(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理施設の最終沈殿池に設置される傾斜式沈殿装置において、
第１傾斜部と、前記第１傾斜部より下流側に配置される第２傾斜部とを備え、
前記第１傾斜部の下端および前記第２傾斜部の下端は、雨天時に予測される汚泥界面に干渉しない高さ位置に配置され、
前記第１傾斜部の下端は、前記第２傾斜部の下端より高い高さ位置に配置される、
傾斜式沈殿装置。
【請求項２】
請求項１に記載の傾斜式沈殿装置において、前記第１傾斜部の下端は、
前記第１傾斜部の直下における流速が０．３ｍ／ｍｉｎ以下となる高さ位置に配置される、
傾斜式沈殿装置。
【請求項３】
請求項１に記載の傾斜式沈殿装置において、前記傾斜式沈殿装置は、前記第１傾斜部を昇降させることにより洗浄する洗浄装置を備える、傾斜式沈殿装置。
【請求項４】
請求項３に記載の傾斜式沈殿装置において、前記洗浄装置は、
前記第１傾斜部を機械的に持ち上げることにより上昇させ、
前記第１傾斜部を、前記第１傾斜部の自重を利用して下降させる、
傾斜式沈殿装置。
【請求項５】
請求項１に記載の傾斜式沈殿装置において、前記第１傾斜部および前記第２傾斜部は同一の高さ寸法を有する、傾斜式沈殿装置。
【請求項６】
請求項１に記載の傾斜式沈殿装置において、
前記傾斜式沈殿装置は、さらに他の傾斜部を備え、
前記第１傾斜部、前記第２傾斜部および前記他の傾斜部を含むすべての傾斜部の下端は、上流側から下流側に向かって、直前の傾斜部の下端と同じ高さ位置か、それより低い高さ位置に配置される、
傾斜式沈殿装置。
【請求項７】
請求項１に記載の傾斜式沈殿装置において、
前記第１傾斜部および前記第２傾斜部のうち一方は、前記最終沈殿池における全体的な処理水の流れの方向と交わるよう配置され、
前記第１傾斜部および前記第２傾斜部のうち他方は、前記最終沈殿池における全体的な処理水の流れの方向と平行となるよう配置される、
傾斜式沈殿装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は傾斜式沈殿装置に関し、とくに沈殿池に設置されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
傾斜板または傾斜管を備える傾斜式沈殿装置は、下水処理場や浄水場等の沈殿池において用いられる。従来、浄水場等における沈殿池の固液分離装置には、自然沈降法に比べて固形汚物の分離効率が向上することができる「多数の傾斜板あるいは傾斜管を用いた沈殿装置」が採用されてきた。
【０００３】
さらに近年、従来からの浄水場等に加えて下水処理場における沈殿池の固液分離装置として、特に最終沈殿池において、傾斜板を上向流で用いる上向流式の傾斜板沈殿装置の導入が検討されており、適用範囲が拡大している。この場合における傾斜板沈殿装置の配置は、上澄水（処理水）が越流するトラフ等の下部であり、すべての傾斜板が同一の高さ位置に配置される。このような構成の例は、特許文献１に開示される。
【０００４】
また、維持管理面で、最終沈殿池からの汚泥流出リスクを抑制すること等を目的に、最終沈殿池での汚泥沈降モデルが提案されている。汚泥沈降モデルを用いると、汚泥界面の予測が可能である。汚泥界面の予測手法の例は、非特許文献１〜３に開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７６６４６０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】西田佳記＊、圓佛伊智朗＊、田中景介＊＊、松葉祐亮＊＊、山下尚之＊＊、田中宏明＊＊、「雨天時放流汚濁負荷を低減する下水処理制御技術の開発」、第５５回下水道研究発表会講演集、２０１８年（＊株式会社日立製作所、＊＊京都大学大学院工学研究科）
【非特許文献２】増位庄一、塩谷真、「分布特性を考慮した下水処理プロセスのモデル化」、昭和５９年１２月、電気学会論文誌Ｃ、１０４巻１２号、２９５〜３０２ページ
【非特許文献３】笹本琢士、「ステップ流入式２段硝化脱窒法と雨天時下水活性汚泥処理法の併用運転手法の確立」、第５４回下水道研究発表会、８６２〜８６４ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
沈殿性能を確保するために、傾斜部（たとえば傾斜板または傾斜管）の大きさがある程度必要となる。ここで、従来の技術では、上流側において、傾斜部を配置する高さ位置（すなわち傾斜部が設置される水深）のバランスを適切に決定するのが困難であるという課題があった。
【０００８】
傾斜部の高さ位置が低すぎると（すなわち水深が深すぎる位置に設置すると）、傾斜部の下端が汚泥界面より下となる。このため、傾斜部に汚泥等の堆積が発生しやすくなり、傾斜板沈殿装置の洗浄頻度が増加するおそれがある。特に、下水処理場では、傾斜部に堆積する汚泥が活性汚泥であるため、洗浄頻度が、より増加する。活性汚泥を（例えば、２日間以上）放置すると、生物反応によってガスが発生し、浮上、処理水に混入し、処理水質の悪化を招く。
【０００９】
また、傾斜部の高さ位置が低すぎると、傾斜部より下の領域が狭くなるので、傾斜部の下側を上流から下流に通過する水平流の流速が過度に大きくなり、池底に堆積した汚泥の巻き上がり（浮上）が発生して処理水質の悪化を招くおそれがある。
【００１０】
また、傾斜部の高さ位置が低すぎると、水中上部に配置された汚泥掻き寄せ機と干渉するおそれがある。
【００１１】
一方で、傾斜部の高さ位置が高すぎると、傾斜部の上端がトラフに近づくため、傾斜部の洗浄時に巻き上がり浮上した堆積物等が処理水に混入し、処理水質の悪化を招くおそれがある。この問題は、傾斜部の空気洗浄を行う構成ではとくに顕著となる。
【００１２】
なお、これらの問題を避けるために傾斜部の寸法を小さくすると、傾斜部の総面積が減少し、処理能力が低下する。このため、必要な処理能力が得られなくなるおそれがある。
【００１３】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、傾斜部の高さ位置のバランスをより適切に実現できる傾斜式沈殿装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る傾斜式沈殿装置の一例は、沈殿池に設置される傾斜式沈殿装置であって、第１傾斜部と、前記第１傾斜部より下流側に配置される第２傾斜部とを備え、前記第１傾斜部は、前記第２傾斜部より高い高さ位置に配置される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る傾斜式沈殿装置によれば、より容易に傾斜部を適切な高さ位置に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明が適用可能な沈殿池の構成の例を示す図。
【図２】従来の沈殿装置の構成を示す図。
【図３】本発明の実施形態１に係る沈殿装置の概略図。
【図４】図３に汚泥界面の図示を追加した図。
【図５】図４において傾斜部が配置される領域を上流側に拡張した変形例を表す図。
【図６】図３に流速の図示を追加した図。
【図７】図１に示す沈殿装置および洗浄装置の模式的な拡大断面図。
【図８】図７のフレームと傾斜部との連結構造を示す斜視図。
【図９】図７に示す昇降部の拡大図。
【図１０】図７に示す昇降部の構成の一例を示す空気圧回路図。
【図１１】図３の傾斜部の向きを変更した変形例の構成を示す図。
【図１２】図１１における傾斜部と越流トラフとの位置関係の例を示す図。
【図１３】図３の向きの傾斜部と図１１の向きの傾斜部とが混在する例を示す図。
【図１４】図８の連結部の変形例を示す斜視図。
【図１５】図９の昇降部の変形例を示す拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明が適用可能な沈殿池１の構成の例を説明する。
図１は、沈殿池１の一例を示す断面図である。図１には、沈殿池１の長さ方向に平行なＸ軸と、沈殿池１の幅方向に平行なＹ軸と、沈殿池１の深さ方向（高さ方向または鉛直方向）に平行なＺ軸の３軸からなる直交座標系が示されている。以下では、この直交座標系を用いて各部を説明する場合がある。
