JP2003232300A

JP2003232300A - 山の字状エアリフトポンプ管及び汚水浄化槽

Info

Publication number: JP2003232300A
Application number: JP2002032505A
Authority: JP
Inventors: Yuji Koizumi; 裕二小泉; Atsushi Hibino; 淳日比野; Nobuyoshi Katagai; 信義片貝; Hiroshi Yamashita; 宏山下
Original assignee: Housetec Inc
Current assignee: Housetec Inc
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP4075393B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来よりも液吸込管や揚水管の管径を小さくで
き、汚泥の付着・堆積が少なく、あるいは、調整マス等
の調整装置を必要としないエアリフトポンプ管を提供す
る。【解決手段】上部に液排出口５を有する揚水管３と、上
部に開口部８を有する空気供給管４とが、略Ｕ字状に直
接に接続され、又は接続部材６ａ，６ｂ，６ｃを介して
略Ｕ字状に接続されて形成され、前記略Ｕ字の底部１２
においては、上端に液吸込口１０を有する液吸込管２
が、直接に又は接続部材６ａ，６ｂ，６ｃを介して、立
ち上がるように分岐して形成されており、更に液吸込管
２の液吸込口１０の高さ位置は、揚水管３の液排出口５
の高さ位置よりも低い位置に形成されているエアリフト
ポンプ管１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭等から排出さ
れる屎尿やその他の生活排水（単に、汚水ともいう）を
処理する汚水浄化槽と、その汚水浄化槽に付設するエア
リフトポンプ管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に、汚水浄化槽に備える従来のエア
リフトポンプ管の一例を示した（例えば、実開平４−１
１８１９９号公報参照）。エアリフトポンプ管は、液中
に水没・立設して使用されるものであり、上部に液吸込
口１０のある液吸込管２と上部に液排出口５のある揚水
管３とが略Ｕ字状に接続され、この略Ｕ字状管の揚水管
側の底部よりやや上に、空気供給管４の下端開口部９が
揚水管３から分岐するように接続され、この空気供給管
４の上端開口部８から空気を吹き込む構造となってい
る。また、揚水管３上部の液排出口５には、移送量を調
整する調整マス１３が備えられ、過剰に揚水した場合
は、余剰水を元の槽内へ戻す切欠部が取り付けられてい
る。なお、図７中、実線矢印は液流を示し、点線矢印は
空気流を示す。

【０００３】エアリフトポンプ管による揚水は次のよう
にして行われる。空気供給管４の上端開口部８から入っ
た空気が、その下端開口部（分岐部）９から揚水管３内
に吐出すると、その空気は空気泡となって液と共に揚水
管３内を上昇する。Ｕ字状管の底部で揚水管３に接続さ
れた液吸込管２では、液吸込管２外の槽内液が液吸込口
１０から吸い込まれ、Ｕ字状管の底部を経て、揚水され
る。この際、押し上げられた揚水は液排出口５から調整
マス１３に至る。調整マス１３では、過剰分の揚水を切
欠部から溢れ出させ、必要分だけを行先へ移送させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エアリフトポ
ンプ管は、上記したように汚水の移送に用いるため、運
転を続けると、液吸込管２や揚水管３の管内壁に汚水中
の汚泥が付着・堆積し、遂には堆積物が抵抗となって揚
水が困難となる。そのため、管内壁に少々の汚泥が付着
・堆積しても問題を生じないように、従来は管径が大き
めの液吸込管２及び揚水管３（例えば、内径が４０ｍｍ
〜６０ｍｍ）を使用し、必要量以上に揚水した後に調整
マス等の調整装置で余剰液を元に戻したのである。

【０００５】本発明は、従来よりも液吸込管や揚水管の
管径を小さくでき、汚泥の付着・堆積が少なく、あるい
は、調整マス等の調整装置を必要としないエアリフトポ
ンプ管を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明者らは種々検討した結果、運転中に液吸込管及び
揚水管のいずれの管内壁も、空気供給管から吐出する空
気と汚水とが混ざった気液混合流体で自動的に洗浄する
構造のエアリフトポンプ管を着想することができ、本発
明を完成するに至った。すなわち、本発明のエアリフト
ポンプ管は、上部に液排出口５を有する揚水管３と、上
部に開口部８を有する空気供給管４とが、略Ｕ字状に直
接に接続され、又は接続部材６ａ，６ｂ，６ｃを介して
略Ｕ字状に接続されてなるほか、前記略Ｕ字の底部１２
においては、上端に液吸込口１０を有する液吸込管２
が、直接に又は接続部材６ａ，６ｂ，６ｃを介して、立
ち上がるように分岐して形成されており、更に液吸込管
２の液吸込口１０の高さ位置は、揚水管３の液排出口５
の高さ位置よりも低い位置に形成されているエアリフト
ポンプ管１である。

