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| タイトル： | 特許公報(B2)_汚泥の強熱減量計測方法 |
| 出願番号： | 1999363553 |
| 年次： | 2005 |
| IPC分類： | 7,G01N5/04 |
特許情報キャッシュ
長▲濱▼ 和男 安東 寛通 矢野 正 黒田 誠 JP 3611022 特許公報(B2) 20041029 1999363553 19991222 汚泥の強熱減量計測方法 株式会社クボタ 000001052 森本 義弘 100068087 長▲濱▼ 和男 安東 寛通 矢野 正 黒田 誠 20050119 7 G01N5/04 JP G01N5/04 B 7 G01N 5/00- 5/04 C02F 11/00-11/20 F23G 5/00- 7/14 JICSTファイル(JOIS) 特開２００１−２１４７５（ＪＰ，Ａ） 特開昭６４−０５９０３６（ＪＰ，Ａ） 特開昭５４−２８１９１（ＪＰ，Ａ） 特開平９−１４１２９９（ＪＰ，Ａ） 特開平１０−１４２１３５（ＪＰ，Ａ） 清水、田崎、黒田、他，脱水汚泥含水率・ＶＴＳ自動計測装置の開発，ＥＩＣＡ環境システム計測制御学会誌，日本，１９９８年 ９月１５日，Ｖｏｌ．３ Ｎｏ．２，ｐ．２９−３４ 1 2001174384 20010629 8 20030626 ▲高▼見 重雄 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥の強熱減量計測方法に関し、汚泥溶融炉等において用いる汚泥分析計に係る技術である。【０００２】【従来の技術】近年、下水処理施設では、汚泥の効率的処分を目的として広域汚泥処理を採用する傾向にある。しかし、搬入される汚泥性状は時間変動を生じ易く、焼却、溶融処理プラントの安定運転に影響を及ぼしている。このような、処理プラントにおいて汚泥の含水率、強熱減量を事前に計測することは、プラントの安定運転を行なうために重要である。【０００３】この測定は、日本下水道協会が定める試験方法に基づいて行なっている。水分は、試料汚泥を１０５〜１１０℃で２時間乾燥し、経過後の全蒸発残留物の重量を測定し、乾燥前の試料汚泥の重量との差を算出する。強熱減量は、含水率計測後の全蒸発残留物を６００±２５℃で１時間強熱灰化し、経過後の強熱残留物の重量を測定し、全蒸発残留物の重量との差を算出する。【０００４】従来の汚泥含水率や強熱減量の計測装置においては、溶融炉等へ汚泥を供給する送泥本管から汚泥を計測装置へ引き込み、引き込んだ汚泥から試料汚泥（５ｇ）を予め重量計測した試料皿に採取し、始めに加熱計量室内において試料汚泥の重量を計測する。次に、乾燥工程における加熱によって試料汚泥の水分を蒸発させ、その後に全蒸発残留物の重量を計測し、この計測値と乾燥前の試料汚泥の重量との差を算出して水分量を求め、水分量を乾燥前の試料汚泥の重量で除算して含水率を算出する。続いて、強熱灰化工程における加熱によって燃焼させ、その後に強熱残留物の重量を計測し、この計測値と全蒸発残留物の重量との差を強熱減量として算出する。【０００５】この一連の計測処理工程が終了した時点で、計測操作サイクルの最初に戻り、前回に引き込んだ汚泥を廃棄し、新たに送泥本管から汚泥を計測装置へ引き込み、計測操作を繰り返す。そして、１回の計測操作が終了する毎に、計測結果を外部へ伝送出力し、計測出力値を更新する。【０００６】【発明が解決しようとする課題】上記した従来の構成において、５ｇの試料汚泥において含水率が８０％とすると、乾燥後の全蒸発残留物の重量は１ｇとなる。その後の強熱灰化工程での強熱減量を１％の精度で計測するためには、強熱残留物の重量の計測において１０ｍｇ以上の測定誤差は許されない。【０００７】ところで、採取した試料汚泥の中には、希に石の欠片などの固形異物が混じっており、この場合には正確な計測結果を得ることができない。