JP3809960B2 - 汚泥等のパイプ輸送方法および輸送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、供給装置により汚泥等の搬送物を往復動型ポンプに押し込み、そして該往復動型ポンプを駆動して搬送物をパイプ輸送する、汚泥等のパイプ輸送方法および輸送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、汚水処理場で発生する下水道汚泥、屎尿汚泥等は、フイルタプレスで脱水され、そして焼却炉まで搬送され焼却処理されている。このような汚泥あるいは脱水ケーキは、ベルトコンベア等のエンドレスなコンベアで焼却炉まで搬送することもできるが、パイプ輸送の方がより適している。パイプという閉鎖空間で輸送されるので、環境を汚染することがないという利点を有し、輸送量に比較して管路の占有面積も小さく、また配管を変えるだけで輸送ルートを自由に変更できる等の特徴も有するからである。
【０００３】
ところで、このような汚泥をパイプ輸送するためには、汚泥を輸送するパイプに圧入するための往復動型ポンプが必要である。往復動型ポンプの代表的な例はピストンポンプであり、ピストンの吸入行程で汚泥をシリンダに吸入し、そして吐出行程でパイプに圧入するようになっている。このピストンポンプは、吐出圧力が高く、長距離輸送が可能であるので、多く利用されている。
ピストンの吸入行程で汚泥をシリンダに吸入するとき、汚泥が摩擦抵抗の小さい理想的な液体であるならば、汚泥はシリンダに略完全に自吸されるが、汚泥等は粘性が高くて摩擦抵抗も大きいので、完全には自吸できない。そこで汚泥をピストンポンプのシリンダに押し込むスクリューフイーダ等からなる回転式供給装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の供給装置によっても、汚泥を往復動型ポンプに押し込むことはできるので、汚泥処理に関連した施設で実施されているが、従来の供給装置には問題点もある。しかしながら、問題点を見過ごして使用されているのが実状である。さらに詳しく説明すると、供給装置は一般にスクリューフイーダ等から回転式に構成されているので、連続した供給となるが、この供給装置による充填されるポンプは、往復型であるので間欠的に充填されることになる。このように汚泥をパイプ輸送するためには、連続した供給と間欠的な充填とをマッチングさせなければならないので、汚泥の輸送量あるいは輸送速度の変化、汚泥の含水率、比重等の物理的性状の変化等には充分対応することができない。例えば、輸送量あるいは輸送速度が大きくなり、ピストンポンプのピストンの引き速度が早くなると、小さな押込圧力では、汚泥はピストンの引き速度に追従することができなくなる。そうすると、ピストンポンプのシリンダへの充填効率が小さくなる。極端な場合は、シリンダ内に充填されない空隙が生じることも有り得る。このように充填密度が小さいと、ピストンの押し行程の初期の段階は、汚泥は輸送されることなく単に圧縮されるだけとなり、輸送効率が低下するばかりでなく、吐出圧力が脈動し、ポンプ、輸送パイプ等の振動の原因にもなる。
【０００５】
このように充填効率が低いと、パイプ輸送に支障をきたすが、この問題は供給装置の押込圧力を高くすることにより解決することはできる。しかしながら、必要以上に高くすると、供給装置の動力費が嵩み、また供給装置の構造も強固なものとしなければならなくなり、コスト的な問題が生じる。さらには、供給装置とピストンポンプの吸入口との間において閉塞することもある。
実際、含水率の高い汚泥の場合の充填効率は、押込圧力が比較的低くても高くなる。汚泥の含水率が高ければ、流動性、摩擦抵抗等の物理的性状がスラリーに近くなるので、押込圧力が小さくてもピストンに追従して充填されるからである。このような場合に押込圧力を高くすることは、得策とは云えない。
また、供給装置の押込圧力は、汚泥の密度あるいは圧縮性とも関係している。密度が小さくて圧縮性の高い汚泥は、高い押込圧力で押し込まないと、前述したように、ピストンの押し行程の初期の段階では、汚泥の圧縮に費やされ、輸送されないことになる。
本発明は、供給装置の圧往復動型ポンプに対する押込圧力が、パイプ輸送に影響を与えるという、新たな知見によりなされたもので、汚泥等の搬送物を往復動型ポンプに過不足無く押し込むことのできる、汚泥等のパイプ輸送方法および輸送装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【解決するための手段】
