JP2014108398A - 脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水時間が短くなるように低圧打込み時間を設定する脱水処理装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る脱水処理装置１は、浚渫汚泥に含まれるスラリーを貯蔵するスラリー槽１０と、スラリー槽に貯蔵されるスラリーの密度を検出する密度計１４と、開閉可能な濾室を有し、濾室でスラリーを脱水して脱水ケーキを生成する高圧フィルタプレス式脱水装置３０と、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを濾室に移送する低圧ポンプ１５と、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを、低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して濾室に圧入するために、低圧ポンプが起動してから低圧打込み時間が経過した後に起動する高圧ポンプ２０と、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ２０を制御するとともに、検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、比較に基づいて低圧打込み時間を決定する制御部６０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法に関する。より詳細には、本発明は、浚渫土スラリーを脱水して脱水ケーキを生成する脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法に関する。

港湾、湖沼、河川、池及び掘割等に堆積する土砂、ゴミ及びヘドロ等を取除くことにより、水深の確保、悪臭の発生防止及び水生物の保護を図るために実施される浚渫工事が知られている。浚渫工事で発生する浚渫底泥は、含水率が高い液状のものであり、浚渫汚泥とも呼されている。

浚渫汚泥からゴミ、石及び砂礫を取り除いた原液（スラリーとも称される）から水分を分離して減量化する方法として、高圧フィルタプレス式脱水装置が利用されている。高圧フィルタプレス式脱水装置による脱水処理では、まず、吐出量が比較的大きい低圧ポンプを起動して、スラリーが貯蔵されるスラリー槽から高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室にスラリーを移送して濾室に急速に充填する。次いで、高圧吐出圧が比較的大きい高圧ポンプを起動してスラリーを濾室に高圧打ち込みする。高圧ポンプを起動する前に、吐出量が比較的大きい低圧ポンプによる低圧打込みを一定時間行うことで、濾過時間を短縮して濾過効率の向上を図っている。

特開平０８−２５７３１７号公報

しかしながら、スラリー槽に貯蔵されるスラリーの密度は、浚渫する海域の違いなどにより経時的に変化する。このため、低圧打込みをする時間である低圧打ち込み時間を一定時間に固定すると、低圧打込み後の濾室内部のスラリー密度は、スラリー槽に貯蔵されるスラリーの密度に応じて変化する。濾室内部のスラリー密度が低い状態で高圧打込みを行うと、濾室内部でウォータハンマが発生して、高圧フィルタプレス式脱水装置が破損するおそれがある。一方、濾室内のスラリー密度がある程度まで上昇すると、低圧ポンプではスラリーを濾室に圧入できなくなり、濾室内にスラリーが供給できず濾過ができなくなる。この状態では、濾過に寄与しない余分な打込みを実施していることになり、時間及び電力を無駄に消費するおそれがある。

そこで、本発明は、高圧フィルタプレス式脱水装置を有する脱水処理装置において、脱水時間が短くなるように低圧打込み時間を制御可能な脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る脱水処理装置は、浚渫汚泥に含まれるスラリーを貯蔵するスラリー槽と、スラリー槽に貯蔵されるスラリーの密度を検出する密度計と、開閉可能な濾室を有し、濾室でスラリーを脱水して脱水ケーキを生成する高圧フィルタプレス式脱水装置と、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを濾室に移送する低圧ポンプと、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを、低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して濾室に圧入するために、低圧ポンプが起動してから低圧打込み時間が経過した後に起動する高圧ポンプと、低圧ポンプ及び高圧ポンプを制御するとともに、検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、比較に基づいて低圧打込み時間を決定する制御部と、を有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る脱水処理装置では、制御部は、スラリー密度がしきい値密度よりも小さいときは、低圧打込み時間を第１打込み時間に決定し、スラリー密度がしきい値密度よりも大きいときは、第１打込み時間よりも短い時間である第２打込み時間に低圧打込み時間を決定することが好ましい。

さらに、本発明に係る脱水処理装置では、しきい値密度は、低圧打込み時間を第１打込み時間にした場合の脱水時間と、低圧打込み時間を第２打込み時間にした場合の脱水時間とが等しくなる密度であることが好ましい。

さらに、本発明に係る脱水処理装置では、スラリー密度は、低圧ポンプの起動前に検出された密度であることが好ましい。

さらに、本発明に係る脱水処理方法は、スラリー槽に貯蔵される浚渫汚泥に含まれるスラリーの密度を検出し、検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、比較結果に基づいて、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室に移送する低圧ポンプが起動してから、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して濾室に圧入する高圧ポンプが起動するまで時間である低圧打込み時間を決定し、低圧ポンプを起動し、低圧ポンプが起動してから低圧打込み時間が経過した後に、高圧ポンプを起動することを有することを特徴とする。

さらに、本発明に係る脱水処理プログラムは、スラリー槽に貯蔵される浚渫汚泥に含まれるスラリーの密度を検出し、検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、比較結果に基づいて、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室に移送する低圧ポンプが起動してから、スラリー槽に貯蔵されるスラリーを低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して濾室に圧入する高圧ポンプが起動するまで時間である低圧打込み時間を決定し、低圧ポンプを起動し、低圧ポンプが起動してから低圧打込み時間が経過した後に、高圧ポンプを起動する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法では、低圧打込み時間は検出されたスラリー密度により決定されるので、脱水時間が短くなるように低圧打込み時間を制御可能な脱水処理装置、脱水処理プログラム及びその方法を提供することが可能になった。

