(57)【要約】【課題】遠心分離式の汚泥脱水装置において、脱水ケーキの含水率についての情報を、簡易な装置構成でリアルタイムに取得することが可能な技術を提供する。【解決手段】遠心分離式の汚泥脱水装置であって、脱水後の汚泥を排出する汚泥用排出口１１２を備え、軸回りに回転することにより内部で汚泥を遠心分離して脱水する回転筒１１０と、前記汚泥用排出口１１２から排出された脱水後の汚泥の飛散を防止する筐体１３０と、前記汚泥用排出口１１２から排出された脱水後の汚泥が前記筐体１３０に衝突した際の衝撃に関する物理量を検出するセンサ１６１と、を有する汚泥脱水装置。【選択図】図２
2018122216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心分離式の汚泥脱水装置であって、
脱水後の汚泥を排出する汚泥用排出口を備え、軸回りに回転することにより内部で汚泥を遠心分離して脱水する回転筒と、
前記汚泥用排出口から排出された脱水後の汚泥の飛散を防止する筐体と、
前記汚泥用排出口から排出された脱水後の汚泥が前記筐体に衝突した際の衝撃に関する物理量を検出するセンサと、
を有することを特徴とする、汚泥脱水装置。
【請求項２】
前記センサによって検出された物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する判定部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載の汚泥脱水装置。
【請求項３】
前記回転筒の内部に配置され、前記回転筒の回転数とは異なる回転数で前記回転筒と同じ方向へ回転することで、汚泥を前記汚泥用排出口へ搬送するスクリューコンベアと、
前記センサによって検出された前記物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の目標範囲内の値となるように、前記回転筒と前記スクリューコンベアの回転数の差、前記汚泥に注入される薬液の量、前記汚泥に注入される薬液の種類、一定時間当たりの汚泥の供給量、前記回転筒に作用する遠心力、のうち、少なくともいずれか一つの運転条件を変更する制御部と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の汚泥脱水装置。
【請求項４】
前記物理量は、音圧レベルであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の汚泥脱水装置。
【請求項５】
前記物理量は、所定の周波数帯における音圧レベルであることを特徴とする、請求項４に記載の汚泥脱水装置。
【請求項６】
汚泥が所定の対象物に衝突した際の衝撃に関する物理量の情報を取得し、
取得した前記物理量に基づいて、前記汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する判定部を有する、物理量計測装置。
【請求項７】
脱水後の汚泥の飛散を防止する筐体を有する遠心分離式の汚泥脱水装置、を制御する方法であって、
脱水後の汚泥が前記筐体に衝突する際の衝撃に関する物理量の情報を取得するステップと、
前記取得した前記物理量の情報に基づき、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定するステップと、
を有することを特徴とする、制御方法。
【請求項８】
前記取得した物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の目標範囲内の値となるように、
汚泥を遠心分離する時間、汚泥に注入される薬液の量、前記汚泥に注入される薬液の種類、一定時間当たりの汚泥の供給量、汚泥を遠心分離する遠心力、のうち、少なくともいずれか一つの運転条件を変更するステップ、をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の制御方法。
【請求項９】
前記物理量は、音圧レベルであることを特徴とする、請求項７または８に記載の制御方法。
【請求項１０】
請求項７から９のいずれか１項に記載の制御方法の各ステップを、汚泥脱水装置に実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚泥を脱水するための装置およびその制御方法に関し、より具体的には遠心分離方式により汚泥を脱水する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理施設等の処理過程で発生する汚泥については、脱水して含水率を低下させた上で、焼却等の廃棄処分を行っている。そして、このような脱水処理のために用いられる脱水装置には様々な種類があり、それぞれの脱水装置に適合した凝集剤を処理前の汚泥に注入することで、脱水の効率を高めることが通常行われている。
【０００３】
