(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水浄化槽と、送風機と、この送風機から供給する空気流を切り替えて上記浄化槽へと送風する送気切替装置とを備え、上記汚水浄化槽が、固液分離槽と、好気処理槽と、この固液分離槽から好気処理槽へと定量移送する流量調整用エアリフトポンプと、上記好気処理槽から固液分離槽へと移送する液返送用エアリフトポンプとを有し、上記送気切替装置が、送風機からの送風により回転する回転体と、この回転を伝達する歯車と、この歯車により回転し、上記流量調整用エアリフトポンプ及び液返送用エアリフトポンプへの送風を切り替える穴部又は切欠きを備える回転体とを有する汚水浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水浄化槽用の送気切替装置と汚水浄化槽とに関する。更に詳しくは、し尿やその他生活排水の合併汚水（単に、汚水ともいう）を生物化学的、物理的に処理する汚水浄化槽、及びその汚水浄化槽に組み込んで利用する送気切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送風機からの空気の供給先を切り替える空気流路切替弁やこれを組み込んだ汚水浄化槽は、従来からいくつか知られている。例えば、特開平１０−２３８４７３号公報に示される空気流路切替弁及び汚水浄化槽は、図１０に示すように、空気流路切替弁５１は送風機５２に一体的に組み込まれており、空気流路切替弁５１の動作はコントロール装置５３によって電気・電子的に制御され、送風機５２からの空気は、上下２段構成の好気濾床槽７の上区画及び下区画にそれぞれ定期的に切り替わって供給されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記汚水浄化槽の場合、空気流路切替弁５１はコントロール装置５３によって電気・電子的に制御されるため、切替のタイミングは正確で、空気風量の変動も安定しているが、電気・電子的に制御するので切替装置全体は複雑となり、切替装置の動力源（電気）も別途必要である。
また、固液分離槽から好気処理槽へ移送する流量調整用エアリフトポンプと、好気処理槽から固液分離槽へと移送する液返送用エアリフトポンプとは、同時に稼働して空気を少量供給していた（送気量は家庭用合併槽で各々５Ｌ／分程度）が、いずれも少量であったため、バルブ等で調整してもエアバランスをとることが困難であった。特に、水位変動（Ｈ．Ｗ．Ｌ〜Ｌ．Ｗ．Ｌ）により空気の圧損が変化する中で、圧損の低いＬ．Ｗ．Ｌのときに、空気が流量調整用エアリフトポンプ側に逃げ、液返送用エアリフトポンプへ供給されないことがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明は、汚水浄化槽と、送風機と、この送風機から供給する空気流を切り替えて上記浄化槽へと送風する送気切替装置とを備え、上記汚水浄化槽が、固液分離槽と、好気処理槽と、この固液分離槽から好気処理槽へと定量移送する流量調整用エアリフトポンプと、上記好気処理槽から固液分離槽へと移送する液返送用エアリフトポンプとを有し、上記送気切替装置が、送風機からの送風により回転する回転体と、この回転を伝達する歯車と、この歯車により回転し、上記流量調整用エアリフトポンプ及び液返送用エアリフトポンプへの送風を切り替える穴部又は切欠きを備える回転体とを有する汚水浄化槽である。
【０００５】
このような送気切替装置として好ましいものは、
空気を受け入れる流入口２０と、
入ってくる空気流を回転力に変換する翼状回転体（もしくは羽根状回転体）２１と、
前記翼状回転体２１に連結した第一歯車２２ａ及び前記第一歯車２２ａに噛み合う別の歯車２２ｂを有する二段もしくは多段の歯車機構と、
二以上の流出口２４ａ，２４ｂと、
ハウジング１６とで構成され、
