JPH1085719A - 液体処理方法または検出方法 - Google Patents
液体処理方法または検出方法Info
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- JPH1085719A JPH1085719A JP24443996A JP24443996A JPH1085719A JP H1085719 A JPH1085719 A JP H1085719A JP 24443996 A JP24443996 A JP 24443996A JP 24443996 A JP24443996 A JP 24443996A JP H1085719 A JPH1085719 A JP H1085719A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/008—Control or steering systems not provided for elsewhere in subclass C02F
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/40—Liquid flow rate
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】水処理装置の水槽内の流速値，流速ベクトル，
気泡等の状況は、水槽内に開けた窓より照明を照射し
て、カメラで観察した数値で表示されるので、全体状況
を知るのに時間を要した。 【解決手段】水槽１の入口及び出口のゲート５Ａ上を流
れる液体の流速値を速度検出器で求めると共に、両ゲー
トの水位の高さが同じか、出口ゲート側が低いかによっ
て、流速ベクトルを求め、測定した流速ベクトルを棒線
に表示し流速度値に応じて色別区分して表示した。 【効果】密閉された水処理装置の水槽内の水流分布・流
速分布・気液混合分布状況がリアルタイムで見えるよう
になったので、運転員は安心してプロセス維持管理がで
きる。
気泡等の状況は、水槽内に開けた窓より照明を照射し
て、カメラで観察した数値で表示されるので、全体状況
を知るのに時間を要した。 【解決手段】水槽１の入口及び出口のゲート５Ａ上を流
れる液体の流速値を速度検出器で求めると共に、両ゲー
トの水位の高さが同じか、出口ゲート側が低いかによっ
て、流速ベクトルを求め、測定した流速ベクトルを棒線
に表示し流速度値に応じて色別区分して表示した。 【効果】密閉された水処理装置の水槽内の水流分布・流
速分布・気液混合分布状況がリアルタイムで見えるよう
になったので、運転員は安心してプロセス維持管理がで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上下水処理場にお
ける水処理装置の水槽に係り、特に処理水にオゾンや酸
素などの気体気泡を散気させて、酸化反応を行って有害
物質の除去を行わしめる水槽で処理水の流速値及び流速
ベクトルの全体分布あるいは気体気泡との混合、いわゆ
る気液混合状態を表示できるようにすることで、従来は
運転員が見ることができなかった水槽内の状況を見える
ようにした液体処理方法に関する。
ける水処理装置の水槽に係り、特に処理水にオゾンや酸
素などの気体気泡を散気させて、酸化反応を行って有害
物質の除去を行わしめる水槽で処理水の流速値及び流速
ベクトルの全体分布あるいは気体気泡との混合、いわゆ
る気液混合状態を表示できるようにすることで、従来は
運転員が見ることができなかった水槽内の状況を見える
ようにした液体処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】生活環境においては、水の使用は不可欠
であるので、下水処理場では河川へ放流する前に有害物
質を除去する為に酸素ガスや空気を吹き込んで、化学反
応させて低有機物にしたり、上水処理場では飲料水の配
水業務であることから、オゾン化ガスを吹き込んで強力
な酸化反応により水質基準に適合した安全な水をつくる
などの水処理装置がつくられて運転している。
であるので、下水処理場では河川へ放流する前に有害物
質を除去する為に酸素ガスや空気を吹き込んで、化学反
応させて低有機物にしたり、上水処理場では飲料水の配
水業務であることから、オゾン化ガスを吹き込んで強力
な酸化反応により水質基準に適合した安全な水をつくる
などの水処理装置がつくられて運転している。
【０００３】特開平7−265884 号公報のオゾン処理装置
では、オゾン反応槽すなわち水処理装置の水槽内が見え
ないので、透過窓を設けて内部に照明灯をつけて外部か
らカメラでオゾンの気泡を観測して、画像処理装置で表
示してブラックボックスであった水槽内のオゾン散気状
態を直接観測して、オゾン化反応の適正化制御を行って
経済運転を図っている。
では、オゾン反応槽すなわち水処理装置の水槽内が見え
ないので、透過窓を設けて内部に照明灯をつけて外部か
らカメラでオゾンの気泡を観測して、画像処理装置で表
示してブラックボックスであった水槽内のオゾン散気状
態を直接観測して、オゾン化反応の適正化制御を行って
経済運転を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の水槽では水槽内
を見るために、透過窓を設けて内部に照明灯をつけて外