ところで、脱水処理後の汚泥（以下、脱水ケーキという）については、その含水率が低ければ、焼却時のコスト（燃料費）が少なくて済むのみならず、保管、運搬の際のコストも削減することができる。また、環境保護の観点から、廃棄される汚泥の含水率が低い場合には公の補助金が交付される場合もあり、処理後のコスト面からみると脱水ケーキの含水率は、より低い方が望ましい。
【０００４】
一方、脱水ケーキの含水率を低くするためには、凝集剤の注入量を増やしたり、脱水時間を長くしたりする必要があるため、脱水ケーキの含水率を下げるほど、装置運転時のコストが高くなってしまう。また、含水率が低くなりすぎると、脱水装置の種類によっては、装置内部で脱水ケーキが押し固められ、詰まってしまうという問題が生ずる。
【０００５】
このため、脱水ケーキの含水率は、装置内部で詰まりを生じず、かつ装置運転時のコストと脱水処理後のコストに鑑みて、最もコスト効率に優れた値となるように調節することが望ましい。しかしながら、脱水ケーキの含水率は、供給される汚泥の質、脱水装置の様々な運転条件等により随時変動するため、脱水ケーキの含水率を適切な（範囲の）値に維持するためには、頻繁に含水率を計測し、その結果に基づいて装置の運転条件を変更する必要がある。
【０００６】
以上のことから、脱水ケーキの含水率が適切な値から逸脱してしまった場合に、即時に装置の運転条件を変更できるように、リアルタイムに脱水ケーキの含水率が計測できることが望ましい。
【０００７】
このため、これまでにも例えば、一定時間毎の脱水ケーキの重量を評価する方法、脱水汚泥の色調変化を評価する測定方法などの、リアルタイムに脱水ケーキの含水率を測定する方法が提案されている。しかしながら、脱水ケーキの排出時間にはバラつきがあり、一定時間毎に常に同量の脱水ケーキを計測することができるわけではないため、重量を評価する方法では、計測結果の精度に問題がある。また、複数種類の汚泥を処理する施設においては、汚泥の種類によって色を含む性状がそれぞれ異なるため、汚泥の色調変化を評価する測定方法では、多種の汚泥を対象に処理することは困難である。
【０００８】
これに対し、例えば、ロードセルを用いて、脱水ケーキが装置から排出される際に生じる作用合力から含水率を間接計測する方法（特許文献１）、予め複数種類の脱水ケーキの色差情報と赤外線水分計の計測値について検量線情報を記憶しておき、これらに基づいて赤外線水分計により含水率を計測する方法（特許文献２）、などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−２０５３０９号公報
【特許文献２】特開平６−２２９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、脱水ケーキが飛散しながら排出される遠心分離式の汚泥脱水装置には適用できないという問題がある。また、特許文献２に記載の方法では、予め多くの検査情報を蓄積し、検量線を設定しておかなければならない、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような状況に鑑み、遠心分離式の汚泥脱水装置において、脱水ケーキの含水率についての情報を、簡易な装置構成でリアルタイムに取得することが可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用する。
【００１３】
遠心分離式の汚泥脱水装置であって、脱水後の汚泥を排出する汚泥用排出口を備え、軸回りに回転することにより内部で汚泥を遠心分離して脱水する回転筒と、前記汚泥用排出口から排出された脱水後の汚泥の飛散を防止する筐体と、前記汚泥用排出口から排出された脱水後の汚泥が前記筐体に衝突した際の衝撃に関する物理量を検出するセンサと、を有する汚泥脱水装置。
【００１４】
脱水ケーキは、その含水率によって重さ、硬度、粘性などの性状が異なるため、脱水ケーキが前記汚泥用排出口から排出された後、前記筐体の内壁に衝突した際の音圧レベル、筐体の歪みなどの物理量が、脱水ケーキの含水率に応じた性状の違いにより変化する。このため、センサを用いて当該衝突時の衝撃に関する物理量を常時計測することで、脱水ケーキの含水率についての情報をリアルタイムに取得することができる。
【００１５】
また、前記汚泥脱水装置は、前記センサによって検出された物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する判定部をさらに有していてもよい。
【００１６】
脱水ケーキの含水率は低いほど望ましいが、含水率を低下させるためのコストなどに鑑み、目標とする所定の値以下であれば許容できるというのが一般的であり、そのような場合には、脱水ケーキの含水率が当該所定の値を超えているか否かさえ判定できればよい。また、上記のような判定部を備えていることによって、物理量と脱水ケーキの含水率の相関関係を知らずとも、脱水ケーキの含水率が許容値を上回るか否かの情報を得ることができる。
【００１７】
