JP7767378B2 - Solid-liquid separator, separated liquid monitoring device for solid-liquid separator - Google Patents
Solid-liquid separator, separated liquid monitoring device for solid-liquid separatorInfo
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Description
本発明は、固形分を含む処理液を固液分離する固液分離装置、及び固液分離装置の分離液監視装置に関する。 The present invention relates to a solid-liquid separation device that separates a treatment liquid containing solids into solid and liquid, and a separated liquid monitoring device for a solid-liquid separation device.
固形分を含む処理液を固液分離する装置として、デカンタと称される遠心分離装置が知られている。デカンタは、例えば下水処理施設内に設置され、汚泥を含む下水由来の処理液を脱水ケーキと分離液に固液分離する。図１２は、デカンタの基本構造を、概略的に示している。横型のデカンタ１は、水平軸廻りに回転するボウル１１とスクリューコンベア１２を備えている。なお、図示は省略するが、ボウル１１とスクリューコンベア１２が鉛直軸廻りに回転する竪型のデカンタも知られている。 A centrifugal separator known as a decanter is known as a device for performing solid-liquid separation on treated liquid containing solids. Decanters are installed, for example, in sewage treatment facilities, and perform solid-liquid separation on treated liquid derived from sewage containing sludge into dehydrated cake and separated liquid. Figure 12 shows a schematic of the basic structure of a decanter. A horizontal decanter 1 is equipped with a bowl 11 and a screw conveyor 12 that rotate around a horizontal axis. Although not shown, a vertical decanter in which the bowl 11 and screw conveyor 12 rotate around a vertical axis is also known.
ボウル１１は、一端側又は両端が円錐形状に形成された円筒形状体で構成されている。スクリューコンベア１２は、ボウル１１内で固液分離された固形分を搬送するスクリュー羽根１２ａを備えている。スクリューコンベア１２は、回転中心軸線に沿って空洞になっており、遠心分離される処理液の供給ノズル１３が、スクリューコンベア１２と接触しないように僅かなクリアランスをもって挿入されている。遠心分離される処理液は、凝集剤が添加された後、供給ノズル１３を介してデカンタ１に供給する。供給ノズル１３の先端から吐出される処理液は、スクリューコンベア１２内の処理液室に供給され、遠心力の作用によって外周面に形成されている供給口１４から吐出されて、ボウル１１内に供給される。 The bowl 11 is a cylindrical body with one or both ends formed into a conical shape. The screw conveyor 12 is equipped with screw blades 12a that transport the solids resulting from solid-liquid separation within the bowl 11. The screw conveyor 12 is hollow along its central axis of rotation, and a supply nozzle 13 for the treatment liquid to be centrifuged is inserted with a slight clearance to avoid contact with the screw conveyor 12. After a flocculant is added to the treatment liquid to be centrifuged, it is supplied to the decanter 1 via the supply nozzle 13. The treatment liquid discharged from the tip of the supply nozzle 13 is supplied to a treatment liquid chamber within the screw conveyor 12, and is then discharged by centrifugal force from a supply port 14 formed on the outer surface and supplied into the bowl 11.
このような構成において、下水処理施設内の沈殿槽等で処理が施された下水由来の処理液を連続的にボウル１１内に供給すると共に、ボウル１１を所定の回転数で回転させると、遠心力の作用によりボウル１１内にて処理液が固形相と液相とに分離される。固形分は、スクリューコンベア１２によってボウル１１の一端側に向けて搬送され、円錐形状となっている部分で液から離脱して、固形分出口１５を介して脱水ケーキとして排出される。一方、液相（分離液）は、反対側の分離液出口１６から溢流して排出される。 In this configuration, treated sewage liquid, which has been treated in a settling tank or other facility within the sewage treatment facility, is continuously supplied to the bowl 11. When the bowl 11 is rotated at a predetermined rotation speed, centrifugal force separates the treated liquid into a solid phase and a liquid phase within the bowl 11. The solids are transported toward one end of the bowl 11 by the screw conveyor 12, separate from the liquid in the conical portion, and are discharged as dehydrated cake through the solids outlet 15. Meanwhile, the liquid phase (separated liquid) overflows and is discharged from the separated liquid outlet 16 on the opposite side.
上述のデカンタ１で所望の含水率の脱水ケーキを得るための制御因子としては、ボウル１１の回転速度で設定される遠心力、ボウル１１とスクリューコンベア１２の差速、スクリューコンベア１２のトルク値、薬液である凝集剤の添加量などがある。近年においては、これら制御因子を適正な値に調整するために、人工知能（Artificial Intelligence; AI）を利用する制御技術の開発が進んでいる。そのため、凝集剤の薬注条件が適正であるか否かを、例えば制御部を構成するコンピューターなどで自動で判定できる手法の確立が望まれている。 The control factors for obtaining dehydrated cake with the desired moisture content in the decanter 1 described above include the centrifugal force set by the rotational speed of the bowl 11, the differential speed between the bowl 11 and the screw conveyor 12, the torque value of the screw conveyor 12, and the amount of flocculant added. In recent years, control technology that uses artificial intelligence (AI) to adjust these control factors to appropriate values has been developed. For this reason, there is a need for a method that can automatically determine whether the flocculant dosing conditions are appropriate, for example, using a computer that makes up the control unit.
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、凝集剤の薬注条件を自動で判定することが可能となる固液分離装置、及び固液分離装置の分離液監視装置を提供することにある。 The present invention was developed based on these circumstances, and its purpose is to provide a solid-liquid separation device that can automatically determine the flocculant dosing conditions, and a separated liquid monitoring device for the solid-liquid separation device.
本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）本発明の固液分離装置は、固形分を含む処理液に凝集剤を添加する薬注装置と、前記処理液を固液分離する分離装置と、前記分離装置から排出される分離液の泡の画像データを取得する監視部、前記監視部が取得した画像データの少なくとも分離液の泡の量から前記凝集剤の薬注条件を判定する判定部を含む分離液監視装置と、を備えたことを特徴とする。
（２）前記分離液監視装置は、前記分離液に残存する固形分の画像データを取得する監視部を備え、少なくとも前記分離液の泡の量と前記分離液中の固形分の量及び／又は凝集粒子の大きさから前記凝集剤の薬注条件を判定する。
（３）前記分離液監視装置が出力する判定結果は、薬注量適正、薬注量過多、薬注量不足、薬注量適正であるが凝集反応状態が悪いのいずれかを含む。
（４）前記分離液の泡の画像データを取得する監視部は、前記分離液を放出する液受けボックスに配置され、該液受けボックスに放出される分離液の画像データを取得する。
（５）前記分離液に残存する固形分の画像データを取得する監視部は、前記分離液が流れる流路の一部を構成する透明性部材を介して該分離液の画像データを取得する。
（６）前記分離液に残存する固形分の画像データを取得する監視部は、前記分離液をサンプリングするポンプと、前記ポンプの吐出側に設けた背圧弁をさらに備え、前記ポンプから前記背圧弁の間で、前記透明性部材を介して前記分離液の画像データを取得する。
（７）本発明の固液分離装置の分離液監視装置は、固形分を含む処理液を固液分離する分離装置から排出される分離液の画像データを取得する監視部と、前記監視部が取得した画像データを解析して前記分離液の泡の量の情報を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows.
(1) The solid-liquid separation device of the present invention is characterized by comprising: a chemical injection device that adds a flocculant to a treatment liquid containing solids; a separation device that separates the treatment liquid into solids and liquids; a monitoring unit that acquires image data of bubbles in the separation liquid discharged from the separation device; and a separation liquid monitoring device that includes a judgment unit that judges the chemical injection conditions for the flocculant from at least the amount of bubbles in the separation liquid in the image data acquired by the monitoring unit.
(2) The separation liquid monitoring device is equipped with a monitoring unit that acquires image data of the solid content remaining in the separation liquid, and determines the flocculant dosing conditions based on at least the amount of bubbles in the separation liquid, the amount of solid content in the separation liquid, and/or the size of the flocculant particles.
(3) The judgment result output by the separation liquid monitoring device includes any one of the following: appropriate chemical injection amount, excessive chemical injection amount, insufficient chemical injection amount, appropriate chemical injection amount but poor agglutination reaction state.
(4) The monitoring unit that acquires image data of bubbles in the separated liquid is disposed in a liquid receiving box that discharges the separated liquid, and acquires image data of the separated liquid discharged into the liquid receiving box.
(5) The monitoring unit that acquires image data of the solid content remaining in the separated liquid acquires the image data of the separated liquid through a transparent member that constitutes a part of the flow path through which the separated liquid flows.
(6) The monitoring unit that acquires image data of the solid content remaining in the separation liquid further includes a pump that samples the separation liquid and a back pressure valve provided on the discharge side of the pump, and acquires image data of the separation liquid between the pump and the back pressure valve through the transparent member.
(7) The separated liquid monitoring device for a solid-liquid separation device of the present invention is characterized by comprising a monitoring unit that acquires image data of the separated liquid discharged from a separation device that separates a treatment liquid containing solids into solids and liquids, and an output unit that analyzes the image data acquired by the monitoring unit and outputs information on the amount of bubbles in the separated liquid.
本発明によれば、固液分離装置から排出される分離液の泡の画像データを判定材料に用いたことにより、例えばコンピューターで画像データを解析して、凝集剤の薬注条件の適否を判定することが可能となる。従って、近年において開発が進められている人工知能（Artificial Intelligence; AI）を利用した固液分離装置の自動制御の実現に貢献することができる。 According to the present invention, by using image data of bubbles in the separated liquid discharged from the solid-liquid separator as the basis for judgment, it is possible to analyze the image data using a computer, for example, to determine whether the flocculant dosing conditions are appropriate. This can therefore contribute to the realization of automatic control of solid-liquid separators using artificial intelligence (AI), which has been under development in recent years.
さらに、本発明によれば、分離液の泡の量に着目したことにより、現在の凝集剤の薬注条件が適正であるか否かを精度良く判定することが可能となる。 Furthermore, according to the present invention, by focusing on the amount of bubbles in the separated liquid, it is possible to accurately determine whether the current flocculant dosing conditions are appropriate.
以下、本発明の好ましい実施形態に従う固液分離装置、及び固液分離装置の分離液監視装置について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。 A solid-liquid separation device and a separated liquid monitoring device for a solid-liquid separation device according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the technical scope of the present invention should not be construed as being limited in any way by the embodiments described below.
