(57)【要約】      （修正有）【課題】汚泥濃度測定時の精度と保守の手間を改善し簡便に汚泥濃度を測定するとともにスラッジボリューム測定を自動化し、汚泥濃度とスラッジボリュームをひとつの測定装置で同時に測定する方法および装置を提供する。【解決手段】測定容器に混合液を所定量をチャージし汚泥濃度計の測定量を計測しておき混合液中の汚泥が沈降するに充分な時間静置後測定容器内の混合液の液面の移動速度が分離した汚泥相と上澄水相の界面が崩れない速度以下になるようなゆっくりとした排出速度で測定容器底面から混合液を排出しつつ排出終了までの汚泥濃度計の測定量を計測しその測定量の変化から汚泥相と上澄水相の界面を検出し、検出部に上澄水が通過したときの汚泥濃度計の測定量をブランク値としてゼロ校正した相関関係から汚泥濃度を計算するとともに排出時の測定量の変化から汚泥相と上澄水相の界面が通過した時間と排出速度量との関係からスラッジボリュームを計算する。【選択図】図１
2005172541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入した一定量の混合液を静置して、汚泥相と上澄水相とに分離する混合液分離部と、
混合液分離部に接続され、混合液を混合液分離部に導入、及び、汚泥及び上澄水を混合液分離部から排出させる流路部と、
汚泥相と上澄水相との界面を維持しつつ汚泥及び上澄水を排出させる排出流量制御手段と、流路部を通過する混合液、汚泥及び上澄水の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定手段と、混合液及び上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量に基づいて、汚泥が均一に分散している状態における汚泥混合液の汚泥濃度を演算する汚泥濃度演算手段と、
を備えたことを特徴とする汚泥度測定装置。
【請求項２】
前記汚泥濃度演算手段は、上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量をブランク値としてゼロ校正した相関関係から汚泥濃度を演算する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥度測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、さらに、汚泥排出流量速度を取得する手段と、汚泥濃度の時間的変化に基づいて前記界面が前記流路部を通過する時間を判定する手段と、を備え、かつ、界面通過時間と汚泥排出流量速度の関係に基づいてスラッジボリュームを演算する手段を備えたことを特徴とする汚泥濃度測定装置。
【請求項４】
前記汚泥濃度測定手段が、透過または反射光式汚泥濃度計である事を特徴とする請求項１乃至３に記載の汚泥度測定装置。
【請求項５】
一定量の混合液を容器に導入するステップと、
導入した混合液を静置して、汚泥相と上澄水相とに分離するステップと、
混合液分離部の汚泥及び上澄水を、汚泥相と上澄水相との界面を維持しつつ容器排出口から排出するステップと、
排出口における混合液、汚泥及び上澄水の各汚泥濃度を測定するステップと、
混合液及び上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量に基づいて、汚泥が均一に分散している状態における汚泥混合液の汚泥濃度を演算する汚泥濃度演算ステップと、を備えたことを特徴とする汚泥度測定方法。
【請求項６】
前記汚泥濃度演算ステップは、上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量をブランク値としてゼロ校正した相関関係から汚泥濃度を演算するステップを含むことを特徴とする汚泥度測定方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、さらに、混合液、汚泥及び上澄水の汚泥濃度の時間的変化を測定するステップと、前記界面が前記容器排出口を通過する時間と排出速度の関係に基づいて、スラッジボリュームを演算するステップと、を含むことを特徴とする汚泥度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は活性汚泥等の廃水処理で使用する汚泥濃度の測定やスラッジボリュームの測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性汚泥等の廃水処理では曝気槽の混合液に含まれる汚泥濃度（以後MLSSと称す）を管理することが必要であり、また沈殿槽で汚泥の沈降性を管理するため一定時間静置後の沈殿汚泥の体積（以後スラッジボリュームと称す）を測定管理する必要がある。また凝集沈殿処理においても凝集後の混合液の汚泥濃度とスラッジボリュームの管理が大切である。
