JPH08285837A - 汚泥活性度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微生物の活性度を自動的に連続計測できるよ
うにする。 【構成】 アルカリ槽４内の気体を汚泥槽１内の汚泥２
に吹き込み、汚泥槽１内の気体をアルカリ槽４内のアル
カリ溶液６中に送り出し、アルカリ槽４の気体圧を、液
位モニタで検出する。この液位モニタとして、Ｕ字管７
とその水面８Ｂを検出する超音波式液位計１０を用い
る。 【効果】 断面積既知のＵ字管を用いて、超音波による
Ｕ字管内の液面までの距離を常時計測することで、微生
物による酸素消費量に相当する装置の気相容量変化を連
続して計測することが可能である。計測媒体として音波
を使用しているため、Ｕ字管内の液体とは非接触で液面
を計測可能であり、従来のような電極のメンテナンス等
の煩雑な作業が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は汚泥の活性度を計測する
ための装置に係り、特に、汚泥中の微生物の活性度を計
測する汚泥活性度計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】微生物処理装置内の微生物の活性度を計
測する装置として、微生物がその活動によって消費した
酸素量を計測する装置がある。

【０００３】図２（ａ）は従来のこの種の汚泥活性度計
測装置の概略断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の
拡大図である。

【０００４】汚泥槽１には汚泥２が貯留されており、こ
の汚泥２内にポンプ３Ａを備える送気管３よりアルカリ
槽４内の空気が導入され、散気管等の曝気手段３Ｂから
散気されている。また、汚泥槽１内の空気は、連通管５
よりアルカリ槽４のアルカリ溶液６内に送給され、炭酸
ガスが除去される。このアルカリ槽４には液位モニタと
してＵ字管７が接続されており、微生物により消費され
た酸素量に応じて、Ｕ字管７内の水８の水位が上下する
ように構成されている。

【０００５】即ち、微生物の活動により酸素が消費され
ると共に、炭酸ガスが発生するが、この炭酸ガスはアル
カリ槽４のアルカリ溶液５中に吸収されるため、汚泥槽
１及びアルカリ槽４内の気相容量が、消費された酸素量
に相当する容量だけ減少する。汚泥槽１、アルカリ槽４
及びＵ字管７は、密閉系で連結されているため、この減
少した気相容量に相当する容量分だけ、Ｕ字管７内の水
８のアルカリ槽４側の水面８Ａが上昇し、開放端側の水
面８Ｂが下降する。

【０００６】従って、このＵ字管７の開放端側の水面８
Ｂの変化を連続的に調べることにより、微生物の酸素消
費量から汚泥の活性度を知ることができる。

【０００７】従来、この水面８Ｂの変化量は、目視で読
み取るか、或いは、図２（ｂ）に示す如く、Ｕ字管７の
開放端側に電極９Ａ，９Ｂを差し込み、静電容量計測器
１１にて電極９Ａ，９Ｂ間の静電容量の変化を連続的に
記録することにより検出している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の汚泥活性度
計測装置において、目視により水位変化を調べるので
は、水位を常時作業員が観察しなければならず、実用的
ではない。

【０００９】静電容量の変化を検出する方法では、基準
となる静電容量と液面の単位変化量当りの静電容量変化
とを定期的に計測し、記録値の校正を行う必要があり、
手間がかかる上に、電極が水と接触することによる電極
表面の変質や水の導電率変化等が計測上問題となるとい
う欠点がある。

【００１０】本発明は上記従来の問題点を解決し、煩雑
な手間を要することなく、液位モニタの液位を容易かつ
正確に、連続的に自動計測することができる手段を備え
た汚泥活性度計測装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の汚泥活性度計測
装置は、アルカリ溶液を保持する第１の密閉槽と、汚泥
を保持する第２の密閉槽とを備え、第１の密閉槽内の上
部の気体を第２の密閉槽内の汚泥内に吹き込むと共に、
第２の密閉槽内の上部の気体を第１の密閉槽内のアルカ
リ溶液内に送り出し、該第１の密閉槽内の気体圧を液位
モニタで検出するようにした汚泥活性度計測装置におい
て、該液位モニタは、その液位を計測する液位計測手段
として超音波式液位計を備えていることを特徴とする。

