(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022142309
(43)【公開日】2022-09-30
(54)【発明の名称】検体用貯留水槽
(51)【国際特許分類】
G01N 1/10 20060101AFI20220922BHJP
G01N 33/18 20060101ALI20220922BHJP
【FI】
G01N1/10 B
G01N33/18 106A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021042442
(22)【出願日】2021-03-16
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成29年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構戦略的省エネルギー技術革新プログラム、産業技術力強化法第17条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000154901
【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所
(72)【発明者】
【氏名】勝部 英一
【テーマコード(参考)】
2G052
【Fターム(参考)】
2G052AA06
2G052AD06
2G052AD29
2G052BA17
2G052EA03
2G052HA19
(57)【要約】
【課題】セメントを含んだ廃水の濾過後の濾過性能を監視でき、且つ、水槽内で貯留されている濾過された検体が分析に適した状態を維持可能な検体水槽を提供する。
【解決手段】濾過後の検体を一時的に貯留する検体用貯留水槽において、供給口と、水位センサと、濁度センサとを備え、供給口は、濾過後の検体を水槽内に供給可能に水槽の下方側面に設けられ、水位センサは、水槽内に溜まった検体の水位を検知するように構成され、濁度センサは、発光部と受光部とを備え、水槽内の検体の濁度を検知可能に水槽の外周面に発光部と受光部とが互いに対向するように構成される。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
濾過後の検体を一時的に貯留する検体用貯留水槽において、
供給口と、水位センサと、濁度センサとを備え、
前記供給口は、前記濾過後の検体を前記水槽内に供給可能に前記水槽の下方側面に設けられ、
前記水位センサは、前記水槽内に溜まった検体の水位を検知するように構成され、
前記濁度センサは、発光部と受光部とを備え、前記水槽内の前記検体の濁度を検知可能に前記水槽の外周面に前記発光部と前記受光部とが互いに対向するように構成される、
検体用貯留水槽。
【請求項2】
請求項1に記載の検体用貯留水槽において、
オーバーフロー壁をさらに備え、
前記オーバーフロー壁は、前記水槽内を貯留室と排出室とに区分するように構成され、
前記検体が前記貯留室内に所定量以上貯留されると、液面に析出された析出物が前記オーバーフロー壁を乗り越えて排出室へと重力によって排出する、もの。
【請求項3】
請求項2に記載の検体用貯留水槽において、
前記析出物が、前記検体と空気中の二酸化炭素によって、析出された炭酸カルシウムである、もの。
【請求項4】
請求項2または請求項3に記載の検体用貯留水槽において、
前記濾過後の検体を前記供給口から前記貯留室に供給する際、
供給速度が1リットル/分以下である、もの。
【請求項5】
請求項2~請求項4の何れか1つに記載の検体用貯留水槽において、
前記貯留室は、ガイド壁を備え、
前記ガイド壁は、前記発光部と前記受光部と対向する水槽の内周面に供給口から供給される液体が誘導されて当たるように構成される、もの。
【請求項6】
請求項1~請求項5の何れか1つに記載の検体用貯留水槽において、
前記供給口と前記濁度センサは、前記水槽の載置面から同じ高さに設けられる、もの。
【請求項7】
請求項1~請求項6の何れか1つに記載の検体用貯留水槽において、
前記濁度センサと対向する前記水槽の側面には、水槽窓が設けられる、もの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、検体用貯留水槽に関し、特に濾過後の検体を一時的に貯留し、その検体の濾過性能を監視可能な検体用貯留水槽に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、廃水等に含まれる固形分は、濾過装置で除去され、除去分以外の検体は一時的に水槽に貯留されている。また、その際、濾過装置が安定した濾過性能となっているかを監視している。
例えば、特許文献1では、フィルタに中空糸膜モジュールを用いており、このフィルタの目詰まりを圧力センサで常時監視することが開示されている。
また、特許文献2では、中空ファイバフィルタの目詰まりを流量計が示す流量で監視し、設定基準値より低ければ目詰まりと判定することが開示されている。
