JP2004170298A - Particle state detection probe and particle state detection device - Google Patents
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Abstract
【課題】検水の流速が速いことに起因するフロックの影響による測定誤差を排除することができ、安定した凝集特性を計測可能な簡易な構成の粒子状態検出用プローブおよび粒子状態検出装置を提供する。
【解決手段】検水中にレーザ光を照射する投光部と、この投光部の近傍に設けられて前記散乱光または透過光を受光する受光部と、投光部によるレーザ光の照射領域と受光部による散乱光の受光領域とが交差する状態または検水中を透過したレーザ光を受光する状態に投光部と受光部とをそれぞれ支持して検水中における粒子状態の計測領域を規定する支持部材と、計測領域の外囲に設けられて検水が出入り可能なカバー体とを具備する。
【選択図】 図1[PROBLEMS] To provide a particle state detection probe and a particle state detection apparatus having a simple configuration capable of eliminating a measurement error due to the influence of floc caused by a high flow rate of a water sample and capable of measuring stable aggregation characteristics. I do.
A light projecting unit that irradiates a laser beam during water detection, a light receiving unit that is provided near the light projecting unit and receives the scattered light or the transmitted light, and a region irradiated with the laser beam by the light projecting unit. Supports the light projecting part and the light receiving part in a state where the light receiving area of the scattered light by the light receiving part intersects or receives the laser light transmitted through the test water, and supports the measurement area of the particle state in the water test A member and a cover body provided around the measurement area and through which water sample can enter and exit are provided.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝集処理工程からサンプリングされたフロックを含む凝集処理水(検水)中における粒子の状態を求めるに好適な粒子状態検出用プローブおよび粒子状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上水や工業用水、あるいは下水や排水等の浄化処理(水質改善処理)は、例えば被処理水に凝集剤を投入して該被処理水中の懸濁物質を凝集処理した後、凝集したフロックを沈殿分離、加圧浮上分離、遠心分離、砂ろ過、膜分離等の手法を用いて固液分離することにより実現される。しかしながらフロックを含む凝集処理水(検水)中における懸濁物質の凝集状態は、被処理水の水質(pHや懸濁物質の濃度)、更には凝集処理工程における凝集剤の添加量やその撹拌条件等によって変化することが否めない。ちなみに凝集処理条件が適切に設定されない場合には、その後の固液分離処理に悪影響を及ぼしたり、固液分離後における処理水の水質が悪化する等の要因となる。
【0003】
そこで従来は、検水中に光を照射したときに該検水により生じる散乱光の強度から上記検水の濁度を測定し、この濁度に基づいて検水中における懸濁物質の凝集状態をリアルタイムに評価して凝集処理工程における凝集条件を最適化することが提唱されている(例えば、特許文献1参照)。この場合、流速が一定値以下の安定した条件下であれば、細かな粒子による反射信号のレベルは濁度に比例したレベルを示す。これは、処理水の流量が遅い場合、大きなフロックの出現頻度が、微細粒子の出現頻度に比べて十分に小さくなるという特性があるためである。したがって、検出領域に単位時間あたりに出現する微細粒子の頻度(面積比率)は、懸濁物濃度に比例することになる。
【0004】
そこで、被処理水の凝集処理時に形成されたフロックの沈降性やフロックが沈降した後の濁度(残留濁度)および形成されたフロックの粒径等を計測し、この情報に基づいて凝集条件を最適化することが従来から行われている。
具体的には、凝集槽等に設けた検査容器中の検水をポンプによって濁度計に導入して濁度を計測し、検査容器に導入された検水濁度が一定値以下になるまでの時間を計測して、凝集状態を評価する方法が提唱されている(例えば、特許文献2参照)。
【0005】
この方法は、開口部を設けた検査容器を凝集槽内に設置し、この検査容器に取り込まれた検水を濁度計に導入して計測を行うものである。このため、ポンプやサンプリング手段が必要である。また検査容器内の検水を入れ替えるためエアー供給手段も必要となる。更に濁度計を洗浄するための洗浄水を別に用意する必要がある等、装置が複雑になるという問題もある。そして、この公報に開示されている検査方法は、濁度が一定値以下になるまでの時間、換言すれば沈降速度の測定を行っているだけである。つまり、凝集性を評価するための有効な評価情報である濁度やフロック粒径についての計測は行えない。
【0006】
或いは別の手段として、廃水処理の凝集制御に流動電流計を用いた方法が提唱されている(例えば、特許文献3参照)。
この方法は、凝集状態を流動電流によって計測して、無機凝集剤による電荷中和状態を検出するため、シリンダ内にピストン動作によって検水を引き込み、このときに発生する荷電粒子の移動による微弱電流を流動電流計で計測するものである。そのため、ピストン動作を行わせる機構が必要となる他、荷電粒子の移動に伴う電流が微弱であるためノイズの影響を受けやすいという問題がある。更に、計測対象が流動電流という間接現象を捉えているため、フロック径や濁度等の凝集状態を直接評価できないという問題がある。
【0007】