従来混合液の汚泥濃度は重量法による手分析や光の透過や反射による光式汚泥濃度計や超音波式汚泥濃度やマイクロ波利用の汚泥濃度計で測定する。またスラッジボリュームはシリンダーに一定量混合液をいれ、一定時間静置後、沈降した汚泥相の容積を目視等で測定しているのが一般的ではあるが、スラッジボリュームを自動で測定するため、沈降した汚泥相の界面を追従式の透過光式汚泥濃度計や界面検出計で位置を検出してデータ化することも一部で実用化されている。
【０００３】
光式汚泥濃度計や超音波汚泥濃度計やマイクロ波利用の汚泥濃度計は既にいろいろな装置が実用化されている。図４はレーザー光を用いた透過光式の汚泥濃度計の原理を示すブロック図である。また図５はスラッジボリュームを測定する図であり、シリンダーに一定量混合液をいれ、一定時間静置後、沈降した汚泥相の体積を測定し、全体の混合液量との比をスラッジボリュームとする。汚泥濃度とスラッジボリュームは相互に関連し、活性汚泥処理においては30分静置後のスラッジボリューム（以下SV30と称す）を測定し、SV30をMLSSで割ったSVIが汚泥の沈降性を管理する指標として広くもちいられている。
SVI測定方法としては、特開平０５−２６９４８５に、実機の曝気槽にMLSS計、沈殿槽に汚泥界面計、流量計をとりつけ、これらの関連から演算してSVIを求める方法が記載されている。
【特許文献１】特開平０５−２６９４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各種汚泥濃度計にあっては、それぞれ重量法による手分析における濃度との検量が必要でゼロ校正とスパン校正が行われる。通常校正は煩雑な作業であるため必要最小限の頻度で行われるが、混合液が着色や電導率等の性状変化や検出部の汚れの程度でブランク値が変化する場合には、正確には測定ごとに校正が必要である。またスラッジボリュームの測定はシリンダーにいれた混合液を静置したのち、沈降分離した汚泥相の容積を読み取るだけなので自動計器化するまでもないが、SVIをコンピュータ管理する場合、スラッジボリュームも自動測定によりデータ化することが必要であるが、スラッジボリュームを単独で自動測定計器化するのはコストパフォーマンスが小さい。一方汚泥濃度計は一般に高価な計器であり、また上記のように精度と保守の問題点がある。本発明は汚泥濃度測定時の精度と保守の手間を改善し簡便に汚泥濃度を測定するとともにスラッジボリューム測定を自動化し、沈降分離操作に必要なデータである汚泥濃度とスラッジボリュームをひとつの測定装置で同時に測定する方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は以下の内容を要旨とする。すなわち、
（１）導入した一定量の混合液を静置して、汚泥相と上澄水相とに分離する混合液分離部と、混合液分離部に接続され、混合液を混合液分離部に導入、及び、汚泥及び上澄水を混合液分離部から排出させる流路部と、汚泥相と上澄水相との界面を維持しつつ、汚泥及び上澄水を排出させる排出流量制御手段と、流路部を通過する混合液、汚泥及び上澄水の汚泥濃度を測定する汚泥濃度測定手段と、混合液及び上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量に基づいて、汚泥が均一に分散している状態における汚泥混合液の汚泥濃度を演算する汚泥濃度演算手段と、を備えたことを特徴とする汚泥度測定装置。
本発明により、混合液と上澄水の汚泥濃度を単一の装置で測定することができ、これにより汚泥混合液の汚泥濃度を求めることが可能となる。
（２）前記汚泥濃度演算手段は、上澄水の汚泥濃度測定手段の測定量をブランク値としてゼロ校正した相関関係から汚泥濃度を演算する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥度測定装置。
変動が大きい廃水の場合、例えば汚泥濃度測定手段として透過式汚泥濃度計を用いた場合、混合液の透過光強度は、汚泥以外の廃液の着色の色相や濃さの状況やセルの汚れの程度などの影響でその都度変化する。このため校正時と同じ汚泥濃度であっても透過光強度Ytはスパン校正時の強度Ysとは異なる値となる。このためゼロ校正時のＹ0cを用いて後述の式（１）で吸光度を計算すると異なる値となり、後述の式（２）による汚泥濃度もその都度異なる値となる。
一方本発明では、測定時の混合液の上澄水の透過光強度Y0tをゼロ校正時のY0とし、混合液の透過光強度Ytから次式で吸光度を計算する。
吸光度＝log（Y0t/ Yt ）
Ytは汚泥以外の廃液の着色の色相や濃さの状況やセルの汚れの程度などの影響で同じ汚泥濃度でもその都度異なるが、Y0tも同じ影響をうけて変化するため、上澄水の測定量に基づいて校正した相関関係を用いて汚泥濃度を計算することにより上記影響が相殺され、計算値は実測値と良く一致するようになる。
（３）上記（１）又は（２）において、さらに、汚泥排出流量速度を取得する手段と、汚泥濃度の時間的変化に基づいて前記界面が前記流路部を通過する時間を判定する手段と、を備え、かつ、界面通過時間と汚泥排出流量速度の関係に基づいてスラッジボリュームを演算する手段を備えたことを特徴とする汚泥濃度測定装置。
