JP6038474B2 - 汚泥界面計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、汚水中に配置され、沈降汚泥の界面までの距離等を測定する汚泥界面計測装置に関する。

一般に、浄水場や下水処理場等の沈殿池においては、汚水中に配置され、界面位置を測定するセンサーを備えた超音波式界面計測装置が設置されている。

しかしながら、上記超音波式界面計測装置の超音波の送受信面が長期間汚水中に設置されている場合には、上記送受信面に汚水中の微生物や汚泥が付着し、超音波の送受信を妨げることから、正確な測定が不可能となることから、上記送受信面を定期的に洗浄する必要があった。

また、従来、超音波の送受信面を洗浄する構造を備えたセンサーとして、特開２００３−３０２２２７９号公報に開示された超音波式計測装置が知られている。（特許文献１）

上記超音波式計測装置は、液体中の所定位置に固定して設置され、超音波パルスを液体中の沈降汚泥に向けて送信し、その反射パルスを受信する超音波送受信装置を備え、上記超音波送受信装置は、有底円筒状のセンサホルダを有し、上記センサホルダの円筒内面側に設けた洗浄水噴射口から、超音波送受信面に対して洗浄水を噴射して、上記超音波送受信面を洗浄する送受信面洗浄手段を備えている。

しかしながら、計測中に、上記噴出口の上記洗浄水噴射口から上記超音波送受信面に洗浄水を噴射した場合には、上記超音波送受信面の近傍に乱流が発生し、洗浄水と汚染水とが複雑に混ざり合い、密度の異なる洗浄水と汚染水との境界面が多数形成されることから、発信された超音波が、多数の上記境界面においてあらゆる方向へ屈折することにより散乱し、正確な計測ができないという不具合があった。

また、上記洗浄水に溶解していた気体が気泡となって上記超音波送受信面に付着することにより、いずれも超音波の送受信を妨げ、正確な計測が阻害されるという不具合があった。
特開２００３−３０２２７９号公報

そこで、本発明の課題は、センサー部に汚泥が付着することを防止することができ、継続して正確な計測を行うことができる汚泥界面計測装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、沈殿池の汚水中に配置され、沈殿池の汚泥界面を計測するセンサー部を有する汚泥界面計測装置であって、上記センサー部の下方に清水による渦流を形成することができる渦流形成部を有し、上記センサー部は超音波信号送受信装置により構成され、全体略円筒状に形成されていると共に、上記渦流形成部は、上記センサー部の周面部を被覆する周面部被覆部と、上記周面部被覆部と上記センサー部の上記周面部との間に配設され、供給される清水を上記センサー部下方へ流下させうる、高さ方向に沿って螺旋状に配設されたガイド部とを備えていることを特徴とする。

したがって、上記渦流形成部により上記センサー部の下方に清水による渦流が形成されることから、汚水を撹拌して清水と汚水とが混ざり合った乱流を生じさせることがなく、上記センサー部と上記汚水との間に常に清水を介在させることができ、上記センサー部の下方には、清水および汚水を層状に配置できる。
さらに、供給された清水は上記周面部被覆部と上記センサー部の上記周面部との間を、上記ガイド部に沿って螺旋状に流下した後、慣性によって上記センサー部の下方へ渦流を形成する。

請求項２の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記渦流形成部は、センサー部の下方を被覆する下方被覆部をさらに有することを特徴とする。

したがって、上記渦流形成部は、センサー部の下方を被覆する上記下方被覆部をさらに有することから、上記センサー部下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部下方に清水による渦流を確実に形成することができる。

請求項３の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることを特徴とする。

したがって、上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることから、上記センサー部の下方に形成された渦流を、テーパ状に形成された上記下方被覆部の内方において次第に径を縮小させながら螺旋状に下方へ流動させることができる。

請求項４の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記周面部被覆部の上端部には清水供給部、および発生した気泡を放出しうる孔部が設けられていることを特徴とする。

したがって、清水は上記周面部被覆部の上端部から供給されることから、供給された清水が上記センサー部の下方に至るまでの流動距離および流動時間が長くなる。また、清水に溶解していた空気により発生した気泡を上記孔部から放出することができる。

