JPH08313434A - 水処理における透視度及び浮遊物量自動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 下廃水処理施設等の高度処理監視，制御用と
して、被測定液の透視度及び浮遊物量を自動的且つ連続
的に測定することを可能とし、しかも個人差に起因する
測定誤差がない測定装置を提供することを目的とする。 【構成】 光不透過性を有する測定セル１の両端開口部
に配備した一方の光学窓２ａ外側にレーザ光源４を固定
するとともに、他方の光学窓２ｂ外側に受光器５を固定
し、レーザ光源４から測定セル１内をに連続的に流通す
る被測定液１１中に入射したレーザ光の減衰光量を受光
器５で受光して、この受光光量の信号処理と演算処理に
よって被測定液１１の透視度及び浮遊物量を求める信号
処理装置を備えた自動測定装置を提供する。更に請求項
４により、上記測定セル１よりも高い位置に脱泡槽を別
途に配備し、被測定液を脱泡槽で脱泡した後に測定セル
１に送り込んで透視度と浮遊物量を求めるようにした装
置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下廃水処理施設の処理水
とか河川水、湖沼水等の水質指標の１つである透視度及
び浮遊物量を自動計測する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から下廃水処理施設の処理水とか河
川水、湖沼水等の透視度とか浮遊物量（ｓｓ成分）を測
定する方法は、（社）日本下水道協会から発行された
「下水道試験方法（１９８４年版）」の第９６頁に記載
された「透視度」の項と、同試験方法の第３１４頁に記
載された「浮遊物質」の項に準拠して実施されている。

【０００３】この「下水道試験方法」により規定されて
いるように、「透視度」とは水の澄明の程度を示すもの
であり、測定に際して透視度計の上部から透視して底部
においた二重十字標識板がはじめて識別できる時の水層
の高さを読み取り、１ｃｍを１度として表わしている。
透視度計としては高さが３２ｃｍ、直径３.３〜３.５ｃ
ｍ、底部から５ｃｍの高さまで０.５ｃｍごとに目盛を
付した平底ガラス円筒の底部に二重十字標識板をつけた
器具を用いており、この透視度計中に被測定液を満たし
て上部から底部を透視しながら下口から液を流出させ、
底部の二重十字が明らかに識別できる時の水面の目盛を
読んで透視度を求めている。

【０００４】その他の方法として、上記透視度を散乱光
量法とか散乱光量／透過光量法、積分球法として知られ
ている濁度計の測定値から求める手段もある。

【０００５】他方の「浮遊物質」とはガラス繊維濾紙法
もしくは遠心分離法により分離される物質をいう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な水処理における透視度及び浮遊物量の測定方法は、測
定操作の自動化がなされていないために連続測定が困難
であり、水質の時間的な変化を的確に捉えることはでき
ないという課題が存在する。特に下廃水処理施設では被
測定液の透視度が処理水質を評価する重要な指標である
にも拘わらず、この透視度に関して連続的な情報が得ら
れないので水質変化の状態を運転操作にフィードバック
することができないという問題点があった。

【０００７】操作面からみても、測定の都度測定者が採
水点まで出向いて測定することが必要であるため、多大
な時間と労力を必要とするという難点があり、更に前記
透視度は目視測定が基本となっているので、個人差によ
る測定値の誤差とか、同一の試料であっても測定値にば
らつきが生じることがあるという難点がある。

【０００８】そこで本発明は上記の問題点に鑑み、被測
定液を自動採水した後に自動排出しながら光学装置を用
いて透過減衰光量を測定して信号処理及び演算処理によ
って被測定液の透視度及び浮遊物濃度を求めることによ
り、昼間とか夜間を問わず自動的且つ連続的な測定を可
能にするとともに、特に個人差に起因する測定誤差がな
く、下水等の高度処理監視，制御用の指標として使用す
ることができる透視度及び浮遊物量自動測定装置を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【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、請求項１により、光不透過性を有する測
定セルの両端開口部に配備した一方の光学窓外側にレー
ザ光源を固定するとともに他方の光学窓外側に受光器を
固定し、該レーザ光源から測定セルに設けた流入口と流
出口間を連続的に流通する被測定液中に入射したレーザ
光の減衰光量を受光器で受光して、この受光光量の信号
処理と演算処理によって被測定液の透視度及び浮遊物量
を求める信号処理装置を備えて成る透視度及び浮遊物量
自動測定装置を提供する。

