(57)【要約】      （修正有）【課題】連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解する凝集剤溶解装置において、所定の溶解液を生成するべく凝集剤溶解装置を制御する凝集剤溶解装置の運転制御方法の提供。【解決手段】凝集剤溶解装置で高分子凝集剤を溶解した溶解液を画像センサで計測し、計測した未溶解塊の累積個数Ｋに応じて、前記凝集剤溶解装置の粉砕装置のディスク回転数を増減させ、所定の溶解液となるように制御するものである。未溶解塊の発生に応じて自動で前記凝集剤溶解装置を調整するので安定した溶解液を生成することが可能となる。【選択図】図３
2020082029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体状の高分子凝集剤を給液源（２）から給液される液体と一次処理部（Ｓ１）の撹拌槽（３）にて混合し、二次処理部（Ｓ２）の回転ディスク（２７）を備えた粉砕装置（６）で一次処理液を磨り潰しながら粉砕溶解させる凝集剤溶解装置の運転制御方法において、
予め凝集剤溶解装置（８）で処理した溶解液に発生する未溶解塊の基準累積個数（Ｋ０）と、
粉砕装置（６）の最大・最小回転数（Ｎｍａｘ・Ｎｍｉｎ）および段階的に増減させる回転数幅（ｎ）と、
を設定し、
未溶解塊の累積個数（Ｋ）が基準累積個数（Ｋ０）より少ない場合は、各機器の運転を現状の状態で維持し、
未溶解塊の累積個数（Ｋ）が基準累積個数（Ｋ０）以上になった場合は、粉砕装置（６）のディスク回転数を回転数幅（ｎ）だけ段階的に増加させる
ことを特徴とする凝集剤溶解装置の運転制御方法。
【請求項２】
粉体状の高分子凝集剤を給液源（２）から給液される液体と一次処理部（Ｓ１）の撹拌槽（３）にて混合し、二次処理部（Ｓ２）の回転ディスク（２７）を備えた粉砕装置（６）で一次処理液を磨り潰しながら粉砕溶解させる凝集剤溶解装置の運転制御方法において、
予め凝集剤溶解装置（８）で処理した溶解液に発生する未溶解塊の基準累積面積（Ｓ０）と、
粉砕装置（６）の最大・最小回転数（Ｎｍａｘ・Ｎｍｉｎ）および段階的に増減させる回転数幅（ｎ）と、
を設定し、
未溶解塊の累積面積（Ｓ）が基準累積面積（Ｓ０）より少ない場合は、各機器の運転を現状の状態で維持し、
未溶解塊の累積面積（Ｓ）が基準累積面積（Ｓ０）以上になった場合は、粉砕装置（６）のディスク回転数を回転数幅（ｎ）だけ段階的に増加させる
ことを特徴とする凝集剤溶解装置の運転制御方法。
【請求項３】
前記未溶解塊を所定時間検出しない基準時間（Ｔ０）を設定し、
未溶解塊が検出されない場合は、検出されなかった連続的な時間（Ｔ）を算出し、
未溶解塊を検出しない時間（Ｔ）が予め定めた基準時間（Ｔ０）よりも短い場合は、各機器の運転を現状の状態で維持し、
未溶解塊を検出しない時間（Ｔ）が予め定めた基準時間（Ｔ０）以上の場合は、粉砕装置（６）のディスク回転数を回転数幅（ｎ）だけ段階的に減少させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の凝集剤溶解装置の運転制御方法。
【請求項４】
前記粉砕装置（６）のディスク回転数を回転数幅（ｎ）だけ段階的に増加させて、ディスク回転数が予め定めた最大回転数（Ｎｍａｘ）より大きくなる場合は、
警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置（８）の運転を自動停止する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の凝集剤溶解装置の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解する凝集剤溶解装置において、溶解後の溶解液の状況に応じて凝集剤溶解装置を制御する凝集剤溶解装置の運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場等から発生する汚泥は、汚泥脱水装置等によって脱水して処理されている。これらの汚泥に高分子凝集剤を添加して混合（混和）することにより、原液に懸濁している汚泥を凝集して強固なフロックを形成し、その凝集汚泥を脱水装置に供給して脱水処理している。高分子凝集剤は、コスト面から粉体状のものが多く使用されている。粉体状の高分子凝集剤は、所定の濃度に溶解した後、汚泥と混合して凝集させる。
【０００３】
