(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿池の底面に堆積した汚泥をその底面に設けられているスクレーパを所定の一定速度で往復動させてその底面に設けられている汚泥ピットに掻寄せる掻寄装置において、
前記スクレーパの往動開始時から所定の一定速度である１．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間、及びそのスクレーパの復動開始時から所定の一定速度である４．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間をそれぞれ１秒間以上３秒間以下に制御するスクレーパ移動速度制御手段を設けたことを特徴とする掻寄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沈殿池の底面に堆積した汚泥を往復動するスクレーパで汚泥ピットに掻寄せる掻寄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、沈殿池の底面に堆積した汚泥をその底面の一端側に設けられている汚泥ピットに掻寄せる掻寄装置としては、スクレーパを沈殿池の底面上で往復動させる往復動式の掻寄装置、いわゆるレシプロ式の掻寄装置が知られている（例えば、特開平８−９１２号等）。
【０００３】
図３は、従来の掻寄装置で沈殿池ａの底面に堆積した汚泥を掻寄せるときのその沈殿池ａの断面図、図４は掻寄装置の詳細図である。沈殿池ａは、一端側（図３では左側）が下水等の原水を受入れ、他端側に設けられている溢流トラフ１を介して処理水（上澄水）を排出できるように構成された、周知の横流式沈殿池の形状を呈している。そして、この沈殿池ａの底面２は、ほぼ水平状の偏平な面に形成されていて、その底面２の原水受入側には、凹状に形成された汚泥ピット（汚泥溜）３が設けられている。
【０００４】
掻寄装置４は、沈殿池ａの底面２上に移動自在に載置され、互いに所定の間隔をもって平行に配設された複数のスクレーパ５ａ，５ａ…を有している。そして、各スクレーパ５ａ，５ａ…は、周知のレシプロ式のスクレーパと同様に、沈殿池ａの幅方向（原水の流れる方向と直交する方向）とほぼ等しい長さを有し、その断面形状（原水の流れる方向と平行で垂直な断面形状）は、図３及び図４に示されるように、三角形状を呈し、汚泥ピット３側に垂直面を、その垂直面の上端から溢流トラフ１側に下り傾斜する傾斜面を有している。そして、これらスクレーパ５ａ，５ａ…は、連結部材６を介して一体化されて掻寄装置４が構成されている。
【０００５】
クランク機構７は、制御器Ｃにより回転制御される交流のモータＭによる回転運動を、掻寄装置４のスクレーパ５ａ，５ｂ…が往復動するための往復運動に変換するもので、その詳細は、図４に示されている。すなわち、クランク機構７の連結棒７ａの上端部は、モータＭの回転数を所定の割合で減速する歯車式等の周知の減速機８を介して回転される円板クランク９に回動自在に連結されている。したがって、円板クランク９が回転すると、連結棒７ａは、図４に矢印で示されるように上下動を行うことができる。
【０００６】
連結棒７ａの下端部は、沈殿池ａの側壁に設けられた三角形状の転換部７ｂの一先端部に回動自在に連結されている。また、この転換部７ｂの他の一先端部は、沈殿池ａの側壁に対して回動自在に設けられ、転換部７ｂの残りの先端部には、他端部を掻寄装置４の連結部材６に回動自在に連結された連結棒７ｃが回動自在に設けられている。したがって、連結棒７ａが上下動すると、スクレーパ５ａ，５ｂ…は、矢印丸１，丸２に示されるように、沈殿池ａの底面２上を往復動することができる。この往復動を示す矢印丸１，丸２のうち、矢印丸１は、底面２上に堆積した図示しない汚泥を汚泥ピット３（図４では省略）側に移動させる掻寄方向（以下、「掻寄方向丸１」という。）であり、また、矢印丸２は、スクレーパ５ａ，５ａ…を元の位置まで後退させる戻り方向（以下、「戻り方向丸２」という）を示している。
【０００７】
図１（ｂ）は、掻寄方向丸１及び戻り方向丸２の理想的な等速で移動する速度を示したタイムチャートであり、縦軸の上部は掻寄速度を表し、その下部は戻り速度を表わしている。ここでは、掻寄速度が１．５ｍ／分の一定速度に、また、戻り速度が４．５ｍ／分の一定速度となるように調整されている。横軸のｔは時間を表している。
【０００８】
この図１（ｂ）から明らかなように、掻寄方向丸１の速度は、戻り方向丸２の速度よりも遅くなるように設定されている。すなわち、戻り方向丸２のときには、素早く元の位置にスクレーパ５ａ，５ａ…が移動できるように設定されている。なお、スクレーパ５ａ，５ｂ…の具体的な等速度は、原水の性質、つまり原水に含まれている沈降性物質の種類や水温等により決められるが、図１（ｂ）の例では、掻寄方向丸１の掻寄速度は１．５ｍ／分に、また、戻り方向丸２の戻り速度は、４．５ｍ／分に設定されている。
【０００９】
