JP7716361B2 - Flocculation device and flocculation method - Google Patents
Flocculation device and flocculation methodInfo
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Description
本発明は、懸濁物質を含む汚水を凝集処理するための凝集装置および凝集方法に関する。 The present invention relates to a flocculation device and flocculation method for flocculating wastewater containing suspended solids.
排水処理施設や浄水処理施設などの各種施設における汚水処理の適切な運転管理を行うためには、汚水の性状(例えば、色調、濁度、透明度、懸濁物質の濃度、および懸濁物質の凝集状態)を正確に把握する必要がある。そのため、従来から、光学的測定装置を用いて光学的測定値を取得し、該光学的測定値から汚水の性状を示す数値解析値を算出している。例えば、特許文献1には、撹拌機から排出された汚水の光学的測定値を光学的測定装置を用いて取得し、得られた光学的測定値から算出された数値解析値に基づいて凝集剤の適正な注入率を決定する凝集方法が記載されている。 In order to properly manage the operation of wastewater treatment at various facilities, such as wastewater treatment plants and water purification plants, it is necessary to accurately understand the properties of the wastewater (e.g., color tone, turbidity, transparency, concentration of suspended solids, and state of aggregation of suspended solids). Therefore, optical measurement values have traditionally been obtained using optical measurement devices, and numerical analysis values indicating the properties of the wastewater are calculated from these optical measurements. For example, Patent Document 1 describes a coagulation method in which optical measurement values of wastewater discharged from a mixer are obtained using an optical measurement device, and the appropriate injection rate of coagulant is determined based on numerical analysis values calculated from the obtained optical measurements.
しかしながら、このような凝集装置は、従来の凝集撹拌機などの他に光学的測定値を測定する汚水を撹拌するための撹拌機や光学的測定装置を備えている。そのため、従来の凝集装置よりも装置全体が大型化し、広い設置スペースを確保する必要がある。さらに、凝集装置は、光学的測定装置により測定された汚水を廃棄するために、追加の廃棄設備を設ける必要がある。 However, this type of flocculation device is equipped with an agitator for agitating the wastewater whose optical measurements are to be measured, as well as a conventional flocculation agitator, and an optical measurement device. As a result, the entire device is larger than conventional flocculation devices, and a large installation space is required. Furthermore, the flocculation device requires additional disposal facilities to dispose of the wastewater measured by the optical measurement device.
そこで、本発明は、光学的測定装置が設けられ、かつ設置スペースを削減し、測定後の汚水を廃棄するための追加の設備を必要としない凝集装置および凝集方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a flocculation device and flocculation method that is equipped with an optical measurement device, reduces installation space, and does not require additional equipment for disposing of wastewater after measurement.
一態様では、懸濁物質を含む第1汚水を凝集処理するための凝集撹拌機と、懸濁物質を含む第2汚水の光学的測定値を取得するための測定システムと、を備え、前記測定システムは、凝集剤が注入された前記第2汚水を撹拌する撹拌機と、前記撹拌された前記第2汚水の前記光学的測定値を取得する光学的測定装置と、前記光学的測定装置から前記第2汚水を排出するドレイン管と、を備え、前記撹拌機および前記光学的測定装置は、前記凝集撹拌機の上部に配置されており、前記ドレイン管の出口は、前記凝集撹拌機の内部に位置しており、前記ドレイン管から排出された前記第2汚水が前記凝集撹拌機に流入するように構成されている、凝集装置が提供される。 In one aspect, a flocculation device is provided, comprising: a flocculation mixer for flocculating first wastewater containing suspended solids; and a measurement system for obtaining optical measurement values of second wastewater containing suspended solids. The measurement system comprises an agitator for agitating the second wastewater into which a flocculant has been injected; an optical measurement device for obtaining the optical measurement values of the stirred second wastewater; and a drain pipe for discharging the second wastewater from the optical measurement device. The agitator and the optical measurement device are disposed above the flocculation mixer, the outlet of the drain pipe is located inside the flocculation mixer, and the second wastewater discharged from the drain pipe is configured to flow into the flocculation mixer.
一態様では、前記ドレイン管は、鉛直方向に延びている。
一態様では、前記光学的測定装置は、前記第2汚水を下方に向けて大気中に流下させるノズルと、前記ノズルから流下された前記第2汚水に光を照射して前記光学的測定値を取得する光学センサと、を備え、前記測定システムは、前記ノズルの出口、前記光学センサ、および前記ドレイン管の入口を囲う箱をさらに備え、前記ドレイン管の入口は、前記ノズルの出口の下方に位置しており、前記ノズルから前記第2汚水を前記ドレイン管に流入させることで、前記箱の内部に負圧を形成するように構成されている。
一態様では、前記ドレイン管の入口は、前記ノズルの出口よりも大きい。
一態様では、前記凝集撹拌機は、前記第1汚水が供給される凝集撹拌槽と、前記凝集撹拌槽の上部を覆う上蓋と、を備え、前記ドレイン管は、前記上蓋に設けられた開口部を通じて前記凝集撹拌槽の内部まで延びており、前記測定システムは、前記ドレイン管と前記開口部との隙間を封止するシール部材を有している。
In one embodiment, the drain pipe extends vertically.
In one aspect, the optical measurement device includes a nozzle that causes the second wastewater to flow downward into the atmosphere, and an optical sensor that irradiates light onto the second wastewater flowing down from the nozzle to obtain the optical measurement value, and the measurement system further includes a box that encloses the outlet of the nozzle, the optical sensor, and the inlet of the drain pipe, the inlet of the drain pipe being located below the outlet of the nozzle, and is configured to create negative pressure inside the box by causing the second wastewater to flow from the nozzle into the drain pipe.
In one embodiment, the drain pipe inlet is larger than the nozzle outlet.
In one aspect, the coagulation mixer comprises a coagulation mixer tank to which the first wastewater is supplied and a top lid covering the top of the coagulation mixer tank, the drain pipe extends to the inside of the coagulation mixer tank through an opening provided in the top lid, and the measurement system has a sealing member that seals the gap between the drain pipe and the opening.
一態様では、懸濁物質を含む第1汚水を凝集撹拌機により凝集処理する凝集撹拌工程と、懸濁物質を含む第2汚水の光学的測定値を取得する測定工程と、を含み、前記測定工程は、凝集剤が注入された前記第2汚水を撹拌機により撹拌する撹拌工程と、前記撹拌された前記第2汚水の前記光学的測定値を光学的測定装置により取得する光学的測定工程と、を含み、前記撹拌機および前記光学的測定装置は、前記凝集撹拌機の上部に配置されており、前記測定工程後の前記第2汚水を前記凝集撹拌機に流入させる、凝集方法が提供される。 In one aspect, a coagulation method is provided that includes a coagulation/agitation process in which first wastewater containing suspended solids is subjected to coagulation treatment using a coagulation/agitation mixer, and a measurement process in which optical measurement values of second wastewater containing suspended solids are obtained, the measurement process including a stirring process in which the second wastewater into which a coagulant has been injected is stirred using a stirrer, and an optical measurement process in which the optical measurement values of the stirred second wastewater are obtained using an optical measurement device, the stirrer and the optical measurement device being disposed above the coagulation/agitation mixer, and the second wastewater after the measurement process being allowed to flow into the coagulation/agitation mixer.
凝集装置は、測定システムの撹拌機および光学的測定装置が凝集撹拌機の上部に配置されているため、装置全体の設置スペースを削減することができる。
さらに、凝集装置は、光学的測定装置から汚水を排出するドレイン管の出口が凝集撹拌機の内部に位置しているため、測定後の汚水を廃棄するための追加の設備を必要とせず、測定後の汚水を凝集撹拌機内に流入させることができる。
The agitator and optical measuring device of the measurement system are arranged on top of the agglomeration agitator, so that the installation space of the entire apparatus can be reduced.
