JP2003177105A - ケーキ含水率の一定制御方法並びにその制御装置 - Google Patents
ケーキ含水率の一定制御方法並びにその制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 連続加圧脱水する脱水工程の制御や、脱水機
から排出する脱水ケーキの含水率の一定制御運転を行う
制御方法とその制御装置に関する。 【解決手段】 平板状の測定用ダイス（６）に張設した
透過部材（７、７）の両側にマイクロ波透過型水分計
（５）の発振器（１０）と検波器（１１）を対設し、そ
の検知回路（１２ａ、１２ｂ）を制御器（１３）に接続
すると共に、圧送ポンプ（４）を配設したケーキの供給
管路（８）を測定用ダイス（６）に連結したもので、測
定される脱水ケーキを均一な厚みとすることにより、マ
イクロ波透過型水分計（５）の測定精度が高くなる。そ
して、測定用ダイス（６）を通過する脱水ケーキ（Ａ）
のマイクロ波の減衰量を計測して、設定してある検量線
データと比較演算して脱水ケーキ（Ａ）の含水率を算出
するもので、脱水ケーキ（Ａ）の含水率の連続モニター
とその測定値を利用して、脱水機（１）の運転制御を行
うことにより、ケーキ含水率の一定制御運転が可能とな
る。
から排出する脱水ケーキの含水率の一定制御運転を行う
制御方法とその制御装置に関する。 【解決手段】 平板状の測定用ダイス（６）に張設した
透過部材（７、７）の両側にマイクロ波透過型水分計
（５）の発振器（１０）と検波器（１１）を対設し、そ
の検知回路（１２ａ、１２ｂ）を制御器（１３）に接続
すると共に、圧送ポンプ（４）を配設したケーキの供給
管路（８）を測定用ダイス（６）に連結したもので、測
定される脱水ケーキを均一な厚みとすることにより、マ
イクロ波透過型水分計（５）の測定精度が高くなる。そ
して、測定用ダイス（６）を通過する脱水ケーキ（Ａ）
のマイクロ波の減衰量を計測して、設定してある検量線
データと比較演算して脱水ケーキ（Ａ）の含水率を算出
するもので、脱水ケーキ（Ａ）の含水率の連続モニター
とその測定値を利用して、脱水機（１）の運転制御を行
うことにより、ケーキ含水率の一定制御運転が可能とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、下水、し尿、ま
たは、農村集落等の排水処理設備から発生する汚泥を、
連続加圧脱水する脱水工程の連続モニターと、脱水機か
ら排出する脱水ケーキの含水率の一定制御運転を行う制
御方法とその制御装置に関する。
たは、農村集落等の排水処理設備から発生する汚泥を、
連続加圧脱水する脱水工程の連続モニターと、脱水機か
ら排出する脱水ケーキの含水率の一定制御運転を行う制
御方法とその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多くの処理場における下水汚泥の
脱水処理は、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープ
レスなど、汚泥を高分子凝集剤で調質して脱水する脱水
機を使用している。これらの脱水機を運転するにあたっ
て、汚泥処理量とともに、高分子凝集剤の注入率、ケー
キの含水率が主要管理項目となるが、ケーキ含水率は汚
泥性状の変動や高分子凝集剤の調質状態により影響を受
ける。また、脱水ケーキは焼却やコンポストとして処理
されるが、これらの設備の運転管理上、脱水ケーキの含
水率を一定にすることが望まれる。焼却処分において
は、燃料の使用量、埋立て処分では運搬費や埋立地の容
量に影響する。そのために、脱水ケーキはできる限り低
い含水率で、均一な所定の含水率で排出されることが望
まれる。
脱水処理は、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープ
レスなど、汚泥を高分子凝集剤で調質して脱水する脱水
機を使用している。これらの脱水機を運転するにあたっ
て、汚泥処理量とともに、高分子凝集剤の注入率、ケー
キの含水率が主要管理項目となるが、ケーキ含水率は汚
泥性状の変動や高分子凝集剤の調質状態により影響を受
ける。また、脱水ケーキは焼却やコンポストとして処理
されるが、これらの設備の運転管理上、脱水ケーキの含
水率を一定にすることが望まれる。焼却処分において
は、燃料の使用量、埋立て処分では運搬費や埋立地の容
量に影響する。そのために、脱水ケーキはできる限り低
い含水率で、均一な所定の含水率で排出されることが望
まれる。
【０００３】脱水機から排出されるケーキの含水率の測
定方法は、脱水ケーキのサンプルを乾燥機で乾燥させて
乾燥前後の重量差を測定して含水率を算出する重力測定
法がある。また、消化汚泥と生汚泥の混合比に応じて、
対象物の色合が変化するため、ベルトプレス脱水機など
の脱水ケーキ出口の近傍に赤外線水分計と色差計を配設
し、脱水ケーキの色を測定して、この色情報と予め情報
を記録した赤外線水分計の検量線に基づき、脱水ケーキ
の含水率を測定する赤外線測定方法も、例えば、特開平
６−２２９９１８号公報に記載してあるように公知であ
る。そして、脱水機に供給する原液汚泥の水分測定装置
としては、移送管の汚泥に送信したマイクロ波を、汚泥
境界面で反射させ、反射したマイクロ波を受信して汚泥
濃度の測定を行うマイクロ波反射型水分計も、例えば、
特開平１１−３０４７２５号公報に記載してあるように
公知である。
定方法は、脱水ケーキのサンプルを乾燥機で乾燥させて
乾燥前後の重量差を測定して含水率を算出する重力測定
法がある。また、消化汚泥と生汚泥の混合比に応じて、
対象物の色合が変化するため、ベルトプレス脱水機など
の脱水ケーキ出口の近傍に赤外線水分計と色差計を配設
し、脱水ケーキの色を測定して、この色情報と予め情報
を記録した赤外線水分計の検量線に基づき、脱水ケーキ
の含水率を測定する赤外線測定方法も、例えば、特開平
６−２２９９１８号公報に記載してあるように公知であ
る。そして、脱水機に供給する原液汚泥の水分測定装置
としては、移送管の汚泥に送信したマイクロ波を、汚泥
境界面で反射させ、反射したマイクロ波を受信して汚泥
