(57)【要約】【課題】圧送ポンプの停止時に圧送配管から汚泥が排出されることを防止する。【解決手段】汚泥が貯留されるホッパー１０と、ホッパー１０内の汚泥を供給する圧送ポンプ２３と、圧送ポンプ２３に一端が接続された圧送配管１７と、圧送配管１７の他端に配設され、供給された汚泥を改質処理する処理装置（炭化装置１４）と、一端が圧送配管１７に分岐接続され、他端がホッパー１０の投入口に配置された戻し配管２４と、戻し配管２４または分岐接続部２５の下流側に配設され、圧送ポンプ２３からの汚泥を圧送配管１７を介して処理装置に供給する改質供給状態、および、圧送配管１７内の汚泥が戻し配管２４を介してホッパー１０に戻る還流状態に切換可能な切換部とを備えた構成とする。【選択図】図１
2012228677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥が貯留されるホッパーと、
前記ホッパー内の汚泥を供給する圧送ポンプと、
前記圧送ポンプに一端が接続された圧送配管と、
前記圧送配管の他端に配設され、供給された汚泥を改質処理する処理装置と、
一端が前記圧送配管に分岐接続され、他端が前記ホッパーの投入口に配置された戻し配管と、
前記戻し配管または前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置より前記処理装置側に配設され、前記圧送ポンプからの汚泥を前記圧送配管を介して前記処理装置に供給する改質供給状態と、前記圧送配管内の汚泥が前記戻し配管を介して前記ホッパーに戻る還流状態とに切換可能な切換部と、
を備えることを特徴とする汚泥処理設備。
【請求項２】
前記圧送配管は、前記圧送ポンプに接続して横向きに延びるポンプ接続部と、このポンプ接続部から上向きに屈曲して延びる立上部と、この立上部から横向きに屈曲して前記処理装置に配置される供給部とを有し、
前記戻し配管は、前記立上部に分岐接続されることを特徴とする請求項１に記載の汚泥処理設備。
【請求項３】
前記立上部は、前記ホッパーの投入口より上側に延び、前記戻し配管は、前記立上部の前記ホッパーの投入口より上側に分岐接続されることを特徴とする請求項２に記載の汚泥処理設備。
【請求項４】
前記切換部は、前記戻し配管に配設した開閉弁であり、この開閉弁を、前記改質供給状態では閉弁し、前記還流状態では開弁するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理設備。
【請求項５】
前記切換部は、前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置に配設した３方弁であり、この３方弁を、前記改質供給状態では前記処理装置側を連通させるとともに前記戻し配管側を遮断し、前記還流状態では前記処理装置側を遮断するとともに前記戻し配管側を連通させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理設備。
【請求項６】
前記切換部は、前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置より前記処理装置側に配設した開閉弁であり、この開閉弁を、前記改質供給状態では開弁し、前記還流状態では閉弁するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の汚泥処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理設備で発生した汚泥を改質処理する汚泥処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
排水処理設備で発生した汚泥は、脱水装置によって脱水処理された後、ケーキ状となった脱水汚泥が処理装置として脱水乾燥装置または炭化装置を有する汚泥処理設備で改質される。脱水乾燥装置で改質された汚泥は、例えば乾燥汚泥肥料として緑地や農地で使用される。炭化装置で改質された汚泥は、土壌改良材、燃料、脱臭・浄化剤または融雪剤として使用される。
【０００３】