Furthermore, since the outlet of the drain pipe that discharges wastewater from the optical measurement device is located inside the coagulation mixer, no additional equipment is required to dispose of the wastewater after measurement, and the wastewater after measurement can be flowed into the coagulation mixer.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、一実施形態に係る測定システムを備えた汚水処理装置の一例を示す概略図である。図1に示す汚水処理装置は、排水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚水を処理するための凝集装置である。後述する測定システムは、汚水の性状(例えば、色調、濁度、透明度、懸濁物質の濃度、および懸濁物質の凝集状態)を示す数値解析値を算出するための光学的測定値を取得するために用いられる。本実施形態では、光学的測定値を数値解析することで得られた数値解析値に基づいて、凝集剤の適正な注入率が決定される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a wastewater treatment device equipped with a measurement system according to one embodiment. The wastewater treatment device shown in FIG. 1 is a flocculation device for treating wastewater discharged from a wastewater treatment facility, a water purification facility, or the like. The measurement system, described below, is used to acquire optical measurements for calculating numerical analysis values indicating the properties of the wastewater (e.g., color tone, turbidity, transparency, concentration of suspended solids, and flocculation state of suspended solids). In this embodiment, an appropriate injection rate of flocculant is determined based on the numerical analysis values obtained by numerically analyzing the optical measurements.
以下では、汚水の一例である懸濁物質を含む汚水を処理する凝集装置が、測定システムを備えた設備の一例として説明される。しかしながら、本実施形態に係る測定システムは、汚水を処理する他の設備に配置されてもよい。例えば、処理される汚水は、排水処理施設や浄水処理施設などから排出される汚泥、排水処理施設における排水、浄水処理施設における原水などであってもよい。汚泥は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれでもよい。 In the following, a flocculation device that treats wastewater containing suspended solids, which is an example of wastewater, will be described as an example of equipment equipped with a measurement system. However, the measurement system according to this embodiment may also be installed in other equipment that treats wastewater. For example, the wastewater to be treated may be sludge discharged from a wastewater treatment facility or a water purification facility, wastewater from a wastewater treatment facility, or raw water from a water purification facility. The sludge may be either organic sludge or inorganic sludge.
有機性汚泥の例としては、下水処理、し尿処理、各種産業の排水処理において発生する有機性汚泥などを挙げることができる。より具体的には、有機性汚泥の例として、最初沈殿池汚泥、余剰汚泥、嫌気性消化汚泥、好気性消化汚泥、し尿汚泥、浄化槽汚泥、消化脱離液、凝集沈殿汚泥などを挙げることができる。有機性汚泥は無機物を含んでいてもよい。 Examples of organic sludge include organic sludge generated during sewage treatment, human waste treatment, and various industrial wastewater treatment processes. More specifically, examples of organic sludge include primary sedimentation tank sludge, excess sludge, anaerobic digestion sludge, aerobic digestion sludge, human waste sludge, septic tank sludge, digestion supernatant, and coagulation sedimentation sludge. Organic sludge may contain inorganic matter.
無機性汚泥の例としては、浄水処理、建設工事の排水処理、各種産業の排水処理において発生する無機性汚泥などを挙げることができる。ここで、浄水処理で発生する汚泥とは、浄水処理施設における沈殿池、排泥池、濃縮槽などから排出される汚泥などである。無機性汚泥は有機物を含んでもよい。 Examples of inorganic sludge include inorganic sludge generated during water purification processes, construction wastewater treatment, and various industrial wastewater treatment processes. Here, sludge generated during water purification processes refers to sludge discharged from settling tanks, sludge basins, thickener tanks, etc. at water purification facilities. Inorganic sludge may also contain organic matter.
排水処理施設における排水の例としては、下水、食品産業、飲料水産業、化学産業、機械産業など各種産業の排水などが挙げられる。浄水処理施設における原水の例としては、河川水、湖沼の水、地下水などが挙げられる。 Examples of wastewater at wastewater treatment facilities include wastewater from various industries such as sewage, food industry, drinking water industry, chemical industry, and machinery industry. Examples of raw water at water purification treatment facilities include river water, lake water, and groundwater.
さらに、処理される汚水は、排水処理や浄水処理などの処理の過程で調製される水であってもよい。排水処理での汚水の例としては、pHを調整した排水、無機凝集剤を注入した排水、有機凝結剤を注入した排水、金属キレート剤を注入した排水などが挙げられる。また、浄水処理での汚水の例としては、pHを調整した原水、無機凝集剤を注入した原水などが挙げられる。 Furthermore, the wastewater to be treated may be water prepared during processes such as wastewater treatment and water purification. Examples of wastewater from wastewater treatment include wastewater with an adjusted pH, wastewater injected with an inorganic coagulant, wastewater injected with an organic coagulant, and wastewater injected with a metal chelating agent. Furthermore, examples of wastewater from water purification treatment include raw water with an adjusted pH, and raw water injected with an inorganic coagulant.
図1に示した凝集装置は、汚水貯槽10、第1供給装置14、凝集剤貯槽11、第1凝集剤注入装置24、および凝集撹拌機41を備えている。汚水貯槽10には、懸濁物質を含む汚水が貯留される。凝集撹拌機41は、懸濁物質を含む汚水を凝集処理するための装置である。凝集撹拌機41は、懸濁物質を含む汚水が供給される凝集撹拌槽42と、懸濁物質を含む汚水を撹拌する撹拌翼48と、撹拌翼48を回転させる駆動装置としてのモーター49とを備える。本実施形態では、凝集撹拌機41は、撹拌翼48の回転速度が10~300min-1程度に設定されている。凝集撹拌機41の凝集撹拌槽42には、汚水貯槽10から延びる第1供給元管18が接続され、第1供給元管18には、汚水貯槽10に貯留された汚水を所定の流量で凝集撹拌槽42に供給する第1供給装置14が配置される。第1供給装置14は、例えば、ポンプ、またはバルブ、またはポンプとバルブの組み合わせである。 The flocculation apparatus shown in FIG. 1 includes a wastewater storage tank 10, a first supply device 14, a flocculant storage tank 11, a first flocculant injection device 24, and a flocculation mixer 41. The wastewater storage tank 10 stores wastewater containing suspended solids. The flocculation mixer 41 is a device for flocculating and treating the wastewater containing suspended solids. The flocculation mixer 41 includes a flocculation mixer tank 42 to which the wastewater containing suspended solids is supplied, a mixer blade 48 that mixes the wastewater containing suspended solids, and a motor 49 as a drive device for rotating the mixer blade 48. In this embodiment, the rotation speed of the mixer blade 48 of the flocculation mixer 41 is set to approximately 10 to 300 min −1 . A first supply main pipe 18 extending from the wastewater storage tank 10 is connected to the flocculation mixer tank 42 of the flocculation mixer 41. A first supply main pipe 18 is disposed in the first supply main pipe 18, and a first supply device 14 is disposed in the first supply main pipe 18, and supplies the wastewater stored in the wastewater storage tank 10 to the flocculation mixer tank 42 at a predetermined flow rate. The first supply device 14 is, for example, a pump, or a valve, or a combination of a pump and a valve.
一実施形態では、凝集撹拌機41としてラインミキサーを用いてもよい。ラインミキサーとは、配管に組み込まれたミキサーである。ラインミキサーの利点はミキサーが密封されているため、ラインミキサーの上流にある汚水用ポンプ、および凝集剤用ポンプの2台のポンプがあれば、ラインミキサーの下流に汚水を送ることができる点である。一方、凝集撹拌槽42内に撹拌翼48が設置された凝集撹拌機41の場合、撹拌槽上部が開放されているので、撹拌機の下流に液を送るためには、撹拌機の上流にある汚水用ポンプ、および凝集剤用ポンプの他に、もう1台ポンプ或いはポンプ相当の機器が必要である。そのため、通常は、ポンプを設置せず、高低差で下流に液を送るのが一般的である。 In one embodiment, a line mixer may be used as the coagulation mixer 41. A line mixer is a mixer incorporated into piping. The advantage of a line mixer is that, because the mixer is sealed, two pumps, a sewage pump upstream of the line mixer and a coagulant pump, are all that is needed to send sewage downstream of the line mixer. On the other hand, in the case of a coagulation mixer 41 in which an impeller 48 is installed inside the coagulation mixer tank 42, the top of the tank is open, so in order to send liquid downstream of the mixer, in addition to the sewage pump and coagulant pump upstream of the mixer, another pump or equipment equivalent to a pump is required. For this reason, it is common practice to send liquid downstream using a height difference without installing a pump.
