(57)【要約】【課題】水質計測槽内に曝気手段や撹拌手段を配置することなく、水質計測プローブによる精度の良い計測水の水質計測を実現し、小型で持ち運び可能な水質計測装置を実現することを目的とする。【解決手段】水質計測槽１に水質計測プローブ７を備えた水質計測装置であって、水質計測槽１は、上部に計測水循環流出口（４、５）と、下部に計測水循環流入口３とを備え、計測水循環流出口（４，５）は１次配管（８、９）に接続し、計測水循環流入口３は２次配管１４に接続し、１次配管（８，９）は計測水循環手段１１の吸込側に接続し、２次配管１４は計測水循環手段１１の吐出側に接続し、計測水循環手段１１によって、計測水循環流出口（４、５）から計測水流入口３へ計測水を循環させ、被計測槽１内の計測水を撹拌する水質計測装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水質計測槽に水質計測プローブを備えた水質計測装置であって、前記水質計測槽は、上部に計測水循環流出口と、下部に計測水循環流入口とを備え、前記計測水循環流出口は１次配管に接続し、前記計測水循環流入口は２次配管に接続し、前記１次配管は計測水循環手段の吸込側に接続し、前記２次配管は前記計測水循環手段の吐出側に接続し、前記計測水循環手段によって、前記計測水循環流出口から前記計測水流入口へ計測水を循環させ、前記水質計測槽内の計測水を撹拌することを特徴とする水質計測装置。
【請求項２】
前記水質計測槽は、１つの前記計測水循環流入口と、複数の前記計測水循環流出口とを備え、前記１つの計測水循環流入口は水質計測槽底面の中央に配置され、前記複数の計測水流出口は前記水質計測槽水平断面において、互いに最も距離が遠くなるように配置されたことを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項３】
前記水質計測槽は、前記計測水流出口の上側に越流口が配置されたことを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項４】
前記水質計測プローブは、前記水質計測槽の上側から、前記水質計測プローブの検知部が前記計測水流出口より下側に位置するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項５】
前記水質計測槽の水平断面の断面積は、下部よりも上部が大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項６】
前記水質計測槽は、前記水質計測槽底面に散気口を備え、前記散気口は空気配管に接続し、前記空気配管は水質計測槽曝気手段に接続していることを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項７】
前記２次配管に空気配管を接続し、前記空気配管は水質計測槽曝気手段に接続していることを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項８】
前記計測水循環流入口に３方分岐管を接続し、前記３方分岐管には、前記２次配管と、計測水排出弁を接続し、前記２次配管に空気配管を接続し、前記空気配管は水質計測槽曝気手段に接続していることを特徴とする請求項１記載の水質計測装置。
【請求項９】
前記水質計測プローブは前記計測水の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度プローブであり、前記計測水循環手段を運転しつつ、前記水質計測槽曝気手段により一定時間曝気することで、計測水の溶存酸素濃度を高めた後、前記水質計測槽曝気手段による曝気を停止し、前記計測水循環手段を運転しつつ、計測水の溶存酸素濃度の変化量を計測することを特徴とする請求項７または８記載の水質計測装置。
【請求項１０】
前記水質計測槽と、前記計測水循環手段と、前記水質計測槽曝気手段と、前記制御手段と、計測結果表示手段とを、本体ケース内に配設したことを特徴とする請求項７または８記載の水質計測装置。
【請求項１１】
前記本体ケースは、底部に複数の車輪を、上部にハンドルを備えたことを特徴とする請求項１０記載の水質計測装置。
【請求項１２】
