JPH08266814A - 固液分離装置およびそのろ材層厚さ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型の処理槽においても処理槽内の浮上ろ材
層の厚さを所定の厚さに管理して処理水の水質均一化を
実現する。 【構成】 固液分離装置は、処理槽の下部に配置され、
かつ、固体成分を含む被処理原水を上向流で流入させる
流入開口を有し、原水の表層部に処理槽内に配置された
被処理原水より比重の小さなろ材で形成された浮上ろ材
層を配置している。処理槽内には固体成分を含む被処理
原水を撹拌する空気供給管を設け、エアバブリングを行
いつつ浮上ろ材層でろ過分離してからろ過水を槽外に排
出している。処理槽内の底部と浮上ろ材層の間の水中や
あるいは壁面に、浮上ろ材層と原水との境界層までの距
離を測定する超音波センサを配設し、距離からろ材層厚
さを検出するようにしている。超音波センサは水平移動
方式、固定方式のいずれも採用できる。厚さの偏位があ
った場合には、集中的に攪拌する等によりろ材層の厚さ
の均一化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固液分離装置およびそ
のろ材層厚さ検出方法に係わり、特に、固体成分を含む
被処理原水を処理槽内の浮上ろ材層によりろ過し、ろ過
水を処理槽外に排出する固液分離装置およびこの装置に
用いられるろ材層厚さ検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、浮上ろ材を使用して、公共下水
等の大容量の排水や浄水を処理するために、大型の処理
槽を有する固液分離装置が用いられている。この種の従
来の固液分離装置の概念構成図を図１１に示す。この装
置は固体成分を含んだ被処理原水１２（矢印で示す）が
供給される処理槽１１を備えている。原水を供給するた
めに、処理槽１１の底面に流入開口１３を設け、処理槽
１１の内部に上昇流として被処理原水１２を流入させる
ようにしている。また、この処理槽１１の下部には、被
処理原水１２を撹拌するための空気（Ａ）を処理槽１１
の内部に供給する空気供給管１４が設けられている。こ
の処理槽１１の内部には、被処理原水１２より比重の小
さなろ材１５が収納され、このろ材１５で浮上ろ材層１
５ａが形成されている。さらに、浮上ろ材層１５ａの上
方には、ろ材１５の流出を防止するグレーティング１６
が設けられている。このような固液分離装置では、固体
成分を含んだ被処理原水１２が底面に設けた流入開口１
３より上向流で流入され、次いで、浮上ろ材層１５ａで
ろ過され、ろ過水１７は上方より処理槽１１の外部に排
出されるものとなっている。この処理槽１１では、処理
槽１１に設けたのぞき窓１８からろ材層１５ａの厚さ
や、ろ材層１５ａの下面の状況を作業員が目視により見
て判断している。あるいは、作業員が見やすくするた
め、処理槽自体を透明な材料により製作している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成によれば、大容量の処理槽や被処理原水の濁度
が大きい場合に、壁面部のみの観測となり内部のろ材層
厚さの分布、すなわち、浮上ろ材層の下面形状の観測が
できないという問題がある。このため、内部のろ材厚さ
の分布が不均一のままろ過作業が行われてもこれを確認
することができなくなる問題がある。浮上ろ材層の下面
形状が表面に平行な平面でない場合には、被処理原水が
薄い厚さの部分を通水するため、薄い厚さの部分のろ材
の破過が早まり、処理水の水質の悪化やろ過継続時間が
短縮するという問題がある。また、浮上ろ材層の厚さが
厚くなると処理水の水質は良くなるが、処理されたろ過
水の水量が少なくなるという問題がある。

