JPH07100497A

JPH07100497A - 嫌気性消化槽モニター装置の自動サンプリング方法及び装置

Info

Publication number: JPH07100497A
Application number: JP24890093A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Yoshino; 徳正吉野; Hiroyuki Goto; 浩之後藤
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-18

Abstract

(57)【要約】【目的】嫌気性消化槽の水質をモニタリングするため
の制御装置において、サンプリング時に試料の飛散がな
く、受泥バルブの「詰まり」に起因するサンプリング不
調が発生した時に直ちに対処可能な自動サンプリング方
法及び装置を提供することを目的とする。【構成】受泥バルブとして通電時間の経過に比例して
開度が変化する電動バルブを採用し、サンプリング時に
受泥槽に残存する液を完全に流出してから受泥バルブの
開度を制御しつつ試料の流入操作を開始し、次にドレン
バルブを「閉」にして受泥バルブから一定時間のサンプ
リングを実施する。サンプリングの不調時には、サンプ
ルを一旦槽外へ流出してから再度受泥バルブからサンプ
リングを再開し、サンプリングが行われない時に制御部
から異常信号を発するようにした嫌気性消化槽モニター
装置の自動サンプリング方法及び装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は汚泥を処理する嫌気性消
化槽内の状態変化を連続的にモニタリングするようにし
たモニタ用制御装置における自動サンプリング方法及び
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に生物学的な嫌気性汚泥消化は、２
種類の細菌群によって段階的に進行する。第一段階は
「酸生成段階」と呼称され、消化槽に投入された汚泥が
加水分解菌とか酸生成菌の働きによって有機酸等の中間
生成物に分解される。第二段階は「メタン生成段階」と
呼称され、上記酸生成段階で生成された有機酸等の中間
生成物が、メタン生成菌の働きによってメタンガス，二
酸化炭素，アンモニア等の最終生成物に分解される。

【０００３】上記第二段階で生成されるアンモニアは、
第一段階で生成される有機酸を中和する機能と、二酸化
炭素が溶解して生じる重炭酸塩とともにｐＨ緩衝能力
（ｐＨ変化に抵抗する能力）を有しており、メタン生成
菌にとって良好な弱アルカリの槽内環境を創り出すこと
に役立っている。

【０００４】メタン生成菌は酸生成菌に比較して増殖速
度が遅く、且つ環境変化に敏感であることから、一般に
消化速度を律速するのはメタン生成段階であるとされて
いる。従って消化槽の良好な運転のためには、メタン生
成菌の生存に適した槽内環境を維持することが重要であ
る。

【０００５】このような観点から、良好な嫌気性汚泥消
化を達成維持するためには、消化槽内の状態変化を連続
的にモニタリングすることが極めて重要であり、特に嫌
気性汚泥消化では一旦処理が不良となった場合には、そ
の回復に長時間を要するため、槽内の状態が異常である
ことをいち早く察知することが運転管理上の最重要課題
である。更に経済性をも考慮に入れた最適運転制御を目
指す場合には、連続モニター監視によって対象となる消
化槽の良好な運転範囲を常時把握しておき、槽内の状態
がその良好な運転範囲を逸脱しないように監視しながら
制御を行う必要がある。

【０００６】従来から知られている消化槽の運転管理指
標としては、以下の４項目が挙げられる。（１）ｐＨの管理（２）有機酸濃度の管理（３）アルカリ度の管理（４）アンモニア濃度の管理（５）メタンガス生成速度(ガス生成速度＋ガス組成)の
管理上記（１）のｐＨの管理に関して述べると、一般に良好
に稼働している消化槽の場合には槽内のｐＨは中性付近
に維持されている。しかし消化槽内に異常が発生した場
合には、先ずｐＨ異常，即ちｐＨが中性付近からの逸脱
するという現象となって現れる。例えば前記第二段階の
メタン生成菌の活動が弱まると、嫌気性消化の第一段階
で生成される有機酸が分解されずに蓄積され、ｐＨ低下
（酸敗）現象が起こる。又、第二段階でのアンモニア生
成が第一段階での酸生成に比べて過剰な場合には、ｐＨ
上昇現象が発生する。

【０００７】前記（２）の有機酸濃度の管理に関して述
べると、この有機酸はメタン生成菌にとって基質である
が、有機酸濃度が高くなるか或はｐＨが低下すると、有
機酸が弱酸であることからイオン化していない非電離の
有機酸が増加する。この非電離の有機酸は、ある濃度以
上となるとメタン生成菌にとっての抑制毒性物質となる
ことが知られており、消化槽への有機物過負荷が原因と
しておこる酸敗現象は、非電離有機酸の抑制毒性効果の
結果とされている。非電離有機酸濃度は、有機酸濃度か
らｐＨの関数として求めることができる。