請求項５の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、沈殿池の汚水中に配置され、沈殿池の汚泥界面を計測するセンサー部を有する汚泥界面計測装置であって、上記センサー部の下方に清水による渦流を形成することができる渦流形成部を有し、上記センサー部は短円筒状に形成されると共に、上記渦流形成部は、上記センサー部の下部に配設され、上記センサー部の下方を被覆する下方被覆部と、上記センサー部の下面部内方に向かって清水を放出することにより渦流を形成できるように配設された清水供給部とを有し、上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることを特徴とする。

したがって、上記清水供給部からセンサー部の下面部内方に向かって清水を放出することにより上記センサー部の下方に清水による渦流を形成することができる。

また、上記渦流形成部は、上記センサー部の下部に配設され、上記センサー部の下方を被覆する下方被覆部を有することから、上記清水供給部からセンサー部の下面部内方に向かって清水を放出することにより上記センサー部下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部下方に清水による渦流を確実に形成することができる。

さらに、上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることから、上記センサー部の下方に形成された渦流を、テーパ状に形成された上記下方被覆部の内方において次第に径を縮小させながら螺旋状に下方へ流動させることができる。

請求項６の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記清水供給部は上記センサー部の下面部の接線方向に沿って複数設けられていることを特徴とする。

したがって、上記清水供給部はセンサー部の下面部の接線方向に沿って複数設けられていることから、複数個所から上記センサー部の下面部の接線方向に沿って清水を放出することができる。

請求項７の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記センサー部はレーザー距離計により構成され、パルス光発信部、基準光受信部及び測距光受信部を有し、基準光と測距光との位相差を検出することにより汚泥界面との距離を測定することを特徴とする。

したがって、上記センサー部がレーザー距離計である場合であっても、上記センサー部と汚水との間に渦流を形成することができる。

請求項１及び５の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、汚水を撹拌して清水と汚水とが混ざり合った乱流を生じさせることがなく、上記センサー部と上記汚水との間に常に清水を介在させることができ、上記センサー部の下方には、清水および汚水を層状に配置できることから、清水と汚水との境界面が水平に形成され、波動を屈折させることなく直進させることができる、その結果、正確な測定を行うことができる。

また、上記センサー部の下方には、清水および汚水を層状に配置され、上記センサー部に汚水が接触することがないことから、上記センサー部に汚泥が付着することがない。

したがって、上記センサー部に汚泥が付着することを防止することができ、継続して正確な計測を行うことができる。

また、請求項１の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、供給された清水は上記ガイド部を螺旋状に流下した後、慣性によって上記センサー部下方へ渦流を形成することから、ノズルから清水を噴射する場合と異なり、清水による流速の遅い渦流を形成することができる。

したがって、清水による渦流の流速が遅いため、清水と汚水との境界面において、清水による渦流が汚水を撹拌することによる乱流の発生を確実に防止することができ、その結果、正確な計測を確実に行うことができる。

請求項２の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記センサー部下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部下方に清水による渦流を確実に形成することができることから、上記センサー部と汚水との接触を確実に防止される。

したがって、上記センサー部に汚泥が付着することを確実に防止することができ、継続して正確な計測を確実に行うことができる。

請求項３の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記センサー部の下方に形成された渦流を、テーパ状に形成された上記下方被覆部の内方において次第に径を縮小させながら螺旋状に下方へ流動させることができることから、上記下方被覆部の内方には常に清水が存在することにより、上記センサー部と汚水との間にさらに確実に清水を介在させることができる。

したがって、さらに確実に汚水と上記センサー部との接触を防止することができ、その結果、上記センサー部に汚泥が付着することをさらに確実に防止することができ、継続して正確な計測をさらに確実に行うことができる。

請求項４の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、供給された清水が上記センサー部の下方に至るまでの流動距離および流動時間が長くなることから、清水が上記センサー部の下方に至るまでに溶解していた空気を分離することができ、また、発生した気泡を上記孔部から放出することができる。

したがって、上記センサー部に気泡が付着することにより計測が妨げられる虞がなく、その結果、さらに信頼性の高い計測を行うことができる。

請求項５の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記清水供給部からセンサー部の下面部内方に向かって清水を放出することにより上記センサー部下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部下方に清水による渦流を確実に形成することができることから、上記下方被覆部の内方に常に清水が存在することにより、上記センサー部と汚水との間にさらに確実に清水を介在させることができる。

