JP4365258B2 - Drainage pollution concentration detection system, drainage pollution detection device, and drainage pollution detection piping unit - Google Patents
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Description
本発明は、住居等から排出される排水の汚濁濃度を検出する排水汚濁濃度検出システム、排水の汚濁を検出する排水汚濁検出装置および排水汚濁検出用配管ユニットに関する。 The present invention relates to a drainage pollution concentration detection system that detects the pollution concentration of drainage discharged from a residence, a drainage pollution detection device that detects the pollution of drainage, and a drainage pollution detection piping unit.
従来、下水処理施設の管理者は、”排水が下水処理施設に与える負荷量は、排水排出者(住居、工場など)の上水使用量に比例する”と仮定して下水道料金を算出し、排水排出者に対して課金していた。すなわち、下水道料金は、排水の水質とは無関係に、排水量のみを想定して算出されていた。しかしながら、下水処理施設での下水処理にかかる費用は、排水量だけでなく、排水の水質にも大きく依存する。このため、排水が下水処理施設に与える負荷量と排水排出者が負担する下水道料金とが一致しないという問題があった。 Conventionally, the manager of a sewage treatment plant calculates a sewerage charge assuming that "the amount of load that wastewater gives to the sewage treatment facility is proportional to the amount of water used by the drainer (residence, factory, etc.)" Charged to wastewater dischargers. In other words, sewerage charges were calculated assuming only the amount of wastewater, regardless of the quality of the wastewater. However, the cost of sewage treatment at a sewage treatment facility greatly depends not only on the amount of wastewater but also on the quality of the wastewater. For this reason, there has been a problem that the amount of load that the wastewater gives to the sewage treatment facility does not match the sewage charge paid by the drainer.
この問題を解決するために、排水が下水処理施設に与える負荷量を検出し、その負荷量に応じた下水道料金を排水排出者に対して課金するシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この種の下水道料金の課金システムは、排水排出者から排出される排水の負荷量を排水発生源の近傍(住居での流し台の排水管など)で検出する下水負荷量検出手段を有している。下水負荷量検出手段は、排水管の横断面方向で互いに対向して配置される発光素子および受光素子で構成される光センサなどの水質検出手段と、一般的な電磁流量計やタービン流量計などの流量検出手段とを有している。水質検出手段(光センサ)は、発光素子と受光素子との間を通過する排水の水質(SS濃度)を検出する。下水負荷量検出手段は、水質検出手段により算出される水質検出値と流量検出手段により算出される流量検出値との積を排水の負荷量として算出する。そして、下水負荷量検出手段により算出される負荷量に応じて下水道料金が算出され、その下水道料金の課金が排水排出者に通知される。
しかしながら、前述した下水道料金の課金システムの水質検出手段(光センサ)では、排水管の発光素子側に設置される窓および受光素子側に設置される窓の少なくともいずれかが汚れると、受光素子における透過光の受光量は、窓の汚れに起因して本来の受光量より減少してしまう。このため、水質検出手段は、排水の実際の水質より悪い水質検出値を算出してしまう。この結果、下水負荷量検出手段は、排水が下水処理施設に与える負荷量を過大に算出してしまう。 However, in the water quality detection means (light sensor) of the above-described sewerage billing system, if at least one of the window installed on the light emitting element side of the drain pipe and the window installed on the light receiving element side becomes dirty, The amount of transmitted light received is less than the original amount of light received due to window contamination. For this reason, a water quality detection means will calculate the water quality detection value worse than the actual water quality of waste water. As a result, the sewage load amount detecting means excessively calculates the load amount that the drainage gives to the sewage treatment facility.
また、水質検出手段が算出する水質検出値は、発光素子と受光素子との間を通過する排水の水質が一定であったとしても、時間経過に伴う発光素子の発光量の減少や温度変化に伴う受光素子の受光感度の変化などに起因して変動する。このため、水質検出手段は、排水の実際の水質とは一致しない水質検出値を算出してしまう。さらに、これらの水質検出値の変動要因を軽減するために、水質検出手段の定期的なメンテナンスなどの対策を実施すると、システムの管理コストが増大してしまう。 In addition, the water quality detection value calculated by the water quality detection means is based on a decrease in the amount of light emitted from the light emitting element and the temperature change over time even if the water quality of the wastewater passing between the light emitting element and the light receiving element is constant. It fluctuates due to a change in the light receiving sensitivity of the light receiving element. For this reason, the water quality detection means calculates a water quality detection value that does not match the actual water quality of the waste water. Furthermore, if measures such as periodic maintenance of the water quality detection means are carried out in order to reduce these fluctuation factors of the water quality detection value, the management cost of the system will increase.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、排水の汚濁濃度(水質)を長期間にわたりメンテナンスフリーで確実に検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to reliably detect the pollution concentration (water quality) of wastewater over a long period of time without maintenance.
