JPS5922600B2 - 汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制御方法
および装置に関し、一層詳細には、汚泥凍結融解処理装
置の作動体止時やこの装置を付勢するための電源遮断時
に、冷却用熱媒液循環回路を閉塞することなく冷却用熱
媒液を自在に流過させることからなる汚泥を凍結融解処
理する熱媒液の制御方法および装置に関する。

産業廃棄物としての含水汚泥の脱水処理には、従来から
種々の困難な問題が露呈している。

すなわち、この種の汚泥は、一般的には固形分としての
汚泥粒子と水分とが密着的に結合してコロイド化した性
状を示すために、通常の濾過法あるいは遠心脱水法また
は加熱乾燥法等の処理では、完全に汚泥中から水分を分
離することが困難であった。

然しなから、この技術的問題点は、含水汚泥を冷却凍結
して一旦これを固化し、次いでこの凍結した汚泥を加熱
融解させれば、汚泥自体の粒子が粗大化し、従って極め
て沈降性の優れたものに変成して脱水処理することが可
能な所謂凍結融解法（例えば、特公昭３６−１８４４２
号公報）により既に解決されている。

そこで、特許出願人は、前記凍結融解法を好適に実施す
る装置として、代表的には「汚泥の水分分離装置」（特
公昭５２−１９１８７号）、「汚泥の凍結融解装置」（
特願昭５３−１５８４７４号）等の種々の特許出願を行
ってきた。

後者の「汚泥の凍結融解装置」は、基本的には、圧縮機
と凝縮器と、蒸発器とからなる熱移送装置と、放熱器な
備えた一対の凍結融解槽と、この凍結融解槽と前記熱移
送装置とを熱的に接続する熱媒液管路とから構成されて
おり、特にこの装置では、前記熱移送装置に通常の凝縮
器とは別体で外部給水系に接続する一次凝縮器を介装し
ておき、冷凍サイクル中における放熱および吸熱の熱交
換バランスを良好にして、凍結融解槽の一方に融解負荷
が収容されていない場合でも圧縮機に過負荷をかげるこ
となく始動運転サイクルを確保できる効果を良好に達成
している。

然しなから、この種の汚泥凍結融解装置において、冷却
用熱媒液と加熱用熱媒液とを交互に凍結融解槽に切換導
入するための切換弁は、通常的には電磁弁であり、しか
もこの電磁弁は、電源喪失の際閉塞する構造のものが採
用されており、この結果、次のような問題点が存在する
ことが判明していた。

すなわち、電磁弁で構成される熱媒液切換弁が電源喪失
によって付勢されなくなると前記切換弁は全て閉状態と
なる。

このため、熱媒液は、切換弁と熱媒液送給ポンプ吐出側
に設けられた逆止弁との間および放熱器内に閉じ込めら
れるに至る。

通常、熱媒液管路並びに凍結融解槽には保冷処理が施さ
れているが、上記のように汚泥凍結融解処理装置全体が
休止状態になり、その休止期間中に外気温が上昇すると
熱媒液管路および放熱器内に閉塞されている熱媒液は膨
張し、前記管路と放熱器の内圧が異常に増加する。

特に当該装置を長期に亘って休止し、あるいは夏期の如
く短期間であっても外気温が急激に上昇する場合、前記
管路内圧力および放熱器内圧力は８〜９ｋｇＺｃｄ迄も
上昇することがあり、これを原因として蒸発器や凍結融
解槽に設けられた放熱器を損傷する事故が発生する懸念
も生起していた。

このような事故の発生を未然に防止するには、例えば、 （１）冷却用熱媒液の凍結融解槽の入口側と出口側とを
パイロット配管によってバイパス管で接続し、管内圧力
が上昇した際に安全弁を介して熱媒液を出口側へ逃出さ
せる構造とする。

（２）冷却用熱媒液の熱媒液管路内圧力を逃出減少させ
るために熱媒液送給ポンプ吐出側に通ずる小管とこの小
管に安全弁を設ける構造とする。

（３）切換弁にダブルソレノイドを用いて電源喪失時に
おいてもその開閉状態が装置の終業時の状態を保持する
ように構成する方策が考えられている。

然しなから、以上のような方法では配管、あるいは制御
機構が複雑になる不都合を包含しており、必ずしも実用
的とは言えない。

そこで、本発明者は、鋭意工夫並びに試作を重ねた結果
、前記装置において、加温用熱媒液の切換弁として通電
状態において開成する電磁弁を使用し、一方、冷却用熱
媒液の切換弁に通電状態において閉成する電磁弁を使用
し、電磁弁の電源喪失の際、前記冷却用熱媒液に係る切
換弁の開成をはかれば、バイパス管や安全弁を用いるこ
となく冷却用熱媒液な自由に管路並びに放熱器に流過さ
せることができ、従って、前記の問題点が一挙に解決で
きることを突き止めた。