また、前記汚泥脱水装置は、前記回転筒の内部に配置され、前記回転筒の回転数とは異なる回転数で前記回転筒と同じ方向へ回転することで、汚泥を前記汚泥用排出口へ搬送するスクリューコンベアと、前記センサによって検出された前記物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の目標範囲内の値となるように、前記回転筒と前記スクリューコンベアの回転数の差、前記汚泥に注入される薬液の量、前記汚泥に注入される薬液の種類、一定時間当たりの汚泥の供給量、前記回転筒に作用する遠心力、のうち、少なくともいずれか一つの運転条件を変更する制御部と、を有していてもよい。
【００１８】
脱水ケーキの含水率が、目標とする所定の許容値を上回っているのであれば、これを下げるために、逆に目標とする所定の値を大きく下回っている場合には、これを上げるため
に、装置の運転条件を変更することが望ましい。この場合、オペレータが手動で装置を操作して運転条件の変更を行うようにしてもよいが、上記のような構成によれば、人の手を介さずとも自動で運転条件を変更することができる。これによって、汚泥の含水率を調整するために人員を配置する必要がなくなり、装置の運用コストを下げることができる。そして、前記の各運転条件が脱水ケーキの含水率に影響を与える主要な項目であるため、これらの項目を変更することで効率的に脱水ケーキの含水率を調節することができる。なお、ここにおける所定の目標範囲とは、含水率の上限と下限で規定される範囲であってもよいし、含水率が許容値以下というように、上限によって規定される範囲であってもよい。
【００１９】
また、前記物理量は音圧レベルであってもよく、さらに、所定の周波数帯における音圧レベルであってもよい。計測対象の前記物理量を音圧レベルとすると、非接触による計測が可能となる。また、汚泥脱水装置の構成に応じて、脱水ケーキの含水率の影響が音圧レベルに顕著に表れる周波数帯が存在するため、このような周波数帯の音圧レベルを計測することで、精度の高い情報を得ることができる。なお、該所定の周波数帯は、個々の装置によって異なり得るため、予め試験などによって、脱水ケーキの含水率と計測される音圧レベルとの関係を調べることにより、決定してもよい。
【００２０】
また、本発明に係る物理量計測装置は、汚泥が所定の対象物に衝突した際の衝撃に関する物理量の情報を取得し、取得した前記物理量に基づいて、前記汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する判定部を有してもよい。このような物理量計測装置によれば、従来の汚泥脱水装置に該物理量計測装置を付加して必要な調整を行うことで、本発明の効果を得ることが可能になる。
【００２１】
また、本発明に係る汚泥脱水装置の制御方法は、脱水後の汚泥の飛散を防止する筐体を有する遠心分離式の汚泥脱水装置の制御端末、を制御する方法であって、脱水後の汚泥が、前記筐体に衝突する際の衝撃に関する物理量の情報を取得するステップと、前記取得した前記物理量の情報に基づき、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定するステップと、を有することを特徴とする。また、前記物理量は音圧レベルであってもよい。
【００２２】
また、前記取得した物理量に基づいて、前記脱水後の汚泥の含水率が所定の目標範囲内の値となるように、汚泥を遠心分離する時間、汚泥に注入される薬液の量、汚泥に注入される薬液の種類、一定時間当たりの汚泥の供給量、汚泥を遠心分離する遠心力、のうち、少なくともいずれか一つの運転条件を変更するステップ、を有していてもよい。また、前記物理量は音圧レベルであってもよく、前記判定は所定の周波数帯における音圧レベルに基づいて行われてもよい。
【００２３】
本発明に係るプログラムは、前記の制御方法の各ステップを、汚泥脱水装置に実行させるためのプログラムである。
【００２４】
なお、本発明は、上記構成ないし機能の少なくとも一部を有する汚泥脱水装置として捉えることができる。また、本発明は、上記処理の少なくとも一部を含む汚泥脱水装置の制御方法、又は、かかる方法をコンピュータ（プロセッサ）に実行させるためのプログラム、又は、そのようなプログラムを非一時的に記録したコンピュータ読取可能な記録媒体として捉えることもできる。上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
遠心分離式の汚泥脱水装置において、脱水ケーキの含水率についての情報を、簡易な装置構成でリアルタイムに取得することが可能な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は実施例１に係る汚泥脱水装置のハードウェア構成を示す概略図である。
【図２】図２は実施例１に係る汚泥脱水装置の遠心分離機の主要な構成を示す図である。
【図３】図３は実施例１に係る汚泥脱水装置の機能ブロック図である。