［第１実施形態］
（全体構成の説明）
図１は、固液分離装置の好ましい一例であるデカンタ２を配置した下水処理施設３の概略構成図である。下水処理施設３は、大別すると水処理施設と汚泥処理施設に分けられる。水処理施設は、最初沈殿槽３１、エアレーションタンク、最終沈殿槽等の設備によって構成されている。エアレーションタンクと最終沈殿槽等は、作図の便宜上、「下流工程」と図示している。各市町村等の下水回収対象エリアから回収された下水は、最初沈殿槽３１に供給して上澄液と初沈汚泥に固液分離する。上澄液はエアレーションタンクに移送し、初沈汚泥は汚泥処理施設に送る。エアレーションタンクに供給された最初沈殿槽３１からの上澄液は、エアレーションタンク内で活性汚泥により生物処理される。生成された活性汚泥の一部は、最終沈殿槽に供給して上澄液と沈殿汚泥に固液分離する。上澄液はさらに無害化した後に放流し、沈殿汚泥は一部をエアレーションタンクに返送し、残りは余剰汚泥として汚泥処理施設に送る。
[First embodiment]
(Explanation of overall configuration)
FIG. 1 is a schematic diagram of a sewage treatment facility 3 equipped with a decanter 2, a preferred example of a solid-liquid separation device. The sewage treatment facility 3 is broadly divided into a water treatment facility and a sludge treatment facility. The water treatment facility is composed of equipment such as a primary settling tank 31, an aeration tank, and a final settling tank. For ease of illustration, the aeration tank and final settling tank are depicted as the "downstream process." Sewage collected from sewage collection areas, such as municipalities, is supplied to the primary settling tank 31 for solid-liquid separation into supernatant and primary sludge. The supernatant is transferred to an aeration tank, and the primary sludge is sent to a sludge treatment facility. The supernatant from the primary settling tank 31 is supplied to the aeration tank and undergoes biological treatment with activated sludge in the aeration tank. A portion of the activated sludge produced is supplied to the final settling tank for solid-liquid separation into supernatant and primary sludge. The supernatant is further detoxified before being discharged, and part of the settled sludge is returned to the aeration tank, while the rest is sent to a sludge treatment facility as excess sludge.
汚泥処理施設は、前述の水処理施設で発生する汚泥を処理する施設であり、濃縮設備、消化設備、脱水設備等によって構成されている。図１には、分離濃縮方式の設備の一例を示している。この場合、最初沈殿槽３１からの初沈汚泥を重力式濃縮槽３２で重力濃縮し、最終沈殿槽からの余剰汚泥は機械式濃縮機３３で機械濃縮する。機械式濃縮機３３は、ベルト式濾過濃縮機などであるが、デカンタタイプの遠心濃縮機が使用される場合もある。重力式濃縮槽３２及び機械式濃縮機３３で濃縮された汚泥（濃縮汚泥）は、濃縮汚泥タンク３４から供給ポンプ３５を介して脱水機としてのデカンタ２に供給するか、あるいは消化した後にデカンタ２に供給する。 A sludge treatment facility treats sludge generated in the aforementioned water treatment facility and is composed of thickening equipment, digestion equipment, dewatering equipment, etc. Figure 1 shows an example of a separation and thickening system. In this case, primary sludge from the primary settling tank 31 is gravity thickened in a gravity thickening tank 32, and excess sludge from the final settling tank is mechanically thickened in a mechanical thickener 33. The mechanical thickener 33 is typically a belt-type filter thickener, although a decanter-type centrifugal thickener may also be used. The sludge (thickened sludge) thickened in the gravity thickener 32 and mechanical thickener 33 is supplied from the thickened sludge tank 34 via a supply pump 35 to a decanter 2, which serves as a dewatering machine, or is supplied to the decanter 2 after digestion.
デカンタ２は、処理液の一例である汚泥（濃縮汚泥）を脱水ケーキと分離液に固液分離する。そして、デカンタ２から排出される脱水ケーキは、圧送ポンプや搬送コンベアなどの移送設備３６を介して焼却炉３７に供給して、焼却処理される。焼却以外の処理がなされることもある。一方、デカンタ２から排出される分離液は、詳しくは後述する分離液監視装置４を経由して分離液回収タンク３８に回収される。清澄液である分離液は、必要であれば無害化の処理を施して、その後、放流される。 Decanter 2 separates sludge (thickened sludge), an example of a treatment liquid, into a dehydrated cake and a separated liquid. The dehydrated cake discharged from decanter 2 is then supplied to incinerator 37 via transfer equipment 36, such as a pressure pump or a transport conveyor, for incineration. Treatment other than incineration may also be used. Meanwhile, the separated liquid discharged from decanter 2 is collected in a separated liquid collection tank 38 via a separated liquid monitoring device 4, described in more detail below. The clear separated liquid is detoxified, if necessary, before being released.
下水処理施設３の各設備の運転は、例えば中央制御室３９のコンピューターで集中管理する。オペレーターは、例えば端末３０を利用して中央制御室３９と交信することができる。但し、図１に示した下水処理施設３の全体構成は一例であり、設備構成や処理方式が限定されることはない。 Operation of each piece of equipment in the sewage treatment facility 3 is centrally managed, for example, by a computer in the central control room 39. Operators can communicate with the central control room 39 using, for example, a terminal 30. However, the overall configuration of the sewage treatment facility 3 shown in Figure 1 is an example, and the equipment configuration and treatment method are not limited thereto.
図２に示すように、デカンタ２は、固形分出口２０と分離液出口２１を下面側に有するケーシング２ａと、ケーシング２ａ内に配置したボウル５と、回転するボウル５内で遠心分離された固形分を搬送するスクリューコンベア６と、遠心分離する処理液をボウル５内に供給するパイプ状のフィードチューブ７を備えている。ボウル５は、例えばケーシング２ａの外部に配置したベアリング等の軸受機構２２によって、その両軸が支持されている。さらにスクリューコンベア６は、コンベアベアリング等の軸受機構２３によって、その両軸が支持されている。なお、符号２４は、ケーシング２ａ内の空間を区画する仕切壁である。 As shown in Figure 2, the decanter 2 comprises a casing 2a having a solids outlet 20 and a separated liquid outlet 21 on its underside, a bowl 5 disposed within the casing 2a, a screw conveyor 6 that transports the solids centrifuged within the rotating bowl 5, and a pipe-like feed tube 7 that supplies the centrifuged treated liquid into the bowl 5. The bowl 5 has both shafts supported by a bearing mechanism 22, such as a bearing, disposed outside the casing 2a. Furthermore, the screw conveyor 6 has both shafts supported by a bearing mechanism 23, such as a conveyor bearing. Reference numeral 24 denotes a partition wall that divides the space within the casing 2a.
そして、駆動装置である主モーター２５の動力が回転ベルト２５ａを介してボウル５側のプーリー２５ｂに伝達されると、ボウル５が回転し、さらに差速発生装置であるギアボックス２６及びスプラインシャフト２６ａを通じてスクリューコンベア６に回転動力が伝達され、これによりボウル５とスクリューコンベア６とが相対的な差速をもって回転する。処理液の種類や濃度等によって適宜調整され得るが、通常運転の一例として、５００～８０００ｍｉｎ－１の範囲内で選択した所定の回転数でボウル５を回転させると共に、ボウル５に対して０．５～５０ｍｉｎ－１の相対的な差速をもってスクリューコンベア６を回転させることによって、処理液を固形分と分離液に分離する。一例として下水由来の汚泥を処理液とする場合、例えば２～２５ｍ３／Ｈｒの流量でボウル５内に供給する。 When power from main motor 25, which is a drive device, is transmitted via rotating belt 25a to pulley 25b on the bowl 5 side, bowl 5 rotates, and the rotational power is further transmitted to screw conveyor 6 via gearbox 26 and spline shaft 26a, which are differential speed generators, causing bowl 5 and screw conveyor 6 to rotate at a relative differential speed. This can be adjusted appropriately depending on the type and concentration of the treatment liquid, but in an example of normal operation, bowl 5 is rotated at a predetermined rotation speed selected from a range of 500 to 8000 min -1 , and screw conveyor 6 is rotated at a relative differential speed of 0.5 to 50 min -1 with respect to bowl 5, thereby separating the treatment liquid into solids and separated liquid. As an example, when sludge derived from sewage is used as the treatment liquid, it is supplied into bowl 5 at a flow rate of, for example, 2 to 25 m 3 /Hr.
ギアボックス２６には、バックドライブモーター２７と称されるモーターを回転ベルト２７ａ及びプーリー２７ｂを介して連結している。バックドライブモーター２７は、スクリューコンベア６がボウル５よりも遅く回転するようにブレーキをかけるためのものである。ブレーキをかけることによってバックドライブモーター２７に発生する回生電力は、主モーター２５に供給することができる。但し、バックドライブモーター２７は必ずしも設けなくともよい。なお、符号２８は、デカンタ２の支持架台であり、符号２９は、フィードチューブ７を支持する支持部材である。 A motor called a backdrive motor 27 is connected to the gearbox 26 via a rotating belt 27a and pulley 27b. The backdrive motor 27 brakes the screw conveyor 6 so that it rotates slower than the bowl 5. The regenerative power generated in the backdrive motor 27 by braking can be supplied to the main motor 25. However, the backdrive motor 27 is not necessarily provided. Reference numeral 28 denotes a support frame for the decanter 2, and reference numeral 29 denotes a support member that supports the feed tube 7.
ボウル５は、円筒状の胴部の一端側に円錐形状部５１を有し、他端側にフロントハブ５２と称する円盤状部材を設けている。ボウル５の胴部は、ボウル５内に供給される処理液のプール（液溜り）部を形成する。一方、円錐形状部５１は、スクリューコンベア６によって搬送される固形分が液相から離脱するビーチ部を形成しており、その端部に固形分排出口５３を設けている。フロントハブ５２には、分離液が溢流して排出される分離液排出口５４を設けている。分離液排出口５４は、フロントハブ５２を貫通する例えば円形状の開口穴である。 The bowl 5 has a conical portion 51 at one end of its cylindrical body, and a disk-shaped member called the front hub 52 at the other end. The body of the bowl 5 forms a pool (liquid reservoir) for the treatment liquid supplied into the bowl 5. Meanwhile, the conical portion 51 forms a beach portion where solids transported by the screw conveyor 6 separate from the liquid phase, and has a solids discharge outlet 53 at its end. The front hub 52 has a separated liquid discharge outlet 54 through which the separated liquid overflows and is discharged. The separated liquid discharge outlet 54 is, for example, a circular opening that penetrates the front hub 52.
スクリューコンベア６の外周面には、固形分を搬送するためのスクリュー羽根６１を螺旋状に設けている。さらに、スクリューコンベア６の外周面には、処理液供給口６２を設けている。処理液供給口６２は、スクリューコンベア６の内部に形成した処理液供給室６３と連通している。 The screw conveyor 6 has spiral-shaped screw blades 61 on its outer periphery for transporting solids. Furthermore, the screw conveyor 6 has a treatment liquid supply port 62 on its outer periphery. The treatment liquid supply port 62 is connected to a treatment liquid supply chamber 63 formed inside the screw conveyor 6.
フィードチューブ７は、回転するボウル５及びスクリューコンベア６とは接触しないようにして、処理液供給室６３内まで接近又は挿入している。処理液供給室６３の入口には、供給された処理液が逆流出するのを防ぐ防液堤となる起立壁６４を周方向に沿って形成している。一方、フィードチューブ７の基端側は、流路７１を介して、供給ポンプ３５（図１参照）と接続している。供給ポンプ３５から送られてくる処理液は、フィードチューブ７の先端から処理液供給室６３内に吐出する。処理液供給室６３内に供給された処理液は、回転するスクリューコンベア６の遠心力の作用によって、処理液供給口６２から吐出されてボウル５内に供給される。 The feed tube 7 approaches or is inserted into the treatment liquid supply chamber 63 without coming into contact with the rotating bowl 5 and screw conveyor 6. A standing wall 64 is formed circumferentially at the entrance of the treatment liquid supply chamber 63, acting as a liquid barrier to prevent the supplied treatment liquid from flowing back out. Meanwhile, the base end of the feed tube 7 is connected to the supply pump 35 (see Figure 1) via a flow path 71. The treatment liquid delivered from the supply pump 35 is discharged from the tip of the feed tube 7 into the treatment liquid supply chamber 63. The treatment liquid supplied into the treatment liquid supply chamber 63 is discharged from the treatment liquid supply port 62 and supplied into the bowl 5 by the action of centrifugal force from the rotating screw conveyor 6.
