(57)【要約】  本発明は、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の適正な注入率を決定する方法に関するものである。本発明の凝集方法は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する注入工程と、前記凝集剤が注入された前記原液を高速攪拌機（１）に流入させ、高速攪拌機（１）の攪拌翼（８）を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて前記原液を攪拌する攪拌工程と、前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を得る光学的測定工程と、前記光学的測定値を数値解析して、数値解析値を得る数値解析工程と、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する注入率決定工程と、を含む。
2016006419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する注入工程と、
前記凝集剤が注入された前記原液を高速攪拌機に流入させ、前記高速攪拌機の攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて前記原液を攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を得る光学的測定工程と、
前記光学的測定値を数値解析して、数値解析値を得る数値解析工程と、
前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する注入率決定工程と、を含むことを特徴とする凝集方法。
【請求項２】
前記注入率決定工程は、
前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の注入率が適正であるか否かを決定し、
前記凝集剤の適正な注入率が決定されるまで、前記注入工程、前記攪拌工程、前記光学的測定工程、および前記数値解析工程を、前記注入率を変えながら繰り返す工程であることを特徴とする請求項１に記載の凝集方法。
【請求項３】
前記注入率の変更は、前記高速攪拌機に流入する前記原液の流量および前記原液に注入される前記凝集剤の流量のうちのいずれか一方または両方を変えることであることを特徴とする請求項２に記載に凝集方法。
【請求項４】
前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度を測定する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項５】
前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して散乱光強度を測定する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項６】
前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度および散乱光強度の両方を測定する工程であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項７】
前記光学的測定値の分散が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項８】
前記光学的測定値のピーク面積が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項９】
前記光学的測定値の標準偏差が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の凝集方法。
【請求項１０】
前記数値解析値は、前記懸濁物質のフロックの粒径であることを特徴とする請求項１に記載の凝集方法。
【請求項１１】
前記注入率決定工程は、
前記注入工程、前記攪拌工程、前記光学的測定工程、および前記数値解析工程を、前記注入率を変えながら、複数回繰り返すことにより複数の数値解析値を取得し、
前記複数の数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する工程であることを特徴とする請求項１に記載の凝集方法。
【請求項１２】
前記複数の数値解析値のうち最大値または最小値が得られた注入率を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする請求項１１に記載の凝集方法。
【請求項１３】
前記複数の数値解析値のうち最大値が得られた注入率と２番目に大きな値が得られた注入率との平均値、または前記複数の数値解析値のうち最小値が得られた注入率と２番目に小さな値が得られた注入率との平均値を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする請求項１１に記載の凝集方法。
【請求項１４】
前記注入率決定工程で決定された適正な注入率に、補正係数を乗算して補正注入率を決定する補正注入率決定工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の凝集方法。
【請求項１５】
前記攪拌された原液を希釈液で希釈する希釈工程をさらに含み、
前記希釈工程は、前記攪拌工程と前記光学的測定工程の間で実施されることを特徴とする請求項１に記載の凝集方法。
【請求項１６】
懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、
攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて、前記凝集剤が注入された前記原液を攪拌する高速攪拌機と、
前記高速攪拌機に前記原液を供給する供給装置と、
前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を取得する光学的測定装置と、
前記光学的測定値を数値解析することにより、数値解析値を取得する数値解析装置と、
前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する制御装置と、を備えることを特徴とする凝集装置。
【請求項１７】
前記制御装置は、
前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の注入率が適正であるか否かを決定し、
前記凝集剤の適正な注入率が決定されるまで、前記凝集剤注入装置および前記供給装置のうちのいずれか一方または両方と、前記高速攪拌機、前記光学的測定装置、および前記数値解析装置を操作して、前記原液への凝集剤の注入、前記原液の攪拌、前記光学的測定値の取得、および前記数値解析値の取得を、前記注入率を変えながら繰り返すことを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【請求項１８】
前記光学的測定装置は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度を測定することを特徴とする請求項１６または１７に記載の凝集装置。
【請求項１９】
前記光学的測定装置は、前記攪拌された原液に光を照射して散乱光強度を測定することを特徴とする請求項１６または１７に記載の凝集装置。
【請求項２０】
前記光学的測定装置が、透過光強度を測定する測定装置と、散乱光強度を測定する測定装置の両方であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の凝集装置。
【請求項２１】
前記数値解析装置は、前記光学的測定値の分散を前記数値解析値として取得することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の凝集装置。
【請求項２２】
前記数値解析装置は、前記光学的測定値のピーク面積を前記数値解析値として取得することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の凝集装置。
【請求項２３】
前記数値解析装置は、前記光学的測定値の標準偏差を前記数値解析値として取得することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の凝集装置。
【請求項２４】
前記数値解析装置は、前記懸濁物質のフロックの粒径を前記数値解析値として取得することを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、
前記凝集剤注入装置および前記供給装置のうちのいずれか一方または両方と、前記高速攪拌機、前記光学的測定装置、および前記数値解析装置を操作して、前記原液への凝集剤の注入、前記原液の攪拌、前記光学的測定値の取得、および前記数値解析値の取得を、前記注入率を変えながら、複数回繰り返すことにより複数の数値解析値を取得し、
前記複数の数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定することを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【請求項２６】
前記制御装置は、前記複数の数値解析値のうち最大値または最小値が得られた注入率を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする請求項２５に記載の凝集装置。
【請求項２７】
前記制御装置は、前記複数の数値解析値のうち最大値が得られた注入率と２番目に大きな値が得られた注入率との平均値、または前記複数の数値解析値のうち最小値が得られた注入率と２番目に小さな値が得られた注入率との平均値を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする請求項２５に記載の凝集装置。
【請求項２８】
前記制御装置は、前記決定された適正な注入率に、補正係数を乗算して補正注入率を決定することを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【請求項２９】
前記数値解析装置は、前記制御装置内に組み込まれていることを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【請求項３０】
前記攪拌された原液に希釈液を供給する希釈液供給装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１６に記載の凝集装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を含む原液の凝集方法に関し、特に、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の適正な注入率を決定する方法に関する。また、本発明は、当該凝集方法を使用する凝集装置に関する。本明細書において、原液とは、処理される液体をいう。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物量を削減し、環境負荷を低減することが求められる中、排水処理施設や浄水処理施設などから排出される懸濁物質を含む原液（例えば、排水や汚泥など）を減容化するための脱水処理は極めて重要である。そのため、より効率的で低ランニングコストの脱水技術の開発が望まれている。【０００３】
懸濁物質を含む原液の脱水処理は、凝集剤を用いて懸濁物質を凝集させることによりフロックを形成させる凝集工程と、脱水機によりフロックを脱水する脱水工程とから構成される。この脱水処理におけるランニングコストの大半は、凝集剤のコストである。【０００４】
また、排水処理施設における排水を浄化するための凝集処理（凝集沈殿、凝集加圧浮上、凝集砂ろ過、凝集膜ろ過など）や、浄水処理施設における原水を浄化するための凝集処理（凝集沈殿、凝集砂ろ過、凝集膜ろ過など）においても、ランニングコストの大半は、凝集剤のコストである。したがって、凝集剤の注入率を適正に制御し、凝集剤の使用量を削減することが望まれている。【０００５】
凝集剤の注入率を適正に制御する方法に関連する技術として、下記のような先行技術が知られている。【０００６】
特許文献１には、汚泥流路を流通する汚泥の濃度を検出する汚泥濃度計と、この汚泥濃度計で検出された汚泥の濃度に応じて、汚泥貯留槽内の汚泥を汚泥脱水機へ送る汚泥注入ポンプ、および凝集剤貯留槽内の凝集剤を汚泥脱水機へ送る凝集剤注入ポンプの少なくとも一方を作動させることにより、汚泥脱水機へ注入される汚泥の濃度を制御し得る濃度制御装置とを備えた排水処理装置が開示されている。【０００７】
特許文献２には、測定槽に供給された脱水分離液中に存在するフロックの量を測定する計測部と、この計測部によるフロックの量の測定データに基づきフロックの量が最小になる凝集剤注入量を決定する制御手段とを備えた凝集剤注入量決定装置が開示されている。【０００８】
特許文献３には、反応槽内または流路中の水または汚泥に凝集剤を注入して上記反応槽内または流路中にて上記水または汚泥に含まれる懸濁物質をフロック化させる凝集手段と、前記反応槽の内部、または前記凝集手段の下流側の流路中に設けた凝集センサを用いて、前記水または汚泥中のフロック間の空隙における濁度を測定する測定手段と、この測定手段で測定された濁度の経時的変化に基づき、前記凝集剤の注入量を制御する制御手段とを有する処理システムが開示されている。前記凝集センサは、水または汚泥中にレーザ光を放射し、水または汚泥中に含まれる粒子によって生じる上記レーザ光の散乱光を検出するプローブを備えている。【０００９】
特許文献４には、凝集混和槽の原液中に凝集剤を添加して懸濁物質のフロックを形成させ、その原液を脱水機に供給する汚泥処理装置が開示されている。この特許文献４には、脱水機に原液を供給する原液供給管中のフロックの大きさを撮影し、輝度信号を電気信号に変換し、電気信号からフロックの大きさを２値化させると共に、フロックの２値画像からのフロック１個当たりの平均面積を計算し、その平均解析面積とあらかじめ設定したフロックの基準面積を比較して適正値を計算し、フロックの形成状況に基づき比例設定値の凝集剤注入率を制御する凝集剤注入制御方法が開示されている。【００１０】
しかしながら、一般的な凝集工程では、攪拌機に設けられた攪拌翼の回転速度は、１０〜３００ｍｉｎ−１であり、比較的緩やかな条件で凝集剤が原液内に分散される。この場合、広い範囲の凝集剤注入率で、比較的良好なフロックが形成される。そのため、特許文献１〜４に開示される技術を用いても、高い精度で凝集剤の適正な注入率を決定することが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６７４０１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４７５９９号公報
