JPH0747397A - 汚泥の継続的圧入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダのピストン下部側に汚泥を供給し、
次いで、ピストン上部側に作動液を供給して、前記汚泥
をその受け入れ機器に圧入する装置において、ピストン
の前後に漏洩が生じ、装置の運転が不能になった場合
に、速やかに復旧してその継続運転を可能ならしめるこ
と。 【構成】 ピストン７の下部側に汚泥供給ポンプ２によ
り汚泥を供給し、ピストン上部側の作動液を作動液槽１
０に戻し、作動液面が所定の第１の高さに上昇した時汚
泥供給を停止する汚泥の供給工程と、高圧ポンプ９によ
り作動液をピストン上部側に供給して、前記汚泥を受け
入れ機器５に圧入する汚泥の圧入工程とを行なう汚泥圧
入装置において、汚泥の供給工程中、作動液槽内の作動
液面が第１の高さまで上昇する以前に、ピストンがシリ
ンダ上端に達した場合、作動液を第１の高さまで補給す
る作動液補給手段１９を、前記作動液槽又は作動液供給
配管１４に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚泥を高圧の受け入れ
機器へ圧入する装置に関し、特にある程度脱水された汚
泥を機器に圧入する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者らは、既に特開平５−１１１６
９５号において、汚泥を高圧の受け入れ機器である容器
に圧入する汚泥圧入装置を開発している。この先行発明
では、汚泥貯槽、汚泥供給ポンプ、第１の開閉弁、第２
の開閉弁及び汚泥の圧入を受ける機器を直列に配管接続
し、ピストンを内蔵するシリンダのピストン下部側を前
記第１及び第２の開閉弁間に配管接続し、さらに、前記
シリンダのピストン上部側を並列に配設した高圧ポンプ
及び第３の開閉弁を介して液面計を有する作動液槽に配
管接続してなり、前記汚泥供給及び高圧ポンプの駆動操
作と前記第１乃至第３の開閉弁の開閉操作とにより前記
機器への汚泥圧入を可能にしている。

【０００３】前記先行発明の具体的構成を図２について
説明し、また該先行発明が効果的に適用される汚泥油化
装置のフローを図３について説明する。

【０００４】先ず図２について説明すると、汚泥Ｍの汚
泥貯槽１、汚泥供給ポンプ２、第１の開閉弁３、第２の
開閉弁４は、汚泥供給配管１３及び汚泥圧入配管１５に
より直列に接続されている。ピストン７を内蔵するシリ
ンダ６のピストン下部側は、弁３と弁４との間において
汚泥供給配管に接続されている。シリンダ６のピストン
上部側、高圧ポンプ９、作動液槽１０は、作動液供給配
管１４により直列に接続されており、該高圧ポンプ９に
は第３の開閉弁８が並列に接続されている。作動液槽１
０には、該液槽内において所定の第１の高さにある作動
液面を検知する液面計１２、及び第１の高さより所定間
隔低い第２の高さの作動液面を検知する液面計１１が設
けられている。この液面計は、種々公知のものが使用可
能である。

【０００５】上記構成において、シリンダ６内のピスト
ン７の上部側に作動液、例えば水を満たした状態で、弁
３、８を開き、汚泥供給ポンプ２を稼働し、汚泥貯槽１
中の脱水汚泥を汚泥供給配管１３を介してシリンダ６の
下部側に充填する。この充填に伴い、ピストン７が上昇
し、かつピストン７の上部側の作動液は、作動液供給配
管１４、弁８を介して作動液槽１０内に流入する。該作
動液槽１０内の作動液の液面は、ピストン下部側に供給
した汚泥の体積に応じて上昇するので、該液面が第１の
高さ即ち液面計１２に達した時点で、汚泥の供給を停止
する（以上、供給工程）。次いで弁３、８を閉じ、高圧
ポンプ９を稼働して、作動液槽１０内の作動液をシリン
ダ６内に圧入して、シリンダ６内の圧力を受け入れ機器
である容器５内の圧力と同等になるまで高める（以上、
加圧工程）。その後、弁４を開き、高圧ポンプ９から供
給される作動液でピストン７を介して、シリンダ６内の
汚泥を押し出す。この時、汚泥は、圧入配管１５、弁４
を介して容器５に圧入される。当該圧入に伴い作動液槽
内の液面は下降し、液面が第１の高さより所定間隔低い
第２の高さ即ち液面計１１に達した時点で、圧入を停止
する（以上、圧入工程）。圧入工程において、液面計１
１の高さから１２の高さまで、作動液槽１０からシリン
ダ６のピストン７上部側に供給される作動液の体積は、
ピストン７下部側から容器５に圧入される汚泥の体積に
略等しい。以上の供給、加圧及び圧入の各工程を順番に
繰り返すことにより、汚泥を容器５に連続的に圧入する
ことができる。