【００１２】

【作用】微生物の活性度は、微生物の酸素消費量により
評価することができる。

【００１３】即ち、活性汚泥法による有機物の分解で
は、曝気槽において活性汚泥中に存在する微生物が有機
物（基質）を取り込み、内生呼吸による自己生命維持と
自己増殖の代謝活動を行う。従って、所定時間の曝気処
理により水中の基質は炭酸ガスと水に分解される。この
代謝活動の過程で、微生物は処理対象の水中の溶存酸素
を消費する。例えば処理対象の有機物が低級脂肪酸のよ
うに微生物が取り込み易い基質（易分解性基質）の存在
割合が多い場合には、微生物による酸素消費速度は大き
くなる。また、高級脂肪酸や蛋白質のように、微生物が
取り込み難い物質（難分解性基質）の存在割合が多いと
微生物による酸素消費速度は小さくなる。

【００１４】従って、活性汚泥量が一定であれば、酸素
消費速度をみることにより、その環境における活性汚泥
の活性度を評価することができる。

【００１５】この酵素消費量は、一定量の汚泥を封入し
た密閉空間内で、微生物の活動で発生した炭酸ガスを除
去した後の該空間内の気相容量変化としてとらえること
ができる。

【００１６】本発明の汚泥活性度計測装置によれば、断
面積既知のＵ字管等の液位モニタを用い、超音波によっ
て基準高さから液位モニタ内の液面までの距離を常時計
測することにより、微生物による酸素消費量に相当する
装置の気相容量変化を連続して計測することが可能であ
る。

【００１７】即ち、Ｕ字管の断面積をＳｃｍ² とし、超
音波式液位計で計測している液面までの距離変化（液面
変化量の２倍）がｄｃｍとすると、気相の容量変化Ｖは
以下の式で算出される。

【００１８】Ｖ（ｃｍ³ ）＝Ｓ×ｄ／２ 音波の伝搬時間は距離ｄの変化で長くなり、その時間ｔ
は ｔ＝ｄ／ｃ （ｃ：音速） である。音速ｃは温度の関数であり、温度一定の環境で
あれば定数とみなすことができる。従って、 Ｖ＝Ｓ×ｃ×ｔ／２ …（Ｉ） より、容量変化が計測可能である。

【００１９】本発明では、このように、計測媒体として
音波を使用しているため、液位モニタ内の液体とは非接
触で液面を計測可能であり、従来のような電極のメンテ
ナンス等の煩雑な作業が不要となる。

【００２０】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につき
詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明の汚泥活性度計測装置の一実
施例を示す断面図であり、図３はその計測原理を説明す
る模式図である。

【００２２】本実施例の汚泥活性度計測装置では、Ｕ字
管７の水位計測手段として超音波式液位計１０を設けて
いる。

【００２３】第２の密閉槽である汚泥槽１の上部には、
汚泥を定量供給する供給管１１が取り付けられ、また、
下部には排出管１２が取り付けられており、評価したい
汚泥や有機物（基質）、栄養源を含む水を導入，排出で
きるように構成されている。この供給管１１及び排出管
１２はそれぞれバルブ１１Ａ，１２Ａを有する。

【００２４】この汚泥槽１内の汚泥２中には、送気管３
の先端に設けられた曝気手段３Ｂ、例えば、散気管、機
械曝気器が差し込まれており、必要に応じて汚泥を曝気
することができるように構成されている。

【００２５】汚泥槽１には、汚泥，基質等を導入した状
態で液相部と気相部とが形成される。

【００２６】第２の密閉槽であるアルカリ槽４は、汚泥
槽１より連通管５を経て送り込まれた炭酸ガスを除去す
る炭酸ガス除去槽であり、内部に水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム等のアルカリ溶液６が貯留されている。こ
のアルカリ槽４にも、液相部と気相部とが形成されてい
る。

【００２７】汚泥槽１の気相部とアルカリ槽４の液相部
とは連通管５で連絡されている。アルカリ槽４の気相部
と汚泥槽１の液相部とは送気管３により連結されてい
る。送気管３の途中には、エアポンプ３Ａやブロワー等
の送気手段が設けられ、この送気管３の汚泥槽１の液相
部に位置する端部には前述の如く、曝気手段３Ｂが設け
られている。

【００２８】本実施例において、液位モニタＭは、内部
に水（水以外の液体、例えば、油などでも良い。）８を
有するＵ字管７と超音波式液位計１０とで構成されてい
る。Ｕ字管７の一端７Ａとアルカリ槽４の気相部とは連
通管１３で連通しており、汚泥槽１及びアルカリ槽４及
びＵ字管７の閉鎖側とで密閉空間が形成されている。