凝集剤貯槽11には、凝集剤が貯留される。凝集剤貯槽11から延びる第1凝集剤供給配管26は、凝集撹拌槽42に連結されている。第1凝集剤供給配管26には、第1凝集剤注入装置24が配置される。第1凝集剤注入装置24は、懸濁物質を含む汚水に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。第1凝集剤注入装置24は、例えば、ポンプ、またはバルブ、またはポンプとバルブの組み合わせである。 The flocculant storage tank 11 stores flocculant. A first flocculant supply pipe 26 extending from the flocculant storage tank 11 is connected to the flocculation and stirring tank 42. A first flocculant injection device 24 is disposed on the first flocculant supply pipe 26. The first flocculant injection device 24 is a device that injects flocculant into wastewater containing suspended solids at a predetermined injection rate. The first flocculant injection device 24 is, for example, a pump, a valve, or a combination of a pump and a valve.
懸濁物質を含む汚水は、第1供給装置14により汚水貯槽10から凝集撹拌槽42に供給される。以下、凝集撹拌槽42に供給される汚水を第1汚水と称する。凝集剤は、第1凝集剤注入装置24により所定の注入率で凝集撹拌槽42に供給される。凝集撹拌槽42では、撹拌翼48により第1汚水と凝集剤とを混合させて、これにより、懸濁物質のフロックが形成される。凝集撹拌槽42から排出された第1汚水が流れる排出配管28は、凝集撹拌槽42に接続されており、排出配管28の下流側には、脱水機90が接続されている。脱水機90は、フロックが形成された第1汚水を脱水し、ろ液とケーキとに分離する。ケーキは、脱水機90から回収される。 Sewage containing suspended solids is supplied from the wastewater storage tank 10 to the coagulation/stirring tank 42 by the first supply device 14. Hereinafter, the wastewater supplied to the coagulation/stirring tank 42 will be referred to as the first wastewater. A coagulant is supplied to the coagulation/stirring tank 42 at a predetermined injection rate by the first coagulant injector 24. In the coagulation/stirring tank 42, the first wastewater and the coagulant are mixed by the impeller 48, thereby forming flocs of suspended solids. The discharge pipe 28, through which the first wastewater discharged from the coagulation/stirring tank 42 flows, is connected to the coagulation/stirring tank 42, and a dehydrator 90 is connected downstream of the discharge pipe 28. The dehydrator 90 dehydrates the first wastewater in which flocs have formed, separating it into filtrate and cake. The cake is recovered from the dehydrator 90.
凝集装置は、懸濁物質を含む汚水の光学的測定値を取得するための測定システム60をさらに備えている。図2は、図1に示す測定システム60の構成を示す概略図である。測定システム60は、凝集撹拌機41とは別の撹拌機61と、撹拌機61で撹拌された汚水の光学的測定値を取得する光学的測定装置3を備えている。 The flocculation device further includes a measurement system 60 for obtaining optical measurement values of the wastewater containing suspended solids. Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the measurement system 60 shown in Figure 1. The measurement system 60 includes an agitator 61 separate from the flocculation agitator 41, and an optical measurement device 3 for obtaining optical measurement values of the wastewater agitated by the agitator 61.
撹拌機61は、懸濁物質を含む汚水が供給される撹拌槽62と、懸濁物質を含む汚水を撹拌する撹拌翼68と、撹拌翼68を回転させる駆動装置としてのモーター69とを備える。撹拌機61の撹拌槽62には、汚水貯槽10から延びる第2供給元管19が接続され、第2供給元管19には、汚水貯槽10に貯留された汚水を所定の流量で撹拌槽62に供給する第2供給装置15が配置される。第2供給装置15は、例えば、ポンプ、またはバルブ、またはポンプとバルブの組み合わせである。一実施形態では、撹拌機61としてラインミキサーを用いてもよい。 The agitator 61 includes an agitation tank 62 to which wastewater containing suspended solids is supplied, an agitator blade 68 that agitates the wastewater containing suspended solids, and a motor 69 that serves as a drive device for rotating the agitator blade 68. A second supply main pipe 19 extending from the wastewater storage tank 10 is connected to the agitation tank 62 of the agitator 61, and a second supply device 15 is disposed in the second supply main pipe 19. The second supply device 15 supplies wastewater stored in the wastewater storage tank 10 to the agitation tank 62 at a predetermined flow rate. The second supply device 15 is, for example, a pump, a valve, or a combination of a pump and a valve. In one embodiment, a line mixer may be used as the agitator 61.
本実施形態では、撹拌機61は、撹拌翼68の回転速度が300~5000min-1に設定された高速撹拌を行う高速撹拌機として構成されている。この高速撹拌により、汚水内に凝集剤が瞬時に分散させられ、凝集剤は汚水と効率良く均一に混合される。その結果、汚水に含まれる懸濁物質が効率良く凝集させられる。 In this embodiment, the agitator 61 is configured as a high-speed agitator that performs high-speed agitation with the rotation speed of the agitating blades 68 set to 300 to 5000 min -1 . This high-speed agitation instantly disperses the flocculant in the wastewater, and the flocculant is efficiently and uniformly mixed with the wastewater. As a result, suspended solids contained in the wastewater are efficiently agglomerated.
撹拌機61では、撹拌翼68を300~5000min-1の回転速度で回転させることにより、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む汚水を高速撹拌することが重要である。好ましくは、撹拌翼68の回転速度は300~2000min-1である。より好ましくは、撹拌翼68の回転速度は400~1500min-1である。より好ましくは、撹拌翼68の回転速度は500~1200min-1である。 It is important that the agitator 61 rotates the agitating blade 68 at a rotation speed of 300 to 5000 min -1 to agitate the wastewater containing suspended solids and into which the coagulant has been injected at high speed. Preferably, the rotation speed of the agitating blade 68 is 300 to 2000 min -1 . More preferably, the rotation speed of the agitating blade 68 is 400 to 1500 min -1 . More preferably, the rotation speed of the agitating blade 68 is 500 to 1200 min -1 .
このような高速撹拌を行う場合、凝集剤が注入された汚水に高ストレスが負荷されるので、凝集剤が適正な注入率で注入されていないと、フロックが成長する前に破壊されてしまう。したがって、注入される凝集剤が適正な注入率でなければ、フロックが適切に成長しない。本実施形態では、後述する制御装置が、光学的測定装置3から光学的測定値を取得し、さらに、フロックが適切に成長していることを、光学的測定値を数値解析することで得られた数値解析値から判断する。これにより、凝集剤の適正な注入率を高い精度で決定することができる。その結果、凝集剤の使用量を削減することができる。また、運転員の経験や勘がなくとも、凝集剤の注入率を適正に制御することができる。さらに、懸濁物質を含む汚水の性状(例えば、汚水内における懸濁物質の濃度など)が変化しても、凝集剤の注入率を適正に制御することができる。 When such high-speed mixing is performed, high stress is imposed on the wastewater into which the coagulant has been injected. If the coagulant is not injected at the appropriate injection rate, the flocs will be destroyed before they can grow. Therefore, if the coagulant is not injected at the appropriate injection rate, the flocs will not grow properly. In this embodiment, the control device (described later) acquires optical measurement values from the optical measurement device 3 and determines whether flocs are growing properly from numerical analysis values obtained by numerically analyzing the optical measurement values. This allows the appropriate coagulant injection rate to be determined with high accuracy. As a result, the amount of coagulant used can be reduced. Furthermore, the coagulant injection rate can be appropriately controlled without the operator's experience or intuition. Furthermore, the coagulant injection rate can be appropriately controlled even if the properties of the wastewater containing suspended solids (e.g., the concentration of suspended solids in the wastewater) change.
