JP2010159711A - 圧送システム - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用しても安定したバルブの動作を維持することができ、圧送対象物中の脱気を安全に行うことができる圧送システムを提供する。
【解決手段】圧送対象物を圧送装置３に供給する第１バルブ２と、圧送装置３に供給された圧送対象物の脱気を行うため、圧送装置３に接続された第２バルブ４と、第２バルブ４に直列に、かつ第２バルブ４の圧送装置３とは反対の下流側に接続された第３バルブ６と、第３バルブ６に接続された減圧手段７とを備える圧送システム１であって、第１乃至第３バルブ２、４及び６の各々のバルブの弁体２ｅは、直筒部２ｆの端部に、端部より弁座部２ｂの方向に突出し、弁座部２ｂに接離する凸状の着座部２ｇを有し、着座部２ｇは、直筒部２ｆの外周面を直筒部２ｆの軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置する圧送システム１等。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧送システムに関し、特に、含水率の高い汚泥、一般廃棄物、有機物等を圧力２５ＭＰａ程度の高圧で圧送するシステムに関する。

近年、様々な有機性廃水の処理に伴って発生する汚泥、一般廃棄物、有機物等（以下、「汚泥等」という）の量が増加する傾向にある。このような汚泥等をそのままの状態で廃棄すると、地下水や河川等が著しく汚染される。そこで、環境汚染を防止する観点から、フィルタープレス等の分離手段によって汚泥等を固形状の脱水ケーキとろ過液に分離することが試みられている。

汚泥等を分離手段に圧送する従来のシステムとして、例えば、特許文献１には、図４に示すように、汚泥等を圧送装置５１に供給する第１バルブ５２と、圧送装置５１に供給された汚泥等の脱気を行うため、圧送装置５１に直列に接続された第２バルブ５３、空気圧送室５４及び第３バルブ５５とを備える圧送システム５０が提案されている。

また、図４に示す圧送システム５０で用いる第１バルブ５２は、一般に、図５に示すように、流入口５２ａ、弁座５２ｂ及び吐出口５２ｃを備える汚泥流路５２ｄと、筒部５２ｆ、着座部５２ｇ及び凹部５２ｈを備える弁体５２ｅと、汚泥中のガスを排気するガス流路５２ｉとで構成される。また、第２バルブ５３及び第３バルブ５５のいずれも、上記第１バルブ５２と同様に構成される。

特開２００８−１２１６１３号公報

しかし、前記従来の圧送システム５０を用い、圧送装置５１によって圧力２５ＭＰａ程度の高圧下で汚泥等を圧送すると、汚泥等からガス流路５２ｉを通して脱気されたガスも高圧となるため、安全性の面で問題である。

また、前述の第１バルブ５２で用いる弁体５２ｅには、側面に凹部５２ｈが形成されているため、汚泥流路５２ｄを流れる汚泥等が凹部５２ｈに徐々に付着及び堆積し、堆積した汚泥等が弁体５２ｅの開閉運動を阻害する上、汚泥等に含まれる紐等が弁体５２ｅに絡むため、第１バルブ５２の動作が不安定になるという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、長期間使用しても安定したバルブの動作を維持することができ、汚泥等の圧送対象物の脱気を安全に行うことのできる圧送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、圧送対象物を圧送装置に供給する第１バルブと、該圧送装置に供給された圧送対象物の脱気を行うため、該圧送装置に接続された第２バルブと、該第２バルブに直列に、かつ該第２バルブの前記圧送装置とは反対の下流側に接続された第３バルブと、該第３バルブに接続された減圧手段とを備える圧送システムであって、前記第１乃至第３バルブの各々のバルブの弁体は、直筒部の端部に、該端部より弁座部の方向に突出し、該弁座部に接離する凸状の着座部を有し、該着座部は、前記直筒部の外周面を該直筒部の軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置することを特徴とする。

そして、本発明によれば、圧送対象物の脱気を行うため２つのバルブが直列に配置されるとともに、下流側の第３バルブに減圧手段が接続されるため、第３バルブの近傍に滞留した高圧ガスを減圧して排出することができ、安全に脱気することが可能となる。また、各バルブの弁体の着座部が、弁体の直筒部の外周面を該直筒部の軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置するため、弁体の着座部と筒部との境界部に凹部が形成されることがなく、圧送対象物の弁体への付着及び堆積を防止し、更には汚泥中の紐等が弁体に絡むことがないため、長期間にわたり安定したバルブの開閉動作を維持することができる。

前記圧送システムにおいて、前記減圧手段を前記第３バルブに連通するタンクとすることができる。

また、前記圧送システムにおいて、前記減圧手段に、該減圧手段に流入した前記圧送対象物を除去する第４バルブを連結することができ、これによって、減圧手段内に流入した圧送対象物を容易に排出することができる。

さらに、前記圧送システムにおいて、前記第４バルブの弁体を、直筒部の端部に、該端部より弁座部の方向に突出し、該弁座部に接離する凸状の着座部を有するように構成し、該着座部を、前記直筒部の外周面を該直筒部の軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置させることができる。これにより、上記発明と同様に、減圧手段に圧送対象物が侵入しても、弁体の側面に圧送対象物が堆積することなく、長期間にわたり安定したバルブの開閉動作を維持することができる。