部からカメラで気泡を観測していたので、透明窓を取付
けることによる経年的水漏れの心配と照明灯，カメラな
どのメンテナスを行う必要があった。また、水槽内全体
は、カメラの視野角より全部見えないなどの欠点があっ
た。また測定した流速値，流速ベクトル，気泡等は数字
で表示されるので、全体状況を知るのに時間を要する欠
点があった。
を見るために、透過窓を設けて内部に照明灯をつけて外
部からカメラで気泡を観測していたので、透明窓を取付
けることによる経年的水漏れの心配と照明灯，カメラな
どのメンテナスを行う必要があった。また、水槽内全体
は、カメラの視野角より全部見えないなどの欠点があっ
た。また測定した流速値，流速ベクトル，気泡等は数字
で表示されるので、全体状況を知るのに時間を要する欠
点があった。
【０００５】本発明の目的は、水槽全体の流速及び流速
ベクトルの状況を表示装置に見やすく表示する水処理方
法を提供することにある。
ベクトルの状況を表示装置に見やすく表示する水処理方
法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の液体処理方法
は、入口ゲートと出口ゲートを有する水槽であって、速
度検出器により入口ゲート上に流れる液体の流速値を検
出し、入口ゲートの高さを基準値に選び、出口ゲートが
基準値と同じか、又は下側かにより流速ベクトルを求
め、上記水槽をＸ方向とＹ方向とに複数個のメッシュに
分割し、各メッシュ毎に求めた流速ベクトルを棒線で表
示し、各メッシュ毎に求めた流速値を階級別色別区分表
にした区分表のどの色別区分に属するかを選び、各メッ
シュ毎に色別区分して流速値を表示することにある。
は、入口ゲートと出口ゲートを有する水槽であって、速
度検出器により入口ゲート上に流れる液体の流速値を検
出し、入口ゲートの高さを基準値に選び、出口ゲートが
基準値と同じか、又は下側かにより流速ベクトルを求
め、上記水槽をＸ方向とＹ方向とに複数個のメッシュに
分割し、各メッシュ毎に求めた流速ベクトルを棒線で表
示し、各メッシュ毎に求めた流速値を階級別色別区分表
にした区分表のどの色別区分に属するかを選び、各メッ
シュ毎に色別区分して流速値を表示することにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の水処理装置を図１乃至図
５により説明する。
５により説明する。
【０００８】図４は、本発明の全体制御系の説明図であ
る。計測データユニット１１には、水槽１入口の水流量
計２と水槽１の入口ゲート５Ａ上側の速度検出器１２の
数値データとが取込まれる。その他に最適運転条件を演
算する為に水位計１３，水温計１４，水質計１５，オゾ
ン発生器１６のガス流量計９，圧力計１７，温度計１
８，オゾン濃度計１９および排オゾン装置２０の排オゾ
ン濃度計２１の数値データとが計測データユニット１１
へ取込まれている。計測データユニット１１より演算制
御部２２にこれらの数値データを取込んで後述の計算処
理を行い、表示部２３へ表示すると共に、一方調節弁３
ａ，３ｂへの指示信号も発して調節弁３ａ，３ｂの絞り
具合を調節し、処理水Ｗを水槽内に流入させる。
る。計測データユニット１１には、水槽１入口の水流量
計２と水槽１の入口ゲート５Ａ上側の速度検出器１２の
数値データとが取込まれる。その他に最適運転条件を演
算する為に水位計１３，水温計１４，水質計１５，オゾ
ン発生器１６のガス流量計９，圧力計１７，温度計１
８，オゾン濃度計１９および排オゾン装置２０の排オゾ
ン濃度計２１の数値データとが計測データユニット１１
へ取込まれている。計測データユニット１１より演算制
御部２２にこれらの数値データを取込んで後述の計算処
理を行い、表示部２３へ表示すると共に、一方調節弁３
ａ，３ｂへの指示信号も発して調節弁３ａ，３ｂの絞り
具合を調節し、処理水Ｗを水槽内に流入させる。
【０００９】尚、データファイル２４は計算結果のポイ
ント項目をファイルし、変化予測するときなどに用いる
もので出力結果来歴や予測トレンド推定するときに活用
される。
ント項目をファイルし、変化予測するときなどに用いる
もので出力結果来歴や予測トレンド推定するときに活用
される。
【００１０】水槽１の詳細は図１により説明する。図１
は、上水処理場における水処理装置の水槽１であってオ
ゾン化ガスを散気するための水槽１の断面説明図であ
る。
は、上水処理場における水処理装置の水槽１であってオ
ゾン化ガスを散気するための水槽１の断面説明図であ
る。
【００１１】水槽１は、入口ゲート５Ａ，中間ゲート５
Ｂ，出口ゲート５Ｃ及び連結口６を有する水槽１であっ
て、中間及び出口ゲート５Ｂ，５Ｃによりオゾン反応槽
７と滞留槽８を区分している。図１では出口ゲート５Ｃ
の高さは入口ゲート５Ａの高さを低く設計されている。
処理水Ｗは、水槽１の左側下部より水流量計２を通って
調節弁３Ｂを経由して、流入渠４へ入ってくる。流入渠
４より溢れる処理水Ｗは、入口ゲート５Ａを越流してオ
ゾン反応槽７に入り込み、中間ゲート５Ｂに衝突して、
下向きの流れとなり、連結口６を通って再度迂流上昇し
て出口ゲート５Ｃを越流して、滞留槽８に流れ込んで水
槽１の右側下部側より右方へ排出される。
Ｂ，出口ゲート５Ｃ及び連結口６を有する水槽１であっ
て、中間及び出口ゲート５Ｂ，５Ｃによりオゾン反応槽
７と滞留槽８を区分している。図１では出口ゲート５Ｃ
