CN101255001B - 差速旋转浓缩机及该差速旋转浓缩机的污泥浓缩方法 - Google Patents

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Abstract

一种污泥浓缩装置及污泥浓缩方法，具有：差速旋转浓缩机(80)，配置于用差速旋转浓缩机(80)浓缩的浓缩污泥的污泥接收槽(88)中的电力检测器(87)，接收电力检测器(87)检测出的浓缩污泥浓度X的电信号、计算其数据并进行判断的判断器(91)，接收判断器(91)判断结果的指令信号并操作外筒驱动机(86)及螺杆驱动机(85)的第一控制器(92)，接收判断器(91)判断信号，并阶段性地增减凝结剂给药率α的比例设定器(93)，接收来自比例设定器(93)的指令信号并操作凝结剂供给泵(97)的第二控制器(94)，其一边控制给药率α、螺杆(39)的转数S、外筒滤网(21)的转数C，一边进行污泥的浓缩。

Description

差速旋转浓缩机及该差速旋转浓缩机的污泥浓缩方法
本申请为分案申请，原申请的申请日为2005年7月29日，中国申请号为200510088838.1，发明名称为污泥浓缩装置及污泥浓缩方法 
技术领域
本发明涉及浓缩下水混合生污泥、下水消化污泥、活性剩余污泥等的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法，特别是涉及，当使螺杆与外筒滤网以差速旋转过滤分离方式进行浓缩时，控制对下水污泥的凝结剂添加量和差速旋转浓缩机的螺杆与外筒滤网的转数的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法。
背景技术
作为在含有物质的原液中添加凝结剂，使其形成悬浊物质的凝聚物，以降低脱水污泥的含水率，在外筒滤网内设置螺杆，一边旋转螺杆，一边再生容易堵塞的过滤面，并使含有难于过滤的有机物的污泥浓缩并脱水的装置，众所周知的有螺旋压力机。并且，公开了具有使外筒滤网和螺杆相互反转的结构，在外筒滤网的驱动机上设有负荷检测装置，并根据负荷检测使外筒减速，以防止过负荷的螺旋压力机(参照专利文献1-日本特开平4-238699号公告，权利要求2，图1)。
此外，还公开了在过滤体内部设有能旋转的螺杆的过滤装置中，设有：供给压力大检测机构、螺杆扭矩的检测机构、螺杆的转数的控制机构，根据供给压力和扭矩的检测结果控制螺杆的转数，从而使处理物的含水率达到稳定的控制装置(参照专利文献2-日本特开2002-239341号公告，权利要求4，图1)。
作为用于浓缩下水污泥等的浓缩机，还公开了一种差速旋转型浓缩机(参照专利文献3-日本特开2001-179492号公告)，它是将圆的筒圆周面由滤网(过滤材料)构成的外筒与同心地配置于外筒内的螺杆相互反方向旋转，并实质上一边以螺杆在外筒的轴线方向上输送进入到水平配置的外筒内的污泥、一边进行过滤分离的方式将其浓缩排出。
作为旋转浓缩机的控制装置，还公开了一种将圆板状的检测体没于浓缩了的污泥水中，在与检测体连接的驱动装置上配置扭矩检测装置并测定污泥浓度，并调整污泥供给量及外筒筒身的旋转速度的离心浓缩机(参照专利文献4-日本实开平6-25747号公告，权利要求1，图1)。
此外，还公开了一种将旋转叶片没于浓缩了的污泥水中，并设有输出根据旋转叶片的旋转扭矩检测出的检测浓度值的粘度检测器和自动控制机构，并通过控制旋转差从而使浓缩污泥浓度达到稳定的离心浓缩机(参照专利文献5-日本特公平1-39840号公告，权利要求书，图1)。
作为第一个问题是，传统的螺旋压力机，对于粘性小的过滤性能优良的污泥，通过控制螺杆的转数，虽能防止过负荷，并能获得含水率均匀的滤饼，但对于难于过滤的污泥，当使过滤室的容积减少而进行压榨脱水时，外筒滤网的过滤面则很快堵塞，或当急剧地压榨时，污泥会与滤液一起从外筒滤网排出，滤掖有可能悬浮。因此，存在浓缩效率低、所获得的浓缩污泥的浓度也难于均匀的问题。
此外，在检测原液的浓度及供给量，控制浓缩污泥浓度及扭矩的装置中，存在经常出现供给污泥量及污泥浓度的变化，对螺杆及外筒滤网施加的旋转扭矩变化，难于使浓缩污泥的浓度均匀的问题。
作为第二个问题是，在传统的差速旋转浓缩机中，存在浓缩效率随螺杆轴外径与外筒滤网内径的大小比例而改变，不一定能获得高浓缩效率的问题。此外，在传统的差速旋转浓缩机中，用一条螺旋叶片对于所浓缩污泥的各种原液性状或作为目标的浓缩浓度等存在不一定能获得高浓缩效率的问题。
作为第三个问题是，传统的激光式污泥浓度计或微波式浓度计，对于低浓度的原液虽然精度高且有效，但如已被浓缩的污泥那样浓缩率增高时，存在固体成分的密度增高而难于测定的问题。受污泥中固体成分的形状及大小的左右，用于测定的附带设备也变得复杂。此外，在传统的将圆板状的检测体或旋转叶片没于污泥水中的测定污泥浓度的装置中，存在的缺点是，因污泥堆积在水平状的圆板上而使旋转扭矩产生误差，或因流量增加变动而产生从下部抬高板面的作用力，从而使电信号不稳定。即使是没于污泥水中的旋转叶片，也对旋转叶片产生反推的作用力，存在电信号不稳定的缺点。
发明内容
因此，本发明的第一目的在于：提供一种浓缩效率高且能使浓缩污泥的浓度均匀化的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法。
本发明的第二目的在于：提供一种浓缩效率高的差速旋转浓缩机。
本发明的第三目的在于：将配置于浓缩污泥中的浓度检测器的检测体，做成难于受到流量变动影响的形状，以减少所获得污泥浓度数据波动，并且提供一种污泥浓缩装置及污泥浓缩方，它除了用于过滤性比较好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，即使对于活性剩余污泥等的难于过滤的污泥处理中也能获得波动小的污泥浓度数据，能进行稳定的浓缩污泥浓度的控制。
为了实现上述目的，本发明的第一方案的污泥浓缩装置，具有：在可自由旋转的外筒滤网内设有螺杆，一边使上述螺杆差速旋转一边利用上述外筒滤网过滤供给到上述外筒滤网的始端部的原液污泥，从上述外筒滤网的终端部排出浓缩污泥的差速旋转浓缩机；检测从上述差速旋转浓缩机排出的上述浓缩污泥的污泥浓度的浓缩污泥浓度检测部；具有对上述原液污泥供给凝结剂的凝结剂供给泵的凝结剂供给部；控制上述外筒滤网的转数C和上述螺杆的转数S及上述凝结剂供给泵所供给的上述凝结剂量的控制部；
其中，上述差速旋转浓缩机具有使上述外筒滤网旋转的外筒驱动机和使上述螺杆旋转的螺杆驱动机；
上述浓缩污泥浓度检测部具有贮存从上述差速旋转浓缩机排出的上述浓缩污泥的污泥槽和检测上述浓缩污泥的污泥浓度并对上述控制部发送电信号的电力检测器；
上述控制部具有：接收从上述浓缩污泥浓度检测部发送来的上述电信号，对上述电信号数据进行运算及判断的判断器；接收从上述判断器传送来的第一指令信号并操作控制上述外筒驱动机和上述螺杆驱动机的转数的第一控制器；接收从上述判断器传送来的第一指令信号并阶段性地增减供给上述原液污泥的上述凝结剂的给药率(α)的比例设定器；接收从上述比例设定器传送来的第二指令信号并操作上述凝结剂供给泵的第二控制器。
根据本发明的第一方案，控制凝结剂的给药率α、差速旋转的外筒滤网和螺杆的转数，就能使凝结剂的药品使用量为最小限度，并能将浓缩后的污 泥浓缩浓度维持于平均的浓度。
也可以做成：上述外筒滤网的两端以圆盘状的法兰板封闭；上述螺杆具有在外圆周面上带有螺旋叶片的圆筒状中心轴；上述圆筒状中心轴的直径的大小f是上述外筒滤网的内径F的40％～70％；在位于上述外筒滤网内的一端侧的上述圆筒状中心轴的部分圆周面上，设有将上述原液污泥从上述圆筒状中心轴的空心筒内部导入上述外筒滤网内的入口开口；在上述外筒滤网另一端侧的上述法兰板上设有排出上述浓缩污泥的出口开口。
根据上述结构，本发明提供的污泥浓缩装置的滤网面的再生效果大，浓缩污泥等能不受到大的排出阻力地排出到外筒滤网之外，并能以高效率进行污泥等被处理物的浓缩。
也可以将增减调节上述出口开口的开口面积的出口开度调节机构设置在上述外筒上。
根据上述结构，可以调整外筒滤网内的污泥的滞留时间。
也可以做成：上述出口开口度调节机构与形成了上述出口开口的法兰板相互重合配置且包括相对于该法兰板可旋转移位的挡板，根据该挡板相对于上述法兰板的旋转移位的位置增减该挡板对上述出口开口的闭塞量。
根据上述结构，可以调整外筒滤网内的污泥的滞留时间。
