JPH0529484B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は凝集処理装置に関するものであり、詳
しくは凝集剤の薬注量（添加量）を最適量となる
ように制御する凝集処理装置に関する。さらに詳
しくは、有機凝集剤（以下、ポリマーということ
がある。）の添加量の制御に好適な凝集処理装置
に関する。

［従来の技術］ 従来から、汚泥脱水における薬注制御として、
種々のものが提案されている。例えば、液中の残
留ポリマー量を、その量が多くなると液の粘性が
変化することから粘度計等を用いて間接的に計測
し、その計測値を指標として薬注制御を行なうこ
とが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 液の物性は、粘度のみならず比熱、電気伝導度
等種々のものがあげられ、それらが薬注では各々
影響する。従つて、単に液の物性の一つである粘
度のみを指標として薬注量を制御したのでは、薬
注量に過不足が生じ、凝集不良や過剰添加による
薬剤コスト高が避けられなかつた。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、このような従来技術の問題点を解決
すべくなされたものであつて、汚泥性状等の変化
による液の物性値の変化を熱移動の変化としてと
られて指標とし、その値により薬注量の制御を行
うものである。

即ち、本発明の凝集処理装置は凝集処理される
液に凝集剤を添加するための装置であつて、該添
加量が調節可能である薬注装置と、凝集剤が添加
される液、凝集剤が添加された液又は凝集剤が添
加された液の濾液と接触するように設けられた熱
移動検出計と、該熱移動検出計の検出値に基いて
薬注装置の薬注量を制御する制御装置とを備えた
ものである。

［作用］ 本発明者らは、凝集処理された液の脱水性につ
いて長年研究を重ねてきたが、有機凝集剤の添加
量と脱水ケーキの含水率とは密接な関係を有する
という従来の知見に加え、第５，６図の如く、こ
の脱水ケーキの含水率と凝集処理された液（もし
くは凝集処理されつつある液）の熱移動検出検出
値とは密接な関係を有しており、例えば熱線流速
計を利用して検出した値が極小となるように凝集
の添加量を制御すると脱水ケーキの含水率も最小
になることを見出した。

第５，６図は原水が下水混合生汚泥である場合
の凝集剤（カチオンポリマー）の添加量と熱線流
速計検出値（電位差）及び脱水ケーキ含水率との
相関を示すグラフである。

第５図の如く、凝集剤添加量が約150〜200ppm
付近が熱線流速計検出値の極小域となつており、
このときに脱水ケーキ含水率も最小となつてい
る。

第６図は第５図と異なる混合生汚泥に対する同
様の相関図であるが、添加量が約150ppm付近で
熱線流速計検出値及び脱水ケーキがともに極小と
なつている。その他の各種の原水についても同様
のテストを繰り返したが、いずれも第５，６図の
如き相関が明瞭に認められた。なお、ケーキ含水
率以外のケーキ剥離性や濾液量等の特性に関して
も上記と同様の相関があることが認められた。

本発明はかかる知見に基いて完成されたもので
あり、熱移動検出計検出値に基いて薬注量制御す
るので、脱水ケーキの含水量が最小となるように
薬注量制御回路となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例について説明す
る。

第１図は実施例に係る凝集処理装置の系統図で
あり、原水は原泥ピツト１からポンプ２付の配管
３を経て凝集槽４に導入される。凝集槽４は撹拌
機５を備えると共に、薬液貯槽６、薬注管７及び
薬注ポンプ８を具備してなる薬注装置からカチオ
ン系有機凝集剤が薬注される。凝集槽４からの凝
集処理液は脱水機（凝集槽を用いるものであれば
脱水機の機種は何れであつても良い。）９へ送ら
れる。脱水機９で生じた脱水ケーキは焼却等のケ
ーキ処理工程へ送られ、濾液は濾液貯槽１０へ送
られる。

