JP6856402B2

JP6856402B2 - 汚泥濃度の計測方法及び汚泥濃度の計測装置

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Publication number: JP6856402B2
Application number: JP2017029735A
Authority: JP
Inventors: 吉明村上; 草介小野田
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: JP2018134575A

Description

本発明は、沈殿池で沈降分離され、ポンプ移送される汚泥の汚泥濃度の計測方法及び汚泥濃度の計測装置に関する。

特許文献１には、６５〜８５％程度の水分を有する下水汚泥を焼却炉などに移送する管路中に設置された圧力計の指示値からずり応力を求め、当該ずり応力を関係式に代入することで汚泥の水分を求める汚泥の水分測定方法について記載されている。

特開平７−３１１４０号公報

上記特許文献１に記載の汚泥の水分測定方法においては、含水率が６５〜８５％という比較的低い脱水汚泥を管路内で一定の流速で移送されているときに、管路内で生じる圧力損失に基づいて汚泥の水分が測定される。このような含水率の低い脱水汚泥は、管路内を遅い流速で移送されていても、上記の汚泥の水分測定方法で求めるために必要な大きさの圧力損失が管路内で生じるため、上記の汚泥の水分測定方法を採用することが可能である。

しかしながら、上記特許文献１に記載の汚泥の水分測定方法は、以下のような場合では採用することができない。下水を沈殿池で沈降分離した汚泥は、例えば、含水率が９０％以上あり、様々な異物が混じった状態である。このような沈殿池からの汚泥を濃縮機などへとポンプ移送する際も、配管内で汚泥が詰まらないような比較的遅い一定な流速で移送されるが、当該汚泥においては含水率が比較的高いため、管路内での移送中に圧力損失がほとんど生じない。したがって、このような沈殿池からの含水率の高い汚泥においては、上記特許文献１に記載の汚泥の水分測定方法を採用しても、圧力損失が測定できないため、汚泥の水分量、すなわち、汚泥濃度を測定することができないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、汚泥における配管内での圧力損失を計測することを可能にして、汚泥の汚泥濃度を測定することを可能にする汚泥濃度の計測方法及び汚泥濃度の計測装置を提供することである。

本発明の汚泥濃度の計測方法は、１以上の沈殿池で沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測方法において、前記１以上の沈殿池で沈降分離された汚泥を、第１配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である一定流速でポンプ移送する移送工程と、前記第１配管内から第２配管内に流入した汚泥を、前記一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である所定流速でポンプ移送し、前記第２配管内での圧力損失を計測する圧力損失計測工程と、前記圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された、前記所定流速における汚泥についての前記第２配管内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する汚泥濃度導出工程とを備えている。

これによると、汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における配管内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。なお、ここでいう通常運転時における流速とは、汚泥を配管内で詰まらせないようにして送るときの流速（配管内で汚泥に圧力損失がほとんど生じない流速）であり、比較的遅く一定である。

また、本発明の汚泥濃度の計測方法は、別の観点では、第１及び第２沈殿池のそれぞれで沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測方法において、前記第１沈殿池で沈降分離された汚泥を、第１配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である第１一定流速でポンプ移送する第１移送工程と、前記第１配管内から第２配管内に流入した汚泥を、前記第１一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である第１所定流速でポンプ移送し、前記第２配管内での第１圧力損失を計測する第１圧力損失計測工程と、前記第２沈殿池で沈降分離された汚泥を、第３配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である第２一定流速でポンプ移送する第２移送工程と、前記第３配管内から第４配管内に流入した汚泥を、前記第２一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である第２所定流速でポンプ移送し、前記第４配管内での第２圧力損失を計測する第２圧力損失計測工程と、前記第１圧力損失計測工程で計測された第１圧力損失と、予め導出された、前記第１所定流速における前記第１沈殿池からの汚泥についての前記第２配管内での第１圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第１検量線の関係式とから前記第１沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出する第１汚泥濃度導出工程と、前記第２圧力損失計測工程で計測された第２圧力損失と、予め導出された、前記第２所定流速における前記第２沈殿池からの汚泥についての前記第４配管内での第２圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第２検量線の関係式とから前記第２沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出する第２汚泥濃度導出工程とを備えている。

これによると、第１沈殿池からの汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな第１所定流速とするため、当該汚泥における配管内での第１圧力損失を計測することが可能となる。同様に、第２沈殿池からの汚泥における配管内での第２圧力損失も計測することが可能となる。このため、第１圧力損失計測工程で計測された第１圧力損失と、予め導出された第１検量線の関係式とから第１沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となり、第２圧力損失計測工程で計測された第２圧力損失と、予め導出された第２検量線の関係式とから第２沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。また、第１及び第２沈殿池のそれぞれからの汚泥の汚泥濃度を個別に導出することが可能となるため、汚泥濃縮や汚泥脱水時に添加する薬剤の添加量を精度良く決めることが可能となる。

