(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水の中に鉛直状に垂設した空気供給管の下端部に下向きに開口する空気噴出口を設け、その空気噴出口から５０ないし５００ｋｐａの圧縮空気を１回に５リットル、１分間に５回ないし１０回程度の割合で断続的に噴出させる圧縮空気供給制御手段を備え、噴出されて上昇する気泡を水面に浮いているスカム層に衝突させることにより、前記スカムを破砕することを特徴とするスカム破砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場の沈殿池の導水渠等に発生するスカムを破砕するスカム破砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場の沈殿池に原水を分配する導水渠においては、原水に含まれている浮上性の物質により水面にスカムの層が形成される。スカムは、沈殿池で除去されずに処理水中に混入すると、処理水質の低下を招くので、これを導水渠内で可能な限り除去するようにしている。
【０００３】
導水渠からのスカムの除去は、作業員が定期的に柄杓で汲取ったり、あるいは、作業員がバキュームカーのホースを手にして吸引するようにしている。
【０００４】
本出願人は、上述のような作業員の手作業によるスカム除去を自動化するために、先に、特開平１１−２７７０５６号，同２８５６８６号，同２８５６８７号で自動的にスカムを除去できるスカム吸引装置を提案するとともに、特開平１１−２９０８４７号において、スカムを吸引除去しやすいようにするために、スカムを小片に破砕するスカム破砕装置を提案した。
【０００５】
上記提案に係るスカム吸引装置は、水面の変動に追従して吸引パイプが上下動し、さらに、寄せ板及び案内板により原水とスカムとを効果的に分離することができるので、スカムを高濃度で吸引除去できるという特長を有している。また、上記提案に係るスカム破砕装置は、立体物を上下動させて水面を波動させることにより、大きな膜状に形成されたスカムを小片に破砕できるので、スカムの流動性を高めることができるという特長を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、先の提案に係るスカム破砕装置を用いると、スカムが小片に破砕されて流動化しやすくなるので、先の提案に係るスカム吸引装置でスカムを自動的に除去することができるが、この先の提案に係るスカム破砕装置は、５リットル（Ｌ）程度の立体物（容器）をクランク機構を介して上下動させ、スカム面に波動を発生させてスカムを小片に破砕するようにしているので、機械的な構造が複雑になる欠点があるとともに、そのメンテナンスも面倒であるという欠点があった。また、小片に破砕したスカムをスカムの排出側に向けてスムースに移動できるようにすることが望まれていた。
【０００７】
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、簡単な構成でスカムの破砕ができ、しかも、メンテナンスも簡単に行えるスカム破砕装置を提供することにある。また、破砕されたスカムがスカムピット方向に円滑に移動されるようにしたスカム破砕装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスカム破砕装置は、上記目的を達成するために、原水の中に鉛直状に垂設した空気供給管の下端部に下向きに開口する空気噴出口を設け、その空気噴出口から５０ないし５００ｋｐａの圧縮空気を１回に５リットル、１分間に５回ないし１０回程度の割合で断続的に噴出させる圧縮空気供給制御手段を備え、噴出されて上昇する気泡を水面に浮いているスカム層に衝突させることにより、前記スカムを破砕することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るスカム破砕装置を下水処理場の沈殿池（最初沈殿池又は最終沈殿池）の導水渠に適用したときのカバーを除去して示した平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００１０】
導水渠１は、複数（図示の例では３個）の沈殿池２ａ〜２ｃに原水を供給できるように、各沈殿池２ａ〜２ｃの上流側に設けられた細長い水路状に形成されている。そして、導水渠１内の原水は、流入扉３ａ〜３ｃを介して各沈殿池２ａ〜２ｃにそれぞれ供給されるように構成されている。
【００１１】
図中、１０ａ〜１０ｃは、導水渠１内に設けられた空気供給管であって、導水渠１の水流（導水渠１内の矢印A参照）に沿って所定の間隔を保って設けられている。各空気供給 管１０ａ〜１０ｃの設置間隔は、導水渠１の幅、導水渠１内の水流の速さ、原水の水質（スカムの性質）等により一様でないが、数ｍの間隔、例えば、５〜１０ｍの間隔に設けられる。
【００１２】
