JP7821063B2 - 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法、および同軸差動スクリュープレス脱水機 - Google Patents

Description

本発明は、汚泥の脱水に関し、特に、上水処理場、下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥を脱水する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法に関する。

従来から、上下水処理場、し尿処理場などの液体処理施設から排出される汚泥（液体含有物）を圧搾して、該汚泥から水を分離する（すなわち、脱水する）装置として、スクリュープレス脱水機が知られている。このスクリュープレス脱水機は、スクリーン（多孔板）から形成されたろ過筒と、ろ過筒の内部に配置されたスクリューとを備える。スクリューは、ろ過筒と同心状に配置されたスクリュー軸と、スクリュー軸の外面に固定されたスクリュー羽根を有している。スクリュー軸に連結された回転機構によって、スクリュー羽根を回転させることにより、ろ過筒に投入された汚泥を圧搾し、脱水する。ろ過筒の下流側開口端には、汚泥を堰き止める背圧板が配置され、この背圧板により、回転するスクリュー羽根により送られてくるケーキ（脱水された汚泥）を滞留させ、プラグケーキ（栓）を形成する。このプラグケーキが後から送り込まれるケーキに背圧を加えて、ケーキをさらに圧搾することにより、ろ過筒内の汚泥の含水率を低下させる。

特許文献１には、同軸差動スクリュープレス脱水機が開示されている。このタイプのスクリュープレス脱水機は、ろ過筒内に直列に配列された第１スクリューと第２スクリューを備えている。これら第１スクリューと第２スクリューはそれぞれ別々の駆動装置によって異なる速度で回転することが可能である。したがって、第１スクリューと第２スクリューの回転速度を制御することで、背圧板を設けることなく、ろ過筒内にプラグケーキを形成し、ろ過筒内の汚泥を圧搾することができる。

特許文献２には、第２スクリューの軸トルクを測定し、第２スクリュー軸の回転速度の制御を行う技術が記載されている。この特許文献２は、脱水ケーキ含水率が低下することによって、脱水ケーキを排出できなくなる問題を解決し、安定した連続運転を行うための技術を提案する。しかしながら、第２スクリューが過トルクになると、スクリュープレス脱水機の運転を停止しなければならないという問題は提示されていない。

特許文献３には、トルクを一定の範囲内に収めるためにスクリュー軸の増速・減速を繰り返す技術が示されている。しかしながら、この特許文献３は、通常の一軸式のスクリュープレス脱水機に関するものであり、同軸差動スクリュープレス脱水機は記載されていない。そのため、第２スクリューの制御や第１スクリューを併せた制御については言及されていない。

特開２０１８－５１５８２号公報 特開昭５８－３２５９９号公報 特開昭５８－５４９９９号公報

同軸差動スクリュープレス脱水機においては、脱水ケーキの含水率が低下しすぎた際に第２スクリューのトルクが上昇してしまう。これは、脱水ケーキの硬さと、第１スクリューから送られるケーキの２つの原因によって生じる。特に、第２スクリューの巻き数が３巻未満の少ない同軸差動スクリュープレス脱水機においては、含水率の低下したケーキであっても排出できることが多い。そのため、排出限界よりも先に過トルクによる回転限界が先に来てしまう。そのため、過トルクを回避しつつ、最も含水率の低下したケーキをより多く出す運転制御方法が必要となる。

過トルクとなった際にはスクリュープレス脱水機全体の運転を停止する必要がある。この時、スクリュープレス脱水機内で汚泥に加わる背圧を弱めることで、軸トルクを下げることは可能である。第２スクリューの回転速度を速めることで背圧を弱めつつ、硬くなったケーキの排出が行われる方法は、特許文献２に示されている。しかしながら、第２スクリューの回転速度を速めると第２スクリューのトルクが上昇してしまうため、過トルクのリスクが高まってしまう。そのため、余裕を持たせたトルクを閾値として運転する必要がある。その場合には脱水の不十分な状態から第２スクリューを増速させることになる。

特許文献３に示されたスクリュー軸を繰り返し増速および減速する方法では、トルクが十分に下がっていない状態で増速を行う可能性があり、その際に過トルクで運転停止してしまうおそれがある。これらの特許文献に記載の方法では一時的に高いトルクになる可能性が高く、過トルクを回避する目的としては不十分である。

そこで、本発明は、第２スクリューの過トルクを確実に防止して、運転停止を回避することができる同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法、および同軸差動スクリュープレス脱水機を提供する。

一態様では、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、前記第２スクリューのトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法が提供される。