也可以做成：从上述圆筒的径向看，上述出口开口的外筒外圆周侧的开口边缘与外筒滤网的上述圆筒圆周面基本是同一位置。
根据上述结构，在运转结束后污泥不会滞留于外筒滤网内，容易清扫，并且，由于出口阻力小，所以浓缩污泥排出良好，能不破坏凝结块。
上述螺杆叶片可以是1、2、3条叶片中任何一种。
根据上述结构，根据过滤性较好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥、难于过滤的活性剩余污泥等污泥性状或作为目标的浓缩浓度，通过将螺杆叶片的条数做成1、2、3条中任何一种，可以提高浓缩效率。
也可以做成：上述判断器储存了预先设定的上限浓缩污泥浓度Xmax、下限浓缩污泥浓度Xmin、上述外筒滤网的上限转数Cmax、上述外筒滤网的下限转数Cmin、上述螺杆的上限转数Smax，上述螺杆的下限转数Smin，当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓 度Xmax及低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，传送上述第一指令信号；上述第一控制器接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号，当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的上述浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，且当上述凝结剂给药率低于上述下限给药率αmin时，阶段性地增加上述螺杆驱动机的转数；当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的上述浓缩污泥浓度低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，阶段性地降低上述螺杆驱动机的转数，直到上述浓缩污泥浓度X高于下限浓缩污泥浓度Xmin，或上述螺杆的转数S达到上述下限转数Smin为止；上述比例设定器储存了预先设定的上述凝结剂给药率α及作为其上限值和下限值的凝结剂的上限给药率αmax、凝结剂的下限给药率αmin，并接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号；当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，则传送第二指令信号，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂给药率达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且上述螺杆的转数S低于上述下限转数Smin时，则传送第二指令信号；上述第二控制器接收从上述比例设定器传送来的上述第二指令信号；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，阶段性地减少上述凝结剂的给药率α，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂给药率达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且当上述螺杆的转数S低于上述下限转数Smin时，则阶段性地增加上述凝结剂给药率α。
根据上述结构，相对于浓缩污泥浓度的变动，由于能决定凝结剂给药率α、螺杆的转数S两个操作元素的优先顺序并使其阶段性地变动，所以能提供使凝结剂的药品使用量为最小限度，且浓缩效率高浓缩污泥浓度变化小的污泥浓缩装置。此外，由于浓缩污泥的污泥浓度稳定，所以使浓缩后的处理工序的管理变得容易。
也可以做成：上述判断器储存了预先设定的上限浓缩污泥浓度Xmax、下限浓缩污泥浓度Xmin、上述外筒滤网的上限转数Cmax、上述外筒滤网的下 限转数Cmin、上述螺杆的上限转数Smax、上述螺杆的下限转数Smin，当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax及低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，则传送上述第一指令信号；上述第一控制器接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号；当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，且上述凝结剂给药率低于上述下限给药率αmin时，则阶段性地增加上述螺杆驱动机的转数，直到上述螺杆的转数S达到上述上限转数Smax，当上述螺杆的转数S超过上述上限转数Smax时，则阶段性地降低上述外筒驱动机的转数，直到上述浓缩污泥浓度X达到低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax为止；
当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的上述浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，则阶段性地降低上述螺杆驱动机的转数，直到上述浓缩污泥浓度X超过上述下限浓缩污泥浓度Xmin或上述螺杆转数S达到上述下限转数Smin为止，当上述螺杆低于上述下限转数Smin时，则阶段性地增加外筒驱动机的转数，直到上述污泥浓度超过上述下限浓缩污泥浓度Xmin或上述外筒滤网达到上限转数Cmax为止；上述比例设定器储存了预先设定的上述凝结剂的给药率α及作为其上限值及下限值的凝结剂的上限给药率αmax、凝结剂的下限给药率αmin，接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，则传送第二指令信号，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂给药率达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且上述外筒滤网的转数C超过上述上限转数Cmax时，则传送第二指令信号；上述第二控制器接收从上述比例设定器传送来的上述第二指令信号；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，则阶段性地减少上述凝结剂的给药率α，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂的给药率达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且上述外筒滤网的 转数C超过上述上限转数Cmax时，则阶段性地增加上述凝结剂的给药率α。
根据上述结构，相对于浓缩污泥浓度的变动，由于能决定凝结剂给药率α、螺杆的转数S、外筒滤网的转数C三个操作元素的优先顺序并使其阶段性地变动，所以能提供使凝结剂的药品使用量为最小限度，且浓缩效率高浓缩污泥浓度变化小的污泥浓缩装置。此外，由于浓缩污泥的污泥浓度稳定，所以使浓缩后的处理工序的管理变得容易。