撹拌翼68の回転速度は、懸濁物質を含む汚水の種類(例えば、排水や汚泥など)、汚水の性状(例えば、SS(Suspended Solids)濃度、粘度など)、および凝集剤の種類(例えば、無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤など)などに基づいて、300~5000min-1で調整する。懸濁物質を含む汚水に注入される凝集剤は、撹拌翼68内に注入されてもよいし、撹拌槽62よりも上流側に配置される第2供給元管19に注入されてもよい。 The rotation speed of the agitator blades 68 is adjusted to 300 to 5000 min-1 based on the type of wastewater containing suspended solids (e.g., wastewater, sludge, etc.), the properties of the wastewater (e.g., SS (Suspended Solids) concentration, viscosity, etc.), and the type of flocculant (e.g., inorganic flocculant , organic coagulant, polymer flocculant, etc.). The flocculant to be injected into the wastewater containing suspended solids may be injected into the agitator blades 68, or may be injected into the second supply main pipe 19 located upstream of the agitator tank 62.
本実施形態では、凝集剤貯槽11から延びる第2凝集剤供給配管27は、撹拌槽62に連結されている。第2凝集剤供給配管27には、第2凝集剤注入装置25が配置される。第2凝集剤注入装置25は、懸濁物質を含む汚水に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。第2凝集剤注入装置25は、例えば、ポンプ、またはバルブ、またはポンプとバルブの組み合わせである。 In this embodiment, the second flocculant supply pipe 27 extending from the flocculant storage tank 11 is connected to the stirring tank 62. A second flocculant injection device 25 is disposed on the second flocculant supply pipe 27. The second flocculant injection device 25 is a device that injects flocculant into wastewater containing suspended solids at a predetermined injection rate. The second flocculant injection device 25 is, for example, a pump, a valve, or a combination of a pump and a valve.
懸濁物質を含む汚水は、第2供給装置15により汚水貯槽10から撹拌槽62に供給される。以下、撹拌槽62に供給される汚水を第2汚水と称する。凝集剤は、第2凝集剤注入装置25により撹拌槽62に供給される。撹拌槽62では、撹拌翼68の回転速度が300~5000min-1である高速回転で、第2汚水と凝集剤とを混合させて、これにより、懸濁物質のフロックが形成される。なお、凝集剤の注入率によっては、懸濁物質のフロックが形成されない場合がある。すなわち、撹拌機61では、懸濁物質のフロックを形成させるために撹拌翼68が高速で回転させられるが、凝集剤の注入率次第で、懸濁物質のフロックが形成されない場合がある。 Wastewater containing suspended solids is supplied from the wastewater storage tank 10 to the agitation tank 62 by the second supply device 15. Hereinafter, the wastewater supplied to the agitation tank 62 will be referred to as the second wastewater. A flocculant is supplied to the agitation tank 62 by the second flocculant injector 25. In the agitation tank 62, the second wastewater and the flocculant are mixed at a high rotation speed of the agitator blades 68 of 300 to 5000 min −1 , thereby forming flocs of suspended solids. Note that, depending on the injection rate of the flocculant, flocs of suspended solids may not be formed. That is, in the agitator 61, the agitator blades 68 are rotated at high speed to form flocs of suspended solids, but flocs of suspended solids may not be formed depending on the injection rate of the flocculant.
撹拌機61から排出される第2汚水が流れる測定用移送配管72は、撹拌槽62および光学的測定装置3に連結されている。光学的測定装置3は、撹拌機61で形成されたフロックを含む第2汚水に光を照射して、光学的測定値を得るための装置である。本実施形態では、光学的測定装置3は、フロックを含む第2汚水から出てきた透過光の強度を測定可能な装置である。光学的測定装置3は、透過率、回折光の強度、吸光度、反射光の強度などを測定可能な装置であってもよい。測定システム60は、光学的測定装置3から第2汚水を排出するドレイン管70を備えている。 The measurement transfer pipe 72, through which the second wastewater discharged from the agitator 61 flows, is connected to the agitation tank 62 and the optical measurement device 3. The optical measurement device 3 is a device that irradiates light onto the second wastewater containing flocs formed in the agitator 61 to obtain optical measurement values. In this embodiment, the optical measurement device 3 is a device that can measure the intensity of transmitted light emerging from the second wastewater containing flocs. The optical measurement device 3 may also be a device that can measure transmittance, diffracted light intensity, absorbance, reflected light intensity, etc. The measurement system 60 includes a drain pipe 70 that discharges the second wastewater from the optical measurement device 3.
図3は、凝集撹拌機41および測定システム60を示す側面図である。図4は、凝集撹拌機41および測定システム60を示す上面図である。図4は、説明のために一部の構成が省略されている。凝集撹拌機41は、凝集撹拌槽42の上部を覆う上蓋43、撹拌翼48とモーター49とを連結するシャフト45をさらに備えている。シャフト45は、上蓋43を貫通して延びており、モーター49により撹拌翼48とともに回転される。シャフト45の中心軸線は、凝集撹拌槽42の中心軸線と一致している。 Figure 3 is a side view showing the agglomeration mixer 41 and measurement system 60. Figure 4 is a top view showing the agglomeration mixer 41 and measurement system 60. Some components are omitted from Figure 4 for the purpose of explanation. The agglomeration mixer 41 further includes a top lid 43 that covers the top of the agglomeration mixer tank 42, and a shaft 45 that connects the agitator blades 48 to a motor 49. The shaft 45 extends through the top lid 43 and is rotated together with the agitator blades 48 by the motor 49. The central axis of the shaft 45 coincides with the central axis of the agglomeration mixer tank 42.
図3に示すように、測定システム60の光学的測定装置3および撹拌機61は、凝集撹拌機41の上部に配置されている。より具体的には、光学的測定装置3および撹拌機61は、凝集撹拌機41の上蓋43の上部に配置されている。このような配置により、凝集装置は、光学的測定装置3および撹拌機61を配置するスペースを別途設けることなく、装置全体の設置スペースを削減することができる。 As shown in FIG. 3, the optical measurement device 3 and agitator 61 of the measurement system 60 are arranged above the aggregating agitator 41. More specifically, the optical measurement device 3 and agitator 61 are arranged above the top cover 43 of the aggregating agitator 41. This arrangement allows the aggregating device to reduce the installation space of the entire device without having to provide additional space for the optical measurement device 3 and agitator 61.
光学的測定装置3および撹拌機61は、上蓋43の半径方向において、シャフト45の外側に配置されている。撹拌機61は、上蓋43の半径方向において、光学的測定装置3の外側に配置されている。光学的測定装置3と撹拌機61の配置は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、光学的測定装置3は、上蓋43の半径方向において、撹拌機61の外側に配置されてもよい。 The optical measurement device 3 and the agitator 61 are arranged outside the shaft 45 in the radial direction of the top cover 43. The agitator 61 is arranged outside the optical measurement device 3 in the radial direction of the top cover 43. The arrangement of the optical measurement device 3 and the agitator 61 is not limited to this embodiment. In one embodiment, the optical measurement device 3 may be arranged outside the agitator 61 in the radial direction of the top cover 43.
光学的測定装置3に連結されたドレイン管70は、凝集撹拌機41の上蓋43を貫通して鉛直方向に延びている。ドレイン管70の出口70aは、凝集撹拌機41の内部に位置している。上蓋43には、開口部43aが形成されており、ドレイン管70は、開口部43aを通じて凝集撹拌槽42の内部まで延びている。ドレイン管70から排出された第2汚水は、凝集撹拌機41に流入し、凝集撹拌槽42内の第1汚水に合流する。このような構成により、凝集装置は、光学的測定装置3による測定後の第2汚水を廃棄するための追加の設備を必要とせず、測定後の第2汚水を凝集撹拌機41に流入させることができる。 The drain pipe 70 connected to the optical measurement device 3 extends vertically through the top cover 43 of the aggregating mixer 41. The outlet 70a of the drain pipe 70 is located inside the aggregating mixer 41. An opening 43a is formed in the top cover 43, and the drain pipe 70 extends through this opening to the inside of the aggregating mixer tank 42. The second wastewater discharged from the drain pipe 70 flows into the aggregating mixer 41 and merges with the first wastewater in the aggregating mixer tank 42. With this configuration, the aggregating device does not require additional equipment to discard the second wastewater after measurement by the optical measurement device 3, and the second wastewater after measurement can be flowed into the aggregating mixer 41.
