JP5842710B2

JP5842710B2 - 排水処理装置及び方法

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Publication number: JP5842710B2
Application number: JP2012080409A
Authority: JP
Inventors: 埜村　誠; 誠埜村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013208548A

Description

本発明は、排水を清澄な液体とスラッジとに分離するとともに、水中の懸濁物堆積層とその上澄水との界面の位置を測定する排水処理装置及び方法に関する。

工場における排水処理設備や、下水処理施設には、一般に排水（汚水）を沈降処理することで汚泥とその上澄水とを固液分離する沈殿槽（又は沈殿池）が設けられている。沈殿槽における汚泥の堆積量を監視するために、例えば超音波センサを用いて沈殿槽の底面に向けて超音波を送信し、反射波の受信タイミング及び受信強度を解析して、汚泥と上澄水との界面の位置（深度）を検出することが行われている（例えば特許文献１参照）。

このような汚泥が混入している水中では、超音波センサの振動子面に汚れが付着し易く、この付着した汚れが超音波の送受信を妨げ、界面の計測精度を低下させる。そのため、超音波センサの振動子面を定期的に洗浄する必要がある。超音波センサの振動子面を洗浄する方法としては、ワイパーやブラシを用いる方法や、高圧水や圧縮空気を用いる方法が知られている。ワイパーやブラシは使用に伴い摩耗するため、定期的に交換する必要がある。また、ワイパーやブラシを稼働させる機械的稼働部のメンテナンスが必要になる。一方、高圧水や圧縮空気を用いる方法は、簡易な構成で実現でき、機械的なメンテナンスが不要である。従って、長期間の連続使用には、高圧水や圧縮空気を用いる洗浄方法が適している。

沈殿槽における固液分離を高速に行う装置として、沈殿槽の上部に傾斜板を設置し、沈降分離面積を大きく、かつ沈降距離を短くして、清澄液の生長速度を速めた傾斜沈降分離装置が知られている。このような傾斜沈降分離装置に、界面を検出するための超音波センサを設け、高圧水や圧縮空気を用いて超音波センサを洗浄する場合、高圧水や圧縮空気が傾斜板に付着している粒子を払拭して巻き上げ、固液分離性能を劣化させるおそれがある。

特開平１０−３２５８７０号公報

本発明は、固液分離を高速かつ効率良く行うとともに、汚泥と上澄水との界面の位置を精度良く検出することができる排水処理装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様による排水処理装置は、排水が供給される処理槽に設けられた複数の傾斜板と、前記傾斜板に設けられた貫通孔の内部に配置され、前記処理槽の底面に向けて超音波又は光を送出し、水中で反射した超音波又は光を受信するセンサと、前記センサによる受信信号に基づいて、前記処理槽内の懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置を算出する算出部と、洗浄媒体を噴射して前記センサを洗浄する洗浄部と、を備え、前記センサは、底面が、前記傾斜板の下端と同じか又は前記下端より高い場所に位置するように配置されるものである。

第１態様による排水処理装置においては、前記貫通孔の内部に、前記傾斜板の上端と同じか又は前記上端より低い場所、かつ前記センサの上方に位置するように配置された蓋をさらに備えることが好ましい。

第１態様による排水処理装置においては、前記貫通孔の横断面のうち前記蓋によって閉塞されていない領域の面積が、前記傾斜板により形成される１つの流路の面積より小さいことが好ましい。

本発明の第２態様による排水処理装置は、排水が供給される処理槽に設けられた複数の傾斜板と、前記傾斜板を貫通するように設けられ、下端が前記傾斜板の下端から突出した貫通管と、前記貫通管の内部に配置され、前記処理槽の底面に向けて超音波又は光を送出し、水中で反射した超音波又は光を受信するセンサと、前記センサによる受信信号に基づいて、前記処理槽内の懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置を算出する算出部と、洗浄媒体を噴射して前記センサを洗浄する洗浄部と、を備え、前記センサは、底面が、前記貫通管の下端と同じか又はこの下端より高い場所に位置するように配置されるものである。

第２態様による排水処理装置においては、前記貫通管の内部に、前記貫通管の上端と同じか又は前記上端より低い場所、かつ前記センサの上方に位置するように配置された蓋をさらに備え、前記貫通管の上端は前記処理槽内の水面より低い位置にあることが好ましい。

