特開 2022-136750 脱水ケーキ改良システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136750

(43)【公開日】2022-09-21

(54)【発明の名称】脱水ケーキ改良システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/122 20190101AFI20220913BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20220913BHJP

   C02F 11/143 20190101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

C02F11/122

C02F1/52 B ZAB

C02F11/143

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021036517

(22)【出願日】2021-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100214260

【弁理士】

【氏名又は名称】相羽 昌孝

(74)【代理人】

【識別番号】100119220

【氏名又は名称】片寄 武彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 有

【テーマコード（参考）】

4D015

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D015BA19

4D015BB05

4D015CA10

4D015DA04

4D015EA32

4D015FA02

4D015FA19

4D059AA06

4D059AA09

4D059BE16

4D059BE62

4D059CA24

4D059CA28

4D059DA54

4D059DA66

4D059EA20

4D059EB11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】現場によらず所定値以上のコーン指数を有する脱水ケーキを得ることが可能な、脱水ケーキ改良システムを提供する。
【解決手段】濁水が貯溜される原水槽１０と、前記原水槽１０に貯溜された濁水に凝集剤を添加し、スラリーを沈殿させるシックナー２０と、前記沈殿したスラリーが供給されて、貯溜するスラリー槽３０と、前記貯溜されたスラリーが供給されて脱水ケーキ５０となすフィルタープレス４０と、改良材が充填されるホッパー６０と、前記ホッパーに充填された改良材を前記スラリー槽３０に供給するバルブ１３０と、前記原水槽１０及び／または前記スラリー槽３０に貯溜される処理対象水を撮像し、画像データを取得する画像データ取得部１１０と、前記画像データ取得部１１０で取得された画像データの色成分に基づいて、前記バルブ１３０に対して制御信号を送信するデータ処理部１００と、からなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理対象水である濁水が貯溜される原水槽と、
前記原水槽に貯溜された濁水に凝集剤が添加された処理対象水が供給されて、スラリーを沈殿させるシックナーと、
前記シックナーで沈殿したスラリーが供給されて、スラリーを貯溜するスラリー槽と、
前記スラリー槽で貯溜されたスラリーが供給されて、スラリーを圧縮ろ過して脱水ケーキとなすフィルタープレスと、
改良材が充填されるホッパーと、
前記ホッパーと前記スラリー槽と間に配されて制御信号に基づき開閉し、前記ホッパーに充填された改良材を前記スラリー槽に供給するバルブと、
前記原水槽及び／または前記スラリー槽に貯溜される処理対象水を撮像し、画像データを取得する画像データ取得部と、
前記画像データ取得部で取得された画像データの色成分に基づいて、前記バルブに対して制御信号を送信するデータ処理部と、からなることを特徴とする脱水ケーキ改良システム。

【請求項2】

前記データ処理部は、画像データにおけるＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率と、改良材の添加量との関係を記述したテーブルを記憶することを特徴とする請求項１に記載の脱水ケーキ改良システム。

【請求項3】

前記データ処理部は、画像データからＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率を算出し、前記テーブルを参照することで、改良材の添加量を決定することを特徴とする請求項２に記載の脱水ケーキ改良システム。

【請求項4】

前記データ処理部は、決定された改良材の添加量に基づいて、前記バルブに対して制御信号を送信することを特徴とする請求項３に記載の脱水ケーキ改良システム。

【請求項5】

前記原水槽に貯溜された濁水を圧送するポンプの稼働状況に係るデータに基づいて、決定された改良材の添加量の補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の脱水ケーキ改良システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、濁水処理によって得られる脱水ケーキの改良を行う脱水ケーキ改良システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ダム工事やトンネル工事等で発生する工事濁水は、凝集沈殿方式による濁水処理装置や汚泥脱水装置を含む濁水処理設備により処理されている。この工事濁水は、工事現場において発生する湧き水が土砂と混じり合って発生したり、掘削、ずり運搬、吹付けコンクリート、コンクリート打設、洗浄水等に伴い発生したりする。

【0003】

濁水処理のための装置の例としては、特許文献１（特開２０１３－１３２５７１号公報）には、浄化対象水中の不純物を凝集させる凝集攪拌槽と、凝集攪拌槽に凝集剤を投入する凝集剤投入装置と、スラリー槽と、スラリー槽から搬送されたスラリーを脱水ケーキにするフィルタープレスとを備えた浄水装置が開示されている。