図5は、ドレイン管70および上蓋43の開口部43aを示す拡大断面図である。開口部43aの直径d1は、ドレイン管70の外径d2よりも大きい。測定システム60は、ドレイン管70と開口部43aとの隙間を封止するシール部材75を有している。シール部材75は、例えば、Oリングなどの円環形状を有する部品である。測定システム60は、シール部材75を備えることにより、凝集撹拌槽42から外部に汚水や臭気が漏洩するのを防ぐことができる。 Figure 5 is an enlarged cross-sectional view showing the drain pipe 70 and the opening 43a of the top cover 43. The diameter d1 of the opening 43a is larger than the outer diameter d2 of the drain pipe 70. The measurement system 60 has a sealing member 75 that seals the gap between the drain pipe 70 and the opening 43a. The sealing member 75 is, for example, a ring-shaped part such as an O-ring. By including the sealing member 75, the measurement system 60 can prevent wastewater and odors from leaking from the coagulation mixing tank 42 to the outside.
図6は、一実施形態に係る測定システム60の光学的測定装置3を示す拡大模式図である。光学的測定装置3は、測定用移送配管72の末端に連結されるノズル30と、ノズル30から流下した第2汚水に光を照射して光学的測定値を取得する光学センサ35を備えている。ノズル30は、測定用移送配管72を流れてきた第2汚水を下方に向けて流下させる構造体であり、円筒形状を有している。 Figure 6 is an enlarged schematic diagram showing the optical measurement device 3 of a measurement system 60 according to one embodiment. The optical measurement device 3 includes a nozzle 30 connected to the end of the measurement transfer pipe 72 and an optical sensor 35 that irradiates light onto the second wastewater flowing down from the nozzle 30 to obtain optical measurements. The nozzle 30 is a cylindrical structure that causes the second wastewater flowing down the measurement transfer pipe 72 to flow downward.
ドレイン管70の入口70bは、ノズル30の出口30aの下方に位置している。ドレイン管70は、ノズル30から離間して配置されている。ノズル30とドレイン管70は、鉛直方向に沿って配列されており、ノズル30の中心軸線は、ドレイン管70の中心軸線に一致する。ノズル30とドレイン管70の間には、第2汚水が流下する開放空間が形成される。したがって、第2汚水はノズル30からドレイン管70に向けて大気中に流下される。 The inlet 70b of the drain pipe 70 is located below the outlet 30a of the nozzle 30. The drain pipe 70 is positioned at a distance from the nozzle 30. The nozzle 30 and drain pipe 70 are arranged vertically, with the central axis of the nozzle 30 coinciding with the central axis of the drain pipe 70. An open space is formed between the nozzle 30 and the drain pipe 70 through which the second wastewater flows. Therefore, the second wastewater flows from the nozzle 30 toward the drain pipe 70 and into the atmosphere.
ドレイン管70の入口70bは、ノズル30の出口30aよりも大きい。より具体的には、ノズル30およびドレイン管70の中心軸線に垂直な方向から見たときに、ドレイン管70の入口70bの内径は、ノズル30の出口30aの内径よりも大きい。本実施形態のドレイン管70は、流入部70c、第1中間部70d、第2中間部70e、および流出部70fを有している。流入部70cは、ドレイン管70の入口70bを含み、ドレイン管70の最上部に位置している。漏斗形状を有する流入部70cは、その内径が下方に向かって小さくなっており、縮径部として機能する。第1中間部70dは、流入部70cの下端に接続されている。第1中間部70dは、一定の内径を有する円筒形状を有しており、流入部70cから流れる第2汚水を下方に導くように構成されている。 The inlet 70b of the drain pipe 70 is larger than the outlet 30a of the nozzle 30. More specifically, when viewed perpendicular to the central axis of the nozzle 30 and the drain pipe 70, the inner diameter of the inlet 70b of the drain pipe 70 is larger than the inner diameter of the outlet 30a of the nozzle 30. In this embodiment, the drain pipe 70 has an inlet section 70c, a first intermediate section 70d, a second intermediate section 70e, and an outlet section 70f. The inlet section 70c includes the inlet 70b of the drain pipe 70 and is located at the top of the drain pipe 70. The funnel-shaped inlet section 70c has an inner diameter that decreases downward, functioning as a reduced diameter section. The first intermediate section 70d is connected to the lower end of the inlet section 70c. The first intermediate section 70d has a cylindrical shape with a constant inner diameter and is configured to guide the second wastewater flowing from the inlet section 70c downward.
第2中間部70eは、第1中間部70dの下端に接続されている。逆漏斗形状を有する第2中間部70eは、その内径が下方に向かって大きくなっており、拡径部として機能する。流出部70fは、第2中間部70eの下端に接続されている。流出部70fは、ドレイン管70の出口70aを含み、ドレイン管70の最下部に位置している。流出部70fは、一定の内径を有する円筒形状を有している。ドレイン管70を流れる第2汚水は、ドレイン管70の出口70aから凝集撹拌機41に供給される。ドレイン管70の形状は、本実施形態に限定されない。一実施形態では、ドレイン管70は、第1中間部70dおよび第2中間部70eを有しておらず、流入部70cの下端に流出部70fが接続されていてもよい。 The second intermediate section 70e is connected to the lower end of the first intermediate section 70d. The second intermediate section 70e has an inverted funnel shape, and its inner diameter increases downward, functioning as an expanded diameter section. The outlet section 70f is connected to the lower end of the second intermediate section 70e. The outlet section 70f includes the outlet 70a of the drain pipe 70 and is located at the bottom of the drain pipe 70. The outlet section 70f has a cylindrical shape with a constant inner diameter. The second wastewater flowing through the drain pipe 70 is supplied to the coagulation mixer 41 from the outlet 70a of the drain pipe 70. The shape of the drain pipe 70 is not limited to this embodiment. In one embodiment, the drain pipe 70 does not have the first intermediate section 70d and the second intermediate section 70e, and the outlet section 70f may be connected to the lower end of the inlet section 70c.
本実施形態では、光学センサ35は、第2汚水に向けて光を照射する光源(投光部)35aと、第2汚水から出てきた光を検出する光検出器(受光部)35bと、を備え、光検出器35bに到達した透過光強度を測定する光学センサである。光源35aから照射され、フロックを含む第2汚水を透過した光は、光検出器35bによって検出される。この透過光強度を所定の時間の間測定し、測定された透過光強度を光学的測定値とする。 In this embodiment, the optical sensor 35 is an optical sensor that includes a light source (light-emitting unit) 35a that emits light toward the second wastewater and a photodetector (light-receiving unit) 35b that detects light emerging from the second wastewater, and measures the intensity of the transmitted light that reaches the photodetector 35b. Light emitted from the light source 35a and transmitted through the second wastewater containing flocs is detected by the photodetector 35b. The intensity of this transmitted light is measured for a predetermined period of time, and the measured transmitted light intensity is used as the optical measurement value.
