JPH01304322A - 懸濁異物の界面測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ０発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、廃水処理、下水処理用等の沈澱槽、その他、
液中に界面を成して懸濁する浮遊性異物の界面を測定す
る装置。詳しくは４００〜１５００ＫＨｚの超音波の選
定と、その反射波から界面信号を弁別して深さを測定す
る測定部とを使用することにより、浮遊性懸濁異物から
直接反射波を受けてその界面を確実に測定することがで
きる界面測定装置とその測定結果に基いて作動する警報
、制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、水底に堆積する泥状異物等の堆積層の厚さ測定す
る装置として、特開昭５８−２１８６０７号公報所載の
ものが知られており、このものは、タンク内の所定高さ
に配置され、はぼ垂直下向きに超音波を発信すると共に
、その反射波を受信する超音波受信器と、ワイヤにより
吊り下げられタンク内を上下動する下面に平面を有し、
」―而に球面を有する重錘と、同型針を」二下動させる
手段とからなる構成のものである。

（発明が解決しようとする課題） 前記した従来の装置は、（）、１〜５　Ｍ　Ｈｚの超音
波を使用しているが、槽底に堆積した固体の界面から反
射波を受けて深さを測定することはできないから、堆積
層の上に重錘を置き、この重錘により発信超音波を反射
させてこの反射波を受信し、重錘の深さを求めてこの深
さに重錘の厚さを加えることにより、実際の堆積層の深
さを求める間接的な測定法によっている。従って重錘と
これを昇降させる手段等の機械的な付帯設備か必要で、
この／ごめ設備上に不便で、可搬性にも劣る問題点かあ
った。

本発明は、前記した従来の問題点を解消するためになさ
れ／にもので、液体中に懸濁する異物の界面検知に適し
た超音波の周波数のｊＸ定と、その反射波から界面信号
を弁別して測定値を求める測定部との採用により、界面
を直接測定することかできて、重錘やその昇降手段等の
付帯設備を使用しないため、設備に便利て可搬性にも優
れる界面測定装置とこれを利用した警報、制御装置を提
供することを目的としている。

口１発明の構成 （課題を解決するための手段） 面層目的を達成するための本発明の手段は、浮遊性異物
か界面を成して懸濁する液体中へ４００・〜１５００ｋ
Ｔ（Ｚの超音波を発信する発信部と、その反射波を受信
する受信部と、受信した信号を増幅してその界面信号を
弁別し、反射時間２減衰度等を基に界面の深さを測定す
る測定部とを備えさせた＠濁異物の界面測定装置と、 前記し／に懸濁異物の界面測定装置に、その測定値に基
づいて作動する警報器、制御器を組合わぜな警報、制御
装置の構成にある。

（作　用） 前記のように構成される本発明の界面測定装置は、例え
ば沈澱槽の液中に懸濁して界面を成す汚泥の界面を測定
する場合は、液面上か、液中に超音波の発受信部を設置
し、これから例えば１００ＯＫ　Ｔ−Ｔ　ｚの超音波を
液中に発信すると、超音波は液中を進んで液体とは密度
が異る界面や槽底に達すれば、ここから反射して来て受
信部に受信される。すると測定部は反射波を増幅分析し
て、その中の周物界ＩＷ１よりの反射信号を他の反射信
号とは弁別し、この信号の発信から受信までの時間、又
は、反射時と受信時の減衰度に基づいて、界面の深さを
演算して表示部に表示させ、この表示部に記録機を併用
して置けば、表示は逐次記録される。又、前記した測定
部に汚泥の界面が基準位置を越えて危険位に達すると動
作する警報器を絹合わせて置けば、界面か土、澄液の排
出ｌ」に近付き、河川へ流出する危険な状態になるとこ
れを検知して警報を発し、管理者による引抜ポンプの運
転を（／ｉ２Ｌ、て、汚泥の河川流出を防止する措置を
人為的に吊しさせる。