一態様では、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させ、または前記第１スクリューの回転を停止させた後、さらに設定時間が経過したときに、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻す。
一態様では、前記設定時間は、前記第２スクリューのスクリュー羽根の巻数と同じ回数だけ前記第２スクリューが回転するのに要する時間以下である。
一態様では、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻した後に、前記第２スクリューの回転を停止させるか、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させ、前記第２スクリューでの汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後、前記第２スクリューの回転速度を前記第２運転速度に戻す。
一態様では、前記第２スクリューの回転を停止させている間、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度で回転させている間、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも高い回転速度に増速させ、前記第２スクリューでの汚泥の圧力が前記所定の圧力しきい値に達した後、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を、前記第１運転速度および前記第２運転速度にそれぞれ戻す。

一態様では、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、または前記第１スクリューの回転を停止させた後に、前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも高い回転速度に増速させる。
一態様では、前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも高い回転速度に増速させた後、さらに設定時間が経過したときに、前記第２スクリューの回転速度を前記第２運転速度に戻し、その後、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻す。
一態様では、前記設定時間は、前記第２スクリューのスクリュー羽根の巻数と同じ回数だけ前記第２スクリューが回転するのに要する時間以下である。
一態様では、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻した後に、前記第２スクリューの回転を停止させるか、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させ、前記第２スクリューでの汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後、前記第２スクリューの回転速度を前記第２運転速度に戻す。

一態様では、前記第２スクリューの回転を停止させている間、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度で回転させている間、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも高い回転速度に増速させ、前記第２スクリューでの汚泥の圧力が前記所定の圧力しきい値に達した後、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を、前記第１運転速度および前記第２運転速度にそれぞれ戻す。

一態様では、前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも高い回転速度に増速させた後、さらに設定時間が経過したときに、前記第２スクリューの回転を停止させるか、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させる。
一態様では、前記設定時間は、前記第２スクリューのスクリュー羽根の巻数と同じ回数だけ前記第２スクリューが回転するのに要する時間以下である。
一態様では、前記第２スクリューの回転を停止させた後、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻す。
一態様では、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻した後であって、かつ前記第２スクリューでの汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後、前記第２スクリューの回転速度を前記第２運転速度に戻す。

一態様では、前記第２スクリューの回転を停止させた後、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも高い回転速度に増速させる。
一態様では、前記第２スクリューでの汚泥の圧力が前記所定の圧力しきい値に達した後、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を、前記第１運転速度および前記第２運転速度にそれぞれ戻す。

一態様では、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、前記第２スクリューのトルクが所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第１監視時間経過したときに、前記第２スクリューを徐々に増速し、前記第２スクリューを徐々に増速させている間に、前記第２スクリューのトルクが所定の第２トルクしきい値以上となったとき、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法が提供される。

一態様では、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、前記第２スクリューのトルクが所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第１監視時間経過したときに、前記第２スクリューを徐々に増速し、前記第２スクリューを徐々に増速させている間に、前記第２スクリューのトルクが前記所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第２監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法が提供される。

一態様では、同軸差動スクリュープレス脱水機であって、同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューと、前記第１スクリューを回転させる第１スクリューモータと、前記第２スクリューを回転させる第２スクリューモータと、前記第１スクリューモータに可変周波数の電流を供給する第１インバータと、前記第２スクリューモータに可変周波数の電流を供給する第２インバータと、前記第１スクリューおよび前記第２スクリューの動作を制御する動作制御部と、前記第２スクリューでの汚泥の圧力を測定する汚泥圧力測定器を備え、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置し、前記第２スクリューは、３巻未満のスクリュー羽根を有し、前記動作制御部は、前記第２スクリューのトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させるように構成されている、同軸差動スクリュープレス脱水機が提供される。

第１スクリューを減速または停止することで、第２スクリューのトルクを大幅に下げることができる。更にその状態で第２スクリューの回転速度を上げることで、短時間で硬いケーキの排出を行うことができる。また、第２スクリューのトルク低下後に一時的に第２スクリューを停止または減速することで、短時間で含水率の低いケーキを得ることができる。

第２スクリューの段階的な増速を行うことで、過トルクリスクを下げつつ、ケーキ含水率を低く保つことが可能となる。更に、第１スクリューの停止または減速を併せることで、第２スクリューのトルクを確実に下げることができる。

