JP3978696B2 - 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】
この発明は含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法、詳しくは含水汚泥を乾式セメントキルンの窯尻部間へポンプ圧送して燃焼させる含水汚泥処理システムにおける汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場から排出される下水汚泥は、最近では、陸上埋立てや海中投棄が主流となっている。
下水処理場からの汚泥排出量は、近年、増加傾向にある。陸上埋立てや海上投棄のための処理場、処理領域の不足、さらには環境汚染防止上の制約を受けて、汚泥処理は焼却処分に移行している。この汚泥の焼却設備としては、既にいくつかのものが提案されている。
【０００３】
ところが、従来の焼却炉による汚泥焼却では、焼却に先立って汚泥を乾燥する必要がある。その際、乾燥排ガスの脱臭もしなければならない。これにより、乾燥コスト、脱臭コストおよび焼却コストが嵩み、全体としての処理コストが高くなるという問題点があった。
また、汚泥の乾燥に生石灰を用いる方法も提案されている。これは、生石灰を汚泥中の水分と反応させて消石灰を生成させ、反応熱により残留水分を蒸発させ、汚泥を乾燥物としてセメント原料に利用するものである。
しかしながら、この方法でも、汚泥乾燥時に生石灰を添加しなければならないという不具合がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解消する従来技術として、特開平８−２７６１９９号公報に記載の「汚泥処理方法」が知られている。
このものは、バッチ式の汚泥ホッパ内の含水汚泥を、直接、乾式セメントキルンの窯尻部またはプレヒータへ導入して焼却する技術である。この技術によれば、含水汚泥（下水汚泥）を、添加剤添加や乾燥などの前処理を行うことなく、直接、既存の乾式セメントキルンやプレヒータへ、例えばダブルピストンポンプのような圧送ポンプで流し込み、セメントクリンカの通常の製造と同時に、効率的に含水汚泥を焼却処理することができる。ここでいうバッチ式の汚泥ホッパとは、含水汚泥が非連続的に供給され、貯留量が常に変化する方式のホッパである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このバッチ式の汚泥ホッパへ供給される含水汚泥は、例えば都市の下水処理施設などから、１日１００ｔ以上、密閉タンクを搭載したトラックにより輸送される。このとき、下水処理施設からの含水汚泥の供給予定は、事前に、例えば１週間分や１ヵ月分がセメント製造工場側へ通知されるのが通常である。
そこで、工場では、その汚泥供給予定に合わせて、乾式セメントキルンへの含水汚泥の導入量を増減して汚泥ホッパの在庫量の管理を行う。これは、ホッパに配備された汚泥導出用のダブルピストンポンプの場合、含水汚泥の在庫がなくなると、ポンプ内に空気が入り込み、定量により含水汚泥を圧送することができなくなるからである。反対に、汚泥ホッパが満槽になれば、その汚泥ホッパの前に、汚泥を積んだトラックが列をつくるという問題が生じてしまう。
【０００６】
また、一日のうち、含水汚泥処理施設からセメント製造工場へ含水汚泥が供給される時間帯は、例えば朝５時から翌日の０時までの１９時間と定められている。一方、各工場では、乾式キルンを２４時間運転している。運転を停止し、キルン内を冷やすのは運転経済上好ましくないからである。
したがって、午前０時から午前５時までの５時間は、バッチ式の汚泥ホッパには含水汚泥が補給されない状態で、乾式キルンへ含水汚泥を圧送することになる。よって、在庫量の管理が不可欠である。また、盆、正月、ゴールデンウィークなどの長期休業時や、含水汚泥処理設備の突発的な故障時などにおいては、さらにこの在庫量管理の重要性が増すことになる。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、含水汚泥貯留部の含水汚泥の在庫量の管理を自動化することができる方法を提供することを、その目的としている。また、この発明は、比較的長期間にわたる在庫量管理が可能な汚泥処理システムを提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、含水汚泥が貯留される汚泥ホッパと、上記汚泥ホッパ内の含水汚泥の重量を測定するロードセルと、乾式セメントキルンと、上記汚泥ホッパ内の含水汚泥を、汚泥導入管を介して、上記乾式セメントキルンに連続して圧送する圧送ポンプとを備え、含水汚泥が積載されたトラックが不定期に含水汚泥を投入し、上記汚泥ホッパがその含水汚泥を受け入れた受入量、各トラックから投入した含水汚泥を上記汚泥ホッパが受け入れた受入時刻、およびロードセルによる含水汚泥の重量情報に基づいて、上記圧送ポンプの圧送量を制御する制御手段とを有する汚泥処理システムであって、上記受入量と、複数のトラックの受入時刻の情報と、上記ロードセルによる含水汚泥の重量情報とに基づいて、単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を算出し、上記受入量と、上記受入時刻の情報と、上記含水汚泥の重量情報と、上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量とに基づいて、各受入時刻での直前の予想在庫量と、直後の予想在庫量とをそれぞれ算出し、上記直前の予想在庫量が０を超えた設定値を上回り、上記直後の予想在庫量がホッパが満杯にならない設定値を下回るように上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を制御する汚泥処理システムである。
ここでいう含水汚泥とは、下水汚泥、活性汚泥、浚渫汚泥などである。含水汚泥は汚泥処理施設からパイプラインなどで、直接、含水汚泥貯留部へ供給してもよい。また、トラックの密閉タンクに含水汚泥を搭載して、含水汚泥貯留部に輸送、供給してもよい。
また、断続的に汚泥が供給されるバッチ式の汚泥貯留部としては、例えば単なる汚泥タンクや、排出口が設けられた下部が徐々に先細りした構造の汚泥ホッパなどがある。後者の、貯留された含水汚泥が、自重により下部の排出口から押し出される貯留ホッパが好ましい。
【０００９】
汚泥導入管による乾式キルンへの含水汚泥の供給量には特に制限がない。通常、セメント原料の品質や使用量、焼成温度などの各種処理条件により適宜決定される。ただし、既存の乾式キルンに、その運転条件を特に変更することなく、含水汚泥を供給することができる量が好ましい。
例えば、セメントクリンカ生産量が９０〜１００ｔ／ｈの乾式キルンを用いた場合、含水汚泥の供給量は９〜１０．０ｔ／ｈとし、製造されるセメントクリンカの重量に対して１／１０以下の含水汚泥を供給するのが好ましい。セメント原料に対する含水汚泥の供給量が１０．０ｔ／ｈを超えると、汚泥からの水分によってキルン内での焼成が不安定になり、セメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすおそれが大きくなるからである。
【００１０】
また、ここでいうセメント原料仮焼用のプレヒータの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間（以下、キルン窯尻側という場合がある）とは、プレヒータの下部域や、乾式キルンの窯尻部域に限らず、両者の連結部分でもよい。なお、プレヒータの下部域と、乾式キルンの窯尻部域との両方に、含水汚泥を導入してもよい。
キルン窯尻側における含水汚泥の導入部の温度は８００〜１０００℃である。好ましくは９００℃前後である。８００℃未満では含水汚泥の燃焼が不十分になりやすい。また、１０００℃を超えると、炉の操業に支障をきたすからである。
【００１１】
含水汚泥の圧送には、例えばダブルピストンポンプや、回転容積型の一軸偏心ねじポンプなどの各種のスラッジ用定量ポンプが使用することができる。
ダブルピストンポンプとは、例えば含水汚泥を貯留する密封ボックス状の汚泥槽の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダが連結され、また汚泥槽内に、管軸方向へ延びた回転軸を中心にして、ほぼ１２０°揺動するＳ字型揺動管が軸支されたものである（図２参照）。各油圧シリンダのピストンは、押し引き方向が互いに反対になるように設計されている。一方のピストンが突出方向へ移動するとき、他方は引き込み方向に移動する。各シリンダでは、ピストンの１ストロークごとにＳ字型揺動管を揺動させることで、この揺動管の流入口が、両油圧シリンダの吐出口のいずれかに切り換わるように構成されている。
回転容積型の一軸偏心ねじポンプは、断面が長円形の弾性材質からなるステータの内部を、断面が真円の金属からなるロータが回転しながら往復運動して流体を定量移送するものである。
【００１２】
また、汚泥貯留部内の含水汚泥の在庫量を測定する装置としては、例えば含水汚泥の重量を検出するロードセルなどのような、汚泥貯留部に残存した含水汚泥の重量を測定可能なものであれば限定されない。
さらに、この含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法が適用された含水汚泥導入装置の制御系には、例えばＣＰＵを含むコンピュータなどの周知の電気的、電子的制御手段を採用することができる。
ここでいう汚泥貯留部への汚泥供給量情報は、例えば１日分の情報でも、数日分、１週間分、１ヵ月分、数ヵ月分、１年分、数年分などでもよく、その情報量は限定されない。
また、汚泥貯留部の在庫量情報は、含水汚泥の供給中の情報ではなく、供給後、汚泥が乾式セメントキルン側へ圧送されて、徐々に貯留量が減少している間の情報の方が好ましい。
ここでいう汚泥貯留部の在庫量の適正範囲とは、汚泥貯留部内の含水汚泥がなくならず、かつ次に含水汚泥を供給した際、汚泥貯留部が、含水汚泥で満杯にならない範囲の値である。
【００１３】
適正範囲の下限値は、最も在庫量が低減した時点、すなわち次回の供給が行われる直前における在庫量が少なくなりポンプ圧送に支障を来さない量である。また、上限値は供給直後での在庫量がホッパから溢れることがない値である。
【００１４】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、プレヒータの下部から乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、汚泥貯留部内の含水汚泥を圧送ポンプにより連続的に圧送する。この圧送された含水汚泥はセメント原料の焼成熱により燃焼する。
汚泥圧送中において、あらかじめ得られた汚泥貯留部への汚泥供給量情報と、汚泥貯留部の在庫量情報とに基づいて、次回の含水汚泥が供給される直前の汚泥貯留部の在庫量が適正範囲となるように、圧送ポンプによる汚泥圧送量を制御する。
すなわち、汚泥が供給される直前の予想在庫量と、直後の予想在庫量とを算出し、これらの予想在庫量のいずれもが適正範囲にあるように、汚泥圧送量を制御する。
これにより、ポンプ内に空気が入り込み、含水汚泥の定量のポンプ圧送に支障をきたす汚泥貯留部の在庫なし状態や、含水汚泥の次回の供給がすることができなくなる満杯状態が回避される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説明する。ここでは含水汚泥として、下水処理場から排出される下水汚泥を例にとる。また、一日において、下水処理場からセメント製造工場へ含水汚泥がトラック輸送される時間帯は、午前５時から翌日の午前０時までとする。
