WO2013183287A1 - 遠心分離装置 - Google Patents

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WO2013183287A1
WO2013183287A1 PCT/JP2013/003516 JP2013003516W WO2013183287A1 WO 2013183287 A1 WO2013183287 A1 WO 2013183287A1 JP 2013003516 W JP2013003516 W JP 2013003516W WO 2013183287 A1 WO2013183287 A1 WO 2013183287A1
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torque
centrifugal force
differential speed
bowl
limit value
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PCT/JP2013/003516
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English (en)
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Inventor
隆行 岸上
Original Assignee
巴工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B1/00Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B1/2016Driving control or mechanisms; Arrangement of transmission gearing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B13/00Control arrangements specially designed for centrifuges; Programme control of centrifuges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/12Treatment of sludge; Devices therefor by de-watering, drying or thickening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04BCENTRIFUGES
    • B04B1/00Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2058Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with ribbon-type screw conveyor

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge provided with a bowl and a screw conveyor, and more particularly, to a centrifuge provided with a function of controlling the centrifugal force of the bowl according to the conveying torque of the screw conveyor.
  • FIG. 9 shows a schematic structure of a horizontal decanter.
  • the horizontal decanter 100 includes a bowl 101 that can rotate around a horizontal axis and a screw conveyor 102 that is disposed in the bowl 101 on the same rotation axis and is accommodated in a casing 103. It is a structure that has been.
  • the bowl 101 for applying a centrifugal force to the liquid to be treated containing a solid is formed in a conical shape on one end side.
  • This conical portion forms a beach portion where the solid material transferred by the screw conveyor 102 is detached from the liquid pool, and a solid material outlet 104 is formed at the tip side.
  • the body portion of the bowl 101 forms a pool (pool portion) of the liquid to be processed supplied into the bowl 101, and a separation liquid outlet 105 is formed on the end surface on the other end side.
  • the screw conveyor 102 is formed with a spiral screw blade 102a and a discharge port 102b for supplying the liquid to be processed into the bowl.
  • the bowl 101 is rotated by the main drive motor 107.
  • the main drive motor 107 controls the rotation speed (N) of the bowl 101 by inverter control.
  • the rotational speed of the screw conveyor 102 is controlled by the gear box 106 and the back drive motor 108 so as to rotate at a differential speed ( ⁇ N) relative to the bowl 101.
  • a method for forming the differential speed in the above configuration will be described.
  • the screw conveyor 102 When the bowl 101 containing the liquid to be processed is rotated by the main drive motor 107, the screw conveyor 102 also tries to rotate at the same speed integrally with the bowl 101 by the action of friction, fluid resistance, and the like. Since the solid matter is not conveyed to the beach portion at the same speed, a brake is applied to the screw conveyor 102 by the back drive motor 108 so that the screw conveyor 102 rotates at a speed slower than that of the bowl 101. The regenerative electric power generated by the action of the brake is consumed by the main drive motor 107, realizing energy saving of the device.
  • the operation is performed so that both the rotation speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) of the bowl 101 are constant, or the transfer load (torque) of the screw conveyor 102 is set as in Patent Document 2.
  • a decanter 100 is disclosed that measures and controls the magnitude of a differential speed ( ⁇ N) according to a torque value. In other words, conventionally, an operation is performed in which the rotation speed (N) of the bowl 101 is constant.
  • the properties (particularly the solid content concentration) of the liquid to be treated to be supplied are not always constant and may vary.
  • the liquid to be treated is sludge generated by sewage treatment or the like
  • the solid content concentration (sludge concentration) varies depending on various factors such as rainfall.
  • the rotational speed of the bowl 101 is intentionally set to be constant, or has a structure that must be constant as in Patent Document 2, so that the properties of the liquid to be treated (particularly solids)
  • the centrifugal force (G) is not suitable for the concentration.
  • the moisture content of the solid matter discharged from the bowl 101 deviates from the target value, or the running cost increases due to unnecessary power consumption.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems cited as an example, and the purpose thereof is a stable operation even when the properties of the liquid to be treated (particularly, the solid content concentration) change, And it is providing the centrifuge which can implement
  • the centrifugal separator includes a bowl for applying centrifugal force to a liquid to be treated to centrifuge into a solid and a liquid, a screw conveyor for conveying the solid in the bowl toward a discharge port, and the bowl
  • a centrifuge having a drive motor for rotating the screw conveyor and a differential speed generator for allowing the screw conveyor to rotate at a differential speed relative to the bowl. Accordingly, a control device for automatically controlling the magnitude of the centrifugal force of the bowl is provided.
  • the control device has information on a range of the target set value of the transport torque, and gradually changes the magnitude of the centrifugal force of the bowl so that the transport torque at the time of centrifugation is within the range of the target set value. It is preferable. Further, the range of the target set value is set such that the difference between the upper limit value and the lower limit value is set to 0.5 kgf ⁇ m, and the centrifugal force of the bowl is set so that the transport torque falls within this range. It is preferable to change in stages. Moreover, it is preferable that the centrifugal force of the bowl is changed stepwise, for example, at intervals of 100G.
  • the control device further includes information on a differential speed movable upper limit value and information on a differential speed movable lower limit value associated with each of the centrifugal forces that are changed in stages, and the magnitude of the centrifugal force of the bowl in stages. It is preferable to set the differential speed movable upper limit value and the differential speed movable lower limit value corresponding to the changed centrifugal force of the bowl. Further, the control device may execute control for stopping the supply of the liquid to be processed to the bowl from the start of the operation of increasing the centrifugal force of the bowl until the changed centrifugal force is reached. preferable.
  • the control device has information on a range of a torque target set value of the transport torque and information on a differential speed movable range of the differential speed, and the transport torque at the time of performing centrifugation is outside the range of the torque target set value. If the state where the differential speed is at the differential speed movable upper limit value or the differential speed movable lower limit value, which is the limit value of the differential speed movable range, continues for a certain period of time, the conveyance torque is set within the range of the torque target set value. It is preferable to change the magnitude of the centrifugal force of the bowl in a stepwise manner in the storing direction.
  • the control device has information on a range of a torque limit value wider than the range of the torque target set value, and the conveyance torque at the time of performing the centrifugal separation is an upper limit set value of the torque target set value and the torque limit value.
  • a first centrifugal force lowering process for lowering the centrifugal force when the state is between the upper limit torque value and the torque upper limit value and the differential speed is at the differential speed movable lower limit value for a certain period of time.
  • a second centrifugal force lowering process that lowers the centrifugal force more than the centrifugal force lowering process, and the conveyance torque at the time of performing the centrifugal separation is a lower limit set value of the torque target set value and a lower limit value of the torque limit value Between the lower limit and
  • a first centrifugal force increasing process for increasing centrifugal force is performed, and the conveyance torque when performing the centrifugal separation is
  • a bowl for applying centrifugal force to the liquid to be treated and centrifuging the solid into the liquid
  • a screw conveyor for conveying the solid in the bowl toward the discharge port
  • rotating the bowl
  • a centrifugal motor comprising: a drive motor for rotating the screw conveyor; and a differential speed generating device for rotating the screw conveyor with a differential speed relative to the bowl.
  • centrifuge according to a preferred embodiment of the present invention will be described by taking a horizontal decanter for treating sludge as an example.
  • the technical scope of the present invention is not limited and interpreted by the embodiments described below.
  • the decanter 1 forms a casing 2 in which a solid substance outlet 21 and a separation liquid outlet 22 are respectively formed below, and a rotating cylindrical body disposed in the casing 2.
  • a bowl 3 and a screw conveyor 4 that is a means for transporting solid matter to which centrifugal force is applied in the bowl 3 are provided.
  • the bowl 3 is supported by a bearing mechanism 23 such as a bearing attached to the casing 2, and the screw conveyor 4 is supported by a conveyor bearing (not shown), and each of the bowl 3 and the screw conveyor 4 is independently horizontal. It can rotate around the axis.
  • the power of the drive motor 24, which is a drive mechanism, is transmitted to the pulley 24b on the bowl 3 side via the rotating belt 24a, whereby the bowl 3 rotates at a predetermined rotational speed, and further, the differential speed generating mechanism 25 and the spline are rotated.
  • Power is transmitted to the screw conveyor 4 through the shaft 26, and the bowl 3 and the screw conveyor 4 are configured to rotate with a relative differential speed.
  • a planetary gear can be used for the differential speed generating mechanism.
  • a drive motor called a back drive motor 27 is connected to the rotary shaft 25a of the differential speed generating mechanism 25 via a rotary belt 27a and a pulley 27b.
  • the back drive motor 27 is for applying a brake so that the screw conveyor 4 rotates slower than the bowl 3 by using torque when the rotating belt 27a rotates on the rotating shaft of the motor.
  • the regenerative electric power generated in the motor 27 by applying the brake is supplied to the drive motor 24, thereby suppressing the power consumption of the entire apparatus.
  • the back drive motor 27 may not be provided.
  • the decanter 1 further includes a supply nozzle 5 for supplying the sludge as the liquid to be treated and the flocculant into the bowl 3.
  • the supply nozzle 5 has, for example, a double-pipe structure, and sludge is assigned on the inner side and a flocculant channel is assigned on the outer side.
  • Sludge is sludge generated in water treatment processes such as water and sewage, industrial wastewater, and human waste, and has a moisture content of about 95 to 99.5%.
  • the flocculant for example, a polymer flocculant is used.
  • the body portion of the bowl 3 is formed with a conical portion 31 on one end side and a cylindrical portion 32 on the other end side.
  • the opening on the other end side is closed with a circular member called a front hub 33.
  • the front hub 33 and the cylindrical portion 32 form a pool portion (liquid reservoir) in which sludge supplied into the bowl 3 stays.
  • a separation liquid discharge port 34 is formed in the front hub 33, and the separation liquid overflows from the discharge port 34 by continuously supplying sludge into the bowl 3.
