JP3477332B2 - 下水汚泥の凝集度検知方法および凝集度検知装置 - Google Patents
下水汚泥の凝集度検知方法および凝集度検知装置Info
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- JP3477332B2 JP3477332B2 JP29096996A JP29096996A JP3477332B2 JP 3477332 B2 JP3477332 B2 JP 3477332B2 JP 29096996 A JP29096996 A JP 29096996A JP 29096996 A JP29096996 A JP 29096996A JP 3477332 B2 JP3477332 B2 JP 3477332B2
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水の汚泥処理に
おける汚泥凝集過程をインラインで検知する凝集度検知
装置と該装置を用いた凝集度検知方法とに関する。
おける汚泥凝集過程をインラインで検知する凝集度検知
装置と該装置を用いた凝集度検知方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から下水処理に際して、水中の汚濁
物質が沈殿してできた泥状の物質（以下、汚泥とする）
を回収し、天日乾燥あるいは機械乾燥による汚泥乾燥が
行われている。天日乾燥は多くの時間と土地面積とを必
要とし、また臭気が周辺地域にまで広がるため、現在は
汚泥乾燥機による機械乾燥法が一般的である。
物質が沈殿してできた泥状の物質（以下、汚泥とする）
を回収し、天日乾燥あるいは機械乾燥による汚泥乾燥が
行われている。天日乾燥は多くの時間と土地面積とを必
要とし、また臭気が周辺地域にまで広がるため、現在は
汚泥乾燥機による機械乾燥法が一般的である。
【０００３】ところで、下水汚泥は、コロイド状の微粒
子を主体とし、汚泥粒子表面は負に帯電して互いに反発
しあっているので、そのままの状態では機械的に脱水す
ることは困難である。そこで、図５に示すように、水処
理施設における汚泥の機械脱水の前段工程として汚泥調
質（汚泥凝集）を行うための工程が設けられている。す
なわち、水処理施設５０で排泥された汚泥を汚泥投入ポ
ンプ５１を介して凝集混和槽８に投入する。つぎに、凝
集混和槽８へ凝集剤注入ポンプ８から凝集剤を注入す
る。この注入された凝集剤と汚泥とを凝集混和槽８内で
攪拌混合し、汚泥粒子の粘質物に包含する水分を脱水し
やすい状態にする。さらに、汚泥粒子によるフロックを
形成し成長させることで、後段の脱水プロセスでの固液
分離性を向上させる。凝集混和槽８で凝集した汚泥は、
いわゆるフロックの懸濁液として、汚泥脱水設備に送ら
れる。ここでフロックとは、上記凝集剤によって凝集し
た水中の微粒子の大きな固まりをいう。したがって、上
記汚泥調質の工程での最適な凝集点（最適な凝集剤注入
率）が最適な汚泥脱水性を得る上で重要となる。
子を主体とし、汚泥粒子表面は負に帯電して互いに反発
しあっているので、そのままの状態では機械的に脱水す
ることは困難である。そこで、図５に示すように、水処
理施設における汚泥の機械脱水の前段工程として汚泥調
質（汚泥凝集）を行うための工程が設けられている。す
なわち、水処理施設５０で排泥された汚泥を汚泥投入ポ
ンプ５１を介して凝集混和槽８に投入する。つぎに、凝
集混和槽８へ凝集剤注入ポンプ８から凝集剤を注入す
る。この注入された凝集剤と汚泥とを凝集混和槽８内で
攪拌混合し、汚泥粒子の粘質物に包含する水分を脱水し
やすい状態にする。さらに、汚泥粒子によるフロックを
形成し成長させることで、後段の脱水プロセスでの固液
分離性を向上させる。凝集混和槽８で凝集した汚泥は、
いわゆるフロックの懸濁液として、汚泥脱水設備に送ら
れる。ここでフロックとは、上記凝集剤によって凝集し
た水中の微粒子の大きな固まりをいう。したがって、上
記汚泥調質の工程での最適な凝集点（最適な凝集剤注入
率）が最適な汚泥脱水性を得る上で重要となる。
【０００４】以下、従来の最適凝集点の確認および凝集
剤注入率の決定方法について説明する。
剤注入率の決定方法について説明する。
【０００５】泥乾燥固形物一定比率式による凝集剤注入
率の決定を行っている。
率の決定を行っている。
【０００６】（１）ジャーテストによる最適凝集点の確
認法 供給される汚泥の一定量を幾つかのビーカーに採取す
る。つぎに、採取された汚泥に凝集剤を投入する。この
際、ビーカーごとに、凝集剤注入率を段階的に変化させ
るとともに、攪拌速度を急速攪拌から緩速攪拌まで変化
させる。それぞれのビーカーで凝集反応を起こさせて、
フロック沈降性が最も良い、または上澄み液の濁度が最
も低い注入率をもって最適な凝集点と判断する。さら
に、このとき各条件で生成したフロックの水切れ性を測
定し、最適凝集点の最終的な判断をする場合もある（例
えば、生成フロックをろ過したときの分離水ろ過速度最
大のものが最適）。
認法 供給される汚泥の一定量を幾つかのビーカーに採取す
る。つぎに、採取された汚泥に凝集剤を投入する。この
際、ビーカーごとに、凝集剤注入率を段階的に変化させ
るとともに、攪拌速度を急速攪拌から緩速攪拌まで変化
させる。それぞれのビーカーで凝集反応を起こさせて、
フロック沈降性が最も良い、または上澄み液の濁度が最
も低い注入率をもって最適な凝集点と判断する。さら
に、このとき各条件で生成したフロックの水切れ性を測
定し、最適凝集点の最終的な判断をする場合もある（例
えば、生成フロックをろ過したときの分離水ろ過速度最
大のものが最適）。
【０００７】図６はジャーテストを行う装置の主要部の
概略的構成を説明するための模式的側面図である。ま
ず、汚泥１の適量を採取した複数個のビーカー２にそれ
