(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
散気および逆洗装置を有する生物濾過槽を含む複数の処理槽と、前記複数の処理槽間で処理水の移送を行う処理水移送装置と、送気装置とを有する浄化槽であって、前記送気装置は、
第１の送気手段と、前記第１の送気手段からの吐出エアを前記処理水移送装置および逆洗装置へ分岐する第１の経路切換手段と、
第２の送気手段と、前記第２の送気手段からの吐出エアを前記逆洗装置および散気装置へ分岐する第２の経路切換手段と、
送気制御手段とを有し、
前記送気制御手段は、少なくとも、前記第１の送気手段による吐出エアの容量を制御するとともに、前記第１の経路切換手段および第２の経路切換手段それぞれにおける分岐経路の切換制御をおこなうことを特徴とする浄化槽。
【請求項２】
請求項１に記載の浄化槽であって、
前記生物濾過槽が通常運転状態から逆洗状態へ切り換えられる場合に、前記送気制御手段は、前記第１の送気手段が前記通常運転状態よりも大容量のエアを吐出するよう制御し、さらに前記第１および第２の送気手段からのエアが前記逆洗装置へ供給されるよう前記第１および第２の経路切換手段を制御することを特徴とする浄化槽。
【請求項３】
散気および逆洗装置を有する生物濾過槽を含む複数の処理槽と、前記複数の処理槽間で処理水の移送を行う処理水移送装置と、第１の送気手段と、前記第１の送気手段からの吐出エアを前記処理水移送装置および逆洗装置へ分岐する第１の経路切換手段と、第２の送気手段と、前記第２の送気手段からの吐出エアを前記逆洗装置および散気装置へ分岐する第２の経路切換手段とを有する浄化槽において、
前記生物濾過槽が通常運転状態から逆洗状態へ切り換えられる場合に、少なくとも、前記第１の送気手段が通常運転状態よりも大容量のエアを吐出するよう制御し、さらに前記第１および第２の送気手段からのエアが前記逆洗装置へ供給されるよう前記第１および第２の経路切換手段を切り替えるステップを有することを特徴とする浄化槽の送気方法。
【請求項４】
請求項３に記載の浄化槽の送気方法であって、少なくとも、前記第１の送気手段による吐出エアの容量制御、および前記第１の経路切換手段および第２の経路切換手段における分岐経路の切換は、単一のタイマーによって所定の時間に行われることを特徴とする浄化槽の送気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄化槽における送気技術に関し、好適には、生物濾過槽を有する浄化槽において複数の送気系統を合理的に機能させる制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄化槽の構築技術の一例として、浄化槽の構成要素である生物濾過槽につき、その槽内に散気装置および逆洗装置を配置する技術が特開２０００−５７７９号に開示されている。これによれば、生物濾過槽の通常運転時には、散気装置から槽内にエアを供給することによって担体を流動させて好気性の生物処理を行い、逆洗時には、槽下部に設けられた逆洗装置からエアを供給して担体を洗浄する技術が開示されている。
【０００３】
ところで生物濾過槽が通常運転されている場合の浄化槽の送気系統としては、一般に、生物処理のための散気用エアの送気系統、および処理槽間で処理水を移送する移送用ポンプ（移送用エアリフト）駆動のための送気系統が必要となってくる。さらに生物濾過槽の逆洗運転時の送気系統としては、生物濾過槽内の担体を曝気洗浄するための逆洗用エアの送気系統が必要となってくる。しかも逆洗時には担体を効率よく洗浄する要請があるため、散気用エアの容量よりも逆洗用エアの容量を大きく設定する必要がある。このように複数の送気系統において送気タイミング・送気要求量に相違があるため、浄化槽における合理的な送気技術を構築する要請が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、浄化槽において複数の送気系統を合理的に機能させるための制御技術を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