そこで本出願人は、検水中にレーザ光を照射し、このレーザ光の上記検水中の粒子への衝突により発生する散乱光を微小な計測領域において検出することで、凝集物および未凝集物による各散乱光成分を互いに区別して検水中の粒子の状態を精度良く検出する凝集モニタリング装置を提唱した(例えば、特許文献4参照)。この装置においては、レーザ光を導いてその端面から射出する第1の光ファイバと、端面から導入する散乱光を光電変換素子に導く第2の光ファイバの各端面を互いに近接させ、且つ各光ファイバの端面における中心軸が交差するように支持部材に取り付けることで、光ファイバの端面近傍に微小な計測領域を設定したプローブを構成するものとなっている。そしてこのプローブを検水中に浸漬することで、上記微小な計測領域における粒子の状態(粒子数および粒子径)を検出するよう構成されている。
【0008】
【特許文献1】
特表平5−505026号公報
【特許文献2】
特開平10−71304号公報
【特許文献3】
特開平7−256008号公報
【特許文献4】
特開2002−195947号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流水状態における検水中の粒子の状態を測定する場合、検水の流速による撹拌作用によって、プローブの計測領域に大きなフロックの出現頻度が増加する。つまり、プローブの計測領域におけるフロックの出現時間が長くなることを意味する。ちなみに上記散乱光は、検水中における懸濁物質の粒子数に比例するとともに、その粒子径の4〜6乗に比例する。すなわち、このフロックにより受光部に与えられる散乱光強度が増加することになる。
【0010】
しかしながら、上述した凝集モニタリング装置にあっては、検出レベルの平均値をとって検水中の粒子の状態をモニタするものであるので、前述したフロックの影響が大きくなり、その凝集状態を適切に把握できないと言う問題がある。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、検水中にレーザ光を照射し、このレーザ光の上記検水中の粒子への衝突により発生する散乱光またはこの検水中を透過するレーザ光を検出する粒子状態検出用プローブに係り、特に検水の流速が速いことに起因するフロックの影響による測定誤差を排除することができ、安定した凝集特性を計測可能な簡易な構成の粒子状態検出用プローブおよび粒子状態検出装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る粒子状態検出用プローブは、
例えば、検水中にレーザ光を照射する投光部と、
この投光部の近傍に設けられて前記レーザ光の照射により生じた散乱光または前記レーザ光の照射により前記検水中を透過した透過光を受光する受光部と、
前記投光部による前記レーザ光の照射領域と前記受光部による前記散乱光の受光領域とが重なる状態に前記投光部と前記受光部とをそれぞれ支持して前記検水中における粒子状態の計測領域を規定する支持部材と、
前記計測領域の外囲に設けられて前記検水が出入り可能なカバー体と
を具備したことを特徴としている。
【0012】
この前記投光部は、光源から発せられたレーザ光を導いてその端面から射出する第1の光ファイバであって、
前記受光部は、その端面から入射する散乱光または透過光を検出部に導く第2の光ファイバから構成される。
好ましくは、前記カバー体は、両端が開放された筒状のものとして構成するとよい。
【0013】
また、本発明に係る粒子状態検出装置は、上述した粒子状態検出用プローブを用いて構成されるものであって、
前記カバー体に穿たれて外部から供給される洗浄用空気を導き、前記支持部材が規定する計測領域の近傍の設けた噴出口から前記洗浄用の空気を噴出する空気導入口を備えることを特徴としている。
【0014】
好ましくは、本発明に係る粒子状態検出装置は、
前記カバー体の上端部を閉止した計測用フードと、
この計測用フードに穿たれて外部から供給される洗浄用空気を導き、前記支持部材が規定する計測領域の近傍に設けた噴出口から前記洗浄用空気を噴出する空気導入口と、
この空気導入口に設けられて洗浄用空気の流入を許可する洗浄空気弁と、
前記計測用フードの内側に保持された空気を外側に放出する排気弁と
を備えることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る粒子状態検出用プローブと、このプローブを用いた粒子状態検出装置について説明する。
この粒子状態検出装置は、例えば凝集処理に供された検水中にレーザ光を照射し、このレーザ光の上記検水中の粒子への衝突により発生する散乱光またはこの検水中を透過する透過光を検出することで、上記検水中に含まれる粒子の状態を計測するように構成される。
【0016】
まず第1の実施形態として散乱光を検出するプローブは、概略的には図1に示すように、所定の周波数で振幅変調したレーザ光を検水中に照射する為の第1の光ファイバ1と、上記レーザ光が検水中に含まれる粒子と衝突することにより発生する散乱光を受光する為の第2の光ファイバ2とを、そのファイバ端面を近接させて所定の台座(支持部材)3に固定した構造を有している。
【0017】
詳しくは、第1の光ファイバ1から送出されるレーザ光の光軸に対して側方に予め定めた距離を隔てて第2の光ファイバ2が前記台座3に固定される。すなわち、第2の光ファイバ2の端面(受光面)が、第1の光ファイバ1の端面の近傍に湾曲して設けられる。そして光ファイバ1,2における各端面の中心軸が交差する部位での0.2〜0.4mm径程度の微小な領域Sにレーザ光を照射し、当該領域Sに生じた散乱光を受光するように構成される。また前記台座3は、プローブ5の上方から入り込む外来光(自然光)の前記領域Sへの到達を遮る役割も担う。
【0018】
ここに上記光ファイバ1,2としては、そのコア径が0.1mm程度のものが用いられ、プローブ5は、例えば全体的には10〜20mm程度の大きさのものから構成される。
さて基本的には上述した構造の粒子状態検出用プローブ5において、この発明が特徴とするところは、図1にその形状を示すように粒子状態検出用プローブ5の外囲にその両端が開放されたカバー体9を設けた点にある。そして、このカバー体9は、検水の流速により粒子状態検出用プローブ5の横方向から受ける微小領域S周辺の検水の流速を大幅に緩和させる役割を担う。
【0019】
つまり、ほとんどの検水はプローブ5に対して横方向に流れるが、カバー体9により、プローブ5の微小領域S近傍の流れを極めて緩やかにすることができる。
また、カバー体9の内部に侵入した検水中に含まれるフロックは、その自重によって下方向に落下する。つまり、プローブ5の微小領域S近傍は、カバー体9にその外周を囲まれているので、流水の影響を受けることがない。つまり、検水の流速による撹拌作用によりプローブの計測領域に大きなフロックが出現することを効果的に抑えることができる。このため、粒子状態検出用プローブ5は、フロックに取り込まれなかった懸濁物のみを計測することができる。
【0020】
このような構造のプローブ5を用いた粒子状態検出装置による検水中の懸濁物質(微小コロイド粒子)や、その凝集により生じたフロックからなる粒子の状態の検出は、図2にその計測概念を示すように例えば所定の周波数で振幅変調したレーザ光Lを発光部10が出力して、前記プローブ5における第1の光ファイバ1を介して検水中に照射し、検水中に含まれる粒子に上記レーザ光が衝突した際に発生する散乱光を前記プローブにおける第2の光ファイバ2を介して検出部20にて受光することによりなされる。
