脱水システム
【課題】 脱水後の沈殿物の水分含量を変動させることなくほぼ一定に保持することができ、しかも汚泥脱水機の調整により高い脱水率が得られるようにした脱水システムを提供する。
【解決手段】 脱水システム１は、固形分を含む廃液から固形分を凝集して沈殿物を生成し、これに脱水補助剤を添加して沈殿物の濃縮を行って得られたものに対し、汚泥脱水機１８（１９）により脱水を行って脱水ケーキを生成する。汚泥脱水機１８は、同軸状に配設されたスクリュー２８及び脱水ドラム２３のほか、スクリュー２８の後端（脱水ケーキの出側端）に摺動可能に外嵌されると共に油圧シリンダ３２のシャフト３２１に結合された押し板３０等を備える。所望の汚泥脱水率が得られるように、押し板３０は、脱水ドラム２３との間の隙間３９が油圧ポンプユニット３４及び油圧シリンダ３２によって制御される。
【解決手段】 脱水システム１は、固形分を含む廃液から固形分を凝集して沈殿物を生成し、これに脱水補助剤を添加して沈殿物の濃縮を行って得られたものに対し、汚泥脱水機１８（１９）により脱水を行って脱水ケーキを生成する。汚泥脱水機１８は、同軸状に配設されたスクリュー２８及び脱水ドラム２３のほか、スクリュー２８の後端（脱水ケーキの出側端）に摺動可能に外嵌されると共に油圧シリンダ３２のシャフト３２１に結合された押し板３０等を備える。所望の汚泥脱水率が得られるように、押し板３０は、脱水ドラム２３との間の隙間３９が油圧ポンプユニット３４及び油圧シリンダ３２によって制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を脱水する脱水システム、特に、スクリュープレスを用いて脱水を行う脱水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃水、家庭廃水等は、一般的に８５％以上の水分と固形分を含むため、固形分を脱水ケーキとして再利用し或いは産業廃棄物として処分するには、水分を少なくとも８０％以下となるように脱水を行う必要がある。特に、産業廃棄物として焼却処分する場合には水分を７０％以下にする必要がある。
【０００３】
従来、産業廃水や家庭廃水等に対する脱水は、廃水を沈殿槽に入れて固形分を沈殿させ、その後に沈殿物に対してスクリュープレスやベルトプレスによって脱水を行うのが一般的な方法であった。しかし、この方法は、システム構成及び保守が簡単になるという特長を有するものの、処理時間が長くなり、大量の廃水を短時間に処理できないという問題があった。そのため、沈殿槽に凝集剤を添加して凝集させ、更には、凝集によって得られたフロックに古紙を原料にした脱水補助剤（脱水助剤ともいう）を添加して脱水を行うことが行われている。このような方法によって、飛躍的に脱水効率を高めることが可能になったものの、脱水率を高めるためには大量に脱水補助剤を用いる必要があった。
【０００４】
脱水ケーキの脱水率、言い換えれば水分含量、を下げるための脱水補助剤としては、機械的剪断によりメカノケミカル活性が付与された径１０〜３０μｍ、長さ５００〜１０００μｍの微細パルプ繊維からなる高活性セルロースファイバーによるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セルロースファイバーを用いた従来の脱水補助剤は、パルプ繊維を水中に分散させた状態で該パルプ繊維の全質量の少なくとも５０質量％が径１０〜３０μｍ、長さ５００〜１０００μｍのサイズに微細化されるまでプロペラ等で撹拌又は摩砕処理する必要があり、市販の脱水補助剤をそのまま利用できないという問題があった。
また、従来の脱水システムは、沈殿物を加圧することによって脱水を行っていたが、脱水後の沈殿物の水分含量を一定に保持しながら連続的に加圧脱水するための沈殿物への加圧調整が容易ではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、脱水後の沈殿物の水分含量を変動させることなくほぼ一定に保持することができ、しかも特別な脱水補助剤を用いるのではなく、汚泥脱水機の調整により高い脱水率が得られるようにした脱水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、固形分を含む廃水からスクリュープレスによって水分を脱水する脱水システムにおいて、外周面に螺旋状のスクリュー羽根が配設されたスクリュー本体の外側にスクリュー本体と同軸に設けられると共に、固形分は通過させずに水分だけを外部へ逃がす多数の微細孔が設けられた脱水ドラムを備え、脱水ドラムの一端側には固形分を含む廃液に脱水補助剤を添加し、ｐＨ調整を行い、さらに高分子凝集剤を加えてフロック化して得られた沈殿物を濃縮して得られた沈殿物をスクリュー本体の外周面と脱水ドラムの内周面との間に供給する供給口が設けられ、開放されて形成された脱水ドラムの他端側には制御装置によって動作制御が可能とされた油圧シリンダによって押圧可能に閉塞する押し板が設けられ、スクリュー本体の回転によってスクリュー羽根が汚泥を押し板側に押圧する圧力と油圧シリンダによる押し板の押圧力とのバランスを調整することによって汚泥から水分を脱水して脱水ケーキを生成しつつ脱水ドラムの開放された他端側と押し板との間に隙間を形成することにより脱水ケーキを外部に排出する汚泥脱水機を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の脱水システムにおいて、制御装置は、油圧シリンダの押し板に対する押圧力を検出する圧力検出器と、脱水ドラムの開放された他端側と押し板との開度を検知する開度検出器とを備え、脱水ケーキの生成中、開度検出器の検出値が予め定めた設定値を維持するように油圧シリンダの押圧力を制御することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の脱水システムにおいて、圧力検出器は、押し板に設けられたロードセルであり、開度検出器は、脱水ドラムの開放された他端側と押し板との間の距離を測定するセンサであることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の脱水システムにおいて、制御装置は、押し板の開度が設定値から外れたときに設定値に戻るように油圧シリンダを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の脱水システムによれば、脱水後の沈殿物の水分含量を変動させることなくほぼ一定に保持することができ、しかも特別な脱水補助剤を用いることなく、汚泥脱水機の調整（制御）により一定の水分含量を維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る脱水システムの実施の形態におけるブロック図である。
【図２】図１に示す汚泥脱水機の構成を示す正面一部断面図である。
【図３】図２に示す押し板の周辺構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示した表示装置の表示画面の一例を示す画面図である。
【図５】本発明に係る脱水システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】油圧シリンダの制御の具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［脱水システムの構成］
図１は、本発明に係る脱水システムの実施の形態を示すブロック図である。この脱水システム１は、概略として、固形分を含む廃水を貯留する汚泥槽１０と、脱水補助剤を貯留する脱水補助剤貯留槽１４と、脱水補助剤貯留槽１４に貯留された脱水補助剤を溶解する脱水補助剤溶解装置１５と、汚泥槽１０から送られてくる廃水に脱水補助剤溶解装置１５から送られてくる脱水補助剤を添加混合すると共にｐＨ調整剤を添加してｐＨの調整を行う第１，第２の混和凝集槽１１，１２と、第１，第２の混和凝集槽１１，１２へさらに凝集剤を供給する凝集剤供給装置１３と、凝集剤によってフロック化した沈殿物を濃縮する第１，第２の濃縮機１６，１７と、第１の濃縮機１６によって濃縮された沈殿物をさらに脱水する第１の汚泥脱水機１８と、第２の濃縮機１７によって濃縮された汚泥をさらに脱水する第２の汚泥脱水機１９と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９を制御する制御装置２０と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の後述する押し板への押圧力を検出する圧力検出器４０と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９のスクリュー本体２８の後端に対する押し板３０の距離である開度（図３における隙間３９）を検出する測長センサである開度検出器４１と、制御装置２０に接続されて、設定内容、制御内容、動作状態等の各種の情報を表示する表示装置４２とを備えている。
【００１５】
