JPH08294603A - 凝集処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高分子凝集剤の注入量を適正なものとする。 【構成】 計測槽９に凝集処理液又は脱水濾液を入れ、
定電圧を印加した液中の陽極及び陰極間に流れる電流を
測定し、この検出値に基いて薬注制御する。 【効果】 電流値は液の粘性により変化し、液の粘性は
ポリマー注入量が多くても少なくても増加する傾向にあ
る。従って、ポリマー注入量の過不足による粘性の変化
を電流値の変化でとらえて、適正な薬注制御を行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、詳しくは汚泥や懸濁水の凝集処理に当り、高
分子凝集剤の注入量が最適量となるように制御する凝集
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、し尿処理場、下水処理場、一般の
産業排水処理場等から排出される汚泥の凝集、脱水処理
において、高分子凝集剤（ポリマー）の適正注入、即
ち、当該汚泥の凝集処理に必要とされるポリマー量の注
入を過不足なく行うために、供給汚泥量及び当該汚泥の
濃度を検出し、この検出値を積算して全固形物量を求
め、この固形物量に対して一定の割合となるように薬注
制御する方式が採用されていた。

【０００３】しかし、この薬注制御方式では、特に、汚
泥濃度を計測する濃度計の精度に問題があり、汚泥の種
類によってその指示値が変わり、適正な薬注制御を行う
ことができない。また、汚泥の濃度が一定でも雨天の場
合に土砂等が混入するなどの異変があると、適正薬注量
が変化するが、この方式ではこの適正薬注量の変化に追
随できず、薬注量に過不足が発生するという欠点もあ
る。

【０００４】そこで、近年、凝集汚泥の性状や、脱水濾
液の性状を直接計測してポリマーの過不足を判定し、こ
の判定結果に基いて薬注制御を行う方式が提案された。
具体的には、トルクセンサによる方法、或いは、熱線、
熱膜センサによる方法がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、トルクセンサ
等により凝集汚泥や脱水濾液の性状を計測する方法で
は、精度面で十分に満足する結果が得られず、その改良
が望まれている。

【０００６】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、汚泥や懸濁水の凝集、脱水処理に当り、
ポリマーの注入量が適正量となるように精度良く制御す
ることができる凝集処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の凝集処理装置
は、被処理液が導入される凝集槽と、該凝集槽に高分子
凝集剤を注入する薬注手段と、前記凝集槽からの流出液
を固液分離する固液分離手段とを有する凝集処理装置に
おいて、１対の電極及び該電極を収容した液保持手段を
備え、両電極間に前記高分子凝集剤が添加された液が導
入される計測手段と、該液保持手段内の液を一定流速で
流動させる流動手段と、両電極間に定電圧を印加する手
段と、両電極間の電流値又はそれに対応する電圧値を検
出する測定手段と、該測定手段の検出値に基いて前記薬
注手段の注入量を調整する制御器とを設けたことを特徴
とする。

【０００８】

【作用】液中に酸化物質と還元物質とが存在する場合、
この液に接する１対の電極間に電圧を印加すると、各物
質の移動速度に関係して電流が流れる。即ち、還元物質
が陽極へ移動して陽極で還元物質の酸化反応が起こり、
一方、酸化物質が陰極へ移動して陰極で酸化物質の還元
反応が起こることにより、両電極間に電流が流れる。こ
のときの電流値は、この物質移動速度に比例するが、こ
の物質移動速度は液の粘性に影響を受けることから、液
の粘性が低いと電流値は大きいが、粘性が高いと電流値
は小さくなる。

【０００９】一方、例えば、汚泥にポリマーを添加して
脱水を行う場合、ポリマー添加量が適正量より少ないと
汚泥の粘性のために液の粘度は相対的に高くなり、ポリ
マー添加量が適正量であれば液の粘度は下がり、また、
ポリマー添加量が適正量より多いと、ポリマーによる粘
性のために液の粘度は相対的に上昇する。

【００１０】本発明においては、ポリマー添加量の過不
足による液粘性の変化を、電流値（拡散限界電流値）の
変化としてとらえる。

【００１１】即ち、流動している液体の粘性と液中の両
極間に流れる電流値との関係は一般に下記（Ｉ）式で表
される。

【００１２】Ｉ＝Ａ√Ｕ＋Ｂ …（Ｉ） ただし、Ａ＝Ｋ・Ｄ^m ／νⁿ Ｂ：定数 Ｉ：電流 Ｕ：流速 Ｄ：イオン（酸化還元物質）の拡散係数 ν：液体の動粘性係数 Ｋ，ｍ，ｎ：定数 上記（Ｉ）式中、流速Ｕは一定流速とする。また、イオ
ンの拡散係数は、当該酸化，還元物質の分子量による
が、同一物質を用いることにより一定とすることができ
る。液体の粘性係数νは液中のポリマー量によって、前
述の如く変化する。

