JP6709542B2 - 浸漬式スクリュープレスの運転制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、スクリーンから排出されたろ液を濃縮トラフに貯留し、濃縮トラフ内でろ液にスクリーンを浸漬して汚泥の脱水を行う浸漬式スクリュープレスの運転制御方法に関する。

従来のスクリュープレスにおいては、汚泥から分離したろ液を貯留し、貯留したろ液にスクリュープレスのスクリーンを浸漬して脱水を行うもので、圧搾スクリーンの周囲にジャケットを配置して、圧搾スクリーンの上面を越える液位線より上方にろ液を排出する取出口を開口することで、圧搾スクリーンから噴出するろ液がジャケットに衝突するのを阻止して、ろ液中に気泡が含まれるのを防止するスクリュープレスが、特許文献１のように公知である。

また、スクリュープレスのろ過圧力を一定にするために、スクリューの回転数を制御するものが、特許文献２のように公知である。

特開平０８−２７５７４９号公報 特開２００２−２３９３１４号公報

汚泥の脱水工程において、特許文献１のようなスクリュープレスの前段では、原液に凝集剤を添加混合し、凝集フロックが形成した状態で凝集汚泥をスクリュープレスに供給する。凝集汚泥はスクリュープレスの汚泥入口部で濃縮され、良質な凝集フロックが形成されていると濃縮度をより高めることができる。スクリュープレスの濃縮部で濃縮度が高くなると、スクリュープレスの脱水部では圧密度が上昇し脱水性能が向上する。

ここで、凝集汚泥の凝集フロックを壊さずに安定した状態を維持してスクリュープレスに供給するためには、供給する汚泥流量を一定にすることが求められる。

また一方では目詰まり、目抜け防止といった運転安定化、及び供給する固形物量を一定化するために、ろ過圧力を一定にする制御も行っており、汚泥流量の一定と並行して制御している。
しかし、汚泥流量とろ過圧力を並行して一定制御するためには、特許文献２のように、スクリューの回転数を変化させる必要があるが、回転数を変化させるとスクリュープレスの脱水作用が変化する。この場合は脱水ケーキ含水率が変動する問題があった。
本発明は、ろ過圧力と汚泥流量が一定の状態で、ケーキ含水率を変動させないスクリュープレスの運転制御方法を提供する。

円筒状の外筒スクリーンとスクリュー羽根を巻きかけたスクリュー軸でろ過室を形成し、
外筒スクリーン下方から上方まで覆うように延設した濃縮トラフをスクリュー軸始端側から外筒スクリーンの中間軸受けまで設けると共に、ろ液を貯留して、外筒スクリーンをろ液に浸漬させながら汚泥の脱水を行う浸漬式スクリュープレスの運転制御方法において、予め汚泥の基準ろ過圧力を設定し、汚泥の圧入圧力と濃縮トラフの水頭圧の差から算出した実ろ過圧力が基準ろ過圧力より高い場合、水位制御手段により濃縮トラフの水位を上昇させ、算出した実ろ過圧力が基準ろ過圧力より低い場合、水位制御手段により濃縮トラフの水位を低下させることで、ケーキ含水率、汚泥の供給流量が一定で、安定した運転を行える。

前記水位制御手段として濃縮トラフに接続したろ液排出管にろ液バルブを設け、ろ液バルブの開度を大きくすることで濃縮トラフの水位を低下させ、ろ液バルブの開度を小さくすることで濃縮トラフの水位を上昇させることができる。

本発明は、外筒スクリーンを浸漬したろ液の水位によってろ過圧力が変動する作用を利用して、汚泥供給ポンプとスクリュー軸の回転数を一定としたままで、外筒スクリーンの浸漬水位を制御することで汚泥流量、ろ過圧力を一定とする運転が可能としたものである。スクリュー軸の回転数を変化させる必要が無いため、ケーキ含水率を一定とし、汚泥供給ポンプを変動させる必要が無いため、汚泥の供給流量が一定で、安定した運転を行える。

