JPH11319899A - 汚泥処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥の性状により汚泥処理装置からの汚泥の
含水率が変動した場合でも、この含水率を目標含水率に
なるよう調整することができる汚泥処理システムを提供
する。 【解決手段】 汚泥処理システムは主軸を有する遠心薄
膜乾燥機としての汚泥処理装置５と、汚泥処理装置５へ
汚泥を供給する汚泥供給ポンプ２０ａとを備えている。
汚泥処理装置５へ供給される汚泥の供給量および濃度
が、各々流量計１０および汚泥濃度計１１により計測さ
れる。汚泥処理装置５からの汚泥は貯留装置９に貯えら
れて、その重量が重量検出装置７により検出される。演
算装置８に重量検出装置７からの重量、流量計１０から
の供給量および汚泥濃度計１１からの濃度が入力され、
演算装置８において汚泥処理装置５からの汚泥の含水率
が求められる。制御装置６により演算された含水率に基
づいて、供給ポンプ２０ａと遠心薄膜乾燥機５の主軸の
回転数が調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は浄水場、下水処理
場、工場廃水処理場等から排出される汚泥を減容化ある
いはリサイクル化するための汚泥処理システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の汚泥処理システムについて、図１
７により下水処理場への適用を例に説明する。

【０００３】下水処理場の最初沈殿池１で発生した初沈
汚泥と、最終沈殿池３で発生した汚泥のうちエアレーシ
ョンタンク３に活性汚泥として返送される以外の余剰汚
泥とが混合され、汚泥貯留槽４へ送られて濃縮される。
活性汚泥槽４で濃縮された汚泥は汚泥処理装置５に供給
され、産業廃棄物とするための減容化したり、緑農地還
元化したり、あるいは建設資材としてリサイクル化する
ために、汚泥に含まれる水分が除去脱水処理され、ある
いは乾燥処理が行われる。

【０００４】なお、汚泥処理装置５には制御装置６が取
付けられており、減容化、あるいはリサイクル化するた
めに必要な含水率が得られるように、汚泥処理装置特有
の制御パラメータを設定できるようになっている。しか
しながら従来の汚泥処理システムでは、処理された汚泥
の含水率を監視し、その値を安定に保つようなフィード
バック制御機能は有していない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の汚泥処理装
置は上述のように構成されているため、たとえば下水処
理場の場合に、初沈汚泥と余剰汚泥の比率が変化した
り、豪雨が降った後に大量の土砂が流入して汚泥の成分
が変化する等の事態が生じた際に、処理された汚泥の含
水率を監視し、その値を安定に保つような手段がない。
そのために、減容化が充分に行えず、処理コストが増大
したり、リサイクル化のための後続処理に影響を与える
という問題がある。

【０００６】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、汚泥の性状が種々変化しても、その性状に
対応して汚泥を安定して脱水、乾燥処理することができ
る汚泥処理システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、汚泥を供給す
る汚泥供給部と、汚泥供給部からの汚泥が投入され、蒸
発蒸気量を排出する伝熱胴と、伝熱胴内に配置され汚泥
を引延ばすブレードが取付けられた主軸とを有する汚泥
処理装置と、伝熱胴から排出される汚泥の含水率を求め
る含水率演算装置と、含水率演算装置で求めた含水率と
目標含水率に基づいて主軸の回転数を調整する制御装置
と、を備えたことを特徴とする汚泥処理システムであ
る。

【０００８】本発明によれば、含水率演算装置におい
て、伝熱胴からの汚泥の含水率が求められ、求められた
含水率と目標含水率に基づいて制御装置により主軸の回
転数が調整され、含水率が目標含水率に調整される。

【０００９】また本発明は、汚泥を供給する汚泥供給部
と、汚泥供給部からの汚泥が投入され分離水を生成する
回転筒と、回転筒内に配置され汚泥を押出すスクリュー
コンベアとを有する汚泥処理装置と、回転筒へ高分子凝
集剤を供給する高分子凝集剤供給部と、回転筒から排出
される汚泥の含水率を求める含水率演算装置と、含水率
演算装置で求めた含水率と目標含水率に基づいて、回転
筒の回転数、回転筒とスクリューコンベアとの間の回転
数差、または高分子凝集剤供給部の供給量を制御する制
御装置と、を備えたことを特徴とする汚泥処理システム
である。