また、本発明の汚泥濃度の計測装置は、１以上の沈殿池で沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測装置において、前記１以上の沈殿池で沈降分離された汚泥がポンプによってそれぞれ送られる第１配管よりも直径が小さく、両端が前記第１配管に接続された第２配管と、前記第２配管に沿って互いに離隔して設けられ、前記第２配管内の汚泥の圧力を測定する２つの圧力計と、前記第２配管を流れる汚泥の流量を測定する流量計と、前記第１配管を流れる汚泥を前記第２配管に送るための送泥手段と、制御装置とを備えている。そして、前記制御装置は、汚泥が前記第１配管を流れる際の一定の流速であって、前記第１配管内で汚泥に圧力損失がほとんど生じない流速である一定流速よりも大きな流速であって、前記第２配管内で汚泥に圧力損失が生じる流速である所定流速で汚泥が前記第２配管内を流れるように、前記送泥手段を制御する送泥制御部と、前記所定流速における汚泥についての前記第２配管内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す検量線の関係式を記憶する記憶部と、汚泥が前記第２配管内を前記所定流速で流れたときに前記２つの圧力計で検出された圧力に基づいて圧力損失を計測する圧力損失計測部と、前記圧力損失計測部が計測した前記圧力損失と、前記検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する汚泥濃度導出部とを含んでいる。

これによると、第２配管を流れる汚泥の流速を、第１配管を流れる流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における第２配管内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、計測された圧力損失と、検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。

また、本発明において、前記第２配管、前記２つの圧力計、前記流量計、前記送泥手段、前記制御装置が、複数の前記沈殿池のそれぞれから汚泥が送られる複数の前記第１配管毎に設けられていることが好ましい。これにより、複数の沈殿池のそれぞれからの汚泥の汚泥濃度を個別に導出することが可能となる。このため、汚泥濃縮や汚泥脱水時に添加する薬剤の添加量を精度良く決めることが可能となる。

また、本発明において、前記送泥手段は、前記第２配管に設けられた移送ポンプであることが好ましい。これにより、第１配管を流れる汚泥を簡単な構成で第２配管に送ることが可能となる。

本発明の汚泥濃度の計測方法によると、汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における配管内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。
また、本発明の汚泥濃度の計測方法の別の観点によると、第１沈殿池からの汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな第１所定流速とするため、当該汚泥における配管内での第１圧力損失を計測することが可能となる。同様に、第２沈殿池からの汚泥における配管内での第２圧力損失も計測することが可能となる。このため、第１圧力損失計測工程で計測された第１圧力損失と、予め導出された第１検量線の関係式とから第１沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となり、第２圧力損失計測工程で計測された第２圧力損失と、予め導出された第２検量線の関係式とから第２沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。また、第１及び第２沈殿池のそれぞれからの汚泥の汚泥濃度を個別に導出することが可能となるため、汚泥濃縮や汚泥脱水時に添加する薬剤の添加量を精度良く決めることが可能となる。
また、本発明の汚泥濃度の計測装置によると、第２配管を流れる汚泥の流速を、第１配管を流れる流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における第２配管内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、計測された圧力損失と、検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る汚泥濃度の計測装置が採用された下水処理設備のフローを示す図である。図１に示す計測装置の電気的構成を示すブロック図である。汚泥の圧力損失を測定するための実験装置の概略構成図である。汚泥の流速と圧力損失との関係を汚泥濃度毎に示すグラフである。汚泥の圧力損失と汚泥濃度との関係を汚泥の流速毎に示すグラフである。第１変形例に係る計測ユニットが採用された下水処理設備のフローの一部を示す図である。第２変形例に係る計測ユニットが採用された下水処理設備のフローの一部を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る汚泥濃度の計測装置が採用された下水処理設備１００について、図１を参照しつつ以下に説明する。

下水処理設備１００は、最初沈殿池（第１沈殿池）１、散気管２ａを有する曝気槽２、最終沈殿池（第２沈殿池）３、濃縮機４、最初沈殿池１と濃縮機４を繋ぐ配管５（第１配管）、最終沈殿池３と配管５を繋ぐ配管６（第１配管）、２つの移送ポンプ７，８、及び、計測装置３０などを含む。最初沈殿池１は、家庭排水・し尿などの一般排水、工場排水、農業排水などの下水が導入され、沈降汚泥と上澄水とに分離される。最初沈殿池１の上澄水は、曝気槽２に導入され、散気管２ａからの空気曝気により好気性処理される。曝気槽２内の液は、最終沈殿池３に導入され、沈降汚泥と上澄水とに分離され、上澄水は処理水として系外に取り出される。なお、図１では、最初沈澱池１の沈降汚泥と最終沈澱池３の沈降汚泥とを合流させた後に濃縮機４で濃縮しているが、合流させずに最初沈澱池１の沈降汚泥と最終沈澱池３の沈降汚泥を別々に濃縮処理、即ち、配管５（第１配管）、配管６（第１配管）にそれぞれ別個に濃縮機４を設けて濃縮処理をしてもよい。

最初沈殿池１で沈降した汚泥は、初沈汚泥として移送ポンプ７によって配管５を介して濃縮機４に送られる。このときの初沈汚泥は、通常運転時において、初沈汚泥が配管５で詰まらないように（配管５内で初沈汚泥に圧力損失がほとんど生じないように）、比較的遅い一定な流速で、移送ポンプ７によって送られる。また、最終沈殿池３で沈降した汚泥は、余剰汚泥として移送ポンプ８によって配管６を介して配管５に送られて合流し、濃縮機４に送られる。このときの余剰汚泥も、通常運転時において、余剰汚泥が配管６で詰まらないように（配管６内で余剰汚泥に圧力損失がほとんど生じないように）、比較的遅い一定な流速で、移送ポンプ８によって送られる。