【0021】
上記発光部10は、例えば波長が630nmのレーザ光Lを発振出力するレーザダイオード等のレーザ発振器11と、このレーザ発振器11が発振出力する上記レーザ光Lを70〜150kHz(例えば95kHz)で電気的に振幅変調(AM変調)するファンクションジェネレータ等の振幅変調器12とを備えて構成される。また前記検出部20は、散乱光Sの受光量(受光強度)に応じた電気信号を発生するフォトトランジスタ等の光電変換器21と、その光電変換出力から前述したように振幅変調した周波数成分だけを抽出する帯域通過フィルタ(BPF)22と、この帯域通過フィルタ22の出力を増幅器23を介して増幅した前記振幅変調周波数成分の信号Fを検波して、その包絡線成分Eを求める検波器24とを備えて構成される。
【0022】
尚、上記レーザ光Lの振幅変調は、検水中へのレーザ光Lの照射によって生じる散乱光を変調させることで、検水中に混入する自然光等の外来光とを区別する役割を担っている。従って前記光電変換器21の出力を帯域通過フィルタ22を介してフィルタリングすることで、上記振幅変調の周波数成分として前記検水中に照射したレーザ光Lによる散乱光の成分だけを抽出することが可能となる。
【0023】
また、本発明の別の実施形態に係る粒子状態検出装置は、図3にその実施形態を示すように、粒子状態検出用プローブ5の外囲に設けられたカバー体9の上端部を閉止した計測用フード30を備えている。この計測用フード30には、外部の空気供給源(図示せず)から供給される空気を前記光ファイバ1,2の各端面および上記微小領域S近傍に噴出する空気導入孔6と、該計測用フード内の空気を外部に排出する排気孔41およびこの排気を制御する排気弁42が設けられている。
【0024】
この空気導入孔6は、前記計測用フード30に穿たれ、空気を噴出する噴出口7を前記光ファイバ1,2の各端面に近接させて設けたもので、チューブ等の空気供給路45を介して前記空気供給源に連結される。また、この空気供給路45には、計測用フード30に流入する空気を後述するように制御する給気弁46を有している。特に計測用フード30に設けられた噴出口7は、光ファイバ1,2の各端面に対して空気を噴出するように設定されており、空気の噴出流にて光ファイバ1,2の各端面に付着した汚れを除去する役割も担っている。
【0025】
このように構成された粒子状態検出用プローブを図2に示す粒子状態検出装置に適用して、例えば凝集槽内の処理水を測定する場合は、まず前記空気供給源から空気導入孔6を介して供給される空気を噴出口7から噴出させる。すると、その空気は検水を押し退けて光ファイバ1,2の各端面および上記微小領域Sに到達し、粒子状態検出用プローブの投光部2aと受光部1aとが洗浄される。そして、噴出口7から計測用フード30内に流入した空気によって、該フード30内の検水はすべてフード30外へ排出される。
【0026】
好ましくは、空気供給源から供給される空気量は、計測用フード30内に存在する検水を全て排出するのに十分な時間とすることが望ましい。
そして、弁制御部40は、計測用フード30に蓄えられた検水をフード30外に排出した後、給気弁46を閉止する。次に弁制御部40は、排気弁42を開放する。すると、計測用フード30の下端から凝集槽内の処理水が流入する。この処理水は、やがて計測用フード内に設けられた粒子状態検出用プローブ5に到達する。このとき検出部20は、このプローブ5の受光信号の変化を捉えることができるので、この時点から前述した粒子状態検出装置と同様に処理水(検水)中の懸濁物質(微小コロイド粒子)や、その凝集により生じたフロックからなる粒子の状態の検出を開始する。
【0027】
また、計測用フード30の下端から受光面2aまでの高さ[h]が予め設定されているので、排気弁42の開放から受光面2aに処理水が到着するまでの時間[t]を計測することによって、処理水のプローブ5内での上昇速度[v]を求めることができる(v=h/t)。この上昇速度[v]を基にプローブ5が検出したフロック信号から、フロックの粒径を算出することが可能となる。
【0028】
すなわち、プローブ5の微小領域Sに処理水が到来してから、該微小領域Sをフロックが通過するまでの時間[t1]より、フロックのプローブ5内での上昇速度[v1]を求めることができ、[v]と[v1]との差からおよそのフロックの粒径を求めることができる。
その後、計測用フード30内の上限位置まで処理水が流入する。この上限位置までの処理水の流入を見込んだ十分な時間経過後、弁制御部40は排気弁42を閉止する。
【0029】
ところで、計測用フード内の上限位置まで処理水が流入すると、前述したカバー体を設けた粒子状態検出用プローブ5と同様に、計測用フード30内の処理水とその部位以外の凝集槽内の処理水との入れ替わりが少なくる。このため、計測用フード30内に含まれる沈降性の高い、即ち大きく成長しているフロックから沈降を始める。そして、しばらくすると計測用フード30内には、沈下しにくい細かな懸濁物や小さなフロックが残留することになる。このとき検出部20は、プローブ5の検出信号の平均を取ることによって、フロックの影響を排除した微小コロイドの粒子数、すなわち未凝集のコロイドの粒子数に比例した散乱光強度を測定することができる。また、排気弁42閉鎖時から、この平均濁度の状態になるまでの時間を検出部20が計測することで、フロックの沈降速度を計測することが可能となる。
【0030】
このような手順で計測を繰り返し行うことで、凝集槽内の処理水の処理状況をリアルタイムで把握することが可能となる。
また、上述した実施形態は、計測用フード30の一端が検水面より上方に位置する場合を例示しているが、本発明に係る粒子状態検出装置は、検水中に浸した状態でも計測することが可能である。この場合は、検水が計測用フード30内水位が予め定められた一定水位または完全に検水で満たした状態になったときに排気弁42を閉鎖するよう構成すればよい。
【0031】
かくして上述した如く構成された粒子状態検出用プローブを用いた粒子状態検出装置によれば、カバー体9または計測用フード30がプローブ5の外囲に設けられているので、例えば凝集槽内の処理水の測定において、流水の影響を受けることなく、検水の散乱光強度を検出することができる。更には、粒子状態検出装置は、フロックの沈降速度や粒径の計測も可能となる。
【0032】
このため、凝集槽の凝集性を評価する特性値の計測を正しく行うことが可能となる。また、計測用フード30内の検水の出入は、空気弁(42、46)の開閉で行うことができるので、従来のようなピストン駆動機構などを用いることなく行うことができる。
更には、噴出口7から噴出させる空気を用いて光ファイバ1,2の各端面を清掃し、端面に付着した汚れを除去することも可能となる。したがってプローブを清浄な状態に保つことができ、メンテナンスの容易化を図ることが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【0033】
次に、第2の実施形態として透過光を検出する粒子状態検出用プローブを説明する。このプローブは、概略的には図4に示すように、レーザ光を検水中に照射する為の第1の光ファイバ1と、上記レーザ光が検水中を透過する透過光を受光する為の第2の光ファイバ2とをそのファイバ端面を近接対峙させて所定の台座(支持部材)3に固定した構成をとる。
