JP7830258B2 - 焼却灰採取機器およびそれを含む焼却灰採取システム - Google Patents

Description

本発明は、下水汚泥の焼却灰を採取するための焼却灰採取機器、およびそれを含む焼却灰採取システムに関する。

下水処理場において下水を浄化する際に発生する下水汚泥は、脱水等された後、焼却炉で焼却されて処理される。しかし、近年、下水汚泥を焼却した焼却灰が煙道に付着し、煙道が閉塞する現象（焼却炉の閉塞）も多く報告されている。焼却炉の閉塞は、焼却炉に投入される下水汚泥のりんと金属類との存在量のバランスによっては焼却炉の燃焼温度よりも低い融点のりん化合物が形成され、かかる低融点のりん化合物を含む焼却灰が煙道に融着することが主な原因となって惹き起こされると推測されている。このような現象を防止するため、焼却炉の燃焼温度よりも高い融点のりん化合物を形成可能な複数の高融点金属元素が結合可能なりんの結合可能量と、下水汚泥を焼却した焼却灰に含まれるりんの包含量と、の比からなる「閉塞抑制指標Ｘ［－］」という指標を導入し、下水汚泥及び焼却灰の成分分析の結果から閉塞抑制指標の値（閉塞抑制指標値）を求め、当該閉塞抑制指標値が所定の基準値を下回る場合には焼却炉の閉塞危険性が高いと判定して、焼却炉における灰付着を抑制するための薬剤（例えば、焼却炉の燃焼温度よりも高い融点のりん化合物を形成可能な高融点金属元素を含む薬剤の一種であるポリ硫酸第二鉄）を添加する焼却炉閉塞防止方法が提案されている（特許文献１参照）。

上記の焼却炉閉塞防止方法を用いるには、焼却灰の成分を化学分析により求める必要があり、測定に時間がかかる。このことから、焼却灰の色を画像センサで測定して閉塞抑制指標を推定する手法も既に提案されている（特許文献２を参照）。

特許第５８８１２６０号公報 特許第６３２１８６６号公報

しかし、画像センサによる焼却灰の色測定には、これまで卓上試験装置が用いられており、色を測定するために作業員が焼却灰を採取し、卓上試験装置が設置されている試験室まで運搬する必要がある。このような作業には、作業員の危険性が伴うこと、および人手による採取であるため測定頻度に限界があることが課題となっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、下水汚泥の焼却灰の色測定に際して、安全かつ測定回数に制約の少ない機器およびシステムを提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するための実施形態に係る焼却灰採取機器は、下水汚泥の焼却炉における焼却灰による閉塞のリスクを評価するために前記焼却灰の採取および採取後の色の測定に用いる焼却灰採取機器であって、
前記焼却灰を保持する長尺状の内側筐体と、
前記焼却灰を採取する採取領域と、採取された前記焼却灰を撮影する撮影領域との間にわたり配置され、前記内側筐体の長さ方向の少なくとも一部を囲う長尺状でかつ長さ方向に前記内側筐体を移動可能な空洞を有する外側筐体と、
を含み、
前記内側筐体は、前記焼却灰を前記内側筐体内に保持するために開口した開口保持部を有し、
前記外側筐体は、前記採取領域および前記撮影領域のそれぞれに第１開口部および第２開口部を有し、
前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記開口保持部の第３開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間において移動可能である。
（２）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記焼却灰採取機器において、好ましくは、前記焼却灰を収容する容器を、さらに備え、
前記内側筐体は、前記容器を保持可能であって、
前記容器は、前記焼却炉の焼却灰回収経路一部から落下する前記焼却灰を入れるための第４開口部を有し、
前記内側筐体は、前記開口保持部の前記第３開口部と前記第４開口部とを重なるように前記容器を保持し、
前記容器を保持した状態の前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記容器の前記第４開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間を移動可能とすることができる。
（３）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記いずれかの焼却灰採取機器において、好ましくは、前記内側筐体の前記開口保持部は、前記内側筐体の側面に、前記容器を入出させるための第５開口部を備えており、
前記外側筐体は、前記外側筐体の側面に、前記第５開口部の位置に重ねることのできる第６開口部を備え、
前記容器を前記開口保持部に保持する際に、前記外側筐体の前記第６開口部からこれに重なる前記第５開口部へと前記容器を前記内側筐体に入れることを可能とする。
（４）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記いずれかの焼却灰採取機器において、好ましくは、前記第１開口部の開口縁は、前記内側筐体の前記開口保持部を前記外側筐体の前記第２開口部に移動する際に、前記開口保持部の前記第３開口部から突出した焼却灰の一部または全部を擦り切り可能に形成されるようにできる。
（５）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記いずれかの焼却灰採取機器において、好ましくは、前記採取領域に位置する前記外側筐体の前記第１開口部以外の上面の一部または全部にエッジを備えて、前記焼却灰が前記上面に貯まるのを低減可能としている。
（６）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記いずれかの焼却灰採取機器において、好ましくは、前記外側筐体において前記焼却灰を前記撮影領域に移動する際に前記開口保持部の前記第３開口部より上方にあった余剰の前記焼却灰が前記外側筐体の内部に貯まることを低減する穴を、前記第１開口部の下方に備えることができる。
（７）別の実施形態に係る焼却灰採取機器は、前記いずれかの焼却灰採取機器において、好ましくは、前記開口保持部の前記第３開口部が前記第１開口部と重なる位置を超えないように、前記内側筐体を前記外側筐体に当てて停止させるストッパーを、前記内側筐体に備えることができる。
（８）上記目的を達成するための実施形態に係る焼却灰採取システムは、前記いずれかの焼却灰採取機器と、前記第２開口部を通じて前記焼却灰の色を測定するために前記焼却灰を撮影する撮影装置と、を少なくとも備える。
（９）別の実施形態に係る焼却灰採取システムは、前記焼却灰採取システムにおいて、好ましくは、前記焼却灰を前記内側筐体に運ぶためのアーム機器を、さらに備えることができる。
（１０）別の実施形態に係る焼却灰採取システムは、前記焼却灰採取システムにおいて、好ましくは、前記焼却灰を収容する容器を、さらに備え、
前記内側筐体は、前記容器を保持可能であって、
前記容器は、前記焼却炉の焼却灰回収経路の一部から落下する前記焼却灰を入れるための第４開口部を有し、
前記内側筐体は、前記開口保持部の前記第３開口部と前記第４開口部とを重なるように前記容器を保持し、
前記容器を保持した状態の前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記容器の前記第４開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間を移動可能とし、
前記アーム機器のアーム先端に、前記容器を保持可能な１または２以上の突出部を備え、
前記容器に、前記突出部を挿入可能な穴を備え、
前記アーム機器は、前記突出部を前記穴に挿入して前記容器を把持することができる。
（１１）別の実施形態に係る焼却灰採取システムは、前記焼却灰採取システムにおいて、好ましくは、前記アーム機器の動作を制御するための制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、コンピュータプログラムに従い、前記アーム機器を駆動することができる。