脱水処理システムの一例を示す図である。 脱水処理装置の一例を示す図である。 高圧ポンプの概念図である。 高圧フィルタプレス式脱水装置の脱水処理工程を示す図である。 制御部の機能ブロックを示す図である。 脱水処理装置におけるスラリー密度と脱水時間との関係を示す図である。 脱水処理装置の脱水処理フローの一例を示す図である。 （ａ）はスラリー槽のスラリー密度の変動の一例を示す図であり、（ｂ）は脱水処理装置の消費電流の経時変化の一例を示す図であり、（ｃ）はスラリー槽のスラリー密度と脱水処理装置の消費電力との関係の一例を示す図である。

以下図面を参照して、本発明に係る脱水処理装置について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、脱水処理システムの一例を示す図である。

脱水処理システム１００は、運搬・揚土部１１０と、前処理部１２０と、貯泥部１３０と、反応部１４０と、高圧脱水処理部１５０と、水処理部１６０とを有する。

運搬・揚土部１１０は、土運船１１１と、クラムシェル１１２と、受入装置１１３とを有する。土運船１１１は、浚渫地点から脱水処理システム１００まで浚渫土を運搬する。クラムシェル１１２は、土運船１１１で運搬された浚渫土を受入装置１１３に移送する。受入装置１１３は、振動篩いを有し、クラムシェル１１２により移送された浚渫土に含まれる流木等の所定の大きさ以上の夾雑物を除去した上で、ベルトコンベアを介して浚渫土を前処理部１２０に移送する。

前処理部１２０は、受入トロンメル１２１と、砂礫除去装置１２２と、トロンメル用ベルトコンベア１２３と、砂礫用ベルトコンベアとを有する。受入トロンメル１２１は、円筒形の回転部を有し、回転部を回転させて、クラムシェル１１２で除去されなかった貝殻等の夾雑物及び石等を除去する。砂礫除去装置１２２は、受入トロンメル１２１で夾雑物及び石等が除去された浚渫土を上下方向に振動する水平面を有するスクリーン上に案内することにより、浚渫土から砂礫を除去する。トロンメル用ベルトコンベア１２３は、受入トロンメル１２１で除去された夾雑物及び石を夾雑物収集所に運搬する。砂礫用ベルトコンベア１２４は、砂礫除去装置１２２で除去された砂礫を砂礫収集所に運搬する。

貯泥部１３０は、複数の濃度調整槽１３１と、複数の貯泥槽１３２とを有する。複数の濃度調整槽１３１はそれぞれ、不図示の希釈水槽を介して供給される希釈水と、砂礫除去装置１２２で砂礫が除去された浚渫土とを混合して泥水を生成する。複数の貯泥槽１３２はそれぞれ、複数の濃度調整槽１３１で生成された泥水を貯蔵する。複数の濃度調整槽１３１及び複数の貯泥槽１３２はそれぞれ、攪拌機を有する。攪拌機は、一定速度で回転し、泥水が沈殿することを防止する。

反応部１４０は、複数の反応槽１４１と、ＰＡＣ槽１４２と、消石灰貯槽１４３と、複数のスラリー槽１０と、低圧ポンプ１５とを有する。複数の反応槽１４１は、複数の貯泥槽１３２に接続される配管を介して泥水が複数の貯泥槽１３２からそれぞれ移送される。複数の貯泥槽１３２と複数の反応槽１４１とを接続する配管には、ＰＡＣ槽からＰＡＣ（Poly Aluminum Chioride、ポリ塩化アルミニウム）が管注入される。また、複数の反応槽１４１にはそれぞれ、消石灰貯槽１４３から消石灰が注入される。ＰＡＣ及び消石灰は、脱水助剤であり、ＰＡＣは反応槽１４１の内部で攪拌装置により泥水と攪拌されることにより、泥水中に存在する微粒子を凝集して集塊化する。また、消石灰は脱水ケーキの強度増加に寄与するものである。低圧ポンプ１５は、吐出量が大きいものの、揚程が小さい、すなわち吐出圧が低いポンプであり、複数のスラリー槽１０にそれぞれ配置される。

高圧脱水処理部１５０は、高圧ポンプ２０と、高圧フィルタプレス式脱水装置３０と、濾水槽４０と、脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１と、脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２とを有する。高圧ポンプ２０は、吐出量が低圧ポンプ１５よりも小さいものの、揚程が低圧ポンプ１５よりも大きい、すなわち吐出圧が低圧ポンプ１５よりも高いポンプであり、低圧ポンプ１５と直列に配置される。高圧ポンプ２０は、停止しているときは、低圧ポンプ１５から移送されたスラリーを加圧せずに、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室に移送する。また、高圧ポンプ２０は、運転しているときは、低圧ポンプ１５から移送されたスラリーを加圧して、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室に圧入する。高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、複数の濾室を有し、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ２０により移送されたスラリーを脱水して、脱水ケーキを生成する。濾水槽４０は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室での脱水時に発生する濾水を受ける水槽である。脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１及び脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０で生成された脱水ケーキを運搬する。