【0034】
概略的には図4(a)に示すように、光ファイバ1,2は、各ファイバ端面での中心軸が一致するようにそれぞれ湾曲されて対峙して前記台座3に固定される。そして、光ファイバ1,2における各端面の中心軸近傍の0.2〜0.4mm径程度の微小な領域Sにレーザ光を照射し、当該領域Sを透過する透過光を受光するように構成される。また前記台座3は、プローブ5の上方から入り込む外来光(自然光)の前記領域Sへの到達を遮る役割も担う。
【0035】
或いは、図4(b)に示すように、受光部側の光ファイバ2を湾曲させて、光ファイバ1の端面と、その中心軸が一致するように対峙して、前記台座3に固定される。そして、微小領域Sを透過する透過光を受光するように構成される。
この図4(a)または図4(b)に示す光ファイバの湾曲部の曲率半径を小さくすることができずプローブの小型化困難である場合には、図4(c)に示すように例えば湾曲部にプリズム7などを用いて透過光を得るように構成してもよい。
【0036】
このように上述した透過光を用いる粒子状態検出用プローブにおいても、前述した散乱光を用いたプローブと同様に、その微小領域Sを含むプローブの外囲にカバー体9(図4に図示せず)を設けたことを特徴としている。つまり、このカバー体9が微小領域Sの近傍に設けられていることから、透過光を利用したプローブであっても、検水の流速に左右されることなく処理水におけるフロックの沈降速度、粒度分布、未凝集コロイド粒子の濁度を安定して計測することが可能となる。
【0037】
上述した実施形態においては、凝集処理について例示したが、生物処理槽(ばっ気槽)への適用も勿論可能である。この場合、ばっ気槽中の汚泥に関して、沈降速度等の計測を安定して行うことが可能となる。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プローブの検出領域の外囲にカバー体または計測用フードが設けられているので、検水の流速の影響を受けることなく検水の濁度およびフロックの沈降速度や粒径を計測することが可能となる。また、計測用フード内の検水の出入は、空気弁の開閉で簡易に行うことができる。
【0039】
更には、プローブ先端近傍に噴出する空気によりファイバ端面を洗浄する役割を持たせることで、ファイバ端面に付着した汚れを落としながら検水中の粒子の状態を信頼性良く確実に検出することができる。したがってその計測精度を容易に高め得る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る粒子状態検出用プローブであり、懸濁物質(微小コロイド粒子)の凝集に伴う、微小領域Sにおける散乱光を検出する粒子状態検出用プローブの概略構成図。
【図2】本発明に係る粒子状態検出用プローブを用いた粒子状態検出装置を示す概略構成図。
【図3】本発明に係る粒子状態検出用プローブを用いた別の実施形態の粒子状態検出装置を示す概略構成図。
【図4】本発明の別の実施形態に係る透過光を検出する粒子状態検出用プローブの概略構成図。
【符号の説明】
1 第1の光ファイバ(投光部)
2 第2の光ファイバ(受光部)
3 台座(支持部材)
5 プローブ
9 カバー体
10 発光部
20 検出部
30 計測用フード
40 弁制御部
41 排気孔
42 排気弁
45 空気供給路
46 給気弁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a particle state detection probe and a particle state detection device suitable for determining the state of particles in flocculated water (sample water) containing flocs sampled from the flocculation processing step.
[0002]
[Prior art]
In the purification treatment (water quality improvement treatment) of clean water or industrial water, or sewage or waste water, for example, a flocculant is added to the water to be treated, and a suspended substance in the water to be treated is flocculated. It is realized by solid-liquid separation using a method such as precipitation separation, pressure flotation, centrifugation, sand filtration, and membrane separation. However, the flocculation state of the suspended substance in the flocculated water (sample water) containing floc depends on the quality of the water to be treated (pH and concentration of the suspended substance), the amount of the flocculant added in the flocculation treatment step, and the stirring. It cannot be denied that it changes depending on conditions and the like. By the way, if the coagulation treatment conditions are not set appropriately, this may have a negative effect on the subsequent solid-liquid separation treatment, or may cause deterioration of the quality of the treated water after the solid-liquid separation.
[0003]
