JPH01156660A - 濃度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は濃度検出装置に関するものである。

Ｂ１発明の概要 第１の発明は、送水管路内の混合水濃度を検出する濃度
検出器において、送水管路の接合部に回動可能にした可
動パイプを設け、この可動パイプに濃度検出器を取り付
けて、更に可動パイプを回動させる回転駆動装置を設け
て可動パイプを回動させて送水管路内の濃度を正確に検
出できるようにした濃度検出装置に関する。

また第２の発明は送水管路内の混合水濃度を検出する濃
度検出装置において、送水管路内に出没自在な濃度検出
器を設け、更にこの濃度検出器を出没移動させる駆動装
置を設けて送水管路内の上中下の濃度を検出できるよう
にして送水管路内の濃度の状態を正確に検出できるよう
にした濃度検出装置に関する。

Ｃ１従来の技術 下水処理場、特に活性汚泥法による下水処理を行ってい
る処理場では、汚泥の管理が重要である。

下水の有機物はエアレーションタンク内で活性汚泥中の
微生物と反応するが、その有機物の一部は微生物にとり
込まれるので汚泥の増加が生ずる。

汚泥と上澄水は次段の最終沈澱池で分離されるが、沈澱
した汚泥が増加しているためにその汚泥の全部を前記エ
アレーションタンクに戻す訳にはいかなくなる。それ故
に、余った汚泥は余剰汚泥として引き抜き、濃縮、消化
、脱水、焼却等によって処理されている。この余剰汚泥
と対応するのがエアレーションタンクに返送される返送
汚泥で、返送汚泥は余剰汚泥の引き抜き量の増大に伴っ
て低下する。従って、かかる下水の処理、汚泥の処理過
程においては、余剰汚泥及び返送汚泥の量を制御するた
めにその流量と濃度を測定する必要がある。また、汚泥
処理の方法としては、各下水処理場で行う方式と、複数
の下水処理場で発生する汚泥を集中して処理する方式の
２種類があるが、近年では用地、環境及び効率等の問題
から集中処理方式が多く用いられている。

第６図は集中処理方式を用いた従来の流速制御装置の一
例を示す構成図である。この図において、符号Ｔは汚泥
を送る送泥側を示し、Ｒは汚泥を受けて汚泥処理をする
受理側である。送泥側Ｔには汚泥を貯留する汚泥１’１
ｌｏＯ、ポンプの作動で汚泥槽１００の汚泥を送泥管路
１０２に送る送泥ポンプ１０１．処理水を貯留する処理
水槽１１０、ポンプの作動で処理水槽１１０内の処理水
を送泥管路１０２に送る送水ポンプｌｊｌが設けられて
いる。送泥管路１０２は送泥側Ｔと受理側Ｒを連接し、
汚泥を受理側Ｒに送る管である。１０３は送泥管路１０
２に取り付けられ、汚泥の感度を測定するための濃度計
である。また、受理側Ｒはバルブの作動で汚泥を着泥層
１０７に供給する汚泥バルブ１０４、バルブの作動で処
理水を処理水槽に供給する処理水バルブ１０５、水処理
設備に用いる処理水を一時貯留する処理水槽１０６及び
汚泥処理設備に用いる着泥を一時貯留する着泥槽１０７
から成る。濃度計１０３は弁の切換え操作を行うため活
性濃度変化に対して出力応答時間が短く、かつ低濃度か
ら高濃度（処理水濃度から農縮活性濃度）までの広い検
出感度領域を有するようになっている。この送泥管路１
０２における汚泥濃度の測定方法としては、一般に超音
波方式と光散乱方式があり、第７図が超音波の汚泥によ
る減衰を利用した濃度測定方法の一例を示すブロック図
で、第８図は光散乱を利用した濃度測定方法の一例を示
すブロック図である。第７図において符号１２０は超音
波を発生させる超音波発振器で、この発振器１２０は汚
泥管路１０２に取り付けた発信子１２１に接続され、超
音波信号を発信子ｌ２１を経て汚泥管路１０２内の汚泥
にあてる。１２２は受信子で汚泥管路１０２に取り付け
られており、この受信子＋２２は増幅回路１２３と出力
回路１２４を経て濃度計１０３に接続され、汚泥濃度が
濃度計１０３で測定される。また、第８図において符号
１３０は発光回路で、この発光回路１３０と発光ダイオ
ード１３１を接続し発光回路１３０から送出される信号
によって発光ダイオード１３１を発光させ、そのときの
光信号を汚泥管の一部を切欠いて設けたガラス１３２を
経て汚泥管路１０２内の汚泥にあて光散乱させる。

