(57)【要約】【課題】    下水処理  回分式活性汚泥法で使用される上澄水排出装置は、図４あるいは図５の方式の物が使用されている。これらの物はポールジョイントあるいはジャバラホース部分の補修交換作業が非常に困難である。【解決手段】  本発明は、図１のように、下水処理場における回分式処理槽の底から上限水位付近まで水中に自立し、中間から横向きに排出口を有する吸引管Ｉ（３）と、その上端に、片方の端を塞ぎもう１方の端にフロート（２）を取り付けた鞘管（１）を差込んだ組合せ装置と吸引装置（６）により、水位変動する処理槽（５）の上澄水を吸引排水できることを特徴とする下水処理の回分式活性汚泥法における上澄水排出装置で、回分槽から処理水を排出するにつれて、低下する水位に合わせて集水口の高さが変化しうるものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場における回分式処理槽の底から上限水位付近まで水中に自立し、中間から横向きに排出口を有する吸引管１（３）と、その上端に、片方の端を塞ぎもう１方の端にフロート（２）を取り付けた鞘管（１）を差込んだ組合せ装置と吸引装置（６）により、水位変動する処理槽（５）の上澄水を吸引排水できることを特徴とする下水処理の上澄水排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  活性汚泥式の下水処理設備の内で、小規模の処理場に比較的高性能な水処理を要求されるときに使用されている方式に、活性汚泥による回分式処理方式がある。この方式は流入水中の汚濁物を回分処理槽内の活性汚泥に吸収させた後、同一処理槽で処理水を静置し、活性汚泥を沈殿させ、その上澄水を取り出す処理方式で、その上澄水を排出する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の上澄水排出装置は、図４あるいは図５の方式のものが広く使用されている。図４はロータリージョイント（３１）により回転可能となっている管に導水管（３３）が取り付けられ、その導水管の先端には集水管が取り付けられたもの（特許文献１）で、導水管がモートルシリンダー（３４）の動力でスイングアームのように回転することで、集水管（３２）が上下するようになっている。その集水管を上限の高水位（以降ＨＷＬ．と表記する）から下限の低水位（以降ＬＷＬ．と表記する）の位置まで下降させることで、処理槽の上澄水を排出することが出来る。【０００３】  別の方式として図５のように、集水管（３２）がそれに取り付けられたフロート（３）によって水面に付近に浮上していることを利用して、そこから蛇腹管で排水を行うもの（特許文献２）である。
【特許文献１】公開実用昭６０−１０８３１３
【特許文献２】実全平０１−６５７００
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来装置には、ロータリージョイントの摺動部分或いは蛇腹管の屈曲部分を含むため、長年の使用の後、磨耗や材質の劣化を生じ、破損或いは水漏れ等の障害を引き起こし補修が必要となる。しかしその補修の必要な問題個所が水中にあり、また汚泥や汚水の処理槽内にあるため作業は非常に困難となる。補修作業にはまず下水処理場への汚水流入を停止し、処理槽内の汚水を別の槽に移し、槽内部を水で洗浄し、洗浄水を別の槽に移した後、作業員が内部に入り作業を行うこととなる。そのため洗浄水や処理槽内の汚水を保管する槽も別途確保する必要があるため、補修工事は非常に困難となる。
【０００５】  さらに図４の方式のものは、導水管と電動シリンダーとの旋回面を平行に一致させる必要があるため、正確な芯合わせの調整が必要となり、一般的に精度の低い土木工事による水槽の基礎に設置する機器がこのような条件を達成するのに多大な困難を伴っている。
【０００６】  また、これらの排出装置の排水は落差によるものであるため、排出が進み水位が低下するに従って落差が少なくなり排出速度が低下する。その結果後段の水の流量が変動するため、殺菌装置の能力や性能を一定に維持することが困難となり、場合によっては、処理水から塩素ガスが発生し処理場内の機器に障害を及ぼす場合がある。
【問題を解決するための手段】
