專利名稱：污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法
技術領域：
本發明涉及濃縮下水混合生污泥、下水消化污泥、活性剩余污泥等的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法，特別是涉及，當使螺桿與外筒濾網以差速旋轉過濾分離方式進行濃縮時，控制對下水污泥的凝結劑添加量和差速旋轉濃縮機的螺桿與外筒濾網的轉數的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法。
背景技術：
作為在含有物質的原液中添加凝結劑，使其形成懸濁物質的凝聚物，以降低脫水污泥的含水率，在外筒濾網內設置螺桿，一邊旋轉螺桿，一邊再生容易堵塞的過濾面，并使含有難于過濾的有機物的污泥濃縮并脫水的裝置，眾所周知的有螺旋壓力機。并且，公開了具有使外筒濾網和螺桿相互反轉的結構，在外筒濾網的驅動機上設有負荷檢測裝置，并根據負荷檢測使外筒減速，以防止過負荷的螺旋壓力機(參照專利文獻1-日本特開平4-238699號公告，權利要求2，圖1)。
此外，還公開了在過濾體內部設有能旋轉的螺桿的過濾裝置中，設有供給壓力大檢測機構、螺桿扭矩的檢測機構、螺桿的轉數的控制機構，根據供給壓力和扭矩的檢測結果控制螺桿的轉數，從而使處理物的含水率達到穩定的控制裝置(參照專利文獻2-日本特開2002-239341號公告，權利要求4，圖1)。
作為用于濃縮下水污泥等的濃縮機，還公開了一種差速旋轉型濃縮機(參照專利文獻3-日本特開2001-179492號公告)，它是將圓的筒圓周面由濾網(過濾材料)構成的外筒與同心地配置于外筒內的螺桿相互反方向旋轉，并實質上一邊以螺桿在外筒的軸線方向上輸送進入到水平配置的外筒內的污泥、一邊進行過濾分離的方式將其濃縮排出。
作為旋轉濃縮機的控制裝置，還公開了一種將圓板狀的檢測體沒于濃縮了的污泥水中，在與檢測體連接的驅動裝置上配置扭矩檢測裝置并測定污泥濃度，并調整污泥供給量及外筒筒身的旋轉速度的離心濃縮機(參照專利文獻4-日本實開平6-25747號公告，權利要求1，圖1)。
此外，還公開了一種將旋轉葉片沒于濃縮了的污泥水中，并設有輸出根據旋轉葉片的旋轉扭矩檢測出的檢測濃度值的粘度檢測器和自動控制機構，并通過控制旋轉差從而使濃縮污泥濃度達到穩定的離心濃縮機(參照專利文獻5-日本特公平1-39840號公告，權利要求書，圖1)。
作為第一個問題是，傳統的螺旋壓力機，對于粘性小的過濾性能優良的污泥，通過控制螺桿的轉數，雖能防止過負荷，并能獲得含水率均勻的濾餅，但對于難于過濾的污泥，當使過濾室的容積減少而進行壓榨脫水時，外筒濾網的過濾面則很快堵塞，或當急劇地壓榨時，污泥會與濾液一起從外筒濾網排出，濾掖有可能懸浮。因此，存在濃縮效率低、所獲得的濃縮污泥的濃度也難于均勻的問題。
此外，在檢測原液的濃度及供給量，控制濃縮污泥濃度及扭矩的裝置中，存在經常出現供給污泥量及污泥濃度的變化，對螺桿及外筒濾網施加的旋轉扭矩變化，難于使濃縮污泥的濃度均勻的問題。
作為第二個問題是，在傳統的差速旋轉濃縮機中，存在濃縮效率隨螺桿軸外徑與外筒濾網內徑的大小比例而改變，不一定能獲得高濃縮效率的問題。此外，在傳統的差速旋轉濃縮機中，用一條螺旋葉片對于所濃縮污泥的各種原液性狀或作為目標的濃縮濃度等存在不一定能獲得高濃縮效率的問題。
作為第三個問題是，傳統的激光式污泥濃度計或微波式濃度計，對于低濃度的原液雖然精度高且有效，但如已被濃縮的污泥那樣濃縮率增高時，存在固體成分的密度增高而難于測定的問題。受污泥中固體成分的形狀及大小的左右，用于測定的附帶設備也變得復雜。此外，在傳統的將圓板狀的檢測體或旋轉葉片沒于污泥水中的測定污泥濃度的裝置中，存在的缺點是，因污泥堆積在水平狀的圓板上而使旋轉扭矩產生誤差，或因流量增加變動而產生從下部抬高板面的作用力，從而使電信號不穩定。即使是沒于污泥水中的旋轉葉片，也對旋轉葉片產生反推的作用力，存在電信號不穩定的缺點。
發明內容
因此，本發明的第一目的在于提供一種濃縮效率高且能使濃縮污泥的濃度均勻化的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法。
本發明的第二目的在于提供一種濃縮效率高的差速旋轉濃縮機。
本發明的第三目的在于將配置于濃縮污泥中的濃度檢測器的檢測體，做成難于受到流量變動影響的形狀，以減少所獲得污泥濃度數據波動，并且提供一種污泥濃縮裝置及污泥濃縮方，它除了用于過濾性比較好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，即使對于活性剩余污泥等的難于過濾的污泥處理中也能獲得波動小的污泥濃度數據，能進行穩定的濃縮污泥濃度的控制。
為了實現上述目的，本發明的第一方案的污泥濃縮裝置，具有在可自由旋轉的外筒濾網內設有螺桿，一邊使上述螺桿差速旋轉一邊利用上述外筒濾網過濾供給到上述外筒濾網的始端部的原液污泥，從上述外筒濾網的終端部排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機；檢測從上述差速旋轉濃縮機排出的上述濃縮污泥的污泥濃度的濃縮污泥濃度檢測部；具有對上述原液污泥供給凝結劑的凝結劑供給泵的凝結劑供給部；控制上述外筒濾網的轉數C和上述螺桿的轉數S及上述凝結劑供給泵所供給的上述凝結劑量的控制部；其中，上述差速旋轉濃縮機具有使上述外筒濾網旋轉的外筒驅動機和使上述螺桿旋轉的螺桿驅動機；上述濃縮污泥濃度檢測部具有貯存從上述差速旋轉濃縮機排出的上述濃縮污泥的污泥槽和檢測上述濃縮污泥的污泥濃度并對上述控制部發送電信號的電力檢測器；上述控制部具有接收從上述濃縮污泥濃度檢測部發送來的上述電信號，對上述電信號數據進行運算及判斷的判斷器；接收從上述判斷器傳送來的第一指令信號并操作控制上述外筒驅動機和上述螺桿驅動機的轉數的第一控制器；接收從上述判斷器傳送來的第一指令信號并階段性地增減供給上述原液污泥的上述凝結劑的給藥率(α)的比例設定器；接收從上述比例設定器傳送來的第二指令信號并操作上述凝結劑供給泵的第二控制器。
根據本發明的第一方案，控制凝結劑的給藥率α、差速旋轉的外筒濾網和螺桿的轉數，就能使凝結劑的藥品使用量為最小限度，并能將濃縮后的污泥濃縮濃度維持于平均的濃度。
也可以做成上述外筒濾網的兩端以圓盤狀的法蘭板封閉；上述螺桿具有在外圓周面上帶有螺旋葉片的圓筒狀中心軸；上述圓筒狀中心軸的直徑的大小f是上述外筒濾網的內徑F的40％～70％；在位于上述外筒濾網內的一端側的上述圓筒狀中心軸的部分圓周面上，設有將上述原液污泥從上述圓筒狀中心軸的空心筒內部導入上述外筒濾網內的入口開口；在上述外筒濾網另一端側的上述法蘭板上設有排出上述濃縮污泥的出口開口。
根據上述結構，本發明提供的污泥濃縮裝置的濾網面的再生效果大，濃縮污泥等能不受到大的排出阻力地排出到外筒濾網之外，并能以高效率進行污泥等被處理物的濃縮。
也可以將增減調節上述出口開口的開口面積的出口開度調節機構設置在上述外筒上。
根據上述結構，可以調整外筒濾網內的污泥的滯留時間。
也可以做成上述出口開口度調節機構與形成了上述出口開口的法蘭板相互重合配置且包括相對于該法蘭板可旋轉移位的擋板，根據該擋板相對于上述法蘭板的旋轉移位的位置增減該擋板對上述出口開口的閉塞量。
根據上述結構，可以調整外筒濾網內的污泥的滯留時間。
也可以做成從上述圓筒的徑向看，上述出口開口的外筒外圓周側的開口邊緣與外筒濾網的上述圓筒圓周面基本是同一位置。
根據上述結構，在運轉結束后污泥不會滯留于外筒濾網內，容易清掃，并且，由于出口阻力小，所以濃縮污泥排出良好，能不破壞凝結塊。
上述螺桿葉片可以是1、2、3條葉片中任何一種。
根據上述結構，根據過濾性較好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥、難于過濾的活性剩余污泥等污泥性狀或作為目標的濃縮濃度，通過將螺桿葉片的條數做成1、2、3條中任何一種，可以提高濃縮效率。
也可以做成上述判斷器儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網的上限轉數Cmax、上述外筒濾網的下限轉數Cmin、上述螺桿的上限轉數Smax，上述螺桿的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，傳送上述第一指令信號；上述第一控制器接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號，當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的上述濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，且當上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，階段性地增加上述螺桿驅動機的轉數；當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的上述濃縮污泥濃度低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，階段性地降低上述螺桿驅動機的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X高于下限濃縮污泥濃度Xmin，或上述螺桿的轉數S達到上述下限轉數Smin為止；上述比例設定器儲存了預先設定的上述凝結劑給藥率α及作為其上限值和下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，并接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號；當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿的轉數S低于上述下限轉數Smin時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器接收從上述比例設定器傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且當上述螺桿的轉數S低于上述下限轉數Smin時，則階段性地增加上述凝結劑給藥率α。
根據上述結構，相對于濃縮污泥濃度的變動，由于能決定凝結劑給藥率α、螺桿的轉數S兩個操作元素的優先順序并使其階段性地變動，所以能提供使凝結劑的藥品使用量為最小限度，且濃縮效率高濃縮污泥濃度變化小的污泥濃縮裝置。此外，由于濃縮污泥的污泥濃度穩定，所以使濃縮后的處理工序的管理變得容易。
