(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥と凝縮剤混合液を回転筒内に供給し、遠心力とスクリューコンベアの圧搾力により脱水分離して、脱水汚泥ケーキを形成する汚泥遠心脱水機の運転制御方法において、
脱水汚泥ケーキの含水率の変化を含水率計により把握し、その増減に応じた回転トルク設定及び薬品注入率設定命令を発する調節機能と、
脱水汚泥ケーキの含水率の変化に即応して最適な含水率に戻すための知識ベースとしての汚泥供給量、汚泥濃度、汚泥温度、差速変化により生じるスクリューコンベアのトルク設定値、薬品注入率の汚泥遠心脱水機運転状況データ及びこれに対応した回転トルク設定と薬品注入率設定命令が制御パラメータとして蓄積されるデータベースとを備え、
前記各データより目標とする含水率の脱水汚泥ケーキを得るのに最適なトルク設定値を検索する手順と、
この検索手順の結果をデータベースからトルク設定変更値として出力する手順と、
この出力手順でトルク設定変更値が変更され、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断し、適正値ならその結果を前記データベースに格納する第１判断手順と、
この第１判断手順により目標とする含水率が、不達成なら設定可能範囲内で設定変更を繰り返し、それでも不達成なら薬品注入率設定値の変更を行い、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断し、適正値ならその結果を前記データベースに格納する第２判断手順とを用いて、汚泥遠心脱水機を運転することを特徴とする汚泥遠心脱水機の運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水や汚水の処理に際して、汚泥脱水ケーキの含水率を一定に保つ汚泥遠心脱水機の運転制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遠心脱水機は、遠心力を利用して脱水分離するものであり、横形連続式遠心脱水機の構造例を図３に示す（参考文献；社団法人日本下水道協会発行「下水道維持管理指針１９９１年版」５０２頁）。図中、１０１は回転筒、１０２はスクリューコンベア、１０３は汚泥・薬品供給用２重管、１０４はハウジング、１０５は前記回転筒１０１を回転駆動する主電動機、１０６はコンベア駆動用電動機、１０７はギヤボックスである。回転筒１０１は一定速度の高速回転、スクリューコンベア１０２は回転筒１０１の回転数より低い回転とする。
【０００３】
汚泥・薬品供給用２重管１０３を通じて供給された汚泥及び混合液は、スクリューコンベア１０２の途中の開口から回転筒１０１内に噴出し、遠心力と圧搾力により脱水分離される。つまり、脱水汚泥ケーキａと液ｂに分離される。
【０００４】
現在の汚泥遠心脱水機の運転制御は、汚泥脱水ケーキの含水率を略一定に保つように行っている。それには、汚泥を定量供給することを前提として、脱水機本体（回転筒１０１）の回転と、脱水機本体内のスクリューコンベア１０２の回転に回転差（これを差速と称する）を与え、この差速の変化により生じるスクリューコンベア回転トルクを計測し、この回転トルクを一定に保つように差速を制御する。
【０００５】
従って、供給汚泥濃度及び汚泥性状が変化すると、汚泥焼却あるいは搬出に最適な汚泥ケーキが得られなくなる状況となるので、トルク設定の変更、薬品注入率の変更を人的介在により行うことを余儀なくされており、脱水機の運転状況を把握した上でのフィードフォワード制御を行っていないのが実情である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、脱水汚泥ケーキの含水率を常時把握した上でのトルク制御、薬品注入率制御ではないので、
(1) 降雨時の下水幹線に堆積した汚泥の流入による汚泥濃度の変化と、汚泥成分としての有機分、無機分の比率変化による汚泥性状変化
(2) 夏場の汚泥腐敗に伴う汚泥粒子の細分化増進による汚泥性状変化
(3) 生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥等の混合比変更による汚泥性状変化
に適切に対応できない状況が生じている。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決し、汚泥脱水ケーキの含水率を一定に保ち、汚泥処理プロセスを適正に維持して行く上で、上記含水率の変化に追従した適切な回転トルク設定及び薬品注入率設定命令を出力することができる汚泥遠心脱水機の運転制御方法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】