【０００４】本発明は上記従来の問題点に着目し、大型
の排水処理槽においても処理槽内の浮上ろ材層の厚さを
容易に確認することができ、これによってろ材層と被処
理原水との境界面が水平となるように容易に調整するこ
とができ、もってろ材層を所定の厚さに保たれるととも
に均一になり、処理水の水質が均一に保たれ、長いろ過
継続時間が得られる固液分離装置およびそのろ材層厚さ
検出方法の提供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固液分離装置は、処理槽の下部に配置さ
れ、かつ、固体成分を含む被処理原水を上向流で流入さ
せる流入開口と、処理槽内に配置された被処理原水中よ
り比重の小さなろ材で形成された浮上ろ材層と、固体成
分を含む被処理原水を撹拌する空気供給管とからなり、
浮上ろ材層でろ過分離してからろ過水を槽外に排出する
固液分離装置において、処理槽内の底部と浮上ろ材層の
間の水中、あるいは、壁面に浮上ろ材層の高さ位置を測
定する超音波センサを配設したものである。これに加え
て、被処理原水の流入方向を変える流入方向制御翼と、
空気供給管への空気流量を制御する流量制御弁と、高さ
位置センサからの信号を受けて下面形状を求めるととも
に、下面形状に合わせて下面形状を平面にするための信
号を流入方向制御翼または流量制御弁に出力する制御装
置を設けるようにすることができる。

【０００６】また、本発明に係る固液分離装置のろ材層
厚さ検出方法は、処理槽内の下層部に固体成分を含む被
処理原水を供給し、前記被処理原水の上層部に浮上ろ材
層を配置し、前記被処理原水を浮上ろ材層でろ過分離し
てからろ過水を槽外に排出する固液分離装置における浮
上ろ材層の厚さ検出方法において、処理槽内の浮上ろ材
層より下位に配置した超音波センサを水平移動させつつ
浮上ろ材層の境界層までの高さを検出することにより浮
上ろ材層の厚さを測定可能とした。ことを特徴とする。
また、この検出方法の第２の構成としては、処理槽内の
下層部に固体成分を含む被処理原水を供給し、前記被処
理原水の上層部に浮上ろ材層を配置し、前記被処理原水
を浮上ろ材層でろ過分離してからろ過水を槽外に排出す
る固液分離装置における浮上ろ材層の厚さ検出方法にお
いて、処理槽内の浮上ろ材層より下位の定位置に配置し
た超音波センサにより浮上ろ材層の境界層まで複数箇所
までの距離を検出することにより浮上ろ材層の厚さを測
定可能としたものである。これらの構成において、浮上
ろ材層の各部の厚さの差が設定された値を越えたときに
処理層内の被処理原水の攪拌を行わせて前記浮上ろ材層
の厚さの均一化処理を行わせるようにすればよい。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、処理槽内の被処理原水の濁
度が悪くても、処理槽内に配設された超音波センサによ
り浮上ろ材層の下面形状が容易に測定できる。また、ろ
材層と被処理原水との境界面までの距離を超音波センサ
により測定するため、被処理原水の濁度が悪くても浮上
ろ材層の厚さを容易に測定できる。また、浮上ろ材層の
下面形状を求めて、被処理原水の流入方向を変えたり、
あるいは、処理層内に流入させる空気流量を変えるため
に早期に下面形状が平面となり、浮上ろ材層の厚さが均
一になる。また、浮上ろ材層の厚さを求めて、厚さの偏
位が所定の厚さ以上のときには処理槽内の被処理原水を
撹拌するために、浮上ろ材層の平滑化によってろ過が均
質になり、ろ過能力が向上して速く所定の厚さに達す
る。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明に係わる固液分離装置および
そのろ材層厚さ検出方法につき、図面を参照して詳細に
説明する。以下において、従来技術と同一構成部材には
同一符号を付して説明は省略する。図１は本実施例に係
る固液分離装置の第１実施例の全体構成図を示す。図１
において、処理槽１１の底面の流入開口１３には、処理
槽１１の内部に流入させる被処理原水１２の流入方向を
変える流入方向制御翼２１が配設され、流入方向制御翼
２１には操作レバー２２が付設されている。また、空気
を処理槽１１の内部に供給する複数の空気供給管１４
ａ、１４ｂには、供給する空気量を調整する流量制御弁
２３ａ、２３ｂが付設されている。さらに、処理槽１１
の内部で、処理槽１１の底部１１ａと浮上ろ材層１５ａ
の間の水中には、複数の超音波センサ２４、２５、・・
が全周囲上面方向に向けて配設されている。この実施例
では、超音波センサ２４は１００ｋＨｚから１ＭＨｚの
超音波をパルス状に発信する発信器２４ａと、この発信
した超音波の反射波を受信する受信器２４ｂとから構成
されている。受信器２４ｂは表示装置２７に接続されて
いる。また、超音波センサ２４、２５、・・は、本実施
例では、処理槽１１の上方から支持ロッド２６で保持さ
れている。支持ロッド２６の外側には、浮上ろ材層１５
ａを遮断する円筒ネット２７が配設されている。ろ材１
５は比重が１以下である吸水性のないポリプロピレンを
用いており、超音波を反射する。ろ材１５はグレーティ
ング１６により槽外への流出が防止されている。

