(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路内の水を越流させる可動堰であって、
一定水位に維持可能な水室に配設される浮力の調節が可能なフロートと、
前記フロートに連動して上下動する堰と、
前記水路の水位を検出する水位検出手段と、
前記水位検出手段の信号に基づきフロートの浮力を調節する浮力調節手段と、を備える構成としたことを特徴とする可動堰。
【請求項２】
前記水位検出手段を気泡式センサから構成することを特徴とする請求項１に記載の可動堰。
【請求項３】
水路と、当該水路に並設され、複数の流入口を介して当該水路から流入した処理水を貯水する貯水槽とを備えた貯水処理設備において、
各流入口に設けられる複数の可動堰からなり、各可動堰は、一定水位に維持可能な水室に配設される浮力の調節が可能なフロートと、前記フロートに連動して上下動する堰と、各流入口近傍における前記水路の水位を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の信号に基づきフロートの浮力を調節する浮力調節手段と、を備える構成としたことを特徴とする貯水処理設備の均等越流堰。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水路内の水を越流させる可動堰及び下水処理場のエアレーションタンクなどの貯水処理設備における均等越流堰に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（１）図７にフロート式可動堰の一従来例を示す。可動堰７１の基本構成は、水を越流させる開口部を有した扉体７２と、戸当り７３とからなり、フロート７４が水位に同調することで可動堰全体が上下動し、水位変動に対して常に一定の越流水深ｈが確保されるようになっている。そして、或る水位における越流水深ｈを変更する場合には、上部に取り付けた開閉機７５を操作し、戸当り７３に対して扉体７２の位置を相対的に上下動させることにより行われる。
【０００３】
（２）次に、図８は活性スラッジ法による下水処理フローの一例を示し、下水は最初沈澱池８１にて上澄水と汚泥に自然分離され、上澄水は処理水８４としてエアレーションタンク８２に流入する。処理水８４は、エアレーションタンク８２にて所定時間、曝気攪拌（エアレーション）の処理が施され、その処理水８５は最終沈澱池８３に流入し、上澄水は次工程に導かれるか、或いは放流される。また最終沈澱池８３にて沈澱した汚泥（活性スラッジ８６）は下水を浄化する能力（好気性微生物の働きを活発化させて有機物の吸着・酸化作用を促進する等）を持っていることからエアレーションタンク８２に返送され、最初沈澱池８１からの処理水８４とともに再びエアレーションの処理が施される。
【０００４】
図９は前記エアレーションタンク８２の一例を示す構造断面図、図１０は図９におけるＧ矢視図であり、エアレーションタンク８２は、内部に複数の曝気装置（図示せず）を備えた略直方体状の容積を有する貯水槽となっている。符号８７は前記処理水８４をエアレーションタンク８２に導くための流入水路を示し、エアレーションタンク８２の長手方向（図９において紙面と直交する方向）に沿って形成されている。流入水路８７にはその長手方向に沿って流入口８８が所定間隔で複数形成され、各流入口８８には可動堰８９が取り付けられている。可動堰８９は、固設された戸当り９０と、開閉機９２により上下動する扉体９１とからなるものであり、扉体９１には処理水８４を越流させるための開口部９１ａが形成され、各扉体９１は、通常、開口部９１ａがそれぞれ同一高さとなるように開閉機９２によって調節されている。したがって、流入水路８７内の処理水８４は、各扉体９１の開口部９１ａからそれぞれ同水量としてエアレーションタンク８２に越流するようになっている。
【０００５】
以上のように、エアレーションタンク８２に対し所定間隔で複数の可動堰８９を設け、各可動堰８９から同水量の処理水８４をエアレーションタンク８２に均等に流入させる構成は、エアレーションタンク８２内における処理水８４の汚泥の含有分布及び活性スラッジ８６の含有分布を一様にし、エアレーション処理効率を高めるというメリットを奏することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）しかし、前者の可動堰７１の場合においては、開閉機７５が電動式の場合、高価な可動堰になるとともに、可動堰全体の重量が嵩むことから、フロートの強度を大きくとる必要が生じ、またフロート自体の形状も大きくなってしまうという問題があった。また、開閉機７５が図７に示すようにハンドルによる手動式の場合では、作業者が足場の悪い可動堰７１の上部まで移動して操作しなければならないため危険であり、またハンドルの回動角度もおおよその目分量で行われることから、正確な越流水深の変更が行えないという問題があった。
