JP3446804B2 - 汚泥界面計測装置 - Google Patents
汚泥界面計測装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は汚泥界面計測装置に
関し、更に詳しくは、嫌気性反応槽、とりわけＵＡＳＢ
（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）方式で運転され
る反応槽内における汚泥界面の位置計測を安定かつ精度
よく行うことができる汚泥界面計測装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】好気性の活性汚泥処理から生ずる余剰汚
泥の処理、し尿処理、高濃度有機性排水の処理等で、嫌
気性の生物処理が適用されている。この処理では、嫌気
性細菌を主体とする汚泥を所定濃度で収容する反応槽に
処理対象の原水が流入され、原水中の有機物が最終的に
はメタンガスと炭酸ガスに分解されて、当該有機物の無
機化が進められる。 【０００３】例えば、ＵＡＳＢ方式の嫌気性生物処理の
場合、運転処理時には、コロイド状の微細気泡やその微
細気泡が会合して粗大気泡になった状態でメタンガスが
発生する。そのとき、反応槽内には、粒径0.５〜３mm程
度のグラニュール汚泥が濃度２００００〜５００００mg
/Lに濃縮された状態で存在している。その場合、反応槽
内の汚泥は、上記した濃度に濃縮されている汚泥相と、
流入原水中の微細なＳＳ成分やグラニュール汚泥が破砕
して粒径0.５mm以下になっている破砕汚泥とが１００〜
１０００mg/Lの濃度で分散している上澄み相とに大別さ
れ、上記した汚泥相と上澄み相との間には界面が存在し
ている。 【０００４】そして、この汚泥相と上澄み相との界面
（以後、汚泥界面という）は反応槽の深さ方向で一定の
位置にあるわけではなく、発生ガス量や流入原水量など
に応じて絶えず変動している。この汚泥界面が異常に高
まると、グラニュール汚泥が反応槽内から処理水に流出
する可能性があり、また汚泥界面が低いと、反応槽の汚
泥保有量が少ないということになる。 【０００５】ところで、上記した嫌気性生物処理におけ
る原水の処理能力は、運転処理時におけるグラニュール
汚泥の汚泥保有量はそれほど変化しないので、基本的に
は、反応槽の汚泥保有量によって左右される。反応槽の
汚泥保有量が多くなれば原水の処理能力は高くなり、逆
に反応槽の汚泥保有量が少なくなれば原水の処理能力は
低下する。 【０００６】したがって、この嫌気性生物処理の場合、
原水の処理能力を適正に管理するために、運転処理時に
おける反応槽の汚泥保有量を把握することが必要とな
る。すなわち、反応槽内に存在する汚泥の基本的部分を
占める前記汚泥相の量を把握することが必要となる。そ
のことは、用いる反応槽の容積は一定であるので、汚泥
相と上澄み相との界面、すなわち汚泥界面の反応槽内に
おける位置を計測し、その関数として把握することによ
って可能となる。 【０００７】このようなことから、汚泥界面を計測する
ための様々な方法が実際に採用されている。例えば、超
音波式汚泥界面計を用いた方法がある。この方法は、汚
泥相と上澄み相の汚泥濃度差を利用するものであって、
超音波を汚泥界面に向かって発信し、濃度差（密度差）
が画然としている汚泥界面で反射した超音波の帰還時間
を測定し、それに基づいて汚泥界面までの距離を計測す
る方法である。 【０００８】また、光学式汚泥濃度計を用いた方法も実
施されている。この方法は、汚泥相と上澄み相において
は光の透過量が異なることを利用するものであって、こ
の光学式汚泥濃度計を反応槽内の垂直方向に移動させ、
光の透過量が激変した位置をもって汚泥界面と認識する
方法である。更には、小型カメラを内蔵した撮像装置を
反応槽の中に沈め、この撮像装置を上下方向に動かして
汚泥界面を検出する方法も知られている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＵＡＳＢ方
式のように汚泥界面の変動幅が大きい場合であっても、
そのことに影響されることなく安定して汚泥界面の計測
を行うことができる汚泥界面計測装置の提供を目的とす