Therefore, conventionally, the turbidity of the test sample is measured from the intensity of the scattered light generated by the test when light is irradiated into the test sample, and based on the turbidity, the aggregation state of the suspended substance in the test sample is calculated in real time. It has been proposed to optimize the aggregation conditions in the aggregation treatment step by evaluating the above (for example, see Patent Document 1). In this case, under a stable condition where the flow velocity is equal to or lower than a certain value, the level of the reflection signal by the fine particles shows a level proportional to the turbidity. This is because when the flow rate of the treated water is low, the frequency of appearance of large flocs is sufficiently smaller than the frequency of appearance of fine particles. Therefore, the frequency (area ratio) of the fine particles appearing per unit time in the detection area is proportional to the concentration of the suspension.
[0004]
Therefore, the sedimentation of the floc formed during the coagulation treatment of the water to be treated, the turbidity (residual turbidity) after the floc settled, the particle size of the formed floc, etc. were measured, and the coagulation conditions were determined based on this information. Has been conventionally performed.
Specifically, the test water in the test container provided in the coagulation tank or the like is introduced into the turbidity meter by a pump to measure the turbidity, and until the test turbidity introduced into the test container becomes a certain value or less. A method has been proposed for measuring the time of (1) and evaluating the state of aggregation (for example, see Patent Document 2).
[0005]
According to this method, a test container provided with an opening is installed in a coagulation tank, and the test water taken in the test container is introduced into a turbidimeter for measurement. For this reason, a pump and sampling means are required. Also, an air supply means is required to replace the water sample in the test container. Further, there is a problem that the apparatus becomes complicated, for example, it is necessary to separately prepare washing water for washing the turbidity meter. The inspection method disclosed in this publication only measures the time required for the turbidity to fall below a certain value, in other words, the sedimentation velocity. That is, turbidity and floc particle size, which are effective evaluation information for evaluating cohesion, cannot be measured.
[0006]
Alternatively, as another means, a method using a flowing ammeter for coagulation control in wastewater treatment has been proposed (for example, see Patent Document 3).
This method measures the flocculation state by the flowing current and detects the charge neutralization state by the inorganic flocculant, so that water is drawn into the cylinder by the piston operation, and the weak current caused by the movement of the charged particles generated at this time. Is measured with a flowing ammeter. Therefore, there is a problem that a mechanism for performing the piston operation is required, and the current caused by the movement of the charged particles is weak, so that it is easily affected by noise. Furthermore, since the measurement object captures an indirect phenomenon called a flowing current, there is a problem that the aggregation state such as a floc diameter and turbidity cannot be directly evaluated.