【０００８】次に前記（３）のアルカリ度の管理に関し
て述べると、消化槽内の汚泥はｐＨの緩衝能力が高いた
め、消化槽の異常がｐＨ異常として顕著に現れるのは、
トラブルの進行がかなり進んだ末期状態である場合が多
い。しかし消化槽のｐＨ異常の前兆は、ｐＨの緩衝能力
の変化として捕らえることができる。上記アルカリ度と
は、このｐＨの緩衝能力を表わす指標である。嫌気汚泥
のアルカリ度は主に溶解性無機炭素によるものである。
溶解性無機炭素は、溶液中のイオン電荷の変化に伴い、
二酸化炭素・重炭酸・炭酸と形態変化することによっ
て、溶液ｐＨの変化を緩衝する。これら三形態無機炭素
のモル比は、三形態の総和としての溶解性無機炭素濃度
からｐＨの関数として理論計算によって求めることがで
きる。

【０００９】前記（４）のアンモニア濃度の管理に関し
て述べると、嫌気性消化の第二段階でのアンモニア生成
は、これが適度な場合には槽内ｐＨの中性付近を維持す
る上で不可欠であるが、アンモニア生成が過度である場
合には、槽内ｐＨの上昇を引き起こして、メタン生成に
とって好ましくない環境を作ってしまうことになる。更
に高いｐＨと過度のアンモニア蓄積は、結果としてイオ
ン化していない遊離アンモニア濃度を上昇させ、この遊
離アンモニアが高濃度の場合には、メタン生成菌への抑
制毒性効果があることが報告されている。遊離アンモニ
ア濃度は、アンモニア濃度とｐＨより求めることができ
る。

【００１０】更に前記（５）のメタンガス生成速度の管
理に関して述べると、メタン生成菌の環境変化とか抑制
毒性物質（硫化物や重金属類）流入による活性度異常
は、メタンガス生成速度の低下として現れる。メタンガ
スの発生速度は、ガス生成速度にガス中のメタンガス分
圧（濃度）を乗じることで求められる。但しメタンガス
分圧に関しては、直接メタンガス濃度を測定しなくても
前記（３）の溶解性無機炭酸濃度から計算することも可
能である。即ち、メタンガス分圧は、消化ガスのほとん
どがメタンガスと二酸化炭素ガスより構成されているこ
とから、１分圧より二酸化炭素ガス分圧を差し引くこと
で求めることができる。

【００１１】更に消化ガス中の二酸化炭素ガス分圧は、
ヘンリーの法則（気液平衡）から、溶解性の二酸化炭素
濃度より理論計算で求めることが可能である。溶解性の
二酸化炭素濃度は、前記（３）の溶解性無機炭素濃度と
ｐＨより理論計算で求められるものである。従って発生
ガス速度、溶解性無機炭素濃度とｐＨとが分かっていれ
ば、メタンガス発生速度は計算で推定することができ
る。

【００１２】上記（１）のｐＨと（５）のメタンガス生
成速度は連続的に測定することが可能であるが、消化状
態を決定する最も重要な因子である（２）の有機酸濃度
は連続的に測定することができないため、この有機酸濃
度の管理は、操作員が現場に赴いて試料のサンプリング
を行い、高価な分析機器を用いて測定を実施しているの
が実情である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上嫌気性消化槽にお
いて連続的にモニタリングすることが好ましい項目を挙
げて説明したが、操作員が試料のサンプリングを行って
総有機酸濃度，アンモニア濃度及び全無機炭素濃度を測
定する方法は、測定者の手操作に依存する不可避的な測
定誤差とか、汚泥状態での測定に起因するｐＨ値の誤差
があり、しかも測定に多くの機器を使用しなければなら
ないため、全工程を自動的に実施することが困難である
という課題があった。

【００１４】例えば上記連続モニター項目を測定するた
めの既存の機器として以下のものが使用される。ｐＨ・・・・・・・・・・・・・ｐＨ電極有機酸・・・・・・・・・・・液体クロマトグラフ無機炭酸・・・・・・・・・ＩＣ計或は滴定によるアルカリ度測
定メタンガス・・・・・・・ガスクロマトグラフガス生成速度・・・・・ガス流量計アンモニア・・・・・・・アンモニア電極従来はこのような分析に必要な各種分析機器を全て確保
しなければならない上、多くの機器は前処理が必要であ
ったり、サンプル用の特殊機器が必要であったりして、
連続的に測定することができる機器は少ない。更に測定
に際しても各々の機器で検量線を作成しなければならな
いという繁雑さがあり、測定機器が多いほど保守点検を
行う作業員の数を増大させなければならない。

