(57)【要約】【課題】汚水の攪拌と共に、曝気を促進させ、汚水中での硫化水素の発生を抑制する。【解決手段】ポンプ槽１内に設置される水中ポンプ装置２に取り付けられ、該水中ポンプ装置２の運転開始時に一定時間、該水中ポンプ装置２の噴流の一部又は全部をポンプ槽１内に吐出させて該ポンプ槽１内の攪拌を行うポンプ槽内攪拌装置４において、吐出部３３内を流通する噴流に空気を混入するエジェクタ機構３４を備え、該エジェクタ機構３４によって空気が混入された噴流を、上記ポンプ槽１内に吐出する。【選択図】図４
2007029829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内に設置される水中ポンプ装置に取り付けられ、該水中ポンプ装置の運転開始時に一定時間、該水中ポンプ装置の噴流の一部又は全部を水槽内に吐出させて該水槽内の攪拌を行うポンプ槽内攪拌装置であって、
該ポンプ槽内攪拌装置に導入された上記噴流に空気を混入する空気混入部を備え、
該空気混入部によって空気が混入された噴流を、上記水槽内に吐出することを特徴とするポンプ槽内攪拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ槽内攪拌装置において、
上記水中ポンプ装置から噴流が流入する流入部と、
該流入部に流入した噴流を上記水槽内に吐出する吐出口を有する吐出部とをさらに備え、
上記空気混入部は、上記吐出口付近に設けられ且つ該吐出部を流通する噴流のエジェクタ効果によって該噴流に空気を吸入するエジェクタ機構であることを特徴とするポンプ槽内攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中ポンプ装置に取り付けられ、水中ポンプ運転開始時に一定時間噴流を吐出して水槽内の攪拌を行うポンプ槽内攪拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記ポンプ槽内攪拌装置は、水中ポンプ運転開始時に噴流を一定時間吐出して水槽内を攪拌するため、水槽内の砂、汚泥、浮遊油脂、スカム等を、続くポンプ運転によって排出することができる。よって、水槽内に砂や汚泥が滞留または堆積したり、浮遊油脂やスカムが槽壁等に固着することが抑制され、槽内攪拌装置によって槽内が洗浄される効果が得られる。
【０００３】
このような槽内攪拌装置として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に係る槽内攪拌装置では、水中ポンプの運転開始時に、水中ポンプからの噴流が槽内攪拌装置の内部に流入すると共に、この噴流が水槽内に吐出されて、水槽内が攪拌される。やがて、槽内攪拌装置内部のボール弁が噴流の負圧により流出孔を塞いで、槽内攪拌装置からの噴流の吐出を停止する。
【特許文献１】特許第３５７０８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水槽内の汚水には、硫黄化合物（硫酸イオン）が含まれており、この硫黄化合物は嫌気的条件下で細菌の作用によって硫化水素となる。近年、この硫化水素によるポンプ槽内の臭気や、汚水が排出される埋設管の腐蝕が問題となっている。
【０００５】
上記特許文献１に係る槽内攪拌装置では、ポンプ槽内攪拌装置で水槽内の汚水が攪拌されることによって、水面近傍の汚水に空気中から酸素が供給される（曝気）。この曝気によって、硫化水素の発生が抑制される。しかしながら、かかる方法では、曝気が行われるのは水面近傍においてのみであり、曝気が不十分となる場合もある。
【０００６】
また、特許文献１に係る槽内攪拌装置では、水槽内底部に沈殿する汚泥等の攪拌と、水面の攪拌（曝気）とを両立させるため、それ相応の吐出量が必要となる。そのため、特に水槽内の水量が多い場合には、底部と水面との水位差が大きくなるため、底部の汚泥等の攪拌と水面の攪拌のうちどちらか一方が不十分になるということも起こり得る。
【０００７】
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、汚水の攪拌と共に、曝気を促進させ、汚水中での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】
【０００８】