也可以做成上述判斷器儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網的上限轉數Cmax、上述外筒濾網的下限轉數Cmin、上述螺桿的上限轉數Smax、上述螺桿的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則傳送上述第一指令信號；上述第一控制器接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號；當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，且上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿驅動機的轉數，直到上述螺桿的轉數S達到上述上限轉數Smax，當上述螺桿的轉數S超過上述上限轉數Smax時，則階段性地降低上述外筒驅動機的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X達到低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的上述濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿驅動機的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述螺桿轉數S達到上述下限轉數Smin為止，當上述螺桿低于上述下限轉數Smin時，則階段性地增加外筒驅動機的轉數，直到上述污泥濃度超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述外筒濾網達到上限轉數Cmax為止；上述比例設定器儲存了預先設定的上述凝結劑的給藥率α及作為其上限值及下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述外筒濾網的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器接收從上述比例設定器傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑的給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述外筒濾網的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則階段性地增加上述凝結劑的給藥率α。
根據上述結構，相對于濃縮污泥濃度的變動，由于能決定凝結劑給藥率α、螺桿的轉數S、外筒濾網的轉數C三個操作元素的優先順序并使其階段性地變動，所以能提供使凝結劑的藥品使用量為最小限度，且濃縮效率高濃縮污泥濃度變化小的污泥濃縮裝置。此外，由于濃縮污泥的污泥濃度穩定，所以使濃縮后的處理工序的管理變得容易。
也可以做成上述判斷器儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網的上限轉數Cmax、上述外筒濾網的下限轉數Cmin、上述螺桿的上限轉數Smax、上述螺桿的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則傳送上述第一指令信號；上述第一控制器接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上限濃縮污泥濃度Xmax時，且上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿驅動機的轉數的同時，階段性地降低上述外筒驅動機的轉數；當由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿驅動機的轉數的同時，階段性地增加上述外筒驅動機的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X達到超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin，上述螺桿的轉數S達到上述下限轉數Smin或上述外筒濾網的轉數C達到上述上限轉數Cmax為止；上述比例設定器儲存了預先設定的上述凝結劑的給藥率α及作為其上限值及下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿的轉數S低于上述下限轉數Smin或上述外筒濾網的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器接收從上述比例設定器傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑的給藥率α達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿的轉數S低于上述下限轉數Smin或上述外筒濾網的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則階段性地增加上述凝結劑的給藥率α。
根據上述結構，相對于濃縮污泥濃度的變動，在決定凝結劑給藥率α、螺桿的轉數S、外筒濾網的轉數C三個操作元素的優先順序并使其階段性地變動時，由于同時控制螺桿的轉數S和外筒濾網的轉數C，所以能迅速地對應濃縮污泥濃度的變化，可提供使凝結劑的藥品使用量為最小限度，且濃縮效率高濃縮污泥濃度變化小的污泥濃縮裝置。此外，由于濃縮污泥的污泥濃度穩定，所以使濃縮后的處理工序的管理變得容易。
也可以做成上述判斷器儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網的最佳轉數Cso、上述螺桿的最佳轉數Sso，在上述差速旋轉濃縮機開始運轉時及由上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax而大于上述下限濃縮污泥濃度Xmin并改變原液供給量Qs時，則傳送上述第一指令信號；上述外筒濾網的最佳轉數Cso、上述螺桿的最佳轉數Sso根據變動的原液供給量Qs設定螺桿和外筒濾網的轉數并導出的關系式被定義為螺桿的最佳轉數Sso(rpm)＝旋轉系數S1×原液處理速度(m3/m2/h)外筒濾網的最佳轉數Cso(rpm)＝旋轉系數C1×原液處理速度(m3/m2/h)上述第一控制器接收從上述判斷器傳送來的上述第一指令信號，當上述差速旋轉濃縮機開始運轉時及上述濃縮污泥濃度檢測部檢測出的上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax而大于上述下限濃縮污泥濃度Xmin并改變上述原液供給量Qs時，根據從上述關系式計算出的上述螺桿和上述外筒濾網的最佳轉數Sso、Cso，控制螺桿驅動機和外筒驅動機。
根據上述結構，即使原液供給量Qs變動，為了濃縮該原液供給量Qs由于能以最佳轉數使螺桿、外筒濾網旋轉，所以能提供能以高濃縮效率濃縮污泥的污泥濃縮裝置。
也可以做成上述濃縮污泥濃度檢測部具有下垂于上述濃縮污泥中的下端部具有開口，而在上端部設有空氣孔的圓筒狀檢測體，具有與上述圓筒狀檢測體連接的旋轉軸的驅動馬達；上述電力檢測器檢測上述驅動馬達的電流值的變動，并將上述電流值的變動作為上述電信號輸出。
根據上述結構，除了過濾性比較好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，對于活性剩余污泥等難于過濾的污泥處理由于能獲得波動小的濃縮污泥濃度數據，并基于該波動小的濃縮污泥濃度數據進行控制，所以能提供能進行穩定的濃縮污泥濃度控制的污泥濃縮裝置。
也可以做成上述判斷器接收從上述電力檢測器傳送來的連續的上述電信號，計算出上述連續的電信號的平均電流值，并對上述平均電流值和預先設定的穩定電流值的上限率及下限率進行比較運算，若上述平均電流值連續低于上述穩定電流值的下限率，則降低螺桿的轉數S，若平均電流值連續上升超過穩定電流值的上限率，則增加螺桿的轉數S。
根據上述結構，對應于污泥性狀變化，能進行螺桿轉數S的自動調整，能提供以添加最小限度的凝結劑進行穩定控制穩定的濃縮污泥濃度的差速旋轉濃縮機的控制裝置。
也可以做成上述判斷器，當即使控制上述螺桿的轉數S，繼續檢測出的上述平均電流值上升高于上述穩定電流值的上限率或低于下限率時，對凝結劑供給泵發出指令信號，上述凝結劑供給泵接收從上述判斷器發送的上述指令信號，若上述平均電流低于上述穩定電流值的下限率時，則增加供給原液污泥的凝結劑給藥率α，若上述平均電流上升超過上述穩定電流值的上限率時，則減少供給原液污泥的凝結劑給藥率α。
根據上述結構，對應于污泥性狀變化，能進行凝結劑給藥率的自動調整，能提供以添加最小限度的凝結劑進行穩定控制穩定的濃縮污泥濃度的差速旋轉濃縮機的控制裝置。
本發明的第二方案的差速旋轉濃縮機的污泥分離濃縮方法，使兩端以圓盤狀的法蘭板、封閉，而圓筒圓周面由外筒濾網構成的外筒實質上繞水平的自身的中心軸線轉動，并且，使同心配置于上述外筒內的螺桿向與上述外筒的旋轉方向相反的方向旋轉；將作為被處理物的原液污泥供給到具有上述外筒濾網內徑F的40％～70％大小的軸徑f的上述螺桿的圓筒狀中心軸的空心筒部中；將上述原液污泥從設在位于上述外筒內一端側的上述圓筒狀中心軸的部分圓周面上的入口開口以殘留了上部空間的方式導入上述外筒內；將清洗液從上述外筒的外部上方向上述圓筒的圓筒圓周面噴射；連續或間歇地對上述外圓筒濾網進行清洗的同時，在利用設于上述圓筒狀中心軸的外圓周面上的螺桿葉片將上述外筒內的污泥從上述外筒的一端側移送到另一端側，并從形成于上述外筒的另一端側的法蘭位置上的出口開口排出的過程中，利用上述外筒濾網進行污泥的過濾。
根據本發明的第二方案，可以提供污泥輸送良好、濾網面再生效果及效率高、污泥濃縮效率高的差速旋轉濃縮機的污泥分離濃縮方法。
也可以通過增減調節上述出口開口面積來調整上述外筒內污泥的滯留時間。
根據上述結構，能提供可調整污泥滯留時間的差速旋轉濃縮機的污泥分離濃縮方法。
也可以將上述外筒內的污泥填充率取為50％以上、90％以下。
根據上述結構，可以提供濾網面再生效率高的差速旋轉濃縮機的污泥分離濃縮方法。
圖1是污泥濃縮裝置系統的整體結構圖。
圖2是表示作為污泥濃縮裝置構成部分之一的差速旋轉濃縮機的一個實施例剖視圖。
圖3是圖2所示的差速旋轉濃縮機的外筒濾網的局部主視圖。
圖4是圖3的沿IV-IV線的剖視圖。
圖5是圖2所示的差速旋轉濃縮機的螺桿葉片條數為3條時的螺桿主視圖。
