(57)【要約】【課題】収容槽内における懸濁液中の固形物の均一性を評価する。【解決手段】装置評価方法は、収容槽に収容された懸濁液を第１の攪拌部で攪拌し、懸濁液中の固形物の濃度を測定する工程（第１測定工程Ｓ１１０）と、収容槽に収容された懸濁液を第１の攪拌部および第２の攪拌部で攪拌し、懸濁液中の固形物の濃度を測定する工程（第２測定工程Ｓ１２０）と、第１の攪拌部によって攪拌された懸濁液中の固形物の濃度と、第１の攪拌部および第２の攪拌部によって攪拌された懸濁液中の固形物の濃度とを比較する工程（評価工程Ｓ１３０）と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容槽に収容された懸濁液を第１の攪拌部で攪拌し、前記懸濁液中の固形物の濃度を測定する工程と、
前記収容槽に収容された前記懸濁液を前記第１の攪拌部および第２の攪拌部で攪拌し、前記懸濁液中の前記固形物の濃度を測定する工程と、
前記第１の攪拌部によって攪拌された前記懸濁液中の前記固形物の濃度と、前記第１の攪拌部および前記第２の攪拌部によって攪拌された前記懸濁液中の前記固形物の濃度とを比較する工程と、
を含む装置評価方法。
【請求項２】
前記第２の攪拌部は、前記収容槽における互いに離隔した複数の箇所から取り出した前記懸濁液中の前記固形物の濃度が所定の範囲内となるように前記懸濁液を攪拌する請求項１に記載の装置評価方法。
【請求項３】
前記第２の攪拌部は、
前記収容槽の第１の箇所と、前記第１の箇所より上方の第２の箇所とを接続する配管と、
前記配管に設けられ、前記第１の箇所から前記懸濁液を抜き出し、前記第２の箇所から前記収容槽へ前記懸濁液を返送するポンプと、
を備える請求項１または２に記載の装置評価方法。
【請求項４】
前記第１の攪拌部は、攪拌翼と、前記攪拌翼に接続されたシャフトと、前記シャフトを回転させるモータとを有する回転装置、および、前記懸濁液にガスを供給するバブリング装置のいずれか一方または両方である請求項１から３のいずれか１項に記載の装置評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、懸濁液中の固形物を分散させる攪拌装置を評価する装置評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水に含まれる有機物および窒素化合物を浄化する技術として、活性汚泥処理装置が用いられている。活性汚泥処理装置は、下水処理場等で利用されている。活性汚泥処理装置として、活性汚泥と処理水とを収容する活性汚泥槽内を所定間隔ごとに攪拌し、活性汚泥槽内を所定のＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）とする技術が開示されている（例えば、特許文献１）。ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）は、活性汚泥槽内の懸濁液中の活性汚泥浮遊物（固形物）の濃度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７２９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のような固形物が懸濁された懸濁液を攪拌する攪拌装置において、固形物を破損させずに攪拌すると、固形物が攪拌されず堆積する領域、所謂デッドスペースが形成される可能性がある。デッドスペースにおいて、固形物は、液体にほとんど接触しない。このため、デッドスペースでは、攪拌による処理が為されない。したがって、収容槽内の懸濁液を攪拌する攪拌装置において、収容槽内における懸濁液中の固形物の均一性を評価する技術の開発が希求されている。
【０００５】
本開示は、このような課題に鑑み、収容槽内における懸濁液中の固形物の均一性を評価することが可能な装置評価方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る装置評価方法は、収容槽に収容された懸濁液を第１の攪拌部で攪拌し、前記懸濁液中の固形物の濃度を測定する工程と、前記収容槽に収容された前記懸濁液を前記第１の攪拌部および第２の攪拌部で攪拌し、前記懸濁液中の前記固形物の濃度を測定する工程と、前記第１の攪拌部によって攪拌された前記懸濁液中の前記固形物の濃度と、前記第１の攪拌部および前記第２の攪拌部によって攪拌された前記懸濁液中の前記固形物の濃度とを比較する工程と、を含む。
【０００７】
