JP3925621B2

JP3925621B2 - 水または汚泥の処理システム

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Publication number: JP3925621B2
Application number: JP2001357481A
Authority: JP
Inventors: 信明長尾; 康彦渡辺
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: JP2003154206A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水または汚泥の凝集・脱水処理のために凝集剤注入量を制御する水または汚泥の処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上水、工業用水、下水または排水等の浄化処理（水処理）は、たとえば、反応槽（凝集槽）内の原水に凝集剤を注入して該原水中に含まれる懸濁物質をフロックに凝集処理した後、沈殿分離、加圧浮上分離、遠心分離、砂濾過、膜分離等の手法を用いてフロックを分離することによって浄水を得る。
【０００３】
また、活性汚泥の余剰汚泥、消化汚泥、浄化槽汚泥等の各種汚泥の処理は、たとえば、反応槽内の原泥に凝集剤を注入して該原泥中に含まれる懸濁物質を、脱水処理に適したフロックに凝集処理した後、濾過等の手法を用いて汚泥に含まれる清澄水成分を脱水することによって、ろ液を抽出し上記フロックを固形物として分離することで実現される。
【０００４】
上述のフロックの分離や汚泥処理における脱水のためには、反応槽において、上記各処理に適した凝集フロック状態に懸濁物質を凝集する必要がある。しかし、何れの凝集においても、原水や原泥の質（ｐＨ値等）や流量、さらには凝集処理における凝集剤の注入量等によって、フロックの凝集状態が変化することが否めない。
【０００５】
そこで、従来の水処理においては、凝集剤を注入する以前の原水をサンプリングして、その懸濁物質の濃度やｐＨ値等の種々の測定をすると共に、また原水の処理装置への流入量を測定し、注入すべき凝集剤の注入量を求めている。または、凝集処理された固液分離前の水のフロックの凝集状態を目視し、注入すべき凝集剤の注入量を増減している。あるいは、凝集処理後、固液分離を行い、分離水の濁度に基づいて凝集剤の注入量を増減している。
【０００６】
汚泥処理においても同様であり、原泥をサンプリングして懸濁物質等を測定するか、あるいは凝集処理された汚泥のフロックの凝集状態を目視して、注入すべき凝集剤の注入量を増減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、懸濁物質の濃度やｐＨ値等の種々の測定をするために、原水をサンプリングして測定し、凝集剤の注入量を求めたのでは、凝集処理された水のフロックの凝集状態を知ることができず、注入した注入量が適正なものか否かを正確に判断できない。さらに、サンプリング槽を準備する等、大掛かりな装置が必要となる。
【０００８】
また、凝集反応槽の流出液を沈殿槽等で固液分離を行い、分離水の濁度に基づいて凝集剤の注入量を制御する場合は、沈殿槽等の滞留時間が長いため、フロックの凝集状態の濁度と分離水の濁度との間に、時間の遅れが生じる。この時間遅れは、いわゆるフィードバック制御の時間（位相）遅れ要素として作用し、注入量を適正化することに困難が生じることが否めず、また、上記時間遅れ要素が制御系の不安定要素になることも否めない。
【０００９】
上記の問題は、汚泥の凝集処理においても同様である。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、反応槽内または流路中の反応部において、凝集剤が注入され凝集処理された水または汚泥のフロックの凝集状態を、反応部の内部または流路において凝集センサで直ちに測定し、反応部に注入すべき凝集剤の注入量を速やかに最適化し、フロックの分離や汚泥脱水に適した状態に懸濁物質をフロック化することができる水または汚泥の処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明によれば、請求項１では、反応槽内または流路中の水または汚泥に凝集剤を注入して、上記反応槽内または流路中にて上記水または汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