本発明によれば、下水汚泥の焼却灰の色測定に際して、安全かつ測定回数に制約の少ない機器およびシステムを提供できる。

図１は、本発明の実施形態に係る焼却灰採取システムを含めた例示的な下水処理システムの概略構成図を示す。 図２は、図１中の焼却灰採取システムを含む構成の斜視図を示す。 図３は、焼却灰採取システムの一部に含まれ得るアーム機器を示す。 図４は、図３のアーム機器のアーム先端の構造を説明するための図を示す。 図５は、図３のアーム機器の可動範囲を説明するための図を示す。 図６は、図２の灰移送コンベアの途中に備えられているシュート部の６面図および焼却灰の移送ルートを示す。 図７は、図２の焼却灰採取機器を用いて採取された焼却灰を撮影する状況を説明するための図、および撮影装置の３面図を示す。 図８は、図７の撮影装置を構成するカメラおよび照明と、撮影対象の焼却灰と、焼却灰閉塞防止薬剤添加量算出ユニットと、を示す。 図９は、この実施形態に係る焼却灰採取機器を構成する外側筐体の平面図、正面図、背面図および左側面図を示す。 図１０は、図９の外側筐体の斜視図を示す。 図１１は、この実施形態に係る焼却灰採取機器を構成する内側筐体の正面図、平面図および平面図のＡ－Ａ線断面図を示す。 図１２は、図１１の内側筐体の斜視図を示す。 図１３は、焼却灰を入れる容器の平面図、正面図および斜視図を示す。 図１４は、焼却灰を採取する際の焼却灰採取機器の動作を示す。 図１５は、焼却灰の採取後に撮影の位置まで内側筐体を移動した際の焼却灰の状況を断面視にて示す。 図１６は、焼却灰採取システムに備えることのできるサンプル保管棚の平面図、正面図および右側面図を示す。

以下、本発明に係る焼却灰採取機器およびそれを含む焼却灰採取システムの実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、以下の実施形態の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。

１．下水処理システムの概略
図１は、本発明の実施形態に係る焼却灰採取システムを含めた例示的な下水処理システムの概略構成図を示す。

図１に示すように、下水処理システム１は、沈砂池１１と、分水槽１２と、第１沈殿池１３と、反応タンク１４と、第２沈殿池１５と、重力濃縮槽１６と、機械濃縮機１７と、汚泥貯留槽１８と、汚泥脱水機２０と、ケーキホッパ２１と、焼却炉２２と、空気予熱器２３と、ろ過式集塵機２４と、白煙防止器２５と、排煙処理塔２６と、煙突２７と、灰移送コンベア２８と、灰ホッパ２９と、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出ユニット３０とを備える。

沈砂池１１は、下水に含まれる土砂類を沈殿させる場所であり、処理後の水を後段の分水槽１２に流すことができる。分水槽１２は、流入した流入水の一部を分水し、後段の第１沈殿池１３に流すための槽である。第１沈殿池１３は、流入した流入水に含まれる比重の大きい浮遊物質等を沈殿させる処理を行う場所であり、処理後の水を後段の反応タンク１４に流すことができる。第１沈殿池１３において沈殿した汚泥は、重力濃縮槽１６に排出される。反応タンク１４は、第１沈殿池１３から流入した水に対して、微生物を用いて、有機物除去、りん除去、窒素除去等を行う場所であり、処理後の水を後段の第２沈殿池１５に流すことができる。第２沈殿池１５は、反応タンク１４から流入した水に含まれる活性汚泥（微生物を含む汚泥）を沈殿させる処理を行う場所であり、処理後の水を当該下水処理システム１から排出することができる。第２沈殿池１５において沈殿した活性汚泥のうち、反応タンク１４に必要な量については、反応タンク１４に返送され（図示を省略）、残りは、余剰汚泥として、機械濃縮機１７に排出される。

重力濃縮槽１６は、第１沈殿池１３で沈殿した汚泥を受け取って、汚泥を濃縮する処理を行う場所である。重力濃縮槽１６で濃縮された汚泥は汚泥貯留槽１８に送られる。一方、重力濃縮槽１６で汚泥を濃縮させる際に発生した水分は、上流の沈砂池１１に戻される。機械濃縮機１７は、第２沈殿池１５から排出された余剰汚泥を濃縮する処理を行うことができる。機械濃縮機１７で濃縮された汚泥は、汚泥貯留槽１８に送られる。一方、機械濃縮機１７で汚泥を濃縮させる際に発生した水分は、上流の沈砂池１１に戻される。