【００１５】又、汚泥を固形物と抽出液とに分離する作
業とか、滴定用試料の計量及び滴定用試薬の注入作業は
厳密な正確性が要求され、これらの要求が満足されない
場合には測定の再現性が充分に得られない場合もある。

【００１６】上記に対処した本願出願人は先に特願平４
−２０２６０号により、消化汚泥を受け入れる受泥槽
と、凝集剤の注入によって上記消化汚泥を凝集させる凝
集槽と、この凝集槽の上澄液が貯留される沈澄槽と、該
沈澄槽からフィルタを介して流入する液が貯留される濾
液槽と、この濾液槽内の消化汚泥がサンプリングされる
とともにｐＨ計が夫々配備された酸滴定槽及びアルカリ
滴定槽と、このサンプリング液に予め制御部にて求めら
れた値に対応した量の試薬を分注しながら液ｐＨ値を測
定し、この液ｐＨ値と試薬分注量によって消化状態を連
続的にモニタリングするものにおいて、前記受泥槽への
試料注入のために設けられ、受泥槽に配備されたレベル
センサの水位検出信号出力時に閉路される受泥バルブ
と、前記レベルセンサの信号出力に伴って起動され、受
泥槽内の試料を凝集槽内に所定水位レベルにまで汲み上
げる凝集採泥ポンプと、該凝集採泥ポンプの停止後に起
動されて凝集槽内に所定の凝集剤を投入する凝集剤注入
ポンプと、投入された凝集剤を撹拌するために配設され
た撹拌羽根を駆動するモータと、このモータの停止後に
起動されて凝集槽内の試料を沈澄槽内に導入し、この沈
澄槽に配備されたレベルセンサの水位検出信号出力後に
停止される固液分離ポンプと、該沈澄槽に配備されたレ
ベルセンサの検出信号出力後に起動され、該沈澄槽から
フィルタを介して濾液槽に試料を注入する濾過ポンプ
と、濾液槽に配備されたレベルセンサの所定水位検出信
号出力後に濾液槽内の試料を汲み上げる注入ポンプと、
この注入ポンプにより汲み上げられた試料を酸滴定槽と
アルカリ滴定槽に切換注入するための注入切換バルブ
と、前記各ポンプと各バルブ及びモータを順次制御する
制御部とを備えた嫌気性消化槽モニター用制御装置を提
案した。

【００１７】かかる装置によれば、制御部に設定された
プログラムに基づいて作動する凝集採泥ポンプ，凝集剤
注入ポンプ，固液分離ポンプ，濾過ポンプ及び注入ポン
プによって消化槽からの試料が受泥槽、凝集槽、沈澄
槽、濾液槽に順次送り込まれ、各槽によって所定の処理
が実施されてから滴定槽に一定量がサンプリングされ、
制御部にて求められた値に対応した試薬の酸−アルカリ
滴定アルゴリズムに基づく自動分注器による滴定と、サ
ンプリングの液ｐＨ値と試薬の滴定量とから汚泥の消化
状態を連続的にモニタリングすることにより、消化槽内
の水質を連続的にモニタリングするための管理指標とな
る項目である全無機炭素濃度，全アンモニア濃度，総有
機酸濃度を無人状態で高精度に且つ自動的に測定するこ
とを可能として、工程の全自動化をはかることができる
とともに測定者の手操作に起因する不可避的な測定誤差
をなくすことができる。

【００１８】しかしながら上記装置における受泥槽に送
り込む汚泥は濃度が高く、且つ多くの固形物も含まれて
いるため、サンプリングを制御するバルブの「詰まり」
現象に起因してサンプリング不能を引き起こす惧れがあ
る。一般にバルブは「全開」もしくは「全閉」にして開
閉操作を行うのが通例であるが、上記装置におけるバル
ブを全開にすると、サンプルを給送する管にかかってい
る圧力によって汚泥が槽内に一気に流出することによ
り、該汚泥の飛散現象が発生し易く、且つサンプリング
量が少量の場合にはバルブの応答が追いつかないことが
あるという問題がある。