図１は、この発明の一実施例に係る汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御手段が装備されたセメント焼成設備の模式的な断面図である。図２は、同じくその圧送用のダブルピストンポンプを拡大して示す斜視図である。
図１において、Ａは一実施例に係る汚泥処理設備であり、この汚泥処理設備Ａはセメント製造工場のセメント焼成設備１にライン連結されることにより、セメント原料ａの焼成時の熱を利用して下水汚泥ｂを焼却する。まず、セメント焼成設備１を説明する。
セメント焼成設備１は、プレヒータ２内で仮焼されたセメント原料ａを、乾式セメントキルン４内で焼成してセメントクリンカａ０を中間製造する設備である。ここで用いられる乾式セメントキルン４は、９０〜１００ｔ／ｈでセメントクリンカａ０を生産するものとする。
【００１６】
プレヒータ２は、図外の原料ミルにより粉砕されたセメント原料ａを、下流の乾式セメントキルン４において焼成しやすいように、所定温度まで予熱する。プレヒータ２は、多数のサイクロン２ａを、数階建ての鉄骨架台２ｂに搭載して設けられている。最上段のサイクロン２ａには、図外のファンを有して仮焼時に発生したガスをガス処理設備へ導くためのガス排出系が接続されている。
乾式セメントキルン４は、下流側へ向かってわずかに下方傾斜した横向き円筒状のキルンシェル４ａを有している。キルンシェル４ａの内周面には、耐火物が張られている。
このキルンシェル４ａを周方向へ回転させながら、重油や微粉石炭を燃料にしてバーナ４ｂで加熱することで、プレヒータ２からの仮焼セメント原料ａを焼成し、セメントクリンカａ０を中間製造する。その後、セメントクリンカａ０は、乾式セメントキルン４の下流部に連結されたクリンカクーラ４ｃにより冷却され、仕上げ工程へ送られる。
【００１７】
次に、上記汚泥処理設備Ａを説明する。
図１に示すように、汚泥処理設備Ａは、汚泥貯留部の一例である容積が１００ｍ３の含水汚泥ｂの貯留ホッパ５と、このホッパ５内の含水汚泥ｂを、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄに導入する汚泥導入装置６とを備えている。貯留ホッパ５は、その下部が土中に埋設されている。この貯留ホッパ５はバッチ式であって、その内部には断続的にまたは間欠的に汚泥が供給される構成である。
【００１８】
次に、図１，図２を参照して、汚泥導入装置６を詳細に説明する。
図１，図２に示すように、汚泥導入装置６は、貯留ホッパ５の下方に設けられて、ホッパ内の含水汚泥ｂを所定量ずつ連続的に切り出すスクリュー式の切り出しコンベア１０を有している。切り出しコンベア１０の下流には、軸線方向を揃えた２本のスクリュー１１ａを内装するスクリュコンベア１１が配置されている。スクリュコンベア１１から排出された含水汚泥ｂは、圧送ポンプの一例であるダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２へ導入される。この汚泥導入管１２は、含水汚泥ｂの導出側の管端が窯尻部４ｄに接続、連結されている。
貯留ホッパ５の下部には、密封タンクを搭載したトラック８から投入された含水汚泥ｂの重量を測定するロードセル１４が設けられている。ロードセル１４はコンピュータである制御手段１５に電気的に接続されている。ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて、制御手段１５がダブルピストンポンプ１３による含水汚泥ｂの窯尻部４ｄへの圧送量を制御する。例えばピストン１７ａ，１８ａの単位時間当たりのストローク数を増減して、ピストン１７ａ，１８ａのストローク速度を制御する。この際、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１も必要によりその駆動部の駆動を制御する。
【００１９】
次に、図２を参照して、ダブルピストンポンプ１３を詳細に説明する。
図２に示すように、ダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを４ｔ／ｈで圧送する２軸式のポンプである。このダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを貯留する密封ボックス状の汚泥槽１６の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダ１７，１８が連結、接続されている。汚泥槽１６内には、管軸方向へ延びた回転軸１９を中心にしてほぼ１２０°だけ揺動するＳ字型揺動管２０が軸支されている。Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導出側の管端部は、周方向へ回転自在に、汚泥槽１６の排出部１６ａに軸支されている。
各油圧シリンダ１７，１８のピストン１７ａ，１８ａは、作動時に、互いに押し引き方向が反対になるように設計されている。汚泥槽１６の一側壁の外面には、それぞれピストンロッドの先端が回転軸１９の一端部へ延びた一対の油圧シリンダ２１が配設されている。
【００２０】
ダブルピストンポンプ１３の両ピストン１７ａ，１８ａ側を、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えると同時に、各油圧シリンダ２１のピストンロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０を垂直面内で揺動させる。これにより、Ｓ字型揺動管２０の導入口２０ａが、両油圧シリンダ１７，１８の吐出口１７ｂ，１８ｂのいずれかに切り換わり、含水汚泥ｂが、汚泥導入管１２を介して、窯尻部４ｄの内部へ定量状態で圧送される。
汚泥導入管１２は、貯留ホッパ５と乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄとを連結、接続する管体で構成されている。ダブルピストンポンプ１３によりこの汚泥導入管１２を通って含水汚泥ｂが圧送される。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照して、上記制御手段１５を詳細に説明する。
図３はこの発明の一実施例に係る制御手段と各手段との信号授受の関係を示す模式図である。図４はこの発明の一実施例の制御手段のハードウェア構成を示す模式図である。図５〜図１２はこの発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御を示すフローチャートである。図１３はこの発明の一実施例の含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法により作成された在庫量管理表である。
図３に示すように、制御手段１５には、その入力側に、ロードセル１４とタイマ３０などが接続されている。一方、出力側には、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１およびダブルピストンポンプ１３などが接続されている。
【００２２】
この制御手段１５は、一般的な構成を有している。すなわち、図４に示すように、中央演算処理装置であるＣＰＵ３１、メモリであるＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３、そして入出力ポートであるＩ／Ｏポート３４が、各々バスで接続されている。ＲＯＭ３３には、制御プログラムが格納されている。
制御手段１５は、バッチ式の汚泥槽１６から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、タイマ３０による所定時間が経過する前と後とにおける汚泥重量の差を、ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて求め、これを基準にして、窯尻部４ｄへ圧送された単位時間当たりの汚泥量を算出して、得られた値が設定された汚泥圧送量と一致するように、含水汚泥ｂの圧送を制御する。なお、この制御時には、必要により、切り出しコンベア１０およびスクリュコンベア１１も制御する。
以上、これらの構成部品１０，１１，１３〜１５により、汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御装置Ｂが構成される（図１参照）。なお、図２において、１１ｂはスクリュコンベア１１の含水汚泥ｂの投入口、１１ｃはスクリュー１１ａの回転軸、２２は両油圧シリンダ２１のロッドの先端部と、回転軸１９の一端部とを連結する玉受座状の連結部である。
【００２３】
次に、この一実施例の汚泥処理設備Ａおよびセメント焼成設備１での作用を説明する。
まず、下水処理場側から通知された１日複数回のトラック８の工場到着予定時刻と、各トラック８の含水汚泥ｂの積載量とを含む汚泥供給量情報、ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づく貯留ホッパ５の現時刻での在庫量情報、各受入の直前在庫量および受入直後在庫量、貯留ホッパ５の許容される目標範囲（最小値、最大値）、ダブルピストンポンプ１３による圧送量を、オペレータがキー入力する。
これらの情報に基づいてＲＯＭ３２に格納した在庫量管理用のプログラムにより所定の演算処理を行い、受入直前予想在庫量、直後予想在庫量を算出する。これらの値が在庫量の最大値と最小値との間の値であるように、ポンプ圧送量を演算、制御する。また、その結果をグラフ化することで、図１３に示すような在庫量管理表を作成することができる。
図１３において、Ｂｉは含水汚泥ｂの各回の供給予定時刻、Ｃは受入直前在庫量、Ｄは受入直後の在庫量、Ｇは許容在庫量の最大値、Ｆは許容在庫量の最小値を示している。
【００２４】
図１３にも示すように、貯留ホッパ５内の含水汚泥ｂは、各回の供給後、ポンプ圧送によりその在庫量を減らしながらも、全体的には、午前５時の１回目の汚泥供給から翌日の午前０時の最終回目の汚泥供給まで、含水汚泥ｂの供給が増加傾向にある。そして、この最終回目の汚泥供給時には、貯留ホッパ５が略満槽状態となり、その後、翌朝５時までの５時間は、この貯留ホッパ５に溜められた含水汚泥ｂだけで窯尻部４ｄへの汚泥導出がまかなわれる。
受入直前の最小在庫量と、最終受入直後の在庫量とは、その在庫量目標範囲内に設定されている。これにより、貯留ホッパ５の在庫なし状態や、貯留ホッパ５の満杯状態を回避することができる。
在庫量目標範囲内にする具体的手段としては、ダブルピストンポンプ１３のピストンのストローク速度を適宜増減し圧送量を変更する方法がとられている。ストローク速度の調整により、含水汚泥ｂの窯尻部４ｄ側への圧送量が変化する。
【００２５】
次に、図１を参照して、この汚泥処理設備Ａの操業を説明する。
図１に示すように、あらかじめトラック８により貯留ホッパ５に含水汚泥ｂを投入しておく。
また、セメント原料ａは、プレヒータ２の各サイクロン２ａを流下中に仮焼される。その後、セメント原料ａは、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと流れ込み、バーナ４ｂの熱により焼成されてセメントクリンカａ０となる。