配管５の合流部９（配管５に配管６が合流する箇所）の手前では、最初沈殿池１からの初沈汚泥に対し、図示しない薬注装置によって所定量の薬剤Ａが添加される。また、配管６の合流部９の手前では、最終沈殿池３からの余剰汚泥に対し、図示しない薬注装置によって所定量の薬剤Ｂが添加される。なお、薬剤Ａ，Ｂとしては、公知の凝集剤（無機凝集剤、高分子凝集剤）が採用されている。また、薬剤Ａ及び薬剤Ｂは、同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、薬剤Ａの初沈汚泥に対する添加量、及び、薬剤Ｂの余剰汚泥に対する添加量は、添加する汚泥の汚泥濃度に応じて決められる。

薬剤Ａが添加された初沈汚泥及び薬剤Ｂが添加された余剰汚泥が合流部９で合流後、配管５を介して濃縮機４に送られる。本実施形態における濃縮機４は、公知のベルト式濃縮機であるが、これ以外の濃縮機であってもよい。なお、濃縮機４の代わりに、重力濃縮槽が設けられていてもよい。このように濃縮された濃縮汚泥は、図示しない脱水機で脱水処理される。脱水機で生じた脱水ケーキは系外に取り出され、焼却処分される。

計測装置３０は、２つの計測ユニット１０，２０を有している。この２つの計測ユニット１０，２０のうち、計測ユニット１０は初沈汚泥の汚泥濃度を計測するためのものであり、計測ユニット２０は余剰汚泥の汚泥濃度を計測するためのものである。計測ユニット１０は、図１に示すように、配管５に接続された配管１１（第２配管）と、２つの圧力計１２，１３と、流量計１４と、移送ポンプ１５と、制御装置１６とを含んでいる。

配管１１は、その両端が配管５に沿って互いに離隔して、配管５に接続されている。配管１１の一端１１ａ近傍には、逆止弁１７が設けられている。逆止弁１７は、配管５を流通する初沈汚泥が一端１１ａから配管１１内に流入するのを防ぐとともに、配管１１の他端１１ｂから流入した初沈汚泥が一端１１ａから配管５に戻すことが可能に構成されている。配管１１は、配管５の直径よりも小さい直径を有している。

移送ポンプ１５は、配管１１の他端１１ｂ近傍に配置されている。移送ポンプ１５は、制御装置１６と接続されており、制御装置１６によって駆動されることで、配管５を流通する初沈汚泥を他端１１ｂから配管１１内に流入させる。流量計１４は、配管１１の一端１１ａと移送ポンプ１５との間に設けられており、配管１１内を流通する初沈汚泥の流量を計測する。また、流量計１４は、制御装置１６と接続されており、配管１１の初沈汚泥の流量を制御装置１６に出力する。

２つの圧力計１２，１３は、配管１１に沿って互いに離隔して、配管１１に設けられており、配管１１内の初沈汚泥の圧力を計測する。これら２つの圧力計１２，１３は、制御装置１６と接続されており、配管１１内の初沈汚泥の圧力をそれぞれ制御装置１６に出力する。

制御装置１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びこれらプログラムに使用されるデータを書き替え可能に記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）とを含んでいる。制御装置１６を構成する各機能部は、これらハードウェアとＲＯＭ内のソフトウェアとが協働して構築されている。図２に示すように、制御装置１６は、記憶部１６ａ、ポンプ制御部１６ｂ、圧力損失計測部１６ｃ、汚泥濃度導出部１６ｄとを有している。

記憶部１６ａは、第１所定流速における初沈汚泥についての配管１１内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第１検量線の関係式を記憶している。当該第１検量線の関係式については、後述する。なお、本実施形態における第１所定流速は、移送ポンプ７によって配管５を流れる初沈汚泥の流速よりも大きな流速である。ポンプ制御部（送泥制御部）１６ｂは、流量計１４が検出する流量に基づいて、配管５を流れる初沈汚泥が第１所定流速で配管１１内を流れるように、移送ポンプ１５を制御する。圧力損失計測部１６ｃは、初沈汚泥が配管１１内を第１所定流速で流れたときに２つの圧力計１２，１３で検出された圧力に基づいて圧力損失を計測する。つまり、圧力損失計測部１６ｃは、圧力計１２が検出した圧力値と圧力計１３が検出した圧力値との差から圧力損失を求める。汚泥濃度導出部１６ｄは、圧力損失計測部１６ｃが計測した圧力損失と、記憶部１６ａが記憶する第１検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する。

計測ユニット２０は、図１に示すように、計測ユニット１０と同様に、配管６に接続された配管２１（第２配管）と、２つの圧力計２２，２３と、流量計２４と、移送ポンプ２５と、制御装置２６とを含んでおり、計測ユニット１０とほぼ同様の構成である。配管２１は、配管１１と同様に、両端が配管６に沿って互いに離隔して、配管６に接続されている。配管２１の一端２１ａ近傍にも、逆止弁２７が設けられている。逆止弁２７は、配管６を流通する余剰汚泥が一端２１ａから配管２１内に流入するのを防ぐとともに、配管２１の他端２１ｂから流入した余剰汚泥が一端２１ａから配管６に戻すことが可能に構成されている。配管２１は、配管６の直径よりも小さい直径を有している。なお、本実施形態における配管５，６の直径は同じ大きさであるが、互いに異なっていてもよい。また、配管１１，２１の直径も同じ大きさであるが、互いに異なっていてもよい。

移送ポンプ２５は、配管２１の他端２１ｂ近傍に配置されている。移送ポンプ２５は、制御装置２６と接続されており、制御装置２６によって駆動されることで、配管６を流通する余剰汚泥を他端２１ｂから配管２１内に流入させる。流量計２４は、配管２１の一端２１ａと移送ポンプ２５との間に設けられており、配管２１内を流通する余剰汚泥の流量を計測する。また、流量計２４は、制御装置２６と接続されており、配管２１の余剰汚泥の流量を制御装置２６に出力する。