前記被計測槽循環手段と、前記水質計測槽散気手段と、前記制御手段と、前記水質計測プローブとはバッテリーによって駆動することを特徴とする請求項１０記載の水質計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理施設において、下水道や工場などから排出される有機物を含んだ被処理水である排水を微生物によって酸化分解処理する主要処理工程である曝気槽の水質計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場や工場・事業所等での有機性排水処理は、微生物を使った活性汚泥法によりなされている。
【０００３】
活性汚泥法は、活性汚泥中の好気性微生物（細菌、原生動物など）が排水中の有機物を代謝作用によって二酸化炭素と水に分解するものであり、処理効率が高く、経済的な排水の処理方法として広く普及している。しかし、汚泥中の微生物は様々な要因により有機物の分解特性が変化するため、連続的かつ安定的に排水処理を行うには適正な運転管理を行う必要がある。
【０００４】
排水処理における管理対象項目としては、溶存酸素濃度（以下、ＤＯと省略）、ｐＨ、酸化還元電位（以下、ＯＲＰと省略）、汚泥濃度（以下、ＭＬＳＳと省略）が代表的であり、これら以外に、水温、流入水量、汚泥容量なども測定され。管理者はこれら複数の計測項目の変化を監視しながら排水処理が適正となるよう曝気風量やＭＬＳＳ、流入負荷量、薬剤注入量などを調整し曝気槽を運転管理している。
【０００５】
ところで、近年は企業や国・地方自治体等の社会的責任がクローズアップされてきており、排水処理においてもコスト削減のみならず、環境負荷低減のさらなる追及が求められている。例えば、公共下水処理分野では同時に測定した複数の管理対象項目に基づいて、最適な運転条件を数学モデルの数値計算によって推定し、曝気槽を自動管理する高度な計測制御技術や、ＡＤＳＬや光ファイバー等の高速ブロードバンドサービスの普及によって、遠隔地の処理場を一箇所で集中管理する遠方監視技術の導入が進みつつある。しかし、このような計測制御・監視技術が食品工場等の事業系排水処理分野に適用されている例は少ない。その理由は次の３点である。
（１）事業系排水処理施設では高度な技術を導入する為のコストが捻出できない。
（２）公共下水処理に比べ工場の操業状況により流入負荷の変動が大きく、計測制御技術の適用が技術的に困難。
（３）事業系排水処理施設の管理者は工場の操業状況や季節変動の影響など、長年培ってきた経験と勘があり、装置による自動運転に対して心理的な抵抗がある。
【０００６】
したがって、事業系の中・大規模排水処理施設では、ほとんどの処理場において管理者を常時配置し、有人で運転管理が行われているのが現状である。しかし、近年の少子高齢化の進行により、排水処理施設管理のノウハウが熟練管理者から若手管理者へ伝承されなくなってきているため、排水処理施設の管理に不慣れな管理者を支援する目的で、上記（１）〜（３）の課題を解決できる曝気槽の水質計測装置として、水質計測槽内に水質計測プローブと曝気手段と、撹拌手段を配置し、計測水の溶存酸素濃度変化等を計測する水質計測装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１９２７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の装置は、水質計測槽内の計測水を均一に撹拌するために、水質計測槽内に曝気手段や撹拌手段を配置する構造となっており、水質計測槽が大型化せざるを得ず、
・計測水が多量に必要となり、計測水のサンプリングポンプが必要
・水質計測装置とサンプリングポンプの配管による接続が必要
・サンプリングポンプを駆動するための動力盤が必要
となり、水質計測装置全体が大型化せざるを得なかった。このため、据付工事が必要で、装置の導入コストが増加し、投資対効果を考えると、管理者が常駐しているような中・大規模施設にしか適用できず、一人の管理者が複数施設を巡回しながら維持管理するような小規模施設には適用できないという課題があった。
【０００８】