請求項1の排水汚濁濃度検出システムは、排水管内を流れる排水の汚濁濃度を検出する排水汚濁濃度検出システムであって、前記排水管の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる透明の窓部と、前記排水管内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて配置される検出用受光部と、前記窓部の前記排水管内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光するために、前記窓部の前記排水管内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて配置される参照用受光部と、前記検出用受光部の受光量に基づいて汚濁濃度を算出するとともに、算出した汚濁濃度を前記参照用受光部の受光量に基づいて補正する演算処理部とを備え、前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、前記発光部は、前記照射光の光軸が前記排水管の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする。
The drainage pollutant concentration detection system according to
請求項2の排水汚濁濃度検出システムは、請求項1記載の排水汚濁濃度検出システムにおいて、前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする。
The waste water pollution concentration detection system according to
請求項3の排水汚濁濃度検出システムは、請求項1記載の排水汚濁濃度検出システムにおいて、前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする。The wastewater pollution concentration detection system according to claim 3 is the wastewater pollution concentration detection system according to
請求項4の排水汚濁検出装置は、排水管内を流れる排水の汚濁を検出する排水汚濁検出装置であって、前記排水管の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる筐体と、前記筐体の前記排水管内側に設けられる透明の窓部と、前記筐体内に配置され、前記排水管内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光し、検出用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて前記筐体内に配置される検出用受光部と、前記窓部の前記排水管内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光し、前記検出用受光信号を補正するための参照用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記窓部の前記排水管内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて前記筐体内に配置される参照用受光部とを備え、前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、前記発光部は、前記照射光の光軸が前記排水管の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする。 The drainage pollution detection apparatus according to claim 4 is a drainage pollution detection apparatus for detecting pollution of drainage flowing in the drainage pipe, and is a housing attached to an opening formed by opening a part of the bottom side of the drainage pipe. A body, a transparent window provided inside the drain pipe of the casing, and light radiated through the window section toward a contamination concentration detection position set in the drain pipe disposed in the casing The pollutant concentration is detected in order to receive the scattered light of the irradiation light from the light emitting unit by the light emitting unit and the object contained in the waste water through the window unit, and to output a light reception signal for detection according to the amount of received light. A detection light-receiving unit disposed in the housing toward the position, and the reflected light of the irradiation light due to dirt on the inner surface of the drain pipe of the window unit is received through the window unit, and the detection light-receiving signal Outputs the reference light reception signal for correcting Because in, and a reference light receiving portion arranged in the housing toward the contamination detection position is a transmission position of the irradiation light in the drainage pipe side surface of the window portion, the light emitting portion, for the detection The light receiving unit and the reference detection unit are located on the same plane with the optical axis of the irradiation light, the optical axis of the incident light on the detection light receiving unit, and the optical axis of the incident light on the reference light receiving unit. The light emitting section is arranged at a position where an optical axis of the irradiation light is inclined with respect to a longitudinal section along a vertical direction of the drain pipe .
請求項5の排水汚濁検出装置は、請求項4記載の排水汚濁検出装置において、前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする。 The drainage pollution detection apparatus according to claim 5 is the drainage pollution detection apparatus according to claim 4 , wherein the drainage pollution detection apparatus extends from the detection light-receiving part to the window part toward the pollution concentration detection position. A light-shielding portion is provided .
請求項6の排水汚濁検出装置は、請求項4記載の排水汚濁検出装置において、前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする。The drainage pollution detection apparatus according to claim 6 is the drainage pollution detection apparatus according to claim 4, and is a non-transparent and cylindrical reference light-shielding that extends from the reference light-receiving part to the window part toward the dirt detection position. It has the part.
請求項7の排水汚濁検出用配管ユニットは、軸方向が排水の流路方向に沿った状態で配置される配管部と、前記配管部内を流れる排水の汚濁を検出する排水汚濁検出用装置とを備えた排水汚濁検出用配管ユニットであって、前記排水汚濁検出用装置は、前記配管部の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる筐体と、前記筐体の前記配管部内側に設けられる透明の窓部と、前記筐体内に配置され、前記配管部内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光し、検出用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて前記筐体内に配置される検出用受光部と、前記窓部の前記配管部内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光し、前記検出用受光信号を補正するための参照用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記窓部の前記配管部内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて前記筐体内に配置される参照用受光部とを備え、前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、前記発光部は、前記照射光の光軸が前記配管部の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする。 The drainage pollution detection pipe unit according to claim 7 includes a pipe part arranged in a state in which an axial direction is along a flow path of drainage, and a drainage pollution detection apparatus that detects pollution of drainage flowing in the pipe part. A drainage pollution detection piping unit provided, wherein the drainage pollution detection device includes a housing attached to an opening formed by opening a part of a bottom side of the piping portion, and the housing Included in drainage, a transparent window provided inside the pipe part, a light emitting part that is arranged in the housing and irradiates light through the window toward the contamination concentration detection position set in the pipe part In order to receive the scattered light of the irradiation light from the light emitting part by the object to be received through the window part and to output a detection light reception signal according to the amount of received light, it is placed in the casing toward the contamination concentration detection position. The light receiving part for detection arranged and the piping of the window part In order to receive the reflected light of the irradiation light due to the dirt on the inner surface through the window, and to output a reference light reception signal for correcting the detection light reception signal according to the amount of received light, A reference light receiving portion disposed in the housing toward a dirt detection position that is a transmission position of the irradiation light on the inner surface of the pipe portion , and the light emitting portion, the detection light receiving portion, and the reference detection portion. Is arranged at a position where the optical axis of the irradiation light, the optical axis of the incident light to the detection light receiving unit, and the optical axis of the incident light to the reference light receiving unit are included in the same plane, the light emitting unit The optical axis of the irradiation light is arranged at a position having an inclination with respect to a longitudinal section along the vertical direction of the pipe portion .
