KR101409043B1

KR101409043B1 - 오니 농도 측정용의 초음파 농도계, 및 오니 처리 시스템

Info

Publication number: KR101409043B1
Application number: KR1020127003677A
Authority: KR
Inventors: 유지 혼다; 도시아키 미야모토; 마사노부 마키노; 나오타카 마쓰시타; 유이치 마이다; 장상복; 권진희
Original assignee: 혼다덴시 가부시키가이샤; (주)리테크; 한국수자원공사
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2014-06-19
Also published as: KR20140036932A; WO2013108413A1

Abstract

오니 농도에 따라서 초음파의 주파수를 전환하는 것에 의해, 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있는 초음파 농도계를 제공하는 것.
컨트롤러(36)는, 오니 농도가 주파수의 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치에 도달했는지에 대한 여부를 판정한다. 컨트롤러(36)는, 오니 농도가 감소하여 고농도측으로부터 설정농도치에 도달했다고 판정했을 때에, 송신 센서(31)가 발신하는 초음파(S1)의 주파수를, 1MHz의 주파수에서 3MHz의 주파수로 자동적으로 전환한다. 컨트롤러(36)는, 오니 농도가 증가하여 저농도측으로부터 설정농도치에 도달했다고 판단했을 때에, 송신 센서(31)가 발신하는 초음파(S1)의 주파수를, 3MHz의 주파수로부터 1MHz의 주파수로 자동적으로 전환한다.

Description

오니 농도 측정용의 초음파 농도계, 및 오니 처리 시스템{ULTRASONIC CONCENTRATION METER FOR MEASURING SLUDGE DENSITY AND SLUDGE DISPOSAL SYSTEM}

본 발명은, 오니를 전반(傳搬)하는 초음파의 감쇠량에 기초하여 오니 농도를 측정하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계, 및 그 초음파 농도계를 구비한 오니 처리 시스템에 관한 것이다.

종래, 초음파를 이용해서 액체의 농도를 측정하는 초음파 농도계가 실용화되고 있다. 초음파 농도계는, 전자파나 레이저를 사용한 농도계와 비교해서, 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또, 초음파 농도계는, 액체에 포함되는 부유물의 농도를 측정할 수 있으며, 게다가 액체의 투시도나 액의 색에 관계없이 농도를 측정할 수 있다고 하는 메리트가 있다. 이와 같은 것으로부터, 초음파 농도계는, 하수도 시설에 있어서의 오니 농도를 측정하기 위해서 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 등 참조).

특허문헌 1에 개시되어 있는 오니 농도 측정장치에서는, 2 종류의 주파수(예를 들면, 1MHz와 3MHz)의 초음파를 피측정 오니에 전반시키고 있다. 그리고, 각 주파수의 초음파의 감쇠량에 기초하여, 피측정 오니에 포함되는 기포에 의한 감쇠량을 보정해서 피측정 오니의 농도를 산출하고 있다.

일본 공개특허공보 2003-202327호

그런데, 하수도 시설이 정상적으로 운전되는 경우, 오니 농도는 3% 정도에서 11% 정도의 농도로 되지만, 하수도 시설의 처리가 이상(異常)으로 되는 경우, 오니 농도가 예를 들면 3% 이하로 되는 경우가 있다. 오니 농도가 3% 이하로 되면, 1MHz의 초음파에서는 감쇠가 거의 일어나지 않게 되고, 특허문헌 1의 오니 농도 측정장치에서는, 정확한 오니 농도를 측정할 수 없게 된다고 하는 문제가 생겨버린다. 또, 하수도 시설의 이상시에는, 오니 농도가 높아지는 경우도 생각할 수 있다. 이 경우, 3MHz의 초음파는 오니중의 이물(異物)에서 확실히 반사하도록 되어, 오니 농도에 따른 감쇠량이 포화해 버리기 때문에, 오니 농도를 정확하게 측정할 수 없게 된다.

하수도 시설에 있어서의 오니의 처리 능력에 여유가 있는 경우, 오니 농도에 이상이 생겨도 각 처리조에 있어서 오니 처리를 문제없이 행할 수 있기 때문에, 정확한 오니 농도 관리를 행할 필요가 없었다. 이에 대해서, 최근의 하수도 시설에서는, 처리 능력의 최적화를 도모하는 것으로 처리 설비의 공간 절약화를 도모하고 있다. 이러한 처리 설비에서는, 각 처리조에서의 오니 농도 관리를 정확하게 행하고 오니 처리를 효율적으로 행하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계를 제공하는 것에 있다. 또 다른 목적은, 오니 농도를 정확하게 측정해서 오니 처리를 효율적으로 실시할 수 있는 오니 처리 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은, 피측정 오니중에 주파수가 다른 초음파를 발신할 수 있는 초음파 송신수단과, 상기 피측정 오니중을 전반한 상기 초음파를 수신하는 초음파 수신수단을 구비하고, 상기 초음파의 수신 신호의 강도로부터 초음파 감쇠량을 구하고, 상기 초음파 감쇠량으로부터 상기 피측정 오니의 오니 농도를 연산하는 초음파 농도계로서, 상기 오니 농도가 상기 주파수의 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치에 도달하였는지에 대한 여부를 판정하는 농도 판정수단과, 상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파 송신수단이 발신하는 상기 초음파의 주파수를 다른 것으로 자동적으로 전환하는 측정용 주파수 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계를 그 요지로 한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 오니 농도가 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치에 도달했는지에 대한 여부가 판정되고, 설정농도치에 도달했다고 판정되었을 때에, 오니 농도의 연산에 사용하는 초음파의 주파수가 자동적으로 전환된다. 이와 같이 하면, 오니 농도가 변화하는 경우, 그 오니 농도에 맞춘 최적인 주파수의 초음파를 이용해서, 오니 농도를 정확하게 구할 수 있다. 구체적으로는, 오니 농도가 낮은 경우, 초음파의 주파수가 너무 낮으면, 초음파가 오니중의 이물에 반사하지 않게 되며, 오니 농도에 따른 감쇠가 일어나기 어렵게 된다. 한편, 오니 농도가 높은 경우, 초음파의 주파수가 너무 높으면, 초음파가 오니중의 이물에서 확실히 반사하도록 되며, 오니 농도에 따른 감쇠량이 포화해 버린다. 따라서, 오니 농도가 설정농도치보다도 낮은 경우에는, 높은 주파수의 초음파를 이용해서 오니 농도를 구한다. 한편, 오니 농도가 설정농도치보다도 높아졌을 경우에는, 낮은 주파수의 초음파로 전환되고, 그 낮은 주파수의 초음파를 이용해서 오니 농도를 구한다. 이와 같이 초음파 농도계를 구성하면, 오니 농도를 저농도에서 고농도까지 정확하게 구할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 있어서, 상기 측정용 주파수 전환수단은, 저농도 영역 측정용의 제 1의 주파수와, 상기 제 1의 주파수와는 다른 것으로서 고농도 영역 측정용의 제 2의 주파수와의 사이에서 상기 초음파의 주파수의 전환을 행하는 동시에, 상기 오니 농도가 감소하고 고농도측으로부터 상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파의 주파수를, 상기 제 2의 주파수로부터 상기 제 1의 주파수로 자동적으로 전환하는 한편, 상기 오니 농도가 증가하여 저농도측으로부터 상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파의 주파수를, 상기 제 1의 주파수로부터 상기 제 2의 주파수로 자동적으로 전환하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 오니 농도가 설정농도치보다도 낮은 경우, 저농도 영역의 측정에 적절한 저농도 영역 측정용의 제 1의 주파수의 초음파를 이용해서 오니 농도가 구해지고, 오니 농도가 설정농도치보다도 높은 경우에는, 고농도 영역의 측정에 적절한 고농도 영역 측정용의 제 2의 주파수의 초음파를 이용해서 오니 농도를 구할 수 있다. 이와 같이 초음파 농도계를 구성하면, 오니 농도를 저농도에서 고농도까지 정확하게 구할 수 있다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 2에 있어서, 상기 제 1의 주파수는, 상기 제 2의 주파수의 3배의 주파수인 것을 그 요지로 한다.