続いて、処理液に例えば薬液の一例である液状の凝集剤を添加する薬注装置８について説明する。本実施形態のデカンタ２は、凝集剤を機外薬注と機内薬注のどちらの方式でも添加可能な構成である。機外薬注は、好ましい一例として、ライン薬注を採用する。具体的には、処理液の流路７１（例えば、配管）の途中に薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃを配置する。薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃは、凝集反応時間（すなわち、凝集剤を添加した処理液がデカンタ２に供給されるまでの時間）を変えられるように複数設けておく。 Next, we will explain the chemical injection device 8, which adds a liquid flocculant, an example of a chemical liquid, to the treatment liquid. The decanter 2 of this embodiment is configured to be able to add the flocculant using either external or internal chemical injection. A preferred example of external chemical injection is line injection. Specifically, chemical injection nozzles 80A, 80B, and 80C are placed midway through the treatment liquid flow path 71 (e.g., piping). Multiple chemical injection nozzles 80A, 80B, and 80C are provided so that the flocculation reaction time (i.e., the time until the treatment liquid with added flocculant is supplied to the decanter 2) can be changed.
図２では３個の薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃを設けているが、ノズル数は適宜変更してよい。どの薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃから凝集剤を添加するかは、バルブ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの開閉によって切り替える。但し、いずれか一つでなくともよく、薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃの２以上から添加してよい。その際、バルブ開度を調整することによって添加量の比率を調節してもよい。バルブ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの開閉或いは開度調節は、デカンタ２の制御部９が自動で行ってもよく、オペレーターが手動で行ってもよい。但し、薬注位置等を切り替えるか否かは、分離液監視装置４からの情報に基づいて薬注位置等の薬注条件を判定した結果に基づく。 In Figure 2, three chemical injection nozzles 80A, 80B, and 80C are provided, but the number of nozzles may be changed as appropriate. The chemical injection nozzle 80A, 80B, or 80C from which the flocculant is added is switched by opening or closing valves 81A, 81B, and 81C. However, it is not necessary to use just one; two or more of chemical injection nozzles 80A, 80B, and 80C may be used for addition. In this case, the ratio of the amounts added may be adjusted by adjusting the valve opening. The opening and closing or adjustment of the opening of valves 81A, 81B, and 81C may be performed automatically by the control unit 9 of the decanter 2, or manually by the operator. However, whether or not to switch the chemical injection position, etc., is determined based on the chemical injection conditions, such as the chemical injection position, determined based on information from the separated liquid monitoring device 4.
デカンタ２から薬注ノズル８０Ａの添加位置までの距離（すなわち、流路７１の長さ）は、例えば１０ｍとする。デカンタ２から薬注ノズル８０Ｂの添加位置までの距離（すなわち、流路７１の長さ）は、例えば３～５ｍとする。デカンタ２から薬注ノズル８０Ｃの添加位置までの距離（すなわち、流路７１の長さ）は、例えば１ｍとする。凝集反応時間は、それぞれの距離と処理液の流速によって決まる（＝流速×距離）。すなわち、薬注ノズル８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃとバルブ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃは、凝集剤の添加位置を調節する手段の一例である。凝集剤の添加位置の下流側に、例えばラインミキサーや混合弁などの撹拌効果を高める手段を設けてもよい。 The distance from decanter 2 to the addition position of chemical injection nozzle 80A (i.e., the length of flow path 71) is, for example, 10 m. The distance from decanter 2 to the addition position of chemical injection nozzle 80B (i.e., the length of flow path 71) is, for example, 3 to 5 m. The distance from decanter 2 to the addition position of chemical injection nozzle 80C (i.e., the length of flow path 71) is, for example, 1 m. The aggregation reaction time is determined by the respective distances and the flow rate of the treatment liquid (= flow rate x distance). In other words, chemical injection nozzles 80A, 80B, 80C and valves 81A, 81B, 81C are examples of means for adjusting the addition position of the flocculant. A means for enhancing the mixing effect, such as a line mixer or mixing valve, may be provided downstream of the addition position of the flocculant.
一方、機内薬注は、一例としてフィードチューブ７を利用して行う。フィードチューブ７は、中央に処理液が流れる流路７２を形成し、その外周を囲うように凝集剤が流れる流路７３を形成した２重管構造とする。そして、流路７３と連通するように凝集剤の流路８２（例えば、配管）を接続し、さらに流路８２にバルブ８１Ｄを設けている。従って、バルブ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄの開閉によって、機内薬注にするか機外薬注にするかを切り替えることができる。バルブ開度の調整によって機内薬注と機外薬注の両方で凝集剤を添加してもよい。 On the other hand, in-machine chemical feeding is performed, for example, using a feed tube 7. The feed tube 7 has a double-pipe structure with a flow path 72 through which the treatment liquid flows in the center and a flow path 73 through which the flocculant flows, surrounding the center. A flocculant flow path 82 (e.g., a pipe) is connected to flow path 73 so that it communicates with the flow path, and a valve 81D is provided in flow path 82. Therefore, by opening and closing valves 81A, 81B, 81C, and 81D, it is possible to switch between in-machine chemical feeding and external chemical feeding. The flocculant may be added by both in-machine chemical feeding and external chemical feeding by adjusting the valve opening.
フィードチューブ７の先端側には、中央の処理液の吐出口とは別に、凝集剤の吐出口を形成している。凝集剤の吐出口は、フィードチューブ７の先端部側周面に径方向に貫通するように複数形成した例えば円形の開口穴とする。一方、スクリューコンベア６の内部は、隔壁となる起立壁６４を介して処理液供給室６３と凝集剤供給室６５に分かれている。凝集剤供給室６５は、スクリューコンベア６の空洞の内周面に全周に亘って形成した断面溝状の供給室であり、フィードチューブ７から径方向に吐出される凝集剤を受けることができる。さらに凝集剤供給室６５の底面にあたる部分に凝集剤吐出口６６を形成している。凝集剤吐出口６６は、例えばスクリューコンベア６を径方向に貫通する例えば円形の開口穴である。すなわち、凝集剤も処理液と同様に、回転するスクリューコンベア６の遠心力の作用を利用してボウル５内に供給することができる。 A flocculant outlet is formed at the tip of the feed tube 7, separate from the central treatment liquid outlet. The flocculant outlets are, for example, circular openings formed radially through the peripheral surface of the tip of the feed tube 7. Meanwhile, the interior of the screw conveyor 6 is divided into a treatment liquid supply chamber 63 and a flocculant supply chamber 65 via a partition wall 64. The flocculant supply chamber 65 is a supply chamber with a groove-shaped cross section formed around the entire inner surface of the hollow cavity of the screw conveyor 6, and can receive the flocculant discharged radially from the feed tube 7. Furthermore, a flocculant outlet 66 is formed at the bottom of the flocculant supply chamber 65. The flocculant outlet 66 is, for example, a circular opening radially through the screw conveyor 6. In other words, like the treatment liquid, the flocculant can be supplied into the bowl 5 by utilizing the centrifugal force of the rotating screw conveyor 6.
凝集剤の流路８２には、流量計８３を設けて、凝集剤供給ポンプ８４によって送液される凝集剤の流量を計測できるようにしている。流量制御部８５は、例えばフィードバック制御によって、流量計８３で計測する流量が、目標流量となるように凝集剤供給ポンプ８４の吐出流量を調節する。凝集剤供給ポンプ８４は、例えば定量ポンプ、インバーターによる出力可変のポンプなどである。すなわち、流量計８３と凝集剤供給ポンプ８４は、薬注量を調節する手段の一例である。但し、流量計８３と凝集剤供給ポンプ８４による流量調節は一例であり、流量を調節可能であれば他の構成を採用してもよい。他の構成の一例は、流量調節バルブを流路８２に設けるなどである。 A flow meter 83 is provided in the flocculant flow path 82 to measure the flow rate of the flocculant delivered by the flocculant supply pump 84. The flow rate control unit 85 adjusts the discharge flow rate of the flocculant supply pump 84, for example, by feedback control, so that the flow rate measured by the flow meter 83 matches the target flow rate. The flocculant supply pump 84 is, for example, a metering pump or a pump with variable output using an inverter. In other words, the flow meter 83 and flocculant supply pump 84 are one example of a means for adjusting the chemical injection amount. However, flow rate adjustment using the flow meter 83 and flocculant supply pump 84 is just one example, and other configurations may be used as long as the flow rate can be adjusted. One example of another configuration is providing a flow rate adjustment valve in the flow path 82.
凝集剤の流路８２の基端側は、凝集剤供給ポンプ８４を介して、凝集剤の溶液を貯留したタンク８６に接続している。凝集剤は、例えば高分子系凝集剤である。高分子系凝集剤は、両性ポリマー，アニオン性ポリマー又はカチオン性ポリマーのいずれか、或いはそれらの組み合わせを用いることができる。高分子系凝集剤の好ましい一例は、ジメチルアミノエチルメタクリレート，ジメチルアミノエチルアクリレート，ポリビニルアミジンなどの１種以上である。なお、高分子系凝集剤の溶液は、例えば固形の高分子系凝集剤を溶媒（例えば、水）に溶解させて溶解液を生成する溶解装置で生成することができる。機内薬注と機外薬注の高分子系凝集剤は、同種であってもよく、供給源を別にして異なる種類としてもよい。また、処理液に無機凝集剤を添加する構成を追加してもよい。 The base end of the flocculant flow path 82 is connected via a flocculant supply pump 84 to a tank 86 containing a flocculant solution. The flocculant is, for example, a polymer-based flocculant. The polymer-based flocculant can be an amphoteric polymer, an anionic polymer, or a cationic polymer, or a combination thereof. Preferred examples of polymer-based flocculants include one or more of dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, and polyvinylamidine. The polymer-based flocculant solution can be generated, for example, using a dissolution device that dissolves a solid polymer-based flocculant in a solvent (e.g., water) to generate a solution. The polymer-based flocculant for on-board and off-board administration may be the same type, or different types may be used with separate supply sources. An inorganic flocculant may also be added to the treatment liquid.
図３に示すように、分離液監視装置４は、デカンタ２の分離液排出口２１から排出される分離液の流路２１ａ（例えば、配管）の途中に設ける。下水処理施設３内に複数のデカンタ２を配置する場合、各デカンタ２に分離液監視装置４を設けてもよく、複数のデカンタ２から排出された分離液が合流するところに分離液監視装置４を設けてもよい。 As shown in FIG. 3, the separated liquid monitoring device 4 is installed midway along the flow path 21a (e.g., piping) of the separated liquid discharged from the separated liquid outlet 21 of the decanter 2. If multiple decanters 2 are installed within the sewage treatment facility 3, a separated liquid monitoring device 4 may be installed in each decanter 2, or a separated liquid monitoring device 4 may be installed where the separated liquid discharged from multiple decanters 2 join together.
