JPS5932921Y2 - 活性汚泥容量測定器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は都市下水処理場などの活性汚泥プロセス・コン
トロールに使用される活性汚泥容量測定器に関する。

都市下水処理場の整備に伴なって、最近そのプロセス・
コントロールの近代化がようやく行なわれようとしてい
る。

現在、処理場においては、流量計やレベル計による監視
および制御が行なわれているが、水質に区接係わりあい
のあるパラメータ、例えば、曝気槽の活性汚泥液中の汚
泥容量。

圧密度、汚泥沈降速度については、係員が場内をまわり
、ｌｔのメスシリンダで試料をサンプリングし、それを
分析または測定して得て耘り、かくして、これらパラメ
ータを参考にして最終汚泥沈澱池からの汚泥引抜操作、
汚泥返送率の決定、および曝気槽の管理等を行なってい
る。

この場合、係員の作業の面から見て測定は限られたもの
にならざるを得ない。

さらに問題となるのは、汚泥の沈降特性を測定するのに
口径約６３間（約２．２インチ）×高さ約３２０ｍｍの
１ｔメスシリンダを用いると、その管壁と汚泥フロック
との相互作用が無視できなくなるということである。

すなわち、汚泥の濃度や各処理場特有の汚泥組成をパラ
メータとした、シリンダの口径りと汚泥の初期沈降速度
Ｖｉとの関係、シリンダにサンプリングされた試料の高
さＨと初期沈降速度Ｖｉとの関係は、実験によると、各
々第１図、第２図のようになる。

第１図はＶｅｓｉｌｉｎｄ。Ｐ、ＡおよびＬａｖｓｅｎ
１．氏により、ｒ ＪｏｕｒｎａｌＳａｎｉｔａｒｙ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ａｍｅ
ｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙ Ｃ１ｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅ
ｅｒｉｎｇｓ Ｊ に掲載されたものであってそれぞれ
ｌｔ中の浮遊物含有量ＭＬＳＳをパラメータにして描い
である。

また第２図はＤｉｃｋ、 Ｒ、Ｉ 、氏と＆ｉｎｇ、Ｂ
−Ｂ氏によりｒＪｏｕｒｎａｌＳａｎｉｔｏｒｙ Ｅ
ｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＡｍｅｒｉｅａｎＳｏｃｉｅｔ
ｙ Ｅｎｇｉ −ｎｅｅｒｉｎｇｓ ｊに掲載されたも
のであり、シリンダ内の試料に含まれる浮遊物含有量Ｍ
ＬＳＳをパラメータにして描いている。

標準的な活性汚泥法を用いた処理場ではその曝気槽にお
ける混液濃度を１ｏｏｏ 〜４０００ ｍ９／ｌとして
いる。

従って第１図に見られるとおり、■ｔメスシリンダを使
った場合、相当大きな影響がある。

すなわち、混液中の浮遊物質含有量の大小により、かな
り沈降速度が異なる。

口径１５０ｍｍ（約６インチ）以上にすると、その影響
は相当小さくなる。

第２図を見ると高さが９００ｍｍ（約３フイート）以上
では高さＨの影響が減少することがわかる。

第３図はＤｉｃｋ。Ｒ，１，、氏によるＦ思ｔｅｒ Ｐ
ｏ１ｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｊに掲載されたも
ので、３ケ所の処理場の汚泥についての、第２図と同様
なＨとＶｉとの関係を示している。

このように各処理場の汚泥を比較すると、その影響は多
様で複雑である。

測定器としては、以上のような各パラメータの影響を極
力小さくして測定値のあいまいさを除去する必要がある
。

この観点から見ると、１４メスシリンダ程度のシリンダ
で汚泥の沈降特性を測定することは問題があることがわ
かる。

汚泥の沈澱、凝集性を表わす値として次の式がよく用い
られる。

ココテＭＬ Ｓ Ｓ Ｃｍ９／ｌ ）は曝気槽汚泥混液
１を中の浮遊物質量〔■〕であり、Ｓ■３ｏＣφ〕は活
性汚泥固形物沈澱率で、１ｔメスシリンダに曝気槽出口
で混液をサンプリング後、静置し、３０分後に沈降汚泥
が占める体積の全試料容積に対する割合である。