濾液貯槽１０は、温度計１１、熱移動検出計１
２、電気伝導度計１３を備える。

これら計器１１，１２，１３の検出信号は、演
算制御器１６に入力されている。演算制御器１６
は前記薬注ポンプ８に制御信号を出力している。
ポンプ８は、例えばインバータ制御される。

なお、本発明でいう熱移動検出計としては、一
般に使用されている熱線あるいは熱膜式流速計、
熱伝達率測定計等の熱の移動を検出することが可
能なものが利用できる。

また、これ以外のものでもヒータに通電し加熱
する自己加熱源を有するもの、あるいはヒータと
温度計との組合せのようにヒータにより間接的に
加熱する加熱源を有するものであれば適用可能で
ある。

以下本発明を、熱線流速計を適用したもので説
明する。

熱線流速計は、周知のように、加熱体となる熱
線に定電流を流しておき、この熱線を流体中に挿
入するものである。流速の変動があると、熱線か
らの熱の奪われ度合が変化する。これにより熱線
の温度が変化して抵抗も変わる。熱線流速計は、
この抵抗の変化を電圧の変化としてとらえて流速
を計測するものである。

本発明は、この熱線流速計の原理を利用したも
ので、更に液の流速を一定として条件を与え、そ
のうえで熱線から奪われる微小な熱の移動を抵抗
（電圧）の変化としてとらえ、この変化を物性の
変化として把持するものである。そのため、濾液
貯槽１０は撹拌機１４を備え、測定時には常に同
一速度で回転させるとともに、撹拌条件を同一と
するために、一定水位を得るためのオーバーフロ
ー管１５が設けられている。

第４図は本実施例で用いられた熱線流速計１２
の概略構成図である。この熱線流速計１２は熱線
（抵抗）１２ａ、定電流発生器１２ｂ、電圧計１
２ｃを備えている。

熱線１２ａは濾液貯槽１０内を一定の流速で旋
回する液と接しており、この液が一定の物性の際
には、定電流を流すと熱線１２ａから奪われる熱
量は一定であるので、抵抗は一定で電圧にも変化
はない。液の物性が変化すると、熱線１２ａから
奪われる熱量が変化するので抵抗が変化する。す
なわち、熱線から液中への熱移動が生じ抵抗が変
化する。いま、電流を一定として流しているの
で、この抵抗の変化は電圧の変化としてとらえる
ことができ、この変化が液中の物性値の検出値と
なる。なお、熱線１２ａの特性値の変化は、抵抗
値あるいは電圧の変化のどちらでとらえても良
い。

また、上述は定電流型で説明したが、定温度型
の熱線流速計でも良い。

以上から明らかなごとく、本発明のように熱線
流速計を用いれば、一定の流速を与えるだけで微
小な物性値の変化をとらえることが可能となる。

このように構成された第１図の装置において、
原水は凝集槽４において凝集剤の添加を受けて凝
集処理されるが、この際の添加量は濾液貯槽１０
で検出される熱線流速計検出値が極小となる薬注
量とされる。

この制御方法を第７図に基いて説明する。な
お、第７図は説明のための模式図であり、薬注量
の変化量Δnが非常に大きく図示されているが、
実際の変化量はポリマー種類等に応じ適宜選定さ
れる。

第７図１において、ある時点t₁での薬注量がn₁
である場合、次の時点t₂では薬注量をn₂（n₂はn₁
よりも微少量Δnだけ大）とし、薬注量n₁，n₂の
ときの熱線流速計検出値a₁，a₂を比較しa₂がa₁よ
りも小であるときには、次の時点t₃で薬注量をn₃
（n₃はn₂よりもΔnだけ大）とし、同様の手順を繰
り返す。これにより、薬注量は、熱線流速計検出
値を最小（極小）とする薬注量Ｎに次第に接近す
る。

第７図２においては、薬注量をn₁からn₂に増大
させると、熱線流速計検出値はa₁からa₂に増大す
る。そこで、この場合には次の時点t₃において薬
注量をn₂からn₃（n₃はn₂よりも２・Δnだけ小）に
減少させる。そして、さらに次の時点t₄では薬注
量をn₄（n₄はn₃よりもΔnだけ小）にする。これを
繰り返すことにより、熱線流速計検出値が極小と
なる薬注量Ｎに接近させることができる。

