(57)【要約】【課題】脱水汚泥の圧送時における圧損を潤滑剤を要することなく低減できるようにする。【解決手段】汚泥圧送ポンプ１の吐出管２の下流側に、両端部よりも中間部が所要寸法縮径したテーパ管４の一端部を着脱自在に接続する。テーパ管４の他端部に脱水汚泥輸送管３の上流側端部を着脱自在に接続する。汚泥圧送ポンプ１の運転により吐出管２を経て吐出させる脱水汚泥６を、テーパ管４のテーパ状絞り部４ａに通すことで圧縮し、脱水汚泥６の内部に含まれている水分を脱水汚泥６の表面に浮き出させる。この脱水汚泥６の表面に浮き出た水を、脱水汚泥輸送管３の内壁面との間に介在させることにより、脱水汚泥輸送管３内における脱水汚泥６の圧送をスムーズに行わせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥圧送ポンプより吐出させて圧送管路を通して目的地へ圧送される脱水汚泥を、圧送途中で圧縮することにより内部の水分を汚泥表面に滲出させて、該汚泥表面と管壁との間に水を発生させるようにして脱水汚泥を圧送することを特徴とする脱水汚泥の圧送方法。
【請求項２】
汚泥圧送ポンプより吐出された脱水汚泥を圧送する圧送管路の途中位置に、上流側から縮径するようにした絞りを設け、該絞りで脱水汚泥を圧縮して内部に含まれている水分を脱水汚泥表面に滲出させて圧送させるようにしてなることを特徴とする脱水汚泥の圧送装置。
【請求項３】
絞りとしてのテーパ状絞り部を形成したテーパ管を、圧送管路としての汚泥圧送ポンプの吐出管と脱水汚泥輸送管との間に着脱自在に取り付けるようにした請求項２記載の脱水汚泥の圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水処理施設等にて汚泥圧送ポンプを用いて脱水汚泥を焼却炉等の目的地へ圧送する際に用いるための脱水汚泥の圧送方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場で発生する下水汚泥は、下水中に含まれる有機物が活性汚泥処理され、微生物の形で固定された後、この微生物やその死骸、排泄物、その他の微細な懸濁粒子が、無機凝集剤や高分子凝集剤等の所要の凝集剤により凝集、沈降させられたものである。したがって、上記下水汚泥は有機物を多く含んでいることから、一般的には、重力分離や浮上分離などを用いて濃縮した後、真空脱水機やベルトプレス等の加圧式の脱水装置、或いは、遠心分離機等の脱水装置を用いて含水率を８０〜６５％程度まで低下させてケーキ状の脱水汚泥（脱水ケーキ）とした後、焼却炉に送って焼却処理されることが多い。
【０００３】
このように、焼却処理を行うべく脱水汚泥を焼却炉へ送る場合には、脱水装置から回収される上記脱水汚泥が高い粘性を有することから、圧送ポンプを用いて脱水汚泥輸送管内を通して圧送するようにしている。
【０００４】
この種の脱水汚泥の圧送に用いられるポンプとしては、たとえば、脱水汚泥を投入する汚泥受入ホッパの下部に接続した２本の圧送用シリンダ内のピストンを、それぞれ対応する２つの主油圧シリンダで交互に前進後退させることにより交互に吸入吐出作動ができるようにし、且つ上記汚泥受入ホッパ内に吸入吐出弁としての揺動管を揺動可能に設けて、一端を交互に上記各圧送用シリンダに連通するようにすると共に、他端を汚泥出口となる吐出管に接続させてあり、上記各圧送用シリンダの吸入吐出動作に同期して揺動管を切替作動させることにより、汚泥受入ホッパ内の脱水汚泥を上記各圧送用シリンダに交互に吸入した後、揺動管、吐出管を経て脱水汚泥輸送管内を下流側へ圧送できるようにしてなる往復動型のダブルピストン式の圧送ポンプが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上記脱水汚泥は、含水率が変動すると粘性が変化し、特に、含水率が低下すると粘性が高まるため、上記汚泥圧送ポンプの下流側に接続する脱水汚泥輸送管の途中に屈曲部が存在するような場合は、該屈曲部にて脱水汚泥の流通時の抵抗が高まり、このため脱水汚泥の圧送時における圧損が大となることが懸念される。