청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 제 2의 주파수의 초음파를 기본파로 하는 경우, 제 1의 주파수의 초음파는 그 기본파의 제 3 고주파로 된다. 이 경우, 초음파 송신수단을 구성하는 압전 소자를 각 주파수로 효율적으로 진동시킬 수 있으며, 초음파 송신수단으로부터 각 주파수의 초음파를 효율적으로 확실히 발신시킬 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 초음파 수신수단의 수신 신호를 증폭해서 출력하는 동시에, 신호 증폭의 게인을 조정할 수 있는 신호 증폭수단을 더 구비하고, 상기 신호 증폭수단은, 상기 제 1의 주파수의 초음파를 이용해서 연산한 상기 오니 농도의 결과에 기초하여, 상기 제 2의 주파수에 대응하는 상기 신호 증폭의 게인을 자동적으로 조정하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 제 1의 주파수의 초음파를 이용해서 연산한 오니 농도에 기초하여, 제 2의 주파수에 대응하는 신호 증폭의 게인을 최적화할 수 있다. 이와 같이 하면, 제 2의 주파수의 초음파를 이용해서 측정하는 것이 가능한 농도 범위를 확장할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 4에 있어서, 상기 초음파 송신수단 및 그에 대향해서 배치되는 상기 초음파 수신수단은 복수쌍 설치되는 동시에, 상기 신호 증폭수단은, 상기 초음파 수신수단마다 신호 증폭의 게인을 조정하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 초음파 송신수단 및 그에 대향해서 배치되는 초음파 수신수단이 복수쌍 설치되기 때문에, 각각의 초음파 송신수단 및 초음파 수신수단으로 측정한 오니 농도를 평균화하는 것으로, 측정 오차를 낮게 억제할 수 있다. 또, 초음파 수신수단마다 신호 증폭의 게인이 조정되기 때문에, 초음파 송신수단 및 초음파 수신수단에 있어서의 소자 특성의 편차를 보정할 수 있으며, 측정 정밀도를 높일 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 4 또는 5에 있어서, 상기 측정용 주파수 전환수단은, 상기 신호 증폭수단에 의한 상기 게인의 조정후에 상기 초음파의 주파수의 전환을 행하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 제 2의 주파수에 대응하는 신호 증폭의 게인의 조정후에, 초음파의 주파수가 제 1의 주파수로부터 제 2의 주파수로 전환되기 때문에, 제 2의 주파수의 초음파를 이용해서 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있다.

청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1 내지 6 중 어느 1 항에 있어서, 상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 설정농도치 변경수단을 더 구비한 것을 그 요지로 한다.

청구항 7에 기재된 발명에 의하면, 설정농도치 변경수단에 의해서 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치가 변경된다. 이 경우, 초음파 농도계의 사용 환경(피측정 오니의 온도나 농도 등)에 따라서 자동 전환 변이점을 변경할 수 있으며, 사용 환경에 따른 적절한 설정농도치로 초음파의 주파수를 전환할 수 있다.

청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 4에 있어서, 상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 설정농도치 변경수단을 더 구비하고, 상기 설정농도치 변경수단은, 상기 신호 증폭수단에 의해서 상기 제 2의 주파수에 대응하는 상기 신호 증폭의 게인이 낮아지도록 조정되었을 때에, 상기 설정농도치를 저농도측으로 변경하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 8에 기재된 발명에 의하면, 제 2의 주파수에 대응하는 신호 증폭의 게인에 따라서 설정농도치를 적절히 변경할 수 있으며, 제 2의 주파수의 초음파를 이용해서 측정하는 것이 가능한 농도 범위를 확장할 수 있다.

청구항 9에 기재된 발명은, 침사지(沈砂池)와, 최초 침전조와, 폭기조 또는 밀폐조와, 최종 침전조를 사용하여 수처리 공정을 행하는 동시에, 약제처리조를 포함하는 복수종의 처리 장치로 이루어지는 처리 장치군을 사용하여 오니 처리 공정을 행하는 하수도 시설의 오니 처리 시스템으로서, 상기 최종 침전조로부터 배출된 오니를 상기 처리 장치군에 공급하는 배관의 도중에 설치된 청구항 1 내지 8 중 어느 1 항에 기재된 초음파 농도계와, 상기 초음파 농도계가 측정한 상기 오니 농도에 기초하여, 상기 약제처리조에 투입하는 약제의 투입량을 조정하는 약제 투입량 조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 처리 시스템을 그 요지로 한다.

청구항 9에 기재된 발명에 의하면, 하수도 시설의 최종 침전조로부터 배출된 오니의 오니 농도가 초음파 농도계에 의해서 측정되고, 그 오니 농도에 따라서 약제처리조에 투입하는 약제의 투입량을 최적으로 조정할 수 있다. 이와 같이 하면, 약제가 낭비되게 사용되는 일이 없고, 오니 처리 시스템의 러닝코스트를 낮게 억제할 수 있다. 또, 오니 처리 시스템에서는, 비교적 용적이 작은 약제처리조를 사용하는 것이 가능하게 되며, 설비 비용을 낮게 억제할 수 있다.

청구항 10에 기재된 발명은, 청구항 9에 있어서, 상기 처리 장치군에는 오니 탈수기가 포함되고, 상기 초음파 농도계가 측정한 상기 오니 농도에 기초하여, 상기 오니 탈수기의 가동률을 조정하는 것을 그 요지로 한다.

