JP5213331B2 - 汚泥処理用の装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥を処理するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、汚泥の脱水と脱水された汚泥の運搬に関する。

汚染された水を処理するための工程は通常、水をふるいに通過させることによって固体が除去されるふるい分けステップを伴う。除去された固体、すなわちふるいかすは、湿潤な含水汚泥を形成し、この含水汚泥は脱水する必要があり、多くの場合、堆積、焼却灰化、又はその他の方法での処理が可能になる前に洗浄を必要とする。運搬、堆積、又は焼却灰化が容易にできる管理可能な汚泥を得るためには、脱水されたふるいかすの固体含有量ができるだけ高いことが必須である。同じ形式の脱水、及び／又は固液分離、及び下記のような同じ形式の問題も又、多くの産業工程で、例えばパルプ製紙業界におけるセルロース・パルプの脱水と洗浄において、及び食品業界における果物ジュースの圧搾及び／又は野菜又は動物性材料からの油の抽出の場合において見られるが、下記の説明を簡単にするために、一例として汚染された水の処理からのふるいかすを使用する。

地方自治の廃水処理施設からのふるいかす汚泥は通常セルロース繊維を含む。このような汚泥は、スクリュー・プレス及び／又はラム・プレスとも呼ばれるピストン・プレスにおける脱水に適している。これらの形式のプレス並びにこれらのプレス形式に基づくウォッシュ・プレスを、ひとまとめにして以下の文章では１つ又は複数のプレスと呼ぶ。スクリュー・プレスでは、汚泥は水透過壁を有する中空シリンダの中に入れられ、この中で回転するプレス・スクリューが汚泥を圧縮し、これにより水は汚泥から圧搾によって出され、シリンダの水透過壁を通って逸出することができる。ピストン・プレスすなわちラム・プレスでは、汚泥は同様に水透過壁を有する中空シリンダの中に入れられるが、この場合、脱水は、中空シリンダの中に押し込まれることによって汚泥を圧搾して水を出すピストンを使用することにより達成される。水は水透過壁を通って逸出する。スクリュー・プレス及びピストン・プレスすなわちラム・プレスは両方とも、通常は汚泥用の圧密デバイスを備え、この圧密デバイスの中で汚泥は圧密されて、更に水の分離が起こる。このような圧密デバイスは通常中空シリンダの延長物であり、実壁又は水透過壁のいずれかを有することができ、直線形であっても湾曲形であってもよい。

いわゆるウォッシュ・プレスでは、洗浄水が汚泥の中に入れられ、汚泥と混合され、それから圧搾によって除去され、汚泥と共に微細固体が含まれており、この微細固体は汚染水と共に処理施設へ送り返される。この過程を、汚泥の望みの清浄さが得られるまで繰り返すことができる。この場合、洗浄サイクルを繰り返す度に、汚泥にかかる圧力は解除され、洗浄水が入れられて汚泥と共に混合され、それから新たな圧搾によって除去される。ある洗浄過程によれば、汚泥は最初に圧搾によって脱水され、その後に汚泥にかかる圧力が解除されて、洗浄水が入れられて汚泥と共に混合され、それから新たな圧搾によって除去される。この過程も又、汚泥の望みの清浄さが得られるまで繰り返すことができる。ウォッシュ・プレスはスクリュー・プレス形式であってもピストン・プレス形式であってもよい。

脱水されたふるいかすをコンテナ又は堆積場へ運搬するために、通常はコンベヤ・チューブがプレスに直接連結されている。このようなコンベヤを、脱水されたふるいかすを水平に、又は水平までの任意の角度で搬送するために配置することができる。汚泥ふるいかすを脱水するときは、脱水及び洗浄／脱水の後にできるだけ乾燥した汚泥ふるいかすを得ることが望ましく、又経済的価値が大きいことになる。しかし、脱水後に乾燥汚泥を得るための現在の方法は、プレスと共に通常使用されるチューブ・コンベヤにおける汚泥の搬送の問題によって主に起こるプレス／コンベヤ・システムの問題に至る。乾燥汚泥は塊り、集塊、又は硬い「ソーセージ」の形をなすので、これはコンベヤ・チューブ壁に対する高い摩擦の原因となり、したがって汚泥はコンベヤの中に付着してコンベヤを閉塞させる原因になり得る。これは、所望の距離だけ及び水平までの所望の角度での脱水汚泥の運搬を可能にするために、経済的な観点から望ましい湿潤度以上に汚泥を湿潤に保つ必要があることを意味する。

汚泥をプレスの中で高い乾燥度に脱水することと、脱水汚泥をチューブ・コンベヤ又はチューブ・スクリュー・コンベヤの中で搬送することとの組合せの問題は、当業界では周知であり、多くの解決策が試みられているが、周知の解決策のどれもこの問題に対して満足な解決を与えていない。

例えば、乾燥汚泥による閉塞を防止するために搬送方向に直径が大きくなっているコンベヤ・チューブを使用することがよく知られている。これは、汚泥パラメータと脱水パラメータが設計値に従っている限り役に立つ。しかし、汚泥の特性が変動可能であって、これがプレスの脱水性能に直接影響することは、本質的に汚泥と汚泥脱水の範疇内である。したがって、チューブが広くなった、すなわち円錐状チューブ部分を有するコンベヤを使用するときは、プレス内の汚泥負荷及び／又は汚泥の特性が変化するときコンベヤが決して閉塞しないために可能と思われるよりも湿潤な汚泥を生成するように、脱水プレスのパラメータを設定することによって、常に上記の変動に対して準備しなければならない。さまざまな汚泥特性について最適に動作できるようにするには、円錐状部分のさまざまな傾斜の壁を有する１組のコンベヤ・チューブが必要になるはずである。これらのチューブ部分を汚泥の特質に応じて変えなければならず、これは実用的ではない。したがって、広くなるコンベヤを使用する解決策は、汚泥の乾燥度に関して最適状態に及ばない結果をもたらすことになり、これは又、パラメータに不測の変化が起こるような場合に擾乱に影響され易くなる。コンベヤに関して安全な側に立つためには、汚泥を通常プレスによって達成できるよりもずっと湿潤な状態に保つ。

