JP2017100114A - スカム拡散装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用ポンプを汚水内に設置することなく、簡単に浮遊スカムと堆積スカムの双方を拡散させることができるスカム拡散装置を提供する。【解決手段】スカム拡散装置（１）は、汚水中のポンプ（２）の近傍に配置され、汚水の水面下に気体吐出位置（４）を有し、少なくとも下向きに気体を吐出するように構成された気体装置（３）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、スカム拡散装置に関する。

生活や工場などから排出された汚水は、浄化して再利用するために下水道を経由して下水道処理場に送られる。地下には、下水道から下水道処理場まで緩やかな勾配をつけた汚水路を、汚水が自然に流れてくるように、下水道管が埋設されている。
下水道管の途中には、汚水を一旦採水し、汲み上げて再度勾配をつけた汚水路に流し込むための中継ポンプ場が設置されている。また、汚水の水質試験や水処理施設の保守・点検のため様々な箇所でポンプにより汚水を汲み上げることがある。

下水道に排出された汚水には、ごみなどの固形物や油脂類など粘性のある物質が含まれている。水の流れが緩くなったり、滞留したりする場所の水面には、粘り気のある油脂類にごみ等の固形物が吸着したスポンジ質の厚い膜状の浮きかすなどを含むスカムが形成される（以下、浮遊スカム）。浮遊スカムは硫化水素を発生し、下水道施設の劣化や汚臭といった問題を生じる。
また、汚水中に含まれる大きなごみなどの固形物には、水面に浮上せずに汚水中に沈殿するもの（しさ）もある。そのため、水の流れが緩くなったり、滞留したりする場所の汚水路底面には、これらが堆積することによってもスカムが形成される（以下、堆積スカム）。堆積スカムは、ポンプの吸水口を閉塞し、採水不良の原因となる。

このため、汚水内に水中ポンプを設置し、下水の水面の上方より下水の水面に向けて下水を噴射するスカム分解ノズルと、下水中に下水を噴射する水流発生ノズルとを設けたスカム除去装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２８８５３７号公報

ところが、上述した特許文献１に記載のスカム除去装置では、水中ポンプが浮遊スカムの破壊と下水撹拌に専用され、採水に用いられる圧送ポンプとは別個に設けられている。そのため、この専用ポンプの設置や維持管理を行わなければならず、運用コストや設置コストが高くなるという問題があった。

本発明は、専用ポンプを汚水内に設置することなく、簡単に浮遊スカムと堆積スカムの双方を拡散させることができるスカム拡散装置を提供するものである。

本発明に係るスカム拡散装置は、汚水中のポンプの近傍に配置され、前記汚水の水面下に気体吐出位置を有する気体装置を備えることを特徴とする。

このように構成することで、吐出された気体が汚水内に水流を発生させ、ポンプ周辺の汚水を撹拌することで、汚水路底面の堆積スカムを拡散させる。また、吐出された気体が気泡となって浮力により上昇し、ポンプ周辺の水面のスカムに衝突することで、浮遊スカムを拡散させる。
このため、専用ポンプを汚水内に設置することなく、簡単に浮遊スカムと堆積スカムの双方を拡散させることができ、また、採水ポンプの閉塞を防止できる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記気体装置は、前記ポンプの近傍において互いに離間して配置される複数のノズルを有していてもよい。

このように構成することで、異なる複数の箇所から同時に気体を吐出することができる。よって、スカムが形成され易い範囲を網羅するように気体を吐出することにより、効果的にスカムを拡散させることが可能となる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記気体装置は、少なくとも下向きに前記気体を吐出するように構成されていてもよい。

このように構成することで、ノズルから汚水中に下向きに吐出された気体により、下向きの水流が発生する。一方で、気泡の上昇により同時に上向きの水流も発生する。そのため、汚水を上下に循環させることができる。よって、更に効果的にスカムを拡散させることができる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記気体吐出位置は、前記水面に比較的近くてもよい。
このように構成することで、気泡は水面に近い位置で発生する。また、下向きの水流が深さ方向の広範囲に形成される。よって、スカムをより効率的に拡散させることができる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記気体装置は、バルブと、前記バルブを制御して、前記気体装置からの気体吐出量及び気体吐出タイミングの少なくとも１つを調節する、制御装置と、をさらに有していてもよい。
このように構成することで、気体装置からの気体吐出を、スカムの滞留量、滞留状態、水量、水温など様々な条件に合わせて最適化することができる。また、気体装置の稼働時間、稼働サイクル、稼働モードなど様々な設定が可能となる。よって、スカム拡散に必要な最低限の稼働を行うため、無駄がなく、エネルギー消費量を抑えることができる。