ぞれ攪拌機３を挿入する。この攪拌機３は、攪拌翼が取
り付けれらた一端と滑車４が同軸的に取り付けられた他
端とを有する軸棒を備える。各滑車４に掛けた共通のベ
ルト５を、回転数調節器６を設置したモータ７により駆
動させる。この際、各ビーカー２中の汚泥１の攪拌速度
をモータ７の回転数調節器６により変化させる。
概略的構成を説明するための模式的側面図である。ま
ず、汚泥１の適量を採取した複数個のビーカー２にそれ
ぞれ攪拌機３を挿入する。この攪拌機３は、攪拌翼が取
り付けれらた一端と滑車４が同軸的に取り付けられた他
端とを有する軸棒を備える。各滑車４に掛けた共通のベ
ルト５を、回転数調節器６を設置したモータ７により駆
動させる。この際、各ビーカー２中の汚泥１の攪拌速度
をモータ７の回転数調節器６により変化させる。
【０００８】（２）流動電流測定による最適凝集点の確
認法 凝集汚泥の流動電流値を測定し、その値が０付近（電気
的に中和）となるような凝集剤注入率のときを最適凝集
点と判断する。
認法 凝集汚泥の流動電流値を測定し、その値が０付近（電気
的に中和）となるような凝集剤注入率のときを最適凝集
点と判断する。
【０００９】（３）一般的な一定比率式による最適凝集
剤注入率の決定法 予め（１）のジャーテストで最適凝集点を確認して最適
な凝集剤注入率を求め、テストに用いた汚泥の汚泥乾燥
固形物量と前記最適注入率の比を最適比率とする。そこ
で、実際のプロセスでは、供給される汚泥の供給量とイ
ンライン型汚泥濃度計の測定値に基づく固形物濃度から
汚泥乾燥固形物量を概算し、この汚泥乾燥固形物量と凝
集剤注入率の比が、常に、先に求めた最適比率を維持す
るようにして、凝集剤注入率を決定する。
剤注入率の決定法 予め（１）のジャーテストで最適凝集点を確認して最適
な凝集剤注入率を求め、テストに用いた汚泥の汚泥乾燥
固形物量と前記最適注入率の比を最適比率とする。そこ
で、実際のプロセスでは、供給される汚泥の供給量とイ
ンライン型汚泥濃度計の測定値に基づく固形物濃度から
汚泥乾燥固形物量を概算し、この汚泥乾燥固形物量と凝
集剤注入率の比が、常に、先に求めた最適比率を維持す
るようにして、凝集剤注入率を決定する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
最適凝集点確認法と凝集剤注入率決定法には、次のよう
な問題がある。
最適凝集点確認法と凝集剤注入率決定法には、次のよう
な問題がある。
【００１１】上記（１）の方法は、テストに手間がかか
るため、汚泥性状の経時変化に追従することができな
い。また、凝集剤注入率を細かく設定することが比較的
困難なために、最適凝集点の詳細確認には不十分であ
る。
るため、汚泥性状の経時変化に追従することができな
い。また、凝集剤注入率を細かく設定することが比較的
困難なために、最適凝集点の詳細確認には不十分であ
る。
【００１２】上記（２）の方法は、汚泥粒子表面の電気
的な中和点までは確認できるが、それ以降の凝集機構は
基本的には粒子の衝突（電気的結合・吸着）によるもの
であるから、この方法ではフロックの最終的な凝集状態
を測定することは困難である。また、汚泥中の有機物や
凝集剤の種類によって、最適凝集点が電気的中和点とな
らない場合がある。
的な中和点までは確認できるが、それ以降の凝集機構は
基本的には粒子の衝突（電気的結合・吸着）によるもの
であるから、この方法ではフロックの最終的な凝集状態
を測定することは困難である。また、汚泥中の有機物や
凝集剤の種類によって、最適凝集点が電気的中和点とな
らない場合がある。
【００１３】上記（３）の方法は、基本的には上記
（１）の方法により予め目標値（汚泥乾燥固形物量と凝
集剤注入率の比）を決定するものであるから、前述した
（１）と同様な問題があり、また、実プロセスでのイン
ライン型汚泥濃度計の信頼性の問題もある。さらに、水
温の相違や季節や天候による汚泥性状の変動による目標
値の補正が必要であり、目標値に普遍性がない。
（１）の方法により予め目標値（汚泥乾燥固形物量と凝
集剤注入率の比）を決定するものであるから、前述した
（１）と同様な問題があり、また、実プロセスでのイン
ライン型汚泥濃度計の信頼性の問題もある。さらに、水
温の相違や季節や天候による汚泥性状の変動による目標
値の補正が必要であり、目標値に普遍性がない。
【００１４】このように、従来の方法は実際の凝集状態
がほとんど反映されない。したがって、現在のところ、
下水処理場に適用できるインラインの凝集状態測定方法
や装置は知られていない。
がほとんど反映されない。したがって、現在のところ、
下水処理場に適用できるインラインの凝集状態測定方法
や装置は知られていない。
【００１５】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、下水汚泥処理におけ
る汚泥の最適な凝集点を、凝集によって生じる大粒子以
外の粒子を測定対象として、粒子径、または、粒子個数
濃度、または、粒子体積濃度をもって速やかに検知する
装置とその検知方法とを提供することにある。
なされたものであり、その目的は、下水汚泥処理におけ
る汚泥の最適な凝集点を、凝集によって生じる大粒子以
外の粒子を測定対象として、粒子径、または、粒子個数
濃度、または、粒子体積濃度をもって速やかに検知する
装置とその検知方法とを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明にもとづく下水汚泥の凝集度検知装置は、
供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合する凝集混和槽
またはその後段の汚泥脱水設備に設けられる凝集度検知
