JP2011240229A - スカム除去装置用噴出ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】噴出ノズルの内部が水に含まれるスカム等によって汚損されにくいようにしたスカム除去装置用噴出ノズルを提供する。
【解決手段】スカム除去装置のパイプスキマａの開口部５に向けて水中から圧力水を噴出するスカム除去装置用噴出ノズルであって、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体８の開口１０には、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体８から圧力水が噴出されないときにその開口１０を閉止する閉止部材１１が設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、パイプスキマを備えたスカム除去装置に用いられるスカム除去装置用噴出ノズルに関するものである。

従来、この種のパイプスキマを備えたスカム除去装置は、そのパイプスキマはスカムが発生する水槽の下流側の水面に一部が水没する形で設置されている。例えば、その水槽が下水等の汚水処理施設の沈殿池の場合、パイプスキマは、沈殿池の原水流入側と反対側に設けられている上澄水の取出側の手前に一部が水没する形で設置されている。

この従来のパイプスキマは、沈殿池の水流方向と直交する方向の水路幅に等しい長さのパイプ材からなり、そのパイプ材には、軸心方向に開口した開口部（切欠部）が設けられている。そしてこのパイプスキマには、長手方向の軸心を中心にして回転する回転機構が設けられていて、スカム除去時に開口部の一部が水中に没するように回転され、この回転によりスカムが開口部からパイプスキマ内に流入するように構成されている。

パイプスキマを備えたスカム除去装置においては、スカムの除去は水流に同伴させて行われる。すなわち、スカム除去時には、パイプスキマの開口部の一部が水中に位置されるので、その開口部を介してパイプスキマ内に水の流れ込みが開始される。この水の流れ込みにより水面に浮遊していたスカムも一緒にパイプスキマ内に流入され、これによりスカムの除去が行われる。

ところで、通常、スカムの発生する水槽の水の流れは速くなく、例えば、水槽が汚水処理施設の沈殿池の場合、その流速は３〜５cm/sec程度であり、したがって、パイプスキマ内への水の流れ込みだけでスカムの除去を行おうとすると、スカムの排出時間が長くなるという問題点を有している。しかも、流動性に劣るスカムの場合は、より排出時間が長くなるという問題点を有している。

スカムの排出時間が長くなるということは、スカム排出に伴って排出される水の量が多くなることを意味している。この排出された水は、スカムを分離した後、再度、原水側に戻されるので汚水処理施設の負荷を高めてしまうという問題点も有している。

スカムの排出を水の流れだけで行う場合は、上述のような問題点を有しているので、これを解決するために種種の提案がなされている。例えば、特許文献１には、スカム除去時にパイプスキマの開口部の一部が水中に没するように回転されたときに、その開口部の位置よりも上流側の水中に設けられているノズル管からその開口部に向けて空気を噴出させ、スカムの移動を高めるようにすることが開示されている。また、特許文献２には、スカムの上方位置にスプレーノズルを設け、そのスプレーノズルから斜め下方に圧力水を噴出させてスカムに移動力を付与せることが開示されている。

しかしながら、生成される水面に浮かぶスカムが薄膜状の場合、例えば、下水処理施設の最終沈殿池に生成する薄膜状のスカムのような場合は、上記特許文献１又は特許文献２に示されるようなスカム移動手段は全く使用することができない。
例えば、特許文献１のパイプスキマの開口部に上流側の水中に設けられているノズル管から空気を噴出させてスカムの移動を高めることは困難である。なぜならば、水面上に浮かんでいる薄膜状のスカムは、極めて微妙な力関係で浮遊しているので、スカムの下方から空気が噴出されると水流に乱流が発生し、スカムはフロック化して水中に混入し、その水中に混入したスカムはパイプスキマの下方を移動した位置で再度浮上して上澄水に含まれて排出され、放流水質の低下を招来するからである。同様に、上記特許文献２に示されるスカムの上面に移送用の圧力水を噴出させても、水流に乱流を生じさせてスカムをフロック化させるので採用することは困難である。