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、汚泥界面の変動幅が大きい
嫌気性反応槽内の汚泥相と上澄み相との界面を検出する
界面検出手段；前記界面検出手段を上下動可能に吊設し
て前記界面の位置を探索する界面位置探索手段；前記界
面検出手段の位置を計測する位置計測手段；前記界面検
出手段からの画像信号を濃淡ヒストグラムパターンに処
理し、該ヒストグラムパターンが変化することをもって
前記界面の位置を判定し、そのときの前記位置計測手段
からの信号を界面位置信号として出力する界面位置判定
手段；および、前記界面位置信号を積算し、かつ積算値
の平均化処理を行う演算手段；を備えていることを特徴
とする汚泥界面計測装置が提供される。 【００１１】そして、前記演算手段で演算された汚泥界
面の界面位置信号の平均値は、所望する設定時間帯ごと
に更新され、その設定時間帯内における計測値として出
力する汚泥界面計測装置が提供される。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の汚泥界面計測装置を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、界面検出手段とし
て撮像手段を用いた場合の本発明装置例を示す基本構成
図である。図において、反応槽１には嫌気性細菌を主体
とするグラニュール汚泥が保有され、ここに配管２から
処理対象の原水が上向流となって流入するようになって
いる。原水の流入により、反応槽１には、汚泥濃度が高
い汚泥相３と、流入ＳＳ成分や破砕汚泥から成る汚泥濃
度の低い上澄み相４が形成され、両者の間には汚泥界面
５が形成される。そして、この汚泥界面５は、反応槽１
内の汚泥保有量や原水の流入量により常時上下方向で変
動している。 【００１３】図１の装置において、反応槽１の上方には
例えばボビン形状の昇降手段６ａと例えば通信ケーブル
６ｂとから成る界面位置探索手段６が配置され、前記通
信ケーブル６ａの先端には後述する界面検出手段７が取
り付けられている。この界面検出手段７としては、透視
度の低い汚泥相３の中にあっても汚泥の状態を撮影する
ことができる水中カメラのような撮像手段が通常用いら
れる。 【００１４】そして、昇降手段６ａで通信ケーブル６ｂ
を巻き上げることにより、撮像手段（界面検出手段）７
は反応槽１内を上昇し、逆に昇降手段６ａで通信ケーブ
ル６ｂを巻き戻すことにより撮像手段７は反応槽１内を
下降できるようになっている。撮像手段７が撮影する映
像は画像信号として通信ケーブル６ｂを経由して後述す
る界面位置判定手段９に入力される。 【００１５】一方、撮像手段７の反応槽１内における位
置は、例えば反応槽１の底１ａを基準点にしたときの通
信ケーブル６ｂの巻き上げ長さで知ることができ、それ
は通信ケーブル６ｂの移動量を計測する位置計測手段８
で把握される。そしてその計測値は、当該撮像手段７の
位置信号として界面位置判定手段９に入力される。界面
位置判定手段９は、画像処理手段９ａと界面位置の確認
手段９ｂとを内蔵している。画像処理手段９ａは、撮像
手段７から入力された画像信号を濃淡ヒストグラムパタ
ーンに処理し、そのヒストグラムパターンが変化するこ
とをもって汚泥界面５の存在を認識する。そして、確認
手段９ｂには位置計測手段８からの計測値が入力され、
汚泥界面５が確認されたときの前記計測値をもって汚泥
界面５の位置（深さ）として確認し、それを界面位置信
号として演算手段１０に出力する。 【００１６】演算手段１０は、前記界面位置判定手段９
からの界面位置信号を過去の計測値に加算し、変動して
いる汚泥界面５の位置の平均値を演算し、それを新しい
汚泥界面位置データとして出力する。これにより、汚泥
界面の変動幅が大きい場合であっても、正確な界面位置
が計測可能となる。この装置では次のようにして汚泥界
面の計測が行われる。 【００１７】例えば図１の仮想線で示したように、ま
ず、昇降手段６ａを作動して通信ケーブル６ｂの先端に
装着されている撮像手段７を反応槽１の底部１ａにまで
沈め、汚泥相３の中を徐々に上方に引き上げていく。な
お、逆に、反応槽１の上部から徐々に沈降させる態様を
採用してもよい。撮像手段７が汚泥相３の中を上昇して
いく過程では、撮像手段７からの画像信号は汚泥相３を
