(57)【要約】【課題】消化槽内を空にすることなく、消化槽内の汚泥を攪拌する機械式攪拌機の攪拌効率を維持することができる消化槽の運転方法を提供すること。【解決手段】消化槽本体１と、当該消化槽本体１に取り付けられた機械式攪拌機２とを具備してなる消化槽１００の運転方法である。機械式攪拌機２の振動値、および機械式攪拌機２の槽外に設置された電動機２ｃの電流値のうちの少なくともいずれか一方の値を測定し、当該値が所定の値まで上昇したら、機械式攪拌機２を逆回転させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消化槽本体と、当該消化槽本体に取り付けられた機械式攪拌機とを具備してなる消化槽の運転方法であって、
前記機械式攪拌機の振動値、および前記機械式攪拌機の槽外に設置された電動機の電流値のうちの少なくともいずれか一方の値を測定し、当該値が所定の値まで上昇したら、前記機械式攪拌機を逆回転させることを特徴とする、消化槽の運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の消化槽の運転方法において、
前記振動値が所定の値まで上昇したら、前記機械式攪拌機を逆回転させることを特徴とする、消化槽の運転方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の消化槽の運転方法において、
前記機械式攪拌機の軸受が、前記消化槽本体の槽外に露出する態様で、前記消化槽本体の天井部に固定されており、
前記振動値として、前記軸受の振動値を測定することを特徴とする、消化槽の運転方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の消化槽の運転方法において、
前記振動値、および前記電流値のうちの少なくともいずれか一方の値が所定の値まで上昇したら、前記機械式攪拌機の逆回転と正回転とを交互に繰り返させることを特徴とする、消化槽の運転方法。
【請求項５】
請求項４に記載の消化槽の運転方法において、
前記機械式攪拌機を逆回転させた後に正回転させたとき、前記振動値、および前記電流値のうちの少なくともいずれか一方の値が前記所定の値以上であれば、前記機械式攪拌機を再度、逆回転させ、前記振動値、および前記電流値のうちのいずれもが前記所定の値よりも小さくなっていれば、通常運転に戻すことを特徴とする、消化槽の運転方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の前記機械式攪拌機の正逆回転動作を自動制御する制御装置を備える、消化槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水汚泥、食品廃棄物などの有機性廃棄物を嫌気性発酵処理するための消化槽の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消化槽の運転方法に関する技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。消化槽には、消化槽の中の汚泥を攪拌する例えば機械式攪拌機が設置される。特許文献１では、この攪拌機の回転速度を調節する可変速装置を設けている。消化槽内の上部の温度と、中間部の温度との温度差に基づいて攪拌機の回転速度を可変速装置により制御することで、汚泥の消化効率を高めようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１９２６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
機械攪拌方式の消化槽を運転し続けていくと、例えば攪拌機のインペラの連結部などにし渣が絡みついていく。このし渣は塊となり、運転の継続によりその塊は大きく成長していく。大きく成長したし渣の塊により、消化槽内の汚泥の攪拌効率が低下することがある。また、攪拌機自体については、その回転バランスが崩れ、攪拌機の故障にもつながりかねない。
【０００５】
一方、消化槽の運転中に（消化槽内に汚泥が入れられている状態では）、消化槽内の攪拌機へのし渣の絡みつきの状況を目視確認することは困難である。消化槽内の汚泥の存在により、汚泥中の攪拌機自体、全く見えないからである。消化槽内の清掃時などに消化槽内を空にしたときにはじめて、攪拌機へのし渣の絡みつきの状況がわかる。しかしながら、消化槽内の清掃作業は、非常に大がかりな作業であり、何年も実施されないのが一般的である。
