(57)【要約】【課題】  下水道処理施設の水槽では、下水中に存在する硫酸イオンが嫌気性硫黄還元細菌によって硫化水素に変化し、気中に放散され、コンクリート表面の結露水に再溶解して、好気性の硫黄酸化細菌によって硫酸になり、この硫酸によりセメント水和物が溶解劣化することにより、コンクリートが劣化する。【解決手段】  水道配管、制御弁、水槽内への配管、スプリンクラーからなり、水槽の外側に設置した水道配管の途中には制御弁が取り付けられ、水槽の内側に設置した水道配管の途中及び終端にはスプリンクラーが取り付けられ、制御弁を操作することによりスプリンクラーから放水し、水槽内部の天井及び壁面を洗浄する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道配管、制御弁、水槽内外の配管、スプリンクラーからなり、水槽の外側に設置した水道配管の途中には制御弁が取り付けられ、制御弁に繋がる水道配管は水槽の壁を貫通し、水槽の内側へ接続した水道配管の途中及び終端にはスプリンクラーが取り付けられ、制御弁を操作することによりスプリンクラーから放水し、水槽内部の天井、梁及び壁面を洗浄することができることを特徴とする水槽内部洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水槽の内部天井や壁面を洗浄する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、下水道処理施設の水槽は、下水中に存在する酸化数＋６の硫酸イオン、酸化数＋２のチオ硫酸イオン、酸化数０の元素硫黄、酸化数−２の硫化物等の硫酸イオンが嫌気性硫黄還元細菌によって硫化水素に変化し、気中に放散され、コンクリート表面の結露水に再溶解して、好気性の硫黄酸化細菌によって硫酸になり、この硫酸によりセメント水和物が溶解劣化することにより、コンクリート劣化することが知られている。発生する硫化水素濃度は、流入する下水の含有物、処理槽での滞留時間、温度等の条件変化により数ＰＰＭから数千ＰＰＭに達する。また、コンクリート表面の結露水に生成される硫酸の濃度は、しばしばｐＨ１に達している。それゆえ、下水道処理施設のコンクリートの部位で、劣化が著しいのは、汚水と接している壁面ではなく、汚水と接していない壁面および天井である。
【０００３】
従来の技術として、汚水槽内部壁面の気液相付近に付着するスカムを除去するために、汚水排出ポンプを活用したもの（例えば、特許文献１参照。）がある。また、水槽の内部壁面ではないが、上蓋に付着した薬液や結晶を、槽の運転を停止することなく除去し、パーティクルの原因を防止するために、水槽を覆う蓋に放水口を設けたもの（例えば、特許文献１参照。）がある。
【特許文献１】特開２０００−３１９９８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９０７９４号公報
【０００４】
下水道処理施設のコンクリート劣化を抑制するために、コンクリート表面に耐食性材料で塗膜を形成する方法によってコンクリートを硫酸から保護する方法がとられている。この方法が最も一般的であった。
【０００５】
従来は、定期または不定期に水槽内沈殿物の除去作業を行う際に、壁面や天井面に高圧水を吹き付け、落下した異物を水と共に真空吸引機に取り込むことにより、スカムや腐食性物を除去していた。
【０００６】
コンクリート劣化を抑制するとして、ニッケルとタングステンを主成分とした防菌剤をコンクリート中に添加する方法が開発されている。また、耐硫酸性を有する下水汚泥溶融スラグ粉末と珪酸ソーダを主構成材料とした耐酸セメントを用いた耐硫酸性のコンクリートが開発されている。
【０００７】
ＢＳＫ菌（特許１７３９１３１号）を下水処理槽に投入し、硫酸塩還元細菌や硫黄酸化細菌の生成を抑制する方法も開発されている。
【０００８】