水処理部１６０は、浄化装置１６１と、放流水槽１６２と、浄化剤注入装置１６３と、中和装置１６４とを有する。浄化装置１６１は、濾水槽４０から移送された濾水と、ＰＡＣ槽から注入されるＰＡＣと、浄化剤注入装置から注入される浄化剤とを混合して、濾水を浄化する。放流水槽１６２は、浄化装置で浄化された濾水を中和装置から注入される中和剤でｐＨ調整をした上で、放流する。

図２は、脱水処理システム１００に含まれる脱水処理装置１を示す図である。図２において、スラリーが流れる配管２０１〜２０４は実線で示され、圧油が流れる圧油管５０１〜５０４は一点鎖線で示され、電気信号の伝送に使用される信号線６０１から６０８は破線で示される。

脱水処理装置１は、スラリー槽１０と、低圧ポンプ１５と、高圧ポンプ２０と、高圧フィルタプレス式脱水装置３０と、濾水槽４０と、脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１と、脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２とを有する。脱水処理装置１は、圧油装置５０と、制御部６０とを更に有する。

スラリー槽１０は、攪拌装置１１と、水位検出器１２と、流入弁１３と、密度計１４とを有する。

攪拌装置１１は、プロペラ状の攪拌子と、攪拌子を駆動するモータとを有する。攪拌装置１１の攪拌子が回転することにより、スラリー槽１０内部のスラリーが攪拌される。スラリー槽１０内部のスラリーが攪拌されると、スラリー槽１０の内部でスラリーの密度が均一になる。

水位検出器１２は、最も長い電極である基準電極と、２番目に長い電極である低水位検出用電極と、最も短い電極である高水位検出用電極とを有する。水位検出器１２は、基準電極と、低水位検出用電極との間が非導通になったときに、低水位信号を信号線６０３を介して制御部６０に送信する。また、水位検出器１２は、基準電極と、高水位検出用電極との間が導通したときに、高水位信号を信号線６０３を介して制御部６０に送信する。

流入弁１３は、制御部６０により制御される電動弁であり、配管２０１及び２０２の間に配置される。制御部６０は、水位検出器１２から低水位信号を受信したときに、流入弁１３に開信号を送信し、水位検出器１２から高水位信号を受信したときに、流入弁１３に閉信号を送信する。流入弁１３は、開信号を受信したときに開動作して、反応槽１４１からスラリー槽１０へのスラリーの流入が開始する。流入弁１３は、閉信号を受信したときに閉動作して、反応槽１４１からスラリー槽１０へのスラリーの流入が停止する。

密度計１４は、ガンマ線密度計であり、スラリー槽１０内部のスラリー密度を検出し、検出したスラリー密度に対応するスラリー密度信号を信号線６０１を介して制御部６０に送信する。

低圧ポンプ１５は、三相モータにより駆動されるうず巻ポンプであり、高圧ポンプ２０と比較すると、吐出量は大きいものの、揚程が低く吐出圧が小さい。低圧ポンプ１５は、制御部６０から信号線６０４を介して起動指令信号を受信すると、起動するとともに起動確認信号を制御部６０に送信する。また、低圧ポンプ１５は、制御部６０から信号線６０４を介して停止指令信号を受信すると、停止するとともに停止確認信号を制御部６０に送信する。

図３は、高圧ポンプ２０の概念図である。図３において、スラリーが流れる配管は実線で示され、圧油又は作動油が流れる圧油管は一点鎖線で示される。

高圧ポンプ２０は、第１ポンプ室２１と、第２ポンプ室２２と、第１吸入弁２３と、第１吐出弁２４と、第２吸入弁２５と、第２吐出弁２６と、定量シリンダ２７と、駆動シリンダ２８とを有する。

第１ポンプ室２１は、第１作動油室２１ｐと、第１中間室２１ｍと、第１吸吐室２１ｗとを有する。第１作動油室２１ｐは、定量シリンダ２７の動きに応じて作動油が流入及び流出する。第１中間室２１ｍは、不凍液が混入された液体を含み、第１作動油室２１ｐ及び第１吸吐室２１ｗとゴム膜を介して隣接する。第１中間室２１ｍの両端に位置するゴム膜は、第１作動油室２１ｐに流入及び流出する作動油の流れに応じて凹凸運動を繰り返す。第１吸吐室２１ｗは、第１中間室２１ｍとの間に位置するゴム膜の動きに応じて、スラリーを吸入及び吐出する。

第２ポンプ室２２は、第２作動油室２２ｐと、第２中間室２２ｍと、第２吸吐室２２ｗとを有する。第２作動油室２２ｐは、定量シリンダ２７の動きに応じて作動油が流入及び流出する。第２中間室２２ｍは、不凍液が混入された液体を含み、第２作動油室２２ｐ及び第２吸吐室２２ｗとゴム膜を介して隣接する。第２中間室２２ｍの両端に位置するゴム膜は、第２作動油室２２ｐに流入及び流出する作動油の流れに応じて凹凸運動を繰り返す。第２吸吐室２２ｗは、第２中間室２２ｍとの間に位置するゴム膜の動きに応じて、スラリーを吸入及び吐出する。

第１吸入弁２３は、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御され、第１ポンプ室２１の第１吸吐室２１ｗにスラリーが吸入されるときに開状態となり、第１ポンプ室２１の第１吸吐室２１ｗからスラリーが吐出されるときに閉状態となる。