本発明は、汚泥と凝縮剤混合液を回転筒内に供給し、遠心力とスクリューコンベアの圧搾力により脱水分離して、脱水汚泥ケーキを形成する汚泥遠心脱水機の運転制御方法において、脱水汚泥ケーキの含水率の変化を含水率計により把握し、その増減に応じた回転トルク設定及び薬品注入率設定命令を発する調節機能と、
脱水汚泥ケーキの含水率の変化に即応して最適な含水率に戻すための知識ベースとしての汚泥供給量、汚泥濃度、汚泥温度、差速変化により生じるスクリューコンベアのトルク設定値、薬品注入率の汚泥遠心脱水機運転状況データ及びこれに対応した回転トルク設定と薬品注入率設定命令が制御パラメータとして蓄積されるデータベースとを備え、前記各データより目標とする含水率の脱水汚泥ケーキを得るのに最適なトルク設定値を検索する手順と、この検索手順の結果をデータベース部からトルク設定変更値として出力する手順と、この出力手順でトルク設定変更値が変更され、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断し、適正値ならその結果を前記データベース部に格納する第１判断手順と、この第１判断手順により目標とする含水率が、不達成なら設定可能範囲内で設定変更を繰り返し、それでも不達成なら薬品注入率設定値の変更を行い、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断し、適正値ならその結果を前記データベース部に格納する第２判断手順とを用いて、汚泥遠心脱水機を運転することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に本発明の一実施形態を示す。図中、１は汚泥遠心脱水機、２は汚泥槽、３は水と凝集剤の混合液を貯留する薬品槽である。汚泥は、ポンプ４により汚泥槽２から汚泥遠心脱水機１に供給する。汚泥供給路には濃度計５と流量計６を設置し、その流量計測信号を汚泥供給量設定器７の設定信号と共に流量調節器８に与えて、ポンプ４を制御するようにしている。また、凝集剤混合液は、ポンプ９により薬品槽３から汚泥遠心脱水機１に供給する。凝集剤混合液供給路には流量計１０を設置し、その流量計測信号を比率設定器１１の出力と共に流量調節器１２に与えて、ポンプ９を制御するようにしている。比率設定器１１は、汚泥供給路の流量計６の出力（汚泥流量計測信号）と薬品注入率設定器１３の出力（設定信号）を受け、汚泥流量に応じて薬品注入率の設定値を調整する。
【００１０】
前記汚泥遠心脱水機１には、そのスクリューコンベア１０２の回転トルクを検出するためにトルク計１４を取り付け、その検出信号をトルク設定器１５の出力（設定信号）と共にトルク調節器１６に与えて、コンベア駆動用電動機１０６を可変速運転するようにしている。汚泥遠心脱水機１の主電動機１０５は、定速度運転とする。スクリューコンベア１０２は、回転筒１０１の回転数より低い回転とする。
【００１１】
なお、１７は制御渋滞警報器である。また、図示していないが、汚泥処理設備には、汚泥温度を計測する温度計、脱水汚泥ケーキの含水率を計測する含水率計などを装備している。
【００１２】
２０はＣＰＵ（情報処理部）である。ＣＰＵ２０は、含水率、汚泥供給流量、汚泥濃度、汚泥温度、トルク及び薬品注入率に基づき、汚泥遠心脱水機１の運転状態と脱水汚泥ケーキの含水率の変化を把握するデータ処理部２１と、データ処理結果を格納し、活用するデータベース部２２と、このデータベース部２２との信号授受や外部からの人的介在により所定の制御フローを実行して、前記薬品注入率設定器１３、トルク設定器１５及び制御渋滞警報器１７に所要の信号を付与する制御フロー部２３などを備えている。制御フローは図２に示す。
【００１３】
次に、制御手順について説明する。データ処理部２１では、汚泥性状変化の状況を把握するために脱水汚泥ケーキの含水率を計測し、適当なインターバルの計測値から汚泥脱水含水率の変化傾向を把握する。同時に、汚泥供給流量、汚泥濃度、汚泥温度、トルク及び薬品注入率のデータも収集する。これらの各データより、目標とする含水率の脱水汚泥ケーキを得るのに最適なトルク設定値を検索し（ア）、その結果を回転トルク設定変更値として制御フロー部２３へ出力する（イ）。これにより、回転トルク設定を行い（ステップＳ１）、その結果を監視する（ウ）。つまり、設定変更後、一定時間内に脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断したり（Ｓ２）、回転トルク設定可能の範囲か否かを判断したりする（Ｓ３）。一定時間内に脱水汚泥ケーキの含水率が適正値に至らない場合は、再度設定変更値を出力する（イ）。