装置であって、前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる
被測定液に浸漬して光を照射する投光手段と、前記投光
手段によって照射され、かつ前記被測定液を透過した前
記光を透過光信号として受光する受光手段と、前記投光
手段と前記受光手段との間に形成される前記光の経路を
包囲し、かつ所定の大きさの孔を複数有する隔膜と、前
記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづいて、前
記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の平均粒
径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに前記平
均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平均体積
濃度Ｖm を求める演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
めに、本発明にもとづく下水汚泥の凝集度検知装置は、
供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合する凝集混和槽
またはその後段の汚泥脱水設備に設けられる凝集度検知
装置であって、前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる
被測定液に浸漬して光を照射する投光手段と、前記投光
手段によって照射され、かつ前記被測定液を透過した前
記光を透過光信号として受光する受光手段と、前記投光
手段と前記受光手段との間に形成される前記光の経路を
包囲し、かつ所定の大きさの孔を複数有する隔膜と、前
記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづいて、前
記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の平均粒
径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに前記平
均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平均体積
濃度Ｖm を求める演算手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００１７】また、本発明にもとづく下水汚泥の凝集度
検知装置は、供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合す
る凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備に設けられ
る凝集度検知装置を用いた汚泥の凝集度検知方法であっ
て、前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる被測定液に
浸漬された投光手段を用いて投光する工程と、前記投光
手段によって照射され、かつ所定の大きさの孔を複数有
する隔膜を通過した前記被測定液を介して前記光を透過
光信号として受光する受光手段によって受光する工程
と、前記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづい
て、前記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の
平均粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに
前記平均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平
均体積濃度Ｖm を演算手段を用いて求める工程とを有す
ることを特徴とする。
検知装置は、供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合す
る凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備に設けられ
る凝集度検知装置を用いた汚泥の凝集度検知方法であっ
て、前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる被測定液に
浸漬された投光手段を用いて投光する工程と、前記投光
手段によって照射され、かつ所定の大きさの孔を複数有
する隔膜を通過した前記被測定液を介して前記光を透過
光信号として受光する受光手段によって受光する工程
と、前記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづい
て、前記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の
平均粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに
前記平均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平
均体積濃度Ｖm を演算手段を用いて求める工程とを有す
ることを特徴とする。
【００１８】また、前記汚泥と前記凝集剤との混合を異
なる条件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求
められた平均粒径Ｄm を比較し、前記平均粒径Ｄｍが最
大となった条件を最適凝集点を与える条件とする。
なる条件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求
められた平均粒径Ｄm を比較し、前記平均粒径Ｄｍが最
大となった条件を最適凝集点を与える条件とする。
