JP6177575B2 - 吸引ろ過時間比計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料水の吸引ろ過時間比を計測する吸引ろ過時間比計測装置に関する。

下記特許文献１には、原水に注入された凝集剤を回転の速い急速撹拌機で混和し原水に含まれている懸濁物質を集塊化し微フロックを形成させる工程が終了した段階において、被ろ過水の吸引ろ過時間比（以下「ＳＴＲ」と表す。）を４．０以下、好ましくは、２．５以下とするよう凝集剤注入率を制御することが提案さている。

また、本出願人は、下記出願において、原水に注入された凝集剤を撹拌機で混和し原水に含まれている懸濁物質を集塊化しフロックを沈殿分離させることで得られた凝集沈殿ろ過水及び／または原水から直接採取された試験水に凝集剤を注入して凝集試験を実施した上澄水のＳＴＲで、凝集剤の注入率及び緩速撹拌機の回転数を制御することを提案している。

ここでＳＴＲ（吸引ろ過時間比）とは、Ｓｕｃｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｒａｔｉｏの略で、試料水及びその試料水と同一水温で同一水量の蒸留水を、規定の同一の圧力差で規定の同一のろ紙密度のろ紙で吸引ろ過させた場合、試料水の吸引ろ過時間をＴａ、蒸留水の吸引ろ過時間をＴｂとしたときのＴａ／Ｔｂにより表される比をいう。

従って、浄水場でＳＴＲを算出するには、試料水と同一水温で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間を夫々計測する必要があったが、試料水と同一水温で同一水量の蒸留水を事前に準備確保するのは非常に手間が掛るとの不具合点があった。

また、試料水のＳＴＲにて原水に注入される凝集剤の注入率や撹拌機の回転数等を制御する場合、浄水場周囲の状況変化に迅速に対応するためＳＴＲを複数回連続して計測する必要があるが、ＳＴＲ計測用の専用装置がないので１回計測するのにたいへん手間が掛かり、複数回連続して計測するのは作業負担が大きいとの不具合があった。

特許第４３１６６７１号 特願２０１２−０６８４８９

本発明は上述の不具合点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、蒸留水を準備確保することなくＳＴＲを算出することができ、しかもＳＴＲを自動で、複数回連続して計測することができる吸引ろ過時間比計測装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る吸引ろ過時間比計測装置は、試料水が貯留される試料水計量タンクと、前記試料水の水温が計測される水温計と、規定のろ紙密度のろ紙が装着されるろ紙固定台を備えるろ過手段と、前記ろ紙固定台に装着されている前記ろ紙でろ過された前記試料水計量タンクの試料水が貯留されるろ過水タンクと、前記試料水計量タンクと前記ろ過水タンクとの圧力差を設定する圧力調整手段と、前記試料水計量タンクの試料水が上限設定値から下限設定値まで前記圧力調整手段により設定された規定の圧力差でもって前記ろ紙で吸引ろ過される吸引ろ過時間を計測算出すると共に、前記水温計により計測された前記試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間を保持している蒸留水温度とろ過時間との相関を示す相関図を基に算出して、前記試料水の吸引ろ過時間比を算出する制御手段と、前記ろ過水タンクに連結している廃液管に設置され前記制御装置にて制御される廃液弁と廃液ポンプと、を備え、更に、前記ろ過手段は、前記制御装置が制御する前記ろ紙が巻き取られていて計測毎に所定量を前記ろ紙固定台に送り出す送りロールと、前記ろ紙固定台に装着されている使用済の前記ろ紙を計測毎に前記所定量移動させる巻取りロールと、前記ろ紙固定台を上下に移動させ前記ろ紙固定台に前記ろ紙を装着するろ紙固定シリンダーとを備え、前記試料水の吸引ろ過時間比を連続して複数回自動で算出することを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る吸引ろ過時間比計測装置（以下「ＳＴＲ計測装置」と表す。）は、試料水計量タンクの試料水が上限設定値から下限設定値まで圧力調整手段により設定された規定の圧力差でろ紙固定台に装着されている規定のろ過密度のろ紙で吸引ろ過される試料水の吸引ろ過時間を、制御手段が自動で計測算出するので計測時の作業負担を軽減することができる。

更に、試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間は、水温計にて計測された試料水の水温を基に、蒸留水温度とろ過密度時間との相関を示す相関図を基に制御手段が算出するので、試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水を事前に準備し吸引ろ過時間を計測する手間を省略することができ、合わせて、ＳＴＲの算出も制御手段が同時に行うので、ＳＴＲを迅速に得ることができる。

