JPS6352798A - ベルトプレス型脱水機の運転条件制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種水処理工程より排出される汚泥の脱水に
用いられるベルトプレス型脱水機において、重力脱水部
で生成される重力脱水ケーキの強度を連続的に測定し、
最適運転条件を保つように制御する方法に関するもので
ある。

〔従来技術及び発明が解決しようとする問題点〕ベルト
プレスによる汚泥脱水においては、重力脱水ケーキの強
度が脱水機の性能に大きな影響を及ばずことが経験的に
知られている。重力脱水ケーキの強度が十分でないと、
重力脱水工程以降の圧搾工程におけるケーキのサイドリ
ークやろ布ベルトへのしみ込みが生じ、処理速度の低下
やろ布ベルトからのケーキ剥離性の低下が生じ、圧搾ケ
ーキ含水率の上昇あるいはろ布ベルトの洗浄水量の増大
等を招くことになる。

従って、何らかの方法で重力脱水ケーキの強度を計測し
、ヘルドプレス型脱水機の運転管理に利用することが考
えられる。しかし、現在のところ適当な計測方法がない
ために、２次的手段としてケーキのサイドリーク、剥離
性等の計測を行っているのが現状であるが、かかる方法
は、測定方法が複雑で、得られるデータの時間遅れが生
ずるために、運転管理指標としては必ずしも好ましいも
のではない。また、最近になって、いわゆる針入度試験
法を改良した凝集体強度測定方法が開発されたが、これ
は回分式の測定であるうえに、試料のサンプリングが必
要となる。ところが、ベルトプレス脱水で生じる凝集体
や重力脱水ケーキの強度は小さく、サンプリングによっ
て容易に破壊されるから、上記方法を用いることは不可
能である。

このために、サンプリングが不要で、計測容易な連続式
強度測定方法の開発が望まれている。

本発明は、上記従来の問題点を克服すべく、ヘルドプレ
ス型脱水機における重力脱水ケーキ強度と、圧搾脱水ケ
ーキ含水率等の脱水性能に及ぼす各種運転操作条件との
関係を調査した結果完成されたもので、ヘルドプレス型
脱水機の重力脱水部を走行する重力脱水ケーキ強度を測
定することにより、ベルトプレス脱水を最適運転状況に
保つ制御方法を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記従来の問題点を克服するための手段とし
て、ベルトプレス型脱水機の重力脱水部を走行する重力
脱水ケーキの厚さＸ。を計測すると共に、該走行する重
力脱水ケーキと摺動する所定の押圧力を付与した押圧部
材の沈下深さＸを計測し、これらの出力比ｘ　／　ｘ、
を求め、その値があらかじめ求めておいた凝集剤の薬注
量、凝集剤の混合かくはん強度、汚泥の供給量、ろ布ベ
ルトのスピードの各運転条件でのＸ　／　Ｘ　０の最小
値近傍となるように、これら運転条件のうちの少なくと
も一つを制御することを特徴とするベルトプレス型脱水
機の運転条件制御方法を提供するものである。

〔作　用〕

強度を測定する一般的な方法は、加える力（応力）と変
化した量（変位）との関係を知ることである。ベルトプ
レス型脱水機においては、ろ布ベルトによる圧搾工程の
前に重力脱水を行う重力脱水部が存在し、この重力脱水
部では走行するろ布ベルト上に適当な厚さの重力脱水ケ
ーキが形成される。

いま、この重力脱水ケーキ上に所定重量の「重り」を載
せたと考えると、ｒ重り」はケーキの強度に応じて適当
量沈下しながらろ布ベルトの走行方向へ移動する。その
沈下深さＸは、ケーキ強度の大きい程小さく、「重りＪ
の重量が大きい程大きい。従って、沈下深さＸを計測す
れば、強度に応じた信号を得ることができる。しかし、
沈下深さＸは重力脱水ケーキの厚さＸ。によって変化し
、厚さｘｏの大きい程大きくなる。以」−は「重り」を
重力脱水ケーキ上に載せて放置した場合の現象であり、
この方式のままでは「重りＪは重力脱水ケーキの移動と
共に移動することになり、回分式でかつ複雑な測定方法
である。

