JP3506650B2 - 脱水ケーキの乾燥速度推定方法及び蒸発速度測定方法 - Google Patents
脱水ケーキの乾燥速度推定方法及び蒸発速度測定方法Info
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Description
汚泥処理由来の有機性汚泥を脱水して得られる脱水ケー
キの乾燥速度推定方法及び蒸発速度測定方法に関するも
のである。なおここでいう乾燥速度とは、脱水ケーキを
パドルドライヤーのような間接乾燥機や、ロータリード
ライヤーのような実機の乾燥機で乾燥させたときの乾燥
速度を意味するものである。
キをパドルドライヤーやロータリードライヤーで乾燥し
たうえ焼却炉等に送っているが、脱水ケーキの種類や性
状により乾燥速度や蒸発速度が異なるため、新規設備の
設計に際してはこれらの値を正確に把握することが求め
られる。また既設設備の運転に際しても、これらの値を
正確に把握しておくことが好ましい。ところが従来は、
汚泥脱水ケーキの乾燥速度を机上で事前に予測する手だ
ては皆無であり、小型実験機による確認が行われてい
た。しかし、ケーキ搬送の問題から現地実験が多く、費
用が多大で、しかも多くの実験員やショベルローダーな
どを必要とするという問題があった。
の問題点を解決し、脱水ケーキの乾燥速度及び蒸発速度
を、現地実験を要することなく正確に把握することがで
きる脱水ケーキの乾燥速度推定方法及び蒸発速度測定方
法を提供するためになされたものである。
めになされた本発明の脱水ケーキの乾燥速度推定方法
は、脱水ケーキの平均蒸発速度を測定するとともに、こ
れら脱水ケーキの水分、粗脂肪、多糖類、粗蛋白、粗繊
維、強熱減量、SiO2のうち、少なくとも水分、粗脂
肪、粗蛋白、SiO2を含む4成分以上の濃度を測定し
て、脱水ケーキの平均蒸発速度と成分の関係を示す多重
回帰式を作成した後、試料の前記成分を測定して、測定
成分に対応した回帰式から平均蒸発速度を求めることに
より、当該試料の乾燥速度を推定することを特徴とする
ものである。なお、平均蒸発速度を測定する乾燥物の水
分区間を、75%以上の初期水分または75%以上の定
点を出発点とし、30%を終点とした区間とすることが
好ましい。
本発明の脱水ケーキの蒸発速度測定方法は、試料の置か
れた乾燥皿の表面付近の温度を105〜110℃に制御
できる加熱装置、天秤、記録計からなる乾燥速度試験器
より出力された時間と試料重量の減量割合の関係を0.
5〜2分間隔でデータ採取して二次回帰により回帰式を
作成した後、 得られた二次回帰式をデータ処理して初期
蒸発速度、平均蒸発速度、乾燥時間を求めることを特徴
とするものである。
よれば、予め作成した多重回帰式に試料となる脱水ケー
キの成分測定値を代入することにより、その脱水ケーキ
の乾燥速度を正確に推定することができる。また本発明
の脱水ケーキの蒸発速度測定方法は、通常の赤外線水分
計を利用して、脱水ケーキの乾燥に関する情報である、
初期蒸発速度、平均蒸発速度、乾燥時間を簡便に求める
ことができる。以下に各発明を詳細に説明する。
請求項1及び請求項2に記載の本発明の脱水ケーキの乾
燥速度推定方法は、予め脱水ケーキの平均蒸発速度と成
分の関係を示す多重回帰式を作成しておき、試料となる
脱水ケーキの組成濃度を測定し、上記の多重回帰式に代
入して平均蒸発速度を求めた後、実機乾燥機の乾燥速度
と平均蒸発速度の関係から試料の乾燥速度を推定する方
法である。この多重回帰式の作成には、脱水ケーキの平
均蒸発速度を測定するとともに、これら脱水ケーキの水
分、粗脂肪、多糖類、粗蛋白、粗繊維、強熱減量、Si
O2のうち、少なくとも水分、粗脂肪、粗蛋白、SiO2
を含む4成分以上の濃度を使用する。
度を測定する乾燥物の水分区間は、75%以上の初期水
分から75%迄を出発点とし、30%を終点とした区間
とすることが好ましい。この水分区間の出発点が75%
を越えるか75%であるかによって、脱水ケーキの平均
蒸発速度と成分の関係を示す多重回帰式の具体的な形
は、下記のようになる。
水分の場合には、成分数に応じて多重回帰式は例えば下
記の数1〜数4に示されるようになる。
れた平均蒸発速度と測定値との関係を図1に示す。この
図1に示されるように、本発明の方法による計算値と実
測値は正確に一致することが分かる。このようにして成
分濃度から計算した初期水分〜30%間の平均蒸発速度
から乾燥速度を推定するには、7因子の例では数5とし
て示す次式による(図2)。
m2.Hr) J : 平均蒸発速度(KgH2O/m2皿.Hr)
点である場合には、成分数に応じて多重回帰式は例えば
下記の数6〜数9に示されるようになる。
れた平均蒸発速度と測定値との関係を図3に示す。ま
た、成分濃度から計算した水分75〜30%間の平均蒸
発速度から乾燥速度を推定するには7因子の例では数1
0として示す次式による(図4)。
r) J :平均蒸発速度(KgH2O /m2皿.Hr) いずれの場合でも、成分を3因子以下にすると、多重回
帰式の相関係数が極端に低下するので、少なくとも、水
分,粗脂肪,粗蛋白,SiO2の4因子は回帰に必要と
なる。
行ううえで、平均蒸発速度算出のための出発点を75%
以上の初期水分または75%以上の定点と限定している
のは、75%未満を出発点にすると図5に示すように、