  • the conical portion 31 of the bowl 3 forms a beach portion from which the concentrated sludge transferred by the screw conveyor 4 (that is, sludge in the middle of dehydration) separates from the pool portion, and the concentrated sludge ( Or a dewatered sludge) discharge port 35 is formed.
  • the beach portion has a function of causing the sludge to slip on the inclined surface and causing the squeezing force of the screw blade 41 to act on the sludge, and a function of increasing the effective volume of the pool portion to increase the sludge residence time.
  • the beach portion has a two-stage structure in which the inclination angle changes near the center.
  • Steepening the tip side inclination angle as in the beach portion of FIG. 1 has the effect of further increasing the squeezing force of the screw blades 41 and the sludge retention time.
  • the inclination angle on the tip side can be made gentler and does not necessarily have a two-stage structure.
  • the present embodiment is applicable to the bowl 3 that does not have the conical portion 31 and is configured only by the cylindrical portion 32.
  • the screw blade 41 that conveys and squeezes sludge in the bowl 3 is formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the body portion 42 of the screw conveyor 4.
  • the body portion 42 of the screw conveyor 4 has a cavity (buffer portion) inside, and the tip of the supply nozzle 5 extends to the inside of the buffer portion.
  • the sludge from the supply nozzle 5 is supplied to the buffer portion, the sludge is supplied into the bowl 3 by the action of centrifugal force through the short cone 43 formed in the vicinity of the center portion of the body portion 42. It has become.
  • the flocculant is also supplied into the short cone 43 through a different path from the sludge, mixed with the sludge in the short cone 43 and supplied into the bowl 3. Since sludge and the flocculant can be efficiently reacted in the inner region of the short cone 43 and can be promptly supplied to the centrifugal force field, a low chemical injection rate of the flocculant can be achieved. Furthermore, since sludge is supplied to the centrifugal force field along the short cone 43, the separation performance can be improved without stirring the sludge layer in the bowl 3. In addition, the chemical injection of the flocculant does not necessarily have to be performed, and the equipment for chemical injection can be omitted.
  • the screw conveyor 4 is preferably an axial conveyor in which an opening for allowing the separated liquid to flow along the axial direction of the screw conveyor 4 is provided in the screw blades 41.
  • the separation liquid does not flow spirally along the groove between the screw blades 41 but flows linearly along the axial direction of the screw conveyor 4 through the opening and separated. Head toward the liquid outlet 34.
  • the linear velocity of the separated liquid in the bowl 3 is lowered, and a low chemical injection rate can be achieved by flowing without disturbing the sludge layer.
  • FIG. 3 shows an example of an axial conveyor.
  • the axial conveyor opens the spiral blade member 41 a away from the body of the screw conveyor 4 with respect to the screw blade 41 on the separation liquid discharge port 34 side from the short cone 43.
  • the screw blades 41 are formed by fixing the spiral belt-like members with the support members 41b arranged radially.
  • the decanter 1 has a bowl speed meter that measures the rotational speed of the bowl 3.
  • the bowl speedometer can employ a non-contact rotation sensor as an example.
  • a procedure for determining the set value of the centrifugal force (G) when executing the centrifugation and determining the rotational speed (N) corresponding to the centrifugal force (G) is executed. Then, the drive motor 24 is inverter-controlled with reference to the measured value of the bowl speedometer so that the bowl 3 rotates at the determined set value. Information on the correspondence relationship between the centrifugal force (G) and the rotational speed (N) can be stored in a memory or the like of the control device 6 described later. The rotation speed of the bowl 3 can also be detected from inverter information (frequency, etc.) of the drive motor 24 controlled by the inverter.
  • the decanter 1 has a torque meter that measures the conveyance torque of the screw conveyor 4.
  • the torque meter can employ an inverter torque monitor output.
  • the conveying torque of the screw conveyor 4 varies depending on the concentrated state of the sludge in the bowl 3. More specifically, when the concentration proceeds excessively, the conveyance torque increases because the moisture content of the sludge in the bowl 3 is low. On the other hand, when the concentration is insufficient, the conveyance torque is small because the moisture content of the sludge in the bowl 3 is high.
  • the decanter 1 stabilizes the concentrated state in the bowl 3 by applying an appropriate centrifugal force (G).
  • a control device 6 for changing the size of (G) is provided.
  • the control device 6 can be constituted by a computer device including a CPU and a memory, for example.
  • the control device 6 stores a sequence program for automatically controlling centrifugal force (G) described later in a memory.
  • the control device 6 can further store a sequence program for controlling the overall operation of the decanter 1 in a memory.
  • the control device 6 includes information indicating a correspondence relationship between the centrifugal force (G) and the rotational speed (N), and a differential speed ( ⁇ N) associated with the centrifugal force (G).
  • the differential speed movable upper limit information and the differential speed movable lower limit information are stored in the memory. Since the centrifugal force (G) is preferably changed stepwise, for example, a set value of centrifugal force (G) obtained by dividing a range of 800G to 1700G into 10 steps at 100G intervals, and a set value of each centrifugal force (G).
  • the information on the differential speed movable upper limit value and the information on the differential speed movable lower limit value of the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) associated with each other is stored. *
  • the control device 6 stores information on the range of the target set value of the conveyance torque in the memory.
  • the range of the target set value can be set to an appropriate value associated with the target moisture content of the sludge to be processed.
  • the range of the target set value may be further associated with the type of sludge to be processed.
  • the target set value is set to 7.5 kgf-m
  • the torque upper limit set value is set to 7.7 kgf-m
  • the torque lower limit set value is set to 7.2 kgf-m. That is, it is preferable that the difference between the torque upper limit setting value and the torque lower limit setting value be 0.5 kgfm.
  • the concentration of the supplied sludge is analyzed in advance, a target value (initial setting value) of centrifugal force (G) is determined based on the analysis result, and the operator inputs the control device 6. It is preferable that the initial set value is set to a low value and is increased stepwise to an appropriate centrifugal force (G) by automatic control.
  • the control device 6 to which the initial set value has been input has information on the set value of the rotational speed (N) corresponding to the centrifugal force (G) of the initial set value, the differential speed movable upper limit value of the differential speed ( ⁇ N), and the differential speed ( [Delta] N) information on the differential speed movable lower limit value is read from the memory, the set value of the rotational speed (N), the differential speed movable upper limit value of the differential speed ( ⁇ N), and the differential speed movable lower limit value of the differential speed ( ⁇ N) Is determined as a setting value for control.
  • the set value of the rotational speed (N) is 1792 min-1
  • the differential speed movable upper limit value of the differential speed ( ⁇ N) is 3.5 min-1
  • the differential speed ( The lower limit of the differential speed movement of ⁇ N) is 4.5 min ⁇ 1.
  • the drive motor 24 is inverter-controlled so that the rotation speed measured by the bowl speedometer is equal to the set value.
  • the differential speed is controlled based on the torque output.
  • the amount of sludge supplied can be set to 2 to 50 m 3 / h.
  • the amount of the flocculant added can be adjusted based on the type of flocculant to be added, the properties and reactivity of the sludge.
  • Sludge and flocculant are mixed in the short cone 43 as described above.
  • the sludge mixed with the flocculant is given a centrifugal force by the rotating bowl 3 and is stored in the pool part of the bowl 3 over the entire circumference. It will be in the state which settled to the surface side.
  • the sludge solid matter settled on the inner peripheral surface side of the bowl 3 is transferred toward the discharge port 35 by the screw blades 41 of the rotating screw conveyor 4 and separated from the liquid by landing on the beach portion.
  • the concentrated sludge separated from the liquid is discharged out of the bowl 3 through the discharge port 35.
  • the separation liquid overflows from the separation liquid discharge port 34 by continuously supplying the sludge.
  • the torque meter continuously measures the conveyance torque of the screw conveyor 4.
  • the control device 6 samples the torque value measured by the torque meter at a predetermined interval (for example, every 30 minutes), and determines whether it falls within the target set value range. If the result of determination is within the range of the target set value, it is determined that the current centrifugal force (1600 G) is appropriate, and this set value is maintained. As shown in the results of the examples described later, since the conveyance torque changes from moment to moment, it is preferable to sample a plurality of samples and use the average value as an index.
  • the control device 6 determines that the current centrifugal force (G) is high.
  • the centrifugal force (1500 G) lower by 100 G than the current centrifugal force (G) is changed to a new set value.
  • the control device 6 determines the difference between the set value of the rotational speed (N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G), the information on the differential speed movable upper limit value of the differential speed ( ⁇ N), and the differential speed ( ⁇ N).
  • the information on the speed movable lower limit value is read from the memory, and each is changed to a new set value.
  • the setting change is completed while the operation is continued. Further, when the centrifugal force (G) is decreased, the supply of sludge may be continued.
  • “continue the supply of sludge” means to eliminate the state in which the supply of sludge is completely stopped, and the time when the supply of sludge is instantaneously stopped when the centrifugal force (G) is lowered. Even an aspect including a belt is included in “continuing supply of sludge”.
  • the control device 6 determines that the current centrifugal force (G) is low, The centrifugal force (1700G) which is 100G higher than the current centrifugal force (G) is changed to a new set value. Further, the control device 6 determines the difference between the set value of the rotational speed (N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G), the information on the differential speed movable upper limit value of the differential speed ( ⁇ N), and the differential speed ( ⁇ N). The information on the speed movable lower limit value is read from the memory, and each is changed to a new set value for control.
  • the torque lower limit setting value for example, when the torque value is 6.5 kgf-m
  • the change in centrifugal force (G) is not limited to one step.
  • the centrifugal force (G) may be changed in two steps or more.
  • the concentration of the supplied sludge may be added in addition to the conveyance torque.
  • the above-described control based on the conveyance torque is defined as “auto mode control”
  • the control of the centrifugal force (G) based on the conveyance torque and the concentration of the supplied sludge is defined as “full auto mode control”.
