(57)【要約】【課題】ピストンを持たない構成のセンサヘッドに対して有効な洗浄効果を奏し、複数のセンサヘッドを交互使用することにより、凝集状態の測定操作を休止させることのない凝集状態検知システムを提供する。【解決手段】外郭を成す直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端に、この流路を流れる被検水と接するように電極をそれぞれ配置したセンサヘッド２２を有し、前記流路に被検水を脈流状態で流通させ、前記電極間の被検水に生じる電位差から被検水における凝集状態を検知する凝集状態検知システムで、センサヘッド２２を複数設け、これらセンサヘッド２２Ａ、２２Ｂのいずれかに被検水を流通させる被検水流路切換手段２３と、この被検水流路切換手段２３により被検水が流通しない状態となったのセンサヘッドを洗浄する洗浄装置２４とを設けた。【選択図】図１
2008058000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検水が流される直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端に、この流路を流れる被検水と接するように電極をそれぞれ配置したセンサヘッドを有し、前記流路に被検水を脈流状態で流通させ、前記電極間の被検水に生じる電位差から被検水における凝集状態を検知する凝集状態検知システムであって、
前記センサヘッドを複数設け、これらセンサヘッドのいずれかに被検水を流通させる被検水流路切換手段と、この被検水流路切換手段により被検水が流通しない状態のセンサヘッドを洗浄する洗浄装置とを設けたことを特徴とする凝集状態検知システム。
【請求項２】
複数のセンサヘッドは、被検水流路切換手段により、洗浄装置による洗浄状態と被検水の電位差測定状態が、所定の周期で順次切換わることを特徴とする請求項１に記載の凝集状態検知システム。
【請求項３】
洗浄装置は、各種の酸化剤、還元剤の水溶液を洗浄媒体としてセンサヘッド内に流通させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の凝集状態検知システム。
【請求項４】
洗浄装置は、センサヘッド内をスポンジ、ブラシ等による機械的な拭き取り操作により洗浄することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の凝集状態検知システム
【請求項５】
洗浄装置は、センサヘッド内に超音波をかけることにより洗浄することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の凝集状態検知システム。
【請求項６】
被処理水が流される直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端に、この流路を流れる被検水と接するように電極をそれぞれ配置したセンサヘッドを有し、前記流路に被検水を脈流状態で流通させ、前記電極間の被検水に生じる電位差から被検水における凝集状態を検知する凝集状態検知システムであって、
前記センサヘッドに通じる前記被検水の原水供給路に、原水に含まれる粗大粒子を除去するフルターを設けたことを特徴とする凝集状態検知システム。
【請求項７】
フィルターとして、流路を形成する直管パイプ内周面と芯体の外周面との間隔の２／３以下のメッシュの網を用いたことを特徴とする請求項６に記載の凝集状態検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈澱処理において凝集剤添加後の凝集状態を検知する凝集状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、河川水、湖沼水等の表流水を原水とする浄水処理或は工業用水や排水の処理に、凝集沈澱処理が広く採用されている。凝集沈澱処理は、原水にアルミ系や鉄系の無機凝集剤或は高分子凝集剤を添加し、急速攪拌して濁質粒子を核とするマイクロフロック（小塊）を生成させる。この後、緩速攪拌を行い、マイクロフロック同士の衝突、結合により小塊を粗大化し、沈降速度を大きくして沈澱処理を行なう。このことで、清澄な上澄み水を得る。なお、この凝集処理水は通常、さらにろ過処理され、沈澱しきれなかった粒子を除去している。
【０００３】
凝集沈澱処理においては、凝集剤添加量、攪拌強度、攪拌時間、水温、ｐＨ等の凝集条件を適切にしなければならない。すなわち、凝集剤を添加後の凝集状態を迅速かつ正確に検知することにより、添加する凝集剤の量を削減し、かつ清澄な処理水を得ることができる。このように、凝集状態検知センサは凝集沈澱処理プロセスにおいて重要な役割を担っている。
【０００４】