【０００６】
特許文献１に記載の技術によると、消化槽内の温度差が大きくなると、それに合わせて攪拌機の回転速度を上げることで攪拌力を上げ、これにより消化槽内の温度差を小さくすることができそうであるが、大きな塊となって攪拌機にし渣が絡みついていると、攪拌機の回転速度を上げたとしてもこのし渣の塊により汚泥の攪拌効率が悪くなり、攪拌力を十分に上げることができないことが懸念される。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、消化槽内を空にすることなく、消化槽内の汚泥を攪拌する機械式攪拌機の攪拌効率を維持することができる消化槽の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、消化槽本体と、当該消化槽本体に取り付けられた機械式攪拌機とを具備してなる消化槽の運転方法である。前記機械式攪拌機の振動値、および前記機械式攪拌機の槽外に設置された電動機の電流値のうちの少なくともいずれか一方の値を測定し、当該値が所定の値まで上昇したら、前記機械式攪拌機を逆回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、消化槽内を空にすることなく、機械式攪拌機へのし渣などの絡みつきを把握することができるとともに、その絡みつきを解除することができる。これにより、機械式攪拌機の攪拌効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る消化槽の運転方法を説明するための消化槽の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
（消化槽の構成）
図１に示すように、消化槽１００は、消化槽本体１、機械式攪拌機２（以下、「攪拌機２」と記載する）、加温装置３、引抜装置４、コントローラ５（制御装置）などを具備している。
【００１３】
（消化槽本体）
消化槽本体１は、汚泥（下水汚泥、食品廃棄物などの有機性廃棄物）を嫌気性発酵処理するための槽である。消化槽本体１に投入された汚泥は、加温装置３により加温されるとともに、攪拌機２により攪拌される。嫌気性発酵により発生した消化ガスは、槽頂部から出ていくようにされている。なお、消化槽本体１への汚泥投入手段、および消化槽本体１からの消化ガス取出手段の図示は省略している。また、消化ガスは、メタンが約６０容量％、二酸化炭素が約４０容量％のガス（バイオガス）である。
【００１４】
ここで、本実施形態の消化槽本体１は鋼板製である。なお、消化槽本体１はコンクリート製であってもよい。しかしながら、コンクリート製の消化槽本体は、製作期間が長く、製作費用も高い。本実施形態のように鋼板製の消化槽本体１とすれば、鋼板は加工性に優れているので、コンクリート製の消化槽本体とするよりも製作期間を短縮することができ、且つ製作費用も抑えることができる。
【００１５】
本実施形態では、縦型円筒形状の消化槽本体１としているが、消化槽本体１の形状はこれに限られるものではない。
【００１６】
（攪拌機）
消化槽本体１に取り付けられた攪拌機２は、消化槽本体１に投入された汚泥を攪拌するためのものである。攪拌機２は、消化槽本体１をその上方から視た平面視において、槽の中心に取り付けられる。攪拌機２は、シャフト２ａ、シャフト２ａに２段配置されたインペラ２ｂ、シャフト２ａを回転させる電動機２ｃなどからなる。シャフト２ａに配置されたインペラ２ｂは２段配置に限られず１段でも複数段でもよい。攪拌機２の軸受２ｄは、消化槽本体１の槽外に露出する態様で、消化槽本体１の天井部に固定される。電動機２ｃは、消化槽本体１の槽外に設置される。撹拌機２は、消化槽本体１をその上方から視た平面視において、槽の偏芯に取り付けることも可能である。
【００１７】
本実施形態では、鋼板製のインペラ２ｂで汚泥を攪拌する機械式攪拌機としているが、ドラフトチューブ式の機械式攪拌機であってもよいし、スクリュー羽根式の機械式攪拌機であってもよい。
【００１８】
また、消化槽本体１の天井部に固定された軸受２ｄには、振動センサ６が取り付けられている。振動センサ６は、攪拌機２の振動値を測定するためのものであって、直接的には軸受２ｄの振動値を測定する。
【００１９】
振動センサ６は、軸受２ｄに生じる上下方向の振動値を測定するように取り付けられている。なお、軸受２ｄに生じる水平方向の振動値を測定するように振動センサ６を取り付けてもよい。また、振動センサ６の個数は１つとしているが、複数の振動センサ６を軸受２ｄに取り付けてもよい。振動センサ６は、消化槽本体１の槽外に設けられる。