光学的測定値である透過光強度の測定は、1回、または凝集剤の注入率を変えながら複数回実行され、これにより、少なくとも1つの光学的測定値が得られる。なお、光検出器35bで検出された透過光強度は、データロガー50に蓄積された後に、後述する数値解析装置5に送られる。数値解析装置5で算出された数値解析値は、制御装置6に送られて、制御装置6は、数値解析値に基づいて、凝集剤の適正な注入率を決定する。データロガー50、数値解析装置5、および制御装置6は、それぞれ別個に設けられていてもよい。あるいは、データロガー50および数値解析装置5は、1台のコンピューター、または1台のプログラマブルロジックコントローラ(例えば、シーケンサー)として構成される制御装置6に組み込まれていてもよい。 The transmitted light intensity, which is an optical measurement value, is measured once or multiple times while changing the coagulant injection rate, thereby obtaining at least one optical measurement value. The transmitted light intensity detected by the photodetector 35b is stored in the data logger 50 and then sent to the numerical analysis device 5, which will be described later. The numerical analysis value calculated by the numerical analysis device 5 is sent to the control device 6, which determines the appropriate coagulant injection rate based on the numerical analysis value. The data logger 50, numerical analysis device 5, and control device 6 may each be provided separately. Alternatively, the data logger 50 and numerical analysis device 5 may be incorporated into the control device 6, which is configured as a single computer or a single programmable logic controller (e.g., a sequencer).
光源35aの例としては、各種ランプ(水銀ランプ、キセノンランプ、クリプトンランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプなど)、各種レーザ(固体レーザ、半導体レーザ、液体レーザ、気体レーザなど)、各種LEDなどが挙げられる。LEDは、市販の光学センサのうちで比較的高強度の光を照射できる光源であるため、光源35aは、好ましくは、LEDである。光検出器35bの例としては、CCD、フォトダイオード、フォトトランジスタ、光電子増倍管、光導電素子、赤外線光学センサ、CMOSなどが挙げられる。いずれにしても、光学センサ35として、市販品を用いることができる。 Examples of the light source 35a include various lamps (mercury lamps, xenon lamps, krypton lamps, metal halide lamps, halogen lamps, etc.), various lasers (solid-state lasers, semiconductor lasers, liquid lasers, gas lasers, etc.), and various LEDs. Among commercially available optical sensors, LEDs are light sources that can emit relatively high-intensity light, so the light source 35a is preferably an LED. Examples of the photodetector 35b include a CCD, photodiode, phototransistor, photomultiplier tube, photoconductive element, infrared optical sensor, and CMOS. In any case, commercially available products can be used as the optical sensor 35.
図6に示すように、測定システム60は、ノズル30の出口30a、光学センサ35、およびドレイン管70の入口70bを囲う箱78をさらに備えている。ノズル30から吐出された第2汚水は、ドレイン管70に到達するまで大気中を流下する。ノズル30から第2汚水をドレイン管70に流入させることで、第2汚水の周囲の大気も第2汚水とともにドレイン管70に流入する。したがって、ベルヌーイの定理により、箱78の内部に負圧が形成される。箱78の内部に負圧が形成されることによって、第2汚水の臭気が箱78の外部に拡散することが防止される。さらに、このような構成によれば、光学センサ35が箱78に囲われているため、自然光、および風などの光学的測定値に影響を及ぼす外乱を排除することができる。 As shown in FIG. 6 , the measurement system 60 further includes a box 78 enclosing the outlet 30a of the nozzle 30, the optical sensor 35, and the inlet 70b of the drain pipe 70. The second wastewater discharged from the nozzle 30 flows downward through the atmosphere until it reaches the drain pipe 70. By causing the second wastewater to flow from the nozzle 30 into the drain pipe 70, the atmosphere surrounding the second wastewater also flows into the drain pipe 70 along with the second wastewater. Therefore, according to Bernoulli's theorem, negative pressure is created inside the box 78. The creation of negative pressure inside the box 78 prevents the odor of the second wastewater from diffusing outside the box 78. Furthermore, with this configuration, since the optical sensor 35 is enclosed in the box 78, disturbances such as natural light and wind that affect optical measurements can be eliminated.
図1に戻り、光学的測定装置3には、数値解析装置5が電気的に接続され、数値解析装置5には、制御装置6が接続されている。数値解析装置5は、制御装置6内に組み込まれていてもよい。また、制御装置6は、第1凝集剤注入装置24および第2凝集剤注入装置25に接続されている。 Returning to Figure 1, the optical measurement device 3 is electrically connected to a numerical analysis device 5, which is connected to a control device 6. The numerical analysis device 5 may be incorporated into the control device 6. The control device 6 is also connected to a first flocculant injection device 24 and a second flocculant injection device 25.
光学的測定装置3から得られた光学的測定値は、数値解析装置5に送られる。数値解析装置5は、光学的測定値を数値解析して、数値解析値を取得する。得られた数値解析値は、制御装置6に送られる。制御装置6は、数値解析値に基づいて凝集剤の適正な注入率を決定する。数値解析値の例としては、光学的測定値の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積、ピーク高さなどが挙げられる。 The optical measurement values obtained from the optical measurement device 3 are sent to the numerical analysis device 5. The numerical analysis device 5 performs numerical analysis on the optical measurement values to obtain numerical analysis values. The obtained numerical analysis values are sent to the control device 6. The control device 6 determines the appropriate coagulant injection rate based on the numerical analysis values. Examples of numerical analysis values include the mean value, variance, standard deviation, peak area, and peak height of the optical measurement values.
ある閾値以上の光学的測定値の個数、あるいは、ある閾値以下の光学的測定値の個数を、数値解析値としてもよい。数値解析装置5で、光学的測定値から、SS濃度、濁度、色度、フロック粒径などを算出し、これらを数値解析値としてもよい。ここで、フロック粒径とは、フロックが球形である場合には、フロックの直径を意味する。フロックが球形でない場合には、フロック粒径は、ストークス径、または各種測定方法によって測定された粒径を意味する。フロック粒径は、フロックの平均粒径であってもよい。平均粒径としては、算術平均径、最多径、中央径などが例示される。また、平均粒径は、個数基準であってもよいし、質量基準であってもよいし、体積基準であってもよい。 The number of optical measurement values above a certain threshold or the number of optical measurement values below a certain threshold may be used as the numerical analysis value. The numerical analysis device 5 may calculate SS concentration, turbidity, chromaticity, floc particle size, etc. from the optical measurement values and use these as the numerical analysis value. Here, floc particle size refers to the diameter of the floc if the floc is spherical. If the floc is not spherical, floc particle size refers to the Stokes diameter or a particle size measured by various measurement methods. Floc particle size may also be the average particle size of the floc. Examples of average particle size include the arithmetic mean diameter, the most common diameter, and the median diameter. Furthermore, the average particle size may be based on number, mass, or volume.
光学的測定値からSS濃度、濁度を算出する方法として、透過光測定方法などの公知の方法を用いることができる。光学的測定値から色度を算出する方法として、透過光測定方法などの公知の方法を用いることができる。光学的測定値からフロック粒径を算出する方法として、レーザ回折・散乱法、カメラで撮影した画像を画像解析する方法などの公知の方法を用いることができる。フロック粒径は平均フロック粒径でもよいし、フロック粒径の粒径分布でもよい。光学的測定を行うと共に、得られた光学的測定値からSS濃度、濁度、色度、フロック粒径などを算出できる市販の測定装置を用いることができる。 Known methods such as transmitted light measurement can be used to calculate SS concentration and turbidity from optical measurement values. Known methods such as transmitted light measurement can be used to calculate chromaticity from optical measurement values. Known methods such as laser diffraction/scattering and image analysis of images taken with a camera can be used to calculate floc particle size from optical measurement values. Floc particle size may be the average floc particle size or the particle size distribution of floc particle sizes. Commercially available measuring devices can be used to perform optical measurements and calculate SS concentration, turbidity, chromaticity, floc particle size, etc. from the obtained optical measurement values.