、前記反応槽の内部、または前記凝集手段の下流側の流路中に設けた凝集センサを用いて、前記水または汚泥中の濁度を測定する測定手段と、この測定手段で測定された濁度の経時的変化分に基づき、前記凝集剤の注入量を制御する制御手段とを有する水または汚泥の処理システムにおいて、前記凝集センサは、水または汚泥中にレーザ光を放射し、水または汚泥中に含まれる粒子によって生じる上記レーザ光の散乱光を検出するプローブと、流入方向に垂直な面積が小さい導入部およびこの導入部に連接された流体緩流部を備え、この流体緩流部に上記プローブを組込んだ管状セルを備えた水または汚泥の処理システムが提供される。
【００１１】
このような構成を有する水等の処理システムであれば、前記測定手段は、流速の安定しない前記反応槽内において、前記導入部を経て前記流体緩流部に処理水等を導入して処理水等の流速を緩和・安定化して、粒子によって生じる散乱光を前記プローブで安定して検出すること（安定して前記水または汚泥中のフロックの空隙における濁度を測定すること）ができるから、サンプリング槽を用いることなく、また固液分離することなく、リアルタイムで且つ安定した濁度測定を可能とする。そして前記制御手段は、上記測定された濁度の経時的変化分（変化分）に基づき、前記凝集手段が反応槽内または流路中の水または汚泥に注入する前記凝集剤の量を制御して、汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化することができる。
【００１２】
前記変化分算出は濁度を時間（測定時刻差）で微分する微分要素として作用し、凝集剤注入の制御における位相進み要素となる。この位相進み要素は、凝集剤を注入された原水や汚泥が凝集反応を経て凝集処理されるまでの時間遅れ（位相遅れ）を補償するように作用し、凝集剤注入制御の応答性を改善する。すなわち、凝集剤注入量が速やかに最適化され、フロックの分離や汚泥脱水に適した状態に懸濁物質をフロック凝集することができる。さらに、凝集剤注入量制御の安定化も図られることになる。なお、凝集剤注入量とは、単位時間当たり注入される凝集剤の体積をいう。
【００１３】
上記水または汚泥の処理システムにおいて、前記プローブを、前記水または汚泥中にレーザ光を放射する放射部の放射端面の中心軸と、前記水または汚泥中で散乱した前記レーザ光を受光する受光部の受光端面の中心軸とを交差させ、前記両中心軸が交差する微小三次元領域における前記レーザ光の散乱光を検出するプローブとすれば、前記水または汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定することができる（請求項２）。請求項３では、凝集剤に無機系凝集剤または／および有機系凝集剤を使用すれば、原水や汚泥に含まれる懸濁物質をフロックの分離や汚泥脱水に適した状態に凝集することができる。請求項４では、反応槽は、無機系凝集剤が注入される第一の反応槽と有機系凝集剤が注入される第二の反応槽からなり、凝集センサが上記各反応槽にそれぞれ設けられる水または汚泥の処理システムが提供される。このような構成を備えた処理システムであれば、上記第一の反応槽で無機系凝集剤が原水や汚泥に適正且つ速やかに注入されて懸濁物質が凝集され、上記第二の反応槽で有機系凝集剤が適正且つ速やかに注入されて懸濁物質が凝集されるので、原水や汚泥に含まれる懸濁物質をフロックの分離や汚泥脱水に適した状態に凝集することができる。
【００１４】
請求項５によれば、前記制御手段は、前記濁度の変化分が増加（濁度が増加）している場合には、凝集剤の注入量を増加させ、濁度の増加を抑制すると共に濁度を低下させる。一方、上記濁度の変化がないときには、濁度の増加を抑制する必要がないので凝集剤の注入量を減少させる。また、上記濁度が減少したときには、凝集剤の注入量が増加しすぎたと判断して、凝集剤の注入量を減少させる。したがって、原水や汚泥の懸濁固形物の濃度の変化、流入量の増減、水質（ｐＨ値等）の変化、反応槽の反応条件（撹拌条件、処理水等の温度等）の変化によって生じる前記濁度の変化に対して、前記制御手段は速やか且つ適正に凝集剤の注入量を制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る水または汚泥の処理システムを説明する。