そこで本発明は、水質計測槽内に曝気手段や撹拌手段を配置することなく、水質計測プローブによる精度の良い計測水の水質計測を実現し、小型で持ち運び可能な水質計測装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記、従来の課題を解決すために、本発明の水質計測装置は、水質計測槽に水質計測プローブを備えた水質計測装置であって、水質計測槽は、上部に計測水循環流出口と、下部に計測水循環流入口とを備え、計測水循環流出口は１次配管に接続し、計測水循環流入口は２次配管に接続し、１次配管は計測水循環手段の吸込側に接続し、２次配管は計測水循環手段の吐出側に接続し、計測水循環手段によって、計測水循環流出口から計測水流入口へ計測水を循環させ、被計測槽内の計測水を撹拌するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、水質計測槽内に曝気手段や撹拌手段を配置することなく、計測水循環手段によって水質計測槽内の計測水を均一に撹拌することが可能となり、水質計測槽の小型化を実現でき、小型で持ち運び可能な水質計測装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１の実施の形態による水質計測装置は、水質計測槽に水質計測プローブを備えた水質計測装置であって、水質計測槽は、上部に計測水循環流出口と、下部に計測水循環流入口とを備え、計測水循環流出口は１次配管に接続し、計測水循環流入口は２次配管に接続し、１次配管は計測水循環手段の吸込側に接続し、２次配管は前記計測水循環手段の吐出側に接続し、計測水循環手段によって、計測水循環流出口から前記計測水流入口へ計測水を循環させ、被計測槽内の計測水を撹拌するものである。
【００１２】
本実施の形態によれば、水質計測槽内の計測水は計測水循環手段によって水質計測槽の上部から下部へと循環され、計測水循環流出口からの水流によって、水質計測槽内の計測水は均一に撹拌される。このため、水質計測槽内に撹拌手段を配置する必要が無く、水質計測槽の小型化を実現することができる。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、水質計測槽は、１つの計測水循環流入口と、複数の計測水循環流出口とを備え、１つの計測水循環流入口は水質計測槽底面の中央に配置され、複数の計測水流出口は水質計測槽水平断面において、互いに最も距離が遠くなるように配置されたものである。
【００１４】
本実施の形態によれば、計測水循環流入口と複数の計測水循環流出口との間の距離が等しく、かつ、複数の計測水循環流出口を水質計測槽水平断面において等間隔に配置できる。このため、水質計測槽内の淀みを最小限にすることができ、水質計測プローブによる水質計測の精度を高めることができる。
【００１５】
本発明の第３の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、水質計測槽は、計測水流出口の上側に越流口が配置されたものである。
【００１６】
本実施の形態によれば、水質計測槽内における計測水の水位は一定レベルで維持され、水位レベルの変動による水質計測槽内の流速分布の変動を最小限とし、水質計測プローブによる水質計測の精度を高めることができる。
【００１７】
本発明の第４の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、水質計測プローブは、水質計測槽の上側から、水質計測プローブの検知部が計測水流出口より下側に位置するように配置されたものである。
【００１８】
本実施の形態によれば、計測水循環流入口より流出した計測水が計測水循環流出口へと移動する際に、水質計測プローブの検知部近傍を通過するため、水質計測プローブによる水質計測の精度を高めることができる。
【００１９】
本発明の第５の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、水質計測槽の水平断面の断面積は、下部よりも上部が大きくなっているものである。
【００２０】
本実施の形態によれば、水質計測槽底部で計測水が淀む部分を少なくすることができ、水質計測プローブによる水質計測の精度を高めることができる。
【００２１】
本発明の第６の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、水質計測槽は、水質計測槽底面に散気口を備え、散気口は空気配管に接続し、空気配管は水質計測槽曝気手段に接続しているものである。
【００２２】
本実施の形態によれば、水質計測槽内に曝気手段を配置することなく、水質計測槽内の計測水を曝気することができ、水質計測槽の小型化を実現することができる。
【００２３】
本発明の第７の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、２次配管に空気配管を接続し、空気配管は水質計測槽曝気手段に接続しているものである。