圖6是設有圖2所示的差速旋轉濃縮機的外筒的濃縮污泥的出口開口一側的端面圖。
圖7是表示差速旋轉濃縮機的使用狀態的說明圖。
圖8是檢測由差速旋轉濃縮機濃縮的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X的濃縮污泥濃度檢測部的示意圖。
圖9是作為圖8所示的濃縮污泥濃度檢測部構成部分之一的、與馬達旋轉軸連接的圓筒狀檢測體的縱剖面圖。
圖10是表示濃縮污泥濃度X在設定范圍外時的污泥濃縮裝置的控制方法的流程圖。
圖11是表示采用使螺桿和外筒濾網同時旋轉的方法的濃縮污泥濃度X在設定范圍外時的污泥濃縮裝置的控制方法的流程圖。
圖12是表示差速旋轉濃縮機的控制方法的流程圖。
圖13是表示橫軸為給藥率α(％TS)、縱軸為濃縮污泥濃度X％和污泥的SS回收率(％)的圖。
圖14是表示橫軸為螺桿39的轉數S(min-1)、縱軸為濃縮污泥濃度X％及污泥的SS回收率(％)的圖。
圖15是表示橫軸為外筒濾網21的轉數C(min-1)、縱軸為濃縮污泥濃度X％及污泥的SS回收率(％)的圖。
圖16是表示螺桿39的轉數S(rpm)與濃縮污泥濃度X％的關系圖。
圖17是表示給藥率α(％)與濃縮污泥濃度X％的關系圖。
具體實施例方式
以下，參照
本發明的實施例。在以下的附圖記述中，對相同或類似的部分使用了相同或類似的標號。但是附圖只是示意圖，應注意其厚度與平面尺寸的關系，各層厚度的比例與現實有所不同。因此，具體的厚度或尺寸請參照以下說明進行判斷。此外，當然也包括附圖相互之間的尺寸關系或比例相互不同的部分。
此外，以下所示的實施例，是為了將本發明的技術思想具體化而列舉的裝置或方法1的實例，本發明技術思想，對構成零件的材質、形狀、結構、配置等不局限于下述的內容。本發明技術思想，在權利要求的范圍內，可以進行各種變更。
第一實施例以下，參照附圖詳細說明本發明第一實施例的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法。
首先，說明污泥濃縮裝置。
首先，說明污泥濃縮裝置系統的整體結構。圖1是污泥濃縮裝置系統的整體結構圖，污泥濃縮裝置具有濃縮污泥原液的差速旋轉濃縮機80，檢測被該差速旋轉濃縮機80濃縮并排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X的濃縮污泥濃度檢測部81，具有向原液污泥供給凝結劑的凝結劑供給泵97的凝結劑供給部83，根據濃縮污泥濃度檢測部81的檢測濃度數據控制差速旋轉濃縮機80和凝結劑供給泵97的控制部82。
以下，參照附圖詳細說明污泥濃縮裝置的各結構要素。
差速旋轉濃縮機首先，參照圖2～6說明上述差速旋轉濃縮機80，圖2是差速旋轉濃縮機80的縱剖側視圖，機架1具有左右側板3、5，在側板3、5上將軸承套管7及軸承架9固定在一條水平軸線上。軸承套管7和軸承架9利用軸承部件11、13可旋轉地支承外筒15。
外筒15由兩端被圓盤狀法蘭板17、19封閉、而圓筒圓周面用沖孔金屬等制成的外筒濾網21構成。在其一端(左側)的法蘭板17上固定了短軸套筒23，在短軸套筒23內圓周側安裝了軸承部件11。在另一端(右側)的法蘭板19上固定了長軸套筒25，在長軸套筒25的外圓周側安裝了軸承部件13。
圓筒狀的外筒濾網21，如圖3、圖4所示，其以兩半形狀，在以螺栓及螺母29相互連接的兩個半圓環狀部件27A、27B上固定于兩端部，左右半圓環狀部件27A、27B分別以螺栓及螺母31與法蘭板17、19連接。多根拉桿33架設在左右半圓環狀部件27A、27B之間，在各拉桿33的軸線方向的中間部分安裝了從外側輔助支撐外筒濾網21的軸向中間部分的多個支撐環35。
在長軸套筒25上固定了外筒旋轉驅動用的鏈輪37。鏈輪37與未圖示的外筒旋轉驅動用的電動機進行驅動連接，從而在例如反時針旋轉方向(參照圖7)驅動外筒濾網21旋轉。
在外筒濾網21內可旋轉地同心配置有螺桿39。螺桿39具有圓筒狀中心軸41，設于圓筒狀中心軸41外圓周面上的螺旋狀螺桿葉片43，同心地連接于圓筒狀中心軸41封閉端部(右端部)的旋轉驅動軸45。此外，螺桿葉片43根據需要，例如可以是1、2、3條葉片任何一種。圖5表示的是螺桿葉片43為3條時的螺桿39。表1是表示螺桿葉片43的條數與濃縮效率(濃縮濃度、回收率、過濾速度)的關系表。在該實驗例中，隨著條數的增加，濃縮效率提高。
表1
圓筒狀中心軸41在外筒濾網21內，一端(左側)延伸并伸出到軸承套管7內，該伸出軸部47由軸承部件可旋轉地支撐在軸承套管7上。伸出軸部47的前端面開口，該開口端成為原液污泥(被處理物)的投入口51。
圓筒狀中心軸41在位于外筒濾網21內一端側(法蘭板17側)的部分的軸圓周面上設有兩個將作為被處理物的原液污泥由圓筒狀中心軸41的空心筒部53導入外筒15內的入口開口55。此外，在圓筒狀中心軸41的空心筒部53固定了用于防止被處理物的污泥從入口開口55的位置向圖2的右側浸入空心筒部53內的關閉板57。
此外，圓筒狀中心軸41的外徑的大小f，從濃縮效率的觀點出發最好為外筒濾網21的內徑F的40％～70％。其理由說明如下。表2是表示螺桿葉片43為一條時，螺桿39的軸徑f與外筒濾網21的內徑F的軸徑比(f/F)與濃縮效率(濃縮濃度、回收率、過濾速度)的關系表。在該實驗例中，與軸徑比(f/F)為40％～70％時相比，軸徑比若低于40％濃縮濃度雖不低，但降低了過濾速度，其結果是降低了濃縮效率。并且，若大于70％過濾速度雖不低，但濃縮濃度值低，其結果是降低了濃縮效率。即，螺桿39的軸徑f與外筒濾網21的內徑F的軸徑比(f/F)，在40％～70％的范圍內時，能同時提高濃縮濃度和過濾速度，并能提高濃縮效率。
表2
旋轉驅動軸45沿軸向貫穿長軸套筒25，由長軸套筒25可旋轉地支撐，并與未圖示的螺桿旋轉驅動用的電動機驅動連接，驅動螺桿39繞例如順時針方向旋轉。
螺桿葉片43通過螺桿39繞順時針方向旋轉，將外筒15內的污泥從圖2的左側(法蘭板17側)向右側(法蘭板19側)輸送。螺桿葉片43的外周邊緣在與外筒濾網21之間以微小間隙相對以使污泥不短路(不軸向泄漏)。此外，根據需要也可以在螺桿葉片43上安裝刮板，利用刮落進行外筒濾網21的再生恢復。
在法蘭板19上開口形成了將外筒15內的濃縮污泥向外筒15外排出的多個出口開口59。出口開口59，是與外筒15的中心同心的圓弧狀開口，外筒外圓周側的開口邊緣61位于外筒濾網21的圓筒圓周面(內圓周面)和外筒15徑向所見的幾乎同一位置。這意味著，在外筒濾網21上，在內圓周面與出口開口59之間沒有阻擋。因此，在運轉結束后，污泥不會積存在外筒濾網21內，且容易清掃。
在法蘭板19上，作為增減出口開口59的開口面積(有效面積)的出口開度調節機構、如圖6所示，利用螺栓65固定了可相對于法蘭板19轉動移位的與法蘭板19外側面相互重合配置的擋板63。擋板63在每個出口開口59上具有葉片狀部67，它能根據對法蘭板19的轉動移位位置(旋轉方向的固定位置)而同樣地增減利用葉片狀部67形成的出口開口59的堵閉塞量。此外，形成于擋板63上的螺栓65的通孔69是與外筒15的中心同心的圓弧形狀的長孔，在通孔69的范圍內，能利用螺栓65將擋板63相對于法蘭板17固定在任意旋轉角度位置。
在外筒濾網21的外部上方以架設在左右側板3、5之間的方式固定配置有清洗液噴出用清洗管71。清洗管71配置在從外筒濾網21的正上方位置起至少偏靠外筒濾網21的旋轉方向未達到正上方一側的位置之間，以便由清洗管71噴射的清洗液能有效地噴在外筒濾網21上。
以下，說明使用了上述結構的差速旋轉濃縮機80的污泥分離濃縮方法。
驅動外筒濾網21繞反時針方向，驅動螺桿39繞與外筒濾網21旋轉方向相反的順時針方向旋轉，在前處理中在原液污泥中添加例如高分子聚合物的凝結劑并將聚合物凝結的污泥從伸出軸部47的投入口51連續地投入空心筒部53內。這種污泥通過空心筒部53由入口開口55進入外筒15內，并利用旋轉的螺桿葉片43從外筒15的一端(左側)輸送到另一端(右側)。
在該輸送過程中，污泥中的液體成分(濾液)透過外筒濾網21向外筒15的下方分離流出，進行污泥的濃縮，被濃縮的污泥的輸送方向(軸向)不予改變，并從各出口開口59順利地向外筒15的外部排出。
這樣，濃縮污泥可在未受到大的阻力的情況下排出到外筒濾網21之外，從而不會破壞聚合物凝結的凝結塊。此外，通過利用擋板63增減出口開口59的有效面積，從而能容易地調整外筒15內污泥的滯留時間。
在上述的污泥濃縮過程中，通過利由筒濾網21外部上方的清洗管71向構成外筒15的圓筒圓周面的外筒濾網21噴射清洗液，以進行外筒濾網21的清洗，通過外筒濾網21的旋轉，從而可有效地發揮外筒濾網21的外筒全部(全圓周)過濾面積的作用，能飛躍地提高處理能力。此時，為了良好地保持污泥分離濃縮效率并更好地清洗恢復外筒濾網21，如圖7所示，可以使外筒濾網21內的污泥填充率在50％以上、90％以下的范圍內。
此外，利用螺桿39的旋轉運送濃縮污泥的效果、及與外筒濾面(外筒濾網21)相反方向旋轉的螺桿葉片43前端的差速形成的刮取濾面的效果，進行連續有效的污泥濃縮。外筒濾網21和螺桿39的反向差速可根據污泥適當地設定，最好為4RPM以上。此外，清洗通常雖是連續地進行的，但當過濾性良好時，也可以不連續而間歇地進行。并且，當過濾性非常好時，也可以不用清洗水。
由上述所說明可知，根據本發明的差速旋轉濃縮機80及污泥分離濃縮方法，由于能利用外筒濾網21與螺桿39的逆向旋轉高效率地進行從圓筒狀中心軸41的入口開口55導入外筒內的污泥等被處理物的濃縮，且濃縮的污泥等能從形成在位于利用螺桿39旋轉的輸送方向(外筒的軸向)正面位置的法蘭板19上的出口開口59在不受到大的阻力的情況下排出到外筒外，所以沒有破壞污泥中的聚合物凝結塊的危險，能進行穩定的濃縮處理，污泥能順利地流動也難于產生堵塞。
凝結劑供給部以下，參照圖1說明凝結劑供給部83。
如圖1所示，在差速旋轉濃縮機80的前段配置了凝結裝置95，供給來自貯留罐等的剩余污泥的污泥供給泵96的污泥管路96a及凝結劑供給泵97的加藥管路97a與凝結裝置95連接。此外，檢測投入差速旋轉濃縮機80中的原液污泥量的流量計98設在污泥供給泵96與凝結裝置95之間，并與判斷器91和流量線路98a連接。
用攪拌機99攪拌混合從污泥供給泵96和凝結劑供給泵97向凝結裝置95供給的污泥和凝結劑并使其生成凝結塊，并向差速旋轉濃縮機80供給該污泥。
濃縮污泥濃度檢測部以下，參照圖8、9說明濃縮污泥濃度檢測部81。
首先，說明濃縮污泥濃度檢測部81的結構。
如圖8所示，在差速旋轉濃縮機80的終端部配置了污泥接收槽88，用于儲存由差速旋轉濃縮機80濃縮、排出的濃縮污泥。電力檢測器87具有本質區別電流檢測器110和檢測監視器111。
