JP3645466B2 - 汚泥処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場、下水処理場、工場廃水処理施設などから排出される汚泥の水分を除去して、減容化、リサイクル化に適した乾燥汚泥する汚泥処理システムに係わり、特に処理対象となる汚泥の組成、濃度などが変動しても、乾燥汚泥の含水率を一定にする汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場などに設けられる下水処理施設として、従来、図１１に示す施設が知られている。
【０００３】
この図に示す下水処理施設１０１は、各家庭、各工場などから排出される下水を処理して、初沈汚泥、余剰汚泥、処理水とに分離する下水処理システム１０２と、この下水処理システム１０２から排出される初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮、乾燥処理して、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥（処理汚泥）にする汚泥処理システム１０３とを備えており、各家庭、各工場などから排出される下水を沈澱処理させて、初沈汚泥、余剰汚泥、処理水とに分離し、処理水を浄化処理システムや河川などに供給するとともに、初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮、乾燥させて、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥を生成する。
【０００４】
下水処理システム１０２は、各家庭、各工場などから排出される下水を取り込んで、固形成分を沈澱させる最初沈澱池１０４と、この最初沈澱池１０４から排出される汚泥を取り込んで、活性汚泥と混合させるエアレーションタンク１０５と、このエアレーションタンク１０５から排出される汚泥を取り込んで、固形成分を沈澱させ、汚泥と処理水とに分離するとともに、汚泥の一部を活性汚泥補充用の汚泥として、エアレーションタンク１０５に返送し、処理水を処理施設などに供給する最終沈澱池１０６とを備えており、各家庭、各工場などから排出される下水を取り込んで、初期沈澱処理、活性汚泥を用いた沈澱処理、最終沈澱処理を順次、行なって初沈汚泥と、余剰汚泥と、処理水とを生成しながら、処理水を処理施設などに供給するとともに、初沈汚泥と、余剰汚泥とを汚泥処理システム１０３に供給する。
【０００５】
汚泥処理システム１０３は、最初沈澱池１０４から排出される初沈汚泥と最終沈澱池１０６から排出される余剰汚泥とを混合させた後、これを貯留して濃縮汚泥にする汚泥貯留槽１０７と、この汚泥貯留槽１０７から排出される濃縮汚泥に含まれている水分を除去して、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥を生成する汚泥処理装置１０８と、予め設定されている制御パラメータに基づき、汚泥処理装置１０８を制御して、濃縮汚泥の乾燥処理を行なわせる制御装置１０９とを備えており、汚泥処理システム１０２から排出される初沈汚泥と、余剰汚泥とを混合させた後、これを貯留して濃縮汚泥にするとともに、予め設定されている制御パラメータに基づき、濃縮汚泥を乾燥させて、乾燥汚泥を生成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような下水処理施設１０１で使用されている従来の汚泥処理システム１０３では、予め登録された制御パラメータに基づき、汚泥処理装置１０８を制御し、一定の乾燥処理パターンで、濃縮汚泥の乾燥処理を行なうようにしているので、豪雨によって、大量の土砂が流入し、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の下水と異なった組成、濃度の下水が供給されたとき、下水処理システム１０２から排出される初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化し、あるいはこれら初沈汚泥と余剰汚泥とを混合させて濃縮させた濃縮汚泥の含水率が変化して、汚泥処理装置１０８で充分な減容化を行なえなくなり、これによって廃棄コストが増大したり、緑農地還元材、建設資材などの品質を低下させたりするという問題があった。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する方法として、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率を計測し、この計測結果に基づき、制御装置１０９の制御パラメータを調整する方法が検討されている。
【０００８】
この際、このような方法では、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率、すなわち次式で示される含水率を計測しなければならない。
【０００９】
Ｍ＝（Ｗ／Ｔ）×１００ …（１）
但し、Ｍ：含水率［％］
Ｗ：処理汚泥に含まれる水分量［Ｋｇ］
Ｔ：処理汚泥の総重量［Ｋｇ］
しかしながら、このような汚泥処理システム１０３では、汚泥の減容化、リサイクル化を図るため、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率を極めて低くしていることから、２０％程度までの濃度を測定できる、通常の濃度計などを使用しても、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率をオンラインで計測することができない。
【００１０】
このため、豪雨によって、大量の土砂が流入して、下水の成分が変化したときなどのように、下水処理システム１０２から通常の混合汚泥と異なった組成、濃度の混合汚泥が供給されたとき、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率が許容範囲内から外れてしまい、汚泥の減容化、リサイクル化ができなくなってしまうという問題を解決することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる汚泥処理システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の粒径を計測する形状認識装置と、この形状認識装置で計測された前記乾燥汚泥の粒径で示される含水率と予め登録されている目標含水率を比較して制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明は、処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の振動値を計測する振動計測装置と、前記振動計測装置で計測された前記乾燥汚泥の振動値で示される含水率と予め登録されている含水率とを比較して、制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項１の発明によれば、遠心力を使用した遠心薄膜乾燥装置によって、汚泥を薄膜状にさせた状態で、加熱させ、水分を除去させながら、形状認識装置によって、遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させるとともに、演算装置によって、形状認識装置で計測された乾燥汚泥の粒径で示される含水率と予め登録されている目標含水率を比較させて、制御パラメータ補正量を算出させ、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、制御装置によって、遠心薄膜乾燥装置に供給される汚泥の流量、汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正させることにより、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の粒径を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させ、廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止させることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、遠心力を使用した遠心薄膜乾燥装置によって、汚泥を薄膜状にした状態で、加熱させ、水分を除去させながら、振動計測装置によって、遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させるとともに、演算装置によって、振動計測装置で計測された乾燥汚泥の振動値で示される含水率と予め登録されている含水率とを比較させて、制御パラメータ補正量を算出させ、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、制御装置によって、遠心薄膜乾燥装置に供給される汚泥の流量、汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正させることにより、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の振動値を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させ、廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