槽内面の気相部に生成する好気性の硫黄酸化細菌を直接除去しようとする技術は開発されていない。本発明の発明者は、槽内遠隔操作診断装置（特願２００２−１００１８８号）を用いて、種々の下水処理槽を調査し分析した結果、従来の技術にはそれぞれの特徴があるものの、単独の技術ではコンクリートの劣化を防止できていないとの結論に達した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記の汚水槽用スカム除去装置（特開２０００−３１９９８１号公報）は、汚水槽の壁面の気液相部付近に付着するスカムの除去を目的としている。汚水の一部を効率よく利用する構造としているが、汚水槽の壁面気相部や天井部は考慮されていない。また、汚水が流入せず滞留した場合にポンプは作動せず、槽内で発生した硫化水素ガスが結露水に溶解する状態を制御できない。
【００１０】
前記の耐食性材料をコンクリート表面に塗布する方法では、コンクリートが劣化する速さを遅延することはできるが、劣化防止はできていない。高耐食性材料を使用し、１０年以上の品質保証を謳っている場合でも、ピンホール、膜厚不足等による故障を防ぎ切れていない。
【００１１】
前記の壁面や天井面に高圧水を吹き付けることにより、スカムや腐食性物を除去する方法では、作業時には水槽の運転を停止し、水面をできるだけ下げ、全換気もしくはエアーラインを装着してから、作業者が入孔して異物除去作業を行っていた。
【００１２】
前記の防菌剤をコンクリート中に添加する方法では、現場施工実施時にコストが高く付くという問題がある。
【００１３】
前記のＢＳＫ菌を下水処理槽に投入し、硫酸塩還元細菌や硫黄酸化細菌の生成を抑制する方法では、微生物を扱うが故に、投入当初では、効果が発揮されるのに２から４週間かかり、下水の滞留時間に影響され、菌投入量の調整に工夫を要する。これは、日々流入する下水の量と質が変化するため、硫酸塩還元細菌や硫黄酸化細菌の生成を数値として把握することが困難である事による。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、たとえば人員が水槽に入り、壁面や天井面に高圧水を吹き付けることにより、壁面に付着したスカムや腐食性物の除去を行うという前記従来の除去作業を行う際に、水槽の運転を停止しなければならないという問題、前記耐酸セメントを用いたコンクリートを使用する際のコストの問題、前記ＢＳＫ菌（特許１７３９１３１号）を下水処理槽に投入し、硫酸塩還元細菌や硫黄酸化細菌の生成を抑制する際に、菌投入量の調整に一考を要する問題、前記汚水槽用スカム除去装置（特開２０００−３１９９８１号）では槽内で発生した硫化水素ガスが結露水に溶解する状態を制御できないなどの問題を解消した水槽内部洗浄装置を提供するためになされたものである。
【００１５】
すなわち、本発明は、
水道配管、制御弁、水槽内外の配管、スプリンクラーからなり、水槽の外側に設置した水道配管の途中には制御弁が取り付けられ、制御弁に繋がる水道配管は水槽の壁を貫通し、水槽の内側へ接続した水道配管の途中及び終端にはスプリンクラーが取り付けられ、制御弁を操作することによりスプリンクラーから放水し、水槽内部の天井、梁及び壁面を洗浄することができること（請求項１）、を課題を解決するための手段とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果は、最適に設定した時間間隔で水槽壁面や天井面を洗浄するため、好気性の硫黄酸化細菌が水槽内面に付着、残留しにくい。すると、水槽内面の結露水中に硫酸の生成は困難であり、水槽内面の酸性度は強くならず、コンクリートの劣化が抑制される効果がある。従来の工法による水槽内面の酸性度は、長期間放置のためｐＨ１で有ることが頻繁であったが、本発明を採用する事により水槽内面の酸性度がｐＨ４以下になることは殆どない。
【００１７】
従来は、定期または不定期に、下水処理施設の運転を停止し、人員が槽内に入り、壁面や天井面に高圧水を吹き付けることにより、スカムや腐食性物を除去していたが、この必要性は減少する。また、この作業のために人員が硫化水素ガスの毒性の危険にさらされることも減少する。
【００１８】
防菌剤をコンクリート中に添加して施設を建設する際、本発明の装置と併用することにより、施設の耐久性がより向上する。