表示するのみであるため、それを画像処理することによ
り界面位置判定手段９で得られるヒストグラムパターン
に大きな変化は起こらない。 【００１８】しかし、撮像手段７の上昇が更に続き、当
該撮像手段７が汚泥界面５を横切る過程では、撮像手段
７からの画像信号は上澄み相４を表示する信号に切り替
わる。このとき、界面位置判定手段９で得られるヒスト
グラムパターンが上澄み相４のパターンに変化するの
で、その時点をもって界面位置判定手段９は撮像手段７
が汚泥界面５を横切ったものと判断する。 【００１９】そして界面位置判定手段９は、その時点に
おける位置計測手段８からの信号を界面位置信号として
演算手段１０に出力する。演算手段１０は、既に計測さ
れておりかつ記憶されている過去の汚泥界面の位置デー
タに上記したようにして新たな計測された汚泥界面位置
データを積算し、位置データの移動加算平均値を演算す
る。そして、この平均値が新しい汚泥界面の位置データ
となる。この汚泥界面の位置データは、例えば１日また
は１２時間などの適宜に設定される時間帯ごとに更新さ
れ、各時間帯ごとにおける計測値として出力される。 【００２０】そして、この計測値から前記時間帯におけ
る汚泥の保有量が換算され、その過不足に応じて原水流
入量や汚泥の投入・引き抜きなどの調整が行われる。な
お、図１で示した装置では、界面検出手段として撮像手
段７を用いた例を示しているが、この界面検出手段は撮
像手段に限定されるものではない。要は、汚泥相３と上
澄み相４間における性状の差異を認識できるような手段
であればよい。例えば前記した光学式汚泥濃度計のよう
に両相間における光透過量の差異を把握できる手段をあ
げることができる。なお、その場合、界面位置判定手段
９には、これら検出手段からの信号を処理して両相間に
おける性状変化を認識する機構が内蔵される。 【００２１】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
汚泥界面計測装置は、確実に汚泥界面の位置、ある時間
帯ごとに正確に計測することができる。換言すれば、反
応槽内における汚泥の保有量を把握して反応槽の運転を
円滑に進めることができる。とくに本発明の汚泥界面計
測装置は、ＵＡＳＢ方式のように汚泥界面の変動幅が大
きい場合であってもそのことに影響されることなく安定
して汚泥界面の計測が可能である。
関し、更に詳しくは、嫌気性反応槽、とりわけＵＡＳＢ
（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）方式で運転され
る反応槽内における汚泥界面の位置計測を安定かつ精度
よく行うことができる汚泥界面計測装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】好気性の活性汚泥処理から生ずる余剰汚
泥の処理、し尿処理、高濃度有機性排水の処理等で、嫌
気性の生物処理が適用されている。この処理では、嫌気
性細菌を主体とする汚泥を所定濃度で収容する反応槽に
処理対象の原水が流入され、原水中の有機物が最終的に
はメタンガスと炭酸ガスに分解されて、当該有機物の無
機化が進められる。 【０００３】例えば、ＵＡＳＢ方式の嫌気性生物処理の
場合、運転処理時には、コロイド状の微細気泡やその微
細気泡が会合して粗大気泡になった状態でメタンガスが
発生する。そのとき、反応槽内には、粒径0.５〜３mm程
度のグラニュール汚泥が濃度２００００〜５００００mg
/Lに濃縮された状態で存在している。その場合、反応槽
内の汚泥は、上記した濃度に濃縮されている汚泥相と、
流入原水中の微細なＳＳ成分やグラニュール汚泥が破砕
して粒径0.５mm以下になっている破砕汚泥とが１００〜
１０００mg/Lの濃度で分散している上澄み相とに大別さ
れ、上記した汚泥相と上澄み相との間には界面が存在し
ている。 【０００４】そして、この汚泥相と上澄み相との界面
（以後、汚泥界面という）は反応槽の深さ方向で一定の
位置にあるわけではなく、発生ガス量や流入原水量など
に応じて絶えず変動している。この汚泥界面が異常に高
まると、グラニュール汚泥が反応槽内から処理水に流出
する可能性があり、また汚泥界面が低いと、反応槽の汚