図１は本発明による汚泥処理システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２１】
この図に示す汚泥処理システム１ａは、下水処理システム（図示は省略する）から排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥を取り込んで、濃度を計測し、濃度検知信号を生成する濃度計２と、この濃度計２から排出される混合汚泥の流量を計測して、流量検知信号を生成する流量計３と、入力された制御パラメータに基づき、流量計３から排出される混合汚泥を濃縮、乾燥させて、処理汚泥（乾燥汚泥）を生成する汚泥処理装置４と、この汚泥処理装置４から排出される処理汚泥を取り込んで、貯留する処理汚泥タンク５と、この処理汚泥タンク５内に一時貯留されている処理汚泥の重量を計測して、重量検知信号を生成する重量計測装置６と、この重量計測装置６から出力される重量検知信号、濃度計２から出力される濃度検知信号、流量計３から出力される流量検知信号、目標となる含水率に基づき、演算を行なって、目標となる含水率に応じた制御パラメータ、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の正しい排出量（重量）と実排出量との差に応じた制御パラメータ補正量を求める演算装置７と、この演算装置７から出力される制御パラメータ、制御パラメータ補正量などに基づき、汚泥処理装置４を制御して、処理汚泥の排出量を調整する制御装置８とを備えている。
【００２２】
次に、図２に示すフローチャートを参照しながら、この汚泥処理システム１ａの動作を説明する。
【００２３】
まず、汚泥処理に先立ち、演算装置７が操作されて、処理汚泥の含水率（目標含水率）が登録された後、汚泥処理システム１ａに対する処理開示指示が入力されて、下水処理システムから排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥の取り込みが開始される（ステップＳＴ１）。
【００２４】
そして、濃度計２によって、取り込まれた混合汚泥の濃度が計測され、この計測動作で得られた濃度検知信号が演算装置７に供給されるとともに、流量計３によって、混合汚泥の流量が計測され、この計測動作で得られた流量検知信号が演算装置７に供給されながら、取り込まれた混合汚泥が汚泥処理装置４に導かれる（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。
【００２５】
また、この動作と並行し、演算装置７によって、次式に示す演算が行なわれて、目標含水率、汚泥処理システムから供給された汚泥の濃度、流量に応じた正常な処理汚泥の排出量（重量）が求められた後、この排出量に基づき、制御装置８によって汚泥処理装置４の制御が開始され、排出量で指定された濃縮速度、処理速度で混合汚泥の処理が開始される（ステップＳＴ４）。
【００２６】
Ｈ＝（Ｆ×Ｓ）／（１００−ＭR） …（２）
但し、Ｈ：汚泥処理装置４から排出される単位時間当たりの正しい処理汚泥排出量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｆ：汚泥処理装置４に供給される汚泥の流量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｓ：汚泥処理装置４に供給される汚泥の濃度［％］
ＭR：汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の目標含水率［％］
この後、汚泥処理装置４から混合汚泥を濃縮、乾燥処理した処理汚泥が排出されて、処理汚泥タンク５内に貯留されると、重量計測装置６によって、処理汚泥タンク５内に貯留されている処理汚泥の重量が計測され、この計測動作で得られた重量検知信号が演算装置７に供給される（ステップＳＴ５）。
【００２７】
そして、この演算装置７によって、重量計測装置６から出力された重量検知信号で示される重量に基づき、処理汚泥タンク５内に貯留された単位時間当たり処理汚泥の量（汚泥処理装置４から排出された実際の処理汚泥排出量）と、（２）式で得られた正しい処理汚泥排出量とが比較され（ステップＳＴ６）、これら正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内であるとき、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率であると判定されて、（２）式で示される正しい処理汚泥排出量で、汚泥処理装置４の汚泥処理が継続される（ステップＳＴ３〜ＳＴ７）。
【００２８】
また、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲から外れているとき（ステップＳＴ７）、演算装置７によって、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率からずれていると判定されて、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内になるように、制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置８に供給される（ステップＳＴ８）。
【００２９】
そして、演算装置７から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置８によって、それまでの制御パラメータが補正されて、これによって得られた新たな制御パラメータで、汚泥処理装置４の制御が開始され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が制御される（ステップＳＴ９）。
【００３０】
このように、この第１の実施形態においては、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の正しい排出量を求め、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の排出量が正しい排出量と一致するように、汚泥処理装置４の濃縮率、乾燥処理時間などを制御するようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００３１】
《第２の実施形態》
図３は本発明による汚泥処理システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【００３２】
この図に示す汚泥処理システム１ｂは、下水処理システム（図示は省略する）から排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥を取り込んで、濃度を計測し、濃度検知信号を生成する濃度計１０と、入力された制御信号に応じて、商用電源から供給される電源電圧の周波数を変換し、制御信号に応じた周波数の電源電圧を生成するインバータ装置１１と、このインバータ装置１１から出力される電源電圧に応じた回転速度でモータを回転させて、濃度計１０から混合汚泥を取り込み、排出する汚泥供給ポンプ１２と、この汚泥供給ポンプ１２から排出される混合汚泥の流量を計測して、流量検知信号を生成する流量計１３と、入力された制御信号に応じて、商用電源から供給される電源電圧の周波数を変換し、制御信号に応じた周波数の電源電圧を生成するインバータ装置１４と、このインバータ装置１４から出力される電源電圧に応じた回転数でモータ２９（図４参照）を回転させ、汚泥供給ポンプ１２から排出される混合汚泥を濃縮、乾燥させ、処理汚泥を生成する遠心薄膜乾燥装置１５と、この遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥を取り込んで、貯留する乾燥汚泥タンク１６と、この乾燥汚泥タンク１６内に一時貯留されている処理汚泥の流量を計測して、重量検知信号を生成する重量計測装置１７と、この重量計測装置１７から出力される重量検知信号、濃度計１０から出力される濃度検知信号、流量計１３から出力される流量検知信号、目標となる含水率に基づき、演算を行なって、目標となる含水率に応じた制御パラメータ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の正しい排出量（重量）と実排出量との差に応じた制御パラメータ補正量を求める演算装置１８と、この演算装置１８から出力される制御パラメータ、制御パラメータ補正量などに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥の排出量を調整する制御装置１９とを備えている。