以上のように、本発明によれば、長期間使用しても安定したバルブの動作を維持することができ、汚泥等の圧送対象物の脱気を安全に行うことのできる圧送システムを提供することができる。

本発明にかかる圧送システムの一実施の形態を示す概略図である。 本発明にかかる圧送システムに用いる第１〜第５バルブの概略断面図である。 水の状態図である。 従来の圧送システムの一例を示す概略図である。 従来の圧送システムに用いられるバルブの概略断面図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明においては、圧送対象物としての汚泥をポンプ（圧送装置）にて、焼成炉等を備えた次工程に圧力２５ＭＰａ程度の高圧で圧送する場合を例にとって説明する。

図１は、本発明にかかる圧送システムの一実施の形態を示し、この圧送システム１は、汚泥をポンプ３に供給する第１バルブ２と、ポンプ３に接続された第２バルブ４と、第２バルブ４に直列に、脱気されたガス流れの下流側に気体圧縮室５を介して接続された第３バルブ６と、第３バルブ６に連通するタンク７と、タンク７の下方に設置された第４バルブ８と、ポンプ３からの汚泥を次工程に供給する第５バルブ９とで構成される。

第１バルブ２は、図２に示すように、流入口２ａと、弁座部２ｂと、吐出口２ｃとを備える汚泥流路２ｄと、直筒部２ｆの端部に、弁座部２ｂの方向に突出した円弧状の着座部２ｇを有する弁体２ｅと、汚泥中のガスを排気するガス流路２ｈとを備える。弁体２ｅが上下方向に移動することによって、弁体２ｅの着座部２ｇが弁座部２ｂと接離して第１バルブ２が開閉する。また、弁体２ｅは、該弁体２ｅの下方に配置された油圧駆動装置（不図示）によって上下方向に移動することができる。

ここで、着座部２ｇが直筒部２ｆの外周面を直筒部２ｆの軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置するため、弁体２ｅの側面部に凹部が形成されず、汚泥流路２ｄを通過する汚泥が弁体２ｅに付着及び堆積し難く、汚泥中の紐等が弁体２ｅに絡むこともないため、弁体２ｅの開閉動作を阻害することなく、安定したバルブの動作を維持することができる。尚、第２〜第５バルブ４、６、８、９についても第１バルブ２と同様の構成を有する。

図１に示すポンプ３は、第１圧力室３ａと、第２圧力室３ｂと、第１圧力室３ａ及び第２圧力室３ｂ内に内設されたピストン３ｃと、２つの円筒状部材３ｄ、３ｅと、円筒状部材３ｄと第２圧力室３ｂとで狭持された加圧部材３ｆと、円筒状部材３ｅに形成された流入口３ｈ及び吐出口３ｉと、加圧部材３ｆ、及び円筒状部材３ｄ、３ｅとで形成された容積が７０Ｌ（リットル）程度の圧送室３ｊとで構成される。

また、第１圧力室３ａ及び第２圧力室３ｂには駆動流体が内在し、ピストン３ｃの動作によって駆動流体が第２圧力室３ｂに流入、流出し、加圧部材３ｆが膨張、伸縮し、圧送室３ｊに汚泥を供給、圧送することができる。

第２バルブ４は、汚泥をポンプ３に供給している最中、及び汚泥をポンプ３に供給した後に、汚泥から脱気したガスや微細な汚泥を気体圧縮室５に供給するために備えられる。第２バルブ４の構造は、脱気するガス中に微細な汚泥が含まれている場合を想定し、図２に示した第１バルブ２と同様の構成としている。但し、脱気を主な目的としているため、第２バルブ４の寸法は、第１バルブの１／５程度である。

第３バルブ６は、第２バルブ４から供給された汚泥中のガスや汚泥そのものを、下流側のタンク７に排出するために備えられ、第２バルブ４と同様の構成及び寸法を備える。

タンク７は、第３バルブ６と連通し、気体圧縮室５に滞留する高圧ガスや微細汚泥を減圧することが可能な程度の容量を有する容器である。また、汚泥の脱気を行う際、微細汚泥も第２バルブ４及び第３バルブ６に流入することがあるため、タンク７には、汚泥を排出するための第４バルブ８が連結されている。また、図示を省略するが、タンク７の天井部には、減圧後のガスを排出する装置が備えられる。第４バルブ８は、第２バルブ４及び第３バルブ６と同様の構成であるため、汚泥が第４バルブ８の弁体に付着、堆積することがない。

第５バルブ９は、汚泥を次工程に供給するため、ポンプ３の吐出口３ｉに連通し、図２に示した第１バルブ２と同様の構成及び寸法を有する。

次に、上記構成を有する圧送システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。

まず、汚泥を切断、粉砕した後に水分調整として廃油等を添加し、超臨界状態に転化しやすい状態とする。ポンプ３の圧送室３ｊ内の圧力が大気圧の状態で、第１バルブ２、第２バルブ４及び第５バルブ９を閉じる。そして、ポンプ３のピストン３ｃを左方向に摺動させ、駆動流体を第１圧力室３ａに移動させると同時に加圧部材３ｆを収縮させ、第１バルブ２を開け、前述の状態とした汚泥を圧送室３ｊに供給する。