さらに、特許文献3では、濁度センサ、流量センサ、水位センサ、圧力センサ等による計測に基づいて濾過装置の状態を監視することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001-281240号公報
【特許文献2】国際公開第2007/119928号
【特許文献3】特開2018-65120号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1で開示されるフィルタの目詰まり監視は、濾過用の吸引ポンプで生じる吸引圧を圧力センサで見るため、1リットル程度の検体を採取する濾過の場合、フィルタへの負荷が高くなる。
【0005】
また、特許文献2で開示される流量計を用いた監視は、フィルタの目詰まりを監視することはできるが、フィルタの破損等による固形分の漏れまでは監視することができない。
【0006】
また、生コンクリート製造工場等で発生するセメントを含んだ廃水を濾過して検体水槽に貯留する場合、濾過後に検体を上方から水槽に貯留していく過程で、液滴が生じ空気中の二酸化炭素との接触面が多くなることで炭酸カルシウムの固形分が析出しやすくなる。
【0007】
さらに、検体を上方から注ぐ際の液面の振動によって液面に生じた固形分が沈降し、水槽内は、炭酸カルシウムによって白濁した状態となる。
【0008】
そして、このような状態の検体を後工程の分析装置で硫酸、カルシウム、アルミニウム、鉄、塩素、カルボン酸、糖質等の溶解成分の分析を行ったとしても、析出した固形分の影響を受けて分析に適しにくい問題がある。
【0009】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、セメントを含んだ廃水の濾過後の濾過性能を監視でき、且つ、水槽内で貯留されている濾過された検体が分析に適した状態を維持可能な検体水槽を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様によれば、濾過後の検体を一時的に貯留する検体用貯留水槽が提供される。この検体用貯留水槽は、供給口と、水位センサと、濁度センサとを備え、供給口は、濾過後の検体を水槽内に供給可能に水槽の下方側面に設けられ、水位センサは、水槽内に溜まった検体の水位を検知するように構成され、濁度センサは、発光部と受光部とを備え、水槽内の検体の濁度を検知可能に水槽の外周面に発光部と受光部とが互いに対向するように構成される。
【0011】
本発明の構成では、水位センサと濁度センサによって、濾過装置の目詰まりや破損等による固形分の漏れを監視することができる。また、濾過された検体を水槽の下方側面から供給することで水槽内が白濁しにくくなり、分析に適した検体となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図2】本発明の検体用貯留水槽を示し、(a)は正面図、(b)は上面図。
【
図3】
図2(b)の変形例を示す検体貯留水槽の上面図。
【
図4】
図2の変形例を示し、(a)は正面図、(b)は上面図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0014】
1.全体構成
第1節では、廃水等に含まれる検体の成分分析をオンラインで測定可能に構成される全体構成について概略説明する。
図1は、オンライン測定用の全体構成概略図である。
【0015】
図1に示すように、オンライン測定用の全体構成1は、検体用貯留水槽10、濾過装置20、分析装置30、洗浄水タンク40、排水タンク50などで構成される。
【0016】
(濾過装置)
濾過装置20によって濾過された検体は、一時的に検体用貯留水槽10に貯留され、その一部が分析装置30によって分析される。
【0017】
(洗浄水タンク)
洗浄水タンク40は、分析後、検体用貯留水槽10や分析装置30の洗浄用に使用される。また、排水タンク50は、分析用に適した検体にするために、検体の一部を排水したり、洗浄時の前に検体を排水したりする際に使用される。
【0018】
濾過装置20は、本出願人が特願2020-101781において発明したものを採用しても良いが、クロスフロー濾過や全量濾過等、濾過方式に限定されるものではなく、固液分離が行え、清澄な検体が得られるものであれば良い。
【0019】
(分析装置)
分析装置30は、廃水等の液体部分を検体として使用するものであれば良く、例えば、液体クロマトグラフィ、水素イオン濃度、分光光度計、溶存酸素濃度計等が挙げられ、種々の分析に使用できれば良い。
【0020】
(排水タンク)
排水タンク50は、分析終了後の検体、及び検体用貯留水槽10の洗浄に使用した水を一時的に溜め、不図示の排水ポンプで検体や洗浄水を離れた場所の排水場に移送するために用いられ、材質、形状、また容量に制限はない。尚、排水場が近くにある場合は、排水タンクを用いず、検体や洗浄水を検体用貯留水槽から直接、排水管やホース等で排水場に流しても構わない。
【0021】
2.検体用貯留水槽
第2節では、本発明の検体用貯留水槽10について説明する。
図2は、本発明の検体用貯留水槽を示した図であり、(a)は正面図、(b)は上面図を示す。