分離液監視装置４は、好ましい一例として、流路２１ａ内を流れる分離液の状態を監視する監視部４０と、液受けボックス４１に放出した分離液の状態を監視する監視部４２を備える。 As a preferred example, the separated liquid monitoring device 4 includes a monitoring unit 40 that monitors the state of the separated liquid flowing through the flow path 21a, and a monitoring unit 42 that monitors the state of the separated liquid released into the liquid receiving box 41.
監視部４０は、好ましい一例として、分離液に残存する固形分の有無とその量と凝集粒子の大きさを判定する。具体的には、流路２１ａにサイトグラス４３Ａ，４３Ｂを配置し、サイトグラス４３Ａ，４３Ｂのガラス窓と対向する位置に監視カメラ４４Ａ，４４Ｂを夫々設ける。監視カメラ４４Ａ，４４Ｂは、流路２１ａ内を流れる分離液を撮像して画像データを取得する。監視カメラ４４Ａ，４４Ｂは、例えばＣＣＤカメラなどである。図３の例ではサイトグラス４３Ａ，４３Ｂと監視カメラ４４Ａ，４４Ｂを２組設けており、バルブ４５Ａ，４５Ｂの開閉によってどちらで監視するかを切り替え可能である。監視カメラ４４Ａ，４４Ｂで取得した画像データは、例えばデカンタ２の制御部９に送信する（図２参照）。サイトグラス４３Ａ，４３Ｂは、流路の一部を構成する透明性部材の一例である。 In a preferred example, the monitoring unit 40 determines the presence or absence of solids remaining in the separated liquid, their amount, and the size of aggregated particles. Specifically, sight glasses 43A and 43B are arranged in the flow path 21a, and monitoring cameras 44A and 44B are installed opposite the glass windows of the sight glasses 43A and 43B, respectively. The monitoring cameras 44A and 44B capture images of the separated liquid flowing through the flow path 21a to obtain image data. The monitoring cameras 44A and 44B are, for example, CCD cameras. In the example of Figure 3, two sets of sight glasses 43A and 43B and monitoring cameras 44A and 44B are provided, and the monitoring camera can be switched by opening or closing valves 45A and 45B. The image data obtained by the monitoring cameras 44A and 44B is sent to, for example, the control unit 9 of the decanter 2 (see Figure 2). The sight glasses 43A and 43B are an example of a transparent member that constitutes part of the flow path.
監視部４２は、監視箱の一例である液受けボックス４１に放出した分離液の泡の状態、好ましくは泡の量を判定する。さらに色を判定してもよい。具体的には、箱状の液受けボックス４１に流路２１ａの端部を接続して、液受けボックス４１内に分離液を放出可能とする。そして、上方に配置した監視カメラ４６Ａ，４６Ｂでボックス内の分離液の例えば液面の泡を撮像する。但し、液面の泡に限らない。例えば、液受けボックス４１内に流下している分離液の泡を撮像するようにしてもよい。どちらの監視カメラ４６Ａ／４６Ｂで撮像するかは、バルブ４５Ａ／４５Ｂが開いているラインの方にする。監視カメラ４６Ａ，４６Ｂは、例えばＣＣＤカメラなどである。なお、泡は、分離液に残存する凝集剤に起因して発生する。特に高分子系凝集剤の場合に泡が発生し易い。泡の量は、残存する凝集剤の濃度に概ね比例するが、ある濃度を超えると泡の量に変化が見られなくなることを実験によって確認している。 The monitoring unit 42 determines the state of foam in the separated liquid discharged into the liquid receiving box 41, an example of a monitoring box, preferably the amount of foam. It may also determine the color. Specifically, the end of the flow path 21a is connected to the box-shaped liquid receiving box 41, allowing the separated liquid to be discharged into the liquid receiving box 41. The monitoring cameras 46A and 46B positioned above capture images of the separated liquid, such as foam on the liquid surface. However, this is not limited to foam on the liquid surface. For example, the monitoring cameras may capture images of foam in the separated liquid flowing down into the liquid receiving box 41. The monitoring cameras 46A and 46B are selected to capture images on the line where the valves 45A and 45B are open. The monitoring cameras 46A and 46B are, for example, CCD cameras. Foam is generated due to remaining flocculant in the separated liquid. It is particularly prone to foam generation with polymer-based flocculants. The amount of foam is roughly proportional to the concentration of the remaining flocculant, but experiments have confirmed that the amount of foam no longer changes once a certain concentration is exceeded.
監視カメラ４６Ａ，４６Ｂで取得した画像データは、例えばデカンタ２の制御部９に送信する（図２参照）。一方、液受けボックス４１内に放出した分離液は、ボックス底部側に設けた排出口４７から排出し、分離液タンク３８などに回収する（図１参照）。デカンタ２の処理液量が多い場合、流路２１ａを分岐して、分離液の一部をサンプリングし、分離液監視装置４に導入するようにしてもよい。また図３の例は、監視部４０と監視部４２を２組の監視ライン（サイトグラス４３Ａ－監視カメラ４４Ａ－監視カメラ４６Ａ、サイトグラス４３Ｂ－監視カメラ４４Ｂ－監視カメラ４６Ｂ）で構成したが、いずれか一方でもよい。監視カメラ４４Ａ，４４Ｂおよび監視カメラ４６Ａ，４６Ｂは、フラッシュ機能を備えているものを使用するか、或いは撮像時にＯＮとなる照明を別途設けてもよい。 Image data acquired by monitoring cameras 46A and 46B is sent to the control unit 9 of the decanter 2, for example (see Figure 2). Meanwhile, the separated liquid released into the liquid receiving box 41 is discharged from a discharge outlet 47 located at the bottom of the box and collected in the separated liquid tank 38 or the like (see Figure 1). If the amount of treated liquid in the decanter 2 is large, the flow path 21a may be branched to sample a portion of the separated liquid and introduce it into the separated liquid monitoring device 4. In the example of Figure 3, the monitoring unit 40 and the monitoring unit 42 are configured with two sets of monitoring lines (sight glass 43A-monitoring camera 44A-monitoring camera 46A, and sight glass 43B-monitoring camera 44B-monitoring camera 46B), but either one may be used. The monitoring cameras 44A and 44B and the monitoring cameras 46A and 46B may be equipped with flash functions, or separate lights that are turned on when capturing images may be installed.
制御部９は、監視カメラ４４Ａ，４４Ｂと監視カメラ４６Ａ，４６Ｂから送られてくる画像データに基づき、少なくとも、薬注量適正、薬注量過多、薬注量不足、薬注量適正であるが凝集反応状態が悪いのいずれかの判定結果を出力する。以下に示す例では、より詳細に、“薬注量適正・凝集反応状態適正”、“薬注量適正・凝集反応状態不適正”、“薬注量過多・凝集反応状態適正”、“薬注量過多・凝集反応状態不適正”、“薬注量不足”といった判定結果を出力する。勿論、判定結果の種別は、適宜変更及び追加することができる。このような判定が出来るよう、ＡＩ機能を備えたコンピューターにより多くの画像データを読み込ませてディープラーニングなどを行わせることになるが、判定の体系は、以下の通りである。なお、これらの判定を実行する制御部９は、例えば中央制御室３９のコンピューターが好ましい。或いは専用のコンピューターであってもよく、デカンタ２の制御盤であってもよい。或いは分離液監視装置４の制御盤などであってもよい。 Based on the image data sent from surveillance cameras 44A, 44B and 46A, 46B, the control unit 9 outputs at least one of the following judgment results: appropriate drug injection amount, excessive drug injection amount, insufficient drug injection amount, or appropriate drug injection amount but poor agglutination reaction state. In the example shown below, more detailed judgment results are output: "appropriate drug injection amount and appropriate agglutination reaction state," "appropriate drug injection amount and inappropriate agglutination reaction state," "excessive drug injection amount and appropriate agglutination reaction state," "excessive drug injection amount and inappropriate agglutination reaction state," and "insufficient drug injection amount." Of course, the types of judgment results can be changed or added as appropriate. To make such judgments, a computer equipped with AI functionality is required to load more image data and perform deep learning, etc., but the judgment system is as follows. The control unit 9 that executes these judgments is preferably a computer in the central control room 39, for example. Alternatively, it may be a dedicated computer, the control panel of the decanter 2, or the control panel of the separated liquid monitoring device 4.
監視カメラ４４Ａ，４４Ｂは、分離液を撮像して、分離液中の固形分の画像データを取得する。分離液に残存する固形分は、その濃度と凝集反応の良し悪しによって画像データに表れる状態が種々異なる。図４は、固形分の濃度と凝集剤の薬注量を変えて模擬調製した各分離液の画像データの一例である。図４には、詳しくは後述する各ケース（ケースＡ１～Ａ６）の分離液の状態を示している。一方、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂは、液受けボックス４１に放出される分離液を撮像して、例えば液受けボックス４１内の分離液の泡の画像データを取得する。図５は、泡の量が少ない、泡の量が適正、泡の量が多いときの画像データである。さらに図４には各ケースに対応する泡の画像データを併せて示している。図６は、実際に流路２１ａ内を流れる分離液をサイトグラスを介して撮像した画像データである。図６に示すように、流路２１ａ内を流れる分離液中の固形分およびその大きさを判別可能な画像データを取得できることを確認している。既述のように、分離液の泡の画像データは、液受けボックス４１内の分離液の液面の泡を撮像してもよく、液受けボックス４１内に流下する分離液の泡を撮像してもよい。図７は、液受けボックス４１内に流下している分離液の撮像を継続し、コンピューターで解析した例である。一例として、オペレーターが確認可能なように図７のようにグラフィック表示を出力してもよい。泡の量は、例えば流下している分離液中の泡の面積によって、泡の量が少ない、泡の量が適正、泡の量が多いのいずれであるか判定する。時間によって泡の量が変化する場合は、例えば移動平均で泡の量を判定してよい。 The monitoring cameras 44A and 44B capture images of the separated liquid to obtain image data of the solids in the separated liquid. The solids remaining in the separated liquid appear differently in the image data depending on their concentration and the success of the agglutination reaction. Figure 4 shows example image data of simulated separated liquids prepared by varying the solids concentration and the amount of flocculant added. Figure 4 also shows the state of the separated liquid for each case (Cases A1 to A6), which will be described in detail later. Meanwhile, the monitoring cameras 46A and 46B capture images of the separated liquid being released into the liquid receiving box 41 to obtain image data of, for example, bubbles in the separated liquid within the liquid receiving box 41. Figure 5 shows image data for cases with a small amount of bubbles, an appropriate amount of bubbles, and a large amount of bubbles. Figure 4 also shows image data of bubbles corresponding to each case. Figure 6 shows image data of the separated liquid actually flowing through the flow path 21a, captured through a sight glass. As shown in Figure 6, it has been confirmed that image data capable of identifying the solids and their size in the separated liquid flowing through the flow path 21a can be obtained. As mentioned above, image data of bubbles in the separated liquid may be obtained by capturing images of bubbles on the surface of the separated liquid in the liquid receiving box 41, or by capturing images of bubbles in the separated liquid flowing down into the liquid receiving box 41. Figure 7 shows an example in which images of the separated liquid flowing down into the liquid receiving box 41 are continuously captured and analyzed by a computer. As an example, a graphic display such as that shown in Figure 7 may be output so that an operator can check it. The amount of foam is determined to be low, appropriate, or high, for example, based on the area of the bubbles in the separated liquid flowing down. If the amount of foam changes over time, the amount of foam may be determined, for example, using a moving average.