本発明に係るスカム拡散装置において、汚水中のポンプの近傍に配置され、少なくともポンプに対向する面を設けた壁を有するポンプガイドをさらに備えていてもよい。
このように構成することで、拡散したスカムや、拡散が不十分な一部塊状のスカムがポンプには接近しないため、塊状のスカムがポンプに吸引されることなく、ポンプ閉塞を防止することができる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記ポンプガイドの前記壁は、前記気体吐出位置と前記ポンプとの間に配されてもよい。
このように構成することで、気体吐出位置から吐出された気体が、ポンプガイドの壁に沿って下向きの水流を発生させるため、スカムが堆積し易い位置で効率よくスカムを拡散させることができる。

本発明に係るスカム拡散装置において、前記ポンプガイドの前記壁は、前記ポンプを少なくとも部分的に囲むように配される外周面を有し、前記気体装置は、前記外周面の周方向に沿った軸を有しかつ前記複数のノズルが取り付けられる気体パイプを有してもよい。

このように構成することで、ポンプガイドの壁周囲に効率よく気体を吐出し、ポンプ周囲のスカムを拡散するため、ポンプの閉塞を防止することができる。

本発明によれば、スカム拡散のための専用ポンプを汚水内に設置することなく、簡単に浮遊スカムと堆積スカムの双方を拡散させることができ、ポンプ閉塞を防止できるスカム拡散装置を提供できる。

本発明の実施形態におけるスカム拡散装置を示す一部透明正面図である。 本発明の実施形態におけるスカム拡散装置の設置状態を示す一部透明部分側面図である。 本発明の実施形態におけるポンプガイドの分解斜視図である。 本発明の実施形態におけるポンプガイドとフレームの一部透明斜視図である。 本発明の実施形態における気体パイプの一部透明斜視図である。 本発明の実施形態におけるノズルと気体パイプの一部の断面図である。

本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるスカム拡散装置１を示す一部透明正面図である。図１において、Ｘ−Ｘは下水道の汚水路を流れる汚水の水面（水面位置の一例）を示し、Ｙ−Ｙは汚水路底面を示している。また、図１において、奥行き側は汚水路の壁側（第１壁側）を示し、手前側は汚水路の壁とは反対側（第２壁側）を示している。
図１に示すように、スカム拡散装置１は、２つの気体装置３（図面左側の第１気体装置３ａと、図面右側の第２気体装置３ｂ）を有する。第１気体装置３ａと第２気体装置３ｂとの双方には、共通のエア配管１３が接続されている。以下、特に記載のない限り、第１気体装置３ａと第２気体装置３ｂとは区別せず、同一のものであるとして説明する。

スカム拡散装置１の気体装置３は、破線で示す採水用のポンプ２を囲むように水中に配置される略円筒状に形成されたポンプガイド８を有している。ポンプガイド８の背面側には、上下方向に延びる一対のガイドレール１８が配置されている。本実施形態において、ポンプ２として、ノンクロッグ型の水中ポンプが用いられる。ポンプ２は、ポンプ本体が配管部に対して脱着可能に配される。配管部から外れたポンプ本体は、ガイドレール１８に沿って上下方向に移動可能である。他の実施形態において、ポンプ２として、他の様々なタイプのポンプが使用可能である。
また、気体装置３は、水面付近の汚水中でポンプガイド８の外周面を囲うように取り付けられた気体パイプ１２と、気体パイプ１２に取り付けられた複数のノズル５とを有している。ノズル５からは、気体パイプ１２を通じて供給された気体が気体吐出位置４から汚水中に吐出される。ノズル５の気体吐出位置４は、水面下（汚水中）に配されるとともに、上下方向（重力方向）において、汚水路底面よりも、水面に比較的近い位置に配置されている。

気体パイプ１２は、エアホース１４を通じて、エア配管１３と接続されている。エアホース１４には、エア配管１３から供給されるエアの流量調整バルブ６が設けられている。また、エア配管１３には、エア配管内の気体の流量を測定する流量計１７が設けられている。エア配管１３は、第１気体装置３ａと第２気体装置３ｂとの双方に気体を供給できるように、第１気体装置３ａのエアホース１４ａと第２気体装置３ｂのエアホース１４ｂとに接続されている。

流量調整バルブ６は手動又は自動で制御される。一例において、エア配管１３に設けられた流量計１７は制御装置７に接続される。流量計１７で測定された流量データが、制御装置７に送信される。制御装置７は、エアホース１４に設けられた流量調整バルブ６を制御するための信号を送信する。流量調整バルブ６は、制御装置７から受信した信号に基づいて、エアホース１４のエア流量を調整する。

