JP2017517386A - ふるい上の汚泥を脱水するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正確な凝集剤の量が保証され、その結果、再現可能な最適な脱水性能が達成される方法を提供すること。【解決手段】ふるい上の汚泥を脱水するための方法であって、凝集剤が前記汚泥に混合され、その後、前記汚泥が少なくとも部分的に脱水され、前記汚泥の流動特性が前記ふるいにおいて光学的に検出され、混入される凝集剤の量が検査範囲におけるフリーなふるい表面に依存して調整される前記方法において、前記検査範囲が、前記汚泥の入口範囲における洗浄された前記ふるいの箇所、例えば縁部に設けられる。

Description

本発明は、ふるい上の汚泥を脱水するため方法であって、凝集剤が前記汚泥に混合され、その後、前記汚泥が少なくとも部分的に脱水され、前記汚泥の流動特性が前記ふるいにおいて光学的に検出され、混入される凝集剤の量が検査範囲におけるフリーなふるい表面に依存して調整される前記方法に関するものである。本発明は、凝集剤供給装置と、該凝集剤供給装置に後続して配置されたふるいとを有する、汚泥を脱水するための装置であって、前記汚泥の流動特性を光学的に検出するための設備、特にカメラが、設けられており、検査システムを介して、凝集剤の量を閉ループ制御するための前記凝集剤供給装置に接続されている前記装置にも関するものでもある。

従来技術から、汚泥を脱水するための複数の方法が公知となっており、沈殿汚泥又は繊維汚泥のような汚泥は、凝集剤の混合によって脱水される。このとき、第１のステップでは、汚泥において凝集を引き起こさせるために凝集剤が汚泥へ混合され、その後、汚泥がふるい、例えば網台へもたらされ、その結果、汚泥内にある液体がふるいを通して流れ落ちる一方、汚泥の乾燥した凝集物がふるいに残る。これにより、汚泥が乾燥され、あるいは脱水される。このような方法においては、凝集剤の配量が重量なパラメータである。一方では、正確な配量においてのみ所望の固形分が達成される。なぜなら、ふるい工程の過剰な凝集も、また過少な凝集も、脱水又はろ過過程の効率には不利な影響を与えるためである。他方では、凝集剤自体がコストの原因となるため、凝集剤の過剰な混合は更に方法のコスト上昇をもたらすものである。

通常、汚泥に混合される凝集剤の量は、汚泥の凝集状態を目視で把握するオペレータによって手動で調整される。しかしながら、この場合、正確な凝集状態の判断能力についても、また忍耐及び警戒についてもオペレータに大きな要求が存在する。したがって、多くの場合、オペレータにとって、凝集剤の増量によって脱水性能が改善されるのか、又は凝集剤の減量によって脱水性能が改善されるのかが検知できない。なぜなら、凝集剤の過剰な配量も、また過少な配量も不都合な脱水性能となってしまうためである。結果として、凝集剤の正確な配量は従来技術の方法においては困難にのみ達成され、これにより、これら方法は多くの場合最適な動作点で動作せず、わずかな脱水性能のみ、又は大きな凝集剤の消費に至ってしまう。

例えば特許文献１による自動化された方法も知られており、この特許文献１においては、ベルト上の湿った固体層の表面の画像信号が撮像され、含水量についてのあらかじめ設定された値と比較される。ここで、ベルトの所定の箇所において存在する湿度値への脱水のための最適な凝集剤消費が達成されるものの、最適な湿気あるいは最小の湿気は達成されない。さらに、特許文献２からは、脱水の改善のために脱水すき部の後に配置された検査範囲が観察されるシステムが知られている。ベルトの汚れ及び個々の汚泥の不均一な流動特性により、ここでは主に、所望の剛性を測定の基礎とみなすために、凝集剤の大きな添加が必要となる。

