特開 2022-156215 消化システム

(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】P2022156215

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】消化システム

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/04 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

C02F11/04 A ZAB

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021059799

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094525

【弁理士】

【氏名又は名称】土井 健二

(74)【代理人】

【識別番号】100094514

【弁理士】

【氏名又は名称】林 恒徳

(72)【発明者】

【氏名】藤原 雅人

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA05

4D059BA12

4D059BA48

4D059BA56

4D059EA02

4D059EA06

4D059EA08

4D059EA20

4D059EB02

4D059EB06

(57)【要約】

【課題】汚泥の加熱に用いる蒸気の充満によって発生する配管の損傷を抑制する消化システムを提供する。
【解決手段】余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、余剰汚泥を消化槽に供給する汚泥配管と、汚泥配管内の余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し、汚泥配管は、蒸気によって汚泥配管内の余剰汚泥を加熱する加熱部を有し、さらに、汚泥配管内の余剰汚泥の状態を検知する検知器と、検知器による検知結果に応じて、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定する制御装置と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、
前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し、
前記汚泥配管は、前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有し、さらに、
前記汚泥配管内の前記余剰汚泥の状態を検知する検知器と、
前記検知器による検知結果に応じて、前記余剰汚泥と前記蒸気との混合状態を判定する制御装置と、を有する消化システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記検知器が検知した前記余剰汚泥の状態と予め定められた前記余剰汚泥の状態情報とに応じて、前記混合状態を判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項3】

前記検知器は、前記余剰汚泥の流量を計測する流量計を含み、
前記制御装置は、前記流量計が計測した流量が所定の範囲内であるか否かを判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項4】

前記検知器は、前記余剰汚泥に対して前記蒸気の供給が行われる位置の上流側及び下流側のそれぞれに設置され、前記余剰汚泥の流量を計測する第１流量計と第２流量計とを含み、
前記制御装置は、前記第１流量計が計測した流量と前記第２流量計が計測した流量との差が所定の範囲内であるか否かを判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項5】

前記検知器は、前記余剰汚泥の振動を計測する振動計を有し、
前記制御装置は、前記振動計が計測した振動が所定の範囲内であるか否かを判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項6】

前記検知器は、前記余剰汚泥の圧力を計測する圧力計を有し、
前記制御装置は、前記圧力計が計測した圧力が所定の範囲内であるか否かを判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項7】

前記検知器は、前記余剰汚泥の温度を計測する温度計を有し、
前記制御装置は、前記温度計が計測した温度が所定の範囲内であるか否かを判定する、請求項１に記載の消化システム。

【請求項8】

さらに、前記蒸気配管を複数有し、
前記制御装置は、判定結果に応じて、前記余剰汚泥に対して前記蒸気を供給する前記蒸気配管の数を増加させる、請求項３に記載の消化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

汚泥に含まれる有機物を嫌気性消化する消化システムにおいて、効率的な消化を実現するため、加熱後の汚泥を消化槽に供給する技術が提案されている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１１―５１６２４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような消化システムにおいて、汚泥の加熱に用いる蒸気の充満によって発生する配管の損傷を抑制することが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の配管の損傷を抑制するため、本発明における消化システムは、余剰汚泥の有機物を嫌気性細菌により消化する消化槽と、前記余剰汚泥を前記消化槽に供給する汚泥配管と、前記汚泥配管内の前記余剰汚泥に蒸気を供給する蒸気配管と、を有し、前記汚泥配管は、前記蒸気によって前記汚泥配管内の前記余剰汚泥を加熱する加熱部を有し、さらに、前記汚泥配管内の前記余剰汚泥の状態を検知する検知器と、前記検知器による検知結果に応じて、前記余剰汚泥と前記蒸気との混合状態を判定する制御装置と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明における消化システムによれば、汚泥の加熱に用いる蒸気の充満によって発生する配管の損傷を抑制することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、第１の実施の形態における消化システム１００の構成図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図3】図３は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図4】図４は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図5】図５は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図6】図６は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図7】図７は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図8】図８は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。

【図9】図９は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図10】図１０は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【図11】図１１は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0009】

［第１の実施の形態における消化システム１００］
初めに、第１の実施の形態における消化システム１００について説明を行う。図１は、第１の実施の形態における消化システム１００の構成図である。