第７図１，２において、Δnずつ薬注量を変化
させると、最適添加量Ｎを飛び越してしまうこと
がある。そこで、このようにＮを飛び越した場合
には、例えば1/2・Δnずつ薬注量を戻す。そして
１／２・Δnずつ薬注量を戻した場合にＮを飛び越し
た際には、1/4・Δnずつ薬注量を逆に戻す。この
ように、薬注量量の刻み幅を徐々に小さくするこ
とにより、遂には薬注量を最適添加量Ｎに一致さ
せることが可能となる。

なお、最適添加量Ｎに達した後でも、原水性状
の変化等により、最適添加量Ｎ自体が変動する可
動性がある。従つて、薬注量はＮに到達した後で
も所要幅で変動させ、最適添加量Ｎの変動があつ
た場合には、迅速にこれに追従して薬注量を変化
させることができるようにしておく。

なお、第１図の装置では、温度計１１及び電気
伝導度計１３の検出値も演算制御器１６に入力さ
れているが、これは原水性状（温度、可溶性塩類
濃度等）に変動があつた場合には熱線流速計検出
値が変動するので、この温度、電気伝導度の変動
による熱線流速計検出値変動への寄与分を差し引
いて（補償して）、薬注量変動幅分だけの熱線流
速計検出値の変化を比較するためである。

第２図は本発明の別の実施例に係る凝集処理装
置の系統図である。

本実施例では、２槽の第１、第２凝集槽４１，
４２が設置され、第１凝集槽４１にはカチオンポ
リマーがその貯槽６１、薬注管７１、薬注ポンプ
８１を経て添加され、第２凝集槽４２にはアニオ
ンポリマーがその貯槽６２、薬注管７２、薬注ポ
ンプ８２を経て供給される。

各凝集槽４１，４２には槽内液の抜出管９１，
９２を介して濾過装置１０１，１０２が接続さ
れ、その濾液が濾液貯槽１１１，１１２に貯留さ
れている。該濾液貯槽１１１，１１２には温度計
１１、熱線流速計１２、電気伝導度計１３がそれ
ぞれ設けられており、それらの検出信号は演算制
御器１６に入力されている。そして、濾液貯槽１
１１からの検出データに基いて薬注ポンプ８１が
制御され、濾液貯槽１１２からの検出データに基
いて薬注ポンプ８２が制御される。この制御方法
は、第１図の装置について説明した場合と同様で
ある。

なお、第２図の装置においても、脱水機９の濾
液について熱線流速計検出値、温度、電気伝導度
を求め、これに基いて薬注ポンプ８１，８２を制
御しても良い。

また、第２図の装置にあつては、凝集槽４１，
４２の双方の槽内液について熱線流速計検出値等
を計測しているが、第１凝集槽４１の槽内液につ
いてのみ熱線流量速計検出値等を計測し、カチオ
ンポリマーの薬注量だけを上記の通り制御しても
良い。この場合、アニオンポリマーの薬注量は、
カチオンポリマーの薬注量に比例させれば良い。
（汚泥は負に帯電しているので、最初に添加され
るカチオンポリマーの薬注量を主たる制御対象と
してもほぼ十分な制御が行なえる。） 第３図は本発明のさらに別の実施例装置の系統
図である。

本実施例では、第１凝集槽４１に無機凝集剤が
添加されており、第２凝集槽４２へは両性ポリマ
ーが添加されている。そして、第２凝集槽４２か
らの濾液について熱線流速計検出値等を計測し、
それに基いて上記方法に従つてポリマー薬注量を
制御している。この場合、濾液貯槽１１２に設け
られた電気伝導度計の検出値は無機凝集剤添加の
影響を補償するために用いられる。

