JP2018009911A - 回転型繊維濃度計及び回転型繊維濃度計を用いた汚泥脱水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、測定液中の繊維濃度を測定するもので、測定中に絡みついたし渣等を剥離して正確に繊維濃度を測定する回転型繊維濃度計を提供することを目的とする。【解決手段】回転軸に回転自在に支持した剥離板と、剥離板の上方で回転軸に接続した回転体と、回転軸に連結したモータと、モータを支持する支持台と、回転軸にかかるトルクから測定液中の繊維濃度を算出する演算部と、で構成される回転型繊維濃度計において、回転軸に設けたネジ溝と、ネジ溝に螺合する回転体の接続部に設けたネジ穴と、剥離板に設けた回転体の浸漬部が貫通する開口と、を備え、開口の内周は浸漬部と近接することを特徴とする回転型繊維濃度計。【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理場に流入する汚泥に混在する繊維の濃度を測定する濃度計と、濃度計を用いた汚泥脱水方法に関するものである。

従来、下水汚泥のろ過脱水性を向上させるため、汚泥にパルプ等の繊維物を脱水助材として添加していた。
そして、繊維添加の際に、パルプ原料中の固形分の濃度を検出する、又は各種汚泥の固形分濃度や凝集度を測定するための濃度測定器としては、測定液中に浸漬させた濃度検出羽根を回転させたときの反力を検出するようなものがある。

また、測定液中で回転する濃度検出羽根を備え、濃度検出羽根を回転駆動するモータの出力軸に固定した上部ホイールと、濃度検出羽根のシャフトに固定した下部ホイールと、上部・下部ホイールに設けた切欠部が重なる長さを計測する光学センサーによって固形分の濃度を測定する濃度測定器が特許文献１に記載されている。

特許文献２には、汚水処理プロセスの最初沈殿地で発生する生汚泥である初沈汚泥から繊維分を分解、回収し、余剰汚泥または消化汚泥などの難脱水汚泥に回収した繊維分を添加して脱水処理することが記載されている。

特開２００２−４８６９６号公報 特開昭６１−２６８４００号公報

上述した特許文献１のように、測定液中で回転する回転体にかかるトルクで下水汚泥中の繊維濃度を求める場合、回転体に下水汚泥中のし渣（髪の毛、厨芥、油などのゴミ）が絡みつき、測定するトルクが増大してしまう。よって、回転体にかかるトルクが正確に測定できないため、繊維濃度も正確に計測することが困難であった。

また、夜間は日中とくらべて水の使用量が少ないため、下水処理場への流入量が少ない。季節や天候によっても処理場への流入量が変化する。その場合、流入水に含まれる固形分も変化し、脱水助材として利用できる繊維量も変化する。定量的に脱水助材として汚泥に添加するには回収量の変動が問題となっていた。

そこで本発明は、測定液中で回転体に絡みついたし渣等の夾雑物を除去することで、正確に繊維濃度を測定することが可能な回転型繊維濃度計を提供することを目的とする。
また、回転型繊維濃度計を用いて正確に繊維濃度を計測することで、時間変動による繊維濃度の変化があっても、安定した量の繊維を供給できる汚泥脱水方法を提供することを目的とする。

回転軸に回転自在に支持した剥離板と、剥離板の上方で回転軸に接続した回転体と、回転軸に連結したモータと、モータを支持する支持台と、回転軸にかかるトルクから測定液中の繊維濃度を算出する演算部と、で構成される回転型繊維濃度計において、回転軸に設けたネジ溝と、ネジ溝に螺合する回転体の接続部に設けたネジ穴と、剥離板に設けた回転体の浸漬部が貫通する開口と、を備え、開口の内周は浸漬部と近接することで、回転体に絡みつくし渣等の夾雑物を容易に剥離することができる。

