(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水汚泥と凝集剤とを供給され両者を混和し原水汚泥中の懸濁成分を凝集させるための混和凝集槽と、凝集剤を貯留する凝集剤溶解槽と、その凝集剤溶解槽から凝集剤を前記混和凝集槽に供給する凝集剤供給手段と、凝集により懸濁成分がフロック化した濃縮汚泥と分離水とを固液分離する汚泥濃縮手段と、分離水を排水するための大径の分離水排水管と、分離水中の残渣フロック濃度を測定するために分離水の一部を分流する細径の測定用分岐配管と、その測定用分岐配管を流れる分離水中の残渣フロック濃度を光学的に測定する光学的測定手段と、測定した残渣フロック濃度に応じて前記凝集剤供給手段を制御し凝集剤の供給量を調節する凝集剤量調節手段とを具備し、
前記凝集剤量調節手段は、予め残渣フロック濃度の適当な上限値および下限値ならび測定値の分散の適当な閾値を設定され、所定回数の測定値を得る毎に、
（１）所定回数の測定値のうちで上限値を上回る回数に応じて凝集剤供給量を増加させ、
（２）所定回数の測定値のうちで下限値を下回る回数に応じて凝集剤供給量を減少させ、
（３）所定回数の測定値の分散が閾値より小さいならば、凝集剤供給量を減少させ、
（４）上記以外では前回の凝集剤供給量を維持する
ことを特徴とする汚泥濃縮装置。
【請求項２】
混和凝集槽に原水汚泥と凝集剤とを供給し、攪拌混和することによって原水汚泥中の懸濁成分をフロック化し、次いで濃縮汚泥と分離水とに固液分離し、分離水中の残渣フロック濃度を測定し、その測定値に応じて前記混和凝集槽へ供給する凝集剤の供給量を制御する凝集剤量調整方法において、
残渣フロック濃度の適当な上限値および下限値ならび測定値の分散の適当な閾値を設定し、所定回数の測定値を得る毎に、
（１）所定回数の測定値のうちで上限値を上回る回数に応じて凝集剤供給量を増加させ、
（２）所定回数の測定値のうちで下限値を下回る回数に応じて凝集剤供給量を減少させ、
（３）所定回数の測定値の分散が閾値より小さいならば、凝集剤供給量を減少させ、
（４）上記以外では前回の凝集剤供給量を維持する、
ことを特徴とする凝集剤量調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法に関し、さらに詳しくは、安定に凝集剤供給量を調整できる汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法は、例えば特公平７−８３２５号公報や特開平１１−３４７５９９号公報等に開示されている。
【０００３】
特公平７−８３２５号公報に開示の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法では、分離水排水管を流れる分離水のコロイド荷電量を測定し、測定値が予め定めた最適値になるように凝集剤供給量を演算し、この演算結果に基づいて凝集剤供給量を調整している。
【０００４】
特開平１１−３４７５９９号公報に開示の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法では、分離水排水流路に測定槽を設け、該測定槽で分離水の平均吸光度と吸光度標準偏差を測定し、その測定結果から残渣フロック体積率を求め、フロックの量が最小となるように凝集剤供給量を調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公平７−８３２５号公報に開示の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法では、分離水排水管を流れる分離水のコロイド荷電量を測定しているが、排水抵抗を少なくするために分離水排水管は内径が大きくなっており、場所によるバラツキが大きいため、安定な測定結果を得にくく、安定に凝集剤供給量を調整できない問題点があった。
【０００６】
また、上記特開平１１−３４７５９９号公報に開示の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法では、分離水流路に設けた測定槽内の出口近傍で分離水の吸光度を測定するので、測定槽内での分離水の滞留時間が長くなり、測定値に時間遅れを生じると共に測定槽内で再凝集が起こるため（攪拌機である程度は再凝集を防止できるが）、安定な測定結果を得にくく、安定に凝集剤供給量を調整できない問題点があった。