したがって、さらに確実に汚水と上記センサー部との接触を防止することができ、その結果、上記センサー部に汚泥が付着することをさらに確実に防止することができ、継続して正確な計測をさらに確実に行うことができる。

また、請求項５の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記センサー部の下方に形成された渦流を、テーパ状に形成された上記下方被覆部の内方において次第に径を縮小させながら螺旋状に下方へ流動させることができることから、上記下方被覆部の内方には常に清水が存在することにより、上記センサー部と汚水との間にさらに確実に清水を介在させることができる。

したがって、さらに確実に汚水と上記センサー部との接触を防止することができ、その結果、上記センサー部に汚泥が付着することをさらに確実に防止することができ、継続して正確な計測をさらに確実に行うことができる。

請求項６の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、複数個所から上記センサー部の下面部の接線方向に沿って清水を放出することができることから、確実に渦流を形成することができる。

したがって、上記センサー部に汚泥が付着することを確実に防止することができ、継続して正確な計測を確実に行うことができる。

請求項７の発明にかかる汚泥界面計測装置にあっては、上記センサー部がレーザー距離計である場合であっても、上記センサー部と汚水との間に渦流を形成することができることから、上記センサー部と汚水との間に清水を介在させることができ、その結果、上記センサー部がレーザー距離計である場合であっても、上記センサー部に汚泥が付着することを防止することができ、継続して正確な計測を行うことができる。

本発明に係る汚泥界面計測装置の第１の実施の形態における汚泥界面計測装置を示す斜視図である。 本発明に係る汚泥界面計測装置の第１の実施の形態における汚泥界面計測装置の縦断面図である。 本発明に係る汚泥界面計測装置の第２の実施の形態における汚泥界面計測装置を示す斜視図である。 本発明に係る汚泥界面計測装置の第２の実施の形態における汚泥界面計測装置の縦断面図である。 本発明に係る汚泥界面計測装置の第２の実施の形態における汚泥界面計測装置の図３におけるＡ−Ａ線断面図である。

以下、添付図面に示す第１の実施の形態に基づき、本発明を詳細に説明する。

図１に示すように、第１の実施の形態に係る汚泥界面計測装置１０は、沈殿池の汚水中に配置され、沈殿池の汚泥界面を計測するセンサー部１１を有し、上記センサー部１１には、上記センサー部１１の下方に清水による渦流を形成することができる渦流形成部１２が設けられている。

図１に示すように、上記センサー部１１は全体略円筒状に形成されており、図２に示すように、超音波信号送受信装置１３により構成され、上記センサー部１１の底面部２２には、超音波信号を送受信しうる超音波送受信部２３が配置されている。

また、図１および図２に示すように、上記渦流形成部１２は、上記センサー部１１の周面部１６を被覆する周面部被覆部１５と、上記周面部被覆部１５とセンサー部１１の上記周面部１６との間に配設され、供給される清水を上記センサー部１１下方へ流下させうる、高さ方向に沿って螺旋状に配設されたガイド部１７と、センサー部１１の下方を被覆する下方被覆部１８とにより構成され、上記下方被覆部１８は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されている。

上記周面部被覆部１５と上記下方被覆部１８と上記ガイド部１７とは、合成樹脂材により、一体に形成されており、上記センサー部１１に着脱可能に構成されている。

図１および図２に示すように、上記周面部被覆部１５の上端部１９には清水供給部２０が設けられており、上記渦流形成部１２に、上記清水供給部２０に接続されたホース２１を介して外部から清水として水道水を供給している。

また、上記周面部被覆部１５の上端部１９には、気泡を放出しうる孔部２１が形成され、上記センサー部１１の上面部２５には、外部の変換機（図示せず）に接続され、上記汚泥界面計測装置１０と変換機との間で信号を送受信しうるケーブル２６が接続されている。

以下、本実施の形態に係る汚泥界面計測装置１０の作用について説明する。

図２に示すように、汚泥界面計測装置１０は、上記渦流形成部１２により上記センサー部１１の下方に清水による渦流が形成されることから、汚水を撹拌して清水と汚水とが混ざり合った乱流を生じさせることがなく、上記センサー部１１と上記汚水との間に常に清水を介在させることができ、上記センサー部１１の下方には、清水および汚水を層状に配置できることから、清水と汚水との境界面が水平に形成され、超音波信号を屈折させることなく直進させることができ、その結果、正確な測定を行うことができる。