【０００７】  本発明に係る上澄水排出装置は、図１のように、下水処理場における回分式処理槽の底から上限水位付近まで水中に自立し、中間から横向きに排出口を有する吸引管Ｉ（３）と、その上端に、片方の端を塞ぎもう１方の端にフロート（２）を取り付けた鞘管（１）を差込んだ組合せ装置と吸引装置（６）により、水位変動する処理槽（５）の上澄水を吸引排水できることを特徴とするものである。
【０００８】  本発明の上澄水排出装置は、回分槽から処理水を排出するにつれて低下する水位に合わせて、集水口の高さが自動的に変化するものである。なお、槽外の吸引装置から吸引し排出を可能とするものである。
吸引排出開始時は鞘管内部に空気が充満されているため、空気が吸い込まれるが、空気が減少すると、処理槽内の水面付近の上澄水は鞘管（１）内部を上昇し、吸引管Ｉ（３）および吸引管ＩＩ（４）を通り槽外の吸引設備に到達し排出が行われる。
このように、鞘管と吸引管Ｉ（３）およびＩＩ（４）と気液混合水を吸引できる吸引設備を使用することで、上澄水の排出が可能となる。
【発明の効果】
【０００９】図１の回分槽上澄水排出装置により、従来のものに比べ以下の改善がなされる。
▲１▼  蛇腹管やロータリージョイント等の消耗劣化部品を使用しないため、故障が少ない。
▲２▼  鞘管が磨耗し取替えが必要となった場合でも、上方から鞘管の差し替えが簡単にできる。
▲３▼  他の方式で稼動中の下水処理施設の処理水槽に簡単に取付けが可能である。そのため回分式でない処理場でも流量調整槽がある処理場であれば本装置を設置することで回分式処理方式に改造が可能となる。
▲４▼  本排出装置の排出口が、高い位置にあるため、消毒槽等を地下に設置する必要が無くなる。場合によっては、後段の放流ポンプを無くすことも可能となる。
▲５▼  後段の流量が安定するため、消毒設備の薬品添加が行いやすくなる。
▲６▼  特殊部品や特殊材料を使用しないため安価に製造できる。
▲７▼  主な機器が槽外にあるため維持管理が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  図１のように吸引管Ｉ（３）吸引管ＩＩ（４）を処理槽内に設置し、水槽スラブ上面に吸引設備（６）を取付け、管で連結した装置である。
吸引設備は空気の吸引可能な吸引ポンプが必要である。鞘管（１）は吸引管Ｉ（３）が密閉されていない限り、吸引管にロックされることは無く、フロートにより水面に浮上している。そのため処理槽が排出工程以外のときは、通気弁（２１）を開いておく必要がある。処理槽内の水を排出するときは、まず通気弁（２１）を閉じ、吸引装置（６）を運転することで、吸引管内の気圧が下がり、鞘管直下の水が鞘管内を上昇し、次に吸引管内を吸引されて吸引装置を経由して次工程に移送される。鞘管内の気圧が減少したとき、鞘管は少し沈下するが、フロートの浮力がそれを上回っていれば鞘管が沈没することは無く、常に水面付近にある。これによって水面付近の水を常に排出することが可能となる。処理槽内の排水が進み水位がＬＷＬまで低下した後、吸引ポンプを停止し、通気弁（２１）を開くことでこの処理槽の排出工程が終了することとなる。【００１１】  しかし、空気と水の混合物の吸引装置は設備費及び維持管理費が大きく、効率も悪いため、図３に示すように低コストな渦巻ポンプで吸引が可能となる吸引装置を利用することも可能である。その作動原理は以下のとおりである。
▲１▼  処理槽（５）から排水が必要となるとき、通常、その水位はＨＷＬ．になっており、鞘管（１）もその水面に浮上している。全ての弁が閉の状態から通水弁（２２）のみを開して排水ポンプ（１３）を運転すると、処理槽内の水は鞘管を上昇し、吸引管Ｉ（３）およびＩＩ（４）、気水分離タンク（１１）、排水ポンプ（１３）、補給水タンク（１２）に溜り、オーバーフローして排出管から次工程に排出される。開始時に鞘管内の空気が吸引されるが、気水分離タンク（１１）で空気は上部に溜り、水のみが排水ポンプに吸引されるため、排水ポンプの運転に支障は無い。
▲２▼  処理槽からの排水時、処理槽（５）内の水量が減少し水位が低下するに従って、鞘管（１）はそれに追随し下降するため、吸引管１が鞘管に奥深く入り込む。その分鞘管内の空気の容積は減少し、その減少した空気は吸引管Ｉから吸引されて気水分離タンク（１１）へと移動し、気水分離タンク（１１）内の上部に溜まり、その水位を低下させる。