【００１３】このように、電流値Ｉから当該液体の粘性
νの相対的な変化を求めることができることから、電流
値Ｉを指標としてポリマー注入量を適正に制御すること
ができる。

【００１４】なお、本発明の凝集処理装置においては、
計測手段の液（以下、「被計測液」と称する場合があ
る。）に接する１対の電極間に電流が流れることが必須
であることから、被計測液中には、酸化，還元物質を存
在させる必要がある。この酸化物質、還元物質としては
任意のものが使用できるが、例えば、２価の鉄化合物と
３価の鉄化合物、或いは、フエロシアン系化合物とフエ
リシアン系化合物を用いることができる。

【００１５】従来の脱水や凝集処理においては、多くの
場合、凝集剤としてポリマーと共に第二鉄塩が併用され
ているが、このような場合には、第一鉄塩を添加するだ
けで、酸化物質と還元物質とを存在させることができ
る。

【００１６】また、被計測液中には、酸化，還元物質の
他、電流を流れ易くするために、電解質（例えば、Ｎａ
Ｃｌ）を添加することが好ましい。

【００１７】酸化物質、還元物質及び電解質の被計測液
中の濃度は、これらの合計で、少なくとも５００ｐｐｍ
程度であれば計測可能である。

【００１８】本発明における薬注制御は、検出された拡
散限界電流値（又は、これに対応する電圧値）に基いて
行うが、この検出値をそのまま指標として使用して所定
範囲の電流値となるようにポリマー注入量を制御しても
良く、また、検出値の微分値（変化率）を指標としても
良い。また、その微分値に検出値を乗算した値を指標と
しても良い。

【００１９】即ち、ポリマー注入量と電流値との関係
は、後掲の実験例１で求めた第４図に示す如く、適正注
入量を頂点とする放物線状の曲線となる。従って、この
曲線の頂点（適正注入量）付近の注入量となるように薬
注制御を行えば良いが、検出値の微分値をとることによ
り、ポリマー注入量と検出値の微分値とは適正注入量を
ゼロとする直線状の関係となり、同一の電流値であって
もポリマー注入量が適正注入量より多い場合（第４図の
曲線の頂点より右側。この場合、電流値の微分値はマイ
ナスとなる。）であるか、少ない場合（第４図の曲線の
頂点より左側。この場合、電流値の微分値はプラスとな
る。）であるかを知ることができる。このため、適正注
入量とするためには、ポリマー注入量を増加させるべき
か減少させるべきかを正確に判断することができるよう
になる。

【００２０】また、この微分値に検出値を乗算すること
により、微分値の変化を増幅することができ、より制御
が容易となる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の凝集処理装置
の実施例について詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明の凝集処理装置の一実施例を
示す系統図、図２は計測手段、測定手段及び制御器の詳
細を示す系統図、図３は計測手段の別の実施例を示す模
式図である。

【００２３】図１に示す凝集処理装置において、被処理
液は、配管１を経て凝集槽２に導入される。凝集槽２は
撹拌機３を備えると共に、ポリマー貯槽４、薬注管５及
び薬注ポンプ６を具備してなる薬注装置からポリマーが
注入される。凝集槽２からの凝集処理液は配管７より脱
水機８へ送られる。脱水機８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、濾液は処理水として系外
へ排出される。

【００２４】９は有底円筒型の計測槽であって、配管７
内の凝集処理液の一部が配管１０を経て間欠的に導入さ
れる。なお、この計測槽９には、凝集槽２内の液を直接
送給しても良く、また、脱水機８で得られる濾液を送給
しても良い。

【００２５】１１は、計測槽９に設けられた陽極と陰極
との間に定電圧を印加する定電圧発生装置、１２は両電
極間の電流値を測定する測定手段、１３は測定手段１２
の検出値に基いて、薬注ポンプ６の作動を制御する制御
器である。

【００２６】以下に、図２を参照して本実施例の制御機
構を詳細に説明する。

【００２７】計測槽９は撹拌機１４及び温度計１５を備
え、内部の被計測液が撹拌されると共に、液温が測定さ
れる。撹拌機１４は図示しない速度制御装置を備え、撹
拌による槽内の被計測液の循環流速が一定（例えば、
０．０５〜１ｍ／ｓｅｃ）となるように、撹拌羽根を一
定速度で回転する。温度計１５は、液温によって変化す
る電流値を必要に応じて補正するために設けられてい
る。温度計１５はその信号変換器としての計測回路１５
Ａを備える。

