JPH05505026A - 濁度の測定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 濁度の測定 本発明は、濁度の測定、と（に、しかし必ずしもそれに限らないが、廃水処理で の凝集剤消費の最適化のための濁度の測定に関する。

廃水処理施設では、凝集剤を水に加えん後、この水から凝集した個々の微粒子か ら成る汚染物質を取り除くために、この水をデカンタ−遠心分離機にかけて遠心 分離することは通常行われている。ポリ電解質の凝集剤のような通常用いられる 凝集剤は高価であり、水処理経費全体の相当の部分を占める。廃水を要求される レベルまで浄化するのに十分な凝集剤を加えることは必要であるが、最適量以上 の凝集剤は不必要な余計な費用、したがって不経済な施設の運用を意味する。

浄化された水の質を濁度測定により監視し、測定結果に応じて凝集剤消費の割合 を調節することは周知の事実である。この浄水過程管理技術を支える理論は理に かなっているが、それを効果的に実施することは、課せられた制限や商品として 入手できる濁度計による制限のために、可能となっていない、市場ζ：は多数の 種々の型式の濁度計があるが、どれも廃水の浄化過程でデカンタ−遠心分離機か ら放出される浄化された液流を監視する目的には、完全に満足ではなく、はんの 限られた範囲の成功がそのような濁度計で達成されているだけである。

液体の濁度を、その液体の試料を通って伝達される光の強度または減衰の測定に よって測定することは周知の事実である。液体中の固形の粒子からの散乱光およ び／または反射光の測定により濁度を測定することもまた提案されている。前者 の方法では、減少する信号（二の信号は透過する光の強度または量を指示する） は液中に浮遊する固形の粒子の増加、すなわち、液の濁度を示すのに対し、後者 の方法では、検出される光量の増加はより多くの粒子の存在を示す、ＧＢ１２８ １３４２で提案されているように、測定の際、もし粒子からの反射光に頼るなら ば、センサーに可視光を使うと仮定した場合、粒子が白色か、または少くとも非 常に明るい色でない限り、その測定装置は非常に不十分な応答しか示さないであ ろう、ＷＯ２２１０３４６０には光ファイバーの束から成るプローブを備えた濁 度計についての記述があり、ファイバーの幾つかは光の放射に、その他は反射光 の検出に用いられる。この装置は、実質的に不透明な高度に濁った液体について の濁度の測定、すなわち、ミルクの乳脂分合有量の決定にとくに適している。し たがって、この装置はプローブ直前の非常に少量の液体試料のみを測定してい迅 　ることになる。

なぜ濁度計が今まで上述のような廃水処理への実際の適用に際して満足な結果を 得ていないかの理由は種々様々である。ある場合には測定範囲が不適当か狭ま］ 　すぎ、とくに液流の通路が小さいとき１時折詰まりの問題があり、レンズの汚 れがおこり、たびたび清掃作業を必要とし、あるいは、濁度計が凝集剤消費の有 効な管理ができる程度に十分信頼できる読みを簡単に与えない、信頼できない結 果になる工っの理由はガスまたは空気の泡があたかも固形の粒子であるかの如く に検出されることである。過度の凝集によって度々起きる影響はデカンタ−遠心 分離機から出る浄化された水の曝気に対してであり、その結果、無数の泡が存在 し、液体が泡立ち易くなる。泡があたかも粒子のように見えるために、濁度計の 読みはより少ないよりも、むしろより多くの凝集剤を遠心分離機の上流へ加える 必要があると示唆する程度にまで、非常に誤判断を与え得る。これらの難点のた めに浄化された液は、これを濁度計に通す前に空気取り除き処理を行うことが廃 水処理技術における容認された慣例となっている。そのうえ、レンズ上の付着物 に関連する問題を軽減し、それによりレンズ清掃作業のびん度を減らすために、 空気を取り除いた試料を濁度計に入れる前に希釈することが通常のやり方である 。

正確な測定を行う見地からすれば、希釈は、これが始めの試料の実際の濁度に及 ぼす効果を見込まねばならないから不利である。その上、空気の除去も希釈もと もに、水処理過程で実行せねばならない余分の段階であるから面倒なことである 。