更に、本発明の請求項２に係るＳＴＲ計測装置は、ろ過手段が、ろ紙固定台と、ろ紙が巻き取られていて計測毎に所定量をろ紙固定台に送り出す送りロールと、ろ紙固定台に装着されている使用済のろ紙を計測毎に所定量移動させて巻取る巻取りロールと、ろ紙固定台を上下に移動させろ紙固定台にろ紙を装着するろ紙固定シリンダーと、を備えているので、制御手段により測定毎にろ紙固定台に装着しているろ紙が所定量巻取ロール側に移動され、使用されていないろ紙が送りロールから送り出されろ紙固定台に装着されるので、試料水の吸引ろ過時間を連続して複数回自動で計測算出でき、ＳＴＲも連続して複数回自動で算出することができる。

本発明１に係るＳＴＲ計測装置の概略説明図 蒸留水温度とろ過時間の関係を示す相関図

以下に図面を参照して、この発明の実施形態に係るＳＴＲ計測装置について、例示して説明する。ただし、この発明の範囲は、この実施の形態に記載されている内容に限定する趣旨のものではない。

図１は、本発明に係るＳＴＲ計測装置の概略説明図である。本発明に係るＳＴＲ計測装置１は、試料水計量タンク１０と、水温計２０と、ろ過手段３０と、ろ過水タンク４０と、圧力調整手段５０と、制御手段６０と、を備えている。

試料水計量タンク１０は、試料水の吸引ろ過時間を計測するためのタンクであり、下部に連結している試料水管１３より注入される試料水が充填されたときの上限位置を示す上限設定値Ｄ１と、試料水が下部に連結しているろ過水管４１から吸引ろ過されたときの下限位置を示す下限設定値Ｄ２が設定されていて、上限設定値Ｄ１と下限設定値Ｄ２には、夫々その近傍に試料水の高さを検出する上限検出センサー１１と、下限検出センサー１２が設置されている。

試料水管１３には試料水弁１４が設置されていて、上限設定値Ｄ１まで試料水が充填されると上限検出センサー１１が検出し、後述する制御手段６０に伝送されることで試料水弁１４が閉鎖され試料水計量タンク１０への試料水の注入が停止されるようになっている。下部より試料水の吸引ろ過が開始されると開始時間が制御手段６０に伝送されると共に、試料水が吸引ろ過され下限設定値Ｄ２まで達すると下限検出センサー１２が検出し、その時間が終了時間として制御手段６０に伝送されるようになっている。

水温計２０は、試料水の水温を計測するものであり、試料水計量タンク１０の注入口に設置されていて、計測された水温は、制御手段６０に適宜伝送されるようになっている。

ろ過手段３０は、上部ろ紙固定台３１Ａと下部ろ紙固定台３１Ｂとを備え試料水計量タンク１０の試料水をろ過するためのろ紙が装着されるろ紙固定台３１と、使用されていないＳＴＲを計測するための規定のろ紙密度のろ紙が帯状に巻き取られていて計測毎にろ紙固定台３１に所定量を送り出す送りロール３２と、ろ紙固定台３１に装着されている使用済のろ紙を計測毎に所定量移動させて巻取る巻取りロール３３と、ろ紙の装脱着時に下部ろ紙固定台３１Ｂを上下に移動させるろ紙固定シリンダー３４とを備えている。ろ紙は、上部ろ紙固定台３１Ａと下部ろ紙固定台３１Ｂとの間を巻取りロール３３の引張力により送りロール３２から所定量が引き出され巻取りロール３３側に移動するようになっている。

ろ過水タンク４０は、試料水計量タンク１０の試料水がろ紙固定台３１に装着されているろ紙でろ過されたろ過水を貯留するタンクである。試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０は、ろ紙固定台３１を介してろ過水管４１により連結されている。

圧力調整手段５０は、ろ過水タンク４０に連結している排気管５１と、排気管５１に設置されている排気調整弁５２と吸引圧力計５３と減圧ポンプ５４と、ろ過水タンク４０と排気調整弁５２との間に連結する吸気管５５と、吸気管５５に設置されている吸気弁５６と、を備えている。

圧力調整手段５０は、ＳＴＲを計測するための規定の圧力差で試料水計量タンク１０の試料水がろ過固定台３１に装着されているろ紙で吸引ろ過されるように、試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差をＳＴＲを計測するための規定の圧力差に調整する機能を有する。