【００１９】そこで本発明はこのような従来の消化槽の
モニタリングを実施する際に生じる問題点を解消して、
サンプリング時の圧力で試料が槽内に一気に流出して飛
散することがなく、且つサンプリング量が少量の場合で
もバルブの応答性を高めるとともにサンプリングを制御
するバルブの「詰まり」等に起因するサンプリング不調
が発生した時に直ちに警報信号を発して対処することが
できる嫌気性消化槽モニター装置の自動サンプリング方
法及び装置を提供することを目的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、試料としての消化汚泥を受け入れる受泥
槽と、凝集剤の注入によって上記消化汚泥を凝集させる
凝集槽と、この凝集槽の上澄液が貯留される沈澄槽と、
該沈澄槽からフィルタを介して流入する液が貯留される
濾液槽と、この濾液槽内の消化汚泥がサンプリングされ
るとともにｐＨ計が夫々配備された酸滴定槽及びアルカ
リ滴定槽と、このサンプリング液に予め制御部にて求め
られた値に対応した量の試薬を分注しながら液ｐＨ値を
測定し、この液ｐＨ値と試薬分注量によって消化状態を
連続的にモニタリングする装置において、上記消化汚泥
を受け入れるための受泥バルブとして通電時間の経過に
比例して開度が変化する電動バルブを採用し、試料のサ
ンプリング時に該受泥槽のドレンバルブを「開」にして
残存する液を完全に流出させてから受泥バルブに一定時
間の「開」側への通電を行って試料の流入操作を開始
し、次にドレンバルブを「閉」にするとともに、受泥バ
ルブを予め設定した所定の開度を保持したままで一定時
間のサンプリングを実施するサンプリング方法と、この
サンプリングが不調の場合には、受泥バルブを一旦閉止
するとともにドレンバルブを「開」として流入したサン
プルを該ドレンバルブから流出させ、再度受泥バルブを
「開」にするとともにドレンバルブを「閉」として試料
のサンプリングを再開し、一定時間経過してもサンプリ
ングが終了しない時には受泥バルブに異常が発生したも
のと判断して、該受泥バルブを閉止して制御部から異常
信号を発するようにした嫌気性消化槽モニター装置の自
動サンプリング方法及び装置を提供する。

【００２１】

【作用】かかる自動サンプリング方法及び装置によれ
ば、制御部のスタート命令によって受泥バルブが開いて
消化槽から受泥槽に消化汚泥がサンプリングされ、受泥
槽に配備されているレベルセンサの水位検出信号によっ
て受泥バルブが閉じられるが、上記のサンプリング時
に、先ず受泥槽のドレンバルブを「開」にして残存する
液を完全に流出させてから受泥バルブに一定時間の
「開」側への通電を行うことにより試料の流入操作が開
始され、次にドレンバルブを「閉」にするとともに、受
泥バルブを一定時間だけ予め設定した所定の開度を保持
することによってサンプリングが実施される。

【００２２】又、サンプリングが不調の場合には、受泥
バルブを一旦閉止するとともにドレンバルブを「開」と
して流入したサンプルを該ドレンバルブから流出させ、
再度受泥バルブを「開」にするとともにドレンバルブを
「閉」として試料のサンプリングを再開し、一定時間経
過してもサンプリングが終了しない時には、受泥バルブ
に異常が発生したものと判断されて、制御部から異常信
号が発せられるので、この不調に対して直ちに対処する
ことができる。

【００２３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の基本的な実施例
を説明する。図３は本実施例で適用した嫌気性消化槽モ
ニター装置の基本的構成を説明する概要図であり、図中
の１は消化汚泥を受け入れる受泥槽、２は凝集槽、３は
沈澄槽、４はフィルタであり、このフィルタ４を通過し
たサンプルが濾液槽５に貯留される。

【００２４】６は酸滴定槽、７はアルカリ滴定槽であ
り、該酸滴定槽６とアルカリ滴定槽７にはｐＨ計８と温
度計９，９が配備されている。

【００２５】１０ａ，１０ｂは滴定試薬を各酸滴定槽６
とアルカリ滴定槽７に添加する分注器、１１はシーケン
スコントローラ、１２はパーソナルコンピュータであ
り、このシーケンスコントローラ１１とパーソナルコン
ピュータ１２とによって制御部１３が構成される。尚、
上記の各槽には後述するように、槽内の水位検出手段で
あるレベルセンサが配備され、又、凝集槽２と酸滴定槽
６及びアルカリ滴定槽７には、モータと撹拌羽根を備え
た回転式の撹拌機構が配備されている。

【００２６】かかる消化槽モニター装置の基本的動作は
以下の通りである。先ず受泥槽１に消化汚泥が受け入れ
られ、次段の凝集槽２で高分子凝集剤２ａが添加されて
微粒子成分が凝集化される。次に沈澄槽３で固液分離さ
れた後、この沈澄槽３の上澄液がフィルター４を用いて
濾過され、目標とするｓｓ濃度以下の濾液を得て、この
濾液が濾液槽５に貯留される。

【００２７】次に濾液槽５内に送り込まれた消化汚泥の
一定量がサンプリング用ポンプ（図示せず）の作用に基
づいてサンプリングされて、酸滴定槽６及びアルカリ滴
定槽７に送り込まれる。