本発明では、この現象を連続化するために、ｒ重りＪと
して、走行する重力脱水ケーキと摺動する所定の押圧力
を付与した押圧部材を用いる。

該押圧部材をろ布ベルトの走行方向には移動しない構造
として、重力脱水ケーキ上にケーキ強度に応じた深さを
もつ溝を形成させ、その溝の深さを計測して沈下深さＸ
とする。

沈下深さＸを計測する方式としては、重力脱水ケーキ上
に形成される溝の深さを超音波距離計測旧、レーザ光距
離計測計等非接触方式の距離計測計を用いて計測して求
めてもよいし、接触式のレベルスイッチ（抵抗式、静電
容量式）等を用いて測ることもできる。また、押圧部材
全体を重力方向（上下方向）にも移動可能としてその沈
下深さを直接各種距離計測計を用いて測ることもｔきる
し、後述するように、押圧部材を回転自在に枢支してケ
ーキとの摺動部の沈下深さＸを他端の回転角度に変換し
て計測することが便利である。

また、沈下深さＸの絶対値を比較するのでは、重力脱水
ケーキの厚さの影響を大きく受けるから、汚泥濃度の変
動や、脱水機の距離速度の変化があった場合には、重力
脱水ケーキ強度を正しく計測できないので、押圧力をか
けない場合の重力脱水ケーキの厚さＸ。を別の方法で計
測し、両者の比Ｘ　／　Ｘ　６をケーキ強度の指標とし
て用いる。重力脱水ケーキの厚さｘｏを求める方法とし
ては、前述した既存の距離計測装置を用いることができ
るし、カウンタバランスによって重力脱水ケーキ上にか
かる押圧力をゼロに調節した前記押圧部材の回転角度を
用いる方法も利用できる。

以上の方法により、所定の押圧力Ｐの時のｘ／ｘＱを、
強度指標として重力脱水ケーキの強度を測定することが
でき、ヘルドプレス型脱水機の各種運転操作条件を適正
に制御することができる。

さらに、上記の方法で重力脱水ケーキ強度を測定するた
めの装置の一例を説明する。

第１図示例において、１−１は先端がソリ状の押圧部材
で、他端部は回転軸２によって回転自在に枢支され、押
圧部材１−１の先端が走行するろ布ベルト３上の重力脱
水ケーキ４と摺動し、回転軸２の押圧部材１−１と反対
側には、押圧部材１−１の重力脱水ケーキ４に加わる圧
力を調節できるカウンタバランスＷ、が取り付けられる
ようにになっている。なお、回転軸２には押圧部材１−
１の回転角度を検出する回転角検出装置５を付設すると
便利である。

従って、抑圧部材１−１が所定押圧力となるようにカウ
ンタバランスＷ１の重量を調節し、その時の圧力によっ
て、第１図示のように、押圧部材１−１の先端部は走行
する重力脱水ケーキ４内に沈下して溝が形成される。こ
の溝の深さＸを各種距離計測計で計測するが、図示例の
ように押圧部材１−１の沈下を回転角θ１として回転角
検出装置５で検出するようにずれば、θ、はＸａ　−）
（（ｘｏは重力脱水ケーキ厚さ）を示すことは明らかで
ある。また、あらかじめ、第２図のようにθ１とＸｏ−
ｘとの関係を求めておけば、θ１からＸ。−Ｘを求め、
さらに超音波距離計測計のような非接触式その他の各種
センサ（図示せず）を配備して重力脱水ケーキ厚さｘｏ
を求めれば、ｘｏ−（ｘｏ　−ｘ）　−ｘとして溝の深
さＸを求めることができ、Ｘ　／　Ｘ　６が求められる
ことになる。