【０００９】上記構成において、次に作動について説明
する。固体成分を含んだ被処理原水１２が底面に設けた
流入開口１３より上向流で所定量流入して、処理槽１１
の内部に溜まる。この被処理原水１２はろ材１５を浮か
せて処理槽１１の上面から所定の厚さの浮上ろ材層１５
ａを形成する。作業員は図示しないスイッチを入れて超
音波センサ２４、２５、・・を作動させて超音波を浮上
ろ材層１５ａに向けてパルス状に発信する。この浮上ろ
材層１５ａからの反射波を受信して距離を計測する。こ
の計測された距離は纏められて浮上ろ材層１５ａの下面
の形状（Ｗ）を表示装置２７に表示する。作業員は下面
の形状（Ｗ）を見て操作レバー２２を操作して流入方向
制御翼２１を変える。流入方向制御翼２１が変わると、
図２に示すように、固体成分を含んだ被処理原水１２の
流入方向が変わり、浮上ろ材層１５ａの距離の小さい
所、すなわち、下面の形状（Ｗ）の内で飛び出て（凸）
いる所に向けて流れる。このために飛び出ている所は、
ろ材１５が被処理原水１２により動かされて浮上ろ材層
１５ａの下面の形状（Ｗ）を平面、すなわち、浮上ろ材
層１５ａの距離をほぼ均一にする。

【００１０】また、あるいは、作業員は、複数の空気供
給管１４ａ、１４ｂに接続された空気量を調整する流量
制御弁２３ａ、２３ｂの内、、図３に示すように、浮上
ろ材層１５ａの距離の小さい所、すなわち、下面の形状
（Ｗ）の内で飛び出て（凸）いる所の流量制御弁２３
ａ、２３ｂのいずれかを開き、空気量を面の形状（Ｗ）
の内で飛び出て（凸）いる所に向けて流す。このために
飛び出ている所は、ろ材１５が被処理原水１２により動
かされて浮上ろ材層１５ａの下面の形状（Ｗ）を平面、
すなわち、浮上ろ材層１５ａの距離をほぼ均一にする。
上記の制御の結果では、浮上ろ材層１５ａが２メートル
の場合に、厚さのバラツキを±５センチメートルにする
ことができた。