又、前記した測定部に汚泥の界面が基準位置を越えて危
険位に達すると動作する制御器を組合せて置けば、汚泥
界面が上澄液の排出口に近付き、河川へ流出する危険な
状態になると制御器が汚泥の引抜きポンプを運転して汚
泥を引き抜き、界面が基準位に下ればポンプを停止さぜ
な後、原水供給ポンプを運転して汚泥引き抜きに伴う原
水の水位低下を補足させ、汚泥の河川流出を防止する措
置は自動的に講じさせ得るものである。

（実　施　例） 以下に本発明に係る装置の実験例及び実施例を説明する
。

（実験例） 図面第１図に示すように３００φ、３ｍのアクリル試験
槽を製作し、この試験槽の中に別表１−に示ず通り５種
の浮遊性汚泥が懸濁する液体を入れ、これらの液体中へ
後記する測定装置の発信部から２００１（Ｈｚ、６００
ＫＨｚ、１０００ＫＨｚ、２０００Ｋ　）（Ｚの４種の
超音波を発信して、それぞれの反射波を受信部により受
信し、測定部でこの信号を増幅処理して界面信号を他の
信号と弁別して、反射時間や減衰度に基いて演算させ、
界面位置（深さ）を測定する試験を行った。その結果は
同表のごとくで、２００　Ｋ　Ｈｚてはいずれの汚泥に
イ」いても超音波が汚泥を透過してしまい反則波か得ら
れないので界面の測定ができなかったが、６００　Ｋ　
Ｈｚでは下水道汚泥、製紙汚泥、牛乳汚泥については反
射波が得られ、界面を測定することかでき／ごか、ブロ
イラー汚泥、こみ汚泥ては超音波か汚泥を透過してしま
って反射波が得られないため界１ｆｈ−ｉの測定がてき
ず、１０００Ｋ　Ｈｚては総゛Ｃの汚泥Ｇこついて界面
からの反射か得られて界面の測定ができた。しかし、２
０００Ｋ　Ｈｚでは超音波が減衰し、てしよい反射波が
得られないため界面の測定ができなかつノどこの結果か
ら前記のような汚泥の界面を測定する場合に使用可能な
超音波は、１０００ＫＨｚをピークとし、これより＝１
−数１００　ＫＩ−■Ｚ程度、即ち、４００〜１５００
Ｉ（Ｉ−Ｉ　ｚの範囲の周波数が適当であることが実証
された。

この実験例及び後記する実施例において、汚泥界面より
反射する微弱な信号により直接界面測定をするためには
、微弱な信号を氾・要な大きさに増幅すると共に、反射
信号から界面の信号だけを他の雑音信号や槽底信号等か
ら弁別して取り出し、その反射時間や減衰度に基ついて
界面の深さを算出する高精度の測定装置を必要とするも
ので、この測定部としては、第２図及び第３図のブロッ
ク図に示す通りの２つの方式があり、第２図に示ずブロ
ック図のものは、測定周期クロック発生回路。

タイミング発生回路、単発パルス用ケー１〜発生回路、
振動子１へライブ回路、振動子（発受信部）、増幅検波
回路、受信波ケート回路。

増幅回路、ＡＧＣ回路、ＳＴＣ回路、カウンター用スタ
ー１へ、スＩ〜ツブゲート回路、カウンター、ＣＰＵ（
中央演算処理装置）１メモリ一２数個の入出力回路１表
示部、警報部。

制御部を備え、クロック発生回路では測定の１−回分の
周期を設定し、タイミング発生回路では振動子に加える
パルス幅、計測のスター１〜及びス１〜ツブ等のタイミ
ングをとっている。

そして振動子に人ってきた超音波は電気信号に変換され
るが、微弱電圧のため増幅回路で増幅される。この信号
は高周波を含んでいるので高周波増幅する。又、増幅器
にケインコンＩ−冒−ル端子を設げてＡ、　Ｇ　Ｃ回路
やＳＴ″Ｃ回路の信号でゲインを可変できる様にしであ
る。更にゲーＩ−機能を持たせて振動子に送信信号を加
えている時はケー１〜を閉して増幅しない様にもしてい
る。