청구항 10에 기재된 발명에 의하면, 초음파 농도계가 측정한 오니 농도에 기초하여, 오니 탈수기의 가동률이 조정된다. 이 경우, 오니 탈수기가 최적인 상태로 가동되기 때문에, 그 소비 전력을 낮게 억제할 수 있으며, 오니 처리 시스템의 러닝코스트를 저감할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 청구항 1∼8에 기재된 발명에 의하면, 오니 농도에 따라서 초음파의 주파수를 자동적으로 전환하는 것에 의해, 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있는 초음파 농도계를 제공할 수 있다. 또, 청구항 9 또는 10에 기재된 발명에 의하면, 오니 농도를 정확하게 측정해서 오니 처리를 효율적으로 행할 수 있는 오니 처리 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은, 일 실시의 형태의 오니 처리 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는, 초음파 농도계를 나타내는 개략 구성도이다.
도 3은, 초음파 감쇠량과 오니 농도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는, 오니 농도 측정 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는, 오니 농도 측정 처리를 나타내는 플로우차트이다.
도 6은, 다른 실시형태의 오니 처리 시스템을 나타내는 개략 구성도이다.

이하, 본 발명을 하수도 시설의 오니 처리 시스템으로 구체화한 일 실시의 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시의 형태의 오니 처리 시스템(1)은, 수처리 공정을 행하기 위한 설비로서, 침사지(2), 최초 침전조(3), 폭기조(4), 최종 침전조(5) 등을 구비한다. 게다가, 오니 처리 시스템(1)은, 오니 처리 공정을 행하기 위한 처리 장치군으로서, 부상 농축조(11), 소화조(消化槽)(12), 오니 탈수기(13), 오니 소각로(14), 조분(造粉) 탈인장치(15) 등의 처리 장치를 구비하고 있다.

침사지(2)는, 각 가정이나 사업소 등에서 배출되는 하수를 완만하게 흘리고, 쓰레기나 토사 등을 가라앉혀서 제거하기 위한 인공지(人工池)이다. 최초 침전조(3)에는 침사지(2)로부터 배출되는 하수가 흐르고, 떠 있는 작은 쓰레기가 제거되는 동시에, 최초 침전조(3)의 바닥부에 침전한 오니(W1)(생 오니)가 배관(21)을 통해서 소화조(12)에 보내진다. 또, 최초 침전조(3)와 소화조(12)를 연결하는 배관(21)의 도중에 초음파 농도계(22)가 설치되어 있으며, 초음파 농도계(22)에 의해서, 소화조(12)에 보내지는 오니(W1)의 농도가 측정된다.

폭기조(4)에 있어서, 하수를 정화하기 위한 미생물을 포함한 활성 오니가, 압착공기에 의해서 하수와 혼합된다. 그리고, 미생물의 작용에 의해서 하수중의 유기물이 분해된다. 한편, 폭기조(4)를 사용하여 호기성 미생물로 처리를 행하는 방법을 대신해서, 밀폐조를 사용하여 혐기성 미생물로 처리를 행하는 방법을 채용하여도 좋다.

최종 침전조(5)에서는, 하수를 정화한 활성 오니를 가라앉히고, 웃물을 처리수(W2)로서 꺼낸다. 또 이 처리수(W2)는, 모래의 층을 통과함으로써 여과해서 부유물을 없앤 후에, 하천에 방류된다. 그리고, 최종 침전조(5)로부터 배출되는 침전 오니(W1)의 일부가 활성 오니로서 폭기조(4)에 반송되는 동시에, 나머지의 오니(W1)는 부상 농축조(11)에 보내진다.

부상 농축조(11)에서는, 최종 침전조(5)로부터 공급된 오니(W1)를 가압 부상시킴으로써 농축하고, 그 농축한 오니(W1)를 약제처리조로서의 소화조(12)에 보낸다. 소화조(12)는, 오니(W1)중의 유기물을 혐기성 소화(消化)에 의해서 분해한다. 이때, 유기물의 분해에 의해서 메탄가스가 발생하고, 그 메탄가스는 가스 탱크(도시 생략)에 회수되어서 오니 소각로(14) 등의 연료로서 이용된다.

소화조(12)에서 처리된 오니(W1)는 수분을 많이 포함하고 있기 때문에, 그 오니(W1)가 오니 탈수기(13)에 보내져서 탈수된다. 이 결과, 수분을 줄인 흙의 상태로 된다. 그리고, 흙 상태의 것을 오니 소각로(14)에서 소각 처리한 후, 시멘트나 비료의 원료로서 외부에 반출한다.

또, 오니 탈수기(13)로부터 배출되는 배수를 조분 탈인장치(15)에 보낸다. 그리고, 조분 탈인장치(15)에 있어서, 그 배수중에 포함되어 있는 인을, 인산 마그네슘암모늄의 결정으로서 회수한다. 이 회수한 인산 마그네슘암모늄은, 비료의 원료로서 업자에게 매각된다.

본 실시의 형태의 오니 처리 시스템(1)에 있어서, 소화조(12)에는, 약제를 투입하기 위한 약제 투입 장치(24)(약제 투입량 조정수단)가 설치되어 있다. 이 약제는, 부유하는 미소한 오니(W1)를 부착시켜서 효율적으로 침전시키기 위한 약제이다. 또, 최종 침전조(5)와 부상 농축조(11)를 연결하는 배관(25)의 도중에는 초음파 농도계(26)가 설치되어 있으며, 초음파 농도계(26)에 의해서 최종 침전조(5)로부터 배출되는 오니(W1)(피측정 오니)의 오니 농도가 측정된다. 이 초음파 농도계(26)는, 약제 투입 장치(24)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 약제 투입 장치(24)에는, 최초 침전조(3)와 소화조(12)를 연결하는 배관(21)의 도중에 설치되어 있는 초음파 농도계(22)가 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 각 초음파 농도계(22, 26)로 측정한 오니 농도의 데이터가 약제 투입 장치(24)에 입력된다. 약제 투입 장치(24)는, 각 초음파 농도계(22, 26)가 측정한 오니 농도에 기초하여, 소화조(12)에 투입하는 약제의 투입량을 조정한다.

또, 오니 처리 시스템(1)에서는, 각 초음파 농도계(22, 26)로 측정한 오니 농도의 데이터가 오니 탈수기(13)에도 입력되어 있으며, 오니 농도에 기초하여 오니 탈수기(13)의 가동률이 조정된다.

다음에, 본 실시의 형태에서 사용되는 초음파 농도계(26)의 구성에 대해서, 도 2를 이용하여 상세히 설명한다. 한편, 최초 침전조(3)와 소화조(12)를 연결하는 배관(21)에 설치한 초음파 농도계(22)도 도 2의 초음파 농도계(26)와 동일한 구조를 가지고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 초음파 농도계(26)는, 원통형상의 관 본체(30)와, 4쌍의 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)와, 초음파 발진기(33)와, 수신 회로(34)와, 신호 증폭 회로(35)와, 컨트롤러(36)와, 표시장치(37)를 구비한다. 초음파 농도계(26)의 관 본체(30)는, 배관(25)과 접속되어 있으며, 관 본체(30)내의 유로에 있어서 도 2의 상방으로부터 하방으로 오니(W1)가 흐르도록 되어 있다.