【特許文献３】特開２００３−１５４２０６号公報
【特許文献４】特開２００５−７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、懸濁物質を含む原液中の当該懸濁物質を効率的に凝集させると共に、高い精度で凝集剤の適正注入率を自動で決定することのできる凝集方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような凝集方法を実施することができる凝集装置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】
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明の一態様は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する注入工程と、前記凝集剤が注入された前記原液を高速攪拌機に流入させ、前記高速攪拌機の攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて前記原液を攪拌する攪拌工程と、前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を得る光学的測定工程と、前記光学的測定値を数値解析して、数値解析値を得る数値解析工程と、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する注入率決定工程と、を含むことを特徴とする凝集方法である。【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記注入率決定工程は、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の注入率が適正であるか否かを決定し、前記凝集剤の適正な注入率が決定されるまで、前記注入工程、前記攪拌工程、前記光学的測定工程、および前記数値解析工程を、前記注入率を変えながら繰り返す工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記注入率の変更は、前記高速攪拌機に流入する前記原液の流量および前記原液に注入される前記凝集剤の流量のうちのいずれか一方または両方を変えることであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度を測定する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して散乱光強度を測定する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定工程は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度および散乱光強度の両方を測定する工程であることを特徴とする。【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定値の分散が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定値のピーク面積が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定値の標準偏差が、前記数値解析値として用いられることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記数値解析値は、前記懸濁物質のフロックの粒径であることを特徴とする。【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記注入率決定工程は、前記注入工程、前記攪拌工程、前記光学的測定工程、および前記数値解析工程を、前記注入率を変えながら、複数回繰り返すことにより複数の数値解析値を取得し、前記複数の数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する工程であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の数値解析値のうち最大値または最小値が得られた注入率を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の数値解析値のうち最大値が得られた注入率と２番目に大きな値が得られた注入率との平均値、または前記複数の数値解析値のうち最小値が得られた注入率と２番目に小さな値が得られた注入率との平均値を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記注入率決定工程で決定された適正な注入率に、補正係数を乗算して補正注入率を決定する補正注入率決定工程をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記攪拌された原液を希釈液で希釈する希釈工程をさらに含み、前記希釈工程は、前記攪拌工程と前記光学的測定工程の間で実施されることを特徴とする。【００１７】
本発明の他の態様は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する凝集剤注入装置と、攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて、前記凝集剤が注入された前記原液を攪拌する高速攪拌機と、前記高速攪拌機に前記原液を供給する供給装置と、前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を取得する光学的測定装置と、前記光学的測定値を数値解析することにより、数値解析値を取得する数値解析装置と、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する制御装置と、を備えることを特徴とする凝集装置である。【００１８】
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の注入率が適正であるか否かを決定し、前記凝集剤の適正な注入率が決定されるまで、前記凝集剤注入装置および前記供給装置のうちのいずれか一方または両方と、前記高速攪拌機、前記光学的測定装置、および前記数値解析装置を操作して、前記原液への凝集剤の注入、前記原液の攪拌、前記光学的測定値の取得、および前記数値解析値の取得を、前記注入率を変えながら繰り返すことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定装置は、前記攪拌された原液に光を照射して透過光強度を測定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定装置は、前記攪拌された原液に光を照射して散乱光強度を測定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記光学的測定装置が、透過光強度を測定する測定装置と、散乱光強度を測定する測定装置の両方であることを特徴とする。【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記数値解析装置は、前記光学的測定値の分散を前記数値解析値として取得することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記数値解析装置は、前記光学的測定値のピーク面積を前記数値解析値として取得することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記数値解析装置は、前記光学的測定値の標準偏差を前記数値解析値として取得することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記数値解析装置は、前記懸濁物質のフロックの粒径を前記数値解析値として取得することを特徴とする。【００２０】
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記凝集剤注入装置および前記供給装置のうちのいずれか一方または両方と、前記高速攪拌機、前記光学的測定装置、および前記数値解析装置を操作して、前記原液への凝集剤の注入、前記原液の攪拌、前記光学的測定値の取得、および前記数値解析値の取得を、前記注入率を変えながら、複数回繰り返すことにより複数の数値解析値を取得し、前記複数の数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記複数の数値解析値のうち最大値または最小値が得られた注入率を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記複数の数値解析値のうち最大値が得られた注入率と２番目に大きな値が得られた注入率との平均値、または前記複数の数値解析値のうち最小値が得られた注入率と２番目に小さな値が得られた注入率との平均値を、前記適正な注入率として決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、前記決定された適正な注入率に、補正係数を乗算して補正注入率を決定することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記数値解析装置は、前記制御装置内に組み込まれていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記攪拌された原液に希釈液を供給する希釈液供給装置をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を、攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速回転で攪拌させる。この高速攪拌により、原液内に凝集剤が瞬時に分散させられ、凝集剤は原液と効率良く均一に混合される。その結果、原液に含まれる懸濁物質が効率良く凝集させられる。この高速攪拌を行う場合、凝集剤が注入された原液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注入率でなければ、フロックが適切に成長しない。本発明によれば、制御装置が、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、懸濁物質を含む原液の性状（例えば、原液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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】透過光強度を測定する光学的測定装置の概略図である。
【図２Ａ】凝集剤の注入率が適正ではないために、フロックが形成されていない場合の透過光強度の測定例である。
【図２Ｂ】凝集剤の注入率が適正であるために、フロックが形成されている場合の透過光強度の測定例である。
【図３】散乱光強度を測定する光学的測定装置の概略図である。
【図４Ａ】凝集剤の注入率が適正ではないために、フロックが形成されていない場合の散乱光強度の測定例である。
【図４Ｂ】凝集剤の注入率が適正であるために、フロックが形成されている場合の散乱光強度の測定例である。
【図５】適正な注入率を決定するための一連の工程のフロー図である。
【図６】数値解析値と所定の目標値との間の差の絶対値を求め、この差の絶対値と許容値とを比較することで凝集剤の適正な注入率を決定するための工程を表したフロー図である。
【図７】複数の注入率を設定し、これら注入率それぞれで複数の数値解析値を取得し、取得した複数の数値解析値を比較することで凝集剤の適正な注入率を決定するための工程を表したフロー図である。
【図８】本発明の凝集装置の一実施形態を示す概略図である。
【図９】本発明の凝集装置の別の実施形態を示す概略図である。
【図１０】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１１】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１２】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１３】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１４】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１５】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１６】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１７】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１８】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図１９】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図２０】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図２１】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図２２】本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。
【図２３】第３の実験の結果をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態が説明される。
本発明の一実施形態に係る凝集方法は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入する注入工程と、前記凝集剤が注入された前記原液を高速攪拌機に流入させ、前記高速攪拌機の攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上の回転速度で回転させて前記原液を攪拌する攪拌工程と、前記攪拌された原液に光を照射して光学的測定値を得る光学的測定工程と、前記光学的測定値を数値解析して、数値解析値を得る数値解析工程と、前記数値解析値に基づいて、前記凝集剤の適正な注入率を決定する注入率決定工程と、を備える。
【００２４】
本明細書において、原液とは、処理される液体をいう。懸濁物質を含む原液の例には、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が含まれる。汚泥は、有機性汚泥、無機性汚泥のいずれでもよい。
【００２５】
有機性汚泥としては、例えば下水処理、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、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もよい。