【００１０】上記受光器に受光量増幅器と信号処理装置
及び記録計を設置して、入射したレーザ光の光量を電気
信号に変換，増幅した後、減衰光量（ｍＶ）と透視度
（ｃｍ）及び浮遊物量（ｍｇ／ｌ）の相関に基づいて被
測定液の透視度及び浮遊物量を求め、記録計に記録す
る。この減衰光量（ｍＶ）は、測定セル内を純水で満た
した時の受光量ＩＬと被測定液で満たした時の透過光量
ＴＬから演算によって求めている。

【００１１】更に請求項４により、前記測定セルよりも
高い位置に脱泡槽を別途に配備して、被測定液を脱泡槽
に流入して脱泡した後に測定セルに送り込み、前記測定
原理に基づいて被測定液の透視度及び浮遊物量を求める
ようにした水処理における透視度及び浮遊物量自動測定
装置を提供する。

【００１２】

【作用】かかる透視度及び浮遊物量自動測定装置によれ
ば、ポンプにより被測定液が連続的に測定セルに流入さ
れた際に、光学窓を介して測定セル内の被測定液にレー
ザ光源からレーザ光が入射され、受光器で被測定液で減
衰されたレーザ光の光量が受光される。受光器で得られ
たレーザ光の光量は電気信号に変換されてから受光量増
幅器で信号が増幅され、信号処理装置での演算処理及び
減衰光量（ｍＶ）と透視度（ｃｍ）及びｌｏｇ（減衰光
量）の関係から透視度と直性関係にある出力と、浮遊物
量と相関のある減衰光量が記録計に記録され、被測定液
の透視度と浮遊物量が求められる。

【００１３】信号処理装置は、増幅された受光光量のノ
イズ除去及びピークカット処理を行うとともに、演算に
よってｌｏｇ（減衰光量）を求め、記録計に出力する。
上記の減衰光量（ｍＶ）は、測定セル内を純水で満たし
た時の受光量ＩＬ（ブランク受光量）と被測定液で満た
した時の透過光量ＴＬから演算によって求めることがで
きる。

【００１４】

【実施例】以下図面に基づいて本発明にかかる水処理に
おける透視度及び浮遊物濃度自動測定装置の具体的な実
施例を説明する。

【００１５】図１は本発明にかかる透視度自動測定装置
の基本的実施例を示す概要図であり、図中の１は両端部
が開口された円筒状又は角筒状の測定セルであって、該
測定セル１の両端開口部には光学窓２ａ，２ｂが配備さ
れ、一方の光学窓２ａの外側に近接して嵌合固定された
支持体３ａにレーザ光源４が固定されており、他方の光
学窓２ｂの外側に近接して嵌合固定された支持体３ｂに
受光器５が固定されている。レーザ光源４には電源６が
接続され、他方の受光器５には受光量増幅器７と信号処
理装置８及び記録計９が設置されている。

【００１６】上記測定セル１は光不透過性の金属あるい
は合成樹脂製の管体で構成され、光学窓２ａ，２ｂは光
透過性の材質で構成されている。この測定セル１の一端
には被測定液１１の流入口１０が設けられ、この流入口
１０の近傍には被測定液１１を測定セル１内に送り込む
ためのポンプ１２が配備されている。又、測定セル１の
他端部には被測定液１１の流出口１３が設けられ、この
流出口１３には排水管１４が接続されている。

【００１７】尚、測定セル１は、被測定液１１中に含ま
れる気泡ができるだけ該測定セル１内の上壁に沿って流
出口１３に抜けやすいように、該流出口１３の位置が流
入口１０よりも高い位置にあるように該測定セル１を傾
けて設置するのが良い。実験的には測定セル１を５度〜
２０度の範囲で傾けることが好適である。

【００１８】かかる透視度自動測定装置の作用は以下の
通りである。先ずポンプ１２を起動することによって被
測定液１１が連続的に測定セル１に流入され、同時に電
源６からレーザ光源４に電力を供給することにより、測
定セル１内の被測定液１１にレーザ光源４から光学窓２
ａ，２ｂを介して受光器５に向けてレーザ光が入射され
る。そして受光器５では被測定液１１で減衰されたレー
ザ光の光量が受光される。