また、（１）式のＳ■３ｏは次のごとく表わされる。

ここでＶ ｔ （ｃｍ／ｍ ｉｎ ）は時刻ｔにおける
汚泥界面の沈降速度、ＨＣｃｍ ）は沈降管にサンプリ
ングされた試料の水深、Ｄは沈降管の直径、Ｃは汚泥濃
度であり、上記（２）式の如くこれらり、Ｈ，Ｃは時間
ｔと共に沈降速度Ｖｔを決定するパラメータとなる。

第１図、第２図、第３図に見られるようにＶｔはり、Ｈ
，Ｃ（汚泥濃度）の関数であり、この５ｖ３ｏを測定す
る場合にもこれらパラメータの作用が小さくなるよう配
慮すべきである。

汚泥測定については、上述のようにほとんど人間の直観
に頼っているのが現状であり、プロセス計器として実用
化されているものが少ないため、活性汚泥下水処理プロ
セス・コントロールでかなめとなる汚泥状態についての
情報を与え得るプロセス計器が是非とも必要である。

なネ・、被測定対象試料が活性汚泥ではないが、化学プ
ラント等にむける沈澱レートを制御を行うものは、例え
ば米国特許第３６６６４１９号に開示されている。

すなわち、この従来例によれば上部にオーバフロー管お
よび試料を導入するサンプリング管を有すると共に低部
に測定済試料の排出を計るドレイン部を有する沈降管に
より検出部を構成し、該沈降管内へサンプリング管を介
して導入された沈殿物試料を沈降管内に設けられた攪拌
手段により攪拌して光学的測定手段により試料の沈澱状
態を周期的に測定するようにしたものである。

しかしながら、この従来例の被測定対象試料は均質、純
物質であって本願の如く活性汚泥やそれに類似したもの
ではない。

従って、従来例のような管径および管長の比較的小さな
沈降管を用いて活性汚泥を測定しようとすると壁面効果
により試料の固液分離がうまくいかない。

また、機械的な攪拌手段により試料を攪拌すると種々の
特性を有する生物体等を含む活性汚泥の沈降特性を再現
できない。

また、活性汚泥試料には相当大きなゴミから粘着性の物
質まで含まれているので、上記従来例のように沈降管に
ドレイン管を連結した構造では充分な排出効果は得られ
ない。

また、試料の沈澱レートの測定を上記従来例の如く単に
一組の光源と光検出器を対向配置して行うやり方では時
間に対しての沈澱状態の変化を動的に把握する必要のあ
る活性汚泥容量測定には適さない。

更に、活性汚泥の場合管壁に対する汚れの度合がひどい
ため、適当な洗浄手段を沈降管は備える必要があるが、
上記従来例には何らこうした手段がないなどの種々の問
題点があった。

それ故、本考案の目的は、汚泥の圧密状態における圧密
速度を純電子回路的に自動測定し、汚泥の沈澱の様子を
表示することによυ汚泥コン）ロール用のパラメータを
ほとんど連続的に与え得る装置を提供することである。

本考案ではこうした目的を達成するために、上部にオー
バフロー管および試料を導入するサンプリング管を有す
ると共に低部にドレイン機構を有する沈降管を備え、該
沈降管内へ導入された試料を攪拌手段により攪拌して光
学的検出手段を用いて試料の沈澱状態を測定するように
した測定器において、前記沈降管の管径釦よび管長を壁
面効果を無視できる程度に比較的大形形状とし、前記沈
降管の一側に軸方向に発光源を配設し他側に発光源に対
して複数の光検出器を対向配置し、且つ前記沈降管の低
部に該沈降管の内径と略同じ径の環状孔を有しこの環状
孔の内周面に添って多数の散気孔を配設した環状マニホ
ールド部材を設け、該環状マニホールド部材の下部に排
水管を設け、更に環状マニホールド部材の環状孔に開閉
自在に嵌挿される排水弁を設け、且つ一端が移動自在な
斜面部材に当接したロンドを設け、該ロンドの他端に前
記排水管の一側を貫通して前記排水弁を固着し、斜面部
材の駆動によりロンドを介して前記排水弁を上下動させ
るように構成して、前記散気孔から気泡を生じさせて沈
降管内にサンプルされた試料の攪拌を行ない、完全混合
状態になった時点で複数の光検出器により試料の透過度
の時間的推移を検知することにより活性汚泥容量を求め
、測定終了時点で再び散気孔から気泡を生じさせて測定
済試料の攪拌を行い沈降管管壁の洗浄を行い、この洗浄
のための攪拌終了後、斜面部材が移動して前記排水弁が
下降することにより、マニホールド部材の環状孔が開放
され、測定済試料が排出され、次の測定の準備に移行す
る。