  • a control is added to lower the centrifugal force (G) when the supplied sludge concentration is high and to increase the centrifugal force (G) when the concentration is low.
  • the sludge concentration is preferably measured continuously by installing a densitometer.
  • the control device 6 that automatically controls the magnitude of the centrifugal force (G) of the bowl 3 in accordance with the change in the conveying torque of the screw conveyor 4, the property (solid content) of the supplied sludge is provided. Centrifugation can be performed with an appropriate centrifugal force corresponding to the change in concentration. As a result, the concentrated state in the bowl 3 can be stabilized, and the moisture content of the concentrated sludge discharged from the bowl 3 can be prevented from deviating from (specified target value). Moreover, the energy saving operation which reduced unnecessary electric power is realizable by setting to an appropriate centrifugal force (G).
  • automatic control by the control device 6 is adopted, but manual control by an operator may be executed.
  • the use of the control method for changing the centrifugal force (G) in stages enables unattended operation by full automation. There is an advantage.
  • Fig. 5 shows the trend data when the automatic operation is actually performed with the setting values shown in Fig. 4.
  • the rotation speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) are automatically controlled according to the conveyance torque so as to follow the target control setting value, and stable operation can be realized.
  • the moisture content of the concentrated sludge was within the target range during the operation period.
  • size of the centrifugal force (G) of the bowl 3 was controlled according to the change of the conveyance torque of the screw conveyor 4.
  • the magnitude of the centrifugal force (G) of the bowl 3 is controlled in accordance with the change in the differential speed ( ⁇ N) between the screw conveyor 4 and the bowl 3 in addition to the change in the conveyance torque, thereby further increasing the coverage.
  • the operation is stable and energy-saving according to the properties of the treatment liquid.
  • since the structure of the decanter 1 is the same as that of 1st Embodiment, description is not repeated.
  • the transfer torque when the differential speed ( ⁇ N) remains at the limit value of the differential speed movable range for a certain period of time, the transfer torque does not converge to the target set value range. Considering that it is impossible to control the transfer torque by speed control, the process of converging the transfer torque to the target set value range is performed by changing the magnitude of the centrifugal force (G). This point will be described in detail below.
  • the differential speed ( ⁇ N) is N1, when the rotational speed of the bowl 3 is N1, the rotational speed of the rotary shaft 25a of the differential speed generating mechanism 25 is N2, and the reduction ratio in the differential speed generating mechanism 25 is X.
  • the differential speed ( ⁇ N) is reduced by increasing the output of the back drive motor 27, and the differential speed is decreased by reducing the output of the back drive motor 27. ( ⁇ N) expands.
  • the differential speed ( ⁇ N) changes, the conveyance torque also changes, and the differential speed ( ⁇ N) has an appropriate range for keeping the conveyance torque within the target set value range. Corresponds to the range.
  • FIG. 6 is a graph for explaining a method of controlling the centrifugal force (G) of the bowl 3.
  • 6A shows changes in the conveyance torque of the screw conveyor 4 (representative example)
  • FIG. 6B shows changes in the differential speed ( ⁇ N) between the bowl 3 and the screw conveyor 4 ( Representative example).
  • FIG. 7 is a data table showing various setting values stored in the memory.
  • the memory of the control device 6 stores various set values used for controlling the centrifugal force (G) of the bowl 3 as shown in FIG.
  • the various set values are stored in association with each stage by dividing the centrifugal force (G) of the bowl 3 into 10 stages at intervals of 100 G in the range of 600 G to 1500 G. That is, the rotational speed (N) is associated with each centrifugal force (G). For example, for a centrifugal force (G) of 1000 G, the rotational speed (N) is 1417 min-1, the differential speed ( ⁇ N) is a differential speed movable upper limit of 2.8 min-1, and the differential speed ( ⁇ N) is a differential speed. 4.0 min ⁇ 1 is associated with each of the movable lower limit values.
  • the numerical values shown in FIG. 7 are examples. Therefore, in FIG. 7, the numerical values of the differential speed movable lower limit value of the differential speed ( ⁇ N) are all the same, but may be set to different values. This also applies to the first embodiment.
  • the differential speed movable upper limit value and the differential speed movable lower limit value correspond to the lower limit value and the upper limit value of the output of the backtribe motor 27, respectively. That is, as shown in the above equation (1), the differential speed ( ⁇ N) decreases when the output of the back drive motor 27 increases, and the differential speed ( ⁇ N) increases when the output of the back drive motor 27 decreases. . Therefore, in the vertical axis notation in FIG. 6B, the numerical value of the differential speed ( ⁇ ) gradually decreases from the differential speed movable lower limit value toward the differential speed movable upper limit value.
  • the memory of the control device 6 stores information on the range of the torque target set value and information on the range of the torque limit value.
  • the torque target set value for the conveyance torque is 7.5 kg-m.
  • a torque upper limit value that is an upper limit value of this range and a torque lower limit value that is a lower limit value of this range are stored in the memory.
  • the torque upper limit value can be set as appropriate from the viewpoint of suppressing an excessive load applied to the differential speed generation mechanism 25 due to an excessively large conveyance torque. Accordingly, the torque upper limit value (9.0 kg-m) shown in FIG. 7 is merely an example, and can be appropriately changed according to the type of the differential speed generating mechanism 25.
  • the torque lower limit value can be set as appropriate from the viewpoint of suppressing the transfer torque from becoming too small and causing the moisture content of the sludge to deviate significantly from the target moisture content. Accordingly, the torque lower limit value (5.5 kg-m) shown in FIG. 7 is merely an example, and can be appropriately changed according to the type of sludge.
  • the control device 6 receives an input by the operator of the initial setting value of the centrifugal force (G) (Act 1). In this embodiment, it is assumed that the initial setting value of the centrifugal force (G) is set to 1000G.
  • the control device 6 reads the initial setting value (target value) of the rotational speed (N) corresponding to the initial setting value of the centrifugal force (G) and various setting values of the differential speed ( ⁇ N) from the memory (Act 2).
  • the rotational speed (N) corresponding to the initial setting value 1000G of the centrifugal force (G) is 1417 min-1, and the differential speed movable range is 2.8 to 4.0 min-1.
  • the control device 6 starts the drive motor 24 and starts the supply of sludge and flocculant into the bowl 3 when the rotational speed (N) of the bowl 3 reaches the initial set value 1417 min ⁇ 1 (Act 3).
  • the sludge and the flocculant supplied into the bowl 3 are mixed in the bowl 3 and a centrifugal force is applied by the rotating bowl 3.
  • the sludge solid content settles on the inner peripheral surface side of the bowl 3 and is separated from the liquid, and is discharged out of the bowl 3 by the screw conveyor 4 that rotates following the bowl 3. Overflows from the bowl 3 and is discharged from the bowl 3 to the outside.
  • the control device 6 constantly monitors the conveyance torque of the screw conveyor 4 output from the torque meter. Further, the control device 6 detects the rotational speed of the screw conveyor 4 from the inverter information (frequency, etc.) of the back drive motor 27 controlled by the inverter. However, the control device 6 may acquire the rotational speed of the screw conveyor 4 from a speedometer (not shown) that detects the rotational speed of the rotary shaft 25a of the differential speed generating mechanism 25. The detection method for detecting the rotation speed of the bowl 3 will not be described repeatedly.
  • the control device 6 determines whether or not the torque value is within the range of the torque target set value (7.0 to 7.8 kg-m).
  • the torque value can be an average value of the torque of the screw conveyor 4 within a torque sampling time which is a predetermined interval (for example, an interval of 30 minutes). If the torque value is not within the range of the torque target set value, the process proceeds to Act5.
  • the control device 6 determines whether or not the torque value is higher than the torque upper limit set value. If the torque value is higher than the torque upper limit set value as indicated by 1-1 and 1-2 in FIG. 6A (Act5, YES), the process proceeds to Act6. When the torque value is lower than the torque lower limit setting value (Act 5, No), the process proceeds to Act 10.
  • Act 7 the control device 6 determines whether or not the torque value is equal to or greater than the torque upper limit value. If the torque value is equal to or greater than the torque upper limit value (Act 7, YES), the process proceeds to Act 9. If the torque value is not equal to or greater than the torque upper limit value (Act 7, NO), the process proceeds to Act 8.
  • the control device 6 performs a process of reducing the centrifugal force (G) by two stages. That is, when the torque value is equal to or greater than the torque upper limit value, the sludge squeezing process proceeds excessively, and the target moisture content may not be maintained, and the load applied to the differential speed generating mechanism 25 becomes excessive.
  • the centrifugal force (G) is lowered by two steps, and the solid matter is quickly discharged out of the decanter 1.
  • the control device 6 determines that 1 ⁇ of FIG. As shown in FIG. 2, when the torque value is equal to or greater than the torque upper limit value (9.0 kg-m) (Act 7: YES), the centrifugal force (G) that is two steps lower than the current centrifugal force (G) is read from the memory. Then, a process of lowering the set value of the magnitude of the centrifugal force (G) from 1000G to 800G in two steps is performed.
  • control device 6 reads various values of the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G) from the memory.
  • the control device 6 drives the decanter 1 based on these various new set values that have been read out, such as the set value of the magnitude of the centrifugal force (G).
  • the control device 6 performs a process of reducing the centrifugal force (G) by one step. That is, when the torque value exceeds the torque upper limit set value and is less than the torque upper limit limit value, the squeezing process of the sludge progresses too much and the target moisture content may not be maintained. The level is lowered and the solid matter is immediately discharged out of the decanter 1. Note that the time condition of the differential speed movable lower limit continuation state of the differential speed ( ⁇ N) when the magnitude of the centrifugal force (G) is decreased may be changed between when the speed is lowered by one stage and when the speed is lowered by two stages.