각 센서(31, 32)는, 본 실시형태에서는, 관 본체(30)의 측벽에 있어서 오니(W1)의 유통 방향(관 본체(30)의 축 방향)을 따라서 등간격으로 되는 위치에 각각 설치되어 있다. 한편, 각 센서(31, 32)는 반드시 등간격으로 되는 위치에 설치되어 있지 않아도 좋다. 또, 쌍으로 되는 송신 센서(31)와 수신 센서(32)는, 관 본체(30)의 유로를 사이에 두고 대향하는 위치에 설치되고 있으며, 오니(W1)의 유통 방향에 대해서 직교하는 방향으로 초음파(S1)의 송수신을 행한다.

초음파 발진기(33)는, 송신 센서(31)에 접속되어 있으며, 주파수가 다른 구동 신호(구체적으로는, 1MHz의 구동 신호와 3MHz의 구동 신호)를 생성하여 송신 센서(31)에 출력한다. 초음파 발진기(33)에 있어서, 구동 신호의 주파수의 전환은, 컨트롤러(36)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여 행해진다. 초음파 송신수단으로서의 송신 센서(31)는, 초음파 발진기(33)의 구동 신호에 따라서 진동하는 것에 의해, 1MHz 또는 3MHz의 초음파(S1)를 오니(W1)중에 발신한다. 그리고, 초음파 수신수단으로서의 수신 센서(32)에 의해서, 오니(W1)중을 전반한 초음파(S1)가 수신된다.

수신 회로(34)는, 수신 센서(32)에 접속되어 있으며, 수신 센서(32)에서 수신된 초음파(S1)의 수신 신호를 취득하여 신호 증폭 회로(35)에 출력한다. 신호 증폭수단으로서의 신호 증폭 회로(35)는, 초음파(S1)의 수신 신호를 증폭하여 컨트롤러(36)에 출력한다. 본 실시의 형태의 신호 증폭 회로(35)는, 컨트롤러(36)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 신호 증폭의 게인을 조정 가능하게 구성되어 있다.

컨트롤러(36)는, 주지의 CPU(38)(중앙 처리장치)나 메모리(39) 등을 포함해서 구성되어 있으며, CPU(38)가 메모리(39)를 이용해서 제어 프로그램을 실행하고, 관 본체(30)를 흐르는 오니(W1)의 오니 농도를 측정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(36)는, 초음파(S1)의 수신 신호의 강도로부터 초음파 감쇠량(오니(W1)중을 전반하는 초음파(S1)의 감쇠량)을 구한다. 그리고, 컨트롤러(36)는, 초음파 감쇠량에 대한 농도의 변환 테이블의 데이터를 사용해서, 오니 농도를 구한다. 한편, 변환 테이블의 데이터는, 공장 출하시 등에 있어서 센서(31, 32)마다 구해져서, 컨트롤러(36)의 메모리(39)에 미리 기억되어 있다. 또, 초음파 농도계(26)는, 4ch의 측정부(송신 센서(31) 및 수신 센서(32))를 구비하고 있지만, 각 측정부에 있어서, 초음파(S1)의 감쇠량을 각각 구하고, 가장 큰 것을 제외한 나머지 3개의 평균치를 이용하여 오니 농도를 구하고 있다. 컨트롤러(36)는, 그 오니 농도를 표시장치(37)에 표시시키는 동시에, 오니 농도의 데이터를 소화조(12)의 약제 투입 장치(24)나 오니 탈수기(13)에 출력한다. 한편, 오니 농도를 구하는 방법은 상기의 방법으로만 한정되지 않으며, 다른 방법이어도 좋다.

본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)는, 오니 농도가 낮은 경우에 3MHz(제 1의 주파수)의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도를 측정하고, 오니 농도가 높은 경우에는 1MHz(제 2의 주파수)의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도를 측정하도록 구성되어 있다.

도 3에는, 1MHz 및 3MHz의 초음파(S1)의 감쇠량과 오니 농도와의 관계를 나타내고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 3MHz의 초음파(S1)의 경우(선분(L1)의 경우)는, 오니 농도가 0%의 물이어도 감쇠하고, 소정의 오니 농도(예를 들면 7%) 이상이 되면 농도가 증가해도 감쇠량이 변화하지 않고 포화해 버린다. 한편, 3MHz의 초음파(S1)의 경우, 직선성(直線性)을 나타내는 것은 5% 미만의 농도이다. 한편, 1MHz의 초음파(S1)의 경우(선분(L2)의 경우), 오니 농도가 비교적 높아져도, 감쇠량과 오니 농도와의 관계가 직선성을 나타내고 있지만, 오니 농도가 낮아지면(예를 들면, 3% 미만이 된다) 초음파(S1)가 대부분 감쇠하지 않게 된다.

이와 같이, 3MHz의 초음파(S1)는, 저농도 영역 측정용의 주파수를 가진 초음파로서, 저농도 영역의 측정에 적합하지만, 고농도 영역을 측정할 수 없다. 한편, 1MHz의 초음파(S1)는, 고농도 영역 측정용의 주파수를 가진 초음파로서, 고농도 영역의 측정에 적합하지만, 저농도를 측정할 수 없다. 따라서, 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 자동 전환 변이점(P1)을 설정하고, 그 변이점(P1)에 대응한 설정농도치로 초음파(S1)의 주파수를 전환해서 오니 농도를 측정하고 있다. 구체적으로는, 오니 농도가 감소하여 고농도측으로부터 자동 전환 변이점(P1)의 설정농도치에 도달했을 때에, 1MHz의 주파수에서 3MHz의 주파수로 초음파(S1)의 주파수가 자동적으로 전환된다. 한편, 오니 농도가 증가하여 저농도측으로부터 자동 전환 변이점(P1)의 설정농도치에 도달했을 때에, 3MHz의 주파수로부터 1MHz의 주파수로 초음파(S1)의 주파수가 자동적으로 전환된다. 한편, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치는, 3MHz 및 1MHz의 각 초음파(S1)에 대해서, 오니 농도에 대한 초음파 감쇠량의 변화량이 직선적인 관계를 가지는 영역으로 설정된다.

또, 본 발명자 등은, 1MHz의 초음파(S1)를 이용하는 경우, 신호 증폭의 감도 조정을 최적화하는 것에 의해, 저농도측의 측정 가능 영역이 확장되는 것을 실험에 의해서 도출하였다. 구체적으로는, 신호 증폭 회로(35)에 있어서의 게인이 낮아지도록 조정하는 것으로, 도 3에 있어서 일점쇄선의 선분(L3)으로 표시되도록, 저농도(예를 들면 2% 정도)의 오니(W1)까지 농도 측정이 가능하게 되었다. 따라서, 초음파 농도계(26)에서는, 3MHz의 초음파(S1)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 1MHz의 초음파(S1)에 대한 신호 증폭의 게인을 조정하도록 구성하고 있다. 한편, 초음파 농도계(26)에서는, 4ch의 수신 센서(32) 및 수신 회로(34)를 구비하고 있지만, 4ch의 수신 신호마다 신호 증폭의 게인을 조정하고 있다. 또, 신호 증폭의 게인을 저하시켰을 경우, 감쇠량과 오니 농도와의 관계에 있어서 직선성을 나타내는 측정 영역이 저농도측으로 시프트하기 때문에, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 저농도측(예를 들면, 4%에서 3%의 농도치)으로 변경하고 있다.