本願の請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、回転式供給装置により汚泥等の搬送物を往復動型ポンプに押し込み、そして該往復動型ポンプを駆動して、搬送物をパイプ輸送するとき、前記回転式供給装置による押込圧力を、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の物性を測定して性状に応じた所定の圧力に制御するように構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパイプ輸送方法において、回転式供給装置による押込圧力を、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度に比例し、含水率と密度に反比例するように制御するように構成される。
請求項３に記載の発明は、回転式供給装置と、往復動型ポンプと、輸送パイプとを備え、前記回転式供給装置により汚泥等の搬送物が前記往復動型ポンプに供給され、該往復動型ポンプを駆動することにより供給された搬送物が輸送パイプにより所定位置へ輸送されるようになっているパイプ輸送装置において、前記回転式供給装置は、スクリューフィーダから構成されていると共に、該スクリューフィーダを駆動するモータの回転数は、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の性状により制御されるように構成される。
【０００７】
【作用】
例えば、往復動型ポンプの据え付け箇所から焼却炉あるいは焼却炉に付随して設けられているホッパまで、輸送パイプを敷設する。そして汚泥等の輸送物を、供給装置により往復動型ポンプに押し込む。このときの押込圧力を、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の性状により所定圧力に制御する。すなわち、搬送物の輸送速度が大きいときは、押込圧力が比較的高くなるように、小さいとき低くなるように、スクリューフィーダを駆動するモータの回転数を制御する。また、含水率、密度等が大きいときは比較的低くなるように、小さいときは高くなるように制御する。往復動型ポンプを駆動して目的地である焼却炉あるいはホッパまで輸送する。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、搬送物が脱水された汚泥であり、回転式供給装置がスクリューフイーダである実施例について説明する。
パイプ輸送装置は、図１に示されているように、供給装置１、往復動型ポンプ装置１０、輸送パイプ２０、制御装置３０等から構成されている。供給装置１は、汚泥Ｍをホッパ２から往復動型ポンプ装置１０に押し込み供給するもので、この供給装置１により供給され汚泥Ｍは、往復動型ポンプ装置１０により輸送パイプ２０に圧入される。そして輸送パイプ２０により目的地、例えば焼却炉あるいは焼却炉に付随して設けられているホッパまで輸送され、その先端に取り付けられている汚泥分散ユニット５０から切断、排出されるようになっている。
【０００９】
供給装置１は、従来周知のようにホッパ２を備えている。そしてこのホッパ２内に、汚泥Ｍが収納されている。ホッパ２の下方には、水平方向にスクリューフイーダ３が設けられている。スクリューフイーダ３のシリンダ４は、下方に曲げられ、その先端部は後述する往復動型ポンプ装置１０の吸込口に接続されている。
スクリューフイーダ３のスクリューは、モータ５で駆動されるが、モータ５は後述するように、例えばインバータ回路３８により回転数が制御されて、往復動型ポンプ装置１０への汚泥Ｍの押込圧力が所定値に保たれるように制御される。
【００１０】
スクリューフイーダ３のシリンダ４の吐出部分、すなわち下方に曲げられたポンプ装置１０の吸込み口近傍には、圧力計３２が設けられている。この圧力計３２は、スクリューフイーダ３の吐出圧力あるいはポンプ装置１０への押込圧力を計測するもので、計測された押込圧力は、制御装置３０に入力される。
【００１１】
汚泥のような粘性の高い汚泥を輸送するための往復動型容積ポンプは、文献名を挙げるまでもなく従来周知であり、一般にシリンダとピストンとから構成され、ピストンの後退運動で、汚泥はシリンダ内に吸引され、前進運動で吐出口から輸送されるようになっている。
このような往復動型容積ポンプの復列型ポンプは、本出願人によって特願昭５８−６０６６２号によって提案されている。この往復動複列型容積ポンプは、汚泥を輸送するための一対の輸送用のピストン・シリンダユニットと、このユニットを交互に駆動する駆動用のピストン・シリンダユニットと、これらのユニットに対応して設けられている油圧回路を適宜切り換える方向切換弁とから概略構成されている。