汚泥槽１０は、産業廃水、家庭廃水等の固形分を含む廃水を貯留する槽であり、貯留される廃水は、例えば、０．６〜１．０％の汚泥等の固形分を含んでいる。脱水補助剤貯留槽１４には、例えば、５０メッシュの杉粉、古紙、サトウキビ粕、竹粉等の粉末セルロースが脱水補助剤として貯留されている。脱水補助剤溶解装置１５は、スクリュー等の撹拌手段を備えており、脱水補助剤貯留槽１４から切り出されてくる脱水補助剤を撹拌して水に分散又は溶解させる装置である。第１，第２の混和凝集槽１１，１２では、汚泥槽１０から送られてきた廃水に脱水補助剤溶解装置１５から送られてきた脱水補助剤が添加される。尚、脱水補助剤は廃水の固形分に対して１０〜２０重量％が添加される。さらに、第１，第２の混和凝集槽１１，１２では廃水に、例えば、ポリ硫酸第二鉄溶液等のｐＨ調整剤を添加することによって、廃水のｐＨをｐＨ６．０〜７．０をｐＨ３．５〜４．０に調整する。そして、ｐＨ調整された廃水に凝集剤供給装置１３から送られてくる、例えば、高分子ポリマー等の高分子凝集剤を添加することによりフロックが形成され、沈殿物（以下、汚泥という）が生成される。この汚泥は、図２に示すような第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の供給口２１０へ供給される。以下においては、第１の汚泥脱水機１８の動作について説明する。
【００１６】
［汚泥脱水機の構成］
図２は汚泥脱水機１８の構成を示す正面一部断面図である。すなわち、図中の一部を断面図で示すものである。第１の汚泥脱水機１８と第２の汚泥脱水機１９とは構成が同じであるので、ここでは第１の汚泥脱水機１８の構成について説明する。
【００１７】
図示された第１の汚泥脱水機１８は、概略として、例えば蒲鉾形の外形形状を有するケーシング２１と、ケーシング２１内に複数のスタンド２２を介して設置されると共に汚泥（脱水補助剤を含む）が供給される供給口２１０を有した脱水ドラム２３と、脱水ドラム２３の中心に横設されたスクリュー軸２４と、スクリュー軸２４の長手方向両端側に配置され、スクリュー軸２４を軸支する軸受２５，２６と、軸受２５を保持するスタンド２７と、外周面に螺旋状に形成されたスクリュー羽根２９を備えスクリュー軸２４の回転に伴って回転する円筒形状のスクリュー本体２８と、スクリュー本体２８の後端（脱水ケーキ出口端）と脱水ドラム２３の後端との間に介在するようにしてスクリュー本体２８の後端に取り付けられた円環形状の押し板３０と、ケーシング２１の後端側端部の蓋及び軸受として機能する蓋部材３１と、シャフト３２１の先端面を押し板３０に接触可能にして蓋部材３１に設けられた油圧シリンダ３２と、スクリュー軸２４の端部（左側端）に設けられたスプロケット３３と、油圧シリンダ３２を駆動する油圧ポンプユニット３４と、スクリュー軸２４を回転させるスクリュー軸駆動機３５と、スクリュー軸駆動機３５の回転軸３５０に設けられたスプロケット３６と、スプロケット３３とスプロケット３６との間に架け渡される２つのチェーン３７と、例えばロードセルからなる上記した圧力検出器４０と、測長センサからなる上記した開度検出器４１と、を備えている。測長センサには種々の構成のものがあるが、例えば、投光器から投光された平行な光を受光器で検知する際に受光量の変化から遮光物体の大きさを検知する。
【００１８】
ケーシング２１は、底面に汚泥から脱水された水分（液体）を集めてドレイン２１２から排出する断面Ｖ字形状をした排水パン２１１が設けられていると共に、螺旋状のスクリュー羽根２９の回転によってスクリュー本体２８の後端側へ搬送された汚泥から水分が脱水された状態の脱水ケーキが排出される排出スペース３８が設けられている。排出スペース３８からケーシング２１の外に排出された脱水ケーキは、図示しないベルトコンベアによって移送されるようになっている。
【００１９】
脱水ドラム２３は、略円筒形状を成し、その周面には円環状の多数の仕切部材２３１が所定間隔に設けられており、その内部を貫通する如くに配設されたスクリュー本体２８の外周面と脱水ドラム２３の内周面との間に供給口２１０から供給された汚泥が収容されるようになっている。また、脱水ドラム２３の周面には、汚泥から脱水された水分を外部へ排出するための微細孔（図示せず）が多数設けられている。これにより、汚泥はスクリュー羽根２９の回転によってスクリュー本体２８の終端側へ向かって搬送されると共に次々と搬送されてくる汚泥によって圧縮され、その圧力によって汚泥から絞り出された水分は脱水ドラム２３の周面に穿設された図示しない微細孔から脱水ドラム２３の外へ排出される。
【００２０】
図３は、押し板３０の周辺構成を示す斜視図である。尚、図３においては、ケーシング２１、仕切部材２３１等の図示を省略している。押し板３０は、脱水ドラム２３の後端の開口を密閉可能に配置された円環形状の金属板であり、スクリュー本体２８の終端側（脱水ケーキの出口端）に配置され、スクリュー本体２８の外周面に沿って軸方向へ摺動可能とされると共に、油圧シリンダ３２のシャフト３２１の先端面と連結された状態でスクリュー本体２８の後端に外嵌されている。この押し板３０と脱水ドラム２３との間の間隙３９が脱水ケーキの出口となる。そして、油圧シリンダ３２の押圧力を適宜調整しつつ駆動することによって図２及び図３の左右方向に押し板３０を移動させ、それによって押し板３０と脱水ドラム２３の後端との間の間隙３９の開き具合を変化させ、汚泥を脱水した後の脱水ケーキの水分含量を調整するようになっている。
【００２１】
尚、上記構成では、押し板３０はスクリュー本体２８の外周面を液密状態で摺動可能とされているが、押し板３０をスクリュー本体２８の外周面に固定すると共に、スクリュー本体２８を軸方向へ可動可能に構成することによっても押し板３０と脱水ドラム２３との間の隙間の開き具合を調整することができる。
【００２２】
油圧シリンダ３２は、図示しない配管を介して油圧ポンプユニット３４に接続されている。油圧ポンプユニット３４からの油圧が調整されることにより、押し板３０に対する油圧シリンダ３２のシャフト３２１の押圧力が変化する。油圧シリンダ３２の油圧を高くすれば、押し板３０はスクリュー羽根２９の回転によって搬送されてくる汚泥は高い圧力で押圧されることになり、脱水ケーキの水分含量は少なくなる。反対に、油圧シリンダ３２の油圧を低くすれば、押し板３０はスクリュー羽根２９の回転によって搬送されてくる汚泥は低い圧力で押圧されることになるので脱水ケーキの水分含量は多くなる。
【００２３】
スクリュー軸駆動機３５は、動力源であるモーターの回転をスプロケット３６に伝達し、これよりも大きい直径を有するスプロケット３３にチェーン３７を介して回転力を伝達することにより、スクリュー軸２４は減速して回転する。
【００２４】
図４は、図１に示した表示装置の表示画面の一例を示す画面図である。表示装置４２の表示画面４３は表示装置４２の主体を成す液晶表示器等に表示され、各種の情報を表示する主表示部４４と、この主表示部４４の下部に一覧形式で表示される画面選択部４５とにより形成されている。
【００２５】
主表示部４４には、油圧シリンダ３２の出口コーンの初期位置、出口最小開度、閉時間、油圧ユニット圧力等の値が設定値及び単位と共に表示されている。そして、画面選択部４５は、モニタ画面設定部４５１、自動運転選択画面部４５２、手動運転画面部４５３、汚泥脱水機自動運転設定画面部４５４、アラーム履歴画面部４５５、メンテナンスタイマ設定画面部４５６、メニュー画面部４５７からなる。画面選択部４５は、オベレータによって脱水処理の開始前にモニタ画面設定部４５１及び画面部４５２〜４５７が適宜選択され、その表示内容に応じた設定値がキーボード、マウス等が操作されることにより入力される。図４の場合、汚泥脱水機自動運転設定画面部４５４を選択して設定値を入力した場合の表示内容を示している。
【００２６】
［脱水システムの動作］
次に、上述した脱水システム１の動作について説明する。脱水補助剤貯留槽１４に貯留されている脱水補助剤を脱水補助剤溶解装置１５において水に分散させ又は溶解させる。また、凝集剤供給装置１３には高分子凝集剤を収容する。そして、汚泥槽１０から約０．６〜１．０％の固形分を含む廃水を第１，第２の混和凝集槽１１，１２へそれぞれ供給すると共に、脱水補助剤溶解装置１５から脱水補助剤の水溶液を廃水の固形分に対して１０〜２０重量％添加する。また、廃水に対して水酸化ナトリウム溶液又はポリ塩化硫酸第二鉄溶液等のｐＨ調整剤を添加する。これにより、第１，第２の混和凝集槽１１，１２において汚泥槽１０から送られてきた廃水のｐＨ６．０〜７．０がｐＨ３．５〜４．０に調整される。さらに、凝集剤供給装置１３から凝集剤（高分子凝集剤、例えば、ポリマー等）を添加することによりフロックを生成する。
【００２７】
次に、フロックが生成された廃水を第１，第２の濃縮機１６，１７に送り、濃縮して汚泥を生成する。そして、この汚泥を、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の供給口２１０から内部へ供給する。以下においては、第１の汚泥脱水機１８の動作について説明する。
【００２８】
