JP2023168706A - スクリュープレスおよびスクリュープレスの運転状態を判断する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリュープレスの運転状態を精度よく判断することができるスクリュープレスが提供される。【解決手段】スクリュープレスＳＰは、液体含有物の、ろ過筒１に対する圧力を検出する複数の圧力センサ４０を備えている。複数の圧力センサ４０は、第１スクリューエリアＰｔ、第２スクリューエリアＰｐ、および切り替わりエリアＰｙのうちの少なくとも２つのエリアに配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、スクリュープレスおよびスクリュープレスの運転状態を判断する方法に関する。

従来から、上下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥（液体含有物）を圧搾して、該汚泥から水を分離する（すなわち、脱水する）装置として、スクリュープレスが知られている。

このスクリュープレスは、スクリーン（多孔板）から形成されたろ過筒と、ろ過筒の内部に配置されたスクリューと、を備える。スクリューは、ろ過筒に投入された汚泥を圧搾し、脱水する。脱水された汚泥（ケーキ）は、ろ過筒の排出側端部から排出される。ケーキは、その含水率ができる限り低下した状態で、ろ過筒の排出側端部から排出されることが望ましい。

特開２０１８－５１５８２号公報

ろ過筒に投入された汚泥の状態を判断する方法として、スクリューのトルクおよび電流値を測定することにより、汚泥の状態を判断する方法が考えられる。しかしながら、このような方法では、投入された汚泥の処理量により、スクリューの回転速度が変化し、これに伴い、スクリューのトルクおよび電流値も変化する。したがって、このような物理量（すなわち、トルクおよび電流値）のみに基づいてスクリュープレスの運転状態を判断することは困難である。さらにスクリューのトルクおよび電流値の変化量は小さいため、スクリュープレスの運転状態を精度よく判断することは困難である。

そこで、本発明は、スクリュープレスの運転状態を精度よく判断することができるスクリュープレスと、スクリュープレスの運転状態を判断する方法と、を提供することを目的とする。

一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒と、前記ろ過筒内に配置された、互いに独立して回転する第１スクリューおよび第２スクリューと、前記液体含有物の、前記ろ過筒に対する圧力を検出する複数の圧力センサと、を備えるスクリュープレスが提供される。前記ろ過筒のエリアを、前記第１スクリューが配置された第１スクリューエリアと、前記第２スクリューが配置された第２スクリューエリアと、前記第１スクリューエリアと前記第２スクリューエリアとの間の切り替わりエリアと、に区画した場合、前記複数の圧力センサは、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのうちの少なくとも２つのエリアに配置されている。

一態様では、前記複数の圧力センサのそれぞれは、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのそれぞれに配置されている。
一態様では、前記第１スクリューは、第１スクリュー羽根を有しており、前記複数の圧力センサのいずれかは、前記切り替わりエリアに隣接する前記第１スクリュー羽根のピッチ以内の前記第１スクリューエリアに配置されている。
一態様では、前記第２スクリューは、第２スクリュー羽根を有しており、前記複数の圧力センサのいずれかは、前記切り替わりエリアに隣接する前記第２スクリュー羽根のピッチ以内の前記第２スクリューエリアに配置されている。

一態様では、前記複数の圧力センサのいずれかは、前記ろ過筒の上流側端部に形成された、前記液体含有物の投入口に隣接する前記第１スクリューエリアに配置されている。
一態様では、前記スクリュープレスは、前記複数の圧力センサの少なくとも１つを前記ろ過筒に取り付けるセンサ台座を備えており、前記センサ台座は、前記ろ過筒の外面に固定されている。
一態様では、前記センサ台座は、前記センサ台座に取り付けられる圧力センサのセンサ測定部が前記ろ過筒の内面から突出しない厚さを有している。

一態様では、液体含有物が投入されるろ過筒内に配置された、互いに独立して回転する第１スクリューおよび第２スクリューを備えるスクリュープレスの運転状態を判断する方法が提供される。スクリュープレスの運転状態を判断する方法は、前記ろ過筒のエリアを、前記第１スクリューが配置された第１スクリューエリアと、前記第２スクリューが配置された第２スクリューエリアと、前記第１スクリューエリアと前記第２スクリューエリアとの間の切り替わりエリアと、に区画した場合、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのうちの少なくとも２つのエリアに配置された複数の圧力センサによって検出された信号に基づいて、前記液体含有物の、前記ろ過筒に対する圧力を測定し、前記測定された圧力に基づいて、前記スクリュープレスの運転状態を判断する。