【０００７】ここで、前記略Ｕ字の底部１２において分
岐させる液吸込管２は、略Ｕ字の底部であれば空気供給
管４側から立ち上がるように分岐させることもできる
が、好ましくは、揚水管３側から立ち上がるように分岐
させる。

【０００８】また、揚水管３、空気供給管４及び液吸込
管２の各々の内径は、好ましくは、いずれも５〜２０ｍ
ｍの範囲とする。少ない空気量で必要な量の汚水を揚水
するためである。また、これら三つの管の内径は同じと
することが好ましい。接続部における段差を無くし、流
体（汚水、空気又はこれらの混合した気液混合流体）の
流れをスムーズにするほか、エアリフトポンプ管を構成
する管材及び接続部材の種類を増やさないためである。

【０００９】本発明は、上記エアリフトポンプ管を利用
し、これを槽内に配置した汚水浄化槽にも関するもので
ある。

【００１０】このような汚水浄化槽として好ましいもの
は、上流側から、嫌気処理槽第１槽２１、流量調整機能
を有する嫌気処理槽第２槽２２、好気処理槽２３、濾過
槽２４及び消毒槽２５で構成される汚水浄化槽である。
この嫌気処理槽第２槽（流量調整槽）２２及び濾過槽２
３のいずれかの槽又は両槽の一画に、上記エアリフトポ
ンプ管を各々立てるように設ける。

【００１１】

【作用】従来例のエアリフトポンプ管（図７）において
は、揚水管３下部から枝分れする（空気供給管４への）
分岐部９は、液吸込管２と揚水管３との接続部、すなわ
ち、略Ｕ字状管の底部１２よりも高い位置にあるので、
気液混合流体は液吸込管２側へは入り込めず、したがっ
て、その管内壁に付着・堆積した堆積物や汚泥を落とせ
ない。

【００１２】一方、本発明のエアリフトポンプ管１にお
いては、上端に液吸込口（開口）１０をもつ液吸込管２
が、略Ｕ字の底部１２から立ち上がるように分岐してい
るので、空気供給管４からの空気あるいはこの空気と汚
水とが混ざった気液混合流体は、揚水管３の管内ばかり
ではなく、液吸込管２の管内を上昇し、その管内壁に付
着した汚泥を落とすことができる（図１参照）。

【００１３】特に、流量調整機能がある汚水浄化槽の流
量調整槽に、本発明のエアリフトポンプ管１を配置する
と、槽内の水位が最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）に近いとき
に、空気泡・汚水混じりの気液混合流体が揚水管３内を
上下に激しく流動し、管内壁に付着した汚泥を剥離させ
る（図２参照）。また、空気供給管４からの空気は一部
が液吸込管２の上方へも押し出されるので、その液吸込
管２の管内壁に付着した汚泥の剥離又は洗浄も起こる。
このように、揚水管３の管内ばかりではなく液吸込管２
の管内においても汚泥の剥離（すなわち、洗浄）が起こ
る。エアリフトポンプ管の管内径を従来よりも小さくで
きる理由である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明を
具体的に説明する。図１は、本発明の一例のエアリフト
ポンプ管１で、槽内液が最高水位にあるときの断面図を
示す。図示したように、エアリフトポンプ管１は、上部
に液排出口５を有する揚水管３と空気を供給する空気供
給管４とが底部１２で繋がって略Ｕ字状管を形成してな
り、その略Ｕ字の底部１２においては、上端に液吸込口
１０を有する液吸込管２が立ち上がるように分岐して形
成されている。また、液吸込管２の液吸込口１０の位置
は、揚水管３の液排出口５の位置よりも低い位置に形成
されている。立設して使用される。なお、図１中の実線
矢印は液流を示し、点線矢印は空気流を示す（以下の図
２や図５においても同じ）。

【００１５】図２は、槽内液が最低水位にあるときのエ
アリフトポンプ管１の縦断面図である。図１及び図２を
用い、流量調整機能がある槽（流量調整槽）２２におけ
るエアリフトポンプ（エアリフトポンプ管とブロアとを
組み合わせてなるもの）の運転を説明する。エアリフト
ポンプ管１がある流量調整槽２２では、槽内の水位が最
高水位と最低水位との間で変動するように液吸込口１０
の位置を予め決める。先ず、ブロアからの空気は、空気
供給管４（その上端開口部８）から連続的に供給する。
水位が最低水位より高い位置にあるときは、槽内液は揚
水され液排出口５から所定の行先へ移る。このとき、移
った槽内液（揚水量）よりも流入した汚水量のほうが多
いと、その差分だけ蓄積し、水位は徐々に上昇し、場合
によっては最高水位にまで高まる。