【００３３】
この場合、遠心薄膜乾燥装置１５は、図４に示すように、円筒形に形成される伝熱胴２０と、この伝熱胴２０の上部に接続され、流量計１３から排出される混合汚泥を取り込んで、伝熱胴２０の内側に導く汚泥導入パイプ２１と、伝熱胴２０の側面を覆うように配置される円筒状の加熱胴２２と、この加熱胴２２の上部に接続され、ボイラ（図示は省略する）から排出される加熱蒸気を加熱胴２２内部に導き、伝熱胴２０を加熱する蒸気導入パイプ２３と、加熱胴２２の下部に接続され、加熱胴２２内部の加熱蒸気を外部に導く蒸気排出パイプ２４と、伝熱胴２２の上部側に接続され、伝熱胴２０内で混合汚泥から発せられた蒸気を外部に導く蒸気排出パイプ２５と、伝熱胴２０の中心軸に沿って配置されるシャフト２６と、伝熱胴２０の上部を閉止し、シャフト２６の上部を回転自在に支持する上板２７と、伝熱胴２０の下部に設けられ、シャフト２６の下部を回転自在に支持するハブ形の支持部材２８と、上板２７の中央部分に固定され、インバータ装置１４から出力される電源電圧に応じた回転数で回転して、シャフト２６を回転駆動するモータ２９と、シャフト２６の上部側に固定され、汚泥導入パイプ２１を介して伝熱胴２０の内部に導かれた混合汚泥を遠心力によって、飛散させ、伝熱胴２０内面に均一に分配する分配リング３０と、シャフト２６に揺動自在に支持され、分配リング２０によって伝熱胴２０の内部に均一に分配された混合汚泥が自重によって、伝熱胴２０の下方に移動しているとき、シャフト２６の回転に伴って回転し、図５に示すように、伝熱胴２０内面に付着した混合汚泥を掻き取って薄膜状にする複数のブレード３１と、伝熱胴２０の下部に形成された開口部から排出される乾燥汚泥を乾燥汚泥タンク１６内に導く乾燥汚泥排出ダクト３２とを備えている。
【００３４】
そして、ボイラから供給される加熱蒸気によって、伝熱胴２０を加熱しながら、インバータ装置１４から供給される電源電圧の周波数に応じた回転数で、シャフト２６、このシャフト２６に接続された分配リング３０、各ブレード３１を回転させて、流量計１３から排出され、伝熱胴２０の内側に導かれた混合汚泥を伝熱胴の内側に薄く延ばしつつ、加熱、乾燥させ、乾燥処理済みの汚泥（乾燥汚泥）を乾燥汚泥排出ダクト３２から排出させ、乾燥汚泥タンク１６に供給する。
【００３５】
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、この汚泥処理システム１ｂの動作を説明する。
【００３６】
まず、汚泥処理に先立ち、演算装置１８が操作されて、処理汚泥の含水率（目標含水率）が登録された後、汚泥処理システム１ｂに対する処理開示指示が入力されて、演算装置１８からの指示に基づき、各インバータ装置１１、１４から指定された周波数の電源電圧が出力され、汚泥供給ポンプ１２、モータ２９の駆動が開始され、下水処理システムから排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥の取り込みが開始される（ステップＳＴ１１）。
【００３７】
そして、濃度計１０によって、取り込まれた混合汚泥の濃度が計測され、この計測動作で得られた濃度検知信号が演算装置１８に供給されるとともに、流量計１３によって、混合汚泥の流量が計測され、この計測動作で得られた流量検知信号が演算装置１８に供給されながら、取り込まれた混合汚泥が遠心薄膜乾燥装置１５に導かれる（ステップＳＴ１２、ＳＴ１３）。
【００３８】
また、この動作と並行し、演算装置１８によって、次式に示す演算が行なわれて、目標含水率、汚泥処理システムから供給された混合汚泥の濃度、流量に応じた正常な処理汚泥の排出量（重量）が求められた後、この排出量に基づき、制御装置１９によって、汚泥供給ポンプ１２、遠心薄膜乾燥装置１５の制御が開始され、排出量で指定された濃縮速度、処理速度で混合汚泥の処理が開始される（ステップＳＴ１４）。
【００３９】
Ｈ＝（Ｆ×Ｓ）／（１００−ＭR） …（３）
但し、Ｈ：遠心薄膜乾燥装置１５から排出される単位時間当たりの正しい処理汚泥排出量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｆ：遠心薄膜乾燥装置１５に供給される汚泥の流量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｓ：遠心薄膜乾燥装置１５に供給される汚泥の濃度［％］
ＭR：遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の目標含水率［％］
この後、遠心薄膜乾燥装置１５から混合汚泥を濃縮、乾燥処理した処理汚泥が排出されて、乾燥汚泥タンク１６内に貯留されると、重量計測装置１７によって、乾燥汚泥タンク１６内に貯留されている処理汚泥の重量が計測され、この計測動作で得られた重量検知信号が演算装置１８に供給される（ステップＳＴ１５）。
【００４０】
そして、この演算装置１８によって、重量計測装置１７から出力される重量検知信号で示される重量に基づき、乾燥汚泥タンク１６内に貯留された単位時間当たり処理汚泥の量（遠心薄膜乾燥装置１５から排出された実際の処理汚泥排出量）と、（３）式で得られた正しい処理汚泥排出量とが比較され（ステップＳＴ１６）、これら正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内であるとき、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率であると判定されて、（３）式で示される正しい処理汚泥排出量で、遠心薄膜乾燥装置１５の汚泥処理が継続される（ステップＳＴ１２〜ＳＴ１７）。
【００４１】
また、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲から外れているとき（ステップＳＴ１７）、演算装置１８によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率からずれていると判定され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差に応じて、シャフト回転数を変更可能かどうかがチェツクされ、シャフト回転数が回転許容範囲内であれば（ステップＳＴ１８）、図７に示すように、シャフト回転数を変更する制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置１９に供給される（ステップＳＴ１９）。
【００４２】
そして、演算装置１８から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置１９によって、それまでの制御パラメータが補正され、これによって得られた新たな制御パラメータで、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数が変更され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が制御される（ステップＳＴ２０）。
【００４３】
また、演算装置１８によって、シャフト回転数を変更可能かどうかがチェツクされたとき、シャフト回転数を変更すると、シャフト回転数が上限値、または下限値に達すると判定されると（ステップＳＴ１８）、図８に示すように、汚泥供給ポンプ１２の供給量を変更する制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置１９に供給される（ステップＳＴ２１）。
【００４４】
そして、演算装置１８から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置１９によって、それまでの制御パラメータが補正され、これによって得られた新たな制御パラメータで、汚泥供給ポンプ１２の供給量が変更され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、遠心薄膜乾燥装置１５に供給される混合汚泥の量が制御される（ステップＳＴ２２）。
【００４５】