同軸差動スクリュープレス脱水機の一実施形態を示す断面図である。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法の一実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法の他の実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態を説明するフローチャートである。 同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、同軸差動スクリュープレス脱水機の一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、同軸差動スクリュープレス脱水機は、同軸上に配列された第１スクリュー１および第２スクリュー２を有する。より具体的には、スクリュープレス脱水機は、円筒状のろ過筒５と、ろ過筒５内で、該ろ過筒５と同心状に配置され、汚泥を所定の移送方向Ｄに移送する第１スクリュー１および第２スクリュー２と、第１スクリュー１を回転させる第１スクリューモータ７と、第１スクリュー１とは独立に第２スクリュー２を回転させる第２スクリューモータ８と、第１スクリューモータ７に可変周波数の電流を供給する第１インバータ１２と、第２スクリューモータ８に可変周波数の電流を供給する第２インバータ１３と、第１スクリュー１および第２スクリュー２の動作を制御する動作制御部１０を備えている。第１インバータ１２および第２インバータ１３は、動作制御部１０に電気的に接続されている。

動作制御部１０は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。例えば、動作制御部１０は、エッジサーバおよびクラウドサーバの組み合わせであってもよい。動作制御部１０は、プログラムが格納された記憶装置１０ａと、これらプログラムに含まれる命令に従って演算を実行する演算装置１０ｂを備えている。記憶装置１０ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。演算装置１０ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、動作制御部１０の具体的構成はこれらの例に限定されない。

投入口１７からろ過筒５に投入された汚泥は、回転する第１スクリュー１および第２スクリュー２によりろ過筒５内で所定の移送方向Ｄに移送される。第１インバータ１２と第２インバータ１３の動作、すなわち第１スクリュー１の回転速度、および第２スクリュー２の回転速度および回転方向は、動作制御部１０によって制御される。第１スクリュー１および第２スクリュー２は、同軸上に配列されており、汚泥の移送方向Ｄにおいて第１スクリュー１は第２スクリュー２の上流に位置する。

動作制御部１０は、第１インバータ１２から第１スクリューモータ７に供給される電流に基づいて、第１スクリュー１のトルクを検出および監視するように構成されている。さらに、動作制御部１０は、第２インバータ１３から第２スクリューモータ８に供給される電流に基づいて、第２スクリュー２のトルクを検出および監視するように構成されている。一実施形態では、同軸差動スクリュープレス脱水機は、第１スクリュー１のトルクを直接検出するトルク検出器と、第２スクリュー２のトルクを直接検出するトルク検出器を備えてもよい。動作制御部１０は、これらのトルク検出器から送られてくるトルク検出信号に基づいて、第１スクリュー１および第２スクリュー２のトルクを監視してもよい。

第２スクリュー２は、第１スクリュー１とは独立に回転可能なように、第１スクリュー１に連結されている。第１スクリュー１および第２スクリュー２の全体は、ろ過筒５および排出室１８をそれぞれ貫通して延びている。排出室１８は、ろ過筒５に接続されている。脱水ケーキは、ろ過筒５から排出室１８に排出される。

第１スクリュー１は、汚泥の移送方向Ｄにおける下流側に向かってその径が徐々に大きくなる円錐台形状（テーパ形状）の第１スクリュー軸１Ａと、第１スクリュー軸１Ａの外面に固定された第１スクリュー羽根１Ｂとを有している。

第２スクリュー２は、円筒形状の第２スクリュー軸２Ａと、第２スクリュー軸２Ａの外面に固定された第２スクリュー羽根２Ｂを有している。第２スクリュー２の軸方向の長さは、第１スクリュー１の軸方向の長さよりも短い。さらに、第２スクリュー羽根２Ｂのピッチは、第１スクリュー羽根１Ｂのピッチよりも小さい。さらに、第２スクリュー羽根２Ｂは、その巻数が３巻き未満である。

第２スクリュー２の第２スクリュー軸２Ａは、第１スクリュー軸１Ａと同心状に配置される。第２スクリュー軸２Ａの外径は第１スクリュー軸１Ａの最大径と同一である。第２スクリュー軸２Ａは、排出室１８を貫通して延びている。

閉塞壁１９を貫通して延びる第１スクリュー軸１Ａの上流側端部は、軸受２１，２２により回転可能に支持されている。第１スクリュー軸１Ａは、第１スクリュー１を回転させるための第１スクリューモータ７に連結されている。第２スクリュー軸２Ａは、第２スクリュー２を回転させるための第２スクリューモータ８に連結されている。

本実施形態では、第２スクリュー羽根２Ｂの巻き方向（すなわち、螺旋方向）は、第１スクリュー羽根１Ｂの巻き方向とは逆である。したがって、投入口１７から投入された汚泥を、排出室１８へ送り出すときは、図１に示されるように、第２スクリュー２を第１スクリュー１とは逆方向に回転させる。

