(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-19
(45)【発行日】2022-07-27
(54)【発明の名称】スラリー性状測定装置およびスラリー性状測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/18 20060101AFI20220720BHJP
C02F 11/147 20190101ALI20220720BHJP
【ＦＩ】
G01N33/18 A ZAB
C02F11/147
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2018057321
(22)【出願日】2018-03-24
(65)【公開番号】P2019168368
(43)【公開日】2019-10-03
【審査請求日】2021-02-26
(73)【特許権者】
【識別番号】591237331
【氏名又は名称】株式会社日吉
(74)【代理人】
【識別番号】100174643
【弁理士】
【氏名又は名称】豊永 健
(74)【代理人】
【識別番号】100173613
【弁理士】
【氏名又は名称】三崎 岳郎
(72)【発明者】
【氏名】藤原 昇
(72)【発明者】
【氏名】白玉 忠仁
(72)【発明者】
【氏名】護山 裕文
【審査官】倉持 俊輔
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－１７１６３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－２８２４４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６３－１７５７５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６２－０５９８５１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１５－２２６８８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２２３０００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０３４４８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１８２３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６６１１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００６／００５７２６４（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３３／１８，
Ｇ０１Ｎ １１／０２，
Ｇ０１Ｎ １３／００，
Ｃ０２Ｆ １／５２，
Ｃ０２Ｆ １１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の性状を測定するスラリー性状測定装置において、ろ紙を載置する載置台と、
前記載置台に前記ろ紙を挟んだ状態で載置される筒状のリザーバと、
第１の距離から第２の距離および前記第２の距離から第３の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する計時手段と、
を有し、
前記計時手段は、前記ろ紙とは離間して設けられることを特徴とするスラリー性状測定装置。
【請求項2】
前記載置台に前記ろ紙を押し付ける押さえ板を有することを特徴とする請求項１に記載のスラリー性状測定装置。
【請求項3】
前記載置台および前記押さえ板のいずれかに配置されて他方に配置された磁石および強磁性体のいずれかと向かい合う複数の磁石をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のスラリー性状測定装置。
【請求項4】
前記計時手段は、前記リザーバの外面からそれぞれ前記第１の距離、前記第２の距離および前記第３の距離で前記載置台の背面に配置されて周囲の静電容量を測定する第１のプローブ、第２のプローブおよび第３のプローブと、前記第１のプローブが静電容量の変化を検出した時刻と前記第２のプローブが静電容量の変化を検出した時刻との差を計測する第１カウンターと、前記第２のプローブが静電容量の変化を検出した時刻と前記第３のプローブが静電容量の変化を検出した時刻との差を計測する第２カウンターと、を備えることを特徴とする請求項３に記載のスラリー性状測定装置。【請求項5】
前記計時手段は、前記ろ紙を撮像可能に配置されたカメラと、前記カメラが撮像した前記ろ紙の画像から前記検査対象液の有無による前記ろ紙の見た目の違いを検出して第１の距離、第２の距離および第３の距離まで前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を求める画像処理部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のスラリー性状測定装置。
【請求項6】
前記第２の距離と前記第１の距離の差、および、前記第３の距離と前記第２の距離の差は等しいことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のスラリー性状測定装置。
【請求項7】
被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の性状を測定するスラリー性状測定方法において、ろ紙を載置台に載置するステップと、
筒状のリザーバを前記ろ紙を挟んだ状態で前記載置台に載置するステップと、
第１の距離から第２の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する第１計時ステップと、