汚泥貯留槽１８は、重力濃縮槽１６及び機械濃縮機１７よりそれぞれ濃縮された汚泥を受け取って当該汚泥を貯留すると共に、当該汚泥を汚泥脱水機２０に送ることができる。汚泥脱水機２０は、汚泥貯留槽１８から送られた下水汚泥に対して脱水処理を行う場所である。汚泥脱水機２０で脱水処理された汚泥（脱水された汚泥、「ケーキ」ともいう。）はケーキホッパ２１に送られる。一方、汚泥脱水機２０で脱水処理において発生した水分は、上流の沈砂池１１に戻される。焼却炉２２は、ケーキホッパ２１から送られてきた脱水された下水汚泥を焼却する場所である。焼却炉２２による燃焼温度は、例えば、７００度以上９００度以下、好ましくは、８５０度以上９００度以下である。

空気予熱器２３は、焼却炉２２から排出される高温の排ガスを用いて空気を予熱することができる。予熱された空気は焼却炉２２内の燃焼用に戻されるなどして活用される。ろ過式集塵機２４は、排ガスを濾過し煙と灰（焼却灰）とに分離することができる。分離された焼却灰は灰移送コンベア２８に送られる。一方、分離された煙は白煙防止器２５に送られる。灰移送コンベア２８は、ろ過式集塵機２４から送られた焼却灰を移送して灰ホッパ２９に送る。灰ホッパ２９は、焼却灰の一時的な保管を行う場所である。白煙防止器２５は、ろ過式集塵機２４から送られた煙に対して白煙防止処理を行い、排煙処理塔２６に送ることができる。排煙処理塔２６は、白煙防止器２５から送られた煙に対して、焼却時に発生したガスに含まれる有害物質等を除去することができる。排煙処理塔２６から送られた煙は、煙突２７を介して当該下水処理システム１から排出される。

この実施形態に係る焼却灰採取システム２００は、灰移送コンベア２８の一部Ａに備えられており、作業者が安全な位置で遠隔操作によって焼却灰を採取可能とすると共に、採取した焼却灰の色測定を可能とする。

焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出ユニット３０は、焼却灰の色データに基づき焼却炉閉塞危険度を算出すると共に、焼却炉閉塞防止薬剤添加量（薬剤の添加量）を算出する。そして、当該下水処理システム１の作業者は、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出ユニット３０により得られた薬剤の添加量に基づき、下水汚泥に添加する薬剤の添加量を調整して添加することができる。

２．焼却灰採取システム
図２は、図１中の焼却灰採取システムを含む構成の斜視図を示す。

この実施形態に係る焼却灰採取システム２００は、灰移送コンベア２８に隣接配置されている。焼却灰採取システム２００は、焼却灰採取機器７０と、採取した焼却灰を撮影する撮影装置１１０と、を少なくとも備える。この実施形態では、焼却灰採取システム２００は、好ましくは、焼却灰採取機器７０および撮影装置１１０に加えて、アーム機器５０と、焼却灰を保管するためのサンプル保管棚１２０と、を備える。アーム機器５０とサンプル保管棚１２０は、例えば、台座４０上に備えられていても良い。焼却灰採取機器７０は、その一部が灰移送コンベア２８のシュート部２８ａ内に挿入されている。これについては、後程、詳述する。

３．アーム機器
図３は、焼却灰採取システムの一部に含まれ得るアーム機器を示す。図４は、図３のアーム機器のアーム先端の構造を説明するための図を示す。図５は、図３のアーム機器の可動範囲を説明するための図を示す。

アーム機器５０は、焼却灰採取システム２００にオプションとして含めることができる機器である。アーム機器５０は、この実施形態では、焼却灰採取機器７０とサンプル保管棚１２０との間で、焼却灰、容器、または焼却灰を入れた容器（移動対象物という。）を双方向に移動させることのできる機器である。ただし、アーム機器５０は、焼却灰採取機器７０からサンプル保管棚１２０の一方向に上記の移動対象物を移動させるだけの機器、またはサンプル保管棚１２０から焼却灰採取機器７０の一方向に上記の移動対象物を移動させるだけの機器でも良い。

アーム機器５０は、焼却灰採取機器７０の内側筐体（後述）に焼却灰を運ぶことを可能とする機器である。アーム機器５０は、その長さ方向（高さ方向と称しても良い）に複数の関節５１，５２，５３，５４を備える多関節型の機器である。ただし、関節の数は４つに限定されない。また、図４に示すように、アーム機器５０は、好ましくは、その先端に、アーム部６０を備える。アーム部６０は、アーム機器５０の先端５６に着脱可能である。アーム部６０は、アーム機器５０の先端５６に取り付ける着脱部６１と、着脱部６１から遠位に備えられる２本の爪６５と、を備える。爪６５は、突出部の一例であり、焼却灰を入れるための容器を把持可能に構成されている。なお、爪６５の数は、２本に限定されず、１本または３本以上でも良い。

アーム機器５０は、この実施形態では、その動作を制御するための制御装置６７を備える。制御装置６７は、アーム機器５０と別体でも良く、あるいは一体でも良い。制御装置６７は、コンピュータプログラム６８に従い、アーム機器５０を駆動する。制御装置６７は、例えば、ＣＰＵがコンピュータプログラム６８を読み込みアーム機器５０の制御を行うＰＣである。制御装置６７は、ＣＰＵ６７ａ、メモリ６７ｂおよび操作部６７ｃに加え、オプションとしてディスプレイ６７ｄを備える。ＣＰＵ６７ａは、コンピュータプログラム６８に従ってアーム機器５０の動作を制御する中央演算処理手段である。メモリ６７ｂは、コンピュータプログラム６８を読み出しのみ、または読み書きを可能とする記憶手段である。

図５（５Ａ）は、アーム機器５０を平面から見たときのアーム先端の可動範囲を示す。図５（５Ｂ）は、アーム機器５０を側面から見たときのアーム先端の可動範囲を示す。アーム機器５０は、平面視および側面視にて、ともに３６０度の範囲でアーム６５を可動できる。