このように、この第２の実施形態においては、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の正しい排出量を求め、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の排出量が正しい排出量と一致するように、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量などを制御するようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、含水率の汚泥が供給されたときでも、遠心薄膜方式によって効率良く汚泥の水分を除去させながら、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００４６】
《第３の実施形態》
図９は本発明による汚泥処理システムの第３の実施形態を示すブロック図である。なお、この図においては、図３に示す部分と同じ部分に、同じ符号が付してある。この実施形態は請求項１に対応する。
【００４７】
この図に示す汚泥処理システム１ｃが図３に示す汚泥処理システム１ｂと異なる点は、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径と、含水率とが密接な関係になっていることに着目し、重量計測装置１７に代えて、形状認識装置３５を設け、この形状認識装置３５によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させ、この計測動作で得られた粒径検知信号を演算装置１８に供給させて、粒径が“２ｍｍ”〜“１０ｍｍ”の団粒状であるとき、含水率が“４５％”〜“５５％”であると判定させ、また粒径が“２０ｍｍ”〜“３０ｍｍ”の団粒状であるとき、含水率が“５５％”〜“６５％”であると判定させ、粒形が短冊状であるとき、含水率が“６５％”以上であると判定させ、この判定結果に基づき、制御パラメータ補正量を生成させて、これを制御装置１９に供給させ、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させるようにしたことである。
【００４８】
このように、この第３の実施形態では、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥を生成させながら、形状認識装置３５を動作させて、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させ、この計測結果に基づき、演算装置１８に乾燥汚泥の含水率を判定させて、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の含水率を目標とする含水率と一致させるようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の粒径を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００４９】
《第４の実施形態》
図１０は本発明による汚泥処理システムの第４の実施形態を示すブロック図である。なお、この図においては、図３に示す部分と同じ部分に、同じ符号が付してある。この実施形態は請求項２に対応する。
【００５０】
この図に示す汚泥処理システム１ｄが図３に示す汚泥処理システム１ｂと異なる点は、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値と、含水率とが密接な関係になっていることに着目し、重量計測装置に代えて、振動計測装置３６を設け、この振動計測装置３６によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させ、この計測動作で得られた振動値検知信号を演算装置１８に供給させて、振動値が小さいとき、粒径が“２ｍｍ”〜“１０ｍｍ”の団粒状であり、含水率が“４５％”〜“５５％”であると判定させ、また振動値がやや大きいとき、粒径が“２０ｍｍ”〜“３０ｍｍ”の団粒状であり、含水率が“５５％”〜“６５％”であると判定させ、また振動値が大きいとき、粒形が短冊状であり、含水率が“６５％”以上であると判定させ、この判定結果に基づき、制御パラメータ補正量を生成させて、これを制御装置１９に供給させ、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させるようにしたことである。
【００５１】
このように、この第４の実施形態では、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥を生成させながら、振動計測装置３６によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させ、この計測結果に基づき、演算装置１８に乾燥汚泥の含水率を判定させて、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の含水率を目標とする含水率と一致させるようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の振動値を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１，２の発明によれば、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による汚泥処理システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す汚泥処理システムの動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明による汚泥処理システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図３に示す遠心薄膜乾燥装置の詳細な構成例を示す縦断面図である。
【図５】図４に示す遠心薄膜乾燥装置のブレード、伝熱胴、加熱胴部分の詳細な構成例を示す横断面図である。
【図６】図３に示す汚泥処理システムの動作例を示すフローチャートである。
【図７】図３に示す遠心薄膜乾燥装置のシャフト回転数と遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の含水率との関係を模式的に示す説明図である。
【図８】図３に示す汚泥供給ポンプの汚泥供給量と遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の含水率との関係を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明による汚泥処理システムの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明による汚泥処理システムの第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】一般的な下水処理施設の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ…汚泥処理システム、１ｂ…汚泥処理システム、１ｃ…汚泥処理システム、１ｄ…汚泥処理システム、２…濃度計（濃度流量計測装置）、３…流量計（濃度流量計測装置）、４…汚泥処理装置、５…処理汚泥タンク、６…重量計測装置（計測装置）、７…演算装置、８…制御装置、１０…濃度計（濃度流量計測装置）、１１…インバータ装置、１２…汚泥供給ポンプ、１３…流量計（濃度流量計測装置）、１４…インバータ装置、１５…遠心薄膜乾燥装置、１６…乾燥汚泥タンク、１７…重量計測装置（計測装置）、１８…演算装置、１９…制御装置、２０…伝熱胴、２１…汚泥導入パイプ、２２…加熱胴、２３…蒸気導入パイプ、２４…蒸気排出パイプ、２５…蒸気排出パイプ、２６…シャフト、２７…上板、２８…支持部材、２９…モータ、３０…分配リング、３１…ブレード、３２…乾燥汚泥排出ダクト、３５…形状認識装置、３６…振動値計測装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水場、下水処理場、工場廃水処理施設などから排出される汚泥の水分を除去して、減容化、リサイクル化に適した乾燥汚泥する汚泥処理システムに係わり、特に処理対象となる汚泥の組成、濃度などが変動しても、乾燥汚泥の含水率を一定にする汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場などに設けられる下水処理施設として、従来、図１１に示す施設が知られている。
【０００３】