請求項8の排水汚濁検出用配管ユニットは、請求項7記載の排水汚濁検出用配管ユニットにおいて、前記排水汚濁検出装置は、前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする。 The drainage pollution detection pipe unit according to claim 8 is the drainage pollution detection pipe unit according to claim 7 , wherein the drainage pollution detection device is directed from the detection light-receiving part to the window part toward the pollution concentration detection position. An extending non-transparent and cylindrical light-shielding portion for detection is provided .
請求項9の排水汚濁検出用配管ユニットは、請求項7記載の排水汚濁検出用配管ユニットにおいて、前記排水汚濁検出装置は、前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする。The drainage pollution detection pipe unit according to claim 9 is the drainage pollution detection pipe unit according to claim 7, wherein the drainage pollution detection device extends from the reference light receiving part to the window part toward the dirt detection position. An existing non-transparent and cylindrical light shielding part for reference is provided.
請求項1の排水汚濁濃度検出システム、請求項4の排水汚濁検出装置および請求項7の排水汚濁検出用配管ユニットでは、検出用受光部は、汚濁濃度検出位置に向けて配置されているため、汚濁濃度検出位置を通過する物体による照射光の散乱光を主として受光する。従って、検出用受光部の受光量(検出用受光信号)は、汚濁濃度検出位置における排水の汚濁濃度(水質)に応じて変化する。また、参照用受光部は、汚れ検出位置に向けて配置されているため、窓部の汚れによる照射光の反射光を主として受光する。従って、参照用受光部の受光量(参照用受光信号)は、窓部の汚れの度合に応じて変化する。例えば、検出用受光信号および参照用受光信号は、演算処理部に供給される。
In the waste water pollution concentration detection system according to
演算処理部は、検出用受光部の受光量(検出用受光信号)および参照用受光部の受光量(参照用受光信号)の両方の変動を利用して排水の汚濁濃度を取得するため、窓部の汚れに拘わらず、排水の汚濁濃度を常に正しく検出できる。また、時間経過に伴う発光部の発光量の減少または温度変化に伴う検出用受光部および参照用受光部の受光感度の変化が発生した場合、検出用受光部の受光量(検出用受光信号)および参照用受光部の受光量(参照用受光信号)は、同様の影響を受けるため、これらの事象に拘わらず、排水の汚濁濃度を常に正しく検出できる。従って、排水の汚濁濃度を長期間にわたりメンテナンスフリーで確実に検出できる。 The arithmetic processing unit obtains the pollutant concentration of the waste water by utilizing the fluctuations in both the light receiving amount of the detecting light receiving unit (detecting light receiving signal) and the light receiving amount of the reference light receiving unit (reference light receiving signal). Regardless of the soiling of the part, the pollution concentration of the wastewater can always be detected correctly. In addition, when the light-receiving sensitivity of the detection light-receiving unit and the reference light-receiving unit change due to a decrease in the light emission amount of the light-emitting unit over time or a change in temperature, the amount of light received by the detection light-receiving unit (detection light-receiving signal) Since the amount of light received by the reference light receiving unit (reference light reception signal) is affected in the same manner, the contamination concentration of the waste water can always be detected correctly regardless of these events. Therefore, it is possible to reliably detect the pollutant concentration of drainage over a long period of time without maintenance.
また、開口部を排水管の底側に形成することで、排水の水量が少ない場合でも、排水の汚濁濃度を正しく検出できる。Further, by forming the opening on the bottom side of the drainage pipe, the pollutant concentration of the drainage can be correctly detected even when the amount of drainage water is small.
さらに、発光部からの照射光の光軸が排水管の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有しているため、検出用受光部および参照用受光部に到達する排水の水面での照射光の反射光の量を低減できる。このため、排水の汚濁濃度の検出精度を向上させることができる。Furthermore, since the optical axis of the irradiation light from the light emitting part is inclined with respect to the longitudinal section along the vertical direction of the drainage pipe, irradiation on the water surface of the drainage reaching the detection light receiving part and the reference light receiving part The amount of reflected light can be reduced. For this reason, the detection accuracy of the pollutant concentration of the waste water can be improved.