１３３．１３４は光Ｆランジスタ等の受光素子で、この
受光素子１３３，１３４には前段増幅器１３５．１３６
が接続され、受光素子１３３，１３４から送出される電
気信号が増幅される。符号１３７は演算回路で、演算回
路１３７の入力側が前段増幅器１３５，１３６に接続さ
れ、出力側が出力回路１３８を経て濃度計１０３に接続
され、前段増幅器１３５，１３６の両増幅出力に基づい
て濃度計１０３で濃度が測定される。尚、この光散乱方
式では、ガラス１３２面近くの汚泥を測定するため、全
体的に気泡が混入していても、比較的その影響が少なく
なる。それ故、光散乱方式では連続測定が可能であり、
処理場内の返送汚泥、余剰汚泥のインライン監視、汚泥
集中処理システムにおけるバルブ制御のための測定用と
して多用されている。

第９図は本発明と同一出願人によって先に出願された濃
度検出装置を示す回路図である。この図において、符号
１００は汚泥槽で、この汚泥槽１００には汚泥が貯留さ
れている。１０１はポンプ（送泥用のポンプ）で、ポン
プｌｏｔを後述するポンプ駆動装置１４９により駆動さ
せて、汚泥槽１００内の汚泥を送泥管路１０２に送る。

この送泥管路＋０２は第６図に示すようにバルブを介し
て着泥槽と処理水槽に配管され、この送泥管路１０２の
途中には流量計１４０、濃度検出器１４１゜１４２が設
けられている。流量計１４０はポンプ１０１が駆動中の
送泥管路１０２を通過する汚泥の流量を管断面積Ｓと平
均流速Ｖから測定し、流量信号Ｓ４を得る。濃度検出器
１４１は送泥管路１０２の上面に取り付けられた検出器
で、濃度検出器１４２は送泥管路１０２の下面に取り付
けられた検出器で、これらの検出器１４１，１４２は例
えば光散乱方式によって汚泥濃度を検出するものである
。符号１４３は流量変換器で、この変換器１４３では流
量計１４０で測定した汚泥の流量信号Ｓ４を流量に比例
した電気信号に変換し、流量信号Ｑを出力する。１４５
，１４６は濃度変換器で、この変換器１４５，１４６で
は濃度検出器１４１．１４２で検出された検出信号を濃
度検出信号Ｓ８．Ｓ９に変換する。１４７は演算器で、
この演算器！４７では濃度検出信号Ｓ８．Ｓ９に応じた
演算出力信号αを得る。１４８は制御回路で、この回路
１４８では演算出力信号αと流量信号Ｑに基づいてポン
プ駆動制御信号γを得る。ポンプ制御装置１４９はポン
プ１０１の出力制御をする。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 かかる従来の濃度検出装置では、第６図に示すように送
泥管路１０２内における汚泥の腐敗を防ぐために常時は
送泥管１０２に処理水（下水を処理した比較的きれいな
水）が満たされている。そして、汚泥槽１００に汚泥が
蓄積され、送泥の時間になったとき、送泥ポンプ１０１
が始動して汚泥槽１００内の汚泥を送泥管路１０２に圧
送されるが、このとき送泥管路１０２内の処理水を押し
ながら移動する。この時、汚泥バルブ１０４は閉・じ、
処理水バルブ１０５が開になり、送泥管路１０２中にあ
った処理水が受理側Ｒの処理水槽１０６に貯留される。

送泥側Ｔでは汚泥槽１００の汚泥がなくなると、送泥ポ
ンプ１０１が停止し、送水ポンプ１１１が始動し、処理
水槽１１０の処理水が送り出されるようになる。また、
受理側Ｒでは送泥管路１０２に設けられた濃度計１０３
により、汚泥の到達が検出されると、汚泥バルブ１０４
が開で、処理水バルブ１０５が閉となり、汚泥が着泥槽
１０７に送られる。その後、濃度計１０３で汚泥の通過
が終了したことを汚泥濃度から測定する。このようにし
て再び送泥管路１０２内が処理水のみとなると、送水ポ
ンプ１１１が停止して汚泥バルブ１０４を閉じる。