カウンター用スＩ〜ツプゲー１−回路は、測定開始信号
を測定周期用クロックより作成し、フリップフロップを
リセツｌへし°Ｃ反射信号が来るのを待つ。反射波が来
るとゲーＩへを閉しると共に、ＣＰＵに反射波か来たこ
とを知らせる働きをし、ＣＰＵはこの知らせに基づいて
作動し、反射信号から界面信号を弁別してこれの反射波
の到達時間又は減衰度により界面の深さを演算して、表
示部に表示させると共に、警報部や制御部に伝達する様
にしたものである。

又、第３図に示すブロック図のものは、タイミング発生
回路、単発パルス発生回路、振動子ドライブ回路、振動
子、Ａ／Ｔ）変換器。

検波増幅回路、ＳＴＣ回路、ＣＰＵ、メモリー、入出力
回路、出力回路４表示部、警報部。

制御部を備えて、ＣＰＵ（中央演算処理装置）か、メモ
リーしであるプロクラムにより作動し、タイミング発生
回路では、超音波振動子に加えるパルス幅、ｓ　’−ｒ
　ｃ増幅等のスタート及びスＩ〜ツブのタイミングをと
っている。超音波振動子は送受信兼用形（送信と受信専
用形でも可）なので、振動子に入って来た超音波は、ア
ナロク′電気信号に変換されるが、微弱であるためＳＴ
Ｃ回路によりゲインコントロールされた増幅器と検波器
で増幅検波される。Ａ　／　Ｄ変換器でアナログ信号を
ゲインタル信号に変換し、ＣＰＵにより制御させてメモ
リーに記憶させる動作を２〜５回繰返してデータを蓄積
し、この蓄積データに基いて、界面信号を他の信号から
弁別して取出し、反射の時間や信号の減衰度に基いて界
面の深さを測定して、表示部に表示すると共に、警報部
と制御部にも測定結果を伝達させるものである。

以下にこれらの測定装置による汚泥界面測定の実施例を
測定装置全体をＭＳ、発受信器（振動子）をｄｌ−と表
示して説明する。

図面第４図の実施例において、沈澱槽１はその容積を処
理すべき廃水１下水等の処理量に見合った大きさに形成
し、深さは廃水処理用の場合は４〜５ｍ、下水処理用の
場合は１０ｍに形成して、その下部を漏」−形とし、こ
の底の中心部に引抜きポンプ２の吸引口を開口させ、槽
１の液層の」二部には」二澄液の排出管３を接続してあ
り、前記した沈澱槽］−の液面上（液面中でも可）に超
音波の発受信器ｄ　ｒを置して、４（）０〜１５００Ｋ
　Ｉ（ｚの超音波を液体中に発信し、この超音波が液体
と汚泥の界面において反射されると、これを受信して測
定装置ＭＳに伝える。すると測定袋ＷＭＳは反射信号か
ら界面信号を弁別して、その発信から受信までの時間か
、反射波の減衰度を測定し、これに基いて汚泥界面の位
置、即ち、液面よりの深さを演算して測定を行うもので
ある。

前記実施例により廃水及び下水の処理において汚泥界面
の測定を行った結果は、別表２に示す通りで、この場合
、製紙廃水と牛乳廃水に付いては試験を省略したが、そ
の他の廃水に付いては、前記した試験槽による実験と同
し結果が得られ、超音波の周波数は４００〜１５００に
■−ＩＺが適切であることが実証されている。