この図に示す下水処理施設１０１は、各家庭、各工場などから排出される下水を処理して、初沈汚泥、余剰汚泥、処理水とに分離する下水処理システム１０２と、この下水処理システム１０２から排出される初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮、乾燥処理して、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥（処理汚泥）にする汚泥処理システム１０３とを備えており、各家庭、各工場などから排出される下水を沈澱処理させて、初沈汚泥、余剰汚泥、処理水とに分離し、処理水を浄化処理システムや河川などに供給するとともに、初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮、乾燥させて、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥を生成する。
【０００４】
下水処理システム１０２は、各家庭、各工場などから排出される下水を取り込んで、固形成分を沈澱させる最初沈澱池１０４と、この最初沈澱池１０４から排出される汚泥を取り込んで、活性汚泥と混合させるエアレーションタンク１０５と、このエアレーションタンク１０５から排出される汚泥を取り込んで、固形成分を沈澱させ、汚泥と処理水とに分離するとともに、汚泥の一部を活性汚泥補充用の汚泥として、エアレーションタンク１０５に返送し、処理水を処理施設などに供給する最終沈澱池１０６とを備えており、各家庭、各工場などから排出される下水を取り込んで、初期沈澱処理、活性汚泥を用いた沈澱処理、最終沈澱処理を順次、行なって初沈汚泥と、余剰汚泥と、処理水とを生成しながら、処理水を処理施設などに供給するとともに、初沈汚泥と、余剰汚泥とを汚泥処理システム１０３に供給する。
【０００５】
汚泥処理システム１０３は、最初沈澱池１０４から排出される初沈汚泥と最終沈澱池１０６から排出される余剰汚泥とを混合させた後、これを貯留して濃縮汚泥にする汚泥貯留槽１０７と、この汚泥貯留槽１０７から排出される濃縮汚泥に含まれている水分を除去して、産業廃棄物、緑農地還元材、建設資材などとなる乾燥汚泥を生成する汚泥処理装置１０８と、予め設定されている制御パラメータに基づき、汚泥処理装置１０８を制御して、濃縮汚泥の乾燥処理を行なわせる制御装置１０９とを備えており、汚泥処理システム１０２から排出される初沈汚泥と、余剰汚泥とを混合させた後、これを貯留して濃縮汚泥にするとともに、予め設定されている制御パラメータに基づき、濃縮汚泥を乾燥させて、乾燥汚泥を生成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような下水処理施設１０１で使用されている従来の汚泥処理システム１０３では、予め登録された制御パラメータに基づき、汚泥処理装置１０８を制御し、一定の乾燥処理パターンで、濃縮汚泥の乾燥処理を行なうようにしているので、豪雨によって、大量の土砂が流入し、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の下水と異なった組成、濃度の下水が供給されたとき、下水処理システム１０２から排出される初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化し、あるいはこれら初沈汚泥と余剰汚泥とを混合させて濃縮させた濃縮汚泥の含水率が変化して、汚泥処理装置１０８で充分な減容化を行なえなくなり、これによって廃棄コストが増大したり、緑農地還元材、建設資材などの品質を低下させたりするという問題があった。
【０００７】
そこで、このような問題を解決する方法として、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率を計測し、この計測結果に基づき、制御装置１０９の制御パラメータを調整する方法が検討されている。
【０００８】
この際、このような方法では、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率、すなわち次式で示される含水率を計測しなければならない。
【０００９】
Ｍ＝（Ｗ／Ｔ）×１００ …（１）
但し、Ｍ：含水率［％］
Ｗ：処理汚泥に含まれる水分量［Ｋｇ］
Ｔ：処理汚泥の総重量［Ｋｇ］
しかしながら、このような汚泥処理システム１０３では、汚泥の減容化、リサイクル化を図るため、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率を極めて低くしていることから、２０％程度までの濃度を測定できる、通常の濃度計などを使用しても、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率をオンラインで計測することができない。
【００１０】
このため、豪雨によって、大量の土砂が流入して、下水の成分が変化したときなどのように、下水処理システム１０２から通常の混合汚泥と異なった組成、濃度の混合汚泥が供給されたとき、汚泥処理装置１０８から排出される処理汚泥の含水率が許容範囲内から外れてしまい、汚泥の減容化、リサイクル化ができなくなってしまうという問題を解決することができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる汚泥処理システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１の発明は、処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の粒径を計測する形状認識装置と、この形状認識装置で計測された前記乾燥汚泥の粒径で示される含水率と予め登録されている目標含水率を比較して制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
請求項２の発明は、処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の振動値を計測する振動計測装置と、前記振動計測装置で計測された前記乾燥汚泥の振動値で示される含水率と予め登録されている含水率とを比較して、制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項１の発明によれば、遠心力を使用した遠心薄膜乾燥装置によって、汚泥を薄膜状にさせた状態で、加熱させ、水分を除去させながら、形状認識装置によって、遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させるとともに、演算装置によって、形状認識装置で計測された乾燥汚泥の粒径で示される含水率と予め登録されている目標含水率を比較させて、制御パラメータ補正量を算出させ、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、制御装置によって、遠心薄膜乾燥装置に供給される汚泥の流量、汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正させることにより、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の粒径を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させ、廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止させることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、遠心力を使用した遠心薄膜乾燥装置によって、汚泥を薄膜状にした状態で、加熱させ、水分を除去させながら、振動計測装置によって、遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させるとともに、演算装置によって、振動計測装置で計測された乾燥汚泥の振動値で示される含水率と予め登録されている含水率とを比較させて、制御パラメータ補正量を算出させ、この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、制御装置によって、遠心薄膜乾燥装置に供給される汚泥の流量、汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正させることにより、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の振動値を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させ、廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
《第１の実施形態》