并且，與可變速馬達式的驅動馬達89的旋轉軸106連接的圓筒狀檢測體90下垂到污泥接收槽88中。在驅動馬達89上連接了一對電源電纜100、101，并在一對電源電纜100、101上連接了電力檢測器87及例如100V單相電源102。
檢測體90，沒于污泥接收槽88的污泥水中而僅殘留上部，以防止污泥堆積在檢測體90的上部。此外，在污泥接收槽88上設有溢流堰103，以將濃縮污泥的水位保持一定。
圖9是與驅動馬達89連接的檢測體90縱剖面圖，固定于檢測體90上端部的頂板104上的固定配件105上螺紋連接著驅動馬達89的旋轉軸106的下端并用鎖緊螺母107固定。下垂到污泥接收槽88中的檢測體90的下端部為開口108，在檢測體90的頂板104上設有空氣孔109。
以下，說明濃縮污泥濃度X的檢測方法。
將驅動馬達89驅動，使下垂到污泥接收槽88中的圓筒狀檢測體90以同一軌跡轉動，使濃縮污泥與檢測體90的圓筒圓周壁滑動接觸。檢測體90對濃縮污泥的阻力，通過旋轉軸106傳給驅動馬達89。對旋轉軸106的力因變動的污泥滑動接觸阻力而改變，且驅動馬達89的電流值產生變化。電力檢測器87將從輸出側的電源電纜100輸出的該變化的電流值并作為電力值，從而檢測出濃縮污泥濃度X。并且，電力檢測器87將濃縮污泥濃度X作為電信號傳送給控制部82。并以例如4～20mA發送電信號。
通過將測定旋轉阻力的檢測體90做成圓筒狀，由于檢測垂直外圓周面的摩擦阻力，因而難于受到向污泥接收槽88流下的濃縮污泥的流量變動的影響，從而能獲得偏差小的數據。此外，檢測體90內部的空氣能從頂板104的空氣孔109排出，可防止因流量增加變動檢測體90從下方向上抬起的作用，因而電信號不會不穩定。并且，由于圓筒狀檢測體90的上部處于污泥面的上方，所以不會產生因污泥堆積在檢測體90的上部而產生的旋轉扭矩的誤差。
控制部以下，參照圖1說明控制部82。
如圖1所示，控制部82具有接收電力檢測器87檢測出的濃縮污泥濃度X的電信號，并計算該數據以進行判斷的判斷器91；接收判斷器91額定判斷結果的指令信號并對螺桿39的轉數S和外筒濾網21的轉數C進行控制操作的第一控制器92；接收由判斷器91判斷并發送的信號，且階段性地增減凝結劑給藥率α的比例設定器93；接收來自比例設定器93的指令信號并操作凝結劑供給泵97的第二控制器94。
在判斷器91上，預先設定、儲存了如下條件1.上限濃縮污泥濃度Xmax％及下限濃縮污泥濃度Xmin％；2.中止螺桿39的轉數S的增減的下限轉數Smin及上限轉數Smax，從螺桿39的轉數S進行階段性地增減的一次增減轉數a(a＝1～2min-1)3.中止外筒濾網21的轉數C的增減的下限轉數Cmin及上限轉數Cmax，從外筒濾網21的轉數C進行階段性地增減的一次增減轉數b(b＝1～2min-1)4.對于濃縮污泥濃度X，原液供給量Qs，濃縮濃度最高的螺桿39和外筒濾網21的最適當的轉數Sso、Cso并且，在判斷器91中，預先設定了5.對應于濃縮污泥濃度X的值，將其數據從判斷器91發送到比例設定器93。
此外，在判斷器91中，還可以設定，6.當階段性地降低外筒濾網21的轉數C、達到下限轉數Cmin時，發出警報信號。此外，當濃縮污泥濃度X達到異常高值和異常低值時，檢測濃縮污泥濃度X的異常，并發出警報信號。
在比例設定器93中，預先設定、儲存如下條件1.階段性地增減的一次增減的給藥率d％(d＝0.01～0.03％)，2.中止凝結劑的添加增減的凝結劑給藥率α的下限給藥率αmin％及上限給藥率αmax％，此外，在比例設定器93中，還設定有3.當凝結劑給藥率α達到下限給藥率αmin％時，一邊維持下限給藥率αmin％的狀態，一邊從比例設定器93向判斷器91輸送凝結劑給藥率α達到下限給藥率αmin％的信息。
此外，在比例設定器93中，還可以設定為4使凝結劑給藥率α階段性地增加，當達到上限給藥率αmax％時，一邊維持上限給藥率αmax％的狀態，一邊警報。
其次，說明污泥濃縮裝置的污泥濃縮方法。
在污泥濃縮方法中設定的操作元素在本發明的污泥濃縮方法中，將凝結劑給藥率α、螺桿39的轉數S、外筒濾網21的轉數C設定為污泥濃縮時的操作元素。首先說明各操作元素與濃縮污泥濃度X％、污泥的SS回收率(％)的關系。
1.給藥率α研究凝結劑給藥率α％對濃縮污泥濃度X％及污泥的SS回收率(％)的影響。圖13表示橫軸為給藥率α(％TS)、縱軸為濃縮污泥濃度X％和污泥的SS回收率(％)。隨著給藥率α的增加，濃縮污泥濃度X％和污泥的SS回收率(％)都增高。但是，若給藥率α過高時，有時回得到相反的效果。
2.螺桿39的轉數S研究了螺桿39的轉數S對濃縮污泥濃度X及污泥SS的回收率(％)的影響。圖14表示橫軸為螺桿39的轉數S(min-1)、縱軸為濃縮污泥濃度X％及污泥的SS回收率(％)。隨著螺桿39的轉數S的增加，濃縮污泥濃度X降低了，對回收率的影響小。
3.外筒濾網21的轉數C研究了外筒濾網21的轉數C對濃縮污泥濃度X及污泥的SS回收率(％)的影響。圖15表示橫軸為外筒濾網21的轉數C(min-1)、縱軸為濃縮污泥濃度X％及污泥的SS回收率(％)。外筒濾網21的轉數C若超過某一定值，則隨著速度的增加，濃縮污泥濃度X緩慢的增高，而污泥的SS回收率(％)有降低的傾向。
此外，濃縮污泥濃度X％既可以是由濃縮污泥濃度檢測部81檢測出的濃度，也可以是用以下方法計算出的濃度。
濃縮污泥的濃縮污泥濃度X的計算，若設Ts＝原液污泥濃度，Qs＝原液供給量，Qp＝凝結劑供給量，Qf＝分離液水量，Qc＝濃縮污泥量，Qw＝清洗水量時，則可以用下式近似地算出X＝(Qs×Ts)/(Qs+Qp+Qw-Qf)算出。此時，在控制器92中預先進行設定，以便從Ts、Qs、Qp、Qf、Qc、Qw的值計算出濃縮污泥濃度X。
污泥濃縮方法以下，簡要地說明污泥濃縮方法。
(1)當濃縮污泥濃度X變化并超過設定范圍(上限值、下限值)時，根據各操作元素與濃縮污泥濃度X的關系，如下進行。
1.按表3所示的優先順序，依次控制凝結劑給藥率α％、螺桿39的轉數S、外筒濾網21的轉數C的各操作元素。
2.即使各操作元素達到設定范圍的極限值，只要濃縮污泥濃度X沒有進入設定范圍，仍要按優先順序操作改變操作元素。
3.通過縮小外筒濾網21的轉數C的設定范圍，可以將外筒濾網21的轉數C從控制對象中除去，只將給藥率α、螺桿39的轉數S作為控制對象。
4.為了加快對濃縮污泥濃度X的應對速度，可以按照預先設定的方法同時增減螺桿39的轉數S和外筒濾網21的轉數C。
5.在同時增減螺桿39的轉數S和外筒濾網21的轉數C時，也可以使螺桿39的轉數S和外筒濾網21的轉數C之和為恒定值。
6.關于濃縮污泥濃度X的設定范圍、各操作元素的設定范圍，作為標準值雖預先予以設定，但需對各個處理場的每種對象污泥而修正設定。
(2)濃縮污泥濃度X在設定范圍(下限值、上限值)的范圍內時，或在污泥濃縮裝置開始運轉時，可以采用對應于濃縮污泥濃度X、原液供給量Qs預先設定的螺桿39和外筒濾網21的最佳轉數Sso、Cso濃縮污泥的方法。進而，詳細說明污泥濃縮方法。
表3
首先，將添加了給藥率α的凝結劑的一定容量的原液供給到差速旋轉濃縮機80，一邊以轉數C、S使外筒濾網21和螺桿39相互反轉，一邊分離濾液，并排出濃縮污泥濃度X的濃縮污泥。根據原液污泥性狀和原液污泥供給量的變動開始污泥濃縮裝置的控制，使濃縮污泥濃度X進入到下限濃縮污泥濃度Xmin％以上，上限濃縮污泥濃度Xmax％以下的范圍內。每隔一定的時間(例如，5分鐘)用電力檢測器87將濃縮污泥濃度X作為電力進行檢測，將檢測出的電力值作為電信號發送給判斷器91。判斷器91根據從電力檢測器87接收的電信號計算濃縮污泥濃度X，并與下限濃縮污泥濃度Xmin％、上限濃縮污泥濃度Xmax％進行比較運算。根據比較運算的結果，按下述方法進行污泥濃縮X＞Xmax時，用下述〔1〕的方法；X＜Xmin時，用〔2〕的方法、；當Xmin≤X≤Xmax時，維持現狀，或用下述〔3〕的方法。此外，對于沒有檢測出濃縮污泥濃度X的開始運轉時的濃縮方法，如下述〔4〕中的說明。
〔1〕當濃縮污泥濃度X上升超過上限濃縮污泥濃度Xmax％時〔2〕當濃縮污泥濃度X下降低于下限濃縮污泥濃度Xmin％時〔3〕當濃縮污泥濃度X為下限濃縮污泥濃度Xmin％以上、上限濃縮污泥濃度Xmax％以下時〔4〕污泥濃縮裝置開始運轉時〔1〕當濃縮污泥濃度X上升超過上限濃縮污泥濃度Xmax％時圖10是將污泥濃縮裝置的濃縮污泥濃度X保持一定的方法的流程圖。按照圖10，以下，說明(a)～(j)的順序。
(a)當濃縮污泥濃度X上升超過上限濃縮污泥濃度Xmax％時，從判斷器91向比例設定器93發送指令信號，從比例設定器93向第二控制器94發出降低凝結劑給藥率α的指令信號。
(b)第二控制器94控制凝結劑供給泵97，從凝結劑給藥率α中只減少給藥率d％(d＝0.01～0.03％)。
(c)規定時間(例如，5分鐘)后的濃縮污泥濃度X，若還高于上限濃縮污泥濃度Xmax％，則重復該操作、階段性地減少凝結劑給藥率α，直到濃縮污泥濃度X達到低于上限濃縮污泥濃度Xmax％為止。
(d)當凝結劑給藥率α達到下限給藥率αmin％時，一邊維持下限給藥率αmin％，一邊從比例設定器93向判斷器91返回凝結劑給藥率α已達到下限給藥率αmin％的信息。
(e)根據來自比例設定器93的凝結劑給藥率α已達到下限給藥率αmin％的信息，若濃縮污泥濃度X高于上限濃縮污泥濃度Xmax％，則從判斷器91向第一控制器92發出增加螺桿39的轉數S的指令信號。
(f)第一控制器92操作螺桿驅動機85，對螺桿39的轉數S只增加一個增減轉數a(a＝1～2min-1)。
(g)規定時間(例如，5分鐘)后的濃縮污泥濃度X，若仍高于上限濃縮污泥濃度Xmax％，則根據其信息，從判斷器91向第一控制器92發出指令信號，重復該操作，并階段性地增加螺桿39的轉數S，直到濃縮污泥濃度X達到上限濃縮污泥濃度Xmax％以下。
(h)當螺桿39的轉數S達到上限轉數Smax時，維持上限轉數Smax，若濃縮污泥濃度X高于上限濃縮污泥濃度Xmax％，則從判斷器91向第一控制器92發出降低外筒濾網21的轉數C的指令信號。
(i)第一控制器92操作外筒驅動機86，并將外筒濾網21的轉數C只減低一個增減轉數b(b＝1～2min-1)，并重復該操作，直到濃縮污泥濃度X達到低于上限濃縮污泥濃度Xmax％，或外筒濾網21的轉數C低于下限轉數Cmin為止。
(j)當外筒濾網21的轉數C低于下限轉數Cmin時，一邊維持下限轉數Cmin的狀態，一邊發出異常警報，并修正程序。
根據上述方法，對于濃縮污泥濃度X的變化，由于能決定給藥率、螺桿39的轉數S、外筒濾網21的轉數C的三個操作元素的優先順序并使其分檔變化，所以能將濃縮污泥濃度X保持一定，對應于污泥性狀的變化，可減少藥品使用量。并且，由于濃縮污泥的污泥濃度穩定，所以容易進行濃縮后處理工序的管理。