の高さは入口ゲート５Ａの高さを低く設計されている。
処理水Ｗは、水槽１の左側下部より水流量計２を通って
調節弁３Ｂを経由して、流入渠４へ入ってくる。流入渠
４より溢れる処理水Ｗは、入口ゲート５Ａを越流してオ
ゾン反応槽７に入り込み、中間ゲート５Ｂに衝突して、
下向きの流れとなり、連結口６を通って再度迂流上昇し
て出口ゲート５Ｃを越流して、滞留槽８に流れ込んで水
槽１の右側下部側より右方へ排出される。
【００１２】入口ゲート５Ａの高さが出口ゲート５Ｃの
高さより高い時には、流速ベクトルは水位計１３により
出口ゲート５Ｃの高さを計測し、この計測値を入力した
計測データユニット１１から演算制御部２２に入る。演
算制御部２２では水位計測値が演算制御部２２の記憶部
に予め記憶されている。演算制御部２２の基準水位によ
り水位計測値が上側か下側かにより流速ベクトルを決め
る。
高さより高い時には、流速ベクトルは水位計１３により
出口ゲート５Ｃの高さを計測し、この計測値を入力した
計測データユニット１１から演算制御部２２に入る。演
算制御部２２では水位計測値が演算制御部２２の記憶部
に予め記憶されている。演算制御部２２の基準水位によ
り水位計測値が上側か下側かにより流速ベクトルを決め
る。
【００１３】一方、入口ゲート５Ａの高さと出口ゲート
５Ｃの高さが同じ構成では、流速ベクトルは常にθ＝０
度（水平）なので、両ゲートの高さが異なる場合に比べ
て、演算制御部２２で基準水位などを予め記憶する必要
がなく、演算制御部２２に記憶容量を少なく出来る利点
がある。
５Ｃの高さが同じ構成では、流速ベクトルは常にθ＝０
度（水平）なので、両ゲートの高さが異なる場合に比べ
て、演算制御部２２で基準水位などを予め記憶する必要
がなく、演算制御部２２に記憶容量を少なく出来る利点
がある。
【００１４】図２，図３の速度検出器１２のυ1とυ2と
のデータ(図２のυ1とυ2)が等しくない時のみ調節弁３
ａと３ｂとの開度を調節して、処理水量の絞り具合より
υ1＝υ2となる制御も行わしめる。
のデータ(図２のυ1とυ2)が等しくない時のみ調節弁３
ａと３ｂとの開度を調節して、処理水量の絞り具合より
υ1＝υ2となる制御も行わしめる。
【００１５】図２及び図３では、計算のための初期条件
を正しく測定できるように工夫した水槽１の平面及び断
面説明図である。
を正しく測定できるように工夫した水槽１の平面及び断
面説明図である。
【００１６】図２では、複数例えば２槽の水槽１の処理
水は、２個の調節弁３ｂを介して流入渠４とに流入する
と、流速分布は中央部分が早く、両端側が遅くなる。入
口ゲート５Ａ上の越流の平均流速は中央部と水槽１側面
との中間に存在するので、速度検出器１２の測定点は×
部υ1又はυ2の位置とすれば、平均流速値を測定でき
る。
水は、２個の調節弁３ｂを介して流入渠４とに流入する
と、流速分布は中央部分が早く、両端側が遅くなる。入
口ゲート５Ａ上の越流の平均流速は中央部と水槽１側面
との中間に存在するので、速度検出器１２の測定点は×
部υ1又はυ2の位置とすれば、平均流速値を測定でき
る。
【００１７】図３では、水槽１の断面図で流入渠４へは
下側より処理水Ｗが湧水させると、流速分布は中央部が
早く端面側が遅くなり、越流してオゾン反応槽７へ流れ
込むので、速度検出器１２の測定点は入口ゲート５Ａ上
の水面と入口ゲート５Ａ端部の中間に設置すれば、流速
が正確に測定出来る。
下側より処理水Ｗが湧水させると、流速分布は中央部が
早く端面側が遅くなり、越流してオゾン反応槽７へ流れ
込むので、速度検出器１２の測定点は入口ゲート５Ａ上
の水面と入口ゲート５Ａ端部の中間に設置すれば、流速
が正確に測定出来る。
【００１８】一方、オゾン化ガスはガス流量計９を通っ
てオゾン化反応槽７の下側に設置したセラミックス性
（気孔径５０〜６０μｍ）の散気管１０より、微小気泡
として水中に散気される。オゾン化ガスは散気水深と散
気管１０の圧力損失より大きい圧力があるので、水中に
散気されることになる。水中に散気されたオゾンの気泡
は水中に溶解して、水中の有機物質などと酸化反応す
る。水中に溶解されなかった未反応のオゾン化ガスは、
排オゾン装置２０によって無害化され大気中に放出され
る。ここに、オゾン反応槽７におけるオゾン化ガスと処
理水の酸化反応時間は約５分程度必要で更に、５分程度
溶存オゾンの反応時間をとるために滞留槽８が設けられ
ている。
てオゾン化反応槽７の下側に設置したセラミックス性
（気孔径５０〜６０μｍ）の散気管１０より、微小気泡
として水中に散気される。オゾン化ガスは散気水深と散
気管１０の圧力損失より大きい圧力があるので、水中に
散気されることになる。水中に散気されたオゾンの気泡
は水中に溶解して、水中の有機物質などと酸化反応す
る。水中に溶解されなかった未反応のオゾン化ガスは、
排オゾン装置２０によって無害化され大気中に放出され
る。ここに、オゾン反応槽７におけるオゾン化ガスと処
理水の酸化反応時間は約５分程度必要で更に、５分程度
溶存オゾンの反応時間をとるために滞留槽８が設けられ
ている。
【００１９】図１での処理水Ｗの流れはマクロ的に矢印
で説明するが、θ＝０の時は水平方向に右側へ強く流れ
て中間ゲート５Ｂに衝突して下向きになるので、短絡流
（早い流れ）領域が大きく、中央部分は渦巻きを生じ
て、停滞流（遅い流れ）領域となる。θが下方へ大きく