図２に示す第１の汚泥脱水機１８では、スクリュー軸駆動機３５の駆動によってスクリュー軸２４に回転が伝達されることにより、スクリュー本体２８が回転している。供給口２１０に供給された汚泥は、スクリュー本体２８の回転に伴ってスクリュー羽根２９により形成された螺旋溝２９１内に押し込まれる（図２参照）。そして、汚泥はスクリュー２８の回転によって螺旋溝２９１内をスクリュー本体２８の後端側（図２の左端側）に向かって搬送され、その過程でスクリュー羽根２９によって圧縮される。このとき、押し板３０は油圧シリンダ３２によって図２における右側へ所定の圧力で押圧されているので汚泥はスクリュー羽根２９の回転による圧縮によって汚泥内の水分は脱水される。汚泥から脱水された液体は脱水ドラム２３に設けられている多数の微細孔を通して脱水ドラム２３の外に排出され、更に、仕切部材２３１を伝って排液パン２１１へ落下して排液パン２１１の下部のドレイン２１２に集まり、このドレイン２１２から図示しない廃水槽等へ排出される。
【００２９】
このように、汚泥がスクリュー本体２８の螺旋溝２９１に進入し、螺旋溝２９１内に次第に詰め込まれることにより、その押圧力によって汚泥内の水分が脱水ドラム２３側へ押し出され、徐々に脱水が進行し、スクリュー本体２８の左側端に到達する頃には汚泥は脱水ケーキとなり、その脱水率は７０％以下になっている。
【００３０】
［押し板の制御］
次に、隙間３９を調整する制御について説明する。図５は、脱水システム１の動作を示すフローチャートである。この制御は、押し板３に対する脱水中の脱水ケーキによる図２の左方向への押圧力に対して図２の右方向への押し板３０に対する押圧力に抗して、図２の右方向への押圧力を押し板３０に付与し、脱水ケーキが７０％以下の水分含有率になるように調整を行うものである。まず、油圧シリンダ３２の油圧値（初期値）を設定する（Ｓ１０１）。この油圧値は、脱水ケーキの脱水率を７０％以下にし得る値に設定する。なお、油圧値を高くするほど脱水率が上がるが、高くしすぎると脱水ケーキの生産性が低下する。ついで、油圧ポンプユニット３４を稼働させ、制御装置２０によって一定時間毎に開度検出器４１から検出値の取り込みを行う（Ｓ１０２）。
【００３１】
制御装置２０は、開度検出器４１による隙間３９の開度が予め定めた設定値（７０％の脱水率が得られる開度）に到達したか否かを判定する（Ｓ１０３）。設定値への到達が判定された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、押し板３０が開いた状態になっており、汚泥ケーキは押し板３０による隙間３９を通して排出スペース３８内へ連続的に排出される（Ｓ１０４）。更に、脱水ケーキは図示しないベルトコンベアによって所定の場所へ搬送される。
【００３２】
脱水ケーキの生成が進む過程で、螺旋溝２９１に詰め込まれる汚泥のねじ込み圧力によって押し板３０が図２の左方向へ付勢される。この付勢力は、汚泥の固形分の種類や含水率等によって変動し、この変動によって押し板３０の開度が変化する。そこで、一定時間ごとに開度検出器４１の検出値を取り込み（Ｓ１０５）、その都度、押し板３０の開度の状態が判定される（Ｓ１０６）。押し板３０の開度が設定値を越えていた場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、即ち、押し板３０の開度が大きくなっている場合においては脱水ケーキの脱水率が落ちる傾向になる。そこで、制御装置２０は油圧ポンプユニット３４を稼働させ、押し板３０の押圧力を高くする（Ｓ１０７）。この過程で制御装置２０は押し板３０の開度をチェックし（Ｓ１０８）、開度が設定値になれば（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）油圧シリンダ３２の駆動を停止する（Ｓ１０９）。次に、制御装置２０は、脱水システム１が、例えば、昼食時間、終業時間等になってシステムの停止モード（脱水終了）になったか否かを判定する（Ｓ１１０）。この判定の条件はプログラムに組み込んで自動処理し、或いは手動によって制御装置２０に指示を与えるものとする。脱水終了であれば（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、システムを停止する（Ｓ１１１）。
【００３３】
上記ステップＳ１０６において設定値を越えていない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、押し板３０の開度が設定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。設定値以下でない場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、即ち開度が適正値である場合、処理を上記ステップＳ１０９へ戻して以降の処理を実行する。また、上記ステップＳ１１２において設定値以下であることが判定された場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、即ち、押し板３０の開度が狭くなり、脱水ケーキの脱水率が高くなり過ぎた場合、制御装置２０は、油圧ポンプユニット３４を制御し、押し板３０の押圧力を低くする（Ｓ１１３）。押し板３０の開度が設定値になれば（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、制御装置２０は処理を上記ステップＳ１０９へ移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
【００３４】
ここで、油圧シリンダ３２の出口コーン制御について設定値を示して説明する。図６は、油圧シリンダの出口コーン制御の具体例を示すフローチャートである。また、この各制御における設定値の具体例を示したのが表１である。この出口コーン制御は、初期運転以後、押し板３０の開度８０ｍｍを基準にして設定時間内における開度を監視し、最小開度以上になるように油圧シリンダ３２を制御装置２０によって制御するものである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
まず、制御装置２０は、表１の設定項目Ｎｏ．１及びＮｏ．３に示す設定値、出口初期位置（押し板３０の初期開度）１００ｍｍ及び油圧ユニット３４の初期圧力１．０ＭＰａを初期値として運転を開始し（Ｓ２０１）、この初期値による運転を設定項目Ｎｏ．４で設定した３０分間、油圧シリンダ３２のシャフト３２１を図３に示す右方向へ押す駆動をする（Ｓ２０２）。この駆動開始から３０分経過後、設定項目Ｎｏ．２で設定した押し板３０の最小開度（８５ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以下）以上か以下かを判定する（Ｓ２０３）。最小開度以上であることが判定された場合、処理はステップＳ２０４へ移行し、設定項目Ｎｏ．４で設定した閉時間（３０分）が経過すると、油圧ユニット３４の圧力を設定項目Ｎｏ．５で設定した０．２ＭＰａだけ上昇させる。また、上記ステップＳ２０３で最小開度（８５ｍｍ）以下が判定された場合、処理はステップＳ２０５へ移行し、開度を８５ｍｍから９０ｍｍにした後、その状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分を維持し、この１５分が経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押圧する。
【００３７】
次に、上記ステップＳ２０４において油圧ユニット３４の圧力の値が１．２ＭＰａになると、制御装置２０は、設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度（８５ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以下）以上か以下かを再度判定する（Ｓ２０６）。最小開度が８５ｍｍ以上であった場合、処理はステップＳ２０７へ移行する（Ｓ２０７）。この処理では、油圧ユニット３４の圧力値が１．２ＭＰａになった後、この状態を設定項目Ｎｏ．７で設定した閉時間（６０分）を維持し、この６０分が経過後、油圧ユニット３４の圧力値を０．２ＭＰａ上昇させ、１．４ＭＰａにする（Ｓ２０７）。その後、処理はステップＳ２０８へ移行し、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以上）以上か以下かの判定が行われる。
【００３８】
上記ステップＳ２０６において、最小開度が８５ｍｍ以下であった場合、処理はステップＳ２１２へ移行する。初期圧力以上の時に最小（８５ｍｍ）になった場合、設定項目Ｎｏ．５の圧力上昇値（０．２ＭＰａ）分だけ下がり、油圧ユニット３４の圧力値が１．２ＭＰａから１．０ＭＰａになる。ここで、開度が８５ｍｍ以下から設定項目Ｎｏ．８で設定した９０ｍｍに変更され、この状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分間維持し、この１５分が経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押し、油圧ユニット３４の圧力値を１．０ＭＰａから上昇させる（Ｓ２１２）。
【００３９】
