(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥に希釈水を加えて希釈し、汚泥溶液とする工程と、
前記汚泥溶液の流量を測定する工程と、
前記汚泥溶液の比重を測定する工程と、
前記汚泥溶液中の固形分濃度を測定する工程と、
測定された流量、比重及び固形分濃度に基づいて前記汚泥の含水率を算出する工程と、を含み、
前記汚泥の含水率を算出する工程では、前記汚泥の含水率をβ、前記希釈水の導入量をＷ２、前記流量をＱ、前記比重をγ、前記固形分濃度をαとした場合に、
β＝{γＱ（１−α）−Ｗ２}／（γＱ−Ｗ２）
なる数式により前記汚泥の含水率を算出することを特徴とする含水率の測定方法。
【請求項２】
汚泥に希釈水を加えて希釈し、汚泥溶液とする希釈手段と、
前記希釈手段で得られる汚泥溶液を流通させるラインと、
前記ライン内の汚泥溶液の流量を測定する流量計と、
前記ライン内の汚泥溶液の比重を測定する比重計と、
前記ライン内の汚泥溶液中の固形分濃度を測定する濃度計と、
前記流量計、前記比重計及び前記濃度計で測定される流量、比重及び固形分濃度に基づいて前記汚泥の含水率を算出する含水率算出手段と、を備え、
前記含水率算出手段は、前記汚泥の含水率をβ、前記希釈水の導入量をＷ２、前記流量をＱ、前記比重をγ、前記固形分濃度をαとした場合に、
β＝{γＱ（１−α）−Ｗ２}／（γＱ−Ｗ２）
なる数式により前記汚泥の含水率を算出することを特徴とする含水率の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱水ケーキ等の固形状汚泥の含水率を測定する含水率の測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脱水ケーキ等の固形状汚泥の含水率は、脱水機における圧力制御や回転数制御、焼却炉等における補助燃料の補給等を行う上で必要となる。そのため、汚泥含水率の測定は、脱水機や焼却炉の運転上、重要なものとなっている。
【０００３】
こうした固形状汚泥の含水率測定方法として、従来、マイクロ波を用いて連続的に測定する方法が知られている。
【０００４】
図３は、上記従来の方法を用いて脱水ケーキの含水率を測定する装置の一例を示すフロー図である。図３において、符号１０３で示されるものが含水率測定装置であり、脱水機１００から排出される脱水ケーキの一部がケーキ圧送ポンプ１０１によりケーキ移送管１０２から引き抜かれ、サンプリング管１０４を経て含水率測定装置１０３に導入される。含水率測定装置１０３においては、発信器１０３ａから脱水ケーキにマイクロ波が照射され、その脱水ケーキを透過するマイクロ波が受信器１０３ｂで受信され、受信器１０３ｂでマイクロ波の透過強度が求められる。そして、この透過強度と、予め作成されたマイクロ波透過強度及び脱水ケーキの含水率の相関関係を示す検量線グラフとから脱水ケーキの含水率が測定される。こうして含水率測定装置１０３に連続的に導入される脱水ケーキについてマイクロ波の透過強度を測定することにより脱水ケーキの含水率の連続測定が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の含水率測定方法は、以下に示す課題を有する。
【０００６】
すなわち従来の含水率測定方法では、予め作成されたマイクロ波透過強度と脱水ケーキの含水率との相関関係を示す検量線グラフを作成する必要があるが、この検量線グラフは脱水ケーキの質に応じて変化するものである。そのため、検量線グラフの作成に用いた脱水ケーキの質が、実際に測定する脱水ケーキの質と異なる場合には、脱水ケーキの含水率を的確に測定できなくなるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、汚泥の質によらずに汚泥の含水率を的確に測定できる含水率の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の含水率の測定方法は、汚泥に希釈水を加えて希釈し、汚泥溶液とする工程と、汚泥溶液の流量を測定する工程と、汚泥溶液の比重を測定する工程と、汚泥溶液中の固形分濃度を測定する工程と、測定される流量、比重及び固形分濃度に基づいて汚泥の含水率を算出する工程と、を含み、汚泥の含水率を算出する工程では、汚泥の含水率をβ、希釈水の導入量をＷ２、流量をＱ、比重をγ、固形分濃度をαとした場合に、β＝{γＱ（１−α）−Ｗ２}／（γＱ−Ｗ２）なる数式により汚泥の含水率を算出することを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、汚泥に希釈水を加え、汚泥溶液とすることによりその流量、比重および汚泥溶液中の固形分濃度の測定が可能となり、測定された汚泥溶液の流量、比重および汚泥溶液中の固形分濃度に基づき直接的に汚泥の含水率が算出される。また、含水率の算出に汚泥溶液の比重が考慮される。よって、汚泥の質に対応した汚泥の含水率が的確に測定される。また、汚泥溶液についてその流量、比重及び固形分濃度を連続的に測定することで、汚泥の含水率を連続的に測定することができる。
