(57)【要約】【課題】  トラフに流入する水量を減少させてスカム水のみを効率的にトラフに流入させることができるスカム除去装置及びその方法を提供する。【解決手段】  水槽の水面に浮遊するスカムを除去するスカム除去装置２０において、スカム１６を含むスカム水１４が流入するトラフ２２と、トラフ２２の側壁面に形成されたスカム水１４の流入開口２７に設けられ、流入開口面積に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することによりスカム水１４のトラフ２２への堰止めと越流とを行う揺動堰２４と、揺動堰２４を揺動させる揺動堰駆動手段４０と、揺動堰２４近傍の水面の一定領域を撮像してスカム１６の溜まり具合を監視する撮像手段８２と、撮像された画像をスカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する画像処理手段８４と、画像処理された画像処理結果に基づいて揺動堰駆動手段４０を制御する制御手段８６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽の水面に浮遊するスカムを除去するスカム除去装置において、
前記スカムを含むスカム水が流入するトラフと、
前記トラフの側壁面に形成された前記スカム水の流入開口に設けられ、該流入開口面積に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することにより前記スカム水の前記トラフへの堰止めと越流とを行う揺動堰と、
前記揺動堰を揺動させる揺動堰駆動手段と、
前記揺動堰近傍の水面の一定領域を撮像して前記スカムの溜まり具合を監視する撮像手段と、
前記撮像された画像を前記スカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する画像処理手段と、
前記画像処理された画像処理結果に基づいて前記揺動堰駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするスカム除去装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記画像処理された画面全体に対する前記スカム画像の面積比率に基づいて、前記面積比率が設定上限値を超えたら前記揺動堰駆動手段を制御して前記揺動堰を堰止め状態から越流状態に制御し、該越流により前記面積比率が設定下限値を下回ったら前記越流状態から前記堰止め状態に戻す制御を行うことを特徴とする請求項１のスカム除去装置。
【請求項３】
水槽の水面に浮遊するスカムを除去するスカム除去方法において、
前記スカムを含むスカム水が流入するトラフの側壁面に形成された前記スカム水の流入開口に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することにより前記スカム水の前記トラフへの堰止めと越流とを行うフロート式の揺動堰近傍の水面の一定領域を、
撮像手段により撮像して前記スカムの溜まり具合を監視し、
前記撮像された画像を画像処理手段により前記スカム画像とそれ以外の画像とに画像処理し、
画像処理された画面全体に対する前記スカム画像の面積比率に基づいて、前記面積比率が設定上限値を超えたら揺動堰駆動手段を制御して前記揺動堰を堰止め状態から越流状態にし、
該越流により前記面積比率が設定下限値を下回ったら前記越流状態から前記堰止め状態に戻すことを特徴とするスカム除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカム除去装置及びその方法に係り、水処理設備の水槽、例えば沈殿池の水面に浮遊するスカム（浮遊物）を除去するためのスカム除去装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水処理設備の沈殿池等においては、水面にスカムが滞留し、処理水質の悪化及び悪臭発生の原因となってきていた。このため、スカムを定期的に処理する必要があるが、このスカムを除去する装置として、沈殿池の巾いっぱいの長さを有する円筒形状でスカム流入口が開口されたパイプスキマが多くの水処理設備で用いられている。パイプスキマは、スカム除去時には開口部が一定角度回転し、開口部が水面と接触することで、水面上に滞留したスカムを含むスカム水を呑込むようになっている。
【０００３】
しかし、パイプスキマにおいてスカム流入口へのスカム水の越流速度はパイプスキマからスキマ送水配管への流入口に近いほど早く、遠くなるほど遅くなる。越流速度に差が生じるため越流速度の遅い方の水面上に浮遊するスカムがそのまま滞留し易く、また、水位の変動により開口部の呑込み深さが変化し、呑込み量にバラツキが生じてしまうため、スカムをうまく除去できないという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１には、スカムの誘引口として水面よりも深く開口したトラフと、誘引口近くに配され水面を境に上下運動する堰と、内部に液体を流入させるタンクと錘とでシーソー運動を行なうシーソー機構を設け、このシーソー機構によって堰を上下駆動する浮遊物除去装置が提案されている。