다음에, 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에 있어서 컨트롤러(36)가 실행하는 오니 농도 측정 처리의 구체적인 예에 대해서, 도 4 및 도 5의 플로우차트를 사용하여 설명한다. 한편, 도 4의 처리는, 오니 처리 시스템(1)의 가동시에 있어서, 도시하지 않는 전원 버튼이 온 조작되었을 때에, 초음파 농도계(26)의 초기화 처리로서 실행된다. 또, 도 5의 처리는, 도 4의 초기화 처리의 뒤, 소정 기간마다(예를 들면, 1초 마다) 실행된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(36)는, 3MHz의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도를 측정한다(스텝(100)). 구체적으로는, 컨트롤러(36)는, 초음파 발진기(33)에 제어 신호를 출력하고, 초음파 발진기(33)로부터 각 송신 센서(31)에 3MHz의 구동 신호를 출력시킨다. 이때, 송신 센서(31)로부터 관 본체(30)의 오니(W1)중에 3MHz의 초음파(S1)가 출력되는 동시에, 오니(W1)중을 전반한 초음파(S1)가 수신 센서(32)에서 수신된다. 그리고, 그 초음파(S1)의 수신 신호가 수신 회로(34)에서 취득되고, 신호 증폭 회로(35)에서 신호 증폭된 후, 컨트롤러(36)에 받아들여진다. 컨트롤러(36)는, 초음파(S1)의 수신 신호의 강도에 기초하여, 초음파 감쇠량을 구한다. 그리고, 컨트롤러(36)는, 메모리(39)에 기억되어 있는 변환 테이블의 데이터를 사용하여, 초음파 감쇠량에 따른 오니 농도를 연산으로 구한다.

다음에, 컨트롤러(36)는, 3MHz의 초음파(S1)를 이용하여 측정한 오니 농도에 기초하여, 신호 증폭 회로(35)에 제어 신호를 출력하고, 1MHz의 초음파(S1)에 대응하는 신호 증폭의 게인을 조정한다(스텝(110)). 자세하게는, 오니 농도가, 예를 들면 3% 이상인 경우, 신호 증폭의 게인을 높은 값으로 설정하고, 3% 미만인 경우에는, 신호 증폭의 게인을 낮은 값으로 설정한다. 또, 각 ch의 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)는, 소자 편차에 의해 수신 회로(34)에서 얻어지는 수신 신호의 신호 강도가 다르다. 따라서, 스텝(110)에서는, 소자 편차를 완화하도록 각 ch의 게인이 조정된다.

그 후, 설정농도치 변경수단으로서의 컨트롤러(36)는, 초음파(S1)의 주파수를 변경하기 위한 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 설정해서 메모리(39)에 기억한다(스텝(120)). 구체적으로는, 오니 농도가, 예를 들면 3% 이상인 경우, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 4%로 설정하고, 3% 미만인 경우에는, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 3%로 설정한다. 이와 같이, 본 실시의 형태에서는, 3MHz의 초음파(S1)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 전환하도록 구성하고 있다.

자동 전환 변이점(P1)의 설정후, 측정용 주파수 전환수단으로서의 컨트롤러(36)는, 스텝(100)에서 측정한 오니 농도가 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치 이상인지에 대한 여부를 판정한다(스텝(130)). 여기서, 오니 농도가 설정농도치 이상인 경우에는, 컨트롤러(36)는, 초음파 발진기(33)에 제어 신호를 출력하고, 초음파 발진기(33)로부터 출력하는 구동 신호를 1MHz의 신호로 변경하고(스텝(140)), 도 4의 처리를 종료한다. 한편, 설정농도치 미만인 경우, 초음파 발진기(33)의 구동 신호의 주파수를 3MHz로부터 변경하지 않고, 도 4의 처리를 종료한다.

그 후, 컨트롤러(36)는, 도 5의 처리를 실행한다. 즉, 컨트롤러(36)는, 도 4의 처리로 설정한 주파수의 구동 신호를 초음파 발진기(33)로부터 출력시키고, 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)로 그 주파수의 초음파(S1)를 송수신시킨다. 그리고, 컨트롤러(36)는, 얻어진 초음파(S1)의 수신 신호에 기초하여, 오니 농도를 구한다(스텝(200)).

다음에, 농도 판정수단으로서의 컨트롤러(36)는, 스텝(200)에서 측정한 오니 농도가 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치에 도달했는지에 대한 여부를 판정한다(스텝(210)). 그리고, 오니 농도가 설정농도치에 도달했다고 판정했을 때, 측정용 주파수 전환수단으로서의 컨트롤러(36)는, 초음파(S1)의 주파수를 다른 것으로 자동적으로 전환하고, 오니 농도를 재측정한다(스텝(220)).

구체적으로는, 1MHz의 초음파(S1)로 오니 농도를 측정하고 있는 경우, 오니 농도가 감소하고 고농도측으로부터 설정농도치에 도달했을 때, 컨트롤러(36)는, 송신 센서(31)로부터 출력되는 초음파의 주파수(초음파 발진기(33)의 구동 신호)를 1MHz에서 3MHz로 전환하고, 오니 농도를 재측정한다. 또, 3MHz의 초음파(S1)로 오니 농도를 측정하고 있는 경우, 오니 농도가 증가해서 저농도측으로부터 설정농도치에 도달했을 때, 컨트롤러(36)는, 송신 센서(31)로부터 출력되는 초음파(S1)의 주파수(초음파 발진기(33)의 구동 신호)를 3MHz에서 1MHz로 전환하고, 오니 농도를 재측정한다. 그 후, 컨트롤러(36)는, 스텝(220)에서 재측정한 오니 농도의 데이터를 표시장치(37), 약제 투입 장치(24) 및 오니 탈수기(13)에 출력한다(스텝(230)). 이때, 오니 농도가 표시장치(37)에 표시된다.

한편, 컨트롤러(36)는, 오니 농도가 설정농도치에 도달하고 있지 않다고 판정했을 때에는, 초음파(S1)의 주파수(초음파 발진기(33)의 구동 신호)를 전환하지 않은 채, 스텝(230)으로 이행한다. 그리고, 컨트롤러(36)는, 스텝(200)에서 측정한 오니 농도의 데이터를 표시장치(37), 약제 투입 장치(24) 및 오니 탈수기(13)에 출력한다. 이때, 오니 농도가 표시장치(37)에 표시된다.