この問題を手近に解決するために試みられた別の方法は、円錐状部分の傾斜の変化を可能にする型のチューブ・コンベヤを使用することである。本方法では、脱水後の汚泥の特性と乾燥度が変化する場合に、動作中にチューブのある一定の調節を実施することができるが、これは不断の管理又は複雑な制御システムを必要とする。変化は、負荷又は汚泥特性の変化に正しく合わせるのに十分な速さで行われることはできず、傾斜の可能な据付のスパンは限られている。このシステムのさらなる点は、これを短距離の汚泥運搬にのみ使用可能であり、コンベヤ及び／又はコンテナまでの短距離以上に汚泥を持ち上げるために使用できないことである。汚泥は大きな塊りの形でこのデバイスから出ることになり、これは汚泥のさらなる運搬のために大きな直径を有するコンベヤ・スクリューを必要とする。大径スクリュー・コンベヤへの再装荷はコスト高で実用的ではない。

スクリュー・プレス、ピストン・プレス、及びウォッシュ・プレスの使用による汚泥の脱水は、廃水処理工程及び産業工程における１つの重要な作業である。汚泥及び廃棄物の廃棄処分の指針となる法律及び規則は常にますます厳しくなり、長い距離にわたって水平までの所望の角度で運搬可能な乾燥汚泥を生成することができる簡単な方法とデバイスの必要性は高い。汚泥を閉鎖された設備とコンベヤの中で乾燥させて運搬しなければならないことは衛生上の要件である。廃水処理施設のレイアウトはしばしば、汚泥の閉鎖された運搬を長い距離にわたって、かつ建築物の制約によって床の間で垂直方向にも行うことを要求している。

本発明の目的は、プレスにおいて汚泥を高い乾燥度に脱水すること、及び脱水汚泥をかなりの距離にわたってかつ水平までの任意の傾斜で運搬することを可能にする、装置と方法を提供することである。

したがって、本発明の第１態様によれば、汚泥を脱水するためのプレスと、プレスによって脱水された汚泥を受け入れて圧密するためのデバイスと、圧密デバイスから汚泥を運搬するためのチューブ・コンベヤとを含む、汚泥を処理するための装置が提供される。この装置は、シュレッダがチューブ・コンベヤの中に備えられて、圧密デバイスによって圧密された汚泥を細かく切るようになっていることを特徴としている。

結果として、本発明の装置は、汚泥を高い乾燥度に脱水することを可能にし、同時に脱水汚泥を搬送スクリューが中にあるか又はないチューブ・コンベヤの中で、かなりの距離にわたって水平までの任意の傾斜で問題なく運搬することができる方法で、スクリュー・プレス、ピストン・プレス、又はウォッシュ・プレスの動作を可能にする。脱水汚泥の塊り又は「ソーセージ」の粉砕又は細断と共に、プレス及び／又は圧密デバイスから出る脱水汚泥の流れを制御するために、プレス内の動作パラメータを使用することによって、脱水汚泥が高い乾燥度を有し、並びにチューブ・コンベヤにおいて長い距離にわたって任意の傾斜角度で容易に運搬可能になることが達成される。

プレス及び／又は圧密デバイスから出る汚泥の流れを、プレスにおける脱水パラメータのための所望の値が達成されるように、制御することができる。更に、流れ制御手段をシュレッダと共に使用することによって、脱水汚泥は、チューブ・コンベヤの中で、長い距離にわたって水平までの任意の傾斜で運搬可能になる。種々のパラメータを測定して、プレスから出る汚泥の流れ、例えば圧密デバイス中の汚泥の乾燥度を制御するための信号を生成することができる。プレスがスクリュー・プレスである場合、パラメータは、プレス・モータの瞬間電力消費及び／又は駆動シャフトのトルクであってもよい。プレスがピストン・プレスである場合、パラメータは、ピストンの圧力及び／又はピストン・プレスの駆動ユニットにおける液圧及び／又は空気圧であってもよい。一般にパラメータは、プレス及び／又は圧密デバイスにおいて汚泥にかかる圧力、及び供給流及び／又はプレスから出る水流であってもよい。

例えば、プレス・モータの瞬間電力消費を測定し、この値を使用して、プレスから出る、望ましい場合にはシュレッダからも出る汚泥の流れを制御することによって、常にプレス・モータをその最大電力消費の近くであるがその下で動作させることが可能であり、これによって、プレスが汚泥に対してその最高脱水作業を行使することを確実にし、並びに汚泥がプレスの中で最大遅滞時間を有することができるようにし、これによって、プレスと問題の負荷とのために可能な限り最も乾燥した汚泥を達成する。この形式の制御は又、プレスの動作を、供給流の変動並びに供給物の変化する特性に適合させ、こうしてプレスは常に良好な脱水をもたらすことになる。シュレッダは、チューブ・コンベヤの中で容易に運搬可能な脱水及び圧密された汚泥の小片を提供する。プレスを上述の流れ制御と共に、ただしシュレッダなしで動作させる必要がある場合には、脱水及び圧密された汚泥はチューブ・コンベヤを、したがってプレスを塞ぐことになるので、シュレッダは本発明によるプレスの動作のためには不可欠である。同様に、プレスがスクリュー・プレスである場合には、スクリューのトルクを測定することができ、信号を上記の制御形式のために使用することができる。

類似の方法で、プレスがピストン・プレスである場合には、ピストンに加えられる液圧及び／又は空気圧を測定し、この値を、ピストン・プレスから出る脱水汚泥の流量を制御するために、又望ましい場合にはシュレッダを制御するために使用することが可能である。

同様に、プレス又は圧密デバイスにおける脱水汚泥の濃度を測定することができ、信号を、プレスから出る脱水汚泥の流れを制御するために、又望ましい場合にはシュレッダの制御のために使用することができる。

本発明による制御のために使用できるさらなる信号は、プレスへの供給流を測定するセンサ、プレスからの水の流れ、プレス内の粘性センサ、及び／又はプレス内のどのような動作パラメータも測定する適当なセンサから得られる信号である。更に、本発明によれば、さまざまなセンサからの信号の組合せを行ってプレスを制御してもよい。