【００２８】また、計測槽９の底部には陽極１６が、側
壁部には陰極１７が設けられており、これらは定電圧発
生装置１１に接続されている。この陽極１６及び陰極１
７としては被計測液に対して不溶性のものであれば良
く、一般には白金電極が用いられる。

【００２９】陰極１７と定電圧発生装置１１との間の回
路には、標準抵抗１８と電圧調整器１９とが設けられて
いる。標準抵抗１８は温度係数の低い、予め抵抗値が既
知のものであり、この標準抵抗１８に流れる電圧を検出
し、この電圧から電流値を算出する計測回路１８Ａを備
える。

【００３０】計測回路１５Ａ及び１８Ａの検出値はマル
チプレクサー（信号変換器）２０、サンプルホールド
（信号記憶部）２１及びアナログ−デジタル変換器２２
を経て演算制御部２３に入力される。

【００３１】演算制御部２３では、メモリ中のプログラ
ムに従って、検出値を読み取り、演算、比較を行って、
その結果に応じてデジタル−アナログ変換器２６、イン
バータ２７を経て薬注ポンプ６の制御信号を出力する。
この演算結果は、液晶表示部２５に表示されると共にメ
モリ２４に保存される。２８は制御用パラメータ（演算
に必要な定数等）を入力するテンキーである。

【００３２】凝集槽２の流出液の一部は、定期的（例え
ば１〜１５分毎）に配管１０を経て計測槽９に抜き出さ
れ、一定流速の撹拌下、定電圧が印加された陽極１６と
陰極１７との間に流れる電流値が測定される。

【００３３】なお、この計測に当っては、必要に応じて
被計測液中に、酸化物質、還元物質、更には電解質を添
加する。

【００３４】電流値の検出値は、制御部１３において、
予め求めておいた電流値とポリマー添加量との関係を示
す特性曲線と比較され、この電流値が最大値となるよう
に薬注信号が出力される。

【００３５】本発明の凝集処理装置において、液保持手
段としては、図２に示すような計測槽９を用いる他、図
３に示すような配管型のものを用いることもできる。

【００３６】図３に示す計測用配管は、主管３０に枝管
３０ａが設けられたＴ字管よりなり、被計測液流入部３
１と洗浄水流入部３２と計測部となる液流出部３３とで
構成される。

【００３７】主管３０の液流出部３３には陽極３４と陰
極３５とが対峙して設けられており、これら陽極３４及
び陰極３５は、図２に示すものと同様に定電圧発生装置
に接続されている。３１Ａ，３２Ａ，３３Ａは電磁弁で
ある。

【００３８】測定に当っては、電磁弁３１Ａ，３３Ａを
開、電磁弁３２Ａを閉として、凝集処理液又は脱水濾液
を主管３０に一定流速で流通させると共に、陽極３４と
陰極３５との間に定電圧を印加して、電流（又はそれに
対応する電圧）を測定する。

【００３９】測定後は、電磁弁３１Ａを閉、電磁弁３２
Ａ，３３Ａを開として洗浄水を流して管内を洗浄する。

【００４０】この洗浄と測定を交互に行って、薬注制御
する。

【００４１】このような計測配管であれば、装置のコン
パクト化を図れることができる。

【００４２】なお、この計測配管は、特に、被計測液が
主管３０内を図示の如く上向流で流れるように配置する
ことにより、流れを均一にして測定精度をより高めるこ
とができる。

【００４３】上記実施例において、前述の如く、薬注制
御は電流値（又はそれに対応する電圧値）の検出値の微
分値、或いは、検出値の微分値と検出値との積を指標に
行っても良い。

【００４４】検出値の微分値を指標とする場合、例え
ば、次のようにして薬注制御することができる。

【００４５】即ち、ポリマー添加量を所定幅で変動さ
せ、検出値の微分値を演算する。そして、この微分値が
０（又は０に近い目標範囲）となるようにポリマー添加
量を変化させる。

【００４６】このように、微分値を０とすることによ
り、電流値が最大となる最適添加量にて薬注制御するこ
とができるが、最適添加量に達した後でも、被計測液の
性状の変化等により、特性曲線自体が変動する可能性が
ある。従って、ポリマー注入量は微分値が０に到達した
後でも所要幅で変動させ、特性曲線の変動があった場合
には、迅速にこれに追従してポリマー注入量を変化させ
ることができるようにしておく。