【００１０】本発明によれば、含水率演算装置におい
て、回転筒からの汚泥の含水率が求められ、求められた
含水率と目標含水率に基づいて制御装置により回転筒の
回転数、回転筒とスクリューコンベアとの間の回転数
差、または高分子凝集剤供給部の供給量が調整され、含
水率が目標含水率に調整される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図１および図２は本発明
による汚泥処理システムの基本的実施の形態を示す面で
ある。

【００１２】図１に示すように汚泥処理システムは濃縮
された汚泥を供給する汚泥供給ポンプ（汚泥供給部）１
０ａと、汚泥供給ポンプ１０ａからの汚泥が供給され汚
泥を脱水処理あるいは乾燥処理する汚泥処理装置５とを
備えている。

【００１３】また汚泥供給ポンプ１０ａと汚泥処理装置
５との間には、流量計１０および汚泥濃度計１１が順次
配置され、さらに汚泥処理装置５の下流側には汚泥処理
装置５から排出される汚泥を貯留する貯留装置（ホッパ
ー）９が設けられている。この貯留装置９には重量検出
装置（ロードセル）７が設けられており、この重量検出
装置７、流量計１０および汚泥濃度計１１からの信号は
演算装置（含水率演算装置）８に送られ、この演算装置
８において処理された汚泥の含水率が求められるように
なっている。さらに演算装置８には制御装置６が接続さ
れ、この制御装置６によって汚泥処理装置５が制御され
る。

【００１４】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について図２のフローチャートにより説明する。

【００１５】図２に示すように、汚泥供給ポンプ１０ａ
から供給された濃縮汚泥は、汚泥処理装置５へ送られて
脱水、乾燥処理される。その後汚泥は、汚泥処理装置５
から貯留装置９へ送られる。

【００１６】この間演算装置８には、貯留装置９の重量
検出装置７から重量計測データが入力され、さらに流量
計１０および汚泥濃度計１１から濃縮汚泥の供給量、濃
度計測データが各々入力される。演算装置８において、
それらのデータから、その時点における汚泥処理装置５
から排出される汚泥の含水率が算出され、制御装置６は
算出された含水率と予め入力された目標含水率との比較
を行い、この含水率の差が予め入力された許容範囲を超
えた場合に、含水率の差に応じた制御パラメータを算出
し、この制御パラメータに基づいて汚泥処理装置５を制
御する。

【００１７】このような操作を繰り返して、汚泥処理装
置５から排出される汚泥の含水率が目標含水率の許容範
囲に収まるよう制御を行う。

【００１８】これにより、供給される濃縮汚泥の性状が
変化しても、汚泥処理装置５から排出される汚泥の含水
率を安定に保つことができる。

【００１９】次に演算装置８において含水率を算出する
算出方法について詳述する。一般に汚泥の含水率は、式
（１）によって求められる。 Ｍ＝Ｗ／Ｔ×１００ （％） （１） Ｍ：含水率、Ｗ：汚泥に含まれる水分量（kg）、Ｔ：汚
泥の総重量（kg）

【００２０】汚泥処理装置５に供給される濃縮汚泥の供
給量と濃度がわかれば、目標とする含水率が得られた場
合の総重量変化率が式（２）によって求められる。 Ｈ＝Ｆ・Ｓ／（１００−Ｍ） （kg/h） （２） Ｈ：汚泥の総重量変化率（kg/h）、Ｆ：濃縮汚泥の供給
量（kg/h）、Ｓ：濃縮汚泥の濃度（％）、Ｍ：含水率
（％） 一般に、汚泥処理装置５に供給される濃縮汚泥の濃度は
１〜４％である。

【００２１】次に式（２）を変形した式（３）により、
汚泥の総重量変化率Ｈ，濃縮汚泥の供給量、Ｆ，濃縮汚
泥の濃度Ｓを測定することによって、汚泥処理装置５か
ら排出される汚泥の含水率Ｍを求めることができる。 Ｍ＝１００−Ｆ・Ｓ／Ｈ （３） 本発明によれば、貯留装置９の重量を重量検出装置７に
よってオンラインで計測し、その微分値を演算すること
によって汚泥の総重量変化率Ｈが求まる。次に流量計１
０からの供給量および汚泥濃度計１１からの濃縮汚泥の
濃度Ｓを用い、式（３）により、含水率Ｍを求める。