【００２８】酸滴定槽６とアルカリ滴定槽７には、滴定
試薬であるＨＣｌとＮａＯＨが分注器１０ａ，１０ｂ及
び電動ビューレットを用いて順次添加され、試料溶液の
ｐＨが所定の値になるまで滴定が行われて、この滴定量
とｐＨ計８で測定されたｐＨ値とが制御部１３に送り込
まれ、酸−アルカリ平衡理論に基づく処理が実施され、
総有機酸濃度（Ａ）の外に、アンモニア濃度（Ｎ），全
無機炭素濃度（Ｔ）等がモニタリングされる。尚、シー
ケンスコントローラ１１を介さずにパーソナルコンピュ
ータ１２のみで処理を行うことも出来る。更に測定され
たデータは、温度計９，９によって測定された液温度値
により補正される。

【００２９】上記の基本的実施例における酸−アルカリ
平衡理論に基づく嫌気性消化槽用の連続モニタリングを
実施するに際して、全工程が制御部１３を構成するシー
ケンスコントローラ１１に予め組み込まれたプログラム
に基づいて全自動的に実施されることが本制御方法の特
徴となっている。

【００３０】図２は上記嫌気性消化槽モニター装置の制
御方法を示す測定フロー図であり、図中に記入されたＶ
₁は受泥バルブ、Ｖ₂，Ｖ₃，Ｖ₄，Ｖ₆，Ｖ₉，Ｖ₁₀はドレ
ンバルブ、Ｖ₅は濾過バルブ、Ｖ₇は注入バルブ、Ｖ₈は
注入切換バルブであり、これらＶ₁〜Ｖ₁₀の各バルブ
は、制御部１３を構成するシーケンスコントローラ１１
から出力される制御信号によって流通及び遮断状態が制
御される開閉制御バルブである。尚、後述するように受
泥バルブＶ₁は、予め設定された通電時間により開度を
０％〜１００％まで任意に選択可能な電動バルブを用い
ている。

【００３１】Ｐ₁は凝集採泥ポンプ、Ｐ₂は凝集剤注入ポ
ンプ、Ｐ₃は固液分離ポンプ、Ｐ₄は濾過ポンプ、Ｐ₅は
注入ポンプであり、これらＰ₁〜Ｐ₅の各ポンプは上記シ
ーケンスコントローラ１１から出力される制御信号によ
って稼働状態が駆動制御される流体ポンプである。

【００３２】Ｌ₁〜Ｌ₆は各槽に配備されたレベルセンサ
であり、このレベルセンサＬ₁〜Ｌ₅によって、各槽にお
ける試料液の水位が検出され、制御部１３に伝えられ
る。

【００３３】尚、通常上記装置には、測定後の槽内を洗
浄する純水が貯留された洗浄水槽と洗浄配管とが備えら
れているが、本実施例では説明の便宜上から上記の洗浄
系統を省略して図示してある。

【００３４】先ず試料のサンプリング動作について説明
すると、ＣＰＵ１２からの指令に基づくシーケンスコン
トローラ１１のシーケンススタート命令によって受泥バ
ルブＶ₁が開き、図外の消化槽から受泥槽１に試料であ
る消化汚泥が注入される。この受泥槽１に配備されてい
るレベルセンサＬ₁によって試料の水位が所定のレベル
に達したことが検出されると、該レベルセンサＬ₁から
水位検出信号が出力され、この信号によって受泥バルブ
Ｖ₁が閉じられる。

【００３５】前記したように、一般には上記サンプリン
グ動作は受泥バルブＶ₁を全開もしくは全閉にして行う
のが通例であるが、本実施例では図１のタイムチャート
図に示したように、受泥バルブＶ₁の開度を適宜に制御
するとともに、この受泥バルブＶ₁の開閉動作とドレン
バルブＶ₂の開閉動作とを所定のタイムテーブルに基づ
いて駆動制御したことが特徴となっている。

【００３６】前記したように該受泥バルブＶ₁として通
電時間の経過に比例して開度が変化する電動バルブを採
用しており、実施例の電動バルブは、１３秒の通電時間
で開度が０％から１００％に達するものを採用した。

【００３７】図１によれば、運転開始後に先ずドレンバ
ルブＶ₂を「開」にしたまま約３５秒間保持して受泥槽
１内に残存する液を完全に流出させ、しかる後に電動バ
ルブで成る受泥バルブＶ₁に４秒間だけ「開」側への通
電を行う。この時に受泥バルブＶ₁の開度は約３０％と
なり、受泥槽１内への試料の流入が開始される。