請求項2の排水汚濁濃度検出システム、請求項5の排水汚濁検出装置および請求項8の排水汚濁検出用配管ユニットでは、検出用遮光部を設けることで、汚濁濃度検出位置以外から検出用受光部に向かう光が遮光される。すなわち、検出用受光部への不要な入射光を遮光できる。このため、排水の汚濁濃度の検出精度を向上させることができる。In the waste water pollution concentration detection system according to
請求項3の排水汚濁濃度検出システム、請求項6の排水汚濁検出装置および請求項9の排水汚濁検出用配管ユニットでは、参照用遮光部を設けることで、汚れ検出位置以外から参照用受光部に向かう光が遮光される。すなわち、参照用受光部への不要な入射光を遮光できる。このため、排水の汚濁濃度の検出精度を向上させることができる。In the wastewater pollution concentration detection system according to claim 3, the wastewater pollution detection device according to claim 6, and the drainage pollution detection piping unit according to claim 9, the reference light-receiving part is provided to the reference light-receiving part from outside the dirt detection position. The incoming light is blocked. That is, unnecessary incident light to the reference light receiving unit can be blocked. For this reason, the detection accuracy of the pollutant concentration of the waste water can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1および図2は、本発明の第1の実施形態を示している。排水汚濁濃度検出システム100は、住居の排水管10内を流れる排水の汚濁濃度を検出するためのシステムであり、排水管10に埋め込まれた状態で取り付けられる排水汚濁検出装置12と、下水処理施設の処理運転を管理する施設管理部に設けられた演算処理部26とを有している。なお、排水管10は、横断面円形状であり、水平に設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment of the present invention. The drainage pollution
排水汚濁検出装置12は、筐体13、窓部14、LED16(Light Emitting Diode;発光部)、検出用PD18(Photo Diode;検出用受光部)、検出用アイリス20(検出用遮光部)、検出用信号処理部21、参照用PD22(参照用受光部)、参照用アイリス24(参照用遮光部)、参照用信号処理部25を有している。窓部14は、例えば、透明アクリル樹脂で排水汚濁検出装置12の筐体13と一体に形成され、排水管10の底側(図の下側)を開口して形成された開口部11に取り付けられている。LED16は、排水管10内に設定された汚濁濃度検出位置P1に向けて窓部14を介して光を照射する。
The drainage
検出用PD18は、受光面を汚濁濃度検出位置P1に向けて配置されている。すなわち、検出用PD18は、汚濁濃度検出位置P1を通過する物体(散乱体)によるLED16からの照射光の散乱光を主として受光する。また、検出用PD18は、受光量に応じて変化する検出用受光信号S1を出力する。なお、汚濁濃度検出位置P1は、排水の水量が少ない場合にも、排水の汚濁濃度を正しく検出するために、排水管10内の中心より窓部14側に設定されている。
The
検出用アイリス20は、例えば、着色されたアクリル樹脂等の非透明な部材で筒状に形成され、検出用PD18から窓部14まで汚濁濃度検出位置P1に向けて延在している。このため、汚濁濃度検出位置P1以外から検出用PD18に向かう光が遮光される。検出用信号処理部21は、検出用PD18から出力される検出用受光信号S1(微弱電気信号)を増幅させた後に電光変換し、検出用受光信号S1’(光信号)として光ファイバケーブルを介して下水処理施設に伝送する。
The
参照用PD22は、受光面を窓部14の排水管10内側表面におけるLED16の照射光の透過位置である汚れ検出位置P2に向けて配置されている。すなわち、参照用PD22は、窓部14の汚れ(窓部14の排水管10内側表面に付着した汚れ)によるLED16からの照射光の反射光を主として受光する。また、参照用PD22は、受光量に応じて変化する参照用受光信号S2を出力する。
The
参照用アイリス24は、例えば、着色されたアクリル樹脂等の非透明な部材で筒状に形成され、参照用PD22から窓部14まで汚れ検出位置P2に向けて延在している。このため、汚れ検出位置P2以外から参照用PD22に向かう光が遮光される。参照用信号処理部25は、参照用PD22から出力される参照用受光信号S2(微弱電気信号)を増幅させた後に電光変換し、検出用受光信号S2’(光信号)として光ファイバケーブルを介して下水処理施設に伝送する。
The
演算処理部26は、下水処理施設側で検出用受光信号S1’および参照用受光信号S2’をそれぞれ光電変換して得られる電気信号を受信する。演算処理部26は、検出用受光信号S1’に対応する電気信号に基づいて汚濁濃度を算出するとともに、算出した汚濁濃度を参照用受光信号S2’に対応する電気信号に基づいて補正する。すなわち、演算処理部26は、検出用PD18の受光量に基づいて汚濁濃度を算出するとともに、算出した汚濁濃度を参照用PD22の受光量に基づいて補正する。なお、LED16、検出用PD18および参照用PD22は、LED16からの照射光の光軸、検出用PD18への入射光の光軸および参照用PD24への入射光の光軸が同一平面に含まれる位置に配置されている。また、LED16は、照射光の光軸Aが排水管10の横断面F1に対して角度αをなすように傾けて配置されている。
The
図3は、角度αの設定方法の概要を示している。角度αを臨界角θ以上に設定すると、図中の破線矢印で示すように、LED16からの照射光は、窓部14および排水の境界面で全反射してしまう。従って、角度αを臨界角θより小さく設定する必要がある。なお、臨界角θは、水(排水)の屈折率をn1、窓材(窓部14)の屈折率をn2とすると、次式(1)で表される。
θ = sin-1(n1/n2) ・・・(1)
また、角度αを過小に設定すると、LED16からの照射光の排水管10内への透過量は増加するが、LED16からの照射光の散乱体による散乱光と窓部14の汚れによる反射光とが干渉し合い、検出用PD18および参照用PD22への不要な入射光が増大してしまう。以上のことから、角度αを臨界角θを超えない最大角度に設定すると有効である。従って、窓部14がアクリル樹脂で形成された本実施形態では、角度αをほぼ30°に設定している。また、検出用PD18および参照用PD22も、角度αに対応して、排水管10の横断面F1に対して角度αの隣接象限にほぼ30°に傾けてそれぞれ配置されている。
FIG. 3 shows an outline of a method for setting the angle α. When the angle α is set to be equal to or larger than the critical angle θ, the irradiation light from the
