JP2000202495A - 汚泥処理システム - Google Patents
汚泥処理システムInfo
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- JP2000202495A JP2000202495A JP11010818A JP1081899A JP2000202495A JP 2000202495 A JP2000202495 A JP 2000202495A JP 11010818 A JP11010818 A JP 11010818A JP 1081899 A JP1081899 A JP 1081899A JP 2000202495 A JP2000202495 A JP 2000202495A
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Abstract
て、焼却炉において脱水汚泥を適切に焼却する。 【解決手段】 脱水装置7により脱水された汚泥が、焼
却炉3内で焼却される。この間、脱水装置7の入口側に
設けられたTS・VS検出器10により汚泥の固形分濃
度と有機物濃度が測定され、この測定値に基づいて自燃
含水率演算装置5において自燃含水率が求められる。制
御装置6は、この自燃含水率に基づいて脱水装置7を制
御して脱水汚泥の含水率を調整する。
Description
槽施設等の排水の生物処理施設で発生する汚泥を処理す
る汚泥処理システムに係り、特に脱水装置と焼却炉とを
有する汚泥処理システムに関する。
に示す。図11において、生物処理施設で発生する汚泥
が濃縮槽1内で沈降濃縮され、濃縮槽1の濃縮汚泥は脱
水装置2で機械脱水され、その後脱水汚泥は焼却炉3で
焼却される。図11に示す汚泥処理脱水システムでは、
脱水装置2からの脱水汚泥の含水率は80%前後であ
り、焼却炉3で自燃することはない。このため焼却炉3
において多量の補助燃料を必要とし、また焼却炉3内の
温度が不安定になり排ガス処理が複雑になる。
3内では汚泥が自燃することはなく、このため多量の補
助燃料を必要とし、かつ焼却炉3内の温度が不安定とな
る。
ものであり、焼却炉において脱水汚泥を確実に自燃する
ことができる汚泥処理システムを提供することを目的と
する。
る脱水装置と、脱水装置により脱水された汚泥を焼却す
る焼却炉と、脱水装置の入口側に設けられ、汚泥中の固
形分濃度と有機物濃度を測定する検出器と、この検出器
からの測定値に基づいて有機物濃度/固形分濃度の比率
を求め、この比率から汚泥の自燃含水率を求める自燃含
水率演算装置と、自燃含水率演算装置で求めた自燃含水
率に基づいて脱水装置を制御する制御装置と、を備えた
ことを特徴とする汚泥処理システム、汚泥を脱水する機
械脱水装置と、機械脱水装置の出口側に設けられた加熱
脱水装置と、加熱脱水装置により脱水された汚泥を焼却
する焼却炉と、機械脱水装置の入口側に設けられ、汚泥
中の固形分濃度と有機物濃度を測定する検出器と、この
検出器からの測定値に基づいて有機物濃度/固形分濃度
の比率を求め、この比率から汚泥自燃含水率を求める自
燃含水率演算装置と、自燃含水率演算装置で求めた自燃
含水率に基づいて機械脱水装置と加熱脱水装置の合計脱
水コストを最小とする機械脱水装置出口側の中間含水率
を求める中間含水率演算装置と、自燃含水率演算装置で
求めた自燃含水率に基づいて加熱脱水装置を制御する第
1制御装置と、中間含水率演算装置で求めた中間含水率
に基づいて機械脱水装置を制御する第2制御装置と、を
備えたことを特徴とする汚泥処理システム、および汚泥
を脱水する機械脱水装置と、機械脱水装置の出口側に設
けられた加熱脱水装置と、加熱脱水装置により脱水され
た汚泥を焼却する焼却炉と、加熱脱水装置の入口側と出