第２態様による排水処理装置においては、前記貫通管の上端は前記処理槽内の水面より高い位置にあることが好ましい。

本発明の第３態様による排水処理装置は、第１又は第２態様において、前記傾斜板の下方へ排水を供給するフィードウェルと、前記処理槽から汚泥を引き抜いて排出する排出部と、前記算出部により算出された前記界面の位置を表示する表示部と、をさらに備える。

本発明の第４態様による排水処理方法は、上記第３態様の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、前記算出部により算出された前記界面の位置が前記フィードウェルの下端より高い場合に排水の供給を停止するステップと、前記排水の供給を停止した後に、前記排出部により汚泥の引き抜きを行うステップと、前記汚泥の引き抜き後に、前記算出部により算出された前記界面の位置が所定値以下になった場合に排水の供給を再開するステップと、を備えるものである。

本発明の第５態様による排水処理方法は、上記第３態様の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、前記処理槽内において濁りの巻き上がりが検出された場合に排水の供給を停止するステップと、前記排水の供給の停止後、前記濁りの巻き上がりが収まった場合に、供給量を調整して排水の供給を再開するステップと、を備えるものである。

本発明の第６態様による排水処理方法は、上記第３態様の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、前記フィードウェルの下端より高い領域において濁りの発生が検出された場合に排水の供給を停止するステップと、前記排水の供給の停止後、前記濁りが収まった場合に、供給量を減らして排水の供給を再開するステップと、を備えるものである。

第６態様による排水処理方法においては、前記表示部は前記受信信号に基づいて求められた前記処理層内のフロックの位置及び大きさを表示することができ、前記排水の供給の再開後、前記フィードウェルの下端より高い領域において濁りの発生が検出された場合に、前記表示部に表示された前記フロックの大きさに基づいて、凝集剤の添加量を調整することが好ましい。

本発明によれば、傾斜板に貫通開口部を設け、この貫通開口部に内在するように超音波センサを設置しているので、超音波センサの洗浄に伴い傾斜板に付着した粒子が巻き上げられることを防止し、固液分離を高速かつ効率良く行うことができる。また、超音波センサを洗浄することにより、振動子面の汚れを除去し、汚泥と上澄水との界面の位置を精度良く検出することができる。

本発明の実施形態に係る排水処理装置の概略構成図である。超音波反射強度分布の一例を示すグラフである。超音波反射強度分布の一例を示すグラフである。本発明の実施形態に係る処理槽の概略構成図である。傾斜板における粒子の沈降を説明する図である。貫通孔に設置される超音波センサを示す図である。貫通孔に設置される蓋を示す図である。貫通孔に設置される蓋を示す図である。別の実施形態における処理槽の概略構成図である。傾斜板を貫通する貫通管を示す図である。貫通管に設置される蓋を示す図である。貫通管に設置される蓋を示す図である。傾斜板を貫通する貫通管を示す図である。実施形態における態界面レベル計の概略構成図である。デジタル信号値と色調との対応関係の一例を示す図である。実施形態における界面レベル計の概略構成図である。画像データの一例を示す図である。表示部による表示の一例を示す図である。メモリに設けられる複数の記憶領域の一例を示す図である。処理槽の内部状態の一例を示す図である。処理槽の内部状態の一例を示す図である。処理槽の内部状態の一例を示す図である。処理槽の内部状態の一例を示す図である。処理槽の内部状態の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本発明の実施形態に係る排水処理装置の概略構成を示す。排水処理装置は、排水（汚水）を沈降処理して汚泥とその上澄水とを固液分離する処理槽１００と、処理槽１００内での汚泥と上澄水との界面を検出する界面レベル計２００を備えている。界面レベル計２００は、信号生成回路２０１、超音波センサ２０２、増幅回路２０３、アナログデジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称する）２０４、表示部２０５、及び界面レベル算出部２０６を備えている。

超音波センサ２０２は超音波の送受信を行う振動子を有し、処理槽１００内に設置されている。超音波センサ２０２の設置箇所については後述する。超音波センサ２０２は、信号生成回路２０１により生成されたパルス信号等の電気信号を振動子に与え、処理槽１００の底面に向かって超音波を送信する。

超音波センサ２０２から送信された超音波は、汚泥（懸濁物堆積層）とその上澄水との界面や、界面下の懸濁物、処理槽１００の底面等によって反射される。超音波センサ２０２は反射波を受信し、受信信号を増幅回路２０３へ出力する。