本発明において、「汚泥排出流量速度を取得する手段」としては、予め測定した汚泥排出流量速度データを用いることも、混合液を混合液分離部から排出する際等に測定するデータを用いることも可能である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、チャージ時に汚泥濃度計により混合液の汚泥濃度データを取得し、設定時
間静置後、混合液中の汚泥が沈降して生じた汚泥相と上澄水相の界面を壊さないように流
路部に導き測定し、上澄水相の通過時のデータをブランク値としてゼロ校正することで、
測定精度の向上と保守の手間が簡素化できる汚泥濃度計が構成できる。
さらに、請求項３の発明によれば、スラッジボリュームの測定も同時にできる測定器が提
供でき汚泥の沈降分離の運転管理に役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
【実施例】
【０００８】
図１は本発明の具体例を示す図である。１は測定容器、２は混合液をチャージするポンプ、３は測定容器のオーバーフロー、４は測定容器の底面から混合液をチャージしたり排出す
る流路部、５は透過光式汚泥濃度計、６は汚泥濃度計の検出部、７は混合液を排出する速
度を調節するオリフィス、８は排出する電磁弁、９はコンピュータである。コンピュータ
にはPCカード等のデジタル出力機能でリレーを介して２のポンプや８の電磁弁の作動を
制御し、アナログデジタル変換機能で、汚泥濃度計の測定データをコンピュータに取り込
む。１の測定容器は測定精度の点と壁面の影響を少なくするため30ｍｍ以上の内径の円筒
形の形状で底部がスムーズなスロープをもつ円錐状に絞った形状で、絞った先に流路部を
もつ形状が好ましい。なお、図１はチャージ後、混合液中の汚泥が沈降し上澄水相と汚泥
相の界面ができた状態を示している。
以下具体的に測定手順を説明する。まずコンピュータからの指令で２のポンプを作動し、測定容器に混合液をオーバーフローするまでチャージする。オーバーフローするに充分な
量をチャージ後、コンピュータからの指令でポンプを停止する。設定時間この状態で静置
後、コンピュータからの指令で８の排出電磁弁を開き、予めオリフィスの直径できまった
排出速度で測定容器内の混合液を底部から排出する。チャージ開始から排出完了までの流
路部で計測した汚泥濃度計の測定データは経過時間とともにコンピュータに取り込む。
【０００９】
ここに静置時間は混合液中の汚泥が沈降し上澄水相と汚泥相の界面ができるまでの充分な
時間に予め設定しておく。活性汚泥の混合液の場合、一般には30分間程度であるが沈降し
にくい汚泥の混合液の場合にはもっと長くしても良い。
また排出速度は汚泥相と上澄水相の界面が崩れない程度のゆっくりとした排出速度になるように流量調節オリフィスの直径を設定するが、その排出速度は汚泥の性状や測定容器の
材質、直径などで若干異なる。例えば混合液がMLSSが5,000mg/lの活性汚泥で内径30mm
のガラスの円筒容器では液面の下降速度が15cm/min程度以下であれば界面は壊れず、混
合液面と汚泥界面の関係を保ったままピストンフローの状態で下降する。通常測定容器は
円筒状の形状で高さは25cmから40cm程度であるから、数分程度で測定が可能である。
【００１０】
図２は経過時間と流路部でのレーザーの透過光強度の吸光度の変化を示す図である。図２
の曲線Ｒは吸光度の変化を示すものである。透過光式汚泥濃度計はセルおよびセルにはさ
まれた混合液にレーザーをあて、透過するレーザーの光強度を測定し式（１）により吸光
度を計算し式（２）の吸光度と汚泥濃度の相関関係から汚泥濃度を計算するものである。
Ｙ0はゼロ校正時のブランクの透過光強度である。Ｙは汚泥濃度測定時の透過光強度である。
吸光度＝log（Y0/Y）・・・・・・・・（１）
汚泥濃度＝係数×吸光度・・・・・・（２）
【００１１】
校正はゼロ校正とスパン校正でおこなう。一般にゼロ校正はセルに清水をいれたときの透
過光強度を式（１）のＹ0とし、スパン校正はセルに汚泥濃度既知の混合液をいれたときの透過光強度を式（１）のＹとし、式（１）から吸光度を計算し、そのときの汚泥濃度と式（２）から係数を計算する。より正確には、平均的な混合液を選定し、該混合液を重量法
による手分析で汚泥濃度を実測し、その際の濾液をセルに入れたときの透過光強度を式（１）のＹ0としてゼロ校正とし、該混合液をセルに入れたときの透過光強度を式（１）の
Ｙとし、式（１）から吸光度を計算し、該混合液の汚泥濃度と式（２）から係数を計算し
てスパン校正とする。ゼロ校正時のＹ0をＹ0c、スパン校正時のＹをＹs、係数をKsとして
記憶する。
【００１２】
図２のRのt1の区間は測定容器に混合液をチャージ開始から終了までの変化である。t2の
区間はチャージ停止後から排出開始までの静置状態の測定データ変化である。t3の区間は
排出開始から排出終了までの測定データ変化である。チャージする混合液が汚泥が均一に