汚泥がポンプ３の圧送室３ｊに供給された後、第１バルブ２及び第３バルブ６を閉じ、第２バルブ４を開ける。そして、ポンプ３のピストン３ｃを右方向に摺動させ、駆動流体を第２圧力室３ｂに移動させると同時に加圧部材３ｆを膨張させ、圧送室３ｊに供給された汚泥を加圧する。圧送室３ｊ及び第５バルブ９内の圧力が同程度になった後、第５バルブ９を開き、圧送室３ｊ内の高圧の汚泥を焼成炉（不図示）に圧送する。

上記動作を繰り返し、圧送室３ｊに供給された汚泥を最終的に２５ＭＰａ程度まで加圧して焼成炉に供給すると、焼成炉において、高温、高圧の汚泥中の水分が高圧流体に転化すると同時に高圧の汚泥も燃焼し、石油等の燃料が得られる。尚、高圧流体とは、主に超臨界水や亜臨界水であって、これらは、図３に示すように、圧力が２２ＭＰａ以上であり、温度が３７４℃以上の高温、高圧環境下において水が転化することによって生成される。

一方、圧送室３ｊに供給された汚泥を圧送する際に第１バルブ２及び第３バルブ６を閉じ、第２バルブ４を開いた後、汚泥の加圧によって汚泥と分離された気体は、第１バルブ２のガス流路２ｈから第２バルブ４を介して気体圧縮室５に導入される。

そして、圧送室３ｊ内を減圧するために第２バルブ４を閉じた後、第３バルブ６を開き、気体圧縮室５に滞留する高圧ガスや微細汚泥をタンク７に導入する。導入された高圧ガスや微細汚泥は、タンク７で減圧された後、適宜第４バルブ８の開弁等によって系外に排出される。

以上のように、本実施の形態によれば、汚泥の脱気を行うため、第２バルブ４と第３バルブ６の２つのバルブを直列に配置するとともに、下流側の第３バルブ６に減圧手段としてのタンク７を接続したため、気体圧縮室５に滞留した高圧ガスや微細汚泥を減圧排出することができ、安全に脱気することが可能となる。

また、圧送システム１に配置した各バルブ２、４、６、８、９は、弁体の側面に凹部が存在しないため、汚泥が弁体の側面に付着、堆積せず、長期間にわたり安定したバルブの開閉動作を維持することができる。さらに、タンク７に第４バルブ８が連結されているため、第４バルブ８を操作してタンク７に流入した汚泥を容易に系外に排出することができる。

尚、本発明の実施の形態では汚泥を圧送対象物として例示したが、浚渫泥、工場廃水等を圧送対象物とすることができることはもちろんであり、その他特に含水率の高い一般廃棄物、有機物等を高圧で圧送する場合に、本発明にかかる圧送システムを好適に用いることができる。

１ 圧送システム
２ 第１バルブ
２ａ 流入口
２ｂ 弁座部
２ｃ 吐出口
２ｄ 汚泥流路
２ｅ 弁体
２ｆ 直筒部
２ｇ 着座部
２ｈ ガス流路
３ ポンプ
３ａ 第１圧力室
３ｂ 第２圧力室
３ｃ ピストン
３ｄ 円筒状部材
３ｅ 円筒状部材
３ｆ 加圧部材
３ｈ 流入口
３ｉ 吐出口
３ｊ 圧送室
４ 第２バルブ
５ 気体圧縮室
６ 第３バルブ
７ タンク
８ 第４バルブ
９ 第５バルブ

Claims (4)

1. 圧送対象物を圧送装置に供給する第１バルブと、
   該圧送装置に供給された圧送対象物の脱気を行うため、該圧送装置に接続された第２バルブと、
   該第２バルブに直列に、かつ該第２バルブの前記圧送装置とは反対の下流側に接続された第３バルブと、
   該第３バルブに接続された減圧手段とを備える圧送システムであって、
   前記第１乃至第３バルブの各々のバルブの弁体は、直筒部の端部に、該端部より弁座部の方向に突出し、該弁座部に接離する凸状の着座部を有し、該着座部は、前記直筒部の外周面を該直筒部の軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置することを特徴とする圧送システム。
2. 前記減圧手段は、前記第３バルブに連通するタンクであることを特徴とする請求項１に記載の圧送システム。
3. 前記減圧手段には、該減圧手段に流入した前記圧送対象物を除去する第４バルブが連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧送システム。
4. 前記第４バルブの弁体は、直筒部の端部に、該端部より弁座部の方向に突出し、該弁座部に接離する凸状の着座部を有し、該着座部は、前記直筒部の外周面を該直筒部の軸線方向に平行移動させることによって生ずる仮想筒部内に位置することを特徴とする請求項３に記載の圧送システム。

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