次に、図２、図３および図４に基づいて、本発明の実施形態におけるスカム拡散装置１の設置構造を説明する。
図２は、本発明の実施形態におけるスカム拡散装置１の設置状態を示す一部透明部分側面図である。図２において、Ｙ−Ｙは汚水路底面を示している。また、右側は汚水路の壁側（第１壁側）を示し、左側は汚水路の壁とは反対側（第２壁側）を示している。つまり、図２においては、スカム拡散装置１の第２気体装置３ｂの側面が示されている。図３は、本発明の実施形態におけるポンプガイド８の分解斜視図である。図４は、本発明の実施形態におけるポンプガイドとフレームの一部透明斜視図である。

図２に示すように、破線で示すポンプ２は、排水管フランジ２０と排水管コネクション２１を経由して排水管２２に接続される排水口１９を有する。ポンプ２は、採水した汚水を排水口１９から吐出する。汚水は、ポンプ排水管２２内を流れ、不図示の下水道施設に排出される。
ポンプ２は、ガイドレール１８に係合され、ガイドレール１８の軸方向（上下方向、重力方向）に沿って移動可能に配されるガイドブラケット２３を有する。ポンプ２の本体は、ガイドブラケット２３によってガイドレール１８に対する水平方向の位置が定められる。ポンプ２の最上部にはフック２６が設けられており、フック２６に接続されたチェーン等の吊り部材を介してポンプ本体を昇降することができる。ポンプ２の配管部は、固定具２４等を用いてフレーム４５に固定されている。ポンプ本体と配管部とが接続された状態において、ポンプ本体は、配管部及び／又は吊り部材に重力方向に支持される。

ここで、図３を用いてポンプガイド８の構成について説明する。
図３に示すように、ポンプガイド８は、円筒形の壁９を有し、壁９の外周面１０には強度を高めるために周方向に沿ったポンプガイドフランジ３０が、軸方向に互いに離間した４か所に設けられている。より具体的には、ポンプガイドフランジ３０は、最上段から順にポンプガイドフランジ３０ａ、ポンプガイドフランジ３０ｂ、ポンプガイドフランジ３０ｃ、及びポンプガイドフランジ３０ｄを含む。また、外周面１０は、これらのポンプガイドフランジ３０により、最上段から順に第１外周面１０ａと、第２外周面１０ｂと、第３外周面１０ｃと、第４外周面１０ｄと、に仕切られている。

ポンプガイド８は、ポンプガイド本体２８と、ポンプガイド本体２８に対して着脱可能なブラケット２９とを有する。ポンプガイド本体２８は、軸方向に沿った全長に亘って切欠き部３１を有している（以下、ポンプガイド本体２８）。ポンプガイドフランジ３０もまた、切欠き部３１により周方向の一部が欠けており、平面視において略Ｃ字状に形成されている。
本実施形態において、第１外周面１０ａにおける切欠き３１ａの長さＬａ（幅）と、第２外周面１０ｂにおける切欠き３１ｂの長さＬｂ（幅）とは略同一である。また、第３外周面１０ｃにおける切欠き３１ｃの長さＬｃ（幅）と、第４外周面１０ｄにおける切欠き３１ｄの長さＬｄ（幅）とは略同一である。さらに、これら４か所の切欠き部３１の長さ（幅）は、幅方向（ポンプガイド８の軸方向と直交する方向）において
Ｌａ≒Ｌｂ＜Ｌｃ≒Ｌｄ・・・（１）
を満たすように設定されている。他の実施形態において、切欠き３１ａは、別の形状を有することができる。

切欠き部３１ａが設けられた第１外周面１０ａの周方向の２つの端部の各々において、径方向外方に向けて延びる締結具固定片３５ａが設けられている。締結具固定片３５ａには、締結具固定用の締結具固定孔３２ａが設けられている。締結具固定片３５ａは、ポンプガイド２８の軸方向において、ポンプガイドフランジ３０ａからポンプガイドフランジ３０ｂに至るまで延びて形成されている。

締結具固定片３５の切欠き３１ａ側には、第１締結面３３が設けられている。ポンプガイド本体２８にブラケット２９が装着された状態において、第１締結面３３は、ブラケット２９に設けられた第２締結面３４と対向する。ブラケット２９において、第２締結面３４を一面とする締結具固定片３５ｂには、締結具固定用の締結具固定孔３２ｂが設けられている。

締結具固定孔３２ａおよび締結具固定孔３２ｂを介して締結具固定片３５ａと締結具固定片３５ｂとが不図示の締結具により締結されることにより、ポンプガイド本体２８とブラケット２９とが接合される。