【００１８】
沈殿池１は、たとえば、上水、下水、その他の廃水などの処理水を浄化する設備である。より具体的には、沈殿池１は、たとえば、下水処理施設の最終沈殿池であり、沈砂池、最初沈殿池、およびエアレーションタンクを通過した処理水が流入する。
【００１９】
沈殿池１は、たとえば、処理水流入部２と、ピット３と、掻寄機４と、阻流壁５と、越流トラフ８と、処理水流出部９と、を備えている。処理水流入部２は、沈殿池１における処理水の最上流部であり、沈殿池１の上流側の設備で処理された処理水を沈殿池１に流入させる。ピット３は、たとえば、処理水の上流側（Ｘ軸−側）が下流側（Ｘ軸＋側）よりも低くなるように傾斜した沈殿池１の底部の最上流部に、凹状に設けられている。図示を省略するが、ピット３の底部には、たとえば、ポンプに接続された排出口が設けられている。
【００２０】
掻寄機４は、たとえば、一対のチェーン４１と、複数のスプロケットホイール４２と、複数のフライト４３と、駆動装置４４と、を備えている。一対のチェーン４１は、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）、すなわち沈殿池１の上流部における処理水の流れ方向に、おおむね平行に配置されている。また、一対のチェーン４１は、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向、すなわち処理水の流れ方向に交差する水平方向）に間隔をあけて、沈殿池１の長さ方向に延びるように配置されている。
【００２１】
スプロケットホイール４２は、たとえば、沈殿池１の幅方向に延びるシャフトの両端部に設けられている。スプロケットホイール４２は、たとえば、沈殿池１の底部において、ピット３の下流側（Ｘ軸＋側）と沈殿池１の最下流部に間隔をあけて配置されている。また、スプロケットホイール４２は、沈殿池１を流れる処理水の水面近傍において、ピット３の下流側と阻流壁５の上流側（Ｘ軸−側）に間隔をあけて配置されている。図１に示す例では、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）の一方側に配置された四つのスプロケットホイール４２に一方のチェーン４１が架け渡され、沈殿池１の幅方向の他方側に配置された四つのスプロケットホイール４２に他方のチェーン４１が架け渡されている。
【００２２】
フライト４３は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に延びる細長い板状の部材である。沈殿池１の幅方向において、フライト４３の一端が一方のチェーン４１に取り付けられ、フライト４３の他端が他方のチェーン４１に取り付けられている。複数のフライト４３は、たとえば、無端状のチェーン４１の全周にわたって等間隔に設けられているが、図１では、便宜上、一部のフライト４３の図示を省略している。
【００２３】
駆動装置４４は、たとえば、モータ、ギア、チェーンなどによって構成され、スプロケットホイール４２を回転させて、一対のチェーン４１を循環駆動させる。図１に示す例において、駆動装置４４は、一対のチェーン４１が紙面上で右回りに回転するように、スプロケットホイール４２を駆動する。駆動装置４４の大部分は、処理水の水面よりも上方の水上部に配置されている。
【００２４】
阻流壁５は、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）において、沈殿池１の上流部における処理水の流れ方向の下流側（Ｘ軸＋側）に配置されている。阻流壁５は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）および深さ方向（Ｚ軸方向）におおむね平行に設けられ、沈殿池１の処理水の流れを遮るように設けられている。阻流壁５の下端は、沈殿池１の底部よりも上方に配置され、処理水の水面から所定の深さまで、処理水流入部２から処理水流出部９へ向かう処理水の流れを遮るように設けられている。
【００２５】
越流トラフ８は、たとえば、固体粒子を含む汚濁物質が沈降して除去された処理水を越流させる複数のＶ字状のノッチを備えている。越流トラフ８を越流した処理水は、たとえば処理水流出部９を介して、沈殿池１の下流側の設備へ流出する。
【００２６】
以上のような構成を備えた沈殿池１では、処理水が次のように処理される。上流側の設備から、沈殿池１の処理水流入部２に流入した処理水は、沈殿池１における処理水の最上流部である処理水流入部２から、沈殿池１の長さ方向に下流側（Ｘ軸＋側）へ向けて流れる。この過程で、処理水中の固体粒子を含む汚濁物質やフロックが沈降して、沈殿池１の底部に堆積する。沈殿池１の底部に堆積した堆積物、たとえば汚泥は、掻寄機４によって掻き取られてピット３に集められる。
【００２７】
より具体的には、掻寄機４は、駆動装置４４を駆動させてスプロケットホイール４２を回転させることで、一対のチェーン４１を循環駆動させる。これにより、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に延びてその両端部が一対のチェーン４１に取り付けられた複数の細長い板状のフライト４３が、沈殿池１の底部に沿って沈殿池１の下流側（Ｘ軸＋側）から上流側（Ｘ軸−側）へ移動する。これにより、沈殿池１の底部に堆積した堆積物が、ピット３に掻き寄せられる。ピット３に集められた堆積物は、たとえば、ピット３の排出口からポンプによって吸い出される。
【００２８】
阻流壁５の下を通過した処理水は、その下流側で上方へ流れる。その過程で、処理水中の固体粒子を含む汚濁物質やフロックが沈降して、池底に堆積する。汚濁物質やフロックが沈降して除去された処理水は、越流トラフ８を越えて、処理水流出部９から沈殿池１の下流側の設備へ流出する。
【００２９】
次に、従来の傾斜式沈殿装置の構成の例を説明する。
図２に、従来の沈殿装置１０６の構成を示す。
【００３０】
沈殿装置１０６は、処理水に含まれる汚濁物質が堆積する傾斜部１６１を備える。沈殿池１の底部に沿って流れて阻流壁５の下方を通過した処理水は、沈殿装置１０６の下端から上方へ向けて流れる。また、沈殿池１において、阻流壁５の下端よりも上方を流れる処理水は、阻流壁５によって堰き止められ、阻流壁５の下端をくぐるように沈殿池１の底部へ向けて流れ、沈殿装置１０６の下端から上方へ向けて流れる。
【００３１】
沈殿装置１０６は、傾斜部１６１を１つ以上備えている。傾斜部１６１は、たとえば上向流中に配置される。傾斜部１６１は、たとえば、傾斜板または傾斜管を備えている。あるいは、傾斜部１６１は、傾斜板または傾斜管である。傾斜管は、たとえば、複数の傾斜した流路を備えている。
【００３２】
沈殿装置１０６の下端から上方へ向けて流入した処理水は、傾斜部１６１の斜面に沿って上方へ流れる。その過程で、処理水中の固体粒子を含む汚濁物質やフロックが沈降して、傾斜部１６１の斜面上に堆積する。傾斜部１６１を通過することで汚濁物質やフロックが沈降して除去された処理水は、越流トラフ８を越えて、処理水流出部９から沈殿池１の下流側の設備へ流出する。
【００３３】
沈殿装置１０６が傾斜部１６１を有することで、より広い面積で処理水中の汚濁物質やフロックの沈殿物を沈降および堆積させて除去することができる。すなわち、処理水中の固体粒子を含む汚濁物質を沈降させて除去する距離を短縮することができ、汚濁物質やフロックの沈殿効率および分離効率を向上させることができる。また、傾斜部１６１の斜面上の堆積物の一部は、傾斜部１６１の斜面を滑り落ちて沈殿池１の底部へ落下する。これにより、傾斜部１６１に堆積した堆積物を除去する頻度を低減することができる。
【００３４】
傾斜部１６１の洗浄は、たとえば振動式シックナーを用いて行うことができる。しかしながら、振動式シックナーでは、傾斜部１６１に堆積した固体粒子を含む堆積物は、十分に除去することができない。たとえば、ボールバイブレータを用いて、傾斜部１６１を、１［ｍｍ］以下の振幅で、２６４［Ｈｚ］から３８３［Ｈｚ］までの周波数で振動させても、傾斜部１６１の斜面に堆積した堆積物は十分に除去されない。また、たとえばタービンバイブレータを用いて、傾斜部１６１を、１［ｍｍ］以下の振幅で、１５３［Ｈｚ］から４１４［Ｈｚ］までの周波数で振動させても、傾斜部１６１の斜面に堆積した堆積物は十分に除去されない。さらに、たとえばピストンバイブレータを用いて、傾斜部１６１を、１［ｍｍ］以下の振幅で、７９［Ｈｚ］から１１７［Ｈｚ］までの周波数で振動させても、傾斜部１６１の斜面に堆積した堆積物は十分に除去されない。