前記二以上の流出口２４ａ，２４ｂの開閉又は切替は、最後段の歯車の円盤部分（細工前は、二以上の流出口２４ａ，２４ｂを塞ぐことができるもの）に設けた複数の穴部もしくは切欠き、又は最後段の歯車に連結した回転体（細工前は、二以上の流出口２４ａ，２４ｂを塞ぐことができるもの）に設けた複数の穴部もしくは切欠きを介して行う構造の送気切替装置、である。
【０００６】
このような送気切替装置として好ましい別のものは、
空気を受け入れる流入口２４ａ，２４ｂと、
入ってくる空気流を回転力に変換する翼状回転体２１と、
前記翼状回転体２１に連結した第一歯車２２ａ及び前記第一歯車２２ａに噛み合う別の歯車を有する二段もしくは多段の歯車機構と、
二以上の流出口２４ａ，２４ｂと、
ハウジング１６とで構成され、
前記二以上の流出口２４ａ，２４ｂの開閉は、最後段の歯車の回転を往復運動に変換する手段を介してスライドする蓋部材により行う構造の送気切替装置、である。
【０００７】
また、本発明は上記送気切替装置４を備える汚水浄化槽１にも関する。
【０００８】
ここで、上記汚水浄化槽１は、好ましくは、上流から、その槽内に嫌気処理槽、好気処理槽及び濾過槽を備えるものである。
また、上記汚水浄化槽は、好ましくは、更に流量調整装置又は液返送装置を備え、あるいはこの両方を備えるものである。
【０００９】
【作用】
送風機２からの空気流は、送気切替装置４の翼状回転体２１によって回転力に変換され、その回転力は２段もしくは多段の歯車機構を介して、それぞれの歯車を回転させる。ここで、最後段の歯車の円盤部分には複数の穴部もしくは切欠きが設けられ、又は最後段の歯車に連結した回転体には複数の穴部もしくは切欠きが設けられているので、上記円盤部分又は回転体が所定の位置まで回転すると、上記穴部もしくは切欠きから空気が流れ出て、空気流路の切替が起こる。
また、最後段の歯車の円盤部分又はこれに連結する回転体に穴部もしくは切欠きを設ける代わりに、最後段の歯車の回転を往復運動に変換し、この往復運動に繋がってスライドする蓋部材によって、上記と同様に空気流路の切替を行わせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を更に具体的に説明する。
図１は、本発明の送気切替装置の一例で、流出口２４ａから送気している状態の図である。送気切替装置４は、送風機２から吐出された空気を受け入れる流入口２０と、入ってくる空気を回転エネルギーに変換する翼状回転体２１と、翼状回転体２１の回転エネルギーを円柱状回転体２３に伝達する歯車機構（歯車２２ａ及び歯車２２ｂ）と、二つの流出口２４ａ、２４ｂの開閉（切替）を行なう円柱状回転体２３と、空気を放出する二つの流出口２４ａ、２４ｂとからなる。
【００１１】
送気切替装置４に入ってくる空気は、翼状回転体２１に当たってこれを回転させ回転エネルギーを発生させる。翼状回転体２１には歯車２２aが連結されており、翼状回転体２１が回転すると、歯車２２aも同時に回転する。歯車２２aは歯数の多い歯車２２bに回転エネルギーを伝える。
歯車２２bは円柱状回転体２３と連結されており、歯車２２bの回転に合わせて円柱状回転体２３も回転する。円柱状回転体２３の上部には切欠きが角度θで開けられており、この切欠き部分が上側の流出口２４a側に向くと流出口２４aでの抵抗がなくなり、そこから空気が放出される。このとき、下側の流出口２４ｂ側では、円柱状回転体２３の切欠きがないため、空気は放出されない。
【００１２】
図２は、流出口２４ｂから送気している状態の送気切替装置４を説明するものである。翼状回転体２１が回転するにつれ、円柱状回転体２３も徐々に回転する。図２（ロ）に示すように、円柱状回転体２３の下部の切欠き部分が下側の流出口２４ｂ側に向くと流出口２４ｂの抵抗がなくなり、ここから空気は放出される。このとき、上側の流出口２４a側には、円柱状回転体２３の切欠きがないため、空気は放出されない。
【００１３】