濃度の測定を行うマイクロ波反射型水分計も、例えば、
特開平１１−３０４７２５号公報に記載してあるように
公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の乾燥による脱水
ケーキの含水率の重力測定法は、連続性、瞬時性に問題
があり、脱水工程の制御に迅速に対応が困難であった。
色差計と赤外線水分計を設けた脱水ケーキの含水率の測
定方法は、色度変動に対する対応が容易となるが、排水
処理施設から発生する汚泥は、時間によつて流入量と汚
泥の種類が変動し、脱水ケーキの厚みも一定せずに性状
が常時変化する。更に、経過時間と温度によっても脱水
ケーキの性状が変化して、赤外線式でも下水などでは正
確な測定が難しい状況であった。また、マイクロ波反射
型水分計も、変動する脱水ケーキを連続して一定量のケ
ーキを水分計に供給できず、脱水ケーキに適用すること
が困難であった。従来技術で含水率の一定運転を行うに
は、含水率測定に時間がかかることや、測定値から運転
条件を設定するために運転要員が対応する必要がある。
継続的に含水率を管理しながらの運転では多くの手間が
必要となる。
ケーキの含水率の重力測定法は、連続性、瞬時性に問題
があり、脱水工程の制御に迅速に対応が困難であった。
色差計と赤外線水分計を設けた脱水ケーキの含水率の測
定方法は、色度変動に対する対応が容易となるが、排水
処理施設から発生する汚泥は、時間によつて流入量と汚
泥の種類が変動し、脱水ケーキの厚みも一定せずに性状
が常時変化する。更に、経過時間と温度によっても脱水
ケーキの性状が変化して、赤外線式でも下水などでは正
確な測定が難しい状況であった。また、マイクロ波反射
型水分計も、変動する脱水ケーキを連続して一定量のケ
ーキを水分計に供給できず、脱水ケーキに適用すること
が困難であった。従来技術で含水率の一定運転を行うに
は、含水率測定に時間がかかることや、測定値から運転
条件を設定するために運転要員が対応する必要がある。
継続的に含水率を管理しながらの運転では多くの手間が
必要となる。
【０００５】そこで、この発明はマイクロ波を利用する
もので、マイクロ波は波長が１ｍｍ〜１ｍ程度の非常に
長い電磁波の総称であり、マイクロ波は空間を自由に直
進するが、金属面では反射し、電気的に絶縁である水等
の誘電体中ではそのエネルギーが減衰しながら伝播して
いく。マイクロ波を利用したマイクロ波水分計の測定原
理は、ケーキ中の水分はその内部において、＋イオンと
−の電子が対をなしている。この水にマイクロ波を照射
すると、図１（ａ）のようにイオンと電子がマイクロ波
電解の方向に回転する。このマイクロ波電界が図１
（ｂ）のように逆になると、イオンと電子の対も逆の配
列に回転する。この回転により失われたエネルギーがマ
イクロ波減衰量となる。したがって、水分量が多ければ
それだけ回転させる分子の量が増加するので減衰量も多
くなる。誘電体の中でも特に水は、高い誘電率を示す物
質として知られている。この発明はマイクロ波透過型水
分計を利用して脱水ケーキ含水率の測定を行うもので、
ケーキ含水率の連続モニターと合せて、ケーキ含水率一
定制御運転に適用したケーキ含水率の一定制御方法とそ
の制御装置を提供する。
もので、マイクロ波は波長が１ｍｍ〜１ｍ程度の非常に
長い電磁波の総称であり、マイクロ波は空間を自由に直
進するが、金属面では反射し、電気的に絶縁である水等
の誘電体中ではそのエネルギーが減衰しながら伝播して
いく。マイクロ波を利用したマイクロ波水分計の測定原
理は、ケーキ中の水分はその内部において、＋イオンと
−の電子が対をなしている。この水にマイクロ波を照射
すると、図１（ａ）のようにイオンと電子がマイクロ波
電解の方向に回転する。このマイクロ波電界が図１
（ｂ）のように逆になると、イオンと電子の対も逆の配
列に回転する。この回転により失われたエネルギーがマ
イクロ波減衰量となる。したがって、水分量が多ければ
それだけ回転させる分子の量が増加するので減衰量も多
くなる。誘電体の中でも特に水は、高い誘電率を示す物
質として知られている。この発明はマイクロ波透過型水
分計を利用して脱水ケーキ含水率の測定を行うもので、
ケーキ含水率の連続モニターと合せて、ケーキ含水率一
定制御運転に適用したケーキ含水率の一定制御方法とそ
の制御装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るケーキ含
水率の一定制御方法は、マイクロ波透過型水分計の発振
器と検波器の間に測定対象物の脱水ケーキを通過させ、
脱水ケーキに照射したマイクロ波の通過前後の減衰電圧
を測定し、この照射したマイクロ波の減衰量を制御器に
入力して、あらかじめマイクロ波減衰電圧とケーキ含水
率の関係を検量線として制御器に入力してある検量線デ
ータと比較演算して脱水ケーキの含水率を算出し、脱水
ケーキの含水率の連続モニターを行う方法である。
水率の一定制御方法は、マイクロ波透過型水分計の発振
器と検波器の間に測定対象物の脱水ケーキを通過させ、
脱水ケーキに照射したマイクロ波の通過前後の減衰電圧
を測定し、この照射したマイクロ波の減衰量を制御器に
入力して、あらかじめマイクロ波減衰電圧とケーキ含水
率の関係を検量線として制御器に入力してある検量線デ
ータと比較演算して脱水ケーキの含水率を算出し、脱水
ケーキの含水率の連続モニターを行う方法である。
【０００７】脱水ケーキの温度変化に対するマイクロ波
減衰電圧を測定して、あらかじめ設定した検量線データ
の補正項として制御器に入力し、マイクロ波透過型水分
計で計測した脱水ケーキの減衰電圧と設定した検量線デ
ータと比較演算する時に、脱水ケーキの温度変化を加味
して含水率を算出すれば、より正確な脱水ケーキの含水
率の測定方法となる。また、脱水ケーキの含水率の変化
に対するケーキ供給用ポンプの圧送圧力を測定して、こ
の圧送圧力をあらかじめ設定した検量線データの補正項
として制御器に入力し、マイクロ波透過型水分計で計測
した脱水ケーキの減衰電圧と設定した検量線データと比
較演算する時に、脱水ケーキの圧送圧力を加味して含水
