JP2017087238A - スクリュープレスの排出部開口率一定制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクリュープレス１の運転制御方法に関し、脱水ケーキ排出部１２の開口率Ｒを一定に制御するスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法を提供する。【解決手段】 スクリュープレス１の排出部１２の開口率Ｒをリアルタイムに計測し、計測した開口率Ｒに応じて押圧板１３を移動させる駆動源１７の回転数あるいは圧力を段階的に増減させ、所定の開口率Ｒ０となるよう押圧板１３の位置を制御するものである。スクリュープレス１の運転中は開口率Ｒが一定であるため、性状の変動が激しい汚泥に対して脱水性が安定し、最適なケーキ含水率で汚泥を排出することができる。【選択図】 図３

Description

この発明は、スクリュープレスの運転制御方法に関し、特に外筒スクリーンの終端側に形成される脱水ケーキ排出部の開口率を一定に制御するために押圧板を調整するスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法に関する。

従来、下水、し尿、あるいは食品生産加工排水等の有機性汚泥を濃縮・脱水するスクリュープレスは一般に知られている。スクリュープレスは連続的に汚泥を濃縮・脱水する装置であるため、汚泥の性状変動に応じて、例えば、回転数、圧入圧力、凝集剤供給量等の制御方法を必要とする。
前記制御方法の内、スクリュープレス排出部の開口率を調整する制御方法があり、特許文献１に記載には、スクリュー軸に加わるスラスト荷重及びトルクを検出し、検出値に応じて錘状リング（押圧板）を前後に摺動させ、スクリュープレス排出口の開口率を制御する装置が開示されている。
また、特許文献２には、排出口の押圧板に連結したシリンダのピストンの摺動位置から開口率を算出し、予め定めた開口率となるようシリンダへの供給圧力を制御して押圧板の位置を保持する装置が開示されている。

特開平６−２３５９０号公報 特許第３７６０４６３号公報

一般的にスクリュープレスの排出部に設けられた押圧板はシリンダ等の移動手段に連結されており、シリンダによって一定の圧力でスクリーン方向へ押圧してろ過室内の脱水汚泥に背圧を掛けている状態となっている。したがって、供給される汚泥性状の変動により運転中に押圧板は前後に移動する。例えば、ろ過室から低含水率、高強度の汚泥が排出される場合、押圧板はスクリュー駆動軸側（図１において左方向）に移動して排出部の開口は増大する。逆に、ろ過室から高含水率、低強度の汚泥が排出される場合、押圧板は供給側（図１において右方向）に移動して排出部の開口は減少する。この時、排出口が閉止することを防止するために、排出口の開口率を所定値以上に維持する下限値維持手段を設けている。

特許文献１は、汚泥性状の変動をスラスト荷重、トルクといった指標で検知している。前記指標はスクリュープレスの機械的、構造的な側面にも大きく影響されるため、均一な水分を得るには信頼性に欠ける。
特許文献２は、開口率の設定値が四段階しかなく、設定者によりピストンの位置設定にバラつきが生じるとともに、汚泥性状の変動に対してスムーズな開口率制御ができない。

この発明は、スクリュープレスから排出する汚泥の脱水性を安定させるために、排出部の開口率をリアルタイムに計測し、所定の開口率となるよう押圧板の位置を調整するスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法を提供する。

この発明は、スクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸を回転自在に内接した外筒スクリーンと、外筒スクリーンの終端側に排出部を開口して対設した押圧板と、押圧板に押圧力を加えて軸方向に移動させる移動手段とを備え、押圧板を移動させることで排出部の開口率を調整するスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法において、予め基準開口率と、押圧板の押圧力を段階的に増減させる値を設定し、スクリュープレス運転中に算出した開口率と基準開口率とを比較し、開口率が基準開口率より大きい場合、押圧板の押圧力を段階的に増加させ、開口率が基準開口率より小さい場合、押圧板の押圧力を段階的に減少させて開口率を基準開口率に制御するもので、汚泥性状が変動してもスクリュープレスの排出部の開口率を適性に自動調整できるので、常時安定した脱水性でスクリュープレスを運転できる。