なお、重力脱水ケーキ厚さＸ。を求めるセンサとして、
前記公知の各種センサを使わずに、押圧部材１−１と同
様のものを使用することができる。

例えば、第３図示のように、抑圧部材１−０の重力脱水
ケーキ４にかかる圧力をゼロにするようなカウンタバラ
ンスＷ。に重量調整することによって、押圧部材１−０
が重力脱水ケーキ４内に沈下しないようにする。そして
、押圧部材１−０の回転角θ。と重力脱水ケーキ厚さｘ
ｏの関係を第４図のようにあらかじめ求めておけば、回
転角θ。

の検出により重力脱水ケーキ厚さｘｏを連続計測するこ
とができる。

さらに、この場合に好適な装置の例を第５図に示す。即
ち、ベルトプレス型脱水機の重力脱水部に、重力脱水ケ
ーキの厚さｘｏを計測するセンサを設け、さらに前記第
１図示例のような重力脱水ケーキ４への沈下深さＸを計
測する押圧部材１−１を設けたものであり、重力脱水ケ
ーキの厚さｘｏを計測するセンサとしては前述したよう
な各種計測計を使用することができるが、前記第３図示
例のような押圧部材１−０を使用するのが便利であり、
所定押圧力でのＸ　／　Ｘ　６を容易に求めることがで
きる。

なお、押圧部材の重力脱水ケーキとの摺動部は、第１図
、第３図、第５図に示したソリ状のほか、第６図示のよ
うにろ布ベルトの走行方向に回転する円筒６や、図示し
ない円板や球などにすることができる。また、垂直方向
に移動自在とした押圧部材の垂直移動距離を計測して沈
下高さを求めることもできる。

上記重力脱水ケーキ強度を測定する場所は、重力脱水部
の重力脱水ケーキが生成する部位であればどこでもよい
が、あまり含水率が高く、分離液の透過が十分でない領
域での測定は容易でないため、通常は重力脱水部の末端
部が好ましい。

また、重力脱水ケーキと摺動する押圧部材の好ましい実
効重量は、用いる汚泥、凝集剤の種類、薬注率等、重力
脱水速度の大小によって大きく変化するが、測定精度や
測定の容易さの面から、前記ｘ　／　ｘ　６がおおむね
０．１〜０．９、好ましくは０．３〜０．８程度となる
ようにカウンタバランス等を調節すると良い。通常、押
圧部材の摺動郡単位面積あたりの実効重量が５〜５０ｇ
／ｃＪが好ましい値である。

このようにしてｘ　／　ｘ、を重力脱水ケーキ強度の指
標（Ｘ　／　Ｘ　ｏの値が小さいほど強度が大となる）
とするが、その値があらかじめ求めておいたベルトプレ
ス型脱水機の運転条件である、凝集剤の集注量、凝集剤
の混合かくはん強度、汚泥の供給量、ろ布ベルトのスピ
ードの各運転条件でのＸ／ｘｏの最小値近傍となるよう
に、これらの運転条件のうちの少なくとも一つを制御す
ることによって、ヘルドプレス脱水を最適運転状況に保
つことができる。

さらに、各種運転条件の制御について詳しく説明する。

次の表−１に示す条件によって実験した場合の結果を、
各運転条件毎に第７〜１０図に示す。いずれも押圧部材
の圧力１４．　ｇ　／ｃ＋Ｊの時の重力脱水ケーキのＸ
　／　Ｘ　６と圧搾脱水ケーキ含水率との関係を調べた
ものである。

表−１ まず、第７図は運転条件として凝集剤の薬注率を選び、
Ｘ　／　Ｘ　６及び圧搾脱水ケーキ含水率との関係を示
したもので、薬注率を増大させるにつれて、ｘ／ｘｏの
値は次第に低下したのち増大する上に凸な関係となり、
圧搾脱水ケーキ含水率は次第に低下したのち増大する下
に凸な関係となった。