率を算出すれば、さらに精度は上昇する。そして、制御
器で算出した含水率を脱水機の制御盤に送信して脱水機
の運転制御を行うことも可能となる。
減衰電圧を測定して、あらかじめ設定した検量線データ
の補正項として制御器に入力し、マイクロ波透過型水分
計で計測した脱水ケーキの減衰電圧と設定した検量線デ
ータと比較演算する時に、脱水ケーキの温度変化を加味
して含水率を算出すれば、より正確な脱水ケーキの含水
率の測定方法となる。また、脱水ケーキの含水率の変化
に対するケーキ供給用ポンプの圧送圧力を測定して、こ
の圧送圧力をあらかじめ設定した検量線データの補正項
として制御器に入力し、マイクロ波透過型水分計で計測
した脱水ケーキの減衰電圧と設定した検量線データと比
較演算する時に、脱水ケーキの圧送圧力を加味して含水
率を算出すれば、さらに精度は上昇する。そして、制御
器で算出した含水率を脱水機の制御盤に送信して脱水機
の運転制御を行うことも可能となる。
【０００８】上記のケーキ含水率の一定制御方法を実施
する装置は、平板状の測定用ダイスの両面にマイクロ波
の透過部材を張設し、この透過部材の両側にマイクロ波
透過型水分計の発振器と検波器を対設し、マイクロ波透
過型水分計の検知回路を制御器に接続すると共に、圧送
ポンプを配設したケーキの供給管路を測定用ダイスに連
結して、この測定用ダイスを通過する脱水ケーキのマイ
クロ波の減衰量を計測して、あらかじめ設定した検量線
データと比較演算して脱水ケーキの含水率を算出するケ
ーキ含水率の一定制御装置である。
する装置は、平板状の測定用ダイスの両面にマイクロ波
の透過部材を張設し、この透過部材の両側にマイクロ波
透過型水分計の発振器と検波器を対設し、マイクロ波透
過型水分計の検知回路を制御器に接続すると共に、圧送
ポンプを配設したケーキの供給管路を測定用ダイスに連
結して、この測定用ダイスを通過する脱水ケーキのマイ
クロ波の減衰量を計測して、あらかじめ設定した検量線
データと比較演算して脱水ケーキの含水率を算出するケ
ーキ含水率の一定制御装置である。
【０００９】そして、配管抵抗を減少させるために、測
定用ダイスに連結したケーキの排出管路の口径を供給管
路の口径より大きくしてある。制御器の指令回路を脱水
機の制御盤に接続すれば、測定用ダイスを通過する脱水
ケーキの含水率のデータを脱水機の制御盤に送信して、
凝集剤の汚泥への添加量の調整と脱水機の運転制御が行
える。脱水機としてスクリュープレスを使用すれば、ス
クリューの回転数を制御して、脱水ケーキの水分の一定
制御が可能となる。脱水機としてベルトプレスを使用す
れば、ろ布の走行速度を制御して、脱水ケーキの水分の
一定制御が可能となる。更に、脱水機として遠心脱水機
を使用すれば、スクリューの差速を制御して、脱水ケー
キの水分の一定制御が可能となる。
定用ダイスに連結したケーキの排出管路の口径を供給管
路の口径より大きくしてある。制御器の指令回路を脱水
機の制御盤に接続すれば、測定用ダイスを通過する脱水
ケーキの含水率のデータを脱水機の制御盤に送信して、
凝集剤の汚泥への添加量の調整と脱水機の運転制御が行
える。脱水機としてスクリュープレスを使用すれば、ス
クリューの回転数を制御して、脱水ケーキの水分の一定
制御が可能となる。脱水機としてベルトプレスを使用す
れば、ろ布の走行速度を制御して、脱水ケーキの水分の
一定制御が可能となる。更に、脱水機として遠心脱水機
を使用すれば、スクリューの差速を制御して、脱水ケー
キの水分の一定制御が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明のケーキ含水率の一定制
御装置について図面に基づき詳述すると、図２はマイク
ロ波透過型水分計のシステムフローであって、スクリュ
ープレス１から排出される脱水ケーキＡの一部をサンプ
リング装置２に抜き取り、残余のケーキを搬送コンベア
ー３に排出するようにしてある。なお、ケーキ含水率の
一定制御装置に使用する脱水機をスクリュープレスとし
てあるが、ベルトプレスあるいは遠心脱水機でもよいも
のである。脱水機の抜き取った脱水ケーキＡはサンプリ
ング装置２から測定用の圧送ポンプ４に供給して、圧送
ポンプ４からマイクロ波水分計５のセンサー部Ｂの配設
した測定用ダイス６に圧入する。測定用ダイス６から押
し出された脱水ケーキＡは搬送コンベアー３に排出す
る。
御装置について図面に基づき詳述すると、図２はマイク
ロ波透過型水分計のシステムフローであって、スクリュ
ープレス１から排出される脱水ケーキＡの一部をサンプ
リング装置２に抜き取り、残余のケーキを搬送コンベア
ー３に排出するようにしてある。なお、ケーキ含水率の
一定制御装置に使用する脱水機をスクリュープレスとし
てあるが、ベルトプレスあるいは遠心脱水機でもよいも
のである。脱水機の抜き取った脱水ケーキＡはサンプリ
ング装置２から測定用の圧送ポンプ４に供給して、圧送
ポンプ４からマイクロ波水分計５のセンサー部Ｂの配設
した測定用ダイス６に圧入する。測定用ダイス６から押
し出された脱水ケーキＡは搬送コンベアー３に排出す
る。
【００１１】図３はマイクロ波透過型水分計であって、
マイクロ波透過型水分計５のセンサー部Ｂには測定用ダ
イス６が配設してあり、測定用ダイス６はステンレスな
どのマイクロ波不透過性の金属材で構成してある。供給
するケーキ厚みはケーキ含水率により制限があり、ケー
キの厚みを一定にする必要があり測定用ダイス６は平板
状としてある。図４に示すように、測定用ダイス６の平
板状の金属板を切り欠いて樹脂板またはガラスなどのマ
イクロ波の透過部材７が測定用ダイス６の両面に張設し
てある。脱水ケーキＡの含水率範囲を想定してこの発明
の実施例では、測定値の精度を上げるために測定用ダイ
ス６の厚みを１０ｍｍに設定してある。ケーキ中の水分
量に応じてマイクロ波エネルギーが減衰するため、高含
水率ケーキでは減衰量が多くなり、検波器側にマイクロ
波が到達しない結果となる。使用したマイクロ波透過型
水分計のマイクロ波エネルギーは１ｍｍＶのものであ
り、その時の脱水ケーキ含水率は最高で９０％を想定し