このようにして、二つの流出口２４a、２４ｂから交互に空気が放出される。流出口２４a、２４ｂからの単位時間あたりの空気放出量の比は、円柱状回転体２３の上部及び下部に設けた切欠きの各々の角度θで調節できる。例えば、流出口２４aからの放出量と流出口２４ｂからの放出量の比とを１：３に調整したいときは、円柱状回転体２３の上部の切欠きを角度（θａ）を９０°とし、円柱状回転体２３の下部の切欠きを角度（θb）を２７０°にすればよい。
【００１４】
また、各々の流出口２４a、２４ｂの切替のタイミング、すなわち、各々の流出口２４a、２４ｂからの空気放出時刻（又は継続時間）は歯車２２のギア比を変えることで調整できる。流入口２０から流入する空気量は一定、すなわち、翼状回転体２１の回転速度は一定であるので、各々の流出口２４a、２４ｂからの空気放出が切り替わる時間を短くしようとすれば、歯車２２bの歯数を減らせばよく、逆にこれを長くしようとすれば、歯車２２bの歯数を増やせばよい。
【００１５】
後述する汚水浄化槽（図８）において、濾過床１２の洗浄のタイミングを1日に1回１０分間に設定したい場合、切欠きの角度をθaは２．５°、θbは３５７．５°とし、歯車２２のギア比を調整して、1日に1回だけ、円柱状回転体２３の上部切欠きが流出口２４aに向くようにする。そして、送風機２と流入口２０とを配管接続し、流出口２４aを汚水浄化槽１の洗浄用散気部材１３及び洗浄排水引抜きポンプ１４に配管接続し、流出口２４bを反応用散気部材１０に配管接続すればよい。
【００１６】
なお、図１及び図２では歯車の数は二個としたが、三個以上の多段に組み合わせることもできる。また、回転エネルギーの伝達は歯車のほかに、プーリーやベルト等も使うこともできるが、好ましくは歯車である。また、変速ギア機構を設ければ、洗浄間隔の運転中における調整も可能である。
図３の送気切替装置の例（第２例）に示すように、歯数の違う歯車２２ｂを近接させておき、手動で歯車２２aとの組み替えを行えば、分解して歯車２２を入れ替える必要はない。
【００１７】
図４は、歯車の数を６個の多段とした送気切替装置の例（第３例）である。ここで、第一歯車側（図４の右側）では翼状回転体２１の軸は歯車２２aとだけで連結されており、また第二歯車側（図４の左側）では、円柱状回転体２３の軸は歯車２２ｆとだけで連結されている。翼状回転体２１が回転すると歯車２２aが回転し、歯車２２aに噛み合う歯車２２ｂが回転し、歯車２２ｂに固定されている歯車２２ｂ’が回転し、それに噛み合う歯車２２ｃが回転し、歯車２２ｃに固定されている歯車２２ｃ’が回転し、更に歯車２２ｄ、歯車２２ｅ及び歯車２２ｆが回転し、歯車２２ｆに連結された円柱状回転体２３が回転する。
【００１８】
図５は他例（第４例）の送気切替装置である。上で述べた送気切替装置（図１〜図４）との大きな違いは、直交歯車（第三歯車）２２cを設け、動力の伝達方向を直角（９０°）方向に変換しているところである。直交歯車２２cには流出口２４a用の切欠きと流出口２４b用の切欠きとが設けられていて、直交歯車２２cの回転に合わせて流出口２４ａ，２４ｂが見え隠れする構造である。流出口２４ａ，２４ｂが切欠きと重なったときに、そこから空気が放出される。
【００１９】
図６は、本発明の第５例の送気切替装置である。上記第４例の変形であり、直交歯車２２cの回転運動をクランク１７を介して直線運動に変換し、クランク１７に接続された蓋部材をスライドさせて、流出口２４ａ，２４ｂを開閉するものである。
【００２０】
図７は、本発明の第１例の送気切替装置（図１及び図２）を用いた場合の、流出口ａ及び流出口ｂからの空気吐出の典型的な日内変化のグラフを示した。
【００２１】
次に、上の送気切替装置を組み込んだ汚水浄化槽について、説明する。