しかし、汚泥槽１００に貯留あるいは送泥されている汚
泥中には気泡が混入、又は内部で発生することがある。

第７図の超音波測定方式による濃度計では、その気泡に
よって反射、減衰されるために濃度測定の妨害になる。

それ故に、かかる濃度計では気泡の影響を除くために気
泡の混入した検水を加圧して気泡を液体中に溶は込ませ
た後、超音波の汚泥による減衰量を測定している。とこ
ろが、かかる濃度計では装置が大がかりなものになると
共に、加圧のための時間が必要であるために連続測定が
できないという不都合がある。一方、第８図の光散乱測
定方式による濃度計では、ガラス１３２面近くの汚泥の
み測定するので気泡の問題が少なく、上記超音波を用い
た濃度計のような問題も生じないので連続測定をするこ
とができる。

しかし、かかる光散乱を用いた濃度計ではガラス１３２
面近くの汚泥のみしか測定することができない。また、
上記濃度検出装置では、汚泥等の混合液を長距離の汚泥
管路１０２を通過する場合にその流体の流速を最適に選
んでシステム全体の効率を向上させる必要がある。しか
し、例えば流速が大き過ぎる場合には、汚泥管路１０２
内の摩擦抵抗による損失が大きくなるためにポンプの負
荷が過大になり、電気代が嵩んでしまい、また汚泥管路
１０２内面あるいはバルブ等の消耗を早めてしまうとい
う不都合がある。そのためにかかる検出装置では送泥側
Ｔの圧力上昇を伴うので、それに耐えうる設備にしなけ
ればならない。また、流速が小さ過ぎる場合には、送泥
に時間がかかり、かつ沈澱し易い物質が含まれていると
きは送泥中に沈澱が生じてしまうという不都合がある。

そこで、第９図の濃度検出装置が提案された。このβ度
検出装置では、信号Ｓ８と信号Ｓ９に差が現れる時には
、汚泥内の懸濁物の沈澱により送泥管路１０２を通る汚
泥の上側より下側の流速が遅くなる。この場合には、ポ
ンプ駆動装置１４９を駆動させて送泥管路１０２内の汚
泥流速をはやめる制御が行われ、この制御は制御回路１
４８のポンプ駆動制御信号γによって行われる。

今、ポンプが駆動していて、ある流量Ｑ（管断面積Ｓ、
平均流速Ｖ）で汚泥が流れているとする。

このとき濃度検出信号Ｓ８．Ｓ９は演算器１４７よりα
＝ｆ　（Ｓ８．Ｓ９）なる演算が行われる。

制御回路＋４８は濃度制御信号αと流量計１４０の出力
信号Ｑが入力され、この入力に従った出カニγが出され
ポンプ駆動装置１４９に送られる。

Ｓ８およびＳ９に差の現れる場合は、流速が遅すぎるた
め流体内の＠濁物が沈澱していることを示す。従って、
これを防ぐための制御の１例を次に示す。

（ポンプ駆動装置は、入力信号ｒに対しポンプる。） α＝ｒ　（ｓｓ、５９）＝に、（Ｓ８−ｓ９）もしも　
α〉α。ならば　７　＝　Ｋ　ｔ　（Ｑ十β）α≦α。

ならば　γ＝に、（Ｑ−β） 但し、ＫｔＱｍｉｎ≦γ≦ＫｔＱｍａｘＫ、・Ｋ！、α
、β１　γ、αＯは正数Ｑｍｉｎは送泥に許される最長
の時間、あるいはポンプ特性、により、 Ｑ　ｍａｘは、各機器の保護、あるいはポンプ特性から
、決められる定数である。

従って管路内の沈澱状況を把握し、管内の平均流速Ｖ　
（＝Ｑ／Ｓ）を制御することができる。

しかし、かかる装置には検出部に２個の濃度検出器が必
要なこと、２個の検出部をそれぞれ校正して特性を同一
にしなければならない（このような制御の場合必ずしも
濃度指示値自体は絶対値で正しい必要はないが、上部下
部の検出器の特性をそろえる必要がある。）こと、検出
部の位置（上部、下部）の濃度は測定できるが、その他
の濃度は不明であること等の不都合がある。これらの不
都合があるためかかる装置では連続的な濃度分布を測定
する場合に、例えば制御だけでなく管内の流れの状態を
詳しく監視したい場合、沈澱の状態を詳しく監視したい
場合、沈澱の状態を少しでも検出したい場合等において
、上記２点（上部、下部）だけの検出ではその状態把握
が困難である。

また、上記濃度検出器を複数個設ける濃度検出装置もあ
るが、かかる装置では各検出器の特性を同じようにする
ための校正等が必要になり、その校正が面倒になる。

そこで、本発明は混合水移送時の混合水濃度を１個の濃
度検出器等を用いて１８０°回動することにより、その
混合水濃度に基づいて混合水流速を制御し、また１個の
濃度検出器を送水管路内で直線的に動かすことにより、
送水管路内のすべての高さ方向（垂直方向）の濃度を測
定して濃度分布を得ることができる濃度検出装置を提供
することを目的としている。