【００２６】
無機性汚泥としては、例えば浄水処理、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。
【００２７】
排水処理施設における排水としては、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としては、河川水、湖沼の水、地下水などが挙げられる。
【００２８】
さらに、懸濁物質を含む原液は、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。例えば、排水処理での原液の例としては、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、例えば、浄水処理での原液の例としては、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。
【００２９】
凝集剤には、無機凝集剤、有機凝結剤、高分子凝集剤のいずれも用いることができる。無機凝集剤の例としては、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸鉄、ポリ硫酸鉄などが挙げられる。
【００３０】
有機凝結剤の例としては、ポリアミン系有機凝結剤（ジアルキルアミンとエピクロルヒドリンの重縮合物など）、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド系有機凝結剤（ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドなど）、ジシアンジアミド系有機凝結剤（ポリジシアンジアミド樹脂の四級アンモニウム塩など）などが挙げられる。
【００３１】
高分子凝集剤には、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤および両性高分子凝集剤のいずれも用いることができる。有機性汚泥を処理する場合には、カチオン性高分子凝集剤又は両性高分子凝集剤を用いるのが特に好ましい。
【００３２】
アニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとの共重合物、ポリメタクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウムとアクリルアミドの共重合物などを挙げることができる。
【００３３】
ノニオン性高分子凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリエチレンオキサイドなどを挙げることができる。
【００３４】
カチオン性高分子凝集剤としては、例えばアクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＡ系高分子凝集剤」とも称する）、メタクリレート系高分子凝集剤（「ＤＡＭ系高分子凝集剤」とも称する）、アミド基、ニトリル基、アミン塩酸塩、ホルムアミド基などを含むポリビニルアミジン（「アミジン系高分子凝集剤」とも称する）、ポリアクリルアミドのマンニッヒ変性物などが挙げられる。ＤＡＡ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。ＤＡＭ系高分子凝集剤には、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物の重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとの共重合物などがある。
【００３５】
両性高分子凝集剤としては、例えばジメチルアミノエチルアクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物、ジメチルアミノエチルメタクリレートの四級化物とアクリルアミドとアクリル酸との共重合物などを挙げることができる。
但し、以上は例示であり、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００３６】
注入工程では、懸濁物質を含む原液に、上記したような凝集剤を注入する。
【００３７】
攪拌工程では、高速攪拌機に設けられた攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上に設定された高速攪拌により、凝集剤と共に、懸濁物質を含む原液を攪拌する。この高速攪拌により、原液内に凝集剤が瞬時に分散させられ、凝集剤は原液と効率良く均一に混合される。凝集剤に無機凝集剤または有機凝結剤を使用する場合には、懸濁物質の表面電荷を中和することにより、微細フロックを形成することが攪拌工程の主な目的である。凝集剤に高分子凝集剤を使用する場合には、懸濁物質の表面電荷を中和し、さらに高分子凝集剤の吸着作用、架橋作用により、より大きなフロックを形成することが攪拌工程の主な目的である。
【００３８】
従来の凝集方法では、攪拌機の攪拌翼の回転速度を１０〜３００ｍｉｎ−１程度に設定した通常速度の攪拌によって、凝集剤を原液に分散させる。このため、凝集剤を原液に均一に分散させることが難しい。これに対して、この実施形態では、高速攪拌により、凝集剤を原液に均一に分散させることができるため、より正確に凝集剤の適正注入率を決定することができる。
【００３９】
また、従来の凝集方法では、攪拌機の攪拌翼の回転速度が１０〜３００ｍｉｎ−１程度に設定されているため、緩やかな条件で凝集剤を汚泥に分散させている。この従来の凝集方法によれば、フロック形成に必要とされる時間が長く、容量の大きな凝集槽を必要とする。また、従来の凝集方法では、広い範囲の凝集剤注入率で比較的良好な凝集反応が起きてしまう。これに対して、本実施形態では、高速攪拌により、厳しい条件で凝集剤を汚泥に分散させるため、注入率が適正であるときにのみ良好な凝集反応が起こる。したがって、凝集反応の結果から、より高い精度で適正な注入率を決定できる。また、本実施形態では、瞬時に凝集剤を原液に分散させ、短時間でフロックを形成することができるため、より迅速に凝集剤の適正注入率を決定することができる。
【００４０】
攪拌機としては、攪拌槽内に収容される攪拌翼（攪拌手段）、当該攪拌翼が固定される回転軸、および当該回転軸を回転させるモーターを備える高速攪拌機を用いることができる。また、攪拌機としてラインミキサーを用いて、高速攪拌を行ってもよい。
【００４１】
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原液用ポンプ、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液を送ることができる点である。一方、攪拌槽内に攪拌翼が設置された攪拌機の場合、攪拌槽上部が開放されているので、攪拌機の下流に液を送るためには、攪拌機の上流にある原液用ポンプ、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。
【００４２】
攪拌工程では、攪拌翼を５００ｍｉｎ−１以上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、懸濁物質を含む原液を高速攪拌することが重要である。好ましくは、攪拌翼の回転速度は１０００ｍｉｎ−１以上である。より好ましくは、攪拌翼の回転速度は２０００ｍｉｎ−１以上である。より好ましくは、攪拌翼の回転速度は３０００ｍｉｎ−１以上である。
【００４３】
攪拌翼の回転速度は、懸濁物質を含む原液の種類（例えば、排水や汚泥など）、原液の性状（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、５００ｍｉｎ−１以上で調整する。攪拌工程におけるフロックの形成は、攪拌槽内で行ってもよいし、配管内で行ってもよい。懸濁物質を含む原液に注入工程で注入される凝集剤は、攪拌槽内に注入されてもよいし、攪拌槽よりも上流側に配置される配管内に注入されてもよい。
【００４４】
光学的測定工程は、攪拌工程で形成したフロックを含む原液に光を照射し、光学的測定値を得るために行われる。取得されるべき光学的測定値の種類としては、透過光強度、透過率、散乱光強度、回折光の強度、回折・散乱光強度、吸光度、反射光の強度などが挙げられる。複数の種類の光学的測定値を同時に測定してもよい。例えば、透過光強度を測定すると共に、散乱光強度を測定してもよい。この場合は、透過光強度を測定する光学的測定装置と、散乱光強度を測定する光学的測定装置との両方が設けられる。
【００４５】
光学的測定方法では、一般に、光を放射する光源と、当該光源から放射された光を受光する光検出器とを備えた光学的測定装置が用いられる。光学的測定方法で使用される光源としては、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などを用いることができる。光検出器としては、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、赤外線センサ、ＣＭＯＳなどを用いることができる。いずれにしても、光学的測定装置として、市販されている光学的測定装置を用いることができる。
【００４６】
図１は、透過光強度を測定する光学的測定装置の概略図である。図１に示されるように、フロックを含む原液が流れる配管２８に、光が透過できる一対の透明窓４０，４０を設ける。そして、透明窓４０，４０のうちの一方を通じて配管２８内に光を放射できる位置に光源４１を配置し、他方の透明窓４０を通じて配管２８から出てくる光を受光できる位置に光検出器４２を配置する。フロックを含む原液を透過した光は、光検出器４２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。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４２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で得られた数値解析値は、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。
【００４７】
懸濁物質を含む原液（例えば、汚泥）の透過光強度を測定した測定例について図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、凝集剤の注入率が適正ではないために、フロックが形成されていない場合の透過光強度の測定例を示し、図２Ｂは、凝集剤の注入率が適正であるために、フロックが形成されている場合の透過光強度の測定例を示す。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、横軸は測定時間を表し、縦軸は透過光強度を表す。
【００４８】
図２Ａに示すように、フロックが形成されていないと、光源４１から放射された光は、懸濁物質に遮られて光検出器４２までほとんど到達しない。その結果、測定される透過光強度は、測定時間の経過と共に低い値で推移する。一方で、フロックが形成されていると、懸濁物質はフロックとしてまとまっている。したがって、図２Ｂに示されるように、光源４１から放射された光がフロックに遮られて光検出器４２まで到達しない時間と、フロックの隙間から光検出器４２まで到達する時間とが存在する。結果として、透過光強度のピークが複数個計測される。この複数個のピークは、後述する数値解析工程で利用される。
【００４９】
図３は、散乱光強度を測定する光学的測定装置の概略図である。図３に示されるように、フロックを含む原液が流れる配管２８の内部に、照射器４３Ａと、照射器４３Ａから放射された光が懸濁物質に衝突することで生じる散乱光を受光する受光器４４Ａとが微小隙間Ｓだけ離間して配置される。例えば、照射器４３Ａと受光器４４Ａとは、照射器４３Ａの中心軸と受光器４４Ａの中心軸とが９０°の角度で交差するように配置されている。照射器４３Ａは、レーザなどの光源４３Ｂからの光を配管２８内まで導く光ファイバであり、受光器４４Ａは、散乱光をフォトトランジスタなどの光検出器４４Ｂに導く光ファイバである。懸濁物質やフロックに衝突して散乱した光は、受光器４４Ａを通じて光検出器４４Ｂにより検出される。光検出器４４Ｂは、この散乱光強度を測定し、測定された散乱光強度を光学的測定値とする。散乱光強度の測定は、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４４Ｂで検出された散乱光強度は、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で得られた数値解析値は、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。
【００５０】
懸濁物質を含む原液の散乱光強度を測定した測定例について図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、凝集剤の注入率が適正ではないために、フロックが形成されていない場合の散乱光強度の測定例を示し、上段のグラフは測定された散乱光強度を、下段のグラフは散乱光の平均強度を示す。図４Ｂは、凝集剤の注入率が適正であるために、フロックが形成されている場合の散乱光強度の測定例であり、上段のグラフは測定された散乱光強度を、下段のグラフは散乱光の平均強度を示す。図４Ａおよび図４Ｂにおいて、横軸は測定時間を表し、縦軸は散乱光強度または散乱光の平均強度を表す。ここで、平均強度とは、所定の時間の平均強度のことである。
【００５１】
フロックが形成されていないと、微小隙間Ｓに多くの懸濁物質が入り込み、当該懸濁物質から反射する光が多くなる。したがって、光検出器４４Ｂで測定される散乱光の強度は、図４Ａに示すように高くなる。一方で、フロックが形成されていると、懸濁物質はフロックとしてまとまっている。この場合、微小隙間Ｓに入り込む懸濁物質の量は少なくなり、当該懸濁物質から反射する光が少なくなる。したがって、光検出器４４Ｂで測定される散乱光の強度は、図４Ｂに示されるように低くなる。この散乱光強度は、後述する数値解析工程で利用される。散乱光の平均強度を、数値解析工程で利用してもよい。
【００５２】
なお、散乱光強度を光学的測定値として使用する場合は、例えば、懸濁物質からの散乱光の強度（または散乱光の平均強度）が小さくなることでフロックの形成が判断される。したがって、汚泥のような懸濁物質の濃度が高く、かつ懸濁物質が比較的大きい原液であって、形成されるフロックも大きい原液には、散乱光強度測定は適していない。一方で、散乱光強度測定は、微細な懸濁物質が含まれる原液であって、形成されるフロックも微細な原液の測定に適している。このような原液は、例えば浄水処理の原水である。
【００５３】