▲３▼  処理槽内の水位がＬＷＬ．に達したとき、排水ポンプは停止し、処理槽の排水工程が終了する。
▲４▼  次に処理槽（５）内に未処理の汚水が流入する流入工程が開始する。このとき通水弁（２２）を閉し、通気弁（２１）を開することにより、鞘管（１）はロックされること無く処理槽水位に追随できるようになる。
▲５▼  処理槽は、汚水の流入により処理槽内の水位がＨＷＬ．迄上昇して流入工程を終了し、曝気撹拌工程、及び沈降分離工程に入る。このばっ気工程中、鞘管内にばっ気の気泡が進入し、空気が溜るとともに、スカムも溜ることが考えられる。
▲６▼  沈殿分離工程開始後、排出工程が開始されるまでに、通気弁（２１）を閉し吸引管ＩＩ（４）を気密状態にし、さらに通気弁（２３）を開し、通水弁（２４）を開し、補給水タンク（１２）の水で気水分離タンク（１１）を満杯にする。このとき通気弁（２３）を通って水が溢れないよう、その上側の管は補給水タンクのＨＷＬより上までの長さが必要である。
▲７▼  次に通気弁（２３）を閉、通水弁（２２）を開し、補給水タンクの水を気水分離タンクと吸引管を通り鞘管（１）へと送る。これにより吸引管ＩＩ（４）内の空気を排除すると共に、鞘管（１）内に溜っていたスカムを消滅させる。
▲８▼  補給水タンクの水がＬＷＬまで減少したときに通水弁（２４）を閉じ、気水分離タンクに空気が入らないようにする。【００１２】  この状態で処理槽の次の排出工程開始を待ち、排水ポンプ（１３）を運転し、排水工程に入る。そして上項▲２▼の工程から繰り返し操作することで、回分式処理槽からの上澄水排出工程を行うことができる。【００１３】  ここで、気水分離タンク（１１）の容量は鞘管（１）と吸引管ＩＩを合わせた容積以上が必要である。補給水タンク（１２）は通常満水状態が維持されるよう排水管は、ＨＷＬ．の位置にあり、ＬＷＬ．までとの間の有効容積は、気水分離タンクの容量と、鞘管（１）内に溜まるスカム消滅に必要な逆流水の容積が必要である。さらに補給水タンクのＬＷＬ．の位置は、気水分離タンクのＨＷＬ．より高い位置である必要がある。
排水ポンプは、排出工程時間内に排出を完了する容量と、鞘管の長さと吸引管ＩＩの合わせた長さの吸込み揚程と、補給水タンクのＨＷＬ．までの揚程と途中配管圧力損失の合計の揚程が必要である。
鞘管は断面積で吸引管の２倍以上の断面積が必要であり、フロートは鞘管が水で満杯としたときの重量を浮上させる浮力が必要である。また、フロートの底面は、鞘管内にばっ気の気泡およびスカムがフロートの外周方向に流れるよう勾配をつけておくことが望まれる。【００１４】  フロート（２）と鞘管（１）を図２のように上下逆にしたものを使用することも可能であるが、この場合、吸引管ＩＩから気泡が吸引される可能性が高くなるため、鞘管の径と気水分離タンクの容積と排水ポンプの容量とを実スケールの試験を行って確認する必要がある。
また、処理槽の底から吸引管を建てることが困難である場合、吸引管ＩＩ上端を槽の上面に固定し、その吸引管ＩＩの下端に吸引管Ｉを固定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】    本発明の上澄水排出装置を示す略図である。
【図２】    鞘管を上下逆向きにした場合の構造を示す略図である。
【図３】    本発明を実用化する使用例の構造を示す略図である。
【図４】    従来の上澄水排出装置の構造を示す略図である。
【図５】    図４を同じく従来の上澄水排出装置の構造を示す略図である。
【符号の説明】
【００１６】          １      鞘管
２      フロート
３      吸引管Ｉ
４      吸引管ＩＩ
５      処理槽
６      吸引装置
１１    気水分理タンク
１２    補給水タンク
１３    排水ポンプ
１４    排水管
２１・２３  通気弁
２２・２４  通水弁
２５    逆止弁
２６    水位センサー
３１    ロータリージョイント
３２    集水管
３３    導水管
３４    電動シリンダー
３６    ジャバラホース
【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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