【００１０】
また、本発明の含水率の測定装置は、汚泥に希釈水を加えて希釈し、汚泥溶液を得る希釈手段と、希釈手段で得られる汚泥溶液を流通させるラインと、ライン内の汚泥溶液の流量を測定する流量計と、ライン内の汚泥溶液中の固形分濃度を測定する濃度計と、ライン内の汚泥溶液の比重を測定する比重計と、流量計、濃度計及び比重計で測定される流量、比重及び固形分濃度に基づいて汚泥の含水率を算出する含水率算出手段と、を備え、含水率算出手段は、汚泥の含水率をβ、希釈水の導入量をＷ２、流量をＱ、比重をγ、固形分濃度をαとした場合に、β＝{γＱ（１−α）−Ｗ２}／（γＱ−Ｗ２）なる数式により汚泥の含水率を算出することを特徴とする。
【００１１】
この装置によれば、上記方法を有効に実施することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面と共に本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の含水率測定装置の一実施形態を示すフロー図である。図１に示すように、脱水機１には、脱水した固形状汚泥（以下「脱水汚泥」という）を圧送する圧送管２が接続されており、脱水汚泥は、圧送管２により焼却炉３や図示しない乾燥装置等に圧送されるようになっている。また圧送管２には脱水汚泥の含水率を測定する含水率測定装置４が接続されている。
【００１４】
図２は、含水率測定装置４の構成を詳細に示すフロー図である。図２に示すように、含水率測定装置４は、希釈槽５と希釈水供給源６とを備えており、希釈槽５と圧送管２とは汚泥引抜ライン７によって接続され、汚泥引抜ライン７には圧送管２から脱水汚泥の一部を引き抜く汚泥引抜ポンプ８が取り付けられている。また希釈槽５と希釈水供給源６とは希釈水導入ライン９によって接続され、希釈水導入ライン９には供給ポンプ１０が取り付けられている。希釈水供給源６は、希釈水として水道水、工業用水等を供給するものである。従って、汚泥引抜ポンプ８と供給ポンプ１０を作動すると、圧送管２からは汚泥引抜ライン７を経て脱水汚泥の一部が希釈槽５に導入され、希釈水供給源６からは希釈水導入ライン９を経て希釈水が希釈槽５に導入される。このため、希釈槽５に導入される脱水汚泥が希釈水によって希釈され、汚泥溶液１１となる。なお、希釈槽５には、汚泥溶液１１の均質化の観点から、汚泥溶液１１を攪拌する攪拌装置が設けられることが好ましい。
【００１５】
また希釈槽５には、希釈槽５からの汚泥溶液１１を汚泥濃縮槽等に移送する溶液移送ライン１２が接続されており、汚泥溶液１１は汚泥濃縮槽等に移送されるようになっている。溶液移送ライン１２には、希釈槽５から汚泥溶液１１を引き抜く溶液引抜ポンプ１３が取り付けられている。
【００１６】
溶液移送ライン１２上の溶液引抜ポンプ１３の下流側には、溶液移送ライン１２内を流れる汚泥溶液１１の流量を測定する流量計１４、汚泥溶液の比重を測定する比重計１５及び汚泥溶液中の固形分濃度を測定する濃度計１６が順次上流側より配置されている。流量計１４、比重計１５及び濃度計１６は演算器１７に電気的に接続されており、流量計１４、比重計１５及び濃度計１６のそれぞれにおいて測定された汚泥溶液の流量、比重及び汚泥溶液中の固形分濃度に基づき、演算器１７において脱水汚泥の含水率の測定が行われ、演算器１７で算出された脱水ケーキの含水率が表示器１８で表示されるようになっている。
【００１７】
なお、流量計１４、比重計１５及び濃度計１６の配置の順序は、上記順序に限定されるものではなく、これらの順序はランダムであってもよい。例えば流量計１４、濃度計１６及び比重計１５の順に配置することも可能である。
【００１８】
次に、前述した含水率測定装置４を用いた含水率測定方法について説明する。
【００１９】
図２に示すように、まず汚泥引抜ポンプ８と供給ポンプ１０を作動する。すると、圧送管２からは汚泥引抜ライン７を経て脱水汚泥の一部が希釈槽５に導入され、希釈水供給源６からは希釈水導入ライン９を経て希釈槽５に希釈水が導入される。このため希釈槽５においては、脱水汚泥が希釈水により希釈され、汚泥溶液１１となる。このとき、攪拌装置で希釈槽５内の汚泥溶液１１を攪拌すると、汚泥溶液１１が均一に攪拌混合され、汚泥溶液１１が均質化される。
【００２０】