θ = sin −1 (n1 / n2) (1)
If the angle α is set too small, the amount of light radiated from the
図4は、受光信号および演算処理部26により取得される汚濁濃度の変動を示している。図4(a)において、縦軸は受光信号の電圧を示し、横軸は時間を示している。図4(b)において、縦軸は演算処理部26により取得される排水の汚濁濃度を示し、横軸は時間を示している。
通常、窓部14の排水管10内側表面の汚れは時間とともに増加するため、検出用PD18の受光量および参照用PD22の受光量は、時間とともにそれぞれ減少および増加する。すなわち、図4(a)の実線で示すように、検出用受光信号S1、S2の電圧は、時間とともにそれぞれ降下および上昇する。窓部14の汚れに伴う検出用受光信号S1の降下量と参照用受光信号S2の上昇量は、ほぼ等しいと考えられるため、演算処理部26は、例えば、検出用受光信号S1’および参照用受光信号S2’にそれぞれ対応する電気信号の電圧の和を汚濁濃度として取得する。このため、図4(b)の実線で示すように、窓部14の汚れに拘わらず、排水の汚濁濃度が常に正しく検出される。
FIG. 4 shows fluctuations in the pollutant concentration acquired by the received light signal and the
Normally, the dirt on the inner surface of the
また、時間経過に伴ってLED16の発光量が減少する場合、検出用PD18および参照用PD22の受光量は、時間とともにほぼ等しく減少する。すなわち、図4(a)の破線で示すように、検出用受光信号S1、S2の電圧は、LED16の発光量が正常である場合(図4(a)の実線)に対して、時間とともにほぼ等しく降下する。従って、図4(b)の破線で示すように、演算処理部26により取得される汚濁濃度は、時間とともに本来取得されるべき汚濁濃度(図4(b)の実線)から減少する。このため、例えば、演算処理部26は、LED16の発光量が正常である場合の汚濁濃度を予め保持しており、正常時の汚濁濃度と取得した汚濁濃度とを定期的に比較し、これらの差分と取得した汚濁濃度とを加算または減算することで、取得した汚濁濃度を補正する。すなわち、図4(b)において、破線で示す汚濁濃度は、実線で示す汚濁濃度に補正される。このため、時間経過に伴うLED16の発光量の減少に拘わらず、排水の汚濁濃度が常に正しく検出される。
Further, when the light emission amount of the
さらに、温度変化に伴って検出用PD18および参照用PD22の受光感度が変化する場合、検出用受光信号S1、S2の電圧は、正常温度時に対して、温度変化とともにほぼ等しく上昇または降下する。このため、時間経過に伴ってLED16の発光量が減少する場合と同様の補正処理を演算処理部26が実施することで、温度変化に伴う検出用PD18および参照用PD22の受光感度の変化に拘わらず、排水の汚濁濃度が常に正しく検出される。
Further, when the light receiving sensitivities of the
また、下水処理施設の施設管理部は、牛乳などの散乱体の粒径が非常に小さなものの汚濁濃度を基準値として予め保持しており、基準値に対する演算処理部26により取得された汚濁濃度の比率から実際の汚濁濃度を推定する。これにより、下水処理施設において、下水処理の事前準備(下水処理の条件作成など)が可能となるため、下水処理施設の処理効率が向上する。
In addition, the facility management unit of the sewage treatment facility holds the contamination concentration of a scatterer having a very small particle size such as milk as a reference value in advance, and the contamination concentration obtained by the
以上、第1の実施形態では、演算処理部26は、検出用PD18の受光量および参照用PD22の受光量の両方の変動を利用して排水の汚濁濃度を取得するため、窓部14の汚れに拘わらず、排水の汚濁濃度を常に正しく検出できる。また、時間経過に伴うLED16の発光量の減少または温度変化に伴う検出用PD18および参照用PD22の受光感度の変化が発生した場合にも、これらの事象に拘わらず、排水の汚濁濃度を常に正しく検出できる。従って、排水の汚濁濃度を長期間にわたりメンテナンスフリーで確実に検出できる。このため、システムの管理コストを低減できる。
As described above, in the first embodiment, the
また、河川、湖沼、海域の富栄養化の大きな要因である住居からの排水の状態を下水処理施設(施設管理部)にフィードフォワードすることで、下水処理のための適正な処理条件が作成可能となり、処理運転の効率を向上させることができ、ばっ気に要する電力消費の低減、ひいては、省エネ・地球温暖化防止に寄与できる。検出用アイリス20を設けることで、検出用PD18への不要な入射光を遮光できる。また、参照用アイリス24を設けることで、参照用PD22への不要な入射光を遮光できる。このため、排水の汚濁濃度の検出精度を向上させることができる。
In addition, it is possible to create appropriate treatment conditions for sewage treatment by feeding forward to the sewage treatment facility (facility management department) the state of wastewater from residences, which is a major factor in eutrophication of rivers, lakes, and seas. Thus, the efficiency of the processing operation can be improved, and the power consumption required for aeration can be reduced, which in turn can contribute to energy saving and prevention of global warming. By providing the
図5は、本発明の第2の実施形態を示している。なお、第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。排水汚濁濃度検出システム100aは、開口部11aの形成位置(すなわち、排水汚濁検出装置12の取付位置)が異なることを除いて、第1の実施形態の排水汚濁濃度検出システム100(図1、2)と同一である。開口部11aは、排水汚濁検出装置12が取り付けられた際に、LED16からの照射光の光軸Aが排水管10の垂直方向に沿う縦断面F2に対して傾きを有する位置に形成されている。このため、検出用PD18および参照用PD22に到達する排水の水面でのLED16からの照射光の反射光の量が低減される。