【０００６】
上記ような脱水汚泥の圧送時における圧損を防止するためには、汚泥圧送管路中における脱水汚泥の流通を円滑に行わせるようにすればよいと考えられている。このような脱水汚泥の圧送管路中における流通を円滑に行なわせるための手法としては、たとえば、圧送ポンプの上流側に接続してある汚泥受入ホッパに受け入れられた脱水汚泥に、予め媒体油を添加しておくようにしたものがある。すなわち、脱水汚泥に媒体油を添加しておき、上記圧送ポンプにより圧送される脱水汚泥が搬送ラインを通過する際、上記添加されている媒体油が搬送ラインの内壁面に塗着されるようにして、この搬送ラインの内壁面に塗着された媒体油を該搬送ライン内を流通する脱水汚泥の潤滑油として作用させることにより、上記粘性を有する脱水汚泥の詰まりを防止して汚泥搬送を円滑に行わせるようにすることが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
又、粘着性を有する加熱脱水汚泥の汚泥移送経路となるシュータの内壁面への付着、積層化を防止するための手法として、上記シュータの上部内壁に潤滑油を噴出させるための複数のノズルを設けて、該各ノズルより上記シュータの内壁に沿って潤滑油を噴射させることにより、該シュータの内壁面の全面に亘り潤滑油の皮膜を形成させ、これにより付着性のある脱水汚泥であっても付着を防止してスムーズに通過させるようにすることも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００８】
これらのことから、脱水汚泥の含水率が低下して粘度が上昇するときにも脱水汚泥圧送時の圧損の増大を防止できるようにするための対策としては、たとえば、汚泥圧送管路の屈曲部の直前位置に、潤滑剤注入装置を接続して潤滑油の如き潤滑剤を注入させ、これにより、汚泥圧送管路の屈曲部における内壁面と、その内側を流通する脱水汚泥の表面との間に上記潤滑剤を介在させるようにして、管内圧損の上昇を抑制するようにすることが考えられる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００３−６３６６２号公報
【特許文献２】
特開平１０−８５７９４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６５１９３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、脱水汚泥の圧送時における圧損を防止するために、上記特許文献２及び特許文献３に示されたような潤滑油等の潤滑剤を注入する手法では、潤滑剤を消費するためランニングコストが嵩むという問題があると共に、潤滑剤注入装置を設ける必要があることから設備が複雑化して設備コストが嵩むという問題もある。
【００１１】
そこで、本発明は、脱水汚泥の含水量が低下して該脱水汚泥の粘性が高まるような場合であっても、潤滑油等の潤滑剤を要することなく脱水汚泥圧送時の脱水汚泥輸送管内における汚泥の流通をスムーズに行わせることができて、圧損を低減させることができるようにする脱水汚泥の圧送方法及び装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、汚泥圧送ポンプより吐出させて圧送管路を通して目的地へ圧送される脱水汚泥を、圧送途中で圧縮することにより内部の水分を汚泥表面に滲出させて、該汚泥表面と管壁との間に水を発生させるようにして脱水汚泥を圧送する脱水汚泥の圧送方法、及び、汚泥圧送ポンプより吐出された脱水汚泥を圧送する圧送管路の途中位置に、上流側から縮径するようにした絞りを設け、該絞りで脱水汚泥を圧縮して内部に含まれている水分を脱水汚泥表面に滲出させて圧送させるようにしてなる構成を有する脱水汚泥の圧送装置とする。
【００１３】