時間シーケンス制御装置及び／又はコンピュータなどからの制御シーケンスを単独で、又は本発明によるプレスを制御するための上述の制御方法のいずれかと共に使用することもできる。１つの代替案は、時間シーケンス制御装置に、上記の制御信号のいずれかによって無効になるまでプレスの運転をさせることである。別の代替案は、時間シーケンス信号及び／又は制御信号を使用して、バッチ式に汚泥を脱水すること、すなわち最初にプレスを満たし、次いでタイマを始動し、センサの１つ又は複数からの信号がその設定値に達するまで、及び／又はタイマがその設定値に達するまで、汚泥バッチの脱水動作を行い、この時点でプレスからの汚泥の流れが始まってある一定時間だけ動作し、又は代りに制御方策に従って変えられる。このシーケンスを何回でも繰り返すことができる。

流れ制御手段を断続的に作動することによって、又はこれらの設定の連続的及び／又は段階的変化によって、流れ制御を実施することができる。

シュレッダを、脱水汚泥のための流れ制御手段と組み合わせることもでき、こうして大きな塊り又は硬い「ソーセージ」は破壊されて小片となり、これを、搬送スクリューを中に有するか有しないチューブ・コンベヤで長い距離にわたって容易に運搬することができる。

使用することができる流れ制御及びシュレッダのために多くの形式の手段がある。例えば汚泥を細断するための回転ブレードの形をなすシュレッダと一緒になった可変開口部を有するバルブである。別の一手段として、表面に隆起部を有する回転コーンを挙げることができ、これは制御された環形を形成するスクリュー・プレス、ピストン・プレス、又はウォッシュ・プレスの出口開口部に対して動くことができ、したがって本発明による所望の効果が得られる。更に別の手段は、チューブ・コンベヤの搬送スクリューの前端部の先にあるバルブを使用することであり、搬送スクリューの前端部はシュレッダを伴って設計されているので、大きな塊り及びソーセージは破壊されて運搬に適した小片となる。

プレスから出る脱水汚泥の流れ及びシュレッダから出る細断汚泥の流れを制御するための組合せ手段を使用することは、特に有利であることがわかっている。このような組合せ手段を、プレスから出る脱水汚泥の流れと、汚泥の塊り、集塊、又は「ソーセージ」の細断との両方を制御するために、プレスの動作に関する測定された適切なパラメータからの信号を使用するプレス及び／又は圧密デバイスに直接連結されたチューブ・コンベヤの搬送スクリューにすることができる。こうして、プレスから出る汚泥の流れを、チューブ・スクリュー・コンベヤの搬送スクリューの分当り回転数を変えることによって制御することもできる。例えば、搬送スクリューの回転速度を、プレスを運転するための瞬間動力又はプレス内の汚泥の圧力、濃度若しくは粘性などの、プレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して制御することもできる。搬送スクリューは、周縁部を有するらせん状に延びるエレメントを含むことが好ましく、シュレッダはらせん状エレメントの周縁部の上に形成される。したがって細断を、搬送スクリューの分当り回転数を制御することによって制御することもできる。本発明によれば、第１シュレッダの下流側に更に少なくとも１つのシュレッダを設けることも可能である。このようなシュレッダを搬送スクリューの上に配置することができる。

チューブ・コンベヤの上述の搬送スクリューを、停止中はプレスからの汚泥の流れが本質的になくなるように設計してもよい。このような搬送スクリューの回転速度を制御することによって、汚泥の塊り又は「ソーセージ」の細断と組み合わせたいかなる所望の流れも容易に達成することができる。搬送スクリューの上流側端部は中央に取り付けられた円錐状先端部を備えてもよく、この先端部は脱水汚泥を破砕して、これを、細断物を提供すると共によりよい制御を行い更に搬送スクリューの過負荷を防ぐ搬送スクリューの部分に送る。

チューブ・コンベヤの搬送スクリューが上記のように使用される場合には、これは次の３つの機能を有する。すなわちａ）プレスにおけるパラメータの測定から生ずる、及び／又はタイマ若しくは所定の時間シーケンスによって提供される信号に従って、プレスから出る脱水汚泥の流れを制御すること、ｂ）汚泥の塊り及び／又は「ソーセージ」を粉砕すること、及びｃ）細断によって生じた汚泥の細片を搬出することである。本方法を使用すると、汚泥を高い乾燥度に脱水することができると同時に、長い距離にわたるあらゆる傾斜角度における脱水汚泥の搬送が、搬送スクリューを中に有するか有しないチューブ・コンベヤの使用によって可能である。脱水汚泥は更に、取り扱い及び焼却灰化のために理想的な形でチューブ・コンベヤから排出される。

洗浄プレスにおける洗浄工程も、本発明を使用してより清浄な汚泥を生成することができるように改善することができる。より清浄な汚泥は、廃水処理からのふるいかすのための取扱い、貯蔵、及び廃棄処理のコストが軽減されることを意味する。これは又、本発明がパルプ製紙業において使用されるときには、より清浄なセルロース・パルプと改善された化学剤の回収を意味し、これは大きな経済的価値を有する。化学工業における汚泥からの化学剤の回収は別の適用である。

従来、簡単なチューブ・コンベヤが使用されており、これによってこのようなチューブ・コンベヤに連結されたプレスがチューブ・コンベヤを通じて汚泥ケーキを押し出す。しかし、中に搬送スクリューを備えたチューブ・コンベヤは、搬送スクリューがチューブ・コンベヤを通じて脱水汚泥を引っ張り、したがってプレスを駆動するために供給される動力を全く使用しないので、これはプレスとは関係なく動作するという利点を有する。したがって、脱水のためにすべての動力を使用することができ、これによってより乾燥した脱水ケーキが得られる。しかし、汚泥を引っ張る搬送スクリューを有するチューブ・コンベヤは、この汚泥がチューブ・コンベヤから正しく搬送排出されない硬い塊りを形成するので、プレスの中で高い乾燥度に脱水された汚泥を運搬するために使用することができない。この問題は、本発明による方法及び装置によって扱われる。本発明のある見解では、運搬中に形成されることもある塊りの少なくとも第２崩壊又は粉砕が（１つ又は複数の）シュレッダを使用して搬送スクリューに沿って起こり、更に別のシュレッダをチューブ・コンベヤの下流側端部に備えて、形成されたあらゆる集塊を粉砕することもできる。この下流側シュレッダは、定置ナイフと共に働く回転ナイフを含んでもよい。こうして、チューブ・コンベヤ内の搬送スクリューによる問題のない運搬とチューブ・コンベヤからの問題のない排出の両方が、広範囲の条件について達成される。