４．シュート部
図６は、図２の灰移送コンベアの途中に備えられているシュート部の６面図および焼却灰の移送ルートを示す。

シュート部２８ａは、傾斜する灰移送コンベア２８の上方位置の直下に配置されている。シュート部２８ａは、焼却灰採取システム２００の構成に含まれない。シュート部２８ａには、その外側から内部に貫通する開口部２８ｂが形成されている（図６（６Ａ）のＢ部分を参照）。焼却灰採取機器７０は、その先端の一部を開口部２８ｂに挿入して固定されている。焼却灰は、灰移送コンベア２８によってシュート部２８ａの上方に運ばれ、シュート部２８ａへと落下する（図６（６Ｂ）の経路Ｃを参照）。落下した焼却灰の一部は、焼却灰採取機器７０の先端にて受け入れられる。

４．撮影装置
図７は、図２の焼却灰採取機器を用いて採取された焼却灰を撮影する状況を説明するための図、および撮影装置の３面図を示す。

焼却灰採取機器７０は、焼却炉２２における焼却灰による閉塞のリスクを評価するために焼却灰の採取および採取後の色の測定に用いる機器である。焼却灰採取機器７０は、焼却灰Ｐを保持する長尺状の内側筐体９０と、外側筐体８０と、を含む。外側筐体８０は、焼却灰Ｐを採取する採取領域Ｉと、採取された焼却灰Ｐを撮影する撮影領域ＩＩとの間にわたり配置され、内側筐体９０の長さ方向の少なくとも一部を囲う長尺状でかつ長さ方向に内側筐体９０を移動可能な空洞を有する。内側筐体９０は、焼却灰Ｐを内側筐体９０内に保持するために開口した開口保持部９３を有する。外側筐体８０は、採取領域Ｉおよび撮影領域ＩＩのそれぞれに第１開口部８５および第２開口部８６を有する。焼却灰採取機器７０は、内側筐体９０を外側筐体８０の空洞内に挿入配置させて、開口保持部９３の第３開口部９３ａを、第１開口部８５と第２開口部８６との間において移動可能とする。

内側筐体９０の開口保持部９３は、好ましくは、内側筐体９０の側面に、焼却灰Ｐを入れる容器を入出させるための第５開口部９２を備えている。外側筐体８０は、好ましくは、外側筐体８０の側面に、第５開口部９２の位置に重ねることのできる第６開口部８４を備えている。容器を開口保持部９３に保持する際に、外側筐体８０の第６開口部８４からこれに重なる第５開口部９２へと容器を通過させ、内側筐体９０に入れることができる。

撮影装置１１０は、略直方体のボックス１１５と、ボックス１１５内に固定される照明１１１と、カメラ１１２と、を備える。ボックス１１５は、直方体の各辺を構成するフレームを備える。照明１１１は、カメラ１１２よりも焼却灰Ｐに近い側に配置されている。カメラ１１２は、照明１１１を構成するレンズを介して焼却灰Ｐを撮影できるように、照明１１１よりも焼却灰Ｐから遠い位置に配置されている。照明１１１およびカメラ１１２は、ボックス１１５内において、フレームに固定された状態で配置されている。

５．撮影装置および焼却灰閉塞防止薬剤添加量算出ユニット
図８は、図７の撮影装置を構成するカメラおよび照明と、撮影対象の焼却灰と、焼却灰閉塞防止薬剤添加量算出ユニットと、を示す。

焼却灰閉塞防止薬剤添加量算出ユニット３０は、画像コントローラ１１６と、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出プログラムを格納したプログラム記憶部１１７と、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８と、を備える。画像コントローラ１１６とカメラ１１２は、画像センサ１１９を構成する。焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８としては、例えば、ＰＣを例示できる。プログラム記憶部１１７は、例えば、ハードディスク、ＲＯＭまたはＲＡＭである。焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８は、各種の演算を処理するＣＰＵおよび各種データを格納するメモリを備える。プログラム記憶部１１７は、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８の内部に存在していても良い。

画像センサ１１９は、分析対象の焼却灰Ｐの色データを取得する。焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８は、かかる色データを閉塞抑制指標用重回帰式（式１００）及び五酸化二りん用重回帰式（式２００）に代入して推定上の閉塞抑制指標Ｘ（ｇ）及び推定上の五酸化二りん質量分率Ｐ_２Ｏ_５（ｇ）を算出する。そして、推定上の閉塞抑制指標Ｘ（ｇ）及び推定上の五酸化二りん質量分率Ｐ_２Ｏ_５（ｇ）の値を、式３００に代入して焼却炉閉塞危険度及び焼却炉２２における灰付着を抑制するための薬剤の添加量を算出する。式１００のような閉塞抑制指標用重回帰式を用いれば、焼却灰を成分分析して閉塞抑制指標を算出せずとも、焼却灰の色から推定上の閉塞抑制指標Ｘ（ｇ）を求めることができる。同様に、式２００のような五酸化二りん用重回帰式を用いれば、焼却灰を成分分析して五酸化二りんの質量分率を算出せずとも、焼却灰の色から推定上の五酸化二りんの質量分率Ｐ_２Ｏ_５（ｇ）を求めることができる。

閉塞抑制指標用重回帰式は、式１００で示す形式で表され、分析対象の焼却灰を画像センサ１１９にて撮像して取得される分析対象の焼却灰の色相Ｈ、彩度Ｓ及び明度Ｖを説明変数として、目的変数である閉塞抑制指標Ｘ（ｇ）を導出するための重回帰式となっている。式１００において、ａ、ｂ及びｃは係数を、ｄは切片を表す。

