特開 2024-97394 ドラム型濃縮機の制御方法

(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】P2024097394

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】ドラム型濃縮機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 11/125 20190101AFI20240711BHJP

   C02F 11/147 20190101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

C02F11/125 ZAB

C02F11/147

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023000810

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】000197746

【氏名又は名称】株式会社石垣

(72)【発明者】

【氏名】眞部 雄司

【テーマコード（参考）】

4D059

【Ｆターム（参考）】

4D059AA01

4D059AA03

4D059BE04

4D059BE13

4D059BE56

4D059BJ03

4D059CB06

4D059CB07

4D059CB27

4D059DB11

4D059EA01

4D059EB11

(57)【要約】

【課題】
濃縮汚泥濃度が低い場合は早急に濃度を高め、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させる制御を行うドラム型濃縮機を提供する。
【解決手段】
濃縮室１２の汚泥をスクリュー羽根３で移送しながら外筒スクリーン２からろ液を分離し、濃縮室１２の排出口１１から濃縮汚泥を排出する濃縮機において、予め供給量幅ａ１を供給量幅ａ２より大きく設定し、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より低いときに凝集剤の供給量Ａを段階的に供給量幅ａ１だけ増加させ、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より高いときに凝集剤の供給量Ａを段階的に供給量幅ａ２だけ減少させるもので、濃縮汚泥濃度が低い場合は早期に濃度を高めるとともに、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させて濃度の下がりすぎを防止する。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外筒スクリーン（２）とスクリュー羽根（３）を巻き掛けたスクリュー軸（４）で濃縮室（１２）を形成し、濃縮室（１２）の汚泥をスクリュー羽根（３）で移送しながら外筒スクリーン（２）からろ液を分離し、濃縮室（１２）の排出口（６ａ）から濃縮汚泥を排出するドラム型濃縮機において、
予め基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）と、凝集剤の基準供給量（Ａ０）と、基準供給量の最大値である最大供給量（Ａｍａｘ）と、基準供給量の最小値である最小供給量（Ａｍｉｎ）と、凝集剤を段階的に増加させる供給量幅（ａ１）と、凝集剤を段階的に減少させる供給量幅（ａ２）とを設定するとともに、供給量幅（ａ１）を供給量幅（ａ２）より大きく設定し、
濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）が基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）の範囲内の時は、ドラム型濃縮機（１）の運転を継続し、
濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）が基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）より低い場合、凝集剤の供給量を供給量幅（ａ１）だけ段階的に増加させ、濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）が基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）の範囲内に上昇するまでこの操作を繰り返すとともに、
濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）が基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）より高い場合、凝集剤の供給量を供給量幅（ａ２）だけ段階的に減少させ、濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）が基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）の範囲内に下降するまでこの操作を繰り返し、
濃縮汚泥濃度の計測値（Ｘ）を基準濃縮汚泥濃度（Ｘ０）の範囲内に制御する
ことを特徴とするドラム型濃縮機の制御方法。

【請求項2】

前記段階的に減少させる供給量幅（ａ２）を、段階的に増加させる供給量幅（ａ１）の８０％以下とする
ことを特徴とする請求項１に記載のドラム型濃縮機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水、し尿、集落排水、工場等の排水処理施設から発生する汚泥を、スクリュー羽根で移送しながら外筒スクリーンからろ液を分離するドラム型濃縮機の制御方法の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、円筒状のスクリーンにスクリュー軸を回転自在に内挿し、内部に供給された汚泥等をスクリュー軸で汚泥を搬送しつつ、スクリーンにより固液分離を行い、濃縮汚泥を排出口から取り出すドラム型濃縮機が知られている。

【0003】

また、供給汚泥の性状変化や濃縮汚泥の汚泥濃度等に応じて凝集剤の添加率を制御するドラム型濃縮機の制御方法も公知である。

【0004】

特許文献１には、濃縮汚泥の濃度を検知して、スクリュー軸と外筒スクリーンの差速回転数と、凝集剤の薬注率を段階的に切替えて、濃縮する汚泥濃度を一定に保つ差速回転濃縮機における運転制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４４２７７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

安定的に濃縮機を運転するために、濃縮機から排出する濃縮汚泥の濃度を一定に保つ制御が行われている。濃縮汚泥の濃度が基準濃度から外れた場合、凝集剤の添加率を増減させて濃縮汚泥の基準濃度内に制御するものであるが、高い濃縮汚泥濃度より低い濃縮汚泥濃度の場合の方が後段の搬送・焼却等の工程に悪い影響が出るため、特に、低濃度の濃縮汚泥は早急に高濃度に改質する必要がある。