【００１１】次に、図４は本発明の固液分離装置の第２
実施例の全体構成図を示す。図２においては、第１実施
例に対して、一個の超音波センサ２４を用いている。こ
の一個の超音波センサ２４は回転支持ロッド３１により
回転自在に支持されている。回転支持ロッド３１はセン
サ用電動モータ３２により駆動され、電動モータ３２は
制御装置３３の指令により回転を行う。また、流入開口
１３に付設されている流入方向制御翼２１は電磁ソレノ
イド３４に連結され、電磁ソレノイド３４は制御装置３
３の指令により流入方向制御翼２１を動かしている。ま
た、複数の空気供給管１４ａ、１４ｂに接続された空気
量を調整する流量制御弁２３ａ、２３ｂには、制御弁用
電動モータ３５、３６が付設され、制御弁用電動モータ
３５は制御装置３３の指令により流量制御弁２３ａ、２
３ｂを動かして空気量を調整する。また、処理槽１１の
上方には、浮上ろ材層１５ａの表面の高さ位置を計測す
る表面高さ位置検出センサ３７（以下、表面センサ３７
という）が配設され、表面センサ３７は制御装置３３に
接続されている。制御装置３３は、超音波センサ２４お
よび表面センサ３７からの信号を受けて、流入方向制御
翼２１の電磁ソレノイド３４あるいは／および制御弁用
電動モータ３５に指令を出力している。また、制御装置
３３には計測の間隔の時間を設定するスイッチ３８が配
設されている。

【００１２】上記構成において、次に作動について、図
５および図６のフローチャートで説明する。 次に、空
気の供給の制御について図５のフローチャートで説明す
る。ステップ１では、計測のための時間の間隔を設定す
る。ステップ２では、制御装置３３は計測のための所定
時間になったか、否かの判断を行う。ステップ２で否の
場合には繰り返す。ステップ２で所定時間になったきに
は、ステップ３で制御装置３３は、センサ用電動モータ
３２および超音波センサ２４に指令を出力する。ステッ
プ４では、制御装置３３からの所定時間毎の指令により
センサ用電動モータ３２および超音波センサ２４が作動
して、浮上ろ材層１５ａの下面の形状（Ｗ）を平面を計
測する。また、ステップ５では、表面センサ３７は表面
の高さの指令信号を制御装置３３に送信している。ステ
ップ６では、制御装置３３は、超音波センサ２４および
表面センサ３７からの信号を受けて浮上ろ材層１５ａの
厚さ（Ｔｏ）を演算している。ステップ７では、浮上ろ
材層１５ａの厚さ（Ｔｏ）がしきい値（Ｔｓ）よりも大
きいか、否かの判断を行う。小さい場合には、ステップ
１に戻る。大きい場合には、ステップ８に行き、制御装
置３３は複数の制御弁用電動モータ３５、３６に指令を
出力して、流量制御弁２３ａ、２３ｂを所定量開く。ス
テップ９でき、複数の空気供給管１４ａ、１４ｂより処
理槽１１の内部に空気を送る。この空気により、ろ材１
５が撹拌され、固液の分離が活発になり早期に浮上ろ材
層１５ａの厚さをほぼ均一にする。この結果をステップ
１０で浮上ろ材層１５ａの厚さ（Ｔｏ）がしきい値（Ｔ
ｓ）よりも小さくなったか、否かの、判断を行う。否の
場合（大きい場合）にはステップ８に戻る。小さい場合
には、ステップ１１に行き、流量制御弁２３ａ、２３ｂ
を所定量閉じる。なお、上記実施例では、ステップ５で
表面センサ３７は表面の高さを検出しているが、表面高
さと、超音波センサとの間の距離を前もって設定してお
くことにより、表面センサ３７は不要となるとともに、
ステップ５も省略できる。

