JP2004202493A - スカム除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 沈殿池等で発生するスカムを速やかに排出できるようにする。
【解決手段】 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体（空気）を噴出させる噴出手段を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、下水処理場の沈殿池等の水処理施設で発生するスカムを除去するためのスカム除去装置に係り、特に、スカムの移動性を向上させて、効率よくスカムを排出できるようにしたものに関する。

従来、沈殿池の水面上に発生するスカムは、その沈殿池の下流側に設けられているスカム除去装置により除去されるように構成されている（特許文献１参照）。このスカム除去装置としては、軸心方向が水面と平行し、かつ、その軸心方向（長手方向）に沿って細長の開口部を有するとともに、その軸心を中心にして回動することのできるパイプにより構成され、スカム排出時にそのパイプを回動させて開口部を水面下に位置させ、スカムをその開口部からパイプ内に取入れて排出するパイプ式スカム排出機構を備えたスカム除去装置や、上下動する流入堰を有するトラフにより構成され、スカム排出時にトラフの流入堰の上端を水面下に位置させ、スカムをその流入堰を介してトラフ内に取入れて排出するトラフ式スカム排出機構を備えたスカム除去装置等が知られている。
特開平９−１９６８２号公報

しかしながら、上記従来のスカム除去装置は、パイプの開口部やトラフの流入堰が水面下に位置した直後に、開口部や流入堰近くのスカムがパイプやトラフ内に流入するが、その後は、大量の水にわずかにスカムが同伴されてパイプやトラフ内に流入し、スカム全体の除去に長時間要し、結果的にスカムの除去に大量の水を必要とする欠点があった。

すなわち、水面上に発生して浮かんでいるスカムは、一つの大きな平板状を呈し、しかもそのスカムは、一定の厚さと固さと付着力（粘着力）とを有しているので、パイプやトラフが動作する前は、その平板状のスカムの一辺がパイプやトラフに付着している状態にあるとともに、そのパイプやトラフの両側の他の辺が槽壁にそれぞれ付着している状態にあるので、パイプや流入堰の動きに合わせパイプや流入堰（トラフ）近くのスカムの一部が開口部や流入堰を介してパイプ内に流入するが、その後は水のみがパイプやトラフ内に流入しやすく、スカム全体を短時間で除去できないという欠点があった。そして、パイプやトラフに水が多く流れ込むと、その後のスカム処理装置においては、処理負荷が大きくなるという欠点があった。

また、従来のスカム除去装置においては、パイプの開口部の水面下への移動に合わせて、あるいはトラフの流入堰の水面下への移動に合わせて、スカムをパイプやトラフ側に向かう移動力を付与するために、スカムの上面に傾斜角を有する水を噴射させることも行われている。しかし、水の流れのみを利用してスカムを移動させる従来のスカム排出方式では、水のみがパイプやトラフ内に流入し、この流入した水が沈殿池等へ返送され、そして、その返送された水が再び水処理施設にポンプアップされるために無駄な電力が消費され、動力費がかさむという欠点がある。

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、スカム全体の移動が円滑に行えるようにして、スカム全体を効率よく排出することのできるスカム除去装置を提供することにある。

本発明に係るスカム除去装置は、上記目的を達成するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項２に記載のスカム除去装置は、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項３に記載のスカム除去装置は、発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、前記スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させるとともに、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴としている。
本発明の請求項４に記載のスカム除去装置は、流体は、空気であることを特徴としている。
本発明の請求項５に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構の設置位置よりも上流側に設置され、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の 噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段が設けられていることを特徴としている。
本発明の請求項６に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構は、軸心方向が水面と平行し、かつ、その軸心方向に沿って細長の開口部を有するとともに、その軸心を中心にして回動するパイプからなり、そのパイプの開口部の一部が水面下に位置したときに、その開口部からスカムをそのパイプ内に取入れるパイプ式スカム排出機構、又は上下動する流入堰の上部が水面下に位置したときに、その流入堰からスカムをトラフ内に取入れるトラフ式スカム排出機構であることを特徴としている。