第一實施例的變形例1此外，如圖11的流程圖所示，在上述〔1〕的(e)階段，也可以與螺桿39的轉數S同時增減外筒濾網21的轉數C。具體的是，從判斷器91向第一控制器92發出用于同時使螺桿39及外筒濾網21旋轉的指令信號。接收了該指令信號的第一控制器92同時操作螺桿驅動機85及外筒驅動機86，并使螺桿39的轉數S只增加一個增減轉數a(a＝1～2min-1)，使外筒濾網21的轉數C只減少一個增減轉數b(b＝1～2min-1)。重復該操作，直到濃縮污泥濃度X達到低于上限濃縮污泥濃度Xmax％，或螺桿39的轉數S達到上限轉數Smax或外筒濾網21的轉數C達到下限轉數Cmin為止。
根據該方法，可以加快螺桿39和外筒濾網21對濃縮污泥濃度X的應對速度。
并且，若使分檔地增減一次的螺桿39的增減轉數a和外筒濾網21的增減轉數b之和{a+(-b)＝0}保持一定，則控制變得簡單。
〔2〕當濃縮污泥濃度X下降低于下限濃縮污泥濃度Xmin％時圖10是將污泥濃縮裝置的濃縮污泥濃度X保持一定的方法的流程圖。按照圖10，以下，說明(a)～(g)的順序。
(a)當濃縮污泥濃度X下降到低于下限濃縮污泥濃度Xmin％時，從判斷器91向第一控制器92發出降低螺桿39的轉數S的指令信號。
(b)第一控制器92操作螺桿驅動機85，對螺桿39的轉數S只減少一個增減轉數a(a＝1～2min-1)，并重復該操作，階段性地降低螺桿39的轉數S，直到濃縮污泥濃度X達到超過下限濃縮污泥濃度Xmin％，或螺桿39的轉數S達到下限轉數Smin為止。
(c)當螺桿39的轉數S達到下限轉數Smin時，維持下限轉數Smin，若濃縮污泥濃度X低于下限濃縮污泥濃度Xmin％時，則從判斷器91向第一控制器92發出增加外筒濾網21的轉數C的指令信號。
(d)第一控制器92操作外筒驅動機86，并使外筒濾網21的轉數C只增加一個增減轉數b(b＝1～2min-1)，并重復該操作，直到濃縮污泥濃度X達到超過下限濃縮污泥濃度Xmin％，或外筒濾網21的轉數C達到上限轉數Cmax為止。
(e)當濃縮污泥濃度X低于下限濃縮污泥濃度Xmin％，且外筒濾網21的轉數C達到上限轉數Cmax時，從判斷器91向比例設定器93發送外筒濾網21的轉數C達到上限轉數Cmax的信息，從比例設定器93向第二控制器94發出增加凝結劑給藥率α的指令信號。
(f)第二控制器94控制凝結劑供給泵97，并使凝結劑給藥率α只增加給藥率d％(d＝0.01～0.03％)。分檔地重復該操作，直到濃縮污泥濃度X達到高于下限濃縮污泥濃度Xmin％，或凝結劑給藥率α達到上限給藥率αmax％為止。
(g)當凝結劑給藥率α達到上限給藥率αmax％時，一邊維持上限給藥率αmax％的狀態，一邊發出異常警報，并修正程序。
根據上述方法，對于濃縮污泥濃度X的變化，由于能決定凝結劑給藥率、螺桿39的轉數S、外筒濾網21的轉數C的三個操作元素的優先順序并使其分檔地變化，所以能將濃縮污泥濃度X保持一定，對應于污泥性狀的變化，可以減少藥品使用量。并且，由于濃縮污泥的污泥濃度穩定，所以容易進行濃縮后處理工序的管理。
第一實施例的變形例2此外，如圖11的流程圖所示，在上述〔2〕的(a)階段，也可以與螺桿39的轉數S同時增減外筒濾網21的轉數C。具體的是，從判斷器91向第一控制器92發出用于同時使螺桿39及外筒濾網21旋轉的指令信號。接收了該指令信號的第一控制器92同時操作螺桿驅動機85及外筒驅動機86，并使螺桿39的轉數S只減少一個增減轉數a(a＝1～2min-1)，使外筒濾網21的轉數C只增加一個增減轉數b(b＝1～2min-1)。重復該操作，直到濃縮污泥濃度X達到高于下限濃縮污泥濃度Xmin％，或螺桿39的轉數S達到下限轉數Smin，或外筒濾網21的轉數C達到上限轉數Cmax為止。并且，當螺桿39的轉數S達到下限轉數Smin時，或外筒濾網21的轉數C達到上限轉數Cmax時，從判斷器91向比例設定器93發送該信息，并從比例設定器93向第二控制器94發出增加凝結劑給藥率α％的指令信號。
根據上述方法，可以加快螺桿39和外筒濾網21對濃縮污泥濃度X的應對速度。
并且，若使分檔地增減一次的螺桿39的增減轉數a和外筒濾網21的增減轉數b之和(a+(-b)＝0}保持一定，則控制變得簡單。
〔3〕當濃縮污泥濃度X為下限濃縮污泥濃度Xmin％以上、上限濃縮污泥濃度Xmax％以下時當原液供給量Qs變動時，也可以采用如下的污泥濃縮方法。
首先，說明適用于污泥濃縮時的螺桿39及外筒濾網21的轉數。
在差速旋轉濃縮機80中使用原液濃度為0.6％的下水污泥，并計算出逆向差速旋轉的螺桿39及外筒濾網21的最佳轉數Sso、Cso。由于對原液供給量Qs的最佳轉數Sso、Cso的設定值是根據經驗得出的值，所以利用螺桿39旋轉的運送速度最好為原液污泥投入量的1/2。外筒濾網21的轉數C的問題在于以什么樣的頻度給再生新的過濾面，采用與相對原液供給量Qs的清洗次數同樣的考慮方法。清洗相對于10m3/m2/h的處理量，其轉速必須為15rpm，并與處理量成比例且使外筒濾網21的轉數C以15的倍數增加。相對于原液供給量Qs的外筒濾網21和螺桿39的最佳轉數Cso、Sso如表4所示。
表4
表4表示用外筒濾網21的內徑F為300mm的差速旋轉濃縮機濃縮原液濃度為0.6％的下水剩余污泥時的運轉實例。
從表4求出的相對各污泥投入量的螺桿39及外筒濾網21的最佳轉數Sso、Cso的關系式為螺桿39的最佳轉數Sso(rpm)＝0.5×原液處理速度(m3/m2/h)外筒濾網21的最佳轉數Cso(rpm)＝1.5×原液處理速度(m3/m2/h)。因此，基準計算式為螺桿39的最佳轉數Sso(rpm)＝旋轉系數S1×原液處理速度(m3/m2/h)外筒濾網21的最佳轉數Cso(rpm)＝旋轉系數C1×原液處理速度(m3/m2/h)。
根據上述的數據分析，若決定了旋轉系數S1、C1則能簡單地組合程序。對于原液濃為0.6％的下水污泥，S1＝0.5、C1＝1.5雖較合適，但對于過濾性、濃縮性差的污泥或大型的差速旋轉濃縮機80，S1、C1的值則比上述數值小。這樣設定旋轉系數S1、C1的值能適合原液污泥性狀。并且，將適合原液污泥性狀求出的旋轉系數S1、C1值以及相對于原液供給量Qs的螺桿39的最佳轉數Sso、外筒濾網21的最佳轉數Cso的基準關系式預先儲存于判斷器91中。
以下，按照(a)～(c)說明污泥濃縮方法的順序。
(a)在通常運轉中原液供給量Qs雖一定，但當在運轉中因某種原因改變了原液供給量Qs時，用流量計98檢測原液供給量Qs，并向判斷器91發送檢測信號。
(b)判斷器91接收該檢測信號，并從關系式計算出螺桿39的最佳轉數Sso和外筒濾網21的最佳轉數Cso，并將指令信號發送給第一控制器92。
(c)第一控制器92操作螺桿驅動機85及外筒驅動機86，將螺桿39的轉數S和外筒濾網21的轉數C改變為最佳轉數Sso、Cso。
根據上述方法，即使原液供給量Qs變動，由于能以最適合于濃縮該原液供給量Qs的轉數使螺桿39、外筒濾網21旋轉，所以能以高濃縮效率進行污泥的濃縮。
〔4〕污泥濃縮裝置的運轉開始時也可以采用如下的污泥濃縮方法。
在污泥濃縮裝置的運轉開始時，以〔3〕中說明的螺桿39的最佳轉數Sso和外筒濾網21的最佳轉數Cso使螺桿39和外筒濾網21旋轉。
根據該方法，可以使污泥濃縮裝置從濃縮效率高的狀態開始運轉，沒有必要在運轉開始時每次都設定符合原液性狀的螺桿39的轉數S、外筒濾網21的轉數C。
第二實施例第二實施例的污泥濃縮裝置，雖然也和第一實施例的圖1所示的結構一樣，但判斷器91所儲存的控制程序不同。此外，因控制程序不同其濃縮方法也不同。由于其它結構及動作與第一實施例相同，因而省略重復的敘述。圖中，相同的結構要素標上相同的標號。
首先，說明判斷器91所儲存的控制程序。
將從電力檢測器87輸出的4～20mA的連續電信號傳送到判斷器91。預先將對以污泥濃縮裝置80濃縮的所希望的濃縮污泥的檢測體90的滑動接觸阻力作為驅動馬達89的穩定電流值計算出來，設定允許范圍的上限及下限率，將該穩定電流值、上限及下限率輸入判斷器91。
以下，關于污泥濃縮方法，說明以下(a)～(g)的順序。
(a)對輸入判斷器91的來自電力檢測器87的連續電信號，按規定的時間計算出平均電流值。
(b)再將該平均值重復數次并平均，對該平均值和預先設定的運轉時的穩定電流值上限及下限率進行比較運算。
(c)若平均電流值連續低于穩定電流值的下限率，則使螺桿39的轉數S只減少規定轉數。
(d)重復該操作，當平均電流值達到穩定電流值的允許范圍內時，維持螺桿39的轉數。
(e)此外，若平均電流值連續超過穩定電流值上限率，則使螺桿39的轉數S只增加規定轉數。
(f)重復該操作，當平均電流值達到穩定電流值的允許范圍內時，維持螺桿39的轉數。
(g)在即使控制螺桿39的轉數S，連續檢測出的平均電流仍然超出穩定電流值上限及下限率時，從判斷器91向凝結劑供給泵97發出指令信號，若平均電流低于穩定電流值的下限率，則增加凝結劑給藥率α，若平均電流值超過穩定電流值的上限率，則減少凝結劑給藥率α，以根據污泥的性狀變化對凝結劑給藥率α進行自動調整。
這樣，在第二實施例的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法中，雖然將原液供給量保持一定量，如上所述進行控制螺桿39的旋轉控制，但當原液供給量Qs變動時，作為初期設定，若將螺桿39和外筒濾網21的轉數C與原液供給量Qs成比例地增減，則可以進行最合適運轉。并且，當污泥性狀變化大、有必要變動原液供給量Qs時，只要與原液供給量Qs成比例地改變外筒濾網21的轉數C并進行轉數控制即可。最初控制螺桿39的轉數S的理由是因為直接顯示對濃縮污泥濃度的應對。給藥率的確定需要污泥與凝結劑的反應時間，所以需要適當的應對時間。根據該順序，能減少給藥率、并能添加最小限度的凝結劑。
更具體的是，圖16是表示螺桿39的轉數S與濃縮污泥濃度的關系圖，橫軸表示螺桿39的轉數S(rpm)，縱軸表示濃縮污泥濃度％。作為差速旋轉濃縮機80的運轉條件，使外筒濾網21的轉數C保持一定，并處理規定的污泥量。在該例中，若對污泥的螺桿39的轉數S增加到5、10、15rpm時，則濃縮污泥濃度大致為4.7、4.0、3.5％。即，螺桿39旋轉對污泥濃度的影響是，轉數S越高，則污泥在外筒濾網21的內部的滯留時間越短，則濃縮的污泥濃度降低。相反，若降低螺桿39的轉數S，則污泥在外筒濾網21內部的滯留時間加長，則濃縮的污泥濃度提高。