【００１３】次に、被処理原水１２の流入方向の制御に
ついて図６のフローチャートで説明する。なお、図５の
フローチャートど同一の場合には同一のステップ番号を
付して説明は省略する。ステップ２１では、制御装置３
３は、超音波センサ２４からの信号を受けて浮上ろ材層
１５ａの下面の形状を演算している。ステップ２２で
は、浮上ろ材層１５ａの下面の形状の凹凸の厚さの差が
（ｔａ）がしきい値（ｔｓ）よりも大きいか、否かの判
断を行う。小さい場合には、ステップ１に戻る。大きい
場合には、ステップ２３に行き、制御装置３３は凹凸の
大きい凸側に向けて、流入方向制御翼２１を動かすため
に電磁ソレノイド３４に指令を出力する。ステップ２４
では、流入方向制御翼２１が移動し、この結果、被処理
原水１２が凸側に向けて矢印（Ｍ）のごとく流入しろ材
１５が撹拌され、浮上ろ材層１５ａの下面の形状（Ｗ）
が平面になるようにろ材１５が動く。この結果をステッ
プ２５で浮上ろ材層１５ａの凹凸の厚さの差が（ｔａ）
がしきい値（ｔｓ）よりも大きいか、否かの判断を行
う。否の場合（大きい場合）にはステップ８に戻る。小
さい場合には、ステップ２６に行き、流入方向制御翼２
１を動かすために電磁ソレノイド３４に指令を出力し、
流入方向制御翼２１を真上方向（底面に直角）の方向に
戻す。なお、上記において方向制御翼２１を動かすため
にステップ電動モータを用いても良い。

【００１４】なお、上記実施例の図５では、浮上ろ材層
１５ａの厚さ（Ｔｏ）が大きいときに空気の供給の制御
をした例を説明したが、図６の流入方向制御翼２１を移
動させて被処理原水１２の流入方向を制御して浮上ろ材
層１５ａを撹拌しても良く、また、両者を組み合わせて
制御しても良い。さらに、図６でも同様に、空気の供給
の制御のみ、あるいは組み合わせて行っても良い。

【００１５】次に、流入方向制御翼２１の他の一例の構
成について説明する。 流入方向制御翼装置４０は、一
対から構成され、一つはＸ軸方向、および他の一つはＹ
軸方向に変位移動する。この流入方向制御翼装置４０
は、制御翼４１と、制御翼４１を互いに連結する連結ロ
ッド４２と、連結ロッド４２に変位を与える電動モータ
４３と歯車４４、ラック４５とから構成されている。ま
た、制御翼４１には、ピン４１ａが付設され、このピン
４１ａは回動自在に処理槽１１の流入開口１３に取着さ
れている。これにより、制御装置３３からの電動モータ
４３への指令により、電動モータ４３が回動し、歯車４
４、ラック４５および連結ロッド４２を介してこの揺動
によりそれぞれがＸ軸方向、あるいはＹ軸方向に全部の
制御翼４１が揺動変位する。この制御翼４１の揺動変位
により被処理原水１２の流入方向の制御が行われる。ま
た、この装置においては、一対をそれぞれＸ軸方向、お
よびＹ軸方向に変位移動することにより、斜め方向への
排出が可能となり処理槽３３の隅、すなわち、角部への
被処理原水１２を流入させることができる。

【００１６】次に、超音波センサ２４の装着例について
説明する。図８は、処理槽１１のそれぞれの壁面１１ｂ
に超音波センサ５１、５２、５３、５４を装着した例を
示す。また、図９では、超音波センサ２４は、互いに向
かいあった壁面１１ｂにパイプ５５、５６を渡して、そ
のパイプの中に移動する超音波センサ５７、５８を挿入
した例を示す。また、図９において、パイプに固定した
複数の図示しない超音波センサを装着しても良い。さら
に、図１０では、図４に示す回転支持ロッド３１に複数
の超音波センサ５９、６０、６１を装着している。この
ように複数のセンサを装着することにより、浮上ろ材層
１５ａの下面の形状（Ｗ）を精度良く測定することがで
きる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理槽内に配設された超音波センサにより浮上ろ材層の
下面形状および浮上ろ材層の厚さが容易に判別できるの
で、浮上ろ材層の下面形状を平面で、かつ、所定の厚さ
に管理でき、ろ過が均一となりろ過能力が向上する。ま
た、所定の厚さに管理できるので、ろ過水の品質が一定
となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固液分離装置の第１実施例の全体構成
図を示す。