本考案の装置に使用される沈降管は、沈降管の大きさを
決める上述のパラメータＤ、Ｈが本装置の目的とする汚
泥沈降速度測定に大きな影響を与えることのない数値を
とるようにしたので、１ｔメスシリンダと比較すること
、相当大きなシリンダとなる。

以下、図面について本考案の一実施例を説明する。

本考案の汚泥測定計器を使用するシステムは第４図に示
されるように、曝気槽Ａ内の汚泥混液Ｂは汲上げポンプ
を内蔵したサンプリング管Ｃを介して検出部りへ送られ
る。

ここでの検出の結果は検出部に内蔵された発信部により
電気的に変換され信号伝送線Ｅを経て遠隔設置の受信部
、コントロール部及びディスプレイ・パネルＦに送られ
て表示される。

検出部りで採取した試料は測定波排出管Ｇより排出され
る。

次に第５図を見るに上記検出部りの詳細が縦断面図で示
されている。

鉛直方向に延びる筒状の沈降管１０の上下端にはそれぞ
れ沈降管１０の内径にほぼ等しい径の穴のあいたフラン
ジ１２，１４がそれぞれ取付けられている。

沈降管１０は汚泥の沈降に対する影響が小となるような
曲率をもつものであって、下端のフランジ１４とば径の
犬なる筒状体よりなるマニホルド部材１６を介して水平
に延びるホルダ１８に複数のボルトで固着されている。

ホルダ１８は、一般に測定器各部を保持する箱体２２に
より固定されている。

上部フランジ１２には、オーバフロー管２４およびサン
プリング管２６を通す穴があけられた蓋２８がその中央
において上方よりねじ込まれたボルト３０で取付けられ
ている。

蓋２８を上部フランジ１２より外すにはボルト２０を外
し、ボルト３０を蓋２８と共に引上げる。

そして、ボルト３０を箱体２２にナツト３２で固定する
と便利である。

オーバフロー管２４およびサンプリング管２６は蓋２８
にフランジ付配管（図示せず）で接続されている。

汚泥混液Ｂはサンプリング管２６を通り沈降管１０に入
るようになっている。

沈降管１０の底部は上下に動き得る排水弁３４そのもの
であジ、この排水弁３４の外周に付設した「０」リング
３６は排水弁が上昇した際、マニホルド１６の内周に圧
着し沈降管１０の水密状態を保ち得るようになっている
。

この時は沈降管１０の蓋２８にあけられた穴のみ、すな
わち、オーバフロー管２４、サンプリング管２６のみが
外部と通じる。

上下フランジ１２，１４およびマニホルド１６の各締結
部分は「０」リングにより水密状態に係持される。

排水弁３４が下方に下がった時は排水弁３４の周縁とホ
ルダ１８の排水弁嵌着孔との間に形成されるリング状の
排出間隙が十分大きくなり、汚泥水の流れは妨害されず
に排出され得る。

また、バタフライ弁等と比較して、底面の形状がフラッ
トであり、幾何学的形状がすっきりしているので、沈降
汚泥の容積を検出するのに都合がよい。

ホルダ１８にはマニホルド１６の下部に配置されたドレ
イン部３８が固着され、前述の排水弁３４の中央にほぼ
一致するドレイン底部には穴があけられ、その内周に「
０」リング３９が配置されている。

この穴には一端が排水弁３４に固着され他端にボール・
キャスタ４０を有する排水弁口ラド４２が上下に移動自
在に挿入されている。

ボール・キャスタ４０はその下方に設けられた斜面付滑
り台４４により上下に移動されるようになっている。

すなわち、滑り台４４が図面で左方向に押出される時、
斜面４６上を転りながら排水弁３４と共に上昇し、滑り
台４４が引きもどされると自重および沈降管１０内の液
体の重さにより降下するようになっている。

