(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掻寄板を備えた水中台車を繰り返し往復移動させ、この水中台車の往路移動時に沈殿池の底面に沈積した汚泥を前記掻寄板によって掻き寄せるようにした汚泥掻寄装置において、
前記水中台車の往路移動距離を、全距離を移動させる全行程と、全距離の一部を移動させる行程を１以上と、の少なくとも２通りの行程に区分し、それらの行程とその順序を組み合わせた運転パターンを複数通り予め設定しておき、
当該汚泥掻寄装置に流入する流入水中の汚泥量を検出する検出手段の信号に基づいて、前記複数の運転パターンの中からいずれかの運転パターンを選択して前記水中台車を移動させるようにしたことを特徴とする汚泥掻寄装置。
【請求項２】
前記検出手段は前記流入水の汚泥濃度と流量とを検出し、これら２つの検出値を乗算して流入水中の汚泥量とする演算機能を具備したことを特徴とする請求項１に記載の汚泥掻寄装置。
【請求項３】
前記検出手段は前記流入水に注入した凝集剤の量から流入水中の汚泥量を推定する演算機能を具備したことを特徴とする請求項１に記載の汚泥掻寄装置。
【請求項４】
前記水中台車の移動距離及び位置を検出する手段として、前記水中台車を牽引する巻取機のドラム回転数を検出するロータリエンコーダを具備したことを特徴とする請求項１に記載の汚泥掻寄装置。
【請求項５】
前記ロータリエンコーダで検出される１パルスの間隔が正常間隔より所定量大きくなった時に、行程の渋滞信号を発するようにされたことを特徴とする請求項４に記載の汚泥掻寄装置。
【請求項６】
前記行程の渋滞信号に基づいて、前記運転パターンが自動的に変更されることを特徴とする請求項５に記載の汚泥掻寄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚泥掻寄装置に係り、特に掻寄板を備えた水中台車を繰り返し往復移動させる水中式の汚泥掻寄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の汚泥掻寄装置は図４に示したように、沈殿池１０の低部に設けた走行レール１２上に水中台車１４を繰り返し往復移動させ、この水中台車１４の往路移動時に沈殿池１０の底面２０に沈積した汚泥を水中台車１４に設けた掻寄板１６によって掻き寄せる。より詳細に説明すると、沈殿池１０は左側が上流、右側が下流とされ、上流側の底部には汚泥溜１８が設けられ、また、下流側に向けて微少な上り勾配の底面２０が形成されている。濁質成分を含む流入水２２が沈殿池１０の上流側から流入し、沈殿池１０内で所定時間滞留する間に流入水２２中の濁質成分が沈殿して、底面２０に汚泥として沈積する。上澄水は沈殿池１０の下流側から処理水２４として排出される。
【０００３】
底面２０と平行に設けられた走行レール１２上には水中台車１４が巻取機２６の牽引ロープ２８によって左右方向に往復自在とされる。減速機を備えた駆動源３０によって巻取機２６を正転させると牽引ロープ２８は時計方向に回り、水中台車１４が往路移動する。この水中台車１４の移動によって、掻寄板１６が底面２０に沈積した汚泥を汚泥溜１８の方向に掻き寄せる。１回の掻き寄せ操作を終了後、巻取機２６を逆転させると牽引ロープ２８は反時計方向に回り、水中台車１４が復路移動する。この際、掻寄板１６の下端が図示しないリンク機構によって上方に引上げられ、復路移動時には掻寄板１６は掻き寄せ動作をしない。水中台車１４が復路移動によって下流端に到達すると、再度巻取機２６を正転させ、水中台車１４の往路移動による掻き寄せ操作を繰り返す。汚泥溜１８に集泥された汚泥は排泥３２として適宜装置外に排出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の汚泥掻寄装置では降雨等の原因によって、流入する汚泥量が一時的に急増し、前記した通常の水中台車１４の往復移動では汚泥の掻き寄せ操作が間に合わず、特に上流側の底面２０に多量の汚泥が沈積して過負荷となり、水中台車１４の駆動系や掻寄板１６のリンク機構に故障が発生し、ひいては運転不能な事態を招く場合があった。