そこで、本出願人は、上記欠点を解決するために、特許文献３に示されるスカム除去装置を提案している。このスカム除去装置は、パイプスキマに設けられている開口部を形成する下辺に、その開口部が水面上に位置しているときに、先端部が水面に生成されるスカムの下方に位置する深さを保って水流の上流側に所定長さ伸びる案内板を設けるとともに、その案内板の先端部位置よりも水流の上流側の所定位置には、その開口部の一部が水中に位置したときに、その開口部に向けて噴出ノズルから水を噴出するようにしている。
この提案に係るスカム除去装置によれば、案内板の上面側には開口部に向く周辺に比して流速の速い水流を生成することができ、その速い水流に同伴させてスカムをフロック化させることなく短時間で、かつ、確実に開口部に移動させることができる。このため、排出される処理水質の悪化を防止することができるとともに、スカム排出に伴う水の量も少なくて済み、省エネルギー化を図ることができる。すなわち、この提案に係るスカム除去装置は、いわゆるエコ対策に大きく貢献することができる性質を有している。

実開昭５３−８８０７１号公報 特開平９−２７６８６０号公報 特開２０１０−２１３９３３号公報

しかしながら、上記提案に係るスカム除去装置の噴出ノズルは、常時、水中に位置しているので、噴出ノズルの内部が水に含まれるスカム等によって汚損されるおそれがあった。特に、上記提案に係るスカム除去装置が下水処理施設の沈殿池に用いられる場合は、水に含まれる汚染物質濃度が高いので、噴出ノズルの内部が汚損され易いという課題を有している。

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、噴出ノズルの内部が水に含まれるスカム等によって汚損されにくいようにしたスカム除去装置用噴出ノズルを提供することにある。

本発明に係るスカム除去装置用噴出ノズルは、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スカム除去装置のパイプスキマの開口部に向けて水中から圧力水を噴出するスカム除去装置用噴出ノズルであって、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体の開口には、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体から圧力水が噴出されないときにその開口を閉止する閉止部材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２に記載のスカム除去装置用噴出ノズルは、閉止部材は水中に浮く材質からなり、その閉止部材の一端側が回動自在に軸支され、スカム除去装置用噴出ノズル本体から圧力水が噴出されないときに浮力により開口を閉止するものである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用噴出ノズルは、パイプスキマの開口部を形成する下辺にはその開口部が水面上に位置しているときに、先端部が水面に生成されるスカムの下方に位置する深さを保って水流の上流側に所定長さ伸びる案内板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４に記載のスカム除去装置用噴出ノズルは、スカム除去装置は汚水を生物学的処理した後に沈殿分離処理する沈殿池に設けられ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用噴出ノズルは、スカム除去装置用噴出ノズル本体の開口に、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体から圧力水が噴出されないときにその開口を閉止する閉止部材が設けられているので、ノズルの内部が水に含まれるスカム等によって汚損されるのを効果的に防止することができる。
本発明の請求項２に記載のスカム除去装置用噴出ノズルは、閉止部材が水中に浮く材質からなるので、その浮力を利用して開口を容易に閉止ことができる。
本発明の請求項３に記載のスカム除去装置用噴出ノズルは、パイプスキマの開口部を形成する下辺に案内板が設けられているので、スカムを効率よくパイプスキマ内に導くことができる。
本発明の請求項４に記載のスカム除去装置用噴出ノズルは、スカム除去装置が汚水を生物学的処理した後に沈殿分離処理する沈殿池に設けられるので、スカムをフロック化させることなく短時間で、かつ、確実にパイプスキマ内に導くことができる。