米国特許第５３８０４４０号明細書 米国特許出願公開第２００７／００９００６０号明細書

したがって、本発明の課題は、正確な凝集剤の量が保証され、その結果、再現可能な最適な脱水性能が達成される、冒頭に挙げた種類の方法を提供することにある。

したがって、本発明は、検査範囲が、汚泥の入口範囲における洗浄されたふるいの箇所、例えば縁部に設けられることを特徴としている。

フリーなふるい表面の測定により、汚泥の流動特性の客観的な値が得られ、この値は、凝集剤の量の調整あるいは変更に用いられる。したがって、オペレータによる、凝集状態の誤りやすい判断は、凝集剤の量を適合させるためにもはや必ずしも必要ではないため、正確な凝集剤の量に基づき、方法において、経済的な動作で最適な脱水性能が達成される。脱水性能は、方法において単位時間当たりに汚泥から取り除かれる液体の量を示すものである。さらに、本発明による方法は自動化しても実行されることが可能である。なぜなら、フリーなふるい表面の測定される変化により、凝集剤供給装置の閉ループ制御へ導入される客観的に測定可能な制御量が存在するためである。フリーなふるい面の増加は多すぎる凝集剤の添加を示唆し、この凝集剤の添加は自動的に低減されることができる。フリーなふるい表面のあらかじめ設定された値が達成されている場合、すなわち汚泥の流動特性がふるいの浸水がなされず、したがって脱水装置が問題なく動作され得るようなものである場合に、凝集剤の最適な量が達成されている。入口範囲ではふるいが洗浄されて存在しているため、これによりフリーなふるい表面のより確実な特定が脱水すべき汚泥の影響なしになされることができる。なぜなら、フリーなふるい表面が常に同一の（色の）値を備えているためである。本発明の有利な発展形態は、泥が都市汚泥、ミネラル汚泥又は繊維汚泥であることを特徴としている。特にこれらの汚泥においては、脱水のために最適化され得る量の凝集剤が用いられる。

検査範囲が入口範囲における特にスライド可能な障害部の後に設けられていれば、これにより、汚泥及び入口範囲の構成に依存して常に検査範囲を洗浄されたフリーなふるい表面によって生成することができ、この検査範囲では、凝集剤の量の適当な変化の場合に汚泥の流動特性及びこれに伴いフリーなふるい表面の割合が大きく変化し、これが、安定した閉ループ制御につながる。

本発明の好都合な発展形態は、カメラ、特にデジタルカメラが検査範囲を連続的に検出し、フリーなふるい面、すなわち汚泥によって覆われていない表面が色基準を用いて画素解析によって検出されることを特徴としている。これにより、汚泥を有するかあるいは有さない範囲を特に有利に区別することが可能である。

本発明の好都合な発展形態は、混入される凝集剤の量が、前記検査範囲における前記フリーなふるい面の割合が一定に維持されるように調整されることを特徴としている。これにより、常に最適な動作点が設定され、その結果、機械は、例えば過少な凝集剤における浸水により問題なしに動作されることが可能である。

本発明の好都合な発展形態は、凝集剤の量の閉ループ制御のための初期値が大きな複数のステップにおける凝集剤の量の変更によって変更され、悪化時、すなわち前記フリーなふるい面の減少時には、凝集剤の量がより小さな複数のステップにおいて反対方向へ変更されることを特徴としている。これにより、凝集剤の本質的な過剰の配量時に開始点があるとしても、迅速に最適な動作点を得ることが可能である。この場合、凝集剤の量の上昇時に再び脱水特性の悪化が調整され、したがって凝集剤の添加の逆転、すなわち量の減少が行われる。

本発明は、凝集剤供給装置と、該凝集剤供給装置に後続して配置されたふるいとを有する、汚泥を脱水するための装置であって、前記汚泥の流動特性を光学的に検出するための設備、特にカメラが、設けられており、検査システムを介して、凝集剤の量を閉ループ制御するための前記凝集剤供給装置に接続されている前記装置に関するものでもある。

この装置は、本発明により、前記設備、特にカメラが、洗浄された前記ふるいの入口範囲において前記設備が検査範囲を検出するように設けられていることを特徴としている。カメラ、特にデジタルカメラを用いることで、非常に容易に検査範囲を検出することができるとともに、測定結果を凝集剤の量の閉ループ制御のための検査ルーチンにわたって用いることが可能である。

設備、特にカメラが前記ふるいの上方において摺動可能に配置されていれば、入口の構造及び汚泥特性に依存して常に最適な検査範囲を設定することができるとともに、より大きな変化の場合にも再び適合させることが可能である。

本発明の好都合な発展形態は、設備、特にカメラが、入口範囲における検査範囲を検出するように設けられていることを特徴としている。入口範囲ではふるいがまだ洗浄されて存在しているため、ここでは特により確実な検出及びこれにより安定した閉ループ制御を達成することが可能である。

本発明の有利な形態は、入口範囲において複数の障害部が設けられており、これら障害部が摺動可能に形成されることができることを特徴としている。このとき、検査範囲は、入口範囲において特に摺動可能な障害部の後に、汚泥及び入口範囲の構成に依存して常にフリーなふるい表面を有する検査範囲が生じ得るように設けられており、この検査範囲では、凝集剤の量の適当な変化において汚泥の流動特性及びこれによるフリーなふるい表面の割合が大きく変化し、これは、安定した閉ループ制御をもたらすものである。