泥保有量が少ないということになる。 【０００５】ところで、上記した嫌気性生物処理におけ
る原水の処理能力は、運転処理時におけるグラニュール
汚泥の汚泥保有量はそれほど変化しないので、基本的に
は、反応槽の汚泥保有量によって左右される。反応槽の
汚泥保有量が多くなれば原水の処理能力は高くなり、逆
に反応槽の汚泥保有量が少なくなれば原水の処理能力は
低下する。 【０００６】したがって、この嫌気性生物処理の場合、
原水の処理能力を適正に管理するために、運転処理時に
おける反応槽の汚泥保有量を把握することが必要とな
る。すなわち、反応槽内に存在する汚泥の基本的部分を
占める前記汚泥相の量を把握することが必要となる。そ
のことは、用いる反応槽の容積は一定であるので、汚泥
相と上澄み相との界面、すなわち汚泥界面の反応槽内に
おける位置を計測し、その関数として把握することによ
って可能となる。 【０００７】このようなことから、汚泥界面を計測する
ための様々な方法が実際に採用されている。例えば、超
音波式汚泥界面計を用いた方法がある。この方法は、汚
泥相と上澄み相の汚泥濃度差を利用するものであって、
超音波を汚泥界面に向かって発信し、濃度差（密度差）
が画然としている汚泥界面で反射した超音波の帰還時間
を測定し、それに基づいて汚泥界面までの距離を計測す
る方法である。 【０００８】また、光学式汚泥濃度計を用いた方法も実
施されている。この方法は、汚泥相と上澄み相において
は光の透過量が異なることを利用するものであって、こ
の光学式汚泥濃度計を反応槽内の垂直方向に移動させ、
光の透過量が激変した位置をもって汚泥界面と認識する
方法である。更には、小型カメラを内蔵した撮像装置を
反応槽の中に沈め、この撮像装置を上下方向に動かして
汚泥界面を検出する方法も知られている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＵＡＳＢ方
式のように汚泥界面の変動幅が大きい場合であっても、
そのことに影響されることなく安定して汚泥界面の計測
を行うことができる汚泥界面計測装置の提供を目的とす
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、汚泥界面の変動幅が大きい
嫌気性反応槽内の汚泥相と上澄み相との界面を検出する
界面検出手段；前記界面検出手段を上下動可能に吊設し
て前記界面の位置を探索する界面位置探索手段；前記界
面検出手段の位置を計測する位置計測手段；前記界面検
出手段からの画像信号を濃淡ヒストグラムパターンに処
理し、該ヒストグラムパターンが変化することをもって
前記界面の位置を判定し、そのときの前記位置計測手段
からの信号を界面位置信号として出力する界面位置判定
手段；および、前記界面位置信号を積算し、かつ積算値
の平均化処理を行う演算手段；を備えていることを特徴
とする汚泥界面計測装置が提供される。 【００１１】そして、前記演算手段で演算された汚泥界
面の界面位置信号の平均値は、所望する設定時間帯ごと
に更新され、その設定時間帯内における計測値として出
力する汚泥界面計測装置が提供される。 【００１２】 【発明の実施の形態】本発明の汚泥界面計測装置を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、界面検出手段とし
て撮像手段を用いた場合の本発明装置例を示す基本構成
図である。図において、反応槽１には嫌気性細菌を主体
とするグラニュール汚泥が保有され、ここに配管２から
処理対象の原水が上向流となって流入するようになって
いる。原水の流入により、反応槽１には、汚泥濃度が高
い汚泥相３と、流入ＳＳ成分や破砕汚泥から成る汚泥濃
度の低い上澄み相４が形成され、両者の間には汚泥界面
５が形成される。そして、この汚泥界面５は、反応槽１
内の汚泥保有量や原水の流入量により常時上下方向で変
動している。 【００１３】図１の装置において、反応槽１の上方には
例えばボビン形状の昇降手段６ａと例えば通信ケーブル
６ｂとから成る界面位置探索手段６が配置され、前記通
信ケーブル６ａの先端には後述する界面検出手段７が取
り付けられている。この界面検出手段７としては、透視
度の低い汚泥相３の中にあっても汚泥の状態を撮影する
ことができる水中カメラのような撮像手段が通常用いら