特許文献１には、連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解するシステムにおいて、高分子凝集剤を液体に撹拌分散させた一次処理液を生成する一次処理部と、一次処理液を一対の回転ディスクで急速に磨り潰して二次処理液を生成する二次処理部と、二次処理液を撹拌しながら完全溶解する三次処理部を有する凝集剤溶解装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、下水汚泥等の原液に凝集剤を添加して生成した凝集フロックの凝集状態を撮影して、凝集剤の添加量および撹拌機の回転数を調整する凝集剤注入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】特開２０１４−２００６９５号公報
【特許文献２】特開２００５−７３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶解液を長時間放置すると、溶解液が変質して凝集性能が低下する傾向があるため、使用する直前に連続的に短時間で溶解させる必要がある。
特許文献１の発明は、一対の回転ディスクにより磨り潰すことで粉体状の高分子凝集剤を水に溶解させる凝集剤溶解装置であるが、回転ディスクの回転数が一定であるため、温度、湿度や供給ノズルの詰まり等により、生成後の溶解液の状態が変動し、溶解液の一部に表面が膨潤した未溶解塊（ママコ）が発生することがあった。
【０００７】
そこで、汚泥改質後の状態を画像で認識し、所定の状態となるように凝集剤の添加量および撹拌機の回転数を制御する方法が特許文献２の発明で開示されているが、この発明は所定面積の凝集フロックを生成することを目的としており、異物（未溶解塊）の発生を防止するためにシステムを制御する本発明とは作用が異なる。
【０００８】
なお、特許文献１には凝集剤溶解装置で生成した溶解液の一部を計測槽に貯留して粘度を計測し、計測結果に応じて回転ディスクの回転数を調整することが記載されているが、未溶解塊の発生では粘度が大きく変動せず、また、連続的に粘度を計測するための計測装置は精度が低い。
【０００９】
本発明は連続的に粉体状の高分子凝集剤を液体に溶解する凝集剤溶解装置において、溶解液の状態を撮影して未溶解塊（ママコ）を検知すると、磨り潰す一対のディスク回転数を調整することで高分子凝集剤を安定的に溶解する凝集剤溶解装置の運転制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、粉体状の高分子凝集剤を給液源から給液される液体と一次処理部の撹拌槽にて混合し、二次処理部の回転ディスクを備えた粉砕装置で一次処理液を磨り潰しながら粉砕溶解させる凝集剤溶解装置の運転制御方法において、予め凝集剤溶解装置で処理した溶解液に発生する未溶解塊の基準累積個数と、粉砕装置の最大・最小回転数および段階的に増減させる回転数幅と、を設定し、未溶解塊の累積個数が基準累積個数より少ない場合は、各機器の運転を現状の状態で維持し、未溶解塊の累積個数が基準累積個数以上になった場合は、粉砕装置のディスク回転数を回転数幅だけ段階的に増加させるので、未溶解塊の発生個数に応じて粉砕装置を制御して溶解効率を向上させることができる。
また、同様に上記個数を面積とした場合は、未溶解塊の大きさに応じて粉砕装置を制御して溶解効率を向上させることができる。
【００１１】
未溶解塊を所定時間検出しない基準時間を設定し、未溶解塊が検出されない場合は、検出されなかった連続的な時間を算出し、未溶解塊を検出しない時間が予め定めた基準時間よりも短い場合は、各機器の運転を現状の状態で維持し、未溶解塊を検出しない時間が予め定めた基準時間以上の場合は、粉砕装置のディスク回転数を回転数幅だけ段階的に減少させると、電気代を削減することが可能となる。
【００１２】
粉砕装置のディスク回転数を回転数幅だけ段階的に増加させて、ディスク回転数が予め定めた最大回転数より大きくなる場合は、警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置の運転を自動停止させると、処理システム全体の安全性が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、溶解後の溶解液の状況に応じて凝集剤溶解装置を制御し、高価な高分子凝集剤を確実に磨り潰して一定濃度に溶解するもので、安定的に汚泥を凝集・脱水することが可能となる。未溶解時の凝集不良でも装置を停止して係員が点検することなく、自動で粉砕装置の回転数を制御するので、処理システム全体の信頼性向上に貢献できる。また、粉砕装置の回転数を減少させる制御も併用するため電気代も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る溶解システムのフロー図である。