口側とを接続するバイパスラインと、バイパスラインへ
のバイパス流量を調整するバイパス調整装置と、機械脱
水装置の入口側に設けられ、汚泥中の固形分濃度と有機
物濃度を測定する検出器と、この検出器からの測定値に
基づいて有機物濃度/固形分濃度の比率を求め、この比
率から汚泥自燃含水率を求める自燃含水率演算装置と、
機械脱水装置の出口側および加熱脱水装置の出口側に各
々設けられた第1含水率計および第2含水率計と、自燃
含水率演算装置で求めた自燃含水率と、第1含水率計で
求めた機械脱水装置の出口側の含水率と、第2含水率計
で求めた加熱脱水装置の出口側の含水率とに基づいてバ
イパスラインへバイパスするバイパス流量比を求めると
ともに、このバイパス流量比に基づいてバイパス調整装
置を制御するバイパス制御装置と、を備えたことを特徴
とする汚泥処理システムである。
設けられた検出器により固形分濃度と有機物濃度を測定
し、この固形分濃度と有機物濃度に基づいて自燃含水率
演算装置により汚泥の自燃含水率を求める。脱水装置か
らの脱水汚泥の含水率が自燃含水率に基づいて調整され
るため、焼却炉において汚泥を適切に焼却することがで
きる。
する。図1および図2は本発明の第1の実施の形態を示
す図である。
ムは濃縮汚泥を貯留する貯留槽1と、貯留槽1に配管8
を介して接続され貯留槽1により貯留された濃縮汚泥を
脱水する脱水装置7と、脱水装置7に配管9を介して接
続され脱水装置7からの脱水汚泥を焼却する焼却炉3と
を備えている。
泥中の固形物濃度(TS)と有機物濃度(VS)を測定
するTS・VS検出器10が設けられている。さらにこ
のTS・VS検出器10には有機物比率(有機物濃度
(VS)/固形物(TS))を求めるとともに、このV
S/TS比率から汚泥の自燃含水率(As)を求める自
燃含水率演算装置5が接続されている。
率(As)に基づいて脱水装置7を制御する制御装置6
が接続されている。
含水率演算装置5と、制御装置6とにより脱水システム
4が構成されており、脱水装置7で脱水された脱水汚泥
は焼却炉3に供給されて焼却される。また配管9には含
水率(Ap)を測定する含水率計11が設けられてお
り、この含水率計11は制御装置6に接続されている。
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用につい
て説明する。
TS)と自燃含水率の関係は、図2のようになる。同一
の有機物比率(VS/TS)でも、自燃含水率は焼却炉
3の種類、規模によっても異なるため、あらかじめ焼却
炉3のVS/TSと自燃含水率(As)との関係を求め
ておき、配管9内の脱水汚泥の含水率(Ap)を自燃含
水率(As)に保つよう制御装置6で脱水装置7を制御
する。
混入の有無等で変化するが通常60〜80%の範囲であ
り、自燃含水率は通常50〜75%程度である。熱効率
の良い焼却炉(焼却炉(イ))では高い含水率で自燃
し、熱効率の悪い焼却炉(焼却炉(ロ))では自燃含水
率は低くなる。
心脱水装置、ベルトプレス脱水装置、加熱脱水装置では
配管8内の濃縮汚泥のVS/TSと、配管9内の脱水汚
泥のVS/TSがほぼ等しい事を見いだした。このため
配管8内の濃縮汚泥を直接または採取してTS・VS検
出器10により固形物濃度(TS)と有機物濃度(V
S)を測定する。
のVS/TSを求め、これを脱水汚泥9のVS/TSと
して使用する。配管8内の濃縮汚泥の含水率は通常95
%程度であり、配管9内の脱水汚泥に比べて採取、測定
が容易であり、迅速にVS/TSを求めることができ
る。次に自燃含水率演算装置5は汚泥のVS/TSから
図2に示すVS/TSと自燃含水率との関係を用いて自
燃含水率(As)を求め、制御装置6により含水率計1
1からの含水率(Ap)が自燃含水率(As)となるよ