【００１９】
硫黄酸化細菌の発生が減少し、活動量が少なくなるため、ＢＳＫ菌を下水処理槽に投入する際、投入量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図５を使って説明する。これらは新設水槽、既設水槽の何れにも適用される。また、従来技術との併用も可能である。
本発明の水槽内部洗浄装置は、水道配管１、制御弁２、水槽内への配管３、スプリンクラー４１，４２，４３，４４からなり、水槽Ａの外側に設置した水道配管１ａの途中には制御弁２が取り付けられ、水槽Ａの内側に設置した水道配管３の途中又は終端にはスプリンクラー４１，４２，４３，４４が取り付けられ、制御弁２を操作することによりスプリンクラーから放水し、水槽内部の天井５４及び壁面５５を洗浄する。
【００２１】
図１は、本発明の水槽内部洗浄装置の１実施形態を示す概略断面図である。本装置の効果を十分に発揮させるため、主として注目すべきは、水槽天井の形状、梁の配置、スプリンクラーの放水方式、水道の給水能力、および、水圧である。また、水槽内の硫化水素濃度、相対湿度、換気状態が、本装置を運転する際に放水時間、放水間隔を設定する要素となる。
【００２２】
水槽Ａに対し、水道１，１ａを準備する。水道は、中水道もしくは上水道である。水道１ａは制御弁２に接続し、制御弁２に接続した配管は水槽Ａの壁を貫通し、水槽Ａの内部に導かれる。
【００２３】
水槽Ａの内部に導かれた配管３は、水槽Ａの天井面に設けられた吊り下げ具（図示されていない）で固定され、スプリンクラー４１，４２，４３，４４が所定の間隔を置いて接続される。また、Ｂはマンホール、Ｃは水面、５１は気相部、５２は気液相部、５３は液相部である。
【００２４】
スプリンクラーを配置する際は、まず、水槽天井面を約１ｍ間隔の碁盤の目状に区切る。梁があるため１ｍ間隔にできない場合は、１ｍ未満の最大値にする。ただし、後に述べるスプリンクラーの選択によって、間隔が最適になるよう調節する。区切られた升目の中心をスプリンクラー位置とする。スプリンクラー放水口の取り付け高さは、水槽の天井面から約２０ｃｍ下がりとする。
【００２５】
水槽内部の梁配置などの形状により、前記スプリンクラー４１〜４４の放水方式を工夫する必要がある。数量は、４個に限らず複数設置する。
【００２６】
水槽の壁面近くに設置するスプリンクラー４１は、天井面５４のみならず、壁面の上部５１付近にも直接放水するよう、頭部の小孔の向きを設定しなければならない。また、梁の近傍に設置するスプリンクラーも同様の設定が必要である。
【００２７】
従前の水槽の梁の下面６は、通常、水平である。スプリンクラーから天井面５４および梁の横面への放水では、わずかの水しか梁の下面６まで伝わらない。従って、図１の４３のように梁の下面６に直接放水するようにスプリンクラー４３を配置する。
【００２８】
水道１の最適水圧（例えば、静水圧０．２ＭＰａ）に於ける単位時間給水能力が何個分のスプリンクラー放水量を賄えるか計算し、そのスプリンクラー個数を一組として接続した配管１ａ、１ｂ、１ｃに制御弁２、２ｂ、２ｃを取り付け、ひとつの系統とする。その水槽に必要な全スプリンクラー数と１系統のスプリンクラー数から必要な系統数が導かれる。全系統配管を水道１に接続する。
【００２９】
制御弁２は、手動式、電動式、空気圧シリンダ式、油圧式、その他の方式とする。小規模では、人員によって制御弁２を操作することができるが、一般的には、被処理水の流入量、発生硫化水素濃度、槽の天井面や壁面のｐＨ値を情報として、自動制御する方が望ましい。制御弁２の配線を制御盤（表示していない）内の回路に接続し、制御盤内では、タイマーとリレーの組合せ、シーケンサーまたはコンピューターの設定により、放水時間、放水間隔、放水系統順の設定をする。
【００３０】
前記の設定について説明する。水槽内が常時結露するほど相対湿度が高い、水槽の換気装置がない、あるいは硫化水素の発生が多い、などの理由で水槽Ａの気相部５１に生成した硫酸の酸性度が強くなりやすい環境の場合は、例えば、１系統当たり１０分間隔で３０秒間、放水する。
【００３１】