【図４】図４は実験における、脱水ケーキと筐体の内壁との衝突音と、脱水ケーキの含水率との関係を示すグラフである。
【図５】図５は実施例１に係る汚泥脱水装置の自動制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】図６は実施例２に係る汚泥脱水装置の自動制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２８】
＜実施例１＞
（装置の構成）
図１は、本実施例に係る汚泥脱水装置１の概略構造を示す図である。本実施例にかかる汚泥脱水装置は、遠心力を利用して脱水を行う遠心分離式の装置である。汚泥脱水装置１は、図１に示されるように、その主要な構成要素として、遠心分離機１０、制御端末２０、汚泥供給装置３０、薬液注入装置４０、脱水ケーキ排出部５０、分離液槽６０を有している。
【００２９】
前記構成において、汚泥供給装置３０から汚泥が、薬液注入装置４０から薬液（例えば、高分子凝集剤、無機凝集剤など）が、それぞれ遠心分離機１０に供給され、遠心分離機１０内で脱水処理される。そして、該脱水処理の後、脱水ケーキは脱水ケーキ排出部５０に、汚泥の固形成分が分離された液（以後、分離液という）は、分離液槽６０に排出される。なお、制御端末２０は、後述するように、装置運転のためのプログラム、データなどを保持し、様々な入力を受け付けて、装置の制御を行う。
【００３０】
続けて、遠心分離機１０の詳細について説明する。本実施例に係る遠心分離機１０は、図２に示すように、脱水ケーキ出口１３１と分離液出口１３２のそれぞれが下方に形成されている筐体１３０と、筐体１３０内に配置された回転筒（以下ボウル１１０という）、ボウル１１０内で遠心力が付与された脱水ケーキの搬送手段であるスクリューコンベア１２０を備えている。また、遠心分離機１０は、駆動機構であるメインモータ１４０及びその動力をボウル１１０及びスクリューコンベア１２０に伝達するためのプーリーと回転ベルトを備えている。さらに、遠心分離機１０は、差速発生機構１５０、内部にマイクロフォン１６１を収納したセンサボックス１６０、汚泥及び薬液をボウル１１０内に供給するための供給管１７０、を備えている。
【００３１】
ボウル１１０とスクリューコンベア１２０は、それぞれが独立して水平軸周りに回転可能となっており、駆動機構であるメインモータ１４０の動力が回転ベルトを介してボウル１１０側のプーリーに伝達されることによって、ボウル１１０が所定の回転速度で回転する。また、当該動力は、差速発生機構１５０のギアボックス１５２を介してスクリューコンベア１２０に伝達され、ボウル１１０とスクリューコンベア１２０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。
【００３２】
具体的には、ギアボックス１５２に、差動モータ１５１が回転ベルト及びプーリーを介して連結されており、スクリューコンベア１２０がボウル１１０よりも遅く回転するように、逆回転によるブレーキをかけるようになっている。このため、メインモータ１４０および差動モータ１５１の回転数の設定によって、任意の差速により装置を運転することができる。
【００３３】
供給管１７０は、一端が後述するようにスクリューコンベア１２０の軸部１２１の空洞内に延在し、他端が汚泥供給装置３０及び薬液注入装置４０からの配管と連結されている。ここで、供給管１７０は、脱水機に到達する前に汚泥と薬液を混合可能な第１の流路と、汚泥とは独立して薬液を供給可能な第２の流路を備える構成であってもよい。このような構成であると、用いる薬液の特性に応じて、脱水機に到達する前に汚泥と薬液を混合することも可能であるし、それぞれ独立に装置内へ供給することもできる。さらに、特性の異なる複数種類の薬液を併用することも可能になる。上記のような構成の例として、供給管１７０を例えば２重管構造としてもよいし、管の中央で２つの空間に仕切られるような構造としてもよい。
【００３４】
汚泥に遠心力を付与するボウル１１０は、一方の端部側がテーパ状に形成されている。このテーパ状に形成されている部位は、スクリューコンベア１２０によって移送される脱水途中の汚泥（以下、濃縮汚泥という）が、後述する液溜まりから離脱する離液部１１１となっており、その先端に脱水ケーキ排出口１１２が形成されている。また、ボウル１１０の胴部１１４は、ボウル１１０の内部に供給される汚泥と薬液の混合液（以下、被処理液という）の液溜まりを形成している。さらに、ボウル１１０の他方の端部側の端面には、分離液を排出する分離液排出口１１３が形成されている。なお、脱水ケーキ排出口１１２は特許請求の範囲の汚泥用排出口に該当する。
【００３５】
スクリューコンベア１２０の軸部１２１は、内部が空洞になっており、当該空洞内に供給管１７０の一端が配置されている。そして供給管１７０から供給された汚泥及び薬液は、スクリューコンベア１２０の軸部１２１に設けられた供給口１２２を通ってボウル１１０内に供給される。また、スクリューコンベア１２０の軸部１２１外周には、供給された汚泥を脱水ケーキ排出口１１２に向かって移送する、螺旋状のスクリュー羽根１２３が形成されている。