【００３５】
たとえば、沈殿池１に流入する処理水が下水である場合、傾斜部１６１の斜面に付着する主な堆積物は汚泥である。傾斜部１６１に付着した汚泥は、たとえば二日間以上の長時間にわたって放置されると、生物反応にともなってガスを発生させる。このガスにより、傾斜部１６１に付着した堆積物が処理水の表面に浮上して、処理水の水質を悪化させるおそれがある。
【００３６】
また、傾斜部１６１に付着した堆積物を除去する技術として、空気洗浄装置を導入することが考えられる。空気洗浄装置は、たとえば、ブロワを作動させて散気管から空気泡を噴出することで、傾斜部１６１を撹拌振動させ、傾斜部１６１に付着した堆積物を剥離させる。しかしながら、空気洗浄では傾斜部上の堆積物が洗浄時に巻き上がるので、傾斜部の位置が高すぎると浮上した堆積物が処理水に混入するおそれがあり、傾斜部１６１の洗浄中は沈殿池１に対する処理水の流入を停止させる必要がある。また、空気洗浄装置は、散気管から多量の空気泡を噴出させるために、比較的に大きな動力を必要とする。
【００３７】
次に、本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
図３は、本発明の実施形態１に係る沈殿装置６の概略を示す。沈殿池１に沈殿装置６が設置されている。沈殿装置６は、傾斜式沈殿装置であり、複数の傾斜部６１を備える。傾斜部６１は、たとえば上向流中に配置される。各傾斜部６１は、たとえばすべて同一の構造とすることができる。とくに、各傾斜部６１は、沈殿装置６または沈殿池１に設置される状態において、同一の高さ寸法を有する構造とすることができる。傾斜部６１は、図３では傾斜板として構成されているが、傾斜管として構成されてもよい。
【００３８】
特に限定はされないが、傾斜部６１の寸法の一例は、次のとおりである。沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿う傾斜部６１の長手方向の寸法は、たとえば、１［ｍ］から２［ｍ］程度である。沈殿池１の深さ方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜した傾斜部６１の短手方向の寸法は、たとえば、０．３［ｍ］から１［ｍ］程度である。傾斜部６１の板厚は、たとえば、１［ｍｍ］から３［ｍｍ］程度である。
【００３９】
このような寸法例に限らず、個々の傾斜部６１の具体的な構成は任意に設計可能であり、たとえば従来の傾斜部（たとえば図２に関連して説明した傾斜部１６１）と同様の構成を有するものであってもよい。また、個々の傾斜部６１に関する構成および作用等は、図２に関連して説明した傾斜部１６１と同様とすることができる。
【００４０】
本実施形態では、各傾斜部６１は面が大まかな水流の方向（Ｘ軸方向）（または沈殿池１における全体的な処理水の流れの方向）と交わるよう配置され、たとえば上流から下流に向かって互いに平行に配置される。傾斜部６１の１つを第１傾斜部６１１とし、第１傾斜部６１１より下流側（Ｘ軸＋側）に配置される傾斜部６１の１つを第２傾斜部６１２とする。
【００４１】
図３に一点鎖線で示すように、第１傾斜部６１１は、第２傾斜部６１２より高い高さ位置（Ｚ軸＋側）に配置される。言い換えると、第１傾斜部６１１の高さ位置は第１高さ位置であり、第２傾斜部６１２の高さ位置は第２高さ位置であり、第１高さ位置は第２高さ位置よりも高い。
【００４２】
ここで、高さ位置の定義は当業者が適宜決定可能であるが、たとえば、傾斜部６１が配置された状態での上端の高さ位置としてもよく、傾斜部６１が配置された状態での下端の高さ位置としてもよく、傾斜部６１の重心の高さ位置としてもよい。また、各傾斜部６１が同一の構造を有する場合には、傾斜部６１における任意の基準点の高さ位置としてもよい。
【００４３】
図３の例では、沈殿装置６が３つ以上の傾斜部６１を備えている。このような場合に、第１傾斜部６１１および第２傾斜部６１２以外の傾斜部６１の高さ位置は任意に決定可能であるが、図３の例では、各傾斜部６１の高さ位置は第１高さ位置または第２高さ位置のいずれかに揃えられている。また、図３の例では、傾斜部６１は上流側および下流側の２つのグループに分けることができ、第１傾斜部６１１を含む上流側グループの傾斜部６１はすべて第１高さ位置にあり、第２傾斜部６１２を含む下流側グループの傾斜部６１はすべて第２高さ位置にある。
【００４４】
さらに、図３の例では、各傾斜部６１の高さ位置は、上流側から下流側に向かって、広義の単調減少関数で表せるようになっている。すなわち、第１傾斜部６１１、第２傾斜部６１２および他の傾斜部６１を含むすべての傾斜部６１は、上流側から下流側に向かって、直前の傾斜部６１と同じ高さ位置か、それより低い高さ位置に配置される。
【００４５】
ここで、各傾斜部６１の位置が低すぎると、上述のような様々な問題が発生するが、その可能性は、上流の第１傾斜部６１１のほうが下流の第２傾斜部６１２よりも大きい。一方で、各傾斜部６１の位置が高すぎると、洗浄時に汚泥が処理水に混入する等の問題が発生するが、その可能性はすべての傾斜部６１で同様である。
【００４６】
このような状況に対し、本実施形態に係る沈殿装置６では、水流方向位置に応じて高さ位置を変え、上流側の傾斜部６１をより高い位置に配置することにより、より多くの傾斜部６１においてより適切な高さ位置バランスを実現することができる。
【００４７】
この効果の具体例について、図４〜６を用いてさらに説明する。
図４は、図３に汚泥界面ＳＩの図示を追加したものである。処理水が上流から下流へと進むにつれて汚泥が沈殿するので、汚泥界面の高さは上流から下流に向かって減少する。汚泥界面の位置は、天候その他の条件によって変動する。たとえば、雨天時には流量が増加するので、汚泥界面の位置が高くなる。図４の汚泥界面ＳＩは、様々な条件下で通常予測される様々な位置の汚泥界面のうち、最も高い位置に形成されるものとすることができる。この位置は、たとえば雨天時の位置に対応する。
【００４８】
第１傾斜部６１１の位置の具体的な値は、次のようになる。例えば、沈殿池１の水深が３［ｍ］であり、上流側の第１傾斜部６１１における汚泥界面ＳＩの高さが池底から２［ｍ］であるとする。この場合には、第１傾斜部６１１の下端を池底から２［ｍ］以上の位置とする。この場合には、水面から第１傾斜部６１１の上端まではたとえば０．２［ｍ］程度となる場合がある。また、下流側の第２傾斜部６１２における汚泥界面ＳＩの高さが池底から１．５［ｍ］であるとすると、第２傾斜部６１２の下端を池底から１．５［ｍ］以上の位置とする。この場合には、水面から第１傾斜部６１１の上端まではたとえば０．７［ｍ］程度となる場合がある。
【００４９】
このように、第１傾斜部６１１が高い位置に配置されることにより、その下端が汚泥界面ＳＩより上に位置している。すなわち、第１傾斜部６１１は、予測される汚泥界面ＳＩに干渉しない高さ位置に配置されている。このため、第１傾斜部６１１に汚泥等が堆積しにくくなる。
【００５０】
なお、このような汚泥界面ＳＩの位置は、たとえば非特許文献１〜３に記載される手法を用いて決定することができるが、例を以下に示す。
【００５１】
非特許文献１に開示される手法では、汚泥柱は、押出し流れの考え方に従い、位置・汚泥濃度・界面高さが変化しながら、下流に向かって水平方向に移動してゆく。
【００５２】
汚泥柱の高さ（すなわち、その汚泥柱における汚泥界面ＳＩの高さ）は、汚泥そのものの沈降速度に加え、流入や引抜の影響を加味した界面下降速度に従って算出することができる。一例として、時刻ｔにおける汚泥界面ＳＩの下降速度Ｖｄｏｗｎは次式で表すことができる。
【数１】
0006810200.tif 000002