凝集状態検知センサとしては被検水中の濁質粒子の荷電状態をゼータ電位に関連した、いわゆる流動電流として測定するものがある。このような原理に基づくものは、オンラインで連続的に凝集状態を測定可能であり、広く用いられている。この原理でのセンサ構造は、ピストン型のセンサに被検水が流入することにより、ピストンを包むシリンダーの管壁の両端に配置した電極間の流動電流を計測するもので、簡単な構造で流動電流を検知できることから広く用いられてきた。しかし、この方式では、センサ本体の電位検出部がピストン駆動のため、長期に亘って連続運転した場合、ピストンの軸中心がシリンダー管壁の汚れ等により初期の位置からズレてしまう。これによりピストンとシリンダーの間隙の距離が部分的に変わってしまい、安定した流動電位（電流）が測れなくなるという問題があった。
【０００５】
これに対し、絶縁性の直管内に芯体となる円筒を配し、管両端部に電極を置き、芯体の外周と直管の内周との間隙を流路として被検水の脈流を流通させることにより、流動電流を検出する方式が新たに提案された。この方式では、センサ内に可動部がないため長期に亘り安定した出力を得ることができる。
【０００６】
このセンサも、前記従来のピストン型センサと駆動方式は違うものの、流動電位の検出原理は同じである。すなわち、センサ内の狭い間隙を流通する被検水の一定距離間における電位差を測定することにより、ゼータ電位に比例した流動電位を測定することで凝集状態を判定している。
【０００７】
これらいずれの方式においても狭い間隙を被検水が流通するため、長期に亘って運転した場合、器壁が被検水中の有機物の付着等により徐々に汚れてくる。このため、そこに存在する電位検出部にも汚れが付着し、電位の検出感度が徐々に低下してくるという問題があった。従来のピストン型のセンサにおいても器壁の汚れの問題は長期連続運転時の重要な問題となっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
実際、カオリンを模擬濁質として濁水を作り、ここに凝集剤であるＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を、その注入量を増減しながら連続的に運転すると、被検水の濁度は注入率に応じて変化するのに対して、出力値は徐々に減衰して低下してくるという現象が観測される。
【０００９】
このようなセンサ器壁の汚れ対策として、センサ下部に洗浄媒体を供給する供給パイプを直接取り付けて、筒状容器の内部に対して液体と気体からなる洗浄媒体を供給しつつ、ピストンを連続的又は断続的に往復運動させる流動電流計の洗浄方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】R.P.Cardile、S.D.Clark  and  J.J.Adams，43rd  Annual  International  Water  Conference，ｐ192  Pittsburgh  1982
【特許文献１】特開平９−１５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記提案は、センサ内にピストンを設けた構成を基にしており、ピストンを持たない前述した新たな構成については考慮されていない。また、上記方法ではセンサが洗浄状態にある時は凝集状態を検知するための測定操作ができないという難点があった。
【００１１】
本発明の目的は、ピストンを持たない構成のセンサヘッドに対して有効な洗浄効果を奏し、複数のセンサヘッドを交互使用することにより、凝集状態の測定操作を休止させることのない凝集状態検知システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の凝集状態検知システムは、被検水が流される直管パイプ内に芯体を、その外周面が前記直管パイプ内周面と一定間隔の流路を形成するように配置し、この流路の両端に、この流路を流れる被検水と接するように電極をそれぞれ配置したセンサヘッドを有し、前記流路に被検水を脈流状態で流通させ、前記電極間の被検水に生じる電位差から被検水における凝集状態を検知する凝集状態検知システムであって、前記センサヘッドを複数設け、これらセンサヘッドのいずれかに被検水を流通させる被検水流路切換手段と、この被検水流路切換手段により被検水が流通しない状態のセンサヘッドを洗浄する洗浄装置とを設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、複数のセンサヘッドは、被検水流路切換手段により、洗浄装置による洗浄状態と被検水の電位差測定状態が、所定の周期で順次切換わる構成となっている。
【００１４】
また、本発明では、洗浄装置は、各種の酸化剤、還元剤の水溶液を洗浄媒体としてセンサヘッド内に流通させる。
【００１５】
また、本発明では、洗浄装置は、センサヘッド内をスポンジ、ブラシ等による機械的な拭き取り操作により洗浄する。
【００１６】
また、本発明では、センサヘッドに通じる前記被検水の原水供給路に、原水に含まれる粗大粒子を除去するフルターを設けている。
【００１７】
さらに、本発明では、フィルターとして、流路を形成する直管パイプ内周面と芯体の外周面との間隔の２／３以下のメッシュの網を用いた。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、凝集剤添加後の被検水の凝集状態を、休止を伴うことなく検知することができ、かつ長期間の使用に伴う内部の汚れを効果的に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による凝集状態検知システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２０】