スクリュープレスは、第１スクリューエリア、第２スクリューエリア、および切り替わりエリアのうちの少なくとも２つのエリアに配置された複数の圧力センサに基づいて、スクリュープレスの運転状態を判断することができる。

スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。 第１スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。 第２スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、切り替わりエリアに配置された圧力センサを示す図である。 第１スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。 スクリーンケーシングに取り付けられた圧力センサを示す図である。 第２スクリューの他の実施形態を示す図である。 スクリュープレスの運転時における汚泥の圧力の変化を示す図である。 スクリュープレスの運転時における汚泥の圧力の変化を示す図である。 スクリュープレスの運転時における汚泥の圧力の変化を示す図である。 スクリュープレスの運転時における汚泥の圧力の変化を示す図である。 汚泥の圧力と汚泥の含水率との相関関係を示す図である。 スクリュープレスの運転状態に異常が発生した場合における圧力測定値の変化を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スクリュープレスの一実施形態を示す模式図である。図１に示すスクリュープレスＳＰは、円筒状のスクリーンケーシング（ろ過筒）１と、スクリーンケーシング１内で、スクリーンケーシング１と同心状に配置され、汚泥（液体含有物）を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー３および第２スクリュー４と、第１スクリュー３を回転させる第１回転機構７と、第１スクリュー３とは独立に第２スクリュー４を回転させる第２回転機構２０と、を備えている。

スクリーンケーシング１は、パンチングメタルなどのスクリーン（多孔板）から形成されており、外筒および内筒を有する二重構造を有している。スクリーンケーシング１の構造については、後述する。

スクリーンケーシング１の上流側端部には、汚泥の投入口２が形成されている。投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥は、回転する第１スクリュー３および第２スクリュー４により、スクリーンケーシング１内で所定の移送方向Ｄに移送される。さらに、スクリュープレスＳＰは、第１回転機構７と第２回転機構２０の動作を制御する制御部６を備えている。

第２スクリュー４は、第１スクリュー３とは独立に回転可能なように、第１スクリュー３に連結されている。第１スクリュー３および第２スクリュー４は、スクリーンケーシング１および排出チャンバー３３をそれぞれ貫通して延びている。排出チャンバー３３は、スクリーンケーシング１に接続されている。この排出チャンバー３３に、後述するプラグケーキがスクリーンケーシング１から排出される。第２スクリュー４の軸方向の長さは、第１スクリューの軸方向の長さよりも短い。

第１スクリュー３は、汚泥の移送方向Ｄにおける下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状（テーパ形状）の第１スクリュー軸３Ａと、第１スクリュー軸３Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根３Ｂと、を有している。第２スクリュー４は、円筒形状の第２スクリュー軸４Ａと、第２スクリュー軸４Ａの外面に固定された第２スクリュー羽根４Ｂと、を有している。第２スクリュー４は、汚泥の移送方向Ｄにおいて第１スクリュー３の下流側に配置されている。

スクリーンケーシング１の上流側の端部は閉塞壁８によって密封されている。第１スクリュー軸３Ａの一方の端部（移送方向Ｄにおける上流側端部）はこの閉塞壁８を貫通して延びている。この閉塞壁８には、閉塞壁８と第１スクリュー軸３Ａとの間の隙間をシールする水封装置１０が設置されている。閉塞壁８を貫通して延びる第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、ベース（図示せず）に設置された軸受１１，１２により軸方向の移動を拘束されながら回転自在に支持されている。なお、軸受１１，１２の一方を省略することができる。

第１スクリュー軸３Ａの上流側端部は、第１スクリュー３を回転させるための第１回転機構７に連結されている。本実施形態では、第１回転機構７は、第１駆動機（例えば、電動機）１４と、第１駆動機１４の回転軸に固定されたスプロケット１５と、第１スクリュー軸３Ａに固定されたスプロケット１６と、これらスプロケット１５，１６に巻きかけられたチェーン１７と、を備える。

スプロケット１６は、上記軸受１１，１２の間に位置している。第１回転機構７の第１駆動機１４を駆動すると、この第１駆動機１４の回転軸に固定されたスプロケット１５が回転し、チェーン１７を介して第１スクリュー軸３Ａに固定されたスプロケット１６を回転させる。その結果、第１スクリュー３が第１回転機構７により回転させられる。第１駆動機１４は、制御部６に接続され、制御部６は、第１駆動機１４の動作を制御することができるように構成されている。

図示はしないが、第１駆動機１４の回転軸を、減速機を介して第１スクリュー軸３Ａに連結してもよい。あるいは、第１駆動機１４の回転軸を、直接第１スクリュー軸３Ａに連結してもよい。

