(57)【要約】【課題】曝気槽内に浸漬したＤＯ計の測定値は、気泡が当たったり、微生物が付着して、測定値がばらつく。簡単な補助具を装備することで、安定した測定値が得られるようにする。【解決手段】曝気槽内の活性汚泥混合液のＤＯを測定するＤＯ計の電極面近傍に装備する測定補助具であって、混合液が流入する入口と、流出する出口を有し、入口の開口面積Ｓinと出口の開口面積Ｓoutの面積比Ｓin／Ｓoutが30以上であることを特徴とする測定補助具。また、流入口と流出口の方法を変えられるようにする。【選択図】図１
2011064560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
好気性微生物を用いた廃水浄化装置において、曝気槽内の活性汚泥混合液（以下、混合液と称す）の溶存酸素濃度（以下、ＤＯと称す）を測定するＤＯ計の電極面近傍に配置するＤＯ計測定補助具であって、  
流入口から混合液を導入して気泡分離する気泡分離部と、  
気泡分離部に接続し、気泡分離された混合液を流出口から電極面に噴出させる配管部と、を備えて成り、  
該流入口の開口面積（Ｓin）と、該流出口の開口面積（Ｓout）の面積比（Ｓin／Ｓout）が３０以上であり、  
該流入口を、混合液の流動方向に対して直角方向に向けて配置可能、かつ、
該流出口を、電極面の下側に近接させて配置可能、  
に構成したことを特徴とするＤＯ計測定補助具。
【請求項２】
前記配管部は、前記流出口の開口方向を変更自在に構成したことを特徴とする請求項１に記載のＤＯ計測定補助具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水浄化装置の曝気槽内の活性汚泥混合液の溶存酸素濃度測定に用いる溶存酸素濃度計の測定補助器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的に気液混相流状態にある液体中の溶存酸素濃度を測定するニーズのある工学的分野は多岐に亘っているが、代表的な分野として好気性微生物を利用する廃水処理があり、なかでも活性汚泥処理法は最も代表的なプロセスである。活性汚泥法は、好気性微生物を高濃度に含む活性汚泥混合液に廃水を入れ、空気を曝気することにより混合液中に溶解した溶存酸素を利用して微生物が廃水中の汚濁物を分解浄化するものである。
曝気槽に供給する酸素は、曝気ブロアーから曝気槽内に敷設した散気管から曝気槽内の混合液を曝気することにより供給しており、その供給量制御は曝気槽内の溶存酸素濃度（以下、ＤＯと称す）を測定し、過不足を管理することにより行っている。
【０００３】
ＤＯを測定する方法は、曝気槽内にＤＯ計を浸漬して測定するのが一般的である。隔膜ポーラログラフ式のＤＯ計は、正確に測定するためには、電極面に当たる流速が、概ね10cm/sec以上必要である。その他方式のＤＯ計においても、活性汚泥混合液は滞留するとＤＯ値が変化するため、また電極面に微生物が付着するのを防止するため、ある程度の流速が必要である。
図５は従来の曝気槽内ＤＯ測定装置１００を示し、曝気槽１０１内は、散気管１０２からの気泡により、同図矢印のように、気液混相流として激しく旋回流動しており、固定設置型のＤＯ計１０３は通常、旋回流の下降流側に浸漬設置する。また、可搬型のＤＯ計の場合でも電極を、旋回流の下降流側の投げ込み測定する。
【０００４】
旋回流の上昇流側に設置すると、ＤＯ計１０３の電極面１０４に流動による動圧がかかるとともに、直接気泡があたり、測定値が中心値に対し大きくバラツキ変動し、正確な測定ができない。このため、同図のように、ＤＯ計１０３を下降流に平行または若干傾けて、気泡が直接あたらないように、電極面１０４を下向きに設置する。曝気槽内の流動は激しく乱れているので、下向きに設置しても電極面１０４に流速は確保され、測定は可能である。
【０００５】