超音波センサ２０２による受信信号は増幅回路２０３によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器２０４によりデジタル信号に変換された後、表示部２０５及び界面レベル算出部２０６へ出力される。

表示部２０５は、Ａ／Ｄ変換器２０４から受け取ったデジタル信号に基づいて、超音波送信からの時間経過に伴う反射強度（受信強度）の変化を示すグラフを表示領域２５１に表示する。表示領域２５１は、例えば図２に示すように、縦軸に経過時間、横軸に反射強度をとるグラフを表示する。なお、超音波送信から受信までの時間は、超音波の反射位置の深さに対応するため、縦軸を深さとして表示することもできる。このように、表示部２０５の表示領域２５１は、処理槽１００内の最新の超音波反射強度分布を表示することができる。

また、表示部２０５の表示領域２５２は、後述する方法により界面レベル算出部２０６が算出した懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置を表示する。表示領域２５２は、界面の位置を数値表示してもよいし、トレンドグラフとして表示してもよい。

界面レベル算出部２０６は、Ａ／Ｄ変換器２０４から受け取ったデジタル信号に基づいて、懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置（深さ）を算出する。超音波の反射強度は、超音波送信からの時間経過に伴って例えば図３に示すように変化する。界面レベル算出部２０６は、反射波の受信時間の早い方から順に、すなわち処理槽１００の浅い箇所から深い箇所に向かって順に、反射強度と所定の閾値Ｔｈとを比較し、反射強度が閾値Ｔｈ以上となる反射波の受信時間（ｔ１）に基づいて、界面までの距離（界面の位置）を算出する。

また、界面レベル算出部２０６は、時間ｔ１以後に反射強度が急激に大きくなったタイミングまでの経過時間（ｔ２）から、処理槽２００の底面までの距離を算出することができる。界面レベル算出部２０６は、超音波センサ２０２の取り付け位置と、処理槽１００の底面までの距離との対応関係を示すテーブルを保持しておき、このテーブルを参照して底面までの距離を求めてもよい。

なお、閾値Ｔｈは予め設定されていてもよいし、ユーザが、図示しない入力手段を介して入力・設定できるようにしてもよい。入力手段は、例えばマウスやキーボードである。また、表示部２０５をタッチパネルで構成し、ユーザがタッチパネルを介して入力した閾値Ｔｈが界面レベル算出部２０６に通知されるようにしてもよい。

界面レベル算出部２０６は、このようにして算出した界面の位置を表示部２０５に出力して、表示領域２５２に表示させる。これにより、表示領域２５２は、処理槽１００内での懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置の最新情報を表示することができる。なお、界面の位置は、上澄水の水面からの距離、超音波センサ２０２からの距離、処理槽１００の底面からの距離のいずれでもよく、またその他の基準点からの距離でもよい。

また、界面レベル算出部２０６は、算出した界面の位置情報を、外部ディスプレイ、外部メモリ、外部コンピュータ等の外部装置２１０へ出力してもよい。

図４に処理槽１００の概略構成を示す。処理槽１００は、フィードウェル１０４を介して供給された排水を汚泥（懸濁物堆積層）１３４と上澄水１３２とに分離する固液分離を行う。フィードウェル１０４は、後述する掻き寄せレーキ１２０の回転軸と同心円上の位置に垂直に設けられ、円筒形状を有している。

処理槽１００の上部には複数枚の傾斜板１１０が設けられており、処理槽１００は、沈降分離面積を大きく、沈降距離を短くして、清澄液の生長速度を速めた傾斜沈降分離装置となっている。傾斜板１１０は、処理槽１００上部のフィードウェル１０４以外の領域に設けられており、言い換えればフィードウェル１０４を取り囲むように処理槽１００全体（全面）に設けられている。フィードウェル１０４を介して供給された排水は、上昇水流により図５に示すように傾斜板１１０の間を通過する。排水に含まれている粒子は沈降すると傾斜板１１０の上に落ち、この傾斜板１１０の上を滑り落ちる。水の流れは斜め（傾斜板１１０に平行）になっており、粒子の分離ゾーンを長く、かつ粒子の移動距離を短くすることができるため、固液分離を効率良く行うことが出来る。また、水流と粒子の沈降ゾーンとを分けることができるため、微細粒子を効率良く分離出来る。