図１は本発明による汚泥処理システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２１】
この図に示す汚泥処理システム１ａは、下水処理システム（図示は省略する）から排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥を取り込んで、濃度を計測し、濃度検知信号を生成する濃度計２と、この濃度計２から排出される混合汚泥の流量を計測して、流量検知信号を生成する流量計３と、入力された制御パラメータに基づき、流量計３から排出される混合汚泥を濃縮、乾燥させて、処理汚泥（乾燥汚泥）を生成する汚泥処理装置４と、この汚泥処理装置４から排出される処理汚泥を取り込んで、貯留する処理汚泥タンク５と、この処理汚泥タンク５内に一時貯留されている処理汚泥の重量を計測して、重量検知信号を生成する重量計測装置６と、この重量計測装置６から出力される重量検知信号、濃度計２から出力される濃度検知信号、流量計３から出力される流量検知信号、目標となる含水率に基づき、演算を行なって、目標となる含水率に応じた制御パラメータ、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の正しい排出量（重量）と実排出量との差に応じた制御パラメータ補正量を求める演算装置７と、この演算装置７から出力される制御パラメータ、制御パラメータ補正量などに基づき、汚泥処理装置４を制御して、処理汚泥の排出量を調整する制御装置８とを備えている。
【００２２】
次に、図２に示すフローチャートを参照しながら、この汚泥処理システム１ａの動作を説明する。
【００２３】
まず、汚泥処理に先立ち、演算装置７が操作されて、処理汚泥の含水率（目標含水率）が登録された後、汚泥処理システム１ａに対する処理開示指示が入力されて、下水処理システムから排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥の取り込みが開始される（ステップＳＴ１）。
【００２４】
そして、濃度計２によって、取り込まれた混合汚泥の濃度が計測され、この計測動作で得られた濃度検知信号が演算装置７に供給されるとともに、流量計３によって、混合汚泥の流量が計測され、この計測動作で得られた流量検知信号が演算装置７に供給されながら、取り込まれた混合汚泥が汚泥処理装置４に導かれる（ステップＳＴ２、ＳＴ３）。
【００２５】
また、この動作と並行し、演算装置７によって、次式に示す演算が行なわれて、目標含水率、汚泥処理システムから供給された汚泥の濃度、流量に応じた正常な処理汚泥の排出量（重量）が求められた後、この排出量に基づき、制御装置８によって汚泥処理装置４の制御が開始され、排出量で指定された濃縮速度、処理速度で混合汚泥の処理が開始される（ステップＳＴ４）。
【００２６】
Ｈ＝（Ｆ×Ｓ）／（１００−ＭR） …（２）
但し、Ｈ：汚泥処理装置４から排出される単位時間当たりの正しい処理汚泥排出量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｆ：汚泥処理装置４に供給される汚泥の流量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｓ：汚泥処理装置４に供給される汚泥の濃度［％］
ＭR：汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の目標含水率［％］
この後、汚泥処理装置４から混合汚泥を濃縮、乾燥処理した処理汚泥が排出されて、処理汚泥タンク５内に貯留されると、重量計測装置６によって、処理汚泥タンク５内に貯留されている処理汚泥の重量が計測され、この計測動作で得られた重量検知信号が演算装置７に供給される（ステップＳＴ５）。
【００２７】
そして、この演算装置７によって、重量計測装置６から出力された重量検知信号で示される重量に基づき、処理汚泥タンク５内に貯留された単位時間当たり処理汚泥の量（汚泥処理装置４から排出された実際の処理汚泥排出量）と、（２）式で得られた正しい処理汚泥排出量とが比較され（ステップＳＴ６）、これら正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内であるとき、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率であると判定されて、（２）式で示される正しい処理汚泥排出量で、汚泥処理装置４の汚泥処理が継続される（ステップＳＴ３〜ＳＴ７）。
【００２８】
また、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲から外れているとき（ステップＳＴ７）、演算装置７によって、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率からずれていると判定されて、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内になるように、制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置８に供給される（ステップＳＴ８）。
【００２９】
そして、演算装置７から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置８によって、それまでの制御パラメータが補正されて、これによって得られた新たな制御パラメータで、汚泥処理装置４の制御が開始され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の含水率が制御される（ステップＳＴ９）。
【００３０】
このように、この第１の実施形態においては、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の正しい排出量を求め、汚泥処理装置４から排出される処理汚泥の排出量が正しい排出量と一致するように、汚泥処理装置４の濃縮率、乾燥処理時間などを制御するようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００３１】
《第２の実施形態》
図３は本発明による汚泥処理システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【００３２】
この図に示す汚泥処理システム１ｂは、下水処理システム（図示は省略する）から排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥を取り込んで、濃度を計測し、濃度検知信号を生成する濃度計１０と、入力された制御信号に応じて、商用電源から供給される電源電圧の周波数を変換し、制御信号に応じた周波数の電源電圧を生成するインバータ装置１１と、このインバータ装置１１から出力される電源電圧に応じた回転速度でモータを回転させて、濃度計１０から混合汚泥を取り込み、排出する汚泥供給ポンプ１２と、この汚泥供給ポンプ１２から排出される混合汚泥の流量を計測して、流量検知信号を生成する流量計１３と、入力された制御信号に応じて、商用電源から供給される電源電圧の周波数を変換し、制御信号に応じた周波数の電源電圧を生成するインバータ装置１４と、このインバータ装置１４から出力される電源電圧に応じた回転数でモータ２９（図４参照）を回転させ、汚泥供給ポンプ１２から排出される混合汚泥を濃縮、乾燥させ、処理汚泥を生成する遠心薄膜乾燥装置１５と、この遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥を取り込んで、貯留する乾燥汚泥タンク１６と、この乾燥汚泥タンク１６内に一時貯留されている処理汚泥の流量を計測して、重量検知信号を生成する重量計測装置１７と、この重量計測装置１７から出力される重量検知信号、濃度計１０から出力される濃度検知信号、流量計１３から出力される流量検知信号、目標となる含水率に基づき、演算を行なって、目標となる含水率に応じた制御パラメータ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の正しい排出量（重量）と実排出量との差に応じた制御パラメータ補正量を求める演算装置１８と、この演算装置１８から出力される制御パラメータ、制御パラメータ補正量などに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥の排出量を調整する制御装置１９とを備えている。
【００３３】