う脱水装置7を制御する。
キシン派生の抑制、の観点から800℃程度で運転され
て、脱水汚泥を焼却する。また焼却炉3の寿命低下防止
の観点から温度変化のない安定運転が必要であるが、脱
水装置7からの脱水汚泥を自燃含水率(As)に保つこ
とで、焼却炉3の温度上昇が抑制され、かつ燃焼不良が
抑制される。このため焼却炉3の安定燃焼が可能にな
り、運転管理が極めて容易になる。
焼が可能になり、運転管理が極めて容易になる。また自
燃含水率演算装置5によりAsを迅速に求めることがで
きるので、制御装置6による脱水装置7の制御周期の短
縮が可能になり、脱水汚泥9の含水率の安定化が可能に
なる。第2の実施の形態 次に図3および図4により本発明の第2の実施の形態に
ついて説明する。図3および図4に示す第2の実施の形
態において、図1および図2に示す第1の実施の形態と
同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
炉3との間に、機械脱水装置21と加熱脱水装置22と
からなる脱水装置が配置されている。
加熱脱水装置22が配置されており、機械脱水装置21
と加熱脱水装置22とは配管25により接続され、また
配管25には含水率計26が設けられている。
水率演算装置5には、自燃含水率(As)に基づいて、
機械脱水装置21と加熱脱水装置22の合計運転コスト
を最小にするような機械脱水装置21の出口側汚泥の中
間含水率(配管25内の汚泥の含水率Als)を求める
中間含水率演算装置24が接続されている。
置6が接続され、この第1制御装置6は自燃含水率(A
s)と含水率計11からの測定値(Ap)に基づいて、
加熱脱水装置22の出口側の含水率をAsに保つよう加
熱脱水装置22を制御するようになっている。
装置23が接続され、この第2制御装置23は中間含水
率(Als)と含水率計26からの測定値(Alp)に
基づいて、機械脱水装置21の出口側の中間含水率をA
lsに保つよう機械脱水装置21を制御するようになっ
ている。
水装置22、第1制御装置6a、第2制御装置23、自
燃含水率演算装置5、中間含水率演算装置24により脱
水システム20が構成される。
検出器10によりTSおよびVSが測定され、自燃含水
率演算装置5において有機物比率(VA/TA)と、脱
水汚泥中の自燃含水率(As)が算出される。次に第1
制御装置6aは、配管9中の脱水汚泥の含水率(Ap)
がAsとなるよう加熱脱水装置22の運転を制御する。
泥の含水率目標値Asと、機械脱水装置21の運転コス
トパラメータと、加熱脱水装置22の運転コストパラメ
ータとが入力され、この中間含水率演算装置24によ
り、機械脱水装置21出口側の配管25内の汚泥の目標
含水率(中間目標含水率:A1s)が算出される。
標値、含水率計26による脱水汚泥の含水率(A1p)
をプロセス値とし、機械脱水装置21の運転を制御す
る。
脱水し脱水汚泥(目標含水率AS)として配管9内に送
る際の中間含水率A1をパラメータとした機械脱水装置
21と加熱脱水装置22の各々の脱水コストを示す。図
4において、機械脱水コストは機械脱水装置21で配管
8内の汚泥を中間含水率A1まで脱水する際のコストで
あり、内訳は凝集剤の添加量、機械エネルギー等からな
る。また加熱脱水コストは加熱脱水装置22により含水
率A1の配管25内の脱水汚泥を目標含水率Asまで脱
水する際のコストであり、内訳は蒸気量、機械エネルギ
ー等からなる。このため脱水システム20の脱水コスト
(Y円/kg)は機械脱水コストと加熱脱水コストとの
和で表せる。
トを合計脱水コストとした求めたところ、図4に示すよ
うに中間含水率がA1sのとき極小値をもつ曲線になっ
た。このことから中間目標含水率をA1sに設定するこ
とにより合計脱水コストが最小となることが可能とな