【００４７】なお、上記実施例では、温度計１５の検出
値も演算制御器２３に入力されているが、これは被計測
液の温度に変動があった場合には電流値が変動するの
で、この温度の変動による電流値変動への寄与分を差し
引いて（補正して）、より適正な薬注制御を行うための
ものであり、被計測液の温度が殆ど変動しない場合には
省略しても良い。

【００４８】このような本発明の凝集処理装置が適用さ
れる凝集処理系としては、特に制限はないが、例えば、 各種汚泥にポリマー（カチオン性ポリマー又は両性
ポリマー等）を添加して凝集処理した後、脱水機（ベル
トプレス、遠心脱水機、スクリュープレス、フィルター
プレス等）で脱水する処理系。 懸濁水に、ポリマー（ノニオン性ポリマー、アニオ
ン性ポリマー、カチオン性ポリマー又は両性ポリマー）
を添加して凝集処理した後、沈殿、浮上、膜分離又は濾
過などで固液分離を行う処理系。 などが挙げられる。

【００４９】また、上記処理系において、更に、鉄塩、
アルミニウム塩などの無機凝集剤を併用する場合にも有
効である。

【００５０】以下に本発明の作用効果を示す実験例を挙
げる。

【００５１】実験例１ し尿混合生汚泥に塩化第二鉄２５００ｐｐｍ及び塩化第
一鉄５００ｐｐｍを入れ、両性ポリマーを一定量添加し
て、一定条件で凝集撹拌して得られた凝集反応液を、図
２に示す計測槽９に入れ、温度計１５で水温を計った。
次に、撹拌機１４で一定の撹拌速度に保ち、陽極１６と
陰極１７との間に定電圧発生装置１１で所定の電圧を印
加し、電流値の測定を行った。

【００５２】鉄塩の添加量は変えずに両性ポリマーの添
加量だけを一定の量毎に変え、同様にして凝集反応液の
電流値を撹拌速度、印加電圧を同じにして測定し、ポリ
マー添加量と電流値との関係を求め、結果を図４に示し
た。

【００５３】また、各凝集反応液を脱水処理したときに
得られる単位時間（３０秒後）当りの濾液量、及び、得
られる脱水ケーキの圧搾試験で求めた脱水ケーキ含水率
と、ポリマー添加量との関係をそれぞれ図５，６に示し
た。

【００５４】図４〜６より、電流値が最大値を示すポリ
マー添加量において、濾過速度は最大値を示し、また、
脱水ケーキ含水率は最低値を示し、最適な汚泥の凝集、
脱水処理を行うことができること、従って、電流値が最
大になるようにポリマーを注入することにより、適正な
薬注制御を行うことができることが明らかである。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の凝集処理装
置によれば、ポリマーの適正注入を自動制御で行うこと
が可能とされ、ポリマーの過不足を防止して、効率的で
低コストの凝集処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の凝集処理装置の一実施例を示す系統図
である。

【図２】本発明の凝集処理装置の要部を示す系統図であ
る。

【図３】本発明に係る計測部の別の実施例を示す模式図
である。

【図４】実験例１におけるポリマー添加量と電流値との
関係を示すグラフである。

【図５】実験例１におけるポリマー添加量と濾液量との
関係を示すグラフである。

【図６】実験例１におけるポリマー添加量と脱水ケーキ
含水率との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ 凝集槽 ４ ポリマー貯槽 ６ 薬注ポンプ ８ 脱水機 ９ 計測槽 １１ 定電圧発生装置 １２ 測定手段 １３ 制御器 １４ 撹拌機 １５ 温度計 １６ 陽極 １７ 陰極 １８ 標準抵抗 ２３ 演算制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理液が導入される凝集槽と、該凝集
   槽に高分子凝集剤を注入する薬注手段と、前記凝集槽か
   らの流出液を固液分離する固液分離手段とを有する凝集
   処理装置において、 １対の電極及び該電極を収容した液保持手段を備え、両
   電極間に前記高分子凝集剤が添加された液が導入される
   計測手段と、 該液保持手段内の液を一定流速で流動させる流動手段
   と、 両電極間に定電圧を印加する手段と、 両電極間の電流値又はそれに対応する電圧値を検出する
   測定手段と、 該測定手段の検出値に基いて前記薬注手段の注入量を調
   整する制御器とを設けたことを特徴とする凝集処理装
   置。