(57)【要約】【課題】下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞や、焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒することに起因する流動不良を確実に防止する。【解決手段】本発明の汚泥焼却設備は、吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉と、前記流動砂の粒度分布を測定する測定手段と、前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止を示す第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉と、
前記流動砂の粒度分布を測定する測定手段と、
前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止を示す第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項２】
吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉と、
前記流動砂の粒度分布を測定する測定手段と、
前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う制御部と、
を有することを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の汚泥焼却設備において、
前記制御部は、前記流動砂の粒度分布から前記流動砂の代表値を算出し、算出した前記代表値と予め設定した目標値とを比較する
ことを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項４】
請求項３に記載の汚泥焼却設備において、
前記制御部は、算出した前記代表値と前記目標値との比較を所定の期間を空けて繰り返し実行し、
前記制御部は、新たに算出した前記代表値と前記目標値との比較の他に、前回の比較時に算出された前記代表値と、前記新たに算出した前記代表値との比較を行う
ことを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記流動焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給される、又は前記流動焼却炉に直接供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項６】
請求項５に記載の汚泥焼却設備において、
前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、又は前記下水汚泥を前記流動焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記下水汚泥に供給されることを特徴とする汚泥焼却設備。
【請求項７】
流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、前記流動焼却炉に投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する工程と、
前記流動砂の粒度分布を測定する工程と、
前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止を示す第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項８】
流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、前記流動焼却炉に投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する工程と、
前記流動砂の粒度分布を測定する工程と、
前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う工程と、
を有することを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の汚泥焼却方法において、
前記第１指示又は第２指示のいずれかの指示を行う工程は、前記流動砂の粒度分布から前記流動砂の代表値を算出し、算出した前記代表値と予め設定した目標値とを比較する工程を含む
ことを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の汚泥焼却方法において、
前記第１指示又は第２指示のいずれかの指示を行う工程は、所定の期間を空けて繰り返し実行されるとともに、
前記第１指示又は前記第２指示のいずれかの指示を行う工程は、新たに算出した前記代表値と前記目標値との比較の他に、前回の比較時に算出された前記代表値と、前記新たに算出した前記代表値との比較を行う
ことを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の汚泥焼却方法において、
前記下水汚泥が前記流動焼却炉に投入されるまでの間に、又は前記流動焼却炉に前記薬剤を供給する工程をさらに有することを特徴とする汚泥焼却方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の汚泥焼却方法において、
前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、又は前記下水汚泥を前記流動焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミングで実施することを特徴とする汚泥焼却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場に代表される水浄化システムは、下水浄化工程、汚泥処理工程、及び汚泥焼却工程を含んでいる。下水浄化工程は、ゴミや生汚泥などを分離した下水と微生物を含む活性汚泥を混合・曝気した後、活性汚泥を下水から分離し、最後に活性汚泥を分離した下水を塩素消毒する工程を有する。また、汚泥処理工程は、下水浄化工程で生じる生汚泥や活性汚泥の一部（余剰汚泥）を含む下水汚泥を、濃縮、脱水する工程からなり、中には乾燥させる工程を有する場合もある。なお、汚泥処理工程を経た下水汚泥は、汚泥焼却工程により焼却されることで、減容化される。
【０００３】
上述した汚泥焼却工程において、下水汚泥は、例えば流動焼却炉により焼却される。流動焼却炉は、珪砂などの流動媒体（以下、流動砂）に空気を吹き込んで炉内で流動床を形成し、流動床中で下水汚泥を加熱焼却する設備である。流動焼却炉内で下水汚泥を焼却すると、流動焼却炉の排出口から焼却灰が排ガスとともに排出される。排ガスとともに排出される焼却灰は、多種多様な成分からなり、経験的にリンやリンの化合物の含有率が高いほど、焼却灰が焼却炉の排出口以降の煙道や機器内部に付着、堆積して閉塞させる事象や、焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒し適正な流動状態を維持できなくなる事象（流動不良）が発生しやすいことが知られている。これら事象は、リンの揮散、凝縮によるものや、低融点のリン化合物が液状化することによるとするものなどがあるが、その事象の全てが明らかになっているわけではない。これら事象は、汚泥焼却設備における安定運転に支障をきたすものであり、下水の高度処理が進み始めている最近は汚泥中の濃度が高まっているようで、その対策が急務である。
【０００４】
汚泥焼却工程において発生する焼却灰が付着、堆積することに起因した煙道の閉塞を防止する方法として、例えば下水汚泥にポリ硫酸第二鉄などの薬剤を添加することが挙げられる（特許文献１参照）。また、下水汚泥に含まれる物質（元素）の含有量や成分比に基づいた添加量の薬剤を下水汚泥に添加することで、汚泥の成分を調整することも提案されている（特許文献２、３参照）。さらには、例えば焼却時に発生する焼却灰の色や焼却灰に含まれる特定の化合物（酸化物）の組成に基づいて、薬剤の添加量を調整する方法も提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６６４５９２号公報
【特許文献２】特許第４５１４５２９号公報
【特許文献３】特許第５９７６１５２号公報
【特許文献４】特許第５８８１２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば特許文献１の場合、鉄系薬剤の添加量を、汚泥の乾燥汚泥換算重量の３〜６％とすることが開示されている。しかしながら、特許文献１の場合、汚泥に対する鉄系薬剤の添加量は、汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量を考慮しておらず、また、汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量が一定であるとは限らない。その結果、汚泥に添加する鉄系薬剤の添加量が必ずしも適切なものであるとは言い難い。同様にして、特許文献２や特許文献３の場合、脱水汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量や成分比を参照しているが、脱水汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量や成分比は必ずしも一定ではない。例えば汚泥に添加する鉄系薬剤を添加する場合には、汚泥焼却工程に係る費用が高価になることは周知であり、汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量が変化し鉄系薬剤の添加量が少ない状態となる場合には、焼却灰が付着堆積することに起因した煙道の閉塞や焼却灰の流動砂の表面への付着などが発生してしまう。或いは、汚泥に含まれる化学物質や化合物の含有量が変化し鉄系薬剤の添加量が多い状態となる場合には、焼却灰が付着堆積することに起因した煙道の閉塞や焼却灰の流動砂の表面への付着などの発生を防止できるが、鉄系薬剤を添加することで、汚泥焼却工程に係る費用が必要以上に嵩むことになる。