たため、発信機と検波器の間に供給するケーキの厚みは
１０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
マイクロ波透過型水分計５のセンサー部Ｂには測定用ダ
イス６が配設してあり、測定用ダイス６はステンレスな
どのマイクロ波不透過性の金属材で構成してある。供給
するケーキ厚みはケーキ含水率により制限があり、ケー
キの厚みを一定にする必要があり測定用ダイス６は平板
状としてある。図４に示すように、測定用ダイス６の平
板状の金属板を切り欠いて樹脂板またはガラスなどのマ
イクロ波の透過部材７が測定用ダイス６の両面に張設し
てある。脱水ケーキＡの含水率範囲を想定してこの発明
の実施例では、測定値の精度を上げるために測定用ダイ
ス６の厚みを１０ｍｍに設定してある。ケーキ中の水分
量に応じてマイクロ波エネルギーが減衰するため、高含
水率ケーキでは減衰量が多くなり、検波器側にマイクロ
波が到達しない結果となる。使用したマイクロ波透過型
水分計のマイクロ波エネルギーは１ｍｍＶのものであ
り、その時の脱水ケーキ含水率は最高で９０％を想定し
たため、発信機と検波器の間に供給するケーキの厚みは
１０ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
【００１２】図３および図４に示すように、測定用ダイ
ス６の一端にケーキの供給管路８と他端に排出管路９が
連結してある。この測定用ダイス６に連結したケーキの
排出管路９の口径を供給管路８の口径より大きくしてあ
り、測定用ダイス６に供給と排出される脱水ケーキＡの
配管抵抗を少なくする。圧送ポンプ４として往復動型容
積ポンプあるいはネジポンプを使用する。脱水ケーキＡ
をセンサー部Ｂへ供給する時、脱水ケーキＡの含水率に
より配管抵抗が変化して被測定物の量が変化する。配管
抵抗の変化に伴い測定用ダイス６内のケーキの密度変化
が発生するため測定値に影響を与える。そこで、脱水ケ
ーキＡの含水率の変化に対するケーキ供給用ポンプ４の
圧送圧力を測定して、この圧送圧力をあらかじめ設定し
た検量線データの補正項として制御器１３に入力し、マ
イクロ波透過型水分計５で計測した脱水ケーキＡの減衰
電圧と設定した検量線データと比較演算する時に、補正
値として脱水ケーキＡの圧送圧力を加味して含水率を算
出する。
ス６の一端にケーキの供給管路８と他端に排出管路９が
連結してある。この測定用ダイス６に連結したケーキの
排出管路９の口径を供給管路８の口径より大きくしてあ
り、測定用ダイス６に供給と排出される脱水ケーキＡの
配管抵抗を少なくする。圧送ポンプ４として往復動型容
積ポンプあるいはネジポンプを使用する。脱水ケーキＡ
をセンサー部Ｂへ供給する時、脱水ケーキＡの含水率に
より配管抵抗が変化して被測定物の量が変化する。配管
抵抗の変化に伴い測定用ダイス６内のケーキの密度変化
が発生するため測定値に影響を与える。そこで、脱水ケ
ーキＡの含水率の変化に対するケーキ供給用ポンプ４の
圧送圧力を測定して、この圧送圧力をあらかじめ設定し
た検量線データの補正項として制御器１３に入力し、マ
イクロ波透過型水分計５で計測した脱水ケーキＡの減衰
電圧と設定した検量線データと比較演算する時に、補正
値として脱水ケーキＡの圧送圧力を加味して含水率を算
出する。
【００１３】図３に示すように、測定用ダイス６に張設
した透過部材７の両側に発振器１０と検波器１１が対設
してあり、発振器１０と検波器１１の検知回路１２ａ、
１２ｂを制御器１３に接続してある。図５はマイクロ波
透過型水分計の初期化設定装置Ｃであって、台車１４に
固定したフレーム１５にマイクロ波透過型水分計５の発
振器１０と検波器１１が支架してあり、測定用ダイス６
から離れた位置でマイクロ波透過型水分計５を初期化さ
せ、シリンダー１６で台車１４を移動させ、マイクロ波
透過型水分計５の発振器１０と検波器１１を透過部材７
の両側に対設させる。制御器１３には、あらかじめマイ
クロ波減衰電圧とケーキ含水率の関係を計測して検量線
として制御器１３に入力してあり、スクリュープレス、
ベルトプレス、あるいは遠心脱水機から排出された脱水
ケーキＡを圧送ポンプ４から測定用ダイス６に圧入し
て、マイクロ波透過型水分計５の発振器１０と検波器１
１の間を通過させ、脱水ケーキＡに照射したマイクロ波
の通過前後の減衰電圧を測定し、この照射したマイクロ
波の減衰量を制御器１３に入力して、あらかじめ設定し
た検量線データと比較演算して脱水ケーキＡの含水率を
算出し、脱水ケーキの含水率の連続モニターを行う。
した透過部材７の両側に発振器１０と検波器１１が対設
してあり、発振器１０と検波器１１の検知回路１２ａ、
１２ｂを制御器１３に接続してある。図５はマイクロ波
透過型水分計の初期化設定装置Ｃであって、台車１４に
固定したフレーム１５にマイクロ波透過型水分計５の発
振器１０と検波器１１が支架してあり、測定用ダイス６
から離れた位置でマイクロ波透過型水分計５を初期化さ
せ、シリンダー１６で台車１４を移動させ、マイクロ波
透過型水分計５の発振器１０と検波器１１を透過部材７
の両側に対設させる。制御器１３には、あらかじめマイ
クロ波減衰電圧とケーキ含水率の関係を計測して検量線
として制御器１３に入力してあり、スクリュープレス、
ベルトプレス、あるいは遠心脱水機から排出された脱水
ケーキＡを圧送ポンプ４から測定用ダイス６に圧入し
て、マイクロ波透過型水分計５の発振器１０と検波器１
１の間を通過させ、脱水ケーキＡに照射したマイクロ波
の通過前後の減衰電圧を測定し、この照射したマイクロ
波の減衰量を制御器１３に入力して、あらかじめ設定し
た検量線データと比較演算して脱水ケーキＡの含水率を
算出し、脱水ケーキの含水率の連続モニターを行う。
【００１４】エネルギー減衰量の測定は、毎秒１００回
実施し、実用上必要な時間、例えば、３０秒ごとの平均
したものを計算に使用する。また、脱水ケーキＡの温度
変化に対するマイクロ波減衰電圧を測定し、あらかじめ
設定した検量線データの補正項として制御器１３に入力
して、マイクロ波透過型水分計５で計測した脱水ケーキ
Ａの減衰電圧と設定した検量線データと比較演算する時