図１は、本発明に係る水または汚泥の処理システムの第一の実施形態の要部概略構成図である。本発明に係る水または汚泥の処理システムは、図１（ａ）に示すように、反応槽１内に収容した水または汚泥（以下、単に「被処理液」と表示する）２に凝集剤３を注入して反応槽１内にて被処理液２に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、反応槽１の内部または排出路４に設けた凝集センサ５を用いて、前記水または汚泥中のフロック間の空隙における濁度を連続または間欠的に測定する測定部６と、この測定された濁度の経時的変化分に基づき、前記凝集剤の注入量を制御する制御部７とこの制御部７からの制御信号に基づき、反応槽１への凝集剤３の注入路８に設けられた注入薬量制御部９とを備えている。
【００１８】
反応槽１には、被処理液２がポンプ１０によって加圧導入されて収容され、注入路８から反応槽１に凝集剤３が注入される。凝集剤３は、反応槽１の内部で被処理液２を凝集反応させ、被処理液２に含まれる懸濁物質をフロック凝集させる。上記凝集反応は、被処理液２に含まれる懸濁物質の質（懸濁物質の化学的組成、物理的性質等）や濃度等に依存し、また、反応槽１に流入する被処理液２の流入量、水質（ｐＨ値等）や温度等に依存する凝集反応時間を有する。この凝集反応時間を短縮するため、反応槽１の内部には、たとえば、モータ等で回転駆動される撹拌機１１が設けられて被処理液２と凝集剤３とを混合し撹拌する。
【００１９】
こうして凝集処理された被処理液２は、反応槽１の排出路４を経て、水処理の場合にはフロックを分離して水を浄化したり、汚泥処理の場合には固形成分であるフロックを脱水処理して固形回収したりする。こうしたフロックの分離や汚泥脱水では、これら処理に適したフロックの凝集状態があるため、反応槽１から排出される被処理液２のフロックの凝集状態を所定の凝集状態に維持する必要がある。
【００２０】
そのため、凝集センサ５が反応槽１の内部に設けられ、フロックの凝集状態をリアルタイムに測定している。凝集センサ５は、たとえば、図２に示すように、凝集処理される被処理液２の中にレーザ光を放射し、このレーザ光が上記被処理液２の中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を検出することで、上記被処理液２の中に含まれるフロックの凝集状態を測定するようにフロック凝集状態検出プローブ（以下「プローブ」）５１および管状セル５２（図４参照）で構成される。この凝集センサ５に用いられるプローブ５１は、概略的には、図２に示すように、所定の周波数の信号で振幅変調されたレーザ光を被処理液２の中に放射するための第一の光ファイバ５１ａと、上記被処理液２の中の懸濁物質やフロックによって生じる散乱光を受光するための第二の光ファイバ５１ｂとを、それら各ファイバの端面を近接させて所定の台座（支持部材）５１ｃに固定した構造を有する。
【００２１】
上記台座５１ｃで支持される上記各光ファイバ５１ａ、５１ｂには、そのコア径が０．１ｍｍ程度のものが用いられ、各光ファイバ端面の中心軸が９０度の角度をもって交差するように台座５１ｃに固定される。こうして構成されるプローブ５１の大きさは、たとえば１〜２ｍｍ立方程度である。
そして、第一の光ファイバ５１ａから放射されたレーザ光によって、各光ファイバ５１ａ、５１ｂの端面の中心軸が交差する部位の微小領域（直径０．２〜０．４ｍｍ程度の三次元領域）Ｓに生じる散乱光が、第二の光ファイバ５１ｂで受光されるようになっている。また、台座５１ｃはプローブ５１の上方から入射する外光（自然光）を遮光する。
【００２２】
上記構造のプローブ５１を用いた凝集センサ５によってフロック凝集状態を測定する測定部６が有する発光部６１は、たとえば波長が６３０ｎｍのレーザ光Ｌを放射するレーザダイオード等からなるレーザ発振器６１ａと、上記レーザダイオード等が放射するレーザ光を７０〜１５０ｋＨｚ（たとえば９５ｋＨｚ）の交流信号で振幅変調する振幅変調器６１ｂとを備えている。
【００２３】
また、前記微小領域Ｓからの散乱光を検出する測定部６が有する検出部６２は、散乱光の強度に応じて、散乱光を光電変換するフォトトランジスタ等の光電変換器６２ａと、光電変換器６２ａの光電変換出力から前記振幅変調周波数成分の信号Ｆを抽出するバンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」）６２ｂと、このＢＰＦ６２ｂが出力する信号Ｆを増幅器６２ｃによって増幅した後、その包絡線成分Ｅを抽出する（ＡＭ）検波器６２ｄと、包絡線成分Ｅの最低値を検出する最低値検出回路６２ｅ、および最低値検出回路６２ｅが検出する包絡線成分Ｅの最低値を読み出すデータサンプリング部６２ｆを備えている。