この際、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄ内には、貯留ホッパ５内の含水汚泥ｂが、ダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２を介して例えば４ｔ／ｈの割合で流し込まれる。すなわち、切り出しコンベア１０側から投入口１１ｂを介してスクリュコンベア１１の一端部側へ含水汚泥ｂが投入される。この含水汚泥ｂは、一対のスクリュー１１ａによりダブルピストンポンプ１３の汚泥槽１６内へ連続的に投入される。この含水汚泥ｂは汚泥導入管１２の管内へ圧送される。
【００２６】
ダブルピストンポンプ１３では、一対の油圧シリンダ１７，１８により各ピストン１７ａ，１８ａが、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えられる。これと同時に、各油圧シリンダ２１のロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０が垂直面内で揺動し、Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導入口２０ａを、両油圧シリンダ１７，１８のうちで圧送側となる吐出口１７ｂ，１８ｂのいずれかに切り換える。
すなわち、汚泥槽１６内の含水汚泥ｂは、吸い込み側の油圧シリンダ１７または１８内へ吸い込まれる一方、圧送側の油圧シリンダ１８または１７内に含水汚泥ｂが、Ｓ字型揺動管２０を介して、汚泥槽１６の排出部１６ａから汚泥導入管１２内へ排出される。この切り換え、および、Ｓ字型揺動管２０の導入口２０ａの接続によって、含水汚泥ｂは、ダブルピストンポンプ１３の各ストロークごとに汚泥導入管１２を介して、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと連続して導入される。
【００２７】
このように、バッチ式の貯留ホッパ５から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、所定時間が経過する前後における汚泥重量の差から汚泥圧送量を求め、これを基準に、窯尻部４ｄへ圧送された単位時間当たりの汚泥圧送量を算出して、得られた値が、圧送量制御プログラムに基づいて設定された汚泥圧送量Ｚと一致するように、含水汚泥ｂの圧送を制御する。この結果、圧送中の含水汚泥ｂの定量制御を比較的容易に行うことができる。
定量ポンプの場合には、含水汚泥ｂの含水率の変化や、貯留ホッパ５内に残った含水汚泥ｂの重さによる圧送中の含水汚泥ｂの背圧の変化などを原因として、ダブルピストンポンプ１３のシリンダの容積効率が変化するおそれがある。
この含水汚泥ｂの含水率が変化すると、例えばセメントクリンカを焼成する乾式キルンの運転条件が変わってしまい、不良品のセメントクリンカが中間製造されるおそれがある。しかも、含水率が低い場合は乾式キルンの内周面に敷設された耐火物が焼成熱で損傷するおそれもある。
【００２８】
この実施例では、算出された含水汚泥ｂの単位時間当たりの圧送量Ｚを圧送制御の目標値とした。実際に、所定時間（例えば１５分間）で圧送した含水汚泥ｂの圧送量Ｘから、実際の単位時間当たりの汚泥圧送量Ｙを演算し、この値Ｙと設定汚泥圧送量Ｚとの差Ｒを求めて、この差Ｒ分だけ単位時間当たりの汚泥圧送量を増減して、含水汚泥ｂの圧送量が目標値となるように補正をする。
また、貯留ホッパ５内に残存した含水汚泥ｂの重量の測定時には、ロードセル１４による測定を行うようにしたので、測定のための設備コストが比較的安価となる。
【００２９】
このように、含水汚泥ｂの圧送中において、汚泥供給量情報と、在庫量情報とに基づき、汚泥圧送量を制御して、貯留ホッパ５の在庫量を所定範囲の値とするようにした。このため、貯留ホッパ５の在庫管理を自動化することができる。また、貯留ホッパ５への汚泥受入と、含水汚泥ｂの窯尻部４ｄへの定量圧送とに支障をきたすことがない。
また、各受入ごとの直前在庫量、直後在庫量を算出し、これに基づいて圧送量を制御したため、長期間にわたる在庫量管理を自動化することができる。
【００３０】
ここで、図５〜図１２のフローチャートを参照して、含水汚泥ｂの圧送量制御方法を説明する。なお、このプログラムは所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
また、以下の在庫量管理プログラムで使用するパラメータ（変数）は以下の通りである。
(1)可変パラメータとして、制御室のオペレータが設定する数値
Ｂ１〜Ｂｓ； 汚泥受入時刻（過去の平均）
Ａ； トラック１台当たりの汚泥受入量（実績平均）（ｔ／台）
Ｓｘ； １日当たりの汚泥受入予定台数（台）
Ｆ； 在庫量管理下限値（ｔ）
Ｇ； 在庫量管理上限値（ｔ）
Ｘ； 管理日数（日）
(2)現在運転データ
Ｈ； 現在の在庫量（ｔ）
Ｉ； 現在の圧送量（ｔ／ｈ）
Ｊ； 現在時刻（０〜２４時の間で入力）
ｎ； 現在受入台数（台）
(3)予想在庫量
Ｃ１ｘ〜ＣＳｘ；受入直前の在庫量（ｔ），Ｃ１１は１日目の１台目の受入直前量
Ｄ１ｘ〜ＤＳｘ；受入直後の在庫量（ｔ），ＤＳＸはＸ日目のＳ台目の受入直後量
【００３１】
また、この在庫量管理の概要は以下の通りである。すなわち、現在時刻（Ｊ）における在庫量（Ｈ）、圧送量（Ｉ）、および、受入台数（ｎ）をもとに、管理日数（Ｘ）分の各汚泥受入時の直前在庫量（ＣＳ１〜ＣＳｘ）と受入直後の在庫量（ＤＳ１〜ＤＳｘ）とを算出する。この予想在庫量Ｃ、Ｄが在庫量管理範囲（Ｆ〜Ｇ）を越える場合、予想在庫量が管理範囲となるよう現在圧送量（Ｉ）をＺ（ｔ／ｈ）に変更するものである。
Ｚの算出式は以下の通りである。
(1)Ｃ＜Ｆ；直前量予想値Ｃｉが下限値Ｆを下回るとき
Ｚ＝Ｉ−（Ｆ−Ｃｉ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝
(2)Ｄ＞Ｇ；直後量予想値Ｄｉが上限値Ｇを上回るとき
Ｚ＝Ｉ＋（Ｄｉ−Ｇ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝
【００３２】
まず、メモリのワーキングエリアなどをイニシャライズし（ステップＳ５０１）、制御モードの判別を行う（Ｓ５０２）。手動モードであれば、このプログラムを終了する。
自動モードであれば、現在時刻Ｊ、在庫量Ｈ、圧送量Ｉの各データを取り込む（Ｓ５０３，Ｓ５０４，Ｓ５０５）。
次いで、トラック受入台数の算出を行い（Ｓ５０６）、さらに、次回受入予定時刻の算出を行う（Ｓ５０７）。
この後、各受入での直前在庫量、直後在庫量の予想値の算出を行う（Ｓ５０８）。
次に、圧送量Ｚを算出、決定する（Ｓ５０９）。
そして、オペレータの承認をチェックし（Ｓ５１０）、承認があれば、圧送量を変更する（Ｓ５１１）。
この後、時刻を確認し（Ｓ５１２）、データを更新する（Ｓ５１３）。午前５時を過ぎると前日のデータを削除し、当日の制御に移行するものとする。
【００３３】
以下、各サブルーチンについて説明する。
トラックでの受入台数の算出は以下の通りである。
まず、受入ホッパのドアが開いており、かつ、在庫量が増加したかどうかをチェックする（Ｓ６０１）。ドアスイッチ、ロードセル出力などによる。そうであれば、変数ｎを１だけインクリメントする（Ｓ６０２）。そして、その結果をモニタ表示する（Ｓ６０３）。当日の何台目の受入かがここで判別される。
次に、午前５時を過ぎたかをチェックする（Ｓ６０４）。過ぎていればｎを０として終了する。５時前であればそのまま終了する。
【００３４】
次回受入予定時刻の算出は、以下の通りである。
上記変数ｎが１以上でかつＳ１（１日目の予定受入台数）未満であるか否かを判定する（Ｓ７０１）。そうでなければ、時刻Ｂ１を取り込む（Ｓ７０８）。
そうであれば、変数ａ，ｂを０とする（Ｓ７０２）。次に、ａにａ＋１を、ｂにｂ＋２を代入する（Ｓ７０３）。次いで、当日の時刻Ｂａ，Ｂｂを取り込む（Ｓ７０４）。そして、変数ｂは当日の受入予定回数Ｓ１に達したか、否かを判定する（Ｓ７０５）。達していれば、ステップＳ７０８で時刻Ｂ１を取り込む。
達していなければ、現在時刻Ｊが時刻Ｂａ，Ｂｂの間であるかをチェックする（Ｓ７０６）。そうであれば、時刻Ｂｂを決定し、取り込む（Ｓ７０７）。現時刻がこの間でなければ、ステップＳ７０３に戻る。
【００３５】
次に、予想値算出サブルーチンを説明する。
最初に、変数ｎが所定範囲にあるか否かをチェックする（Ｓ８０１）。当日の予定受入台数範囲内であれば、Ｃｂ〜ＣＳｘを算出し（Ｓ８０２）、さらに、Ｄｂ〜ＤＳｘを算出する（Ｓ８０３）。以下の通りである。
【００３６】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃｂ＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ−Ｊ）
Ｃｂ＋１＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ＋１−Ｊ）＋Ａ
Ｃｂ＋２＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ＋２−Ｊ）＋２Ａ
・・・・・
Ｃ（Ｓ１−ｎ＋ｂ−１）＝Ｈ−I・Ｂ（Ｓ１−ｎ＋ｂ−１）＋Ａ（Ｓ１−ｎ−１）
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｃ１２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ）
Ｃ２２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋１）
Ｃ３２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋２）
・・・・・
ＣＳ２＝Ｈ−Ｉ（ＢＳ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１＋Ｓ２−ｎ−１）
・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｃ１ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ１−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ-ｎ)
Ｃ２ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ２−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+１)
Ｃ３ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ３−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+２)
・・・・・
ＣＳｘ＝Ｈ−Ｉ{ＢＳｘ−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+・・・+Ｓｘ-ｎ-１）
【００３７】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｄｂ＝Ｃｂ＋Ａ
Ｄｂ＋１＝Ｃｂ＋１＋Ａ
Ｄｂ＋２＝Ｃｂ＋２＋Ａ
・・・・・
ＤＳ１＝ＣＳ１＋Ａ
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｄ１２＝Ｃ１２＋Ａ
