(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川浄化施設下部に配設されホッパー様の勾配を有する汚泥溜において、汚泥溜の底部を円柱凹状に窪むピット部とし、ピット部中央に下方から汚泥引抜管を連結し、汚泥引抜管にピット部中央からピット部外周付近に渡って延長する汚泥回収部を自由回転可能に接続し、当該汚泥回収部はＬ字状に屈曲して先端が塞がれた筒状部材であり、底部と平行にピット部外周付近へ延長した当該汚泥回収部の一方の側部に汚泥吸引口を穿設し、吸引ポンプを作動させて前記汚泥引抜管を介し前記汚泥回収部内部を負圧化することにより、当該汚泥回収部が前記汚泥吸引口から堆積汚泥を吸引しながら自動的に回転するようにしたことを特徴とする河川浄化施設の汚泥溜構造。
【請求項２】
前記汚泥吸引口に漏斗状部材を付設した請求項１に記載の河川浄化施設の汚泥溜構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は河川浄化施設の汚泥溜構造に関し、更に詳しくは、河川水を所要の接触材を収容させた浄化水槽に通して浄化した後、河川に放流する河川浄化施設における上記浄化水槽下部に配設される汚泥溜の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川敷に埋設されて河川水を直接的に浄化する河川浄化施設としては、本出願人の出願に係る特開平８−３１８１０６号公報に開示されるような施設（新施設という）が従前の礫間接触酸化法を採用する施設（旧施設という）に変わり実施化されつつあり、新施設は浄化水槽に収容する接触材として複数種類の特殊形状プラスチック材を用いる等により、旧施設に比べ浄化能力が高く、敷地面積が小さくて済む（それでも毎秒１ｍ3の浄化施設で４０ｍ×２００ｍと大規模）等の利点を有する。新施設の浄化水槽は、汚濁物を沈降・濾過させる接触沈殿槽と汚濁物を生物酸化させる接触酸化槽とに大別され、各槽の下部にはそれぞれ沈降汚濁物を汚泥として集積させる矩形ホッパー様の汚泥溜が配設され、各汚泥溜の平面的大きさ１０ｍ×１０ｍ前後とされる。
【０００３】
各汚泥溜には施設の運転に伴って汚泥が堆積し、従来は３ヶ月に１度程度の割合で定期的に汚泥溜から堆積汚泥を排除するようにしており、主たる排泥方法としては、上方から汚泥溜に臨ませた排泥管や下方から汚泥溜底部に接続したドレイン管を介して吸引ポンプによって汚泥を吸引する方法が採用されており、その他に浄化槽全体を曝気して汚泥を河川水に混合させた後、この河川水を河川に放流する方法もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、３ヶ月程度堆積した汚泥は圧密により汚泥溜内で締め固まった状態となるため、例えば吸引ポンプを用いてドレイン管から排泥する場合、汚泥溜中央部にある汚泥のみしか取り除くことができず、その周辺部の汚泥が取り残されるという問題があった。この問題を解決するため、排泥頻度を増やすとなると、その分費用がかかり、また、各汚泥溜を急勾配にすれば、その分汚泥溜の高さが増して、河川敷掘削深度が大きくなって施設建設費が高騰し、一方、個々の汚泥溜を小さくして勾配を急にしても、汚泥溜の数が増える分、排泥作業の手間が増えるといった問題がある。尚、施設下部の汚泥溜には直接的なメンテナンスを施すことができないため、上記残留汚泥を放置することは好ましくない。
【０００５】