Ｅ０問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するための手段として本発明は送水管
路を切断してその送水管路の接合部又は２本の送水管路
の接合部に可動パイプを０リングを介して水密で且つ回
動自在に取り付け、この可動パイプに該可動パイプの内
周側に検出面を向けた濃度検出器を設けると共に、前記
可動パイプに該可動パイプを回動させる回転駆動装置を
設ける。

また、送水管路に、該送水管路内を水密で且つ中心方向
に可動する濃度検出器を設け、該濃度検出器の内端部に
濃度検出面を設けると共に送水管路の外部突出側にこの
濃度検出器を可動させる駆動装置を設ける。

Ｆ、作用 濃度検出をする場合は、回転駆動部あるいは駆動部のモ
ータを起動して濃度検出器を回動又は中心方向に移動さ
せて送水管路内の濃度を検出する。

Ｇ、実施例 次に、本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて説
明する。第１図は本発明の第１の発明の実施例を示す全
体構成図、第２図はその要部を切欠いて示す拡大断面図
である。これらの図において符号１は可動パイプで、こ
の可動パイプｌは送泥管路２の送泥管を切断した接合部
又は２本の管の接合部に成形パツキンである０リング３
を介在させて水密に取り付けられ、可動パイプ１の可動
時にも送泥管路２内の汚泥が可動パイプｌと送泥管路２
の間から漏れ出ないようになっている。符号４は濃度検
出器で、この濃度検出器４を収納するのが収納部５で、
この収納部５は可動パイプの送水管路外側方向に突出し
、濃度検出器４が１８０゜回動可能になるよう形成され
ている。６は可動体で、この可動体６は可動パイプ１の
外側面に略半円周状に取り付けられている。また可動体
６の外側面にはギヤ７が設けられていて、このギヤ７は
モータ８の軸に取り付けたギヤ９と噛合するようになっ
ている。これらギヤ７．９およびモータ８とで可動パイ
プｌを回動させる回転駆動装置を形成する。符号１０は
モータ制御部で、この制御部１０からの制御信号によっ
てモータを駆動させる。

１１は濃度変換器で、この変換器１１では汚泥の濃度に
比例した電気信号に変換し濃度信号１５１を得る。１２
は記録計で、この記録計１２は前記可動パイプｌが可動
した角度をモータ制御部ＩＯからの角度信号＋５０と濃
度変換器１１からの濃度信号１５１により送泥管路２内
の汚泥濃度を記録する。

次に本実施例の動作について説明する。

本装置で濃度検出をしようとする場合には、先ず第１図
に示すモータ制御部１０からの制御信号がモータ８に供
給されないとき濃度検出部の位置Ａ（θ＝０のとき）の
汚泥の濃度を検出する。次に、モータ制御部１０から制
御信号をモータ８に送り、モータ軸のギヤ９を時計方向
に、また可動体６のギヤ７を反時計方向に回動角θが０
から１８０°になるまで自動的に回動させて、各濃度を
連続的に測定する。第３図はかかる装置によって濃度測
定を行った場合の濃度計出力と検出部位置θとの関係を
示す濃度分布曲線の一例を示す図である。尚、第３図に
おいてＳａは回動角θがＯのとき（第１図のＡ点におけ
る）濃度計出力を示し、ｓｂは回動角θが１８０°のと
き（同図のＢ点における）の濃度計出力を示す。

上記のように本実施例によれば、濃度検出部は第１図の
θが０から１８０°まで回動し、送泥管路２内に濃度変
化があれば、第３図のような濃度分布曲線を得ることが
できる。

次に、第２の発明の実施例について第４図に基づいて説
明する。第４図は第２の発明の実施例の構成図を示すも
のである。第４図において符号２０は送泥管路で、この
送泥管路２０の後述する濃度検出器２１を挿入する部分
の肉厚は、その他の部分の肉厚より厚く形成されている
。この濃度検出器２１は棒状に形成され、その先端部に
濃度検出面２１ａを有し前記送泥管路２０と濃度検出器
２１との気密性を高めるためその濃度検出器２１には０
リング２２が嵌められていて、モータ作動時に濃度検出
器２１を上下動させた場合でも送泥管路２０内の汚泥が
送泥管路２０の外に漏れ出ないようになっている。符号
２３はラックギヤで、このギヤ２３は濃度検出器２１の
濃度検出面２１１と反対の側の面２１ｂに取り付けられ
ている。