Ｄ２２＝Ｃ２２＋Ａ
Ｄ３２＝Ｃ３２＋Ａ
・・・・・
ＤＳ２＝ＣＳ２＋Ａ
・・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｄ１ｘ＝Ｃ１ｘ＋Ａ
Ｄ２ｘ＝Ｃ２ｘ＋Ａ
Ｄ３ｘ＝Ｃ３ｘ＋Ａ
・・・・・・
ＤＳｘ＝ＣＳｘ＋Ａ
【００３８】
一方、この範囲外であれば（Ｓ８０１でＮＯ）、ｎ＝０かをチェックする（Ｓ８０４）。ｎ＝０であれば、Ｃ１１〜ＣＳｘを算出する（Ｓ８０５）。さらに、Ｄ１１〜ＤＳｘを算出する（Ｓ８０６）。以下に計算式を示す。
【００３９】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃ１１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ）
Ｃ２１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ）＋Ａ
Ｃ３１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ）＋２Ａ
・・・・・・
ＣＳ１＝Ｈ−I（ＢＳ１−Ｊ）＋Ａ（Ｓ１−ｎ−１）
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｃ１２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ）
Ｃ２２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋１）
Ｃ３２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋２）
・・・・・・
ＣＳ２＝Ｈ−Ｉ（ＢＳ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１＋Ｓ２−ｎ−１）
・・・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｃ１ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ１−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ)
Ｃ２ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ２−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+１)
Ｃ３ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ３−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+２)
・・・・・・
ＣＳｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂｘ−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・Ｓｘ-ｎ-１)
【００４０】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｄ１１＝Ｃ１１＋Ａ
Ｄ２１＝Ｃ２１＋Ａ
Ｄ３１＝Ｃ３１＋Ａ
・・・・・・
ＤＳ１＝ＣＳ１＋Ａ
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｄ１２＝Ｃ１２＋Ａ
Ｄ２２＝Ｃ２２＋Ａ
Ｄ３２＝Ｃ３２＋Ａ
・・・・・・
ＤＳ２＝ＣＳ２＋Ａ
・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｄ１ｘ＝Ｃ１ｘ＋Ａ
Ｄ２ｘ＝Ｃ２ｘ＋Ａ
Ｄ３ｘ＝Ｃ３ｘ＋Ａ
・・・・・・
ＤＳｘ＝ＣＳｘ＋Ａ
【００４１】
ｎ＝０のときは、時刻５：００ａｍ以降で、トラックの受入がない場合である。
ステップＳ８０４で、ｎ＝０でなければ、Ｃ１１〜ＣＳ１、Ｄ１１〜ＤＳ１の値を空とする（Ｓ８０７）。すなわち、Ｓ１≦ｎのときは、予定受入台数を上回った場合である。または、受入予定時刻（最終）（Ｂｓ）を越えた受入の場合である。
【００４２】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃ１１〜ＣＳ１，Ｄ１１〜ＤＳ１の各数値をキャンセルし、変数レジスタを空にしておく。
Ｘ＝２〜Ｘ（２日目〜Ｘ日後）の場合
Ｃ１２〜ＣＳｘ，Ｄ１２〜ＤＳｘの各数値を同様にキャンセルし、変数レジスタを空にしておく。
そして、この後、ステップＳ８０５に、さらにＳ８０６にと進む。
【００４３】
圧送量Ｚを算出するためのルーチンは、以下の通りである。
まず、ホッパの下限値Ｆと上限値Ｇとを読み込む（Ｓ９０１）。次に、Ｃｂ〜ＣＳｘをＦ（下限値）と比較する（Ｓ９０２）。Ｃｂ〜ＣＳｘが下限値より大きければ、Ｄｂ〜ＤＳｘをＧ（上限値）と比較する（Ｓ９０３）。Ｄｂ〜ＤＳｘの値がＧ（上限値）より小さければ、現在の圧送量Ｚを変更することなく、そのままこのルーチンを終了する。
小さくなければ第１処理を行い（Ｓ９０４）、圧送量Ｚを算出する。
ステップＳ９０２でＣｂ〜ＣＳｘが下限値より大きくない場合は、ステップＳ９０５に進む。このステップＳ９０５では受入直後の在庫量Ｄｂ〜ＤＳｘを上限値Ｇと比較する。
これが上限値Ｇよりも大きいときは第３処理を（Ｓ９０７）、大きくないときは第２処理を行う（Ｓ９０６）。
【００４４】
第１処理とは、以下の手順による処理である。
まず、Ｄｂ〜ＤＳｘの間に複数個の該当値がある場合は最大値をＤｊとし、また、Ｃｂ〜Ｃｉの間の最小値をＣｊとする（Ｓ１０１１）。次に、Ｋ＝Ｃｊ−Ｆとし（Ｓ１０１２）、Ｌ＝Ｄｉ−Ｇとする（Ｓ１０１３）。ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１０１４）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｄｉ−Ｇ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１０１５）。このＸはＤｉに対応する日数である。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｃｊ−Ｆ）／｛Ｂｊ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１０１６）。このＸはＣｊに対応する日数である。
【００４５】
第２処理とは、以下の処理である。
まず、Ｃｂ〜ＣＳｘの間に複数個の該当値がある場合は最小値をＣｉとし、また、Ｄｂ〜Ｄｉの間の最大値をＤｊとする（Ｓ１１０１）。次に、Ｋ＝Ｆ−Ｃｉとし（Ｓ１１０２）、Ｌ＝Ｇ−Ｄｊとする（Ｓ１１０３）。ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１１０４）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｇ−Ｄｊ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１１０５）。このＸはＤｊに対応する日数である。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｆ−Ｃｉ）／｛Ｂｊ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１１０６）。このＸはＣｉに対応する日数である。
【００４６】
第３処理（Ｓ９０７）は、以下の通りに行う。
この第３処理は、受入直前の汚泥在庫量が在庫量管理下限値を下回っており、かつ、受入直後の汚泥在庫量が在庫量管理上限値を上回っている状況に行う処理である。
まず、Ｄ ｂ 〜Ｄ Ｓｘ の間の最大値をＤ ｈ とし、また、Ｃ ｂ 〜Ｃ Ｓｘ の間の最小値をＣ ｉ とする。
次に、Ｐ＝｛Ｂ ｈ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝、Ｑ＝｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする （Ｓ１２０１，Ｓ１２０２）。そして、これらの値Ｐ、Ｑを比較する（Ｓ１２０３）。
Ｐ＞Ｑならば、Ｄ ｂ 〜Ｄ ｉ の間の最大値Ｄ ｊ を決定する（Ｓ１２０４）。
次に、Ｋ＝Ｆ−Ｃ ｉ とし（Ｓ１２０５）、Ｌ＝Ｇ−Ｄ ｊ とする（Ｓ１２０６）。
ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１２０７）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｇ−Ｄ ｊ ）／｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１２０８）。
【００４７】
Ｐ＜Ｑならば、Ｃ ｂ 〜Ｃ ｉ の間の最大値Ｃ ｊ を決定する（Ｓ１２１０）。
次に、Ｋ＝Ｃ ｊ −Ｆとし（Ｓ１２１１）、Ｌ＝Ｄ ｈ −Ｇとする（Ｓ１２１２）。
ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１２１３）。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｃ ｊ −Ｆ）／｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１２１５）。
【００４８】
以上のようにして圧送量Ｚを算出すると、メインルーチンのステップＳ５１０においては、オペレータの承認の有無をチェックする。承認がない場合は、オペレータが意図的に在庫量の調整を行っているため、圧送量を変更することなく終了する。
承認を得た場合、圧送量を変更する（Ｓ５１１）。その結果、変更した圧送量でポンプ圧送が行われる。なお、この後、時刻が５ａｍになったときデータを更新してこのプログラムを終了する（Ｓ５１２，Ｓ５１３）。データの更新はＸ＝Ｘ−１、Ｃ１２〜ＣＳ２をＣ１１〜ＣＳ１とし、Ｄ１２〜ＤＳ２をＤ１１〜ＤＳ１とする。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、圧送ポンプによる含水汚泥のキルン窯尻側への定量圧送に支障をきたすことがないように在庫量を適正に管理することができる。また、その在庫量管理を自動化することができる。さらに、長期間にわたる在庫量管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る含水汚泥圧送手段が装備されたセメント焼成設備を模式的に示す断面図である。
【図２】 この発明の一実施例に係るダブルピストンポンプを示す斜視図である。
【図３】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御手段を示すブロック図である。
【図４】 この発明の一実施例に係る制御手段のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 この発明の一実施例に係る汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】 この発明の一実施例に係る含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法において作成された在庫量管理表である。
【符号の説明】
４ 乾式セメントキルン、
５ 貯留ホッパ（汚泥貯留部）、