この場合、遠心薄膜乾燥装置１５は、図４に示すように、円筒形に形成される伝熱胴２０と、この伝熱胴２０の上部に接続され、流量計１３から排出される混合汚泥を取り込んで、伝熱胴２０の内側に導く汚泥導入パイプ２１と、伝熱胴２０の側面を覆うように配置される円筒状の加熱胴２２と、この加熱胴２２の上部に接続され、ボイラ（図示は省略する）から排出される加熱蒸気を加熱胴２２内部に導き、伝熱胴２０を加熱する蒸気導入パイプ２３と、加熱胴２２の下部に接続され、加熱胴２２内部の加熱蒸気を外部に導く蒸気排出パイプ２４と、伝熱胴２２の上部側に接続され、伝熱胴２０内で混合汚泥から発せられた蒸気を外部に導く蒸気排出パイプ２５と、伝熱胴２０の中心軸に沿って配置されるシャフト２６と、伝熱胴２０の上部を閉止し、シャフト２６の上部を回転自在に支持する上板２７と、伝熱胴２０の下部に設けられ、シャフト２６の下部を回転自在に支持するハブ形の支持部材２８と、上板２７の中央部分に固定され、インバータ装置１４から出力される電源電圧に応じた回転数で回転して、シャフト２６を回転駆動するモータ２９と、シャフト２６の上部側に固定され、汚泥導入パイプ２１を介して伝熱胴２０の内部に導かれた混合汚泥を遠心力によって、飛散させ、伝熱胴２０内面に均一に分配する分配リング３０と、シャフト２６に揺動自在に支持され、分配リング２０によって伝熱胴２０の内部に均一に分配された混合汚泥が自重によって、伝熱胴２０の下方に移動しているとき、シャフト２６の回転に伴って回転し、図５に示すように、伝熱胴２０内面に付着した混合汚泥を掻き取って薄膜状にする複数のブレード３１と、伝熱胴２０の下部に形成された開口部から排出される乾燥汚泥を乾燥汚泥タンク１６内に導く乾燥汚泥排出ダクト３２とを備えている。
【００３４】
そして、ボイラから供給される加熱蒸気によって、伝熱胴２０を加熱しながら、インバータ装置１４から供給される電源電圧の周波数に応じた回転数で、シャフト２６、このシャフト２６に接続された分配リング３０、各ブレード３１を回転させて、流量計１３から排出され、伝熱胴２０の内側に導かれた混合汚泥を伝熱胴の内側に薄く延ばしつつ、加熱、乾燥させ、乾燥処理済みの汚泥（乾燥汚泥）を乾燥汚泥排出ダクト３２から排出させ、乾燥汚泥タンク１６に供給する。
【００３５】
次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、この汚泥処理システム１ｂの動作を説明する。
【００３６】
まず、汚泥処理に先立ち、演算装置１８が操作されて、処理汚泥の含水率（目標含水率）が登録された後、汚泥処理システム１ｂに対する処理開示指示が入力されて、演算装置１８からの指示に基づき、各インバータ装置１１、１４から指定された周波数の電源電圧が出力され、汚泥供給ポンプ１２、モータ２９の駆動が開始され、下水処理システムから排出される初沈汚泥、余剰汚泥などを混合した混合汚泥の取り込みが開始される（ステップＳＴ１１）。
【００３７】
そして、濃度計１０によって、取り込まれた混合汚泥の濃度が計測され、この計測動作で得られた濃度検知信号が演算装置１８に供給されるとともに、流量計１３によって、混合汚泥の流量が計測され、この計測動作で得られた流量検知信号が演算装置１８に供給されながら、取り込まれた混合汚泥が遠心薄膜乾燥装置１５に導かれる（ステップＳＴ１２、ＳＴ１３）。
【００３８】
また、この動作と並行し、演算装置１８によって、次式に示す演算が行なわれて、目標含水率、汚泥処理システムから供給された混合汚泥の濃度、流量に応じた正常な処理汚泥の排出量（重量）が求められた後、この排出量に基づき、制御装置１９によって、汚泥供給ポンプ１２、遠心薄膜乾燥装置１５の制御が開始され、排出量で指定された濃縮速度、処理速度で混合汚泥の処理が開始される（ステップＳＴ１４）。
【００３９】
Ｈ＝（Ｆ×Ｓ）／（１００−ＭR） …（３）
但し、Ｈ：遠心薄膜乾燥装置１５から排出される単位時間当たりの正しい処理汚泥排出量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｆ：遠心薄膜乾燥装置１５に供給される汚泥の流量［Ｋｇ／Ｈ］
Ｓ：遠心薄膜乾燥装置１５に供給される汚泥の濃度［％］
ＭR：遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の目標含水率［％］
この後、遠心薄膜乾燥装置１５から混合汚泥を濃縮、乾燥処理した処理汚泥が排出されて、乾燥汚泥タンク１６内に貯留されると、重量計測装置１７によって、乾燥汚泥タンク１６内に貯留されている処理汚泥の重量が計測され、この計測動作で得られた重量検知信号が演算装置１８に供給される（ステップＳＴ１５）。
【００４０】
そして、この演算装置１８によって、重量計測装置１７から出力される重量検知信号で示される重量に基づき、乾燥汚泥タンク１６内に貯留された単位時間当たり処理汚泥の量（遠心薄膜乾燥装置１５から排出された実際の処理汚泥排出量）と、（３）式で得られた正しい処理汚泥排出量とが比較され（ステップＳＴ１６）、これら正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内であるとき、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率であると判定されて、（３）式で示される正しい処理汚泥排出量で、遠心薄膜乾燥装置１５の汚泥処理が継続される（ステップＳＴ１２〜ＳＴ１７）。
【００４１】
また、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲から外れているとき（ステップＳＴ１７）、演算装置１８によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が所定の含水率からずれていると判定され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差に応じて、シャフト回転数を変更可能かどうかがチェツクされ、シャフト回転数が回転許容範囲内であれば（ステップＳＴ１８）、図７に示すように、シャフト回転数を変更する制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置１９に供給される（ステップＳＴ１９）。
【００４２】
そして、演算装置１８から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置１９によって、それまでの制御パラメータが補正され、これによって得られた新たな制御パラメータで、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数が変更され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の含水率が制御される（ステップＳＴ２０）。
【００４３】
また、演算装置１８によって、シャフト回転数を変更可能かどうかがチェツクされたとき、シャフト回転数を変更すると、シャフト回転数が上限値、または下限値に達すると判定されると（ステップＳＴ１８）、図８に示すように、汚泥供給ポンプ１２の供給量を変更する制御パラメータ補正量が演算され、これが制御装置１９に供給される（ステップＳＴ２１）。
【００４４】
そして、演算装置１８から出力される制御パラメータ補正量に基づき、制御装置１９によって、それまでの制御パラメータが補正され、これによって得られた新たな制御パラメータで、汚泥供給ポンプ１２の供給量が変更され、正しい処理汚泥排出量と、実際の処理汚泥排出量との差が予め設定されている許容範囲内に収まるように、遠心薄膜乾燥装置１５に供給される混合汚泥の量が制御される（ステップＳＴ２２）。
【００４５】
このように、この第２の実施形態においては、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の正しい排出量を求め、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される処理汚泥の排出量が正しい排出量と一致するように、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量などを制御するようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、含水率の汚泥が供給されたときでも、遠心薄膜方式によって効率良く汚泥の水分を除去させながら、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００４６】
《第３の実施形態》
図９は本発明による汚泥処理システムの第３の実施形態を示すブロック図である。なお、この図においては、図３に示す部分と同じ部分に、同じ符号が付してある。この実施形態は請求項１に対応する。
【００４７】
