(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカム除去装置のパイプスキマの開口部側に向けて水面上から圧力水を噴射するスカム除去装置用噴射ノズルであって、
前記スカム除去装置用噴射ノズル本体の内部に圧力水室を設けるとともに、その圧力水室に長手方向が水面と並行するように開口されたスリットを設け、そのスリットの開口の上辺には、その圧力水室を形成する上板に連結され、かつ、圧力水が噴射される方向に向けて所定距離伸びる整流板を設けたことを特徴とするスカム除去装置用噴射ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載のスカム除去装置用噴射ノズルにおいて、前記整流板は、平面形状は半円状を呈していることを特徴とするスカム除去装置用噴射ノズル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスカム除去装置用噴射ノズルにおいて、前記圧力水室のスリットと反対側の厚さはそのスリットの幅よりも十分に大きく、その長さはスリットの長さより小さく形成されていることを特徴とするスカム除去装置用噴射ノズル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のスカム除去装置用噴射ノズルにおいて、スカム除去装置は、下水処理施設の最初沈殿池又は導水渠に設けられることを特徴とするスカム除去装置用噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプスキマを備えたスカム除去装置に用いられるスカム除去装置用噴射ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のパイプスキマを備えたスカム除去装置は、そのパイプスキマはスカムが発生する水槽の下流側の水面に一部が水没する形で設置されている。例えば、その水槽が下水処理施設の沈殿池の場合、パイプスキマは、沈殿池の原水流入側と反対側に設けられている沈殿水の取出側の手前に一部が水没する形で設置されている。
【０００３】
この従来のパイプスキマは、沈殿池の水流方向と直交する方向の水路幅に等しい長さのパイプ材からなり、そのパイプ材には、軸心方向に開口した開口部（切欠部）が設けられている。そしてこのパイプスキマには、長手方向の軸心を中心にして回転する回転機構が設けられていて、スカム除去時に開口部の一部が水中に没するように回転され、この回転によりスカムが開口部からパイプスキマ内に流入するように構成されている。
【０００４】
パイプスキマを備えたスカム除去装置においては、スカムの除去は水流に同伴させて行われる。すなわち、スカム除去時には、パイプスキマの開口部の一部が水中に位置されるので、その開口部を介してパイプスキマ内に水の流れ込みが開始される。この水の流れ込みにより水面に浮遊していたスカムも一緒にパイプスキマ内に流入され、これによりスカムの除去が行われる。
【０００５】
ところで、通常、スカムの発生する水槽の水の流れは速くなく、例えば、水槽が下水処理施設の沈殿池の場合、その流速は３〜５cm/sec程度であり、したがって、パイプスキマ内への水の流れ込みだけでスカムの除去を行おうとすると、スカムの排出時間が長くなるという問題点を有している。
【０００６】
スカムの排出時間が長くなるということは、スカム排出に伴って排出される水の量が多くなることを意味している。この排出された水は、スカムを分離した後、再度、沈殿池の原水供給側に戻されるので沈殿池の負荷を高めてしまうという問題点を有するとともに、この水の戻しはポンプアップにより行なわれるために無駄に電力が消費され、動力費がかさむという欠点を有している。
【０００７】
スカムの排出を水の流れだけで行う場合は、上述のような問題点を有しているので、これを解決するために、パイプスキマの開口部の水面下への移動に合わせて、スカムに対してパイプスキマ側方向へ移動力を付与するために、スカムの上面に傾斜角を有する圧力水を噴射させることが行われている（特許文献１，２参照）。
すなわち、この圧力水の噴射は、沈殿池の水流に直交する方向に伸びて設けられたヘッダ管に所定の間隔を保って複数の噴射ノズルを配設して構成されている。そして、各噴射ノズルは、その外形形状が扁平な末広がりに形成されていて、その末広がりの端面に開口されたスリットから膜状の圧力水をパイプスキマ側に向けてそれぞれ噴射できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９４３５５１号公報