ただし、Ｖｄｏｗｎ（ｔ）［ｍ／ｈ］は時刻ｔにおける汚泥柱上面の下降速度である。Ｘ（ｔ）［ｇ／Ｌ］は時刻ｔにおける汚泥柱における汚泥濃度であり、界面の下降に従い、初期濃度（ＭＬＳＳ濃度）から濃縮されて上昇する。Ｑｉｎ（ｔ）［ｍ３／ｈ］は時刻ｔにおける生物反応槽の流量である。Ｑｒ（ｔ）［ｍ３／ｈ］は時刻ｔにおける返送汚泥の流量である。Ｑｅｘ（ｔ）［ｍ３／ｈ］は時刻ｔにおける余剰汚泥の流量である。Ａ［ｍ２］は沈殿池１の表面積である。Ｖ０［ｍ／ｈ］，ｋ［Ｌ／ｇ］［ｍ３／ｈ］は係数である。
【００５３】
単位時間当たりに沈殿池１に流入した汚泥を、１つの汚泥柱とみなすモデルを用いると、このＶｄｏｗｎ（ｔ）を用いて汚泥柱の状態を以下のように表せる。汚泥柱の番号をｉ（ただしｉは正の整数）とする。最上流の汚泥柱についてｉ＝１となる。第ｉ番目の汚泥柱について、時刻ｔにおける汚泥界面の高さＨｉ（ｔ）は、次のように表せる。
【数２】
0006810200.tif 000003
ただし、Δｔは時間刻の微小差分である。Ｌｉ［ｍ］は第ｉ番目の汚泥柱の流入部からの距離であり、汚泥柱が押出し流れに従って流入分だけ下流に移動することを表す。Ｓ［ｍ２］は流路の断面積すなわちＹＺ平面による断面の面積である。Ｈｉ［ｍ］は第ｉ番目の汚泥柱の界面の高さ位置であり、その汚泥柱に対する界面の下降速度Ｖｄｏｗｎ（ｔ）に従って下降する。Ｈｔａｎｋ［ｍ］は沈殿池１の有効水深である。
【００５４】
非特許文献２では、時刻ｔにおける汚泥界面の高さＨ（ｔ）を次式で表している。
Ｈ（ｔ）＝Ｈ（ｔ−Δｔ）／（１＋ωΔｔ）
ただしωは沈降速度［ｍ／ｈ］である。
【００５５】
非特許文献３では、時刻ｔにおける汚泥界面の下降速度Ｖを次式で表している。
Ｖ＝275.1・ｅｘｐ（0.01716・Ｔ−0.0004266・Ｘ）・Ｓ-0.7804
ただしＴ［℃］は水温であり、Ｘ［ｍｇ／Ｌ］はＭＬＳＳ濃度であり、ＳはＳＶＩである。また、これを用いて、位置Ｌ１［ｍ］における汚泥界面の深さ（水面からの距離）Ｄ［ｍ］を次式で表している。
Ｄ＝（Ｖ−ＯＦＲ）・ｔＳＴ・Ｌ１／Ｌ＝（ｎ−１）・Ｈ・Ｌ１／Ｌ
ただしＯＦＲ［ｍ／ｈ］は流入水の水面積負荷であり、ｔＳＴ［ｈ］は滞留時間であり、Ｌ［ｍ］は沈殿池１の全長（Ｘ軸方向寸法）であり、Ｌ１［ｍ］は流入口からその位置までの距離であり、ｎ＝Ｖ／ＯＦＲであり、Ｈ［ｍ］は沈殿池１の深さである。
【００５６】
なお、このように汚泥界面の高さに基づいて傾斜部６１の高さ位置を決定する場合には、少なくとも１つの傾斜部６１の高さ位置を決定すればその傾斜部６１について効果を得ることができるが、複数またはすべての傾斜部６１についてそのように高さ位置を決定すれば、すべての傾斜部について同様の効果を得ることができる。
【００５７】
図５は、図４において、傾斜部６１が配置される領域を上流側に拡張した変形例を表す。阻流壁５がより上流側（Ｘ軸−側）に配置されており、より多くの傾斜部６１が配置されている。とくに、最上流側の傾斜部６１の位置は、図４より上流側となっている。
【００５８】
このように、上流側の傾斜部６１（第１傾斜部６１１を含む）の位置をより高くすることにより、汚泥界面ＳＩとの干渉を回避しつつ、より上流側に傾斜部６１を配置することができる。
【００５９】
図６は、図３に流速の図示を追加したものである。図６の例では、第１傾斜部６１１は、第１傾斜部６１１の直下における流速が０．３［ｍ／ｍｉｎ］以下となる高さ位置に配置される。
【００６０】
流速の計測または算出方法は、当業者が適宜決定することができる。たとえば、第１傾斜部６１１の直下の流速を直接計測してもよい。または、他の部分の流速を計測し、これに基づいて第１傾斜部６１１の直下の流速を算出してもよい。
【００６１】
または、他の物理量を測定、推定または算出し、これに基づいて第１傾斜部６１１の直下の流速を算出してもよい。より具体的な例としては、第１傾斜部６１１の直下の流速を、沈殿池１における流量と、第１傾斜部６１１の直下の流路断面積とに基づき、たとえば流量を流路断面積で除算することによって算出してもよい。
【００６２】
このように、高い位置に第１傾斜部６１１を配置することにより、処理水の流速が小さくなり、池底に堆積した汚泥の巻き上がり（浮上）を抑制することができるので、処理水質が向上する。
【００６３】
なお、このように流速に基づいて傾斜部６１の高さ位置を決定する場合には、少なくとも１つの傾斜部６１の高さ位置を決定すればその傾斜部６１について効果を得ることができるが、複数またはすべての傾斜部６１についてそのように高さ位置を決定すれば、すべての傾斜部について同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、図３〜６に示すように、第１傾斜部６１１は、掻寄機４と干渉しない位置に配置されてもよい。このようにすると掻寄機４との干渉による損傷等を回避することができる。
【００６５】
次に、沈殿装置６を洗浄するための構成について説明する。
図３に示すように、沈殿装置６は、傾斜部６１を洗浄するための洗浄装置７を備える。洗浄装置７は、傾斜部６１を昇降させる昇降部６２を備えており、傾斜部６１を昇降させることにより洗浄する。昇降部６２は、処理水を得るための構造物や部品（越流トラフ８等）の近傍に配置されてもよい。
【００６６】
以下、洗浄装置７の各部の構成について、図７から図１０を参照して詳細に説明する。
図７は、図１に示す沈殿装置６および洗浄装置７の模式的な拡大断面図である。沈殿装置６は、たとえば、複数の傾斜部６１に加えて、これら複数の傾斜部６１を支持するとともに洗浄装置７に接続するフレーム６１ｂと、そのフレーム６１ｂに傾斜部６１を連結する連結部６１ｃと、を有している。
【００６７】
図８は、フレーム６１ｂと傾斜部６１との連結構造を示す斜視図である。図７および図８に示すように、フレーム６１ｂは、たとえば、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる横枠部６１ｂ１と、沈殿池１の深さ方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる縦枠部６１ｂ２とを備えている。傾斜部６１およびフレーム６１ｂの材質は特に限定されず、たとえば、耐食性を有する金属や樹脂によって構成することができる。なお、連結部６１ｃの詳細については後述する。
【００６８】
図７および図８の例では、同一の高さ位置にある傾斜部６１（第１傾斜部６１１を含む）のみがフレーム６１ｂに連結されている。異なる高さ位置にある傾斜部６１（第２傾斜部６１２を含む）は、同様の構成を有する別のフレーム（図示せず）に連結されてもよいし、他の方法で配置されてもよい。また、異なる高さ位置の傾斜部６１を、同一のフレーム６１ｂに連結してもよい。
【００６９】
フレーム６１ｂの横枠部６１ｂ１は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）において、複数の傾斜部６１の一端と他端にそれぞれ二本が、上下に離隔して配置されている。フレーム６１ｂの横枠部６１ｂ１は、たとえば、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）におおむね平行に配置されている。フレーム６１ｂの横枠部６１ｂ１は、たとえば、沈殿池１の幅方向における傾斜部６１の端部、すなわち傾斜部６１の長手方向の一端と他端に、連結部６１ｃを介して連結され、複数の傾斜部６１を支持している。
【００７０】
フレーム６１ｂの縦枠部６１ｂ２は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）において、複数の傾斜部６１の一端と他端にそれぞれ二本が、沈殿池１の長さ方向の上流側（Ｘ軸−側）と下流側（Ｘ軸＋側）に離隔して配置されている。フレーム６１ｂの縦枠部６１ｂ２は、たとえば、沈殿池１の深さ方向（Ｚ軸方向）におおむね平行に配置され、上端部が処理水の水面よりも上方の水上部まで延びている。フレーム６１ｂの縦枠部６１ｂ２は、たとえば、沈殿池１の深さ方向に離隔して配置された二本の横枠部６１ｂ１に連結され、横枠部６１ｂ１および連結部６１ｃを介して複数の傾斜部６１を支持している。
【００７１】