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element same as the element demonstrated in 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. The drainage pollution concentration detection system 100a is different from the drainage pollution concentration detection system 100 (FIGS. 1 and 2) of the first embodiment except that the formation position of the
以上、第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、LED16からの照射光の光軸Aが排水管10の垂直方向に沿う縦断面F2に対して傾きを有しているため、検出用PD18および参照用PD22に到達する排水の水面でのLED16からの照射光の反射光の量を低減でき、排水の汚濁濃度の検出精度をより向上させることができる。
As described above, also in the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the optical axis A of the irradiation light from the
図6は、本発明の第3の実施形態を示している。なお、第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。排水汚濁濃度検出システム100bは、排水管10の一部が排水汚濁検出用配管ユニット28の配管部30で構成されていることを除いて、第1の実施形態の排水汚濁濃度検出システム100(図1)と同一である。排水汚濁検出用配管ユニット28は、排水管10の一部を構成する配管部30と、配管部30(すなわち、排水管10)に埋め込まれた状態で取り付けられる排水汚濁検出装置12とを有している。以上、第3の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element same as the element demonstrated in 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. The drainage pollution
図7は、本発明の第4の実施形態を示している。なお、第1および第3の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、この例では、排水が流れる際に排水管の充水率が高くなることが既知である。排水汚濁濃度検出システム100cは、排水汚濁検出用配管ユニット28の配置形態が異なることを除いて、第3の実施形態の排水汚濁濃度検出システム100b(図6)と同一である。なお、排水管10cの直径は、排水汚濁検出用配管ユニット28に比べて十分に大きい。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element same as the element demonstrated in 1st and 3rd embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted. Further, in this example, it is known that the filling rate of the drain pipe increases when drainage flows. The drainage pollution
排水汚濁検出用配管ユニット28は、排水汚濁検出装置12内部への排水の流入を防止するための防水処理が施されており、配管部30の軸方向が排水管10cの軸方向(すなわち、排水の流路方向)に沿った状態で排水管10c内に固定されている。これにより、排水管10c内を流れる排水の一部が配管部30内に流れ込むため、排水汚濁濃度検出システム100cは、第3の実施形態の排水汚濁濃度検出システム100bと同様に機能する。以上、第4の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
The drainage pollution
なお、第1〜第4の実施形態では、演算処理部26が下水処理施設の施設管理部に設けられた例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図8に示すように、排水汚濁濃度検出システム100dにおいて、演算処理部26dは排水汚濁検出装置12d内に設けられてもよい。この例では、演算処理部26dは、検出用受光信号S1および参照用受光信号S2をそれぞれ増幅させた電気信号に基づいて汚濁濃度を取得する。そして、演算処理部26dは、汚濁濃度を示す電気信号を電光変換して、汚濁濃度信号S3(光信号)として光ファイバケーブルを介して下水処理施設に伝送する。
In the first to fourth embodiments, the example in which the
第1〜第3の実施形態では、住居の排水管に本発明を適用した例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、住居や工場などからの排水が集合する排水本管、あるいは排水発生源と下水処理施設との間に設けられたポンプ場内の排水管に本発明を適用してもよい。第1〜第3の実施形態では、排水管10の底側を開口して開口部11、11aを形成した例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、排水が流れる際に排水管の充水率が高くなることが既知である場合には、排水管の側面を開口して開口部を形成してもよい。
In 1st-3rd embodiment, the example which applied this invention to the drainage pipe of the residence was described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a drainage main for collecting drainage from a residence or a factory, or a drainage pipe in a pumping station provided between a wastewater generation source and a sewage treatment facility. In the first to third embodiments, the example in which the
以上、本発明について詳細に説明してきたが、前述の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, the above-mentioned embodiment and its modification are only examples of this invention, and this invention is not limited to these. Obviously, modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
100、100a、100b、100c、100d 排水汚濁濃度検出システム
10、10c 排水管
11、11a 開口部
12、12d 排水汚濁検出装置
13 筐体
14 窓部
16 LED
18 検出用PD
20 検出用アイリス
21 検出用信号処理部
22 参照用PD
24 参照用アイリス
25 参照用信号処理部
26、26d 演算処理部
28 排水汚濁検出用配管ユニット
30 配管部
P1、P1a 汚濁濃度検出位置
P2 汚れ検出位置
S1 検出用受光信号
S2 参照用受光信号