本発明に係る浸漬式スクリュープレスの概略側面図である。 同じく、浸漬式スクリュープレスの概略正面図である。 本発明の実施例に係る浸漬式スクリュープレスの運転制御方法のフローチャートである。

図１は、本発明に係る浸漬式スクリュープレスの概略側面図である。
本発明のスクリュープレスは、円筒状の外筒スクリーン１とスクリュー羽根２を巻きかけたスクリュー軸３でろ過室４を形成し、スクリュー軸３を汚泥の供給側からケーキの排出側に向かって拡大させて、外筒スクリーン１とスクリュー軸３の間のろ過室４を排出側に向かって縮小させてある。

スクリュー軸３始端側には汚泥の供給管５を連結し、供給管５には汚泥を圧送する汚泥供給ポンプ６と、汚泥の圧入圧力ＰＣ１を計測する圧入圧力センサー７を設ける。
スクリュー軸３始端部には供給口８を開口し、汚泥供給ポンプ６は汚泥を供給管５からスクリュー軸３内部へ送り、供給口８よりろ過室４に供給する。

ろ過室４に供給された汚泥は、回転するスクリュー羽根２によってスクリュー軸３終端部近傍の排出口９まで搬送され、外筒スクリーン１から排出される。
外筒スクリーン１は汚泥の搬送中に細孔からろ液を排出し、固形物がスクリュー羽根２によって搬送される。
外筒スクリーン１から排出されたろ液は、外筒スクリーン１下方に設けたろ液トラフ１０によって回収される。

図２は、本発明に係る浸漬式スクリュープレスの概略正面図である。
スクリュー軸３始端側には、外筒スクリーン１下方に濃縮トラフ１１を設けている。
図１、２に示すように、濃縮トラフ１１は、外筒スクリーン１下方から上方まで覆うように延設したケーシング１２と、濃縮トラフの正面（スクリュー軸始端側）と背面（スクリュー軸終端側）に設けた側壁１３とで構成される。
また、濃縮トラフ１１はろ液トラフ１０の上方に配置し、濃縮トラフ１１からオーバーフローしたろ液をろ液トラフ１０で回収できる構成としている。

濃縮トラフ１１は外筒スクリーン１の始端側に設けられ、汚泥がスクリュープレスに供給された直後に排出されたろ液を貯留する。濃縮トラフ１１の背面の側壁１３は、外筒スクリーン１に設けた中間軸受け１４と水密に連結することで、ろ液を貯留可能としている。そして、濃縮トラフ１１は水位制御手段１５を備え、貯留したろ液の水位を制御する。

本発明の実施例では、水位制御手段１５として、濃縮トラフ１１下部に連結したろ液排出管１６に、水頭圧ＰＣ２を計測する水頭圧センサー１８とろ液バルブ１７を設け、計測した値からろ液バルブ１７を制御する制御装置１９を備えている。圧入圧力センサー７と水頭圧センサー１８で計測した圧入圧力ＰＣ１と水頭圧ＰＣ２から外筒スクリーン１にかかるろ過圧力ΔＰを算出し、算出したろ過圧力ΔＰに基づいて制御装置１９がろ液バルブ１７の開度を制御する。

水頭圧センサー１８は、濃縮トラフ１１に貯留したろ液の水頭圧ＰＣ２からろ液の水位を算出することにも用いられる。
なお、スクリュープレス運転開始直後は、ろ液バルブ１７を閉じて濃縮トラフ１１にろ液を貯留することで、外筒スクリーン１がろ液に浸漬した状態で汚泥の脱水を行うことができる。
濃縮トラフ１１の水位が所定の高さになったことをろ液排出管１６に設けた水頭圧センサー１８で検知すると、制御装置１９はろ液バルブ１７を所定の開度まで開いてろ液の排出量を制御し、濃縮トラフ１１の水位を一定にする。