なると斜め右側方向へ短絡流領域が移動する。オゾン反
応槽７内は、下方からオゾン化ガスが散気管１０より散
気して、上方へ浮上しながら処理水との酸化反応を生ず
るので、流速分布は短絡流，停滞流を減らし、オゾン反
応槽７内で均一となることが理想的条件となる。
で説明するが、θ＝０の時は水平方向に右側へ強く流れ
て中間ゲート５Ｂに衝突して下向きになるので、短絡流
（早い流れ）領域が大きく、中央部分は渦巻きを生じ
て、停滞流（遅い流れ）領域となる。θが下方へ大きく
なると斜め右側方向へ短絡流領域が移動する。オゾン反
応槽７内は、下方からオゾン化ガスが散気管１０より散
気して、上方へ浮上しながら処理水との酸化反応を生ず
るので、流速分布は短絡流，停滞流を減らし、オゾン反
応槽７内で均一となることが理想的条件となる。
【００２０】次に、水槽内の流速値，流速ベクトル，気
泡数を求める場合を説明する。
泡数を求める場合を説明する。
【００２１】入口ゲート５Ａ及び出口ゲート５Ｃの水槽
天井面１Ａに速度検出器１２及び水位計１３、例えば超
音波計測器を取付けている。これらの検出器，水位計か
らの計測値は計測データユニット１１に入力され、計測
データユニット１１より演算制御部２２に入力される。
演算制御部２２で上述の流速値，流速ベクトル，気泡数
は、次のように求める。
天井面１Ａに速度検出器１２及び水位計１３、例えば超
音波計測器を取付けている。これらの検出器，水位計か
らの計測値は計測データユニット１１に入力され、計測
データユニット１１より演算制御部２２に入力される。
演算制御部２２で上述の流速値，流速ベクトル，気泡数
は、次のように求める。
【００２２】即ち、速度検出器１２により入口ゲート上
の水中内に設置して流速値を検出し、検出信号を上述の
経路で演算制御２２に入力する。また水位計１３は入口
ゲート５Ａと出口ゲート５Ｃとの水位が等しいか、或い
は入口ゲート５Ａより出口ゲート５Ｃの水位の方が低い
かを検出する。等しい場合は水量が多く、平行な流速ベ
クトルとなり、低い場合には水量が少なく、下側に傾斜
する流速ベクトルとなる。尚、入口ゲートと出口ゲート
との高さが異なる時には、流速ベクトルは水位検出器１
２により出口ゲートの水位の高さを計測し、この計測値
を計測データユニット１１に入力し、計測データユニッ
ト１１より入力された演算制御部２２に入力される。
の水中内に設置して流速値を検出し、検出信号を上述の
経路で演算制御２２に入力する。また水位計１３は入口
ゲート５Ａと出口ゲート５Ｃとの水位が等しいか、或い
は入口ゲート５Ａより出口ゲート５Ｃの水位の方が低い
かを検出する。等しい場合は水量が多く、平行な流速ベ
クトルとなり、低い場合には水量が少なく、下側に傾斜
する流速ベクトルとなる。尚、入口ゲートと出口ゲート
との高さが異なる時には、流速ベクトルは水位検出器１
２により出口ゲートの水位の高さを計測し、この計測値
を計測データユニット１１に入力し、計測データユニッ
ト１１より入力された演算制御部２２に入力される。
【００２３】演算制御部２２では水位計測値が演算制御
部に予め記憶されている。基準水位より、上側か下側か
により、流速ベクトルを決める。そして、入口ゲート５
Ａより出口ゲート５Ｃの高さを同じくした構成は、流速
ベクトルは常にθ＝０度（水平）なので、両ゲートの高
さが異なる場合に比べて、演算制御部で基準値などを予
め記憶に置く必要がなく、演算制御部での演算ができる
利点がある。
部に予め記憶されている。基準水位より、上側か下側か
により、流速ベクトルを決める。そして、入口ゲート５
Ａより出口ゲート５Ｃの高さを同じくした構成は、流速
ベクトルは常にθ＝０度（水平）なので、両ゲートの高
さが異なる場合に比べて、演算制御部で基準値などを予
め記憶に置く必要がなく、演算制御部での演算ができる
利点がある。
【００２４】次に、図８，図９のように水槽内をＸ方向
とＹ方向とに複数個のメッシュに分割し、上記流速値，
水位値及びオゾン化ガス量を演算制御部２２に入力した
後、次のような計算処理を行う。
とＹ方向とに複数個のメッシュに分割し、上記流速値，
水位値及びオゾン化ガス量を演算制御部２２に入力した
後、次のような計算処理を行う。
【００２５】運動方程式とは ∂／∂ｔ(ρａ．υｂ)＋∇．(ρａ．υｂ．υｂ) ＝−∇ｐａ−∇∂ａ＋Ｆｓａ−∇．(Ｐａ．υｂ．υｂ)＋Ｒｓυａ…（１） ここに、ρ＝密度，Ｐ＝圧力，υ＝流速，Ｆｓ＝単位体
積・時間ｔ当りの移行運動量，Ｒｓ＝流体の密度変化
率、ａマークは時間平均値を、ｂは質量加重平均値を，
ｃは質量加重平均値からの変動量を示す。
積・時間ｔ当りの移行運動量，Ｒｓ＝流体の密度変化
率、ａマークは時間平均値を、ｂは質量加重平均値を，
ｃは質量加重平均値からの変動量を示す。
【００２６】質量保存則の計算式とは ∂Ｐ／∂ｔ＋∇(ρａ．υｂ)＝Ｒｓａ …（２） 気泡の運動方程式は、オゾン化空気の気泡に対して、次
の運動方程式が成り立つ。ここに、液体密度をρｆ，粒
子密度をρｐ（ガス密度ρｇ＋流体付加分子密度），粒
径をＤｐ，抗力係数をＣｄ，粒子速度をＵｐ，流体速度
Ｕｆ，ゆらぎ流速をＵ′ｆ，重力加速度をｇとすれば、 πＤｐ3／６・（ρｐ・∂Ｕｐ）／∂ｔ ＝πＤｐ2／４・［Ｃｄ・ρｆ｜Ｕｆ−Ｕｐ｜(Ｕｆ＋Ｕ′ｆ−Ｕｐ)］／ ２＋(πＤｐ3・ρ・ｔｇ)／６ …（３） （３)式でπＤｐ2／４・［Ｃｄ・ρｆ｜Ｕｆ−Ｕｐ｜