【0010】

消化システム１００は、図１に示すように、最初沈殿池１０と、汚水処理装置２０と、最終沈殿池３０と、濃縮槽４０と、濃縮装置５０と、消化槽６０と、蒸気加熱器７０とを有する。

【0011】

最初沈殿池１０は、下水（以下、被処理水とも呼ぶ）に含まれる有機物や浮遊物を沈殿分離する。そして、最初沈殿池１０は、分離した有機物や浮遊物質を初沈汚泥として濃縮槽４０に排出するとともに、有機物や浮遊物質を分離した被処理水を汚水処理装置２０に排出する。

【0012】

汚水処理装置２０は、標準活性汚泥法や循環式硝化脱窒法等の生物学的処理によって被処理水を処理する。具体的に、汚水処理装置２０は、例えば、嫌気性の脱窒菌によって硝酸性イオンから窒素を生成(脱窒)する脱窒槽(図示せず)と、脱窒槽の後段に設けられ、好気性の硝化菌によりアンモニア性窒素を硝化する硝化槽(図示せず)とを有する。そして、汚水処理装置２０は、被処理水を最終沈殿池３０に排出する。

【0013】

最終沈殿池３０は、汚水処理装置２０から排出された被処理水に含まれる汚泥を沈殿分離し、分離した汚泥を活性汚泥として排出する。そして、最終沈殿池３０では、活性汚泥の一部を余剰汚泥として濃縮装置５０に供給するとともに、余剰汚泥以外の活性汚泥を返送汚泥として汚水処理装置２０に返送する。また、最終沈殿池３０は、汚泥を分離した被処理水（上澄み液）を後段の滅菌処理装置（図示せず）に排出する。その後、滅菌処理装置（図示せず）は、最終沈殿池３０から排出された被処理水を滅菌し、例えば、減菌した処理水を放流する。

【0014】

濃縮槽４０は、例えば、最初沈殿池１０から排出された初沈汚泥を濃縮して消化槽６０に供給する。以下、濃縮槽４０において濃縮された初沈汚泥を濃縮初沈汚泥とも呼ぶ。

【0015】

濃縮装置５０は、例えば、最終沈殿池３０から排出された余剰汚泥を濃縮して消化槽６０に供給する。以下、濃縮装置５０において濃縮された余剰汚泥を濃縮余剰汚泥とも呼ぶ。

【0016】

消化槽６０は、例えば、消化槽６０内の嫌気性細菌によって、濃縮槽４０から供給された初沈汚泥と濃縮装置５０から供給された余剰汚泥とを含む汚泥（以下、単に汚泥とも呼ぶ）の有機物を、生活反応によって嫌気性消化(分解)して消化汚泥を生成する。消化槽６０内の嫌気性細菌は、消化の過程でメタンガス等の消化ガスを生成する。なお、消化槽６０内の消化汚泥（消化液）の温度は、生活反応を効率的に進めて消化率を向上させるために、例えば、３５℃から４０℃までの間（以下、この範囲の温度を適温とも呼ぶ）に維持することが好ましい。

【0017】

蒸気加熱器７０は、消化槽６０に供給される前の余剰汚泥に対して蒸気（水蒸気）を供給して加熱する。そして、消化槽６０では、蒸気加熱器７０から供給された蒸気によって加熱された余剰汚泥を熱媒体として、消化槽６０内における消化汚泥の温度を適温に維持する。

【0018】

すなわち、消化槽６０における消化率低下の原因の１つは、余剰汚泥内に生存している多量な細菌群にある。そして、生存している細菌群を含む余剰汚泥をそのまま消化槽６０に供給した場合、消化槽６０内の嫌気性細菌は、細菌群を十分に分解(消化)することができない場合がある。

【0019】

そこで、本実施の形態における消化システム１００では、余剰汚泥を消化槽６０に供給する前の段階において、余剰汚泥を集中的に加熱することによって、余剰汚泥に含まれる生存中の細菌群を十分に死滅させる。そして、消化システム１００では、加熱した余剰汚泥を熱媒体とすることによって、消化槽６０内における消化汚泥の温度を適温に維持する。