第１吐出弁２４は、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御され、第１ポンプ室２１の第１吸吐室２１ｗにスラリーが吸入されるときに閉状態となり、第１ポンプ室２１の第１吸吐室２１ｗからスラリーが吐出されるときに開状態となる。

第２吸入弁２５は、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御され、第２ポンプ室２２の第２吸吐室２２ｗにスラリーが吸入されるときに開状態となり、第２ポンプ室２２の第２吸吐室２２ｗからスラリーが吐出われるときに閉状態となる。

第２吐出弁２６は、運転しているときは、複動形の圧油シリンダにより開閉制御され、第２ポンプ室２２の第２吸吐室２２ｗにスラリーが吸入されるときに閉状態となり、第２ポンプ室２２の第２吸吐室２２ｗからスラリーが吐出されるときに開状態となる。

定量シリンダ２７は、駆動シリンダ２８に連結される駆動軸と、駆動軸に結合される区画壁とを有し、駆動軸の動きに応じて、第１ポンプ室２１の第１作動油室２１ｐ及び第２ポンプ室２２の第２作動油室２２ｐそれぞれに交互に作動油を流入及び流出させる。

駆動シリンダ２８は、定量シリンダ２７に連結される駆動軸と、駆動軸に結合される区画壁とを有する。駆動シリンダ２８は、圧油装置５０から圧油管５０１及び５０２を介して供給される圧油に応じて、駆動軸を左右方向に移動させる。

高圧ポンプ２０は、停止しているときには、第１吸入弁２３、第１吐出弁２４、第２吸入弁２５及び第２吐出弁２６を全て開状態にして、低圧ポンプ１５から移送されたスラリーを加圧することなく、高圧フィルタプレス式脱水装置３０に移送する。

高圧ポンプ２０は、運転しているときには、第１ポンプ室２１及び第２ポンプ室２２の内部においてスラリーを作動油で加圧して移送する。第１ポンプ室２１及び第２ポンプ室２２の内部で加圧されるため、高圧ポンプ２０を運転することにより、高い吐出圧でスラリーを移送することが可能になる。しかしながら、高圧ポンプ２０の吐出量は、第１吸吐室２１ｗ及び第２吸吐室２２ｗの容量に依存するため、低圧ポンプ１５の吐出量よりも小さくなる。高圧ポンプ２０が運転しているとき、低圧ポンプ１５から吐出されたものの、高圧ポンプ２０に吸入されないスラリーは、戻り弁２０５を介してスラリー槽１０に戻る。

高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、複数の濾枠３１と、圧力計３５と、濾枠駆動部３６とを有する。複数の濾枠３１はそれぞれ、隣接する濾枠３１の間に複数の濾室を形成する。圧力計３５は、ダイアフラム圧力計であり、濾室内部の圧力を検出し、検出した濾室圧力に対応する濾室圧力信号を制御部６０に信号線６０５を介して送信する。濾枠駆動部３６は、圧油装置５０から圧油管５０３及び５０４を介して供給される圧油により複数の濾枠３１を、濾枠３１に直交する軸方向に移動するように制御される。濾枠駆動部３６に圧油が圧入されると、複数の濾枠３１は互いに密接して配置されて、隣接する濾枠３１の間に複数の濾室が形成される。濾枠駆動部３６から圧油が排出されると、複数の濾枠３１は互いに所定の間隔を空けて配置される。

図４は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の脱水処理工程を示す図である。図４（ａ）は準備工程を示し、図４（ｂ）は濾過工程を示し、図４（ｃ）は残液処理工程を示し、図４（ｄ）は開枠工程を示す図である。

まず、図４（ａ）に示す準備工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、濾枠駆動部３６に圧油が圧入されて、複数の濾枠３１が近接して配置されて複数の濾室が形成される。複数の濾枠３１の側面にはそれぞれ、ナイロンで織成された濾布３２が配置される。複数の濾枠３１の側面に濾布３２がそれぞれ配置されるので、濾枠３１が近接して配置されることにより形成される濾室は、端面に濾布が挟着された構成になる。

次いで、図４（ｂ）に示す濾過工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ２０からスラリー３０１が濾室に圧入される。濾室に圧入されたスラリーの水分は、濾布３２を介して濾枠３１内部に形成される濾水路から濾枠３１の外部に濾水３０２として排出される。濾枠の内部には脱水されたスラリーから脱水ケーキ３０３が徐徐に形成される。濾枠３１の外部に排出された濾水３０２は、濾水槽４０に貯蔵される。濾水槽４０に貯蔵された濾水３０２は、不図示のポンプによって、水処理部１６０の浄化装置１６１に移送される。濾過工程は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕に達するまで続けられる。脱水処理装置１は、高い吐出圧を有する高圧ポンプ２０で高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部にスラリーを圧入するので、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力を４〔ＭＰａ〕まで高めることができる。高い圧力で濾過することにより、塑性限界に近い状態の含水比となる脱水ケーキ３０１を生成することにより、浚渫土を大幅に減容化することができる。

次いで、図４（ｃ）に示す残液処理工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ２０が停止した後に、圧入されたスラリー３０１の残液が濾枠の給泥部からエアブローによって排出される。スラリー３０１の残液が濾枠から排出されると、濾枠の内部には固形物である脱水ケーキ３０３が濾室の内部側面に挟持された状態で残る。