また、フレーム６１ｂの縦枠部６１ｂ２は、たとえば、上端部に軸部６１ｂ３を有している。軸部６１ｂ３は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に延びる。
【００７２】
図８の例では、連結部６１ｃは、傾斜部６１に固定された第１部分６１ｃ１と、フレーム６１ｂに固定された第２部分６１ｃ２と、を有している。これら第１部分６１ｃ１と第２部分６１ｃ２とは、遊びを有して係合している。より具体的には、第１部分６１ｃ１は、たとえば、断面形状がＵ字型になるように曲折された板状の部材であり、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）の両端と、下端とが開放されている。第１部分６１ｃ１は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）における傾斜部６１の一方の端部と他方の端部に、それぞれ、上下に間隔をあけて二つずつ固定されている。
【００７３】
第２部分６１ｃ２は、たとえば、沈殿池１の幅方向に延びる軸状または棒状の部材であり、先端に抜け止めの拡径部が形成され、先端と反対側の基端がフレーム６１ｂの横枠部６１ｂ１に固定されている。第２部分６１ｃ２は、横枠部６１ｂ１において、傾斜部６１に固定された第１部分６１ｃ１に対応する位置に設けられている。
【００７４】
傾斜部６１をフレーム６１ｂに連結するには、傾斜部６１に固定された連結部６１ｃの第１部分６１ｃ１を、フレーム６１ｂに固定された連結部６１ｃの第２部分６１ｃ２に引っ掛ける。これにより、第１部分６１ｃ１と第２部分６１ｃ２とが、第２部分６１ｃ２の下方側に遊びを有した状態で係合する。また、たとえば、第２部分６１ｃ２を係合させる第１部分６１ｃ１の溝幅を、第２部分６１ｃ２の直径よりも大きくすることで、第１部分６１ｃ１と第２部分６１ｃ２とが、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）に遊びを有した状態で係合する。
【００７５】
図９は、図７に示す昇降部６２の拡大図である。昇降部６２は、沈殿池１において処理水の水面よりも上方の水上部に設けられている。より具体的には、昇降部６２は、固定ブラケット１１を介して、沈殿池１の外縁部に支持されて固定されている。
【００７６】
沈殿装置６のフレーム６１ｂには軸部６１ｂ３が設けられる。軸部６１ｂ３は、フレーム６１ｂの接地部６１ｄを介し、沈殿池１の外縁部に支持される。ただし、接地部６１ｄは固定されておらず、外力等に応じて移動することが可能であり、たとえば図９の一点鎖線で示すように持ち上げることができる。このように、フレーム６１ｂは移動可能に支持されている。フレーム６１ｂが移動すると、これに伴って、フレーム６１ｂに支持されている各傾斜部６１も移動することになる。
【００７７】
昇降部６２は、たとえば、フレーム６１ｂの軸部６１ｂ３を支持する支持部６４を有している。昇降部６２は、たとえば、支持部６４を昇降させることで、軸部６１ｂ３を介してフレーム６１ｂを昇降させ、結果として、フレーム６１ｂに支持された傾斜部６１を昇降させる。
【００７８】
また、支持部６４は、たとえば、少なくとも一方向に遊びを有してフレーム６１ｂを支持するように構成されている。より具体的には、支持部６４は、たとえば、フレーム６１ｂを下方から支持する支持底部６４ｂと、フレーム６１ｂの両側に空隙を介して対向する移動規制部６４ａと、を有している。また、支持部６４は、支持底部６４ｂの上方が開放されている。より詳細には、図９に示す例において、支持部６４は、たとえば、上部が開放されたＵ字型、Ｊ字型、または円弧状の断面形状を有するフック状の形状に成形されている。なお、支持部６４は、たとえば円環状の形状のように上部が閉じた形状であってもよく、複数の部品で構成されていてもよい。
【００７９】
支持部６４は、たとえば、フック状の形状の底部の支持底部６４ｂによって、フレーム６１ｂに設けられた軸部６１ｂ３を支持する。支持部６４の移動規制部６４ａは、支持底部６４ｂの上に軸部６１ｂ３が支持された状態で、軸部６１ｂ３に対して、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）の両側に間隙を介して対向するように設けられている。すなわち、図９に示す例において、支持部６４は、たとえば、沈殿池１の上流方向（Ｘ軸−方向）と、沈殿池１の下流方向（Ｘ軸＋方向）と、上方向との、少なくとも三方向以上に遊びを有して、フレーム６１ｂを支持するように構成されている。
【００８０】
図１０は、昇降部６２の構成の一例を示す空気圧回路図である。洗浄装置７は、昇降部６２による傾斜部６１の昇降を制御する制御部６３と、エアシリンダ６５と、エアシリンダ６５に設けられたスピードコントローラ６６と、空気供給部６７と、フィルタ／レギュレータ６８と、電磁弁６９と、を備えている。
【００８１】
エアシリンダ６５は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）の一方側と他方側に、それぞれ二つずつ、合計で四つ設けられる。支持部６４は、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａに連結されている。昇降部６２は、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａを伸縮させることで、ピストンロッド６５ａに連結された支持部６４を昇降させる。なお、昇降部６２は、エアシリンダ６５を備える構成に限定されず、たとえばギア、モータ、ボールねじ、チェーン、ワイヤロープ、リンク機構等を使用した昇降機構によって支持部６４を昇降させるようにしてもよい。
【００８２】
四つのエアシリンダ６５は、すべて図１０に示すエアシリンダ６５と同様の構成を備える。そのため、図１０では、二つのエアシリンダ６５とそれに付随する構成のみを図示し、他の二つのエアシリンダ６５とそれに付随する構成の図示を省略する。なお、昇降部６２が備えるエアシリンダ６５の数は、特に限定されない。
【００８３】
空気供給部６７は、たとえば、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮された空気を貯留するタンクとを備え、エアー用ゴムホースを介してフィルタ／レギュレータ６８に接続されている。空気供給部６７は、制御部６３からの制御信号に基づいて、圧縮された空気をフィルタ／レギュレータ６８に供給する。フィルタ／レギュレータ６８は、たとえば、フィルタが内蔵された減圧弁である。フィルタ／レギュレータ６８は、各エアシリンダ６５に対して設けられた電磁弁６９にエアチューブを介して接続され、所定の圧力に減圧された清浄な空気を電磁弁６９に供給する。
【００８４】
電磁弁６９は、たとえば、４方向、４ポート、３位置の電磁弁である。電磁弁６９は、たとえば、制御部６３の制御信号に基づいて、図１０に示す全てのポートが閉じた状態と、右側が励磁された状態と、左側が励磁された状態とを切り替える。
【００８５】
電磁弁６９は、右側が励磁されると、右側の矢印が交差した状態になり、１番と２番のポートが接続され、４番と３番のポートが接続される。この状態で、圧縮された空気がフィルタ／レギュレータ６８を介して電磁弁６９に供給されると、図１０における下方側のスピードコントローラ６６の逆止弁が開き、図１０におけるエアシリンダ６５の下方側に圧縮された空気が供給される。
【００８６】
これにより、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａが図１０における上方側に移動して収縮し、支持部６４が上昇する。また、ピストンロッド６５ａの収縮にともなって、図１０におけるエアシリンダ６５の上方側から空気が排出され、図１０における上方側のスピードコントローラ６６へ流入する。すると、図１０における上方側のスピードコントローラ６６の逆止弁が閉じ、流量制御弁を通して空気が排出される。
【００８７】