２つの圧力計２２，２３は、配管２１に沿って互いに離隔して、配管２１に設けられており、配管２１内の余剰汚泥の圧力を計測する。これら２つの圧力計２２，２３は、制御装置２６と接続されており、配管２１内の余剰汚泥の圧力をそれぞれ制御装置２６に出力する。

制御装置２６も、制御装置１６と同様に、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭとを含んでおり、図２に示すように、記憶部２６ａ、ポンプ制御部２６ｂ、圧力損失計測部２６ｃ、汚泥濃度導出部２６ｄとを有している。なお、図２においては、制御装置２６の符号をカッコ付きで示している。記憶部２６ａは、第２所定流速における余剰汚泥についての配管２１内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第２検量線の関係式を記憶している。当該第２検量線の関係式については、後述する。なお、第２所定流速は、移送ポンプ８によって配管６を流れる余剰汚泥の流速よりも大きな流速である。ポンプ制御部（送泥制御部）２６ｂは、流量計２４が検出する流量に基づいて、配管６を流れる余剰汚泥が第２所定流速で配管２１内を流れるように、移送ポンプ２５を制御する。圧力損失計測部２６ｃは、余剰汚泥が配管２１内を第２所定流速で流れたときに２つの圧力計２２，２３で検出された圧力に基づいて圧力損失を計測する。つまり、圧力損失計測部２６ｃは、圧力計２２が検出した圧力値から圧力計２３が検出した圧力値を差し引いて、圧力損失を求める。汚泥濃度導出部２６ｄは、圧力損失計測部２６ｃが計測した圧力損失と、記憶部２６ａが記憶する第２検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する。

続いて、記憶部１６ａ，２６ａで記憶される第１及び第２検量線の関係式の導出について、以下に説明する。

まず、最初沈殿池１から適量（例えば、５０Ｌ程度）の初沈汚泥を採取する。そして、採取した初沈汚泥の一部を公知の蒸発法などで、汚泥濃度Ｃ１を測定する。残りの初沈汚泥は、図３に示す原水槽５７へ投入する。図３に示す実験装置５０は、計測ユニット１０を小型化したものであり、配管５１、２つの圧力計５２，５３、流量計５４、移送ポンプ５５、コントローラ５６、及び、原水槽５７で構成されている。実験装置５０は、コントローラ５６で移送ポンプ５５を駆動することで、原水槽５７内の初沈汚泥が配管５１内を所定流速で流れ、原水槽５７に戻る。

次に、原水槽５７内の初沈汚泥を、流量Ｑ１で配管５１内を循環させたときの圧力損失ΔＰを測定する。このとき、実験装置５０の配管５１の直径をＤ、断面積ＳをπＤ²／４とし、圧力計５２から圧力計５３までの距離をＬとする。

次に、流量をＱ１→Ｑ２→Ｑ３→Ｑ４へと段階的に増加させ、横軸を流速Ｖ、縦軸を圧力損失ΔＰとしたときの、図４に示す汚泥濃度Ｃ１に関する曲線を得る。なお、配管５１の直径Ｄが既知であるため、流量Ｑ１〜Ｑ４を断面積Ｓで除することで流速Ｖ１〜Ｖ４が算出される。このときの流速Ｖ１〜Ｖ４は、いずれも配管５を流れる初沈汚泥の流速よりも大きい。

次に、採取した初沈汚泥を水で希釈する、又は、初沈汚泥の水分を蒸発させるなどして、汚泥濃度をＣ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４へと段階的に大きくした初沈汚泥のそれぞれについても上述と同様に、流速Ｖ１〜Ｖ４における圧力損失ΔＰを測定し、図４に示す汚泥濃度Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４に関する曲線をそれぞれ得る。

この後、図４に示す各曲線のデータを加工し、図５に示すように、横軸を圧力損失ΔＰ、縦軸を汚泥濃度Ｃとしたときの、流速Ｖ１〜Ｖ４ごとの曲線を得る。こうして得られた４つの曲線から、初沈汚泥における最適流速、すなわち、第１所定流速を導出する。つまり、圧力損失ΔＰ及び汚泥濃度Ｃのいずれに対しても程よい感度を示す流速Ｖ３及び流速Ｖ４のいずれかを最適流速とする。なお、最終沈殿池３からの余剰汚泥についても、上述の初沈汚泥と同様に、最適流速、すなわち、第２所定流速を導出する。このような第１及び第２所定流速は、汚泥の性状などで予め推測した流速（通常運転時の配管５，６内の汚泥の流速より大きい流速）としてもよく、特に上述の導出方法に限定するものではない。

続いて、公知の蒸発法などで、再度、初沈汚泥の汚泥濃度を測定する。この後、計測ユニット１０の制御装置１６により、配管１１内における初沈汚泥の流速が、導出された上述の第１所定流速となるように、移送ポンプ１５を制御する。このとき、配管１１内の初沈汚泥の流速が配管５での流速よりも大きいため、初沈汚泥には圧力損失が生じる。