本発明の第２態様によれば、汚泥を脱水するステップと、脱水汚泥を圧密するステップと、圧密汚泥を細断するステップと、細断汚泥を閉鎖チャネルの中で運搬するステップと、汚泥をチャネルから排出するステップとを含む、汚泥の処理方法が提供される。

汚泥がチャネル内を運搬されるとき、好ましくは汚泥がチャネルから排出される直前に、汚泥を少なくとも更に一回細断してもよい。汚泥をこれが脱水されるのと同じときに、好ましくは周期的に洗浄することもできる。

本方法は更に、脱水ステップを実施するためのプレスと圧密ステップを実施するための圧密デバイスとを準備することを含む。プレスは、汚泥を制御された流量で圧密デバイスへ、又は圧密デバイスから運搬するために、好ましくはプレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して汚泥の流量を変えるために制御される。このようなパラメータは、プレスを運転するための瞬間動力、プレスにおける汚泥内の圧力、プレスにおける汚泥の濃度、プレスへの汚泥供給量、又はプレスからの分離された水流であってもよい。代替案として、動作パラメータは、プレスを駆動するモータの瞬間動力消費、又はモータとプレスのプレス・スクリューとを連結する駆動シャフトのトルクであってもよい。

圧密デバイスにおける汚泥内の圧力又は圧密デバイスにおける汚泥の濃度などの、圧密デバイスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して、汚泥の流量を変えるためにプレスを制御してもよい。

本方法は更に、細断ステップを実施するためのシュレッダを提供することを含み、このシュレッダの動作は好ましくは、プレスを運転するための瞬間動力、プレスにおける汚泥内の圧力、プレスにおける汚泥の濃度、プレスへの汚泥供給量、又はプレスからの分離された水流などの、プレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して制御される。代替案として、又は組合せの状態で、パラメータは、プレス・モータの瞬間動力消費、又はモータとプレス・スクリューとを連結する駆動シャフトのトルクであってもよい。シュレッダも又、圧密デバイスにおける汚泥内の圧力又は圧密デバイスにおける汚泥の濃度などの、圧密デバイスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して制御されてもよい。細断汚泥をシュレッダから上向きの方向に運搬することもでき、汚泥をチャネルからシュレッダの上方にある一個所において排出することもできる。

本方法は更に、運搬ステップを実施するための閉鎖チャネルの中に搬送スクリューを備えることを含み、この搬送スクリューの回転速度は、プレスを運転するための瞬間動力又はプレス内の汚泥の圧力、濃度、若しくは粘性などの、プレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して制御される。搬送スクリューは、細断汚泥をチャネル内で上向きの方向に搬送するようにされてもよい。

一般に、本方法は更に、プレスを周期的に運転するために制御すること、及び／又はシュレッダを周期的に運転するために制御すること、及び／又は搬送スクリューを周期的に運転するために制御することを含む。

本発明を、添付の図面を参照して更に詳しく以下に説明する。

図面の各図を参照すると、同様な参照番号は添付の全図を通じて同じか又は対応する要素を示している。

図１、２、及び３は従来の技術による装置を示す。したがって図１は、圧密デバイスを含む汚泥脱水のための従来のスクリュー・プレス／スクリュー・ウォッシュ・プレスと、これに続く脱水汚泥を運搬するためのチューブ・コンベヤとを示している。図２は、圧密デバイスを含む汚泥脱水のための従来のピストン・プレスと、これに続くチューブ・コンベヤとを示している。図３は、圧密デバイスを含む汚泥脱水のための変更された従来のスクリュー・プレス／スクリュー・ウォッシュ・プレスと、これに続く脱水汚泥を運搬するためのチューブ・コンベヤとを示しており、これは乾燥汚泥による閉塞を防ぐために運搬方向に直径が広くなった搬送チューブを有している。

次に、図４〜１１を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図４は、スクリュー・プレス３と、スクリュー・プレス３にその下流側で連結されたチューブ湾曲部の形をなす圧密デバイス１０と、圧密デバイス１０から上向きに延び、汚泥を運搬するためのチャネルを画定するチューブ・コンベヤ１１とを含む全般的な実施例を示す。脱水しようとする汚泥を、給送入口５を通じてプレス３の中に入れ、運搬して、歯車２を介してプレス・モータ１によって駆動されるシャフト１９に取り付けられたプレス・スクリュー４によって圧力をかける。プレス・スクリュー４は、水透過壁８を有するプレス３のシリンダの内部で回転する。バルブを備えた管７を通じてプレス３のシリンダの中に洗浄水を入れてもよい。汚泥から圧し出される水をプレス・スクリュー４の下の樋９の中に集めて、樋９の水出口６を通じて排出する。スクリュー・プレス３を出る汚泥を圧密デバイス１０の中で更に圧密して脱水する。圧密デバイス１０のチューブ湾曲部とチューブ・コンベヤ１１との間に、調節可能なバルブ１６が備えられている。手動操作及び自動操作が可能な制御デバイス１７が、バルブ１６を制御して、圧密デバイス１０から出る脱水汚泥の所望の流量を提供する。

チューブ・コンベヤ１１はチューブ２１を含み、チューブ２１の中には車軸１３が延在し、チューブ２１の下流側端部に位置する歯車１５を介してモータ１４によって駆動される。チューブ２１の上流側端部には、車軸１３に取り付けられたスクリュー状のシュレッダ１２がある。シュレッダ１２は、車軸１３の端部に取り付けられた円錐状先端１８（図６を参照）を有する。圧密デバイス１０を出る脱水汚泥を先ず円錐状先端１８で崩壊し、次いでシュレッダ１２によって細断する。脱水され細断された汚泥をチューブ・コンベヤ１１から、その上部の下流側端部において排出開口部２０を通じて排出する。

