(57)【要約】【課題】  マンホールポンプ場などの圧送式下水道施設において、施設の大幅なコストアップや大型化を招くことなく、また、圧送管内における汚水の円滑な流れを阻害することなく、硫化水素の発生を抑制する。【解決手段】  マンホールポンプ場１は、圧送管１３から分岐した返送管１８と、返送管１８を開閉する開閉弁１９と、自吸式のエアレーションミキサ１２とを備えている。水中ポンプ１１の運転停止状態が所定時間続くと、返送管１８の開閉弁１９を開放し、圧送管１３内の汚水をポンプ井１０に返送する。エアレーションミキサ１２を起動し、返送した汚水に酸素を供給し、汚水の曝気処理を行う。エアレーションミキサ１２の運転を停止し、その後所定時間が経過すると、水中ポンプ１１を起動し、汚水を圧送管１３に再び圧送する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水を貯留する水槽と、
前記水槽内の汚水の水位を検出する水位計と、
前記水槽内の汚水を圧送する圧送ポンプと、
前記圧送ポンプの吐出側に接続され、前記圧送ポンプから吐出された汚水を前記水槽の外部に排出する圧送管と、
前記圧送管から分岐し、前記水槽内に開放した返送管と、
前記返送管の流路を開閉する開閉機構と、
前記圧送ポンプ及び前記開閉機構を制御する制御手段と、
を備えた圧送式下水道施設であって、
前記制御手段は、前記水槽の水位が所定水位以上になると前記圧送ポンプの運転を開始する通常運転と、前記開閉機構を開いて前記圧送管内の汚水の一部又は全部を前記返送管を通じて前記水槽に戻してから前記開閉機構を閉鎖し、その後に前記圧送ポンプの運転を開始する硫化水素抑制運転とを実行する圧送式下水道施設。
【請求項２】
前記制御手段はタイマーを備え、前記圧送ポンプの運転停止時から所定時間経過後に前記水槽の水位が前記所定水位よりも低いと、前記硫化水素抑制運転を実行する請求項１に記載の圧送式下水道施設。
【請求項３】
前記圧送管内の汚水の水質を検出する圧送管水質検出器を備え、
前記制御手段は、前記圧送管水質検出器の検出結果に基づいて前記硫化水素抑制運転を実行する請求項１に記載の圧送式下水道施設。
【請求項４】
前記硫化水素抑制運転における前記圧送ポンプの運転開始前に、前記水槽内の汚水に酸素含有気体を供給する酸素供給手段を備えた請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧送式下水道施設。
【請求項５】
前記酸素供給手段は、自吸式エアレーションミキサからなっている請求項４に記載の圧送式下水道施設。
【請求項６】
前記水槽内に設置され、前記圧送ポンプと係合して前記圧送ポンプの昇降を案内するガイド棒と、
前記エアレーションミキサに固定され、前記ガイド棒と係合することによって前記エアレーションミキサの昇降を案内するガイド部材と、
を備えた請求項５に記載の圧送式下水道施設。
【請求項７】
前記水位計は、前記エアレーションミキサに固定されている請求項５又は６に記載の圧送式下水道施設。
【請求項８】
前記水槽内の汚水の水質を検出する水槽水質検出器を備え、
前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記水槽水質検出器の検出結果に基づいて前記エアレーションミキサの運転時間を調整する請求項５〜７のいずれか一つに記載の圧送式下水道施設。
【請求項９】
前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記エアレーションミキサを停止してから所定時間経過後に前記圧送ポンプの運転を開始する請求項５〜８のいずれか一つに記載の圧送式下水道施設。
【請求項１０】
前記水槽内の汚水に含まれる気泡を検出する気泡検出器を備え、
前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記エアレーションミキサを停止後、前記水槽内の汚水に含まれる気泡が所定量以下になってから前記圧送ポンプの運転を開始する請求項５〜８のいずれか一つに記載の圧送式下水道施設。
【請求項１１】
前記水槽は地中に埋設され、マンホールポンプ場を構成している請求項１〜１０のいずれか一つに記載の圧送式下水道施設。
【請求項１２】
水槽に貯留した汚水を圧送管を通じて圧送する圧送式下水道施設における硫化水素抑制方法であって、
前記圧送管内の汚水の一部又は全部を前記水槽に戻す返送工程と、
前記水槽に戻された汚水に酸素含有気体を供給する酸素供給工程と、
酸素が供給された後の汚水を再び前記圧送管に圧送する再圧送工程と、
を備えた硫化水素抑制方法。
【請求項１３】
前記返送工程の前に、前記水槽内の汚水を前記圧送管に圧送してから所定時間が経過し且つ前記水槽の水位が所定水位よりも低いか否かを検出する工程を備え、
前記返送工程は、汚水を前記圧送管に圧送してから所定時間が経過し且つ前記水槽の水位が所定水位よりも低いときに実行される請求項１２に記載の硫化水素抑制方法。
【請求項１４】
前記返送工程の前に、前記圧送管内の汚水の水質を検出する工程を備え、
前記返送工程は、前記圧送管内の汚水の水質に基づいて実行される請求項１２に記載の硫化水素抑制方法。
【請求項１５】
前記酸素供給工程は、前記水槽内の汚水に対して自吸式エアレーションミキサによってエアレーションを施す工程からなり、
前記再圧送工程は、前記酸素供給工程から所定時間が経過した後に実行される請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の硫化水素抑制方法。
【請求項１６】
前記酸素供給工程は、前記水槽内の汚水に対して自吸式エアレーションミキサによってエアレーションを施す工程からなり、
前記酸素供給工程の後に、前記水槽内の汚水に含まれる気泡を検出する工程を備え、
