(57)【要約】【課題】     必要とされる処理量に応じて汚泥水濃縮システムを構成し、しかも安価に製作が可能で、保守点検も不要な（或いは簡単な）汚泥水濃縮システムを提供することを課題としている。【解決手段】  繊維状物を含んだ汚泥水を開水路にて複数台の濃縮機に分配供給する装置において、主開水路の前端及び後端を閉鎖すると共に、該主開水路の両側板の頂部に越流水を流す堰を設け、該両側板の外側に分岐開水路を並列に配置し、該主開水路の内部に汚泥水供給管を配設し、該汚泥水供給管にスリット状開口を下向きに設けたことを特徴としている。なお、規格流量に対して実流量が（−２５％〜＋５０％）の変動がある場合は、汚泥水供給管の直径に対してスリット幅の割合を２０％〜４０％とすると有効な効果が認められる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状物を含んだ汚泥水を開水路にて複数台の濃縮機に分配供給する装置において、主開水路の前端及び後端を閉鎖すると共に、該主開水路の両側板の頂部に越流水を流す堰を設け、該両側板の外側に分岐開水路を並列に配置し、該主開水路の内部に汚泥水供給管を配設し、該汚泥水供給管にスリット状開口を下向きに設けたことを特徴とする汚泥水分配供給装置。
【請求項２】
前記スリット状開口幅は、前記汚泥水供給管の直径との比を所定の割合にしたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項３】
前記所定の割合は、各分岐開水路の汚泥水流量が均一になるように選択したことを特徴とする請求項２に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項４】
前記スリット状開口幅は、前記汚泥水供給管の直径に対して２０％〜４０％の長さとしたことを特徴とする請求項２に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項５】
前記スリット状開口幅は、汚泥水中の繊維状物が絡まない程度の最小限度幅以上に制限したことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項６】
前記最小限度幅は約３０ミリメートルとしたことを特徴とする請求項５に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項７】
前記汚泥水供給管は円筒形の鋼管とし、該鋼管の内径を前記主開水路の幅の略半分とし、該鋼管の中心軸が該主開水路の深さの略半分以下の深さになる位置に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項８】
前記汚泥水濃縮機をハニカム濃縮機で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項９】
前記汚泥水供給管は汚泥水の突入流速が毎秒０．４５メートル以下となるように定め、前記スリットから流出する汚泥水の流速が毎秒（０．０６〜０．０８）メートルの範囲となるようにスリット幅を定めたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥水分配供給装置。
【請求項１０】
前記汚泥水供給管の軸方向長さを前記複数台の濃縮機の内、最前端に配置した濃縮機と最後端に配置した濃縮機の中心軸間の距離よりも長くしたことを特徴とする請求項１に記載の汚泥水分配供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は汚水処理などに使用される汚泥濃縮機の技術分野に属する。更に、詳細には、１個の大規模の汚泥水濃縮機を設ける代わりに複数台の小規模の汚泥水濃縮機を設けた場合に、各汚泥濃縮機に汚泥水を均等に供給する開水路の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の汚泥水処理装置においては、処理する汚泥水量が少ない場合には１台の小型の汚泥水濃縮機により処理可能である。また、処理する汚泥水量が多くなっても大型の汚泥水濃縮機を利用すれば十分である。例えば、特許文献１に開示されているように、大型の汚泥水処理装置として、ベルトプレス型重力濃縮機、遠心濃縮機又はスクリーン濃縮機を利用すればよい。プレス型重力濃縮機やスクリーン濃縮機では４０〜５０立方メートル／時間の汚泥水を処理が可能であり、遠心濃縮機では１００立方メートル／時間の汚泥水を処理が可能である。しかし、これらの大型濃縮機は製作コストが嵩むだけでなく、保守点検費用も高くなる。さらに、省スペースや省エネを図ることも困難である。
【特許文献１】公開特許公報、特開２００１−９６２９７号、下水道放流を対象とした汚水処理方法と装置
【０００３】
一方、小型の汚泥水濃縮機として、例えば特許文献２に開示されているように、「ハニカム型濃縮機」がある。ハニカム型濃縮機は製作コスト、保守点検費用、省エネ等の点で優れているが、１台あたりの処理量は１０立方メートル／時間位の汚泥水しか処理ができず、現状では大型化が困難である。そこで、複数台の小型濃縮機を同時に利用すれば、必要とされる大処理量に対応した濃縮機が構成されるだけでなく、上記の問題も解決される。しかし、複数台の濃縮機が一様に効率的に機能するには個々の濃縮機に均等に汚泥水を供給できる分配装置が必要となる。