【００２４】
なお、レーザ光の散乱光と共に、外光もプローブ５１によって受光されるが、レーザ光は振幅変調されているので、変調周波数成分の信号だけを通過させるＢＰＦ６２ｂによって、レーザ光の散乱光に基づく信号Ｆだけが抽出される。
ところで、微小領域Ｓで生じるレーザ光の散乱光は、懸濁物質による散乱光とフロックによる散乱光とからなる。ここで、懸濁物質（微小コロイド粒子）数は、懸濁物質の凝集が進むにつれて減少する。これに対して、フロックは懸濁物質（微小コロイド粒子）が凝集したものであるから、凝集が進むにつれて増加したフロックの数は、懸濁物質（微小コロイド粒子）の数に比較して遥かに少ない。このため、凝集が進んでも、フロックが前述の微小領域Ｓに存在する可能性は非常に少なく、希に微小領域Ｓに入り込むフロックが存在するに過ぎない。但し、凝集がさらに進行すると、フロックの数が増加するので、微小領域Ｓに入り込むフロックは増加する。
【００２５】
したがって、プローブ５１を用いて微小領域Ｓにおける散乱光の強度を測定すると、図３（ａ）〜（ｃ）にその概念を示すように、懸濁物質の凝集が進んで微小コロイド粒子数が減少し、フロックの数が徐々に増加しても、フロックの数は懸濁物質（微小コロイド）の減少に比べ遥かに少ないので、プローブ５１で検出される微小領域Ｓの散乱光の平均強度は低下する。このため、プローブ５１で検出されるフロックの凝集状態は、希に微小領域Ｓに入り込むフロックで上記散乱光の強度が一時的に強くなったときを除いて、平均的な散乱光の強度は未凝集の懸濁物質（微小コロイド）の粒子数、すなわち濁度を示しているとみなし得る。なお、図３（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間軸であり、ｔは時間を示す。
【００２６】
前述した最低値検出回路６２ｅは、上記観点に立脚し、散乱光の強度に応じた光電変換器６２ａの出力から得られる前記振幅変調周波数成分の信号Ｆの包絡線成分Ｅから最低値を検出することで、被処理液２の未凝集の微小コロイドの粒子数（濁度）を検知することを可能とする。
さて、前述した構造のプローブ５１を用いた凝集センサ５が特徴とするところは、図４にその縦断面と横断面とを示すように、流入方向に垂直な断面積が小さい流体導入部５２ａと、この流体導入部５２ａに連接された流路断面積の大なる流体緩流部５２ｂとを備えた管状セル５２とを備え、上記流体緩流部５２ｂの内部にプローブ５１を設けた点にある。
【００２７】
管状セル５２は、小径の管内径Ｄ１を有する円筒管状の流体導入部５２ａと、この流体導入部５２ａと同軸に設けられ、該流体導入部５２ａを徐々に拡径してその管内径Ｄ２を大きくした円筒管状の流体緩流部５２ｂとを備えた異径構造の円管体からなる。そして、流体導入部５２ａから導入される流速Ｖ１の被処理液２を流体緩流部５２ｂに導くことで、被処理液２の流速をＶ２まで緩やかにして、プローブ５１によるフロックの凝集状態（濁度）の測定に供するように作用する。
【００２８】
ちなみに、流体緩流部５２ｂに導かれる被処理液２の流速Ｖ２は、流体導入部５２ａの内径Ｄ１と流体緩流部５２ｂの内径Ｄ２との比に依存し、
Ｖ２＝（Ｄ１／Ｄ２）²・Ｖ１
となる。具体的には、流体導入部５２ａの内径Ｄ１を１０ｍｍ、流体緩流部５２ｂの内径Ｄ２を３０ｍｍとすると、流体緩流部５２ｂにおける被処理液２の流速Ｖ２は流体導入部５２ａに導かれる被処理液２の流速Ｖ１の１／９にまで減速される。しかも、導入部６ａに導かれる被処理液２の流速Ｖ１が１０％程度の変化を伴うものであっても、流速減速効果によって、流体緩流部５２ｂにおける被処理液２の流速Ｖ２の変化は抑制され、（１０／９≒１）％程度に抑えられる。
【００２９】
かくして、上記のような形状寸法を有する管状セル５２の流体緩流部５２ｂにプローブ５１を組込んだ凝集センサ５は、反応槽１に収容された被処理液２に浸漬され、反応槽内部の被処理液２の濁度を、緩流されて安定した流れの下でプローブ５１を用いてリアルタイムに検出することを可能にする。凝集センサ５については、図１（ｂ）に示すように、反応槽１から排出される被処理液２の排出路４の一部として構成して、被処理液２の濁度を求めることもできる。また、反応槽を設けずに、配管等の被処理液の流路に直接凝集剤を注入し、その下流に凝集センサ５を設けてもよい（図示せず）。
【００３０】