【０００７】
さらに、原水汚泥の汚泥濃度が極めて低く、供給した凝集剤のほとんどが過剰となる場合には、分離水中に凝集剤が多く残るため、その凝集剤が残渣フロックと誤って測定されるため、安定に凝集剤供給量を調整できない問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、安定に凝集剤供給量を調整できる汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、原水汚泥と凝集剤とを供給され両者を混和し原水汚泥中の懸濁成分を凝集させるための混和凝集槽と、凝集剤を貯留する凝集剤溶解槽と、その凝集剤溶解槽から凝集剤を前記混和凝集槽に供給する凝集剤供給手段と、凝集により懸濁成分がフロック化した濃縮汚泥と分離水とを固液分離する汚泥濃縮手段と、分離水を排水するための大径の分離水排水管と、分離水中の残渣フロック濃度を測定するために分離水の一部を分流する細径の測定用分岐配管と、その測定用分岐配管を流れる分離水中の残渣フロック濃度を光学的に測定する光学的測定手段と、測定した残渣フロック濃度に応じて前記凝集剤供給手段を制御し凝集剤の供給量を調節する凝集剤量調節手段とを具備し、前記凝集剤量調節手段は、予め残渣フロック濃度の適当な上限値および下限値ならび測定値の分散の適当な閾値を設定され、所定回数の測定値を得る毎に、（１）所定回数の測定値のうちで上限値を上回る回数に応じて凝集剤供給量を増加させ、（２）所定回数の測定値のうちで下限値を下回る回数に応じて凝集剤供給量を減少させ、（３）所定回数の測定値の分散が閾値より小さいならば、凝集剤供給量を減少させ、（４）上記以外では前回の凝集剤供給量を維持することを特徴とする汚泥濃縮装置を提供する。
なお、分離水排水管の内径は５０ｍｍ以上であり、測定用分岐配管の内径は１０ｍｍ以下である。
【００１０】
上記第１の観点による汚泥濃縮装置では、分離水の一部を分流する細径の測定用分岐配管を設け、その測定用分岐配管を流れる分離水中の残渣フロック濃度を光学的に測定するようにした。このため、場所によるバラツキが実質的になくなり、また、再凝集の影響もなくなった。よって、安定な測定結果を得られるため、安定に凝集剤供給量を調整できるようになる。
【００１１】
第２の観点では、本発明は、混和凝集槽に原水汚泥と凝集剤を供給し、攪拌混和することによって原水汚泥中の懸濁成分をフロック化し、次いで濃縮汚泥と分離水とに固液分離し、分離水中の残渣フロック濃度を測定し、その測定値に応じて前記混和凝集槽へ供給する凝集剤の供給量を制御する凝集剤量調整方法において、残渣フロック濃度の適当な上限値および下限値ならび測定値の分散の適当な閾値を設定し、所定回数の測定値を得る毎に、（１）所定回数の測定値のうちで上限値を上回る回数に応じて凝集剤供給量を増加させ、（２）所定回数の測定値のうちで下限値を下回る回数に応じて凝集剤供給量を減少させ、（３）所定回数の測定値の分散が閾値より小さいならば、凝集剤供給量を減少させ、（４）上記以外では前回の凝集剤供給量を維持する、ことを特徴とする凝集剤量調整方法を提供する。
なお、分散の代わりに標準偏差を用いても等価であり、本発明の範囲に含まれる。
【００１２】
吸光度の適当な上限値および下限値ならび測定値の分散の適当な閾値を設定したとき、次のような挙動が予測される。
（１）原水汚泥の汚泥濃度に対して凝集剤が不十分であるときは、懸濁成分が分離水に残る割合が増えるため、吸光度が上限値よりも上がる確率が高くなる。
（２）原水汚泥の汚泥濃度に対して凝集剤が過剰であるときは、フロックが過剰に形成され、懸濁成分が分離水に残る割合が減るため、吸光度が下限値よりも下がる確率が高くなる。
（３）原水汚泥の汚泥濃度に対して凝集剤が不十分でも過剰でもないとき（適量のとき）は、吸光度が上限値と下限値の間に入り、且つ、フロック化にバラツキがあるから、測定値のバラツキが閾値より大きくなる確率が高くなる。
（４）原水汚泥の汚泥濃度が極めて低く、供給した凝集剤のほとんどが過剰となる場合には、分離水中に凝集剤が多く残るため、吸光度が下限値より少し高い程度になり、且つ、凝集剤の供給量にバラツキはないから、測定値のバラツキが閾値より小さくなる確率が高くなる。