本発明は、水槽内の攪拌と曝気とを促進するために、空気が混入された噴流を水槽内に吐出するようにしたものである。
【０００９】
本発明は、水槽内に設置される水中ポンプ装置に取り付けられ、該水中ポンプ装置の運転開始時に一定時間、該水中ポンプ装置の噴流の一部又は全部を水槽内に吐出させて該水槽内の攪拌を行うポンプ槽内攪拌装置が対象である。
【００１０】
そして、該ポンプ槽内攪拌装置に導入された上記噴流に空気を混入する空気混入部を備え、該空気混入部によって空気が混入された噴流を、上記水槽内に吐出するものとする。
【００１１】
上記の構成の場合、ポンプ槽内攪拌装置から水槽内に吐出される吐出流には、上記空気混入部から混入された空気が含まれており、該吐出流は水槽内の汚水を攪拌すると同時に、曝気を行って汚水を好気化させる。それによって硫化水素ガスの発生が抑制される。
【００１２】
また、汚水を攪拌する吐出流に空気を混入させるため、汚水の水面において汚水上方の大気と曝気するだけでなく、水槽内の底部の汚水にまで酸素を供給して曝気することができる。さらに、攪拌と同時に曝気を行うため、水槽内の底部に単に酸素を送り込むだけでなく、より積極的に汚水中に酸素を供給することができる。
【００１３】
さらに、曝気を促進することによって、好気性バクテリアによる有機物の分解が促進され、ポンプ槽内における悪臭の発生を抑制することができる。
【００１４】
さらにまた、上記噴流に混入された空気は気泡となって水槽内に吐出されるため、特許文献１に係るポンプ槽内攪拌装置のように気泡を含まない吐出流を水槽内に吐出する装置と比較して、汚水の攪拌効率を向上させることができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、上記水中ポンプ装置から噴流が流入する流入部と、該流入部に流入した噴流を上記水槽内に吐出する吐出口を有する吐出部とをさらに備え、上記空気混入部は、上記吐出口付近に設けられ且つ該吐出部を流通する噴流のエジェクタ効果によって該噴流に空気を吸入するエジェクタ機構であるものとする。
【００１６】
上記の構成の場合、上記空気混入部は、上記吐出部を流通する噴流の速度エネルギの一部を圧力エネルギに変換し、当該圧力エネルギによって空気を吸引して、噴流に空気を混入させる（エジェクタ効果）。このエジェクタ機構は、噴流に空気を混入させるための動力源が不要であるため、小型化されると共に受電が必要なくなり、その設置が容易である上に、ランニングコストの低減化が図られる。つまり、上記吐出部のエジェクタ機構によって吐出流に空気を混入させるため、低いランニングコストで、汚泥等を攪拌する吐出流による積極的な曝気を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、水槽内に吐出する、水槽ポンプ装置からポンプ槽内攪拌装置に導入された噴流に空気混入部によって空気を混入することによって、水槽内を攪拌する吐出流に空気が含まれるため、水槽内の汚水を攪拌する際に、同時に曝気を行うことができ、硫化水素ガスの発生を抑制することができる。また、好気性バクテリアのによる有機物の分解を促進し、ポンプ槽内における、硫化水素以外の悪臭の発生も抑制することができる。その結果、ポンプ槽内での悪臭の発生及び埋設管の腐蝕を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１において、１は水槽としての下水中継ポンプ槽（以下、ポンプ槽ともいう）、２は水中ポンプ本体３に槽内攪拌装置４が付設された槽内攪拌装置付き水中ポンプ装置（以下、水中ポンプ装置という）である。流入口５よりポンプ槽１内に流入した下水は、その水位が所定の運転レベル以上になると、水中ポンプ装置２の作動により、所定の停止レベルに水位が低下するまで固定排出管６から排出される。この水中ポンプ装置２の作動のために、ポンプ槽１内に運転用フロート７、停止用フロート８及び異常水位警報用フロート９が設けられ、ポンプ槽１の上方に制御盤１０が設けられている。
【００２０】
水中ポンプ装置２は、下水中継ポンプ槽１のマンホール１１よりガイドパイプ１２を伝って槽内底部に降ろされ、着脱装置１３により該下水中継ポンプ槽１に着脱自在に設置される。水中ポンプ装置２の昇降のためにマンホール１１の蓋１４と水中ポンプ本体３とが昇降用チェーン１５によって連結されている。昇降用チェーン１５は水中ポンプ装置２の重心を通る垂直線上で水中ポンプ本体３の頂面部に接続されている。着脱装置１３は、水中ポンプ装置２をポンプ槽１内に固定された固定排出管６に結合するものであり、この結合により、水中ポンプ装置２は固定排出管６に支持される。