以上のようにして、凝集センサ５は、反応槽１に収容された被処理液２の濁度をリアルタイムに測定することで、凝集剤の注入を適正且つ速やかに行い濁度を適正に維持することに寄与する。
さらに、濁度測定値の変化分を算出することにより、反応槽１内における凝集反応の時間遅れの影響を補償することができる。
【００３１】
ここで、濁度を測定する測定部６は、図２に示すように、前記最低値検出回路６２ｅが検出する包絡線成分Ｅの最低値を読み出すデータサンプリング部６２ｆによって、濁度の測定データを出力する。こうして、出力される濁度の測定データは、図１に示すように、制御部７に入力される。制御部７は、測定部６からの濁度測定データからその経時的変化分を求めて、凝集剤の注入量を制御する。
【００３２】
具体的には、濁度測定データの経時的変化分が増加（濁度が増加した、すなわち、懸濁物質（微小コロイド粒子）が増加）したときには、濁度の増加を抑制するべく、前記凝集剤の注入量を増加させる。他方、濁度測定データの経時的変化分がゼロまたは減少（懸濁物質（微小コロイド粒子）が変化しないあるいは減少）であるときには、前記凝集剤の注入量を減少させる。
【００３３】
図５は、上記濁度測定データの経時的変化分に基づく凝集剤の注入量制御を示すフローチャートである。
凝集剤の注入量制御は、制御開始（処理システムに起動時）のステップ７０において、制御部７が制御を開始して最初の凝集剤注入を行う。このときの注入量は、被処理液２の懸濁固形物の濃度の如何にかかわらず、一定の初期注入量である。
【００３４】
ステップ７１において、制御部７は所定期間の経過を待つ（インターバル）。ステップ７２において、制御部７は測定部６から濁度測定データを読込む。そして、ステップ７３で、制御部７は、制御開始（ステップ７０）以後、最初に測定部６から読込んだ濁度データか否かを判断し、最初の濁度データであったときには、ステップ７４で、この最初の濁度データを初期濁度データＭ（０）とする。そして、ステップ７１で、再び制御部７は期間の経過を待つ。そして、ステップ７２において、制御部７は測定部６から濁度測定データを読込むが、このとき読込んだ濁度データＭ（１）は、既に初期濁度データＭ（０）が読込まれているので、ステップ７３で、制御部７が制御開始後の最初の濁度データと判断することはなく、ステップ７５で、制御部７が、濁度の変化分ｄＭを算出する。この算出は、
ｄＭ＝Ｍ（１）−Ｍ（０）
として行われる。
【００３５】
こうして、ステップ７５では、制御部７が、制御部７に入力される濁度測定データから変化分（濁度測定値の増減）ｄＭを算出する。すなわち、濁度測定データが経過時間で微分されることになる。
ステップ７６では、制御部７が、ステップ７５で算出された濁度測定データの変化分ｄＭが増加（すなわち、ｄＭ＞０）か否か（すなわち、ｄＭ＝０またはｄＭ＜０）を判断する。
【００３６】
濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＝０またはｄＭ＜０）と判断されると、ステップ７７において、制御部７は、図１に示すように、凝集剤の注入路８に設けられた注入薬量制御部９を制御して凝集剤の注入量を減少させる。そして、ステップ７１に戻り、再び制御部７は期間の経過を待ち、ステップ７２で濁度データＭ（２）を読込む。そして、濁度データの変化分算出とそれに基づく凝集剤の注入量制御を繰り返す。
【００３７】
ここで、濁度データの変化分は、
ｄＭ＝Ｍ（２）−Ｍ（１）
であり、たとえば、時間の経過に伴い、濁度の変化分は、
ｄＭ＝Ｍ（ｎ＋１）−Ｍ（ｎ）
と繰り返し算出される。
【００３８】
一方、濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＞０）と判断されると、さらにステップ７８において、制御部７が、濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えたか（ｄＭ＞ｍ）否か（ｄＭ＝ｍまたはｄＭ＜ｍ）を判断する。
濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えたとき（ｄＭ＞ｍ）は、制御部７は、濁度の増加が著しいと判断し、ステップ７９で注入薬量制御部９を制御して凝集剤の注入量を増加させ（たとえば、増加量ｄＣ１）、反応槽１に収容された被処理液２の濁度を速やかに低下させる。そして、ステップ７１に戻り、再び制御部７は期間の経過を待ち、濁度データの変化分算出、注入量制御を繰り返す。
【００３９】