【特許文献２】特開平９−２７６８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のスカム除去装置の噴射ノズルは、外形形状が扁平な末広がりに形成されていて、その末広がりの端面に開口されたスリットから膜状の圧力水をパイプスキマ側に向けてそれぞれ噴射できるように構成されているが、スカムの上面に傾斜角を有する圧力水を均一に噴射させるためには、現場における入念な調整を必要としていた。この調整が不完全であると、例えばスカムに対するパイプスキマ側方向への移動する力が小さくなり、噴射ノズルの機能が十分に発揮できなくなるという課題を有している。
【００１０】
そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、圧力水を均一に安定して噴射させることができ、現場における調整の容易なスカム除去装置用噴射ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るスカム除去装置用噴射ノズルは、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スカム除去装置のパイプスキマの開口部側に向けて水面上から圧力水を噴射するスカム除去装置用噴射ノズルであって、前記スカム除去装置用噴射ノズル本体の内部に圧力水室を設けるとともに、その圧力水室に長手方向が水面と並行するように開口されたスリットを設け、そのスリットの開口の上辺には、その圧力水室を形成する上板に連結され、かつ、圧力水が噴射される方向に向けて所定距離伸びる整流板を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項２に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、整流板は平面形状が半円状を呈していることを特徴としている。
本発明の請求項３に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、圧力水室のスリットと反対側の厚さはそのスリットの幅よりも十分に大きく、その長さはスリットの長さより小さく形成されていることを特徴としている。
本発明の請求項４に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、スカム除去装置は下水処理施設の最初沈殿池又は導水渠に設けられることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、圧力水室に設けられるスリットの開口上辺には、その圧力水室を形成する上板に連結され、かつ、圧力水が噴射される方向に向けて所定距離水平方向に伸びる整流板を設けたので、圧力水を均一に安定して噴射させることができ、現場における調整の容易なスカム除去装置用噴射ノズルとすることができる。
本発明の請求項２に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、整流板は平面形状が半円状を呈しているので、少ない材料費で済むとともに、周囲が円形を呈しているので、作業員が触れたときに怪我を防止することができる。
本発明の請求項３に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、圧力水室のスリットと反対側の厚さはそのスリットの幅よりも十分に大きく、その長さはスリットの長さより小さく形成されているので、スリットから噴射される水膜の水圧及び勢いを均一にすることができる。
本発明の請求項４に記載のスカム除去装置用噴射ノズルは、スカム除去装置が下水処理施設の最初沈殿池又は導水渠に設けられるときは、スカムを短時間で、かつ、確実に除去ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴射ノズルを備えた沈殿池の平面図ある。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴射ノズルの平面図、（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴射ノズルの正面図、（ｃ）は、本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴射ノズルの右側面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＸ0-Ｘ0線断面図ある。