そして、図４（ｄ）に示す開枠工程において、高圧フィルタプレス式脱水装置３０は、濾枠駆動部３６から圧油が排出され、複数の濾枠３１は互いに所定の間隔を空けて配置される。複数の濾枠３１が互いに所定の間隔を空けて配置されると、一対の濾枠３１に挟持されていた脱水ケーキ３０３は下方に落下する。落下した脱水ケーキ３０３は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の下方に位置する脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１及び脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２によって、脱水ケーキ集積所に運搬される。

濾水槽４０は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０から排出された濾水を貯蔵する水槽であり、不図示のポンプにより貯蔵した濾水を水処理部１６０の浄化装置１６１に移送する。

脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１は、モータ４３により駆動されるベルトコンベアであり、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の下方に位置し、高圧フィルタプレス式脱水装置３０から落下した脱水ケーキを運搬する。モータ４３は、制御部６０により制御される。モータ４３は、制御部６０から信号線６０７を介して起動指令信号を受信すると起動し、制御部６０から停止指令信号を受信すると停止する。

脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２は、モータ４４により駆動されるベルトコンベアであり、脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１の一端の下方に位置し、脱水ケーキ用第２ベルトコンベア４２で運搬された脱水ケーキを脱水ケーキ集積所に運搬する。モータ４４は、制御部６０により制御される。モータ４４は、制御部６０から信号線６０８を介して起動指令信号を受信すると起動し、制御部６０から停止指令信号を受信すると停止する。

圧油装置５０は、作動油を貯蔵する圧油タンクと、圧油タンク内部の作動油に所定の圧力を加えて圧油として吐出する圧油ポンプと、圧油ポンプから吐出された圧油を圧油管５０１〜５０４の何れかに送り出すかを選択する方向切換弁とを有する。圧油装置５０の方向切換弁は、制御部６０によって制御される。圧油装置５０の方向切換弁は、信号線６０６を介して制御部６０から第１高圧ポンプ吐出信号を受信すると、圧油管５０１を介して高圧ポンプ２０に圧油を送り出す。一方、信号線６０６を介して制御部６０から第２高圧ポンプ吐出信号を受信すると、圧油装置５０の方向切換弁は、圧油管５０２を介して高圧ポンプ２０に圧油を送り出す。圧油装置５０の方向切換弁から圧油管５０１及び５０２への送り出しはそれぞれ、所定の時間ごとに交互に実行される。圧油装置５０の方向切換弁は、信号線６０６を介して制御部６０から濾室形成信号を受信すると、圧油管５０３及び５０４を介して濾枠駆動部３６に圧油を送り出す。また、圧油装置５０の方向切換弁は、信号線６０６を介して制御部６０から濾室開放信号を受信すると、濾枠駆動部３６への圧油の送り出しを終了する。

制御部６０は、演算部６１と、記憶部６２と、Ｉ／Ｏ部６３とを有するコンピュータである。演算部６１は、記憶部６２に記憶された所定のコンピュータプログラムを実行することにより、脱水処理装置１の制御等の各機能を実現する。制御部６０は、例えば、サーバ又はパーソナルコンピュータ若しくはシーケンサとも称されるステートマシン等のコンピュータを用いて形成され得る。

図５は、制御部６０の機能ブロックを示す図である。

制御部６０は、脱水処理装置制御部６１１と、スラリー密度記憶部６１２と、低圧打込み時間決定部６１３と、低圧ポンプ制御部６１４と、高圧ポンプ制御部６１５と、濾室圧力判定部６１６とを有する。

脱水処理装置制御部６１１は、不図示の脱水開始ボタンの押下を検出すると、圧油装置５０の方向切換弁に信号線６０６を介して濾室形成信号を送信する。濾室形成信号を受信すると、圧油装置５０の方向切換弁は、圧油管５０３及び５０４を介して濾枠駆動部３６に圧油を送り出す。

また、脱水処理装置制御部６１１は、低圧ポンプ制御部６１４及び高圧ポンプ制御部６１５がそれぞれ停止確認信号を受信し、且つ不図示の脱水終了ボタンの押下を検出すると、圧油装置５０の方向切換弁に信号線６０６を介して濾室開放信号を送信する。濾室形成信号を受信すると、圧油装置５０の方向切換弁は、濾枠駆動部３６への圧油の送り出しを終了する。

スラリー密度記憶部６１２は、密度計１４から信号線６０１を介して送信される、スラリー槽１０内部のスラリー密度信号に対応するスラリー密度情報を記憶する。

低圧打込み時間決定部６１３は、不図示の脱水開始ボタンの押下を検出すると、スラリー密度記憶部６１２が記憶する、スラリー槽１０内部のスラリー密度情報と、記憶部６２に記憶される所与のしきい値密度情報とを比較する。低圧打込み時間決定部６１３は、比較結果に基づいて、低圧ポンプが起動してから高圧ポンプが起動するまでの時間である低圧打込み時間を決定する。スラリー槽１０内部のスラリー密度がしきい値密度よりも小さい場合、低圧打込み時間決定部６１３は、記憶部６２に記憶される第１打込み時間を低圧打込み時間として決定する。一方、スラリー槽１０内部のスラリー密度がしきい値密度よりも大きい場合、低圧打込み時間決定部６１３は、記憶部６２に記憶される第２打込み時間を低圧打込み時間として決定する。第２打込み時間は、第１打込み時間よりも短い時間である。