分散された状態であればｔ1の区間の測定データはRのように一定の測定データとなり、
このデータを混合液の汚泥濃度データとして式（１）のYに相当するYtとしてコンピュー
タに記憶する。もしチャージする混合液の汚泥濃度が沈降などで均一でない場合はt1の区
間は変化する測定データとなるが、t1の区間の平均値を汚泥濃度データとして式（１）の
Ytとすることもできる。また場合によってはt3の区間の加重平均値を汚泥濃度データとしてYtとすることもできる。
【００１３】
図２のt2の区間は静置により如々に汚泥が沈降し厚密していくため、透過光強度が小さくなり吸光度は大きな値へと変化していく。
【００１４】
図２のt3の区間は排出中の測定データであるが、t3-1の区間は沈降した汚泥相が通過しているときの測定データであり、t3-2の区間は上澄水相が通過しているときの測定データである。t3-1とt3-2の区間の境目は汚泥相と上澄水相の界面が流路部を通過したときであり、急激な吸光度の変化があるため容易に界面が通過した時刻ｔSとして特定できる。t3-2の区間で安定した測定データは上澄水相の測定データであり、このデータをブランクとしてゼロ校正の式（１）のY0に相当するY0tとしてコンピュータに記憶する。またt4は排出が終了した以降の測定データである。
【００１５】
上澄水中の汚泥濃度は厳密には0mg/lではないが、被測定濃度が大きい場合には誤差は小
さく、例えば活性汚泥の混合液の場合、一般的には上澄水中の汚泥濃度は10mg/l程度以下
であり、曝気槽の汚泥濃度は2,000mg/lから10,000mg/l程度であるから誤差は1％以下で
あり、特に廃水変動などでブランク値が変動する場合には、その誤差のほうがずっと大き
いため、本発明の方法は測定精度アップになる。
【００１６】
また図３の曲線f1は図4のt3の区間における経過時間ｔと排出速度G、曲線f2は経過時
間ｔと積算排出流量Wの関係を示す図である。排出速度Gは定量ポンプで排出する場合は
一定であるが、実施例のようにオリフィスを使用する場合は測定容器内のヘッド圧により
曲線f1のように変化するのが一般的であり、流路に流量計を設置してその都度計測しても
よいが、予め実測してコンピュータに経過時間と排出流量の関係を設定しておいてもよい。
界面が通過した時間ｔSから曲線f2により積算排出流量WＳが求められ沈降した汚泥相の体積が計算でき、全体の混合液量に対する割合であるスラッジボリュームが計算できる。
【００１７】
実施例の測定法は30分程度の時間で測定する汚泥濃度とスラッジボリュームの自動測定法であるが、コンピュータの指令で同操作を繰り返し行えば、30分程度ごとに結果がでる連続測定器となる。活性汚泥や凝集沈殿処理の汚泥の沈降分離操作においてはこの程度の間隔で測定できれば運転管理計器としては充分な機能である。
【００１８】
また、実施例では透過光式汚泥濃度計について例示したが、反射光式汚泥濃度計において
も全く同じことが言える。また超音波式汚泥濃度計はブランク測定時の超音波減衰量と被
測定物を透過させたときの減衰量との比から汚泥濃度を計算するものであり、マイクロ波式汚泥濃度計はブランク測定時のマイクロ波の位相差と被測定物を透過させたときの位
相差から汚泥濃度を計算するものであるが、両者においても測定窓の汚れや汚泥以外の廃
液の性状変化でブランク値が変化するため、測定ごとに上澄水の測定量をブランク値とし
てゼロ校正の測定量として濃度測定時の測定値から減衰量との比や位相差を補正すること
で実施例と同様のメリットが得られる。
【００１９】
本発明による方法では汚泥濃度測定時のスパン校正は既存の汚泥濃度計と同じく必要最小
限の頻度でおこなうが、例えば活性汚泥のようにセルの汚れや上澄水の性状変化に較べれ
ば、汚泥そのものの性状変化は小さく、ブランク値の変化を自動補正することで保守の手
間や測定精度が大幅に改良できるメリットは大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の具体例を示す図である。
【図２】本発明の具体例における経過時間と流路部での透過光強度の吸光度の変化を示す図である。
【図３】本発明の具体例における図２のt3の区間における経過時間と排出流速および経過時間と積算排出流量の関係を示す図である。
【図４】透過光式の汚泥濃度計の原理を示すブロック図である。
【図５】スラッジボリュームの測定を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２１】
１・・・測定容器
２・・・混合液チャージ用ポンプ
３・・・測定容器オーバーフロー
４・・・流路部
５・・・透過光式汚泥濃度計
６・・・汚泥濃度計検出部
７・・・オリフィス
８・・・電磁弁
９・・・コンピュータ
【図１】
2005172541.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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