(57)【要約】【課題】  汚泥・汚水を貯留する槽内において、液面のスカムを容易且つ効率的に破砕可能なスカム破砕装置を提供する。【解決手段】  消化槽１０内に貯留された汚泥・汚水を循環させる軸流ポンプ２６において、軸流ポンプ２６が昇圧した汚泥・汚水の少なくとも一部を消化槽１０内の液面４２よりも上方に導き、消化槽１０内の液面４２に向けて噴出可能な噴出管路３４を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に汚泥・汚水を吐出して撹拌する軸流ポンプと、軸流ポンプが昇圧した汚泥・汚水の少なくとも一部を槽内の液面よりも上方に導き、下方の液面に向けて噴出可能な噴出管路とを備えることを特徴とするスカム破砕装置。
【請求項２】
軸流ポンプが、インペラの回転方向に応じて汚泥・汚水を一方が吸い込み他方が吐出する２つの吸込吐出口を備え、一方の吸込吐出口に接続された噴出管路に、空気の吸い込みを防止する第１の逆止弁を設置したことを特徴とする請求項１記載のスカム破砕装置。
【請求項３】
噴出管路が接続された側の吸込吐出口に、この吸込吐出口から吐出される汚泥・汚水の全量を噴出管路に流すことを可能とする第２の逆止弁を設置したことを特徴とする請求項２記載のスカム破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、槽内に貯留された汚泥・汚水の液面のスカムを破砕可能なスカム破砕装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場等において、汚泥・汚水を消化槽等に貯留して処理している。消化槽内で汚泥・汚水を消化処理するために、汚泥・汚水を撹拌ポンプにより撹拌している。渦巻きポンプが撹拌ポンプとして用いられており、吸入口から吸入した汚泥・汚水を吐出口から吐出して撹拌する。汚泥・汚水の消化槽と撹拌ポンプの構成を図６に示す（特許文献１を参照）。
【０００３】
汚泥・汚水の消化槽１０周辺に撹拌ポンプ２６ａが設置されている。消化槽１０内に上ドラフトチューブ５３と下ドラフトチューブ５４とが設けられ、撹拌ポンプ２６ａの吐出口５１と下ドラフトチューブ５４の上部とが下向流押込管路５５により連通し、上ドラフトチューブ５３の下部と撹拌ポンプ２６ａの吸込口５２とが下向流吸込管路５６により連通し、撹拌ポンプ２６ａの吐出口５１と上ドラフトチューブ５３の下部とが上向流押込管路５７により連通し、下ドラフトチューブ５４の上部と撹拌ポンプ２６ａの吸込口５２とが上向流吸込管路５８により連通している。下向流押込管路５５には開閉弁５５Ｖが設置され、下向流吸込管路５６には開閉弁５６Ｖが設置され、上向流押込管路５７には開閉弁５７Ｖが設置され、上向流吸込管路５８には開閉弁５８Ｖが設置されている。
【０００４】
開閉弁５５Ｖと開閉弁５６Ｖの開時に、開閉弁５７Ｖと開閉弁５８Ｖとを閉とし、撹拌ポンプ２６ａが汚泥・汚水を上ドラフトチューブ５３の上部から吸い込み、下ドラフトチューブ５４の下部から吐出して、消化槽１０内に汚泥・汚水の上昇流を形成する。また、開閉弁５７Ｖと開閉弁５８Ｖの開時には、開閉弁５５Ｖと開閉弁５６Ｖを閉とし、撹拌ポンプ２６ａが汚泥・汚水を下ドラフトチューブ５４の下部から吸い込み、上ドラフトチューブ５３の上部から吐出して、消化槽１０内に汚泥・汚水の下降流を形成する。
【０００５】
撹拌ポンプ２６ａが形成する汚泥・汚水の上昇流、下降流によって、消化槽１０の汚泥・汚水を撹拌し、汚泥・汚水の消化処理の促進を図る。
消化槽１０で汚泥・汚水が消化分解するとガスが発生し、ガスが浮遊物とともに汚泥・汚水の液面４２にスカムＳを形成する。スカムＳが液面４２に形成されると、汚泥・汚水の処理効率が悪化してしまう。
【０００６】
そこで、撹拌ポンプ２６ａが形成する汚泥・汚水の上昇流、下降流を利用して、液面４２のスカムＳを破砕する。
撹拌ポンプ２６ａが消化槽１０内に上昇流を形成すると、液面４２のスカムＳが上ドラフトチューブ５３を通って撹拌ポンプ２６ａに吸い込まれて破砕される。また、撹拌ポンプ２６ａが消化槽１０内に下降流を形成すると、汚泥・汚水が撹拌ポンプ２６ａから上ドラフトチューブ５３の上部から液面４２に向かって吐出され、液面４２が波立って、スカムＳが破砕される。