【００２０】
（加温装置）
加温装置３は、消化槽本体１に投入された汚泥を加温するためのものである。加温装置３は、循環ポンプ１１と、加温器１２（熱交換器）と、汚泥循環配管１３とで構成されている。加温器１６には、ボイラー（不図示）などの温水源から温水が供給される。消化槽本体１の底部から引き抜かれた汚泥は、加温器１２にて加温された後、消化槽本体１の上部から消化槽本体１内に戻される。なお、加温装置３は、消化槽本体１内の汚泥の攪拌にも寄与する。
【００２１】
（引抜装置）
引抜装置４は、消化槽本体１の底部から消化槽本体１内の汚泥をその槽外へ引き抜くためのものである。引抜装置４は、引抜ポンプ１４と、引抜ポンプ１４に接続された引抜管１５とで構成されている。
【００２２】
（コントローラ（制御装置））
コントローラ５は、攪拌機２の回転を自動制御するためのものである。コントローラ５には、振動センサ６の出力信号、および電動機２ｃの電流値信号が取り込まれる。振動センサ６の出力信号および電動機２ｃの電流値信号のうちの少なくともいずれか一方の信号に基づいて、コントローラ５は、攪拌機２の電動機２ｃを制御する。コントローラ５は、軸受２ｄ（攪拌機２）の振動値、および攪拌機２の電動機２ｃの電流値を連続して計測する。
【００２３】
（消化槽の運転）
消化槽１００（攪拌機２）の運転方法について説明する。
【００２４】
消化槽本体１内には汚泥が投入されていることを前提とする。攪拌機２は、通常運転として、例えば３〜２１ｒｐｍの回転速度で、常時、連続運転（正回転）されている。なお、攪拌機２を連続運転する必要は必ずしもなく、間欠運転とする場合もある。
【００２５】
なお、正回転とは、例えば、消化槽本体１内の汚泥の流れをｆ２の符号を付して図１に示したように、シャフト２ａ近辺では上から下への流れ、その外側では下から上への流れとなるようにインペラ２ｂを回転させるときの回転である。インペラ２ｂの回転方向をｆ１の符号を付して図１に例示している。なお、このインペラ２ｂの回転方向を正回転の回転方向とする必要は、本発明上、必ずしもなく、流れｆ２とは逆向きの流れをつくるインペラ２ｂの回転方向を正回転の回転方向としてもよい。
【００２６】
ここで、連続運転であれ、間欠運転であれ、攪拌機２を運転し続けていくと、シャフト２ａとインペラ２ｂとの連結部、シャフト２ａの継部などに汚泥中のし渣が絡みついていく。このし渣は塊となり、運転の継続によりその塊は大きく成長していく。
【００２７】
し渣の塊が大きくなると、電動機２ｃの回転負荷が大きくなり、その結果、電流値が上昇する。また、シャフト２ａの回転バランスも崩れ、この回転バランスの崩れは、攪拌機２の軸受２ｄ部に振動上昇として現れる。
【００２８】
ここで、電動機２ｃの電流値の上限値（許容値）、および軸受２ｄ（攪拌機２）の振動値の上限値（許容値）がオペレータにより予め決められ、それぞれの上限値（許容値）がコントローラ５に入力されている。
【００２９】
軸受２ｄ（攪拌機２）の振動値、および電動機２ｃの電流値のうちのいずれか一方の値が、それぞれの上限値（許容値）まで上昇したら、コントローラ５からの信号で、攪拌機２（インペラ２ｂ）を逆回転させる。このとき、コントローラ５からの信号で、攪拌機２（インペラ２ｂ）の逆回転時の回転速度は、例えば、正回転時の回転速度の１／２〜２／３とされる。また、攪拌機２（インペラ２ｂ）を逆回転させる時間は、例えば、１０分〜４時間とされる。
【００３０】
所定時間、攪拌機２（インペラ２ｂ）を逆回転させたら、コントローラ５からの信号で、攪拌機２（インペラ２ｂ）の回転を、正回転に戻す。このとき（正回転に戻して）、軸受２ｄの振動値、および電動機２ｃの電流値のうちのいずれもが、それぞれの上限値（許容値）よりも小さくなっていれば、そのまま、正回転を継続させる（通常運転に戻す（連続運転または間欠運転））。し渣の絡みつきが、許容範囲の絡みつきまで解消した（または、し渣の絡みつきがなくなった）と判断されるからである。
【００３１】
一方、軸受２ｄの振動値、および電動機２ｃの電流値のうちの少なくともいずれか一方の値でも、それぞれの上限値（許容値）以上であれば、攪拌機２（インペラ２ｂ）を再度、逆回転させる。その後、正回転に戻す制御は、前記した通りである。軸受２ｄの振動値、および電動機２ｃの電流値のうちのいずれもが、それぞれの上限値（許容値）よりも小さくなるまで、逆回転と正回転とを繰り返す。
【００３２】