数値解析工程では、光学的測定工程で得られた光学的測定値を数値解析することにより、数値解析値を取得する。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。光学的測定値の分散とは、光学的測定値を統計学的に解析した値であり、所定の測定時間の間に得られた光学的測定値の分布の散らばりの程度を示す量である。標準偏差は、分散の平方根の正の値である。ピーク面積は、縦軸が光学的測定値を表し、横軸が測定時間を表すグラフ上に、所定の測定時間の間に得られた光学的測定値をプロットして描かれた曲線と、基準線（例えばベースライン）とで囲まれた領域の面積である。ピーク面積は、例えば、図２Ｂでハッチングを付けられた領域の面積に相当する。ピーク高さは、縦軸が光学的測定値を表し、横軸が測定時間を表すグラフ上に、所定の測定時間の間に得られた光学的測定値をプロットして描かれた曲線のピークの横軸からの高さである。
【００５４】
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。数値解析工程で、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。
【００５５】
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、散乱光測定方法、透過光・散乱光比較方法、積分球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。
【００５６】
注入率決定工程は、凝集剤の注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、数値解析工程を少なくとも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工程である。すなわち、これまで説明してきた本実施形態では、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入し、懸濁物質のフロック形成させるために当該原液を高速攪拌し、攪拌された原液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。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が判断され、注入率が適正でなければ、凝集剤の注入率を変更して、再度攪拌工程、光学的測定工程、数値解析工程を繰り返し、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。
【００５７】
懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率は、原液の流量を一定に制御した状態で、原液に注入される凝集剤の流量を変更することで変更することができる。あるいは、凝集剤の流量を一定に制御した状態で、原液の流量を変更することにより、凝集剤の注入率を変更してもよい。あるいは、凝集剤の注入率を変更するために、原液の流量と凝集剤の流量の両方が変更されてもよい。
【００５８】
適正な注入率を決定するための工程を表したフロー図が図５に示される。図５に示されるように、本実施形態では、まず、凝集剤の注入率ａが設定される（ステップ１）。この注入率ａで凝集剤を懸濁物質を含む原液に注入し、フロックを形成させるために、凝集剤と共に原液を高速攪拌する（ステップ２）。攪拌された原液に対して光学的測定が実施される（ステップ３）。光学的測定により得られた光学的測定値に対して数値解析が実施され、これにより数値解析値Ｘが得られる（ステップ４）。この数値解析値Ｘに基づき、凝集剤の注入率が適正か否かが判断される（ステップ５）。
【００５９】
凝集剤の注入率が適正でない場合は、凝集剤の注入率ａを変更する（ステップ６）。ステップ６では、高い注入率から徐々に注入率を減少させることにより適正注入率を決定する場合には、所定の変更幅ｂが注入率ａから減算される。低い注入率ａから徐々に注入率を増加させて適正注入率を決定する場合には、所定の変更幅ｂが注入率ａに加算される。この変更後の注入率ａで、ステップ２、ステップ３、ステップ４、およびステップ５を繰り替えして新たな数値解析値Ｘを取得し、この新たな数値解析値Ｘに基づいて、凝集剤の注入率が適正であるか否かが判断される。凝集剤の注入率が適正である場合は、凝集剤の注入率の決定工程が終了する。
【００６０】
ステップ５で凝集剤の注入率が適正か否かを決定する方法としては、数値解析値と所定の目標値との間の差の絶対値を求め、この差の絶対値が予め定められた許容値よりも小さい場合は、凝集剤の注入率が適正であると決定する方法が挙げられる。数値解析値と目標値との差の絶対値が許容値よりも大きいか等しければ、凝集剤の注入率を変更して、凝集剤の注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、数値解析工程を再度実施する。そして、得られる数値解析値と目標値との差の絶対値が許容値よりも小さくなるまで、凝集剤の注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、数値解析工程を、凝集剤の注入率を変えて繰り返す。
【００６１】
上記した数値解析値と所定の目標値との間の差の絶対値を求め、この差の絶対値と許容値とを比較することで凝集剤の適正な注入率を決定するための工程を表したフロー図が図６に示される。図６に示されるように、注入率ａが設定され（ステップ１）、この注入率ａで凝集剤を懸濁物質を含む原液に注入し、フロックを形成させるために、凝集剤と共に原液を高速攪拌する（ステップ２）。攪拌された原液に対して光学的測定が実施される（ステップ３）。光学的測定により得られた光学的測定値に対して数値解析が実施され、数値解析値Ｘが得られる（ステップ４）。数値解析により得られた数値解析値Ｘに基づき、凝集剤の注入率が適正か否かが判断される（ステップ５）。このステップ５では、所定の目標値Ｘｔと数値解析値Ｘとの差の絶対値が計算され、この差の絶対値が予め設定された許容値ｍと比較される。
【００６２】
所定の目標値Ｘｔと数値解析値Ｘとの差の絶対値が許容値ｍよりも大きいか等しい場合は、凝集剤の注入率が適正ではないと判断され、凝集剤の注入率ａが変更される（ステップ６）。ステップ６では、高い注入率から徐々に注入率を減少させることにより適正注入率を決定する場合には、所定の変更幅ｂが注入率ａから減算される。低い注入率ａから徐々に注入率を増加させて適正注入率を決定する場合には、所定の変更幅ｂが注入率ａに加算される。この変更後の注入率ａでステップ２、ステップ３、ステップ４、およびステップ５を繰り替えして新たな数値解析値Ｘを取得し、この新たな数値解析値Ｘに基づいて、凝集剤の注入率が適正であるか否かが再度判断される。所定の目標値Ｘｔと数値解析値Ｘとの差の絶対値が許容値ｍよりも小さい場合、すなわち、凝集剤の注入率が適正である場合は、凝集剤の注入率の決定工程が終了する。
【００６３】
適正な凝集剤注入率を決定するための他の方法として、以下に説明する方法が挙げられる。この方法では、予め複数の注入率が設定される。予め設定された複数の注入率それぞれで、懸濁物質を含む原液に凝集剤を注入し、フロックを形成させるために、凝集剤と共に原液を高速攪拌する。そして、複数の注入率それぞれにおいて攪拌された原液がそれぞれ光学的測定を実施され、複数の注入率それぞれにおける複数の数値解析値が取得される。得られた複数の数値解析値が比較され、例えば、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。この一連の工程のフロー図が図７に示される。図７は、複数の注入率を設定し、これら注入率それぞれで複数の数値解析値を取得し、取得した複数の数値解析値を比較することで凝集剤の適正な注入率を決定するための工程を表したフロー図である。
【００６４】
図７に示されるように、この方法では、複数の（ｎ個の）注入率ａｉ＝ａ１，ａ２，・・・ａｎが設定される（ステップ１）。ｉが１に設定され、最初の注入率ａｉ（＝ａ１）が選択される（ステップ２）。注入率ａ１で凝集剤を懸濁物質を含む原液に注入し、フロックを形成させるために、凝集剤と共に原液を高速攪拌する（ステップ３）。攪拌された原液に対して光学的測定が実施される（ステップ４）。光学的測定により得られた光学的測定値に対して数値解析が実施され、これにより数値解析値Ｘｉ（＝Ｘ１）が得られる（ステップ５）。その後、ｉ＝ｎであるか否かが判断される（ステップ６）。ｉ＝ｎでない場合は、ｉに１を加算する（ステップ７）。例えば、ｉが１である場合は、ｉは２に変更され、注入率ａｉとしてａ２が選択される。
【００６５】
変更された注入率ａｉで、再度、ステップ３、ステップ４およびステップ５を繰り返して、数値解析値Ｘｉを取得する。例えば、ａｉ＝ａ２である場合は、数値解析値Ｘ２が得られ、ａｉ＝ａ３である場合は、数値解析値Ｘ３が得られる。数値解析値Ｘｉを取得するために、ステップ３、ステップ４、およびステップ５を、ｉ＝ｎになるまで繰り返す。したがって、数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎが得られる。得られた数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎに基づいて、凝集剤の適正な注入率が決定される（ステップ８）。例えば、数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎの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。
【００６６】
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。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。
【００６７】
また、得られた数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎに基づいて、適正な凝集剤の注入率を決定するさらに別の方法として、以下に記述する方法を採用してもよい。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、注入率ａ１，ａ２，・・・ａｎにおける数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎをそれぞれプロットする。注入率ａ１，ａ２，・・・ａｎと、数値解析値Ｘ１，Ｘ２，・・・Ｘｎとの関係を示す近似式を算出し、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することができる。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。
【００６８】
さらに、上述した凝集方法は、必要に応じて、攪拌工程で高速攪拌された原液を希釈液で希釈する希釈工程を含んでもよい。希釈工程は、攪拌工程と光学的測定工程の間で実施される。例えば、図５に示したフロー図では、ステップ２とステップ３の間で実施され、図６に示したフロー図では、ステップ２とステップ３の間で実施される。図７に示したフロー図では、ステップ３とステップ４の間で実施される。
【００６９】
希釈工程の目的は、攪拌された原液を希釈液で希釈することによって、懸濁物質の濃度あるい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原液では、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、光学的測定工程で、懸濁物質の濃度が高い原液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、図２Ａに示したように、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、攪拌された原液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、図２Ｂに示されるように、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。
【００７０】
得られた適正な注入率に補正係数を乗算して、補正注入率を決定してもよい。補正注入率が決定される場合は、この補正注入率が懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率として用いられる。補正注入率を決定する工程は、注入率決定工程で適正な注入率が決定された後に行われる。例えば、凝集剤のランニングコストを抑えたい場合は、注入率決定工程で得られた適正な注入率に０．９の補正係数を乗算してもよい。凝集工程の後で行われる脱水工程での脱水効率を上げたい場合には、注入率決定工程で得られた適正な注入率に１．１の補正係数を乗算してもよい。
【００７１】
これまで説明してきたように、上述した実施形態では、凝集剤が注入された、懸濁物質を含む原液を、攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速回転で攪拌させる。この高速攪拌により、原液内に凝集剤が瞬時に分散させられ、凝集剤は原液と効率良く均一に混合される。その結果、原液に含まれる懸濁物質が効率良く凝集させられる。この高速攪拌を行う場合、凝集剤が注入された原液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注入率でなければ、フロックが適切に成長しない。上述した本実施形態によれば、後述する制御装置が、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、懸濁物質を含む原液の性状（例えば、原液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。
【００７２】
また、従来の凝集方法では、攪拌機の攪拌翼の回転速度を１０〜３００ｍｉｎ−１程度に設定した通常速度の攪拌によって、凝集剤を原液に分散させるので、凝集剤を原液に均一に分散させることが難しい。これに対して、上述の実施形態では、攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速攪拌により、凝集剤を原液に均一に分散させることができるため、より正確に凝集剤の適正注入率を決定することができる。さらに、上述の実施形態では、瞬時に凝集剤を原液に分散させ、短時間でフロックを形成することができるため、より迅速に凝集剤の適正注入率を決定することができる。
【００７３】
次に、上記した凝集方法を実施するための凝集装置について説明する。