【０００７】
（２）また、後者のエアレーションタンク８２に複数の可動堰８９を設けた構成の場合においては、流入水路８７は一般に水路幅及び水路高さの低い狭隘な水路であることから、水流速度が速い場合には、図１０に示すように、水流方向に向かうに従い水位ＷＬが低下する、いわゆる動水勾配による水頭差が発生しやすい。したがって、水位ＷＬに水頭差が発生すると各可動堰８９の開口部９１ａにおける越流水深ｈ１，ｈ２，ｈ３が異なってしまい、処理水８４がエアレーションタンク８２に均等に流入せず、そのためタンク内において前記した処理水８４の汚泥の含有分布及び活性スラッジ８６の含有分布に差が出て、エアレーション処理効率が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するために創作されたものであり、経済的な可動堰を提供するとともに、流入水路の水位に水頭差が生じた場合であっても、エアレーションタンク等の貯水槽に均等に処理水を越流させることができ、エアレーション処理能力を所定効率に維持できる貯水処理設備の均等越流堰を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の目的を達成するため、一定水位に維持可能な水室に配設される浮力の調節が可能なフロートと、前記フロートに連動して上下動する堰と、前記水路の水位を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の信号に基づきフロートの浮力を調節する浮力調節手段と、を備える可動堰を構成した。
【００１０】
また、前記水位検出手段を気泡式センサから構成した。
【００１１】
また、水路と、当該水路に並設され、複数の流入口を介して当該水路から流入した処理水を貯水する貯水槽とを備えた貯水処理設備において、各流入口に設けられる複数の可動堰からなり、各可動堰は、一定水位に維持可能な水室に配設される浮力の調節が可能なフロートと、前記フロートに連動して上下動する堰と、各流入口近傍における前記水路の水位を検出する水位検出手段と、前記水位検出手段の信号に基づきフロートの浮力を調節する浮力調節手段と、を備える貯水処理設備の均等越流堰を構成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る可動堰及び貯水処理設備の均等越流堰を示す概略上面図、図２は同概略断面図、図３は可動堰の構成図、図４は可動堰の上面図、図５は可動堰の斜視図、図６は可動堰を正面から見た作用説明図であり、図６（ａ）は流入水路の水位が高い場合、図６（ｂ）は同水位が低い場合を示す。
【００１３】
図１及び図２において、符号１は貯水処理設備を示し、貯水槽であるエアレーションタンク２と水路（流入水路３）とから構成されている。エアレーションタンク２と流入水路３は、コンクリート壁体によって区画形成され並設されるものである。エアレーションタンク２は、内部に複数の曝気装置（図示せず）を備え、複数の流入口４を介して流入水路３から流入（越流）した処理水を所定時間貯水してエアレーションしたのち、次工程の最終沈澱池へと流出する反応槽である。流入水路３は、最初沈澱池からの汚水と最終沈澱池から返送される活性スラッジとを所定の割合で混合したもの（処理水）をエアレーションタンク２に導くための水路であり、本形態では、最初沈澱池側で水路を分岐させ、それぞれの分岐路をエアレーションタンク２の長手方向の両壁部５に沿わせた構造としてある。なお、通常、この流入水路３の上部はコンクリート体により閉塞されている場合が多いが、図２等では省略してある。
【００１４】
流入口４は、エアレーションタンク２と流入水路３を区画する壁部５に矩形状に開口形成されており、流入水路３に沿って所定間隔で、つまりエアレーションタンク２に対し所定間隔で形成されている。本形態では両壁部５に３ヵ所ずつ流入口４を設けてある。
【００１５】
さて、貯水処理設備１は、各流入口４に設けられる複数の可動堰７から構成される均等越流堰６を備える。以下、可動堰７の一例を図３乃至図６を参照して説明する。可動堰７は、図３に示すように、一定の水位に維持可能な水室（フロート室８）に配設される浮力の調節が可能なフロート１０と、フロート１０に連動して上下動する堰９と、流入水路３の水位を検出する水位検出手段２１と、水位検出手段２１の信号に基づきフロートの浮力を調節する浮力調節手段３１と、を備えている。
【００１６】