汚泥圧送ポンプの運転により脱水汚泥を圧送管路を通して下流側へ圧送するとき、脱水汚泥は上記圧送管路の途中で絞りを通過するときに圧縮される。この圧縮によって上記脱水汚泥の内部に含まれていた水分が脱水汚泥表面に滲出される。この一旦滲出された水は、脱水汚泥が上記絞りの下流側へ移行することにより圧縮状態が緩和されたとしても、脱水汚泥の表面部に存在するため、この水によって上記絞りよりも下流側の圧送管路内では、該圧送管路の内壁面と脱水汚泥の表面との間には、水が発生させられるようになる。このため、脱水汚泥の圧送管路内における流通がスムーズに行なわれるようになる。
【００１４】
又、絞りとしてのテーパ状絞り部を形成したテーパ管を、圧送管路としての汚泥圧送ポンプの吐出管と脱水汚泥輸送管との間に着脱自在に取り付けるようにした構成とすることにより、口径の縮径率が異なる複数のテーパ管を用意しておくようにすれば、脱水汚泥の含水率の変化に伴う粘性の変化に伴って、該脱水汚泥の内部に含まれている水分を表面に滲出させるために要求される脱水汚泥の圧縮率が変化しても、該要求される脱水汚泥の圧縮率に対応した縮径率を備えたテーパ管を適宜選択して交換することで、含水率の異なる脱水汚泥の圧送時における圧損の防止を容易に図ることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（イ）（ロ）は本発明の脱水汚泥の圧送方法及び装置の実施の一形態の概要を示すもので、汚泥圧送ポンプ１の吐出側に、圧送管路として、吐出管２と該吐出管２に接続して脱水汚泥を圧送するようにする脱水汚泥輸送管３が備えてある構成において、一例として、上記吐出管２と脱水汚泥輸送管３との接続部に、絞りとして、両端部を上記汚泥圧送ポンプ１の吐出管２及び脱水汚泥輸送管３の口径と同一の口径Ｄとし且つ中間部を両端部の口径Ｄよりも所要寸法小さい口径ｄとして両端部より中間部に向けて滑らかに縮径するテーパ状絞り部４ａを備えた形状としてなるテーパ管４を介在させて、テーパ管４の一端部を吐出管２の下流側端部に着脱自在に接続し、該テーパ管４の他端部を、脱水汚泥輸送管３の上流側端部に着脱自在に接続する。
【００１７】
上記汚泥圧送ポンプ１の吐出管２とテーパ管４の一端部との接続、及び、該テーパ管４の他端部と脱水汚泥輸送管３の上流側端部との接続は、たとえば、接続すべき端部同士にそれぞれフランジ部２ａ，４ｂ及び３ａ，４ｂを形成しておき、互いに当接させた上記吐出管２とテーパ管４及びテーパ管４と脱水汚泥輸送管３のフランジ部２ａ，４ｂ及び３ａ，４ｂ同士を、ボルト・ナット５を用いて取り外し可能に連結させるようにすればよい。
【００１８】
上記テーパ管４の両端部より中間部に向けて形成されるテーパ状絞り部４ａの傾斜角度は、汚泥圧送用ポンプ１の吐出管２より所要圧力で吐出される脱水汚泥６を、上記テーパ管４に上流側端部より上記縮径するテーパ状絞り部４ａに沿わせて中間部へ向けて進行させるときに、上記脱水汚泥６を圧縮して該脱水汚泥６中に含まれている水分を該脱水汚泥６の表面へ浮き出させることができるような傾斜角度として設定してある。更に、中間部へ向けて絞るように縮径した後は、下流側となる他端側へ拡径して脱水汚泥６を膨張させて下流側へ送るようにしてある。したがって、上記テーパ管４の長さ寸法、及び、両端部の口径Ｄに対する中間部の口径ｄの縮径率は、汚泥圧送ポンプ１の吐出圧力や、汚泥圧送ポンプ１の吐出管２の口径及び上記テーパ状絞り部４ａに要求される傾斜角度に基いて適宜決定するようにすればよい。
【００１９】
なお、７は汚泥圧送ポンプ１の吸入側に設けた汚泥受入ホッパである。
【００２０】
上記構成としてある本発明の脱水汚泥の圧送方法及び装置により脱水汚泥６の圧送を行う場合には、汚泥受入ホッパ７に投入された脱水汚泥６を、汚泥圧送用ポンプ１の運転により該ポンプ１の吐出管２を経て吐出させるようにする。吐出管２を経て吐出された脱水汚泥６は、上記テーパ管４内に送り込まれて一端部側より他端部側へ通過させられるときに、該テーパ管４の上流側端部より中間部に向けて縮径するテーパ状絞り部４ａで徐々に圧縮されることになる。