図８は、本発明の凝集装置の一実施形態を示す概略図である。図８に示した凝集装置は、原液貯槽１０、高速攪拌機１、光学的測定装置３がこの順に直列に接続された構成を有している。原液貯槽１０には、懸濁物質を含む原液が貯留される。高速攪拌機１は、懸濁物質を含む原液が供給される高速攪拌槽２と、懸濁物質を含む原液を攪拌する高速攪拌翼８と、高速攪拌翼８を回転させる駆動装置としての高速モーター９とを備える。高速攪拌機１の高速攪拌槽２には、原液貯槽１０から延びる供給元管１８が接続され、供給元管１８には、原液貯槽１０に貯留された原液を所定の流量で高速攪拌槽２に供給する供給装置７が配置される。供給装置７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。
【００７４】
高速攪拌槽２から排出される原液が流れる排出配管２８が、高速攪拌槽２に接続されており、排出配管２８には、光学的測定装置３が配置されている。光学的測定装置３は、例えば、上述した透過光強度を測定する測定装置、または散乱光強度を測定する測定装置である。透過光強度を測定する光学的測定装置と、散乱光強度を測定する光学的測定装置とを直列に並べて配置してもよい。光学的測定装置３は、透過率、回折光の強度、回折・散乱光強度、吸光度、反射光の強度などを測定することができる測定装置であってもよい。
【００７５】
凝集剤を貯留する凝集剤貯槽１１が設けられ、凝集剤貯槽１１から延びる凝集剤供給配管２６が高速攪拌槽２に接続される。凝集剤供給配管２６には、凝集剤注入装置４が配置される。凝集剤注入装置４は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。凝集剤注入装置４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。
【００７６】
この凝集装置において、懸濁物質を含む原液は、供給装置７により原液貯槽１０から高速攪拌槽２に供給される。凝集剤は、凝集剤注入装置４により高速攪拌槽２に供給される。高速攪拌槽２では、高速攪拌翼８の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速回転で、原液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、高速攪拌機１では、懸濁物質のフロックを形成させるために高速攪拌翼８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。
【００７７】
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が電気的に接続されている。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、凝集剤注入装置４に電気的に接続されている。
【００７８】
このような構成で、光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、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、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、上述したような方法で、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。
【００７９】
図９は、本発明の凝集装置の別の実施形態を示す概略図である。図９に示す凝集装置では、凝集剤を供給する凝集剤供給配管２６は、供給元管１８に接続され、高速攪拌槽２には接続されない。それ以外の構成は、図８に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。この実施形態では、凝集剤は、高速攪拌槽２よりも上流側に配置される供給元管１８内に注入される。このように、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤は、図８に示すように、高速攪拌槽２に注入されてもよいし、図９に示すように、高速攪拌槽２よりも上流側に配置される供給元管１８に注入されてもよい。
【００８０】
図１０は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１０に示す凝集装置では、高速攪拌機１としてラインミキサーが採用されている。それ以外の構成は、図９に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。ラインミキサー１は、配管に組み込まれたミキサーである。ラインミキサー１の利点は、ラインミキサー１が密封されているため、当該ラインミキサー１の上流側に配置される供給装置７と、凝集剤注入装置４の２台のポンプがあれば、ラインミキサー１の下流側に原液を送ることができる点である。
【００８１】
図１１は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１１に示す凝集装置では、これまで説明してきた高速攪拌機１とは別の凝集槽攪拌機１２が設けられる。凝集槽攪拌機１２は、従来から用いられてきた攪拌機であり、凝集槽攪拌機１２の攪拌翼の回転速度は、１０〜３００ｍｉｎ−１程度の通常速度に設定される。原液貯槽１０から延びる供給元管１８は、高速攪拌機１へ接続される第１の供給配管１９と、凝集槽攪拌機１２へ接続される第２の供給配管２５とに分岐する。高速攪拌機１、供給装置７、光学的測定装置３、凝集剤注入装置４、凝集剤供給配管２６は、図８に示される実施形態と同じであるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。以下、供給装置７を第１の供給装置７と称し、凝集剤注入装置４を第１の凝集剤注入装置と称し、凝集剤供給配管２６を第１の凝集剤供給配管と称する。
【００８２】
凝集槽攪拌機１２は、懸濁物質を含む原液が供給される凝集攪拌槽３７と、懸濁物質を含む原液を攪拌する凝集槽攪拌翼３８と、凝集槽攪拌翼３８を回転させる駆動装置としての凝集槽モーター３９とを備える。凝集槽攪拌機１２の凝集攪拌槽３７には、第２の供給配管２５が接続され、第２の供給配管２５には、懸濁物質を含む原液を所定の流量で凝集攪拌槽３７に供給する第２の供給装置３５が配置される。第２の供給装置３５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。
【００８３】
なお、図１１に示した実施形態では、第１の供給配管１９は、原液貯槽１０と第２の供給装置３５との間から分岐しているが、第２の供給装置３５と凝集攪拌槽３７との間から分岐してもよい。あるいは、第１の供給配管１９は、原液貯槽１０に直接接続されてもよい。この場合、供給元管１８は省略される。
【００８４】
凝集剤を貯留する凝集剤貯槽１１から延びる第２の凝集剤供給配管３６が凝集攪拌槽３７に接続される。第２の凝集剤供給配管３６には、第２の凝集剤注入装置４５が配置される。第２の凝集剤注入装置４５は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。凝集剤注入装置４５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。凝集剤貯槽１１は、第１の凝集剤供給配管２６を介して高速攪拌槽２にも接続されている。なお、図１１に示した実施形態では、第１の凝集剤供給配管２６は、凝集剤貯槽１１に直接接続されているが、凝集剤貯槽１１と第２の凝集剤注入装置４５との間から分岐してもよい。あるいは、第１の凝集剤供給配管２６は、第２の凝集剤注入装置４５と凝集攪拌槽３７との間から分岐してもよい。
【００８５】
凝集攪拌槽３７から排出される原液が流れる第２の排出配管４６が、凝集攪拌槽３７に接続されており、第２の排出配管４６の下流側には、脱水機１４が接続されている。脱水機１４は、フロックが形成された原液を脱水し、ろ液とケーキとに分離する。ケーキは、脱水機１４から回収される。
【００８６】
高速攪拌機１の下流側に配置される光学的測定装置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が電気的に接続されている。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の凝集剤注入装置４および第２の凝集剤注入装置４５に電気的に接続されている。
【００８７】
このような構成の凝集装置では、まず、第１の供給装置７を作動させて、懸濁物質を含む原液を高速攪拌機１に供給する。高速攪拌機１で、高速攪拌された原液は、光学的測定装置３に送られる。光学的測定装置３は、高速攪拌された原液の光学的測定を実施し、光学的測定値を取得する。光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、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、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、上述したような方法で、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。
【００８８】
決定された注入率は、第２の凝集剤注入装置４５に送られる。そして、第１の供給装置７を停止させ、第２の供給装置３５を動作させる。これにより、原液貯槽１０に貯留する原液は、凝集槽攪拌機１２に供給される。凝集槽攪拌機１２に注入される凝集剤の注入率は、先に決定された注入率である。このように、凝集剤は、適正な注入率で原液に注入され、原液中にフロックが形成される。フロックを含む原液は、脱水機１４に送られ、脱水機１４により脱水される。
【００８９】
図１２は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１２に示す凝集装置では、脱水機１４の代わりに、沈殿槽２０が設けられる。それ以外の構成は、図１１に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。沈殿槽２０に供給される原液内のフロックは、自重により沈殿槽２０の底に向かって沈降し、これにより、フロックを含む原液は、フロックが高濃度で存在する濃縮原液（例えば、濃縮汚泥）と、フロックが存在しない処理済液とに分離される。このように沈殿槽２０を設けることで、フロックと処理済液とを分離することができる。
【００９０】
図１３は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１３に示される凝集装置では、凝集槽攪拌機１２と直列に、凝集槽攪拌機１２とは別の凝集槽攪拌機２１が凝集槽攪拌機１２に接続されている。以下、凝集槽攪拌機１２を第１の凝集槽攪拌機１２と称し、凝集槽攪拌機２１を第２の凝集槽攪拌機２１と称する。第２の凝集槽攪拌機２１は、従来から用いられてきた攪拌機であり、凝集槽攪拌機２１の攪拌翼の回転速度は、１０〜３００ｍｉｎ−１程度の通常速度に設定される。特に説明しない他の構成は、図１２に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１３に示される実施形態の第２の凝集槽攪拌機２１は、第１の凝集槽攪拌機１２でフロックが形成された原液が供給される第２の凝集攪拌槽４７と、この原液を攪拌する第２の凝集槽攪拌翼４８と、第２の凝集槽攪拌翼４８を回転させる駆動装置としての第２の凝集槽モーター４９とを備える。第２の凝集攪拌槽４７は、第１の凝集攪拌槽３７に隣接しており、第２の凝集攪拌槽４７は、第１の凝集攪拌槽３７と直接に接続されている。第２の凝集攪拌槽４７には、高速攪拌槽２および第１の凝集攪拌槽３７に供給される第１の凝集剤とは異なる第２の凝集剤が供給される。第２の凝集剤は、第２の凝集剤貯槽２３に貯留されている。第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集攪拌槽４７に第２の凝集剤を供給するための第３の凝集剤供給配管５２が、第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集攪拌槽４７に延びている。第３の凝集剤供給配管５２には、第３の凝集剤注入装置５３が配置され、第３の凝集剤注入装置５３により、第２の凝集剤が所定の注入率で第２の凝集攪拌槽４７に注入される。第３の凝集剤注入装置５３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。
【００９２】
第１の凝集剤として、例えば、無機凝集剤が用いられる。第２の凝集剤として、例えば、高分子凝集剤が用いられる。無機凝集剤を用いた場合、懸濁物質の表面電荷が中和され、これにより、微細なフロックが形成される。高分子凝集剤を用いた場合、懸濁物質の表面電荷が中和されると共に、さらに高分子凝集剤の吸着作用、架橋作用により、より大きなフロックが形成される。したがって、これら２つの異なる凝集剤を用いることにより、ろ過性のよい、強固なフロックを形成することができる。
【００９３】
図１４は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。特に説明しない他の構成は、図１３に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。図１４に示される凝集装置では、第１の凝集槽攪拌機１２と直列に第２の凝集槽攪拌機２１が接続される。第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１とは、接続配管５５により接続され、高速攪拌機１に延びる第３の供給配管５７が接続配管５５から分岐される。第２の凝集剤は、第２の凝集剤貯槽２３から高速攪拌機１に供給される。したがって、光学的測定装置３で測定される原液は、第１の凝集剤および第２の凝集剤が注入されて、高速攪拌された原液である。第２の凝集剤の適正な注入率は、制御装置６により決定される。
【００９４】
第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１とは、接続配管５５で接続されている。接続配管５５からは、高速攪拌機１に延びる第３の供給配管５７が分岐されている。接続配管５５の、第３の供給配管５７が分岐された位置の下流側には、第３の供給装置５６が配置されている。第３の供給装置５６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。なお、図１４に示した実施形態では、第３の供給配管５７は、第１の凝集攪拌槽３７と第３の供給装置５６との間から分岐しているが、第３の供給装置５６と第２の凝集攪拌槽４７との間から分岐してもよい。あるいは、第３の供給配管５７は、第１の凝集攪拌槽３７に直接接続されてもよい。
【００９５】