【特許文献1】特開２０１３－１３２５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

処理対象水である濁水には、浮遊物質（ＳＳ；Suspenden Solids）が混濁しているが、現場によってこの浮遊物質の粒度分布などが異なるため、濁水処理時、フィルタープレスによって得られる脱水ケーキのコーン指数のバラツキが大きくなる。特に、コーン指数の低い脱水ケーキは運搬の際に道路にこぼれ落ちてしまったり、盛土として利用が困難であったりといった問題がある。すなわち、濁水処理によって得られる脱水ケーキは、所定値以上のコーン指数を有するものが求められていたが、従来は脱水ケーキのコーン指数を制御する方法については提案されておらず、問題であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、処理対象水である濁水が貯溜される原水槽と、前記原水槽に貯溜された濁水に凝集剤が添加された処理対象水が供給されて、スラリーを沈殿させるシックナーと、前記シックナーで沈殿したスラリーが供給されて、スラリーを貯溜するスラリー槽と、前記スラリー槽で貯溜されたスラリーが供給されて、スラリーを圧縮ろ過して脱水ケーキとなすフィルタープレスと、改良材が充填されるホッパーと、前記ホッパーと前記スラリー槽と間に配されて制御信号に基づき開閉し、前記ホッパーに充填された改良材を前記スラリー槽に供給するバルブと、前記原水槽及び／または前記スラリー槽に貯溜される処理対象水を撮像し、画像データを取得する画像データ取得部と、前記画像データ取得部で取得された画像データの色成分に基づいて、前記バルブに対して制御信号を送信するデータ処理部と、からなることを特徴とする。

【0006】

また、本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、前記データ処理部は、画像データにおけるＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率と、改良材の添加量との関係を記述したテーブルを記憶することを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、前記データ処理部は、画像データからＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率を算出し、前記テーブルを参照することで、改良材の添加量を決定することを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、前記データ処理部は、決定された改良材の添加量に基づいて、前記バルブに対して制御信号を送信することを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、前記原水槽に貯溜された濁水を圧送するポンプの稼働状況に係るデータに基づいて、決定された改良材の添加量の補正を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る脱水ケーキ改良システムは、取得された画像データの色成分に基づいて、改良材を供給するバルブが自動的に制御されるので、このような本発明に係る脱水ケーキ改良システムによれば、現場によらず所定値以上のコーン指数を有する脱水ケーキを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１のブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１による脱水ケーキ改良処理のフローチャートを示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１のブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１による脱水ケーキ改良処理のフローチャートを示す図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図である。また、図２は本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１のブロック図である。

【0013】

原水槽１０には、処理対象水である濁水が貯溜される。この原水槽１０は、ダム工事、トンネル工事などの現場で発生した濁水（原水）を一時貯溜しておいて、濁水処理が連続的に行えるようにしたものである。

【0014】

原水槽１０に貯溜された濁水には、凝集剤が添加され、ポンプ９１の圧送により管を通じて、シックナー２０へと供給される。凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム及び高分子凝集剤を用いることができる。このような凝集剤を、処理対象水である濁水に添加するために、原水槽１０とシックナー２０との間に、凝集反応槽などを設けるようにしてもよい。

【0015】

シックナー２０では、凝集剤が添加された処理対象水を、上層における上水と、フロック化したスラリー（下層に沈殿）とに分離する。シックナー２０における上澄みは、ポンプ９４の動作により処理水槽７０へと圧送される。処理水槽７０に貯溜されている水は、適時ポンプ９５の動作により河川等に放流される。

【0016】

シックナー２０に下層に沈殿したスラリーは、ポンプ９２の圧送動作によりスラリー槽３０へと供給される。シックナー２０から管を介してスラリー槽３０内に送り込まれたスラリーは、さらに、ポンプ９３の圧送動作によりフィルタープレス４０へと送られる。フィルタープレス４０では、スラリーを圧縮ろ過して、固形化された脱水ケーキ５０とする。

【0017】

フィルタープレス４０ででた排水は、管を介してポンプ９６によりろ過水槽８０へと圧送される。ろ過水槽８０に貯溜された排水は、ポンプ９７の圧送動作により、再び原水槽１０に送り込まれる。