【0020】

これにより、本実施の形態における消化システム１００は、消化槽６０における消化率の低下を抑制することが可能になる。

【0021】

なお、初沈汚泥には、消化率低下の原因となるほど量の生存細菌は含まれておらず、消化率低下の主原因にならない場合がある。そのため、消化システム１００では、消化効率を高めるとともに省エネルギー化を実現するために、消化槽６０への供給前における初沈汚泥の加熱については行わないものであってもよい。一方、初沈汚泥についても熱媒体として利用する場合、消化槽６０への供給前における初沈汚泥についても加熱を行うものであってよい。以下、余剰汚泥の加熱について説明を行う。

【0022】

［余剰汚泥の加熱］
図２は、第１の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。なお、以下、初沈汚泥についての記載を省略する。

【0023】

消化槽６０は、図２に示すように、例えば、消化汚泥１ａを堆積する槽本体６１と、配管６２（以下、汚泥配管６２とも呼ぶ）とを有する。

【0024】

配管６２は、垂直方向（槽本体６１の垂直方向）に沿って延伸する第１部分６２ａと、垂直方向と異なる方向（例えば、槽本体６１の水平方向）に沿って延伸する第２部分６２ｂ及び第３部分６２ｃとを有する。第１部分６２ａは、一端が槽本体６１の上方部分に設けられた供給口６１ａと第３部分６２ｃを介して連通し、他端が第２部分６２ｂと連通する。また、第２部分６２ｂは、一端が第１部分６２ａと連通し、他端が濃縮装置５と連通する。

【0025】

なお、第１部分６２ａの延伸方向は、垂直方向と完全に一致するものでなくても良い。また、配管６２は、第３部分６２ｃを有しないものであってもよい。この場合、第１部分６２ａは、例えば、継手（図示せず）によって供給口６１ａと連通するものであってよい。

【0026】

そして、濃縮装置５０から供給される余剰汚泥（図示せず）は、図２における配管６２内の実線矢印に示すように、例えば、ポンプ（図示せず）によって移送（圧送）される。具体的に、濃縮装置５０から供給される余剰汚泥は、第２部分６２ｂ、第１部分６２ａ及び第３部分６２ｃを順に通過し、槽本体６１における供給口６１ａから消化槽６０内に供給される。

【0027】

蒸気加熱器７０は、図２に示すように、例えば、第１部分６２ａにおける所定部分（以下、加熱部６２ａ１とも呼ぶ）において配管６２に連通し、この所定部分に対して蒸気を供給する配管７１（以下、蒸気配管７１とも呼ぶ）を有する。具体的に、配管７１は、加熱部６２ａ１に位置している余剰汚泥に対して蒸気を供給して加熱する。

【0028】

ここで、蒸気のような加熱部６２ａ１において、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合しない場合（余剰汚泥に対して蒸気が十分に注入されない場合）、配管６２内において蒸気が充満する場合がある。そして、この場合、充満した蒸気によってハンマー現象が生じ、配管６２の損傷が発生する可能性がある。特に、図２に示すように、第１部分６２ａに対して蒸気の供給を行う場合、余剰汚泥と混合していない蒸気が第１部分６２ａを上昇し、例えば、第３部分６２ｃが損傷する可能性がある。

【0029】

そこで、本実施の形態における消化システム１００では、配管６２内の余剰汚泥の状態を検知する検知器と、検知器による検知結果に応じて、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定する制御装置とを有する。制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリを有するコンピュータ装置である。具体的に、制御装置は、例えば、検知器が検知した余剰汚泥の状態と予め定められた余剰汚泥の状態情報（例えば、予め定められた閾値や範囲）とに応じて、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定する。そして、制御装置は、例えば、判定結果に応じて、配管６２内の余剰汚泥に対して蒸気を供給する配管７１の数を調整する。

【0030】

なお、以下、検知器が配管６２における第１部分６２ａに設置され、制御装置が第１部分６２ａに位置する余剰汚泥の混合状態を判定する場合について説明を行うが、検知器は、例えば、配管６２における第２部分６２ｂに設置されるものであってもよく、制御装置は、例えば、第２部分６２ｂに位置する余剰汚泥の混合状態を判定するものであってもよい。すなわち、水平配管における余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定するものであってもよい。以下、検知器及び制御装置の構成について説明を行う。

【0031】

［検知器及び制御装置の構成］
図３から図８は、検知器及び制御装置の構成について説明する図である。以下、蒸気加熱器７０から第１部分６２ａに蒸気を供給する配管７１が複数本あるものとして説明を行う。