ブラケット２９は、ポンプガイド本体２８に装着時に第１外周面１０ａの延長上の曲面に位置するブラケット外周片３８を有する。また、ブラケット２９は、ブラケット２９の強度を高めるために、ブラケット外周片３８の周方向の略中央に設けられ、径方向に沿った面を有するブラケット強化片３９を有する。

さらに、ブラケット２９は、ブラケット上部片３６とブラケット下部片３７とを有する。ブラケット上部片３６は、ポンプガイド本体２８にブラケット２９を装着時に、ポンプガイドフランジ３０ａと略同一幅で同心円の円弧を成す部分（以下、円弧部４１ａ）を含んで形成されている。ブラケット下部片は、ポンプガイド本体２８にブラケット２９を装着時に、ポンプガイドフランジ３０ｂと略同一幅で同心円の円弧を成す部分（以下、円弧部４１ｂ）を含んで形成されている。
ブラケット上部片３６は、円弧部４１ａの外周から径方向に突出する箇所と、同箇所から更に周方向の両側に突出する箇所と、からなるＴ字部４０ａをさらに含んで形成されている。円弧部４１ａとＴ字部４０ａの外周側の間には、ブラケット中央側に向けて周方向に窪んだブラケット凹部４２ａが形成されている。また、ブラケット下部片３７は、円弧部４１ｂの外周から径方向に突出する箇所と、同箇所から更に周方向の両側に突出する箇所と、からなるＴ字部４０ｂをさらに含んで形成されている。円弧部４１ｂとＴ字部４０ｂの外周側の間には、ブラケット中央側に向けて周方向に窪んだブラケット凹部４２ｂが形成されている。

ポンプガイド８の内周面の最上部には、チェーン等の吊下げ具を固定するための、吊下げ具固定片４３が円筒の直径の両端に対応する２か所に設けられており、それぞれに吊下げ具固定孔４４が設けられている。

ここで、図２及び図３を参照して、ポンプガイド８の設置の一例について説明する。
ポンプ２は、不図示の電源ケーブル２５を有し、電源ケーブル２５は汚水面上の電源と接続される。そのため、ポンプガイド８を、ポンプ２の周囲に配置するにあたっては、ポンプガイド８の切欠き部３１をガイドレール１８と対向させて設置する。そして、ポンプ２の電源ケーブル２５（不図示）を切欠き部３１からポンプガイド８の外径側に引き出す。その後、ブラケット２９をポンプガイド本体２８に装着し、締結具によりそれらを固定する。これにより、ポンプガイド８の内径側に配置されたポンプ２の電源ケーブル２５を、ポンプガイド８の外径側に位置するガイドレール１８に沿わせて上方に伸ばすことができる。ブラケット２９とポンプガイド本体２８との間の締結は、通常はポンプガイド本体２８が水面より高い位置に配置された状態で行われる。

電源ケーブル２５が所定の状態に配置された後、図３に破線の矢印で示すように、ブラケット２９のブラケット凹部４２ｂ及びブラケット凹部４２ａがガイドレール１８に係合される。ポンプガイド８は、吊下げ具固定孔４４に吊下げ具を装着した状態で、クレーンなどで吊下げながら、水平位置でポンプの周囲に配置される。ポンプガイド２８の下降／上昇において、ポンプガイド２８は、ブラケット２９を介してガイドレール１８に案内される。

図２の右側には、汚水路の壁（不図示）の近傍に設けられたフレーム４５が示されている。フレーム４５は、汚水路の壁に沿って上下方向に延びるフレーム柱４７と、フレーム柱４７の下側の端部から水平方向にポンプガイド８に向かって延びるフレーム梁４８と、フレーム梁４８と略直角を成し（図４参照）、汚水路の壁と平行に水平方向に延びるポンプガイド支持部材５０と、を備えている。

図２に示すように、フレーム柱４７は、汚水路底面から一定の高さの位置に設けられている。また、フレーム梁４８の汚水路底面と対向する面は、ポンプガイド８が汚水路底面から間隔を空けて配置されるように、汚水路底面から一定の高さの位置に設けられている。
ポンプガイド支持部材５０の上側には、ポンプガイド８のフランジ３０ｃを載置する載置面４９が設けられている。また、ポンプガイドフランジ３０ｃの下側には、フレーム設置面４６が設けられている。ポンプガイド８のフレーム設置面４６を、フレーム４５におけるポンプガイド支持部材５０のフランジ載置面４９に対向させた状態で、ポンプガイド８がフレーム４５に載置される。これにより、ポンプガイド８は、フレーム４５によって重力方向に支えられる。一例において、ポンプガイド８は、汚水路底面との間に間隔を空けて配置される。