第５図に示す実施例は、廃水、下水の連続処理に適した
界面の測定装置の実施例を示すもので、沈澱槽１は第１
−図の実施例と基本的に同一のものであるが、槽］−上
に原水供給ポンプ４の吐出口が開口していて、原水の連
続−１１−一 供給が行われるようにしてあり、この沈澱槽１の液面上
（液体中でも可）に超音波の発受信器ｄ、　ｒが配置さ
れ、これから４００−１５００ＫＨｚの超音波を液体中
に発信し、この超音波が液体と汚泥との界面において反
射されると、測定装置ＭＳがこれを受信して、界面信号
を弁別してこれの発信から受信迄の時間か反射波の減衰
度に基いて汚泥界面の位置（深さ）を演算し、表示器に
表示すると共に、制御器に伝達するもので、その結果は
前記実施例と同様であり、この実施例においては、界面
の深さが基準値より上昇して危険値に達すると、制御器
の作動により、引き抜きポンプを運転し、汚泥を引き抜
いてこれに伴う水位低下は原水供給ポンプの運転により
補充し、汚泥の河川への流出を自動的に防止するのに有
効である。

第６図は廃水２下水の回分処理に使用した実施例を示す
もので、沈澱１ＨＩｊ；　：ｌ−’はその容積を処理す
べき廃水、下水の処理ＮＧこ見合った−１．２− 大きさに形成し、深さを廃水処理用の場合は４〜５ｍ、
下水処理の場合は１０ｍに形成して、その下部を漏斗底
とし、この底部の一側に引抜ポンプ２の吸引口を開口さ
せ、槽１−′内の液体刷部に排水ポンプ５の吸引管６を
挿入してあり、この吸引管６は同図に示すように長さの
異る複数本を並設して、これらを弁７の選択作動により
切換使用するか、図面は省略したが、−本の吸引管６を
昇降させて、液体の吸引位置を変化させるようにしてあ
り、又、この汚泥層中には曝気管８を挿入して、汚泥を
曝気するようにしてあり、この沈澱槽１にも第２図の実
施例と同様に、超音波の発受信部ｄ１１−と測定装置Ｍ
Ｓを用いて、常時、汚泥界面を測定監視し、界面か異常
上昇を起こすときは、汚泥を自動的に引き抜いて界面の
上昇を抑止し、これに起因する汚泥の河川流出を防止さ
せるものである。

ハ　発明の効果 前記の通り構成される本発明の装置は、適切な周波数の
超音波と、これの反射波により界面を直接測定出来る測
定装置とを用いることにより、液体中の浮遊生懸澗異物
の界面を正確に測定できるから、この測定値に基いて汚
泥界面を監視ずれは、界面の上昇による汚泥の流出を防
止して、放流水の水質を維持できる。

異物の界面を反射波により直接測定できる装置を使用す
れば、従来用いた重錘やその昇降手段等の付帯設備が不
要となり、設備に便利で可搬性も優れる。

超音波を利用するから、着色排水中の浮遊性汚泥の界面
測定に対しても測定誤差を生じない。

周波数の選定により各種の廃水処理、下水処理施設の沈
澱検相として、又は各種の界面測定機器用等として広く
利用”ζきる。

測定結果の出力を利用して界面」−昇時、警報を発しさ
せてこれに基づき人手により汚泥の引出しを行い、汚泥
の流出を人為的に防止できる。

前記測定結果の出力を利用して制御器を作動させ、汚泥
の引出しを自動的に防止できる。

等の特有の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関する装置の実験装置の正面図。第２
図及び第３図は本発明の装置に用いた測定装置のブロッ
ク図。第４図〜第６図は本発明の各実施例を示す概要構
成図で、第４図は基本形を、第５図は連続処理式を、第
６図は回分処理式を示す。 図中１，１′は沈澱槽、　ｄ、ｒは超音波発受信器、　
ＭＳは測定装置である。 ＝　１６− 特開平１−、３０４．３２２　（６） 、ｄ、ｒ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮遊性異物が界面を成して懸濁する液体中へ４０
   ０〜１５００ｋＨｚの超音波を発信する発信部と、その
   反射波を受信する受信部と、受信した信号を増幅してそ
   の界面信号を弁別し、反射時間、減衰度等を基に界面の
   深さを測定する測定部とを備えさせたことを特徴とする
   懸濁異物の界面測定装置。
2. （２）請求項第１項記載の懸濁異物の界面測定装置に、
   その測定値に基づいて作動する警報器、制御器等を組合
   わせたことを特徴とする警報、制御装置。