五酸化二りん用重回帰式は、式２００で示す形式で表され、分析対象の焼却灰を画像センサにて撮像して取得される分析対象の焼却灰の色相Ｈ、彩度Ｓ及び明度Ｖを説明変数として、目的変数であるＰ_２Ｏ_５（ｇ）を導出するための重回帰式となっている。式２００において、ｅ、ｆ及びｇは係数を、ｈは切片を、それぞれ表している。

薬剤添加量の算出式は、式３００で示す形式で表される。

ここで、Ｔ_Ｍｅ［ｋｇ－Ｍｅ／ｄ］は、焼却炉２２に対し追加的に添加（投入）する（１日当たりの）薬剤の添加量（質量）を示す。Ｔ_ＡＳＨ［ｋｇ－ＡＳＨ／ｄ］は、当該焼却炉２２における１日当たりの焼却灰発生量（質量）を示す。Ｔ_ＡＳＨとして、所定期間における焼却灰発生量の平均値を採用することができるが、運用条件によっては直近１日の焼却灰発生量を採用してもよい。Ｘ［－］は、推定上の閉塞抑制指標を示す。Ｍｅは、高融点金属元素を示す。高融点金属元素Ｍｅのより好ましい例としては、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃａ及びＭｇのうちいずれか１つの元素であり、特に好ましい例としては、Ｆｅである。ｎは、正の数であって、薬剤がＦｅあるいはＡｌの場合には２であり、薬剤がＣａあるいはＭｇの場合には３である。なお、薬剤の種類によっては、ｎは上記以外の数値であっても良い。Ｐ_２Ｏ_５［－］は、推定上の五酸化二りんの質量分率を示す。Ｍ（Ｍｅ）［ｇ／ｍｏｌ］は、Ｍｅの原子量を示す。例えば、Ｍｅが鉄の場合にはＭ（Ｆｅ）＝５５．８５［ｇ／ｍｏｌ］である。Ｍ（Ｐ_２Ｏ_５）［ｇ／ｍｏｌ］は、Ｐ_２Ｏ_５（五酸化二りん）の分子量を示し、具体的にはＭ（Ｐ_２Ｏ_５）＝１４２［ｇ／ｍｏｌ］である。

薬剤添加量算出に当たっては、上記式３００において、右辺のＸに、推定上の閉塞抑制指標Ｘ（ｇ）を代入し、右辺のＰ_２Ｏ_５に、推定上の五酸化二りんの質量分率Ｐ_２Ｏ_５（ｇ）を代入し、右辺のＴ_ＡＳＨに下水処理場の当該焼却炉２２の１日当たりの焼却灰発生量を代入し、その他Ｍ（Ｍｅ）及びＭ（Ｐ_２Ｏ_５）に既知の値を代入する。このようにして薬剤添加量Ｔ_Ｍｅを算出することができる。薬剤添加量の算出は、焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出装置１１８のＣＰＵが焼却炉閉塞防止薬剤添加量算出プログラムを読み出しながら、行われる。なお、特許第６３２１８６６号に、すでに公知の手法となっている更なる詳細な方法が記載されているため、ここでは、更なる詳細な方法について割愛する。

画像センサ１１９は、いわゆる「色センサ（赤、緑及び青の各色のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源とし、赤、緑及び青それぞれの基準色とセンシング対象の色との一致度を出力する類のもの）」によって構成してもよいが、好ましくは、色相、彩度及び明度を測定可能ないわゆる狭義の「画像センサ」によって構成する。赤色、緑色及び青色の色データは、「ＲＧＢデータ」を意味する。一方、色相、彩度及び明度の色データは、「ＨＳＶデータ」を意味する。「色センサ」を用いて、ＲＧＢデータから閉塞抑制指標値を推定した場合には、焼却灰Ｐの色が白から灰色の場合には、色センサの値の変化が乏しく、焼却炉２２の閉塞の危険性の判断が必ずしも容易ではない場合があったのに対し、いわゆる「画像センサ」を用いて、ＨＳＶデータから閉塞抑制指標値を推定した場合には、色センサを用いた場合と比較して、ほぼ全ての値域において閉塞危険度との良好な相関関係を示す可能性が高いことが見出された。以下、「ＨＳＶデータ」を用いた例で説明するが、「ＲＧＢデータ」を用いることを否定するものではない。

画像センサ１１９は、カメラ１１２及び画像コントローラ１１６を有する。画像センサ１１９は、焼却灰Ｐを含む画像を、カメラ１１２を介して撮像し、画像データを取得する。画像コントローラ１１６は、焼却灰Ｐを含む画像に関する画像データ（ＲＧＢデータ）を、色相Ｈ、彩度Ｓ及び明度Ｖからなる色データに変換し、色相Ｈ、彩度Ｓ及び明度Ｖからなる色データを画像コントローラ１１６の外部に出力する。

６．焼却灰採取機器
図９は、この実施形態に係る焼却灰採取機器を構成する外側筐体の平面図、正面図、背面図および左側面図を示す。図９では、各図は、上から下に向かって、背面図、平面図、正面図、左側面図の順に並んでいる。図１０は、図９の外側筐体の斜視図を示す。

外側筐体８０は、内側筐体９０を空洞８７に挿脱でき、かつ内側筐体９０を空洞８７内にて移動可能な長尺状の筒である。外側筐体８０は、四角形の開口部を有する筒体８１と、筒体８１の開口部の一辺を筒体８１から延出させた形態を有する突出板８２を備える。突出板８２は、採取した焼却灰Ｐを撮影する領域（撮影領域という）ＩＩを基準にして、焼却灰Ｐの採取を行う領域（採取領域という）Ｉとは反対側に設けられている。筒体８１の長さ方向途中には、採取領域Ｉと、撮影領域ＩＩとを分ける境界板８８が設けられている。境界板８８から採取領域Ｉ側の筒体８１の上部には、好ましくは、エッジ８３が設けられている。また、採取領域Ｉ側の筒体８１の上面には、空洞８７に通じる第１開口部８５が形成されている。エッジ８３は、第１開口部８５に通じる開口部を有する。第１開口部８５は、シュート部２８ａから落下する焼却灰Ｐを内側筐体９０内に入れるための開口部である。