  • the control device 6 determines that when the state where the differential speed ( ⁇ N) is at the differential speed movable lower limit continues for 30 minutes (exemplary) (Act 6: YES), As shown in FIG. 1, when the torque value exceeds the torque upper limit set value and is less than the torque upper limit value (Act 7: NO), the centrifugal force (G) that is one step lower than the current centrifugal force (G) is stored from the memory. A process of reading and lowering the set value of the magnitude of the centrifugal force (G) by one step from 1000G to 900G is performed.
  • control device 6 reads various values of the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G) from the memory.
  • the control device 6 drives the decanter 1 based on these various new set values that have been read out, such as the set value of the magnitude of the centrifugal force (G).
  • the control device 6 changes various set values related to the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) to new set values, and changes the centrifugal force (G) for about 5 minutes. It is preferable to operate with the supply of sludge stopped. This is because an overload may be generated in the drive motor 24 to cause an abnormal stop.
  • the control device 6 determines that the differential speed ( ⁇ N) deviates from the differential speed movable lower limit value within a predetermined time (see FIG. 6B). By controlling ⁇ N), the torque value can be converged to the range of the torque target set value lower than the torque upper limit set value, as indicated by 1-3 in FIG. 6A. Therefore, the centrifugal force (G) Continue driving without changing the size of.
  • the torque value exceeds the torque upper limit set value and the state where the differential speed ( ⁇ N) is at the differential speed movable lower limit value continues for a certain period of time, according to the torque value. Since the change level of the centrifugal force (G) can be changed, the sludge can be stably treated and the overload of the differential speed generating mechanism 25 can be prevented.
  • the control device 6 determines whether or not the torque value is equal to or lower than the torque lower limit value. If the torque value is less than or equal to the torque lower limit value (Act 11, YES), the process proceeds to Act 12. If the torque value is not less than or equal to the torque lower limit value (Act 11, NO), the process proceeds to Act 13.
  • the control device 6 performs a process of increasing the centrifugal force (G) by two stages. That is, when the torque value is equal to or less than the torque lower limit value, the moisture content of the sludge may be significantly deviated from the target moisture content, so the centrifugal force (G) is increased by two stages to promote the squeezing process.
  • the control device 6 determines that the state in which the differential speed ( ⁇ N) is at the differential speed movable upper limit value continues for 15 minutes (illustrated) (Act 10: YES), as shown in 2- of FIG. As shown in FIG. 2, when the torque value is smaller than the torque lower limit value (5.5 kg-m) (Act 11: YES), the centrifugal force (G) that is two steps higher is read from the memory, and the magnitude of the centrifugal force (G) To increase the set value of 2 from 1000G to 1200G. Further, the control device 6 reads various set values of the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G) from the memory. The control device 6 drives the decanter 1 based on these various new set values that have been read out, such as the set value of the magnitude of the centrifugal force (G).
  • the control device 6 performs a process of increasing the centrifugal force (G) by one step. That is, when the torque value exceeds the torque lower limit limit value and is less than the torque lower limit set value, since the sludge pressing process is insufficient, the centrifugal force (G) is increased by one stage to promote the pressing process. .
  • the time condition of the differential speed movable upper limit continuing state of the differential speed ( ⁇ N) when the magnitude of the centrifugal force (G) is increased may be changed depending on whether the speed is increased by one stage or two stages.
  • the control device 6 determines that the state in which the differential speed ( ⁇ N) is at the differential speed movable upper limit value continues for 15 minutes (illustrated) (Act 10: YES), as shown in 2- of FIG.
  • the torque value exceeds the torque lower limit limit and is less than the torque lower limit set value (Act 11: NO)
  • the centrifugal force (G) that is one step higher than the current centrifugal force (G) is read from the memory
  • a process of increasing the set value of the magnitude of the centrifugal force (G) from 1000G to 1100G by one step is performed.
  • control device 6 reads various values of the rotational speed (N) and the differential speed ( ⁇ N) corresponding to the new set value of the centrifugal force (G) from the memory.
  • the control device 6 drives the decanter 1 on the basis of these read new various set values such as the set value of the magnitude of the centrifugal force (G).
  • the control device 6 determines that the differential speed ( ⁇ N) deviates from the differential speed movable upper limit value within a certain time. Since the torque value can be converged to a range of the torque target set value higher than the torque lower limit set value as indicated by 2-3 in FIG. 6A by the control of ⁇ N), the centrifugal force (G) Continue driving without changing the size of.