本発明に係る検体用貯留水槽1は、直方体形状をしており、上述のように廃水等に含まれる成分分析に用いるオンライン測定用の一構成であり、濾過装置20と分析装置30との間に設置される。
図2に示すように、主に検体用貯留水槽10は、供給口11、オーバーフロー壁12、水位センサ13、濁度センサ14、ガイド壁15で構成される。
【0022】
(供給口)
供給口11は、上流で濾過された検体が、検体用貯留水槽10に供給されるためのものであり、検体用貯留水槽10の下方側面に設けられている。具体的には、供給口11は、検体用貯留水槽10の側面において、載置面より所定の高さに設けられている。ここで、所定の高さとは、検体を供給する際に、液面が波立ちにくければ良く、載置面に近いほど好ましい。
【0023】
これによって、上方から検体を供給する場合と比べて、水槽内に供給される検体の液面が波立ち難くなるため、例えば検体がセメントを含んだ成分の場合、空気中の二酸化炭素と接触する量が減り、それによって炭酸カルシウムの析出量を減らすことができる。
また、液面の乱れを最小限に抑えられ、液面に析出物が生じても沈降せず、水槽内部には析出しないため、検体の清浄性を保ちやすい。
また、液面が波立ち難くなるため、後述の水位センサ13の測定が安定して行うことができる。
また、好ましくは、水槽内への供給速度は1リットル/分以下である。これによって、より液面が波立ち難くなり、また析出物が沈降し難くなる。
【0024】
(オーバーフロー壁)
オーバーフロー壁12は、検体用貯留水槽10内を貯留室10aと排出室10bとに区分けするように設けられ、これによって、検体が貯留室10a内に所定量以上貯留されると、液面に析出された析出物がオーバーフロー壁12を乗り越えて排出室10bへと重力によって排出するようになっている。具体的にいうと、例えば分析用の検体がセメントを含んだ成分の場合、液面には二酸化炭素と接触することで炭酸カルシウムが析出されている。このような状態で検体を貯留室10aの下方に設けられた排出口17から排出すると、内壁面には上から下にむけて炭酸カルシウムが付着する問題がある。そして、それによって、洗浄に手間がかかる。
【0025】
したがって、液面に析出された炭酸カルシウムをオーバーフロー壁12から乗り越えさせて排出することで、換言すると、上方に溜まっているものは、上方から排出することで、効率の良い洗浄が行え、貯留室10a内の検体の濾過後の清浄性を維持させることができる。
【0026】
また、好ましくは、オーバーフロー壁12の奥行Dは、広いほど液面に生じた析出物を排出しやすくなるが、周辺環境に応じて適宜変更可能である。
【0027】
(水位センサ)
水位センサ13は、貯留室10a(検体用貯留水槽10)内に溜まった検体や洗浄水の水位を検知するように構成される。具体的には、水位センサ13は、オーバーフロー壁12の高さより下位に満水を検知するように設けられる。
【0028】
これによって、貯留室10a(検体用貯留水槽10)内に検体を溜め始めた開始時間から水位センサ13が検知するまでの経過時間によって濾過装置20における濾過フィルタの目詰まり状況を監視することができる。
また、検知信号によって、検体や洗浄水の供給を停止させたり、停止させるまでの時間をタイマーで設定することもできる。また、検体が溜まった際の検知信号を用いて、分析装置30を起動させたり、洗浄水が溜まった際の検知信号を用いて、分析装置のライン洗浄を開始させたりできる。
【0029】
(濁度センサ)
濁度センサ14は、発光部14aと受光部14bとを備える。これらは、互いに対向するように貯留室10a(検体用貯留水槽10)内における検体の濁度を検知可能に検体用貯留水槽10の外周面に構成されている。濁度センサ14は、これに限らず、光を照射するもので、光の透過量を計測するものや、光の反射量を計測するものであっても良い。
【0030】
これによって、濾過装置20における濾過フィルタの破損による固形分の漏れを監視することができる。
また、水位センサ13及び濁度センサ14によって、分析前に濾過性能を監視できるので、分析装置30を保護することができる。
【0031】
(水槽窓)
このような濁度センサ14は、透明な水槽10に設けるのが好ましいが、透明でない場合は、濁度センサ14と対向する水槽10の側面に、水槽窓16を設けるのが好ましい。
【0032】
(ガイド壁)
ガイド壁15は、発光部14aと受光部14bと対向する水槽10の内周面または水槽窓16に供給口11から供給された洗浄水が誘導されて当たるように構成される。
【0033】
これによって、水槽10の内周面または水槽窓16に汚れが付着しないように、分析毎に行う洗浄水の供給を開始するだけで、効率的に自動洗浄することができる。それによって、センサの信頼性を維持させることができる。
【0034】
(動作)
本発明の検体用貯留水槽60における代表的な動作を以下に説明する。
予め設定された分析開始時間になると、濾過装置20で廃水の濾過が始まり、貯留室10a内に供給口11から濾過後の検体が供給される。また同時に、分析開始の信号でタイマーを作動させ、一定時間経過後に貯留室10aの下方に設けられた排出口17の弁を閉じることで貯留室10aへの検体の貯留が開始される。