圖17表示給藥率α與濃縮污泥濃度X的關系，橫軸表示給藥率％、縱軸表示濃縮污泥濃度X。作為差速旋轉濃縮機80的運轉條件，將外筒濾網21的轉數C保持一定，并處理規定的污泥量。在該例中，若將相對污泥的給藥率增加到0.2％、0.3％、0.4％的給藥率，則濃縮污泥濃度X大致為3％、4％、5％。給藥率變化對污泥濃度的影響是，給藥率越高，則濃縮的污泥濃度也越高。相反，若降低給藥率α，則濃縮的污泥濃度也降低。在該例中，若成為穩定電流值的標準污泥濃度為4％，則標準給藥率設定為0.3％。另外，凝結劑給藥率α的增減為每次增減0.01％。
圖12是表示差速旋轉濃縮機80的控制方法的流程圖，在判斷器91中對從電力檢測器87發出的平均電流值和設定的穩定電流值進行比較運算，計算設定的連續次數(3次左右)的每5分鐘的平均濃度值并計算其是否減少，若濃縮污泥濃度X低于標準污泥濃度4％的程度超過0.1％，則將螺桿39的轉數S從10rpm減少1rpm。經常變化的污泥性狀也有自己恢復的情況，來自電力檢測器87的連續電信號應每5分鐘計測一次。5分鐘后再進行測定，若濃縮污泥濃度X仍然低于標準污泥濃度4％的程度超過0.1％，則將螺桿39的轉數S再減少1rpm。重復數次直到濃度達到3.5％以下。當控制螺桿39的轉數S使濃度達到3.5％以下時，將給藥率從0.3％增加到0.31％，5分鐘后再進行測定。重復該操作，當測定的平均污泥濃度達到到允許范圍內時，維持差速旋轉濃縮機80的螺桿39轉數。
用判斷器91計算設定的連續次數的每5分鐘的平均濃度并計算其是否減少，若濃縮污泥濃度X比標準污泥濃度4％高0.1％以上，則使螺桿39的轉數S從10rpm增加1rpm，，5分鐘后再進行測定。若濃度仍然比標準污泥濃度4％高0.1％以上，則再將螺桿39的轉數S增加1rpm，重復數次，直到濃度達到4.5％以下。當即使控制螺桿39的轉數S，濃度仍沒有低于4.5％以下時，，將給藥率從0.3％減少到0.29％，5分鐘后再進行測定。重復該操作，當測定的平均污泥濃度達到允許范圍內時，維持差速旋轉濃縮機80的螺桿39轉數。
此外，在該實施例中，將標準污泥濃度設定為4％、將螺桿39的標準轉數S設定為10rpm，電力檢測器87計測的電流值則為穩定電流值。對于濃縮污泥濃度X的變動，每5分鐘計測一次，雖將螺桿39的轉數S的增減設為1rpm、將凝結劑給藥率α增減率設為0.01％，但該值可根據污泥性狀、污泥處理量及外筒濾網21的轉數C，對螺桿39的轉數S及凝結劑給藥率α進行適當的設定。
根據本發明的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法，由于能計測從差速旋轉濃縮機80排出的濃縮污泥的濃度，并根據其濃縮污泥的濃度，分檔地控制凝結劑給藥率、相互逆轉的螺桿39和外筒濾網21的轉數C，所以能防止對螺桿39和外筒濾網21的過負荷，并能將濃縮后的污泥濃度保持一定。此外，由于能計測從差速旋轉濃縮機80排出的濃縮污泥的濃度，并根據其濃縮污泥的濃度，按優先順序分檔地控制凝結劑給藥率、相互逆轉的螺桿39和外筒濾網21的轉數C，所以能將凝結劑的藥品使用量控制為最低限度的同時，將濃縮后的污泥濃度保持一定。由于濃縮后的污泥濃度穩定，所以濃縮后的處理工序的管理變得容易。
由于原液污泥的供給量變動時，能設定對應于其原液供給量Qs的最佳螺桿39和外筒濾網21的轉數C，并控制差速旋轉濃縮機，所以即使原液污泥的供給量Qs變動時，也能進行高濃縮效率的運轉。
此外，根據本發明的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法，由于將差速旋轉濃縮機80的螺桿39圓筒狀中心軸41的外徑大小f設定在外筒濾網21的內徑F的40％～65％的范圍內，所以能以高濃縮效率進行污泥的濃縮。此外，由于能與污泥原液性狀及作為目標的濃縮濃度等相吻合地將螺桿葉片43的條數做成1、2、3條的任何一種，因而能以高濃縮效率進行污泥的濃縮。因此，能減少污泥濃縮時的浪費，也能對應要求高濃縮污泥濃度的處理。
并且，根據本發明的污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法，由于將配置于濃縮后的污泥中的濃度檢測器的檢測體90做成難于受流量變動影響的圓筒狀，因而，除了過濾性比較好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，即使是活性剩余污泥等難于過濾的污泥，也能減少濃縮后污泥濃度數據的波動，并根據該濃縮后的污泥濃度數據控制差速旋轉濃縮機80的螺桿39及外筒濾網21的轉數C及凝結劑給藥率，所以是濃縮后污泥濃度變動小的污泥濃縮裝置及方法。因此，由于濃縮后的污泥濃度穩定，所以濃縮后的處理工序的管理變得容易，除了過濾性比較好的下水混合生污泥、下水初沉淀污泥以外，對于活性剩余污泥等難于過濾的污泥處理也是適合的旋轉濃縮機。
權利要求
1.一種污泥濃縮裝置，具有在可自由旋轉的外筒濾網(21)內設有螺桿(39)，一邊使上述螺桿(39)差速旋轉一邊利用上述外筒濾網(21)過濾供給到上述外筒濾網(21)的始端部的原液污泥，從上述外筒濾網(21)的終端部排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機(80)；檢測從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的上述濃縮污泥的污泥濃度的濃縮污泥濃度檢測部(81)；具有對上述原液污泥供給凝結劑的凝結劑供給泵(97)的凝結劑供給部(83)；控制上述外筒濾網(21)的轉數C和上述螺桿(39)的轉數S及上述凝結劑供給泵(97)所供給的上述凝結劑量的控制部(82)；其特征在于上述差速旋轉濃縮機(80)具有使上述外筒濾網(21)旋轉的外筒驅動機(86)和使上述螺桿(39)旋轉的螺桿驅動機(85)；上述濃縮污泥濃度檢測部(81)具有貯存從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的上述濃縮污泥的污泥槽(88)和檢測上述濃縮污泥的污泥濃度并對上述控制部(82)發送電信號的電力檢測器(87)；上述控制部具有接收從上述濃縮污泥濃度檢測部(81)發送來的上述電信號，對上述電信號數據進行運算及判斷的判斷器(91)；接收從上述判斷器(91)傳送來的第一指令信號并操作控制上述外筒驅動機(86)和上述螺桿驅動機(85)的轉數的第一控制器(92)；接收從上述判斷器(91)傳送來的第一指令信號并階段性地增減供給上述原液污泥的上述凝結劑的給藥率(α)的比例設定器(93)；接收從上述比例設定器(93)傳送來的第二指令信號并操作上述凝結劑供給泵(97)的第二控制器(94)。
2.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述外筒濾網(21)的兩端以圓盤狀的法蘭板(17)、(19)封閉；上述螺桿(39)具有在外圓周面上帶有螺旋葉片(43)的圓筒狀中心軸(41)；上述圓筒狀中心軸(41)的直徑的大小f是上述外筒濾網(21)的內徑F的40％～70％；在位于上述外筒濾網(21)內的一端側的上述圓筒狀中心軸(41)的部分圓周面上，設有將上述原液污泥從上述圓筒狀中心軸(41)的空心筒內部導入上述外筒濾網(21)內的入口開口(55)；在上述外筒濾網(21)另一端側的上述法蘭板(19)上設有排出上述濃縮污泥的出口開口(59)。
3.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述螺桿葉片(43)為1、2、3條葉片的任何一種。
4.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述判斷器(91)儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax，上述螺桿(39)的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，傳送上述第一指令信號；上述第一控制器(92)接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號，當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的上述濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，且當上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，階段性地增加上述螺桿驅動機(85)的轉數；當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的上述濃縮污泥濃度低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，階段性地降低上述螺桿驅動機(85)的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X高于下限濃縮污泥濃度Xmin，或上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin為止；上述比例設定器(93)儲存了預先設定的上述凝結劑給藥率α及作為其上限值和下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，并接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號；當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿(39)的轉數S低于上述下限轉數Smin時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器(94)接收從上述比例設定器(93)傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且當上述螺桿(39)的轉數S低于上述下限轉數Smin時，則階段性地增加上述凝結劑給藥率α。