ここで、前述したように、第２外周面１０ｂにおける切欠き３１ｂの長さＬｂに比べて、第３外周面１０ｃの切欠き３１ｃの長さＬｃが大きい。これにより、フランジ載置面４９によって重力方向に支えられるポンプガイド８のフレーム設置面４６の幅を、汚水路の壁に沿って長く確保することができる。したがって、切欠き３１を短く設定する場合と比べて、ポンプガイド８を、フレーム４５により安定した状態で重力方向に支えることができる。

図２に示すように、ポンプガイド８の最上位に位置するポンプガイドフランジ３０ａのやや下側であり、第１外周面１０ａの上下方向における中央よりも上側に位置する箇所には、第１外周面１０ａの周方向に沿って鎖線で示される軸１１を有する気体パイプ１２が設けられている。気体パイプ１２には、第１外周面１０ａに沿うように複数のノズル５が取り付けられている。気体パイプ１２は、エアホース１４と接続されており、複数のノズル５の気体吐出位置４から汚水中に気体を吐出するように構成されている。複数のノズル５の気体吐出位置４は、水面下（汚水中）に配されるとともに、上下方向（重力方向）において、汚水路底面よりも、水面に比較的近い位置に配置されている。これによりポンプガイド８の近傍の水面に浮遊する浮遊スカムを効果的に拡散することができる。

次に、図５および図６に基づいて、気体パイプ１２とノズル５について説明する。図５は、本発明の実施形態における気体パイプ１２の一部透明斜視図である。図６は、本発明の実施形態におけるノズル５と気体パイプ１２の一部の断面図である。
図５に示すように、気体パイプ１２は、上下方向に延びるエアホース接続管５２を備えている。エアホース接続管５２の上側の一端には、エアホース固定部５４がパイプの外周に沿って厚みのあるフランジ状に設けられている。一例において、エアホース固定部５４は、エアホース接続管５２がゴム製のエアホース１４に挿入された状態で、エアホース１４を周方向に拡張した状態で維持することにより、エアホース接続管５２とエアホース１４とが外れないように固定する。

エアホース接続管５２の下側の一端にはパイプ始端５７が設けられている。パイプ始端５７からは、ポンプガイド８の外周面１０の周方向に沿って湾曲し、鎖線で示される軸１１を中心として気体パイプ本体５１が伸びている。気体パイプ本体５１は、ポンプガイド８の外周面１０を一周するに至らない箇所にパイプ終端５６が設けられており、パイプ終端５６は閉塞されている。換言すれば、気体パイプ本体５１は、平面視においてＣ字状に形成された軸１１を有し、Ｃ字の両先端に位置するパイプ始端５７およびパイプ終端５６は、パイプ離間部５５を隔てて互いに離間するように形成されている。

ここで、スカム拡散装置１の平面視において、ポンプガイド８に設けられた各切欠き部３１に対応する箇所は、気体パイプ１２に設けられたパイプ離間部５５に対応する。これら切欠き部３１およびパイプ離間部５５に平面視において対応する箇所には、ガイドレール１８とガイドレール１８を固定するブラケット２９が配置されている。
ガイドレール１８がポンプ２の汚水路壁面側に設置されることにより、ポンプガイド８の壁９の代わりに、ガイドレール１８が水の流れに対する壁となり、スカムがポンプ２に接近することを防ぐことができる。このように構成することにより、スカム拡散装置１の効果を損なうことなく、スカム拡散装置１全体の汚水路壁側方向への奥行寸法を小さくすることができる。

気体パイプ本体５１の下側には、複数のノズル５が設けられている。本実施形態においては、１つの気体パイプ本体５１に１８個のノズル５が等間隔に配置されている。ノズルの数、間隔は任意に変更可能である。別の実施形態において、ノズルの数は１８以外にできる。
本実施形態において、図６により詳細に示すように、ノズル５は、ノズル頸部５３ａとノズル頭部５３ｂとを有する。ノズル頸部５３ａの一端が気体パイプ本体５１に接続され、他端がノズル頭部５３ｂに接続される。ノズル頭部５３は、エア出口としての気体排出口（開口）を有する。ノズル頸部５３ａは、気体パイプ本体５１に比べて小径の流路を有し、気体パイプ本体５１からの気体をノズル頭部５３ｂに導くように構成される。ノズル頭部５３ｂは、釣鐘形状（ベル型）を有する。すなわち、ノズル頭部５３ｂは、開口（気体吐出位置４）に向かって徐々に拡大する流路断面を有する。複数のノズル５は、すべての開口が下向きになるように、気体パイプ本体５１に取り付けられる。ノズルの形状、配置は任意に変更可能である。別の実施形態において、ノズル５は、釣鐘形状とは異なる形状を有することができる。また、複数のノズル５は、開口の少なくとも１部が下向きとは異なる向きになるように、気体パイプ本体５１に取り付けることができる。また、複数のノズル５は、第１ノズルと、第１ノズルとは異なる形状及び／又は仕様を有する第２ノズルを有することができる。