【０００７】
また、消化槽の汚泥・汚水の液面に形成されるスカムを、スカム破砕装置によって破砕することが提唱されている（特許文献２を参照）。このスカム破砕装置の構成を図７に示す。
汚泥・汚水の消化槽１０周辺に散水ポンプ２６ｂが設置されている。消化槽１０内に設けられた圧力散水ノズル７２と散水ポンプ２６ｂとの間が散水配管７０によって接続されている。圧力散水ノズル７２は消化槽１０の汚泥・汚水の液面４２の上方に位置し、散水ポンプ２６ｂが吐出する圧力水を液面４２に散水可能に構成されている。
【０００８】
圧力散水ノズル７２が、消化槽１０における曝気工程終了前に一定時間又は連続して圧力水を液面４２に散水し、沈殿及び排出工程中は、一定時間ごとに断続を繰り返して圧力水を液面４２に散水し、液面４２のスカムＳを破砕する。
【特許文献１】特開平１０−１５６３８４号公報
【特許文献２】特開平８−２４３５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図６の撹拌ポンプ２６ａが消化槽１０内に上昇流を形成する際、上ドラフトチューブ５３から撹拌ポンプ２６ａに吸い込まれるスカムＳは、上ドラフトチューブ５３の上部近傍の液面４２に浮遊するスカムＳだけであり、液面４２のスカムＳの一部が撹拌ポンプ２６ａに吸い込まれて破砕されるにすぎない。
撹拌ポンプ２６ａが消化槽１０内に下降流を形成する際に、汚泥・汚水を上ドラフトチューブ５３から吐出して液面４２を波立たせても、スカムＳが液面４２を揺動し、スカムＳが破砕されるまでにはなかなか至らない。
したがって、撹拌ポンプ２６ａにより消化槽１０内のスカムＳを全て破砕することが困難である。
【００１０】
さらに、消化槽１０内の上昇流と下降流とを切り替えるためには、開閉弁５５Ｖ、５６Ｖ、５７Ｖ、５８Ｖの開閉操作を行わねばならず、操作が煩雑である。
また、図７のスカム破砕装置においては、消化槽１０周辺に撹拌用ポンプとは別に散水ポンプ２６ｂを設置しており、消化槽１０周辺の機器の構成が複雑化している。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、汚泥・汚水を貯留する槽内において、液面のスカムを容易且つ効率的に破砕可能とし、槽周辺の機器の構成を簡素化するスカム破砕装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係るスカム破砕装置は、槽内に汚泥・汚水を吐出して撹拌する軸流ポンプと、軸流ポンプが昇圧した汚泥・汚水の少なくとも一部を槽内の液面よりも上方に導き、下方の液面に向けて噴出可能な噴出管路とを備える。
請求項１の発明によれば、軸流ポンプにより昇圧された汚泥・汚水が、噴出管路を通って槽内の上方から下方の液面に向かって噴出される。噴出管路から噴出される汚泥・汚水が、液面のスカムに上方から勢いよく衝突し、スカムを破砕する。
【００１２】
軸流ポンプが、槽内の汚泥・汚水を撹拌するとともに、スカムを破砕するので、槽周辺に撹拌用のポンプとスカム破砕用のポンプを別々に設置する必要がなく、槽周辺の機器の構成が簡素化される。
なお、噴出管路が軸流ポンプから上方に配設されていれば、汚泥・汚水から発生するガスが軸流ポンプ内に流入しても、噴出管路に流れる汚泥・汚水とともにガスも軸流ポンプから流れ出てしまう。したがって、軸流ポンプの軸封が軸流ポンプ内に入ったガスによってドライ摺動となることが防止される。
【００１３】
請求項２の発明に係るスカム破砕装置は、請求項１記載のスカム破砕装置であって、軸流ポンプが、インペラの回転方向に応じて汚泥・汚水を一方が吸い込み他方が吐出する２つの吸込吐出口を備え、一方の吸込吐出口に接続された噴出管路に、空気の吸い込みを防止する第１の逆止弁が設置されている。