【０００７】
また、焼却灰の色や焼却灰に含まれる化合物の組成により鉄系薬剤の添加量を決定する場合、焼却灰に含まれる化合物の組成は複雑であることから、鉄系薬剤を適切に添加できているかを判断することは難しい。
【０００８】
本発明は、乾燥汚泥を焼却したときに発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞を確実に防止するとともに、焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒することに起因する流動不良も確実に防止することができるようにした汚泥焼却設備及び汚泥焼却方法を提供することを目的とする。つまり、汚泥焼却設備を構成する機器や要素に付着、堆積する、汚泥由来の焼却排ガスに含有される化合物を有害化合物とみなし、その有害化合物が汚泥焼却設備の機器や要素に付着、堆積することに起因した排ガス流路の閉塞や流動不良を防止する薬剤を適切な量供給可能とする汚泥焼却設備および汚泥焼却方法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】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明の汚泥焼却設備の一態様は、吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉と、前記流動砂の粒度分布を測定する測定手段と、前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止を示す第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う制御部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の汚泥焼却設備の一態態は、吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する流動焼却炉と、前記流動砂の粒度分布を測定する測定手段と、前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う制御部と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記制御部は、前記流動砂の粒度分布から前記流動砂の代表値を算出し、算出した前記代表値と予め設定した目標値とを比較するものである。
【００１２】
この場合、前記制御部は、算出した前記代表値と前記目標値との比較を所定の期間を空けて繰り返し実行し、前記制御部は、新たに算出した前記代表値と前記目標値との比較の他に、前回の比較時に算出された前記代表値と、前記新たに算出した前記代表値との比較を行うことが好ましい。
【００１３】
また、前記薬剤は、前記下水汚泥が発生してから前記流動焼却炉に投入されるまでの間に前記下水汚泥に供給される、又は前記流動焼却炉に直接供給されることを特徴とする。
【００１４】
なお、前記薬剤は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、又は前記下水汚泥を前記流動焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミングで、前記下水汚泥に供給されることが好ましい。
【００１５】
本発明の汚泥焼却方法の一態態は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、前記流動焼却炉に投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する工程と、前記流動砂の粒度分布を測定する工程と、前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給の開始又は停止を示す第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の汚泥焼却方法の一態態は、流動焼却炉内に吹き込まれる空気により流動砂による流動床を形成して、前記流動焼却炉に投入される下水汚泥を前記流動床中で焼却する工程と、前記流動砂の粒度分布を測定する工程と、前記流動砂の粒度分布の測定結果に基づいて、汚泥焼却設備の機器や要素への有害化合物の付着堆積を防止する薬剤の前記下水汚泥への供給量を調整する第１指示、又は前記流動焼却炉内の温度を調整する第２指示のいずれかの指示を行う工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１指示又は第２指示のいずれかの指示を行う工程は、前記流動砂の粒度分布から前記流動砂の代表値を算出し、算出した前記代表値と予め設定した目標値とを比較する工程を含むものである。
【００１８】
この場合、前記第１指示又は第２指示のいずれかの指示を行う工程は、所定の期間を空けて繰り返し実行されるとともに、前記第１指示又は前記第２指示のいずれかの指示を行う工程は、新たに算出した前記代表値と前記目標値との比較の他に、前回の比較時に算出された前記代表値と、前記新たに算出した前記代表値との比較を行うことが好ましい。
【００１９】
また、前記下水汚泥が前記流動焼却炉に投入されるまでの間に、又は前記流動焼却炉に前記薬剤を供給する工程をさらに有するものである。
【００２０】
なお、前記薬剤を供給する工程は、前記下水汚泥を濃縮処理する前、前記下水汚泥を脱水処理する前、前記下水汚泥を乾燥処理する前、又は前記下水汚泥を前記流動焼却炉に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミングで実施することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞を確実に防止することができる。また、本発明によれば、流動砂の粒子径の増大、つまり流動砂表面への付着や堆積を防止でき、焼却灰に含まれる物質が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒することに起因する流動不良を防止することができる。また、同時に、汚泥の焼却により発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することを防止することができる。また、本発明によれば、汚泥焼却設備を構成する機器や要素に付着、堆積する、汚泥由来の焼却排ガスに含有される化合物を有害化合物とみなし、その有害化合物が汚泥焼却設備の機器や要素に付着、堆積することに起因した排ガス流路の閉塞や流動不良を防止する薬剤を適切な量供給可能とする汚泥焼却設備および汚泥焼却方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】水浄化システムの一例を示す模式図である。
【図２】汚泥処理設備及び汚泥焼却設備の一例を示す模式図である。
【図３】粒度分布の一例を示す図である。
【図４】流動砂の粒度分布に基づいて、薬剤の添加、添加の停止、又は添加される薬剤の添加量の調整を論理制御にて実行する場合の処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】粒度分布の時間的変化と中位径（メディアン径）の目標値との関係を示すグラフである。
【図６】粒度分布の時間的変化と中位径の目標値との関係を示すグラフである。
【図７】粒度分布の時間的変化と中位径の目標値との関係を示すグラフである。
【図８】流動砂の粒度分布に基づいて、流動焼却炉の内部温度の調整を論理制御にて実行する場合の処理の一例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】
【００２３】
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
＜第１実施形態＞
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。図１は、水浄化システム１０の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、水浄化システム１０は、例えば生活排水などの下水を浄化処理するシステムである。水浄化システム１０は、下水浄化設備１１、汚泥処理設備１２及び汚泥焼却設備１３を有する。下水浄化設備１１は、例えば活性汚泥法を用いて下水を浄化する設備である。詳細には、下水浄化設備１１は、沈砂池２１、最初沈殿池（第一沈殿池）２２、反応槽（曝気槽）２３、最後沈殿池（第二沈殿池）２４を含む。沈砂池２１は、下水とともに流入する土砂や比較的大きなごみを除去する。最初沈殿池２２は、沈砂池２１から送り出される下水を例えば２〜３時間かけて流し、下水に含まれる汚れを沈殿させる。最初沈殿池２２で沈殿した汚れは、生汚泥２５ａとして回収される。反応槽２３は、最初沈殿池２２からの下水と活性汚泥とを混合し、反応槽２３の内部を曝気・攪拌し、活性汚泥に含まれる微生物の働きによって下水に含まれる汚れ（有機物）を分解する。
【００２５】
最後沈殿池２４は、反応槽２３から送り出された下水を例えば３〜４時間かけて流し、下水に含まれる活性汚泥を沈殿させる。最後沈殿池２４で沈殿した活性汚泥の一部は、反応槽２３に戻され、残りの活性汚泥は、余剰汚泥２５ｂとして回収される。最後沈殿池２４により活性汚泥が分離された下水は、図示を省略した塩素接触槽において塩素消毒された後、処理水として海や河川に放流される。
【００２６】