【０００６】前記図２における圧入装置は、図３におけ
る汚泥油化装置に圧入装置１０４として適用することが
できる。そこで図３について説明すると、有機性汚泥１
０１をまず脱水装置１０２たとえば遠心分離機、ベルト
プレス式脱水機などによりあらかじめ脱水し、当該脱水
汚泥１０３を圧入装置１０４により予熱器１０５に供給
する。なお、有機性汚泥にあまり多量の水分が含まれて
いると、後述する熱化学的反応において多量の熱量を消
費するので、当該脱水装置１０２で水分含有率８０％以
下に脱水することが望ましい。さらに、後述する熱化学
的反応を効率よく進めるため、有機性汚泥にあらかじめ
炭酸ナトリウムなどのアルカリ成分を添加することが好
ましい。

【０００７】予熱器１０５は、後述する冷却器１０７に
よって熱を与えられた熱媒体１０８を用いて脱水汚泥１
０３を間接的に予熱する。予熱器１０５により予熱した
脱水汚泥１０３を、次いで反応器１０６に供給し、ここ
で有機性汚泥１０３を高温高圧の条件下に熱化学的に反
応させる。当該反応器１０６は、前述した予熱器１０５
と同じ掻面式熱交換器、あるいは、多管式熱交換器を用
い、後述する第１熱交換器１２４により加熱された熱媒
体１０８により間接的に脱水汚泥１０３を加熱するもの
で、通常２５０℃〜３５０℃の温度および当該温度の水
蒸気圧に相当する圧力又はそれ以上の圧力で反応させる
ものである。

【０００８】このように有機性汚泥を高温高圧で処理す
ると、バイオマスが熱化学的に変成し、種々の可燃性液
体が生成すると同時に流動性が極めて良好なものに変化
する。次いで、反応器１０６を経た固形物と可燃性液体
と水との混合物スラリー１０９を加圧状態のまま冷却器
１０７に供給し、熱媒体１０８により間接的に冷却す
る。このようにして冷却することにより熱が与えられた
熱媒体１０８を前記予熱器１０５の熱源として用いるこ
とにより、反応器１０６により与えた熱を効果的に回収
する。このようにして冷却した混合物スラリー１０９
を、次いで大気開放装置１１０に供給し、加圧下の状態
から常圧下の状態とする。

【０００９】大気開放装置１１０によって送給される混
合物スラリー１０９を、続いて浮上分離槽１１１に送給
し、混合物スラリー１０９中の可燃性液体から、特に水
に浮く一部の可燃性液体である油状物質１１２を選択的
に回収する。浮上分離槽１１１によって油状物質１１２
を除いた混合物スラリー１０９を、次いで抽出槽１１３
に送り、後述する溶剤回収装置１２０で回収した溶剤１
１４を加え充分に撹拌し、混合物スラリー１０９中の可
燃性液体を抽出する。当該抽出槽１１３としては、混合
物スラリー１０９と溶剤１１４とを必要かつ充分に接触
できるものであればどのような型式のものでもよく、混
合物スラリー１０９と溶剤１１４との混合物を槽内で撹
拌機で撹拌する簡単なものでも差し支えない。

【００１０】抽出槽１１３からバッチ式に、あるいは、
連続的に得られる混合物１１５を、次いで三相分離機１
１６に送給し、ここで廃水１１７と固形物１１８と抽出
物１１９とに分離する。当該三相分離機１１６は、いわ
ゆる遠心分離機であって、比重の異なる廃水１１７と固
形物１１８と抽出物１１９とをそれぞれ遠心作用によっ
て分離するもので公知のものを用いることができる。当
該三相分離機１１６によって得られる抽出物１１９を、
次いで溶剤回収装置１２０に送給し、ここで後述する第
２熱交換器１２５で加熱した熱媒体１０８で間接的に加
熱し、溶剤１１４を蒸発させ、蒸発残渣である可燃性液
体１２１を回収する。