【００１９】前記汚泥と前記凝集剤との混合を異なる条
件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求められ
た平均個数濃度Ｎm を比較し、前記平均個数濃度Ｎm が
最小なった条件を最適凝集点を与える条件とする。
件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求められ
た平均個数濃度Ｎm を比較し、前記平均個数濃度Ｎm が
最小なった条件を最適凝集点を与える条件とする。
【００２０】前記汚泥と前記凝集剤との混合を異なる条
件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求められ
た平均粒子体積濃度Ｖm を比較し、前記平均粒子体積濃
度Ｖm が最小なった条件を最適凝集点を与える条件とす
る。
件下で行い、各条件下で前記演算手段によって求められ
た平均粒子体積濃度Ｖm を比較し、前記平均粒子体積濃
度Ｖm が最小なった条件を最適凝集点を与える条件とす
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の下水汚泥の凝集度検知装
置は、供給される下水汚泥に対し凝集剤が添加され均一
に混合される凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備
内の被測定液に浸漬して光を照射する光投光手段と、液
中を透過した光を受光する受光手段と、前記投光手段に
よって照射される光ビームに所定の大きさ以下の粒子を
通過せしめる隔膜と、前記受光手段からの透過光強度信
号により粒子の平均粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm お
よびこれらから計算される平均粒子体積濃度Ｖm を計算
する演算手段とを備える。
置は、供給される下水汚泥に対し凝集剤が添加され均一
に混合される凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備
内の被測定液に浸漬して光を照射する光投光手段と、液
中を透過した光を受光する受光手段と、前記投光手段に
よって照射される光ビームに所定の大きさ以下の粒子を
通過せしめる隔膜と、前記受光手段からの透過光強度信
号により粒子の平均粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm お
よびこれらから計算される平均粒子体積濃度Ｖm を計算
する演算手段とを備える。
【００２２】また、この装置を用いて凝集度を検知する
には、次の三つの方法を用いる。
には、次の三つの方法を用いる。
【００２３】第一の方法では、演算される平均粒径
Ｄm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過した
所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均粒径
Ｄm が最大となることにより最適凝集点を検知する。
Ｄm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過した
所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均粒径
Ｄm が最大となることにより最適凝集点を検知する。
【００２４】第二の方法では、演算される平均個数濃度
Ｎm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過した
所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均個数
濃度Ｎm が最小となることにより最適凝集点を検知す
る。
Ｎm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過した
所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均個数
濃度Ｎm が最小となることにより最適凝集点を検知す
る。
【００２５】第三の方法では、演算される平均粒子体積
濃度Ｖm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過
した所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均
粒子体積濃度Ｖm が最小となることにより最適凝集点を
検知する。
濃度Ｖm 、つまり、被測定液中の粒子の中で隔膜を通過
した所定の大きさ以下の被測定液中における粒子の平均
粒子体積濃度Ｖm が最小となることにより最適凝集点を
検知する。
【００２６】したがって、本発明の下水汚泥の凝集度検
知装置は、上記のように構成したため、適宜供給される
汚泥の性状変化に迅速に対応して凝集過程のインライン
計測ができ、また、照射される光ビームに所定の大きさ
以下の粒子を通過せしめる隔膜を備えたことで、凝集過
程において生成する数μｍ〜数十ｍｍの広範な粒度分布
をもつ母液の凝集状態を、大粒子を除いた粒子を測定す
ることで推測でき、この隔膜通過粒子の平均粒径が最
大、または、平均個数濃度が最小、または、平均体積濃
度が最小となることで混和槽内凝集汚泥の最適凝集点を
検知することができる。
知装置は、上記のように構成したため、適宜供給される
汚泥の性状変化に迅速に対応して凝集過程のインライン
計測ができ、また、照射される光ビームに所定の大きさ
以下の粒子を通過せしめる隔膜を備えたことで、凝集過
程において生成する数μｍ〜数十ｍｍの広範な粒度分布
をもつ母液の凝集状態を、大粒子を除いた粒子を測定す
ることで推測でき、この隔膜通過粒子の平均粒径が最
大、または、平均個数濃度が最小、または、平均体積濃