【００３６】
以上のような構成において、回転するボウル１１０内に汚泥及び薬液を供給すると、ボウル１１０内で、汚泥及び薬液が混合され、遠心力の作用によりボウル１１０の内周面に汚泥の固形成分が沈降する。そして、ボウル１１０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１２０によって、該固形成分は離液部１１１に向かって移送される。離液部１１１で液溜まりから分離された固形成分は濃縮汚泥として、さらに脱水ケーキ排出口１１２へ向けて移送されながら脱水され、最終的に脱水ケーキとなって脱水ケーキ排出口１１２から排出される。一方、分離液は、被処理液が連続して供給されることで、分離液排出口１１３から溢れ出すようにして排出される。
【００３７】
ここで、高速回転しているボウル１１０の脱水ケーキ排出口１１２から排出される脱水ケーキは、勢いよく飛散しながら排出されることになるが、筐体１３０の内壁に衝突することによって脱水ケーキの遠心分離機１０外への飛散が防止される。そして、脱水ケーキは筐体１３０の下部に設けられた脱水ケーキ出口１３１を通って、脱水ケーキ排出部５０から排出される。一方、ボウル１１０の分離液排出口１１３から排出された分離液は、筐体１３０の分離液出口１３２を通って、分離液槽６０へ収容される。なお、脱水ケーキ排出部５０は、例えばベルトコンベアであってもよいし、傾斜のついたスライダーであって
もよい。
【００３８】
次に、制御端末２０の詳細について説明する。図３は、本実施例に係る汚泥脱水装置１の機能ブロック図である。制御端末２０は、図３に示すように、主要な構成要素として、入力部２１０、記憶部２２０、出力部２３０、判定部２４０、制御部２５０、を備えている。制御端末２０は、例えば一般的な電子計算機等であり、キーボード、マウスなどの入力装置が入力部２１０、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶装置が記憶部２２０、液晶ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどの出力装置、またはＬＡＮボードなどの通信装置が出力部２３０、ＣＰＵなどの処理装置が判定部２４０および制御部２５０にそれぞれ該当する。
【００３９】
入力部２１０は、処理の実行命令、種々のデータのインプットなど、制御端末２０に対する様々な入力を受け付ける機能を有する。記憶部２２０は、汚泥脱水装置１を制御するためのプログラム、汚泥脱水装置１の制御に必要な各種のデータを記憶しておく機能を有する。
【００４０】
出力部２３０は、汚泥脱水装置１に関する様々な情報を出力する機能を有する。例えば、端末への入力受付画面、処理装置の各種ステータスを表示したり、後述のように、脱水ケーキの含水率についての判定結果を、表示および／または音声によって案内したりする。
【００４１】
判定部２４０は、後述するようにマイクロフォン１６１によって計測された所定周波数帯の音圧レベルに基づいて、脱水ケーキの含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する機能を有する。当該判定の詳細については後述する。
【００４２】
制御部２５０は、記憶部２２０が保持する設定に基づき、汚泥脱水装置１の各部の制御を行う。さらに詳細には、例えば、汚泥供給装置３０からの汚泥の供給量を制御する汚泥供給量制御部２５１、薬液注入装置４０からの薬液の供給量を制御する薬液供給量制御部２５２、メインモータ１４０の回転を制御するメインモータ制御部２５３、差動モータ１５１の制御を行う差動モータ制御部２５４などを有している。
【００４３】
（含水率についての情報の取得）
続けて、本実施例における脱水ケーキの含水率についての情報の取得について説明する。上述のように、脱水ケーキはボウル１１０から排出された後、筐体１３０の内壁に衝突するが、この際に衝突音が生じる。そして、脱水ケーキの含水率が十分に低くなると、脱水ケーキが筐体１３０の内壁に衝突する際に、人の耳には「パラパラ・・・」と聞こえるような乾いた音を生ずるようになる。
【００４４】
これは、脱水ケーキの含水率が十分に低くなった場合には、脱水ケーキの粘性及び硬度が高くなり、その性状が、例えば湿った土のように、手で握ると締まるようなものとなるためである。一方、脱水が十分でない場合には、上記と比べて脱水ケーキの粘性及び硬度が低く、その性状は、例えばこし餡のように、手で握ると指の隙間から逃げていくといったものであり、筐体１３０と衝突しても上記のような音は発生しない。このように、脱水ケーキの含水率と、脱水ケーキ排出時に生じる衝突音には、相関関係が存在する。
【００４５】