  • the torque value when the torque value is below the torque lower limit set value and the state where the differential speed ( ⁇ N) is at the differential speed movable upper limit value continues for a certain period of time, the torque value is Since the change level of centrifugal force (G) can be changed, sludge can be treated stably.
  • the level at which the centrifugal force (G) is changed is changed according to the value of the torque value, but the present invention is not limited to this.
  • the differential speed (N) is the differential speed movable lower limit value. If the torque value exceeds the torque upper limit set value for a certain period of time, the centrifugal force (G) level may always be lowered by one step regardless of the torque value. Further, when the differential speed (N) is at the differential speed movable upper limit value for a certain period of time and the torque value is less than the torque lower limit set value, the centrifugal force (G) is always maintained regardless of the torque value. You may implement the process which raises a level only one step.

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Abstract

【課題】被処理液の性状(特に、固形分濃度)が変化しても安定した操業であって、且つ、不要な電力を削減した省エネ操業を実現できる遠心分離装置を提供する 【解決手段】被処理液に遠心力を付与して固形物と液とを遠心分離するボウルと、前記ボウル内の固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアが前記ボウルと相対的な差速をもって回転するようにする差速発生装置と、を備えた遠心分離装置であって、前記スクリューコンベアの搬送トルクの変化に応じて前記ボウルの遠心力の大きさを自動制御する制御装置を備えた構成とする。

Description

遠心分離装置
 本発明は、ボウルとスクリューコンベアを備えた遠心分離装置に関し、特に、スクリューコンベアの搬送トルクに応じてボウルの遠心力を制御する機能を備えた遠心分離装置に関する。
 遠心力を利用して固液分離を行う装置として、デカンタと称される遠心分離装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。図9は、横型のデカンタの概略構造を示す。横型のデカンタ100は、図9に示されるように、水平軸廻りに回転可能なボウル101と、このボウル101内に同じ回転軸上に配置されたスクリューコンベア102とが、ケーシング103の内部に収容されている構造である。
 固形物を含む被処理液に遠心力を付与するボウル101は、一端側がコニカル状に形成されている。このコニカル状に形成されている部位は、スクリューコンベア102によって移送される固形物が液溜まりから離脱するビーチ部を形成しており、その先端側に固形物出口104が形成されている。また、ボウル101の胴部は、ボウル101の内部に供給される被処理液の液溜り(プール部)を形成しており、他端側の端面に分離液出口105が形成されている。一方、スクリューコンベア102の胴部には、螺旋状のスクリュー羽根102aと、被処理液をボウル内に供給するための吐出口102bが形成されている。
 このような構成において、回転するボウル101内に被処理液を連続供給すると、遠心力の作用によりボウル101の周壁面に固形物が沈降する。そして、ギアボックス106を介してボウル101とは相対的な差速をもって回転するスクリューコンベア102によって、固形物はビーチ部に向かって移送される。ビーチ部で液から分離された固形物は、固形物出口104から排出される。一方、固形物が分離された液(分離液)は、分離液出口105からオーバーフローして排出される。
 ボウル101は、主駆動モータ107によって回転される。主駆動モータ107は、インバータ制御によってボウル101の回転速度(N)を制御する。一方、スクリューコンベア102は、ボウル101と相対的な差速(ΔN)をもって回転するように、ギアボックス106とバック駆動モータ108によって回転速度が制御される構成になっている。
 上記構成において差速を形成する方法について説明する。主駆動モータ107によって被処理液を含むボウル101を回転させると、摩擦や流体抵抗等の作用によりボウル101と一体となってスクリューコンベア102も同速で回転しようとする。同速では固形物がビーチ部へ搬送されないため、スクリューコンベア102がボウル101よりも遅い速度で回転するように、バック駆動モータ108によってブレーキをスクリューコンベア102に付与する。ブレーキの作用によって生成された回生電力は、主駆動モータ107で消費し、装置の省エネ化を実現している。
 従来においては、ボウル101の回転速度(N)と差速(ΔN)の両方が一定となるように操業されるか、或いは、特許文献2のように、スクリューコンベア102の搬送負荷(トルク)を計測し、トルク値に応じて差速(ΔN)の大きさを制御するデカンタ100が開示されている。すなわち、従来はボウル101の回転速度(N)を一定とした操業が行われている。
特開2011-230040号公報 特開平8-332413号公報
 しかしながら、供給する被処理液の性状(特に、固形分濃度)は、必ずしも連続して一定ではなく、変動する場合がある。特に、被処理液が下水処理等で発生する汚泥の場合、降雨量等の諸因子によって固形分濃度(汚泥濃度)が変化する。従来においては、意図してボウル101の回転数を一定に設定するか、或いは、特許文献2のように一定にせざるを得ない構造にしているので、供給する被処理液の性状(特に、固形分濃度)に不適正な遠心力(G)で操業している場合がある。この場合、ボウル101から排出される固形物(汚泥の場合は濃縮汚泥)の含水率が目標値から外れたり、或いは不必要に電力を消費することによるランニングコスト増を招いたりする。
 本発明は、一例として挙げた上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、被処理液の性状(特に、固形分濃度)が変化しても安定した操業であって、且つ、不要な電力を削減した省エネ操業を実現できる遠心分離装置を提供することにある。
 本発明の遠心分離装置は、被処理液に遠心力を付与して固形物と液とに遠心分離するボウルと、前記ボウル内の固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアが前記ボウルと相対的な差速をもって回転するようにする差速発生装置と、を備えた遠心分離装置であって、前記スクリューコンベアの搬送トルクの変化に応じて前記ボウルの遠心力の大きさを自動制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
 前記制御装置は、前記搬送トルクの目標設定値の範囲の情報を有し、遠心分離実行時の搬送トルクが目標設定値の範囲に納まるように前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることが好ましい。また、前記目標設定値の範囲は、上限値と下限値との差が0.5kgf-mに設定されており、前記搬送トルクがこの範囲内に納まるように前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることが好ましい。また、前記ボウルの遠心力は、例えば100G間隔で段階的に変えることが好ましい。
 前記制御装置は、段階的に変えられる遠心力の各々に対応付けた差速可動上限値の情報と差速可動下限値の情報とをさらに有し、前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えるときに変更後の前記ボウルの遠心力に対応する差速可動上限値及び差速可動下限値に設定することが好ましい。また、前記制御装置は、前記ボウルの遠心力を上昇させる動作を開始してから変更後の遠心力となるまでの間、前記ボウルへの被処理液の供給を停止する制御を実行することが好ましい。
  前記制御装置は、前記搬送トルクのトルク目標設定値の範囲の情報、前記差速の差速可動範囲の情報を有し、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の範囲外にあり、かつ、差速が差速可動範囲の限界値である差速可動上限値又は差速可動下限値にある状態が一定時間継続する場合には、前記搬送トルクをトルク目標設定値の範囲に収める方向に、前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることが好ましい。
 前記制御装置は、前記トルク目標設定値の範囲よりも広いトルク限界値の範囲の情報を有し、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の上限設定値と前記トルク限界値の上限値であるトルク上限限界値との間であって、かつ、前記差速が前記差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合には、遠心力を下げる第1の遠心力低下処理を行い、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク上限限界値以上であって、かつ、前記差速が前記差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合には、前記第1の遠心力低下処理よりも大きく遠心力を下げる第2の遠心力低下処理を行い、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の下限設定値と前記トルク限界値の下限値であるトルク下限限界値との間であって、かつ、前記差速が前記差速可動上限値にある状態が一定時間継続した場合には、遠心力を上げる第1の遠心力増加処理を行い、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記下限限界値以下であって、かつ、前記差速が前記差速可動上限値にある状態が一定時間継続した場合には、第1の遠心力増加処理よりも大きく遠心力を上げる第2の遠心力増加処理を行うことが好ましい。
 本発明によれば、被処理液に遠心力を付与して固形物と液とに遠心分離するボウルと、前記ボウル内の固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアが前記ボウルと相対的な差速をもって回転するようにする差速発生装置と、を備えた遠心分離装置において、前記スクリューコンベアの搬送トルクの変化に応じて前記ボウルの遠心力の大きさを自動制御する制御装置を備えたことにより、被処理液の性状(特に、固形分濃度)の変化に応じた適正な遠心力で遠心分離を行うことができる。その結果、固形物(汚泥の場合はケーキ)の含水率が目標値から外れるのを抑制でき、また不要な電力を削減した省エネ操業を実現できる。