【００２２】次に本発明の具体的な実施の形態について
図３乃至図８により説明する。図３乃至図８に示す実施
の形態は、汚泥処理装置５として遠心薄膜乾燥機を用い
るとともに、流量計１０と汚泥濃度計１１との間にイン
バータ２０により制御される汚泥供給ポンプ２０ａを配
置したものであり、他は図１および図２に示す実施の形
態と略同一である。

【００２３】図３乃至図８において、図１および図２に
示す実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な
説明は省略する。

【００２４】ここで汚泥処理装置５の構造を図５および
図６により説明する。汚泥処理装置５は上述のように遠
心薄膜乾燥機からなっている。この遠心薄膜乾燥機は汚
泥供給ポンプ１０ａからの汚泥が投入される伝熱胴１３
と、伝熱胴１３内に伝熱胴１３と同軸に配置された主軸
１４とを有しており、主軸１４には汚泥を伝熱胴１３内
に配分する分配リング１５と、汚泥を伝熱胴１３内面に
引延ばすためのブレード１６が取付けられている。また
伝熱胴１３の外側にはジャケット１７が配置され、この
ジャケット１７内に蒸気入口１７ａから加熱蒸気が流入
し、ジャケット１７内の加熱蒸気は蒸気出口１７ｂから
流出するようになっている。さらに主軸１４はインバー
タ１９により調整される。

【００２５】次にこのような構成からなる本実施の形態
の作用について説明する。まず汚泥供給ポンプ２０ａか
ら供給される濃縮汚泥が遠心薄膜乾燥機からなる汚泥処
理装置５へ投入される。

【００２６】遠心薄膜乾燥機の伝熱胴１３内に投入され
た濃縮汚泥は、伝熱胴１３の内部で回転する主軸１４に
取付けられた分配リング１５に付着し、分配リング１５
の遠心力によって伝熱胴１３の内面に飛散して付着す
る。

【００２７】伝熱胴１３の内面に付着した汚泥は、図５
に示すように、主軸１４に取付けられたブレード１６に
よって掻き取られ、薄膜状となって伝熱胴１３に内面に
引延ばされる。この場合、汚泥はジャケット１７内に供
給された加熱蒸気と熱交換され、保有している水分が蒸
発し、含水率が低下する。

【００２８】次に汚泥は重力の作用により伝熱胴１３の
内面を流下し、徐々に水分が蒸発し、目標含水率となっ
て下部から排出される。

【００２９】この間、伝熱胴１３から排出される汚泥の
含水率と主軸１４の回転数とは図６に示すような関係が
あり、また汚泥の含水率と汚泥の供給量とは図７に示す
ような関係がある。そこでこれら図６および図７に示す
関係を利用して、図８に示すフローチャートに従って運
転制御が行なわれる。

【００３０】すなわち、まず演算装置８に、貯留装置９
の重量検出装置７から重量計測データが入力され、同時
に流量計１０および汚泥濃度計１１から濃縮汚泥の供給
量および濃度の各計測データが入力される。演算装置８
はこれらのデータから、図１および図２に示す実施の形
態と同様の方法でその時点における伝熱胴１３から排出
される汚泥の含水率を算出する。次に制御装置６は演算
装置８で求めた含水率と予め入力された目標含水率との
比較を行い、含水率の差が予め入力された許容範囲を超
えた場合に、含水率の差に応じた制御パラメータとして
インバータ１９およびインバータ２０を制御して、主軸
１４の回転数と汚泥供給ポンプ２０ａの回転数の設定値
を変更する。

【００３１】なお、制御装置６による制御パラメータの
制御順序としては、汚泥の処理量を維持するという観点
から、主軸１４の回転数をまず制御する。次に主軸１４
の回転数の補正限界量を超えてもなお汚泥の含水率が目
標含水率の許容範囲に収まらない場合に汚泥供給ポンプ
２０ａの回転数を制御して汚泥供給量を調整する。

【００３２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、供給される濃縮汚泥の性状が変化し、伝熱胴１３か
ら排出される汚泥の含水率が変化しても、排出される汚
泥の重量変化率から含水率を算出し、算出した含水率と
目標含水率との差を補正するように主軸１４の回転数お
よび汚泥供給ポンプ２０ａを制御する。このため安定し
た処理性能を維持することができる。

【００３３】次に図９により本発明の他の実施の形態に
ついて説明する。図９に示す実施の形態は、演算装置８
における含水率の算出方法が異なるのみであり、他は図
３乃至図８に示す実施の形態と略同一である。

【００３４】図９において、図３乃至図８に示す実施の
形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略
する。