堰９は、水を越流させるための矩形状の開口部９ｂを形成した扉体９ａに、その左右から支柱９ｃ，９ｃを固定的に取り付けたものからなる。支柱９ｃの上端には、フロート１０を取り付けるためのフロート用支柱１１が固設されている。フロート用支柱１１は板材や型鋼等からなり、壁部５に沿って延出し、その両端部には支軸１２，１２を介して前記フロート１０，１０が垂下される。フロート１０はその体積が可変するように構成され、図示はしないが、例えば合成ゴムなどの弾性体を蛇腹構成にして上下方向に伸縮自在な筒状体に形成する。
【００１７】
本形態では、堰９を、流入口４におけるエアレーションタンク２側に取り付けてあり、流入口４の縁部に戸当り１３を固設し、この戸当り１３に前記支柱９ｃを上下動可能に嵌合させた構造としてある。したがって、堰９は、フロート１０の浮力により、すなわちフロート１０に連動して、支柱９ｃが戸当り１３に対し上下動することで全体が上下動することとなる。なお、図示はしないが、戸当り１３の下部には、堰９が上方に移動した際であっても、下部における越流を防ぐための閉塞板部が設けられている。
【００１８】
フロート１０を配設するフロート室８は、例えばエアレーションタンク２内に向けて突出するように壁部５から一体的に形成されるものである。また、フロート室８において水位を一定に維持させる手段としては、例えば、フロート室８に水位センサ（図示せず）を設けるとともに、流入水路３とフロート室８とが連通可能となるように壁部５に開閉装置（図示せず）を備えた導水孔１４を形成し、前記水位センサの信号に基づき開閉装置を操作して、導水孔１４における導水量の制御を行うようにすればよい。
【００１９】
次いで、水位検出手段２１について説明する。なお、本形態で説明する均等越流堰６においては、この水位検出手段２１は、各流入口４近傍における流入水路３の水位を検出するものとなる。本形態では図３に示すように、当該手段を気泡式センサ２２から構成している。本例の気泡式センサ２２は、流入水路３の或る基準高さに下端口を位置させ、鉛直状に固設させたパイプ２３と、空圧源３２（エアタンク３３）からの空気の供給路となるエア管路２４と、パイプ２３の下端口から出る気泡の圧力を測定する圧力センサ２５と、空圧源３２とパイプ２３とを接続するエア管路２４上に介設される差圧調整弁２６とからなり、圧力センサ２５により気泡の圧力を測定することで、流入水路３の水位ＷＬとパイプ２３の下端口との距離、つまり水位ＷＬを検出するものである。なお、パイプ２３は図４に示すように、流入口４に臨む位置等に固設される。
【００２０】
次に、浮力調節手段３１について説明する。浮力調節手段３１は、空圧源３２（例えば、図示しないコンプレッサにより生成された圧縮エアを貯留するエアタンク３３など）と、前記圧力センサ２５で出力された信号を入力し、演算処理して、空圧源３２に加圧信号又は減圧信号を出力するコントローラ３４と、空圧源３２とフロート１０とを接続し、フロート１０に加圧又は減圧のための空気を供給するエア供給路３５とからなる。エア供給路３５は、フロート室８内においてはフロート１０が上下動することから、可撓性のあるホースなどにより構成させてフロート１０に負荷を与えないようにする。なお、空圧源３２及びコントローラ３４は、各可動堰７に対してそれぞれ設けても良いし、共用させる構成としても良い。
【００２１】
次に、以上の構成からなる均等越流堰６（可動堰７）の作用について図６を中心に説明する。流入水路３において動水勾配が発生し、図６（ａ），（ｂ）に示すように、上流側の可動堰７と下流側の可動堰７との部位間において流入水路３の水位ＷＬに水頭差が生じた場合、各可動堰７の近傍に設置したパイプ２３（図４）によりそれぞれの水位ＷＬが検出される。水位ＷＬの値はコントローラ３４で演算処理され、各堰９の越流水深Ｈが一定となるように、コントローラ３４からの加圧信号或いは減圧信号に基づき、エアタンク３３からフロート１０に空気が加圧或いは減圧される。すなわち、図６（ａ）に示す上流側に位置する可動堰７の場合、水位ＷＬが高いことから、例えば、コントローラ３４からこの水位ＷＬに応じた信号が加圧信号として出力され、この信号に基づいてエアタンク３３からフロート１０に空気が加圧される。これにより、フロート１０の体積が増して浮力が増大し、堰９が上方に移動して一定の越流水深Ｈが維持される。逆に、図６（ｂ）に示す下流側に位置する可動堰７の場合、水位ＷＬが低いことから、例えば、コントローラ３４からこの水位ＷＬに応じた信号が減圧信号として出力され、この信号に基づいてエアタンク３３からフロート１０に空気が減圧される。フロート１０は弾性体自体の圧縮力により、減圧を受けると体積が縮小し、浮力が低下する。したがって、堰９が下方に移動し、一定の越流水深Ｈが維持されることになる。