本発明は、上記で説明したような周知の濁度測定装置に関連する問題を取り扱う 、また、この発明は、液体試料中の気体の泡の存在が、少なくとも濁度の変動に 対するより高い感度を得ることができる点で、より信頼できる濁度測定法を提示 するのに利用されるという認識に基づいている。

１つの局面に従ってこの発明は固形粒子を含む液体試料の濁度の決定方法を提供 する。すなわち、この方法では、光線が液体試料に放射され、そして試料内の反 射光が検出される。そしてこの方法は液体が固形粒子の濃度に逆比例して分量が 変わるガスの泡を含み、泡からの反射光の強度が検出されることを特徴とする二 の方法を行うのに使用する光の波長は重要ではないが、浄化された廃水の場合に は、可視光を使用するのが便利である。その他の場合には可視領域外の波長が望 ましいかも知れない。

光は散乱ビーム光として液体中に放射されることが望ましい０例えば、ある好ま しい実施態様では、光はある軸に沿って配置されたそれぞれの位置で放射され、 また検出される。この場合、光は前記軸の回りにすべての半径方向に液体中に放 射され、また検出位置では、すべての半径方向の液体からの光が受けられる。

散乱ビーム光は、装置の室に入る固形材料の特大の断片のために生じる不正確な 信号の危険性が、大きな容積の液体試料が測定の目的に使用されるために減少す るという利点を持つ、その上、光がそこを通して液体中に入り、また出て行く大 きな透過窓の面積は窓の表面の汚れによる誤差を減少させる助けになる。

本発明は、水の浄化過程でデカンタ−遠心分離機から放出される浄化された液体 中の泡の密度と粒子の濃度との間の相関を認めている。とくに、もし最適量より も少ない凝集剤が処理中の水に加えられると、粒子の濃度が高くなり、そして曝 気の程度、したがって水中の泡の数が減少する。これとは逆に、最適量よりも多 い凝集剤の添加は水中での粒子濃度の減少、より多量の曝気、そしてより多数の 泡を意味する。二の濁度測定のための発明に従う方法を用いることにより１粒子 の濃度と泡の濃度共に感光装置で受光される反射光の量に影響を及ぼすであろう し、さらに重要なことは、粒子と泡の濃度は（互いに相殺しようとするのではな く）相互に強め合い、そのためセンサーは濁度の変化に非常に敏感になり得る。

一方で泡は光を反射する、それで泡が多い程液体試料からの反射光は多くなる。

他方、固形粒子は光を散乱または吸収するので、粒子濃度が高い程感光装置に到 達する光量は少なくなる、センサーからの信号の増加は、より多数の泡及び／ま たはより少数の粒子を意味し、凝集剤の量を減らすべきことを示す、また、信号 の減少は、より少数の泡及び／またはより多数の粒子を意味し、このことは凝集 剤の量を増やすべきことを意味する。

こうして、濁度の変動に対する強い応答が得られ、凝集剤の使用量の綿密で容易 な制御が周知の濁度計を用いて今までに容易にはできなかった方法により可能に なる。

本発明の方法では、液体中の泡はこの測定系の重要な特徴をなしている。そのた めに、液体試料の空気の除去が不必要なだけでなく、望ましくない、そして浄水 過程でのこの段階の除去は利益にもなる。

前述のことから、この発明はまた水の浄化方法に属し、この方法では水は凝集剤 添加後に遠心分離され。

浄化された水の濁度が測定され、そして水に添加すべき凝集剤の量が濁度測定の 結果に従って調節され、さらに二の方法は浄化された水は濁度測定以前に空気の 除去が行われず、モして濁度は上述のように１本発明による方法で決定されるこ とを特徴としていることが理解されるであろう。

二の発明はまた５発明に係る方法を実行する際に使用に適した濁度感知装置を提 供する。この発明による装置は、ハウジングと、ハウジング内の液体取り入れ用 の室と、室内の液体に光を放射するための手段と、この光放射手段から放射され 液内で反射された光の感知手段と、１つの軸に沿って配置された光放射および光 感知手段とから成り、光放射手段は、散乱光ビームを液中に、前記軸からほぼ半 径方向に放射するよう配列されることを特徴とする。