第２スクリュー４の第２スクリュー軸４Ａは、第１スクリュー軸３Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸４Ａの外径は第１スクリュー軸３Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸４Ａには、排出チャンバー３３の内壁３３Ａを貫通して延びる縮径部４Ｆが形成されている。縮径部４Ｆを第２スクリュー軸４Ａに形成することにより、第２スクリュー軸４Ａには、その軸方向と垂直な壁面４Ｄが形成される。

第２スクリュー軸４Ａの上流側端部は、図示しないすべり軸受を介して第１スクリュー軸３Ａに回転自在に支持され、第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、ベース（図示せず）に設置された軸受２２，２３により軸方向の移動を拘束されながら回転自在に支持されている。なお、軸受２３を省略することができる。

第２スクリュー軸４Ａの下流側端部は、第２スクリュー４を回転させるための第２回転機構２０に連結されている。本実施形態では、第２回転機構２０は、第２駆動機（例えば、電動機）２４と、第２駆動機２４の回転軸に固定されたスプロケット２５と、第２スクリュー軸４Ａに固定されたスプロケット２６と、これらスプロケット２５，２６に巻きかけられたチェーン２７と、を備える。

スプロケット２６は、軸受２２，２３の間の位置している。第２回転機構２０の第２駆動機２４を駆動すると、この第２駆動機２４の回転軸に固定されたスプロケット２５が回転し、チェーン２７を介して第２スクリュー軸４Ａに固定されたスプロケット２６を回転させる。その結果、第２スクリュー４が第２回転機構２０により回転させられる。

第２駆動機２４は、上記制御部６に接続される。第２駆動機２４には、インバータ（図示せず）が内蔵されており、制御部６は、インバータを介して第２駆動機２４の動作を制御することができるように構成されている。すなわち、制御部６は、インバータを介して第２駆動機２４の回転速度および回転方向を制御することができる。第２駆動機２４は、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは独立して回転させることが可能である。なお、上記第１駆動機１４も、該第１駆動機１４の回転速度および回転方向を変更可能なインバータを内蔵していることが好ましい。

図示はしないが、第２駆動機２４の回転軸を、減速機を介して第２スクリュー軸４Ａに連結してもよい。あるいは、第２駆動機２４の回転軸を、直接第２スクリュー軸４Ａに連結してもよい。

第１スクリュー羽根３Ｂは、第１スクリュー軸３Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びており、第２スクリュー羽根４Ｂは、第２スクリュー軸４Ａの軸方向に沿って螺旋状に延びている。第１スクリュー羽根３Ｂが固定されている第１スクリュー３の部分と、第２スクリュー羽根４Ｂが固定されている第２スクリュー４の部分を合計した長さは、スクリーンケーシング１の軸方向の長さと同一か、または長い。

スクリーンケーシング１の内面（より具体的には、後述する内筒５Ｂ）と第１スクリュー羽根３Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第１スクリュー羽根３Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。同様に、スクリーンケーシング１の内面と第２スクリュー羽根４Ｂとの間には微小な隙間が形成されており、第２スクリュー羽根４Ｂはスクリーンケーシング１に接触することなく回転することができるようになっている。

回転する第１スクリュー羽根３Ｂおよび第２スクリュー羽根４Ｂは、スクリーンケーシング１の上流側端部に形成された投入口２からスクリーンケーシング１に投入された汚泥を排出チャンバー３３に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送することができる。

本実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口２から投入された汚泥を、排出チャンバー３３へ送り出すときは、図１に示すように、第２スクリュー４を第１スクリュー３とは逆方向に回転させることになる。

一実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根３Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口２から投入された汚泥を、排出チャンバー３３へ送り出すときは、第２スクリュー４を第１スクリュー３と同方向に回転させることになる。

図１に示すように、スクリーンケーシング１は、第１スクリュー３が配置された脱水領域１Ａと、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂと、に分割される。脱水領域１Ａで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第１スクリュー羽根３Ｂと、第１スクリュー軸３Ａと、によって形成される。

この移送空間の断面積は、図１に示すように、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口２から投入された汚泥がこの移送空間を第１スクリュー羽根３Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。スクリーンケーシング１のスクリーン（多孔板）を通過したろ液は、スクリーンケーシング１の下方に配置されたろ液受け３８によって回収される。ろ液受け３８には、ドレイン３９が接続されており、ろ液受け３８によって回収されたろ液は、ドレイン３９を介してスクリュープレスＳＰから排出される。