次に、配管１１内を流れる初沈汚泥の圧力損失ΔＰを測定する。つまり、２つの圧力計１２，１３で検出された圧力に基づいて、圧力損失計測部１６ｃが圧力損失ΔＰを測定する。汚泥濃度Ｃは日々変化するため、初沈汚泥の汚泥濃度Ｃの測定、及び、汚泥濃度Ｃが測定された初沈汚泥の第１所定流速における圧力損失ΔＰの測定を繰り返し行い、計測ユニット１０における当該データを蓄積する。そして、横軸に圧力損失ΔＰ、縦軸に汚泥濃度Ｃとしたときの関係を示す曲線、すなわち第１検量線を、上述と同様に得る。

また、このとき、計測ユニット２０についても、計測ユニット１０と同様に、余剰汚泥の汚泥濃度Ｃの測定、及び、汚泥濃度Ｃが測定された余剰汚泥の第２所定流速における圧力損失ΔＰの測定を繰り返し行い、計測ユニット２０における当該データを蓄積する。そして、横軸に圧力損失ΔＰ、縦軸に汚泥濃度Ｃとしたときの関係を示す曲線、すなわち第２検量線を、上述と同様に得る。こうして、得られた第１検量線の関係式及び第２検量線の関係式を導出し、記憶部１６ａ，２６ａのそれぞれに記憶させる。

続いて、計測装置３０での、初沈汚泥及び余剰汚泥の汚泥濃度の測定方法について、以下に説明する。

はじめに、圧力損失ΔＰは、下記の式１（ダルシーワイズバッハの式）で算出される。
ΔＰ＝ｆ×Ｌ／Ｄ×ρＶ²／２・・・（式１）
ΔＰ：圧力損失、ｆ：摩擦損失係数、Ｌ：配管の長さ（２つの圧力計の間の長さ）、Ｄ：配管の直径、ρ：流体の密度、Ｖ：流速とする。

流体の密度ρの変化は汚泥濃度Ｃの変化を意味するため、概念的に下記の式２に変換できる。
ΔＰ＝ｆ×Ｌ／Ｄ×ＣＶ²／２・・・（式２）

さらに式２を変形すると、式３となる。
Ｃ＝２Ｄ／ｆＬＶ²×ΔＰ・・・・・（式３）

すなわち、上述したように、汚泥濃度Ｃが既知のときの圧力損失ΔＰを蓄積し当該汚泥の検量線（すなわち、第１及び第２検量線）を作成すれば、以降は圧力損失ΔＰを測定し、その値を、対応する検量線の関係式に代入することで、汚泥濃度Ｃを推算することができる。

計測ユニット１０で初沈汚泥の汚泥濃度Ｃを測定する場合、ポンプ制御部１６ｂが、流量計１４が検出する流量に基づいて、配管５を流れる初沈汚泥が第１所定流速で配管１１内を流れるように、移送ポンプ１５を制御する。そして、圧力損失計測部１６ｃが、２つの圧力計１２，１３で検出された圧力に基づいて、初沈汚泥の配管１１内での圧力損失ΔＰを測定する（第１圧力損失計測工程）。

次に、汚泥濃度導出部１６ｄが、圧力損失計測部１６ｃが計測した圧力損失ΔＰと、記憶部１６ａが記憶する第１検量線の関係式とから汚泥濃度Ｃを導出する。つまり、第１検量線の関係式に圧力損失ΔＰを代入することで、汚泥濃度Ｃを導出する（第１汚泥濃度導出工程）。なお、配管１１の直径、配管１１の長さ（２つの圧力計１２，１３間の長さ）、初沈汚泥の流速などは、既知であるため、汚泥濃度Ｃを容易に導出することができる。また、導出された汚泥濃度Ｃは、図示しない表示器に表示するなどして、ユーザに報知すればよい。

計測ユニット２０で余剰汚泥の汚泥濃度Ｃを測定する場合も、ポンプ制御部２６ｂが、流量計２４が検出する流量に基づいて、配管６を流れる余剰汚泥が第２所定流速で配管２１内を流れるように、移送ポンプ２５を制御する。そして、圧力損失計測部２６ｃが、２つの圧力計２２，２３で検出された圧力に基づいて、余剰汚泥の配管２１内での圧力損失ΔＰを測定する（第２圧力損失計測工程）。

次に、汚泥濃度導出部２６ｄが、圧力損失計測部２６ｃが計測した圧力損失ΔＰと、記憶部２６ａが記憶する第２検量線の関係式とから汚泥濃度Ｃを導出する。つまり、第２検量線の関係式に圧力損失ΔＰを代入することで、汚泥濃度Ｃを導出する（第２汚泥濃度導出工程）。このときも、導出された汚泥濃度Ｃは、図示しない表示器に表示するなどして、ユーザに報知すればよい。こうして、計測装置３０によって、初沈汚泥及び余剰汚泥のそれぞれの汚泥濃度Ｃが計測される。なお、初沈汚泥及び余剰汚泥のそれぞれの汚泥濃度Ｃを導出するための圧力損失ΔＰの測定が終了した後は、配管１１，２１の移送ポンプ１５，２５と流量計１４，２４間に、図示しない配管洗浄ラインから洗浄液（例えば、水など）を供給して配管１１，２１内を洗浄してもよい。

薬剤Ａの初沈汚泥に対する添加率（すなわち、薬注率）とは、添加した薬剤Ａの乾燥重量を、初沈汚泥の乾燥重量で除し、百分率で表した数値である。したがって、計測ユニット１０によって計測された初沈汚泥の汚泥濃度Ｃを利用して、現状の薬剤Ａの薬注率が決められる。なお、薬剤Ｂの余剰汚泥に対する添加率（すなわち、薬注率）も、計測ユニット２０によって計測された余剰汚泥の汚泥濃度Ｃを利用して、薬剤Ａのときと同様にして、決められる。