[0007]
Therefore, the present applicant irradiates a laser beam into the test water, and detects the scattered light generated by the collision of the laser light with the particles in the test water in a minute measurement region, so that the aggregated and unagglomerated substances are generated. An agglutination monitoring device that discriminates each scattered light component from each other and accurately detects the state of the particles in the test water has been proposed (for example, see Patent Document 4). In this device, the first optical fiber that guides the laser light and emits from the end face and the end faces of the second optical fiber that guides the scattered light introduced from the end face to the photoelectric conversion element are brought close to each other, and By attaching to the supporting member such that the central axes of the fiber end faces cross each other, a probe having a minute measurement region set near the end face of the optical fiber is configured. Then, by immersing the probe in the test water, the state (particle number and particle diameter) of the particles in the minute measurement region is detected.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-505026 [Patent Document 2]
JP-A-10-71304 [Patent Document 3]
JP-A-7-256008 [Patent Document 4]
JP 2002-195947 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when measuring the state of the particles in the test water in the flowing water state, the frequency of appearance of large flocs in the measurement region of the probe increases due to the stirring action by the flow rate of the test water. That is, it means that the appearance time of the floc in the measurement area of the probe becomes longer. Incidentally, the scattered light is proportional to the number of particles of the suspended substance in the test water, and is proportional to the fourth to sixth power of the particle diameter. That is, the intensity of the scattered light given to the light receiving section by the flocks increases.
[0010]
However, in the above-described agglutination monitoring device, the average value of the detection levels is used to monitor the state of the particles in the test water, so that the influence of the floc described above increases, and the agglutination state is appropriately grasped. There is a problem that cannot be done.
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to irradiate a laser beam during the test water and scattered light generated by collision of the laser light with particles in the test water or the test water. The present invention relates to a probe for detecting the state of a particle that detects a laser beam that passes through the surface, and in particular, can eliminate measurement errors due to the effects of flocs caused by a high flow rate of the water sample and can measure stable aggregation characteristics. An object of the present invention is to provide a particle state detection probe and a particle state detection device having the above-described configurations.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the particle state detection probe according to the present invention is:
For example, a light emitting unit that irradiates a laser beam during water inspection,
A light receiving unit provided near the light emitting unit and receiving scattered light generated by the irradiation of the laser light or transmitted light transmitted through the test water by the irradiation of the laser light,
A measurement area for measuring a particle state in the test water by supporting the light emitting unit and the light receiving unit in a state where the irradiation area of the laser light by the light emitting unit and the light receiving area of the scattered light by the light receiving unit overlap each other. A support member that defines
A cover provided outside the measurement area and through which the water sample can enter and exit.
[0012]
The light projecting unit is a first optical fiber that guides laser light emitted from a light source and emits the laser light from an end face thereof,
The light receiving unit includes a second optical fiber that guides scattered light or transmitted light incident from the end face to the detection unit.
Preferably, the cover body may be configured as a tubular body having both ends opened.
[0013]
Further, the particle state detection device according to the present invention is configured using the particle state detection probe described above,
An air inlet is provided which guides cleaning air supplied from the outside by being pierced into the cover body, and which jets the cleaning air from an outlet provided near a measurement area defined by the support member. And
[0014]
Preferably, the particle state detection device according to the present invention,
A measurement hood in which the upper end of the cover body is closed,
An air inlet that guides cleaning air supplied from the outside by being pierced by the measurement hood, and that blows out the cleaning air from a discharge port provided near a measurement region defined by the support member,
A cleaning air valve provided at the air inlet to permit the inflow of cleaning air;
An exhaust valve for discharging air held inside the measuring hood to the outside is provided.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a probe for detecting a particle state according to an embodiment of the present invention and a particle state detecting device using the probe will be described with reference to the drawings.
This particle state detection device irradiates a laser beam into the test water subjected to, for example, the aggregating process, and scatters light generated by collision of the laser light with the particles in the test water or transmitted light transmitted through the test water. The detection is configured to measure the state of the particles contained in the test water.
[0016]
First, as a first embodiment, a probe for detecting scattered light includes, as schematically shown in FIG. 1, a first optical fiber 1 for irradiating laser light amplitude-modulated at a predetermined frequency into a test water. A second
[0017]
More specifically, the second
[0018]
Here, the
Basically, in the particle state detecting probe 5 having the above-described structure, the present invention is characterized in that both ends thereof are open to the outer periphery of the particle state detecting probe 5 as shown in FIG. In that the cover body 9 is provided. The cover body 9 plays a role in greatly reducing the flow rate of the water sample around the minute region S received from the lateral direction of the particle state detecting probe 5 by the flow rate of the water sample.
[0019]
In other words, most of the water sample flows in the lateral direction with respect to the probe 5, but the flow of the probe body 5 in the vicinity of the minute region S can be made extremely gentle by the cover 9.