汚泥処理設備１２は、下水浄化設備１１において発生する下水汚泥２５を濃縮、脱水、或いは、更に乾燥によって減量化する設備である。なお、下水汚泥２５は被処理物の一例であり、下水汚泥２５は、最初沈殿池２２から取り除かれた生汚泥２５ａと、最後沈殿池２４で取り除かれた余剰汚泥２５ｂと含むものである。汚泥処理設備１２は、濃縮装置３１、脱水機３２、乾燥機３３を含む。
【００２７】
濃縮装置３１は、下水汚泥２５を上澄み水と汚泥成分とに分離、つまり下水汚泥２５の固形分を濃縮する。脱水機３２は、濃縮された下水汚泥２５を例えば含水率７５〜８０％程度まで脱水する。乾燥機３３は、脱水機３２で脱水された下水汚泥２５を例えば含水率２０〜３０％程度まで乾燥させる。汚泥処理工程を経た下水汚泥２５は、汚泥焼却設備１３によって焼却される。汚泥焼却設備１３によって下水汚泥２５を焼却したときに発生する焼却灰は、埋め立て処分されるか、資源として再利用される。なお、図１においては、濃縮装置３１、脱水機３２、乾燥機３３を含む汚泥処理設備１２としているが、濃縮装置３１、脱水機３２、乾燥機３３の少なくともいずれか１つを省略、若しくは必要に応じて改質等の、その他工程や機器を追加した汚泥処理設備としてもよい。
【００２８】
図２は、汚泥処理設備１２及び汚泥焼却設備１３の一構成を模式的に示す図である。なお、図２中実線で示す矢印は、下水汚泥２５や燃焼用空気等の供給路の他、焼却排ガスや焼却灰の排出路を示し、図２中破線で示す矢印は、有害化合物の設備機器や流動床などの要素への付着堆積を防止する前記薬剤の供給路を、図２中二点鎖線で示す矢印は信号を示す。
【００２９】
汚泥焼却設備１３は、流動焼却炉（流動床式焼却炉）３７、空気予熱器３８、集塵装置３９、排煙処理装置４０及び制御装置４３を含む。周知のように、流動焼却炉３７は、炉内に吹き込んだ燃焼用空気により流動化した流動砂を昇温バーナにより加熱し、炉内に投入された下水汚泥２５を高温加熱された流動砂により加熱焼却する設備である。なお、流動焼却炉３７としては、気泡式流動焼却炉、循環式流動焼却炉及び過給式流動焼却炉などがあるが、いずれの流動焼却炉であってもよい。また、焼却炉として流動焼却炉を例に挙げているが、例えば下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰の乾燥状態での回収量の実測値の測定と、焼却灰回収量の理論値を求めることができれば、例えば階段式ストーカ炉（ストーカ末端の灰ホッパまたは煙道への飛灰などから灰を回収可能）や、立型多段焼却炉（各段からの飛灰を回収可能）など、炉内の燃焼により発生する灰の示差熱を計測できれば、他の焼却炉であってもよい。図示は省略するが、流動焼却炉３７は、設備起動時に炉内を高温加熱する昇温バーナ、炉内を高温加熱する際や、汚泥を焼却する際に不足する熱力を補うために炉内に補助燃料を投入する補助燃料装置、炉内に燃焼用空気を送り込む散気装置を有する。他の形式の焼却炉でも、乾燥高温で自燃する汚泥の湿分や温度を調節する補助燃料や酸素を含む空気を、部位は異なれど同様に供給する。なお、図２中符号４５は、流動焼却炉３７から排出される燃焼排ガスを空気予熱器３８に送り出す排出路である。
【００３０】
流動焼却炉３７は、図示は省略するが、排出口を下部に有する。例えば流動焼却炉３７に投入される下水汚泥２５は不燃物を含んでいる。下水汚泥中の不燃物は焼却されずに流動焼却炉３７の下部に残留する。したがって、排出口から流動砂を排出することで、流動砂に含まれる不燃物をも回収する。なお、排出された流動砂は、分離装置４４に送られ、不燃物が除去された後、流動焼却炉３７に再度送られる。
【００３１】
空気予熱器３８は、流動焼却炉３７から排出される燃焼排ガスと、送風機４６から流動焼却炉３７が有する散気装置に向けて送り込まれる燃焼用空気との間で熱交換を行う。空気予熱器３８による熱交換により、散気装置に向けて送り込まれる燃焼用空気は、例えば６００〜６５０℃に予熱される。例えば、流動焼却炉３７から排出される燃焼排ガスの温度は８００〜９００℃であり、空気予熱器３８から送り出される燃焼排ガスの温度は熱交換により５００〜７００℃に低下する。ここで、図２中符号４７は空気予熱器３８にて熱交換された燃焼排ガスを集塵装置３９に排出する排出路（煙道）である。また、図２中符号４８は送風機４６から送り出された空気を空気予熱器３８に供給する供給路、図２中符号４９は予熱された燃焼用空気を流動焼却炉３７の散気装置に供給する供給路である。
【００３２】
集塵装置３９は、空気予熱器３８から排出される燃焼排ガスに含まれる焼却灰を分離・回収する装置である。集塵装置３９としては、一例としてセラミックフィルタを用いた集塵装置が挙げられる。集塵装置３９において分離・回収された焼却灰は、灰ホッパ４１に集積される。なお、図２中符号５２は、集塵装置３９により焼却灰が取り除かれた燃焼排ガスを排煙処理装置４０に送り出す排出路であり、符号５３は集塵装置３９により分離・回収された焼却灰を灰ホッパ４１に排出する排出路である。
【００３３】
排煙処理装置４０は、例えば燃焼排ガス中に含まれる硫黄酸化物及び塩化水素などの装置の腐食に対して害を及ぼす化合物を除去する。
【００３４】
灰ホッパ４１は、集塵装置３９により集塵された焼却灰を集積し、例えばトラックなどの荷台等に排出するものである。
【００３５】
制御装置４３は、例えば、ＰＬＣ（programmable logic controller）などから構成される。制御装置４３は、汚泥焼却設備の各部を制御するのに使用するものを兼用して使用してもよいし、本発明を実施するために専用としてもよい。制御装置４３は、後述する供給装置５４により下水汚泥２５への有害化合物の設備の機器や要素への付着堆積を防止する薬剤添加の開始や停止、薬剤添加量の調整などの制御を行う。
【００３６】
焼却灰は、多種多様な成分からなり、経験的にリンやリンの化合物の含有率が高いほど、焼却灰が焼却炉の排出口以降の煙道や機器内部に付着、堆積して閉塞させる事象や、焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒し適正な流動状態を維持できなくなる事象（流動不良）が発生しやすいことが知られている。その機構は、リンの揮散、凝縮によるとするものや、低融点のリン化合物が液状化することによるとするものなどがあるが、その機構の全てが明らかになっているわけではない。
【００３７】
例えば鉄（Ｆｅ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）の何れか１つを含む塩基系化合物を薬剤として下水汚泥２５に添加することで、上記事象の発生を防止する効果があることが挙げられる。なお、Ｆｅを含む化合物としては、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられる。また、Ｃａを含む化合物としては、炭酸カルシウム、消石灰、生石灰などが挙げられる。また、Ａｌを含む化合物としては、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。また、Ｍｇを含む化合物としては、酸化マグネシウムなどが挙げられる。
【００３８】
制御装置４３には、後述する粒度分布測定装置５６によって測定された流動砂の粒度分布の結果を示す信号が入力される。したがって、制御装置４３は、該信号を用いて、下水汚泥に薬剤を添加するか否かの判定や、添加している薬剤の添加量を調整するか否かの判定を行う。
【００３９】
供給装置５４は、有害化合物の設備の機器や要素への付着堆積を防止する薬剤を下水汚泥２５に供給する装置である。なお、薬剤が下水汚泥２５に添加されるタイミングは、下水汚泥２５を濃縮処理する前、濃縮処理された下水汚泥２５を脱水処理する前、脱水処理された下水汚泥２５を乾燥処理する前、又は乾燥処理された下水汚泥２５を流動焼却炉３７に投入する前の少なくともいずれか１つのタイミング、又は焼却炉に直接投入することが好ましいが、下水浄化工程のいずれかの箇所への供給や、図示しない汚泥処理工程や、汚泥焼却工程から下水浄化工程へ返送される返流水への供給を否定するものではない。
【００４０】
粒度分布測定装置５６は、例えばレーザー回折・散乱法により、流動砂の粒度分布を測定する装置である。粒度分布測定装置５６は、分離装置４４から流動焼却炉３７への供給路５５を搬送される流動砂の一部を取得し、取得した流動砂の粒度分布を測定する。そして、粒度分布測定装置５６は、流動砂の粒度分布の測定を行った測定結果を制御装置４３に送信する。ここで、流動砂の粒度分布を測定できるものであれば、粒度分布測定装置５６における測定方法はレーザー回折・散乱法に特定されるものではない。なお、粒度分布測定装置５６による流動砂の粒度分布の測定は、例えば１２時間、１日、１週間など、所定の間隔を空けて実施される。
【００４１】
上述した流動焼却炉３７には、流動焼却炉の内部温度を測定する温度センサ５７が設けられる。温度センサ５７は、測定した焼却炉内部の温度を示す信号を、制御装置４３に逐次送信する。
【００４２】
次に、制御装置４３は、後述する供給装置５４により下水汚泥２５への薬剤添加の開始や停止、薬剤添加量の調整などの制御について説明する。
【００４３】
制御装置４３は、流動砂の粒子径が目標値に近づけるように、下水汚泥２５への薬剤添加の開始や停止、薬剤添加量の調整などの制御を実行する。
【００４４】
図３は、ふるい下分布の一例を示すグラフである。図３に示すグラフにおいては、横軸を粒子径（μｍ）とし、縦軸をふるい下体積（％）としている。制御装置４３は、流動砂の粒度分布の測定結果から、ふるい下分布を作成する。そして、制御装置４３は、ふるい下体積が５０％となるときの粒子径を中位径（メディアン径）として取得する。以下、流動砂の粒子径の代表値として、中位径を用いる場合について説明する。
【００４５】