前記再圧送工程は、前記水槽内の汚水に含まれる気泡が所定量以下になってから実行される請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の硫化水素抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホールポンプ場などの圧送式下水道施設、及び当該施設における硫化水素抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ポンプ等を用いて汚水を圧送する圧送式下水道施設が知られている。この種の下水道施設では、圧送管内にて汚水が長時間滞留すると、汚水の嫌気化が進み、硫化水素が発生する。しかし、硫化水素は悪臭の原因となる。また、施設内において硫化水素が発生すると、その硫化水素から硫酸が生成され、コンクリートの腐食を招きやすい。
【０００３】
そこで、従来より、悪臭の防止及びコンクリートの腐食防止のために、硫化水素の発生を抑制する種々の方法が提案されている。そのような硫化水素抑制方法の一つとして、圧送管内に酸素含有気体を注入することによって汚水の嫌気化を防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された下水道施設は、下水圧送用ポンプと空気注入コンプレッサーとを備えている。この下水道施設では、空気注入コンプレッサーと下水圧送用ポンプとを常時平行運転させ、圧送中の汚水に空気を供給することによって、圧送管内における汚水の嫌気化を防止している。ところが、空気注入コンプレッサーと下水圧送用ポンプとを平行運転させるだけでは、下水圧送用ポンプの運転停止状態が長時間続いた場合には、空気注入コンプレッサーも長時間休止することになるため、圧送管内の汚水に空気が長時間供給されなくなる。そこで、上記下水道施設では、下水圧送用ポンプの運転停止状態が所定時間続くと、空気注入コンプレッサーを単独で駆動し、圧送管内に空気を強制的に供給するようにしている。
【特許文献１】特開平１１−１７２７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、圧送管に空気や酸素を注入する下水道施設では、空気注入用のコンプレッサーや酸素発生器などの付加的な設備が必要である。そのため、施設全体の施工費が高くなるという課題があった。また、それらの付加的設備の設置スペースを確保しなければならず、施設の大型化を招くおそれがあった。
【０００６】
前述したように、特許文献１に開示された下水道施設では、下水圧送用ポンプの運転停止状態が所定時間続くと、空気注入コンプレッサーを単独で駆動していた。しかし、汚水は圧送管内で停止しているので、下水圧送用ポンプを停止した状態で行われる空気注入の効果は、十分とは言い難かった。そのため、上記下水道施設は、下水圧送用ポンプが停止していることの多いポンプ場、すなわちポンプ稼働率の低いポンプ場にあっては、十分な効果を期待できるものではなかった。
【０００７】
また、圧送管に空気や酸素を注入する方法では、必然的に圧送管内にガスが混在することになるため、圧送管内の圧力損失の増加を招く場合があった。特に、圧送管に上り勾配や下り勾配が多く存在すると、圧力損失が大きくなりやすかった。そのため、圧送用ポンプの負荷が大きくなり、汚水を円滑に圧送することが困難になるおそれがあった。また、圧送管の一部にガスが溜まり、いわゆるエアロック現象によって汚水の円滑な流れが阻害されるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、施設の大幅なコストアップや大型化を招くことなく、また、圧送管内における汚水の円滑な流れを阻害することなく、硫化水素の発生を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る圧送式下水道施設は、汚水を貯留する水槽と、前記水槽内の汚水の水位を検出する水位計と、前記水槽内の汚水を圧送する圧送ポンプと、前記圧送ポンプの吐出側に接続され、前記圧送ポンプから吐出された汚水を前記水槽の外部に排出する圧送管と、前記圧送管から分岐し、前記水槽内に開放した返送管と、前記返送管の流路を開閉する開閉機構と、前記圧送ポンプ及び前記開閉機構を制御する制御手段と、を備えた圧送式下水道施設であって、前記制御手段は、前記水槽の水位が所定水位以上になると前記圧送ポンプの運転を開始する通常運転と、前記開閉機構を開いて前記圧送管内の汚水の一部又は全部を前記返送管を通じて前記水槽に戻してから前記開閉機構を閉鎖し、その後に前記圧送ポンプの運転を開始する硫化水素抑制運転とを実行するものである。
【００１０】
上記圧送式下水道施設によれば、硫化水素抑制運転の際に、圧送管内の汚水の一部又は全部は、いったん水槽に戻される。そのため、圧送ポンプの運転停止状態が長時間続いたとしても、硫化水素抑制運転を実行することにより、圧送管内で嫌気化しつつあった汚水は、水槽に戻されて空気と接触する。そして、空気と接触して溶存酸素濃度が上昇した汚水は、圧送ポンプによって再び圧送管に送られる。このことにより、汚水の嫌気化が防止され、硫化水素の発生は抑制される。
【００１１】
上記圧送式下水道施設では、圧送管に対して空気を注入する空気注入コンプレッサーや酸素発生器は不要となる。また、圧送管に空気や酸素を直接送り込む方法と異なり、圧送管にガスを混入させる必要はない。そのため、圧送管内の圧力損失の増加やエアロック現象を招くことなく、硫化水素の発生を抑制することができる。
【００１２】
前記制御手段はタイマーを備え、前記圧送ポンプの運転停止時から所定時間経過後に前記水槽の水位が前記所定水位よりも低いと、前記硫化水素抑制運転を実行することが好ましい。
【００１３】