【００１２】
前述したように、往復動複列型容積ポンプは、従来周知であり、また本出願人の特許願にも開示されているので、図１には模式的に輸送用のピストン・シリンダユニット１１と、このユニット１１を駆動する駆動用のピストン・シリンダユニット１２とからなるシングルタイプの往復動型容積ポンプが示されている。
【００１３】
輸送パイプ２０は、従来周知の構造をしている。輸送パイプ２０の始端は、輸送用のピストン・シリンダユニット１１の吐出側に接続され、他方の終端部には後述する汚泥分散ユニット５０が取り付けられている。輸送パイプ２０には、本出願人が特願平５ー２６５６３７号で現在提案中の脱水ケーキ等のパイプ輸送方法に記載されているような圧密継手２３、滑剤注入装置２４等が介装されている。
【００１４】
汚泥分散ユニット５０の具体的な構造は、本願と同日に出願した特許願に記載されているので、詳しくは説明しないが、上壁、底壁および側壁から断面が略方形の管として形成されている。そしてその全体の平面形は、略扇型をしている。そして汚泥分散ユニット５０の要部が、輸送パイプ２０に接続されている。
汚泥分散ユニット５０の厚さは、要部近傍では輸送パイプ２０の径と略同じであるが、排出部近傍ではは薄くなるように絞られている。したがって、輸送パイプ２０中を輸送されて来る汚泥Ｍは、汚泥分散ユニット５０中を送られ、そして排出される過程で順次薄く偏平化される。
汚泥分散ユニット５０において、圧縮空気噴射ノズルから制御された所定時間毎に圧縮空気が噴射される。汚泥Ｍは、この圧縮空気により所定大きさに切断されて、焼却炉のホッパあるいは焼却炉に排出される。
【００１５】
制御装置３０は、例えばマイクロコンピュータから構成され、図１に示されているように、汚泥の輸送量、含水率、密度、粘度等により押込圧力を設定する設定部３３、圧力計３２で計測される押込圧力と設定圧力との偏差量を出す加え合わせ点３７、偏差量を演算して動作信号をインバータ回路３８に出力する調節部３４、汚泥Ｍの密度、含水量、輸送速度あるいは輸送量等から押込圧力を演算する演算部３５等から構成されている。
汚泥Ｍの含水量は、実際はホッパ２内に設けられている水分測定器３１で計測され、また輸送速度は、電磁流速計で計測することもできるが、図１には輸送用のピストン・シリンダユニット１１の外側のＡ、Ｂ位置に設けられている第１、２の近接スイッチ１５、１６からの信号により演算されるようになっている。すなわちピストン１３で作動する第１近接スイッチ１５は、ピストン１３の押行程が始まるとき作動する位置Ａに、そして第２の近接スイッチ１６は、押行程が終わるとき作動する位置Ｂに、それぞれ設けられている。
なお、汚泥Ｍの密度は、手動的に測定されて制御装置に入力されるようになっているが、その計測装置は、図には示されていない。
【００１６】
次に、前述した図１により、汚泥Ｍを輸送する方法について説明する。供給装置１のホッパ２に汚泥Ｍを入れ、モータ５を起動してスクリューフイーダ３を駆動する。そうすると、汚泥Ｍはスクリューフイーダ３によりシリンダ４の前方に送られる。汚泥Ｍは所定の押込圧力になる。駆動用のピストン・シリンダユニット１２に圧油を給排して輸送用のピストン・シリンダユニット１１を往復駆動する。そうすると、前述した公報にも開示されているように、汚泥Ｍは輸送用のピストン・シリンダユニット１１に吸い込まれ、そして輸送パイプ２０中に輸送される。したがって、汚泥Ｍは輸送パイプ２０中を順次輸送される。輸送される過程で圧密継手２３によって汚泥Ｍの外周部に水を通しにくい層が形成され、この層の外側に水注入装置２４から水が注入され、そして汚泥分散ユニット５０の方へ輸送される。
【００１７】
このとき、設定部３３から、汚泥Ｍの輸送パイプ中の輸送速度、含水率、密度等からスクリューフイーダ３の押込圧力を設定する。制御装置３０において、設定された押込圧力と、圧力計３２で計測される圧力とが比較され、偏差量が零になるように動作信号が調節部３４からインバータ回路３８に出力される。モータ５は、制御された速度でスクリューフイーダ３を駆動する。
上記のようにして輸送しているとき、汚泥Ｍの輸送速度、水分、密度等の物理量は、制御装置３０の演算部３５に入力される。演算部３５において、これらの物理量に適宜重みを付けて押込圧力を演算する。例えば輸送量が減ったときは、輸送用のピストン・シリンダユニット１１への充填効率が減少したときであるので、押込圧力が高くなるように、輸送速度が早くなったときには、同様に押込圧力が高くなるように、水分が多くなったときは押込圧力が低くても充填されるので、押込圧力が低くなるように、演算する。このように汚泥Ｍの物理量が変ったときには、設定押込圧力が変わり、以降変更された押込圧力と比較される。したがって、スクリューフイーダ３の押込圧力は、汚泥Ｍの輸送速度、含水率、密度等に見合った所定圧力に保持され、汚泥Ｍは輸送用のピストン・シリンダユニット１１に過不足無く押し込まれることになる。