【0007】

一般的に濃縮汚泥濃度と凝集剤の添加率との関係は、右上がりの非線形の対数関数のような相関となり、凝集剤の薬注率が少ないところでは僅かな添加率によって濃縮汚泥濃度が大きく変動し、凝集剤の薬注率が多いところでは大きな添加率でも濃縮汚泥濃度があまり変動しない。

【0008】

したがって、濃縮汚泥濃度が低く濃度を増加させたい場合、早急に濃度を上昇させる必要があるため、大きい増加幅の添加率を設定する必要がある。一方、濃縮汚泥濃度が高く濃度を減少させたい場合、慎重に濃度を下降させる必要があるため、小さい減少幅の添加率を設定する必要がある。

【0009】

特許文献１の技術は、濃縮汚泥濃度が上昇したときに凝集剤の薬注率を段階的に減少させ、濃縮汚泥濃度が下降したときに凝集剤の薬注率を段階的に増加させるものであるが、段階的に増減させる１回の添加率ｄについて、それぞれ増減時の添加率を別々に設定する記載や示唆はない。そのため、添加率ｄの増減幅を同一に設定しているものと認められ、それぞれの濃縮濃度の制御やレスポンス等でリスクが生じる。

【0010】

本発明は、濃縮汚泥濃度に応じて凝集剤の添加量を制御する制御方法において、凝集剤供給量の増加量および減少量をそれぞれ個別に適切に設定するドラム型濃縮機の制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、外筒スクリーンとスクリュー羽根を巻き掛けたスクリュー軸で濃縮室を形成し、濃縮室の汚泥をスクリュー羽根で移送しながら外筒スクリーンからろ液を分離し、濃縮室の排出口から濃縮汚泥を排出するドラム型濃縮機において、予め基準濃縮汚泥濃度と、凝集剤の基準供給量と、基準供給量の最大値である最大供給量と、基準供給量の最小値である最小供給量と、凝集剤を段階的に増加させる供給量幅と、凝集剤を段階的に減少させる供給量幅とを設定するとともに、供給量幅を供給量幅より大きく設定し、濃縮汚泥濃度の計測値が基準濃縮汚泥濃度の範囲内の時は、ドラム型濃縮機の運転を継続し、濃縮汚泥濃度の計測値が基準濃縮汚泥濃度より低い場合、凝集剤の供給量を供給量幅だけ段階的に増加させ、濃縮汚泥濃度の計測値が基準濃縮汚泥濃度の範囲内に上昇するまでこの操作を繰り返すとともに、濃縮汚泥濃度の計測値が基準濃縮汚泥濃度より高い場合、凝集剤の供給量を供給量幅）だけ段階的に減少させ、濃縮汚泥濃度の計測値が基準濃縮汚泥濃度の範囲内に下降するまでこの操作を繰り返し、濃縮汚泥濃度の計測値を基準濃縮汚泥濃度の範囲内に制御するもので、濃縮汚泥濃度が低い場合は早期に濃度を高めるとともに、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させて濃度の下がりすぎを防止できる。

【0012】

段階的に減少させる供給量幅を、段階的に増加させる供給量幅の８０％以下とすると、濃縮汚泥濃度の上昇率および下降率のバランスが良く、安定した制御が可能となる。

【発明の効果】

【0013】

本発明は、凝集剤供給量の制御により、濃縮機から一定濃度の濃縮汚泥を安定的に排出するものである。特に、凝集剤供給量の増加量を減少量より大きく設定するため、濃縮汚泥濃度が低い場合は早期に濃度を高めるとともに、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させて濃度の下がりすぎを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係るドラム型濃縮機の縦断面図である。

【図2】同じく、制御装置を配設したドラム型濃縮機の構成図である。

【図3】同じく、汚泥受槽に配設した濃縮汚泥濃度測定装置の概念図である。

【図4】同じく、ドラム型濃縮機制御方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明に係るドラム型濃縮機における運転制御方法と運転制御装置を図面に基づき詳述すると、図１はドラム型濃縮機の縦断側面図であって、ドラム型濃縮機１は周部にろ過面を有する外筒スクリーン２の内部に、スクリュー羽根３を巻き掛けたスクリュー軸４を配設し、外筒スクリーン２とスクリュー軸４の間に濃縮室１２を形成している。外筒スクリーン２の端部には、それぞれ入口フランジ５と出口フランジ６を嵌着し、入口フランジ５をスクリュー軸４に軸支して、出口フランジ６に連結した外筒駆動軸７をろ液受槽８に支架した軸受９に軸支している。スクリュー軸４に連結したスクリュー駆動軸１０を外筒駆動軸７に挿通し、それぞれ独自に回転自在に構成している。