相関係数が極端に低下するためであるが、通常、75%
未満の脱水ケーキの例はフィルタープレスのケーキくら
いしかないので、本発明の対象からは除外した。また、
乾燥物水分が30%になる点を終点としているのは、実
機の乾燥機の乾燥物がこの程度の水分だからである。
よれば、予め作成した多重回帰式に試料となる脱水ケー
キの成分測定値を代入して平均蒸発速度を求め、更に乾
燥速度を算出することにより、その脱水ケーキの成分測
定を行うだけで乾燥速度を正確に推定することができ
る。
明の脱水ケーキの蒸発速度測定方法は、通常の記録計付
きの赤外線水分計にデータ処理装置を連結した装置によ
り、当該脱水ケーキの乾燥に関する情報を得る方法であ
る。この方法では、図6に示す赤外線水分計の乾燥皿1
に試料となる脱水ケーキをセットし、赤外線ランプ2に
より試料の置かれた乾燥皿1の表面付近の温度を105
〜110℃に制御して乾燥を行いながら電子天秤部3で
0.5〜2分間隔で重量を測定する。そしてデータを記
録部4に記録するとともに、データ処理装置5で演算す
る。その結果、例えば図7のように、時間に対応した初
期試料重量に対する減量割合が出力される。これを二次
回帰すると相関性の高い二次式が得られる。この関係式
が一次式、三次式、高次式でもなく、また、他の指数
式,対数式等でもない、二次式であることが重要であ
る。
考慮して単位蒸発面積当たりの重量の変化に変換する。
この二次式を微分すれば、蒸発速度を表わす一次式とな
り、t=0とおけば初期蒸発速度が、また、J=0とお
けば乾燥時間を示すtが求まる。また、別途の計算式か
ら乾燥物(皿上試料)の出発及び終点の水分に対応する
時間を求めて、tに関して一次式を定積分すれば平均蒸
発速度を求めることができる。なお、試料の乾燥温度を
105〜110℃としたのは、その範囲未満の温度では
乾燥効率が悪く、また、その範囲を越えると試料表面か
らの発火の恐れがあるためである。また測定間隔を0.
5〜2分としたのは、高い精度を確保するためである。
この発明における具体的な計算式は次の通りである。
速度(KgH2O/m2 皿。Hr) H0+DS :初期試料重量(g) W:設定乾燥物水分(%)
式を得るには0.5〜2分間隔程度の測定が必要で、 蒸
発速度が大きい場合には、特に、必要となる。蒸発速度
が小さいときは4〜5分間隔でもよい。このように本発
明によれば、通常の記録計付きの赤外線水分計にデータ
処理装置を連結した装置により、脱水ケーキの乾燥に関
する正確な情報を得ることができる。
す。ある下水処理場から発生した脱水ケーキの実機乾燥
機(間接乾燥)の乾燥速度は、13.1KgH2O /
m2。Hrであった。また、水分区間81.6%→30
%の平均蒸発速度の計算値は、3.83KgH2O /m2
皿。Hrであった。一方、この脱水ケーキの成分濃度
(7成分)は、水分:81.6W.B.% 、粗脂肪:9.5
D.B.% ,多糖類13.4D.B.% 、粗蛋白28.1D.B.%
,粗繊維4.7D.B.% 、強熱減量80.4D.B.% 、S
iO24.4D.B.% であった。水分区間が75%以上の
初期水分→30%の7因子の重回帰式にこれらの成分の
測定値を代入して平均蒸発速度を求め、さらに、この平
均蒸発速度と実機乾燥機乾燥速度の関係式から実機乾燥
機の乾燥速度を予測したところ、乾燥速度予想値は1
4.0KgH2O /m2。Hrとなり、実際の値である1
3.1KgH2O/ m2。Hrとよく一致することが確認
された。
ーキの乾燥速度推定方法及び蒸発速度測定方法によれ
ば、脱水ケーキの乾燥速度及び蒸発速度を現地実験を要
することなく正確に把握することができるため、従来の
ように多くの人員や費用をかけて現地実験を行う必要が
なく、設備の設計や設備の運転を適切に行ううえで優れ
た効果を発揮することができる。
グラフである。
を示すグラフである。
グラフである。
を示すグラフである。
速度/実機乾燥速度の相関値に及ぼす影響を示すグラフ
である。
である。
記録部、5 データ処理装置
Claims (3)
- 【請求項1】 脱水ケーキの平均蒸発速度を測定すると
ともに、これら脱水ケーキの水分、粗脂肪、多糖類、粗
蛋白、粗繊維、強熱減量、SiO2のうち、少なくとも
水分、粗脂肪、粗蛋白、SiO2を含む4成分以上の濃
度を測定して、脱水ケーキの平均蒸発速度と成分の関係
を示す多重回帰式を作成した後、試料の前記成分を測定
して、測定成分に対応した回帰式から平均蒸発速度を求
めることにより、当該試料の乾燥速度を推定することを
特徴とする脱水ケーキの乾燥速度推定方法。 - 【請求項2】 平均蒸発速度を測定する乾燥物の水分区
間が、75%以上の初期水分または75%以上の定点を
出発点とし、30%を終点とした区間であることを特徴
とする請求項1記載の脱水ケーキの乾燥速度推定方法。 - 【請求項3】 試料の置かれた乾燥皿の表面付近の温度
を105〜110℃に制御できる加熱装置、天秤、記録
計からなる乾燥速度試験器より出力された時間と試料重
量の減量割合の関係を0.5〜2分間隔でデータ採取し
て二次回帰により回帰式を作成した後、 得られた二次回
帰式をデータ処理して初期蒸発速度、平均蒸発速度、乾
燥時間を求めることを特徴とする脱水ケーキの蒸発速度
測定方法。
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