【０００６】
本発明では、生物濾過槽を含む複数の処理槽と、処理水移送装置と、送気装置とを有する浄化槽が構成される。生物濾過槽は、散気装置および逆洗装置を有する。処理水移送装置は、上記複数の処理槽間で処理水の移送を行う。典型的な具体例としては、生物濾過槽による処理を終えた処理水を、当該生物濾過槽よりも上流側に循環させるための処理水移送装置が該当する。
【０００７】
また送気装置は、第１および第２の送気手段と、第１および第２の経路切換手段とを有する。第１の経路切換手段は、第１の送気手段からの吐出エアを処理水移送装置および逆洗装置へ分岐する。また第２の経路切換手段は、第２の送気手段からの吐出エアを逆洗装置および散気装置へ分岐する。さらに送気装置は送気制御手段を有する。この送気制御手段は、少なくとも、第１の送気手段による吐出エアの容量を制御するとともに、第１の経路切換手段および第２の経路切換手段それぞれにおける分岐経路の切換制御をおこなう。
【０００８】
ここで第１および第２の送気手段として、典型的にはブロワやポンプ等で構成するのが好ましい。また送気駆動方式としては、ダイヤフラム振動タイプ・電磁ピストンタイプ・ロータリタイプ等の方式が採用可能である。また第１および第２の経路切換手段としては、典型的にはバルブで構成するのが好ましい。送気制御手段は、典型的にはタイマーないしリレー等で構成するのが好ましい。また送気手段による吐出エアの容量制御については、コストパフォーマンスの見地より、例えば位相制御によるスイッチングによって送気手段（例えばブロワ）の電力制御を行うのが好ましい。この場合にはトライアックへの通電のタイミングをタイマー等によって制御し、位相制御に際しての点弧角を適宜調節する構成が好ましい。なお第１の送気手段のみならず、第２の送気手段についても上記送気制御手段によって容量制御する構成も本発明に包含されるものとする。この場合、第２の送気手段の容量制御についても、例えば位相制御によるスイッチングによって第２の送気手段への電力制御を行う構成とするのが好ましい。
【０００９】
このように構成することで、処理水移送装置、散気装置および逆洗装置といった浄化槽における送気対象箇所につき、第１の送気手段による送気系統および第２の送気手段による送気系統を総合的かつ合理的に機能させ、効率よく送気を行うことが可能となる。
【００１０】
また、本発明において、生物濾過槽が通常運転状態から逆洗状態へ切換えられる場合に、送気制御手段は、第１の送気手段が通常運転状態より大容量のエアを吐出するよう制御し、さらに第１および第２の送気手段からのエアが逆洗装置へ供給されるよう第１および第２の経路切換手段を制御する構成とするのが好ましい。
【００１１】
このように構成することで、とりわけ大きな容量を必要とする逆洗時に、第１および第２の送気手段からのエアを逆洗用に供給することが可能となる。更に第１の送気手段については、生物濾過槽の通常運転状態よりも大容量のエアを吐出するよう制御するため、逆洗用に大容量のエアを供給することができる。
【００１２】
また、本発明では、前記構成の浄化槽において、生物濾過槽が通常運転状態から逆洗状態へ切り換えられる場合に、少なくとも、第１の送気手段が通常運転状態よりも大容量のエアを吐出するよう制御し、さらに記第１および第２の送気手段からのエアが逆洗装置へ供給されるよう第１および第２の経路切換手段を切り替えるステップを有する送気方法を用いるのが好ましい。また、この送気方法において、少なくとも、第１の送気手段による吐出エアの容量制御、および第１の経路切換手段および第２の経路切換手段における分岐経路の切換は、単一のタイマーによって所定の時間に行われるのが好ましい。
【００１３】