【００１６】一方、流量調整槽２２に汚水が流入しない
時間が続くと、水位は徐々に低下して最低水位まで下が
り、液吸込口１０へ吸い込まれる汚水は殆どなくなり、
槽内液の揚水は殆どゼロとなる（図２）。そうすると、
揚水管３と液吸込管２との内部の圧力バランスが崩れ、
空気供給管４から流入した空気は時々液吸込管２に流れ
て、液吸込管２を空気で洗浄する形となる。また、揚水
管３側では、空気泡の比率の高い気液混合流体が揚水管
３内を上下に激しく動き（両端に矢をもつ矢印で示
す）、管内壁を洗浄する形となる。こうして、液吸込管
２の内壁や揚水管３の内壁に付着した汚泥は剥離し、汚
泥が堆積することは避けられる。

【００１７】図３は上記エアリフトポンプ管を備える汚
水浄化槽の概略構成図、図４は図３のＡ―Ａ矢視におけ
る断面図である。次に、これらの図を参照して本発明の
汚水浄化槽について説明する。

【００１８】汚水浄化槽２０は、上流側から、汚水中の
沈降性固形物を重力下に沈降させ、そのあとの（上）液
を次槽にオーバーフローさせる第一槽（嫌気処理槽第１
槽）２１と、オーバーフローしてきた液を貯留させ、次
槽へ液を定量的に移送させる第二槽（嫌気処理槽第２
槽）２２と、移流してきた液を生物学的に好気処理する
第三槽２３と、汚泥（浮遊性懸濁物質、ＳＳともいう）
を濾過し、その濾液を次槽へ移流させる第四槽２４と、
液を消毒処理する第五槽２５とに区画され、これらの槽
は仕切壁２６、２７、２８、２９によってそれぞれ仕切
られている。また、第一槽２１は汚水中の沈降性固形物
を重力下に沈降させる沈降分離室２１ａ及び沈降させた
固形物を貯留させ濃縮させる汚泥濃縮室２１ｂとの二室
に分かれている。

【００１９】各槽を機能面からみると、第一槽２１は沈
殿分離槽、第二槽２２は流量調整槽、第三槽２３は好気
処理槽、第四槽２４は濾過槽、第五槽２５は消毒槽と呼
ぶこともできる。また、第一槽２１及び第二槽は嫌気的
生物分解機能も有する。この嫌気的生物分解機能機能を
更に高めるため、充填材（濾材、濾床）を充填した嫌気
濾床槽又は嫌気処理槽とすることもできる。

【００２０】沈降分離室２１ａでは、槽内液面よりも高
い位置の壁部に汚水導入管４３を設け、その反対側の仕
切壁２６には流量調整槽２２（第二槽）へ移流させる移
流開口４４を設けている。また、沈降分離室２１ａを囲
んで対峙する仕切壁３０、３１（図４）の下部には、汚
水導入管４３側の壁面から移流開口４４の仕切壁２６に
亘って開口部３２を設けている。

【００２１】沈降分離室２１ａ内の液面付近には、汚水
流入時の液流れを抑制する傾斜したバッフル板３３を汚
水導入管４３側に設けている。

【００２２】汚水導入管４３から沈降分離室２１ａに流
入した汚水は、バッフル板３３を潜り抜けた後、略水平
流となって移流開口４４に向って移流する。この間、水
平流の流速よりも速い沈降速度をもつ固形物は、沈降分
離室２１ａ下部の開口部３２を通過し、汚泥濃縮室２１
ｂの底部に至り蓄積する。

【００２３】汚泥濃縮室２１ｂでは、流入汚水の液流に
よって乱されることが少ないので、沈降した固形物は高
濃度で蓄積し汚泥化する。汚泥化した固形物は、時間の
経過とともに徐々に嫌気化して一部はスカムとなり、汚
泥濃縮室２１ｂ上部の液面付近に浮上してくる。このと
き、仕切壁３０の下端は仕切壁３１の下端よりも下方に
長く且つ水平方向に張り出ているので、浮上したスカム
が沈降分離室２１ａ下部の開口部３２から沈降分離室２
１ａ内に入ることを阻止する。

【００２４】流量調整槽２２（第二槽）では、次槽の好
気処理槽（第三槽）２３へ槽内液を移送するエアリフト
ポンプ管（ブロワ３５と接続）１を配置し、汚水浄化槽
２０へ流入する汚水量の変動を吸収する。すなわち、次
槽への槽内液の移送は、エアリフトポンプ管１を介した
平均化した移送である。