この発明による好ましい装置では、光放射手段は光源であり、光感知手段は光セ ンサーである。これらは、光源から出、光センサーに入る光をそれぞれ通過させ るための窓を具備した透明な円筒形側壁が設けである共通の感知装置またはプロ ーブとして、共に組み込まれている。このプローブは、前記透明壁を清掃するた めに定期的にプローブを取り外せるように、ハウジングの壁の中をスライドでき るように取り付けられている。プローブは、動かすことができ、清掃のために部 分的にハウジングから取りはずせることが望ましい、そして清掃は、プローブを ハウジングに対して密封する密封部材により都合よく形成される清掃用要素のふ き取り動作により自動的に行われる。この構造により、プローブを時折引っ込め たり差し込んだりする単純な操作が、透明な壁を清浄に、かつ、付着物が無いよ うに維持するために要求されるすべてである。そのような清掃作業は、たとえば 、プローブに連結され、タイマーコントロールを備えた駆動装置により自動的に 都合よく実行することができる。ハウジング内の室は清掃作業の間ずつと閉じら れたままであるから、濁度計を通過する液の流れを中断する必要は無い、清掃作 業はたびたび、そして不都合なく行えるから、測定用試料を希釈する必要はなく 、またレンズが先行技術の濁度計では曇る傾向が強いという障害が回避されると くに便利な構成では、間隔を置いて設けられた密封／清掃部材の一組が具備され 、清掃作業を助けるために清掃用の溶液がこれらの部材間のスペースに含まれて いる。

この発明の明確な理解を助けるために１発明を具体化する濁度計が、これの断面 図と制御装置との組み合わせを示す添付の図面を参照して、さらに詳細に記述さ れる。

この図面に示される濁度計は、測定用の室２を取りかこむハウジングｌを具備す る。このハウジングは円筒形で、液体が室２を通って連続的に流れるように、下 部の入口接続部３と上部の出口接続部４とが設けられている。ハウジングの最上 部の壁は中央の開口部を規定するつば５を備え、プローブ６はその中を通過する ０図示のように、プローブは透明なガラス管７で構成され、この管は内側または 下の端で閉じられ、上端は管にぴったり合った栓８で密封されている。プローブ ６は管が室２の中に軸方向に滑り込み、またそこから滑り出ることができ、また プローブのそのような移動に呼応して５管７の透明な側面を掃除できるように適 合された密封部材により、ハウジングｌに対して密封されている。より詳述する と、密封部材はつば５の内部に設けられ、自由に動く内べりを管とすり合わせる 軸方向に間隔を置いて配置された一組のくちびる状の密封リング９を備えている 。この密封部材、ガラス管およびつばは、清掃用の溶液をみたしたスペースｌＯ を取り囲む。

管７の内部には、電源が投入されたとき可視光を放射することができる電球或い はその他の電気的装置のような光源１１と、感光性の電気的構成要素のような光 センサ−１２とが収納されている。光源１１と光センサ−１２は、管内部を横切 って広がった不透明の仕切り１３により分離される。この仕切りは光源１１とセ ンサー１２との間の光の障壁を構成し、光源から放射された光がセンサーに到着 し、これにより検出されるためには管の外側で反射されなければならないように なっている。光源とセンサーは栓８を貫通してプローブ６に入る電気導線１６に より制御装置１５に接続される。

このプローブは、電気導線１９により制御装置１５に接続されている電気で駆動 される直線アクチュエーター１８の出力桿１７に連結されている。この制御装置 Ｉ５はプローブ６をハウジングから引っ込め、それからプローブを運用の位置に 再挿入するために、たとえば選択した時間間隔でアクチュエータ１８の電源を投 入するようセットされる。このようなプローブの往復移動の間に管７の側壁は、 密封部材間のスペースＩＯの中に含まれている清掃用溶液と共同でくちびる状の 密封部材９のふき取り動作により清掃される。

プローブは光源１１とセンサー１２を取り囲む窓を形成している管の部分が効果 的に清掃されるよう可成り十分に引き出されるが、内側のくちびる状の密ガ要素 ９と管７との間の密封が阻止される程には引き出されることはない。