請求項２の発明によれば、噴出管路に第１の逆止弁が設置されているので、汚泥・汚水が軸流ポンプ側から噴出管路側に流れるだけであり、噴出管路側から軸流ポンプ側に流れない。したがって、噴出管路が接続された側の吸込吐出口から軸流ポンプが汚泥・汚水を吸い込む際、槽内の空気が噴出管路から軸流ポンプに吸い込まれることが防止されている。
インペラの回転方向が反転すると、軸流ポンプから吐出される汚泥・汚水の流れの方向が切り替わるので、汚泥・汚水の流路に多数の開閉弁を設けて汚泥・汚水の流れの方向を切り替える必要がなく、多数の開閉弁の複雑な制御も不要となる。
【００１４】
請求項３の発明に係るスカム破砕装置は、請求項２記載のスカム破砕装置であって、噴出管路が接続された側の吸込吐出口に、この吸込吐出口から吐出される汚泥・汚水の全量を噴出管路に流すことを可能とする第２の逆止弁が設置されている。
請求項３の発明によれば、噴出管路が接続された側の吸込吐出口に第２の逆止弁が設置されているので、噴出管路が接続された側の吸込吐出口から軸流ポンプが汚泥・汚水を吐出すると、吐出される汚泥・汚水の全量が噴出管路に流れ、噴出管路を通って槽内の液面に向かって噴出される。液面のスカムに衝突する汚泥・汚水の量が多くなり、スカムの破砕効率が一層向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記のようなスカム破砕装置であるので、汚泥・汚水を貯留する槽内において、液面のスカムが容易且つ効率的に破砕されるとともに、槽周辺の機器の構成が簡素化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の第１の実施形態を図１から図４を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るスカム破砕装置を備える消化槽の構成図、図２は消化槽の上面図、図３は消化槽の側面図、図４は汚泥・汚水の流れの説明図であり、図４（ｉ）は汚泥・汚水が正方向に流れる場合の説明図、図４（ｉｉ）は汚泥・汚水が逆方向に流れる場合の説明図である。
【００１７】
下水処理場に図１から図３に示す消化槽１０が設置されており、消化槽１０には汚泥・汚水が貯留されている。
消化槽１０には側方から上パイプ１４と下パイプ２０が挿入されている。上パイプ１４は、一端が消化槽１０の汚泥・汚水の液面４２よりもやや下方で上側を向いて開口し、他端が消化槽１０外で軸流ポンプ２６の吸込吐出口３０Ａに接続されている。下パイプ２０は、一端が消化槽１０の底面よりもやや上方で下側を向いて開口し、他端が消化槽１０外で軸流ポンプ２６の吸込吐出口３０Ｂに接続されている。
【００１８】
軸流ポンプ２６は、ケーシング内で正逆両方向に回転可能なインペラ（図示せず）を備える。軸流ポンプ２６は、インペラが正方向に回転すると、汚泥・汚水を吸込吐出口３０Ａから吸い込んで吸込吐出口３０Ｂから吐出し（図４（ｉ）を参照）、インペラが逆方向に回転すると、汚泥・汚水を吸込吐出口３０Ｂから吸い込んで吸込吐出口３０Ａから吐出可能（図４（ｉｉ）を参照）に構成されている。以下、インペラが正方向に回転する場合の汚泥・汚水の流れを正方向の流れとし、インペラが逆方向に回転する場合の汚泥・汚水の流れを逆方向の流れとする。
【００１９】
消化槽１０外において、上パイプ１４には開閉弁３２Ａが設置され、下パイプ２０には開閉弁３２Ｂが設置されており、これらの開閉弁３２Ａ、３２Ｂは軸流ポンプ２６や噴出管路３４等のメンテナンス用に設けられたものであり、通常は開かれている。
吸込吐出口３０Ａと開閉弁３２Ａとの間の位置において、噴出管路３４が上パイプ１４から上方に分岐して消化槽１０の上方へ延びている。消化槽１０の上方で噴出管路３４が４本の枝管３６に分岐し、各枝管３６の先端が消化槽１０の上部から消化槽１０内に挿入されている。消化槽１０内において、汚泥・汚水の液面４２よりも上方の空間１２で、各枝管３６の先端が液面４２に向かって開口している。
噴出管路３４には、上パイプ１４側から順に第１の逆止弁３８と開閉弁３２Ｃが設置されており、第１の逆止弁３８は上パイプ１４側から枝管３６側に汚泥・汚水を流す向きとなっており、開閉弁３２Ｃは常時開となっている。
【００２０】