制御装置４３は、新たに求めた中位径Ｄｎ（ｎ＝１，２，３，・・・・）、予め定めた目標値Ｄ０の他に、前回の判定で求めた中位径Ｄｎ−１を用いて判定を行う。なお、前回の判定で求めた中位径Ｄｎ−１と、目標値Ｄ０とは、制御装置４３が有する記憶装置（図示省略）に記憶される。ここで、目標値Ｄ０は、流動焼却炉３７の動作をシミュレーションしたときに得られる中位径の理論値である。
【００４６】
なお、第１実施形態では、流動砂の粒子径の代表値として流動砂の中位径を用いているが、これに限定される必要はなく、流動砂の粒子径の最頻値を用いてもよいし、流動砂の粒子径の平均値（重量平均径、面積平均径、個数平均径）を用いることも可能である。
【００４７】
以下、流動砂の粒度分布に基づいて、薬剤の添加の開始、停止や薬剤の添加量の調整を論理制御にて行う場合の処理の流れの一例について、図４のフローチャートを用いて説明する。なお、図４においては、算出される添加調整量に対しては、記号Ａ１〜Ａ４や記号Ｂ１からＢ６を用いている。なお、制御方法は、一例として示す論理制御によってもよいし、例えば、ＰＩＤ制御やＦＵＺＺＹ推論などの、例えば閾値Ｐtｈより大きな吸熱ピークの熱流値差であるピーク差を有する場合の降下開始温度などに基づく線形制御（例えばフィードバック制御）によってもよい。また複数の制御方法を用いることもできる。以下では、供給装置５４により下水汚泥に供給される薬剤の供給量を薬剤の添加量と称し、また、下水汚泥に供給される薬剤の調整量を添加調整量と称する。
【００４８】
ステップＳ１０１は、流動砂の粒度分布を測定する処理である。粒度分布測定装置５６は、分離装置４４から供給路５５に送り出された流動砂を用いて、流動砂の粒度分布を測定する。なお、流動砂の粒度分布の測定結果は、制御装置４３に送信される。
【００４９】
ステップＳ１０２は、流動砂の中位径を算出する処理である。制御装置４３は、流動砂の粒度分布の測定結果を用いて流動砂の中位径を算出する。
【００５０】
ステップＳ１０２の処理が実行されると、制御装置４３は、以下に示す複数の処理を同時に実行する。以下、ステップＳ１０３からステップＳ１０５までの処理を第１演算処理、ステップＳ１０６からステップＳ１０８までの処理を第２演算処理、ステップＳ１０９からステップＳ１１３までの処理を第３演算処理、ステップＳ１１４からステップＳ１１７までの処理を第４演算処理と称する。また、制御装置４３は、上述した第１〜第４演算処理の他に、ステップＳ１２１及びステップＳ１２２に示す第５演算処理を実行する。
【００５１】
＜第１演算処理＞
ステップＳ１０３は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過するか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過する場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０３の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０４に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０以下となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０３の判定結果をＮｏとする。
【００５２】
ステップＳ１０４は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の添加調整量をマイナスの値にしたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の添加調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の添加調整量をマイナスの値としていれば、制御装置４３は、ステップＳ１０４の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０５に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の添加調整量をマイナスの値としていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０４の判定結果をＮｏとする。
【００５３】
ステップＳ１０５は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ１０４で読み出した前回の添加調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に近づけるように今回の添加調整量を決定する。例えば、前回の添加調整量−Ａ１とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過し、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上となる場合には、薬剤の添加量が少ないと判断できるので、このような場合には、薬剤の添加調整量は例えば＋Ｂ１（Ｂ１＜Ａ１）となる。
【００５４】
つまり、第１演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過し、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で且つ前回の薬剤の添加調整量をマイナスとした場合、制御装置４３は、薬剤の添加量を増加させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００５５】
＜第２演算処理＞
ステップＳ１０６は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満であるか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満である場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０７に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０６の判定結果をＮｏとする。
【００５６】
ステップＳ１０７は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の添加調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしていれば、制御装置４３は、ステップＳ１０７の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０８に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０７の判定結果をＮｏとする。
【００５７】
ステップＳ１０８は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ１０７で読み出した前回の添加調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に近づけるように、今回の添加調整量を決定する。例えば、前回の添加調整量＋Ａ２とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下となる場合には、薬剤の添加量が多いと判断できるので、このような場合には、薬剤の添加調整量は例えば−Ｂ２（Ｂ２＜Ａ２）となる。
【００５８】
つまり、第２演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満で、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で且つ前回の薬剤の添加調整量がプラスとなる場合、制御装置４３は、薬剤の添加量を減少させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００５９】
＜第３演算処理＞
ステップＳ１０９は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一であるか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一である場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０９の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１１０に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一でない場合には、制御装置４３は、ステップＳ１０９の判定結果をＮｏとする。
【００６０】
ステップＳ１１０は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過し、且つ前回の添加調整量をマイナスの値にしたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の添加調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過し、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしていれば、制御装置４３は、ステップＳ１１０の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１１０に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の添加調整量をマイナスの値にしていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ１１０の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１１２に進む。