前記開口率を直接的に計測できない場合は、前記開口率を排出部から排出される脱水ケーキ厚から算出、前記開口率を押圧板の位置から算出、あるいは前記移動手段を流体圧シリンダで構成し、前記開口率を、流体圧シリンダ伸び代から算出してもよく、算出した開口率に応じて押圧板を調整できる。

前記移動手段を駆動する流体圧ポンプを備え、流体圧ポンプの回転数あるいは圧力を段階的に増減させることで、汚泥性状に応じた微細な調製が可能となる。

この発明によれば、スクリュープレスの排出部の開口率を適性に調整することができるようになるため、性状の変動が激しい汚泥に対して脱水性が安定し、最適なケーキ含水率で汚泥を排出することができる。
また、スクリュープレス型式ごとに定められた開口率を設定するだけで、運転中は開口率を自動制御するので、設定者による個人差も無くなる。

本発明に係るスクリュープレスの一部縦断側面図である。 同じく、スクリュープレスの排出側の拡大図である。 本発明に係る運転制御システム図である。 本発明に係る制御のフローチャートである。

図１はスクリュープレスの一部縦断側面図である。
符号１はスクリュープレスであって、架台２に立設した前後のフレーム３、４に支架されている。このスクリュープレス１は、周部にろ過面を有する円筒状の外筒スクリーン５にスクリュー羽根６を巻き掛けたスクリュー軸７を内設している。外筒スクリーン５の内部に配設したスクリュー軸７は始端側から終端側に向かってテーパー状にその径を増大させ、外筒スクリーン５とスクリュー軸７を延伸方向に向かって相対的な間隔を減少させるようにしている。

スクリュー軸７の前端部には汚泥の供給管８が連結しており、供給管８は外筒スクリーン５の始端側に開孔したスクリュー軸７の供給孔９に連通させている。スクリュー軸７の後端部にはスクリュー駆動軸１０が連結しており、スクリュー駆動軸１０には駆動用のスプロケット１１が嵌着している。このスプロケット１１をスクリュー駆動機（図示せず）で駆動させ、スクリュー軸７を回転させる。供給孔９から供給された汚泥は、スクリュー羽根６によって始端側から終端側に向かって移送され、外筒スクリーン５からろ液を分離させながら濃縮・脱水するようになっている。必要に応じて外筒スクリーン５は回動自在としても良い。

図２はスクリュープレスの排出側の拡大図であって、外筒スクリーン５の終端側には所定の空隙を有して押圧板１３が対設されている。この空隙は脱水ケーキを外部に排出するための排出部１２であり、脱水処理された脱水ケーキが排出部１２から外部へ排出される。排出される脱水ケーキには押圧板１３によって背圧が作用させられており、汚泥との接触面はテーパーコーン状に形成されている。この押圧板１３は、移動手段１４によって軸方向（図２において左右方向）へ往復動自在に設けられている。本実施例では、移動手段１４にエアーシリンダあるいは油圧シリンダ等のごとき流体圧シリンダを用いている。なお、スクリュープレスの運転中に排出される脱水ケーキに常時背圧を作用させることができる移動手段であれば公知の技術を用いることができる。

流体圧シリンダ１４によって押圧板１３を押圧することで、脱水ケーキ排出部１２から排出される脱水ケーキに作用する背圧を調整することにより、脱水ケーキの脱水性に応じた加圧圧力に調整することができる。

スクリュープレス１から排出される脱水ケーキの厚みは、外筒スクリーン５後端と押圧板１３との間の排出部１２の幅（開口率Ｒ）によって決定される。スクリュープレス１の型式（大きさ）に対応して予め適正な排出部１２の開口率Ｒが定められており、所定の開口率Ｒに維持することで脱水性が安定し、適正な含水率の脱水ケーキを生成することができる。

スクリュープレス１の運転中は、汚泥性状に応じて押圧板１３が前後に移動して排出部１２の開口率Ｒが増減する。この開口率Ｒを計測することにより、押圧板１３を適正な位置に移動させ、開口率Ｒを制御する。