水槽の換気装置（表示していない）が強く働いている、水槽内の相対湿度が低く、あるいは硫化水素の発生が少ない、などで水槽Ａの気相部５１に生成した硫酸の酸性度が強くなりにくい環境の場合は、例えば、１系統当たり２４時間毎の間隔で６０秒間、系統順に放水する。
【００３２】
全系統の一回分の合計放水量は、放水の方法に影響される。全系統を同時に放水するよりも、系統順に放水する方が経済的に本発明の効果を発揮できる。即ち、高い位置から放水を始めて低い位置で終わるよう、（１）梁、壁面から最も離れたスプリンクラーから始め、（２）順次、梁、壁面に最も近いスプリンクラーに達し、（３）梁下のスプリンクラーを最後に放水する。
【００３３】
次にスプリンクラーの種類について、図２のスプリンクラーは、頭部７の形状が半球状であり、その頭部７に小孔８を複数開け、放水が半球状になるようにしたものである。
半球状スプリンクラーでは、小孔８の直径を約１．２ｍｍで、孔数を４０個とし半球全体に分散配置する。スプリンクラー取り付け位置を水槽の天井から２０ｃｍ下がりとし、静水圧０．２ＭＰａで通水すると、半径約８０ｃｍの範囲天井に放水できる。放水時に天井５４に付着した水は、天井面５４に拡散しながら落下するが、天井面５４が水平の場合は、放水半径約８０ｃｍにプラス２０ｃｍ程度の拡散である。放水量は、スプリンクラー１個当たり毎分約２８リットルである。
【００３４】
図３のスプリンクラーは、放水口９を一直線的に放水する形状とし、放水口９の前に円錐状のガイド１０を設けたものである。すると放水口９から放たれた水は、ガイドに沿って逆円錐状に拡散する。
【００３５】
図４のスプリンクラーは、頭部１１に複数の中空の足１２を持ち、足には複数の小孔１３を開け、小孔の穴開け方向は、小孔から放水するときに反力でスプリンクラー頭部１１を回転させながら、上方、斜め上方、横方向に放水するよう開ける。
【００３６】
図５のスプリンクラーは、通水することにより往復回動するモーター１４を備え、モーター１４に連結する放水部１５には扇状に放水するよう小孔１６が複数開けられている。放水時は、扇子であおぐがごとく放水する。従って着水形状はほぼ長方形である。
【００３７】
図示していないが、単放水口でパルス状に放水しながら、水平方向に回転するスプリンクラーを用いることができる。農業用に散水もしくは薬剤散布に用いられる形状である。市販されている商品としては、株式会社タカギの「パルススプリンクラーＧ−２０００」、ボッシュ株式会社の「スプリンクラーＡＩＲ５００Ｉ」がある。
【００３８】
本発明の装置を運転するに当たり、費用面を考えると、使用する水道の水質は、上水のみならず、中水（工業用水）でも技術上の問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の概略を示す断面図である。
【図２】半球状に放水するスプリンクラーの斜視図である。
【図３】逆円錐状に放水するスプリンクラーの斜視図である。
【図４】回転しながら放水するスプリンクラーの斜視図である。
【図５】長方形状に放水するスプリンクラーの斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    水道配管
１ａ、１ｂ、１ｃ    水道配管
２、２ｂ、２ｃ    制御弁
３    配管
４１、４２、４３、４４    スプリンクラー
５１    壁面上部気相部
５２    気液相部
５３    液相部
５４    水槽内部の天井
５５    水槽内部の壁面
６    梁の下面
７    スプリンクラーの頭部
８    小孔
９    放水口
１０    円錐状のガイド
１１    頭部
１２    中空の足
１３    小孔
１４    モーター
１５    放水部
１６    小孔
Ａ    水槽
Ｂ    マンホール
Ｃ    水面
【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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