に、脱水ケーキＡの温度変化を加味して含水率を算出し
て正確な脱水ケーキＡの含水率を測定する。図２に示す
ように、制御器１３で演算された含水率は、制御器１３
の指令回路１７からスクリュープレス１またはベルトプ
レスの脱水機の制御盤１８に送信し、盤面でのモニター
や脱水機の運転制御に利用する。この含水率のデータか
ら、汚泥の凝集剤の添加を調整し、スクリュープレス１
では、スクリュー羽根の回転数を変化させることによ
り、含水率の調整が可能となり、含水率の計測結果に基
づきスクリュー回転数を制御する。ベルトプレスではろ
布走行速度を調節することにより、ケーキ含水率を一定
とすることが可能となる。遠心脱水機ではスクリューと
外筒の差速回転を調節することによりケーキ含水率を一
定とすることが可能となる。
実施し、実用上必要な時間、例えば、３０秒ごとの平均
したものを計算に使用する。また、脱水ケーキＡの温度
変化に対するマイクロ波減衰電圧を測定し、あらかじめ
設定した検量線データの補正項として制御器１３に入力
して、マイクロ波透過型水分計５で計測した脱水ケーキ
Ａの減衰電圧と設定した検量線データと比較演算する時
に、脱水ケーキＡの温度変化を加味して含水率を算出し
て正確な脱水ケーキＡの含水率を測定する。図２に示す
ように、制御器１３で演算された含水率は、制御器１３
の指令回路１７からスクリュープレス１またはベルトプ
レスの脱水機の制御盤１８に送信し、盤面でのモニター
や脱水機の運転制御に利用する。この含水率のデータか
ら、汚泥の凝集剤の添加を調整し、スクリュープレス１
では、スクリュー羽根の回転数を変化させることによ
り、含水率の調整が可能となり、含水率の計測結果に基
づきスクリュー回転数を制御する。ベルトプレスではろ
布走行速度を調節することにより、ケーキ含水率を一定
とすることが可能となる。遠心脱水機ではスクリューと
外筒の差速回転を調節することによりケーキ含水率を一
定とすることが可能となる。
【００１５】
【実施例】図６はマイクロ波透過型水分計の概念図であ
って、被測定物を透過したマイクロ波のエネルギー減衰
量が被測定物に含まれる水分の量に比例するマイクロ波
の原理を応用するもので、テストではマイクロ波水分計
の発振器と検波器を脱水ケーキの両側に対設し、脱水ケ
ーキにマイクロ波を照射して、その通過前後のエネルギ
ー量を測定して、制御器に伝達して水分を求めることと
した。そして、混合生汚泥、消化汚泥、ＯＤ（オキシデ
ーションディッチ）余剰汚泥など各種脱水ケーキを加水
して、水分調整した脱水ケーキを圧送ポンプで測定用ダ
イスに供給し、ダイス内の脱水ケーキを測定した。マイ
クロ波透過型水分計で測定し検量線を求めた結果、マイ
クロ波減衰電圧と乾燥前後の重量差を測定して含水率を
算出する重量法による測定ケーキ含水率との間には、充
分な相関が得られることが分かった。
って、被測定物を透過したマイクロ波のエネルギー減衰
量が被測定物に含まれる水分の量に比例するマイクロ波
の原理を応用するもので、テストではマイクロ波水分計
の発振器と検波器を脱水ケーキの両側に対設し、脱水ケ
ーキにマイクロ波を照射して、その通過前後のエネルギ
ー量を測定して、制御器に伝達して水分を求めることと
した。そして、混合生汚泥、消化汚泥、ＯＤ（オキシデ
ーションディッチ）余剰汚泥など各種脱水ケーキを加水
して、水分調整した脱水ケーキを圧送ポンプで測定用ダ
イスに供給し、ダイス内の脱水ケーキを測定した。マイ
クロ波透過型水分計で測定し検量線を求めた結果、マイ
クロ波減衰電圧と乾燥前後の重量差を測定して含水率を
算出する重量法による測定ケーキ含水率との間には、充
分な相関が得られることが分かった。
【００１６】そこで、マイクロ波透過型水分計での計測
水分の安定性について評価するため、消化汚泥をスクリ
ュープレスで処理している某処理場でのフイールド試験
を実施した。消化汚泥をスクリュープレスで圧搾脱水
し、スクリュープレスから排出される脱水ケーキの一部
をサンプリング装置に抜き取り、抜き取った脱水ケーキ
はサンプリング装置から圧送ポンプ７に供給して、圧送
ポンプからマイクロ波水分計のセンサー部Ｂの測定用ダ
イスに圧入して計測データの収集を行った。エネルギー
減衰量の測定は、毎秒１００回実施し、３０秒ごとで平
均したものを計算に使用した。表１はマイクロ波減衰電
圧と測定含水率の関係を表すグラフであり、このデータ
から検量線を求めて、含水率を表示した。マイクロ波減
衰電圧とケーキ含水率の関係は次式のようになり、高い
相関を示している。 ｙ＝１７．８４８ｘ＋４６．２５４ Ｒ2＝０．８６１ （但し、ｙ：ケーキ含水率、ｘ：マイクロ波減衰電圧、
Ｒ2：決定係数） 回帰分析の結果表２となる。
水分の安定性について評価するため、消化汚泥をスクリ
ュープレスで処理している某処理場でのフイールド試験
を実施した。消化汚泥をスクリュープレスで圧搾脱水
し、スクリュープレスから排出される脱水ケーキの一部
をサンプリング装置に抜き取り、抜き取った脱水ケーキ
はサンプリング装置から圧送ポンプ７に供給して、圧送
ポンプからマイクロ波水分計のセンサー部Ｂの測定用ダ
イスに圧入して計測データの収集を行った。エネルギー
減衰量の測定は、毎秒１００回実施し、３０秒ごとで平
均したものを計算に使用した。表１はマイクロ波減衰電
圧と測定含水率の関係を表すグラフであり、このデータ
から検量線を求めて、含水率を表示した。マイクロ波減
衰電圧とケーキ含水率の関係は次式のようになり、高い
相関を示している。 ｙ＝１７．８４８ｘ＋４６．２５４ Ｒ2＝０．８６１ （但し、ｙ：ケーキ含水率、ｘ：マイクロ波減衰電圧、
Ｒ2：決定係数） 回帰分析の結果表２となる。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】また、表３は、脱水機の運転に伴うケーキ
含水率の乾燥重量法による測定含水率と、マイクロ波透
過型水分計の含水率の経時変化を対比して示したもので
ある。条件変化では、スクリュープレスのスクリュー
は０．０８〜０．０６ｒｐｍの小さい回転数にして、含
水率の低下を試みたデータを示す。実際にスクリュー回