次に、本実施形態のスカム拡散装置１の動作について説明する。
スカム拡散装置１は、必要に応じて稼働させることができるように、待機状態で汚水路に常設されている。制御装置7は、例えば内蔵タイマーのアラームを検知し、或いは、スカム拡散装置を稼働させるコマンドをネットワークから受信すると、スカム拡散装置１を稼働させるタイミングであると判断する。

一例において、制御装置７は、まずエア配管１３における直近の気体流量を特定する。例えば、流量計１７が定期的に制御装置７に無線通信機構１５を通じてエア配管１３における気体流量データを送信している場合には、制御装置７が受信した流量データのうち最新の流量データを直近の気体流量のデータであると特定する。あるいは、制御装置７は、必要に応じて流量データを送信するよう要求し、取得することにより、エア配管１３における直近の気体流量を特定する。

一例において、制御装置７は、下水道設備のネットワークを通じて、スカム拡散装置１を稼働させるための下水道設備の他の情報を取得する。他の情報とは、例えば、ポンプ２の採水圧に基づくフィルターの閉塞度合や推定されるスカムの量、スカムの状態、スカムの成分、水温、汚水量など様々である。制御装置７は、上述のように特定されたエア配管１３における気体流量と、上述の下水道設備の他の情報に基づいて、スカム拡散に必要な気体の吐出量や吐出タイミング、吐出時間など、スカム拡散装置１の最適な稼働状態を算出する。

一例において、制御装置７は、算出されたスカム拡散装置１の最適な稼働状態に基づき、エアホース１４に設けられた流量調整バルブ６を開くように要求する。具体的には、制御装置７は、流量調整バルブ６に対し、バルブの開度、開口時間、開閉タイミングなどを含む制御指示を送信する。流量調整バルブ６は、バルブ駆動用のアクチューエータを操作し、制御装置７が指示する気体の流量調整を行う。このように必要に応じて、制御装置７は流量調整バルブ６を制御し、気体吐出量や気体吐出タイミングなどを調整する。

エアホース１４に設けられた流量調整バルブ６が開口することにより、気体はエアホース１４から気体パイプ１２に供給される。気体パイプ１２に供給された気体は、エアホース接続管５２を経由し、ポンプガイド８の外周面に沿った気体パイプ本体５１に設けられた複数のノズル５に導かれる。複数のノズル５は、気体吐出位置４から、複数箇所で同時に汚水の水面下に下向きに気体を吐出する。

汚水内では、ノズル５から下向きに吐出された気体の圧力により、少なくとも下向きの水流が発生する。また、ノズル５から大量の気泡が発生する。水流及び泡は、気体パイプ本体５１が位置するポンプガイド８の壁９の外側で、壁９に沿って配置された複数の異なるノズル５の箇所から同時に発生する。水流は、スカムが堆積しやすいポンプガイド８の壁９の外周面に沿って集中的に発生する。また、ノズル５からの大量の泡がポンプガイド８の壁９の外周面付近で様々に動く。こうした水流及び泡により、特に、スカムが堆積しやすいポンプガイド８の壁９の付近の汚水が撹拌され、その結果、スカムが拡散される。

なお、ポンプ２の周囲に、ポンプガイド８の壁９（及びガイドレール１８）が配置されていることから、ポンプ２にスカムが近づくことが抑制される。ポンプガイド８の壁近傍での汚水撹拌効果と、ポンプガイド８によるバリア効果とにより、塊状のスカム吸引によるポンプの閉塞が防止される。

ノズル５の気体吐出位置４から汚水の水面下に下向きに吐出された気体は、下向きの水流を発生させて汚水を撹拌する一方、吐出された気体自体は気泡となって浮力により汚水面に向けて上昇し、上向きの水流を発生させる。そのため、気泡の上昇と共に発生する上向きの水流と、下向きに発生した水流とが合流することにより、ポンプガイド８の外周面に沿って汚水内には上下に循環する汚水の水流（旋回流）が発生する（図１の矢印参照）。