即ち、吸引圧力計５３の計測値を基に、排気管５１に設置されている減圧ポンプ５４でろ過水タンク４０内を減圧し若しくは吸気弁５６を開放しろ過水タンク４０内を加圧し、試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差が規定の圧力差に達するようにろ過水タンク４０内の圧力を制御し、ろ過水タンク４０の吸引力で吸引ろ過するようになっている。尚、本実施例では、ろ過水タンク４０内の圧力を減圧若しくは加圧することで試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差を調整しているが、試料水計量タンク１０を加圧若しくは減圧することで試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差を制御し、ろ過水タンク４０の吸引力で吸引ろ過しても良い。更に、試料水計量タンク１０を加圧することで試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差を制御し、試料水計量タンク１０の加圧力で吸引ろ過しても良い。

ろ過水タンク４０には、更にろ過水タンク４０に貯留されたろ過水を排出する廃液管４３が連結し、廃液管４３には廃液弁４４と廃液ポンプ４５が設置されている。

制御手段６０は、データを受信し、保持し、演算し、それらのデータに基づいて機器を制御する装置で、例えばパーソナルコンピュータが該当する。制御手段６０は、上限検出センサー１１、下限検出センサー１２、及び吸引圧力計５３から伝送されてきた計測値を受信し、試料水弁１４、ろ過水弁４２、廃液弁４４、排気調整弁５２、及び吸気弁５６の開閉を制御する。また、制御手段６０はろ紙固定シリンダー３４を制御して下部ろ紙固定台３１Ｂを上下に移動させ、ろ紙固定台３１へのろ紙の脱着及び装着を制御する。

また、制御手段６０は、試料水計量タンク１０の試料水が上限設定値Ｄ１から下限設定値Ｄ２まで規定の圧力差により吸引ろ過されたときの試料水の吸引ろ過時間Ｔａを算出する。更に、制御手段６０には、水温計２０から伝送されてきた計測値を受信し、蒸留水温度とろ過時間との相関を示す相関図が保持し、試料水と同一温度で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂを算出し、試料水のＳＴＲを算出する。

次に、上記構成に係るＳＴＲ計測装置１で、ＳＴＲを計測する方法について説明する。

初めに、制御手段６０により試料水弁１４が開放され試料水管１３を通って試料水が試料水計量タンク１０に注入開始され、水温計２０で計測された試料水の水温が制御手段６０に伝送される。この段階では、ろ過水弁４２と廃液弁４４は閉鎖されていて、ろ過固定シリンダー３４は下降していて上段ろ過固定台３１Ａと下段ろ過固定台３１Ｂとは分離している。試料水が試料水計量タンク１０の上限設定値Ｄ１まで注入されると、上限検出センサー１１が検出し制御手段６０に伝送するので、制御手段６０は試料水弁１４を閉鎖し、試料水の注入が停止される。

次いで、巻取りロール３３の引張力により送りロール３２から使用されていないろ紙が所定量引き出され、ろ紙固定台３１上のろ紙が使用されていないろ紙に置き換えられると、ろ紙固定シリンダー３４の上昇により下部ろ紙固定台３１Ｂが上昇しろ紙がろ紙固定台３１に装着される。

次いで、ろ過水弁４２が開放されると吸引ろ過の開始時間が制御手段６０に伝送されると共に試料水計量タンク１０内の試料水が吸引開始され、試料水はろ紙固定台３１に装着されているろ紙で吸引ろ過され、ろ過されたろ過水がろ過水タンク４０に貯留される。この場合に、試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差がＳＴＲを計測するための規定の圧力差になるように、伝送されてきた吸引圧力計５３の計測値を基に制御手段６０は、ろ過水タンク４０内の圧力を調整する。即ち、試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差が、規定の圧力差より小さい場合には、制御手段６０はろ過水タンク４０内を減圧するために排気調整弁５２を開放すると共に減圧ポンプを稼動させる。尚この場合には、吸気弁５６は閉鎖されている。逆に、試料水計量タンク１０とろ過水タンク４０との圧力差が、規定の圧力差より大きい場合には、制御手段６０はろ過水タンク４０内を加圧するために吸気弁５６を開放する。尚この場合には、排気調整弁５２を開放されているが減圧ポンプ５４は停止する。

試料水計量タンク１０内の試料水が減少し、試料水が下限設定値Ｄ２まで低下すると下限検出センサー１２が検出し、その時間が制御手段６０に伝送される。制御手段６０は試料水が上限設定値Ｄ１から下限設定値Ｄ２まで吸引ろ過された試料水の吸引ろ過時間Ｔａを算出する。