また、上記センサー部１１の下方には、清水および汚水を層状に配置され、上記センサー部に汚水が接触することがないことから、上記センサー部１１の底面部２２に汚泥が付着することがない。

したがって、上記センサー部１１の底面部２２に汚水が接触することがなく、その結果、上記センサー部１１の底面部２２に汚泥が付着することを防止することができ、継続して正確な計測を行うことができる。

また、供給された清水は上記周面部被覆部１５と上記センサー部１１の周面部１６との間を、上記ガイド部１７に沿って螺旋状に流下した後、慣性によって上記センサー部１１の下方へ渦流を形成することから、ノズルから清水を噴射する場合と異なり、清水による流速の遅い渦流を形成することができる。

したがって、清水による渦流の流速が遅いため、清水と汚水との境界面において、清水による渦流が汚水を撹拌することによる乱流の発生を確実に防止することができ、その結果、正確な計測を確実に行うことができる。

図１および図２に示すように、上記渦流形成部１２は、上記センサー部１１の下方を被覆する上記下方被覆部１８をさらに有することから、上記センサー部１１下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部１１下方に清水による渦流を確実に形成することができる。

したがって、上記センサー部１１の底面部２２と汚水との接触が確実に防止され、その結果、上記センサー部１１の底面部２２に汚泥が付着することを確実に防止することができ、継続して正確な計測を確実に行うことができる。

また、図１および図２に示すように、上記下方被覆部１８は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることから、上記センサー部の下方に形成された渦流を、テーパ状に形成された上記下方被覆部の内方において次第に径を縮小させながら螺旋状に下方へ流動させることができる。

したがって、上記下方被覆部の内方には常に清水が存在することにより、上記センサー部と汚水との間にさらに確実に清水を介在させることができることから、さらに確実に汚水と上記センサー部との接触を防止することができ、その結果、上記センサー部に汚泥が付着することをさらに確実に防止することができ、継続して正確な計測をさらに確実に行うことができる。

図１および図２に示すように、清水は上記周面部被覆部１５の上端部１９から供給されることから、供給された清水が上記センサー部１１の下方に至るまでの流動距離および流動時間が長くなることから、清水が上記センサー部の下方に至るまでに溶解していた空気を分離することができる。

また、清水に溶解していた空気により発生した気泡を上記孔部２１から放出することができる。

したがって、上記センサー部１１の底面部２２に気泡が付着することにより計測が妨げられる虞がなく、その結果、さらに信頼性の高い計測を行うことができる。

以下、添付図面に示す第２の実施の形態に基づき、本発明を詳細に説明する。

なお、上記第１の実施の形態に係る汚泥界面計測装置１０と同一の構成には、同一の符号を付し、説明を省略する。

図３に示すように、第１の実施の形態に係る汚泥界面計測装置３０にあっては、センサー部３１は短円筒状に形成されると共に、上記渦流形成部３２は、上記センサー部３１の下部に配設され、上記センサー部３１の下方を被覆する下方被覆部１８と、上記センサー部３１の下面部３３内方に向かって清水を放出することにより渦流を形成できるように配設された清水供給部３４とを有する。

また、図３および図４に示すように、上記下方被覆部１８は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されている。

図４および図５に示すように、上記清水供給部３４は、上記センサー３１の下面部３３に形成され、ホース２４に接続されたリング状のガイド部３９内に、上記センサー部３１の下面部３３の接線方向に沿って複数設けられおり、上記ホース２４から上記ガイド部３９内に導入された清水を上記センサー部３１の下面部３３の接線方向に沿って複数の上記清水供給部３４から上記センサー部３１の下方に放出させることにより、渦流を形成させている。

図４に示すように、上記センサー部３１は超音波送受信装置１３により構成され上記下面部３３には上記超音波送受信部２３が配置されている

また、図３および図４に示すように、上記センサー部３１の上面部２５には、外部の変換機（図示せず）に接続され、上記汚泥界面計測装置１０と変換機との間で信号を送受信しうるケーブル２６が接続されている。