従って、本発明の一般的な目的は、熱媒液を切換弁の作
用下に交互に凍結融解槽に導入して前記凍結融解槽内に
貯留された汚泥を凍結融解する際に、前記冷却用切換弁
の電源喪失の際開成する電磁弁で構成し、装置の休止状
態において熱媒液管路若しくは放熱器中に冷却用熱媒液
な閉じ込めることな（流過させることにより、管路並び
に放熱器の損傷を未然に防止することが可能な汚泥を凍
結融解処理する熱媒液の制御方法および装置を提供する
にある。

前記の目的を達成するため、本発明においては、熱移送
装置を構成する蒸発器と凝縮器とにより管路中を流過す
る熱媒液を夫々冷却並びに加熱し、このように冷却並び
に加熱された熱媒液な切換弁の作用下に各別に且つ交互
に一対の凍結融解槽内に配設された放熱器に導入して前
記凍結融解槽内の汚泥を夫々凍結並びに融解する方法に
おいて、電源遮断時に開成する電磁弁を冷却用熱媒液に
係る切換弁として使用し、一方電源遮断時に閉成する電
磁弁を加温用熱媒液に係る切換弁として使用し、凍結融
解処理装置を付勢する電源が遮断された際、前記冷却用
熱媒液の切換弁を開成して冷却用管路と放熱器とを連通
して冷却用熱媒液を前記冷却用管路と放熱器とに自在に
流過させると共に前記加温用熱媒液の切換弁を閉塞して
加温用管路に前記加温用熱媒液を閉成することを特徴と
する。

なお、この方法は、圧縮機と凝縮器と蒸発器とを含む熱
移送装置と、前記凝縮器に熱的に結合して熱媒液を加熱
する加熱液槽と、前記蒸発器に熱的に結合して熱媒液を
冷却する冷却液槽と、放熱器を備えこの放熱器に前記加
熱液槽及び冷却液槽内の熱媒液が切換弁の作用下に各別
に且つ交互に導入される少なくとも一対の凍結融解槽と
からなる汚泥凍結融解処理装置において、前記冷却用熱
媒液を放熱器に導入する切換弁を電源遮断時に開成する
電磁弁で構成すると共に前記加温用熱媒液を放熱器に導
入する切換弁を電源遮断時に閉成する電磁弁で構成する
ことを特徴とする汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制御
装置により好適に実施される。

本発明の他の目的および利点は、以下の詳細な説明から
一層明らかとなるであろう。

次に、本発明に係る汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制
御方法について、これを実施するための装置との関係に
おいて好適な実施例を挙げ、添付図面を参照しながら以
下詳細に説明する。

第１図において、参照符号１０は、熱移送装置を示し、
この熱移送装置１０は、圧縮機１２、一次凝縮器１４、
二次凝縮器１６、受液器１８および蒸発器２０を夫々管
路２２を介して循環接続して基本的に構成される。

前記二次凝縮器１６並びに蒸発器２０は、各々熱源の緩
衝器としての加熱液槽２４および冷却液槽２６と、熱媒
液管路２８゜３０を介して夫々熱的に接続するよう構成
する。

一方、これらの熱媒液管路２８．３０は、放熱器３２．
３４に熱的に接続する。

すなわち、前記放熱器３２．３４は、含水汚泥を収容し
て凍結融解処理する凍結融解槽３６，３８の内壁に沿っ
て巻回装着された管部材からなり、これらの管部材の端
部は夫々二股に分岐され、切換弁ＶＨ２ＶＣおよび分岐
回路を経て熱媒液管路２Ｂ、３０に接続する。

なお、前記切換弁ＶＨは、加熱液槽２４に接続する熱媒
液管路２８の分岐管に配設される弁を指称し、また、切
換弁ＶＣは、冷却液槽２６に接続する熱媒液管路３０の
分岐管に配設される弁を指称する。