処理槽１００底部に沈殿した汚泥１３４は、掻き寄せレーキ１２０によって中央のくぼみに集められ、図示しない排出部により引き抜かれて排出される。

図４に示すように、傾斜板１１０には、上下方向（垂直方向）に貫通する貫通孔１１２が設けられており、この貫通孔１１２の内部に、汚泥１３４と上澄水１３２との界面１３６を検出するための超音波センサ２０２が取付機構（図示せず）により取り付けられている。また、貫通孔１１２の内部には、超音波センサ２０２の振動子面に対して高圧水、圧縮空気、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の洗浄媒体を噴射して振動子面を洗浄する洗浄部（図示せず）が設けられている。貫通孔１１２の横断面形状は特に限定されず、三角形、四角形、円形、その他自由な形状とすることができる。

超音波センサ２０２は、図６に示すように、超音波センサ２０２の下面（振動子面）が、傾斜板１１０の最下部（下端）より下方に突出しないように、貫通孔１１２内に設置される。超音波センサ２０２の振動子面を、傾斜板１１０の最下部の位置と同じか又はそれより高い位置に配置することで、振動子面に洗浄媒体を噴射した際に、傾斜板１１０の流路に入り込む上昇水流が乱されることを防止し、傾斜板１１０に付着している（傾斜板１１０を滑り落ちている）粒子が巻き上げられることを防止できる。

図４に示すように、貫通孔１１２内の超音波センサ２０２上方には蓋１１４が設けられている。蓋１１４は、傾斜板１１０の最上部（上端）の位置と同じか又はそれより低い位置に配置される。蓋１１４には、信号生成回路２０１により生成された電気信号を超音波センサ２０２へ伝送するためのケーブル、超音波センサ２０２による受信信号を増幅回路２０３へ伝送するためのケーブル、洗浄部に洗浄媒体を供給するチューブ等が挿通される穴や切欠き（図示せず）が設けられている。また、洗浄媒体に圧縮空気等の気体を使用する場合、蓋１１４には噴射された気体を通過させるための穴も設けられる。図７に示すように、蓋１１４と、貫通孔１１２の内壁面との間に隙間を設け、この隙間にケーブルやチューブを通したり、この隙間を気体が通過するようにしてもよい。

このような蓋１１４を設けることで、貫通孔１１２が流路となることを防止し、排水が傾斜板１１０の流路を通過せずに傾斜板１１０の上方へ抜けることを防止することができる。また、貫通孔１１２を流路としないことで、超音波センサ２０２に粒子が付着することを抑制することができる。また、洗浄によって超音波センサ２０２から除去された粒子が系外へ流出することを防止できる。また、遮光性を有する材料（例えば、不透明な合成樹脂、アルミニウム等の金属）で蓋１１４を形成した場合は、太陽光の侵入を抑制し、貫通孔１１２内での藻の繁殖を防止できる。

なお、貫通孔１１２が流路になることを防止するために、蓋１１４に設けられた穴や、蓋１１４と貫通孔１１２の内壁面との間の隙間の面積の合計値から、ケーブルやチューブの断面積の合計値を減じた値（貫通孔１１２の開口（閉塞されていない）面積）が、傾斜板１１０により構成される１つの流路の面積未満となるようにすることに留意すべきである。例えば、蓋１１４と貫通孔１１２の内壁面との間隔を１ｍｍ以上５ｃｍ以下にすることが好ましい。間隔を１ｍｍ未満にすると、超音波センサ２０２の洗浄により除去された粒子が隙間を塞ぐおそれがあり、間隔を５ｃｍより大きくすると、貫通孔１１２が流路になるおそれがある。

なお、蓋１１４は図７に示すように水平に設置してもよいし、図８に示すように斜めに設置してもよい。蓋１１４を斜めに設置することで、洗浄部から噴射された気体から受ける浮力を低減できる。この場合、気体を通過させるための穴は、斜めにした蓋１１４の上方に設けることが好ましい。蓋１１４は、貫通孔１１２を十分に塞げるものであれば、形状、寸法、材質は特に制限されない。