【0016】

外筒スクリーン２の外筒駆動軸７とスクリュー軸４のスクリュー駆動軸１０に外筒駆動機１３とスクリュー駆動機１４が個別に連動連結してあり、外筒スクリーン２とスクリュー軸４を逆方向に差速回転させる。

【0017】

スクリュー軸４の前端部の供給路１１から供給口１１ａを介して濃縮室１２に供給した汚泥を、外筒スクリーン２とスクリュー軸４を逆回転させながら、外筒スクリーン２からろ液を分離して、濃縮した汚泥を出口フランジ６の排出口６ａから排出する。外筒スクリーン２とスクリュー軸４を差速回転させることにより、相対的にスクリュー羽根３の回転数を高め、外筒スクリーン２のろ過面の摺接回数を増加させる。目詰りせんとする外筒スクリーン２のろ過面を再生してろ液の排出を促進させ、濃度の低い汚泥の大量処理を可能とする。

【0018】

なお、符号１５は外筒スクリーン２に沿って配設した洗浄水管であって、目詰まりした外筒スクリーン２のスクリーン面に高圧水を噴射してろ過面の目詰まりを解消させる。

【0019】

図２は制御装置を配設したドラム型濃縮機の構成図であって、汚泥貯留槽２０に貯留されている汚泥等の処理原液は、原液供給ポンプ２１により原液供給管２２を経て凝集混和槽２３に供給される。

【0020】

原液供給ポンプ２１と凝集混和槽２３との間の原液供給管２２の途中には、高分子凝集剤が貯留されている高分子溶解槽２５から薬液供給ポンプ２６によって薬液流量ＱＰで供給される薬液供給管２７が接続されている。そして、薬液供給管２７の途中には、薬液流量ＱＰを測定するための薬液流量計２８が薬液供給ポンプ２６と原液供給管２２との間に設けられている。

【0021】

原液供給管２２の終端は密閉型の凝集混和槽２３の下方に連結しており、高分子凝集剤を添加した汚泥を凝集混和槽２３の下方から圧入し、撹拌機２９で混合撹拌して凝集スラリーを生成する。凝集混和槽２３の上部には、スラリー供給管３０が連結してあり、このスラリー供給管３０の他端をドラム型濃縮機１に接続しており、図１に示すドラム型濃縮機１の供給路１１に凝集スラリーを凝集混和槽２３のタンク圧で供給する。ドラム型濃縮機１の終端部に汚泥受槽４０が配設してあり、ドラム型濃縮機１でろ液を分離した濃縮汚泥を汚泥受槽４０に排出する。

【0022】

なお、本実施例では凝集装置として凝集混和槽２３を用いているが、ラインミキサー等の他の公知の凝集装置を採用することができる。

【0023】

図３は汚泥受槽に配設した濃縮汚泥濃度測定装置であって、濃縮汚泥を貯留する汚泥受槽４０に駆動モーター３１を連結した検出体３２が垂下してあり、駆動モーター３１の出力側の電源ケーブル３３に電力検出器３４を接続してある。ドラム型濃縮機１で濃縮した汚泥濃度の変動により、検出体３２の摺接抵抗が変動し、電源装置３５から駆動モーター３１に供給する電力値を変化させる。駆動モーター３１の電力値を出力側の電源ケーブル３３から電力検出器３４が電圧値として汚泥濃度を検出する。なお、符号３６は汚泥受槽４０に配設した水位を維持するための越流堰である。

【0024】

濃縮汚泥濃度測定装置は汚泥性状の変動により増減する濃縮汚泥濃度を計測している。この濃縮汚泥濃度測定装置で計測した濃縮汚泥濃度Ｘが、予め設定している基準濃縮汚泥濃度Ｘ０となるようにドラム型濃縮機１に供給される原液を調整している。