本発明の有利な発展形成は、特に調整可能なスライダが横方向において前記ふるいの中央に設けられており、該スライダが、例えば前記ふるいの中央に配置された障害部に固定されていることが可能であることを特徴としている。これにより、入口範囲における汚泥の対称な分配を達成することができ、したがって、ふるいの左右の縁部における、検査面として設定されたフリーなふるい面の対称な分配も達成される。基本的に、複数の検査面を存在でき、それらの合計面積が閉ループ制御に用いられる。これは、特に非対称な汚泥分配の場合に有利であり得る。調整可能なスライダによって、連続動作中にも場合によっては自動的に対称な分配を設定することも可能である。

本発明を添付の図面に基づいて例示的に説明する。

本発明による設備を示す図である。 本発明による設備の平面図である。 図２に基づく本発明による設備の平面図であるが、入口範囲及び検査範囲が変更されたものを示す図である。

図１には本発明による脱水設備１が示されており、この脱水設備は、ここではふるい２を有する簡易な網台として図示されている。より大きな水量のために、追加の槽及排水部も配置することができ、ふるい２は場合によっては追加のローラの周囲で案内されることが可能である。本発明は、例えば二重ベルトプレス装置の網範囲においても用いられることができる。汚泥３は、ここでは汚泥ポンプ４を用いて、ここではシュート５として形成されたフローボックス５へ供給される。凝集剤ポンプ７によって、必要な量の凝集剤が汚泥供給管路６内へ配量される。方向８へ移動するふるい２は、入口範囲１０へ到達する前に洗浄ノズル９によって洗浄される。そして、汚泥３は、洗浄されたふるいへ供給される。カメラ１１によって、入口範囲１０において検査範囲が把握される。より良好な検知のために、更に照明１２が設けられている。カメラ１１は検査システム１３を介して凝集剤ポンプ７に接続されているため、カメラ１１の信号によって凝集剤の量の閉ループ制御を行うことが可能である。

図２には、本発明による設備の平面図が図示されている。ここでは、本質的に汚泥３で覆われたふるい２が視認される。ここでは、汚泥ポンプ４と、開放され、傾斜しているものの閉鎖して形成することも可能なシュートとしてのフローボックス５とが視認される。汚泥３は、フローボックスを通してふるいの幅にわたって分配される。ここでは、障害部１４も見て取ることができ、この障害部により、汚泥の種類及びフローボックス構造に応じて、帯走行方向８につづいてフリーのふるい面１５が形成される。障害部１４は、もっとも単純な形状において、適当に形成されたプレートで形成されることが可能である。フリーのふるい面１５は、更に洗浄ノズル（ここでは不図示）によって洗浄されているとともに、したがってフリーのふるい面の検知及び測定のための良好かつ均等なベースを提供する。この例では、検査範囲１６がフリーのふるい面１５の一部と、汚泥で覆われた別の部分とを含んでいる。この検査範囲１６では、それぞれ１つの色空間が両基準のうち１つに割り当てられることで、汚泥とふるいの汚泥のない表面の間の色の差異が検出される。つづいて、色基準に基づいて個々の画素が計数され、これに基づき汚泥の面及び汚泥のないふるい表面の面積が算出される。入口範囲１０に配置された検査範囲１６の利点は、永続的に安定し、堅牢な観察である。さらに、汚泥の非対称な分配を容易に検知することが可能である。これは、分離して、かつ、非対称に配置された２つの検査範囲１６（図示参照）を用いることで特に良好に検知することが可能である。対称な汚泥供給の調整をスライダ１７によって行うことができ、調整装置１８を介して分配が自動的な閉ループ制御によって補正されることが可能である。

図３には、図２と同様な本発明による配置が示されているが、変更された入口範囲１０’と、帯走行方向８においてずらして配置された検査範囲１６’とを有している。このケースは、特により薄いスラッジの場合に生じ、このスラッジは、より大きな速度で供給される。ここで、フリーにされ、洗浄されたふるい面１５’は、より長く維持されたままであり、汚泥３は、後に初めて縁部範囲へ流入する。ここでも、フリーにされたふるい面１５’と汚泥で覆われた面の間の一義的な依存関係がこれら検査範囲１６’において検知されることができ、これに基づき、凝集剤の量についての制御量が導出される。ここでも、過度に液状の汚泥によるふるいの浸水のおそれを、検知することができるとともに、凝集剤の量を高めることで回避することが可能である。これにより、このようなケースにおいても、凝集剤の最小の使用において最適な閉ループ制御を達成することが可能である。