このことにより、圧送ポンプの運転停止から所定時間が経過する前に水位が所定水位に達すると、通常運転が実行され、汚水は圧送管に圧送される。したがって、圧送管内における汚水の滞留は防止される。一方、圧送ポンプの運転停止から所定時間が経過したときに水位が未だ所定水位に達していない場合には、水位の上昇を待つことなく、硫化水素抑制運転が実行される。したがって、圧送管内において汚水が長時間滞留することが防止され、硫化水素の発生は抑制される。
【００１４】
前記圧送管内の汚水の水質を検出する圧送管水質検出器を備え、前記制御手段は、前記圧送管水質検出器の検出結果に基づいて前記硫化水素抑制運転を実行してもよい。
このことにより、圧送管内の汚水の水質状態に基づいて、硫化水素抑制運転を実行することができる。例えば、圧送管内の汚水の溶存酸素濃度を検出し、その溶存酸素濃度が所定値以下になると前記硫化水素抑制運転を実行するようにしてもよい。その結果、硫化水素の発生は効率的に抑制される。
【００１５】
前記圧送式下水道施設は、前記硫化水素抑制運転における前記圧送ポンプの運転開始前に、前記水槽内の汚水に酸素含有気体を供給する酸素供給手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
このことにより、硫化水素抑制運転の際に、圧送管から返送された汚水に酸素が供給され、汚水の嫌気化は更に抑制される。したがって、硫化水素はより一層発生しにくくなる。
【００１７】
前記酸素供給手段は、自吸式エアレーションミキサからなっていることが好ましい。
【００１８】
このようにエアレーションミキサを設けることにより、汚水の嫌気化を効果的に抑制することができる。また、汚水をある程度浄化することができる。さらに、エアレーションミキサを自吸式としたことにより、ミキサの他に酸素含有気体（例えば空気又は酸素）を供給する装置を設けることは不要となり、設備の大型化及びコストアップを抑制することができる。また、汚水の嫌気化対策を水槽内で行うことができるので、施設の大型化を抑制することができる。
【００１９】
前記圧送式下水道施設は、前記水槽内に設置され、前記圧送ポンプと係合して前記圧送ポンプの昇降を案内するガイド棒と、前記エアレーションミキサに固定され、前記ガイド棒と係合することによって前記エアレーションミキサの昇降を案内するガイド部材と、を備えていることが好ましい。
【００２０】
このことにより、圧送ポンプの昇降を案内するガイド棒を流用することによって、エアレーションミキサを容易且つ迅速に設置することができる。したがって、施設の施工が容易になる。また、既設の施設に対してエアレーションミキサを新設することにより、当該下水道施設を容易に実現することができる。
【００２１】
前記水位計は、前記エアレーションミキサに固定されていることが好ましい。
【００２２】
このことにより、水槽内の汚水はエアレーションに伴って撹拌されるものの、水位計はエアレーションミキサに固定されているので、水位計の揺動は防止される。したがって、水位は精度良く検出される。また、エアレーションミキサの昇降に従って水位計を昇降させることができるので、水位計のメンテナンスが容易になる。
【００２３】
前記水槽内の汚水の水質を検出する水槽水質検出器を備え、前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記水槽水質検出器の検出結果に基づいて前記エアレーションミキサの運転時間を調整することが好ましい。
【００２４】
このことにより、返送された汚水の水質を確認しながら、エアレーションミキサを運転させることができる。そのため、汚水の水質が確実に向上するまで、エアレーションミキサの運転を継続させることができる。例えば、水槽内の汚水の溶存酸素濃度を検出し、その溶存酸素濃度が所定値以上になるまでエアレーションミキサを運転させることにより、汚水の嫌気化を確実に防止することができる。また、エアレーションミキサの過剰な運転が防止され、運転の効率化が図られる。
【００２５】
前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記エアレーションミキサを停止してから所定時間経過後に前記圧送ポンプの運転を開始することが好ましい。
【００２６】
このことにより、エアレーションによって汚水中に発生した気泡は、エアレーションミキサの運転停止から所定時間が経過することによって、自然に消滅する。したがって、圧送ポンプから圧送管に搬送される汚水には、気泡はほとんど含まれなくなる。その結果、圧送管における気泡の混入は抑制されるので、圧送管の圧力損失の増加やエアロック現象は抑制される。したがって、圧送管に上り勾配や下り勾配があったとしても、汚水の円滑な流れが阻害されるおそれはない。
【００２７】
前記水槽内の汚水に含まれる気泡を検出する気泡検出器を備え、前記制御手段は、前記硫化水素抑制運転の際に、前記エアレーションミキサを停止後、前記水槽内の汚水に含まれる気泡が所定量以下になってから前記圧送ポンプの運転を開始することが好ましい。
【００２８】
このことにより、圧送管内への気泡の混入は高精度に抑制され、圧送管における圧力損失の増加やエアロック現象の発生は、より確実に防止される。
【００２９】
前記水槽は地中に埋設され、前記圧送式下水道施設はマンホールポンプ場を構成していてもよい。
【００３０】
マンホールポンプ場は、他のポンプ場又は下水処理場等に汚水を搬送するポンプ場のうち、比較的規模が小さなポンプ場である。一般に、マンホールポンプ場には、中継ポンプ場等と比較して、施設の設置スペースに制約が多く、また、多大な費用をかけることができないという課題がある。また、一般に、汚水の流入量が比較的少なく、ポンプ稼働率が低いという性質がある。さらに、地中に埋設されることから、圧送管に上り勾配や下り勾配が生じやすい。そのため、前記圧送式下水道施設をマンホールポンプ場に応用することとすれば、前述の効果が顕著に発揮されることになる。