本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴出ノズルを備えた沈殿池の平面図である。 （ａ）は、本発明の一実施の形態に係るスカム除去装置用噴出ノズルの平面図、（ｂ）は、そのスカム除去装置用噴出ノズルから圧力水が噴出されていないときの同図（ａ）のＸ₀-Ｘ₀線断面図、（ｃ）は、そのスカム除去装置用噴出ノズルから圧力水が噴出されているときの同図（ａ）のＸ₀-Ｘ₀線断面図である。 （ａ）は、パイプスキマの開口部が水面上に位置しているときの図１のＸ₁−Ｘ₁線の拡大断面図、（ｂ）は、パイプスキマの開口部の一部が水中に位置しているときの図１のＸ₁−Ｘ₁線の拡大断面図である。 パイプスキマの開口部が水面上に位置しているときの図１のＸ₂−Ｘ₂線の断面図である。 パイプスキマの開口部の一部が水中に位置しているときの図１のＸ₂−Ｘ₂線の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態例に係るスカム除去装置用噴出ノズル（以下、「噴出ノズル」という。）を備えた下水処理施設の最終沈殿池（以下、「沈殿池」で説明する。）の平面図である。

この沈殿池１では、水は左側から右側方向へ流れるように構成されている。そしてこの沈殿池１には、周知の沈殿池１と同様に、沈降した汚泥を排出する汚泥掻取機構が設けられているが、本発明の説明に関係しないのでその詳細説明は省略する。なお、実際の下水処理施設においては、沈殿池は複数個併設されるが、ここでは、図面を簡略化するために一個の沈殿池のみが示されている。

図中、ａはパイプスキマであり、沈殿池１の上澄水取出部２の手前側、すなわち上澄水取出部２から所定距離上流側に一部が水没する形で、かつ、沈殿池１の水流方向と直交する方向の水路幅全体にわたって設けられている。

このパイプスキマａの一端部（図１においては上端部）は、沈殿池１の一方の槽壁を貫通してその槽壁の外側に設けられているスカムピット３内に位置し、その開口されている一端部からスカムを含む水をスカムピット３内に排出できるように構成されている。

そして、パイプスキマａの閉止状に形成されている他端部は、沈殿池１の他方の槽壁に回転自在に軸支され、その支軸には、パイプスキマａの軸心を中心にして回転させる回転駆動機構４が設けられている。
なお、パイプスキマａの一端部側の槽壁を貫通する部分及び他端部側の槽壁を貫通する支軸部分は、それぞれ槽壁を軸受けとして回転できるように構成されているとともに、その軸受の機構は水密状にそれぞれ構成されていて、沈殿池１内の水が漏出しないように工夫されている。

上記パイプスキマａは、沈殿池１の水流方向と直交する方向の水路幅よりも少し長い長さで、かつ、断面形状が円形のパイプ材Ｐからなり、そのパイプ材Ｐには、軸心方向に開口した開口部（切欠部）５が設けられている。このパイプ材Ｐの内径は、開口部５から取り入れられたスカムを含む水をスカムピット３内に速やかに流出させることができるように決められている。

図中、６は、鋼製又は合成樹脂製からなる平面形状が長方形の板状の案内板であって、パイプ材Ｐの開口部５を形成する下辺の位置から上流側に向って所定距離（図１においては左側に向って長方形の短辺長さに相当する距離）伸びるように設けられている。すなわち、この案内板６は、その一端辺側（図１においては右辺側）は開口部５を形成する下辺に接合されている。

そして、その他端辺（案内板６の先端部）側は、パイプスキマａの回転位置にかかわらず、水面近くの水中に位置し、水面上に生成されるスカムＳの下側に常時位置するように決められている（図３〜図５参照）。また、開口部５の下辺と案内板６との接合箇所は曲面状に、いわゆる「Ｒ」に形成されている。

図中、７は、水面近くに設けられた圧力水供給管であって、案内板６の先端部の位置よりも所定距離上流側で、かつ、沈殿池１の水流方向と直交する方向に設けられている。そして、この圧力水供給管７には、所定間隔を保って噴出ノズル８，８…が連結管９を介して水中に垂下する形で設けられている。

これら噴出ノズル８，８…の圧力水の噴射方向は、板状の案内板６の上面側で、かつ、パイプスキマａの開口部５の下辺側に向くように決められている。そして、噴出ノズル８，８…から噴出される圧力水の圧力及びその水量は、案内板６の上面側において開口部５に向う水の流れを促進するに十分なように決められている。