【図２】同じく、二次処理部および三次処理部の縦断面図である。
【図３】同じく、運転制御システムのフローチャートである。
【図４】他の実施例の運転制御システムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る溶解システムのフロー図である。
凝集剤溶解装置８は、一次処理部Ｓ１、二次処理部Ｓ２および三次処理部Ｓ３を有するユニットで構成している。
一次処理部Ｓ１は撹拌槽であり、給粉装置１に貯留された粉体状の高分子凝集剤と、給液源２から給液される液体とを撹拌槽３にて混合する。撹拌槽３にて撹拌されながら分散膨潤した高分子凝集剤は、一次処理液移送管４に介装した一次処理液移送ポンプ５にて二次処理部Ｓ２へ移送される。
【００１６】
二次処理部Ｓ２は粉砕装置６であり、高粘度の一次処理液を磨り潰しながら粉砕溶解する。粉砕溶解された二次処理液は三次処理部Ｓ３に排出される。
【００１７】
三次処理部Ｓ３は溶解室７であり、二次処理部Ｓ２で粉砕溶解されていない未溶解分を完全溶解する。その後、溶解液は凝集剤溶解装置８から排出管９を経て凝集装置１０へ移送される。
【００１８】
なお、粉体状の高分子凝集剤と給液源２から給液される液体は、汚泥性状に応じてそれぞれ定量供給されており、一定濃度の溶解液を生成している。
【００１９】
汚泥は汚泥貯留槽１１に貯留しており、汚泥供給管１２から汚泥供給ポンプ１４を経て凝集装置１０に供給する。凝集装置１０では凝集剤溶解装置８から移送された溶解液を汚泥に添加混合させて、強固な凝集フロックを形成する。凝集装置１０で形成された凝集フロックは凝集汚泥供給管１３を経て脱水機５０に供給して固液分離を行い、低含水率の脱水汚泥を生成する。
【００２０】
排出管９には管内を流れる溶解液の状態が外部から目視可能な検視窓５１を設ける。検視窓５１の正面には画像センサ５２が位置しており、排出管９内を流れる溶解液の状態を撮影する。画像センサ５２で撮影した画像データは制御装置５３に送信される。制御装置５３は、予め設定した基準値と画像データから送信された画像データとを比較した後、必要に応じて粉砕装置６の回転数を調整する。
【００２１】
未溶解塊は中心部が粉状の状態で固まって白濁しているため、モノクロ画像で撮影すると濃淡に差異が生じる。適切に溶解された溶解液は無色透明であり、白濁した未溶解塊は周囲より濃く検出される。
【００２２】
なお、画像センサ５２での撮影は、排出管９に透明なバイパス管を接続し、排出管９を流下する溶解液の一部をバイパス管に導入し、バイパス管にて撮影してもよい。また、排出管９を流下する溶解液の一部を撮影用の貯留槽に供給し、貯留槽にて撮影してもよい。
【００２３】
図２は二次処理部および三次処理部の縦断面図であって、撹拌槽３から一次処理液を移送する一次処理液移送管４の他端は二次処理部Ｓ２に連結している。二次処理部Ｓ２の粉砕装置６は外周部から中心に向かって内部に円錐状の凹部２４を形成した円盤状のディスクを回転可能に対向している。一方のディスクは固定ディスク２５であり、中心部に有した供給口２６から内部へ一次処理液が供給される。一次処理液移送管４は固定ディスク２５の供給口２６に接続している。他方のディスクは回転ディスク２７であり、他端に電動機２８を有する回転軸２９と連結している。回転軸２９の中間部は適宜軸受３０で回転自在に軸支する。
【００２４】
対向するディスク２５，２７の中心部の容積は広く、外周に向かうほど容積が狭くなっている。外周端は所定の間隙を設けており、中心部に供給された一次処理液は一次処理液移送ポンプ５による圧入圧力と回転ディスク２７の遠心作用により外周側に移送されながらディスク２５，２７の内面で粉砕・溶解される。外周端近傍は平坦面で構成してもよい。外周端の間隙は１ｍｍ以下に設定する。
【００２５】
ディスク２５，２７の材質は金属、樹脂、セラミックス等、高分子溶解液中で変性しないものであれば限定しない。固定ディスク２５および回転ディスク２７の対接表面は粗く微小な凹凸を設けることで、間隙を通過する被処理液に対して摩擦効果を付与し、粉砕および溶解作用を増大させる。
【００２６】