100, 100a, 100b, 100c, 100d Drainage contamination
18 Detection PD
20
24
Claims (9)
前記排水管の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる透明の窓部と、
前記排水管内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、
排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて配置される検出用受光部と、
前記窓部の前記排水管内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光するために、前記窓部の前記排水管内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて配置される参照用受光部と、
前記検出用受光部の受光量に基づいて汚濁濃度を算出するとともに、算出した汚濁濃度を前記参照用受光部の受光量に基づいて補正する演算処理部とを備え、
前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、
前記発光部は、前記照射光の光軸が前記排水管の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする排水汚濁濃度検出システム。 A drainage pollution concentration detection system for detecting the pollution concentration of drainage flowing in a drainpipe,
A transparent window attached to an opening formed by opening a part of the bottom side of the drain pipe;
A light emitting unit that irradiates light through the window toward the contamination concentration detection position set in the drainpipe;
In order to receive the scattered light of the irradiation light from the light emitting part by the object contained in the wastewater through the window part, a light receiving part for detection arranged toward the contamination concentration detection position,
In order to receive the reflected light of the irradiation light due to the dirt on the inner surface of the drain pipe of the window part through the window part, the dirt detection which is the transmission position of the irradiation light on the inner surface of the drain pipe of the window part A light receiving part for reference arranged toward the position;
An arithmetic processing unit that calculates the contamination concentration based on the amount of light received by the light receiving unit for detection and corrects the calculated contamination concentration based on the amount of light received by the light receiving unit for reference ,
The light emitting unit, the detection light receiving unit, and the reference detection unit include an optical axis of the irradiation light, an optical axis of incident light to the detection light receiving unit, and an optical axis of incident light to the reference light receiving unit. Placed in the same plane,
The said light emission part is arrange | positioned in the position where the optical axis of the said irradiation light has an inclination with respect to the longitudinal cross-section in alignment with the perpendicular direction of the said drainage pipe, The wastewater pollution concentration detection system characterized by the above-mentioned.
前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁濃度検出システム。 In the waste water pollution concentration detection system according to claim 1,
A drainage pollutant concentration detection system comprising a non-transparent, cylindrical detection light-shielding portion extending from the detection light-receiving portion to the window portion toward the contamination concentration detection position.
前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁濃度検出システム。 In the waste water pollution concentration detection system according to claim 1,
A drainage pollutant concentration detection system comprising a non-transparent and cylindrical reference light-shielding portion extending from the reference light-receiving portion to the window portion toward the dirt detection position.