【特許文献２】公開特許公報、特開２００６−２１１３６号、汚泥濃縮部構造
【０００４】
汚泥水を分配供給する装置として、主開水路に分岐開水路を設けた装置が考えられる。しかし、上記の装置では分岐開水路の流量が不均一になるという問題があり、これを解決するために、例えば特許文献３に開示されているような可動堰を利用することが考えられる。即ち、主開水路と分岐開水路の分岐点に可動堰を設けて各分岐開水路の流量を均一にすることも可能であろう。しかし、可動堰を複数個設けると装置が高価になるという問題点が生じる。また、流量が多い場合は流速が大きくなるために、より下流に設けた分岐開水路の流量が多くなる傾向があり、逆に流量が少ない場合は流速が小さくなり、より上流の分岐開水路の流量が大きくなる傾向にあり、可動堰の高さの調整が必要になるという問題点も生じる。
【特許文献３】公開特許公報、特開平１１−９３１４８号、上流水位調整水門
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上に説明したように、必要とされる処理量に応じて汚泥水濃縮システムを構成し、しかも安価に製作が可能で、保守点検も不要な（或いは簡単な）汚泥水濃縮システムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１に記載の発明は、繊維状物を含んだ汚泥水を開水路にて複数台の濃縮機に分配供給する装置において、主開水路の前端及び後端を閉鎖すると共に、該主開水路の両側板の頂部に越流水を流す堰を設け、該両側板の外側に分岐開水路を並列に配置し、該主開水路の内部に汚泥水供給管を配設し、該汚泥水供給管にスリット状開口を下向きに設けたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記スリット状開口幅は、前記汚泥水供給管の直径との比を所定の割合にしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記所定の割合は各分岐開水路の汚泥水流量が均一になるように選択したことを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２の発明において、前記スリット状開口幅は、前記汚泥水供給管の直径に対して２０％〜４０％の長さとしたことを特徴としている
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４に記載の発明において、前記スリット状開口幅は、汚泥水中の繊維状物が絡まない程度の最小限度幅以上に制限したことを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記最小限度幅は略３０ミリメートルとしたことを特徴としている。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記供給管は円筒形の鋼管とし、該鋼管の内径を前記主幹開水路の幅の略半分とし、該鋼管の中心軸が該主開水路の深さの略半分以下の深さになる位置に配置したことを特徴としている。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項７に記載の発明において、前記汚泥水濃縮機をハニカム濃縮機で構成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記汚泥供給管は汚泥水の突入流速が毎秒０．４５メートル以下となるように直径を定め、前記スリットから流出する汚泥水の流速が毎秒（０．０６〜０．０８）メートルの範囲となるようにスリット幅を定めたことを特徴としている。
又、請求項１０記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記汚泥水供給管の軸方向長さを前記複数台の濃縮機の内、最前端に配置した濃縮機と最後端に配置した濃縮機の中心軸間の距離よりも長くしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明によれば、必要とされる処理量に応じて複数台の同一規格の濃縮機を利用して構成することができるという効果が得られる。しかも安価に製作が可能で、保守点検も簡単な汚泥水濃縮機システムを構成することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本実施形態では、規格処理量が毎時１０立方メートルのハニカム型濃縮機（以下、ハニカム濃縮機という）を両側に５台ずつ設けた汚泥濃縮システムについて説明する。なお、この実施形態の汚泥水濃縮システムでは汚泥水の規格処理量（汚泥水の供給量）は毎時１００立方メートルとする。図１は本願発明の実施形態の斜視図を示す。図２は本願発明の実施形態の上平面図を示し、図３は図２のＸ−Ｘから見た側面の断面図を示す。図４（Ａ）は図３のＵ−Ｕから見た正面図で、図４（Ｂ）はＶ−Ｖから見た断面図を示す。
【００１７】