一対のディスク２５，２７を囲繞するようにケーシング３４を構成している。固定ディスク２５はケーシング３４の内壁面に固定している。ディスク２５，２７外周面とケーシング３４内周面との間は所定の間隔を有する三次処理部Ｓ３の溶解室７を形成している。三次処理部Ｓ３の頂部に排出管９、底部にドレン管３５を連結する。一次処理液移送管４はケーシング３４を貫通して固定ディスク２５内部に連通している。回転軸２９は周知の技術で水封する。
【００２７】
本実施例はケーシング３４と電動機２８を共通の架台３６に載置しているが、電動機２８をケーシング３４に固定した一体型としてもよい。また、横軸の回転軸２９に連結された回転ディスク２７が垂直方向に回転するように構成しているが、回転軸２９を立軸として水平方向に回転ディスク２７が回転してもよい。
【００２８】
三次処理部Ｓ３は一対のディスク２５，２７の外周面とケーシング３４との所定の間隔を有する円筒状の溶解室７で形成しており、二次処理部Ｓ２のディスク２５，２７で磨り潰された二次処理液は溶解室７に排出される。溶解室７の外壁はディスクに沿って囲繞するケーシング３４で構成している。溶解室７に連結する排出管９はケーシングの頂部に接続されるので、一対のディスク２５，２７は常時水没状態で回転する。二次処理部Ｓ２は完全没水しているため、二次処理部Ｓ２から排出する二次処理液が三次処理部Ｓ３の内壁に衝突して生じる泡の発生がない。そのため、後段の脱泡処理の手間が省けるとともに三次処理液の排出量を正確に測定することができる。
【００２９】
回転ディスク２７の回転力により溶解室７の処理液がケーシング３４に沿って水流撹拌し、僅かに残留している未溶解分を完全溶解させる。回転ディスク２７の裏面に裏羽根を設けて撹拌作用を増大させてもよい。
【実施例】
【００３０】
図３は運転制御システムのフローチャートである。
Ａ１．設定
予め凝集剤溶解装置８で処理した溶解液に発生する未溶解塊の基準累積個数Ｋ０と、粉砕装置６の回転ディスク２７の最大回転数Ｎｍａｘ・最小回転数Ｎｍｉｎと、段階的に増減させる回転数幅ｎ、および所定時間未溶解塊を検出しない基準時間Ｔを設定する。
また、画像センサ５２の解像度、撮影間隔、未溶解塊の面積定義等は、処理システムあるいは処理汚泥に応じて適宜設定してよい。
【００３１】
Ｂ１．運転開始
回転ディスク２７を予め定めた基準回転数にて凝集剤溶解装置８の運転を開始する。
【００３２】
Ｃ１．撮影
予め定めた画像センサ５２の撮影間隔で凝集剤溶解装置８から排出された溶解液を撮影する。撮影データは制御装置５３に送信する。制御装置５３で画像を解析し、未溶解塊を検出する。
なお、本実施例では連続的に撮影を実施している。
【００３３】
Ｄ１．未溶解塊の累積個数比較
制御装置５３で検出した未溶解塊の累積個数Ｋが基準累積個数Ｋ０より少ない場合は、フローチャートＣ１へ移行し、各機器の運転を現状の状態で維持し、画像センサ５２による撮影を継続する。
制御装置５３で検出した未溶解塊の累積個数Ｋが基準累積個数Ｋ０以上になった場合は、フローチャートＥ１へ移行し、ディスク回転数を回転数幅ｎだけ段階的に増加させる制御を行う。
制御装置５３で累積個数Ｋが０の時、つまり、未溶解塊が検出されない場合は、フローチャートＨ１へ移行し、検出されなかった連続的な時間を算出する。
【００３４】
例えば、基準累積個数Ｋ０を１個に設定した場合は、未溶解塊を検出するとすぐにフローチャートＥ１へ移行し、基準累積個数Ｋ０を５個に設定した場合は、未溶解塊を５個検出するまで現状を維持した状態で運転を行う。
【００３５】
Ｅ１．最大回転数比較
フローチャートＤ１において、制御装置５３で検出した未溶解塊の累積個数Ｋが基準累積個数Ｋ０以上になった場合は、ディスク回転数を回転数幅ｎだけ増加させるべく、段階的に増加させる回転数幅ｎを加味した回転数Ｎ＋ｎと予め設定した最大回転数Ｎｍａｘとを比較する。
変更後の回転数Ｎ＋ｎが最大回転数Ｎｍａｘより小さい場合は、フローチャートＦ１へ移行し、予め設定した回転数幅ｎだけ段階的に増加させる制御を行う。
変更後の回転数Ｎ＋ｎが最大回転数Ｎｍａｘ以上となる場合は、フローチャートＧ１へ移行し、警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置８の運転を自動停止させる制御を行う。
【００３６】
Ｆ１．回転数増加
フローチャートＥ１において、変更後のディスク回転数Ｎ＋ｎが最大回転数Ｎｍａｘより小さい場合は、予め設定した回転数幅ｎだけ回転数を増加させる制御を行う。回転数を増加後は未溶解塊の累積個数を０にリセットし、フローチャートＣ１へ移行して画像センサ５２による撮影を再開する。