この開口率Ｒは、運転中は排出される脱水ケーキにより直接確認することは困難である場合、図２に示すように、排出される脱水ケーキ厚、押圧板１３の位置、流体圧シリンダ１４の伸び代等を計測することによって、開口率Ｒを容易に算出することができる。

＜脱水ケーキ厚＞
脱水ケーキ厚はスクリュープレス１の排出部１２の開口率Ｒに応じて変動するもので、脱水ケーキ厚を計測することで開口率Ｒすなわち排出部１２の幅を算出することができる。
排出部１２から円盤状に排出される脱水ケーキ厚は、公知の超音波、赤外線等の非接触型の計測器１５を用いて計測することができる。計測器１５は排出部１２近傍に設けられており、一方から単体で、あるいは前後から複数体で計測してもよい。

＜押圧板の位置＞
押圧板１３はスクリュープレス１の排出部１２の幅を形成している後端辺であり、予め押圧板１３の位置（距離）と開口率Ｒとの関係を算出しておくことで、押圧板１３の位置から開口率Ｒすなわち排出部１２の幅を算出することができる。
押圧板１３の位置はフレーム４内部に設けたレーザー光式の計測器１５により計測することができる。

＜流体圧シリンダの伸び代＞
押圧板１３の移動手段１４に流体圧シリンダ１４を用いる場合、流体圧シリンダ１４は押圧板１３と直結している。したがって、予め流体圧シリンダ１４の伸び代と開口率Ｒとの関係を算出しておくことで、流体圧シリンダ１４の伸び代から開口率Ｒすなわち排出部１２の幅を算出することができる。
流体圧シリンダ１４の伸び代は、ロッドと追従して位置を検知する計測器１５や上記レーザー光式の計測器１５により計測することができる。

図３は本願発明に係る運転制御システム図である。
排出部１２の開口率Ｒを計測する計測器１５からの信号を制御装置１６が受信し、最適な開口率Ｒとなるよう駆動源１７に指示を出して押圧板１３を移動させている。

本実施例では、押圧板１３を流体圧シリンダ１４にて前後に移動させているため、流体圧シリンダ１４の駆動源１７に制御装置１６から指示を送信して押圧板１３を所定の位置に調整する。

具体的には、制御装置１６の判断結果に基づいて、流体圧ポンプ１７の吐出量あるいは圧力を増減させて流体圧シリンダ１４を制御して押圧板１３を移動させる。なお、流体圧ポンプ１７にはエアーコンプレッサー等も含むものとする。

図４はスクリュープレスの脱水ケーキ厚み一定制御方法のフローチャートである。
Ａ．初期設定
スクリュープレス１の型式に応じて、スクリュープレス１の運転中に脱水ケーキを排出する所定の基準開口率Ｒ０を設定する。本実施例では最大基準開口率Ｒ０ｍａｘと最小基準開口率Ｒ０ｍｉｎの間を基準開口率Ｒ０としており、幅をもたせている。
スクリュープレス１から排出される脱水ケーキ厚から排出部１２の開口率Ｒを算出する場合は、予め脱水ケーキ厚と開口率Ｒの関係を求め、基準ケーキ厚みＴ０、最大基準ケーキ厚Ｔ０ｍａｘおよび最小基準ケーキ厚みＴ０ｍｉｎを設定する。
押圧板１３の位置から排出部１２の開口率Ｒを算出する場合は、予め押圧板１３の位置と開口率Ｒの関係を求め、基準押圧板位置Ｌ０、最大基準押圧板位置Ｌ０ｍａｘおよび最小基準押圧板位置Ｌ０ｍｉｎを設定する。
流体圧シリンダ１４の伸び代から排出部１２の開口率Ｒを算出する場合は、予め流体圧シリンダの伸び代と開口率Ｒの関係を求め、基準流体圧シリンダ伸び代Ｓ０、最大基準流体圧シリンダ伸び代Ｓ０ｍａｘおよび最小流体圧シリンダ伸び代位置Ｓ０ｍｉｎを設定する。