第１開口部８５の開口縁は、内側筐体９０の開口保持部９３を外側筐体８０の第２開口部８６に移動する際に、開口保持部９３の第３開口部９３ａから突出した焼却灰の一部または全部を擦り切り可能に形成されている。内側筐体９０は、外側筐体８０の空洞８７の内壁との間にほとんど隙間がない形態を有する。このため、内側筐体９０の開口保持部９３の開口上面より上方の余剰な焼却灰Ｐは、外側筐体８０の第１開口部８５の開口縁にて擦り切られる。この状況については、後程、詳述する。

エッジ８３は、採取領域Ｉに位置する第１開口部８５以外の上面の一部または全部に備えられている。エッジ８３は、焼却灰Ｐが外側筐体８０の上面に貯まるのを低減可能とする。また、外側筐体８０の第１開口部８５に対向する面には、好ましくは、穴８９を形成することができる。穴８９は、内側筐体９０を外側筐体８０の撮影領域ＩＩ側に移動させた際に、余剰の焼却灰Ｐが空洞８７内に貯まるのを低減または防止する機能を有する。

撮影領域ＩＩの筒体８１の上面には、空洞８７に通じる第２開口部８６が形成されている。第２開口部８６は、内側筐体９０内に採取した焼却灰Ｐを、カメラ１１２を用いて撮影するための開口部である。また、撮影領域の筒体８１の側面には、空洞８７に通じる第６開口部８４が形成されている。第６開口部８４は、後述の容器（焼却灰を保持）を挿脱自在とする開口部である。なお、容器は、必須の構成部材ではない。容器を用いない場合には、必ずしも、第６開口部８４を外側筐体８０に設けなくとも良い。

図１１は、この実施形態に係る焼却灰採取機器を構成する内側筐体の正面図、平面図および平面図のＡ－Ａ線断面図を示す。図１１では、各図は、上から下に向かって、正面図、平面図、平面図のＡ－Ａ線断面図の順に並んでいる。図１２は、図１１の内側筐体の斜視図を示す。

内側筐体９０は、長尺状の部材９１を有する。長尺状の部材９１の長さ方向一端は、後述する容器を入れる空間を備える。当該空間は、開口保持部９３を備える。開口保持部９３の上面には、第３開口部９３ａが形成されている。開口保持部９３の側面には、第５開口部９２が形成されている。第５開口部９２は、容器または焼却灰Ｐを入出させるための開口部である。容器を開口保持部９３に保持する際には、外側筐体８０の第６開口部８４からこれに重なる第５開口部９２へと容器を入れることが可能である。この実施形態では、第３開口部９３ａと第５開口部９２とは連通している。この結果、開口保持部９３は、切り欠き状の空間を形成している。ただし、第３開口部９３ａと第５開口部９２とは、連通しておらず、独立した開口であっても良い。

開口保持部９３は、焼却灰Ｐを内側筐体９０内に保持するための部分である。内側筐体９０を外側筐体８０の空洞８７内に挿入配置させた状態で、開口保持部９３の第３開口部９３ａを、外側筐体８０の第１開口部８５と第２開口部８６との間において移動可能である。内側筐体９０は、開口保持部９３の第３開口部９３ａと、後述する容器の第４開口部とを重なるように容器を保持可能である。また、容器を保持した状態の内側筐体９０を外側筐体８０の空洞８７内に挿入配置させて、容器の第４開口部を、第１開口部８５と第２開口部８６との間で移動可能である。

内側筐体９０は、好ましくは、開口保持部９３の第３開口部９３ａが第１開口部８５と重なる位置を超えないように、内側筐体９０を外側筐体８０に当てて停止させるストッパー９４を備える。ストッパー９４は、この実施形態では、外側筐体８０の空洞８７内に入ることができない大きさの突出部位である。ストッパー９４は、内側筐体９０において、開口保持部９３と反対側の端部に形成されているが、当該端部以外の位置に形成されていても良い。

長尺状の部材９１は、好ましくは、軽量化のために１または２以上の凹部９５を備えても良い。ストッパー９４にも同様の趣旨で凹部を備えても良い。長尺状の部材９１の開口保持部９３側には、開口保持部９３から外に通じる排出口９６を設けても良い。排出口９６は、開口保持部９３に存在する焼却灰Ｐを外に排出させることを可能とする。

開口保持部９３は、その内部と外部に通じる孔９７を備えることができる。外部から孔９７にエアーを吹き出すことにより、開口保持部９３に存在する焼却灰Ｐを吹き飛ばすことができる。排出口９６は、エアーにより吹き飛ばした焼却灰Ｐを排出可能な部分でもある。

図１３は、焼却灰を入れる容器の平面図、正面図および斜視図を示す。図１３では、上から下に向かって、平面図、正面図、斜視図の順に並んでいる。

焼却灰採取機器７０は、オプションとして、焼却灰を収容する容器１００を備える。容器１００は、略直方体の外形を有する。容器１００は、長さ方向に、３分割されている。容器１００は、焼却炉２２の焼却灰回収経路の一部から落下する焼却灰Ｐを入れるための第４開口部１０１を有する。第４開口部１０１は、上記３分割された領域の真ん中の領域の上面に形成されている。容器１００は、アーム機器５０の爪６５（突出部の一例）を挿入可能な穴１０２を備える。穴１０２は、上記３分割された領域の左右両端に形成されている。穴１０２は、容器１００の正面から背面に貫通している。このため、アーム機器５０は、爪６５を穴１０２に挿入して容器１００を把持することができる。ただし、穴１０２は、貫通しておらず、凹部の形態でも良い。