次にその作用について説明する。
消化槽１０内で、汚泥・汚水が消化分解してガスが発生し、ガスが浮遊物とともに汚泥・汚水の液面４２にスカムＳを形成する。
まず、図４（ｉ）を参照しつつ、軸流ポンプ２６のインペラが正方向に回転し、汚泥・汚水が正方向に流れる場合について述べる。
軸流ポンプ２６のインペラが正方向に回転すると、液面４２よりやや下方の汚泥・汚水が、上パイプ１４から吸込吐出口３０Ａを通って軸流ポンプ２６に流入して昇圧され、吸込吐出口３０Ｂを通って下パイプ２０から消化槽１０の下方に吐出される。上パイプ１４の一端が消化槽１０の汚泥・汚水の液面４２よりもやや下方で上側を向いて開口しているので、液面４２のスカムＳが、汚泥・汚水とともに上パイプ１４から軸流ポンプ２６に流入し、回転するインペラによって破砕され、下パイプ２０から吐出される。
【００２１】
軸流ポンプ２６のインペラが正方向に回転し、吸込吐出口３０Ａが軸流ポンプ２６の吸い込み側となっても、第１の逆止弁３８が噴出管路３４に設置されているので、消化槽１０内上方の空間１２から空気が噴出管路３４に吸い込まれることが防止されている。
適切なタイミングで軸流ポンプ２６のインペラの回転方向を正方向から逆方向に反転させる。軸流ポンプ２６のインペラの回転方向を逆方向に反転させるタイミングは、液面４２に形成されたスカムＳの量によって判断してもよいし、一定時間正方向に汚泥・汚水を流した後であってもよい。
【００２２】
軸流ポンプ２６のインペラが逆方向に回転すると、図４（ｉｉ）に示すように、消化槽１０の下方の汚泥・汚水が、下パイプ２０から吸込吐出口３０Ｂを通って軸流ポンプ２６に流入して昇圧され、吸込吐出口３０Ａを通って上パイプ１４から消化槽１０に吐出される。上パイプ１４の一端が消化槽１０の汚泥・汚水の液面４２よりもやや下方で上側を向いて開口しているので、上パイプ１４から吐出された汚泥・汚水が液面４２から上方へ噴き上がり、液面４２が波立つ。
【００２３】
また、吸込吐出口３０Ａから上パイプ１４に流れた汚泥・汚水の一部が、噴出管路３４に流入する。噴出管路３４に流入した汚泥・汚水は枝管３６へ流れ、枝管３６の先端から下方の液面４２に向かって噴出する。噴出管路３４を流れる汚泥・汚水は、軸流ポンプ２６によって昇圧されているので、枝管３６の先端から噴流となって噴出し、液面４２に勢いよく衝突する。
液面４２のスカムＳは、波立つ液面４２とともに揺れ動き、同時に、汚泥・汚水の噴流と衝突するので、破砕されてしまう。
【００２４】
また、汚泥・汚水の流れを反転させる場合、軸流ポンプ２６のインペラの回転方向を反転させるだけで足り、弁の開閉操作等を必要とはしないので、作業が容易化される。
軸流ポンプ２６が消化槽１０内の汚泥・汚水を撹拌するとともに、液面４２のスカムＳを破砕するので、消化槽１０周辺に撹拌用のポンプとスカム破砕用のポンプを別々に設置する必要がなく、消化槽１０周辺の機器の構成が簡素化される。
【００２５】
なお、消化槽１０内の汚泥・汚水から発生するガスが軸流ポンプ２６内に流入する場合がある。噴出管路３４が上パイプ１４から上方に分岐しているので、汚泥・汚水よりも軽いガスが、軸流ポンプ２６から噴出管路３４に流れる汚泥・汚水の流れに乗り、軸流ポンプ２６から流れ出てしまう。したがって、軸流ポンプ２６内に流入したガスによって軸流ポンプ２６の軸封がドライ摺動となることが防止されている。
【００２６】
次に、本発明を実施するための最良の第２の実施形態を図５を参照しつつ説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有するものについては、第１の実施形態と同じ符号を付する。
本実施形態に係るスカム破砕装置は、上パイプ１４が以下に述べる構成を有する点が第１の実施形態のものと異なり、他の消化槽１０、下パイプ２０、軸流ポンプ２６、噴出管路３４及びこれらに付随する細部の構成は、図１から図４に示す第１の実施形態のものと同じである。