このように、本実施形態によれば、傾斜板１１０の貫通孔１１２に内在するように超音波センサ２０２を設置する。そのため、超音波センサ２０２の洗浄時に、傾斜板１１０に付着した粒子が巻き上げられることを防止し、固液分離を高速かつ効率良く行うことができる。また、超音波センサ２０２を洗浄することで、振動子面の汚れを除去し、汚泥と上澄水との界面の位置を精度良く検出することができる。また、貫通孔１１２内の超音波センサ２０２上方に蓋１１４を設けて貫通孔１１２が流路になることを防止することで、排水が傾斜板１１０の流路を通過せずに傾斜板１１０の上方へ抜けることを防止することができ、固液分離性能の劣化を防止できる。

図９に示すように、貫通孔１１２に貫通管１１６を設けてもよい。貫通管１１６は、貫通孔１１２に嵌め込まれ、傾斜板１１０の垂直方向の高さより大きく、上端及び下端はそれぞれ傾斜板１１０の最上部（上端）及び最下部（下端）より突出している。貫通管１１６は耐水性と適度な強度があれば材質は特に限定されない。

このとき、超音波センサ２０２は、図１０に示すように、超音波センサ２０２の下面（振動子面）が、貫通管１１６の下端より下方に突出しないように、貫通管１１６内に設置される。超音波センサ２０２の振動子面を、貫通管１１６の下端の位置と同じか又はそれより高い位置に配置することで、振動子面に洗浄媒体を噴射した際に、傾斜板１１０の流路に入り込む上昇水流が乱されることを防止し、傾斜板１１０に付着している（傾斜板１１０を滑り落ちている）粒子が巻き上げられることを防止できる。

また、蓋１１４は、図１１及び図１２に示すように、貫通管１１６内の超音波センサ２０２上方に水平又は斜めに設けられる。蓋１１４は、貫通管１１６の上端の位置と同じか又はそれより低い位置に配置される。蓋１１４を設置することで、貫通管１１６が流路となることを防止できる。

また、図１３に示すように、貫通管１１６の上端が水面より高い位置にある場合は、蓋１１４を省略してもよい。蓋１１４が無くても、貫通管１１６は流路とならないためである。

［別の実施形態］
超音波反射強度をグレースケール又はカラーで表示するために、図１４に示すように、上記実施形態に係る界面レベル計２００にグラフィック変換部２０７を設けてもよい。グラフィック変換部２０７は、Ａ／Ｄ変換器２０４から受け取ったデジタル信号の値を、ディスプレイの階調に対応した値（画素データ）に変換する。例えば、カラー画像では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色それぞれがｋビット（＝２^ｋ階調、ｋは２以上の整数）で表現され、図１５に示すような対比により、２５６色を表現することができる。

グラフィック変換部２０７は、生成した画素データを外部装置２１０へ出力する。外部装置２１０がディスプレイである場合は、超音波反射強度がグレースケール又はカラーで表示される。

また、図１６に示すように、界面レベル計２００に、グラフィック変換部２０７により生成された画素データを記憶するメモリ２０８を設けてもよい。メモリ２０８は、図１７に示すように、１つの反射信号に対応するｍ個（ｍは２以上の整数）の画素データ６０を１列に並べて１画素列とし、ｎ個（ｎは２以上の整数）の反射信号の画素列を取得時間順に並べて画像データを作成する。メモリ２０８は、この画像データを表示部２０５に出力し、表示領域２５３に表示させる。これにより、ユーザは、処理槽１００内の状態変化を、図１８に示すようなカラー画像で監視することができる。深さ表示（目盛）は、水面を基準としてもよいし、センサ下面や水槽の底面を基準としてもよい。メモリ２０８は、このような画像データを外部装置２１０へ出力してもよい。

図１９に示すように、メモリ２０８に複数の記憶領域Ｓ１〜Ｓｙを設けてもよい。記憶領域Ｓ１〜Ｓｙは、グラフィック変換部２０７からｍ＋ｗ個（ｗは０以上の整数）の画素データを受け取ると、表示領域２５３の１画素列分の表示データ（画素列データ）ｄとして格納する。記憶領域Ｓ１〜Ｓｙは、新しいデータｄ１の格納に伴い、今まで記憶していたデータのうち一番古いデータｄ２を廃棄（消去）する。