【００６１】
ステップＳ１１１は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ１１０で読み出した前回の添加調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に近づけるように今回の添加調整量を決定する。例えば、前回の添加調整量−Ａ３とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過する場合には、薬剤の添加量が少ないと判断できるので、このような場合には、薬剤の添加調整量は例えば＋Ｂ３（Ｂ３＜Ａ３）となる。
【００６２】
ステップＳ１１２は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の添加調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしていれば、制御装置４３は、ステップＳ１１２の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１１３に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１と同一となる場合で、且つ前回の添加調整量をプラスの値にしていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ１１２の判定結果をＮｏとする。
【００６３】
ステップＳ１１３は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ１１２で読み出した前回の添加調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の添加調整量を決定する。例えば、前回の添加調整量＋Ａ４とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満となる場合には、薬剤の添加量が多いと判断できるので、このような場合には、薬剤の添加調整量は例えば−Ｂ４（Ｂ４＜Ａ４）となる。
【００６４】
つまり、第３演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一で、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過し且つ前回の添加調整量がマイナスとなる場合、制御装置４３は、薬剤の添加量を増加させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。また、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一で、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で且つ前回の添加調整量がプラスとなる場合には、制御装置４３は、薬剤の添加量を減少させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００６５】
＜第４演算処理＞
ステップＳ１１４は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるか否かを判定する処理である。ここで、閾値Ｌ０は、目標値に対して設定される下限側の閾値である。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるとき、制御装置４３は、ステップＳ１１４の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１１３に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満でないとき、制御装置４３は、ステップＳ１１４の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１１６に進む。
【００６６】
ステップＳ１１５は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に近づけるように今回の添加調整量を決定する。例えば、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるとき、薬剤の添加調整量は例えば−Ｂ５となる。
【００６７】
ステップＳ１１６は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上であるか否かを判定する処理である。ここで、閾値Ｈ０は、目標値に対して設定される上限側の閾値である。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１１６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１１７に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０未満となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１１６の判定結果をＮｏとする。
【００６８】
ステップＳ１１７は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に近づけるように今回の添加調整量を決定する。例えば、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０未満であるとき、薬剤の添加調整量は例えば＋Ｂ６となる。
つまり、第４演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満となる場合、制御装置４３は、薬剤の添加量を減少させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。また、流動砂の中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上となる場合、制御装置４３は、薬剤の添加量を増加させるように薬剤の添加調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００６９】
＜第５演算処理＞
ステップＳ１２１は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１（Ｌ０＞Ｌ１）未満となるか否かを判定する処理である。制御装置４３は、記憶装置から閾値Ｌ１を読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１未満となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１２１の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１２１に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ１２１の判定結果をＮｏとする。なお、ステップＳ１２１の処理は、図４に示すフローチャートが実施されるたびに実行される。
【００７０】
ステップＳ１２２は、警告を行う処理である。一例として、制御装置４３は、汚泥焼却設備１３に設けられたスピーカによる警告音の発生を指示したり、汚泥焼却設備１３に設置される表示装置や制御装置による警告表示を指示する。
【００７１】
つまり、第５演算処理では、薬剤の添加の有無に関係なく、算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１未満となるか否か、言い換えれば、煙道が閉塞されかけているか否かを判定している。
【００７２】
なお、第１演算処理から第４演算処理の各処理を同時に実行した後、制御装置４３は、以下の処理を実行する。例えば、第１演算処理のステップＳ１０３、第２演算処理のステップＳ１０６、第３演算処理のステップＳ１０９、又は同演算処理のステップＳ１０９及びステップＳ１１２、第４演算処理のステップＳ１１４又はステップＳ１１６の各処理でＮｏと判定された場合には、制御装置４３は、ステップＳ１１８の処理を実行し、今回の添加調整量を±０とする。一方、第１演算処理、第２演算処理、第３演算処理又は第４演算処理の何れかの演算処理で添加調整量が決定される場合には、制御装置４３は、決定された添加調整量を今回の添加調整量とする。そして、制御装置４３は、決定された添加調整量を供給装置５４に出力する。
【００７３】
中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合（図５（ａ）参照）や、中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合（図５（ｃ）参照）には、ステップＳ１０５により算出された添加調整量が供給装置５４に出力される。この場合には、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は増加する。一方、図５（ｂ）に示すように、中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合には、薬剤の添加量を維持する。つまり、添加調整量は±０として供給装置５４に出力されるので、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は維持される。
【００７４】