【図３】（ａ）は、パイプスキマの開口部が水面上に位置しているときの図１のＸ1−Ｘ1線の拡大断面図、（ｂ）は、パイプスキマの開口部の一部が水中に位置しているときの図１のＸ1−Ｘ1線の拡大断面図である。
【図４】パイプスキマの開口部が水面上に位置しているときの図１のＸ2−Ｘ2線の断面図である。
【図５】パイプスキマの開口部の一部が水中に位置しているときの図１のＸ2−Ｘ2線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態例に係るスカム除去装置用噴射ノズル（以下、「噴射ノズル」という。）を備えた下水処理施設の最初沈殿池（以下、「沈殿池」で説明する。）の平面図である。
【００１５】
この沈殿池１では、水は左側から右側方向へ流れるように構成されている。そしてこの沈殿池１には、周知の沈殿池１と同様に、沈降した汚泥を排出する汚泥掻取機構が設けられているが、本発明の説明に関係しないのでその詳細説明は省略する。なお、実際の下水処理施設においては、沈殿池は複数個併設されるが、ここでは、図面を簡略化するために一個の沈殿池のみが示されている。
【００１６】
図中、ａはパイプスキマであり、沈殿池１の沈殿処理水取出部２の手前側、すなわち沈殿処理水取出部２から所定距離上流側に一部が水没する形で、かつ、沈殿池１の水流方向と直交する方向の水路幅全体にわたって設けられている。
【００１７】
このパイプスキマａの一端部（図１においては上端部）は、沈殿池１の一方の槽壁を貫通してその槽壁の外側に設けられているスカムピット３内に位置し、その開口されている一端部からスカムを含む水をスカムピット３内に排出できるように構成されている。
【００１８】
そして、パイプスキマａの閉止状に形成されている他端部は、沈殿池１の他方の槽壁に回転自在に軸支され、その支軸には、パイプスキマａの軸心を中心にして回転させる回転駆動機構４が設けられている。
なお、パイプスキマａの一端部側の槽壁を貫通する部分及び他端部側の槽壁を貫通する支軸部分は、それぞれ槽壁を軸受けとして回転できるように構成されているとともに、その軸受の機構は水密状にそれぞれ構成されていて、沈殿池１内の水が漏出しないように工夫されている。
【００１９】
上記パイプスキマａは、沈殿池１の水流方向と直交する方向の水路幅よりも少し長い長さで、かつ、断面形状が円形のパイプ材Ｐからなり、そのパイプ材Ｐには、軸心方向に開口した開口部（切欠部）５が設けられている。このパイプ材Ｐの内径は、開口部５から取り入れられたスカムを含む水をスカムピット３内に速やかに流出させることができるように決められている。
【００２０】
図中、６は、水面位置よりも上方に設けられた圧力水供給管であって、パイプスキマａの位置よりも所定距離上流側で、かつ、沈殿池１の水流方向と直交する方向に設けられている。そして、この圧力水供給管６には、所定間隔を保って噴射ノズルＮ，Ｎ…が連結管７，７…及び９０度に屈曲した管、いわゆるエルボ８，８…を介して垂下する形で水面位置よりも少し上方に設けられている。すなわち、これら噴射ノズルＮ，Ｎ…は、水面位置よりも少し上方に設けられている。
【００２１】
これら噴射ノズルＮ，Ｎ…の圧力水の噴射方向は、パイプスキマａの開口部５の側に向くように決められている。そして、噴射ノズルＮ，Ｎ…から噴射される圧力水の圧力及びその水量は、スカムＳの流れを促進するに十分なように決められている。また、これら噴射ノズルＮ，Ｎ…の数は、各噴射ノズルＮからは、末広がりの圧力水が噴射されるので、その圧力水が沈殿池１の水流方向と直交する方向の水路幅全体に亘るように決められる。
【００２２】
各噴射ノズルＮ，Ｎ…の構成は同一であるので、以下、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて一つの噴射ノズルＮについて説明する。ここで、同図（ａ）は、本発明の噴射ノズル本体に相当する噴射ノズルＮの平面図、同図（ｂ）は、その噴射ノズルＮの正面図、同図（ｃ）は、その噴射ノズルＮの右側面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＸ0-Ｘ0線断面図ある。
【００２３】