滑り台４４の他端の例えば上面にはランク４８が加工さ
れていて、モータ４９の回転動力がピニオン５０により
ランク４８に伝達されるようになっている。

滑り台４４は、スライド、ベアリングを内蔵した軸受５
２により箱体２２の基部上に支えられ、滑り台４４の斜
面前方に配置されたリミット・スイッチ５４により設定
された定装置まで水平に伸長し得る。

ホルダ１８に対する排水弁３４の封着を「０」リング３
６を介して適度に行ない得るように排水弁ロッド４２は
二分されその間にばね１３が内蔵されている。

測定試料となる汚泥混液中の活性汚泥フロックは機械的
な剪断力により壊れ易い。

このため、汲み揚げポンプとしては、本実施例に釦いて
は、エア・リフト・ポンプスクリュウ。

ポンプ等フロックを破壊しないポンプを使用することが
望ましい。

沈降管１０の一方の側面には軸方向に一定の輝度の光源
６４が配列され、この光源６４からの光は沈降管１０を
はさんで、光源６４に相対する位置に連続的にあるいは
任意の間隔で配列されたフォト・ディテクタ６６へ向か
うようになっている。

フォト・ディテクタ６６として例えばｃｄ３２太陽電池
、フォト・トランジスタ、フォト・ダイオード等が使用
し得る。

沈降管１０の底部からの高さに対応する、その沈降管１
０内の光の透過量はその高さに位置したフォト・ディテ
クタ６６の出力として第１図の発信部りから信号線６８
を介して受信部Ｆへ送られる。

受信部Ｆはロジック回路。演算回路釦よびクロックより
なり、時間が経過するに従かい汚泥容積の変化がディス
プレイ・パネルに表示される。

次に本装置の動作を説明する。

コントロール部Ｆからの指令によりモータ４９が回動し
たピニオン５０．ラック４８を介して滑り台が左方に移
動すると排水弁３４は上昇して閉じ、汲み揚げポンプが
動作し、サンプリング管２６を通して汚泥混液が沈降管
１０に注入される。

この時沈降管１０内の空気はオーパフロウ管２４から排
出されるので汚泥混液の注入は妨げられない。

沈降管１０を満たすに十分な時間ポンプが働いた後、タ
イマ等によりポンプの汲み揚げ動作が停止される。

この間、余分な試料はオーパフロウ管２４より排出され
定容量の試料が沈降管１０にサンプリングされる。

マニホルド１６にはエアポンプ（図示せず）から管６０
を介して空気が供給され、沈降管１０の中心に向けてマ
ニホルド１６の内周面に分布してあけられた多数の散気
孔６２から気泡を生じさせ、サンプルされた試料の適切
な攪拌を行なう。