(Ｕｆ＋Ｕ′ｆ−Ｕｐ)］／２は抗力成分を、(πＤｐ3・
ρ・ｆｇ)／６は浮力成分を表わしている。
の運動方程式が成り立つ。ここに、液体密度をρｆ，粒
子密度をρｐ（ガス密度ρｇ＋流体付加分子密度），粒
径をＤｐ，抗力係数をＣｄ，粒子速度をＵｐ，流体速度
Ｕｆ，ゆらぎ流速をＵ′ｆ，重力加速度をｇとすれば、 πＤｐ3／６・（ρｐ・∂Ｕｐ）／∂ｔ ＝πＤｐ2／４・［Ｃｄ・ρｆ｜Ｕｆ−Ｕｐ｜(Ｕｆ＋Ｕ′ｆ−Ｕｐ)］／ ２＋(πＤｐ3・ρ・ｔｇ)／６ …（３） （３)式でπＤｐ2／４・［Ｃｄ・ρｆ｜Ｕｆ−Ｕｐ｜
(Ｕｆ＋Ｕ′ｆ−Ｕｐ)］／２は抗力成分を、(πＤｐ3・
ρ・ｆｇ)／６は浮力成分を表わしている。
【００２７】気泡の運動方程式は、気泡の上昇速度（浮
力）と抗力より計算する。散気管１０からの初期気泡の
上昇速度は実験的に求めて与える。つまり、浮力成分の
実測値は散気管１０からの１秒間当りの気泡の浮力上昇
値は２０±５cm／sec で示され、調節弁３Ａにより散気
量が可変されるので、初期上昇速度も変化して与えるよ
うにしている。
力）と抗力より計算する。散気管１０からの初期気泡の
上昇速度は実験的に求めて与える。つまり、浮力成分の
実測値は散気管１０からの１秒間当りの気泡の浮力上昇
値は２０±５cm／sec で示され、調節弁３Ａにより散気
量が可変されるので、初期上昇速度も変化して与えるよ
うにしている。
【００２８】自然法則に基づいたこれらの（１)〜(３）
式の連立方程式をメッシュ毎にデジタル計算機より数値
的に求め、ある時間内における各メッシュ毎の流速ベク
トル，流速値，気泡数を図５の演算制御部２２で計算に
より求めた。
式の連立方程式をメッシュ毎にデジタル計算機より数値
的に求め、ある時間内における各メッシュ毎の流速ベク
トル，流速値，気泡数を図５の演算制御部２２で計算に
より求めた。
【００２９】図５は演算制御部２２内の基本手順を示す
処理フロー説明図である。
処理フロー説明図である。
【００３０】．水槽１の構造図より形状入力(寸法均
等縮尺と水位値の境界条件)と断面に対してＸ−Ｙ方向
に複数のメッシュ分割して、水槽１の形状．メッシュ入
力処理の計算条件を確立させる。
等縮尺と水位値の境界条件)と断面に対してＸ−Ｙ方向
に複数のメッシュ分割して、水槽１の形状．メッシュ入
力処理の計算条件を確立させる。
【００３１】．実測データとして処理水量（Ｑ）とオ
ゾンガス量（Ｇ）とを入口ゲート５Ａの流速値υ1とυ2
と、水位計１３（△Ｌ）とを取込み、（１）の運動方程
式（方程式を差分法で離散化し、線形代数方程式を作っ
て反復解法を求める）により流量と速度演算を行わしめ
る。
ゾンガス量（Ｇ）とを入口ゲート５Ａの流速値υ1とυ2
と、水位計１３（△Ｌ）とを取込み、（１）の運動方程
式（方程式を差分法で離散化し、線形代数方程式を作っ
て反復解法を求める）により流量と速度演算を行わしめ
る。
【００３２】．（２）の質量保存則の差分法により圧
力を演算して圧力を求めた後に、各メッシュ毎の流速ベ
クトル，流速値を表示ソフト処理により図６の階級別色
別区分表に応じて、表示データを作成する。ここに、実
測データ入力が変化した時は、自動的に変化検出して再
計算を行わしめる。
力を演算して圧力を求めた後に、各メッシュ毎の流速ベ
クトル，流速値を表示ソフト処理により図６の階級別色
別区分表に応じて、表示データを作成する。ここに、実
測データ入力が変化した時は、自動的に変化検出して再
計算を行わしめる。
【００３３】．気泡の浮力・抗力演算を行い、運動方
程式よりメッシュ毎の気泡数（気泡濃度）演算を行い、
各メッシュ毎に気泡数を表示ソフト処理により図７の階
級別色別区分表に応じて、表示データを作成する。
程式よりメッシュ毎の気泡数（気泡濃度）演算を行い、
各メッシュ毎に気泡数を表示ソフト処理により図７の階
級別色別区分表に応じて、表示データを作成する。
【００３４】次に、演算制御部２２で計算した結果を図
６，図７の特性図で表示部２３に表示することにより、
パターン認識を容易にした。
６，図７の特性図で表示部２３に表示することにより、
パターン認識を容易にした。
【００３５】即ち、本発明では上述の（１)〜(３）式に
より計算で求めた流速値及び気泡数を図６，図７の縦軸
Ｙと横軸Ｘ１，横軸Ｘ２に色別区分表示との関係を示
し、これらの特性図について説明する。
より計算で求めた流速値及び気泡数を図６，図７の縦軸
Ｙと横軸Ｘ１，横軸Ｘ２に色別区分表示との関係を示
し、これらの特性図について説明する。
【００３６】（ａ）．図６のように流速数値をＹとし、
色別区分をＸ１とすれば、次の式が成り立ち、ＡはＸ１
とＹとの比例定数である。
色別区分をＸ１とすれば、次の式が成り立ち、ＡはＸ１
とＹとの比例定数である。
【００３７】 Ｘ１＝ＡＹ …（４） この式に図１の速度検出器１２で測定値を上述の計算式
で計算した流速値、例えばＹ＝０.７ｍ／ｓを(４）式に
代入すると、横軸Ｘ１で色別表示された色、例えば橙色
を求めることができる。このようにして得た流速数値Ｙ
と色別区分表示Ｘ１との対応は以下のようになる。
で計算した流速値、例えばＹ＝０.７ｍ／ｓを(４）式に
代入すると、横軸Ｘ１で色別表示された色、例えば橙色
を求めることができる。このようにして得た流速数値Ｙ
と色別区分表示Ｘ１との対応は以下のようになる。
【００３８】(１)．流速（ｍ／ｓ）⇒１.０ｍ／ｓ〜０.