各噴出ノズル８，８…の構成は、同一であるので、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて一つの噴出ノズル８について説明する。ここで、同図（ａ）は、本発明の噴出ノズル本体に相当する噴出ノズル８の平面図で、同図（ｂ）は、その噴出ノズル８から圧力水が噴出されていないときの同図（ａ）のＸ₀-Ｘ₀線断面図、同図（ｃ）は、その噴出ノズル８から圧力水が噴出されているときの同図（ａ）のＸ₀-Ｘ₀線断面図である。

この噴出ノズル８の平面形状は、図２（ａ）に示されるように、圧力水が噴出される側（図２（ａ）において右側）が幅広となるように形成されているとともに、その圧力水の噴出される側と反対側は、連結管９を介して圧力水供給管７に接続されるように構成されている。また、この噴出ノズル８の断面形状は、図２（ｂ），（ｃ）に示されるように、細長い水路を形成するように構成されている。したがって、噴出ノズル８を圧力水の噴出される側から見たときに現れる開口１０は、沈殿池１の水面に平行なスリット状を呈している。

図中、１１は、水中に浮く材質からなる閉止部材であって、噴出ノズル８を形成する底板８ａに一端側（図示の例では、左端側）が支軸１２で回動自在に軸支されている。この閉止部材１１は、発泡性の合成樹脂製で容易に作ることができ、その大きさは、スリット状の開口１０を閉止できるように決められている。

したがって、この閉止部材１１は、圧力水供給管７から連結管９を介して噴出ノズル８に圧力水が供給されていないときは、図２（ｂ）に鎖線の矢印で示されるように、自身の浮力により回動して開口１０を閉止することができ、また、圧力水供給管７から連結管９を介して噴出ノズル８に圧力水が供給されたときは、図２（ｃ）に鎖線の矢印で示されるように、水圧により回動して開口１０を開くことができる。

次に、上記構成からなる本実施の形態例のスカム除去装置におけるスカム除去動作を図３（ａ），（ｂ）〜図５をも用いて説明する。今、沈殿池１が沈殿処理を行っていて、パイプスキマａが図３（ａ）及び図４に示されるように、開口部５が水面上に位置していると、パイプスキマａの上流側の水面上には薄膜状のスカムＳが生成されてくる。
この状態において、噴出ノズル８，８…は、噴出ノズル８，８…の開口１０が閉止部材１１でそれぞれ閉止されているので、ノズル内部が水に含まれるスカム等で汚損されて閉塞されるような不都合を効果的に防止することができる。

スカムＳの生成がある程度の面積を示した時点で、パイプスキマａは、回転駆動機構４を介して開口部５の一部分が水中に位置するように（水中に没するように）回転させられるとともに、図示しないポンプを介して圧力水供給管７に圧力水が供給される（図２（ｃ）、図３（ｂ）及び図５参照）。この圧力水の供給により、噴出ノズル８，８…の開口１０を閉止していた閉止部材１１が水圧により開かれて開口１０から圧力水が噴出される（図２（ｃ）参照）。

したがって、噴出ノズル８，８…からは、開口部５に向けて圧力水が噴射され、これにより、案内板６の上面側では、開口部５に向う水の流れが促進される。そして、スカムＳは、フロック化されることなく、薄膜状を保った状態で流れの速められた水に同伴されてパイプスキマａ内に移動され、開口部５内に吸い込まれる。

回転駆動機構４を介して開口部５の一部分を水中に位置させるように回転させるタイミング及びその水中に位置させる時間は、沈殿池１に流入する水質等によって発生するスカムＳが一様でないので実験により決められることが望ましい。即ち、装置運転の当初の数日間、一日に１回程度、手動で運転してスカムＳの排出状態を観察して決めることが望ましい。以後、その観察結果に基いて自動運転が行われる。

しかし、自動運転の開始制御は以上の例に限定されるものではなく、沈殿池１の所定表面にスカム検出センサを配置し、このスカム検出センサ配設位置にまでスカムが充満したことを検出して、あるいは複数の各種検出センサを配して自動的にスカム除去を行うようにしても良い。