本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、排泥頻度を増やしたり各汚泥溜の高さや大きさを変えることなく、汚泥溜から堆積汚泥を取り残しなく排除することができる河川浄化施設の汚泥溜構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る河川浄化施設の汚泥溜構造は、河川浄化施設下部に配設されホッパー様の勾配を有する汚泥溜において、汚泥溜の底部を円柱凹状に窪むピット部とし、ピット部中央に下方から汚泥引抜管を連結し、汚泥引抜管にピット部中央からピット部外周付近に渡って延長する汚泥回収部を自由回転可能に接続し、当該汚泥回収部はＬ字状に屈曲して先端が塞がれた筒状部材であり、底部と平行にピット部外周付近へ延長した当該汚泥回収部の一方の側部に汚泥吸引口を穿設し、吸引ポンプを作動させて前記汚泥引抜管を介し前記汚泥回収部内部を負圧化することにより、当該汚泥回収部が前記汚泥吸引口から堆積汚泥を吸引しながら自動的に回転するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
即ち本発明は、９２〜９５％の含水率によって流動性を有する汚泥をホッパー勾配によってピット部に集積させ、ピット部中心部から外周付近に至るよう水平方向に延設した汚泥回収部内を吸引ポンプによって負圧化することにより、汚泥吸引口から堆積汚泥に対する吸引力を発生させ、この負圧的な吸引力によって汚泥回収部が汚泥吸引口から汚泥を吸引しながら堆積汚泥が未だ存在する方向へ自動的に回転するものである。従って、ピット部は汚泥溜のホッパー的機能を阻害しない範囲で拡大することが望ましく、また、汚泥吸引口は水平方向を指向させる。
【０００９】
汚泥回収部を汚泥引抜管に対し自由回転可能に接続する手段としては、スイベルジョイント等公知の機構を用いることができる。
【００１０】
本発明では、前記汚泥吸引口に漏斗状部材を付設することができる。このようにすれば汚泥を吸引する力及び汚泥回収部を堆積汚泥に向かって移動させる力を向上させることができる。尚、汚泥吸引口及び漏斗状部材の設置数、設置間隔、口径等は排泥効果が高まるよう所望に設定することができる。
【００１１】
河川浄化施設の汚泥溜構造は、河川浄化施設下部に配設されホッパー様の勾配を有する汚泥溜において、前記勾配を上方で緩やかに下方で急になるよう設定したことを特徴とする。
【００１２】
汚泥溜ホッパー外周側で勾配を緩く、ホッパー中央側で勾配を急にすることにより、汚泥溜の高さや大きさを変えることなく、汚泥が汚泥溜中央に集積し易くしたものである。尚、汚泥溜中央のピット部上方領域に堆積汚泥の６０〜７０％程度が集まるよう設計することが望ましい。
【００１３】
前記汚泥溜に上方から臨む排泥管を設け、この排泥管の下端部の径を拡大することができる。排泥管下端部を拡径することより、排泥管の排除力を向上させ、汚泥の残留量を減少させるものである。排泥管下端部の形状としては、下方に向かって次第に拡径するラッパ状とすることが望ましい。
【００１４】
汚泥溜からの汚泥排除方法では、河川浄化施設下部に配設される汚泥溜に堆積した汚泥を排除する方法であって、汚泥貯溜槽を設け、この汚泥貯溜槽と前記汚泥溜とを排泥管で連通し、この排泥管に開閉弁を介設し、この開閉弁を開放することによって前記汚泥溜の堆積汚泥を前記排泥管を通って前記汚泥貯溜槽へと自然流下させることを特徴とする。
【００１５】
尚、前記開閉弁を５〜３０日間毎に開放させることが望ましく、５日未満では排除する程汚泥が堆積せず、３０日を超えると汚泥の締め固まりが進行して残留汚泥が生じるおそれがあると考えられるからである。
【００１６】
従来３ヶ月に一度程度であったがために汚泥の締め固まりが進行して一部取り残しが生じたものを、排泥インターバルを５〜３０日毎更に好ましくは１０日前後毎と短くして、締め固まる前に排泥するものである。
【００１７】
尚、弁操作をタイマー等によって自動制御して無人運転排除とすることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好敵な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
１．請求項１〜２に記載した発明