記憶領域Ｓ１〜Ｓｙはそれぞれ表示データｄをｎ＋ｘ個分（ｘは０以上の整数）格納することができる。また、図１９に示すように、表示データｄにはグラフィック変換部２０７から受け取ったカラー表示用のｍ＋ｗ個の画素データだけでなく、界面レベル算出部２０６から受け取った界面レベルＬＶ、図示しない水温センサから受け取った水温Ｔ、時刻Ｃを含めてもよく、これらを表示部２０５に出力してもよい。

記憶領域Ｓ１〜Ｓｙは、設定されたインターバル（時間間隔）を空けて、次の新しい表示データｄをグラフィック変換部２０７から受け取り、格納する。記憶領域Ｓ１〜Ｓｙに格納されているｎ＋ｘ個の表示データ（画素列データ）ｄのうち、新しい方からｎ個を用いることで、表示領域２５３に超音波受信強度分布の変遷をカラー表示することができる。また、表示データに界面レベルＬＶや水温Ｔが含まれている場合、表示領域２５３は、カラー画像と併せてあるいは単独で（画像データは消す）、界面レベルや水温の変遷を表示することができる。

記憶領域Ｓ１〜Ｓｙはそれぞれ異なるインターバルが設定されている。例えば、記憶領域Ｓ１は１秒、記憶領域Ｓ２は３秒、記憶領域Ｓｙ−１は５０分、記憶領域Ｓｙは１００分のインターバルが設定され、表示領域２５３の画素列が２００列ある（ｎ＝２００）場合を考える。

この時、記憶領域Ｓ１のデータを用いると、表示領域２５３には表示幅２００秒（＝１秒×２００）の変遷を表示できる。同様に、記憶領域Ｓ２のデータを用いると表示幅１０分（＝３秒×２００）、記憶領域Ｓｙ−１のデータを用いると表示幅約７日（≒５０分×２００）、記憶領域Ｓｙのデータを用いると表示幅約１４日（≒１００分×２００）の変遷を表示できる。

従って、どの記憶領域に格納されている表示データを用いるかによって、表示部２０５の表示領域２５３にカラー表示する超音波受信強度分布の変遷（図１８参照）の時間幅を変更することができる。制御部２０９は、表示する時間幅の切り替え指示に基づいて、指示された時間幅に対応する記憶領域に格納されている表示データが表示部２０５に出力されるように制御する。

長い時間幅の強度分布の変遷を表示部２０５に表示する場合も、データサンプリングのインターバルを長くとって表示データｄをｎ個もしくはｎ＋ｘ個保持していれば良く、すべての時間に渡るデータを保持する必要がないため、メモリ２０８の記憶容量を削減できる。

また、表示画面の時間幅を切り替える際は、メモリ２０８内の複数の記憶領域Ｓ１〜Ｓｙのうちの表示データ取り出し先を切り替えるだけでよく、データの間引き抽出等が不要となるため、切り替えに要する時間を短縮し、表示エラーの発生を防止することができる。

記憶領域Ｓ１〜Ｓｙのデータサンプリングのインターバルを、表示領域２５３に表示される時間幅に対応させるようにしてもよい。例えば、ｎ＝２００で時間幅３分の表示データを記憶領域Ｓ１に格納させたい場合、データサンプリングのインターバルは０．９秒（＝１８０秒÷２００）となる。同様に、時間幅３０分の表示データを記憶領域Ｓ３に格納させたい場合、データサンプリングのインターバルは９秒（＝１８００秒÷２００）となる。記憶領域Ｓ１〜Ｓｙの各々のデータサンプリングのインターバルを制御部２０９が制御するようにしてもよい。

上記実施形態及び変形例において、界面レベル計は、超音波センサでなく、反射型の光学式濁質濃度測定器を用いてもよい。

［排水処理方法］
上述した界面レベル計２００により算出した界面の位置を利用した排水処理方法について説明する。

図２０に示すように、界面１３６がフィードウェル１０４の下端より高い位置にある場合、フィードウェル１０４の下端より上に位置する懸濁物は上昇流速の影響を直接受け、舞い上がりやすい。舞い上がった懸濁物は、傾斜板１１０の中で分離し、傾斜板１１０に沿って沈降するが、この一部は傾斜板１１０に付着したり、他の粒子と凝集して傾斜板１１０上に残留したりして、傾斜板１１０の流路を狭める。流路が狭められると、流速が上がり、固液分離能が劣化し、処理水質が低下する。