【００２２】
以上のように、本発明に係る均等越流堰６によれば、各可動堰７の越流水深Ｈは常に一定に保たれることになり、したがって、処理水がエアレーションタンク２内に均等に越流され、処理水に含まれる汚泥や活性スラッジの含有分布が常に一様となるので、エアレーション処理能力が低下することなく、所定のエアレーション効率が維持されることになる。
【００２３】
また、堰９において、或る水位ＷＬに対する越流水深Ｈを変更する場合にも、例えばコントローラ３４にて、或いはコントローラ３４を統括的に制御する上位のコントローラ（図示せず）にて空圧源３２に加圧・減圧信号を出力することにより、フロート１０の浮力調節を行えば良く、従来のように開閉機を設ける必要もなくなることから、経済的な可動堰が構築される。また、開閉機が無い分、可動堰全体の重量が低減されるので、フロートの強度の軽減化、コンパクト化が実現されることになる。また、越流水深の変更は全て自動的に制御されるため、従来のハンドルによる手動操作の場合に比べて、正確な越流水深の変更が可能となるものである。
【００２４】
また、流入水路３の水位を検出する水位検出手段２１として気泡式センサ２２を用いる構成とすれば、浮力調節手段３１に使用する空圧源３２を利用することができるため、より経済的な可動堰を実現することができる。
【００２５】
以上、本発明に係る可動堰及び貯水処理設備の均等越流堰について、その好適な実施形態を説明した。上述の実施形態は均等越流堰を中心に説明したものであるが、本発明に係る可動堰はそれ単体としても所定の効果を奏するものである。また、説明した実施形態では流入水路３を、対向する両壁部５に沿うように分岐形成したが、一方の壁部５のみに形成しても均等越流堰として従来に比べ所定の効果が得られるものである。また、貯水処理設備としては、エアレーションタンクに限定されることはなく、上下水施設におけるその他の反応槽にも実施可能であり、沈澱池等においても汚泥分布が一様になることから有効である。その他、各構成部材の形状やレイアウト等は図面に記載したものに限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で設計変更することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
（１）本発明に係る可動堰によれば、堰の越流水深を変更する開閉機を設ける必要がなくなるため、経済的な可動堰を構築できる。また、越流水深の変更は全て自動的に制御されるため、従来のハンドルによる手動操作の場合に比べて、正確な越流水深の変更が可能となる。
（２）また、水位検出手段として気泡式センサを用いる構成とすれば、浮力調節手段に使用する空圧源を利用することができるため、より経済的な可動堰を実現することができる。
（３）本発明に係る均等越流堰によれば、前記（１）に記載した効果に加えて、各可動堰の部位間に水頭差が生じた場合であっても、常に一定の越流水深が保持されることになり、したがって、処理水が貯水槽内に均等に越流し、処理水に含まれる汚泥や活性スラッジの含有分布が常に一様となるので、エアレーション処理能力が低下することなく、所定の効率が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可動堰及び貯水処理設備の均等流入堰を示す概略上面図である。
【図２】同概略断面図である。
【図３】可動堰の構成図である。
【図４】可動堰の上面図である。
【図５】可動堰の斜視図である。
【図６】可動堰を正面から見た作用説明図であり、図６（ａ）は流入水路の水位が高い場合、図６（ｂ）は同水位が低い場合を示す。
【図７】可動堰の一従来例を示す正面説明図である。
【図８】活性スラッジ法による下水処理フロー図である。
【図９】従来の貯水処理設備を示す説明図であり、エアレーションタンクの一例を示す構造断面図である。
【図１０】図９におけるＧ矢視図である。
【符号の説明】
１          貯水処理設備
２          エアレーションタンク（貯水槽）
３          流入水路（水路）
４          流入口
５          壁部
６          均等越流堰
７          可動堰
８          フロート室
９          堰
１０          フロート
２１          水位検出手段
２２          気泡式センサ
３１          浮力調節手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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