第２の凝集剤が貯留される第２の凝集剤貯槽２３からは、第４の凝集剤供給配管５８が延びており、第４の凝集剤供給配管５８は、高速攪拌機１に接続されている。第４の凝集剤供給配管５８には、第１の凝集剤注入装置４が配置されている。また、第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集攪拌槽４７に第２の凝集剤を供給するための第３の凝集剤供給配管５２が、第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集攪拌槽４７に延びている。第３の凝集剤供給配管５２には、第３の凝集剤注入装置５３が配置され、第３の凝集剤注入装置５３により、第２の凝集剤が所定の注入率で第２の凝集攪拌槽４７に注入される。なお、図１４に示した実施形態では、第４の凝集剤供給配管５８は、第２の凝集剤貯槽２３に直接接続されているが、第２の凝集剤貯槽２３と第３の凝集剤注入装置５３との間から分岐してもよい。あるいは、第４の凝集剤供給配管５８は、第３の凝集剤注入装置５３と第２の凝集攪拌槽４７との間から分岐してもよい。
【００９６】
高速攪拌機１の下流側に配置される光学的測定装置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が電気的に接続されている。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の凝集剤注入装置４および第３の凝集剤注入装置５３に電気的に接続されている。
【００９７】
このような構成の凝集装置では、まず、第２の供給装置３５と第１の供給装置７を作動させて、懸濁物質を含む原液を第１の凝集槽攪拌機１２と高速攪拌機１とに供給する。第１の凝集槽攪拌機１２でフロックを形成するために攪拌された原液は、高速攪拌機１に供給され、高速攪拌機１で第２の凝集剤と混合される。高速攪拌機１で高速攪拌された原液は、光学的測定装置３に送られる。光学的測定装置３は、高速攪拌された原液の光学的測定を実施し、光学的測定値を取得する。光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、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、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、上述したような方法で、数値解析値に基づいて第２の凝集剤の適正な注入率を決定する。
【００９８】
決定された第２の凝集剤の注入率は、第３の凝集剤注入装置５３に送られる。そして、第１の供給装置７を停止させ、第３の供給装置５６を動作させる。すなわち、動作する供給装置は、第２の供給装置３５と第３の供給装置５６になる。これにより、原液貯槽１０に貯留する原液は、第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１とに供給される。第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集槽攪拌機２１に注入される第２の凝集剤の注入率は、先に決定された注入率である。これにより、懸濁物質を含む原液に注入される第２の凝集剤の注入率は、自動で制御される。適正な注入率で第２の凝集剤が注入されたことにより適切なフロックが形成される。フロックを含む原液は、沈殿槽２０に送られて、処理済液と濃縮原液に分離される。
【００９９】
なお、第３の供給装置５６を省略することができる。この場合、第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１との間に高低差が設けられる。この高低差に起因する位置ヘッド差を利用して、第１の凝集槽攪拌機１２から第２の凝集槽攪拌機２１に原液が供給される（自然流下方式）。
【０１００】
図１５は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１５に示される凝集装置は、図１３に示される凝集装置と、図１４に示される凝集装置の構成を組み合わせた実施形態である。すなわち、図１５に示される凝集装置は、第１の凝集剤の適正な注入率と、第２の凝集剤の適正な注入率とをそれぞれ決定することができる。特に説明しない他の構成は、図１３および図１４に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【０１０１】
第１の凝集剤の適正な注入率を決定するために、凝集装置は、これまで説明してきたように、高速攪拌機１を備える。また、第２の凝集剤の適正な注入率を決定するために、凝集装置は、高速攪拌機６０を備える。以下、高速攪拌機１を第１の高速攪拌機１と称し、高速攪拌機６０を第２の高速攪拌機６０と称する。
【０１０２】
第１の凝集剤の適正な注入率を決定するために、凝集装置は、これまで説明してきたように、第１の高速攪拌機１と、第１の光学的測定装置３と、第１の数値解析装置５と、第１の制御装置６とを備える。第１の高速攪拌機１の第１の高速攪拌槽２に原液を供給するための第１の供給配管１９が、供給元管１８から分岐されて延びており、第１の供給配管１９に第１の供給装置７が配置される。第１の供給装置７によって、懸濁物質を含む原液が第１の高速攪拌槽２に供給される。
【０１０３】
高速攪拌槽２から排出される原液が流れる第１の排出配管２８が、高速攪拌槽２に接続されており、第１の排出配管２８には、第１の光学的測定装置３が配置されている。第１の光学的測定装置３は、例えば、上述した透過光強度を測定する測定装置、または散乱光強度を測定する測定装置である。透過光強度を測定する光学的測定装置と、散乱光強度を測定する光学的測定装置とを直列に並べて配置してもよい。光学的測定装置３は、透過率、回折光の強度、回折・散乱光強度、吸光度、反射光の強度などを測定することができる測定装置であってもよい。
【０１０４】
第１の凝集剤を貯留する第１の凝集剤貯槽１１が設けられ、第１の凝集剤貯槽１１から延びる第１の凝集剤供給配管２６が第１の高速攪拌槽２に接続される。第１の凝集剤供給配管２６には、第１の凝集剤注入装置４が配置される。第１の凝集剤注入装置４は、懸濁物質を含む原液に第１の凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。第１の凝集剤注入装置４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。
【０１０５】
第１の凝集剤貯槽１１から延びる第２の凝集剤供給配管３６が第１の凝集槽攪拌機１２の第１の凝集攪拌槽３７に接続される。第２の凝集剤供給配管３６には、第２の凝集剤注入装置４５が配置される。第２の凝集剤注入装置４５は、懸濁物質を含む原液に第１の凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。第２の凝集剤注入装置４５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。なお、図１５に示した実施形態では、第１の凝集剤供給配管２６は、第１の凝集剤貯槽１１に直接接続されているが、第１の凝集剤貯槽１１と第２の凝集剤注入装置４５との間から分岐してもよい。あるいは、第１の凝集剤供給配管２６は、第２の凝集剤注入装置４５と第１の凝集攪拌槽３７との間から分岐してもよい。
【０１０６】
第１の光学的測定装置３には、第１の数値解析装置５が電気的に接続され、第１の数値解析装置５には、第１の制御装置６が電気的に接続されている。第１の数値解析装置５は、第１の制御装置６内に組み込まれていてもよい。また、第１の制御装置６は、第１の凝集剤注入装置４および第２の凝集剤注入装置４５に電気的に接続されている。
【０１０７】
図１５に示される凝集装置では、第１の凝集槽攪拌機１２と直列に第２の凝集槽攪拌機２１が接続される。第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１とは、接続配管５５により接続され、第２の高速攪拌機６０に延びる第３の供給配管５７が接続配管５５から分岐される。第２の高速攪拌機６０は、懸濁物質を含む原液が供給される第２の高速攪拌槽６１と、懸濁物質を含む原液を攪拌する第２の高速攪拌翼６２と、第２の高速攪拌翼６２を回転させる駆動装置としての第２の高速モーター６３とを備える。第２の高速攪拌機６０の第２の高速攪拌槽６１には、第３の供給配管５７が接続され、第３の供給配管５７には、懸濁物質を含む原液を所定の流量で第２の高速攪拌槽６１に供給する第４の供給装置６５が配置される。第４の供給装置６５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。なお、図１５に示した実施形態では、第３の供給配管５７は、第１の凝集攪拌槽３７と第３の供給装置５６との間から分岐しているが、第３の供給装置５６と第２の凝集攪拌槽４７との間から分岐してもよい。あるいは、第３の供給配管５７は、第１の凝集攪拌槽３７に直接接続されてもよい。
【０１０８】
第２の凝集攪拌槽４７には、第１の高速攪拌槽２および第１の凝集攪拌槽３７に供給される第１の凝集剤とは異なる第２の凝集剤が供給される。第２の凝集剤は、第２の凝集剤貯槽２３に貯留されている。第２の凝集剤貯槽２３から第２の凝集攪拌槽４７に第２の凝集剤を供給するための第３の凝集剤供給配管５２が、第２の凝集剤貯槽２３から第３の高速攪拌槽４７に延びている。第３の凝集剤供給配管５２には、第３の凝集剤注入装置５３が配置され、第３の凝集剤注入装置５３により、第２の凝集剤が所定の注入率で第２の凝集攪拌槽４７に注入される。第３の凝集剤注入装置５３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。
【０１０９】
第２の凝集剤貯槽２３からは、第４の凝集剤供給配管５８が第２の高速攪拌機６０の第２の高速攪拌槽６１に延びている。第４の凝集剤供給配管５８には、第４の凝集剤注入装置６６が配置されている。第４の凝集剤注入装置６６により、第２の凝集剤が所定の注入率で第２の高速攪拌槽６１に注入される。第４の凝集剤注入装置６６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。なお、図１５に示した実施形態では、第４の凝集剤供給配管５８は、第２の凝集剤貯槽２３に直接接続されているが、第２の凝集剤貯槽２３と第３の凝集剤注入装置５３との間から分岐してもよい。あるいは、第４の凝集剤供給配管５８は、第３の凝集剤注入装置５３と第２の凝集攪拌槽４７との間から分岐してもよい。
【０１１０】
第２の高速攪拌槽６１から排出される原液が流れる第３の排出配管６９が、第２の高速攪拌槽６１に接続されており、第３の排出配管６９には、第２の光学的測定装置６８が配置されている。第２の高速攪拌機６０の下流側に配置される第２の光学的測定装置６８は、第１の光学的測定装置３と同様の構成であり、例えば、上述した透過光強度を測定する測定装置、または散乱光強度を測定する測定装置を用いることができる。
【０１１１】
第２の光学的測定装置６８には、第２の数値解析装置７０が電気的に接続され、第２の数値解析装置７０には、第２の制御装置７１が電気的に接続されている。第２の数値解析装置７０は、第２の制御装置７１内に組み込まれていてもよい。また、第２の制御装置７１は、第３の凝集剤注入装置５３および第４の凝集剤注入装置６６に電気的に接続されている。
【０１１２】
このような構成の凝集装置では、まず、第１の供給装置７を動作させ、原液貯槽１０内の懸濁物質を含む原液を第１の高速攪拌機１に供給する。第１の凝集剤は、第１の凝集剤注入装置４により第１の高速攪拌機１の第１の高速攪拌槽２に供給される。第１の高速攪拌槽２では、第１の高速攪拌翼８の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速回転で原液と凝集剤とを混合させる。
【０１１３】
第１の高速攪拌機１で高速攪拌された原液は、第１の光学的測定装置３に送られる。第１の光学的測定装置３は、高速攪拌された原液の光学的測定を実施し、光学的測定値を取得する。第１の光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、第１の数値解析装置５に送られる。第１の数値解析装置５は、光学的測定値を数値解析し、数値解析値を取得する。得られた数値解析値は、第１の制御装置６に送られる。第１の制御装置６は、上述したような方法で、数値解析値に基づいて第１の凝集剤の適正な注入率を決定する。
【０１１４】
決定された第１の凝集剤の注入率は、第１の制御装置６から第２の凝集剤注入装置４５に送られる。そして、第１の供給装置７を停止させ、第２の供給装置３５および第４の供給装置６５を動作させる。原液貯槽１０内の原液は、第１の凝集槽攪拌機１２に送られる。第１の凝集槽攪拌機１２には、第１の凝集剤が上記決定された注入率で注入され、この凝集剤が原液と混合されることにより、フロックが一次形成させられる。
【０１１５】
第１の凝集剤を用いて一次形成させられたフロックを含む原液は、第４の供給装置６５により第２の高速攪拌機６０に供給される。第２の凝集剤が第４の凝集剤注入装置６６により第２の高速攪拌機６０の第２の高速攪拌槽６１に供給される。第２の高速攪拌槽６１では、第２の高速攪拌翼６２の回転速度が５００ｍｉｎ−１以上である高速回転で、原液と第２の凝集剤とを混合させる。
【０１１６】
第２の高速攪拌機６０で高速攪拌された原液は、第２の光学的測定装置６８に送られる。第２の光学的測定装置６８は、第２の高速攪拌機６０で高速攪拌された原液の光学的測定を実施し、光学的測定値を取得する。第２の光学的測定装置６８から得られた光学的測定値は、上述したように、第２の数値解析装置７０に送られる。第２の数値解析装置７０は、光学的測定値を数値解析し、数値解析値を取得する。得られた数値解析値は、第２の制御装置７１に送られる。第２の制御装置７１は、上述したような方法で、数値解析値に基づいて第２の凝集剤の適正な注入率を決定する。
【０１１７】
決定された第２の凝集剤の注入率は、第２の制御装置７１から第３の凝集剤注入装置５３に送られる。そして、第４の供給装置６５を停止させ、第３の供給装置５６を動作させる。すなわち、動作する供給装置は、第２の供給装置３５と、第３の供給装置５６になる。これにより、原液貯槽１０に貯留する原液は、第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１とに供給される。
【０１１８】
第１の凝集槽攪拌機１２に注入される第１の凝集剤の注入率は、先に決定された注入率である。同様に、第２の凝集槽攪拌機２１に注入される第２の凝集剤の注入率は、先に決定された注入率である。これにより、懸濁物質を含む原液に注入される第１の凝集剤と第２の凝集剤の注入率は、自動で制御される。適正な凝集剤注入率で第１の凝集剤と第２の凝集剤とが注入されることにより、適切なフロックが原液中に形成される。フロックを含んだ原液は、沈殿槽２０に送られて、処理済液と濃縮原液に分離される。
【０１１９】