プラグ形成領域１Ｂで汚泥が移送される空間は、スクリーンケーシング１の内面と、第２スクリュー羽根４Ｂと、第２スクリュー軸４Ａと、によって形成される。図１に示すように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１Ｂでは、脱水領域１Ａで脱水された汚泥（すなわち、ケーキ）によって、プラグケーキが形成される。

上述したように、第１スクリュー３および第２スクリュー４のトルクおよび電流値に基づいて、スクリュープレスＳＰの運転状態を精度よく判断することは困難である。そこで、本実施形態では、スクリュープレスＳＰは、汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力を検出する複数の圧力センサ４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）を備えている。

複数の圧力センサ４０のそれぞれは、制御部６に電気的に接続されている。したがって、制御部６は、複数の圧力センサ４０のそれぞれから送られる信号に基づいて、汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力を測定し、測定した圧力に基づいてスクリュープレスＳＰ（より具体的には、第１スクリュー３および第２スクリュー４）の運転状態を判断するように構成されている。

図１に示すように、スクリーンケーシング１は、第１スクリュー３が配置された第１スクリューエリアＰｔと、第２スクリュー４が配置された第２スクリューエリアＰｐと、第１スクリューエリアＰｔと第２スクリューエリアＰｐとの間の切り替わりエリアＰｙと、に区画される。

図１に示す実施形態では、複数の圧力センサ４０のそれぞれは、第１スクリューエリアＰｔ、第２スクリューエリアＰｐ、および切り替わりエリアＰｙのそれぞれに配置されている。より具体的には、圧力センサ４０Ａ，４０Ｄは第１スクリューエリアＰｔに配置されており、圧力センサ４０Ｂは第２スクリューエリアＰｐに配置されており、圧力センサ４０Ｃは切り替わりエリアＰｙに配置されている。

一実施形態では、スクリュープレスＳＰは、第１スクリューエリアＰｔ、第２スクリューエリアＰｐ、および切り替わりエリアＰｙのうちの少なくとも２つのエリアに配置された少なくとも２つの圧力センサ４０を備えてもよい。このような構成においても、スクリュープレスＳＰは、その運転状態を判断することができる。

第１の例として、圧力センサ４０は、第１スクリューエリアＰｔと、第２スクリューエリアＰｐ（または切り替わりエリアＰｙ）と、に配置されてもよい。第２の例として、圧力センサ４０は、第２スクリューエリアＰｐと、第１スクリューエリアＰｔ（または切り替わりエリアＰｙ）と、に配置されてもよい。第３の例として、圧力センサ４０は、切り替わりエリアＰｙと、第１スクリューエリアＰｔ（または第２スクリューエリアＰｐ）と、に配置されてもよい。以下、圧力センサ４０の取り付け位置の詳細について説明する。

図２は、第１スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。図２に示すように、第１スクリューエリアＰｔに配置された圧力センサ４０Ａは、切り替わりエリアＰｙに隣接する第１スクリュー羽根３Ｂのピッチ（すなわち、１羽根ピッチ）Ｐ以内の第１スクリューエリアＰｔに配置されている。

図３は、第２スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。図３に示すように、第２スクリューエリアＰｐに配置された圧力センサ４０Ｂは、切り替わりエリアＰｙに隣接する第２スクリュー羽根４Ｂのピッチ（すなわち、１羽根ピッチ）Ｐ以内の第２スクリューエリアＰｐに配置されている。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、切り替わりエリアに配置された圧力センサを示す図である。図４（ａ）に示すように、切り替わりエリアＰｙは、第１スクリュー３と第２スクリュー４との間の境界部分Ｂを含む一定の幅を有しており、圧力センサ４０Ｃは、一定の幅を有する切り替わりエリアＰｙに配置されている。一実施形態では、切り替わりエリアＰｙの幅は、境界部分Ｂを基準として前後±１００ｍｍである。

図４（ｂ）に示すように、切り替わりエリアＰｙの幅はゼロであってもよい。この場合、切り替わりエリアＰｙは境界部分Ｂに相当し、圧力センサ４０Ｃは境界部分Ｂに配置されている。

図５は、第１スクリューエリアに配置された圧力センサを示す図である。図５に示すように、圧力センサ４０Ｄは、投入口２に隣接する第１スクリューエリアＰｔに配置されている。より具体的には、圧力センサ４０Ｄは、第１スクリューエリアＰｔのうち、投入口２に隣接する所定の幅を有する投入口側エリアＰｚに配置されている。以下、圧力センサ４０の取り付け構造について説明する。