る。
水率演算装置24で配管25内の脱水汚泥の目標値(中
間含水率目標値:A1s)を算出し、次にこのA1sを
設定値とし、含水率計26による配管25内の脱水汚泥
の含水率(A1p)をプロセス値として各々第2制御装
置23に入力する。第2制御装置23では、公知の手法
で機械脱水装置21を操作し、配管25内の汚泥の含水
率をA1sとなるよう制御する。
炉3での汚泥の安定燃焼が可能になり、同時に脱水コス
トの最小化が可能になる。この場合、脱水コストの低減
は、凝集剤、機械エネルギー、蒸気等の最小化につなが
るため、環境負荷の抑制に大きく寄与する。第3の実施の形態 次に図5乃至図8により本発明の第3の実施の形態につ
いて説明する。図5乃至図8に示す第3の実施の形態
は、機械脱水装置21として遠心脱水装置30を用い、
加熱脱水装置22として薄膜式加熱脱水装置40を用い
たものであり、他は図3および図4に示す第2の実施の
形態と略同一である。図5乃至図8に示す第3の実施の
形態において、図3および図4に示す第2の実施の形態
と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。
心脱水機30と、凝集剤タンク31と、凝集剤演算器3
2と、凝集剤ポンプ34と、濃縮汚泥流量計33を有
し、濃縮汚泥槽1からの配管8中の濃縮汚泥を脱水し、
含水率85%前後(78〜90%程度)の脱水汚泥を得
て配管25へ送るものである。配管25中の脱水汚泥の
含水率は単位固形分(kg)当たりの凝集剤の注入量
(kg)、すなわち凝集剤添加率Bに大きく依存する。
このため凝集剤演算器32では添加率B、凝集剤濃度C
1、濃縮汚泥濃度C2、流量q2を入力し次式で注入量
q1を算出し、ポンプ34の注入量を設定する。
間含水率:A1)は凝集剤の添加率に大きく依存し、中
間含水率(A1)を下げるためには添加率Bを上げる必
要がある。通常使用されている高分子凝集剤の場合、適
正中間含水率(A1s)を得る注入率は0.5%前後で
ある。
の他に遠心脱水機30の遠心加速度、遠心脱水機内での
固形物滞留時間等があるが、いずれもコストに概略比例
する。
自由水の一部が残存しており、スラリー状態となってい
る。このため配管25内の脱水汚泥を次工程へ移送する
ためにはポンプ圧送方式が可能になる。ポンプ圧送は脱
水汚泥の定量供給が可能になり、臭気の漏洩防止等作業
環境改善効果が大きくなる。
構成を示し、図8により縦型薄膜式加熱脱水装置の脱水
コストの特性を示す。加熱脱水装置23は縦型薄膜式加
熱脱水装置40からなっている。この縦型薄膜式加熱脱
水装置40は蒸気ジャケット40aを持つ円筒形の伝熱
胴41と、ブレード42を装着した回転軸43と、モー
タ44とを有し、蒸気ジャケット40aに蒸気45を供
給するようになっている。配管25内の脱水汚泥はブレ
ード42により伝熱胴41の内面に引延ばされて薄膜を
形成し、加熱脱水後伝熱胴41に沿って落下し、含水率
60%前後(50〜70%程度)の加熱脱水汚泥46と
して自然排出される。薄膜式加熱脱水装置40は短時間
に多量の脱水が可能となり、脱水の能力は回転軸の回転
数(厳密にはブレード42先端の周速度)に大きく依存
する。このため配管25内の脱水汚泥の含水率(中間含
水率A1)が小さい場合、回転数を大きくし脱水の能力
を高める必要がある。
の関係は、図8に示すとおりである。適正な中間含水率
(A1s)を与えるブレード42の先端の周速度は10
m/s程度であり、この際、汚泥に加わる遠心加速度は
数十G(50〜100G程度)である。周速度は動力コ
ストに概略比例する。
いて、伝熱胴41内での汚泥の滞留時間が数分と短くな
っている(薄膜方式以外の加熱脱水設備では滞留時間は
数時間である)。このため制御の際の応答が早く、また