也可以做成：上述判断器储存了预先设定的上限浓缩污泥浓度Xmax、下限浓缩污泥浓度Xmin、上述外筒滤网的上限转数Cmax、上述外筒滤网的下限转数Cmin、上述螺杆的上限转数Smax、上述螺杆的下限转数Smin，当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax及低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，则传送上述第一指令信号；上述第一控制器接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上限浓缩污泥浓度Xmax时，且上述凝结剂给药率低于上述下限给药率αmin时，则阶段性地增加上述螺杆驱动机的转数的同时，阶段性地降低上述外筒驱动机的转数；当由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，则阶段性地降低上述螺杆驱动机的转数的同时，阶段性地增加上述外筒驱动机的转数，直到上述浓缩污泥浓度X达到超过上述下限浓缩污泥浓度Xmin，上述螺杆的转数S达到上述下限转数Smin或上述外筒滤网的转数C达到上述上限转数Cmax为止；上述比例设定器储存了预先设定的上述凝结剂的给药率α及作为其上限值及下限值的凝结剂的上限给药率αmax、凝结剂的下限给药率αmin，接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，则传送第二指令信号，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂给药率达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且上述螺杆的转数S低于上述下限转数Smin或上述外筒滤网的转数C超过上述上限转数Cmax时，则传送第二指令信号；上述第二控制器接收从上述比例设定器传送来的上述第二指令信号；当上述浓缩污泥浓度检 测部检测出的浓缩污泥浓度X超过上述上限浓缩污泥浓度Xmax时，则阶段性地减少上述凝结剂的给药率α，直到上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax或上述凝结剂的给药率α达到上述下限给药率αmin为止；当上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述下限浓缩污泥浓度Xmin时，且上述螺杆的转数S低于上述下限转数Smin或上述外筒滤网的转数C超过上述上限转数Cmax时，则阶段性地增加上述凝结剂的给药率α。
根据上述结构，相对于浓缩污泥浓度的变动，在决定凝结剂给药率α、螺杆的转数S、外筒滤网的转数C三个操作元素的优先顺序并使其阶段性地变动时，由于同时控制螺杆的转数S和外筒滤网的转数C，所以能迅速地对应浓缩污泥浓度的变化，可提供使凝结剂的药品使用量为最小限度，且浓缩效率高浓缩污泥浓度变化小的污泥浓缩装置。此外，由于浓缩污泥的污泥浓度稳定，所以使浓缩后的处理工序的管理变得容易。
也可以做成：上述判断器储存了预先设定的上限浓缩污泥浓度Xmax、下限浓缩污泥浓度Xmin、上述外筒滤网的最佳转数Cso、上述螺杆的最佳转数Sso，在上述差速旋转浓缩机开始运转时及由上述浓缩污泥浓度检测部检测出的浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax而大于上述下限浓缩污泥浓度Xmin并改变原液供给量Qs时，则传送上述第一指令信号；上述外筒滤网的最佳转数Cso、上述螺杆的最佳转数Sso根据变动的原液供给量Qs设定螺杆和外筒滤网的转数并导出的关系式被定义为：
螺杆的最佳转数Sso(rpm)
＝旋转系数S1×原液处理速度(m3/m2/h)
外筒滤网的最佳转数Cso(rpm)
＝旋转系数C1×原液处理速度(m3/m2/h)
上述第一控制器接收从上述判断器传送来的上述第一指令信号，当上述差速旋转浓缩机开始运转时及上述浓缩污泥浓度检测部检测出的上述浓缩污泥浓度X低于上述上限浓缩污泥浓度Xmax而大于上述下限浓缩污泥浓度Xmin并改变上述原液供给量Qs时，根据从上述关系式计算出的上述螺杆和上述外筒滤网的最佳转数Sso、Cso，控制螺杆驱动机和外筒驱动机。
根据上述结构，即使原液供给量Qs变动，为了浓缩该原液供给量Qs由于能以最佳转数使螺杆、外筒滤网旋转，所以能提供能以高浓缩效率浓缩污泥的污泥浓缩装置。
也可以做成：上述浓缩污泥浓度检测部具有：下垂于上述浓缩污泥中的下端部具有开口，而在上端部设有空气孔的圆筒状检测体，具有与上述圆筒状检测体连接的旋转轴的驱动马达；上述电力检测器检测上述驱动马达的电流值的变动，并将上述电流值的变动作为上述电信号输出。
根据上述结构，除了过滤性比较好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，对于活性剩余污泥等难于过滤的污泥处理由于能获得波动小的浓缩污泥浓度数据，并基于该波动小的浓缩污泥浓度数据进行控制，所以能提供能进行稳定的浓缩污泥浓度控制的污泥浓缩装置。
也可以做成：上述判断器接收从上述电力检测器传送来的连续的上述电信号，计算出上述连续的电信号的平均电流值，并对上述平均电流值和预先设定的稳定电流值的上限率及下限率进行比较运算，若上述平均电流值连续低于上述稳定电流值的下限率，则降低螺杆的转数S，若平均电流值连续上升超过稳定电流值的上限率，则增加螺杆的转数S。
根据上述结构，对应于污泥性状变化，能进行螺杆转数S的自动调整，能提供以添加最小限度的凝结剂进行稳定控制稳定的浓缩污泥浓度的差速旋转浓缩机的控制装置。
也可以做成：上述判断器，当即使控制上述螺杆的转数S，继续检测出的上述平均电流值上升高于上述稳定电流值的上限率或低于下限率时，对凝结剂供给泵发出指令信号，上述凝结剂供给泵接收从上述判断器发送的上述指令信号，若上述平均电流低于上述稳定电流值的下限率时，则增加供给原液污泥的凝结剂给药率α，若上述平均电流上升超过上述稳定电流值的上限率时，则减少供给原液污泥的凝结剂给药率α。
根据上述结构，对应于污泥性状变化，能进行凝结剂给药率的自动调整，能提供以添加最小限度的凝结剂进行稳定控制稳定的浓缩污泥浓度的差速旋转浓缩机的控制装置。
本发明的第二方案的差速旋转浓缩机的污泥分离浓缩方法，使两端以圆 盘状的法兰板、封闭，而圆筒圆周面由外筒滤网构成的外筒实质上绕水平的自身的中心轴线转动，并且，使同心配置于上述外筒内的螺杆向与上述外筒的旋转方向相反的方向旋转；将作为被处理物的原液污泥供给到具有上述外筒滤网内径F的40％～70％大小的轴径f的上述螺杆的圆筒状中心轴的空心筒部中；将上述原液污泥从设在位于上述外筒内一端侧的上述圆筒状中心轴的部分圆周面上的入口开口以残留了上部空间的方式导入上述外筒内；将清洗液从上述外筒的外部上方向上述圆筒的圆筒圆周面喷射；连续或间歇地对上述外圆筒滤网进行清洗的同时，在利用设于上述圆筒状中心轴的外圆周面上的螺杆叶片将上述外筒内的污泥从上述外筒的一端侧移送到另一端侧，并从形成于上述外筒的另一端侧的法兰位置上的出口开口排出的过程中，利用上述外筒滤网进行污泥的过滤。
根据本发明的第二方案，可以提供污泥输送良好、滤网面再生效果及效率高、污泥浓缩效率高的差速旋转浓缩机的污泥分离浓缩方法。
也可以通过增减调节上述出口开口面积来调整上述外筒内污泥的滞留时间。
根据上述结构，能提供可调整污泥滞留时间的差速旋转浓缩机的污泥分离浓缩方法。
也可以将上述外筒内的污泥填充率取为50％以上、90％以下。
根据上述结构，可以提供滤网面再生效率高的差速旋转浓缩机的污泥分离浓缩方法。
附图说明
图1是污泥浓缩装置系统的整体结构图。
图2是表示作为污泥浓缩装置构成部分之一的差速旋转浓缩机的一个实施例剖视图。
图3是图2所示的差速旋转浓缩机的外筒滤网的局部主视图。
图4是图3的沿IV-IV线的剖视图。
图5是图2所示的差速旋转浓缩机的螺杆叶片条数为3条时的螺杆主视图。
图6是设有图2所示的差速旋转浓缩机的外筒的浓缩污泥的出口开口一 侧的端面图。
图7是表示差速旋转浓缩机的使用状态的说明图。
图8是检测由差速旋转浓缩机浓缩的浓缩污泥的浓缩污泥浓度X的浓缩污泥浓度检测部的示意图。
图9是作为图8所示的浓缩污泥浓度检测部构成部分之一的、与马达旋转轴连接的圆筒状检测体的纵剖面图。
图10是表示浓缩污泥浓度X在设定范围外时的污泥浓缩装置的控制方法的流程图。
图11是表示采用使螺杆和外筒滤网同时旋转的方法的浓缩污泥浓度X在设定范围外时的污泥浓缩装置的控制方法的流程图。
图12是表示差速旋转浓缩机的控制方法的流程图。
图13是表示横轴为给药率α(％TS)、纵轴为浓缩污泥浓度X％和污泥的SS回收率(％)的图。
图14是表示横轴为螺杆39的转数S(min-1)、纵轴为浓缩污泥浓度X％及污泥的SS回收率(％)的图。
图15是表示横轴为外筒滤网21的转数C(min-1)、纵轴为浓缩污泥浓度X％及污泥的SS回收率(％)的图。
图16是表示螺杆39的转数S(rpm)与浓缩污泥浓度X％的关系图。
图17是表示给药率α(％)与浓缩污泥浓度X％的关系图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。在以下的附图记述中，对相同或类似的部分使用了相同或类似的标号。但是附图只是示意图，应注意其厚度与平面尺寸的关系，各层厚度的比例与现实有所不同。因此，具体的厚度或尺寸请参照以下说明进行判断。此外，当然也包括附图相互之间的尺寸关系或比例相互不同的部分。