本発明の実施形態に従うデカンタの全体構成を示す図である。 上記デカンタの部分拡大図(ショートコーン)である。 上記デカンタの部分拡大図(アキシャルコンベア)である。 上記デカンタが実行する自動制御の設定値一覧である。 発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す。 第2実施形態の搬送トルクおよび差速のグラフである。 メモリが格納する各種の設定値である。 汚泥の遠心分離方法を説明するためのフローチャートである。 従来のデカンタを示す概略図である。
 以下、本発明の好ましい実施形態による遠心分離装置について、汚泥を処理する横型のデカンタを一例に挙げて説明する。但し、以下に説明する各実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
(第1実施形態)
 本実施形態に従うデカンタ1は、図1に示すように、固形物出口21と分離液出口22のそれぞれが下方に形成されているケーシング2と、ケーシング2内に配置された回転筒状体をなすボウル3と、ボウル3内で遠心力が付与された固形物の搬送手段であるスクリューコンベア4を備えている。ボウル3は、例えばケーシング2に取付けられたベアリング等の軸受機構23によって支持され、スクリューコンベア4はコンベアベアリング(不図示)によって支持されており、ボウル3とスクリューコンベア4のそれぞれが独立して水平軸周りに回転可能となっている。
 そして、駆動機構である駆動モータ24の動力が回転ベルト24aを介してボウル3側のプーリー24bに伝達されることによって、ボウル3が所定の回転速度で回転し、さらに差速発生機構25及びスプラインシャフト26を通じてスクリューコンベア4に動力が伝達され、ボウル3とスクリューコンベア4が相対的な差速をもって回転するように構成されている。差速発生機構には、例えば、遊星ギアを用いることができる。
 差速発生機構25の回転シャフト25aには、バックドライブモータ27と称される駆動モータが回転ベルト27a及びプーリー27bを介して連結されている。バックドライブモータ27は、モータの回転シャフトを回転ベルト27aが回転するときのトルクを利用して、スクリューコンベア4がボウル3よりも遅く回転するようにブレーキをかけるためのものである。ブレーキをかけることによってモータ27に発生する回生電力は、駆動モータ24に供給し、これにより装置全体の消費電力を抑えるようにしている。但し、差速発生機構25のギア比のみで差速を形成する場合は、バックドライブモータ27を設けなくともよい。
 デカンタ1は、被処理液である汚泥、及び凝集剤をボウル3内に供給するための供給ノズル5をさらに備えている。供給ノズル5は、例えば2重管構造であり、内側に汚泥,外側に凝集剤の流路が割り当てられている。汚泥は、上下水、産業排水、し尿などの水処理過程で発生する汚泥であり、95~99.5%程度の含水率である。凝集剤は、例えば高分子凝集剤が用いられる。
 ボウル3の胴部は、一端側が円錐部31に形成され、他端側が円筒部32に形成されている。そして、他端側の開口部は、フロントハブ33と称される平面が円形の部材によって塞がれている。フロントハブ33と円筒部32は、ボウル3内に供給される汚泥が滞留するプール部(液溜まり)を形成する。フロントハブ33には分離液排出口34が形成されており、汚泥を連続的にボウル3内に供給することによって分離液を排出口34からオーバーフローさせる。
 一方、ボウル3の円錐部31は、スクリューコンベア4によって移送される濃縮汚泥(すなわち、脱水途中の汚泥)がプール部から離脱するビーチ部を形成しており、ビーチ部の先端側に濃縮汚泥(又は脱水汚泥)の排出口35が形成されている。ビーチ部は、その傾斜面で濃縮汚泥をスリップさせスクリュー羽根41の圧搾力を大きく汚泥に作用させる役割と、プール部の有効容積を大きくして汚泥滞留時間を増加させる機能がある。低動力や高脱水型のデカンタ1においては、中央付近で傾斜角度が変わる2段構造のビーチ部となっている。図1のビーチ部のように先端側の傾斜角の方を急にすることには、スクリュー羽根41の圧搾力と汚泥滞留時間を更に増加させる作用がある。但し、先端側の傾斜角の方を緩やかにすることもでき、必ずしも2段構造としなくともよい。さらに、本実施形態は、円錐部31を有さず、円筒部32のみで構成されるボウル3にも適用可能である。
 ボウル3内で汚泥を搬送・圧搾するスクリュー羽根41は、スクリューコンベア4の胴部42の外周面に螺旋状に形成されている。スクリューコンベア4の胴部42は、図2に示すように、内部に空洞(バッファ部)を有し、バッファ部内まで供給ノズル5の先端が延設されている。そして、供給ノズル5からの汚泥がバッファ部に供給されると、胴部42の中央部付近に形成されているショートコーン43を介して遠心力の作用によってボウル3内に汚泥が供給されるようになっている。凝集剤も、同図に示すように、汚泥とは別経路でショートコーン43内に供給され、ショートコーン43内で汚泥と混合されてボウル3内に供給される。ショートコーン43の内部領域で汚泥と凝集剤を効率良く反応させて遠心力場に速やかに供給できるので、凝集剤の低薬注率を達成することができる。さらに、ショートコーン43に沿って汚泥が遠心力場に供給されるので、ボウル3内の汚泥層を撹拌することがなく、分離性能を高めることができる。なお、凝集剤の薬注は、必ずしも行わなくてもよく、薬注するための設備を省略することもできる。
 スクリューコンベア4は、好ましくはスクリューコンベア4の軸芯方向に沿った分離液の流れを可能にする開口部がスクリュー羽根41に設けられたアキシャルコンベアを用いる。アキシャルコンベアを用いることにより、分離液は、スクリュー羽根41間の溝に沿って螺旋状に流れるのではなく、開口部を通過してスクリューコンベア4の軸芯方向に沿って直線状に流れ、分離液排出口34に向かう。このような流れを形成させることにより、ボウル3内における分離液の線速度が低くなり、汚泥層を撹乱することなく流れることによって低薬注率を達成できる。
 図3には、アキシャルコンベアの一例を示している。このアキシャルコンベアは、図3に示すように、ショートコーン43から分離液排出口34側のスクリュー羽根41については、螺旋状の帯状部材41aをスクリューコンベア4の胴部から離して配置することによって開口部を形成し、放射状に配置される支持部材41bで螺旋状の帯状部材を固定することによってスクリュー羽根41を形成している。
 説明を図1に戻すと、デカンタ1は、ボウル3の回転速度を計測するボウル速度計を有する。ボウル速度計は、一例として非接触式回転センサーを採用することができる。ボウル3が被処理液に付与する遠心力(G)は、ボウル3の回転速度(N)と、回転軸からラジアル方向の距離(すなわち、ボウル内径r)とによって、遠心力(G)=r×ω2/g=(r×N2)/894の計算式で算出することができる。ボウル3の内径(r)は設計仕様によって決まっているので、前記算出式を用いて遠心力(G)と回転速度(N)との対応関係を予め求めておくことができる。本実施形態では、遠心分離実行時に遠心力(G)の設定値を決め、その遠心力(G)に対応する回転速度(N)を設定値に決める手順を実行する。そして決められた設定値でボウル3が回転するように、ボウル速度計の計測値を参照して駆動モータ24をインバータ制御する。遠心力(G)と回転速度(N)との対応関係の情報は、後述する制御装置6のメモリ等に格納しておくことができる。なお、ボウル3の回転速度は、インバータ制御される駆動モータ24のインバータ情報(周波数等)から検出することもできる。
 デカンタ1は、スクリューコンベア4の搬送トルクを計測するトルク計を有する。トルク計は、一例としてインバータトルクモニタ出力を採用することができる。スクリューコンベア4の搬送トルクは、ボウル3内の汚泥の濃縮状態によって変化する。より詳しくは、濃縮が進行し過ぎのときは、ボウル3内の汚泥の含水率が低いため搬送トルクが大きくなる。反対に、濃縮が不足し過ぎのときは、ボウル3内の汚泥の含水率が高いため搬送トルクが小さくなる。ボウル3内の濃縮汚泥の状態を変える因子の一つとしては、供給する汚泥(供給汚泥)の性状(特に、汚泥濃度)の変化がある。供給汚泥の性状は、降雨量等に基づく下水性状の変化や、下水処理場の操業状態等によって変化する。
 ここで、従来のようにボウル3の回転速度(N)を一定にして操業した場合、濃度が高い汚泥を供給するとボウル3内で濃縮が進行し過ぎて搬送トルクが大きくなる。その結果、濃縮汚泥の含水率が目標値よりも低くなり過ぎ、さらに濃縮汚泥が排出口35を閉塞させる場合がある。さらに、必要以上の遠心力(G)を付与することは、必要以上の電力が消費されていることになる。反対に、濃度が低い汚泥を供給するとボウル3内での濃縮が不十分になって、搬送トルクが小さくなる。その結果、目標値に到達しない濃縮汚泥が機外に排出されることになる。
 本実施形態のデカンタ1は、適正な遠心力(G)を付与することによってボウル3内の濃縮状態を安定化させるために、スクリューコンベア4の搬送トルクの変化に応じて、ボウル3の遠心力(G)の大きさを変える制御装置6を備えている。制御装置6は、例えばCPUとメモリを備えたコンピュタ装置で構成することができる。制御装置6は、後述する遠心力(G)の自動制御を行うシーケンスプログラムをメモリに格納している。制御装置6は、更に、デカンタ1の全体的動作を制御するシーケンスプログラムをメモリに格納しておくことができる。
 制御装置6は、図4に一例を挙げているように、遠心力(G)と回転速度(N)との対応関係を示す情報と、遠心力(G)と対応付けた差速(ΔN)の差速可動上限値の情報及び差速可動下限値の情報をメモリに格納している。遠心力(G)は、段階的に変えることが好ましいため、例えば800G~1700Gの範囲を100G間隔で10段階に区切った遠心力(G)の設定値と、各遠心力(G)の設定値に対応付けた回転速度(N)と差速(ΔN)の差速可動上限値の情報と差速可動下限値の情報とを格納している。 
 さらに、制御装置6は、図4に併せて示すように、搬送トルクの目標設定値の範囲の情報をメモリに格納している。目標設定値の範囲は、処理する汚泥の目標含水率に対応付けられた適宜の値に設定することができる。なお、目標設定値の範囲は、さらに、処理する汚泥の種類に対応付けられていてもよい。好ましい一例としては、目標設定値を7.5kgf-mとし、トルク上限設定値を7.7kgf-m、トルク下限設定値を7.2kgf-mに設定する。すなわち、トルク上限設定値とトルク下限設定値の差を0.5kgf-mとするのが好ましい。トルク上限設定値とトルク下限設定値の差を比較的狭く設定することによって、適正な遠心力(G)の傾向を把握できる利点がある。これに対し、この差が大き過ぎるとトルク変動の幅が大きく安定性を欠いた操業となる場合があり、反対に差が小さ過ぎると頻繁に遠心力(G)が変更され安定性を欠いた操業となる場合がある。
(作用)
 続いて、本実施形態に従うデカンタ1を用いて汚泥を遠心分離する動作について説明する。まず、駆動モータ24を起動し、ボウル3とスクリューコンベア4をそれぞれ所定の回転速度で回転させながら、汚泥と凝集剤をボウル3内に供給する。ボウル3の回転速度(N)の設定値、ボウル3とスクリューコンベア4の差速(ΔN)の差速可動上限値及び差速可動下限値は、遠心力(G)の設定値に基づいてそれぞれ決定される。一例として、供給する汚泥の濃度を予め分析し、分析結果に基づいて遠心力(G)の目標値(初期設定値)を決定し、オペレータが制御装置6に入力する。初期設定値は低めに設定しておき、自動制御によって適正な遠心力(G)に段階的に上げていくのが好ましい。初期設定値が入力された制御装置6は、初期設定値の遠心力(G)に対応する回転速度(N)の設定値と差速(ΔN)の差速可動上限値の情報と差速(ΔN)の差速可動下限値の情報とをメモリから読み出し、その回転速度(N)の設定値と差速(ΔN)の差速可動上限値と差速(ΔN)の差速可動下限値とを制御用の設定値に決定する。一例として、1600Gを初期設定値とした場合、回転速度(N)の設定値は1792min-1であり、差速(ΔN)の差速可動上限値は3.5min-1であり、差速(△N)の差速可動下限値は4.5min-1である。ボウルの回転速度(N)は、ボウル速度計が計測する回転速度が設定値と同じになるように駆動モータ24をインバータ制御する。一方、差速については、トルク出力に基づいて制御する。汚泥の供給量は、一例として2~50m3/hとすることができる。凝集剤の添加量は、添加する凝集剤の種類、汚泥の性状や反応性などに基づいて調整することができる。