次に、処理はステップＳ２１３へ移行する。この処理は、上記ステップＳ２１２の処理が設定項目Ｎｏ．４で設定した３０分の間に最小開度（８０ｍｍ）にならなかった場合、油圧ユニット３４の圧力を上昇させるものである。この制御によって設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度以下になった場合（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、処理はテップＳ２０５へ移行し、以降の処理が繰り返し実行される。また、設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度にならなかった場合（Ｓ２１４：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０６へ移行する。
【００４０】
次に、ステップＳ２０８以降の処理について説明する。上記ステップＳ２０７の処理の後、制御装置２０は、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以上）以上か以下かを判定する（Ｓ２０８）。最小開度が８０ｍｍ以上であった場合、設定項目Ｎｏ．７で設定した閉時間（６０分）が経過すると設定項目Ｎｏ．５で設定した０．２ＭＰａだけ圧力値を上昇させ、１．６ＭＰａにする。この圧力値は設定項目Ｎｏ．１１で設定した最大圧力値であるので、以後、開度が最小開度（８０ｍｍ）になるか、設定項目Ｎｏ．１２で設定した脱水機電流値上限（１３Ａ）にならない限り脱水終了まで制御は変更しない（Ｓ２０９）。
【００４１】
その後、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下、例えば、初期圧力以上の時に最小開度になると、油圧ユニット３４の圧力値が０．２ＭＰａ下がる結果、圧力値は１．６ＭＰａから１．４ＭＰａになる。そこで、制御装置２０は開度を８０ｍｍから９０ｍｍにし、設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押す制御を実行する。以後、設定項目Ｎｏ．７で設定した６０分が経過しても最小開度８０ｍｍならなかった場合、制御装置２０は圧力値を上昇させる。また、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下になった場合（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、処理は上記ステップＳ２１５へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。また、上記ステップＳ２１１において最小開度（８０ｍｍ）を超えていた場合（Ｓ２１１：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０８へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
次に、上記ステップＳ２０８において、最小開度（８０ｍｍ）以下であった場合、処理はステップＳ２１２へ移行する。初期圧力以上の時に最小開度になると、油圧ユニット３４の圧力値は０．２ＭＰａ下がり、１．４ＭＰａから１．２ＭＰａになる。そこで、開度を８０ｍｍから設定項目Ｎｏ．８で設定した９０ｍｍにし、この状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した時間（１５分）維持し、その後に油圧シリンダ３２によって押し板３０を押す制御を実行する（Ｓ２１５）。その後、設定項目Ｎｏ．７で設定した６０分が経過しても最小開度８０ｍｍならなかった場合、制御装置２０は圧力値を上昇させる（Ｓ２１６）。また、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下になった場合（Ｓ２１７：Ｙｅｓ）、処理は上記ステップＳ２１２へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。また、上記ステップＳ２１７において最小開度（８０ｍｍ）を超えていた場合（Ｓ２１１：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０８へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。
【００４３】
なお、上記ステップＳ２０４，２０９，２１３，２１６において、最小開度（８０ｍｍ）は常に設定項目Ｎｏ．４，７の設定時間（１５分、６０分）が経過しなくても、最小開度（８０ｍｍ）になった時点で設定項目Ｎｏ．８に設定されている開度９０ｍｍになり、圧力も下がることになる。また、最小開度の設定が設定項目Ｎｏ．２，６の２つを設けている理由は、圧力の上昇に対応するためであるが、状況等に応じて設定を１つにし、或いは、Ｎｏ．２，６を同じ値にすることも可能である。
【００４４】
［実施形態における効果］
上記の実施形態によれば、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の脱水率が所望の値になるように押し板３０の隙間３９を可変することにより押し板３０と脱水ドラム２３の後端との間の隙間３９である脱水ケーキの出口の開度を調整し、それによって脱水ケーキの水分含量を調整可能としたので、脱水ケーキの水分含有率を一定に保持することかできる。
また、特別な脱水補助剤を用いることなく汚泥脱水機の押し板とスクリュー本体の後端との隙間３９である脱水ケーキの出口の開度を調整することにより高い脱水率が得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、汚泥を含む廃水に代えて、多量の水分と固形分からなる液体を脱水して固形分をケーキ化する場合にも適用可能である。
［他の実施の形態］
【００４６】
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、混和凝集槽、濃縮機及び汚泥脱水機からなる２系統の構成にしたが、１系統でもよいし、３系統以上でもよい。
【００４７】
また、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９は、横形の構成を示したが、縦形であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 脱水システム
１０ 汚泥槽
１１ 第１の混和凝集槽
１２ 第２の混和凝集槽
１３ 凝集剤供給装置
１４ 脱水補助剤貯留槽
１５ 脱水補助剤溶解装置
１６ 第１の濃縮機
１７ 第２の濃縮機
１８ 第１の汚泥脱水機
１９ 第２の汚泥脱水機
２０ 制御装置
２１ ケーシング
２２ スタンド
２３ 脱水ドラム
２４ スクリュー軸
２５ 軸受
２６ 軸受
２７ スタンド
２８ スクリュー本体
２９ スクリュー羽根
３０ 押し板
３１ 蓋部材
３２ 油圧シリンダ
３３ スプロケット
３４ 油圧ポンプユニット
３５ スクリュー軸駆動機
３６ スプロケット
３７ チェーン
３８ 排出スペース
３９ 隙間
４０ 圧力検出器
４１ 開度検出器
４２ 表示装置
４３ 表示画面
４４ 主表示部
４５ 画面選択部
２１０ 供給口
２１１ 排液パン
２１２ ドレイン
２３１ 仕切部材
２９１ 螺旋溝
３２１ シャフト
３５０ 回転軸
４５１ モニタ画面設定部
４５２ 自動運転選択画面
４５３ 手動運転画面部
４５４ 汚泥脱水機自動運転設定画面部
４５５ アラーム履歴画面部
４５６ メンテナンスタイマ設定画面部
４５７ メニュー画面部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚泥を脱水する脱水システム、特に、スクリュープレスを用いて脱水を行う脱水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃水、家庭廃水等は、一般的に８５％以上の水分と固形分を含むため、固形分を脱水ケーキとして再利用し或いは産業廃棄物として処分するには、水分を少なくとも８０％以下となるように脱水を行う必要がある。特に、産業廃棄物として焼却処分する場合には水分を７０％以下にする必要がある。
【０００３】
従来、産業廃水や家庭廃水等に対する脱水は、廃水を沈殿槽に入れて固形分を沈殿させ、その後に沈殿物に対してスクリュープレスやベルトプレスによって脱水を行うのが一般的な方法であった。しかし、この方法は、システム構成及び保守が簡単になるという特長を有するものの、処理時間が長くなり、大量の廃水を短時間に処理できないという問題があった。そのため、沈殿槽に凝集剤を添加して凝集させ、更には、凝集によって得られたフロックに古紙を原料にした脱水補助剤（脱水助剤ともいう）を添加して脱水を行うことが行われている。このような方法によって、飛躍的に脱水効率を高めることが可能になったものの、脱水率を高めるためには大量に脱水補助剤を用いる必要があった。
【０００４】
脱水ケーキの脱水率、言い換えれば水分含量、を下げるための脱水補助剤としては、機械的剪断によりメカノケミカル活性が付与された径１０〜３０μｍ、長さ５００〜１０００μｍの微細パルプ繊維からなる高活性セルロースファイバーによるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４８３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、セルロースファイバーを用いた従来の脱水補助剤は、パルプ繊維を水中に分散させた状態で該パルプ繊維の全質量の少なくとも５０質量％が径１０〜３０μｍ、長さ５００〜１０００μｍのサイズに微細化されるまでプロペラ等で撹拌又は摩砕処理する必要があり、市販の脱水補助剤をそのまま利用できないという問題があった。