【0025】

具体的には、薬液供給ポンプ２６に指令を与え、薬液流量ＱＰを増減して、濃縮汚泥濃度一定制御運転を行うようにしている。実際には、濃縮汚泥濃度測定装置で計測した検知信号を制御装置３７に送信し、制御装置３７で比較判断し、制御装置３７から薬液供給ポンプ２６に指令を与えている。

【0026】

薬液供給ポンプ２６による薬液流量ＱＰの制御は、主にドラム型濃縮機１に供給する凝集スラリーのフロック強度に影響し、薬液流量ＱＰに比例してフロックの強度が増減し、ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥濃度も増減する。

【0027】

本発明に係る運転制御方法は、ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥濃度を安定させるために、凝集剤の供給量を調整することを基本としている。このとき、濃縮汚泥濃度が低い場合は早急に濃度を高め、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させるように、原液に供給される薬液流量ＱＰを制御するものである。

【0028】

ドラム型濃縮機１の運転が開始されると、濃縮汚泥濃度は、リアルタイムに濃縮汚泥濃度測定装置で計測されて制御装置３７に送られる。

【0029】

一般的には、流入汚泥の性状が変動し、処理汚泥の固形物量が増加（減少）すると、ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥の濃度が高く（低く）なる。

【0030】

そこで、本発明の制御装置では、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘを予め設定した基準濃縮汚泥濃度Ｘ０と比較判断して、計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０から外れていた場合、薬液供給ポンプ２６に指令を与えて凝集剤の供給量を制御し、凝集スラリーの固形物量を増減させる。ドラム型濃縮機１への運転負荷を調整することにより、容易にドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥の濃度を基準濃縮汚泥濃度Ｘ０に維持することができる。

【0031】

基準濃縮汚泥濃度Ｘ０は、ある程度の幅を持たせて設定することができ、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘがその設定幅内にある時は、現状を維持した状態で通常運転を継続する。

【0032】

より詳しく説明すると、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より低い場合には、制御装置３７は薬液供給ポンプ２６に指令を与え、凝集剤の供給量を増加させる。凝集フロックの強度が強まった調質汚泥をドラム型濃縮機１に供給することにより、ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥の濃度を上昇させることができる。

【0033】

一方、濃縮汚泥濃度の計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より高い場合には、制御装置３７は薬液供給ポンプ２６に指令を与え、凝集剤の供給量を減少させる。凝集フロックの強度が弱まった調質汚泥をドラム型濃縮機１に供給することにより、ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥の濃度を下降させることができる。

【0034】

一旦、薬液供給ポンプ２６の供給量を変更すると、一定時間経過後に濃縮汚泥濃度を測定し、計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０内に復帰するまで上記動作を繰り返す。

【0035】

凝集剤の供給量を段階的に増減する供給量幅ａ１，ａ２は予め設定しておく。このとき、段階的に増加させる供給量幅ａ１を段階的に減少させる供給量幅ａ２より大きく設定するので、低濃度の濃縮汚泥の濃度を早急に高めることができるとともに、高濃度の濃縮汚泥の濃度を慎重に低減させることができる。

【0036】

凝集剤の供給量の上限、下限を設定し、上限あるいは下限に達すると警報を発するか、あるいは運転を自動停止して調査ができるようにしてもよい。

【実施例0037】

図４はドラム型濃縮機の制御方法のフローチャートである。
Ａ．初期設定
ドラム型濃縮機１から排出される濃縮汚泥の基準濃縮汚泥濃度Ｘ０を設定する。本実施例では、最大基準濃縮汚泥濃度Ｘｍａｘと最小基準濃縮汚泥濃度Ｘｍｉｎの間を基準濃縮汚泥濃度Ｘ０として幅を持たせている。
凝集剤の基準供給量Ａ０，最大供給量Ａｍａｘ，最小供給量Ａｍｉｎ，段階的に増加させる供給量幅ａ１，段階的に減少させる供給量幅ａ２を設定する。本実施例では供給量幅ａ２を供給量幅ａ１の８０％以下としている。

【0038】

Ｂ．運転開始
上記基準値Ｘ０，Ａ０にて各機器を運転する。本実施例では、濃縮汚泥濃度に応じて凝集剤供給量のみを制御しているが、必要に応じてスクリュー軸４や外筒スクリーン２を制御してもよい。

【0039】

Ｃ．濃縮汚泥濃度比較
制御装置３７にて計測した濃縮汚泥濃度Ｘと予め定めた基準濃縮汚泥濃度Ｘ０とを比較する。制御装置３７で比較した結果、濃縮汚泥濃度Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より小さい（Ｘ＜Ｘ０）場合は、フローチャートのＤへ移行し、原液供給ポンプ２１での原液供給を継続する。
濃縮汚泥濃度Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より大きい（Ｘ０＜Ｘ）場合は、フローチャートのＧへ移行する。