この攪拌は測定開始前に沈降管１０の内壁に浮遊物が凝
集するのを防止して完全混合状態にすると共に測定の開
始時刻を明確にするために行なう。

測定開始の指令をコントロール部Ｆから検出部りが受け
ると、マニホルド１６を通しての攪拌が停止される。

試料中の活性汚泥は凝集してフロックを生じながら沈降
をはじめ、良好な状態では、数分で上澄みと、その下の
沈降汚泥とに分離される。

この場合には、その分離面すなわち、汚泥界面から上の
上澄液と下の沈降汚泥との光の透過率が異なる。

かくして第６図のような時間と光の透過率との関係が得
られる。

各曲線イ２２ロ、ハそれぞれは第５図に示したそれぞれ
の対応位置で光の透過率が時間に対して如何に変化する
かを、ある汚泥混合液について表わしたものである。

時間が経過するに従かい以上の汚泥容積の変化がディス
プレイ、パネルに連続的に表示される。

また指定された容積変化に要した時間がプリント・アウ
トされる。

これらから、圧密速度は次の式で計算される。

界面位置における透過率レベルがどの程度の時にトリガ
信号を発するかは発信部内に釦いて設定される。

トリガされた位置とクロックの出力との関係から活性汚
泥に関する経過時間対界面の高さ変化を表わす圧縮時性
が得られる。

測定終了の指令がコントロール部Ｆより検出部りに伝え
られるとマニホルド１６より散気が開始され、かくして
沈降管１０内の試料は攪拌される。

静流では沈降管の管壁に近づいた汚泥は容易に管壁に付
着し光の通過を妨げる。

行に測定中はこの付着が生じ、−塵付着した汚泥は、な
かなか剥すことができないばかりでなく、汚泥どうしが
凝集付着して更に管壁の汚れを増す。

そこで管内に撹乱流を生じさせ管壁への汚泥の付着力に
反する剥離力を作用させ汚れを除去するのである。

この攪拌の後、滑り台４４が右方に移動して排水弁３４
が下降し、ドレイン３８から排水管５８を介して測定済
試料が排出される。

こうして測定器は次の新しい測定の用意をする。

以上の測定指令は前もって設定された時間間隔で、コン
トロール部Ｆのシーケンサにより自動的に行なわれる。

測定試料に触れる本装置の部分の材質は沈降管をも含め
て耐食性のある、例えば、ステンレス。

スチール、ガラス、塩化ビニル等で作り得る。

上述の本考案の装置は次の効果を有する。

（１）光源と光検出器の組合わせにより沈降管内の試料
の上澄液とその下の汚泥との界面を検知し、沈降の様子
を遠隔において観察し、圧密度の時間と各指定位置との
関係から沈降特性を容易に得ることができる。

（２）試料の圧縮特性力咄動的に得られる。

（３）本装置の出力をコンピュータ・コントロールによ
る処理プロセスに容易に利用し得る。

（４）沈降管の底自体が弁となっているので排出路が大
きくとれ、つまるようなことがない。

（５）マニホルドの散気孔からの散気による攪拌により
沈降管の内壁に付着する汚れが除去し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はシリンダのロ径対シリンダ内の試料の初期沈降
速度のグラフ、第２図は第３図のプラントＣから得た活
性汚泥の沈降特性図、第３図は初期沈降速度対深さのグ
ラフ、第４図は本考案の装置を“使用するシステム構成
図、第５図は本考案の装置の略式の縦断面図、第６図は
沈降管内の試料に関する、第５図のイ２２ロ、ハ高さで
得た経過時間対透過光の強さのグラフである。 Ａ・・・曝気槽、Ｂ・・・汚泥混液、Ｃ・・・汲み揚げ
ポンプ及びサンプリング管、Ｄ・・・検出部及び発信部
、Ｅ・・・信号伝送線、Ｆ・・・受信機、コントロール
部、及びディスプレイ・パネル、Ｇ・・・排水管、１０
・・・沈降管、１６・・・マニホルド、２４・・・オー
パフロウ管、２６・・・サンプリング管、３４・・・排
水弁、３８・・・ドレイン部、４２・・・排水弁ロンド
、４４・・・滑り台、４９・・・モータ、５４・・・リ
ミット、スイッチ、６４・・・光源、６６・・・フォト
・ディテクタ、６８・・・信号線。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 上部にオーバフロー管および試料を導入するサンプリン
   グ管を有すると共に低部にドレイン機構を有する沈降管
   を備え、該沈降管内へ導入された試料を攪拌手段により
   攪拌して光学的検出手段を用いて試料の沈澱状態を測定
   するようにした測定器において、前記沈降管の管径およ
   び管長を壁面効果を無視できる程度に比較的大形形状と
   し、前記沈降管の一側に軸方向に発光源を配設し他側に
   発光源に対して複数の光検出器を対向配置し、且つ前記
   沈降管の低部に該沈降管の内径と略同じ径の環状孔を有
   しこの環状孔の内周面に添って多数の散気孔を配設した
   環状マニホールド部材を設け、該環状マニホールド部材
   の下部に排水管を設け、更に環状マニホールド部材の環
   状孔に開閉自在に嵌挿される排水弁を設け、且つ一端が
   移動自在な斜面部材に当接したロンドを設け、該ロンド
   の他端に前記排水管の一側を貫通して前記排水弁を固着
   し、斜面部材の駆動によりロンドを介して前記排水弁を
   上下動させるように構成したことを特徴とする活性汚泥
   容量測定器。