また、従来の脱水システムは、沈殿物を加圧することによって脱水を行っていたが、脱水後の沈殿物の水分含量を一定に保持しながら連続的に加圧脱水するための沈殿物への加圧調整が容易ではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、脱水後の沈殿物の水分含量を変動させることなくほぼ一定に保持することができ、しかも特別な脱水補助剤を用いるのではなく、汚泥脱水機の調整により高い脱水率が得られるようにした脱水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の本発明は、固形分を含む廃水からスクリュープレスによって水分を脱水する脱水システムにおいて、外周面に螺旋状のスクリュー羽根が配設されたスクリュー本体の外側にスクリュー本体と同軸に設けられると共に、固形分は通過させずに水分だけを外部へ逃がす多数の微細孔が設けられた脱水ドラムを備え、脱水ドラムの一端側には固形分を含む廃液に脱水補助剤を添加し、ｐＨ調整を行い、さらに高分子凝集剤を加えてフロック化して得られた沈殿物を濃縮して得られた沈殿物をスクリュー本体の外周面と脱水ドラムの内周面との間に供給する供給口が設けられ、開放されて形成された脱水ドラムの他端側には制御装置によって動作制御が可能とされた油圧シリンダによって押圧可能に閉塞する押し板が設けられ、スクリュー本体の回転によってスクリュー羽根が汚泥を押し板側に押圧する圧力と油圧シリンダによる押し板の押圧力とのバランスを調整することによって汚泥から水分を脱水して脱水ケーキを生成しつつ脱水ドラムの開放された他端側と押し板との間に隙間を形成することにより脱水ケーキを外部に排出する汚泥脱水機を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の脱水システムにおいて、制御装置は、油圧シリンダの押し板に対する押圧力を検出する圧力検出器と、脱水ドラムの開放された他端側と押し板との開度を検知する開度検出器とを備え、脱水ケーキの生成中、開度検出器の検出値が予め定めた設定値を維持するように油圧シリンダの押圧力を制御することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の脱水システムにおいて、圧力検出器は、押し板に設けられたロードセルであり、開度検出器は、脱水ドラムの開放された他端側と押し板との間の距離を測定するセンサであることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の脱水システムにおいて、制御装置は、押し板の開度が設定値から外れたときに設定値に戻るように油圧シリンダを駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の脱水システムによれば、脱水後の沈殿物の水分含量を変動させることなくほぼ一定に保持することができ、しかも特別な脱水補助剤を用いることなく、汚泥脱水機の調整（制御）により一定の水分含量を維持することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る脱水システムの実施の形態におけるブロック図である。
【図２】図１に示す汚泥脱水機の構成を示す正面一部断面図である。
【図３】図２に示す押し板の周辺構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示した表示装置の表示画面の一例を示す画面図である。
【図５】本発明に係る脱水システムの動作を示すフローチャートである。
【図６】油圧シリンダの制御の具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［脱水システムの構成］
図１は、本発明に係る脱水システムの実施の形態を示すブロック図である。この脱水システム１は、概略として、固形分を含む廃水を貯留する汚泥槽１０と、脱水補助剤を貯留する脱水補助剤貯留槽１４と、脱水補助剤貯留槽１４に貯留された脱水補助剤を溶解する脱水補助剤溶解装置１５と、汚泥槽１０から送られてくる廃水に脱水補助剤溶解装置１５から送られてくる脱水補助剤を添加混合すると共にｐＨ調整剤を添加してｐＨの調整を行う第１，第２の混和凝集槽１１，１２と、第１，第２の混和凝集槽１１，１２へさらに凝集剤を供給する凝集剤供給装置１３と、凝集剤によってフロック化した沈殿物を濃縮する第１，第２の濃縮機１６，１７と、第１の濃縮機１６によって濃縮された沈殿物をさらに脱水する第１の汚泥脱水機１８と、第２の濃縮機１７によって濃縮された汚泥をさらに脱水する第２の汚泥脱水機１９と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９を制御する制御装置２０と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の後述する押し板への押圧力を検出する圧力検出器４０と、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９のスクリュー本体２８の後端に対する押し板３０の距離である開度（図３における隙間３９）を検出する測長センサである開度検出器４１と、制御装置２０に接続されて、設定内容、制御内容、動作状態等の各種の情報を表示する表示装置４２とを備えている。
【００１５】
汚泥槽１０は、産業廃水、家庭廃水等の固形分を含む廃水を貯留する槽であり、貯留される廃水は、例えば、０．６〜１．０％の汚泥等の固形分を含んでいる。脱水補助剤貯留槽１４には、例えば、５０メッシュの杉粉、古紙、サトウキビ粕、竹粉等の粉末セルロースが脱水補助剤として貯留されている。脱水補助剤溶解装置１５は、スクリュー等の撹拌手段を備えており、脱水補助剤貯留槽１４から切り出されてくる脱水補助剤を撹拌して水に分散又は溶解させる装置である。第１，第２の混和凝集槽１１，１２では、汚泥槽１０から送られてきた廃水に脱水補助剤溶解装置１５から送られてきた脱水補助剤が添加される。尚、脱水補助剤は廃水の固形分に対して１０〜２０重量％が添加される。さらに、第１，第２の混和凝集槽１１，１２では廃水に、例えば、ポリ硫酸第二鉄溶液等のｐＨ調整剤を添加することによって、廃水のｐＨをｐＨ６．０〜７．０をｐＨ３．５〜４．０に調整する。そして、ｐＨ調整された廃水に凝集剤供給装置１３から送られてくる、例えば、高分子ポリマー等の高分子凝集剤を添加することによりフロックが形成され、沈殿物（以下、汚泥という）が生成される。この汚泥は、図２に示すような第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の供給口２１０へ供給される。以下においては、第１の汚泥脱水機１８の動作について説明する。
【００１６】
［汚泥脱水機の構成］
図２は汚泥脱水機１８の構成を示す正面一部断面図である。すなわち、図中の一部を断面図で示すものである。第１の汚泥脱水機１８と第２の汚泥脱水機１９とは構成が同じであるので、ここでは第１の汚泥脱水機１８の構成について説明する。
【００１７】
図示された第１の汚泥脱水機１８は、概略として、例えば蒲鉾形の外形形状を有するケーシング２１と、ケーシング２１内に複数のスタンド２２を介して設置されると共に汚泥（脱水補助剤を含む）が供給される供給口２１０を有した脱水ドラム２３と、脱水ドラム２３の中心に横設されたスクリュー軸２４と、スクリュー軸２４の長手方向両端側に配置され、スクリュー軸２４を軸支する軸受２５，２６と、軸受２５を保持するスタンド２７と、外周面に螺旋状に形成されたスクリュー羽根２９を備えスクリュー軸２４の回転に伴って回転する円筒形状のスクリュー本体２８と、スクリュー本体２８の後端（脱水ケーキ出口端）と脱水ドラム２３の後端との間に介在するようにしてスクリュー本体２８の後端に取り付けられた円環形状の押し板３０と、ケーシング２１の後端側端部の蓋及び軸受として機能する蓋部材３１と、シャフト３２１の先端面を押し板３０に接触可能にして蓋部材３１に設けられた油圧シリンダ３２と、スクリュー軸２４の端部（左側端）に設けられたスプロケット３３と、油圧シリンダ３２を駆動する油圧ポンプユニット３４と、スクリュー軸２４を回転させるスクリュー軸駆動機３５と、スクリュー軸駆動機３５の回転軸３５０に設けられたスプロケット３６と、スプロケット３３とスプロケット３６との間に架け渡される２つのチェーン３７と、例えばロードセルからなる上記した圧力検出器４０と、測長センサからなる上記した開度検出器４１と、を備えている。測長センサには種々の構成のものがあるが、例えば、投光器から投光された平行な光を受光器で検知する際に受光量の変化から遮光物体の大きさを検知する。
【００１８】