The flock contained in the test water that has entered the inside of the cover body 9 falls downward due to its own weight. That is, the vicinity of the minute region S of the probe 5 is surrounded by the cover body 9 so as not to be affected by flowing water. In other words, it is possible to effectively suppress the appearance of large flocs in the measurement region of the probe due to the stirring action caused by the flow rate of the water sample. For this reason, the particle state detection probe 5 can measure only the suspended matter that has not been taken into the flocs.
[0020]
FIG. 2 shows the measurement concept of the detection of suspended solids (micro colloid particles) in the test water and the state of particles composed of flocs generated by the aggregation by the particle state detection device using the probe 5 having such a structure. As shown, for example, the
[0021]
The
[0022]
Note that the amplitude modulation of the laser light L plays a role of distinguishing from extraneous light such as natural light mixed in the test water by modulating scattered light generated by the irradiation of the laser light L into the test water. Therefore, by filtering the output of the
[0023]
Further, in the particle state detecting device according to another embodiment of the present invention, as shown in the embodiment in FIG. 3, the upper end portion of the cover 9 provided around the particle state detecting probe 5 is closed. A
[0024]
The air introduction hole 6 is provided with an
[0025]
When the thus configured probe for detecting a particle state is applied to the particle state detection device shown in FIG. 2 and, for example, the treatment water in the flocculation tank is measured, first, the air is supplied from the air supply source through the air introduction hole 6. The supplied air is ejected from the
[0026]
Preferably, the amount of air supplied from the air supply source is set to a time sufficient to discharge all the test water present in the
Then, the
[0027]
Since the height [h] from the lower end of the measuring
[0028]
That is, the rising speed [v 1 ] of the floc in the probe 5 is determined from the time [t 1 ] from the arrival of the treated water to the micro region S of the probe 5 until the floc passes through the micro region S. The approximate floc particle size can be determined from the difference between [v] and [v 1 ].
Thereafter, the treated water flows to the upper limit position in the measuring
[0029]
By the way, when the treated water flows into the upper limit position in the measuring hood, similarly to the particle state detecting probe 5 provided with the above-mentioned cover body, the treated water in the measuring
[0030]
By repeating the measurement in such a procedure, it is possible to grasp the treatment state of the treated water in the flocculation tank in real time.
Further, the above-described embodiment exemplifies a case where one end of the
[0031]
Thus, according to the particle state detection device using the particle state detection probe configured as described above, since the cover body 9 or the
[0032]
Therefore, it is possible to correctly measure the characteristic value for evaluating the cohesion of the coagulation tank. In addition, since the water sample in and out of the
Furthermore, it is possible to clean the end faces of the
[0033]
Next, as a second embodiment, a particle state detection probe that detects transmitted light will be described. As shown schematically in FIG. 4, the probe has a first optical fiber 1 for irradiating laser light into the test water and a second optical fiber 1 for receiving the transmitted light transmitted by the laser light through the test water. The two
[0034]
As schematically shown in FIG. 4A, the
[0035]
Alternatively, as shown in FIG. 4B, the
If the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber shown in FIG. 4A or 4B cannot be reduced and it is difficult to reduce the size of the probe, for example, as shown in FIG. The transmitted light may be obtained by using a
[0036]
As described above, in the above-described probe for detecting a particle state using transmitted light, similarly to the probe using scattered light described above, the cover body 9 (not shown in FIG. ) Is provided. That is, since the cover body 9 is provided in the vicinity of the minute region S, the sedimentation speed and the particle size of the floc in the treated water can be determined regardless of the flow rate of the sampled water even if the probe utilizes the transmitted light. It is possible to stably measure the distribution and the turbidity of the unaggregated colloid particles.
[0037]
In the above-described embodiment, the aggregating process is described as an example. However, the present invention can be applied to a biological treatment tank (aeration tank). In this case, it is possible to stably measure the sedimentation velocity and the like of the sludge in the aeration tank.
In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the cover or the measuring hood is provided around the detection area of the probe, the turbidity of the sample and the floc of the floc are not affected by the flow rate of the sample. It becomes possible to measure the sedimentation velocity and the particle size. In addition, the entry and exit of water sample in the measurement hood can be easily performed by opening and closing the air valve.
[0039]
Further, by providing the function of cleaning the fiber end face with air ejected near the tip of the probe, it is possible to reliably and reliably detect the state of particles in the sample while removing dirt attached to the fiber end face. Therefore, a great effect in practical use can be obtained, for example, the measurement accuracy can be easily increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a particle state detection probe according to the present invention, which detects scattered light in a minute region S accompanying aggregation of a suspended substance (fine colloid particles).