上述の掻寄方向丸１時及び戻り方向丸２時の等速移動、及び掻寄方向丸１と戻り方向丸２の移動速度の調整は、制御器ＣによりモータＭの回転数を制御することにより行われる。この制御器Ｃは、マイクロコンピュータを中心に形成されたプログラマブルコントローラからなるシーケンサ（以下、「ＰＣ」という。）１０を中心に構成されている。すなわち、このＰＣ１０は、連結棒７ａの上端部が最上位に位置したときの上死点を検出する、ホトセンサや近接スイッチ等からなるセンサＳ1 （以下、説明の便宜上、上死点をＳ1 として説明する。）、及び連結棒７ａの上端部が最下位に位置したときの下死点を検出する、センサＳ1 と同様のセンサＳ2 （以下、説明の便宜上、下死点をＳ2 として説明する。）からの検出信号を入力して、モータＭの電源の周波数を調整する周波数変換器（ＩＮＶ）１１に制御信号を供給できるように構成されている。
【００１０】
図５は、円板クランク９が時計方向に回転するときのＰＣ１０にセットされる周波数の一例であり、上死点Ｓ1 から下死点Ｓ2 までの間、及び下死点Ｓ2 から上死点Ｓ1 間での間を所定の回転角度θ1 ，θ2 …に分割し、各回転角度θ1 ，θ2 …にそれぞれ、掻寄方向丸１及び戻り方向丸２の移動速度が図１（ｂ）に示される理想的な等速度に近づくように割当てられている。なお、モータＭの駆動電源の周波数を各回転角度θ1 ，θ2 …毎に調整しないときは、図１（ｂ）のタイムチャートは、サインカーブを描くが、各回転角度θ1 ，θ2 …の周波数を調整すると、掻寄せ方向丸１及び戻り方向丸２のそれぞれの移動速度を、図１（ｂ）に示される等速移動に近似した所定の一定速度に調整することができる。
【００１１】
なお、上述の例では、ＰＣ１０にセットする周波数を円板クランク９の一回転を所定の回転角度θ1 ，θ2 …に分割して割当てるようにしたが、これを円板クランク９の一回転の時間を所定数に分割し、その分割された時間毎に所定の周波数を割当てるようにしてもよい。回転角度ごとに周波数を割当てる場合も、また、時間毎に周波数を割当てる場合も、分割する個数が多ければ多いほど、掻寄方向丸１及び戻り方向丸２の移動速度を、図１（ｂ）に示されるような理想的な等速移動に近づけることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の掻寄装置は、チェーンフライト式等の他の方式の掻寄装置に比べて構造が簡単で、かつ、効率よく汚泥の掻寄せができ、設備コストが安い等の優れた特長を有しているが、移動するスクレーパによる汚泥のまき上げにより処理水質の悪化を招くおそれがあった。この汚泥のまき上げは、スクレーパの移動により、スクレーパの上部の汚泥がスクレーパと同じ動きをし、つまり、汚泥の慣性でスクレーパが停止しても汚泥はそのまま動き続け、スクレーパが反対方向へ動こうとしたときにスクレーパと汚泥とが衝突するために発生すると考えられる。
【００１３】
そこで、本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、汚泥のまき上げの発生を可能な限り抑制することのできる掻寄装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、沈殿池の底面に堆積した汚泥をその底面に設けられているスクレーパを所定の一定速度で往復動させてその底面に設けられている汚泥ピットに掻寄せる掻寄装置において、前記スクレーパの往動開始時から所定の一定速度である１．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間、及びそのスクレーパの復動開始時から所定の一定速度である４．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間をそれぞれ１秒間以上３秒間以下に制御するスクレーパ移動速度制御手段を設けたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明に係る掻寄装置の機械的構成は、上記図３〜図５と同一であるので、本発明に係る掻寄装置も上記図３〜図５を用いて説明する。なお、上記図３〜図５を用いて説明した構成及びその動作説明については説明が重複するため省略する。
【００１６】
本発明の制御器Ｃ（図３及び図４参照）は、スクレーパ５ａ，５ｂ…の汚泥を掻寄せる際の往動開始時の速度と、その往動終了時の速度、すなわち、往動時の始動から所定の一定速度（等速）になるまでの加速時の移動速度と、往動時の所定の一定速度から停止するまで減速時の移動速度が、従来の移動速度よりも緩慢になるように制御し、また、スクレーパ５ａ，５ｂ…の戻りの際の復動開始時の速度と、その復動終了時の速度、すなわち、復動時の始動から所定の一定速度（等速）になるまでの加速時の移動速度と、その復動時の所定の一定速度から停止するまでの減速時の移動速度が、従来の移動速度よりも緩慢になるように制御するように構成されている。
【００１７】