排水処理設備と汚泥処理設備とは、同じ敷地内に設置される場合と、離れた異なる敷地に設置される場合とがある。同じ敷地内に設置されている場合には、排水処理設備から汚泥処理設備に所定の輸送設備によって脱水汚泥が輸送される。また、異なる敷地に設置されている場合には、排水処理設備から汚泥処理設備に輸送車によって脱水汚泥が輸送される。
【０００４】
汚泥処理設備では、脱水汚泥がホッパーに投入され、このホッパー内の脱水汚泥が搬送装置によって処理装置に搬送される。この汚泥処理設備での搬送装置の設計指針が非特許文献１に規定されている。具体的には、脱水汚泥搬送装置は、ベルトコンベア方式またはポンプ圧送方式とすることが規定されている。ベルトコンベア方式は、悪臭が飛散したり、脱水汚泥がこぼれ落ちたりするという難点があり、これらの問題が生じない点で、ポンプ圧送方式が優れている。
【０００５】
そして、このポンプ圧送方式の圧送装置が特許文献１に記載されている。この特許文献１では、脱水汚泥の圧送時に生じる圧力損失を低減するために、圧送ポンプの圧送配管に所要寸法縮径した絞り部を設けている。これにより、この絞り部で脱水汚泥に含まれている水分を浮き出させ、圧送配管との間に介在させることにより、潤滑剤の役割をなすように構成している。
【０００６】
しかしながら、ポンプ圧送方式を採用した汚泥処理設備は、メンテナンス等によって運転を停止した際に、圧送ポンプを停止しているにも拘わらず、圧送配管内の脱水汚泥が少しずつ処理装置に排出される。そして、運転を１週間も停止すると、圧送配管から排出された脱水汚泥が、処理装置の受入ホッパーから溢れ出るという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するには、運転の停止後に処理装置だけを一定時間動作させ、受入ホッパーを空にする方法が考えられる。また、処理装置の受入ホッパーを容量が大きいものに取り換えることが考えられる。しかし、前者の方法では、メンテナンスに必要な期間が長くなるとともに、無駄な電力消費が発生する。また、後者の方法ではコスト高になる。さらに、いずれの方法でも圧送配管から脱水汚泥が排出されるという問題は解決できないため、排出された脱水汚泥の悪臭が飛散するという難点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説 後編 2001年版，発行所 社団法人 日本下水道協会，平成１３年５月２４日発行，４２５頁
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、停止時に圧送配管から汚泥が排出されることを確実に防止できる汚泥処理設備を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ポンプ圧送方式の汚泥処理設備において、圧送ポンプを停止した状態で圧送配管から汚泥が排出される原因を見出した。圧送ポンプによって圧送配管に圧送された脱水汚泥は圧縮状態となっている。この脱水汚泥の圧縮は、圧送配管の配管構造によって異なるが、上向きに延びる立上部を有する場合や、立上部が無くても全長が長い場合に、高くなる。このように脱水汚泥が圧縮された状態で圧送ポンプを停止すると、圧送配管内に残った脱水汚泥は、大気開放された圧送配管の供給端から圧縮が解かれ、徐々に体積が大きくなる。その結果、圧送配管の供給端から、脱水汚泥が徐々に排出される。本発明は、かかる新たな知見に基づいてなされたものである。
【００１２】
本発明の汚泥処理設備は、汚泥が貯留されるホッパーと、前記ホッパー内の汚泥を供給する圧送ポンプと、前記圧送ポンプに一端が接続された圧送配管と、前記圧送配管の他端に配設され、供給された汚泥を改質処理する処理装置と、一端が前記圧送配管に分岐接続され、他端が前記ホッパーの投入口に配置された戻し配管と、前記戻し配管または前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置より前記処理装置側に配設され、前記圧送ポンプからの汚泥を前記圧送配管を介して前記処理装置に供給する改質供給状態と、前記圧送配管内の汚泥が前記戻し配管を介して前記ホッパーに戻る還流状態とに切換可能な切換部と、を備える構成としている。
ここで、前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置より前記処理装置側とは、その分岐接続部を含む。