第２スクリュー羽根２Ｂの巻き方向を、第１スクリュー羽根１Ｂの巻き方向と同一にしてもよい。この場合、投入口１７から投入された汚泥を、排出室１８へ送り出すときは、第２スクリュー２を第１スクリュー１と同方向に回転させることになる。

図１に示すように、ろ過筒５は、第１スクリュー１が配置された脱水領域１００Ａと、第２スクリュー２が配置されたプラグ形成領域１００Ｂとに分割される。脱水領域１００Ａで汚泥が移送される空間は、ろ過筒５の内面と、第１スクリュー羽根１Ｂと、第１スクリュー軸１Ａとによって形成される。この移送空間の断面積は、汚泥の移送方向Ｄに沿って漸次減少する。したがって、投入口１７から投入された汚泥がこの移送空間を第１スクリュー羽根１Ｂによって移送されるに従って、汚泥は圧搾され、脱水される。ろ過筒５を通過したろ液は、ろ過筒５の下方に配置されたろ液受け２３によって集められる。ろ液受け２３には、ドレイン２４が接続されており、ろ液受け２３によって集められたろ液は、ドレイン２４を介してスクリュープレス脱水機から排出される。

プラグ形成領域１００Ｂで汚泥が移送される空間は、ろ過筒５の内面と、第２スクリュー羽根２Ｂと、第２スクリュー軸２Ａとによって形成される。図１に示されるように、この移送空間の断面積は一定である。プラグ形成領域１００Ｂでは、脱水領域１００Ａで脱水された汚泥からなる脱水ケーキによって、プラグケーキが形成される。

動作制御部１０は、第２スクリュー２を第１スクリュー１の回転方向とは逆方向に回転させ、第２スクリュー羽根２Ｂによってプラグケーキを少しずつ排出室１８に送り出す（すなわち、排出する）。第２スクリュー２上のプラグケーキは、後続の脱水ケーキに背圧を加えながら、第２スクリューモータ８によって回転される第２スクリュー２の第２スクリュー羽根２Ｂによって排出室１８に排出される。

動作制御部１０は、第２スクリュー２の回転速度を変更することによって、排出室１８に排出されるプラグケーキの量を調整することができる。より具体的には、動作制御部１０が第２スクリュー２の回転速度を低下させると、プラグケーキの排出量が減少し、動作制御部１０が第２スクリュー２の回転速度を増加させると、プラグケーキの排出量が増加する。プラグケーキの排出量が減少すると、後続の脱水ケーキが脱水領域１００Ａに滞留して、該後続の脱水ケーキに加えられる背圧が増加する。したがって、動作制御部１０が第２スクリュー２の回転速度を低下させることにより、後続の脱水ケーキの含水率を低下させることができる。

同軸差動スクリュープレス脱水機は、第２スクリュー２での汚泥（または脱水ケーキ）の圧力を測定する汚泥圧力測定器２５をさらに備えている。汚泥圧力測定器２５は、ろ過筒５内に配置され、第２スクリュー２に隣接している。汚泥圧力測定器２５は、動作制御部１０に電気的に接続されており、汚泥の圧力の測定値は、動作制御部１０に送られる。したがって、動作制御部１０は、同軸差動スクリュープレス脱水機の運転中に、第２スクリューでの汚泥の圧力を監視することができる。

次に、図１を参照して説明した同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法の一実施形態について図２に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップ１０１では、動作制御部１０は、同軸差動スクリュープレス脱水機に定常運転を実行させる。具体的には、動作制御部１０は、第１インバータ１２および第２インバータ１３に指令を与えて、第１スクリュー１および第２スクリュー２を第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させて、汚泥をろ過筒５内で矢印Ｄ（図１参照）で示す方向に移送する。第１スクリュー１および第２スクリュー２の第１運転速度および第２運転速度は、同軸差動スクリュープレス脱水機によって処理すべき汚泥の量に基づいて予め設定される。一例では、第１スクリュー１の第１運転速度は０．３ｍｉｎ^－１であり、第２スクリュー２の第２運転速度は０．１ｍｉｎ^－１である。

ステップ１０２では、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したか否かを判定する。トルクしきい値は、同軸差動スクリュープレス脱水機の緊急停止が必要な第２スクリュー２の過トルクよりも低い値である。監視時間は、第２スクリュー２のトルクが一時的に上昇するノイズを排除するために設定される。例えば、監視時間は、２０秒である。第２スクリュー２のトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過していなければ、処理フローは上記ステップ１０１に戻る。