これにより、上記した浄化槽における送気技術と実質的に同等の作用を奏する合理的な送気方法が実現されることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である浄化槽、および当該浄化槽に設けられる送気装置につき、図面を参照しつつ説明する。
図１に模式的に示すように、本実施の形態に係る浄化槽１０１は、上流側から順に、夾雑物除去槽１０３、嫌気濾床槽１０５、生物濾過槽１０７、処理水槽１０９、消毒槽１１１という複数の処理槽を有する。図１において浄化槽１０１に流入した排水については、まず夾雑物除去槽１０３において、排水中の比較的大きめの固形物あるいは油脂等が固液分離されて排水から除去される。
【００１５】
夾雑物除去槽１０３で処理された処理水（排水）は、次に嫌気濾床槽１０５へ移流される。嫌気濾床槽１０５内の濾床には、特に図示しないものの、有機汚濁物を嫌気処理（還元処理）する嫌気性微生物が着床した濾材が設けられており、排水中の有機汚濁物が当該嫌気濾床槽１０５内の嫌気性微生物によって適宜嫌気処理されることになる。
【００１６】
嫌気濾床槽１０５において嫌気処理された処理水（排水）は、次に生物濾過槽１０７に移流される。生物濾過槽１０７内には上多孔板１２１および下多孔板１２２との間に処理領域１２３が区画形成されている。処理領域１２３内には、便宜上特に図示しないものの、多数の粒状担体が流動可能に充填されている。なお上多孔板１２１および下多孔板１２２は、粒状担体が処理領域１２３外へ移動するのを規制するとともに、処理水の移動を許容するように構成される。
【００１７】
粒状担体は、図示しないものの、中空円筒状に形成されることによって表面の実効面積を増大させ、有機汚濁物を好気処理（酸化処理）する好気性微生物を多数着床させている。
【００１８】
生物濾過槽１０７内には、更に散気装置１２５および逆洗装置１２７が設けられている。散気装置１２５は生物濾過槽１０７の中央下部寄りに配置され、散気装置１２５と上多孔板１２１との間に生物処理領域１２３ａが形成されるとともに、散気装置１２５と下多孔板１２２との間に濾過処理領域１２３ｂが形成される。逆洗装置１２７は下多孔板１２２の下部に配置される。また生物濾過槽１０７の底部は、逆洗水移送用エアリフトポンプ１３１および移送管１３２によって夾雑物除去槽１０３に接続されている。なお散気装置１２５および逆洗装置１２７へのエアの供給については図２を用いて後述する。
【００１９】
また、処理水槽１０９内の処理水の一部は、処理水移送用エアリフトポンプ１３３および移送管１３４によって夾雑物除去槽１０３に還流可能とされている。処理水移送用エアリフトポンプ１３３（ないし移送管１３４）は、本発明における「処理水移送装置」に対応する典型例である。
【００２０】
上述した嫌気濾床槽１０５における嫌気処理、および生物濾過槽１０７における好気処理を経た処理水（排水）は、処理水槽１０９および消毒槽１１１を経由して浄化槽１０１から放流されることになる。
【００２１】
さて、生物濾過槽１０７内の生物処理領域１２３ａにおいて好気処理を行うには、粒状担体に着床した好気性微生物へ酸素を供給するべく、散気装置１２５からエアが吐出される。一方、生物処理領域１２３ａにおける好気処理等で生じたＳＳ（Suspended Solid）等の浮遊固形物は、濾過処理領域１２３ｂにおける粒状担体に捕捉される。この時、処理水移送用エアリフトポンプ１３３が作動されており、移送管１３４を経由して処理水の一部が夾雑物除去槽１０３へ還流されて処理水の循環が行われる。このように、散気装置１２５および処理水移送用エアリフトポンプ１３３が駆動された状態を生物濾過槽１０７における「通常運転状態」と定義する。
【００２２】