 汚泥と凝集剤は、前述したように、ショートコーン43の部分で混合される。凝集剤が混合された汚泥は、回転するボウル3によって遠心力が付与され、ボウル3のプール部に全周に亘って貯留された状態となり、さらに比重差によって汚泥固形分がボウル3の内周面側に沈降した状態となる。そして、ボウル3内周面側に沈降した汚泥固形分は、回転するスクリューコンベア4のスクリュー羽根41によって排出口35に向かって移送されていき、ビーチ部に上陸することによって液から分離される。液から分離された濃縮汚泥は、排出口35からボウル3外に排出される。一方、汚泥を連続供給することによって、分離液排出口34から分離液がオーバーフローする。
 トルク計は、スクリューコンベア4の搬送トルクを連続計測する。制御装置6は、トルク計が計測するトルク値を予め決めた所定の間隔(例えば、30分間隔)でサンプリングし、目標設定値の範囲内に納まっているかを判定する。判定の結果、目標設定値の範囲内に納まっていれば現在の遠心力(1600G)で適切であると判断し、この設定値を維持する。なお、後述する実施例の結果にも示されているように、搬送トルクは時々刻々と変化するので、複数サンプリングしてその平均値を指標とするのが好ましい。
 一方で、サンプリングしたトルク値がトルク上限設定値を超えている場合(例えばトルク値が8.0kgf-mであった場合)、制御装置6は、現在の遠心力(G)が高いと判断し、現在の遠心力(G)から100G低い遠心力(1500G)を新たな設定値に変更する。さらに、制御装置6は、新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転速度(N)の設定値と差速(ΔN)の差速可動上限値の情報と差速(ΔN)の差速可動下限値の情報とをメモリから読み出し、それぞれ新たな設定値に変更する。なお、運転は継続した状態で設定変更が完了となる。また、遠心力(G)を下げるときに、汚泥の供給を継続してもよい。ここで、「汚泥の供給を継続する」とは、汚泥の供給を完全に停止した状態を排除する意味であり、遠心力(G)を下げるときに、汚泥の供給を瞬間的に停止する時刻帯を含む態様であっても、「汚泥の供給を継続する」に含まれる。
 他方、サンプリングしたトルク値がトルク下限設定値を下回っている場合(例えばトルク値が6.5kgf-mであった場合)、制御装置6は、現在の遠心力(G)では低いと判断し、現在の遠心力(G)から100G高い遠心力(1700G)を新たな設定値に変更する。さらに、制御装置6は、新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転速度(N)の設定値と差速(ΔN)の差速可動上限値の情報と差速(ΔN)の差速可動下限値の情報とをメモリから読み出し、それぞれ新たな制御用の設定値に変更する。なお、遠心力(G)を上げるときは、回転速度(N)と差速(ΔN)が新たな制御用の設定値へ移行される間は、汚泥の供給を停止することが好ましい。汚泥の供給を継続したまま遠心力(G)を上げると、駆動モータ24に過負荷が発生して異常停止する場合があるからである。
 なお、遠心力(G)の変化は1段階づつに限定されることはなく、例えばトルク上限設定値(又はトルク下限設定値)との差が大きい場合、2段階以上変化させてもよい。さらに、遠心力(G)を変える因子として、搬送トルクに加えて供給汚泥の濃度を追加するようにしてもよい。本明細書では、前述の搬送トルクに基づく制御を「オートモード制御」と定義し、搬送トルクと供給汚泥の濃度に基づいて遠心力(G)を制御することを「フルオートモード制御」と定義する。フルオートモード制御の場合、前述の制御に加えて、供給汚泥濃度が高いときに遠心力(G)を下げ、反対に濃度が低いときに遠心力(G)を上げる制御を追加する。汚泥の濃度は、濃度計を設置して連続的に測定することが好ましい。
 上述の実施形態によれば、スクリューコンベア4の搬送トルクの変化に応じてボウル3の遠心力(G)の大きさを自動制御する制御装置6を備えたことにより、供給汚泥の性状(固形分濃度)の変化に応じた適正な遠心力で遠心分離を行うことができる。その結果、ボウル3内の濃縮状態を安定化することができ、ボウル3から排出される濃縮汚泥の含水率が(指定の目標値)から外れるのを抑制することができる。また、適正な遠心力(G)に設定することによって、不要な電力を削減した省エネ操業を実現できる。なお、上述の実施形態では制御装置6による自動制御を採用しているが、オペレータによる手動制御を実行してもよい。
 さらに上述の実施形態によれば、遠心力(G)を段階的に変える制御方法を採用したことにより、完全自動化による無人運転が可能になる。という利点がある。
 以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。
 最後に、図4の設定値で実際に自動操業を行ったときの、トレンドデータを図5に示す。同図の結果から明らかなように、搬送トルクに応じて回転数(N)と差速(ΔN)が目標とする制御設定値に沿うように自動制御されており、安定した操業を実現できた。さらに操業期間中、濃縮汚泥の含水率も目標範囲に納まっていた。
(第2実施形態)
 第1実施形態では、ボウル3の遠心力(G)の大きさをスクリューコンベア4の搬送トルクの変化に応じて制御した。本実施形態では、ボウル3の遠心力(G)の大きさを搬送トルクの変化に加えて、スクリューコンベア4とボウル3との差速(ΔN)の変化に応じて制御することで、より被処理液の性状に対応して安定操業可能な、かつ省エネルギー可能な運転となっている。本実施形態では、デカンタ1の構成は第1実施形態と同様であるため、説明を繰り返さない。
 本実施形態は、差速(△N)が差速可動範囲の限界値にある状態が一定時間継続しているにも拘わらず、搬送トルクが目標設定値の範囲に収束しない場合には、差速制御による搬送トルクの制御が不可能であるとみなして、遠心力(G)の大きさを変更することにより、目標設定値の範囲に搬送トルクを収束させる処理を実施する。この点について、以下詳細に説明する。
 差速(△N)は、ボウル3の回転速度をN1、差速発生機構25の回転シャフト25aの回転速度をN2、差速発生機構25における減速比をXとした場合、
 差速(△N)=(N1-N2)/X・・・・・・・・・(1)
なる算出式から導出することができる。
 したがって、ボウル3の回転速度N1が一定である場合には、バックドライブモータ27の出力を増大させることにより差速(△N)が縮小し、バックトライブモータ27の出力を低下させることにより差速(△N)が拡張する。差速(△N)が変わると、搬送トルクも変化し、差速(△N)には搬送トルクを目標設定値の範囲に収めるための適正範囲があり、この適正範囲が上述の差速可動範囲に相当する。
 図6は、ボウル3の遠心力(G)の制御方法を説明するためのグラフである。図6(A)は、スクリューコンベア4の搬送トルクの変化を示しており(代表例)、図6(B)は、ボウル3とスクリューコンベア4の差速(ΔN)の変化を示している(代表例)。図7は、メモリが格納する各種の設定値を示すデータテーブルである。
 制御装置6のメモリには、図7に示すように、ボウル3の遠心力(G)の制御に用いられる各種の設定値が格納されている。各種設定値は、ボウル3の遠心力(G)を600G~1500Gの範囲において100G間隔で10段階に分割し、各段階に対応付けられて記憶されている。すなわち、各遠心力(G)には、回転速度(N)が対応付けられている。例えば、1000Gの遠心力(G)には、回転速度(N)として1417min-1、差速(△N)の差速可動上限値として2.8min-1、差速(△N)の差速可動下限値として4.0min-1がそれぞれ対応付けられている。ただし、差速可動範囲は、差速発生機構25の構造、汚泥の目標含水率に応じて変化するため、図7に示す数値は一例である。したがって、図7では、差速(△N)の差速可動下限値の数値を全て同じにしているが、異なる値に設定してもよい。この点については、実施形態1においても同様である。なお、差速可動上限値及び差速可動下限値はそれぞれバックトライブモータ27の出力の下限値及び上限値に対応している。すなわち、上述の(1)式に示すように、バックドライブモータ27の出力が増大すると差速(△N)が縮小し、バックドライブモータ27の出力が低下すると差速(△N)が拡張する。そのため、図6(B)の縦軸表記は、差速可動下限値から差速可動上限値に向かって差速(Δ)の数値が漸減している。
 制御装置6のメモリには、トルク目標設定値の範囲の情報、トルク限界値の範囲の情報が格納されている。搬送トルクのトルク目標設定値は7.5kg-mとなっている。
 トルク目標設定値の範囲を示す情報は、実施形態1と同様であるため、説明を繰り返さない。トルク限界値の範囲の情報として、この範囲の上限値であるトルク上限限界値、この範囲の下限値であるトルク下限限界値とがメモリに格納されている。トルク上限限界値は、搬送トルクが大きくなりすぎて、差速発生機構25に加わる負荷が過大となるのを抑制する観点から適宜設定することができる。したがって、図7に示すトルク上限限界値(9.0kg-m)は、例示であり、差速発生機構25の種類に応じて適宜変更することができる。また、トルク下限限界値は、搬送トルクが小さくなりすぎて、汚泥の含水率が著しく目標含水率から外れるのを抑制する観点から適宜設定することができる。したがって、図7に示すトルク下限限界値(5.5kg-m)は、例示であり、汚泥の種類などに応じて適宜変更することができる。
 以下、デカンタ1を用いた汚泥の遠心分離方法を図8のフローチャートを参照して詳細に説明する。
 まず、デカンタ1の起動方法について説明する。オペレータは、ボウル3に供給する汚泥の濃度を予め分析し、分析結果に基づいて遠心力(G)の目標値(初期設定値)を決定する。制御装置6は、遠心力(G)の初期設定値のオペレータによる入力を受け付ける(Act1)。本実施形態では、遠心力(G)の初期設定値を1000Gに設定したものとする。
 制御装置6は、遠心力(G)の初期設定値に対応する回転速度(N)の初期設定値(目標値)や差速(ΔN)の各種設定値をメモリから読み出す(Act2)。遠心力(G)の初期設定値1000Gに対応する回転速度(N)は1417min-1となり、差速可動範囲は2.8~4.0min-1となる。
 制御装置6は、駆動モータ24を起動し、ボウル3の回転速度(N)が初期設定値1417min-1に到達すると、汚泥および凝集剤のボウル3内へ供給を開始する(Act3)。
 ボウル3内へ供給された汚泥および凝集剤は、ボウル3内で混合されるとともに、回転するボウル3によって遠心力が付与される。これにより、汚泥固形分は、ボウル3の内周面側に沈降して液から分離され、ボウル3に追従して回転するスクリューコンベア4によりボウル3外に排出されるとともに、分離液はボウル3からオーバーフローし、ボウル3から外部に排出される。
 駆動モータ24の起動後、所定時間(例えば、15分程度)を経ることにより、このような汚泥の遠心分離処理が安定する。制御装置6は、トルク計から出力されるスクリューコンベア4の搬送トルクを常時監視する。また、制御装置6は、インバータ制御されるバックドライブモータ27のインバータ情報(周波数等)からスクリューコンベア4の回転速度を検出する。ただし、制御装置6は、差速発生機構25の回転シャフト25aの回転速度を検出する図示しない速度計からスクリューコンベア4の回転速度を取得してもよい。ボウル3の回転速度を検出する検出方法については説明を繰り返さない。
 Act4において、制御装置6は、トルク値がトルク目標設定値(7.0~7.8kg-m)の範囲内であるか否かを判別する。ここで、トルク値は、予め定められた所定の間隔(例えば、30分間隔)であるトルクサンプリング時間内におけるスクリューコンベア4のトルクの平均値とすることができる。トルク値がトルク目標設定値の範囲内でない場合、処理はAct5に進む。Act5において、制御装置6は、トルク値がトルク上限設定値よりも高いか否かを判別する。図6(A)の1-1、1-2に示すようにトルク値がトルク上限設定値よりも高い場合(Act5、YES)、処理はAct6に進む。トルク値がトルク下限設定値よりも低い場合(Act5、No)、処理はAct10に進む。
 Act6において、差速(ΔN)が差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合(Act6:YES)、処理はAct7に進む。すなわち、トルク値がトルク上限設定値を超えた状態で、差速(△N)が差速可動下限値から所定時間変化しない場合には、差速(△N)による制御(つまり、バックドライブモータ27による差速制御)が限界に達しているものとみなして、Act7に進む。
 Act7において、制御装置6は、トルク値がトルク上限限界値以上であるか否かを判別する。トルク値がトルク上限限界値以上である場合(Act7、YES)、処理はAct9に進む。トルク値がトルク上限限界値以上でない場合(Act7、NO)、処理はAct8に進む。