２４はピニオンギヤで、このギヤ２４はモータ２５の軸
に取り付けられていて、このピニオンギヤ２４が前記ラ
ックギヤ２３に噛合するようになっている。これらラッ
クギヤ２３、ピニオンギヤ２４及びモータ２５で濃度検
出器２１を第４図の上下動させる駆動装置を形成する。

２６はモータ制御部で、この制御部２６によりモータ２
５を駆動する。２７は濃度変換器で、この変換器２７は
図示省略の制御回路に変換された電気信号を送出する。

次に、本実施例の動作について第４図及び第５図を参照
して説明する。第５図は上記装置によって濃度測定を行
った場合の濃度計出力と検出部位置ｙとの関係を示す濃
度分布曲線の一例を示す図である。本装置で送泥管路２
０内の汚泥濃度を検出しようとする場合には、先ず、モ
ータ２５を作動する。そして、モータ軸のピニオンギヤ
２４を反時計方向に回動させる。ピニオンギヤ２４が反
時計方向に回転し始めると、ラックギヤ２３が下降して
、濃度検出器２１の濃度検出面２１ａの位置が次第に下
がる。そして、この濃度検出器２１の濃度検出面２１ａ
は送泥管路２０内をｙの距離上下動してこの範囲の濃度
を検出する。第５図はかかる装置によって層間測定を行
った場合の濃度計の出力と検出部位置ｙとの関係を示し
たもので、Ｓａはモータ２５が始動する前（ｙ＝０）の
濃度計出力を示し、またｓｂはモータ２５が駆動して濃
度検出器２１が送泥管路２０内で最大のｙｌだけ下降し
た場合の濃度計出力を示す。

上記のように本実施例によれば、濃度検出器２１を送泥
管路２０内で直線的に位置ｙ動かして、第５図に示すよ
うな濃度分布曲線を得ることができる。

尚、上記実施例においては下水汚泥を送泥する場合につ
いて述べたが、これのみに限定されるものではなく、こ
の他に上水汚泥、化学薬品及び食品材料等の沈澱物を含
む混合水の流速制御にも同様に適用される。この場合、
汚泥に相当するものが混合水であり、また送泥管路は混
合水を送る送水管路となる。

Ｈ０発明の効果 上記のように本発明によれば、汚泥移送時の汚泥濃度を
一つの濃度検出器を用いて自動的に検出し、その汚泥濃
度に基づいて汚泥流速を制御することができるので、校
正やメンテナンスのための回路をなくすることができる
。また、濃度検出器を送泥管路内で直線的に動かすこと
により、送泥管路内のすべての高さ方向における濃度を
連続的に測定することができるので濃度分布を得て、送
泥管路内の汚泥の状況を適確に把握でき濃度に応じた適
正な流量制御を行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の一実施例の要部を示す拡大図、第３図は本発明の一
実施例を示す特性図、第４図は本発明の一実施例を示す
構成図、第５図は本発明の一実施例を示す特性図、第６
図は従来の濃度検出装置の概要を示す図、第７図乃至第
９図は従来の濃度検出器の一例を示す図である。 ｌ・・・可動パイプ、２．２０・・・送泥管路、３・・
・Ｏリング、４・・・濃度検出器、７．８・・・ギヤ、
８・・・モータ、１０・・・モータ制御部、２１・・・
濃度検出器、２１ａ・・・４度検出面、２３・・・ラッ
クギヤ、２４・・ピニオンギヤ、２５・・・モータ、２
６・・・モータ制御部。 第１図 第２図 検出部位１ｅ 検出部位置ｙ 第５図 方 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送水管路内の混合水濃度を検出する濃度検出装置
   において、前記送水管路を切断してその送水管路の接合
   部に、可動パイプをＯリングを介して水密で且つ回動自
   在に取り付け、この可動パイプに該可動パイプの内周側
   に検出面を向けた濃度検出器を設けると共に、前記可動
   パイプに該可動パイプを回動させる回転駆動装置を設け
   たことを特徴とした濃度検出装置。
2. （２）送水管路内の混合水濃度を検出する濃度検出装置
   において、前記送水管路に、該送水管路内を水密で且つ
   中心方向に可動する濃度検出器を設け、該濃度検出器の
   内端部に濃度検出面を設けると共に送水管路の外部突出
   側にこの濃度検出器を可動させる駆動装置を設けたこと
   を特徴とした濃度検出装置。