しかし、計測結果それ自体からは、その計測値が汚泥性状の変化を反映した正常な値か、固形異物に起因する異常な値であるかは判断することができない。このため、計測結果をそのまま出力すると、次回の計測結果を得るまでの間は誤った値に基づいて溶融炉等の運転を行なうことになる。【０００８】本発明は上記した課題を解決するものであり、計測結果を短時間の内に評価する強熱減量計測方法を提供することを目的とする。【０００９】【課題解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の強熱減量計測方法は、毎回の計測操作の始めに汚泥供給源から適当量の計測対象汚泥を取り込み、計測対象汚泥から所定量の試料汚泥を採取し、乾燥前の試料汚泥の重量と、乾燥工程後の全蒸発残留物の重量と、強熱灰化工程後の強熱残留物の重量とを計測し、試料汚泥の重量と全蒸発残留物の重量との差分である水分量を試料汚泥の重量で除算して試料汚泥の含水率を求め、全蒸発残留物の重量と強熱残留物の重量との差分を全蒸発残留物の重量で除算して強熱減量を算出する強熱減量計測方法において、算出した強熱減量を本計測値として記録し、前回計測値に対する本計測値の変動量を一次評価値として求め、一次評価値が予め設定する評価基準値未満である場合には、本計測値を正常計測値と評価し、一次評価値が評価基準量以上である場合および初回の計測操作時には、同じ計測対象汚泥から新たに所定量の評価用試料汚泥を採取して評価計測を行ない、評価計測において評価用試料汚泥の重量と、強熱灰化工程後の強熱残留物の重量を計測し、評価用試料汚泥の重量と本計測値の計測時に求めた含水率とに基づいて評価用試料汚泥の全蒸発残留物の重量を算出し、評価用試料汚泥における全蒸発残留物の重量と強熱残留物の重量との差分である強熱減量を再評価用計測値として算出し、再評価用計測値と本計測値との差分を二次評価値として求め、二次評価値が予め設定する再評価基準値未満である場合には、本計測値を正常計測値と評価し、二次評価値が再評価基準値以上である場合には、本計測値を異常計測値と判断し、汚泥供給源から新たに計測対象汚泥を取り込んで改めて計測操作を行なうものである。【００１０】上記した構成により、毎回の計測操作時に汚泥供給源から計測対象汚泥を取り込み、試料汚泥を採取して強熱減量を計測することにより、汚泥供給源における汚泥性状の経時的変化を計測する。各計測操作での計測結果を一次評価し、強熱減量の計測値が前回の計測値から大きく変化した場合、例えば前回の計測値に対して今回の計測値が１％以上の変動量を有する場合に、もしくは前回の計測値が得られていない初回の計測操作の場合には、計測した強熱減量の計測値の正当性を二次評価するために、今回計測した計測値を本計測値として保留し、評価用計測値を求める。【００１１】この評価用計測値の計測においては、溶融炉等へ汚泥を供給する送泥本管（汚泥供給源）から新たな計測対象汚泥の取り込みを行なわずに、計測装置の配管内に残留している同じ計測対象汚泥から評価用試料汚泥を再度採取する。このことにより、評価用試料汚泥が本計測の試料汚泥と同じ汚泥性状となるので、評価用試料汚泥の強熱減量と本計測の強熱減量とを比較することは、本計測の計測精度を検証することになる。【００１２】評価計測操作では、評価用試料汚泥の重量測定後に、乾燥工程を行なわずに直ちに、強熱灰化工程において強熱灰化して強熱残留物の重量を計測する。そして、評価用試料汚泥の含水率は先に本計測で得た値と同じであるとして、評価用試料汚泥の重量に本計測の含水率を乗算して全蒸発物重量を求め、評価用試料汚泥の重量から全蒸発物重量を減算して評価用試料汚泥における全蒸発残留物の重量を算出し、評価用試料汚泥の強熱減量を再評価用計測値として算出する。【００１３】これは、計測装置の配管内に残留している同じ計測対象汚泥から評価用試料汚泥を採取するので、含水率は基本的に同様であると推量でき、仮に異物が混じった例外的な試料汚泥を採取した場合は、含水率も正しく計測されず、強熱減量も実際からの誤差が大きくなり、再評価用計測値と本計測値との差違が明確に判断できるためであり、再評価用計測値の算出に本計測における含水率を用いても問題はない。