【0040】

Ｄ．凝集剤の最大供給量比較
上記フローチャートＣにおいて、濃縮汚泥濃度Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より小さい場合は、濃縮汚泥濃度を上昇させるために凝集剤を増加させるべく、段階的に増加させる供給量幅ａ１を加味した供給量Ａと最大供給量Ａｍａｘとを比較する。
変更後の凝集剤の供給量Ａが最大供給量Ａｍａｘより小さい場合は、フローチャートのＥへ移行して凝集剤の供給量を段階的に増加させる制御を行う。
変更後の凝集剤の供給量Ａが最大供給量Ａｍａｘ以上となる場合は、フローチャートのＦへ移行して、警報を発するか、あるいはドラム型濃縮機１の運転を自動停止させる制御を行う。

【0041】

Ｅ．凝集剤供給量（増）
上記フローチャートＤにおいて、変更後の凝集剤の供給量Ａが最大供給量Ａｍａｘより小さい場合は、薬液供給ポンプ２６を調整し、予め設定した供給量幅ａ１だけ凝集剤の供給量を増大させる制御を行う。

【0042】

Ｆ．警報・運転停止
一定時間経過後に再度濃縮汚泥濃度を測定し、計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０内に復帰するまで上記動作を繰り返す。凝集剤が最大供給量Ａｍａｘあるいは後述する最小供給量Ａｍｉｎに達しても濃縮汚泥濃度Ｘが基準値Ｘ０内に復帰しない場合は、警報を発するか、あるいはドラム型濃縮機１の運転を自動停止する。

【0043】

Ｇ．凝集剤の最小供給量比較
上記フローチャートＣにおいて、濃縮汚泥濃度Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０より大きい場合は、濃縮汚泥濃度を下降させるために凝集剤を減少させるべく、段階的に減少させる供給量幅ａ２を加味した供給量Ａと最小供給量Ａｍｉｎとを比較する。
変更後の凝集剤の供給量Ａが最小供給量Ａｍｉｎより大きい場合は、フローチャートのＨへ移行して凝集剤の供給量を段階的に減少させる制御を行う。
変更後の凝集剤の供給量Ａが最小供給量Ａｍｉｎ以下となる場合は、フローチャートのＦへ移行して、警報を発するか、あるいはドラム型濃縮機１の運転を自動停止させる制御を行う。

【0044】

Ｈ．凝集剤供給量（減）
上記フローチャートＧにおいて、変更後の凝集剤の供給量Ａが最小供給量Ａｍｉｎより大きい場合は、薬液供給ポンプ２６を調整し、予め設定した供給量幅ａ２だけ凝集剤の供給量を減少させる制御を行う。

【0045】

なお、凝集剤の供給量を変更すると、一定時間経過後に再度濃縮汚泥濃度を測定し、計測値Ｘが基準濃縮汚泥濃度Ｘ０内に復帰するまで上記動作を繰り返す。

【0046】

本実施例では、濃縮汚泥濃度測定装置として検出体の摺接抵抗の変動により汚泥濃度を検出しているが、他の公知の方法を採用することができる。

【0047】

本実施例では、制御因子として凝集剤の供給量および供給量幅と示しているが、凝集剤の添加率および添加率幅でも同様に採用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明に係るドラム型濃縮機は、濃縮汚泥濃度が低い場合は早期に濃度を高めるとともに、濃縮汚泥濃度が高い場合は徐々に濃度を低下させて濃度の下がりすぎを防止するものである。従って、濃度の低い濃縮汚泥の排出量が減少し、後段設備への移送設備および移送方法や、脱水処理、消化処理、乾燥処理等の後工程が安定し、全体の管理性が向上するものである。

【符号の説明】

【0049】

１ ドラム型濃縮機
２ 外筒スクリーン
３ スクリュー羽根
４ スクリュー軸
６ａ 排出口
１２ 濃縮室
Ｘ 濃縮汚泥濃度の計測値
Ｘ０ 基準濃縮汚泥濃度
Ａ０ 基準供給量
Ａｍａｘ 最大供給量
Ａｍｉｎ 最小供給量
ａ１ 段階的に増加させる供給量幅
ａ２ 段階的に減少させる供給量幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】