なお、本実施例にあつても、第１図の実施例と
同様に脱水機９の濾液について熱線流速計検出値
等を計測し、それに基いて薬注量制御しても良
い。

本実施例では第１凝集槽４１の槽内液について
は熱線流速計検出値等を計測していないが、これ
は第１凝集槽４１の濾液を計測して制御すると、
第２凝集槽４２の槽内液の熱線流速計の検出値の
変化が無機凝集剤の影響であるのかポリマーの影
響であるのかが不明になるおそれがあるからであ
る。

なお、第３図の実施例では、第１凝集槽４１に
PH計30を設け、これに基いて無機凝集剤の添加量
を最適量となるように制御している。このように
すると、無機凝集剤の過剰添加がなく、熱線流速
計検出値への無機凝集剤の影響が極めて軽微なも
のとなり、ポリマー薬注量制御の精度が高められ
る。

特に、本実施例のように両性ポリマーを用いる
ときは、カチオンあるいはアニオンの溶出を制御
するうえでもPH計30により制御することが好まし
い。

上記第１〜３図の装置にあつては、薬注量及び
凝集槽の撹拌機の回転数を制御することにより、
凝集汚泥を槽内において造粒させることもでき
る。

本発明では、温度計等を省略し、熱線流速計の
みを用いても良い。また、第１図の装置にあつて
も、第２，３図の装置と同様に凝集槽内の液につ
いて熱線流速計検出値等の計測を行ない、これに
基いて薬注量制御しても良い。

上記実施例では凝集槽に薬注するようにしてい
るが、本発明にあつては、被凝集処理液が流通さ
れる配管（例えば原水供給管）中へ薬注するタイ
プの凝集処理装置にも適用できる。

第８図はこの種の実施例に係る凝集処理装置の
系統図であり、原水は原水貯槽、原水ポンプ付の
配管２０１を経て遠心脱水機（ベルトプレス脱水
機、スクリユープレス等機種は何れであつても良
い。）２０３へ送られる。

この原水ポンプ付配管２０１の途中に薬注管２
０２及び薬注ポンプ２０７を具備してなる薬注装
置からカチオン系有機凝集剤が薬注される。脱水
機２０３から分離された固形物は濃縮汚泥排出部
２０４から排出され、別途処理される。比較的清
澄な分離液は、分離清澄液排出部２０５から分離
液貯槽２０８へ送られる。分離貯槽２０８の分離
液の一部はサンプリング槽２１５へ定量的にポン
プ２０９で送られる。このサンプリング槽２１５
に熱移動計（熱線流速計）２１０が設けられてい
る。

この種の熱移動計は流速の影響を顕著に受けた
り、あるいは移送ポンプ２０９の脈動の影響を受
けたりする。これらの影響を除くために、本実施
例にあつては撹拌装置２１４にて比較的大きな一
定の流速を熱移動計に与え、流量の変動が無視で
きるように工夫されている。なお、水位高低差を
利用して分離水をサンプリング槽へ流す時には、
第９図（第８図の部分の別構成を示す系統図）
に表わされる如く、ポンプ２０９は省略される。
また、逆にポンプ２０９として連続定流速にて吐
出させる機種のものを採用する場合には、撹拌装
置１４は省略されても良い。

このサンプリング槽２１５において、分離水の
状態（物性）を熱移動計２１０で計測する。この
検出信号を信号増幅変換器２１１に送り、演算制
御器にて演算できる形に変換する。変換器２１１
からの信号を受けた演算制御器２１２は、所定演
算信号を薬注ポンプ２０７の駆動装置に与え、薬
注ポンプ２０７から薬注管２０２を経て薬注量を
制御する。この薬注ポンプの駆動装置としては、
インバータなどによりポンプ吐出量（薬注量）を
連続的に変化させることができるものが好適であ
る。