【００１９】実験に際して被測定液１１として実際の下
水処理場の処理水を採用し、測定セル１の光路長、即ち
光学窓２ａ，２ｂ間の間隔は８０ｃｍとした。尚、この
測定セル１の光路長は６０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲にあ
るのが適当である。

【００２０】受光器５で得られたレーザ光の光量は、電
気信号に変換されてから受光量増幅器７で信号が増幅さ
れ、信号処理装置８で所定の演算処理と被測定液１１の
不均一性とか夾雑物の流入及び気泡の混入等に起因する
信号の「フレ」が除去された後に記録計９に減衰光量
（ｍＶ）が記録される。

【００２１】図２は上記の測定によって得られた減衰光
量（ｍＶ）と透視度（ｃｍ，目視試験）及び自然対数で
あるｌｏｇ（減衰光量）の関係を示すグラフである。減
衰光量（ｍＶ）は、測定セル１内を純水で満たした時の
受光量ＩＬ（ブランク受光量）と被測定液１１で満たし
た時の透過光量ＴＬから演算によって求めることができ
る。

【００２２】図３は上記減衰光量（ｍＶ）と浮遊物量
（ｍｇ／ｌ）の関係を示すグラフである。光路長は上記
と同じ８０ｃｍ、ブランク受光量は９.９６である。図
３によれば、相関係数ｒ＝０.９９８であり、浮遊物量
（ｍｇ／ｌ）と減衰光量（ｍＶ）との間に良好な相関関
係が得られることが判明した。

【００２３】従って信号処理装置８は、増幅された受光
光量のノイズ除去及びピークカット処理を行うととも
に、演算によってｌｏｇ（減衰光量）を求め、透視度と
直性関係にある出力と、浮遊物量と相関のある減衰光量
を記録計９に出力する機能を有している。

【００２４】図４は本発明の他の実施例を示す概要図で
あり、図１の基本実施例と同一の構成部分には同一の符
号を付して表示してある。この実施例では前記測定セル
１よりも高い位置に脱泡槽１５を別途に配備しておき、
被測定液１１を水中ポンプ１６の稼働とバルブＶ₁の開
閉操作により一旦脱泡槽１５に流入させて脱泡させ、し
かる後にバルブＶ₂の開閉操作によって被測定液１１を
流入口１０から測定セル１の内方へ流入させ、前記した
測定原理に基づいて減衰光量（ｍＶ）を測定する。尚、
Ｖ₃は測定セル１の流入口１０近傍に接続された測定セ
ル１への水道水流入用バルブであり、前述したように測
定セル１内を純水で満たした時の受光量ＩＬ（ブランク
受光量）を求めるために設置してあり、自動的にＩＬを
求めることができる。Ｖ₄，Ｖ₅は脱泡槽１５と測定セル
１からの排水用のドレンバルブである。

【００２５】この実施例の場合には、測定セル１自体の
構造は基本実施例と同一であるが、被測定液１１が水中
ポンプ１６から脱泡槽１５を通して測定セル１に供給さ
れるので、この脱泡槽１５と測定セル１の位置関係を適
切に保つことにより、被測定液１１中に気泡が多く含ま
れている場合でも安定した測定を行うことができる。
又、被測定液１１の水位変化とか電圧変化等によってポ
ンプ流量が変動しても、脱泡槽１５が測定セル１よりも
高い位置にあるため、該測定セル１に対して常に一定量
の被測定液１１が導入されて測定精度が向上するととも
に測定値のばらつきは最小限となる。

【００２６】尚、測定終了後には測定セル１内を純水で
満たした時の受光量ＩＬ（ブランク受光量）を求めるた
めに設置した水道水流入用バルブＶ₃の開度を大きく
し、測定セル１内への流入水量を多くすることにより、
被測定液１１と長時間接触する測定セル１内及び光学窓
２ａ，２ｂ等の内面に付着した汚れを除去することがで
きて、洗浄効果を高めることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる透視度及び浮遊物量自動測定装置によれば、ポンプ
等によって被測定液を連続的に測定セルに流入して、光
学窓を介して測定セル内の被測定液にレーザ光源からレ
ーザ光を入射し、受光器で被測定液で減衰されたレーザ
光の光量が受光して、得られた光量を電気信号に変換し
てから受光量増幅器で信号増幅を行い、信号処理装置で
の演算処理及び減衰光量（ｍＶ）と透視度（ｃｍ）及び
ｌｏｇ（減衰光量）の関係から透視度と直性関係にある
出力と、浮遊物量と相関のある減衰光量に基づいて被測
定液の透視度と浮遊物量を求めることができる。