【0035】
なお、タイマーの設定時間は、濾過装置20から検体用貯留水槽10までの配管内を検体で満たし、当該検体で残留している前回分析時の検体や洗浄水を置換するために十分な時間、例えば、配管の長さにもよるが30秒程度を目安に設定すると良い。
【0036】
また、貯留室10aに溜まり始めた検体の液面は徐々に上昇し、この時、空気中の二酸化炭素との接触で炭酸カルシウムが液面を覆うように膜状に析出し始めるが、液面が乱れないように供給速度を1リットル/分以下と緩やかにし、且つ下方側面から検体を供給することで、液面に生じた炭酸カルシウムの沈降が抑えられ、検体内を清浄に保つことが可能となる。
【0037】
次に、上昇した液面が水位センサ13に達すると満水信号が出るが、この満水信号でタイマーを作動させ、検体の一部がオーバーフロー壁12を超えて液面の析出物が流れ出るまで供給を継続した後に検体の供給を停止することが好ましい。
【0038】
この時、排出口17の弁が閉じてから水位センサ13の満水信号が出るまでの時間を計測することで濾過フィルタの目詰まりを、また、貯留水槽10の外周面に配置された濁度センサ14によって濾過フィルタの破損を監視することができる。
【0039】
さらに、満水信号によってポンプ19を稼働させることで分析装置30に検体を吸い上げて成分を分析する。その後、分析動作の完了信号を受けて、排出口17から検体を排水し、続いて供給口11からオーバーフロー壁を十分に超えるまで洗浄水を供給することで残留する検体を洗い流し、次の分析に備える。
【0040】
3.変形例1
第3節では、本発明の検体貯留水槽60の変形例1を説明する。ただし、第2節の実施形態に係る検体貯留水槽10との共通部分についてはその説明を省略する。
【0041】
図3は、
図2(b)の変形例を示す検体貯留水槽の上面図である。
図3に示すように、変形例1では、ガイド壁65の位置と角度が異なっている。具体的には、ガイド壁65は、供給口11から遠い側(オーバーフロー壁12側)に鏡像するように設けられている。
それに従って、水槽窓66及び濁度センサ64も、洗浄水が当たるように移動させている。これらの配置位置は、水槽のサイズなどにより適宜変更可能である。
本変形例1では、供給口11からガイド壁65の分岐点αまで距離を長くしている。
これによって、供給口11から供給された洗浄水がガイド壁65に当たることで、跳ね返りを伴った複雑な流水が発生し、これが濁度センサ64を配置した水槽窓66に誘導されるため、水槽窓66の効果的な汚れ防止が可能となる。
【0042】
4.変形例2
第4節では、本発明の検体貯留水槽70の変形例2を説明する。ただし、第2節の実施形態に係る検体貯留水槽10との共通部分についてはその説明を省略する。
【0043】
図4は、
図2の変形例を示し、(a)は正面図、(b)は上面図である。
図4に示すように、変形例2では、第2節の実施形態のオーバーフロー壁12とガイド壁15の機能を1つにしたものである。具体的には、オーバーフロー壁72は円弧状に形成されている。そして、円弧面に洗浄水が当たり、洗浄水が円弧面に誘導されて水槽窓16に当たるように構成されている。これによって、水槽窓16を洗浄可能となっている。
【0044】
5.結言
以上のように、本実施形態によれば、セメントを含んだ廃水の濾過後の濾過性能を監視でき、且つ、水槽内で貯留されている濾過された検体が分析に適した状態を維持可能な検体水槽を提供することができる。
【0045】
検体用貯留水槽は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
検体用貯留水槽において、オーバーフロー壁をさらに備え、オーバーフロー壁は、水槽内を貯留室と排出室とに区分するように構成され、検体が貯留室内に所定量以上貯留されると、液面に析出された析出物がオーバーフロー壁を乗り越えて排出室へと重力によって排出する、もの。
検体用貯留水槽において、析出物が、検体と空気中の二酸化炭素によって、析出された炭酸カルシウムである、もの。
検体用貯留水槽において、濾過後の検体を供給口から貯留室に供給する際、供給速度が1リットル/分以下である、もの。
検体用貯留水槽において、貯留室は、ガイド壁を備え、ガイド壁は、発光部と受光部と対向する水槽の内周面に供給口から供給される液体が誘導されて当たるように構成される、もの。
検体用貯留水槽において、供給口と濁度センサは、水槽の載置面から同じ高さに設けられる、もの。
検体用貯留水槽において、濁度センサと対向する水槽の側面には、水槽窓が設けられる、もの。
もちろん、この限りではない。
【0046】
最後に、本発明に係る実施形態及び変形例を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0047】
1 全体構成
10 検体用貯留水槽
10a 貯留室
10b 排出室
11 供給口
12 オーバーフロー壁
13 水位センサ
14 濁度センサ
14a 発光部
14b 受光部
15 ガイド壁
16 水槽窓
17、18 排出口
20 濾過装置
30 分析装置
40 洗浄水タンク
50 排水タンク