図１は、請求項１〜２に記載した発明に係る汚泥溜構造を便宜的に示す説明図であり、図１の平面図が図２に示される。汚泥溜１０は、所定の勾配を有するホッパー部１１と勾配の下端から鉛直に落ち込むピット部１２とによって内表部が規定され、ホッパー部１１は水平断面矩形となり、ピット部１２は円柱状に窪んで汚泥溜低部１２’を円形とする。尚、従来の汚泥溜にも円柱凹状のピット部が備わっているが、そのピット部を本発明では水平方向に更に拡大している。
【００２０】
汚泥溜１０の底部中央には汚泥引抜管２０が下方から接続し、その先端がピット部１２内に若干入り込み、この汚泥引抜管先端にはスイベルジョイントと同原理のジョイント部材２１を介在して汚泥回収部２２が連結される。汚泥回収部２２はＬ字状に屈曲する筒状部材（蓋付）であり、底部１２’と平行にピット部側面１２”に向かって延長し、その先端付近の側部に汚泥吸引口２３を有する。更に汚泥吸引口２３には漏斗状部材２４の小径基端部が接続され、漏斗状部材２４の反端は底部中央付近からピット部側面付近に渡って水平方向に開口する。
【００２１】
次に本発明の使用状態を説明する。上記汚泥溜１０では拡大されたピット部１２に汚泥が堆積する割合が増え、その分ホッパー部１１上の堆積汚泥は減少する。
【００２２】
このようにピット部１２に集約させた汚泥を、吸引ポンプ２５を作動させ汚泥引抜管２０を介し汚泥回収部２２内を負圧化することにより、漏斗状部材２４から汚泥吸引口２３を通って汚泥回収部２２内に吸引し、これを汚泥引抜管２０を通じて別個の汚泥貯溜槽等の所要の汚泥排出先に排出することができる。この汚泥吸引動作に伴い、上記負圧化に基づく漏斗状部材２４の汚泥に対する吸引作用によって、汚泥回収部２２はジョイント部材２１から新たな堆積汚泥を吸引すべく漏斗状部材開放方向（図２の矢印参照）に自動的に回転し、ピット部１２から堆体汚泥が概ね回収され尽くすまで回転を続ける。
【００２３】
ホッパー部１１上の汚泥はピット部１２を拡大した分堆積量が減少し、汚泥が締め固まる程度も弱まるため、上述したピット部１２内の汚泥の排除に伴い、勾配からピット部１２へと流れ落ちる率も高くなるため、排泥の残量は格段に減少する。
【００２４】
汚泥回収部２２には汚泥吸引口２３や漏斗状部材２４を径方向適宜間隔ごとに複数設置することができ、各口径や漏斗状部材の開口度あるいは口−口間隔は、汚泥を円滑且つ均等に吸引・排除できるよう適宜設定することができ、その一例を図３に示す。この例では、汚泥回収部２２’の中心側から外周側へ５個の漏斗状部材２４’を開口度が小さくなるように設置し、口２２’−口２２’設置間隔を次第に狭めている。
【００２５】
また、例えば堆積汚泥の抵抗等によって汚泥回収部の回転が妨げられる場合も想定されるため、スクリュー等の水流発生手段をピット部内等に補助的に設置することができる。
【００２６】
図４は、汚泥溜構造を便宜的に示す説明図である。この汚泥溜４０は、ホッパー部４１の勾配を上方（外周側）では緩く、下方（中心側）では急となるよういわば朝顔型に次第に変化させたものである。また、勾配が終焉するピット部４２（底部）の平面広さは拡大され、ピット部４２の真上領域（図４の破線間）に堆積汚泥全体（図４ハッチング部分）の６〜７割が集積するよように設定される。このように構成すると、堆積汚泥の流動性によって汚泥がピット部１２に集まり易くなり、従来の排泥方法を用いても残留汚泥を大幅に減少させることができる。
【００２７】
図５は、従来の排泥方法の一つである汚泥を地上に引き抜くための汚泥引抜管（排泥管）５０が汚泥溜４０に上方から臨む状態を示し、この引抜管５０の下部５１は、下方に次第に拡径されてラッパ状とされる。堆積汚泥を従来の引抜管で引き抜くと、汚泥は逆円錐形状（図７の排泥直後の状態参照）に排除されるが、引抜管下部５０を上述したように拡大することにより、排泥量を増加させ（図５参照）、上記特殊勾配と相俟って一層残留汚泥を減少させ、排泥効率を向上させることができる。
【００２８】