図４に示すように、分離液の状態は、例えば固形分濃度４００ｍｇ／Ｌでみると、薬注をしない無薬注の場合は、固形分がゾル状に液中に分散している。これに対し、薬注して遠心分離した分離液は、固形分が凝集している。但し、薬注量不足、薬注量適正、薬注量過多の順に、凝集粒子の大きさ（例えば凝集粒子径）が大きくなる。さらに薬注量適正のときは、泡の量が適正であるが凝集粒子径が大きい場合と凝集粒子径が小さい場合とに細分化される。薬注量過多のときは、泡の量は多いが凝集粒子径が小さい場合と、泡の量も多く凝集粒子径も大きい場合に細分化される。他の濃度（１００ｍｇ／Ｌ、２０００ｍｇ／Ｌ）でも同様である。 As shown in Figure 4, when the solids concentration is 400 mg/L, for example, the state of the separated liquid is such that in the absence of chemical injection, the solids are dispersed in a sol-like state within the liquid. In contrast, in the separated liquid after chemical injection and centrifugation, the solids are aggregated. However, the size of the aggregated particles (e.g., aggregated particle diameter) increases in the following order: insufficient chemical injection, appropriate chemical injection, and excessive chemical injection. When the chemical injection amount is appropriate, the results are further subdivided into cases where the amount of foam is appropriate but the aggregated particle diameter is large, and cases where the aggregated particle diameter is small. When the chemical injection amount is excessive, the results are further subdivided into cases where the amount of foam is large but the aggregated particle diameter is small, and cases where both the amount of foam and the aggregated particle diameter are large. The same is true for other concentrations (100 mg/L, 2000 mg/L).
ＡＩ機能を有する制御部９は、取得した画像データに基づき、図４に一例を示したいずれのケースに当てはまるかを判定し、その結果を出力する。そのため、制御部９は、まず監視カメラ４４Ａ，４４Ｂから送られてくる画像データに基づき、凝集粒子が小さか大きいかを判定する。この判定は、一例として、大きさの閾値を予め設けておき、この閾値よりも取得した画像データ内の凝集粒子が大きいか否かによって行う。凝集粒子の大きさは、例えば凝集粒子径で判定してよい。その際、画像に写ったすべての凝集粒子の平均粒子径でなくその中からサンプリングした一部の凝集粒子の平均粒子径であってよい。また、画像データから凝集粒子の大きさを判別／比較できればよく粒子径まで求める必要はない。以下に説明する判定フローでも同様である。さらに制御部９は、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂから送られてくる画像データに基づき、泡の量が少ない、泡の量が適正、泡の量が多いのいずれであるかを判定する。この判定は、一例として、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂの撮像範囲内に写る泡の面積の適正範囲を予め設けておき、取得した画像データの泡の面積がこの範囲内であれば泡の量が適正、範囲を下回れば泡の量が少ない、範囲を上回れば泡の量が多いと判定する。凝集粒子径についても適正範囲を設定するようにしてもよい。 Based on the acquired image data, the control unit 9, which has AI functionality, determines which of the cases shown in Figure 4 applies and outputs the result. To do this, the control unit 9 first determines whether the agglomerated particles are small or large based on the image data sent from the monitoring cameras 44A and 44B. This determination, for example, is made by determining whether a predetermined size threshold is set and whether the agglomerated particles in the acquired image data are larger than this threshold. The size of the agglomerated particles may be determined, for example, by the agglomerated particle diameter. In this case, the average particle diameter of a portion of the agglomerated particles sampled from the image may be used, rather than the average particle diameter of all the agglomerated particles captured in the image. Furthermore, it is sufficient to be able to determine/compare the size of the agglomerated particles from the image data; it is not necessary to determine the particle diameter. This also applies to the determination flow described below. Furthermore, based on the image data sent from the monitoring cameras 46A and 46B, the control unit 9 determines whether the amount of foam is low, the amount of foam is appropriate, or the amount of foam is high. As an example of this determination, an appropriate range for the area of bubbles captured within the imaging range of monitoring cameras 46A and 46B is set in advance, and if the area of bubbles in the acquired image data is within this range, the amount of bubbles is determined to be appropriate; if it is below the range, the amount of bubbles is low; and if it is above the range, the amount of bubbles is high. An appropriate range may also be set for the agglomerate particle size.
そして制御部９は、ケースＡ１の場合は、薬注の開始が必要であると判定する。凝集粒子径が小さく・泡の量が少ないケースＡ２の場合、薬注量不足と判定する。凝集粒子径は小さいが泡の量が適正であるケースＡ３の場合、薬注量適正・凝集反応状態不適正と判定する。凝集粒子径が大きく泡の量が適正であるケースＡ４の場合、薬注量適正・凝集反応状態適正と判定する。凝集粒子径が小さく泡の量が多いケースＡ５の場合、薬注量過多・凝集反応状態不適正と判定する。凝集粒子径が大きく泡の量が多いケースＡ６の場合、薬注量過多・凝集反応状態適正と判定する。すなわち、制御部９は、監視部４０と監視部４２からの監視情報に基づき凝集剤の薬注量の適否及び／又は凝集反応状態の適否を判定する判定部として機能する。 The control unit 9 then determines that chemical injection needs to be started in case A1. In case A2, where the agglutinant particle size is small and the amount of foam is small, it determines that the amount of chemical injection is insufficient. In case A3, where the agglutinant particle size is small but the amount of foam is appropriate, it determines that the amount of chemical injection is appropriate and the agglutination reaction state is inappropriate. In case A4, where the agglutinant particle size is large and the amount of foam is appropriate, it determines that the amount of chemical injection is appropriate and the agglutination reaction state is appropriate. In case A5, where the agglutinant particle size is small and the amount of foam is appropriate, it determines that the amount of chemical injection is excessive and the agglutination reaction state is inappropriate. In case A6, where the agglutinant particle size is large and the amount of foam is appropriate, it determines that the amount of chemical injection is excessive and the agglutination reaction state is appropriate. In other words, the control unit 9 functions as a determination unit that determines whether the amount of agglutinant injected and/or the agglutination reaction state are appropriate based on monitoring information from monitoring units 40 and 42.
勿論、図４のケースＡ１～Ａ６は、一例であり、ＡＩ機能を備えたコンピューターに、より多くの画像データを読み込ませることによって、より多数のケースに細分化することができる。これにより、どのくらい薬注量が不足／過多なのかといった定量的な判定も実現可能である。 Of course, cases A1 to A6 in Figure 4 are just examples, and by having a computer equipped with AI functions load more image data, it is possible to subdivide the cases into even more cases. This also makes it possible to quantitatively determine how much the drug injection amount is insufficient or excessive.
さらに制御部９は、各ケースＡ１～Ａ６に応じた対処を自動で行うか或いはオペレーターの端末３０に対処するよう指令を発するのが良い。すなわち、制御部９は、運転制御部として機能する。例えばケースＡ１の場合は、薬注装置８を起動する。例えばケースＡ２の場合は、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量を増やす対処を行う。例えばケースＡ３の場合は、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量は維持し、バルブ８１Ａ～８１Ｄを切り替えて凝集剤の添加位置を変更する。凝集反応状態は、反応時間が長ければ良いということにならない。例えば下水処理施設３に回収される下水の性状等は日によって変わり、処理液である汚泥の性状も一定でないからである。加えて、デカンタ２の場合、凝集粒子径が大きくなり過ぎると、遠心力を高くした高速回転の運転条件によっては、回転するスクリュー羽根６１に当たって凝集粒子が壊れてしまうことがあるからである。さらに機外薬注が適しているか機内薬注が適しているのかも日によって違う。すなわち、いずれの薬注位置が最適かは汚泥の性状等によって変わることがある。ケースＡ３の場合、凝集剤の添加位置の変更に代えて、デカンタ２の運転条件を変更してもよく、或いは両方を変更してもよい。また凝集剤の添加位置の変更には、複数の添加位置の流量比率を変えることを含めてよい。 Furthermore, the control unit 9 may automatically take appropriate action for each of Cases A1-A6 or issue a command to the operator's terminal 30 to take appropriate action. In other words, the control unit 9 functions as an operation control unit. For example, in Case A1, the chemical injection device 8 is activated. For example, in Case A2, the flow rate of the coagulant controlled by the flow rate control unit 85 is increased. For example, in Case A3, the flow rate of the coagulant controlled by the flow rate control unit 85 is maintained, and the valves 81A-81D are switched to change the coagulant addition position. The coagulation reaction state is not necessarily improved simply by a longer reaction time. For example, the properties of the sewage collected in the sewage treatment facility 3 change from day to day, and the properties of the sludge, which is the treated liquid, are also not constant. In addition, in the case of the decanter 2, if the coagulated particle diameter becomes too large, the coagulated particles may be broken by hitting the rotating screw blades 61 under high-speed rotation conditions with high centrifugal force. Furthermore, whether external or internal chemical injection is appropriate varies from day to day. In other words, the optimal chemical injection position may vary depending on the properties of the sludge, etc. In case A3, instead of changing the coagulant injection position, the operating conditions of decanter 2 may be changed, or both may be changed. Changing the coagulant injection position may also involve changing the flow rate ratio between multiple injection positions.
例えばケース４の場合は、薬注量と薬注位置の両方が適正であるので、その運転条件を維持する。但し、固形分濃度が高い場合（例えば、図４の４００ｍｇ／Ｌ以上の場合）、デカンタ２の運転条件を変更して固形分濃度を下げる対処をしてもよい。例えばケース５の場合は、凝集粒子の破壊が起きているか薬注位置が合っていない可能性があるので、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量を下げると共に、バルブ８１Ａ～８１Ｄを切り替えて凝集剤の添加位置を変更する。例えばケース６の場合は、薬注位置は維持し、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量を下げられる可能性がある。このケースにおいても固形分濃度が高い場合（例えば、図４の４００ｍｇ／Ｌ以上の場合）、デカンタ２の運転条件を変更してもよい。制御部９は、条件変更が結果に表れる時間後（例えば、１時間後）に再び判定を行って、改善していなければ更に対処する。 For example, in case 4, both the chemical injection amount and chemical injection position are appropriate, so the operating conditions are maintained. However, if the solids concentration is high (for example, 400 mg/L or higher in Figure 4), the operating conditions of decanter 2 may be changed to lower the solids concentration. For example, in case 5, there is a possibility that flocculated particles have been destroyed or the chemical injection position is incorrect, so the flow rate of the flocculant controlled by flow control unit 85 is reduced and valves 81A to 81D are switched to change the flocculant injection position. For example, in case 6, the chemical injection position may be maintained, but the flow rate of the flocculant controlled by flow control unit 85 may be reduced. In this case, if the solids concentration is high (for example, 400 mg/L or higher in Figure 4), the operating conditions of decanter 2 may be changed. The control unit 9 will make another assessment after a time has passed since the change in conditions was reflected in the results (for example, one hour), and if there has been no improvement, further measures will be taken.