【図２】本発明の固液分離装置の流入方向制御翼による
被処理原水の流入方向の変化を説明する図を示す。

【図３】本発明の固液分離装置の流量制御弁による空気
による被処理原水の撹拌を説明する図を示す。

【図４】本発明の固液分離装置の第１実施例の全体構成
図を示す。

【図５】本発明の流量制御弁の制御のフローチャート図
を示す。

【図６】本発明の流入方向制御翼の制御のフローチャー
ト図を示す。

【図７】本発明の流入方向制御翼の一例の実施例の斜視
図を示す。

【図８】本発明の超音波センサの取着例を示す図であ
る。

【図９】本発明の超音波センサの取着例を示す図であ
る。

【図１０】本発明の超音波センサの取着例を示す図であ
る。

【図１１】従来の固液分離装置の実施例の全体構成図を
示す。

【符号の説明】

１１ 処理槽 １２ 被処理原水 １３ 流入開口 １４ 空気供給管 １５ ろ材 １５ａ 浮上ろ材層 １７ ろ過水 ２１ 流入方向制御翼 ２３ａ、２３ｂ 流量制御弁 ２４、２５ 超音波センサ ２７ 表示装置 ３１ 回転支持ロッド ３２ センサ用電動モータ ３３ 制御装置 ３４ 電磁ソレノイド ３５、３６ 制御弁用電動モータ ３７ 表面高さ位置検出センサ ３８ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 正行 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の下部に配置され、かつ、固体成
   分を含む被処理原水を上向流で流入させる流入開口と、
   処理槽内に配置された被処理原水中より比重の小さなろ
   材で形成された浮上ろ材層と、固体成分を含む被処理原
   水を撹拌する空気供給管とからなり、浮上ろ材層でろ過
   分離してからろ過水を槽外に排出する固液分離装置にお
   いて、処理槽内の底部と浮上ろ材層の間の水中、あるい
   は、壁面に浮上ろ材層の高さ位置を測定する超音波セン
   サを配設したことを特徴とする固液分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の固液分離装置におい
   て、被処理原水の流入方向を変える流入方向制御翼と、
   空気供給管への空気流量を制御する流量制御弁と、高さ
   位置センサからの信号を受けて下面形状を求めるととも
   に、下面形状に合わせて下面形状を平面にするための信
   号を流入方向制御翼または流量制御弁に出力する制御装
   置とからなることを特徴とする固液分離装置。
3. 【請求項３】 処理槽内の下層部に固体成分を含む被処
   理原水を供給し、前記被処理原水の上層部に浮上ろ材層
   を配置し、前記被処理原水を浮上ろ材層でろ過分離して
   からろ過水を槽外に排出する固液分離装置における浮上
   ろ材層の厚さ検出方法において、処理槽内の浮上ろ材層
   より下位に配置した超音波センサを水平移動させつつ浮
   上ろ材層の境界層までの高さを検出することにより浮上
   ろ材層の厚さを測定可能としたことを特徴とする固液分
   離装置のろ材層厚さ検出方法。
4. 【請求項４】 処理槽内の下層部に固体成分を含む被処
   理原水を供給し、前記被処理原水の上層部に浮上ろ材層
   を配置し、前記被処理原水を浮上ろ材層でろ過分離して
   からろ過水を槽外に排出する固液分離装置における浮上
   ろ材層の厚さ検出方法において、処理槽内の浮上ろ材層
   より下位の定位置に配置した超音波センサにより浮上ろ
   材層の境界層まで複数箇所までの距離を検出することに
   より浮上ろ材層の厚さを測定可能としたことを特徴とす
   る固液分離装置のろ材層厚さ検出方法。
5. 【請求項５】 請求項３または４に記載の固液分離装置
   における浮上ろ材層の厚さ検出方法において、浮上ろ材
   層の各部の厚さの差が設定された値を越えたときに処理
   層内の被処理原水の攪拌を行わせて前記浮上ろ材層の厚
   さの均一化処理を行わせることを特徴とする固液分離装
   置のろ材層厚さ検出方法。