また、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合（図６（ａ）参照）や、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合（図６（ｃ）参照）には、ステップＳ１０８により算出された添加調整量が供給装置５４に出力される。この場合、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は減少する。一方、図６（ｂ）に示すように、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合には、薬剤の添加量を維持する。つまり、添加調整量は±０として供給装置５４に出力されるので、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は維持される。
【００７５】
さらに、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合（図７（ａ）参照）には、ステップＳ１１１により算出された添加調整量が供給装置５４に出力される。この場合には、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は増加する。また、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合（図７（ｂ）参照）には、ステップＳ１１３により算出された添加調整量が供給装置５４に出力される。この場合、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は減少する。一方、図７（ｃ）に示すように、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合には、薬剤の添加量を維持する。つまり、添加調整量は±０として供給装置５４に出力されるので、下水汚泥に供給される薬剤の添加量は維持される。
【００７６】
このように、制御装置４３によって求められた添加調整量に基づいて、供給装置５４では、薬剤の添加量が調整される。この調整の際に、入力された添加調整量により薬剤の添加量が０以下となる場合には、供給装置５４は、下水汚泥に対する薬剤の供給を停止する。また、入力された添加調整量により、薬剤の添加量が０を超過した時には、供給装置５４は、下水汚泥に対する薬剤の供給を開始する。
【００７７】
したがって、流動砂の粒子径に基づき、下水汚泥を焼却する際に用いる薬剤の添加量の調整や、薬剤の供給の開始又は停止を行うことができるので、集積される焼却灰に含まれる化合物や色の調査を行わなくとも、流動砂の中位径を用いて、焼却後の排ガスの流路内に付着堆積や、流動砂の性能劣化を推測でき、また、その推測結果に基づいて薬剤の添加の開始や停止、また添加する薬剤の添加量の調整を実施することができる。したがって、下水汚泥を焼却したときに発生する焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞や流動砂の性能劣化を確実に防止することが可能となる。
【００７８】
第１実施形態においては、第４演算処理として、中位径が閾値Ｌ０未満であるか否かの判定と、中位径が閾値Ｈ０以上となるか否かの判定とを１つの演算処理としているが、これら判定処理を個別に行うことも可能である。
【００７９】
また、図４に示すフローチャートにおいては、第１から第４演算処理を同時実行し、これら演算処理の結果を反映して、薬剤の添加の開始や停止、また添加する薬剤の添加量の調整を実施している。しかしながら、これら演算処理の他に、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１（Ｌ１＜Ｌ０）未満となるか否かの演算処理を実行し、今回算出した中位径Ｄｎ＜閾値Ｌ１となる場合に、警告を行うようにすることも可能である。なお、今回算出した中位径Ｄｎ＜閾値Ｌ１となる場合には、警告を行う他、汚泥焼却設備の運転を停止させるようにしてもよい。
【００８０】
第１実施形態では、上述した比較判定の結果に応じて、下水汚泥に薬剤を添加するか否かの判断や、添加する添加量の調整の有無の判断を行っているが、これに限定する必要はなく、例えば流動焼却炉３７の内部温度を調整することも可能である。
【００８１】
＜第２実施形態＞
流動砂の粒度分布に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度の調整を行う場合を第２実施形態として説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同一構成の水再生システムが用いられる。したがって、以下の説明においては、水再生システムの各構成については、説明を省略し、また、第１実施形態と同一の構成に関しては、同一の符号を付して説明する。
【００８２】
以下、流動砂の粒度分布に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度の調整を論理制御にて行う場合の処理の流れについて、図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、制御方法は、論理制御によってもよいし、例えば、ＰＩＤ制御やＦＵＺＺＹ推論などのフィードバック制御によってもよい。また複数の制御方法を用いることもできる。
【００８３】
なお、図８のフローチャートに示す処理は、１時間、１２時間、或いは１日など、所定時間を空けて実施される。なお、図８においては、算出される温度調整量に対しては、記号Ｔ１〜Ｔ４や記号Ｕ１からＵ６を用いている。
【００８４】
ステップＳ２０１は、流動砂の粒度分布を測定する処理である。なお、ステップＳ２０１の処理は、ステップＳ１０１と同一の処理である。
【００８５】
ステップＳ２０２は、流動砂の中位径を算出する処理である。なお、ステップＳ２０２の処理は、ステップＳ１０２と同一の処理である。
【００８６】
ステップＳ２０２の処理が実行されると、制御装置４３は複数の処理を同時に実行する。以下、ステップＳ２０３からステップＳ２０５までの処理を第１演算処理、ステップＳ２０６からステップＳ２０８までの処理を第２演算処理、ステップＳ２０９からステップＳ２１３までの処理を第３演算処理、ステップＳ２１４からステップＳ２１７までの処理を第４演算処理と称する。つまり、制御装置４３は、第１演算処理から第４演算処理を同時に実行する。また、制御装置４３は、上述した第１〜第４演算処理の他に、ステップＳ２２１及びステップＳ２２２に示す第５演算処理を実行する。
【００８７】
＜第１演算処理＞
ステップＳ２０３は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過するか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過する場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０３の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０４に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０以下となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０３の判定結果をＮｏとする。
【００８８】
ステップＳ２０４は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の温度調整量をマイナスの値にしたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の温度調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の温度調整量をマイナスの値としていれば、制御装置４３は、ステップＳ２０４の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０５に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上で、且つ前回の温度調整量をマイナスの値としていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０４の判定結果をＮｏとする。
【００８９】
ステップＳ２０５は、今回の温度調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ２０４で読み出した前回の温度調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、前回の温度調整量−Ｔ１とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過し、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上となる場合には、流動焼却炉３７の内部温度が低いと判断できるので、このような場合には、温度調整量は例えば＋Ｕ１となる。
【００９０】
つまり、第１演算処理は、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０を超過、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以上、且つ前回の温度調整量をマイナスとした場合である場合に、流動焼却炉３７の内部温度を上昇させるように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００９１】
＜第２演算処理＞
ステップＳ２０６は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満であるか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満である場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０７に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０６の判定結果をＮｏとする。