水面では、連続的な泡の動きや破壊に伴って、浮遊スカムが拡散される。また、大量の泡により、浮遊スカムはその浮力が奪われて沈降しやすくなる。水中に降下したスカムは、前述したように、水流及び泡により拡散される。

このようにして、ノズル５の気体吐出位置４から吐出される気体は、堆積スカムと浮遊スカムの双方を効率よく拡散させる。一例において、スカム拡散装置１が、堆積スカムと浮遊スカムの双方を効率よく拡散させるために、気体吐出位置４の上下方向の位置は、汚水面と水路底面との間において汚水面から略４分の一より上の位置に配置される。他の例において、気体吐出位置４は、水面から、汚水深さの略４分の一から略２分の一の間の位置、汚水深さの略２分の一から略４分の三の間の位置、又は汚水深さの略４分の三から水路底面の間の位置に配置される。

このように、本実施形態のスカム拡散装置１は、汚水中のポンプ２の近傍に配置され、前記汚水の水面下に気体吐出位置４を有する気体装置３を備える。
したがって、吐出された気体が汚水内に水流を発生させ、汚水路底面の堆積スカム（しさ）を拡散させる。また、吐出された気体が気泡となって浮力により上昇し、ポンプ周辺の水面のスカムに衝突することで、浮遊スカム拡散させる。
このため、専用ポンプを汚水内に設置することなく、簡単に浮遊スカムと堆積スカムの双方を拡散させることができるスカム拡散装置１を提供できる。

また、スカム拡散装置１は、気体装置３が、ポンプ２の近傍において互いに離間して配置される複数のノズル５を有する。
したがって、異なる複数の箇所から同時に気体を吐出することができ、スカムが形成され易い範囲に集中して向けて気体を吐出することにより、効果的にスカムを拡散させることができる。

また、スカム拡散装置１は、気体装置３が、少なくとも下向きに気体を吐出するように構成される。
したがって、ノズルから汚水中に下向きに吐出された気体により、下向きの水流が発生し、一方で、気泡の上昇により同時に上向きの水流も発生する。これにより汚水を上下に循環させることができるため、更に効果的にスカムを拡散させることができる。

また、スカム拡散装置１は、気体吐出位置が前記水面に比較的近い。
したがって、気泡は水面に近い位置で発生する。また、下向きの水流が深さ方向の広範囲に形成される。よって、スカムをより効率的に拡散させることができる。

また、スカム拡散装置１は、気体装置３が、流量調整バルブ６と、流量調整バルブ６を制御して、気体装置３からの気体吐出量及び気体吐出タイミングの少なくとも１つを調節する、制御装置７と、をさらに有する。
したがって、気体装置３からの気体吐出を、スカムの滞留量、滞留状態、水量、水温など様々な条件に合わせて最適化することができる。また、気体装置３の稼働時間、稼働サイクル、稼働モードなど様々な設定が可能となる。よって、スカム拡散に必要な最低限の稼働を行うため、無駄がなく、エネルギー消費量を抑えることができる。

また、スカム拡散装置１は、汚水中のポンプ２の近傍に配置され、少なくともポンプに対向する面を設けた壁９を有するポンプガイド８を備える。
したがって、拡散したスカムや、拡散が不十分な一部塊状のスカムがポンプに接近しないため、塊状のスカムがポンプに吸引されることなく、ポンプ閉塞を防止ことができる。

また、スカム拡散装置１は、ポンプガイド８の壁９が、気体吐出位置４とポンプ２との間に配される。
したがって、気体吐出位置４から吐出された気体が、ポンプガイド８の壁９に沿って下向きの水流を発生させるため、スカムが堆積し易い位置で効率よくスカムを拡散させることができる。

また、スカム拡散装置１は、ポンプガイド８の壁９が、ポンプ２を少なくとも部分的に囲むように配される外周面１０を有し、気体装置３は、外周面１０の周方向に沿った軸１１を有しかつ複数のノズル５が取り付けられる気体パイプ１２を有する。
したがって、ポンプガイド８の壁９の周囲に効率よく気体を吐出し、ポンプ２周囲のスカムを拡散するため、ポンプ２の閉塞を防止することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

例えば、本実施形態においては、２台の気体装置３を備えるスカム拡散装置１について説明したが、気体装置３の台数は１台であっても、逆に３台以上であってもよい。また、エア配管１３ならびにエアホース１４と、気体装置３との接続も本実施形態の例に限らず、下水道設備の仕様や要求に応じて、様々なバリエーションがあってもよい。