本発明の請求項１に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたので、スカムは、流体によってスカム排出機構に導かれてスカムの排出が速やかに行われる。
本発明の請求項２に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたので、流体によりスカムの槽壁への付着がなくなり、スカムをスカム排出機構側へ効率よく移動させることができる。
本発明の請求項３に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させるとともに、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたので、スカムは、流体によってスカム排出機構に導かれるとともに、流体によりスカムの槽壁への付着がなくなり、スカムをスカム排出機構側へ効率よく移動させることができ、スカム全体を効率よく速やかに排出することができる。
本発明の請求項４に記載のスカム除去装置は、流体が空気であるので、安価に、かつ、容易に入手できる特徴がある。
本発明の請求項５に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構の設置位置よりも上流側に水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段が設けられているので、スカムの移動をより促進させることができる。
本発明の請求項６に記載のスカム除去装置は、スカム排出機構をパイプ式スカム排出機構又はトラフ式スカム排出機構としたので、スカム排出機構を簡単に実施することができ、また、既設のスカム排出機構に対しても容易に付設することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、一実施の形態に係るスカム除去装置を適用した沈殿池１の一部分の平面図であり、上カバー（後述する図２及び図３の１ｂ参照）を除いて示されている。なお、この沈殿池１は、下水処理場の初沈又は終沈、あるいはこれらの導水渠で、スカムの発生する水槽であればその性質は問わない。また、本発明に係るスカム除去装置は、工場廃水等の廃水処理施設においてスカムの発生する水槽においても適用可能であり、さらに、上述の下水や廃水のみならず、食品工場や化学工場等において有価物を浮上させて分離するときにも適用可能である。したがって、本発明で水及び水面というときは、下水や廃水の水及び水面だけでなく各種の液体及び液面をも意味している。

上記図１において、上側には原水を流入するための導水渠（図示せず）が設けられ、その下流側には、処理水を取り出すための溢流トラフ（図１では省略。図２及び図３の５０を参照）、が設けられている。したがって、この図１に示される沈殿池１では、水は矢印で示されるように、上から下に向けて流れるように構成されている。そして、この沈殿池１は、水の流れの下流側（図１では下側）が水路幅が上流側よりも狭くなるように構成されている。また、この図１においてＳは、スカムを示していて、沈殿池１の下流側でスカムＳが所定量発生している状態を示している。

図１中、１０は、沈殿池１の下流側に設けられたパイプ式スカム排出機構であり、沈殿池１の水流に直交する方向に設けられたパイプ１１を有している。また、図１中、２０は、流体噴出手段であって、パイプ式スカム排出機構１０及びこのパイプ式スカム排出機構１０よりも上流側に向かって所定距離伸びるように沈殿池１の両側壁１ａ，１ｂに沿ってそれぞれ設けられている。さらに、図１中、３０は、水噴出手段であって、パイプ式スカム排出機構１０よりも所定距離（図示の例では、沈殿池１の幅が狭くなる部分）上流側で、かつ、沈殿池１の水流に直交する方向に伸びて設けられたヘッダ管３１を有している。

以下、これらスカム排出機構１０、流体噴出手段２０及び小噴射手段を図１のＡ−Ａ線拡大断面である図２をも用いて説明する。先ず、パイプ式スカム排出機構１０は、軸心が水面とほぼ一致するように設けられた所定の太さをするパイプ１１が沈殿池１を横断するように設けられ、このパイプ１１の一端側（図１では左端側）は、沈殿池１の一方の側壁（図１では左側の側壁）１ａに設けられている排水ピット１２内に位置し、その他端側には、パイプ１１を回動させるモータ等を備えて構成される回転機構１３が設けられている。そして、このパイプ１１には、その軸心方向に沿った細長の開口部１４が設けられている。図示の例では、この開口部１４は、その開口長さは沈殿池１の横幅と同じに形成され、その開口幅は、パイプ１１の中心位置を中心にして９０°の角度に相当して形成されている。

上記流体噴出手段２０は、パイプ１１ａの長手方向に沿ってパイプ１１ａに添設される散気管２１ａと、沈殿池１の両側壁１ａ，１ａにそれぞれ取付けられる散気管２１ｂ，２１ｂとを有している。これら散気管２１ａ，２１ｂ，２１ｂは、合成樹脂等からなるパイプにそのパイプの長手方向に沿って所定間隔を保って小孔（図示せず）を連続してあけて構成され、発生するスカムＳの下側に、常時、位置するように、例えば沈殿池１の水面下１０ｃｍ程度に、かつ、小孔を上側（水面側）にして設けられる。すなわち、パイプ１１に添設される散気管２１ａは、図２に示されるように、スカムＳを取り込まない状態においてもスカムＳの層の下方に位置するように位置決めされてサポータ２１ａ′を介してパイプ１１に固定されている（後述の図４（ａ）参照）。また、沈殿池の両側壁１ａ，１ａにそれぞれ取付けられる散気管２１ｂ，２１ｂは、沈殿池１の水面下１０ｃｍ程度の水中に図示しない取付金具を介して両側壁面に設けられる。なお、図示の例では、散気管２１ａはパイプ１１に添設させたが、これをパイプ１１に添設させることなく両端側を槽壁１ａ，１ａに取付けることもできる。しかし、図示のようにパイプ１１に添設した方が散気管２１ａを支持する機構も簡単で、かつ、取付けが容易になる特長がある。また、沈殿池１の両側壁中、１ａ，１ａに添設される散気管２１ｂ，２１ｂは、沈殿池１の底部近くとすることもできる。この場合は、上昇する気泡で沈殿池１の壁面を清掃できる効果も得られる。

