(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水面の上方位置に、スカムの移送方向に所定の間隔で複数列配設され、圧力流体のスプレーをスカムの移送方向と平行に、かつ、水平方向に噴出する移送用スプレーノズルからなるスカム移送装置と、
汚水の水位が低下したときに、前記スカム移送装置により移送されてきたスカムを捕捉するスカム収集ボックスと、
前記スカム収集ボックス内に捕捉されたスカムを排出するスカム排出装置と、からなることを特徴とする水位変動用スカム除去装置。
【請求項２】
前記スカム収集ボックスは、スカム収集ボックス内の汚水を汚水槽内に還流する汚水還流手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の水位変動用スカム除去装置。
【請求項３】
前記スカム収集ボックスは、上部が開口した、略直方体形状をなし、前記汚水還流手段は、前記スカム収集ボックス底部に汚水を還流させるための略Ｕ字状の汚水還流管を取付け、該汚水還流管の開口部をスカム収集ボックスの上端部よりも下方に位置させたことを特徴とする請求項２に記載の水位変動用スカム除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場の汚水処理槽等の水面に発生するスカムを除去する装置に係り、特に槽内の汚水水位が変動する場合においても効果的にスカムを除去できる水位変動用スカム除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理場において、水面上に浮遊するスカム除去のため多く採用され、実績のあるものとして、パイプスキマー方式を挙げることができる。このパイプスキマーによるスカム除去原理は、フライト式汚泥掻寄機の水面上のリターンフライトを利用してスカムをパイプスキマーまで掻き寄せ、切欠きのあるパイプを定期的に回転させ、その切り欠いた呑み口より越流させ、その越流水と共に水面上のスカムをパイプ内にのみ込み、スカム貯留槽まで排出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、下水処理方法で近年実用化されるようになったものの一つに回分式活性汚泥法がある。通常の活性汚泥法が、エアレーション、沈澱、排水といった単一操作を空間的に連続して行うのに対して、この回分式活性汚泥法は、一つの槽に反応タンクと最終沈澱池の機能を持たせ、活性汚泥による反応と混合液の沈澱、上澄水の排水、沈澱汚泥の排泥の工程を回分的に処理する方式である。この方式では、一般に流入汚水量のピーク水量に対する容量を見込んで回分槽を設けているため、汚水調整池は設置しないのが普通である。そのため、流入汚水量の時間変動分は回分槽で吸収しなければならない。つまり、その時々により流入汚水量は違うために（一般に流入汚水量が多いのは朝、夕方等の各家庭が台所を使用する時刻である）、回分槽内の汚水流入直後の水位は処理サイクル毎に違ってくることになる。
【０００４】
このような水位変動に対して、汚水面上のスカムを除去する場合、従来の一般的な固定式パイプスキマーでは対応できないことになる。また、水位に追従するフロートタイプ式のものでも、水位変動ストロークが大きいために、呑み口の越流水深を一定に保つことは難しく、効率的なスカムの回収は難しいものとなっている。このように、回分式活性汚泥法においては、有効なスカムの除去方式が無く、維持管理面で大きな障害となっているのが実情である。
【０００５】
また、汚水を下水処理場へ導く途中の中継所である、いわゆるポンプ場のポンプ井水面には、スクリーンを通過した細かいし渣や、油脂類が浮遊し次第に蓄積し、悪臭の発生や、水質の悪化の原因となっている。このポンプ井もまた、水位の変動が激しく、スカムスキマー等の有効なスカム除去装置の設置が難しく、現在の対策としては、スプレー水や機械式（プロペラ式）による攪拌で、スカムを懸濁させ汚水と共にポンプで排出する方式が行われている。しかしながらこの方式は、十分な攪拌力が得られなかったり、排出しても水処理設備側で大量のスカムが発生するなどの問題を含んでいる。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解消するために創作されたものであり、汚水処理槽等の汚水水位に変動がある場合でも、その水位の変動を利用し効果的にスカムを収集、除去できるスカム除去装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に以下の手段を用いた。