本発明による凝集状態検知システムは、図２で示すように、２機の並列配置したセンサヘッドを洗浄／測定と交互に運転するようにして、センサ部の休止状態のない連続検知を可能とした。また、図３で示すように、センサヘッドに入る被検水の原水を、予めろ過フィルターに通して粗大粒子を取り除くことでセンサヘッド内の狭い流路でのつまりを防止している。また、センサヘッド内の洗浄操作については、ヘッド内部のスポンジブラシなどによる機械的洗浄、酸化剤／還元剤の水溶液の流通による洗浄、超音波による洗浄、のいずれか或いはそれらを組み合わせて定期的に洗浄する。これらの結果、長時間、連続運転をする場合も常に安定した出力を維持できる。以下、これらについて具体的に説明する。
【００２１】
図１は、この実施の形態における凝集状態検知システムの全体構成を示している。図１において、１１は原水タンクで、内部に攪拌機１２が設けられており、凝集状態の検知対象となる原水を貯留する。１３は原水ろ過装置で、原水送液ポンプ１４により原水タンク１１から汲み上げられた原水をろ過し、この原水から粗大粒子を徐去する。１５は急速攪拌槽で、ろ過装置１３を通った原水と、凝集剤タンク１６に貯留され、凝集剤送液ポンプ１７により取り出される凝集剤とがそれぞれ供給され、これら両者を攪拌機１８により急速攪拌して混合する。この急速攪拌槽１５により凝集剤と混合された被検水は、被検水送液ポンプ２０により、凝集状態検出部２１に送液される。
【００２２】
被検水送液ポンプ２０としては、例えば、ダイヤフラム式のものを用い、凝集状態検出部２１内の後述するセンサヘッドに対して、被検水を脈流状態で流通させる。
【００２３】
凝集状態検出部２１は、図２で示すように、センサヘッド２２を複数（図の例では２個）設けると共に、これらセンサヘッド２２Ａ，２２Ｂに対する被検水流路切換手段２３を設けている。被検水流路切換手段２３は流路切換用のバルブ２３ａと管路２３ｂとで構成され、センサヘッド２２Ａ，２２Ｂのいずれかに被検水を流通させる。２４は洗浄装置で、被検水流路切換手段２３により被検水が流通しない状態となったセンサヘッド（図の例では２２Ａ）に取り付けられ、このセンサヘッド２２Ａ内を洗浄する。
【００２４】
センサヘッド２２は、外郭を成す直管パイプ内に芯体を同心上に配置したもので、この芯体の外周面と直管パイプ内周面とで一定間隔の流路を形成する。この流路の両端には、この流路を流れる被検水と接するように電極をそれぞれ配置している。そして、この流路に被検水を脈流状態で流通させ、前記電極間の被検水に生じる電位差から被検水における凝集状態を検知する。すなわち、脈流流通時の電極からの出力の過渡応答を記録し、応答ピークの積分値をもってセンサ出力とするものである。
【００２５】
図１に戻って、２６は切換制御部で、図２で説明した被検水流路切換手段２３を所定の周期で順次切換制御する。２７は洗浄液供給装置で、図２で説明した洗浄装置２４に連結し、この洗浄装置２４を介してセンサヘッド２２内に洗浄液を供給する。２８は信号処理回路で、パソコン２９に接続されており、ポンプ２０の起動及びセンサヘッド２２からの出力を取り扱う。また、前記切換制御部２６及び洗浄液供給装置２７はパソコン２９に接続され制御される。さらに、パソコン２９は、センサヘッド２２に送液される脈流に対応して、センサヘッド２２から得られる信号を制御回路２８より入力し、その信号のピーク波形の積分値を持って出力値とする。
【００２６】
前記原水ろ過装置１３は、図１で示したように凝集状態検出部２１内のセンサヘッドに通じる被検水の原水供給系統中に設けられ、原水に含まれる粗大粒子を除去する。この原水ろ過装置１３は、図３で示すように、フィルター容器３３内に網状のフルター３４を設けものであり、原水に含まれる粗大粒子３５、例えば、小石などの固形物や、藻などの有機物を除去する。
【００２７】
この原水ろ過装置１３でろ過されたろ過水は、スタンド３６により支持された攪拌機３７を有するろ過水貯槽３８に一旦貯留される。この後、ポンプ３９により図１で示した急速攪拌槽１５に送られ、凝集剤と混合される。したがって、図１で示した原水ろ過装置１３は、図３における送水ポンプ３９までを含むものとする。
【００２８】
図３において、原水は円筒状のフィルター容器３３内に下部から流入し、フィルター（例えば、ステンレス製、０．１ｍｍメッシュとする）３４を上向流で通過し、上部の取り出し口より排水される。この後、一旦、ろ過水貯槽３８に溜められた後、ポンプ３９にて一定速度で急速攪拌槽に送液される。メッシュフィルター３４により捕捉された粗大粒子３５は、フィルター容器３４内の下部に堆積してくるので、下部排出管バルブより定期的に取り出して廃棄する。
【００２９】