１３ ダブルピストンポンプ（圧送ポンプ）、
ｂ 含水汚泥。
【発明の属する技術分野】
この発明は含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法、詳しくは含水汚泥を乾式セメントキルンの窯尻部間へポンプ圧送して燃焼させる含水汚泥処理システムにおける汚泥処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場から排出される下水汚泥は、最近では、陸上埋立てや海中投棄が主流となっている。
下水処理場からの汚泥排出量は、近年、増加傾向にある。陸上埋立てや海上投棄のための処理場、処理領域の不足、さらには環境汚染防止上の制約を受けて、汚泥処理は焼却処分に移行している。この汚泥の焼却設備としては、既にいくつかのものが提案されている。
【０００３】
ところが、従来の焼却炉による汚泥焼却では、焼却に先立って汚泥を乾燥する必要がある。その際、乾燥排ガスの脱臭もしなければならない。これにより、乾燥コスト、脱臭コストおよび焼却コストが嵩み、全体としての処理コストが高くなるという問題点があった。
また、汚泥の乾燥に生石灰を用いる方法も提案されている。これは、生石灰を汚泥中の水分と反応させて消石灰を生成させ、反応熱により残留水分を蒸発させ、汚泥を乾燥物としてセメント原料に利用するものである。
しかしながら、この方法でも、汚泥乾燥時に生石灰を添加しなければならないという不具合がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解消する従来技術として、特開平８−２７６１９９号公報に記載の「汚泥処理方法」が知られている。
このものは、バッチ式の汚泥ホッパ内の含水汚泥を、直接、乾式セメントキルンの窯尻部またはプレヒータへ導入して焼却する技術である。この技術によれば、含水汚泥（下水汚泥）を、添加剤添加や乾燥などの前処理を行うことなく、直接、既存の乾式セメントキルンやプレヒータへ、例えばダブルピストンポンプのような圧送ポンプで流し込み、セメントクリンカの通常の製造と同時に、効率的に含水汚泥を焼却処理することができる。ここでいうバッチ式の汚泥ホッパとは、含水汚泥が非連続的に供給され、貯留量が常に変化する方式のホッパである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このバッチ式の汚泥ホッパへ供給される含水汚泥は、例えば都市の下水処理施設などから、１日１００ｔ以上、密閉タンクを搭載したトラックにより輸送される。このとき、下水処理施設からの含水汚泥の供給予定は、事前に、例えば１週間分や１ヵ月分がセメント製造工場側へ通知されるのが通常である。
そこで、工場では、その汚泥供給予定に合わせて、乾式セメントキルンへの含水汚泥の導入量を増減して汚泥ホッパの在庫量の管理を行う。これは、ホッパに配備された汚泥導出用のダブルピストンポンプの場合、含水汚泥の在庫がなくなると、ポンプ内に空気が入り込み、定量により含水汚泥を圧送することができなくなるからである。反対に、汚泥ホッパが満槽になれば、その汚泥ホッパの前に、汚泥を積んだトラックが列をつくるという問題が生じてしまう。
【０００６】
また、一日のうち、含水汚泥処理施設からセメント製造工場へ含水汚泥が供給される時間帯は、例えば朝５時から翌日の０時までの１９時間と定められている。一方、各工場では、乾式キルンを２４時間運転している。運転を停止し、キルン内を冷やすのは運転経済上好ましくないからである。
したがって、午前０時から午前５時までの５時間は、バッチ式の汚泥ホッパには含水汚泥が補給されない状態で、乾式キルンへ含水汚泥を圧送することになる。よって、在庫量の管理が不可欠である。また、盆、正月、ゴールデンウィークなどの長期休業時や、含水汚泥処理設備の突発的な故障時などにおいては、さらにこの在庫量管理の重要性が増すことになる。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、含水汚泥貯留部の含水汚泥の在庫量の管理を自動化することができる方法を提供することを、その目的としている。また、この発明は、比較的長期間にわたる在庫量管理が可能な汚泥処理システムを提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、含水汚泥が貯留される汚泥ホッパと、上記汚泥ホッパ内の含水汚泥の重量を測定するロードセルと、乾式セメントキルンと、上記汚泥ホッパ内の含水汚泥を、汚泥導入管を介して、上記乾式セメントキルンに連続して圧送する圧送ポンプとを備え、含水汚泥が積載されたトラックが不定期に含水汚泥を投入し、上記汚泥ホッパがその含水汚泥を受け入れた受入量、各トラックから投入した含水汚泥を上記汚泥ホッパが受け入れた受入時刻、およびロードセルによる含水汚泥の重量情報に基づいて、上記圧送ポンプの圧送量を制御する制御手段とを有する汚泥処理システムであって、上記受入量と、複数のトラックの受入時刻の情報と、上記ロードセルによる含水汚泥の重量情報とに基づいて、単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を算出し、上記受入量と、上記受入時刻の情報と、上記含水汚泥の重量情報と、上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量とに基づいて、各受入時刻での直前の予想在庫量と、直後の予想在庫量とをそれぞれ算出し、上記直前の予想在庫量が０を超えた設定値を上回り、上記直後の予想在庫量がホッパが満杯にならない設定値を下回るように上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を制御する汚泥処理システムである。
ここでいう含水汚泥とは、下水汚泥、活性汚泥、浚渫汚泥などである。含水汚泥は汚泥処理施設からパイプラインなどで、直接、含水汚泥貯留部へ供給してもよい。また、トラックの密閉タンクに含水汚泥を搭載して、含水汚泥貯留部に輸送、供給してもよい。
また、断続的に汚泥が供給されるバッチ式の汚泥貯留部としては、例えば単なる汚泥タンクや、排出口が設けられた下部が徐々に先細りした構造の汚泥ホッパなどがある。後者の、貯留された含水汚泥が、自重により下部の排出口から押し出される貯留ホッパが好ましい。
【０００９】
汚泥導入管による乾式キルンへの含水汚泥の供給量には特に制限がない。通常、セメント原料の品質や使用量、焼成温度などの各種処理条件により適宜決定される。ただし、既存の乾式キルンに、その運転条件を特に変更することなく、含水汚泥を供給することができる量が好ましい。
例えば、セメントクリンカ生産量が９０〜１００ｔ／ｈの乾式キルンを用いた場合、含水汚泥の供給量は９〜１０．０ｔ／ｈとし、製造されるセメントクリンカの重量に対して１／１０以下の含水汚泥を供給するのが好ましい。セメント原料に対する含水汚泥の供給量が１０．０ｔ／ｈを超えると、汚泥からの水分によってキルン内での焼成が不安定になり、セメントクリンカの品質に悪影響を及ぼすおそれが大きくなるからである。
【００１０】
また、ここでいうセメント原料仮焼用のプレヒータの下部からセメント原料焼成用の乾式セメントキルンの窯尻部までの間（以下、キルン窯尻側という場合がある）とは、プレヒータの下部域や、乾式キルンの窯尻部域に限らず、両者の連結部分でもよい。なお、プレヒータの下部域と、乾式キルンの窯尻部域との両方に、含水汚泥を導入してもよい。
キルン窯尻側における含水汚泥の導入部の温度は８００〜１０００℃である。好ましくは９００℃前後である。８００℃未満では含水汚泥の燃焼が不十分になりやすい。また、１０００℃を超えると、炉の操業に支障をきたすからである。
【００１１】
含水汚泥の圧送には、例えばダブルピストンポンプや、回転容積型の一軸偏心ねじポンプなどの各種のスラッジ用定量ポンプが使用することができる。
ダブルピストンポンプとは、例えば含水汚泥を貯留する密封ボックス状の汚泥槽の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダが連結され、また汚泥槽内に、管軸方向へ延びた回転軸を中心にして、ほぼ１２０°揺動するＳ字型揺動管が軸支されたものである（図２参照）。各油圧シリンダのピストンは、押し引き方向が互いに反対になるように設計されている。一方のピストンが突出方向へ移動するとき、他方は引き込み方向に移動する。各シリンダでは、ピストンの１ストロークごとにＳ字型揺動管を揺動させることで、この揺動管の流入口が、両油圧シリンダの吐出口のいずれかに切り換わるように構成されている。
回転容積型の一軸偏心ねじポンプは、断面が長円形の弾性材質からなるステータの内部を、断面が真円の金属からなるロータが回転しながら往復運動して流体を定量移送するものである。
【００１２】
また、汚泥貯留部内の含水汚泥の在庫量を測定する装置としては、例えば含水汚泥の重量を検出するロードセルなどのような、汚泥貯留部に残存した含水汚泥の重量を測定可能なものであれば限定されない。
さらに、この含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法が適用された含水汚泥導入装置の制御系には、例えばＣＰＵを含むコンピュータなどの周知の電気的、電子的制御手段を採用することができる。
ここでいう汚泥貯留部への汚泥供給量情報は、例えば１日分の情報でも、数日分、１週間分、１ヵ月分、数ヵ月分、１年分、数年分などでもよく、その情報量は限定されない。
また、汚泥貯留部の在庫量情報は、含水汚泥の供給中の情報ではなく、供給後、汚泥が乾式セメントキルン側へ圧送されて、徐々に貯留量が減少している間の情報の方が好ましい。
ここでいう汚泥貯留部の在庫量の適正範囲とは、汚泥貯留部内の含水汚泥がなくならず、かつ次に含水汚泥を供給した際、汚泥貯留部が、含水汚泥で満杯にならない範囲の値である。
【００１３】
適正範囲の下限値は、最も在庫量が低減した時点、すなわち次回の供給が行われる直前における在庫量が少なくなりポンプ圧送に支障を来さない量である。また、上限値は供給直後での在庫量がホッパから溢れることがない値である。
【００１４】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、プレヒータの下部から乾式セメントキルンの窯尻部までの間に、汚泥貯留部内の含水汚泥を圧送ポンプにより連続的に圧送する。この圧送された含水汚泥はセメント原料の焼成熱により燃焼する。
汚泥圧送中において、あらかじめ得られた汚泥貯留部への汚泥供給量情報と、汚泥貯留部の在庫量情報とに基づいて、次回の含水汚泥が供給される直前の汚泥貯留部の在庫量が適正範囲となるように、圧送ポンプによる汚泥圧送量を制御する。
すなわち、汚泥が供給される直前の予想在庫量と、直後の予想在庫量とを算出し、これらの予想在庫量のいずれもが適正範囲にあるように、汚泥圧送量を制御する。
これにより、ポンプ内に空気が入り込み、含水汚泥の定量のポンプ圧送に支障をきたす汚泥貯留部の在庫なし状態や、含水汚泥の次回の供給がすることができなくなる満杯状態が回避される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説明する。ここでは含水汚泥として、下水処理場から排出される下水汚泥を例にとる。また、一日において、下水処理場からセメント製造工場へ含水汚泥がトラック輸送される時間帯は、午前５時から翌日の午前０時までとする。
