濁質の吸光度
の平均値２は次式で表わされる。
の平均値２は次式で表わされる。
ここで（28）式の右辺第２項は、（35）式の関係から
次式で表わされる。
次式で表わされる。
また、（26）式の関係から 故に さらに、（33）式より したがって、（37）式は次式に示すことができる。
（41）式は▲▼（波長λ２で計測される凝集体の
吸光度の平均値）を除く他の変数は全て計測可能な統計
量であるから、▲▼を未知数とする２次方程式とみ
ることができる。（41）式の解（負の解は物理的意味を
持たないので無視する）は、 となる。一方、波長λ２で計測される吸光度の平均値▲
▼は次式で表わされる。
吸光度の平均値）を除く他の変数は全て計測可能な統計
量であるから、▲▼を未知数とする２次方程式とみ
ることができる。（41）式の解（負の解は物理的意味を
持たないので無視する）は、 となる。一方、波長λ２で計測される吸光度の平均値▲
▼は次式で表わされる。
但し、E2′は溶解性成分吸光度未凝集溶解性成分の吸
光度は で与えられる。
光度は で与えられる。
但し、凝集剤と溶解性成分で形成する凝集体が存在し
得ない場合は（28）式は となり 故に が得られる。この式は２波長の吸光度の相関係数が１、
即ち二つの波長それぞれで計測される凝集体が完全に同
一であると仮定した場合の式と一致する。したがって、
（44）式〔前述の（１）式〕は厳密解として妥当である
と言える。
得ない場合は（28）式は となり 故に が得られる。この式は２波長の吸光度の相関係数が１、
即ち二つの波長それぞれで計測される凝集体が完全に同
一であると仮定した場合の式と一致する。したがって、
（44）式〔前述の（１）式〕は厳密解として妥当である
と言える。
このようにして決定された未凝集溶解性成分の吸光度
E2′，凝集剤注入前の初期溶解性成分の吸光度を▲0 2
▼とし凝集反応による溶解性成分の除去率Ｐを次式を用
いて計算することができる。
E2′，凝集剤注入前の初期溶解性成分の吸光度を▲0 2
▼とし凝集反応による溶解性成分の除去率Ｐを次式を用
いて計算することができる。
続いて以下に本発明の方法が適用される装置とその作
動について述べる。
動について述べる。
第１図は装置の光学系を示した模式図である。第１図
において、Xeランプ１から出る照射光２をリフレクタ３
で集光しコリメータ４に導き、さらにスリット５で所定
の断面形状に整形して溶融石英製フローセル６中を矢印
Ｐの方向に流れる試料液７に照射する。その透過光８を
スリット５と全く等しいもう一つのスリット９を通して
ハーフミラー10に入射する。ハーフミラー10によって２
方向に分離した光をそれぞれ透過波長帯域の異なる干渉
フィルター11,12を介してフォトダイオード13,14に入射
し、負荷抵抗15,16の両端から電圧信号v1,v2として出力
することができる。
において、Xeランプ１から出る照射光２をリフレクタ３
で集光しコリメータ４に導き、さらにスリット５で所定
の断面形状に整形して溶融石英製フローセル６中を矢印
Ｐの方向に流れる試料液７に照射する。その透過光８を
スリット５と全く等しいもう一つのスリット９を通して
ハーフミラー10に入射する。ハーフミラー10によって２
方向に分離した光をそれぞれ透過波長帯域の異なる干渉
フィルター11,12を介してフォトダイオード13,14に入射
し、負荷抵抗15,16の両端から電圧信号v1,v2として出力
することができる。
第１図の装置では観測すべき波長を干渉フィルター1
1,12により得ているために、波長選択の自由度が制約さ
れるという欠点はあるものの、光学系とここでは図示し
てない信号処理回路が単純であるなどの長所をもってい
る。
1,12により得ているために、波長選択の自由度が制約さ
れるという欠点はあるものの、光学系とここでは図示し
てない信号処理回路が単純であるなどの長所をもってい
る。
第２図は受光系に分光器21を用いた装置の光学系を示
した模式図であり、第１図と共通部分を同一符号で表わ
してある。第２図では第１図のハーフミラー10の代わり
に集光レンズ20を用いて透過光８を分光器21に入射さ
せ、分光器21の出射口22で得られる透過光８のスペクト
ル23をフォトダイオードアレイ24で受光し光電変換する
ものである。
した模式図であり、第１図と共通部分を同一符号で表わ
してある。第２図では第１図のハーフミラー10の代わり
に集光レンズ20を用いて透過光８を分光器21に入射さ
せ、分光器21の出射口22で得られる透過光８のスペクト
ル23をフォトダイオードアレイ24で受光し光電変換する
ものである。
第２図の装置は分光器21の波長校正やフォトダイオー
ドアレイ24の図示してないドライバー回路など、第１図
の光学系に比べて煩雑な面が多いが、透過光８がスペク
トル23として観測されるため波長選択が容易に可能であ
るという利点を有する。
ドアレイ24の図示してないドライバー回路など、第１図
の光学系に比べて煩雑な面が多いが、透過光８がスペク
トル23として観測されるため波長選択が容易に可能であ
るという利点を有する。
次に第１図の装置を例として以降の信号処理回路につ
いて説明する。
いて説明する。
第３図は第１図の光学系で得られる異なる２波長の透
過光信号v1,v2の処理回路ブロック図である。第３図に
おいて、プログラマブルゲインアンプ（PGA）およびロ
ーパスフィルター（LPF）で構成されるアナログ信号処
理回路31,サンプルホールド回路（S/H），マルチプレク
サー（MUX）,A/Dコンバータおよび高速シークェンサで
構成される高速AD変換部32,バッファメモリ，インター
フェイス，メインメモリおよびCPUで構成されるデジタ