図６は、脱水処理装置１におけるスラリー密度と、脱水時間との関係を示す図である。図６において、実線で示される曲線は、低圧打込み時間が２０分であるときのスラリー密度と、脱水時間との関係を示す曲線である。すなわち、実線で示される曲線における脱水処理では、低圧ポンプ１５が起動されてから２０分経過した後に高圧ポンプ２０が起動している。また、破線で示される曲線は、低圧打込み時間が３０分であるときのスラリー密度と、脱水時間との関係を示す曲線である。すなわち、破線で示される曲線における脱水処理では、低圧ポンプ１５が起動されてから３０分経過した後に高圧ポンプ２０が起動している。脱水時間は、低圧ポンプ１５が起動されてから、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕に達するまでの時間である。

スラリー密度が低い場合、破線で示される低圧打込み時間が３０分である場合の方が、実線で示される低圧打込み時間が２０分である場合よりも、脱水時間が短くなる。例えば、矢印Ａで示されるスラリー密度が１．１０〔ｇ／ｃｍ3〕では、低圧打込み時間が３０分である場合の方が、低圧打込み時間が２０分である場合よりも、脱水時間が１０分程度短くなる。

一方、スラリー密度が高い場合、低圧打込み時間が２０分である場合の方が、低圧打込み時間が３０分である場合よりも、脱水時間が短くなる。例えば、矢印Ｂで示されるスラリー密度が１．１８〔ｇ／ｃｍ3〕では、低圧打込み時間が２０分である場合の方が、低圧打込み時間が３０分である場合よりも、脱水時間が５分程度短くなる。

また、矢印Ｃで示されるスラリー密度１．１２〔ｇ／ｃｍ3〕では、低圧打込み時間が２０分である場合と、低圧打込み時間が３０分である場合とで脱水時間が同一になる。

図６に示す例では、低圧打込み時間決定部６１３は、しきい値密度は１．１２〔ｇ／ｃｍ3〕に設定され、第１打込み時間は２０分に設定され、第２打込み時間は３０分に設定される。このような設定により、脱水処理装置１の脱水時間を短くすることができる。

低圧ポンプ制御部６１４は、低圧打込み時間決定部６１３が低圧打込み時間を決定すると、低圧ポンプ１５に起動指令信号を送信する。また、低圧ポンプ制御部６１４は、濾室圧力判定部６１６が濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕以上であると判定すると、低圧ポンプ１５に停止指令信号を送信する。

高圧ポンプ制御部６１５は、低圧ポンプ１５が起動したことを示す起動確認信号を低圧ポンプ１５から受信したときから低圧打込み時間が経過するまでの時間を計測する。起動確認信号を受信したときから低圧打込み時間が経過すると、高圧ポンプ制御部６１５は、高圧ポンプ２０を起動するために、圧油装置５０への第１及び第２高圧ポンプ吐出信号の送信を開始する。また、高圧ポンプ制御部６１５は、濾室圧力判定部６１６が濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕以上であると判定すると、圧油装置５０への第１及び第２高圧ポンプ吐出信号の送信を終了して、高圧ポンプ２０を停止する。

濾室圧力判定部６１６は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の圧力計３５から送信される濾室の内部の圧力に対応する濾室圧力信号を受信して、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕を越えているか否かを判定する。

図７は、脱水処理装置１の脱水処理フローの一例を示す図である。

まず、ステップＳ１０１において、脱水処理装置制御部６１１は、不図示の脱水開始ボタンの押下を検出して、圧油装置５０の方向切換弁に濾室形成信号を送信し、脱水処理を開始する。濾室形成信号を受信した圧油装置５０は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾枠駆動部３６に圧油を送り出す。濾枠駆動部３６に圧油が圧入されると、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の複数の濾枠３１は互いに密接して配置されて、隣接する濾枠３１の間に複数の濾室が形成される。

次いで、ステップＳ１０２において、スラリー密度記憶部６１２は、密度計１４から信号線６０１を介して送信される、スラリー槽１０内部のスラリー密度信号に対応するスラリー蜜導情報を記憶する。

次いで、ステップＳ１０３において、低圧打込み時間決定部６１３は、スラリー密度記憶部６１２に記憶されるスラリー密度情報と、しきい値密度情報とを比較して、低圧打込み時間を決定する。低圧打込み時間決定部６１３は、スラリー密度がしきい値密度よりも小さい場合、低圧打込み時間決定部６１３は、第１打込み時間を低圧打込み時間として決定する。一方、スラリー槽１０内部のスラリー密度がしきい値密度よりも大きい場合、低圧打込み時間決定部６１３は、第１打込み時間よりも短い第２打込み時間を低圧打込み時間として決定する。

次いで、ステップＳ１０４において、低圧ポンプ制御部６１４は、低圧ポンプ１５に起動指令信号を送信して、低圧ポンプ１５を起動する。

次いで、ステップＳ１０５において、高圧ポンプ制御部６１５は、低圧打込み時間が経過した後に、高圧ポンプ２０に起動指令信号を送信して、高圧ポンプ２０を起動する。

次いで、ステップＳ１０６において、濾室圧力判定部６１６は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕を越えているか否かを判定する。

ステップＳ１０６において、濾室圧力判定部６１６が高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕を越えていないと判定した場合、処理はステップＳ１０６に戻る。また、ステップＳ１０６において、濾室圧力判定部６１６が高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕を越えていると判定した場合、処理はステップＳ１０７に進む。