それぞれ脱水ケーキ厚Ｔ０、押圧板位置Ｌ０、流体圧シリンダ伸び代Ｓ０の基準値の最大値および最小値は、基準開口率Ｒ０の最大値および最小値に対応するよう設定しているので、それぞれの計測値Ｔ，Ｌ，Ｓから開口率Ｒを算出し、基準値内に制御することができる。

また、流体圧ポンプ１７の最大回転数Ｎｍａｘおよび最小回転数Ｎｍｉｎ、あるいは最大圧力ＰｍａｘよびＰｍｉｎを設定する。
開口率Ｒを調整するために、段階的に増減させる流体圧ポンプ１７の回転数ｎあるいは圧力ｐを設定する。

Ｂ．計測
スクリュープレス１の通常運転時に、外筒スクリーン５の排出側の開口率Ｒ１を計測し、その計測値を制御装置１６に送信する。
あるいは、スクリュープレス１から排出される脱水ケーキ厚Ｔ１を計測し、その計測値を制御装置１６に送信、または押圧板位置Ｌ１を計測し、その計測値を制御装置１６に送信、または流体圧シリンダ伸び代Ｓ１を計測し、その計測値を制御装置１６に送信してもよい。
制御装置１６では、脱水ケーキ厚Ｔ１、押圧板位置Ｌ１、または流体圧シリンダ伸び代Ｓ１から開口率Ｒ１を算出する。
計測時間は予め定めた時間ごとに計測する。

Ｃ．比較
制御装置１６で計測値した開口率Ｒ１と予め定めた基準開口率Ｒ０とを比較する。制御装置１６で比較した結果、開口率Ｒ１が基準開口率Ｒ０内にある場合は、各機器の運転を現状の状態で継続し、フローチャートのＢへ移行して再度計測を行う。
例えば、汚泥の凝集性が悪化して通常より脱水ケーキの含水率が増加し、開口率Ｒ１が基準開口率Ｒ０より小さい（Ｒ１＜Ｒ０）場合、フローチャートのＤへ移行して押圧板の流体圧ポンプ１７の最小回転数あるいは最小圧力を比較する。
上記とは逆に、開口率Ｒ１が基準開口率Ｒ０より大きい（Ｒ１＞Ｒ０）場合、フローチャートのＥへ移行して押圧板の流体圧ポンプ１７の最大回転数あるいは最大圧力を比較する。

Ｄ．最小ポンプ回転数（圧力）比較
現在運転している流体圧ポンプ１７の回転数Ｎ１あるいは圧力Ｐ１から段階的に減少させた後の回転数Ｎ２あるいは圧力Ｐ２が、予め設定した最小基準回転数Ｎｍｉｎあるいは最小基準圧力Ｐｍｉｎより大きい場合、フローチャートのＦへ移行して開口率Ｒを増大させる制御を行う。
回転数Ｎ２あるいは圧力Ｐ２が、予め設定した最小基準回転数ＮｍｉｎあるいはＰｍｉｎ以下となる場合、フローチャートのＨへ移行する。

Ｅ．最大ポンプ回転数（圧力）比較
現在運転している流体圧ポンプ１７の回転数Ｎ１あるいは圧力Ｐ１から段階的に増加させた後の回転数Ｎ２あるいは圧力Ｐ２が、予め設定した最大基準回転数Ｎｍａｘあるいは最大基準圧力Ｐｍａｘより小さい場合、フローチャートのＧへ移行して開口率Ｒを減少させる制御を行う。
回転数Ｎ２あるいは圧力Ｐ２が、予め設定した最大基準回転数ＮｍａｘあるいはＰｍａｘ以上となる場合、フローチャートのＩへ移行する。