【0018】

以上のように構成される一般的な濁水処理設備に対し、本発明に係る脱水ケーキ改良システム１は適用される。本発明に係る脱水ケーキ改良システム１は、スラリー槽３０において、珪藻土やセメントなどの改良材（固化材）を必要に応じて自動的に加えて、フィルタープレス４０によって得られる脱水ケーキ５０が、所定値以上のコーン指数となるように調整する。

【0019】

スラリー槽３０の上方には、珪藻土やセメントなどの改良材が充填されているホッパー６０が設けられている。ホッパー６０とスラリー槽３０との間の管には、バルブ１３０が設けられている。このバルブ１３０が閉状態であるときには、スラリー槽３０に改良材は供給されない。一方、このバルブ１３０が開状態となると、ホッパー６０に充填されている改良材がスラリー槽３０に供給される。

【0020】

バルブ１３０は、上位装置であるデータ処理部１００からの制御信号に基づいて、開閉するようになっている。データ処理部１００には、例えば、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭ、ＨＤＤやＳＳＤなどの大容量記憶部、通信部などからなる汎用のパーソナルコンピュータなどを用いることができる。このようなデータ処理部１００は、図２で接続される各構成とデータ通信を行い、各構成から所定のデータを受信して演算を行ったり、制御信号などの指令を出力したりすることができるようになっている。

【0021】

画像データ取得部１１０は、原水槽１０に貯溜される処理対象水を撮像し、画像データを取得するデジタルカメラである。画像データ取得部１１０で取得された画像データは、データ処理部１００に対して送信され、データ処理部１００において所定の解析が行われる。

【0022】

データ処理部１００は、画像データにおけるＲ（Ｒｅｄ）成分、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）成分、Ｂ（Ｂｌｕｅ）成分の比率と、スラリー槽３０に供給する改良材の添加量との関係を記述したテーブル１０５を、その大容量記憶部などに記憶している。テーブル１０５を利用する理由は、スラリー槽３０における濁水の色と、フィルタープレス４０によって得られる脱水ケーキ５０のコーン指数との相関関係が高いからである。

【0023】

上記のようなテーブル１０５を作成するに当たっては、事前に複数の画像データの色成分と、得られる脱水ケーキ５０のコーン指数との間の関係を把握しておき、コーン指数がより低くなる色成分を有する場合には、改良材をより多く添加するように設定する。なお、濁水の画像データの色成分と、得られる脱水ケーキ５０のコーン指数、そして、コーン指数を増加させるための改良材の添加量との間の関係を、機械学習などによって学習して、テーブル１０５を得るようにしてもよい。

【0024】

以上のように構成される本発明に係る脱水ケーキ改良システム１において、脱水ケーキ５０のコーン指数を担保するために改良材を添加する流れについて説明する。図３は本発明の第１実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１による脱水ケーキ改良処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、データ処理部１００で実行されるものである。

【0025】

図３において、ステップＳ１００で、脱水ケーキ改良処が理開始されると、続いて、ステップＳ１０１に進み、画像データ取得部１１０から、原水槽１０の濁水の画像データを取得する。

【0026】

続くステップＳ１０２においては、画像データ取得部１１０から取得された画像データからＲ、Ｇ、Ｂ成分の比率を算出する。

【0027】

次のステップＳ１０３では、テーブル１０５を参照し、算出されたＲ，Ｇ，Ｂ成分に対応した改良材の添加量を決定する。

【0028】

ステップＳ１０６では、決定された添加量に基づいてバルブ１３０の開閉を制御し、脱水ケーキ５０の改質のために必要となる改良材を、スラリー槽３０に投入するステップＳ１０７で処理を終了する。

【0029】

以上、本発明に係る脱水ケーキ改良システム１は、取得された画像データの色成分に基づいて、改良材を供給するバルブ１３０が自動的に制御されるので、このような本発明に係る脱水ケーキ改良システム１によれば、現場によらず所定値以上のコーン指数を有する脱水ケーキ５０を得ることが可能となる。

【0030】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図であり、図５は本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１のブロック図である。図中、先の実施形態と同様の参照番号がふられた構成については、先の実施形態と同様のものであるので説明を省略する。

【0031】

第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１には、ポンプ稼働状況データ取得部１２０が設けられている点で、第１の実施形態と相違する。ポンプ稼働状況データ取得部１２０は、原水槽１０に貯溜されている濁水を下流の工程に圧送するポンプ９１の稼働状況に係るデータを取得する。