図中、２２は、上述した散気管２１ａ，２１ｂ，２１ｂに圧縮空気を供給するための空気供給管である。圧縮空気の供給源としては、沈殿池１が下水処理場に設けられているときは、曝気槽に用いられる圧縮空気の一部を用いることができる。もちろん、コンプレッサを設置してここから圧縮空気を得ることもできる。なお、図示の例では、パイプ１１に設けられる散気管２１ａは、パイプ１１の回動に伴って移動するので、空気供給管２２と散気管２１ａとの接続は、図示しない可撓性のチューブを介して行われる。

水噴射手段３０は、スカムＳの上方に位置するヘッダ管３１にそのヘッダ管３１の長手方向に沿って所定の間隔を保って複数のノズル３２，３２…を配設して構成されている。そして、各ノズル３２，３２…は、パイプ式スカム排出機構１０側に向けて、つまり沈殿池１の水流の下流方向下側に向けて圧力水を噴射できるように構成されている。そして、このヘッド管３１には、後述するように、沈殿池１の上澄水が供給されるように構成されている。

この水噴射手段３０の動作を図３を用いて説明する。この図３は、ノズル３２，３２…から圧力水をスカムＳに向けて噴射している状態を示している。このノズル３２から圧力水が噴出されるとき、パイプ式スカム排出機構１０のパイプ１１の開口部１４は、水面下に位置するように回動されている。すなわち、ノズル３２，３２…から圧力水が噴射されるときは、パイプ式スカム排出機構１０の下流側に設けられているトラフ３３に受け入れた上澄水がポンプＰ及び供給管３４を介してヘッダ管３１に供給されるように構成されている。このように、ノズル３２，３２…から、スカムＳに圧力水が噴射されると、その圧力水の力によりスカムＳをパイプ式スカム排出機構１０側に効果的に移動させることができる。また、水噴出手段３０で用いる水は、他の場所から得ることなくが沈殿池１内の水を循環利用できる特長がある。

図２及び図３中、４０は、沈殿池１の汚泥掻寄機構であり、無端のチェーンコンベヤ４１に掻寄板４２，４２…を所定の間隔を保って設けて構成されている。この汚泥掻寄機構４０は、チェーンコンベヤ４１の往動側において、沈殿池１の底部に堆積した汚泥（沈殿物）を図示しないピットへ排出できるように構成され、チェーンコンベヤ４１の復動側において、スカムＳをパイプ式スカム排出機構１０側へ移動できるように構成されている。

図２及び図３中、５０は、沈殿池１の下流側の側壁１ｃに設けられる処理水、すなわち上澄水を得るためのトラフであり、このトラフ５０から得られる処理水は、次の処理工程に移送される。

上記構成からなるスカム除去装置のスカム排出動作を図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。今、パイプ式スカム排出機構１０のパイプ１１が図２に示されるように、そのパイプ１１の開口部１４が水面上に位置しているとする（図４（ａ）参照）。この場合、スカムＳは、パイプ１１から排出されないので徐々に集積されてくる（図１のスカムＳ参照）。また、散気管２１ａ，２１ｂ，２１ｂからは、常時、水中に圧縮空気が供給され、パイプ１１の上流側（開口部１４の位置している側及び沈殿槽１の両側壁１ａ，１ａに沿って気泡が噴出している状態にあり、従って、スカムＳがパイプ１１及び両側壁１ａ，１ａに付着（粘着）していない状態、つまり、板状のスカムＳの塊が水面上に完全に浮かんだ状態に保たれている。