【００２１】
ここで、凝集した汚泥に対する水の結合状態について調べてみると、汚泥に結合している水には、図２に示す如く、汚泥粒子６ａの凝集物の周囲に存在する自由水８、汚泥粒子６ａが凝集するときに周囲を汚泥粒子６ａに囲まれることで形成される間隙（空隙）に取り込まれている間隙水９、凝集により互いに隣接する汚泥粒子６ａ同士の間に形成されている毛管状の隙間に取り込まれた毛管結合水１０、個々の汚泥粒子６ａの内部に取り込まれている内部保留水１１、汚泥粒子６ａの表面に結合している表面付着水１２、汚泥粒子６ａ中等に含まれる塩類等の結晶に結合して含まれる結晶水（図示せず）等がある。これらの水は、その結合状態によって汚泥との離脱性（脱水性）の難易度が変化し、自由水８、間隙水９、毛管結合水１０、表面付着水１２、内部保留水１１、結晶水の順に脱水がより困難になり、機械脱水では、自由水８や間隙水９、毛管結合水１０の一部が脱水しているに過ぎない。このために、脱水汚泥６の内部にはかなりの量の水分が残留しており、脱水汚泥６を圧縮すると、該脱水汚泥６の内部に残存している水分の一部を、脱水汚泥６の表面へ浮き出させる（滲出させる）ことが可能となる。なお、脱水汚泥６を圧縮した際に該脱水汚泥６の表面に一旦浮き出された水は、その後、脱水汚泥６に対する圧縮を緩和させたとしても、上記脱水汚泥６の表面に浮き出されたままとなる。
【００２２】
本発明では、上記脱水汚泥６を圧縮することにより内部の水が表面に浮き出る性質を利用し、上記浮き出された水により円滑に脱水汚泥輸送管３内を圧送させるようにしようとするものである。
【００２３】
上記において、吐出管２からテーパ管４に送り込まれた脱水汚泥６が、テーパ状絞り部４ａで徐々に圧縮されて行く過程で脱水汚泥６中に含まれる水分の一部を該脱水汚泥６の表面に滲出させると、この滲出した水は、脱水汚泥６の表面と脱水汚泥輸送管３の内壁面部との間に発生させられた状態となる。これにより脱水汚泥６は、内部から滲出した水で包まれた状態でテーパ管４内から脱水汚泥輸送管３内に移されるようにする。この際、テーパ管４の下流側端部で径が拡げられても、脱水汚泥６の表面に滲出した水は、脱水汚泥輸送管３の内壁面に沿って保持されたままとなる性質を利用して脱水汚泥輸送管３内を流通させることができるようにする。
【００２４】
このように、脱水汚泥６の圧送時に、該脱水汚泥６の表面と脱水汚泥輸送管３の内壁面との間には水を発生させることができるようにしてあるため、この水の存在によって圧送される脱水汚泥６が脱水汚泥輸送管３内壁面へ付着するのを未然に防止することができる。このため、脱水汚泥６の含水率が５０％程度まで低下して粘性が大となった場合であっても、脱水汚泥６の圧送をスムーズに行なわせることができて、脱水汚泥６の圧送時における圧損を低減することができる。しかも、上記脱水汚泥６の圧送時に該脱水汚泥６の表面と脱水汚泥輸送管３の内壁面との間に発生させられる水は、汚泥圧送ポンプ１より吐出される脱水汚泥６をテーパ管４のテーパ状絞り部４ａで圧縮することによって発生させられるものであるため、外部からの供給は不要である。したがって、従来のように、潤滑油の如き潤滑剤を使用して脱水汚泥圧送時の圧損の低減を図る場合に比してランニングコスト及び設備コストの低減を図ることが可能になる。
【００２５】