上述の濁度計の使用に際して、液体１例えば浄水施設のデカンタ−遠心分離機か ら放出される浄化された氷は、入口３から出口４へと室２を通り抜けて連続的に 流れる。光源１１は制御装置１５により電源が入り、光源からの放射光は管７の 壁を通り抜けて水中に入る。光の幾らかは水中の泡から反射され、管を通り抜け て戻り、センサー１２で検出され、センサーは受けた光の強度に応じた信号を制 御装置１５に送り出す。

制御装置は測定した濁度の可視出力を提供する表示器を備えることもできる。水 中に浮遊する固形粒子は光を吸収あるいは散乱し１粒子の濃度が増加すると共に センサーで検出される光の量は減少する。水が清浄であればそれだけセンサーか らの信号は強く、またこの信号は水中の空気の泡の数が増加によって強くなる。

したがって、浄水施設では、濁度計で得られる出力は添加された凝集剤の量に依 存する水質のわずかな変化にも非常に敏感であり、そしてこの濁度計は、凝集剤 の消費量を最適のレベルに維持するためにその精確な制御を可能とすることがで きる。理想的な状態とは実質的に固形物がなく、浄化された水の中に空気がほと んどないことである。

制御装置１５はこの装置の感度を１例えば光源への供給電源を、濁度計が用いら れる特別な応用に適合するように変化させることにより、調整することができる 。同様に、清掃作業の時間間隔も液の性質に応じて調節できる。

廃水浄化過程で使用するとき、前述の濁度計の場合、濁度の測定前の液体試料の 空気の除去と希釈とが不必要になる。言うまでもなく、この発明の装置は障壁１ ３の異なる幅や光源の強さが適当であるような他の応用にも使用できる。

特に記述された本発明の実施態様は濁度計と呼ばれできたけれども、このことは 、必然的に濁度測定の量的出力を提供することを意味するものと取られてはなら ない、上述の浄水過程を含めて、多くの応用に対しては、この発明の装置は制御 装置の適当な配置により、液の清澄度が所望の程度のときは中間レベルの（また は「受は入れられる」）信号を、清澄度がより低いときは減少したレベルの信号 を、また清澄度がいっそう高いときは増加したレベルの信号を簡単に供給できる 。そのような場合、装置は厳密な意味での「濁度計」よりもむしろ「清澄度指示 計」として機能するとみなすことができる。勿論この装置は、必要の場合、真の 濁度計として動作するよう較正することができる。

上述の濁度計で使用される材料は装置の動作に対しては重要ではないが、例をあ げると、密封部材９はゴムで作れるし、また清掃用溶液□この溶液の性質はプロ ーブから取り除くべき汚染物質に依存して選ばれる□は石けんまたは洗浄副溶液 、溶削またはグリース除去剤、または酸化被膜除去剤であってよい。