また、電磁弁６９は、左側が励磁されると、左側の矢印が平行な状態になり、１番と４番のポートが接続され、２番と３番のポートが接続される。この状態で、圧縮された空気がフィルタ／レギュレータ６８を介して電磁弁６９に供給されると、図１０における上方側のスピードコントローラ６６の逆止弁が開き、図１０におけるエアシリンダ６５の上方側に圧縮された空気が供給される。
【００８８】
これにより、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａが図１０における下方側に移動して伸長し、支持部６４が下降する。また、ピストンロッド６５ａの伸長にともなって、図１０におけるエアシリンダ６５の下方側から空気が排出され、図１０における下方側のスピードコントローラ６６へ流入する。すると、図１０における下方側のスピードコントローラ６６の逆止弁が閉じ、流量制御弁を通して空気が排出される。
【００８９】
すなわち、本実施形態において、スピードコントローラ６６は、エアシリンダ６５のメータアウト制御を行うように構成されている。また、スピードコントローラ６６は、たとえば、図１０における下方側のスピードコントローラ６６の流量制御弁を通過する空気の流量が、図１０における上方側のスピードコントローラ６６の流量制御弁を通過する空気の流量よりも、大きくなるように設定されている。
【００９０】
換言すると、スピードコントローラ６６は、たとえば、ピストンロッド６５ａの伸長時にエアシリンダ６５から排出された空気を通過させる流量制御弁の空気流量が、ピストンロッド６５ａの収縮時にエアシリンダ６５から排出された空気を通過させる流量制御弁の空気流量よりも多くされている。これにより、図９に示す例において、ピストンロッド６５ａに連結されて傾斜部６１を支持する支持部６４の下降速度は、支持部６４の上昇速度よりも高速になる。
【００９１】
このような構成により、昇降部６２は、たとえば、傾斜部６１の下降速度が傾斜部６１の上昇速度よりも高速になるように構成されている。または、たとえば、傾斜部６１を機械的に持ち上げることにより上昇させ、傾斜部６１を、傾斜部６１の自重を利用して下降させるように構成されている。ここで「自重を利用して下降させる」とは、自由落下によるものや、エアシリンダを開放して空気の出入りが自由となる状態で下降させることによるものを含む。また、「自由落下」とは、たとえば水中における自由落下を意味するが、自由落下の全行程が水中で行われるものに限定されない。また、このような動作を行う昇降部６２の構成は、図９および図１０に示す構成に限定されない。
【００９２】
なお、昇降部６２がエアシリンダ６５を有しない場合には、たとえば、カム機構などを用いることで、支持部６４の下降速度が支持部６４の上昇速度よりも高速になるように構成することができる。また、たとえば、昇降部６２がサーボモータを備える場合には、制御部６３が昇降部６２を制御して、傾斜部６１の下降速度を傾斜部６１の上昇速度よりも高速にするにように、制御部６３を構成してもよい。
【００９３】
また、昇降部６２がエアシリンダ６５を備える場合でも、たとえば、昇降部６２を構成するスピードコントローラ６６の流量制御弁を自動制御することによって、傾斜部６１の下降速度を傾斜部６１の上昇速度よりも高速にするにように、制御部６３を構成してもよい。このように、制御部６３は、たとえば、傾斜部６１の下降速度が傾斜部６１の上昇速度よりも高速になるように、昇降部６２を制御することができる。
【００９４】
以下、本実施形態の洗浄装置７の作用について説明する。
制御部６３によって昇降部６２を制御することで、昇降部６２によって傾斜部６１を上昇させることができる。また、制御部６３によって昇降部６２を制御することで、昇降部６２によって傾斜部６１を下降させることができる。すなわち、制御部６３は、傾斜部６１に堆積した堆積物を除去するときに、傾斜部６１を上昇させ、次いで、下降させるように、昇降部６２を制御することができる。また、制御部６３は、あらかじめ傾斜部６１を上昇させておき、傾斜部６１に堆積した堆積物を除去するときに、傾斜部６１を下降させるように、昇降部６２を制御することができる。
【００９５】
なお、傾斜部６１に堆積した堆積物をより効率よく除去する観点から、傾斜部６１を上昇させてから下降させるか、または、傾斜部６１を下降させてから上昇させる、往復の昇降動作を行うように、制御部６３によって昇降部６２を制御することが好ましい。なお、傾斜部６１を下降させてから上昇させる往復の昇降動作よりも、傾斜部６１を上昇させてから下降させる往復の昇降動作の方が、傾斜部６１に堆積した堆積物を効果的に除去することができる場合がある。
【００９６】
このように、本実施形態の沈殿装置６および洗浄装置７は、制御部６３によって昇降部６２を制御して、昇降部６２によって傾斜部６１を昇降させることができる。これにより、従来のように傾斜部６１を比較的に高い周波数で振動させる場合と比較して、傾斜部６１に堆積した堆積物が、処理水から大きな流体抵抗を受けて効率よく除去される。なお、昇降部６２による傾斜部６１の連続的かつ周期的な昇降動作を、仮に振動と捉えた場合、その周波数は、たとえば１［Ｈｚ］以下であり、その振幅は、たとえば１［ｍｍ］以上である。
【００９７】
また、傾斜部６１に堆積した堆積物をより確実に除去する観点から、複数回にわたって傾斜部６１の昇降動作を行うように、制御部６３によって昇降部６２を制御することが好ましい。なお、昇降部６２による傾斜部６１の昇降動作は、一回でもよく、連続的に繰り返し行ってもよく、上昇と下降の間、または、昇降と昇降との間に、昇降動作を停止する期間を設けて間欠的に昇降させてもよい。前記したような傾斜部６１の種々の昇降動作を行うためのプログラムを備える制御部６３によって昇降部６２を制御することで、前記したような傾斜部６１の種々の昇降動作を行うことができる
【００９８】
また、傾斜部６１の昇降動作の高さは、たとえば、１０［ｍｍ］以上、３０［ｍｍ］以下であることが好ましい。これにより、傾斜部６１の昇降時に堆積物に対して処理水からより大きな流体抵抗を作用させ、堆積物の除去効果を向上させるとともに、昇降動作に必要な昇降部６２の動力を低減することができる。また、傾斜部６１を上昇させた後、傾斜部６１の下降を開始するまでの時間を１０［秒］以下にするように、制御部６３によって昇降部６２を制御することで、傾斜部６１に堆積した堆積物の除去効果を、より向上させることができる。
【００９９】
また、昇降部６２は、傾斜部６１の下降動作の終了時に、フレーム６１ｂの接地部６１ｄを、沈殿池１の周縁部に衝突させるように構成してもよい。これにより、昇降部６２によるフレーム６１ｂの下降動作の終了時に、沈殿池１の周縁部からフレーム６１ｂに作用する衝撃力によって傾斜部６１を振動させ、傾斜部６１に堆積した固体粒子を含む堆積物の除去効果を向上させることができる。これにより、傾斜部６１を効果的に振動させて、傾斜部６１に堆積した堆積物を効果的に除去することができる。
【０１００】
このような傾斜部６１の昇降動作によって傾斜部６１から剥離した堆積物は、処理水中で凝集して粗大化し、傾斜部６１の斜面を滑り落ちて沈殿池１の底部に沈降する。これにより、従来の空気洗浄装置のように傾斜部６１から剥離した堆積物が空気泡によって撹拌されて処理水中に分散したり水面に浮上したりすることが防止され、堆積物を効率よく除去して処理水の水質を向上させることができる。したがって、従来の空気洗浄装置のように傾斜部６１の洗浄中に沈殿池１に対する処理水の流入を停止させる必要がなく、沈殿池１による処理水の処理効率を向上させることができる。
【０１０１】
昇降部６２および制御部６３は、従来の空気洗浄装置のように処理水中に設置する必要がなく、沈殿池１における処理水の水面よりも上方の水上部に設置することが可能である。そのため、処理水中に設置する従来の空気洗浄装置と比較して、沈殿装置６および洗浄装置７の維持管理性を向上させることができる。
【０１０２】
なお、従来の空気洗浄装置を用いる場合であっても、傾斜部６１を十分に低い位置に配置していれば、堆積物が処理水に混入するおそれは小さい。しかしながら、本実施形態では、傾斜部６１の一部（たとえば第１傾斜部６１１）が高い位置に配置されているので、従来の空気洗浄装置をそのまま用いるには不適である。これに対し、本実施形態では昇降動作による洗浄を行うので、傾斜部６１が高い位置に配置されていても、処理水の水質を維持することができる。すなわち、本実施形態の洗浄装置７は、高い位置に配置された傾斜部６１に対して特に顕著な効果を得ることができる。
