JPH0614005B2 - 凝集沈澱反応測定方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上水、下水或いは産業廃水等の処理方法の一
として用いられている凝集沈殿法における凝集沈殿反応
の測定方法及び測定装置に関するものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

凝集沈殿反応は、生成する凝集対の径、沈降速度及び処
理水の清澄度（通常は濁度）によって評価される。凝集
沈殿装置は、上記指標を所定レベルに維持する様に、凝
集剤注入率、攪拌条件等を調節し維持されるのが理想で
ある。

上記指標の測定技術としては、それぞれ写真撮影法、界
面沈降速度計測法、濁度計測法等があげられる。

しかし、各々の方法によって得られる情報は有効ではあ
るが、測定に手間がかかるため、実際の凝集沈殿装置の
維持管理指標としては濁度以外は用いにくい。

一方、凝集沈殿装置の薬注率を決定するための簡易試験
方法としては、ジャーテスト法が用いられているが、処
理水濁度以外は目視観察結果しか得られず、現実の凝集
沈殿反応を最適化するために満足できる方法とはいゝが
たい。

従って、実際の凝集沈殿操作に利用可能な凝集体の径、
沈降速度及び上澄水濁度の迅速定量測定方法が望まれて
いる。

〔本発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を克服
し、凝集沈殿装置の最適運転制御に利用可能な、迅速か
つ定量的な凝集沈殿計測方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、 １．懸濁液に凝集沈殿剤を添加して所定時間攪拌しなが
ら懸濁物を凝集せしめ、ついで攪拌を停止して凝集体を
沈降せしめる懸濁液の凝集試験法において、攪拌継続時
及び攪拌停止時における液面下所定位置に設けた発光部
からの光を受光部で受光し、受光信号の経時変化パター
ンに基いて、攪拌時の受光信号の振幅から凝集体の大き
さを測定し、攪拌停止後の受光信号の曲線の傾きから凝
集体の沈降速度を測定すると共に、受光信号の平坦部の
信号の強度に基いて処理水の濁度を測定する凝集沈殿反
応測定方法。及び ２．懸濁液に凝集沈殿剤を添加して所定時間攪拌しなが
ら懸濁液を凝集せしめ、ついで攪拌を停止して凝集体を
沈降せしめて懸濁液の凝集状態を試験する装置におい
て、液面下の所定位置になる位置に発光部並びに該発光
部らかの透過光及び／又は散乱光を受光する受光部を設
け、かつ、該受光部に受光信号の経時パターンを検知し
うる検知機を接続し、攪拌継続時における受光信号の振
幅から凝集体の大きさを測定し、攪拌停止後の受光信号
の曲線の傾きから凝集体の沈殿速度を測定すると共に、
受光信号の平坦部の信号の強度から処理水の濁度を測定
するように構成してなる凝集沈殿反応測定装置。

である。

以下、本発明を詳しく説明する。

先づ、本発明の原理について説明する。

攪拌槽内に設けた光路内に、懸濁粒子が存在すると、透
過光量は減少し、散乱光量は増大する。それらの量は、
粒子数のみならず粒子の集合状態（凝集体の密度；大き
さ）によって変化する。攪拌状態下においては、光路内
を通過する速度によっても受光量は変化する。従って攪
拌状態下で凝集剤を添加し、凝集反応を行なわせると、
凝集反応の進行に伴って受光量が微妙に変化することが
予想される。

本発明者は実験を繰り返している中に、受光量の経時変
化パターンは、懸濁液を攪拌しながら凝集剤を添加した
凝集反応の初期の１次粒子が減少する領域と、反応後期
の粗大凝集体が生成する領域とでは極めて異なることを
見出だした。

第１図は、攪拌しながら凝集剤を添加した後における透
過光の受光強度のパターンの変化を示す１例であるが、
凝集剤添加直後のスムースなＳ字型曲線部と、それにつ
づく受光強度の変動巾の増大部とが示されている。目視
観察によれば、Ｓ字型曲線部では濁度の急激な低下と微
細な凝集体の形成が生じ、受光強度の変動領域では変動
巾の増大にともなって、粗大な凝集体の生成と径の増大
が生じていた。