図５は、圧密デバイス１０のチューブ湾曲部とチューブ・コンベヤとの間に、調節可能なバルブがないこと、及びチューブ・コンベヤの設計が異なることを除いて、図４の実施例と同様な実施例を示す。したがって、この実施例では、チューブ・コンベヤ３２は、上向きに延びるチューブ３０とチューブ３０の中に延在するらせん状搬送スクリュー２８とを含む。硬質材料の摩損バー（図５には図示せず）がチューブ３０の内部に置かれている。これらのバーは、好ましくは３つのバーは、搬送スクリュー２８を中心に置き、チューブ３０の壁上の摩損を防止し、並びに搬送を向上させる。搬送スクリュー２８のために芯のないスクリューを代用することも可能である。車軸２９は歯車３４を介してコンベヤ・モータ３３に連結されている。圧密デバイス１０を出る脱水汚泥は、チューブ・コンベヤ３２にその上流側端部において軸方向に入り、ここで先ず、搬送スクリュー２８の上流側端部に設けられた円錐状先端２２によって崩壊され、次いで、らせん状搬送スクリュー２８の前端部の周囲に向けられ、これによって細断される。搬送スクリュー２８は細断された脱水汚泥をチューブ・コンベヤ３２の下流側端部にまで上に向けて運搬し、ここに脱水汚泥のための排出口２７が搬送スクリュー２８から離れて設けられている。少なくとも１つの追加シュレッダ２４をチューブ・コンベヤ３２の搬送スクリュー２８に沿って配置してもよい。チューブ・コンベヤ３２の下流側上端部には、車軸２９に取り付けられた少なくとも１つの回転ナイフ２６と、チューブ３０に取り付けられた少なくとも１つの長い定置ナイフ２５とを含む、更に別の細断ステップが設けられている。回転ナイフ２６は排出口２７の前に位置し、長い定置ナイフ２５は回転ナイフ２６から軸方向下向きに、排出口２７の下縁部を通り過ぎてある距離だけ延在している。これらのナイフ２５及び２６は、出口２７における汚泥の詰りを確実に防止する。

図６に、搬送スクリュー２８の上流側部分を更に詳細に示す。円錐状先端２２が車軸２９に取り付けられ、先端２２の近くで搬送スクリュー２８は、周縁部の形のシュレッダ２３を有するらせん状に延在するエレメントを備えている。シュレッダ２３の周縁部の半径方向延長部分は、搬送スクリュー２８の残りの部分の半径方向延長部分よりも短い。搬送スクリュー２８を中心に置き、チューブ３０の壁上の摩耗を防止するため、並びに脱水汚泥の運搬を向上させるために、少なくとも３本の硬質材料の棒３１（図６にはこのうち２本を示す）がチューブ３０の内壁の上に設けられている。エッジを有する１つの追加シュレッダ２４が、シュレッダのエッジ２３の下流側に位置する搬送スクリュー２８の上に示されている。搬送スクリュー２８のらせん状に延在するエレメントは、搬送スクリュー２８の上流側端部と下流側端部との間に切欠き部分を有し、追加シュレッダ２４は切欠き部分に延在している。

図７は、制御手段を備えた図５の実施例を示す。したがって、制御手段の制御ユニット３６が、下記のセンサの１つ又は複数からの信号に応答してコンベヤ・モータ３３を制御することによって、スクリュー・プレス３から出る、及び／又は圧密デバイス１０へ向かう、又は圧密デバイス１０から出る、及び／又はチューブ・スクリュー・コンベヤ３２から出る汚泥の運搬を制御する。プレス・モータ１の上に設けられたセンサ３７は、プレス３を運転するための瞬間動力に関する信号を提供し、スクリュー・プレス３の上に設けられたセンサ３８は、プレス・スクリュー４のシャフト１９上のトルクに関する信号を提供し、やはりスクリュー・プレス３の上に設けられたセンサ３９は、スクリュー・プレス３における汚泥の／汚泥の中の圧力及び／又は濃度及び／又は粘性に関する信号を提供し、圧密デバイス１０の上に設けられたセンサ４０は、圧密デバイス１０における汚泥の濃度及び／又は圧力及び／又は粘性に関する信号を提供する。制御手段の時間シーケンス・ユニット３５は、プレス・モータ１及び／又はコンベヤ・モータ３３を制御して周期的に運転するので、これらのモータは、手動式で、又はプロセス制御コンピュータ（図示せず）から信号線４１を通じて得られる信号、及び／又はスクリュー・プレス３の上流側のプロセスにおける他の源泉から生ずる信号によって、始まってもよいプログラミングされた時間シーケンスを実施する。時間シーケンス・ユニット３５は、制御ユニット３６からの信号によって無効になるまで、所定の時間シーケンスに従ってプレス・モータ１とコンベヤ・モータ３３とを制御する。時間シーケンス・ユニット３５を、周知の方法でスクリュー・プレス３における洗浄周期を制御するために使用することもできる。

図８は、図７に示す実施例の制御手段とは異なる制御手段を加えた図５に説明するような実施例を示す。したがって、図７に説明するような時間シーケンス制御ユニット３５は、追加されたセンサ、すなわちスクリュー・プレス３に供給される汚泥の供給流を検出するための第１センサ４３と、水出口６を通じて排出される水を検出するための第２センサ４５とを有する。時間シーケンス・ユニット３５はプレス・モータ１とコンベヤ・モータ３３とを制御するので、これらのモータは、スクリュー・プレス３が脱水しようとする汚泥を受け入れているか受け入れたかを指示するセンサ４３からの信号によって始動してもよいプログラミングされた時間シーケンスを実施する。時間シーケンス・ユニット３５は又、図８には詳細には示されていないが、当技術分野では周知の方法でスクリュー・プレス３への供給流を制御することもできる。ユニット３５からのプログラミングされた時間シーケンスを、汚泥の脱水から得られるスクリュー・プレス３からの水の流れを検出するセンサ４５によって始動又は停止することができる。例えば、圧搾される汚泥からこれ以上水が出ないことをセンサ４５が指示するときは、プログラミングされた時間シーケンスを停止及び／又は再始動してもよい。

制御ユニット３６は、コンベヤ・モータ３３を制御するために接続されたセンサ４２及び４４を有する。このような制御は、スクリュー・プレス３への汚泥供給流を検出するセンサ４２からの信号に基づくことができ、及び／又は水出口６を通じて排出される分離された水流を検出するセンサ４４からの信号に基づくことができる。