 Act9において、制御装置6は、遠心力(G)を2段階下げる処理を行う。つまり、トルク値がトルク上限限界値以上である場合には、汚泥の圧搾処理が進みすぎて、目標含水率を維持できなくなるおそれがあるとともに、差速発生機構25に加わる負荷が過大となるから、遠心力(G)を2段階下げて、固形物を速やかにデカンタ1の外部に排出する。
 具体的には、制御装置6は、差速(ΔN)が差速可動下限値にある状態が20分(例示である)継続した場合(Act6:YES)において、図6(A)の1-2に示すように、トルク値がトルク上限限界値(9.0kg-m)以上である場合(Act7:YES)、メモリから現在の遠心力(G)より2段低い遠心力(G)を読み出し、遠心力(G)の大きさの設定値を1000Gから800Gに2段階下げる処理を行う。また、制御装置6は、メモリから新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転数(N)、差速(ΔN)の各種の値を読み出す。制御装置6は、遠心力(G)の大きさの設定値等、これら読み出した新たな各種の設定値に基づいてデカンタ1を駆動する。
 Act8において、制御装置6は、遠心力(G)を1段階下げる処理を行う。つまり、トルク値がトルク上限設定値超、トルク上限限界値未満である場合には、汚泥の圧搾処理が進みすぎて、目標含水率を維持できなくおそれがあるから、遠心力(G)を1段階下げて、固形物を速やかにデカンタ1の外部に排出する。なお、遠心力(G)の大きさを下げる場合における差速(ΔN)の差速可動下限値継続状態の時間条件は、1段下げる場合と2段下げる場合とで変えてもよい。
 具体的には、制御装置6は、差速(ΔN)が差速可動下限値にある状態が30分(例示である)継続した場合(Act6:YES)において、図6(A)の1-1に示すように、トルク値がトルク上限設定値超、トルク上限限界値未満である場合には(Act7:NO)、メモリから現在の遠心力(G)より1段低い遠心力(G)を読み出し、遠心力(G)の大きさの設定値を1000Gから900Gに1段階下げる処理を行う。また、制御装置6は、メモリから新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転数(N)、差速(ΔN)の各種の値を読み出す。制御装置6は、遠心力(G)の大きさの設定値等、これら読み出した新たな各種の設定値に基づいてデカンタ1を駆動する。
 なお、制御装置6は、回転速度(N)と差速(ΔN)に係る各種設定値を新たな設定値に変更し、遠心力(G)を変更して運転を行う際は、5分程度、汚泥の供給を停止して運転するのが好ましい。駆動モータ24に過負荷が発生して異常停止する場合があるからである。
 Act6において、差速(ΔN)が差速可動下限値おいて一定時間継続していない場合(Act6:NO)、差速(△N)の制御によってトルク値が目標設定値の範囲に収束したとみなしてよいから、遠心力(G)を下げずに、処理はAct4に戻る。
 具体的には、制御装置6は、図6(B)の1-3に示すように、差速(△N)が差速可動下限値から一定時間内に外れた場合には、差速(△N)の制御によって、図6(A)の1-3に示すように、トルク値をトルク上限設定値よりも低いトルク目標設定値の範囲に収束させることができるため、遠心力(G)の大きさは変更せず、そのまま運転を続ける。
 このように、本実施形態では、トルク値がトルク上限設定値を超えており、かつ、差速(ΔN)が差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合に、トルク値に応じて、遠心力(G)の変更レベルを変化させることができるため、汚泥を安定的に処理するとともに、差速発生機構25の過負荷を防止できる。
 再び図8のフローチャートを参照して、Act10において、差速(ΔN)が差速可動上限値にある状態が一定時間以上継続した場合(Act10:YES)、処理はAct11に進む。すなわち、トルク値がトルク下限設定値よりも低い状態で、差速(△N)が差速可動上限値から一定時間変化しない場合には、差速(△N)による制御(つまり、バックドライブモータ27による差速制御)が限界に達しているものとみなし、Act11に進む。
 Act11において、制御装置6は、トルク値がトルク下限限界値以下であるか否かを判別する。トルク値がトルク下限限界値以下である場合(Act11、YES)、処理はAct12に進む。トルク値がトルク下限限界値以下でない場合(Act11、NO)、処理はAct13に進む。
 Act12において、制御装置6は、遠心力(G)を2段階上げる処理を行う。つまり、トルク値がトルク下限限界値以下である場合には、汚泥の含水率が目標含水率から著しく外れるおそれがあるため、遠心力(G)を2段階上げて、圧搾処理を促進する。
 具体的には、制御装置6は、差速(ΔN)が差速可動上限値にある状態が15分(例示である)継続した場合(Act10:YES)において、図6(A)の2-2に示すように、トルク値がトルク下限限界値(5.5kg-m)より小さい場合(Act11:YES)、メモリから2段高い遠心力(G)を読み出し、遠心力(G)の大きさの設定値を1000Gから1200Gに2段上げる処理を行う。また、制御装置6は、メモリから新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転数(N)、差速(ΔN)の各種の設定値を読み出す。制御装置6は、遠心力(G)の大きさの設定値等、これら読み出した新たな各種の設定値に基づいてデカンタ1を駆動する。
 Act13において、制御装置6は、遠心力(G)を1段階上げる処理を行う。つまり、トルク値がトルク下限限界値超、トルク下限設定値未満である場合には、汚泥の圧搾処理が不十分であるため、遠心力(G)を1段階だけ上げて、圧搾処理を促進する。なお、遠心力(G)の大きさを上げる場合における差速(ΔN)の差速可動上限値継続状態の時間条件は、1段上げる場合と2段上げる場合とで変えてもよい。
 具体的には、制御装置6は、差速(ΔN)が差速可動上限値にある状態が15分(例示である)継続した場合(Act10:YES)において、図6(A)の2-1に示すように、トルク値がトルク下限限界値超、トルク下限設定値未満である場合(Act11:NO)、メモリから現在の遠心力(G)より1段高い遠心力(G)を読み出し、遠心力(G)の大きさの設定値を1000Gから1100Gに1段階上げる処理を行う。また、制御装置6は、メモリから新たな遠心力(G)の設定値に対応する回転数(N)、差速(ΔN)の各種の値を読み出す。制御装置6は、遠心力(G)の大きさの設定値等、これら読み出し新たな各種の設定値に基づいてデカンタ1を駆動する。
 Act10において、差速(△N)が差速可動上限値にある状態が一定時間継続していない場合(Act10 NO)、差速(△N)の制御によって、トルク値が目標設定値の範囲に収束したとみなしてよいから、遠心力(G)を上げずに、処理はAct4に戻る。
 具体的には、制御装置6は、図6(B)の2-3に示すように、差速(△N)が差速可動上限値から一定時間内に外れた場合には、差速(△N)の制御によって、図6(A)の2-3に示すように、トルク値をトルク下限設定値よりも高いトルク目標設定値の範囲に収束させることができるため、遠心力(G)の大きさは変更せず、そのまま運転を続ける。
 このように、本実施形態では、トルク値がトルク下限設定値を下回っており、かつ、差速(ΔN)が差速可動上限値にある状態が一定時間継続した場合に、トルク値に応じて、遠心力(G)の変更レベルを変化させることができるため、汚泥を安定的に処理することができる。
 本実施形態では、トルク値の値に応じて、遠心力(G)を変化させるレベルを変えたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、差速(N)が差速可動下限値にある状態が一定時間続き、トルク値がトルク上限設定値を超えている場合には、トルク値の値に拘わらず、常に遠心力(G)のレベルを1段階下げる処理を実施しもよい。また、差速(N)が差速可動上限値にある状態が一定時間続き、トルク値がトルク下限設定値未満である場合には、トルク値の値に拘わらず、常に遠心力(G)のレベルを1段階だけ上げる処理を実施してもよい。
 1   デカンタ
 2   ケーシング
 3   ボウル
 4   スクリューコンベア
 5   供給ノズル
 6   制御装置

Claims (8)

  1.  被処理液に遠心力を付与して固形物と液とを遠心分離するボウルと、前記ボウル内の固形物を排出口に向けて搬送するスクリューコンベアと、前記ボウルを回転させる駆動モータと、前記スクリューコンベアが前記ボウルと相対的な差速をもって回転するようにする差速発生装置と、を備えた遠心分離装置であって、
     前記スクリューコンベアの搬送トルクの変化に応じて前記ボウルの遠心力の大きさを自動制御する制御装置を備えたことを特徴とする遠心分離装置。
  2.  前記制御装置は、前記搬送トルクの目標設定値の範囲の情報を有し、遠心分離実行時の搬送トルクが目標設定値の範囲に納まるように前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離装置。
  3.  前記目標設定値の範囲は、上限値と下限値との差が0.5kgf-mに設定されており、前記搬送トルクがこの範囲内に納まるように前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることを特徴とする請求項2に記載の遠心分離装置。
  4.  前記ボウルの遠心力は、100G間隔で段階的に変えることを特徴とする請求項2又は3に記載の遠心分離装置。
  5.  前記制御装置は、段階的に変えられる遠心力の各々に対応付けた差速可動上限値の情報と差速可動下限値の情報とをさらに有し、前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えるときに変更後の前記ボウルの遠心力に対応する差速可動上限値及び差速可動下限値に設定することを特徴とする請求項2~4のいずれか1項に記載の遠心分離装置。
  6.  前記制御装置は、前記ボウルの遠心力を上昇させる動作を開始してから変更後の遠心力となるまでの間、前記ボウルへの被処理液の供給を停止する制御を実行することを特徴とする請求項2~5のいずれか1項に記載の遠心分離装置。
  7.  前記制御装置は、前記搬送トルクのトルク目標設定値の範囲の情報、前記差速の差速可動範囲の情報を有し、遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の範囲外にあり、かつ、差速が差速可動範囲の限界値である差速可動上限値又は差速可動下限値にある状態が一定時間継続する場合には、前記搬送トルクをトルク目標設定値の範囲に収める方向に、前記ボウルの遠心力の大きさを段階的に変えることを特徴とする請求項1又は2に記載の遠心分離装置。
  8.  前記制御装置は、前記トルク目標設定値の範囲よりも広いトルク限界値の範囲の情報を有し、
     遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の上限設定値と前記トルク限界値の上限値であるトルク上限限界値との間であって、かつ、前記差速が前記差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合には、遠心力を下げる第1の遠心力低下処理を行い、
     遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク上限限界値以上であって、かつ、前記差速が前記差速可動下限値にある状態が一定時間継続した場合には、前記第1の遠心力低下処理よりも大きく遠心力を下げる第2の遠心力低下処理を行い、
     遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記トルク目標設定値の下限設定値と前記トルク限界値の下限値であるトルク下限限界値との間であって、かつ、前記差速が前記差速可動上限値にある状態が一定時間継続した場合には、遠心力を上げる第1の遠心力増加処理を行い、
     遠心分離実行時の前記搬送トルクが前記下限限界値以下であって、かつ、前記差速が前記差速可動上限値にある状態が一定時間継続した場合には、第1の遠心力増加処理よりも大きく遠心力を上げる第2の遠心力増加処理を行うことを、特徴とする請求項7に記載の遠心分離装置。
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