5.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述判斷器(91)儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax、上述螺桿(39)的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則傳送上述第一指令信號；上述第一控制器(92)接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號；當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，且上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿驅動機(85)的轉數，直到上述螺桿(39)的轉數S達到上述上限轉數Smax，當上述螺桿(39)的轉數S超過上述上限轉數Smax時，則階段性地降低上述外筒驅動機(86)的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X達到低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的上述濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿驅動機(85)的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述螺桿(39)轉數S達到上述下限轉數Smin為止，當上述螺桿(39)低于上述下限轉數Smin時，則階段性地增加外筒驅動機(86)的轉數，直到上述污泥濃度超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述外筒濾網(21)達到上限轉數Cmax為止；上述比例設定器(93)儲存了預先設定的上述凝結劑的給藥率α及作為其上限值及下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述外筒濾網(21)的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器(94)接收從上述比例設定器(93)傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑的給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述外筒濾網(21)的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則階段性地增加上述凝結劑的給藥率α。
6.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述判斷器(91)儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax、上述螺桿(39)的下限轉數Smin，當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax及低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則傳送上述第一指令信號；上述第一控制器(92)接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上限濃縮污泥濃度Xmax時，且上述凝結劑給藥率低于上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿驅動機(85)的轉數的同時，階段性地降低上述外筒驅動機(86)的轉數；當由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿驅動機(85)的轉數的同時，階段性地增加上述外筒驅動機(86)的轉數，直到上述濃縮污泥濃度X達到超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin，上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin或上述外筒濾網(21)的轉數C達到上述上限轉數Cmax為止；上述比例設定器(93)儲存了預先設定的上述凝結劑的給藥率α及作為其上限值及下限值的凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin，接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則傳送第二指令信號，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑給藥率達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿(39)的轉數S低于上述下限轉數Smin或上述外筒濾網(21)的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則傳送第二指令信號；上述第二控制器(94)接收從上述比例設定器(93)傳送來的上述第二指令信號；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地減少上述凝結劑的給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑的給藥率α達到上述下限給藥率αmin為止；當上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，且上述螺桿(39)的轉數S低于上述下限轉數Smin或上述外筒濾網(21)的轉數C超過上述上限轉數Cmax時，則階段性地增加上述凝結劑的給藥率α。
7.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述判斷器(91)儲存了預先設定的上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網的最佳轉數Cso、上述螺桿的最佳轉數Sso，在上述差速旋轉濃縮機(80)開始運轉時及由上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax而大于上述下限濃縮污泥濃度Xmin并改變原液供給量Qs時，則傳送上述第一指令信號；上述外筒濾網(21)的最佳轉數Cso、上述螺桿(39)的最佳轉數Sso根據變動的原液供給量Qs設定螺桿(39)和外筒濾網(21)的轉數并導出的關系式被定義為螺桿(39)的最佳轉數Sso(rpm)＝旋轉系數S1×原液處理速度(m3/m2/h)外筒濾網(21)的最佳轉數Cso(rpm)＝旋轉系數C1×原液處理速度(m3/m2/h)上述第一控制器(92)接收從上述判斷器(91)傳送來的上述第一指令信號，當上述差速旋轉濃縮機(80)開始運轉時及上述濃縮污泥濃度檢測部(81)檢測出的上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax而大于上述下限濃縮污泥濃度Xmin并改變上述原液供給量Qs時，根據從上述關系式計算出的上述螺桿(39)和上述外筒濾網(21)的最佳轉數Sso、Cso，控制螺桿驅動機(85)和外筒驅動機(86)。
8.根據權利要求1所述的污泥濃縮裝置，其特征在于上述濃縮污泥濃度檢測部(81)具有下垂于上述濃縮污泥中的下端部具有開口(108)，而在上端部設有空氣孔(109)的圓筒狀檢測體(90)，具有與上述圓筒狀檢測體(90)連接的旋轉軸(106)的驅動馬達(89)；上述電力檢測器(87)檢測上述驅動馬達(89)的電流值的變動，并將上述電流值的變動作為上述電信號輸出。
9.一種差速旋轉濃縮機，具有兩端以圓盤狀的法蘭板(17)、(19)封閉、而圓筒圓周面由外筒濾網(21)構成的外筒(15)，同心配置于外筒(15)內的螺桿(39)，其特征在于上述螺桿(39)和上述外筒濾網(21)被驅動呈相互逆向旋轉；上述螺桿(39)具有在外圓周面上有螺桿葉片(43)的圓筒狀中心軸(41)；上述圓筒狀中心軸(41)的直徑的大小f是上述外筒濾網(21)的內徑F的40％～70％；上述圓筒狀中心軸(41)在位于上述外筒(15)內的一端側的軸的部分圓周面上設有將被處理物從上述圓筒狀中心軸(41)的空心筒部(53)導入到上述外筒(15)內的入口開口(55)；在上述外筒(15)的另一端側的上述法蘭板(19)上設有出口開口(59)。
10.根據權利要求9所述的差速旋轉濃縮機，其特征在于在上述外筒(15)上設有增減調節上述出口開口(59)的開口面積的出口開口度調節機構。
11.根據權利要求10所述的差速旋轉濃縮機，其特征在于上述出口開口度調節機構與形成了上述出口開口(59)的法蘭板(19)相互重合配置且包括相對于該法蘭板(19)可旋轉移位的擋板(63)，根據該擋板(63)相對于上述法蘭板(19)的旋轉移位的位置增減該擋板(63)對上述出口開口(59)的閉塞量。
12.根據權利要求9所述的差速旋轉濃縮機，其特征在于從上述圓筒(15)的徑向看，上述出口開口(59)的外筒(15)外圓周側的開口邊緣(61)與外筒濾網(21)的上述圓筒圓周面基本是同一位置。
13.根據權利要求9所述的差速旋轉濃縮機，其特征在于上述螺桿葉片(43)是1、2、3條葉片的任何一種。
14.一種差速旋轉濃縮機的污泥濃縮方法，其特征在于使兩端以圓盤狀的法蘭板(17)、(19)封閉，而圓筒圓周面由外筒濾網(21)構成的外筒(15)實質上繞水平的自身的中心軸線轉動，并且，使同心配置于上述外筒內(15)的螺桿(39)向與上述外筒(15)的旋轉方向相反的方向旋轉；將作為被處理物的原液污泥供給到具有上述外筒濾網(21)內徑F的40％～70％大小的軸徑f的上述螺桿(39)的圓筒狀中心軸(41)的空心筒部(53)中；將上述原液污泥從設在位于上述外筒(15)內一端側的上述圓筒狀中心軸(41)的部分圓周面上的入口開口(55)以殘留了上部空間的方式導入上述外筒(15)內；將清洗液從上述外筒(15)的外部上方向上述圓筒(15)的圓筒圓周面噴射；連續或間歇地對上述外圓筒濾網(21)進行清洗的同時，在利用設于上述圓筒狀中心軸(41)的外圓周面上的螺桿葉片(43)將上述外筒(15)內的污泥從上述外筒(15)的一端側移送到另一端側，并從形成于上述外筒(15)的另一端側的法蘭位置上的出口開口(59)排出的過程中，利用上述外筒濾網(21)進行污泥的過濾。
15.根據權利要求14所述的差速旋轉濃縮機的污泥濃縮方法，其特征在于增減調節上述出口開口(59)的開口面積以調整上述外筒(15)內的污泥滯留時間。
16.根據權利要求14所述的差速旋轉濃縮機的污泥濃縮方法，其特征在于上述外筒(15)內的污泥的填充率為50％以上、90％以下。