【0032】

ポンプ９１の稼働状況データは、ポンプ９１にどの程度の負荷がかかっているのかの尺度であり、ポンプ９１を駆動するモーター（不図示）の負荷に比例するものとする。ポンプ稼働状況データは、原水槽１０に貯溜されている濁水に混濁している浮遊物質の重量との相関がある。そこで、本実施形態では、ポンプ稼働状況データ取得部１２０で取得されるポンプ稼働状況データによって、スラリー槽３０に投入する改質剤の量を補正する。

【0033】

以上のように構成される第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１において、脱水ケーキ５０のコーン指数を担保するために改良材を添加する流れについて説明する。図６は本発明の第２実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１による脱水ケーキ改良処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、データ処理部１００で実行されるものである。

【0034】

図６において、ステップＳ１００で、脱水ケーキ改良処が理開始されると、続いて、ステップＳ１０１に進み、画像データ取得部１１０から、原水槽１０の濁水の画像データを取得する。

【0035】

続くステップＳ１０２においては、画像データ取得部１１０から取得された画像データからＲ、Ｇ、Ｂ成分の比率を算出する。

【0036】

次のステップＳ１０３では、テーブル１０５を参照し、算出されたＲ，Ｇ，Ｂ成分に対応した改良材の添加量を決定する。

【0037】

次のステップＳ１０４では、ポンプ稼働状況データ取得部１２０から、ポンプ９１のポンプ稼働状況データを取得し、ステップＳ１０５で、ポンプ稼働状況データに応じて、先のステップで決定された改質剤の添加量を補正する。より具体的には、ポンプ９１のポンプ稼働状況データが所定値以上であった場合には、浮遊物質の粒子の重量が重いので、改質剤の添加量を、決定された添加量より少なめとする補正を行う。逆に、ポンプ９１のポンプ稼働状況データが所定値以下であった場合には、浮遊物質の粒子の重量が軽いので、改質剤の添加量を、決定された添加量より多めとする補正を行う。

【0038】

ステップＳ１０６では、先のステップで、補正された添加量に基づいてバルブ１３０の開閉を制御し、脱水ケーキ５０の改質のために必要となる改良材を、スラリー槽３０に投入するステップＳ１０７で処理を終了する。

【0039】

以上、本発明に係る脱水ケーキ改良システム１は、取得された画像データの色成分と、取得されたポンプ稼働状況データとに基づいて、改良材を供給するバルブ１３０が自動的に制御されるので、このような本発明に係る脱水ケーキ改良システム１によれば、現場によらず所定値以上のコーン指数を有する脱水ケーキ５０を得ることが可能となる。

【0040】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図７は本発明の第３実施形態に係る脱水ケーキ改良システム１が適用された濁水処理設備の一例を示す図である。図中、先の実施形態と同様の参照番号がふられた構成については、先の実施形態と同様のものであるので説明を省略する。

【0041】

本実施形態が、第１実施形態と相違する点を説明する。第１実施形態では、画像データ取得部１１０が原水槽１０における処理対象水を撮像して、スラリー槽３０への改質剤の投入量を決定していたのに対して、第３実施形態では、画像データ取得部１１０がスラリー槽３０における処理対象水を撮像して、スラリー槽３０への改質剤の投入量を決定する。

【0042】

第３実施形態では、改質剤の投入先であるスラリー槽３０における処理対象水の色成分に基づいて、スラリー槽３０への改質剤の投入量を決定するので、より的確に脱水ケーキ５０のコーン指数の制御を行うことが可能となる。

【0043】

さらに、これら第１実施形態乃至第３実施形態を適宜組み合わせて、スラリー層３０への改質剤の投入量を決定してもよい。原水槽１０で取得される画像データと、ポンプ稼働状況データと、スラリー槽３０で取得される画像データとからなるデータ群を用いて改質剤の投入量を補正することにより、よりきめ細かな改質剤の投入量の制御が可能となる。

【符号の説明】

【0044】

１・・・脱水ケーキ改良システム
１０・・・原水槽
２０・・・シックナー
３０・・・スラリー槽
４０・・・フィルタープレス
５０・・・脱水ケーキ
６０・・・ホッパー
７０・・・処理水槽
８０・・・ろ過水槽
９１～９７・・・ポンプ
１００・・・データ処理部
１０５・・・テーブル
１１０・・・画像データ取得部
１２０・・・ポンプ稼働状況データ取得部
１３０・・・バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】