図６は、スクリーンケーシングに取り付けられた圧力センサを示す図である。図６に示すように、スクリーンケーシング１は、複数の孔１ａが形成された多孔板としての外筒５Ａと、外筒５Ａの内周面に固定された、複数の孔１ｂが形成された多孔板としての内筒５Ｂと、から構成された二重構造を有している。内筒５Ｂは汚泥に含まれる液体をろ過するために配置されており、外筒５Ａは内筒５Ｂを補強するために配置されている。

図６に示す実施形態では、スクリュープレスＳＰは、複数の圧力センサ４０の少なくとも１つをスクリーンケーシング１に取り付けるセンサ台座５０を備えている。センサ台座５０は、スクリーンケーシング１の外面（すなわち、外筒５Ａ）に固定されている。圧力センサ４０は、汚泥の圧力を検出するための測定部４１を有しており、測定部４１は、センサ台座５０に形成された開口５１に挿入されている。開口５１は、外筒５Ａの孔１ａと、内筒５Ｂに形成された、測定部４１が挿入される挿入孔１ｃと、に連通している。

汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力をより正確に検出するために、複数の圧力センサ４０（より具体的には、圧力センサ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）は、スクリーンケーシング１の上部（より具体的には、スクリーンケーシング１の最も高い位置）に配置されることが好ましい。

圧力センサ４０のスクリーンケーシング１への取り付けにより、圧力センサ４０の測定部４１がスクリーンケーシング１の内面（すなわち、内筒５Ｂ）から突出すると、測定部４１がスクリュー羽根３Ｂ，４Ｂに接触したり、過度の圧力の作用に起因して圧力センサ４０が故障するおそれがある。そこで、センサ台座５０は、圧力センサ４０の測定部４１がスクリーンケーシング１の内面から突出しない厚さを有している。好ましくは、測定部４１の先端は平坦形状を有している。一実施形態では、測定部４１とスクリーンケーシング１の内面との間の隙間の大きさは、２～８ｍｍである。

その一方で、測定部４１とスクリーンケーシング１の内面との間の隙間の大きさが大きいと、汚泥が圧力センサ４０とスクリーンケーシング１の挿入孔１ｃ（および孔１ａ）との間の隙間に詰まるおそれがある。そこで、望ましくは、圧力センサ４０の測定部４１はスクリーンケーシング１の内面と同一平面内に配置されている。

本実施形態では、センサ台座５０の厚さに応じて、測定部４１のスクリーンケーシング１の内面に対する相対位置を調整することができる。したがって、測定部４１とスクリーンケーシング１の内面とが同一平面内に配置されるように、センサ台座５０の厚さを選択することができる。

図７は、第２スクリューの他の実施形態を示す図である。上述した実施形態では、第２スクリュー４の第２スクリュー羽根４Ｂのピッチは汚泥の移送方向Ｄにおける上流側および下流側で同一である。図７に示す実施形態では、第２スクリュー羽根４Ｂのピッチは、汚泥の移送方向Ｄにおける上流側および下流側で異なっている。より具体的には、第２スクリュー羽根４Ｂの上流側のピッチＰ１’は、第２スクリュー羽根４Ｂの下流側のピッチＰ１’’よりも大きい（すなわち、Ｐ１’＞Ｐ１’’）。

このように、上流側のピッチＰ１’を下流側のピッチＰ１’’よりも大きくすると、第１スクリュー３の回転により脱水領域１Ａからプラグ形成領域１Ｂに移送されたケーキを、プラグ形成領域１Ｂに徐々に滞留させることができる。その結果、脱水領域１Ａ内のケーキに加えられる背圧が急激に上昇しないので、脱水領域１Ａ内のケーキが第１スクリュー３と供回りすることを効果的に防止することができる。以下、スクリュープレスＳＰの運転状態を判断する一例について説明する。

図８乃至図１１は、スクリュープレスの運転時における汚泥の圧力の変化を示す図である。図８乃至図１１において、横軸は時間を示しており、縦軸は圧力測定値を示している。図８乃至図１１では、圧力センサ４０Ａによって検出された信号に基づいて測定された圧力値（すなわち、第１スクリューエリアＰｔにおける汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力）と、圧力センサ４０Ｂによって検出された信号に基づいて測定された圧力値（すなわち、第２スクリューエリアＰｐにおける汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力）と、圧力センサ４０Ｃによって検出された信号に基づいて測定された圧力値（すなわち、切り替わりエリアＰｙにおける汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力）と、が表されている。