17.一種差速旋轉濃縮機的運轉控制方法，是將螺桿(39)設置在可自由旋轉的外筒濾網(21)內，將供給到上述外筒濾網(21)的始端部的原液污泥一邊使上述螺桿(39)差速旋轉一邊從上述外筒濾網(21)分離出濾液，并從上述外筒濾網(21)的終端排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機(80)的運轉控制方法，其特征在于預先設定了凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin、上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax、上述螺桿(39)的下限轉數Smin；當從差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X上升到超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地降低上述凝結劑給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或達到凝結劑的下限給藥率αmin，當上述凝結劑達到上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿(39)的轉數S；并且，當從差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X下降到低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，階段性地降低上述螺桿(39)的轉數S，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin，當上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin時，則階段性地增加凝結劑給藥率α。
18.一種差速旋轉濃縮機的運轉控制方法，是將螺桿(39)設置在可自由旋轉的外筒濾網(21)內，將供給到上述外筒濾網(21)的始端部的原液污泥一邊使上述螺桿(39)差速旋轉一邊從上述外筒濾網(21)分離出濾液，并從上述外筒濾網(21)的終端部排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機(80)的運轉控制方法，其特征在于預先設定了凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin、上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax、上述螺桿(39)的下限轉數Smin；當從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X上升到超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地降低上述凝結劑給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或達到上述凝結劑的下限給藥率αmin為止，當達到上述凝結劑的下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿(39)的轉數S，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述螺桿(39)的轉數S達到上限轉數Smax為止；當上述螺桿(39)的轉數S達到上述上限轉數Smax時，則階段性地降低上述外筒濾網(21)的轉數C，并重復該操作，并且當從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的上述濃縮污泥濃度X下降到低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿(39)的轉數S，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin為止；當上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin時，階段性地增加上述外筒濾網(21)的轉數C，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述外筒濾網(21)的轉數C達到上述上限轉數Cmax為止，當上述外筒濾網(21)的轉數C達到上限轉數Cmax時，則階段性地增加上述凝結劑給藥率α。
19.一種差速旋轉濃縮機的運轉控制方法，是將螺桿(39)設置在可自由旋轉的外筒濾網(21)內，將供給到上述外筒濾網(21)的始端部的原液污泥一邊使上述螺桿(39)差速旋轉一邊從上述外筒濾網(21)分離出濾液，并從上述外筒濾網(21)的終端部排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機(80)的運轉控制方法，其特征在于預先設定了凝結劑的上限給藥率αmax、凝結劑的下限給藥率αmin、上限濃縮污泥濃度Xmax、下限濃縮污泥濃度Xmin、上述外筒濾網(21)的上限轉數Cmax、上述外筒濾網(21)的下限轉數Cmin、上述螺桿(39)的上限轉數Smax、上述螺桿(39)的下限轉數Smin；當從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X上升到超過上述上限濃縮污泥濃度Xmax時，則階段性地降低上述凝結劑給藥率α，直到上述濃縮污泥濃度X低于上述上限濃縮污泥濃度Xmax或上述凝結劑達到上述下限給藥率αmin為止；當上述凝結劑達到上述下限給藥率αmin時，則階段性地增加上述螺桿(39)的轉數S的同時，階段性地降低上述外筒濾網(21)的轉數C，并且當從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的濃縮污泥濃度X下降到低于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，則階段性地降低上述螺桿(39)的轉數S的同時，階段性地增加上述外筒濾網(21)的轉數C，直到上述濃縮污泥濃度X超過上述下限濃縮污泥濃度Xmin或上述外筒濾網(21)的轉數C達到上述上限轉數Cmax或上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin為止，當上述外筒濾網(21)的轉數C達到上述上限轉數Cmax或上述螺桿(39)的轉數S達到上述下限轉數Smin時，則階段性地增加上述凝結劑給藥率α。
20.根據權利要求19所述的差速旋轉濃縮機的運轉控制方法，其特征在于使上述同時增減的上述螺桿(39)的增減轉數a和上述外筒濾網(21)的增減轉數b之和保持一定。
21.根據權利要求17～19中任何一項所述的差速旋轉濃縮機的運轉控制方法，其特征在于上述預先設定的外筒濾網(21)的轉數C、螺桿(39)的轉數S對應于變動的原液供給量Qs設定螺桿(39)和外筒濾網(21)的最佳轉數Sso、Cso并導出的關系式被定義為螺桿(39)最佳轉數Sso(rpm)＝旋轉系數S1×原液處理速度(m3/m2/h)外筒濾網(21)最佳轉數Cso(rpm)＝旋轉系數C1×原液處理速度(m3/m2/h)上述差速旋轉濃縮機(80)開始運轉時及從上述差速旋轉濃縮機(80)排出的濃縮污泥的上述濃縮污泥濃度X低于上限濃縮污泥濃度Xmax而大于上述下限濃縮污泥濃度Xmin時，根據上述螺桿(39)和上述外筒濾網(21)的最佳轉數Sso、Cso，以控制螺桿驅動機(85)和外筒驅動機(86)。
22.一種濃度檢測器，其特征在于，具有下垂到濃縮污泥中的下端部具有開口(108)，而上端部設有空氣孔(109)的圓筒狀檢測體(90)；具有與上述圓筒狀檢測體(90)連接的旋轉軸(106)的驅動馬達(89)；檢測上述驅動馬達(89)的電流值的變化，并以電信號輸出上述電流值的變化的電力檢測器(87)。
23.一種差速旋轉濃縮機的控制裝置，是將螺桿(39)設置在可自由旋轉的外筒濾網(21)內，將供給到上述外筒濾網(21)的始端部的原液污泥一邊使上述螺桿(39)差速旋轉一邊從上述外筒濾網(21)分離出濾液，并從上述外筒濾網(21)的終端部排出濃縮污泥的差速旋轉濃縮機(80)的控制裝置，其特征在于，具有下垂到濃縮污泥中的下端部距有開口(108)，而上端部設有空氣孔(109)的圓筒狀檢測體(90)；具有與上述圓筒狀檢測體(90)連接的旋轉軸(106)的驅動馬達(89)；檢測上述驅動馬達(89)的電流值的變化，以電信號輸出上述電流值的變化并發送到判斷器(91)的電力檢測器(87)。
24.根據權利要求23所述的差速旋轉濃縮機的控制裝置，其特征在于上述判斷器(91)接收從上述電力檢測器(87)傳送來的連續的上述電信號，計算出上述連續的電信號的平均電流值，并對上述平均電流值和預先設定的穩定電流值的上限率及下限率進行比較運算，若上述平均電流值連續低于上述穩定電流值的下限率，則降低螺桿(39)的轉數S，若平均電流值連續上升超過穩定電流值的上限率，則增加螺桿(39)的轉數S。
25.根據權利要求24所述的差速旋轉濃縮機的控制裝置，其特征在于上述判斷器(91)，當即使控制上述螺桿(39)的轉數S，繼續檢測出的上述平均電流值上升高于上述穩定電流值的上限率或低于下限率時，對凝結劑供給泵(97)發出指令信號，上述凝結劑供給泵(97)接收從上述判斷器(91)發送的上述指令信號，若上述平均電流低于上述穩定電流值的下限率時，則增加供給原液污泥的凝結劑給藥率α，若上述平均電流上升超過上述穩定電流值的上限率時，則減少供給原液污泥的凝結劑給藥率α。
全文摘要
一種污泥濃縮裝置及污泥濃縮方法，具有差速旋轉濃縮機(80)，配置于用差速旋轉濃縮機(80)濃縮的濃縮污泥的污泥接收槽(88)中的電力檢測器(87)，接收電力檢測器(87)檢測出的濃縮污泥濃度X的電信號、計算其數據并進行判斷的判斷器(91)，接收判斷器(91)判斷結果的指令信號并操作外筒驅動機(86)及螺桿驅動機(85)的第一控制器(92)，接收判斷器(91)判斷信號，并階段性地增減凝結劑給藥率α的比例設定器(93)，接收來自比例設定器(93)的指令信號并操作凝結劑供給泵(97)的第二控制器(94)，其一邊控制給藥率α、螺桿(39)的轉數S、外筒濾網(21)的轉數C，一邊進行污泥的濃縮。
文檔編號C02F11/14GK1847172SQ200510088838
公開日2006年10月18日 申請日期2005年7月29日 優先權日2005年4月14日
發明者菅谷謙三, 河崎博一, 片山雅義, 山下學, 宮脅將溫 申請人:株式會社石垣