ル信号処理部33,さらにCRT,プリンター，キイボードな
どマンマシーンインターフェイス34により全体を構成し
てある。アナログ信号処理回路31は入力電圧信号v1,v2
に増幅とノイズ除去を施してV1,V2として出力し、高速A
D変換部32によりデジタル信号に変換した後デジタル信
号処理部33によって演算処理され、その結果をCRTやプ
リンターに表示する。また、演算に必要な種々のパラメ
ータの入力やシステム全体の操作はキイボードからCPU
を介して行なうようになっている。
過光信号v1,v2の処理回路ブロック図である。第３図に
おいて、プログラマブルゲインアンプ（PGA）およびロ
ーパスフィルター（LPF）で構成されるアナログ信号処
理回路31,サンプルホールド回路（S/H），マルチプレク
サー（MUX）,A/Dコンバータおよび高速シークェンサで
構成される高速AD変換部32,バッファメモリ，インター
フェイス，メインメモリおよびCPUで構成されるデジタ
ル信号処理部33,さらにCRT,プリンター，キイボードな
どマンマシーンインターフェイス34により全体を構成し
てある。アナログ信号処理回路31は入力電圧信号v1,v2
に増幅とノイズ除去を施してV1,V2として出力し、高速A
D変換部32によりデジタル信号に変換した後デジタル信
号処理部33によって演算処理され、その結果をCRTやプ
リンターに表示する。また、演算に必要な種々のパラメ
ータの入力やシステム全体の操作はキイボードからCPU
を介して行なうようになっている。
デジタル処理の過程をさらに詳しく説明する。V1,V2
はそれぞれ同時にサンプリング時間Ｔの間AD変換され、
Ｎ個の離散データとしてバッファメモリに記憶される。
CPUはデータサンプリング終了後直ちにデータを読み込
み次の演算を行なう。
はそれぞれ同時にサンプリング時間Ｔの間AD変換され、
Ｎ個の離散データとしてバッファメモリに記憶される。
CPUはデータサンプリング終了後直ちにデータを読み込
み次の演算を行なう。
ここで、下付き文字ｊは、２つの信号V1,V2が同時にA
D変換され記憶される個々のディジタルデータに付与さ
れるサンプリング番号である。従って、ｊが等しい２つ
の信号V1,V2のディジタルデータは、同時に測定された
瞬時値である。
D変換され記憶される個々のディジタルデータに付与さ
れるサンプリング番号である。従って、ｊが等しい２つ
の信号V1,V2のディジタルデータは、同時に測定された
瞬時値である。
さらに、Ｍ回のサンプリング終了後、それぞれの平均
値を計算し、相関係数ρを計算する。
値を計算し、相関係数ρを計算する。
このようにして相関係数ρを計算し、CRT,プリンタに
グラフまたはデータとして出力することができる。また
計算の過程で導かれる▲▼，▲▼,V1rms/▲
▼およびV2rms/▲▼の値は、先に従来の方法につ
いて述べた濁度ゆらぎ計測法により求められる変動係数
と同一であり、凝集体の平均粒径を計算することができ
る。
グラフまたはデータとして出力することができる。また
計算の過程で導かれる▲▼，▲▼,V1rms/▲
▼およびV2rms/▲▼の値は、先に従来の方法につ
いて述べた濁度ゆらぎ計測法により求められる変動係数
と同一であり、凝集体の平均粒径を計算することができ
る。
また、２波長の透過光信号をそれぞれ対数変換するこ
とにより、吸光度レベルで統計的演算を行うことができ
る。具体的には第３図のアナログ信号処理回路31の前段
に、第４図に示すような対数変換回路を付加することに
よって実現される。第４図にいおいてv1,v2はそれぞれ
波長λ１と波長λ２のフローセル透過信号、v1ref,v
2refはそれぞれの波長の光源からの直接の光量モニター
信号、vout1,vout2は対数変換出力信号およびK1,K2はス
ケールファクター信号であり簡単化するため１とする。
光量モニター信号と透過光信号の比を対数変換すること
によって、光源のそれぞれの波長の光量変動の影響を除
去することができる。測定液の吸光度は清浄水を流した
ときの対数変換出力信号を記憶しておき、次式により計
算することができる。
とにより、吸光度レベルで統計的演算を行うことができ
る。具体的には第３図のアナログ信号処理回路31の前段
に、第４図に示すような対数変換回路を付加することに
よって実現される。第４図にいおいてv1,v2はそれぞれ
波長λ１と波長λ２のフローセル透過信号、v1ref,v
2refはそれぞれの波長の光源からの直接の光量モニター
信号、vout1,vout2は対数変換出力信号およびK1,K2はス
ケールファクター信号であり簡単化するため１とする。
光量モニター信号と透過光信号の比を対数変換すること
によって、光源のそれぞれの波長の光量変動の影響を除
去することができる。測定液の吸光度は清浄水を流した
ときの対数変換出力信号を記憶しておき、次式により計
算することができる。
但し、ｉ＝1or2,波長λ1,λ２に対応 （49）式は前述の（10）式，（11）式と同等である。
このように、対数変換すれば（12）式のような近似を用
いる必要がない。（49）〜（55）式に示した計算で、変
数X,xに吸光度の値を用いることにより、理論的に厳密
な統計的諸量を決定することができる。また吸光度を変
数とすることによって、先に述べた溶解性成分のバルク
吸光度E2やその除去率Ｐを（44）式，（48）式により計
算できることになる。
このように、対数変換すれば（12）式のような近似を用
いる必要がない。（49）〜（55）式に示した計算で、変
数X,xに吸光度の値を用いることにより、理論的に厳密
な統計的諸量を決定することができる。また吸光度を変
数とすることによって、先に述べた溶解性成分のバルク