【０１０３】
さらに、本実施形態では、昇降部６２によって傾斜部６１を昇降させるので、傾斜部６１の傾斜角度を変化させるような装置とは異なり、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）または幅方向（Ｙ軸方向）に、複数の沈殿装置６または複数の洗浄装置７を隣接させて設置することが可能である。
【０１０４】
また、昇降部６２による傾斜部６１の下降速度が傾斜部６１の上昇速度よりも高速になるように構成されているので、傾斜部６１を勢いよく下降させて傾斜部６１に堆積した堆積物の除去効率を向上させることができる。一例として、傾斜部６１の上昇速度は３０［ｍｍ／ｓ］程度であり、傾斜部６１の下降速度は５０［ｍｍ／ｓ］程度である。これにより、傾斜部６１の下降動作の終了時に、傾斜部６１に比較的に大きな慣性力を作用させ、傾斜部６１に堆積した堆積物を効果的に除去することができる。
【０１０５】
なお、昇降部６２による傾斜部６１の下降速度は、たとえば、傾斜部６１の自重を利用した下降速度と同等以上にすることができる。これにより、傾斜部６１の下降動作の終了時に、たとえば傾斜部６１がたわみながら振動することで、傾斜部６１に堆積した堆積物の除去効果を向上させることができる。（なお、傾斜部６１の上昇速度が傾斜部６１の下降速度より大きくなるようにしてもよいが、その場合には、傾斜部６１から剥離した堆積物が処理水の水面に浮上することで、沈殿池１の下流側に流れる処理水に堆積物が混入して水質を悪化させるおそれがある。）
【０１０６】
また、昇降部６２の支持部６４は、遊びを有して傾斜部６１を支持するように構成されているので、傾斜部６１の昇降動作にともなって傾斜部６１を振動させやすくすることができ、傾斜部６１に堆積した堆積物を、より効果的に除去することができる。さらに、フレーム６１ｂを昇降部６２に固定せず、昇降部６２の支持部６４によってフレーム６１ｂを支持することで、たとえば地震が発生したときに、傾斜部６１と昇降部６２との相対的な移動を許容して、昇降部６２が損傷するのを防止できる。
【０１０７】
また、支持部６４は、フレーム６１ｂを下方から支持する支持底部６４ｂと、フレーム６１ｂの両側に空隙を介して対向する移動規制部６４ａとを有しているので、フレーム６１ｂと移動規制部６４ａとの間の空隙が、フレーム６１ｂとの間の遊びになり、傾斜部６１を振動しやすくすることができる。また、支持部６４は、傾斜部６１の両側の移動規制部６４ａの間でのフレーム６１ｂの移動を許容しつつ、移動規制部６４ａの外側への移動を規制することができる。これにより、フレーム６１ｂと昇降部６２との相対的な移動を許容しつつ、フレーム６１ｂが支持部６４から脱落するのを防止できる。
【０１０８】
また、支持部６４において、支持底部６４ｂの上方が開放されているので、たとえば地震によって、傾斜部６１に鉛直方向上方の加速度が発生した場合であっても、傾斜部６１を下方から支持する支持底部６４ｂの上方が開放されているため、フレーム６１ｂの鉛直方向上方への移動を許容することができる。これにより、支持部６４および昇降部６２の損傷を防止することができる。
【０１０９】
また、昇降部６２は、エアシリンダ６５と、そのエアシリンダ６５に設けられたスピードコントローラ６６と、を有している。また、支持部６４は、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａに連結されている。
【０１１０】
この構成により、傾斜部６１に堆積した堆積物を除去するために必要な空気量を、大幅に削減することができる。これにより、従来の空気洗浄装置と比較して、傾斜部６１に堆積した堆積物を除去するのに必要な動力を、大幅に低減することができる。また、昇降部６２は、ピストンロッド６５ａに連結され、フレーム６１ｂを支持して昇降させる支持部６４の上昇速度と下降速度を、スピードコントローラ６６によって調節することができる。
【０１１１】
また、本実施形態の沈殿装置６は、複数の傾斜部６１と、これら複数の傾斜部６１を支持するフレーム６１ｂと、そのフレーム６１ｂに傾斜部６１を連結する連結部６１ｃと、を有している。また、連結部６１ｃは、傾斜部６１に固定された第１部分６１ｃ１と、フレーム６１ｂに固定された第２部分６１ｃ２と、を有している。そして、これら第１部分６１ｃ１と第２部分６１ｃ２とは、遊びを有して係合している。
【０１１２】
この構成により、傾斜部６１を振動しやすくすることができる。これにより、傾斜部６１に堆積した堆積物の除去効率を、より向上させることができる。
【０１１３】
なお、洗浄装置７による上記のような洗浄動作は、少なくとも第１傾斜部６１１について実行されれば、第１傾斜部６１１について効果を得ることができる。他の傾斜部６１（たとえば、より低い位置にある第２傾斜部６１２）は、洗浄装置７によって同様に洗浄するようにしてもよいし、洗浄装置７と同様の構成を有する別の洗浄装置によって同様に洗浄するようにしてもよいし、別種の洗浄装置（たとえば空気洗浄装置）によって洗浄するようにしてもよい。
【０１１４】
実施形態１において、上記の変形例の他に、以下のような変形を施すことができる。
第１傾斜部６１１の高さ位置を決定する方法は任意である。たとえば、汚泥界面の位置や流速に依存しない方法で決定してもよい。
【０１１５】
洗浄装置７は省略してもよいし、洗浄装置７に代えて異なる構成の洗浄装置または従来の洗浄装置を用いてもよい。
【０１１６】
実施形態１では、第１傾斜部６１１および第２傾斜部６１２を含むすべての傾斜部６１が同一の構成を有するので、傾斜部の総面積を大きく確保することができ、処理能力を高く維持できる。しかしながら、すべての傾斜部６１を同一の構成とする必要はない。たとえば変形例として、第１傾斜部６１１の高さ寸法を第２傾斜部６１２の高さ寸法よりも小さく設計してもよい。その場合には、第１傾斜部６１１の上端と第２傾斜部６１２の上端とを同じ高さ位置にしながら、第１傾斜部６１１の下端が第２傾斜部６１２の下端より高い高さ位置となるように配置することも可能である。
【０１１７】
傾斜部６１の向きを変更してもよい。実施形態１では、傾斜部６１が水流の方向と交わるように配置される。すなわち、傾斜部６１はＸ軸と平行にならないように配置され、とくに、Ｙ軸と平行となるように配置されている。このため、水流の向きは傾斜部６１によって偏向され、たとえば図３に示すような上向流が発生するようになっている。
【０１１８】
傾斜部６１を支持するための構造はフレーム６１ｂに限らず、適切な形状および強度を有する任意の構成とすることができる。
【０１１９】
図１１に、傾斜部６１の向きを変更した変形例の構成を示す。この変形例では、傾斜部６１が水流（沈殿池１における全体的な処理水の流れ）の方向と平行となるように配置される。すなわち、傾斜部６１はＸ軸と平行に配置される。ただし、沈殿作用を得るために、Ｚ軸と平行にならないように配置される。たとえば図１１において、各傾斜部６１は、紙面上から下に向かって、紙面奥から手前に（または紙面手前から奥に）傾くように配置される。
【０１２０】
図１２に、このような変形例における傾斜部６１（たとえば第１傾斜部６１１）と越流トラフ８との位置関係の例を示す。傾斜部６１は、高さ位置が越流トラフ８と一部重なるように配置されている。とくに、図１２の例では、傾斜部６１の上端と越流トラフ８の上端とが同一の高さ位置となるよう配置されている。
【０１２１】
このように配置すると、傾斜部６１を高い位置に配置した場合であっても、越流トラフ８との接触または物理的干渉を避けることができる。とくに、図１２のように越流トラフ８の寸法が比較的大きい場合には、傾斜部６１を図３の向きに配置しようとすると越流トラフ８と干渉するため多数の傾斜部６１を配置することができないが、傾斜部６１を図１２の向きに配置すると空間を効率的に利用でき、多数の傾斜部６１を配置することができるので、すべての傾斜部６１を考慮した総面積を大きくとることができる。
【０１２２】