【００３７】
Ｇ１．警報
フローチャートＥ１において、変更後のディスク回転数Ｎ＋ｎが最大回転数Ｎｍａｘ以上となる場合は、警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置８の運転を自動停止させる制御を行う。
【００３８】
Ｈ１．時間比較
フローチャートＤ１において、制御装置５３で未溶解塊が検出されない場合は、検出されなかった連続的な時間Ｔを算出する。
未溶解塊が検出されなかった時間Ｔが予め定めた基準時間Ｔ０よりも短い場合は、フローチャートＣ１へ移行し、各機器の運転を現状の状態で維持し、画像センサ５２による撮影を継続する。
未溶解塊を検出しない時間Ｔが予め定めた基準時間Ｔ０以上の場合は、フローチャートＩ１へ移行し、ディスク回転数を回転数幅ｎだけ段階的に減少させる制御を行う。
【００３９】
Ｉ１．最小回転数比較
フローチャートＨ１において、未溶解塊を検出しない時間Ｔが予め定めた基準時間Ｔ０以上の場合は、ディスク回転数を回転数幅ｎだけ減少させるべく、段階的に減少させる回転数幅ｎを加味した回転数Ｎ−ｎと予め設定した最小回転数Ｎｍｉｎとを比較する。
変更後の回転数Ｎ−ｎが最小回転数Ｎｍｉｎより大きい場合は、フローチャートＪ１へ移行し、予め設定した回転数幅ｎだけ段階的に減少させる制御を行う。
変更後の回転数Ｎ−ｎが最小回転数Ｎｍｉｎ以下となる場合は、フローチャートＣ１へ移行し、各機器の運転を現状の状態で維持し、画像センサ５２による撮影を継続する。なお、前記の場合はフローチャートＫ１へ移行し、警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置８の運転を自動停止させる制御を行ってもよい。
【００４０】
Ｊ１．回転数減少
フローチャートＩ１において、変更後のディスク回転数Ｎ−ｎが最小回転数Ｎｍｉｎより大きい場合は、予め設定した回転数幅ｎだけ回転数を減少させる制御を行う。
【００４１】
Ｋ１．警報
フローチャートＩ１において、変更後のディスク回転数Ｎ−ｎが最小回転数Ｎｍｉｎ以下となる場合は、警報を発するか、あるいは凝集剤溶解装置８の運転を自動停止させる制御を行う。
【００４２】
図４は他の実施例の運転制御システムのフローチャートである。
図３は未溶解塊の個数に応じてディスク回転数を制御するものであるが、図４では未溶解塊の面積に応じてディスク回転数を制御する点で相違する。以下に相違する点を抜粋して記載する。
【００４３】
Ａ２．設定
予め凝集剤溶解装置８で処理した溶解液に発生する未溶解塊の基準累積面積Ｓ０を設定する。
【００４４】
Ｄ２．未溶解塊の累積面積比較
制御装置５３で検出した未溶解塊の累積面積Ｓが基準累積面積Ｓ０より少ない場合は、フローチャートＣ２へ移行し、各機器の運転を現状の状態で維持し、画像センサ５２による撮影を継続する。
制御装置５３で検出した未溶解塊の累積面積Ｓが基準累積面積Ｓ０以上になった場合は、フローチャートＥ２へ移行し、ディスク回転数を回転数幅ｎだけ段階的に増加させる制御を行う。
制御装置５３で累積面積Ｓが０の時、つまり、未溶解塊が検出されない場合は、フローチャートＨ２へ移行し、検出されなかった連続的な時間Ｔを算出する。
【００４５】
その他のフローチャートＢ２，Ｃ２，Ｅ２〜Ｋ２は、それぞれ図３のＢ１，Ｃ１，Ｅ１〜Ｋ１と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の凝集剤溶解装置の運転制御方法は、溶解後の溶解液の状況に応じて凝集剤溶解装置を自動で制御し、安定的に一定濃度の高分子溶解液を生成するものであり、長時間に亘って凝集剤を使用する処理システム、特に、連続式の脱水機を使用する処理システムに非常に有効である。
【符号の説明】
【００４７】
２  給液源
３  撹拌槽
６  粉砕装置
７  溶解室
８  凝集剤溶解装置
２７  回転ディスク
Ｓ１  一次処理部
Ｓ２  二次処理部
Ｓ３  三次処理部
Ｋ０  基準累積個数
Ｓ０  基準累積面積
Ｔ０  未溶解塊を所定時間検出しない基準時間
Ｎｍａｘ  最大回転数
Ｎｍｉｎ  最小回転数
ｎ  段階的に増減させる回転数幅
【図１】
2020082029.tif 000003
【図２】
2020082029.tif 000004
【図３】
2020082029.tif 000005
【図４】
2020082029.tif 000006