さらに、前記熱媒液管路２８ 、３０からは夫々分岐管
が４本ずつ導出されるために前記切換弁ＶＨｔ、参照符
号ＶＨｔｔ 、ｖＬ２＞■Ｈ２１ｔｖＨ２□の都合４つ
の弁からなり、一方、前記切換弁ＶＣは、参照符号■Ｃ
１１，■Ｃ０２，ｖＣ２１゜ＶＣ２２の都合４つの弁か
ら構成され、特に、本発明ニオイテハ、切換弁ＶＨＩＩ
、ＶＨ１２、ＶＨ２１オよびＶＨ２□には、通電状態
において開成する電磁弁を採用し、また切換弁ＶＣ１０
，ＶＣ１□、ＶＣ２、およびＶＣ２□には、通電状態に
おいて閉成する電磁弁を採用しておく。

なお、図中、参照符号４０は、熱媒液管路２８に介装さ
れる循環用ポンプを示し、参照符号４２は、熱媒液管路
３０に介装される循環用ポンプを示す。

さらに、参照符号４４゜４６は、前記循環用ポンプ４０
．４２０吐出側に夫々装着された逆止弁を示す。

そこで、熱移送装置１０を付勢して管路２２中のフレオ
ン、アンモニア等からなる冷媒を圧縮機１２０作用下に
強制的に循環させると、前記冷媒は、蒸発器２０の蒸発
作用の下に、管路３０内の熱媒体、すなわち、冷ブライ
ンを冷却する。

このように冷却された冷ブラインは、循環用ポンプ４２
の強制循環作用によって管路３０内を環流し、通常の処
理サイクルにおいては、切換弁ＶＨ，、並びに■Ｈ２□
が閉成され、一方、切換弁ＶＣ□１並びにｖＣ２□が開
成されているので、凍結融解槽３６内の放熱器３２に流
入し、この凍結融解槽３６内に収納された汚泥を凍結す
る。

また、管路２８を循環ポンプ４０の作用下に環流する熱
媒液すなわち温ブラインは、二次凝縮器１６によって加
熱され、切換弁ＶＣ１□並びにｖＣ２□が閉成され且つ
切換弁ＶＨ□２並びにＶＨ２□が開成された状態におい
て放熱器３４に流入し、凍結融解槽３８内の凍結済の汚
泥を融解する。

一定時間が経過して融解処理が完了して後、その汚泥は
、凍結融解槽３８の図示しない下端開口部より外部に放
出される。

次いで、この凍結融解槽３８内に新たに凍結用汚泥が給
泥され、前記切換弁ＶＨ１０，ＶＨ２１，ＶＣ１、およ
び■Ｃ２□並びに切換弁ＶＣ１□、ｖＣ２□、ｖＨ１□
オヨびＶＨ２□の開閉状態を夫々反転させれば、凍結融
解槽３Ｂに導入された前記汚泥は凍結処理され、また凍
結融解槽３６内において既に凍結済の汚泥は融解処理さ
れる。

このように凍結融解処理される汚泥の１サイクル毎の凍
結曲線を第２図に示すが、凍結汚泥の最終温度を一１５
°Ｃにして凍結を完全に達成するためには、冷ブライン
は一２０’Ｃ程度まで冷却することが肝要である。

以上のように構成される汚泥凍結融解処理装置は、凍結
融解処理サイクルが３時間若しくは４時間バッチ式の凍
結融解槽では、稼動時間が６時間や８時間の通常作業の
場合に、凍結（融解）が完了した時点に運転が停止され
、あるいは何らかの事故に基因して装置全体が休止状態
に陥いる場合がある。

係る状態においては、本発明は次のように作用する。

先ず、凍結融解槽３６が凍結動作中、通電状態において
閉成される切換弁ＶＣ，１並びにｖＣ２１には通電され
ることなく、従って前記切換弁は、いずれも開成され、
一方、通電状態において開成される切換弁ｖＨ１１並び
にｖＨ２□にも通電されることなく、このため前記切換
弁はいずれも閉成されている。

結局、冷ブラインは、切換弁ＶＣ，１から放熱器３２を
経て切換弁ｖＣ２１に至り、最終的には管路３０に導入
する。

そこで、電源が喪失するに至ると、切換弁ｖＣ１１並び
にｖＣ２□はその開成状態をそのまま保持し、また、切
換弁ｖＨ１、並びに切換弁ｖＨ２１にも勿論通電される
ことはないために、その閉成状態がそのまま保持される
。