そのため、界面レベル計２００により算出した界面の位置がフィードウェル１０４の下端より高い位置にある場合、通水（フィードウェル１０４からの排水の供給）を停止し、堆積物（汚泥）の引き抜きを行う。この状態では界面レベルを下げることが優先されるため、堆積物の引き抜き流量は大きい方が好ましい。

そして、図２１に示すように、界面レベル計２００により算出した界面の位置が所定値以下に下がった場合、通水を再開する。なお、界面位置の変化する速度から、処理槽１００の内部状態が回復するまでの時間を推定し、通水再開の計画を立てることができる。

このような通水及び堆積物引き抜きの制御を行うことにより、処理水質の低下を防止することができ、上述した排水処理装置を安全かつ計画的に運転管理することができる。

処理槽１００では、図２２に示すように、懸濁物堆積層１３４から濁り（懸濁物）が巻き上がることがある。これは、通水流速が速すぎて、フィードウェル１０４を介して供給された排水が懸濁物堆積層１３４を乱して処理不良を起こしている状態である。巻き上がった懸濁物が上昇して傾斜板１１０に達すると、傾斜板１１０の流路が狭まり、固液分離能が劣化し、処理水質が低下する。

そのため、界面レベル計２００により濁りの巻き上がりが検出された場合、通水を停止し、濁りを沈降させる。例えば、界面よりも高い位置からの反射波の受信強度が大きくなった場合、濁りの巻き上がりが発生したと判定することができる。このとき、界面レベルを下げるように堆積物（汚泥）の引き抜きを行ったり、引き抜き量を増加させたりしてもよい。

そして、図２３に示すように濁りの巻き上がりが収まった後、通水を再開する。

再度濁りの巻き上がりが観察された場合は、上述の操作を繰り返し、通水流量を調整しながら、最適な通水流量を探すことが好ましい。

このような通水の制御を行うことにより、処理水質の低下を防止することができ、上述した排水処理装置を適切に運転管理することができる。

図２４に示すように、フィードウェル１０４の下端よりも上方の領域を含む、傾斜板１１０より下の領域のうち上層部分にのみ濁りが発生することがある。この要因としては、通水流速が速すぎること、又は凝集剤／凝結剤の添加量の過不足が考えられる。通水流速が速すぎると、フィードウェル１０４を介して供給された水が静水部にぶつかって乱流を起こし、懸濁物が沈降せずに舞い上がる。凝集剤／凝結剤の添加量が少ない場合、フロックが小さくなり、沈降速度が低下して舞い上がる。また、凝集剤／凝結剤の添加量が過剰な場合、フロックが大きくなる一方、圧密性（密度）が低下し、沈降速度が低下して舞い上がる。巻き上がった懸濁物が上昇して傾斜板１１０に達すると、傾斜板１１０の流路が狭まり、固液分離能が劣化し、処理水質が低下する。

そのため、界面レベル計２００により図２４のような濁りの発生が検出された場合、通水を停止し、濁りを沈降させる。例えば、超音波センサ２０２が受信した反射波の強度が、処理槽１００の浅い箇所から深い箇所へ順にみて、傾斜板１１０直下の領域で大きく、一旦小さくなり、界面レベルで再度大きくなるといった変遷となった場合、図２４のような濁りが発生したと判定することができる。

そして、通水停止後、図２３に示すように濁りの巻き上がりが収まった後、通水を再開する。通水再開時は、通水停止前よりも通水流量を下げて、再度濁りが発生しないようにする。通水流量を下げても濁りが発生した場合は、凝集剤／凝結剤の添加量を調整する。このとき、表示領域２５３による図１８に示すような画像では、フロックの大きさや沈降性が表示される。例えば、フロックの大きさがドットの大小で表現される。また、時間軸（横軸）に対して深さ（縦軸）が移動距離となるので、その傾きが沈降速度となり、沈降性を評価できる。この画像においてドットが小さい場合には、凝集剤／凝結剤の添加量が不足していることが分かるので、凝集剤／凝結剤の添加量を増やす。また、ドットが大きい場合には、凝集剤／凝結剤の添加量が過剰であることが分かるので、沈降速度が低下しないように、凝集剤／凝結剤の添加量を減らす。

凝集剤／凝結剤の添加量の調整によっても濁りの発生を抑制できない場合は、通水流量を下げる。このような操作を繰り返すことで、通水流量及び凝集剤／凝結剤の添加量の最適点を探すことができる。