上述のように分離液を監視して適切な薬注条件にすれば、固形分である脱水ケーキについても好ましい含水率（例えば、含水率６０～８０％）のものが得られることにつながる。そしてより最適な含水率にするために、デカンタ２の他の運転条件をさらに調整してもよい。デカンタ２の運転条件は、例えば、ボウル５の回転速度で設定される遠心力、ボウル５とスクリューコンベア６の差速、スクリューコンベア６のトルク値、処理液である汚泥の供給流量などである。その他であってもよい。また、泡の量と泡の色の両方で監視するようにしてもよい。例えば泡の量が多くて泡の色が黒ずんでいる場合に反応状態が悪いと判定し、凝集粒子の径が大きくて泡の色が黒ずんでいる場合に凝集剤を過添加している可能性があると判定してもよい。また、監視カメラ４４Ａ，４４Ｂの画像データから、分離液の固形分濃度値まで判定してもよい。 As described above, monitoring the separated liquid and setting appropriate chemical dosing conditions can result in a desirable moisture content (e.g., 60-80%) for the dehydrated cake, which is the solid content. To achieve a more optimal moisture content, other operating conditions of the decanter 2 can be further adjusted. Examples of operating conditions for the decanter 2 include the centrifugal force set by the rotation speed of the bowl 5, the differential speed between the bowl 5 and the screw conveyor 6, the torque value of the screw conveyor 6, and the supply flow rate of the sludge (the treated liquid). Other conditions are also possible. Furthermore, both the amount and color of the foam may be monitored. For example, a high amount of foam and dark foam color may indicate a poor reaction state, while a large particle size and dark foam color may indicate the possibility of excessive flocculant addition. The solids concentration of the separated liquid may also be determined from image data from the monitoring cameras 44A and 44B.
制御部９は、上述の薬注条件の対応に加えて、デカンタ２の運転条件を調節する対応をも判定／実行するようにしてよい。図８は、その一例である。図８に示すように、ケースＢ１～Ｂ３は、監視カメラ４４Ａ，４４Ｂからの画像データに固形分が存在しないか、存在しないとみなすことができる程に固形分が少なかったケースである。ケースＢ１～Ｂ３のうち、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂからの画像データに基づき泡の量が少ないと判定したのがケースＢ１であり、泡の量が適正と判定したのがケースＢ２であり、泡の量が多いと判定したのがケースＢ３である。分離液に固形分が存在しないか、存在しないとみなすことができる程に少ないケースＢ１～Ｂ３の場合、薬注条件およびデカンタの運転条件は適正であるとしてその条件を維持する。 In addition to taking the above-mentioned measures regarding the chemical injection conditions, the control unit 9 may also determine and take measures to adjust the operating conditions of the decanter 2. Figure 8 is one example. As shown in Figure 8, cases B1 to B3 are cases in which the image data from the monitoring cameras 44A and 44B shows no solids, or the solids are so low that they can be considered non-existent. Of cases B1 to B3, case B1 is the case in which the amount of foam is determined to be low based on the image data from the monitoring cameras 46A and 46B, case B2 is the case in which the amount of foam is determined to be appropriate, and case B3 is the case in which the amount of foam is determined to be high. In cases B1 to B3, in which the separated liquid shows no solids, or is so low that it can be considered non-existent, the chemical injection conditions and decanter operating conditions are considered to be appropriate and are maintained.
図８のケースＢ４～Ｂ１２は、監視カメラ４４Ａ，４４Ｂからの画像データに基づき分離液に固形分が残存すると判定したケースである。そのうちケースＢ４～Ｂ６は、固形分の凝集粒子径が小さいと判定したケースである。さらにケースＢ４～Ｂ６は、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂからの画像データに基づき泡の量が少ないと判定したケースＢ４、泡の量が適正と判定したケースＢ５、泡の量が多いと判定したケースＢ６に分かれる。 Cases B4 to B12 in Figure 8 are cases in which it was determined that solids remained in the separated liquid based on image data from monitoring cameras 44A and 44B. Of these, cases B4 to B6 are cases in which it was determined that the aggregate particle diameter of the solids was small. Cases B4 to B6 are further divided into case B4 in which it was determined that the amount of foam was small based on image data from monitoring cameras 46A and 46B, case B5 in which it was determined that the amount of foam was appropriate, and case B6 in which it was determined that the amount of foam was large.
例えばケースＢ４の場合は、薬注量不足と判定し、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量を増やす対処を行う。例えばケースＢ５の場合は、薬注量やや不足・凝集反応が十分と判定し、流量制御部８５が制御する凝集剤の流量をやや増やすと共に凝集剤の添加位置を例えば近くに変更する。例えばケースＢ６の場合は、凝集反応が不十分であると判定し、凝集剤の添加位置を例えば遠くに変更する。 For example, in case B4, it is determined that the amount of chemical added is insufficient, and measures are taken to increase the flow rate of the flocculant controlled by the flow rate control unit 85. For example, in case B5, it is determined that the amount of chemical added is slightly insufficient and the flocculant reaction is sufficient, and the flow rate of the flocculant controlled by the flow rate control unit 85 is slightly increased and the flocculant addition position is changed, for example, to a closer position. For example, in case B6, it is determined that the flocculation reaction is insufficient, and the flocculant addition position is changed, for example, to a further position.
ケースＢ７～Ｂ９は、固形分の凝集粒子径が適正と判定したケースである。さらにケースＢ７～Ｂ９は、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂからの画像データに基づき泡の量が少ないと判定したケースＢ７、泡の量が適正と判定したケースＢ８、泡の量が多いと判定したケースＢ９に分かれる。 Cases B7 to B9 are cases in which the agglomerated particle size of the solids is determined to be appropriate. Cases B7 to B9 are further divided into Case B7, in which the amount of foam is determined to be small based on image data from monitoring cameras 46A and 46B; Case B8, in which the amount of foam is determined to be appropriate; and Case B9, in which the amount of foam is determined to be large.
ケースＢ７～Ｂ９は、薬注条件ではなくデカンタ２の運転条件に起因するものと判定し、デカンタ２の運転条件を変更して対処する。例えばケースＢ７とＢ８の場合は、ボウル５とスクリューコンベア６の差速を大きくするなどデカンタ２の運転条件を変更する。例えばケースＢ９の場合は、ボウル５とスクリューコンベア６の差速を大きくするなどデカンタ２の運転条件を変更する一方で、薬注量を下げることができる可能性ありと判定する。薬注量を下げられれば運転コストを下げることができる。 In cases B7 to B9, it is determined that the problem is caused by the operating conditions of decanter 2 rather than the chemical dosing conditions, and the operating conditions of decanter 2 are changed to address the issue. For example, in cases B7 and B8, the operating conditions of decanter 2 are changed by, for example, increasing the differential speed between bowl 5 and screw conveyor 6. For example, in case B9, while the operating conditions of decanter 2 are changed by, for example, increasing the differential speed between bowl 5 and screw conveyor 6, it is determined that the chemical dosing amount can potentially be reduced. Reducing the chemical dosing amount will lead to lower operating costs.
ケースＢ１０～Ｂ１２は、固形分の凝集粒子径が大きいと判定したケースである。さらにケースＢ１０～Ｂ１２は、監視カメラ４６Ａ，４６Ｂからの画像データに基づき泡の量が少ないと判定したケースＢ１０、泡の量が適正と判定したケースＢ１１、泡の量が多いと判定したケースＢ１２に分かれる。 Cases B10 to B12 are cases in which the agglomerated particle diameter of the solids is determined to be large. Cases B10 to B12 are further divided into Case B10, in which the amount of foam is determined to be small based on image data from monitoring cameras 46A and 46B; Case B11, in which the amount of foam is determined to be appropriate; and Case B12, in which the amount of foam is determined to be large.
ケースＢ１０～Ｂ１２も、薬注条件ではなくデカンタ２の運転条件に起因するものと判定し、デカンタ２の運転条件を変更して対処する。例えばケースＢ１０とＢ１１の場合は、ボウル５とスクリューコンベア６の差速を大きくするなどデカンタ２の運転条件を変更する。例えばケースＢ１２の場合は、ボウル５とスクリューコンベア６の差速を大きくするなどデカンタ２の運転条件を変更する一方で、薬注量を下げることができる可能性ありと判定する。 In cases B10 to B12, it is determined that the problem is caused by the operating conditions of decanter 2 rather than the chemical injection conditions, and the problem is addressed by changing the operating conditions of decanter 2. For example, in cases B10 and B11, the operating conditions of decanter 2 are changed, such as by increasing the differential speed between bowl 5 and screw conveyor 6. For example, in case B12, it is determined that while the operating conditions of decanter 2 are changed, such as by increasing the differential speed between bowl 5 and screw conveyor 6, it may be possible to reduce the chemical injection amount.
［第２実施形態］
続いて、図９を参照しながら、第２実施形態に従うデカンタ２の分離液監視装置４を詳述する。本実施形態の分離液監視装置４は、第１実施形態（図３）における２組の監視ラインのうち一方を、流路２１ａ内を流れる分離液の状態を監視する監視部４０用のラインとし、他方を、液受けボックス４１に放出した分離液の状態を監視する監視部４２用のラインとして用いる。
Second Embodiment
Next, the separated liquid monitoring device 4 of the decanter 2 according to the second embodiment will be described in detail with reference to Figure 9. In the separated liquid monitoring device 4 of this embodiment, one of the two sets of monitoring lines in the first embodiment (Figure 3) is used as a line for a monitoring unit 40 that monitors the state of the separated liquid flowing in the flow path 21a, and the other is used as a line for a monitoring unit 42 that monitors the state of the separated liquid discharged into the liquid receiving box 41.
監視部４０用のラインには、ダイヤフラムポンプ４８、サイトグラス４３Ｂ、監視カメラ４４Ｂ、背圧弁４９を配置している。ダイヤフラムポンプ４８は、サイトグラス４３Ｂに向けて分離液を送液する。サイトグラス４３Ｂは、分離液が下から上に向かって上下方向に流れるよう縦置きに配置している。背圧弁４９は、サイトグラス４３Ｂよりも下流側に配置する。バルブ４５Ｂからダイヤフラムポンプ４８の吸引口までの間の流路、ダイヤフラムポンプ４８の吐出口からサイトグラス４３Ｂまでの間の流路には、例えばホース２１ｂなどのフレキシブルな配管材又は継手を配置するのが好ましい。同様に、サイトグラス４３Ｂから背圧弁４９までの間の流路、背圧弁４９から液受けボックス４１までの間の流路にも、例えばホース２１ｂなどのフレキシブルな配管材又は継手を配置するのが好ましい。 The line for the monitoring unit 40 is equipped with a diaphragm pump 48, a sight glass 43B, a monitoring camera 44B, and a back pressure valve 49. The diaphragm pump 48 sends the separation liquid toward the sight glass 43B. The sight glass 43B is positioned vertically so that the separation liquid flows vertically from bottom to top. The back pressure valve 49 is positioned downstream of the sight glass 43B. Flexible piping materials or joints, such as hose 21b, are preferably used in the flow path from the valve 45B to the suction port of the diaphragm pump 48 and in the flow path from the discharge port of the diaphragm pump 48 to the sight glass 43B. Similarly, flexible piping materials or joints, such as hose 21b, are preferably used in the flow path from the sight glass 43B to the back pressure valve 49 and in the flow path from the back pressure valve 49 to the liquid receiving box 41.