図８乃至図１１に示すように、各圧力センサ４０によって検出される信号（すなわち、汚泥の圧力測定値）は、第１スクリュー羽根３Ｂおよび第２スクリュー羽根４Ｂの回転に伴って周期的に変化する。回転するスクリュー羽根３Ｂ，４Ｂが圧力センサ４０に近づくにつれて、圧力測定値が徐々に大きくなり、スクリュー羽根３Ｂ，４Ｂが圧力センサ４０に最も近づくと圧力測定値はピークを示す。その後、スクリュー羽根３Ｂ，４Ｂが圧力センサ４０から離れるにつれて、圧力測定値は徐々に低くなる。

図１２は、汚泥の圧力と汚泥の含水率との相関関係を示す図である。図１２において、横軸は含水率を示しており、縦軸は圧力を示している。図１２に示すように、汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力と汚泥の含水率との間には、相関関係が存在しており、含水率が低下するほど、圧力が大きくなる。したがって、スクリュープレスＳＰは、含水率計などのセンサを追加することなく、汚泥の脱水状態を判断することができる。

まず、制御部６は、第２スクリュー４を停止させた状態で、第１回転機構７を駆動させて第１スクリュー３を回転させる。次いで、投入口２（図１参照）から汚泥をスクリーンケーシング１内に投入する。投入口２から投入された汚泥は、その場に滞ることなく、回転する第１スクリュー羽根３Ｂによって第２スクリュー４に向かって（すなわち、移送方向Ｄに）移送される。

投入口２から投入された汚泥が増加すると、汚泥の増加に伴い、汚泥の、投入口２に隣接するスクリーンケーシング１に対する圧力は大きくなる。したがって、圧力センサ４０Ｄを投入口２に隣接する投入口側エリアＰｚに配置することにより（図５参照）、制御部６は、圧力センサ４０Ｄによって検出された信号に基づいて、汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力を測定することができる。

本実施形態では、制御部６は、圧力センサ４０Ｄによって検出された信号に基づく汚泥の圧力と投入口２に投入された汚泥の高さとの間の相関関係に関するデータを記憶している。したがって、制御部６は、圧力センサ４０Ｄによって検出された信号に基づいて、投入口２に投入された汚泥の高さを測定することができる。制御部６は、測定された汚泥の高さが所定のしきい値に達した場合には、第１スクリュー３の回転速度を上げて、汚泥の移送速度を大きくしてもよく、または汚泥の投入を停止してもよい。

図８に示すように、スクリュープレスＳＰの運転を開始した後、汚泥がスクリーンケーシング１に溜まり始めると、汚泥の圧力は上昇し始める。本実施形態では、第２スクリュー４を停止させた状態で第１スクリュー３を回転させているが、一実施形態では、第２スクリュー４を必ずしも停止させる必要はなく、第１スクリュー３および第２スクリュー４の回転速度が汚泥の投入量に対して相対的に小さい場合にも、汚泥の圧力は徐々に大きくなる。

脱水領域１Ａを移送されるに従って汚泥は圧搾され、汚泥に含まれる液体はスクリーンケーシング１によってろ過される。汚泥がスクリーンケーシング１の脱水領域１Ａを移送される間に、汚泥は脱水されてケーキとなり、第２スクリュー４が配置されたプラグ形成領域１Ｂに送り込まれる。

図９および図１０に示すように、汚泥の、スクリーンケーシング１内での脱水が進行するにつれ、圧力測定値のピークは徐々に大きくなり（図９の矢印参照）、スクリュープレスＳＰの運転が安定すると、圧力測定値のピークも安定する（図１０の矢印参照）。

運転当初は、第２スクリュー４は回転していない（または、低速で回転している）ので、プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは排出チャンバー３３に排出されず、プラグ形成領域１Ｂに滞留する。ケーキは第２スクリュー４上に徐々に蓄積され、脱水領域１Ａからプラグ形成領域１Ｂに移送される汚泥（以下、「後続のケーキ」と呼ぶ）によって第２スクリュー羽根４Ｂに押し付けられる。

プラグ形成領域１Ｂ内のケーキは、第２スクリュー羽根４Ｂによって移動を妨げられることで圧搾され、低含水率のケーキとなる。この低含水率のケーキが、後続のケーキの移動を妨げるプラグケーキを形成する。第２スクリュー軸４Ａの周りに形成されたプラグケーキによって、後続のケーキには背圧が加えられ、後続のケーキはさらに圧搾される。プラグ形成領域１Ｂでプラグケーキから分離された液体は、ろ液受け３８によって回収され、ドレイン３９を介してスクリュープレスから排出される。