【００３１】
本発明に係る硫化水素抑制方法は、水槽に貯留した汚水を圧送管を通じて圧送する圧送式下水道施設における硫化水素抑制方法であって、前記圧送管内の汚水の一部又は全部を前記水槽に戻す返送工程と、前記水槽に戻された汚水に酸素含有気体を供給する酸素供給工程と、酸素が供給された後の汚水を再び前記圧送管に圧送する再圧送工程と、を備えた方法である。
【００３２】
上記方法によれば、圧送管内において嫌気化しつつある汚水は、いったん水槽に戻される。そして、水槽に戻された汚水には、酸素が供給される。その結果、嫌気化しつつあった汚水は好気化される。そして、好気化された汚水は、再び圧送管に送られる。このようにして、圧送管内における汚水の嫌気化は防止され、硫化水素の発生は抑制される。
【００３３】
前記硫化水素抑制方法は、前記返送工程の前に、前記水槽内の汚水を前記圧送管に圧送してから所定時間が経過し且つ前記水槽の水位が所定水位よりも低いか否かを検出する工程を備え、前記返送工程を、汚水を前記圧送管に圧送してから所定時間が経過し且つ前記水槽の水位が所定水位よりも低いときに実行するようにしてもよい。
【００３４】
このことにより、汚水の流入量が少なくて水位が所定水位以上に上昇しない場合であっても、汚水を圧送管に圧送してから所定時間が経過すると、前記返送工程、前記酸素供給工程及び前記再圧送工程が実行される。そのため、圧送管内において汚水が長時間滞留することが防止され、硫化水素の発生は抑制される。
【００３５】
前記硫化水素抑制方法は、前記返送工程の前に、前記圧送管内の汚水の水質を検出する工程を備え、前記返送工程は、前記圧送管内の汚水の水質に基づいて実行されることが好ましい。
【００３６】
このことにより、前記返送工程、前記酸素供給工程及び前記再圧送工程は圧送管内の汚水の水質状態に基づいて行われるので、硫化水素の発生は効率的に抑制される。
【００３７】
前記酸素供給工程は、前記水槽内の汚水に対して自吸式エアレーションミキサによってエアレーションを施す工程からなり、前記再圧送工程は、前記酸素供給工程から所定時間が経過した後に実行されることが好ましい。
【００３８】
このことにより、汚水に対して酸素が効率的に供給され、汚水の好気化が促進される。また、汚水をある程度浄化することができる。さらに、エアレーションミキサを自吸式としたことにより、空気注入用コンプレッサー等を設けることが不要となり、施設の大型化及び大幅なコストアップを抑制することができる。また、酸素供給工程の終了後直ちに再圧送工程を行うのではなく、再圧送工程を酸素供給工程から所定時間経過後に行うこととしたので、水槽内の汚水に気泡が混じった状態のまま汚水が圧送管に搬送されることを防止することができる。したがって、圧送管内に気泡が混入することを抑制することができ、圧送管における圧力損失の増加及びエアロック現象の発生を防止することができる。
【００３９】
前記酸素供給工程は、前記水槽内の汚水に対して自吸式エアレーションミキサによってエアレーションを施す工程からなり、前記酸素供給工程の後に、前記水槽内の汚水に含まれる気泡を検出する工程を備え、前記再圧送工程は、前記水槽内の汚水に含まれる気泡が所定量以下になってから実行されることが好ましい。
【００４０】
このことにより、水槽内の汚水に気泡が混じった状態のまま汚水が圧送管に搬送されることが抑制される。したがって、圧送管における圧力損失の増加及びエアロック現象の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、圧送管内の汚水の一部又は全部をいったん水槽に戻し、当該汚水を空気と接触させた後に圧送管に再圧送することとしたので、施設の大幅なコストアップ及び大型化を招くことなく、また、圧送管における圧力損失の増加やエアロック現象を招くことなく、圧送管内の汚水の嫌気化を防止することができ、硫化水素の発生を抑制することができる。
【００４２】
水槽の水位が所定水位以上になると通常運転を実行する一方、圧送ポンプの運転停止時から所定時間が経過しても水位が所定水位よりも低い場合には、硫化水素抑制運転を実行することによって、硫化水素の発生を抑制することができる。
【００４３】
圧送管内の汚水の水質に基づいて硫化水素抑制運転を実行することとすれば、硫化水素抑制運転をより適切な時期に実行することができ、硫化水素を効率的に抑制することができる。
【００４４】
水槽内の汚水に酸素含有気体を供給する酸素供給手段を備えることとすれば、水槽に返送した汚水に酸素を効率的に供給することができ、硫化水素の発生をより確実に抑制することができる。
【００４５】
酸素供給手段として自吸式エアレーションミキサを備えることとすれば、汚水の好気化を行うことができ、硫化水素の抑制に加えて、汚水の浄化を行うことができる。また、エアレーションミキサは自吸式であるため、水槽外に専用の酸素供給手段（空気注入用コンプレッサー等）等を設けることは不要であり、その分だけ施設の高コスト化及び大型化を抑制することができる。
【００４６】
上記エアレーションミキサに対し、圧送ポンプの昇降を案内するガイド棒と係合するガイド部材を設けることとすれば、エアレーションミキサの設置を容易化することができる。また、既設の施設に対して、上記エアレーションミキサを容易に新設することが可能となる。
【００４７】
水位計をエアレーションミキサに固定することとすれば、水位計を吊り下げ設置する場合と異なり、汚水の撹拌に伴う水位計の揺動を防止することができる。したがって、水位検出を精度良く行うことができる。
【００４８】
水槽内の汚水の水質検出結果に基づいてエアレーションミキサの運転時間を調整することとすれば、硫化水素の発生をより確実に抑制できるとともに、エアレーションミキサの過剰な運転を防止することができ、運転の効率化を図ることができる。
【００４９】