一方、濾過処理領域１２３ｂにおける粒状担体を洗浄しようとする場合には、散気装置１２５よりも大容量のエアが逆洗装置１２７から濾過処理領域１２３ｂに向かって吐出される。この時、逆洗水移送用エアリフトポンプ１３１を駆動し、浮遊固形物を含有した逆洗水が、生物濾過槽１０７の底部から移送管１３２を経由して夾雑物除去槽１０３へ移送される。なお本実施の形態では、生物処理領域１２３ａと濾過処理領域１２３ｂとの間に区画用の多孔性板が配置されていないため、逆洗により粒状担体は処理槽１２３内を大きく回動することができ、生物処理領域１２３ａと濾過処理領域１２３ｂとの間で粒状担体が適宜入れ替わり得る。さて、逆洗装置１２７および逆洗水移送用エアリフトポンプ１３１が駆動された状態を生物濾過槽１０７における「逆洗状態」と定義する。
【００２３】
上記した散気装置１２５、逆洗装置１２７（逆洗水移送用エアリフトポンプ１３１を含む）および処理水移送用エアリフトポンプ１３３の駆動につき、本実施形態における送気装置１０２の全体構成が図２に示される。送気装置１０２は、コントローラ１４０、第１ブロワ１４１、第２ブロワ１４２、第１バルブ１６１および第２バルブ１６２を主体として構成される。
【００２４】
第１ブロワ１４１は、位相制御回路１４３を介してその風量（容量）が可変とされるとともに、第１バルブ１６１から第１分岐経路１７１を経由して処理水移送用エアリフトポンプ１３３へ通じ、かつ第１バルブ１６１から第２分岐経路１７２を経由して逆洗装置１２７へ通じている。
【００２５】
また第２ブロワ１４２は、第２バルブ１６２から第３分岐経路１７３を経由して散気装置１２５へ通じ、かつ第２バルブ１６２から第４分岐経路１７４を経由して逆洗装置１２７へ通じている。第１ブロワ１４１および第２ブロワ１４２は、それぞれ本発明における「第１の送気手段」および「第２の送気手段」に対応する。また第１バルブ１６１、第２バルブ１６２は、それぞれ本発明における「第１の経路切換手段」「第２の経路切換手段」対応する。
【００２６】
コントローラ１４０はコンセント１４０ａを介して通電されるとともに、タイマーユニットを内蔵している。そしてタイマーユニットにより、位相制御回路１４３を含む第１ブロワ１４１、第１バルブ１６１および第２バルブ１６２が所定の時間に作動を開始するように構成されている。なおコントローラ１４０は本発明の「送気制御手段」に対応する。
【００２７】
以下、本実施の形態の作用について説明する。まず本実施の形態においては、第１ブロワ１４１につき、風量が１分あたり４０リットルであって常用圧力が１平方センチメートルあたり０．１５Ｋｇの設定とするとともに、位相制御回路１４３により、風量を１分あたり８０リットルに増大することができる設定とした。また第２ブロワ１４２については、風量が１分あたり８０リットルであって常用圧力が１平方センチメートルあたり０．１７Ｋｇの設定とした。
【００２８】
図１に示す生物濾過槽１０７が通常運転状態にある場合、図２に示すコントローラ１４０は、第１ブロワ１４１につき、風量（容量）を１分あたり４０リットルに制御する。そして第１ブロワ１４１の吐出エアが、第１分岐経路１７１を経て、全て処理水移送用エアリフトポンプ１３３に供給されるように第１バルブ１６１の切換制御を行う。また第２ブロワ１４２の吐出エアが、第３分岐経路１７３を経て、全て散気装置１２５に供給されるように第２バルブ１６２の切換制御を行う。
【００２９】
これにより、生物濾過槽１０７の通常運転状態時には、処理水移送用エアリフトポンプ１３３が、１分あたり４０リットルの送気容量で処理水を夾雑物除去槽１０３（図１参照）に還流するとともに、散気装置１２５が、１分あたり８０リットルの送気容量で生物処理領域１２３ａ（図１参照）に空気を供給するという制御モードが得られることになる。
【００３０】