汚水面の上方位置に、スカムの移送方向に所定の間隔で複数列配設され、圧力流体のスプレーをスカムの移送方向と平行に、かつ、水平方向に噴出する移送用スプレーノズルからなるスカム移送装置と、汚水の水位が低下したときに、前記スカム移送装置により移送されてきたスカムを捕捉するスカム収集ボックスと、前記スカム収集ボックス内に捕捉されたスカムを排出するスカム排出装置と、からなる水位変動用スカム除去装置を構成した。
また、前記スカム収集ボックスに、スカム収集ボックス内の汚水を汚水槽内に還流する汚水還流手段を設けた。
そして、前記スカム収集ボックスを、上部が開口した、略直方体形状とし、前記汚水還流手段として、前記スカム収集ボックス底部に汚水を還流させるための略Ｕ字状の汚水還流管を取付け、該汚水還流管の開口部をスカム収集ボックスの上端部よりも下方に位置させた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２は本発明に係るスカム除去装置を回分式活性汚泥法に使用した形態に関する説明図であり、図１（ａ）はフロー説明図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれスカム除去装置の作用説明図である。
スカム除去装置１は、図に示すようにスカム移送装置２、スカム収集ボックス３およびスカム排水装置４からなるものであり、以下その各々の構成について説明する。
【０００９】
スカム移送装置２は、回分槽５内の水面上方において、スカムの移送方向に所定の間隔で複数列、本形態では３列に配設された移送用スプレーノズル２ａ、２ｂ、２ｃにより構成される。この移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃは、それぞれ送水管７ａ，７ｂ，７ｃに取り付けられており、スカムの移送方向と直交する方向に並列状態に複数個ずつ、本形態では５個ずつ配設されている。この送水管７ａ〜７ｃは回分槽５内で平面視逆コの字状になっており、その両辺部は回分槽５の壁面に沿い、壁面清浄用スプレーノズル６ａ、６ｂ、６ｃが取り付けられている。この壁面清浄用スプレーノズル６ａ〜６ｃは、壁面に付着したスカムを除去するためのもので、そのノズルは壁面の斜め下方に向いている。送水管７ａ〜７ｃはそれぞれ圧力水供給弁８ａ、８ｂ、８ｃを有し、回分槽５外で一系統にまとめられ、圧力水ポンプ１０を介して圧力水槽１１に接続されている。
【００１０】
さて、汚水が回分槽５内に流入した直後の水位は、その時々の処理サイクル毎によって違うことは既に述べた通りである。ここで、流入汚水の最大となる水位を流入汚水最大水位（Ｍａｘ．Ｗ．Ｌ）、最小となる水位を流入汚水最小水位（Ｍｉｎ．Ｗ．Ｌ）とすると、移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃはこれらの水位変動分にすべて対応するように位置されていることが必要となる。
移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃは、スプレー形状のフラットなものを採用しており、図３に示すようにスカムは、ノズルの先端から噴出する圧力水スプレーにより気流Ｃが発生し、この気流Ｃによりまたは気流Ｃが発生させる表層流により、移送方向へ移送されるものである。具体的には水面上方数百ｍｍ以内程度の位置で、圧力水のスプレーがスカムの移送方向と平行に、かつ、実質的に水平方向に噴出するようにやや上向き角度で取り付けると好結果が得られる。これは、ノズルを下方（水面側）に向けると、噴出水がスカムをたたくため、スカムの破壊あるいは一時的な沈降を起こし、効率的なスカム除去を行えないおそれがあるためである。
したがって、移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃは流入汚水最小水位（Ｍｉｎ．Ｗ．Ｌ）からおよそ数百ｍｍ上方に位置させる。これにより水位変動分をカバーでき、所定のスカム移送機能を発揮できることになる。
【００１１】
もし突発的な超過水位や流入汚水最大水位（Ｍａｘ．Ｗ．Ｌ）がかなり大きい場合には、上澄水の排出時に、水位が移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃの下方数百ｍｍ以内に位置したところで一端排出を止めて圧力水スプレーを噴出させたり、または水位が低下する間にスカムをすべて寄せられるように上澄水の排出量を調節しておくことにより、目的は達せられるものである。
【００１２】
また、移送用スプレーノズル２ａ〜２ｃおよび壁面清浄用スプレーノズル６ａ〜６ｃは、圧力水供給弁８ａ〜８ｃの各開閉により、まずスカム収集ボックス３から遠い側の移送用スプレーノズル２ａ、壁面清浄用スプレーノズル６ａから圧力水スプレーの噴出を開始し、移送用スプレーノズル２ｃに向かって順次噴出する仕様となっている。これにより、効率の良いスカム移送が可能になるとともに、スプレー水量を最小限に抑えることができる。