硫化水素抑制運転の際に、エアレーションミキサの運転を停止してから所定時間経過後に圧送ポンプの運転を開始することとすれば、圧送管に気泡が混入することをより確実に抑制することができる。したがって、圧送管における圧力損失の増加やエアロック現象を、さらに抑制することができる。
【００５０】
硫化水素抑制運転の際に、水槽内の汚水に含まれる気泡が所定量以下になってから圧送ポンプの運転を開始することとすれば、圧送管に気泡が混入することをより確実に抑制することができ、圧送管における圧力損失の増加やエアロック現象をより一層抑制することができる。
【００５１】
本発明に係る圧送式下水道施設をマンホールポンプ場に適用することとすれば、上記効果をより顕著に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５３】
図１に示すように、実施形態に係る圧送式下水道施設は、地面５に埋設されたマンホールポンプ場１である。マンホールポンプ場１は、汚水を貯留する水槽としてのポンプ井１０と、ポンプ井１０の内部に設置された水中ポンプ１１とエアレーションミキサ１２とを備えている。本実施形態では、水中ポンプ１１は２台設けられている。ただし、水中ポンプ１１の台数は何ら限定されるものではない。
【００５４】
ポンプ井１０の側部には、汚水をポンプ井１０の内部に導く流入管１４が配設されている。また、ポンプ井１０には、汚水を外部に搬送する圧送管１３が、ポンプ井１０の内外を貫くように配置されている。
【００５５】
各水中ポンプ１１の吐出管１５には、吐出水に含まれる空気を排出するための空気抜き弁９が取り付けられている。各吐出管１５の先端には、逆止弁１６及び開閉弁１７が順に接続されている。圧送管１３の根元側は３本の分岐管に分岐しており、両吐出管１５の開閉弁１７は、圧送管１３の２本の分岐管にそれぞれ接続されている。これにより、両水中ポンプ１１から吐出された汚水は、圧送管１３内において合流し、圧送管１３を通じてポンプ井１０の外部に排出されるようになっている。圧送管１３はポンプ井１０の側方から外部に向かって延び、図示しない他のマンホールポンプ場又は水処理施設等に接続されている。
【００５６】
圧送管１３の他の分岐管には、圧送管１３内の汚水を返送するための返送管１８が接続されている。返送管１８は、ポンプ井１０の内部において下向きに開口している。すなわち、返送管１８はポンプ井１０の内部に開放されている。返送管１８には、開閉弁１９が設けられている。開閉弁１９は、例えば電磁弁等からなり、コントローラ２０によって開閉制御される。なお、開閉弁１９は、通常は閉鎖されている。
【００５７】
コントローラ２０は、地上に設置された制御盤（図示せず）に設けられており、タイマー３７を備えている。コントローラ２０は、開閉弁１９の制御の他、水中ポンプ１１のＯＮ／ＯＦＦ制御やエアレーションミキサ１２のＯＮ／ＯＦＦ制御等を行う。また、コントローラ２０には、後述する水位計３０などの各種センサが接続されている。
【００５８】
図２及び図３に示すように、ポンプ井１０の内部には、上下方向に延びる一対のガイド棒２１が設置されている。ガイド棒２１は、支持部材等を介してポンプ井１０の側壁に固定されていてもよく、底面に固定されていてもよい。本実施形態では、両ガイド棒２１はそれぞれ円柱状に形成されており、互いに平行に配置されている。ただし、ガイド棒２１の断面形状は円形状に限らず、矩形状であってもよく、楕円形状であってもよい。ガイド棒２１の形状は、何ら限定されるものではない。ガイド棒２１は中実の棒状体でなくてもよく、中空の棒状体（ガイドパイプ）であってもよい。また、ガイド棒２１の本数も何ら限定されるものではない。なお、本実施形態では、一対のガイド棒２１は、それぞれの水中ポンプ１１ごとに設置されている。したがって、図示は省略するが、本マンホールポンプ場１では合計４本のガイド棒２１が設置されている。
【００５９】
図３に示すように、水中ポンプ１１には、両ガイド棒２１に係合するガイド部材２２が取り付けられている。ガイド部材２２は、両側に各ガイド棒２１の形状及び寸法に応じた半円状の窪みが形成された略ブロック体からなっている。したがって、ガイド部材２２を両ガイド棒２１に係合させた状態で水中ポンプ１１を昇降させると、ガイド部材２２は両ガイド棒２１の長手方向（すなわち上下方向）にスライド移動する。これにより、水中ポンプ１１は前後左右に揺動することなく、ガイド棒２１に導かれて安定して上下移動することになる。また、このようにガイド部材２２及びガイド棒２１が水中ポンプ１１の上下移動を案内するので、水中ポンプ１１をチェーン２３等で吊り降ろすだけの簡単な作業によって、水中ポンプ１１を所定の位置に設置することができる。
【００６０】
図２及び図４に示すように、エアレーションミキサ１２は、水中モータ２４と、水中モータ２４の回転軸に固定された羽根車２５と、羽根車２５の外周を覆うケーシング２６とを備えている。また、本エアレーションミキサ１２は、羽根車２５の回転によって空気を吸い込む自吸式のエアレーションミキサであり、空気を吸い込むための吸気管２７を備えている。
【００６１】
吸気管２７は剛性を有する管によって形成されており、ここではステンレスで形成されている。ただし、吸気管２７の材料は特に限定されず、他の材料であってもよい。例えば、吸気管２７を塩化ビニルで形成することによって、エアレーションミキサ１２の軽量化を図ってもよい。図２に示すように、吸気管２７は略上下方向に延び、その上端にはフランジ２８が設けられている。吸気管２７の下端は、羽根車２５の吸込側に開口しており、空気を吹き出すエアレーションノズルを構成している。吸気管２７のフランジ２８には、可撓性を有するフレキシブルチューブ２９が接続されている。図示は省略するが、フレキシブルチューブ２９の上端は、汚水の水面よりも上の位置に開口している。
【００６２】