【００１３】
この汚泥処理設備は、通常運転時には、圧送ポンプからの汚泥を圧送配管を介して処理装置へ供給する改質供給状態として、汚泥の改質処理を行う。一方、メンテナンス時には、圧送ポンプを停止した後、切換部を操作することによって、圧送配管内の汚泥が戻し配管を介してホッパーに戻る還流状態とする。
【００１４】
還流状態とした汚泥処理設備は、圧送配管内に残った汚泥の圧縮が解かれて体積が大きくなると、戻し配管を通して上流側のホッパーに戻る。そのため、圧送配管内の汚泥が処理装置に排出されることを防止でき、それに伴う悪臭の飛散を確実に防止できる。その結果、圧送ポンプの停止後に処理装置を一定時間動作させたり、処理装置の受入ホッパーを大型にする必要はない。よって、無駄な電力消費や設備コストの増大を防止できる。
【００１５】
この汚泥処理設備では、前記圧送配管は、前記圧送ポンプに接続して横向きに延びるポンプ接続部と、このポンプ接続部から上向きに屈曲して延びる立上部と、この立上部から横向きに屈曲して前記処理装置に配置される供給部とを有し、前記戻し配管は、前記立上部に分岐接続されることが好ましい。
この場合、前記立上部は、前記ホッパーの投入口より上側に延び、前記戻し配管は、前記立上部の前記ホッパーの投入口より上側に分岐接続されることが好ましい。
このようにすれば、圧送ポンプの停止状態で圧送配管から排出される汚泥を確実にホッパーに戻すことができる。
【００１６】
また、前記切換部は、前記戻し配管に配設した開閉弁であり、この開閉弁を、前記改質供給状態では閉弁し、前記還流状態では開弁することが好ましい。
または、前記切換部は、前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置に配設した３方弁であり、この３方弁を、前記改質供給状態では前記処理装置側を連通させるとともに前記戻し配管側を遮断し、前記還流状態では前記処理装置側を遮断するとともに前記戻し配管側を連通させることが好ましい。
または、前記切換部は、前記圧送配管の前記戻し配管が分岐する位置より前記処理装置側に配設した開閉弁であり、この開閉弁を、前記改質供給状態では開弁し、前記還流状態では閉弁することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の汚泥処理設備では、切換部により圧送配管および戻し配管を還流状態とすることにより、圧送ポンプの停止状態で圧送配管内に残った汚泥が処理装置に排出されることを防止できる。よって、設備周辺への悪臭の飛散を確実に防止できる。また、圧送ポンプの停止後に処理装置を一定時間動作させたり、処理装置の受入ホッパーを大型にする必要はないため、無駄な電力消費や設備コストの増大を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施形態の汚泥処理設備を示す概念図である。
【図２】汚泥処理設備の変形例を示す概念図である。
【図３】汚泥処理設備の他の変形例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る汚泥処理設備を示す。この汚泥処理設備は、輸送車１によって輸送された脱水汚泥を投入する貯留ホッパー１０と、脱水汚泥を改質処理する処理装置である炭化装置１４と、貯留ホッパー１０内の脱水汚泥を炭化装置１４に搬送する搬送装置１６とを備えたものである。
【００２１】
貯留ホッパー１０は、脱水汚泥を貯留するもので、輸送車１による投入作業性を考慮して、投入口が地面に位置するように地下配設スペース２に配設されている。この貯留ホッパー１０の投入口は、開閉蓋１１によって開放可能に閉塞される。この貯留ホッパー１０の下部には、脱水汚泥を撹拌する撹拌部材を回転可能に配設した撹拌部１２が設けられている。この撹拌部１２の下部は排出部１３であり、この排出部１３に圧送配管１７の一端が接続される。
【００２２】
炭化装置１４は、上部に受入ホッパー１５を備えた周知のもので、地上に配設されている。この炭化装置１４は、受入ホッパー１５に供給された７０％以上の含水率の脱水汚泥を、乾燥炉にて加熱乾燥させて含水率を４０％程度とする。また、炭化炉にて脱水汚泥を無酸素状態で加熱することにより、炭化させる。このように脱水汚泥を改質して、土壌改良材、燃料、脱臭・浄化剤または融雪剤として使用できるようにする。