度が最小となることで混和槽内凝集汚泥の最適凝集点を
検知することができる。
【００２７】以下、本発明の下水汚泥の凝集度検知装置
を一実施形態例に基づき説明する。
を一実施形態例に基づき説明する。
【００２８】図１は、本発明にもとづく下水汚泥の凝集
度検知装置の一例の主要部の概略的構成を説明するため
の模式的断面図である。
度検知装置の一例の主要部の概略的構成を説明するため
の模式的断面図である。
【００２９】この実施例の凝集度検知装置１は、図５に
示した凝集混和槽８または汚泥脱水設備５２に設置され
る。凝集度検知装置１は、光源９と、該光源から照射さ
れる光ビーム１０を受光する受光素子１５と、光ビーム
１０を円筒状に包囲するようにして、かつ該光ビーム１
０に対して同軸的に配置されるようにして設けられた隔
膜１３と、光ビーム１０によって伝送される光信号を電
気信号に変換する演算処理回路１６とを備える。
示した凝集混和槽８または汚泥脱水設備５２に設置され
る。凝集度検知装置１は、光源９と、該光源から照射さ
れる光ビーム１０を受光する受光素子１５と、光ビーム
１０を円筒状に包囲するようにして、かつ該光ビーム１
０に対して同軸的に配置されるようにして設けられた隔
膜１３と、光ビーム１０によって伝送される光信号を電
気信号に変換する演算処理回路１６とを備える。
【００３０】このような構成からなる凝集度検知装置１
を、凝集剤を添加して攪拌機で混合している混和槽８に
設置する。光源９は８２０ｎｍ帯域の光ビーム１０を放
つ。この光ビーム１０、投光窓１２を介して混和槽８内
の流動被測定液１１中に照射される。この場合、投光窓
１２は被測定液１１中に浸漬した位置にある。また、隔
膜１３は所定の大きさの孔が多数形成された多孔膜であ
る。したがって、所定の大きさ以下の粒子が隔膜１３を
通過し、光ビーム１０の進行方向と交差する。したがっ
て、粒子が光ビーム１０中を通過するときに透過光の減
衰が生ずる。この減衰された光ビーム１０は、照射光軸
と同一光軸上にあって投光窓１２と対向した位置にある
受光窓１４を介して受光素子１５により受光される。さ
らに、この受光素子１５で透過光信号が電気信号へ変換
されて演算処理回路１６に送られる。この演算処理回路
１６で、隔膜１３を通過可能なフロックの平均粒径、平
均個数濃度、平均体積濃度の演算を行う。
を、凝集剤を添加して攪拌機で混合している混和槽８に
設置する。光源９は８２０ｎｍ帯域の光ビーム１０を放
つ。この光ビーム１０、投光窓１２を介して混和槽８内
の流動被測定液１１中に照射される。この場合、投光窓
１２は被測定液１１中に浸漬した位置にある。また、隔
膜１３は所定の大きさの孔が多数形成された多孔膜であ
る。したがって、所定の大きさ以下の粒子が隔膜１３を
通過し、光ビーム１０の進行方向と交差する。したがっ
て、粒子が光ビーム１０中を通過するときに透過光の減
衰が生ずる。この減衰された光ビーム１０は、照射光軸
と同一光軸上にあって投光窓１２と対向した位置にある
受光窓１４を介して受光素子１５により受光される。さ
らに、この受光素子１５で透過光信号が電気信号へ変換
されて演算処理回路１６に送られる。この演算処理回路
１６で、隔膜１３を通過可能なフロックの平均粒径、平
均個数濃度、平均体積濃度の演算を行う。
【００３１】つぎに、演算処理回路１６での信号処理に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００３２】図２は、演算処理回路１６の概略的構成を
説明するためのブロック図である。この図において、図
１に示す光源９から受光素子９に直接入力された直接光
の電気信号２１を、光源９から被測定液１１を透過して
受光素子９に入力された透過光の電気信号２２で除した
値を対数アンプ２３にて対数変換する。対数変換された
値に対して、さらにローパスフィルタ２４で高周波成分
の除去がなされる。その後、直流成分（吸光度）は直ち
にＡ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換され、一方、変
動成分（吸光度の標準偏差）はＡＣアンプ２６にて抽出
した後、Ａ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換される。
Ａ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換された各成分は入
力情報としてＣＰＵ２７に送られる。このＣＰＵ２７で
は、入力情報にもとづいて平均粒径Ｄm 、平均個数濃度
Ｎm 、平均体積濃度Ｖm を演算し、その演算結果を格納
する。なお、具体的な演算方法は、特開平４−３６６７
５０号公報に開示されている吸光度変動解析法を適用し
て行うことができる。すなわち、以下の式（１）、
（２）および（３）を用いて演算する。
説明するためのブロック図である。この図において、図
１に示す光源９から受光素子９に直接入力された直接光
の電気信号２１を、光源９から被測定液１１を透過して
受光素子９に入力された透過光の電気信号２２で除した
値を対数アンプ２３にて対数変換する。対数変換された
値に対して、さらにローパスフィルタ２４で高周波成分
の除去がなされる。その後、直流成分（吸光度）は直ち
にＡ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換され、一方、変
動成分（吸光度の標準偏差）はＡＣアンプ２６にて抽出
した後、Ａ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換される。
Ａ／Ｄコンバータ２５でデジタル変換された各成分は入
力情報としてＣＰＵ２７に送られる。このＣＰＵ２７で
は、入力情報にもとづいて平均粒径Ｄm 、平均個数濃度