【００１４】この再評価用計測値と本計測値との差分である二次評価値が再評価基準値より大きければ、例えば１％以上であれば、本計測値は例外的で異常な試料汚泥に基づくものであって、汚泥供給源における汚泥性状を適切に反映するものではないとして、計測結果の出力を保留する。二次評価値が再評価基準値未満である場合には、つまり許容精度内であれば本計測値は汚泥供給源における汚泥性状の変化を正しく捉えていたものと判断して出力値を更新する。【００１５】本計測値の大きな変化を検出した場合に、乾燥工程を行なわずに強熱灰化工程のみの評価計測によって本計測値の正当性を評価することができ、従来のように、次回の計測終了時まで（１００分前後の期間）不正確な計測結果を出力し続けてしまうことが無くなり、あるいは前回計測値を再び保留し続けることもないので、汚泥性状の変化の正当性を短期間（１５〜３０分）の再評価操作で判断することができ、常に正しい計測値を出力することができる。【００１６】【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、計測装置１は計測装置本体２と計測制御盤３とからなり、計測装置本体２は汚泥採取室４、加熱計量室５、電子天秤室６、廃棄室７に区画してそれぞれ閉塞空間を形成している。【００１７】電子天秤室６には計測機器として電子天秤８を配置し、電子天秤８の天秤皿９を加熱計量室５の内部に配置し、この天秤皿９に試料汚泥１０を採取する試料皿１１を載置している。加熱計量室５は、上部に熱源としてのハロゲンランプ装置１２を配置し、側壁面上部に脱臭ファン１３を設けており、一側の壁面に形成した開口５ａを開閉する扉装置１４を有している。【００１８】汚泥採取室４には、試料皿１１をハンドリングするためのロボットハンド１５を配置するとともに、試料汚泥１０を供給する汚泥供給系１６と、計測後の残留物を吸引除去する吸引系１７と、汚泥供給系１６に残る余剰な汚泥を投棄する排水系１８とがそれぞれ開口している。汚泥供給系１６は、途中に給泥ポンプ１９と開閉バルブ２０を有し、先端に鉛直方向の供給口２１を有しており、供給口２１には試料汚泥１０を圧縮空気で押し出す圧縮空気供給系２２が連通している。吸引系１７は廃棄室７に配置した吸引ブロア２３および集灰缶２４を有し、排水系１８は廃棄室７に配置した攪拌槽２５および排水ポンプ２６を有している。【００１９】これらの機器を制御する計測制御盤３は、ハロゲンランプ装置１２の出力を制御するランプコントローラ２７と、ランプコントローラ２７への指示量を調節する指示調節計２８と、パーソナルコンピュータ２９からなり、パーソナルコンピュータ２９は、加熱計量室５に配置した温度センサー３０および電子天秤８からの出力を受け取り、各機器を制御して計測操作を行なう。【００２０】以下、上記した構成における作用を説明する。図２に計測操作の手順を示す。試料に供する汚泥は、焼却、溶融処理プラントへ汚泥を供給する本管（図示省略）から汚泥供給系１６を通して取り出す。この汚泥の取出操作は給泥ポンプ１９を駆動して連続的に行なって本管を流れる汚泥と同質の汚泥をリアルタイムに取り込み、試料として採取しない汚泥を排水系１８に投入している。【００２１】計測操作の１サイクルの初期状態において試料皿１１は加熱計量室５の天秤皿９の上にある。この試料皿１１の重量を電子天秤８で計測し、この計測値を皿重量Ｗ０として取得する。開閉バルブ２０を一旦閉栓し、供給口２１に残留する汚泥を圧縮空気供給系２２から供給する圧縮空気によって排出する。加熱計量室５の扉装置１４を開放し、ロボットハンド１５を操作して試料皿１１を採取位置へ移動する。【００２２】開閉バルブ２０を所定時間だけ開放して所定量の試料汚泥１０を供給口２１から試料皿１１へ供給し、供給口２１に残留する汚泥を圧縮空気供給系２２から供給する圧縮空気によって排出する。