그리고, 컨트롤러(36)는, 오니 농도의 데이터 출력후에, 전원 버튼이 오프 조작되었는지에 대한 여부를 판정하고(스텝(240)), 오프 조작된 경우에는, 도 5의 처리를 종료한다. 한편, 전원 버튼이 온인 경우에는, 컨트롤러(36)는, 스텝(200)의 처리로 돌아가고, 스텝(200)∼스텝(240)의 처리를 반복해서 실행한다.

따라서, 본 실시의 형태에 의하면 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 오니 농도가 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치에 도달했을 때에, 오니 농도의 연산에 사용하는 초음파(S1)의 주파수가 자동적으로 변환된다. 그리고, 오니 농도가 설정농도치보다도 낮은 경우, 저농도 영역의 측정에 적절한 3MHz의 초음파(S1)를 이용하여 오니 농도가 구해지고, 오니 농도가 설정농도치보다도 높은 경우에는, 고농도 영역의 측정에 적절한 1MHz의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도가 구해진다. 이와 같이 하면, 오니 농도를 저농도에서 고농도까지 정확하게 구할 수 있다.

(2) 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 농도 측정에 사용하는 초음파(S1)의 주파수를, 제 1의 주파수로서의 3MHz와 제 2의 주파수로서의 1MHz로 전환하고 있다. 제 1의 주파수로서의 3MHz의 주파수는, 제 2의 주파수로서의 1MHz의 주파수(기본파)의 3배의 주파수(제 3 고조파(高調波))로 되어 있다. 이 경우, 송신 센서(31)를 구성하는 압전 소자를 각 주파수로 효율적으로 진동시킬 수 있으며, 송신 센서(31)로부터 각 주파수의 초음파(S1)를 효율적으로 확실히 발신시킬 수 있다.

(3) 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 3MHz의 초음파(S1)를 이용하여 연산한 오니 농도에 기초하여, 1MHz의 초음파(S1)에 대응하는 신호 증폭의 게인을 최적화할 수 있다. 이와 같이 하면, 1MHz의 초음파(S1)를 이용하여 측정하는 것이 가능한 농도 범위를 확장할 수 있다.

(4) 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 송신 센서(31) 및 그에 대향해서 배치되는 수신 센서(32)가 복수쌍 설치된다. 따라서, 각각 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)로 측정한 오니 농도를 평균화하는 것으로, 측정 오차를 낮게 억제할 수 있다. 또, 수신 센서(32)마다 신호 증폭의 게인이 조정되기 때문에, 각 센서(31, 32)에 있어서의 소자 특성의 편차를 보정할 수 있으며, 측정 정밀도를 높일 수 있다.

(5) 본 실시의 형태의 초음파 농도계(26)에서는, 1MHz의 초음파(S1)에 대응하는 신호 증폭의 게인의 조정후에, 초음파(S1)의 주파수가 3MHz에서 1MHz로 전환되기 때문에, 1MHz의 초음파(S1)를 이용하여 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 또, 신호 증폭 회로(35)에 의해서 신호 증폭의 게인이 낮아지도록 조정되었을 때에, 설정농도치가 저농도측으로 변경된다. 이 결과, 1MHz의 초음파(S1)를 이용하여 측정하는 것이 가능한 농도 범위를 확장할 수 있다.

(6) 본 실시의 형태의 오니 처리 시스템(1)에서는, 하수도 시설의 최종 침전조(5)로부터 배출된 오니(W1)의 오니 농도가 초음파 농도계(26)에 의해서 측정되고, 그 오니 농도에 따라서 소화조(12)에 투입하는 약제의 투입량을 최적으로 조정할 수 있다. 이와 같이 하면, 약제가 쓸데없이 사용되는 일이 없고, 오니 처리 시스템(1)의 러닝코스트를 낮게 억제할 수 있다. 또, 최종 침전조(5)로부터 배출되는 오니 농도는 통상 3%∼11% 정도의 농도이지만, 예를 들면 폭기조(4)에 있어서의 처리 이상이 발생해서 오니 농도가 3% 미만이 되었을 경우나 11%를 넘은 경우에도, 초음파 농도계(26)에 있어서의 초음파(S1)의 주파수를 적절히 전환하는 것으로, 오니 농도를 정확하게 측정할 수 있다. 그리고, 오니 농도에 따라서 최적인 투입량의 약제가 소화조(12)에 투입되는 것에 의해, 오니 처리를 효율적으로 확실히 행할 수 있다. 이와 같이 오니 처리 시스템(1)을 구성하면, 비교적 용적이 작은 소화조(12)를 사용할 수 있으며, 설비 비용을 저감할 수 있다.

(7) 본 실시의 형태의 오니 처리 시스템(1)에서는, 초음파 농도계(26)가 측정한 오니 농도에 기초하여, 오니 탈수기(13)의 가동률이 조정된다. 이 경우, 오니 탈수기(13)가 최적인 상태로 가동되기 때문에, 그 소비 전력을 낮게 억제할 수 있으며, 오니 처리 시스템(1)의 러닝코스트를 저감할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시형태는 이하와 같이 변경하여도 좋다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에서는, 표시장치(37)에 오니 농도를 표시하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 오니 처리 시스템(1)에서 정상 가동시에는 일어날 수 없는 오니 농도가 측정된 경우에, 그 오니 농도와 함께 경고 메세지 등을 표시장치(37)에 표시하도록 구성하여도 좋다. 또한, 표시장치(37)에 있어서, 오니 농도를 표시하는 동시에, 도 3에 도시하는 바와 같은 오니 농도와 초음파(S1)의 감쇠량과의 관계를 나타내는 선분(L1, L2, L3)을 가지는 그래프를 초음파(S1)의 주파수마다 표시하여도 좋다. 게다가, 표시장치(37)에 있어서, 오니 농도와 초음파(S1)의 감쇠량과의 관계를 나타내는 선분(L1, L2, L3)을 가지는 그래프중에 있어서 주파수의 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 나타내는 직선(L4)을 표시하여도 좋다.

또, 도 6에 도시하는 오니 처리 시스템(1)과 같이, 경보 장치(41)를 별도 설치하고, 초음파 농도계(26)로부터 출력되는 오니 농도의 데이터에 기초하여, 오니 농도가 이상치가 되었을 경우에, 시스템 이상이라는 취지를 경고 버저나 경고 램프 등을 사용하여 통지하도록 구성하여도 좋다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에서는, 초기화 처리로서 3MHz의 초음파(S1)로 측정한 오니 농도에 따라서 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 설정하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 하수처리장의 오니 처리 시스템(1)에서는, 계절에 따라서 폭기조(4) 등의 처리 능력이 다르고, 최종 침전조(5)로부터 배출되는 오니(W1)의 농도도 변화한다. 구체적으로는, 강우량이 많고 비교적 따뜻한 계절에는, 폭기조(4)의 미생물이 활발하게 작용하기 때문에, 오니 농도가 낮아지는 경향에 있다. 반대로, 강우량이 적고 기온이 낮아지는 계절에는, 오니 농도가 높아지는 경향에 있다. 따라서, 오니(W1)의 온도를 측정하고, 그 온도에 기초하여 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 변경하도록 초음파 농도계(26)를 구성하여도 좋다. 한편 이 경우, 초음파 농도계(26)와는 별도로 온도계를 설치하여도 좋고, 초음파 농도계(26)에 온도계의 기능(온도 측정수단)을 부가하여도 좋다. 온도계의 기능을 부가하는 경우, 초음파 농도계(26)에 있어서, 초음파(S1)의 전반시간을 계측하기 위한 타이머를 설치하고, 타이머가 계측한 초음파(S1)의 전반시간을 컨트롤러(36)에 입력한다. 그리고, 온도 측정수단으로서의 컨트롤러(36)가 그 전반시간에 기초하여 오니(W1)의 온도를 측정하도록 구성한다.