次いで、ステップＳ１０７において、低圧ポンプ制御部６１４は、低圧ポンプ１５に停止指令信号を送信して、低圧ポンプ１５を停止する。また、高圧ポンプ制御部６１５は、高圧ポンプ２０に停止指令信号を送信して、高圧ポンプ２０を停止する。

そして、ステップＳ１０８において、脱水処理装置制御部６１１は、不図示の脱水終了ボタンの押下を検出して、圧油装置５０の方向切換弁に濾室開放信号を送信し、脱水処理を終了する。濾室開放信号を受信した圧油装置５０は、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾枠駆動部３６への圧油の送り出しを終了する。濾枠駆動部３６から圧油が排出されると、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の複数の濾枠３１は互いに所定の間隔を空けて配置され、生成された脱水ケーキ３０３が脱水ケーキ用第１ベルトコンベア４１に落下する。

スラリー槽１０のスラリー密度が所定のしきい値密度よりも低い場合、低圧打込み時間を長くすると、脱水時間が短くなる。一方、スラリー槽１０のスラリー密度が所定のしきい値密度よりも高い場合、低圧打込み時間が短くすると、脱水時間が短くなる。脱水処理装置１は、スラリー槽１０のスラリー密度が所定のしきい値密度よりも高いか否かを判定して、その判定結果により低圧打込み時間を決定するので、脱水時間を短くすることができる。また、脱水処理装置１は、スラリー槽１０のスラリー密度に基づいて低圧打込み時間を適切な時間に選択できるので、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室でウォータハンマが発生することを防止する。さらに、脱水処理装置１は、脱水時間を短くすることができるので、消費電力を削減することができる。

また、脱水処理装置１では、低圧ポンプの起動前に検出されたスラリー密度に基づいて低圧打込み時間が決定されるので、低圧打込み時間のスラリー密度の変動を考慮する必要がなく、判定処理が簡明になる。

また、脱水処理装置１では、しきい値密度は、低圧打込み時間を第１打込み時間にした場合の脱水時間と、低圧打込み時間を第２打込み時間にした場合の脱水時間とが等しくなる密度であるが、脱水時間ではなく他の要素に基づいて決定されてもよい。例えば、しきい値密度は、低圧打込み時間を第１打込み時間にした場合の消費電力と、低圧打込み時間を第２打込み時間にした場合の消費電力とが等しくなる密度にしてもよい。また、脱水処理装置１では、第１打込み時間を３０分、第２打込み時間を２０分とする例が説明されるが、第２打込み時間が第１打込み時間よりも短ければ、第１打込み時間及び第２打込み時間は他の時間に設定してもよい。

また、脱水処理装置１では、高圧ポンプ２０が運転しているとき、低圧ポンプ１５から吐出されたものの、高圧ポンプ２０に吸入されないスラリーは、戻り弁２０５を介してスラリー槽１０に戻るが、低圧ポンプ１５をインバータ制御してもよい。低圧ポンプ１５をインバータ制御することにより、低圧ポンプ１５の吐出量を高圧ポンプ２０の吐出量と等しくなるように制御できるので、戻り弁２０５を省略できるとともに、脱水処理装置１の省電力を更に低減できる。

脱水処理装置１では、高圧ポンプ２０が低圧ポンプ１５に直列に接続されるが、高圧ポンプ２０は、低圧ポンプ１５に並列に接続されてもよい。この場合、低圧ポンプ１５は低圧打込み時間が経過した後に停止し、低圧打込み時間が経過した後は、高圧ポンプ２０が単体で高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室にスラリーを圧入する。また、高圧ポンプ２０は油圧駆動のポンプであるが、吐出圧が大きい電気駆動のポンプにしてもよい。

また、脱水処理装置１では、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕に達すると、脱水処理の終了を判定しているが、濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕未満の値に達したときに脱水処理の終了を判定してもよい。また、濾室の内部の圧力が４〔ＭＰａ〕より大きい値に達したときに脱水処理の終了を判定してもよい。また、脱水処理の終了は、他のアルゴリズムで判定してもよい。例えば、高圧フィルタプレス式脱水装置３０の濾室の容量と、密度計１４で検出される密度及び脱水時間から演算される脱水ケーキの容量との関係から、脱水処理の終了を判定してもよい。

また、脱水処理装置１では、低圧打込み時間決定部６１３は、スラリー槽１０内部のスラリー密度との比較に、単一のしきい値密度が使用されるが、複数のしきい値密度が使用されてもよい。スラリー槽１０内部のスラリー密度との比較に、複数のしきい値密度が使用されることにより、脱水時間をより短くすることができる。

図８（ａ）はスラリー槽１０のスラリー密度の変動の一例を示す図である。図８（ａ）に示されるグラフの横軸は脱水処理システムの運転日であり、縦軸はスラリー槽１０のスラリー密度である。

スラリー槽１０のスラリー密度は１．１５〔ｇ／ｃｍ³〕〜１．２０〔ｇ／ｃｍ³〕の範囲で変動している。スラリー槽１０のスラリー密度の変動は、時間帯には依存せず、浚渫された海域など浚渫土の種類や浚渫方法等に依存する。