ステップ１０３では、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したときに、第１インバータ１２に指令を与えて、第１スクリュー１を第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または第１スクリュー１の回転を停止させる。このような動作により、第１スクリュー１から第２スクリュー２に送られる汚泥の量が低減される。結果として、第２スクリュー２のトルクを大幅に低下させることができる。

ステップ１０４では、動作制御部１０は、上記ステップ１０３の後（すなわち第１スクリュー１を第１運転速度よりも低い回転速度に減速させ、または第１スクリュー１の回転を停止させた後）、さらに設定時間が経過するまで、第１スクリュー１および第２スクリュー２の状態をそのままに維持する。
ステップ１０５では、動作制御部１０は、上記設定時間が経過したときに、第１インバータ１２に指令を与えて第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す。第１スクリュー１は、定常運転に復帰する。

第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻すと、第２スクリュー２のトルクは高い値に戻ってしまうことがある。このため、第２スクリュー２のトルク、または第２スクリュー２での汚泥圧力に基づいて、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻すタイミングを判断することは難しい。そこで、本実施形態では、上記設定時間は、第２スクリュー２のスクリュー羽根２Ｂの巻数と同じ回数だけ第２スクリュー２が回転するのに要する時間以下とされる。例えば、第２スクリュー２のスクリュー羽根２Ｂの巻数が２であれば、上記設定時間は、第２スクリュー２が０．５～２回だけ回転するのに要する時間である。第２スクリュー２が０．５～２回回転すれば、第１スクリュー１と第２スクリュー２との境界領域での汚泥は十分に減ると予想される。したがって、上記設定時間が経過したときに、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻すことで、第２スクリュー２の過トルクのリスクを十分に低下させることができる。

ただし、運転データを蓄積することで、第２スクリュー２のトルク、または第２スクリュー２での汚泥圧力に基づいて、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す最適なタイミングを決定することは可能である。そこで、一実施形態では、上記ステップ１０３で第１スクリュー１の回転速度を低下させた後、または第１スクリュー１の回転を停止させた後であって、かつ第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以下であるときに、動作制御部１０は、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻してもよい。他の実施形態では、上記ステップ１０３で第１スクリュー１の回転速度を低下させた後、または第１スクリュー１の回転を停止させた後であって、第２スクリュー２のトルクが所定の許容値以下であるときに、動作制御部１０は、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻してもよい。

第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻した直後には、第２スクリュー２の周囲のケーキ含水率は高くなってしまう。そこで、ステップ１０６では、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻した後に、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の回転を停止させるか、または第２スクリュー２を第２運転速度よりも低い回転速度に減速させる。このような動作により、第２スクリュー２での汚泥の圧力が上昇し、短時間で脱水ケーキの含水率を低下させることができる。

動作制御部１０は、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後に、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。
具体的には、ステップ１０７では、動作制御部１０は、図１に示す汚泥圧力測定器２５によって測定された第２スクリュー２での汚泥の圧力を所定の圧力しきい値と比較し、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上か否かを判定する。
ステップ１０８では、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上であれば、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。

次に、図１を参照して説明した同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法の他の実施形態について図３に示すフローチャートを参照して説明する。図３に示すフローチャートのステップ２０１～２０６は、図２を参照して説明した上記ステップ１０１～１０６と同じであるので、その重複する説明を省略する。

本実施形態では、第２スクリュー２の回転を停止させている間、または第２スクリュー２を第２運転速度よりも低い回転速度で回転させている間、第１スクリュー１を第１運転速度よりも高い回転速度に増速させ、さらに第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す。

具体的には、上記ステップ２０６にて第２スクリュー２の回転を停止させるか、または第２スクリュー２を第２運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、ステップ２０７では、動作制御部１０は、第１インバータ１２に指令を与えて、第１スクリュー１を第１運転速度よりも高い回転速度に増速させる。
ステップ２０８では、動作制御部１０は、図１に示す汚泥圧力測定器２５によって測定された第２スクリュー２での汚泥の圧力を所定の圧力しきい値と比較し、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上か否かを判定する。
ステップ２０９では、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上であれば、動作制御部１０は、第１インバータ１２および第２インバータ１３に指令を与えて、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻し、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。第１スクリュー１の回転速度および第２スクリュー２の回転速度は、同時に第１運転速度および第２運転速度に戻してもよいし、異なるタイミングで第１運転速度および第２運転速度に戻してもよい。

上記ステップ２０７～２０９の動作により、第２スクリュー２が停止または減速を行っている際に、第１スクリュー１の増速を行うことで、第２スクリュー２での汚泥の圧力を短時間で上昇させることができる。