前記支持台に剥離板と係止するストッパーを設けたことで、剥離板の回転が止まり安定してし渣等を剥離することができる。

また、前記開口にスクレーパーを備えることで、回転体にし渣等が残らない。

前記浸漬部の下端は常に開口から突出することで、回転体が剥離板と一体的に回転する。

前記接続部は回転軸から水平に延設して設け、接続部端部から浸漬部を下方に垂直に突設することで、回転軸に沿って浸漬部が上下に昇降する。

前記剥離板は、回転体と回転軸を収納するケーシングの底蓋であるので、浸漬部をケーシングに収納でき、外部からし渣等が付着することを防止する。

最初沈殿地で重力沈殿させた初沈汚泥から回収した繊維の濃度を回転型繊維濃度計Ｄ１で計測し、回収した繊維の流量を流量計Ｆ１で計測し、回収した繊維の濃度と流量より繊維量を算出し、算出した繊維量が所定量以上の場合、所定量の繊維を汚泥貯留槽に添加すると共に、余剰分の繊維を助材貯留槽に移送し、算出した繊維量が所定量未満の場合、回収した繊維と、所定量から不足した繊維を助材貯留槽から補填して汚泥貯留槽に添加し、消化槽で分解した消化汚泥を汚泥貯留槽に供給して前記繊維と混合した後、混合汚泥を脱水機で脱水処理することで、一日の繊維回収量が変動しても、安定した繊維量を供給することができる。

本発明に係る回転型繊維濃度計は、測定液中で回転させて繊維の濃度を測定する回転体に絡みつくし渣等の夾雑物を容易に剥離することができる。ケーシングに設けた開口から回転体をケーシング内に収納することで、し渣等が開口に引っかかり、回転体から脱落する。再び濃度を計測する際には、回転体が正常な状態で計測が行なえるため、常に正確な濃度が測定できる。開口にスクレーパーを設けることでし渣等がケーシング内に入り込むことが無い。

また、繊維の濃度を正確に計測できるため、下水処理場の繊維を回収して利用する場合、一日の繊維回収量が変動しても、安定した繊維量を供給することができる。繊維量が安定することから、低含水率の脱水ケーキを容易に生成できる。

図１は、本発明に係る、回転型繊維濃度計の断面図である。 図２は、同じく、回転体収納時の回転型繊維濃度計の断面図である。 図３は、同じく、剥離板の底面図である。 図４は、本発明の実施例に係る、回転型繊維濃度計の断面図である。 図５は、同じく、濃度測定前の回転型繊維濃度計の断面図である。 図６は、同じく、濃度測定中の回転型繊維濃度計の断面図である。 図７は、同じく、濃度測定後の回転型繊維濃度計の断面図である。 図８は、本発明に係る回転型繊維濃度計を用いた汚泥脱水方法のフロー図である。

この発明に掛かる回転型繊維濃度計を図面に基づき詳述すると、図１は、本発明に係る、回転型繊維濃度計の断面図である。
回転型繊維濃度計は、測定液中で回転する回転体１と、回転体１に接続した回転軸２と、回転軸２に回転自在に支持され回転体１が貫通した剥離板３と、回転軸２と連結したモータ４と、モータ４を支持する支持台５と、回転軸２にかかるトルクから測定液中の繊維濃度を算出する演算部６と、で構成される。回転体１は回転軸２に沿って昇降自在に接続し、下降時には貫通した剥離板３から突出する。剥離板３の上方には支持台５に載置したモータ４を設け、剥離板３から延設した回転軸２とモータ４を連結する。

図１は回転体１が下降した状態を表すのに対し、図２は、本発明に係る、回転体収納時の回転型繊維濃度計の断面図である。
測定液中で回転する回転体１は剥離板３を貫通して下方に突出しており、繊維濃度を算出する際には回転軸２に沿って下降し、剥離板３から突出して液中に挿入することで繊維濃度を算出する。回転体１はモータ４によって回転自在で、回転軸２を中心に測定液中で円を描くように回転し、繊維から抵抗を受けることでトルクを測定する。そして測定したトルクから繊維濃度を算出することができる。

回転体１は回転軸２との接続部７と、接続部７から下方に垂直に突設して測定液に挿入する浸漬部８で構成される。接続部７は回転軸１から水平に延設して端部に浸漬部８を設け、回転体１を略コ字状に構成する。
接続部７は回転軸２に設けたネジ溝９に螺合するネジ穴１０を有している。ネジの送り機構によって回転軸２と接続部７を接続しており、回転軸２の回転によって回転体１が上下に昇降することができる。

回転軸２の下端には回転体１が落下しないようにロック機構を設けており、回転軸２と回転体１を係止する。本実施例では、後述する剥離板３がロック機構に該当する。従って、回転軸２下端で回転体１は回転軸２に同期して回転する。