【００２１】
すなわち、図２に示すように、着脱装置１３は、水中ポンプ装置２の水中ポンプ本体３の噴出部３１に設けられた着脱フランジ部１６及びフック１７を有する着脱用接続管２３と、固定排出管６の基端フランジ部１８とによって構成されている。フック１７は、着脱フランジ部１６の上部との間に下方に開口した係合凹部を形成し、固定排出管６の基端フランジ部１８の上部には当該係合凹部に嵌る係合部１８ａが形成されている。この係合凹部と係合部１８ａとの嵌合により、水中ポンプ装置２は固定排出管６に支持され、該水中ポンプ装置２の自重により着脱フランジ部１６を固定排出管６の基端フランジ部１８に押し当てるモーメントが働いて、両者は隙間なく接続される。フック１７及び係合部１８ａの互いの当接面には、上記嵌合を案内するとともに、上記フランジ部１６，１８同士を密に接続するために、テーパが形成されている。
【００２２】
上記水中ポンプ本体３の噴出部３１は、図３に示すように、水中ポンプ本体３のポンプケーシング３ａより側方へ突出して形成されており、この先端に上記着脱用接続管２３が取り付けられている。着脱用接続管２３は、上記着脱フランジ部１６、並びにガイドパイプ１２に摺動自在に係合するガイド２４が設けられている。図３に示すように、ガイドパイプ１２は２本あり、着脱用接続管２３にはガイド２４が２つ設けられている。
【００２３】
槽内攪拌装置４について説明するに、これは、水中ポンプ装置２の運転開始時、水中ポンプ本体３の吐出流の一部又は全部を槽内に吐出させるものである。そのケーシング３０は、図３、４に示すように、水中ポンプ本体３のポンプケーシング３ａに取り付けられるケーシング本体４５と、その下側に結合されたダイヤフラムカバー４６とからなり、ケーシング本体４５の上側に保護カバー４７が設けられている。
【００２４】
ケーシング本体４５とダイヤフラムカバー４６とよりなるケーシング３０内は、図に示すように、下部ダイヤフラム４８によって、ボール弁４９を収容する上部の弁収容部５１と下部の作動流体としてのオイルを収容する下部オイル室５２とに区画形成されている。下部ダイヤフラム４８はその周縁部がケーシング本体４５とダイヤフラムカバー４６とに挟持されている。
【００２５】
一方、ケーシング本体４５の頂部には凹部が形成されていて、該凹部の周縁部と保護カバー４７との間に上部ダイヤフラム５３の周縁部が挟持されて、該ケーシング本体４５の凹部と上部ダイヤフラム５３とによって上部オイル室５４が形成されている。保護カバー４７は上部ダイヤフラム５３を保護するものである。
【００２６】
下部オイル室５２と上部オイル室５４とは、ケーシング本体４５及びダイヤフラムカバー４６に形成されたオイル通路５５によって連通し、ダイヤフラムカバー４６にオイル通路５５のオイル流量を調整する調整弁５６が取付けられている。
【００２７】
ケーシング本体４５の上部には、水中ポンプ本体３の噴流を該ケーシング本体４５内部に導入するための流入部３２が設けられている。ケーシング本体４５を流入部３２の上流端に形成されたフランジ３２ａによって水中ポンプ本体３のポンプケーシング３ａに取り付けられる。そして、流入部３２の内部には、水中ポンプ本体３と弁収容部５１とを連通させる噴流用通路５７が形成されており、この噴流用通路５７を介して、水中ポンプ本体３から弁収容部５１へ噴流が流入する。
【００２８】
一方、ケーシング本体４５の上部における、流入部３２の反対側には、該流入部３２から流入した噴流が外部に流出する吐出部３３が設けられている。この吐出部３３は、該吐出部３３を流通する噴流のエジェクタ効果によって該噴流に空気を吸入するエジェクタ機構３４と、該エジェクタ機構３４によって空気が混入された噴流をポンプ槽１内に吐出する吐出口３５ａを有するノズル３５とを備える。
【００２９】
エジェクタ機構３４は、弁収容部５１から噴流を流出させる流出部３４ａと、この流出部３４ａの下流端部に取り付けられる本体管３４ｂと、この本体管３４ｂに対して径方向外方から設けられた空気導入部３４ｃ、この空気導入部３４ｃに取り付けられるエアホース３４ｄとを備える。