このような問題点を解決するために、例えば特開昭５９−１５６４０６号公報には掻き寄せ移動中の水中台車が基準掻寄せ量に達した位置を検出しておき、次回の掻き寄せ操作ではこの検出位置から掻き寄せ操作を開始することによって、特に上流側の底面２０に沈積した汚泥を集中的に掻き寄せる運転方法が開示されている。しかしながら、このような方法は基準掻寄せ量に達した位置を検出する手段が難しく、ともすれば過負荷状態を検出し勝ちとなるので、対策が遅れるという欠点がある。また、特開昭６４−４７４１５号公報には沈殿池内の特定水域の汚泥界面を検出し、検出した界面に対応して掻き寄せ範囲を決定する方法が開示されている。しかしながら、このような方法は特定水域の汚泥界面を検出する手段が難しく、信頼性に難点があり、同様に対策が遅れ勝ちとなる欠点がある。
【０００５】
本発明の目的は前記従来技術の欠点を改善し、流入する汚泥量が一時的に急増した場合でも迅速な対応が可能であり、効率的な運転を実現することができる水中式の汚泥掻寄装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る汚泥掻寄装置は、掻寄板を備えた水中台車を繰り返し往復移動させ、この水中台車の往路移動時に沈殿池の底面に沈積した汚泥を前記掻寄板によって掻き寄せるようにした汚泥掻寄装置において、前記水中台車の往路移動距離を、全距離を移動させる全行程と、全距離の一部を移動させる行程を１以上と、の少なくとも２通りの行程に区分し、それらの行程とその順序を組み合わせた運転パターンを複数通り予め設定しておき、当該汚泥掻寄装置に流入する流入水中の汚泥量を検出する検出手段の信号に基づいて、前記複数の運転パターンの中からいずれかの運転パターンを選択して前記水中台車を移動させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は前記検出手段が前記流入水の汚泥濃度と流量とを検出し、これら２つの検出値を乗算して流入水中の汚泥量とする演算機能を具備したことを特徴とする。また、本発明は前記検出手段が前記流入水に注入した凝集剤の量から流入水中の汚泥量を推定する演算機能を具備したことを特徴とする。また、本発明は前記水中台車の移動距離及び位置を検出する手段として、前記水中台車を牽引する巻取機のドラム回転数を検出するロータリエンコーダを具備したことを特徴とする。また、本発明は前記ロータリエンコーダで検出される１パルスの間隔が正常間隔より所定量大きくなった時に、工程の渋滞信号を発するようにされたことを特徴とする。また、本発明は前記工程の渋滞信号に基づいて、前記運転パターンが自動的に変更されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す側面図であり、図４と同一の符号を付した要素は前述した従来の技術と同様の要素であり、同様の機能を果たす。この実施の形態では流入水２２の導入系に検出手段４０が設けられ、この検出手段４０検出された流入水中の汚泥量に関する信号が、制御手段４２に送信される。制御手段４２には水中台車１４の移動工程を複数の運転パターンに区分して予め設定してあり、前記検出手段４０から信号に基づいて前記複数の運転パターンの中からいずれかの運転パターンを選択して、水中台車１４の駆動を制御する。
【０００９】
すなわち、汚泥は沈殿池１０の上流側に沈積し易い傾向があるので汚泥量が多い場合の方策として、水中台車１４の往路移動距離（掻き寄せ距離）を図１に示したように予め３通りに区分しておく。往路移動距離Ｌ１は沈殿池１０の底面２０の全距離を往路移動させる全行程であり、往路移動距離Ｌ２は底面２０の上流側半分を往路移動させる１／２行程であり、往路移動距離Ｌ４は底面２０の上流側４分の１のみを往路移動させる１／４行程である。前記複数の運転パターンはこれらの水中台車１４の異なる行程とその順序を適宜組み合せたものである。
【００１０】