Ｎm 、平均体積濃度Ｖm を演算し、その演算結果を格納
する。なお、具体的な演算方法は、特開平４−３６６７
５０号公報に開示されている吸光度変動解析法を適用し
て行うことができる。すなわち、以下の式（１）、
（２）および（３）を用いて演算する。
【００３３】
【数１】
【００３４】
【数２】
【００３５】
【数３】
【００３６】ここで、上記式（１）、（２）、および
（３）中、Ｄm は平均粒径、Ｎm は平均個数濃度、Ｖｍ
は平均粒子体積濃度、Ａは光路断面積、σは近赤外吸光
度の標準偏差、Ｑは粒子の近赤外の光散乱係数、Ｅm は
近赤外の平均吸光度である。また、Ｑは画像処理等の他
の方法での粒径測定値との比較により求めることができ
る。
（３）中、Ｄm は平均粒径、Ｎm は平均個数濃度、Ｖｍ
は平均粒子体積濃度、Ａは光路断面積、σは近赤外吸光
度の標準偏差、Ｑは粒子の近赤外の光散乱係数、Ｅm は
近赤外の平均吸光度である。また、Ｑは画像処理等の他
の方法での粒径測定値との比較により求めることができ
る。
【００３７】以上のように、混和槽内に適宜供給される
汚泥の性状変化に迅速に対応して、凝集過程の所定の大
きさ以下の粒子の平均粒径と平均個数濃度をインライン
かつ実時間で計測できる。
汚泥の性状変化に迅速に対応して、凝集過程の所定の大
きさ以下の粒子の平均粒径と平均個数濃度をインライン
かつ実時間で計測できる。
【００３８】次に、本発明にもとづく下水汚泥の凝集度
検知方法について述べる。図３は下水汚泥に高分子凝集
剤を添加したときのフロックの粒度分布の推移を模式化
したグラフである。ここでは、凝集剤無添加から最適注
入率まで上昇したときの粒度分布の推移を示した（Ｖ１
→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４）。
検知方法について述べる。図３は下水汚泥に高分子凝集
剤を添加したときのフロックの粒度分布の推移を模式化
したグラフである。ここでは、凝集剤無添加から最適注
入率まで上昇したときの粒度分布の推移を示した（Ｖ１
→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４）。
【００３９】ここで、凝集剤無添加の汚泥の粒度分布Ｖ
１は、自然水中の粒度分布と基本的には同様の形（対数
正規分布）であり、かなり広い粒径分布を持つと考えら
れる。そして、凝集剤注入にともなって、フロックの形
成がはじまり、全体の粒度分布は粒径大の方に分布の幅
を狭めながらシフトし、かつ個数濃度は全体的に小さく
なる。最適凝集点Ｖ３では平均フロック粒径は最大、個
数濃度は最小、分布の幅は最小となる。さらに、最適凝
集点を過ぎて、過剰注入Ｖ４となると今度は逆に、平均
フロック粒径は減少、分布の幅と個数濃度は増大に転じ
る。図３から明らかなように、最適凝集点は、平均フロ
ック粒径最大、個数濃度最小となる点である。
１は、自然水中の粒度分布と基本的には同様の形（対数
正規分布）であり、かなり広い粒径分布を持つと考えら
れる。そして、凝集剤注入にともなって、フロックの形
成がはじまり、全体の粒度分布は粒径大の方に分布の幅
を狭めながらシフトし、かつ個数濃度は全体的に小さく
なる。最適凝集点Ｖ３では平均フロック粒径は最大、個
数濃度は最小、分布の幅は最小となる。さらに、最適凝
集点を過ぎて、過剰注入Ｖ４となると今度は逆に、平均
フロック粒径は減少、分布の幅と個数濃度は増大に転じ
る。図３から明らかなように、最適凝集点は、平均フロ
ック粒径最大、個数濃度最小となる点である。
【００４０】しかし、上述の数μｍ〜数十ｍｍの広範に
わたって存在する凝集過程の粒度分布を連続的に測定す
る光学系の実現は困難である。
わたって存在する凝集過程の粒度分布を連続的に測定す
る光学系の実現は困難である。
【００４１】そこで、本発明者らは、凝集によって生じ
る大粒子を除いた粒子の粒度分布に着目した。
る大粒子を除いた粒子の粒度分布に着目した。
【００４２】本発明にもとづく凝集度検知装置に適用さ
れる隔膜として、最小補足粒径（Ｄｓ）が３００μｍの
ろ布を用いた場合の、ろ布透過粒子の粒度分布と上記最
適凝集点との関係について以下説明する。
れる隔膜として、最小補足粒径（Ｄｓ）が３００μｍの
ろ布を用いた場合の、ろ布透過粒子の粒度分布と上記最
適凝集点との関係について以下説明する。
【００４３】図４は、ろ布（Ｄｓ＝３００μｍ）で、粒
度分布が広い範囲で一定の試料水をろ過したときのろ液
の粒度分布を模式的に示すものである。ここでは、凝集
剤無添加から最適注入率まで上昇させたときの粒度分布
の推移を示し（Ｗ１→Ｗ２→Ｗ３）、また薬注後の平均
粒径の推移は粒径大へシフトし個数濃度は減少する。つ
まり、ろ液についても上記と同様に、最適凝集点で平均
粒径は最大、個数濃度は最小となる。
度分布が広い範囲で一定の試料水をろ過したときのろ液
の粒度分布を模式的に示すものである。ここでは、凝集
剤無添加から最適注入率まで上昇させたときの粒度分布
の推移を示し（Ｗ１→Ｗ２→Ｗ３）、また薬注後の平均
粒径の推移は粒径大へシフトし個数濃度は減少する。つ
まり、ろ液についても上記と同様に、最適凝集点で平均
粒径は最大、個数濃度は最小となる。
【００４４】一方、ここでは図示していない平均体積濃
度については、一定量の供給汚泥に対して、任意の凝集
状態（母液とろ液のフロック体積濃度の和が一定の状
態）を考えたとき、母液つまり大粒子の体積濃度が最大
となる点が、フロックの成長が最も促進された点とな
る。したがって、必然的に大粒子を除いたろ液における
粒子では、平均体積濃度が最小となる点が最適凝集点と
なる。
度については、一定量の供給汚泥に対して、任意の凝集
状態（母液とろ液のフロック体積濃度の和が一定の状
態）を考えたとき、母液つまり大粒子の体積濃度が最大