このような通水及び凝集剤／凝結剤の添加の制御を行うことにより、処理水質の低下を防止することができ、上述した排水処理装置を適切に運転管理することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００処理槽
１０４フィードウェル
１１０傾斜板
１１２貫通孔
１１４蓋
１１６貫通管
１２０掻き寄せレーキ
１３２上澄水
１３４汚泥
１３６界面
２００界面レベル計
２０１信号生成回路
２０２超音波センサ
２０３増幅回路
２０４Ａ／Ｄ変換器
２０５表示部
２０６界面レベル算出部
２０７グラフィック変換部
２０８メモリ
２０９制御部

Claims

排水が供給される処理槽に設けられた複数の傾斜板と、
前記傾斜板に設けられた貫通孔の内部に配置され、前記処理槽の底面に向けて超音波又は光を送出し、水中で反射した超音波又は光を受信するセンサと、
前記センサによる受信信号に基づいて、前記処理槽内の懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置を算出する算出部と、
洗浄媒体を噴射して前記センサを洗浄する洗浄部と、
を備え、
前記センサは、底面が、前記傾斜板の下端と同じか又は前記下端より高い場所に位置するように配置されていることを特徴とする排水処理装置。
請求項１において、前記貫通孔の内部に、前記傾斜板の上端と同じか又は前記上端より低い場所、かつ前記センサの上方に位置するように配置された蓋をさらに備えたことを特徴とする排水処理装置。
請求項２において、前記貫通孔の横断面のうち前記蓋によって閉塞されていない領域の面積が、前記傾斜板により形成される１つの流路の面積より小さいことを特徴とする排水処理装置。
排水が供給される処理槽に設けられた複数の傾斜板と、
前記傾斜板を貫通するように設けられ、下端が前記傾斜板の下端から突出した貫通管と、
前記貫通管の内部に配置され、前記処理槽の底面に向けて超音波又は光を送出し、水中で反射した超音波又は光を受信するセンサと、
前記センサによる受信信号に基づいて、前記処理槽内の懸濁物堆積層と上澄水との界面の位置を算出する算出部と、
洗浄媒体を噴射して前記センサを洗浄する洗浄部と、
を備え、
前記センサは、底面が、前記貫通管の下端と同じか又はこの下端より高い場所に位置するように配置されていることを特徴とする排水処理装置。
請求項４において、前記貫通管の内部に、前記貫通管の上端と同じか又は前記上端より低い場所、かつ前記センサの上方に位置するように配置された蓋をさらに備えており、
前記貫通管の上端は前記処理槽内の水面より低い位置にあることを特徴とする排水処理装置。
請求項４において、前記貫通管の上端は前記処理槽内の水面より高い位置にあることを特徴とする排水処理装置。
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記傾斜板の下方へ排水を供給するフィードウェルと、
前記処理槽から汚泥を引き抜いて排出する排出部と、
前記算出部により算出された前記界面の位置を表示する表示部と、
をさらに備えたことを特徴とする排水処理装置。
請求項７に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、
前記算出部により算出された前記界面の位置が前記フィードウェルの下端より高い場合に排水の供給を停止するステップと、
前記排水の供給を停止した後に、前記排出部により汚泥の引き抜きを行うステップと、
前記汚泥の引き抜き後に、前記算出部により算出された前記界面の位置が所定値以下になった場合に排水の供給を再開するステップと、
を備える排水処理方法。
請求項７に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、
前記処理槽内において濁りの巻き上がりが検出された場合に排水の供給を停止するステップと、
前記排水の供給の停止後、前記濁りの巻き上がりが収まった場合に、供給量を調整して排水の供給を再開するステップと、
を備える排水処理方法。
請求項７に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、
前記フィードウェルの下端より高い領域において濁りの発生が検出された場合に排水の供給を停止するステップと、
前記排水の供給の停止後、前記濁りが収まった場合に、供給量を減らして排水の供給を再開するステップと、
を備える排水処理方法。
請求項１０において、
前記表示部は前記受信信号に基づいて求められた前記処理層内のフロックの位置及び大きさを表示することができ、
前記排水の供給の再開後、前記フィードウェルの下端より高い領域において濁りの発生が検出された場合に、前記表示部に表示された前記フロックの大きさに基づいて、凝集剤の添加量を調整することを特徴とする排水処理方法。