薬剤Ａ，Ｂの薬注率の変更は、薬注装置の注入量（すなわち、薬剤注入ポンプの吐出量）を変更（制御）することで行われる。薬注率が運転範囲より高ければ、薬剤Ａ，Ｂの添加量を低減し、薬注率が運転範囲より低ければ、薬剤Ａ，Ｂの添加量を増加させるように、薬注装置の注入量を制御する。このような薬剤Ａ，Ｂの注入量の制御は、自動又は手動で行ってもよい。

以上のように、本実施形態における計測装置３０によると、配管１１，２１を流れる汚泥の流速を、配管５，６を流れる流速よりも大きな所定流速（第１及び第２所定流速）とするため、当該汚泥における配管１１，２１内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、配管１１で計測された圧力損失と第１検量線の関係式とから初沈汚泥の汚泥濃度を導出することができ、配管２１で計測された圧力損失と第２検量線の関係式とから余剰汚泥の汚泥濃度を導出することができる。

また、計測装置３０が２つの計測ユニット１０，２０を有し、これらが、最初沈殿池１からの初沈汚泥が送られる配管５及び最終沈殿池３からの余剰汚泥が送られる配管６にそれぞれ対応して設けられている。これにより、複数の沈殿池１，３のそれぞれからの汚泥の汚泥濃度を個別に導出することが可能となる。このため、汚泥濃縮や汚泥脱水時に添加する薬剤Ａ，Ｂの添加量を精度良く決めることが可能となる。なお、制御装置１６，２６を１つの制御装置で構成してもよい。

また、計測ユニット１０，２０は、配管５，６から配管１１，２１に汚泥を送泥する送泥手段として、移送ポンプ１５，２５が採用されている。これにより、配管５，６を流れる汚泥を簡単な構成で配管１１，２１に送ることが可能となる。

また、本実施形態における汚泥濃度の計測方法によると、最初沈殿池１（第１沈殿池）からの初沈汚泥の流速を、通常運転時における流速（配管５を流れる初沈汚泥の流速）よりも大きな第１所定流速とするため、当該汚泥における配管１１内での圧力損失を計測することが可能となる。同様に、最終沈殿池３（第２沈殿池）からの余剰汚泥における配管２１内での圧力損失も計測することが可能となる。このため、第１圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された第１検量線の関係式とから最初沈殿池１からの初沈汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となり、第２圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された第２検量線の関係式とから最終沈殿池３からの余剰汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。また、最初沈殿池１の初沈汚泥、及び、最終沈殿池３の余剰汚泥の汚泥濃度を個別に導出することが可能となるため、汚泥濃縮や汚泥脱水時に添加する薬剤の添加量を精度良く決めることが可能となる。

上述の実施形態における計測装置３０は、２つの計測ユニット１０，２０を有し、２つの沈殿池１，３のそれぞれの汚泥の汚泥濃度を測定しているが、計測装置は１つの計測ユニットだけを有していてもよい。この場合、計測装置は、配管５，６のいずれの箇所に配置されていてもよい。上述したように複数の沈殿池１，３からの汚泥が合流する場合は、当該計測装置を配管５の合流部９から濃縮機までの間に設けてもよい。こうすれば、合流後の混合汚泥を、上述の実施形態と同様な方法で汚泥濃度を測定することが可能となる。

また、第１変形例として、図６に示すように、上述の計測ユニット１０に代えて計測ユニット２００が設けられていてもよい。計測ユニット２００は、計測ユニット１０の２つの圧力計１２，１３、流量計１４、及び、制御装置１６を有し、配管１１を有さず、移送ポンプ１５に代えて移送ポンプ７を有している。この変形例における計測ユニット２００は、２つの圧力計１２，１３と流量計１４とが、配管５に直接、設けられている。流量計１４は、配管５の２つの圧力計１２，１３間に配置されている。これら２つの圧力計１２，１３及び流量計１４は、制御装置１６に接続されている。また、制御装置１６においては、移送ポンプ７が接続されており、ポンプ制御部１６ｂが、移送ポンプ７を制御する。ポンプ制御部１６ｂは、通常運転時において、初沈汚泥の流速が比較的遅い一定な流速（配管５内で初沈汚泥に圧力損失がほとんど生じない流速）となるように、移送ポンプ７を制御する。また、ポンプ制御部１６ｂは、配管５内での初沈汚泥の圧力損失を計測する際、及び、検量線を得るためにデータを蓄積する際に、通常運転時における初沈汚泥の流速よりも大きな所定流速となるように、移送ポンプ７を制御する。

本変形例においても、上述の実施形態と同様に、初沈汚泥の汚泥濃度を計測するための最適流速を予め決める。この後、上述の第１検量線と同様な、検量線を得るために、公知の蒸発法などで初沈汚泥の汚泥濃度を測定するとともに、配管５内における初沈汚泥の流速が、導出された所定流速（最適流速）となるように、移送ポンプ７を制御して、配管５内を流れる初沈汚泥の圧力損失ΔＰを測定する。この初沈汚泥の汚泥濃度の測定、及び、汚泥濃度が測定された初沈汚泥の所定流速における圧力損失ΔＰの測定を繰り返し行い、計測ユニット２００におけるデータを蓄積する。そして、横軸に圧力損失ΔＰ、縦軸に汚泥濃度Ｃとしたときの関係を示す曲線、すなわち検量線を、上述と同様に得る。こうして、得られた検量線の関係式を記憶部１６ａに記憶させる。