図１〜図４において、上面が開口の函体１０の中央に主開水路１１が設けられる。主開水路１１は断面が矩形で、前端部及び後端部は閉鎖されている。また、主開水路１１の両側面板１２、１２には越流水を流す堰（例えば、矩形堰）１２ａを設けている。この矩形堰１２ａは越流汚泥水がハニカム濃縮機１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・）の入口部（図示省略）の高さと一致するように設ける。矩形堰１２ａの幅は、この堰１２ａを乗り越える越流水の平均的な水速と高さから決定する。さらに、主開水路１１の略中央には汚泥水供給管２０が配設される。汚泥水供給管２０には下向きにスリット状開口２１が設けられている。スリット状開口２１のスリット幅Ｓは後述するように実験で求める。汚泥水供給管２０はフランジ２２によって外部の汚泥水供給パイプに接続されている。
【００１８】
主開水路１１の両側面板１２の両外側に分岐開水路１３を並列に設ける。即ち、分岐開水路１３は仕切板１４によって複数（本実施形態では１０個）の分岐開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に分割されている。各分岐開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・にはハニカム濃縮機１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・が設置される。矩形堰１２ａからの越流汚泥水がハニカム濃縮機１７の入口部に入り、ハニカム濃縮機１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・）で分離された分離水は分離水槽１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、・・）に給水される。なお、分離水槽１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、・・）は分岐開水路１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・）が兼用されている。分離水槽１６に貯水した分離水は分離水取出管３６により外部に取り出される。また、ハニカム濃縮機１７によって濃縮された濃縮汚泥は濃縮汚泥取出管３７に供給され、外部に排出される。なお、主開水路１１に残留したドレンは排出管３８によって排出される。
【００１９】
本実施形態は以上の構成により、汚泥水供給管２０から供給された汚泥水がスリット状開口２１から下向きに（主開水路１１の底に向かって）噴出流として供給される。汚泥水は主開水路１１内部に充満されると矩形堰１２ａから越流して各分岐開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・に設けられたハニカム濃縮機１７の入口部に入り、汚泥と分離水に分離される。分離された分離水はハニカムスクリーンを通過してスクリーン外側に分離され、分離水槽１６に供給され、分離水取水管３６から外部に誘導される。また、濃縮汚泥３９は濃縮汚泥取出管３７に供給され、外部に排出される。
【００２０】
以下に、スリット幅Ｓを決定する方法及び実験について説明する。本実施形態では、汚泥水の供給量（規格処理量）を毎時１００立方メートルとしており、それに見合う程度に主開水路１１の幅並びに深さ（高さ）を決定する。実験は模型を使用して行うものとし、模型の寸法を実機（実施形態）の（１／√５）に縮小し、模型の時刻変化を実時間の（１／√５）に短縮した。この結果、模型と実機の流量比は（１／√５）の３乗  ÷（１／√５）＝１／５  になる。また、模型に使用する汚泥水は実機の場合と同一とした。
【００２１】
＜実験の目的＞
実機の汚泥水供給管２０は終端が閉鎖管であり、下向きにスリット状開口２１が設けられていることから越流水量が均等になる条件を解析的に求めることは困難である。実験では、実機と同様に両側に５経路に振り分けているので、堰１２ａを乗り越える越流水量を１０箇所の堰１２ａ毎に流量を測定し平均値から最大値乃至最小値の大きい方の差分を平均値で除した値を平均誤差と規定している。従って、本実験の目的は、主開水路の中央部に沈められた汚泥水供給管２０下部のスリット状開口の幅Ｓと、前記平均誤差との関係を、汚泥水供給管の供給流量を変化させて明らかにすることである。さらに、スリット状開口を通過する面速と、分配される堰１２ａを乗り越える越流水量の平均誤差との関係を明らかにすることである。そしてさらに、主開水路１１の幅、並びに深さと汚泥水供給管の位置や内径を決定することである。
【００２２】
＜実験の内容＞
実験は、越流水が乗り越える堰１２ａ部分で汚泥水がうまく分配されていることを確認することを目的としているので、堰１２ａでの流量（これを１０個集めると汚泥水供給管２０から供給される汚泥水の総流量となる）を調整して行う。これは、堰１２ａの流量、つまり流速を調整することにより、供給流量も同時に変化させるので汚泥水分配供給の実験のパラメータとして扱える。また、模型には堰１２ａでの流量を調整するため、その下流域である分離開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・の流量を調整できるように分離開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・・の下流に、図５に示す直角三角堰３１を設けた側面板３０を追加設置した。なお、図５でｈｉは直角三角堰越流高さ、Ｂは分離水槽の幅、Ｄは水深である。また、その三角堰を乗り越える越流水の高さにより流量が直ぐに判明するよう、流量早見表により流量を決定した。