【００３０】
上記流出部３４ａには、弁収容部５１に通じる流出孔５８が形成されており、この流出孔５８の上流端にはボール弁４９が着座可能な弁座５９が設けられている。また、流出部３４ａは、外径が小さくなった小径部３４ｅが下流端に形成されており、上記本体管３４ｂは、この小径部３４ｅとの間に径方向に隙間を有した状態で、流出部３４ａに取り付けられている。このとき、本体管３４ｂは、流出部３４ａに対して外側から嵌められており、その内径は流出部３４ａの内径よりも大きく形成されている。そして、空気導入部３４ｃは、本体管３４ｂの、上記小径部３４ｅとの隙間に対応する位置に設けられている。この空気導入部３４ｃには、下流端が本体管３４ｂの内部に開口する一方、上流端には上記エアホース３４ｄが接続される導入通路が形成されている。エアホース３４ｄは、ケーシング本体４５に沿って水中ポンプ本体３まで延びた後、水中ポンプ本体３に連結された昇降用チェーン１５に沿ってポンプ槽１の上部まで延びている（図１参照）。また、エジェクタ機構３４の下流端には、ノズル３５が取り付けられている。
【００３１】
このように構成されたエジェクタ機構３４は、弁収容部５１内の噴流が流出部３４ａを通過することによって噴流の流速が増大し且つ静圧が低下することに伴い、空気導入部３４ｃを介してエアホース３４ｄから本体管３４ｂ内部に空気が吸引される。吸引された空気は、本体管３４ｂ内で微細気泡として噴流に混入され、噴流と共にノズル３５からポンプ槽１内に吐出される。
【００３２】
ダイヤフラムカバー４６は、ケーシング３０の底壁を構成し、この底壁は下部ダイヤフラム４８を底壁に沿わせて収めるべく下方へ突出した凸曲面状に形成されている。そうして、該底壁の周囲に、当該槽内攪拌装置４を平坦面上で自立させる設置部を構成する３本の脚６２、６２が設けられている（図４では２本のみ図示）。
【００３３】
上記３本の脚６２、６２のうちの一つの脚６２の内側には、該脚６２の上部と凸曲面状底壁との間にわたって延びる下方へ膨出した膨出部が形成され、当該脚６２と膨出部とによって上記調整弁５６の取付部６３が形成されている。すなわち、当該脚６２の外面から膨出部へ延びる調整弁取付孔が形成され、該取付孔に調整弁５６がねじ込まれている。
【００３４】
上記槽内攪拌装置４の作動を説明するに、ポンプ始動前は、図４の実線で示すように、ボール弁４９が弁収納部５１の下方にあって流出孔５８は開の状態にある。この状態で水中ポンプ本体３を始動すると、ポンプケーシング３ａから下水の一部が噴流用通路５７を介して弁収容部５１に流入し、流出孔５８を介してノズル３５からポンプ槽１内へ噴出する。これにより、ポンプ槽１内が攪拌される。
【００３５】
そして、弁収容部５１を下水が通過することにより、該弁収容部５１に負圧が発生し、この負圧によって、オイルが上部オイル室５４から下部オイル室５２に移動するのに合わせて、上部ダイヤフラム５３が下降し、下部ダイヤフラム４８が上昇して、ボール弁４９が持ち上がり始める（図４の二点鎖線参照）。
【００３６】
運転開始から約２０〜５０秒経過すると、下部ダイヤフラム４８は上方に突出した状態になり、ボール弁４９は下部ダイヤフラム４８に押し上げられ弁座５９に当接して流出孔５８を閉じる（図４の一点鎖線参照）。これにより、ノズル３５からの下水の噴出は停止し、下水は噴出部３１、着脱用接続管２３を通って固定排出管６へ流れるようになる。一方、弁収容部５１内は、ボール弁４９が弁座５９に押し当てられた状態で正圧になり、上部ダイヤフラム５３、下部ダイヤフラム４８及びオイルはポンプ始動前の状態に戻る。ポンプ作動が停止すると、ボール弁４９は弁座５９から離脱して下部ダイヤフラム４８の上に落ちる。尚、運転開始からボール弁４９が流出孔５８を閉じるまでの時間は、上記調整弁５６を調整することによって調整することができる。
【００３７】
よって、上記槽内攪拌装置４の作動により、ポンプ槽１内の砂、汚泥、浮遊油脂、スカム等は、上記噴流によって攪拌され、固定排出管６から排出される。このため、水槽内に砂や汚泥が滞留ないしは堆積したり、浮遊油脂やスカムが槽壁等に固着することが抑制される。
【００３８】
また、ポンプ槽１内の汚水が攪拌されると、水面近傍の汚水も攪拌されるため、大気からの酸素の供給も積極的に行われ、曝気が促進される。
【００３９】