従っ≦て、管路３０と放熱器３２とは互いに開成された
ままの切換弁ｖＣ１□並びに切換弁ＶＣ２□により連通
状態が確保され、冷ブラインは前記管路３０と放熱器３
２との間を自由に環流することが可能となる。

一方、凍結融解槽３６が凍結作用中において融解作用に
供せられる凍結融解槽３８では、通電状態において開成
する切換弁ｖＨ１□並びにｖＨ２２が開成され、また通
電状態において閉成する切換弁ｖＣ１□並びにｖＣ２□
が閉成され、従って、温ブラインが放熱器３４に導入さ
れている。

そこで、前記のように電源遮断状態に至ると切換弁ＶＨ
，並びにｖＨ２２は閉成され、一方切換弁ｖＣ１□並び
にｖＣ２□が開成するため温ブラインは管路２８内に閉
塞されるに至る。

このような切換弁の動作を次表に繍めて表示する。

本発明によれば、以上のように、汚泥凍結融解装置が休
止状態に至っても、凍結用切換弁を開成することによっ
て熱媒液管路あるいは放熱器中の冷ブラインを閉じ込め
ることなく自由に流過させ。

従ってバイパス管や安全弁等を用いることなく冷ブライ
ン回路の圧力上昇に基因する管路の損傷等の危険を回避
することが可能となった。

しかも、冷ブライン並びに温ブラインの切換弁の双方に
通電状態において閉成する切換弁を使用すると、装置の
休止時に冷ブラインと温ブラインが混入する虞れがある
が、本発明においては、装置の作動が停止しても温ブラ
インは閉塞状態を保持することになるため、前記ブライ
ンの混入等の懸念を生ずることはなく、また制御も簡単
で且つ確実である等の利点を有する 以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設
計変更が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る汚泥凍結融解処理装置の系統図
、第２図は、汚泥温度と汚泥凍結サイクル経過時間の相
関々係を示す特性曲線図である。 １０・・・・・・熱移送装置、１２・・・・・・圧縮機
、１４・・・・・・一次凝縮器、１６・・・・・・二次
凝縮器、１８・・曲受液器、２０・・・・・・蒸発器、
２２・・・・・・管路、２４・聞・加熱液槽、２６・・
・・・・冷却液槽、２８・・・・・・熱媒液管路、３０
・・・・・・熱媒液管路、３２・・・・・・放熱器、３
４・・・・・・放熱器、３６・・・・・・凍結融解槽、
３８・・・・・・凍結融解槽、４０・・・・・・循環用
ポンプ、４２・・・・・・循環用ポンプ、４４・・・・
・・逆止弁、４６・・・・・・逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱移送装置を構成する蒸発器と凝縮器とにより管路
   中を流過する熱媒液を夫々冷却並びに加熱し、このよう
   に冷却並びに加熱された熱媒液を切換弁の作用下に各別
   に且つ交互に一対の凍結融解槽内に配設された放熱器に
   導入して前記凍結融解槽内の汚泥を夫々凍結並びに融解
   する方法において、電源遮断時に開成する電磁弁を冷却
   用熱媒液に係る切換弁として使用し、一方電源遮断時に
   閉成する電磁弁を加温用熱媒液に係る切換弁として使用
   し、凍結融解処理装置を付勢する電源が遮断された際、
   前記冷却用熱媒液の切換弁を開成して冷却用管路と放熱
   器とを連通して冷却用熱媒液を前記冷却用管路と放熱器
   とに自在に流過させると共に、前記加温用熱媒液の切換
   弁を閉塞して加温用管路に前記加温用熱媒液を閉成する
   ことを特徴とする汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制御
   方法。 ２ 圧縮機と凝縮器と蒸発器とを含む熱移送装置と、前
   記凝縮器に熱的に結合して熱媒液を加熱する加熱液槽と
   、前記蒸発器に熱的に結合して熱媒液を冷却する冷却液
   槽と、放熱器を備えこの放熱器に前記加熱液槽及び冷却
   液槽内の熱媒液が切換弁の作用下に各別に且つ交互に導
   入される少なくとも一対の凍結融解槽とからなる汚泥凍
   結融解処理装置において、前記冷却用熱媒液な放熱器に
   導入する切換弁を電源遮断時に開成する電磁弁で構成す
   ると共に前記加温用熱媒液な放熱器に導入する切換弁を
   電源遮断時に閉成する電磁弁で構成することを特徴とす
   る汚泥を凍結融解処理する熱媒液の制御装置。