れる。 【００１４】そして、昇降手段６ａで通信ケーブル６ｂ
を巻き上げることにより、撮像手段（界面検出手段）７
は反応槽１内を上昇し、逆に昇降手段６ａで通信ケーブ
ル６ｂを巻き戻すことにより撮像手段７は反応槽１内を
下降できるようになっている。撮像手段７が撮影する映
像は画像信号として通信ケーブル６ｂを経由して後述す
る界面位置判定手段９に入力される。 【００１５】一方、撮像手段７の反応槽１内における位
置は、例えば反応槽１の底１ａを基準点にしたときの通
信ケーブル６ｂの巻き上げ長さで知ることができ、それ
は通信ケーブル６ｂの移動量を計測する位置計測手段８
で把握される。そしてその計測値は、当該撮像手段７の
位置信号として界面位置判定手段９に入力される。界面
位置判定手段９は、画像処理手段９ａと界面位置の確認
手段９ｂとを内蔵している。画像処理手段９ａは、撮像
手段７から入力された画像信号を濃淡ヒストグラムパタ
ーンに処理し、そのヒストグラムパターンが変化するこ
とをもって汚泥界面５の存在を認識する。そして、確認
手段９ｂには位置計測手段８からの計測値が入力され、
汚泥界面５が確認されたときの前記計測値をもって汚泥
界面５の位置（深さ）として確認し、それを界面位置信
号として演算手段１０に出力する。 【００１６】演算手段１０は、前記界面位置判定手段９
からの界面位置信号を過去の計測値に加算し、変動して
いる汚泥界面５の位置の平均値を演算し、それを新しい
汚泥界面位置データとして出力する。これにより、汚泥
界面の変動幅が大きい場合であっても、正確な界面位置
が計測可能となる。この装置では次のようにして汚泥界
面の計測が行われる。 【００１７】例えば図１の仮想線で示したように、ま
ず、昇降手段６ａを作動して通信ケーブル６ｂの先端に
装着されている撮像手段７を反応槽１の底部１ａにまで
沈め、汚泥相３の中を徐々に上方に引き上げていく。な
お、逆に、反応槽１の上部から徐々に沈降させる態様を
採用してもよい。撮像手段７が汚泥相３の中を上昇して
いく過程では、撮像手段７からの画像信号は汚泥相３を
表示するのみであるため、それを画像処理することによ
り界面位置判定手段９で得られるヒストグラムパターン
に大きな変化は起こらない。 【００１８】しかし、撮像手段７の上昇が更に続き、当
該撮像手段７が汚泥界面５を横切る過程では、撮像手段
７からの画像信号は上澄み相４を表示する信号に切り替
わる。このとき、界面位置判定手段９で得られるヒスト
グラムパターンが上澄み相４のパターンに変化するの
で、その時点をもって界面位置判定手段９は撮像手段７
が汚泥界面５を横切ったものと判断する。 【００１９】そして界面位置判定手段９は、その時点に
おける位置計測手段８からの信号を界面位置信号として
演算手段１０に出力する。演算手段１０は、既に計測さ
れておりかつ記憶されている過去の汚泥界面の位置デー
タに上記したようにして新たな計測された汚泥界面位置
データを積算し、位置データの移動加算平均値を演算す
る。そして、この平均値が新しい汚泥界面の位置データ
となる。この汚泥界面の位置データは、例えば１日また
は１２時間などの適宜に設定される時間帯ごとに更新さ
れ、各時間帯ごとにおける計測値として出力される。 【００２０】そして、この計測値から前記時間帯におけ
る汚泥の保有量が換算され、その過不足に応じて原水流
入量や汚泥の投入・引き抜きなどの調整が行われる。な
お、図１で示した装置では、界面検出手段として撮像手
段７を用いた例を示しているが、この界面検出手段は撮
像手段に限定されるものではない。要は、汚泥相３と上
澄み相４間における性状の差異を認識できるような手段
であればよい。例えば前記した光学式汚泥濃度計のよう
に両相間における光透過量の差異を把握できる手段をあ
げることができる。なお、その場合、界面位置判定手段
９には、これら検出手段からの信号を処理して両相間に
おける性状変化を認識する機構が内蔵される。 【００２１】 【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
汚泥界面計測装置は、確実に汚泥界面の位置、ある時間
帯ごとに正確に計測することができる。換言すれば、反
応槽内における汚泥の保有量を把握して反応槽の運転を