なお、図１５に示した実施形態でも、第３の供給装置５６を省略することができる。この場合、第１の凝集槽攪拌機１２と第２の凝集槽攪拌機２１との間に高低差が設けられる。この高低差に起因する位置ヘッド差を利用して、第１の凝集槽攪拌機１２から第２の凝集槽攪拌機２１に原液が供給される（自然流下方式）。
【０１２０】
図１６は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１６に示される凝集装置は、原液貯槽１０、高速攪拌機１、光学的測定装置３、凝集槽攪拌機１２、および脱水機１４がこの順に接続された構成を有している。原液貯槽１０には、懸濁物質を含む原液が貯留される。高速攪拌機１の高速攪拌槽２には、原液貯槽１０から延びる供給元管１８が接続され、供給元管１８には、原液貯槽１０に貯留された原液を所定の流量で高速攪拌槽２に供給する供給装置７が配置される。
【０１２１】
凝集剤を貯留する凝集剤貯槽１１が設けられ、凝集剤貯槽１１から延びる第１の凝集剤供給配管２６が供給元管１８に接続される。第１の凝集剤供給配管２６には、凝集剤注入装置４が配置される。凝集剤注入装置４は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。
【０１２２】
凝集剤貯槽１１から延びる第２の凝集剤供給配管３６が凝集槽攪拌槽３７に接続される。第２の凝集剤供給配管３６には、第２の凝集剤注入装置４５が配置される。第２の凝集剤注入装置４５は、懸濁物質を含む原液に凝集剤を所定の注入率で注入する装置である。なお、図１６に示した実施形態では、第２の凝集剤供給配管３６は、凝集剤貯槽１１に直接接続されているが、凝集剤貯槽１１と第１の凝集剤注入装置４との間から分岐してもよい。あるいは、第２の凝集剤供給配管３６は、第１の凝集剤注入装置４と供給元管１８との間から分岐してもよい。
【０１２３】
高速攪拌機１と凝集槽攪拌機１２とは、接続配管５５により直列に接続され、この接続配管５５に光学的測定装置３が配置される。したがって、光学的測定装置３で測定される原液は、高速攪拌機１により高速攪拌された原液である。高速攪拌機１で高速攪拌された原液は、凝集槽攪拌機１２に供給される。凝集槽攪拌機１２の凝集攪拌槽３７に供給された原液は、当該凝集攪拌槽３７で凝集剤貯槽１１から供給される凝集剤と混合される。
【０１２４】
凝集攪拌槽３７から排出される原液が流れる第２の排出配管４６が、凝集攪拌槽３７に接続されており、第２の排出配管４６の下流側には、脱水機１４が接続されている。脱水機１４は、フロックが形成された原液を脱水し、ろ液とケーキとに分離する。ケーキは、脱水機１４から回収される。
【０１２５】
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が電気的に接続されている。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の凝集剤注入装置４および第２の凝集剤注入装置４５に電気的に接続されている。
【０１２６】
このような構成で、光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、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、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、上述したような方法で、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。制御装置６により決定された注入率は、第１の凝集剤注入装置４と第２の凝集剤注入装置４５に送られる。第１の凝集剤注入装置４と第２の凝集剤注入装置４５は、決定された注入率で凝集剤を懸濁物質を含む原液に注入する。これにより、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率は、自動で制御される。なお、制御装置６により決定された注入率を、第１の凝集剤注入装置４で注入される凝集剤の注入率としてもよいし、第２の凝集剤注入装置４５で注入される凝集剤の注入率としてもよい。また、制御装置６により決定された注入率を、第１の凝集剤注入装置で注入される凝集剤の注入率と第２の凝集剤注入装置４５で注入される凝集剤の注入率との合計注入率としてもよい。
【０１２７】
図１７は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１７に示す凝集装置では、脱水機１４の代わりに、沈殿槽２０が設けられる。それ以外の構成は、図１６に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。沈殿槽２０に供給される原液内のフロックは、自重により沈殿槽２０の底に向かって沈降し、これにより、フロックを含む原液は、フロックが高濃度で存在する濃縮原液（例えば、濃縮汚泥）と、フロックが存在しない処理済液とに分離される。このように沈殿槽２０を設けることで、フロックと処理済液とを分離することができる。
【０１２８】
図１８は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１８に示される凝集装置では、接続配管５５から第５の供給配管８０が分岐され、第５の供給配管８０に光学的測定装置３と、光学的測定装置３に原液を供給するための第５の供給装置８１が配置される。第５の供給装置８１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。それ以外の構成は、図１６に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【０１２９】
この実施形態では、まず、第１の供給装置７と第５の供給装置８１とを動作させ、高速攪拌機１で凝集剤と混合された原液を光学的測定装置３に供給する。光学的測定装置３から得られた光学的測定値は、上述したように、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、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、上述したような方法で、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。制御装置６により決定された注入率は、第１の凝集剤注入装置４と第２の凝集剤注入装置４５に送られる。第１の凝集剤注入装置４と第２の凝集剤注入装置４５は、決定された注入率で凝集剤を懸濁物質を含む原液に注入する。これにより、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率は、自動で制御される。
【０１３０】
次いで、第５の供給装置８１を停止させ、高速攪拌機１を通った原液を凝集槽攪拌機１２に供給する。凝集槽攪拌機１２から排出される原液は、第２の排出配管４６を通って脱水機１４に供給され、脱水機１４で、ろ液とケーキとに分離される。
【０１３１】
図１９は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図１９に示される凝集装置では、第１の凝集剤注入装置４から原液に供給される凝集剤が、供給元管１８に供給される代わりに、高速攪拌機１の高速攪拌槽２に供給される。それ以外の構成は、図１８に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【０１３２】
図２０は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図２０に示される凝集装置では、第２の凝集剤注入装置４５から原液に供給される凝集剤が、凝集槽攪拌機１２の凝集攪拌槽３７に供給される代わりに、凝集槽攪拌機１２の上流側に配置される接続配管５５に供給される。それ以外の構成は、図１８に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【０１３３】
図２１は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図２１に示される凝集装置では、凝集槽攪拌機１２が省略され、高速攪拌機１から延びる接続配管５５は、脱水機１４に直接接続されている。また、第２の凝集剤注入装置４５から原液に供給される凝集剤は、接続配管５５に供給される。この実施形態の脱水機１４は、フロックを形成するための凝集槽機能を有する脱水機である。凝集槽機能を有する脱水機１４としては、遠心脱水機が挙げられる。
【０１３４】
図２２は、本発明の凝集装置のさらに別の実施形態を示す概略図である。図２２に示す凝集装置は、希釈液を貯留する希釈液貯槽８５と、希釈液貯槽８５に貯留された希釈液を高速攪拌機１で攪拌された原液に所定の流量で供給する希釈液供給装置８６と、を備える。希釈液貯槽８５からは希釈液供給配管８７が延びており、この希釈液供給配管８７は、高速攪拌機１と光学測定装置３の間の排出配管２８に接続される。希釈液供給装置８６は、希釈液供給配管８７に配置される。それ以外の構成は、図８に示した実施形態と同様であるため、対応する構成要素には同じ符号を付すことで、その詳細な説明は省略する。
【０１３５】
希釈液供給装置８６は、高速攪拌機１で攪拌された原液が光学測定装置３に供給される前に、該原液に希釈液を所定の流量で供給する装置である。希釈液供給装置８６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。この凝集装置において、高速攪拌機１で攪拌された原液に、希釈液貯槽８５から希釈液供給装置８６によって希釈液が供給される。希釈液によって希釈された原液は、光学的測定装置３に供給され、光学的測定装置３で光学的測定が実施される。
【０１３６】
攪拌された原液を希釈液で希釈することによって、懸濁物質の濃度あるいはフロックの濃度を低減させることができる。懸濁物質の濃度が高い原液では、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で、懸濁物質の濃度が高い原液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、図２Ａに示したように、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、高速攪拌機１で攪拌された原液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、図２Ｂに示されるように、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。
【０１３７】
図９乃至図２１を参照して説明された実施形態の凝集装置に、図２２に示される希釈液貯槽８５と、希釈液供給装置８６とを配置してもよい。この場合、希釈液貯槽８５から延び、かつ希釈液供給装置８６が配置される希釈液供給配管８７は、高速攪拌機１と光学的測定装置３の間の排出配管２８、および／または高速攪拌機６０と光学的測定装置６８の間の排出配管６９に接続される。
【０１３８】
図８から図２２を用いて、凝集装置の実施形態を説明してきた。これらの実施形態において、高速攪拌槽２，６１に供給される懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率を変更するには、以下の方法が挙げられる。
【０１３９】
供給装置７，６５により供給される原液の流量を一定に制御した状態で、凝集剤注入装置４，６６から原液に注入される凝集剤の流量を変更することで、高速攪拌槽２，６１に供給される懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率を変更することができる。あるいは、凝集剤注入装置４，６６から注入される凝集剤の流量を一定に制御した状態で、供給装置７，６５により供給される原液の流量を変更することにより、高速攪拌槽２，６１に供給される懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率を変更してもよい。あるいは、高速攪拌槽２，６１に供給される懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の注入率を変更するために、供給装置７，６５により供給される原液の流量と、凝集剤注入装置４，６６から原液に注入される凝集剤の流量との両方を変更してもよい。
【０１４０】
以下、本発明を下記実験結果に基づいてさらに詳述する。
【０１４１】
まず、第１の実験について説明する。第１の実験の手順は以下の通りである。まず、懸濁物質を含む原液（汚泥）に凝集剤を注入する（注入工程）。凝集剤が注入された原液を高速攪拌することにより、原液と凝集剤とを混合する（攪拌工程）。高速攪拌された原液の透過光強度を測定し、光学的測定値を得る（光学的測定工程）。得られた透過光強度の数値解析値として、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積を算出する（数値解析工程）。凝集剤の異なる注入率で注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、および数値解析工程を繰り返し、得られた複数の数値解析値と適正な注入率との関係を検討する（注入率決定工程）。適正な注入率の決定には、凝集剤で凝集させた懸濁物質を含む原液を、脱水機で脱水し、得られた脱水ケーキの含水率を指標として用いた。
【０１４２】
第１の実験で用いた、懸濁物質を含む原液は、汚泥Ａである。汚泥Ａは、下水処理場の嫌気性消化汚泥である。汚泥ＡのＴＳ（Total  Solids）は、１３．２ｇ／Ｌであった。ＴＳとは、蒸発残留物のことであり、汚泥Ａを１０５〜１１０℃で蒸発乾固したときに残留する物質の濃度である。測定方法は下水試験方法に準拠した。
【０１４３】
第１の実験で用いた凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤ａ（ＤＡＡ系高分子凝集剤）である。凝集剤の溶液は、凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、凝集剤濃度とは、水溶液中の凝集剤の濃度の意味である。
【０１４４】
第１の実験では、汚泥Ａ（汚泥流量１．０ｍ３／ｈ）にカチオン性高分子凝集剤ａの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ａが注入された汚泥Ａを、攪拌翼の回転速度が１０００ｍｉｎ−１に設定された高速攪拌機（攪拌部容積０．８Ｌ）を用いて混合した。次いで、高速攪拌された汚泥Ａの透過光強度を一定時間測定した。次に、得られた透過光強度のデータの平均値、分散、標準偏差、ピーク面積を算出した。これらの操作を凝集剤の複数の注入率で行った。
【０１４５】