転数を変化させてから約３０分でケーキ含水率の変化が
始まり、１時間３０分で変化が完了している。条件変化
は、翌日の運転開始時からスクリューは０．１ｒｐｍ
の大きい回転数に切換えて、汚泥処理量を増加させて含
水率が上昇した時のデータである。どちらの運転条件変
化にも測定含水率の変化にマイクロ波透過型水分計の表
示は良く追随していることを表している。
含水率の乾燥重量法による測定含水率と、マイクロ波透
過型水分計の含水率の経時変化を対比して示したもので
ある。条件変化では、スクリュープレスのスクリュー
は０．０８〜０．０６ｒｐｍの小さい回転数にして、含
水率の低下を試みたデータを示す。実際にスクリュー回
転数を変化させてから約３０分でケーキ含水率の変化が
始まり、１時間３０分で変化が完了している。条件変化
は、翌日の運転開始時からスクリューは０．１ｒｐｍ
の大きい回転数に切換えて、汚泥処理量を増加させて含
水率が上昇した時のデータである。どちらの運転条件変
化にも測定含水率の変化にマイクロ波透過型水分計の表
示は良く追随していることを表している。
【００２０】
【表３】
【００２１】上記のテストより、マイクロ波透過型水分
計を脱水機の含水率測定に利用することにより、常時標
準誤差で０．５ポイントの精度で含水率を連続モニター
できることが分かる。また、表１乃至表３のデータよ
り、ケーキ含水率制御の可能性については、含水率の上
限値以下を維持した運転制御に利用できることも分か
る。したがって、制御器で演算された含水率は、脱水機
の制御盤に送信し、盤面でのモニターや脱水機の運転制
御に利用することが可能である。この含水率のデータか
ら、汚泥の凝集剤の添加を調整し、スクリュープレスに
あっては、スクリューの回転数の制御を行い、ベルトプ
レスにあっては、ろ布走行速度を調節し、遠心脱水機に
あってはスクリュー差速を調節することにより、ケーキ
含水率を一定とすることが可能である。
計を脱水機の含水率測定に利用することにより、常時標
準誤差で０．５ポイントの精度で含水率を連続モニター
できることが分かる。また、表１乃至表３のデータよ
り、ケーキ含水率制御の可能性については、含水率の上
限値以下を維持した運転制御に利用できることも分か
る。したがって、制御器で演算された含水率は、脱水機
の制御盤に送信し、盤面でのモニターや脱水機の運転制
御に利用することが可能である。この含水率のデータか
ら、汚泥の凝集剤の添加を調整し、スクリュープレスに
あっては、スクリューの回転数の制御を行い、ベルトプ
レスにあっては、ろ布走行速度を調節し、遠心脱水機に
あってはスクリュー差速を調節することにより、ケーキ
含水率を一定とすることが可能である。
【００２２】
【発明の効果】この発明は上記のように構成してあり、
マイクロ波透過型水分計を脱水機の含水率測定に利用す
ることにより、脱水機の脱水ケーキの含水率を常時連続
モニターと脱水機の運転制御に利用できるものである。
即ち、従来装置にあっては、従来の乾燥による脱水ケー
キの含水率の重力測定法は、連続性、瞬時性に問題があ
り、脱水工程の制御に迅速に対応が困難であったもので
あるが、この発明にあっては、ケーキ含水率の一定制御
方法が、脱水ケーキに照射したマイクロ波の通過前後の
減衰電圧を測定し、このマイクロ波減衰電圧に基づいて
あらかじめ設定した検量線データと比較演算して脱水ケ
ーキの含水率を算出するもので、制御器で演算された含
水率は、脱水機の制御盤の盤面でのモニターや脱水機の
運転制御が行える。そして、脱水ケーキの温度変化に対
するマイクロ波減衰電圧を測定し、あらかじめ設定した
検量線データの補正項として制御器に入力して、脱水ケ
ーキの温度変化を加味して含水率を算出すれば、より正
確な脱水ケーキの含水率の測定方法となる。また、測定
部へのケーキ供給用ポンプの圧送圧力を補正項として演
算すれば、さらに精度は上昇する。
マイクロ波透過型水分計を脱水機の含水率測定に利用す
ることにより、脱水機の脱水ケーキの含水率を常時連続
モニターと脱水機の運転制御に利用できるものである。
即ち、従来装置にあっては、従来の乾燥による脱水ケー
キの含水率の重力測定法は、連続性、瞬時性に問題があ
り、脱水工程の制御に迅速に対応が困難であったもので
あるが、この発明にあっては、ケーキ含水率の一定制御
方法が、脱水ケーキに照射したマイクロ波の通過前後の
減衰電圧を測定し、このマイクロ波減衰電圧に基づいて
あらかじめ設定した検量線データと比較演算して脱水ケ
ーキの含水率を算出するもので、制御器で演算された含
水率は、脱水機の制御盤の盤面でのモニターや脱水機の
運転制御が行える。そして、脱水ケーキの温度変化に対
するマイクロ波減衰電圧を測定し、あらかじめ設定した
検量線データの補正項として制御器に入力して、脱水ケ
ーキの温度変化を加味して含水率を算出すれば、より正
確な脱水ケーキの含水率の測定方法となる。また、測定
部へのケーキ供給用ポンプの圧送圧力を補正項として演
算すれば、さらに精度は上昇する。
【００２３】ケーキ含水率の一定制御方法を実施する装
置は、平板状の測定用ダイスに張設した透過部材の両側
にマイクロ波透過型水分計の発振器と検波器を対設し、
圧送ポンプで圧入して測定用ダイスを通過させる脱水ケ
ーキのマイクロ波の減衰量を計測して、あらかじめ設定
した検量線データと比較演算して脱水ケーキの含水率を
算出するもので、平板状の測定用ダイスで脱水ケーキが
薄くすることにより、ケーキ水分が増加して透過するマ
イクロ波エネルギーが減衰しても、検波器側にマイクロ
波が到達して測定値の精度を上げることができる。ま
た、測定用ダイスを通過させる脱水ケーキに圧送ポンプ
４を使用するので、ケーキ含水率の違いにより配管抵抗
が変化しても、配管抵抗に伴なう密度変化を圧送圧力で
補正することができる。そして、測定用ダイスに連結し
たケーキの排出管路の口径を供給管路の口径より大きく
してあるので、測定用ダイスに供給される脱水ケーキの
配管抵抗が少なくなる。このマイクロ波透過型水分計の
含水率のデータから、汚泥の凝集剤の添加を調整するこ
とが可能となる。スクリュープレスのスクリューの回転