吸光度E2やその除去率Ｐを（44）式，（48）式により計
算できることになる。
一方、相関係数ρのみの出力を得たい場合は、光電変
換された透過光信号を交流結合によって直流成分を除去
し、平均値をゼロとすればその後の処理は容易であり、
（19）式によりそれぞれの実効値と両信号の積から相関
係数ρを計算することができるので、簡単なアナログ回
路のみで装置の構成が可能となる。その回路ブロック図
を第５図に示す。第５図において、光電変換信号v1,v2
はハイパスフィルタ（HPF）41,42により直流成分を除去
し、増幅器（AMP）43,44で適当な振幅に増幅する。この
とき、それぞれの増幅率は相関係数ρの値に対しては何
ら影響を及ぼすことはない。したがって、増幅率は十分
なSN比の得られる程度に調整すればよい。かくして得ら
れたそれぞれの交流信号はLPF45,46によって不用な高周
波ノイズを除去した後、V1,V2としてRMS−DCコンバータ
47,48に入力し、次の演算によりそれぞれの実効値に変
換する。
換された透過光信号を交流結合によって直流成分を除去
し、平均値をゼロとすればその後の処理は容易であり、
（19）式によりそれぞれの実効値と両信号の積から相関
係数ρを計算することができるので、簡単なアナログ回
路のみで装置の構成が可能となる。その回路ブロック図
を第５図に示す。第５図において、光電変換信号v1,v2
はハイパスフィルタ（HPF）41,42により直流成分を除去
し、増幅器（AMP）43,44で適当な振幅に増幅する。この
とき、それぞれの増幅率は相関係数ρの値に対しては何
ら影響を及ぼすことはない。したがって、増幅率は十分
なSN比の得られる程度に調整すればよい。かくして得ら
れたそれぞれの交流信号はLPF45,46によって不用な高周
波ノイズを除去した後、V1,V2としてRMS−DCコンバータ
47,48に入力し、次の演算によりそれぞれの実効値に変
換する。
この時、RMS−DCコンバータ47,48に入力されるV1,V2
信号は、前段のハイパスフィルター41,42によって処理
された平均値ゼロの交流成分であるから、このRMS−DC
コンバータの出力であるV1,V2信号の実効値は、v1,v2信
号の標準偏差値に等しい。
信号は、前段のハイパスフィルター41,42によって処理
された平均値ゼロの交流成分であるから、このRMS−DC
コンバータの出力であるV1,V2信号の実効値は、v1,v2信
号の標準偏差値に等しい。
また、V1,V2は乗算器49と積分器50によって次の演算
を施し、共分散値に変換することができる。
を施し、共分散値に変換することができる。
以上のようにして得られたそれぞれの実効値V1rms,V
2rmsおよびそれらの共分散値V1V2は乗算器51と割算器52
に入力し、次式により相関係数ρとして出力される。
2rmsおよびそれらの共分散値V1V2は乗算器51と割算器52
に入力し、次式により相関係数ρとして出力される。
次に既に述べた第１図および第３図の回路構成を有す
る装置を用いて、実際に凝集反応を測定した例について
述べる。凝集条件は２の撹拌槽に50ppmのカオリン懸
濁液を調製し、強撹拌状態で凝集剤の硫酸アルミニウム
3ppmを添加した。pHは凝集剤添加後に７となるように予
め水酸化ナトリウム溶液をカオリン懸濁液に添加してお
き、撹拌強度は撹拌翼の回転数を変えることによって第
１図に示す試料液７を調整した。試料液７のフローセル
６への導入は図示してないポンプを用いて行ない、実験
中の流量を一定に保った。測定波長は前述の（α1,
β１），（α2,β２）を対角優位型とするため、255nm
および830nmとした。255nmでは水酸化ナトリウム（硫酸
アルミニウムの加水分解物）の吸収が大きく、830nmで
はカオリンの吸収が大きい。
る装置を用いて、実際に凝集反応を測定した例について
述べる。凝集条件は２の撹拌槽に50ppmのカオリン懸
濁液を調製し、強撹拌状態で凝集剤の硫酸アルミニウム
3ppmを添加した。pHは凝集剤添加後に７となるように予
め水酸化ナトリウム溶液をカオリン懸濁液に添加してお
き、撹拌強度は撹拌翼の回転数を変えることによって第
１図に示す試料液７を調整した。試料液７のフローセル
６への導入は図示してないポンプを用いて行ない、実験
中の流量を一定に保った。測定波長は前述の（α1,
β１），（α2,β２）を対角優位型とするため、255nm
および830nmとした。255nmでは水酸化ナトリウム（硫酸
アルミニウムの加水分解物）の吸収が大きく、830nmで
はカオリンの吸収が大きい。
得られた結果を第６図に示す。第６図は２波長の透過
光信号の相関係数ρと変動係数（Vrms/）を経過時間
に対してプロットした線図であり、曲線イは相関係数ρ
を表わし、曲線ロは波長830nmのおける変動係数（Vrms/
）を表わしている。なお第６図には経過時間に対して
凝集剤添加時からの撹拌翼の回転数の変化を併記してあ
る。
光信号の相関係数ρと変動係数（Vrms/）を経過時間
に対してプロットした線図であり、曲線イは相関係数ρ
を表わし、曲線ロは波長830nmのおける変動係数（Vrms/
）を表わしている。なお第６図には経過時間に対して
凝集剤添加時からの撹拌翼の回転数の変化を併記してあ
る。
前述したように、変動係数は従来の濁度ゆらぎ法で測
定されるものと同一であり、凝集体の平均径の指標とな
るものであって、曲線ロからわかるように、撹拌強度を
300rpmおよび200rpmの高速撹拌状態から50rpmおよび20r
pmの緩速撹拌状態とすることにより、急激に凝集体の平
均径が大きくなる。一方相関係数は本発明によって凝集