次いで、制御手段６０は、伝送されてきた水温計２０で計測された試料水の水温と、保持している蒸留水温度とろ過時間との相関を示す相関図（図２を参照）を基に、試料水と同一温度で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂを算出する。

次いで、上述の計測算出された試料水の吸引ろ過時間Ｔａと算出された試料水と同一温度で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂより、試料水のＳＴＲを算出する。

ＳＴＲを連続して計測するときは、廃液弁４４を開放すると共に廃液ポンプ４５を稼動し、試料水計量タンク１０及びろ過水タンクに貯留されている試料水を全て吸引して廃液として処分し、試料水計量タンク１０及びろ過水タンク４０を空にする。次いで、蒸留水で洗浄した後、再度初めの工程に戻り、試料水計量タンク１０への試料水の注入が開始される。

以上の通り、ＳＴＲ計測装置１は、試料水計量タンク１０に貯水されている試料水が、上限設定値Ｄ１から下限設定値Ｄ２までＳＴＲを計測するための規定の圧力差でろ紙固定台３１に装着されているＳＴＲを計測するための規定のろ過密度のろ紙でろ過される試料水の吸引ろ過時間Ｔａを、制御手段６０が自動で計測算出するので計測時の作業負担を軽減することが可能となる。

更に、試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂは、水温計２０にて計測された試料水の水温と制御手段６０が保持している蒸留水温度とろ過時間との相関を示す相関図を基に、制御手段６０が算出するので、試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水を事前に準備し蒸留水の吸引ろ過時間Ｔｂを計測する手間を省略することができ、合わせて、ＳＴＲの算出も制御手段６０が同時に行うので、ＳＴＲを迅速に得ることが可能となる。

更に、ろ紙固定台３１に装着されているろ紙を、送りロール３２と巻取りロール３３とろ紙固定シリンダー３４とにより自動で交換するので、試料水の吸引ろ過時間Ｔａを制御手段６０が連続して複数回自動で計測算出でき、ＳＴＲも連続して複数回自動で算出することが可能となる。

１ 吸引ろ過時間比計測装置（ＳＴＲ計測装置）
１０ 試料水計量タンク
１１ 上限検出センサー
１２ 下限検出センサー
１３ 試料水管
１４ 試料水弁
２０ 水温計
３０ ろ過手段
３１ ろ紙固定台
３２ 送りロール
３３ 巻取りロール
３４ ろ紙固定シリンダー
４０ ろ過水タンク
４１ ろ過水管
４２ ろ過水弁
４３ 廃液管
４４ 廃液弁
４５ 廃液ポンプ
５０ 圧力調整手段
５１ 排気管
５２ 排気調整弁
５３ 吸引圧力計
５４ 減圧ポンプ
５５ 吸気管
５６ 吸気弁
６０ 制御手段
Ｄ１ 上限設定値
Ｄ２ 下限設定値
Ｔａ 試料水の吸引ろ過時間
Ｔｂ 蒸留水の吸引ろ過時間

Claims (1)

1. 試料水が貯留される試料水計量タンクと、
   前記試料水の水温が計測される水温計と、
   規定のろ紙密度のろ紙が装着されるろ紙固定台を備えるろ過手段と、
   前記ろ紙固定台に装着されている前記ろ紙でろ過された前記試料水計量タンクの試料水が貯留されるろ過水タンクと、
   前記試料水計量タンクと前記ろ過水タンクとの圧力差を設定する圧力調整手段と、
   前記試料水計量タンクの試料水が上限設定値から下限設定値まで前記圧力調整手段により設定された規定の圧力差でもって前記ろ紙で吸引ろ過される吸引ろ過時間を計測算出すると共に、前記水温計により計測された前記試料水の水温と同一水温で同一水量の蒸留水の吸引ろ過時間を保持している蒸留水温度とろ過時間との相関を示す相関図を基に算出して、前記試料水の吸引ろ過時間比を算出する制御手段と、
   前記ろ過水タンクに連結している廃液管に設置され前記制御装置にて制御される廃液弁と廃液ポンプと、を備え、
   更に、前記ろ過手段は、前記制御装置が制御する前記ろ紙が巻き取られていて計測毎に所定量を前記ろ紙固定台に送り出す送りロールと、前記ろ紙固定台に装着されている使用済の前記ろ紙を計測毎に前記所定量移動させる巻取りロールと、前記ろ紙固定台を上下に移動させ前記ろ紙固定台に前記ろ紙を装着するろ紙固定シリンダーとを備え、
   前記試料水の吸引ろ過時間比を連続して複数回自動で算出することを特徴とする吸引ろ過時間比計測装置。

Images