制御や、ベルトプレスのろ布走行速度の調節、あるいは
遠心脱水機のスクリュー差速の調節が可能となり、ケー
キ含水率を一定とする脱水機の運転制御が実施できる。
置は、平板状の測定用ダイスに張設した透過部材の両側
にマイクロ波透過型水分計の発振器と検波器を対設し、
圧送ポンプで圧入して測定用ダイスを通過させる脱水ケ
ーキのマイクロ波の減衰量を計測して、あらかじめ設定
した検量線データと比較演算して脱水ケーキの含水率を
算出するもので、平板状の測定用ダイスで脱水ケーキが
薄くすることにより、ケーキ水分が増加して透過するマ
イクロ波エネルギーが減衰しても、検波器側にマイクロ
波が到達して測定値の精度を上げることができる。ま
た、測定用ダイスを通過させる脱水ケーキに圧送ポンプ
４を使用するので、ケーキ含水率の違いにより配管抵抗
が変化しても、配管抵抗に伴なう密度変化を圧送圧力で
補正することができる。そして、測定用ダイスに連結し
たケーキの排出管路の口径を供給管路の口径より大きく
してあるので、測定用ダイスに供給される脱水ケーキの
配管抵抗が少なくなる。このマイクロ波透過型水分計の
含水率のデータから、汚泥の凝集剤の添加を調整するこ
とが可能となる。スクリュープレスのスクリューの回転
制御や、ベルトプレスのろ布走行速度の調節、あるいは
遠心脱水機のスクリュー差速の調節が可能となり、ケー
キ含水率を一定とする脱水機の運転制御が実施できる。
【図１】マイクロ波照射による水分子の挙動を示す測定
原理の概略図であって、（ａ）はイオンと電子の対がマ
イクロ波電界の方向に回転する状況を示す、（ｂ）はマ
イクロ波電界が逆になると、イオンと電子の対も逆の配
列に回転することを示す。
原理の概略図であって、（ａ）はイオンと電子の対がマ
イクロ波電界の方向に回転する状況を示す、（ｂ）はマ
イクロ波電界が逆になると、イオンと電子の対も逆の配
列に回転することを示す。
【図２】この発明に係るスクリュープレスから排出され
る脱水ケーキの含水率を計測するマイクロ波透過型ケー
キ水分計のシステムフローである。
る脱水ケーキの含水率を計測するマイクロ波透過型ケー
キ水分計のシステムフローである。
【図３】同じく、マイクロ波透過型ケーキ水分計の側面
図である。である。
図である。である。
【図４】同じく、マイクロ波透過型ケーキ水分計に用い
る測定用ダイスの平面図である。
る測定用ダイスの平面図である。
【図５】同じく、マイクロ波透過型ケーキ水分計の初期
化設定装置の側面図である。
化設定装置の側面図である。
【図６】脱水ケーキにマイクロ波を照射する水分計の原
理図である。
理図である。
１ スクリュープレス
４ 圧送ポンプ
５ マイクロ波透過型水分計
６ 測定用ダイス
７ 透過部材
８ 供給管路
９ 排出管路
１０ 発振器
１１ 検波器
１２ 検知回路
１３ 制御器
１７ 指令回路
１８ 制御盤
Ａ 脱水ケーキ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０１Ｎ 22/00
Ｆターム(参考） 4D026 BA03 BB01 BC11 BC30 BE04
BH01 BH17
4D057 AA11 AB01 AC01 AC02 AC06
AD01 AE03 AF01 BC16 CA01
CB05
4D059 AA03 BE08 BE26 BE56 EA01
EB02 EB20
Claims (10)
- 【請求項1】 マイクロ波透過型水分計（５）の発振器
（１０）と検波器（１１）の間に測定対象物の脱水ケー
キ（Ａ）を通過させ、脱水ケーキ（Ａ）に照射したマイ
クロ波の通過前後の減衰電圧を測定し、この照射したマ
イクロ波の減衰量を制御器（１３）に入力して、あらか
じめマイクロ波減衰電圧とケーキ含水率の関係を検量線
として制御器（１３）に入力してある検量線データと比
較演算して脱水ケーキ（Ａ）の含水率を算出し、脱水ケ
ーキ（Ａ）の含水率の連続モニターを行うことを特徴と
するケーキ含水率の一定制御方法。 - 【請求項２】 上記脱水ケーキ（Ａ）の温度変化に対す
るマイクロ波減衰電圧を測定して、あらかじめ設定した
検量線データの補正項として制御器（１３）に入力し、
マイクロ波透過型水分計（５）で計測した脱水ケーキ
（Ａ）の減衰電圧と設定した検量線データと比較演算す
る時に、脱水ケーキ（Ａ）の温度変化を加味して含水率
を算出することを特徴とする請求項１記載のケーキ含水
率の一定制御方法。 - 【請求項３】 上記脱水ケーキ（Ａ）の含水率の変化に
対するケーキ供給用ポンプの圧送圧力を測定して、この
圧送圧力をあらかじめ設定した検量線データの補正項と
して制御器（１３）に入力し、マイクロ波透過型水分計
（５）で計測した脱水ケーキ（Ａ）の減衰電圧と設定し
た検量線データと比較演算する時に、脱水ケーキ（Ａ）
の圧送圧力を加味して含水率を算出することを特徴とす
る請求項１または２記載のケーキ含水率の一定制御方
法。 - 【請求項４】 上記制御器（１３）で算出した含水率を
脱水機（１）の制御盤（１８）に送信して脱水機（１）
の運転制御を行うことを特徴とする請求項１乃至３記載
のケーキ含水率の一定制御方法。 - 【請求項５】 平板状の測定用ダイス（６）の両面にマ
イクロ波の透過部材（７、７）を張設し、この透過部材
（７）の両側にマイクロ波透過型水分計（５）の発振器
（１０）と検波器（１１）を対設し、マイクロ波透過型
水分計（５）の検知回路（１２ａ、１２ｂ）を制御器
（１３）に接続すると共に、圧送ポンプ（４）を配設し
たケーキの供給管路（８）を測定用ダイス（６）に連結
して、この測定用ダイス（６）を通過する脱水ケーキ
（Ａ）のマイクロ波の減衰量を計測して、あらかじめ設
定した検量線データと比較演算して脱水ケーキ（Ａ）の
含水率を算出することを特徴とするケーキ含水率の一定
制御装置。 - 【請求項６】 上記測定用ダイス（６）に連結したケー
キの排出管路（９）の口径を供給管路（８）の口径より
大きくしたことを特徴とする請求項５記載のケーキ含水
率の一定制御装置。 - 【請求項７】 上記制御器（１３）の指令回路（１７）
を脱水機（１）の制御盤（１８）に接続し、測定用ダイ