前記第２の距離から第３の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する第２計時ステップと、
前記第１計時ステップで計測した時間に基づいて前記検査対象液の粘性を求め、前記第２計時ステップで測定した時間に基づいて前記検査対象液のフロックの粒径を求めるステップと、
を有することを特徴とするスラリー性状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の性状を測定するスラリー性状測定装置およびスラリー性状測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水などの被処理水の凝集処理において、凝集剤を添加することによって被処理水中の懸濁物質を凝集処理した後に、沈殿分離、加圧浮上分離、遠心分離、砂ろ過、膜分離などの固液分離が行われる。懸濁物質の凝集状態は、ｐＨ、凝集剤薬注量、攪拌条件などで変動する。このため、適切な条件下で凝集処理を行わなければ、被処理水の水質悪化を招き、次工程の固液分離処理に悪影響を及ぼすことがある。そこで、凝集剤の変更などの処理条件の変更に際して、懸濁物質の凝集状態を把握することが重要である。
【0003】
特許文献１には、浄水プロセス中の処理水の凝集状態を調べる方法が開示されている。また、懸濁物質の凝集状態の測定の方法として、ＣＳＴテストが知られている。ＣＳＴテストでは、ろ紙の上面に筒状のリザーバを配置し、リザーバに凝集処理したスラリーを投入し、ろ紙中の水の進行時間を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１４－００２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＣＳＴテストは、簡便ではある。しかし、凝集して形成されたフロックがリザーバの底部に堆積して、水のろ紙への浸透が抑制されると、正確な測定ができない。
【0006】
そこで、本発明は、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の液粘性および凝集状態による液の浸透速度への影響を同時に測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の目的を達成するため、本発明は、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の性状を測定するスラリー性状測定装置において、ろ紙を載置する載置台と、前記載置台に前記ろ紙を挟んだ状態で載置される筒状のリザーバと、第１の距離から第２の距離および前記第２の距離から第３の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する計時手段と、を有し、前記計時手段は、前記ろ紙とは離間して設けられることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の性状を測定するスラリー性状測定方法において、ろ紙を載置台に載置するステップと、筒状のリザーバを前記ろ紙を挟んだ状態で前記載置台に載置するステップと、第１の距離から第２の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する第１計時ステップと、前記第２の距離から第３の距離まで前記リザーバに投入された前記検査対象液中の水が前記ろ紙中を進行する時間を計測する第２計時ステップと、前記第１計時ステップで計測した時間に基づいて前記検査対象液の粘性を求め、前記第２計時ステップで測定した時間に基づいて前記検査対象液のフロックの粒径を求めるステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、被処理水に凝集剤を添加して懸濁物質を凝集処理して生成された検査対象液の液粘性および凝集状態による液の浸透速度への影響を同時に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係るスラリー性状測定装置の第１の実施の形態の上面図である。
【図2】本実施の形態のスラリー性状測定装置の断面図である。
【図3】本実施の形態のスラリー性状測定装置の計測器のブロック図である。
【図4】本発明に係るスラリー性状測定装置の第２の実施の形態の断面図である。
【図5】本発明に係るスラリー性状測定装置の第３の実施の形態の上面図である。
【図6】本発明に係るスラリー性状測定装置の第３の実施の形態の側面図である。
【図7】本発明に係るスラリー性状測定装置の第３の実施の形態の載置台の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明に係るスラリー性状測定装置のいくつかの実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0012】
【0013】
本実施の形態のスラリー性状測定装置８１は、筐体１１とリザーバ１４と３つのプローブ１５，１６，１７と計測器２０とを有している。筐体１１には、ろ紙９０を載置する載置台１２が形成されている。リザーバ１４は、筒状である。リザーバ１４は、たとえば円筒状である。リザーバ１４の外径は、たとえば２０ｍｍである。
【0014】
３つのプローブ１５，１６，１７は、いずれも静電容量を測定するプローブである。第１のプローブ１５と第２のプローブ１６と第３のプローブ１７は、リザーバ１４からの距離が異なる位置に配置されている。たとえば、第１のプローブ１５と第２のプローブ１６との間の距離、および、第２のプローブ１６と第３のプローブ１７との間の距離は、等しい。リザーバ１４の外面と第１のプローブ１５との間の距離、第１のプローブ１５と第２のプローブ１６との間の距離、および、第２のプローブ１６と第３のプローブ１７との間の距離は、たとえば、いずれも５ｍｍである。