吸気管２７には、水位計３０が固定されている。水位計３０は、水圧に基づいて水位を検出するいわゆる圧力式の水位計である。ただし、水位計３０の種類は特に限定されない。本実施形態では、水位計３０は、モータケーブル３２と共に、結束バンド３１によって吸気管２７に固定されている。ただし、水位計３０の固定方法は、水位計３０を安定して固定できる限り、何ら限定されるものではない。なお、図２においては、結束バンド３１を誇張して図示しているが、実際には結束バンド３１は吸気管２７等に緊密に固定されている。水位計３０の信号線３４及び水中モータ２４のモータケーブル３２は、結束バンド３１によってフレキシブルチューブ２９にも固定されている。したがって、信号線３４とモータケーブル３２とフレキシブルチューブ２９とは、一体的に束ねられている。
【００６３】
図４に示すように、エアレーションミキサ１２にも、水中ポンプ１１のガイド部材２２とほぼ同様のガイド部材３５が設けられている。すなわち、エアレーションミキサ１２のガイド部材３５も、ガイド棒２１の形状及び寸法に応じた半円状の窪み３６が両側に形成された略ブロック体からなっている。
【００６４】
したがって、ガイド部材３５を両ガイド棒２１と係合させ、両ガイド棒２１に対してスライドさせることにより、エアレーションミキサ１２の昇降を案内することができる。そのため、本実施形態によれば、水中ポンプ１１を案内するための既存のガイド棒２１を流用して、エアレーションミキサ１２の昇降を案内することができる。なお、本実施形態のエアレーションミキサ１２は小型且つ軽量のミキサであるため、エアレーションミキサ１２に取り付けたチェーン３３（図２参照）を引っ張ることにより、クレーン等の昇降装置を用いなくても、人の力だけでエアレーションミキサ１２をポンプ井１０から引き上げることが可能である。また、チェーン３３で吊り降ろすことによって、エアレーションミキサ１２をポンプ井１０内の所定の位置に容易に設置することができる。
【００６５】
エアレーションミキサ１２は、チェーン３３によって吊り下げ支持されている。そのため、チェーン３３の長さを調整することによって、エアレーションミキサ１２の設置高さを容易に調整することができる。また、エアレーションミキサ１２はチェーン３３に吊り下げられて設置されているものの、ガイド部材３５が２本のガイド棒２１と係合しているので、エアレーションミキサ１２の前後左右の揺動はガイド棒２１によって阻止される。したがって、エアレーションミキサ１２の揺動は防止される。
【００６６】
以上がマンホールポンプ場１の構成である。次に、マンホールポンプ場１の運転制御について説明する。
【００６７】
マンホールポンプ場１の運転は、コントローラ２０によって制御される。コントローラ２０は、以下の通常運転に加えて、硫化水素の発生を抑制するための硫化水素抑制運転を実行する。
【００６８】
通常運転は、ポンプ井１０の汚水の貯留量が一定量以上になると汚水の圧送を開始する運転である。具体的には、コントローラ２０は、水位計３０からの検出信号を常時又は間欠的に受信し、ポンプ井１０の水位を検出する。そして、コントローラ２０は、水位が所定水位（以下、運転開始水位という）に達すると、水中ポンプ１１の運転を開始する。水中ポンプ１１が運転されると、ポンプ井１０の汚水は吐出管１５から圧送管１３に送られ、圧送管１３を通じてポンプ井１０の外部に排出される。その結果、ポンプ井１０の水位は徐々に低下する。コントローラ２０は、ポンプ井１０の水位が所定の下限水位（以下、ポンプ停止水位という）以下になると、水中ポンプ１１の運転を停止する。なお、水位がポンプ停止水位以下であることは、水位計３０によって直接検出してもよく、あるいは、水中ポンプ１１の運転継続時間に基づく推定によって検出してもよい。
【００６９】
ところで、通常運転では、水位が運転開始水位に達しない限り、水中ポンプ１１の運転は開始されず、汚水の圧送は行われない。ところが、圧送管１３内で汚水が長時間滞留し続けると、圧送管１３内において硫化水素が発生しやすくなる。特に、マンホールポンプ場のような小規模の下水道施設では、汚水の流入量が少ないため、長時間にわたって水位が運転開始水位にまで上昇しない場合が多い。そこで、本マンホールポンプ場１では、水中ポンプ１１の運転停止状態が長時間続いた場合には、以下の硫化水素抑制運転を実行し、硫化水素の発生を抑制することとしている。
【００７０】
硫化水素抑制運転では、まず、返送管１８の開閉弁１９を開放する。その結果、圧送管１３内の嫌気化しつつある汚水は、ポンプ井１０の内部に流入する。なお、マンホールポンプ場１の性質上、汚水は自然流下によってポンプ井１０内に流入することになる。したがって、圧送管１３内の汚水を返送する際に、ポンプ等の駆動源は不要である。
【００７１】
このような汚水の返送により、ポンプ井１０の水位は上昇し、やがて運転開始水位にまで到達する。水位が運転開始水位にまで達すると、コントローラ２０は開閉弁１９を閉鎖するとともに、エアレーションミキサ１２の運転を開始する。
【００７２】
エアレーションミキサ１２の運転が開始されると、ポンプ井１０の汚水に空気が注入される。その結果、汚水の溶存酸素濃度は上昇し、嫌気化が防止される。また、エアレーションミキサ１２によって汚水が撹拌されるので、単に空気を注入する場合と異なり、汚水に対する酸素の溶存が促進される。また、汚水はポンプ井１０の内部において、ある程度浄化されることになる。
【００７３】
コントローラ２０は、エアレーションミキサ１２の運転を所定時間行った後、その運転を停止する。ところで、エアレーションミキサ１２の運転停止直後は、ポンプ井１０の汚水に多くの気泡が含まれた状態となる。そのため、その状態のままで水中ポンプ１１を起動すると、汚水と共に気泡が圧送管１３に流入するおそれがある。ところが、圧送管１３内の気泡は圧力損失を増加させる要因となり、また、エアロック現象の要因ともなり得るので、好ましくない。そこで、本実施形態では、エアレーションミキサ１２の運転を停止した後、所定時間が経過するまで待ってから、水中ポンプ１１の運転を開始することとした。その結果、圧送管１３に対しては、溶存酸素量が多く且つ気泡をほとんど含まない汚水が圧送されることになる。なお、水中ポンプ１１の運転は、水位がポンプ停止水位になるまで行われる。