【００２３】
地下に位置する貯留ホッパー１０から地上に位置する炭化装置１４へ脱水汚泥を搬送する搬送装置１６は、圧送配管１７と圧送ポンプ２３とを備えている。そして、本実施形態では、圧送配管１７に戻し配管２４を分岐接続するとともに、切換部として開閉弁２６を配設している。
【００２４】
圧送配管１７は、一端が貯留ホッパー１０の排出部１３に接続され、他端の供給端２２が炭化装置１４の受入ホッパー１５上に配置されたものである。具体的には、圧送配管１７は、貯留ホッパー１０の排出部１３に接続したホッパー接続部１８を備えている。このホッパー接続部１８の他端は圧送ポンプ２３の吸引部に接続され、この圧送ポンプ２３の吐出部にポンプ接続部１９が接続されている。このポンプ接続部１９は横向きに延びるように水平に配管され、その端部に上向きに屈曲して延びる立上部２０が連続している。この立上部２０は、貯留ホッパー１０の投入口が位置する地面より上側に延びるように垂直に配管され、炭化装置１４の受入ホッパー１５より上側に位置する上端部に供給部２１が連続している。この供給部２１は、炭化装置１４へ向けて横向きに屈曲して水平に延び、その供給端２２が受入ホッパー１５上で下向きに屈曲し、この受入ホッパー１５内を臨むように配管されている。
【００２５】
圧送ポンプ２３は、貯留ホッパー１０内の汚泥を吸引して炭化装置１４に供給（圧送）するためのものである。この圧送ポンプ２３は、圧送配管１７の貯留ホッパー接続部とポンプ接続部１９との間に介設されている。圧送ポンプ２３は、含水した脱水汚泥を圧送配管１７を通して供給可能な吐出容量が大きいものが用いられる。
【００２６】
戻し配管２４は、一端が圧送配管１７の立上部２０に分岐接続され、他端が貯留ホッパー１０の投入口に配置されたものである。具体的には、戻し配管２４は、貯留ホッパー１０の投入口より上側に位置するように、直管状をなす立上部２０に対して直角に交わるように分岐接続されている。また、戻し配管２４の直径ｄ１（例えば１００ｍｍ）は、圧送配管１７の直径ｄ２（例えば２００ｍｍ）より小さくされている。これにより、脱水汚泥の改質処理を行う通常運転時には、分岐接続部２５にて立上部２０から戻し配管２４内に脱水汚泥が殆ど流入しないように構成している。
【００２７】
開閉弁２６は戻し配管２４に配設された手動切換方式の弁である。この開閉弁２６は、通常運転時には閉弁した改質供給状態とされる。この改質供給状態では、圧送ポンプ２３からの汚泥が圧送配管１７を介して炭化装置１４に供給される。また、開閉弁２６は、メンテナンス時には開弁した還流状態とされる。この還流状態では、大気開放された戻し配管２４が圧送配管１７内と連通し、圧縮が解かれた圧送配管１７内の汚泥が膨張すると、戻し配管２４を通して貯留ホッパー１０に戻される。
【００２８】
具体的には、改質供給状態では、圧送ポンプ２３が動作されると、貯留ホッパー１０の排出部１３から脱水汚泥が吸引され、ポンプ接続部１９に吐出される。ポンプ接続部１９に吐出された脱水汚泥は圧縮された状態であり、後から吐出される脱水汚泥の押圧力と配管抵抗によって、更に圧縮されながら下流側へ圧送される。このポンプ接続部１９での配管抵抗は、屈曲した下流側の立上部２０および供給部２１の存在により大きい。
【００２９】
立上部２０内では、脱水汚泥の自重に抗して上流側から供給された脱水汚泥の押圧力によって上向きに流動される。しかも、立上部２０の上端から屈曲した供給部２１の存在により、立上部２０での配管抵抗は大きい。よって、立上部２０でも脱水汚泥には圧縮力が作用する。一方、戻し配管２４との分岐接続部２５では、立上部２０は直管状をなすため、直交方向に屈曲した戻し配管２４には殆ど流入することなく、上向きに流動されることになる。
【００３０】
供給部２１では、上流側から供給された脱水汚泥の押圧力によって流動される。ここで、この供給部２１では、供給端２２が大気開放された状態をなし、下流側の配管抵抗が少なくなっている。よって、脱水汚泥の圧縮力は、下流側に進むにつれて略解かれた状態をなす。そして、供給端２２に至ると、自重で炭化装置１４の受入ホッパー１５に供給される。
【００３１】