扉装置１４を開放し、試料汚泥１０を採取した試料皿１１をロボットハンド１５で天秤皿９に載置する。扉装置１４を閉じて電子天秤８によって採取した試料汚泥の重量を計測し、計測値Ｗｓ１（汚泥試料重量Ｗ１＋皿重量Ｗ０）を記憶する。以後連続して重量を計測する。ランプコントローラ２７はハロゲンランプ装置１２を所定の出力で点灯し、試料汚泥１０を乾燥する乾燥工程を行う。この乾燥工程では、試料汚泥が乾燥温度（１０５〜１１０℃）となるように加熱し、乾燥工程の終了時に電子天秤８が示す計測値Ｗｓ２（全蒸発残留物重量Ｗ２＋皿重量Ｗ０）を取得する。【００２３】指示調節計２８によりハロゲンランプ装置１２の出力を増し、試料皿１１に残る蒸発残留物を強熱灰化する。強熱灰化工程では、試料汚泥が強熱灰化温度（６００±２５℃）となるように加熱し、試料汚泥１０を強熱灰化し、強熱灰化工程の終了時に電子天秤８が示す計測値Ｗｓ３（強熱残留物重量Ｗ３＋皿重量Ｗ０）を取得する。【００２４】そして、パーソナルコンピュータ２９は、含水率αと強熱減量β（％）とを次式において求める。（Ｗｓ１−Ｗｓ２）／（Ｗｓ１−Ｗ０）×１００＝α（Ｗｓ２−Ｗｓ３）／（Ｗｓ２−Ｗ０）×１００＝βこのように、毎回の計測操作時に汚泥供給源である本管から計測対象汚泥を取り込み、試料汚泥を採取して強熱減量βを計測することにより、汚泥供給源における汚泥性状の経時的変化を計測する。【００２５】次に、本計測の正当性を評価する。このため、算出した強熱減量を本計測値βとして記録し、前回計測値βｐに対する本計測値βの変動量｜β−βｐ｜を一次評価値として求め、予め設定する評価基準値、例えば１％と比較して一次評価する。一次評価値が評価基準値未満である場合には、本計測値βを正常計測値と評価し、前回に出力した計測値βｐを本計測値βに更新する。【００２６】本計測値βが前回計測値βｐから大きく変化して、一次評価値が評価基準量の１％以上である場合、および前回の計測値が得られていない初回の計測操作時の場合には、本計測値βの正当性を二次評価するために評価用計測値を求める。この評価計測においては、本管から新たな計測対象汚泥の取り込みを行なわずに、計測装置の汚泥供給系１６に残留している同じ計測対象汚泥から評価用試料汚泥を前述した手順と同様にして再度採取する。このことにより、評価用試料汚泥が本計測の試料汚泥と同じ汚泥性状となるので、評価用試料汚泥の強熱減量と本計測の強熱減量とを比較することは、本計測値βの計測精度を検証することになる。【００２７】評価計測では前述した手順と同様にして評価用試料汚泥の重量Ｗ１’を計測し、乾燥工程を行なわずに直ちに、強熱灰化工程を行なって強熱残留物の重量Ｗ３’を計測し、次式において評価用試料汚泥の強熱減量β’を再評価用計測値として算出する。β’＝［Ｗ１’（１−α／１００）−Ｗ３’］／Ｗ１’（１−α／１００）×１００ここでは、評価用試料汚泥の含水率は先に本計測で得た含水率αと同じであるとして、評価用試料汚泥の重量Ｗ１’に本計測の含水率αを乗算して全蒸発物重量（Ｗ１’×α／１００）を求め、評価用試料汚泥の重量Ｗ１’から全蒸発物重量（Ｗ１’×α／１００）を減算して評価用試料汚泥における全蒸発残留物の重量Ｗ１’（１−α／１００）を算出している。【００２８】これは、計測装置の配管内に残留している同じ計測対象汚泥から評価用試料汚泥を採取するので、含水率は基本的に同様であると推量できるためであり、また、仮に異物が混じった例外的な試料汚泥を採取した場合は、含水率αも正しく計測されず、強熱減量βも実際からの誤差が大きくなり、再評価用計測値β’と本計測値βとの差違が明確に判断できるためであり、再評価用計測値β’の算出に本計測における含水率αを用いても問題はない。【００２９】再評価用計測値β’と本計測値βとの差分を二次評価値｜β−β’｜として求めて二次評価する。