【００２３】
上記の条件の下で模型の各分岐開水路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、・・の平均流量、最大流量及び最小流量を求め、これらのデータから平均誤差を求めた。実験は模型の汚泥水供給管下部のスリット状開口の幅が３０ｍｍ（２４％）、４５ｍｍ（３６％）、６０ｍｍ（４８％）及び汚泥水供給管無し（汚泥水供給管を主開水路内に設けず主開水路側壁部で直接汚泥水を供給する場合）の各場合について行った。なお、上記の括弧内の数値は汚泥水供給管の内径に対するスリット幅の割合を（％）で示す。また、模型における汚泥水供給量を毎時１５立方メートル（この場合の汚泥水供給管突入流速は０．３４ｍ／ｓ）；毎時２０立方メートル（同０．４５ｍ／ｓ）；毎時３０立方メートル（同０．６８ｍ／ｓ）の各ケースについて行った。
【００２４】
＜実験結果＞
これらの実験結果のデータを図６に示し、そのグラフを図７に示す。実験では、スリット状開口の汚泥水供給管の軸方向の長さは２．３ｍであり、各堰１２ａの中心部までスリットが延びている。よって、スリット幅６０ｍｍで汚泥供給量が毎時１５立方メートルの場合（この場合のスリット流出速度は０．０３ｍ／ｓ）から、スリット幅３０ｍｍで汚泥供給量が毎時３０立方メートルの場合（スリット流出速度は０．１２ｍ／ｓ）まで変化させた。なお、いずれの場合もスリットに繊維状の付着物は残存しなかった。
【００２５】
後者の課題については、模型の流量が（毎時１００立方メートル）×（１／５）＝（毎時２０立方メートル）であること、及び汚泥水供給管の突入汚泥水流速を（０．３〜０．７）ｍ／ｓ程度にしないと配管内で汚泥が分離するので、直径１２５ｍｍの円管を利用することとし、模型の主開水路の幅は汚泥水供給管の直径の２倍（１２５ｍｍ×２＝２５０ｍｍ）として狭小主開水路の状態に設定した。また、汚泥水供給管の中心軸が深さ２５０ｍｍの位置になるように設置し、主開水路の深さを、実機の堰１２ａ高さ（６３０ｍｍ）の（１／√５）の高さ２８０ｍｍとした。
【００２６】
＜実験結果の考察＞
以上の実験結果から以下の様な知見が得られた。まず第１に、下向きのスリット状開口を有する汚泥水供給管を設けた場合は、汚泥水供給管を配置せず、直接汚泥水を供給の場合に比べて平均誤差が小さくなり、均等に汚泥水を供給できることからスリット状開口を有する汚泥水供給管を配設することの効果が認められた。特に、汚泥水の流量が大きいほど効果は大きく、流量が小さくなるとその効果も小さくなる。汚泥水の流量が小さい場合はスリット幅の割合を小さくすれば効果が改良されることが推察される。
【００２７】
従って、規格流量に対して実流量が（−２５％〜＋５０％）の変動がある場合は、汚泥水供給管の直径に対してスリット幅の割合を２０％〜４０％とすると有効な効果が認められる。特に、スリット幅の割合を２０％程度にするのが望ましい。これは、汚泥水供給管がない場合は主開水路における液面が波打って変動し、入口からの距離によって越流の流量に差異が生じるからであり、スリットのある供給管を利用することにより液面が滑らかになり、かつ、一様水位になるからであろう。但し、実機では、スリット幅の割合をあまり小さくするとスリット状開口に繊維状物の付着が生じるから、一定の下限幅（例えば、３０ｍｍ）を設けておく必要がある。
【００２８】
以上に説明したように、本実施形態の発明によれば、その平均誤差は２０％以下に押さえることができ、汚泥水の均等分配が実用的に可能になるという効果が得られる。この結果、汚泥水濃縮機システムが全体として効率的に稼働するシステムの構成が可能になるという効果が得られた。特に、汚泥水の流量変化に対しても有効に機能するという効果が得られた。
【００２９】
以上、この発明の実施形態、実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明を実施した実施形態の斜視図を示す。
【図２】本実施形態の平面図を示す。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ断面図を示す。
【図４】（Ａ）本実施形態の正面図を示す。（Ｂ）Ｙ−Ｙ断面図を示す。
【図５】模型の側板に設けた直角三角堰を示す。
【図６】実験結果のデータを示す。
【図７】実験結果のグラフを示す。
【符号の説明】
【００３１】
１０    函体
１１    主開水路
１２    側面板
１３    分岐開水路（分離水槽）
１４    仕切板
１６    分離水槽
２０    汚泥水供給管
２１    スリット状開口
３０    模型機の側面板
３１    直角三角堰
【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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【図６】
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【図７】
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