各空気供給管１０ａ〜１０ｃは、自動弁（電磁弁）からなるバルブＶａ〜Ｖｃをそれぞれ介在させてヘッダー管１１にそれぞれ接続されている。そして、これら空気供給管１０ａ〜１０ｃの先端側（ヘッダー管１１と接続されている側と反対の先端側）は、導水渠１に形成されるスカムの層の下側となるように、水面下２００〜３００ｍｍにそれぞれ位置するように設けられ、それら先端側は開口していて、噴出口１２ａ〜１２ｃにそれぞれ形成されている。各空気供給管１０ａ〜１０ｃは、水面下まで鉛直に延長され、下端が下方に開口されている。
【００１３】
ヘッダー管１１は、図示しない圧縮空気源に接続されている。この圧縮空気源としては、下水処理場の曝気槽用の圧縮空気源と共用することができる。もちろん、スカム破砕装置用のコンプレッサあるいはブロアを用意して圧縮空気源としてもよい。しかし、下水処理場には、曝気槽用として圧縮空気供給設備が設けられているので、既設の曝気槽用の圧縮空気と共用すると、安価に、かつ、容易に圧縮空気源を得ることができる。
【００１４】
図１，２中、Ｃは、プログラマブルコントローラからなる制御器であって、バルブＶａ〜Ｖｃをそれぞれ断続的に、すなわち、間欠的に開閉（ＯＮ，ＯＦＦ）制御できるように構成されている。各バルブＶａ〜Ｖｃの断続的な開閉制御は、スカムの性質等により一様ではないが、１回に５Ｌの５００〜５０ｋｐａの圧縮空気を１分間に５回以上行うと、ほとんどのスカムを小片に破砕することができる。なお、上述の１分間当りの回数を多くすると、より破砕効果が高まるが、バルブＶａ〜Ｖｃの断続的な開閉制御は、１分間に１０回を越えて行うことに機械的な困難を伴うので、バルブＶａ〜Ｖｃの断続的開閉は、１分間当り５〜１０回程度が好ましい。また、噴出口１２ａ〜１２ｃから圧縮空気を連続的に供給することも可能であるが、連続的に空気を供給すると、圧縮空気源が大型の設備になるとともに、ランニングコストがかさんでしまうという新たな問題点が発生してしまうので、圧縮空気の供給は、断続的に行われる。
【００１５】
図３は、空気供給管１０ａ〜１０ｃ（図示の例では空気供給管１０ａ。空気供給管１０ｂ，１０ｃも空気供給管１０ａと同じであるので、以下、空気供給管１０ａを例に説明する。）から圧縮空気が供給されたときのスカムＳが破砕されるときの状態を示している。すなわち、バルブＶａが開かれると、空気供給管１０ａの噴出口１２ａから圧縮空気が導水渠１内に供給される。そして、その供給された圧縮空気は、気泡となって上昇し、スカムＳを持ち上げる形となり、その持ち上げ力により大きな膜状に形成されていたスカムＳが小片に破砕される。
【００１６】
なお、図示の例では、噴出口１２ａ〜１２ｃは、下向きに開口している。図示のように、噴出口１２ａ〜１２ｃを下向きに開口させると、気泡の分散が広がるので、広範囲のスカムを破砕することができる。
【００１７】
また、上述の例では、噴出口１２ａ〜１２ｃは、導水渠１の原水の流れに沿って所定の間隔を保ち、かつ、その導水渠１の水路幅（原水の流れ方向と直交する方向の長さ）のほぼ中央に１個のみそれぞれ設けるようにしたが、その水路幅方向に所定の間隔を保って複数個ずつ設けるようにしてもよい。さらに、噴出口は、導水渠１を平面から見たときに、千鳥足状となるように互いに所定の間隔を保って均等に設けることもできる。
【００１８】
図中、２０は、導水渠１の下流側端部に設けられたスカム除去機構である。このスカム除去機構２０は、本出願人が特開平１１−２７７０５６号等で提案しているもので、流れてくるスカムを寄せ板２１で吸引パイプ２２側に集めるとともに、案内板２３で水とスカムとを分離できるように構成されている。また、これらは、変動する水位に追従させることができるように構成されている。したがって、水流に乗って流れてくるスカムは、吸引パイプ２２の原水流入側に設けられた切欠２４を介して吸引することができる。この吸引の際、図示されていないが、切欠２４中に水位が位置しているので、スカムを高濃度の状態で効率よく吸引除去することができる。
【００１９】
なお、スカム除去機構２０としては、上述の吸引パイプ式によらず、パイプスキマ等の周知のスカム除去機構を採用することもできる。ただし、導水渠等の水位変動が大きな下水処理施設では、パイプスキマが水没してしまう等の問題があるため、上述の吸引パイプ式や可動堰を有するスカムピットのようなスカム除去部（開口部）が水位に追従可能なスカム除去装置であることが好ましい。
【００２０】
上述の例では、噴出口１２ａ〜１２ｃから圧縮空気を排出させ、上昇する気泡をスカム層に衝突させて、スカムを繰り返し持ち上げて細片に破砕させたが、膜状のスカムの上から液体あるいは液体と気体の混合体を落下させてスカムに衝突させ、スカムを細片に破砕させるようにしてもよい。すなわち、噴出口１２ａ〜１２ｃをスカムＳの位置以上の高さに設け、それら噴出口１２ａ〜１２ｃから原水の一部又は導水渠１内の一部の水（原水）をスカムＳに向けて落下させるようにしてもよい。