さらに、通常の場合この受光強度の変動領域における変
動巾が大きい程、沈降性の良好な凝集体が生成されるこ
とが観察された。

次いで、攪拌を停止し、凝集体を沈降させると、受光強
度の経時変化は第２図に示すようなパターンとなり、凝
集体の沈降にともなって、光路内に存在する粒子量が低
下し、受光強度が増大した。受光部の位置は一定である
から、この曲線の傾きは、凝集体の沈殿速度に比例す
る。即ち、傾きが急である程沈降速度は大となる。

さらに、凝集体沈殿後の受光量は、残留粒子量、すなわ
ち上澄水の清澄度に相関する。

以上のように、本発明の原理によれば、凝集剤添加後の
受光量変化パターンから、凝集体径、沈降速度、上澄液
の清澄度に関する情報がほぼ同時に得られることが明ら
かとなった。

なお、本説明では、受光量として、透過光量を用いてい
るが、散乱光量を用いることもできる。その場合には、
透過光の変化とは逆の関係となる。また両者の比（散乱
光／透過光）あるいは散乱と散乱光＋透過光の比を用い
ると感度（精度）が増大する。

以下、図面に基いて本発明の実施例を説明する。

実施例１ 第３図は、回分式凝集沈殿反応測定装置の一例を示すも
のである。容量焼く１程度の攪拌槽１には、液面下所
定位置例えば液面下５０mmの位置に発光部２と透過光受
光部３が設置されており、この間に光路５が形成されて
いる。一方、該光路５を遮らない位置で、光路の近くに
散乱光受光部４も設置されている。発光部２は、図示さ
れていない発光用電源回路へ、また受光部３及び４は同
じく図示されていないが受光光度計測回路へ接続されて
いる。また、一方、光路５を妨害しない位置に攪拌用羽
根６が設けられており、外部モータ７により駆動され
る。また、攪拌羽根の近傍には凝集剤注入口８が設けら
れており、攪拌槽全体は、外部からの光による妨害を防
ぐために暗箱９内に置かれている。

発光部２は光源及び平行光束発生用の光学系とからな
る。

光源は白色光あるいは単波長等いずれでもよく、通常蛍
光ランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、ある
いは発光ダイオードもしくはレーザ光などが用いられ
る。光学系は、簡易法としてスリット等や、凸レンズ等
の組合せを用いることができる。１程度の容器には、
５mmφ程度の光束で十分である。

同時に数種類の懸濁液、或いは数種類の凝集剤について
凝集沈殿反応を測定したい場合など、複数の攪拌槽を並
列に用いる場合光源を別置型とし、光ファイバーによっ
て光を同時に導入することも出来る。光ファイバーの先
端はそのまゝでは拡散光しか得られないため、屈折率分
布型光学レンズをファイバー軸上に設けたファイバコリ
メータを用いて平行光線を導入するようにすると良い。

受光部３、４に用いるセンサとしては、CdS、フォトト
ランジスタ、フォトダイオード、ＣＣＤ等光電変換素子
ならばいずれも用いうる。

発光部２及び受光部３、４は同一水平面内に設けると、
凝集体の沈降性を測定するのに都合がよい。又、設定高
さをかえて複数設けてもよい。容器外部に移動可能に設
置してもよく、投込型のプローブにして内部に設置する
こともできる。又、散乱光受光部４の取付角度は、同一
水平面内であれば任意で良いが、平行光束からはなれる
ほど、精度感度とも低下するので注意が必要である。

攪拌羽根の位置や羽根の枚数、大きさ等は、光路５を妨
害しない限り任意でよい。

第３図には、回分式容器を示したが、第４図に示すよう
に、連続式攪拌槽に発光部、受光部を１対あるいは複数
設置することもできる。第４図に示す装置を用いるとき
には、沈降速度、濁度の測定時には、原水及び凝集剤の
注入並びに攪拌を停止して測定する。

なお、符号は第３図に示した符号と同じ意味を有する。

発光部及び受光部を複数対異なる高さに設けた場合、夫
々の受光部の受光信号のパターンを対比することにより
凝集体の成長速度、沈降速度並びに処理水の濁度をより
精確に測定しうるばかりでなく、沈降凝集体の体積を知
ることも出来、また連続的に凝集沈殿処理を行う際の攪
拌槽の大きさ、沈殿槽の大きさ等を決定する指標も得ら
れる。

測定例 懸濁液として２５mg／のカオリン懸濁液に凝集剤とし
てPAC（ポリアルミニウムクロライド）を１５mg／添
加した場合における本発明方法で得られた受光量の経時
変化パターンを第５図に示す。