【0032】

［２つの流量計を用いる場合の具体例］
初めに、検知器が配管６２の第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量を計測する２つの流量計（例えば、超音波流量計）である場合について説明を行う。図３は、検知器として流量計８１及び流量計８２を用いる場合の構成を説明する図である。

【0033】

第１部分６２ａには、図３に示すように、例えば、配管７１から蒸気が供給される供給口（図示せず）の下流側及び上流側のそれぞれにおいて、流量計８１（以下、第１流量計８１とも呼ぶ）及び流量計８２（以下、第２流量計８２とも呼ぶ）のそれぞれが設置される。なお、上流、下流とは、配管６２において余剰汚泥が流れる方向における上流、下流を意味する。すなわち、流量計８１は、蒸気が供給された後の余剰汚泥の流量を計測する流量計であり、流量計８２は、蒸気が供給される前の余剰汚泥の流量を計測する流量計である。

【0034】

制御装置８０は、例えば、１分毎等の定期的なタイミングにおいて、流量計８１及び流量計８２が検知した値（第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量）を取得する。そして、制御装置８０は、例えば、流量計８１から取得した値と流量計８２から取得した値との差が、予め定められた所定の範囲内（以下、単に所定の範囲内とも呼ぶ）であるか否かを判定する。

【0035】

その結果、流量計８１から取得した値と流量計８２から取得した値との差が所定の範囲内にないと判定した場合、制御装置８０は、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定する。

【0036】

すなわち、配管６２内において余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていない場合、配管６２内において泡の発生量が多くなる。泡は流量計の測定誤差の要因の一つであり、この泡の発生量が多くなると、流量計の測定誤差が生じる可能性が高くなり、さらには、測定誤差が大きくなる可能性が高くなる。すなわち、配管６２内において泡が発生した場合、蒸気が供給された後の余剰汚泥の流量を計測する流量計８１では、余剰汚泥の流量が正確に計測されない可能性が高い。一方、蒸気が供給される前の余剰汚泥の流量を計測する流量計８２では、余剰汚泥と蒸気との混合状況に依らず、余剰汚泥の流量を正確に計測できるものと判断できる。そのため、制御装置８０は、例えば、流量計８１から取得した値と流量計８２から取得した値との差が大きい場合、流量計８１において正確な流量が計測されていないと判定し、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないものと判定する。

【0037】

これに対し、流量計８１から取得した値と流量計８２から取得した値との差が所定の範囲内にあると判定した場合、制御装置８０は、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していると判定する。

【0038】

すなわち、制御装置８０は、流量計８１から取得した値と流量計８２から取得した値との差が小さい場合、流量計８１においても正確な流量が計測されていると判定し、配管６２内において泡が発生していない（余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されている）と判定する。

【0039】

そして、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないと判定した場合、制御装置８０は、例えば、第１部分６２ａに蒸気を供給する配管７１の数を増加させる。以下、第１部分６２ａに対して蒸気を供給する配管７１の数を増加させる場合の制御について説明を行う。

【0040】

［蒸気を供給する配管７１の制御］
図４は、蒸気を供給する配管７１の数の制御について説明する図である。

【0041】

図４に示す例において、第１部分６２ａには、余剰汚泥に蒸気を供給する２本の配管７１（以下、配管７１ａ及び配管７２ｂとも呼ぶ）が設けられている。

【0042】

そして、例えば、配管７１ａのみを用いることによって蒸気の供給を行っている場合において、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないと判定した場合、制御装置８０は、配管７１ｂに取り付けられたバルブ（図示せず）を開けることによって、配管７１ａに加えて、配管７１ｂを用いることによる蒸気の供給が行われるように制御を行う。これにより、制御装置８０は、第１部分６２ａにおける余剰汚泥と蒸気との混合を促進させることが可能になる。

【0043】

また、例えば、配管７１ｂを用いることによる蒸気の供給を行っている場合において、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていると判定した場合、制御装置８０は、配管７１ｂに取り付けられたバルブを閉めることによって、配管７１ｂからの蒸気の供給を停止し、配管７１ａのみからの蒸気の供給が行われるように制御を行う。

【0044】

なお、図４に示す例では、第１部分６２ａにおいて２本の配管７１が設置されている場合について説明を行ったが、第１部分６２ａには、３本以上の配管７１が設置されているものであってもよい。また、複数の配管７１のそれぞれは、例えば、蒸気の供給量や噴出方向がそれぞれ異なるものであってもよい。さらに、複数の配管７１のそれぞれは、例えば、蒸気の噴出タイミングがそれぞれ異なるものであってもよい。