此外，以下所示的实施例，是为了将本发明的技术思想具体化而列举的装置或方法1的实例，本发明技术思想，对构成零件的材质、形状、结构、配置等不局限于下述的内容。本发明技术思想，在权利要求的范围内，可以进行各种变更。
第一实施例
以下，参照附图详细说明本发明第一实施例的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法。
首先，说明污泥浓缩装置。
首先，说明污泥浓缩装置系统的整体结构。图1是污泥浓缩装置系统的整体结构图，污泥浓缩装置具有：浓缩污泥原液的差速旋转浓缩机80，检测被该差速旋转浓缩机80浓缩并排出的浓缩污泥的浓缩污泥浓度X的浓缩污泥浓度检测部81，具有向原液污泥供给凝结剂的凝结剂供给泵97的凝结剂供给部83，根据浓缩污泥浓度检测部81的检测浓度数据控制差速旋转浓缩机80和凝结剂供给泵97的控制部82。
以下，参照附图详细说明污泥浓缩装置的各结构要素。
[1]差速旋转浓缩机
首先，参照图2～6说明上述差速旋转浓缩机80，图2是差速旋转浓缩机80的纵剖侧视图，机架1具有左右侧板3、5，在侧板3、5上将轴承套管7及轴承架9固定在一条水平轴线上。轴承套管7和轴承架9利用轴承部件11、13可旋转地支承外筒15。
外筒15由两端被圆盘状法兰板17、19封闭、而圆筒圆周面用冲孔金属等制成的外筒滤网21构成。在其一端(左侧)的法兰板17上固定了短轴套筒23，在短轴套筒23内圆周侧安装了轴承部件11。在另一端(右侧)的法兰板19上固定了长轴套筒25，在长轴套筒25的外圆周侧安装了轴承部件13。
圆筒状的外筒滤网21，如图3、图4所示，其以两半形状，在以螺栓及螺母29相互连接的两个半圆环状部件27A、27B上固定于两端部，左右半圆环状部件27A、27B分别以螺栓及螺母31与法兰板17、19连接。多根拉杆33架设在左右半圆环状部件27A、27B之间，在各拉杆33的轴线方向的中间部分安装了从外侧辅助支撑外筒滤网21的轴向中间部分的多个支撑环35。
在长轴套筒25上固定了外筒旋转驱动用的链轮37。链轮37与未图示的外筒旋转驱动用的电动机进行驱动连接，从而在例如反时针旋转方向(参照图7)驱动外筒滤网21旋转。
在外筒滤网21内可旋转地同心配置有螺杆39。螺杆39具有圆筒状中心 轴41，设于圆筒状中心轴41外圆周面上的螺旋状螺杆叶片43，同心地连接于圆筒状中心轴41封闭端部(右端部)的旋转驱动轴45。此外，螺杆叶片43根据需要，例如可以是1、2、3条叶片任何一种。图5表示的是螺杆叶片43为3条时的螺杆39。表1是表示螺杆叶片43的条数与浓缩效率(浓缩浓度、回收率、过滤速度)的关系表。在该实验例中，随着条数的增加，浓缩效率提高。
【表1】
  外筒滤  网内径F  (mm)   螺杆轴  直径f  (mm)   螺杆叶  片条数   原液浓  度(％)   浓缩浓  度(％)   回收率  (％)   过滤速度  (m3/m2/h)
  …800   420   1条   1.5   4.5   97   10
  800   420   1条   1.5   5   95   10
  800   420   2条   1.5   5.15   95   10
  800   420   3条   1.5   5.1   97   10
  800   420   3条   1.5   5.35   95   10
圆筒状中心轴41在外筒滤网21内，一端(左侧)延伸并伸出到轴承套管7内，该伸出轴部47由轴承部件可旋转地支撑在轴承套管7上。伸出轴部47的前端面开口，该开口端成为原液污泥(被处理物)的投入口51。
圆筒状中心轴41在位于外筒滤网21内一端侧(法兰板17侧)的部分的轴圆周面上设有两个将作为被处理物的原液污泥由圆筒状中心轴41的空心筒部53导入外筒15内的入口开口55。此外，在圆筒状中心轴41的空心筒部53固定了用于防止被处理物的污泥从入口开口55的位置向图2的右侧浸入空心筒部53内的关闭板57。
此外，圆筒状中心轴41的外径的大小f，从浓缩效率的观点出发最好为外筒滤网21的内径F的40％～70％。其理由说明如下。表2是表示螺杆叶片43为一条时，螺杆39的轴径f与外筒滤网21的内径F的轴径比(f/F)与浓缩效率(浓缩浓度、回收率、过滤速度)的关系表。在该实验例中，与轴径比(f/F)为40％～70％时相比，轴径比若低于40％浓缩浓度虽不低，但降低了过滤速度，其结果是降低了浓缩效率。并且，若大于70％过滤速度虽不低， 但浓缩浓度值低，其结果是降低了浓缩效率。即，螺杆39的轴径f与外筒滤网21的内径F的轴径比(f/F)，在40％～70％的范围内时，能同时提高浓缩浓度和过滤速度，并能提高浓缩效率。
【表2】
  外筒滤网  内径F  (mm)   螺杆轴直  径f(mm)   轴径比  f/F(％)   原液浓  度(％)   浓缩浓  度(％)   回收率  (％)   过滤速度  (m3/m2/h)
  800   265   33   1.5   4.1   90   5
  800   265   33   1.5   3.9   93   5
  800   390   49   1.5   4.2   97   10
  800   420   53   1.5   4.5   97   10
  800   420   53   1.5   5.0   95   10
  800   460   58   1.5   4.4   97   10
  800   460   58   1.5   4.9   94   10
  800   600   75   1.5   3.8   98   10
旋转驱动轴45沿轴向贯穿长轴套筒25，由长轴套筒25可旋转地支撑，并与未图示的螺杆旋转驱动用的电动机驱动连接，驱动螺杆39绕例如顺时针方向旋转。
螺杆叶片43通过螺杆39绕顺时针方向旋转，将外筒15内的污泥从图2的左侧(法兰板17侧)向右侧(法兰板19侧)输送。螺杆叶片43的外周边缘在与外筒滤网21之间以微小间隙相对以使污泥不短路(不轴向泄漏)。此外，根据需要也可以在螺杆叶片43上安装刮板，利用刮落进行外筒滤网21的再生恢复。
在法兰板19上开口形成了将外筒15内的浓缩污泥向外筒15外排出的多个出口开口59。出口开口59，是与外筒15的中心同心的圆弧状开口，外筒外圆周侧的开口边缘61位于外筒滤网21的圆筒圆周面(内圆周面)和外筒15径向所见的几乎同一位置。这意味着，在外筒滤网21上，在内圆周面与出口开口59之间没有阻挡。因此，在运转结束后，污泥不会积存在外筒滤网 21内，且容易清扫。
在法兰板19上，作为增减出口开口59的开口面积(有效面积)的出口开度调节机构、如图6所示，利用螺栓65固定了可相对于法兰板19转动移位的与法兰板19外侧面相互重合配置的挡板63。挡板63在每个出口开口59上具有叶片状部67，它能根据对法兰板19的转动移位位置(旋转方向的固定位置)而同样地增减利用叶片状部67形成的出口开口59的堵闭塞量。此外，形成于挡板63上的螺栓65的通孔69是与外筒15的中心同心的圆弧形状的长孔，在通孔69的范围内，能利用螺栓65将挡板63相对于法兰板17固定在任意旋转角度位置。
在外筒滤网21的外部上方以架设在左右侧板3、5之间的方式固定配置有清洗液喷出用清洗管71。清洗管71配置在从外筒滤网21的正上方位置起至少偏靠外筒滤网21的旋转方向未达到正上方一侧的位置之间，以便由清洗管71喷射的清洗液能有效地喷在外筒滤网21上。
以下，说明使用了上述结构的差速旋转浓缩机80的污泥分离浓缩方法。
驱动外筒滤网21绕反时针方向，驱动螺杆39绕与外筒滤网21旋转方向相反的顺时针方向旋转，在前处理中在原液污泥中添加例如高分子聚合物的凝结剂并将聚合物凝结的污泥从伸出轴部47的投入口51连续地投入空心筒部53内。这种污泥通过空心筒部53由入口开口55进入外筒15内，并利用旋转的螺杆叶片43从外筒15的一端(左侧)输送到另一端(右侧)。
在该输送过程中，污泥中的液体成分(滤液)透过外筒滤网21向外筒15的下方分离流出，进行污泥的浓缩，被浓缩的污泥的输送方向(轴向)不予改变，并从各出口开口59顺利地向外筒15的外部排出。
这样，浓缩污泥可在未受到大的阻力的情况下排出到外筒滤网21之外，从而不会破坏聚合物凝结的凝结块。此外，通过利用挡板63增减出口开口59的有效面积，从而能容易地调整外筒15内污泥的滞留时间。