更に、上記テーパ管４は、汚泥圧送ポンプ１の吐出管２と脱水汚泥輸送管３との間に着脱自在に取り付けてあるため、脱水汚泥６の含水率が変化することに伴って圧縮率を変化させて常に内部の水分を表面に浮き出させるようにする場合には、両端部の口径Ｄに対する中間部の口径ｄの縮径率が異なる複数のテーパ管４を用意しておくようにする。このようにすれば、圧送すべき脱水汚泥６の含水率に応じて該脱水汚泥６の内部の水分を滲出させるために要求される圧縮率に対応できる縮径率を備えたテーパ管４を適宜選択して交換することができて、含水率の異なる脱水汚泥６の圧送時における圧損の防止を容易に図ることが可能になる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、テーパ管４は、必要に応じて両端部口径Ｄに対する中間部口径ｄの縮径率の異なるものに容易に交換できるよう、汚泥圧送ポンプ１及び脱水汚泥輸送管３とは別体とすることが望ましいが、汚泥圧送用ポンプ１内の吐出管２の途中位置に絞りとしてテーパ状絞り部を設けて脱水汚泥６を圧縮するようにしたり、脱水汚泥輸送管３の上流部に絞りとしてテーパ状の絞り部を設けるようにしてもよい。又、上記テーパ管４は、中間部に向けて両端部から同様の傾斜を有するテーパ状絞り部４ａを備えたものとして示したが、上流側となる一端側から中間部にかけての傾斜角度と、下流側となる他端部から中間部にかけての傾斜角度が相違する形状としてもよく、更には、テーパ状絞り部４ａの途中で傾斜角度が変化する形状のものとしてもよい。更に、汚泥圧送ポンプ１は、往復動型のダブルピストン式以外の形式のものであってもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）  汚泥圧送ポンプより吐出させて圧送管路を通して目的地へ圧送される脱水汚泥を、圧送途中で圧縮することにより内部の水分を汚泥表面に滲出させて、該汚泥表面と管壁との間に水を発生させるようにして脱水汚泥を圧送する脱水汚泥の圧送方法、及び、汚泥圧送ポンプより吐出された脱水汚泥を圧送する圧送管路の途中位置に、上流側から縮径するようにした絞りを設け、該絞りで脱水汚泥を圧縮して内部に含まれている水分を脱水汚泥表面に滲出させて圧送させるようにしてなる構成を有する脱水汚泥の圧送装置としてあるので、脱水汚泥の圧送時に、絞りよりも下流側の圧送管路内では、該圧送管路の内壁面と脱水汚泥の表面との間に水を発生させた状態にて脱水汚泥の流通を行なわせることができることから、脱水汚泥の含水率が低下して粘度が高まったとしても、該脱水汚泥の圧送をスムーズに行わせることができて、脱水汚泥の圧送時における圧損を低減することができる。
（２）  上記脱水汚泥の圧送時に該脱水汚泥の表面と圧送管路の内壁面との間に発生させる水は、脱水汚泥を、絞りを通過させることにより圧縮することによって該脱水汚泥の内部より滲出させて供給できる。このため、外部からの水の供給は不要であることから、潤滑油の如き潤滑剤を使用して脱水汚泥圧送時の圧損の低減を図る場合に比してランニングコスト及び設備コストの低減を図ることが可能になる。
（３）  絞りとしてのテーパ状絞り部を形成したテーパ管を、圧送管路としての汚泥圧送ポンプの吐出管と脱水汚泥輸送管との間に着脱自在に取り付けるようにした構成とすることにより、口径の縮径率が異なる複数のテーパ管を用意しておくようにすれば、脱水汚泥の含水率の変化に伴う粘性の変化に伴って、該脱水汚泥の内部に含まれている水分を表面に滲出させるために要求される脱水汚泥の圧縮率が変化しても、該要求される脱水汚泥の圧縮率に対応した縮径率を備えたテーパ管を適宜選択して交換することで、含水率の異なる脱水汚泥の圧送時における圧損の防止を容易に図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱水汚泥の圧送方法及び装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は要部を拡大して示す図である。
【図２】汚泥と水の結合状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１  汚泥圧送ポンプ
２  吐出管（圧送管路）
３  脱水汚泥輸送管（圧送管路）
４  テーパ管（絞り）
４ａ  テーパ状絞り部（絞り）
６  脱水汚泥
【図１】
2005000896.tif 000003
【図２】
2005000896.tif 000004