これは、薬注率が少ない場合には生成フロックが弱く、
集注率が多い場合にはフロックが分散し小型化するため
である。この第７図より、重力脱水ケーキのＸ　／　Ｘ
　０の値の最小値近傍で圧搾脱水ケーキ含水率が最小と
なり良好な運転状態となることがわかる。従って、重力
脱水ケーキのｘ　／　ｘ　。

値が最小となる点もしくはその近傍になるように集注率
を制御する。

第８図は運転条件として凝集剤の混合かくはん強度を選
び、ｘ／ｘｏ及び圧搾脱水ケーキ含水率との関係を示し
たものである。この実験では、縦型凝集かくはん槽を用
い、インペラ回転数により混合かくはん強度を変化させ
たが、横型転勤ドラムを用いた混合かくはん方式の場合
にはドラム転勤速度を用いて同様の結果が得られた。こ
の場合も、第７図示例と同様に、混合かくはん強度を増
大させるにつれて、ｘ　／　ｘ　０の値は次第に低下し
たのち増大する上に凸な関係となり、圧搾脱水ケーキ含
水率は次第に低下したのち増大する下に凸な関係となっ
た。これは、混合かくはん強度の低い場合には汚泥と凝
集剤の混合が不十分で、凝集体が均一に生成せず、凝集
剤過剰による弱いフロックと凝集剤不足による弱いフロ
ックとが生成するためであり、混合かくはん強度が大き
い場合には生成したフロックの破壊が生じるためにあら
れれる現象である。従って、第７図と同様に、ｘ／ｘ（
１の値が最小値近傍になるように混合かくはん強度を制
御すると、ベルトプレス脱水が良好に保たれる。

第９図は運転条件としてろ布ベルト上への汚泥の供給量
を用いた場合である。この場合も第７図と同様の関係が
生じた。これは、汚泥の供給量が少ない場合には混合か
くはん槽での滞留時間が長くなってフロックの破壊が生
じるためであり、供給量が多い場合にはケーキ厚みが増
して脱水速度が低下するためである。従って、第７図と
同様に、Ｘ　／　Ｘ　６の値が最小値近傍となるように
汚泥の供給量を制御すると、ベルトプレス脱水が良好に
保たれる。

第１０図は運転条件としてろ布ヘルドのスピードを用い
た場合である。この場合もまた、第７図と同様の関係が
生じた。これは、ろ布ヘルドのスピードが低い場合には
ケーキ厚みが大きくなって重力脱水、圧搾脱水共に低下
するためであり、ろ布ベルトのスピードが高い場合には
脱水時間が短かくなるためである。従って、第７図と同
様に、ｘ　／　ｘ、の値が最小値近傍となるようにろ布
ベルトのスピードを制御すると、ベルトプレス脱水は良
好に保たれる。

以上の結果は各運転工程の変数を単独に変化させた場合
であり、上記現象は各運転工程毎に独立して生じるもの
であるから、それぞれの制御を複数組み合わせて用いる
こともできる。例えば第１１図に示すように、薬注率及
びろ布ヘルドのスピードの制御を各々フィードバック制
御とし、直列に組み合わせている。これにより、最適薬
注率で良好な運転が行われる。

なお、前述した所定押圧力の時のみのＫ　／　Ｘ　６で
は、汚泥や凝集剤の性状変化により影響を受けるおそれ
がある。即ち、汚泥の性状が変わったり、凝集剤の種類
が変わると、押圧力Ｐとｘ　／　ｘ、との関係を示す直
線は第１２図のＩ、ＩＩのように傾きに、、に、が変化
する（Ｉはｘ／ｘ０−に、・ｌｏｇ　Ｐ、　ＴＩはｘ／
　Ｘｏ　＝に２　　・１ｏｇ　Ｐ）　ａこのために、同
一押圧力ＰにおけるＸ　／　Ｘ　（１はＴ、　　Ｈで異
なり、ｘ／ｘｏでは重力脱水ケーキの強度を示し得なく
なるおそれがある。