【００１１】１２２は加熱炉であって、溶剤回収装置１
２０から回収した可燃性液体１２１、あるいは、浮上分
離槽１１１から回収した油状物質１１２を燃料として用
いるもので、これらの燃料を燃焼させることにより得ら
れる熱風１２３を、第１熱交換器１２４に供給して、前
記反応器１０６に用いる熱媒体１０８を加熱し、次いで
当該熱風１２３を続いて第２熱交換器１２５に供給し
て、前記溶剤回収装置１２０で用いる熱媒体１０８を加
熱する。なお、１２６は排ガスであり、１２７は燃焼用
空気、１２８は燃焼灰を示す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前述した圧入装置で
は、供給工程の終期には、ピストン７はシリンダ６の上
部に若干の余裕スペースを残して停止し、圧入工程の終
期には、ピストン７はシリンダ６の下部に余裕スペース
を残して停止するように設計されている。ところで、シ
リンダ内のピストンの前後で漏洩があった場合、汚泥の
作動液への混入又は作動液の汚泥への混入が起きること
になり、そうすると、ピストンの移動体積は、汚泥又は
作動液の移送容量と一致しなくなり、ピストンが往復動
して１工程の圧入が終了した時のピストンの位置は当初
よりずれてしまうことになる。このため、圧入装置の長
時間使用によりピストンの往復動を繰り返した場合、ピ
ストンとシリンダ間のパッキンの摩耗等によりその液密
性が低下すると、ピストンの前後で漏洩が生じ、ピスト
ンの停止位置は次第にずれていき、遂にはピストンがシ
リンダ内の上下いずれかの端部に達して、上記余裕スペ
ースは失われることになる。そうすると、それ以上の汚
泥又は作動液を供給できなくなり、装置の運転工程が停
止してしまうとともに、汚泥供給配管内又は作動液供給
配管内の圧力が急激に上昇することになる。本発明の目
的は、こうした事態が発生した場合に、これを当初の良
好な運転状態に復旧して、汚泥圧入装置の長時間の継続
運転を可能にすることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するための本発明の第１の特徴は、ピストンを内蔵する
シリンダのピストン下部側に汚泥供給ポンプにより汚泥
を供給し、ピストンを上昇させ、ピストン上部側の作動
液を作動液供給配管を介して作動液槽に戻し、作動液槽
内の作動液面が所定の第１の高さに上昇した時汚泥供給
を停止する汚泥の供給工程と、高圧ポンプにより作動液
をピストン上部側に供給して、ピストン下部側の汚泥を
受け入れ機器に圧入し、作動液槽内の作動液面が第１の
高さより低い第２の高さに下降した時、圧入を停止する
汚泥の圧入工程とを行なうようにした汚泥圧入装置にお
いて、汚泥の供給工程中、作動液槽内の作動液面が第１
の高さまで上昇する以前に、ピストンがシリンダ上端に
達した場合、作動液を第１の高さまで補給する作動液補
給手段を、前記作動液槽又は前記作動液供給配管に接続
した構成にある。

【００１４】また、本発明の第２の特徴は、前記第１の
特徴で述べる汚泥圧入装置において、汚泥の圧入工程
中、作動液槽内の作動液面が前記第２の高さまで下降す
る以前に、ピストンがシリンダ下端に達した場合、作動
液を第２の高さになるまで排出する作動液排出手段を、
前記作動液槽又は作動液供給配管に接続した構成にあ
る。 本発明の上記解決手段により、汚泥圧入装置の長
時間運転時に、ピストンの前後に漏洩が生じ、ピストン
がシリンダの端部に達して運転不能の状態になっても、
作動液槽に対し作動液の補給または排除を行なうことに
より、圧入装置を当初の良好な運転状態に速やかに復旧
する。

【００１５】

【実施例】図１に本発明の１実施例を示す。図１におい
て、汚泥Ｍの汚泥貯槽１、汚泥供給ポンプ２、第１の開
閉弁３、第２の開閉弁４は、汚泥供給配管１３及び汚泥
圧入配管１５により直列に接続されている。ピストン７
を内蔵するシリンダ６のピストン下部側は、弁３と弁４
との間において汚泥供給配管１３に接続されている。シ
リンダ６のピストン上部側、高圧ポンプ９、作動液槽１
０は、作動液供給配管１４により直列に接続されてお
り、該高圧ポンプ９には第３の開閉弁８が並列に接続さ
れている。作動液槽１０には、該液槽内において所定の
第１の高さにある作動液面を検知する液面計１２、及び
第１の高さより所定間隔低い第２の高さの作動液面を検
知する液面計１１が設けられている。以上の構成は、図
２に示す構成と同様である。