回転体１は、平板状、羽根状、棒状などの形状のものを用いることができ、液中の繊維から抵抗を受けることができる形状であれば公知のものを利用できる。羽根形状の回転体１を用いると、液体の攪拌を行なうこともできる。
より好ましくは、測定液（液体）から受ける抵抗を低減し、繊維のみの抵抗を受ける形状が適しており、回転体の回転方向に延設し、前縁から後縁にかけて薄く形成することで、ノイズの少ない測定が可能となる。
また、浸漬部８を複数備えてもよく、それぞれ接続部７を回転軸２と接続し、昇降可能とする。

図３は、本発明に係る、剥離板の底面図である。
回転体１が貫通する剥離板３は円盤状で、剥離板３の中心を回転軸２で回転自在に支持している。
また、剥離板３には回転体１が貫通して突出するための開口１１を設ける。開口１１は回転体１が通過できるだけの大きさとし、開口１１の内周と貫通した回転体１が近接するため、回転体１以外のものが開口１１を通過できない構成としている。
従って、濃度を測定した後の回転体１に絡みついたし渣等の夾雑物は、回転体１を剥離板３から上昇させる際、剥離板３の開口１１に引っかかり、回転体１から剥離される。開口１１にスクレーパー等を設け、し渣等を剥離しやすい構成としても良い。

図３が示すのは浸漬部８を３つ備える濃度計の底面図だが、浸漬部８と開口１１を同じ数だけ設け、剥離板３から浸漬部８が突出可能な位置に開口１１を設ければよい。回転体１は剥離板３の開口１１から突出するため、回転体１と剥離板３の回転を同期させ、回転体１が突出可能な位置を保つ。
本実施例では、剥離板３は回転軸２に対して回転自在なため、回転体１を上昇させた際に、回転体１の下端が剥離板３の開口１１からわずかに突出する構成とし、回転体１が開口１１から外れることが無く、回転体１と剥離板３の回転を容易に同期させている。

回転体１の昇降を行なう場合、支持台５に設けたストッパー１２で剥離板３の回転を停止し、回転軸２のみを回転させて回転体１を昇降する。剥離板３に設けた凹部（図示せず）にストッパー１２を嵌入するなどで係止し、回転を停止する。
濃度測定時はストッパー１２を解除し、剥離板３と突出した回転体１を回転させて測定する。
本実施例ではストッパー１２としてエアシリンダを用いて剥離板３と係止する。
また、回転軸２下端で支持される剥離板３を回転体１と回転軸２のロック機構として用いるため、回転軸２の下端まで降下した回転体１と剥離板３が当接することで、回転体１が落下せず、回転体１と回転軸２を係止することができる。

以下、実施例を挙げて本発明の濃度計の具体的な測定方法を説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
本実施例で用いる回転型繊維濃度計は、剥離板３として、回転体１と回転軸２を収納するケーシング１３の底蓋３ａを用いる。

図４は、本発明の実施例に係る、回転型繊維濃度計の断面図である。
回転体１と回転軸２を収納するケーシング１３は円筒状で、上面と底面を覆う上蓋と底蓋３ａを備える。回転軸２がケーシング１３の上蓋を貫通し、ケーシング１３は回転軸２に対して回転自在に支持されている。
ケーシング１３の底部には底蓋３ａを備え、底蓋３ａには回転体１の浸漬部８がケーシング１３から突出するための開口１１を設ける。
開口１１は回転体１の浸漬部８が通過できるだけの大きさとし、開口１１の内周と貫通した回転体１の浸漬部８が近接するため、回転体１以外のものがケーシング１３内に入ることを防ぐ。
従って、濃度を測定した後の回転体１の浸漬部８に絡みついたし渣等の夾雑物は、回転体１をケーシング１３に収納する際、底蓋３ａの開口１１に引っかかり回転体１の浸漬部８から剥離される。

回転体１の浸漬部８は底蓋３ａの開口１１から突出するため、回転体１とケーシング１３の回転を同期させ、回転体１の浸漬部８が突出可能な位置を保つ。
本実施例では、ケーシング１３は回転軸２に対して回転自在なため、回転体１を収納した際に回転体１の下端がケーシング１３の開口１１からわずかに突出する構成とし、回転体１が開口１１から外れることがなく、回転体１とケーシング１３の回転を容易に同期させている。