図８（ｂ）は脱水処理装置１の消費電流の経時変化の一例を示す図である。図８（ｂ）に示されるグラフの横軸は１サイクルの脱水時間であり、縦軸は脱水処理装置１で消費される電流の瞬時電流値である。

脱水処理装置１の低圧打込み時間は２０分であるので、脱水処理が開始されてから３分後に低圧打込みが開始され、脱水処理装置１で脱水処理が開始されてから２３分後に低圧打込みが終了している。

低圧打込みにおける脱水処理装置１の最大電流値は１２０〔Ａ〕であり、最小電流値は８０〔Ａ〕である。低圧打込みでは、低圧ポンプ１５を駆動する電流が支配的である。

高圧打込みにおける脱水処理装置１の最大電流値は１６０〔Ａ〕であり、最小電流値は１４０〔Ａ〕である。低圧打込みでは、低圧ポンプ１５及び高圧ポンプ２０を駆動する電流が支配的である。

図８（ｃ）はスラリー槽１０のスラリー密度と脱水処理装置１の消費電力との関係の一例を示す図である。図８（ｃ）に示されるグラフの横軸はスラリー槽１０のスラリー密度であり、縦軸は脱水処理装置１で消費される電力量である。図８（ｃ）において、実線で示される直線は、低圧打込み時間が２０分であるときのスラリー密度と、電力量との関係を示す曲線である。また、破線で示される直線は、低圧打込み時間が３０分であるときのスラリー密度と、電力量との関係を示す曲線である。

スラリー密度が１．１５０〔ｇ／ｃｍ³〕〜１．１７５〔ｇ／ｃｍ³〕の範囲では、低圧打込み時間が３０分であるときのほうが、低圧打込み時間が２０分であるときよりも消費電力量が小さい。一方、スラリー密度が１．１７５〔ｇ／ｃｍ³〕〜１．２００〔ｇ／ｃｍ³〕の範囲では、低圧打込み時間が２０分であるときのほうが、低圧打込み時間が３０分であるときよりも消費電力量が小さい。

これから、スラリー密度が１．１５０〔ｇ／ｃｍ³〕〜１．１７５〔ｇ／ｃｍ³〕の範囲では、低圧打込み時間は３０分に設定され、スラリー密度が１．１７５〔ｇ／ｃｍ³〕〜１．２００〔ｇ／ｃｍ³〕の範囲では、低圧打込み時間は２０分に設定される。

低圧打込み時間をこのように選択するように設定することにより、脱水処理装置１の消費電力は３．５％削減される。

１ 脱水処理装置
１０ スラリー槽
１５ 低圧ポンプ
２０ 高圧ポンプ
３０ 高圧フィルタプレス式脱水装置
６０ 制御部

Claims (6)

1. 浚渫汚泥に含まれるスラリーを貯蔵するスラリー槽と、
   前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーの密度を検出する密度計と、
   開閉可能な濾室を有し、前記濾室でスラリーを脱水して脱水ケーキを生成する高圧フィルタプレス式脱水装置と、
   前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを前記濾室に移送する低圧ポンプと、
   前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを、前記低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して前記濾室に圧入するために、前記低圧ポンプが起動してから低圧打込み時間が経過した後に起動する高圧ポンプと、
   前記低圧ポンプ及び前記高圧ポンプを制御するとともに、前記検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、前記比較に基づいて前記低圧打込み時間を決定する制御部と、
   を有することを特徴とする脱水処理装置。
2. 前記制御部は、前記スラリー密度が前記しきい値密度よりも小さいときは、前記低圧打込み時間を第１打込み時間に決定し、
   前記スラリー密度が前記しきい値密度よりも大きいときは、前記第１打込み時間よりも短い時間である第２打込み時間に前記低圧打込み時間を決定する、請求項１に記載の脱水処理装置。
3. 前記しきい値密度は、前記低圧打込み時間を前記第１打込み時間にした場合の脱水時間と、前記低圧打込み時間を前記第２打込み時間にした場合の脱水時間とが等しくなる密度である、請求項２に記載の脱水処理装置。
4. 前記スラリー密度は、前記低圧ポンプの起動前に検出された密度である、請求項１〜３の何れか一項に記載の脱水処理装置。
5. スラリー槽に貯蔵される浚渫汚泥に含まれるスラリーの密度を検出し、
   前記検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、前記比較結果に基づいて、前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室に移送する低圧ポンプが起動してから、前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを前記低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して前記濾室に圧入する高圧ポンプが起動するまで時間である低圧打込み時間を決定し、
   前記低圧ポンプを起動し、
   前記低圧ポンプが起動してから前記低圧打込み時間が経過した後に、前記高圧ポンプを起動することを有することを特徴とする脱水処理方法。
6. スラリー槽に貯蔵される浚渫汚泥に含まれるスラリーの密度を検出し、
   前記検出されたスラリー密度としきい値密度とを比較して、前記比較結果に基づいて、前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを高圧フィルタプレス式脱水装置の濾室に移送する低圧ポンプが起動してから、前記スラリー槽に貯蔵されるスラリーを前記低圧ポンプの吐出圧よりも高い吐出圧で加圧して前記濾室に圧入する高圧ポンプが起動するまで時間である低圧打込み時間を決定し、
   前記低圧ポンプを起動し、
   前記低圧ポンプが起動してから前記低圧打込み時間が経過した後に、前記高圧ポンプを起動する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする脱水処理プログラム。

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