【００１６】而して、本実施例においては、作動液を補
給する補給手段１９及び作動液を排出する排出手段２０
が作動液槽１０に配管接続されている。補給手段１９
は、ポンプ又は作動液槽１０内の第１の液面より上方に
水位を有するタンク等の作動液移送手段及び開閉弁等で
構成され、排出手段２０は開閉弁等で構成される。汚泥
供給配管１３には、その過剰圧力を解放するための開閉
弁１６の一端が接続され、他端は汚泥貯槽１に解放して
いる。汚泥供給配管１３及び作動液供給配管１４には、
それぞれ圧力計１７及び１８が接続されている。

【００１７】上記のように構成された本実施例の汚泥圧
入装置は、図２に示す圧入装置と同様に汚泥の圧入を行
なうものあるが、これを長時間運転し、前記のようにピ
ストンの位置が当初よりずれて、シリンダ６内への汚泥
の充填中に、ピストン７がシリンダ６内の上端部に達し
た場合には、汚泥供給配管１３内の圧力が急激に上昇す
る。この圧力の上昇を汚泥供給配管１３に配設した圧力
計１７により検出し、汚泥供給ポンプ２を停止し、弁１
６を開いて汚泥供給配管内の圧力を解放する。次いで、
弁１６を閉め、弁１９を開いて作動液槽１０内に作動液
を補給し、前記余裕スペースが形成されるように、液面
が液面計１２より若干上方に達した時点で弁１９を閉じ
る。以上の操作により、圧入装置の状況は、当初の供給
工程終了時の状況に一致することになり、次の加圧工程
に進行することができる。

【００１８】また、汚泥の容器５への圧入中にピストン
７がシリンダ６の下端部に達した場合には、作動液供給
配管１４内の圧力が急激に上昇する。この圧力の上昇を
作動液供給配管１４に設置した圧力計１８で検出し、高
圧ポンプ９を停止し、弁８を開いて作動液供給配管１４
内の圧力を解放する。次いで、弁８を閉め、弁２０を開
いて作動液槽１０内の作動液を排出し、液面が液面計１
１より若干下方に達した時点で弁２０を閉じる。以上の
操作により、圧入装置の状況は、当初の圧入工程の終了
時の状況に一致することになり、次の供給工程に進行す
ることができる。

【００１９】以上のように、本実施例によれば、汚泥圧
入装置の運転中にピストンの位置が当初よりずれて、シ
リンダ内の上端部に達した場合にも、また下端部に達し
た場合にも、容易に当初の状態に容易に復旧して、圧入
装置の継続運転を行なうことができる。

【００２０】次に、上記の汚泥圧入装置を図３に示す汚
泥油化装置に適用した例について説明する。該汚泥圧入
装置は、図３における余熱器を介して反応器１０６に脱
水汚泥を圧入する圧入装置１０４として用いられ、作動
液には水が使用された。汚泥の供給工程中における汚泥
供給配管１３内の圧力は約２ｋｇ／ｃｍ² とし、加圧工
程中におけるシリンダ６内の圧力は反応器１０６内の圧
力の１００ｋｇ／ｃｍ² と同等となるまで高めた。この
ようにして、図３に示すフローに従い所望の油化を行な
った。 しかし、ここで使用した汚泥圧入装置は、ピス
トン７の側面の僅かな隙間のために、汚泥の水側への混
入や水の汚泥側への混入があり、長時間の運転を行なう
うちにピストンの位置が次第にずれてしまい、運転開始
約１０時間後、汚泥の供給工程中にピストン７がシリン
ダ６内の上端部に達してシリンダ内が汚泥で充満し、汚
泥供給配管１３内の圧力が約１０ｋｇ／ｃｍ² まで上昇
した。この圧力上昇を汚泥供給配管１３に設置した圧力
計１７で検知し、自動的に汚泥供給ポンプ２を停止する
とともに、弁３、８を閉じた。次いで、弁１６を開き、
汚泥供給配管１３内の圧力を解放した。さらに、弁１９
を開いて水を入れた作動液槽１０内の水位が液面計１２
より若干上方に達するまで水を供給した。以上の操作に
より、汚泥圧入装置は、当初の汚泥の供給工程終了時と
同様な状態に復旧し、以降は通常どおり、加圧および圧
入工程の操作を行なった。