次に、スカムＳを排出する時刻が到来すると、パイプ１１は回転機構１３により開口部１４の一部が水中に没するように回転させられる（図３及び図４（ｂ）参照）。また、水噴出手段３０も駆動開始されてノズル３２，３２…からスカムＳ上に圧力水が噴出される。したがって、スカムＳは、沈殿池１の水流によるスカム移動にその圧力水によるスカム移動力が付与されてスカムＳがパイプ式スカム排出機構１０側への移動がより促進される。

さて、パイプ１１の開口部１４の一部が水中に没し、かつ、散気管２１ａから気泡が発生していると、パイプ１１の開口部１４近辺のスカムＳは、気泡により持上げられる状態となり、スカムＳが開口部１４からパイプ１１内にスムーズに導かれ、また、板状のスカムＳも気泡により細片に破砕されてパイプ１１内に導かれる（図４（ｂ）参照）。しかも、スカムＳは、両側壁１ａ，１ａの面から散気管２１ｂ，２１ｂからの気泡により完全に離れているので、スカム全体の移動が円滑に行われ、スカム全体が開口部１４からパイプ１１内に速やかに行われる。スカムＳ全体を排出するためのパイプ１１に取込まれる水量は、後述する実施例の項でも説明するが、散気管２１ａ，２１ｂ，２１ｂから気泡を発生させずに水噴射手段３０のみを駆動させてスカムＳ全体を排出したときの水量の１／２０〜１／３０で足りるという極めて優れた特長を有している。

パイプ１１内に取込まれたスカムＳは、排水ピット１２に導かれ、ここから脱水機等を備えた図示しないスカム処理装置に送出されて処理される。このスカム処理装置においてもスカムＳに含まれる水の量が極めて少ないので、処理コストを低減できる等の効果を有することができる。

スカムＳがパイプ１１内に取込まれて沈殿池１の水面から除去された後、パイプ１１は、元の位置、すなわちパイプ１１の開口部１４が水面上に位置するように回転機構１３を介して回動させられるとともに、水噴射手段３０の駆動が停止させられて一連のスカム排出動作は終了となる（図２及び図４（ｂ）参照）。なお、パイプ１１の回動、すなわち、スカムＳの排出タイミングの制御は、スカムＳの発生状態により手動により行うこともできるが、通常、タイマーにより、所定時間毎に所定時間、パイプ１１を自動的に回動させるようにした自動制御が行われる。

図５（ａ），（ｂ）は、本発明に係るスカム除去装置のスカム排出機構をトラフ式スカム排出機構１０′，１０″で実現したものである。この内、図５（ａ）は、スカムＳ（図１及び図４（ａ），（ｂ）参照）を取込むためのトラフ６０の上流側（図５（ａ）出は左側）に上下動する流入堰６１を設けて構成されている。そして、この流入堰６１の上流側にサポータ２１ａを介して散気管２１ａが設けられている。また、図５（ｂ）は、スカムＳを取込むためのトラフ７０の上流側（図５（ｂ）では左側）の側壁上部７１がヒンジ７２を介して回動自在に構成されている。そして、スカムＳを取込むときには、その側壁上部７１の上端部が水中に没するよう回動されてスカムＳをトラフ７０内に取込めるように構成されている。このトラフ７０の上流側にもサポータ２１ａ′を介してトラフ７０散気管２１ａを有しているので、これらトラフ式スカム排出機構１０′，１０″も、スカムＳをトラフ６０，７０内にスムーズに導くことができる。

なお、上述の例では、散気管はパイプ１１の上流側及び沈殿池１の両側壁１ａ，１ａの３辺にそれぞれ設けたが、パイプ１１の上流側のみ、又は沈殿池１の両側壁１ｂ，１ｂのみに設けてもよい。このいずれの場合も、スカムＳの移動が促進されてスカムＳの排出には有利であるが、上述のように３辺に散気管２１ａ，２１ｂ，２１ｂを設けるとよりスカム除去効果を高めることができる。また、流体噴出手段から放出する流体として空気を用いたが水噴射手段３０と同様に水（液体）を用いることもできる。しかし、空気の方がスカムＳに浮上させる力を加えて持上げることができるので、スカムＳをパイプ１１やトラフ６０，７０内によりスムーズに導くことができる効果がある。