【００１３】
そこで、本発明の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法では、凝集剤供給量を次のように制御する。
（１）所定回数の測定値のうちで上限値を上回る回数に応じて凝集剤供給量を増加させる。
（２）所定回数の測定値のうちで下限値を下回る回数に応じて凝集剤供給量を減少させる。
（３）所定回数の測定値の分散（バラツキ）が閾値より小さいならば、凝集剤供給量を減少させる。
（４）上記以外では前回の凝集剤供給量を維持する。
これにより、凝集剤量を好適に調整できる。特に、原水汚泥の汚泥濃度が極めて低いために供給したほとんどの凝集剤が過剰になっている場合に凝集剤量を減らすことが出来る。また、原水汚泥の汚泥濃度が通常程度であり且つ凝集剤が適量である場合には凝集剤量を現状に維持できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態にかかる下水汚泥濃縮装置１００の構成図である。
この汚泥濃縮装置１００は、原水汚泥と凝集剤とを供給され両者を混和し原水汚泥中の懸濁成分を凝集させるための混和凝集槽１と、凝集剤を貯留する凝集剤溶解槽２と、その凝集剤溶解槽２から凝集剤を混和凝集槽１に供給する凝集剤供給ポンプＰと、凝集により懸濁成分がフロック化した濃縮汚泥と分離水とを固液分離する汚泥濃縮機３と、濃縮汚泥を排出するための濃縮汚泥排出管４と、分離水を排水するための大径の分離水排水管５と、分離水中の残渣フロック濃度を測定するために分離水の一部を分流する細径の測定用分岐配管６と、その測定用分岐配管６を流れる分離水中の残渣フロック濃度を測定する濁度計７と、測定した残渣フロック濃度に応じて前記凝集剤供給ポンプＰを制御し凝集剤の供給量を調節する凝集剤量調節装置８とを具備して構成されている。
【００１６】
原水汚泥は、下水を活性汚泥法で処理した下水汚泥である。汚泥濃度は、０．５〜１．７％である。
凝集剤は、高分子凝集剤である。例えば、強カチオン性ポリアクリル酸エステル系凝集剤である商品名「ＭＸ−６１４４」（ハイモ株式会社製）を用いることが出来る。
【００１７】
汚泥濃縮機３は、例えば、商品名「ファインスクリーン」（水道機工株式会社製）を用いることが出来る。
この「ファインスクリーン」では、ノッチワイヤーを円筒状に巻いた目開き０．７５ｍｍのドラムスクリーン３１により、濃縮汚泥と分離水とを固液分離する。そして、濃縮汚泥は、ドラムスクリーン３１からスクリュー３２へ落とされ、スクリュー３２で濃縮汚泥排出管４へと掻き出される。また、分離水は、受皿３３へ落下し、直ちに分離水排水管５へと排出される。
【００１８】
排水抵抗を少なくするため、分離水排水管５の内径は、例えば１０ｃｍである。一方、濁度計７のフローセルの流路径に適合して、測定用分岐配管６の内径は、例えば５ｍｍである。
【００１９】
測定用分岐配管６は、分離水が好適に通水するように、分離水排水管５の下部に設置されている。
【００２０】
濁度計７は、測定光をフローセルに透過させて吸光度を測定し、吸光度信号ｓを出力する。
【００２１】
凝集剤量調節装置８は、自動制御運転モードと定量供給運転モードの２つの動作モードを有している。自動制御運転モードでは、吸光度信号ｓの変化に応じて駆動信号ｃを変化させ、凝集剤供給ポンプＰの出力を変えて、凝集剤の供給量を変化させる。定量供給運転モードでは、吸光度信号ｓの変化にかかわらず、凝集剤の供給量を一定に維持する。
【００２２】
図２〜図３は、自動運転モードで凝集剤量調節装置８が実行する凝集剤量調整処理を示すフロー図である。
ステップＰ０では、測定回数を０にリセットする。
【００２３】
ステップＰ１では、５秒待機する。
ステップＰ２では、分離水中の残渣フロック濃度の指標となる分離水の吸光度を吸光度信号ｓから測定し記憶する。
ステップＰ３では、測定回数を１だけインクリメントする。
ステップＰ４では、前記ステップＰ１〜Ｐ３を２４回繰り返し、２４回分の測定値を得たらステップＰ５へ進む。
【００２４】
ステップＰ５では、２４回の測定値のうちで上限値を上回る回数が２４回ならステップＰ６へ進み、そうでないならステップＰ７へ進む。
ステップＰ６では、凝集剤供給量を大増加（例えば２０％増加）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００２５】