要　約 液体の濁度の測定においては、とくに、凝集荊添加後に水を遠心分離機にかける 方式の浄化過程における水の清澄度謂定のために、光が光源（１１）から散乱光 ビームとして放射され、液体中の気体の泡から反射された光の強度が光センサ− （１２）により検出される。光源と光センサーはプローブ（６）の中に組み込ま れている。このプローブは透明な円筒形の壁（７）を備え、液体取り入れ用の室 （２）を内部に具備するハウジング（１）の内部に、１組の密封部材（９）によ り密封される。また、密封部材間には清掃用の溶液を含むスペース（１０）が作 られる。アクチュエーター（１８）は、壁（７）から付着物を掃除するためにプ ローブをハウジングと密封部材（９）に対して往復運動をさせるために、プロー ブ（６）に連結されている。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成４年９月μ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［請求項１］固形粒子を含む液体試料の濁度を、光線を液体試料中に放射し、液 体試料内部からの反射光を検出して測定する方法において、液体が固形粒子の濃 度に逆比例して変化する量の気体の泡を含み、気体の泡からの反灯光の強度を検 出することを特徴とする濁度測定方法。 〔請求項２］使用する光が可視光である請求項１記載の方法。 〔請求項３］光が散乱光ビームとして試料中に放射される請求項１または２記載 の方法。 〔請求項４］光が試料液中を通って延びる軸に沿って間隔を置いたそれぞれの位 置で放射および検出され、光は前記軸の回りの全半径方向に放射され、そして検 出位置では、前記軸の回りの全半径方向の液からの光が受光される請求項３記載 の方法。 ［請求項５］凝集剤を浄化すべき水に添加したのち遠心分離機にかけ、浄化した 水の濁度を測定し、水に添加すべき凝集剤の量は濁度測定の結果に従って調節す る連続過程の水の浄化方法において、浄化された水は、濁度測定以前に空気の除 去が行われることはなく、また濁度は請求項１ないし４の何れか１つの方法によ り測定されることを特徴とする水の浄化方法。 ［請求項６］ハウジングと、液体を取り入れるためハウジング（１）の中に設け られた室（２）と、室内の液体内に光を放射するための手段（１１）と、光放射 手段により放射され、液体内で反射された光を検出するための手段（１２）とか らなり、光放射手段および光検出手段は１木の軸に沿って配置されている液体の 濁度測定のための装置において、光放射手段（１１）が散乱光ビームを前記軸の ほぼ半径方向に液中に放射するように配置されていることを特徴とする液体の濁 度測定のための装置。 ［請求項７］光放射手段および光検出手段は１つの感知装置（６）の中に収容さ れ、この感知装置は前記軸を取り囲む側壁を備え、そして光放射手段（１１）か ら液中に、また、液中から検出手段（１２）に光を透過させるための透明な部分 を備えている請求項６記載の装置。 ［請求項８］感知装置（６）が円筒形の透明な側壁（７）を備えた請求項７記載 の装置。 ［請求項９］光放射手段は光源（１１）であり、また光検出手段は光センサー（ １２）で、光源および光センサーは不透明な障壁（１３）により、感知装置の中 で相互に光学的に隔離されている請求項８記載の装置。 ［請求項１０］前記感知装置（６）はハウジング（１）内に動かせるように設け られて，そして清掃用要素（９）は前記透明な壁の部分を、ハウジングに対して 相対的な感知装置の運動により清浄にふき取るためにハウジング内に設けられて いる請求項７ないし９のいずれか１項に記載の装置。 ［請求項１１］清掃用要素が、感知装置（６）とハウジング（１）との間の密封 用に用意された密封部材（９）を備えている請求項１０記載の装置。 ［請求項１２］軸方向に間隔を置いた１組の密封部材（９，１０）が設けられ、 そして清掃用溶液を入れておくためのスペース（１０）をその間に限定する請求 項１１記載の装置。 ［請求項１３］感知装置（６）がハウジング（１）および清掃用要素（９）に対 して相対的に軸方向に滑ることができる請求項１０，１１または１２記載の装置 。 ［請求項１４］感知装置（６）が、透明な壁の部分を清掃するために正常の位置 と引き抜いた位置との間を軸方向に滑ることができ、シール（９）は前記滑り運 動の間じゅう、装置（６）と密封する接触をしたままである請求項１１または１ ２記載の装置。 ［請求項１５〕駆動手段（１８）が感知装置（６）をハウジング（１）に対して 相対的に軸方向に移動させるため、感知装置（６）に連結されている請求項１３ または１４記載の装置。 ［請求項１６］タイマー制御装置（１５）が駆動手段（１８）に接続され、前記 装置（６）を引っ込めたり再び差し込んだりするために、定められた時間間隔で 駆動手段を作動させる請求項１５記載の装置。 ［請求項１７］液を取り入れるための室（２）を取り囲むハウジング（１）と、 ハウジングの壁の中に据えつけられ、室の中に延びる装置（６）とから成り、該 装置は光を透過させるための透明な窓と、該装置を取り巻き、該装置とハウジン グとの間を密封する目的で該装置と接触する密封部材（９）とを備える液の濁度 測定のための装置において、装置（９）はハウジングと、前記窓をふき取る前記 密封部材により透明の窓を清掃するための密封部材とに対して相対的に動かすこ とができることを特徴とする液の濁度測定のための装置。 ［請求項１８］前記装置（６）が前記窓を形成する円筒形の透明の壁（７）より なる請求項１７記載の装置。 ［請求項１９］１組の間隔を置いて配置された密封用部材（９）を備え、それら の間に清掃用溶液を入れておくためのスペース（１０）を限定する請求項１７ま たは１８記載の装置。 ［請求項２０］駆動手段（１８）が装置（６）に連結され、そして該装置をハウ ジングに対して相対的に往復運動させるよう操作できる請求項１７，１８または １９記載の装置。