制御装置6は、第2汚水への凝集剤の注入、第2汚水の撹拌(高速撹拌)、光学的測定値の取得、光学的測定値に基づく数値解析を少なくとも1回行うことによって得られた、少なくとも1つの数値解析値から、凝集剤の適正な注入率を決定する。すなわち、制御装置6は、懸濁物質を含む第2汚水に凝集剤を注入し、懸濁物質のフロック形成させるために当該第2汚水を撹拌し、撹拌された第2汚水に対して光学的測定を実施し、得られた光学的測定値を数値解析して数値解析値を取得する。さらに、制御装置6は、得られた数値解析値に基づき、凝集剤の注入率が適正か否かを判断し、注入率が適正でなければ、凝集剤の注入率を変更して、再度撹拌、光学的測定、および数値解析を繰り返し、適正な注入率を決定する。なお、凝集剤の注入率によっては、懸濁物質のフロックが形成されない場合がある。 The control device 6 determines an appropriate coagulant injection rate from at least one numerical analysis value obtained by injecting a coagulant into the second wastewater, stirring the second wastewater (high-speed stirring), obtaining optical measurement values, and performing numerical analysis based on the optical measurement values at least once. That is, the control device 6 injects a coagulant into the second wastewater containing suspended solids, stirs the second wastewater to form flocs of suspended solids, performs optical measurements on the stirred second wastewater, and numerically analyzes the obtained optical measurement values to obtain numerical analysis values. Furthermore, the control device 6 determines whether the coagulant injection rate is appropriate based on the obtained numerical analysis value. If the injection rate is not appropriate, the control device 6 changes the coagulant injection rate and repeats stirring, optical measurement, and numerical analysis again to determine an appropriate injection rate. Note that depending on the coagulant injection rate, flocs of suspended solids may not be formed.
適正な凝集剤注入率を決定する方法として、予め設定された複数の注入率を用いてもよい。制御装置6は、懸濁物質を含む第2汚水に予め設定された注入率で凝集剤を注入し、懸濁物質のフロックを形成させるために当該第2汚水を撹拌し、撹拌された第2汚水に対して光学的測定を実施し、得られた測定値を数値解析して数値解析値を取得する。これを、予め設定された複数の注入率それぞれについて繰り返し行う。制御装置6は、予め設定された複数の注入率それぞれで取得された複数の数値解析値を比較する。一実施形態では、最大値または最小値が得られた注入率が適正な注入率として決定される。他の実施形態では、最も大きな数値解析値が得られた注入率と2番目に大きな数値解析値が得られた注入率の平均値を適正注入率としてもよいし、あるいは、最も小さな数値解析値が得られた注入率と2番目に小さい数値解析値が得られた注入率の平均値を適正注入率としてもよい。 A method for determining an appropriate coagulant injection rate may use multiple preset injection rates. The control device 6 injects coagulant into second wastewater containing suspended solids at a preset injection rate, agitates the second wastewater to form flocs of suspended solids, performs optical measurements on the agitated second wastewater, and numerically analyzes the obtained measurements to obtain a numerical analysis value. This process is repeated for each of the multiple preset injection rates. The control device 6 compares the multiple numerical analysis values obtained for each of the multiple preset injection rates. In one embodiment, the injection rate that yields the maximum or minimum value is determined to be the appropriate injection rate. In another embodiment, the appropriate injection rate may be the average of the injection rate that yields the largest and the injection rate that yields the second largest numerical analysis value, or the average of the injection rate that yields the smallest and the second smallest numerical analysis value.
さらに他の実施形態では、制御装置6は、縦軸が数値解析値を表し、横軸が凝集剤の注入率を表すグラフ上に、予め設定された複数の注入率における複数の数値解析値をプロットし、複数の注入率と複数の数値解析値との関係を示す近似式を算出して、得られた近似式に基づいて、凝集剤の適正な注入率を決定してもよい。例えば、数値解析値のピーク値が得られる注入率を近似式から計算し、得られた注入率を凝集剤の適正な注入率とすることができる。 In yet another embodiment, the control device 6 may plot multiple numerical analysis values at multiple preset injection rates on a graph where the vertical axis represents the numerical analysis value and the horizontal axis represents the coagulant injection rate, calculate an approximate equation showing the relationship between the multiple injection rates and the multiple numerical analysis values, and determine the appropriate coagulant injection rate based on the obtained approximate equation. For example, the injection rate at which the peak value of the numerical analysis value is obtained can be calculated from the approximate equation, and the obtained injection rate can be used as the appropriate coagulant injection rate.
決定された注入率は、制御装置6から第1凝集剤注入装置24に送られる。第1凝集剤注入装置24は、決定された注入率で凝集撹拌機41に凝集剤を注入する。凝集撹拌機41に供給された第1汚水と凝集剤は、凝集撹拌槽42内で撹拌され、第1汚水中にフロックが形成される。フロックを含む第1汚水は、脱水機90に送られ、脱水機90により脱水される。 The determined injection rate is sent from the control device 6 to the first flocculant injection device 24. The first flocculant injection device 24 injects flocculant into the flocculating mixer 41 at the determined injection rate. The first wastewater and flocculant supplied to the flocculating mixer 41 are agitated in the flocculating mixer tank 42, and flocs are formed in the first wastewater. The first wastewater containing the flocs is sent to the dehydrator 90 and dewatered by the dehydrator 90.
図6に示すように、測定システム60は、必要に応じて、撹拌された汚水に希釈液を供給する希釈ライン55を含んでいてもよい。図6に示す希釈ライン55は、測定用移送配管72に接続されており、希釈液を、撹拌後で光学的測定前の第2汚水に供給する。希釈ライン55には、図示しない希釈液供給バルブが配置されており、制御装置6が必要に応じて希釈液供給バルブの開閉動作を操作することで、撹拌後の第2汚水への希釈液の供給を制御する。 As shown in FIG. 6, the measurement system 60 may optionally include a dilution line 55 that supplies dilution liquid to the stirred wastewater. The dilution line 55 shown in FIG. 6 is connected to the measurement transfer pipe 72 and supplies dilution liquid to the second wastewater after stirring but before optical measurement. A dilution liquid supply valve (not shown) is disposed in the dilution line 55, and the control device 6 controls the supply of dilution liquid to the second wastewater after stirring by operating the opening and closing operation of the dilution liquid supply valve as needed.
希釈液を撹拌後の第2汚水に供給する目的は、撹拌された第2汚水に含まれる懸濁物質の濃度および/またはフロックの濃度を低減させることである。懸濁物質の濃度が高い第2汚水では、フロックが形成されたときの光学的測定値とフロックが形成されないときの光学的測定値に差が生じず、その結果、凝集剤の注入率の決定が困難な場合がある。例えば、光学的測定装置3が、懸濁物質の濃度が高い第2汚水の透過光強度を測定する場合、凝集剤の注入率が適正でフロックが形成されても、フロック間の隙間がほとんど存在せず、透過光強度がほぼ一定になってしまう場合がある。これに対して、撹拌された第2汚水を希釈液で希釈する場合、フロック間の隙間を増大させることができるため、フロックの隙間から光が透過し、透過光強度のピークが複数個計測される。この結果、フロックが形成されたときの透過光強度とフロックが形成されないときの透過光強度に差が生じ、適正な注入率を決定できる。希釈液としては、純水、水道水、工業用水、地下水、各種排水処理の処理水、海水などを用いることができる。 The purpose of adding diluent to the stirred second wastewater is to reduce the concentration of suspended solids and/or flocs contained in the stirred second wastewater. In second wastewater with a high concentration of suspended solids, there is no difference between the optical measurements when flocs are formed and when they are not formed, which can make it difficult to determine the coagulant injection rate. For example, when the optical measurement device 3 measures the transmitted light intensity of second wastewater with a high concentration of suspended solids, even if the coagulant injection rate is appropriate and flocs are formed, there may be almost no gaps between the flocs, resulting in a nearly constant transmitted light intensity. In contrast, when the stirred second wastewater is diluted with diluent, the gaps between the flocs are increased, allowing light to pass through the gaps between the flocs and multiple peaks in the transmitted light intensity are measured. This results in a difference between the transmitted light intensity when flocs are formed and when they are not formed, allowing the appropriate injection rate to be determined. Examples of diluent include pure water, tap water, industrial water, groundwater, treated water from various wastewater treatment plants, and seawater.