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a particle state detection device using the particle state detection probe according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a particle state detection device according to another embodiment using the particle state detection probe according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a particle state detection probe for detecting transmitted light according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 First optical fiber (light emitting unit)
2 Second optical fiber (light receiving unit)
3 pedestal (support member)
5 Probe 9
Claims (5)
この投光部の近傍に設けられて前記レーザ光の照射により生じた散乱光または前記レーザ光の照射により前記検水中を透過した透過光を受光する受光部と、
前記投光部による前記レーザ光の照射領域と前記受光部による前記散乱光の受光領域とが重なる状態に前記投光部と前記受光部とをそれぞれ支持して前記検水中における粒子状態の計測領域を規定する支持部材と、
前記計測領域の外囲に設けられて前記検水が出入り可能なカバー体と
を具備したことを特徴とする粒子状態検出用プローブ。A light emitting unit that irradiates a laser beam during the test water,
A light receiving unit provided near the light emitting unit and receiving scattered light generated by the irradiation of the laser light or transmitted light transmitted through the test water by the irradiation of the laser light,
A measurement area for measuring a particle state in the test water by supporting the light emitting unit and the light receiving unit in a state where the irradiation area of the laser light by the light emitting unit and the light receiving area of the scattered light by the light receiving unit overlap each other. A support member that defines
A cover provided outside the measurement area and through which the water sample can enter and exit.
前記受光部は、その端面から入射する散乱光または透過光を検出部に導く第2の光ファイバからなる請求項1に記載の粒子状態検出用プローブ。The light emitting unit is a first optical fiber that guides laser light emitted from a light source and emits the laser light from an end face thereof,
2. The probe according to claim 1, wherein the light receiving unit includes a second optical fiber that guides scattered light or transmitted light incident from an end surface of the light receiving unit to the detection unit. 3.
前記カバー体に穿たれて外部から供給される洗浄用空気を導き、前記支持部材が規定する計測領域の近傍に設けた噴出口から前記洗浄用の空気を噴出する空気導入口を備えることを特徴とする粒子状態検出装置。A particle state detection device configured using the particle state detection probe according to any one of claims 1 to 3,
An air inlet for guiding the cleaning air supplied from the outside by being pierced in the cover body and ejecting the cleaning air from an outlet provided near a measurement area defined by the support member is provided. Particle state detection device.
前記カバー体の上端部を閉止した計測用フードと、
この計測用フードに穿たれて外部から供給される洗浄用空気を導き、前記支持部材が規定する計測領域の近傍に設けた噴出口から前記洗浄用空気を噴出する空気導入口と、
この空気導入口に設けられて洗浄用空気の流入を許可する洗浄空気弁と、
前記計測用フードの内側に保持された空気を外側に放出する排気弁と
を備えることを特徴とする粒子状態検出装置。A particle state detection device configured using the particle state detection probe according to any one of claims 1 to 3,
A measurement hood in which the upper end of the cover body is closed,
An air inlet that guides cleaning air supplied from the outside by being pierced by the measurement hood, and that blows out the cleaning air from a discharge port provided near a measurement region defined by the support member,
A cleaning air valve provided at the air inlet to permit the inflow of cleaning air;
An exhaust valve for discharging air held inside the measuring hood to the outside, and a particle state detecting device.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005274216A (en) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Kurita Water Ind Ltd | Sensor dirt detection method and sensor cleaning method |
| CN105498314A (en) * | 2015-12-07 | 2016-04-20 | 宋德安 | Control system for grit removal of grit chamber |
| EP3159675A4 (en) * | 2014-06-18 | 2018-05-02 | Kurita Water Industries Ltd. | Coagulation monitoring device, coagulation monitoring method, and coagulation system |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61271438A (en) * | 1985-05-28 | 1986-12-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Suspended particulate measurement method and device |
| JPS62135750A (en) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Toshiba Corp | Immersion type turbidity meter |
| JPH0426347U (en) * | 1990-06-22 | 1992-03-02 | ||
| JPH06102165A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-15 | Toshiba Corp | Underwater image detector |
| JP3031778U (en) * | 1996-04-22 | 1996-12-03 | 笠原理化工業株式会社 | Probe type turbidity detector |
| JP2000206106A (en) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Kosu:Kk | Water quality-measuring apparatus |
| JP2002253905A (en) * | 2001-03-05 | 2002-09-10 | Kurita Water Ind Ltd | Aggregation monitoring system |
-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002337778A patent/JP3922365B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61271438A (en) * | 1985-05-28 | 1986-12-01 | Idemitsu Kosan Co Ltd | Suspended particulate measurement method and device |
| JPS62135750A (en) * | 1985-12-10 | 1987-06-18 | Toshiba Corp | Immersion type turbidity meter |
| JPH0426347U (en) * | 1990-06-22 | 1992-03-02 | ||
| JPH06102165A (en) * | 1992-09-17 | 1994-04-15 | Toshiba Corp | Underwater image detector |
| JP3031778U (en) * | 1996-04-22 | 1996-12-03 | 笠原理化工業株式会社 | Probe type turbidity detector |
| JP2000206106A (en) * | 1999-01-11 | 2000-07-28 | Kosu:Kk | Water quality-measuring apparatus |
| JP2002253905A (en) * | 2001-03-05 | 2002-09-10 | Kurita Water Ind Ltd | Aggregation monitoring system |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005274216A (en) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Kurita Water Ind Ltd | Sensor dirt detection method and sensor cleaning method |
| EP3159675A4 (en) * | 2014-06-18 | 2018-05-02 | Kurita Water Industries Ltd. | Coagulation monitoring device, coagulation monitoring method, and coagulation system |
| CN105498314A (en) * | 2015-12-07 | 2016-04-20 | 宋德安 | Control system for grit removal of grit chamber |
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