８ｍ／ｓの流速値範囲を基準として赤色で、０.８ｍ／
ｓ〜０.６ｍ／ｓの流速値範囲を橙色で０.６ｍ／ｓ〜
０.４ｍ／ｓの流速値範囲を黄色で０.４ｍ／ｓ〜０.２
ｍ／ｓの流速値範囲を緑色で０.２ｍ／ｓ〜０.１ｍ／ｓ
の流速値範囲を青色で０.１ｍ／ｓ未満の流速値範囲を
紫色で階級別色別区分表に応じて、色別表示に変換させ
ることができる。
８ｍ／ｓの流速値範囲を基準として赤色で、０.８ｍ／
ｓ〜０.６ｍ／ｓの流速値範囲を橙色で０.６ｍ／ｓ〜
０.４ｍ／ｓの流速値範囲を黄色で０.４ｍ／ｓ〜０.２
ｍ／ｓの流速値範囲を緑色で０.２ｍ／ｓ〜０.１ｍ／ｓ
の流速値範囲を青色で０.１ｍ／ｓ未満の流速値範囲を
紫色で階級別色別区分表に応じて、色別表示に変換させ
ることができる。
【００３９】また水位計１３で測定した流速ベクトルは
図８に示す棒線Ｚ１で表示できる。棒線Ｚ１をたどって
ゆけば、水槽内の流速ベクトルがわかると共に、流速値
の色別表示をみれば、誰でもすぐに流速値と流速ベクト
ルとの関係を判断することが出来る。
図８に示す棒線Ｚ１で表示できる。棒線Ｚ１をたどって
ゆけば、水槽内の流速ベクトルがわかると共に、流速値
の色別表示をみれば、誰でもすぐに流速値と流速ベクト
ルとの関係を判断することが出来る。
【００４０】（ｂ）．次に、気泡数について説明する。
【００４１】（ａ）と同様に図７のように気泡数数値を
Ｙとし、色別区分をＸ２とすれば、次の式が成り立ち、
ＡはＸ２とＹとの比例定数である。
Ｙとし、色別区分をＸ２とすれば、次の式が成り立ち、
ＡはＸ２とＹとの比例定数である。
【００４２】 Ｘ２＝ＡＹ …（５） 気泡数数値を出力データとし、（５）式に代入すると、
直ちに色別区分される。例えば、図９に示す気泡Ｚ２が
Ｙ＝８００個ならば、図７のように（５）式により色別
区分は、Ｘ２＝黄色となる。またその他の気泡数数値と
色別区分の対応は以下のようになる。
直ちに色別区分される。例えば、図９に示す気泡Ｚ２が
Ｙ＝８００個ならば、図７のように（５）式により色別
区分は、Ｘ２＝黄色となる。またその他の気泡数数値と
色別区分の対応は以下のようになる。
【００４３】(２)．気泡分布（気泡数）⇒２５００個〜
１５００個の気泡数を基準として赤色で、１５００個〜
１０００個の気泡数を橙色で１０００個〜 ５００個の
気泡数を黄色で５００個〜 ３００個の気泡数を緑色で
３００個〜 １００個の気泡数を青色で１００未満個の
気泡数を紫色で階級別色別区分表に応じて、色別表示に
変換させた。
１５００個の気泡数を基準として赤色で、１５００個〜
１０００個の気泡数を橙色で１０００個〜 ５００個の
気泡数を黄色で５００個〜 ３００個の気泡数を緑色で
３００個〜 １００個の気泡数を青色で１００未満個の
気泡数を紫色で階級別色別区分表に応じて、色別表示に
変換させた。
【００４４】(３)．上述(ａ)，(ｂ)のどれかを重ね合せ
表示するために流速値の色別表示と気泡数の色別表示が
重ならないように同時表示に変換させた。
表示するために流速値の色別表示と気泡数の色別表示が
重ならないように同時表示に変換させた。
【００４５】上述の流速の色別表示，流速ベクトルの棒
線方向，気泡分布（気泡数）の色別表示は、表示部２３
に表示される。この表示部２３の詳細は図８，図９によ
り表示されるので、誰でも流速値と流速ベクトル及び気
泡数との関係は、従来技術に比べてすぐに判断できる。
この判断結果により、その時の負荷つまり水の消費量に
応じて演算制御部２２により調整弁３Ａ，３Ｂを制御
し、流速，気泡発生数を制御して、経済的な水処理を行
うことができるようになった。
線方向，気泡分布（気泡数）の色別表示は、表示部２３
に表示される。この表示部２３の詳細は図８，図９によ
り表示されるので、誰でも流速値と流速ベクトル及び気
泡数との関係は、従来技術に比べてすぐに判断できる。
この判断結果により、その時の負荷つまり水の消費量に
応じて演算制御部２２により調整弁３Ａ，３Ｂを制御
し、流速，気泡発生数を制御して、経済的な水処理を行
うことができるようになった。
【００４６】次に、本発明の変形例として次の適用によ
る表示法でも同様の効果が得られる。
る表示法でも同様の効果が得られる。
【００４７】(１) 水槽１のメッシュ分割法として図８
のような構造なので３次元方向（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）のメッ
シュ分割を行い、上述表示を３次元表示してもよい。
（より水槽内の状況が精密に判る。） (２) 図２の演算制御部２２において、スタンドアロン
型として計算データユニット１１の諸条件を手入力して
図７の演算計算を行わしめ、上記色別区分の表示を出力
させてもよい。(簡易で安価な装置となる。) (３) 図２の調節弁３ａ，３ｂを省略して、あるいは全
開としておいて、流入渠４の入口径に大小の差をつけて
速度検出器１２の流速値がυ1＝υ2となるようにしても
よい。(制御の簡易化となる。) (４) 図１は、上水道の実施例であるが、下水処理場の
曝気槽内への空気又は酸素又はオゾン化ガスを散気拡散
させる場合も同様の手法で表示してもよい。
のような構造なので３次元方向（Ｘ−Ｙ−Ｚ軸）のメッ
シュ分割を行い、上述表示を３次元表示してもよい。
（より水槽内の状況が精密に判る。） (２) 図２の演算制御部２２において、スタンドアロン
型として計算データユニット１１の諸条件を手入力して
図７の演算計算を行わしめ、上記色別区分の表示を出力
させてもよい。(簡易で安価な装置となる。) (３) 図２の調節弁３ａ，３ｂを省略して、あるいは全
開としておいて、流入渠４の入口径に大小の差をつけて
速度検出器１２の流速値がυ1＝υ2となるようにしても
よい。(制御の簡易化となる。) (４) 図１は、上水道の実施例であるが、下水処理場の
曝気槽内への空気又は酸素又はオゾン化ガスを散気拡散
させる場合も同様の手法で表示してもよい。
【００４８】（気液混合表示なので同じ表示効果があ
る。） (５) 上記色別区分表示において、処理水Ｗとオゾン化
ガスとのオゾン化反応は気液混合条件に略々比例するの
で、図２の計測データユニット１１を用いてオゾン化反
応計算式により各メッシュ毎のオゾン化反応（吸収率，