そして、メンテナンス時には、まず、圧送ポンプ２３を停止した後、炭化装置１４を停止する。その後、開閉弁２６を閉弁状態から開弁状態に切り換える。また、少なくとも戻し配管２４の端部に位置する貯留ホッパー１０の開閉蓋１１を開放した還流状態とする。
【００３２】
この還流状態では、圧送配管１７内に残った脱水汚泥の圧縮が解かれて体積が大きくなる。この脱水汚泥の圧縮は、前述のように供給部２１では徐々に解かれているため、立上部２０内が大きい。よって、大気開放された戻し配管２４との分岐接続部２５に位置する脱水汚泥が、膨張により戻し配管２４内に流入し、立上部２０内での膨張が進むに従って、戻し配管２４を通して貯留ホッパー１０に戻される。
【００３３】
このように、本実施形態の脱水汚泥処理設備では、圧送ポンプ２３の停止状態で圧送配管１７内に残った脱水汚泥を、炭化装置１４に排出されることなく貯留ホッパー１０に戻すことができる。そのため、圧送配管１７内の脱水汚泥が炭化装置１４に排出されることに伴う悪臭の飛散を確実に防止できる。その結果、圧送ポンプ２３の停止後に処理装置を一定時間動作させたり、処理装置の受入ホッパー１５を大型にする必要はない。よって、無駄な電力消費や設備コストの増大を防止できる。
【００３４】
なお、本発明の汚泥処理設備は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、前記実施形態では、切換部である開閉弁２６を戻し配管２４に配設したが、図２に示すように、切換部は、戻し配管２４との分岐接続部２５に配設してもよい。この場合、切換部としては、立上部２０の炭化装置１４側および戻し配管２４のいずれか一方に連通するように流路を切り換える３方弁２７を用いる。そして、この３方弁２７は、改質供給状態では炭化装置１４側を連通させるとともに戻し配管２４側を遮断するように切り換え、還流状態では炭化装置１４側を遮断するとともに戻し配管２４側を連通させるように切り換える。
【００３６】
また、切換部は、図３に示すように、圧送配管１７の戻し配管２４が分岐した位置より炭化装置１４側（供給部２１）に配設してもよい。この場合、切換部としては前記実施形態と同様の開閉弁２８を用いる。そして、この開閉弁２８は、改質供給状態では開弁し、還流状態では閉弁する構成とする。但し、この場合、改質供給状態で供給部２１での抵抗が増え、分岐接続部２５にて戻し配管２４側へ脱水汚泥の一部が戻されることがある。この場合には、戻し配管２４に開閉弁２６を配設、または、分岐接続部２５に３方弁２７を配設することが好ましい。
【００３７】
また、前記実施形態では、圧送ポンプ２３を圧送配管１７に介設したが、貯留ホッパー１０の排出部１３に内装し、この圧送ポンプ２３の吐出部となる排出部１３に圧送配管１７を接続してもよい。さらに、圧送配管１７は、立上部２０を有する配管構造に限られず、直管状をなす配管構造であっても、配管抵抗を踏まえた所定位置に戻し配管２４を分岐接続することが好ましい。
【００３８】
さらに、前記実施形態では、汚泥処理装置の処理装置として炭化装置１４を用いた例を挙げて説明したが、乾燥装置を用いたものであっても、圧送配管１７に戻し配管２４を分岐接続することにより、前記と同様の作用および効果を得ることができる。さらにまた、前記実施形態では、汚泥処理設備を排水処理設備とは別の敷地に設置して輸送車１によって輸送する例を挙げて説明したが、排水処理設備と汚泥処理設備とを同じ敷地内に設置し、脱水汚泥を輸送設備によって供給される構成でも、圧送配管１７に戻し配管２４を分岐接続することにより、同様の作用および効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…輸送車
２…地下配設スペース
１０…貯留ホッパー
１１…開閉蓋
１２…撹拌部
１３…排出部
１４…炭化装置（処理装置）
１５…受入ホッパー
１６…搬送装置
１７…圧送配管
１８…ホッパー接続部
１９…ポンプ接続部
２０…立上部
２１…供給部
２２…供給端
２３…圧送ポンプ
２４…戻し配管
２５…分岐接続部
２６…開閉弁（切換部）
２７…３方弁（切換部）
２８…開閉弁（切換部）
【図１】
2012228677.tif 000003
【図２】
2012228677.tif 000004
【図３】
2012228677.tif 000005