しかしながら、下向きに設置したＤＯ計の電極面でも、直接電極面にあたる気泡は皆無ではなく、また、電極面での流速は、十分強いものではないので、細かい気泡が付着滞留する。また、特に活性汚泥のように高濃度の微生物や汚濁物を含む液体に浸漬した状態では、電極面に汚れが付着する。このため、測定値は平均値に対しかなりの大きさでバラツキ、また汚れなどで長時間安定した測定ができなくなる。
【０００６】
図６は、従来のＤＯ測定装置によるＤＯ計の測定値（ＤＯ値）が、測定時刻（横軸）に対してどのようにバラツクかを示したものである。同図に示すように、ＤＯ測定値は、短時間の平均値ＤＯav（ti）に対し、個々のＤＯ測定値はかなりのバラツキがあり、さらに短時間の平均値ＤＯav（ti）自体も真の値と思われる長時間の平均値ＤＯavに対して変動している。
このため、測定値を平均化する演算を組み込んだり、電極面を自動洗浄する高価な装置を取り付けるなどの対策が採られている。
より正確で安定性のある測定値を得るために、ＤＯ計の設置方法や流速の確保のための工夫がなされており、例えば、電極のそばに水中プロペラを設置し、ＤＯ計に水流をあてることで、流速を確保する技術が開示されている（特許文献１）。
【０００７】
近年、大型の活性汚泥では、曝気槽のＤＯを一定の値に自動制御する装置がかなり導入されており、正確でバラツキのないＤＯの測定値が求められているが、測定値のバラツキはやむを得ないものとして、平均値をとったり、制御のスパンを広くすることにより対応しているのが現状である。通常、曝気槽におけるＤＯ制御値は１mg/lから３mg/l程度であり、ＤＯの制御値の許容幅が広いため、多少の変動があっても曝気槽の一定制御としての目的は達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３２６５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、低ＤＯ運転によるＢＯＤと脱窒同時処理では、ＤＯ＜1.0mg/lの範囲で、0.1mg/l  程度の差の制御を必要とするため、現在行われている浸漬型のＤＯ計の測定値では、バラツキが大きく、平均値をとったにしても、0.1mg/lの精度は得られない。
このため、低ＤＯ運転のようなシビアな精度要求に対しては、ＤＯ計を浸漬せずに混合液を揚液し、気泡を分離してからＤＯを測定することが必要になる。そのためには、揚液ポンプや測定容器などの付帯装置が必要になり、設備コストがかかり、またストレーナの目詰まり防止などメンテナンスに手間がかかる。
本発明は、バラツキのないＤＯ測定ができ、かつ、電極面の洗浄効果が高く、安価な測定補助具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は鋭意研究の結果、上記目的を達成できる以下の発明を完成させた。すなわち、本発明に係るＤＯ計測定補助具は、
（１）好気性微生物を用いた廃水浄化装置において、曝気槽内の活性汚泥混合液（以下、混合液と称す）の溶存酸素濃度（以下、ＤＯと称す）を測定するＤＯ計の電極面近傍に装備するＤＯ計測定補助具であって、流入口から混合液を導入して気泡分離する気泡分離部と、気泡分離部に接続し、気泡分離された混合液を流出口から電極面に噴出させる配管部と、を備えて成り、該流入口の開口面積（Ｓin）と、該流出口の開口面積（Ｓout）の面積比（Ｓin／Ｓout）が３０以上であり、該流入口を、混合液の流動方向に対して直角方向に向けて配置可能、かつ、該流出口を、電極面の下側に近接させて配置可能、に構成したことを特徴とする。
（２）上記発明において、前記配管部は、前記流出口の開口方向を変更自在に構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の作用は以下の通りである。