有機物の減少具合など）を色別表示としてもよい。（オ
ゾン化反応が一目で判るようになり運転員が処理効果を
把握するのが容易になる。）
る。） (５) 上記色別区分表示において、処理水Ｗとオゾン化
ガスとのオゾン化反応は気液混合条件に略々比例するの
で、図２の計測データユニット１１を用いてオゾン化反
応計算式により各メッシュ毎のオゾン化反応（吸収率，
有機物の減少具合など）を色別表示としてもよい。（オ
ゾン化反応が一目で判るようになり運転員が処理効果を
把握するのが容易になる。）
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、水処理装置の水槽内の
状況が従来ブラックボックスで見ることができなかった
が、処理水量，入口ゲート上の処理水の流速値と流速ベ
クトル及びオゾン化ガスの散気量との計測データを初期
条件として計算処理して、メッシュ分割毎に数値化し
て、流速ベクトルは棒線で表示させ、流速値，気泡数は
階級別色別区分表に応じて、色別表示することにより、
水槽内の気液混合状態が一目で目視判定できるようにな
った。
状況が従来ブラックボックスで見ることができなかった
が、処理水量，入口ゲート上の処理水の流速値と流速ベ
クトル及びオゾン化ガスの散気量との計測データを初期
条件として計算処理して、メッシュ分割毎に数値化し
て、流速ベクトルは棒線で表示させ、流速値，気泡数は
階級別色別区分表に応じて、色別表示することにより、
水槽内の気液混合状態が一目で目視判定できるようにな
った。
【００５０】また水槽の入口ゲート及び出口ゲートを流
れる液体の流速値を速度検出器で求めると共に、両ゲー
トの水位の高さが同じか、出口ゲートが低いかによって
流速ベクトルを簡単に検出することができる。
れる液体の流速値を速度検出器で求めると共に、両ゲー
トの水位の高さが同じか、出口ゲートが低いかによって
流速ベクトルを簡単に検出することができる。
【図１】本発明の実施例として示した水処理装置の水槽
の断面説明図である。
の断面説明図である。
【図２】図１の水槽を上から見た時の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線からの断面図である。
【図４】図１の水処理装置の全体制御系の説明図であ
る。
る。
【図５】図２の演算制御部内の計算処理フロー説明図で
ある。
ある。
【図６】流速値と階級別色別区分との関係を示す説明図
である。
である。
【図７】流速値と気泡数の階級別色別区分との関係を示
す説明図である。
す説明図である。
【図８】図１の水槽内の流速値と階級別色別区分とを表
示した断面説明図である。
示した断面説明図である。
【図９】図１の水槽内の気泡数と階級別色別区分とを表
示した断面説明図である。
示した断面説明図である。
【符号の説明】 １…水槽、２…水流量計、３…調節弁、４…流入渠、５
Ａ…入口ゲート、５Ｂ…中間ゲート、５Ｃ…出口ゲー
ト、６…連結口、７…オゾン反応槽、８…滞留槽、９…
ガス流量計、１０…散気管、１１…計測データユニッ
ト、１２…速度検出器、１３…水位計、１４…水温計、
１５…水質計、１６…オゾン発生器、１７…圧力計、１
８…温度計、１９…オゾン濃度計、２０…排オゾン装
置、２１…排オゾン濃度計、２２…演算制御部、２３…
表示部、２４…データファイル、２５…色別表示部。
Ａ…入口ゲート、５Ｂ…中間ゲート、５Ｃ…出口ゲー
ト、６…連結口、７…オゾン反応槽、８…滞留槽、９…
ガス流量計、１０…散気管、１１…計測データユニッ
ト、１２…速度検出器、１３…水位計、１４…水温計、
１５…水質計、１６…オゾン発生器、１７…圧力計、１
８…温度計、１９…オゾン濃度計、２０…排オゾン装
置、２１…排オゾン濃度計、２２…演算制御部、２３…
表示部、２４…データファイル、２５…色別表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 正幸 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 塩野 繁男 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 ▲陰▼山 晃治 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】入口ゲートと出口ゲートを有する水槽であ
って、速度検出器により入口ゲート上に流れる液体の流
速値を検出し、入口ゲートの高さを基準値に選び、出口
ゲートが基準値と同じか、又は下側かにより流速ベクト
ルを求め、上記水槽をＸ方向とＹ方向とに複数個のメッ
シュに分割し、各メッシュ毎に求めた流速ベクトルを棒
線で表示し、各メッシュ毎に求めた流速値を階級別色別
区分表にした区分表のどの色別区分に属するかを選び、
各メッシュ毎に色別区分して流速値を表示することを特
徴とする液体処理方法。 - 【請求項２】入口ゲートと出口ゲートを有する水槽であ
って、速度検出器により入口ゲート上に流れる液体の流
速値を検出し、入口ゲートの高さを基準値に選び、出口
ゲートが基準値と同じか、又は下側かにより流速ベクト
ルを求め、上記水槽をＸ方向とＹ方向とに複数個のメッ
シュに分割し、各メッシュ毎に求めた流速ベクトルを棒
線で表示し、水槽下側より注入した気体の気泡が上昇す
るときの上昇速度と各メッシュ毎の水槽内の流速ベクト
ルとを差分して、ある時間内における各メッシュ内の気
泡数を求め、気泡数を階級別色別区分表にした区分表の
どの色別区分に属するかを選び、各メッシュ毎に色別区
分して気泡を表示することを特徴とする液体処理方法。 - 【請求項３】水槽内に設けた流速検出器，流速ベクトル
を検出する水位計及び気泡を検出するガス流量計からの
測定値を演算制御部に入力し、演算制御部で測定値を流
速数値，流速ベクトルを変形した棒線及び気泡数値に演
算し、流速数値及び気泡数値の各々に対応する色別区分
表を作成し、表示部で色別区分表に応じた流速数値，気
泡数値と棒線とをグラフイク表示することを特徴とする
請求項１または２項記載の液体処理方法。 - 【請求項４】水槽内に入口ゲートの高さを出口ゲートの
高さより高くし、速度検出器により入口ゲート上に流れ