【００２１】
図４は、本発明の他の実施の形態に係るスカム破砕装置を上記図１と同様の沈殿池の導水渠１に適用したときの平面図である。この導水渠１には、上述した噴出口１２ａ〜１２ｃ等からなるスカム破砕手段が設けられている以外に、スカムＳがスカム除去機構２０側へ移動するのを促進させるスプレー手段が設けられている。スプレー手段は、バルプ３１ａ〜３１ｃをそれぞれ有する圧力水供給管３２ａ〜３２ｃの下部にスプレー口（ノズル）３０ａ〜３０ｃを設け、圧力水供給管３２ａ〜３２ｃにヘッダー管３３を接続して構成されている。
【００２２】
ヘッダー管３３には、図示しないが、ポンプが接続されていて、このポンプを介して圧力水が供給されるように構成されている。ヘッダー管３３に供給される圧力水としては、沈殿池２ａ〜２ｃの処理水や別途用意された水を使用することができるが、導水渠１の中間水を循環使用することができる。導水渠の中間水を循環使用したときは、沈殿池２ａ〜２ｃに対する負荷を高めることがないので好適である。
【００２３】
各スプレー口３０ａ〜３０ｃは、同一構成であるので、スプレー口３０ａを例にして、図５を用いてスカムＳの移動作用について説明する。スプレー口３０ａは、噴出口１２ａの下流側において、スカムＳの形成面の上側（上方）で、かつ、圧力水の噴出方向がスカム除去機構２０側に向くように、つまり、圧力水の噴出方向が噴出口１２ａからの上昇気泡により破砕されたスカムＳの移動方向（図５の原水の流れの矢印参照）となるように設けられている。なお、スプレー口３０ａのスカムＳの形成面からの高さは、スカムＳに近い程、移動力を高めることができるが、スカムＳの形成面上下の変動（原水の上下の変動）を考慮して決められる。
【００２４】
スプレー口３０ａから圧力水が噴出されると、その圧力水により先に細片に破砕された後のスカムＳの移動が促進されてスカムＳがスカム除去機構２０側に円滑に、かつ、速やかに移動することができる。スプレー口３０ａが噴出口１２ａよりも下流側に設けられているので、噴出口１２ａよりも上流側に設けられる場合に比し、破砕されたスカムＳの移動が格段に促進される。
【００２５】
なお、上述の例では、スプレー口３０ａをスカムＳの上側に設けたが、スカムＳと同一面又はそれよりも下側に設けることもできるが、上述のように、スカムＳの上側の方がスカムＳの移動を円滑に行わせることができる。さらに、スプレー口３０ａから噴出させる流体として圧力水を用いたが、圧縮空気、又は空気と液体との混合液を用いることができるが、圧力水の方が強い移動力を得ることができる。
【００２６】
また、上述の例では、スカム破砕装置を適用する装置としては、下水処理場の導水渠としたが、これに限らず、沈殿池等であってもよい。特に、無端チェーンコンベアにブレードを設けた機械式のスクレーパ等のスカム掻寄装置が設置できない下水処理施設やその他の水処理施設にも本スカム破砕装置を適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、原水中に設けられた空気噴出口から噴出される圧縮空気は気泡となっ て上昇し、水面に浮いているスカム層に衝突し破裂するので、スカムが繰り返し持ち上げられて、確実に破砕される。また、圧縮空気を連続的に供給すると、圧縮空気源が大型の設備になり、ランニングコストがかさんでしまうが、本発明は、圧縮空気の供給を断続的に行うので、ランニングコストが嵩むことを避けることができる。そして、設備は、圧縮空気供給源から圧縮空気を空気噴出口まで供給するに必要な空気供給管を垂直に設置するだけで良いので、設備コストも運転コストも低額で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態に係るスカム破砕装置を沈殿池の導水渠に適用したときの平面図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  スカムの破砕状態を示す説明図である。
【図４】  本発明の他の実施の形態に係るスカム破砕装置を沈殿池の導水渠に適用したときの平面図である。
【図５】  スカムの破砕状態及び移動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  導水渠
２ａ〜２ｃ  沈殿池（最初沈殿池，最終沈殿池）
３ａ〜３ｃ  流入扉
１０ａ〜１０ｃ  空気供給管
１１  ヘッダー管
１２ａ〜１２ｃ  噴出口
２０  スカム除去機構
Ｓ  スカム
３０ａ〜３０ｃ  スプレー口
３１ａ〜３１ｃ  バルブ
３２ａ〜３２ｃ  圧力水供給管
【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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