図１は、この発明の一実施例に係る汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御手段が装備されたセメント焼成設備の模式的な断面図である。図２は、同じくその圧送用のダブルピストンポンプを拡大して示す斜視図である。
図１において、Ａは一実施例に係る汚泥処理設備であり、この汚泥処理設備Ａはセメント製造工場のセメント焼成設備１にライン連結されることにより、セメント原料ａの焼成時の熱を利用して下水汚泥ｂを焼却する。まず、セメント焼成設備１を説明する。
セメント焼成設備１は、プレヒータ２内で仮焼されたセメント原料ａを、乾式セメントキルン４内で焼成してセメントクリンカａ０を中間製造する設備である。ここで用いられる乾式セメントキルン４は、９０〜１００ｔ／ｈでセメントクリンカａ０を生産するものとする。
【００１６】
プレヒータ２は、図外の原料ミルにより粉砕されたセメント原料ａを、下流の乾式セメントキルン４において焼成しやすいように、所定温度まで予熱する。プレヒータ２は、多数のサイクロン２ａを、数階建ての鉄骨架台２ｂに搭載して設けられている。最上段のサイクロン２ａには、図外のファンを有して仮焼時に発生したガスをガス処理設備へ導くためのガス排出系が接続されている。
乾式セメントキルン４は、下流側へ向かってわずかに下方傾斜した横向き円筒状のキルンシェル４ａを有している。キルンシェル４ａの内周面には、耐火物が張られている。
このキルンシェル４ａを周方向へ回転させながら、重油や微粉石炭を燃料にしてバーナ４ｂで加熱することで、プレヒータ２からの仮焼セメント原料ａを焼成し、セメントクリンカａ０を中間製造する。その後、セメントクリンカａ０は、乾式セメントキルン４の下流部に連結されたクリンカクーラ４ｃにより冷却され、仕上げ工程へ送られる。
【００１７】
次に、上記汚泥処理設備Ａを説明する。
図１に示すように、汚泥処理設備Ａは、汚泥貯留部の一例である容積が１００ｍ３の含水汚泥ｂの貯留ホッパ５と、このホッパ５内の含水汚泥ｂを、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄに導入する汚泥導入装置６とを備えている。貯留ホッパ５は、その下部が土中に埋設されている。この貯留ホッパ５はバッチ式であって、その内部には断続的にまたは間欠的に汚泥が供給される構成である。
【００１８】
次に、図１，図２を参照して、汚泥導入装置６を詳細に説明する。
図１，図２に示すように、汚泥導入装置６は、貯留ホッパ５の下方に設けられて、ホッパ内の含水汚泥ｂを所定量ずつ連続的に切り出すスクリュー式の切り出しコンベア１０を有している。切り出しコンベア１０の下流には、軸線方向を揃えた２本のスクリュー１１ａを内装するスクリュコンベア１１が配置されている。スクリュコンベア１１から排出された含水汚泥ｂは、圧送ポンプの一例であるダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２へ導入される。この汚泥導入管１２は、含水汚泥ｂの導出側の管端が窯尻部４ｄに接続、連結されている。
貯留ホッパ５の下部には、密封タンクを搭載したトラック８から投入された含水汚泥ｂの重量を測定するロードセル１４が設けられている。ロードセル１４はコンピュータである制御手段１５に電気的に接続されている。ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて、制御手段１５がダブルピストンポンプ１３による含水汚泥ｂの窯尻部４ｄへの圧送量を制御する。例えばピストン１７ａ，１８ａの単位時間当たりのストローク数を増減して、ピストン１７ａ，１８ａのストローク速度を制御する。この際、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１も必要によりその駆動部の駆動を制御する。
【００１９】
次に、図２を参照して、ダブルピストンポンプ１３を詳細に説明する。
図２に示すように、ダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを４ｔ／ｈで圧送する２軸式のポンプである。このダブルピストンポンプ１３は、含水汚泥ｂを貯留する密封ボックス状の汚泥槽１６の一側壁に、２本の平行な油圧シリンダ１７，１８が連結、接続されている。汚泥槽１６内には、管軸方向へ延びた回転軸１９を中心にしてほぼ１２０°だけ揺動するＳ字型揺動管２０が軸支されている。Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導出側の管端部は、周方向へ回転自在に、汚泥槽１６の排出部１６ａに軸支されている。
各油圧シリンダ１７，１８のピストン１７ａ，１８ａは、作動時に、互いに押し引き方向が反対になるように設計されている。汚泥槽１６の一側壁の外面には、それぞれピストンロッドの先端が回転軸１９の一端部へ延びた一対の油圧シリンダ２１が配設されている。
【００２０】
ダブルピストンポンプ１３の両ピストン１７ａ，１８ａ側を、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えると同時に、各油圧シリンダ２１のピストンロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０を垂直面内で揺動させる。これにより、Ｓ字型揺動管２０の導入口２０ａが、両油圧シリンダ１７，１８の吐出口１７ｂ，１８ｂのいずれかに切り換わり、含水汚泥ｂが、汚泥導入管１２を介して、窯尻部４ｄの内部へ定量状態で圧送される。
汚泥導入管１２は、貯留ホッパ５と乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄとを連結、接続する管体で構成されている。ダブルピストンポンプ１３によりこの汚泥導入管１２を通って含水汚泥ｂが圧送される。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照して、上記制御手段１５を詳細に説明する。
図３はこの発明の一実施例に係る制御手段と各手段との信号授受の関係を示す模式図である。図４はこの発明の一実施例の制御手段のハードウェア構成を示す模式図である。図５〜図１２はこの発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御を示すフローチャートである。図１３はこの発明の一実施例の含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法により作成された在庫量管理表である。
図３に示すように、制御手段１５には、その入力側に、ロードセル１４とタイマ３０などが接続されている。一方、出力側には、切り出しコンベア１０、スクリュコンベア１１およびダブルピストンポンプ１３などが接続されている。
【００２２】
この制御手段１５は、一般的な構成を有している。すなわち、図４に示すように、中央演算処理装置であるＣＰＵ３１、メモリであるＲＯＭ３２およびＲＡＭ３３、そして入出力ポートであるＩ／Ｏポート３４が、各々バスで接続されている。ＲＯＭ３３には、制御プログラムが格納されている。
制御手段１５は、バッチ式の汚泥槽１６から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、タイマ３０による所定時間が経過する前と後とにおける汚泥重量の差を、ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づいて求め、これを基準にして、窯尻部４ｄへ圧送された単位時間当たりの汚泥量を算出して、得られた値が設定された汚泥圧送量と一致するように、含水汚泥ｂの圧送を制御する。なお、この制御時には、必要により、切り出しコンベア１０およびスクリュコンベア１１も制御する。
以上、これらの構成部品１０，１１，１３〜１５により、汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御装置Ｂが構成される（図１参照）。なお、図２において、１１ｂはスクリュコンベア１１の含水汚泥ｂの投入口、１１ｃはスクリュー１１ａの回転軸、２２は両油圧シリンダ２１のロッドの先端部と、回転軸１９の一端部とを連結する玉受座状の連結部である。
【００２３】
次に、この一実施例の汚泥処理設備Ａおよびセメント焼成設備１での作用を説明する。
まず、下水処理場側から通知された１日複数回のトラック８の工場到着予定時刻と、各トラック８の含水汚泥ｂの積載量とを含む汚泥供給量情報、ロードセル１４からの汚泥重量測定信号に基づく貯留ホッパ５の現時刻での在庫量情報、各受入の直前在庫量および受入直後在庫量、貯留ホッパ５の許容される目標範囲（最小値、最大値）、ダブルピストンポンプ１３による圧送量を、オペレータがキー入力する。
これらの情報に基づいてＲＯＭ３２に格納した在庫量管理用のプログラムにより所定の演算処理を行い、受入直前予想在庫量、直後予想在庫量を算出する。これらの値が在庫量の最大値と最小値との間の値であるように、ポンプ圧送量を演算、制御する。また、その結果をグラフ化することで、図１３に示すような在庫量管理表を作成することができる。
図１３において、Ｂｉは含水汚泥ｂの各回の供給予定時刻、Ｃは受入直前在庫量、Ｄは受入直後の在庫量、Ｇは許容在庫量の最大値、Ｆは許容在庫量の最小値を示している。
【００２４】
図１３にも示すように、貯留ホッパ５内の含水汚泥ｂは、各回の供給後、ポンプ圧送によりその在庫量を減らしながらも、全体的には、午前５時の１回目の汚泥供給から翌日の午前０時の最終回目の汚泥供給まで、含水汚泥ｂの供給が増加傾向にある。そして、この最終回目の汚泥供給時には、貯留ホッパ５が略満槽状態となり、その後、翌朝５時までの５時間は、この貯留ホッパ５に溜められた含水汚泥ｂだけで窯尻部４ｄへの汚泥導出がまかなわれる。
受入直前の最小在庫量と、最終受入直後の在庫量とは、その在庫量目標範囲内に設定されている。これにより、貯留ホッパ５の在庫なし状態や、貯留ホッパ５の満杯状態を回避することができる。
在庫量目標範囲内にする具体的手段としては、ダブルピストンポンプ１３のピストンのストローク速度を適宜増減し圧送量を変更する方法がとられている。ストローク速度の調整により、含水汚泥ｂの窯尻部４ｄ側への圧送量が変化する。
【００２５】
次に、図１を参照して、この汚泥処理設備Ａの操業を説明する。
図１に示すように、あらかじめトラック８により貯留ホッパ５に含水汚泥ｂを投入しておく。
また、セメント原料ａは、プレヒータ２の各サイクロン２ａを流下中に仮焼される。その後、セメント原料ａは、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと流れ込み、バーナ４ｂの熱により焼成されてセメントクリンカａ０となる。
この際、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄ内には、貯留ホッパ５内の含水汚泥ｂが、ダブルピストンポンプ１３により、汚泥導入管１２を介して例えば４ｔ／ｈの割合で流し込まれる。すなわち、切り出しコンベア１０側から投入口１１ｂを介してスクリュコンベア１１の一端部側へ含水汚泥ｂが投入される。この含水汚泥ｂは、一対のスクリュー１１ａによりダブルピストンポンプ１３の汚泥槽１６内へ連続的に投入される。この含水汚泥ｂは汚泥導入管１２の管内へ圧送される。
【００２６】