【0045】

［１つの流量計を用いる場合の具体例］
次に、検知器が配管６２の第１部分６２ａにおける余剰汚泥の流量を計測する１つの流量計である場合について説明を行う。図５は、検知器として流量計８１を用いる場合の構成を説明する図である。

【0046】

第１部分６２ａには、図５に示すように、例えば、配管７１から蒸気が供給される供給口（図示せず）の下流側において、流量計８１のみが設置される。

【0047】

そして、制御装置８０は、例えば、流量計８１が検知した値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、流量計８１が検知した値が所定の範囲内にないと判定した場合、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定する。

【0048】

すなわち、例えば、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されている場合における余剰汚泥の流量の範囲が既知である場合、配管６２の第１部分６２ａには、流量計８２を設置しないものであってもよい。そして、制御装置８０は、この場合、流量計８１が検知した値が既知の範囲内であるか否かを判定することによって、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合しているか否かの判定を行うものであってもよい。

【0049】

これにより、本実施の形態における消化システム１００では、余剰汚泥と蒸気との混合状態の判定に用いる流量計の数を抑制することが可能になる。

【0050】

なお、制御装置８０は、例えば、異なる２つの時間において流量計８１が検知した値の差が所定の範囲内にあるか否かを判定するものであってもよい。そして、流量計８１が検知した値の差が所定の範囲内にないと判定した場合、制御装置８０は、例えば、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定するものであってもよい。

【0051】

［振動計を用いる場合の具体例］
次に、検知器が配管６２の第１部分６２ａにおける振動を計測する振動計である場合について説明を行う。図６は、検知器として振動計８３を用いる場合の構成を説明する図である。

【0052】

第１部分６２ａには、図６に示すように、例えば、配管７１から蒸気が供給される供給口（図示せず）の下流側において、振動計８３が設置される。

【0053】

そして、制御装置８０は、例えば、振動計８３が検知した値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、振動計８３が検知した値が所定の範囲内にないと判定した場合、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定する。

【0054】

すなわち、配管６２内において泡が発生している場合、または、配管６２内において泡が消滅途上にある場合、配管７１から蒸気が供給される供給口の下流側に設けられた振動計８３では、配管６２内において泡が発生していない場合よりも大きい振動が計測されるものと判断できる。そのため、制御装置８０は、例えば、振動計８３から取得した値が所定の範囲内にない場合、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないものと判定する。

【0055】

これにより、本実施の形態における消化システム１００では、配管６２内における振動の状態から、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定することが可能になる。

【0056】

［圧力計を用いる場合の具体例］
次に、検知器が配管６２の第１部分６２ａにおける圧力を計測する圧力計である場合について説明を行う。図７は、検知器として圧力計８４を用いる場合の構成を説明する図である。

【0057】

第１部分６２ａには、図７に示すように、例えば、配管７１から蒸気が供給される供給口（図示せず）の下流側において、圧力計８４が設置される。

【0058】

そして、制御装置８０は、例えば、圧力計８４が検知した値が所定の範囲内にあるか否かを判定し、圧力計８４が検知した値が所定の範囲内にないと判定した場合、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定する。

【0059】

すなわち、配管６２内において泡が発生している場合、または、配管６２内において泡が消滅途上にある場合、配管７１から蒸気が供給される供給口の下流側に設けられた圧力計８４では、配管６２内において泡が発生していない場合よりも大きい圧力が計測されるもの、または、圧力変動が大きくなると判断できる。そのため、制御装置８０は、例えば、圧力計８４から取得した値が所定の範囲内にない場合、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないものと判定する。

【0060】

これにより、本実施の形態における消化システム１００では、配管６２内における圧力の状態から、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定することが可能になる。

【0061】

［２つの温度計を用いる場合の具体例］
次に、検知器が配管６２の第１部分６２ａにおける余剰汚泥の温度を計測する２つの温度計である場合について説明を行う。図８は、検知器として温度計８５及び温度計８６を用いる場合の構成を説明する図である。