ス（６）を通過する脱水ケーキ（Ａ）の含水率のデータ
を送信して、脱水機（１）の運転制御を行うことを特徴
とする請求項５または６記載のケーキ含水率の一定制御
装置。 - 【請求項８】 上記脱水機（１）がスクリュープレスか
らなり、スクリュー（１）の回転数を制御することを特
徴とする請求項７記載のケーキ含水率の一定制御装置。 - 【請求項９】 上記脱水機（１）がベルトプレスからな
り、ろ布の走行速度を制御することを特徴とする請求項
７記載のケーキ含水率の一定制御装置。 - 【請求項１０】 上記脱水機（１）が遠心脱水機からな
り、ろ布の走行速度を制御することを特徴とする請求項
７記載のケーキ含水率の一定制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379573A JP3741308B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | ケーキ含水率の一定制御方法並びにその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001379573A JP3741308B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | ケーキ含水率の一定制御方法並びにその制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003177105A true JP2003177105A (ja) | 2003-06-27 |
| JP3741308B2 JP3741308B2 (ja) | 2006-02-01 |
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ID=19186884
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001379573A Expired - Fee Related JP3741308B2 (ja) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | ケーキ含水率の一定制御方法並びにその制御装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3741308B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008221060A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Ishigaki Co Ltd | スクリュープレスのケーキ含水率一定制御方法並びにその制御装置 |
| CN105424727A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-03-23 | 航天信息股份有限公司 | 利用微波在线检验粮食水分含量是否超标的方法和装置 |
| CN105466956A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-04-06 | 航天信息股份有限公司 | 利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法和装置 |
| KR101916388B1 (ko) * | 2018-05-24 | 2019-01-30 | 대구환경공단 | 여과 장치 및 이를 이용한 함수율 모니터링 방법 |
| JP2019055358A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | 有機性汚泥の改質装置 |
| JP2019184478A (ja) * | 2018-04-13 | 2019-10-24 | 株式会社システック | 尿と便を分別した重量測定方法とその装置 |
| JP2020001019A (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-09 | 月島機械株式会社 | 有機性廃棄物の処理方法および処理装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5716049B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2015-05-13 | 三井造船環境エンジニアリング株式会社 | 汚泥処理システム及び汚泥処理方法 |
-
2001
- 2001-12-13 JP JP2001379573A patent/JP3741308B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN105424727A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-03-23 | 航天信息股份有限公司 | 利用微波在线检验粮食水分含量是否超标的方法和装置 |
| CN105466956A (zh) * | 2014-09-12 | 2016-04-06 | 航天信息股份有限公司 | 利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法和装置 |
| CN105466956B (zh) * | 2014-09-12 | 2020-02-18 | 航天信息股份有限公司 | 利用微波信号检测粮食中的水分含量的方法和装置 |
| JP2019055358A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | 有機性汚泥の改質装置 |
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| Publication number | Publication date |
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