その他の水位制御手段として、濃縮トラフ１１のケーシング１２、又は側壁１３を昇降させ、水位を下げる場合は降下、水位を上げる場合は上昇させることで水位を制御できる。
また、外筒スクリーン１（又は濃縮トラフ１１）を上下方向に移動させて外筒スクリーン１にかかる水頭圧ＰＣ２を調整することも可能である。

本発明は、外筒スクリーン１を濃縮トラフ１１に貯留したろ液に浸漬することで、ろ液の排出性を均一化して濃縮性能を向上させることができる。
濃縮トラフ１１にろ液を貯留していない場合、外筒スクリーン１内には、供給された汚泥により上部と下部で水頭圧による圧力差が生じている。従って、外筒スクリーン１のろ過圧力ΔＰは、下部が高く、上部が低くなっており、外筒スクリーンの上部と下部ではろ液の排出性が異なる。
ここで、濃縮トラフ１１にろ液を貯留した場合、外筒スクリーン１には、ろ液による水頭圧が外部から加わる。従って、外筒スクリーン１の下部には外部から高い水頭圧がかかり、上部にいくにつれ水頭圧は減少する。
上記より、ろ液に浸漬した外筒スクリーン１のろ過圧力ΔＰは、ろ液による水頭圧で上部から下部の内圧が均等となり、ろ液の排出量が上部と下部で均等となる。外筒スクリーン１を上部から下部まで均等に使用できるため、外筒スクリーン１を浸漬していない場合と比べ、ろ液排出性は向上する。

本発明は、濃縮トラフ１１のろ液水位を変動させることで外筒スクリーン１にかかるろ過圧力ΔＰを制御し、汚泥性状の変動に対して一定のろ過圧力ΔＰでスクリュープレスを運転することができる。

汚泥流量、ケーキ含水率を一定とするため、汚泥供給ポンプとスクリュー軸３の回転数を一定とすると、汚泥性状の変動により外筒スクリーン１にかかるろ過圧力ΔＰが変動する。ろ過圧力ΔＰが変動すると安定した脱水が行えないため、本発明ではろ過圧力ΔＰが一定となるよう、濃縮トラフ１１の水位をろ液バルブ１７の開度にて制御する。

ここで、外筒スクリーン１にかかるろ過圧力ΔＰは、汚泥中の水分が外筒スクリーン外に排出される際に生じる圧力である。従って、ろ過圧力ΔＰは、汚泥供給ポンプ６の圧入圧力ＰＣ１を基とする。
外筒スクリーン１をろ液に浸漬する場合、ろ液による水頭圧ＰＣ２がスクリーン１外部からかかり、汚泥中の水分が外筒スクリーン１から排出されるのを妨げる。
よって、ろ過圧力ΔＰは圧入圧力ＰＣ１から水頭圧ＰＣ２を差し引いた値となり、ΔＰ＝ＰＣ１−ＰＣ２で表すことができる。

汚泥供給ポンプ６の回転数を一定とすると、汚泥性状の変動により圧入圧力ＰＣ１が変化する。汚泥流量を一定とするため、汚泥供給ポンプ６の回転数は変動させずに、水頭圧ＰＣ２を変化させることでろ過圧力ΔＰを制御する。
従って、本発明では、圧入圧力ＰＣ１と水頭圧ＰＣ２の差であるろ過圧力ΔＰを増加させるには、水頭圧ＰＣ２低下させればよい。
また、同様にろ過圧力ΔＰを低下させるには、水頭圧ＰＣ２を上昇させればよい。

以上のことより、汚泥性状の変動等によりろ過圧力ΔＰが低下した場合、水頭圧ＰＣ２を低下させることでろ過圧力ΔＰを増加させ、基準値に戻す。水頭圧ＰＣ２を低下させるためには、濃縮トラフ１１のろ液水位を低下させればよい。
逆に、ろ過圧力ΔＰが上昇した場合、水頭圧ＰＣ２を上昇させることでろ過圧力ΔＰを減少させ、基準値に戻す。水頭圧ＰＣ２を上昇させるためには、濃縮トラフ１１のろ液水位を上昇させればよい。