一方、溶液引抜ポンプ１３を作動する。すると、希釈槽５から汚泥溶液１１が引き抜かれ、溶液移送ライン１２を流通し、汚泥濃縮槽等へ移送される。このとき、溶液移送ライン１２を流れるのは溶液であるため、固形状汚泥を引き抜く場合に比べて溶液引抜ポンプ１３の負荷が軽減されると共に、流量計１４、比重計１５及び濃度計１６により汚泥溶液１１の流量、比重及び固形分濃度を測定することが可能となる。こうして測定された汚泥溶液１１の流量、比重及び固形分濃度に基づき、電気信号が演算器１７に送られ、演算器１７において、上記電気信号に基づき脱水汚泥の含水率が算出されることになる。
【００２１】
ここで、脱水汚泥の含水率の算出過程について説明する。
【００２２】
まず圧送管２から希釈槽５に導入される脱水汚泥の重量をＭ（ｋｇ）、脱水汚泥中の固形分の重量をＤ（ｋｇ）、脱水汚泥中の水分の重量をＷ1（ｋｇ）とすると、含水率βは下記式より求められる。
【００２３】
【数１】
0004647795.tif 000002
【００２４】
式（１）より含水率βは、固形分の重量Ｄと水分の量Ｗ1が求められれば算出されることになる。
【００２５】
ここで、汚泥溶液１１中の固形分濃度をα（ｋｇ／ｋｇ）、希釈水の導入量をＷ2（ｋｇ）とすると、固形分の重量Ｄについて以下の式が成り立つ。
【００２６】
【数２】
0004647795.tif 000003
【００２７】
式（２）よりＤを求めると、Ｄは下記式で表される。
【数３】
0004647795.tif 000004
【００２８】
一方、汚泥溶液１１の流量をＱ（ｍ3／ｓ）とすると、汚泥溶液１１中の比重γは、下記式
【数４】
0004647795.tif 000005
で表されることから、式（４）よりＷ1を求めると、Ｗ1は、
【数５】
0004647795.tif 000006
となる。
【００２９】
ここで、式（５）に式（３）で求められたＤを代入し、Ｗ1を求めると、最終的にＷ1は、
【数６】
0004647795.tif 000007
と表される。
【００３０】
次に式（３）及び式（６）で表されるＤ、Ｗ1を式（１）に代入すると、脱水汚泥の含水率βは、
【数７】
0004647795.tif 000008
となり、こうして脱水汚泥の含水率βが算出される。
【００３１】
このように含水率測定装置４においては、脱水汚泥に希釈水を加え、汚泥溶液１１とすることによりその流量、比重および固形分濃度の測定が可能となり、且つそれら流量、比重及び固形分濃度に基づき直接的に脱水汚泥の含水率が算出される。また含水率は、汚泥の質を表す汚泥溶液１１の比重を考慮する。よって、脱水汚泥の質に対応した脱水汚泥の含水率を的確に測定することができ、汚泥の質によらず、汚泥の含水率を的確に測定することができる。また、汚泥溶液１１についてその流量、比重及び固形分濃度を連続的に測定することで、脱水汚泥の含水率を連続的に測定することもできる。
【００３２】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば含水率測定装置４は、脱水汚泥の希釈を希釈槽５で行っているが、希釈槽５を取り去り、汚泥引抜ライン７と溶液移送ライン１２とを直結し、汚泥引抜ライン７に希釈水を導入するようにしてもよい。この場合でも、脱水汚泥の希釈は可能となる。ただし、汚泥引抜ライン７にはスタティックミキサ等の攪拌部材を設ける必要がある。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の含水率の測定方法及び測定装置によれば、汚泥に希釈水を加えて汚泥溶液とし、その汚泥溶液の流量、比重および固形分濃度を測定することで、その流量、比重及び固形分濃度に基づき直接的に汚泥の含水率を算出することができる。よって、汚泥の質にかかわらず、汚泥の含水率を的確に測定することができる。また汚泥溶液の流量、比重および固形分濃度を連続的に測定することで汚泥の含水率を連続的に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の含水率測定装置の一実施形態を示すフロー図である。
【図２】図１の含水率測定装置の構成を詳細に示すフロー図である。
【図３】従来の含水率測定装置の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
５…希釈槽（希釈手段）、６…希釈水供給源（希釈手段）、１１…汚泥溶液、１２…溶液移送ライン（ライン）、１４…流量計、１５…比重計、１６…濃度計、１７…演算器（含水率算出手段）。
【図１】
0004647795.tif 000009
【図２】
0004647795.tif 000010
【図３】
0004647795.tif 000011