この噴射ノズルＮの平面形状、すなわち、沈殿池１を平面から見たときの形状（図１参照）は、図２（ａ）に示されるように、圧力水が噴射される側（図２（ａ）において右側）が幅広となるように形成されている上板１０ａ及び下板１０ｂと、これら両板１０ａ，１０ｂの両側にそれぞれ設けられる圧力水が噴射される側と反対側が幅広となるように形成されている右側板１１ａ及び左側板１１ｂと、これら板１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂの圧力水が噴射される側と反対側を覆うとともに、エルボ８が接続される立板１２と、上板１０ａと一体的に設けられるとともに、圧力水が噴射される側に水平状に突出した平面形状が半円状の整流板１３とから構成されている。
【００２４】
この噴射ノズルＮの内部には、上述の各板１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂ及び１２により、図２（ａ）に示されるように、平面から見たときに圧力水が噴射される側が徐徐に広がり、また、図２（ｄ）に示されるように、断面から見たときに圧力水が噴射される側が徐徐に狭まる空間により形成される圧力水室Ｒが構成されている。
そして、この圧力水室Ｒの圧力水が噴射される側の端面には、長手方向が水面と平行する細長い開口であるスリット１４が形成されるように構成されている。さらに、このスリット１４を形成している開口の上辺に当る上板１０ａには、圧力水の噴射方向に突出した平面形状が半円状の整流板１３が一体的に設けられている。なお、このスリット１４の大きさは、沈殿池１に生成されるスカムＳの性状によって一様ではないが、所定の水圧を有する水膜が噴射できるように決められている。
【００２５】
なお、整流板１３の平面形状は半円状としたが、これを上板１０ａをそのまま延長した台形状等にすることもできる。但し、図示のように半円状にした場合は、少ない材料費で済むとともに、周囲が円形を呈しているので、作業員が触れたときに怪我を防止することができる。いずれにしても、整流板１３は、スリット１４の上辺から圧力水の噴射方向に伸びた所定面積を有する平面状の板材であればよい。
【００２６】
上記構成からなる噴射ノズルＮは、噴射ノズルＮの内部に圧力水供給管６から連結管７及びエルボ８を介して圧力水が供給されると、スリット１４からパイプスキマａの開口部５方向に向けて圧力水が噴射される（後述する図３（ｂ）参照）。スリット１４から噴射された圧力水は、整流板１３によりも上方に行くことが阻止され、しかもスリット１４から噴射された圧力水の流れを整えるように作用し、その圧力水の流れを平面から見たときに形の整った扇形（末広がり）を呈して噴射される。そして、スリット１４から噴射された圧力水は、スカムＳの上面に徐徐に接するようになる。これにより、スカムＳに対して開口部５方向への移動力が付与される。また、スカムＳが大きな板状に成長しているときは、スリット１４から噴射された圧力水により、移動に好適な細片に破砕される。
また、圧力水室Ｒは、スリット１４と反対側はスリット１４の幅よりも十分に厚く（図２（ｂ），（ｃ）参照）、さらに、スリット１４の長さよりも小さいので（図２（ａ），（ｂ）参照）、スリット１４から噴射される水膜の水圧及び勢いは、均一に調製される。
スリット１４から噴射される圧力水の噴射方向は、パイプスキマａの開口部５方向に向けられるが、水面に対する具体的な噴射角度、すなわちスカムＳの面に対する噴射角度は、沈殿池１に生成されるスカムＳの性状によって一様でないが、現場おける数回のスカム除去実験によって最終的に決められる。この噴射角度の調整は、圧力水供給管６をその軸心方向を中心にして回転させることにより全ての噴射ノズルＮ，Ｎ…を同時に行なうことができる。いずれにしても、この噴射角度の調整は、スカムＳの面に対する噴射角度が大きすぎてスカムＳが水中に潜りすぎ、その潜ったスカムＳがパイプスキマａの下方を通過しないように配慮される。
【００２７】
上記構成からなる噴射ノズルＮは、現場における綿密な調整を必要とすることなく、スカムＳに対して効率よく移動力を付与することができる特長を有している。また、スカムＳが短時間でパイプスキマａの開口部５に移動させることができるので、スカムＳの排出に伴う水の量も少なくて済み、省エネルギー化を図ることができるという優れた効果を得ることができる。すなわち、上記構成からなる噴射ノズルＮは、いわゆるエコ対策に大きく貢献することができる性質を有している。
【００２８】
次に、上記構成からなる本実施の形態例のスカム除去装置におけるスカム除去動作を図３（ａ），（ｂ）〜図５をも用いて説明する。今、沈殿池１が沈殿処理を行っていて、パイプスキマａが図３（ａ）及び図４に示されるように、開口部５が水面上に位置していると、パイプスキマａの上流側の水面上にはスカムＳが生成されてくる。