【００２４】
本実施の形態によれば、２次配管中で空気と計測水を効率よく混合接触させることができ、短時間で溶存酸素濃度を高めることができ、水質計測に要する時間を短縮することができる。
【００２５】
本発明の第８の実施の形態による水質計測装置は、第１の実施の形態による水質計測装置において、計測水循環流入口に３方分岐管を接続し、３方分岐管には、２次配管と、計測水排出弁を接続し、２次配管に空気配管を接続し、空気配管は水質計測槽曝気手段に接続しているものである。
【００２６】
本実施の形態によれば、計測水循環流入口を、水質計測槽の散気口や計測水の排出口として使用することができ、水質計測装置の小型化を実現することができる。
【００２７】
本発明の第９の実施の形態による水質計測装置は、第７または第８の実施の形態による水質計測装置において、水質計測プローブは前記計測水の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度プローブであり、計測水循環手段を運転しつつ、水質計測槽曝気手段により一定時間曝気することで、計測水の溶存酸素濃度を高めた後、水質計測槽曝気手段による曝気を停止し、計測水循環手段を運転しつつ、計測水の溶存酸素濃度の変化量を計測するものである。
【００２８】
本実施の形態によれば、計測水の溶存酸素濃度を飽和濃度近くになるまで高めた状態から溶存酸素濃度の変化量を計測することができるため、溶存酸素濃度の計測値が安定し、精度の高い計測を行うことができる。
【００２９】
本発明の第１０の実施の形態による水質計測装置は、第７または第８の実施の形態による水質計測装置において、水質計測槽と、計測水循環手段と、水質計測槽曝気手段と、制御手段と、計測結果表示手段とを、本体ケース内に配設したものである。
【００３０】
本実施の形態によれば、水質計測装置の構成部品が一つの本体ケースに配設されるため、水質計測装置の持ち運びが可能となる。
【００３１】
本発明の第１１の実施の形態による水質計測装置は、第１０の実施の形態による水質計測装置において、本体ケースは、底部に複数の車輪を、上部にハンドルを備えたものである。
【００３２】
本実施の形態によれば、本体ケースに備えられた車輪とハンドルにより、水質計測装置の持ち運びが容易となり、一人の管理者が複数施設を巡回しながら維持管理するような小規模施設での使用が可能となる。
【００３３】
本発明の第１２の実施の形態による水質計測装置は、第１０の実施の形態による水質計測装置において、被計測槽循環手段と、水質計測槽散気手段と、制御手段と、水質計測プローブとはバッテリーによって駆動するものである。
【００３４】
本実施の形態によれば、電源コンセントの有無に関わらず、水質計測装置を使用することが可能となる。
【００３５】
以下、本発明の実施例における水質計測装置について、図面を参照して説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における水質計測装置のシステム構成図である。図中の矢印は計測水の流れを示す。まず、本実施の形態における水質計測装置の構成について説明する。水質計測槽１は水平断面の断面積が、下部よりも上部が大きくなっており、水質計測槽底面２には計測水循環流入口３が、水質計測槽１の上部には第１の計測水循環流出口４と、第２の計測水循環流出口５が、水質計測槽１水平断面において、お互いに最も距離が遠くなるように配置されている。また、計測水循環流出口４の上部には越流口６が配置されている。
【００３７】
第１の計測水循環流出口４は第１の１次配管８に、第２の計測水循環流出口５は第２の１次配管９に接続し、第１の１次配管８と第２の１次配管９は集合１次配管１０にて接続し、集合１次配管１０は計測水循環手段１１の吸込側へと接続している。
【００３８】
計測水循環手段１１の吐出側は２次配管１４へと接続し、２次配管１４は３方分岐管１５へと接続している。２次配管１４の途中には空気配管１３が接続しており、水質計測槽曝気手段１２の空気を２次配管１４へと送り込むようになっている。３方分岐管１５の上端は計測水循環流入口３へと接続し、下端は計測水排出弁１６へと接続している。被計測槽排出弁１６の下側は計測水排出管１９に接続している。計測水排出管１９の途中には、越流管１７が接続し、越流口６と計測水排出管１９とを接続している。ここで、水質計測槽曝気手段１２は、例えば小型のエアーポンプやブロアを用いるのが好ましいが、工場等であれば施設に備えられているコンプレッサーによる圧縮空気でもよい。