また、前記第２の攪拌部は、前記収容槽における互いに離隔した複数の箇所から取り出した前記懸濁液中の前記固形物の濃度が所定の範囲内となるように前記懸濁液を攪拌してもよい。
【０００８】
また、前記第２の攪拌部は、前記収容槽の第１の箇所と、前記第１の箇所より上方の第２の箇所とを接続する配管と、前記配管に設けられ、前記第１の箇所から前記懸濁液を抜き出し、前記第２の箇所から前記収容槽へ前記懸濁液を返送するポンプと、を備えてもよい。
【０００９】
また、前記第１の攪拌部は、攪拌翼と、前記攪拌翼に接続されたシャフトと、前記シャフトを回転させるモータとを有する回転装置、および、前記懸濁液にガスを供給するバブリング装置のいずれか一方または両方であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
収容槽内における懸濁液中の固形物の均一性を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】攪拌装置を説明する図である。
【図２】装置評価方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】収容槽に供給する被処理水の流量と、濃度ＮＡ／濃度ＮＢとの関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１３】
本実施形態の装置評価方法は、固形物が懸濁された懸濁液を攪拌する撹拌装置１００を評価する。以下、まず、評価対象の撹拌装置１００を説明し、続いて、撹拌装置１００を評価する装置評価方法について説明する。
【００１４】
（撹拌装置１００）
図１は、撹拌装置１００を説明する図である。図１に示すように、撹拌装置１００は、収容槽１１０と、第１の攪拌部１２０と、第２の攪拌部１３０とを含んで構成される。例えば、撹拌装置１００は、固形物として活性汚泥が懸濁された懸濁液を攪拌する活性汚泥処理装置である。
【００１５】
収容槽１１０は、懸濁液を収容する。第１の攪拌部１２０は、収容槽１１０に収容された懸濁液を攪拌する。第１の攪拌部１２０は、例えば、回転装置で構成され、攪拌翼１２２と、シャフト１２４と、モータ１２６とを含む。攪拌翼１２２は、収容槽１１０内（懸濁液内）に設置される。シャフト１２４は、攪拌翼１２２に接続される。モータ１２６は、シャフト１２４を回転させる。つまり、モータ１２６は、シャフト１２４を介して攪拌翼１２２を回転させる。第１の攪拌部１２０は、通常運転する際と、下記装置評価方法を実行する際との両方において懸濁液を攪拌する。第１の攪拌部１２０を回転装置で構成することにより、通常運転する際に、懸濁液中の固形物を破損させず（性状を変化させず）に懸濁液を攪拌することができる。
【００１６】
第２の攪拌部１３０は、収容槽１１０における互いに離隔した複数の箇所から取り出した懸濁液中の固形物の濃度が所定の範囲内となるように懸濁液を攪拌する。複数の箇所は、例えば、収容槽１１０の底面近傍、収容槽１１０における喫水面の近傍、底面と喫水面との間、収容槽１１０における側壁の近傍である。つまり、第２の攪拌部１３０は、収容槽１１０においてデッドスペースを形成せず、懸濁液中に固形物が均一に分散されるように懸濁液を攪拌する。
【００１７】
本実施形態において、第２の攪拌部１３０は、配管１３２と、ポンプ１３４と、バルブ１３６ａ、１３６ｂとを含んで構成される。配管１３２は、収容槽１１０の第１の箇所１１０ａと、第１の箇所１１０ａより上方の第２の箇所１１０ｂとを接続する。ポンプ１３４は、配管１３２に設けられる。ポンプ１３４は、第１の箇所１１０ａから懸濁液を抜き出し、第２の箇所１１０ｂから収容槽１１０へ懸濁液を返送する。バルブ１３６ａは、配管１３２における第１の箇所１１０ａとポンプ１３４との間に設けられる開閉弁である。バルブ１３６ｂは、配管１３２におけるポンプ１３４と第２の箇所１１０ｂとの間に設けられる開閉弁である。第２の攪拌部１３０は、通常運転する際には懸濁液を攪拌せず、装置評価方法を実行する際にのみ懸濁液を攪拌する。したがって、バルブ１３６ａ、１３６ｂは、通常運転する際には閉弁されており、装置評価方法を実行する際に開弁される。また、ポンプ１３４は、通常運転する際には停止されており、装置評価方法を実行する際に駆動される。
【００１８】
上記したように、第１の攪拌部１２０は、懸濁液中の固形物を破損させることなく懸濁液を攪拌する。このため、固形物が攪拌されない領域、所謂デッドスペースが形成される可能性がある。活性汚泥処理装置において、収容槽１１０内の活性汚泥は日々増殖する。また、収容槽１１０に導入される被処理水の性状によって活性汚泥の性状（沈降性能）が変化する。このため、収容槽１１０内のデッドスペースの容積が刻々と変化する。そこで、装置評価方法を実行して、収容槽１１０内における懸濁液中の固形物（活性汚泥）の均一性を評価する。