なお、図１１の例では図３と同様に昇降部６２を備えた洗浄装置７が設けられているが、洗浄装置７は省略してもよいし、洗浄装置７に代えて異なる構成の洗浄装置または従来の洗浄装置を用いてもよい。
【０１２３】
また、図１１において、昇降部６２は沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）に分離して２個配置されているが、昇降部６２の数はこれに限らない。たとえば、傾斜部６１の総重量等に応じ、昇降部６２をただ１つとしてもよいし、昇降部６２を沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に分離して対として配置してもよい。幅方向（Ｙ軸方向）に分離して対として配置する場合には、図１１のようにさらに沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）に分離して配置すると総数４個の昇降部６２が設けられることになり、沈殿池１の長さ方向（Ｘ軸方向）には分離せず１箇所のみに配置すると総数２個の昇降部６２が設けられることになる。
【０１２４】
傾斜部６１の向きはすべて同一（平行）とする必要はない。たとえば、図３に示す向きに配置されたものと、図１１に示す向きに配置されたものとが混在してもよい。このような配置の例を図１３に示す。とくに、上流側の傾斜部６１（第１傾斜部６１１を含む）を図１２に示すように配置し、下流側の傾斜部６１（第２傾斜部６１２を含む）を図３に示すように配置してもよく、または逆に配置してもよい。すなわち、第１傾斜部６１１および第２傾斜部６１２のうち一方は、沈殿池１における全体的な処理水の流れの方向と交わるよう配置され、第１傾斜部６１１および第２傾斜部６１２のうち他方は、沈殿池１における全体的な処理水の流れの方向と平行となるよう配置されてもよい。
【０１２５】
第１傾斜部６１１の高さ位置を流速に基づいて決定する場合には、流速の範囲は０．３［ｍ／ｍｉｎ］以下に限られない。下水の最終沈殿池については流速の上限を０．３［ｍ／ｍｉｎ］とすると好適な場合があるが、下水の最初沈殿池では、第１傾斜部６１１の直下における流速の上限が０．３〜１．２［ｍ／ｍｉｎ］の範囲内となる高さ位置に第１傾斜部６１１を配置するようにしてもよい。また、上水の沈殿池では、第１傾斜部６１１の直下における流速の上限が０．０８〜０．６［ｍ／ｍｉｎ］の範囲内となる高さ位置に第１傾斜部６１１を配置するようにしてもよい。
【０１２６】
傾斜部６１とフレーム６１ｂとを遊びを持たせて連結する構成は、図８に示す構成に限定されない。図１４は、図８に示す傾斜部６１とフレーム６１ｂとを連結する連結部６１ｃの変形例を示す斜視図である。図１４に示す例において、連結部６１ｃは、傾斜部６１に固定された部分と、フレーム６１ｂの棒状の横枠部６１ｂ１を挿通させる貫通孔とを有している。この例において、横枠部６１ｂ１の直径よりも連結部６１ｃの貫通孔の直径を大きくすることで、傾斜部６１とフレーム６１ｂとを遊びを持たせて連結することが可能である。
【０１２７】
また、傾斜部６１をフレーム６１ｂに対して強固に連結する場合は、たとえば、横枠部６１ｂ１と縦枠部６１ｂ２との連結部に遊びを持たせてもよい。具体的には、横枠部６１ｂ１と縦枠部６１ｂ２との連結部を、長孔とピンによって構成し、長孔とピンとの間に少なくとも一方向の遊びまたは空隙を形成する。さらにフレームを分割可能な複数の部品によって構成し、各部品の連結部を長孔とピンによって構成し、長孔とピンとの間に少なくとも一方向の遊びまたは空隙を形成してもよい。
【０１２８】
図１５は、図９の昇降部６２の変形例を示す拡大断面図である。図９に示す例において、昇降部６２を構成するエアシリンダ６５は鉛直方向に沿って配置され、ピストンロッド６５ａの伸縮方向は鉛直方向に沿う方向であった。これに対し、図１５に示す変形例では、エアシリンダ６５は水平方向に沿って配置され、ピストンロッド６５ａの伸縮方向は水平方向に沿う方向である。また、この変形例において、昇降部６２は、レバー機構７０を備えている。
【０１２９】
図１５に示す変形例において、エアシリンダ６５は、たとえば、固定ブラケット１２および支軸１３を介して、沈殿池１の外縁部に支持されて固定されている。レバー機構７０は、たとえば、第１アーム７１と、第２アーム７２と、支軸７３と、連結軸７４とを備えている。
【０１３０】
第１アーム７１は、たとえば、鉛直方向に沿って延びている。第２アーム７２は、たとえば、第１アーム７１の下端に連結されて水平方向に沿って延びている。第１アーム７１の鉛直方向に沿う長さは、第２アーム７２の水平方向に沿う長さよりも長い。第１アーム７１と第２アーム７２は、おおむねＬ字状の形状を成している。支持部６４は、第２アーム７２の上に固定されている。
【０１３１】
支軸７３は、たとえば、沈殿池１の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って延び、第１アーム７１と第２アーム７２との連結部に取り付けられている。支軸７３は、たとえば、第１アーム７１および第２アーム７２を、支軸７３を中心に回動自在に支持している。連結軸７４は、たとえば、第１アーム７１の上部に取り付けられ、第１アーム７１とピストンロッド６５ａとを連結している。
【０１３２】
このような構成により、図１５に示す変形例に係る昇降部６２は、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａが収縮すると、支軸７３を中心に第１アーム７１と第２アーム７２が回動して、支持部６４が上昇する。また、昇降部６２は、エアシリンダ６５のピストンロッド６５ａが伸長すると、支軸７３を中心に第１アーム７１と第２アーム７２が回動して、支持部６４が上昇した位置から元の位置へ下降する。
【０１３３】
図１５に示す変形例に係る昇降部６２においても、図９に示す昇降部６２と同様に、支持部６４の下降速度が、支持部６４の上昇速度よりも高速になるように構成することができる。すなわち、スピードコントローラ６６は、たとえば、ピストンロッド６５ａの伸長時にエアシリンダ６５から排出された空気を通過させる流量制御弁の空気流量が、ピストンロッド６５ａの収縮時にエアシリンダ６５から排出された空気を通過させる流量制御弁の空気流量よりも多くされている。また、沈殿装置６（とくに傾斜部６１）の自重がエアシリンダ６５に作用して、下降速度が上昇速度よりも高速になるようになっている。
【符号の説明】
【０１３４】
１…沈殿池
２…処理水流入部
３…ピット
４…掻寄機
５…阻流壁
６…沈殿装置（傾斜式沈殿装置）
７…洗浄装置
８…越流トラフ
９…処理水流出部
１１，１２…固定ブラケット
１３…支軸
４１…チェーン
４２…スプロケットホイール
４３…フライト
４４…駆動装置
６１…傾斜部（６１１…第１傾斜部、６１２…第２傾斜部）
６２…昇降部
６３…制御部
６４…支持部
６５…エアシリンダ
６６…スピードコントローラ
６７…空気供給部
６８…レギュレータ
６９…電磁弁
７０…レバー機構
７１…第１アーム
７２…第２アーム
７４…連結軸
６１ｂ…フレーム
６１ｃ…連結部
６１ｄ…接地部
６４ａ…移動規制部
６４ｂ…支持底部
６５ａ…ピストンロッド
６１ｂ１…横枠部
６１ｂ２…縦枠部
６１ｂ３…軸部
６１ｃ１…第１部分
６１ｃ２…第２部分
７３…支軸
ＳＩ…汚泥界面
【要約】
【課題】傾斜部の高さ位置のバランスをより適切に実現できる傾斜式沈殿装置を提供する。
【解決手段】沈殿池１に設置される傾斜式沈殿装置６において、第１傾斜部６１１と、第１傾斜部６１１より下流側に配置される第２傾斜部６１２とを備え、第１傾斜部６１１は、第２傾斜部６１２より高い高さ位置に配置される。第１傾斜部６１１は、予測される汚泥界面ＳＩに干渉しない高さ位置に配置されてもよい。第１傾斜部６１１は、沈殿池の用途に応じて、第１傾斜部６１１の直下における流速が所定範囲内となる高さ位置に配置されてもよい。
【選択図】図３【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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