次に、図１を参照して説明した同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態について図４に示すフローチャートを参照して説明する。図４に示すフローチャートのステップ３０１～３０３は、図２を参照して説明した上記ステップ１０１～１０３と同じであるので、その重複する説明を省略する。

ステップ３０３で第１スクリュー１を第１運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、または第１スクリュー１の回転を停止させた後に、動作制御部１０は、ステップ３０４にて、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２を第２運転速度よりも高い回転速度に増速させる。第２スクリュー２を増速することで、汚泥の排出が促進されるので、第２スクリュー２のトルクを短時間で低下させることができる。

ステップ３０５では、第２スクリュー２を第２運転速度よりも高い回転速度に増速させた後、さらに設定時間が経過するまで、動作制御部１０は、第１スクリュー１および第２スクリュー２の状態をそのままに維持する。本実施形態では、設定時間は、第２スクリュー２のスクリュー羽根の巻数と同じ回数だけ第２スクリュー２が回転するのに要する時間以下である。例えば、第２スクリュー２のスクリュー羽根の巻数が２であれば、上記設定時間は、第２スクリュー２が０．５～２回だけ回転するのに要する時間である。

ステップ３０６では、動作制御部１０は、上記設定時間が経過したときに、第２インバータ１３に指令を与えて第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。
ステップ３０７では、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻した後、動作制御部１０は、第１インバータ１２に指令を与えて第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す。第１スクリュー１は、定常運転に復帰する。第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻した後に、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す理由は、脱水ケーキの含水率の低下を防ぐためである。

ステップ３０８～ステップ３１０は、図２を参照して説明した上記ステップ１０６～１０８と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図５は、図３を参照して説明した実施形態と、図４を参照して説明した実施形態とを組み合わせた一実施形態を示すフローチャートである。より具体的には、図５のステップ４０１～４０８は、図４のステップ３０１～３０８に相当し、図５のステップ４０９～４１１は、図３のステップ２０７～２０９に相当する。

次に、図１を参照して説明した同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態について図６に示すフローチャートを参照して説明する。図６に示すフローチャートのステップ５０１～５０５は、図４を参照して説明した上記ステップ３０１～３０５と同じであるので、その重複する説明を省略する。

ステップ５０５の設定時間が経過したとき、ステップ５０６では、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の回転を停止させるか、または第２スクリュー２を第２運転速度よりも低い回転速度に減速させる。このような動作により、第２スクリュー２での汚泥の圧力が上昇し、短時間で脱水ケーキの含水率を低下させることができる。
ステップ５０７では、動作制御部１０は、第１インバータ１２に指令を与えて、第１スクリュー１の回転速度を第１運転速度に戻す。

ステップ５０８およびステップ５０９では、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。
具体的には、ステップ５０８では、動作制御部１０は、図１に示す汚泥圧力測定器２５によって測定された第２スクリュー２での汚泥の圧力を所定の圧力しきい値と比較し、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上か否かを判定する。
ステップ５０９では、第２スクリュー２での汚泥の圧力が所定の圧力しきい値以上であれば、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の回転速度を第２運転速度に戻す。

図７は、図３を参照して説明した実施形態と、図６を参照して説明した実施形態とを組み合わせた一実施形態を示すフローチャートである。より具体的には、図７のステップ６０１～６０６は、図６のステップ５０１～５０６に相当し、図７のステップ６０７～６０９は、図３のステップ２０７～２０９に相当する。

次に、図１を参照して説明した同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法のさらに他の実施形態について図８に示すフローチャートを参照して説明する。この実施形態では、上述した実施形態における第１スクリュー１の減速または停止の前に、第２スクリュー２を増速させる。すなわち、第２スクリュー２のトルクが上昇しているときに、最初に第２スクリュー２を徐々に増速させる。第２スクリュー２を徐々に増速させる間に、第２スクリュー２のトルクが上昇傾向にあるときは、図２乃至図７を参照して説明した実施形態のいずれかに従って、第１スクリュー１を減速させるか、または第１スクリュー１の回転を停止させる。第２スクリュー２を徐々に増速させる理由は、第２スクリュー２を増速させた直後は、第２スクリューモータ８に一時的に大きな負荷が加わり、第２スクリュー２の過トルクが生じやすいからである。第２スクリュー２を徐々に増速させることで、第２スクリューモータ８への一時的な過負荷を低減することができる。以下、本実施形態について詳細に説明する。