（作用・効果）
本発明では、機械式攪拌機の振動値、および機械式攪拌機の槽外に設置された電動機の電流値のうちの少なくともいずれか一方の値を測定し、当該値が所定の値まで上昇したら、機械式攪拌機を逆回転させることで、機械式攪拌機へのし渣などの絡みつきを解消する。
この構成によると、消化槽内を空にすることなく、し渣などの絡みつきを解消することができる。機械式攪拌機へのし渣などの絡みつきを解消することで、機械式攪拌機の攪拌効率を維持することができる。
【００３３】
なお、前記した実施形態では、攪拌機２の回転動作、攪拌機２を逆回転させるか否かの判断などを、コントローラ５による自動制御としているが、これら一連の操作・判断を、すべてオペレータ（人）が行ってもよい。そのため、コントローラ５は無くてもよい。
【００３４】
また、前記した実施形態では、振動センサ６を軸受２ｄ部分に常時取り付けた場合を示したが、オペレータの操作により攪拌機２を逆回転させる場合には、振動センサ６を軸受２ｄ部分に常時取り付けておく必要は必ずしもない。消化槽１００の点検時などに、オペレータが携帯の振動センサを持参し、その振動センサで軸受２ｄ部分などの振動値を計測し、その計測結果に基づいて、オペレータの操作により攪拌機２を逆回転させてもよい。
【００３５】
また、攪拌機２の振動を計測する箇所は、軸受２ｄ部分でなくてもよい。消化槽本体１の上面に設置された攪拌機２の架台の振動値を計測してもよいし、攪拌機２の消化槽本体１内のいずれかの箇所の振動値を計測してもよい。攪拌機２の消化槽本体１内のいずれかの箇所の振動値を計測する場合は、振動センサ６を消化槽本体１内に常時設置しておくことになる。なお、この場合、消化槽本体１内は腐食性雰囲気下にあるので、腐食による振動センサ６の故障が問題となる。そのため、攪拌機２の槽外部分の振動値を計測することの方が好ましいと言える。
【００３６】
なお、攪拌機２の消化槽本体１内の部分の振動値を、携帯の振動センサでオペレータが測定することは不可能ではない。消化槽本体１内の上部の気槽部分を窒素パージ（消化ガスを窒素ガスに置き換える）すれば、消化槽本体１の天井部を開けることができる。消化槽本体１の天井部のうちの攪拌機２の近くを開ければ、攪拌機２の消化槽本体１内の部分の振動値を、携帯の振動センサで測定し得る。
【００３７】
攪拌機２の軸受２ｄおよび架台は、いずれも攪拌機２の槽外部分であるが、攪拌機２の振動値として、軸受２ｄの振動値を測定することの方が好ましい。攪拌機２の軸受２ｄ部分と、攪拌機２の架台部分とでは、攪拌機２の軸受２ｄ部分の方が、攪拌機２の回転バランスの崩れによる振動がより現れ易いため、攪拌機２へのし渣の絡みつきをより検出し易いからである。
【００３８】
また、前記した実施形態では、攪拌機２の電動機２ｃの電流値を、攪拌機２を逆回転させることのトリガーとしているが、攪拌機２の振動値を、攪拌機２を逆回転させることのトリガーとすることの方が好ましいと言える。攪拌機２は、電動機２ｃの回転数を、比較的大きな減速比で落として、インペラ２ｂを回転させるので、し渣の絡みつき→負荷の増加による電流値の上昇は、それほど大きくない。すなわち、し渣の絡みつきは、攪拌機２の減速比にもよるが、その電動機２ｃの電流値に大きくは現れない。し渣の絡みつきは、電動機２ｃの電流値の上昇よりも、攪拌機２の振動値の上昇のほうにより大きく現れる。
【００３９】
また、前記した実施形態では、逆回転させた攪拌機２（インペラ２ｂ）を正回転に戻したとき、軸受２ｄの振動値などを見る（軸受２ｄの振動値などに基づいて、再度、逆回転させるかを決める）制御を示したが、攪拌機２を正回転に戻したときに、軸受２ｄの振動値などを見ることなく、攪拌機２の逆回転と正回転とを経験などに基づく所定の回数または時間、交互に繰り返させてもよい。この場合の、逆回転と正回転とを繰り返す時間は、例えば１０分〜４時間である。なお、前記した実施形態のように、攪拌機２（インペラ２ｂ）を正回転に戻したときに、軸受２ｄの振動値が許容値よりも小さくなっていれば、その段階で、そのまま、正回転（通常運転）を継続させる（通常運転に戻る）ほうが、汚泥の攪拌を停滞させる時間は少なくて済む。
【符号の説明】
【００４０】
１：消化槽本体
２：攪拌機（機械式攪拌機）
２ａ：シャフト
２ｂ：インペラ
２ｃ：電動機
２ｄ：軸受
３：加温装置
４：引抜装置
５：コントローラ（制御装置）
６：振動センサ
１１：循環ポンプ
１４：引抜ポンプ
１００：消化槽
【図１】
2015139714.tif 000003