図４は、実際に脱水ケーキと筐体の内壁との衝突音を計測し、当該衝突音と脱水ケーキの含水率との関係を調査した実験結果をまとめたグラフである。グラフの縦軸は、１５秒間計測された衝突音の１１３４７Ｈｚ、１１５９５Ｈｚ、１１９０７Ｈｚの周波数の音圧レベルの平均値を表しており、横軸は脱水ケーキの含水率を表している。また、マーカーの違いは周波数の違いであり、丸印が１１３４７Ｈｚ、四角形が１１５９５Ｈｚ、三角形
が１１９０７Ｈｚ、を表している。当該実験結果から、脱水ケーキの含水率が低下すると、上記それぞれの周波数において衝突音の音圧レベルが上昇することが確認でき、脱水ケーキの含水率と脱水ケーキ排出時の衝突音には、強い相関関係が存在することが確認できる。
【００４６】
そこで、脱水ケーキが筐体１３０の内壁に衝突する音を、センサボックス１６０に収納されているマイクロフォン１６１で検出し、所定の周波数帯における音圧レベルの測定を行うことで、脱水ケーキの含水率についての情報を取得する。
【００４７】
具体的には、前記の相関関係に基づき、脱水ケーキの含水率が所定の許容値（７０％）を十分下回ると考えられる音圧レベルの値、あるいはこれに所定のマージンを加えた値を閾値として設定しておく。そして、マイクロフォン１６１で検出される所定周波数帯の音圧レベルが該閾値未満である場合には、判定部２４０は脱水ケーキの含水率が許容値を上回っている（不適切である）と判定する。
【００４８】
即ち、本実施例における脱水ケーキの含水率についての情報の取得とは、脱水ケーキ中の水分量の値を算出するのではなく、含水率が所定の許容値を上回っているか否かの判定結果を得ることをいう。なお、上記所定の周波数帯とは例えば、１１０００Hz〜１１９００Hzである。また、上記音圧レベルの所定の閾値とは、例えば、−６０dBである。
【００４９】
（装置運転条件の自動制御）
次に、本実施例の汚泥脱水装置１において、制御部２５０が脱水ケーキの含水率が許容値以下となるように運転条件を変更する処理について説明する。図５は本実施例に係る汚泥脱水装置１の、脱水ケーキの含水量の判定及び調節に関する自動制御の流れを示すフローチャートである。
【００５０】
まず、汚泥脱水装置１の起動後、予め設定されている初期運転条件によって汚泥の脱水処理が開始される（ステップＳ１０１）。続いてマイクロフォン１６１によって、脱水ケーキと筐体１３０の内壁との衝突音の連続計測が行われ（ステップＳ１０２）、一定時間、同条件により装置が運転される（ステップＳ１０３）。その後、判定部２４０において、マイクロフォン１６１により計測された衝突音が、所定周波数帯の音圧レベルが閾値未満であるか否か、即ち、脱水ケーキの含水率が許容値を上回っているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０４）。
【００５１】
ステップＳ１０４において、音圧レベルが閾値未満と判定された場合には、脱水ケーキの含水率は許容値を上回っている（即ち高すぎる）として、制御部２５０は差速が小さくなるように運転条件の設定を変更し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０３に戻る。そして、ステップＳ１０４において、音圧レベルが閾値以上と判定されるまで、同様の処理が繰り返される。
【００５２】
なお、差速が大きいほど、短時間で汚泥の固形成分が脱水ケーキ排出口１１２に移送される（即ち、汚泥が遠心分離される時間が短い）ため、脱水ケーキの含水率が高くなる。このため、差速を小さく変更すれば、汚泥が遠心分離される時間が長くなり、脱水ケーキの含水率を低くすることができる。ここで、差速の設定の変更は、差動モータの回転数の指定による無段階のものであってもよいし、何段階かにレベル分けされた候補から選択するものであってもよい。また、汚泥を遠心分離する時間の設定を変更することによって、差速の設定を変更するものであってもよい。
【００５３】
一方、ステップＳ１０４において、音圧レベルが閾値以上と判定された場合には、脱水ケーキの含水率は許容値以下である（即ち適切である）として、同条件での運転が継続さ
れ（ステップＳ１０６）、処理は終了する。
【００５４】
以上のように、本実施例の汚泥脱水装置１によると、複雑な機構を追加することなく脱水ケーキの含水率についての情報を取得することができ、さらに脱水ケーキの含水率が適切な値となるように、装置の運転条件を自動制御により変更できる。これによって、含水率の測定および装置の操作のための人員を配置する必要がなくなり、大幅にコストを抑えて、汚泥の脱水処理を行うことが可能になる。
【００５５】
＜変形例１＞
なお、上記実施例においては、遠心分離機１０から排出された脱水ケーキが脱水ケーキ排出部５０から排出され、分離液が分離液槽６０に収容される構成となっていたが、脱水ケーキ排出部５０及び分離液槽６０が無い構成としてもよい。
【００５６】