汚水浄化槽１（図８）は、汚水浄化槽本体、送風機２及び送気切替装置４から構成されている。汚水浄化槽本体には、上流側から、汚水中の沈降性固形物を重力下に沈降させるとともに嫌気処理を行なう第一固液分離槽（第一嫌気処理槽）５と、第一固液分離槽５からの移流液をさらに固液分離し上澄液を次槽へ移流させる第二固液分離槽（第二嫌気処理槽）６と、流入してきた液を生物的に好気処理する好気処理槽（生物反応槽）７と、好気処理槽７から流入してきた生物性汚泥（浮遊性懸濁物質、ＳＳともいう）を濾過し、その濾液を次槽へ移流させる濾過槽８と、流入してきた濾液を消毒処理する消毒槽９とが配置されている。
【００２２】
ここで、好気処理槽７には、底部から曝気するための反応用散気部材（散気管）１０を配置し、送風機２からの空気を吐出させる。また、好気処理槽７には担体（微生物担体、微生物付着材、接触材）を充填させた生物反応床が形成されており、生物反応床で汚水を好気処理する。なお、生物反応床は流動床でも固定床でもよい。
【００２３】
濾過槽８には、濾材が充填された濾過床１２が形成されていて、流れ込む液中のＳＳを捕捉する。充填される濾材としては、液中で浮上するものも用いることができるが、好ましくは沈降性濾材である。
また、濾過槽８の底部には濾過床１２を逆洗するための洗浄用散気部材（散気管）１３を配している。
【００２４】
運転を続けると、濾過床１２は蓄積したＳＳで目詰まりするので、これを定期的に（逆）洗浄してＳＳを除く。この洗浄は、空気を洗浄用散気部材１３から吐出させ、濾過床１２をバブリングするとともに、空気の一部を洗浄排水引抜きポンプ（エアリフトポンプ）１４にも供給する。剥離したＳＳは槽内液とともに洗浄排水となって濾過床１２を下降し、洗浄排水引抜きポンプ１４によって洗浄排水排出管１５を経て、第一固液分離槽５へ戻る。
【００２５】
通常運転時、すなわち、好気処理槽７の反応用散気部材１０から空気を吐出しているときは、濾過床１２の（逆）洗浄は行わない。反対に、濾過床１２の（逆）洗浄時には、好気処理槽７の反応用散気部材１０からは空気を吐出させない。この空気の流路の切替えを上で説明した送気切替装置４で行なう。
【００２６】
図９は本発明の他例の汚水浄化槽である。図８の汚水浄化槽との大きな違いは、汚水浄化槽に流量調整装置と液返送装置とを備えていることである。流量調整装置は、第一固液分離槽５及び第二固液分離槽６に設けた流量調整部（低水位Ｌ．Ｗ．Ｌ〜高水位Ｈ．Ｗ．Ｌ）と、好気処理槽７へ定量移送する流量調整用エアリフトポンプ３０とからなる。また、液返送装置は液返送用エアリフトポンプ３１と、液を第一固液分離槽５へ返送する返送管（洗浄排水排出管１５との共用）とからなる。
【００２７】
第二固液分離槽６から好気処理槽７へ流入させる実質的な液の量（流量調整による液排出量）は、汚水浄化槽への１日当りの汚水流入量を１時間当たりで平均化した量（Ｑとする）に対して、通常１Ｑ〜３．５Ｑ、好ましくは１．５Ｑ〜２．５Ｑである。また、液返送装置による液の返送は、通常１Ｑ〜５Ｑ、好ましくは２Ｑ〜３Ｑである。それゆえ、流量調整用エアリフトポンプ３０から好気処理槽７へ移送される液の総量は、流量調整による液排出量と液返送装置による液の返送量の合計値となる。
【００２８】
この好気処理槽７において、送気切替装置４aで流量調整用エアリフトポンプ３０と液返送用エアリフトポンプ３１への空気の分配に利用する。流量調整用エアリフトポンプ３０と液返送用エアリフトポンプ３１とは通常運転時に両方共に稼働、洗浄工程時には両方共に停止させるため、送風機２から送気切替装置４を経由した反応用散気部材１０への配管の途中に、送気切替装置４ａの流入口を接続し、分岐させる。分岐させた一方の流出口を流量調整用エアリフトポンプ３０へ、他方の流出口を液返送用エアリフトポンプ３１へと接続する。そして、流量調整用エアリフトポンプ３０からの液の移送量と液返送装置による液の返送量が適正となるように空気配分を、例えば、送気切替装置の円柱状回転体２３の切り欠き角度θ（図１参照）を決定する。そうすると、通常運転時は、流量調整用エアリフトポンプ３０と液返送用エアリフトポンプ３１とが交互に稼働する。この交互の間隔は、１〜１０分程度で切り替わるのが好ましい。流量調整用エアリフトポンプ３０の停止時間が１０分を越えてあまりに長い場合は、この間にピーク流入があると、流量調整部の容量に余裕が少ないと二固液分離槽６から好気処理槽７へオーバーフローするからである。