図５を用いてさらに説明すると、円板クランク９の回転角度θ9 が汚泥掻寄せの際のスクレーパの往動開始から所定の一定速度になるまでの回転角度とするとき、この回転角度を移動する時間が従来の数倍（例えば３倍）となるように、モータＭの駆動電源の周波数ｆ9 が割当てられる。そして、回転角度θ16が往動時の所定の一定速度からスクレーパが停止するまでの回転角度とするとき、この回転角度を移動する時間が従来の数倍（例えば３倍）となるように周波数ｆ16が割当てられる。
【００１８】
また、回転角度θ1 がスクレーパ５ａ，５ｂ…の戻る際の復動開始から所定の一定速度になるときの回転角度とするとき、この回転角度を移動する時間が従来の数倍（例えば３倍）となるように周波数ｆ1 が割当てられる。そして、回転角度θ8 が復動時の所定の一定速度からスクレーパ停止までの回転角度とするとき、この回転角度を移動する時間が従来の数倍（例えば３倍）となるように周波数ｆ8 が割当てられる。
【００１９】
図１（ａ）のタイムチャートは、上述のように、スクレーパ５ａ，５ｂ…の往動時と復動時の始動から所定の一定速度になるまでの加速時間及び所定の一定速度から停止するまでの減速時間を従来の３倍に調整したときの速度と時間の関係を示している。なお、このときの汚泥掻寄時の一定速度（等速）は、１．５ｍ／分に、また、戻り時の一定速度（等速）は、４．５ｍ／分に設定されている。そして、その一定速度になるまでの時間は、１秒以上となるように調整されている。この時間は、長いほど汚泥のまき上げは少なくなるが、あまり長くすると全体の汚泥掻寄時間が長くなるので、１〜３秒の範囲内で適宜決められる。なお、スクレーパの往動開始時から所定の一定速度になるまでの時間と、その所定の一定速度から停止するまでの時間、及びそのスクレーパの復動開始時から所定の一定速度になるまでの時間と、その所定の一定速度から停止するまでの時間をすべて１秒以上３秒以下に制御した場合は、最も良好な効果が得られる。
【００２０】
図２は、スクレーパ５ａ，５ｂ…の速度が上述のように緩慢制御されたときと、そのような緩慢制御されない従来の制御における処理水中のＳＳ（Suspendid Solids:浮遊物質 ）を示している。
【００２１】
ここに示される汚泥池番号は、実際の下水処理場の最終沈殿池の番号で、沈殿池が８基設けられていることを示している。これら沈殿池で用いられる各スクレーパ５ａ，５ｂ…の断面形状（三角形状）は、沈殿池の底面側の辺の長さが８０ｍｍ、垂直面の高さが５０ｍｍであり、汚泥の掻寄時の一定速度として１．５ｍ／分、戻り時の一定速度が４．５ｍ／分に設定されている。
【００２２】
この図２から明らかなように、スクレーパ５ａ，５ｂ…を緩慢に制御した本発明の方が、処理水中のＳＳが低く、良好な処理水が得られることが分かる。
【００２３】
なお、上述の例では、スクレーパ５ａ，５ｂ…を沈殿池の底面において完全に往復動させる例を示したが、復動（戻り動）のときのスクレーパをその底面から少し持ち上げて往復動させるようにしてもよい。本発明の往復動は、このような往復動をも含んでいる。
【００２４】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、スクレーパ移動速度制御手段は、スクレーパの往動開始時から所定の一定速度である１．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間、及びそのスクレーパの復動開始時から所定の一定速度である４．５ｍ／分になるまでの加速時間とその所定の一定速度から停止時までの減速時間をそれぞれ１秒間以上３秒間以下に制御するので、汚泥のまき上げを良く防止して良好な処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  スクレーパの移動速度と時間の関係を示すタイムチャートであり、（ａ）は、本発明に係るタイムチャート、（ｂ）は、従来技術に係るタイムチャートである。
【図２】  実験結果を示すグラフである。
【図３】  レシプロ式の掻寄装置を用いる沈殿池の断面図である。
【図４】  掻寄装置の詳細図である。
【図５】  ＰＣにセットする周波数の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１      溢流トラフ
２      底面
３      汚泥ピット
４      掻寄装置
５ａ    スクレーパ
６      連結部材
７      クランク機構
７ａ，７ｃ      連結棒
７ｂ    転換部
８      減速機
９      円板クランク
１０    シーケンサ（ＰＣ）
１１    周波数変換器（ＩＮＶ）
ａ      沈殿池
Ｃ      制御器（スクレーパ移動速度制御手段）
Ｍ      モータ
Ｓ1     センサ（上死点）
Ｓ2     センサ（下死点）
【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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