PAC注入直後から受光信号はＳ字型に増大し、ほぼ一定
になった後振巾が次第に増大し、攪拌停止後受光量が更
に次第に大となり遂に一定値に達した。第５図に示す受
光量のはじめの振巾からフロックの径を、攪拌後の曲線
の傾きからフロックの沈降速度を、攪拌停止後の平坦部
の信号強度から残留濁度を求めることができる。

第６図は、本発明方法を実施した際の凝集体の径、沈降
速度、上澄水の濁度と凝集剤の注入率の関係を示す図で
あって、△印は凝集体の径を、×印は凝集体の沈降速度
（振巾）を〇は上澄水の濁度を示し、△印の近くに付し
てある（ ）内及び●印は従来法であるジャーテスト法
で得られた目視による凝集体の径及び上澄水の濁度を示
し、両者はよく一致していることがわかる。

第６図からわかるように、本発明によれば、受光信号強
度の変動内の大きさ、即ち最大値を求めることにより凝
集剤の最適注入率を求めることもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来手作業で行なわれていたジャーテ
ストと同等以上の情報を迅速かつ定量的に得ることがで
き、凝集沈殿反応の最適な制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、凝集剤を添加後攪拌中における透過光の受光
強度パターンの変化を示す図、第２図は攪拌停止後の凝
集体の沈降時の透過光の受光強度パターンの変化を示す
図、第３図及び第４図は本発明の装置の実施例を示す概
略図、第５図は本発明で得られる受光量の経時変化パタ
ーンを示す図、第６図は凝集体の径、凝集体の沈降速度
及び上澄水の濁度と凝集剤の注入率の関係を示す図であ
る。 １……攪拌槽、２……発光部、３、４……受光部、５…
…光路、６……攪拌羽根、８……凝集剤注入口

フロントページの続き (72)発明者 三井 康弘 東京都港区港南１丁目６番27号 荏原イン フイルコ株式会社内 (56)参考文献 実開 昭55−150365（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−56258（ＪＰ，Ｕ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】懸濁液に凝集沈殿剤を添加して所定時間攪
   拌しながら懸濁物を凝集せしめ、ついで攪拌を停止して
   凝集体を沈降せしめる懸濁液の凝集試験法において、攪
   拌継続時及び攪拌停止時における液面下所定位置に設け
   た発光部からの光を受光部で受光し、受光信号の経時変
   化パターンに基いて、攪拌継続時の受光信号の振幅から
   凝集体の大きさを測定し、攪拌停止後の受光信号の曲線
   の傾きから凝集体の沈降速度を測定すると共に、受光信
   号の平坦部の信号の強度から処理水の濁度を測定する凝
   集沈殿反応測定方法。
2. 【請求項２】発光部として、光ファイバ端末を屈折率分
   布型超小型光学レンズの焦点上に設置したファイバコリ
   メータを用いた特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】懸濁液に凝集沈殿剤を添加して所定時間攪
   拌しながら懸濁流を凝集せしめ、ついで攪拌を停止して
   凝集体を沈降せしめて懸濁液の凝集状態を試験する装置
   において、液面下の所定位置になる位置に発光部並びに
   該発光部からの透過光及び／又は散乱光を受光する受光
   部を設け、かつ、該受光部に受光信号の経時パターンを
   検知しうる検知機を接続し、攪拌継続時における受光信
   号の振幅から凝集体の大きさを測定し、攪拌停止後の受
   光信号の曲線の傾きから凝集体の沈降速度を測定すると
   共に、受光信号の平坦部の信号の強度から処理水の濁度
   を測定するように構成してなる凝集沈殿反応測定装置。
4. 【請求項４】受光部として、透過光受光部を発光部と同
   一水平面内に設けた特許請求の範囲第３項記載の装置。
5. 【請求項５】受光部として、散乱光受光部を発光部と同
   一水平面内に設けた特許請求の範囲第３項記載の装置。
6. 【請求項６】受光部として、透過光受光部と散乱光受光
   部を発光部と同一水平面内に設けた特許請求の範囲第３
   項記載の装置。
7. 【請求項７】発光部として、光ファイバ端末を屈折率分
   布型超小型レンズの焦点上に設置した、ファイバコリメ
   ータを用いる特許請求の範囲第３項ないし第６項の何れ
   か１つに記載の装置。
8. 【請求項８】発光部及び受光部を上下に複数対設けた特
   許請求の範囲第３項ないし第７項の何れか１つに記載の
   装置。