【特許文献１】特開平７−３０５３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スカム除去装置でスカムが除去された処理水は、後工程例えば生物処理装置で生物学的な処理を行うことが一般的であり、スカム除去装置ではスカムは効率的に除去しつつもトラフに流入する水量をできるだけ減らし、多くの処理水を生物処理装置に送液することが重要になる。
【０００６】
しかしながら、沈殿池に溜まったスカム水をトラフに流入させる従来のタイミングの制御は、タイマー制御が通常であるので、トラフに流入する水をできるだけ少なくしてスカムを効率的に流入させることができないという問題がある。即ち、沈殿池に流入する廃水の水質は変動し、沈殿池の水面に溜まるスカム量は時々刻々変化するので、タイマー制御では、水面に溜まっているスカム量が少ない場合でも定時になればスカム水をトラフに流入させることになる。逆に、水面に多量のスカムが溜まったにも係わらず定時までトラフに流入させないと、溜まったスカムによる悪臭が発生するだけでなく、スカムが装置の各部分に付着して装置故障の原因になる。
【０００７】
本発明はこのような問題に対してなされたもので、水槽に流入する廃水の水質変動によるスカムの実際の溜まり具合に即してスカム水をトラフに流入させることができるので、トラフに流入する水量を減少させてスカム水のみを効率的にトラフに流入させることができるスカム除去装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、水槽の水面に浮遊するスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカムを含むスカム水が流入するトラフと、前記トラフの側壁面に形成された前記スカム水の流入開口に設けられ、該流入開口面積に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することにより前記スカム水の前記トラフへの堰止めと越流とを行う揺動堰と、前記揺動堰を揺動させる揺動堰駆動手段と、前記揺動堰近傍の水面の一定領域を撮像して前記スカムの溜まり具合を監視する撮像手段と、前記撮像された画像を前記スカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する画像処理手段と、前記画像処理された画像処理結果に基づいて前記揺動堰駆動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするスカム除去装置を提供する。
【０００９】
本発明の請求項１によれば、撮像手段で揺動堰近傍の水面の一定領域を撮像してスカムの溜まり具合を常時監視し、画像処理手段で撮像された画像をスカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する。画像処理としては、例えばスカムと水との色の違いや色の濃淡から二値化処理を好適に採用することができる。次に、画像処理された画像情報は制御手段に送られ、制御手段は、画像処理された画像処理結果に基づいて揺動堰駆動手段を制御する。
【００１０】
このように水面に溜まるスカムの溜まり具合を撮像することで、水槽に流入する廃水の水質変動によるスカムの実際の溜まり具合に即してスカム水をトラフに流入させることができるので、トラフに流入する水量を減少させてスカム水のみを効率的にトラフに流入させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、前記制御手段は、前記画像処理された画面全体に対する前記スカム画像の面積比率に基づいて、前記面積比率が設定上限値を超えたら前記揺動堰駆動手段を制御して前記揺動堰を堰止め状態から越流状態に制御し、該越流により前記面積比率が設定下限値を下回ったら前記越流状態から前記堰止め状態に戻す制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項２は制御手段による揺動堰駆動手段の制御方法の好ましい態様を示したもので、画像処理された画面全体に対するスカム画像の面積比率の設定上限値と設定下限値を設定し、面積比率が設定上限値を超えたら揺動堰駆動手段を制御して揺動堰を堰止め状態から越流状態に制御する。これにより、水面に溜まっているスカム量が少ないにも係わらずスカム水をトラフに流入させることを防止できると共に、スカムが溜まり過ぎて悪臭が発生したり、装置故障の原因になったりするのを防止できる。
【００１３】
また、上記越流状態により面積比率が設定下限値を下回ったら越流状態から堰止め状態に戻す制御を行うので、溜まったスカムがトラフに殆ど流入し終わったにも係わらず、いたずらに水をトラフに流入させることがない。従って、トラフに流入する水量を減少させてスカム水のみを効率的にトラフに流入させることができる。
【００１４】