このように、上記実施形態では、槽内攪拌装置４からポンプ槽１内に吐出される吐出流には、エジェクタ機構３４によって空気が混入されているため、該吐出流がポンプ槽１内の汚水を攪拌すると同時に、曝気を行って好気化させる。また、槽内攪拌装置４のノズル３５は、一般的には、ポンプ槽１の底部に向かって吐出流が吐出して、ポンプ槽１の底部の汚泥等を攪拌するように構成されているが、この吐出流に空気が混入されているため、汚泥を攪拌しながら曝気を行うことができ、非常に効率的に曝気を行うことができる。さらに、攪拌の観点から見ても、吐出流に気泡が含まれているため、攪拌効率を向上させることができる。そして、このように攪拌及び曝気を促進することによって、硫化水素ガスの発生を抑制することができる。また、好気性バクテリアによる有機物の分解が促進されて、硫化水素以外の悪臭の発生も抑制することができる。その結果、ポンプ槽１内での悪臭の発生及び固定排出管６やその下流側の埋設管の腐蝕を抑制することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、槽内攪拌装置４内の噴流への空気の混入をエジェクタ機構３４によって行うことによって、吐出部３３を流通する噴流の速度エネルギの一部を圧力エネルギに変換して、当該圧力エネルギによって空気を吸引して、噴流に空気を混入させるため、空気を混入させる装置の構成が小型化されると共に受電が必要なくなり、槽内攪拌装置４に対する設置が容易である上に、ランニングコストの低減が図られる。
【００４１】
尚、上記実施形態では、弁収容部５１、下部、上部オイル室５２、５４等からなる槽内攪拌装置を採用しているが、これに限られるものではなく、水中ポンプ装置２に取り付けられ、水中ポンプ運転開始時に一定時間噴流を吐出して水槽内の攪拌を行うものであれば、任意の装置を採用することができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、エジェクタ機構３４は、空気導入部３４ｃを有する本体管３４ｂを設けることによって構成されているが、これに限られるものではない。すなわち、本体管３４ｂ等を介して吐出部３３内へエアホース３４ｄを導入し、そのエアホース３４ｄの開口端がノズル３５の吐出口３５ａ近傍に位置するように構成してもよい。このような構成であっても、吐出部３３を流れる噴流のエジェクタ効果によってエアホース３４ｄから空気を吸引して、該噴流内に空気を混入させることができる。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、槽内攪拌装置４の吐出部３３にエジェクタ機構３４を設けて、吐出部３３内を流通する噴流に空気を混入しているが、これに限られるものではない。例えば、空気混入部として、電動ブロワを利用し、この電動ブロワを水中ポンプ装置２の起動と同時に駆動して強制的に空気を槽内攪拌装置４に供給すると共に、所定時間経過後（槽内攪拌装置の攪拌時間に略相当）停止させるようにしてもよい。このように、吐出部３３の流通する噴流に空気を混入することができる構成であればよいが、上記エジェクタ機構３４を採用する方が、装置の小型化及びランニングコストの面で有利である。
【００４４】
さらに、上記実施形態では水中ポンプ装置２の作動のためにフロート７〜９を利用した水位センサを採用しているが、槽内攪拌装置４を使用する水槽ではフロートが水流で振り回されることから、誤検出を避けるために、気泡式等の圧力式センサを使用することがより望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】同実施形態の水中ポンプ装置の水槽内での設置状態を示す一部省略した側面図である。
【図３】同水中ポンプ装置の平面図である。
【図４】同槽内攪拌装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      ポンプ槽（水槽）
２      水中ポンプ装置
３２    流入部
３３    吐出部
３４    エジェクタ機構（空気混入部）
４      ポンプ槽内攪拌装置
【図１】
2007029829.tif 000003
【図２】
2007029829.tif 000004
【図３】
2007029829.tif 000005
【図４】
2007029829.tif 000006