図９は、圧密デバイス１０に連結された汚泥を脱水するためのピストン・プレス５０と、図５による実施例に関連して上に説明したようなコンベヤ３２とを含む、本発明の一実施例を示す。ピストン・プレス５０は、液圧又は空気圧ユニット４９に連結された液圧又は空気圧プレス・モータ４８によって駆動され、液圧又は空気圧ユニット４９では液圧又は空気圧が生成されて、圧力管５９を通じてピストン・プレス５０へ伝達される。ピストン・プレス５０は、水透過壁５４を備えたピストン・プレス・シリンダを有し、ピストン・プレス・シリンダの中ではピストン５１が、圧力管５９を通じて供給される圧力室６０の中の圧力に応答して移動する。脱水しようとする汚泥を、供給開口部５２を通じて入れ、圧力室６０の中の圧力が上昇すると、ピストン５１の動きによって圧縮する。水は圧搾されてピストン・プレス・シリンダの水透過壁５４を通って流出し、これを水収集板６１によって収集し、開口部５３を通って排出する。脱水汚泥を圧密デバイス１０の中で圧搾し、ここで脱水汚泥は圧搾されて更に脱水される。次に脱水され圧搾された汚泥を細断し、上に説明したようにチューブ・コンベヤ３２に運搬する。

制御手段が備えられ、これは制御ユニット４７を含み、制御ユニット４７は、下記のセンサの１つ又は複数からの信号に応答してコンベヤ・モータ３３を制御することによって、ピストン・プレス５０から出る、及び／又は圧密デバイス１０へ向かう、又は圧密デバイス１０から出る、及び／又はチューブ・コンベヤ３２から出る汚泥の運搬を制御する。したがって、第１センサ５５は、プレス・モータ４８によって使用される瞬間動力に関する信号を提供し、第２センサ５６は、液圧又は空気圧ユニット４９における圧力に関する信号を提供し、第３センサ５７は、ピストン・プレス５０における汚泥の／汚泥の中の圧力及び／又は濃度及び／又は粘性に関する信号を提供し、センサ５８は、圧密デバイス１０における汚泥の濃度及び／又は圧力及び／又は粘性に関する信号を提供する。

制御手段は更に時間シーケンス・ユニット４６を含み、この時間シーケンス・ユニット４６は、プレス・モータ４８及びコンベヤ・モータ３３がプログラミングされた時間シーケンスを実施するようにこれらのモータを制御し、このプログラミングされた時間シーケンスは、手動式で、又はプロセス制御コンピュータからの信号、及び／又はピストン・プレス５０の上流側のプロセスにおける他の源泉から生ずる信号によって、始まってもよい。時間シーケンス・ユニット４６は、制御ユニット４７からの信号によって無効になるまで、所定の時間ケンスに従ってプレス・モータ４８とコンベヤ・モータ３３とを制御する。時間シーケンス・ユニット４６を、それ自体周知の方法でピストン・プレス５０における洗浄周期を制御するために使用することもできる。

図１０は、制御手段が異なることを除いて、図９の実施例と同様な実施例を示す。したがって、時間シーケンス制御ユニット４６は、ピストン・プレス５０に供給される汚泥の供給流を検出する第１センサ６３と、開口部５３を通じて排出される水を検出する第２センサ６５とを有する。時間シーケンス・ユニット４６はプレス・モータ４８とコンベヤ・モータ３３とを制御するので、これらのモータは、プレス５０が脱水しようとする汚泥を受け入れているか受け入れたかを指示するセンサ６３からの信号によって始まってもよいプログラミングされた時間シーケンスを実施する。時間シーケンス・ユニット４６は又、図１０には詳細には示されていないが、当技術分野では周知の方法でプレス５０への供給流を制御することもできる。プログラミングされた時間シーケンスを、汚泥の脱水から得られるプレス５０からの水の流れを検出するセンサ６５によって始動又は停止することができる。例えば、圧搾される汚泥からこれ以上水が出ないことをセンサ６５が指示するときは、プログラミングされた時間シーケンスを停止及び／又は再始動してもよい。

制御ユニット４７は、コンベヤ・モータ３３を制御するために接続された第１センサ６２及び第２センサ６４を有する。このような制御は、ピストン・プレス５０へ供給される汚泥供給流を検出するセンサ６２からの信号に基づくことができ、及び／又はピストン・プレス５０から排出される分離された水流を検出するセンサ６４からの信号に基づくことができる。

図１１は、チューブ・コンベヤ３２の変形実施例を示す。したがって搬送スクリュー２８は、排出口２７の下縁部までチューブ３０の全通路にわたって延在しており、回転ナイフ２６と定置ナイフ２５は両方とも、これらが排出口２７に面するように位置している。もちろん、搬送スクリュー２８を妨害しないために、定置ナイフ２５は、これが軸方向に排出口の先まで延びないように排出口に関して位置付けられている。したがって、この変形実施例では、定置ナイフ２５は図５〜１０による実施例におけるよりもいくらか短く設計されている。

上述のさまざまな制御ユニットと時間シーケンス・ユニットは、本発明の上記の実施例のいずれにも適用可能である。

本発明の装置は試験されている。試験では、脱水された汚泥において５４％の乾燥固体濃度が得られた。対照的に、汚泥を処理するための従来の装置における汚泥の脱水では、最高４０〜４５％の乾燥固体濃度が得られた。更に、本発明の装置によって脱水された汚泥を、チューブ・コンベヤによって垂直上方に８〜１０メートル運搬することができる。従来の汚泥処理装置では最高３メートルであった。

図５〜１０による実施例では、プレスに関する動作パラメータが測定され、測定されたパラメータに基づく信号が、プレス及び／又は圧密デバイス及び／又はチューブ・コンベヤを通る汚泥の流量を制御するために使用される。その上に、代替案としてチューブ・コンベヤ及び／又はシュレッダに関する動作パラメータを測定し、これらの測定されたパラメータから結果として得られる信号を使用してプレスの動作を制御することも、本発明によって可能である。一例として、コンベヤ・モータ及び／又はシュレッダ・モータの瞬間動力消費、及び／又は搬送スクリュー車軸のトルクを測定して、プレスへの汚泥の流れ及び／又はプレス・モータの速度を制御するために使用することができ及び／又は時間シーケンス・ユニットからの信号を無効にするために使用できる信号を生成することができる。