図２は複数の運転パターンを例示したものであり、横軸は日間の時刻を示し、縦軸は運転パターンの区分を示す。図中の太線は水中台車１４の往路移動の時間と時刻を、細線は水中台車１４の復路移動の時間と時刻を、破線は水中台車１４が停止し待機中であることを示す。最も長い太線（４時間）は前記全行程Ｌ１に対応し、中間の太線（２時間）は前記１／２行程Ｌ２に対応し、最も短い太線（１時間）は前記１／４行程Ｌ４に対応する。なお、水中台車１４を牽引する巻取機２６の駆動源３０はインバータを具備しており、水中台車１４の往路移動は各行程で一定速とするが、復路は往路に比べ数倍の速度で移動する。図２において、パターンＡは流入水中の汚泥量が少ない場合の運転パターンであり、水中台車１４は一日に全行程Ｌ１で２回のみ往復移動し、その他の時刻は待機する。パターンＢは流入水中の汚泥量が中程度の場合の運転パターンであり、水中台車１４は全行程Ｌ１で連続的に往復移動する。以下、流入水中の汚泥量が増加するにしたがって、パターンＣ，Ｄ，Ｅの順に往復移動のピッチが多くなり、パターンＥでは各行程をＬ４−Ｌ２−Ｌ４−Ｌ２−Ｌ１の順序を繰り返す。
【００１１】
降雨等の原因によって流入水中の汚泥量が一時的に急増した場合には、前記検知手段４０によって流入水中の汚泥量が逸早く検出され、この検知手段４０からの検出信号に基づき制御手段４２では予め設定された５種類の運転パターンＡ〜Ｅの中から例えばパターンＥを選択し、このパターンＥとなるように水中台車１４の駆動を制御する。このパターンＥを実行することによって、最も汚泥が沈積し易い沈殿池１０の上流側での掻き寄せ操作を短い間隔で頻繁に行うことができる。このため、バランスのとれた掻き寄せ操作が可能となり、過負荷状態を事前に回避できる。また、流入水中の汚泥量が少ない場合には、パターンＡを選択することによって無駄な運転を回避し効率的な運転を実現することができる。
【００１２】
流入水中の汚泥量を検出する検知手段４０としては、流入水の汚泥濃度と流量とを検出し、これら２つの検出値を乗算して流入水中の汚泥量とする演算機能を具備したものが好ましい。流入水の流量が一定に維持される装置にあっては流入水の汚泥濃度のみから流入水中の汚泥量を算定できる。また、流入水の濁度は汚泥濃度と相関関係があるので、流入水の濁度から流入水中の汚泥量を推定するようにしてもよい。さらに、この種の沈殿池では通常、流入水に凝集剤を注入し凝集処理を併用するので、凝集剤の注入量と流入水中の汚泥量との間には密接な相関関係がある。したがって、前記検知手段４０としては、注入した凝集剤の量から流入水中の汚泥量を推定する演算機能を具備したものであってもよい。本発明はこのように比較的簡便な手段によって流入水中の汚泥量を検出し、この流入水中の汚泥量に基づいて運転パターンを選択するので、制御が容易である。また、段落番号０００４で説明したような、沈殿池内の汚泥沈積状況や汚泥界面のようなデリケートで不安定な指標を用いる必要がなく、安全性が高いフィードフォワード制御を実現することができる。
【００１３】
前記パターンＣ，Ｄ，Ｅは１／２行程や１／４行程を含んでいるので、このような運転パターンを確実に実行するためには、水中台車１４の移動距離や水中位置を正確に検出する必要がある。本実施の形態では水中台車１４の牽引ロープ２８を巻き取る巻取機２６のドラムの回転数をロータリーエンコーダ４３で計測することによって、水中台車１４の移動距離や水中位置を検出する。すなわち、ロータリーエンコーダ４３は図３に示すように巻取機２６のドラム４４の回転軸４６には、ドラム４４と一体に回転する反射円板４８が取付けられ、この反射円板４８の外周に等ピッチに設けられた多数の溝５０の１つ１つを、光電スイッチ５２で検知し、パルス信号を発生させる。このパルス信号をパルスカウンタ５４でカウントすることによって、ドラム４４の回転数を計測し、この計測した回転数とドラム有効径の関係から、牽引ロープ２８によって牽引される水中台車１４の移動距離や水中位置を間接的に検出する。このロータリーエンコーダ４３からの信号に基づき、前記制御手段４２は選択した運転パターンが確実に実行されるように、水中台車１４の駆動源３０の作動を制御する。