装置の使用環境によって、脱水ケーキ及び分離液の効率的な取り扱いは様々であり、上記のような構成にしておくことで、様々な使用環境に適した装置の運用が可能になる。例えば、脱水ケーキは、脱水ケーキ出口１３１から排出後、地面に堆積させてもよいし、分離液は、分離液出口１３２から（必要な場合には適切な水質改善処理を経た上で）地面或いは下水口などへ流出させてもよい。
【００５７】
＜変形例２＞
また、上記実施例においては、自動制御により設定を変更する運転条件は、差速であったが、必ずしもこれに限る必要はなく、他の運転条件の設定を変更するようにしてもよい。例えば、所定時間当たりの薬液注入量（或いは、薬液注入率、即ち汚泥中の固形物量に対する薬液注入量）、注入する薬液の種類、所定時間当たりの汚泥の供給量、またはボウル１１０に作用する遠心力、といった運転条件を変更するようにしてもよい。なお、薬液についての運転条件の変更は、薬液を注入しないようにすることも含む。
【００５８】
薬液注入量については、他の条件が同じであれば、多く入れるほど脱水ケーキの含水率を下げることができる。このため、音圧レベルが閾値未満である場合には、注入量を多くするように設定を変更するとよい。ただし、注入量が多すぎると逆に含水率が高くなってしまうため、適切な注入量の範囲内で設定を行うとよい。
【００５９】
薬液の種類については、有機系、無機系の様々な凝集剤を用いる事ができ、また複数種類の薬液を併用することも可能である。このため、例えば、高分子凝集剤のみ注入していて音圧レベルが閾値未満である場合には、高分子凝集剤に加えて、無機系の凝集剤も注入するように設定を変更するとよい。
【００６０】
汚泥の供給量については、他の条件が同じであれば、少ないほど脱水ケーキの含水率を低くすることができる。このため、音圧レベルが閾値未満である場合には、供給量を少なくするように設定を変更するとよい。ただし、供給量が少なすぎても含水率が高くなってしまうため、適切な供給量の範囲内で設定を行うとよい。
【００６１】
遠心力については、他の条件が同じであれば、大きいほど脱水ケーキの含水率を下げることができる。このため、音圧レベルが閾値未満である場合には、ボウル１１０を回転させる動力源、即ちメインモータの回転数を多くするように設定を変更するとよい。
【００６２】
また、これらの各運転条件のいずれかを変更するだけでなく、差速を含む複数の運転条件を適宜組み合わせて変更するようにしてもよい。
【００６３】
このように複数の運転条件を自動設定可能にすることで、装置の運転環境に応じて、効
率の良い運転条件の変更方法を選択することができる。
【００６４】
＜実施例２＞
上記実施例１における汚泥脱水装置１では、音圧レベルが閾値以上と判定された場合には、脱水ケーキの含水率は許容値以下である（即ち適切である）として処理を終了していたが、これよりもさらに詳細に運転条件の設定を調整するようにしてもよい。図６に基づいて、本発明の第２の実施例として、当該処理の方法について説明する。図６は、脱水ケーキの含水率が所定の目標範囲内の値となるように、汚泥脱水装置１の運転を自動制御する処理を示すフローチャートである。なお、本実施例の汚泥脱水装置１の構成、及び含水率についての情報の取得については実施例１と同様であるため同一の符号を用い、詳細な説明を省略する。
【００６５】
本実施例における汚泥脱水装置１では、自動制御処理の開始後、一定時間運転が継続され（ステップＳ１１１）、その後、判定部２４０において音圧レベルが所定の下限閾値未満であるか否かの判定が行われる（ステップＳ１１２）。
【００６６】
ステップＳ１１２において、音圧レベルが下限閾値未満と判定された場合には、脱水ケーキの含水率は目標値を超えているとして、制御部２５０は差速が小さくなるように運転条件の設定を変更し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１１に戻る。そして、ステップＳ１１２において、音圧レベルが下限閾値以上であると判定されるまで、同様の処理が繰り返される。
【００６７】
一方、ステップＳ１１２において、音圧レベルが下限閾値以上と判定された場合には、続いて、音圧レベルが所定の上限閾値を上回るか否かの判定が行われる（ステップＳ１１４）。ここで、音圧レベルが所定の上限閾値を上回ると判定された場合には、脱水ケーキの含水率は目標範囲よりも低い値である（即ち低すぎる）として、制御部２５０は差速が大きくなるように運転条件の設定を変更し（ステップＳ１１５）、ステップＳ１１１に戻る。そして、ステップＳ１１４において、音圧レベルが上限閾値以下と判定されるまで、ステップＳ１１１からの処理が繰り返される。
【００６８】
ステップＳ１１４において、音圧レベルが所定の上限閾値以下と判定された場合には、脱水ケーキの含水率は所定の目標範囲内の値であるとして、運転条件の設定を維持したまま、運転が継続され（Ｓ１１６）、処理は終了する。
【００６９】
以上のような処理が行われることにより、脱水ケーキの含水率が低くなりすぎることを防止することが可能になるため、含水率の値をより適切な範囲に自動調節することができる。
【００７０】