【００７４】
次に、図５のフローチャート及び図６のタイムチャートを参照しながら、通常運転と硫化水素抑制運転とを組み合わせた運転制御の全体の流れについて説明する。ただし、本例では、通常運転時にもエアレーションミキサ１２の運転を行い、ポンプ井１０内の汚水の好気化処理を行うこととした。
【００７５】
本運転制御例では、まず、ステップＳ１において、コントローラ２０は、ポンプ井１０の現在の水位が運転開始水位以上か否かを判定する。そして、水位が運転開始水位よりも低いと判断すると（ステップＳ１の判定結果がＮＯの場合）、ステップＳ２に進み、水中ポンプ１１の運転停止から所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する。ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ３に進み、硫化水素抑制運転を開始する。一方、ステップＳ２の判定結果がＮＯの場合には、再びステップＳ１に戻る。
【００７６】
ステップＳ３では、返送管１８の開閉弁１９を開放する（図６の時刻Ｂ参照）。その結果、圧送管１３内の汚水がポンプ井１０に返送される。開閉弁１９を開放した後は、ステップＳ４に進み、水位が運転開始水位以上か否かを判定する。水位が運転開始水位よりも低い場合には、開閉弁１９を開放し続けることによって、圧送管１３内の汚水を更に返送する。一方、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ５に進んで返送管１８の開閉弁１９を閉鎖し、汚水の返送を終了する（図６の時刻Ｃ参照）。
【００７７】
ステップＳ１の判定結果がＹＥＳの場合又はステップＳ５における開閉弁１９の閉鎖後は、ステップＳ６に進み、エアレーションミキサ１２の運転を開始する（図６の時刻Ｃ参照）。エアレーションミキサ１２の運転開始後は、ステップＳ７において、エアレーションミキサ１２の運転開始時から所定時間Ｔ２が経過したか否かを判定する。所定時間Ｔ２が経過したと判断すると、ステップＳ８に進み、エアレーションミキサ１２の運転を停止する（図６の時刻Ｄ参照）。
【００７８】
次に、ステップＳ９に進み、エアレーションミキサ１２の運転停止時から所定時間Ｔ３が経過したか否かを判定する。所定時間Ｔ３が経過したと判断すると、ステップＳ１０に進み、水中ポンプ１１の運転を開始する（図６の時刻Ｅ参照）。すなわち、汚水の再圧送を開始する。なお、所定時間Ｔ３は、曝気後の汚水に含まれる気泡が消滅するのに十分な時間に設定されている。
【００７９】
汚水の圧送に伴ってポンプ井１０の水位は低下する。ステップＳ１１においては、水位がポンプ停止水位以下か否かを判定する。そして、水位がポンプ停止水位以下と判断すると、ステップＳ１２に進み、水中ポンプ１１の運転を停止する（図６の時刻Ｆ参照）。
【００８０】
水中ポンプ１１の運転が停止すると、コントローラ２０はタイマー３７をリセットし、再びステップＳ１以降の処理を実行する。本実施形態におけるマンホールポンプ場１の運転制御は、以上のようにして行われる。
【００８１】
このように本マンホールポンプ場によれば、通常運転の他に、水中ポンプ１１が長時間にわたって運転停止している場合には硫化水素抑制運転を実行することとしたので、硫化水素の発生を抑制することができる。したがって、ポンプ稼働率の低い下水道施設であっても、悪臭の発生や施設内のコンクリートの腐食等を防止することができる。
【００８２】
硫化水素抑制運転においては、圧送管１３内の汚水をポンプ井１０にいったん返送し、酸素を供給したうえで再び圧送することとしたので、圧送管１３に空気や酸素を直接注入する方法と異なり、圧送管１３に気体が流れ込むことを抑制することができる。そのため、圧送管１３に上り勾配や下り勾配が多い場合であっても、圧送管１３内における圧力損失の増加を抑制することができ、また、エアロック現象を防止することができる。したがって、圧送管内における汚水の円滑な流れを阻害することはない。
【００８３】
硫化水素抑制運転では、圧送管１３内の汚水を自然流下によって返送するので、汚水を返送させるための特別な駆動源は不要である。また、圧送管１３から返送管１８を分岐させ、その返送管１８に開閉弁１９を設けただけの簡単な構成によって、圧送管１３内の汚水を容易に返送することができる。したがって、硫化水素対策に伴う施設の大型化やコストアップを抑制することができる。
【００８４】
酸素供給手段として、ポンプ井１０の内部に設置する自吸式のエアレーションミキサ１２を用いることとしたので、空気注入用コンプレッサーや酸素発生器等の付加設備をポンプ井１０の外部に設置する必要はない。そのため、付加設備を設置するためのスペース（建屋など）は不要であり、施設の大型化及びコストアップを防止することができる。したがって、スペース及び費用の限られたマンホールポンプ場であるにも拘わらず、効果的な硫化水素対策を施すことができる。
【００８５】
ポンプ井１０の汚水に対し、エアレーションミキサ１２によって酸素を供給するので、ミキサ本来の撹拌効果と相まって、汚水の溶存酸素濃度を効率的に上昇させることができる。また、ポンプ井１０の内部において、汚水をある程度浄化することができる。
【００８６】
エアレーションミキサ１２の運転終了から所定時間が経過してから水中ポンプ１１の運転を開始することとしたので、圧送管１３に気泡が流入することを効果的に抑制することができる。そのため、圧送管１３に気泡が混入することによる圧力損失の増加又はエアロック現象の発生を、より確実に防止することができる。