【００２９】
本例のように、流量調整用エアリフトポンプと液返送用エアリフトポンプとを交互に運転すると、流量調整用エアリフトポンプ３０又は液返送用エアリフトポンプ３１のどちらか一方に空気を供給するため、上記問題は起こらない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の送気切替装置は、新しい機械的な自動送気切替装置で、電気・電子的な制御装置を必要としない。また、送風機からの風力以外に他の動力源（電気）を必要とせず、省エネルギーに寄与する。
【００３１】
本発明の汚水浄化槽によれば、送気切替装置用に電気・電子的な制御装置を必要とせず、また、送気切替装置用に送風機からの風力以外に他の動力源（電気）を必要としない。省エネルギーに寄与する。
【００３２】
汚水浄化槽本体に付属して本発明の送気切替装置を配置し、送気切替装置と空気供給先との間の空気流路を予め配管していおけば、現地の施工では、送風機と汚水浄化槽本体との空気配管（一本）だけが残るのみで、配管誤接続の心配はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１例の送気切替装置で、流出口ａから空気吐出している状態。（イ）は概略構成図（正面から見たもの）、（ロ）はＡ−Ａ面における断面図、（ハ）はＢ−Ｂ面における断面図。
【図２】本発明の図１に対応した第１例の送気切替装置で、流出口ｂから空気吐出している状態。（イ）は概略構成図、（ロ）はＣ−Ｃ面における断面図。
【図３】本発明の第２例の送気切替装置（第１例の変形）の概略構成図。
【図４】本発明の第３例の送気切替装置の概略構成図。多段の歯車機構をもつ。
【図５】本発明の第４例の送気切替装置で、（イ）は概略構成図、（ロ）はＤ−Ｄ面における断面図。
【図６】本発明の第５例の送気切替装置で、（イ）は概略構成図、（ロ）はＥ−Ｅ面における断面図。
【図７】本発明の第１例の送気切替装置を用いた場合の、流出口ａ及び流出口ｂからの空気吐出の典型的日内変化のグラフ。
【図８】本発明の一例の汚水浄化槽の概略構成図。
【図９】本発明の他例の汚水浄化槽の概略構成図。
【図１０】従来例の汚水浄化槽の概略構成図。
【符号の説明】
１：汚水浄化槽    ２：送風機（ブロワ）
３：コントロール装置    ４、４ａ：送気切替装置
５：第一固液分離槽（第一嫌気処理槽）
６：第二固液分離槽（第二嫌気処理槽）
７：好気処理槽（生物反応槽）    ８：濾過槽
９：消毒槽    １０：反応用散気部材（散気管）
１１：生物反応床    １２：濾過床
１３：洗浄用散気部材（散気管）  １４：洗浄排水引抜きポンプ
１５：洗浄排水排出管  １６：ハウジング  １７：クランク
２０：流入口    ２１：翼状回転体
２２ａ：第一歯車    ２２ｂ：第二歯車  ２２ｃ：第三歯車
２２ｄ：第四歯車    ２２ｅ：第五歯車  ２２ｆ：第六歯車
２３：円柱状回転体    ２４：流出口
３０：流量調整用エアリフトポンプ
３１：液返送用エアリフトポンプ
５１：空気流路切替弁    ５２：送風機（ブロワ）
５３：コントロール装置
【図１】
0003956198.tif 000002
【図２】
0003956198.tif 000003
【図３】
0003956198.tif 000004
【図４】
0003956198.tif 000005
【図５】
0003956198.tif 000006
【図６】
0003956198.tif 000007
【図７】
0003956198.tif 000008
【図８】
0003956198.tif 000009
【図９】
0003956198.tif 000010
【図１０】
0003956198.tif 000011