曝気槽内の流動により、補助具開口部にはそれぞれ動圧がかかるが、流入口を流動に対し直角に設置し、流出口をＤＯ計の電極面の下側に近接させて設置するため、ＤＯ電極で下降流が妨げられて、流出口には動圧が直接あたらない。このため、流入口と流出口間に差圧が生じて、補助具内の混合液は、流入口から流出口へ流れる。この場合、開口部の面積比により流出口からの流速は加速され、混合液はＤＯ計電極面に噴出する。噴出流速は、流入口から流出口までの圧損と流速による圧損の合計が動圧差とバランスする値となる。
【００１２】
気泡分離部では、流出口が絞られているため、噴出する流量とＳout／Ｓinにしたがって、気液分離部の混合液の流速が決まり、その流速は下降流より低下する。気液分離部で流速が低下することにより、下降流の流速では同伴される粗大な気泡は浮上分離される。これにより、開口部出口から噴出される混合液には粗大な気泡は含まれなくなり、ＤＯ計のＤＯ測定値はバラツキが非常に少なくなり、且つ、平均値自体の変動も小さくなり、安定した値を得ることができる。
【００１３】
曝気槽内の循環流動の大きさは、散気管方式や表面曝気方式などの曝気の方式や曝気の強さで異なるが、活性汚泥が沈降せずに均一に流動するだけの大きさは最低限保たれている。したがって、流入口が循環流動の下降流の方向に対し直角で、流出口に直接動圧が当たらないようにすることで、補助具内の流動は確保される。
概念的には、Ｓin/Ｓoutを大きくすれば、より高流速の噴出しが得られるが、Ｓoutを小さくしすぎると圧損が大きくなり、噴出流量が小さくなるとともに、閉塞の危険性が大きくなる。またＳoutを大きくするとＳinも大きなものが必要になるので、補助具全体が大きくなってしまう。
開口部出口からの必要噴出流速および流量は、ＤＯ計電極面との距離との関係で決まるものであるが、距離が大きければ、噴出し流速および流量は大きなものが必要であり、逆に、ごく近傍まで近づければ小さくてよいが、噴出流が直接ＤＯ電極面にあたるため、動圧の変動で測定値が変動するようになる。このため、ＤＯ計の電極面から0.5cm〜2.0cm程度離れた位置が適当である。
【００１４】
電極面に当たる流速は、ＤＯ計の性能によるが、市販の隔膜ポーラログラフ方式のＤＯ計電極では、最低10cm/secは必要とされるため、この流速は確保する必要がある。さらに微生物の汚れの付着を防止するためには、30cm/sec以上の流速が好ましいが、これは汚泥の濃度や粘性などの汚泥の性状によりかなり異なるものである。混合液に活性炭などの異物が混入している場合などは、流速が大きすぎると、電極面の隔膜を傷つけることになる。噴出流速や流量および電極面までの距離は、汚泥の性状にあわせ設定されるものである。
【００１５】
補助具の気泡分離部の長さは、粗大気泡を分離するに必要な滞留時間を確保するためのものである。どの程度まで粗大気泡を分離する必要があるかは、ニーズにより異なる。単に曝気槽内のＤＯがどの程度かを目安としてみる場合は、気泡分離の機能より電極面の洗浄機能を重視すればよく、従来型のＤＯ一定制御のＤＯ制御値が２mg/l程度であれば、さほど細かい気泡まで分離する必要はないが、ＤＯが１mg/l以下のＢＯＤ・脱窒同時処理に供する低ＤＯ制御に使用する測定値であれば、かなり細かい気泡を分離する必要がある。
どの程度の粒径の気泡がどのくらいの個数、循環流量の下降流に含まれているかは、散気管方式か表面曝気方式などの曝気方式や散気管方式でも膜式か否かなどで全く異なる。ＤＯ計の指示値をばらつかせる程度の粒径の気泡を分離するには、気泡分離部の線流速は、１cm/sec程度以下にすることが適当であり、気泡分離部の混合液の滞留時間は15秒程度以上あることが好ましい。
【００１６】
ＤＯ計電極面の流速を速くする意味では、補助具の流入口を下降流に直角にして、流出口をＤＯ計電極面に対面させれば、下降流の方向をかえることで、下降流の流速までは確保できるので、Ｓin/Ｓoutは１以上であれば効果がある。