【００９２】
ステップＳ２０７は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の温度調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としていれば、制御装置４３は、ステップＳ２０７の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０８に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０７の判定結果をＮｏとする。
【００９３】
ステップＳ２０８は、今回の温度調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ２０７で読み出した前回の温度調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、前回の添加調整量＋Ｔ２とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下となる場合には、流動焼却炉３７の内部温度が高いと判断できるので、このような場合には、温度調整量は例えば−Ｕ２となる。
【００９４】
つまり、第２演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０未満、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１以下で且つ前回の温度調整量をプラスとした場合には、流動焼却炉３７の内部温度を低下させるように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【００９５】
＜第３演算処理＞
ステップＳ２０９は、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一であるか否かを判定する処理である。今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一である場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０９の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２１０に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一でない場合には、制御装置４３は、ステップＳ２０９の判定結果をＮｏとする。
【００９６】
ステップＳ２１０は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過し、且つ前回の温度調整量をマイナスの値としたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の温度調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過し、且つ前回の温度調整量をマイナスの値としている場合、制御装置４３は、ステップＳ２１０の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２１１に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の温度調整量をマイナスの値としていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ２１０の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ２１２に進む。
【００９７】
ステップＳ２１１は、今回の温度調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ２１０で読み出した前回の温度調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、前回の温度調整量−Ｔ３とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過する場合には、流動焼却炉３７の内部温度が低いと判断できるので、このような場合には、温度調整量は例えば＋Ｕ３となる。
【００９８】
ステップＳ２１２は、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としたか否かを判定する処理である。制御装置４３は、前回算出した中位径Ｄｎ−１及び前回の温度調整量を、記憶装置から読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としていれば、制御装置４３は、ステップＳ２１２の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２１３に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１と同一となる場合で、且つ前回の温度調整量をプラスの値としていない場合には、制御装置４３は、ステップＳ２１２の判定結果をＮｏとする。
【００９９】
ステップＳ２１３は、今回の温度調整量を決定する処理である。制御装置４３は、ステップＳ２１２で読み出した前回の温度調整量や、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、前回の温度調整量＋Ａ４とした後の流動砂の測定で、今回算出した中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一となり、且つ今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満となる場合には、流動焼却炉の内部温度が高いと判断できるので、このような場合には、温度調整量は例えば−Ｕ４となる。
【０１００】
つまり、第３演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１を超過、且つ前回の温度調整量がマイナスとなる場合に、流動焼却炉３７の内部温度を上昇させるように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。また、流動砂の中位径Ｄｎが目標値Ｄ０と同一、今回算出した中位径Ｄｎが前回算出した中位径Ｄｎ−１未満、且つ前回の温度調整量がプラスとなる場合に、流動焼却炉３７の内部温度が低下するように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【０１０１】
＜第４演算処理＞
ステップＳ２１４は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるか否かを判定する処理である。ここで、閾値Ｌ０は、目標値に対して設定される下限側の閾値である。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるとき、制御装置４３は、ステップＳ２１４の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２１３に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満でないとき、制御装置４３は、ステップＳ２１４の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ２１６に進む。
【０１０２】
ステップＳ２１５は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満であるとき、温度調整量は例えば＋Ｕ５となる。
【０１０３】
ステップＳ２１６は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上であるか否かを判定する処理である。ここで、閾値Ｈ０は、目標値に対して設定される上限側の閾値である。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２１６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２１７に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０未満となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２１６の判定結果をＮｏとする。
【０１０４】
ステップＳ２１７は、今回の添加調整量を決定する処理である。制御装置４３は、算出される中位径Ｄｎや目標値Ｄ０の他、薬剤を投入することでの中位径の変化量などに基づいて、今回の温度調整量を決定する。例えば、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｈ０未満であるとき、温度調整量は例えば−Ｕ６となる。
【０１０５】
つまり、第４演算処理では、流動砂の中位径Ｄｎが閾値Ｌ０未満となる場合、流動焼却炉３７の内部温度を上昇するように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。また、流動砂の中位径Ｄｎが閾値Ｈ０以上となる場合、流動焼却炉３７の内部温度が低下するように温度調整量を決定し、流動砂の中位径Ｄｎを目標値Ｄ０に収束させる。
【０１０６】
＜第５演算処理＞