一方、凝集剤の適正な注入率の決定のために、汚泥Ａ（汚泥流量１．０ｍ３／ｈ）にカチオン性高分子凝集剤ａの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ａが注入された汚泥Ａを、攪拌翼の回転速度が３３ｍｉｎ−１に設定された攪拌機（攪拌槽容積３００Ｌ）を用いて混合し、フロックを形成させた。最後に、スクリュープレス脱水機により、フロックを含む汚泥Ａを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。これらの操作を複数の注入率で行った。第１の実験の結果を表１に示す。
【０１４６】
【表１】
2016006419.tif 000003
【０１４７】
透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積のいずれも、凝集剤の注入率が１．１％（対ＴＳ）で最大値を取ることが分かる。一方、スクリュープレス脱水機の結果から、適正な注入率は、１．１％（対ＴＳ）であることが分かる。これらの結果から、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積の最大値に基づいて、最もケーキ含水率を低減できる凝集剤の注入率を決定できることが分かった。より詳しくは、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積の値が最大となる凝集剤注入率に基づいて、ケーキ含水率を低減できる凝集剤の注入率を決定できることが分かった。
【０１４８】
次に、第２の実験について説明する。第２の実験の手順は以下の通りである。まず、懸濁物質を含む原液（汚泥）に凝集剤を注入する（注入工程）。凝集剤が注入された原液を高速攪拌することにより、原液と凝集剤とを混合する（攪拌工程）。高速攪拌された原液の透過光強度を測定し、光学的測定値を得る（光学的測定工程）。得られた透過光強度の数値解析値として、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積を算出する（数値解析工程）。凝集剤の異なる注入率で注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、および数値解析工程を繰り返し、得られた複数の数値解析値と適正な注入率との関係を検討する（注入率決定工程）。適正な注入率の決定には、凝集剤で凝集させた懸濁物質を含む原液を、脱水機で脱水し、得られた脱水ケーキの含水率を指標として用いた。
【０１４９】
第２の実験で用いた懸濁物質を含む原液は、汚泥Ｂであり、第１の実施例で用いた汚泥Ａとは異なる。汚泥Ｂは、下水処理場の混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合物）である。汚泥ＢのＴＳは、１４．２ｇ／Ｌである。測定方法は下水試験方法に準拠した。
【０１５０】
第２の実験で用いた凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤ｂ（ＤＡＡ系高分子凝集剤）である。凝集剤の溶液は、凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、凝集剤濃度とは、水溶液中の凝集剤の濃度の意味である。
【０１５１】
第２の実験では、汚泥Ｂ（汚泥流量１．５ｍ３／ｈ）にカチオン性高分子凝集剤ｂの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ｂが注入された汚泥Ｂを、攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１に設定された高速攪拌機（攪拌部容積０．８Ｌ）を用いて混合した。次いで、高速攪拌された汚泥Ｂの透過光強度を一定時間測定した。次に、得られた透過光強度のデータの平均値、分散、標準偏差、ピーク面積を算出した。これらの操作を凝集剤の複数の注入率で行った。
【０１５２】
一方、凝集剤の適正な注入率の決定のために、汚泥Ｂ（汚泥流量１．５ｍ３／ｈ）にカチオン性高分子凝集剤ｂの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ｂが注入された汚泥Ｂを、攪拌翼の回転速度が３３ｍｉｎ−１に設定された攪拌機（攪拌槽容積３００Ｌ）を用いて混合し、フロックを形成させた。最後に、スクリュープレス脱水機により、フロックを含む汚泥Ｂを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。上記操作を凝集剤の複数の注入率で行った。第２の実験の結果を表２に示す。
【０１５３】
【表２】
2016006419.tif 000004
【０１５４】
透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積のいずれも、凝集剤の注入率が０．７０％（対ＴＳ）で最大値を取ることが分かる。一方、スクリュープレス脱水機の結果から、凝集剤注入率が０．７０％（対ＴＳ）以下では、注入率が約０．１％増加するごとに、ケーキ含水率が大幅に低減することが分かる。これとは対照的に、凝集剤の注入率が０．７０％（対ＴＳ）以上では、注入率が約０．１％増加しても、ケーキ含水率は低減するものの、ほとんど変わらないことが分かる。これらの結果から、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積に基づいて、最も効率的な脱水が可能な凝集剤注入率を決定できることが分かった。より詳しくは、透過光強度の平均値、分散、標準偏差、ピーク面積の最大値に基づいて、最も効率的な脱水が可能な凝集剤の注入率を決定できることが分かった。
【０１５５】
次に、第３の実験について説明する。第３の実験の手順は以下の通りである。まず、懸濁物質を含む原液（浄水処理の原水）に凝集剤を注入する（注入工程）。凝集剤が注入された原液を高速攪拌することにより、原液と凝集剤とを混合する（攪拌工程）。高速攪拌された原液のレーザ回折・散乱光を測定し、光学的測定値を得る（光学的測定工程）。得られたレーザ回折・散乱光のデータを数値解析して、フロックの平均フロック粒径を算出する（数値解析工程）。凝集剤の異なる注入率で注入工程、攪拌工程、光学的測定工程、および数値解析工程を繰り返し、得られた複数の数値解析値と適正な注入率との関係を検討する（注入率決定工程）。適正な注入率の決定には、凝集剤で凝集させた懸濁物質を含む原液を、凝集沈殿処理し、得られた処理水の水質を指標として用いた。
【０１５６】
第３の実験で用いた、懸濁物質を含む原液は、浄水処理の原水Ｃである。原水Ｃの濁度と色度は、それぞれ、５０度と８０度である。測定方法は上水試験方法に準拠した。
【０１５７】
第３の実験で用いた凝集剤は、ポリ塩化アルミニウムであり、凝集剤の溶液として、１０ｗｔ％（酸化アルミニウム換算）のポリ塩化アルミニウム水溶液を使用した。凝集剤濃度とは、水溶液中の凝集剤の濃度の意味である。
【０１５８】
第３の実験では、浄水処理の原水Ｃ（原水流量１．０ｍ３／ｈ）にポリ塩化アルミニウムの水溶液を注入した。ポリ塩化アルミニウムの水溶液が注入された原水Ｃを、攪拌翼の回転速度が５００ｍｉｎ−１に設定された高速攪拌機（攪拌部容積０．８Ｌ）を用いて混合した。次いで、高速攪拌された原水Ｃのレーザ回折・散乱光を一定時間測定した。次に、得られたレーザ回折・散乱光のデータから平均フロック粒径を算出した。これらの操作を凝集剤の複数の注入率で行った。
【０１５９】
一方、凝集剤の適正な注入率の決定のために、ジャーテストを行った。ジャーテストでは、５００ｍＬの原水Ｃにポリ塩化アルミニウムの水溶液を注入し、攪拌する際の回転速度を１３０ｍｉｎ−１に設定して、原水Ｃとポリ塩化アルミニウムの水溶液とを３分間混合した。さらに、攪拌する際の回転速度を３０ｍｉｎ−１に設定して、原水Ｃとポリ塩化アルミニウムの水溶液とを１０分間混合し、フロックを形成させた。最後に、５分間静置し、処理水として上澄み液を採取し、濁度と色度とを測定した。上記操作を凝集剤の複数の注入率で行った。
【０１６０】
第３の実験の結果を表３と図２３に示す。図２３は、第３の実験の結果をプロットしたグラフである。図２３において、横軸は、凝集剤の注入率を表し、縦軸は、平均フロック粒径を表す。また、図２３には、実験結果から求めた近似曲線（３次曲線）を示した。
【０１６１】
【表３】
2016006419.tif 000005
【０１６２】
図２３の近似曲線から、平均フロック粒径は、凝集剤の注入率が５０〜６０ｍｇ／Ｌ（１０ｗｔ％水溶液換算）で最大値を取ることが分かる。一方、ジャーテストの結果から、適正な注入率は、６０ｍｇ／Ｌ（１０ｗｔ％水溶液換算）であることが分かる。これらの結果から、平均フロック粒径に基づいて、最も良好な処理水を得られる凝集剤の注入率を決定できることが分かった。より詳しくは、平均フロック粒径が最大となる凝集剤の注入率に基づいて、最も良好な処理水質を得られる注入率を決定できることが分かった。
【０１６３】
次に、第４の実験について説明する。第４の実験の手順は以下の通りである。まず、懸濁物質を含む原液（汚泥）に凝集剤を注入する（注入工程）。凝集剤が注入された原液を高速攪拌することにより、原液と凝集剤とを混合する（攪拌工程）。高速撹拌された汚泥を希釈液で希釈する（希釈工程）。希釈された原液の透過光強度を測定し、光学的測定値を得る（光学的測定工程）。得られた透過光強度の数値解析値として、透過光強度の分散、標準偏差、ピーク面積を算出する（数値解析工程）。凝集剤の異なる注入率で注入工程、攪拌工程、希釈工程、光学的測定工程、および数値解析工程を繰り返し、得られた複数の数値解析値と適正な注入率との関係を検討する（注入率決定工程）。適正な注入率の決定には、凝集剤で凝集させた懸濁物質を含む原液を、脱水機で脱水し、得られた脱水ケーキの含水率を指標として用いた。
【０１６４】
第４の実験で用いた、懸濁物質を含む原液は、汚泥Ｄである。汚泥Ｄは、下水処理場の混合生汚泥（初沈汚泥と余剰汚泥の混合物）である。汚泥ＤのＴＳは、２５．４．ｇ／Ｌであった。測定方法は下水試験方法に準拠した。
【０１６５】
第４の実験で用いた凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤ｄ（ＤＡＡ系高分子凝集剤）である。凝集剤の溶液は、凝集剤を水に溶解して得た水溶液であり、凝集剤濃度とは、水溶液中の凝集剤の濃度の意味である。
【０１６６】
第４の実験では、汚泥Ｄ（汚泥流量１．８Ｌ／ｍｉｎ）にカチオン性高分子凝集剤ｄの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ｄが注入された汚泥Ｄを、攪拌翼の回転速度が６００ｍｉｎ−１に設定された高速攪拌機（攪拌部容積０．５Ｌ）を用いて混合した。次に、高速撹拌された汚泥Ｄを希釈液（希釈液流量２．６Ｌ／ｍｉｎ）で希釈した。希釈液には、下水処理水の砂ろ過水を使用した。次に、希釈された汚泥Ｄの透過光強度を一定時間測定した。次に、得られた透過光強度のデータの分散、標準偏差、ピーク面積を算出した。これらの操作を凝集剤の複数の注入率で行った。
【０１６７】
一方、凝集剤の適正な注入率の決定のために、２５０ｍＬの汚泥Ｄにカチオン性高分子凝集剤ｄの溶液を注入した。カチオン性高分子凝集剤ｄが注入された汚泥Ｄを、攪拌翼の回転速度が３３ｍｉｎ−１ に設定された攪拌機（攪拌槽容積３００Ｌ）を用いて混合し、フロックを形成させた。最後に、ベルトプレス脱水機により、フロックを含む汚泥Ｄを脱水し、得られた脱水ケーキの含水率（％）を測定した。これらの操作を凝集剤の複数の注入率で行った。第４の実験の結果を表４に示す。
【０１６８】
【表４】
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【０１６９】
透過光強度の分散、標準偏差、ピーク面積のいずれも、凝集剤の注入率が０．５８％（対ＴＳ）で最大値を取ることが分かる。一方、ベルトプレス脱水機の結果から、凝集剤注入率が０．５８％（対ＴＳ）以下では、注入率が増加するとケーキ含水率が大幅に低減することが分かる。これとは対照的に、凝集剤注入率が０．５８％（対ＴＳ）以上では、注入率が増加してもケーキ含水率がほとんど変わらないことが分かる。これらの結果から、透過光強度の分散、標準偏差、ピーク面積の最大値に基づいて、最も効率的な脱水が可能な凝集剤注入率を決定できることが分かった。より詳しくは、透過光強度の分散、標準偏差、ピーク面積の値が最大となる凝集剤注入率に基づいて、最も効率的な脱水が可能な凝集剤の注入率を決定できることが分かった。
【０１７０】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明は、懸濁物質を含む原液に注入される凝集剤の適正な注入率を決定する方法に利用可能である。
【符号の説明】
【０１７２】
１    第１の高速攪拌機
２    第１の高速攪拌槽
３    第１の光学的測定装置
４    第１の凝集剤注入装置
５    第１の数値解析装置
６    第１の制御装置
７    第１の供給装置
８    第１の高速攪拌翼
９    第１の高速モーター
１０    原液貯槽
１１    第１の凝集剤貯槽
１２    第１の凝集槽攪拌機
１４    脱水機
１８    供給元管
１９    第１の供給配管
２０    沈殿槽
２１    第２の凝集槽攪拌機
２３    第２の凝集剤貯槽
２５    第２の供給配管
２６    第１の凝集剤供給配管
２８    第１の排出配管
３５    第２の供給装置
３６    第２の凝集剤供給配管
３７    第１の凝集攪拌槽
３８    第１の凝集槽攪拌翼
３９    第１の凝集槽モーター
４０    透明窓
４１    光源
４２    光検出器
４３    光源
４４    光検出器
４５    第２の凝集剤注入装置
４６    第２の排出配管
４７    第２の凝集攪拌槽
４８    第２の凝集槽攪拌翼
４９    第２の凝集槽モーター
５０    データロガー
５２    第３の凝集剤供給配管
５３    第３の凝集剤注入装置
５５    接続配管
５６    第３の供給装置
５７    第３の供給配管
５８    第４の凝集剤供給配管
６０    第２の高速攪拌機
６１    第２の高速攪拌槽
６２    第２の高速攪拌翼
６３    第２の高速モーター
６５    第４の供給装置
６６    第４の凝集剤注入装置
６８    第２の光学的測定装置
６９    第３の排出配管
７０    第２の数値解析装置
７１    第２の制御装置
８０    第５の供給配管
８１    第５の供給装置
８５    希釈液貯槽
８６    希釈液供給装置
８７    希釈液供給配管
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2016006419.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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