在上述的污泥浓缩过程中，通过利由筒滤网21外部上方的清洗管71向构成外筒15的圆筒圆周面的外筒滤网21喷射清洗液，以进行外筒滤网21的清洗，通过外筒滤网21的旋转，从而可有效地发挥外筒滤网21的外筒全部(全圆周)过滤面积的作用，能飞跃地提高处理能力。此时，为了良好地保 持污泥分离浓缩效率并更好地清洗恢复外筒滤网21，如图7所示，可以使外筒滤网21内的污泥填充率在50％以上、90％以下的范围内，在图7中，M为外筒滤网旋转方向，N为螺杆旋转方向，H1为高水平面(90％)，H2为低水平面(50％)，h为污泥充满水平范围。
此外，利用螺杆39的旋转运送浓缩污泥的效果、及与外筒滤面(外筒滤网21)相反方向旋转的螺杆叶片43前端的差速形成的刮取滤面的效果，进行连续有效的污泥浓缩。外筒滤网21和螺杆39的反向差速可根据污泥适当地设定，最好为4RPM以上。此外，清洗通常虽是连续地进行的，但当过滤性良好时，也可以不连续而间歇地进行。并且，当过滤性非常好时，也可以不用清洗水。
由上述所说明可知，根据本发明的差速旋转浓缩机80及污泥分离浓缩方法，由于能利用外筒滤网21与螺杆39的逆向旋转高效率地进行从圆筒状中心轴41的入口开口55导入外筒内的污泥等被处理物的浓缩，且浓缩的污泥等能从形成在位于利用螺杆39旋转的输送方向(外筒的轴向)正面位置的法兰板19上的出口开口59在不受到大的阻力的情况下排出到外筒外，所以没有破坏污泥中的聚合物凝结块的危险，能进行稳定的浓缩处理，污泥能顺利地流动也难于产生堵塞。
[2]凝结剂供给部
以下，参照图1说明凝结剂供给部83。
如图1所示，在差速旋转浓缩机80的前段配置了凝结装置95，供给来自贮留罐等的剩余污泥的污泥供给泵96的污泥管路96a及凝结剂供给泵97的加药管路97a与凝结装置95连接。此外，检测投入差速旋转浓缩机80中的原液污泥量的流量计98设在污泥供给泵96与凝结装置95之间，并与判断器91和流量线路98a连接。
用搅拌机99搅拌混合从污泥供给泵96和凝结剂供给泵97向凝结装置95供给的污泥和凝结剂并使其生成凝结块，并向差速旋转浓缩机80供给该污泥。
[3]浓缩污泥浓度检测部
以下，参照图8、9说明浓缩污泥浓度检测部81。
首先，说明浓缩污泥浓度检测部81的结构。
如图8所示，在差速旋转浓缩机80的终端部配置了污泥接收槽88，用 于储存由差速旋转浓缩机80浓缩、排出的浓缩污泥。电力检测器87具有本质区别电流检测器110和检测监视器111。
并且，与可变速马达式的驱动马达89的旋转轴106连接的圆筒状检测体90下垂到污泥接收槽88中。在驱动马达89上连接了一对电源电缆100、101，并在一对电源电缆100、101上连接了电力检测器87及例如100V单相电源102。
检测体90，没于污泥接收槽88的污泥水中而仅残留上部，以防止污泥堆积在检测体90的上部。此外，在污泥接收槽88上设有溢流堰103，以将浓缩污泥的水位保持一定。
图9是与驱动马达89连接的检测体90纵剖面图，固定于检测体90上端部的顶板104上的固定配件105上螺纹连接着驱动马达89的旋转轴106的下端并用锁紧螺母107固定。下垂到污泥接收槽88中的检测体90的下端部为开口108，在检测体90的顶板104上设有空气孔109。
以下，说明浓缩污泥浓度X的检测方法。
将驱动马达89驱动，使下垂到污泥接收槽88中的圆筒状检测体90以同一轨迹转动，使浓缩污泥与检测体90的圆筒圆周壁滑动接触。检测体90对浓缩污泥的阻力，通过旋转轴106传给驱动马达89。对旋转轴106的力因变动的污泥滑动接触阻力而改变，且驱动马达89的电流值产生变化。电力检测器87将从输出侧的电源电缆100输出的该变化的电流值并作为电力值，从而检测出浓缩污泥浓度X。并且，电力检测器87将浓缩污泥浓度X作为电信号传送给控制部82。并以例如4～20mA发送电信号。
通过将测定旋转阻力的检测体90做成圆筒状，由于检测垂直外圆周面的摩擦阻力，因而难于受到向污泥接收槽88流下的浓缩污泥的流量变动的影响，从而能获得偏差小的数据。此外，检测体90内部的空气能从顶板104的空气孔109排出，可防止因流量增加变动检测体90从下方向上抬起的作用，因而电信号不会不稳定。并且，由于圆筒状检测体90的上部处于污泥面的上方，所以不会产生因污泥堆积在检测体90的上部而产生的旋转扭矩的误差。
[4]控制部
以下，参照图1说明控制部82。
如图1所示，控制部82具有：接收电力检测器87检测出的浓缩污泥浓度X的电信号，并计算该数据以进行判断的判断器91；接收判断器91额定判断结果的指令信号并对螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C进行控制操作的第一控制器92；接收由判断器91判断并发送的信号，且阶段性地增减凝结剂给药率α的比例设定器93；接收来自比例设定器93的指令信号并操作凝结剂供给泵97的第二控制器94。
在判断器91上，预先设定、储存了如下条件：
1.上限浓缩污泥浓度Xmax％及下限浓缩污泥浓度Xmin％；
2.中止螺杆39的转数S的增减的下限转数Smin及上限转数Smax，从螺杆39的转数S进行阶段性地增减的一次增减转数a(a＝1～2min-1)
3.中止外筒滤网21的转数C的增减的下限转数Cmin及上限转数Cmax，从外筒滤网21的转数C进行阶段性地增减的一次增减转数b(b＝1～2min-1)
4.对于浓缩污泥浓度X，原液供给量Qs，浓缩浓度最高的螺杆39和外筒滤网21的最适当的转数Sso、Cso
并且，在判断器91中，预先设定了：
5.对应于浓缩污泥浓度X的值，将其数据从判断器91发送到比例设定器93。
此外，在判断器91中，还可以设定，
6.当阶段性地降低外筒滤网21的转数C、达到下限转数Cmin时，发出警报信号。此外，当浓缩污泥浓度X达到异常高值和异常低值时，检测浓缩污泥浓度X的异常，并发出警报信号。
在比例设定器93中，预先设定、储存如下条件：
1.阶段性地增减的一次增减的给药率d％(d＝0.01～0.03％)，
2.中止凝结剂的添加增减的凝结剂给药率α的下限给药率αmin％及上限给药率αmax％，
此外，在比例设定器93中，还设定有：
3.当凝结剂给药率α达到下限给药率αmin％时，一边维持下限给药率αmin％的状态，一边从比例设定器93向判断器91输送凝结剂给药率α达到下限给药率αmin％的信息。
此外，在比例设定器93中，还可以设定为：
4使凝结剂给药率α阶段性地增加，当达到上限给药率αmax％时，一边维持上限给药率αmax％的状态，一边警报。
其次，说明污泥浓缩装置的污泥浓缩方法。
[1]在污泥浓缩方法中设定的操作元素
在本发明的污泥浓缩方法中，将凝结剂给药率α、螺杆39的转数S、外筒滤网21的转数C设定为污泥浓缩时的操作元素。首先说明各操作元素与浓缩污泥浓度X％、污泥的SS回收率(％)的关系。
1.给药率α：研究凝结剂给药率α％对浓缩污泥浓度X％及污泥的SS回收率(％)的影响。图13表示横轴为给药率α(％TS)、纵轴为浓缩污泥浓度X％和污泥的SS回收率(％)。随着给药率α的增加，浓缩污泥浓度X％和污泥的SS回收率(％)都增高。但是，若给药率α过高时，有时回得到相反的效果。
2.螺杆39的转数S：研究了螺杆39的转数S对浓缩污泥浓度X及污泥SS的回收率(％)的影响。图14表示横轴为螺杆39的转数S(min-1)、纵轴为浓缩污泥浓度X％及污泥的SS回收率(％)。随着螺杆39的转数S的增加，浓缩污泥浓度X降低了，对回收率的影响小。
3.外筒滤网21的转数C：研究了外筒滤网21的转数C对浓缩污泥浓度X及污泥的SS回收率(％)的影响。图15表示横轴为外筒滤网21的转数C(min-1)、纵轴为浓缩污泥浓度X％及污泥的SS回收率(％)。外筒滤网21的转数C若超过某一定值，则随着速度的增加，浓缩污泥浓度X缓慢的增高，而污泥的SS回收率(％)有降低的倾向。
此外，浓缩污泥浓度X％既可以是由浓缩污泥浓度检测部81检测出的浓度，也可以是用以下方法计算出的浓度。
浓缩污泥的浓缩污泥浓度X的计算，若设：Ts＝原液污泥浓度，Qs＝原液供给量，Qp＝凝结剂供给量，Qf＝分离液水量，Qc＝浓缩污泥量，Qw＝清洗水量时，则可以用下式近似地算出：X＝(Qs×Ts)/(Qs+Qp+Qw-Qf)算出。此时，在控制器92中预先进行设定，以便从Ts、Qs、Qp、Qf、Qc、Qw的值计算出浓缩污泥浓度X。