従って、測定すべき重力脱水ケーキに対して、前記押圧
部材の押圧力をＰＩ、Ｐ２・・・の各種に変化させて各
沈下深さｘｌ＋　　ｘ２・・・を計測し、重力脱水ケー
キの厚さＸ。との各比Ｘｌ／Ｘ０．Ｘ２／　ｘ　ｏ・・
・と押圧力Ｐ１．Ｐ２・・・との関係から得られる直線
の式ｘ／ｘｏ＝ｋ・ｌｏｇ　Ｐにより求めた傾きｋ（圧
力依存係数）を重力脱水ケーキの強度の指標とするとよ
いが、連続運転中の制御においては汚泥の性状や凝集剤
の種類等の変動は小さく、ｋの値は第７〜１０図に併記
したようにおおむねｘ　／　ｘ　６　とリンクしている
ところから、ｘ　／　ｘ　６を強度指標として差し支え
ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、従来計測が困難であ
ったベルトプレス型脱水機の重力脱水ケーキの強度を、
サンプリング作業を行うことなしに、精度良くかつ連続
的に、しかも容易に知ることができ、これによってベル
トプレス型脱水機の各種運転条件を制御することが容易
となり、常に最適運転状態を維持することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はケーキ強度を測定するための装置の一例を示す
説明図、第２図は第１図の回転角θ１とｘ、、　−ｘと
の関係を示す線図、第３図は重力脱水ケーキを測定する
ための装置の一例を示す説明図、第４図は第３図の回転
角θ。とＸｏとの関係を示す線図、第５図はケーキ強度
を測定するための装置の一例を示す全体斜視図、第６図
は押圧部材の摺動先端部の一例を示す説明図、第７〜１
０図は各種運転条件と重力脱水ケーキのｘ　／　ｘ　６
及び圧搾脱水ケーキ含水率との関係を示す線図、第１１
図はフィードバック制御の一例を示す説明図、第１２図
は各種重力脱水ケーキに対する押圧力とＸ／　ｘ　ａと
の関係を示す線図である。 １−０．１−１・・・押圧部材、２・・・回転軸、３・
・・ろ布ベルト、４・・・重力脱水ケーキ、５・・・回
転角検出装置、６・・・円筒、ｗＱ、ｗ、・・・カウン
タバランス、θ。、θ、・・・回転角、Ｘ・・・沈下深
さ、ｘｏ・・・重力脱水ケーキ厚さ。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社特許出願人　株
式会社　荏原総合研究所代理人　弁理士　薬　　師　　
　　　　稔代理人　弁理士　依　　１）　孝　　次　　
部代理人　弁理士　高　　木　　正　　行第５図 Ｗ ｅｏ　−：、”、’：、　”−ｊ８１．。４、　　１＝
９、−：、二　　　、”　’　：　’＋１　’、’　ｘ
’　４≧≧、　　　φ ＷＯζ 田壜碍＊トー什ぐσ〈経〆 Ｌｔｌ￥凄％５−、？？勿く餅〆 田耽砺〈都−砕知矢枡〆 （幣Ｄ）阿 田慨認〈ムー杆佃〈併〆 （甲つ）列

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ベルトプレス型脱水機の重力脱水部を走行する重力
   脱水ケーキの厚さｘ＿０を計測すると共に、該走行する
   重力脱水ケーキと摺動する所定の押圧力を付与した押圧
   部材の沈下深さｘを計測し、これらの出力比ｘ／ｘ＿０
   を求め、その値があらかじめ求めておいた凝集剤の薬注
   量、凝集剤の混合かくはん強度、汚泥の供給量、ろ布ベ
   ルトのスピードの各運転条件でのｘ／ｘ＿０の最小値近
   傍となるように、これら運転条件のうちの少なくとも一
   つを制御することを特徴とするベルトプレス型脱水機の
   運転条件制御方法。 ２、前記出力比ｘ／ｘ＿０が０．１〜０．９となるよう
   に、前記所定の押圧力を調節するものである特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載のベルトプレス型脱水機の運
   転条件制御方法。