【００１３】
次に、回分槽５におけるスカム移送方向終端部（図１の右端側）にはスカム収集ボックス３を配設してあり、上述のスカム移送装置２により移送され、後に説明するように、回分槽５の一側に寄せられたスカムを水位が低下したときに捕捉する。このスカム収集ボックス３は、上部が開口し、下部両側端部に傾斜面が形成された筐体部材であり、図１（ａ）に示すように回分槽５の内幅にわたる長さ寸法を有している。
【００１４】
さて、スカムを確実にスカム収集ボックス３内に捕捉するためには、スカム収集ボックス３内での汚水水位をある程度まで低下させる必要がある。本実施形態ではこの水位を低下させるためにスカム収集ボックス３内の汚水を汚水槽内へ還流する方式を採っている。この汚水還流手段としては、スカム収集ボックス３の底面中央に汚水排出口３ａが穿設され、略Ｕ字状の管である汚水還流管３ｃの一開口部が汚水排出口３ａに接続され、またもう一方の開口部３ｄがスカム収集ボックス３の上端部３ｂよりも低い位置となるように構成したものである。
また、スカム収集ボックス３全体の高さ方向位置は、スカム収集ボックス３の上端部３ｂが流入汚水最小水位（Ｍｉｎ．Ｗ．Ｌ）よりも下方となる位置であることはもちろんである。
【００１５】
スカム排出装置４は、前記スカム収集ボックス３で捕捉したスカムを排出するためのものであり、図１（ｂ）に示すように、汚水還流管３ｃに直結した排水管４ａとし、スカム排出弁９が取り付けられているものである。
【００１６】
次に、本実施形態におけるスカム除去装置１の作用について説明する。
まず、回分槽５に処理する汚水が流入される。そして、エアレーションや静置沈澱などの所定の汚泥活性反応時間が経過した後、水面に浮上したスカムを除去すべく、スカム除去装置１を作動させる。
【００１７】
はじめに、圧力水供給弁８ａが開き、移送用スプレーノズル２ａおよび壁面清浄用スプレーノズル６ａから圧力水スプレーが噴出し、それにより発生する気流Ｃによって、スカムは水面上を移送される。所定時間後、今度は圧力水供給弁８ｂが開き、移送用スプレーノズル２ｂおよび壁面清浄用スプレーノズル６ｂから圧力水スプレーが噴出するというように、スカムの移送方向に向かって順次ノズルから圧力水スプレーが噴出する。このとき、次のノズルから圧力水スプレーが噴出すると同時もしくはその前後に、前のノズルからの噴出を止めれば、圧力水の節約となる。
【００１８】
さて、このようにして水面上を移送されるスカムは、最終のノズルである移送用スプレーノズル２ｃおよび壁面清浄用スプレーノズル６ｃからの圧力水スプレーにより回分槽５の一側に寄せられる（図２（ａ））。そして、寄せられたスカムが再び拡散しないように移送用スプレーノズル２ｃおよび壁面清浄用スプレーノズル６ｃから圧力水スプレーを噴出させたままで、汚水排出水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）位置に設けた上澄水排出弁（図示せず）を開いて回分槽５内の上澄水を排出させる。スカムはスカム収集ボックス３の上部に寄せられたまま、水位が低下していくため、スカム収集ボックス３の上端部３ｂより水位が低下することによりスカムは捕捉される（図２（ｂ））。回分槽５の水位がこのスカム収集ボックス３の上端部３ｂより低下し、スカムが捕捉されたとき、圧力水供給弁８ｃを閉じて圧力水スプレーの噴出を止める。
【００１９】
水位がスカム収集ボックス３の上端部３ｂより低下していくとき、スカム収集ボックス３内の汚水は汚水還流管３ｃの開口部３ｄより流れ出し、スカム収集ボックス３内の水位と回分槽５の水位は同位のまま低下していく。これにより、スカムはスカム収集ボックス３内に確実に捕捉されることになる。
さて、回分槽５の水位はさらに低下し、上澄水の排出を完了して汚水排出水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）となるが、スカム収集ボックス３の水位はスカム排出弁９が閉じているので、汚水還流管３ｃの開口部３ｄの位置のままとなる（図２（ｃ））。この段階で、スカム排出弁９を開いて、スカム収集ボックス３内のスカムおよび汚水を排出させる。スカムは汚水とともに排出されるため、途中で詰まることなく、スムースな排出が可能となる。
【００２０】
次に本発明に係るスカム除去装置をポンプ場のポンプ井に実施した形態についての作用説明を図４を参照して行う。