【００１４】
なお、このロータリーエンコーダ４３で検出される１パルスの間隔をタイマーで検出することによって、各行程での渋滞情報を検出できる。水中台車１４の往路移動速度（掻き寄せ速度）は通常２０ｃｍ／分程度に設計されるから、例えば巻取機２６のドラム有効径を１ｍとすると、ドラム４４が１回転する時間は約１６分と計算される。したがって、前記反射円板４８の外周に設けた溝５０の数が１６であると、１パルスの間隔が約１分間となる。掻き寄せ操作に無理がなく水中台車１４が正常に往路移動している時は、この１パルスの間隔は安定している。しかしながら、掻き寄せ操作が過負荷状態になると牽引ロープ２８に過大な張力が作用し、例えば巻取機２６を駆動する原動機の回転軸に滑りが生じ、過負荷状態に応じて１パルスの間隔が次第に大きくなる渋滞現象が発生する。したがって、１パルスの間隔をタイマーで検出し、この値が正常時の約１分間よりも所定量、例えば１０秒間大きくなった時に、工程の渋滞信号を発するようにすると便利である。
【００１５】
このような工程の渋滞信号が検知されるということは、取りも直さず、掻き寄せ操作が過負荷状態にある可能性が強い。したがって、渋滞信号が検知された場合には、前記した流入水中の汚泥量の検出結果とは無関係に運転パターンを自動的に変更し、過負荷状態を解消し易い運転パターンを選択し直すことが好ましい。又は、前記予め設定した運転パターンとは切り離した過負荷状態を解消するための特殊な運転方案を一時的に取り入れてもよい。このように、上述のドラムの回転数をロータリーエンコーダ４３で計測する手段によれば、水中台車１４の移動距離や水中位置を例えば２０ｃｍ刻みで正確に検出でき、さらに渋滞信号に基づく掻き寄せ操作の過負荷状態をも併せて検知できるので、正確かつ迅速な運転管理が可能となる。また、水中台車の１４の前記した行程Ｌ２、Ｌ４の移動距離を、パルスのカウント数を変更することにより例えば２０ｃｍ刻みで任意に設定できる。
【００１６】
上記実施の形態では、検知手段４０で検出した流入水中の汚泥量に基づき、制御手段４２が運転パターンを自動的に選択して水中台車の駆動を制御する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば複数の運転パターンの中からいずれかの運転パターンを手動で選択可能な操作パネルを設置しておき、何らかの方法で得た流入水中の汚泥量の情報に基づいて、運転操作員が運転パターンを選択する場合を含む。又は、自動選択と手動選択を切替できるようにしてもよい。また、水中台車１４の移動距離や水中位置を検出する手段は、前記巻取機２６のドラムの回転数をロータリーエンコーダ４３で計測する手段に限らず、例えば水中台車１４の移動路の適所に設けたリミットスイッチでもよい。
【００１７】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明によれば水中式の汚泥掻寄装置に流入する汚泥量に応じて最適な運転パターンを容易に選択できるので、流入水中の汚泥量が一時的に急増した場合でも迅速な対応が可能であり、また、安全で効率的な運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す側面図である。
【図２】複数の運転パターンを例示した説明図である。
【図３】ロータリエンコーダの構成を示す説明図である。
【図４】従来の汚泥掻寄装置の概略構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１０……沈殿池
１４……水中台車
１６……掻寄板
２０……底面
２２……流入水
２６……巻取機
２８……牽引ロープ
３０……駆動源
４０……（汚泥量の）検出手段
４２……制御手段
４３……ロータリエンコーダ
４４……ドラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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