ダブルピストンポンプ１３では、一対の油圧シリンダ１７，１８により各ピストン１７ａ，１８ａが、１ストロークごとに含水汚泥ｂの吸い込み側と圧送側とに切り換えられる。これと同時に、各油圧シリンダ２１のロッドを出し入れさせて、回転軸１９を中心にＳ字型揺動管２０が垂直面内で揺動し、Ｓ字型揺動管２０の含水汚泥ｂの導入口２０ａを、両油圧シリンダ１７，１８のうちで圧送側となる吐出口１７ｂ，１８ｂのいずれかに切り換える。
すなわち、汚泥槽１６内の含水汚泥ｂは、吸い込み側の油圧シリンダ１７または１８内へ吸い込まれる一方、圧送側の油圧シリンダ１８または１７内に含水汚泥ｂが、Ｓ字型揺動管２０を介して、汚泥槽１６の排出部１６ａから汚泥導入管１２内へ排出される。この切り換え、および、Ｓ字型揺動管２０の導入口２０ａの接続によって、含水汚泥ｂは、ダブルピストンポンプ１３の各ストロークごとに汚泥導入管１２を介して、乾式セメントキルン４の窯尻部４ｄへと連続して導入される。
【００２７】
このように、バッチ式の貯留ホッパ５から窯尻部４ｄへ含水汚泥ｂを圧送中、所定時間が経過する前後における汚泥重量の差から汚泥圧送量を求め、これを基準に、窯尻部４ｄへ圧送された単位時間当たりの汚泥圧送量を算出して、得られた値が、圧送量制御プログラムに基づいて設定された汚泥圧送量Ｚと一致するように、含水汚泥ｂの圧送を制御する。この結果、圧送中の含水汚泥ｂの定量制御を比較的容易に行うことができる。
定量ポンプの場合には、含水汚泥ｂの含水率の変化や、貯留ホッパ５内に残った含水汚泥ｂの重さによる圧送中の含水汚泥ｂの背圧の変化などを原因として、ダブルピストンポンプ１３のシリンダの容積効率が変化するおそれがある。
この含水汚泥ｂの含水率が変化すると、例えばセメントクリンカを焼成する乾式キルンの運転条件が変わってしまい、不良品のセメントクリンカが中間製造されるおそれがある。しかも、含水率が低い場合は乾式キルンの内周面に敷設された耐火物が焼成熱で損傷するおそれもある。
【００２８】
この実施例では、算出された含水汚泥ｂの単位時間当たりの圧送量Ｚを圧送制御の目標値とした。実際に、所定時間（例えば１５分間）で圧送した含水汚泥ｂの圧送量Ｘから、実際の単位時間当たりの汚泥圧送量Ｙを演算し、この値Ｙと設定汚泥圧送量Ｚとの差Ｒを求めて、この差Ｒ分だけ単位時間当たりの汚泥圧送量を増減して、含水汚泥ｂの圧送量が目標値となるように補正をする。
また、貯留ホッパ５内に残存した含水汚泥ｂの重量の測定時には、ロードセル１４による測定を行うようにしたので、測定のための設備コストが比較的安価となる。
【００２９】
このように、含水汚泥ｂの圧送中において、汚泥供給量情報と、在庫量情報とに基づき、汚泥圧送量を制御して、貯留ホッパ５の在庫量を所定範囲の値とするようにした。このため、貯留ホッパ５の在庫管理を自動化することができる。また、貯留ホッパ５への汚泥受入と、含水汚泥ｂの窯尻部４ｄへの定量圧送とに支障をきたすことがない。
また、各受入ごとの直前在庫量、直後在庫量を算出し、これに基づいて圧送量を制御したため、長期間にわたる在庫量管理を自動化することができる。
【００３０】
ここで、図５〜図１２のフローチャートを参照して、含水汚泥ｂの圧送量制御方法を説明する。なお、このプログラムは所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。
また、以下の在庫量管理プログラムで使用するパラメータ（変数）は以下の通りである。
(1)可変パラメータとして、制御室のオペレータが設定する数値
Ｂ１〜Ｂｓ； 汚泥受入時刻（過去の平均）
Ａ； トラック１台当たりの汚泥受入量（実績平均）（ｔ／台）
Ｓｘ； １日当たりの汚泥受入予定台数（台）
Ｆ； 在庫量管理下限値（ｔ）
Ｇ； 在庫量管理上限値（ｔ）
Ｘ； 管理日数（日）
(2)現在運転データ
Ｈ； 現在の在庫量（ｔ）
Ｉ； 現在の圧送量（ｔ／ｈ）
Ｊ； 現在時刻（０〜２４時の間で入力）
ｎ； 現在受入台数（台）
(3)予想在庫量
Ｃ１ｘ〜ＣＳｘ；受入直前の在庫量（ｔ），Ｃ１１は１日目の１台目の受入直前量
Ｄ１ｘ〜ＤＳｘ；受入直後の在庫量（ｔ），ＤＳＸはＸ日目のＳ台目の受入直後量
【００３１】
また、この在庫量管理の概要は以下の通りである。すなわち、現在時刻（Ｊ）における在庫量（Ｈ）、圧送量（Ｉ）、および、受入台数（ｎ）をもとに、管理日数（Ｘ）分の各汚泥受入時の直前在庫量（ＣＳ１〜ＣＳｘ）と受入直後の在庫量（ＤＳ１〜ＤＳｘ）とを算出する。この予想在庫量Ｃ、Ｄが在庫量管理範囲（Ｆ〜Ｇ）を越える場合、予想在庫量が管理範囲となるよう現在圧送量（Ｉ）をＺ（ｔ／ｈ）に変更するものである。
Ｚの算出式は以下の通りである。
(1)Ｃ＜Ｆ；直前量予想値Ｃｉが下限値Ｆを下回るとき
Ｚ＝Ｉ−（Ｆ−Ｃｉ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝
(2)Ｄ＞Ｇ；直後量予想値Ｄｉが上限値Ｇを上回るとき
Ｚ＝Ｉ＋（Ｄｉ−Ｇ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝
【００３２】
まず、メモリのワーキングエリアなどをイニシャライズし（ステップＳ５０１）、制御モードの判別を行う（Ｓ５０２）。手動モードであれば、このプログラムを終了する。
自動モードであれば、現在時刻Ｊ、在庫量Ｈ、圧送量Ｉの各データを取り込む（Ｓ５０３，Ｓ５０４，Ｓ５０５）。
次いで、トラック受入台数の算出を行い（Ｓ５０６）、さらに、次回受入予定時刻の算出を行う（Ｓ５０７）。
この後、各受入での直前在庫量、直後在庫量の予想値の算出を行う（Ｓ５０８）。
次に、圧送量Ｚを算出、決定する（Ｓ５０９）。
そして、オペレータの承認をチェックし（Ｓ５１０）、承認があれば、圧送量を変更する（Ｓ５１１）。
この後、時刻を確認し（Ｓ５１２）、データを更新する（Ｓ５１３）。午前５時を過ぎると前日のデータを削除し、当日の制御に移行するものとする。
【００３３】
以下、各サブルーチンについて説明する。
トラックでの受入台数の算出は以下の通りである。
まず、受入ホッパのドアが開いており、かつ、在庫量が増加したかどうかをチェックする（Ｓ６０１）。ドアスイッチ、ロードセル出力などによる。そうであれば、変数ｎを１だけインクリメントする（Ｓ６０２）。そして、その結果をモニタ表示する（Ｓ６０３）。当日の何台目の受入かがここで判別される。
次に、午前５時を過ぎたかをチェックする（Ｓ６０４）。過ぎていればｎを０として終了する。５時前であればそのまま終了する。
【００３４】
次回受入予定時刻の算出は、以下の通りである。
上記変数ｎが１以上でかつＳ１（１日目の予定受入台数）未満であるか否かを判定する（Ｓ７０１）。そうでなければ、時刻Ｂ１を取り込む（Ｓ７０８）。
そうであれば、変数ａ，ｂを０とする（Ｓ７０２）。次に、ａにａ＋１を、ｂにｂ＋２を代入する（Ｓ７０３）。次いで、当日の時刻Ｂａ，Ｂｂを取り込む（Ｓ７０４）。そして、変数ｂは当日の受入予定回数Ｓ１に達したか、否かを判定する（Ｓ７０５）。達していれば、ステップＳ７０８で時刻Ｂ１を取り込む。
達していなければ、現在時刻Ｊが時刻Ｂａ，Ｂｂの間であるかをチェックする（Ｓ７０６）。そうであれば、時刻Ｂｂを決定し、取り込む（Ｓ７０７）。現時刻がこの間でなければ、ステップＳ７０３に戻る。
【００３５】
次に、予想値算出サブルーチンを説明する。
最初に、変数ｎが所定範囲にあるか否かをチェックする（Ｓ８０１）。当日の予定受入台数範囲内であれば、Ｃｂ〜ＣＳｘを算出し（Ｓ８０２）、さらに、Ｄｂ〜ＤＳｘを算出する（Ｓ８０３）。以下の通りである。
【００３６】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃｂ＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ−Ｊ）
Ｃｂ＋１＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ＋１−Ｊ）＋Ａ
Ｃｂ＋２＝Ｈ−Ｉ（Ｂｂ＋２−Ｊ）＋２Ａ
・・・・・
Ｃ（Ｓ１−ｎ＋ｂ−１）＝Ｈ−I・Ｂ（Ｓ１−ｎ＋ｂ−１）＋Ａ（Ｓ１−ｎ−１）
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｃ１２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ）
Ｃ２２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋１）
Ｃ３２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋２）
・・・・・
ＣＳ２＝Ｈ−Ｉ（ＢＳ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１＋Ｓ２−ｎ−１）
・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｃ１ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ１−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ-ｎ)
Ｃ２ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ２−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+１)
Ｃ３ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ３−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+２)
・・・・・
ＣＳｘ＝Ｈ−Ｉ{ＢＳｘ−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+・・・+Ｓｘ-ｎ-１）
【００３７】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｄｂ＝Ｃｂ＋Ａ
Ｄｂ＋１＝Ｃｂ＋１＋Ａ
Ｄｂ＋２＝Ｃｂ＋２＋Ａ
・・・・・
ＤＳ１＝ＣＳ１＋Ａ
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｄ１２＝Ｃ１２＋Ａ
Ｄ２２＝Ｃ２２＋Ａ
Ｄ３２＝Ｃ３２＋Ａ
・・・・・
ＤＳ２＝ＣＳ２＋Ａ
・・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｄ１ｘ＝Ｃ１ｘ＋Ａ
Ｄ２ｘ＝Ｃ２ｘ＋Ａ
Ｄ３ｘ＝Ｃ３ｘ＋Ａ
・・・・・・
ＤＳｘ＝ＣＳｘ＋Ａ
【００３８】
一方、この範囲外であれば（Ｓ８０１でＮＯ）、ｎ＝０かをチェックする（Ｓ８０４）。ｎ＝０であれば、Ｃ１１〜ＣＳｘを算出する（Ｓ８０５）。さらに、Ｄ１１〜ＤＳｘを算出する（Ｓ８０６）。以下に計算式を示す。
【００３９】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃ１１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ）
Ｃ２１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ）＋Ａ
Ｃ３１＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ）＋２Ａ
・・・・・・
ＣＳ１＝Ｈ−I（ＢＳ１−Ｊ）＋Ａ（Ｓ１−ｎ−１）