となる点が、フロックの成長が最も促進された点とな
る。したがって、必然的に大粒子を除いたろ液における
粒子では、平均体積濃度が最小となる点が最適凝集点と
なる。
【００４５】また、本発明の装置にある隔膜の最小補足
粒径は、本実施例で示した３００μｍ以外においても、
上記の平均粒径、個数濃度、体積濃度と最適凝集点の関
係が同様に成り立つ。
粒径は、本実施例で示した３００μｍ以外においても、
上記の平均粒径、個数濃度、体積濃度と最適凝集点の関
係が同様に成り立つ。
【００４６】したがって、本発明にもとづく凝集度検知
方法は、図１に示す凝集度検知装置を用い、隔膜を透過
する粒子の平均粒径と平均個数濃度および平均体積濃度
を演算し、前記３項目各々について予め設定された値と
各演算結果とを比較し、平均粒径の場合は前記設定値よ
り大きければ最適凝集点と検知し、また平均個数濃度の
場合は前記設定値より小さければ最適凝集点と検知し、
さらに平均体積濃度の場合は前記設定値より小さければ
最適凝集点と検知することができる。
方法は、図１に示す凝集度検知装置を用い、隔膜を透過
する粒子の平均粒径と平均個数濃度および平均体積濃度
を演算し、前記３項目各々について予め設定された値と
各演算結果とを比較し、平均粒径の場合は前記設定値よ
り大きければ最適凝集点と検知し、また平均個数濃度の
場合は前記設定値より小さければ最適凝集点と検知し、
さらに平均体積濃度の場合は前記設定値より小さければ
最適凝集点と検知することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
下水汚泥の凝集度検知装置と凝集度検知方法によれば、
汚泥性状の変化に迅速に対応して、凝集過程のインライ
ン計測を可能とする。また、母液の粒度分布を測定する
ために必要な数十ｍｍオーダーの大口径の光学的手段が
不要となる。これにより小型で低価格の構成部品により
有効な情報を得ることが可能となる。さらに、従来のも
のに比べて計測に要する時間は数秒と短く、ほぼリアル
タイム計測が可能となる。
下水汚泥の凝集度検知装置と凝集度検知方法によれば、
汚泥性状の変化に迅速に対応して、凝集過程のインライ
ン計測を可能とする。また、母液の粒度分布を測定する
ために必要な数十ｍｍオーダーの大口径の光学的手段が
不要となる。これにより小型で低価格の構成部品により
有効な情報を得ることが可能となる。さらに、従来のも
のに比べて計測に要する時間は数秒と短く、ほぼリアル
タイム計測が可能となる。
【図１】本発明にもとづく下水汚泥の凝集度検知装置の
主要部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
主要部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
【図２】本発明にもとづく下水汚泥の凝集度検知装置に
適用される演算処理回路のブロック図である。
適用される演算処理回路のブロック図である。
【図３】汚泥に高分子凝集剤を添加したときのフロック
の粒度分布推移を説明するためのグラフである。
の粒度分布推移を説明するためのグラフである。
【図４】ろ布でろ過したときのろ液の粒度分布を説明す
るためのグラフである。
るためのグラフである。
【図５】汚泥調質を行うための装置の構成を説明するた
めの模式図である。
めの模式図である。
【図６】ジャーテストに用いられる装置の主要部の概略
的構成を説明するための模式図である。
的構成を説明するための模式図である。
１ 凝集度検知装置
２ ビーカー
３ 攪拌翼
４ 滑車
５ ベルト
６ 回転数調節器
７ モータ
８ 混和槽
９ 光源
１０ 光ビーム
１１ 被測定液
１２ 投光窓
１３ 隔膜
１４ 受光窓
１５ 受光素子
１６ 演算処理回路
２１ 直接光の電気信号
２２ 透過光の電気信号
２３ 対数アンプ
２４ ローパスフィルタ
２５ Ａ／Ｄコンバータ
２６ ＡＣアンプ
２７ ＣＰＵ
５０ 水処理施設
５１ 汚泥投入ポンプ
５２ 汚泥脱水設備
５４ 凝集剤注入ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山口 太秀
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 夜明 徹
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 菅谷 謙三
東京都中央区京橋１丁目１番１号 株式
会社石垣内
(72)発明者 大前 隆文
香川県坂出市江尻町483−16 株式会社
石垣坂出工場内
(72)発明者 片山 雅義
香川県坂出市江尻町483−16 株式会社
石垣坂出工場内
(56)参考文献 特開 平２−291943（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−171307（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−256107（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−57939（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−167770（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 21/00 - 21/34
C02F 11/00 - 11/20
Claims (5)
- 【請求項１】 供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合
する凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備に設けら