【００３５】図９に示すように、汚泥処理装置５の伝熱
胴１３から排出される蒸発蒸気が復水器２１で凝縮さ
れ、その凝縮水がタンク２２に貯留されてロードセル１
８により重量測定が行なわれる。

【００３６】この場合、蒸発水分量と、流量計１０から
の汚泥の供給量と、汚泥濃度計１１からの汚泥濃度と、
含水率の関係式は式（４）で表わされ、式（４）を変形
した式（５）により蒸発水分量の計測データ、汚泥の供
給量、および汚泥濃度から演算装置８において含水率を
算出することができる。 Ｎ＝Ｆ（１００＋Ｓ−Ｍ）／（１００−Ｍ） （４） Ｎ：蒸発水分量変化率（kg/h）、Ｆ：濃縮汚泥の供給量
（kg/h）、Ｓ：濃縮汚泥の濃度（％）、Ｍ：含水率
（％） Ｍ＝１００＋ＦＳ／（Ｆ−Ｎ） （５）

【００３７】次に図１０乃至図１５により本発明の更に
他の実施の形態について説明する。図１０乃至図１５に
示す実施の形態は、汚泥処理装置５として汚泥脱水機を
用いたものである。図１０乃至図１５において、図３乃
至図８に示す実施の形態と同一部分には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００３８】汚泥脱水機について図１１により詳述す
る。図１１に示すように汚泥脱水機は汚泥が投入される
とともに分離水を生成する回転筒２５と、回転筒２５内
に配設され汚泥を押出すスクリューコンベア２８とを有
し、濃縮汚泥には、固形分の凝縮性を高めて分離効率を
向上させるために高分子凝集剤が注入され、高分子凝集
剤が注入された汚泥はその後回転筒２５に投入される。

【００３９】この場合、高分子凝集剤はインバータ２９
により制御される高分子凝集剤供給ポンプ２９ａにより
注入され、また回転筒２５は主電動機２４により駆動さ
れる。回転筒２５に投入された汚泥は、水分と固形分と
の遠心力が異なるため、固形分が回転筒２５の内面に押
し付けられる。この間、スクリューコンベア２８はギア
ボックス２６を介して差動機２７により回転筒２５と若
干の回転数差をもって回転し、汚泥の固形分はこのスク
リューコンベア２８により上流側に搬送されながら圧密
されて排出される、一方、水分は固形分から分離され、
この分離水は固形分とは反対側の下流側から排出され
る。この場合、主電動機２４および差動機２７は各々イ
ンバータ３０および３１により調整される。

【００４０】ところで汚泥脱水機から排出される汚泥
（固形分）の含水率と凝縮剤注入率との関係、含水率と
回転筒２５の回転数との関係、および含水率と回転筒２
５とスクリューコンベア２８の回転数差の関係は、図１
２乃至図１４に示すような関係となっている。

【００４１】図１０乃至図１５において、まず重量検出
装置７から貯留装置９の重力計測データが演算装置８へ
入力され、同時に流量計１０および汚泥濃度計１１から
濃縮汚泥の供給量および濃度の各計測データが演算装置
８へ入力される。

【００４２】演算装置８では、図３乃至図８に示す実施
の形態と同様にして含水率を求める。次に制御装置６に
おいて算出された含水率と目標含水率とが比較され、ま
ず差動機２７のインバータ３１が図１４に基づいて調整
され、回転筒２５とスクリューコンベア２８との回転数
差が調整される。

【００４３】なお、速度が限界となっている場合は、回
転筒２５駆動用の主電動機２４のインバータ３０が図１
３に基づいて調整され、さらに回転筒２５の回転数が限
界となっている場合は、高分子凝集剤ポンプ２９ａのイ
ンバータ２９が図１２に基づいて調整される。

【００４４】次に図１６により本発明の更に他の実施の
形態について説明する。図１６に示す実施の形態は演算
装置８における含水率の算出方法が異なるのみであり、
他は図１０乃至図１５に示す実施の形態と略同一であ
る。図１６において、図１０乃至図１５に示す実施の形
態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略す
る。