ダイヤフラムポンプ４８は、分離液をサイトグラス４３Ｂに向けて送液する。すなわち、分離液を定量的にサンプリングし、サイトグラス４３Ｂに送り込む。サイトグラス４３Ｂを流れる分離液の流量は、一例として、５０～５００Ｌ／ｈとなるようにする。ダイヤフラムポンプ４８は、監視部４０で監視する分離液をサンプリングするのに好ましいポンプの一例である。但し、容積式往復動ポンプであれば、ダイヤフラムポンプ以外のポンプを用いることを制限しない。他のポンプの一例は、プランジャーポンプ、ピストンポンプなどである。容積式往復動ポンプは、吐出する流体に脈動が発生し易い構造になっている。そのため、吐出側に背圧弁４９を設けて脈動を抑制することが多い。 The diaphragm pump 48 sends the separated liquid toward the sight glass 43B. That is, it quantitatively samples the separated liquid and sends it to the sight glass 43B. The flow rate of the separated liquid flowing through the sight glass 43B is, for example, 50 to 500 L/h. The diaphragm pump 48 is an example of a pump that is preferred for sampling the separated liquid monitored by the monitoring unit 40. However, there are no restrictions on using pumps other than diaphragm pumps as long as they are positive displacement reciprocating pumps. Examples of other pumps include plunger pumps and piston pumps. Positive displacement reciprocating pumps are designed in such a way that pulsation easily occurs in the fluid they discharge. For this reason, a back pressure valve 49 is often provided on the discharge side to suppress pulsation.
上記構成において、サイトグラス４３Ｂを定量的に流れる分離液を、監視カメラ４４Ｂで撮像し、分離液中の固形分の画像データを取得する。本実施形態は、容積式往復動ポンプを採用すると共に、ポンプ４８と背圧弁４９の間にサイトグラス４３Ｂを配置したことにより、脈動の作用を利用して、分離液に残存する固形分の画像データを取得し易くする。すなわち、サイトグラス４３Ｂを流れる分離液に脈動を作用させ、凝集粒子を壊さずに固形分を満遍なく液中に分散させた画像データを取得可能にする。これにより、分離液に残存する固形分の有無と凝集粒子の大きさを制御部９が判定する際の精度を高めることが可能となる。 In the above configuration, the separated liquid flowing quantitatively through the sight glass 43B is imaged by the monitoring camera 44B, and image data of the solid content in the separated liquid is obtained. This embodiment uses a positive displacement reciprocating pump and places the sight glass 43B between the pump 48 and the back pressure valve 49, thereby utilizing the pulsating effect to facilitate the acquisition of image data of the solid content remaining in the separated liquid. In other words, by applying pulsation to the separated liquid flowing through the sight glass 43B, it is possible to acquire image data of the solid content dispersed evenly throughout the liquid without breaking down the agglomerated particles. This enables the control unit 9 to determine with increased accuracy the presence or absence of solid content remaining in the separated liquid and the size of the agglomerated particles.
実際に試験を行ったところ、ダイヤフラムポンプ４８と背圧弁４９の間にサイトグラス４３Ｂを配置するのに加えて、サイトグラス４３Ｂを縦置きに配置して分離液が下から上に流れるようにすると安定した判定結果が得られることを確認している。ダイヤフラムポンプ４８による定量的なサンプリングは、例えばデカンタ２の処理流量の変化などの外乱の影響を受け難いという利点もある。さらに、サイトグラス４３Ｂの２次側（液排出側）は、配管の先にエルボ２１ｃを設けて流路を９０度曲げた後に、ホース２１ｂを介して背圧弁４９を接続するのが好ましいことも確認している。 Actual testing has confirmed that stable determination results can be obtained by placing the sight glass 43B between the diaphragm pump 48 and the back pressure valve 49, and by placing the sight glass 43B vertically so that the separated liquid flows from bottom to top. Quantitative sampling using the diaphragm pump 48 has the advantage of being less susceptible to external disturbances such as changes in the processing flow rate of the decanter 2. Furthermore, it has also been confirmed that it is preferable to attach an elbow 21c to the end of the piping on the secondary side (liquid discharge side) of the sight glass 43B, bend the flow path 90 degrees, and then connect the back pressure valve 49 via hose 21b.
一方、監視部４２用のラインは、第１実施形態（図３）ではサイトグラス４３Ａと監視カメラ４４Ａを設けたが、本実施形態では省略し、バルブ４５Ａから液受けボックス４１までを直接的に流路で接続する。そして、第１実施形態と同様に、監視カメラ４６Ａを用いて液受けボックス４１内の分離液の液面の泡を撮像する。 Meanwhile, while the line for the monitoring unit 42 was provided with a sight glass 43A and a monitoring camera 44A in the first embodiment (Figure 3), these are omitted in this embodiment, and a flow path is directly connected from the valve 45A to the liquid receiving box 41. Then, as in the first embodiment, the monitoring camera 46A is used to capture images of bubbles on the surface of the separation liquid in the liquid receiving box 41.
監視カメラ４４Ｂによって取得した分離液中の固形分の画像データ、及び、監視カメラ４６Ａによって取得した分離液の泡の画像データは、制御部９による判定に用いる。詳細は、第１実施形態と同様である。 Image data of the solid content in the separated liquid acquired by the monitoring camera 44B and image data of bubbles in the separated liquid acquired by the monitoring camera 46A are used for judgment by the control unit 9. Details are the same as in the first embodiment.
［第３実施形態］
続いて、図１０を参照しながら、第３実施形態に従うデカンタ２の分離液監視装置４を詳述する。本実施形態の分離液監視装置４は、図１０に示すフローで薬注条件等を判定する。上述の第１実施形態と第２実施形態は、特に限定するものではないが、説明の便宜上、固形分の有無等→泡の量の順で判定する例とした。本実施形態は、図１０に示すように、先ず分離液の泡の量を判定する。泡の量の判定は、例えば第１実施形態と同様に、取得した分離液の画像データの泡の面積等に基づく。判定結果は、例えば“少（無を含む）”、“中”、“多”である。“少（無を含む）”、“中”、“多”のいずれであるかは、一例として、“少（無を含む）”、“中”、“多”のそれぞれに予め泡の面積の範囲を設定しておき、取得した分離液の画像データの泡の面積がいずれの範囲内にあるかによって判定する。
[Third embodiment]
Next, with reference to FIG. 10 , the separated liquid monitoring device 4 of the decanter 2 according to the third embodiment will be described in detail. The separated liquid monitoring device 4 of this embodiment determines chemical dosing conditions and the like according to the flow shown in FIG. 10 . The first and second embodiments described above are not particularly limited, but for convenience of explanation, an example is given in which the determination is made in the order of the presence or absence of solids, etc., and then the amount of foam. In this embodiment, as shown in FIG. 10 , the amount of foam in the separated liquid is first determined. The determination of the amount of foam is based on the area of the foam in the acquired separated liquid image data, as in the first embodiment. The determination result is, for example, "low (including none),""medium," or "high." The determination of whether the amount of foam is "low (including none),""medium," or "high" is made by, for example, pre-setting ranges for the area of foam for each of "low (including none),""medium," and "high," and determining which range the area of the foam in the acquired separated liquid image data falls within.
分離液監視装置４は、取得した分離液の画像データの泡の面積の数値を出力するようにしてもよい。泡の面積の数値は、分離液の画像データを連続的に取得し、移動平均によって算出した値が好ましい。すなわち、分離液監視装置４の出力部から泡の量の情報を出力する。出力した泡の量の情報は、例えばオペレーターが確認可能なようにモニター画面に表示する。このように、分離液監視装置４は、判定まで行わず、薬注条件の現状を監視・確認するのに使用することもできる。 The separated liquid monitoring device 4 may be configured to output the numerical value of the bubble area in the acquired separated liquid image data. The numerical value of the bubble area is preferably a value calculated by continuously acquiring separated liquid image data and taking a moving average. In other words, information on the amount of foam is output from the output unit of the separated liquid monitoring device 4. The output information on the amount of foam is displayed on a monitor screen, for example, so that it can be confirmed by an operator. In this way, the separated liquid monitoring device 4 can also be used to monitor and confirm the current chemical injection conditions without making a judgment.
さらに分離液監視装置４は、分離液中の固形分の量を判定する。固形分の量の判定は、分離液の固形分の画像データに基づく。一例として、固形分濃度と対応付けた分離液の画像データを利用する。すなわち、図４に一例を示したように、分離液は、固形分濃度に応じて画像データに表れる状態が異なるので、予め固形分濃度と対応付けた分離液の画像データの多くを例えば制御部９などのコンピューターに読み込ませて機械学習させておき、これを利用して実際の分離液の画像データから固形分の量を判定する。判定結果は、例えば“少（無を含む）”、“中”、“多”である。或いは、固形分の濃度の値を算出するようにしてもよい。 The separated liquid monitoring device 4 also determines the amount of solids in the separated liquid. The determination of the amount of solids is based on image data of the solids in the separated liquid. As an example, image data of the separated liquid associated with the solid concentration is used. That is, as shown in an example in Figure 4, the state of the separated liquid shown in the image data varies depending on the solid concentration. Therefore, many pieces of image data of the separated liquid associated with the solid concentration are pre-loaded into a computer such as the control unit 9 for machine learning, and the amount of solids is then determined from the image data of the actual separated liquid. The determination result is, for example, "low (including none)," "medium," or "high." Alternatively, the solid concentration value may be calculated.
分離液監視装置４は、算出した濃度の値を出力するようにしてもよい。濃度の値は、分離液の画像データを連続的に取得し、移動平均によって算出した値が好ましい。すなわち、分離液監視装置４の出力部から固形分の濃度の情報を出力する。出力した固形分の濃度の情報は、例えばオペレーターが確認可能なようにモニター画面に表示する。 The separated liquid monitoring device 4 may be configured to output the calculated concentration value. The concentration value is preferably calculated by continuously acquiring separated liquid image data and calculating a moving average. In other words, information on the solids concentration is output from the output unit of the separated liquid monitoring device 4. The output solids concentration information is displayed on a monitor screen so that it can be confirmed by an operator, for example.
さらに分離液監視装置４は、固形分の凝集粒子径を判定する。固形分の凝集粒子径の判定は、例えば第１実施形態と同様に、取得した分離液の画像データの凝集粒子の大きさに基づく。判定結果は、例えば“小”、“中”、“大”である。 Furthermore, the separated liquid monitoring device 4 determines the agglomerated particle diameter of the solid content. The determination of the agglomerated particle diameter of the solid content is based on the size of the agglomerated particles in the acquired separated liquid image data, as in the first embodiment, for example. The determination result is, for example, "small," "medium," or "large."