回転体１の昇降を行なう場合、支持台５に設けたエアシリンダ１２でケーシング１３の回転を停止し、回転軸２のみを回転させて回転体１を昇降する。ケーシング１３に設けた凹部（図示せず）にエアシリンダ１２を嵌入するなどして係止し、回転を停止する。
濃度測定時はエアシリンダ１２を解除し、ケーシング１３と突出した回転体１を回転させて測定する。
また、ケーシング１３の底蓋３ａを回転体１と回転軸２のロック機構として用いるため、回転軸２の下端まで降下した回転体１と底蓋３ａが当接することで、回転体１が落下せず、回転体１と回転軸２を係止することができる。

次に、本実施例で用いる回転型繊維濃度計の測定方法を詳述する。
事前に、回転軸２が正転すると回転体１が下降し、回転軸２が逆転すると回転体１が上昇するようネジの送り機構を設定する。

（１） 図４で示すように、回転型繊維濃度計は測定液の上方で、ケーシング１３から下方へ突出した回転体１の浸漬部８が測定液に浸かる高さで支持台５を固定する。
（２） 支持台５に載置したエアシリンダ１２を伸張し、ケーシング１３に係止することでケーシング１３を回転不能に固定する。
（３） 図５は、本発明の実施例に係る、濃度測定前の回転型繊維濃度計の断面図である。図５に示すように、モータ４を正転し、回転軸２の送り機構により回転体１を降下させ、ケーシング１３より突出させる。回転体１が回転軸２の下端まで移動し、突出した回転体１の浸漬部８が測定液に挿入される。
（４） 図６は、本発明の実施例に係る、濃度測定時の回転型繊維濃度計の断面図である。図５に示すように、エアシリンダ１２を収縮し、ケーシング１３との係止を解除する。そして、モータ４を正転し、測定液中の回転体１及びケーシング１３を回転させる。
（５） 回転体１の浸漬部８が受ける抵抗から、回転軸２に掛かるトルクを計測し、繊維の濃度を演算部６で算出する。濃度測定中に測定液中のし渣等が回転体１の浸漬部８に絡みつく。
（６） 所定時間が経過した後、濃度の算出を終了しモータ４を停止する。
（７） エアシリンダ１２を伸張し、ケーシング１３を回転不能に係止する。
（８） 図７は、本発明の実施例に係る、濃度測定後の回転型繊維濃度計の断面図である。図７に示すように、モータ４を逆転させ、回転体１をケーシング１３に収納する。回転体１が上昇する際、回転体１の浸漬部８に絡みついたし渣等が底蓋３ａの開口１１で剥離され、再度測定を行なう準備が完了する。

このように本発明の回転型繊維濃度計で測定することで、濃度測定後には回転体１の浸漬部８に絡みついたし渣等を剥離することができ、再度濃度を測定する際に正確にトルクを測定し、濃度を算出することができる。

以下、本発明の回転型繊維濃度計を用いた汚泥脱水方法について詳述する。
図８は、本発明に係る回転型繊維濃度計を用いた汚泥脱水方法のフロー図である。
本汚泥脱水方法は、下水処理場の消化槽より引き抜いた汚泥を処理するもので、最初沈殿池１４から引き抜いた初沈汚泥から繊維を回収する繊維回収装置１５、回収した繊維の濃度を測定する回転型繊維濃度計Ｄ１、回収した繊維の流量を計測する流量計Ｆ１、回収した繊維を一時的に貯留する助材貯留槽１６、助材貯留槽１６内で繊維の濃度を計測する回転型繊維濃度計Ｄ２、助材貯留槽１６から供給する繊維の流量を計測する流量計Ｆ２、最初沈殿池１４から引き抜いた汚泥を消化する消化槽１７、消化槽１７で生成した消化汚泥の供給流量を計測する流量計Ｆ３、消化汚泥と回収した繊維を混合する汚泥貯留槽１８、汚泥貯留槽１８の汚泥を脱水する脱水機１９で構成されている。

事前に汚泥貯留槽１８へ供給する繊維の量を決定する。消化汚泥の濃度は消化槽１７の容量が大きいため変動が少なく、流量計Ｆ３で計測した消化汚泥の流量より最適な繊維添加量を算出できる。算出した繊維添加量が脱水助材として必要な所定量とする。