なお、本実施形態において使用するスカム除去装置１２の構成部材のうち、前記形態と同一部分であるものについては同一符号を付して、その説明を省略する。前記形態と構成部材が異なる箇所はスカム排出装置４′であり、スカム収集ボックス３内にスカム排出用ポンプ４ｂのポンプ口４ｃを配設したものである。
【００２１】
まず、汚水がポンプ井１３に流入し所定の水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）まで上昇したら、移送用スプレーノズル２ａ、２ｂ、２ｃの順序で圧力水スプレーを噴出させ、スカムをポンプ井１３におけるスカム移送方向終端部（スカム収集ボックス３の上部）に寄せる。そして、ポンプ１４により汚水を排出させるが、この場合、ポンプ１４による汚水の排水量は、水位がスカム収集ボックス３の上端部３ｂまで低下する前に、スカムが全て寄せられるようにタイマー等により調整されている。移送用スプレーノズル２ｃは、寄せられたスカムが再び拡散しないように、スカムがスカム収集ボックス３内に確実に捕捉されるまで、圧力水スプレーを噴出している。
【００２２】
さて、水位はスカム収集ボックス３の上端部３ｂからさらに低下していくが、スカム収集ボックス３内の汚水は汚水還流管３ｃの開口部３ｄより流れ出し、スカム収集ボックス３内の水位とポンプ井１３の水位は同位のまま低下していく。これにより、スカムはスカム収集ボックス３内に確実に捕捉されることになる。ポンプ井１３の水位はさらに低下していくが、スカム収集ボックス３の水位は汚水還流管３ｃの開口部３ｄの位置である。この段階で、スカム排出用ポンプ４ｂを起動させ、スカムをポンプ口４ｃから取り込む。スカム排出用ポンプ４ｂは同時に圧力水を供給するようになっており、取り込まれたスカムはこの圧力水とともにスカム分離機へと移送される。
【００２３】
なお、ポンプ井内の汚水には異物が多いため、スカムの排除には、夾雑物やヒモ状のものが混入していても対応できる形式のポンプを採用する。
また、スプレー水等の駆動用水は、下水処理水、井水、上水などの他に、ポンプ井内の汚水を揚水し、ストレーナー等で濾過して使用することも可能である。
【００２４】
なお、以上説明した本発明に係る水位変動用スカム除去装置は、自動運転が可能であり、また維持管理が極めて容易である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係るスカム除去装置によれば次のような効果を奏する。
（１）ノズルから噴出するスプレー水により発生した気流によって、水面上のスカムを移送させる構成とし、また上澄水の排出工程等の水位低下を利用してスカム収集ボックス内にスカムを捕捉する構成としたため、回分式活性汚泥法等、汚水の水位に変動がある汚水槽でもスカムを確実に排出、除去できる。
また、ポンプ場のポンプ井等においても、ポンプ起動の水位等を設定することにより、本スカム除去装置を実施できるものである。
（２）また、スカム収集ボックスに、スカム収集ボックス内の水位を低下させる汚水還流手段を設けることにより、スカムをより確実に捕捉できる。
（３）スプレー水は、下水処理水、井水、上水などを利用できるので、経済的であり、また、本スカム除去装置は自動運転が可能であり、維持管理が極めて容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係るスカム除去装置の実施形態を示すフロー説明図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれスカム除去装置の作用説明図である。
【図３】スカムの移送状態を示す拡大説明図である。
【図４】本発明に係るスカム除去装置の他の実施形態を示すフロー説明図である。
【符号の説明】
１          スカム除去装置
２          スカム移送装置
２ａ〜２ｃ  移送用スプレーノズル
３          スカム収集ボックス
３ａ        汚水排出口
３ｂ        上端部
３ｃ        汚水還流管
３ｄ        開口部
４、４′    スカム排出装置
４ａ        排水管
４ｂ        スカム排出用ポンプ
４ｃ        ポンプ口
５          回分槽
６ａ〜６ｃ  壁面清浄用スプレーノズル
７ａ〜７ｃ  送水管
８ａ〜８ｃ  圧力水供給弁
９          スカム排出弁
１０          圧力水ポンプ
１１          圧力水槽
１２          スカム除去装置
１３          ポンプ井
１４          ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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