【0015】
計測器２０は、プローブ１５，１６，１７に接続されている。計測器２０は、２つの表示器２１，２２を有している。
【0016】
図３は、本実施の形態のスラリー性状測定装置の計測器のブロック図である。
【0017】
本実施の形態のスラリー性状測定装置８１の計測器は、第１カウンター２３、第２カウンター２４、第１表示器２１および第２表示器２２を有している。第１カウンター２３は、第１のプローブ１５および第２のプローブ１６に接続されている。第２カウンター２４は、第２のプローブ１６および第３のプローブ１７と接続されている。第１表示器２１は、第１カウンター２３に接続されている。第２表示器２２は、第２カウンター２４に接続されている。
【0018】
第１カウンター２３は、第１のプローブ１５が静電容量の変化を検出した時刻と第２のプローブ１６が静電容量の変化を検出した時刻との差（時間）を計測する。第２カウンター２４は、第２のプローブ１６が静電容量の変化を検出した時刻と第３のプローブ１７が静電容量の変化を検出した時刻との差（時間）を計測する。
【0019】
第１表示器２１は、第１カウンター２３が計測した時間を表示する。第２表示器２２は、第２カウンター２４が計測した時間を表示する。
【0020】
次に、本実施の形態のスラリー性状測定装置を用いたスラリー性状測定方法を説明する。
【0021】
本実施の形態のスラリー性状測定方法では、汚泥に高分子凝集剤を添加するなどして生成されたスラリーの性状を測定する。ここでスラリーの性状とは、少なくとも、液体部分の粘性、および、固体部分すなわち造粒凝集されたフロックの大きさを含むものとする。
【0022】
まず、汚泥に高分子凝集剤を添加して、測定対象のスラリー９２を生成する。また、スラリー性状測定装置１０の載置台１２の上に、ろ紙９０を配置する。さらに、ろ紙９０の上にリザーバ１４を置く。この際、リザーバ１４は、ろ紙９０の中心に配置する。
【0023】
次に、リザーバ１４の上部の開口から測定対象のスラリー９２をリザーバ１４に注入する。これにより、スラリー９２中の液体は、毛細管現象によりろ紙９０中をリザーバ１４に接する位置から外周に向かって進行する。
【0024】
スラリー９２中の液体がろ紙９０中を進行してプローブ１５，１６，１７の上部に到達したら、プローブ１５，１６，１７の周囲の静電容量が変化する。それらの静電容量の変化を検知することにより、それぞれのプローブ１５，１６，１７の位置にスラリー９２中の液体が進行した時刻を測定することができる。第１のプローブ１５の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻をｔ１、第２のプローブ１６の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻をｔ２、第３のプローブ１７の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻をｔ３、とする。
【0025】
第１カウンター２３は、第１のプローブ１５の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ１から第２のプローブ１６の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ２までの時間、すなわち第１進行時間（Ｔ１＝ｔ２－ｔ１）を算出する。第２カウンター２４は、第２のプローブ１６の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ２から第３のプローブ１７の位置にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ３までの時間、すなわち第２進行時間（Ｔ２＝ｔ３－ｔ２）を算出する。
【0026】
第１の表示器２１は、第１進行時間（Ｔ１）を表示する。第２の表示器２２は、第２進行時間（Ｔ２）を表示する。
【0027】
同じ汚泥に高分子凝集剤を添加した場合であっても、高分子凝集剤の種類が異なる場合には、汚泥中の固体成分の凝集状態、すなわち、フロックの生成状態が異なる。また、同じ汚泥に高分子凝集剤を添加した場合であっても、高分子凝集剤の種類が異なる場合には、汚泥中の液体成分の粘性が異なる。
【0028】
液体成分の粘性が高い場合には、ろ紙９０中の進行速度が遅くなる。これは特にリザーバ１４に近い位置での影響が大きい。このため、第１進行時間Ｔ１が大きいほど、スラリー９２中の液体の粘性が高い。
【0029】
スラリー９２中の固体成分が凝集したフロックの粒径が小さい場合には、リザーバ１４の下部に沈降し堆積したフロックによる液体のろ紙９０への浸透が抑制される。このため、液体成分がろ紙９０中のリザーバ１４から離れた位置までの到達時刻は遅くなる。この影響は、フロックの堆積が進んだ状態、すなわち、リザーバ１４へのスラリー９２の注入からの経過時間が長いほど大きくなる。このため、第２進行時間Ｔ２が大きいほど、フロックの粒径が小さい。
【0030】
このように、本実施の形態では、汚泥に高分子凝集剤を添加するなどして生成されたスラリーの液粘性および凝集状態による液の浸透速度への影響を同時に測定することできる。
【0031】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明に係るスラリー性状測定装置の第２の実施の形態の断面図である。
図４は、本発明に係るスラリー性状測定装置の第２の実施の形態の断面図である。
【0032】
本実施の形態のスラリー性状測定装置８２は、底板３１と側板３２と上板３３とを有している。底板３１の上面は、ろ紙９０を載置する載置台１２である。