穴１０２において、焼却灰Ｐを収納する領域の壁に近い側の内壁面は、穴１０２の中央に向かって突出する凸部１０３を備える。この実施形態では、凸部１０３は、穴１０２の表側開口面から裏側開口面に向かって細長い三角柱形状であり、その長さ方向両端面の形状を三角形とする。アーム機器５０のアーム先端は、好ましくは２本の爪６５を有する。爪６５は、好ましくは、内側の面に凸部１０３を把持可能な凹部を有している。このため、アーム機器５０は、２つの爪６５の内側面の凹部を凸部１０３に合わせて容器１００を把持して（一点鎖線の爪６５を参照）、所望の場所に安定して移動させることができる。ただし、凸部１０３は、容器１００にとって必須の構成ではない。

図１４は、焼却灰を採取する際の焼却灰採取機器の動作を示す。なお、図１４では、外側筐体８０にエッジ８３を備えていないが、エッジ８３を備えても焼却灰採取機器７０の動作は変わらない。

（ａ）容器挿入前の状態
図１４（ａ）は焼却灰Ｐを入れるための容器１００を内側筐体９０にセットする前の状態を示す。この状態では、内側筐体９０の開口保持部９３の第３開口部９３ａの上方に外側筐体８０の第２開口部８６が位置している。また、内部筐体９０の第５開口部９２と外側筐体８０の第６開口部８４とが重なり、連通状態となっている。

（ｂ）容器挿入後の状態
図１４（ｂ）は容器１００を内側筐体９０にセットした後の状態を示す。容器１００は、第６開口部８４から第５開口部９２を通じて開口保持部９３内にセットされる。

（ｃ）焼却灰の採取時の状態
図１４（ｃ）は、内側筐体９０を外側筐体８０の空洞８７内を移動させ、焼却灰Ｐの採取領域Ｉに開口保持部９３を配置する地点で停止させた状態を示す。このときには、ストッパー９４が外側筐体８０にあたるので、内側筐体９０は、外側筐体８０内のさらなる奥方向には移動できない。

（ｄ）焼却灰の撮影時の状態
図１４（ｄ）は、内側筐体９０を外側筐体８０の空洞８７内から引き戻す方向に移動させ、焼却灰Ｐの撮影領域ＩＩに開口保持部９３を配置する地点で停止させた状態を示す。この状態は、容器１００内に焼却灰Ｐが入っていることだけが相違しており、上述の（ｂ）と同じ状態である。

図１５は、焼却灰の採取後に撮影の位置まで内側筐体を移動した際の焼却灰の状況を断面視にて示す。ただし、図１５では、容器１００は、見やすさを考慮して断面視ではなく側面視で表されている。また、図１５では、外側筐体８０にエッジ８３を備えていないが、エッジ８３を備えても焼却灰採取機器７０の動作は変わらない。

容器１００を焼却灰Ｐの採取領域Ｉに配置した状況で焼却灰Ｐが落下すると、焼却灰Ｐは、容器１００の内容量を超え、さらには外側筐体８０の上方を超えることがある。この状態の焼却灰を「Ｐ１」で示す。その状況から、内側筐体９０を撮影領域ＩＩまで引き抜くと、焼却灰Ｐ１の内の一部Ｐ２が外側筐体８０の内底部に落下する。内側筐体９０と外側筐体８０との隙間が小さいためである。すなわち、引き抜かれた内側筐体９０の開口縁が第１開口部８５を通過する際に、焼却灰Ｐ１の一部が擦り切られる。この結果、内側筐体９０と共に移動する焼却灰Ｐは、内側筐体９０の上面と同一面となる。擦り切られた余剰の焼却灰Ｐ２は、外側筐体８０内に残る。

内側筐体９０から容器１００を取り出すと、内側筐体９０の上壁の厚さ分に相当する焼却灰Ｐ３は、開口保持部９３の空間内に落下する。焼却灰Ｐ３は、例えば、エアーを使って吹き飛ばして除外することができる。なお、前述のように、外側筐体８０に穴８９を形成している場合には、焼却灰Ｐ２の一部または全部は、穴８９を通じて外部に排出可能である。

７．サンプル保管棚
図１６は、焼却灰採取システムに備えることのできるサンプル保管棚の平面図、正面図および右側面図を示す。

サンプル保管棚（単に「棚」ともいう。）１２０は、この実施形態では、合計２４個のスペース１２１を備える。ただし、スペース１２１の数は、１または２以上であれば２４個に限定されない。スペース１２１は、空の容器１００または焼却灰Ｐ（サンプル）を入れた容器１００を保管可能な領域である。棚１２０は、略直方体の外形を有する。スペース１２１は、棚１２０の正面から背面に向けて貫通する穴である。ただし、スペース１２１は、棚１２０を貫通せず、正面のみを開口した凹部でも良い。スペース１２１は、容器１００を挿入および引き出し可能な直方体形状の空間である。スペース１２１は、アーム機器５０の２本の爪６５により容器１００を把持したままスペース１２１に容器１００を挿入し、またはスペース１２１内の容器１００を爪６５にて把持して容器１００を引き出すことを可能とする大きさを有する。

スペース１２１は、その内面の一部から底面の一部へと傾斜する傾斜部１２２を備える。傾斜部１２２は、スペース１２１を構成する２つの内面のそれぞれから１つの底面との成す２つの角部に形成されている。傾斜部１２２は、図１６では、棚１２０の１つのスペース１２１のみに形成されているが、２以上のあるいは全部のスペース１２１に形成することができる。容器１００は、スペース１２１において、傾斜部１２２以外の底面に載置可能な大きさに設計されている。このため、アーム機器５０の爪６５にて把持された容器１００をスペース１２１に挿入する際に、容器１００が傾斜部１２２の上に載ったとしても、容器１００が傾斜部１２２を滑り落ち、傾斜部１２２に接触しない水平な状態にてスペース１２１の底面に確実に保存できる。