図６は、汚泥排除方法の説明図であり、汚泥溜６０が下部に配設される河川浄化施設と、施設脇に設置された一次汚泥貯溜槽７０とが示される。汚泥溜６０と汚泥貯溜槽７０とは排泥管７１で連通され、排泥管には可動式の開閉弁７２が介設される。また、汚泥溜６０と貯溜槽７０との間に高低差（あるいは水頭差）を設定したり、貯溜槽側を空にする等の圧力調整を行うことにより、開閉弁７２を開放した際、浄化施設内の河川水が汚泥溜６０の堆積汚泥を伴って管７１を通り汚泥貯溜槽７０へと自然流下するように構成される。
【００２９】
堆積汚泥は１日程度の短時間では移動しないが、中長期的にはゆっくりと移動して平準化する特性を有する。これは締め固まりが進行する前では、流動性が高いので更に容易に汚泥を移動・平準化させることができる。そこで１０日おきに上記弁７２を開放させて排泥すると、図７に示すように変化する。即ち、排泥直後（イ）には汚泥溜中心部の汚泥のみが逆円錐状に排除され、周辺部に汚泥が残留するが、この残留汚泥はゆっくり崩壊・流動して２，３日後には平準化する（ロ）。そして上記排泥から１０日後には残留汚泥上に新たな堆積汚泥が見られ（ハ）、この状態で弁７２を開放すると（ニ）に示すように排泥され、この工程を繰り返す。尚、汚泥貯溜槽７０に集められた引抜汚泥は、常法で集中一括的に処理される。
【００３０】
以上のように排泥インターバルを短くすると、１回当たりの排泥量は減少し、排泥頻度は８，９回／３月と増え、トータル的な排泥量は従来の３ヶ月インターバル排泥と比べて、汚泥に締め固まりが生じる前に排泥するため、汚泥量は若干多くなるが、汚泥溜内の堆積汚泥量を小さくできるので汚泥溜容積を小さくでき、排泥も確実である。
【００３１】
更に、弁操作はタイマー等により容易に自動制御できるため、人的負担を全くかけることなく作業を行うことができる。また、複数の汚泥溜にそれぞれ接続された排泥管を一つの管に集約した後、汚泥貯溜槽７０に向かうようにし、その一つの管に開閉弁を設ければ弁の設置数も少なくて済み、操作も簡単となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１〜２に記載した本発明では、汚泥溜のピット部に堆積した汚泥を汚泥回収部が自己回転しながら吸引・排除するため、排泥範囲を広げて汚泥の取り残しを減少させることができる。
【００３３】
また、勾配を上方から下方へと緩から急と徐変させたことにより、汚泥溜の高さや大きさを変えることなく、汚泥を中央ピット部に集積し易くし、もって汚泥の取り残しを減少させることができ、上方から臨む排泥管下部を拡大すれば一層汚泥除去率が向上する。
【００３４】
更に、１サイクル当たりの排泥量を少なくする分、弁の開放頻度を増やして汚泥溜から汚泥貯溜槽へと排除するため、汚泥の締め固まりを防ぎながら、確実に排泥可能であり、この方法を用いれば、例えば汚泥溜の勾配は小さくて済むため、汚泥溜の高さを減らして、施設建設費の削減に寄与し得る等の諸効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１〜２に記載した発明に係る汚泥溜構造の説明図である。
【図２】  図１の平面図である。
【図３】  汚泥回収部の別の例を示す平面図である。
【図４】  汚泥溜構造の説明図である。
【図５】  図４の汚泥溜に汚泥引抜管を付設した状態を示す説明図である。
【図６】  排泥方法の説明図である。
【図７】  汚泥の堆積状態の変化を示す説明図である。
【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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【図６】
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【図７】
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