反応の進行の度合を示すものであり、凝集が完結すれば
１に近い値となる。曲線イから、カオリンと凝集剤の結
合は凝集剤添加直後から急速に進み、十分な高速撹拌に
よって殆ど凝集が完結することがわかる。したがって、
緩速撹拌状態における凝集体の成長は微小な凝集体（マ
イクロフロック）同士の衝突と合一に起因するものであ
ると推測される。
定されるものと同一であり、凝集体の平均径の指標とな
るものであって、曲線ロからわかるように、撹拌強度を
300rpmおよび200rpmの高速撹拌状態から50rpmおよび20r
pmの緩速撹拌状態とすることにより、急激に凝集体の平
均径が大きくなる。一方相関係数は本発明によって凝集
反応の進行の度合を示すものであり、凝集が完結すれば
１に近い値となる。曲線イから、カオリンと凝集剤の結
合は凝集剤添加直後から急速に進み、十分な高速撹拌に
よって殆ど凝集が完結することがわかる。したがって、
緩速撹拌状態における凝集体の成長は微小な凝集体（マ
イクロフロック）同士の衝突と合一に起因するものであ
ると推測される。
次に溶解性成分の凝集による除去率を本発明の原理に
基づき測定した例について述べる。この実験は基本的に
前述の実施例と同じであり、試料液としてカオリンと泥
炭地着色水の種々の濃度の混合水を用い、凝集剤に硝酸
アルミニウムを用いて凝集処理を行ったものである。
基づき測定した例について述べる。この実験は基本的に
前述の実施例と同じであり、試料液としてカオリンと泥
炭地着色水の種々の濃度の混合水を用い、凝集剤に硝酸
アルミニウムを用いて凝集処理を行ったものである。
第７図はカオリン濃度5mg/，色度（260nm吸光度）
0.2の凝集剤注入率の変化による色度成分の除去率の変
化を示す線図である。第７図には本発明の方法による計
算値（○印）の他に、比較のために30分沈殿後の上澄み
（Δ印）,12mmメンブランフィルター濾過法（□印），
およびG3グラスフィルター濾過法（▽印）による除去率
の測定値もプロットしてある。第７図から本発明の方法
による計算値は、他の方法と同様の傾向を示し、アルミ
ニウム濃度の増加とともに除去率が向上することがわか
る。
0.2の凝集剤注入率の変化による色度成分の除去率の変
化を示す線図である。第７図には本発明の方法による計
算値（○印）の他に、比較のために30分沈殿後の上澄み
（Δ印）,12mmメンブランフィルター濾過法（□印），
およびG3グラスフィルター濾過法（▽印）による除去率
の測定値もプロットしてある。第７図から本発明の方法
による計算値は、他の方法と同様の傾向を示し、アルミ
ニウム濃度の増加とともに除去率が向上することがわか
る。
第８図は種々の条件における本発明による色度成分の
除去率の値と、上述の他の方法による30分沈殿後の上澄
み（□印）,12mmメンブランフィルター濾過法（△印）,
G3グラスフィルター濾過法（○印）の値との比較線図で
ある。第８図からわかるように、本発明の方法が他の方
法とよい相関を示しており、特に30分沈殿による方法と
は値がよく一致している。
除去率の値と、上述の他の方法による30分沈殿後の上澄
み（□印）,12mmメンブランフィルター濾過法（△印）,
G3グラスフィルター濾過法（○印）の値との比較線図で
ある。第８図からわかるように、本発明の方法が他の方
法とよい相関を示しており、特に30分沈殿による方法と
は値がよく一致している。
以上述べてきたように本発明によれば、２成分系の懸
濁液の凝集過程を凝集の進行という観点からこれを計測
することが可能となり、同時に凝集体の大きさも測定す
ることができるものである。さらに、本発明では例えば
第２図に示した如く、同時に多波長について観測を行な
えるようにすることにより、２成分系に限ることなく多
成分系の懸濁液の凝集過程をモニターすることは容易に
考えられる。
濁液の凝集過程を凝集の進行という観点からこれを計測
することが可能となり、同時に凝集体の大きさも測定す
ることができるものである。さらに、本発明では例えば
第２図に示した如く、同時に多波長について観測を行な
えるようにすることにより、２成分系に限ることなく多
成分系の懸濁液の凝集過程をモニターすることは容易に
考えられる。
本発明による装置と検出方法を用いて、例えば浄水処
理における凝集プロセスを薬液注入または撹拌制御する
ことによって、トリハロメタンの前駆物質である生物代
謝有機物や粘土などの濁質成分の除去を確実に効率よく
行なうことに大きな期待が持てる。
理における凝集プロセスを薬液注入または撹拌制御する
ことによって、トリハロメタンの前駆物質である生物代
謝有機物や粘土などの濁質成分の除去を確実に効率よく
行なうことに大きな期待が持てる。
〔発明の効果〕 従来、複数成分を含む懸濁液の凝集過程に関しては検
出方法がなく、その有効な情報が得られていなかった
が、本発明における第１の発明によれば、原水中に含ま
れる懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に
凝集剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集
過程を検出する方法であって、複数成分を含む被測定液
の流れに、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長
を含む光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長
について被測定液の流れを透過する透過光量を光電変換
手段を用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計