この図に示す汚泥処理システム１ｃが図３に示す汚泥処理システム１ｂと異なる点は、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径と、含水率とが密接な関係になっていることに着目し、重量計測装置１７に代えて、形状認識装置３５を設け、この形状認識装置３５によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させ、この計測動作で得られた粒径検知信号を演算装置１８に供給させて、粒径が“２ｍｍ”〜“１０ｍｍ”の団粒状であるとき、含水率が“４５％”〜“５５％”であると判定させ、また粒径が“２０ｍｍ”〜“３０ｍｍ”の団粒状であるとき、含水率が“５５％”〜“６５％”であると判定させ、粒形が短冊状であるとき、含水率が“６５％”以上であると判定させ、この判定結果に基づき、制御パラメータ補正量を生成させて、これを制御装置１９に供給させ、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させるようにしたことである。
【００４８】
このように、この第３の実施形態では、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥を生成させながら、形状認識装置３５を動作させて、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の粒径を計測させ、この計測結果に基づき、演算装置１８に乾燥汚泥の含水率を判定させて、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の含水率を目標とする含水率と一致させるようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の粒径を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００４９】
《第４の実施形態》
図１０は本発明による汚泥処理システムの第４の実施形態を示すブロック図である。なお、この図においては、図３に示す部分と同じ部分に、同じ符号が付してある。この実施形態は請求項２に対応する。
【００５０】
この図に示す汚泥処理システム１ｄが図３に示す汚泥処理システム１ｂと異なる点は、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値と、含水率とが密接な関係になっていることに着目し、重量計測装置に代えて、振動計測装置３６を設け、この振動計測装置３６によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させ、この計測動作で得られた振動値検知信号を演算装置１８に供給させて、振動値が小さいとき、粒径が“２ｍｍ”〜“１０ｍｍ”の団粒状であり、含水率が“４５％”〜“５５％”であると判定させ、また振動値がやや大きいとき、粒径が“２０ｍｍ”〜“３０ｍｍ”の団粒状であり、含水率が“５５％”〜“６５％”であると判定させ、また振動値が大きいとき、粒形が短冊状であり、含水率が“６５％”以上であると判定させ、この判定結果に基づき、制御パラメータ補正量を生成させて、これを制御装置１９に供給させ、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させるようにしたことである。
【００５１】
このように、この第４の実施形態では、下水処理システムから供給される汚泥の濃度と、その流量と、処理汚泥の目標含水率とに基づき、遠心薄膜乾燥装置１５を制御して、乾燥汚泥を生成させながら、振動計測装置３６によって、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の振動値を計測させ、この計測結果に基づき、演算装置１８に乾燥汚泥の含水率を判定させて、遠心薄膜乾燥装置１５のシャフト回転数、汚泥供給ポンプ１２の供給量を調整させ、遠心薄膜乾燥装置１５から排出される乾燥汚泥の含水率を目標とする含水率と一致させるようにしているので、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の振動値を検知させて、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１，２の発明によれば、初沈汚泥と余剰汚泥との比率が変化したとき、または豪雨によって、大量の土砂が流入して、汚泥の成分が変化したときなどのように、通常の汚泥と異なった組成、濃度の汚泥が供給されたときでも、処理汚泥の含水率を一定に保持させることができ、これによって廃棄コストの増大、緑農地還元材、建設資材などの品質低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による汚泥処理システムの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す汚泥処理システムの動作例を示すフローチャートである。
【図３】本発明による汚泥処理システムの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図４】図３に示す遠心薄膜乾燥装置の詳細な構成例を示す縦断面図である。
【図５】図４に示す遠心薄膜乾燥装置のブレード、伝熱胴、加熱胴部分の詳細な構成例を示す横断面図である。
【図６】図３に示す汚泥処理システムの動作例を示すフローチャートである。
【図７】図３に示す遠心薄膜乾燥装置のシャフト回転数と遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の含水率との関係を模式的に示す説明図である。
【図８】図３に示す汚泥供給ポンプの汚泥供給量と遠心薄膜乾燥装置から排出される乾燥汚泥の含水率との関係を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明による汚泥処理システムの第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】本発明による汚泥処理システムの第４の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】一般的な下水処理施設の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ…汚泥処理システム、１ｂ…汚泥処理システム、１ｃ…汚泥処理システム、１ｄ…汚泥処理システム、２…濃度計（濃度流量計測装置）、３…流量計（濃度流量計測装置）、４…汚泥処理装置、５…処理汚泥タンク、６…重量計測装置（計測装置）、７…演算装置、８…制御装置、１０…濃度計（濃度流量計測装置）、１１…インバータ装置、１２…汚泥供給ポンプ、１３…流量計（濃度流量計測装置）、１４…インバータ装置、１５…遠心薄膜乾燥装置、１６…乾燥汚泥タンク、１７…重量計測装置（計測装置）、１８…演算装置、１９…制御装置、２０…伝熱胴、２１…汚泥導入パイプ、２２…加熱胴、２３…蒸気導入パイプ、２４…蒸気排出パイプ、２５…蒸気排出パイプ、２６…シャフト、２７…上板、２８…支持部材、２９…モータ、３０…分配リング、３１…ブレード、３２…乾燥汚泥排出ダクト、３５…形状認識装置、３６…振動値計測装置。
Claims (2)
- 処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、
遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、
この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の粒径を計測する形状認識装置と、
この形状認識装置で計測された前記乾燥汚泥の粒径で示される含水率と予め登録されている目標含水率を比較して制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、
この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置と、
を備えたことを特徴とする汚泥処理システム。 - 処理対象となる汚泥の水分を除去して乾燥汚泥を生成する汚泥処理システムにおいて、
遠心力により前記汚泥を薄膜状にしつつ加熱して水分を除去する遠心薄膜乾燥装置と、
この遠心薄膜乾燥装置から排出される前記乾燥汚泥の振動値を計測する振動計測装置と、
前記振動計測装置で計測された前記乾燥汚泥の振動値で示される含水率と予め登録されている含水率とを比較して、制御パラメータ補正量を算出する演算装置と、
この演算装置で得られた制御パラメータ補正量に基づき、前記遠心薄膜乾燥装置に供給される前記汚泥の流量、前記汚泥の乾燥処理内容の少なくともいずれかを修正する制御装置と、
を備えたことを特徴とする汚泥処理システム。
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