ステップＳ２２１は、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１（Ｌ０＞Ｌ１）未満となるか否かを判定する処理である。制御装置４３は、記憶装置から閾値Ｌ１を読み出す。今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１未満となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２２１の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２２２に進む。一方、今回算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１以上となる場合には、制御装置４３は、ステップＳ２２１の判定結果をＮｏとする。なお、ステップＳ２２１の処理は、図８に示すフローチャートが実施されるたびに実行される。
【０１０７】
ステップＳ１２２は、警告を行う処理である。一例として、制御装置４３は、汚泥焼却設備１３に設けられたスピーカによる警告音の発生を指示したり、汚泥焼却設備１３に設置される表示装置や制御装置による警告表示を指示する。
つまり、第５演算処理では、薬剤の添加の有無に関係なく、算出した中位径Ｄｎが閾値Ｌ１未満となるか否か、言い換えれば、煙道が閉塞されかけているか否かを判定している。
【０１０８】
上述した第１演算処理から第４演算処理の各処理を同時に実行した後、制御装置４３は、以下の処理を実行する。例えば、第１演算処理のステップＳ２０３、第２演算処理のステップＳ２０６、第３演算処理のステップＳ２０９及びステップＳ２１２、第４演算処理のステップＳ２１４又はステップＳ２１６の各処理でＮｏと判定された場合には、制御装置４３は、ステップＳ２１８の処理を行うことで、今回の温度調整量を±０とする。一方、第１演算処理、第２演算処理、第３演算処理又は第４演算処理の何れかの演算処理で温度調整量が決定される場合には、制御装置４３は、決定された温度調整量を今回の温度調整量とする。そして、制御装置４３は、決定された温度調整量に基づいて流動焼却炉の内部温度が制御される。
【０１０９】
中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合（図５（ａ）参照）や、中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合（図５（ｃ）参照）には、ステップＳ２０５により算出された温度調整量に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度が制御される。この場合には、流動焼却炉３７の内部温度は低くなるように制御される。一方、図５（ｂ）に示すように、中位径Ｄｎ＞目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合には、流動焼却炉３７の温度調整値は±０となる。したがって、流動焼却炉３７の内部温度は維持される。
【０１１０】
また、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合（図６（ａ）参照）や、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合（図６（ｃ）参照）には、ステップＳ２０８により算出された温度調整量に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度が制御される。つまり、流動焼却炉の内部温度は高くなるように制御される。一方、図６（ｂ）に示すように、中位径Ｄｎ＜目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合には、流動焼却炉３７の温度調整値は±０となる。したがって、流動焼却炉３７の内部温度は維持される。
【０１１１】
さらに、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＞中位径Ｄｎ−１となる場合（図７（ａ）参照）には、ステップＳ２１１により算出された温度調整量に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度が制御される。この場合には、流動焼却炉３７の内部温度は低くなるように制御される。また、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＜中位径Ｄｎ−１となる場合（図７（ｂ）参照）には、ステップＳ２１３により算出された温度調整量に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度が制御される。つまり、流動焼却炉の内部温度は高くなるように制御される。一方、図７（ｃ）に示すように、中位径Ｄｎ＝目標値Ｄ０、中位径Ｄｎ＝中位径Ｄｎ−１となる場合には、流動焼却炉３７の温度調整値は±０となる。したがって、流動焼却炉３７の内部温度は維持される。
【０１１２】
このように、制御装置によって求められた温度調整量に基づいて、流動焼却炉３７の内部温度が調整される。したがって、流動焼却炉の内部温度の調整により、下水汚泥の焼却状態を制御することで、下水汚泥を焼却した際に発生する焼却灰を、焼却排ガスの流路内に付着堆積する事象や、流動砂の性能が劣化する事象の発生を防止することが可能となる。
【０１１３】
第１実施形態では、流動砂の粒度分布に基づいて、薬剤の添加の開始又は停止、及び添加する薬剤の添加量の調整を行う場合について開示し、第２実施形態では、流動砂の粒度分布に基づいて、流動焼却炉の内部温度の調整を行う場合について開示している。しかしながら、流動砂の粒度分布に基づいて、薬剤の添加及び添加する薬剤の添加量の調整や、流動焼却炉の内部温度の調整の双方を同時に実行することで、煙道の閉塞や流動砂の性能劣化を確実に防止することも可能となる。また、この他に、薬剤の添加の開始又は停止、及び添加する薬剤の添加量の調整と、流動焼却炉の内部温度の調整との一方の調整を選択的に実行できるようにしてもよい。
【０１１４】
このように、本実施形態では、流動砂の粒度分布に基づき、薬剤の投入開始や停止、又は投入される薬剤の供給量の調整を行っているので、煙道の圧力損失が上昇する事象が出始める前に、煙道の閉塞や流動不良の原因となる灰の付着を予見できる。また、同時に、関係ない吸熱ピークの降下開始温度となる付着に関係ない相変化する物質を除外するので、流動砂に灰の成分が付着している想定として正確に事象を捉えることが可能となる。
【０１１５】
本実施形態では、供給装置は、薬剤の添加を自動的に開始したり、添加する薬剤の添加量を自動的に調整している。しかしながら、流動砂の粒度分布に基づいて供給装置による薬剤の添加や、添加する薬剤の添加量の調整を手動で行うことも可能である。
【０１１６】
本実施形態では、煙道が閉塞に至っていない場合を想定し、流動砂の粒度分布に基づき、薬剤の添加の開始や停止、及び添加している薬剤の添加量の調整を行うことで、焼却灰が煙道に付着、堆積することに起因した煙道の閉塞、および焼却灰が流動砂表面に付着し、流動砂粒子同士が結合、造粒することに起因する流動不良を防止している。したがって、算出される流動砂の粒度分布に基づく粒度結合が著しく高くなる場合には、制御装置４３は、汚泥焼却設備１３を一旦停止するように制御することも可能である。なお、上述した各所定値は、過去の経験則などから求められる値であり、その値は、著しく高い所定値は前記それぞれの上限値より高く、著しく低い所定値は前記それぞれの下限値未満であるのが好ましい。
【０１１７】
この場合、汚泥焼却設備に設けられたスピーカによる警告音の発生や、汚泥焼却設備１３に設置される表示装置や制御装置に接続される表示装置による警告表示によって注意喚起を行ってもよい。
【０１１８】
また、流動焼却炉３７における下水汚泥の焼却において、流動焼却炉３７から集塵装置３９までの煙道における流動砂の粒度分布計測器を数箇所設置し通常灰が付着しない箇所での粒度分布、該煙道内に焼却灰が付着、堆積されていると推測でき、さらに、煙道が閉塞されるほど焼却灰が煙道内面に付着、堆積することが発生しているならば、流動床を形成する流動砂表面に焼却灰が付着して流動不良が発生しかかっていると推測でき、また、その推測結果に基づいて薬剤の添加の開始や停止、およびその添加量を判定することができる。その結果、流動砂粒子の表面に焼却灰や焼却灰の成分が付着、積層することを防止することが可能となる。また、薬剤を添加している場合であっても、焼却排ガス煙道の圧力損失によって焼却後の排ガスの流路内に付着堆積しているか否かの判定を行い、同時に、添加される薬剤の添加量を調整できるので、下水汚泥２５の焼却時の薬剤の使用量を抑制でき、薬剤に係るコストを抑制することが可能となる。
【０１１９】
また、前記焼却設備１３を一旦停止する制御は、自動停止でなくてもよく、汚泥焼却設備に設けられたスピーカによる警告音の発生や、汚泥焼却設備１３に設置される表示装置や制御装置に接続される表示装置による警告表示によって焼却設備オペレーターに状況判断を促し、焼却設備オペレーターが焼却設備１３を一旦停止して煙道清掃を行ったり、流動砂の交換を行うなどの処置が必要と判断した場合に、焼却設備オペレーターの手動操作によって焼却設備を停止するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…水浄化システム、１１…下水浄化設備、１２…汚泥処理設備、１３…汚泥焼却設備、３７…流動焼却炉、３８…空気予熱器、３９…集塵装置、４３…制御装置、５４…供給装置
【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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【図７】
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【図８】
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