測定システム60の光学的測定装置3の構成は、凝集剤の適正な注入率を決定するための測定値を取得できるのであれば、本実施形態に限らない。例えば、一実施形態では、光学的測定装置3は、ノズル30に代えて、撹拌機61から排出された第2汚水が流れる測定用移送配管72に一対の透明窓が設けられており、光学センサ35により、一方の透明窓に向けて光を照射し、他方の透明窓から出てくる光を検出して、光学的測定値を取得するように構成されていてもよい。 The configuration of the optical measurement device 3 of the measurement system 60 is not limited to this embodiment, as long as it can acquire measurements for determining the appropriate coagulant injection rate. For example, in one embodiment, the optical measurement device 3 may be configured such that, instead of the nozzle 30, a pair of transparent windows are provided in the measurement transfer pipe 72 through which the second wastewater discharged from the agitator 61 flows, and the optical sensor 35 irradiates light toward one of the transparent windows and detects the light emerging from the other transparent window to acquire optical measurements.
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。 The above-described embodiments have been described with the aim of enabling a person of ordinary skill in the art to practice the present invention. Various modifications to the above-described embodiments would naturally be possible for a person skilled in the art, and the technical concept of the present invention may also be applied to other embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, but is to be interpreted in the broadest scope in accordance with the technical concept defined by the claims.
3 光学的測定装置
5 数値解析装置
6 制御装置
10 汚水貯槽
11 凝集剤貯槽
14 第1供給装置
15 第2供給装置
18 第1供給元管
19 第2供給元管
24 第1凝集剤注入装置
25 第2凝集剤注入装置
26 第1凝集剤供給配管
27 第2凝集剤供給配管
28 排出配管
30 ノズル
35 光学センサ
35a 光源(投光部)
35b 光検出器(受光部)
41 凝集撹拌機
42 凝集撹拌槽
43 上蓋
45 シャフト
48 撹拌翼
49 モーター
50 データロガー
55 希釈ライン
60 測定システム
61 撹拌機
62 撹拌槽
68 撹拌翼
69 モーター
70 ドレイン管
72 測定用移送配管
75 シール部材
78 箱
90 脱水機
3 Optical measurement device 5 Numerical analysis device 6 Control device 10 Sewage storage tank 11 Coagulant storage tank 14 First supply device 15 Second supply device 18 First supply main pipe 19 Second supply main pipe 24 First coagulant injection device 25 Second coagulant injection device 26 First coagulant supply pipe 27 Second coagulant supply pipe 28 Discharge pipe 30 Nozzle 35 Optical sensor 35a Light source (light projection unit)
35b Photodetector (light receiving unit)
41 Coagulation agitator 42 Coagulation agitation tank 43 Top lid 45 Shaft 48 Agitation blade 49 Motor 50 Data logger 55 Dilution line 60 Measurement system 61 Agitator 62 Agitation tank 68 Agitation blade 69 Motor 70 Drain pipe 72 Measurement transfer piping 75 Sealing member 78 Box 90 Dehydrator
Claims (6)
前記汚水貯槽から供給された前記懸濁物質を含む前記汚水である第2汚水の光学的測定値を取得するための測定システムと、
前記第2汚水の前記光学的測定値に基づいて、凝集剤の注入率を決定し、前記決定された注入率で前記凝集撹拌機に前記凝集剤を注入する制御装置を備え、
前記測定システムは、
前記凝集剤が注入された前記第2汚水を撹拌する撹拌機と、
前記撹拌された前記第2汚水の前記光学的測定値を取得する光学的測定装置と、
前記光学的測定装置から前記第2汚水を排出するドレイン管と、を備え、
前記撹拌機および前記光学的測定装置は、前記凝集撹拌機の上部に配置されており、
前記ドレイン管の出口は、前記凝集撹拌機の内部に位置しており、前記ドレイン管から排出された前記第2汚水が前記凝集撹拌機に流入するように構成されている、凝集装置。 a coagulation agitator for coagulating the first wastewater, which is wastewater containing suspended solids supplied from the wastewater storage tank ;
a measurement system for obtaining optical measurements of the second wastewater, which is the wastewater containing the suspended solids supplied from the wastewater storage tank ;
A control device is provided that determines an injection rate of a coagulant based on the optical measurement value of the second wastewater and injects the coagulant into the coagulation mixer at the determined injection rate ;
The measurement system includes:
an agitator that agitates the second wastewater into which the coagulant has been injected;
an optical measurement device that obtains the optical measurement values of the stirred second wastewater;
a drain pipe for discharging the second wastewater from the optical measurement device,
the agitator and the optical measurement device are disposed on top of the agglomeration agitator;
An outlet of the drain pipe is located inside the coagulation mixer, and the second wastewater discharged from the drain pipe is configured to flow into the coagulation mixer.
前記第2汚水を下方に向けて大気中に流下させるノズルと、
前記ノズルから流下された前記第2汚水に光を照射して前記光学的測定値を取得する光学センサと、を備え、
前記測定システムは、前記ノズルの出口、前記光学センサ、および前記ドレイン管の入口を囲う箱をさらに備え、
前記ドレイン管の入口は、前記ノズルの出口の下方に位置しており、前記ノズルから前記第2汚水を前記ドレイン管に流入させることで、前記箱の内部に負圧を形成するように構成されている、請求項1または2に記載の凝集装置。 The optical measurement device is
A nozzle that causes the second wastewater to flow downward into the atmosphere;
an optical sensor that irradiates light onto the second wastewater flowing down from the nozzle to obtain the optical measurement value;
the measurement system further comprises a box enclosing the nozzle outlet, the optical sensor, and the drain pipe inlet;
The coagulation device according to claim 1 or 2, wherein the inlet of the drain pipe is located below the outlet of the nozzle, and the second wastewater is caused to flow from the nozzle into the drain pipe to create a negative pressure inside the box.
前記第1汚水が供給される凝集撹拌槽と、
前記凝集撹拌槽の上部を覆う上蓋と、を備え、
前記ドレイン管は、前記上蓋に設けられた開口部を通じて前記凝集撹拌槽の内部まで延びており、
前記測定システムは、前記ドレイン管と前記開口部との隙間を封止するシール部材を有している、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の凝集装置。 The agglomeration agitator comprises:
a coagulation and stirring tank to which the first wastewater is supplied;
an upper lid for covering an upper portion of the flocculation stirring tank;
the drain pipe extends to the inside of the coagulation stirring tank through an opening provided in the upper lid,
The agglomeration apparatus according to claim 1 , wherein the measurement system includes a seal member that seals a gap between the drain pipe and the opening.
前記汚水貯槽から供給された前記懸濁物質を含む前記汚水である第2汚水の光学的測定値を取得する測定工程と、
前記第2汚水の前記光学的測定値に基づいて、凝集剤の注入率を決定する凝集剤注入率決定工程と、
前記決定された注入率で前記凝集撹拌機に前記凝集剤を注入する凝集剤注入工程を含み、
前記測定工程は、
前記凝集剤が注入された前記第2汚水を撹拌機により撹拌する撹拌工程と、
前記撹拌された前記第2汚水の前記光学的測定値を光学的測定装置により取得する光学的測定工程と、を含み、
前記撹拌機および前記光学的測定装置は、前記凝集撹拌機の上部に配置されており、
前記測定工程後の前記第2汚水を前記凝集撹拌機に流入させる、凝集方法。 a coagulation and agitation step of coagulating the first wastewater , which is wastewater containing suspended solids supplied from the wastewater storage tank, using a coagulation and agitation machine;
a measuring step of acquiring optical measurement values of the second wastewater, which is the wastewater containing the suspended matter supplied from the wastewater storage tank ;
a coagulant injection rate determination step of determining an injection rate of a coagulant based on the optical measurement value of the second wastewater;
a flocculant injection step of injecting the flocculant into the flocculating mixer at the determined injection rate ;
The measuring step
a stirring step of stirring the second wastewater into which the flocculant has been injected using an agitator ;
an optical measurement step of obtaining the optical measurement value of the stirred second wastewater by an optical measurement device;
the agitator and the optical measurement device are disposed on top of the agglomeration agitator;
The second wastewater after the measurement step is caused to flow into the coagulation mixer.
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