또, 계절의 환절기 등에서는 오니 농도가 급격하게 변화한다. 이 때문에, 1MHz의 주파수를 사용한 측정시에 있어서의 특정의 오니 농도(예를 들면, 5%의 농도)에서의 감쇠량의 변화율에 기초하여 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 변경하여도 좋다. 또, 3MHz의 주파수를 사용한 측정시에 있어서의 특정의 오니 농도(예를 들면, 2%의 농도)에서의 감쇠량의 변화율에 기초하여, 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 변경하여도 좋다. 게다가, 오니 처리 시스템(1)을 통괄하는 제어장치(도시 생략)로부터 초음파 농도계(26)에 일자 정보나 기후 정보(강우량 등)의 데이터를 입력하고, 그들 데이터에 따라서 자동 전환 변이점(P1)에 대응한 설정농도치를 변경하도록 초음파 농도계(26)를 구성하여도 좋다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에서는, 오니 농도의 감소시에 초음파(S1)의 주파수를 1MHz에서 3MHz로 전환하는 경우와 오니 농도의 증가시에 3MHz에서 1MHz로 전환하는 경우와 동일한 설정농도치를 사용하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 1MHz에서 3MHz로 전환하는 경우와 3MHz에서 1MHz로 전환하는 경우에서, 다른 설정농도치를 사용하여 초음파(S1)의 주파수를 전환하도록 구성하여도 좋다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에서는, 3MHz의 초음파(S1)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 1MHz의 초음파(S1)에 대한 신호 증폭의 게인을 자동적으로 조정하도록 구성하고 있었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이와는 반대로, 1MHz의 초음파(S1)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 3MHz의 초음파(S1)에 대한 신호 증폭의 게인을 자동적으로 조정하도록 초음파 농도계(26)를 구성하여도 좋다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에서는, 4ch의 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)를 구비하는 것이었지만, 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)의 ch수는 적절히 변경하여도 좋다. 또, 초음파 농도계(26)에서는, 1MHz 및 3MHz의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도를 구하도록 구성했지만, 그 밖의 다른 주파수의 초음파(S1)를 이용해서 오니 농도를 구하여도 좋다. 단, 상기 실시형태와 같이, 기본파와 그 제 3 고조파로 주파수를 전환하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 1개의 송신 센서(31)로부터 주파수가 다른 초음파(S1)를 효율적으로 출력할 수 있다.

·상기 실시형태의 초음파 농도계(26)에 있어서, 관 본체(30)의 유로를 사이에 두고 대향하는 위치에 송신 센서(31)와 수신 센서(32)를 설치하고, 오니(W1)의 유통 방향에 대해서 직교하는 방향으로 초음파(S1)의 송수신을 행하는 것이었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 오니(W1)의 유통 방향과 평행으로 초음파(S1)의 송수신을 행하도록 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)를 설치하여도 좋다. 또, 오니(W1)의 유통 방향에 대해서 경사진 상태로 초음파(S1)의 송수신을 행하도록 송신 센서(31) 및 수신 센서(32)를 설치하여도 좋다.

·상기 실시형태의 오니 처리 시스템(1)에서는, 최종 침전조(5)로부터 오니(W1)를 배출하는 배관(25)에 있어서, 폭기조(4)에 오니(W1)를 반송하는 분기부보다도 하류측에 초음파 농도계(26)를 설치하고 있었지만, 그 분기부보다도 상류측의 배관이나 폭기조(4)측의 배관에 초음파 농도계(26)를 설치하여도 좋다. 나아가서는, 부상 농축조(11)와 소화조(12)를 연결하는 배관의 도중 등에 초음파 농도계(26)를 설치하여도 좋다. 또, 오니 처리 시스템(1)에서는, 2개의 초음파 농도계(22, 26)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 소화조(12)에 있어서의 약제의 투입량의 조정 등을 행하는 것이었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 1개의 초음파 농도계나 3개 이상의 복수의 초음파 농도계로 측정한 오니 농도에 기초하여, 약제의 투입량의 조정 등을 행하도록 구성하여도 좋다.

·상기 실시형태의 오니 처리 시스템(1)에 있어서, 초음파 농도계(22, 26)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 소화조(12)에 투입하는 약제의 투입량을 조정하거나, 오니 탈수기(13)의 가동률을 조정하거나 하고 있었지만, 이들 이외의 처리 장치에 있어서의 처리 조건을 조정하도록 구성하여도 좋다. 구체적으로는, 초음파 농도계(26)로 측정한 오니 농도에 기초하여, 예를 들면 오니 소각로(14)에 있어서의 화력의 조정이나 조분 탈인장치(15)에 있어서의 약제의 투입량의 조정을 행하도록 구성하여도 좋다.

다음에, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상 외에, 상술한 실시형태에 의해서 파악되는 기술적 사상을 이하에 열거한다.

(1) 청구항 2 또는 3에 있어서, 상기 초음파 수신수단의 수신 신호를 증폭해서 출력하는 동시에, 신호 증폭의 게인을 조정할 수 있는 신호 증폭수단을 더 구비하고, 상기 신호 증폭수단은, 상기 제 2의 주파수의 초음파를 이용해서 연산한 상기 오니 농도의 결과에 기초하여, 상기 제 1의 주파수에 대응하는 상기 신호 증폭의 게인을 자동적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(2) 청구항 2 내지 8 중 어느 1 항에 있어서, 상기 제 1의 주파수 및 상기 제 2의 주파수의 각 초음파에 대해서, 상기 오니 농도에 대한 상기 감쇠량의 변화량이 직선적인 관계를 가지는 영역에, 상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치가 설정되는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(3) 청구항 7에 있어서, 상기 피측정 오니의 온도를 측정하는 온도 측정수단을 구비하고, 상기 설정농도치 변경수단은, 상기 온도 측정수단의 측정 결과에 기초하여, 상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(4) 기술적 사상(3)에 있어서, 상기 온도 측정수단은, 상기 피측정 오니를 전반하는 초음파의 전반시간에 기초하여, 상기 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(5) 청구항 7에 있어서, 상기 설정농도치 변경수단은, 상기 제 1의 주파수에 있어서의 특정의 오니 농도에서의 상기 감쇠량의 변화율, 및, 상기 제 2의 주파수에 있어서의 상기 특정의 오니 농도에서의 상기 감쇠량의 변화율에 기초하여, 상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(6) 청구항 1 내지 8 중 어느 1 항에 있어서, 상기 오니 농도를 표시하는 표시장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(7) 청구항 1 내지 8 중 어느 1 항에 있어서, 상기 오니 농도를 표시하는 동시에, 상기 오니 농도와 상기 초음파의 감쇠량과의 관계를 나타내는 선분을 가지는 그래프를 상기 초음파의 주파수마다 표시하는 표시장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(8) 청구항 1 내지 8 중 어느 1 항에 있어서, 상기 오니 농도를 표시하는 동시에, 상기 오니 농도와 상기 초음파의 감쇠량과의 관계를 나타내는 선분을 가지는 그래프를 상기 초음파의 주파수마다 표시하고, 또한, 상기 그래프중에 있어서 상기 주파수의 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 나타내는 직선을 표시하는 표시장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.