しかしながら、本補助具の目的達成のためには、電極面の微生物汚れの防止と気泡の分離があり、微生物汚れ防止には、電極面に30cm/sec以上の流速で、水量としては10 cc／sec程度以上が好ましい。気泡分離のためには気泡分離部の線流速として１cm／sec程度以下であることが必要なので、Ｓin/Ｓout＞30であることが必要となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、浸漬したＤＯ計電極で、気液混相流の混合液のＤＯを、バラツキのない安定した精度のよいＤＯ値が測定できる。
また、曝気槽の形状や曝気の方式は種々あり、曝気槽内の流動状態は一定ではない。ＤＯ計の取付方法も、現場のニーズにあわせ千差万別であるが、本発明によれば、流入口と流出口をそれぞれ独立した方向にセットできるので、現場の状況に対応可能である。
さらに、混合液が高速でＤＯ計の電極面にあたるため、電極面が常に洗浄され、電極面の洗浄のメンテナンスの間隔が延びたり、高価な自動洗浄装置が不要になる。これらのことは、低ＤＯ運転によるＢＯＤ・脱窒同時処理に必要なＤＯ測定の安定性と精度確保に資する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一の実施形態に係るＤＯ計測定補助具１を示す図である。
【図２】ＤＯ計測定補助具１をＤＯ計１０に取り付け、曝気槽内に浸漬した状態を示す図である。
【図３】第二の実施形態に係る可搬型のＤＯ測定装置２０を示す図である。
【図４】測定補助具１を装備した浸漬ＤＯ計で測定したＤＯ値の例を示す図である。
【図５】従来の曝気槽内ＤＯ測定装置１００を示す図である。
【図６】従来ＤＯ測定装置によるＤＯ値測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るＤＯ計測定補助具の実施形態について、図１乃至４を参照してさらに詳細に説明する。重複説明を回避するため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００２０】
（第一の実施形態）
図１、２を参照して、本実施形態に係るＤＯ計測定補助具１は、上端側に流入口３を有する円筒形状の気泡分離部２と、気泡分離部の下端部に接続されるレジューサー部４と、レジューサー部４に接続され、末端側に流出口６を備えたフレキシブルパイプ５と、を備えて構成されている。フレキシブルパイプ５は、流出口６の向きを自在に変更できるように構成されている。流入口３と流出口６の断面積比（Ｓin／Ｓout）は、Ｓin／Ｓout＞３０となるように設定されている。
固定設置型ＤＯ計７は、本体７ａと、本体の先端部に設けられた電極７ｂと、測定値を表示するための変換器７ｃと、電極７ｂと変換器７ｃを結ぶコード７ｃと、を主要構成として備えている。ＤＯ計７は支柱８に固定され、一体として曝気槽１０内に浸漬される。
補助具１は、支持具９によりＤＯ計７と一体として支柱８に固定されており、混合液の流動によりＤＯ計７に対して相対位置が変らないように構成されている。さらに、流出口６と電極面７ｂとの位置関係は、流出口６からの混合液の噴出し方向が電極面７ｂに対してほぼ直角、かつ、少し離れた位置（0.5cm〜2.0cm）となるように設定されている。
【００２１】
次に、固定設置型ＤＯ計７及びＤＯ計測定補助具１の曝気槽１０内への設置について説明する。
ＤＯ計７は、補助具１の流入口３が流動方向に対してほぼ直角となるように、曝気槽１０内に浸漬される。
曝気槽１０内は、散気管１１からの気泡１２により、同図矢印のように気液混相流として激しく旋回流動しており、ＤＯ計７は旋回流の下降流側に浸漬設置される。ＤＯ計７は、槽内混合液の流動の下降流になっている位置に、電極面が下降流に直接あたらないように、概ね下向きに設置される。上述のように、補助具１の流出口６がＤＯ計７の電極７ｂと近接して配置されるため、電極７ｂが下降流を妨げて流出口に気泡を含む下降流が直接あたることがない。