以下、第２の形態に係る汚泥界面計測装置３０の作用について説明する。

なお、上記第１の形態に係る汚泥界面計測装置１０と同一の構成である部分に関しては説明を省略する。

図５に示すように、上記汚泥界面計測装置３０にあっては、上記清水供給部３４からセンサー部３１の下面部３３内方に向かって清水を放出することにより上記センサー部下方に形成された清水による渦流が径方向に拡散されて消滅することを防止でき、上記センサー部３１下方に清水による渦流を確実に形成することができることから、上記下方被覆部１８の内方に常に清水が存在することにより、上記センサー部３１と汚水との間にさらに確実に清水を介在させることができる。

したがって、汚水と上記センサー部との接触を確実に防止することができ、その結果、上記センサー部３１に汚泥が付着することを確実に防止することができ、継続して正確な計測を確実に行うことができる。

図４および図５に示すように、上記清水供給部３４は上記センサー部３１の下面部３３の接線方向に沿って複数設けられていることから、複数個所から上記センサー部の下面部の接線方向に沿って清水を放出することがでる。

したがって、確実に渦流を形成することができることから、上記センサー部に汚泥が付着することを確実に防止することができ、その結果、継続して正確な計測を確実に行うことができる。

なお、第１および第２の実施の形態では、上記センサー部１１、３１を超音波送受信装置１３により構成したが、パルス光発信部、基準光受信部及び測距光受信部を有し、基準光と測距光との位相差を検出することにより汚泥界面との距離を測定するレーザー距離計により構成することもできる。

また、上記センサー部１１、３１をレーザー距離計により構成することにより、超音波送受信装置１３と比較して、高い精度を得られると共に、上記センサー部１１、３１を小型化することができる。

本発明は、汚水中に配置される汚泥界面計測装置に適用可能である。

１０ 汚泥界面計測装置
１１ センサー部
１２ 渦流形成部
１３ 超音波送受信装置
１５ 周面部被覆部
１６ 周面部
１７ ガイド部
１８ 下方被覆部
１９ 上端部
２０ 清水供給部
２１ 孔部
２２ 底面部
２３ 超音波送受信部
２４ ホース
２５ 上面部
２６ ケーブル
３０ 汚泥界面計測装置
３１ センサー部
３２ 渦流形成部
３３ 下面部
３４ 清水供給部
３５ レーザー距離計
３６ パルス光発信部
３７ 基準光受信部
３８ 測距光受信部
３９ ガイド部

Claims (7)

1. 沈殿池の汚水中に配置され、沈殿池の汚泥界面を計測するセンサー部を有する汚泥界面計測装置であって、上記センサー部の下方に清水による渦流を形成することができる渦流形成部を有し、
   上記センサー部は超音波信号送受信装置により構成され、全体略円筒状に形成されていると共に、上記渦流形成部は、上記センサー部の周面部を被覆する周面部被覆部と、
   上記周面部被覆部と上記センサー部の上記周面部との間に配設され、供給される清水を上記センサー部下方へ流下させうる、高さ方向に沿って螺旋状に配設されたガイド部とを備えていることを特徴とする汚泥界面計測装置。
2. 上記渦流形成部は、上記センサー部の下方を被覆する下方被覆部をさらに有することを特徴とする請求項１記載の汚泥界面計測装置。
3. 上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の汚泥界面計測装置。
4. 上記周面部被覆部の上端部には清水供給部、および発生した気泡を放出しうる孔部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚泥界面計測装置。
5. 沈殿池の汚水中に配置され、沈殿池の汚泥界面を計測するセンサー部を有する汚泥界面計測装置であって、上記センサー部の下方に清水による渦流を形成することができる渦流形成部を有し、
   上記センサー部は短円筒状に形成されると共に、上記渦流形成部は、上記センサー部の下部に配設され、上記センサー部の下方を被覆する下方被覆部と、上記センサー部の下面部内方に向かって清水を放出することにより渦流を形成できるように配設された清水供給部とを有し、
   上記下方被覆部は、下方に至るに従って収斂するテーパ状に形成されていることを特徴とする汚泥界面計測装置。
6. 上記清水供給部は上記センサー部の下面部の接線方向に沿って複数設けられていることを特徴とする請求項５記載の汚泥界面計測装置。
7. 上記センサー部はレーザー距離計により構成され、パルス光発信部、基準光受信部及び測距光受信部を有し、基準光と測距光との位相差を検出することにより汚泥界面との距離を測定することを特徴とする請求項５記載の汚泥界面計測装置。