前記排水管の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる筐体と、A housing attached to an opening formed by opening a part of the bottom side of the drain pipe;
前記筐体の前記排水管内側に設けられる透明の窓部と、A transparent window provided inside the drain pipe of the housing;
前記筐体内に配置され、前記排水管内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、A light emitting unit disposed in the housing and irradiating light through the window toward a contamination concentration detection position set in the drainpipe;
排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光し、検出用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて前記筐体内に配置される検出用受光部と、In order to receive the scattered light of the irradiation light from the light emitting part by the object contained in the wastewater through the window part, and output the detection light reception signal according to the amount of received light, toward the contamination concentration detection position, A light receiving part for detection disposed in the housing;
前記窓部の前記排水管内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光し、前記検出用受光信号を補正するための参照用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記窓部の前記排水管内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて前記筐体内に配置される参照用受光部とを備え、The reflected light of the irradiation light due to the dirt on the inner surface of the drain pipe of the window is received through the window, and a reference light reception signal for correcting the detection light reception signal is output according to the amount of received light. Therefore, a light receiving part for reference disposed in the housing toward a dirt detection position that is a transmission position of the irradiation light on the drain pipe inner surface of the window part,
前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、The light emitting unit, the detection light receiving unit, and the reference detection unit include an optical axis of the irradiation light, an optical axis of incident light to the detection light receiving unit, and an optical axis of incident light to the reference light receiving unit. Placed in the same plane,
前記発光部は、前記照射光の光軸が前記排水管の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする排水汚濁検出装置。The said light emission part is arrange | positioned in the position where the optical axis of the said irradiation light has an inclination with respect to the longitudinal cross-section in alignment with the perpendicular direction of the said drainage pipe, The wastewater pollution detection apparatus characterized by the above-mentioned.
前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁検出装置。A drainage pollution detection apparatus comprising a non-transparent and cylindrical detection light shielding part extending from the detection light receiving part to the window part toward the pollution concentration detection position.
前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁検出装置。A drainage pollution detection apparatus comprising a non-transparent and cylindrical reference light-shielding part extending from the reference light-receiving part to the window part toward the dirt detection position.
前記排水汚濁検出用装置は、The drainage pollution detection device is:
前記配管部の底側の一部を開口して形成される開口部に取り付けられる筐体と、A housing attached to an opening formed by opening a part on the bottom side of the piping part;
前記筐体の前記配管部内側に設けられる透明の窓部と、A transparent window provided inside the piping part of the housing;
前記筐体内に配置され、前記配管部内に設定された汚濁濃度検出位置に向けて前記窓部を介して光を照射する発光部と、A light emitting unit disposed in the housing and irradiating light through the window toward a contamination concentration detection position set in the piping unit;
排水に含まれる物体による前記発光部からの照射光の散乱光を前記窓部を介して受光し、検出用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記汚濁濃度検出位置に向けて前記筐体内に配置される検出用受光部と、In order to receive the scattered light of the irradiation light from the light emitting part by the object contained in the wastewater through the window part, and output the detection light reception signal according to the amount of received light, toward the contamination concentration detection position, A light receiving part for detection disposed in the housing;
前記窓部の前記配管部内側表面の汚れによる前記照射光の反射光を前記窓部を介して受光し、前記検出用受光信号を補正するための参照用受光信号を受光量に応じて出力するために、前記窓部の前記配管部内側表面における前記照射光の透過位置である汚れ検出位置に向けて前記筐体内に配置される参照用受光部とを備え、The reflected light of the irradiation light due to the dirt on the inner surface of the pipe part of the window part is received through the window part, and a reference light reception signal for correcting the detection light reception signal is output according to the amount of received light. For this purpose, the light receiving part for reference disposed in the housing toward the dirt detection position that is the transmission position of the irradiation light on the inner surface of the pipe part of the window part,
前記発光部、前記検出用受光部および前記参照用検出部は、前記照射光の光軸、前記検出用受光部への入射光の光軸および前記参照用受光部への入射光の光軸が同一平面上に含まれる位置に配置され、The light emitting unit, the detection light receiving unit, and the reference detection unit include an optical axis of the irradiation light, an optical axis of incident light to the detection light receiving unit, and an optical axis of incident light to the reference light receiving unit. Placed in the same plane,
前記発光部は、前記照射光の光軸が前記配管部の垂直方向に沿う縦断面に対して傾きを有する位置に配置されていることを特徴とする排水汚濁検出用配管ユニット。The said light emission part is arrange | positioned in the position which the optical axis of the said irradiation light has incline with respect to the longitudinal cross-section in alignment with the perpendicular direction of the said piping part, The drainage pollution detection piping unit characterized by the above-mentioned.
前記排水汚濁検出装置は、前記検出用受光部から前記窓部まで前記汚濁濃度検出位置に向けて延在する非透明で筒状の検出用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁検出用配管ユニット。The waste water pollution detection device includes a non-transparent cylindrical detection light shielding portion extending from the detection light receiving portion to the window portion toward the pollution concentration detection position. Piping unit.
前記排水汚濁検出装置は、前記参照用受光部から前記窓部まで前記汚れ検出位置に向けて延在する非透明で筒状の参照用遮光部を備えていることを特徴とする排水汚濁検出用配管ユニット。The drainage pollution detection device includes a non-transparent and cylindrical reference light-shielding portion that extends from the reference light receiving portion to the window portion toward the stain detection position. Piping unit.
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