【００１９】
（装置評価方法）
図２は、装置評価方法の処理の流れを説明するフローチャートである。装置評価方法は、第１測定工程Ｓ１１０と、第２測定工程Ｓ１２０と、評価工程Ｓ１３０とを含む。
【００２０】
（第１測定工程Ｓ１１０）
第１測定工程Ｓ１１０は、収容槽１１０に収容された懸濁液を第１の攪拌部１２０で攪拌し、懸濁液中の固形物の濃度ＮＡを測定する工程である。懸濁液中の固形物の濃度を測定する技術は、既存の様々な技術を利用することができるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００２１】
（第２測定工程Ｓ１２０）
第２測定工程Ｓ１２０は、収容槽１１０に収容された懸濁液を第１の攪拌部１２０および第２の攪拌部１３０で攪拌し、懸濁液中の固形物の濃度ＮＢを測定する。第２測定工程Ｓ１２０では、第１測定工程Ｓ１１０と比較して、懸濁液が強く攪拌される。このため、収容槽１１０の固形物が概ね均一に懸濁液中に分散されることになる。つまり、収容槽１１０においてデッドスペースが形成されない状態を作ることができる。
【００２２】
（評価工程Ｓ１３０）
評価工程Ｓ１３０は、上記第１測定工程Ｓ１１０で測定した濃度ＮＡと、上記第２測定工程Ｓ１２０で測定した濃度ＮＢとを比較する。具体的に説明すると、評価工程Ｓ１３０において、濃度ＮＡ／濃度ＮＢを導出する。上記したように濃度ＮＢは、デッドスペースが形成されない状態における懸濁液中の固形物の濃度である。したがって、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが１に近いほど、デッドスペースの容積が小さく、収容槽１１０において懸濁液中に固形物が均一に分散されていると評価することができる。つまり、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが１に近いほど、収容槽１１０内における互いに離隔した複数の箇所から取り出した懸濁液中の固形物の濃度の範囲が狭くなる。
【００２３】
一方、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが１からかけ離れるほど、デッドスペースの容積が大きく、収容槽１１０において懸濁液中に固形物が均一に分散されていないと評価することができる。つまり、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが１からかけ離れているほど、収容槽１１０内における互いに離隔した複数の箇所から取り出した懸濁液中の固形物の濃度の範囲が広くなる。
【００２４】
そして、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが１からかけ離れている場合、つまり、収容槽１１０において懸濁液中に固形物が均一に分散されていない場合、撹拌装置１００を改良する。具体的には、収容槽１１０の形状を変更したり、第１の攪拌部１２０を改良したり、整流板を追加したり、収容槽１１０に供給する被処理水の流量を調整したりする。これにより、デッドスペースの容積が小さい、または、デッドスペースが形成されない撹拌装置１００を製造することが可能となる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の装置評価方法は、通常運転する際とは異なる第２の攪拌部１３０で懸濁液を攪拌して濃度ＮＢを測定し、通常運転時の濃度ＮＡと比較する。これにより、通常運転する際において、懸濁液中に固形物が均一に分散されているか否かを容易に評価することができる。つまり、撹拌装置１００の収容槽１１０内における懸濁液中の固形物の均一性（第１の攪拌部１２０による攪拌性）を評価することが可能となる。
【００２６】
（実施例）
撹拌装置１００を活性汚泥処理装置として機能させた。収容槽１１０に供給する被処理水の流量を変化させ、各流量の際の濃度ＮＡと、濃度ＮＢとを測定した。なお、実施例において、収容槽１１０に供給された被処理水と同量の処理後水を収容槽１１０からオーバーフローさせた。処理後水は、収容槽１１０内の活性汚泥によって浄化された被処理水である。
【００２７】
図３は、収容槽１１０に供給する被処理水の流量と、濃度ＮＡ／濃度ＮＢとの関係を説明する図である。
【００２８】