他方、濁度測定データの変化分ｄＭが所定の増加量（ｍ）を超えないとき（ｄＭ＝ｍまたはｄＭ＜ｍ）は、制御部７は、濁度の増加は著しいものではないと判断し、ステップ８０で注入薬量制御部９を制御して凝集剤の注入量を増加させる（たとえば、増加量ｄＣ２）。なお、増加量ｄＣ２は増加量ｄＣ１よりも少ない値であり、反応槽１に収容された被処理液２の濁度は緩やかに低下する。そして、ステップ７１に戻り、再び制御部７は期間の経過を待ち、濁度データの変化分算出、注入量制御を繰り返す。
【００４０】
かくして、制御部７が濁度測定値の変化分を算出することにより、反応槽１内における凝集反応が制御され、被処理液２の濁度が所定の濁度に維持される。
なお、ステップ７６で濁度測定データの変化分ｄＭが（ｄＭ＞０）と判断されると、その増加量ｄＭの大小を判断せずに、ステップ７９に進み、凝集剤の注入量を増加させ（たとえば、増加量ｄＣ１）ることで、被処理液２の濁度を速やかに低下させてもよい。
【００４１】
このような、制御部７による凝集剤の注入は、測定部６からの濁度測定データからその経時的変化分を求めて、すなわち経過時間で微分して進相要素として作用するので、反応槽１内における凝集反応の時間遅れの影響を補償する。
したがって、被処理液の質（ｐＨ値等）や流量等に変化が生じ、反応槽１におけるフロックの凝集状態が変化しても、凝集センサ５が反応槽１に収容された被処理液２の濁度をリアルタイムに測定できることとあいまって、凝集剤の注入量を最適化することができ、反応槽１内の被処理液２の凝集状態を速やか所定の凝集状態に制御することができる。
【００４２】
なお、上記処理システムにおいては、反応槽１に注入する凝集剤として無機系凝集剤と有機系凝集剤とをそれぞれ単独または併用することができる。
また、第一の実施形態におい、凝集センサが設けられる位置は、反応槽の内部に限定されず、反応槽からの排出路であってもよい。
次に、図６に、本発明に係る水または汚泥の処理システムの第二の実施形態の要部概略構成図を示す。
【００４３】
この第二の実施形態の特徴は、水または汚泥が、第一の反応槽において、無機系凝集剤による最適な凝集状態への処理がなされ、さらに、第二の反応槽において、有機系凝集剤による最適な凝集状態への凝集処理がなされて、水処理におけるフロックの分離または汚泥処理における脱水処理に供されるところにある。
なお、図１と同様な機能を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
第一の反応槽１では、凝集剤３として無機系凝集剤が被処理液２に注入され、被処理液２に含まれる懸濁物質がフロックに凝集処理される。ここで、第一の凝集センサ５は第一の反応槽１に収容された被処理液２に浸漬され、第一の測定装置６と共に、第一の反応槽１の排出路４における被処理液２のフロック間濁度を測定する。第一の制御部７は、第一の注入路８に設けられた第一の注入薬量制御部９を制御して、第一の反応槽１への無機系凝集剤３の注入量を制御する。この無機系凝集剤３の注入量制御は、図５に示すフローチャートの手順によって行われる。
【００４５】
こうして凝集処理が為された被処理液２は、第一の反応槽１から第一の排出路４を経て排出される。そして、被処理液２は、第二の反応槽２１に収容されて、有機系凝集剤２３を投入され第二の撹拌機２２により撹拌される。かくして、第二の反応槽２１において、被処理液２に含まれる懸濁物質がさらに大きなフロックに凝集処理される。こうして凝集処理された被処理液２は第二の反応槽２１の第二の排出路２４を経て、フロックの分離による水処理またはフロックの脱水処理による汚泥の脱水処理に供される。
【００４６】
ここで、第二の凝集センサ２５は第二の反応槽２１に収容された被処理液２に浸漬され、第二の測定装置２６と共に、第二の反応槽２１の第二の排出路２４における被処理液２のフロック間濁度を測定する。第二の制御部２７は、第二の注入路２８に設けられた第二の注入薬量制御部２９を制御して、第二の反応槽２１への有機系凝集剤２３の注入量を制御する。ここでも、有機系凝集剤２３の注入量制御は、図５に示すフローチャートの手順によって行われる。
【００４７】
したがって、原水や汚泥の質（ｐＨ値等）や流量等によって、各反応槽における被処理液のフロックの凝集状態が変化しても、凝集センサ５と凝集センサ２５が反応槽１と反応槽２１に収容された被処理液２のフロック間濁度をそれぞれリアルタイムに測定することとあいまって、無機系凝集剤３と有機系凝集剤２３の注入量を最適化することができ、反応槽１と反応槽２内の被処理液２の凝集状態を速やか所定の凝集状態に制御することができるので、フロックの分離や汚泥脱水に適した状態に懸濁物質をフロック化することができる。かくして、水処理では、フロックが分離され処理水が得られ、汚泥処理では、脱水処理でろ液が抽出され、フロック固形物が脱水分離される。