ステップ７０１では、動作制御部１０は、同軸差動スクリュープレス脱水機に定常運転を実行させる。具体的には、動作制御部１０は、第１インバータ１２および第２インバータ１３に指令を与えて、第１スクリュー１および第２スクリュー２を第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させて、汚泥をろ過筒５内で矢印Ｄ（図１参照）で示す方向に移送する。第１スクリュー１および第２スクリュー２の第１運転速度および第２運転速度は、同軸差動スクリュープレス脱水機によって処理すべき汚泥の量に基づいて予め設定される。一例では、第１スクリュー１の第１運転速度は０．３ｍｉｎ^－１であり、第２スクリュー２の第２運転速度は０．１ｍｉｎ^－１である。

ステップ７０２では、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが所定の第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第１監視時間Ｔ１を経過したか否かを判定する。第１トルクしきい値ＭＨは、同軸差動スクリュープレス脱水機の緊急停止が必要な第２スクリュー２の過トルクよりも低い値である。第１監視時間Ｔ１は、第２スクリュー２のトルクが一時的に上昇するノイズを排除するために設定される。例えば、監視時間は、２０秒である。第２スクリュー２のトルクが第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が第１監視時間Ｔ１を経過していなければ、処理フローは上記ステップ７０１に戻る。

ステップ７０３では、第２スクリュー２のトルクが所定の第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第１監視時間Ｔ１を経過したときに、動作制御部１０は、第２スクリュー２の現在の回転速度を増加させる。具体的には、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２の現在の回転速度Ｒに増加分ｒを加えた回転速度で第２スクリュー２を回転させる。

ステップ７０４では、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが所定の第２トルクしきい値Ｈ以上であるか否かを判定する。第２トルクしきい値Ｈは、第１トルクしきい値ＭＨよりも大きい。第２スクリュー２のトルクが所定の第２トルクしきい値Ｈ以上ということは、第２スクリュー２のトルクが上昇傾向にあることを意味する。そこで、第２スクリュー２のトルクが所定の第２トルクしきい値Ｈ以上であれば、動作制御部１０は、第１インバータ１２に指令を与えて、第１スクリュー１を第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または第１スクリュー１の回転を停止させる。より具体的には、処理フローは、上述した実施形態のステップ１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３のいずれかに移行し、動作制御部１０は図２乃至図７を参照して説明した実施形態のいずれかの処理フローに従って制御動作を実行する。

第２スクリュー２のトルクが第２トルクしきい値Ｈを超えていなければ、ステップ７０５において、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが上記第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第２監視時間Ｔ２を経過したか否かを判定する。第２監視時間Ｔ２は、上記ステップ７０２の監視時間Ｔ１よりも長い。例えば、第２監視時間Ｔ２は１２０秒である。第２スクリュー２のトルクが上記第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第２監視時間Ｔ２を経過したということは、第２スクリュー２のトルクが上昇傾向にあることを意味する。そこで、第２スクリュー２のトルクが所定の第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第２監視時間Ｔ２を経過したときは、動作制御部１０は、第１インバータ１２に指令を与えて、第１スクリュー１を第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または第１スクリュー１の回転を停止させる。具体的には、上記ステップ７０４のＹＥＳの場合と同様に、処理フローは、上述した実施形態のステップ１０３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３のいずれかに移行し、動作制御部１０は図２乃至図７を参照して説明した実施形態のいずれかの処理フローに従って制御動作を実行する。

第２スクリュー２のトルクが上記第１トルクしきい値ＭＨ以上である状態が所定の第２監視時間Ｔ２を経過していなければ、ステップ７０６において、動作制御部１０は、第２スクリュー２のトルクが所定の第３トルクしきい値Ｍ以下である状態が所定の第３監視時間Ｔ３を経過したか否かを判定する。第３トルクしきい値Ｍは、第１トルクしきい値ＭＨおよび第２トルクしきい値Ｈよりも小さい。第３監視時間Ｔ３は、第１監視時間Ｔ１または第２監視時間Ｔ２よりも短い。例えば、第３監視時間Ｔ３は、５秒である。

第２スクリュー２のトルクが所定の第３トルクしきい値Ｍ以下である状態が所定の第３監視時間Ｔ３を経過したときは、処理フローは上記ステップ７０１に戻る。第２スクリュー２の回転速度Ｒは、初期速度Ｒ０にリセットされてもよい。
第２スクリュー２のトルクが所定の第３トルクしきい値Ｍ以下である状態が所定の第３監視時間Ｔ３を経過していないときは、処理フローは上記ステップ７０３に戻る。動作制御部１０は、第２スクリュー２の現在の回転速度Ｒに増加分ｒをさらに加算することで、第２スクリュー２の回転速度を更新する。そして、動作制御部１０は、第２インバータ１３に指令を与えて、第２スクリュー２を更新された回転速度（すなわちより高い回転速度）で第２スクリュー２を回転させる。