実際の沈殿池の１／１０を想定して水路幅４０ｃｍの水槽を作り、その水路の下流側の所定位置において、その水路幅を少し狭める板を水路両側にそれぞれ配置し、それら板間に軸心を中心にして９０°の角度で開口された開口部を有する直径５０ｍｍのパイプからなるパイプ式スカム排出機構（以下、「パイプスキマ」として説明する。）を設け、その水路中に実際の沈殿池と同じ水流となるように水を流した。そして、そのパイプスキマの上流側及びそのパイプスキマから５０ｃｍ上流までの水路の両側壁の水中にそれぞれ散気管を布設し、常時、スカムかパイプスキマ及び水路壁に付着しない程度の気泡を発生させるようにした。さらに、そのパイプスキマの上流側５０ｃｍの位置に散水ノズルを設け、その散水ノズルの噴射向きをパイプスキマ側で、かつ下向きに設け、スカム排出時に１０ｌ／ｍｉｎの割合で水をスカム面に噴射させるようにした。スカムは、実際の下水処理場の初沈から採集したスカムを用いた。

（ａ）最初に散気管から全く気泡を発生させずに散水ノズルから水をスカムに噴射してスカムの排出を試みた。パイプスキマが回動した直後に、パイプ近辺のスカムがパイプ内に取込まれたが、その他のスカムは水路の両側に保持された状態で、スカムの排出はわずかで水のみがパイプスキマに取込まれる状態が続き、スカムの排出はなかなか進行しなかった。

（ｂ）、散水ノズルから水をスカムに噴射するとともに、パイプスキマの上流側に設けられている散気管からのみ散気した。スカムはパイプスキマ内に気泡に導かれる形で連続して続いたが、スカムの両側が水槽の両側に付着している状態にあるので、スカム全体の移動が良好でなかった。

（ｃ）散水ノズルからの水をスカムに噴射するとともに、パイプスキマの上流側からの散気は行わずに水槽の両側壁の散気管からのみ散気してスカムの排出を行った。スカムは槽壁に付着しないので、スカム全体がパイプスキマ側に流れてスカムの排出が継続された。

（ｄ）散水ノズルからの水をスカムに噴射するとともに、パイプスキマの上流側に設けられた散気管及び水槽の両側にそれぞれ設けられている散気管から気泡を発生させながらスカムの排出を行った。スカムは水に完全に浮いた状態に保たれ、しかも、スカムはパイプスキマの上流側に設けられている散気管からの気泡に導かれる形で速やかにパイプスキマ内に取り込まれ排出された。このときのパイプスキマに流れた全水量は、上述の（ａ）の場合の１／２０〜１／３０倍であった。

本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置を適用した沈殿池の上カバーを除いた一部の平面図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図２においてパイプが回動したときの説明図である。 （ａ），（ｂ）はスカムの排出動作を説明するための説明図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明に係るスカム除去装置にトラフ式スカム排出機構を採用したときの説明図である。

符号の説明

１ 沈殿池
１０ パイプ式スカム排出機構
１０′，１０″ トラフ式スカム排出機構
１１ パイプ
１４ 開口部
２０ 流体噴出手段
２１ａ，２１ｂ 散気管
３０ 水噴射手段
３１ ヘッダ管
３２ ノズル
４０ 汚泥掻寄機構
５０ トラフ
Ｓ スカム

Claims (6)

1. 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、
   前記スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴とするスカム除去装置。
2. 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、
   前記スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴とするスカム除去装置。
3. 発生したスカムを水流にのせてスカム排出機構側へ移動させてその発生したスカムを除去するスカム除去装置において、
   前記スカム排出機構のスカムの取入口の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させるとともに、スカム排出機構の設けられている位置よりも上流側の槽壁の近傍の水中に上方に向けて流体を噴出させる噴出手段を設けたことを特徴とするスカム除去装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のスカム除去装置において、流体は、空気であることを特徴とするスカム除去装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のスカム除去装置において、スカム排出機構の設置位置よりも上流側に設置され、そのスカム排出機構側で、かつ、斜め下向きに水を噴射させて、その水の噴射圧によりスカムをそのスカム排出機構側に移動させる水噴射手段が設けられていることを特徴とするスカム除去装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のスカム除去装置において、スカム排出機構は、軸心方向が水面と平行し、かつ、その軸心方向に沿って細長の開口部を有するとともに、その軸心を中心にして回動するパイプからなり、そのパイプの開口部の一部が水面下に位置したときに、その開口部からスカムをそのパイプ内に取入れるパイプ式スカム排出機構、又は上下動する流入堰の上部が水面下に位置したときに、その流入堰からスカムをトラフ内に取入れるトラフ式スカム排出機構であることを特徴とするスカム除去装置。

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