【００２１】また運転開始約２０時間後、汚泥の圧入工
程中にピストン７がシリンダ６内の下端部に達してシリ
ンダ６内が水で充満し、作動液供給配管１４内の圧力が
約１５０ｋｇ／ｃｍ² まで上昇した。この圧力上昇を作
動液供給配管１４に設置した圧力計１８で検知し、自動
的に高圧ポンプ９を停止するとともに弁４を閉じた。次
いで、弁８を開き、作動液供給配管１４内の圧力を解放
した。さらに、弁２０を開いて作動液槽１０内の水位が
液面計１１より若干下方に達するまで水を排出した。以
上の操作により、装置は、当初の汚泥圧入工程の終了時
と同様な状態に復旧し、以降は通常どおり、供給工程の
操作を行なった。

【００２２】上述したようなトラブルは約１０〜２０時
間に１度程度の頻度で発生したが、自動的な復旧によ
り、汚泥の圧入を約５００時間継続して行なうことがで
きた。次に、本発明の他の実施例を図４により説明す
る。本実施例においては、圧力解放弁１６の一端は、シ
リンダ６の下部直近に接続されており、汚泥供給配管１
３内が異常高圧になった場合の圧力解放を迅速に行なう
ことができる。また作動液の補給手段１９及び排出手段
２０は、作動液供給配管１４に接続されており、作動液
槽１０に対する作動液の補給又は排出に弁８を操作する
必要はあるが、当該構成とすることにより、作動液槽１
０に対するよりも配管に対して容易に接続することがで
きる。

【００２３】なお、上記各実施例において、各ポンプの
起動、停止は、制御装置を設けて液面計１１、１２並び
に圧力計１７、１８の検知結果に基づいて、自動的に行
なうようにすることが好ましく、またシリンダ６の上下
を特定した縦型で説明したが、必要に応じこれを横にし
たり、上下逆にしたりして実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
汚泥圧入装置の運転中にピストンの前後に漏洩が生じ、
ピストンがシリンダ内の端部に達して運転不能に陥った
場合にも、作動液槽に対し、作動液の補給または排除を
行なうことにより、汚泥圧入装置を当初の良好な運転状
態に容易に復旧してその運転を継続することができ、汚
泥を長時間に亙って安定して受け入れ機器に圧入するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による汚泥圧入装置の１実施例を示す図

【図２】先行発明に係る汚泥圧入装置の例を示す図

【図３】図２に示す汚泥圧入装置が適用される汚泥油化
装置のフローを示す図

【図４】本発明による汚泥圧入装置の他の実施例を示す
図

【符号の説明】

１…汚泥貯槽 ２…汚泥供給ポ
ンプ ３、４、８、１６…開閉弁 ５…受け入れ機
器 ６…シリンダ ７…ピストン ９…高圧ポンプ １０…作動液槽 １１、１２…液面計 １３…汚泥供給
配管 １４…作動液供給配管 １５…汚泥圧入
配管 １７、１８…圧力計 １９…作動液補
給手段 ２０…作動液排出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンを内蔵するシリンダのピストン
   下部側に汚泥供給ポンプにより汚泥を供給し、ピストン
   を上昇させ、ピストン上部側の作動液を作動液供給配管
   を介して作動液槽に戻し、作動液槽内の作動液面が所定
   の第１の高さに上昇した時汚泥供給を停止する汚泥の供
   給工程と、高圧ポンプにより作動液をピストン上部側に
   供給して、ピストン下部側の汚泥を受け入れ機器に圧入
   し、作動液槽内の作動液面が第１の高さより低い第２の
   高さに下降した時、圧入を停止する汚泥の圧入工程とを
   行なうようにした汚泥圧入装置において、汚泥の供給工
   程中、作動液槽内の作動液面が第１の高さまで上昇する
   以前に、ピストンがシリンダ上端に達した場合、作動液
   を第１の高さまで補給する作動液補給手段を、前記作動
   液槽又は前記作動液供給配管に接続したことを特徴とす
   る汚泥の継続的圧入装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、汚泥の圧入工程中、
   作動液槽内の作動液面が前記第２の高さまで下降する以
   前に、ピストンがシリンダ下端に達した場合、作動液を
   第２の高さになるまで排出する作動液排出手段を、前記
   作動液槽又は作動液供給配管に接続したことを特徴とす
   る汚泥の継続的圧入装置。