(9) 청구항 9 또는 10에 있어서, 상기 초음파 농도계를 사용하여 측정한 오니 농도가 이상치가 되었을 경우에, 시스템 이상이라는 취지를 통지하는 경보수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 처리 시스템.

(10) 침사지, 최초 침전조, 폭기조 또는 밀폐조, 최종 침전조의 순서로 하수를 유통시켜서 수처리 공정을 행하는 동시에, 복수종의 처리 장치로 이루어지는 처리 장치군을 사용하여 오니 처리 공정을 행하는 하수도 시설의 오니 처리 시스템으로서, 상기 최종 침전조로부터 배출된 오니를 상기 처리 장치군에 공급하는 배관의 도중에 설치된 청구항 1 내지 8 중 어느 1 항에 기재된 초음파 농도계와, 상기 초음파 농도계가 측정한 상기 오니 농도에 기초하여, 상기 처리 장치에 있어서의 처리 조건을 조정하는 조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 처리 시스템.

1 : 오니 처리 시스템
2 : 침사지
3 : 최초 침전조
4 : 폭기조
5 : 최종 침전조
12 : 약제처리조로서의 소화조
13 : 오니 탈수기
14 : 처리장치로서의 오니 소각로
15 : 처리장치로서의 조분 탈인장치
24 : 약제 투입량 조정수단으로서의 약제 투입 장치
26 : 오니 농도 측정용의 초음파 농도계로서의 초음파 농도계
31 : 초음파 송신수단으로서의 송신 센서
32 : 초음파 수신수단으로서의 수신 센서
35 : 신호 증폭수단으로서의 신호 증폭 회로
36 : 농도 판정수단, 측정용 주파수 전환수단 및 설정농도치 변경수단으로서의 컨트롤러
S1 : 초음파
W1 : 오니

Claims

피측정 오니중에 주파수가 다른 초음파를 발신할 수 있는 초음파 송신수단과, 상기 피측정 오니중을 전반(傳搬)한 상기 초음파를 수신하는 초음파 수신수단을 구비하고, 상기 초음파의 수신 신호의 강도로부터 초음파 감쇠량을 구하고, 상기 초음파 감쇠량으로부터 상기 피측정 오니의 오니 농도를 연산하는 초음파 농도계로서,
상기 오니 농도가 상기 주파수의 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치에 도달했는지에 대한 여부를 판정하는 농도 판정수단과,
상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파 송신수단이 발신하는 상기 초음파의 주파수를 다른 것으로 자동적으로 전환하는 측정용 주파수 전환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 1 항에 있어서,
상기 측정용 주파수 전환수단은, 저농도 영역 측정용의 제 1의 주파수와, 상기 제 1의 주파수와는 다른 것으로서 고농도 영역 측정용의 제 2의 주파수와의 사이에서 상기 초음파의 주파수의 전환을 행하는 동시에,
상기 오니 농도가 감소해서 고농도측으로부터 상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파의 주파수를, 상기 제 2의 주파수로부터 상기 제 1의 주파수로 자동적으로 전환하는 한편,
상기 오니 농도가 증가해서 저농도측으로부터 상기 설정농도치에 도달했다고 상기 농도 판정수단이 판단했을 때에, 상기 초음파의 주파수를, 상기 제 1의 주파수로부터 상기 제 2의 주파수로 자동적으로 전환하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1의 주파수는, 상기 제 2의 주파수의 3배의 주파수인 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 2 항에 있어서,
상기 초음파 수신수단의 수신 신호를 증폭해서 출력하는 동시에, 신호 증폭의 게인을 조정할 수 있는 신호 증폭수단을 더 구비하고,
상기 신호 증폭수단은, 상기 제 1의 주파수의 초음파를 이용해서 연산한 상기 오니 농도의 결과에 기초하여, 상기 제 2의 주파수에 대응하는 상기 신호 증폭의 게인을 자동적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 4 항에 있어서,
상기 초음파 송신수단 및 그에 대향해서 배치되는 상기 초음파 수신수단은 복수쌍 설치되는 동시에, 상기 신호 증폭수단은, 상기 초음파 수신수단마다 신호 증폭의 게인을 조정하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 4 항에 있어서,
상기 측정용 주파수 전환수단은, 상기 신호 증폭수단에 의한 상기 게인의 조정후에 상기 초음파의 주파수의 전환을 행하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 1 항에 있어서,
상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 설정농도치 변경수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
제 4 항에 있어서,
상기 자동 전환 변이점에 대응한 설정농도치를 변경하는 설정농도치 변경수단을 더 구비하고,
상기 설정농도치 변경수단은, 상기 신호 증폭수단에 의해서 상기 제 2의 주파수에 대응하는 상기 신호 증폭의 게인이 낮아지도록 조정되었을 때에, 상기 설정농도치를 저농도측으로 변경하는 것을 특징으로 하는 오니 농도 측정용의 초음파 농도계.
침사지(沈砂池)와, 최초 침전조와, 폭기조 또는 밀폐조와, 최종 침전조를 사용하여 수처리 공정을 행하는 것과 동시에, 약제처리조를 포함하는 복수종의 처리 장치로 이루어지는 처리 장치군을 사용하여 오니 처리 공정을 행하는 하수도 시설의 오니 처리 시스템으로서,
상기 최종 침전조로부터 배출된 오니를 상기 처리 장치군에 공급하는 배관의 도중에 설치된 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 초음파 농도계와,
상기 초음파 농도계가 측정한 상기 오니 농도에 기초하여, 상기 약제처리조에 투입하는 약제의 투입량을 조정하는 약제 투입량 조정수단을 구비한 것을 특징으로 하는 오니 처리 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 처리 장치군에는 오니 탈수기가 포함되고, 상기 초음파 농도계가 측정한 상기 오니 농도에 기초하여, 상기 오니 탈수기의 가동률을 조정하는 것을 특징으로 하는 오니 처리 시스템.