二次評価値｜β−β’｜が予め設定する再評価基準値、例えば１％未満である場合には、本計測値は許容精度内にあり、本管における汚泥性状の変化を正しく捉えているとして、本計測値βを正常計測値と評価し、前回に出力した計測値βｐを本計測値βに更新する。【００３０】二次評価値｜β−β’｜が再評価基準値より大きければ、例えば１％以上である場合には、本計測値βは例外的で異常な試料汚泥に基づくものであって、本管における汚泥性状を適切に反映するものではなく、異常計測値であると判断して次回の計測値が確定するまで計測結果の出力を保留する。計測終了後に、ロボットハンド１５により試料皿１１を加熱計量室５から取り出し、試料皿１１を廃棄位置で吸引系１７に対応させる。吸引ブロア２３を駆動して試料皿１１の強熱残留物を吸引除去し、吸引した灰を集灰缶２４に貯留する。加熱計量室５の扉装置１４を開放し、ロボットハンド１５により試料皿１１をの天秤皿の計測位置に戻す。その後、脱臭ファン１３による加熱計量室５の空気を排気することにより加熱計量室５および試料皿１１を冷却し、初期状態に復帰して、本管から新たに計測対象汚泥を汚泥供給系１６に取り込んで、計測操作を繰り返す。【００３１】【発明の効果】以上のように、本発明によれば、本計測値の大きな変化を検出した場合に、乾燥工程を行なわずに強熱灰化工程のみの評価計測によって本計測値の正当性を評価することができ、従来のように、次回の計測終了時まで（１００分前後の期間）不正確な計測結果を出力し続けてしまうことが無くなり、あるいは前回計測値を再び保留し続けることもないので、汚泥性状の変化の正当性を短期間（１５〜３０分）の再評価操作で判断することができ、常に正しい計測値を出力することができる。【図面の簡単な説明】【図１】本発明の実施の形態を示す計測装置の摸式図である。【図２】同実施の形態における計測手順を示すフローシートである。【符号の説明】１ 計測装置５ 加熱計量室８ 電子天秤９ 天秤皿１０ 試料汚泥１１ 試料皿１２ ハロゲンランプ装置１３ 脱臭ファン１４ 扉装置１５ ロボットハンド２７ ランプコントローラ２８ 指示調節計２９ パーソナルコンピュータＷ０ 皿重量Ｗ１ 試料汚泥の重量Ｗ２ 全蒸発残留物重量Ｗ３ 強熱残留物重量Ｗ１’ 評価用試料汚泥の重量Ｗ２’ 評価用試料汚泥の全蒸発残留物重量Ｗ３’ 評価用試料汚泥の強熱残留物重量β 本計測値（強熱減量）β’ 評価用計測値（強熱減量） 毎回の計測操作の始めに汚泥供給源から適当量の計測対象汚泥を取り込み、計測対象汚泥から所定量の試料汚泥を採取し、乾燥前の試料汚泥の重量と、乾燥工程後の全蒸発残留物の重量と、強熱灰化工程後の強熱残留物の重量とを計測し、試料汚泥の重量と全蒸発残留物の重量との差分である水分量を試料汚泥の重量で除算して試料汚泥の含水率を求め、全蒸発残留物の重量と強熱残留物の重量との差分を全蒸発残留物の重量で除算して強熱減量を算出する強熱減量計測方法において、算出した強熱減量を本計測値として記録し、前回計測値に対する本計測値の変動量を一次評価値として求め、一次評価値が予め設定する評価基準値未満である場合には、本計測値を正常計測値と評価し、一次評価値が評価基準量以上である場合および初回の計測操作時には、同じ計測対象汚泥から新たに所定量の評価用試料汚泥を採取して評価計測を行ない、評価計測において評価用試料汚泥の重量と、強熱灰化工程後の強熱残留物の重量を計測し、評価用試料汚泥の重量と本計測値の計測時に求めた含水率とに基づいて評価用試料汚泥の全蒸発残留物の重量を算出し、評価用試料汚泥における全蒸発残留物の重量と強熱残留物の重量との差分である強熱減量を再評価用計測値として算出し、再評価用計測値と本計測値との差分を二次評価値として求め、二次評価値が予め設定する再評価基準値未満である場合には、本計測値を正常計測値と評価し、二次評価値が再評価基準値以上である場合には、本計測値を異常計測値と判断し、汚泥供給源から新たに計測対象汚泥を取り込んで改めて計測操作を行なうことを特徴とする汚泥の強熱減量計測方法。