圧力水供給管７に圧力水を供給して噴出ノズル８，８…から開口部５に向けて圧力水を噴射するタイミングは、開口部５の一部分を水中に位置させるタイミングに同期するように制御される。なお、開口部５の一部分を水中に位置させるタイミング及び噴出ノズル８，８…から開口部５に向けて圧力水を噴射するタイミングは、自動運転時に限定されるものではなく、常に手動で行うようにしてもよい。

噴出ノズル８，８…に圧力水供給管７から圧力水の供給が停止されると、噴出ノズル８，８…の開口１０は、閉止部材１１でそれぞれ閉止され、ノズル内部が水に含まれるスカム等で汚損されて閉塞されることが効果的に防止される。
パイプスキマａ内に流入したスカムＳは、パイプスキマａ内を通過してスカムピット３に排出され、このスカムピット３内のスカムＳは、図示しない汚泥処理機等の処理手段により処理される。また、上澄水取出部２に排出された上澄水（処理水）は、河川等の水系に放流される。

上記構成からなるスカム除去装置は、スカムＳをフロック化させることなく、かつ、速い水流に同伴させて短時間で開口部５に移動させることができるので、排出される処理水質の悪化を防止することができるとともに、スカムＳの排出に伴う水の量も少なくて済み、省エネルギー化を図ることができるという優れた効果を得ることができる。すなわち、上記構成からなるスカム除去装置は、いわゆるエコ対策に大きく貢献することができる性質を有している。
しかも、噴出ノズル８，８…の開口１０は、閉止部材１１で閉止されているので、ノズル内部が水に含まれるスカム等で汚損されて閉塞されることを効果的に防止することができる。

以上、本発明に係る噴出ノズルについて図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。
例えば、上述の例では、パイプ材Ｐの断面形状を円形としたが、これを矩形とすることもできる。
また、上述の例では、噴出ノズル８，８…を下水処理施設の最終沈殿池に適用したが、沈殿池は最初沈殿池でもよく、あるいは工場廃水用の他の沈殿池であってもよい。さらに流入渠（導水渠）に適用してもよい。さらには、有価物を浮上分離して回収する回収槽に適用することもできる。この回収槽の場合は、流体は水でない場合もあるが、本発明の「水」は、そのような流体も含んでいる。

１……沈殿池（最終沈殿池）
２……上澄水取出部
３……スカムピット
４……回転駆動機構
５……開口部
６……案内板
７……圧力水供給管
８……噴出ノズル（スカム除去装置用噴出ノズル，スカム除去装置用噴出ノズル本体）
９……連結管
１０……開口
１１……閉止部材
１２……支軸
ａ……パイプスキマ
Ｐ……パイプ材
Ｓ……スカム

Claims (4)

1. スカム除去装置のパイプスキマの開口部に向けて水中から圧力水を噴出するスカム除去装置用噴出ノズルであって、
   前記スカム除去装置用噴出ノズル本体の開口には、そのスカム除去装置用噴出ノズル本体から圧力水が噴出されないときにその開口を閉止する閉止部材が設けられていることを特徴とするスカム除去装置用噴出ノズル。
2. 請求項１に記載のスカム除去装置用噴出ノズルにおいて、閉止部材は、水中に浮く材質からなり、その閉止部材の一端側が回動自在に軸支され、スカム除去装置用噴出ノズル本体から圧力水が噴出されないときに浮力により開口を閉止するものであることを特徴とするスカム除去装置用噴出ノズル。
3. 請求項１又は２に記載のスカム除去装置用噴出ノズルにおいて、パイプスキマの開口部を形成する下辺には、その開口部が水面上に位置しているときに、先端部が水面に生成されるスカムの下方に位置する深さを保って水流の上流側に所定長さ伸びる案内板が設けられていることを特徴とするスカム除去装置用噴出ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のスカム除去装置用噴出ノズルにおいて、スカム除去装置は、汚水を生物学的処理した後に沈殿分離処理する沈殿池に設けられることを特徴とするスカム除去装置用噴出ノズル。

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