【００２８】特に従来の濁度計は懸濁物重量との相関を
得る方法であり、散乱光量法とか散乱光量／透過光量
法、積分球法等が一般的であるが、これらの測定値は透
視度とはあまり良い相関は得られないという難点がある
のに対して、本発明の場合には平行性の良いレーザ光を
光源として減衰光量の自然対数を取るという簡単な方法
で透視度と非常に良い相関を得ることが可能であり、同
時に減衰光量により浮遊物量を求めることができる。

【００２９】本発明で説明した測定操作は全て自動化が
可能であるため、下廃水処理施設等で人手を要さずに連
続測定を行うことができて、被処理水の水質の時間的な
変化を的確に捉えることが可能となり、特に下廃水処理
施設では透視度が処理水質を評価する重要な指標であっ
て、この透視度に関して得られた連続的な情報から水質
変化の状態を素早く検知し、直ちに運転操作にフィード
バックして適切な制御を実施することができる。

【００３０】又、操作面からみても測定時に測定者が採
水点まで出向いて測定する必要性がないので多大な時間
と労力を不要とするという利点があり、目視測定に伴う
個人差による測定値の誤差とか、同一の試料であっても
測定値にばらつきが生じることが防止されて、下水等の
高度処理監視，制御用の指標として使用することができ
る透視度及び浮遊物量自動測定装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例にかかる透視度及び浮遊物量自動測定
装置の構成例を示す概要図。

【図２】減衰光量（ｍＶ）と透視度（ｃｍ）及びｌｏｇ
（減衰光量）の関係を示すグラフ。

【図３】減衰光量（ｍＶ）と浮遊物量（ｍｇ／ｌ）の関
係を示すグラフ。

【図４】本発明の他の実施例を示す概要図。

【符号の説明】

１…測定セル ２ａ，２ｂ…光学窓 ４…レーザ光源 ５…受光器 ６…電源 ７…受光量増幅器 ８…信号処理装置 ９…記録計 １０…流入口 １１…被測定液 １２…ポンプ １３…流出口 １５…脱泡槽 １６…水中ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 漆原 正太郎 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 佐藤 茂雄 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光不透過性を有する測定セルの両端開口
   部に配備した一方の光学窓外側にレーザ光源を固定する
   とともに他方の光学窓外側に受光器を固定し、該レーザ
   光源から測定セルに設けた流入口と流出口間を連続的に
   流通する被測定液中に入射したレーザ光の減衰光量を受
   光器で受光して、この受光光量の信号処理と演算処理に
   よって被測定液の透視度及び浮遊物量を求める信号処理
   装置を備えて成ることを特徴とする水処理における透視
   度及び浮遊物量自動測定装置。
2. 【請求項２】 前記受光器に受光量増幅器と信号処理装
   置及び記録計を設置して、入射したレーザ光の光量を電
   気信号に変換，増幅した後、減衰光量（ｍＶ）と透視度
   （ｃｍ）及び浮遊物量（ｍｇ／ｌ）の相関に基づいて被
   測定液の透視度及び浮遊物量を求め、記録計に記録する
   ことを特徴とする請求項１記載の水処理における透視度
   及び浮遊物量自動測定装置。
3. 【請求項３】 前記減衰光量（ｍＶ）は、測定セル内を
   純水で満たした時の受光量ＩＬと被測定液で満たした時
   の透過光量ＴＬから演算によって求めるようにした請求
   項１，２記載の水処理における透視度及び浮遊物量自動
   測定装置。
4. 【請求項４】 光不透過性を有する測定セルの両端開口
   部に配備した一方の光学窓外側にレーザ光源を固定する
   とともに他方の光学窓外側に受光器を固定し、該測定セ
   ルよりも高い位置に脱泡槽を別途に配備して、被測定液
   を脱泡槽に流入して脱泡させた後に前記測定セルに設け
   た流入口と流出口間を連続的に流通させ、前記レーザ光
   源から被測定液中に入射したレーザ光の減衰光量を受光
   器で受光し、この受光光量の信号処理と演算処理によ
   り、被測定液の透視度及び浮遊物量を求める信号処理装
   置を備えて成ることを特徴とする水処理における透視度
   及び浮遊物量自動測定装置。