本発明は、図示の例に限定されず、網台における配置のほかに例えば二重ふるい設備の網範囲における配置も用いることが可能である。都市汚泥あるいはスラッジのほかに、この用途は、ミネラル汚泥又は繊維汚泥においても用いられることができる。ここで、他の条件が特に汚泥の流動性において、用いられる凝集剤によって存在するとしても、更に洗浄されたフリーなふるい面への、縁部範囲における汚泥の流れがなされる検査範囲を常に適切なわずかな凝集剤消費において見出すことができる。検査範囲の箇所の変更は、異なるように構成されたフローボックスにおいても可能であるとともに、頻繁に必要である。いったん最適に検知された検査範囲及びこれに伴うカメラあるいは照明の配置も、もはや変更される必要はない。したがって、調整は、始動の範囲において容易に可能であるとともに、更なる動作においてもはや不要である。

本発明は、複数の洗浄ノズルによって洗浄され、つづいて汚泥の入口範囲へ至るふるい上の汚泥を脱水するための方法であって、凝集剤が前記汚泥に混合され、その後、前記汚泥が少なくとも部分的に脱水され、前記汚泥の流動特性が前記ふるいにおいて光学的に検出され、混入される凝集剤の量が検査範囲におけるフリーなふるい表面に依存して調整される前記方法に関するものである。本発明は、凝集剤供給装置と、該凝集剤供給装置に後続して配置され、入口範囲へ至る前に複数の洗浄ノズルによって洗浄されるふるいとを有する、汚泥を脱水するための装置であって、前記汚泥の流動特性を光学的に検出するための設備、特にカメラが、設けられており、検査システムを介して、凝集剤の量を閉ループ制御するための前記凝集剤供給装置に接続されている前記装置にも関するものでもある。

Claims (14)

1. ふるい上の汚泥を脱水するための方法であって、凝集剤が前記汚泥に混合され、その後、前記汚泥が少なくとも部分的に脱水され、前記汚泥の流動特性が前記ふるいにおいて光学的に検出され、混入される凝集剤の量が検査範囲におけるフリーなふるい表面に依存して調整される前記方法において、
   前記検査範囲が、前記汚泥の入口範囲における洗浄された前記ふるいの箇所、例えば縁部に設けられることを特徴とする方法。
2. 前記汚泥が都市汚泥、ミネラル汚泥又は繊維汚泥であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記検査範囲が、特に入口範囲におけるスライド可能な障害部の後に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 前記検査範囲が、前記汚泥の入口範囲におけるフローボックスのくびれ部の後に設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
5. カメラ、特にデジタルカメラが前記検査範囲を連続的に検出し、フリーなふるい面、すなわち前記汚泥によって覆われていない表面が色基準を用いて画素解析によって検出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 混入される凝集剤の量が、前記検査範囲における前記フリーなふるい面の割合が一定に維持されるように調整されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 凝集剤の量の閉ループ制御のための初期値が大きな複数のステップでの凝集剤の量の変更によって変更され、悪化時、すなわち前記フリーなふるい面の減少時には、凝集剤の量がより小さな複数のステップにおいて反対方向へ変更されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 凝集剤供給装置と、該凝集剤供給装置に後続して配置されたふるいとを有する、汚泥を脱水するための装置であって、前記汚泥の流動特性を光学的に検出するための設備（１１）、特にカメラが、設けられており、検査システム（１３）を介して、凝集剤の量を閉ループ制御するための前記凝集剤供給装置（７）に接続されている前記装置において、
   前記設備（１１）、特にカメラが、洗浄された前記ふるいの入口範囲（１０）における検査範囲を検出するように設けられていることを特徴とする装置。
9. フローボックスが前記入口範囲におけるくびれ部を備えていることを特徴とする請求項８記載の装置。
10. 前記設備（１１）、特にカメラが前記ふるいの上方において摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項８又は９記載の装置。
11. 前記設備（１１）、特にカメラが、カラーカメラとして形成されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 前記入口範囲（１０）に複数の障害部（１４）が設けられていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 前記障害部（１４）が、特に機械走行方向において摺動可能に形成されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
14. 特に調整可能なスライダ（１７）が横方向における前記ふるい（２）の中央に設けられており、該スライダが、例えば前記ふるい（２）の中央に配置された障害部（１４）に固定されていることが可能であることを特徴とする請求項１２又は１３記載の装置。

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