ステップＰ７では、２４回の測定値のうちで上限値を上回る回数が２２〜２３回ならステップＰ８へ進み、そうでないならステップＰ９へ進む。
ステップＰ８では、凝集剤供給量を中増加（例えば１０％増加）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００２６】
ステップＰ９では、２４回の測定値のうちで上限値を上回る回数が２０〜２１回ならステップＰ１０へ進み、そうでないなら図３のステップＰ１１へ進む。
ステップＰ１０では、凝集剤供給量を微増加（例えば５％増加）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００２７】
ステップＰ１１では、２４回の測定値のうちで下限値を下回る回数が２４回ならステップＰ１２へ進み、そうでないならステップＰ１３へ進む。
ステップＰ１２では、凝集剤供給量を大減少（例えば２０％減少）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００２８】
ステップＰ１３では、２４回の測定値のうちで下限値を下回る回数が２２〜２３回ならステップＰ１４へ進み、そうでないならステップＰ１５へ進む。
ステップＰ１４では、凝集剤供給量を中減少（例えば１０％減少）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００２９】
ステップＰ１５では、２４回の測定値のうちで下限値を下回る回数が２０〜２１回ならステップＰ１６へ進み、そうでないならステップＰ１７へ進む。
ステップＰ１６では、凝集剤供給量を微減少（例えば５％減少）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００３０】
ステップＰ１７では、２４回の測定値のうちで下限値を少し上回る回数が１５回以上で且つ２４回の測定値の分散が閾値より小さいならステップＰ１８へ進み、そうでないならステップＰ１９へ進む。
ステップＰ１８では、凝集剤供給量を微減少（例えば５％減少）させる。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００３１】
ステップＰ１９では、凝集剤供給量を現状に維持する。そして、前記ステップＰ０に戻る。
【００３２】
−実施例−
混和凝集槽１での原水汚泥の滞留時間を２分とした。
図２〜図３で説明したように、吸光度信号ｓを５秒ごとに読み込み、２４回毎の測定値を基に次回の凝集剤供給量を計算し、それに合わせて駆動信号ｃを２分毎に更新した。
図４に、実施結果を示す。
自動制御運転モードでは、凝集剤の供給率が自動調整され、原水汚泥濃度が変動しても、濃縮汚泥濃度は安定している（変動が小さい）。
定量供給運転モードでは、凝集剤の供給率が一定であり、原水汚泥濃度の変動と共に濃縮汚泥濃度も大きく変動している。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の汚泥濃縮装置および凝集剤量調整方法によれば、安定に凝集剤供給量を調整できるため、濃縮汚泥濃度を安定させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る汚泥濃縮装置の構成ブロック図である。
【図２】図１の汚泥濃縮装置の動作を示すフロー図である。
【図３】図２の続きのフロー図である。
【図４】実施結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１        混和凝集槽
２        凝集剤溶解槽
３        汚泥濃縮機
４        濃縮汚泥排出管
５        分離水排水管
６        測定用分岐配管
７        濁度計
８        凝集剤量調節装置
３１      ドラムスクリーン
３２      スクリュー
３３      受皿
１００    汚泥濃縮装置
Ｐ        凝集剤供給ポンプＰ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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