上記例ではフィルター３４としてステンレス製の０．１ｍｍメッシュのものを用いたが、０．２５ｍｍメッシュ以下の粗さのものを用いてもよい。通常、センサヘッド２２内の流路間隔、すなわち、直管パイプ内周と芯体外周との間隙は０．４ｍｍ程度なので、０．２５ｍｍメッシュのフィルター３４を通過したろ過水を、上記流路に長期に亘って流しても目詰まりを起こすことなく安定して流通する。すなわち、フィルター３４として、流路を形成する直管パイプ内周面と芯体の外周面との間隔の２／３以下のメッシュの網を用いれば、長期に亘る使用によっても目詰まりを起こすことなく安定して流通する。
【００３０】
このように原水ろ過装置１３のフィルター３４を通すことにより、センサヘッド２２の被検水流路の目詰まりが防止できると共に、粗大粒子３５中に含まれる有機物成分が除去されるのでセンサヘッド２２の器壁の汚れ速度を低下させることができる。
【００３１】
次に、全体的な動作を説明する。図１で示したシステムにおいて、原水タンク１１より原水送液ポンプ１４により、例えば、３（ｌ／ｍｉｎ）で汲み上げた被検水（原水）を、原水ろ過装置１３に導入して、図３で示したメッシュフィルター３４にてろ過する。このメッシュフィルター３４により粗大粒子３５を除去した原水を、図３で示すように、一旦ろ過水貯槽３８に溜め、十分混合、攪拌したものを、図１で示した急速攪拌槽１５に送る。
【００３２】
急速攪拌槽１５では、凝集剤タンク１６から凝集剤送液ポンプ１７にて注入率が規程値となるよう一定濃度の凝集剤（ＰＡＣ原液、比重1.2416）が２０（ｍｌ／ｍｉｎ）で注入され、攪拌機１８により８００ｒｐｍにて急速攪拌され、ろ過された原水と混合される。このように凝集剤と混合された被検水は、ダイヤフラム式のポンプ２０にて汲み出し、凝集状態検出部２１内の測定モード状態にあるセンサヘッド２２に脈動流で送液する。
【００３３】
この場合、ポンプ２０の起動及びセンサヘッド２２よりの出力は、パソコン２９に接続された信号処理回路２８により行われる。また、凝集状態検出部２１内のセンサヘッド２２Ａ，２２Ｂの測定／洗浄モードの切換制御部２６及び洗浄液供給装置２７は共にパソコン２９に接続され制御される。センサヘッド２２は、前述のように、送液される脈流に対応して得られる出力信号のピーク波形の積分値を出力値とする。
【００３４】
また、原水ろ過装置１３のフィルター３４を通過し、ろ過水貯槽３８に溜められた原水は、凝集剤と混合されて被検水となり、図２で示した複数のセンサヘッド２２Ａ，２２Ｂを有する凝集状態検出部２１に送液され、切換制御部２６により測定モードとなっているセンサヘッド（図２では２２Ｂ）側に供給される。このとき、他方のセンサヘッド（図２では２２Ａ）は洗浄モードとなり、洗浄装置２４により、原水（被検水）の性状に合わせて洗浄される。
【００３５】
例えば、凝集剤（ＰＡＣ）の注入率の増減を１０回繰り返す毎に洗浄操作を行い、出力の応答変化をみたものと、間に洗浄操作を入れなかった場合の応答変化を記録したものを比較して図４に示した。この場合、洗浄操作は２０％過酸化水素水水溶液の流通により行った。洗浄媒体としては、代表的なものとして、水道水、過酸化水素水を用いた。又定期的な分解洗浄時には、次亜塩素酸、その他の酸化剤、還元剤を用いた。文献でも述べられているように洗浄媒体として洗剤の類を用いると反って出力が低下することが確かめられた。
【００３６】
図４より明らかなように、定期的に洗浄操作を施したものはセンサ出力の減衰が小さく、長期に亘って安定した出力を示した。また、２機並列配置の交互運転により、従来例のように洗浄中は測定ができないということでなく文字通り連続測定が可能となった。
【００３７】
なお、洗浄装置２４による洗浄方法としては、上述した洗浄媒体として各種の酸化剤、還元剤を用いた場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、他の洗浄操作、スポンジ、ブラシ等によるセンサヘッド１１内部の機械的拭き取り操作、センサヘッド部の超音波洗浄操作及びそれらの組み合わせ操作でも同様な効果が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による凝集状態検知システムの、一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】同上実施の形態における凝集状態検知部の内部構成を示す構成図である。
【図３】同上実施の形態における原水ろ過装置部分の構成を示す構成図である。
【図４】同上実施の形態におけるセンサ部分の応答特性を従来技術と比較して示す特性図である。
【符号の説明】
【００３９】
１３    原水ろ過装置
１５    急速攪拌槽
２０    被検水送液ポンプ
２１    凝集状態検知部
２２    センサヘッド
２３    被検水流路切換手段
２４    洗浄装置
３４    フィルター
３５    粗大粒子
【図１】
2008058000.tif 000003
【図２】
2008058000.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008058000.tif 000006