【0033】
側板３２は、底板３１のたとえば端部に接続され上方に伸びている。上板３３は、側板３２にたとえば端部を支持されている。上板３３は、たとえば底板３１と平行に配置されている。上板３３には、板厚方向に貫通する貫通孔３４が形成されている。上板３３の上面には、カメラ４１を備えたスマートフォン４６がろ紙９０を撮像可能に載置される。
【0034】
スマートフォン４６は、カメラ４１が撮像したろ紙９０の画像から検査対象液の有無によるろ紙９０の見た目の違いを検出して第１の距離、第２の距離および第３の距離まで検査対象液中の水がろ紙９０中を進行する時間（ｔ１、ｔ２およびｔ３）を求める画像処理部として機能している。
【0035】
スマートフォン４６は、第１の距離にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ１から第２の距離にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ２までの時間、すなわち第１進行時間（Ｔ１＝ｔ２－ｔ１）を算出する。また、スマートフォン４６は、、第２の距離にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ２から第３の距離にスラリー９２中の液体が到達した時刻ｔ３までの時間、すなわち第２進行時間（Ｔ２＝ｔ３－ｔ２）を算出する。
【0036】
スマートフォン４６は、第１進行時間（Ｔ１）および第２進行時間（Ｔ２）を表示する。
【0037】
このように、本実施の形態でも、第１進行時間（Ｔ１）および第２進行時間（Ｔ２）を測定することができる。すなわち、本実施の形態でも、汚泥に高分子凝集剤を添加するなどして生成されたスラリーの液粘性および凝集状態による液の浸透速度への影響を同時に測定することできる。
【0038】
［第３の実施の形態］
図５は、本発明に係るスラリー性状測定装置の第３の実施の形態の上面図である。図６は、本実施の形態のスラリー性状測定装置の側面図である。図７は、本実施の形態のスラリー性状測定装置の載置台の上面図である。
図５は、本発明に係るスラリー性状測定装置の第３の実施の形態の上面図である。図６は、本実施の形態のスラリー性状測定装置の側面図である。図７は、本実施の形態のスラリー性状測定装置の載置台の上面図である。
【0039】
本実施の形態のスラリー形状測定装置８３は、筐体５１とリザーバ１４と押さえ板５５とを有している。筐体５１は、略直方体に形成されている。筐体５１の一つの表面は、ろ紙９０の載置台５２である。載置台５２の周囲のたとえば４か所には、筐体側磁石５６が埋め込まれている。
【0040】
押さえ板５５のほぼ中央には、リザーバ１４の外径よりも少しだけ大きな直径のリザーバ配置孔５８が形成されている。リザーバ配置孔５８は、押さえ板５５の板厚方向に貫通している。押さえ板５５の周囲には、筐体側磁石５６と重なる位置に、押さえ板側磁石５７が埋め込まれている。筐体側磁石５６と押さえ板側磁石５７は、Ｓ極およびＮ極が向かい合うように配置されている。
【0041】
本実施の形態のスラリー性状測定装置においても、汚泥に高分子凝集剤を添加して、測定対象のスラリーを生成する。また、スラリー性状測定装置８３の載置台５２の上に、ろ紙９０を配置する。さらに、ろ紙９０の上に押さえ板５５を置く。また、ろ紙９０の上にリザーバ１４を置く。この際、リザーバ１４は、押さえ板５５のリザーバ配置孔５８に配置される。
【0042】
次に、リザーバ１４の上部の開口から測定対象のスラリーをリザーバ１４に注入する。これにより、スラリー中の液体は、毛細管現象によりろ紙９０中をリザーバ１４に接する位置から外周に向かって進行する。スラリー中の液体の進行に要する時間は、載置台５２の背面に設けられたプローブ（図示せず）および計測器（図示せず）によって測定される。それらの時間は、表示器５３に表示される。
【0043】
このように、本実施の形態では、汚泥に高分子凝集剤を添加するなどして生成されたスラリーの液粘性および凝集状態による液の浸透速度への影響を同時に測定することできる。
【0044】
本実施の形態のスラリー性状測定装置８３では、ろ紙９０が押さえ板５５で載置台５２に押さえつけられているため、ろ紙９０と載置台５２との接触状態が均一化するため、測定ごとのばらつき、および、ろ紙９０の位置による液体の進行のばらつきが抑制される。このため、測定精度が向上する。さらに、ろ紙９０が押さえ板５５で載置台５２に押さえつけられているため、載置台５２と押さえ板５５との間で毛細管現象が生じるため、液体の進行が促進される。
【0045】
載置台５２および押さえ板５５にはそれぞれ磁石が配置されているため、押さえ板５５の載置台５２に対する位置は変化しない。このため、リザーバ配置孔５８の位置が筐体５１に対して変化しない。したがって、リザーバ１４を筐体５１の所定の位置に配置することが容易である。その結果、リザーバ１４のプローブに対する位置が変化しないため、測定ごとのばらつきが抑制される。本実施の形態では、載置台５２および押さえ板５５の両方に磁石を配置しているが、一方を磁石とし、他方を鉄などの強磁性体としてもよい。
【符号の説明】
【0046】
１１…筐体、１２…載置台、１４…リザーバ、１５…プローブ、１６…プローブ、１７…プローブ、２０…計測器、２１…表示器、２２…表示器、２３…カウンター、２４…カウンター、３１…底板、３２…側板、３３…上板、３４…貫通孔、４１…カメラ、４６…スマートフォン、５１…筐体、５２…載置台、５３…表示器、５５…押さえ板、５６…筐体側磁石、５７…押さえ板側磁石、５８…リザーバ配置孔、８１…スラリー性状測定装置、８２…スラリー性状測定装置、８３…スラリー性状測定装置、９０…ろ紙、９２…スラリー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】