ケーシング２１は、底面に汚泥から脱水された水分（液体）を集めてドレイン２１２から排出する断面Ｖ字形状をした排水パン２１１が設けられていると共に、螺旋状のスクリュー羽根２９の回転によってスクリュー本体２８の後端側へ搬送された汚泥から水分が脱水された状態の脱水ケーキが排出される排出スペース３８が設けられている。排出スペース３８からケーシング２１の外に排出された脱水ケーキは、図示しないベルトコンベアによって移送されるようになっている。
【００１９】
脱水ドラム２３は、略円筒形状を成し、その周面には円環状の多数の仕切部材２３１が所定間隔に設けられており、その内部を貫通する如くに配設されたスクリュー本体２８の外周面と脱水ドラム２３の内周面との間に供給口２１０から供給された汚泥が収容されるようになっている。また、脱水ドラム２３の周面には、汚泥から脱水された水分を外部へ排出するための微細孔（図示せず）が多数設けられている。これにより、汚泥はスクリュー羽根２９の回転によってスクリュー本体２８の終端側へ向かって搬送されると共に次々と搬送されてくる汚泥によって圧縮され、その圧力によって汚泥から絞り出された水分は脱水ドラム２３の周面に穿設された図示しない微細孔から脱水ドラム２３の外へ排出される。
【００２０】
図３は、押し板３０の周辺構成を示す斜視図である。尚、図３においては、ケーシング２１、仕切部材２３１等の図示を省略している。押し板３０は、脱水ドラム２３の後端の開口を密閉可能に配置された円環形状の金属板であり、スクリュー本体２８の終端側（脱水ケーキの出口端）に配置され、スクリュー本体２８の外周面に沿って軸方向へ摺動可能とされると共に、油圧シリンダ３２のシャフト３２１の先端面と連結された状態でスクリュー本体２８の後端に外嵌されている。この押し板３０と脱水ドラム２３との間の間隙３９が脱水ケーキの出口となる。そして、油圧シリンダ３２の押圧力を適宜調整しつつ駆動することによって図２及び図３の左右方向に押し板３０を移動させ、それによって押し板３０と脱水ドラム２３の後端との間の間隙３９の開き具合を変化させ、汚泥を脱水した後の脱水ケーキの水分含量を調整するようになっている。
【００２１】
尚、上記構成では、押し板３０はスクリュー本体２８の外周面を液密状態で摺動可能とされているが、押し板３０をスクリュー本体２８の外周面に固定すると共に、スクリュー本体２８を軸方向へ可動可能に構成することによっても押し板３０と脱水ドラム２３との間の隙間の開き具合を調整することができる。
【００２２】
油圧シリンダ３２は、図示しない配管を介して油圧ポンプユニット３４に接続されている。油圧ポンプユニット３４からの油圧が調整されることにより、押し板３０に対する油圧シリンダ３２のシャフト３２１の押圧力が変化する。油圧シリンダ３２の油圧を高くすれば、押し板３０はスクリュー羽根２９の回転によって搬送されてくる汚泥は高い圧力で押圧されることになり、脱水ケーキの水分含量は少なくなる。反対に、油圧シリンダ３２の油圧を低くすれば、押し板３０はスクリュー羽根２９の回転によって搬送されてくる汚泥は低い圧力で押圧されることになるので脱水ケーキの水分含量は多くなる。
【００２３】
スクリュー軸駆動機３５は、動力源であるモーターの回転をスプロケット３６に伝達し、これよりも大きい直径を有するスプロケット３３にチェーン３７を介して回転力を伝達することにより、スクリュー軸２４は減速して回転する。
【００２４】
図４は、図１に示した表示装置の表示画面の一例を示す画面図である。表示装置４２の表示画面４３は表示装置４２の主体を成す液晶表示器等に表示され、各種の情報を表示する主表示部４４と、この主表示部４４の下部に一覧形式で表示される画面選択部４５とにより形成されている。
【００２５】
主表示部４４には、油圧シリンダ３２の出口コーンの初期位置、出口最小開度、閉時間、油圧ユニット圧力等の値が設定値及び単位と共に表示されている。そして、画面選択部４５は、モニタ画面設定部４５１、自動運転選択画面部４５２、手動運転画面部４５３、汚泥脱水機自動運転設定画面部４５４、アラーム履歴画面部４５５、メンテナンスタイマ設定画面部４５６、メニュー画面部４５７からなる。画面選択部４５は、オベレータによって脱水処理の開始前にモニタ画面設定部４５１及び画面部４５２〜４５７が適宜選択され、その表示内容に応じた設定値がキーボード、マウス等が操作されることにより入力される。図４の場合、汚泥脱水機自動運転設定画面部４５４を選択して設定値を入力した場合の表示内容を示している。
【００２６】
［脱水システムの動作］
次に、上述した脱水システム１の動作について説明する。脱水補助剤貯留槽１４に貯留されている脱水補助剤を脱水補助剤溶解装置１５において水に分散させ又は溶解させる。また、凝集剤供給装置１３には高分子凝集剤を収容する。そして、汚泥槽１０から約０．６〜１．０％の固形分を含む廃水を第１，第２の混和凝集槽１１，１２へそれぞれ供給すると共に、脱水補助剤溶解装置１５から脱水補助剤の水溶液を廃水の固形分に対して１０〜２０重量％添加する。また、廃水に対して水酸化ナトリウム溶液又はポリ塩化硫酸第二鉄溶液等のｐＨ調整剤を添加する。これにより、第１，第２の混和凝集槽１１，１２において汚泥槽１０から送られてきた廃水のｐＨ６．０〜７．０がｐＨ３．５〜４．０に調整される。さらに、凝集剤供給装置１３から凝集剤（高分子凝集剤、例えば、ポリマー等）を添加することによりフロックを生成する。
【００２７】
次に、フロックが生成された廃水を第１，第２の濃縮機１６，１７に送り、濃縮して汚泥を生成する。そして、この汚泥を、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の供給口２１０から内部へ供給する。以下においては、第１の汚泥脱水機１８の動作について説明する。
【００２８】
図２に示す第１の汚泥脱水機１８では、スクリュー軸駆動機３５の駆動によってスクリュー軸２４に回転が伝達されることにより、スクリュー本体２８が回転している。供給口２１０に供給された汚泥は、スクリュー本体２８の回転に伴ってスクリュー羽根２９により形成された螺旋溝２９１内に押し込まれる（図２参照）。そして、汚泥はスクリュー２８の回転によって螺旋溝２９１内をスクリュー本体２８の後端側（図２の左端側）に向かって搬送され、その過程でスクリュー羽根２９によって圧縮される。このとき、押し板３０は油圧シリンダ３２によって図２における右側へ所定の圧力で押圧されているので汚泥はスクリュー羽根２９の回転による圧縮によって汚泥内の水分は脱水される。汚泥から脱水された液体は脱水ドラム２３に設けられている多数の微細孔を通して脱水ドラム２３の外に排出され、更に、仕切部材２３１を伝って排液パン２１１へ落下して排液パン２１１の下部のドレイン２１２に集まり、このドレイン２１２から図示しない廃水槽等へ排出される。
【００２９】
このように、汚泥がスクリュー本体２８の螺旋溝２９１に進入し、螺旋溝２９１内に次第に詰め込まれることにより、その押圧力によって汚泥内の水分が脱水ドラム２３側へ押し出され、徐々に脱水が進行し、スクリュー本体２８の左側端に到達する頃には汚泥は脱水ケーキとなり、その脱水率は７０％以下になっている。
【００３０】
［押し板の制御］
次に、隙間３９を調整する制御について説明する。図５は、脱水システム１の動作を示すフローチャートである。この制御は、押し板３に対する脱水中の脱水ケーキによる図２の左方向への押圧力に対して図２の右方向への押し板３０に対する押圧力に抗して、図２の右方向への押圧力を押し板３０に付与し、脱水ケーキが７０％以下の水分含有率になるように調整を行うものである。まず、油圧シリンダ３２の油圧値（初期値）を設定する（Ｓ１０１）。この油圧値は、脱水ケーキの脱水率を７０％以下にし得る値に設定する。なお、油圧値を高くするほど脱水率が上がるが、高くしすぎると脱水ケーキの生産性が低下する。ついで、油圧ポンプユニット３４を稼働させ、制御装置２０によって一定時間毎に開度検出器４１から検出値の取り込みを行う（Ｓ１０２）。
【００３１】
制御装置２０は、開度検出器４１による隙間３９の開度が予め定めた設定値（７０％の脱水率が得られる開度）に到達したか否かを判定する（Ｓ１０３）。設定値への到達が判定された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、押し板３０が開いた状態になっており、汚泥ケーキは押し板３０による隙間３９を通して排出スペース３８内へ連続的に排出される（Ｓ１０４）。更に、脱水ケーキは図示しないベルトコンベアによって所定の場所へ搬送される。
【００３２】
脱水ケーキの生成が進む過程で、螺旋溝２９１に詰め込まれる汚泥のねじ込み圧力によって押し板３０が図２の左方向へ付勢される。この付勢力は、汚泥の固形分の種類や含水率等によって変動し、この変動によって押し板３０の開度が変化する。そこで、一定時間ごとに開度検出器４１の検出値を取り込み（Ｓ１０５）、その都度、押し板３０の開度の状態が判定される（Ｓ１０６）。押し板３０の開度が設定値を越えていた場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、即ち、押し板３０の開度が大きくなっている場合においては脱水ケーキの脱水率が落ちる傾向になる。そこで、制御装置２０は油圧ポンプユニット３４を稼働させ、押し板３０の押圧力を高くする（Ｓ１０７）。この過程で制御装置２０は押し板３０の開度をチェックし（Ｓ１０８）、開度が設定値になれば（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）油圧シリンダ３２の駆動を停止する（Ｓ１０９）。次に、制御装置２０は、脱水システム１が、例えば、昼食時間、終業時間等になってシステムの停止モード（脱水終了）になったか否かを判定する（Ｓ１１０）。この判定の条件はプログラムに組み込んで自動処理し、或いは手動によって制御装置２０に指示を与えるものとする。脱水終了であれば（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、システムを停止する（Ｓ１１１）。