[2]污泥浓缩方法
以下，简要地说明污泥浓缩方法。
(1)当浓缩污泥浓度X变化并超过设定范围(上限值、下限值)时，根据各操作元素与浓缩污泥浓度X的关系，如下进行。
1.按表3所示的优先顺序，依次控制凝结剂给药率α％、螺杆39的转数S、外筒滤网21的转数C的各操作元素。
2.即使各操作元素达到设定范围的极限值，只要浓缩污泥浓度X没有进入设定范围，仍要按优先顺序操作改变操作元素。
3.通过缩小外筒滤网21的转数C的设定范围，可以将外筒滤网21的转数C从控制对象中除去，只将给药率α、螺杆39的转数S作为控制对象。
4.为了加快对浓缩污泥浓度X的应对速度，可以按照预先设定的方法同时增减螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C。
5.在同时增减螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C时，也可以使螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C之和为恒定值。
6.关于浓缩污泥浓度X的设定范围、各操作元素的设定范围，作为标准值虽预先予以设定，但需对各个处理场的每种对象污泥而修正设定。
(2)浓缩污泥浓度X在设定范围(下限值、上限值)的范围内时，或在污泥浓缩装置开始运转时，可以采用对应于浓缩污泥浓度X、原液供给量Qs预先设定的螺杆39和外筒滤网21的最佳转数Sso、Cso浓缩污泥的方法。
进而，详细说明污泥浓缩方法。
【表3】
  操作元素  X＞Xmax   优先顺序  X＜Xmin   优先顺序   变化超过设定范  围时控制开始
  给药率  ↘   (1)  ↗   (3)   在设定范围内分  档控制
  螺杆  ↗   (2)  ↘   (1)   在设定范围内分  档控制
  滤网  ↘   (3)  ↗   (2)   在设定范围内分  档控制
首先，将添加了给药率α的凝结剂的一定容量的原液供给到差速旋转浓缩机80，一边以转数C、S使外筒滤网21和螺杆39相互反转，一边分离滤液，并排出浓缩污泥浓度X的浓缩污泥。根据原液污泥性状和原液污泥供给量的变动开始污泥浓缩装置的控制，使浓缩污泥浓度X进入到下限浓缩污泥浓度Xmin％以上，上限浓缩污泥浓度Xmax％以下的范围内。每隔一定的时间(例如，5分钟)用电力检测器87将浓缩污泥浓度X作为电力进行检测，将检测出的电力值作为电信号发送给判断器91。判断器91根据从电力检测器87接收的电信号计算浓缩污泥浓度X，并与下限浓缩污泥浓度Xmin％、上限浓缩污泥浓度Xmax％进行比较运算。根据比较运算的结果，按下述方法进行污泥浓缩：X＞Xmax时，用下述〔1〕的方法；X＜Xmin时，用〔2〕的方法、；当Xmin≤X≤Xmax时，维持现状，或用下述〔3〕的方法。此外，对于没有检测出浓缩污泥浓度X的开始运转时的浓缩方法，如下述〔4〕中的说明。
〔1〕当浓缩污泥浓度X上升超过上限浓缩污泥浓度Xmax％时
〔2〕当浓缩污泥浓度X下降低于下限浓缩污泥浓度Xmin％时
〔3〕当浓缩污泥浓度X为下限浓缩污泥浓度Xmin％以上、上限浓缩污泥浓度Xmax％以下时
〔4〕污泥浓缩装置开始运转时
〔1〕当浓缩污泥浓度X上升超过上限浓缩污泥浓度Xmax％时
图10是将污泥浓缩装置的浓缩污泥浓度X保持一定的方法的流程图。按照图10，以下，说明(a)～(j)的顺序。
(a)当浓缩污泥浓度X上升超过上限浓缩污泥浓度Xmax％时，从判断器91向比例设定器93发送指令信号，从比例设定器93向第二控制器94发出降低凝结剂给药率α的指令信号。
(b)第二控制器94控制凝结剂供给泵97，从凝结剂给药率α中只减少给药率d％(d＝0.01～0.03％)。
(c)规定时间(例如，5分钟)后的浓缩污泥浓度X，若还高于上限浓缩污泥浓度Xmax％，则重复该操作、阶段性地减少凝结剂给药率α，直到浓 缩污泥浓度X达到低于上限浓缩污泥浓度Xmax％为止。
(d)当凝结剂给药率α达到下限给药率αmin％时，一边维持下限给药率αmin％，一边从比例设定器93向判断器91返回凝结剂给药率α已达到下限给药率αmin％的信息。
(e)根据来自比例设定器93的凝结剂给药率α已达到下限给药率αmin％的信息，若浓缩污泥浓度X高于上限浓缩污泥浓度Xmax％，则从判断器91向第一控制器92发出增加螺杆39的转数S的指令信号。
(f)第一控制器92操作螺杆驱动机85，对螺杆39的转数S只增加一个增减转数a(a＝1～2min-1)。
(g)规定时间(例如，5分钟)后的浓缩污泥浓度X，若仍高于上限浓缩污泥浓度Xmax％，则根据其信息，从判断器91向第一控制器92发出指令信号，重复该操作，并阶段性地增加螺杆39的转数S，直到浓缩污泥浓度X达到上限浓缩污泥浓度Xmax％以下。
(h)当螺杆39的转数S达到上限转数Smax时，维持上限转数Smax，若浓缩污泥浓度X高于上限浓缩污泥浓度Xmax％，则从判断器91向第一控制器92发出降低外筒滤网21的转数C的指令信号。
(i)第一控制器92操作外筒驱动机86，并将外筒滤网21的转数C只减低一个增减转数b(b＝1～2min-1)，并重复该操作，直到浓缩污泥浓度X达到低于上限浓缩污泥浓度Xmax％，或外筒滤网21的转数C低于下限转数Cmin为止。
(j)当外筒滤网21的转数C低于下限转数Cmin时，一边维持下限转数Cmin的状态，一边发出异常警报，并修正程序。
根据上述方法，对于浓缩污泥浓度X的变化，由于能决定给药率、螺杆39的转数S、外筒滤网21的转数C的三个操作元素的优先顺序并使其分档变化，所以能将浓缩污泥浓度X保持一定，对应于污泥性状的变化，可减少药品使用量。并且，由于浓缩污泥的污泥浓度稳定，所以容易进行浓缩后处理工序的管理。
第一实施例的变形例1
此外，如图11的流程图所示，在上述〔1〕的(e)阶段，也可以与螺杆 39的转数S同时增减外筒滤网21的转数C。具体的是，从判断器91向第一控制器92发出用于同时使螺杆39及外筒滤网21旋转的指令信号。接收了该指令信号的第一控制器92同时操作螺杆驱动机85及外筒驱动机86，并使螺杆39的转数S只增加一个增减转数a(a＝1～2min-1)，使外筒滤网21的转数C只减少一个增减转数b(b＝1～2min-1)。重复该操作，直到浓缩污泥浓度X达到低于上限浓缩污泥浓度Xmax％，或螺杆39的转数S达到上限转数Smax或外筒滤网21的转数C达到下限转数Cmin为止。
根据该方法，可以加快螺杆39和外筒滤网21对浓缩污泥浓度X的应对速度。
并且，若使分档地增减一次的螺杆39的增减转数a和外筒滤网21的增减转数b之和{a+(-b)＝0}保持一定，则控制变得简单。
〔2〕当浓缩污泥浓度X下降低于下限浓缩污泥浓度Xmin％时
图10是将污泥浓缩装置的浓缩污泥浓度X保持一定的方法的流程图。按照图10，以下，说明(a)～(g)的顺序。
(a)当浓缩污泥浓度X下降到低于下限浓缩污泥浓度Xmin％时，从判断器91向第一控制器92发出降低螺杆39的转数S的指令信号。
(b)第一控制器92操作螺杆驱动机85，对螺杆39的转数S只减少一个增减转数a(a＝1～2min-1)，并重复该操作，阶段性地降低螺杆39的转数S，直到浓缩污泥浓度X达到超过下限浓缩污泥浓度Xmin％，或螺杆39的转数S达到下限转数Smin为止。
(c)当螺杆39的转数S达到下限转数Smin时，维持下限转数Smin，若浓缩污泥浓度X低于下限浓缩污泥浓度Xmin％时，则从判断器91向第一控制器92发出增加外筒滤网21的转数C的指令信号。
(d)第一控制器92操作外筒驱动机86，并使外筒滤网21的转数C只增加一个增减转数b(b＝1～2min-1)，并重复该操作，直到浓缩污泥浓度X达到超过下限浓缩污泥浓度Xmin％，或外筒滤网21的转数C达到上限转数Cmax为止。
(e)当浓缩污泥浓度X低于下限浓缩污泥浓度Xmin％，且外筒滤网21的转数C达到上限转数Cmax时，从判断器91向比例设定器93发送外筒滤 网21的转数C达到上限转数Cmax的信息，从比例设定器93向第二控制器94发出增加凝结剂给药率α的指令信号。
(f)第二控制器94控制凝结剂供给泵97，并使凝结剂给药率α只增加给药率d％(d＝0.01～0.03％)。分档地重复该操作，直到浓缩污泥浓度X达到高于下限浓缩污泥浓度Xmin％，或凝结剂给药率α达到上限给药率αmax％为止。