分離液監視装置４は、算出した凝集粒子径の値を出力するようにしてもよい。凝集粒子径の値は、分離液の画像データを連続的に取得し、移動平均によって算出した値が好ましい。すなわち、分離液監視装置４の出力部から固形分の凝集粒子径の情報を出力する。出力した固形分の凝集粒子径の情報は、例えばオペレーターが確認可能なようにモニター画面に表示する。 The separated liquid monitoring device 4 may be configured to output the calculated value of the agglomerated particle diameter. The value of the agglomerated particle diameter is preferably calculated by continuously acquiring image data of the separated liquid and taking a moving average. In other words, information on the agglomerated particle diameter of the solid content is output from the output unit of the separated liquid monitoring device 4. The output information on the agglomerated particle diameter of the solid content is displayed, for example, on a monitor screen so that it can be confirmed by an operator.
そして図１０に示すように、各判定結果のそれぞれに、上述の第１実施形態や第２実施形態で例示した様な、薬注条件の対応及び／又はデカンタ２の運転条件の調節を割り当て、該当する制御を実行する。 As shown in Figure 10, each judgment result is assigned a corresponding chemical injection condition and/or an adjustment of the operating conditions of decanter 2, as exemplified in the first and second embodiments described above, and the corresponding control is executed.
［第４実施形態］
薬注条件の判定は、コストを考慮してもよい。好ましい一例として、分離液の泡の量から、汚泥処理のトータルコストが抑えられる薬注条件を判定する。
既述のように、分離液の泡の量は、分離液中の凝集剤の濃度が増えると多くなる。よって、図１１（ａ）に模式的に示すように、薬注率（＝薬注量／汚泥処理量×１００）を増やすと泡の量も多くなる。一方、脱水ケーキの含水率は、図１１（ａ）に模式的に示すように、薬注率がある一定以上になると、それ以上は下がらなくなる。
[Fourth embodiment]
The chemical supply conditions may be determined taking into consideration costs. As a preferred example, chemical supply conditions that reduce the total cost of sludge treatment are determined based on the amount of bubbles in the separated liquid.
As mentioned above, the amount of foam in the separated liquid increases as the concentration of coagulant in the separated liquid increases. Therefore, as shown in Fig. 11(a), increasing the chemical dosing rate (= chemical dosing amount/sludge treatment amount x 100) also increases the amount of foam. On the other hand, as shown in Fig. 11(a), once the chemical dosing rate reaches a certain level, the moisture content of the dehydrated cake will not decrease any further.
さらに、既述のように、デカンタ２から排出される脱水ケーキは、焼却炉３７に供給して焼却処理される。或いは、焼却以外の処理がなされることもある。脱水ケーキを処分するコストは、脱水ケーキの含水率によって変動するが、薬注率と含水率は図１１（ａ）のように下げ止まりになる関係にあるので、図１１（ｂ）に模式的に示すように、薬注率を上げてもコストがそれ以上下がらなくなる。一方、凝集剤のコスト（薬品コスト）は、図１１（ｂ）に模式的に示すように、薬注率と比例的に増える。 Furthermore, as mentioned above, the dehydrated cake discharged from decanter 2 is supplied to incinerator 37 for incineration. Alternatively, treatment other than incineration may be used. The cost of disposing of the dehydrated cake varies depending on the moisture content of the dehydrated cake, but since the relationship between the chemical dosing rate and the moisture content reaches a plateau as shown in Figure 11(a), increasing the chemical dosing rate will not result in any further cost reduction, as shown schematically in Figure 11(b). On the other hand, the cost of the flocculant (chemical cost) increases in proportion to the chemical dosing rate, as shown schematically in Figure 11(b).
そのため、汚泥処理のトータルコスト（＝脱水ケーキ処分コスト+薬品コスト）は、図１１（ｂ）に模式的に示すように、概ねＵ字状となり、トータルコストが抑えられる薬注条件が存在する。そこで、ＡＩ機能を有する制御部９は、分離液の泡の量から、トータルコストが抑えられる薬注条件になっているか判定する。さらに、トータルコストが抑えられる薬注条件となるように、薬注装置８及び／又はデカンタ２の制御を実行してもよい。具体的な一例として、トータルコストが抑えられる薬注条件に対応する泡の量を、例えば泡面積割合（図７参照）で予め設定しておき、取得した画像データの分離液の泡面積割合が設定値に近づくように制御する。 As a result, the total cost of sludge treatment (= dewatered cake disposal cost + chemical cost) is roughly U-shaped, as shown schematically in Figure 11(b), and there are chemical dosing conditions that reduce the total cost. Therefore, the control unit 9, which has AI functionality, determines whether the chemical dosing conditions are such that the total cost can be reduced, based on the amount of foam in the separated liquid. Furthermore, the control unit 9 may control the chemical dosing device 8 and/or decanter 2 so that the chemical dosing conditions reduce the total cost. As a specific example, the amount of foam corresponding to the chemical dosing conditions that reduce the total cost is preset, for example, as the foam area ratio (see Figure 7), and the foam area ratio of the separated liquid in the acquired image data is controlled to approach the set value.
トータルコストが抑えられる薬注条件と泡の量の関係は、凝集剤の種類やデカンタ２の運転条件ごとに予め試験等で確認し、各試験データを例えば制御部９などのコンピューターに読み込ませて機械学習させておく。そして、トータルコストが抑えられる薬注条件と泡の量の関係その情報を制御部９に格納しておく。 The relationship between the amount of foam and the chemical dosing conditions that reduce total costs is confirmed in advance through testing for each type of flocculant and operating conditions of the decanter 2, and each test data is loaded into a computer such as the control unit 9 for machine learning. Information on the relationship between the amount of foam and the chemical dosing conditions that reduce total costs is then stored in the control unit 9.
以上のように、第１～第４実施形態のデカンタ２によれば、分離液に残存する固形分の画像データと分離液の泡の画像データを判定材料に用いたことにより、例えばコンピューターで画像データを解析して、凝集剤の薬注条件を判定することが可能となる。好ましい一例として、凝集剤の薬注量の適否及び／又は凝集反応状態の適否を判定することが可能となる。従って、近年において開発が進められている人工知能（Artificial Intelligence; AI）を利用した固体分離装置の自動制御の実現に貢献することができる。なお、固液分離装置は、デカンタ２に限定されることはなく、他の固液分離装置であってもよい。また、監視部４０と監視部４２がそれぞれ取得した画像データに基づき凝集剤の薬注量の適否か凝集反応状態の適否のいずれか一方を判定してもよい。また、分離液に残存する固形分の画像データ或いは分離液の泡の画像データのいずれか一方で判定するようにしてもよい。さらに、必ずしも分離液の泡の量、固形分の量、凝集粒子の大きさのすべてを利用しなくともよく、少なくとも１種であってもよい。また、分離液監視装置４は、薬注条件の判定まで行わなくともよく、泡の量、固形分の濃度、凝集粒子径のいずれかの値などを出力するにとどめてもよい。 As described above, the decanter 2 of the first to fourth embodiments uses image data of the solids remaining in the separated liquid and image data of bubbles in the separated liquid as judgment criteria, making it possible to determine the flocculant dosing conditions, for example, by analyzing the image data using a computer. As a preferred example, it is possible to determine the appropriateness of the flocculant dosing amount and/or the appropriateness of the flocculation reaction state. This contributes to the realization of automatic control of solid separation devices using artificial intelligence (AI), which has been developed in recent years. The solid-liquid separation device is not limited to the decanter 2 and may be other solid-liquid separation devices. Furthermore, the appropriateness of either the flocculant dosing amount or the appropriateness of the flocculation reaction state may be determined based on image data acquired by the monitoring units 40 and 42, respectively. Furthermore, the judgment may be made based on either image data of the solids remaining in the separated liquid or image data of bubbles in the separated liquid. Furthermore, it is not necessary to use all of the amount of bubbles in the separated liquid, the amount of solids, and the size of the flocculated particles; at least one of these may be used. Furthermore, the separated liquid monitoring device 4 does not need to determine the chemical injection conditions, and may simply output values such as the amount of foam, solids concentration, or aggregate particle diameter.
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。 Although the present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications, and changes in form and detail can be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the claims.
２ デカンタ
３ 下水処理施設
４ 分離液監視装置
５ ボウル
６ スクリューコンベア
８ 薬注装置
９ 制御部
2 Decanter 3 Sewage treatment facility 4 Separation liquid monitoring device 5 Bowl 6 Screw conveyor 8 Chemical injection device 9 Control unit
Claims (7)
前記処理液を固液分離する分離装置と、
前記分離装置から排出され、放出されて流下している最中の分離液の画像データを取得する監視部、前記監視部が取得した画像データの少なくとも分離液の泡の量から前記凝集剤の薬注条件を判定する判定部を含む分離液監視装置と、を備えたことを特徴とする固液分離装置。 a chemical injection device that adds a flocculant to the treatment liquid containing solids;
a separation device for performing solid-liquid separation of the treatment liquid;
A solid-liquid separation device characterized by comprising: a monitoring unit that acquires image data of the separated liquid as it is discharged from the separation device, released, and flowing down; and a separated liquid monitoring device including a judgment unit that judges the chemical injection conditions of the flocculant from at least the amount of bubbles in the separated liquid in the image data acquired by the monitoring unit.
前記ポンプから前記背圧弁の間で、前記透明性部材を介して前記分離液の画像データを取得することを特徴とする請求項５に記載の固液分離装置。 the monitoring unit that acquires image data of the solid content remaining in the separated liquid further includes a pump that samples the separated liquid and a back pressure valve provided on the discharge side of the pump;
6. The solid-liquid separator according to claim 5, wherein image data of the separated liquid is acquired through the transparent member between the pump and the back pressure valve.
前記監視部が取得した画像データを解析して前記分離液の泡の量の情報を出力する出力部と、を備えたことを特徴とする固液分離装置の分離液監視装置。 a monitoring unit that acquires image data of a separated liquid that is discharged from a separation device that separates a solid-liquid treatment liquid containing a solid content to which a flocculant has been added , and that is being released and flowing down;
an output unit that analyzes image data acquired by the monitoring unit and outputs information about the amount of bubbles in the separated liquid.
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|---|---|---|---|---|
| JP2019162601A (en) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 月島機械株式会社 | Flocculant addition amount control device, sludge concentration system, and flocculant addition amount control method |
| JP2019209271A (en) | 2018-06-06 | 2019-12-12 | 株式会社明電舎 | Water quality determination device and water quality determination method in waste water treatment facility |
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|---|---|---|---|---|
| JPS6345000A (en) * | 1986-04-02 | 1988-02-25 | Masataka Sugawara | Device for flocculating sludge of water treatment |
| JPH08299998A (en) * | 1995-05-10 | 1996-11-19 | Kurita Water Ind Ltd | Agglomeration processing device |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019162601A (en) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 月島機械株式会社 | Flocculant addition amount control device, sludge concentration system, and flocculant addition amount control method |
| JP2019209271A (en) | 2018-06-06 | 2019-12-12 | 株式会社明電舎 | Water quality determination device and water quality determination method in waste water treatment facility |
| JP2020025943A (en) | 2018-08-17 | 2020-02-20 | 水ｉｎｇ株式会社 | Water treatment method and water treatment system |
| JP2020195949A (en) | 2019-05-31 | 2020-12-10 | オルガノ株式会社 | Water treatment device, water treatment method, and abnormality diagnosis device and diagnosis method for floating separation device |
| JP2022021245A (en) | 2020-07-21 | 2022-02-02 | 巴工業株式会社 | Machine learning equipment, data processing systems and machine learning methods |
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