【００４５】図１６に示すように、汚泥処理装置５を構
成する汚泥脱水機の下方に回転筒２５から排出される分
離水を貯留するタンク２２が設けられ、分離水の重量が
ロードセル１８により測定されるようになっている。こ
の場合、ロードセル１８からの分離水重量と、流量計１
０からの汚泥供給量と、汚泥濃度計１１からの濃度と、
含水率の関係式は式（５）で表わされる。このため式
（５）を用いて、演算装置８により含水率を算出するこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、処理槽の汚泥の含
水率が演算装置により求められ、制御装置によって、主
軸の回転数、あるいは回転筒の回転数、回転数とスクリ
ューコンベアとの間の回転数差、または高分子凝集剤供
給部の供給量が調整されて含水率が目標含水率となるよ
う調整される。このため汚泥性状等の影響により含水率
が変動した場合でも、その変動量に応じて汚泥処理装置
の運転条件を制御することができる。したがって、汚泥
処理装置の処理性能を安定して保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による汚泥処理システムの基本的実施の
形態を示す構成図。

【図２】図１に示す汚泥処理システムの動作を説明する
フローチャート。

【図３】本発明の具体的実施の形態を示す構成図。

【図４】遠心薄膜乾燥機を示す構成図。

【図５】遠心薄膜乾燥機のブレードの説明図。

【図６】主軸回転数と含水率の関係を示す図。

【図７】汚泥の供給量と含水率の関係を示す図。

【図８】図３に示す汚泥処理システムの動作を説明する
フローチャート。

【図９】本発明の他の実施の形態を示す構成図。

【図１０】本発明の更に他の実施の形態を示す構成図。

【図１１】汚泥脱水機を示す構成図。

【図１２】凝縮剤注入率と含水率の関係を示す図。

【図１３】回転筒の回転数と含水率の関係を示す図。

【図１４】回転数差と含水率の関係を示す図。

【図１５】図１０に示す汚泥処理システムの動作を説明
するフローチャート。

【図１６】本発明の更に他の実施の形態を示す構成図。

【図１７】従来の汚泥処理システムを示す構成図。

【符号の説明】

５ 汚泥処理装置 ６ 制御装置 ７ 重量検出装置 ８ 演算装置 ９ 貯留装置 １０ 流量計 １１ 汚泥濃度計 １３ 伝熱胴 １４ 主軸 １５ 分配リング １６ ブレード １７ ジャケット １８ ロードセル １９ インバータ ２０ インバータ ２１ 復水器 ２２ タンク ２４ 主電動機 ２５ 回転筒 ２７ 差動機 ２８ スクリューコンベア ２９ インバータ ３０ インバータ ３１ インバータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汚泥を供給する汚泥供給部と、 汚泥供給部からの汚泥が投入され、蒸発蒸気量を排出す
   る伝熱胴と、伝熱胴内に配置され汚泥を引延ばすブレー
   ドが取付けられた主軸とを有する汚泥処理装置と、 伝熱胴から排出される汚泥の含水率を求める含水率演算
   装置と、 含水率演算装置で求めた含水率と目標含水率に基づいて
   主軸の回転数を調整する制御装置と、 を備えたことを特徴とする汚泥処理システム。
2. 【請求項２】制御装置は含水率と目標含水率に基づい
   て、更に汚泥供給部からの供給量を制御することを特徴
   とする請求項１記載の汚泥処理システム。
3. 【請求項３】汚泥を供給する汚泥供給部と、 汚泥供給部からの汚泥が投入され分離水を生成する回転
   筒と、回転筒内に配置され汚泥を押出すスクリューコン
   ベアとを有する汚泥処理装置と、 回転筒へ高分子凝集剤を供給する高分子凝集剤供給部
   と、 回転筒から排出される汚泥の含水率を求める含水率演算
   装置と、 含水率演算装置で求めた含水率と目標含水率に基づい
   て、回転筒の回転数、回転筒とスクリューコンベアとの
   間の回転数差、または高分子凝集剤供給部の供給量を制
   御する制御装置と、 を備えたことを特徴とする汚泥処理システム。
4. 【請求項４】含水率演算装置は汚泥供給部からの汚泥の
   供給量、汚泥の濃度および汚泥の総重量変化率に基づい
   て含水率を求めることを特徴とする請求項１乃至３記載
   の汚泥処理システム。
5. 【請求項５】含水率演算装置は伝熱胴への汚泥の供給
   量、汚泥濃度および伝熱胴からの蒸発蒸気量に基づいて
   含水率を求めることを特徴とする請求項１または２のい
   ずれか記載の汚泥処理システム。
6. 【請求項６】含水率演算装置は回転筒への汚泥の供給
   量、汚泥濃度および回転筒からの分離水量に基づいて含
   水率を求めることを特徴とする請求項３記載の汚泥処理
   システム。