このように、第２スクリュー２は徐々に（本実施形態では段階的に）増速されるので、第２スクリュー２の増速直後に第２スクリュー２が一時的に過トルクとなることを防止することができる。第２スクリュー２が徐々に増速される間に第２スクリュー２のトルクが増加傾向にある場合には、第１スクリュー１が減速または停止されるので、第２スクリュー２の過トルクを確実に防止することができる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 第１スクリュー
１Ａ 第１スクリュー軸
１Ｂ 第１スクリュー羽根
２ 第２スクリュー
２Ａ 第２スクリュー軸
２Ｂ 第２スクリュー羽根
５ ろ過筒
７ 第１スクリューモータ
８ 第２スクリューモータ
１０ 動作制御部
１２ 第１インバータ
１３ 第２インバータ
１７ 投入口
１８ 排出室
１９ 閉塞壁
２１，２２ 軸受
２３ ろ液受け
２４ ドレイン
２５ 汚泥圧力測定器

Claims (11)

1. 同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、
   前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、
   前記第２スクリューのトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法。
2. 前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させ、または前記第１スクリューの回転を停止させた後、さらに設定時間が経過したときに、前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻す、請求項１に記載の運転方法。
3. 前記設定時間は、前記第２スクリューのスクリュー羽根の巻数と同じ回数だけ前記第２スクリューが回転するのに要する時間以下である、請求項２に記載の運転方法。
4. 前記第１スクリューの回転速度を前記第１運転速度に戻した後に、前記第２スクリューの回転を停止させるか、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させ、
   前記第２スクリューでの汚泥の圧力が所定の圧力しきい値に達した後、前記第２スクリューの回転速度を前記第２運転速度に戻す、請求項２に記載の運転方法。
5. 前記第２スクリューの回転を停止させている間、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度で回転させている間、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも高い回転速度に増速させ、
   前記第２スクリューでの汚泥の圧力が前記所定の圧力しきい値に達した後、前記第１スクリューの回転速度および前記第２スクリューの回転速度を、前記第１運転速度および前記第２運転速度にそれぞれ戻す、請求項４に記載の運転方法。
6. 前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させた後、または前記第１スクリューの回転を停止させた後に、前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも高い回転速度に増速させる、請求項１に記載の運転方法。
7. 前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも高い回転速度に増速させた後、さらに設定時間が経過したときに、前記第２スクリューの回転を停止させるか、または前記第２スクリューを前記第２運転速度よりも低い回転速度に減速させる、請求項６に記載の運転方法。
8. 同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、
   前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、
   前記第２スクリューのトルクが所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第１監視時間経過したときに、前記第２スクリューを徐々に増速し、
   前記第２スクリューを徐々に増速させている間に、前記第２スクリューのトルクが所定の第２トルクしきい値以上となったとき、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法。
9. 同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューを有し、汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置する同軸差動スクリュープレス脱水機の運転方法であって、
   前記第１スクリューおよび前記第２スクリューを第１運転速度および第２運転速度でそれぞれ回転させることで汚泥を移送し、
   前記第２スクリューのトルクが所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第１監視時間経過したときに、前記第２スクリューを徐々に増速し、
   前記第２スクリューを徐々に増速させている間に、前記第２スクリューのトルクが前記所定の第１トルクしきい値以上である状態が所定の第２監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させる、運転方法。
10. 同軸差動スクリュープレス脱水機であって、
    同軸上に配列された第１スクリューおよび第２スクリューと、
    前記第１スクリューを回転させる第１スクリューモータと、
    前記第２スクリューを回転させる第２スクリューモータと、
    前記第１スクリューモータに可変周波数の電流を供給する第１インバータと、
    前記第２スクリューモータに可変周波数の電流を供給する第２インバータと、
    前記第１スクリューおよび前記第２スクリューの動作を制御する動作制御部を備え、
    汚泥の移送方向において前記第１スクリューは前記第２スクリューの上流に位置し、
    前記第２スクリューは、３巻未満のスクリュー羽根を有し、
    前記動作制御部は、前記第２スクリューのトルクが所定のトルクしきい値以上である状態が所定の監視時間経過したときに、前記第１スクリューを前記第１運転速度よりも低い回転速度に減速させるか、または前記第１スクリューの回転を停止させるように構成されている、同軸差動スクリュープレス脱水機。
11. 前記第２スクリューでの汚泥の圧力を測定する汚泥圧力測定器をさらに備えている、請求項１０に記載の同軸差動スクリュープレス脱水機。