また、本実施形態においては、同一形状の複数のノズル５を備える気体パイプ１２について説明したが、ポンプ２の形状やスカム拡散装置１の設置場所の特性などにより、吐出させる気体の特性を変化させるように、ノズル５に様々な異なる形状や機能の変形を加えてもよい。
具体的には、ノズル５の気体の吐出口のサイズを変形したり、１つのノズル５に対して複数の吐出孔を備えたり、気体の吐出方向を斜め下向きに変化させたり、複数のノズル５の個々を独立して制御できる機構を備えたりといった変形を加えてもよい。

また、本実施形態においては、エアホース１４に設けられた流量調整バルブ６を備えるスカム拡散装置１について説明したが、流量調整バルブ６以外にも、複数のバルブを併用することにより複数のノズル５に対してより複雑な制御を行ってもよい。また、一部のノズル５のみから気体を吐出させるように構成してもよく、その場合に使用しないノズル５への配管やホースについては逆流防止弁などを利用して、より精密な制御を行ってもよい。

また、本実施形態においては、エア配管１３の気体流量に応じた流量調整バルブ６の制御について説明したが、スカム拡散装置１の稼働時にはエア配管１３の気体をさらに圧縮して使用してもよい。また、スカム拡散装置１の稼働に備えて、下水道設備内で取得可能な様々なエネルギー源（熱、水力、夜間電力）を用いて、エア配管１３に供給する気体を圧縮しておいてもよい。

また、本実施形態においては、気体装置３の１台につき気体パイプ１２が１つ設置されている場合について説明したが、複数の気体パイプ１２を異なる高さ毎に備えてもよい。また、気体パイプ１２はポンプガイド８の切欠き部３１に合わせたパイプ離間部５５を備える場合について説明したが、ポンプ２の全周にわたってノズル５が配置された気体パイプが備えられていてもよい。

また、スカム拡散装置１は、無線通信ネットワークに接続されてもよい。また、接続形態は、ケーブルなどの有線による接続であってもよい。また、スカム拡散装置１は、通信を通じて制御に使用される様々なセンサーやアクチュエータをさらに備えていてもよい。

また、制御装置７は、流量計１７が測定した気体流量に基づいて流量調整バルブ６を制御してもよい。スカム拡散装置１は、別の様々なセンサーが取得する値に基づく制御を行うものであってもよい。また、制御装置７は、流量調整バルブ６以外のアクチュエータを制御するものであってもよい。

また、本実施形態においては、スカム拡散に必要な気体の吐出量や吐出タイミング、吐出時間などについて制御する場合について説明した。しかしこれに限らず、間欠稼働や様々な動作モードを可能にし、スカム拡散装置１が備える様々なセンサーの検出する値に基づき、個別設定やモード切替えなどの諸設定が行えるものであってもよい。

１ スカム拡散装置
２ ポンプ
３ 気体装置
３ａ 第１気体装置（気体装置）
３ｂ 第２気体装置（気体装置）
４ 気体吐出位置
５ ノズル
６ 流量調整バルブ（バルブ）
７ 制御装置
８ ポンプガイド
９ 壁
１０ 外周面
１０ａ 第１外周面（外周面）
１０ｂ 第２外周面（外周面）
１０ｃ 第３外周面（外周面）
１０ｄ 第４外周面（外周面）
１１ 軸
１２ 気体パイプ

Claims (8)

1. 汚水中のポンプの近傍に配置され、前記汚水の水面下に気体吐出位置を有する気体装置を備える、スカム拡散装置。
2. 前記気体装置は、前記ポンプの近傍において互いに離間して配置される複数のノズルを有する、請求項１に記載のスカム拡散装置。
3. 前記気体装置は、少なくとも下向きに気体を吐出するように構成される、請求項１又は２に記載のスカム拡散装置。
4. 前記気体吐出位置は、前記水面に比較的近い、請求項１から３のいずれか一項に記載のスカム拡散装置。
5. 前記気体装置は、
   バルブと、
   前記バルブを制御して、前記気体装置からの気体吐出量及び気体吐出タイミングの少なくとも１つを調節する、制御装置と、
   をさらに有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のスカム拡散装置。
6. 汚水中のポンプの近傍に配置され、少なくともポンプに対向する面を設けた壁を有するポンプガイドをさらに備える、請求項１から５のいずれかに記載のスカム拡散装置。
7. 前記ポンプガイドの前記壁は、前記気体吐出位置と前記ポンプとの間に配される、請求項６に記載のスカム拡散装置。
8. 前記ポンプガイドの前記壁は、前記ポンプを少なくとも部分的に囲むように配される外周面を有し、
   前記気体装置は、前記外周面の周方向に沿った軸を有しかつ前記複数のノズルが取り付けられる気体パイプを有する、請求項６または７に記載のスカム拡散装置。

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