(g)当凝结剂给药率α达到上限给药率αmax％时，一边维持上限给药率αmax％的状态，一边发出异常警报，并修正程序。
根据上述方法，对于浓缩污泥浓度X的变化，由于能决定凝结剂给药率、螺杆39的转数S、外筒滤网21的转数C的三个操作元素的优先顺序并使其分档地变化，所以能将浓缩污泥浓度X保持一定，对应于污泥性状的变化，可以减少药品使用量。并且，由于浓缩污泥的污泥浓度稳定，所以容易进行浓缩后处理工序的管理。
第一实施例的变形例2
此外，如图11的流程图所示，在上述〔2〕的(a)阶段，也可以与螺杆39的转数S同时增减外筒滤网21的转数C。具体的是，从判断器91向第一控制器92发出用于同时使螺杆39及外筒滤网21旋转的指令信号。接收了该指令信号的第一控制器92同时操作螺杆驱动机85及外筒驱动机86，并使螺杆39的转数S只减少一个增减转数a(a＝1～2min-1)，使外筒滤网21的转数C只增加一个增减转数b(b＝1～2min-1)。重复该操作，直到浓缩污泥浓度X达到高于下限浓缩污泥浓度Xmin％，或螺杆39的转数S达到下限转数Smin，或外筒滤网21的转数C达到上限转数Cmax为止。并且，当螺杆39的转数S达到下限转数Smin时，或外筒滤网21的转数C达到上限转数Cmax时，从判断器91向比例设定器93发送该信息，并从比例设定器93向第二控制器94发出增加凝结剂给药率α％的指令信号。
根据上述方法，可以加快螺杆39和外筒滤网21对浓缩污泥浓度X的应对速度。
并且，若使分档地增减一次的螺杆39的增减转数a和外筒滤网21的增减转数b之和{a+(-b)＝0}保持一定，则控制变得简单。
〔3〕当浓缩污泥浓度X为下限浓缩污泥浓度Xmin％以上、上限浓缩污泥浓度Xmax％以下时
当原液供给量Qs变动时，也可以采用如下的污泥浓缩方法。
首先，说明适用于污泥浓缩时的螺杆39及外筒滤网21的转数。
在差速旋转浓缩机80中使用原液浓度为0.6％的下水污泥，并计算出逆向差速旋转的螺杆39及外筒滤网21的最佳转数Sso、Cso。由于对原液供给量Qs的最佳转数Sso、Cso的设定值是根据经验得出的值，所以利用螺杆39旋转的运送速度最好为原液污泥投入量的1/2。外筒滤网21的转数C的问题在于以什么样的频度给再生新的过滤面，采用与相对原液供给量Qs的清洗次数同样的考虑方法。清洗相对于10m3/m2/h的处理量，其转速必须为15rpm，并与处理量成比例且使外筒滤网21的转数C以15的倍数增加。相对于原液供给量Qs的外筒滤网21和螺杆39的最佳转数Cso、Sso如表4所示。
【表4】
  原液处理量   最佳螺杆转数   最佳外筒滤网转数   浓缩倍率
  10m3/m2/h   5rpm   -15rpm   8-10倍
  15m3/m2/h   7.5rpm   -22rpm   6-8倍
  20m3/m2/h   10rpm   -30rpm   5-6倍
表4表示用外筒滤网21的内径F为300mm的差速旋转浓缩机浓缩原液浓度为0.6％的下水剩余污泥时的运转实例。
从表4求出的相对各污泥投入量的螺杆39及外筒滤网21的最佳转数Sso、Cso的关系式为：
螺杆39的最佳转数Sso(rpm)＝0.5×原液处理速度(m3/m2/h)
外筒滤网21的最佳转数Cso(rpm)＝1.5×原液处理速度(m3/m2/h)。因此，基准计算式为：
螺杆39的最佳转数Sso(rpm)＝旋转系数S1×原液处理速度(m3/m2/h)
外筒滤网21的最佳转数Cso(rpm)＝旋转系数C1×原液处理速度(m3/m2/h)。
根据上述的数据分析，若决定了旋转系数S1、C1则能简单地组合程序。对于原液浓为0.6％的下水污泥，S1＝0.5、C1＝1.5虽较合适，但对于过滤性、浓缩性差的污泥或大型的差速旋转浓缩机80，S1、C1的值则比上述数值小。这样设定旋转系数S1、C1的值能适合原液污泥性状。并且，将适合原液污泥性状求出的旋转系数S1、C1值以及相对于原液供给量Qs的螺杆39的最佳转数Sso、外筒滤网21的最佳转数Cso的基准关系式预先储存于判断器91中。
以下，按照(a)～(c)说明污泥浓缩方法的顺序。
(a)在通常运转中原液供给量Qs虽一定，但当在运转中因某种原因改变了原液供给量Qs时，用流量计98检测原液供给量Qs，并向判断器91发送检测信号。
(b)判断器91接收该检测信号，并从关系式计算出螺杆39的最佳转数Sso和外筒滤网21的最佳转数Cso，并将指令信号发送给第一控制器92。
(c)第一控制器92操作螺杆驱动机85及外筒驱动机86，将螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C改变为最佳转数Sso、Cso。
根据上述方法，即使原液供给量Qs变动，由于能以最适合于浓缩该原液供给量Qs的转数使螺杆39、外筒滤网21旋转，所以能以高浓缩效率进行污泥的浓缩。
〔4〕污泥浓缩装置的运转开始时
也可以采用如下的污泥浓缩方法。
在污泥浓缩装置的运转开始时，以〔3〕中说明的螺杆39的最佳转数Sso和外筒滤网21的最佳转数Cso使螺杆39和外筒滤网21旋转。
根据该方法，可以使污泥浓缩装置从浓缩效率高的状态开始运转，没有必要在运转开始时每次都设定符合原液性状的螺杆39的转数S、外筒滤网21的转数C。
第二实施例
第二实施例的污泥浓缩装置，虽然也和第一实施例的图1所示的结构一样，但判断器91所储存的控制程序不同。此外，因控制程序不同其浓缩方法也不同。由于其它结构及动作与第一实施例相同，因而省略重复的叙述。图中，相同的结构要素标上相同的标号。
首先，说明判断器91所储存的控制程序。
将从电力检测器87输出的4～20mA的连续电信号传送到判断器91。预先将对以污泥浓缩装置80浓缩的所希望的浓缩污泥的检测体90的滑动接触阻力作为驱动马达89的稳定电流值计算出来，设定允许范围的上限及下限率，将该稳定电流值、上限及下限率输入判断器91。
以下，关于污泥浓缩方法，说明以下(a)～(g)的顺序。
(a)对输入判断器91的来自电力检测器87的连续电信号，按规定的时间计算出平均电流值。
(b)再将该平均值重复数次并平均，对该平均值和预先设定的运转时的稳定电流值上限及下限率进行比较运算。
(c)若平均电流值连续低于稳定电流值的下限率，则使螺杆39的转数S只减少规定转数。
(d)重复该操作，当平均电流值达到稳定电流值的允许范围内时，维持螺杆39的转数。
(e)此外，若平均电流值连续超过稳定电流值上限率，则使螺杆39的转数S只增加规定转数。
(f)重复该操作，当平均电流值达到稳定电流值的允许范围内时，维持螺杆39的转数。
(g)在即使控制螺杆39的转数S，连续检测出的平均电流仍然超出稳定电流值上限及下限率时，从判断器91向凝结剂供给泵97发出指令信号，若平均电流低于稳定电流值的下限率，则增加凝结剂给药率α，若平均电流值超过稳定电流值的上限率，则减少凝结剂给药率α，以根据污泥的性状变化对凝结剂给药率α进行自动调整。
这样，在第二实施例的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法中，虽然将原液供给量保持一定量，如上所述进行控制螺杆39的旋转控制，但当原液供给量Qs变动时，作为初期设定，若将螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C与原液供给量Qs成比例地增减，则可以进行最合适运转。并且，当污泥性状变化大、有必要变动原液供给量Qs时，只要与原液供给量Qs成比例地改变外筒滤网21的转数C并进行转数控制即可。最初控制螺杆39的转数S的理由是因为直接显示对浓缩污泥浓度的应对。给药率的确定需要污泥与凝结剂的反应时间，所以需要适当的应对时间。根据该顺序，能减少给药率、并能添加最小限度的凝结剂。
更具体的是，
图16是表示螺杆39的转数S与浓缩污泥浓度的关系图，横轴表示螺杆39的转数S(rpm)，纵轴表示浓缩污泥浓度％。作为差速旋转浓缩机80的运转条件，使外筒滤网21的转数C保持一定，并处理规定的污泥量。在该例中，若对污泥的螺杆39的转数S增加到5、10、15rpm时，则浓缩污泥浓度大致为4.7、4.0、3.5％。即，螺杆39旋转对污泥浓度的影响是，转数S越高，则污泥在外筒滤网21的内部的滞留时间越短，则浓缩的污泥浓度降低。相反，若降低螺杆39的转数S，则污泥在外筒滤网21内部的滞留时间加长，则浓缩的污泥浓度提高。