次に生物濾過槽１０７を逆洗する場合には、まず図２に示すコントローラ１４０内のタイマーユニットが作動される。タイマーユニットが作動することにより、位相制御回路１４３は、第１ブロワ１４１の風量が１分あたり８０リットルとなるように送気容量を制御する。また第１ブロワ１４１の吐出エアが、第２分岐経路１７２を経て、全て逆洗装置１２７に供給されるように第１バルブ１６１の切換制御を行う。さらに第２ブロワ１４２の吐出エアが、第４分岐経路１７４を経て、全て逆洗装置１２７に供給されるように第２バルブ１６２の切換制御を行う。
【００３１】
これにより、図１に示す生物濾過槽１０７が逆洗状態となる場合には、風量が１分あたり８０リットルの第１ブロワ１４１のエアと、同じく風量が１分あたり８０リットルの第２ブロワ１４２のエアが、逆洗装置１２７を通じて重畳的に濾過処理領域１２３ｂに供給され、大容量のエアによって効果的に逆洗作業が遂行されることになる。
【００３２】
なお本実施の形態では、位相制御回路１４３による第１ブロワ１４１の容量制御、第１バルブ１６１および第２バルブ１６２の切換制御を、コントローラ１４０の単一のタイマーユニットを用いて行うため、簡明な構成により複数の送気系統の制御を合理的に行うことが可能となった。
【００３３】
なお本実施の形態については、下記のように様々な変更が可能である。
図３に示すように、容量制御の対象外である第２ブロワ１４２につき、コントローラ（タイマーユニット）１４０に設定された電源供給用コンセント１４０ｂを利用して通電するという構成も可能である。この場合コンセント１４０ｂには、コンセント１４０ａから直接電気が供給される構成となっている。これにより、第２ブロワ１４２の通電についてもコントローラ１４０を主体とした簡明な構成とすることが可能となる。
【００３４】
また上記構成とは逆に、第１ブロワ１４１のみならず、第２ブロワ１４２についても容量（風量）が可変となるように制御する形態が可能である。この場合、第２ブロワ１４２の容量制御についても位相制御回路を用いる構成が好ましい。あるいは第１ブロワ１４１の容量制御に用いた位相制御回路１４３を、第２ブロワ１４２の容量制御に兼用する構成としてもよい。
【００３５】
この変更例によれば、例えば生物濾過槽１０７の逆洗時には、第２ブロワ１４２の風量を、通常運転時の風量よりも大きくなるように制御し、より大容量のエアを逆洗装置に供給するという制御方法が可能となる。
【００３６】
また、上記第１ブロワ１４１および第２ブロワ１４２につき、両者を別個に配置せず、一体の２気筒タイプとして構成してもよい。
【００３７】
また、上記した実施の形態では、生物濾過槽１０７で逆洗を行う場合、図２に示すコントローラ１４０が、第１ブロワ１４１および第２ブロワ１４２のエアを全て逆洗装置１２７に供給するよう制御したが、これを逆洗装置１２７および逆洗水移送用エアリフトポンプ１３１とに適宜振り分けながら供給する構成としてもよい。このように構成すれば、さらに複数の送気系統の合理的な制御が可能な浄化槽、ならびに浄化槽の送気装置が構成されることになる。
【発明の効果】
本発明によれば、浄化槽において複数の送気系統を合理的に機能させるための制御技術が提供されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る浄化槽の全体構成を示す。
【図２】  本実施の形態に係る浄化槽送気装置の構成を示す。
【図３】  本実施の形態の変更例の構成を示す。
【符号の説明】
１０１  浄化槽
１０３  夾雑物除去槽
１０５  嫌気濾床槽
１０７  生物濾過槽
１０９  処理水槽
１１１  消毒槽
１２３ａ  生物処理領域
１２３ｂ  濾過処理領域
１２５  散気装置
１２７  逆洗装置
１３１  逆洗水移送用エアリフトポンプ
１３３  処理水移送用エアリフトポンプ（処理水移送装置）
１４０  コントローラ
１４１  第１ブロワ（第１の送気手段）
１４２  第２ブロワ（第２の送気手段）
１６１  第１バルブ
１６２  第２バルブ
【図１】
0003983063.tif 000002
【図２】
0003983063.tif 000003
【図３】
0003983063.tif 000004