測し、該複数の同時に測定された電気信号の瞬時値に対
して共分散値と、標準偏差の積とを演算し、該共分散値
と標準偏差の積との比から相関係数を演算し、該相関係
数が大きい程凝集が進行しているものとして相関係数の
大小で凝集の進行状態を表示するものとした。また、第
２の発明によれば、前記の液体中に含まれる複数成分の
凝集過程を検出する方法において、透過光量に相応する
複数の電気信号値によって変動係数を演算し、該変動係
数から凝集体の平均粒子径を演算して、相関係数に基づ
く凝集の進行状態と前記平均粒子径とを表示するものと
した。さらに、第３の発明によれば、原水中に含まれる
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する方法であって、複数成分を含む被測定液の流
れに、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長を含
む光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長につ
いて被測定液の流れを透過する透過光量を光量電変換手
段を用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計測
し、該複数の電気信号値に基づいて演算される被測定液
中の凝集剤を含む懸濁性成分のみ吸収する波長の吸光度
の平均値▲▼，標準偏差Er1,前記被測定液中の凝集
剤を含む懸濁性成分と溶解性成分との双方を吸収する波
長の吸光度の平均値▲▼，標準偏差Er2,およびこれ
ら同時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算され
た相関係数r12から未凝集溶解性成分の吸光度E2を下記
（１）式により演算し、該演算値と，前もって測定演算
された凝集剤添加前の初期溶解性成分の吸光度の値との
比から溶解性成分の除去率を演算表示するものとした。
出方法がなく、その有効な情報が得られていなかった
が、本発明における第１の発明によれば、原水中に含ま
れる懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に
凝集剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集
過程を検出する方法であって、複数成分を含む被測定液
の流れに、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長
を含む光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長
について被測定液の流れを透過する透過光量を光電変換
手段を用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計
測し、該複数の同時に測定された電気信号の瞬時値に対
して共分散値と、標準偏差の積とを演算し、該共分散値
と標準偏差の積との比から相関係数を演算し、該相関係
数が大きい程凝集が進行しているものとして相関係数の
大小で凝集の進行状態を表示するものとした。また、第
２の発明によれば、前記の液体中に含まれる複数成分の
凝集過程を検出する方法において、透過光量に相応する
複数の電気信号値によって変動係数を演算し、該変動係
数から凝集体の平均粒子径を演算して、相関係数に基づ
く凝集の進行状態と前記平均粒子径とを表示するものと
した。さらに、第３の発明によれば、原水中に含まれる
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する方法であって、複数成分を含む被測定液の流
れに、前記各成分が特異的に吸収を示す複数の波長を含
む光を光軸を一致させて照射し、それぞれ前記波長につ
いて被測定液の流れを透過する透過光量を光量電変換手
段を用いて複数の電気信号として所定の時間同時に計測
し、該複数の電気信号値に基づいて演算される被測定液
中の凝集剤を含む懸濁性成分のみ吸収する波長の吸光度
の平均値▲▼，標準偏差Er1,前記被測定液中の凝集
剤を含む懸濁性成分と溶解性成分との双方を吸収する波
長の吸光度の平均値▲▼，標準偏差Er2,およびこれ
ら同時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算され
た相関係数r12から未凝集溶解性成分の吸光度E2を下記
（１）式により演算し、該演算値と，前もって測定演算
された凝集剤添加前の初期溶解性成分の吸光度の値との
比から溶解性成分の除去率を演算表示するものとした。
さらにまた、第４の発明によれば、原水中に含まれる
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する装置であって、互いに異なる複数成分の波長
を含む光を発する光源と、この光源から出射する前記光
を伝達し被測定後に照射する光学的手段と、前記被測定
液が流れるフローセルと、このフローセルと前記被測定
液を透過した光を前記照射光光軸上で受光し所定の複数
の波長に分光して光電変換部に伝達する光学的手段と、
前記光電変換部から出力される前記複数の波長のそれぞ
れの透過光強度に対応する複数の電気信号値を所定の時
間，同時かつ連続的に測定し，前記各波長の吸光度の同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数および／または前記（１）式によって未凝集溶解
性成分の吸光度を演算出力する手段と、を備えるものと
したことにより、経過時間とともに流体の凝集状態の進
行過程が簡便で迅速に検出されるようになった。相関係