縦型のため加熱脱水汚泥46は自然排出され、装置停止
の際に伝熱胴41内に残留しない。このため装置の停止
ならびにスタートが容易である。さらに高速回転のブレ
ード42による汚泥への遠心加速度ならびに掻き取り作
用により、加熱脱水汚泥46はチップ状もしくは粒状と
なり、均質な形状を持ち、かつ含水率が均質になる。こ
のため団塊あるいは粉末が生じることはなく、次工程の
焼却炉3への移送および焼却炉3への投入の際の成形が
容易である。
および加熱脱水装置22の停止ならびにスタートが容易
となる。また加熱脱水汚泥46はチップ状もしくは粒状
となり、均質な形状を持つので含水率が均質になる。こ
のため団塊あるいは粉末が生じることはなく、次工程の
焼却炉3への移送および焼却炉3への投入の際の成形が
容易となる。第4の実施の形態 次に図9および図10により、本発明による第4の実施
の形態について説明する。第4の実施の形態は、加熱脱
水装置22の入口側と出口側とをバイパスライン50で
接続し、機械脱水装置21の出口側と加熱脱水装置22
の出口側に各々、含水率計(第1含水率計)55と、含
水率計(第2含水率計)55aを設けたものである。
装置53に接続され、このバイパス制御装置53におい
て自燃含水率演算装置5からの自燃含水率と含水率計5
5,55aからの含水率に基づいてバイパスライン50
へバイパスするバイパス流量比を求められる。またバイ
パス制御装置53により、バイパスライン50に取付け
られたポンプ56と配管25に取付けられたポンプ57
とを制御するようになっている。この場合、ポンプ5
6,57はバイパス調整装置を構成する。またバイパス
ライン50の出口側には混練機51が設けられている。
4に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付
して詳細な説明は省略する。
熱脱水装置22と、バイパスライン50と、混練機51
と、バイパス制御装置53とにより脱水システム52が
構成される。またバイパスライン50中の脱水汚泥と、
加熱脱水装置22からの脱水汚泥が混練機51で混練さ
れ、脱水汚泥9として焼却炉3に供給される。
計54が設けられ、この流量計54により配管25内の
機械脱水汚泥の流量(Q)が測定される。このような流
量計54としては電磁波応用の電磁流量計が用いられる
が、電磁流量計では含水率75%程度のスラリーの流量
測定が可能である。また含水率計55としては、マイク
ロ波の位相差を利用するマイクロ波濃度計が用いられ
る。マイクロ波濃度計では上記含水率範囲のスラリーの
含水率を正確にかつオンラインで測定することが可能で
ある。
械脱水汚泥の流量(Q)および含水率(A1)と、配管
9内の加熱脱水汚泥の含水率(A2)と、自燃含水率演
算装置5からの自燃目標含水率(As)とがパラメータ
として入力される。このバイパス制御装置53におい
て、バイパスライン50への流量比(r1)と、加熱脱
水装置22への供給比(r2)と、バイパスライン50
への流量(Q1)と、加熱脱水装置22への供給量(Q
2)とが下式により各々演算され、ポンプ56,57の
流量を定める。
2およびバイパスライン50中で減少または増加するこ
とはないので、脱水汚泥中の固形分量は加熱脱水装置2
2からの汚泥中の固形分量とバイパスライン50内の汚
泥中の固形分量の和である。このため配管25内の脱水
汚泥の流量(Q)および含水率(A1)と、加熱脱水装
置22からの汚泥の含水率(A2)と、自燃含水率(A
S)とをパラメータとして、バイパス制御装置53にお
いて次式によりr1(バイパスライン50への流量比)
と、r2(加熱脱水設備への供給比)とが算出される。
÷{(A1−A2)×(1−AS)} r2=1−r1 図10に自燃含水率(AS:0.60、0.65、0.