図３に示すように、被処理水の流量が２．０Ｌ／ｄａｙ以上２．４Ｌ／ｄａｙ以下といった低流量である場合、濃度ＮＡ／濃度ＮＢの値のバラツキが大きいことが分かった。これに対し、被処理水の流量が２．５Ｌ／ｄａｙ以上８．０Ｌ／ｄａｙ以下では、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが０．８以上となった。この結果から、実施例の撹拌装置１００では、被処理水の流量を２．５Ｌ／ｄａｙ以上８．０Ｌ／ｄａｙ以下とすることで、収容槽１１０において懸濁液中に活性汚泥（固形物）が均一に分散されており、デッドスペースを小さくできることが確認された。
【００２９】
また、被処理水の流量が８．０Ｌ／ｄａｙを超えると、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが０．８未満に低下することが分かった。これは、被処理水の流量が増加したことにより、窒素負荷が増加し、活性汚泥（脱窒菌）によって硝酸が分解されることで生じる窒素が活性汚泥に付着したためであると考えられる。窒素が活性汚泥に付着すると、活性汚泥が浮上して所定の領域に集積される。このため、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが低下したと思われる。
【００３０】
以上説明したように、実施例において、被処理水の流量を変化させることにより、濃度ＮＡ／濃度ＮＢが変化することが確認された。これにより、実施例の攪拌装置１００において、被処理水の流量が固形物の均一性に寄与していることが分かった。
【００３１】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３２】
例えば、上述した実施形態において、装置評価方法が、固形物として活性汚泥が懸濁された懸濁液を攪拌する活性汚泥処理装置を評価する構成を例に挙げて説明した。しかし、装置評価方法は、固形物を懸濁した懸濁液を攪拌する攪拌装置を評価することができる。例えば、装置評価方法は、ｉＰＳ細胞、ＥＳ細胞等の細胞や菌を培養する培養装置を評価することもできる。
【００３３】
また、上記実施形態において、第１の攪拌部１２０として回転装置を例に挙げて説明した。しかし、第１の攪拌部１２０は、懸濁液にガスを供給（散気、曝気）するバブリング装置でもよい。また、第１の攪拌部１２０は、回転装置およびバブリング装置で構成されてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態において、撹拌装置１００が第２の攪拌部１３０を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、第２の攪拌部１３０は、通常運転する際には設置されていなくてもよい。第２の攪拌部１３０は、少なくとも装置評価方法を実行する際にのみ、収容槽１１０内の懸濁液を攪拌できればよい。
【００３５】
また、上記実施形態において、第２の攪拌部１３０が、配管１３２と、ポンプ１３４とを含んで構成される場合を例に挙げて説明した。しかし、第２の攪拌部１３０は、収容槽１１０においてデッドスペースを形成せず、懸濁液中に固形物が均一に分散されるように懸濁液を攪拌できれば構成に限定はない。つまり、第２の攪拌部１３０は、第１の攪拌部１２０より強く懸濁液を攪拌できればよい。例えば、第２の攪拌部１３０を、攪拌翼と、攪拌翼に接続されたシャフトと、シャフトを回転させるモータとを有する回転装置で構成してもよい。
【００３６】
また、上記実施形態において、配管１３２が接続される第２の箇所１１０ｂが収容槽１１０に設けられている場合を例に挙げて説明した。しかし、第２の箇所１１０ｂは、第１の箇所１１０ａの上方に位置すればよい。例えば、第２の箇所１１０ｂは収容槽１１０の上方であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本開示は、懸濁液中の固形物を分散させる装置を評価する装置評価方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
Ｓ１１０  第１測定工程
Ｓ１２０  第２測定工程
Ｓ１３０  評価工程
１１０  収容槽
１２０  第１の攪拌部
１２２  攪拌翼
１２４  シャフト
１２６  モータ
１３０  第２の攪拌部
１３２  配管
１３４  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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