更に、請求項３に記載の発明は、前記目的を達成するために、水槽の水面に浮遊するスカムを除去するスカム除去方法において、前記スカムを含むスカム水が流入するトラフの側壁面に形成された前記スカム水の流入開口に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することにより前記スカム水の前記トラフへの堰止めと越流とを行うフロート式の揺動堰近傍の水面の一定領域を、撮像手段により撮像して前記スカムの溜まり具合を監視し、前記撮像された画像を画像処理手段により前記スカム画像とそれ以外の画像とに画像処理し、画像処理された画面全体に対する前記スカム画像の面積比率に基づいて、前記面積比率が設定上限値を超えたら揺動堰駆動手段を制御して前記揺動堰を堰止め状態から越流状態にし、該越流により前記面積比率が設定下限値を下回ったら前記越流状態から前記堰止め状態に戻すことを特徴とするスカム除去方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のスカム除去装置及びその方法によれば、水槽に流入する廃水の水質変動によるスカムの実際の溜まり具合に即してスカム水をトラフに流入させることができるので、トラフに流入する水量を減少させてスカム水のみを効率的にトラフに流入させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下添付図面に従って本発明に係るスカム除去装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態に係るスカム除去装置２０を、沈殿池１０に組み込んだ斜視図である。また、図２はスカム除去装置２０を上から見た概略図であり、図３（Ａ）、（Ｂ）はトラフと揺動堰との連結部分を説明する縦断面図である。
【００１８】
スカム除去装置２０は、主として沈殿池１０の水面に浮遊するスカム１６を含むスカム水１４が流入するトラフ２２と、トラフ２２の側壁面に形成されたスカム水の流入開口２７に設けられ、該流入開口面積に略対応する大きさに形成されると共に、その下端部を揺動支点として縦向きに揺動することによりスカム水のトラフ２２への堰止めと越流とを行う揺動堰２４と、揺動堰２４を揺動させる揺動堰駆動手段４０と、スカム水をトラフ２２に流入させるタイミングを制御するタイミングコントローラ８０と、で構成される。
【００１９】
トラフ２２は、横断面の形状が凹状に形成されると共に、長さ方向が沈殿池１０の横幅と略同じ長さに形成される。トラフ２２に流入したスカム水は沈殿池１０の一方側の側壁面に形成された排出口３２を介して排出流路３０に流出される。
【００２０】
また、トラフ２２の一方側の側壁面には流入開口２７の左右両端部から揺動堰２４の揺動方向に突出した第１の側板３１、３１が一対設けられ、この第１の側板３１、３１の下部に設けられたヒンジ２３に揺動堰２４が揺動自在に支持される。更には、揺動堰２４の左右両端部には揺動堰２４が揺動する際に第１の側板３１、３１に摺動する第２の側板２６、２６が一対設けられる。第２の側板２６、２６は、ヒンジ２３を要とした扇形状に形成される。これにより、揺動堰２４が揺動したときに、トラフ２２の側壁面と揺動堰２４との左右両端部の間に形成される扇形状の隙間を塞ぐことができるので、沈殿池の水が揺動堰２４の左右両端部から回り込んでトラフ２２に流入するのを防止でき、揺動堰２４の上端から越流するスカム水のみをトラフ２２に流入させることができる。第１の側板３１、３１と第２の側板２６、２６との摺動面には、シール部材（例えばＯリング等）を介在させて揺動堰２４が揺動した際の水密性を向上することが好ましい。
【００２１】
また、一対からなる第１の側板３１、３１と第２の側板２６、２６との外側には、揺動堰２４が揺動した際にトラフ２２の側壁面と揺動堰２４との左右両端部の間に形成される前述の扇形状の隙間を塞ぐ蛇腹部材２８が設けられている。これによって、沈殿池１０の水が揺動堰２４の左右両端部から回り込んでトラフ２２に流入するのを一層防止できる。更には、ヒンジ２３にスカムやその他の付着物が付着して揺動堰２４の揺動を阻害しないように、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ヒンジ２３をカバー２５で覆うことが好ましい。
【００２２】
そして、図３（Ａ）及び（Ｂ）から分かるように、揺動堰２４はヒンジ２３を揺動支点として揺動することにより、スカム水のトラフ２２への堰止めと越流とを行う。即ち、沈殿池１０の水面にスカムが溜まっていないときには、図３（Ａ）に示したように、揺動堰の上端が水面よりも高い位置になるように揺動堰２４を揺動させる。そうすることで、スカム除去装置２０のトラフ２２にスカム水１４が流入することを防いでいる。一方、スカムが水面に溜まったときには、図３（Ｂ）に示したように、揺動堰２４の上端が水面よりも低い位置になるように揺動堰２４を揺動させる。そうすることで、スカム除去装置２０のトラフ２２にスカム水１４が流入するので水面に浮遊するスカムを沈殿池１０から取り除くことができる。トラフ２２に流入したスカム水１４は、排出流路３０によって外部に排出され、不図示の外部装置によりスカムを分離し、スカムが分離された水は再び沈殿池１０に戻される。