【００８７】
エアレーションミキサ１２にガイド部材３５を設け、エアレーションミキサ１２の昇降に際して、水中ポンプ１１の昇降を案内するガイド棒２１を流用することとしたので、特別な昇降装置を新たに設けなくても、エアレーションミキサ１２を容易に設置することができる。
【００８８】
ポンプ井１０の水位を検出する水位計３０をエアレーションミキサ１２に固定することとしたので、水位計３０が揺動することを防止することができる。そのため、水位を正確に検出することができる。また、エアレーションミキサ１２をガイド棒２１に沿って引き上げることにより、水位計３０も容易に引き上げることができる。したがって、水位計３０のメンテナンスが容易になる。
【００８９】
ところで、前記実施形態では、硫化水素抑制運転は、水中ポンプ１１の運転停止時から所定時間Ｔ１が経過した時に行われていた。すなわち、硫化水素抑制運転の運転開始条件は、経過時間に基づいていた。しかし、硫化水素抑制運転の運転開始条件のパラメータは、経過時間に限定されるものではない。
【００９０】
例えば、硫化水素抑制運転を、圧送管１３内の汚水の水質に基づいて開始するようにしてもよい。図７に示すように、圧送管１３に水質センサ４０を設け、汚水の水質が所定条件を満たすと硫化水素抑制運転を開始するようにしてもよい。例えば、水質センサ４０としてＤＯ計を用い、汚水の溶存酸素濃度が所定値以下になると硫化水素抑制運転を開始するようにしてもよい。なお、設置を容易にするため、水質センサ４０はポンプ井１０の内部に位置する圧送管１３に取り付けることが好ましい。
【００９１】
前記実施形態では、エアレーションミキサ１２の運転は、所定の一定時間Ｔ２だけ行うように設定されていた。しかし、エアレーションミキサ１２の運転時間を、ポンプ井１０の汚水の水質に応じて調整してもよい。例えば、図８に示すように、ポンプ井１０内に水質センサ４１を設け、この水質センサ４１によって汚水の水質（例えば、溶存酸素濃度）を検出するようにしてもよい。この場合、汚水の水質が所定条件（例えば、溶存酸素濃度が所定値以上という条件）を満たすと、エアレーションミキサ１２の運転を停止する。このことにより、エアレーションミキサ１２の運転の過不足が防止され、運転効率の向上を図ることができる。なお、水質センサ４１の設置箇所は特に限定されないが、既存のポンプ場に対しても容易に設置できるように、また、振動を防止する観点から、エアレーションミキサ１２（特に吸気管２７）に取り付けることが好ましい。
【００９２】
また、前記実施形態では、圧送管１３に気泡が送られないように、エアレーションミキサ１２の運転停止から水中ポンプ１１の運転開始までの間に、所定時間Ｔ３の間隔を設けていた。すなわち、水中ポンプ１１の運転開始条件は、エアレーションミキサ１２の運転停止時からの経過時間に基づいていた。しかし、汚水に含まれる気泡を直接又は間接的に検出し、その検出結果に基づいて水中ポンプ１１の運転を開始するようにしてもよい。例えば、図示は省略するが、ポンプ井１０内に気泡検出器として濁度センサを設け、この濁度センサによって汚水中の気泡を検出するようにしてもよい。この場合、エアレーションミキサ１２の運転停止後、汚水の濁度が所定値以下になると、水中ポンプ１１の運転を開始する。このことにより、圧送管１３に対する気泡の混入をより確実に防止することができる。
【００９３】
前記実施形態は、本発明に係る圧送式下水道施設をマンホールポンプ場に適用した形態であった。しかし、本発明の適用対象はマンホールポンプ場に限られない。本発明に係る圧送式下水道施設を、中継ポンプ場やその他の下水道施設に適用することも、もちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上説明したように、本発明は、例えばマンホールポンプ場や中継ポンプ場などの圧送式下水道施設について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施形態に係るマンホールポンプ場の全体構成図である。
【図２】水中ポンプ及びエアレーションミキサの設置状態を示す図である。
【図３】水中ポンプの平面図である。
【図４】エアレーションミキサの平面図である。
【図５】マンホールポンプ場の運転制御のフローチャートである。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、マンホールポンプ場の運転制御のタイムチャートである。
【図７】変形例に係るマンホールポンプ場の全体構成図である。
【図８】他の変形例に係るマンホールポンプ場の全体構成図である。
【符号の説明】
【００９６】
１    マンホールポンプ場（圧送式下水道施設）
５    地面
１０  ポンプ井（水槽）
１１  水中ポンプ（圧送ポンプ）
１２  エアレーションミキサ
１３  圧送管
１４  流入管
１５  吐出管
１８  返送管
１９  開閉弁（開閉機構）
２０  コントローラ（制御手段）
２１  ガイド棒
２７  吸気管
３０  水位計
３１  結束バンド
３２  モータケーブル
３３  チェーン
３５  ガイド部材
３７  タイマー
４０  水質センサ（圧送管水質検出器）
４１  水質センサ（水槽水質検出器）
【図１】
2005248516.tif 000003
【図２】
2005248516.tif 000004
【図３】
2005248516.tif 000005
【図４】
2005248516.tif 000006
【図５】
2005248516.tif 000007
【図６】
2005248516.tif 000008
【図７】
2005248516.tif 000009
【図８】
2005248516.tif 000010