【００１８】
本発明は、上記実施例に限定されることなく、色々な形で実施できる。例えば、スクリューフイーダ３の押込圧力は、スクリューフイーダ３を駆動しているモータ５の回転数と関連しているので、押込圧力を汚泥の含水率、汚泥の輸送速度等により制御する代わりに、直接モータ５の回転数と、汚泥の含水率、汚泥の輸送速度等と比較してモータ５の回転数を制御することもできる。このときは、圧力計３２は不要となり、圧力計３２のトラブルの問題がなくなる。またスクリューフイーダ３の押込圧力は、汚泥の輸送速度、含水率と、密度等を単純平均して演算することもできるし、実験結果に基づいて適宜重みを付けて演算して押込圧力とすることもできる。
【００１９】
上記実施例では、第１、２近接スイッチ１５、１６の検出時間差から、汚泥Ｍの輸送速度を単純に演算しているが、本出願人が特願平５ー１４６７６３号で提案中の方法によって測定することもできる。この方法は、輸送用のポンプピストン・シリンダユニットにより搬送物を圧送するとき、輸送用のピストン・シリンダユニットの単位時間当たりのストローク数Ｓｔを輸送用のピストン・シリンダユニットに設けられている第１、２近接スイッチで計測し、搬送物の充填効率ηを輸送用のポンプピストン・シリンダユニットから吐出される搬送物の圧力波形から求め、そして比重ρは密度計で求めて、制御装置により単位時間当たりの輸送量Ｑを次式により演算するようになっている。
Ｑ＝Ｖ×Ｓｔ×η×ρ Ｖは、輸送用のシリンダの容積である。
この輸送量Ｑを輸送パイプ２０の径で割って搬送物の輸送速度を得ることもできる。この方法で輸送速度を測定すると、より正確な値が得られる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、回転式供給装置により汚泥等の搬送物を往復動型ポンプに押し込み、そして該往復動型ポンプを駆動して、搬送物をパイプ輸送するとき、回転式供給装置による押込圧力が、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の物性を測定して所定の圧力に制御されるので、搬送物の物理的性状、輸送条件等に関係なく、搬送物は往復動型ポンプに過不足無く充填される。
したがって、本発明によると、輸送量が安定し、往復動型ポンプ、輸送パイプ等の振動も小さくなる効果が得られるという、本発明に特有の効果が得られる。また、搬送物の押込圧力が、所定圧力に制御されるので、回転式供給装置から往復動型ポンプの吸込口に至る管路において閉塞するようなトラブルも起きない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 供給装置
１０ ポンプ装置
１１ 輸送用のピストン・シリンダユニット
１３ ピストン
１５、１６ 第１、２の近接スイッチ
２０ 輸送パイプ
３０ 制御装置
３２ 圧力計

Claims (3)

1. 回転式供給装置により汚泥等の搬送物を往復動型ポンプに押し込み、そして該往復動型ポンプを駆動して、搬送物をパイプ輸送するとき、
   前記回転式供給装置による押込圧力を、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の物性を測定して性状に応じた所定の圧力に制御することを特徴とする汚泥等のパイプ輸送方法。
2. 請求項１に記載のパイプ輸送方法において、回転式供給装置による押込圧力を、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度に比例し、含水率と密度に反比例するように制御することを特徴とする汚泥等のパイプ輸送方法。
3. 回転式供給装置と、往復動型ポンプと、輸送パイプとを備え、前記回転式供給装置により汚泥等の搬送物が前記往復動型ポンプに供給され、該往復動型ポンプを駆動することにより供給された搬送物が輸送パイプにより所定位置へ輸送されるようになっているパイプ輸送装置において、
   前記回転式供給装置は、スクリューフィーダから構成されていると共に、該スクリューフィーダを駆動するモータの回転数は、搬送物の輸送パイプ中の輸送速度、含水率および密度の性状により制御されることを特徴とする汚泥等のパイプ輸送装置。

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