【００３３】
上記ステップＳ１０６において設定値を越えていない場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、押し板３０の開度が設定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。設定値以下でない場合（Ｓ１１２：Ｎｏ）、即ち開度が適正値である場合、処理を上記ステップＳ１０９へ戻して以降の処理を実行する。また、上記ステップＳ１１２において設定値以下であることが判定された場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）、即ち、押し板３０の開度が狭くなり、脱水ケーキの脱水率が高くなり過ぎた場合、制御装置２０は、油圧ポンプユニット３４を制御し、押し板３０の押圧力を低くする（Ｓ１１３）。押し板３０の開度が設定値になれば（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、制御装置２０は処理を上記ステップＳ１０９へ移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
【００３４】
ここで、油圧シリンダ３２の出口コーン制御について設定値を示して説明する。図６は、油圧シリンダの出口コーン制御の具体例を示すフローチャートである。また、この各制御における設定値の具体例を示したのが表１である。この出口コーン制御は、初期運転以後、押し板３０の開度８０ｍｍを基準にして設定時間内における開度を監視し、最小開度以上になるように油圧シリンダ３２を制御装置２０によって制御するものである。
【００３５】
【表１】
【００３６】
まず、制御装置２０は、表１の設定項目Ｎｏ．１及びＮｏ．３に示す設定値、出口初期位置（押し板３０の初期開度）１００ｍｍ及び油圧ユニット３４の初期圧力１．０ＭＰａを初期値として運転を開始し（Ｓ２０１）、この初期値による運転を設定項目Ｎｏ．４で設定した３０分間、油圧シリンダ３２のシャフト３２１を図３に示す右方向へ押す駆動をする（Ｓ２０２）。この駆動開始から３０分経過後、設定項目Ｎｏ．２で設定した押し板３０の最小開度（８５ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以下）以上か以下かを判定する（Ｓ２０３）。最小開度以上であることが判定された場合、処理はステップＳ２０４へ移行し、設定項目Ｎｏ．４で設定した閉時間（３０分）が経過すると、油圧ユニット３４の圧力を設定項目Ｎｏ．５で設定した０．２ＭＰａだけ上昇させる。また、上記ステップＳ２０３で最小開度（８５ｍｍ）以下が判定された場合、処理はステップＳ２０５へ移行し、開度を８５ｍｍから９０ｍｍにした後、その状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分を維持し、この１５分が経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押圧する。
【００３７】
次に、上記ステップＳ２０４において油圧ユニット３４の圧力の値が１．２ＭＰａになると、制御装置２０は、設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度（８５ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以下）以上か以下かを再度判定する（Ｓ２０６）。最小開度が８５ｍｍ以上であった場合、処理はステップＳ２０７へ移行する（Ｓ２０７）。この処理では、油圧ユニット３４の圧力値が１．２ＭＰａになった後、この状態を設定項目Ｎｏ．７で設定した閉時間（６０分）を維持し、この６０分が経過後、油圧ユニット３４の圧力値を０．２ＭＰａ上昇させ、１．４ＭＰａにする（Ｓ２０７）。その後、処理はステップＳ２０８へ移行し、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以上）以上か以下かの判定が行われる。
【００３８】
上記ステップＳ２０６において、最小開度が８５ｍｍ以下であった場合、処理はステップＳ２１２へ移行する。初期圧力以上の時に最小（８５ｍｍ）になった場合、設定項目Ｎｏ．５の圧力上昇値（０．２ＭＰａ）分だけ下がり、油圧ユニット３４の圧力値が１．２ＭＰａから１．０ＭＰａになる。ここで、開度が８５ｍｍ以下から設定項目Ｎｏ．８で設定した９０ｍｍに変更され、この状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分間維持し、この１５分が経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押し、油圧ユニット３４の圧力値を１．０ＭＰａから上昇させる（Ｓ２１２）。
【００３９】
次に、処理はステップＳ２１３へ移行する。この処理は、上記ステップＳ２１２の処理が設定項目Ｎｏ．４で設定した３０分の間に最小開度（８０ｍｍ）にならなかった場合、油圧ユニット３４の圧力を上昇させるものである。この制御によって設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度以下になった場合（Ｓ２１４：Ｙｅｓ）、処理はテップＳ２０５へ移行し、以降の処理が繰り返し実行される。また、設定項目Ｎｏ．２で設定した最小開度にならなかった場合（Ｓ２１４：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０６へ移行する。
【００４０】
次に、ステップＳ２０８以降の処理について説明する。上記ステップＳ２０７の処理の後、制御装置２０は、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ：但し、油圧ユニット３４の現在の圧力が１．２ＭＰａ以上）以上か以下かを判定する（Ｓ２０８）。最小開度が８０ｍｍ以上であった場合、設定項目Ｎｏ．７で設定した閉時間（６０分）が経過すると設定項目Ｎｏ．５で設定した０．２ＭＰａだけ圧力値を上昇させ、１．６ＭＰａにする。この圧力値は設定項目Ｎｏ．１１で設定した最大圧力値であるので、以後、開度が最小開度（８０ｍｍ）になるか、設定項目Ｎｏ．１２で設定した脱水機電流値上限（１３Ａ）にならない限り脱水終了まで制御は変更しない（Ｓ２０９）。
【００４１】
その後、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下、例えば、初期圧力以上の時に最小開度になると、油圧ユニット３４の圧力値が０．２ＭＰａ下がる結果、圧力値は１．６ＭＰａから１．４ＭＰａになる。そこで、制御装置２０は開度を８０ｍｍから９０ｍｍにし、設定項目Ｎｏ．９で設定した１５分経過後、油圧シリンダ３２によって押し板３０を押す制御を実行する。以後、設定項目Ｎｏ．７で設定した６０分が経過しても最小開度８０ｍｍならなかった場合、制御装置２０は圧力値を上昇させる。また、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下になった場合（Ｓ２１１：Ｙｅｓ）、処理は上記ステップＳ２１５へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。また、上記ステップＳ２１１において最小開度（８０ｍｍ）を超えていた場合（Ｓ２１１：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０８へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。
【００４２】
次に、上記ステップＳ２０８において、最小開度（８０ｍｍ）以下であった場合、処理はステップＳ２１２へ移行する。初期圧力以上の時に最小開度になると、油圧ユニット３４の圧力値は０．２ＭＰａ下がり、１．４ＭＰａから１．２ＭＰａになる。そこで、開度を８０ｍｍから設定項目Ｎｏ．８で設定した９０ｍｍにし、この状態を設定項目Ｎｏ．９で設定した時間（１５分）維持し、その後に油圧シリンダ３２によって押し板３０を押す制御を実行する（Ｓ２１５）。その後、設定項目Ｎｏ．７で設定した６０分が経過しても最小開度８０ｍｍならなかった場合、制御装置２０は圧力値を上昇させる（Ｓ２１６）。また、設定項目Ｎｏ．６で設定した最小開度（８０ｍｍ）以下になった場合（Ｓ２１７：Ｙｅｓ）、処理は上記ステップＳ２１２へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。また、上記ステップＳ２１７において最小開度（８０ｍｍ）を超えていた場合（Ｓ２１１：Ｎｏ）、処理は上記ステップＳ２０８へ移行し、以降の処理を繰り返し実行する。