円滑に進めることができる。とくに本発明の汚泥界面計
測装置は、ＵＡＳＢ方式のように汚泥界面の変動幅が大
きい場合であってもそのことに影響されることなく安定
して汚泥界面の計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置例を示す基本構成図である。
【符号の説明】
１ 反応槽
１ａ 反応槽１の底部
２ 原水流入用の配管
３ 汚泥相
４ 上澄み相
５ 汚泥相３と上澄み相４の界面（汚泥界面）
６ 界面位置探索手段
６ａ 昇降手段
６ｂ 通信ケーブル
７ 撮像手段（界面検出手段）
８ 位置計測手段
９ 界面位置判定手段
９ａ 画像処理手段
９ｂ 界面位置の確認手段
１０ 演算手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 3/28 - 3/34
C02F 3/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 汚泥界面の変動幅が大きい嫌気性反応槽
内の汚泥相と上澄み相との界面を検出する界面検出手
段；前記界面検出手段を上下動可能に吊設して前記界面
の位置を探索する界面位置探索手段；前記界面検出手段
の位置を計測する位置計測手段；前記界面検出手段から
の画像信号を濃淡ヒストグラムパターンに処理し、該ヒ
ストグラムパターンが変化することをもって前記界面の
位置を判定し、そのときの前記位置計測手段からの信号
を界面位置信号として出力する界面位置判定手段；およ
び、前記界面位置信号を積算し、かつ積算値の平均化処
理を行う演算手段；を備えていることを特徴とする汚泥
界面計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23247097A JP3446804B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 汚泥界面計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23247097A JP3446804B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 汚泥界面計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1157770A JPH1157770A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3446804B2 true JP3446804B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=16939808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23247097A Expired - Fee Related JP3446804B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 汚泥界面計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446804B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009163308A (ja) | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Toshiba Corp | 電子機器 |
| CN107003251B (zh) * | 2014-11-18 | 2020-08-28 | 三菱化学株式会社 | 金属板的修补方法和铸模的制造方法 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP23247097A patent/JP3446804B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1157770A (ja) | 1999-03-02 |
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