【００２３】
また、図１及び図２に示すように、沈殿池１０内における揺動堰２４の左右両端部の近傍には、スカム水１４の流れを揺動堰２４の左右両端側から中央側にガイドするガイド板３４を設けることが好ましい。これは、沈殿池１０の側壁１２と蛇腹部材２８との隙間にスカムが入り込み、スカムが蛇腹部材２８に付着すると、蛇腹部材２８の伸縮動作を阻害するので、揺動堰２４の揺動に支障をきたしてしまうからである。本発明の実施の形態では、ガイド板３４を設けるようにしたので、揺動堰２４両端部と側壁１２との隙間にスカムが入り込むのを防止できる。更に、ガイド板３４の下部（水中）にエアを曝気する曝気管３７を設けることが好ましい。この曝気管３７におけるエアの曝気向きは揺動堰２４の両端部側から中央部側への水流が形成されるように配置することが好ましい。このようにエアを水中に曝気することで、ガイド板３４付近に集まったスカムをエアの勢いによって揺動堰２４の両端側から中央側に追いやることができるので、更に、揺動堰２４両端部と壁１２との隙間にスカムが入り込んでしまうことを防ぐことができる。エアはエア配管を介して供給するが、水処理設備にある曝気槽において用いているエアを好適に利用することができる。
【００２４】
タイミングコントローラ８０は、図１に示すように、揺動堰２４近傍の水面の一定領域を撮像してスカム１６の溜まり具合を監視する撮像手段８２と、撮像された画像をスカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する画像処理手段８４と、画像処理された画像処理結果に基づいて揺動堰駆動手段４０を制御する制御手段８６と、を備えている。
【００２５】
常時、撮像手段８２では、揺動堰２４近傍の水面の一定領域を撮像してスカム１６の溜まり具合を監視している。そして、撮像手段８２で撮像された画像は、画像処理手段８４でスカム画像とそれ以外の画像とに画像処理する。画像処理としては、例えばスカム１６と水との色の違いや色の濃淡から二値化処理を好適に採用することができる。次に、画像処理された画像情報は制御手段８６に送られ、制御手段８６は、画像処理された画像処理結果に基づいて揺動堰駆動手段４０を制御する。
【００２６】
ここで、制御手段８６では、画像処理された画面全体に対するスカム画像の面積比率の設定上限値と設定下限値が設定されており、面積比率が設定上限値を超えたら揺動堰駆動手段４０を制御して揺動堰２４を堰止め状態から越流状態にする。これにより、水面に溜まっているスカム量が少ないにも係わらずスカム水１４をトラフ２２に流入させることを防止できると共に、スカム１６が溜まり過ぎて悪臭が発生したり、装置故障の原因になったりするのを防止できる。
【００２７】
また、制御手段８６は、上記越流状態により面積比率が設定下限値を下回ったら越流状態から堰止め状態に戻す制御を行う。これにより、溜まったスカム１６がトラフ２２に殆ど流入し終わったにも係わらず、いたずらに水をトラフ２２に流入させることがない。
【００２８】
以上のように、水面に溜まるスカム１６の溜まり具合を撮像し、撮像された画像を画像処理し、この画像処理したスカム画像の面積比率に基づいて揺動堰２４を駆動することで、沈殿池１０に流入する廃水の水質変動によるスカム１６の実際の溜まり具合に即してスカム水１４をトラフ２２に流入させることができるので、トラフ２２に流入する水量を減少させてスカム水１４のみを効率的にトラフ２２に流入させることができる。
【００２９】
図４及び図５は、本発明に係るスカム除去装置２０における揺動堰駆動手段４０の斜視図であり、揺動堰２４が水に浮かぶフロート構造に好適な手段である。図４及び図５では第１及び第２の側壁、蛇腹部材等は省略してある。
【００３０】
図４の揺動堰駆動手段４０は、揺動堰２４の上端中央部に取り付けられたヒンジ４２に棒状部材４１の下端が遊びをもった状態で回動自在に支持される。この棒状部材４１は上端部がフリーな状態で垂直に立設されると共に略中央部が装置本体基盤４７に支持されたガイド筒４４内に挿通される。このガイド筒４４によって棒状部材４１が倒れるのを防止すると共に、棒状部材４１がスムーズに上下動を行えるようにしている。また、棒状部材４１の上部近傍には、エアプランジャ４６に支持された一対のクランプ４９、４９が設けられ、エアプランジャ４６を駆動することで一対のクランプ４９、４９が棒状部材４１をクランプ（挟持）したり、棒状部材４１を離したりすることができる。また、エアプランジャ４６は装置本体基盤４７に固定されたエアシリンダ４８に搭載されており、エアシリンダ４８を駆動することにより、エアプランジャ４６を上下移動することができる。
【００３１】