続いて、計測ユニット２００での、初沈汚泥の汚泥濃度の測定方法について説明する。本変形例においても、計測ユニット２００で初沈汚泥の汚泥濃度Ｃを測定する場合、ポンプ制御部１６ｂが、流量計１４が検出する流量に基づいて、配管５を流れる初沈汚泥が所定流速で配管５内を流れるように、移送ポンプ７を制御する。そして、圧力損失計測部１６ｃが、２つの圧力計１２，１３で検出された圧力に基づいて、初沈汚泥の配管５内での圧力損失ΔＰを測定する（圧力損失計測工程）。

次に、汚泥濃度導出部１６ｄが、圧力損失計測部１６ｃが計測した圧力損失ΔＰと、記憶部１６ａが記憶する検量線の関係式とから汚泥濃度Ｃを導出する。つまり、検量線の関係式に圧力損失ΔＰを代入することで、汚泥濃度Ｃを導出する（汚泥濃度導出工程）。こうして、計測ユニット２００によって計測された汚泥濃度Ｃを利用して、上述の実施形態と同様に、薬剤の薬注率が決められる。

以上のように、本変形例における計測ユニット２００による汚泥濃度の計測方法によると、初沈汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における配管５内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。

なお、計測ユニット２００と同様の計測ユニットを上述の計測ユニット２０に代えて設けて、余剰汚泥の濃度を計測してもよい。また、計測装置は、計測ユニット２００だけを有していてもよい。この場合、計測装置は、配管５，６のいずれの箇所に配置されていてもよい。上述したように複数の沈殿池１，３からの汚泥が合流する場合は、移送ポンプ７を除く２つの圧力計１２，１３及び流量計１４を配管５の合流部９から濃縮機までの間に設けてもよい。こうすれば、合流後の混合汚泥を、上述の第１変形例と同様な方法で汚泥濃度を測定することが可能となる。

また、第２変形例として、図７に示すように、上述の計測ユニット１０に代えて計測ユニット３００が設けられていてもよい。計測ユニット３００は、計測ユニット１０の配管１１，２つの圧力計１２，１３、流量計１４、及び、制御装置１６を有し、逆止弁１７を有さず、移送ポンプ１５に代えて配管５に設けられた開閉弁３０１を有している。開閉弁３０１は、配管５において、配管１１の両端部間に配置されている。また、この変形例における制御装置１６は、開閉弁３０１が接続されており、上述のポンプ制御部１６ｂに代えて図示しない弁制御部が設けられている。弁制御部は、通常運転時において、開閉弁３０１が開状態となるように、開閉弁３０１を制御する。これにより、初沈汚泥が移送ポンプ７によって配管５内を比較的遅い一定な流速（配管５内で初沈汚泥に圧力損失がほとんど生じない流速）で送られる。また、弁制御部は、配管１１内での初沈汚泥の圧力損失を計測する際、及び、検量線を得るためにデータを蓄積する際に、開閉弁３０１が閉状態となるように、開閉弁３０１を制御する。これにより、配管５内を流れる初沈汚泥が配管１１の一端１１ａから配管１１内に流れ込み、配管１１の他端１１ｂから配管５に流出する。このときの配管１１内における初沈汚泥の流速は、配管５を流れる初沈汚泥の流速がほぼ一定であるため、配管１１の直径でほぼ決まる。このため、配管１１の直径は、配管１１内の初沈汚泥が後述する最適流速又はその近傍の流速となるように、決められる。

本変形例においても、上述の実施形態と同様に、初沈汚泥の汚泥濃度を計測するための最適流速を予め決める。この後、上述の第１検量線と同様な、検量線を得るために、公知の蒸発法などで初沈汚泥の汚泥濃度を測定するとともに、配管１１内における初沈汚泥の流速が、導出された所定流速（最適流速）となるように、開閉弁３０１を制御して、配管１１内を流れる初沈汚泥の圧力損失ΔＰを測定する。この初沈汚泥の汚泥濃度の測定、及び、汚泥濃度が測定された初沈汚泥の所定流速における圧力損失ΔＰの測定を繰り返し行い、計測ユニット３００におけるデータを蓄積する。そして、横軸に圧力損失ΔＰ、縦軸に汚泥濃度Ｃとしたときの関係を示す曲線、すなわち検量線を、上述と同様に得る。こうして、得られた検量線の関係式を記憶部１６ａに記憶させる。

続いて、計測ユニット３００での、初沈汚泥の汚泥濃度の測定方法について説明する。本変形例においても、計測ユニット３００で初沈汚泥の汚泥濃度Ｃを測定する場合、弁制御部が、配管５を流れる初沈汚泥が所定流速で配管１１内を流れるように、開閉弁３０１を制御する。そして、圧力損失計測部１６ｃが、２つの圧力計１２，１３で検出された圧力に基づいて、初沈汚泥の配管１１内での圧力損失ΔＰを測定する（圧力損失計測工程）。

次に、汚泥濃度導出部１６ｄが、圧力損失計測部１６ｃが計測した圧力損失ΔＰと、記憶部１６ａが記憶する検量線の関係式とから汚泥濃度Ｃを導出する。つまり、検量線の関係式に圧力損失ΔＰを代入することで、汚泥濃度Ｃを導出する（汚泥濃度導出工程）。こうして、計測ユニット３００によって計測された汚泥濃度Ｃを利用して、上述の実施形態と同様に、薬剤の薬注率が決められる。