図５（ｉ）に示すように、上パイプ１４において、噴出管路３４の分岐位置と開閉弁３２Ａとの間に第２の逆止弁４０が設置されており、第２の逆止弁４０は開閉弁３２Ａ側から吸込吐出口３０Ａ側に汚泥・汚水を流す向きとなっている。他の上パイプ１４の構成は第１の実施形態のものと同じである。
【００２７】
次にその作用について説明する。
まず、軸流ポンプ２６のインペラが正方向に回転し、汚泥・汚水が正方向に流れる場合について述べる（図５（ｉ）を参照）。
上パイプ１４に設置された第２の逆止弁４０が、汚泥・汚水を開閉弁３２Ａ側から吸込吐出口３０Ａ側に流すので、軸流ポンプ２６のインペラが正方向に回転すると、汚泥・汚水が、上パイプ１４から吸込吐出口３０Ａを通って軸流ポンプ２６に流入して昇圧され、吸込吐出口３０Ｂを通って下パイプ２０から吐出される。
【００２８】
上パイプ１４の一端が消化槽１０の汚泥・汚水の液面４２よりもやや下方で上側を向いて開口しているので、液面４２のスカムＳが、汚泥・汚水とともに上パイプ１４から軸流ポンプ２６に流入し、回転するインペラによって破砕され、下パイプ２０から吐出される。
吸込吐出口３０Ａが軸流ポンプ２６の吸い込み側となっても、第１の逆止弁３８が噴出管路３４に設置されているので、消化槽１０内上方の空間１２から空気が噴出管路３４に吸い込まれることが防止されている。
適切なタイミングで軸流ポンプ２６のインペラの回転方向を正方向から逆方向に反転させる。このタイミングは、第１の実施形態におけるものと同様である。
【００２９】
図５（ｉｉ）に示すように、軸流ポンプ２６のインペラを逆方向に回転させると、消化槽１０の下方の汚泥・汚水が、下パイプ２０から吸込吐出口３０Ｂを通って軸流ポンプ２６に流入して昇圧される。上パイプ１４に第２の逆止弁４０が設置されているので、汚泥・汚水が吸込吐出口３０Ａ側から開閉弁３２Ａ側に流れず、軸流ポンプ２６により昇圧された汚泥・汚水の全量が、吸込吐出口３０Ａを通って上パイプ１４から噴出管路３４に流入する。噴出管路３４に流入した汚泥・汚水は枝管３６へ流れ、枝管３６の先端から下方の液面４２に向かって噴出する。噴出管路３４を流れる汚泥・汚水は、軸流ポンプ２６によって昇圧されているので、枝管３６の先端から噴流となって噴出し、液面４２に勢いよく衝突する。
【００３０】
軸流ポンプ２６によって昇圧された汚泥・汚水の全量が噴出管路３４に流入するので、液面４２のスカムＳに衝突する汚泥・汚水の量が多くなり、液面４２のスカムＳの破砕効率が向上する。
他の作用は第１の実施形態のものと同じである。
なお、第２の逆止弁４０を設けず、その代わりに開閉弁３２Ａの開閉を制御することで、汚泥・汚水の全量を噴出管路３４へ流入させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態に係るスカム破砕装置を備える消化槽の構成図である。
【図２】消化槽の上面図である。
【図３】消化槽の側面図である。
【図４】第１の実施形態における汚泥・汚水の流れの説明図であり、図４（ｉ）は汚泥・汚水が正方向に流れる場合の説明図、図４（ｉｉ）は汚泥・汚水が逆方向に流れる場合の説明図である。
【図５】第２の実施形態における汚泥・汚水の流れの説明図であり、図５（ｉ）は汚泥・汚水が正方向に流れる場合の説明図、図５（ｉｉ）は汚泥・汚水が逆方向に流れる場合の説明図である。
【図６】従来ある汚泥・汚水の消化槽と撹拌ポンプの構成図である。
【図７】従来あるスカム破砕装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０    消化槽
１２    消化槽内上方の空間
１４    上パイプ
２０    下パイプ
２６    ポンプ
２８    ケーシング
３０Ａ、３０Ｂ    ポンプの吸込吐出口
３２Ａ、３２Ｂ    開閉弁
３４    噴出管路
３６    噴出管路の枝管
３８    第１の逆止弁
４０    第２の逆止弁
４２    汚泥・汚水の液面
Ｓ    スカムＳ
【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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