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｃ１２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ１−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ）
Ｃ２２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋１）
Ｃ３２＝Ｈ−Ｉ（Ｂ３−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１−ｎ＋２）
・・・・・・
ＣＳ２＝Ｈ−Ｉ（ＢＳ２−Ｊ＋２４）＋Ａ（Ｓ１＋Ｓ２−ｎ−１）
・・・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｃ１ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ１−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ)
Ｃ２ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ２−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+１)
Ｃ３ｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂ３−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・+Ｓｘ−１-ｎ+２)
・・・・・・
ＣＳｘ＝Ｈ−Ｉ{Ｂｘ−Ｊ＋２４(ｘ−１)}＋Ａ(Ｓ１+Ｓ２+・・・Ｓｘ-ｎ-１)
【００４０】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｄ１１＝Ｃ１１＋Ａ
Ｄ２１＝Ｃ２１＋Ａ
Ｄ３１＝Ｃ３１＋Ａ
・・・・・・
ＤＳ１＝ＣＳ１＋Ａ
Ｘ＝２（２日後）の場合
Ｄ１２＝Ｃ１２＋Ａ
Ｄ２２＝Ｃ２２＋Ａ
Ｄ３２＝Ｃ３２＋Ａ
・・・・・・
ＤＳ２＝ＣＳ２＋Ａ
・・・・・・・
Ｘ＝Ｘ（Ｘ日後）の場合
Ｄ１ｘ＝Ｃ１ｘ＋Ａ
Ｄ２ｘ＝Ｃ２ｘ＋Ａ
Ｄ３ｘ＝Ｃ３ｘ＋Ａ
・・・・・・
ＤＳｘ＝ＣＳｘ＋Ａ
【００４１】
ｎ＝０のときは、時刻５：００ａｍ以降で、トラックの受入がない場合である。
ステップＳ８０４で、ｎ＝０でなければ、Ｃ１１〜ＣＳ１、Ｄ１１〜ＤＳ１の値を空とする（Ｓ８０７）。すなわち、Ｓ１≦ｎのときは、予定受入台数を上回った場合である。または、受入予定時刻（最終）（Ｂｓ）を越えた受入の場合である。
【００４２】
Ｘ＝１（当日）の場合
Ｃ１１〜ＣＳ１，Ｄ１１〜ＤＳ１の各数値をキャンセルし、変数レジスタを空にしておく。
Ｘ＝２〜Ｘ（２日目〜Ｘ日後）の場合
Ｃ１２〜ＣＳｘ，Ｄ１２〜ＤＳｘの各数値を同様にキャンセルし、変数レジスタを空にしておく。
そして、この後、ステップＳ８０５に、さらにＳ８０６にと進む。
【００４３】
圧送量Ｚを算出するためのルーチンは、以下の通りである。
まず、ホッパの下限値Ｆと上限値Ｇとを読み込む（Ｓ９０１）。次に、Ｃｂ〜ＣＳｘをＦ（下限値）と比較する（Ｓ９０２）。Ｃｂ〜ＣＳｘが下限値より大きければ、Ｄｂ〜ＤＳｘをＧ（上限値）と比較する（Ｓ９０３）。Ｄｂ〜ＤＳｘの値がＧ（上限値）より小さければ、現在の圧送量Ｚを変更することなく、そのままこのルーチンを終了する。
小さくなければ第１処理を行い（Ｓ９０４）、圧送量Ｚを算出する。
ステップＳ９０２でＣｂ〜ＣＳｘが下限値より大きくない場合は、ステップＳ９０５に進む。このステップＳ９０５では受入直後の在庫量Ｄｂ〜ＤＳｘを上限値Ｇと比較する。
これが上限値Ｇよりも大きいときは第３処理を（Ｓ９０７）、大きくないときは第２処理を行う（Ｓ９０６）。
【００４４】
第１処理とは、以下の手順による処理である。
まず、Ｄｂ〜ＤＳｘの間に複数個の該当値がある場合は最大値をＤｊとし、また、Ｃｂ〜Ｃｉの間の最小値をＣｊとする（Ｓ１０１１）。次に、Ｋ＝Ｃｊ−Ｆとし（Ｓ１０１２）、Ｌ＝Ｄｉ−Ｇとする（Ｓ１０１３）。ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１０１４）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｄｉ−Ｇ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１０１５）。このＸはＤｉに対応する日数である。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｃｊ−Ｆ）／｛Ｂｊ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１０１６）。このＸはＣｊに対応する日数である。
【００４５】
第２処理とは、以下の処理である。
まず、Ｃｂ〜ＣＳｘの間に複数個の該当値がある場合は最小値をＣｉとし、また、Ｄｂ〜Ｄｉの間の最大値をＤｊとする（Ｓ１１０１）。次に、Ｋ＝Ｆ−Ｃｉとし（Ｓ１１０２）、Ｌ＝Ｇ−Ｄｊとする（Ｓ１１０３）。ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１１０４）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｇ−Ｄｊ）／｛Ｂｉ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１１０５）。このＸはＤｊに対応する日数である。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｆ−Ｃｉ）／｛Ｂｊ−Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１１０６）。このＸはＣｉに対応する日数である。
【００４６】
第３処理（Ｓ９０７）は、以下の通りに行う。
この第３処理は、受入直前の汚泥在庫量が在庫量管理下限値を下回っており、かつ、受入直後の汚泥在庫量が在庫量管理上限値を上回っている状況に行う処理である。
まず、Ｄ ｂ 〜Ｄ Ｓｘ の間の最大値をＤ ｈ とし、また、Ｃ ｂ 〜Ｃ Ｓｘ の間の最小値をＣ ｉ とする。
次に、Ｐ＝｛Ｂ ｈ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝、Ｑ＝｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする （Ｓ１２０１，Ｓ１２０２）。そして、これらの値Ｐ、Ｑを比較する（Ｓ１２０３）。
Ｐ＞Ｑならば、Ｄ ｂ 〜Ｄ ｉ の間の最大値Ｄ ｊ を決定する（Ｓ１２０４）。
次に、Ｋ＝Ｆ−Ｃ ｉ とし（Ｓ１２０５）、Ｌ＝Ｇ−Ｄ ｊ とする（Ｓ１２０６）。
ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１２０７）。
Ｋ≧Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ−（Ｇ−Ｄ ｊ ）／｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１２０８）。
【００４７】
Ｐ＜Ｑならば、Ｃ ｂ 〜Ｃ ｉ の間の最大値Ｃ ｊ を決定する（Ｓ１２１０）。
次に、Ｋ＝Ｃ ｊ −Ｆとし（Ｓ１２１１）、Ｌ＝Ｄ ｈ −Ｇとする（Ｓ１２１２）。
ここで、ＫとＬの値を比較する（Ｓ１２１３）。
Ｋ＜Ｌの場合は、Ｚ＝Ｉ＋（Ｃ ｊ −Ｆ）／｛Ｂ ｉ −Ｊ＋２４（Ｘ−１）｝とする（Ｓ１２１５）。
【００４８】
以上のようにして圧送量Ｚを算出すると、メインルーチンのステップＳ５１０においては、オペレータの承認の有無をチェックする。承認がない場合は、オペレータが意図的に在庫量の調整を行っているため、圧送量を変更することなく終了する。
承認を得た場合、圧送量を変更する（Ｓ５１１）。その結果、変更した圧送量でポンプ圧送が行われる。なお、この後、時刻が５ａｍになったときデータを更新してこのプログラムを終了する（Ｓ５１２，Ｓ５１３）。データの更新はＸ＝Ｘ−１、Ｃ１２〜ＣＳ２をＣ１１〜ＣＳ１とし、Ｄ１２〜ＤＳ２をＤ１１〜ＤＳ１とする。
【００４９】
【発明の効果】
この発明によれば、圧送ポンプによる含水汚泥のキルン窯尻側への定量圧送に支障をきたすことがないように在庫量を適正に管理することができる。また、その在庫量管理を自動化することができる。さらに、長期間にわたる在庫量管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る含水汚泥圧送手段が装備されたセメント焼成設備を模式的に示す断面図である。
【図２】 この発明の一実施例に係るダブルピストンポンプを示す斜視図である。
【図３】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御手段を示すブロック図である。
【図４】 この発明の一実施例に係る制御手段のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 この発明の一実施例に係る汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図８】 この発明の一実施例に係る含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】 この発明の一実施例に係る制御手段による汚泥処理設備への含水汚泥の圧送量制御のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】 この発明の一実施例に係る含水汚泥貯留部の在庫量の管理方法において作成された在庫量管理表である。
【符号の説明】
４ 乾式セメントキルン、
５ 貯留ホッパ（汚泥貯留部）、
１３ ダブルピストンポンプ（圧送ポンプ）、
ｂ 含水汚泥。
Claims (1)
- 含水汚泥が貯留される汚泥ホッパと、
上記汚泥ホッパ内の含水汚泥の重量を測定するロードセルと、
乾式セメントキルンと、
上記汚泥ホッパ内の含水汚泥を、汚泥導入管を介して、上記乾式セメントキルンに連続して圧送する圧送ポンプとを備え、
含水汚泥が積載されたトラックが不定期に含水汚泥を投入し、上記汚泥ホッパがその含水汚泥を受け入れた受入量、各トラックから投入した含水汚泥を上記汚泥ホッパが受け入れた受入時刻、およびロードセルによる含水汚泥の重量情報に基づいて、上記圧送ポンプの圧送量を制御する制御手段とを有する汚泥処理システムであって、
上記受入量と、複数のトラックの受入時刻の情報と、上記ロードセルによる含水汚泥の重量情報とに基づいて、単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を算出し、
上記受入量と、上記受入時刻の情報と、上記含水汚泥の重量情報と、上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量とに基づいて、
各受入時刻での直前の予想在庫量と、直後の予想在庫量とをそれぞれ算出し、
上記直前の予想在庫量が０を超えた設定値を上回り、
上記直後の予想在庫量がホッパが満杯にならない設定値を下回るように上記単位時間当たりの圧送ポンプの圧送量を制御する汚泥処理システム。
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