従来の技術による装置を示す図である。 従来の技術による別の装置を示す図である。 従来の技術による更に別の装置を示す図である。 汚泥脱水プレスと、汚泥圧密デバイスと、汚泥シュレッダと、細断汚泥を運搬するためのチューブ・コンベヤとを含む、本発明の装置の全般的実施例を示す図である。 図４の全般的実施例の変更形態を示す図である。 図５に示す実施例のチューブ・コンベヤの変形例を示す図である。 制御システムを備えた図４の全般的実施例の変更形態を示す図である。 制御システムを備えた図４の全般的実施例の別の変更形態を示す図である。 制御システムを備えた図４の全般的実施例の更に別の変更形態を示す図である。 制御システムを備えた図４の全般的実施例の更に別の変更形態を示す図である。 図７〜１０に示す実施例のチューブ・コンベヤの変更形態を示す図である。

Claims (50)

1. 汚泥を脱水するためのプレス（３）と、前記プレスによって脱水された汚泥を受け入れて圧密するための圧密デバイス（１０）と、前記圧密デバイス（１０）によって圧密された汚泥を受け入れて細断するためのシュレッダ（１２；２３）と、前記プレス及び圧密デバイス（１０）と関係なく前記シュレッダを操作する装置と、前記圧密デバイスから細断された後の汚泥を運搬するためのチューブ・コンベヤ（１１）とを含み、前記チューブ・コンベヤ（３０）は搬送スクリュー（２８）を含む、汚泥を処理するための装置であって、
   前記プレス（３）の少なくとも１つの動作パラメータを検出する一つ以上の第一センサー（３７，３８，３９）と圧密デバイス（１０）の少なくとも一つの動作パラメータを検出する一つ以上の第二センサー（４０）の少なくとも一方と、前記一つ以上の第一センサーからの信号に応答して前記搬送スクリュー（２８）の回転速度を制御し且つ前記一つ以上の第一センサーからの信号と前記一つ以上の第二センサーからの信号の少なくとも一方に応答して前記シュレッダ（１２）の動作を制御するようになっている制御ユニット（３６；４７）と、を更に含むことを特徴とする装置。
2. 前記搬送スクリュー（２８）が上流端部と下流端部とを有し、前記シュレッダ（２３）が上流端部に位置する請求項１に記載の装置。
3. 前記搬送スクリュー（２８）と前記シュレッダ（２３）が一体化されている請求項２に記載の装置。
4. 前記搬送スクリュー（２８）が周縁部を有するらせん状に延在するエレメントを含み、前記シュレッダ（２３）が前記周縁部に形成されている請求項３に記載の装置。
5. 前記搬送スクリューの上流端部の中心に取り付けられた円錐状先端（１８；２２）を更に含む請求項２に記載の装置。
6. 最初に述べたシュレッダ（２３）の下流側に位置する少なくとも１つの追加シュレッダ（４４）を更に含む請求項２に記載の装置。
7. 前記搬送スクリュー（２８）の下流端部においてチューブ・コンベヤ（３２）から汚泥を排出するための排出口（２７）を更に含み、前記追加シュレッダ（２４）は前記排出口（２７）に位置する請求項６に記載の装置。
8. 前記追加シュレッダ（２４）が定置ナイフ（２５）及び／又は回転ナイフ（２６）を含む請求項７に記載の装置。
9. 前記搬送スクリュー（２８）が、その上流端部と下流端部との間に１つの切欠き部分を有するらせん状に延在するエレメントを含み、前記追加シュレッダ（２４）が前記切欠き部分の中に延在する請求項６に記載の装置。
10. 前記プレスの中にある汚泥の中に洗浄液を入れて汚泥と混合し、汚泥の洗浄を行うための洗浄デバイス（７）を更に含む請求項１から９までのいずれか一項に記載の装置。
11. 前記洗浄デバイス（７）が洗浄液をバッチ式に周期的に入れる働きをする請求項１０に記載の装置。
12. 前記洗浄デバイス（７）が洗浄液を入れる間に、前記プレス（３）が汚泥に加えられる圧力を軽減する働きをする請求項１１に記載の装置。
13. 前記制御ユニット（３６；４７）が前記プレス（３）の制御も実施する請求項１から１２までのいずれか一項に記載の装置。
14. 前記制御ユニット（３６；４７）が、前記プレス（３）を制御して、汚泥を制御された流量で前記圧密デバイス（１０）へ又は前記圧密デバイス（１０）から運搬するようになっている請求項１３に記載の装置。
15. 前記制御ユニット（３６；４７）が、前記プレス（３）を制御して、前記プレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して前記プレスを出る汚泥の流量を変えるようになっている請求項１４に記載の装置。
16. 前記プレスの動作パラメータが前記プレス（３）を作動するための瞬間動力、前記プレスにおける汚泥の中の圧力、前記プレスにおける汚泥の濃度、前記プレスへの汚泥供給流、又は前記プレスからの分離された水の流れを含む請求項１５に記載の装置。
17. 前記プレス（３）がこれを駆動するためのプレス・モータ（１）を含み、前記プレスの動作パラメータが前記プレス・モータの瞬間動力消費を含む請求項１５に記載の装置。
18. 前記プレス（３）が、プレス・スクリュー（４）と、前記モータ（１）と前記プレス・スクリューとを連結する駆動シャフト（１９）とを含み、前記プレスの動作パラメータが前記駆動シャフトのトルクを含む請求項１７に記載の装置。
19. 前記制御ユニット（３６；４７）が、前記プレス（３）を制御して、前記圧密デバイス（１０）の少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して汚泥の流量を変えるようになっている請求項１３に記載の装置。
20. 前記圧密デバイスの動作パラメータが、前記圧密デバイス（１０）における汚泥の中の圧力、又は前記圧密デバイスにおける汚泥の濃度を含む請求項１９に記載の装置。
21. 前記プレスの動作パラメータが、前記プレス（３）を運転するための瞬間動力と、前記プレスにおける汚泥の中の圧力と、前記プレスにおける汚泥の濃度と、前記プレスへの汚泥流量又は前記プレスからの分離された水流量を含む請求項１に記載の装置。
22. 前記プレス（３）がこれを駆動するためのプレス・モータ（１）を含み、前記プレスの動作パラメータが前記プレス・モータの瞬間動力消費を含む請求項１に記載の装置。