る液体の流速値を検出し、入口ゲートの高さを基準値に
選び、出口ゲートが基準値と同じか、又は下側かにより
流速ベクトルを求め、流速値と流速ベクトルを検出する
ことを特徴とする液体処理検出方法。 - 【請求項５】複数の水槽の各入口に設けた制御弁を制御
して、各水槽への流速値及び流速ベクトルを均一にする
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載
の液体処理方法または検出方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24443996A JPH1085719A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 液体処理方法または検出方法 |
| FR9711497A FR2753443A1 (fr) | 1996-09-17 | 1997-09-16 | Procede pour traiter et detecter un liquide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24443996A JPH1085719A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 液体処理方法または検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1085719A true JPH1085719A (ja) | 1998-04-07 |
Family
ID=17118678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24443996A Pending JPH1085719A (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 液体処理方法または検出方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1085719A (ja) |
| FR (1) | FR2753443A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104310512A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 安徽工业大学 | 水流量波动发生器及使用方法 |
| WO2023112871A1 (ja) * | 2021-12-13 | 2023-06-22 | 三機工業株式会社 | 水処理プラントの運転管理支援システム及び運転管理支援方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4003832A (en) * | 1974-01-07 | 1977-01-18 | Tii Corporation | Method of applying ozone and sonic energy to sterilize and oxidize waste water |
| JPS58159895A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-22 | Hitachi Ltd | 下水処理場の制御方法 |
| JPS5946191A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-15 | Hitachi Ltd | Ｄｏ制御装置 |
| GB9314592D0 (en) * | 1993-07-14 | 1993-08-25 | Anglian Water Services Ltd | Method and apparatus for improving liquid flow |
| JPH07265884A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Hitachi Ltd | オゾン処理装置 |
| JPH07290072A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-11-07 | Hitachi Ltd | 浄水プラントのオゾン注入制御方法と装置 |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP24443996A patent/JPH1085719A/ja active Pending
-
1997
- 1997-09-16 FR FR9711497A patent/FR2753443A1/fr not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104310512A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 安徽工业大学 | 水流量波动发生器及使用方法 |
| WO2023112871A1 (ja) * | 2021-12-13 | 2023-06-22 | 三機工業株式会社 | 水処理プラントの運転管理支援システム及び運転管理支援方法 |
| JP2023087203A (ja) * | 2021-12-13 | 2023-06-23 | 三機工業株式会社 | 水処理プラントの運転管理支援システム及び運転管理支援方法 |
| AU2022412443B2 (en) * | 2021-12-13 | 2025-06-05 | Sanki Engineering Co.,Ltd. | Water treatment plant operation management support system and operation management support method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2753443A1 (fr) | 1998-03-20 |
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