プラグケーキを形成した後、制御部６は、第２回転機構２０を駆動させて、第２スクリュー４を回転させる（または第２回転機構２０を操作して、第２スクリュー４の回転速度を上げる）。第２スクリュー４を第１スクリュー３の回転方向とは逆方向に回転させることにより、プラグケーキは、少しずつ排出チャンバー３３に送り出される（すなわち、排出される）。このように、プラグケーキの形成とプラグケーキの排出とが連続的に行なわれるので、常にプラグ形成領域１Ｂにプラグケーキが存在する状態で、スクリュープレスＳＰを運転することができる。

図１１に示すように、スクリュープレスＳＰの運転停止工程において、すなわち、汚泥の供給を停止すると、スクリーンケーシング１内のプラグケーキが排出され、圧力測定値のピークは徐々に小さくなる。制御部６は、圧力測定値のピークがなくなった時点（言い換えれば、所定時間あたりの圧力測定値の変化量が所定のしきい値よりも下回った時点）において、汚泥の、スクリーンケーシング１からの排出（吐出）を決定することができる。

本実施形態によれば、制御部６は、スクリーンケーシング１の複数のエリアに配置された複数の圧力センサ４０によって検出された信号に基づいて、スクリュープレスＳＰの運転状態を判断することができる。より具体的には、制御部６は、汚泥の脱水の進行状態と、汚泥の含水率の推定と、スクリーンケーシング１内の汚泥と第１スクリュー３および／または第２スクリュー４との供回りの発生と、のうちの少なくとも１つを精度よく判断することができる。

例えば、第２スクリュー羽根４Ｂの上流側のピッチＰ１’が第２スクリュー羽根４Ｂの下流側のピッチＰ１’’よりも大きい構造を有するスクリュープレスＳＰにおいて（図７参照）、スクリュープレスＳＰが正常に運転されている場合、第１スクリューエリアＰｔ、第２スクリューエリアＰｐ、および切り替わりエリアＰｙにおける圧力測定値のピークの関係性（正常な関係性）は次の通りである。
第２スクリューエリアＰｐの圧力測定値のピーク＞切り替わりエリアＰｙの圧力測定値のピーク＞第１スクリューエリアＰｔの圧力測定値のピーク

スクリュープレスＳＰの運転状態に異常が発生している場合、上記複数のエリアにおける圧力測定値のピークの関係性（異常な関係性）の一例は次の通りである。
第２スクリューエリアＰｐの圧力測定値のピーク＜切り替わりエリアＰｙの圧力測定値のピーク≦第１スクリューエリアＰｔの圧力測定値のピーク

このように、複数のエリアにおける圧力測定値のピークの関係性が崩れている場合、第１スクリュー３の回転速度および第２スクリュー４の回転速度、これら回転速度の差分が適切でないと考えられる。上述したような異常な関係性が生じている場合、第２スクリュー４の回転速度が大きすぎるため、制御部６は、複数の圧力測定値のピークが正常な関係性になるように、第２スクリュー４の回転速度を小さくする。

このように、本実施形態によれば、制御部６は、複数の圧力センサ４０によって検出された信号に基づいて、スクリュー３，４の回転速度、およびこれら回転速度の差分が適切か否かを精度よく判断することができる。

図１３は、スクリュープレスの運転状態に異常が発生した場合における圧力測定値の変化を示す図である。図１３において、横軸は時間を示しており、縦軸は圧力測定値を示している。図１３に示すグラフでは、第１スクリューエリアＰｔの圧力測定値のピークが不規則に変化している。この場合には、スクリーンケーシング１内の汚泥が第１スクリュー３と供回りしている可能性が高い。したがって、制御部６は、第１スクリュー３の回転速度を大きくすることにより、汚泥の、第１スクリュー３との供回りを解消することができる。

上述したように、制御部６は、圧力センサ４０Ｄによって検出された信号に基づいて、投入口２に投入された汚泥の高さを測定することができる。第１スクリュー３および第２スクリュー４の回転速度が適切であるにもかかわらず、測定された汚泥の高さが異常に高い、もしくは上昇傾向にある場合には、汚泥の、第１スクリュー３との供回りに起因して、投入される汚泥の量が適切でない、もしくは供回りが発生して汚泥が適切に搬送されていないおそれがある。この場合、汚泥の投入量を減らす、もしくは第１スクリュー３の回転速度を上げることにより、汚泥の、第１スクリュー３との供回りを解消することができ、スクリュープレスＳＰの運転の最適化を実現することができる。このように、制御部６は、圧力センサ４０Ｄによって検出された信号に基づいて、汚泥が第１スクリュー３と供回りしているか否かを判断することができる。