このように構成された揺動堰駆動手段４０によれば、通常時には、一対のクランプ４９、４９が棒状部材４１を離した状態（非接触の状態）にある。このため、フロート構造の揺動堰２４は沈殿池１０の水面の水位に追従して揺動すると共に、揺動堰２４の上端は水面から上にでた状態にあり、水がトラフ２２に流入するのを堰止めする。そして、水面にスカムが溜まってスカム水をトラフ２２に流入させるときには、エアプランジャ４６を駆動して一対のクランプ４９、４９で棒状部材４１をクランプすると共に、エアシリンダ４８のロッド４８Ａを縮方向に駆動してエアプランジャ４６を下方に所定量だけ移動させる。このエアプランジャ４６の下方移動にともなって一対のクランプ４９，４９にクランプされた棒状部材４１も下方移動するので、揺動堰２４が下向きに揺動し、揺動堰２４の上端が水面下に没する。これにより、スカム水が揺動堰２４の上端を乗り越えてトラフ２２に越流する。このときに、揺動堰駆動手段４０による揺動堰２４の揺動量を調整することで、揺動堰２４の上端を所望距離だけ水面下に沈めることができるので、スカム水のトラフ２２への越流量を調整できる。
【００３２】
図５の揺動堰駆動手段４０’は、揺動堰２４の上端中央部に取り付けられたヒンジ４２に棒状部材４１の下端部が回動自在に支持され、この棒状部材４１の上端部がフリーな状態で垂直に立設されると共に略中央部が装置本体基盤４７に支持されたガイド筒４４内に挿通されることは、図４の揺動堰駆動手段４０と同様である。そして、図５の揺動堰駆動手段の場合には、棒状部材４１の上端の少し上方位置に電動シリンダ装置５１のロッド先端５０Ｂを上下方向にストロークするように配置し、ロッド５０Ａが伸長動作したときに棒状部材４１の上端に当接し、棒状部材４１を下方移動させるようになっている。
【００３３】
このように構成された揺動堰駆動手段４０’によれば、通常時には、電動エアシリンダ５０のロッド５０Ａは縮んだ状態にあり、棒状部材４１の上端には当接していない。このため、フロート構造の揺動堰２４は沈殿池１０の水面の変動に応じて揺動すると共に、揺動堰２４の上端は水面から上にでた状態にあり、水がトラフ２２に流入するのを堰止めする。そして、水面にスカムが溜まってスカム水をトラフ２２に流入させるときには、電動エアシリンダ５０のロッド５０Ａを伸長動作させてロッド先端５０Ｂを棒状部材４１に当接させ、更にロッド５０Ａを所定量だけ下方に伸長させる。このロッド５０Ａの下方への伸長にともなって棒状部材４１も下方移動するので、揺動堰２４が下向きに揺動し、揺動堰２４の上端が水面下に没する。これにより、スカム水が揺動堰２４の上端を乗り越えてトラフ２２に越流する。このときに、揺動堰駆動手段４０’による揺動堰２４の揺動量を調整することで、揺動堰２４の上端を所望距離だけ水面下に沈めることができるので、スカム水のトラフ２２への越流量を調整できる。
【００３４】
以上、揺動堰駆動手段４０、４０’において揺動堰２４がフロート式構図の例で説明したが、フロート式でない場合には、揺動堰駆動手段４０、４０’で揺動堰２４を上下両方に移動させるようにすればよい。尚、揺動堰駆動手段４０’において、揺動堰２４を上下両方に移動させるためには、棒状部材４１とロッド５０Ａとを接合部材（不図示）を使って接合することが必要である。
【００３５】
このように、揺動堰駆動手段４０、４０’を設けることで、沈殿池１０の水位の変動に伴いフロート構造の揺動堰２４が上下するので揺動堰２４及びトラフ２２の上端は常に水面付近にあることができ、また、スカムを流入させる場合には、強制的に一定量押し込むことでスカムを含むスカム水を効果的にトラフ２２に流入させることができる。
【００３６】
以上説明したように、本発明に係るスカム除去装置２０は、水処理設備の沈降池において水面に浮遊するスカムを簡単な構造で確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るスカム除去装置の斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係るスカム除去装置を上面から見た概略図。
【図３】トラフと揺動堰との連結部分を説明する説明図。
【図４】本発明に係るスカム除去装置における揺動堰駆動手段の斜視図。
【図５】本発明に係るスカム除去装置における揺動堰駆動手段の斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…沈殿池、１２…壁、１４…スカム水、２０…スカム除去装置、２２…トラフ、２３…ヒンジ、２４…揺動堰、２５…カバー、２６…第２の側板、２７…流入開口、２８…蛇腹部材、２９…ピン、３０…排出流路、３１…第１の側板、３２…排出口、３４…ガイド板、３７…曝気管、４０，４０’…揺動堰駆動手段、４１…棒状部材、４２…ヒンジ、４４…ガイド筒、４６…エアプランジャ、４７…装置本体基盤、４８…エアシリンダ、４９…クランプ、５０…電動エアシリンダ、８０…タイミングコントローラ、８２…撮像手段、８４…画像処理手段、８６…制御手段
【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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