８．その他の実施形態
以上、本発明の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形実施も可能である。

アーム機器５０は、制御装置６７により制御駆動可能な機器ではなく、作業者の操作によって駆動する機器でも良い。撮影装置１１０は、照明１１１を備えず、カメラ１１２のみを備えていても良い。第１開口部８５および第２開口部８６は、第３開口部９３ａより小さいが、第３開口部９３ａと同じ大きさでも良い。また、エッジ８３は、必須の構成部分ではない。

請求項１に係る焼却灰採取機器７０は、請求項２以降の構成要素を任意の組み合わせにて備えることができる。

本発明は、下水汚泥の焼却処理を行う産業において利用可能である。

２２・・・焼却炉、５０・・・アーム機器、６５・・・爪（突出部の一例）、６７・・・制御装置、６８・・・コンピュータプログラム、７０・・・焼却灰採取機器、８０・・・外側筐体、８３・・・エッジ、８４・・・第６開口部、８５・・・第１開口部、８６・・・第２開口部、８７・・・空洞、８９・・・穴、９０・・・内側筐体、９２・・・第５開口部、９３・・・開口保持部、９３ａ・・・第３開口部、９４・・・ストッパー、１００・・・容器、１０１・・・第４開口部、１０２・・・穴、１１０・・・撮影装置、２００・・・焼却灰採取システム、Ｉ・・・採取領域、ＩＩ・・・撮影領域、Ｐ・・・焼却灰。

Claims (8)

1. 下水汚泥の焼却炉における焼却灰による閉塞のリスクを評価するために前記焼却灰の採取および採取後の色の測定に用いる焼却灰採取機器であって、
   前記焼却灰を保持する長尺状の内側筐体と、
   前記焼却灰を採取する採取領域と、採取された前記焼却灰を撮影する撮影領域との間にわたり配置され、前記内側筐体の長さ方向の少なくとも一部を囲う長尺状でかつ長さ方向に前記内側筐体を移動可能な空洞を有する外側筐体と、
   を含み、
   前記内側筐体は、前記焼却灰を前記内側筐体内に保持するために開口した開口保持部を有し、
   前記外側筐体は、前記採取領域および前記撮影領域のそれぞれに第１開口部および第２開口部を有し、
   前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記開口保持部の第３開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間において移動可能とし、
   前記焼却灰を収容する容器を、さらに備え、
   前記内側筐体は、前記容器を保持可能であって、
   前記容器は、前記焼却炉の焼却灰回収経路一部から落下する前記焼却灰を入れるための第４開口部を有し、
   前記内側筐体は、前記開口保持部の前記第３開口部と前記第４開口部とを重なるように前記容器を保持し、
   前記容器を保持した状態の前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記容器の前記第４開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間を移動可能とすることを特徴とする焼却灰採取機器。
2. 前記内側筐体の前記開口保持部は、前記内側筐体の側面に、前記容器を入出させるための第５開口部を備えており、
   前記外側筐体は、前記外側筐体の側面に、前記第５開口部の位置に重ねることのできる第６開口部を備え、
   前記容器を前記開口保持部に保持する際に、前記外側筐体の前記第６開口部からこれに重なる前記第５開口部へと前記容器を前記内側筐体に入れることを可能とする請求項１に記載の焼却灰採取機器。
3. 前記第１開口部の開口縁は、前記内側筐体の前記開口保持部を前記外側筐体の前記第２開口部に移動する際に、前記開口保持部の前記第３開口部から突出した焼却灰の一部または全部を擦り切り可能に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の焼却灰採取機器。
4. 前記採取領域に位置する前記外側筐体の前記第１開口部以外の上面の一部または全部にエッジを備えて、前記焼却灰が前記上面に貯まるのを低減可能としていることを特徴とする請求項１に記載の焼却灰採取機器。
5. 前記外側筐体において、前記焼却灰を前記撮影領域に移動する際に前記開口保持部の前記第３開口部より上方にあった余剰の前記焼却灰が前記外側筐体の内部に貯まることを低減する穴を、前記第１開口部の下方に備えることを特徴とする請求項１に記載の焼却灰採取機器。
6. 前記開口保持部の前記第３開口部が前記第１開口部と重なる位置を超えないように、前記内側筐体を前記外側筐体に当てて停止させるストッパーを、前記内側筐体に備えることを特徴とする請求項１に記載の焼却灰採取機器。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の焼却灰採取機器と、前記第２開口部を通じて前記焼却灰の色を測定するために前記焼却灰を撮影する撮影装置と、前記焼却灰を前記内側筐体に運ぶためのアーム機器と、前記焼却灰を収容する容器と、を少なくとも備え、
   前記内側筐体は、前記容器を保持可能であって、
   前記容器は、前記焼却炉の焼却灰回収経路の一部から落下する前記焼却灰を入れるための第４開口部を有し、
   前記内側筐体は、前記開口保持部の前記第３開口部と前記第４開口部とを重なるように前記容器を保持し、
   前記容器を保持した状態の前記内側筐体を前記外側筐体の前記空洞内に挿入配置させて、前記容器の前記第４開口部を、前記第１開口部と前記第２開口部との間を移動可能とし、
   前記アーム機器のアーム先端に、前記容器を保持可能な１または２以上の突出部を備え、
   前記容器に、前記突出部を挿入可能な穴を備え、
   前記アーム機器は、前記突出部を前記穴に挿入して前記容器を把持することを特徴とする焼却灰採取システム。
8. 前記アーム機器の動作を制御するための制御装置をさらに備え、
   前記制御装置は、コンピュータプログラムに従い、前記アーム機器を駆動することを特徴とする請求項７に記載の焼却灰採取システム。