濃縮トラフ１１のろ液水位を維持したい場合、濃縮トラフ１１へのろ液の流入量と、ろ液の排出量が等しくなるようろ液バルブ１７の開度を基準開度に設定する。
ろ液水位を上昇させる場合、ろ液排出量を減少させるためにろ液バルブ１７の開度を小さくする。
逆にろ液水位を低下させる場合、ろ液排出量を増加させるためにろ液バルブ１７の開度を大きくする。

上記より、汚泥性状の変動でろ過圧力ΔＰが低下した場合、ろ過圧力ΔＰを上昇させるため、ろ液バルブ１７の開度を大きくする制御を行い、濃縮トラフ１１の水位を低下させる。
また、汚泥性状の変動でろ過圧力ΔＰが上昇した場合、ろ過圧力ΔＰを低下させるため、ろ液バルブ１７の開度を小さくする制御を行い、濃縮トラフ１１の水位を上昇させる。
そして、ろ過圧力ΔＰが基準値の場合は、濃縮トラフ１１の水位を維持するため、ろ液バルブ１７を基準開度に設定する。
なお、濃縮トラフ１１は密閉した状態であっても、ろ液バルブ１７の開度でろ過圧力ΔＰを制御可能である。

図３は本発明の実施例に係る浸漬式スクリュープレスの運転制御方法のフローチャートである。
以下、フローチャートを基に本発明の運転制御方法を詳述する。

Ａ．初期設定
スクリュー軸３の回転数を一定の回転数に設定する。
汚泥供給ポンプ６の回転数を一定の回転数に設定する。
基準ろ液水位を設定する。
ろ液バルブ１７の基準開度を設定する。
基準ろ過圧力ΔＰ０を設定する。
スクリュープレスのスクリュー軸３、汚泥供給ポンプ６の回転数を一定とすることで汚泥の流入流量が一定となる。

Ｂ．運転開始
汚泥供給ポンプ６を稼働してろ過室４内に汚泥を供給する。
運転開始初期はろ過室４内部が空の状態で、ろ液バルブ１７は開いておき、ろ過室４に汚泥が充満するまで濃縮トラフ１１に排出されたろ液を貯留せずに全量排出する。

Ｃ．濃縮トラフ貯留
ろ過室４に汚泥が充満した状態になると、ろ液バルブ１７を閉じて濃縮トラフ１１にろ液を貯留する。濃縮トラフ１１にろ液を貯留することで、外筒スクリーン１をろ液に浸漬させる。

Ｄ．基準水位設定
濃縮トラフ１１のろ液水位が基準ろ液水位まで上昇したことを水頭圧センサー１８で検知すると、ろ液バルブ１７を基準開度まで開き、濃縮トラフ１１のろ液の流入量と排出量を等しくすることでろ液水位を一定に保つ。

Ｅ．ろ過圧力比較
供給管５に設けた圧入圧力センサー７とろ液排出管１６に設けた水頭圧センサー１８から外筒スクリーン１にかかるろ過圧力ΔＰを算出し、基準ろ過圧力ΔＰ０と比較する。
ろ過圧力ΔＰが基準ろ過圧力ΔＰ０より高い場合、フローチャートＦへ移行してろ過圧力ΔＰを減少させる制御を行う。
ろ過圧力ΔＰが基準ろ過圧力ΔＰ０より低い場合、フローチャートＧへ移行してろ過圧力ΔＰを増加させる制御を行う。
ろ過圧力ΔＰが基準ろ過圧力ΔＰ０と同じ場合、そのままスクリュープレスの運転を継続するため、フローチャートＥに戻り再びろ過圧力ΔＰを算出する。