【００３８】次に受泥バルブＶ₁の開度を約３０％に維
持し、ドレンバルブＶ₂は「開」のままで１０秒試料を
槽内に流入しながらドレンバルブＶ₂から流出させて前
回の試料との入れ換えを完全に行った後、受泥バルブＶ
₁に更に２秒間だけ「開」側への通電を行い、１秒後に
ドレンバルブＶ₂を「閉」にする。これで受泥バルブＶ₁
の開度は約４６％に達している。

【００３９】そして受泥バルブＶ₁の開度を４６％に維
持したままで通電を停止して１０秒間のサンプリングを
行い、図２に示したレベルセンサＬ₁がＨｉレベルに達
したならば受泥バルブＶ₁を全閉にしてサンプリング動
作を終了する。又、レベルセンサＬ₁がＨｉレベルに達
しない時には、同チャートに示したように更に受泥バル
ブＶ₁に６秒間だけ「閉」側への通電を行って該受泥バ
ルブＶ₁を一旦閉止し、同時にドレンバルブＶ₂を「開」
として流入した試料を該ドレンバルブＶ₂から流出す
る。

【００４０】次に再度受泥バルブＶ₁に６秒間だけ
「開」側への通電を行い、５秒後にドレンバルブＶ₂を
「閉」とする。これによって受泥バルブＶ₁の開度が４
６％に復帰して試料のサンプリングが再開されるので、
この状態で約３０秒間待ち、これでもレベルセンサＬ₁
がＨｉレベルに達しない時には、受泥バルブＶ₁に「詰
まり」等の異常が発生したものと判断して、再び受泥バ
ルブＶ₁に６秒間の「閉」側への通電を行って該受泥バ
ルブＶ₁を閉止し、異常信号を前記シーケンスコントロ
ーラ１１からＣＰＵ１２に伝えて、外部に受泥バルブＶ
₁の異常を知らせる警告を発して適当な処置を行う。

【００４１】このようにして試料のサンプリングと、受
泥バルブＶ₁の異常を検出することが本発明の特徴とな
っているが、以下の動作を簡単に説明すると、図２にお
いて上記レベルセンサＬ₁の信号出力によって凝集採泥
ポンプＰ₁が起動し、受泥槽１から凝集槽２への試料の
汲み上げが開始される。同時に凝集槽２のドレンバルブ
Ｖ₃が１０秒間開いて、凝集採泥ポンプＰ₁中に残存して
いる水分がドレンバルブＶ₃から外方に流下される。こ
の凝集槽２にはレベルセンサＬ₂が配備されており、凝
集槽２の水位が所定のレベルに達すると該レベルセンサ
Ｌ₂から水位検出信号が出力され、この信号によって凝
集採泥ポンプＰ₁が５秒間停止し、その後に該凝集採泥
ポンプＰ₁が２０秒間逆回転動作を行って、過剰に注入
された試料が受泥槽１に戻される。

【００４２】上記の凝集採泥ポンプＰ₁の試料流出口
は、凝集槽２に規定された水位に達する位置まで延長し
てあるので、凝集採泥ポンプＰ₁の一時停止と逆回転動
作を行うことにより、凝集槽２内に注入された試料の水
位レベルを規定された水位に一致させることができる。

【００４３】この凝集採泥ポンプＰ₁の逆回転動作が終
了すると、凝集剤注入ポンプＰ₂が起動して、凝集剤貯
留タンク１５から凝集槽２に高分子凝集剤が４０秒間注
入され、次に撹拌モータＭ₁が約４０秒間作動されるこ
とによって撹拌羽根１６によって凝集槽２内の試料が撹
拌される。そして撹拌モータＭ₁を１０秒間静止するこ
とによって凝集された微粒子成分が静止沈降される。

【００４４】次に凝集槽２内での微粒子成分の静止沈降
後、固液分離ポンプＰ₃が起動して、凝集槽２から沈澄
槽３への試料の注入が開始される。同時に沈澄槽３のド
レンバルブＶ₄が５０秒間開いて、固液分離ポンプＰ₃中
に残存している水分が該ドレンバルブＶ₄から外方に流
下される。この沈澄槽３にはレベルセンサＬ₃が配備さ
れていて、沈澄槽３の水位が所定のレベルに達すると、
該レベルセンサＬ₃から水位検出信号が出力され、この
信号によって上記固液分離ポンプＰ₃の駆動が停止する
とともに濾過ポンプＰ₄が起動し、同時に濾過バルブＶ₅
が開く。すると沈澄槽３内の試料がフィルタ４，濾過ポ
ンプＰ₄及び濾過バルブＶ₅を介して濾液槽５に流入され
る。同時に濾液槽５のドレンバルブＶ₆が２５秒間開い
て、濾過ポンプＰ₄中に残存している水分がドレンバル
ブＶ₆から外方に流下される。