なお、第８，９図における２１３ａ，２１３ｂ
は液の放流管を示している。

第１０図は有機凝集剤（両性ポリマー）と無機
凝集剤とを併用する場合の実施例装置の系統図で
ある。本実施例では薬注ポンプ２５０により無機
凝集剤が原水配管２０１内へ薬注され、その後有
機凝集剤が該配管２０１内へ薬注されている。無
機凝集剤と有機凝集剤の添加地点の間にはPH計あ
るいは電気伝導度計等のセンサ２５１が設けら
れ、このセンサ検出信号に基づいてコントローラ
２５２が無機凝集剤の薬注制御を行なつている。
その他の構成は第８図と同様であり、同一部分が
同一符号にて示されている。そして、本実施例で
も熱移動計２１０の検出信号に基づいて有機凝集
剤の薬注ポンプ２０７が制御されている。

第１０図の装置においては、第１１図（第１０
図のXI部分の別構成図）に示す如く、分離・水中
のPHや電気伝導度を検出するセンサ２５５を設
け、このセンサ検出信号にも基づいて薬注制御し
ても良い。なお、さらに温度計を設けても良い。
また、第１１図の如く、分離水貯槽とサンプリン
グ槽とを一体的にしても良い。

上記実施例では、いずれも濾液を濾液貯槽へ連
続的に流入されているが、本発明では所定量の濾
液貯槽に受けてその熱線流速計検出値等を計測し
ても良い。このようにバツチ計測する場合には、
濾液貯槽に例えばレベル計を設けておき、前回の
測定時の濾液を全量排出した後、このレベル計で
検出水位が所定レベルとなるまで濾液を受け入
れ、熱線流速計検出値等の計測を行なえば良い。

本発明にあつては、温度計等を省略し、熱線流
速計のみを用いても良い。また、本発明にあつて
は、脱水ケーキ含水率以外のケーキ剥離性や濾液
量を指標として薬注量制御しても良く、これらの
いずれか２以上の特性を指標として薬注量制御し
ても良い。

上記実施例では、凝集剤が添加された液の脱水
濾液が熱線流速計と接触されているが、このよう
にするとSS成分や凝集したフロツク等が熱線流
速計に付着することが防止され、作動が安定し、
装置の保守も容易になるという効果がある。ただ
し、本発明では、熱線流速計が直接に凝集剤添加
前の液や濾過処理前の液と接触するように構成し
ても良い。

なお、本発明でいう凝集剤が添加された液の濾
液とは凝集槽内の液を濾過した濾液及び脱水機で
脱水した脱水濾液をいう。

第７図の制御例においては薬注量が極小となる
ように制御が行なわれているが、薬注量が目標範
囲に納まるように制御しても良い。

［効果］ 以上の通り、本発明の凝集処理装置によると、
熱移動検出計を用いたことにより液中の物性の微
小な変化を、容易に抵抗（電圧）の変化としてと
らえることが可能となり、薬注量が最適量となる
ように正確な薬注量制御を行なうことが可能とな
る。従つて、薬注量の過不足が防止され、効率的
で低コストの凝集処理が行なえるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は実施例装置の系統
図、第４図は熱線流速計のブロツク図である。第
５図及び第６図は実験結果を示すグラフである。
第７図は制御方法を説明するグラフである。第８
図は本発明の異なる実施例装置の系統図、第９図
は部分構成図である。第１０図はさらに異なる実
施例装置の系統図、第１１図は部分構成図であ
る。 ４，４１，４２……凝集槽、８，８１，８２…
…薬注ポンプ、９……脱水機、１２……熱線流速
計、１６……演算制御器、２０１……原水配管、
２０３……脱水機、２０７……薬注ポンプ、２１
０……熱移動計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝集処理される液に凝集剤を添加するための
   装置であつて、該添加量が調節可能である薬注装
   置と、 凝集剤が添加される液、凝集剤が添加された液
   又は凝集剤が添加された液の濾液と接触するよう
   に設けられた熱移動検出計と、 該熱移動検出計の検出値に基いて薬注装置の薬
   注量を制御する制御装置と、 を備えてなる凝集処理装置。