【００２５】ここで、エアリフトポンプ管１で移送され
る液量が、移流開口４４からの流入量よりも多いとその
差だけ槽内液は蓄積し、水位は最低水位から最高水位に
向かう。逆の場合は、水位は最高水位から最低水位に向
かう。最低水位になると、エアリフトポンプ管１では槽
内液が揚水されず、空気は液吸込口１０からも吐出する
（いわゆる、空運転）。

【００２６】なお、図では示していないが、流量調整槽
２２内には、汚泥や微生物が付着する濾材又は接触材等
の充填材を配することもでき、その場合、充填材の上部
を大気に露出（散水濾床の機能）させることができる。

【００２７】好気処理槽（第三槽）２３では、好気的微
生物によって液中の有機物を分解除去する。通常、槽内
には、微生物の保持・増殖に好適な微生物担体（微生物
付着材、接触材）を充填し、濾床（好気濾床、微生物反
応用）３４を形成させる。濾床３４は、微生物担体が固
定された固定床であっても、液とともに流動する流動床
であってもよい。この際、好気的条件を維持させるため
にブロワ３５から散気部材３７を通して空気を吐出す
る。

【００２８】好気処理槽２３へ流れ込んだ液は、槽内の
濾床３４を下向流で流れる。濾床３４で有機物が生物分
解されると、その一部は汚泥に転換され、汚泥は増え、
一部の汚泥は槽底部に集まる。集まった汚泥を槽底部か
ら（エアリフトポンプを用いて）沈降分離室２１ａに移
送させることもできるが、図３の場合では、発生する汚
泥量は少ないので、移流管３８を介してこれを次槽の濾
過槽（第四槽）２４へ移流させる。ここで、移流管３８
は上端が開放し、下端が閉じている管状のものであり、
この管の途中に移流口を設けている。なお、流れ込んだ
液を好気処理槽２３の濾床内に下向流で流すのではな
く、上向流で流してもよい。

【００２９】濾過槽（第四槽）２４では、移流液中の汚
泥を濾過し、その濾液を次槽へ移流させる。汚泥を濾過
・捕捉するため、濾過槽２４内には濾材を充填した濾床
（濾過用）４０が形成されている。濾床４０内を流れる
流の方向は、図３に示すように下向流である。

【００３０】濾床４０に捕捉された汚泥は蓄積すると閉
塞等が起こるため、定期的に逆洗が必要となる。所定の
時刻になると、タイマー５４が働いてブロワ３６が稼動
し、逆洗管５３及びエアリフトポンプ管（逆洗排液返送
用）１１の両方に空気を送り、逆洗する。この逆洗は、
流量調整槽２２の水位が最低水位のときに行うのがよ
い。逆洗排液はエアリフトポンプ管１１を用いて第一槽
２１へ返送する。このとき、効率よく逆洗するために
は、濾過槽２４内の水位が底部に下がるまで、すなわ
ち、濾過槽２４内の液の全量を返送するのがよい。水位
が底部に下がったとき、底部で繋がったエアリフトポン
プ管１１の揚水管内及び液吸込管内は気液混合流体が激
しく上下し、管内壁に付着している汚泥を剥離させる。

【００３１】消毒槽（第五槽）２５では、消毒薬によっ
て大腸菌や細菌等を殺菌消毒する。消毒後の処理液は、
放流口４１から汚水浄化槽外へ排出される。

【００３２】汚水浄化槽２０には、槽内の保守点検及び
清掃を容易に行うことができるように、槽上部にマンホ
ールが設けてあり、そのマンホールにはマンホールカバ
ー４２が取り付けられている。

【００３３】次に、実験例を示す。用いたエアリフトポ
ンプ管の寸法は図５の通り。液吸込管２、揚水管３及び
空気供給管４は、いずれも塩化ビニル製（内径１３ｍ
ｍ、ＶＰ１３）で、これらの管の接続には塩化ビニル製
継手（エルボ６ａ，６ｃ、チーズ６ｂ）を用いた。この
エアリフトポンプ管を、図３に示すような５人槽規模の
汚水浄化槽の流量調整槽２２に配置した。ここで、流量
調整槽２２における水位は最高水位で１，４００ｍｍと
し、最低水位で１，０００ｍｍ（すなわち、両者の水位
差は４００ｍｍ。最高水位から揚水管３の液排出口５ま
での水位差と同じ。）とし、また、エアリフトポンプ管
の下端から槽底部までは７００ｍｍとし、最高水位から
揚水管３の液排出口５までの高さを２００ｍｍとした。
また、空気供給管４にはブロワ３５から８Ｌ／ｍｉｎの
送気量で連続供給し、汚水導入管４３から合併汚水を流
入させ、長期の連続運転試験を実施した。