【００４５】この濾液槽５にはレベルセンサＬ₄が配備
されており、濾液槽５の水位が所定のレベルに達する
と、該レベルセンサＬ₄から水位検出信号が出力され、
この信号によって濾過ポンプＰ₄が停止し、且つ濾過バ
ルブＶ₅が閉止される。そして酸滴定槽６のドレンバル
ブＶ₉が先ず２５秒間開き、その１５秒後に注入バルブ
Ｖ₇と注入切換バルブＶ₈が開くと同時に注入ポンプＰ₅
が起動して、濾液槽５内の試料が注入バルブＶ₇を介し
て汲み上げられ、注入切換バルブＶ₈によって酸滴定槽
６もしくはアルカリ滴定槽７の何れかに注入される。こ
の注入ポンプＰ₅は４０秒間正転してから５秒間停止
し、更に１５秒間逆転する。

【００４６】酸滴定槽６にはレベルセンサＬ₅が配備さ
れており、このレベルセンサＬ₅によって酸滴定槽６内
に試料が規定量だけサンプリングされたことが確認され
ると、次にアルカリ滴定槽７のドレンバルブＶ₁₀が２５
秒間開き、その１５秒後に注入切換バルブＶ₈がアルカ
リ滴定槽側に切り換えられ、この状態で注入ポンプＰ₅
が４０秒間正転してから５秒間停止し、更に１５秒間逆
転する。そしてアルカリ滴定槽７に配備されたレベルセ
ンサＬ₆によって該アルカリ滴定槽７に試料が規定量だ
けサンプリングされたことが確認されると、注入ポンプ
Ｐ₅が停止してサンプリング動作が終了する。

【００４７】図示したように、酸滴定槽６とアルカリ滴
定槽７への試料流出口は、両槽６，７に規定された水位
に達する位置まで延長してあり、試料のサンプリング時
に注入ポンプＰ₅の正転，一時停止及び逆回転動作を行
うことによって過剰に注入された試料が濾液槽５に戻さ
れるので、前記の凝集槽２への試料注入時に説明した動
作態様と同様に、注入された試料の水位レベルを規定さ
れた水位に一致させることができる。

【００４８】酸滴定槽６とアルカリ滴定槽７には、ｐＨ
計８，８、温度計９，９及びモータＭ₂，Ｍ₃と撹拌羽根
１７，１８を持つ回転式の撹拌機構が配備されており、
それぞれＨＣｌの分注器１０ａ及びＮａＯＨの分注器１
０ｂと、電動ビューレット１９ａ，１９ｂが配備されて
いる。そしてサンプリングされた試料に対して酸とアル
カリの滴定が行われ、この滴定量とｐＨ計８，８で測定
されたｐＨ値とがＣＰＵ１２に送り込まれて酸−アルカ
リ平衡理論に基づく処理が実施され、総有機酸濃度
（Ａ）の外に、アンモニア濃度（Ｎ），全無機炭素濃度
（Ｔ）等がモニタリングされる。

【００４９】尚、本発明の基本的な測定原理である酸−
アルカリ平衡理論は、先に提案した特願平４−２０２６
０号明細書中に詳細に説明してあり、且つ本件発明の要
旨ではないため説明の重複を避ける。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる嫌気性消化槽モニター装置の自動サンプリング方法
及び装置によれば、試料のサンプリング時に、受泥槽の
ドレンバルブを「開」にして残存する液を完全に流出さ
せてから受泥バルブに一定時間の「開」側への通電を行
うことにより試料の流入操作が開始され、次にドレンバ
ルブを「閉」にするとともに、受泥バルブを一定時間だ
け所定の開度を保持することによってサンプリングが実
施され、更にこのサンプリングが不調の場合には、受泥
バルブを一旦閉止するとともにドレンバルブを「開」と
して流入したサンプルを該ドレンバルブから流出させ、
再度受泥バルブを「開」にするとともにドレンバルブを
「閉」として一定時間経過してもサンプリングが終了し
ない時には、受泥バルブに異常が発生したものと判断し
て制御部から異常信号が発せられるので、この不調に対
して直ちに対処することができる。

【００５１】従って試料のサンプリング時に受泥バルブ
が「全開」ではなく、所定の開度に保持されていること
により、サンプルを給送する管にかかっている圧力によ
って汚泥が槽内に一気に流出しないので、該汚泥の飛散
現象が防止され、バルブの開閉速度の向上に伴ってサン
プリング量が少量の場合であってもバルブの応答性が高
められるという効果がある。

【００５２】特に受泥槽に送り込まれた汚泥の濃度が高
いことに起因して受泥バルブの「詰まり」現象があった
場合には、制御部がこれを検出して警報信号を発するた
め、操作員により直ちに対処することができてモニタリ
ング動作の円滑な進行がはかれるという効果が得られ
る。