以上のように、本変形例における計測ユニット３００による汚泥濃度の計測方法によると、初沈汚泥の流速を、通常運転時における流速よりも大きな所定流速とするため、当該汚泥における配管１１内での圧力損失を計測することが可能となる。このため、圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された検量線の関係式とから当該汚泥の汚泥濃度を導出することが可能となる。

なお、計測ユニット３００と同様の計測ユニットを上述の計測ユニット２０に代えて設けて、余剰汚泥の濃度を計測してもよい。また、計測装置は、計測ユニット３００だけを有していてもよい。この場合、計測装置は、配管５，６のいずれの箇所に配置されていてもよい。上述したように複数の沈殿池１，３からの汚泥が合流する場合は、当該計測装置を配管５の合流部９から濃縮機までの間に設けてもよい。こうすれば、合流後の混合汚泥を、上述の第２変形例と同様な方法で汚泥濃度を測定することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態及び各変形例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。

１最初沈殿池（第１沈殿池）
３最終沈殿池（第２沈殿池）
５，６配管（第１配管）
７，８移送ポンプ
１０，２０、２００，３００計測ユニット（計測装置）
１１，２１配管（第２配管）
１２，１３，２２，２３圧力計
１４，２４流量計
１５，２５移送ポンプ（送泥手段）
１６，２６制御装置
１６ａ，２６ａ記憶部
１６ｂ，２６ｂポンプ制御部（送泥制御部）
１６ｃ，２６ｃ圧力損失計測部
１６ｄ，２６ｄ汚泥濃度導出部
３０計測装置
３０１開閉弁（送泥手段）

Claims

１以上の沈殿池で沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測方法において、
前記１以上の沈殿池で沈降分離された汚泥を、第１配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である一定流速でポンプ移送する移送工程と、
前記第１配管内から第２配管内に流入した汚泥を、前記一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である所定流速でポンプ移送し、前記第２配管内での圧力損失を計測する圧力損失計測工程と、
前記圧力損失計測工程で計測された圧力損失と、予め導出された、前記所定流速における汚泥についての前記第２配管内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する汚泥濃度導出工程とを備えていることを特徴とする汚泥濃度の計測方法。
第１及び第２沈殿池のそれぞれで沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測方法において、
前記第１沈殿池で沈降分離された汚泥を、第１配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である第１一定流速でポンプ移送する第１移送工程と、
前記第１配管内から第２配管内に流入した汚泥を、前記第１一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である第１所定流速でポンプ移送し、前記第２配管内での第１圧力損失を計測する第１圧力損失計測工程と、
前記第２沈殿池で沈降分離された汚泥を、第３配管内で、汚泥に圧力損失がほとんど生じない一定の流速である第２一定流速でポンプ移送する第２移送工程と、
前記第３配管内から第４配管内に流入した汚泥を、前記第２一定流速よりも大きな流速であって、汚泥に圧力損失が生じる流速である第２所定流速でポンプ移送し、前記第４配管内での第２圧力損失を計測する第２圧力損失計測工程と、
前記第１圧力損失計測工程で計測された第１圧力損失と、予め導出された、前記第１所定流速における前記第１沈殿池からの汚泥についての前記第２配管内での第１圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第１検量線の関係式とから前記第１沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出する第１汚泥濃度導出工程と、
前記第２圧力損失計測工程で計測された第２圧力損失と、予め導出された、前記第２所定流速における前記第２沈殿池からの汚泥についての前記第４配管内での第２圧力損失と汚泥濃度との関係を示す第２検量線の関係式とから前記第２沈殿池からの汚泥の汚泥濃度を導出する第２汚泥濃度導出工程とを備えていることを特徴とする汚泥濃度の計測方法。
１以上の沈殿池で沈降分離され、ポンプ移送される、含水率が９０％以上の汚泥の汚泥濃度の計測装置において、
前記１以上の沈殿池で沈降分離された汚泥がポンプによってそれぞれ送られる第１配管よりも直径が小さく、両端が前記第１配管に接続された第２配管と、
前記第２配管に沿って互いに離隔して設けられ、前記第２配管内の汚泥の圧力を測定する２つの圧力計と、
前記第２配管を流れる汚泥の流量を測定する流量計と、
前記第１配管を流れる汚泥を前記第２配管に送るための送泥手段と、
制御装置とを備えており、
前記制御装置は、
汚泥が前記第１配管を流れる際の一定の流速であって、前記第１配管内で汚泥に圧力損失がほとんど生じない流速である一定流速よりも大きな流速であって、前記第２配管内で汚泥に圧力損失が生じる流速である所定流速で汚泥が前記第２配管内を流れるように、前記送泥手段を制御する送泥制御部と、
前記所定流速における汚泥についての前記第２配管内での圧力損失と汚泥濃度との関係を示す検量線の関係式を記憶する記憶部と、
汚泥が前記第２配管内を前記所定流速で流れたときに前記２つの圧力計で検出された圧力に基づいて圧力損失を計測する圧力損失計測部と、
前記圧力損失計測部が計測した前記圧力損失と、前記検量線の関係式とから汚泥濃度を導出する汚泥濃度導出部とを含んでいることを特徴とする汚泥濃度の計測装置。
前記第２配管、前記２つの圧力計、前記流量計、前記送泥手段、前記制御装置が、複数の前記沈殿池のそれぞれから汚泥が送られる複数の前記第１配管毎に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の汚泥濃度の計測装置。
前記送泥手段は、前記第２配管に設けられた移送ポンプであることを特徴とする請求項３又は４に記載の汚泥濃度の計測装置。