【００３４】図６に、流量調整槽２２の水位（Ｈ）とエ
アリフトポンプ管の揚水量（Ｑ）との関係、いわゆるＱ
−Ｈ特性を示した。初期値及び４ヶ月後のいずれにおい
てもＱ−Ｈ特性は安定しており、流量調整機能は維持さ
れていた。また、内径１３ｍｍのエアリフトポンプ管内
には汚泥の蓄積や詰まりも見られなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明のエアリフトポンプ管は、構造が
簡単であり、管内壁において汚泥の付着や堆積が起こり
にくい。また、管径を従来よりも小さくでき、調整マス
等の調整装置を要しない。維持管理における付着物除去
等の煩わしい作業からも解放される。エアリフトポンプ
管の管内径を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲とすれば、
使用材料が少なくて済むので経済的であり、また、平面
視におけるエアリフトポンプ管の占有面積を小さくする
ことができる。また、揚水能力の少ない送気量で済むた
め、ブロワの使用電力を減らすことができる。本発明の
エアリフトポンプ管を利用した流量調整機能を有する汚
水浄化槽によれば、流量変動の大きい汚水を平均化して
移流させることができるので、安定した汚水処理を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例のエアリフトポンプ管で、槽内液
が最高水位にあるときの縦断面図。図中の実線矢印は液
流を示し、点線矢印は空気流を示す。

【図２】槽内液が最低水位にあるときの縦断面図。

【図３】本発明の一例の汚水浄化槽の概略構成図。

【図４】図３のＡ―Ａ矢視における断面図。

【図５】試験に用いたエアリフトポンプ管の正面図。

【図６】揚水量Ｑと水位Ｈとをプロットしたグラフ（Ｑ
−Ｈ特性）。

【図７】従来例のエアリフトポンプ管の縦断面図。

【符号の説明】

１：エアリフトポンプ管２：液吸込管３：揚水管４：空気供給管５：（揚水管の）液排出口６ａ，６ｂ，６ｃ：接続部
材８：空気供給管の上端開口部９：空気供給管の下端開口部（分岐部）１０：液吸込口１１：エアリフトポンプ管（逆洗排
液返送用）１２：底部１３：調整マス２０：汚水浄化槽２１：第一槽（嫌気処理槽第１
槽）２１ａ：沈降分離室２１ｂ：汚泥濃縮室２２：第二槽（嫌気処理槽第１槽、流量調整槽）２
３：第三槽（好気処理槽）２４：第四槽（濾過槽）２５：第五槽（消毒槽）２６：仕切壁２７：仕切壁２８：仕切壁２９：仕切壁３０：仕切壁３１：仕切壁３２：開口部３３：バッフル板３４：濾床３５：ブロワ３６：ブロワ３７：散気部材３８：移流管４０：濾床４１：放流口４２：マンホールカバー４３：汚水導入管４４：移流開口５３：逆洗管５４：タイマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下宏茨城県下館市大字下江連1250番地株式会社日立ハウステック結城工場内Ｆターム(参考） 3H079 AA09 BB04 CC03 CC17 CC19 CC21 DD02 DD08 DD12 DD22 4D027 AB07 AB14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部に液排出口を有する揚水管と、上部に
開口部を有する空気供給管とが、略Ｕ字状に直接に接続
され、又は接続部材を介して略Ｕ字状に接続されてな
り、前記略Ｕ字の底部においては、上端に液吸込口を有する
液吸込管が、直接に又は接続部材を介して、立ち上がる
ように分岐して形成されており、前記液吸込管の液吸込口の位置は、前記揚水管の液排出
口の位置よりも低い位置に形成されているエアリフトポ
ンプ管。
【請求項２】液吸込管は、略Ｕ字状管底部の揚水管側か
ら立ち上がるように形成されている、請求項１のエアリ
フトポンプ管。
【請求項３】揚水管、空気供給管及び液吸込管の内径は
いずれも５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、請求項１又は
２のエアリフトポンプ管。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかのエアリフトポン
プ管を備える汚水浄化槽。
【請求項５】上流側から、嫌気処理槽第１槽、流量調整
機能を有する嫌気処理槽第２槽、好気処理槽、濾過槽及
び消毒槽で構成される汚水浄化槽であって、前記嫌気処
理槽第２槽及び濾過槽の少なくとも一槽に、請求項１〜
３のいずれかのエアリフトポンプ管が付設されている汚
水浄化槽。