また、上記の処理は、汚泥脱水装置１の運転開始後に一度だけ実行されるのではなく、装置が運転状態にある場合には、所定時間ごとに実行されるようにしておいてもよい。このようにすると、脱水ケーキの含水率が適切な値かどうかを装置が自動で定期的にチェックし、必要がある場合には運転条件を変更することができる。これによって、例えば、装置の運転中に、供給される汚泥の性状が変化するなど、運転環境の変動が生じた場合でも、脱水ケーキの含水率を、自動で適切な値にすることができる。
【００７１】
なお、本実施例では、変更される運転条件が差速の場合を例にして説明したが、これに限らず、上述の他の運転条件を変更することで、脱水ケーキの含水率を自動調節するようにしてもよい。
【００７２】
＜実施例３＞
上記の各実施例における汚泥脱水装置１では、判定部２４０において計測した音圧レベルが所定の閾値未満か否かを判定し、それに基づいて装置の運転条件を自動で制御する構成であったが、必ずしもこのようにする必要はない。即ち、判定部２４０の判定結果を、出力部２３０へ出力し、この出力結果に基づいて、オペレータが手動で装置の運転条件を変更するようにしてもよい。
【００７３】
上記のようにオペレータが手動で運転条件を変更できるようにすると、装置を自動制御するための各種運転条件の変更に関するパラメータの設定を行わなくとも、容易に脱水ケーキの含水率の調整を行うことができる。
【００７４】
＜実施例４＞
また、上記の実施例３のように、オペレータが手動で装置の運転条件を変更する場合には、汚泥脱水装置１は判定部２４０を備えない構成であってもよい。この場合には、マイクロフォン１６１によって計測された音圧レベルを、出力部２３０へ出力し、この出力結果に基づいて、オペレータが手動で装置の運転条件を変更するようにしてもよい。
【００７５】
即ち、本実施例における脱水ケーキの含水率についての情報の取得とは、出力部２３０に出力された音圧レベルに基づいて、含水率が許容値以下であるか否かの推定情報を得ることをいう。
【００７６】
上記のように、音圧レベルに基づいてオペレータが手動で運転条件を変更できるようにすると、装置を自動制御するための各種運転条件の変更に関するパラメータだけでなく、判定を行うタイミング、音圧レベルの閾値などの判定処理のための各種パラメータの設定を行わずとも、容易に脱水ケーキの含水率の調整を行うことができる。
【００７７】
＜実施例５＞
なお、上記の各実施例におけるセンサボックス１６０を遠心分離機１０とは別体の構成とし、これを既存の汚泥脱水装置に後付けすることで、前記の汚泥脱水装置１を構成するようにしてもよい。この場合には、センサボックス１６０は、特許請求の範囲における物理量計測装置に該当する。
【００７８】
ここで、物理量計測装置は、マイクロフォンに加えて、マイクロフォンによって計測された所定周波数帯の音圧レベルに基づいて、脱水ケーキの含水率が所定の許容値を上回るか否かを判定する判定機能を有するプロセッサと、該判定結果を出力するための出力部を備える装置としてもよい。
【００７９】
また、物理量計測装置は、マイクロフォンによって検出された前記物理量に基づいて、脱水ケーキの含水率が所定の目標範囲内の値となるように汚泥脱水装置の運転条件を変更する、制御部を備える構成であってもよい。
【００８０】
上記のような物理量計測装置を用いる事によって、従来の汚泥脱水装置に該物理量計測装置を追加して必要な調整を行えば、本発明の効果を得ることが可能になる。
【００８１】
＜その他＞
上記の各実施例は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明はその技術的思想の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、脱水装置のセンサとして圧電素子、ロードセルなどを用い、脱水ケーキが筐体に衝突する際の、筐体自体の振動、筐体の歪みなどを検出するような構成としてもよい。また、上記各実施例における制御端末は、遠心分離機と一体の構成であってもよいし、別体の構成として装置を遠隔制御するものであってもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１・・・汚泥脱水装置
１０・・・遠心分離機
２０・・・制御端末
３０・・・汚泥供給装置
４０・・・薬液注入装置
５０・・・脱水ケーキ排出部
６０・・・分離液槽
１１０・・・ボウル
１１２・・・脱水ケーキ排出口
１２０・・・スクリューコンベア
１３０・・・筐体
１４０・・・メインモータ
１５０・・・差速発生機構
１５１・・・差動モータ
１５２・・・ギアボックス
１６０・・・センサボックス
１６１・・・マイクロフォン
１７０・・・供給管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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