【００１４】
なお、このトルク設定変更により、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になった時には、その結果を他の計測値と共にデータベースに格納する。
【００１５】
トルク設定変更を再々行っても、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値に至らず、回転トルク設定可能範囲の上下限値を超える設定をしなければならない状況に至った場合（ステップ３の判断でＮｏが続いた場合）は、回転トルク設定変更不可と認識し（エ）、次の手段として、目標とする含水率の脱水汚泥ケーキを得るのに最適な薬品注入率設定値をデータベースより検索し、その結果を薬品注入率設定変更値として制御フロー部２３へ出力する（オ）。これにより、薬品注入率の設定を行い（Ｓ４）、その結果を監視する（ウ）。つまり、一定時間内に脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になったか否かを判断したり（Ｓ２）、薬品注入率設定可能の範囲か否かを判断したりする（Ｓ５）。一定時間内に脱水汚泥ケーキの含水率が適正値に至らない場合は、再度変更値を出力する（オ）。
【００１６】
なお、この薬品注入率設定変更により、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値になった時には、その結果を他の計測値と共にデータベースに格納する。
【００１７】
薬品注入率設定変更を再々行っても、脱水汚泥ケーキの含水率が適正値に至らず、薬品注入率設定可能範囲の上下限値を超える設定をしなければならない状況に至った場合（ステップ５の判断でＮｏが続いた場合）は、薬品注入率設定変更不可と認識する（カ）。
【００１８】
回転トルク設定及び薬品注入率設定を設定可能範囲内で調整した結果として、脱水汚泥ケーキの含水率が最適値に至らなかった場合は、制御渋滞と認識し（キ）、制御渋滞警報器１７を作動させる。そして、これ以降、データベースより新たな設定変更値を出力することはせず、人的介在に依る設定変更に委ねる。
【００１９】
このように、制御の流れが基本的には（ア）（イ）（ウ）（エ）（オ）（カ）（キ）の順序で進行するため、脱水汚泥ケーキの含水率の監視が常時行われることになり、含水率の変化に追従した適切な回転トルク設定及び薬品注入率設定命令が出力される。また、汚泥性状の変化に対応した回転トルク設定及び薬品注入率命令が制御パターンとして蓄積されるため、制御性が向上し初心者であってもベテラン運転員と同等の運転が行える。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、常時汚泥脱水ケーキの含水率の監視を行っているので、含水率の変化に追従した適切な回転トルク設定及び薬品注入率設定命令を出力することが可能である。また、汚泥性状の変化に応じた回転トルク設定及び薬品注入率設定命令を制御パターンとして蓄積することにより、初心者であってもベテランの運転員と同等の運転ができる。更に、汚泥脱水機の含水率の適確な制御により、後続プロセスである汚泥焼却あるいは搬出の工程における安定運転に寄与し得る、といった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す汚泥脱水フローシート。
【図２】一実施形態の制御フロー図。
【図３】横形連続式遠心脱水機の構造例を示す断面図。
【符号の説明】
１…汚泥遠心脱水機
２…汚泥槽
３…凝集剤混合液槽
４，９…ポンプ
７…汚泥供給量設定器
８，１２…流量調節器
１１…比率設定器
１３…薬品注入率設定器
１４…トルク計
１５…トルク設定器
１６…トルク調節器
２０…ＣＰＵ
２１…データ処理部
２２…データベース
２３…制御フロー部
１０１…回転筒
１０２…スクリューコンベア
１０３…汚泥・薬品供給用２重管
１０５…主電動機
１０６…コンベア駆動用電動機
【図１】
0003731292.tif 000002
【図２】
0003731292.tif 000003
【図３】
0003731292.tif 000004