图17表示给药率α与浓缩污泥浓度X的关系，横轴表示给药率％、纵轴表示浓缩污泥浓度X。作为差速旋转浓缩机80的运转条件，将外筒滤网21的转数C保持一定，并处理规定的污泥量。在该例中，若将相对污泥的给药率增加到0.2％、0.3％、0.4％的给药率，则浓缩污泥浓度X大致为3％、4％、5％。给药率变化对污泥浓度的影响是，给药率越高，则浓缩的污泥浓度也越高。相反，若降低给药率α，则浓缩的污泥浓度也降低。在该例中，若成为稳定电流值的标准污泥浓度为4％，则标准给药率设定为0.3％。另外，凝结剂给药率α的增减为每次增减0.01％。
图12是表示差速旋转浓缩机80的控制方法的流程图，在判断器91中对从电力检测器87发出的平均电流值和设定的稳定电流值进行比较运算，计算设定的连续次数(3次左右)的每5分钟的平均浓度值并计算其是否减少，若浓缩污泥浓度X低于标准污泥浓度4％的程度超过0.1％，则将螺杆39的转数S从10rpm减少1rpm。经常变化的污泥性状也有自己恢复的情况，来自电力检测器87的连续电信号应每5分钟计测一次。5分钟后再进行测定，若浓缩污泥浓度X仍然低于标准污泥浓度4％的程度超过0.1％，则将螺杆39的转数S再减少1rpm。重复数次直到浓度达到3.5％以下。当控制螺杆39的转数S使浓度达到3.5％以下时，将给药率从0.3％增加到0.31％，5分钟后再进行测定。重复该操作，当测定的平均污泥浓度达到到允许范围内时，维持差速旋转浓缩机80的螺杆39转数。
用判断器91计算设定的连续次数的每5分钟的平均浓度并计算其是否减少，若浓缩污泥浓度X比标准污泥浓度4％高0.1％以上，则使螺杆39的转数S从10rpm增加1rpm，，5分钟后再进行测定。若浓度仍然比标准污泥浓度4％高0.1％以上，则再将螺杆39的转数S增加1rpm，重复数次，直到浓度达到4.5％以下。当即使控制螺杆39的转数S，浓度仍没有低于4.5％以下时，，将给药率从0.3％减少到0.29％，5分钟后再进行测定。重复该操作，当测定的平均污泥浓度达到允许范围内时，维持差速旋转浓缩机80的螺杆39转数。
此外，在该实施例中，将标准污泥浓度设定为4％、将螺杆39的标准转数S设定为10rpm，电力检测器87计测的电流值则为稳定电流值。对于浓缩污泥浓度X的变动，每5分钟计测一次，虽将螺杆39的转数S的增减设为1rpm、将凝结剂给药率α增减率设为0.01％，但该值可根据污泥性状、污泥处理量及外筒滤网21的转数C，对螺杆39的转数S及凝结剂给药率α进行适当的设定。
根据本发明的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法，由于能计测从差速旋转浓缩机80排出的浓缩污泥的浓度，并根据其浓缩污泥的浓度，分档地控制凝结剂给药率、相互逆转的螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C，所以能防止对螺杆39和外筒滤网21的过负荷，并能将浓缩后的污泥浓度保持一定。此外，由于能计测从差速旋转浓缩机80排出的浓缩污泥的浓度，并根据其浓缩污泥的浓度，按优先顺序分档地控制凝结剂给药率、相互逆转的螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C，所以能将凝结剂的药品使用量控制为最低限度的同时，将浓缩后的污泥浓度保持一定。由于浓缩后的污泥浓度稳定，所以浓缩后的处理工序的管理变得容易。
由于原液污泥的供给量变动时，能设定对应于其原液供给量Qs的最佳螺杆39的转数S和外筒滤网21的转数C，并控制差速旋转浓缩机，所以即使原液污泥的供给量Qs变动时，也能进行高浓缩效率的运转。
此外，根据本发明的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法，由于将差速旋转浓 缩机80的螺杆39圆筒状中心轴41的外径大小f设定在外筒滤网21的内径F的40％～65％的范围内，所以能以高浓缩效率进行污泥的浓缩。此外，由于能与污泥原液性状及作为目标的浓缩浓度等相吻合地将螺杆叶片43的条数做成1、2、3条的任何一种，因而能以高浓缩效率进行污泥的浓缩。因此，能减少污泥浓缩时的浪费，也能对应要求高浓缩污泥浓度的处理。
并且，根据本发明的污泥浓缩装置及污泥浓缩方法，由于将配置于浓缩后的污泥中的浓度检测器的检测体90做成难于受流量变动影响的圆筒状，因而，除了过滤性比较好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，即使是活性剩余污泥等难于过滤的污泥，也能减少浓缩后污泥浓度数据的波动，并根据该浓缩后的污泥浓度数据控制差速旋转浓缩机80的螺杆39的转数S及外筒滤网21的转数C及凝结剂给药率，所以是浓缩后污泥浓度变动小的污泥浓缩装置及方法。因此，由于浓缩后的污泥浓度稳定，所以浓缩后的处理工序的管理变得容易，除了过滤性比较好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，对于活性剩余污泥等难于过滤的污泥处理也是适合的旋转浓缩机。

Claims (8)

1.一种差速旋转浓缩机，具有：
两端以圆盘状的法兰板II(17)、I(19)封闭、而圆筒圆周面由外筒滤网(21)构成的外筒(15)，
同心配置于外筒(15)内的螺杆(39)，其特征在于：
上述螺杆(39)和上述外筒滤网(21)被驱动呈相互逆向旋转；
上述螺杆(39)具有在外圆周面上有螺杆叶片(43)的圆筒状中心轴(41)；
上述圆筒状中心轴(41)的直径的大小f是上述外筒滤网(21)的内径F的40％～70％；
上述圆筒状中心轴(41)在位于上述外筒(15)内的一端侧的轴的部分圆周面上设有将被处理物从上述圆筒状中心轴(41)的空心筒部(53)导入到上述外筒(15)内的入口开口(55)；
在上述外筒(15)的另一端侧的上述法兰板I(19)上设有出口开口(59)。
2.根据权利要求1所述的差速旋转浓缩机，其特征在于：
在上述外筒(15)上设有增减调节上述出口开口(59)的开口面积的出口开口度调节机构。
3.根据权利要求2所述的差速旋转浓缩机，其特征在于：
上述出口开口度调节机构与形成了上述出口开口(59)的法兰板I(19)相互重合配置且包括相对于该法兰板I(19)可旋转移位的挡板(63)，根据该挡板(63)相对于上述法兰板I(19)的旋转移位的位置增减该挡板(63)对上述出口开口(59)的闭塞量。
4.根据权利要求1所述的差速旋转浓缩机，其特征在于：
从上述外筒(15)的径向看，上述出口开口(59)的外筒(15)外圆周侧的开口边缘(61)与外筒滤网(21)的上述圆筒圆周面基本是同一位置。
5.根据权利要求1所述的差速旋转浓缩机，其特征在于：
上述螺杆叶片(43)是1、2、3条叶片的任何一种。
6.一种差速旋转浓缩机的污泥浓缩方法，其特征在于：
使两端以圆盘状的法兰板II(17)、I(19)封闭，而圆筒圆周面由外筒 滤网(21)构成的外筒(15)实质上绕水平的自身的中心轴线转动，并且，
使同心配置于上述外筒内(15)的螺杆(39)向与上述外筒(15)的旋转方向相反的方向旋转；
将作为被处理物的原液污泥供给到具有上述外筒滤网(21)内径F的40％～70％大小的轴径f的上述螺杆(39)的圆筒状中心轴(41)的空心筒部(53)中；
将上述原液污泥从设在位于上述外筒(15)内一端侧的上述圆筒状中心轴(41)的部分圆周面上的入口开口(55)以残留了上部空间的方式导入上述外筒(15)内；
将清洗液从上述外筒(15)的外部上方向上述外筒(15)的圆筒圆周面喷射；
连续或间歇地对上述外筒滤网(21)进行清洗的同时，
在利用设于上述圆筒状中心轴(41)的外圆周面上的螺杆叶片(43)将上述外筒(15)内的污泥从上述外筒(15)的一端侧移送到另一端侧，并从形成于上述外筒(15)的另一端侧的法兰位置上的出口开口(59)排出的过程中，
利用上述外筒滤网(21)进行污泥的过滤。
7.根据权利要求6所述的差速旋转浓缩机的污泥浓缩方法，其特征在于：增减调节上述出口开口(59)的开口面积以调整上述外筒(15)内的污泥滞留时间。
8.根据权利要求6所述的差速旋转浓缩机的污泥浓缩方法，其特征在于：上述外筒(15)内的污泥的填充率为50％以上、90％以下。 
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