【００３９】
なお、図示しないが、水質計測槽底面２に散気口を配置し、水質計測槽曝気手段１２からの空気を水質計測槽１へ直接送り込んでも良い。
【００４０】
水質計測プローブ７は一般的に溶存酸素濃度センサーや汚泥濃度センサーやｐＨセンサーが使用されるが、水質計測プローブ７は検知部７ａが計測水循環流出口４よりも下側となるように配置されている。
【００４１】
水質計測プローブ７は水質計測信号線２３で、計測水循環手段１１は循環ポンプ信号線２４で、水質計測槽曝気手段１２はエアーポンプ信号線２５で制御部２０へと電気的に接続し、計測結果を制御部２０の表示部２１へと表示するようになっている。
【００４２】
次に、計測動作について説明する。まず、計測水排出弁１６を開き、水質計測槽１内の残液を排出する。次に、計測水排出弁１６を閉じ、計測水投入容器２２によって、図示しない曝気槽の計測水を水質計測槽１へと投入する。次に、計測水循環手段１１を運転しつつ、水質計測槽曝気手段１２も運転し、水質計測槽１内の計測水の溶存酸素を飽和値近傍まで高める。その後、水質計測槽曝気手段１２を停止し、計測水循環手段１１のみを運転することで、計測水中の溶存酸素濃度の変化を計測することができる。
【００４３】
このような構成とすることで、水質計測槽１の容積約２Ｌ、計測水循環手段の循環流量は約５〜１２Ｌ／分にて水質計測槽１内の計測水の淀みを防ぎ、計測水循環流出口４からの水流によって、水質計測槽内の計測水を均一に撹拌することが可能となった。また、水質計測槽１内に多孔質散気管のような曝気手段を備えなくとも、水質計測槽曝気手段１２の風量は約１．５〜２．５Ｌ／分と少ない風量でも計測水の溶存酸素濃度を飽和値近傍まで高めることが可能となった。このため、小さな水質計測槽１（従来の１０分の１以下の容積）であっても、精度の良い計測を行うことが可能となり、水質計測装置の小型化も実現することができた。
【００４４】
図２は本実施の形態における水質計測装置の正面からの外観を示したものである。水質計測装置の全構成部品は本体ケース３０内に配設され、水質計測槽１等の配管部品は水質計測部３６に、表示部２１は本体ケース上側に配置されている。本体ケース側面からは計測水排出管に接続する計測水排水ホース３５と電源コード３４が出ており、本体ケース３０底面にはキャスター３１が、本体ケース３０背面にはハンドル３２が配置されている。このような構成とすることで、持ち運びが容易にできるようになっている。なお、計測水は本体ケース３０の上面より流し込むことが可能になっている。本体ケース３０内にバッテリーを内蔵し、電源コード３４を使わずに水質計測槽値を駆動することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明による水質計測装置は、排水処理施設において、下水道や工場などから排出される有機物を含んだ被処理水である排水を微生物によって酸化分解処理する主要処理工程である曝気槽の水質計測に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１の水質計測装置のシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態１の水質計測装置の正面からの外観図
【符号の説明】
【００４７】
１    水質計測槽
２    水質計測槽底面
３    計測水循環流入口
４    第１の計測水循環流出口
５    第２の計測水循環流出口
６    越流口
７    水質計測プローブ
７ａ  検知部
８    第１の１次配管
９    第２の１次配管
１０  集合１次配管
１１  計測水循環手段
１２  水質計測槽曝気手段
１３  空気配管
１４  ２次配管
１５  ３方分岐管
１６  計測水排出弁
１７  越流管
１９  計測水排出管
２０  制御部
２１  表示部
２２  計測水投入容器
２３  水質計測信号線
２４  循環ポンプ信号線
２５  エアーポンプ信号線
３０  本体ケース
３１  キャスター
３２  ハンドル
３４  電源コード
３５  計測水排水ホース
３６  水質計測部
【図１】
2009229072.tif 000003
【図２】
2009229072.tif 000004