【００２９】本実施例の汚泥活性度計測装置では、この
Ｕ字管７の大気開放した他端７Ｂ側の水位８Ｂの変化を
超音波式液位計１０により連続的に計測する。

【００３０】汚泥槽１にサンプリングされた一定量の汚
泥２は、エアーポンプ３Ａによって送られた空気により
曝気されている。（このとき、バルブ１１Ａは閉じてい
る。）この曝気は、特に、評価期間中に、溶存酸素律速
とならないように、初期酸素の供給のために行われる。
汚泥２中の微生物は曝気空気中の酸素を消費し、炭酸ガ
スを排出する。汚泥槽１からガスは連通管５を介してア
ルカリ槽４内のアルカリ溶液５に吹き込まれ、炭酸ガス
が溶解、除去される。アルカリ槽４を出たガスはエアー
ポンプ３Ａにより再び汚泥槽１に送られ汚泥２中に曝気
される。この汚泥２中の微生物によって消費された酸素
の量だけ気相部分の容量が減少し、Ｕ字管７の開放端７
Ｂ側の水位８Ｂが低下する。

【００３１】本実施例の超音波式液位計１０は、超音波
振動子からなる超音波送受信器１０Ａと演算処理部１０
Ｂとを備え、演算処理部１０Ｂの演算処理回路は、周期
的に送信信号パルスを送信回路に出力し、送信回路はこ
れを増幅して超音波送受信器１０Ａの超音波振動子を駆
動する。超音波振動子は駆動信号に従って振動し、これ
によって音波がＵ字管７内の水面８Ｂに向かって発射さ
れる。発射された音波は水面８Ｂで反射し、再び超音波
振動子に返ってくる。演算処理部１０Ｂの超音波振動子
は返ってきた反射波によって電気信号を発生し、これが
受信回路に伝搬される。前記受信回路は、前記振動子か
らの信号を増幅・検波して、演算処理部１０Ｂの演算処
理回路に送信する。

【００３２】電気信号の伝搬速度は、超音波の伝搬速度
に対してはるかに速いので、送信を行ってから反射波を
受信するまでの時間ｔは、振動子から発射され水面で反
射して戻ってきた音波の伝搬時間とみなすことができ、
従って、超音波送受信器１０Ａから水面までの超音波の
往復の伝搬時間を連続的かつ自動的に計測可能となる。

【００３３】即ち、超音波の伝搬時間ｔにより、前記
（Ｉ）式で算出した容量Ｖは、図３の破線の部分の容量
に相当する。従って、例えば、この超音波の伝搬時間ｔ
を用いて、前記（Ｉ）式により、計測時点毎の容量Ｖを
演算し、この容量Ｖを時間の関数としてプロットするこ
とにより、酸素消費量の変化、即ち、汚泥活性の変化を
知ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の汚泥活性度
計測装置によれば、定期的な校正やメンテナンス、その
他の煩雑な作業を必要とすることなく、微生物の活性度
を容易かつ正確に、連続的に自動計測することができ
る。

【００３５】このような本発明の汚泥活性度計測装置
は、ある環境における汚泥の活性度を測定する場合、基
質を過剰に入れて汚泥の最大活性を測定する場合、基質
がない状態における内生呼吸時の汚泥活性を測定する場
合、或いは、アンモニア性窒素を硝化する際の硝化活性
を測定する場合等、任意の状況での汚泥活性の測定に有
効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚泥活性度計測装置の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図２（ａ）は従来の装置を示す断面図であり、
図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ部の拡大図である。

【図３】本発明の汚泥活性度計測装置の計測原理を説明
する模式図である。

【符号の説明】

１ 汚泥槽 ２ 汚泥 ３ 送気管 ３Ａ エアーポンプ ３Ｂ 曝気手段 ４ アルカリ槽 ５ 連通管 ６ アルカリ溶液 ７ Ｕ字管 ８ 水 １０ 超音波式液位計 １０Ａ 超音波送受信器 １０Ｂ 演算処理部

フロントページの続き (72)発明者 川添 鉄也 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ溶液を保持する第１の密閉槽
   と、汚泥を保持する第２の密閉槽とを備え、第１の密閉
   槽内の上部の気体を第２の密閉槽内の汚泥内に吹き込む
   と共に、第２の密閉槽内の上部の気体を第１の密閉槽内
   のアルカリ溶液内に送り出し、該第１の密閉槽内の気体
   圧を液位モニタで検出するようにした汚泥活性度計測装
   置において、 該液位モニタは、その液位を計測する液位計測手段とし
   て超音波式液位計を備えていることを特徴とする汚泥活
   性度計測装置。