このようにして、固定設置型ＤＯ計７による正確な計測が可能となる。
【００２２】
（第二の実施形態）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、上述のＤＯ計測定補助具１を可搬型ＤＯ計に適用する際に好適な治具に関する。
図３を参照して、本実施形態に係るＤＯ測定装置２０は、ＤＯ計２１と、ＤＯ計測定補助具１と、ＤＯ計２１及びＤＯ計測定補助具１を固定する治具２１と、を主要構成として備えている。ＤＯ計２１は、電極２１ａ、表示部２１ｃ、これらを結ぶコード２１ｂにより構成されている。
治具２２は本体２２ａの一端側に、電極２１ａを収納するホルダー２２ｂと、ホルダー２２ｂを本体２２ａに固定する支持具２２ｃと、ＤＯ計測定補助具１を本体２２に固定する支持具２２ｄと、本体２２の他端側に手でもって治具を曝気槽内に浸漬するためのハンドル２２ｅと、により構成されている。
支持具２２ｂは、ＤＯ測定装置２０を曝気槽に浸漬した際に、測定補助具１の流入口３が下降流に直角になるように、また流出口６がＤＯ電極面２１ａに対面し、かつ、適正な距離を保つように固定される。
以上の構成により、ＤＯ測定装置２０を曝気槽に浸漬することにより、ＤＯ値の正確な測定が可能となる。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明によるＤＯ計測定補助具を用いて曝気槽中のＤＯ値を測定した結果について説明する。
補助具の流入口の面積Ｓinは直径5cmの円形で、面積Ｓinは約19cm2である。流出口は直径0.5cmのノズルで、面積Ｓoutは約0.19cm2である。Ｓin／Ｓout≒100である。気泡分離部８は、長さ15cmの円筒状のパイプで、断面積は流入口と同じＳinである。気泡分離部の終わりからレジューサーで口径を絞り、方向を自由に曲げられるフレキシブルパイプを経て流出口に至る構造である。
幅６ｍ、長さ６ｍ、有効水深５ｍの曝気槽の片側に水深４．５ｍ位置に１７０ｍｍのディスクタイプ散気管を配置して、300m3/hrの空気曝気を行い、反対側の下降流になっている場所に本発明の補助具を装着したＤＯ計を浸漬して、ＤＯ値の変動推移を測定した。
図４にＤＯ計測定結果を示す。上述の図６（補助具を用いない場合の測定結果）と比較してバラツキが非常に少なくなり、且つ平均値自体の変動も小さくなり、安定した値が得られることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、活性汚泥などの好気性微生物を用いる排水処理のＤＯを測定する場合のみならず、気泡を含む液体のＤＯを、ＤＯ計の電極を対象液中に浸漬して測定する場合に適用できる。
また、ＤＯ計は隔膜ポーラログラフ方式に限らず、蛍光式溶存酸素計など測定に流速が必要ないとされる方式のＤＯ計でも、流速が弱いと、被測定廃液に濃度分布が生じる場合や、汚れが付着するような廃液を測定する場合は、本補助具が有効である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・・ＤＯ計測定補助具  
２・・・・気泡分離部  
３・・・・流入口  
４・・・・レジューサー部  
５・・・・フレキシブルパイプ  
６・・・・流出口  
７・・・・ＤＯ計  
７ｂ・・・電極面  
８・・・・気泡分離部  
２０・・・ＤＯ測定装置  
２２・・・治具  
【図１】
2011064560.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011064560.tif 000005
【図４】
2011064560.tif 000006
【図５】
2011064560.tif 000007
【図６】
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