数は各信号の平均値に左右されないから、従来の光学的
測定器では問題となっているセルの汚染や光源の光強度
の変動による測定誤差は原理的に生じない。さらに相関
係数の計算過程で得られる種々の統計量、例えば平均
値，標準偏差，変動係数などのうち、特に変動係数はそ
のまま平均粒径の指標となり得るので、本発明では多成
分の凝集過程を成分間の集塊の状況と、生成した凝集体
の大きさの二つの観点から同時に追跡することが可能と
なるという優れた利点を持っている。また、本発明によ
れば、凝集による有機色度成分の除去率をリアルタイム
で計算することができるため、上述の相関係数や変動係
数とともに制御指標とし、迅速な薬液注入制御または撹
拌制御を行うことが可能となる。
懸濁質または溶解性有機物など複数の被凝集成分に凝集
剤を添加した後の液体中に含まれる複数成分の凝集過程
を検出する装置であって、互いに異なる複数成分の波長
を含む光を発する光源と、この光源から出射する前記光
を伝達し被測定後に照射する光学的手段と、前記被測定
液が流れるフローセルと、このフローセルと前記被測定
液を透過した光を前記照射光光軸上で受光し所定の複数
の波長に分光して光電変換部に伝達する光学的手段と、
前記光電変換部から出力される前記複数の波長のそれぞ
れの透過光強度に対応する複数の電気信号値を所定の時
間，同時かつ連続的に測定し，前記各波長の吸光度の同
時に測定された電気信号の瞬時値に対して演算された相
関係数および／または前記（１）式によって未凝集溶解
性成分の吸光度を演算出力する手段と、を備えるものと
したことにより、経過時間とともに流体の凝集状態の進
行過程が簡便で迅速に検出されるようになった。相関係
数は各信号の平均値に左右されないから、従来の光学的
測定器では問題となっているセルの汚染や光源の光強度
の変動による測定誤差は原理的に生じない。さらに相関
係数の計算過程で得られる種々の統計量、例えば平均
値，標準偏差，変動係数などのうち、特に変動係数はそ
のまま平均粒径の指標となり得るので、本発明では多成
分の凝集過程を成分間の集塊の状況と、生成した凝集体
の大きさの二つの観点から同時に追跡することが可能と
なるという優れた利点を持っている。また、本発明によ
れば、凝集による有機色度成分の除去率をリアルタイム
で計算することができるため、上述の相関係数や変動係
数とともに制御指標とし、迅速な薬液注入制御または撹
拌制御を行うことが可能となる。
第１図は本発明の装置の光学系の一例を示した模式図、
第２図は第１図とは異なる光学系の例を示した模式図、
第３図は第１図の光学系で得られる２波長の透過信号の
処理回路ブロック図、第４図は透過光信号を吸光度とす
るための対数変換回路ブロック図、第５図は出力として
相関係数を得る回路ブロック図、第６図は第１図および
第３図の回路構成を有する装置を用い、カオリン懸濁液
の凝集反応を測定した結果の経過時間に対する相関係数
と変動係数との関係を示す線図、第７図は凝集剤のアル
ミニウム濃度と色度成分除去率の関係を本発明の方法と
他の方法との比較で示した線図、第８図は本発明による
色度成分の除去率と他の方法による除去率との比較を示
す線図である。 1:Xeランプ、2:照射光、3:リフレクタ、4:コリメータ、
5,9:スリット、6:フローセル、7:試料液、8:透過光、1
0:ハーフミラー、11,12:干渉フィルター、13,14:フォト
ダイオード、15,16:負荷抵抗、20:集光レンズ、21:分光
器、22:出射口、23:スペクトル、24:フォトダイオード
アレイ、31:アナログ信号処理回路、32:高速AD変換部、
33:デジタル信号処理部、34:マンマシーンインターフェ
イス、41,42:HPF、43,44:AMP、45,46:LPF、47,48:RMS−
DCコンバータ、49,51:乗算器、50:積分器、52:割算器。
第２図は第１図とは異なる光学系の例を示した模式図、
第３図は第１図の光学系で得られる２波長の透過信号の
処理回路ブロック図、第４図は透過光信号を吸光度とす
るための対数変換回路ブロック図、第５図は出力として
相関係数を得る回路ブロック図、第６図は第１図および
第３図の回路構成を有する装置を用い、カオリン懸濁液
の凝集反応を測定した結果の経過時間に対する相関係数
と変動係数との関係を示す線図、第７図は凝集剤のアル
ミニウム濃度と色度成分除去率の関係を本発明の方法と
他の方法との比較で示した線図、第８図は本発明による
色度成分の除去率と他の方法による除去率との比較を示
す線図である。 1:Xeランプ、2:照射光、3:リフレクタ、4:コリメータ、
5,9:スリット、6:フローセル、7:試料液、8:透過光、1
0:ハーフミラー、11,12:干渉フィルター、13,14:フォト
ダイオード、15,16:負荷抵抗、20:集光レンズ、21:分光
器、22:出射口、23:スペクトル、24:フォトダイオード
アレイ、31:アナログ信号処理回路、32:高速AD変換部、
33:デジタル信号処理部、34:マンマシーンインターフェ
イス、41,42:HPF、43,44:AMP、45,46:LPF、47,48:RMS−