【0062】

第１部分６２ａには、図８に示すように、例えば、配管７１から蒸気が供給される供給口（図示せず）の下流側において、温度計８５（以下、第１温度計８５とも呼ぶ）及び温度計８６（以下、第２温度計８６とも呼ぶ）のそれぞれが設置される。具体的に、温度計８５及び温度計８６のそれぞれは、例えば、第１部分６２ａにおける高さが異なる位置に設けられる。

【0063】

そして、制御装置８０は、例えば、温度計８５から取得した値と温度計８６から取得した値との差が所定の範囲内にあるか否かを判定し、温度計８５から取得した値と温度計８６から取得した値との差が所定の範囲内にないと判定した場合、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合していないと判定する。

【0064】

すなわち、配管６２内において泡が発生している場合、または、配管６２内において泡が消滅途上にある場合、泡が発生している箇所と泡が発生していない箇所とが存在しているものと判断できる。また、この場合、泡が発生している箇所と泡が発生していない箇所とで温度ムラが発生しているものと判断できる。そのため、制御装置８０は、例えば、温度計８５から取得した値と温度計８６から取得した値との差が所定の範囲内にない場合、泡が発生している場所が存在していると判定し、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されていないものと判定する。

【0065】

これにより、本実施の形態における消化システム１００では、配管６２内における温度ムラの発生状態から、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定することが可能になる。

【0066】

なお、例えば、余剰汚泥と蒸気とが十分に混合されている場合における余剰汚泥の温度の範囲が既知である場合、配管６２の第１部分６２ａには、温度計８５及び温度計８６のうちの１つのみを設置するものであってもよい。そして、制御装置８０は、この場合、温度計８５または温度計８６が検知した値が既知の範囲内であるか否かを判定することによって、第１部分６２ａにおいて余剰汚泥と蒸気とが十分に混合しているか否かの判定を行うものであってもよい。

【0067】

［第２の実施の形態における消化システム２００］
次に、第２の実施の形態における消化システム２００について説明を行う。図９から図１１は、第２の実施の形態における余剰汚泥の加熱について説明する図である。以下、第１の実施の形態における消化システム１００と異なる点についてのみ説明を行う。

【0068】

具体的に、図９は、余剰汚泥が間欠的及び連続的に移送される状態を模式的に説明する図である。本実施の形態における消化システム２００は、バッファ槽９１（貯留槽９１）を有する。バッファ槽９１は、濃縮装置５０に連通する配管９２に連通し、濃縮装置５０から配管９２に間欠的に移送される余剰汚泥を一時的に蓄える。

【0069】

この場合、余剰汚泥は、配管９２内において間欠的に移送された後、さらに、配管６２内において連続的に移送される。以下、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を参照しながら、間欠的移送及び連続的移送について説明する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）では、ハッチングで示した領域が余剰汚泥の量を模式的に示しており、それぞれ同一量の余剰汚泥が移送される場合の状態を模式的に示している。

【0070】

図９に示す配管６２及び配管９２は、それぞれ管径が異なる場合がある。配管９２の管径は、例えば、１５０（ｍｍ）以上であり、配管６２の管径よりも大きい。この管径１５０（ｍｍ）以上という数値は、汚泥処理設備の設計指針により決められた数値である。以下の説明では、配管９２の管径が１５０（ｍｍ）であるものとして説明を行う。

【0071】

次に、濃縮装置５０が生成する余剰汚泥を管径１５０（ｍｍ）の配管９２を介して圧送する場合について説明を行う。一般的な汚泥処理施設において、余剰汚泥の生成量は、この管径に比べて少ない。また、所定の配管径及び流量以上において汚泥を移送しない場合、配管下部に汚泥が沈降し、その結果、配管が汚泥で閉塞される可能性が高くなる。そのため、余剰汚泥は、濃縮装置５０から間欠的に移送される。

【0072】

図１０（Ａ）は、余剰汚泥の間欠的移送を説明するグラフ図である。縦軸は、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。生成された余剰汚泥は、所定の流速及び流量によって管径１５０（ｍｍ）の配管９２を介して移送される。そのため、一定の間隔ごとに、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥が期間Ｔ１において一度に移送(間欠的移送）される。なお、間欠的移送とは、一定の間隔だけでなく、不定の間隔をおいて移送されることも意味する。

【0073】

また、図１０（Ｂ）は、余剰汚泥の連続的移送を説明するグラフ図である。縦軸は、移送される余剰汚泥の量を示し、横軸は、時間を示している。例えば、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥が期間Ｔ２において連続的に移送される。