れる凝集度検知装置であって、 前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる被測定液に浸漬
して光を照射する投光手段と、 前記投光手段によって照射され、かつ前記被測定液を透
過した前記光を透過光信号として受光する受光手段と、 前記投光手段と前記受光手段との間に形成される前記光
の経路を包囲し、かつ所定の大きさの孔を複数有する隔
膜と、 前記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづいて、
前記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の平均
粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに前記
平均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平均体
積濃度Ｖm を求める演算手段とを備えたことを特徴とす
る下水汚泥の凝集度検知装置。 - 【請求項２】 供給される汚泥と凝集剤とを均一に混合
する凝集混和槽またはその後段の汚泥脱水設備に設けら
れる凝集度検知装置を用いた汚泥の凝集度検知方法であ
って、 前記汚泥と前記凝集剤とが混合してなる被測定液に浸漬
された投光手段を用いて投光する工程と、 前記投光手段によって照射され、かつ所定の大きさの孔
を複数有する隔膜を通過した前記被測定液を介して前記
光を透過光信号として受光する受光手段によって受光す
る工程と、 前記受光手段が検知した透過光強度信号にもとづいて、
前記隔膜を透過した前記被測定液に含まれる粒子の平均
粒径Ｄm と平均粒子個数濃度Ｎm とを求め、さらに前記
平均粒径Ｄm と前記平均粒子個数濃度Ｎm とから平均体
積濃度Ｖm を演算手段を用いて求める工程とを有するこ
とを特徴とする下水汚泥の凝集度検知方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、 前記汚泥と前記凝集剤との混合を異なる条件下で行い、
各条件下で前記演算手段によって求められた平均粒径Ｄ
m を比較し、前記平均粒径Ｄｍが最大となった条件を最
適凝集点を与える条件とすることを特徴とする下水汚泥
の凝集度検知方法。 - 【請求項４】 請求項２に記載の方法であって、 前記汚泥と前記凝集剤との混合を異なる条件下で行い、
各条件下で前記演算手段によって求められた平均個数濃
度Ｎm を比較し、前記平均個数濃度Ｎm が最小となった
条件を最適凝集点を与える条件とすることを特徴とする
下水汚泥の凝集度検知方法。 - 【請求項５】 請求項２記載の方法であって、 前記汚泥と前記凝集剤との混合を異なる条件下で行い、
各条件下で前記演算手段によって求められた平均粒子体
積濃度Ｖm を比較し、前記平均粒子体積濃度Ｖm が最小
となった条件を最適凝集点を与える条件とすることを特
徴とする下水汚泥の凝集度検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29096996A JP3477332B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 下水汚泥の凝集度検知方法および凝集度検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29096996A JP3477332B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 下水汚泥の凝集度検知方法および凝集度検知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10128012A JPH10128012A (ja) | 1998-05-19 |
| JP3477332B2 true JP3477332B2 (ja) | 2003-12-10 |
Family
ID=17762787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29096996A Expired - Fee Related JP3477332B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 下水汚泥の凝集度検知方法および凝集度検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3477332B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3967462B2 (ja) * | 1998-06-04 | 2007-08-29 | 富士電機ホールディングス株式会社 | 凝集剤注入量決定装置 |
| DE10044156A1 (de) * | 2000-09-06 | 2002-04-04 | Stockhausen Chem Fab Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Teilchenagglomeration |
| CN1300014C (zh) * | 2005-07-13 | 2007-02-14 | 哈尔滨工业大学 | 高锰酸盐复合药剂除污染效能在线检测方法 |
-
1996
- 1996-11-01 JP JP29096996A patent/JP3477332B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10128012A (ja) | 1998-05-19 |
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