Ｆ．開口率増大
計測した開口率Ｒ１が基準開口率Ｒ０より小さく、且つ流体圧ポンプ１７の回転数Ｎあるいは圧力Ｐの減少幅に余裕がある場合、開口率Ｒを増大させる制御を行う。
具体的には、排出部１２の開口率Ｒを段階的に増大させるために、流体圧ポンプ１７の回転数Ｎ１あるいは圧力Ｐ１を予め設定した分だけ減少させ、押圧板１３を外筒スクリーン５と反対側に移動させる。排出量が増大するとともに脱水ケーキの含水率が適正値内に調整される。
押圧板１３の制御後、フローチャートのＢへ移行して、開口率Ｒが基準開口率Ｒ０内に復帰するまで上記動作を繰り返す。

Ｇ．開口率減少
計測した開口率Ｒ１が基準値Ｒ０より大きく、且つ流体圧ポンプ１７の回転数Ｎあるいは圧力Ｐの増加幅に余裕がある場合、開口率Ｒを減少させる制御を行う。
具体的には、排出部１２の開口率Ｒを段階的に減少させるために、流体圧ポンプ１７の回転数Ｎ１あるいは圧力Ｐ１を予め設定した分だけ増加させ、押圧板１３を外筒スクリーン５側に移動させる。排出量が減少するとともに脱水ケーキの含水率が適正値内に調整される。
押圧板１３の制御後、フローチャートのＢへ移行して、開口率Ｒが基準開口率Ｒ０内に復帰するまで上記動作を繰り返す。

Ｈ（Ｉ）．警報・停止
流体圧ポンプ１７の回転数あるいは圧力が予め設定した最大値（Ｎｍａｘ，Ｐｍａｘ）、あるいは最小値（Ｎｍｉｎ，Ｐｍｉｎ）に達しても開口率Ｒが基準開口率Ｒ０に復帰しない場合は、フローチャートのＨ（Ｉ）へ移行して警報を発するか、あるいは運転を自動停止する。

この発明に係るスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法は、流入する汚泥の性状変動が激しい処理場にも安定した脱水性能を維持できる有用な脱水方法となるものである。また、他の制御方法と組み合わせることで、脱水機後段の汚泥処理にも有用な最適なケーキ含水率の汚泥を生成できる。

１ スクリュープレス
５ 外筒スクリーン
６ スクリュー羽根
７ スクリュー軸
１２ 排出部
１３ 押圧板
１４ 移動手段
１７ 駆動源（流体圧ポンプ）
Ｒ 開口率
Ｒ０ 基準開口率

Claims (5)

1. スクリュー羽根（６）を巻き掛けたスクリュー軸（７）を回転自在に内接した外筒スクリーン（５）と、外筒スクリーン（５）の終端側に排出部（１２）を開口して対設した押圧板（１３）と、押圧板（１３）に押圧力を加えて軸方向に移動させる移動手段（１４）とを備え、押圧板（１３）を移動させることで排出部（１２）の開口率（Ｒ）を調整するスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法において、
   予め基準開口率（Ｒ０）と、押圧板（１３）の押圧力を段階的に増減させる値を設定し、
   スクリュープレス運転中に算出した開口率（Ｒ１）と基準開口率（Ｒ０）とを比較し、
   開口率（Ｒ１）が基準開口率（Ｒ０）より大きい場合、押圧板の押圧力を段階的に増加させ、
   開口率（Ｒ１）が基準開口率（Ｒ０）より小さい場合、押圧板の押圧力を段階的に減少させて
   スクリュープレス運転中の開口率（Ｒ１）を基準開口率（Ｒ０）に制御する
   ことを有することを特徴とするスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法。
   
2. 前記開口率（Ｒ）を、排出部（１２）から排出される脱水ケーキ厚から算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法。
   
3. 前記開口率（Ｒ）を、押圧板（１３）の位置から算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法。
   
4. 前記移動手段（１４）を流体圧シリンダで構成し、
   前記開口率（Ｒ）を、流体圧シリンダ伸び代から算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法。
   
5. 前記移動手段（１４）を駆動する流体圧ポンプ（１７）を備え、
   流体圧ポンプ（１７）の回転数あるいは圧力を段階的に増減させる
   ことを特徴とする請求項１〜４に記載のスクリュープレスの排出部開口率一定制御方法。
   
   
   

Images