【００２９】
スカムＳの生成がある程度の面積を示した時点で、パイプスキマａは、回転駆動機構４を介してパイプスキマａの開口部５の一部分が水中に位置するように（水中に没するように）回転させられるとともに、図示しないポンプを介して圧力水供給管６に圧力水が供給される（図３（ｂ）及び図５参照）。この圧力水の供給により、噴射ノズルＮ，Ｎ…のスリット１４から圧力水が噴射される。
【００３０】
したがって、噴射ノズルＮ，Ｎ…からは、パイプスキマａの開口部５に向けて圧力水が噴射され、これにより、スカムＳはパイプスキマａの開口部５に向けて移動がより促進される。そしてスカムＳは、水に同伴されてパイプスキマａの開口部５からパイプスキマａ内に吸い込まれる。
【００３１】
回転駆動機構４を介してパイプスキマａの開口部５の一部分を水中に位置させるように回転させるタイミング及びその水中に位置させる時間は、沈殿池１に流入する水質等によって発生するスカムＳが一様でないので実験により決められることが望ましい。即ち、装置運転の当初の数日間、一日に１回程度、手動で運転してスカムＳの排出状態を観察して決めることが望ましい。以後、その観察結果に基いて自動運転が行われる。
【００３２】
しかし、自動運転の開始制御は以上の例に限定されるものではなく、沈殿池１の所定表面にスカム検出センサを配置し、このスカム検出センサ配設位置にまでスカムが充満したことを検出して、あるいは複数の各種検出センサを配して自動的にスカム除去を行うようにしても良い。
【００３３】
圧力水供給管６に圧力水を供給して噴射ノズルＮ，Ｎ…からパイプスキマａの開口部５に向けて圧力水を噴射するタイミングは、開口部５の一部分を水中に位置させるタイミングに同期するように制御される。なお、開口部５の一部分を水中に位置させるタイミング及び噴射ノズルＮ，Ｎ…から開口部５に向けて圧力水を噴射するタイミングは、自動運転時に限定されるものではなく、常に手動で行うようにしてもよい。
【００３４】
パイプスキマａ内に流入したスカムＳは、パイプスキマａ内を通過してスカムピット３に排出され、このスカムピット３内のスカムＳは、図示しない汚泥処理機等の処理手段により処理される。また、沈殿処理水取出部２に排出された処理水は、生物処理等の次の処理手段側に送出される。
【００３５】
上記構成からなるスカム除去装置は、噴射ノズルＮ，Ｎを用いてスカムＳを短時間でパイプスキマａの開口部５に移動させることができるので、スカムＳの排出に伴う水の量も少なくて済み、省エネルギー化を図ることができるという優れた効果を得ることができる。すなわち、上記構成からなるスカム除去装置は、いわゆるエコ対策に大きく貢献することができる性質を有している。
【００３６】
以上、本発明に係る噴射ノズルについて図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。
例えば、上述の例では、パイプ材Ｐの断面形状を円形としたが、これを矩形とすることもできる。
また、上述の例では、噴射ノズルＮ，Ｎ…を下水処理施設の最初沈殿池に適用したが、下水を沈殿池に分配する流入渠（導水渠）に適用してもよい。この場合、図１におけるパイプスキマａの設置部分に可動堰が設けられ、可動堰の噴射ノズルＮ，Ｎ…と反対側には、スカムピットが設けられる。
さらに、沈殿池１の水面上方に配した圧力水供給管６は、図１に示す例に限定されず、例えば、パイプスキマａの上流側に所定の間隔をおいて複数本の圧力水供給管を配し、それらの圧力水供給管に設けた噴射ノズルより圧力水を噴射する構成としてもよい。こうすることで、流水方向の距離が長い沈殿池の場合、スカムの流れをより効率的に促進できる。
【符号の説明】
【００３８】
１……沈殿池（最初沈殿池）
２……沈殿処理水取出部
３……スカムピット
４……回転駆動機構
５……開口部
６……圧力水供給管
７……連結管
８……エルボ
Ｎ……噴射ノズル（スカム除去装置用噴射ノズル，スカム除去装置用噴射ノズル本体）
１０ａ……上板
１０ｂ……下板
１１ａ……右側板
１１ｂ……左側板
Ｒ……圧力水室
１２……立板
１３……整流板
１４……スリット
ａ……パイプスキマ
Ｐ……パイプ材
Ｓ……スカム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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