DCコンバータ、49,51:乗算器、50:積分器、52:割算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 財津 靖史 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 平岡 睦久 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 星川 寛 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 伊藤 晴夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−168142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250333（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−23143（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−44254（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】原水中に含まれる懸濁質または溶解性有機
物など複数の被凝集成分に凝集剤を添加した後の液体中
に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方法であっ
て、複数成分を含む被測定液の流れに、前記各成分が特
異的に吸収を示す複数の波長を含む光を光軸を一致させ
て照射し、それぞれ前記波長について被測定液の流れを
透過する透過光量を光電変換手段を用いて複数の電気信
号として所定の時間同時に計測し、該複数の同時に測定
された電気信号の瞬時値に対して共分散値と、標準偏差
の積とを演算し、該共分散値と標準偏差の積との比から
相関関係を演算し、該相関係数が大きい程凝集が進行し
ているものとして相関係数の大小で凝集の進行状態を表
示することを特徴とする液体中に含まれる複数成分の凝
集過程を検出する方法。 - 【請求項２】請求項１記載の凝集過程を検出する方法に
おいて、透過光量に相応する複数の電気信号値によって
変動係数を演算し、該変動係数から凝集体の平均粒子径
を演算して、相関係数に基づく凝集の進行状態と前記平
均粒子径とを表示することを特徴とする液体中に含まれ
る複数成分の凝集過程を検出する方法。 - 【請求項３】原水中に含まれる懸濁質または溶解性有機
物など複数の被凝集成分に凝集剤を添加した後の液体中
に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方法であっ
て、複数成分を含む被測定液の流れに、前記各成分が特
異的に吸収を示す複数の波長を含む光を光軸を一致させ
て照射し、それぞれ前記波長について被測定液の流れを
透過する透過光量を光電変換手段を用いて複数の電気信
号として所定の時間同時に計測し、該複数の電気信号値
に基づいて演算される被測定液中の凝集剤を含む懸濁性
成分のみ吸収する波長の吸光度の平均値▲▼，標準
偏差Er1,前記被測定液中の凝集剤を含む懸濁性成分と溶
解性成分との双方を吸収する波長の光吸度の平均値▲
▼，標準偏差Er2,およびこれら同時に測定された電気
信号の瞬時値に対して演算された相関係数r12から未凝
集溶解性成分の吸光度E2を下記（１）式により演算し、
該演算値と，前もって測定演算された凝集剤添加前の初
期溶解性成分の吸光度の値との比から溶解性成分の除去
率を演算表示することを特徴とする液体中に含まれる複
数成分の凝集過程を検出する方法。 - 【請求項４】原水中に含まれる懸濁質または溶解性有機
物など複数の被凝集成分に凝集剤を添加した後の液体中
に含まれる複数成分の凝集過程を検出する装置であっ
て、互いに異なる複数成分の波長を含む光を発する光源
と、この光源から出射する前記光を伝達し被測定液に照
射する光学的手段と、前記被測定液が流れるフローセル
と、このフローセルと前記被測定液を透過した光を前記
照射光光軸上で受光し所定の複数の波長に分光して光電
変換部に伝達する光学的手段と、前記光電変換部から出
力される前記複数の波長のそれぞれの透過光強度に対応
する複数の電気信号値を所定の時間，同時かつ連続的に
測定し，前記各波長の吸光度の同時に測定された電気信
号の瞬時値に対して演算された相関係数および／または
請求項３）に記載の（１）式によって未凝集溶解性成分
の吸光度を演算出力する手段と、を備えたことを特徴と
する液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE69109342T DE69109342T2 (de) | 1990-02-23 | 1991-02-22 | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Ausflockens von Bestandteilen einer Flüssigkeit. |
| EP91102587A EP0443593B1 (en) | 1990-02-23 | 1991-02-22 | Method and apparatus for detecting flocculation process of components in liquid |
| US07/658,635 US5194921A (en) | 1990-02-23 | 1991-02-22 | Method and apparatus for detecting flocculation process of components in liquid |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-43064 | 1990-02-23 | ||