【００５３】更に本実施例にかかる消化槽モニター装置
は、測定に多くの機器を使用する必要がないので、従来
のように各々の分析に必要な分析機器を確保する必要が
なく、且つこれらの機器を保守点検する作業員を不要と
し、各機器の操作上の繁雑さが解消される上、測定の再
現性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかる自動サンプリングの実施態様
を説明するためのタイムチャート図。

【図２】本実施例にかかる嫌気性消化槽モニター装置の
全体的な構成を示す概要図。

【図３】本発明が適用した嫌気性消化槽モニター装置の
基本的構成を説明する概要図。

【符号の説明】

１…受泥槽Ｖ₁…受泥バルブＶ₂…ドレンバルブ２…凝集槽３…沈澄槽４…フィルタ５…濾液槽６…酸滴定槽７…アルカリ滴定槽８…ｐＨ計９…温度計１０ａ，１０ｂ…分注器１１…シーケンスコントローラ１２…パーソナルコンピュータ１３…制御部１５…凝集剤貯留タンク１６，１７，１８…撹拌羽根１９ａ，１９ｂ…電動ビューレット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料としての消化汚泥を受け入れる受泥
槽と、凝集剤の注入によって上記消化汚泥を凝集させる
凝集槽と、この凝集槽の上澄液が貯留される沈澄槽と、
該沈澄槽からフィルタを介して流入する液が貯留される
濾液槽と、この濾液槽内の消化汚泥がサンプリングされ
るとともにｐＨ計が夫々配備された酸滴定槽及びアルカ
リ滴定槽と、このサンプリング液に予め制御部にて求め
られた値に対応した量の試薬を分注しながら液ｐＨ値を
測定し、この液ｐＨ値と試薬分注量によって消化状態を
連続的にモニタリングする装置において、上記消化汚泥を受け入れるための受泥バルブとして通電
時間の経過に比例して開度が変化する電動バルブを採用
し、試料のサンプリング時に該受泥槽のドレンバルブを
「開」にして残存する液を完全に流出させてから受泥バ
ルブに一定時間の「開」側への通電を行って試料の流入
操作を開始し、次にドレンバルブを「閉」にするととも
に、受泥バルブを予め設定した所定の開度を保持したま
まで一定時間のサンプリングを実施するようにしたこと
を特徴とする嫌気性消化槽モニター装置の自動サンプリ
ング方法。
【請求項２】試料のサンプリング時に該受泥槽のドレ
ンバルブを「開」にして残存する液を完全に流出させて
から受泥バルブに一定時間の「開」側への通電を行って
試料の流入操作を開始し、次にドレンバルブを「閉」に
するとともに、受泥バルブを予め設定した所定の開度を
保持したままで一定時間経過してもサンプリングが終了
しない場合には、受泥バルブを一旦閉止するとともにド
レンバルブを「開」として流入したサンプルを該ドレン
バルブから流出させ、再度受泥バルブを「開」にすると
ともにドレンバルブを「閉」として試料のサンプリング
を再開し、一定時間経過してもサンプリングが終了しな
い時には受泥バルブに異常が発生したものと判断して、
該受泥バルブを閉止して制御部から異常信号を発するよ
うにしたことを特徴とする嫌気性消化槽モニター装置の
自動サンプリング方法。
【請求項３】試料としての消化汚泥を受け入れる受泥
槽と、凝集剤の注入によって上記消化汚泥を凝集させる
凝集槽と、この凝集槽の上澄液が貯留される沈澄槽と、
該沈澄槽からフィルタを介して流入する液が貯留される
濾液槽と、この濾液槽内の消化汚泥がサンプリングされ
るとともにｐＨ計が夫々配備された酸滴定槽及びアルカ
リ滴定槽と、このサンプリング液に予め制御部にて求め
られた値に対応した量の試薬を分注しながら液ｐＨ値を
測定し、この液ｐＨ値と試薬分注量によって消化状態を
連続的にモニタリングする装置において、上記消化汚泥を受け入れるための受泥バルブとして通電
時間の経過に比例して開度が変化する電動バルブを採用
し、試料のサンプリング時に該受泥槽のドレンバルブの
開閉状態と受泥バルブの開度を所定のタイムチャートに
基づいて駆動制御して、受泥槽内への試料の自動サンプ
リングを実施するとともに、該サンプリングが不調であ
った場合には、槽内に残存する液を完全に流出させてか
ら受泥バルブとドレンバルブの開閉制御を行って再度サ
ンプリング操作を実施した後に受泥バルブの異常を警報
する制御部を具備して成ることを特徴とする嫌気性消化
槽モニター装置の自動サンプリング装置。