【００４８】
第二の実施形態においても、各凝集センサが設けられる位置は、各反応槽の内部に限定されず、各反応槽からの排出路であってもよい。
なお、第一の反応槽で凝集処理した後に、さらに第二の反応槽で凝集処理を行う場合、一般に第一の反応槽で無機系凝集剤を注入し、第二の反応槽で有機系凝集剤を注入するが、第一の反応槽で有機系凝集剤を注入し、第二の反応槽で無機系凝集剤を注入するものとしてもよい。
【００４９】
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水または汚泥の処理システムによれば、反応槽内または流路中において凝集剤が注入されて凝集処理された水または汚泥のフロックの凝集状態を、反応槽の内部または下流側の流路中において凝集センサで直ちに且つ安定に測定できるから、凝集反応の時間遅れを補償し、反応槽に注入すべき凝集剤の注入量を速やかに最適化し、フロックの分離や汚泥脱水に適した状態に懸濁物質をフロック化することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水または汚泥の処理システムの第一の実施形態の要部概略構成図である。
【図２】フロック凝集状態検出プローブによる処理水等におけるフロックの状態検出の処理概念を示す図である。
【図３】懸濁物質の凝集に伴う、微小領域Ｓでの散乱光の強度変化の様子を模式的に示す図である。
【図４】凝集センサを組込んだ管状セルの要部概略構成図である。
【図５】濁度測定データの変化分に基づく凝集剤の注入量制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る水または汚泥の処理システムの第二の実施形態の要部概略構成図である。
【符号の説明】
１、２１反応槽
２被処理液（原水または原泥）
３、２３凝集剤
４、２４排出路
５、２５凝集センサ
６、２６測定部
７、２７制御部
８、２８注入路
９、２９注入薬量制御部
５１プローブ
５２管状セル

Claims

反応槽内または流路中の水または汚泥に凝集剤を注入して、上記反応槽内または流路中にて上記水または汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、
前記反応槽の内部、または前記凝集手段の下流側の流路中に設けた凝集センサを用いて、前記水または汚泥中の濁度を測定する測定手段と、
この測定手段で測定された濁度の経時的変化分に基づき、前記凝集剤の注入量を制御する制御手段とを有する水または汚泥の処理システムにおいて、
前記凝集センサは、水または汚泥中にレーザ光を放射し、水または汚泥中に含まれる粒子によって生じる上記レーザ光の散乱光を検出するプローブと、
流入方向に垂直な面積が小さい導入部およびこの導入部に連接された流体緩流部を備え、この流体緩流部に上記プローブを組込んだ管状セルを備えたものであることを特徴とする水または汚泥の処理システム。
前記プローブは、前記水または汚泥中にレーザ光を放射する放射部の放射端面の中心軸と、前記水または汚泥中で散乱した前記レーザ光を受光する受光部の受光端面の中心軸とを交差させ、前記両中心軸が交差する微小三次元領域における前記レーザ光の散乱光を検出するプローブであることを特徴とする請求項１に記載の水または汚泥の処理システム。
前記凝集剤として無機系凝集剤または／および有機系凝集剤を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の水または汚泥の処理システム。
前記反応槽は、無機系凝集剤が注入される第一の反応槽と有機系凝集剤が注入される第二の反応槽からなり、
前記凝集センサは、上記各反応槽にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の水または汚泥の処理システム。
前記制御手段は、測定された濁度の変化分が増加するときには、前記凝集剤の注入量を増加させ、前記濁度の変化分がゼロまたは減少するときには、前記凝集剤の注入量を減少させるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の水または汚泥の処理システム。