【0074】

ここで、同一時間（例えば、期間Ｔ１）において、汚泥量Ｖ１よりも少ない汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を所定温度まで蒸気加熱する場合、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量は、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥を蒸気加熱する際に必要な熱エネルギー量に比べて少ない。

【0075】

すなわち、汚泥量Ｖ１の余剰汚泥量を期間Ｔ１において一度に所定温度まで蒸気加熱するためには、汚泥量Ｖ２の余剰汚泥を同じ期間Ｔ１において所定温度まで蒸気加熱する場合に比べて、より多くの熱エネルギーが必要になる。多くの熱エネルギー、すなわち、多量の蒸気を生成するためには、蒸気を生成するボイラーを大型化する必要がある。しかしながら、ボイラーの大型化は、設置空間、設置コスト、維持コスト及び使用燃料等の増大に至るため、ボイラーを大型化すること困難である場合がある。

【0076】

そこで、本実施の形態における消化システム２００では、配管の閉塞を抑制し、さらに、移送される余剰汚泥の量を少なくするため、所定の期間において余剰汚泥を連続的に移送する。かかる連続移送を可能にするため、余剰汚泥を一次的に蓄えるバッファ槽９１を設け、バッファ槽９１と消化槽６０とを接続する配管６２の管径を前記した１５０（ｍｍ）よりも小さくする。配管６２の管径は、汚泥による閉塞を防止し、かつ、所定の流速及び流量以上にするため、例えば、６０（ｍｍ）にする。

【0077】

具体的に、バッファ槽９１に一時的に蓄えられた余剰汚泥は、ポンプ（図示せず）によって連続的に移送され、配管６２を通過し、消化槽６０の上方部分から消化槽６０内に供給される。

【0078】

この連続移送時（期間Ｔ２）においては、図１０（Ａ）で説明した間欠的移送と異なり、余剰汚泥が移送されない期間がなくなり、余剰汚泥の移送量が少なくなる。

【0079】

以上説明したように、少ない量の余剰汚泥を連続的に移送し、この移送中に蒸気加熱することによってボイラーの大型化を抑制できる。

【0080】

次に、蒸気量、蒸気温度及び余剰汚泥の移送量を制御する制御装置について説明を行う。

【0081】

図１１は、各種情報に基づき、蒸気量、蒸気温度及び余剰汚泥の移送量を制御する制御装置を説明する図である。本実施の形態の消化システム２００は、さらに、ポンプ及び温度計を制御する制御装置９０を含む。

【0082】

図１１等に示す消化槽６０において、消化液の温度が適温でない場合、消化能力が低下する。そのため、制御装置９０は、消化能力が維持されるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３の制御を行う。なお、制御装置９０は、図３で説明した制御装置８０と同一の制御装置であってもよいし、制御装置８０と異なる制御装置であってもよい。

【0083】

ポンプ９３は、バッファ槽９１に蓄えられた余剰汚泥を、連続的に配管６２を介して消化槽６０に移送(圧送)する。なお、図１１におけるポンプ９３の配設位置は、一例であり、バッファ槽９１の前段または後段に配設するものであってもよい。

【0084】

制御装置９０は、消化槽６０の消化能力が所定の能力に維持されるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御する。制御装置９０は、例えば、消化槽６０内の温度及び配管６２内の温度のうちの少なくともいずれか１つの温度に基づき、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくともいずれか１つを制御する。

【0085】

具体的に、消化槽６０内の温度は、好ましくは、消化液の温度である。消化液の温度は、消化槽６０における消化能力に直接的な影響を及ぼす要因である。そこで、制御装置９０は、例えば、消化液の温度を基準にして制御を行う。

【0086】

また、配管６２内の温度は、好ましくは、配管６２と消化槽６０とが接続している箇所の温度、すなわち、配管６２の出口温度である。配管６２の出口温度は、消化槽６０に投入される直前の余剰汚泥の温度とみなすことが可能である。そして、余剰汚泥の温度は、消化槽６０の消化液の温度に影響を及ぼす要因の一つである。そこで、制御装置９０は、例えば、出口温度を基準にして制御を行う。

【0087】

第１温度計９４は、消化槽６０内の温度(例えば、消化液の温度)を測定する温度計である。第１温度計９４は、測定した温度を制御装置９０に送信する。第２温度計９５は、配管６２内の温度(例えば、出口温度）を測定する温度計である。第２温度計９５は、測定した温度を制御装置９０に送信する。