まず、繊維回収装置１５によって初沈汚泥から脱水助材となる繊維を回収する。繊維回収装置１５はドラム型の分離機などを利用し、初沈汚泥から繊維を分離し回収できればよい。
回収した繊維の濃度を回転型繊維濃度計Ｄ１で計測し、流量計Ｆ１によって繊維の流量を計測する。繊維の濃度と流量より回収した繊維量が算出される。回転型繊維濃度計Ｄ１は、繊維回収装置１５と一体的に構成する、もしくは繊維の一時的な貯留槽を設けて計測しても良い。
算出した繊維量が所定量以上の場合、所定量の繊維を汚泥貯留槽１８に添加すると共に、余剰分の繊維を助材貯留槽１６に移送する。
算出した繊維量が所定量未満の場合、回収した繊維と、所定量から不足した量の繊維を助材貯留槽１６から補填して汚泥貯留槽１８に添加する。
消化槽１７で分解した消化汚泥を汚泥貯留槽１８に供給して回収した繊維と混合した後、混合汚泥を脱水機１９で脱水処理する。
脱水機１９の運転終了時には繊維供給ラインを水で置換して終了する。

本発明に係る回転型繊維濃度計は、回転体を測定液中で回転させて繊維の濃度を測定するものである。
回転体を測定液から引き上げる際に、回転体に絡みついたし渣などを剥離するため、常に正常な状態の回転体を使用することができ、正確な濃度を算出することができる。回転体を引き上げるだけでし渣の剥離が速やかに行えるため、連続的に繊維の濃度を測定でき、汚泥性状の変動に対応できる。
また、回転型繊維濃度計は繊維の濃度を正確に計測できるため、繊維の量を制御する汚泥処理の広い分野で利用できる。

１ 回転体
２ 回転軸
３ 剥離板
３ａ 底蓋
４ モータ
５ 支持台
６ 演算部
７ 接続部
８ 浸漬部
９ ネジ溝
１０ ネジ穴
１１ 開口
１２ ストッパー
１３ ケーシング
１４ 最初沈殿池
１６ 助材貯留槽
１７ 消化槽
１８ 汚泥貯留槽
１９ 脱水機
Ｄ１ 回転型繊維濃度計
Ｆ１ 流量計

Claims (7)

1. 回転軸（２）に回転自在に支持した剥離板（３）と、剥離板（３）の上方で回転軸（２）に接続した回転体（１）と、
   回転軸（２）に連結したモータ（４）と、モータ（４）を支持する支持台（５）と、回転軸（２）にかかるトルクから測定液中の繊維濃度を算出する演算部（６）と、
   で構成される回転型繊維濃度計において、
   回転軸（２）に設けたネジ溝（９）と、
   ネジ溝（９）に螺合する回転体（１）の接続部（７）に設けたネジ穴（１０）と、
   剥離板（３）に設けた回転体（１）の浸漬部（８）が貫通する開口（１１）と、を備え、
   開口（１１）の内周は浸漬部（８）と近接する
   ことを特徴とする回転型繊維濃度計。
2. 前記支持台（５）に剥離板（３）と係止するストッパー（１２）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転型繊維濃度計。
3. 前記開口（１１）にスクレーパーを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転型繊維濃度計。
4. 前記浸漬部（８）の下端は常に開口（１１）から突出することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の回転型繊維濃度計。
5. 前記接続部（７）は回転軸（１）から水平に延設して設け、
   接続部（７）端部から浸漬部（８）を下方に垂直に突設する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の回転型繊維濃度計。
6. 前記剥離板（３）は、回転体（１）と回転軸（２）を収納するケーシング（１３）の底蓋（３ａ）である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の回転型繊維濃度計。
7. 最初沈殿地（１４）で重力沈殿させた初沈汚泥から回収した繊維の濃度を回転型繊維濃度計（Ｄ１）で計測し、
   回収した繊維の流量を流量計（Ｆ１）で計測し、
   回収した繊維の濃度と流量より繊維量を算出し、
   算出した繊維量が所定量以上の場合、所定量の繊維を汚泥貯留槽（１８）に添加すると共に、余剰分の繊維を助材貯留槽（１６）に移送し、
   算出した繊維量が所定量未満の場合、回収した繊維と、所定量から不足した繊維を助材貯留槽（１６）から補填して汚泥貯留槽（１８）に添加し、
   消化槽（１７）で分解した消化汚泥を汚泥貯留槽（１８）に供給して前記繊維と混合した後、混合汚泥を脱水機（１９）で脱水処理する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の回転型繊維濃度計を用いた汚泥脱水方法。

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