| JP4306490 | 1990-02-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH041558A JPH041558A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2583653B2 true JP2583653B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=12653429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2261771A Expired - Lifetime JP2583653B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-09-29 | 液体中に含まれる複数成分の凝集過程を検出する方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583653B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171395A (ja) * | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水中溶存物質検出器及び水中溶存物質測定方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0933427A (ja) * | 1994-12-16 | 1997-02-07 | Toto Ltd | バイオセンサとこれを用いた濃度測定装置 |
| US6529276B1 (en) | 1999-04-06 | 2003-03-04 | University Of South Carolina | Optical computational system |
| US7123844B2 (en) | 1999-04-06 | 2006-10-17 | Myrick Michael L | Optical computational system |
| DE19948587A1 (de) * | 1999-10-08 | 2001-04-12 | Dade Behring Marburg Gmbh | Spektralphotometrische und nephelometrische Detektionseinheit |
| US7138156B1 (en) | 2000-09-26 | 2006-11-21 | Myrick Michael L | Filter design algorithm for multi-variate optical computing |
| US8213006B2 (en) | 2007-03-30 | 2012-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Multi-analyte optical computing system |
| WO2008121692A1 (en) | 2007-03-30 | 2008-10-09 | University Of South Carolina | Tablet analysis and measurement system |
| WO2008121715A1 (en) | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Ometric Corporation | In-line process measurement systems and methods |
| US8212213B2 (en) | 2008-04-07 | 2012-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Chemically-selective detector and methods relating thereto |
| JP2021043188A (ja) * | 2019-09-07 | 2021-03-18 | 株式会社シンキー | 測定システム及び遠心機 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE450528B (sv) * | 1981-03-19 | 1987-06-29 | Svenska Traeforskningsinst | Forfarande for metning av innehallet av kryll i pappersmassa |
| JPS62250333A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-10-31 | Toonichi Consultant:Kk | 懸濁液光学測定装置 |
| JPS6423143A (en) * | 1987-07-17 | 1989-01-25 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Sludge concentration meter |
-
1990
- 1990-09-29 JP JP2261771A patent/JP2583653B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000171395A (ja) * | 1998-12-02 | 2000-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水中溶存物質検出器及び水中溶存物質測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH041558A (ja) | 1992-01-07 |
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