【0088】

制御装置９０は、消化液の温度低下により消化能力が低下すると予測すると、消化液の温度が上がるように、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御する。制御装置９０の具体的な制御を説明する前に、以下、４つの場合を想定する。

【0089】

第１温度計９４が測定した消化液の温度が第１の温度範囲以下の第１の場合。

【0090】

第１温度計９４が測定した消化液の温度が第１の温度範囲を超える第２の場合。

【0091】

第２温度計９５が測定した出口温度が第２の温度範囲以下の第３の場合。

【0092】

第２温度計９５が測定した出口温度が第２の温度範囲を超える第４の場合。

【0093】

なお、第１の温度範囲は、例えば、３７℃から４０℃の範囲であり、第２の温度範囲は、例えば、７０℃から９５℃の範囲である。

【0094】

次に、蒸気加熱器７０に対する制御について説明する。制御装置９０は、上記４つの場合のいずれかを判定する。制御装置９０は、第１の場合及び第３の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、現在の温度よりも高温及び／または多量の蒸気を生成して配管６２（第１部分６２ａ）に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器７０に送信する。また、制御装置９０は、第２の場合及び第４の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、現在の温度よりも低温及び／または少量の蒸気を生成して配管６２（第１部分６２ａ）に供給するように指示する制御信号を蒸気加熱器７０に送信する。

【0095】

そして、蒸気加熱器７０は、制御信号に応答し、蒸気の温度及び／または量を制御して配管６２（第１部分６２ａ）に供給する。

【0096】

次に、ポンプ９３に対する制御について説明する。制御装置９０は、上記４つの場合のうちのいずれかであるか判定する。制御装置９０は、第１の場合及び第３の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも少なくするように指示する制御信号をポンプ９３に送信する。また、制御装置９０は、第２の場合及び第４の場合のうちの少なくとも１つの場合と判定すると、余剰汚泥の移送量を現在の移送量よりも多くするように指示する制御信号をポンプ９３に送信する。

【0097】

そして、ポンプ９３は、制御信号に応答し、余剰汚泥の移送量を制御して圧送する。

【0098】

なお、制御装置９０は、蒸気加熱器７０及びポンプ９３の制御を同時に行ってもよいし、蒸気加熱器７０のみの制御またはポンプ９３のみの制御を行うものであってもよい。

【0099】

図１１で説明したように、消化能力に影響を及ぼす消化液の温度及び出口温度のうちの少なくとも１つの温度に基づき、蒸気加熱器７０及びポンプ９３のうちの少なくとも１つを制御することにより、消化能力を維持することが可能になる。

【0100】

以上説明した本発明によれば、余剰汚泥と蒸気との混合状態を判定し、判定結果に基づき、余剰汚泥と蒸気との混合を促進する処理を実行するか否かを決定する。また、余剰汚泥と蒸気との混合を促進できるので、蒸気の充満によって発生する配管の損傷を抑制することができる。この混合を促進させる手段としては、例えば、蒸気配管と汚泥配管とが連通している場所において、蒸気配管の蒸気供給方向を変化させる機器を設けても良い。他にも、蒸気の供給を連続的または間欠的に行う、蒸気供給箇所の制御等の蒸気供給制御の実行や、汚泥の供給速度を遅くする、汚泥の供給速度を変動させる等の汚泥供給制御の実行等の様々な手段を利用して、余剰汚泥と蒸気との混合を促進させてもよい。

【符号の説明】

【0101】

１ａ：消化汚泥 １０：最初沈殿池
２０：汚水処理装置 ３０：最終沈殿池
４０：濃縮槽 ５０：濃縮装置
６０：消化槽 ６１：槽本体
６１ａ：供給口 ６２：配管
６２ａ：第１部分 ６２ａ１：継手部分
６２ｂ：第２部分 ６２ｃ：加熱部
７０：蒸気加熱器 ７１：配管
７１ａ：配管 ７２ｂ：配管
８０：制御装置 ８１：流量計
８２：流量計 ８３：振動計
８４：圧力計 ８５：温度計
８６：温度計 ９０：制御装置
９１：バッファ槽 ９２：配管
９３：ポンプ ９４：第１温度計
９５：第２温度計 １００：混和除濁装置
２００：混和除濁装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】