70の3種)に対するr1、r2の計算例を示す。簡単
のため配管25内の脱水汚泥の含水率を0.80(80
%)、加熱脱水装置22からの含水率を0.40(40
%)とした。
2)が焼却炉3への自燃含水率(As)に比べて大幅に
低いような場合、焼却炉3の温度上昇トラブルが生じる
が、本実施の形態によれば自燃含水率の維持が可能にな
る。また加熱脱水装置22の応答に比して、バイパスラ
イン50のポンプ56の応答は極めて早いので、自燃含
水率(As)の制御性を向上させることができる。
脱水汚泥の含水率を広範囲に調整可能とすることがで
き、かつ脱水汚泥の含水率を焼却炉での燃焼に最適な値
となるように効果的に制御することができる。
形態を示す構成図。
形態を示す構成図。
形態を示す遠心脱水装置の構成図。
形態を示す構成図。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】汚泥を脱水する脱水装置と、 脱水装置により脱水された汚泥を焼却する焼却炉と、 脱水装置の入口側に設けられ、汚泥中の固形分濃度と有
機物濃度を測定する検出器と、 この検出器からの測定値に基づいて有機物濃度/固形分
濃度の比率を求め、この比率から汚泥の自燃含水率を求
める自燃含水率演算装置と、 自燃含水率演算装置で求めた自燃含水率に基づいて脱水
装置を制御する制御装置と、を備えたことを特徴とする
汚泥処理システム。 - 【請求項2】汚泥を脱水する機械脱水装置と、 機械脱水装置の出口側に設けられた加熱脱水装置と、 加熱脱水装置により脱水された汚泥を焼却する焼却炉
と、 機械脱水装置の入口側に設けられ、汚泥中の固形分濃度
と有機物濃度を測定する検出器と、 この検出器からの測定値に基づいて有機物濃度/固形分
濃度の比率を求め、この比率から汚泥自燃含水率を求め
る自燃含水率演算装置と、 自燃含水率演算装置で求めた自燃含水率に基づいて機械
脱水装置と加熱脱水装置の合計脱水コストを最小とする
機械脱水装置出口側の中間含水率を求める中間含水率演
算装置と、 自燃含水率演算装置で求めた自燃含水率に基づいて加熱
脱水装置を制御する第1制御装置と、 中間含水率演算装置で求めた中間含水率に基づいて機械
脱水装置を制御する第2制御装置と、を備えたことを特
徴とする汚泥処理システム。 - 【請求項3】機械脱水装置は遠心脱水装置を有し、加熱
脱水装置は薄膜式加熱脱水装置を有することを特徴とす
る請求項2記載の汚泥処理システム。 - 【請求項4】汚泥を脱水する機械脱水装置と、 機械脱水装置の出口側に設けられた加熱脱水装置と、 加熱脱水装置により脱水された汚泥を焼却する焼却炉
と、 加熱脱水装置の入口側と出口側とを接続するバイパスラ
インと、 バイパスラインへのバイパス流量を調整するバイパス調
整装置と、 機械脱水装置の入口側に設けられ、汚泥中の固形分濃度
と有機物濃度を測定する検出器と、 この検出器からの測定値に基づいて有機物濃度/固形分
濃度の比率を求め、この比率から汚泥自燃含水率を求め
る自燃含水率演算装置と、 機械脱水装置の出口側および加熱脱水装置の出口側に各
々設けられた第1含水率計および第2含水率計と、 自燃含水率演算装置で求めた自燃含水率と、第1含水率
計で求めた機械脱水装置の出口側の含水率と、第2含水
率計で求めた加熱脱水装置の出口側の含水率とに基づい
てバイパスラインへバイパスするバイパス流量比を求め
るとともに、このバイパス流量比に基づいてバイパス調
整装置を制御するバイパス制御装置と、を備えたことを
特徴とする汚泥処理システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01081899A JP4142788B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 汚泥処理システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01081899A JP4142788B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 汚泥処理システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000202495A true JP2000202495A (ja) | 2000-07-25 |
JP4142788B2 JP4142788B2 (ja) | 2008-09-03 |
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ID=11760946
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP01081899A Expired - Fee Related JP4142788B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 汚泥処理システム |
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