【００４３】
なお、上記ステップＳ２０４，２０９，２１３，２１６において、最小開度（８０ｍｍ）は常に設定項目Ｎｏ．４，７の設定時間（１５分、６０分）が経過しなくても、最小開度（８０ｍｍ）になった時点で設定項目Ｎｏ．８に設定されている開度９０ｍｍになり、圧力も下がることになる。また、最小開度の設定が設定項目Ｎｏ．２，６の２つを設けている理由は、圧力の上昇に対応するためであるが、状況等に応じて設定を１つにし、或いは、Ｎｏ．２，６を同じ値にすることも可能である。
【００４４】
［実施形態における効果］
上記の実施形態によれば、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９の脱水率が所望の値になるように押し板３０の隙間３９を可変することにより押し板３０と脱水ドラム２３の後端との間の隙間３９である脱水ケーキの出口の開度を調整し、それによって脱水ケーキの水分含量を調整可能としたので、脱水ケーキの水分含有率を一定に保持することかできる。
また、特別な脱水補助剤を用いることなく汚泥脱水機の押し板とスクリュー本体の後端との隙間３９である脱水ケーキの出口の開度を調整することにより高い脱水率が得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、汚泥を含む廃水に代えて、多量の水分と固形分からなる液体を脱水して固形分をケーキ化する場合にも適用可能である。
［他の実施の形態］
【００４６】
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、混和凝集槽、濃縮機及び汚泥脱水機からなる２系統の構成にしたが、１系統でもよいし、３系統以上でもよい。
【００４７】
また、第１，第２の汚泥脱水機１８，１９は、横形の構成を示したが、縦形であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 脱水システム
１０ 汚泥槽
１１ 第１の混和凝集槽
１２ 第２の混和凝集槽
１３ 凝集剤供給装置
１４ 脱水補助剤貯留槽
１５ 脱水補助剤溶解装置
１６ 第１の濃縮機
１７ 第２の濃縮機
１８ 第１の汚泥脱水機
１９ 第２の汚泥脱水機
２０ 制御装置
２１ ケーシング
２２ スタンド
２３ 脱水ドラム
２４ スクリュー軸
２５ 軸受
２６ 軸受
２７ スタンド
２８ スクリュー本体
２９ スクリュー羽根
３０ 押し板
３１ 蓋部材
３２ 油圧シリンダ
３３ スプロケット
３４ 油圧ポンプユニット
３５ スクリュー軸駆動機
３６ スプロケット
３７ チェーン
３８ 排出スペース
３９ 隙間
４０ 圧力検出器
４１ 開度検出器
４２ 表示装置
４３ 表示画面
４４ 主表示部
４５ 画面選択部
２１０ 供給口
２１１ 排液パン
２１２ ドレイン
２３１ 仕切部材
２９１ 螺旋溝
３２１ シャフト
３５０ 回転軸
４５１ モニタ画面設定部
４５２ 自動運転選択画面
４５３ 手動運転画面部
４５４ 汚泥脱水機自動運転設定画面部
４５５ アラーム履歴画面部
４５６ メンテナンスタイマ設定画面部
４５７ メニュー画面部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形分を含む廃水からスクリュープレスによって水分を脱水する脱水システムにおいて、
外周面に螺旋状のスクリュー羽根が配設されたスクリュー本体の外側に当該スクリュー本体と同軸に設けられると共に、前記固形分は通過させずに水分だけを外部へ逃がす多数の微細孔が設けられた脱水ドラムを備え、前記脱水ドラムの一端側には固形分を含む廃液に脱水補助剤を添加し、ｐＨ調整を行い、さらに高分子凝集剤を加えてフロック化して得られた沈殿物を濃縮して得られた沈殿物を前記スクリュー本体の外周面と前記脱水ドラムの内周面との間に供給する供給口が設けられ、開放されて形成された前記脱水ドラムの他端側には制御装置によって動作制御が可能とされた油圧シリンダによって押圧可能に閉塞する押し板が設けられ、前記スクリュー本体の回転によって前記スクリュー羽根が汚泥を前記押し板側に押圧する圧力と前記油圧シリンダによる押し板の押圧力とのバランスを調整することによって汚泥から水分を脱水して脱水ケーキを生成しつつ前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との間に隙間を形成することにより前記脱水ケーキを外部に排出する汚泥脱水機を備えてなることを特徴とする脱水システム。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水システムにおいて、
前記制御装置は、前記油圧シリンダの前記押し板に対する押圧力を検出する圧力検出器と、
前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との開度を検知する開度検出器とを備え、
前記脱水ケーキの生成中、前記開度検出器の検出値が予め定めた設定値を維持するように前記油圧シリンダの押圧力を制御することを特徴とする脱水システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脱水システムにおいて、
前記圧力検出器は、前記押し板に設けられたロードセルであり、
前記開度検出器は、前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との間の距離を測定するセンサである
ことを特徴とする脱水システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の脱水システムにおいて、
前記制御装置は、前記押し板の開度が前記設定値から外れたときに該設定値に戻るように前記油圧シリンダを駆動することを特徴とする脱水システム。
【請求項１】
固形分を含む廃水からスクリュープレスによって水分を脱水する脱水システムにおいて、
外周面に螺旋状のスクリュー羽根が配設されたスクリュー本体の外側に当該スクリュー本体と同軸に設けられると共に、前記固形分は通過させずに水分だけを外部へ逃がす多数の微細孔が設けられた脱水ドラムを備え、前記脱水ドラムの一端側には固形分を含む廃液に脱水補助剤を添加し、ｐＨ調整を行い、さらに高分子凝集剤を加えてフロック化して得られた沈殿物を濃縮して得られた沈殿物を前記スクリュー本体の外周面と前記脱水ドラムの内周面との間に供給する供給口が設けられ、開放されて形成された前記脱水ドラムの他端側には制御装置によって動作制御が可能とされた油圧シリンダによって押圧可能に閉塞する押し板が設けられ、前記スクリュー本体の回転によって前記スクリュー羽根が汚泥を前記押し板側に押圧する圧力と前記油圧シリンダによる押し板の押圧力とのバランスを調整することによって汚泥から水分を脱水して脱水ケーキを生成しつつ前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との間に隙間を形成することにより前記脱水ケーキを外部に排出する汚泥脱水機を備えてなることを特徴とする脱水システム。
【請求項２】
請求項１に記載の脱水システムにおいて、
前記制御装置は、前記油圧シリンダの前記押し板に対する押圧力を検出する圧力検出器と、
前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との開度を検知する開度検出器とを備え、
前記脱水ケーキの生成中、前記開度検出器の検出値が予め定めた設定値を維持するように前記油圧シリンダの押圧力を制御することを特徴とする脱水システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の脱水システムにおいて、
前記圧力検出器は、前記押し板に設けられたロードセルであり、
前記開度検出器は、前記脱水ドラムの開放された前記他端側と前記押し板との間の距離を測定するセンサである
ことを特徴とする脱水システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の脱水システムにおいて、
前記制御装置は、前記押し板の開度が前記設定値から外れたときに該設定値に戻るように前記油圧シリンダを駆動することを特徴とする脱水システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５６４９４（Ｐ２０１１−１５６４９４Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１９３（Ｐ２０１０−２１１９３）
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（５９５１４６６３３）信和エンジニアリング株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２日（２０１０．２．２）
【出願人】（５９５１４６６３３）信和エンジニアリング株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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