上述したように、汚泥の、スクリーンケーシング１に対する圧力と汚泥の含水率との間には、相関関係が存在している（図１２参照）。したがって、制御部６は、過去のスクリュープレスＳＰの運転条件と比較して、圧力測定値のピークが十分に大きくない場合には、凝集工程（スクリュープレスＳＰにおける脱水工程の前工程）での汚泥の凝集不良や汚泥の供回りの発生を判断することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ スクリーンケーシング
１ａ 孔
１ｂ 孔
１ｃ 挿入孔
２ 投入口
３ 第１スクリュー
３Ａ 第１スクリュー軸
３Ｂ 第１スクリュー羽根
４ 第２スクリュー
４Ａ 第２スクリュー軸
４Ｂ 第２スクリュー羽根
４Ｄ 壁面
４Ｆ 縮径部
５Ａ 外筒
５Ｂ 内筒
６ 制御部
７ 第１回転機構
８ 閉塞壁
１０ 水封装置
１１，１２ 軸受
１４ 第１駆動機
１５，１６ スプロケット
１７ チェーン
２０ 第２回転機構
２２，２３ 軸受
２４ 第２駆動機
２５，２６ スプロケット
２７ チェーン
３３ 排出チャンバー
３３Ａ 内壁
３８ ろ液受け
３９ ドレイン
４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ） 圧力センサ
４１ 測定部
５０ センサ台座
５１ 開口
ＳＰ スクリュープレス
Ｐｔ 第１スクリューエリア
Ｐｐ 第２スクリューエリア
Ｐｙ 切り替わりエリア
Ｐｚ 投入口エリア
Ｄ 移送方向
１Ａ 脱水領域
１Ｂ プラグ形成領域

Claims (8)

1. 液体含有物が投入されるろ過筒と、
   前記ろ過筒内に配置された、互いに独立して回転する第１スクリューおよび第２スクリューと、
   前記液体含有物の、前記ろ過筒に対する圧力を検出する複数の圧力センサと、を備え、
   前記ろ過筒のエリアを、前記第１スクリューが配置された第１スクリューエリアと、前記第２スクリューが配置された第２スクリューエリアと、前記第１スクリューエリアと前記第２スクリューエリアとの間の切り替わりエリアと、に区画した場合、前記複数の圧力センサは、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのうちの少なくとも２つのエリアに配置されている、スクリュープレス。
2. 前記複数の圧力センサのそれぞれは、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのそれぞれに配置されている、請求項１に記載のスクリュープレス。
3. 前記第１スクリューは、第１スクリュー羽根を有しており、
   前記複数の圧力センサのいずれかは、前記切り替わりエリアに隣接する前記第１スクリュー羽根のピッチ以内の前記第１スクリューエリアに配置されている、請求項１または請求項２に記載のスクリュープレス。
4. 前記第２スクリューは、第２スクリュー羽根を有しており、
   前記複数の圧力センサのいずれかは、前記切り替わりエリアに隣接する前記第２スクリュー羽根のピッチ以内の前記第２スクリューエリアに配置されている、請求項１または請求項２に記載のスクリュープレス。
5. 前記複数の圧力センサのいずれかは、前記ろ過筒の上流側端部に形成された、前記液体含有物の投入口に隣接する前記第１スクリューエリアに配置されている、請求項１または請求項２に記載のスクリュープレス。
6. 前記スクリュープレスは、前記複数の圧力センサの少なくとも１つを前記ろ過筒に取り付けるセンサ台座を備えており、
   前記センサ台座は、前記ろ過筒の外面に固定されている、請求項１または請求項２に記載のスクリュープレス。
7. 前記センサ台座は、前記センサ台座に取り付けられる圧力センサのセンサ測定部が前記ろ過筒の内面から突出しない厚さを有している、請求項６に記載のスクリュープレス。
8. 液体含有物が投入されるろ過筒内に配置された、互いに独立して回転する第１スクリューおよび第２スクリューを備えるスクリュープレスの運転状態を判断する方法であって、
   前記ろ過筒のエリアを、前記第１スクリューが配置された第１スクリューエリアと、前記第２スクリューが配置された第２スクリューエリアと、前記第１スクリューエリアと前記第２スクリューエリアとの間の切り替わりエリアと、に区画した場合、前記第１スクリューエリア、前記第２スクリューエリア、および前記切り替わりエリアのうちの少なくとも２つのエリアに配置された複数の圧力センサによって検出された信号に基づいて、前記液体含有物の、前記ろ過筒に対する圧力を測定し、
   前記測定された圧力に基づいて、前記スクリュープレスの運転状態を判断する、方法。

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