23. 前記プレス（３）が、プレス・モータ（１）と、プレス・スクリュー（４）と、前記モータと前記プレス・スクリューとを連結する駆動シャフト（１９）とを含み、前記プレスの動作パラメータが前記駆動シャフトのトルクを含む請求項１５に記載の装置。
24. 前記圧密デバイスの動作パラメータが前記圧密デバイス（１０）における汚泥の中の圧力、又は前記圧密デバイスにおける汚泥の濃度を含む請求項１に記載の装置。
25. 前記プレスの動作パラメータが前記プレス（３）を運転するための瞬間動力を含む請求項１に記載の装置。
26. 前記プレスの動作パラメータが、前記プレス（３）における汚泥の圧力と、濃度と、粘性とを含む請求項１に記載の装置。
27. 前記プレス（３）を制御して周期的に運転するようになっている時間シーケンス制御装置（３５；４６）を更に含む請求項１から１２までのいずれか一項に記載の装置。
28. 前記シュレッダ及び／又は前記チューブ・コンベヤを制御して周期的に運転するようになっている時間シーケンス制御装置（３５；４６）を更に含む請求項１から１２までのいずれか一項に記載の装置。
29. 汚泥を処理する方法であって、
    プレス（３）を準備し、前記プレスを作動して汚泥を脱水するステップと、
    圧密デバイス（１０）を準備し、前記圧密デバイスを作動して前記脱水汚泥を圧密するステップと、
    シュレッダ（１２；２３）を準備し、前記圧密デバイスから独立して前記シュレッダを作動して前記圧密汚泥を細断するステップと、
    前記プレスの少なくとも１つの検出された動作パラメータ、及び／又は前記圧密デバイスの少なくとも１つの動作パラメータに応答して、前記シュレッダの動作を制御するステップと、
    閉鎖チャネルの中に搬送スクリュー（２８）を準備し、前記搬送スクリューを回転して細断された汚泥を前記閉鎖チャネルの中で運搬するステップと、
    前記プレス（３）の少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して、前記搬送スクリューの回転速度を制御するステップと、
    前記チャネルから汚泥を排出するステップと
    を含む方法。
30. 汚泥が前記チャネルに運搬されるときに少なくとも更に１回汚泥を細断するステップを更に含む請求項２９に記載の方法。
31. 汚泥が前記チャネルから排出される直前に汚泥を更に１回細断するステップを更に含む請求項２９に記載の方法。
32. 汚泥が脱水されると同時に汚泥を洗浄するステップを更に含む請求項２９に記載の方法。
33. 汚泥が周期的に洗浄される請求項３２に記載の方法。
34. 前記プレスを制御して汚泥を制御された流量で前記圧密デバイスへ又は前記圧密デバイスから運搬するステップも更に含む請求項２９に記載の装置。
35. 前記プレス（３）の少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して、前記プレス（３）を制御して汚泥の流量を変えるステップも更に含む請求項２９に記載の方法。
36. 前記プレス（３）の動作パラメータが、前記プレス（３）を運転するための瞬間動力と、前記プレスにおける汚泥の中の圧力と、前記プレスにおける汚泥の濃度と、前記プレスへの汚泥流量又は前記プレスからの分離された水流量を含む請求項３５に記載の方法。
37. 前記プレス（３）がこれを駆動するためのプレス・モータ（１）を含み、前記プレスの動作パラメータが前記プレス・モータ（１）の瞬間動力消費を含む請求項３５に記載の方法。
38. 前記プレス（３）が、プレス・スクリュー（４）と、前記モータ（１）と前記プレス・スクリューとを連結する駆動シャフト（１９）とを含み、前記プレスの動作パラメータが前記駆動シャフトのトルクを含む請求項３７に記載の方法。
39. 前記圧密デバイス（１０）の少なくとも１つの検出された動作パラメータに応答して、前記プレス（３）を制御して汚泥の流量を変えるステップも更に含む請求項２９に記載の方法。
40. 圧密デバイス（１０）の動作パラメータが前記圧密デバイス（１０）における汚泥の中の圧力、又は前記圧密デバイスにおける汚泥の濃度を含む請求項３９に記載の方法。
41. 前記プレス（３）の動作パラメータが、前記プレス（３）を運転するための瞬間動力と、前記プレスにおける汚泥の中の圧力と、前記プレスにおける汚泥の濃度と、前記プレスへの汚泥流量又は前記プレスからの分離された水流量を含む請求項２９に記載の方法。
42. 前記プレス（３）がこれを駆動するためのプレス・モータ（１）を含み、前記プレス（３）の動作パラメータが前記プレス・モータの瞬間動力消費を含む請求項２９に記載の方法。
43. 前記プレス（３）が、プレス・モータ（１）と、プレス・スクリュー（４）と、前記モータ（１）と前記プレス・スクリューとを連結する駆動シャフト（１９）とを含み、前記プレス（３）の動作パラメータが前記駆動シャフトのトルクを含む請求項２９に記載の方法。
44. 圧密デバイスの動作パラメータが、前記圧密デバイス（１０）における汚泥の圧力、又は前記圧密デバイスにおける汚泥の濃度を含む請求項２９に記載の方法。
45. 前記プレス（３）の動作パラメータが前記プレス（３）を運転するための瞬間動力を含む請求項２９に記載の方法。
46. 前記プレスの動作パラメータが、前記プレス（３）における汚泥の圧力と、濃度と、粘性とを含む請求項２９に記載の方法。
47. 前記プレス（３）を制御して周期的に運転するステップも更に含む請求項２９に記載の方法。
48. 前記シュレッダ（２３）を制御して周期的に運転するステップを更に含む請求項２９に記載の方法。
49. 前記搬送スクリュー（２８）を制御して周期的に運転するステップを更に含む請求項２９に記載の方法。
50. 前記搬送スクリュー（２８）が前記シュレッダ（２３）から上向きの方向に細断汚泥を運搬するようになっており、汚泥が前記チャネルから前記シュレッダの上方にある一個所において排出される請求項２９に記載の方法。

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