Ｆ．ろ過圧力減少
ろ過圧力ΔＰが基準ろ過圧力ΔＰ０より高い場合、ろ過圧力ΔＰを減少させるため、濃縮トラフ１１のろ液水位を上昇させる制御を行う。具体的には、ろ液バルブ１７の開度を予め定めた分だけ小さくし、貯留したろ液の排出量を減らして濃縮トラフ１１のろ液水位を上昇させる。濃縮トラフ１１のろ液水位が上昇することで、外筒スクリーン１に掛かる水頭圧ＰＣ２を上昇させてろ過圧力ΔＰを減少させる。
ろ液バルブ１７の開度を変更した後、フローチャートＥに戻り再びろ過圧力ΔＰを算出する。

Ｇ．ろ過圧力増加
ろ過圧力ΔＰが基準ろ過圧力ΔＰ０より低い場合、ろ過圧力ΔＰを増加させるため、濃縮トラフ１１のろ液水位を低下させる制御を行う。具体的には、ろ液バルブ１７の開度を予め定めた分だけ大きくし、貯留したろ液の排出量を増やして濃縮トラフ１１のろ液水位を低下させる。濃縮トラフ１１のろ液水位が低下することで、外筒スクリーン１に掛かる水頭圧ＰＣ２を低下させてろ過圧力ΔＰを増加させる。
ろ液バルブ１７の開度を変更した後、フローチャートＥに戻り再びろ過圧力ΔＰを算出する。

停止（図示せず）
フローチャートＦ、Ｇでろ液バルブ１７の開度を変更した後、ろ液排出管１６の水頭圧センサー１８で濃縮トラフ１１のろ液水位を算出し、予め設定した最大値、最小値を超えた場合はスクリュープレスの運転を停止する工程を備えてもよい。

この発明に係るスクリュープレスの制御方法は、スクリーンをろ液に浸漬させた濃縮トラフの水位を制御することで、ろ過圧力を一定にできる。従って、スクリュー軸の回転数を変動させる必要がなく、ケーキ含水率を一定として安定した脱水運転が行える。よって、下水、し尿、食品生産加工排水等の性状が変動しやすい有機性汚泥の脱水に容易に適用可能である。

１ 外筒スクリーン
２ スクリュー羽根
３ スクリュー軸
４ ろ過室
１１ 濃縮トラフ
１５ 水位制御手段
１６ ろ液排出管
１７ ろ液バルブ
ΔＰ ろ過圧力
ΔＰ０ 基準ろ過圧力
ＰＣ１ 圧入圧力
ＰＣ２ 水頭圧

Claims (2)

1. 円筒状の外筒スクリーン（１）とスクリュー羽根（２）を巻きかけたスクリュー軸（３）でろ過室（４）を形成し、
   外筒スクリーン（１）下方から上方まで覆うように延設した濃縮トラフ（１１）をスクリュー軸（３）始端側から外筒スクリーン（１）の中間軸受け（１４）まで設けると共に、ろ液を貯留して、外筒スクリーン（１）をろ液に浸漬させながら汚泥の脱水を行う浸漬式スクリュープレスの運転制御方法において、
   予め汚泥の基準ろ過圧力（ΔＰ０）を設定し、
   汚泥の圧入圧力（ＰＣ１）と濃縮トラフ（１１）の水頭圧（ＰＣ２）の差から算出したろ過圧力（ΔＰ）が基準ろ過圧力（ΔＰ０）より高い場合、水位制御手段（１５）により濃縮トラフ（１１）の水位を上昇させ、
   算出したろ過圧力（ΔＰ）が基準ろ過圧力（ΔＰ０）より低い場合、水位制御手段（１５）により濃縮トラフ（１１）の水位を低下させる
   ことを特徴とする浸漬式スクリュープレスの運転制御方法。
   
2. 前記水位制御手段（１５）として濃縮トラフ（１１）に接続したろ液排出管（１６）にろ液バルブ（１７）を設け、
   ろ液バルブ（１７）の開度を大きくすることで濃縮トラフ（１１）の水位を低下させ、
   ろ液バルブ（１７）の開度を小さくすることで濃縮トラフ（１１）の水位を上昇させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の浸漬式スクリュープレスの運転制御方法。

Images